(57)【要約】【課題】フリクションロスを低減し得る内燃機関を提供する。【解決手段】クランク軸２の一端部４にオルタネータ２０を同軸に設ける。オルタネータ２０をクランク軸２により同軸駆動することができるので、オルタネータ以外の他の補機を電動式等とした場合、ベルト機構等といった中間の動力伝達機構を無くすことができる。よって内燃機関のフリクションロスを低減し、燃費向上等を図れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸の一端部に、オルタネータを同軸に設けたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記オルタネータが、前記クランク軸の一端部に直結されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
【請求項３】
前記オルタネータが、前記クランク軸の一端部に軸継手を介して連結されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
【請求項４】
前記クランク軸の一端部が前記オルタネータのロータ軸をなすことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関。
【請求項５】
前記クランク軸の一端部が、前記クランク軸の非フライホイール取付側の端部であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関に係り、特に補機としてのオルタネータを有する内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車用等の内燃機関（エンジン）には様々な補機が取り付けられており、これら補機としては例えばオルタネータ、ウォータポンプ、パワーステアリングポンプ等がある。周知のように、オルタネータは、電装品やバッテリ等に電力供給すべく直流電流を出力するものであり、ウォータポンプはエンジン冷却水をウォータジャケットに循環させるものであり、パワーステアリングポンプはパワーステアリングに用いる油圧動力を発生させるものである。
【０００３】
これら補機は、エンジンのクランク軸によりベルト機構等の動力伝達機構を介して機械的に駆動されるのが一般的である。例えば特許文献１にはギヤ式の動力伝達機構が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−９６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、エンジンのフリクションロス低減及び燃費向上等の観点からこれら補機を電動化する場合がある。現に電動ウォータポンプが実用化されており、また、電動パワーステアリングの採用によりパワーステアリングポンプを廃止する例も多く見られる。
【０００６】
しかし、発電装置であるオルタネータを電動化することはできず、これをクランク軸で駆動する必要がある。この場合、クランク軸からオルタネータに動力を伝達する機構として、エンジンのフリクションロスをできるだけ低減できるような機構が望まれる。
【０００７】
そこで、本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、フリクションロスを低減し得る内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、クランク軸の一端部に、オルタネータを同軸に設けたことを特徴とする内燃機関が提供される。
【０００９】
これによれば、オルタネータをクランク軸により同軸駆動することができるので、オルタネータ以外の他の補機を電動式等とした場合、ベルト機構等といった中間の動力伝達機構を無くすことができる。よって内燃機関のフリクションロスを低減し、燃費向上等を図れる。
【００１０】
好ましくは、前記オルタネータが、前記クランク軸の一端部に直結されている。
【００１１】
好ましくは、前記オルタネータが、前記クランク軸の一端部に軸継手を介して連結されている。
【００１２】
好ましくは、前記クランク軸の一端部が前記オルタネータのロータ軸をなす。こうすると部品共用化により部品点数を削減し、シンプル化、低コスト化を達成できる。
【００１３】
好ましくは、前記クランク軸の一端部が、前記クランク軸の非フライホイール取付側の端部である。こうするとトランスミッションを含めた構造変更が不要となり、容易に採用可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、内燃機関のフリクションロスを低減することができるという、優れた効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づき説明する。
【００１６】
図１に第１実施形態の要部の構成を示す。本実施形態における内燃機関（エンジン）１は自動車用内燃機関であり、直列４気筒等の多気筒内燃機関として構成されている。
【００１７】
内燃機関１はクランク軸２を有し、このクランク軸２のクランクピン３が図示しないコンロッドを介してピストンに連結されている。図示するのはクランク軸２の長手方向における一方側の端部、即ち一端部４である。他方、図示しないクランク軸２の長手方向における他方側の端部、即ち他端部は、車両駆動用動力を取り出すための端部となっており、フライホイール、さらにはトランスミッションが取り付けられる。このようにクランク軸２の他端部はフライホイールが取り付けられる側の端部、即ちフライホイール取付側の端部となっており、逆に、クランク軸２の一端部４は、フライホイールが取り付けらない側の端部、即ち非フライホイール取付側の端部となっている。以下、クランク軸２の長手方向における一方の端部側を一端側（図中右側）、同方向における他方の端部側を他端側（図中左側）という。クランク軸２の軸心をＣで示す。
【００１８】
クランク軸２の一端部４にジャーナル部２Ａが設けられ、ジャーナル部２Ａは、シリンダブロック５とクランクキャップ６との間に挟まれて回転自在に支持されている。クランクキャップ６はシリンダブロック５に下方からボルト７で取り付けられる。図示しないクランク軸２の長手方向中間部（特に気筒間の位置）及び他端部においても、同様の支持構造により、クランク軸２が回転自在に支持されている。シリンダブロック５とクランクキャップ６のクランク軸支持面にはジャーナル軸受８が設けられている。
【００１９】
クランク軸２の一端部４、特にジャーナル部２Ａよりも一端側に位置する突出駆動部９は、図示されるようなシリンダブロック５の最も一端側の側壁から一端側に突出されている。突出駆動部９はジャーナル部２Ａよりも小径とされる。そしてジャーナル部２Ａに隣接して、突出駆動部９にはクランクスプロケット１０が取り付けられ、クランクスプロケット１０には、図示しないカムシャフトに駆動力を伝達するためのタイミングチェーン１１が巻き掛けられている。
【００２０】
これらタイミングチェーン１１及びクランクスプロケット１０を覆うようにして、タイミングチェーンカバー１２がシリンダブロック５に取り付けられている。タイミングチェーン１１及びクランクスプロケット１０がシリンダブロック５の外側に配設され、これらタイミングチェーン１１及びクランクスプロケット１０をタイミングチェーンカバー１２が外側から覆っている。
【００２１】
ところで、クランク軸２の一端部４にはオルタネータ２０が同軸に設けられている。この構成を具体的に述べると、まずエンジン側では、突出駆動部９が、タイミングチェーンカバー１２を貫通して一端側に突出されている。この貫通部には、タイミングチェーンカバー１２内のオイルの漏出を防止すべく、タイミングチェーンカバー１２に固定されたシール部材１３が設けられている。
【００２２】
一方、オルタネータ２０は、一端側及び他端側の端面部が閉止された略環状のオルタネータハウジング２１と、オルタネータハウジング２１の内部に配設されたステータ２２及びロータ２３とを有する。そしてオルタネータハウジング２１の内周面に沿って配設されたステータ２２の中心側でロータ２３が回転し、交流電流を発生するようになっている。オルタネータ２０は図示しないレクティファイア及びＩＣレギュレータをも有し、発生した交流電流をレクティファイアで直流電流に変換すると共に、ＩＣレギュレータにより出力電圧をエンジン回転速度に拘わらずほぼ一定値（例えば１２Ｖ）に制御するようになっている。
【００２３】
ロータ２３はその中心部にロータ軸２４を有し、ロータ軸２４の他端部はオルタネータハウジング２１を貫通して他端側に突出されている。この貫通部にはロータ軸２４の他端部を回転自在に支持するベアリング２５が設けられ、他方、ロータ軸２４の一端部も、オルタネータハウジング２１内に固定されたベアリング２６により回転自在に支持されている。
【００２４】
オルタネータ２０、具体的にはオルタネータハウジング２１は、タイミングチェーンカバー１２の一端側且つ外側に面する前面部１４に複数のボルト１５により取り付けられる。なおオルタネータハウジング２１と前面部１４との間には弾性体からなる防振支持部材１６が介設されている。そしてこの取り付けと同時に、オルタネータ２０がクランク軸２の一端部４に同軸に直結される。
【００２５】
具体的には、オルタネータ２０のロータ軸２４の他端部が、クランク軸２の突出駆動部９の一端部に同軸に直結される。ロータ軸２４の他端面と突出駆動部９の一端面とには互いに相補的な凹部及び凸部が形成され、これら凹部及び凸部同士が嵌合することにより、ロータ軸２４と突出駆動部９が回転駆動力を伝達可能な状態で同軸に直結される。凹部及び凸部は各軸端面の半径方向に延びている。なお、直結部の構造についてはかかる凹凸部同士の嵌合に限らず、例えばスプライン嵌合からなってもよい。代替的に、オルタネータ２０のロータ軸２４をクランク軸２の突出駆動部９に軸継手（カップリング）を介して連結させてもよい。
【００２６】
このように本実施形態では別体のユニットとして構成されたオルタネータ２０をクランク軸２の一端部４に取り付けている。そしてオルタネータ２０のロータ２３はクランク軸２と同一速度で回転し、発電する。
【００２７】
内燃機関１には、オルタネータ２０以外の他の補機も一乃至複数設けられている。但しかかる補機は全て電動式或いは油圧式であり、内燃機関１あるいはクランク軸２によって機械的に駆動されない。かかる他の補機は例えばウォータポンプやエアコンコンプレッサ等である。なお内燃機関１が搭載される車両のパワーステアリングも電動式であり、よって補機としてのパワーステアリングポンプは設けられていない。
【００２８】
本実施形態によると次のような作用効果を奏することができる。即ち、クランク軸２によって機械的に駆動される唯一の補機がオルタネータ２０であり、且つこのオルタネータ２０がクランク軸２に同軸駆動されるので、クランク軸２からオルタネータ２０に動力を伝達するベルト機構等といった中間の動力伝達機構を無くすことができ、内燃機関１のフリクションロスを低減し燃費向上等を図れる。またベルトを用いた場合のベルト鳴きの問題を解消でき、またベルトの交換が不要となってメンテナンス性が向上する。部品点数の大幅な削減によりコストも低減できる。オルタネータ２０が配設される内燃機関１の一端面部においてその構造をシンプル化、小型化でき、またプーリ等の回転部品やベルト等の循環部品も実質的に無くなることから安全性も向上できる。
【００２９】
また、オルタネータ２０のロータ２３を、クランク軸２の制振のためのダイナミックダンパの質量体として利用することができ、これによりエンジンの振動を低減し、車両の乗り心地を向上できる。
【００３０】
更に、クランク軸２の非フライホイール取付側の端部である一端部４にオルタネータ２０を同軸に設けるので、採用が容易に可能となる。即ち、クランク軸２のフライホイール取付側の端部である他端部にオルタネータ２０を同軸に設けようとすると、オルタネータ２０を含めた内燃機関１の全長が長くなり、またトランスミッションを含めた構造変更が必要となってコストアップをもたらす可能性がある。しかし、本実施形態の構造ではかかる欠点がない。もっとも、何等制約がない場合にはクランク軸２のフライホイール取付側の端部である他端部にオルタネータ２０を設けてもよい。
【００３１】
また、本実施形態のオルタネータ２０は薄型大径構造であるので、内燃機関１の全長短縮に寄与すると同時に、発電効率も良好となる。図示されるように、オルタネータ２０はその軸方向長さよりも直径の方が著しく大であり、これにより薄型大径構造を達成している。
【００３２】
次に、図２を参照しつつ第２実施形態を説明する。この第２実施形態は前記第１実施形態と大略同様であるので、同一の要素には図中同一符号を付して説明を省略する。概して、この第２実施形態は、クランク軸２の一端部４によりオルタネータのロータ軸を形成する点で、即ちクランク軸２の一端部４とオルタネータのロータ軸とを共用とする点で、第１実施形態と異なる。そしてこの結果、第２実施形態では、クランク軸２の一端部４の周辺にオルタネータを順次組み立てる構造となっている。
【００３３】
図示するように、オルタネータ４０は、一端側の側面部が閉止され他端側の側面部が開放された略環状のオルタネータハウジング４１と、オルタネータハウジング４１の内部に配設されたステータ４２及びロータ４３とを有する。ステータ４２はオルタネータハウジング４１の内周面に沿って配設されている。ロータ４３は全体的に円盤状に形成され、その中心部にロータ軸を有さず、代わりにクランク軸２の突出駆動部９に同軸に取り付けられるようになっている。
【００３４】
即ち、タイミングチェーンカバー１２から突出された突出駆動部９は、その先端部が段差状に縮径されると共に、その縮径部９Ａに、ロータ４３の中心部に設けられた取付穴４４が嵌合される。この嵌合部においては図示しないキー又はスプライン等が設けられ、ロータ４３の突出駆動部９に対する相対回転が防止される。ボルト４５が、突出駆動部９の軸心に沿って形成されたネジ穴に螺合締結され、ロータ４３が突出駆動部９に軸方向に固定される。なお取付穴４４の一端側にはボルト４５を収容するための座ぐり４６が設けられている。
【００３５】
こうしてロータ４３がクランク軸２に同軸に且つ直結状態で取り付けられた後、オルタネータハウジング４１がロータ４３を覆うようにして配置され、タイミングチェーンカバー１２の前面部１４に複数のボルト１５で固定される。なおオルタネータハウジング４１と前面部１４との間の防振支持部材は本実施形態では省略されているが、これが設けられてもよい。
【００３６】
この第２実施形態でも第１実施形態と同様の作用効果が発揮される。特に、クランク軸２の一端部４とオルタネータ４０のロータ軸とを共用化するので、部品点数の削減により更なるシンプル化、低コスト化を達成できる。またクランク軸２の一端部４に直接オルタネータを形成することからも、構造のさらなるシンプル化を達成することができる。クランク軸方向におけるオルタネータの厚さを薄くでき、ひいてはエンジン全長を短縮できるという利点もある。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば、内燃機関の用途や形式は任意であり、例えば車両用以外の内燃機関であってもよい。
【００３８】
本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  内燃機関
２  クランク軸
４  一端部
２０，４０  オルタネータ
【図１】
2009221929.tif 000003
【図２】
2009221929.tif 000004