JPH10169461A - Timing belt driving device for diesel engine - Google Patents

Timing belt driving device for diesel engine

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JPH10169461A
JPH10169461A JP33081196A JP33081196A JPH10169461A JP H10169461 A JPH10169461 A JP H10169461A JP 33081196 A JP33081196 A JP 33081196A JP 33081196 A JP33081196 A JP 33081196A JP H10169461 A JPH10169461 A JP H10169461A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulley
pump
timing belt
belt
cam
Prior art date
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Pending
Application number
JP33081196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Nakagome
章 中込
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Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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  • Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a timing belt driving device to be applied to a multivalve/ high injection rate engine without changing specifications of a timing belt. SOLUTION: An endless timing belt 6 is wound on a crank pulley 1, a cam pulley 2 and a pump pulley 3, the cam pulley 2 is disposed in a tensile side while the pump pulley 3 is disposed in a slackening side with respect to the rotating direction of the crank pulley 1, anal the weight of the pump pulley 3 is set three times as heavy as that of the cam pulley 2 or more.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンのタイミングベルト駆動装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a timing belt driving device for a diesel engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンのタイミングベルト
駆動装置としては、クランクシャフトに取り付けられた
クランクプーリと、動弁系駆動用のカムシャフトに取り
付けられたカムプーリと、燃料噴射ポンプのポンプシャ
フトに取り付けられたポンププーリとを、無端のタイミ
ングベルトで巻き掛けたものが知られている。これによ
り各シャフトは連動するようになり、カムシャフトを含
めた動弁系と燃料噴射ポンプとがエンジンによって所定
タイミングで駆動されるようになる。ここでタイミング
ベルトは、駆動の際に発生するベルト張力に耐え、所定
のベルト寿命を満足し得るよう、ベルト幅、材質、構
造、歯型等の仕様が選定されている。
2. Description of the Related Art As a timing belt driving device for a diesel engine, a crank pulley mounted on a crankshaft, a cam pulley mounted on a camshaft for driving a valve train, and a pump shaft of a fuel injection pump are mounted. It is known that a pump pulley is wound around an endless timing belt. As a result, the shafts are linked, and the valve train including the camshaft and the fuel injection pump are driven by the engine at a predetermined timing. Here, the specifications of the timing belt, such as belt width, material, structure, and tooth form, are selected so as to withstand the belt tension generated at the time of driving and satisfy a predetermined belt life.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年のディ
ーゼルエンジンは、低エミッションを目的として多弁
化、高噴射率化の傾向にあり、これに伴いカムシャフト
やポンプシャフトの駆動負荷も増大してきている。ま
た、車両維持費削減のためベルト寿命長期化も要請され
ており、タイミングベルトにとっては益々厳しい状況と
なってきている。
Incidentally, in recent years, diesel engines have tended to increase the number of valves and increase the injection rate for the purpose of low emission, and accordingly, the driving load of a camshaft and a pump shaft has also increased. . In addition, the life of the belt is required to be prolonged in order to reduce vehicle maintenance costs, and the situation for timing belts is becoming increasingly severe.

【0004】これに対処するためには、タイミングベル
トの仕様を変更するのが最も簡便な方法ではあるが、例
えばベルト幅を増大するとレイアウト上の困難性やエン
ジンルームの縮小化を招き、上級材料への変更や特殊工
程による構造変更はコストの増加を招き好ましくない。
なお、これらの問題が解決されなければ、タイミングチ
ェーンやタイミングギヤ等を用いた別の駆動方式に変更
するという抜本的な対応を迫られる可能性もある。
To cope with this, it is the simplest method to change the specifications of the timing belt. However, for example, when the belt width is increased, the layout becomes difficult and the engine room is reduced, and the advanced material is used. And the structural change by a special process undesirably increase the cost.
If these problems are not solved, there is a possibility that a drastic countermeasure of changing to another driving method using a timing chain, a timing gear, or the like may be required.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係るディーゼル
エンジンのタイミングベルト駆動装置は、クランクプー
リ、カムプーリ及びポンププーリに無端のタイミングベ
ルトを巻き掛け、上記クランクプーリの回転方向に対し
上記カムプーリを張り側に、上記ポンププーリを緩み側
にそれぞれ配置すると共に、上記ポンププーリの重量を
上記カムプーリの重量の3倍以上としたものである。
A timing belt driving apparatus for a diesel engine according to the present invention winds an endless timing belt around a crank pulley, a cam pulley, and a pump pulley, and places the cam pulley in a tensioning direction with respect to the rotation direction of the crank pulley. In addition, the pump pulley is disposed on the loose side, and the weight of the pump pulley is at least three times the weight of the cam pulley.

【0006】本発明者は、実験により、ポンププーリと
カムプーリとの重量がベルト荷重に大きく起因している
ことを見出だした。そして上記の如き関係にするとベル
ト荷重が大巾に低減されることを確認した。従って上記
構成によればベルトの仕様変更なしに駆動負荷を増加で
き、多弁化・高噴射率化エンジンに適用できるようにな
る。
The present inventors have found through experiments that the weights of the pump pulley and the cam pulley largely depend on the belt load. Then, it was confirmed that the belt load was greatly reduced when the above relationship was established. Therefore, according to the above configuration, the driving load can be increased without changing the specifications of the belt, and the invention can be applied to a multi-valve, high injection rate engine.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0008】図1は、本発明に係るディーゼルエンジン
のタイミングベルト駆動装置を示す正面図である。図示
するように、かかる装置にあっては、クランクシャフト
に取り付けられたクランクプーリ1と、カムシャフトに
取り付けられたカムプーリ2と、燃料噴射ポンプのポン
プシャフトに取り付けられたポンププーリ3とが備えら
れている。カムプーリ2が取り付けられるカムシャフト
は動弁系駆動用のもので、シリンダヘッド内部の吸・排
気弁を駆動するためのものである。燃料噴射ポンプはそ
のポンプボディがシリンダブロック4に固定されてお
り、ポンプボディから突出されたポンプシャフトの端部
にポンププーリ3が取り付けられている。燃料噴射ポン
プはポンプシャフトが回転駆動されることにより、内部
のプランジャが往復移動されて燃料を燃料噴射ノズルに
向けて圧送するようになっている。なお燃料噴射ポンプ
としては列型のものやロータリー型のものが採用され、
列型の場合にあってはポンプシャフトがエンジン気筒数
分のプランジャを駆動するカムシャフトとなる。
FIG. 1 is a front view showing a timing belt driving device for a diesel engine according to the present invention. As shown in the drawing, this device includes a crank pulley 1 attached to a crankshaft, a cam pulley 2 attached to a camshaft, and a pump pulley 3 attached to a pump shaft of a fuel injection pump. I have. The camshaft to which the cam pulley 2 is attached is for driving a valve train, and is for driving intake / exhaust valves inside the cylinder head. The fuel injection pump has a pump body fixed to a cylinder block 4 and a pump pulley 3 attached to an end of a pump shaft protruding from the pump body. When the pump shaft is driven to rotate, the fuel injection pump reciprocates an internal plunger to pump the fuel toward the fuel injection nozzle. In addition, row type or rotary type fuel injection pumps are adopted,
In the case of a row type, the pump shaft serves as a cam shaft for driving plungers for the number of engine cylinders.

【0009】クランクプーリ1はシリンダブロック4の
下部に配置され、カムプーリ2はクランクプーリ1の上
方の位置で、シリンダブロック4の上部に配置されたシ
リンダヘッドの上面の高さ位置に配置され、ポンププー
リ3はクランクプーリ1とカムプーリ2との略中間の高
さ位置で正面から見て左側に寄せられて配置されてい
る。クランクプーリ1とポンププーリ3との間の位置に
はオイルポンププーリ5が配設され、オイルポンププー
リ5は、エンジンオイル潤滑用オイルポンプのポンプ軸
に取り付けられたものである。カムプーリ2の中心は、
図の左右方向においてクランクプーリ1の中心位置より
も僅かに右側に位置される。またオイルポンププーリ5
の中心は、クランクプーリ1とポンププーリ3との中心
を結ぶ直線からやや下方に位置されている。
The crank pulley 1 is disposed below the cylinder block 4, the cam pulley 2 is disposed above the crank pulley 1, at the height of the upper surface of a cylinder head disposed above the cylinder block 4, and a pump pulley is provided. Reference numeral 3 denotes a position substantially at the middle between the crank pulley 1 and the cam pulley 2 and is located to the left as viewed from the front. An oil pump pulley 5 is disposed at a position between the crank pulley 1 and the pump pulley 3, and the oil pump pulley 5 is attached to a pump shaft of an oil pump for engine oil lubrication. The center of the cam pulley 2
It is located slightly to the right of the center position of the crank pulley 1 in the left-right direction in the figure. Oil pump pulley 5
Is located slightly below a straight line connecting the centers of the crank pulley 1 and the pump pulley 3.

【0010】これらクランクプーリ1、カムプーリ2、
ポンププーリ3及びオイルポンププーリ5には無端のタ
イミングベルト6が巻き掛けられている。即ち各プーリ
1,2,3,5及びタイミングベルト6には、動力伝達
可能となるよう互いに係合する複数の歯7が連続的に形
成されている。そしてさらにシリンダブロック4には、
タイミングベルト6を各プーリ1,2,3,5に所定の
巻付け角及び初期張力で巻き付けるためのアイドラ8及
びテンショナ9が回転自在に支持されている。これらア
イドラ8及びテンショナ9は、タイミングベルト6の歯
7のない背面10を押すべくその当接面が平面状に形成
されている。
These crank pulley 1, cam pulley 2,
An endless timing belt 6 is wound around the pump pulley 3 and the oil pump pulley 5. That is, the pulleys 1, 2, 3, 5 and the timing belt 6 are continuously formed with a plurality of teeth 7 that engage with each other so that power can be transmitted. And further in the cylinder block 4,
An idler 8 and a tensioner 9 for winding the timing belt 6 around each of the pulleys 1, 2, 3, and 5 at a predetermined winding angle and an initial tension are rotatably supported. The contact surfaces of the idler 8 and the tensioner 9 are formed in a planar shape so as to press the back surface 10 of the timing belt 6 without the teeth 7.

【0011】アイドラ8は、シリンダブロック4の左下
のコーナー部に配置されてタイミングベルト6の背面1
0に所定角度当接し、タイミングベルト6を右斜め上方
に押し付けて、ポンププーリ3及びオイルポンププーリ
5に所定の巻付け角を与えている。またテンショナ9
は、その中心が、上下方向においてはポンププーリ3の
やや上方に、左右方向においてはクランクプーリ1とオ
イルポンププーリ5との略中間に配置され、タイミング
ベルト6のクランクプーリ1及びカムプーリ2間の部分
を左側に押し、これらプーリ1,2の巻付け角を確保す
ると共に、タイミングベルト6全体に所定の初期張力を
与えている。
The idler 8 is disposed at the lower left corner of the cylinder block 4 and
The timing belt 6 is pressed obliquely rightward and upward to give a predetermined winding angle to the pump pulley 3 and the oil pump pulley 5. Also tensioner 9
The center of the timing belt 6 is located slightly above the pump pulley 3 in the vertical direction and approximately in the middle between the crank pulley 1 and the oil pump pulley 5 in the horizontal direction. Is pushed to the left to secure the winding angle of these pulleys 1 and 2 and to apply a predetermined initial tension to the entire timing belt 6.

【0012】この構成により、エンジンが運転されてク
ランクプーリ1が矢示方向に回転されると、タイミング
ベルト6も矢示方向に循環駆動されて、これによりカム
プーリ2、ポンププーリ3及びオイルポンププーリ5が
クランクプーリ1と同方向に連動して回転駆動されるよ
うになる。ここで特に、クランクプーリ1の回転方向に
対しては、カムプーリ2が張り側に、ポンププーリ3と
オイルポンププーリ5とが緩み側に配置されることにな
る。
With this configuration, when the engine is operated and the crank pulley 1 is rotated in the direction indicated by the arrow, the timing belt 6 is also driven to circulate in the direction indicated by the arrow, whereby the cam pulley 2, the pump pulley 3, and the oil pump pulley 5 are driven. Are driven to rotate in conjunction with the crank pulley 1 in the same direction. Here, in particular, with respect to the rotation direction of the crank pulley 1, the cam pulley 2 is disposed on the tight side, and the pump pulley 3 and the oil pump pulley 5 are disposed on the loose side.

【0013】ところで、以上の構成にかかるタイミング
ベルト駆動装置にあって、本発明者は、カムプーリ2及
びポンププーリ3の重量がベルト張力にいかなる影響を
及ぼすかを実験によって調べた。そして図2に示す如き
結果が得られた。これによれば、ベルト最大張力は、ポ
ンププーリ3の慣性モーメントが大なるほどに、またカ
ムプーリ2の慣性モーメントが小なるほどに低減する。
各プーリの慣性モーメントの大小は、重量の大小に略比
例するので、ポンププーリ3を大重量とし、カムプーリ
2を小重量とすれば、タイミングベルト6にかかるベル
ト荷重を低減することができる。
By the way, in the timing belt driving device according to the above-described configuration, the present inventor examined by experiment what effect the weights of the cam pulley 2 and the pump pulley 3 have on the belt tension. And the result as shown in FIG. 2 was obtained. According to this, the maximum belt tension decreases as the moment of inertia of the pump pulley 3 increases and as the moment of inertia of the cam pulley 2 decreases.
Since the magnitude of the moment of inertia of each pulley is substantially proportional to the magnitude of the weight, if the pump pulley 3 is made large and the cam pulley 2 is made small, the belt load applied to the timing belt 6 can be reduced.

【0014】次に実験の具体例を示す。この実験におい
ては表1に示すように、先ず各プーリ2,3について重
量を変えたものを3種類用意し、これらの組合せを〜
の如く設定した。なおW2 はカムプーリ2の重量、W
3 はポンププーリ3の重量である。そしてそれぞれの組
合せにかかるプーリ2.3をエンジンに実際に取り付
け、モータリングテストを行ってベルト最大有効張力T
emaxを測定したところ、以下のような結果が得られた。
Next, a specific example of the experiment will be described. In this experiment, as shown in Table 1, first, three types of pulleys 2 and 3 with different weights were prepared, and these combinations were
It was set as follows. W 2 is the weight of the cam pulley 2 and W 2
3 is the weight of the pump pulley 3. Then, the pulleys 2.3 of the respective combinations are actually mounted on the engine, and a motoring test is performed to determine the maximum effective tension T of the belt.
When emax was measured, the following results were obtained.

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】ここで、の組合せにかかるプーリ2,3
はエンジンに元来取り付けられていたベース品であり、
これにおいてはW2 とW3 とがほぼ同等の重量を有して
いる。これらベース品に対し、〜の組合せではプー
リ重量W2 ,W3 を重量側或いは軽量側に振っている。
Here, the pulleys 2, 3 according to the combination of
Is the base product originally attached to the engine,
And the W 2 and W 3 have approximately equal weight in this. With respect to these base products, pulley weights W 2 and W 3 are shifted to the weight side or the light weight side in the combination of.

【0017】上記結果に示されるように、ベース品に
対しては、ポンププーリ3の重量W3 が大なる、に
おいてベルト最大有効張力Temaxの減少が見られ、特に
カムプーリ2の重量W2 がベース品より小なるにおい
てはよりもさらにベルト張力低減効果があることが分
かった。なおベルト最大有効張力Temaxに関し、に対
しては11.6(%) 減、は14.4(%) 減となっている。
As shown in the above results, for the base product, the maximum effective tension Temax of the belt is reduced when the weight W 3 of the pump pulley 3 is large, and especially, the weight W 2 of the cam pulley 2 is reduced for the base product. It was found that the smaller the value, the more the effect of reducing the belt tension. The maximum effective tension Temax of the belt is reduced by 11.6 (%) and decreased by 14.4 (%).

【0018】よっての結果と図2の傾向を考慮すれ
ば、ポンププーリ3の重量W3 を、カムプーリ2の重量
2 の3倍以上とすると、ベルト最大有効張力Temaxを
効果的且つ最大限に低減できるということがいえる。こ
れによりベルト幅の拡大や上級材料の使用を伴わずし
て、つまりベルトの仕様変更をすることなく、同一のタ
イミングベルト6を負荷荷重の高い多弁化・高噴射率化
エンジンにも使用できるようになる。そして必要とされ
る所定の寿命も満足することができるようになる。
Considering the results and the tendency shown in FIG. 2, if the weight W 3 of the pump pulley 3 is three times or more the weight W 2 of the cam pulley 2, the maximum effective belt tension Temax is effectively and maximally reduced. It can be said that it can be done. As a result, the same timing belt 6 can be used for a multi-valve, high-injection rate engine with a high applied load without enlarging the belt width or using advanced materials, that is, without changing the belt specifications. become. Then, the required predetermined life can be satisfied.

【0019】ここでポンププーリ3の重量を増すには、
厚肉化や肉盛り、比重の大なる材料への変更等が考えら
れ、逆にカムプーリ2の重量を減らすには、薄肉化や肉
抜き、比重の小なる材料への変更(例えば鉄鋼材料→ア
ルミ材料、合成樹脂等)等が考えられる。特にこのよう
な重量変更のみの場合、他の部分に設計変更を加えるこ
となく既存のエンジンでも実施できるので汎用性に優れ
る。
Here, in order to increase the weight of the pump pulley 3,
It is conceivable that the thickness of the cam pulley 2 is reduced, the thickness is reduced, the thickness is reduced, or the material is changed to a material having a lower specific gravity (for example, a steel material → Aluminum material, synthetic resin, etc.). In particular, in the case of only such a weight change, it can be carried out with an existing engine without changing the design of other parts, so that the versatility is excellent.

【0020】図3には、上記、、にかかるベルト
有効張力Te (kgf) をエンジン回転数(rpm) との関係で
調べた結果を示す。ここでタイミングベルト6に掛かる
荷重は、駆動軸(クランクシャフト)及び被駆動軸(カ
ムシャフト、ポンプシャフト等)のトルク変動やベルト
の振動等に起因して、同一のエンジン回転数及びエンジ
ン負荷においても絶えず変動しており、図3において
は、各エンジン回転数毎に、ベルト有効張力Te の最大
値と最小値とが上段と下段とに分かれて示されている。
タイミングベルト6の仕様は、これら最大値又は最小値
の絶対値の大きさに基づいて決定されることになる。こ
のグラフからもベース品に対し特にがあらゆる回
転域に亘って良好な結果を示していることがわかる。な
お図中、表1のベルト最大有効張力Temaxに対応する点
を矢示する。
FIG. 3 shows the results obtained by examining the effective belt tension Te (kgf) in relation to the engine speed (rpm). Here, the load applied to the timing belt 6 is caused by torque fluctuations of the drive shaft (crankshaft) and the driven shaft (camshaft, pump shaft, etc.), belt vibration, and the like, at the same engine speed and engine load. The maximum value and the minimum value of the effective belt tension Te are shown separately for each engine speed in FIG.
The specifications of the timing belt 6 are determined based on the absolute value of the maximum value or the minimum value. From this graph, it can be seen that particularly good results were obtained for the base product over all rotation ranges. In the drawing, points corresponding to the maximum effective belt tension Temax in Table 1 are indicated by arrows.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、タイミン
グベルトへの負荷荷重を低減でき、ベルトの仕様変更な
しに多弁化・高噴射率化エンジンに適用可能となるとい
う優れた効果が発揮される。
As described above, according to the present invention, an excellent effect that the load applied to the timing belt can be reduced and the present invention can be applied to an engine having a large number of valves and a high injection rate without changing the specifications of the belt is exhibited. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るディーゼルエンジンのタイミング
ベルト駆動装置を示す正面図である。
FIG. 1 is a front view showing a timing belt driving device for a diesel engine according to the present invention.

【図2】カムプーリ及びポンププーリの慣性モーメント
とベルト最大張力との関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a moment of inertia of a cam pulley and a pump pulley and a belt maximum tension.

【図3】エンジン回転数とベルト有効張力との関係を示
すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between an engine speed and an effective belt tension.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 クランクプーリ 2 カムプーリ 3 ポンププーリ 6 タイミングベルト W2 カムプーリの重量 W3 ポンププーリの重量Reference Signs List 1 crank pulley 2 cam pulley 3 pump pulley 6 timing belt W 2 weight of cam pulley W 3 weight of pump pulley

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 クランクプーリ、カムプーリ及びポンプ
プーリに無端のタイミングベルトを巻き掛け、上記クラ
ンクプーリの回転方向に対し上記カムプーリを張り側
に、上記ポンププーリを緩み側にそれぞれ配置すると共
に、上記ポンププーリの重量を上記カムプーリの重量の
3倍以上としたことを特徴とするディーゼルエンジンの
タイミングベルト駆動装置。
An endless timing belt is wound around a crank pulley, a cam pulley, and a pump pulley, and the cam pulley is disposed on a tension side and the pump pulley is disposed on a loose side with respect to the rotation direction of the crank pulley. A timing belt driving device for a diesel engine, wherein the weight is three times or more the weight of the cam pulley.
JP33081196A 1996-12-11 1996-12-11 Timing belt driving device for diesel engine Pending JPH10169461A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006177484A (en) * 2004-12-24 2006-07-06 Gates Unitta Asia Co Fluid damping mechanism of automatic tensioner

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