JP3685693B2 - バランス軸 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バランス軸に関し、特にエンジンのピストンが発生する起振力を打ち消すためのカウンタウェートを備えたバランス軸に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのピストンが発生する二次起振力を打ち消すためのカウンタウェートを備えたバランス軸を、オイルパン内におけるクランク軸の下方に配置し、チェーン／スプロケット機構やギヤ機構などを介してクランク軸の回転をバランス軸に伝達するようにしたつり合い装置が、例えば実公平５−３９２３３号公報などで公知となっている。
【０００３】
このつり合い装置においては、バランス軸が振れてしまっては制振効果が薄れてしまうので、バランス軸を回転可能に支持するためのジャーナル部の剛性はできるだけ高いことが好ましい。そのため、バランス軸のジャーナル部は一般に真円輪郭の中実構造が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、ジャーナル部が中実であると、所期の等価慣性質量を与えるのに、カウンタウェート部が大型化せざるを得ない。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、ジャーナル部の剛性を損なわずにカウンタウェート部を小型化し得るように改良されたバランス軸を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明の請求項１では、エンジンの不釣り合い力を打ち消すべく、同一軸線上に列設された偏心ウェート部（カウンタウェート部１９）とジャーナル部（第１ジャーナル部１８）とを備えたバランス軸（１３Ｌ・１３Ｒ）において、前記ジャーナル部を、軸方向両端部に設けられた真円輪郭部（１８ａ）と、軸方向中央部における反ウェート側に設けられた凹部（２２）と、凹部内における当該バランス軸の中心軸が通る平面上で真円輪郭部同士間を接続する第１のリブ（２３）とを有するものとし、第１のリブの径方向外端面を、真円輪郭部の外周面から凹ませるものとした。これによれば、凹部を形成することでジャーナル部が肉抜きされるので偏心ウェート部を軽量化することができ、且つ肉抜きしたことによる剛性低下が第１のリブによって補われる。
【０００７】
しかも、ジャーナル部を支持する軸受孔の内周面と第１のリブの外端面との間に隙間が生ずるので、凹部内の潤滑油が流動し易くなり、回転抵抗を増大させずに済む。
【０００８】
請求項２では、第１のリブの径方向突端に丸みを付けるものとした。これにより、オイルの撹拌抵抗がより一層低減される。
【０００９】
請求項３では、上記構成に加えて、第１のリブと同一平面上に延在し且つジャーナル部に接続する第２のリブ（２１）を偏心ウェート部が配置された部分の反ウェート側に設けるものとした。これにより、偏心ウェート部とジャーナル部との間の曲げ剛性のより一層の増強が図られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明が適用された往復ピストンエンジンである。このエンジンＥは、クランク軸１を水平方向に延在させた直列４気筒エンジンであり、ヘッドカバー２、シリンダヘッド３、シリンダブロック４、ロワブロック５、つり合い装置６、及びオイルパン７を備えている。
【００１２】
つり合い装置６は、ピストンの往復運動に起因して発生するエンジンＥの二次振動を低減するためのものであり、オイルパン７に内包された状態でロワブロック５の下面（クランク軸１の下方）にボルト止めされている。このつり合い装置６は、クランク軸１の前端部（以下、クランクプーリ又はチェーンケース側を前側とする）に固定された大スプロケット８と、左側（以下、左右方向はクランクプーリ又はチェーンケースに向かってのこととする）のバランス軸（後に詳述する）の前端に固定された小スプロケット９と、大・小両スプロケット８・９間に掛け渡された無端リンクチェーン１０とを介し、クランク軸１の回転が伝達されるようになっている。
【００１３】
無端リンクチェーン１０は、ロワブロック５の前面のクランク軸中心より左側に固定されたチェーンガイド１１にて振れ止めがなされると共に、つり合い装置６の前端面の小スプロケット９の右隣に固定されたチェーンテンショナ１２により、常時適切な張力が作用するようにされている。
【００１４】
図２〜図４に示すように、つり合い装置６は、実質的に同一形状をなす左右一対のバランス軸１３Ｌ・１３Ｒと、これら２本のバランス軸１３Ｌ・１３Ｒを互いに平行に支持し且つ収容するべく、両バランス軸１３Ｌ・１３Ｒの中心を通る平面に沿って上下に２分割されたアッパハウジング１４Ｕ及びロワハウジング１４Ｌとを備えている。
【００１５】
両バランス軸１３Ｌ・１３Ｒは、各バランス軸１３Ｌ・１３Ｒに一体結合されたヘリカルギヤ１５Ｌ・１５Ｒによって互いに連動連結されている。ここで左バランス軸１３Ｌには、上記の通り、大スプロケット８、無端リンクチェーン１０、及び小スプロケット９を介してクランク軸１の駆動力が伝達される。そしてこれらにより、クランク軸１の２倍の回転速度で且つクランク軸１と同一方向へ左バランス軸１３Ｌが回転駆動され、ヘリカルギヤ１５Ｌ・１５Ｒ同士の噛合によって右バランス軸１３Ｒがそれとは逆向きに回転駆動される。
【００１６】
図２並びに図３に示すように、アッパハウジング１４Ｕにおけるヘリカルギヤ１５Ｌ・１５Ｒに対応する部分には、各バランス軸１３Ｌ・１３Ｒと一体をなす各ヘリカルギヤ１５Ｌ・１５Ｒの軸線方向両端面に当接するスラスト受け面１６が形成されている。この部分は、上方へ向けて開放されており、両ヘリカルギヤ１５Ｌ・１５Ｒの外周の一部が常時オイルパン７内に露出し、上方から滴下するか、あるいはオイルパン７内を飛散する潤滑油が両ヘリカルギヤ１５Ｌ・１５Ｒの噛合部およびスラスト受け面１６に入り込み、同部分が十分に潤滑されるようになっている。
【００１７】
各バランス軸１３Ｌ・１３Ｒには、その後端側に比較的大径の第１ジャーナル部１８が、その前端側に比較的小径の第２ジャーナル部１７が、それぞれ一体形成されている。また、各バランス軸１３Ｌ・１３Ｒの後端側には、第１ジャーナル部１８の前後に２分割されたカウンタウェート部１９が一体形成されている。このカウンタウェート部１９は、回転中心から径方向外側に重心位置を偏倚させており、その回転軌跡の直径は、第１ジャーナル部１８の直径よりも大きくされている（図４参照）。
【００１８】
カウンタウェート部１９をできるだけ小さくした上で所期の等価回転質量を得るために、カウンタウェート部１９の軸部２０は細径とされている。そして径を細くしたことによる剛性低下を補って軸端の振れを防止するために、第１ジャーナル部１８の軸方向各端面に接続する第２リブ２１が、第１ジャーナル部１８を前後から挟む両軸部２０の反ウェート側の全長に渡る部分に設けられている。この第２リブ２１は、リブを設けたことによる重量増大を最小限に抑え、かつ応力分布を最適化するために、軸端へ行くに従って高さ寸法が小さくなるテーパ形状とされている。
【００１９】
また、第１ジャーナル部１８の重心位置をカウンタウェート部１９側に偏倚させてカウンタウェート部１９をより一層小型化するために、第１ジャーナル部１８の反ウェート側は、第１ジャーナル部１８の軸方向両端の真円輪郭部１８ａ・１８ｂのみを残して肉抜きされている。そして肉抜きされて両真円輪郭部１８ａ・１８ｂ同士間にできた凹部２２は、肉抜きによる曲げ剛性の低下を補うために、第１ジャーナル部１８の中心軸が通る平面に沿う第１リブ２３で接続されている（図６、７参照）。なお、第１ジャーナル部１８の軸方向中央に設けられた第１リブ２３と、カウンタウェート部１９の軸部２０に設けられた第２リブ２１とは、同一の平面に沿って延設されている。
【００２０】
このようにすることにより、第１ジャーナル部１８の真円輪郭部１８ａにおける反ウェート側の外周面が後記するメタル軸受の内周面に接することとなるので、第１ジャーナル部１８全体としての軸受孔との接触面積を小さくしたにも関わらず、油膜切れを起こさずに済み、回転抵抗の低減に寄与することができる。
【００２１】
なお、第１リブ２３は、図６および図７に示したように、その径方向外端面が、ジャーナル部１８における真円輪郭部１８ａの外周面から凹まされている。これによれば、ジャーナル部１８を支持する第１軸受孔２６の内周面と第１リブ２３の径方向外端面との間に隙間Ｇが生ずるので、この隙間Ｇを介して凹部２２内の潤滑油を流動させることができる。このように肉抜きされた凹部２２内の潤滑油を流動し易くすることにより、凹部２２内に潤滑油が滞留して回転抵抗増大の因になることを回避し得る。またこの場合は、第１リブ２３の径方向突端に丸みを付けるものとすれば、オイルの撹拌抵抗がより一層低減される。なお、このようにすれば、ジャーナル部１８の外周面上にリブ２３の外周面があるものに比して、ジャーナル部１８の外周面を仕上げるラッピング加工の精度向上に寄与し得る。
【００２２】
上記の肉抜きされた凹部２２内の潤滑油を流動し易くするための構造としては、図５に示したように、第１リブ２３の両面間を連通する貫通孔２４を設けることも考えられる。しかしこの場合は、ジャーナル部１８の外周面上にリブ２３の外周面が接続するので、ジャーナル部１８の外周面を仕上げるラッピング加工の精度向上に寄与し得ない。
【００２３】
他方、各バランス軸の第１ジャーナル部１８は、アッパ・ロワ両ハウジング１４Ｕ・１４Ｌを互いに接合させることによって形成される２つ割のメタル軸受を備えた第１軸受孔２６に支持される。そして各バランス軸１３Ｌ・１３Ｒの第２ジャーナル部１７は、ロワハウジング１４Ｌの前壁２５ａに一体的に設けられた第２軸受孔２５に支持される。
【００２４】
両バランス軸１３Ｌ・１３Ｒを両ハウジング１４Ｕ・１４Ｌ内に収容する際に、カウンタウェート部１９を上側にした状態で、両バランス軸１３Ｌ・１３Ｒの各前端を、ロワハウジング１４Ｌと一体の前壁２５ａに設けられた第２軸受孔２５内にそれぞれ挿入して各第２ジャーナル部１７を第２軸受孔２５に支持させると共に、２つ割のメタル軸受が設けられた第１軸受孔２６におけるロワハウジング１４Ｌ側の半割部分に各バランス軸１３Ｌ・１３Ｒの第１ジャーナル部１８をそれぞれ載置し、更にこの状態でアッパハウジング１４Ｕ側の第１軸受孔２６の半割部分を各バランス軸１３Ｌ・１３Ｒの第１ジャーナル部１８に整合させた上でアッパ・ロワ両ハウジング１４Ｕ・１４Ｌを互いに接合させることにより、両バランス軸１３Ｌ・１３Ｒが両ハウジング１４Ｕ・１４Ｌ内に回転自在に収容されることとなる。
【００２５】
これにより、カウンタウェート部１９を軸受孔に挿通する必要がなくなるので、各ジャーナル部１８・１９を強度上十分な範囲で細くすることができることから、回転抵抗を低減し、且つバランス軸１３Ｌ・１３Ｒを収容するハウジング１４Ｕ・１４Ｌの小型化及び軽量化をより一層高次元に推進することができる。
【００２６】
ロワハウジング１４Ｌの前端面には、図８に併せて示すように、エンジン各部へ潤滑油を圧送するためのトロコイド式の潤滑油ポンプ２７が設けられている。この潤滑油ポンプ２７は、ロワハウジング１４Ｌの前端面にボルト止めされたポンプハウジング２８内に受容されたアウタロータ２９と、右バランス軸１３Ｒの前端に連結されたインナロータ３０とからなっている。そして右バランス軸１３Ｒと一体回転するインナロータ３０がアウタロータ２９と共働し、ロワハウジング１４Ｌの底壁に取り付けられたオイルストレーナ３１からロワハウジング１４Ｌの底壁に一体形成された吸入管３２を経て吸引されたオイルパン７内の潤滑油を、ロワブロック５及びシリンダブロック４などに内設された油路（図示せず）に連結された吐出油路３３を経てエンジン各部へと圧送するようになっている。
【００２７】
図３に示したように、オイルストレーナ３１の取付ボス３４は、ロワハウジング１４Ｌの前後方向中間部における第１軸受孔２６の半割部が設けられた軸受壁２６ａに連結されている。また、ロワハウジング１４Ｌの下面に一体形成された吸入管３２は、前壁２５ａの近傍へとその終端が至っている。これらオイルストレーナ３１の取付ボス３４と中空な吸入管３２とは、ロワハウジング１４Ｌの下面における２本のバランス軸１３Ｌ・１３Ｒの間の位置にて連続的に直列するように一体形成されており、ロワハウジング１４Ｌの特にバランス軸１３Ｌ・１３Ｒの前後各端部を支持する前壁２５ａと軸受壁２６ａとの間をオイルストレーナ３１の取付ボス３４と吸入管３２とで連結することになるので、これらの軸受壁２５ａ・２６ａの剛性を増強する上に大きく寄与している。
【００２８】
なお、吸入管３２は、２本のバランス軸１３Ｌ・１３Ｒ同士間にその一部を食い込ませている（図４参照）。これにより下方への膨出量が低減される。これと同時に、オイルストレーナ３１がロワハウジング１４Ｌの底壁に直接取り付けられているので、ロワハウジング１４Ｌの徒な大型化が回避され、エンジンのコンパクト化にも寄与している。
【００２９】
金網からなるオイルストレーナ３１が設けられる吸入口の底面には、オイルストレーナ３１の内向き変形を抑制するために、ピン状の突起３５が立設してある。そしてこの突起３５とストレーナ取付ボス３４の内周面とは、リブ３６で連結されている。このリブ３６により、ストレーナ取付ボス３４の特に軸受壁２６ａの半割部の剛性がより一層高められている。
【００３０】
アッパハウジング１４Ｕとロワハウジング１４Ｌとの互いの分割面に接する左右両側壁の各端縁は、図４に示すように、バランス軸１３Ｌ・１３Ｒの径方向について互いにオフセットしている。これにより、バランス軸１３Ｌ・１３Ｒの中心が通る平面上に、上向きに開く隙間３７が形成されている。そしてロワハウジング１４Ｌの底部に溜まった潤滑油ＯＬは、両バランス軸１３Ｌ・１３Ｒの回転（矢印方向）に伴ってカウンタウェート１９で掻き上げられ、この隙間３７からハウジング１４Ｕ・１４Ｌ外へと排出される。
【００３１】
アッパハウジング１４Ｕの左右側壁には、庇状突出部３８が軸方向に延設されている。この庇状突出部３８は、上記した隙間３７の開放面に対向しており、上方から滴下した潤滑油が隙間３７からハウジング１４Ｕ・１４Ｌ内に入り込むことを阻止する働きをなす。
【００３２】
この庇状突出部３８は、図９並びに図１０に示すように、アッパハウジング１４Ｕの左右両側壁の前後方向の全長に渡って形成されており、アッパ・ロワ両ハウジング１４Ｕ・１４Ｌ同士を締結するボルトＢ１を挿通するボス部３９と、軸受壁２６ａと、各バランス軸１３Ｌ・１３Ｒに一体結合されたヘリカルギヤ１５Ｌ・１５Ｒに当接してその軸方向位置を規制するスラスト受け面１６が設けられたスラスト軸受壁１６ａとを接続しており、アッパハウジング１４Ｕの剛性の増強に寄与している。
【００３３】
なお、アッパ・ロワ両ハウジング１４Ｕ・１４Ｌは、軸受壁２６ａの位置にて３本のボルトＢ２で締結されており、特にカウンタウェート部１９の回転による径方向の加速度が作用する軸受壁２６ａの部分に緩みが生じ難くなるように配慮されている。
【００３４】
庇状突出部３８を左右両側方へ伸延させ、図１１に示すような適宜な断面形状を与えることにより、オイルパン内油面のあばれを防止するためのバッフルプレートとしての機能を担わせることもできる。
【００３５】
図１２に示すように、第２ジャーナル部１７を支持するための軸受孔４０を、アッパ・ロワ両ハウジング１４Ｕ・１４Ｌの割面に形成することもできる。この形態によると、第１・第２両ジャーナル部１８・１７のための各軸受の分割面を共通にできるので、両軸受間の軸心精度を高めることができる。しかも図１３並びに図１４に示したように庇状突出部３８を第２ジャーナル部１７の支持部にまで延出させることで前壁２５ａと軸受壁２６ａとの間を庇状突出部３８で連結することができるので、両壁２５ａ・２６ａの剛性をより一層高めることができる。
【００３６】
上記の如く構成されたつり合い装置６は、図４に示すように、下方から挿通される通しボルトＢ３によってロワブロック５に締結される。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、エンジンのピストンが発生する起振力を打ち消すための偏心ウェート部に隣接するジャーナル部の反ウェート側に、軸方向両端部を残した肉抜き部を形成すると共に軸方向両端部の間を接続する第１のリブを肉抜き部に設けるものとしたので、ジャーナル部の軽量化に伴って偏心ウェート部が軽量化され、かつ肉抜きしたことによる剛性低下が第１のリブによって補われることから、バランス軸のコンパクト化と高剛性化とを高次元に両立する上に大きな効果が得られる。
【００３８】
特に、第１のリブの径方向外端面を真円輪郭部の外周面から凹ませることによってジャーナル部を支持する軸受孔の内周面と第１のリブの外端面との間に隙間が生ずるので、凹部内の潤滑油が流動し易くなり、回転抵抗を増大させずに済み、更に、第１のリブの径方向突端に丸みを付けるものとすれば、オイルの撹拌抵抗を低減できる。
【００３９】
これらに加えて、第１のリブと同一平面上に延在し且つジャーナル部に接続する第２のリブを偏心ウェート部が置かれた部分の反ウェート側に設けるものとすれば、偏心ウェート部とジャーナル部との間の曲げ剛性のより一層の増強を企図し得る。また本発明によれば、ジャーナル部の外周面にリブの外周面が接続しないので、ジャーナル部の外周面を仕上げるラッピング加工の精度向上に寄与し得るという副次的な効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたエンジンの要部のみを切除して表した正面図
【図２】オイルパン内を左側バランス軸の軸心に沿って切断して表した部分的な縦断面図
【図３】つり合い装置の右側バランス軸の軸心に沿って切断して表した縦断面図
【図４】図３中のIV−IV線に沿う要部縦断面図
【図５】 本発明に属さない参考形態を示すバランス軸における第１ジャーナル部の軸線に直交する面の断面図。
【図６】 本発明による第１ジャーナル部の形態を一部切除して示すバランス軸の側面図
【図７】図６に示すバランス軸の要部斜視図
【図８】図３中のVIII−VIII線に沿う要部縦断面図
【図９】つり合い装置の右側面図
【図１０】つり合い装置の上面図
【図１１】庇状突出部の別の形態を示す部分的な縦断面図
【図１２】第２ジャーナル部の別の形態を示す部分的な縦断面図
【図１３】つり合い装置の別の形態を示す右側面図
【図１４】つり合い装置の別の形態を示す上面図
【符号の説明】
１３Ｌ・１３Ｒ バランス軸
１８ ジャーナル部
１８ａ 真円輪郭部
１９ カウンタウェート部
２０ 軸部
２１ 第２リブ
２２ 凹部
２３ 第１リブ

Claims (3)

1. エンジンの不釣り合い力を打ち消すべく、同一軸線上に列設された偏心ウェート部とジャーナル部とを備えたバランス軸であって、
   前記ジャーナル部が、軸方向両端部に設けられた真円輪郭部と、軸方向中央部における反ウェート側に設けられた凹部と、前記凹部内における当該バランス軸の中心軸が通る平面上で前記真円輪郭部同士間を接続する第１のリブとを有しており、
   前記第１のリブの径方向外端面が、前記真円輪郭部の外周面から凹まされていることを特徴とするバランス軸。
2. 前記第１のリブの径方向突端に丸みが付けられていることを特徴とする請求項１に記載のバランス軸。
3. 前記第１のリブと同一平面上に延在し且つ前記ジャーナル部に接続する第２のリブが、前記偏心ウェート部が配置された部分の反ウェート側に設けられることを特徴とする請求項１若しくは２に記載のバランス軸。

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