JP2018141420A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、ISG(インテグレーテッド・スタータ・ジェネレータ、モータ機能付き発電機)のような電気系補機を備えた内燃機関に関するもので、特に、車両用(自動車用)内燃機関を好適な対象にしている。 The present invention relates to an internal combustion engine provided with an electrical auxiliary machine such as an ISG (Integrated Starter Generator, generator with motor function), and particularly suitable for a vehicle (automobile) internal combustion engine. ing.
車両用の内燃機関には、オルタネータやISG等の補機が付随しており、この補機はベルトによってクランクプーリと連動しているが、プーリとベルトとの滑りを防止するため、ベルトにテンションプーリを当接させることが行われている。特に、ISGやモータジェネレータはトルクが大きてプーリとベルトとの間に滑りが発生しやすいため、テンションプーリをベルトに高い張力を付与することは必須になっている。 An internal combustion engine for a vehicle is accompanied by an auxiliary machine such as an alternator or an ISG, and this auxiliary machine is interlocked with a crank pulley by a belt. However, in order to prevent slippage between the pulley and the belt, the belt is tensioned. The pulley is brought into contact. In particular, since the ISG and the motor generator have a large torque and slip easily occurs between the pulley and the belt, it is essential to apply a high tension to the belt with the tension pulley.
オートテンショナの場合、テンションプーリを回動式のアーム(リンク)に回転自在に取付けて、アームをばね手段で付勢することにより、テンションプーリをベルトに対して当接させた状態を保持していることが多い。その例が、特許文献1〜3に開示されている。
In the case of an auto tensioner, a tension pulley is rotatably attached to a rotating arm (link), and the arm is biased by a spring means so that the tension pulley is kept in contact with the belt. There are many. Examples thereof are disclosed in
各特許文献では、いずれもアームが機関本体に連結されており、ベルトがテンションプーリで押されても、モータジェネレータやオルタネータのような電気系補機のプーリとベルトとの接触長さは殆ど変わっていないため、電気系補機のプーリとクランクプーリとの間での動力伝達の確実性向上に限度があるといえる。 In each patent document, the arm is connected to the engine body, and even if the belt is pushed by the tension pulley, the contact length between the pulley and the belt of an electric auxiliary machine such as a motor generator or an alternator is hardly changed. Therefore, it can be said that there is a limit to improving the reliability of power transmission between the pulley and the crank pulley of the electric auxiliary machine.
本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、電気系補機とクランクプーリとの間での動力伝達の確実性を向上させることを主たる課題とするものである。 The present invention has been made in view of such a current situation, and a main object is to improve the reliability of power transmission between the electric auxiliary machine and the crank pulley.
本願発明は、
クランク軸線方向から見てシリンダボア軸心を挟んだ一方の側に、電気系補機が、機関本体の外側に位置するようにして配置されており、前記電気系補機に設けたプーリとクランクプーリとに巻き掛けたベルトに、回動式のアームに回転自在に連結されたテンションプーリが当接している、
という基本構成である。
The present invention is
An electric auxiliary machine is arranged on one side of the cylinder bore axis as viewed from the crank axis direction so as to be located outside the engine body, and a pulley and a crank pulley provided in the electric auxiliary machine A tension pulley that is rotatably connected to a rotating arm is in contact with the belt wound around
This is the basic configuration.
そして、前記アームは、前記電気系補機を構成するハウジングに回動自在に連結されているか、又は、前記電気系補機を機関本体に取り付けるためのブラケットに回動自在に連結されているか、若しくは、前記電気系補機が機関本体に取付けられている部位に共締め状態で連結されており、前記アームの回動によって前記テンションプーリが前記電気系補機のプーリに対して遠近移動するようになっている。電気系補機には、ISGやモータジェネレータ、オルタネータなど、ロータを有するものが含まれる。 And, the arm is pivotally connected to a housing constituting the electric auxiliary machine, or is it rotatably connected to a bracket for attaching the electric auxiliary machine to the engine body, Alternatively, the electric auxiliary machine is connected to a portion attached to the engine body in a tightened state, and the tension pulley moves relative to the pulley of the electric auxiliary machine by rotating the arm. It has become. The electric auxiliary machine includes an ISG, a motor generator, an alternator and the like having a rotor.
電気系補機とアームとを共締めする場合、ブラケットに対してハウジングとアームとを共締めする場合と、ブラケットとアームとを機関本体に共締めする場合、及び、ハウジングとアームとを機関本体に直接に共締めする場合とのいずれも含んでいる。 When fastening the electric auxiliary machine and the arm together, when fastening the housing and the arm together with the bracket, when fastening the bracket and the arm together with the engine body, and between the housing and the arm body. Both of the cases of directly tightening together are included.
テンションプーリは、ばね手段によって常にベルトに押圧されていてもよいし、電磁ソレノイドのようなアクチュエータによってベルトに対して遠近移動する構成であってもよい。 The tension pulley may always be pressed against the belt by a spring means, or may be configured to move to and from the belt by an actuator such as an electromagnetic solenoid.
本願発明では、アームの回動によってテンションプーリが電気系補機のプーリに遠近移動するため、ベルトが強く張るようにテンションプーリが移動すると、ベルトによる電気系補機プーリの抱き込み量が増大する。すなわち、ベルトと電気系補機プーリとの接触長さ(プーリの周方向の接触長さ)が長くなる。このため、電気系補機プーリとベルトとの摩擦力を従来技術に比べて大きくできる。これにより、電気系補機プーリとベルトとの間のスリップを防止して、動力伝達の確実性を向上できる。 In the present invention, since the tension pulley moves to and away from the pulley of the electric auxiliary machine by the rotation of the arm, if the tension pulley moves so that the belt is stretched strongly, the amount of the electric auxiliary machine pulley held by the belt increases. . That is, the contact length between the belt and the electric auxiliary pulley (contact length in the circumferential direction of the pulley) becomes longer. For this reason, the frictional force between the electric auxiliary pulley and the belt can be increased as compared with the prior art. As a result, slippage between the electric auxiliary pulley and the belt can be prevented, and the reliability of power transmission can be improved.
そして、ISG等の電気系補機のハウジングは、ロータを回転自在に保持する性質上頑丈な構造であるため、アームは、他の補強部材を要することなくハウジングに取付けることができる。従って、重量の増大や組み立て工数の増大のような問題は生じない。ブラケットに取り付けた場合や、電気系補機と共締めした場合も同様である。 And since the housing of electrical auxiliary machines, such as ISG, is a structure strong in the property which hold | maintains a rotor rotatably, an arm can be attached to a housing, without requiring another reinforcement member. Therefore, problems such as an increase in weight and an increase in the number of assembly steps do not occur. The same applies when mounted on a bracket or when fastened together with an electric auxiliary machine.
(1).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、内燃機関の概要を、主として図1,2に基づいて説明する。本実施形態の内燃機関は車両に搭載されるものであり、機関本体として、シリンダブロック1とその上面に固定されたシリンダヘッド2、これらの前面に固定されたフロントカバー3を備えている。タイミングチェーンは、フロントカバー3で覆われている。シリンダヘッド2の上面にはヘッドカバー4が固定されて、シリンダブロック1の下面にはオイルパン5が固定されている。これらヘッドカバー4とオイルパン5も機関本体を構成している。
(1). Outline Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an outline of the internal combustion engine will be described mainly based on FIGS. The internal combustion engine of the present embodiment is mounted on a vehicle, and includes a
シリンダブロック1には、クランク軸6が回転自在に保持されている。クランク軸6の一端部はフロントカバー3を貫通して手前に露出しており、この露出した端部にクランクプーリ7が固定されている。本実施形態では、補機として、ISG8とウォータポンプ9とエアコン用コンプレッサ10とを設けており、これらは、それぞれプーリ11,12,13を備えている。
A crankshaft 6 is rotatably held on the
図1はクランク軸線方向から見た正面図であるが、 この正面視において、ISG8は機関本体の左外側に配置されて、ウォータポンプ9は、機関本体のうちシリンダボア軸心14を挟んで左に寄った部位に配置されている。他方、エアコン用コンプレッサ10は、シリンダボア軸心Oを挟んで右側において、機関本体の外側に配置されている。従って、ISG8とウォータポンプ9とを左に寄せて配置し、エアコン用コンプレッサ10は右に寄せて配置している。
FIG. 1 is a front view as viewed from the crankshaft direction. In this front view, the
ISG8は電気系補機の一例であり、ロータを回転自在に保持したハウジング15、ロータに固定されたISGプーリ11を備えている。従って、ISGプーリ11が、請求項に記載した電気系補機プーリに該当する。ハウジング15は、ブラケット16を介してフロントカバー3及びシリンダブロック1に固定されている。ISGプーリ11とクランクプーリ7とに、第1ベルト17が巻き掛けられており、第1ベルト17に、オートテンショナ18のテンションプーリ19が上から回転自在に当接している。第1ベルト17が,請求項に記載したベルトに該当する。
The ISG 8 is an example of an electric auxiliary machine, and includes a
ウォータポンプ9の本体部(ポンプ室など)はフロントカバー3に内蔵されており、回転軸に固定したウォータポンププーリ12が露出しており、ウォータポンププーリ12とクランクプーリ7とに第2ベルト20が巻き掛けられている。エアコン用コンプレッサ10は、ブラケット21を介してシリンダブロック1に固定されており、エアコン用コンプレッサ10のプーリ(エアコンプーリ)13とクランクプーリ7とに第3ベルト22が巻き掛けられている。
The main body (pump chamber, etc.) of the
図5に示すように、3本のベルト17,20,22は、第2ベルト20がフロントカバー3に最も近くて、第3ベルト22はフロントカバー3から最も遠くに位置し、第1ベルト17は両者の間に位置している。このため、クランクプーリ7には、3つのプーリ部7a,7b,7cが形成されている。なお、各ベルト17,20,22の内面は鋸歯状の横断面を有しており、従って、プーリ7,11,12,13の外周面も鋸歯状の横断面になっている。
As shown in FIG. 5, the three
(2).テンショナ等
オートテンショナ18は、相対動自在に嵌まり合ったケースの内部にばねとオイルダンパとが内蔵された伸縮自在なアブソーバ(弾性装置)23と、アブソーバ23の先端部(下端部)に第1ピン24で連結されたプレート状のアーム(ブラケット)25とを有しており、アーム25の下端に、テンションプーリ19が第2ピン(軸)26で回転自在に連結されている。アーム25は、下部を円弧状とした銅鐸形になっており、上端部のうちシリンダボア軸心14の側に寄った右端部がアブソーバ23の先端部に第1ピン24で連結されて、上端部のうちシリンダボア軸心Oから離れた左端部が、ISG8のハウジング15に第3ピン27で連結されている。
(2) Tensioner, etc. The
アーム25はISG8のハウジング15から手前に離れているため、図4に明示するように、ISG8のハウジング15に、手前に向けて(機関本体から離れる方向に向けて)突出したボス28を一体に設けて、ボス28にアーム25が第3ピン27で連結されている。一体式のボス28を設けずに、カラーを介してアーム25をハウジング15に連結することも可能である。
Since the
ブラケット16は、ハウジング15に一体に形成されていてもよいし、ハウジング15とは別体に構成されていてもよい。いずれの場合も、アーム25をブラケット16に連結することも可能である(この場合は、ブラケット16にボスを形成するのが好ましい。)。ブラケット16がハウジング15に一体に形成されている場合、ブラケット16を機関本体にピンやボルトで連結する必要があるが、この連結箇所において、アームを、共通したピンやボルトで共締め(一体的に連結)することも可能である。この場合、ピンで連結しただけであっても、アーム25は回動してもブラケット16は回動しないため、特段の問題はない。
The
ブラケット16がハウジング15とは別体に構成されている場合、ブラケット16とハウジング15との連結箇所でアーム25を共締めしたり、ブラケット16と機関本体との連結箇所で共締めしたりすることも可能である。
When the
オートテンショナ18におけるアブソーバ23の上端部は、第4ピン29でフロントカバー3に連結されている。この場合、図3に示すように、フロントカバー3の上部には、下面を傾斜面30とした前向き張り出し部31が形成されており、前向き張り出し部31の傾斜面30に形成した受け座32に、アブソーバ23の上端部が、第4ピン29で回動可能に連結されている。従って、平面視では、オートテンショナ18の相当部分が前向き張り出し部31で隠れている。
An upper end portion of the
オートテンショナ18のテンションプーリ19は、アーム25の後面に配置している。従って、テンションプーリ19はアーム25で手前から覆われているが、アーム25は、テンションプーリ19の全体を覆う大きさに設定されている。
The
図2に明示するように、テンションプーリ19の軸心は、クランク軸線方向から見た正面視において、ISGプーリ11の軸心とクランクプーリ7の軸心とウォータポンププーリ12の軸心とを結ぶ線で囲われた三角形33の内部に位置している。このため、連動機構をコンパクトに纏めて、スペースを有効利用できる。また、クランク軸線方向から見た正面視において、テンションプーリ19の一部が第2ベルト20の一部と重なっているが、この構成も、スペースを有効利用してコンパクト化に貢献している。
As clearly shown in FIG. 2, the
実施形態のように、アーム25を板状で略銅鐸状に形成すると、アーム25がテンションプーリ19及び第2ベルト20に対するカバーの役割を果たすため、テンションプーリ19及び第2ベルト20の保護機能を向上できる利点がある。
As in the embodiment, when the
本実施形態では、アーム25は、その上端部のうちISGプーリ11に近い左端部を中心にした円弧軌跡34に沿って移動するため、アブソーバ23が伸びると、テンションプーリ19はISGプーリ11に近づこうとする。このため、第1ベルト17とISGプーリ11の接触長さを長くして(第1ベルト17でテンションプーリ19を大きく抱き込んで)、高いスリップ防止効果を実現できる。
In the present embodiment, the
図2では、1本のベルトをクランクプーリ7とISGプーリ11とウォータポンププーリ12とに巻き掛けた状態を仮想ベルトとして一点鎖線35で表示しているが、本実施形態では、アーム25の大部分は仮想ベルト35で囲われた範囲に納まっているため、第1ベルト17及び第2ベルト20を伝動手段とした連動機構を、より一層コンパクト化できる。アーム25は、その全体が仮想ベルト35の内側に配置されていてもよい。
In FIG. 2, a state in which one belt is wound around the
更に、本実施形態では、アブソーバ23の伸縮方向36と、テンションプーリ19による第1ベルト17の押し方向37とは、クランク軸線方向から見て、シリンダボア軸心14に対して同じ方向に傾斜した斜め下向き方向になっている。このため、アブソーバ23の弾性復元力(ばね力)を、テンションプーリ19に対してストレートに伝えることができる。このため、アブソーバ23のこじれを無くして、第1ベルト17の張り状態を的確に保持できる。
Furthermore, in this embodiment, the expansion /
つまり、ISG8は、モータとして機能する状態、発電機として機能している状態、及び空回りしている状態の3つの状態があり、状態が変化するとき第1ベルト17の張り状態も変化するが、実施形態では、張り状態の変化に対応してクランクプーリ7が移動することが、アブソーバ23のこじれを無くした状態で応答性良く行われる。
That is, the
ISG8とエアコン用コンプレッサ10とは左右逆の位置に配置されているので、第1ベルト17によってクランク軸6に作用する曲げ力と、第3ベルト22によってクランク軸6に作用する曲げ力とが相殺されて、クランク軸6の負担を軽減できる。
Since the
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は、他にも様々に具体化できる。例えば、上記実施形態では回動式のアームにテンションプーリを連結したが、アブソーバの伸縮方向と同じ方向にスライドするスライダにテンションプーリを取り付けることも可能である。また、テンショナ装置としては、電磁ソレノイド等のアクチュエータでテンションプーリが移動操作される遠隔制御方式のものも採用できる。 While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be embodied in various ways. For example, in the above embodiment, the tension pulley is connected to the rotary arm, but the tension pulley may be attached to a slider that slides in the same direction as the expansion / contraction direction of the absorber. As the tensioner device, a remote control type in which the tension pulley is moved by an actuator such as an electromagnetic solenoid can be adopted.
アームは板状である必要はないのであり、棒状などの形態や、ベルクランク状の形態なども採用できる。 The arm does not have to be plate-like, and a rod-like shape or a bell crank-like shape can also be adopted.
本願発明は、実際に内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。 The present invention can actually be embodied in an internal combustion engine. Therefore, it can be used industrially.
1 機関本体を構成するシリンダブロック
2 機関本体を構成するシリンダヘッド
3 機関本体を構成するフロントカバー(チェーンカバー)
6 クランク軸
7 クランクプーリ
8 電気系補機の一例としてのISG
9 ウォータポンプ
11 電気系補機プーリの一例としてのISGプーリ
17 請求項のベルトである第1ベルト
18 テンショナ装置の一例としてのオートテンショナ
19 テンションプーリ
23 オートテンショナのアブソーバ
25 オートテンショナのアーム
27 ピン(軸、ボルト)
28 ボス
1 Cylinder block constituting the
6
DESCRIPTION OF
28 Boss
Claims (1)
前記アームは、前記電気系補機を構成するハウジングに回動自在に連結されているか、又は、前記電気系補機を機関本体に取り付けるためのブラケットに回動自在に連結されているか、若しくは、前記電気系補機が機関本体に取付けられている部位に共締め状態で連結されており、
前記アームの回動によって前記テンションプーリが前記電気系補機のプーリに対して遠近移動するようになっている、
内燃機関。 An electric auxiliary machine is arranged on one side of the cylinder bore axis as viewed from the crank axis direction so as to be located outside the engine body, and a pulley and a crank pulley provided in the electric auxiliary machine A tension pulley that is rotatably connected to a rotating arm is in contact with the belt wrapped around the belt,
The arm is rotatably connected to a housing constituting the electric auxiliary machine, or is rotatably connected to a bracket for attaching the electric auxiliary machine to the engine body, or The electric auxiliary machine is connected to a part attached to the engine body in a tightened state,
The tension pulley is adapted to move far and near with respect to the pulley of the electric auxiliary machine by the rotation of the arm.
Internal combustion engine.
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