JP4762783B2 - 自動車用エンジン - Google Patents

Description

本発明は、自動車用エンジンに関し、詳細には、補機類を含んだエンジン全体のクランク軸方向長さ（エンジン全長）を短縮できるようにしたカム軸や補機類の駆動機構の改善に関する。

自動車のエンジンルームという限られたスペース内に大排気量のエンジンを搭載するには、エンジン全長を可能な限り短縮することが要請される。このようなエンジン全長の短縮といった要請に応えるようにした自動車用エンジンとして、従来例えば、クランク軸とカム軸との間に中間軸を配置し、該中間軸の前端とクランク軸の前端とを動力伝達部材で連結し、上記中間軸の後端とカム軸の後端に配置されたバルブタイミング可変装置とを動力伝達部材で連結したものがある（特許文献１参照）。
特開２００１−０９０５４９号公報

ところが上記従来の自動車用エンジンの場合、上記クランク軸の前端に上記中間軸駆動用の動力伝達部材を配置し、該動力伝達部材のさらに前方に補機類駆動用プーリを配置するとともに、クランク軸の左，右側方及び上記中間軸の上方に各種の補機類を配置し、該各補機類と上記プーリとを動力伝達部材で連結しているので、エンジン前壁面のクランク軸前方部分が全面に渡って上記補機類駆動機構の構成部品の分だけ前方に突出している。そのため、自動車に搭載する場合に、上記補機類駆動機構構成部品が、クランク軸と同じ高さ付近に搭載されている車両部品、たとえばステアリングユニットに干渉し易く、車両搭載性を勘案した場合のエンジン全長の実質的な短縮効果が十分得られないといった問題がある。

本発明は、特に車両搭載性を考慮した場合のエンジン全長の実質的な短縮効果が得られる自動車用エンジンを提供することを課題としている。

請求項１の発明は、エンジン出力がその一端部から取り出されるクランク軸と、該クランク軸で駆動されるカム軸及び補機類を備えた自動車用エンジンにおいて、
上記クランク軸とカム軸との間に、かつ該クランク軸と平行に配置された中間軸と、上記クランク軸を車両前後方向に向けて車体に搭載された状態で、上記中間軸の後端側に設けられ、上記クランク軸により上記中間軸を駆動する中間軸駆動機構と、上記中間軸の前端側に設けられ、該中間軸により上記補機類を駆動する補機類駆動機構及び上記中間軸により上記カム軸を駆動するカム軸駆動機構とを備え、車両側方から見たとき、上記補機類駆動機構及びカム軸駆動機構は、エンジン前壁面より前方に配置されていることを特徴としている。

請求項２の発明は、エンジン出力がその一端部から取り出されるクランク軸と、該クランク軸で駆動されるカム軸及び補機類を備えた自動車用エンジンにおいて、
上記クランク軸とカム軸との間に、かつ該クランク軸と平行に配置された中間軸と、上記クランク軸を車両前後方向に向けて車体に搭載された状態で、上記中間軸の後端側に設けられ、上記クランク軸により上記中間軸を駆動する中間軸駆動機構と、上記中間軸の前端側に設けられ、該中間軸により上記補機類を駆動する補機類駆動機構及び上記中間軸により上記カム軸を駆動するカム軸駆動機構とを備え、車両側方から見たとき、上記中間軸駆動機構は、エンジン後壁面とクラッチ機構との間に配置されていることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１において、上記クランク軸の前端面はエンジン前壁面と略面一をなしており、該エンジン前壁面にはクランク軸の前端面を覆うカバーが着脱可能に装着されていることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１において、上記エンジンは、Ｖバンクをなすように配置された一側，他側シリンダ部を有するＶ型エンジンであり、上記中間軸は、上記Ｖバンクの底部に配置されていることを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項４において、上記Ｖバンクの底部にクランク軸と平行でかつエンジン全長に渡る凹状溝が形成され、該凹状溝内に上記中間軸が配置されていることを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項５において、上記凹状溝は、蓋板により開閉可能に覆われていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、クランク軸とカム軸との間に中間軸を配置し、該中間軸の一端側に中間軸駆動機構を、他端側に補機類駆動機構及びカム軸駆動機構を配置したので、該エンジンの他端側のクランク軸高さ付近に、補機類駆動用動力伝達部材やカム軸駆動用動力伝達部材が位置することはなく、従って該エンジンの他端側に上述のステアリングユニット等の車両部品が位置するように該エンジンを車体に搭載することにより、車両搭載性を勘案した場合のエンジン全長の実質的な短縮効果が得られる。

また、上記クランク軸を車両前後方向に向けて車体に搭載した状態で、上記中間軸駆動機構を上記中間軸の後端側に配置し、上記補機類駆動機構及びカム軸駆動機構を上記中間軸の前端側に配置したので、該エンジンの前端側のクランク軸高さ付近に、補機類駆動用動力伝達部材やカム軸駆動用動力伝達部材が位置することはなく、従って該エンジンの前端側に上述のステアリングユニット等の車両部品が位置するように該エンジンを車体に搭載することにより、車両搭載性を勘案した場合のエンジン全長の実質的な短縮効果が得られる。

さらにまた、車両側方から見たとき、上記補機類駆動機構及びカム軸駆動機構は、エンジン前壁面より前方に配置されているので、エンジン前壁面のクランク軸高さ付近に動力伝達部材の存在しない空間が形成されており、該空間に上述のステアリングユニット等の車両部品が位置するように該エンジンを車体に搭載することにより、車両搭載性を勘案した場合のエンジン全長の実質的な短縮効果が得られる。

請求項２の発明によれば、車両側方から見たとき、上記中間軸駆動機構は、エンジン後壁面とクラッチ機構との間に配置されているので、中間軸駆動機構の動力伝達部材が上述の車両部品と干渉することはなく、この点からも車両搭載性を改善できる。

請求項３の発明によれば、上記クランク軸の前端面はエンジン前壁面と略面一をなしており、該エンジン前壁面にはクランク軸の前端面を覆うカバーが着脱可能に装着されているので、該カバー付近に動力伝達部材の存在しない空間が形成されており、該空間に上述のステアリングユニット等の車両部品が位置するように該エンジンを車体に搭載することにより、車両搭載性を勘案した場合のエンジン全長の実質的な短縮効果が得られる。

請求項４の発明によれば、Ｖ型エンジンの場合に、上記中間軸をＶバンクの底部に配置したので、Ｖバンク空間を利用して中間軸を配置できる。特に、請求項５の発明のように、Ｖバンクの底部に凹状溝を形成し、該凹状溝内に上記中間軸を配置した場合には、Ｖバンク空間をより有効に利用できる。さらにまた、請求項６の発明のように、上記凹状溝を、蓋板により開閉可能に覆った場合には、中間軸の組み付け作業を容易に行うことができる。

以下本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１〜図６は本発明の一実施形態に係る自動車用Ｖ型エンジンを説明するための図である。なお、本実施形態における前後左右とは、運転席に着座した状態で見た場合の前後左右を意味する。

図において、１は自動車の車体前部に形成されたエンジンルームを示す。該エンジンルーム１は、左右のサイドフレーム１ａ，１ａと、該左，右のサイドフレーム１ａ，１ａの前端部同士，後端部同士を接続するラジエータグリル１ｃ，バルクヘッド１ｄと、該バルクヘッド１ｄの上側にて車幅方向に延びるように配置されたカウルパネル１ｅとを有する。なお、１ｇはエンジンの熱がバルクヘッド１ｄを通って車室側に伝達されるのを抑制するヒートシール、１ｆはフロントサスペンションを支持するストラットタワー、１ｈは左，右のストラットタワー同士を連結するタワーバーであり、３５は左右のフロントサスペンションを連結するスタビバーである。

また上記エンジンルーム１内には、エンジンを車体に搭載するためのサブフレーム２が配設されている。このサブフレーム２は、前，後に配置されて車幅方向に延びる前，後のクロスフレーム２ａ，２ｂと、車両前後方向に延び、前，後のクロスフレーム２ａ，２ｂの左端部同士，右端部同士を接続する左，右フレーム２ｃ，２ｃとを有する平面視略矩形状のものである。

また上記エンジンルーム１の下側にはフロアパネル３が配置され、該フロアパネル３は上記サブフレーム２の下面に取り付けられている。また上記エンジンルーム１の上端開口部は、ボンネット４により開閉される。

さらにまた、３４はステアリングユニットであり、該ユニット３４は、車室内に配置されたステアリングホイールから車両前方斜め下方に延びるステアリングシャフト３４ｂと、車幅方向に延びて左右の前輪に連結されるタイロッド３４ａと、上記ステアリングシャフト３４ｂの回転をタイロッド３４ａの軸方向移動に変換するギヤボックス３４ｃとを有する。

ここで、上記サブフレーム２上に、エンジン５が図示しないエンジン取付ダンパを介して搭載される。特に既存の車体に搭載されるエンジンを新たに開発する場合、上記サブフレーム２，ステアリングユニット３４，スタビバー３５，バルクヘッド１ｄ等の車両部品との干渉が生じないように考慮する必要がある。

上記エンジン５は、水冷式４サイクルＶ型１２気筒エンジンであり、以下の概略構造を有する。該エンジン５のシリンダブロック６は、クランクケースの上半部を構成するアッパケース部６ａを有し、該アッパケース部６ａの下合面にはクランクケースの下半部を構成するロアケース７が結合され、該ロアケース７の下合面にはオイルパン８が結合されている。

ここで本実施形態エンジン５では、いわゆるドライサンプ方式の潤滑機構を採用することにより、上記オイルパン８を、潤滑油の回収が可能な最小限の深さを有するものとしている。さらに上記オイルパン８の底面には凹部８ａが形成されている。この凹部８ａに上記サブフレーム２の後クロスフレーム２ｂを位置させることと、オイルパン８自体の深さを浅いものとしたことにより、エンジン５の搭載高さが低くなっている。

また上記シリンダブロック６の上部には左，右のシリンダ部６ｂ，６ｂがＶバンクをなすように一体形成されている。さらにまた上記左，右のシリンダ部６ｂ，６ｂの上合面には左，右のシリンダヘッド９，９が結合され、該各シリンダヘッド９，９の上合面にはヘッドカバー１０，１０が装着されている。

上記左，右のシリンダ部６ｂのシリンダボア６ｃ内に挿入配置された左，右のピストン１１は左，右のコンロッド１２を介してクランク軸１３に連結されている。このクランク軸１３は、上記各シリンダボア６ｃのクランク軸方向両側に位置するように形成された７組のジャーナル部１３ａと、上記各シリンダボア６ｃに対応するように形成された６組のクランクピン１３ｂと、該各クランクピン１３ｂと上記ジャーナル部１３ａとを接続するクランクアーム部１３ｃと、該各クランクアーム部１３ｃの反クランクピン１３ｂ側に形成されたウェイト部１３ｄとを有する。なお、上記クランクピン１３ｂに上記コンロッド１２の大端部が連結されている。

上記クランク軸１３のジャーナル部１３ａは、上記アッパケース部６ａとロアケース７との合面部分に配置されており、該アッパケース部６ａに形成されたアッパ軸受部６ｄと、ロアケース７に形成されたロア軸受部７ａとにより、軸受メタルを介して軸支されている。

上記クランク軸１３の前端面１３ｅは上記アッパケース部６ａ及びロアケース７の前壁面ｂと略面一をなしており、該前壁面ｂに着脱可能に装着されたカバー７ｂで覆われている。また上記アッパケース部６ａ及びロアケース７の後壁面ｃには取付ブラケット７ｃを介してクラッチ機構１４のハウジング１４ａが接続されている。そして上記クランク軸１３の後端部１３ｆは上記アッパケース部６ａ及びロアケース７の後壁面ｃから後方に突出し、該突出部に上記クラッチ機構１４のクラッチ軸１４ｂが接続されている。

また上記左，右のシリンダヘッド９の下合面部分には燃焼凹部９ａが凹設されており、該燃焼凹部９ａには吸気ポート９ｂ，排気ポート９ｃが開口している。該排気ポート９ｃの外部開口には排気管１７が接続され、吸気ポート９ｂの外部開口には吸気管１８が接続されている。上記吸気ポート９ｂ及び上記吸気管１８は、Ｖバンク内を上方かつ幅方向外方に屈曲するよう延長され、左，右シリンダ部６ｂ，６ｂ毎に設けられた左，右のサージタンク１９，１９に接続されている。このサージタンク１９はエンジン全長と略同じ長さを有する横断面矩形状の箱体であり、ヘッドカバー１０の上方にクランク軸と平行に配置されている。なお、２２は燃料噴射弁であり、これは吸気ポート９ｂ内に、かつ吸気弁１５の弁頭の裏面に向けて燃料を噴射する。

上記吸気ポート９ｂ，排気ポート９ｃの燃焼室側開口は、吸気弁１５，排気弁１６により開閉される。上記排気弁１６は排気カム軸２１により開閉駆動される。なお、該排気カム軸２１は、上記クランク軸１３により後述の中間軸２４を介して回転駆動される。

上記吸気弁１５は、可変動弁機構２０により開閉駆動される。この可変動弁機構２０は、吸気カム軸２０ａの回転により揺動カム２０ｂを揺動させ、該揺動カム２０ｂの揺動により中間ロッカ２０ｃを介してロッカアーム２０ｄを揺動させ、もって吸気弁１５を軸方向に進退させるようになっている。上記可変動弁機構２０は、上記中間ロッカ２０ｃをロッカアーム２０ｄのアーム長さ方向に進退させることにより、吸気弁１５の開閉タイミング，開期間及びリフト量を自由に制御可能となっている。

そして上記シリンダブロック６のＶバンクの底壁部、つまり左，右のシリンダ部６ｂ，６ｂの境界部には、凹状溝６ｆがエンジン全長に渡るように形成されており、該凹状溝６ｆの上端開口は蓋板２３で開閉可能に覆われている。この凹状溝６ｆと蓋板２３とでエンジン全長に渡るクランク軸と平行なトンネルａが形成されている。

そして上記トンネルａ内に中間軸２４が上記クランク軸１３と平行に配設されており、該中間軸２４の後端部及び前端部は上記凹状溝６ｆの底面から上方に突出するように形成された軸受部６ｇ，６ｇにより軸支されている。なお、３６は上記凹状溝６ｆの下方にクランク軸と平行に延びるように形成されたオイル孔であり、後述のフィードポンプから供給された潤滑油がこのオイル孔３６から分岐孔３６ａ等を通って所要の被潤滑部に供給される。

また上記中間軸２４の後端部（一端部）には、上記クランク軸１３により中間軸２４を回転駆動する中間軸駆動機構２５が配設されている。この中間軸駆動機構２５は、上記クランク軸１３の後端部１３ｆに形成された駆動スプロケット２５ａと、上記中間軸２４の後端部に取り付けられた従動スプロケット２５ｂとを伝動チェン２５ｃで連結した構造のものである。なお、上記クランク軸１３と中間軸２４とを歯車列で連結することにより中間軸駆動機構を構成しても勿論構わない。

また上記エンジン５の右側部にはオイルポンプ２６が配置されており、該オイルポンプ２６の入力軸に装着された入力スプロケット２６ａにテンショナ２５ｄを介在させて上記伝動チェン２５ｃが巻回されている。上記入力スプロケット２６ａ，駆動スプロケット２５ａ，テンショナ２５ｄ及び上記従動スプロケット２５ｂは、クランク軸と直交し、かつ上記アッパケース部６ａ及びロアケース７の後壁面ｃと略一致する同一平面上に配置されている。また、上記オイルポンプ２６は、エンジン底部に落下したエンジンオイルを図示しないオイルタンクに回収するスカベンジングポンプと、該オイルタンク内のオイルを所要の被潤滑部に供給するフィードポンプとを同軸配置した構造のものである。また上記オイルポンプ２６は、上記入力スプロケット２６ａがエンジン後端面ｃ側に位置し、ポンプ本体がこれより前側に位置するように配置されている。

上記中間軸２４の前端部（他端部）には、該中間軸２４により吸気カム軸２０ａ及び排気カム軸２１を回転駆動するカム軸駆動機構２７と、上記中間軸２４により各種の補機類を回転駆動する補機類駆動機構２８が配設されている。

上記カム軸駆動機構２７は、上記中間軸２４の前端部に設けられたカム駆動プーリ２７ａと、上記吸気カム軸２０ａ，排気カム軸２１の前端部に設けられた吸気，排気カムプーリ２７ｂ，２７ｃとをタイミングベルト２７ｄで連結した構造のものである。なお、２７ｅはガイドプーリである。

上記補機類駆動機構２８は、上記中間軸２４の、上記カム駆動プーリ２７ａの前面に隣接するように配置された補機駆動プーリ２８ａと、エンジン右側に配置されたオルタネータ２９，左側に配置されたウォータポンプ３０及びＶバンク上方に配置されたパワステポンプ３１の入力軸に装着された各プーリ２８ｂ，２８ｃ，２８ｄをタイミングベルト２８ｅで連結した構造のものである。ここで上記パワステポンプ３１，上記オルタネータ２９及びウォータポンプ３０は、少なくともこれらの軸線が上記クランク軸１３の軸線より高所に位置するように配置されている。

また上記オルタネータ２９の下側にはエアコン用コンプレッサ３２が配置されており、該コンプレッサ３２の入力軸に装着されたプーリ３２ａは、上記オルタネータ２９の入力軸に上記プーリ２８ｂと同軸配置されたプーリ２９ａにベルト３３で連結されている。なお、上記コンプレッサ３２は、上記プーリ３２ａがエンジン前壁面ｂより後方に位置するように配置されている。従って、側方から見たとき、上記エンジン５の前面壁ｂのクランク軸１３高さ付近には補機類駆動機構２８の構成部品等の存在しない空きスペースｄが形成されている。

本実施形態によれば、クランク軸１３とカム軸２０ａ，２１との間に、つまりクラン軸１３より高所に中間軸２４を配置し、該中間軸２４の後端側に中間軸駆動機構２５を、前端側に補機類駆動機構２８及びカム軸駆動機構27を配置したので、該エンジンの前壁面ｂのクランク軸高さ付近に、補機類駆動機構２８やカム軸駆動機構２７の構成部品等が位置することはなく、前壁面ｂのクランク軸高さ付近に空きスペースｄが形成されている。従って該空きスペースｄを、例えばステアリングユニット３４のタイロッド３４ａが通るように該エンジン５を車体に搭載することにより、車両搭載性を勘案した場合のエンジン全長の実質的な短縮効果が得られる。

また補機類駆動機構２８及びカム軸駆動機構２７の両方の構成部品がクランク軸１３より上方に位置しているので、該エンジン５を低く搭載しても上記構成部品が上記タイロッド３４ａ等と干渉するのを回避できるので、エンジン５を低く搭載でき、その結果、ボンネット４の高さを低くできる等デザイン上の自由度を拡大できる。さらにまた、オイルパン８の底面に凹部８ａを形成したので、サブフレーム２の後クロスフレーム２ｂとの干渉を回避でき、この点からもエンジン５を低く搭載できる。なお、図１，図２において、二点鎖線で示されているエンジン５′は従来のエンジンであり、これに比べて本実施形態エンジン５が全長，全幅及び高さがともコンパクトになっていることが判る。

また本実施形態では、中間軸駆動機構２５を、エンジン後壁面ｃとクラッチ機構１４との間に配置したので、該中間軸駆動機構２５の構成部品が上述の車両部品と干渉することはなく、この点からも車両搭載性を改善できる。

また本実施形態では、上記クランク軸１３の前端面１３ｅをエンジン前壁面ｂと略面一をなすように形成し、該エンジン前壁面ｂに上記前端面１３ｅを覆うカバー７ｂを着脱可能に装着したので、該カバー７ｂ付近に補機類駆動機構２８やカム軸駆動機構２７の構成部品の存在しない空きスペースｄを確実に形成することができ、該空きスペースｄに上述のタイロッド３４ａを位置させることができ、該エンジン５の車両搭載性を改善できる。

また、Ｖバンクの底部に凹状溝６ｆを形成し、これに中間軸２４を配置したので、Ｖバンク空間を有効に利用でき、さらにまた、上記凹状溝６ｆを、蓋板２３により開閉可能に覆ったので、中間軸２４の組み付け作業性を改善できる。

なお、上記実施形態では、中間軸駆動機構２５によりオイルポンプ２６をも駆動する場合を説明したが、中間軸駆動機構２５では中間軸２４のみを駆動し、他の補機類等は駆動しないように構成しても良いし、逆に中間軸駆動機構２５によりさらに他の補機類をも駆動するように構成しても良い。また補機類駆動機構２８により駆動する補機類の種類については、上記実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。

本発明をＶ型エンジンに適用した場合を説明したが、本発明の適用範囲は、Ｖ型エンジンに限定されるものではなく、例えば直列多気筒エンジンにも本発明を適用可能である。

また上記実施形態では、車体前部に搭載されるエンジンの場合を説明したが、本発明は車体後部に搭載されるエンジンにも適用可能である。

本発明の一実施形態に係るエンジンの車体搭載状態を示す断面側面図である。 上記エンジンの車体搭載状態を示す正面図である。 上記エンジンの補機類駆動機構及びカム軸駆動機構を示す正面図である。 上記エンジンの断面正面図である。 上記エンジンの中間軸駆動機構，補機類駆動機構，カム軸駆動機構を示す斜視図である。 上記エンジンが搭載されるエンジンルームを示す斜視図である。

符号の説明

５ エンジン
６ｂ 一側，他側シリンダ部
６ｆ 凹状溝
７ｂ カバー
１３ クランク軸
１３ｅ クランク軸の前端面
１４ クラッチ機構
２０ａ，２１ カム軸
２３ 蓋板
２４ 中間軸
２５ 中間軸駆動機構
２７ カム軸駆動機構
２８ 補機類駆動機構
ｂ エンジン前壁面
ｃ エンジン後壁面

Claims (6)

1. エンジン出力がその一端部から取り出されるクランク軸と、該クランク軸で駆動されるカム軸及び補機類を備えた自動車用エンジンにおいて、
   上記クランク軸とカム軸との間に、かつ該クランク軸と平行に配置された中間軸と、
   上記クランク軸を車両前後方向に向けて車体に搭載された状態で、上記中間軸の後端側に設けられ、上記クランク軸により上記中間軸を駆動する中間軸駆動機構と、
   上記中間軸の前端側に設けられ、該中間軸により上記補機類を駆動する補機類駆動機構及び上記中間軸により上記カム軸を駆動するカム軸駆動機構とを備え、
   車両側方から見たとき、上記補機類駆動機構及びカム軸駆動機構は、エンジン前壁面より前方に配置されていることを特徴とする自動車用エンジン。
2. エンジン出力がその一端部から取り出されるクランク軸と、該クランク軸で駆動されるカム軸及び補機類を備えた自動車用エンジンにおいて、
   上記クランク軸とカム軸との間に、かつ該クランク軸と平行に配置された中間軸と、
   上記クランク軸を車両前後方向に向けて車体に搭載された状態で、上記中間軸の後端側に設けられ、上記クランク軸により上記中間軸を駆動する中間軸駆動機構と、
   上記中間軸の前端側に設けられ、該中間軸により上記補機類を駆動する補機類駆動機構及び上記中間軸により上記カム軸を駆動するカム軸駆動機構とを備え
   車両側方から見たとき、上記中間軸駆動機構は、エンジン後壁面とクラッチ機構との間に配置されていることを特徴とする自動車用エンジン。
3. 請求項１において、上記クランク軸の前端面はエンジン前壁面と略面一をなしており、該エンジン前壁面にはクランク軸の前端面を覆うカバーが着脱可能に装着されていることを特徴とする自動車用エンジン。
4. 請求項１において、上記エンジンは、Ｖバンクをなすように配置された一側，他側シリンダ部を有するＶ型エンジンであり、上記中間軸は、上記Ｖバンクの底部に配置されていることを特徴とする自動車用エンジン。
5. 請求項４において、
   上記Ｖバンクの底部にクランク軸と平行でかつエンジン全長に渡る凹状溝が形成され、該凹状溝内に上記中間軸が配置されていることを特徴とする自動車用エンジン。
6. 請求項５において、
   上記凹状溝は、蓋板により開閉可能に覆われていることを特徴とする自動車用エンジン。

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