JP5731154B2

JP5731154B2 - Ｖ形エンジン

Info

Publication number: JP5731154B2
Application number: JP2010212895A
Authority: JP
Inventors: 日比野　光宏; 光宏日比野; 賢廣谷; 良輔岡本
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2010-09-22
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2030-09-22
Also published as: JP2012067672A

Description

本発明は、燃料噴射ポンプを備えるＶ形エンジンに関する。

従来、燃料噴射ポンプを備えるＶ形エンジンにおいては、第一燃料噴射ポンプ及び第一駆動軸と、第二燃料噴射ポンプ及び第二駆動軸とが、クランク軸を挟んで第一シリンダ列側と第二シリンダ列側とに振り分けられ、クランク軸直交方向に並べて配置される（例えば、特許文献１参照）。これら第一及び第二燃料噴射ポンプのカム軸のうち、第一燃料噴射ポンプのカム軸には、第一軸継手を介して第一駆動軸の動力が伝達されるとともに、第二燃料噴射ポンプのカム軸には、第二軸継手を介して第二駆動軸の動力が伝達される。

ところで、このようなＶ形エンジンでは、燃料噴射ポンプの構造上の制約から、第一及び第二燃料噴射ポンプのうち一方を他方に対してクランク軸の軸方向にオフセットして配置する場合がある。例えば、第一燃料噴射ポンプを第二燃料噴射ポンプに対してクランク軸の軸方向にて第一駆動軸から遠ざかる側にオフセットして配置する場合、第一駆動軸の軸長は、第二駆動軸の軸長よりも長くなる。

特開平２−２８６８１６号公報

しかしながら、この場合、軸長の長い第一駆動軸は、軸長の短い第二駆動軸よりも、動力伝達によるねじり振動振幅（以下単に「ねじり振動振幅」という。）が大きくなる。従って、第一及び第二駆動軸が高速で回転すると、ねじり振動振幅が大きい第一駆動軸が振動により破損する場合がある、という問題があった。

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、駆動軸の破損を防止することができるＶ形エンジンを提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、クランク軸を中心にＶ形に配置される第一及び第二シリンダ列と、該第一及び第二シリンダ列に燃料を圧送する第一及び第二プランジャと、該第一及び第二プランジャを往復動させる第一及び第二カム軸と、を有する第一及び第二燃料噴射ポンプと、前記第一及び第二カム軸に第一及び第二軸継手を介して動力を伝達する第一及び第二駆動軸と、を備え、前記第一燃料噴射ポンプ及び第一駆動軸と、前記第二燃料噴射ポンプ及び第二駆動軸とは、前記クランク軸を挟んで、前記第一シリンダ列側と前記第二シリンダ列側とに振り分けられ、前記クランク軸直交方向に並べて配置され、前記第一燃料噴射ポンプは、前記第二燃料噴射ポンプに対して、前記クランク軸の軸方向にて前記第一駆動軸から遠ざかる側に、オフセットして配置されるＶ形エンジンにおいて、前記第一及び第二駆動軸は、互いに同一の軸長を有し、前記第一軸継手は、前記第二軸継手よりも長い軸長を有し、前記第一軸継手の回転慣性質量は、前記第二軸継手の回転慣性質量よりも小さいものである。

請求項２においては、前記第一軸継手は、その軸心回りに中空部が形成されるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、第一駆動軸のねじり振動振幅が、第二駆動軸のねじり振動振幅と同程度に抑制される。従って、第一駆動軸の破損を防止することができる。

また、第一軸継手の回転慣性力による第一駆動軸のねじれが、第二軸継手の回転慣性力による第二駆動軸のねじれと同程度又はそれ以下に抑制される。従って、第一駆動軸の破損を確実に防止することができる。

請求項２においては、第一軸継手の回転慣性質量が小さくなることにより、第一駆動軸が振動し難くなる。従って、第一駆動軸の破損をさらに確実に防止することができる。

本発明の一実施形態に係るＶ形エンジンを示す斜視図。本発明の一実施形態に係るＶ形エンジンを示す平面図。Ｖ形エンジンの上部を示す正面断面図。燃料噴射ポンプユニットを示す側面図。燃料噴射ポンプユニットを示す平面図。燃料噴射ポンプユニットを示す側面一部断面図。燃料噴射ポンプユニットを示す平面一部断面図。図５におけるＡ−Ａ位置での端面図。クランク軸から駆動軸までの動力伝達経路を示す正面図。取付台を示す側面図。取付台を示す平面図。取付台を示す正面図。（ａ）燃料噴射ポンプ及び駆動軸が取付台に取り付けられた状態を示す側面図。（ｂ）燃料噴射ポンプユニットがシリンダブロックに取り付けられた状態を示す側面図。

以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。

先ず、本発明の一実施形態に係るＶ形エンジン１の全体構成について、図１から図３により説明する。なお、図１の矢印Ｆで示す方向を「前方」、矢印Ｕで示す方向を「上方」、矢印Ｌで示す方向を「左方」として、以下に述べる各部材の位置や方向等を説明する。

図１及び図２に示すように、Ｖ形エンジン１は、Ｖ形１２気筒エンジンであり、エンジン主体部２と、給気通路３・３と、排気通路４・４と、燃料噴射ポンプユニット５と、を備える。

図３に示すように、エンジン主体部２は、シリンダブロック２１を備え、シリンダブロック２１内には、クランク軸２６が前後方向に架設される。クランク軸２６は、シリンダブロック２１に回転可能に軸支される。また、シリンダブロック２１には、正面視にてＶ形に配置されるシリンダ列２２・２２が形成されるとともに、シリンダブロック２１の上面にてシリンダ列２２・２２の左右間には、燃料噴射ポンプユニット５が取り付けられる取付面２１１が形成される。燃料噴射ポンプユニット５は、シリンダ列２２・２２間に形成されるＶバンク空間内に配置される。

シリンダ列２２は、六つのシリンダ２３を備え、シリンダ２３内には、ピストン２４が摺動可能に設けられる。ピストン２４は、コネクティングロッド２５によってクランク軸２６と連結されており、ピストン２４の摺動運動がコネクティングロッド２５によってクランク軸２６の回転運動に変換される。また、シリンダブロック２１には、ピストン２４と対向するようにシリンダヘッド２７が取り付けられとともに、シリンダヘッド２７とピストン２４とシリンダ２３とで、燃焼室２１２が形成される。シリンダヘッド２７には、燃料噴射ノズル２８が取り付けられ、燃料噴射ノズル２８の噴射口２８１が燃焼室２１２内に配置される。

図１及び図２に戻って、給気通路３は、エアクリーナ３１と、コンプレッサ３２と、給気マニホールド３３と、を備えており、給入された空気がエアクリーナ３１によって濾過され、濾過された空気がコンプレッサ３２によって加圧され、加圧された空気が給気マニホールド３３によって燃焼室２１２に分配される。

コンプレッサ３２は、図示しないコンプレッサホイールを備え、このコンプレッサホイールは、後述する排気タービン４２と連結される。これにより、排気タービン４２が排気のエネルギーによって回転すると、排気タービン４２と連動して前記コンプレッサホイールが回転し、濾過された空気が加圧される。

排気通路４は、排気マニホールド４１と、排気タービン４２と、を備えており、燃焼室２１２からの排気が排気マニホールド４１によって集合され、集合された排気のエネルギーによって排気タービン４２が回転する。

次に、燃料噴射ポンプユニット５について、図４から図１３により説明する。

図４から図７に示すように、燃料噴射ポンプユニット５は、燃料噴射ポンプ６Ｌ・６Ｒと、駆動軸７Ｌ・７Ｒと、取付台８と、を備える。

なお、燃料噴射ポンプ６Ｌ・６Ｒは、略同一構造であるため、以下では、燃料噴射ポンプ６Ｌ・６Ｒのうち燃料噴射ポンプ６Ｌについて説明し、燃料噴射ポンプ６Ｒについては必要に応じて説明する。また、駆動軸７Ｌ・７Ｒは、略同一構造であるため、以下では、駆動軸７Ｌ・７Ｒのうち駆動軸７Ｌについて説明し、駆動軸７Ｒについては必要に応じて説明する。

燃料噴射ポンプ６Ｌ・６Ｒは、クランク軸２６（図３参照）を挟んで左右に振り分けられ、左右方向に並べて配置される。燃料噴射ポンプ６Ｌ・６Ｒのうち左方の燃料噴射ポンプ６Ｌは、右方の燃料噴射ポンプ６Ｒに対して後方にオフセットして配置される。

燃料噴射ポンプ６Ｌは、六つのプランジャ６１・６１・・・と、カム軸６２と、を備え、カム軸６２によってプランジャ６１・６１・・・が往復動され、プランジャ６１・６１・・・によって燃料が圧送される。なお、プランジャ６１によって圧送された燃料は、燃料噴射ノズル２８の噴射口２８１から燃焼室２１２内に噴射される（図３参照）。

カム軸６２は、ポンプハウジング６３内に前後方向に架設され、ポンプハウジング６３に回転可能に軸支されるとともに、その前端部がポンプハウジング６３の前面から前方に突出する。ポンプハウジング６３の左右両側面には、それぞれ３つの取付脚６３１・６３１・・・が設けられ、取付脚６３１には、ボルト６４が挿入される図示しないボルト孔が形成される。

また、カム軸６２・６２の前方にて、これと同一軸心上には、駆動軸７Ｌ・７Ｒが配置される。駆動軸７Ｌ・７Ｒ及びカム軸６２・６２のうち、左方の駆動軸７Ｌとカム軸６２とは、左方のカップリング１０及び軸継手１１によって接続されるとともに、右方の駆動軸７Ｒとカム軸６２とは、右方のカップリング１０及び軸継手１２によって接続される。

駆動軸７Ｌ・７Ｒの軸長は、互いに同一のＬ１である。なお、駆動軸７Ｌ・７Ｒの軸径も互いに同一である。駆動軸７Ｌは、駆動軸ケース７１内に前後方向に架設され、軸受７２・７２を介して駆動軸ケース７１に回転可能に軸支されるとともに、その前端部が駆動軸ケース７１の前面から前方に突出し、その後端部が駆動軸ケース７１の後面から後方に突出する。駆動軸ケース７１の外周には、ボルト７１１・７１１・・・が挿入されるボルト孔７１２・７１２・・・が形成される。また、駆動軸７Ｌの前端部には、駆動軸ギヤ７３が設けられる。

カップリング１０は、駆動軸７Ｌに取り付けられる駆動軸取付部１０１と、軸継手１１・１２に取り付けられる軸継手取付部１０２と、を備え、駆動軸取付部１０１と軸継手取付部１０２とが、ボルト１０３によって接続される。駆動軸取付部１０１には、駆動軸７Ｌの後端部が挿入される軸孔１０１Ａが形成される。軸継手取付部１０２・１０２のうち左方の軸継手取付部１０２には、軸継手１１がボルト１３によって取り付けられるとともに、右方の軸継手取付部１０２には、軸継手１２がボルト１３によって取り付けられる。

軸継手１１は、カップリング取付部１１１と、カム軸取付部１１２と、を備える。カップリング取付部１１１には、左方のカップリング１０がボルト１３によって取り付けられる。カム軸取付部１１２には、左方のカム軸６２前端部が挿入される軸孔１１３が形成される。なお、左方のカム軸６２前端部は、軸孔１１３に挿入されてナット６５によって固定される。

軸継手１２は、カップリング取付部１２１と、カム軸取付部１２２と、を備える。カップリング取付部１２１には、右方のカップリング１０がボルト１３によって取り付けられる。カム軸取付部１２２には、右方のカム軸６２前端部が挿入される軸孔１２３が形成される。なお、右方のカム軸６２前端部は、軸孔１２３に挿入されてナット６５によって固定される。

軸継手１１の軸長は、Ｌ２であるとともに、軸継手１２の軸長は、Ｌ３である。軸継手１１の軸長Ｌ２は、軸継手１２の軸長Ｌ３よりも長い。具体的には、軸継手１１の軸長Ｌ２は、左方の燃料噴射ポンプ６Ｌが右方の燃料噴射ポンプ６Ｒに対して後方にオフセットして配置される分だけ、軸継手１２の軸長Ｌ３よりも長い。

図８に示すように、軸継手１１は、その軸心回りに中空部１１４が形成されるとともに、軸継手１２は、その軸心回りに中空部１２４が形成される。中空部１１４の体積は、中空部１２４の体積よりも大きい。中空部１１４・１２４は、いずれも正面視にて円形状に形成される。中空部１１４の径は、Ｄ２であるとともに、中空部１２４の径は、Ｄ３である。中空部１１４の径Ｄ２は、中空部１２４の径Ｄ３よりも大きい。

軸継手１１・１２は、互いに同一の質量である。つまり、中空部１１４の体積を中空部１２４の体積よりも大きくすることにより、軸継手１１の質量と軸継手１２の質量とが、同一となる。また、軸継手１１の回転慣性質量は、軸継手１２の回転慣性質量よりも小さい。つまり、軸継手１１・１２は、互いに同一の質量であるが、軸継手１１の回転中心から質点までの距離が、軸継手１２の回転中心から質点までの距離よりも短いため、軸継手１１の回転慣性質量が軸継手１２の回転慣性質量よりも小さくなる。なお、軸継手１１・１２は、いずれも鋳鉄、炭素鋼等の金属よりなる。

図９に示すように、クランク軸２６から駆動軸７Ｌ・７Ｒまでの間には、駆動軸ギヤ７３・７３を含むギヤ列が設けられる。このギヤ列は、クランク軸ギヤ２６１、第一伝達軸入力ギヤ１４１、第一伝達軸出力ギヤ１４２、中間軸ギヤ１５１、第二伝達軸入力ギヤ１６１、第二伝達軸出力ギヤ１６２及び駆動軸ギヤ７３・７３で構成され、ギヤケース９に収納される。

前記ギヤ列のうちクランク軸ギヤ２６１は、クランク軸２６の前端部に設けられ、第一伝達軸１４に設けられる第一伝達軸入力ギヤ１４１と噛み合う。また、第一伝達軸１４には、第一伝達軸入力ギヤ１４１の他、第一伝達軸出力ギヤ１４２が設けられる。

第一伝達軸出力ギヤ１４２は、中間軸１５に設けられる中間軸ギヤ１５１と噛み合う。中間軸ギヤ１５１は、第一伝達軸出力ギヤ１４２の他、第二伝達軸１６に設けられる第二伝達軸入力ギヤ１６１と噛み合う。また、第二伝達軸１６には、第二伝達軸入力ギヤ１６１の他、駆動軸ギヤ７３・７３と噛み合う第二伝達軸出力ギヤ１６２が設けられる。

このような構成により、クランク軸２６の動力は、クランク軸２６からクランク軸ギヤ２６１、第一伝達軸入力ギヤ１４１、第一伝達軸１４、第一伝達軸出力ギヤ１４２、中間軸ギヤ１５１、第二伝達軸入力ギヤ１６１、第二伝達軸１６、第二伝達軸出力ギヤ１６２、駆動軸ギヤ７３・７３を順に経て、駆動軸７Ｌ・７Ｒに伝達される。なお、クランク軸２６、第一伝達軸１４、中間軸１５、第二伝達軸１６、及び駆動軸７Ｌ・７Ｒの回転方向は、それぞれ矢印に示す通りである。

図１０から図１２に示すように、取付台８は、燃料噴射ポンプ取付部８１と、駆動軸ケース取付部８２と、を備える。

燃料噴射ポンプ取付部８１は、台状の部材であり、燃料噴射ポンプ取付部８１の上面には、燃料噴射ポンプ６Ｌ・６Ｒが載置される載置部８１１・８１１が左右方向に並べて設けられる。燃料噴射ポンプ取付部８１には、ボルト８４・８４・・・（図４参照）が挿入されるボルト孔８３・８３・・・が形成される。ボルト孔８３・８３・・・は、燃料噴射ポンプ取付部８１の外縁に沿って配置される。なお、シリンダブロック２１の取付面２１１（図３参照）には、取付台８のボルト孔８３・８３・・・と一致してボルト８４・８４・・・が挿入される、図示しないボルト孔が形成される。

載置部８１１には、六つのボルト孔８１１Ａ・８１１Ａ・・・が形成される。ボルト孔８１１Ａは、ポンプハウジング６３の取付脚６３１のボルト孔と一致してボルト６４が挿入される。なお、載置部８１１・８１１のうち左方の載置部８１１は、左方の燃料噴射ポンプ６Ｌが右方の燃料噴射ポンプ６Ｒに対して後方にオフセットして配置される分だけ、右方の載置部８１１に対して後方にオフセットして配置される。

駆動軸ケース取付部８２は、燃料噴射ポンプ取付部８１の前端部に立設され、ギヤケース９の後部に接続される（図４参照）。つまり、駆動軸ケース取付部８２は、ギヤケース９の一部を成す。また、駆動軸ケース取付部８２には、駆動軸ケース７１・７１が嵌合される嵌合孔８２１・８２１が左右方向に並べて形成される。

嵌合孔８２１は、駆動軸ケース７１の断面形状に合わせて正面視にて円形状に形成される。なお、嵌合孔８２１の周囲には、駆動軸ケース７１のボルト孔７１２・７１２・・・と一致してボルト７１１・７１１・・・が挿入される、図示しないボルト孔が形成される。

以上のような構成により、図１３（ａ）に示すように、燃料噴射ポンプ６Ｌ・６Ｒがボルト６４によって、燃料噴射ポンプ取付部８１に取り付けられるとともに、駆動軸ケース７１がボルト７１１によって、駆動軸ケース取付部８２に取り付けられる。そして、左方の駆動軸７Ｌとカム軸６２とが、左方のカップリング１０及び軸継手１１によって接続されるとともに、右方の駆動軸７Ｒとカム軸６２とが、右方のカップリング１０及び軸継手１２によって接続される。こうして、燃料噴射ポンプ６Ｌ・６Ｒ及び駆動軸７Ｌ・７Ｒが取付台８に取り付けられて燃料噴射ポンプユニット５が構成される。そして、図１３（ｂ）に示すように、燃料噴射ポンプユニット５がボルト８４によってシリンダブロック２１の取付面２１１に取り付けられる。

以上のように、Ｖ形エンジン１は、クランク軸２６を中心にＶ形に配置されるシリンダ列２２・２２と、シリンダ列２２・２２に燃料を圧送するプランジャ６１・６１・・・と、プランジャ６１・６１・・・を往復動させるカム軸６２・６２と、を有する燃料噴射ポンプ６Ｌ・６Ｒと、カム軸６２・６２に軸継手１１・１２を介して動力を伝達する駆動軸７Ｌ・７Ｒと、を備え、燃料噴射ポンプ６Ｌ及び駆動軸７Ｌと、燃料噴射ポンプ６Ｒ及び駆動軸７Ｒとは、クランク軸２６を挟んで左方のシリンダ列２２側と右方のシリンダ列２２側とに振り分けられ、クランク軸２６直交方向に並べて配置され、左方の燃料噴射ポンプ６Ｌは、右方の燃料噴射ポンプ６Ｒに対してクランク軸２６の軸方向にて左方の駆動軸７Ｌから遠ざかる側にオフセットして配置されるＶ形エンジン１において、駆動軸７Ｌ・７Ｒは、互いに同一の軸長Ｌ１を有し、軸継手１１は、軸継手１２よりも長い軸長Ｌ２を有するものである。

このような構成により、左方の駆動軸７Ｌのねじり振動振幅が、右方の駆動軸７Ｒのねじり振動振幅と同程度に抑制される。従って、左方の駆動軸７Ｌの破損を防止することができる。

そして、軸継手１１の回転慣性質量は、軸継手１２の回転慣性質量よりも小さいものである。

このような構成により、軸継手１１の回転慣性力による左方の駆動軸７Ｌのねじれが、軸継手１２の回転慣性力による右方の駆動軸７Ｒのねじれと同程度又はそれ以下に抑制される。従って、左方の駆動軸７Ｌの破損を防止することができる。

また、軸継手１１は、その軸心回りに中空部１１４が形成されるものである。

このような構成により、軸継手１１の回転慣性質量が小さくなることにより、左方の駆動軸７Ｌが振動し難くなる。従って、左方の駆動軸７Ｌの破損をさらに確実に防止することができる。

１Ｖ形エンジン
６Ｌ燃料噴射ポンプ（第一燃料噴射ポンプ）
６Ｒ燃料噴射ポンプ（第二燃料噴射ポンプ）
７Ｌ駆動軸（第一駆動軸）
７Ｒ駆動軸（第二駆動軸）
１１軸継手（第一軸継手）
１２軸継手（第二軸継手）
２２シリンダ列
２６クランク軸
６１プランジャ
６２カム軸
１１４中空部
Ｌ１軸長
Ｌ２軸長

Claims

クランク軸を中心にＶ形に配置される第一及び第二シリンダ列と、該第一及び第二シリンダ列に燃料を圧送する第一及び第二プランジャと、該第一及び第二プランジャを往復動させる第一及び第二カム軸と、を有する第一及び第二燃料噴射ポンプと、前記第一及び第二カム軸に第一及び第二軸継手を介して動力を伝達する第一及び第二駆動軸と、を備え、
前記第一燃料噴射ポンプ及び第一駆動軸と、前記第二燃料噴射ポンプ及び第二駆動軸とは、前記クランク軸を挟んで、前記第一シリンダ列側と前記第二シリンダ列側とに振り分けられ、前記クランク軸直交方向に並べて配置され、前記第一燃料噴射ポンプは、前記第二燃料噴射ポンプに対して、前記クランク軸の軸方向にて前記第一駆動軸から遠ざかる側に、オフセットして配置されるＶ形エンジンにおいて、
前記第一及び第二駆動軸は、互いに同一の軸長を有し、
前記第一軸継手は、前記第二軸継手よりも長い軸長を有し、
前記第一軸継手の回転慣性質量は、前記第二軸継手の回転慣性質量よりも小さい
ことを特徴とするＶ形エンジン。
請求項１記載のＶ形エンジンにおいて、前記第一軸継手は、その軸心回りに中空部が形成されることを特徴とするＶ形エンジン。