(57)【要約】【課題】バランサ軸を有するエンジンを、バランサ軸を有しないエンジンとの部品共通化に適した構造にする。【解決手段】バランサウェイト１９は、軸受２４の側方からバランサ軸１８の半径方向外側に延びるアーム部１９ａと、軸受２４の半径方向外側に配置されアーム部１９ａの外側部に連結されるウェイト部１９ｂとを有し、軸受２４は、端壁２０からクランク室１２Ａに突出する軸受保持部２５に保持され、端壁２０は、バランサウェイト１９を収納する凹部２６を有し、凹部２６が軸受保持部２５の外周に配置され、バランサウェイト１９は、端壁２０から変速機ケース２１側に突出しないように凹部２６に収納される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク室を有するシリンダブロックと、
前記クランク室に配置されるクランク軸及びバランサ軸と、
前記シリンダブロックの気筒列方向で端部に配置され、その外側面に変速機ケースが連結される端壁と、
前記バランサ軸の端部を前記端壁に支持する軸受と、
前記バランサ軸の前記端壁より外方に延びる軸部に配置されるバランサウェイトと、を有するエンジンにおいて、
前記バランサウェイトは、前記軸受の側方から前記バランサ軸の半径方向外側に延びるアーム部と、前記軸受の半径方向外側に配置され前記アーム部の外側部に連結されるウェイト部とを有し、
前記軸受は、前記端壁から前記クランク室に突出する軸受保持部に保持され、
前記端壁は、前記バランサウェイトを収納する凹部を有し、この凹部が前記軸受保持部の外周に配置され、
前記バランサウェイトは、前記端壁から前記変速機ケース側に突出しないように前記凹部に収納されることを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記クランク軸の端部に外接するオイルシールが装着される穴部を有する一方、その外縁部がシール部材を介して前記端壁に接合されるオイルシールハウジングが前記端壁に取り付けられ、
前記凹部を覆うカバー部を前記オイルシールハウジングに設けたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記軸受はニードルローラベアリングであることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記シリンダブロックはシリンダボアを有し、
前記クランク軸は、その回転中心が前記シリンダボアの中心軸に対して所定の方向にオフセットしており、
前記バランサ軸は、その中心軸が前記シリンダボアの中心軸に対して前記所定の方向と反対側に配置されかつ前記クランク軸の回転軌跡の上方に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランク軸の回転バランスをとるバランサウェイトを有するエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のエンジンにおいて例えば特許文献１には、直列３気筒エンジンのバランサ構造について、バランサ軸がウォータポンプとクランク軸との中間部に配置されるとともに、ウォータポンプを駆動するタイミングベルトの背面にて駆動することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−１８８８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジンのシリンダブロックの外側にバランサ軸を追加するとシリンダブロックが大型化し、シリンダブロックに取り付けられる変速機ケースやエンジンマウント等の部品類を、バランサ軸を有しないエンジンと共通化できなくなる等の問題がある。
【０００５】
本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、バランサ軸を有するエンジンを、バランサ軸を有しないエンジンとの部品共通化に適した構造にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のエンジンは、クランク室を有するシリンダブロックと、前記クランク室に配置されるクランク軸及びバランサ軸と、前記シリンダブロックの気筒列方向で端部に配置され、その外側面に変速機ケースが連結される端壁と、前記バランサ軸の端部を前記端壁に支持する軸受と、前記バランサ軸の前記端壁より外方に延びる軸部に配置されるバランサウェイトと、を有するエンジンにおいて、前記バランサウェイトは、前記軸受の側方から前記バランサ軸の半径方向外側に延びるアーム部と、前記軸受の半径方向外側に配置され前記アーム部の外側部に連結されるウェイト部とを有し、前記軸受は、前記端壁から前記クランク室に突出する軸受保持部に保持され、前記端壁は、前記バランサウェイトを収納する凹部を有し、この凹部が前記軸受保持部の外周に配置され、前記バランサウェイトは、前記端壁から前記変速機ケース側に突出しないように前記凹部に収納されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、バランサ軸の追加によるシリンダブロックの大幅な重量や外径寸法の増加を抑え、バランサ軸を有するエンジンとバランサ軸を有しないエンジンとの部品共通化に適した構造を実現する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のエンジンにおけるピストンクランク機構に対するバランサ軸の配置例を示す斜視図である。
【図２】本発明のエンジンのシリンダブロックの上面図である。
【図３】本発明のエンジンのシリンダブロックを変速機ケース側から見た外観を示す図である。
【図４】本発明のエンジンにおけるシリンダブロックの構造を示す図２のIV-IV線に沿う断面図である。
【図５】本発明のエンジンにおけるバランサ軸が配置されたクランクケースの構造を示す図３のV-V線に沿う断面図である。
【図６】本発明のエンジンにおけるバランサ軸が配置されたクランクケースの構造を示す図３のVI-VI線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面に基づき、本発明によるエンジンにおける好適な実施の形態を説明する。
本発明の一実施の形態に係る本発明のエンジンは、クランク室を有するシリンダブロックと、前記クランク室に配置されるクランク軸及びバランサ軸と、前記シリンダブロックの気筒列方向で端部に配置され、その外側面に変速機ケースが連結される端壁と、前記バランサ軸の端部を前記端壁に支持する軸受と、前記バランサ軸の前記端壁より外方に延びる軸部に配置されるバランサウェイトと、を有するエンジンにおいて、前記バランサウェイトは、前記軸受の側方から前記バランサ軸の半径方向外側に延びるアーム部と、前記軸受の半径方向外側に配置され前記アーム部の外側部に連結されるウェイト部とを有し、前記軸受は、前記端壁から前記クランク室に突出する軸受保持部に保持され、前記端壁は、前記バランサウェイトを収納する凹部を有し、この凹部が前記軸受保持部の外周に配置され、前記バランサウェイトは、前記端壁から前記変速機ケース側に突出しないように前記凹部に収納される。
【００１０】
本発明に係るエンジンにおいて、バランサウェイトは端壁から変速機ケース側に突出しないように凹部に収納されるため、端壁の厚さを増加させることなくバランサウェイトを端壁の厚さ内に収納できる。これによりバランサ軸の追加によるエンジンの大幅な重量や外径寸法の増加を抑えることができる。
【実施例】
【００１１】
本発明のエンジンが適用される車両として例えば乗用車等の車両であってよく、また、直列多気筒エンジンの例とする。図１は、本発明のエンジン１０の要部構成に係るピストンクランク機構まわりを示している。図２は、エンジン１０のシリンダブロックの上面図である。なお、図１等を含め、以下の説明で用いる図においてはクランク軸に沿う方向で１番（＃１）気筒側をエンジンの前方とし、その逆方向を後方とする。また、エンジンを後方から見た場合に右側を右方、左側を左方とし、これらの方向をそれぞれ必要に応じて適宜、矢印により示す。エンジン１０は車両前部のエンジンルームに搭載され、その際エンジンマウントを介して車体フレームによりエンジンルームの所定位置に支持される。
【００１２】
エンジン１０は本実施例において多気筒、例えば典型的には３気筒エンジン等であってよい。この場合、図２にも示されるように１番（＃１）気筒から３番（＃３）気筒が前から後に一直線状に配置され（直列）、各気筒のそれぞれシリンダ軸線は略鉛直方向を指向する。エンジン１０において、♯１気筒から♯３気筒が配置構成されるシリンダブロック１１は図２のようにクランクケース１２を一体に有し（図４をも参照）、このクランクケース１２内に形成されるクランク室１２Ａ内に図１のようにクランク軸１３が前後方向に沿って配置される。クランク軸１３はその軸方向に沿って設けた複数のクランクジャーナル１３ａにて、クランクケース１２に回転自在に支持される。
【００１３】
各気筒ともシリンダブロック１１のシリンダに形成されたシリンダボア１４内で、ピストン１５がシリンダボア１４の中心軸であるシリンダ軸線１４ａに沿って往復動可能に装着される。各気筒のピストン１５はそれぞれ、図１のようにコンロッド１６を介してクランク軸１３と連結される。この場合、図４に示されるようにコンロッド１６の小端部１６ａはピストンピン１７を介してピストン１５と連結される。一方、各気筒のシリンダボア１４及びピストン１５に対応して、クランク軸１３の半径方向に延出された一対のクランクアーム１３ｂの先端部間にクランクピン１３ｃを有し、コンロッド１６の大端部１６ｂがクランクピン１３ｃを介してクランク軸１３と連結される。なお、♯１気筒及び♯３気筒において、クランクアーム１３ｂのクランク軸１３の回転中心に対して略反対側には、クランク軸１３の半径方向に延出されたカウンタウェイト１３ｄが付設される。クランクアーム１３ｂ及びカウンタウェイト１３ｄは、クランク軸１３の回転中心のまわりに回転する。
【００１４】
また、クランクケース１２のクランク室１２Ａ内には図１のようにクランク軸１３と平行にバランサ軸１８が配置される。バランサ軸１８は♯１気筒から♯３気筒に跨って前後方向に延設された直線状のシャフト部材であり、クランク軸１３と略同等な前後方向長さを有する。クランク軸１３及びバランサ軸１８はクランク室１２Ａ内でギヤを介して相互に連結され、バランサ軸１８はクランク軸１３の駆動力でクランク軸１３とは反対方向に同期回転するようになっている。バランサ軸１８の両端にはバランサウェイト１９がそれぞれ取り付けられる。バランサウェイト１９はバランサ軸１８の半径方向外側に延びるアーム部１９ａと、アーム部１９ａの外側部に連結されるウェイト部１９ｂとを有する。
【００１５】
エンジン１０において更に、図２に示されるようにシリンダブロック１１の気筒列方向で端部（本実施例では♯３気筒側）に端壁２０が配置される。端壁２０の外側面には変速機ケース２１が連結され、即ち端壁２０は変速機ケース２１の取付面２０ａを有し、この取付面２０ａに変速機ケース２１が結合する。シリンダブロック１１の端壁２０とは反対側の端部（本実施例では♯１気筒側）に前側端壁２２を有し、図５を参照してクランク室１２Ａにおいてこれらの端壁２０と前側端壁２２の間に隣接気筒間を仕切る隔壁２３ａ，２３ｂが形成される。クランク軸１３の複数のクランクジャーナル１３ａのうち、両端のクランクジャーナル１３ａは端壁２０及び前側端壁２２にて、また、中間にあるクランクジャーナル１３ａは隔壁２３ａ，２３ｂにてそれぞれジャーナルベアリングにより支持される。
【００１６】
バランサ軸１８は後述する軸受機構により、その両端部で端壁２０及び前側端壁２２にて回転自在に支持される。ここで、本実施例では図１のように直列３気筒エンジンの１次偶力を打ち消すために、バランサ軸１８の両端にバランサウェイト１９が装着される。この場合、具体的には例えば♯１気筒がＴＤＣ（Top Dead Center）のときバランサ軸１８の前端部に配置されるバランサウェイト１９がクランク回転方向２１０°の位相、また、後端部に配置されるバランサウェイト１９がクランク回転方向３０°の位相となるようにする。この種のバランサ機構はエンジンの機能上必ずしも必須ではなく、即ち所謂ＮＶＨ性能（Noise；騒音／Vibration；振動／Harshness；ハーシュネス）が許容できればコストを優先して外すことも可能である。従って、同一系統のエンジンにおいてバランサ付きのものとバランサ無しのものとすることが考えられる。この場合、バランサの有無に関わらずエンジン基本形状を共通化することが好ましい。
【００１７】
バランサ軸１８の軸受機構に関して図５及び図６を参照して、先ず端壁２０においてバランサ軸１８の一方の端部１８ａ（後側）が軸受２４により回転自在に支持される。軸受２４は本実施例においてニードルローラベアリングである。バランサウェイト１９のアーム部１９ａは軸受２４の側方からバランサ軸１８の半径方向外側に延び、また、バランサウェイト１９のウェイト部１９ｂは軸受２４の半径方向外側に配置される。軸受２４は、端壁２０からクランク室１２Ａに突出する軸受保持部２５に保持される。この軸受保持部２５は、図３に示されるようにエンジン１０の前後方向視ではクランクケース１２の肩部に配置され、クランクケース１２のスカート部１２ａからクランク室１２Ａ内方へ膨出するように形成される。
【００１８】
端壁２０には、図５のようにバランサウェイト１９を収納する凹部２６を有し、この凹部２６は軸受保持部２５の外周に配置される。バランサウェイト１９はそのアーム部１９ａでボルト２７によりバランサ軸１８の端部１８ａに固定され、このようにバランサ軸１８に取り付けられたバランサウェイト１９は凹部２６内で回転可能である。この場合、バランサウェイト１９は、端壁２０から変速機ケース２１側に突出しないように凹部２６に収納される。
【００１９】
また、図３のように端壁２０の後端面には、変速機ケース２１との間でクランク軸１３の後端部を封止するオイルシール３０を装着するためのオイルシールハウジング２９が端壁２０に取り付けられる。なお、端壁２０は図３あるいは図４に示されるようにＤカット状に形成され、円弧状の周壁２０ｂとその下端のオイルパン取付面２０ｃを有する。オイルシールハウジング２９は、クランク軸１３の後端部に設けたフランジ部１３ｅに外接するオイルシール３０（図６をも参照）が装着される穴部２９ａを有する。オイルシールハウジング２９の外縁部は図６等に示すようにシール部材であるガスケット３１を介して端壁２０に接合される。
【００２０】
オイルシールハウジング２９は端壁２０においてクランク軸１３の周囲に設けられると共に、図３のようにその一部がバランサ軸１８まで延設される。オイルシールハウジング２９のこの延設部位により、端壁２０の凹部２６を覆うカバー部３２が形成される。オイルシールハウジング２９に付設されたカバー部３２の外縁部ついても、図５及び図６に示すようにシール部材であるガスケット３１を介して端壁２０に接合される。
【００２１】
次に図５及び図６を参照して、前側端壁２２においてバランサ軸１８の他方の端部１８ｂ（前側）が軸受３３により回転自在に支持される。軸受３３は本実施例においてボールベアリングであり、前側端壁２２によって保持される。
前側端壁２２には、図５及び図６のようにバランサウェイト１９を収納する凹部３４を有する。バランサウェイト１９はそのアーム部１９ａでボルト３５によりバランサ軸１８の端部１８ｂに固定され、このようにバランサ軸１８に取り付けられたバランサウェイト１９は凹部３４内で回転可能である。
【００２２】
ここで、シリンダブロック１１は前述のようにシリンダボア１４を有し、クランク軸１３は図４に示されるように、その回転中心１３Ａがシリンダボア１４の中心軸、即ちシリンダ軸線１４ａに対して所定の方向（この例では右方）にオフセット量Ｌだけオフセットしている。
更にバランサ軸１８は、その中心軸１８Ａがシリンダボア１４のシリンダ軸線１４ａに対して所定の方向と反対側（この例では左側）に配置され、かつクランク軸１３の回転軌跡Ｔの上方に配置されている。
【００２３】
本発明のエンジンにおいて、先ず後方のバランサウェイト１９は軸受２４の側方からバランサ軸１８の半径方向外側に延びるアーム部１９ａと、軸受２４の半径方向外側に配置されアーム部１９ａの外側部に連結されるウェイト部１９ｂとを有する。バランサウェイト１９をアーム部１９ａ及びウェイト部１９ｂの２つの部位で構成することで、ウェイト部１９ｂを軸受２４の軸方向とオーバラップさせることより、バランサウェイト１９と軸受２４とを相互に近接するようにバランサ軸１８を配置できる。つまりバランサウェイト１９の重量を確保しながらそのコンパクトな配置構成が可能になる。
【００２４】
軸受２４は端壁２０からクランク室１２Ａに突出する軸受保持部２５に保持され、端壁２０はバランサウェイト１９を収納する凹部２６を有する。この凹部２６が軸受保持部２５の外周に配置され、バランサウェイト１９は端壁２０から変速機ケース２１側に突出しないように凹部２６に収納される。これにより端壁２０の厚さを増加させることなくバランサウェイト１９を端壁２０の厚さ内に収納でき、これによりバランサ軸１８の追加によるエンジン１０の大幅な重量や外径寸法の増加を抑えることができる。
【００２５】
このようにバランサ軸１８を有するエンジン１０のシリンダブロック１１の長さ（クランク軸方向長さ）を、バランサ軸１８を有さないエンジンのシリンダブロックの長さと共通化できる。従って、バランサ軸１８を有するエンジン１０において、バランサ軸１８を有さないエンジンとの共通化に適した構造を実現できる。
【００２６】
端壁２０に取り付けられるオイルシールハウジング２９に凹部２６を覆うカバー部３２を設けるため、バランサ軸１８の軸上にオイルシールを配置する必要がない。このため端壁２０の厚さを薄くでき、バランサ軸１８の追加による大幅な重量や外径寸法の増加を抑えることができる。
【００２７】
更に、軸受２４を、ボールベアリングと比べて外径の小さいニードルローラベアリングとしたため、バランサウェイト１９の外径を小さくでき、端壁２０の外径寸法を小さくできる。この構造により端壁２０を小型化でき、バランサ軸１８を有するエンジン１０のシリンダブロック１１を、バランサ軸１８を有さないエンジンのシリンダブロックとの共通化に適した構造を実現できる。
【００２８】
また、クランク軸１３はその回転中心１３Ａがシリンダボア１４の中心軸に対して所定方向にオフセットしたため、その反対側の空間が広くなる。
更にバランサ軸１８はその中心軸１８Ａがシリンダボア１４の中心軸に対してクランク軸１３がオフセットした方向と反対側に配置され、且つクランク軸１３の回転軌跡Ｔの上方に配置されているため、クランク軸１３を中心とする半径方向に端壁２０を大きくせずにバランサウェイト１９を収納する凹部２６を端壁２０に設けられる。これによりバランサ軸１８の追加によるエンジン１０の大幅な重量や外径寸法の増加を抑え、バランサ軸１８を有するエンジン１０を、バランサ軸１８を有さないエンジンとの共通化に適した構造を実現できる。
【００２９】
以上、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明したが、各実施例は、本発明の実施にあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、各実施例に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３０】
例えば、バランサウェイト１９が配置されるクランク回転方向の位相角は例示であり、これらの数値にのみ限定されるものではない。
また、本発明のエンジン１０として３気筒の場合を説明したが、４気筒以上のエンジンに対しても本発明は適用可能であり、上述の実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  エンジン、１１  シリンダブロック、１２  クランクケース、１２ａ  スカート部、１２Ａ  クランク室、１３  クランク軸、１３ａ  クランクジャーナル、１３ｂ  クランクアーム、１３ｃ  クランクピン、１４  シリンダボア、１５  ピストン、１６  コンロッド、１７  ピストンピン、１８  バランサ軸、１９  バランサウェイト、１９ａ  アーム部、１９ｂ  ウェイト部、２０  端壁、２１  変速機ケース、２２  前側端壁、２３ａ，２３ｂ  隔壁、２４  軸受、２５  軸受保持部、２６  凹部、２９  オイルシールハウジング、３０  オイルシール、３１  ガスケット、３２  カバー部、３３  軸受、３４  凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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