(57)【要約】【課題】バキュームポンプの無駄な駆動を防止して内燃機関の燃費悪化を抑制できるバキュームポンプの駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置２６は内燃機関のカム軸１６とバキュームポンプの駆動軸２７との間に介在して動力伝達を断続できるクラッチ機構２８を備えている。クラッチ機構２８は、カム軸１６と駆動軸２７との間に介在してカム軸１６と駆動軸２７とを一体回転可能に拘束でき、かつカム軸１６と駆動軸２７とを拘束する拘束位置とその拘束を解放する解放位置との間を移動できるプランジャ３１と、内燃機関の吸気管負圧が所定レベルを超えた場合に当該吸気管負圧を利用してプランジャ３１を拘束位置から解放位置へ移動させる移動機構３２と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気管負圧の不足を補うために設けられたバキュームポンプを前記内燃機関の動力を利用して駆動するバキュームポンプの駆動装置において、
前記内燃機関の動力が伝達される回転部材と、前記回転部材と前記バキュームポンプの駆動軸との間に介在して前記回転部材から前記駆動軸への動力伝達を断続できるクラッチ機構と、を備え、
前記クラッチ機構は、前記回転部材と前記駆動軸との間に介在して前記回転部材と前記駆動軸とを一体回転可能に拘束でき、かつ前記回転部材と前記駆動軸とを拘束する拘束位置とその拘束を解放する解放位置との間を移動できる拘束部材と、前記内燃機関の吸気管負圧が所定レベルを超えた場合に当該吸気管負圧を利用して前記拘束部材を前記拘束位置から前記解放位置へ移動させる移動手段と、を備えることを特徴とするバキュームポンプの駆動装置。
【請求項２】
前記移動手段は、前記拘束部材を前記拘束位置の側へ付勢する付勢部材と、吸気管負圧を導入することにより前記拘束部材を前記解放位置の側へ前記付勢部材の付勢力に抗して移動させる負圧機構と、を備える請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記回転部材と前記駆動軸とが互いの端面を対向させた状態で同軸に配置されており、
前記駆動軸には前記拘束部材が軸線方向に摺動可能に挿入される第１挿入穴が、前記回転部材には前記第１挿入穴の延長上に位置し、かつ前記拘束部材が軸線方向に摺動可能に挿入される第２挿入穴がそれぞれ形成されており、
前記負圧機構として、前記拘束部材が前記第１挿入穴に挿入されたときに前記駆動軸と前記拘束部材とに囲まれることにより形成された負圧室と、前記負圧室に吸気管負圧を導入するための導入通路とが設けられ、かつ、
前記付勢部材が前記負圧室内に配置されている、請求項２に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気管負圧の不足を補うために設けられたバキュームポンプの駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関やそれを搭載した車両の各部に負圧を安定的に導入するため、内燃機関の吸気管負圧の不足を補うバキュームポンプが設けられることがある。こうしたバキュームポンプは内燃機関のクランク軸やカム軸から取り出した動力を利用して駆動されることが一般的である。このようなバキュームポンプの駆動装置としては、カム軸の一端に取り付けられた弁開閉時期制御装置のハウジング部材に対して継手部材を介してバキュームポンプを連結するもの（特許文献１）、バキュームポンプをクラッチエレメントを介してカム軸の一端に接続するもの（特許文献２）及びクランク軸からカム軸に至る動力伝達経路に配置された中間軸によってバキュームポンプを駆動するもの（特許文献３）などが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−７６４８２号公報
【特許文献２】特表２００６−５１１７４９号公報
【特許文献３】特開２００２−２３５５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの文献に記載された駆動装置は、内燃機関の吸気管負圧が十分でバキュームポンプの補助を必要としない場合にもバキュームポンプが駆動される可能性がある。そのため、バキュームポンプの無駄な駆動によって内燃機関のフリクションロスが増加して燃費が悪化するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、バキュームポンプの無駄な駆動を防止して内燃機関の燃費悪化を抑制できるバキュームポンプの駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のバキュームポンプの駆動装置は、内燃機関の吸気管負圧の不足を補うために設けられたバキュームポンプを前記内燃機関の動力を利用して駆動するバキュームポンプの駆動装置において、前記内燃機関の動力が伝達される回転部材と、前記回転部材と前記バキュームポンプの駆動軸との間に介在して前記回転部材から前記駆動軸への動力伝達を断続できるクラッチ機構と、を備え、前記クラッチ機構は、前記回転部材と前記駆動軸との間に介在して前記回転部材と前記駆動軸とを一体回転可能に拘束でき、かつ前記回転部材と前記駆動軸とを拘束する拘束位置とその拘束を解放する解放位置との間を移動できる拘束部材と、前記内燃機関の吸気管負圧が所定レベルを超えた場合に当該吸気管負圧を利用して前記拘束部材を前記拘束位置から前記解放位置へ移動させる移動手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
この駆動装置によれば、内燃機関の吸気管負圧が所定レベルを超えた場合にその吸気管負圧を利用することにより拘束部材を解放位置へ移動できる。拘束部材が解放位置に移動した場合は回転部材と駆動軸との拘束が解放されるため、回転部材からバキュームポンプへの動力伝達が遮断される。従って、内燃機関の吸気管負圧が十分なときに拘束部材が解放位置に移動するように所定レベルを定めることにより、内燃機関の吸気管負圧が十分であってバキュームポンプの補助を要しないときにバキュームポンプが無駄に駆動されることを防止できる。これにより、バキュームポンプの無駄な駆動によるフリクションロスが生じないから内燃機関の燃費悪化を抑制することができる。
【０００８】
本発明の駆動装置の一態様において、前記移動手段は、前記拘束部材を前記拘束位置の側へ付勢する付勢部材と、吸気管負圧を導入することにより前記拘束部材を前記解放位置の側へ前記付勢部材の付勢力に抗して移動させる負圧機構と、を備えてもよい（請求項２）。この態様によれば、吸気管負圧を負圧機構に導入しないときには付勢部材によって拘束部材が拘束位置の側に付勢されるので、外部エネルギーを要せずに拘束部材を拘束位置に容易に保持できる。
【０００９】
負圧機構はどのような構成でもよいが、例えば、前記回転部材と前記駆動軸とが互いの端面を対向させた状態で同軸に配置されており、前記駆動軸には前記拘束部材が軸線方向に摺動可能に挿入される第１挿入穴が、前記回転部材には前記第１挿入穴の延長上に位置し、かつ前記拘束部材が軸線方向に摺動可能に挿入される第２挿入穴がそれぞれ形成されており、前記負圧機構として、前記拘束部材が前記第１挿入穴に挿入されたときに前記駆動軸と前記拘束部材とに囲まれることにより形成された負圧室と、前記負圧室に吸気管負圧を導入するための導入通路とが設けられ、かつ、前記付勢部材が前記負圧室内に配置されていてもよい（請求項３）。この場合には、負圧機構が回転部材及び駆動軸のそれぞれに形成された挿入穴を有効に利用し、付勢部材が負圧機構として設けられた負圧室内に配置されているので、負圧機構を回転部材や駆動軸と独立して設ける場合と比べてスペース効率がよい。そのため、装置の小型化が容易になりクラッチ機構の周囲に空きスペースを形成し易くなる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、内燃機関の吸気管負圧が所定レベルを超えた場合にその吸気管負圧を利用することにより拘束部材を解放位置へ移動できる。拘束部材が解放位置に移動した場合は回転部材と駆動軸との拘束が解放されるため、回転部材からバキュームポンプへの動力伝達が遮断される。従って、内燃機関の吸気管負圧が十分なときに拘束部材が解放位置に移動するように所定レベルを定めることにより、内燃機関の吸気管負圧が十分であってバキュームポンプの補助を要しないときにバキュームポンプが無駄に駆動されることを防止できる。これにより、バキュームポンプの無駄な駆動によるフリクションロスが生じないから内燃機関の燃費悪化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の一形態に係る駆動装置が適用されたバキュームポンプが取り付けられた内燃機関の要部を模式的に示している。内燃機関１は車両に走行用動力源として搭載されている。内燃機関１は４つ（図では一つ）の気筒２がシリンダブロックに一方向に並べられた直列４気筒型の火花点火型の内燃機関として構成されている。各気筒２には往復動自在にピストン３が挿入されており、各気筒２の開口部はシリンダヘッド４にて塞がれている。ピストン３の往復運動は不図示のコンロッドを介してクランク軸５に伝達される。内燃機関１には各気筒２に空気を導くための吸気通路６が設けられている。各気筒２からの排気は不図示の排気通路から排出される。吸気通路６には空気濾過用のエアフィルタ７と、吸気量を調整するためのスロットルバルブ８とがそれぞれ設けられている。
【００１２】
吸気通路６は所定の容積を持つサージタンク９とそのサージタンク９から気筒２毎に分岐する分岐通路１０とを有する。各分岐通路１０は一つの気筒２に対して二つずつ設けられた吸気ポート１１に更に分岐している。吸気ポート１１はシリンダヘッド４に形成されており、その端部は気筒２に開口している。各吸気ポート１１は吸気バルブ１２にて開閉される。各吸気バルブ１２は動弁機構１３にて開閉駆動される。動弁機構１３は不図示のロッカーアームを介して各吸気バルブ１２を直線運動させるカム機構１４と、クランク軸５の動力をカム機構１４に伝達する動力伝達機構１５とを備えている。
【００１３】
カム機構１４は動力伝達機構１５にて回転駆動されるカム軸１６と、そのカム軸１６に形成されて吸気バルブ１２に対して一つずつ設けられたカム１７とを備えている。動力伝達機構１５はクランク軸５と一体回転する駆動プーリ１８と、カム軸１６の端部１６ａに設けられた被駆動プーリ１９と、これらのプーリ１８、１９に巻き掛けられたタイミングベルト２０とを有する。これらのプーリ１８、１９の速比は２：１に設定されていて、クランク軸５が２回転する間にカム軸１６は１回転する。
【００１４】
動弁機構１３は、クランク軸５とカム軸１６との間の回転位置の対応関係を変化させるため、被駆動プーリ１９とカム軸１６との間に介在する周知のバルブタイミング制御装置２１を更に備えている。バルブタイミング制御装置２１は不図示のオイルポンプで発生した油圧を利用して操作され、カム軸１６の回転位置を遅角側又は進角側にシフトすることができる。制御装置２１によるバルブタイミングの制御は内燃機関１の運転状態に応じて適宜実行される。例えば、内燃機関１が暖機完了前の場合には、その暖機完了を早めるためバルブタイミングが遅角するようにバルブタイミング制御装置２１が制御される。
【００１５】
吸気バルブ１２のバルブタイミングが遅角側に変更されると、変更前よりも吸気バルブの開弁期間が遅れるため吸気通路６に形成される吸気管負圧の大きさが小さくなり、吸気管負圧が不足するおそれがある。吸気管負圧が不足すると、例えば、車両のブレーキブースタ２２へ導く負圧が不足してブレーキ踏力が増加するなどの問題が生じる。そこで、内燃機関１には、こうした吸気管負圧の不足を補うため、負圧を発生するバキュームポンプ２５が設けられている。バキュームポンプ２５は周知の構成であるので内部構造の詳細な説明は省略する。
【００１６】
バキュームポンプ２５は駆動装置２６にて駆動されており、その駆動装置２６は内燃機関１の動力、ここではカム軸１６の動力を利用してバキュームポンプ２５を駆動する。駆動装置２６には、バキュームポンプ２５の駆動軸２７とヘッドカバー２３から外部に突出した回転部材としてのカム軸１６との間に介在してカム軸１６から駆動軸２７への動力伝達を断続できるクラッチ機構２８が設けられている。カム軸１６と駆動軸２７とは互いの端面を対向させた状態で同軸に配置されている。なお、ヘッドカバー２３とカム軸１６との間にはオイルシール２４が装着されており、オイルシール２４にてカム軸１６の端部１６ｂにシーリングが施されている。負圧の発生源であるバキュームポンプ２５及びサージタンク９は負圧管２９を介してブレーキブースタ２２に接続されている。クラッチ機構２８は吸気管負圧を利用して動作するように構成されており、クラッチ機構２８には負圧管２９から分岐した導入管３０を介して吸気管負圧が導入されるようになっている。なお、内燃機関１に過給機が搭載される場合にはサージタンク９内が正圧となる運転領域が発生するが、このような運転領域でクラッチ機構２８に正圧が導かれることを阻止する逆止弁３１が導入管３０に設けられている。
【００１７】
図２はクラッチ機構２８が設けられた駆動装置２６の要部を説明する説明図である。クラッチ機構２８はカム軸１６とバキュームポンプ２５の駆動軸２７との間に介在する拘束部材としてのプランジャ３１と、このプランジャ３１を吸気管負圧を利用して移動させる移動手段としての移動機構３２とを備えている。カム軸１６と駆動軸２７とは互いの端面を対向させた状態で同軸に配置されており、駆動軸２７にはプランジャ３１が摺動可能に挿入される第１挿入穴３３が、カム軸１６にはプランジャ３１が摺動可能に挿入される第２挿入穴３４がそれぞれ形成されている。各挿入穴３３、３４はカム軸１６の軸線Ａｘの方向に延びており、第１挿入穴３３の延長上に第２挿入穴３４が位置している。
【００１８】
クラッチ機構２８には、プランジャ３１が第１挿入穴３３及び第２挿入穴３４のそれぞれに挿入されたときにプランジャ３１、カム軸１６及び駆動軸２７間の相対回転を阻止する回り止め手段として機能するセレーション３５が設けられている。そのセレーション３５はプランジャ３１の外周面及び各挿入穴３３、３４の内周面にそれぞれ形成されている。なお、こうした回り止め手段としてはセレーション３５の代わりに角スプライン等を採用することもできる。
【００１９】
各挿入穴３３、３４が同軸上で、かつ第２挿入穴３４が第１挿入穴３３の延長上に位置しているため、これらの挿入穴３３、３４に挿入されたプランジャ３１は第１挿入穴３３と第２挿入穴３４との境界を跨いだ状態で移動することが可能である。図２の実線で示したプランジャ３１の位置は動力伝達が遮断される解放位置であり、想像線で示したプランジャ３１の位置は拘束位置である。拘束位置の場合はプランジャ３１の長手方向の一部分分が第１挿入穴に３３に、残りの部分が第２挿入穴３４にそれぞれ挿入された状態になる。言い換えれば、拘束位置の場合、プランジャ３１は第１挿入穴３３と第２挿入穴３４との境界を跨いだ状態となる。そのため、拘束位置に位置するプランジャ３１はカム軸１６と駆動軸２７とを一体回転可能に拘束することができる。
【００２０】
移動機構３２はプランジャ３１を拘束位置の側（図２の左側）へ付勢する付勢部材としてのスプリング３６と、吸気管負圧を導入することによりプランジャ３１を解放位置の側（図２の右側）へスプリング３６の付勢力に抗して移動させる負圧機構３７とを備えている。スプリング３６はコイルスプリングとして構成されているが、他の形態のスプリングであっても構わない。また、スプリング３６の代わりにゴム等の弾性体を付勢部材として設けることもできる。
【００２１】
負圧機構３７には、プランジャ３５が第１挿入穴３３に挿入されたときに駆動軸２７とプランジャ３５とに囲まれることにより形成された負圧室３８と、その負圧室３８に吸気管負圧を導入するための導入通路３９とが設けられている。上述したスプリング３６は負圧室３８内に圧縮状態で配置されている。導入通路３９は一端が負圧室３８に開口し、他端が導入管３０（図１も参照）に接続されている。これにより、負圧室３８には導入通路３９及び導入管３０を経由して吸気管負圧が導入される。プランジャ３５が第１挿入穴３３に挿入された状態でのプランジャ３５の移動を容易にするため、カム軸１６には第１挿入穴３３に連通しかつヘッドカバー２３から露出した端部１６ｂの外周面に開口する連通穴４０が設けられている。
【００２２】
負圧室３８に導入される吸気管負圧によってプランジャ３５を引き寄せる力がスプリング３６の付勢力（弾性力）以下の場合には、プランジャ３５はその弾性力により拘束位置に保持される。これにより、カム軸１６から駆動軸２７への動力伝達がクラッチ機構２８にて確保される。拘束位置への移動及び保持はスプリング３６に蓄えられた弾性エネルギーによって賄われるため、これらを行うための外部エネルギーを必要としない。一方、プランジャ３５を引き寄せる力がスプリング３６の弾性力よりも大きい場合には、プランジャ３５がその弾性力に抗して解放位置の側に引き寄せらて解放位置に保持される。これにより、カム軸１６から駆動軸２７への動力伝達がクラッチ機構２８にて遮断される。
【００２３】
クラッチ機構２８がその動力伝達を断続する条件はスプリング３６のばね定数や自然長等の仕様を適宜変更することにより調整可能である。本形態の場合は、吸気管負圧が不足してバキュームポンプ２５を駆動すべきときにプランジャ３５が拘束位置に、吸気管負圧の大きさが所定レベルを超えてバキュームポンプ２５による補助が不要なときにプランジャ３５が解放位置にそれぞれ位置するように、スプリング３６の仕様が設定されている。これにより、内燃機関１の吸気管負圧が十分であってバキュームポンプ２５の補助を要しないときにバキュームポンプ２５が無駄に駆動されることを防止できる。そのため、バキュームポンプ２５の無駄な駆動によるフリクションロスが生じないから内燃機関１の燃費悪化を抑制することができる。
【００２４】
また、クラッチ機構２８は、負圧機構３７がカム軸１６及び駆動軸２７のそれぞれに形成された挿入穴３３、３４を有効に利用し、スプリング３６が負圧室３８内に配置されているので、負圧機構３７をカム軸１６や駆動軸２７と独立して設ける場合と比べてスペース効率がよい。そのため、装置の小型化が容易になりクラッチ機構２８の周囲に空きスペースを形成し易くなる。
【００２５】
本発明は以上の形態に限定されず、種々の形態にて実施することができる。クラッチ機構の構成は図２示した形態に限定されない。例えば、クラッチ機構２８を図３に示す機構に変更することにより本発明に係る駆動装置を実施することもできる。図３は他の形態のクラッチ機構が設けられた駆動装置の要部を示している。図２のクラッチ機構２８と共通の構成に関しては図３に同一の参照符号を付して説明を省略する。図３の駆動装置５０は図２の駆動装置２６の場合と同様に内燃機関１に組み込まれる（図１参照）。
【００２６】
図３のクラッチ機構５１は、拘束部材としてのプランジャ５２と、そのプランジャ５２を吸気管負圧を利用して想像線の拘束位置から実線の解放位置までの間を移動させる移動手段としての移動機構５３とを備えている。プランジャ５２は基端に鍔５２ａが形成された帽子状に構成されている。移動機構５３は駆動軸２７の先端部に一体的に形成されている。移動機構５３は駆動軸２７と同軸上に延びてプランジャ５２が被せられる支持部５４と、支持部５４の外周を囲む案内壁部５５とを有している。支持部５４と案内壁部５５との間には環状の案内空間５６が形成されている。プランジャ５２と支持部５４とは、スプライン５７を介してスプライン結合されている。これにより、プランジャ５２と支持部５４とは互いに一体回転でき、かつプランジャ５２は支持部５４に対して軸線Ａｘの方向に移動できる。
【００２７】
カム軸１６の端部にはプランジャ５２が挿入され得る挿入穴５８が形成されており、その挿入穴５８は支持部５４の延長上に位置して軸線Ａｘの方向に延びている。プランジャ５２の長手方向の一部が挿入穴５８に挿入されたときにこれらが一体回転できるように、プランジャ５２の外周面及び挿入穴５８の内周面のそれぞれに回り止め手段として機能するセレーション５９が形成されている。従って、プランジャ５２が支持部５４とスプライン結合を保持しつつ挿入穴５８に挿入された拘束位置に位置することにより、プランジャ５２はカム軸１６と駆動軸２７とを一体回転可能に拘束することができる。これにより、カム軸１６と駆動軸２７との間の動力伝達が許容される。一方、プランジャ５２が解放位置の側へ移動して挿入穴５８から完全に抜け出ると、カム軸１６と駆動軸２７との間の動力伝達が遮断される。
【００２８】
移動機構５３は、プランジャ５２を拘束位置の側（図３の左側）へ付勢する付勢部材としてのスプリング６０と、吸気管負圧を導入することによりプランジャ５２を解放位置の側（図３の右側）へスプリング６０の付勢力に抗して移動させる負圧機構６１とを備えている。負圧機構６１には案内空間５６内に設けられた負圧室６２と、その負圧室６２に吸気管負圧を導入するための導入通路６３とが設けられている。プランジャ５２が支持部５４に被せられた状態のときには、案内空間５６は鍔部５２ａに設けられたシールリング６４によって密閉され、その密閉された空間内に負圧室６２が形成される。負圧室６２にはスプリング６０が圧縮状態で配置されている。導入通路６３は一端が負圧室６２に開口し、他端が導入管３０（図１も参照）に接続されている。これにより、負圧室６２には導入通路６３及び導入管３０を経由して吸気管負圧が導入される。挿入穴５８に挿入された状態におけるプランジャ５２の移動を容易にするため、カム軸１６には挿入穴５８に連通しかつヘッドカバー２３から露出した端部１６ｂの外周面に開口する連通穴６４が設けられている。
【００２９】
クラッチ機構５１がカム軸１６及び駆動軸２７間の動力伝達を断続する条件はスプリング６０の仕様によって定められ、その仕様はクラッチ機構５１が図２のクラッチ機構２８と同様に動作できるように設定されている。以上の構成により、図３に示したクラッチ機構５１は図２のクラッチ機構２８と同様に機能できる。従って、駆動装置５０も図２の駆動装置２６と同様の効果を発揮できる。
【００３０】
以上の形態の駆動装置では、回転部材として内燃機関のカム軸を利用しているが、回転部材は内燃機関の動力が伝達されるものであれば如何なる形態でもよい。例えば、クランク軸からカム軸までの動力伝達経路内に配置された中間軸を回転部材として利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一形態に係る駆動装置が適用されたバキュームポンプが取り付けられた内燃機関の要部を模式的に示した図。
【図２】図１の駆動装置の要部を説明する説明図。
【図３】他の形態のクラッチ機構が設けられた駆動装置の要部を説明する説明図。
【符号の説明】
【００３２】
１  内燃機関
１６  カム軸（回転部材）
２５  バキュームポンプ
２６  駆動装置
２７  駆動軸
２８  クラッチ機構
３１  プランジャ（拘束部材）
３２  移動機構（移動手段）
３３  第１挿入穴
３４  第２挿入穴
３５  スプリング（付勢部材）
３７  負圧機構
３８  負圧室
３９  導入通路
５０  駆動装置
５１  クラッチ機構
５２  プランジャ（拘束部材）
５３  移動機構（移動手段）
６０  スプリング（付勢部材）
６１  負圧機構
【図１】
2009275592.tif 000003
【図２】
2009275592.tif 000004
【図３】
2009275592.tif 000005