JP5645337B2 - 内燃機関の補機の支持構造 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の補機の支持構造に関する。
従来、自動車の内燃機関において、ACG(オルタネータ)を、シリンダブロック及びシリンダヘッドのシリンダ列方向における一端面に締結されたチェーンカバーに締結したものがある(例えば、特許文献1及び2)。特許文献1に係る発明では、シリンダブロックに突設したシリンダブロック側支持部とチェーンカバーに突設したチェーンカバー側支持部との間で、ACGに設けた取付片を挟持すると共に、シリンダブロック側支持部、取付片及びチェーンカバー側支持部を貫通するボルトによって各部材を締結している。特許文献2に係る発明では、チェーンカバーにチェーンカバー側支持部を突設すると共に、シリンダブロックにシリンダブロック側支持部を突設し、ACGに突設した一対のアーム部の間にチェーンカバー側支持部及びシリンダブロック側支持部を合わせて挟持する共に、一対のアーム部、チェーンカバー側支持部及びシリンダブロック側支持部を貫通するボルトによって各部材を締結している。また、シリンダブロック側支持部は、シリンダブロックに締結される別体のブラケットとしてもよい。
実用新案登録第2568843号公報 実開平5−75442号公報
しかしながら、ACGやオイルポンプ等の補機は、比較的重量が重く、かつ振動を発生するため、支持部の剛性が低いと、支持部が共に振動する虞がある。特に、シリンダブロックよりも剛性が低いチェーンカバー等のカバー部材に取り付けると、補機の振動によってカバー部材が振動するという問題がある。そして、カバー部材とシリンダブロックとの接合面(締結面)に口開きが生じ、オイル漏れや異物の混入等が発生する虞がある。特に、3気筒や2気筒等が採用される小型エンジンにおいては、補機の振動が大きくなるため、カバー部材の振動はより顕著となる。
本発明は、以上の背景を鑑みてなされたものであって、補機から内燃機関本体への振動伝達を抑制するべく、補機の支持構造の剛性を高めることを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明は、シリンダ列を有するシリンダブロック(2)と、前記シリンダブロックの上端に締結されたシリンダヘッド(3)と、前記シリンダブロック及び前記シリンダヘッドのシリンダ列方向における一端に配置された端壁(12、18)を覆うように締結されたカバー部材(6)とを備えた内燃機関(1)の補機(60)の支持構造であって、前記シリンダブロック及び前記カバー部材の少なくとも一方に設けられ、前記補機の下部を支持する下部補機支持部(75)と、前記シリンダヘッドのシリンダ列方向に沿って延在する側壁(16)に外向きに突設され、吸気集合管(24)又は排気集合管が締結される集合管締結部(21)と、前記シリンダブロック及び前記シリンダヘッドの前記端壁の側縁に沿って延設され、前記カバー部材の側縁が締結されるカバー締結部(32)と、前記シリンダヘッドにおける前記カバー締結部から前記側壁に対して外向きに突設され、前記補機の上部を支持する上部補機支持部(51)と、前記カバー締結部に形成され、前記カバー部材を締結するボルトを受容する複数の締結ボス(41)と、前記シリンダヘッドに延設され、前記シリンダヘッドに形成された前記締結ボスの少なくとも1つと前記上部補機支持部とを連結する補強リブ(56)とを有することを特徴とする。
この構成によれば、補機の上部を支持する上部補機支持部が、カバー部材に比べて剛性が高いシリンダヘッドに形成されているため、補機から内燃機関本体への振動伝達を抑制することができる。特に、上部補機支持部は、シリンダヘッドの端壁の側縁に沿って延設されるカバー締結部から突設されているため、シリンダヘッドの角部に位置し、シリンダヘッドの内で比較的剛性が高い位置に設けられる。また、上部補機支持部が補強リブを介してカバー締結部の締結ボスに連結しているため、上部補機支持部の剛性が向上する。
本発明の他の側面は、前記シリンダヘッドの前記側壁に延設され、前記集合管締結部と前記上部補機支持部とを連結する他の補強リブ(55)を更に有することを特徴とする。
この構成によれば、上部補機支持部が他の補強リブを介して集合管締結フランジに連結しているため、上部補機支持部の剛性が向上する。そのため、上部補機支持部は、補機を安定性良く支持することができると共に、補機からの振動を受けても自身が振動し難い。
本発明の他の側面は、前記上部補機支持部の前記補機との接合面である補機接合面(52)は、前記カバー締結部のカバー部材との接合面であるカバー接合面(34)と同一平面上に形成されると共に、前記補強リブを介して前記カバー接合面に連続し、前記補機接合面と前記カバー接合面との間には凹部(58)が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、補機接合面とカバー接合面とが同一平面上に配置されるため、補機接合面及びカバー接合面の形成加工が容易となる。また、凹部は、カバー部材とカバー締結部との間を液状シール部材でシールする際に、カバー部材とカバー締結部との間から漏出した液状シール部材の貯留部として機能し、補機接合面へのシール部材の付着を抑制することができる。また、凹部は肉抜き部として機能し、内燃機関の軽量化を図ることができる。
本発明の他の側面は、前記下部補機支持部は、長孔(76)を有し、前記補機は前記長孔の任意の位置に締結されることを特徴とする。
この構成によれば、下部補機支持部と補機との締結位置によって、内燃機関に対する補機の姿勢を調整することができる。
以上の構成によれば、内燃機関の補機の支持構造の剛性を高め、補機から内燃機関本体への振動伝達を抑制することができる。
内燃機関の右側面図 内燃機関の背面図 内燃機関のチェーンカバーを取り外して示す右側面図 シリンダヘッド及びACGを示す斜視図 上部ACG支持部とACGとの締結構造を拡大して示す斜視図 上部ACG支持部を拡大して示す斜視図
以下、図面を参照して、本発明を自動車の内燃機関(エンジン)に適用した実施形態を詳細に説明する。以下の説明では、内燃機関が設置される自動車の進行方向を前方とし、前方を基準として左右方向を定め、鉛直方向を上下方向とする。
実施形態に係る内燃機関1は、3気筒直列のDOHC型ガソリンエンジンであって、図示しない自動車の車体に対して横置きに配置されている。図1〜3に示すように、内燃機関1は、本体部として、シリンダブロック2と、シリンダブロック2の上端に締結されたシリンダヘッド3と、シリンダヘッド3の上端に締結されたヘッドカバー4と、シリンダブロック2の下端に締結されたオイルパン5と、シリンダブロック2及びシリンダヘッド3の右側部に締結されたチェーンカバー(カバー部材)6とを有している。
シリンダブロック2は、左右方向に延在しており、その上部にその長手方向に沿って列設された3つのシリンダ(図示しない)を有している。すなわち、シリンダブロック2は、シリンダ列が左右方向に延在するように車体に対して配置されている。シリンダブロック2の下部は、下方に進むほど前後方向に各幅し、クランクケースを画成している。クランクケースには、クランクシャフト11が回転自在に支持されている。クランクシャフト11の軸線は左右方向、すなわちシリンダ列方向に延在している。
クランクシャフト11の右端及び左端は、それぞれシリンダブロック2の右側壁12及び左側壁(図示しない)から突出している。クランクシャフト11の右端には、クランクプーリ13が一体回転可能に結合されている。クランクシャフト11の左端は、図示しないトランスミッションに連結されている。
図1〜4に示すように、シリンダヘッド3は、シリンダブロック2と同様に、シリンダ列方向(左右方向)に延在している。シリンダヘッド3は、横断面の外形が略長方形状に形成され、シリンダ列方向に沿って延在する前側壁15及び後側壁16と、前後方向に沿って延在する左側壁17及び右側壁18とを有している。前側壁15は上方に進むほど前方に進むように若干傾斜しており、後側壁16は上方に進むほど後方に進むように若干傾斜している。すなわち、シリンダヘッド3は、上部が下部に対して前後方向に幅広となっている。
シリンダヘッド3は、上部に前側壁15、後側壁16、左側壁17及び右側壁18によって画成され、上方に開口するカム室19を有している。カム室19には、いずれも図示しない2本のカムシャフトやロッカアーム、バルブ等からなる動弁機構が配置される。カムシャフトは、左右方向に延在し、その右端はシリンダヘッド3の右側壁18から右方へと突出している。カムシャフトの右端は、タイミングトレイン機構(図示しない)を介してクランクシャフト11の右端に接続されている。タイミングトレイン機構は、カムシャフト及びクランクシャフト11に設けられたスプロケットと、タイミングチェーンとを含む。他の実施形態では、タイミングトレイン機構をプーリ及びタイミングベルトにより構成してもよい。タイミングトレイン機構は、シリンダヘッド3の右側壁18及びシリンダブロック2の右側壁12の右方に配置されている。
シリンダヘッド3の後側壁16には、吸気マニホールド締結部21が後方へと突設されている。吸気マニホールド締結部21は、左右方向に延在し、突出端には、1つの連続した平面である接合面22が形成されている。接合面22には、シリンダヘッド3の下面に形成された3つの燃焼室(図示しない)に連通する3つの吸気ポート23が開口している。接合面22には吸気マニホールド24の分枝管の下流端に連結されたマニホールド側フランジ25がボルト締結され、吸気ポート23と吸気マニホールド24とが連通される。吸気マニホールド24の上流側には、スロットルバルブ26、エアフィルタ27、エアインレット28が順次接続されている。
シリンダヘッド3の前側壁15には、各燃焼室に連通する排気チャンバ(図示しない)の下流端が開口し、下流端には触媒コンバータを含む排気管29が接続されている(図1参照)。排気管29の下流側は、マフラー(図示しない)を介して排気口に連通している。
図3及び4に示すように、シリンダヘッド3の右側壁18の前側縁及び後側縁には、前側カバー締結部31及び後側カバー締結部32が上下方向に延設されている。前側カバー締結部31は、前方かつ右方に斜めに突出した後、屈曲して右方へと突出し、右方を向くカバー接合面33を形成している。後側カバー締結部32は、後方かつ右方に斜めに突出した後、屈曲して右方へと突出し、右方を向くカバー接合面34を形成している。前側カバー締結部31及び後側カバー締結部32によって、シリンダヘッド3は右端部において右方に進むほど前後方向において拡幅されている。
図3に示すように、シリンダブロック2の右側壁12の前側縁及び後側縁には、シリンダヘッド3と同様に、前側カバー締結部36及び後側カバー締結部37が上下方向に延設されている。シリンダブロック2の前側カバー締結部36は、前方かつ右方に斜めに突出した後、屈曲して右方へと突出し、右方を向くカバー接合面38を形成している。後側カバー締結部37は、後方かつ右方に斜めに突出した後、屈曲して右方へと突出し、右方を向くカバー接合面39を形成している。シリンダブロック2の前側カバー締結部36の上端は、シリンダヘッド3の前側カバー締結部31の下端に接合し、シリンダブロック2の後側カバー締結部37の上端は、シリンダヘッド3の後側カバー締結部32の下端に接合している。
図3に示すように、前側カバー締結部31、36及び後側カバー締結部32、37のカバー接合面33、34、38、39の適所には、チェーンカバー6を締結するためのボルト40を受容する円筒状の締結ボス41が形成されている。締結ボス41の内孔はボルト40が螺合可能な雌ねじを有している。締結ボス41の外径は、各カバー接合面33、34、38、39の前後方向における幅よりも大きくなっている。このため、前側カバー締結部31、36及び後側カバー締結部32、37は、締結ボス41が設けられた部分において剛性が高められている。
図1に示すように、チェーンカバー6は、シリンダブロック2及びシリンダヘッド3の各右側壁12、18と所定の間隔をおいて対向するように設けられ、その前側縁において前側カバー締結部31、36のカバー接合面33、38に、その後側縁において後側カバー締結部32、37のカバー接合面34、39に締結されている。締結は、チェーンカバー6を貫通して締結ボス41に螺合するボルト40によって行われる。このようにして、チェーンカバー6は、タイミングトレイン機構を覆っている。
チェーンカバー6の上側縁及び下側縁は、シリンダブロック2の右側壁12及びシリンダヘッド3の右側壁18から離間し、シリンダブロック2及びシリンダヘッド3との間に開口を画成している。また、チェーンカバー6の上側縁は上方を向く接合面を有し、下側縁は下方を向く接合面を有している。図2に示すように、カム室19を覆うようにシリンダヘッド3の上部に締結されるヘッドカバー4は、シリンダヘッド3の右側壁18よりも右方に迫り出し、チェーンカバー6の上側縁の接合面に締結されている。シリンダブロック2の下部に締結されるオイルパン5は、シリンダブロック2の右側壁12よりも右方に迫り出してチェーンカバー6の下側縁の接合面に締結されている。
シリンダブロック2、シリンダヘッド3、ヘッドカバー4及びオイルパン5と、チェーンカバー6との各接合面には、液状シール部材(液状ガスケット)が介装されている。
図1〜6に示すように、シリンダヘッド3の後側カバー締結部32の下端部分には、後方、すなわち後側壁16に対して外方へと突出した上部ACG支持部51が形成されている。図5及び6に特に示すように、上部ACG支持部51は、左右方向に所定の幅を有し、右端及び左端にシリンダ列方向と垂直となる平面である右端接合面52及び左端接合面53を有している。右端接合面52は、後側カバー締結部32のカバー接合面34と同一平面上に配置されている。上部ACG支持部51の左端は、シリンダヘッド3の後側壁16に直接に連続している。上部ACG支持部51には、右端接合面52から左端接合面53へとシリンダ列方向と平行に延びるボルト挿通孔54が形成されている。
上部ACG支持部51の左端と、吸気マニホールド締結部21の右端とは、シリンダヘッド3の後側壁16に延設された第1補強リブ55に連結されている。第1補強リブ55は、後側壁16から後方へと突出すると共に、左右方向に延在し、右端において上部ACG支持部51の左端に連続し、左端において吸気マニホールド締結部21の右端に連続している。第1補強リブ55の後方への突出長さは、吸気マニホールド締結部21よりも短くなっている。
上部ACG支持部51の右端接合面52は、略円形に形成され、上下方向に延びる後側カバー締結部32のカバー接合面34から後方に離間した位置に配置されている。カバー接合面34の右端接合面52の前方に対応する部分には締結ボス41の1つが配置されている。上部ACG支持部51の右側部には、右端接合面52から締結ボス41へと前後方向に延在する第2補強リブ56が設けられている。また、上部ACG支持部51の右側部には、右端接合面52から前方かつ上方へと斜めに延びてカバー接合面34に連続する第3補強リブ57が設けられている。第2補強リブ56及び第3補強リブ57の突出端面(右端面)は、右端接合面52及びカバー接合面34と同一平面上に配置され、かつ連続している。以上の構成により、右端接合面52、第2補強リブ56、カバー接合面34及び第3補強リブ57によって、左方へと凹んだ有底の凹部58が画成される。換言すると、右端接合面52は、凹部58によってカバー接合面34から離間している。
図1及び5に示すように、チェーンカバー6がシリンダブロック2及びシリンダヘッド3に締結された状態において、上部ACG支持部51の右端接合面52、第2補強リブ56、第3補強リブ57及び凹部58は、チェーンカバー6に覆われず、チェーンカバー6よりも後方に突出し、外部に露呈している。以上の、上部ACG支持部51、後側カバー締結部32、第1補強リブ55、第2補強リブ56、第3補強リブ57、吸気マニホールド締結部21は、シリンダヘッド3に一体に形成されている。
図4に示すように、ACG60は、略円筒形状のケーシング61と、ケーシング61内に同軸かつ回転可能に支持されたロータ(図示しない)とを有している。ケーシング61の外周面には、第1上部アーム63及び第2上部アーム64が径方向外方へと突設されている。第1上部アーム63及び第2上部アーム64は、ケーシング61の軸線方向において略中央部に配置され、軸線方向において互いに離間して向かい合っている。第1上部アーム63及び第2上部アーム64には、同軸かつケーシング61の軸線方向に延在するボルト挿通孔65及び雌ねじ孔66が形成されている。第1上部アーム63及び第2上部アーム64で左右方向から上部ACG支持部51を挟み、ボルト67をボルト挿通孔65及びボルト挿通孔54に挿通し、雌ねじ孔66に螺合させることによって、ACG60は上部ACG支持部51に支持されている。図1に示すように、ACG60が上部ACG支持部51に支持された状態で、第1及び第2上部アーム63、64は、チェーンカバー6から離間した位置に配置されている。ACG60は、上部ACG支持部51に支持された状態で、ロータ62の軸線がシリンダ列方向と平行になるように配置されている。
ケーシング61の外周面であって、第1及び第2上部アーム63、64が設けられた部分と概ね相反する部分には下部アーム71が突設されている。下部アーム71には、雌ねじ孔72が形成されている。雌ねじ孔72には、一端においてチェーンカバー6にボルト締結されたブラケット(下部ACG支持部)75の他端に形成された長孔76を通過するボルト77が螺合している(図2参照)。ボルト77は長孔76内を長手方向に変位可能となっており、下部アーム71はブラケット75に対して締結位置を変更することができる。以上の構成により、ACG60は、下部アーム71において、ブラケット75を介してチェーンカバー6に位置調整可能に締結されている。ACG60は、下部アーム71とブラケットとの締結位置を変更することによって、第1及び第2上部アーム63、64と上部ACG支持部51との締結部を回転中心として回転可能となっている。これにより、ACG60のロータとクランクプーリ13とに掛け渡されるベルト78の張力を調整することができる。
以上の構成により、ACG60は、上部ACG支持部51とブラケット75との上下2点において、内燃機関1の本体部に支持されている。内燃機関1の本体部の後部は、上方に進むほど後方に迫り出すシリンダヘッド3と、下方に向かうほど後方に迫り出すシリンダブロック2とによって、上下方向における中間部(シリンダヘッド3とシリンダブロック2との接合部付近)が前方へと窪んでおり、ACG60はこの内燃機関1の窪みに配置され、後方への張り出しが抑制されている。また、図1に示すように、ACG60は、シリンダ列方向(左右方向)から見て、吸気マニホールド24の下方に配置されている。また、図2に示すように、ACG60の右端がチェーンカバー6の右方へと突出する量を小さくするべく、ACG60の左端は上下方向において吸気マニホールド24と重なる位置に配置されている。このように、ACG60は、吸気マニホールド24に対して干渉を避けつつ、近接して配置されている。これにより、内燃機関1全体のコンパクト化を図っている。
なお、他の実施形態では、ブラケット75の一端を、チェーンカバー6に代えてシリンダブロック2又はオイルパン5にボルト締結してもよい。また、ブラケット75は、シリンダブロック2、オイルパン5又はチェーンカバー6に一体に形成してもよい。
図1に示すように、本実施形態では、内燃機関1は、ACG60以外の補機として、オイルポンプ81とウォータポンプ82を有している。オイルポンプ81は、オイルパン5に締結される共に、ブラケット83を介してシリンダブロック2に締結されている。ウォータポンプ82は、ブラケット84を介してシリンダブロック2に締結されている。オイルポンプ81及びウォータポンプ82は、クランクプーリ13との間に掛け渡されたベルト86によって回転駆動される。なお、他の実施形態では、内燃機関1は、エアコンプレッサやパワーステアリングポンプを更に有していてもよい。
以上のように構成した内燃機関1では、上部ACG支持部51がシリンダヘッド3に形成され、チェーンカバー6よりも後方に突出しているため、第1及び第2上部アーム63、64は、チェーンカバー6から離間して配置され、チェーンカバー6に直接に振動を伝達することがない。上部ACG支持部51は、シリンダヘッド3の後側壁16、右側壁18及び底壁(図示しない)とによって形成される角部に形成されているため、シリンダヘッド3の内で比較的剛性が高い位置に形成されている。また、上部ACG支持部51は、左右方向に延設された第1補強リブ55によって吸気マニホールド締結部21と連結されているため、特に左右方向への変形が抑制されている。そのため、後側カバー締結部32のカバー接合面34の左右方向への変形が抑制され、シリンダヘッド3とチェーンカバー6との接合面の口開きが抑制される。また、上部ACG支持部51は、第2補強リブ56によって締結ボス41に連結され、第3補強リブ57によって後側カバー締結部32に連結されているため、更に剛性が高められている。
上部ACG支持部51に形成された凹部58は、チェーンカバー6と後側カバー締結部32との間を液状シール部材でシールする際に、チェーンカバー6と後側カバー締結部32との間から漏出した液状シール部材の貯留部として機能し、右端接合面52へのシール部材の付着を抑制することができる。また、凹部58は肉抜き部として機能し、内燃機関1の軽量化を図ることができる。
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。本実施形態では、本発明をACG60を支持する構造に適用したが、上部ACG支持部51と同様の構成で、オイルポンプ、ウォータポンプ、エアコンプレッサ及びパワーステアリングポンプ等の他の補機を支持するようにしてもよい。また、実施形態では、上部ACG支持部51をシリンダヘッド3の後側壁16側に設けたが、前側壁15側に設けてもよい。また、上部ACG支持部51が設けられる位置に排気マニホールド締結部が近接して配置される場合には、第1補強リブ55は、吸気マニホールド締結部21に代えて排気マニホールド締結部に連続してもよい。
1…内燃機関、2…シリンダブロック、3…シリンダヘッド、4…ヘッドカバー、5…オイルパン、6…チェーンカバー(カバー部材)、12…右側壁、16…後側壁、18…右側壁、21…吸気マニホールド締結部、31…前側カバー締結部、32…後側カバー締結部、33…カバー接合面、34…カバー接合面、41…締結ボス、51…上部ACG支持部、52…右端接合面、53…左端接合面、54…ボルト挿通孔、55…第1補強リブ、56…第2補強リブ、57…第3補強リブ、58…凹部、60…ACG、61…ケーシング、63…第1上部アーム、64…第2上部アーム、67…ボルト、71…下部アーム、75…ブラケット(下部補機支持部)、76…長孔

Claims (4)

  1. シリンダ列を有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上端に締結されたシリンダヘッドと、前記シリンダブロック及び前記シリンダヘッドのシリンダ列方向における一端に配置された端壁を覆うように締結されたカバー部材とを備えた内燃機関の補機の支持構造であって、
    前記シリンダブロック及び前記カバー部材の少なくとも一方に設けられ、前記補機の下部を支持する下部補機支持部と、
    前記シリンダヘッドのシリンダ列方向に沿って延在する側壁に外向きに突設され、吸気集合管又は排気集合管が締結される集合管締結部と、
    前記シリンダブロック及び前記シリンダヘッドの前記端壁の側縁に沿って延設され、前記カバー部材の側縁が締結されるカバー締結部と、
    前記シリンダヘッドにおける前記カバー締結部から前記側壁に対して外向きに突設され、前記補機の上部を支持する上部補機支持部と、
    前記カバー締結部に形成され、前記カバー部材を締結するボルトを受容する複数の締結ボスと、
    前記シリンダヘッドに延設され、前記シリンダヘッドに形成された前記締結ボスの少なくとも1つと前記上部補機支持部とを連結する補強リブとを有することを特徴とする内燃機関の補機の支持構造。
  2. 前記上部補機支持部の前記補機との接合面である補機接合面は、前記カバー締結部の前記カバー部材との接合面であるカバー接合面と同一平面上に形成されると共に、前記補強リブを介して前記カバー接合面に連続し、
    前記補機接合面と前記カバー接合面との間には凹部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の補機の支持構造。
  3. 前記シリンダヘッドの前記側壁に延設され、前記集合管締結部と前記上部補機支持部とを連結する他の補強リブを更に有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の補機の支持構造。
  4. 前記下部補機支持部は、長孔を有し、
    前記補機は前記長孔の任意の位置に締結されることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つの項に記載の内燃機関の補機の支持構造。
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