JPH02201006A - 多気筒エンジンのカムシャフト駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数の気筒が共通のクランク軸を中心にして
放射状に配置された多気筒エンジンに関し、さらに詳し
くは、ＤＯＨＣ型のこの種エンジンにおける気筒配列お
よびそのような気筒配列に対して採用するのに適したカ
ムシャフト駆動装置に関するものである。

（従来の技術） ガソリンエンジン等に代表される自動車用エンジンにお
いては、エンジンの静粛性の観点、エンジンのコンパク
ト化の観点などから、気筒を２列に配置した多気筒エン
ジンが使用されている。このような多気筒エンジンの気
筒配列として最も一般的な形態は、複数の気筒を共通の
クランク軸を中心としてＶ型となるように二列に配置し
たＶ型配列である。例えば、１２気筒エンジンでは、６
個づつに分けた気筒列が６０度あるいは９０度の角度と
なるようにＶ型に配置される。一方、米国特許第２，７
２２，９２３号の明細書には、クランク軸を中心として
３列の気筒列を配置するようになった気筒配列構成が開
示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、気筒数が多い場合には、このようなＶ型
の気筒配置によってもエンジンの全長を必要とする長さ
にまで短縮できない場合がある。

本発明の目的は、ＤＯＨＣ型エンジンにおいて、一般的
に採用されているＶ型配列のエンジンによって得られる
静粛性を保持しつつ、エンジン全長を短くでき、しかも
エンジン全体もコンパクトにすることが可能となったＤ
ＯＨＣ型多気筒エンジンにおける新規な気筒配列および
カム駆動機構を実現することにある。

（課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するために、本発明では、各気筒の吸
排気弁をそれぞれ駆動する吸気側力ムシャフｌよび排気
側カムシャフトが各気筒の頭部に配置された形式の多気
筒エンジンにおいて、気筒を次のように配列している。

すなわち、複数の気筒を、クランク軸を中心として４列
状態で、前記クランク軸に沿って配列し、これらの第１
ないし第４気筒列のうち最も離れて位置する第１および
第４気筒列が前記クランク軸を中心としてなす角度が１
８０度以下となるようにし、さらにこれらの気筒列の間
に前記第２および第３気筒列を一定の角度間隔で配列す
るよにしている。

また、本発明においては、各気筒列の頭部に配置された
吸気側カムシャフトおよび排気側カムシャフトのいずれ
か一方のカムシャフトに、カムプーリを固定し、さらに
、クランク軸の上方であって、上記の第２および第３０
気筒列のほぼ中間位置に、ウォータポンプを配置するよ
うにしている。

そして、上述のように固定した４個のカムプーリと、上
記のウォータポンプに固定したウォータポンププーリと
、クランク軸に固定したクランクブーりとの間に、駆動
力伝達ベルトを架け渡しである。

さらに、本発明では、各気筒列におけるカムプーリが固
定されたカムシャフトおよび他方の側のカムシャフトと
は、動力伝達機構を介して相互に連結されている。

本発明の好適な実施例においては、上記の第１ないし第
４の気筒列の角度間隔は６０度であり、また、カムプー
リが固定されるのは、吸気弁側のカムシャフトである。

また、上記の吸気弁側および排気弁側のカムシャフトを
連結する動力伝達機構としては、歯車列、チェーン等の
公知の機構を採用することができる。

（発明の効果） このような本発明のカムシャフト駆動機構によれば、各
気筒の吸排気弁用シャフトのうちの一方のシャフトにの
みブーりが配置され、また、中央位置に配置したウォー
タポンププーリによって、別途アイドラローラを配置す
ることなく、第２および第３０気筒列の吸気弁側のカム
プーリに対するタイミングベルトの巻き架け角が大きく
されている。さらに、′ウォータポンプへの駆動力の伝
達が別個の機構を配置することなく、タイミングベルト
によって行われる。

従って、本発明のカムシャフト駆動機構を採用すれば、
全体としてコンパクトにカム駆動機構が構成でき、複数
の気筒を４列配置することによって得られたエンジンの
コンパクトさも保持できるという効果が得られる。

（実施例） 以下に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

気筒配列 第１図は、本発明の一実施例を示すエンジン本体の概略
縦断面図であり、第２図、第３図はエンジン本体のシリ
ンダブロックの側を模式的に示す図である。本例のエン
ジンは、ＤＯＨＣ型の１２気筒ガソリンエンジンであり
、以下に、まず、本例のエンジンにおける気筒配列を中
心にして全体構成を説明する。

図に示すように、本例のエンジン１においては、第１気
筒１−１〜第１２気筒１−１２が、共通のクランク軸２
を中心として、放射状に４列に配置されている。これら
４つの第１〜第４０気筒列２−１〜２−４は、それぞれ
４個の気筒からなっており、クランク軸２の方向に沿っ
て整列されている。第１０気筒列２−１には第３．７．
１１の各気筒が含まれ、第２０気筒列２−２には第１．
５．９の各気筒列が含まれ、第３０気筒列２−３には第
４．８．１２の各気筒列が含まれ、また第４の気筒列２
−４には第２．６．１０の各気筒列が含まれている。

４つの気筒列のうち、最も離れた関係となっている第１
および第４の気筒列２−１．２−４は、クランク１ｉｌ
１２を中心として、１８０度の角度を形成している。す
なわち、第１および第４の気筒列のボア中心線のなす角
度が１８０度に設定されている。また、これらの第１お
よび第４の気筒列２−１．２−４の間に配置されている
第２および第３０気筒列２−２．２−３は、これらの間
においてクランク軸２を中心として等角度θ、すなわち
６０度毎の間隔となるように配置されている。

第２図に示すように、気筒列を構成する各気筒は、それ
らの列方向において等間隔に配列されており、第２の気
筒列２−２がエンジン本体の一方の端面１ａに最も近く
なるように配置され、次に、第４の気筒列２−４、第１
０気筒列２−１、第３の気筒列２−３の順に、一定の距
離づつセット／イックした配置となっている。

次に、本例のエンジン１における各気筒の点火順序は、
第３→４→１．−２−７→８−５→６−１１−１２→９
→１０気筒の順に設定されており、従って、各気筒のク
ランクビンの位置は、第４図および第５図に示すように
設定されている。すなわち、第４図に示すように、第１
〜第４気筒間においては、第３気筒１−３が上死点位置
にあるときに、第４気筒１−４が上死点から６０度手前
の位置となり、第１気筒１−１が上死点からｉ２０手前
の位置となり、さらに第２気筒１−２が上死点から１８
０度手前の位置となるように、各気筒のクランクビンＩ
Ａ〜４Ａが配置されている。また、第５図に示すように
、同一の気筒列における各気筒のクランクビン位置の相
互関係は、例えば第３０気筒列２−３を例に挙げて説明
すると、第４気筒１−４が上死点にあるときに、第１２
気筒１−１２が上死点の手前１２０度の位置となり、第
８気筒１−８が上死点を１２０度過ぎた位置となるよう
に、各気筒のクランクビン４Ａ、８Ａ、１２Ａが配置さ
れている。この関係は、他の気筒列においても同様であ
り、図においては括弧内に表示しである。

ここに、上記の説明から分かるように、第２および第３
気筒のクランクビン２Ａ、３Ａは、第８図に示すように
、クランク軸を中心として同一の角度位置に設定される
ので、これらの双方のクランクビンを共通の部材として
、クランク軸を設計することができる。同様に、第６．
７気筒のクランクビン６Ａ、’７Ａ、および第１（１，
１１気筒のクランクビンＩＯＡ、ＩＩＡにおいても、そ
れぞれ共通のクランクビンとすることができる。その結
果、クランク軸の剛性を確保しつつ、クランク軸全長の
短縮化が図れ、エンジン全長をコンノくクトにすること
ができる。

また、このように構成した本例の１２気筒エンジンの１
次慣性偶力はバランスウエートをクランクシャフトに配
置することによって除去できることが確認された。換言
すると、本例のエンジンは、従来のＶ型１２気筒エンジ
ンと同一、あるいはそれ以上に回転バランスがよいこと
が確認された。

カムシャフト駆動機構 次に、第６図はエンジン端面を示す図であり、この図を
参照して、本例のエンジンにおける吸排気弁のカムシャ
フト駆動機構を説明する。前述したように、本例のエン
ジンはＤＯＨＣ型であり、各気筒の頭部には吸気および
排気弁のそれぞれを別個に駆動するための吸気弁用カム
シャフトおよび排気弁用カムシャフトが平行に配置され
ている。

すなわち、図に示すように、第１０気筒列２−１には、
吸気弁用カムシャツ）２１　　（ｉ７１）および排気弁
用カムシャツ）２１（ｅＸ）が配置され、同様にしで、
第２〜第４０気筒列２−２〜２−４において、それぞれ
、吸気弁用カムシャフト２２（ｉ　ｎ）〜２４（ｉｎ）
、および排気弁用カムシャフト２２（ｅｘ）〜２４（ｅ
ｘ）が配置されている。

上記のカムシャフトのうち、吸気弁用カムシャフト２１
（ｉｎ）〜２４（ｉｎ）の端部には、それぞれカムプー
リ２１〜２４を取り付けである。

また、本例では、クランク軸２の上方であって、第２お
よび第３の気筒列２−２．２−３の中間位置に、ウォー
タポンプ２７を配置してあり、そのポンプ入力軸の端に
は、ウォータポンププーリ２７ａを固定しである。さら
には、クランク軸２の端部にはクランクプーリ２５を固
定してあり、このプーリ２５よりも僅かに上方の左右対
称の位置には、アイドラローラ２８．２９を回転自在に
配置しである。これらの４個のカムプーリ、ウォータポ
ンププーリ、およびクランクプーリ、およびアイドラロ
ータの間には、図に示すように、−本のタイミングベル
ト２６を架け渡しである。

本例では、３個のアイドラローラ２７．２８．２９を図
に示すように、第２および第３気筒列の中間位置および
クランクプーリを挟み左右対称の位置にそれぞれ配置す
ることによって、タイミングベルト２６の各プーリへの
巻き架け角を大きくして、駆動力の伝達効率を高めるよ
うにしている。

この構成のカムシャフト駆動機構においては、クランク
プーリ２５からタイミングベルト２６を介して、各吸気
弁用カムシャフト２１〜２４に駆動力が伝達され、さら
に、ギヤあるいはベルト等によって構成される動力伝達
機構（図示せず）を介して、吸気弁用カムシャフトの側
の回転が、排気弁用カムシャフトの側に伝達される。こ
こに、カムシャフト間の動力伝達機構は公知であり、そ
の詳細な説明は省略する。

このような本例の駆動機構によれば、各気筒の吸排気弁
用シャフトのうちの吸気弁側のシャフトのみにブーりが
配置され、また、中央位置に配置したウォータポンププ
ーリによって、別途アイドラローラを配置することなく
、第２および第３０気筒列の吸気弁側のカムプーリに対
するタイミングベルトの巻き架け角が大きくされている
。さらに、ウォータポンプへの駆動力の伝達が別個の機
構を配置することなく、タイミングベルトによって行わ
れる。従って、本例のカム駆動機構を採用すれば、全体
としてコンパクトにカム駆動機構が構成でき、複数の気
筒を４列配置することによって得られたエンジンのコン
パクトさも保持される。

また、図から分かるように、カムプーリおよびタイミン
グベルトは、それぞれ排気系から離れた位置に配置され
ているので、排気系から発生する熱によって、これらの
部分に悪影響が及ぶこともない。

他の実施形態 上記の説明は、本発明を１２気筒エンジンに適用した例
であるが、本発明は勿論上記の例に限定されるものでは
ない。例えば、より多くの気筒を有するエンジンに対し
ても本発明を適用できることは明らかである。また、例
えば、第７図に示すように、４この気筒列の相互間隔が
６０度よりも狭くなるように配置された気筒配列のエン
ジンに対しても本発明のカムシャフト駆動機構を適用で
きることは勿論である。なお、第７図においては、第６
図に示すエンジンの各部分に対応する部分を、同一の符
号を付して示しである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を１２気筒エンジンに適用した例を示す
エンジンの概略縦断面図、第２図および第３図は第１図
の例のエンジンの気筒配列を模式的に示すシリンダブロ
ックの平面図およびその■−ｍ線で切断した部分の断面
図、第４図および第５図は第１図の例における各気筒間
のクランクビンの位置関係を示す説明図、第６図は第１
図のエンジンの端部に配置されたカム駆動機構を示す概
略１１（ｊ面図、第７図は本発明の別の実施例のエンジ
ン本体を示す概略側面図、第８図は第１図のエンジンに
組み込まれるクランク軸の平面図である。 符号の説明 ｌ・・・・エンジン １−１〜１−１２・・・・気筒 １　　（ｉｎ）　〜４　　（ｉ　ｎ）−−−−吸気管１
（ｅＸ）〜４（ｅＸ）・・・・排気管２−１〜２−４・
・・・気筒列 ３−１〜３−３・・・・気筒列間のＶ湿空間４・・・・
オイルパン ２１　　（ｉｎ）　　〜２４（ｉｎ） ・・・・吸気弁側カムシャフト ２１　　（６Ｘ）　〜２４　　（ｅｘ）・・・・排気弁
側カムシャフト ２１〜２４・・・・カムプーリ ２５・・・・クランクプーリ ２６・・・・タイミングベルト ２７・・・・ウォータポンプ ２７ａ・・・・ウォータポンププーリ ２８．２９・・・・アイドラローラ 第３図 第４図 第５図 １２Ａ（９Ａ、１０Ａ、ＩＩＡ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 各気筒の吸排気弁をそれぞれ駆動する吸気側カムシャフ
   トおよび排気側カクシャフトが各気筒の頭部に配置され
   た形式の多気筒エンジンにおけるカムシャフト駆動装置
   において、 複数の気筒が、クランク軸を中心として４列状態で、前
   記クランク軸に沿って配列され、これらの第１ないし第
   ４気筒列のうち最も離れて位置する第１および第４気筒
   列が前記クランク軸を中心としてなす角度が１８０度以
   下となるように、これらの気筒列の間に前記第２および
   第３気筒列が前記クランク軸を中心として等角度間隔に
   配列されており、 各気筒列の頭部に配置された吸気側カムシャフトおよび
   排気側カムシャフトのいずれか一方のカムシャフトには
   、カムプーリが固定されており、前記クランク軸の上方
   における、前記第２および第３の気筒列のほぼ中間位置
   には、ウォータポンプが配置されており、 前記カムプーリと、前記ウォータポンプに固定したウォ
   ータポンププーリと、前記クランク軸に固定したクラン
   クプーリとの間には、駆動力伝達ベルトが架け渡されて
   おり、 前記各気筒列における、前記カムプーリが固定されたカ
   ムシャフトおよび他方の側のカムシャフトとは、動力伝
   達機構を介して相互に連結されていることを特徴とする
   多気筒エンジンのカムシャフト駆動装置。