JP2014126027A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】補機を強固に支持して高いシール性能を発揮させることのできる内燃機関を提供する。
【解決手段】カムキャリア２１の側壁に一端が挿入された状態でバキュームポンプ３０が取り付けられる。内燃機関１０の内部からバキュームポンプ３０の内部へのオイルの供給とバキュームポンプ３０の内部から内燃機関１０の内部へのオイルの排出とが行われる。内燃機関１０には側壁の一部が外方に向けて張り出す形状の張り出し部４０が形成される。張り出し部４０は、バキュームポンプ３０の鉛直方向下方側の部分を覆う形状であり、且つバキュームポンプ３０に向けて開口する凹部４３を有する形状に形成される。バキュームポンプ３０は張り出し部４０に載せられた状態で配設される。
【選択図】図４

Description

本発明は、カムシャフトによって駆動される回転式の補機を備えた内燃機関に関するものである。

内燃機関にカムシャフトで駆動される回転式の補機を設けることが多用されている（例えば特許文献１）。特許文献１に記載の内燃機関では、その側壁に一端が挿入される態様で補機としてのバキュームポンプが取り付けられている。上記内燃機関では、その内部からバキュームポンプ内部への潤滑オイルの供給とバキュームポンプ内部から機関内部への潤滑オイルの排出とが行われる。また、内燃機関とバキュームポンプとの間隙にはシール部材が配設されており、このシール部材によって上記間隙を通じたオイルの漏れが抑えられる構造になっている。

特開２００７−４０１２０号公報

上記内燃機関は、機関本体にバキュームポンプの一端が支持されているとはいえ、同バキュームポンプの殆どの部分が機関外方に向けて突出した状態になっているため、バキュームポンプの支持が不安定になり易い構造であると云える。そして、仮に内燃機関によるバキュームポンプの支持が不安定になったとすると、その支持部分における内燃機関とバキュームポンプとの間隙にバラツキが生じてしまうために、同間隙に配設されたシール部材の機能が十分に発揮されなくなる等してシール性能の低下を招くそれがある。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、補機を強固に支持して高いシール性能を発揮させることのできる内燃機関を提供することにある。

上記課題を達成するための内燃機関は、カムシャフトによって駆動される回転式の補機が機関本体の側壁に一端が挿入された状態で取り付けられ、機関内部から前記補機の内部への潤滑オイルの供給と前記補機の内部から前記機関内部への潤滑オイルの排出とを行う。上記内燃機関は、その側壁の一部が外方に向けて張り出す形状であり、且つ前記補機の鉛直方向下方側の部分を覆う形状であり、且つ前記補機側に向けて開口する凹部を有する形状の張り出し部を備えて、前記補機が前記張り出し部に載せられた状態で配設される。

上記内燃機関によれば、張り出し部によって補機の鉛直方向下方側の部分を広い範囲にわたって支持させた状態で、補機を機関本体に取り付けることができる。そのため、補機の殆どの部分が機関外方に向けて突出した状態で支持される構造のものと比較して、機関本体によって補機を強固に支持することができる。これにより、機関本体と補機との間隙の不要な変化を抑えることが可能になるため、同間隙を介したオイル漏れの管理が容易になって高いシール性能を発揮させることができる。

しかも、張り出し部の上記補機側の面に形成された凹部を、補機内部から機関内部に排出されて流れ落ちる潤滑オイルを受け止める受け皿として機能させることができる。そのため、上記張り出し部に凹部を形成するといった簡素な構造により、補機内部から機関内部に戻される潤滑オイルを受け止めるためのスペースを同補機の鉛直方向下方側の部分に容易に形成することができる。

上記内燃機関においては、前記凹部を、その底が前記内燃機関の内方側に向かうに連れて鉛直方向下方側の位置になる態様で傾斜した形状に形成することが好ましい。
上記内燃機関によれば、張り出し部の凹部によって受け止めた潤滑オイルを同凹部の傾斜を利用して内燃機関の内方側に案内することができ、補機の潤滑に用いられた後のオイルをスムーズに排出することができる。

上記内燃機関において、前記張り出し部は、その突端に前記補機を支持する支持部が形成されるとともに、同支持部と前記補機との間隙に同間隙を介した潤滑オイルの漏れを抑えるためのシール部材が設けられることが好ましい。

上記内燃機関によれば、張り出し部、すなわち機関本体の側壁において張り出している部分全体を利用して、補機の鉛直方向下方側の部分を広範囲にわたって支持することが可能になるとともに、同補機の鉛直方向下方側の部分に広い範囲にわたって開口する形状の凹部を形成することが可能になる。

一実施形態の内燃機関の概略構成を示す略図。 図１に示す内燃機関を矢印２方向から見た構造を示す側面図。 図１に示す内燃機関を矢印３方向から見た構造を示す平面図。 張り出し部の側面部分断面構造を拡大して示す部分断面図。 カムキャリアのキャリア突出部およびその周辺をヘッド本体側から見た構造を拡大して示す底面図。 図１に示す内燃機関の張り出し部およびその周辺を拡大して示す側面図。

以下、内燃機関の一実施形態について説明する。
図１〜図３のいずれかに示すように、内燃機関１０のシリンダブロック１１にはクランクシャフト１２が回転可能に支持されている。シリンダブロック１１の鉛直方向下方（図１の下方）側の部分（以下、単に下部）には内部にオイルが貯留されるオイルパン１３が取り付けられている。内燃機関１０には、その各部にオイルパン１３内のオイルを圧送するためのオイルポンプ１３ａが設けられている。

シリンダブロック１１の鉛直方向上方（図１の上方）側の部分（以下、単に上部）にはシリンダヘッド１４が取り付けられている。シリンダヘッド１４には吸気カムシャフト１５および排気カムシャフト１６が回転可能に支持されている。またシリンダヘッド１４には、その上部を覆う形状のシリンダヘッドカバー１７が取り付けられている。

上記内燃機関１０では、クランクシャフト１２の一端（図１の右側の端部）と各カムシャフト１５，１６の一端（図１の右側の端部）とにタイミングチェーン１８が巻き掛けられている。このタイミングチェーン１８によりクランクシャフト１２の回転が吸気カムシャフト１５および排気カムシャフト１６に伝達される。内燃機関１０にはタイミングチェーン１８を覆う形状のチェーンカバー１９が取り付けられている。

上記シリンダヘッド１４はヘッド本体２０とカムキャリア２１とにより構成される。ヘッド本体２０はシリンダブロック１１の上部に取り付けられており、同ヘッド本体２０には吸気バルブや排気バルブが取り付けられている。上記カムキャリア２１はヘッド本体２０の上部に取り付けられており、同カムキャリア２１には吸気カムシャフト１５や排気カムシャフト１６が回転可能に支持されている。

図４および図５に示すように、カムキャリア２１は、吸気カムシャフト１５（図１および図２参照）の回転軸や排気カムシャフト１６の回転軸に沿う方向（図４中の左右方向）に延びる一対の縦フレーム２２とそれら縦フレーム２２に互いに間隔をおいて掛け渡された複数本の横フレーム２３とにより構成された梯子形状に形成される。なお図５はヘッド本体２０側から見たカムキャリア２１の一部を拡大して示しており、同図には縦フレーム２２の一本のみと横フレーム２３の二本のみとを示している。複数本の横フレーム２３にはそれぞれカムキャップ２４が取り付けられる。上記内燃機関１０では、各横フレーム２３とカムキャップ２４との間に、吸気カムシャフト１５用の軸受けと排気カムシャフト１６用の軸受け２６とが形成されるようになっている。

図１または図４に示すように、内燃機関１０には、大気圧より低い圧力（いわゆる負圧）を発生させるためのバキュームポンプ３０が設けられている。このバキュームポンプ３０としては、内部に圧力室が形成されるハウジング３１と、同ハウジング３１の内部に回転可能に設けられるロータ３２と、該ロータ３２に一体に設けられてハウジング３１外部まで延びる形状の入力シャフト３３とを備えた油回転真空ポンプが採用されている。本実施形態では、このバキュームポンプ３０が補機として機能する。

カムキャリア２１の側壁には、上記バキュームポンプ３０の取り付けに用いる貫通孔２７（図４）が形成されている。この貫通孔２７は排気カムシャフト１６の上記タイミングチェーン１８側の端部と反対側の端部が対向する側壁に形成されている。また上記貫通孔２７は、カムキャリア２１の外部と内部とを連通する形状であり、且つ少なくともその外方側の部分の断面形状が排気カムシャフト１６の軸心を中心とする円形状に形成されている。

上記バキュームポンプ３０は、入力シャフト３３の先端が露出している側（図４の右側）の端部を上記シリンダヘッド１４の側壁（本実施形態では、カムキャリア２１の貫通孔２７）に挿入した状態で内燃機関１０に取り付けられている。

入力シャフト３３の先端はカップリング２８を介して排気カムシャフト１６に一体に連結されている。そのため内燃機関１０が運転されて排気カムシャフト１６が回転すると、これに伴いバキュームポンプ３０のロータ３２も回転して同バキュームポンプ３０が負圧を発生するようになる。

バキュームポンプ３０のハウジング３１の外面とカムキャリア２１の貫通孔２７の内面との間隙には、シール部材２９（例えばＯリング）が取り付けられている。このシール部材２９により、バキュームポンプ３０の外面とカムキャリア２１の貫通孔２７の内面との間隙を介した内燃機関１０の外部へのオイルの漏れが抑えられる。

本実施形態では、バキュームポンプ３０の作動のために、内燃機関１０の内部からバキュームポンプ３０の内部への潤滑用のオイルの供給と、バキュームポンプ３０の内部から内燃機関１０の内部へのオイルの排出とが行われる。

図１に示すように、内燃機関１０には、オイルポンプ１３ａにより圧送されるオイルをバキュームポンプ３０に供給するためのオイル通路として、シリンダブロック１１の内部、シリンダヘッド１４の内部、および排気カムシャフト１６の内部を通過する形状のオイル供給路１０ａが形成されている。また図４に示すように、バキュームポンプ３０の入力シャフト３３の内部には、同入力シャフト３３の先端とロータ３２の内部とを連通するオイル供給路３３ａが形成されている。さらに、カップリング２８の内部には、排気カムシャフト１６のオイル供給路１０ａとバキュームポンプ３０の入力シャフト３３のオイル供給路３３ａとを連通するオイル供給路２８ａが形成されている。これらオイル供給路１０ａ，２８ａ，３３ａを介して、内燃機関１０の内部からバキュームポンプ３０の内部にオイルが供給されるようになっている。

また、バキュームポンプ３０のハウジング３１にはロータ３２の内部と同バキュームポンプ３０の外部とを連通するオイル排出路３４が形成されている。オイル排出路３４には差圧弁３４ａが取り付けられている。それらオイル排出路３４および差圧弁３４ａを介して、バキュームポンプ３０の内部から内燃機関１０の内部にオイルが排出される。

図１または図３に示すように、本実施形態では、バキュームポンプ３０を内燃機関１０によって強固に支持するために、シリンダヘッド１４の側壁の一部が外方に向けて突出した形状の張り出し部４０が形成されるとともに、バキュームポンプ３０が上記張り出し部４０に載せられた状態で配設されている。本実施形態では、シリンダヘッド１４が機関本体として機能する。

上記張り出し部４０は、上記シリンダヘッドカバー１７側から見ると略半楕円形状（図３）で突出する形状であり、内燃機関１０の気筒の延設方向と排気カムシャフト１６の回転軸とに共に直交する方向から見ると同排気カムシャフト１６の回転軸と略平行に略直線状で突出する形状（図１）に形成されている。また張り出し部４０は、バキュームポンプ３０の下部（本実施形態では、排気カムシャフト１６側の部分の下部）を覆う形状に形成されている。

図４に示すように、上記張り出し部４０は、上部がカムキャリア２１の上記バキュームポンプ３０側（図中左側）の部分（キャリア突出部４１）によって構成されるとともに、下部がヘッド本体２０の上記バキュームポンプ３０側の部分（本体突出部４２）によって構成されている。バキュームポンプ３０の取り付けに用いる貫通孔２７は、キャリア突出部４１の突端（図中左側の端部）において開口する形状に形成されている。

また図６に示すように、上記張り出し部４０には上記バキュームポンプ３０に向けて開口する形状の凹部４３が形成されている。図４または図５に示すように、カムキャリア２１のキャリア突出部４１において上記バキュームポンプ３０が配設される部分の鉛直方向下方側の部位（図５に黒塗りの矢印で示す部分）には、縦フレーム２２および横フレーム２３が共に形成されていない。またヘッド本体２０の本体突出部４２は、上記カムキャリア２１に対向する面が、上記内燃機関１０の外壁になる部分を除いた殆どの部分が開口する態様で窪んだ形状に形成されている。本実施形態では、上記張り出し部４０に、カムキャリア２１のキャリア突出部４１における縦フレーム２２および横フレーム２３が形成されていない部分とヘッド本体２０の本体突出部４２における窪んだ形状に形成された部分とからなる凹部４３が形成されている。この凹部４３は、その底が、内燃機関１０の内部側（図４の右側）に向かうに連れて鉛直方向下方側の位置になる態様で傾斜した形状に形成されている。
（作用）
以下、このように内燃機関１０を形成することによる作用について説明する。

内燃機関１０では上記バキュームポンプ３０が張り出し部４０に載せられた状態で取り付けられている。この張り出し部４０はバキュームポンプの鉛直方向下方側の部分を覆う形状で突出形成されている。そのため、張り出し部４０によって上記バキュームポンプ３０の鉛直方向下方側の部分を広い範囲にわたって支持させた状態で、バキュームポンプ３０を内燃機関１０に取り付けることができる。したがって、バキュームポンプ３０の殆どの部分が機関外方に向けて突出した状態で支持される構造のものと比較して、内燃機関１０によってバキュームポンプ３０を強固に支持することができる。

これにより内燃機関１０とバキュームポンプ３０との間隙（本実施形態では、カムキャリア２１の貫通孔２７の内面とバキュームポンプ３０の外面との間隙）の不要な変化を抑えることが可能になるため、この間隙に設けられるシール部材２９の機能低下を抑えてそのシール機能を十分に発揮させることができる。したがって、上記間隙を介したオイル漏れの管理が容易になって高いシール性能を発揮させることができる。

しかも上記張り出し部４０は上記バキュームポンプ３０に向けて開口する形状の凹部４３が形成されており、この凹部４３が、バキュームポンプ３０内部からオイル排出路３４を通じて内燃機関１０の内部に排出されて流れ落ちるオイルを受け止める受け皿として機能するようになる。上記内燃機関１０によれば、上記張り出し部４０に凹部４３を形成するといった簡素な構造により、バキュームポンプ３０内部から内燃機関１０の内部に戻されるオイルを受け止めるために必要な大きなスペースを同バキュームポンプ３０の鉛直方向下方側の部分に容易に形成することができる。これによりバキュームポンプ３０の内部から排出されるオイルを適正に受け止めることができるようになる。

ここで、バキュームポンプ３０を内燃機関に取り付ける場合、本実施形態のようにバキュームポンプ３０を内燃機関１０に直接取り付けることに限らず、専用のブラケットを新設するとともに同ブラケット介して内燃機関にバキュームポンプ３０を取り付けることも考えられる。

そうした取り付け構造において、バキュームポンプ３０の取り付け部分におけるオイル漏れを抑えるためには、バキュームポンプ３０とブラケットとの間隙やブラケットと内燃機関との間隙といった複数箇所にそれぞれシール部材を配設する必要がある。オイル漏れを抑える上では、シール部材を配設する必要のある間隙、すなわちオイルが漏れる可能性のある間隙が少ないことが好ましい。またバキュームポンプ３０と内燃機関との間にブラケットが設けられる取り付け構造では、取り付け状態での相対位置のずれが生じる部位が複数箇所になるため、バキュームポンプ３０の支持位置のバラツキが生じ易くその支持状態が不安定になり易い。

本実施形態の内燃機関１０では、バキュームポンプ３０を取り付けるためのブラケットが設けられないために、ブラケットの配設に起因する不都合を招くことなく、バキュームポンプ３０の強固な支持と同バキュームポンプ３０の取り付け部分における高いシール性能とを実現することができる。

また上記内燃機関１０では、その張り出し部４０に形成された凹部４３の底が内燃機関１０の内方に向かうに連れて鉛直方向下方側の位置になる態様で傾斜した形状に形成されている。そのため上記凹部４３によって受け止めたオイルを、同凹部４３の傾斜を利用して内燃機関１０の内方側に案内することができる。したがって、バキュームポンプ３０の潤滑に用いられた後にその内部から排出されて上記凹部４３によって受け止められたオイルをその外部、ひいてはオイルパン１３にスムーズに排出することができるようになる。

上記内燃機関１０では、その張り出し部４０の突端にバキュームポンプ３０が挿入および支持される貫通孔２７が形成されるとともに、同貫通孔２７の内面とバキュームポンプ３０の外面との間にシール部材２９が設けられている。そのため、張り出し部４０、すなわち内燃機関１０の側壁において部分的に張り出している部分の全体を効率よく利用して、バキュームポンプ３０の鉛直方向下方側の部分を広範囲にわたって支持することができ、同バキュームポンプ３０の鉛直方向下方側の部分に広い範囲にわたって開口する形状の凹部４３を形成することができる。したがって、バキュームポンプ３０の内燃機関１０による強固な支持と同バキュームポンプ３０の取り付け部分における高いシール性能とを好適に実現することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
（１）バキュームポンプ３０の殆どの部分が機関外方に向けて突出した状態で支持される構造のものと比較して、内燃機関１０によってバキュームポンプ３０を強固に支持することができる。これにより、カムキャリア２１の貫通孔２７の内面とバキュームポンプ３０の外面との間隙を介したオイル漏れの管理が容易になって高いシール性能を発揮させることができる。しかも、張り出し部４０に凹部４３を形成するといった簡素な構造により、バキュームポンプ３０内部から内燃機関１０の内部に戻されるオイルを受け止めるために必要な大きなスペースを同バキュームポンプ３０の鉛直方向下方側の部分に容易に形成することができる。

（２）バキュームポンプ３０の内部から排出された後に上記凹部４３によって受け止めたオイルを同凹部４３の傾斜を利用して内燃機関１０の内方側に案内することができるため、バキュームポンプ３０の潤滑に用いられた後のオイルの排出を効率よく行うことができる。

（３）張り出し部４０の全体を効率よく利用して、バキュームポンプ３０の鉛直方向下方側の部分を広範囲にわたって支持することができ、同バキュームポンプ３０の鉛直方向下方側の部分に広い範囲にわたって開口する形状の凹部４３を形成することができる。したがって、バキュームポンプ３０の内燃機関１０による強固な支持とその取り付け部分における高いシール性能とを好適に実現することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・張り出し部４０に形成される凹部４３の形状は、その底が水平に延びる形状や、底の一部が部分的に鉛直方向上方側に突出した形状など、任意の形状に変更することができる。要は、張り出し部の凹部によって受け止められたオイルが同凹部の外部に流出するようになる形状であればよい。

・バキュームポンプ３０の取り付けに用いる貫通孔２７を、張り出し部４０の突端に形成することに代えて、張り出し部４０の突端より若干排気カムシャフト１６側の位置に形成するようにしてもよい。

・上記実施形態では、カムキャリア２１の突端に形成された貫通孔２７を、バキュームポンプ３０を支持する支持部として用いることに加えて、オイル漏れを抑えるためのシール部材２９を配設する部分としても用いるようにした。これに代えて、バキュームポンプ３０を支持するための支持部とシール部材を配設する部分とを各別に設定するようにしてもよい。そうした構成としては例えば、張り出し部４０の突端に形成した貫通孔によってバキュームポンプ３０を支持するとともに、同張り出し部４０の上記貫通孔より排気カムシャフト１６側の位置にシール部材２９を配設するための壁部を形成するといった構成を採用することができる。その他、張り出し部４０の突端に形成した貫通孔とバキュームポンプ３０との間にシール部材を配設するとともに、同張り出し部４０の上記貫通孔より若干排気カムシャフト１６側の位置に形成した壁部によってバキュームポンプ３０を支持する等といった構成を採用することも可能である。

・上記実施形態の内燃機関１０は、バキュームポンプ３０が排気カムシャフト１６によって駆動される態様で設けられた内燃機関に限らず、バキュームポンプ３０が吸気カムシャフト１５によって駆動される態様で設けられた内燃機関にも、その構成を適宜変更した上で適用することができる。そうした内燃機関では、張り出し部４０の形成位置を吸気カムシャフト１５の配設位置に対応する位置に変更すればよい。

・上記実施形態の内燃機関１０は、カムシャフトによって駆動される補機が設けられる内燃機関であれば、例えば燃料ポンプが設けられる内燃機関など、バキュームポンプ３０以外の補機が設けられた内燃機関にも適用することができる。

１０…内燃機関、１０ａ…オイル供給路、１１…シリンダブロック、１２…クランクシャフト、１３…オイルパン、１３ａ…オイルポンプ、１４…シリンダヘッド、１５…吸気カムシャフト、１６…排気カムシャフト、１７…シリンダヘッドカバー、１８…タイミングチェーン、１９…チェーンカバー、２０…ヘッド本体、２１…カムキャリア、２２…縦フレーム、２３…横フレーム、２４…カムキャップ、２６…軸受け、２７…貫通孔、２８…カップリング、２８ａ…オイル供給路、２９…シール部材、３０…バキュームポンプ、３１…ハウジング、３２…ロータ、３３…入力シャフト、３３ａ…オイル供給路、３４…オイル排出路、３４ａ…差圧弁、４０…張り出し部、４１…キャリア突出部、４２…本体突出部、４３…凹部。

Claims (3)

1. カムシャフトによって駆動される回転式の補機が機関本体の側壁に一端が挿入された状態で取り付けられ、機関内部から前記補機の内部への潤滑オイルの供給と前記補機の内部から前記機関内部への潤滑オイルの排出とを行う内燃機関において、
   当該内燃機関は、その側壁の一部が外方に向けて張り出す形状であり、且つ前記補機の鉛直方向下方側の部分を覆う形状であり、且つ前記補機側に向けて開口する凹部を有する形状の張り出し部を備え、
   前記補機は、前記張り出し部に載せられた状態で配設される
   ことを特徴とする内燃機関。
2. 請求項１に記載の内燃機関において、
   前記凹部は、その底が前記内燃機関の内方側に向かうに連れて鉛直方向下方側の位置になる態様で傾斜した形状に形成される
   ことを特徴とする内燃機関。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関において、
   前記張り出し部は、その突端に前記補機を支持する支持部が形成されるとともに、同支持部と前記補機との間隙に同間隙を介した潤滑オイルの漏れを抑えるためのシール部材が設けられる
   ことを特徴とする内燃機関。