JP6615254B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、補機ベルトの張力付与装置を有する内燃機関に関する。

内燃機関において、クランクプーリ及び補機プーリに巻き掛けられた補機ベルトに張力を付与する張力付与装置が公知である。張力付与装置は、例えば内燃機関の端壁において、クランクプーリの上方に配置される（例えば、特許文献１）。

特開２０１１−１４４８８１３号公報

近年、内燃機関及びエンジンルームの小型化が要請されている。そのため、他の装置との干渉を避けるために、内燃機関の端面におけるクランクプーリの上方に張力付与装置を配置するためのスペースを十分に確保することができない場合がある。特に、内燃機関の上部は、吸気系を構成する装置や配管、バッテリ等が配置されることが多く、レイアウトが制限され易い。

本発明は、以上の背景を鑑み、内燃機関において補機ベルトの張力付与装置のレイアウト自由度を向上させることを課題とする。

上記課題を解決するために本発明のある態様は、シリンダブロック（２）と、前記シリンダブロックに回転可能に支持されたクランクシャフト（１０）と、前記シリンダブロックの下端部に締結されたオイルパン（５）と、前記シリンダブロックの前記クランクシャフトの軸線方向における一側の端壁に締結されたチェーンケース（４）と、前記チェーンケースから突出した前記クランクシャフトの端部に設けられたクランクプーリ（２３）と補機（２６）に設けられた補機プーリ（２６Ａ）とに巻き掛けられたベルト（３１）と、前記ベルトの背面に接触し、前記ベルトに張力を付与する張力付与装置（３５）とを有し、前記張力付与装置は、複数の締結部（３６Ｂ、３６Ｃ）を有し、前記締結部の１つ（３６Ｂ）は前記シリンダブロック及び前記チェーンケースの少なくとも一方に締結され、前記締結部の他の１つ（３６Ｃ）は前記オイルパンに締結されていることを特徴とする内燃機関を提供する。

この態様によれば、張力付与装置を内燃機関の下部に取り付けることができる。内燃機関の下部の周囲には、吸気系の装置及び配管が配置されることが少ないため、張力付与装置はこれらの吸気系との干渉を避けることができる。また、張力付与装置がオイルパンと、シリンダブロック及びチェーンケースの少なくとも一方とに締結されているため、張力付与装置によってシリンダブロック及びチェーンケースに対するオイルパンの位置が規制され、シリンダブロックとオイルパンとの締結部の口開きを抑制することができる。

上記の態様において、前記オイルパンは、前記クランクシャフトの軸線方向において前記シリンダブロックの前記端壁よりも外方に突出し、前記チェーンケースは、下端において前記オイルパンの前記クランクシャフトの軸線方向における端部の上端に締結されているとよい。

この態様によれば、張力付与装置がオイルパンと、シリンダブロック及びチェーンケースの少なくとも一方とに締結されているため、張力付与装置によってシリンダブロック及びチェーンケースに対するオイルパンの位置が規制され、チェーンケースとオイルパンとの締結部の口開きを抑制することができる。

上記の態様において、前記張力付与装置は、複数の前記締結部が設けられたベース部材（３６）と、前記ベース部材に回転可能に支持された基端及びローラが設けられた先端を備えたアーム部材（３７）と、前記アーム部材の前記先端が前記ベルトに近づく方向に前記アーム部材を前記ベース部材に対して付勢する付勢部材（３８）とを有し、前記ローラが前記ベルトに接触した状態において、前記アーム部材は前記基端から前記先端にかけて上方に延びているとよい。

この態様によれば、張力付与装置が内燃機関の側方に突出することを抑制することができ、張力付与装置と他の装置との干渉を避けることができる。また、内燃機関を小型化することができる。

上記の態様において、前記アーム部材の下端は前記クランクプーリの回転中心より下方に配置され、前記アーム部材の上端は前記クランクプーリの回転中心より上方に配置されているとよい。

この態様によれば、クランクプーリの側方のスペースを有効利用してアーム部材を配置することができる。これにより、内燃機関を小型化することができる。

上記の態様において、前記オイルパンを前記チェーンケースに締結するボルト（１９）は上下方向に延び、前記張力付与装置の前記締結部を前記チェーンケースに締結するボルト（４４）及び前記締結部を前記オイルパンに締結するボルト（４５）は前記クランクシャフトの軸線方向に延びているとよい。

この態様によれば、張力付与装置をチェーンケースに締結するボルト及び張力付与装置をオイルパンに締結するボルトの延在方向が、オイルパンをチェーンケースに締結するボルトの延在方向に対して略垂直になる。これにより、張力付与装置によるチェーンケース及びオイルパンの締結構造が強固になり、チェーンケース及びオイルパンの締結部の口開きを一層防止することができる。

上記の態様において、前記オイルパンは、前記シリンダブロックの下端に締結されたフランジ部（１８）と、前記フランジ部から下方に向けて延びる稜部（１７Ｆ）と、前記稜部に設けられ、前記張力付与装置の前記締結部の他の１つに締結された締結座（４２）を有するとよい。

この態様によれば、締結座がオイルパンにおいて剛性が高い部位に設けられるため、張力付与装置を安定性良く支持することができる。

以上の構成によれば、内燃機関において補機ベルトの張力付与装置のレイアウト自由度を向上させることができる。

第１実施形態に係る内燃機関の前側面図 第１実施形態に係る内燃機関の左側面図 第１実施形態に係る内燃機関の張力付与装置の周辺を示す斜視図であって、クランクシャフト及び発電機を省略して示す 第１実施形態に係る内燃機関の張力付与装置の周辺を示す斜視図であって、発電機を省略して示す 図２のV−V断面図であって、張力付与装置を省略して示す 一部変形実施形態に係る内燃機関の左側面図

以下、本発明に係る内燃機関の実施形態について説明する。以下の説明では、車体に取り付けられた状態を基準として内燃機関の各方向を規定する。車体に対する内燃機関の向きが異なる場合には、各方向も異なることに留意されたい。

図１及び図２に示すように、内燃機関１は、シリンダブロック２、シリンダヘッド３、チェーンケース４、オイルパン５、ヘッドカバー６を含む内燃機関本体７を有する。

シリンダブロック２は、その上部に複数のシリンダが形成されたシリンダ部を有し、その下部に下方に向けて開口した箱形のクランクケース部を有する。クランクケース部の内側には、クランクシャフト１０が回転可能に支持されている。本実施形態では、クランクシャフト１０の軸線方向が左右方向と一致するように、シリンダブロック２はエンジンルームに横置きに配置されている。クランクシャフト１０の軸線方向及び上下方向に直交する吸排気方向は前後方向に一致している。シリンダブロック２は、クランクシャフト１０の軸線方向における両端に左端壁２Ｃ及び右端壁２Ｄを有し、吸排気方向における両端に前側壁２Ｅ及び後側壁を有する。シリンダヘッド３の前側壁には吸気マニホールド１１が設けられ、シリンダヘッド３の後側壁には排気管１２が設けられている。

チェーンケース４は、シリンダブロック２の左端壁２Ｃ及びシリンダヘッド３の左端壁３Ａに設けられている。チェーンケース４は、上下に延び、その前縁に前フランジ部４Ａを有し、その後縁に後フランジ部４Ｂを有する。チェーンケース４は、前フランジ部４Ａ及び後フランジ部４Ｂにおいてシリンダブロック２の左端壁２Ｃ及びシリンダヘッド３の左端壁３Ａに締結されている。前フランジ部４Ａ及び後フランジ部４Ｂを貫通し、かつシリンダブロック２又はシリンダヘッド３に螺着する複数のボルト１４によって、チェーンケース４はシリンダブロック２及びシリンダヘッド３に締結されている。各ボルト１４はクランクシャフト１０の軸線方向に延びている。チェーンケース４は、シリンダブロック２の左端面及びシリンダヘッド３の左端面との間にチェーン室を形成する。チェーン室の上端は上方に向けて開口し、チェーン室の下端は下方に向けて開口している。

ヘッドカバー６は、シリンダヘッド３の上端部及びチェーンケース４の上端部に締結されている。ヘッドカバー６はシリンダヘッド３の上端面との間に動弁室を形成する。動弁室の左端部は、チェーン室の上端開口に接続している。チェーン室及び動弁室の左端部には、クランクシャフト１０と動弁機構を構成するカムシャフトとを連結するタイミングチェーンが配置される。

オイルパン５は、上方に向けて開口した箱形の本体部１７と、本体部１７の上縁に沿って設けられたフランジ部１８とを有する。本体部１７は、左右に長い略長方形の底部１７Ａと、底部１７Ａの前縁及び後縁に沿って左右に延びる前壁部１７Ｂ及び後壁部１７Ｃと、底部１７Ａの左縁及び右縁に沿って前後に延びる左壁部１７Ｄ及び右壁部１７Ｅとを有する。隣り合う前壁部１７Ｂ、左壁部１７Ｄ、後壁部１７Ｃ、及び右壁部１７Ｅの境界には、上下に延びる稜部１７Ｆ（角部）が形成されている。

図１に示すように、オイルパン５の本体部１７は、クランクシャフト１０の軸線方向において、シリンダブロック２より長く形成されている。本体部１７の右壁部１７Ｅはシリンダブロック２の右端壁２Ｄと対応する位置に配置され、本体部１７の左壁部１７Ｄはシリンダブロック２の左端壁２Ｃよりも左方に配置されている。すなわち、オイルパン５の左端部は、シリンダブロック２の左端壁２Ｃより外方（左方）に突出している。オイルパン５は、フランジ部１８において、シリンダブロック２の下端部及びチェーンケース４の下端部に締結されている。フランジ部１８を貫通し、かつシリンダブロック２又はチェーンケース４に螺合する複数のボルト１９によって、オイルパン５はシリンダブロック２及びチェーンケース４に締結される。各ボルト１９は、上下方向に延在している。オイルパン５の内部空間は、その左端部においてチェーン室の下端と接続している。

図３に示すように、チェーンケース４の下端中央には下方に向けて突出した凸部２１が設けられ、オイルパン５の左壁部１７Ｄの上端中央には凸部２１が嵌合する凹部２２が設けられている。凸部２１及び凹部２２は、クランクシャフト１０の軸線に沿った方向から見て、略半円形に形成されている。ボルト１９による締結によって、チェーンケース４及びオイルパン５の左壁部１７Ｄの前後方向への相対移動が規制され、凸部２１及び凹部２２の嵌合によって、チェーンケース４及びオイルパン５の左壁部１７Ｄの前後方向への相対移動が一層規制されている。

図１及び図２に示すように、クランクシャフト１０の左端は、シリンダブロック２の左端壁２Ｃ及びチェーンケース４を貫通し、チェーンケース４の左方に突出している。チェーンケース４から左方に突出したクランクシャフト１０の左端には、左端側から順に第１クランクプーリ２３及び第２クランクプーリ２４が設けられている。図２に示すように左方から見て、クランクシャフト１０は右回りに回転する。

エンジン補機として、発電機２６、ウォータポンプ２７、及びエアコンプレッサ２８が内燃機関本体７に設けられている。発電機２６は、シリンダブロック２の前側壁２Ｅの左半部の前方に配置されている。発電機２６は、回生に加えて力行が可能なモータジェネレータであってよい。発電機２６は、チェーンケース４をシリンダブロック２に締結するボルト１４によって、チェーンケース４の前フランジ部４Ａ及びシリンダブロック２に共締めされているとよい。発電機２６の駆動軸は、クランクシャフト１０の軸線と平行に配置され、発電機プーリ２６Ａを有する。

ウォータポンプ２７は、シリンダブロック２の後側壁２Ｆの左半部の後方に配置されている。ウォータポンプ２７は、シリンダブロック２の後側壁２Ｆに締結されている。ウォータポンプ２７の駆動軸は、クランクシャフト１０の軸線と平行に配置され、ウォータポンププーリ２７Ａを有する。

エアコンプレッサ２８は、シリンダブロック２の後側壁２Ｆの左半部の後方、かつウォータポンプ２７の下方に配置されている。エアコンプレッサ２８は、シリンダブロック２に締結されたブラケットに締結されると共にオイルパン５に締結されている。エアコンプレッサ２８の駆動軸は、クランクシャフト１０の軸線と平行に配置され、コンプレッサプーリ２８Ａを有する。

第１クランクプーリ２３及び発電機プーリ２６Ａは、クランクシャフト１０の軸線に直交する共通の仮想面上に配置されている。第１クランクプーリ２３及び発電機プーリ２６Ａには、第１ベルト３１が巻き掛けられている。第２クランクプーリ２４、ウォータポンププーリ２７Ａ及びコンプレッサプーリ２８Ａは、クランクシャフト１０の軸線に直交する共通の仮想面上に配置されている。第２クランクプーリ２４、ウォータポンププーリ２７Ａ及びコンプレッサプーリ２８Ａには、第２ベルト３２が巻き掛けられている。第２クランクプーリ２４とウォータポンププーリ２７Ａとの間には、シリンダブロック２に回転可能に支持され、第２ベルト３２の背面に接触するアイドルプーリ３３が設けられている。

発電機プーリ２６Ａは、第１クランクプーリ２３の上方かつ前方、すなわち斜め上方に配置されている。図１及び図２に示すように、第１クランクプーリ２３の前方には、第１ベルト３１に張力を付与する張力付与装置３５（テンショナ）が設けられている。張力付与装置３５は、ベース部材３６と、アーム部材３７と、付勢部材３８とを有する。

図１〜図４に示すように、ベース部材３６は、有底円筒形のケース部３６Ａと、ケース部３６Ａの外周から異なる径方向に突出した第１締結部３６Ｂ及び第２締結部３６Ｃを有する。第１締結部３６Ｂ及び第２締結部３６Ｃは、それぞれケース部３６Ａの軸線と垂直な板状に形成されている。ケース部３６Ａを中心とした第１締結部３６Ｂと第２締結部３６Ｃとのなす角度は、９０°以上１８０度以下であることが好ましい。第１締結部３６Ｂは、シリンダブロック２及びチェーンケース４の少なくとも一方に締結され、第２締結部３６Ｃはオイルパン５に締結される。本実施形態では、第１締結部３６Ｂはチェーンケース４に設けられた第１締結座４１にボルト４４によって締結され、第２締結部３６Ｃはオイルパン５の左壁部１７Ｄに設けられた第２締結座４２にボルト４５によって締結されている。ボルト４４及びボルト４５は、クランクシャフト１０の軸線方向に延びている。

図３〜図５に示すように、第１締結座４１は、チェーンケース４の前フランジ部４Ａに設けられ、シリンダブロック２の左端壁２Ｃの前縁に対して前方に突出している。図３及び図５に示すように、第２締結座４２は、オイルパン５の左壁部１７Ｄの外面に突設されたボスであり、左壁部１７Ｄと前壁部１７Ｂとの境界に形成された稜部１７Ｆの後方に配置されている。第２締結座４２は稜部１７Ｆとの距離が近いことが好ましい。

図２に示すように、ケース部３６Ａの中心には支持軸３６Ｄが設けられ、アーム部材３７の基端部３７Ａは支持軸３６Ｄに回転可能に支持されている。ケース部３６Ａ及び支持軸３６Ｄは、クランクシャフト１０の軸線と平行に設けられている。アーム部材３７は、基端部３７Ａから支持軸３６Ｄを中心とした径方向に延び、その先端にローラ３７Ｂを有する。ローラ３７Ｂは、クランクシャフト１０の軸線と平行な軸線を中心として回転可能にアーム部材３７の先端に支持されている。本実施形態では付勢部材３８は捻りコイルばねであり、ケース部３６Ａの内部に設けられている。付勢部材３８は、ケース部３６Ａに係止された一端と、アーム部材３７に係止された他端とを有し、アーム部材３７の先端が第１ベルト３１の背面に近づく回転方向にアーム部材３７をベース部材３６に対して付勢する。本実施形態では、図２に示すように左方から見てアームを右回りに付勢する。アーム部材３７は、付勢部材３８によって第１ベルト３１に向けて付勢され、ローラ３７Ｂにおいて第１ベルト３１の背面に接触する。第１ベルト３１に対するローラ３７Ｂの接触位置は、発電機２６の回生時において発電機プーリ２６Ａに対する弛み側となる。

第１締結座４１は、第２締結座４２よりも前方に配置され、かつオイルパン５の前壁部１７Ｂよりも前方に配置されている。ケース部３６Ａは、第１締結座４１よりも下方、かつ第２締結座４２よりも前方に配置されている。ケース部３６Ａの右端部は、オイルパン５の前壁部１７Ｂの前方に配置されている。すなわち、図１に示すように前方から見て、ケース部３６Ａは、オイルパン５の前壁部１７Ｂと重なる部分を有する。

図２に示すようにローラ３７Ｂが第１ベルト３１に接触した状態において、アーム部材３７は基端から先端にかけて上方に延びている。また、アーム部材３７の下端は第１クランクプーリ２３の回転中心より下方に配置され、アーム部材３７の上端は第１クランクプーリ２３の回転中心より上方に配置されている。すなわち、アーム部材３７は、クランクプーリの第１クランクプーリ２３の前方に配置されている。また、アーム部材３７は、発電機プーリ２６Ａの下方に配置されている。クランクシャフト１０の軸線に沿った方向から見て、張力付与装置３５において最も前方に位置する部分は、発電機２６の前端よりも後方に配置されている。

以上のように構成した内燃機関１では、張力付与装置３５を内燃機関１の下部に取り付けることができる。内燃機関１の下部の周囲には、吸気系の装置や吸気管が配置されることが少ないため、張力付与装置３５はこれらの吸気系との干渉をさけることができる。

張力付与装置３５のベース部材３６が、オイルパン５とチェーンケース４とに締結されているため、ベース部材３６によってチェーンケース４に対するオイルパン５の位置が規制され、チェーンケース４とオイルパン５との締結部の口開きを抑制することができる。また、シリンダブロック２とオイルパン５とは、ベース部材３６及びチェーンケース４を介して互いに連結されるため、シリンダブロック２に対するオイルパン５の位置が規制され、シリンダブロック２とオイルパン５との締結部の口開きを抑制することができる。

張力付与装置３５のベース部材３６をチェーンケース４に締結するボルト４４及びベース部材３６をオイルパン５に締結するボルト４５の延在方向が、オイルパン５をシリンダブロック２及びチェーンケース４に締結するボルト１９及びの延在方向に対して略垂直になる。これにより、ベース部材３６によるチェーンケース４及びオイルパン５の締結構造が強固になり、シリンダブロック２及びチェーンケース４とオイルパンとの締結部の口開きを一層防止することができる。

また、ローラ３７Ｂが第１ベルト３１に接触した状態において、アーム部材３７が発電機２６の下方において上下に延在するため、張力付与装置３５の内燃機関１の前方への突出を抑制することができ、張力付与装置３５と他の装置との干渉を避けることができる。また、内燃機関１を小型化することができる。

また、張力付与装置３５を第１クランクプーリ２３の前方に配置したため、クランクプーリの前方のスペースを有効利用してアーム部材３７を配置することができる。これにより、内燃機関１を小型化することができる。

第２締結部３６Ｃをオイルパン５において比較的剛性が高い部位に設けため、張力付与装置３５を安定性良く支持することができる。

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。第１締結部３６Ｂはチェーンケース４及びシリンダブロック２に共締めされていてもよい。また、第１締結部３６Ｂはシリンダブロック２のみに締結されてもよい。張力付与装置３５のベース部材３６は、シリンダブロック２及びチェーンケース４の少なくとも一方、又はオイルパン５に締結される他の締結部を有してもよい。

図６に示すように、内燃機関１は、張力付与装置３５に加えて、第１ベルト３１に張力を付与する第２の張力付与装置５０を有してもよい。第２の張力付与装置５０は、張力付与装置３５と同様の構成を有するとよい。第２の張力付与装置５０のベース部材５１はチェーンケース４において第１クランクプーリ２３の上方かつ発電機プーリ２６Ａの後方に配置されている。第２の張力付与装置５０のアーム部材５２は、基端部３７Ａにおいてベース部材５１に回動可能に支持され、基端部３７Ａに対して先端部が前方に延びている。アーム部材５２の先端には、第１ベルト３１の背面に接触するローラ５２Ｂが回転可能に設けられている。付勢部材は、左方から見て左回りの回転方向にアーム部材３７をベース部材５１に対して付勢している。第２の張力付与装置５０のローラ３７Ｂの第１ベルト３１に対する接触位置は、発電機２６の回生時において発電機プーリ２６Ａに対する張り側となる。

このように、第２の張力付与装置５０を設けると、発電機２６にスタータモータを兼ねるモータジェネレータを採用した場合に、回生時及び力行時において弛み側及び張り側に張力を付与することができる。すなわち、発電機２６が力行を行う場合にも、第１ベルト３１の弛み側に適切に張力を付与して弛みを除去することができる。

１ ：内燃機関
２ ：シリンダブロック
２Ｃ ：左端壁
４ ：チェーンケース
５ ：オイルパン
１０ ：クランクシャフト
１４ ：ボルト
１７Ｄ ：左壁部
１７Ｆ ：稜部
１８ ：フランジ部
１９ ：ボルト
２３ ：第１クランクプーリ
２６ ：発電機（補機）
２６Ａ ：発電機プーリ（補機プーリ）
３１ ：第１ベルト
３５ ：張力付与装置
３６ ：ベース部材
３６Ａ ：ケース部
３６Ｂ ：第１締結部
３６Ｃ ：第２締結部
３７ ：アーム部材
３７Ａ ：基端部
３７Ｂ ：ローラ
３８ ：付勢部材
４１ ：第１締結座
４２ ：第２締結座

Claims (6)

1. シリンダブロックと、
   前記シリンダブロックに回転可能に支持されたクランクシャフトと、
   前記シリンダブロックの下端部に締結されたオイルパンと、
   前記シリンダブロックの前記クランクシャフトの軸線方向における一側の端壁に締結されたチェーンケースと、
   前記チェーンケースから突出した前記クランクシャフトの端部に設けられたクランクプーリと補機に設けられた補機プーリとに巻き掛けられたベルトと、
   前記ベルトの背面に接触し、前記ベルトに張力を付与する張力付与装置とを有し、
   前記張力付与装置は、複数の締結部を有し、前記締結部の１つは前記シリンダブロック及び前記チェーンケースの少なくとも一方に締結され、前記締結部の他の１つは前記オイルパンに締結されていることを特徴とする内燃機関。
2. 前記オイルパンは、前記クランクシャフトの軸線方向において前記シリンダブロックの前記端壁よりも外方に突出し、
   前記チェーンケースは、下端において前記オイルパンの前記クランクシャフトの軸線方向における端部の上端に締結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。
3. 前記張力付与装置は、複数の前記締結部が設けられたベース部材と、前記ベース部材に回転可能に支持された基端及びローラが設けられた先端を備えたアーム部材と、前記アーム部材の前記先端が前記ベルトに近づく方向に前記アーム部材を前記ベース部材に対して付勢する付勢部材とを有し、
   前記ローラが前記ベルトに接触した状態において、前記アーム部材は前記基端から前記先端にかけて上方に延びてい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。
4. 前記アーム部材の下端は前記クランクプーリの回転中心より下方に配置され、前記アーム部材の上端は前記クランクプーリの回転中心より上方に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
5. 前記オイルパンを前記チェーンケースに締結するボルトは上下方向に延び、
   前記張力付与装置の前記締結部を前記チェーンケースに締結するボルト及び前記締結部を前記オイルパンに締結するボルトは前記クランクシャフトの軸線方向に延びていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
6. 前記オイルパンは、前記シリンダブロックの下端に締結されたフランジ部と、前記フランジ部から下方に向けて延びる稜部と、前記稜部に設けられ、前記張力付与装置の前記締結部の他の１つに締結された締結座とを有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つの項に記載の内燃機関。

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