JP7132071B2 - 内燃機関のフロントカバー - Google Patents

Description

本願発明は、内燃機関において、タイミングチェーンを覆うフロントカバーに関するものである。

内燃機関のタイミングチェーンは、シリンダブロック及びシリンダヘッドに重ね固定された浅いシェル状のフロントカバーで覆われている。他方、タイミングチェーンでカム軸を駆動するにおいて、特に吸気用カム軸に関して、ＶＶＴ装置（可変バルブタイミング装置）により、バルブの開閉タイミングを進角させたり遅角させたりすることが行われている。

このＶＶＴ装置には油圧式と電動式とがあり、電動式ＶＶＴ装置の配置構造として、特許文献１には、ＶＶＴ装置をフロントカバーに取り付けることが開示されている。ＶＶＴ装置は、カム軸に接続された回転部材を備えており、回転部材をスプロケットの回転に対して進角させたり遅角させたりすることにより、バルブを進角させたり遅角させたりしている。

従って、ＶＶＴ装置（の回転部材）とカム軸とは同心に保持されている必要があり、カム軸とＶＶＴ装置との間に芯ずれが発生すると、ＶＶＴ装置の回転部材とカム軸との間にこじれが発生して、カム軸の制御に支障をきたしたり、耐久性を低下させたりする不具合がある。

特開２００８－２１５３１４号公報

さて、内燃機関には補助的な部材が多数存在している。ＶＶＴ装置も補助的な部材といえるが、ＶＶＴ装置でない他の部材をフロントカバーに設けた補助ボス部に固定せねばならない場合もある。この場合、他の部材の重量が重いと、フロントカバーのうちＶＶＴ装置の近くに固定すると、他の部材の重量によって補助ボス部に生じたひずみがＶＶＴ装置取付け部に及んで、ＶＶＴ装置とカム軸との芯ずれを招来してしまうことが懸念される。

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。

本願発明は、
「クランク軸線方向から見てシリンダボア軸心を挟んだ左右両側部が、シリンダヘッド及びシリンダブロックに重なる重合部になっていて、タイミングチェーンを覆うフロントカバーであって、
上部に、一方の重合部の内側に位置して窓穴が貫通したＶＶＴ装置取付け部と、前記一方の重合部の外側にはみ出ていて他の部材を取り付けるための補助ボス部とが、クランク軸線方向から見てシリンダボア軸心と直交した左右方向に並ぶように形成されており、
前記一方の重合部の上部に、吸気ポートを有するヘッド本体とその上面に固定されたカムキャリアとの積層構造になっているシリンダヘッドにおける前記カムキャリアに固定するためのカムキャリア用メインボス部と、前記ヘッド本体に固定するためのヘッド本体用メインボス部とが上下に離れて形成されて、
前記補助ボス部とカムキャリア用メインボス部及びヘッド本体用メインボス部とに板状のリブが接続されており、前記リブは、前記一方の重合部を挟んで前記窓穴と左右方向の反対側に位置している」
という構成になっている。

本願発明では、補助ボス部に他の部材を固定したことによって補助ボス部に負荷が掛かっても、その負荷はリブによって支えられるため、他の部材の重量によって補助ボス部にひずみ（変形）が発生することを防止又は著しく抑制できる。

従って、補助ボス部をＶＶＴ装置取付け部の近くに設けていても、ＶＶＴ装置取付け部にひずみが波及することはないのであり、その結果、ＶＶＴ装置とカム軸との芯ずれを防止して、ＶＶＴ装置とカム軸との接続部にこじれが生じて動作不良や偏磨耗などの問題が発生することを防止できる。換言すると、フロントカバーのうちＶＶＴ装置の近くに、ＶＶＴ装置への悪影響をもたらすことなく、重量がある部材を取り付けることができる。

さて、シリンダヘッドを、吸気ポートが形成されたヘッド本体と、カム軸を回転自在に保持するカムキャリアとの積層構造に構成することが行われており、この場合、フロントカバーは、カムキャリアとヘッド本体との両方に重なっている。

そして、ヘッド本体とカムキャリアとが別体であると、エンジンの運転時に、両者の間に僅かながら振動の違いが発生することがあり、すると、振動の違いに起因して、ＶＶＴ装置取付け部にひずみが生じるおそれがある。

これに対して本願発明では、リブによる支持機能がヘッド本体とカムキャリアとの両方に作用するため、ヘッド本体とカムキャリアとの振動の違いが発生することを、大幅に抑制できる。その結果、ＶＶＴ装置取付け部に作用する振動を防止又は抑制して、ＶＶＴ装置取付け部にひずみが発生することを防止又は大幅に抑制できる。従って、積層構造のシリンダヘッドであってもＶＶＴ装置の作動を確実化できる。

実施形態を吸気側面の側から見た側面図である。 部分的な正面図である。 フロントカバーの背面図である。 フロントカバーの正面図である。 前上方から見て部分斜視図である。 吸気側下方から見た斜視図である。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。内燃機関は自動車の前部に設けたエンジンルームに配置されているが、本実施形態では、内燃機関は、クランク軸が車体の左右方向に長い姿勢となるようにして配置されている横置き方式である。また、吸気と排気との関係は、自動車の前進方向を基準にすると、排気側面を進行方向の前方側に位置させた前排気・後ろ吸気になっている。

他方、内燃機関では、方向を特定するためにクランク軸線方向を前後方向として、タイミングチェーンを配置した側を前、ミッションを配置した側を後ろと呼ぶことが一般化されており、このため、タイミングチェーンを覆うカバーがフロントカバーと呼ばれている。

本実施形態でも、内燃機関の方向についてはこの一般的な用法を使用するが、上記のとおり、実施形態の内燃機関は横置きであるため、自動車の前後方向と内燃機関の前後方向とは９０°相違している。図１等に方向を明示している。なお、左右方向は、クランク軸線及びシリンダボア軸線と直交した方向である。

本実施形態の内燃機関は、基本態様は従前と同じであり、図１に示すように、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、及び、シリンダブロック１とシリンダヘッド２の前面に固定されたフロントカバー３とを備えている。シリンダブロック１の下面にはオイルパン（図示せず）が固定されている一方、シリンダヘッド２の上面にはヘッドカバー４（図２，５参照）が固定されている。

本実施形態のシリンダヘッド２は、下に位置したヘッド本体２ａと、ヘッド本体２ａの上面に重ね固定されたカムキャリア２ｂとで構成されており、カムキャリア２ｂに、吸気用カム軸と排気用カム軸とが回転自在に保持されている。カムキャリア２ｂの上面を符号６で示し、カムキャリア２ｂとヘッド本体２ａとの重合面を符号７で示し、ヘッド本体２ａとシリンダブロック１との境界面を符号８で示している。

図５，６に示すように、ヘッド本体２ａには、吸気ボート９ａが開口した吸気側面９が形成されており、吸気側面に、図１，２に示す吸気マニホールド１０が固定されている。図１に示すように、吸気マニホールド１０の上部には、吸気出口を有するフランジ１０ａが形成されており、フランジ１０ａが吸気側面９にボルトで固定されている。

図１に示す吸気マニホールド１０の形態から理解できるように、本実施形態の内燃機関は４気筒である。吸気マニホールド１０はサージタンクを内蔵しており、吸気は、図２に点線矢印で示すように、吸気マニホールド１０の内部を正面視で時計回りに旋回して上部のフランジ１０ａから排出される。

図３，４に示すように、フロントカバー３の上部のうち吸気側面に寄った部位には、円形の窓穴１１を有する吸気バルブ用ＶＶＢ装置取り付け部１２が形成されており、吸気バルブ用ＶＶＴ装置取付け部１２には、ＶＶＴ装置を固定するためのボス部１３が、周方向に沿って複数個形成されている。

フロントカバー３は、シリンダブロック１及びシリンダヘッド２に向けて開口した浅いシェル状の形態であり、従って、図３に示すように、フロントカバー３の左右縦長側縁には、シリンダブロック１及びシリンダヘッド２と重なる重合部として、左右の縦長側壁１４ａ，１４ｂが形成されており、この側壁１４ａ，１４ｂには、当該側壁１４ａ，１４ｂをボルトで固定するためのメインボス部１５が多数形成されている。各メインボス部１５に関し、吸気側においてカムキャリア２ｂに固定される部分には１５ａを併記し、吸気側においてヘッド本体２ａに固定されるものには符号１５ｂを併記している。

そして、フロントカバー３の上端のうち吸気側の端部に、側壁１４ａの外側に張り出した補助ボス部１６が形成されており、補助ボス部１６の上面に、ブラケット１７を介してＥＧＲバルブ１８が固定されている。従って、本実施形態では、ＥＧＲバルブ１８が請求項に記載した他の部材になっている。ＥＧＲバルブ１８は電磁ソレノイドによって弁が制御されており、例えば図５のとおり、ブラグが接続されるコネクタ１８ａを設けている。

ブラケット１７は、筒状部１７ａと、筒状部１７ａの上部から分岐したアーム部１７ｂとで構成されており、筒状部１７ａが、補助ボス部１６にねじ込んだスタッドボルト１９とこれに螺合したナット２０とによって、補助ボス部１６の上面に固定されている。

図５に示すように、ブラケット１７のアーム部１７ｂは後ろ向きに延びており、その後端に、ＥＧＲバルブ１８がボス体１８ｂ及びボルト１８ｃを介して固定されている。また、図１に示すように、ＥＧＲバルブ１８にはＥＧＲクーラ２１が固定されており、ＥＧＲクーラ２１には、ＥＧＲパイプ２２と冷却水ポート２３，２４とが接続されている。

また、ＥＧＲバルブ１８には、ＥＧＲガスを吸気マニホールド１０の各枝管に分配するための分配通路２５が接続されている。分配通路２５は、一次分岐部２５ａと二次分岐部２５ｂとを有してトーナメント状に形成されており、一次分岐部２５ａと二次分岐部２５ｂとは、吸気マニホールド１０に溶着されている。従って、吸気マニホールド１０も分配通路２５も合成樹脂製である。

補助ボス部１６は、図３～５のとおり、左右方向の外側に突出している一方、ブラケット１７のアーム部１７ｂは後ろ向きに延びているため、ＥＧＲバルブ１８（及びＥＧＲクーラ２１）の重量に起因したモーメントは、補助ボス部１６に対して、図１，３に白抜き矢印で示すように、正面視及び側面視でねじり起こすような外力として作用する。

そこで、補助ボス部１６の変形を防止すべく、補助ボス部１６の下面と吸気側の側壁１４ａとを、板状のリブ２６で繋いでいる。リブ２６は、補助ボス部１６の下方に位置した１つのメインボス部１５とを繋ぐ状態に形成されている。また、リブ２６の外面は、正面視で及び背面視で吸気側に向けて凹んだ湾曲面になっているが、図３に一点鎖線で示すように、補助ボス部１６とメインボス部１５とを直線状に繋ぐ態様も採用できる。

ＥＧＲバルブ１８やＥＧＲクーラ２１の重量に起因して補助ボス部１６に曲げモーメントが作用しても、リブ２６によって変形が防止されるため、補助ボス部１６が変形してひずみが吸気バルブ用ＶＶＴ装置取付け部１２に波及するようなことはない。従って、吸気バルブ用ＶＶＴ装置と吸気用カム軸との芯ずれの問題を招来することなく、ＥＧＲバルブ１８を補助ボス部１６で支持することができる。

補助ボス部１６の下面にリブ２６を設けたことにより、フロントカバー３のうち吸気側上部２７（図３，４参照）の剛性が著しく向上する。他方、図３や図４に明示するように、ヘッド本体２ａとカムキャリア２ｂとの重合面７は、リブ２６で補強された吸気側上部２７の後ろに位置している。このため、ヘッド本体２ａとカムキャリア２ｂとは、リブ２６で補強された吸気側上部２７によって強固に支持されている。

従って、ヘッド本体２ａとカムキャリア２ｂとが独立して振動することを著しく抑制して、吸気バルブ用ＶＶＴ装置取付け部１２に振動が波及することを防止できる。この面でも、結果、吸気バルブ用ＶＶＴ装置と吸気用カム軸とに芯ずれが発生することを防止できる。

本願発明は、図示の形態の他にも様々に具体化できる。例えば、上記の実施形態では、補助ボス部を吸気側に突設したが、補助ボス部は排気側に突設してもよい。また、他の部材としては、ＥＧＲバルブに限らず、他の様々な部材を採用できる。更に、他の部材は、必ずしもブラケットを介して固定する必要はなく、直接固定してもよい。

本願発明は、自動車用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
２ａ ヘッド本体
２ｂ カムキャリア
３ フロントカバー
５ 吸気マニホールド
１１ 窓穴
１２ 吸気バルブ用ＶＶＢ装置取付け部
１４ａ，１４ｂ フロントカバーの側壁（重合部）
１５ メインボス部
１５ａ カムキャリア用メインボス部
１５ｂ ヘッド本体用メインボス部
１６ 補助ボス部
１７ ブラケット
１８ 他の部材の一例としてのＥＧＲバルブ
１９ ＥＧＲクーラ
２６ リブ
２７ 吸気側上部

Claims (1)

1. クランク軸線方向から見てシリンダボア軸心を挟んだ左右両側部が、シリンダヘッド及びシリンダブロックに重なる重合部になっていて、タイミングチェーンを覆うフロントカバーであって、
   上部に、一方の重合部の内側に位置して窓穴が貫通したＶＶＴ装置取付け部と、前記一方の重合部の外側にはみ出ていて他の部材を取り付けるための補助ボス部とが、クランク軸線方向から見てシリンダボア軸心と直交した左右方向に並ぶように形成されており、
   前記一方の重合部の上部に、吸気ポートを有するヘッド本体とその上面に固定されたカムキャリアとの積層構造になっているシリンダヘッドにおける前記カムキャリアに固定するためのカムキャリア用メインボス部と、前記ヘッド本体に固定するためのヘッド本体用メインボス部とが上下に離れて形成されて、
   前記補助ボス部とカムキャリア用メインボス部及びヘッド本体用メインボス部とに板状のリブが接続されており、前記リブは、前記一方の重合部を挟んで前記窓穴と左右方向の反対側に位置している、
   内燃機関のフロントカバー。

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