JP6501182B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本願発明は、補機の取り付け構造に特徴を有する内燃機関に関するもので、特に、キャブオーバ型車両の座席の下方に気筒を鉛直線に対して大きく傾斜させた姿勢で配置されるスラント型の車両用内燃機関を好適な対象にしている。

内燃機関はオルタネータ等の補機を備えており、これらの補機は、シリンダブロックの一端面の外側に配置され補機駆動ベルトで駆動される。補機の取り付け構造はその種類によって相違しており、オルタネータの場合は、補機駆動ベルトの張力調節のために、回転軸心方向から見た左右方向の一方の部位を中心にして回動させ得るように取り付けられている。

従って、オルタネータは外周面の外側に突出した２か所のボス部を有しており、一方のボス部は、シリンダブロックに設けた第１の支持部に回転可能にボルトで連結されて、他方のボス部は、シリンダブロックに設けた第２の支持部にボルトで固定されており、他方の支持部のボルト挿通穴を長穴とすることにより、姿勢を変更できるようになっている。

さて、座席の下方に機関本体を配置したキャブオーバー車が広く使用されており、小型キャブオーバー車の場合、機関本体を、気筒を鉛直線に対して大きく傾斜させた姿勢にしていることが一般的である。すなわち、小型キャブオーバー車では、スラント型内燃機関が使用されている。

そして、キャブオーバー車にスラント型内燃機関を搭載した場合、オルタネータは座席に近接するようにして配置されるのが普通であるが、オルタネータのケーブル接続用コネクタの配置が問題になる。

すなわち、オルタネータは座席に近接しているので、オルタネータの上面にコネクタを配置することはできず、従って、コネクタは、回転軸線方向から見てシリンダブロックに遠い部位か近い部位に設けることになるが、シリンダブロックから遠い部位に設けると、機関の振動がコネクタに強く作用して接続不良を招来するおそれがあり、他方、シリンダブロックに近い側に設けると、コネクタがオルタネータにおける一方のボス部に干渉してしまう。

また、オルタネータは、上記の通り、その一端部を中心に回動するように取り付けることで補機駆動ベルトの張力調節を行っており、従って、ケーブル（ハーネス）は、オルタネータの回動を許容する長さにしておかねばならないが、コネクタをシリンダブロックから遠い部位に設けると、コネクタが回動支点から遠い箇所に位置することにより、オルタネータの回動を許容するためにはケーブルを長くせねばならず、このため、コストが嵩むのみならず、ケーブルの保持手段を講じる等の必要が生じて組み付けの作業性が悪化するのであった。

この点については、コネクタをシリンダブロックの側に配置しつつ、オルタネータの一方のボス部とコネクタとを軸線方向にずらしたらよいと云えるが、オルタネータの一方のボス部を軸線方向にずらすと、シリンダブロックの一方の支持部がシリンダブロックの端面からクランク軸線方向に突出してしまうことがあり、すると、シリンダブロックの鋳造性が悪化したり、端面の切削加工に多大の手間がかかったりする。

他方、特許文献１には、オルタネータの一方のボス部を、機関本体の一端面（クランク軸線方向に向いて端面）に固定したマウントブラケットに連結することが開示されており、この特許文献１のように、シリンダブロックとは別部材の補機ブラケットを使用すると、シリンダブロックの鋳造性や加工性の問題は解消できると云える。

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しかし、特許文献１のように機関本体の一端面にマウントブラケットを設けた構成では、マウントブラケットは補機駆動ベルトや他の部材と干渉しないように設計せねばならないため、設計が面倒であると共にスペースを有効利用できないという問題がある。また、機関本体の一端面はフロントカバーで構成されていることが普通であるが、フロントカバーは一般にアルミ製であって高い強度を確保するには相当に厚くせねばならないため、機関の重量が必要以上に増大してしまうという問題がある。

本願発明は、このような現状を改善しようとするものである。

本願発明の内燃機関は、
「クランク軸の一端部を第１ジャーナルで回転自在に支持しているシリンダブロックと、
前記クランク軸のうち前記第１ジャーナルの外側に突出した端部に設けたクランクプーリと、
前記クランクプーリに巻き掛けられた補機駆動ベルトと、
前記シリンダブロックの外面に固定された補機ブラケットに取り付けられていて前記補機駆動ベルトで駆動される間接支持式補機とを有しており、
前記補機ブラケットは、前記シリンダブロックの外周部でかつ前記第１ジャーナルの外側の部位に設けたブラケット支持部に固定されている」
という基本構成になっている。

そして、上記基本構成において、
「前記ブラケット支持部は、前記シリンダブロックのうち前記クランクプーリの側に向いた一端部において前記クランク軸線と直交しかつ気筒軸線と直交した方向に突出しており、
更に、前記シリンダブロックのうち前記クランクプーリの側に向いた一端面に、内側にへこんだ凹所が、前記ブラケット支持部まで広がるように形成されており、前記凹所に、前記第１ジャーナル又はその近傍部と前記ブラケット支持部とを繋ぐ補強リブが、前記クランク軸線と略直交しかつ気筒軸線と略直交した方向に延びるように一体に形成されている」
という構成になっている。

本願発明では、補機ブラケットはシリンダブロックの外周部（側面）に設けているため、補機ブラケットが補機駆動ベルトや他の部材と干渉することはない。従って、他の部材の配置を変更することは不要であり、設計の手間を抑制できると共にスペースも有効利用できる。また、フロントカバーはシリンダブロックの一端面に重なるため、フロントカバーを設けている場合にも問題なく適用できる。

間接支持式補機がオルタネータである場合、コネクタをシリンダブロックと対向した面に配置しても、補機ブラケットはコネクタと干渉しない位置にずらして設定できるため、キャブオーバー車の内燃機関に好適である。

そして、シリンダブロックには、補機駆動ベルトの周回により、補機ブラケットを介して強い外力が作用するため、波及した外力によってブラケット支持部やその周辺部が僅かながら変形し、補機ブラケットの姿勢が変化することで、補機のプーリの回転にこじれが生じるおそれがないとも云えないが、本願発明では、補機ブラケットは、シリンダブロックにおいて厚肉で強度が高い第１ジャーナルの外周外側に配置されており、しかも、ブラケット支持部と第１ジャーナル又はその近傍部とが補強リブで繋がっているため、ブラケット支持部の高い剛性を確保して、補機ブラケットの高い支持強度を確保できる。その結果、補機の円滑な駆動を確保できる。

また、補強リブはシリンダブロックに一体に鋳造されるものであるため、加工の手間の問題は生じない。従って、本願発明によると、間接支持式補機の取り付けの融通性に優れるものでありながら、シリンダブロックの鋳造性・加工性・強度が損なわれることもない。このため、キャブオーバー車におけるオルタネータの取り付けに適用すると、特に好適である。

実施形態に係る内燃機関の全体の概略正面図である。 シリンダブロックの要部斜視図である。 （Ａ）は補機ブラケットを取り付けた状態でのシリンダブロックの部分斜視図、（Ｂ）は補機ブラケットを取り付けていない状態でのブラケット支持部の斜視図である。 オルタネータを取り付けた状態での正面図である。 （Ａ）は図４の VA-VA視図、（Ｂ）はクランクプーリを表示した状態での部分正面図である。

(1).内燃機関の概略
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、内燃機関の概略を図１に基づいて説明する。図１は内燃機関をクランク軸線方向から見た正面図であり、方向を示す文言については、図１の紙面と直交した方向（クランク軸線方向）を前後方向として定義している。上下方向は重力方向である。

本実施形態の内燃機関は、キャブオーバー車において座席Ｓの下方に配置されるスラント型であり、気筒軸線Ｏ１が水平面Ｏ２に対して３０°程度の角度を成すように大きく傾斜している。内燃機関は、シリンダブロック１とその頂面に固定されたシリンダヘッド２とを備えており、シリンダブロック１の底面１ｃにはオイルパン３が固定されて、シリンダヘッド２の頂面にはシリンダヘッドカバー４が固定されている。オイルパン３は、２つの部材で構成されている。

図１では、シリンダブロック１の一端面とシリンダヘッド２の一端面とを露出した状態に表示しているが、実際には、シリンダブロック１の一端面１ａとシリンダヘッド２の一端面とには、１枚のフロントカバー（チェーンカバー）が重ね固定されており、フロントカバーとシリンダブロック１及びシリンダヘッド２との間に形成された空間に、タイミングチェーン（図示せず）が配置されている。

内燃機関はクランク軸５を有しており、クランク軸５の一端部は、シリンダブロックに設けた第１ジャーナル６と第１クランクキャップ７とで回転自在に保持されている。クランク軸５の一端はシリンダブロック１の外側（フロントカバーの外側）に突出しており、この突出端部にクランクプーリ８が固定されており、このクランクプーリ８に巻き掛けた補機駆動ベルト９により、補機としてのオルタネータ１０とエアコン用コンプレッサ１１とが駆動される。従って、オルタネータ１０とエアコン用コンプレッサ１１とは、それぞれプーリ１２，１３を備えている。

エアコン用コンプレッサ１１はクランクプーリ８の殆ど真横に配置されて、オルタネータ１０は、エアコン用コンプレッサ１１の上方でかつ少しクランクプーリ８に寄った側に配置されている。従って、補機駆動ベルト９は正面視で略三角形の形態を成して周回する。エアコン用コンプレッサ１１は、シリンダブロック１に一体に突設したブラケット部（図示せず）に移動不能に固定されている。

オルタネータ１０は、請求項に記載した間接支持式補機の一例である。このオルタネータ１０は、回転軸心を挟んで左右に位置した第１及び２つのボス部（突出部）ト部１５，１６を有しており、シリンダブロック１に近い第１ボス部１５は、シリンダブロック１の外周面のうち気筒軸線Ｏ１及びクランク軸線Ｏ３と平行な一側面１ｂに固定された第１補機ブラケット１７に、第１ボルト１８及びナット１９（図５（Ａ）参照）で連結されている。第１補機ブラケット１７が、請求項に記載した補機ブラケットに該当する。

他方、第２ボス部１６は、オイルパン３に固定された第２補機ブラケット２０に、第２ボルト２１及びナットで固定されている。この場合、オルタネータ１０は第１ボルト１８を中心にして回動させ得るようになっており、そこで、第２補機ブラケット２０のボルト挿通穴２２を、第１ボルト１８を中心とした円弧形状に形成している。なお、第２補機ブラケット２０は、シリンダブロック１の底面１ｃに固定してもよい。

(2).要部の詳細
次に、要部の詳細を、図２以下の図面を参照して説明する。シリンダブロック１は複数のクランクジャーナルを有しており、例えば３気筒の場合は４つのジャーナルを有する。図２では、第１〜第３のジャーナル６，２３，２４を表示している。

シリンダブロック１のうちフロントカバーが固定される側の一端面１ａには、タイミングチェーンを配置したりオイルポンプを配置したりするために、凹所２５が形成されている。従って、凹所２５の外周は壁で構成されている。また、第１ジャーナル６も、凹所２５の底面から突出して厚肉になっている。凹所２５の内部には、概ね気筒軸線Ｏ１の方向に長いインナー縦リブ２７が形成されており、インナー縦リブ２７には、フロントカバーの固定等のための円形のインナーボス２８が繋がっている。

例えば図２に示すように、第１補機ブラケット１７が固定されるブラケット支持部２９は、シリンダブロック１の一側面１ｂのうち底面１ｃ寄りの箇所に設けられていて、クランク軸線Ｏ３及び気筒軸線Ｏ１と直交した方向に突出しており、凹所２５もブラケット支持部２９の箇所まで広がっている。図３のとおり、ブラケット支持部２９は大まかには板状の外観を呈していて、気筒軸線Ｏ１の方向に延びた頂面には、２つのタップ穴３０が空いている。また、シリンダブロック１の一端面１ｂと反対側の面には、クランク軸線Ｏ３と直交した方向に延びるアウター補強リブ３１を設けている。

図３（Ａ）に示すように、第１補機ブラケット１７は、ブラケット支持部２９に重なってボルト３２で固定される座１７ａと、オルタネータ１０における一対の第１ボス１５の間に挟まれる筒部１７ｂとを有している。筒部１ｂはクランク軸５と平行な姿勢になっている。

また、図５（Ａ）に明示するように、筒部１７ｂは、その全体がシリンダブロック１の一端面１ａから突出している。このように、ブラケット支持部２９をシリンダブロック１の一端面１ａの側（ヤロントカバーの側）に大きく突出させることにより、オルタネータ１０の第１ボス部１５もフロントカバーの側にずらすことができる。これにより、ケーブル３３を接続するためのコネクタ３４は、第１ボス部１５やブラケット支持部２９との干渉を回避した状態で、シリンダブロック１に向いた部位に配置することができる。

そして、オルタネータ１０は回動支点から遠くなるほど振動が大きくなるため、仮にコネクタ３２を第２ボス部１８の側に設けると、振動によって接続不良が発生しやすくなるが、本実施形態では、コネクタ３４はシリンダブロック１に近い側に配置されているため、振動を抑制して接続不良を防止することができる。

また、コネクタ３４はオルタネータ１０の回動支点に近い箇所に設けているため、オルタネータ１０の回動を許容するためにケーブル３３の長さを長く設定しておく必要はないのであり、従って、コストを抑制できると共に、ケーブル３３の支持手段を簡素化したり、ケーブル３３の支持を不要にしたりして、組み付けの作業性も向上できるのである。

例えば図２，４に明示するように、シリンダブロック１の凹所２５の内面（底面）のうちブラケット支持部２９の近傍部には、ブラケット支持部２９と第１ジャーナル６とを繋ぐ第１補強リブ３５と、第１ジャーナル６とインナーボス２８とを繋ぐ第２補強リブ３６とが一体に形成されている。両補強リブ３５，３６は、クランク軸線及び気筒軸心Ｏ１と略直交した方向に長く延びる姿勢であり、ブラケット支持部２９との連接部は膨大部３５ａ，３６ａになっている。

シリンダブロック１のブラケット支持部２９には、補機駆動ベルト９の周回によって第１補機ブラケット１７を介して押圧力やねじれ力等の外力が作用する。このため、ブラケット支持部２９に作用した外力によってシリンダブロックが僅かながら変形して、その変形が第１ジャーナル６に及んだり、第１補機ブラケット１７の姿勢が変化したりするおそれがある懸念されるが、本実施形態では、補強リブ３５，３６によってブラケット支持部２９は高い剛性が確保されているため、ブラケット支持部２９は、薄型であっても外力によって変形することはない。

つまり、シリンダブロック１において、第１ジャーナル６の箇所はもともと強度に優れているため、ブラケット支持部２９は、いわば、補強リブ３５，３６を介して第１ジャーナル６で突っ張った状態に保持されているのであり、このため、第１補機ブラケット１７の筒部１７ｂがシリンダブロック１の外側に大きくはみ出ていて第１補機ブラケット１７にモーメントがかかり易い状態であっても、ブラケット支持部２９の変形を的確に阻止して、第１補機ブラケット１７を安定した姿勢に保持できる。

その結果、変形が第１ジャーナル６に波及してクランク軸５のスムースな回転が阻害されることを防止できると共に、第１補機ブラケット１７の姿勢変化によってオルタネータ１０のスムースな駆動が阻害されることも防止できる。また、ブラケット支持部２９を過剰に圧肉化する必要はないため、重量増大も抑制できる。

上記の実施形態では、ブラケット支持部２９は２本の補強リブ３５，３６で補強されたが、補強リブの本数は任意に設定できる。図示の補強リブ３５，３６に代えて、又はいずれかに代えて、インナー縦リブ２７とブラケット支持部２９とを繋ぐ補強リブを設けてもよい。

本願発明は、実際に内燃機関に適用できる。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
５ クランク軸
６ 第１ジャーナル
８ クランクプーリ
９ 補機駆動ベルト
１０ 間接支持式補機の一例としてのオルタネータ
１５ 第１ボス部
１７ 第１補機ブラケット（請求項の補機ブラケット）
２５ 凹所
２７ インナー縦リブ
２８ インナーボス
２９ ブラケット支持部
３３ ケーブル
３４ ケーブル接続用のコネクタ
３５，３６ 補強リブ

Claims (1)

1. クランク軸の一端部を第１ジャーナルで回転自在に支持しているシリンダブロックと、
   前記クランク軸のうち前記第１ジャーナルの外側に突出した端部に設けたクランクプーリと、
   前記クランクプーリに巻き掛けられた補機駆動ベルトと、
   前記シリンダブロックの外面に固定された補機ブラケットに取り付けられていて前記補機駆動ベルトで駆動される間接支持式補機とを有しており、
   前記補機ブラケットは、前記シリンダブロックの外周部でかつ前記第１ジャーナルの外側の部位に設けたブラケット支持部に固定されている構成であって、
   前記ブラケット支持部は、前記シリンダブロックのうち前記クランクプーリの側に向いた一端部において前記クランク軸線と直交しかつ気筒軸線と直交した方向に突出しており、
   更に、前記シリンダブロックのうち前記クランクプーリの側に向いた一端面に、内側にへこんだ凹所が、前記ブラケット支持部まで広がるように形成されており、前記凹所に、前記第１ジャーナル又はその近傍部と前記ブラケット支持部とを繋ぐ補強リブが、前記クランク軸線と略直交しかつ気筒軸線と略直交した方向に延びるように一体に形成されている、
   内燃機関。

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