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JP3206114B2 - バランサシャフト付きエンジン - Google Patents

バランサシャフト付きエンジン

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Publication number
JP3206114B2
JP3206114B2 JP19094292A JP19094292A JP3206114B2 JP 3206114 B2 JP3206114 B2 JP 3206114B2 JP 19094292 A JP19094292 A JP 19094292A JP 19094292 A JP19094292 A JP 19094292A JP 3206114 B2 JP3206114 B2 JP 3206114B2
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JP
Japan
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engine
eccentric weight
balancer shaft
center
eccentric
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JP19094292A
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豊 藤田
潤 江川
英樹 田中
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バランサシャフト付き
エンジンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車用エンジン等にあっては、偏心ウ
ェイトを有するバランサシャフトをエンジン回転に同期
して回転させるものがある(特開昭63−167145
号公報、参照)。
【0003】従来のバランサシャフト付きエンジンは、
図5に示すように、バランサシャフト31の偏心ウェイ
ト32がエンジンセンターに配置され、偏心ウェイト3
2の付与する慣性力Fbによりピストンおよびコンロッ
ド等の慣性力Fe等を相殺し、エンジン回転の2倍の周
波数を持つ基本次数振動を抑制する。
【0004】偏心ウェイト32をエンジンセンターに配
置し、各慣性力Fe,Fbの作用点とパワープラントの
重心との距離を等しくすることにより、パワープラント
に対するピッチングモーメントを相殺している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のバランサシャフト付きエンジンにあっては、
偏心ウェイト32をエンジンセンターに配置しなければ
ならないため、バランサシャフト31が長くなるばかり
か、例えばバランサシャフト31をオイルパン内に収装
する場合にオイルパンが大型化する等、エンジンの大型
化を招いた。
【0006】本発明は上記の点に着目し、バランサシャ
フト付きエンジンのコンパクト化をはかることを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、偏心ウェ
イトを有するバランサシャフトをクランクシャフトと平
行に配置し、バランサシャフトにクランクシャフトの回
転を伝達する動力伝達機構を備えるバランサシャフト付
きエンジンにおいて、バランサシャフトにメイン偏心ウ
ェイトをエンジンセンターについてバランサシャフトの
軸方向にオフセットして形成するとともに、サブ偏心ウ
ェイトをバランサシャフトの回転軸についてメイン偏心
ウェイトに対して径方向反対側に偏心させ、かつエンジ
ンセンターから遠い側にオフセットして形成し、ピスト
ン及びコンロッド等のエンジン往復運動系、メイン偏心
ウェイト、サブ偏心ウェイトのそれぞれに働く慣性力が
互いにほぼ相殺されるとともに、エンジンを含むパワー
プラントの重心に対して前記エンジン往復運動系、前記
メイン偏心ウェイト、前記サブ偏心ウェイトのそれぞれ
が付与するピッチングモーメントが互いにほぼ相殺され
るように、前記メイン偏心ウェイト、前記サブ偏心ウェ
イトの質量及び位置を設定する第2の発明は、第1の
発明において、前記メイン及びサブ偏心ウェイトの質量
及び位置は下式に基づき設定されるFe+Fs=Fm Fe×Le+Fs×Ls=Fm×Lm ここで、Fe:ピストン及びコンロッド等のエンジン往
復運動系に働く慣性力 Fs:サブ偏心ウェイトに働く慣性力またはその合力 Fm:メイン偏心ウェイトに働く慣性力またはその合力 Le:エンジン本体とその後部に接続するトランスミッ
ションを含め たパワープラントの重心からエンジンセン
ターまでの距離 Ls:エンジン本体とその後部に接続するトランスミッ
ションを含め たパワープラントの重心からサブ偏心ウェ
イトに働く慣性力F sの作用点までの距離 Lm:エンジン本体とその後部に接続するトランスミッ
ションを含め たパワープラントの重心からメイン偏心ウ
ェイトに働く慣性力 Fmの作用点までの距離 である
【0008】
【0009】
【作用】 第1、2の発明では、 サブ偏心ウェイトをバラ
ンサシャフトの回転軸についてメイン偏心ウェイトに対
して径方向反対側に偏心させ、かつエンジンセンターか
メイン偏心ウェイトより遠い側にオフセットして形成
し、ピストン及びコンロッド等のエンジン往復運動系、
メイン偏心ウェイト、サブ偏心ウェイトのそれぞれに働
く慣性力が互いにほぼ相殺されるとともに、パワープラ
ントの重心に対して前記エンジン往復運動系、前記メイ
ン偏心ウェイト、前記サブ偏心ウェイトのそれぞれが付
与するピッチングモーメントが互いにほぼ相殺されるよ
うに、前記メイン偏心ウェイト、前記サブ偏心ウェイト
の質量及び位置を設定することにより、エンジンの基本
次数振動を抑制し、エンジンとトランスミッション等か
らなるパワープラントに対してメイン偏心ウェイトの付
与するピッチングモーメントとピストンおよびコンロッ
ド等のエンジン往復運動系により発生するピッチングモ
ーメントとの差し引き分をサブ偏心ウェイトの付与する
ピッチングモーメントにより相殺する。
【0010】このようにして、バランサシャフトの偏心
ウェイトをエンジンセンターを避けて配置することによ
り、バランサシャフトの長さを短縮するとともに、エン
ジンのコンパクト化がはかれる。
【0011】
【実施例】図1、図2に示すように、直列4気筒エンジ
ンに備えられるエンジンブロック1の下部には5つのベ
アリングキャップ11を介してクランクシャフト2が支
承され、クランクシャフト2の下方に2本のバランサシ
ャフト3がバランサハウジング12を介して支承され
る。
【0012】エンジンブロック1の下部にはアッパーオ
イルパン21とロアオイルパン22が取付けられる。ロ
アオイルパン22に貯溜される潤滑油は図示しないオイ
ルストレーナを介してオイルポンプによって吸上げら
れ、エンジン各部を潤滑した後、アッパーオイルパン2
1を介してロアオイルパン22内に戻る。
【0013】バランサハウジング12はロアオイルパン
22とクランクシャフト2の間に配置される。このエン
ジンは車両のエンジンルームに横置きに搭載されるもの
で、ロアオイルパン22の後方(車両については左方
向)でアッパーオイルパン21の下方に位置して排気管
23と、車体のセンターメンバー24が配置される。
【0014】各バランサシャフト3には2つのジャーナ
ル部4,5が形成され、バランサハウジング12には各
ジャーナル部4,5を支承する2対の軸受18,19が
形成される。
【0015】各バランサシャフト3はクランクシャフト
2と平行に配置され、クランクシャフト2の回転力が、
スプロケット13,チェーン14、スプロケット15を
介して一方のバランサシャフト3に伝達され、両バラン
サシャフト3に結合されて互いに噛合う反転ギア16,
17を介して他方のバランサシャフト3に伝達される。
これにより、各バランサシャフト3をクランクシャフト
2の2倍の速度で互い逆方向に回転駆動する動力伝達機
構が構成される。
【0016】図1において、♯1バルクセンターは♯1
気筒より前方に位置し、♯2バルクセンターは♯1気筒
と♯2気筒の間に位置している。この4気筒エンジンの
場合、エンジンセンターは、♯2気筒と♯3気筒の間に
位置する♯3バルクセンター上にある。エンジンセンタ
ーはクランクシャフト2の中央部に位置するとともに、
4つのピストンおよびコンロッドの中央部に位置してお
り、エンジンの往復運動系の付与する慣性力の作用点と
なる。
【0017】各バランサシャフト3はその軸方向につい
てエンジンセンターより前方にオフセットされる。バラ
ンサハウジング12には各軸受18が♯1バルクセンタ
ー上に配置され、各軸受19が♯2バルクセンター上に
配置される。
【0018】各バランサシャフト3は一対のメイン偏心
ウェイト6,7が後方のジャーナル部5を挟んで形成さ
れる。各メイン偏心ウェイト6,7は各バランサシャフ
ト3の回転軸に対して同一方向に偏心して形成され、ピ
ストンやコンロッド等の慣性力を相殺する。
【0019】各バランサシャフト3はサブ偏心ウェイト
8が前方のジャーナル部4と前方のメイン偏心ウェイト
6の間に形成される。各サブ偏心ウェイト8は各バラン
サシャフト3の回転軸に対して各メイン偏心ウェイト
6,7と反対方向に偏心している。
【0020】これにより、各メイン偏心ウェイト6,7
はその軸方向についてエンジンセンターより前方にオフ
セットして形成され、かつ各サブ偏心ウェイト8はその
軸方向について各メイン偏心ウェイト6,7よりエンジ
ンセンターから遠い側にオフセットして形成される。
【0021】図4において、Feはピストンおよびコン
ロッド等のエンジン往復運動系に働く慣性力であり、そ
の作用点はエンジンセンターにある。Fmを各メイン偏
心ウェイト6,7に働く慣性力の合力、Fsを各サブ偏
心ウェイト8に働く慣性力の合力とすると、 Fe+Fs=Fm (1) また、エンジン本体とその後部に接続するトランスミッ
ションを含めたパワープラントの重心に対してエンジン
センターの距離をLe、各メイン偏心ウェイト6,7に
働く慣性力Fmの作用点の距離をLm、各サブ偏心ウェ
イト8に働く慣性力Fsの距離をLsとすると、 Fe・Le+Fs・Ls=Fm・Lm (2) 上記(1),(2)式を満たすように各メイン偏心ウェ
イト6,7、各サブ偏心ウェイト8の質量および各寸法
を設定することにより、エンジン往復運動系に働く慣性
力を相殺され、エンジンの2次振動を抑制される。ま
た、パワープラント重心に対して各メイン偏心ウェイト
6,7の付与するピッチングモーメントとピストンおよ
びコンロッド等のエンジン往復運動系により発生するピ
ッチングモーメントとの差し引き分が各サブ偏心ウェイ
ト8の付与するピッチングモーメントで相殺される。
【0022】このようにして、各バランサシャフト3が
エンジンセンターよりも前方にオフセットされることに
より、バランサハウジング12を収装するロアオイルパ
ン22の前後長を短縮し、これらがその近傍に配置され
る排気管23または車体のセンターメンバー24と干渉
することを避けられる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、バランサ
シャフトにメイン偏心ウェイトをエンジンセンターにつ
いてバランサシャフトの軸方向にオフセットして形成す
るとともに、サブ偏心ウェイトをバランサシャフトの回
転軸についてメイン偏心ウェイトに対して径方向反対側
に偏心させ、かつエンジンセンターから遠い側にオフセ
ットして形成し、ピストン及びコンロッド等のエンジン
往復運動系、メイン偏心ウェイト、サブ偏心ウェイトの
それぞれに働く慣性力が互いにほぼ相殺されるととも
に、エンジンを含むパワープラントの重心に対して前記
エンジン往復運動系、前記メイン偏心ウェイト、前記サ
ブ偏心ウェイトのそれぞれが付与するピッチングモーメ
ントが互いにほぼ相殺されるように、前記メイン偏心ウ
ェイト、前記サブ偏心ウェイトの質量及び位置を設定し
ため、バランサシャフトの長さを短縮するとともに、
エンジンのコンパクト化がはかれ、エンジンを車両に搭
載するうえでのレイアウトを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すエンジンの縦断面図であ
る。
【図2】同じくエンジンの斜視図である。
【図3】同じくバランサシャフトの斜視図である。
【図4】同じくバランサシャフトの配置図である。
【図5】従来例を示すバランサシャフトの配置図であ
る。
【符号の説明】
1 エンジンブロック 2 クランクシャフト 3 バランサシャフト 6 メイン偏心ウェイト 7 メイン偏心ウェイト 8 サブ偏心ウェイト 21 アッパーオイルパン 22 ロアオイルパン
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−168445(JP,A) 特開 平5−172187(JP,A) 実開 平1−102545(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16F 15/26 F02B 77/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 偏心ウェイトを有するバランサシャフト
    をクランクシャフトと平行に配置し、バランサシャフト
    にクランクシャフトの回転を伝達する動力伝達機構を備
    えるバランサシャフト付きエンジンにおいて、バランサ
    シャフトにメイン偏心ウェイトをエンジンセンターにつ
    いてバランサシャフトの軸方向にオフセットして形成す
    るとともに、サブ偏心ウェイトをバランサシャフトの回
    転軸についてメイン偏心ウェイトに対して径方向反対側
    に偏心させ、かつエンジンセンターから遠い側にオフセ
    ットして形成し、ピストン及びコンロッド等のエンジン
    往復運動系、メイン偏心ウェイト、サブ偏心ウェイトの
    それぞれに働く慣性力が互いにほぼ相殺されるととも
    に、エンジンを含むパワープラントの重心に対して前記
    エンジン往復運動系、前記メイン偏心ウェイト、前記サ
    ブ偏心ウェイトのそれぞれが付与するピッチングモーメ
    ントが互いにほぼ相殺されるように、前記メイン偏心ウ
    ェイト、前記サブ偏心ウェイトの質量及び位置を設定し
    ことを特徴とするバランサシャフト付きエンジン。
  2. 【請求項2】 前記メイン及びサブ偏心ウェイトの質量
    及び位置は下式に基づき設定されることを特徴とする請
    求項1に記載のバランサシャフト付きエンジンFe+Fs=Fm Fe×Le+Fs×Ls=Fm×Lm ここで、Fe:ピストン及びコンロッド等のエンジン往
    復運動系に働く慣性力 Fs:サブ偏心ウェイトに働く慣性力またはその合力 Fm:メイン偏心ウェイトに働く慣性力またはその合力 Le:エンジン本体とその後部に接続するトランスミッ
    ションを含め たパワープラントの重心からエンジンセン
    ターまでの距離 Ls:エンジン本体とその後部に接続するトランスミッ
    ションを含め たパワープラントの重心からサブ偏心ウェ
    イトに働く慣性力F sの作用点までの距離 Lm:エンジン本体とその後部に接続するトランスミッ
    ションを含め たパワープラントの重心からメイン偏心ウ
    ェイトに働く慣性力 Fmの作用点までの距離 である
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CN108661749A (zh) * 2017-03-31 2018-10-16 上海汽车集团股份有限公司 横置发动机、油底壳及汽车

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