JP6041656B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本願発明は、動弁機構用伝動手段を覆うチェンカバーにオイルフィルターを取り付けた内燃機関に関するものである。なお、動弁機構用伝動手段としてはギアやタイミングベルトも使用可能であり、従って、厳密には、「チェンカバー」の文言はギアやタイミングベルトとマッチしていないが、「チェンカバー」の用語は一般化しているので、本願では、伝動手段を覆う広い概念のカバーとしてチェンカバーの文言を使用している。

内燃機関は吸気弁及び排気弁を駆動する動弁機構を備えており、動弁機構はタイミングチェン等の伝動手段を介してクランク軸に同期して駆動される。そして、タイミングチェン等の伝動手段はシリンダブロック及びシリンダヘッドの一側面の外側に配置されており、伝動手段はチェンカバーで覆われている。

他方、内燃機関はオイルポンプを備えているが、このオイルポンプとしては、小型で高出力であることから、一般に、回転軸心をずらしたインナーロータとアウターロータとを有するトロコイドポンプが使用されており、インナーロータをクランク軸に直結すると共に、チェンカバーをオイルポンプのハウジング部に兼用することが行われている。

オイルポンプから吐出されたオイルはオイルフィルターによって異物が除去されているが、オイルフィルターは交換する必要があるので、一般にチェンカバーの外面に着脱自在に固定している。そして、オイルフィルターはチェンカバーの下面に下向き姿勢で固定することが多かったが、特許文献１には、チェンカバーにクランク軸の軸心と直交した方向に突出した張り出し部を設けて、この張り出し部に、オイルフィルターをクランク軸と略平行な横向き姿勢で取り付けることが記載されている。

特開２０１２−２１４１６号公報

特許文献１のようにオイルフィルターを横向き姿勢で取り付けると、交換に際しては手を差し伸べて簡単に回転操作できるため着脱が容易である利点を有するが、わざわざ張り出し部を設けると、それだけチェンカバーの材料が増えるため、機関の重量が増大してコストが嵩む問題や、オイルポンプからオイルフィルターへのオイル通路の設計が面倒になるといった問題がある。

また、上記のようにチェンカバーの一部をオイルポンプのハウジング部に兼用すると、当該ハウジング部は薄肉化して剛性が低下するため、膜振動が発生しやすいといった問題が生じる可能性があるが、特許文献１のようにチェンカバーに張り出し部を設けると、チェンカバーがアンバランスな形状になるため、膜振動を助長するおそれもある。

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、オイルフィルターを横向き姿勢にすることは特許文献１と共通しつつ、構造を簡単化しつつチェンカバーの剛性アップにも寄与することを目的とするものである。

本願発明の内燃機関は、クランク軸が軸支されたシリンダブロックの一側面に、動弁機構用伝動手段を覆うチェンカバーが、当該チェンカバーを前記クランク軸が貫通するようにして固定されており、前記チェンカバーのうち前記クランク軸の周囲の部位をオイルポンプのハウジング部に兼用すると共に、前記チェンカバーの外面に、中心に雌ねじ筒を設けて外周はケースで構成されたオイルフィルターを、その軸心を前記クランク軸と略平行にした状態で取り付けている、という基本構成である。

そして、前記チェンカバーの外面のうち前記クランク軸を挟んだ一方の側に（すなわち、オイルポンプの吐出通路を設けた部分に）、前記ハウジング部と重複するフィルター取り付け部を設け、このフィルター取り付け部に、内部をオイルが通ると共に前記オイルフィルターがねじ込み固定される雄ねじ筒を、多前記クランク軸と略平行な姿勢で外向きに突出している。

本願発明では、フィルター取り付け部はチェンカバーの外側にははみ出ておらずにハウジング部と重複しているため、チェンカバーに使用する材料の量が増えることはなくてコストアップと重量増大とを防止できると共に、チェンカバーの設計に要する手間も抑制できる。

また、オイルが通る雄ねじ筒はチェンカバーのフィルター取り付け部に一体に形成しているため、強度に優れていると共に、別部材の雄ねじ筒をねじ込み固定する場合に生じるシール性の問題は皆無となり、信頼性にも優れている。

さて、この種のチェンカバーはダイキャスト品又は鋳造品であることが普通であるが、ハウジング部は薄肉に巣（空洞）の発生を防止するため薄肉になっていることが多いため、剛性が低下して膜振動が発生しやすい。この点、本願発明では、オイルフィルターを雄ねじ筒にねじ込むと、オイルフィルターがチェンカバーに対する補強部材の役割を果たすことと、オイルフィルターのねじ込みによってチェンカバーに内部応力が発生することとにより、チェンカバーの剛性を高めることができる。

特に、実施形態のようにオイルフィルターをチェンカバーの縁の周壁に部分的に重なる状態で配置すると、チェンカバーのハウジング部にテンションを掛ける（内部応力を発生させる）ことがより確実になるため、剛性のアップに効果的である。

実施形態に係る内燃機関の側面図である。 第１実施形態のチェンカバーを外側から見た斜視図である。 チェンカバーとポンプカバーとの分離図であり、チェンカバーは裏側から見ている。 （Ａ）は図１の IVA-IVA視概略断面図、（Ｂ）は図１の IVB-IVB視概略断面図である。 図１及び図３の V-V視断面図である。

(1).構造の概要
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、構造の概要を説明する。本実施形態は車両用内燃機関に適用しており、図１に示すように、内燃機関は、ピストン１が往復動するシリンダボア２を有するシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上面に固定されたシリンダヘッド４と、これらシリンダブロック３及びシリンダヘッド４の一側面に固定されたチェンカバー５とを有している。シリンダブロック３の下面にはオイルパン６が固定されている。他方、シリンダヘッド４の上面にはシリンダヘッドカバー７が固定されている。チェンカバー５は、アルミを材料にしたダイキャストによって製造されている（鋳鉄品を採用することも可能である。）。

なお、以下の説明で方向を特定するため左右や内側・外側の文言を使用するが、これら左右方向の文言は図１を基準にしている。また、内側と外側は、チェンカバー５を基準にすると、シリンダブロック３を向いた方向を内側と呼んで、シリンダブロック３と反対側の露出した側を外側と呼んでいる。また、本実施形態では図１を正面図としている。従って、側面視は、クランク軸８の軸線と直交した水平方向から見た状態になる。

図２及び図４（Ａ）に示すように、チェンカバー５は周壁５ａを有していてシリンダブロック３及びシリンダヘッド４に向けて開口した浅いトレー状の形態を成しており、下部にはクランク軸８が貫通する軸穴９が空いている。図４（Ｂ）に大まかに示すように，クランク軸８のうちチェンカバー５から露出した部分には機駆動プーリ１０が固定されて、この補機駆動プーリ１０に巻き掛けられた補機駆動ベルト１１により、オルタネータやウォータポンプのような補機が駆動される。

チェンカバー５のうち軸穴９を中心として左右両側に広がる部分は、オイルポンプの一部を構成するポンプハウジング部１２になっており、このポンプハウジング部１２に内側からポンプカバー１３が重ねられていて、ポンプカバー１３はボルト１４（図４（Ａ）参照）の群でポンプハウジング部１２に固定されている。図４では、ポンプカバー１３は模式的に示している。図４（Ａ）のとおり、ポンプカバー１３のうちクランク軸８の周囲の部分は凹んでおり、この凹んだ部分に、図４（Ｂ）に示すように、クランク軸８に固定されたスプロケット１５が配置されており、スプロケット１５にタイミングチェン１６が巻き掛けられている。

図４に示すように、ポンプハウジング部１２のうちクランク軸８の周囲の箇所にはポンプカバー１３の外側に凹んだポンプ室１８が形成されており、このポンプ室１８に、互いに噛み合ったインナーロータ１９とアウターロータ２０が配置されている。従って、チェンカバー５の一部とポンプカバー１３とロータ１９，２０とでオイルポンプ２１が構成されている。敢えて述べるまでもないが、クランク軸８はポンプカバー１３に貫通している。

図３に示すように、ポンプハウジング部１２とポンプカバー１３との合わせ面には、オイルをポンプ室１８に導く吸入通路２２と加圧されたオイルを排出する吐出通路２３とが左右逆方向に向くように形成されている。吸入通路２２及び吐出通路２３は、ポンプハウジング部１２とポンプカバー１３との両方を凹ませることが形成されている。

図示していないが、インナーロータ１９の外周とアウターロータ２０の内周とには互いに噛み合う凹凸が形成されている。そして、アウターロータ２０の外周面は真円になっているが、インナーロータ１９の回転軸心とアウターロータ２０の回転軸心とは少しずれており、両ロータ１９，２０の回転により、吸入通路２２から吐出通路２３にオイルが間欠的に圧送される。

図３及び図５に示すように、ポンプカバー１３のうちポンプハウジング部１２と反対側の部位には下向きに延びるオイル導入通路２４が一体に形成されており、オイル導入通路２４の終端が、吸入通路２２のうち概ね左右中間部に連通している。オイル導入通路２４には、ストレーナを有する吸い上げユニットが固定されている。

吐出通路２３を出たオイルはいったんオイルフィルター２５に至り、それから図３に示す中継通路２６に戻って、パイプ状の排出通路２７からオイルギャラリー等の送油路に送られる。排出通路２４の先端は、シリンダブロック３に形成した送油路に当接させることも可能である。

図３及び図５に示すように、ポンプハウジング部１２とポンプカバー１３とには、オイルの吐出圧が設定値以上に高くなるとオイルを吸入通路２２に戻すリリーフ通路２８が形成されている。このリリーフ通路２８は、吸入通路２２と吐出通路２３との間の部位においてポンプ室１８に連通した状態で吸入通路２２と同じ方向に延びる第１部分２８ａと、オイル導入通路２４と略平行な姿勢に形成された第２部分２８ｂと、第２部分２８ｂと吸入通路２２とに連通した第３部分２８ｃとで構成されている。

リリーフ通路２８の第１部分２８ａは、ポンプハウジング部１２とポンプカバー１３との両方に設けた溝で形成されており、第２部分２８ｂはポンプカバー１３に筒部２９を設けることで形成されており、第３部分２８ｃはポンプカバー１３に穴を空けることで形成されている。また、筒部２９に棒状のリリーフ弁３０を嵌め入れて、リリーフ弁３０をばね（図示せず）で上向きに付勢している。オイルの吐出圧が過大になると、リリーフ弁３０が後退してオイルはリリーフ通路２８から吸入通路２２に還流する。

(2).オイルフィルターの取り付け構造
図２に明示するように、チェンカバー５の左端部に、周壁５ａと部分的に重複する円形のフィルター取り付け部３２を形成しており、このフィルター取り付け部３２に、オイルフィルター２５がねじ込まれる外向き突出の雄ねじ筒３３を一体に形成している。雄ねじ筒３３はクランク軸８と略平行になっており、このため、オイルフィルター２５もクランク軸８と略平行の横向き姿勢に配置されている。また、雄ねじ筒３３は吐出通路２３の終端と連通している。フィルター取り付け部３２の外面にはねじ筒３３の外側に位置した環状溝３４が形成されており、環状溝３４の箇所には、中継通路２６に連通する中継穴３５が空いている。

図５に示すように、オイルフィルター２５は外周と天板等を有するコップ状のケース３６と、中心に位置していて雄ねじ筒３３にねじ込まれる雌ねじ筒（中心筒）３７と、両者の間に配置されたフィルターエレメント３８と、ケース３６の開口縁と雄ねじ筒３３の開口縁とに繋がった底板３９とを有している。雌ねじ筒３７と底板３９とには多数の連通穴が空いており、オイルは雌ねじ筒３７からフィルターエレメント３８を通って底板３９に至り、環状溝３４から中継穴３５に排出される。底板３９は、環状溝３４の外側の環状の土手部に重なっている。

図２に明示するように、チェンカバー５におけるフィルター取り付け部３２の周囲の箇所のうち軸穴９の側には、保護壁４０を突設している。保護壁４０の存在により、補機駆動ベルト１１がオイルフィルター２５に接触することを防止できる。

また、保護壁４０がオイルフィルター２５の真下に位置するように機関を寝かせた場合（すなわち、スラント型とした場合）は、保護壁４０を、オイルフィルター２５を交換するときに雄ねじ筒３３から漏れ出たオイルを受けるオイル受けに利用することができる。このようなオイル受けとしての機能を的確に発揮できるように、保護壁４０は周方向の中間部が最も高くなっている。

(3).まとめ
チェンカバー５のハウジング部１２はシリンダブロック３と重なった部分に設けているが、フィルター取り付け部３２は正面視でハウジング部１２と重複するように設けており、フィルター取り付け部３２はシリンダブロック３と重なっている部分に収まっているため、フィルター取り付け部３２を設けたことによってチェンカバー５の材料が増えることはない。従って、重量増大及びコストアップを防止できると共に、設計が面倒になることもない。

さて、既述のとおりチェンカバー５はアルミダイキャスト品であるが、ダイキャスト品は肉厚が厚いと内部に空洞（巣）ができる場合である。そして、ハウジング部１２にできた空洞がポンプカバー１３との合わせ面に露出すると、オイルの漏洩等の問題が発生するおそれがある。従って、ハウジング部１２は，空洞の発生を防止するためにできるだけ薄肉化するのが好ましいが、かくすると、剛性が低下して振動が発生しやすくなる。

この点、本実施形態では、オイルフィルター２５が雄ねじ筒３３にねじ込まれているため、オイルフィルター２５がチェンカバー５に対するリブ又は当て板と同じ機能を発揮することになり、その結果、チェンカバー５の剛性を高めて振動を防止又は著しく抑制できる。特に、本実施形態のように、オイルフィルター２５の底板３９が重なる部分を環状の土手状に形成すると、ハウジング部１２に応力を均等に発生させることができるため、特に好ましい。

また、オイルフィルター２５のねじ込みによってチェンカバー５のハウジング部１２に曲げ力が作用して、この曲げ力に起因してハウジング部１２にこれを図１や図５に矢印Ｘで示す方向に引っ張るような内部応力（引っ張り応力）が発生し、これにより、チェンカバー５の剛性を向上させて振動を防止又は著しく抑制できる。

特に、本実施形態のようにフィルター取り付け部３２をチェンカバー５の周壁５ａに部分的に重複させると、オイルフィルター２５のねじ込みにより、図５に矢印Ｙで示すように、チェンカバー５のハウジング部１２にはこれを起こすような曲げ力が強く作用するため、ハウジング部１２をオイルフィルター２５の方向（Ｘ方向）に引っ張るような内部応力が発生することをより確実化することができる。このため、剛性アップにより効果的である。

なお、オイルフィルター２５の取り付けによってハウジング部１２に変形が生じる場合は、ポンプカバー１３の取り付け面の平坦度を確保するために、予めオイルフィルター２５（又はダミーの円板）を取り付けた状態でハウジング部１２の内面をフライス加工したらよい。

以上、本願発明の実施形態を説明したが、オイルポンプの構造など、各部位は適宜変更することが可能である。

本願発明は、実際に内燃機関に適用できる。従って、産業上利用できる。

１ シリンダブロック
５ チェンカバー
８ クランク軸
１２ オイルポンプのポンプハウジング部
１３ ポンプカバー
１８ ポンプ室
１９ インナーロータ
２０ アウターロータ
２１ オイルポンプ
２２ 吸入通路
２３ 吐出通路
２５ オイルフィルター
３２ フィルター取り付け部
３３ 雄ねじ筒
３４ 環状溝
３５ 中継穴
３６ ケース
３７ 雌ねじ筒
３８ フィルターエレメント
３９ 底板

Claims (1)

1. クランク軸が軸支されたシリンダブロックの一側面に、動弁機構用伝動手段を覆うチェンカバーが、当該チェンカバーを前記クランク軸が貫通するようにして固定されており、前記チェンカバーのうち前記クランク軸の周囲の部位をオイルポンプのハウジング部に兼用すると共に、前記チェンカバーの外面に、中心に雌ねじ筒を設けて外周はケースで構成されたオイルフィルターを、その軸心を前記クランク軸と略平行にした状態で取り付けている構成であって、
   前記チェンカバーの外面のうち前記クランク軸を挟んだ一方の側に、前記ハウジング部と重複するフィルター取り付け部を設け、このフィルター取り付け部に、内部をオイルが通ると共に前記オイルフィルターがねじ込み固定される雄ねじ筒を、多前記クランク軸と略平行な姿勢で外向きに突出している、
   内燃機関。

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