(57)【要約】【課題】エンジンのオイルパン３内に配設されるバランサユニット４（バランサ装置）において、バランサシャフト４１，４２の回転によるオイルの攪拌を防止しながら、従来よりも部品点数を減らして、コストの低減を図る。【解決手段】バランサシャフト４１，４２の鋳造時に、その長手方向の中間部位に円筒状外壁部４３ａ，４４ａと偏心マス部４３ｂ，４４ｂとを一体成形して、相対的に大径のバランスウエイト４３，４４を構成する。バランスウエイト４３，４４の軸心方向の両端部にそれぞれ鋳造用中子の排出口４３ｃ，４３ｄ，４４ｃ，４４ｄを開口させる。偏心マス部４３ｂ，４４ｂの軸心寄りの部位から対向する外壁部４３ａ，４４ａの内面まで空洞部Ｓ内を半径方向に延びる連結壁部４３ｆ，４４ｆを設ける。空洞部Ｓに発泡ウレタン等を充填してもよい。【選択図】    図４
2008111452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのオイルパン内に配設したバランサシャフトをクランクシャフトからの駆動力によって回転させるようにしたバランサ装置であって、
前記バランサシャフトは、クランクシャフトと平行に延びていて、その長手方向の中間部位には相対的に大径のバランスウェイトを備えており、
前記バランスウエイトは、バランサシャフトと同心の円筒状外壁部と、その内部に軸心から偏心して設けられた偏心マス部とが鋳造により一体に成形されてなり、且つその鋳造に用いられる中子の排出口が軸心方向の端部に開口している
ことを特徴とするエンジンのバランサ装置。
【請求項２】
バランスウエイトには、偏心マス部の軸心寄りの部位から半径方向に対向する外壁部の内面まで延びて、両者を連結する連結壁部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバランサ装置。
【請求項３】
バランスウエイトの外壁部と偏心マス部との間が、その偏心マス部よりも低密度の材料からなる充填材によって満たされていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のバランサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのバランサ装置に関し、特にバランサシャフトがオイルパン内に配設されたものに係る。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のバランサ装置では、例えば特許文献１に開示されているように、オイルパンの内部で回転するバランサシャフトによりオイルが攪拌されることを防止して、回転抵抗を減少させるために、偏心したバランサウエイト部の外周を別体の円筒カバーで覆うようにしたものがある。
【０００３】
このものでは、前記バランサウエイト部との接合部の隙間からカバー内にオイルが侵入し、これがバランサウエイト部と共に回転すると、バランサとしての機能が低下する虞れがあるが、それを防ぐために接合部にシールを施すと、部品点数が増加してコストアップを招くことになるので、例えばカバーに貫通孔を設けて、そこからオイルを排出するようにしている。
【特許文献１】特開平９−２１０１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記従来例のものでは、バランサウエイト部を別体のカバーで覆うようにしているから、そのカバーの分は部品点数が増えてしまうことになり、さらなるコスト低減の余地が残されている。
【０００５】
斯かる点に鑑みて本発明の目的は、オイルパンの内部で回転するバランサシャフトの構造に工夫を凝らし、これによるオイルの攪拌を防止しながら、従来よりも部品点数を減らして、コストの低減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するために、本願の請求項１の発明では、エンジンのオイルパン内に配設したバランサシャフトをクランクシャフトからの駆動力によって回転させるようにしたバランサ装置を対象とし、前記のバランサシャフトがクランクシャフトと平行に延びていて、その長手方向の中間部位に相対的に大径のバランスウェイトを備えている場合に、このバランスウエイトは、バランサシャフトと同心の円筒状外壁部と、その内部に軸心から偏心して設けられた偏心マス部とが鋳造により一体成形されてなり、且つその鋳造に用いる中子の排出口が軸心方向の端部に開口するものとする。
【０００７】
前記の構成では、バランスウエイトがバランサシャフトと同心の円筒状外壁部を有するので、それが回転してもオイルの攪拌は防止され、回転抵抗は大きくはならない。また、バランスウエイトは円筒状の外壁部と偏心マス部とを鋳造により一体成形したものなので、別体のカバーが必要な従来例のように部品点数が増えることはなく、コストの低減が図られる。
【０００８】
さらに、外壁部内に侵入したオイルは鋳造用中子の排出口から排出されることになるが、この排出口がバランスウエイトの軸心方向の端部に開口しているので、ここから排出されたオイルの飛散によってオイルパン内のオイルの攪拌が助長される虞れも少ない。
【０００９】
前記のような一体成形品のバランスウエイトにおいては、その偏心マス部の軸心寄りの部位から半径方向に対向する外壁部の内面まで延びて、両者を連結する連結壁部を設けるのが好ましい（請求項２の発明）。こうすれば、バランスウエイトの内部に空洞部があっても連結壁部によって曲げ強度を高めることができ、その分、外壁部等は薄肉にして全体的に軽量化することが可能になる。
【００１０】
より好ましいのは、前記バランスウエイトの外壁部と偏心マス部との間を、その偏心マス部よりも低密度の材料からなる充填材によって満たすことである（請求項３の発明）。こうすれば、外壁部内にオイルが侵入することはなくなるので、それが飛散することによる不具合は生じ得ず、また、侵入したオイルがバランスウエイトと共に回転することで、バランサ機能が低下する虞れもない。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明に係るエンジンのバランサ装置によると、バランスシャフトをオイルパン内に配設する場合に、円筒状の外壁部と偏心マス部とを鋳造により一体成形してバランスウエイトを構成したので、その回転によるオイルの攪拌を防止できるとともに、別体カバーの分、従来よりも部品点数を減らして、コストを低減することができる。
【００１２】
また、前記バランスウエイトの軸心方向の端部に鋳造用中子の排出口を開口させれば、該バランスウエイトの回転中にオイルが大きく飛散することはなく、それがオイルの攪拌を助長する虞れは少ない。
【００１３】
さらに、前記バランスウエイトの外壁部内を低密度の充填材によって満たせば、そこにオイルが侵入する虞れもなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係るバランサ装置が搭載されたエンジンを示し、この例では直列４気筒の直噴式ディーゼルエンジンである。図にはエンジン本体１の吸気側が示されており、このエンジン本体１においてシリンダブロック２の下面にはロワブロック２ａを介してオイルパン３が結合されていて、そのオイルパン３の内部には、前記ロアブロック２ａの下面に結合されて、バランサユニット４とオイルポンプ５とが収容されている。一方、シリンダブロック２の上面にはシリンダヘッド６が結合され、その上部はシリンダヘッドカバー７によって覆われている。
【００１６】
前記シリンダヘッド６の吸気側には吸気マニホールド８や燃料噴射用コモンレール９が配設され、該シリンダヘッド６の後側（図の右側）には負圧生成用のバキュームポンプ１０が配設されている。また、シリンダブロック２の吸気側における前側（図の左側：タイミングチェーン類が配置される側）の部位にはウォータポンプ１１、サーモスタット弁１２、高圧燃料ポンプ１３等が配設される一方、後側の下部には、水冷のオイルクーラ１４及びオイルフィルタ１５が配置されて、ロアブロック２ａの側面に取り付けられている。
【００１７】
図示の如く、燃料ポンプ１３とコモンレール９とは燃料の供給パイプ２１及び戻しパイプ２２によって接続され、ウォータポンプ１１とオイルクーラ１４とは冷却水の供給パイプ２３及び戻しパイプ２４によって接続されている。また、図示は省略するが、エンジン本体１の前面側には、クランクシャフトの回転を前記ウォータポンプ１１や燃料ポンプ１３等に伝達して、それらを駆動するように複数の伝動チェーンが配設されており、いずれかの伝動チェーンはバランサユニット４を駆動するようになっている。
【００１８】
−バランサユニット−
図２及び図３に示すように、バランサユニット４は、エンジン前後方向に（クランクシャフトと平行に）延びる一対のバランサシャフト４１，４２をバランサハウジング４０に収容してなる。この例では、バランサハウジング４０は、アッパ部材４０ａとロア部材４０ｂとを上下に合わせて形成されており、このバランサハウジング４０の後部にオイルポンプ５のポンプハウジング４５がボルトによって締結されている。
【００１９】
図３の他、図４、５にも示すように、バランサシャフト４１，４２には、それぞれの長手方向の中間部位に、それ以外の部位よりも大径の円筒状をなすバランスウェイト４３，４４が一体に設けられている。このバランスウェイト４３，４４は同一形状であり、図４には一方のバランスウエイト４３のみを示すが、バランサシャフト４１と同心の円筒状外壁部４３ａと、その内部において軸心から偏心した偏心マス部４３ｂとからなる。尚、バランスウェイト４３，４４の構造については後述する。
【００２０】
前記バランサシャフト４１，４２は、それぞれ、バランスウェイト４３，４４を挟んだ前端側と後端側とが、バランサハウジング４０に形成された前後の軸受４６，…，４７，…に回転自在に支持されている。バランサシャフト４１，４２の軸心は、クランクシャフトの軸心を通る垂直面に関して同一水平面内で左右対称になるよう互いに平行に配置されている。また、バランサシャフト４１，４２において軸受４６，…，４７，…に支持される部分には、半割状の軸メタルが嵌められている。
【００２１】
さらに、バランサシャフト４１，４２の前端部には、互いに噛み合う同径のギヤ４８，４９が結合されており、この噛み合いによって両バランサシャフト４１，４２は、バランスウェイト４３，４４の偏心マス部４３ｂ，４４ｂ（図５参照）が常に同じ高さに位置するように同期して逆方向に回転するようになされている。ギヤ４８，４９はヘリカルギヤであり、両バランサシャフト４１，４２は、各々その上半周側が内側から外側へ向かうように回転する。
【００２２】
バランサハウジング４０には、前後の軸受４６，…，４７，…間に前記バランスウェイト４３，４４を収容するようにバランスウェイト収容室５１が形成され、さらに、前部軸受４６，４６の前方に前記ギヤ４８，４９を収容するギヤ収容室５２が形成されている。すなわち、前部軸受４６，４６が形成された軸受部５０はバランスウェイト収容室５１とギヤ収容室５２との間にあって両室５１，５２を仕切っており、この前部軸受４６，４６を挟んでバランスウェイト４３，４４の反対側に、ギヤ４８，４９が配置されている。
【００２３】
ここで、図２，３の手前側に示す一方のバランサシャフト４１（以下、第１バランサシャフト４１ともいう）は、前記ギヤ収容室５２に収容されたヘリカルギヤ４８よりもさらに前方へ延びる延出軸部が形成され、この延出軸部の先端に結合されたスプロケット５３には、上述の如くクランクシャフトの回転を伝達するように伝動チェーンが巻き掛けられる。そうしてクランクシャフトからの駆動力を受けて、バランサシャフト４１，４２は、ヘリカルギヤ４８，４９の噛み合いにより互いに同期してエンジン回転数の２倍の回転数で回転する。
【００２４】
尚、図３にのみ示すが、この例では他方のバランサシャフト４２（以下、第２バランサシャフト４２ともいう）の後端に伝動ギヤ５４が結合されて、オイルポンプ５の駆動軸に結合された伝動ギヤ５５と噛み合わされており、これにより該オイルポンプ５を駆動するようになっている。伝動ギヤ５４，５５としてはヘリカルギヤが採用され、オイルポンプ５側の伝動ギヤ５５は第２バランサシャフト４２側の伝動ギヤ５４よりも歯数が多い大径ギヤとされており、このことでオイルポンプ５は減速して駆動されることになる。
【００２５】
また、図２に示すように、バランサハウジング４０のアッパ部材４０ａにおいてバランスウェイト収容室５１及びギヤ収容室５２各々の上部には、それら収容室５１，５２からオイルを排出するためのオイル排出口５８，…，５９，…が形成されている。バランスウェイト収容室５１のオイル排出口５８，５８は、バランサシャフト４１，４２のバランスウェイト４３，４４に対応して２箇所設けられ、ギヤ収容室５２のオイル排出口５９，５９も、同期用ギヤ４８，４９に対応して２箇所設けられている。
【００２６】
−バランスウエイトの構造−
図４に第１バランサシャフト４１について示すように、この実施形態では、バランスウエイト４３の偏心マス部４３ｂは、円柱を略半割りにした形状とされ、バランサシャフト４１を鋳造により成形する際に外壁部４３ａと共に一体成形されてなる。そして、図５にも示すように、軸心を挟んで偏心マス部４３ｂと半径方向に対向する外壁部４３ａの内面との間には空洞部Ｓが形成され、鋳造の際にその空洞部Ｓに充填されていた中子砂の排出口４３ｃ，４３ｄが、バランスウエイト４３の前後両端面にそれぞれ開口している。
【００２７】
ここで、バランスウエイト４３の前端面には、前部軸受（ラジアル軸受）４６，４６が形成された軸受部５０のバランスウェイト収容室５１側の面（後面）に対向して環状のスラスト受面４３ｅが形成されており、前記中子砂の排出口４３ｃは、スラスト受面４３ｅよりも外周寄りの部位において空洞部Ｓに対応して周方向に亘って開口している。スラスト受面４３ｅは、対向する軸受部５０の後面と摺接して、ヘリカルギヤ４８，４９の噛合いにより生じるスラスト力を受け止めるスラスト軸受を構成する。
【００２８】
また、この実施形態では、バランスウエイト４３の偏心マス部４３ｂにおいて軸心寄りの部位から対向する外壁部４３ａの内面まで空洞部Ｓ内を半径方向に延びて、両者を連結する連結壁部４３ｆが設けられている。これによりバランスウエイト４３の内部に空洞部Ｓがあっても、その曲げ強度を確保しやすくなるので、その分、外壁部４３ａ等の肉厚は薄くすることができ、全体的な軽量化が可能になる。
【００２９】
尚、図の例では連結壁部４３ｆをバランスウエイト４３の軸心方向の全長に亘って設けているが、これには限らない。また、重複して説明はしないが、第２バランサシャフト４２のバランスウエイト４４も、前記第１バランサシャフト４１のウエイト４３と同じ構造であり、図５において同じ部位には同じ符号を付して示している。
【００３０】
以上のように構成されたバランスウエイト４３，４４は、バランサシャフト４１，４２と同心の円筒状外壁部４３ａ，４４ａを有するので、その回転に伴いオイルパン３内のオイルが攪拌されることを防止して、回転抵抗を減らすことができる。特にエンジンの停止中にはオイルパン３内に貯留されているオイルの量が増えるので、始動時や始動直後はバランスウエイト４３，４４の一部がオイルに浸かった状態で回転することになるが、その外周面によるオイルの掻き上げは非常に少ない。
【００３１】
また、前記のようにオイル貯留量が増えるエンジン停止中には、バランスウエイト４３，４４内の空洞部Ｓにもある程度の量のオイルが侵入することになるが、このオイルは、エンジンの始動時や始動直後にバランスウエイト４３，４４の回転に伴い鋳造用中子の排出口４３ｃ，４３ｄ，４４ｃ，４４ｄから排出される。この際、オイルは、回転するバランスウエイト４３，４４の軸方向の端部から排出されることになるので、それが飛散してオイルパン３内のオイルを攪拌する虞れは少ない。
【００３２】
この実施形態の場合、前記のように排出されたオイルの大部分はバランスウェイト収容室５１に流れ落ち、バランスウェイト４３，４４の回転に伴いバランサハウジング４０のオイル排出口５８，５８から排出される。また、一部のオイルは前後の軸受４６，…，４７，…やギヤ４８，４９，…等の潤滑に利用された後に、そのギヤ４８，４９，…の回転に伴いバランサハウジング４０のオイル排出口５９，５９から排出される。
【００３３】
さらに、この実施形態では、前記したように円筒状の外壁部４３ａ，４４ａと偏心マス部４３ｂ，４４ｂとを鋳造により一体成形して、バランスウエイト４３，４４を構成しているから、別体のカバーが必要な従来例のように部品点数が増えることはなく、コストを低減できるものである。
【００３４】
尚、前記の実施形態では、図５(a)等に示すように、バランスウエイト４３，４４の前端面においてスラスト受面４３ｅ，４４ｅを除いた外周寄り部位に、空洞部Ｓに対応して周方向に亘り中子砂の排出口４３ｃ，４４ｃを開口させているが、これに限らず、例えば図６に示すように、周方向の一部分にのみ開口させてもよい。この場合、図示の如くバランスウエイト４３，４４の回転方向後側に形成すれば、オイルをスムーズに排出でき、好ましい。
【００３５】
また、前記の実施形態では、バランサシャフト４１，４２の殆ど全体をバランサハウジング４０に収容しているが、これに限らず、バランサシャフト４１，４２を軸受４６，…，４７，…によって支持するだけでもよい。
【００３６】
さらに、前記の実施形態では、バランスウエイト４３，４４内の空洞部Ｓに連結壁部４３ｆ，４４ｆを設けているが、これは設けなくてもよい。
【００３７】
さらにまた、図７に示すように前記空洞部Ｓ内を発泡ウレタン６０等、比較的低密度の材料にて充填してもよく、こうすれば、バランスウエイト４３，４４の内部にオイルが侵入しなくなるので、それが飛散することによる不具合は生じ得ず、また、侵入したオイルがバランスウエイト４３，４４と共に回転して、バランサ機能が低下する虞れもない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上、説明したように、本発明は、バランサシャフトをエンジンのオイルパン内に配設する場合に、コストの上昇を抑えつつバランスウエイトの回転によるオイルの攪拌を防止できるので、自動車用エンジンのバランサ装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施形態に係るバランサ装置が搭載されたエンジンの概略図である。
【図２】バランサ装置を拡大して示す斜視図である。
【図３】バランサハウジングのアッパ部材を省略した図２相当図である。
【図４】バランサシャフトの構造を示す縦断面図である。
【図５】図４のa-a線、b-b線における断面図である。
【図６】中子砂の排出口の位置を変更した変形例に係る図５(a)相当図である。
【図７】空洞部に発泡ウレタンを充填した変形例に係る図５(a)相当図である。
【符号の説明】
【００４０】
１        エンジン本体
３        オイルパン
４        バランサユニット（バランサ装置）
４０      バランサハウジング
４１，４２    バランサシャフト
４３，４４    バランスウエイト
４３ａ，４４ａ    円筒状外壁部
４３ｂ，４４ｂ    偏心マス部
４３ｃ，４３ｄ，４４ｃ，４４ｄ    中子砂の排出口
４３ｆ、４４ｆ    連結壁部
６０      発泡ウレタンの充填材
【図１】
2008111452.tif 000003
【図２】
2008111452.tif 000004
【図３】
2008111452.tif 000005
【図４】
2008111452.tif 000006
【図５】
2008111452.tif 000007
【図６】
2008111452.tif 000008
【図７】
2008111452.tif 000009