JP2014148920A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】チェーンカバーにオイルポンプを一体に設けた内燃機関において、チェーンカバーに取り付けた回転センサがオイルの熱によって悪影響を受けることを、簡単な構造で防止する。
【解決手段】チェーンカバー５の内面にポンプカバー１３が固定されており、ポンプカバー１３により、タイミングチェーン１６に向けて開口した換気空間Ｓを形成する。チェーンカバー５のうち換気空間Ｓに近接した部位の外面の近傍部に、回転センサ４２を取り付けている。タイミングチェーン１６によって換気空間Ｓの空気が換気されることで、回転センサ４２の取り付け部４７の放熱性を高めて、回転センサ４２が熱害を受けることを防止できる。
【選択図】図２

Description

本願発明は、タイミングチェーンを覆うチェーンカバーを備えてこのチェーンカバーに回転センサを備えている内燃機関に関するもので、特に車両用内燃機関を好適な対象にしている。

内燃機関は吸気弁及び排気弁を駆動する動弁機構を備えており、動弁機構は、一般にタイミングチェーンを介してクランク軸に同期して駆動されている。そして、タイミングチェーン等の伝動手段はシリンダブロック及びシリンダヘッドの一側面の外側に配置されており、伝動手段はチェーンカバーで覆われている。

他方、内燃機関はオイルポンプを備えているが、このオイルポンプとしては、小型で高出力であることから、車両用内燃機関では、一般に、回転軸心をずらしたインナーロータとアウターロータとを有するトロコイドポンプが使用されており、インナーロータをクランク軸に直結すると共に、チェーンカバーをオイルポンプのポンプハウジングに兼用することが行われている（例えば特許文献１）。このようにオイルポンプをチェーンカバーに一体化すると、スペースを有効利用して内燃機関の小型化に貢献でき、延いては燃費の向上にも貢献できる。

更に、車両用内燃機関はクランク軸の回転を微細に検知する回転センサを備えており、回転センサで検知した角速度に基づいて点火時期やバルブタイミング等の調節を行っている。この回転センサには磁気式又は光学式の近接センサが使用されており、クランク軸に固定した検知ロータの外周に単位検知部としての突起を所定間隔で多数形成している。

そして、検知ロータはクランク軸のうちチェーンカバーの外側に位置した部分に固定している一方、回転センサはチェーンカバーのうち検知ロータの外周外側に固定しており、回転センサの配置位置の例として特許文献２には、回転センサを検知ロータの下方に配置することが記載されている。

特開２０１１−１４９３４３公報 特開２０００−０７３８１３公報

さて、特許文献２のように回転センサを検知ロータの下方に配置すると、エンジンルームに飛び込んだ小石が当たるといった不具合や、保守や修理に際して回転センサに工具等が触れて損傷しやすいといった不具合も発生しやすくなると言える。さりとて、回転センサのための保護カバーを設けるとそれだけコストが嵩むことになる。

この点については、クランク軸の突出端部には補機駆動プーリが固定されていることを利用して、回転センサを検知ロータの上方に配置することにより、補機駆動プーリで回転センサをカバーできると言える。しかし、特許文献１のようにチェーンカバーにオイルポンプを一体化したものに適用して検知ロータの上方に回転センサを取り付けると、オイルの熱がチェーンカバーに伝熱してその熱が更に回転センサに伝わり、回転センサに悪影響を与えるおそれがある。

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、オイルポンプをチェーンカバーに一体化した内燃機関において、回転センサを、オイルの熱害を抑制すると共に構造を複雑化することなく保護された状態に取り付けることを目的とするものである。

本願発明の内燃機関は、基本構成として、一側面からクランク軸の一端部を突出させたシリンダブロックと、前記クランク軸のうち前記シリンダブロックの一側面から突出した部分で駆動されるタイミングチェーンと、前記タイミングチェーンを覆うように前記シリンダブロックの一側面に固定されたチェーンカバーと、前記クランク軸で駆動されるオイルポンプと、前記クランク軸の回転を検知する回転センサとを備えている。

更に、前記チェーンカバーのうち前記クランク軸の周囲の部分を前記オイルポンプのポンプハウジングに兼用しており、前記ポンプハウジングの内面にポンプカバーを固定して前記オイルポンプが構成されている一方、前記クランク軸のうち前記チェーンカバーの外側に突出した部分に、外周部に多数の単位検知部を所定間隔で設けた検知ロータとその外側に位置した補機駆動プーリとが固定されており、前記チェーンカバーのうち前記検知ロータの外周外側の部分に前記回転センサが配置されている。

そして、前記回転センサは前記クランク軸の上側でかつ前記クランク軸の軸心方向から見て前記タイミングチェーンを挟んだ片側に取り付けられており、前記チェーンカバーの内側のうち前記回転センサの取り付け部の近傍部に、前記タイミングチェーンに向いて開口した換気空間を、前記オイルポンプによって形成している。

本願発明では、チェーンカバーのうち回転センサの取り付け部にオイルの熱が伝わっても、換気空間の空気がタイミングチェーンによって吸い込まれることにより、換気空間の放熱性が促進されることにより、チェーンカバーのうち回転センサの取り付け部の温度が高くなることを防止又は著しく抑制できる。これにより、回転センサはオイルの熱害を受けることを防止して高い信頼性を確保できる。

そして、換気空間はオイルポンプ（ポンプハウジング又はポンプカバー、若しくは両方）を利用して構成したもので、他の部材を設けることで換気空間を設けるものでないと共に、換気手段としてタイミングチェーンを利用しているものであり、換気のために部材を付加するものではないため構造は簡単であり、組み立ての手間が増えることもない。また、回転センサは検知ロータの上方に配置されているため、補機駆動プーリが回転センサの保護カバーの役割を果たしており、従って、回転センサは特別に保護カバーを設けることなく異物から保護されている。

このように、本願発明によると、特別の部材を付加することなく、回転センサを熱害及び異物から保護された状態でチェーンカバーに取り付けることができる。また、オイルポンプはその一部が換気空間に露出しているため、オイルポンプを流れるオイルを冷却することも可能になる。

実施形態に係る内燃機関の側面図である。 チェーンカバーを外側から見た斜視図である。 補機駆動プーリと検知ロータとを取り付けた状態でチェーンカバーを外側から見た斜視図である。 チェーンカバーとポンプカバーとの分離図であり、チェーンカバーは裏側から見ている。 （Ａ）は図１のVA-VA 視概略断面図、（Ｂ）は図１の VB-VB視概略断面図である。 チェーンカバーを内側から見た部分斜視図である。 （Ａ）（Ｂ）ともポンプカバー付きチェーンカバーを内側から見た図で、（Ｂ）ではタイミングチェーンや検知ロータを表示している。 （Ａ）は図１の VIII-VIII視断面図、（Ｂ）はタイミングチェーンの巻き掛け形態を示す概略図である。

(1).構造の概要
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、構造の概要を説明する。本実施形態は車両用内燃機関に適用しており、図１に示すように、内燃機関は、ピストン１が往復動するシリンダボア２を有するシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上面に固定されたシリンダヘッド４と、これらシリンダブロック３及びシリンダヘッド４の一側面に固定されたチェーンカバー５とを有している。

シリンダブロック３の下面にはオイルパン６が固定されている。他方、シリンダヘッド４の上面にはシリンダヘッドカバー７が固定されている。チェーンカバー５は、アルミを材料にしたダイキャストによって製造されている（鋳鉄品を採用することも可能である。）。

なお、以下の説明で方向を特定するため左右や内側・外側の文言を使用するが、これら左右方向の文言は図１を基準にしている。また、内側と外側は、チェーンカバー５を基準にすると、シリンダブロック３を向いた方向を内側と呼んで、シリンダブロック３と反対側の露出した側を外側と呼んでいる。また、本実施形態では図１を正面図としている。従って、側面視は、クランク軸８及びシリンダボア２の軸線と直交した水平方向から見た状態になる。また、クランク軸８の軸心方向から見て、クランク軸８の軸心を通ると共にシリンダボー２の軸心と平行な線を縦長中心線Ｏとしている。

図２及び図５（Ａ），図６に示すように、チェーンカバー５は周壁５ａを有していてシリンダブロック３及びシリンダヘッド４に向けて開口した浅いトレー状の形態を成しており、下部にはクランク軸８が貫通する軸穴９が空いている。図３及び図５（Ｂ）に示すように，クランク軸８のうちチェーンカバー５から露出した部分には補機駆動プーリ１０が固定されていて、この補機駆動プーリ１０に巻き掛けられた補機駆動ベルト１１により、オルタネータやウォータポンプのような補機が駆動される。

チェーンカバー５のうち軸穴９を中心として左右両側に広がる部分は、オイルポンプの一部を構成するポンプハウジング１２になっており、このポンプハウジング１２に内側からポンプカバー１３が重ねられていて、ポンプカバー１３はボルト１４（図５（Ａ）参照）の群でポンプハウジング１２に固定されている。なお、図４では、ポンプカバー１３は模式的に示している。

図５（Ｂ）に示すように、クランク軸８のシリンダブロック３とチェーンカバー５との間の部分には主動スプロケット１５ａが固定されており、この主動スプロケット１５ａにタイミングチェーン１６が巻き掛けられている。図８（Ｂ）に示すように、タイミングチェーン１６は、吸気用従動スプロケット１５ｂと排気用従動スプロケット１５ｃとに巻き掛けられている。

タイミングチェーン１６はループになっていて左右の上下長手部を有するが、チェーンカバー５の内部の空間の有効利用を図るため、両従動スプロケット１５ｂ，１５ｃの下方において左右長手部の間隔を狭めており、そこで、シリンダブロック３には、タイミングチェーン１６の間隔を保持する左右一対のガイド体１６ａ，１６ｂを設けている。最も狭い部分は主動スプロケット１５ａの外径よりや小さい寸法になっている。なお、ガイド体１６ａ，１６ｂはチェーンカバー５に設けてもよい。

図５に示すように（図６も参照）、ポンプハウジング１２のうちクランク軸８の周囲の箇所にはポンプカバー１３の外側に凹んだポンプ室１８が形成されており、このポンプ室１８に、互いに噛み合ったインナーロータ１９とアウターロータ２０が配置されている。従って、チェーンカバー５の一部とポンプカバー１３とロータ１９，２０とでオイルポンプ２１が構成されている。敢えて述べるまでもないが、クランク軸８はポンプカバー１３に貫通している。

図４に示すように、ポンプハウジング１２とポンプカバー１３との合わせ面には、オイルをポンプ室１８に導く吸入通路２２と加圧されたオイルを排出する吐出通路２３とが左右逆方向に向くように形成されている。吸入通路２２及び吐出通路２３は、ポンプハウジング１２とポンプカバー１３との両方を凹ませることが形成されている。

図示していないが、インナーロータ１９の外周とアウターロータ２０の内周とには互いに噛み合う凹凸が形成されている。そして、アウターロータ２０の外周面は真円になっているが、インナーロータ１９の回転軸心とアウターロータ２０の回転軸心とは少しずれており、両ロータ１９，２０の回転により、吸入通路２２から吐出通路２３にオイルが間欠的に圧送される。

図４に示すように、ポンプカバー１３のうちポンプハウジング１２と反対側の部位には下向きに延びるオイル導入通路２４が一体に形成されており、オイル導入通路２４の終端が、吸入通路２２のうち概ね左右中間部に連通している。図示していないが、オイル導入通路２４には、ストレーナを有する吸い上げユニットが固定される。

吐出通路２３を出たオイルはいったんオイルフィルター２５に至り、それから図４に示す中継通路２６に戻って、パイプ状の排出通路２７からオイルギャラリー等の送油路に送られる。

排出通路２７は、中継通路２６から上向きに突出すると共に縦長中心線Ｏに向けて倒れるように傾斜しており、このため、ポンプカバー１３の上面部と排出通路２７とにより、図４（Ｂ）及び図７（Ａ）に網かけ表示しているように、縦長中心線Ｏに向いて開口した空間が形成されており、この空間を換気空間Ｓと成している。例えば図７（Ａ）に示すように、換気空間Ｓは、タイミングチェーン１６における一方の縦長部の左右方向外側に位置している。

図４，７，８に示すように、排出通路２７の上端には、クランク軸８の軸心方向を向けて前後両側に突出したボス部２７ａ，２７ｂが形成されており、シリンダブロック３に向いたフロントボス部２７ａに、オイル吐出穴２７ｃを開口させている。オイル吐出穴２７ｃは、シリンダブロック３に形成されたオイルギャラリーの入口（図示せず）に連通するようになっている。

図４及び図６に示すように、ポンプハウジング１２とポンプカバー１３とには、オイルの吐出圧が設定値以上に高くなるとオイルを吸入通路２２に戻すリリーフ通路２８が形成されている。詳細は省略するが、このリリーフ通路２８は吸入通路２２に連通しており、通路の内部にリリーフ弁を設けている。

図２に明示するように、チェーンカバー５の左端部に、周壁５ａと部分的に重複する円形のフィルター取り付け部３２を形成しており、このフィルター取り付け部３２に、オイルフィルター２５がねじ込まれる外向き突出の雄ねじ筒３３を一体に形成している。雄ねじ筒３３はクランク軸８と略平行になっており、このため、オイルフィルター２５もクランク軸８と略平行の横向き姿勢に配置されている。また、雄ねじ筒３３は吐出通路２３の終端と連通している。フィルター取り付け部３２の外面にはねじ筒３３の外側に位置した環状溝３４が形成されており、環状溝３４の箇所には、中継通路２６に連通する中継穴３５が空いている。

図２に明示するように、チェーンカバー５におけるフィルター取り付け部３２の周囲の箇所のうち軸穴９の側には、保護壁４０を突設している。保護壁４０の存在により、補機駆動ベルト１１がオイルフィルター２５に接触することを防止できる。

また、保護壁４０がオイルフィルター２５の真下に位置するように機関を寝かせた場合（すなわち、スラント型とした場合）は、保護壁４０を、オイルフィルター２５を交換するときに雄ねじ筒３３から漏れ出たオイルを受けるオイル受けに利用することができる。このようなオイル受けとしての機能を的確に発揮できるように、保護壁４０は周方向の中間部が最も高くなっている。

(2).回転センサ
次に、クランク軸８の回転を検知する回転センサ４２とその周辺の構造を説明する。図３に示すように、補機駆動プーリ１０の内側には検知ロータ４３を配置している。検知ロータ４３はクランク軸８又は補機駆動プーリ１０に固定されており、その外周には、単位検知部の一例としての多数の突起４４を形成している。回転センサ４２で突起４４を１つずつ検知することで、クランク軸８の角速度や回転数を演算することができ、角速度や回転数に基づいて各種の制御が行われる。なお、検知ロータ４３には、突起４４の幅を広くしたり２つの突起４４を繋げたりした原点部を設けている。

図８（Ａ）のとおり、検知ロータ４３の外周部はチェーンカバー５の外面に近接している。他方、図２や図５のとおり、チェーンカバー５のポンプハウジング１２はオイル通路を形成するために前向きに突出している。このため、検知ロータ４３は、ポンプハウジング１２を囲うような形態になっている。また、図８（Ａ）のとおり、検知ロータ４３の突起４４は外向きに傾斜している。

図３及び図８（Ａ）のとおり、回転センサ４２はインナー部材４５及びこれに上から被さったアウター部材４６とを有しており、チェーンカバー５の外面に突設した張り出し部４７の穴にインナー部材４５の下半部を上から差し込んで、アウター部材４６とインナー部材４５とを張り出し部４７にボルト４８で共締めしている。このため、インナー部材４５は、張り出し部４７とアウター部材４５とに重なるフランジ４５ａを備えている。インナー部材４５の下端に検知部を設けている。また、インナー部材４５の上端は上向きに開口しており、その内部にケーブルがコネクタを介して装着される。

図４に示すように、回転センサ４２が取り付く張り出し部４７は、クランク軸８及びポンプハウジング１２の上方でかつチェーンカバー５の縦長中心線Ｏを挟んでオイルフィルター２５の側に偏った位置に設けており、図７に示すように、ポンプカバー１３を固定した状態では、張り出し部４７が換気空間Ｓの近傍（斜め外側）に位置している。

また、図８（Ａ）のとおり、チェーンカバー５のうち張り出し部４７の個所の内側に凹所４９を形成している。凹所４９の存在により、チェーンカバー５の肉厚をできるだけ均等化して成形精度を向上できると共に、材料の節約や張り出し部４７の放熱性向上に貢献している。

また、図８（Ａ）のとおり、回転センサ４２の軸心５０は、クランク軸８の軸心と直交した方向から見て、下に行くほどチェーンカバー５の外面に近づくように傾斜させている。これは、回転センサ４２はある程度の左右幅がある一方、検知ロータ４３はチェーンカバー５の外面に近接しているためである。回転センサ４２の傾斜に対応して、既述のとおり検知ロータ４３の突起４４も傾斜させている。

また、回転センサ４２における下端の検知面は検知ロータ４３の回転軸心（クランク軸８の軸心）を向いている必要があるため、回転センサ４２の軸心５０は、クランク軸８の軸心方向から見ても傾斜している（例えば図１参照。）。

図８（Ａ）のとおり、ポンプカバー１３における排出通路２７のリアボス部２７ｃは張り出し部４７と重なっている。リアボス部２７ｂとチェーンカバー５との間、及び、フロントボス部２７ｂとシリンダブロック３との間にＯリング５１を介在させることも可能である。このようにＯリング５１を設けると、排出通路２７を安定良く支持できると共に、オイルポンプの振動がチェーンカバー５に伝わることを防止できる利点である。

以上の構成において、チェーンカバー５の内側の換気空間Ｓはタイミングチェーン１６の側に向けて開口しているが、タイミングチェーン１６のうち換気空間Ｓに接した縦長部は上向きに周回するため、換気空間Ｓの空気はタイミングチェーン１６の周回によって上方に吸引されて、張り出し部４７の内面が吸引風に晒される。これにより、オイルの熱が張り出し部４７に籠もることを防止して、回転センサ４２が熱害を受けることを防止できる。

そして、換気空間Ｓはオイルポンプ２１の構成要素であるポンプカバー１３で形成したものであり、換気空間Ｓの形成のために他の部材は必要ないと共に、換気手段としてタイミングチェーン１６を利用するもので、特別のファンなどは不要であるため、コストアップを招来することなく適切な放熱を実現できる。

更に、回転センサ４２は補機駆動プーリ１０の上に配置されているため、エンジンルームに飛び込んだ小石等の異物が回転センサ４２に当たることを、補機駆動プーリ１０によってガードできる。すなわち、補機駆動プーリ１０を回転センサ４２の保護カバーとして機能させることができるのである。

なお、本実施形態のようにオイルフィルター２５を補機駆動プーリ１０に近接した状態でチェーンカバー５の外面に設けると、回転センサ４２はオイルフィルター２５によってもガードされるため、特に好適である。換気空間Ｓはリブなどで構成することも可能であるが、実施形態のように排出通路２７を利用して換気空間Ｓを形成すると、ポンプカバー１３の構造を簡単化できると共に、換気空間Ｓに向けての放熱によってオイルを冷却できる利点もある。

以上、本願発明の実施形態を説明したが、オイルポンプの構造など、各部位は適宜変更することが可能である。

本願発明は、実際に内燃機関に適用できる。従って、産業上利用できる。

１ シリンダブロック
５ チェーンカバー
８ クランク軸
１０ 補機駆動プーリ
１２ オイルポンプのポンプハウジング
１３ オイルポンプのポンプカバー
１５ 主動スプロケット
１６ タイミングチェーン
２１ オイルポンプ
２５ オイルフィルター
２７ オイルポンプの排出通路
４２ 回転センサ
４３ 検知ロータ
４４ 単位検知部の一例としての突起
４７ 張り出し部
４９ 凹所
Ｓ 換気空間

Claims (1)

1. 一側面からクランク軸の一端部を突出させたシリンダブロックと、前記クランク軸のうち前記シリンダブロックの一側面から突出した部分で駆動されるタイミングチェーンと、前記タイミングチェーンを覆うように前記シリンダブロックの一側面に固定されたチェーンカバーと、前記クランク軸で駆動されるオイルポンプと、前記クランク軸の回転を検知する回転センサとを備えており、
   前記チェーンカバーのうち前記クランク軸の周囲の部分を前記オイルポンプのポンプハウジングに兼用しており、前記ポンプハウジングの内面にポンプカバーを固定して前記オイルポンプが構成されている一方、
   前記クランク軸のうち前記チェーンカバーの外側に突出した部分に、外周部に多数の単位検知部を所定間隔で設けた検知ロータとその外側に位置した補機駆動プーリとが固定されており、前記チェーンカバーのうち前記検知ロータの外周外側の部分に前記回転センサが配置されている構成であって、
   前記回転センサは前記クランク軸の上側でかつ前記クランク軸の軸心方向から見て前記タイミングチェーンを挟んだ片側に取り付けられており、前記チェーンカバーの内側のうち前記回転センサの取り付け部の近傍部に、前記タイミングチェーンに向いて開口した換気空間を、前記オイルポンプによって形成している、
   内燃機関。

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