(57)【要約】【課題】クランク軸からポンプに駆動力を伝達する機構を簡素化し、かつポンプのメンテナンス性を向上できる内燃機関を提供すること。【解決手段】カム軸３１の回転に吸気弁と排気弁を連動させて燃焼室に開口する吸気ポートと排気ポートを開閉するバルブ機構と、ピストンの往復運動により回転するクランク軸の回転駆動をカム軸の回転動力として該カム軸の一端側に伝達する動力伝達機構４０と、を備えており、動力伝達機構は、クランク軸とカム軸の一端部にそれぞれ配置する第１、第２べベルギヤ４１、４２にそれぞれ噛み合わせて連動回転させる第３、第４べベルギヤ４３、４４を両端部に配置されている中間軸４５を有して、該中間軸の周りに当該中間軸を駆動軸として駆動するウォータポンプ５１Ａやオイルポンプ５１Ｂを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に供給する混合気を燃焼させて往復運動させるピストンをシリンダボア内に収容する内燃機関であって、
前記ピストンの往復運動により回転するクランク軸と、前記燃焼室に開口するポートを開閉する該ポート毎の弁部材と、該弁部材毎に配置されて当該弁部材を開閉動作させるバルブ作動機構と、該バルブ作動機構毎に配置されて当該バルブ作動機構に駆動力を伝達する駆動カムを有するカム軸と、前記クランク軸の回転を前記カム軸の一端側に伝達する動力伝達機構と、を備えて、
前記動力伝達機構は、前記クランク軸と前記カム軸の一端部にそれぞれ配置する第１、第２べベルギヤと、該第１、第２べベルギヤにそれぞれ噛み合う第３、第４べベルギヤを両端部に配置されている中間軸と、を有して、
該中間軸の周りにポンプ室を配置して当該中間軸を駆動軸とするポンプを備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記中間軸を収納する円柱状の内部空間を有するケースを備えて、
前記ポンプのハウジングの外周面を前記ケースの内周面に嵌め込んで該ポンプを前記ケースに支持する構造を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記ポンプとして、前記中間軸を共通の前記駆動軸とするようにウォータポンプおよびオイルポンプを該中間軸の軸方向に重ねており、
前記ウォータポンプおよび前記オイルポンプは、前記ハウジングを夫々に備え、これら２つのハウジングは、前記ケースの軸方向端部から前記内部空間に挿入され、前記中間軸の軸方向に移動可能なストッパにより位置決めされることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記ウォータポンプと前記オイルポンプのうち一方の前記ポンプ室は、前記中間軸の軸方向に直列に配置される前記２つのハウジングにおける互いの隣接面側に開口しており、
前記ポンプ室の該開口面が前記ウォータポンプと前記オイルポンプのうち他方のハウジングで閉塞されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記中間軸の軸方向で前記ウォータポンプのポンプ室の両外側には、該中間軸と前記ハウジングとの間の漏水を防止する一対のメカニカルシールを配置し、前記中間軸の軸方向でこれらメカニカルシールより外側に前記中間軸を相対回転自在に支持する一対の軸受を配置し、前記中間軸の軸方向でこれら軸受より外側にオイルの侵入を防止する一対のオイルシールを配置し、前記中間軸の軸方向で前記オイルシールより外側に前記オイルポンプのポンプ室を設置することを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記ウォータポンプの前記ポンプ室に連通する冷却水の流入口を冷却水の流出口よりも前記中間軸の軸方向で前記クランク軸から離隔する側に配置したことを特徴とする請求項３、４または５に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記中間軸が前記ウォータポンプと前記オイルポンプのそれぞれのハウジングを貫通して、当該中間軸の両端部に前記第３、第４べベルギヤが着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記第３、第４べベルギヤの少なくとも一方は、前記ポンプに対面する側に、該ポンプに向かって突出して当該第３、第４べベルギヤを位置決めする突出部を形成されていることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関し、詳しくは、ポンプを備える構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、燃焼室に液体燃料や気体燃料を供給して燃焼させることによりピストンを往復運動させており、そのピストンの往復運動をクランク軸で回転運動に変換する機構を備えて、例えば、車両の駆動源として搭載されている。
この種の内燃機関としては、燃焼室に配置されている吸気弁や排気弁を駆動するバルブ作動機構をシリンダヘッド内に組み込んでおり、そのバルブ作動機構は、クランク軸と連動して回転するカム軸により動作させるのが一般的である。
【０００３】
このクランク軸とカム軸には、それぞれの端部に固定したプーリやスプロケットにチェーンやベルトを巻き掛けてクランク軸からカム軸に駆動力を伝達する動力伝達機構が多用されており、この動力伝達機構のチェーンやベルトで駆動されるウォータポンプやオイルポンプを内燃機関内に備えている。
しかしながら、チェーンやベルトでウォータポンプやオイルポンプを駆動する場合、ウォータポンプやオイルポンプに夫々、被駆動軸やチェーンなどを巻き掛けるスプロケット等を設けることが必要であり、部品点数が増加するとともに、構造が複雑になるという課題がある。
【０００４】
ところで、このクランク軸とカム軸の間を連絡する動力伝達機構としては、これら２つの軸の端部間をそれぞれ一対のべベルギヤと中間軸とを介して連結することにより、クランク軸の回転駆動力をカム軸に伝達する動力伝達機構を採用する内燃機関が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１５３００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、クランク軸からポンプに駆動力を伝達する機構を簡素化し、かつポンプのメンテナンス性を向上できる内燃機関を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する内燃機関に係る発明の第１の態様は、燃焼室に供給する混合気を燃焼させて往復運動させるピストンをシリンダボア内に収容する内燃機関であって、前記ピストンの往復運動により回転するクランク軸と、前記燃焼室に開口するポートを開閉する該ポート毎の弁部材と、該弁部材毎に配置されて当該弁部材を開閉動作させるバルブ作動機構と、該バルブ作動機構毎に配置されて当該バルブ作動機構に駆動力を伝達する駆動カムを有するカム軸と、前記クランク軸の回転を前記カム軸の一端側に伝達する動力伝達機構と、を備えて、前記動力伝達機構は、前記クランク軸と前記カム軸の一端部にそれぞれ配置する第１、第２べベルギヤと、該第１、第２べベルギヤにそれぞれ噛み合う第３、第４べベルギヤを両端部に配置されている中間軸と、を有して、該中間軸の周りにポンプ室を配置して当該中間軸を駆動軸とするポンプを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
上記課題を解決する内燃機関に係る発明の第２の態様は、上記第１の態様の特定事項に加え、前記中間軸を収納する円柱状の内部空間を有するケースを備えて、前記ポンプのハウジングの外周面を前記ケースの内周面に嵌め込んで該ポンプを前記ケースに支持する構造を備えることを特徴とするものである。
上記課題を解決する内燃機関に係る発明の第３の態様は、上記第２の態様の特定事項に加え、前記ポンプとして、前記中間軸を共通の前記駆動軸とするようにウォータポンプおよびオイルポンプを該中間軸の軸方向に重ねており、前記ウォータポンプおよび前記オイルポンプは、前記ハウジングを夫々に備え、これら２つのハウジングは、前記ケースの軸方向端部から前記内部空間に挿入され、前記中間軸の軸方向に移動可能なストッパにより位置決めされることを特徴とするものである。
【０００９】
上記課題を解決する内燃機関に係る発明の第４の態様は、上記第３の態様の特定事項に加え、前記ウォータポンプと前記オイルポンプのうち一方の前記ポンプ室は、前記中間軸の軸方向に直列に配置される前記２つのハウジングにおける互いの隣接面側に開口しており、前記ポンプ室の該開口面が前記ウォータポンプと前記オイルポンプのうち他方のハウジングで閉塞されていることを特徴とするものである。
上記課題を解決する内燃機関に係る発明の第５の態様は、上記第３または第４の態様の特定事項に加え、前記中間軸の軸方向で前記ウォータポンプのポンプ室の両外側には、該中間軸と前記ハウジングとの間の漏水を防止する一対のメカニカルシールを配置し、前記中間軸の軸方向でこれらメカニカルシールより外側に前記中間軸を相対回転自在に支持する一対の軸受を配置し、前記中間軸の軸方向でこれら軸受より外側にオイルの侵入を防止する一対のオイルシールを配置し、前記中間軸の軸方向で前記オイルシールより外側に前記オイルポンプのポンプ室を設置することを特徴とするものである。
上記課題を解決する内燃機関に係る発明の第６の態様は、上記第３、第４または第５ののいずれか１つの態様の特定事項に加え、前記ウォータポンプの前記ポンプ室に連通する冷却水の冷却水の流入口を流出口よりも前記中間軸の軸方向で前記クランク軸から離隔する側に配置したことを特徴とするものである。
【００１０】
上記課題を解決する内燃機関に係る発明の第７の態様は、上記第３から第６のいずれか１つの態様の特定事項に加え、前記中間軸が前記ウォータポンプと前記オイルポンプのそれぞれのハウジングを貫通して、当該中間軸の両端部に前記第３、第４べベルギヤが着脱自在に取り付けられることを特徴とするものである。
上記課題を解決する内燃機関に係る発明の第８の態様は、上記第７の態様の特定事項に加え、前記第３、第４べベルギヤの少なくとも一方は、前記ポンプに対面する側に、該ポンプに向かって突出して当該第３、第４べベルギヤを位置決めする突出部を形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
このように、本発明の上記の第１の態様によれば、クランク軸とカム軸とを、両端側のそれぞれ一対のべベルギヤを介して連結して動力を伝達する中間軸をポンプの駆動軸として共用することができ、ポンプの駆動軸を別途設ける必要がない。このため、スプロケットにチェーンを巻き掛ける等の構造に対して、部品点数を少なくすることができ、また、チェーンの張力を調整する等の作業が必要なく、容易にメンテナンス作業をすることができる。
【００１２】
本発明の上記の第２の態様によれば、中間軸を収納するケースにポンプのハウジングを嵌め込んで支持させることができ、ケースに対しポンプを容易に着脱することができる。このため、ポンプの取り付けに使用する部品の点数をより少なくすることができ、また、ポンプのメンテナンス性をより向上させることができる。
本発明の上記の第３の態様によれば、中間軸を駆動軸として共通使用するウォータポンプおよびオイルポンプを直列に配置してストッパを移動させてこれらポンプのハウジングをケースに位置決めすることができ、ポンプのハウジングをケースにより容易に着脱することができる。このため、ポンプのメンテナンス性をより向上させることができる。
【００１３】
本発明の上記の第４の態様によれば、ウォータポンプとオイルポンプのうち一方のハウジングに形成されるポンプ室の開口面をウォータポンプとオイルポンプのうち他方のハウジングで閉塞することができ、開口を閉塞する部材を省略することができる。このため、部品点数をさらに少なくして、簡素な構造にすることができる。
本発明の上記の第５の態様によれば、ウォータポンプ側からオイルポンプやシリンダヘッド側に漏水することをメカニカルシールで防止しつつ、オイルポンプやシリンダヘッド側からオイルが軸受やウォータポンプ側に侵入することをオイルシールで防止することができる。このため、水やオイルが混ざり合うことが防止でき、内燃機関の性能を維持することができる。
本発明の上記の第６の態様によれば、ウォータポンプのポンプ室内に、冷却水の流出口よりもクランク軸から離隔する流入口から循環させる冷却水を流入させ、冷却水の水圧でウォータポンプのインペラと中間軸をクランク軸側に押し付けることができる。このため、中間軸側の第３ベベルギヤをクランク軸側の第１ベベルギヤに付勢することができ、これらベベルギヤの安定した噛み合い状態を維持することができる。
【００１４】
本発明の上記の第７の態様によれば、中間軸にウォータポンプとオイルポンプのハウジングを組み付けた後に、その中間軸の両端部に第３、第４べベルギヤを組み付けることができ、第３、第４べベルギヤによりウォータポンプとオイルポンプのハウジングを中間軸に対して仮固定することができる。このため、中間軸にウォータポンプとオイルポンプのハウジングを保持するためにナットやリテーナなどを設ける必要がなく、中間軸を簡素な構造にすることができる。
本発明の上記の第８の態様によれば、中間軸にウォータポンプとオイルポンプのハウジングを組み付けた場合、その第３、第４べベルギヤの少なくとも一方に形成されている突出部をハウジングに突き当て、これにより、ウォータポンプとオイルポンプを中間軸に位置決めしてこれらをケースに組付固定することができる。このため、組立作業性をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る内燃機関の一実施形態を示す図であり、その全体構成を示す一方向から見た一部断面透視立面図である。
【図２】その図１における一方向に対する直交方向から見た動力伝達機構周りを含む全体構成を示す一部断面透視立面図である。
【図３】その図２と同じ方向から見た外観立面図である。
【図４】その図２と同じ方向から見た動力伝達機構周りを示す一部拡大断面透視立面図である。
【図５Ａ】その図４におけるＡ−Ａ断面平面図である。
【図５Ｂ】その図４におけるＢ−Ｂ断面平面図である。
【図５Ｃ】その図４におけるＣ−Ｃ断面平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１〜図５は本発明に係る内燃機関の一実施形態を示す図である。
図１および図２において、内燃機関１０は、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１１Ａとを一体化したモノブロック構造に作製されて、不図示の車輪を転動走行させる駆動源として車両に搭載されている。
【００１７】
シリンダブロック１１は、内部にピストン１３を往復運動可能に収容するシリンダボア１４、１５を有する２気筒に構築されている。シリンダヘッド１１Ａは、シリンダブロック１１の上部に位置してシリンダボア１４、１５毎に対応する燃焼室２１をピストン１３との間に形成している。燃焼室２１は、ピストン１３の上面１３ａに断面湾曲形状の天井面２１ａを対面させて形成されており、天井面２１ａには、吸気弁（弁部材）２２で開閉する吸気ポート（吸気口）２３と、排気弁（弁部材）２４で開閉する排気ポート（排気口）２５とが開口している。
【００１８】
この内燃機関１０は、ガソリンなどの液体燃料またはＣＮＧ（Compressed Natural Gas）などの気体燃料と外部から取り込む空気との混合気を燃焼室２１内に供給した後にプラグ３０で火花点火して燃焼させることでピストン１３を往復運動させることができる。このとき、内燃機関１０は、吸気タイミング時に吸気弁２２が吸気ポート２３を開閉して燃焼室２１内に混合気を供給し、また、排気タイミング時に排気弁２４が排気ポート２５を開閉して燃焼室２１内の燃焼後の排気ガスを排気する。
【００１９】
シリンダブロック１１内では、シリンダボア１４、１５内のピストン１３をそれぞれコネクティングロッド１６でクランク軸１７に連結して、そのピストン１３の往復運動をクランク軸１７の回転運動に変換して駆動力を発生する。なお、このクランク軸１７は、潤滑油を貯留するオイルパンとして機能するロアケース１９内に収容されている。
【００２０】
シリンダヘッド１１Ａ内には、燃焼室２１を形成する天井面２１ａにおける吸気ポート２３と排気ポート２５の開口縁２３ａ、２５ａを開閉する吸気弁２２と排気弁２４が、それぞれに設けられるバルブ軸（軸部材）２６によって支持されている。なお、吸気弁２２と排気弁２４は、傘形状部をバルブ軸２６の先端に備えるバルブ構造に作製されている。
吸気弁２２と排気弁２４は、バルブ軸２６を、コイルスプリング２６ａが引き上げ方向に付勢することにより、吸気ポート２３と排気ポート２５の開口縁２３ａ、２５ａを閉塞する。
【００２１】
バルブ軸２６は、その上端部がアジャスタピン２８を中心に揺動するロッカアーム２９の揺動端に接触している。ロッカアーム２９は、中間上部にカム軸３１と一体回転する吸気カム３２と排気カム３３のカム面３２ａ、３３ａが接触している。
この構造により、吸気カム３２と排気カム３３は、カム面３２ａ、３３ａがカム軸３１と一体回転して駆動カムとして機能することで、ロッカアーム２９を揺動させてコイルスプリング２６ａの付勢力に抗してバルブ軸２６を進退方向に移動させることができる。この結果、吸気弁２２と排気弁２４は、吸気ポート２３と排気ポート２５の開口縁２３ａ、２５ａに密接する状態からリフトされて開口縁２３ａ、２５ａを開口させることができる。
尚、前記アジャスタピン２８と前記ロッカアーム２９とを一括し、バルブ作動機構２７と呼ぶ。
【００２２】
ここで、このシリンダヘッド１１Ａは、吸気弁２２と排気弁２４およびそれぞれのバルブ作動機構２７を、カム軸３１の両側（図１の紙面の表裏、図２の左右）に配置して、軸方向に離隔する吸気カム３２と排気カム３３により吸気弁２２と排気弁２４を作動させるようにレイアウトされている。
カム軸３１は、軸方向に離隔する２箇所に位置するようにシリンダヘッドカバー１２内に一体形成されている軸受部材３６に、ジャーナル部３１ａを回転自在に軸受されている。このカム軸３１は、クランク軸１７に動力伝達機構４０を介して連結されてクランク軸１７で駆動される。すなわち、カム軸３１は、クランク軸１７と同期回転することで、ピストン１３の往復運動に連動させて吸気弁２２と排気弁２４を開閉動作させるようになっている。
【００２３】
動力伝達機構４０は、クランク軸１７の一端部に固定されている第１べベルギヤ（傘歯車）４１と、カム軸３１の一端部に固定されている第２べベルギヤ４２と、これら第１、第２べベルギヤ４１、４２のそれぞれに噛み合う第３、第４べベルギヤ４３、４４と、第３、第４べベルギヤ４３、４４が両端部に固定されている中間軸（動力伝達軸）４５と、を備えている。これらクランク軸１７とカム軸３１は、軸心が平行になるように、かつ、中間軸４５に対して互いの軸心の延長線が直交する姿勢になるように配置されて、第１〜第４べベルギヤ４１〜４４をそれぞれ噛み合わせて連動するように連結されている。
この構造により、クランク軸１７の回転は、第１べベルギヤ４１に噛み合い連結されている第３べベルギヤ４３を介して中間軸４５に伝達される。また、中間軸４５の回転は、第４べベルギヤ４４に噛み合い連結されている第２べベルギヤ４２を介してカム軸３１に伝達される。
したがって、この動力伝達機構４０では、クランク軸１７とカム軸３１の一端部側にプーリやスプロケットなどを固定してチェーンやベルトを巻き掛けることなく、クランク軸１７の回転をカム軸３１に伝達してカム軸３１を駆動することができる。このため、動力伝達機構４０では、クランク軸１７とカム軸３１の一端部に過大なテンションが掛かることがなく、カム軸３１の一端部側の軸受強度を軽減することができる。
【００２４】
また、本実施形態の内燃機関１０は、バルブ軸２６の進退方向、すなわち、バルブ軸２６の延長線が、シリンダブロック１１内のシリンダボア１４、１５の中心軸を通過するように傾斜されている。言い換えると、吸気弁２２と排気弁２４のバルブ軸２６は、シリンダボア１４、１５の中心軸上で交差し、この交差点から放射状に延びる線上に乗る傾斜姿勢になるようにシリンダヘッド１２内に配置されている。
この構造により、内燃機関１０は、シリンダヘッド１２内にバルブ軸２６をシリンダボア１４、１５の中心軸と平行な姿勢で配置する場合よりも吸気カム３２と排気カム３３とを相互に離隔させることができる。このため、シリンダボア１５側では、その離隔空間Ｗを利用して、中心軸ＡＸ１５上にジャーナル部３１ａと軸受部材３６とを配置してカム軸３１を支持している。一方、シリンダボア１４側では、その離隔空間Ｗを利用して、中心軸ＡＸ１４からカム軸３１の端部側、すなわち、第２べベルギヤ４２側に近接する偏り位置にジャーナル部３１ａと軸受部材３６とを配置してカム軸３１を支持している。
シリンダボア１４側のジャーナル部３１ａと軸受部材３６を上記位置に配置することによって、この内燃機関１０では、動力伝達機構４０の第２べベルギヤ４２が固定されているカム軸３１の一端部側には過大な荷重が掛かることがない。このため、吸気カム３２と第２べベルギヤ４２の間に軸受を設けることなくカム軸３１を回転自在に支持することができる。この結果、この内燃機関１０では、カム軸３１を短尺にして、また、ジャーナル部３１ａと軸受部材３６からなる軸受を少なくして、小型化・軽量化することができる。
【００２５】
また、この内燃機関１０の動力伝達機構４０は、ピストン１３の往復運動（上下動）に合わせて吸気弁２２および排気弁２４を開閉させるため、クランク軸１７の回転速度を半分に減速してカム軸３１に伝達する必要がある。このため、動力伝達機構４０では、第４べベルギヤ４４の歯数に対して第２べベルギヤ４２の歯数を２倍にしており、第４べベルギヤ４４よりも第２べベルギヤ４２を大径化している。
このように、動力伝達機構４０では、カム軸３１のための減速を第２べベルギヤ４２と第４べベルギヤ４４の間で行うことにより、第１べベルギヤ４１と第３べベルギヤ４３の間で行う場合と比べ、カム軸３１の長さを短縮することができる。
【００２６】
さらに、この構造では、第２べベルギヤ４２と第４べベルギヤ４４の歯数比率に応じて第４べベルギヤ４４よりも第２べベルギヤ４２を大径化するため、これらの噛み合い面４２ａ、４４ａは水平方向より鉛直方向へ近づくように傾斜する。このため、特に図示することは省略するが、第４べベルギヤ４４の噛み合い面４４ａから第２べベルギヤ４２の噛み合い面４２ａに加えられる圧力Ｆの垂直成分を小さくでき、ここでもカム軸３１に加えられる垂直方向の圧力を小さくすることができる。このため、この動力伝達機構４０では、第２べベルギヤ４２と吸気カム３２の間の軸受を省いたとしても、カム軸３１を十分に信頼性高く回転自在に支持することができる。
【００２７】
また、動力伝達機構４０は、クランク軸１７がその軸心ＡＸ１７をシリンダボア１４、１５の中心軸ＡＸ１４、ＡＸ１５に対して図２における左側にシフト量ＯＳ１だけずらしたオフセット位置に設置されている。
ところで、クランク軸１７は、図２中に矢印で示す時計回り方向に回転するのに対して、ピストン１３は、そのクランク軸１７にコネクティングロッド１６で連結され上下動する。このため、ピストン１３は、シリンダボア１４、１５内で図２中の左右方向に振れながら往復運動することになり、内燃機関１０の膨張行程時には、シリンダボア１４、１５の図２中の左側の内壁に押し付けられるサイドフォースを受けながら降下する。このときのピストン１３がサイドフォースを受ける方向、すなわち、図２中の左方向をピストン１３のスラスト方向Ｔという。反対に、図２中の右方向をピストン１３の反スラスト方向Ｒという。
この構造では、クランク軸１７がピストン１３のスラスト方向Ｔ側にオフセットされているので、そのピストン１３をできるだけ鉛直に立てた姿勢で降下させることができ、ピストン１３がシリンダボア１４、１５の内壁に押し付けられるサイドフォースを低減することができる。この結果、内燃機関１０の摩擦損失を減少させ、燃料消費を低減することができる。
【００２８】
また、カム軸３１は、その軸心ＡＸ３１をシリンダボア１４、１５の中心軸ＡＸ１４、ＡＸ１５に対して、クランク軸１７（軸心ＡＸ１７）と同様に、図２における左側にシフト量ＯＳ２だけずらしたオフセット位置に設置されている。なお、この中間軸４５は、このシフト量ＯＳ１、ＯＳ２により軸心ＡＸ４５が傾斜する姿勢で組み付けられている。
このため、動力伝達機構４０は、クランク軸１７をオフセットさせつつ中間軸の傾きを減少させ、内燃機関１０を軽量化することができる。
【００２９】
そして、動力伝達機構４０は、図１に示すように、円柱形状の内部空間Ｓを有する筒状のフロントケース（ケース）４９内に収納されている。このフロントケース４９内では、中間軸４５が後述の軸受７１、７２で回転自在に支持されており、その中間軸４５周りには、フロントケース４９の内部空間Ｓを利用してウォータポンプ５１Ａとオイルポンプ５１Ｂがその軸方向へ直列に配置されている。なお、図３において、インテークマニホールド９１は吸気ポート２３に連通し、エキゾーストマニホールド９２は排気ポート２５に連通して触媒９３に接続されている。エアコンディショナ（コンプレッサ）９５の駆動軸と発電機９６の回転軸は、クランク軸１７によって駆動される中継プーリ９７に巻き掛けられるベルト９８を介して伝達される駆動力で駆動される。また、オイルフィルタ９９は、オイルポンプ５１Ｂから吐出される潤滑油を清浄にする。
【００３０】
ここで、中間軸４５は、図４に示すように、円柱形状に形成されて、両端部に第３、第４べベルギヤ４３、４４が締付ボルト４５ａで着脱自在に固定されている。一方、オイルポンプ５１Ｂは、ハウジングとしてベースハウジング（オイルポンプカバー）５２と、共通ハウジング５３（オイルポンプのハウジング）とを備える。また、ウォータポンプ５１Ａは、ハウジングとしてアッパハウジング（ウォータポンプのハウジング）５４を備える。そして、中間軸４５の軸方向で第３、第４べベルギヤ４３、４４の間には、第３べベルギヤ４３（クランク軸１７）側からベースハウジング５２と、共通ハウジング５３と、アッパハウジング５４とが貫通穴５２ａ〜５４ａ内に中間軸４５を貫通させて順次積み重ねる形態（回転軸４５の軸方向に直列に配置される形態）で積層されている。
これにより、これらハウジング５２〜５４は、第３、第４べベルギヤ４３、４４と共に締付ボルト４５ａで中間軸４５に予め組み付けられ、この状態でフロントケース４９に着脱することができ、容易に組立・メンテナンス作業をすることができ、作業負担を軽減することができる。
【００３１】
ベースハウジング５２は、円盤形状に形成されて、フロントケース４９の内面に外周面を嵌め込んだ状態で収容されている。共通ハウジング５３とアッパハウジング５４は、それぞれフロントケース４９の内面に向かう張り出し形状の複数のフランジ部５３ｂ１、５３ｂ２、５４ｂ１〜５４ｂ３を備えており、このフランジ部５３ｂ１、５３ｂ２、５４ｂ１〜５４ｂ３の外周面をフロントケース４９の内面に嵌め込んだ状態で収容される。
これにより、ウォータポンプ５１Ａとオイルポンプ５１Ｂは、このハウジング５２〜５４をフロントケース４９内に嵌め込むだけで組み付けることができ、組み付けに使用するボルト類を削減できるとともに、フロントケース４９から引き抜くだけでメンテナンスをすることができる。
【００３２】
これらハウジング５２〜５４は、下部側では、フロントケース４９内の下側に形成されている段差部４９ａにベースハウジング５２の下面側を接触させて軸方向に位置決めされている。また、ハウジング５２〜５４は、上部側では、フロントケース４９内の上部開口内面に形成されている雌ネジ４９ｓにストッパプレート５５の外周面に形成されている雄ネジ５５ｓを捻じ込むことにより段差部４９ａの側に押し付けられて軸方向に位置決めされている。
これにより、中間軸４５は、ストッパプレート５５を外すだけでフロントケース４９内から引き抜くことができ、容易に着脱することができる。
【００３３】
ここで、これらハウジング５２〜５４は、それぞれの対面箇所にノックピン５６を嵌め込んで相対回転不能に連結されている。また、このハウジング５２〜５４は、フロントケース４９の内面に対面する外周面にＯリング５７が適宜設置されて液密性が確保されている。なお、段差部４９ａの代わりにストッパプレート５５を下側にも配置し、一対のストッパプレート５５によりハウジング５２〜５４を固定するようにしてもよい。
【００３４】
そして、アッパハウジング５４は、ウォータポンプ５１Ａのハウジングであり、最下部側のフランジ部５４ｂ３が概略スカート形状（円錐形状）に作製され、フランジ部５４ｂ３の下面側には、オイルポンプ５１Ｂのハウジングである共通ハウジング５３の上部側のフランジ部５３ｂ１の上面によって開口面が閉鎖される冷却水用のポンプ空間（ポンプ室）Ｐ５１ａが形成されている。このアッパハウジング５４は、そのポンプ空間Ｐ５１ａ内に、中間軸４５に固定されて一体回転するインペラ（Impeller）６１が収納されている。
また、アッパハウジング５４は、図５Ａ（図４におけるＡ−Ａ一部断面矢視図）にも示すように、インペラ６１の上部側に外部に向かって開口する冷却水の流入口５４ｉがシリンダブロック１１の冷却水入口流路６５に連通するように形成されており、この冷却水の流入口５４ｉは、インペラ６１の収容されているポンプ空間Ｐ５１ａに連通している。また、アッパハウジング５４は、図５Ｂ（図４におけるＢ−Ｂ一部断面矢視図）にも示すように、インペラ６１と同じ高さで外部に向かって開口する冷却水の流出口５４ｏがシリンダブロック１１の冷却水出口流路６６に連通するように形成されており、この冷却水の流出口５４ｏは、インペラ６１の収容されているポンプ空間Ｐ５１ａに連通している。
このインペラ６１は、中間軸４５と一体回転することで、内燃機関１０の冷却水を流入口５４ｉから流入させた後に流出口５４ｏから流出させるようになっており、その冷却水を循環させるようになっている。このウォータポンプ５１Ａでは、インペラ６１より上側に位置する流入口５４ｉから冷却水を導入しているので、水圧でインペラ６１を共通ハウジング５３上面（クランク軸１７）側に押し付けつつ回転させることができ、第１、第３べベルギヤ４１、４３同士の噛み合い状態を安定させることができる。
【００３５】
また、オイルポンプ５１Ｂのハウジングである共通ハウジング５３は、下部側のフランジ部５３ｂ２の底面側に円盤形状の空間（凹形状）が作製されることで、ベースハウジング５２の上面との間に、オイル用のポンプ空間Ｐ５１ｂ（ポンプ室）が形成されている。この共通ハウジング５３は、図５Ｃ（図４におけるＣ−Ｃ一部断面矢視図）にも示すように、中間軸４５と同軸になるように固定されているインナロータ６２と、そのインナロータ６２を収容してポンプ空間Ｐ５１ｂ内に嵌め込まれているアウタロータ６３と、が収納されている。
アウタロータ６３は、内周面６３ａの内歯（図示せず）がインナロータ６２の外周面６２ａの外歯（図示せず）と噛み合いしつつ偏心状態で回転するように取り付けられている。また、この共通ハウジング５３は、ポンプ空間Ｐ５１ｂに連通するオイルの吸入口５３ｉと吐出口５３ｏとが形成されている。
インナロータ６２とアウタロータ６３は、中間軸４５と一体回転することで上記吸入口５３ｉから潤滑油をポンプ空間Ｐ５１ｂに吸引した後に吐出口５３ｏから吐出することにより、その潤滑油を循環させるようになっている。すなわち、この共通ハウジング５３とベースハウジング５２の間にオイル用のオイルポンプ５１Ｂのポンプ空間Ｐ５１ｂが構築されている。
【００３６】
ここで、アッパハウジング５４の中間部と共通ハウジング５３の上部には、中間軸４５と前記ハウジング５３，５４との間からの漏水を防止する一対のメカニカルシール７５、７６が前記ウォータポンプ５１Ａのポンプ空間Ｐ５１ａを両外側から挟むように配置されている。中間軸４５の軸方向で前記メカニカルシール７５，７６の両外側には、軸受７１、７２が設置されている。また、中間軸４５の軸方向で、前記軸受７１、７２の両外側には、オイルシール７３、７４が配置されている。前記メカニカルシール７５、７６は、中間軸４５側とハウジング５３、５４側とに設けられている一対のシール７５ａ、７５ｂ、７６ａ、７６ｂを相対回転自在に液密に摺接させている。これにより、ウォータポンプ５１Ａやオイルポンプ５１Ｂは、内燃機関１０内の冷却水やオイルが相互に侵入してしまうことを防止することができる。
【００３７】
さらに、第３べベルギヤ４３は、ベースハウジング５２の下面に対面する側に突出する円筒状のリブ形状（突出部）４３ｒが一体形成されており、第３べベルギヤ４３が上方に移動しようとする際にベースハウジング５２に突き当たって第１べベルギヤ４１との噛み合い状態を解消してしまうことを防止するようになっている。なお、本実施形態では、第３べベルギヤ４３側にリブ形状４３ｒを一体形成する場合を一例にして説明するが、これに限るものではなく、ベースハウジング５２側に形成してもよく、また、円筒形に限らず棒状に突出する形態でもよいことは言うまでもない。さらに、第４べベルギヤ４４側にリブ形状４３ｒと同様なリブ形状などを形成して軸方向への移動を制限するようにしてもよいことは言うまでもない。
【００３８】
このように本実施形態においては、クランク軸１７とカム軸３１とをそれぞれ一対の第１、第３べベルギヤ４１、４３と第２、第４べベルギヤ４２、４４で連結して動力を伝達する中間軸４５をウォータポンプ５１Ａやオイルポンプ５１Ｂのポンプの駆動軸として使用して、インペラ６１やアウタロータ６３を取り付けており、その中間軸４５等を収容するフロントケース４９内に、ハウジング５２〜５４やインナロータ６２を収納してウォータポンプ５１Ａやオイルポンプ５１Ｂのポンプ空間Ｐ５１ａ、Ｐ５１ｂを形成している。このため、クランク軸からウォータポンプ５１Ａやオイルポンプ５１Ｂに駆動力を伝達する機構を少ない部品点数で容易に組み立てて構築することができ、また、ベルトやチェーン類を取り外すことなくウォータポンプ５１Ａやオイルポンプ５１Ｂのメンテナンス作業を実施することができる。したがって、クランク軸からポンプに駆動力を伝達する機構を簡素化し、かつポンプのメンテナンス性を向上できる内燃機関を提供することができる。
【００３９】
本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４１】
１０   内燃機関
１１   シリンダブロック
１２   シリンダヘッド
１３   ピストン
１４、１５    シリンダボア
１７   クランク軸
２１   燃焼室
２２   吸気弁
２３   吸気ポート
２４   排気弁
２５   排気ポート
２６   バルブ軸
２６ａ コイルスプリング
２７   バルブ作動機構
２８   アジャスタピン
２９   ロッカアーム
３１   カム軸
３２   吸気カム
３３   排気カム
４０   動力伝達機構
４１〜４４    べベルギヤ
４３ｒ リブ形状
４５   中間軸
４９   フロントケース
４９ａ 段差部
５１Ａ ウォータポンプ
５１Ｂ オイルポンプ
５２   ベースハウジング
５３   共通ハウジング
５３ｉ 吸入口
５３ｏ 吐出口
５４   アッパハウジング
５４ｉ 流入口
５４ｏ 流出口
５５   ストッパプレート
６１   インペラ
６２   インナロータ
６３   アウタロータ
７１、７２    軸受
７３、７４    オイルシール
７５、７６    メカニカルシール
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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