JPH11324698A - 直接噴射式ディーゼルエンジンの補機駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】直接噴射式ディーゼルエンジンＥに装備され、
カム軸４と燃料噴射ポンプ５とをタイミングベルト３９
等の無端伝動部材を介して駆動するようにした補機駆動
装置Ａにおいて、無端伝動部材の張力の変動を抑制し
て、騒音低減及び信頼性向上を図る。 【解決手段】タイミングベルト３９の緩み側スパンが進
入するカムプーリ３６にねじりダンパ５０を取り付け
て、カム軸４の角速度変動を減衰させる。タイミングベ
ルト３９の緩み側スパンを常時押圧するオートテンショ
ナ５１を設け、タイミングベルト３９の張力を調整す
る。燃料噴射ポンプ５の入力軸５ａに取り付けるポンプ
プーリ３８の重量を増大させて、イナーシャの増大によ
り入力軸５ａの角速度変動を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気筒内の燃焼室に
燃料噴射ポンプからの高圧燃料を直接噴射する直接噴射
式ディーゼルエンジンにおいて、その動弁系カム軸と燃
料噴射ポンプとを共通の無端伝動部材により駆動する補
機駆動装置に関する技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の直接噴射式ディーゼ
ルエンジンの補機駆動装置として、例えば、特開平８−
３２６５５０号公報に開示されるように、燃料噴射ポン
プを含む複数の補機をエンジンの一側に集中配置したも
のが知られている。このものでは、燃料噴射ポンプをエ
ンジンの一側においてシリンダヘッドと略同じ高さ位置
に配設し、該燃料噴射ポンプの入力軸と、吸気バルブ及
び排気バルブを開閉させるカム軸とを共通のタイミング
ベルトを介してクランク軸により駆動するとともに、上
記燃料噴射ポンプの下方位置に、オルタネータやエアコ
ンのコンプレッサを配置して、エンジンのコンパクト化
を図っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、直接噴射式
ディーゼルエンジンはピストン頂部の燃焼室に直接燃料
を噴射するもので、エミッション向上を図るために噴霧
をより微粒化させる必要があるので、燃料噴射ポンプか
ら噴射ノズルに極めて高い圧力の燃料を供給する必要が
ある。そのため、燃料を吐出するプランジャからの反力
が極めて大きくなり、燃料噴射ポンプの入力軸が１回転
する間の駆動トルクの変動幅は極めて大きい。

【０００４】一方、カム軸の駆動トルクも１回転の間に
変動する。従って、上記従来の補機駆動装置のようにカ
ム軸とポンプ入力軸とを共通のタイミングベルトにより
駆動すると、上記カム軸のトルク変動と燃料噴射ポンプ
のトルク変動とが相互に作用して、タイミングベルトの
張力の変動幅が過度に大きくなることがあり、その結
果、例えばカム軸側プーリとポンプ側プーリとの間でタ
イミングベルトのばたつきに起因する耳障りな騒音が発
生するという不具合が生じる。

【０００５】また、タイミングベルトの張力の変動幅が
過度に大きくなることで、該タイミングベルトやプーリ
に過大な力が作用して、それらの信頼性を損なう虞れも
ある。

【０００６】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、タイミングベルト等
の無端伝動部材の張力変動を抑制することで、補機駆動
装置の騒音低減及び信頼性向上を図ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の解決手段では、カム軸側又はポンプ側の少
なくとも一方に角速度変動を減衰させるねじりダンパを
設けるとともに、無端伝動部材の張力をオートテンショ
ナによって調整し、全体として略一定に保つようにし
た。

【０００８】具体的には、請求項１記載の発明では、気
筒内の燃焼室に噴射ノズルから燃料を直接噴射する直接
噴射式ディーゼルエンジンにおける動弁系カム軸にカム
軸側従動輪が設けられる一方、上記噴射ノズルに高圧燃
料を供給する燃料噴射ポンプの入力軸にポンプ側従動輪
が設けられ、これら従動輪が共通の無端伝動部材により
クランク軸上の駆動輪に駆動連結されている補機駆動装
置を前提とする。そして、上記従動輪及び駆動輪間の無
端伝動部材のスパンのうち、緩み側スパンを押圧して該
無端伝動部材の張力を常時調整するオートテンショナ
と、上記カム軸及びカム軸側従動輪若しくはポンプ入力
軸及びポンプ側従動輪の少なくとも一方に設けられ、軸
の角速度変動を減衰させるねじりダンパとを備える構成
とする。

【０００９】この構成によれば、ねじりダンパによりカ
ム軸又はポンプ入力軸の角速度変動が減衰されるので、
無端伝動部材の張力の変動を抑制できる。また、オート
テンショナにより無端伝動部材の張力が常時調整される
ことによっても該無端伝動部材の張力の変動を抑制でき
る。さらに、上記無端伝動部材の張力がオートテンショ
ナにより調整されて、運転条件の変化や経年変化によら
ず全体として略一定に保たれるので、ねじりダンパによ
る角速度変動の減衰作用を狙い通りに発揮させることが
できる。このことにより、無端伝動部材の張力の変動を
十分に抑制して、騒音低減及び信頼性向上を図ることが
できる。

【００１０】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明におけるねじりダンパはカム軸側に設けられてお
り、カム軸側従動輪は緩み側スパンの無端伝動部材が進
入するように配置されている構成とする。

【００１１】このことで、無端伝動部材の緩み側スパン
にオートテンショナが設けられていて、かつ該緩み側ス
パンの無端伝動部材が進入するカム軸側従動輪におい
て、角速度変動がねじりダンパにより減衰されるように
なっているので、ねじりダンパによる角速度変動の減衰
と、オートテンショナによる無端伝動部材の張力調整と
の相互作用を高めて、無端伝動部材の張力の変動を極め
て有効に低減できる。

【００１２】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
記載の発明における燃料噴射ポンプは、７０ＭＰａ以上
の高圧の燃料を吐出するものとする。このことで、燃料
噴射ポンプの吐出圧は極めて高いので、該燃料噴射ポン
プの入力軸のトルク変動に起因する騒音増大や信頼性の
低下という不具合が生じ易い。したがって、このような
燃料噴射ポンプを駆動する補機駆動装置において、上記
請求項１又は２記載の発明の如く無端伝動部材の張力の
変動を抑制する作用が特に有効になる。

【００１３】請求項４記載の発明では、請求項２又は３
に記載の発明において、ねじりダンパの重量はカム軸側
従動輪の１/２以上とし、かつ、ポンプ側従動輪の重量
は上記カム軸側従動輪の３/２以上とする。このこと
で、ねじりダンパの重量が具体化される。

【００１４】また、一般に、ポンプ側従動輪の重量はね
じりダンパを設けていないカム軸側従動輪と同程度のと
ころを、本発明では、上記カム軸側従動輪の３/２以上
となるように上記ポンプ側従動輪の重量を増大させてい
るので、回転慣性の増大によって角速度変動を減らすこ
とができる。このことにより、無端伝動部材の張力の変
動を一層低減することができ、騒音低減及び信頼性向上
の作用が高まる。

【００１５】請求項５記載の発明では、請求項４記載の
発明におけるポンプ側従動輪の重量は、カム軸側従動輪
とねじりダンパとの合計重量に対して１±１/４の範囲
内とする。このことで、ポンプ側従動輪の重量の最適な
範囲が具体化される。

【００１６】請求項６記載の発明では、請求項１〜５の
いずれか１つに記載の補機駆動装置は、無端伝動部材の
張り側スパンに作用する張力の最大値が１５００Ｎ以上
であるものとする。このことで、無端伝動部材に作用す
る張力の大きさが具体化され、このように張力の変動に
伴い極めて大きな張力が作用するような無端伝動部材に
適用することで、その張力の変動を抑制する作用が特に
有効なものになる。

【００１７】請求項７記載の発明では、請求項２記載の
発明における無端伝動部材は、内周側に歯部を有するタ
イミングベルトとし、カム軸側駆動輪、ポンプ側従動輪
及び駆動輪はそれぞれ上記タイミングベルトの歯部に噛
み合う歯部を有するタイミングプーリとする。そして、
ねじりダンパは上記カム軸側のタイミングプーリに一体
的に組み付けられている構成とする。

【００１８】この構成では、ねじりダンパをカム軸側の
タイミングプーリに一体的に取り付けることで該タイミ
ングプーリからあまり突出しないように配置することが
でき、よって、上記ねじりダンパを設けることによるエ
ンジンの寸法増大を抑制できる。

【００１９】請求項８記載の発明では、請求項７記載の
発明において、ポンプ側プーリ及びクランクプーリの間
のタイミングベルトの張り側スパンをベルト外周側から
押圧するアイドラプーリを設けるものとする。

【００２０】このことで、アイドラプーリによりタイミ
ングベルトの向きを内周側に変えて、ポンプ側プーリに
対するタイミングベルトの係合範囲を十分に大きくする
ことができるので、燃料噴射ポンプの駆動負荷が大きく
ても、タイミングベルトとポンプ側プーリとの歯飛びを
防止できる。

【００２１】請求項９記載の発明では、請求項８記載の
発明におけるタイミングベルトの緩み側スパンは、ウオ
ータポンプを駆動するプーリに巻掛けられているものと
する。このことで、ウオータポンプの駆動機構を容易に
構成できる。また、この構成では、タイミングベルトの
張力の変動がウオータポンプの信頼性低下を招くことに
なるので、この場合にも、タイミングベルトの張力の変
動を抑制する作用が特に有効なものになる。

【００２２】請求項１０記載の発明では、請求項７記載
の発明におけるオートテンショナは、油圧式の減衰機構
を有するものとする。このことで、上気オートテンショ
ナによりタイミングベルトからのベルト反力を減衰させ
ることができる。

【００２３】請求項１１記載の発明では、請求項１０記
載の発明におけるオートテンショナは、タイミングベル
トの緩み側スパンが巻掛けられるテンショナプーリと、
先端部に上記テンショナプーリの回転軸の一端が片持ち
支持され、該テンショナプーリの回転軸と平行な軸心回
りに回動可能な回動アームと、該回動アームに連結され
た油圧式減衰機構とを備えており、カム軸側プーリに
は、上記タイミングベルトのベルト幅方向への移動を阻
止する鍔部が設けられている構成とする。

【００２４】すなわち、一般に、油圧式減衰機構を有す
るオートテンショナは、油圧式減衰機構のシリンダボデ
ィやピストンロッドが設けられている分だけ大型になる
が、この発明では、テンショナプーリを回動アームによ
り片持ち支持する構造としたので、両持ち支持する構造
に比べて、オートテンショナ全体のコンパクト化が図ら
れる。

【００２５】また、テンショナプーリを回動アームによ
り片持ち支持すると、該テンショナプーリが回転軸方向
に変位し易くなり、これに伴い、タイミングベルトがベ
ルト幅方向にずれ易くなることが考えられるが、本発明
では、カムプーリに鍔部を設けているので、上記タイミ
ングベルトのずれを防止できる。

【００２６】請求項１２記載の発明では、請求項１〜１
１のいずれか１つに記載の発明における直接噴射式ディ
ーゼルエンジンは、各気筒毎に吸気弁及び排気弁が合計
４つ以上配設されているものとする。

【００２７】このことで、例えば各気筒毎に吸気弁及び
排気弁が１つづつ配設されているエンジンに比べて、カ
ム軸へのバルブ反力が大きくなるので、該カム軸の１回
転あたりのトルク変動が相対的に大きくなり、これに伴
いタイミングベルトの張力の変動も大きくなり易い。従
って、このようなエンジンに装備された補機駆動装置に
おいて、無端伝動部材の張力の変動を抑制する作用が特
に有効に発揮される。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。

【００２９】図２及び図３は、本発明の実施形態に係る
直接噴射式ディーゼルエンジンＥの外観を示し、このエ
ンジンＥは、シリンダブロック１の上面にシリンダヘッ
ド２（図４参照）が取り付けられて一体とされ、その内
部に、上記シリンダブロック１に支持されたクランク軸
３の延びる前後方向（図３の上下方向）に沿って図示し
ない４つのシリンダ（気筒）が形成された直列４気筒エ
ンジンである。

【００３０】尚、この明細書では、説明の便宜のために
上記シリンダブロック１の長手方向、即ちクランク軸３
の延びる方向をエンジンＥの前後方向とし、図３におけ
る下側をエンジンＥの前側と呼び、反対側（図３の上
側）をエンジンＥの後側と呼ぶ。また、上記エンジンＥ
の前後方向に直交する左右方向（図２及び図３における
左右方向）において、上記エンジンＥの前側を向いて右
側（図２及び図３における左側）をエンジンＥの右側と
呼び、反対側（図２及び図３の右側）をエンジンＥの左
側と呼ぶものとする。

【００３１】上記エンジンＥの前端には、クランク軸３
の回転に同期してカム軸４（図４参照）や燃料噴射ポン
プ５（図７参照）等を駆動する補機駆動装置Ａが配設さ
れており、該補機駆動装置Ａは、図２に示すように、シ
リンダブロック１の前端面に接合された鋼板製のシール
プレート６と、アッパーカバー７及びロアカバー８から
なる樹脂製のカバーとに囲まれて収容されている。ま
た、上記クランク軸３の前端部にはＶプーリ９が取り付
けられ、このＶプーリ９と、オルタネータ１０の入力軸
に設けたＶプーリ１０ａと、図示しない空調装置用コン
プレッサの入力軸に設けたＶプーリ１１とがＶベルト１
２により駆動連結されている。さらに、上記シリンダブ
ロック１の前端面には、図示しないエンジンマウントに
連結される連結部材１３が４本のボルト１４，１４，…
により取り付けられている。

【００３２】また、上記シリンダヘッド２の上面には、
図３に示すようにシリンダヘッドカバー１８が設けら
れ、さらに、該シリンダヘッドカバー１８の一部と、燃
料噴射ポンプ５及び該燃料噴射ポンプ５からの燃料供給
管１９とを覆う樹脂製の遮音カバー２０が設けられてい
る。

【００３３】尚、上記図２において、２２はシリンダブ
ロック１の下面に取り付けられたオイルパン、２３はタ
ーボ過給機、２４はオイルフィルタであり、２５は一端
（図の左端）がシリンダヘッド２に接続される一方、他
端が図示しないラジエータに接続されるウオータホース
である。また、上記図３において、２６はカム軸４によ
り駆動されるバキュームポンプである。

【００３４】上記エンジンＥは、いわゆるＳＯＨＣ（ S
ingle Over Head Cam ）型エンジンであり、図示しない
が、リンダヘッド２の左右方向中央部よりも左側に偏位
した位置において、４つのシリンダが前後方向に所定間
隔で配置されている一方、図４及び図５に示すように、
上記シリンダヘッド２の右側（両図の左側）に偏位した
位置には、カム軸４が前後方向に延びるように配置さ
れ、互いに所定間隔を空けて配置された６つの軸受部２
８，２８，…により回動自在に支持されている。

【００３５】上記シリンダヘッド２は、各シリンダを周
方向等間隔に４カ所で囲むように配置されたヘッドボル
ト２９，２９，…によりシリンダブロック１に締結され
ており、上記各シリンダの中心線に対応する位置には、
噴射ノズル３０，３０，…がそれぞれ噴孔を燃焼室に直
接臨ませて、かつ上記シリンダ中心線に沿って延びるよ
うに配設されている。また、該噴射ノズル３０，３０，
…をそれぞれ取り囲むように、各シリンダ毎に２つの吸
気バルブ３１，３１及び２つの排気バルブ３２，３２が
配設されている。そして、上記吸気バルブ及び排気バル
ブ３１，３２，…は、それぞれ、カム軸４に設けられた
吸気用カム４ａ，４ａ，…及び排気用カム４ｂ，４ｂ，
…により、ロッカーアーム３３，３３，…を介して開閉
されるようになっている。

【００３６】詳しくは、上記図５のみに示すように、排
気用ロッカーアーム３３は、それぞれ、カム軸４の斜め
上方に平行に支持されたロッカーシャフト３４に揺動可
能に支持されていて、一端部に設けられたカムローラ３
３ａを介してカム軸４の排気用カム４ｂに摺接する一
方、他端部に設けられた押接ボルト３３ｂを介して略Ｔ
字形状の押接部材３５に当接している。一方、上記カム
軸４の前端部には、図１に示すようにカムプーリ３６が
取り付けられていて、このカムプーリ３６と、クランク
軸３の前端側に取り付けたクランクプーリ３７と、燃料
噴射ポンプ５の入力軸５ａに取り付けたポンププーリ３
８とが、内周側に歯部を有するタイミングベルト３９に
より駆動連結されている。

【００３７】そして、上記クランク軸３の回転に同期し
てカム軸４が回転されると、排気用カム４ｂ，４ｂ，…
により排気用ロッカーアーム３３，３３，…が各シリン
ダ毎に所定のタイミングで揺動され、押接ボルト３３ｂ
が押接部材３５を押し下げることで、２つの排気バルブ
３２，３２がクランク軸３の回転に同期して開閉作動さ
れる。また、詳しくは示さないが、吸気バルブ３１，３
１，…も上記排気バルブ３２，３２，…と同様に開閉作
動される。このように、１本のカム軸４によりロッカー
アーム３３，３３，…を介して多数のバルブを開閉作動
させる構成なので、このエンジンＥでは、上記カム軸４
へのバルブ反力が極めて大きくなり、従って、カム軸４
の角速度変動は極めて大きい。

【００３８】上記燃料噴射ポンプ５は、図６及び図７に
示すように、シリンダブロック１及びシリンダヘッド２
に跨って取り付けられたブラケット４１によりエンジン
側に固定されている。すなわち、上記ブラケット４１
は、上記シリンダブロック１及びシリンダヘッド２の左
側面に沿って後方に延びるフランジ部４２が４本のボル
ト４３，４３，…によりシリンダブロック１の左側面に
締結され、かつ１本のボルト４４によりシリンダヘッド
２の左側面に締結されており、また、該フランジ部４２
の前端部からシリンダブロック１の前端面に沿って延び
る連結部４２ａが、エンジンマウントの連結部材１３と
共にボルト１４によりシリンダブロック１前端面に締結
されている。さらに、上記ブラケット４１には、フラン
ジ部４２の前端部からシリンダブロック１前端面と略同
一平面内で反対側に延びる取付けフランジ部４６が一体
的に形成されている。

【００３９】上記燃料噴射ポンプ５は、入力軸５ａが上
記取付けフランジ部４６の孔部４６ａを貫通するよう
に、該取付けフランジ部４６にボルトにより取り付けら
れている。この燃料噴射ポンプ５は、図示しないが、１
つのプランジャの作動により各シリンダ毎の噴射ノズル
３０に個別に燃料を供給する分配型のもので、４つのカ
ム山によりそれぞれプランジャを往復動させるカムと、
該プランジャからの燃料を分配して、燃料供給管１９，
１９，…により噴射ノズル３０，３０，…に個別に送給
する分配器とを備えている。そして、クランク軸３の回
転に同期して上記入力軸５ａが回転されると、その１回
転する間に各シリンダ毎の所定の燃料噴射タイミングで
合計４回プランジャが作動され、送給される燃料の圧力
によって噴射ノズル３０，３０，…が開いて、燃焼室内
に高圧の燃料が直接噴射されるようになっている。ま
た、上記燃料噴射ポンプ５の吐出圧力が例えば７０ＭＰ
ａ以上と極めて高いので、入力軸５ａの駆動トルクが大
きく変動し、ポンププーリ３８の角速度変動が極めて大
きくなる。

【００４０】次に、本発明の特徴部分である補機駆動装
置Ａについて詳細に説明する。

【００４１】上記補機駆動装置Ａは、それぞれタイミン
グプーリからなるカムプーリ３６と、クランクプーリ３
７と、燃料噴射ポンプ５のポンププーリ３８とをタイミ
ングベルト（無端伝動部材）３９により駆動連結したも
のにおいて、トルク変動の大きいカムプーリ３６に角速
度変動を減衰させるねじりダンパ５０を設けるととも
に、タイミングベルト３９の緩み側スパンにオートテン
ショナ５１を設け、さらに、上記カム軸４と同様にトル
ク変動の大きいポンププーリ３８の重量を増大させたも
のである。

【００４２】具体的には、図１に示すように、タイミン
グベルト３９は、上記カムプーリ３６、クランクプーリ
３７及びポンププーリ３８の他、ウオータポンプ（図示
せず）を駆動するウオータポンププーリ５３に巻掛けら
れており、オートテンショナ５１のテンショナプーリ５
４及びアイドラプーリ５５によりベルト内周側に変角さ
れてレイアウトされている。そして、クランク軸３が同
図において時計回り方向に回転されると、上記カムプー
リ３６、クランクプーリ３７、ポンププーリ３８、及び
ウオータポンププーリ５３が時計回り方向に回転され、
同時に、上記テンショナプーリ５４及びアイドラプーリ
５５が同図において反時計回り方向に回転される。

【００４３】すなわち、上記カムプーリ３６は、張力が
相対的に小さい緩み側スパン（図１の左側）のタイミン
グベルト３９が進入するように配置されており、該緩み
側スパンにウオータポンププーリ３８及びテンショナプ
ーリ５４が配置されている。このようにカム軸４及び燃
料噴射ポンプ５を駆動するためのタイミングベルト３９
によりウオータポンプを駆動する構成とすることで、該
ウオータポンプの駆動機構を容易に構成できる。

【００４４】一方、上記ポンププーリ３８は、張り側ス
パン（図１の右側）のタイミングベルト３９が進出する
ように配置されており、該ポンププーリ３８とクランク
プーリ３７との間にはアイドラプーリ５５が配置されて
いる。このアイドラプーリ５５はタイミングベルト３９
の張り側スパンをベルト外周側から押圧していて、該タ
イミングベルト３９は、ポンププーリ３８に対する巻掛
け範囲が十分に大きくなるようにベルト内周側に向きを
変えられている。このことで、燃料噴射ポンプ５の駆動
負荷が大きくても、タイミングベルト３９とポンププー
リ３８との歯飛びを防止することができ、よって、燃料
噴射ポンプ５の作動を安定確保できる。

【００４５】上記カムプーリ３６は、ピッチ円の直径が
クランクプーリ３７の２倍の長さとされ、図８及び図９
に示すように、内周部には回転軸の軸線ｘ１が延びる方
向に突出した円筒状のボス部３６ａが設けられる一方、
外周側には、タイミングベルト３９の歯部と噛み合う歯
部が全周に亘って形成されている。さらに、上記カムプ
ーリ３６の外周側には、軸線ｘ１方向の両端部にそれぞ
れ鍔部３６ｂ，３６ｂが設けられていて、この鍔部３６
ｂ，３６ｂにより上記タイミングベルト３９のベルト幅
方向のずれが阻止されるようになっている。

【００４６】また、上記ボス部３６ａには、先端側から
環状のねじりダンパ５０が外嵌合状態で圧入されてい
て、カムプーリ３６及びねじりダンパ５０が一体回転す
るようになっている。このねじりダンパ５０は、上記カ
ムプーリ３６の内周側で軸線ｘ１方向にタイミングベル
ト３９と重なるように配置されているので、該カムプー
リ３６からあまり突出しておらず、このことで、ねじり
ダンパ５０を設けることによるエンジンＥの軸線ｘ１方
向の寸法増大を抑制できる。

【００４７】上記ねじりダンパ５０は、外周側のマス部
材５０ａと内周側のスリーブ５０ｂとその間の制震ゴム
５０ｃとを一体的に加硫接着したもので、マス部材５０
ａの重量及び制震ゴム５０ｃの振動吸収特性の設定によ
り所要の減衰特性が得られるものである。この実施形態
では、例えば上記ねじりダンパ５０の重量をカムプーリ
３６の単体としての重量と略同一にしているが、上記ね
じりダンパ５０の重量はカムプーリ３６の単体としての
重量の１/２以上とすれば、十分な減衰作用が得られ
る。

【００４８】尚、上記カムプーリ３６には、軸線ｘ１方
向に貫通する２つの貫通孔３６ｃ，３６ｃが直径方向に
互いに対称位置に形成され、一方、上記ねじりダンパ５
０にも、上記カムプーリ３６の貫通孔３６ｃ，３６ｃに
対応する位置に貫通孔５０ｄ，５０ｄ，…が形成されて
いて、作業者がカムプーリ３６をカム軸４へ取り付ける
際、上記貫通孔５０ｄ，３６ｃを通してシリンダヘッド
２側に記された合わせマーク（図示せず）を確認できる
ようになっている。

【００４９】一方、上記ポンププーリ３８は、カムプー
リ３６と同様にピッチ円の直径がクランクプーリ３７の
２倍の長さとされており、また、重量が大きくなるよう
に肉厚に形成されている。すなわち、上記ポンププーリ
３８の重量は、本来、略同径のカムプーリ３６単体の重
量と同程度になるところを、この実施形態では、該カム
プーリ３６単体の約２倍の重量としており、イナーシャ
（回転慣性）の増大によりポンププーリ３８の角速度変
動を減少できるようになっている。尚、上記ポンププー
リ３８の重量はカムプーリ３６の単体の重量の３/２以
上とすることが好ましい。

【００５０】一方、上記ポンププーリ３８の重量を大き
くし過ぎると、燃料噴射ポンプ５の駆動における動力損
失が無為に増大することになるので、ポンププーリ３８
の重量は後述の如く上記カムプーリ３６とねじりダンパ
５０との合計重量に対して１±１/４の範囲内にとどめ
ることが好ましい。

【００５１】上記オートテンショナ５１は、図１０及び
図１１にも示すように、タイミングベルト３９の緩み側
スパンにベルト外周側から係合するテンショナプーリ５
４と、該テンショナプーリ５４を外側（回転軸の軸線方
向の一側）から回転自在に片持ち支持し、かつ回動軸
（回動支点）５１ａの周りに回動させる回動アーム５６
とを備えており、シリンダブロック１側に締結固定され
た油圧シリンダ（減衰機構）５７により、上記回動アー
ム５６を上記タイミングベルト３９側に回動付勢するよ
うになっている。

【００５２】すなわち、上記油圧シリンダ５７は、シリ
ンダボディ５７ａに進退可能に設けられたピストンロッ
ド５７ｂにより回動アーム５６に連結されていて、図示
しないが、上記シリンダボディ５７ａの内部に配設した
コイルバネにより上記ピストンロッド５７ｂを伸び側に
移動させるようになっている。このことで、上記テンシ
ョナプーリ５４は、タイミングベルト３９の動きに追随
して該タイミングベルト３９を常時押圧し、その張力を
常時調整することができるので、上記タイミングベルト
３９の全体としての張力は、運転条件の変化やベルトの
伸び等の経年変化によらず、略一定に保たれる。

【００５３】また、上記油圧シリンダ５７は、シリンダ
ボディ５７ａ内に圧油の流通抵抗によりピストンロッド
５７ｂの縮み側への移動を規制する油圧ダンパ構造を備
えており、このことで、回動アーム５６及びテンショナ
プーリ５４を介して伝達されるタイミングベルト３９か
らの反力を減衰するようになっている。

【００５４】さらに、上記オートテンショナ５１では、
テンショナプーリ５４を回動アーム５６によりエンジン
前端側（図１１の上方）から片持ち支持する構造とした
ので、両持ち支持する構造に比べて全体としてコンパク
トになっている。一方、テンショナプーリ５４に作用す
るベルト反力により回動アーム５６が揺動されて上記テ
ンショナプーリ５４が回同軸５１ａの延びる方向に変位
することで、タイミングベルト３９がベルト幅方向にず
れることが考えられるが、上述の如くカムプーリ３６に
鍔部３６ｂ，３６ｂを設けているので、タイミングベル
ト３９のずれに起因する走行不良等の発生を防止でき
る。

【００５５】したがって、この実施形態に係る補機駆動
装置Ａによれば、まず、カムプーリ４にねじりダンパ５
０を取り付けて、カム軸４の角速度変動を減衰させると
ともに、タイミングベルト３９の緩み側スパンをオート
テンショナ５１により押圧して、常時、張力を調整する
ようにしたので、上記タイミングベルト３９の張力の変
動を抑制することができる。

【００５６】その際、上記オートテンショナ５１により
エンジンＥの運転条件の変化や経年変化によらずタイミ
ングベルト３９の張力が全体として略一定に保たれるこ
とで、ねじりダンパ５０による角速度変動の減衰作用を
狙い通りに発揮させることができる。しかも、上記カム
プーリ３６は、タイミングベルト３９の緩み側スパンが
進入するように配置されているので、ねじりダンパ５０
による角速度変動の減衰とオートテンショナ５１による
張力調整との相互作用を高めることができる。

【００５７】具体的に、従来例の如くねじりダンパー５
０を取り付けていない場合、タイミングベルト３９の張
り側スパンの張力の最大値は、図１２に一点鎖線で示す
ようにエンジン回転数が約２６００ｒｐｍのところで極
めて大きな値（ピーク）を示している。これに対し、カ
ムプーリ３６にねじりダンパ５０を取り付けた場合、同
図に実線で示すように、上記のエンジン回転数が約２６
００ｒｐｍのときの角速度変動が有効に減衰されて、こ
の回転域におけるタイミングベルト３９の張力の変動が
低減されている上、張力の最大値（ピーク）も低くなっ
ていることが分かる。

【００５８】また、上記補機駆動装置Ａによれば、ポン
ププーリ３８の重量をカムプーリ３６単体の約２倍と
し、該カムプーリ３６とねじりダンパ５０とを合わせた
合計の重量と略同一としているので、ポンププーリ３８
のイナーシャ（回転慣性）の増大により角速度変動を減
少させることができ、タイミングベルト３９の張力の変
動を一層低減させることができる。

【００５９】具体的には、上記図１２において点線で示
すように、ねじりダンパ５０を設けた上で、上記ポンプ
プーリ３８の重量を増大させたものでは、ねじりダンパ
５０を設けただけのもの（同図に実線で示す）よりも張
力の最大値がさらに低くなっていることが分かる。ま
た、ポンププーリ３８のイナーシャを増大させると、ア
イドラプーリ５５に作用する荷重（アイドラ荷重）、及
びポンププーリ３８の角速度変動はいずれも図１３に示
すように低下するが、一方で、上記ポンププーリ３８の
重量増大に伴い、燃料ポンプ５の駆動における動力損失
が無為に増大することになるので、好ましくない。

【００６０】そこで、この実施形態では、補機駆動装置
Ａからの騒音レベルを基準にしてポンププーリ３８の重
量を決定している。すなわち、上述の如くカムプーリ３
６にねじりダンパ５０を取り付けて、ポンププーリ３８
の重量は増大させない場合、図１４に実線で示すよう
に、エンジンＥの常用回転域でタイミングベルト３９の
ばたつきに起因して騒音レベルが特に高くなるピークが
現れ、運転者は耳障りに感じる。

【００６１】これに対し、ポンププーリ３８の重量を増
大させることで、同図に点線及び一点鎖線でそれぞれ示
すように、ポンププーリ３８のイナーシャの増大により
角速度変動を抑制して、タイミングベルト３９の張力変
化を抑えることができ、騒音を低減できることが分か
る。ここで、上記の点線で示す場合には、騒音レベルの
ピークは実線で示す場合よりも低いものの耳障りな感じ
は残っているが、さらにポンププーリ３８の重量を増大
させた上記の一点鎖線で示す場合には、騒音レベルのピ
ークは現れず、耳障りな騒音が解消される。

【００６２】従って、上記補機駆動装置Ａでは、ポンプ
プーリ３８の重量を、上記図１４に一点鎖線で示す場合
のポンププーリ３８の重量、即ちカムプーリ３６とねじ
りダンパ５０との合計重量の約２倍としており（このと
きのポンププーリ３８のイナーシャを図１３にＩｎ０と
して示す）、このことで、燃料ポンプ５の駆動における
動力損失の無為の増大を抑制しつつ、補機駆動装置Ａの
騒音低減及び信頼性向上を実現することができる。

【００６３】ところで、この実施形態のエンジンＥは、
燃焼室に直接燃料を噴射する直接噴射式ディーゼルエン
ジンであり、燃料噴射ポンプ５の吐出圧力が極めて高い
ことから、ポンププーリ３８の角速度変動はかなり大き
い。しかも、各シリンダ毎に４つのバルブ３１，３２，
…が配設されているので、カム軸４の角速度変動もかな
り大きい。このため、上述の如くタイミングベルト３９
の張力の変動を抑制していても、図１４に示すように、
該タイミングベルト３９の張り側スパンに作用する張力
の最大値は１５００Ｎ以上でかなり大きくなっている。
このように、タイミングベルト３９の張力の変動が大き
く、これに伴い騒音増大や信頼性の低下という不具合が
生じ易いエンジンＥに対しこの実施形態の補機駆動装置
Ａを適用することで、タイミングベルト３９の張力の変
動を抑制するという効果が極めて有効なものになる。

【００６４】加えて、上記補機駆動装置Ａでは、タイミ
ングベルト３９の緩み側スパンをウオータポンププーリ
５３に巻掛けて駆動するようにしており、この構成で
は、タイミングベルト３９の張力の変動が上記ウオータ
ポンプの信頼性低下を招くことにもなる。従って、この
点でも、上述の如くタイミングベルト３９の張力の変動
を抑制できるという効果が有効に発揮される。

【００６５】（他の実施形態）尚、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その他、種々の実施形態
を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、
補機駆動装置Ａを各気筒毎に４つのバルブ３１，３２，
…を有するエンジンＥに適用しているが、これに限ら
ず、例えば、各気筒毎に２つのバルブ３１，３２，…を
有するエンジンに適用してもよい。また、カム軸４及び
燃料噴射ポンプ５をタイミングベルト３９を介して駆動
するようにしているが、これに限らず、例えばチェーン
を介して駆動するようにしてもよい。

【００６６】また、上記実施形態では、タイミングベル
ト３９の緩み側スパンに油圧式のオートテンショナ５１
を配設しているが、オートテンショナは油圧式のもので
なくてもよい。

【００６７】さらに、上記実施形態では、ねじりダンパ
５０をカムプーリ３６に取り付けているが、これに限ら
ず、ねじりダンパをポンププーリ３８に取り付けるよう
にしてもよい。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明における直接噴射式ディーゼルエンジンの補機駆動装
置によれば、ねじりダンパ及びオートテンショナにより
無端伝動部材の張力の変動を抑制することができ、特
に、上記オートテンショナによりねじりダンパの作用を
狙い通りに発揮させることで、無端伝動部材の張力の変
動を十分に抑制して、騒音低減及び信頼性向上を図るこ
とができる。

【００６９】請求項２記載の発明によれば、ねじりダン
パ及びオートテンショナの相互作用を高めることで、無
端伝動部材の張力の変動を極めて有効に低減できる。

【００７０】請求項３記載の発明では、特に燃料噴射ポ
ンプのトルク変動が大きいものにおいて、無端伝動部材
の張力の変動を抑制できるという作用が有効になる。

【００７１】請求項４記載の発明によれば、ポンプ側従
動輪の回転慣性の増大により角速度変動を減らすことが
できるので、騒音低減及び信頼性向上の効果を一層高め
ることができる。

【００７２】請求項６記載の発明では、無端伝動部材に
作用する張力が極めて大きい場合に適用することで、そ
の張力の変動を抑制する作用が特に有効なものになる。

【００７３】請求項７記載の発明によれば、ねじりダン
パを取り付けることに伴うエンジンの寸法増大を抑制で
きる。

【００７４】請求項８記載の発明によれば、燃料噴射ポ
ンプの駆動負荷が大きくても、タイミングベルトとポン
プ側プーリとの歯飛びを防止できる。

【００７５】請求項９記載の発明では、ウオータポンプ
の駆動機構を容易に構成でき、また、タイミングベルト
の張力の変動を抑制する作用が特に有効なものになる。

【００７６】請求項１０記載の発明によれば、オートテ
ンショナによりタイミングベルトの反力を減衰できる。

【００７７】請求項１１記載の発明によれば、タイミン
グベルトのずれによる走行不良を防止しつつ、オートテ
ンショナ全体のコンパクト化が図られる。

【００７８】請求項１２記載の発明では、カム軸へのバ
ルブ反力が大きいエンジンにおいて、無端伝動部材の張
力の変動を抑制する作用が特に有効に発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る補機駆動装置の構成を
示す正面図である。

【図２】図１の補機駆動装置を装備したエンジンの正面
図である。

【図３】図２の平面図である。

【図４】ロッカーシャフト等を省略した状態でシリンダ
ヘッドの構成を示す正面図である。

【図５】ロッカーアームにより排気バルブを開閉作動さ
せる構成を示す説明図である。

【図６】燃料噴射ポンプのブラケットをエンジン側へ取
り付ける構成を示す正面図である。

【図７】図６の平面図である。

【図８】カムプーリ及びねじりダンパの構成を示す正面
図である。

【図９】図８の IX-IX 線における断面図である。

【図１０】オートテンショナの構成を示す正面図であ
る。

【図１１】図１０の XI-XI 線における断面図である。

【図１２】タイミングベルトの張り側スパンに作用する
張力の最大値とエンジン回転数との関係を示すグラフ図
である。

【図１３】ポンププーリのイナーシャの増減変化に対す
る、アイドラ荷重の変化及びポンププーリの角速度変動
の変化をそれぞれ示すグラフ図である。

【図１４】ねじりダンパを設けて、ポンププーリの重量
を変化させたときの、エンジン回転数の変化に対する騒
音レベルの変化を示すグラフ図である。

【符号の説明】

Ａ 補機駆動装置 Ｅ 直接噴射式ディーゼルエンジン ３ クランク軸 ４ カム軸 ５ 燃料噴射ポンプ ５ａ 燃料噴射ポンプの入力軸 ３０ 噴射ノズル ３１ 吸気バルブ ３２ 排気バルブ ３３ ロッカーアーム ３６ カムプーリ（カム軸側従動輪） ３６ｂ カムプーリの鍔部 ３７ クランクプーリ（駆動輪） ３８ ポンププーリ（ポンプ側従動輪） ３９ タイミングベルト（無端伝動部材） ５０ ねじりダンパ ５１ オートテンショナ ５３ ウオータポンププーリ ５４ オートテンショナのテンショナプーリ ５５ アイドラプーリ ５６ オートテンショナの回動アーム ５７ オートテンショナの油圧シリンダ（減衰
機構）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｆ 1/38 Ｆ１６Ｆ 1/38 Ｇ 15/126 15/126 Ｂ Ｆ１６Ｈ 7/02 Ｆ１６Ｈ 7/02 Ａ 7/12 7/12 Ａ 55/38 55/38 Ａ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気筒内の燃焼室に噴射ノズルから燃料を
   直接噴射する直接噴射式ディーゼルエンジンにおける動
   弁系カム軸にカム軸側従動輪が設けられる一方、上記噴
   射ノズルに高圧燃料を供給する燃料噴射ポンプの入力軸
   にポンプ側従動輪が設けられ、これら従動輪が共通の無
   端伝動部材によりクランク軸上の駆動輪に駆動連結され
   ている補機駆動装置において、 上記従動輪及び駆動輪間の無端伝動部材のスパンのう
   ち、緩み側スパンを押圧して該無端伝動部材の張力を常
   時調整するオートテンショナと、 上記カム軸及びカム軸側従動輪若しくはポンプ入力軸及
   びポンプ側従動輪の少なくとも一方に設けられ、軸の角
   速度変動を減衰させるねじりダンパとを備えていること
   を特徴とする直接噴射式ディーゼルエンジンの補機駆動
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 ねじりダンパはカム軸側に設けられており、 カム軸側従動輪は緩み側スパンの無端伝動部材が進入す
   るように配置されていることを特徴とする直接噴射式デ
   ィーゼルエンジンの補機駆動装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、 燃料噴射ポンプは７０ＭＰａ以上の高圧の燃料を吐出す
   るものであることを特徴とする直接噴射式ディーゼルエ
   ンジンの補機駆動装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は３において、 ねじりダンパの重量はカム軸側従動輪の１/２以上であ
   り、 ポンプ側従動輪の重量は上記カム軸側従動輪の３/２以
   上であることを特徴とする直接噴射式ディーゼルエンジ
   ンの補機駆動装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、 ポンプ側従動輪の重量は、カム軸側従動輪とねじりダン
   パとの合計重量に対して１±１/４の範囲内にあること
   を特徴とする直接噴射式ディーゼルエンジンの補機駆動
   装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１つにおいて、 無端伝動部材の張り側スパンに作用する張力の最大値は
   １５００Ｎ以上であることを特徴とする直接噴射式ディ
   ーゼルエンジンの補機駆動装置。
7. 【請求項７】 請求項２において、 無端伝動部材は内周側に歯部を有するタイミングベルト
   であり、 カム軸側駆動輪、ポンプ側従動輪及び駆動輪はそれぞれ
   上記タイミングベルトの歯部に噛み合う歯部を有するタ
   イミングプーリであり、 ねじりダンパは上記カム軸側のタイミングプーリに一体
   的に組み付けられていることを特徴とする直接噴射式デ
   ィーゼルエンジンの補機駆動装置。
8. 【請求項８】 請求項７において、 ポンプ側プーリ及びクランクプーリの間のタイミングベ
   ルトの張り側スパンをベルト外周側から押圧するアイド
   ラプーリが設けられていることを特徴とする直接噴射式
   ディーゼルエンジンの補機駆動装置。
9. 【請求項９】 請求項８において、 タイミングベルトの緩み側スパンは、ウオータポンプを
   駆動するプーリに巻掛けられていることを特徴とする直
   接噴射式ディーゼルエンジンの補機駆動装置。
10. 【請求項１０】 請求項７において、 オートテンショナは油圧式の減衰機構を有するものであ
    ることを特徴とする直接噴射式ディーゼルエンジンの補
    機駆動装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、 オートテンショナは、 タイミングベルトの緩み側スパンが巻掛けられるテンシ
    ョナプーリと、 先端部に上記テンショナプーリの回転軸の一端が片持ち
    支持され、該テンショナプーリの回転軸と平行な軸心回
    りに回動可能な回動アームと、 上記回動アームに連結された油圧式減衰機構とを備えて
    おり、 カム軸側プーリには、上記タイミングベルトのベルト幅
    方向への移動を阻止する鍔部が設けられていることを特
    徴とする直接噴射式ディーゼルエンジンの補機駆動装
    置。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれか１つにおい
    て、 各気筒毎に吸気弁及び排気弁が合計４つ以上配設されて
    いることを特徴とする直接噴射式ディーゼルエンジンの
    補機駆動装置。