(57)【要約】【課題】本発明は、バンク相互のカムタイミングのずれを抑えつつ、各バンクで安定した運転が行なえる可変動弁機構付の複数バンクエンジンを提供する。【解決手段】本発明の複数バンクエンジンは、索状部材５５にクランク軸７からの引張り力が作用するバンク１１ａの回転伝達部材５３とカムシャフト２９間に反転機構５８を設け、同バンクの回転伝達部材は、カムシャフトの軸心位置よりもバンク間に近い位置に設けられるようにした。同構成により、回転伝達部材間の索状部材も短くなり、索状部材の伸び等によるバンク間のカムタイミングのずれが抑制されるうえ、引張り側のバンクに掛け渡される索状部材のクランク軸からの長さが短くなるから、反転機構の公差分のばらつきが加わっても、カムタイミングのばらつき範囲が抑制される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトと当該カムシャフトに駆動力を伝える回転伝達部材をそれぞれ有する一対のバンクをもつエンジン本体と、該エンジン本体のクランク軸と各回転伝達部材間に掛け渡されクランク軸出力を回転伝達部材に伝える無端状の索状部材と、各バンクにバンク間を挟んで対称に設けられ前記カムシャフトのバルブ駆動出力を可変する一対の可変動弁機構と、前記一方のバンクのカムシャフトの回転方向を他方のバンクのカムシャフトの回転方向に対して反転させる反転機構とを有した複数バンクエンジンにおいて、
前記反転機構は、前記索状部材に前記クランク軸からの引張り力が作用する一方のバンクの回転伝達部材とカムシャフト間に設けられ、
さらに同バンクの回転伝達部材は、前記カムシャフトの軸心位置よりもバンク間に近い位置に設けられる
ことを特徴とする複数バンクエンジン。
【請求項２】
前記クランク軸との間に掛け渡される索状部材の長さが、通常の前記カムシャフトの軸心位置に回転伝達部材が有るときの索状部材の長さよりも短くなることを特徴とする請求項１に記載の複数バンクエンジン。
【請求項３】
前記引張り力が作用する一方のバンク側の回転伝達部材は、通常の前記カムシャフトの軸心位置に有る回転伝達部材と前記クランク軸間に掛け渡される索状部材のライン位置より内側のバンク間寄りに設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の複数バンクエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対のバンクにそれぞれ可変動弁機構が組み込まれる複数バンクエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載されるレシプロ式のエンジンでは、エンジンの排出ガスの対策やポンピングロスの改善を図るために、シリンダヘッドに、カムシャフトから出力されるバルブ駆動出力を連続的に制御する可変動弁機構を搭載することが行われつつある。近時では、一対（複数）のバンクをもつＶ型のレシプロ式エンジンでも、Ｖ字状に突き出る各バンクにそれぞれ可変動弁機構（一対）が搭載され、同機構でバルブ開閉による吸入空気量を可変することが行なわれつつある。
【０００３】
ところで、Ｖ型エンジンででは、バンク毎に吸入空気量の差が生じないようにすることが求められる。
ところが、Ｖ型エンジンは、バンク間を挟んで動弁系の吸気側と排気側とが対称に配置(各バンクの内側に吸気バルブ、外側に排気バルブが配置)されるのに対して、各バンクのカムシャフトは同じ方向に回転するという構造上の特徴がある。
【０００４】
そのため、Ｖ型エンジンは、各バンクに可変動弁機構を対称に搭載したとしても、各バンクのカムシャフトの回転方向は同じ方向なので、片側のバンクでは、吸・排気バルブの配置に対してカムシャフトの回転方向が逆方向になり、バンク毎の可変動弁機構の位相変化が異なってしまう。特にカムと転接するロッカアームの接点位置を可変してカムからのバルブ駆動出力を可変する可変動弁機構を適用する場合、カムの回転方向が各バンクとも同じなので、位相の変化が逆向きとなり、バンク毎の吸入空気量に差が生じてしまう。
【０００５】
そのため、特許文献１の図１に開示されているようにＶ型エンジンでは、動弁系の吸・排気側の向きに合わせて、一対のバンクに対称に可変動弁機構を設けるだけでなく、一対のバンクのうちの一方に、当該一方のバンクのカムシャフトの回転方向を他方のバンクのカムシャフトの回転方向に対して反転させる反転機構を設けて、対称の動弁系に合わせて、各バンクのカムシャフトの回転方向を逆向きに変える技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−２９９５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、Ｖ型エンジンのカムシャフト駆動系は、通常、各バンクに設けてあるカムプーリ（回転伝達部材）とエンジン本体のクランク軸に設けてあるクランクプーリ間にタイミングチェーンやタイミングベルトなど無端状の索状部材を掛け渡し、クランク軸のクランク軸出力をタイミングチェーン、カムプーリを介して各バンクのカムシャフトに伝達させる構造が用いられているので、チェーンやベルトの伸びや磨耗などの影響が加わりやすい。このため、タイミングチェーンやタイミングベルトの回転方向の引張り側のバンクと緩み側のバンクとはカムタイミングが変化しやすく、バルブリフトで吸入空気量を制御する可変動弁機構付エンジンでは、バンク間の吸入空気量に大きな差が生じ、トルク変動や排ガス、燃費に影響を与えてしまう。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、バンク相互のカムタイミングのずれを抑えつつ、各バンクで安定した運転が行なえる可変動弁機構付の複数バンクエンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、反転機構は、索状部材にクランク軸からの引張り力が作用する一方のバンクの回転伝達部材とカムシャフト間に設け、さらに同バンクの回転伝達部材は、カムシャフトの軸心位置よりもバンク間に近い位置に設けることとした。
同構成により、一方のバンク側の回転伝達部材と他方のバンク側の回転伝達部材との距離は短くなるため、回転伝達部材間の索状部材も短くなるから、索状部材の伸び等によるバンク間のカムタイミングのずれが抑制される。しかも、引張り側のバンクに掛け渡される索状部材のクランク軸からの長さが短くなるから、反転機構の公差分（加工や組立の公差）のばらつきが加わっても、カムタイミングのばらつき範囲が抑制され、バンク相互のカムタイミングのずれを抑えながら、各バンクで可変動弁機構による安定した運転が行なえる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、さらに、クランク軸との間に掛け渡される索状部材の長さが、通常のカムシャフトの軸心位置に回転伝達部材が有るときの索状部材の長さよりも短くなるようにすることにより、引張り力が作用する一方のバンクに掛け渡される索状部材の長さが、さらに短くなるようにした。
請求項３に記載の発明は、引張り力が作用する一方のバンク側の回転伝達部材は、通常のカムシャフトの軸心位置に有る回転伝達部材とクランク軸間に掛け渡される索状部材のライン位置より内側のバンク間寄りに設けることにより、容易にバンク相互のカムタイミングのずれが抑えられるようにした。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、一方のバンク側の回転伝達部材と他方のバンク側の回転伝達部材との距離が短くなるため、回転伝達部材間の索状部材も短くなる。
したがって、索状部材の伸び等によるバンク間のカムタイミングのずれを抑制できる。
また、反転機構においても加工や組立の公差分のばらつきがあり、該ばらつき分がカムタイミングのずれを生じるが、引張り側のバンクに掛け渡される索状部材のクランク軸からの長さが短くなることで、反転機構の公差分のばらつきが加わっても、カムタイミングのばらつき範囲が抑制される。
【００１１】
請求項２の発明によれば、引張り力が作用する一方のバンクに掛け渡される索状部材の長さを更に短くできるため、索状部材の伸び等によるバンク間のカムタイミングのずれを更に抑制できる。
請求項３の発明によれば、容易にバンク相互のカムタイミングのずれを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を図１〜図５に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１は複数バンクエンジン、例えばＶ型レシプロ式エンジン（例えば６気筒：以下、単にＶ型エンジンという）の外観を示す斜視図、図２は同エンジンの右バンクの断面図、図３は同エンジンの左バンクの断面図をそれぞれ示している。
図１に示されるようにＶ型エンジンのエンジン本体１は、Ｙ形のシリンダブロック２（下部に共通なクランクケース部３を有し、上部に左右にＶ字状に並ぶデッキシリンダ部４ａ，４ｂを有する）、各デッキシリンダ部４ａ，４ｂの頭部に搭載されたシリンダヘッド６、各シリンダヘッド６の頭部に設けられたロッカカバー８、クランクケース部３に設けられたオイルパン部１０などといった部品を組み合わせて構成される。デッキシリンダ部４ａ，４ｂには、気筒５が３個ずつ並んで設けられている（一部だけ図示）。これら気筒５内に往復動可能にピストン（図示しない）が収めてある。このときＶの字に突き出た一対の左右部分がＶ型エンジンのバンク１１ａ，１１ｂとなる。そして、各ピストンが、コンロッド（いずれも図示しない）を介してクランクケース部３で支持されているクランク軸７に連結され、クランク軸７からクランク軸出力が出力される。なお、９はクランク軸７の端部に組み付けられたクランクプーリである。
【００１３】
各シリンダヘッド６の下面には、図２および図３に示されるように気筒５の配列にならって燃焼室１３がそれぞれ形成されている。またシリンダヘッド６には、燃焼室１３毎、例えば吸気ポート１５および排気ポート１７が形成されている。吸気ポート１５には、吸気ポート１５の出口を開閉する吸気バルブ１８が設けられ、排気ポート１７には、排気ポート１７の入口を開閉する排気バルブ２０が設けられる。これら吸・排気ポート１５，１７および吸・排気バルブ１８，２０は、いずれもバンク１１ａ，１１ｂ間を挟んで、対称（ミラー対称）に配置されている。つまり、バンク内側には吸気ポート１５および吸気バルブ１８が配置され、バンク外側には排気ポート１７，排気バルブ２０が配置される。これで、Ｖ字状のデッキ形状を利用して、合理的に吸・排気が行なえる構造（バンク内側から吸入空気を吸入、バンク外側から燃焼ガスを排気）にしている。
【００１４】
左右バンク１１ａ，１１ｂの各シリンダヘッド６には、図１〜図３に示されるように一対のＳＯＨＣ式の動弁ユニット２２が搭載されている。一対の動弁ユニット２２には、それぞれ吸気バルブ１８のバルブ特性を可変する可変動弁機構５０が組み込まれている。可変動弁機構５０は、後でも説明するようにバルブリフト量、開閉タイミング、開弁期間を可変する。一対の動弁ユニット２２は、吸・排気ポート１５，１７や吸・排気弁１８，２０の対称配置にならって、バンク１１ａ，１１ｂ間を挟んで吸気側と排気側とが対称となるレイアウトで搭載されている。
【００１５】
このうち右バンク１１ｂの動弁ユニット２２は、例えば図１および図２に示されるように気筒間ピッチで気筒列に沿って配置した複数のホルダ部材２４の上部に支持シャフト２５を組み付け、ホルダ部材２４の中段外側（排気側）に排気ロッカシャフト２６を組み付け、ホルダ部材２の中段内側（吸気側）に、吸気ロッカシャフトを兼ねる制御シャフト２７を回動可能に組み付ける。さらにホルダ部材２４の下部に、カムキャップ２８で、カムシャフト２９を回動自在に組み付ける。また気筒毎、吸気側に上記可変動弁機構５０を組み付け、気筒毎、排気ロッカシャフト２９に排気ロッカアーム３４（図２のみ図示）を組み付ける構造が用いてある。排気ロッカアーム３４は、カムシャフト２９に形成されている排気カム３２で駆動される部品である。また制御シャフト２７の一端部には、バルブリフトを入力するための入力部をなすウォーム式の減速機部３６（ウォームホイール３７とウォームシャフト３８とで構成）が組み付いている。さらに同減速機部３３のウォームシャフト３８には、オルダム継手部３９を介して電動モータ４０が組み付き、リフト可変制御に必要な制御量が制御シャフト２７に与えられる構造にしている。また制御シャフト２７の他端部には、図示はしないが制御シャフト２７の回動変位を検出するセンサが組み付いている。
【００１６】
図２に示されるように可変動弁機構５０には、制御シャフト２７に回動自在に組み付けた吸気ロッカアーム３０と、支持シャフト２５に揺動可能に支持され、揺動姿勢の変化にしたがい吸気ロッカアーム３０の動きを可変する揺動カム４２と、カムシャフト２７に形成されている吸気カム３１のカム変位を揺動カム４２に伝えるＬ形のセンタロッカアーム４３を用いて、センタロッカアーム４３が吸気カム３１と転接する接点位置の変化と揺動カム４２の姿勢の変化にしたがい、吸気カム３１からのバルブ駆動出力を可変する構造が用いられている。
【００１７】
具体的には、図２に示されるように揺動カム４２は、他端部に揺動方向に延びるカム面４４を有し、下部にローラ４５を有する。このうちカム面４４が、吸気ロッカアーム３０の基端部に組み付いているローラ３０ａと転接する。
センタロッカアーム４３は、図２に示されるように上方へ向かうアーム部４６の先端面に斜面４６ａを有し、制御シャフト２７へ向かうアーム部４７の先端部に屈曲自在なピン部材４８を有し、アーム部４６，４７が交わる部分に回転自在なローラ４９を有する。このうち斜面４６ａが揺動カム４２のローラ４５と転接し、ローラ４９が吸気カム３１のカム面と転接する。ピン部材４８は、制御シャフト２７に形成されている通孔に進退自在に差し込まれている。この差込みにより、センタロッカアーム４３は、ピン部材４８の屈曲部を支点に揺動自在に支持される。
【００１８】
同構造により、電動モータ４０の駆動で制御シャフト２７が回動変位すると、センタロッカアーム４３全体は、吸気カム３１との転接位置を変更しながら、吸気カム３１のカム面を進角方向や遅角方向へ変位する。そして、この変位で揺動カム４２の姿勢が変化し、ローラ３０ａが転動するカム面４４の領域を変化させ、吸気カム３１から出力されるバルブ駆動出力（カム変位）、例えば吸気バルブ１８のバルブリフト量や開閉タイミングや開弁期間を連続的（低バルブリフト位相から高バルブリフト位相まで）に可変させる。この可変したバルブ駆動出力が、吸気ロッカアーム３０から吸気バルブ１８に付与され、図4のバルブリフト特性線図に示されるように開弁時期よりも閉弁時期が大きく可変される開閉タイミングで、吸気バルブ１８のバルブリフト量や開閉タイミングや開弁期間を連続的に可変する。なお、ピン部材４８が挿入された通孔には、気筒間ばらつきを調整するための調整ねじ３５が組み付いている。
【００１９】
図３に示される左バンク１１ａの動弁ユニット２２は、図２に示す右バンク１１ｂの動弁ユニット２２をバンク間を挟んで対称に搭載したものである。具体的には左バンク１１ａの動弁ユニット２２は、図１中に矢印に示されるように右バンク１１ｂの動弁ユニット２２と同じ構造の動弁ユニットをバンク間を挟んで点対称となる向きに反転させて、左バンク１１ａのシリンダヘッド６に搭載したものである。
【００２０】
この点対称の搭載により、動弁ユニット２２は、カムシャフト２９以外（点火順序の確保による）は同じ（共通）部品、同じ構造を流用して、左右バンク１１ａ、１１ｂの吸・排気系の向きに合わせている。つまり、図３に示される左バンク１１ａの動弁ユニット２２は、右バンク１１ｂの動弁ユニット２２とは各部品の向きが異なるだけである（カムシャフト２９以外）。そのため、左バンク１１ａの動弁ユニット２２の各部の説明は、右バンク１１ｂの動弁ユニット２２と同じ符号を付することによって省略した。
【００２１】
他方、左右バンク１１ａ，１１ｂの各カムシャフト２９は、図１および図５に示されるようにエンジン本体１の前部に組み付いているカムシャフト駆動系５２により駆動される。すなわち、カムシャフト駆動系５２は、左右バンク１１ａ、１１ｂの各シリンダヘッド６の端部に設けたカムシャフト駆動用のカムプーリ５３（本願の回転伝達部材に相当）とクランク軸７のクランクプーリ９との間に無端状の索状部材、例えばタイミングベルト５５を掛け渡して構成され、クランク軸７から出力されるクランク軸出力で、各左右バンク１１ａ，１１ｂの各カムシャフト２９を駆動する。むろん、タイミングベルト５５を張ったり、同ベルト５５をプーリ９，５３に巻き付けたりするため、プーリ間には、テンションを与えるテンションプーリ５６やアイドラプーリ５７（いずれも張り部材）が配設してある。
【００２２】
また図１に示されるように片側バンクには、左右バンク１１ａ，１１ｂのカムシャフト２９の回転方向を左右バンク１１ａ，１１ｂの吸・排気の向きに合わせて反転するため反転機構５８が設けられている。この反転機構５８が組み付くバンクは、タイミングベルト５５の伸びや磨耗などのばらつきが表れやすい側のバンク、具体的にはタイミングベルト５５の引張り力が作用する左バンク１１ａである。そのため、図１および図５に示されるように右バンク１１ｂのカムプーリ５３は、同バンク１１ｂのカムシャフト２９の端部に同軸に設けられるのに対して、左バンク１１ａのカムプーリ５３は、カムシャフト２９とは離れた地点に回転自在に支持させてある。そして、これらカムプーリ５３とカムシャフト２９間に反転機構５８を設けて、引張り側のバンク１１ａのカムプーリ位置をカムシャフト２９の位置よりバンク間に近い位置に配置させている。反転機構５８は、例えばカムプーリ５３に連結された支持軸部５３ａにドライブギヤ６０を設け、カムシャフト２９の端部にドライブギヤ６０と噛み合うドリブンギヤ６１を設けたニ軸のギヤ構造で構成され、左バンク１１ａのカムプーリ５３から入力されるカムシャフト駆動力の回転方向をドライブギヤ６０、ドリブンギヤ６１にて反対方向に変えてカムシャフト２９へ伝える。つまり、引張り側の左バンク１１ａのカムシャフト２９の回転方向を、反対の緩み側の右バンク１１ｂのカムシャフト２９の回転方向に対して反転させる。これにより、対称な動弁ユニット２２に合わせて、左バンク１１ａのカムシャフト２９の回転方向が変わり（逆方向）、バンク毎の可変動弁機構５０の位相変化が合う。
【００２３】
このように左バンク１１ａのカムプーリ５３が配置されると、引張り側の左バンク１１ａに掛け渡されるタイミングベルト５５のクランク軸からの長さは短くなるため、右バンク１１ｂよりもカムタイミングのばらつきは小さい。反転機構５８はギアで構成されているため加工や組立の公差分のばらつきがあり、該ばらつき分がカムタイミングのずれを生じるが、カムタイミングのばらつきが小さい左バンク１１ａ側に反転機構５８を配置することで、公差分のばらつきが加わっても、カムタイミングのばらつき範囲が抑制される。
【００２４】
しかも、動弁ユニット２２は左バンク１１ａ用と右バンク１１ｂ用で共通する部品が適用できるので、個々の部品精度ばらつきが抑制され、それら部品の組み合わせによるばらつきも抑制され、バンク間のバルブリフト、開弁機関や位相変化のばらつきも小さくできる。
さらには、可変動弁機構５０配置やシリンダヘッド、シリンダブロックの公差ずれや熱膨張で生ずる左バンク１１ａと右バンク１１ｂとの相対位置ずれが生むカムタイミングのずれを抑えられる。同様にタイミングベルト５５が振れる量も抑えられ、左バンク１１ａと右バンク１１ｂとのカムタイミングずれが抑えられる。
【００２５】
特に、図１および図５に示されるように左バンク１１ａのカムプーリ５３を、カムシャフト２９の軸心位置よりバンク間(バンク間中心)に近い位置で、かつクランクプーリ９に掛け渡されるタイミングベルト５５の長さが通常のベルト掛け状態よりも短くなる位置に設けるとよい。
すなわち、通常のベルト掛け状態は、図５中の二点鎖線で示されるようにカムシャフト２９の軸心位置にカムプーリＡが有り、そのカムプーリＡとクランクプーリ９間にタイミングベルトＢが掛け渡された状態をいう（右側バンク１１ｂと同じ）。このとき、左バンク１１ａのカムプーリ５３は、図５中の実線に示されるように上記カムプーリＡとクランクプーリ９（クランク軸）間に掛け渡されたタイミングベルトＢのライン位置より内側のバンク間寄りの位置に設けている。つまり、左バンク１１ａのプーリ５３は、掛け渡されるタイミングベルトＢが狭くなる方向にずれた地点に設けている。図５中のＬは、このときバンク間寄りにずれたカムプーリ５３のずれ距離を示している。このようにすると、両バンクのカムプーリ５３の間が短くなり、その間のタイミングベルトも短くなるうえ、左バンク１１ａにおけるタイミングベルト５５の長さも、二点鎖線で示す通常のベルト掛け状態よりも短くなる。
【００２６】
このように両バンクのカムプーリ５３の間に存在するタイミングベルトが短くなると、両バンクのカムタイミングにおいてタイミングベルトの伸びや磨耗、温度変化による伸縮、ベルトのばたつきやカムプーリ間距離の変化による影響が小さくなり、ずれを抑制することができる。更に左バンク１１ａに掛け渡されるタイミングベルト５５の長さが短くなることで、同左バンク１１ａでのタイミングベルト５５のばらつきは通常のベルト掛け状態のときよりも小さく、同バンクでのカムタイミングの変化は通常のベルト掛け状態のときより小さくなるから、左右バンク１１ａ，１１ｂ相互のカムタイミングのずれが抑えられ、バンク毎の吸入空気量のずれが抑えられる。
【００２７】
そのうえ、左バンク１１ａ（引張り側のバンク）のカムプーリ５３が、通常のベルト掛け状態の位置（カムシャフト２９の軸心位置に有る場合）のときよりもバンク間（バンク間中心）に近付くことで、左バンク１１ａに掛け渡されるタイミングベルト５５は、バンク間側（バンク中心側）に寄せられ、クランクプーリ９とカムプーリ５３間や左右バンク１１ａ，１１ｂのカムプーリ５３間に配置されているテンションプーリ５６やアイドラプーリ５７に近付く。これにより、引張り側となる左バンク１１ａではタイミングベルト５５の振れも、既存のテンションプーリ５６やアイドラプーリ５７（テンション部材）をそのまま流用して抑えることができる。
【００２８】
それ故、各バンクで安定した運転が行なえる可変動弁機構付のＶ型エンジン、すなわち複数バンクエンジンが提供できる。特に同エンジンは、左バンク１１ａのカムプーリ５３の位置を、通常のベルト掛け状態のライン位置より内側のバンク間寄りにするだけで、容易に実現できる。
なお、本発明は一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば一実施形態では、索状部材としてタイミングベルトを用いたが、これに限らず、タイミングチェーンを用いてもよい。また一実施形態では、Ｖ型エンジンに本発明を適用したが、これに限らず、一対のバンクが横方向両側に延びる水平対向エンジンでもよい。また一実施形態では、二軸のギヤ構造の反転機構を採用したが、これに限らず、他の構造の反転機構でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る複数バンクエンジンを示す斜視図。
【図２】同エンジンの右バンクの側断面図。
【図３】同エンジンの左バンクの側断面図。
【図４】同エンジンの可変動弁機構のバルブ駆動特性を示す線図。
【図５】同エンジンのカムシャフト駆動系を示す正面図。
【符号の説明】
【００３０】
１  エンジン本体
７  クランク軸
１１ａ，１１ｂ  バンク
２２  動弁ユニット
２９  カムシャフト
５０  可変動弁機構
５３  カムプーリ（回転伝達部材）
５５  タイミングベルト（索状部材）
５８  反転機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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