JP6710717B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関に関するものであり、シリンダヘッドからオイルを落とす構造に特徴を有している。

内燃機関において、動弁室で潤滑等に使用されたオイルはシリンダヘッドの底面に流下してオイル落とし穴からオイルパンに戻されており、一般に、オイル落とし穴は、シリンダヘッド及びシリンダブロックの長手一側部のうちボア間部の外側部に形成されている。

しかし、近年、構造簡素化や熱効率向上などのためにシリンダヘッドに排気集合部を内蔵したり、シリンダヘッドの冷却性能を高めるため冷却水ジャケットを大容量化したりする傾向があることから、オイル落とし穴の大きさや配置位置が制約を受けて、従来の構造ではオイルを十分に戻しにくくなっている。すなわち、近年、シリンダヘッドの構造の複雑化に伴って、オイル落とし穴の従来の配置では、オイルを速やかに戻すのに必要な総面積を確保しにくい状況になっている。

この点に対する対策として、シリンダヘッドのうち、排気空間や冷却水ジャケットの影響が及ばない場所にオイル落とし穴を増設したらよいと考えられ、その一案として、タイミングチェーン配置空間をオイル落とし通路として利用することが考えられる。

このように、タイミングチェーン配置空間をオイル落とし通路として利用する態様の一例として、特許文献１には、シリンダヘッドの前面にオイル落とし穴を開口させて、オイルをタイミングチェーンに向けて流下させることが開示されている。すなわち、特許文献１は、オイル落とし穴から流れ出たオイルにより、タイミングチェーンとスプロケットとの間の潤滑を行っている。

特開平０８−１３５４２７号公報

特許文献１では、オイル落とし穴から流出したオイルはタイミングチェーンの周回方向に向けて落下するため、タイミングチェーンによるオイルの跳ね上げ作用は少なくて、オイルミストの発生を抑制することはできるが、高速で周回しているタイミングチェーンにオイルが当たるため、タイミングチェーンによるオイルの叩き現象は防止できず、このため、オイルミストの発生を抑制することには限度があり、結果として、ブローバイガスに乗って持ち去られるオイルの量が増えるおそれがある。

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、特許文献１とは異なる視点に立って、タイミングチェーン配置空間をオイル戻し通路として有効利用しようとするものである。

本願発明は、
「シリンダブロックとその上面に固定されたシリンダヘッド、及び、前記シリンダブロックとシリンダヘッドの前面を覆うフロントカバー、並びに、前記フロントカバーで囲われた空間に配置されたタイミングチェーンとを備えており、
前記シリンダブロック及びシリンダヘッドとフロントカバーとの間に、前記タイミングチェーンのうちカム軸からクランク軸に戻る張り側の周回をガイドする上下長手のチェーンガイドが配置されている」
という基本構成であり、請求項１の発明では、上記基本構成において、
「前記チェーンガイドは、前記シリンダブロック及びシリンダヘッドの前面と前記タイミングチェーンの張り側との間に位置した上下長手の基板を有しており、
前記シリンダヘッドの前面のうちクランク軸線方向から見て前記チェーンガイドにおける基板の上部と重なった部位に、前記シリンダヘッドの前部からオイルを下方に流下させるオイル落とし穴が開口しており、
更に、前記シリンダブロック及びシリンダヘッドの前面に、前記オイル落とし穴から流れたオイルの流下通路を形成する上下長手のリブが、前記オイル落とし穴を挟んで前記シリンダヘッド及びシリンダブロックの外周側に位置しかつクランク軸線方向から見て前記チェーンガイドの基板と重なるようにして突設されている」
という特徴を有している。

本願発明は請求項２の構成も含んでおり、この請求項２では、請求項１において、
「前記リブの下端はクランク軸の側方まで延びており、前記リブの下端とクランク軸との間にオイルが流れる間隔が空いている」
という構成になっている。

本願発明では、オイル落とし穴はチェーンガイドにおける基板の後ろに隠れているため、オイル落とし穴から流出したオイルがタイミングチェーンに垂れ落ちることはなくて、高速で周回するタイミングチェーンにオイルがかかることを防止又は著しく抑制できる。

従って、シリンダヘッドの構造が複雑化してボア間部の外側などに大きなオイル落とし穴を形成し難い場合であっても、タイミングチェーン配置空間でのオイルミストの発生を防止又は著しく抑制しつつ、オイルをカム室に滞留させることなく速やかにオイルパンに戻すことができる。その結果、ブローバイガスによるオイルの持ち去りを著しく抑制しつつ、オイルの循環を適切化することができる。

また、本願発明では、オイルの流下がリブによってガイドされるため、オイルの飛散防止効果を更に向上できる。特に、実施形態のようにスラント型の内燃機関に適用すると、リブによるオイル流下のガイド作用が高くなるため、オイルの飛散防止効果を一層向上させることができる利点がある。更に、リブはシリンダヘッド及びシリンダブロックに突設されているため、リブの補強効果により、シリンダヘッドの剛性（強度）を向上できる利点もある。

実施形態に係る内燃機関の正面図である。 図１の部分拡大図である。 チェーンガイドを分離して併記した状態の正面図である。 図１の IV-IV視断面図である。 （Ａ）はシリンダヘッドの概略平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図で図３の VB-VB視断面図である。 （Ａ）は図３のVIA-VIA 視断面図、（Ｂ１）はチューブを配置した状態での図３のVIB-VIB 視断面図、（Ｂ２）はオイルレベルゲージを配置した状態での図３のVIB-VIB 視断面図である。

(1).内燃機関の概要
次に、本願発明を自動車用内燃機関に具体化した実施形態を、図面に基づいて説明する。まず、内燃機関の概要を説明する。内燃機関の基本構成は従来と同様であり、図１に示すように、機関本体の基本要素として、シリンダブロック１と、その上面に固定されたシリンダヘッド２とを備えている。シリンダヘッド２の上面にはヘッドカバー３が固定されて、シリンダブロック１の下面にはオイルパン４が固定されている。

図６及び図４に示すように、シリンダヘッド２及びシリンダブロック１の前面には１つのフロントカバー５が重なっており、フロントカバー５は、多数本のボルトでシリンダブロック１及びシリンダヘッド２に固定されている。ヘッドカバー３の前端部は、フロントカバー５の上端面に上から重なっている。また、図４のとおり、オイルパン４の前部はシリンダブロック１の前方に少しはみ出しており、フロントカバー５は、オイルパン４の前向き張り出し部に上から重なっている。

シリンダブロック１及びシリンダヘッド２の左右側部には、外壁（側壁）６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂが前向きに形成されている。図１〜３において、外壁６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂの前端面を平行斜線で表示している。従って、シリンダブロック１及びシリンダヘッド２の平行斜線は断面の表示ではない。他方、図１においてオイルパン４の左右側部を平行斜線で表示しているが、これは断面の表示である。

敢えて述べるまでもないが、シリンダブロック１には複数のシリンダボアが形成されており、シリンダブロック１の下端部に形成した軸受け部に、クランク軸８がクランクキャップ９を介して回転自在に保持されている。図４に簡単に表示するように、クランク軸８の前端部はフロントカバー５の手前に突出しており、この突出した前端部にクランクプーリ１０が固定されている。図４に符号１０ａで示すのは、補機駆動ベルトである。

図１に明示するように、本実施形態の内燃機関は、ボア軸心Ｏが鉛直線Ｖに対して若干の角度θ（１５°程度）だけ傾斜したスラント型である。正確には、排気側面が下側を向くように傾斜している。

クランク軸８のうちシリンダブロック１とフロントカバー５との間の部位には、タイミングチェーン１１が噛合した主動スプロケット（クランクスプロケット）１２を固定している。他方、図５（Ａ）に部分的に示すように、シリンダヘッド２の上面には、吸気用カム軸１３と排気用カム軸１４とがカムキャップ（図示せず）を介して回転自在に保持されており、これらカム軸１３，１４に固定された従動スプロケット（カムスプロケット）１５，１６に、タイミングチェーン１１が噛合している。

本実施形態では、吸気用カム軸１３と排気用カム軸１４とはＶＶＴ装置（可変バルブタイミング装置）１７，１８を備えており、ＶＶＴ装置１７，１８により、従動スプロケット１５，１６の回転位相に対してカム軸１３，１４の回転位相が進角したり遅角したりするように制御される。図１，２に示す符号１９は、カム軸１３，１４の前端に設けたフランジである。

ＶＶＴ装置１７，１８を備えていることにより、従動スプロケット１５，１６はシリンダヘッド２の前端から遠い位置に配置される傾向を呈している。

すなわち、シリンダブロック１及びシリンダヘッド２の左右側部には外壁６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂを突設しており、従って、図６のとおり、シリンダブロック１及びシリンダヘッド２の前面部には、左右の外壁６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂで挟まれた前向き凹所２０が形成されているが、シリンダヘッド２にＶＶＴ装置１７，１８を設けていて、従動スプロケット１５，１６がシリンダヘッド２の前端から遠い位置に配置される傾向を呈していることから、タイミングチェーン１１も、前向き凹所２０の底面から前方にある程度離れて配置されている。

つまり、タイミングチェーン１１と前向き凹所２０の底面との間には、ある程度の寸法Ｅの間隔が空いているが、ＶＶＴ装置１７，１８が存在することにより、隙間の寸法Ｅは大きくなっている。前向き凹所２０には、補強用等のリブや、各種の部材を取り付けるためのボスなどが形成されている。

(2).チェーンのガイド手段
図１のとおり、タイミングチェーン１１の周回路は、主動スプロケット１２から従動スプロケット１５，１６に至る往路（弛み側）と、従動スプロケット１５，１６から主動スプロケット１２に至る復路（張り側）とを有している。シリンダブロック１及びシリンダヘッド２の吸気側面と排気側面との関係では、往路が吸気側に位置して、復路が排気側に位置している。

そして、シリンダブロック１及びシリンダヘッド２の前向き凹所２０には、タイミングチェーン１１を往路において正面視で緩く曲がった状態に保持する往路用チェーンアーム２２と、タイミングチェーン１１を復路において正面視で緩く曲がった状態に保持する復路用チェーンガイド２３とが配置されており、タイミングチェーン１１は、往路用チェーンアーム２２と復路用チェーンガイド２３とによって、往路と復路との間隔を狭める姿勢に保持されている。往路用チェーンアーム２２と復路用チェーンガイド２３とはほぼ同じ上下長さであり、上端と下端との高さはほぼ一致している。請求項との関係では、復路用チェーンガイド２３が請求項に記載したチェーンガイドになる。

タイミングチェーン１１は、復路よりも往路の方が大きく曲がっている。往路用チェーンアーム２２は可動式であり、その上端部を中心にして回動し得るように、シリンダヘッド２の前向き凹所２０にボルト２４で連結されている。そして、往路用チェーンアーム２２の上下中途部に油圧式のテンショナ２５が取付けられており、テンショナ２５で往路用チェーンアーム２２を加圧することにより、タイミングチェーン１１を適切な張り状態に保持している。

図６に示すように、復路用チェーンガイド２３は、基板２６にガイド片２７を前向き突設した構造であり、ガイド片２７に、タイミングチェーン１１のローラに重なるスライド部２８設けている。従って、基板２６は、シリンダヘッド２及びシリンダブロック１の前面とタイミングチェーン１１との間に配置されている。
そして、復路用チェーンガイド２３は固定式であり、基板２６の上端部と下端部とに上下の張り出し部２６ａ，２６ｂを設けて、張り出し部２６ａ，２６ｂが、前向き凹所２０に設けたボス２９ａ，２９ｂにボルト３０で固定されている。

正面視において、基板２６の上張り出し部２６ａはガイド片２７を挟んで左側に位置し、基板２６の下張り出し部２６ｂはガイド片２７を挟んで右側に位置しているが、これは、ガイド片２７の曲がり態様との関係で、ボス２９ａ，２９ｂを設けるスペースが限定されるためである。

復路用チェーンガイド２３の基板２６のうち略上半分には、上張り出し部２６ａと一体化した状態で、ガイド片２７の左側に（内側に）張り出した左庇部２６ｃを設けており、基板２６の右側部には、下張り出し部２６ｂと一体化した状態で、ガイド片２７の右側に（外側に）張り出した右庇部２６ｄを全長に亘って設けている。

(3).レベルゲージ案内溝
シリンダヘッド２及びシリンダブロック１の前向き凹所２０に、復路用チェーンガイド２３の右庇部２６ｄに向けて開口したレベルゲージ案内溝３１を形成している。

タイミングチェーン１１の復路は、シリンダヘッド２の前向き凹所２０ではシリンダヘッド２の右外壁６ｂの近くを通っているため、レベルゲージ案内溝３１のうちシリンダヘッド２の箇所は、前向き凹所２０に形成されたメインリブ３２とシリンダヘッド２の右外壁６ｂとで形成されている。メインリブ３２は、シリンダヘッド２の上端まで延びている。メインリブ３２は請求項に記載したリブに該当するもので、タイミングチェーン１１の復路（張り側）の周回路の外側に位置している。

他方、シリンダブロック１の前向き凹所２０では、タイミングチェーン１１の復路は、下に向けてシリンダブロック１の右側壁７ｂとの間隔が広がっている。このため、レベルゲージ案内溝３１のうちシリンダヘッド２の箇所は、前向き凹所２０に形成されたメインリブ３２と、その外側に位置した補助リブ３３とによって形成されている。メインリブ３２と補助リブ３３は平行に延びており、それぞれシリンダブロック１の下端まで延びている。従って、メインリブ３２及び補助リブ３３の下端は、クランク軸８の側方に位置している。なお、補助リブ３３は下ボス２９ｂと一体化している。

図６では、レベルゲージ案内溝３１は、その幅方向の大部分が復路用チェーンガイド２３の右庇部２６ｄで塞がれているが、図６の各分図に一点鎖線で示すように、レベルゲージ案内溝３１をその全幅に亘って右庇部２６ｄで塞いでもよい。

また、復路用チェーンガイド２３の上端とシリンダヘッド２の上端との間に間隔が空いており、従って、レベルゲージ案内溝３１の上端部は前向きに開口したままになっているが、復路用チェーンガイド２３の右庇部２６ｄをシリンダヘッド２の上端まで延長してもよい。同様に、復路用チェーンガイド２３の下端とシリンダブロック１の下端の間に間隔が空いているが、復路用チェーンガイド２３の右庇部２６ｄをシリンダブロック１の下端まで延長してもよい。

図１に表示したヘッドカバー３には、明示してはいないが、レベルゲージ案内溝３１に連通したオイルレベルゲージ挿入穴が、上下に貫通するように形成されている。そして、オイルレベルゲージ挿入穴の上端部に、オイルレベルゲージ３４の把手部３４ａが嵌め込まれている。オイルレベルゲージ３４は、一方方向に曲がるだけの単純なブレードタイプになっている。つまり、レベルゲージ案内溝３１はタイミングチェーン１１の復路用チェーンガイド２３の形状に沿うように正面視で緩く曲がっているに過ぎないため、単純なブレードタイプであっても、撓み変形させながらレベルゲージ案内溝３１に挿脱できる。

レベルゲージ案内溝３１には、オイル交換に際してオイルを抜き取るチューブ３５を挿入可能である。図１〜４では、便宜的にオイルレベルゲージ３４とチューブ３５との両方を表示しているが、実際に使用されるのはいずれか一方だけである。図６のうち（Ｂ）ではチューブ３５を表示して、（Ｃ）ではオイルレベルゲージ３４を表示している。

(4).オイル落とし通路
次に、シリンダヘッド２及びシリンダブロック１の前向き凹所２０を利用したオイル落とし構造を説明する。図５（Ａ）はシリンダヘッド２の大まかな平面図であり、シリンダヘッド２のうち周壁で囲われた内部には、カム軸１３，１４を回転自在に保持する中間軸受け部３７が形成されており、カム軸１３，１４の潤滑等を行ったオイルは、中間軸受け部３７で仕切られた上向き凹所３８ａ，３８ｂ，３８ｃ・・の底面に流下していく。

前から数えて１番目の上向き凹所３８ａに流下したオイルは、シリンダヘッド２の前壁部２ａに空けた横穴式の第１オイル落とし穴３９から流下し、２番目の上向き凹所３８ｂに流下したオイルは、上下長手の第２オイル落とし穴４０からオイルパン４に向けて流下し、３番目の上向き凹所３８ｃに流下したオイルは、上下長手の第３オイル落とし穴４１からオイルパン４に向けて流下するというように、各上向き凹所３８ａ，３８ｂ，３８ｃ・・に対応したオイル落とし穴を設けている。

第１オイル落とし穴３９は、最も手前に位置したヘッドボルト挿通穴４２の手前に形成されている。他方、他のオイル落とし穴４０，４１・・・は、シリンダヘッド２及びシリンダブロック１に貫通しており、ボア間部の左右外側の部位でかつヘッドボルト挿通穴４２よりも内側に形成されている。なお、複数の凹所を連通させて、複数の凹所に流下したオイルを１つのオイル落とし穴に集めることも可能である。

図１〜３に明示するように、第１オイル落とし穴３９は、復路用チェーンガイド２３における基板２６の上端部で隠れた部位で、かつ、メインリブ３２よりもやや内側に寄った部位に開口している。図１〜３では、第１オイル落とし穴３９を実線の網かけで表示しているが、これは、位置を明確化するための措置であり、実際には、第１オイル落とし穴３９は復路用チェーンガイド２３の後ろに位置していて見えない（本来なら点線で表示すべきであるが、位置を明確にするために実線の網かけで表示している。）。

第１オイル落とし穴３９は、シリンダヘッド２の前壁部２ａに貫通させただけの形態になっているが、第１上向き凹所３８ａの底面が復路用チェーンガイド２３の上端よりも上に位置している場合は、シリンダボア軸線と平行な縦穴と、クランク軸線と平行な横穴とにより、Ｌ字形に形成したらよい（或いは、斜めに貫通させてもよい。）。

シリンダヘッド２及びシリンダブロック１のメインリブ３２は、下方に行くに従って内側に寄っており、かつ、本実施形態では、排気側に倒れるようにスラントしている。このため、第１オイル落とし穴３９から流れ落ちたオイルは、左右方向に広がることなく（拡散することなく）、メインリブ３２を伝ってオイルパン４に向けて流下していく。従って、複数のリブを設けなくても、メインリブ３２だけの簡単な構造により、オイルを拡散させずに流下させることができる（図６（Ａ）に一点鎖線で示すように、メインリブ３２の内側に別のリブ４３を平行に設けることは可能である。）。

また、第１オイル落とし穴３９もメインリブ３２も復路用チェーンガイド２３における基板２６の後ろに隠れているため（復路用チェーンガイド２３で手前から覆われているため）、オイルがタイミングチェーン１１に掛かって飛散しミスト化することはない。従って、ミスト化したオイルがブローバイガスに乗って持ち去られることはなくて、オイルが無駄に消費されることを防止できる。

更に、メインリブ３２の全長の大部分は、復路用チェーンガイド２３の左庇部２６ｃの後ろに隠れているため、自動車が前後方向に揺れても、オイルがタイミングチェーン１１にかかることは殆どない。従って、自動車の走行によってタイミングチェーン１１によるオイルの叩き現象が生じることもなくて、オイルのミスト化をフロントカバー５でしっかりと防止できる。

本実施形態のように、復路用チェーンガイド２３が下向きとなるように内燃機関がスラントしていると、メインリブ３２及び補助リブ３３が存在しない場合でも、オイル落とし穴３９から流出したオイルは、タイミングチェーン１１に触れることなく外壁６ｂ，７ｂを伝って流下する傾向を呈するため、オイルのミスト化を防止又は著しく抑制できる。

復路用チェーンガイド２３の基板２６と前向き凹所２０の底面との間には間隔が空いているが、本実施形態は、前向き凹所２０の空間を利用してレベルゲージ案内溝３１を形成することにより、デッドスペースを有効利用したものであるため、シリンダヘッド２やシリンダブロック１の大型化をもたらすことなく、レベルゲージ案内溝３１を形成できる。

そして、本実施形態では、メインリブ３２は、レベルゲージ案内溝３１を形成する要素と、オイルの拡散させることなく流下させるオイルガイドとしての要素とを兼用しているため、オイルレベル検出とオイル落としとの効果に優れた内燃機関において、その構造を簡単化できる利点がある。

メインリブ３２及び補助リブ３３はシリンダヘッド２及びシリンダブロック１に設けられているため、リブの補強効果により、シリンダヘッドの剛性（強度）を向上できる利点がある。

本願発明は、内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ シリンダブロック
２ シリンダヘッド
３ ヘッドカバー
４ オイルパン
５ フロントカバー
６ｂ，７ｂ 右外壁
８ クランク軸
１１ タイミングチェーン
１２ 主動スプロケット
１３，１４ カム軸
１５，１６ 従動スプロケット
２０ 前向き凹所
２２ 往路用チェーンアーム
２３ 復路用チェーンガイド
２６ 基板
２７ ガイド片
３１ レベルゲージ案内溝
３２ メインリブ
３４ オイルレベルゲージ
３９ 第１オイル落とし穴

Claims (2)

1. シリンダブロックとその上面に固定されたシリンダヘッド、及び、前記シリンダブロックとシリンダヘッドの前面を覆うフロントカバー、並びに、前記フロントカバーで囲われた空間に配置されたタイミングチェーンとを備えており、
   前記シリンダブロック及びシリンダヘッドとフロントカバーとの間に、前記タイミングチェーンのうちカム軸からクランク軸に戻る張り側の周回をガイドする上下長手のチェーンガイドが配置されている構成であって、
   前記チェーンガイドは、前記シリンダブロック及びシリンダヘッドの前面と前記タイミングチェーンの張り側との間に位置した上下長手の基板を有しており、
   前記シリンダヘッドの前面のうちクランク軸線方向から見て前記チェーンガイドにおける基板の上部と重なった部位に、前記シリンダヘッドの前部からオイルを下方に流下させるオイル落とし穴が開口しており、
   更に、前記シリンダブロック及びシリンダヘッドの前面に、前記オイル落とし穴から流れたオイルの流下通路を形成する上下長手のリブが、前記オイル落とし穴を挟んで前記シリンダヘッド及びシリンダブロックの外周側に位置しかつクランク軸線方向から見て前記チェーンガイドの基板と重なるようにして突設されている、
   内燃機関。
2. 前記リブの下端はクランク軸の側方まで延びており、前記リブの下端とクランク軸との間にオイルが流れる間隔が空いている、
   請求項１に記載した内燃機関。

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