特開 2024-176667 内燃機関のバランサ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176667

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】内燃機関のバランサ装置

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/26 20060101AFI20241212BHJP

   F02F 7/00 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

F16F15/26 H

F02F7/00 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023095397

(22)【出願日】2023-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】000002082

【氏名又は名称】スズキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001520

【氏名又は名称】弁理士法人日誠国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石川 雅也

【テーマコード（参考）】

3G024

【Ｆターム（参考）】

3G024AA46

3G024AA61

3G024DA26

(57)【要約】

【課題】内燃機関の小型化を図りつつ、クランク軸の回転によるオイルの巻き上げを防止できる内燃機関のバランサ装置を提供すること。
【解決手段】バランサ装置のバッフルプレート１２は、バランサ軸５の軸方向と交差する方向でバッフルプレート１２の中央部に位置する最深部１２Ａと、最深部１２Ａからバランサ軸５と交差する方向の両外側に向かって上側に湾曲する湾曲部１２Ｂ、１２Ｃと、最深部１２Ａに形成され、バランサ軸５の上部を上方に突出させる開口部１２ａ、１２ｂと、バッフルプレート１２から上方に突出し、開口部１２ａ、１２ｂに対して両外側に配置されるリブ１２ｃ、１２ｄと、リブ１２ｃ、１２ｄに対して両外側に配置され、リブ１２ｃ、１２ｄよりも下方に位置するオイル落とし穴１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈとを有する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

クランク軸が配置されるクランクケースと、前記クランクケースの下部に固定され、上端に開口部を有するオイルパンとの間に配置される内燃機関のバランサ装置であって、
前記クランク軸の下方に配置されるバランサ軸と、
前記バランサ軸を回転自在に支持する軸受部と、前記オイルパンの前記開口部を覆うバッフルプレートとを有するバランサハウジングとを備え、
前記バッフルプレートは、前記バランサ軸の軸方向と交差する方向で前記バッフルプレートの中央部に位置し、前記バッフルプレートの中で最深部に位置する最深部と、
前記最深部から前記バランサ軸と交差する方向の両外側に向かって上側に湾曲する湾曲部と、
前記最深部に形成され、前記バランサ軸の少なくとも上部を上方に突出させる第１の開口部と、
前記バッフルプレートから上方に突出するとともに前記バランサ軸の軸方向に延び、前記第１の開口部に対して前記両外側に配置されるリブと、
前記リブに対して前記両外側に配置され、前記リブよりも下方に位置して前記バッフルプレートを貫通する第２の開口部とを備えていることを特徴とする内燃機関のバランサ装置。

【請求項2】

前記バランサ軸は、
軸部と、前記軸部の両端部にそれぞれ取付けられ、前記軸部よりも回転半径が大きいバランスウェイトとを有し、
前記軸部の上部が前記第１の開口部よりも上方に突出していること特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバランサ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関のバランサ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

バランサ軸をバランスウェイトと共に回転させ、ピストンの運動に伴って生じるクランク軸の振動を抑制する内燃機関のバランサ装置が知られている（特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に記載される内燃機関は、シリンダブロックの下側に、オイルを貯留するためのオイルパンが固定されており、バランサ装置は、オイルパンの内部におけるクランクシャフトよりも下側に配置されている。

【0004】

より詳細には、バランサ装置は、単一のバランサ軸をクランク軸の下方に配置した構造であり、バランサ装置は、このバランサ装置を上側から覆うバッフルプレートを備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－１３８２６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来の内燃機関のバランサ装置にあっては、バランサ装置を上側から覆うバッフルプレートを備えているので、バッフルプレートとクランク軸との干渉を避けるため、バランサ装置を下げて配置する必要がある。この結果、エンジンの上下方向の寸法が大きくなり、エンジンが大型化するおそれがある。

【0007】

また、エンジンの上下方向の寸法を短縮するために、バッフルプレートをクランク軸に近付け過ぎると、バッフルプレートに溜まったオイルがクランク軸の回転に伴って巻き上げられるおそれがある。

【0008】

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、内燃機関の小型化を図りつつ、クランク軸の回転によるオイルの巻き上げを防止できる内燃機関のバランサ装置を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、クランク軸が配置されるクランクケースと、前記クランクケースの下部に固定され、上端に開口部を有するオイルパンとの間に配置される内燃機関のバランサ装置であって、前記クランク軸の下方に配置されるバランサ軸と、前記バランサ軸を回転自在に支持する軸受部と、前記オイルパンの前記開口部を覆うバッフルプレートとを有するバランサハウジングとを備え、前記バッフルプレートは、前記バランサ軸の軸方向と交差する方向で前記バッフルプレートの中央部に位置し、前記バッフルプレートの中で最深部に位置する最深部と、前記最深部から前記バランサ軸と交差する方向の両外側に向かって上側に湾曲する湾曲部と、前記最深部に形成され、前記バランサ軸の少なくとも上部を上方に突出させる第１の開口部と、前記バッフルプレートから上方に突出するとともに前記バランサ軸の軸方向に延び、前記第１の開口部に対して前記両外側に配置されるリブと、前記リブに対して前記両外側に配置され、前記リブよりも下方に位置して前記バッフルプレートを貫通する第２の開口部とを備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

このように上記の本発明によれば、内燃機関の小型化を図りつつ、クランク軸の回転によるオイルの巻き上げを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の一実施例に係るバランサ装置を備えたエンジンの正面図である。

【図2】図２は、図１のII－II方向矢視断面図である。

【図3】図３は、図１のIII－III方向矢視断面図である。

【図4】図４は、図１のIＶ－IＶ方向矢視断面図である。

【図5】図５は、本発明の一実施例に係るバランサ装置の斜視図である。

【図6】図６は、図２のＶI－ＶI方向矢視断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の一実施の形態に係る内燃機関のバランサ装置は、クランク軸が配置されるクランクケースと、クランクケースの下部に固定され、上端に開口部を有するオイルパンとの間に配置される内燃機関のバランサ装置であって、クランク軸の下方に配置されるバランサ軸と、バランサ軸を回転自在に支持する軸受部と、オイルパンの開口部を覆うバッフルプレートとを有するバランサハウジングとを備え、バッフルプレートは、バランサ軸の軸方向と交差する方向でバッフルプレートの中央部に位置し、バッフルプレートの中で最深部に位置する最深部と、最深部からバランサ軸と交差する方向の両外側に向かって上側に湾曲する湾曲部と、最深部に形成され、バランサ軸の少なくとも上部を上方に突出させる第１の開口部と、バッフルプレートから上方に突出するとともにバランサ軸の軸方向に延び、第１の開口部に対して両外側に配置されるリブと、リブに対して両外側に配置され、リブよりも下方に位置してバッフルプレートを貫通する第２の開口部とを備えている。

【0013】

これにより、本発明の一実施の形態に係る内燃機関のバランサ装置は、内燃機関の小型化を図りつつ、クランク軸の回転によるオイルの巻き上げを防止できる。

【実施例0014】

以下、本発明に係る内燃機関のバランサ装置の実施例について、図面を用いて説明する。
図１から図６は、本発明に係る一実施例の内燃機関のバランサ装置を示す図である。

【0015】

図１から図６において、上下前後左右方向は、内燃機関のクランク軸を基準とし、クランク軸に沿う方向を前後方向、吸気側と排気側が位置する方向を左右方向、内燃機関の高さ方向を上下方向とする。

【0016】

まず、構成を説明する。
図１において、内燃機関としてのエンジン１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２の上部に設けられたシリンダヘッド３と、シリンダヘッド３の上部に設けられた図示しないシリンダヘッドカバーと、シリンダブロック２の下部に設けられ、オイルが貯留されるオイルパン４とを備えている。

【0017】

具体的には、シリンダブロック２の下部にはクランク室２Ａを形成するクランクケース２Ｂが設けられており、クランクケース２Ｂの下部に図示しないボルトによってオイルパン４が固定されている。

【0018】

図２に示すように、シリンダブロック２には、複数の気筒２Ｓと、気筒２Ｓに上下動自在に収容された図示しないピストンと、ピストンの上下運動を図示しないコネクティングロッドを介して回転運動に変換するクランク軸８が設けられており、クランク軸８は、クランクケース２Ｂに配置されている。

【0019】

つまり、クランクケース２Ｂとオイルパン４との間にはクランク室２Ａが形成されており、クランク軸８は、クランク室２Ａに配置されている。シリンダヘッド３には、いずれも図示しない吸気カムを備えた吸気カム軸、吸気カム軸と平行に配置され、排気カムを備えた排気カム軸とが配置されている。

【0020】

クランク軸８は、滑り軸受７を介してコネクティングロッドが連結されるクランクピン８ａと、シリンダブロック２に設けられた上側ジャーナル軸受部２Ｄと上側ジャーナル軸受部２Ｄに固定された下側ジャーナル軸受部２Ｅとに回転自在に支持されるクランクジャーナル８ｂと、クランクピン８ａとクランクジャーナル８ｂとを連結し、クランク軸８の回転バランスを取るためのカウンタウェイト８ｃとを含んで構成されている。

【0021】

オイルパン４の上端には開口部４ａが形成されており、オイルパン４の上端は上方に開口している。これにより、ピストンや吸排気カム軸等を含んだ潤滑対象を潤滑したオイルは、シリンダブロック２から開口部４ａを通してオイルパン４に回収され、オイルパン４に貯留される。

【0022】

図２に示すように、クランク軸８の下方にはバランサ軸５が配置されており、バランサ軸５は、オイルパン４の上部に位置している。

【0023】

バランサ軸５は、クランク軸８と平行に延びており、クランク軸８と上下方向に並んで配置されている。つまり、バランサ軸５は、クランク軸８の真下に配置されている。

【0024】

図１、図２に示すように、バランサ軸５の前端部にはバランサギヤ５Ａが設けられている。クランク軸８の前端部にはクランクギヤ８Ａが設けられており、クランクギヤ８Ａは、バランサギヤ５Ａに噛み合っている。

【0025】

クランクギヤ８Ａとバランサギヤ５Ａの歯数は、同数に形成されている。バランサ軸５ は、クランク軸８の回転に同期して、すなわち、同一回転数で逆回転する。

【0026】

図５に示すように、バランサ軸５の前後端部にはそれぞれバランスウェイト５Ｂ、５Ｃが設けられており、バランスウェイト５Ｂ、５Ｃは、それぞれカウンタウェイト８ｃの質量よりも小さい質量に形成されている。

【0027】

バランサ軸５は、バランスウェイト５Ｂ、５Ｃよりも小径の軸部５Ｄを備えており、バランスウェイト５Ｂ、５Ｃは、軸部５Ｄの前後端部（両端部）に設けられている。すなわち、バランサ軸５は、軸部５Ｄと、軸部５Ｄの前後端部にそれぞれ取付けられ、軸部５Ｄよりも回転半径が大きいバランスウェイト５Ｂ、５Ｃとを有する。

【0028】

バランサ軸５は、ピストンの往復動等により発生する振動を打ち消すために、クランク軸８に同期してクランク軸８の回転方向と反対方向に等速で回転する。これにより、ピストンの往復動等により発生する振動を打ち消す方向の荷重（起振力）を発生させ、クランク軸８の周期的な回転振動（一次振動）を相殺する。

【0029】

エンジン１にはバランサハウジング１０が設けられている（図３から図５参照）。本実施例のバランサ軸５およびバランサハウジング１０は、バランサ装置を構成する。

【0030】

バランサハウジング１０は、バランサ本体１１と、バッフルプレート１２とを有する。バランサ本体１１は、前後方向に離隔して左右方向に延びる前側本体部１１Ａおよび後側本体部１１Ｂを有する。

【0031】

前側本体部１１Ａおよび後側本体部１１Ｂの左右端部にはボス形状の固定部１１ａが形成されており（図５参照）、固定部１１ａがボルト２０Ａ（図３参照）によってクランクケース２Ｂに締結されることにより、バランサハウジング１０がクランクケース２Ｂに取付けられている。

【0032】

図２、図３に示すように、バランサハウジング１０は、前側本体部１１Ａおよび後側本体部１１Ｂにそれぞれ設けられ、バランサ軸５の軸部５Ｄを回転自在に支持する軸受部１１Ｃ、１１Ｄを有する。

【0033】

軸受部１１Ｃ、１１Ｄは、前側本体部１１Ａおよび後側本体部１１Ｂの下面に形成された半円状の軸受面１１ｂと、前側本体部１１Ａおよび後側本体部１１Ｂの下部にボルト２０Ｂによって締結され、軸受面１１ｂに連続する半円状の軸受面１１ｃを有する下側軸受部１１Ｅとを含んで構成されている。

【0034】

バランサ軸５は、軸受面１１ｂと軸受面１１ｃとに挟まれることにより、軸受部１１Ｃと軸受部１１Ｄとに回転自在に支持されている。

【0035】

図５に示すように、バッフルプレート１２は、前側本体部１１Ａと後側本体部１１Ｂとの間に配置されており、前側本体部１１Ａおよび後側本体部１１Ｂに沿って左右方向に延びている。

【0036】

バッフルプレート１２の前端部は、前側本体部１１Ａに連絡されており、バッフルプレート１２の後端部は、後側本体部１１Ｂに連絡されており、バッフルプレート１２は、前側本体部１１Ａおよび後側本体部１１Ｂと一体に形成されている。

【0037】

前側本体部１１Ａの前端部にはバランサギヤ収容部１１Ｆが設けられている。バランサギヤ収容部１１Ｆは、上端が開口し、バランサギヤ５Ａの外径に沿って湾曲する半円状の部材から構成されている。

【0038】

バランサギヤ収容部１１Ｆにはバランサギヤ５Ａとバランスウェイト５Ｂが収容されている。

【0039】

バランサ軸５の軸部５Ｄは、オイルパン４の上部に配置されており、オイルパン４に貯留するオイルには浸からない位置に位置している。これにより、バランサ軸５の回転時にオイルによる撹拌抵抗を低減できる。

【0040】

一方、バランサギヤ５Ａとバランスウェイト５Ｂは、バランサギヤ収容部１１Ｆに収容されている。つまり、バランサギヤ５Ａとバランスウェイト５Ｂは、オイルパン４に貯留されるオイルに浸かるが、バランサギヤ５Ａとバランスウェイト５Ｂの回転時に撹拌されるオイルの量を減少させ、撹拌抵抗を低減できる。

【0041】

図６において、バランサ軸５の軸方向から見た場合に、バッフルプレート１２は、最深部１２Ａと湾曲部１２Ｂ、１２Ｃを有する。

【0042】

最深部１２Ａは、バランサ軸５の軸方向と交差する方向（左右方向）でバッフルプレート１２の中央部に設けられており、バッフルプレート１２の中で最下位に位置する部分である。ここで、バランサ軸５の軸方向と交差する方向とは、バランサ軸５の軸方向と水平面内で交差する方向である。

【0043】

湾曲部１２Ｂ、１２Ｃは、最深部１２Ａからバランサ軸５と交差する方向の両外側（左側と右側）に向かい、小さい傾斜角度で上側に湾曲している。つまり、バッフルプレート１２は、バランサ軸５の軸方向と交差する方向の中央部が最も低い位置に位置し、左右端部が最も高い位置に位置している。

【0044】

図４、図５に示すように、バッフルプレート１２にはブリッジ部１２Ｄが形成されている。ブリッジ部１２Ｄは、バランサ軸５の軸方向でバッフルプレート１２の中央部に形成されており、ブリッジ部１２Ｄは、バランサ軸５の上方を覆っている。

【0045】

図４から図６に示すように、バッフルプレート１２には開口部１２ａ、１２ｂが形成されており、開口部１２ａ、１２ｂは、最深部１２Ａに形成されている。開口部１２ａは、前側本体部１１Ａからブリッジ部１２Ｄにわたって開口しており、軸部５Ｄの上部は開口部１２ａから上方に突出している。

【0046】

開口部１２ｂは、後側本体部１１Ｂからブリッジ部１２Ｄにわたって開口しており、軸部５Ｄの上部は開口部１２ｂから上方に突出している。

【0047】

ブリッジ部１２Ｄは、開口部１２ａ、１２ｂよりも上方に位置しており、軸部５Ｄの上部は、ブリッジ部１２Ｄに接触せずに開口部１２ａ、１２ｂから上方に突出している。

【0048】

また、バランサハウジング１０は、バランサ軸５の軸方向で開口部１２ａ、１２ｂの間にブリッジ部１２Ｄが形成されることにより、開口部１２ａ、１２ｂによってバッフルプレート１２の剛性が低下することを防止できる。つまり、バッフルプレート１２は、ブリッジ部１２Ｄによって補強されている。

【0049】

図４、図５に示すように、バッフルプレート１２の湾曲部１２Ｂ、１２Ｃにはリブ１２ｃ、１２ｄが形成されている。リブ１２ｃ、１２ｄは、開口部１２ａ、１２ｂに対して両外側（左右側）に配置されている。リブ１２ｃ、１２ｄは、バッフルプレート１２から上方に突出しており、前側本体部１１Ａおよび後側本体部１１Ｂの間でバランサ軸５の軸方向に延びている。

【0050】

バッフルプレート１２にはオイル落とし穴１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈが形成されている。オイル落とし穴１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈは、リブ１２ｃ、１２ｄに対して両外側に配置されており、リブ１２ｃ、１２ｄよりも下方に位置するようにバッフルプレート１２を貫通している。

【0051】

換言すれば、リブ１２ｃ、１２ｄは、オイル落とし穴１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈよりも上方に突出しており、開口部１２ａ、１２ｂとオイル落とし穴１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈとは、リブ１２ｃ、１２ｄによって左右方向に仕切られている。

【0052】

本実施例の開口部１２ａ、１２ｂは、第１の開口部を構成し、オイル落とし穴１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈは、第２の開口部を構成する。

【0053】

次に、本実施例のエンジン１のバランサ装置の作用効果を説明する。
バランサ装置は、クランク軸８の下方に配置されるバランサ軸５と、バランサ軸５を回転自在に支持する軸受部１１Ｃ、１１Ｄと、オイルパン４の開口部４ａを覆うバッフルプレート１２とを有するバランサハウジング１０とを備えている。

【0054】

バッフルプレート１２は、バランサ軸５の軸方向と交差する方向でバッフルプレート１２の中央部に位置し、バッフルプレート１２の中で最深部に位置する最深部１２Ａと、最深部１２Ａからバランサ軸５と交差する方向の両外側に向かって上側に湾曲する湾曲部１２Ｂ、１２Ｃと、最深部１２Ａに形成され、バランサ軸５の上部を上方に突出させる開口部１２ａ、１２ｂとを有する。

【0055】

これに加えて、バッフルプレート１２は、バッフルプレート１２から上方に突出するとともにバランサ軸５の軸方向に延び、開口部１２ａ、１２ｂに対して両外側に配置されるリブ１２ｃ、１２ｄと、リブ１２ｃ、１２ｄに対して両外側に配置され、リブ１２ｃ、１２ｄよりも下方に位置するようにバッフルプレート１２を貫通するオイル落とし穴１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈとを有する。

【0056】

このように、バランサ軸５の軸方向と交差する方向でバッフルプレート１２の中央部に開口部１２ａ、１２ｂを形成し、バランサ軸５の軸部５Ｄの上部を開口部１２ａ、１２ｂから上方に突出させたので、バランサ軸５を上下方向でクランク軸８に近付けることができ、エンジン１の上下方向の寸法を短くできる。このため、エンジン１の小型化を図ることができる。

【0057】

また、バッフルプレート１２が、最深部１２Ａからバランサ軸５と交差する方向の両外側に向かって上側に湾曲する湾曲部１２Ｂ、１２Ｃと、バッフルプレート１２から上方に突出するとともにバランサ軸５の軸方向に延び、開口部１２ａ、１２ｂに対して両外側に配置されるリブ１２ｃ、１２ｄとを有するので、バッフルプレート１２に落下した後、最深部１２Ａに向かって流れるオイル（図６のオイルＯ１参照）をリブ１２ｃ、１２ｄによって堰き止めることができる。

【0058】

このため、オイルが開口部１２ａ、１２ｂに流入することを防止でき、バランサ軸５の回転によってオイルが周囲に飛散することが防止できる。

【0059】

これに加えて、バッフルプレート１２が、リブ１２ｃ、１２ｄに対して両外側に配置され、リブ１２ｃ、１２ｄよりも下方に位置するようにバッフルプレート１２を貫通するオイル落とし穴１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈを有するので、リブ１２ｃ、１２ｄによって堰き止められたオイルをバランサ軸５から離れたオイル落とし１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈを通してオイルパン４に戻すことができる（図６のオイルＯ２参照）。

【0060】

これにより、バッフルプレート１２の上面にオイルが溜まることを抑制して、バランサ軸５をクランク軸８に近づけてエンジン１の上下方向の寸法を短くした場合でも、クランク軸８の回転によってオイルが巻き上げられることを防止できる。

【0061】

このように本実施例のバランサ装置は、エンジン１の小型化を図りつつ、クランク軸８の回転によるオイルの巻き上げを防止できる。

【0062】

また、本実施例のエンジン１のバランサ装置によれば、バランサ軸５は、軸部５Ｄと、軸部５Ｄの両端部にそれぞれ取付けられ、軸部５Ｄよりも回転半径が大きいバランスウェイト５Ｂ、５Ｃとを有し、軸部５Ｄの上部が開口部１２ａ、１２ｂよりも上方に突出している。

【0063】

これにより、バランスウェイト５Ｂ、５Ｃよりも回転半径が小さい軸部５Ｄの上部を開口部１２ａ、１２ｂから上方に突出させることにより、上下方向でバランサ軸５をクランク軸８により効果的に近づけることができ、エンジン１の上下方向の寸法をより効果的に短くできる。この結果、エンジン１の小型化をより効果的に図ることができる。

【0064】

なお、バランサ軸５は、軸部５Ｄの上部が開口部１２ａ、１２ｂから上方に突出しているが、軸部５Ｄの上下方向中央部から上方が開口部１２ａ、１２ｂから上方に突出してもよい。つまり、少なくとも軸部５Ｄの上部が開口部１２ａ、１２ｂから上方に突出していればよい。

【0065】

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく調整が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

【符号の説明】

【0066】

１...エンジン（内燃機関）、２Ｂ...クランクケース、４...オイルパン、４ａ...開口部、５...バランサ軸、５Ｂ，５Ｃ...バランスウェイト、５Ｄ...軸部、８...クランク軸、１０...バランサハウジング（バランサ装置）、１１Ｃ，１１Ｄ...軸受部、１２...バッフルプレート（バランサ装置）、１２Ａ...最深部、１２ａ，１２ｂ...開口部（第１の開口部）、１２Ｂ，１２Ｃ...湾曲部、１２ｃ，１２ｄ...リブ、１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ...オイル落とし（第２の開口部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】