JP2004360600A - Ｖ型エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡単かつコスト的な負担な少なくてすむ構造で、クラッシャブルゾーンを増大可能にするＶ型エンジンを提供する。
【解決手段】本発明のＶ型エンジンは、エンジン本体１０ａの各バンク１２ａ，１２ｂを車体１の端部側へずれるように当該バンク１２ａ，１２ｂをクランク軸１７の回転方向と同一方向にオフセットして、各バンク１２ａ，１２ｂを車体端側へ退かせ、このオフセット側のエンジン本体１０ａの側部のバンク下側の地点にエンジン補機２１が組付かせる構成を採用して、エンジン本体１０ａにおいて衝撃力が最先に入力するエンジン補機端と、該入力によって移動するエンジン本体１０ａが車体部材４に最先に当接する後方のバンク端との間の幅寸法を、通常エンジンに比べて短くして、限られたエンジンルーム３で、クラッシャブルゾーンが稼げるようにした。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体端部に形成されるエンジンルーム内に横置きに搭載されるＶ型エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
乗用車（車両）の多くは、キャビンの前方端にエンジンルームを設けて、同エンジンルーム内にエンジンを搭載することが行われている。
【０００３】
ところで、多気筒のエンジンは、直列の場合、全長が大きくなるため、近時では全長を抑えたエンジン、多くは左右のバンクにシリンダ部を振り分けたＶ型エンジンを用いて、これをエンジンルーム内に横置き（バンクが車体前後方向に並ぶ姿勢）で搭載することが行われている。
【０００４】
ところで、乗用車では、衝突時の衝撃から乗員を保護するために、衝突安全性が求められる。このため、通常、エンジンルームをクラッシャブルゾーンに設定して、車体の前端部から所定値以上の衝撃力が加わると、エンジンルームを形成している車体のフレームが押し潰れて（クラッシュ）衝撃エネルギーを吸収し、乗員の居るキャビンを保護することが行われている。
【０００５】
ところが、エンジンは剛体であるので、車両衝突時にはエンジンは潰れない。このため、車両衝突時、エンジンルームは、まずエンジンから前方のエンジンルーム部分が押し潰れ、続いて押し潰れたエンジンルーム部分がエンジン本体に突き当たり、エンジン本体へ衝撃が入力されると、エンジンルームのフレーム部分を押し潰しながらエンジン本体が後方へ変位して、キャビンとエンジンルームとを区画するトーボードへ突き当たり、さらにトーボードを変形させるなどして、加わる衝撃力を吸収する。特にＶ型エンジンの場合は、エンジンルームに横置きに搭載されることによって、衝撃が入力されるバンパの位置と略同じ高さの地点に大形のエンジン補機（エアコン用のコンプレッサ、パワーステ用のオイルポンプ、オルタネータなど）が配置されるうえ、後方のバンクがトーボードに最先に当接する傾向にある。
【０００６】
ところで、車両の衝突安全性は、年々、高いレベルに向かう傾向にある。
【０００７】
ところが、エンジンルームは、車両のデザイン、車種などの制約を受けるので、高い衝撃安全性をもたらすのに必要な大きなスペースは確保しにくい。特に横置きのＶ型エンジンは、両バンクが車両前後方向に突き出ているので、クラッシャブルゾーンは確保しにくい傾向にある。
【０００８】
そこで、Ｖ型エンジンでは、シリンダ軸線をクランク軸中心からオフセットさせる構造を用いて、コンパクト化を図る技術が提案されている。これは、各バンクのシリンダ軸線をクランク軸中心からクランク軸の回転方向にオフセットするとともに、シリンダ軸線に沿って各バンクをクランク軸中心に寄せることによって、クランク軸中心から各バンクのシリンダ下端面までの長さ（シリンダの面高さ）を短縮させて、Ｖ型エンジンをコンパクト化する技術である（例えば特許文献１を参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平３−２８１９０１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、各バンクをシリンダ軸線に沿ってクランク軸中心に寄せる構造は、通常エンジンの多く部分を変更しなければならない。しかも、各バンクをクランク軸中心に寄せると、一方のバンクのシリンダ下面が他方のバンクのシリンダ内に入り込んで該バンクのコンロッドと干渉する不具合もあり、その手立ても必要である。
【００１１】
このため、上記技術によると、Ｖ型エンジンが構造的にかなり複雑になるうえ、かなりコスト的な負担が強いられる難点がある。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、簡単かつコスト的な負担な少なくてすむ構造で、クラッシャブルゾーンを増大可能にするＶ型エンジンを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、Ｖ型エンジンには、各バンクを車体の端部側へずれるように当該各バンクをクランク軸の回転方向と同一方向にオフセットして、各バンクを車体端側へ退かせ、さらオフセット側のエンジン本体の側部におけるバンク下側の地点にエンジン補機が組付かせるという、簡単、かつコスト的な負担を抑えた構成を採用した。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、前記目的を達成するために、Ｖ型エンジンには、バンクより下側であって車体の前後方向の端部側のエンジン側部地点に組付くエンジン補機を備え、シリンダ軸線のクランク軸に対するオフセット方向が前記端部側の方向となるようにエンジンルーム内に搭載されるという、簡単且つコスト増を伴わない構成を採用した。
【００１５】
これらにより、エンジン本体において衝撃力が最先に入力する部位と、該入力によって移動するエンジン本体が車体部材に最先に当接する部位との間の距離、すなわち衝撃力が入力される部位となるエンジン補機の端から該エンジン補機とは反対側のバンク端までの幅寸法を、通常エンジンに比べて短くし、限られたエンジンルームの中で、クラッシャブルゾーンを稼げるようにした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１および図２に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明を適用した乗用車（車両）を示し、図中１は車体、２は同車体１を構成するキャビン、３はキャビン２の例えば前部に設けられたエンジンルームを示す。キャビン２とエンジンルーム３とはトーボード４で区画してある。なお、５はキャビン２内に設置したインストルメントパネル、６はインストルメントパネル５から突き出たステアリングホイール、７はフロントシートを示す。
【００１８】
エンジンルーム３は、メンテナンスなどを行うために上部が開口していて、その開口部３ａが前傾したエンジンフード８で塞がれている。エンジンルーム３はその全長に渡りクラッシャブルゾーンに設定してあり、車体１の前部から所定値以上の衝撃力が加わると、前部からエンジンルーム４が押し潰れるようにしてある。なお、９ａはエンジンルーム３の前側下部に配設されたフロントクロスメンバ（シャシフレームの最先のクロスメンバ）、９ｂは同フロントクロスメンバ９ａの前方に組付けられたバンパを示す。
【００１９】
このエンジンルーム３内に、エンジン、例えば走行用のＶ型エンジン１０が設置されている。
【００２０】
ここで、Ｖ型エンジン１０を説明すると、同エンジン１０のエンジン本体１０ａは、図２にも示されるように例えばＶ字状のシリンダブロック、具体的には共通なクランクケース部１１の上部に、シリンダ１２を所定のシリンダ列に振り分けたＶ字状のデッキシリンダ部１２ｃを形成したシリンダブロック１３、各デッキシリンダ部１２ｃ毎に搭載されたシリンダヘッド１４、シリンダヘッド１４毎に搭載されたカムカバー１５、クランクケース部１１の下部を覆うように装着されたオイルパン１６などといった部品を組み合わせて構成してある。そして、各デッキシリンダ部１２ｃ、シリンダブロック１３、カムカバー１５の組み合わせから、Ｖの字状に突き出るバンク１２ａ、１２ｂを構成している。またクランクケース部１１内には、シリンダ１２の軸線と直交するエンジン全長方向に沿って延びるクランク軸１７が回転自在に支持されている。このクランク軸１７の各部には、コンロッド１８を介して、各シリンダ１２にそれぞれ収めてあるピストン１９が回動自在に連結されている。また各シリンダヘッド１４には、シリンダ毎に例えば、吸・排気弁、吸・排気弁の動弁機構、点火プラグ、インジェクタ（いずれも図示しない）が組込まれていて、各部の動作、すなわちピストン、吸排気弁、点火プラグが所定のタイミングで動作することにより、吸気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程を繰り返す燃焼サイクルが行われるようにしてある。矢印Ａは、この運転時のクランク軸１７の回転方向を示す。そして、このエンジン本体１０が、エンジンルーム４内に横置き、すなわち上部の各バンク１２ａ，１２ｂが車体前後方向に配置され、下部のクランク軸１７が車幅方向に配置される搭載姿勢で、エンジンルーム３内に設置してある。
【００２１】
このＶ型エンジン１０の各バンク１２ａ，１２ｂが、車体１の端部側、ここでは車体前方側へずれるよう、クランク軸１７の回転方向（矢印Ａ方向）と同じ方向にオフセットしてある。
【００２２】
この点を説明すれば、通常エンジン（各バンクがオフセットしていないＶ型エンジン）は、図２に示されるように各バンク１２ａ，１２ｂにおけるシリンダ１２の軸線Ｌ１が、クランク軸１７の軸中心Ｏを通る位置にある。図２中の二点鎖線は、このときのバンク１２ａ，１２ｂの外形を示している。オフセットしたＶ型エンジン１０は、そのクランク軸１７の軸中心Ｏからシリンダブロック１３のデッキ面までの長さで表わされるデッキ高さＨを保ったまま、各デッキシリンダ部１２ｃ（各バンク１２ａ，１２ｂ）の軸線Ｌ１をクランク軸１７の軸中心Ｏに対してクランク軸１７の回転方向（矢印Ａ方向）と同じ方向へ、矢印Ｂのようにオフセット地点となる軸線Ｌ位置まで平行移動させることによって、各バンク１２ａ，１２ｂをそのままクランク軸１７の回転方向と同方向へずらしてしてある。δはそのときのオフセット量を示している。なお、本実施形態においては、バンク１２ａを構成する複数のシリンダ１２の各軸線Ｌは、クランク軸１７に平行な平面内に存在する。また、バンク１２ｂについても同様である。また、両バンク１２ａ，１２ｂのデッキ高さＨは等しく設定されている。
【００２３】
このオフセットにより、キャビン２から遠い側のバンク１２ｂは、通常エンジンのときよりもＣだけ車体前方へ突き出し、キャビン２から近い側のバンク１２ａは、通常エンジンのときよりもトーボード４から遠ざかる。なお、Ｃは、ＣＯＳ（θ／２）×δを用いれば求まる。但し、θはバンク１２ａ，１２ｂのバンク角を示す。
【００２４】
またエンジン本体１０ａのオフセット側の側部となる車両前方に向く側部のうち、バンク１２ｂの下側、すなわちデッキシリンダ部１２ｃの高さＳより下側のオフセットされていない部位、例えばシリンダブロック１３のクランクケース部１１の側部には、例えばクランク軸１７の軸出力で駆動されるエアコン用のコンプレッサ、パワーステ用のオイルポンプ、オルタネータなどといったエンジン補機２１が組み付けられている。このエンジン補機２１は、その直上のバンク１２ｂ（車体前方側）の端から一部が外側に張り出る外形を有する大形の機器である。
【００２５】
ここで、Ｖ型エンジン１０は、図１に示されるようにエンジンルーム３内に横置きで搭載されることによって、最先に衝撃が入力されるバンパ９ｂやフロントクロスメンバ９ａの位置と略同じ高さの地点に大形のエンジン補機２１が配置され、車体部材であるトーボード４に後方のバンク１２ａが最先に当接するように配置される。つまり、例えば車両衝突時、図１のように車体１の最前位置にあるバンパ９ｂから所定値以上の衝撃力Ｆが加わると、まずエンジン前方のバンパ９ｂ、フロントクロスメンバ９ａが押し潰れ、続いて押し潰れたクロスメンバ部分がエンジン補機２１の本体部に突き当たり、エンジン本体１０ａへ衝撃が入力される。ここで、エンジン本体１０ａは剛体であるので、潰れずに、エンジンルーム３を形成しているフレーム部分を押し潰しながら後方へ変位して、後方側のバンク１２ａがトーボード４へ突き当たり、トーボード４を変形させるなどして、加わる衝撃力を吸収する。
【００２６】
このとき、図１および図２に示されるようにＶ型エンジン１０は、オフセットにより、衝撃力が最先に入力するエンジン補機２１の端と、該入力によって移動するエンジン本体１０ａがトーボード４に最先に当接する反対側のバンク１２ａの端まで幅寸法Ｂは、図２中の二点鎖線で示す通常エンジン（オフセット無）の幅寸法Ｂ１に比べて短くなる（Ｂ＜Ｂ１）。
【００２７】
このことは、限られたエンジンルーム３の全長の範囲において、エンジン本体１０ａの幅寸法が短縮されたＣ分のスペース分、クラッシャブルゾーンを稼げることがわかる。
【００２８】
それ故、各バンク１２ａ，１２ｂをクランク軸１７の回転方向へオフセットさせるという、簡単で、コスト的な負担が少なくてすむエンジン構造により、クラッシャブルゾーンを増大することができる。
【００２９】
しかも、エンジンルーム３に横置き搭載する車両であれば、そのほとんどの車両において、エンジン補機２１に衝撃が最先に入力され、後方のバンク１２ａがトーボード４に最先に当接するようにレイアウトされるので、汎用性が高い。
【００３０】
また、シリンダ１２はクランク軸１７の回転方向（矢印Ａ方向）と同一方向にオフセットされているため、ピストン１９が爆発行程において受けるスラスト力が軽減されるという公知の効果も得られる。
【００３１】
なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば上述の一実施形態は、左右のバンク共、同オフセット量でオフセットしたが、エンジン性能に影響を与えない範囲内で、双方のオフセット量を異ならせても構わない。またＶ型エンジンのバンクは、シリンダブロックのデッキシリンダ部、シリンダヘッド、カムカバーで形成した例をあげたが、これに限らず、シリンダブロックのデッキシリンダ部とシリンダヘッドの組み合わせでも、あるいはシリンダブロックと一体なデッキシリンダ部でなく、分割されたデッキシリンダ部で構成されるバンクでも構わない。また一実施形態は、キャビンの前部にＶ型エンジンを搭載する例を挙げたが、これに限らず、例えばキャビンの後部にＶ型エンジンを搭載する車両、すなわちキャビンの後部に形成したエンジンルーム内にＶ型エンジンを横置きで搭載する車両でもよく、要は車両の端部に形成されたエンジンルーム内にＶ型エンジンが横置きで搭載されるものであれば構わない。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、エンジン本体の各バンクをクランク軸の回転方向へオフセットさせるという、簡単で、コスト的な負担が少なくてすむエンジン構造で、衝撃力が最先に入力するエンジン補機から、該入力によって移動するエンジン本体が車体部材に最先に当接する反対側のバンクまでの寸法を通常エンジン（オフセット無）に比べ短くすることができる。
【００３３】
また、請求項２に記載の発明によれば、バンクより下側であって車体の前後方向の端部側のエンジン側部地点に組付くエンジン補機を備えるＶ型エンジンを、シリンダ軸線のクランク軸に対するオフセット方向が前記端部側の方向となるようにエンジンルーム内に搭載するという、簡単且つコスト増を伴わない構成により、衝撃力が最先に入力するエンジン補機から、該入力によって移動するエンジンが車体部材に最先に当接する反対側のバンクまでの寸法を、通常エンジンに比べ短くすることができる。
【００３４】
この結果、幅寸法が短縮された分、エンジンルームのクラッシャブルゾーンを増加することができ、たとえ限られたエンジンルームであっても衝突安全性の向上を図ることができる。しかも、同効果は、エンジンルームに横置きＶ型エンジンを横置き搭載する車両であれば、そのほとんどで確保することができ、汎用性の点にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＶ型エンジンを、そのエンジンを搭載した車両と共に示す断面図。
【図２】そのＶ型エンジンの主要部を、各バンクにおけるシリンダ軸線のオフセットの仕方と共に説明する断面図。
【符号の説明】
２…キャビン、３…エンジンルーム、１０…Ｖ型エンジン、１０ａ…エンジン本体、１２ａ，１２ｂ…バンク、１２ｃ…デッキシリンダ部、１４…シリンダヘッド、１７…クランク軸、１９…ピストン、Ｌ…シリンダの軸線、Ｏ…クランク軸の軸中心。

Claims (2)

1. 車体の端部に形成されたエンジンルーム内に、各バンクが車体前後方向に並ぶように、エンジン本体が搭載されるＶ型エンジンであって、
   前記エンジン本体は、各バンクが前記車体の端部側へずれるように当該各バンクをクランク軸の回転方向と同一方向にオフセットし、かつオフセット側のエンジン本体の側部には前記バンクより下側の地点にエンジン補機が組付く構成としてあることを特徴とするＶ型エンジン。
2. 車体の前方又は後方に形成されたエンジンルームに搭載されるＶ型エンジンにおいて、
   前記Ｖ型エンジンは、車体幅方向に配置されるクランク軸と、前記車体の前後方向に分かれ、デッキ高さが等しい２つのバンクと、その軸線が前記クランク軸に対して前記クランク軸の回転方向と同一方向にオフセットした前記各バンクのシリンダと、前記バンクより下側であって前記車体の前後方向の端部側のエンジン側部地点に組付くエンジン補機と、を備え、前記シリンダ軸線の前記オフセットの方向が前記端部側の方向となるように前記エンジンルーム内に搭載される
   ことを特徴とするＶ型エンジン。

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