JP6111697B2

JP6111697B2 - エンジンの負圧供給装置

Info

Publication number: JP6111697B2
Application number: JP2013015547A
Authority: JP
Inventors: 裕之金子
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2033-01-30
Also published as: CN103967642A; DE102014200616A1; JP2014145342A; DE102014200616B4; CN103967642B

Description

本発明は、車両に用いられる負圧作動機器に負圧を供給する負圧供給装置に関し、特にエンジンのシリンダヘッドに取付けられたバキュームポンプによって負圧作動機器に負圧を供給するエンジンの負圧供給装置に好適なものである。

バキュームポンプは、回転駆動力によって負圧を発生させる機能を持ち、その負圧はブレーキの負圧倍力装置、ターボチャージャ制御用ＶＳＶ（Vacuum Switching Valve）などのエンジン負圧作動機器に利用される。このようなバキュームポンプによるエンジンの負圧供給装置としては、例えば下記特許文献１に記載されるものがある。このエンジンの負圧供給装置では、タイミングチェーンによってポンプ軸が駆動されるバキュームポンプをシリンダブロックに取付け、このバキュームポンプと負圧作動機器を接続する負圧形成通路部材をシリンダヘッドの上端部に沿わせて配管する。そして、負圧形成通路部材は、金属製パイプを湾曲させて形成される。

特開２００３−７４４１１号公報

ところで、このようなバキュームポンプの回転駆動源として、近年ではカム軸を使用するものも多い。即ち、バキュームポンプはカム軸に接続され、そのカム軸によって駆動される。このようなバキュームポンプはシリンダヘッドに取付けられることも多いが、前記特許文献１に記載されるエンジンの負圧供給装置では、負圧作動機器がシリンダヘッドの近傍に配置されているにも関わらず、それら負圧作動機器とバキュームポンプを金属製パイプからなる負圧形成通路部材で接続するため、配管構造が複雑で、例えば金属製パイプを固定する固定具などの部品点数も多い。

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、配管構造の簡略化が可能で、シリンダヘッドの剛性を高めることもできるエンジンの負圧供給装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、発明の一態様は、エンジンのカム軸の軸方向端部でシリンダヘッドに取り付けられ、前記カム軸によって駆動されて負圧作動機器に負圧を供給するバキュームポンプと、前記負圧作動機器に負圧を送る配管が連結され、前記バキュームポンプからの負圧が前記配管へ取り出される負圧取出し口と、を備えたエンジンの負圧供給装置において、前記カム軸の軸線と同方向に延びて前記シリンダヘッドに設けられ、前記バキュームポンプのポンプ吸入口と連結する吸入口を備えた吸入フランジと、前記シリンダヘッドの壁内に形成され、前記吸入フランジの前記吸入口と前記負圧作動機器に接続される負圧取出し口とを連絡するシリンダヘッド内負圧通路と、を備え、前記シリンダヘッド内負圧通路は、前記カム軸の軸線と同方向に形成され前記吸入フランジの前記吸入口に連通する連通路と、前記連通路の軸線に対して軸線が直交し且つ軸線が直線状に形成された連結穴と、から形成され、前記連結穴は、一端が前記連通路の端部と連通し、他端が前記負圧取出し口が配置される配管連結部と連通し、前記連結穴の外壁をなす部分は前記シリンダヘッドの外壁から突出するリブ形状に形成されていることを特徴とするエンジンの負圧供給装置である。

また、前記連結穴は少なくとも２つ設けられ、これらの連結穴のうちの２つの連結穴の一方は連結穴の端部を起点としてエンジン前方向に延びるように配置されており、他方は連結穴の端部を起点としてエンジン後方向に延びるように配置され、前記一方の連結穴と他方の連結穴は一直線状に並び、エンジン前後方向の穴は共通の穴で構成される。

また、前記連結穴は、前記配管連結部側よりも前記連通路側がエンジン上下方向で下方になるように軸線が設定されている

発明の一態様によれば、エンジンのシリンダヘッドにバキュームポンプが取付けられ、バキュームポンプのポンプ吸入口に接続される吸入口と負圧作動機器に接続される負圧取出し口とを連絡するシリンダヘッド内負圧通路がシリンダヘッドの壁内に形成され、シリンダヘッド内負圧通路に接続され且つ負圧取出し口を連結するための配管連結部がシリンダヘッドの壁部の外側に配置される。そのため、負圧取出し口から負圧作動機器までの配管構造を簡略化することができる。また、負圧取出し口から負圧作動機器までの配管構造がゴムホースである場合に、ゴムホースの配管区間を短縮することができ、バキュームポンプで発生した負圧が負圧作動機器へ伝わるまでの負圧伝達性能が向上する。また、シリンダヘッドの熱によってシリンダヘッド内負圧通路内における空気中の水分の凍結を防止することができる。

また、シリンダヘッド内負圧通路は、吸入口に連絡する連通路と、配管連結部に連絡し且つ連通路の軸線に軸線が直交し且つ軸線が直線状の連結穴とを備えて構成される。そのため、１つの連通路に軸線が直交する２つの連結穴を互いに逆向きに形成する場合には、連通路及び連結穴の外壁を構成するリブがシリンダヘッドの壁部外側に連続して形成され、シリンダヘッドの剛性を高めることが可能となる。また、これにより、カム軸に取付けられたギヤ音やタイミングチェーンの作動音などのエンジン内部の音を遮音する性能も向上する。また、３つ以上の負圧取出し口を設ける場合であっても、１つの連通路に３つ以上の連結穴を接続することで全ての負圧取出し口をシリンダヘッドに配置することができ、負圧取出し口のレイアウトが容易になる。

また、配管連結部側よりも連通路側がエンジン上下方向で下方になるように連結穴の軸線を設定した。これにより、シリンダヘッド内負圧通路内の水分や油分などの液体をバキュームポンプ側に集めてバキュームポンプから排出することが可能となる。

本発明のエンジンの負圧供給装置が適用されたシリンダヘッドの一実施形態を示す平面図である。図１のシリンダヘッドにおけるバキュームポンプの取付構造を示す正面図である。図１のシリンダヘッドにおける負圧供給装置の斜視図である。図１のシリンダヘッド内負圧通路を示す図２のＡ−Ａ断面図である。

次に、本発明のエンジンの負圧供給装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のシリンダヘッドの平面図、図２は、図１のシリンダヘッドにおけるバキュームポンプの取付構造を示す正面図、図３は、図１のシリンダヘッドにおける負圧供給装置の斜視図である。本実施形態のエンジンでは、図示しないシリンダブロックの上方にシリンダヘッド１が取付けられている。本実施形態のシリンダヘッド１は、シリンダブロックの上方に搭載されるシリンダヘッド下部１ａと、その上方に取付けられるカムハウジング２を備えて構成される。なお、エンジン本体は、種々の向きで車両に搭載されるが、凡そシリンダブロックに対してシリンダヘッド１が上方になるように搭載されるので、その方向をエンジン上方、逆方向をエンジン下方と定義する。

本実施形態のエンジンは、シリンダヘッド１の近傍に、負圧倍力装置（マスタバッグ）５１やターボチャージャ制御用ＶＳＶ５２といった負圧作動機器を備える。このうち、負圧倍力装置５１は、マスタシリンダ５３に取付けられ、図示しないブレーキペダルへの踏力を倍力して大きな制動液圧を得るためのものである。また、ターボチャージャ制御用ＶＳＶ５２はターボチャージャ５４に接続され、ターボチャージャ５４の作動状態を制御するためのものである。この他にも、エンジンで得られる負圧を利用する負圧作動機器としては、例えば排気ガス還流装置（ＥＧＲ）の通路を開閉するためのＥＧＲ通路制御用ＶＳＶなどが挙げられる。

はじめに、本実施形態で使用されるバキュームポンプ３について説明する。本実施形態のバキュームポンプ３は、ベーンなどのロータが収納される本体部４と、当該ロータが本体部４内で接続され且つ本体部４から外部に突出するポンプ軸５を備える。本体部４は、ロータなどが収納されるハウジング６と、ロータなどを収納したハウジング６を密閉する蓋体７を備えて構成され、蓋体７はボルトなどの締結具１１によってハウジング６に着脱可能に取付けられている。ハウジング６には、バキュームポンプ３のエンジン上部側をエンジンに固定するためのポンプ上部側ボス部８が１カ所、バキュームポンプ３のエンジン下部側をエンジンに固定するためのポンプ下部側ボス部９が２カ所設けられている。これらポンプ上部側ボス部８及びポンプ下部側ボス部９には、夫々、ボルト１０が挿入され、これらボルト１０によってバキュームポンプ３がシリンダヘッド１に固定される。また、ポンプ軸５は、本体部４のハウジング６から前記ボルト１０の突出方向と同方向に突出しており、その突出端部には二股鉤手状の係合爪１２が形成されている。なお、図中の符号２７は、バキュームポンプ３のハウジング６のポンプ軸５側面に設けられたポンプ吸入口である。

一方、本実施形態では、１つのシリンダヘッド１に二本のカム軸１３、１４が配置されている。このうち、例えば図３の図示左方のカム軸１３が排気カム軸、図示右方のカム軸１４が吸気カム軸である。これらのカム軸１３、１４は、エンジン上方からカムハウジング２を被せるようにシリンダヘッド下部１ａに取付けることで、シリンダヘッド１に対して回転自在に支持される。カムハウジング２をシリンダヘッド下部１ａに取付ける場合には、例えばラッシュアジャスタの反力に抗してカムハウジング２でカム軸１３、１４をシリンダヘッド下部１ａ側に押し付けるようにする。なお、カムハウジング２には、例えば図３に見えているカム軸１３、１４の軸線方向端部側に吸入フランジ１６が形成されており、この吸入フランジ１６の中央部に吸入口１５が形成されている。そして、この吸入口１５は、カムハウジング２、つまりシリンダヘッド１の壁部内で、ターボチャージャ制御用ＶＳＶ５２に接続する第１負圧取出し口１７及び負圧倍力装置５１に接続する第２負圧取出し口１８に連絡されている。このうち、第１負圧取出し口１７はゴムホース５５を介してターボチャージャ制御用ＶＳＶ５２に接続され、ターボチャージャ制御用ＶＳＶ５２はゴムホース５５を介してターボチャージャ５４に接続されている。また、第２負圧取出し口１８はゴムホース５５を介して負圧倍力装置５１に接続されている。

本実施形態では、二本のカム軸１３、１４の一方の軸方向端部、つまり例えば図３に見えている側の軸方向端部にギヤ１９が取付けられている。これらのギヤ１９は、互いに噛み合い、且つ歯数が同じである。従って、二本のカム軸１３、１４は同じ速度で逆方向に回転される。そして、本実施形態では、二本のカム軸１３、１４のうち、吸気カム軸１４にのみタイミングギヤ２０が取付けられている。このタイミングギヤ２０には、クランク軸の回転を伝達するタイミングチェーン２１が掛け回されている。そのため、二本のカム軸１３、１４は、クランク軸の回転に同期して、クランク軸の回転速度の１／２の回転速度で、互いに逆方向に回転する。

また、タイミングギヤ２０が取付けられていない排気カム軸１３のギヤ１９のエンジン上方には、前記吸入フランジ１６に隣接してカムハウジング側ボス部２２が１カ所形成され、そのカムハウジング側ボス部２２にはねじ穴が１つ形成されている。また、排気カム軸１３のギヤ１９のエンジン下方には、シリンダヘッド側ボス部２３が２カ所形成され、夫々に１つずつねじ穴が形成されている。このうちカムハウジング側ボス部２２のねじ穴は、バキュームポンプ３の本体部４に形成されたポンプ上部側ボス部８に、シリンダヘッド側ボス部２３はポンプ下部側ボス部９に対応している。また、ギヤ１９が取付けられている排気カム軸１３の軸方向端部には、バキュームポンプ３の係合爪１２が嵌合する係合溝２５が形成されている。

この係合溝２５にバキュームポンプ３の係合爪１２を嵌合し、カムハウジング側ボス部２２にポンプ上部側ボス部８をあてがい、シリンダヘッド側ボス部２３にポンプ下部側ボス部９をあてがう。その状態で、ポンプ上部側ボス部８に挿入したボルト１０をカムハウジング側ボス部２２のねじ穴にねじ込み、ポンプ下部側ボス部９に挿入したボルト１０をシリンダヘッド側ボス部２３のねじ穴にねじ込む。更に、これらのボルト１０をカムハウジング側ボス部２２のねじ穴及びシリンダヘッド側ボス部２３のねじ穴の夫々に締め付けることで、バキュームポンプ３がカムハウジング２及びシリンダヘッド下部１ａ、即ちシリンダヘッド１に固定される。これにより、バキュームポンプ３のポンプ軸５は排気カム軸１３の軸方向端部に接続されると共に、バキュームポンプ３の本体部４によってカムハウジング２とシリンダヘッド１とが連結される。なお、このようにバキュームポンプ３をシリンダヘッド１及びカムハウジング２に取付けることにより、バキュームポンプ３のポンプ吸入口２７はカムハウジング２の吸入口１５に接続され、後述するシリンダヘッド内負圧通路２４及び配管連結部２６を介して、第１負圧取出し口１７及び第２負圧取出し口１８の気体を吸入することができるように構成される。

なお、このバキュームポンプ３が取付けられたカムハウジング２及びシリンダヘッド下部１ａ、即ちシリンダヘッド１の端面は、図示しないカバーが取付けられている。このカバーをカムハウジング２及びシリンダヘッド下部１ａの端面に取付けることで、バキュームポンプ３が覆われ、カムハウジング２の端面及びシリンダヘッド下部１ａの端面が密閉される。そして、このカバーにより、バキュームポンプ３の作動時に発生する騒音を遮音することができる。

前記シリンダヘッド内負圧通路２４は、バキュームポンプ３のポンプ吸入口２７に接続される吸入口１５と負圧作動機器に接続される負圧取出し口１７、１８とを個別に連絡するものであり、本実施形態では、シリンダヘッド１の壁内、より具体的にはカムハウジング２の外壁内に形成されている。また、配管連結部２６は、シリンダヘッド内負圧通路２４に接続されて第１負圧取出し口１７又は第２負圧取出し口１８を連結するものであり、本実施形態では、シリンダヘッド１の壁部の外側、より具体的にはカムハウジング２の外壁部の外側に配置されている。つまり、バキュームポンプ３のポンプ吸入口２７は、シリンダヘッド１、より具体的にはカムハウジング２の吸入口１５からシリンダヘッド内負圧通路２４を経て配管連結部２６の第１負圧取出し口１７又は第２負圧取出し口１８に接続されている。前述のように第１負圧取出し口１７はターボチャージャ制御用ＶＳＶ５２に、第２負圧取出し口１８は負圧倍力装置５１に接続されているから、バキュームポンプ３の負圧はシリンダヘッド内負圧通路２４を介して、これらの負圧作動機器に供給される。

シリンダヘッド内負圧通路２４は、カムハウジング２の吸入口１５に連絡する連通路２８と、配管連結部２６に連絡し且つ連通路２８の軸線に軸線が直交し且つ軸線が直線状の連結穴２９とを備えて構成される。本実施形態では、吸入口１５と第１負圧取出し口１７を連絡するシリンダヘッド内負圧通路２４、並びに吸入口１５と第２負圧取出し口１８を連絡するシリンダヘッド内負圧通路２４の２つの系のシリンダヘッド内負圧通路２４が形成されているが、吸入口１５に連絡する連通路２８は共通である。つまり、１つの連通路２８に、２つの連結穴２９が接続され、夫々の連結穴２９の軸線は連通路２８の軸線と直交する。本実施形態では、第１負圧取出し口１７と第２負圧取出し口１８とは吸入口１５を挟んで逆向きに配置されているので、連通路２８に直交する２つ系統の連結穴２９は、例えば平面視で、連通路２８を挟んで直線状に配置される。連結穴２９の外壁をなす部分はカムハウジング２の外壁、つまりシリンダヘッド１の外壁から突出するリブ形状となるので、互いに逆向きに形成される連結穴２９の外壁は、シリンダヘッド１の外壁に連続するリブ形状となり、シリンダヘッド１の剛性が向上する。なお、バキュームポンプ３内には、図４に示すように逆止弁３０が内装されているが、本実施形態のように２系統のシリンダヘッド内負圧通路２４を形成する場合であっても、逆止弁３０を共用できる。ちなみに、この逆止弁３０は、エンジン停止時にシリンダヘッド内負圧通路２４内の負圧を維持するためのものである。

また、本実施形態では、図２に示すように、各シリンダヘッド内負圧通路２４の連結穴２９の軸線を、配管連結部２６側よりも連通路２８側がエンジン上下方向で下方になるように設定した。これにより、シリンダヘッド内負圧通路２４内の水分や油分が吸入口１５側、つまりバキュームポンプ３側に集まる。バキュームポンプ３は、シリンダヘッド内負圧通路２４内の空気を吸入して排出するので、バキュームポンプ３側に集められた水分や油分もバキュームポンプ３によって吸入されて排出される。

このように本実施形態のエンジンの負圧供給装置では、エンジンのシリンダヘッド１にバキュームポンプ３が取付けられ、バキュームポンプ３のポンプ吸入口２７に接続される吸入口１５と負圧作動機器に接続される負圧取出し口１７、１８とを連絡するシリンダヘッド内負圧通路２４がシリンダヘッド１の壁内に形成され、シリンダヘッド内負圧通路２４に接続され且つ負圧取出し口１７、１８を連結するための配管連結部２６がシリンダヘッド１の壁部の外側に配置される。そのため、負圧取出し口１７、１８から負圧作動機器までの配管構造を簡略化することができる。また、負圧取出し口１７、１８から負圧作動機器までの配管構造がゴムホース５５である場合に、ゴムホース５５の配管区間を短縮することができ、バキュームポンプ３で発生した負圧が負圧作動機器へ伝わるまでの負圧伝達性能が向上する。また、シリンダヘッド１の熱によってシリンダヘッド内負圧通路２４内における空気中の水分の凍結を防止することができる。

また、シリンダヘッド内負圧通路２４は、吸入口１５に連絡する連通路２８と、配管連結部２６に連絡し且つ連通路２８の軸線に軸線が直交し且つ軸線が直線状の連結穴２９とを備えて構成される。そのため、１つの連通路２８に軸線が直交する２つの連結穴２９を互いに逆向きに形成する場合には、連通路２８及び連結穴２９の外壁を構成するリブがシリンダヘッド１の壁部外側に連続して形成され、シリンダヘッド１の剛性を高めることが可能となる。また、これにより、カム軸に取付けられたギヤ音やタイミングチェーンの作動音などのエンジン内部の音を遮音する性能も向上する。また、３つ以上の負圧取出し口を設ける場合であっても、１つの連通路２８に３つ以上の連結穴２９を接続することで全ての負圧取出し口をシリンダヘッド１に配置することができ、負圧取出し口のレイアウトが容易になる。

また、配管連結部２６側よりも連通路２８側がエンジン上下方向で下方になるように連結穴２９の軸線を設定した。これにより、シリンダヘッド内負圧通路２４内の水分や油分などの液体をバキュームポンプ３側に集めてバキュームポンプ３から排出することが可能となる。

１はシリンダヘッド
２はカムハウジング
３はバキュームポンプ
４は本体部
５はポンプ軸
６はハウジング
７は蓋体
８はポンプ上部側ボス部
９はポンプ下部側ボス部
１０はボルト
１１は締結具
１２は係合爪
１３は排気カム軸
１４は吸気カム軸
１５は吸入口
１６は吸入フランジ
１７は第１負圧取出し口
１８は第２負圧取出し口
１９はギヤ
２０はタイミングギヤ
２１はタイミングチェーン
２２はカムハウジング側ボス部
２３はシリンダヘッド側ボス部
２４はシリンダヘッド内負圧通路
２５は嵌合溝
２６は配管連結部
２７はポンプ吸入口
２８は連通路
２９は連結穴
５１は負圧倍力装置
５２はターボチャージャ制御用ＶＳＶ
５３はマスタシリンダ
５４はターボチャージャ
５５はゴムホース

Claims

エンジンのカム軸の軸方向端部でシリンダヘッドに取り付けられ、前記カム軸によって駆動されて負圧作動機器に負圧を供給するバキュームポンプと、
前記負圧作動機器に負圧を送る配管が連結され、前記バキュームポンプからの負圧が前記配管へ取り出される負圧取出し口と、を備えたエンジンの負圧供給装置において、
前記カム軸の軸線と同方向に延びて前記シリンダヘッドに設けられ、前記バキュームポンプのポンプ吸入口と連結する吸入口を備えた吸入フランジと、
前記シリンダヘッドの壁内に形成され、前記吸入フランジの前記吸入口と前記負圧作動機器に接続される負圧取出し口とを連絡するシリンダヘッド内負圧通路と、を備え、
前記シリンダヘッド内負圧通路は、前記カム軸の軸線と同方向に形成され前記吸入フランジの前記吸入口に連通する連通路と、
前記連通路の軸線に対して軸線が直交し且つ軸線が直線状に形成された連結穴と、から形成され、
前記連結穴は、一端が前記連通路の端部と連通し、他端が前記負圧取出し口が配置される配管連結部と連通し、
前記連結穴の外壁をなす部分は前記シリンダヘッドの外壁から突出するリブ形状に形成されていることを特徴とするエンジンの負圧供給装置。
前記連結穴は少なくとも２つ設けられ、これらの連結穴のうちの２つの連結穴の一方は連結穴の端部を起点としてエンジン前方向に延びるように配置されており、他方は連結穴の端部を起点としてエンジン後方向に延びるように配置され、
前記一方の連結穴と他方の連結穴は一直線状に並び、エンジン前後方向の穴は共通の穴で構成されることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの負圧供給装置。
前記連結穴は、前記配管連結部側よりも前記連通路側がエンジン上下方向で下方になるように軸線が設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの負圧供給装置。