JP5580026B2 - 内燃機関の動弁駆動装置 - Google Patents
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Description
また、異なったクランク軸位相に振り分けられた複数のシリンダ(バンク)を有する水平対向エンジンやV型エンジン等の場合には、カムシャフトは各バンクのシリンダヘッドにそれぞれ設けられる。
さらに、左右バンク用の2枚の駆動スプロケットをアイドラギヤと同心に配置すると、軸長が長くなって動弁駆動装置の軸方向寸法が大きくなってしまう。
従来技術のように、クランクギヤ及びアイドラギヤを用いる構成においては、クランクギヤのレイアウト上の制約から、オイルポンプをクランクギヤよりも変速機側に配置することは困難である。このため、オイルポンプをクランクギヤよりもクランクシャフト先端側に配置することになり、内燃機関の全長が長くなってしまう。
本発明の課題は、軽量かつコンパクトな構成によって複数のシリンダの動弁を駆動する内燃機関の動弁駆動装置を提供することである。
請求項1の発明は、複数のシリンダにそれぞれ設けられたシリンダヘッドの動弁を駆動する内燃機関の動弁駆動装置であって、第1のシリンダに設けられた第1の動弁駆動スプロケットと、第2のシリンダに設けられた第2の動弁駆動スプロケットと、燃料ポンプに設けられた燃料ポンプスプロケットと、クランクシャフトに固定され軸方向に配列された第1のクランクスプロケット及び第2のクランクスプロケットと、前記第1のクランクスプロケットから前記第1の動弁駆動スプロケットへ動力伝達する第1のチェーンと、前記第2のクランクスプロケットから前記燃料ポンプスプロケットへ動力伝達する第2のチェーンと、前記第2のチェーンによって駆動される第1のアイドラスプロケットと、前記第1のアイドラスプロケットに固定された第2のアイドラスプロケットと、前記第2のアイドラスプロケットから前記第2の動弁駆動スプロケットへ動力伝達する第3のチェーンと、前記クランクシャフトが内部に挿入され潤滑油を圧送するオイルポンプとを備え、前記オイルポンプの少なくとも一部は前記クランクシャフトの軸方向における位置が前記第3のチェーンと重なって配置されることを特徴とする内燃機関の動弁駆動装置である。
(1)燃料ポンプをクランクシャフトから第2のチェーンにより駆動することによって、重量の大きいアイドラギヤを用いる必要がなくなり、動弁駆動装置の軽量化及び低コスト化を図ることができる。また、このような軽量化によって、燃料消費率も改善される。
また、各軸ともスプロケット2枚以内の構成であることから、動弁駆動装置の軸方向寸法も小さくすることができる。
(2)第2の動弁駆動スプロケットを、第2のチェーンによって駆動されるアイドラスプロケットから第3のチェーンによって駆動することによって、第1及び第2のシリンダ間のオフセット(いわゆるバンクオフセット)を利用して、クランクシャフト周囲における第1及び第2のクランクスプロケットと隣接した領域にスペースを確保することができる。そして、このスペースにオイルポンプを配置することによって、内燃機関の全長を短縮することができる。
(3)第1及び第2のクランクスプロケットをオイルポンプに対してクランクシャフトの先端部側に配置することによって、オイルポンプが内燃機関の前端部から突出することを防止して車体の設計自由度を向上できる。
さらに、燃料ポンプを駆動する第2のクランクスプロケットよりも歯数を小さくして小径化する必要性が高い第1のクランクスプロケットを、第2のクランクスプロケット及びオイルポンプよりもクランクシャフト先端側に配置したことによって、チェーンの組み付け確認が容易となる。また、クランクシャフト前端部に形成されるメネジのスペース(ネジ孔の深さ)も確保することが容易となる。
図1に示すように、エンジン1は、右側シリンダ2及び左側シリンダ3を有する水平対向エンジンであって、例えば4気筒のターボディーゼルエンジンである。なお、右側シリンダ2及び左側シリンダ3はそれぞれ本発明にいう第1のシリンダ、第2のシリンダに相当する。
クランクシャフト10は、エンジン1の運転時に、図1における時計回りに回転する。クランクシャフト10の車両前方側の端部(以下「前端部」と称する)には、第1クランクスプロケット11及び第2クランクスプロケット12が固定されている。
第1クランクスプロケット11は、第1チェーン80が巻き掛けられ、右側シリンダ2側に設けられた吸排気バルブを駆動するものである。
第2クランクスプロケット12は、第2チェーン90が巻き掛けられ、燃料ポンプ60の燃料ポンプスプロケット61及びアイドラスプロケット70の第1アイドラスプロケット71を駆動するものである。第2クランクスプロケット12は、第1クランクスプロケット11に対して歯数が大きくかつ大径に形成されている。
図2及び図3に示すように、第1クランクスプロケット11、第2クランクスプロケット12は、クランクシャフト10の前端部側から順次配列されている。
右側排気カムシャフト30は、右側シリンダ2の排気バルブを駆動するものである。
右側吸気カムシャフト20及び右側排気カムシャフト30は、右側吸気カムシャフト20が上方となるように、上下方向に並べて配置されている。
右側吸気カムシャフト20及び右側排気カムシャフト30の前端部には、それぞれ右側吸気カムスプロケット21、右側排気カムスプロケット31が固定されている。
なお、右側吸気カムスプロケット21及び右側排気カムスプロケット31は、本発明にいう第1の動弁駆動スプロケットに相当する。
左側排気カムシャフト50は、左側シリンダ3の排気バルブを駆動するものである。
左側吸気カムシャフト40及び左側排気カムシャフト50は、左側吸気カムシャフト40が上方となるように、上下方向に並べて配置されている。
左側吸気カムシャフト40及び左側排気カムシャフト50の前端部には、それぞれ左側吸気カムスプロケット41、左側排気カムスプロケット51が固定されている。
なお、左側吸気カムスプロケット41及び左側排気カムスプロケット51は、本発明にいう第2の動弁駆動スプロケットに相当する。
燃料ポンプ60は、その本体部がクランクシャフト10のほぼ上方に設けられ、前方に突き出した入力軸60a(図3参照)を備えている。この入力軸60aの先端部には、図1に示す燃料ポンプスプロケット61が固定されている。燃料ポンプスプロケット61には、第2チェーン90が巻き掛けられている。
第1アイドラスプロケット71は、第3チェーン100の張り側(燃料ポンプスプロケット61側から第2クランクスプロケット12側へ戻る側)と、第3チェーン100の内側から噛合するように、第2クランクスプロケット12の上方側でありかつ燃料ポンプスプロケット61の下方側であって、左側シリンダ3側にオフセットした位置に配置されている。
第2アイドラスプロケット72は、第1アイドラスプロケット71の後方側(変速機側)に同心に配置されている。第2アイドラスプロケット72は、第1アイドラスプロケット71よりも歯数が小さくかつ小径に形成されている。
第1チェーン80には、チェーンテンショナ81、チェーンテンショナレバー82、チェーンガイド83が設けられている。
チェーンテンショナ81は、チェーンテンショナレバー82をチェーンに対して押圧させるプランジャを備えている。
チェーンテンショナレバー82は、エンジン本体に対してクランクシャフト10と平行な回転軸回りに揺動可能に取り付けられ、チェーンテンショナ81のプランジャに押されることによって第1チェーン80に押し付けられ、第1チェーン80のテンションを適切な範囲内となるように調整する。なお、以下説明する他のチェーンテンショナ及びチェーンテンショナレバーもこれらと同様の機能を有する。
チェーンテンショナ81及びチェーンテンショナレバー82は、第1チェーン80の弛み側(被駆動側スプロケットから駆動側スプロケットへ戻る側。第1チェーン80の場合には下側。)に配置されている。
チェーンガイド83は、第1チェーン80に当接し、第1チェーン80を案内するものである。チェーンガイド83は、第1チェーン80の張り側(駆動側スプロケットから被駆動側スプロケットへ行く側。第1チェーン80の場合には上側。)に配置されている。
第2チェーン90の弛み側(右側シリンダ2側)には、チェーンテンショナ91、チェーンテンショナレバー92が設けられている。
第3チェーン100の弛み側(上側)には、チェーンテンショナ101、チェーンテンショナレバー102が設けられ、張り側(下側)には、チェーンガイド103が設けられている。
オイルポンプ110は、例えば、クランクシャフト10に固定されたインナロータ及びこのインナロータと連動して回転するアウタロータを有するトロコイドポンプである。
図2、図3に示すように、オイルポンプ110は、その内部にクランクシャフト10が挿入され、第2クランクスプロケット12と、エンジン前端部側のクランクジャーナル10aとの間に配置されている。
図4に示す比較例のエンジン1Aは、実施例の第1クランクスプロケット11、第2クランクスプロケット12、燃料ポンプスプロケット61、アイドラスプロケット70、第1チェーン80、第2チェーン90、第3チェーン100に代えて、以下説明するクランクギヤ13、燃料ポンプギヤ62、アイドラギヤ130、右側チェーン140、左側チェーン150等を備えている。
燃料ポンプギヤ62は、燃料ポンプ60の入力軸60aに固定されたヘリカルギヤである。
アイドラギヤ130は、クランクギヤ13と燃料ポンプギヤ62との間に設けられ、これらのギヤとそれぞれ噛合し、クランクギヤ13から燃料ポンプギヤ62へ動力を伝達するものである。
アイドラギヤ130は、例えば、クランクギヤ13に対して2倍の歯数を有し、第1アイドラスプロケット131、第2アイドラスプロケット132は、各カムシャフトのスプロケットと同じ歯数を有する。
また、アイドラギヤ130においては、同軸上に1つのギヤ及び2枚のスプロケットを配置する必要があることから、動弁駆動装置の軸方向における寸法(厚さ)が大きくなってエンジン1Aの全長が長くなる。
さらに、クランクギヤ13のレイアウト制約上、オイルポンプ110がエンジン1Aの前端部側に突出してしまい、エンジン1Aの全長がよりいっそう長くなって車体設計の自由度を低下させてしまう。
また、各軸ともに最大スプロケット2枚までの構成とすることができるため、動弁駆動装置の軸方向の寸法を小さくし、エンジン1の全長を短縮することができる。
さらに、左側吸気カムシャフト40及び左側排気カムシャフト50を、第2アイドラスプロケット72から第3チェーン100を用いてチェーン駆動することによって、クランクシャフト10周囲における第2クランクスプロケット12の後方側に、左右シリンダのオフセット(バンクオフセット)に起因して形成される空間部を確保することができ、ここにオイルポンプ110を収容することによって、クランクシャフト10前端部のメネジ長さを確保しながらエンジン1の全長をより短縮することができる。これによって、車体設計の自由度が向上する。
また、第2クランクスプロケット12に対して小径の第1クランクスプロケット11を、第2クランクスプロケット12及びオイルポンプ110の前方に配置したことによって、各スプロケットへのチェーンの組み付け確認が容易となる。
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
(1)実施例の内燃機関は、例えば、水平対向4気筒DOHCのターボディーゼルエンジンであったが、本発明は他種類の内燃機関にも適用することができる。本発明は、例えば、V型エンジンや6気筒以上の多気筒エンジン、吸排気弁を共通のカムシャフトで駆動するSOHCエンジン、ディーゼル以外のエンジンにも適用することができる。また、エンジンの搭載方向、搭載位置も特に限定されない。
(2)動弁駆動装置を構成する各要素の形状、構造、配置等は上述した実施例のものに限定されず適宜変更することができる。例えば、各スプロケットの歯数は、各カムシャフトがクランクシャフトの半分の回転数となり、燃料ポンプの回転数が適切となるように適宜設定することができる。また、V型エンジンの場合には燃料ポンプは左右(前後)バンク内、バンク外のいずれにも配置可能である。
2 右側シリンダ 3 左側シリンダ
10 クランクシャフト 10a クランクジャーナル
11 第1クランクスプロケット 12 第2クランクスプロケット
13 クランクギヤ
20 右側吸気カムシャフト 21 右側吸気カムスプロケット
30 右側排気カムシャフト 31 右側排気カムスプロケット
40 左側吸気カムシャフト 41 左側吸気カムスプロケット
50 左側排気カムシャフト 51 左側排気カムスプロケット
60 燃料ポンプ 60a 入力軸
61 燃料ポンプスプロケット 62 燃料ポンプギヤ
70 アイドラスプロケット 71 第1アイドラスプロケット
72 第2アイドラスプロケット
80 第1チェーン 81 チェーンテンショナ
82 チェーンテンショナレバー 83 チェーンガイド
90 第2チェーン 91 チェーンテンショナ
92 チェーンテンショナレバー
100 第3チェーン 101 チェーンテンショナ
102 チェーンテンショナレバー 103 チェーンガイド
110 オイルポンプ 120 ウォーターポンプ
130 アイドラギヤ 131 第1アイドラスプロケット
132 第2アイドラスプロケット
140 右側チェーン 141 チェーンテンショナ
142 チェーンテンショナレバー 143 チェーンガイド
150 左側チェーン 151 チェーンテンショナ
152 チェーンテンショナレバー 153 チェーンガイド
Claims (2)
- 複数のシリンダにそれぞれ設けられたシリンダヘッドの動弁を駆動する内燃機関の動弁駆動装置であって、
第1のシリンダに設けられた第1の動弁駆動スプロケットと、
第2のシリンダに設けられた第2の動弁駆動スプロケットと、
燃料ポンプに設けられた燃料ポンプスプロケットと、
クランクシャフトに固定され軸方向に配列された第1のクランクスプロケット及び第2のクランクスプロケットと、
前記第1のクランクスプロケットから前記第1の動弁駆動スプロケットへ動力伝達する第1のチェーンと、
前記第2のクランクスプロケットから前記燃料ポンプスプロケットへ動力伝達する第2のチェーンと、
前記第2のチェーンによって駆動される第1のアイドラスプロケットと、
前記第1のアイドラスプロケットに固定された第2のアイドラスプロケットと、
前記第2のアイドラスプロケットから前記第2の動弁駆動スプロケットへ動力伝達する第3のチェーンと、
前記クランクシャフトが内部に挿入され潤滑油を圧送するオイルポンプとを備え、
前記オイルポンプの少なくとも一部は前記クランクシャフトの軸方向における位置が前記第3のチェーンと重なって配置されること
を特徴とする内燃機関の動弁駆動装置。 - 前記第1のクランクスプロケット、前記第2のクランクスプロケット、前記オイルポンプを前記クランクシャフトの先端部側から順次配列したこと
を特徴とする請求項1に記載の内燃機関の動弁駆動装置。
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