JP5357132B2 - クランクケース一体型バランサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の二次振動を低減させるクランクケース一体型バランサ装置に関する。

内燃機関のバランサ装置は、以下の特許文献１に記載されているように、機関のシリンダブロックの下部に取り付けられたクランクケースに一体的に組み付けられており、一般的にクランクシャフトからタイミングチェーンを介して駆動側バランサシャフトと従動側バランサシャフトに回転力が伝達されて、該各バランサシャフトに設けられたバランサウエイトの回転によって機関の二次振動を効果的に低減するようになっている。また、前記タイミングチェーンは、クランクケースに設けられたテンショナーによって常時一定の張力が付与されて、クランクシャフトからの回転伝達性が高められるようになっている。

特開２００９−６８３６４号公報

前記バランサ装置にあっては、テンショナーによってタイミングチェーンの外周を常時押圧していることから、前記テンショナーを介してクランクケースの側壁に外側に向かった、つまり開き方向へ比較的大きな反力荷重が作用する。このため、クランクケースの強度を確保する必要があり、そのためには、別途特別な補強用のリブを設けるか、あるいはクランクケースの側壁の肉厚を厚くしなければならない。

本発明は、前記従来のクランクケース一体型バランサ装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、テンショナーにオイルを供給するオイル供給通路の通路構成部を利用してクランクケースの強度を確保し得るクランクケース一体型バランサ装置を提供する。

請求項１に記載の発明にあっては、とりわけ、クランクシャフトから無端状伝達体を介して回転力が伝達され、回転駆動されることによって内燃機関の二次振動を低減するバランサシャフトと、前記無端状伝達体の外面を油圧によって押圧することにより張力を付与するテンショナーと、前記クランクケースに一体に設けられ、前記テンショナーが取り付けられるテンショナー取付部と、
前記テンショナー取付部とクランクケースの側壁内面との間に一体に設けられた突出部と、該突出部の内部に形成され、前記テンショナーに油圧を供給するオイル供給通路と、前記クランクケースの端壁側から該クランクケース内に延設され、前記端壁側が段差大径状に形成されて該大径部で前記オイル供給通路と交差してなるオイル導入通路と、を備え、
前記オイル導入通路からオイル供給通路を介して前記テンショナーに油圧を供給することを特徴としている。

本発明によれば、テンショナーにオイルを供給するオイル供給部としてのオイル導入通路の通路構成部を利用してクランクケースの強度を確保することができる。

本発明のクランクケース一体型バランサ装置の実施形態に供されるクランクケースを示す斜視図である。 同クランクケースの要部拡大図斜視図である。 同クランクケースの平面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 同クランクケースの正面図である。 図５のＢ−Ｂ線断面図である。 本実施形態に供されるオイル供給通路とオイル導入通路及びオイル供給室を示す模式図である。 本実施形態における内燃機関にバランサ装置が設けられた状態を示す正面図である。 本実施形態におけるバランサ装置の駆動側と油圧テンショナーを分解して示す斜視図である。 本実施形態におけるバランサ装置の分解斜視図である。

以下、本発明に係るクランクケース一体型バランサ装置を、自動車用の直列４気筒の内燃機関に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
内燃機関１のシリンダブロック２の下部には、図８〜図１０に示すように、クランクシャフト３を軸支する軸受部を有するアルミ合金材からなるクランクケース４が固定されている。このクランクケース４の下部には、ロアーハウジング５が６本の締結ボルト７によって取り付けられていると共に、該ロアーハウジング５の下部を被嵌し、内部にエンジンオイルを貯留した図外のオイルパンが取り付けられている。

前記クランクシャフト３は、シリンダブロック２の下部に図外のベアリングボルトによって結合されたベアリングキャップなどからなる複数の軸受によって回転自在に支持されていると共に、前端側に一体的に有する軸３ａに大径なクランクスプロケット８が取り付けられている。

このクランクスプロケット８は、中央部に形成された挿通孔を介してクランクシャフト３の軸端部３ａに組み付けられていると共に、外周にギア歯部８ａを有している。

前記クランクケース４の下部とオイルパンによって囲まれた空間内には、機関の二次振動を抑制するバランサ装置９が収容配置されている。

すなわち、このバランサ装置９は、図１、図８、図１０に示すように、ハウジングとしての前記クランクケース４及び前記ロアーハウジング５と、該両者４，５の間に回転自在に支持されて、機関前後方向に並行に配置された一対のバランサシャフトである前記駆動側バランサシャフト１０及び従動側バランサシャフト１１と、該両バランサシャフト１０，１１の各後端側にそれぞれ設けられて、各歯部が互いに噛合したヘリカル型の駆動側ギア１２及び従動側ギア１３と、を備えている。

前記クランクケース４とロアーハウジング５とは、図４〜図６及び図１０に示すように、上下から互いに対向する合わせ箇所の外周部に左右の両枠状デッキ部４ａ，４ａ、５ａ，５ａが機関前後方向に沿って延設されていると共に、該各両枠状デッキ部４ａ，４ａ、５ａ，５ａを横断する形で結合する各前後一対の平行な横梁デッキ部４ｂ，４ｃ、５ｂ，５ｃが一体に形成されている。

前記ロアーハウジング５の両枠状デッキ部５ａ、５ａの外周側の所定位置には、ロアーハウジング５を前記クランクケース４に取り付け固定する前記各締結ボルト７を挿通させる挿通孔５ｄが形成され、一方、クランクケース４の両枠状デッキ４ａ、４ａには、前記各締結ボルト７が螺着する雌ねじ孔４ｄがそれぞれ形成されている。

前記駆動側バランサシャフト１０は、図１０に示すように、先端軸１０ａの前端部にバランサスプロケット１４が軸方向から螺着した固定用ボルト１５によって固定されていると共に、このバランサスプロケット１４と前記クランクスプロケット８との間に巻装された無端状伝達体である駆動チェーン１６を介してクランクシャフト３からの回転力が伝達されるようになっている。これによって、前記両バランサシャフト１０、１１が、前記駆動側ギア１２と従動側ギア１３を介して互いに反対方向へ回転されるようになっている。

なお、前記両シャフト１０，１１は、クランクシャフト３の１回転当たり２回転するように設定されている。

また、前記駆動側バランサシャフト１０は、軸方向のほぼ中央部側と後端部側にそれぞれ円柱状のジャーナル部１０ｂ、１０ｃが形成されていると共に、該各ジャーナル部１０ｂ、１０ｃが前記クランクケース４とロアーハウジング５の前記横梁デッキ部４ｂ，４ｃ、５ｂ，５ｃの対向する位置にそれぞれ形成された各２つの半円弧状の軸受凹溝に上下のプレーンベアリング１８ａ，１８ｂ、１９ａ、１９ｂを介して回転自在に支持されている。また、駆動側バランサシャフト１０は、先端部１０ａ側に形成されたジャーナル１０ｄがベアリングキャップ２０と前記クランクケース４の下部に形成された軸受凹溝を介して回転自在に支持されている。前記ベアリングキャップ２０は、クランクケース４の下部に２本のベアリングボルト２４によって固定されている。

また、駆動側バランサシャフト１０の後側の２つのジャーナル１０ｂ、１０ｃの間には、半円形状のバランスウエイト２１が一体に設けられている。

前記駆動側ギア１２は、駆動側バランサシャフト１０の大径後端部に圧入などによって固定されている。

一方、前記従動側バランサシャフト１１は、その軸長が駆動側バランサシャフト１０よりも短尺に形成され、軸方向の前後端の２個所に形成されたジャーナル部１１ａ、１１ｂが前記両横梁デッキ部、４ｂ，４ｃ、５ｂ，５ｃの間に対向して形成された２つの半円弧状の軸受凹溝に上下のプレーンベアリング２２ａ，２２ｂ、２３ａ，２３ｂを介して回転自在に支持されている。

また、従動側バランサシャフト１１は、前記両ジャーナル部１１ａ、１１ｂの間に半円弧状の図外のバランスウエイトが一体に設けられている。

前記従動側ギア１３は、従動側バランサシャフト１１の大径後端部に圧入などによって固定されている。

そして、前記クランクケース４は、正面ほぼＵ字形状に形成され、前記両枠状デッキ４ａ、４ａから立ち上がった両側壁２５，２６と、該両側壁２５，２６の前端側の底部側に前記両側壁２５，２６の対向内面間を結合するほぼ湾曲状の薄肉な桟壁２７と、後端側に一体に形成された後端壁２８と、を備えている。

前記両側壁２５，２６は、上部前後方向の所定位置に前記シリンダブロック２に取り付けるための図外の取付ボルトが挿通する複数のボルト挿通孔２５ａ、２６ａが穿設されている。

また、一側壁２５の前端側内面には、図１〜図６に示すように、テンショナー取付部である肉厚な支持壁２９が一体に結合されており、この支持壁２９は、ほぼ矩形状に形成されて、下部が前記桟壁２７の上面に一体に結合されている。

前記後端壁２８は、肉厚板状に形成されて、左右両端縁が前記両側壁２５，２６の対向内面に一体に結合されていると共に、ほぼ中央の上端縁にクランクシャフト３の軸受を支持する半円弧状に軸受溝２８ａが形成されている。

前記支持壁２９は、後述する油圧テンショナー３２を支持するものであって、内部にはオイル供給室２９ａが形成されていると共に、下側部には下端縁が前記桟壁２７の上面に結合された補強リブ３０が一体に設けられている。この補強リブ３０は、前記桟壁２７の上面に沿って前記他側壁２６方向へ延設され、該延設された先端部３０ａの先端縁が後述するブリッジ３１の一端部３１ａ上端側に結合されていると共に、該先端部３０ａの下部に前記駆動側バランサシャフト１０の先端部１０ａが挿通する半円弧状の切欠部３０ｂが形成されている。

前記桟壁２７の前記補強リブ３０と反対側の位置には、ほぼへ字形状のブリッジ３１が設けられている。このブリッジ３１は、一端部３１ａが前記桟壁２７のほぼ中央上面に結合され、他端部３１ｂが前記他側壁２６の上下ほぼ中央位置に結合されて、該ブリッジ３１と桟壁２７との間に前記従動側バランサシャフト１１が臨むほぼ三角形状の空間部が形成されている。

また、前記支持壁２９の前端部には、図８及び図９に示すように、前記駆動チェーン１６の外面を所定の荷重で押圧して張力を付与する油圧式のテンショナー３２が設けられている。

この油圧テンショナー３２は、前記支持壁２９の前端部に一対のボルト４０によって固定されたテンショナー本体３２ａと、該テンショナー本体３２ａの側部に設けられた押圧部３２ｂとを備えている。前記テンショナー本体３２ａは、内部に前記支持壁２９内のオイル供給室２９ａからオイルが供給される図外の油圧室が形成されていると共に、該油圧室内の油圧と共同して前記押圧部３２ｂを駆動チェーン１６方向へ所定荷重で押圧するばね部材が収容配置されている。

また、前記支持壁２９の背面側には、図１〜図４に示すように、オイル供給部である通路構成部３３が一体に設けられている。この通路構成部３３は、上下方向に延出したほぼ円柱状に形成されて、図４に示すように、内部に小径円柱状の前記オイル供給通路３４が上下方向に沿って形成されている。

そして、この通路構成部３３は、前記オイル供給通路３４と後述するオイル導入通路３６との接続性を確保する必要上、下端部３３ａがクランクケース４の前記桟壁２７の上面に一体に結合されている。また、この通路構成部３３は、前記桟壁２７から一体に立ち上がって外周面３３ｂの一部が前記支持壁２９と一体に結合されていると共に、外周面３３ｂに一体に有する連結部３３ｃを介して一側壁２５の内面に沿って上下方向の全域で結合されている。

前記オイル供給通路３４は、模式的な図７にも示すように、上端部３４ａが前記通路構成部３３と支持壁２９の各上部内に連続して形成された油孔３５を介して前記オイル供給室２９ａに連通している。また、このオイル供給通路３４の下端部３４ｂは、前記一側壁２５の下部内側にクランクケース４の長手方向に沿って一体に有する第２通路構成部４ｅの内部に形成されたオイル導入通路３６に連通している。

前記オイル供給通路３４は、通路構成部３３の上端側から下方へドリリング加工によって穿設されて、上端開口が封止栓３７によって液密的に封止されている。

前記オイル導入通路３６は、図６に示すように、前記第２通路構成部４ｅと補強リブ３０の内部に連続して形成されて、小径なメイン通路３６ａが前記駆動バランサシャフト１０とほぼ平行に延設されていると共に、前記各横梁デッキ部４ｃ、４ｄの内部に形成された図外の複数の油孔を介して前記各バランサシャフト１０，１１の各プレーンベアリング１８ａ〜１９ｂ、２２ａ〜２３ｂに連通している。

また、前記メイン通路３６ａは、補強リブ３０側の一端部３６ｂが大径状に形成されていると共に、該一端部３６ｂに前記オイル供給通路３４がほぼ直交方向から接続されている一方、他端部３６ｃが図外のオイルポンプの吐出通路に連通している。

前記小径なメイン通路３６ａと大径な一端部３６ｂとは、図４及び図５にも示すように、通路のレイアウトの関係で互いの軸心Ｘ，Ｙが偏心して形成されており、メイン通路３６ａの軸心Ｘに対して一端部３６ｂの軸心Ｙがクランクケース４の外側寄り、つまり一側壁２５寄りに形成されている。

また、前記一端部３６ｂと接続される前記オイル供給通路３４の下端部３４ｂは、同じく通路レイアウトの関係で一端部３６ｂの軸心Ｙ方向ではなくほぼ接線方向に沿って交差して連通するようになっている。前記一端部３６ｂは、先端側が前記補強リブ２７の前端面を貫通して形成され、この開口端が最終的に封止栓３８によって液密的に封止されている。

前記オイルポンプは、前記バランサ装置９に設けられて、前記オイルパンに貯留されたオイルを吸入してメインオイルギャラリーに吐出して機関の各摺動部の潤滑に供される。一方、前記メインオイルギャラリーに供給されたオイルの一部は、前記オイル導入通路３６に圧送されると共に、該オイル導入通路３６からオイル供給通路３４を介して油孔３５から前記オイル供給室２８ａに供給されて、前記油圧テンショナー３２の押圧力に供されるようになっている。

また、前記オイル導入通路３６に導入されたオイルは、前記オイル供給通路３４の他に、前記各バランサシャフト１０，１０のプレーンベアリング１８ａ〜１９ｂ、２２ａ〜２３ｂに油孔などを介して供給されるようになっている。

したがって、このバランサ装置９によれば、機関が始動されてクランクシャフト３が回転駆動すると、前記クランクスプロケット８と駆動チェーン１６及びバランサスプロケット１４を介して駆動側バランサシャフト１０が前記クランクシャフト３の２倍の速度で回転する。これによって、従動側バランサシャフト１１が、駆動側ギア１２と従動側ギア１３の噛み合い回転伝達を経て駆動側バランサシャフト１０と反対方向へ同速度で回転する。

よって、駆動側、従動側のそれぞれのバランスウエイト２１も互いに反対方向へ回転しながらバランサシャフト１０，１１自体の左右の遠心力をキャンセルする。このように、各バランサシャフト１０，１１の回転に伴い各バランスウエイト２１が回転して起振力を内燃機関１に伝達することによって二次振動を抑制する。

そして、本実施形態では、前記桟壁２７や補強リブ３０及びブリッジ３１さらには支持壁２９が、前記両側壁２５、２６間でそれぞれ左右方向から結合されて両側壁２５，２６間の結合力が高くなることから、クランクケース４の前端側の剛性が高くなる。つまり、クランクケース４に開き方向の荷重に対する強度が高くなるため、前記クランクシャフト３やバランサ装置９の駆動によるクランクケース４の振動や振動騒音の発生を抑制することが可能になる。

しかも、前記通路構成部３３が、前記一側壁２５と支持壁２９にそれぞれ結合していることから、一側壁２５に対する補強材として機能し、該一側壁２５の強度を高めることができる。このため、前記油圧テンショナー３２による前記駆動チェーン１６に対する大きな押圧反力荷重が支持壁２９を介して前記一側壁２５に開き方向に掛かっても、前記通路構成部３３の補強作用によって一側壁２５の開き方向の変形を十分に抑制することができる。

特に、前記通路構成部３３は、前述したように、下端部３３ａが前記桟壁２７に一体に結合されていると共に、外周面３３ｂの一部が前記支持壁２９と一側壁２５の内面に沿って上下方向の全域でこれらに結合されていることから、一側壁２５の開き方向の剛性が一層高くなって、前記油圧テンショナー３２による押圧反力荷重に十分に対抗できると共に、前記振動や振動騒音をさらに効果的に抑制することが可能になる。

このように、前記通路構成部３３が、補強材としての機能を十分に発揮することから、前記支持壁２９や一側壁２５を補強するためのリブを特別に設けなくともよく、製造コストの低減化が図れると共に、一側壁２５自体を肉厚に形成する必要が無くなる。

また、前記通路構成部３３は、外径がオイル供給通路３４の内径に対して比較的大きく設定されていることから、補強材としての強度も十分に確保されている。

なお、前記オイル導入通路３６を構成する第２通路構成部４ｅも一側壁２５の長手方向に沿って一体に設けられていることから、前記一側壁２５の開き方向への補強材としても機能する。このため、前記通路構成部３３による補強と相俟ってクランクケース４の強度をさらに向上させることができる。

さらに、前記オイル供給通路３４やオイル導入通路３６を、クランクケース３を鋳造成形した後に、ドリルによる孔開け作業によって形成するため、かかる形成作業が容易である。

また、前記オイル導入通路３６が各バランサシャフト１０、１１の各プレーンベアリング１８ａ〜１９ｂ、２２ａ〜２３ｂに対するオイル（潤滑油）の供給と油圧テンショナー３２に対するオイル（油圧）供給の２つを兼用していることから、一つの通路で効率的なオイルの供給が可能になると共に、複雑な油路構造が不要になるので、製造コストの低減化が図れる。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば無端状伝達体として前記駆動チェーン１６以外に駆動ベルトを用いることも可能である。また、通路構成部３３の横断面形状として、円形状以外に三角形状や四角形状など、補強効果を高める形状に変更することも可能である。

前記実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項ａ〕請求項１に記載のクランクケース一体型バランサ装置において、
前記オイル供給部は、前記クランクケースの側壁の内面に沿って一体に設けられていることを特徴とするクランクケース一体型バランサ装置。

オイル供給部をクランクケースの側壁と一体化したことによって、該クランクケースの強度を高めることができる。
〔請求項ｂ〕請求項３に記載のクランクケース一体型バランサ装置において、
前記オイル導入通路は、前記大径部の中心に対して小径部の中心がオフセットしていることを特徴とするクランクケース一体型バランサ装置。
〔請求項ｃ〕請求項ｂに記載のクランクケース一体型バランサ装置において、
前記オイル導入通路は、前記バランサシャフトと平行に延設されて、オイルポンプから圧送されたオイルを前記バランサシャフトの各軸受に供給することを特徴とするクランクケース一体型バランサ装置。

この発明によれば、オイル導入通路がバランサシャフトの各軸受に対するオイル（潤滑油）供給とテンショナーに対するオイル（油圧）供給の２つを兼用していることから、一つの通路で効率的なオイルの供給が可能になると共に、複雑な油路構造が不要になるので、製造コストの低減化が図れる。
〔請求項ｄ〕請求項３に記載のクランクケース一体型バランサ装置において、
前記オイル供給通路の開口端には、封止栓が固定されていることを特徴とするクランクケース一体型バランサ装置。
〔請求項ｅ〕請求項３に記載のクランクケース一体型バランサ装置において、
前記オイル供給通路の大径部側開口端には封止栓が固定されていることを特徴とするクランクケース一体型バランサ装置。

１・・・内燃機関
２…シリンダブロック
３…クランクシャフト
４…クランクケース
４ｅ…第２通路構成部
５…ロアーハウジング
９…バランサ装置
１０…駆動側バランサシャフト
１１…従動側バランサシャフト
１２…駆動側ギア
１３…従動側ギア
１６…駆動チェーン（無端状伝達体）
２５…一側壁
２６…他側壁
２７…桟壁
２８…後端壁
２９…支持壁（テンショナー取付部）
２９ａ…オイル供給室
３０…補強リブ
３１…ブリッジ
３２…油圧テンショナー
３３…通路構成部（オイル供給部）
３３ａ…下端部
３３ｂ…外周面
３３ｃ…連結部
３４…オイル供給通路（オイル供給部）
３６…オイル導入通路
３６ａ…メイン通路
３６ｂ…大径一端部

Claims (1)

1. 周壁の一端側がシリンダブロックに取り付けられ、他端側にオイルパンが取り付けられたクランクケースにバランサ装置が一体的に設けられたクランクケース一体型バランサ装置であって、
   クランクシャフトから無端状伝達体を介して回転力が伝達され、回転駆動されることによって内燃機関の二次振動を低減するバランサシャフトと、
   前記無端状伝達体の外面を油圧によって押圧することにより張力を付与するテンショナーと、
   前記クランクケースに一体に設けられ、前記テンショナーが取り付けられるテンショナー取付部と、
   前記テンショナー取付部とクランクケースの側壁内面との間に一体に設けられた突出部と、
   該突出部の内部に形成され、前記テンショナーに油圧を供給するオイル供給通路と、
   前記クランクケースの端壁側から該クランクケース内に延設され、前記端壁側が段差大径状に形成されて該大径部で前記オイル供給通路と交差してなるオイル導入通路と、を備え、
   前記オイル導入通路からオイル供給通路を介して前記テンショナーに油圧を供給することを特徴とするクランクケース一体型バランサ装置。

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