JP2017044188A - エンジンの上部構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】インナーカムキャリア方式を採りながらも、外付けが必要な補機をカムシャフトにより駆動する。【解決手段】カムキャリア４０は、カムキャリア本体４３よりもカムシャフト４２の軸方向一端側に設けられ、カムシャフト４２を動力源とするバキュームポンプＰＵが取り付けられるポンプブラケット４４と、カムキャリア本体４３とポンプブラケット４３の間に介在し、カムシャフト４２が挿通される貫通孔４５ｃが設けられ、且つ、シリンダヘッド３０との隙間が液体ガスケットＧ１によって液密状態でシールされる接続筒部４５とを備え、ヘッドカバー５０は、接続筒部４５の外周面４５ｂに沿って配置され、接続筒部４５との隙間がラバーガスケットＧ２によって液密状態でシールされる挿通部５２を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの上部構造体に関する。

ディーゼルエンジンやガソリンエンジンといった内燃機関として、シリンダブロック、シリンダヘッド、カムキャリア、ヘッドカバー等を備えるものが知られている。カムキャリアには、シリンダヘッドとヘッドカバーの間に外周部分が露出した状態で配置される所謂アウターカムキャリア方式のものと、ヘッドカバーの内側空間に全体が収納される所謂インナーカムキャリア方式のものがある。

カムキャリアは、アルミダイカスト製とすることが一般的だが、アウターカムキャリア方式を採用すると、シリンダヘッドとの間には全周に亘ってシール材を設ける必要があるので経済的でない。一方、インナーカムキャリア方式を採用すると、ポンプ等の補機を駆動するに際し、カムシャフトを動力源として利用できず、ギアやチェーン等の伝達機構で動力を得ることとなる。

例えば、特許文献１には、ブラケットを介して燃料ポンプをカムキャリアに固定する構造が開示されている。また、特許文献２には、ロアカムキャリアの外枠部と重なるように配置されるフランジ部を備え、カムシャフトを支持しつつロアカムキャリアの全面を覆うヘッドカバーが開示されている。

特開２００４−２８０７９号公報 特開２００７−１９２１０１号公報

特許文献１で開示された構造において、カムキャリアは、燃料ポンプを固定する高強度、高剛性の土台として用いられているのみである。すなわち、カムシャフトを補機の動力源として利用することについては特段考慮されていない。このため、伝達機構によって燃料ポンプの動力を得る必要がある。

特許文献２で開示された構造においても、カムシャフトを補機の動力源として利用することについては特段考慮されていない。このため、伝達機構によって燃料ポンプの動力を得る必要がある。

開示の上部構造体は、ヘッドカバーの内側空間にカムキャリアが収納される所謂インナーカムキャリア方式を採りながらも、外付けが必要な補機をカムシャフトにより駆動することを目的とする。

開示の上部構造体は、シリンダヘッドの外表面に取り付けられ、カムが取り付けられたカムシャフトを回転可能に支持する支持部材と、前記支持部材を外側から覆うと共に、前記シリンダヘッドの前記外表面に液密状態で取り付けられるカバー部材を備えるエンジンの上部構造体であって、前記支持部材は、支持部材本体よりも前記カムシャフトの軸方向一端側に設けられ、前記カムシャフトを動力源とする補機が取り付けられるブラケットと、前記支持部材本体と前記ブラケットの間に介在し、前記カムシャフトが挿通される孔が設けられ、且つ、前記シリンダヘッドとの隙間が第１シール材によって液密状態でシールされる接続筒部とを備え、前記カバー部材は、前記接続筒部の外周面に沿って配置され、当該接続筒部との隙間が第２シール材によって液密状態でシールされる挿通部を備える。

前記第１シール材は、液体状のガスケット、若しくはシートガスケットであり、前記第２シール材は、ゴム製のガスケットであることが好ましい。

開示の上部構造体によれば、所謂インナーカムキャリア方式を採りながらも、補機をカムシャフトにより駆動できる。

ディーゼルエンジンにおける要部の分解斜視図である。 ブラケット周辺のシール構造を説明する部分拡大斜視図である。 組み付け後の状態を説明する斜視図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１に示すディーゼルエンジン１０（以下、エンジン１０という）は、内燃機関の一種であり、シリンダブロック２０と、シリンダヘッド３０と、カムキャリア４０と、ヘッドカバー５０とを有している。このエンジン１０では、ヘッドカバー５０の内側空間にカムキャリア４０の大部分が収納されており、所謂インナーカムキャリア方式をベースにしてアレンジを加えている。これらの中で、カムキャリア４０とヘッドカバー５０の組が、本発明に係るエンジンの上部構造体の一例に相当する。

シリンダブロック２０の上側半部はシリンダ部であり、内部には上下方向に延びる円形状のシリンダ（不図示）が設けられている。このシリンダには、ピストン（不図示）が往復移動可能な状態で収納される。シリンダブロック２０の下側半部はクランクケース部（不図示）であり、クランク軸（不図示）が回転可能な状態で配置されている。

シリンダヘッド３０は、吸気ポート（不図示）や排気ポート３１が形成されると共に、吸排気バルブやインジェクタ（何れも不図示）が配置される略直方体形状の部材であり、鋳造によって作製される。シリンダヘッド３０の長手方向の端部には、カムスプロケットに掛け渡されるカムチェーン（不図示）が配置されるチェーン用の筒状空部３２が設けられる。また、シリンダブロック２０とは反対側に位置するシリンダヘッド３０の外表面３０ａには、カムやロッカーアーム等を潤滑するためのエンジンオイルを案内する油路３３やラッシュアジャスタの取付部（不図示）等も設けられる。

カムキャリア４０は、カム４１が取り付けられたカムシャフト４２を回転可能に支持する部材であり、本発明に係る支持部材の一例である。このカムキャリア４０は、キャリア本体４３と、ポンプブラケット４４と、接続筒部４５を備えており、アルミダイカストによって一体に作製されている。

キャリア本体４３は、本発明に係る支持部材本体の一例であり、所謂ラダー形状をした平面視で長方形状のフレームである。短辺方向に延びるカムジャーナル４６の上面には、半円形状に窪んだ凹部が形成されている。また、カムジャーナル４６の上面には上方からカムブラケット４７（カムキャップ）が取り付けられる。図２に示すように、このカムブラケット４７は、上側に凸の略半円形状をしたアーチ状部４７ａを備えており、アーチ状部４７ａの両端には固定ボルト４７ｃの挿入穴が形成された円筒部４７ｂが設けられている。また、カムジャーナル４６における円筒部４７ｂとの対向面にも雌ねじが形成されている。

カムブラケット４７を取り外した状態で、カムジャーナル４６の凹部にカムシャフト４２を設置し、上方からカムブラケット４７を乗せ、固定ボルト４７ｃを用いてカムブラケット４７をカムジャーナル４６に締結することで、カムシャフト４２はキャリア本体４３に回転可能な状態で支持される。

図１に示すように、キャリア本体４３の外周部分には、複数の貫通孔（不図示）が高さ方向を貫く状態で形成されており、貫通孔のそれぞれには固定ねじ４３ａが挿入されている。シリンダヘッド３０の外表面３０ａにおける所定位置には複数の雌ねじ（不図示）が形成されており、カムキャリア４０をシリンダヘッド３０の外表面３０ａに載せて位置決めし、複数の固定ねじ４３ａを締め込むことで、カムキャリア４０がシリンダヘッド３０に締結される。

ポンプブラケット４４は、バキュームポンプＰＵ（図３参照）等、カムシャフト４２を動力源として動作する補機が取り付けられる部材である。本実施形態のポンプブラケット４４は、カムシャフト４２におけるカムスプロケット４２ａとは反対側の端部（軸方向一端側）に設けられており、カムシャフト４２の端部を挿通させる円形状の貫通孔が形成された略三角形状の部材である。三角形における各頂点の位置には雌ねじ４４ａが形成されており、バキュームポンプＰＵは、挿入された止めねじ（不図示）が雌ねじ４４ａに螺合することで、ブラケット４４に締結される。

接続筒部４５は、キャリア本体４３とブラケット４４の間に介在し、キャリア本体４３とブラケット４４を連結している。図２に示す例において、接続筒部４５は、頂点が丸みを帯びた略三角形状の部分であり、下面４５ａがシリンダヘッド３０における外表面３０ａに当接される。また、下面４５ａよりも上側に位置する接続筒部４５の外周面４５ｂは、ヘッドカバー５０の挿通部５２（後述）と対向される。接続筒部４５の下面４５ａと外周面４５ｂには、ヘッドカバー５０で覆われた空間内で飛散されるエンジンオイル（飛沫）を漏出させないようにシールするシール構造が形成される（後述する）。そして、接続筒部４５の面内には、厚さ方向に貫通孔４５ｃが形成されている。この貫通孔４５ｃにはカムシャフト４２が挿通され、カムシャフト４２の一端部はヘッドカバー５０よりも外側に案内される。

図１に示すように、ヘッドカバー５０は、底面が開放された箱状部材であり、フランジ側の端部には挿通部５２が設けられている。

挿通部５２は、ヘッドカバー５０における長手方向一端側の側面に形成されている。この挿通部５２は、接続筒部４５の外周面４５ｂ（図２参照）に沿った略三角形状の切り欠きとして設けられている。このため、ヘッドカバー５０の取り付け状態において、挿通部５２の内周面５２ａは、接続筒部４５の外周面４５ｂに沿って配置される。

また、ヘッドカバー５０における外周面の下端（開放端）には、フランジ５３が形成されている。フランジ５３の所定位置には、複数の貫通孔が高さ方向を貫く状態で形成されており、貫通孔のそれぞれには固定ねじ５３ａが挿入されている。カムキャリア４０の締結と同様に、シリンダヘッド３０の外表面３０ａにおける所定位置には複数の雌ねじ（不図示）が形成されており、ヘッドカバー５０をシリンダヘッド３０の外表面３０ａに載せて位置決めし、複数の固定ねじ５３ａを締め込むことで、ヘッドカバー５０がシリンダヘッド３０に締結される。

次に、接続筒部４５の外周面４５ｂに形成されるシール構造について説明する。図２に示すように、接続筒部４５における下面４５ａ、すなわちシリンダヘッド３０の外表面３０ａとの当接面には、液体ガスケットＧ１が塗布される。この液体ガスケットＧ１は、本発明に係る第１シール材の一例であり、カムキャリア４０のシリンダヘッド３０への締結により、接続筒部４５の下面４５ａとシリンダヘッド３０の外表面３０ａとの間に拡がって隙間を液密状態でシールする。これにより、ヘッドカバー５０の内部空間で飛散されるエンジンオイルの外部への漏出が防止される。

また、接続筒部４５における下面４５ａよりも上側の外周面４５ｂに対しては、ラバーガスケットＧ２（ゴム製のガスケットの一例）が配置される。このラバーガスケットＧ２は、本発明に係る第２シール材の一例であり、ヘッドカバー５０がシリンダヘッド３０へ締結されると挿通部５２と接続筒部４５に挟まれて圧縮され、挿通部５２と接続筒部４５の隙間が液密状態でシールされる。これにより、ヘッドカバー５０の内部空間で飛散されるエンジンオイルの外部への漏出が防止される。

本実施形態では、接続筒部４５の下面４５ａとシリンダヘッド３０の外表面３０ａの隙間を液体ガスケットＧ１でシールしているので、液体ガスケットＧ１をシリンダヘッド３０に塗布し、その後、カムキャリア４０をシリンダヘッド３０へ締結するだけでシールが行える。また、表面の微細な凹凸もシールできるので、高い液密性が確保できる。

また、接続筒部４５の外周面４５ｂと挿通部５２の内周面５２ａの隙間をラバーガスケットＧ２でシールしているので、ヘッドカバー５０と接続筒部４５との間に振動が生じてもラバーガスケットＧ２の伸縮によって隙間がシールされ、高い液密性が確保できる。

図３は、組み付け後のエンジン１０を説明する斜視図である。同図に示すように、カムシャフト４２の一端部はブラケット４４よりも外側に突出されており、ブラケット４４に取り付けられたバキュームポンプＰＵの動力源として使用される。前述したように、このエンジン１０では、インナーカムキャリア方式をベースとしながらも、外付けが必要なバキュームポンプＰＵ（補機）をカムシャフト４２により駆動することができる。

以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。例えば、次のように構成してもよい。

本発明が適用される内燃機関に関し、ディーゼルエンジン１０に限らず、ガソリンエンジンであってもよい。また、本発明は、並列エンジン（直立，傾斜）の他、ピストンが水平方向に移動する水平対向エンジンであっても同様に適用できる。

前述の実施形態では、略三角形状のポンプブラケット４４を例示したが、この形状に限定されない。ポンプブラケット４４は、円盤状でもよいし、矩形板状であってもよい。ポンプブラケット４４及びカムシャフト４２に関し、前述の実施形態では排気側のカムシャフト４２を利用する構成について説明したが、吸気側のカムシャフト４２を利用してもよい。

カムシャフト４２を駆動源とする補機に関し、前述の実施形態ではバキュームポンプＰＵを例示したが、他の種類のポンプ（送液ポンプ等）であってもよい。また、ポンプに限らず、プーリーを取り付けてもよい。

接続筒部４５の底面とヘッドカバー５０の外周面との隙間を埋めるガスケットは、液体ガスケットＧ１に限られない。シート状のガスケットでもいい。

１０…ディーゼルエンジン，２０…シリンダブロック，３０…シリンダヘッド，３０ａ…シリンダヘッドの外表面，３１…排気ポート，３２…筒状空部，３３…油路，４０…カムキャリア，４１…カム，４２…カムシャフト，４２ａ…カムスプロケット，４３…キャリア本体，４３ａ…固定ねじ，４４…ポンプブラケット，４４ａ…雌ねじ，４５…接続筒部，４５ａ…接続筒部の下面，４５ｂ…接続筒部の外周面，４５ｃ…接続筒部の貫通孔，４６…カムジャーナル，４７…カムブラケット，４７ａ…アーチ状部，４７ｂ…円筒部，４７ｃ…固定ボルト，５０…ヘッドカバー，５２…挿通部，５２ａ…挿通部の内周面，５３…フランジ，５３ａ…固定ねじ，ＰＵ…バキュームポンプ，Ｇ１…液体ガスケット，Ｇ２…ラバーガスケット

Claims (2)

1. シリンダヘッドの外表面に取り付けられ、カムが取り付けられたカムシャフトを回転可能に支持する支持部材と、前記支持部材を外側から覆うと共に、前記シリンダヘッドの前記外表面に液密状態で取り付けられるカバー部材を備えるエンジンの上部構造体であって、
   前記支持部材は、
   支持部材本体よりも前記カムシャフトの軸方向一端側に設けられ、前記カムシャフトを動力源とする補機が取り付けられるブラケットと、
   前記支持部材本体と前記ブラケットの間に介在し、前記カムシャフトが挿通される孔が設けられ、且つ、前記シリンダヘッドとの隙間が第１シール材によって液密状態でシールされる接続筒部とを備え、
   前記カバー部材は、
   前記接続筒部の外周面に沿って配置され、当該接続筒部との隙間が第２シール材によって液密状態でシールされる挿通部を備える
   エンジンの上部構造体。
2. 前記第１シール材は、液体状のガスケット、若しくはシートガスケットであり、
   前記第２シール材は、ゴム製のガスケットである
   請求項１に記載のエンジンの上部構造体。

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