エンジンにおける補機駆動機構
【課題】エンジンにおける補機駆動機構において、伝動ベルトの調整などのメンテナンスを不要としてランニングコストを低減させ、補機類の駆動軸を支承するベアリング寿命を延ばし、冷却ファンにおけるファン効率を向上させるとともに、エンジンが搭載される作業機などのコンパクト性やメンテナンス性を向上させる。
【解決手段】クランク軸２０より動力伝達機構を介してカム軸２１、冷却水ポンプ軸２３、燃料噴射ポンプ軸２８及び潤滑油ポンプ軸２９を駆動する構成において、前記動力伝達機構をギヤ式伝達機構とした。
【解決手段】クランク軸２０より動力伝達機構を介してカム軸２１、冷却水ポンプ軸２３、燃料噴射ポンプ軸２８及び潤滑油ポンプ軸２９を駆動する構成において、前記動力伝達機構をギヤ式伝達機構とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンにおいてクランク軸の動力が伝達されて駆動する補機類の駆動機構の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンには、冷却水ポンプ、発電機であるダイナモやオルタネータ、冷却ファン等の補機類が具備されており、これらはクランク軸に設けられるクランクプーリ及びＶベルトやタイミングベルト等の伝動ベルトを介してクランク軸の動力が伝達されて駆動している。そして、このような伝動ベルトを用いた動力伝達機構において、補機類の駆動軸にそれぞれ設けられるプーリの配置などを工夫することにより、伝動ベルトの張力調整などのメンテナンス性の向上や伝動ベルトの伝動効率の向上を図るための技術がある（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００３−３８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、前述したように伝動ベルトを用いた動力伝達機構においては、次のような不具合がある。
すなわち、エンジンの長期使用にともなう伝動ベルトの伸びや摩耗などのため定期的にメンテナンスを行う必要があり、このメンテナンスを怠ると、冷却水ポンプや発電機などの補機類の駆動軸に設けられ伝動ベルトが巻回されるプーリがスリップする。こうしたプーリのスリップ現象は、冷却水ポンプについては冷却水の流量不足によるオーバーヒートを発生させ、ダイナモやオルタネータ等の発電機については充電不良などの問題を引き起こす原因となる。このようなスリップ現象は、伝動ベルトとしてＶベルトを用いた場合に比較的生じ易い。
また、伝動ベルトの張力管理が難しく、初期においては補機類のプーリにかかる張力が大きくなりがちであり、この場合、冷却水ポンプや発電機などに過大な荷重がかかって駆動軸を支承するベアリングの寿命が短くなるなどの不具合が生じる。逆に、プーリにかかる張力が小さくなると、前述したようなスリップを生じさせることとなる。
【０００４】
また、エンジンに取り付けられる冷却ファンがベルト駆動のため、エンジンが作業機に搭載される場合、作業機のレイアウト上、冷却ファンによる冷却風によりエンジン冷却水を冷却するラジエターの位置が制約されることとなり、作業機のコンパクト性やメンテナンス性に欠ける。
さらに、伝動ベルト交換のために、冷却ファンの外径と冷却ファンの外周に付設されるファンガードとの間に伝動ベルトを通す隙間が必要であり、この隙間のため冷却ファンのファン効率が低下する。
【０００５】
そこで、本発明は、伝動ベルトの調整などのメンテナンスを不要としてランニングコストを低減させ、補機類の駆動軸を支承するベアリング寿命を延ばし、冷却ファンにおけるファン効率を向上させるとともに、エンジンが搭載される作業機などのコンパクト性やメンテナンス性を向上させたエンジンにおける補機駆動機構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】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、クランク軸より動力伝達機構を介してカム軸、冷却水ポンプ軸、燃料噴射ポンプ軸及び潤滑油ポンプ軸を駆動する構成において、前記動力伝達機構をギヤ式伝達機構としたものである。
【０００８】
請求項２においては、請求項１記載のエンジンにおける補機駆動機構において、前記クランク軸、カム軸、冷却水ポンプ軸、燃料噴射ポンプ軸及び潤滑油ポンプ軸のそれぞれの軸上に設けられるギヤ並びに前記各ギヤの少なくともいずれか二つのギヤと噛合して動力の伝達を行うアイドルギヤを一つのギヤケース内に収容したものである。
【０００９】
請求項３においては、請求項１記載のエンジンにおける補機駆動機構において、エンジンに備えられるダイナモのロータを前記クランク軸上に取り付け、前記ダイナモのコイルをギヤケースに取り付けたものである。
【００１０】
請求項４においては、請求項３記載のエンジンにおける補機駆動機構において、前記ロータに冷却用フィンを設けたものである。
【００１１】
請求項５においては、請求項１記載のエンジンにおける補機駆動機構において、エンジンに備えられるオルタネータの駆動軸上にオルタネータ駆動ギヤを設け、前記クランク軸の回転を前記クランク軸上に設けられるクランクギヤ、ギヤケースに支承されるアイドル軸上に設けられるアイドルギヤ、前記カム軸上に設けられるカムギヤ並びに前記オルタネータ駆動ギヤを介して伝達することにより、前記オルタネータを駆動する構成としたものである。
【００１２】
請求項６においては、請求項５記載のエンジンにおける補機駆動機構において、前記クランクギヤ、カムギヤ、アイドルギヤ及びオルタネータ駆動ギヤ並びに前記冷却水ポンプ軸、燃料噴射ポンプ軸及び潤滑油ポンプ軸のそれぞれの軸上に設けられるギヤを一つのギヤケース内に収容したものである。
【００１３】
請求項７においては、請求項１記載のエンジンにおける補機駆動機構において、前記冷却水ポンプ軸上に冷却ファンを設けたものである。
【００１４】
請求項８においては、請求項７記載のエンジンにおける補機駆動機構において、前記冷却水ポンプを前記カム軸と前記燃料噴射ポンプ軸との間に配置したものである。
【００１５】
請求項９においては、クランク軸より動力伝達機構を介してカム軸、冷却水ポンプ軸、燃料噴射ポンプ軸及び潤滑油ポンプ軸を駆動する構成であって、電動ファンにてラジエターを冷却する構成としたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
請求項１においては、従来のように伝動ベルト及びプーリを用いる構成と比較して、ベルト調整などの定期的なメンテナンスが不必要となり、エンジンのランニングコストを低減することができる。また、伝動ベルトを用いた場合に発生するプーリのスリップによる補機類の駆動軸の動力不足を防止できるとともに、伝動ベルトの張力が過大となることによる、補機類の駆動軸を支承するベアリングの寿命の短縮を防止することができる。さらに、伝動ベルトを用いる場合は、伝動ベルト交換のために、エンジンに取り付けられる冷却ファンの外径と冷却ファンの外側に付設されるファンガードとの間に伝動ベルトを通す隙間を設ける必要があったが、この隙間を設ける必要がなくなり、冷却ファンのファン効率を向上することができる。
【００１８】
請求項２においては、補機類などにクランク軸の動力を伝達する各ギヤをコンパクトに収納することができ、エンジンの省スペース化を図ることができる。また、ギヤケースにより前記各ギヤを塵挨などから保護できるので、円滑かつ効率の良い動力伝達が可能となる。
【００１９】
請求項３においては、従来は、エンジンに取り付けられる冷却ファンを駆動するために伝動ベルトとともに用いられていたクランク軸上のクランクプーリの部分にダイナモを備えることができるので、既存の構成及びスペースを有効利用することができる。
【００２０】
請求項４においては、ダイナモ自体はもとより、ダイナモの周囲に設けられる冷却水ポンプ等の補機類やエンジン自体を冷却することが可能となるので、ダイナモにおける発電効率や補機類における冷却効率を向上することができ、さらにはエンジンにおける燃費の向上を図ることができる。
【００２１】
請求項５においては、オルタネータを有するエンジンにおける補機駆動機構において、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００２２】
請求項６においては、補機類などにクランク軸の動力を伝達する各ギヤをコンパクトに収納することができ、エンジンの省スペース化を図ることができる。また、ギヤケースにより前記各ギヤを塵挨などから保護できるので、円滑かつ効率の良い動力伝達が可能となる。
【００２３】
請求項７においては、一般的にラジエターに冷却風を送るためにエンジンに取り付けられる冷却ファンに加え、エンジンに付設される冷却ファンが増加するので、エンジンにおける冷却効率の向上が図れる。また、冷却水ポンプ軸上に設けられる冷却ファンによってギヤケース側から冷却風を送ることができ、ラジエターに冷却風を送るためにエンジンに取り付けられる冷却ファンによる冷却を補うことができる。
【００２４】
請求項８においては、冷却水ポンプ軸上に設けられる冷却ファンによって導かれる冷却風が、燃料噴射ポンプに向けて重点的に送られることとなり、燃料噴射ポンプの冷却効率を向上することができる。
【００２５】
請求項９においては、従来のように伝動ベルトを用いる構成の場合、伝動ベルト交換のために、冷却ファンの外径と冷却ファンの外側に付設されるファンガードとの間に伝動ベルトを通す隙間を設ける必要があったが、この隙間を設ける必要がなくなり、ファン効率を向上することができる。また、ラジエターのエンジンに対する配置の自由度が増すので、エンジンが搭載される作業機にレイアウトする時、ラジエターの位置に制約されることなく自由にレイアウトすることが可能となり、作業機のコンパクト性やメンテナンス性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係るエンジンの内部構造を示す正面図、図２は同じく一部側面図、図３はギヤケース内部を示す一部平面図、図４は補機駆動機構の第一実施形態を示す分解斜視図、図５は同じく冷却水ポンプの取付状態を示す側面一部断面図、図６はダイナモを示す分解斜視図、図７は補機駆動機構の第一実施形態におけるギヤトレーンを示す概略図、図８はラジエターの冷却構成を示す斜視図、図９はエンジンに対するラジエターの配置例を示す平面図、図１０は補機駆動機構の第一実施形態における別構成を示す分解斜視図、図１１は同じく冷却水ポンプの取付状態を示す側面一部断面図、図１２は補機駆動機構の第二実施形態を示す分解斜視図、図１３は同じくオルタネータの取付状態を示す側面一部断面図、図１４は補機駆動機構の第二実施形態におけるギヤトレーンを示す概略図、図１５は補機駆動機構の第二実施形態における別構成を示す分解斜視図である。なお、以下においては、図４に示す矢印Ａの方向を「前」、その反対側を「後」として説明する。
【００２７】
まず、本発明を適用するエンジンの一例としての、作業機などに搭載されるディーゼルエンジン（以下「エンジン１」とする）の概略構成について、図１〜図３を用いて説明する。
エンジン１のシリンダブロック２の下部にはオイルパン５が取り付けられており、このオイルパン５内にはエンジンオイル（潤滑油）が貯溜されている。この潤滑油は、潤滑油ポンプ９により吸入され、潤滑油フィルタ４を介してエンジン１内の各潤滑箇所へ供給される。
【００２８】
また、シリンダブロック２の一側には、シリンダブロック２内に形成される燃焼室内へ噴射される燃料を送り込むための燃料噴射ポンプ８が付設されている。この燃料噴射ポンプ８の下部には、エンジン１内へと燃料を供給する燃料フィードポンプ１０が設けられている。この燃料フィードポンプ１０により、図示せぬ燃料タンク内の燃料が吸入されるとともに送出され、エンジン１の燃料供給路に設けられる燃料フィルタ等を介して燃料噴射ポンプ８へと導入される。
【００２９】
シリンダブロック２内にはクランク軸２０が回転自在に支持されており、また、このクランク軸２０と平行に、動弁機構１８を作動させるカム軸２１が回転自在に支持されている。そして、シリンダブロック２の前面には、クランク軸２０の動力を前記カム軸２１や燃料噴射ポンプ８等へ伝達するためのギヤ類が収納されるギヤケース１１が取り付けられており、ギヤケースカバー１２により覆われている。
【００３０】
ギヤケース１１内には、その下方略中央部においてクランク軸２０の軸端（前端）に固設されるクランクギヤ３０が収容されている。また、正面視においてギヤケース１１の右上方には、前記カム軸２１の軸端（前端）に固設されるカムギヤ３１が収容されている。そして、クランクギヤ３０とカムギヤ３１との間、即ちクランクギヤ３０の上方にはアイドルギヤ３２が配され、このアイドルギヤ３２を介してクランクギヤ３０の回転がカムギヤ３１に伝達される。つまり、アイドルギヤ３２は、クランク軸２０の上方にてギヤケース１１内に支承されるアイドル軸２２に、クランクギヤ３０及びカムギヤ３１に噛合した状態で軸支されており、クランク軸２０の回転がクランクギヤ３０、アイドルギヤ３２及びカムギヤ３１を介してカム軸２１に伝達される。
【００３１】
また、燃料噴射ポンプ８へのクランク軸２０の動力の伝達もアイドルギヤ３２を介して行われる。すなわち、クランクギヤ３０と噛合した状態でギヤケース１１内に収容されるアイドルギヤ３２は、燃料噴射ポンプ８の駆動軸である燃料噴射ポンプ軸２８の軸端（前端）に固設される燃料噴射ポンプ駆動ギヤ３８にも噛合しており、クランク軸２０の回転が、クランクギヤ３０、アイドルギヤ３２及び燃料噴射ポンプ駆動ギヤ３８を介して燃料噴射ポンプ軸２８に伝達され、燃料噴射ポンプ８が駆動する。ここで、燃料噴射ポンプ駆動ギヤ３８は、ギヤケース１１内での、シリンダブロック２の側方にて付設される燃料噴射ポンプ８に対応する位置、即ち正面視でギヤケース１１の左上方に収容される。
【００３２】
また、前述したようにオイルパン５内の潤滑油を吸入する潤滑油ポンプ９は、クランク軸２０の動力が伝達されて駆動する。すなわち、潤滑油ポンプ９の駆動軸である潤滑油ポンプ軸２９には潤滑油ポンプ駆動ギヤ３９が固設されており、この潤滑油ポンプ駆動ギヤ３９がクランクギヤ３０に噛合している。そして、クランク軸２０の回転が、クランクギヤ３０及び潤滑油ポンプ駆動ギヤ３９を介して潤滑油ポンプ軸２９に伝達され、潤滑油ポンプ９が駆動する。これにより、オイルパン５内に貯溜されている潤滑油がストレーナ６を介して潤滑油供給管７を通じて潤滑油ポンプ９により吸入される。潤滑油ポンプ９により吸入された潤滑油は、図示せぬ潤滑油経路を介してシリンダブロック２内に形成される潤滑油メインギャラリ１６に送出されてエンジン１内の各潤滑箇所へ導かれる。
【００３３】
このような構成のエンジン１においては、クランク軸２０の動力が動力伝達機構を介して伝達されて駆動する補機類として、エンジン冷却水を循環させるための冷却水ポンプ、発電機としてのダイナモやオルタネータ、冷却風を送るための冷却ファン等が具備されている。これら補機類の駆動機構について以下において説明する。
【００３４】
まず、本発明に係るエンジン１における補機駆動機構の特徴として、クランク軸２０から補機類へ動力を伝達する動力伝達機構をギヤ式伝達機構としている。つまり、従来においてランク軸２０の動力の伝達に用いられていたＶベルトやタイミングベルト等の伝動ベルト及びプーリを用いることなく、ギヤの噛合のみによる動力の伝達を行う。以下、クランク軸２０からの動力伝達機構をギヤ式伝達機構としたエンジン１における補機駆動機構の実施形態について説明する。
【００３５】
まず、エンジン１における補機駆動機構の第一実施形態について図４〜図１１を加えて説明する。
本実施形態においては、クランク軸２０の動力が伝達されて駆動する補機として、冷却水ポンプ１３及びダイナモ１４を備える構成としている。そして、冷却水ポンプ１３は、その駆動軸である冷却水ポンプ軸２３の軸端に冷却水ポンプ駆動ギヤ３３を有し、この冷却水ポンプ駆動ギヤ３３により前記アイドルギヤ３２及びカムギヤ３１を介してクランク軸２０の動力を得る構成としている。
【００３６】
すなわち、ギヤケース１１の上方略中央部には、冷却水ポンプ１３を取り付けるための冷却水ポンプ取付部１１ａが形成されており、この冷却水ポンプ取付部１１ａにおいてギヤケース１１の前面側から冷却水ポンプ１３を取り付ける。この際、冷却水ポンプ１３は、図５に示すように、ポンプハウジング１３ａに形成されるフランジ部１３ｂをギヤケース１１の前面にボルト等の締結具６０により締結固定することによって取り付けられる。そして、冷却水ポンプ１３がギヤケース１１に取り付けられた状態で、冷却水ポンプ駆動ギヤ３３がギヤケース１１内に収容されてカムギヤ３１と噛合した状態となる。これにより、クランク軸２０の回転がクランクギヤ３０、アイドルギヤ３２、カムギヤ３１及び冷却水ポンプ駆動ギヤ３３を介して冷却水ポンプ軸２３に伝達され、冷却水ポンプ１３が駆動する。
【００３７】
また、ダイナモ１４は、図６等に示すように、固定部であり励磁側としてのコイル４１と、回転部であり発電側としてのロータ４２とを備えており、固定された状態のコイル４１に対して、そのコイル４１の周囲にてロータ４２が回転することにより電気が発生する。ここで得られる電気が、コイル４１から延設される端子４３が接続される導線を介して図示せぬバッテリに充電される。
【００３８】
そして、このような構成のダイナモ１４が、ロータ４２をクランク軸２０上に取り付け、コイル４１をギヤケース１１に取り付けることによって備えられる。
具体的には、図２及び図４に示すように、固定部としてのコイル４１は、ギヤケース１１の下方略中央部においてクランク軸２０が挿通されるクランク軸孔部１１ｂの前面側、即ちギヤケースカバー１２の前面側にボルト等の締結具６１によって固定されて取り付けられる。また、回転部としてのロータ４２は、クランク軸２０上においてクランクギヤ３０よりもさらに前側にボルト等の締結具６２によって間座６４を介して固設されるクランクプーリ４０に、ボルト等の締結具６３によって固定されて取り付けられる。ここで、締結具６３は、ロータ４２に形成されるボルト孔４２ａを介してクランクプーリ４０に形成されるボルト孔４０ａに螺挿される。
【００３９】
つまり、クランク軸２０のクランクギヤ３０よりも前方に突出する部分は、ギヤケース１１のクランク軸孔部１１ｂにおいて、環状に形成されているコイル４１を挿通するとともに軸端にクランクプーリ４０が取り付けられ、このクランクプーリ４０に、ロータ４２が取り付けられる。ここで、コイル４１及びロータ４２は、コイル４１がロータ４２内に収納された状態となり、ロータ４２の回転により発電が行われるように配置される。このような構成においては、ギヤケース１１に固定されているコイル４１に対して、クランク軸２０の回転によるクランクプーリ４０の回転にともないロータ４２が回転し、これによりダイナモ１４における発電が行われる。
【００４０】
このようにしてエンジン１における発電機としてのダイナモ１４を設けることにより、従来は、エンジンに取り付けられる冷却ファンを駆動するために伝動ベルトとともに用いられていたクランクプーリ４０の部分にダイナモ１４を備えることができるので、既存の構成及びスペースを有効利用することができる。
【００４１】
また、ダイナモ１４を構成するロータ４２には、冷却フィン４４・４４・・・が設けられている。本実施形態においては、図６に示すように、正面視で円環状となるロータ４２の前面において、ロータ４２の回転軸心に対して放射状となるように形成される。ここで、冷却フィン４４・４４・・・の形状及び設ける位置は、図示の場合に限定されず、ボルト孔４２ａを確保するとともに、クランク軸２０の回転やダイナモ１４における発電、その他補機などの妨げにならない範囲で形成することが可能である。
【００４２】
このように、ダイナモ１４のロータ４２に冷却フィン４４・４４・・・を設けることにより、ダイナモ１４自体はもとより、ダイナモ１４の周囲に設けられる冷却水ポンプ１３等の補機類やエンジン１自体を冷却することが可能となるので、ダイナモ１４における発電効率や補機類における冷却効率を向上することができ、さらにはエンジン１における燃費の向上を図ることができる。
【００４３】
このような構成である補機駆動機構の第一実施形態におけるギヤケース１１内のギヤトレーンは、正面視で図７に示すようになる。すなわち、クランク軸２０に設けられるクランクギヤ３０には、その左下側において潤滑油ポンプ軸２９に設けられる潤滑油ポンプ駆動ギヤ３９が噛合しており、左上側においてはアイドル軸２２に設けられるアイドルギヤ３２が噛合している。このアイドルギヤ３２には、その右側においてカム軸２１に設けられるカムギヤ３１が噛合しており、左側においては燃料噴射ポンプ軸２８に設けられる燃料噴射ポンプ駆動ギヤ３８が噛合している。また、カムギヤ３１の左上側には冷却水ポンプ軸２３に設けられる冷却水ポンプ駆動ギヤ３３が噛合している。そして、これらクランクギヤ３０、カムギヤ３１、冷却水ポンプ駆動ギヤ３３、燃料噴射ポンプ駆動ギヤ３８、潤滑油ポンプ駆動ギヤ３９及びアイドルギヤ３２が一つのギヤケース１１内に収容されている。
【００４４】
このように、前記各ギヤを一つのギヤケース１１内に収容することにより、補機類などにクランク軸２０の動力を伝達する各ギヤをコンパクトに収納することができ、エンジン１の省スペース化を図ることができる。また、ギヤケース１１により各ギヤを塵挨などから保護できるので、円滑かつ効率の良い動力伝達が可能となる。
【００４５】
ところで、エンジン１においては、エンジン冷却水を冷却するためのラジエターがエンジン１の近傍に備えられており、このラジエター及びエンジン１に冷却風を送る冷却ファンが備えられる。そして、この冷却ファンは、従来においてはクランク軸２０の動力が伝動ベルト及びプーリを介して伝達されて駆動していた。そこで、前述した各実施形態のように伝動ベルトを用いることなく補機駆動機構を構成する本構成においては、冷却ファンを伝動式としている。つまり、図８に示すように、ラジエター１７に冷却風を送る冷却ファンを電動ファン７０とし、クランク軸２０からの機械的な動力を用いない構成としている。
【００４６】
具体的には、電動ファン７０は、電動モータなどから構成される駆動部７１を有しており、この駆動部７１から突出される駆動軸（図示略）に冷却ファン７２が取り付けられる。つまり、駆動部７１には、前述したダイナモ１４やオルタネータ１５によって発電された電気が充電されているバッテリから導線などを介して電力が供給され、これにより、前記駆動軸が回転駆動することによって冷却ファン７２が回転し冷却風を送る。そして、この電動ファン７０は、ラジエター１７のカバー部材７３において、このカバー部材７３に形成される取付孔７３ａに取り付けられ、ラジエター１７に電動ファン７０が付設した状態となる。この電動ファン７０が付設されたラジエター１７がエンジン１の近傍に配置され、電動ファン７０によってラジエター１７及びエンジン１に冷却風が送られる。
【００４７】
このように、ラジエター１７に冷却風を送る冷却ファンを電動ファン７０とすることにより、従来のように伝動ベルトを用いる構成の場合、伝動ベルト交換のために、冷却ファンの外径と冷却ファンの外側に付設されるファンガードとの間に伝動ベルトを通す隙間を設ける必要があったが、この隙間を設ける必要がなくなり、ファン効率を向上することができる。
【００４８】
また、ラジエター１７に冷却風を送る冷却ファンを電動ファン７０とすることにより、エンジン１における冷却ファンの位置が制限されないので、電動ファン７０が付設されるラジエター１７の配置の自由度が増すこととなる。この場合、図９に示すように、種々の配置が考えられる。すなわち、図９（ａ）に示すように、従来の伝動ベルト等を用いてクランク軸の動力を得る構成の場合と同様にエンジン１の前側（ギヤケース１１側）に設けることができるのはもとより、同図（ｂ）に示すように、エンジン１の後側（ホイル側）、即ちシリンダブロック２においてクランク軸２０の後端部に設けられるフライホイールを覆うフライホイールハウジング１９が取り付けられる側に設けることができる。また、同図（ｃ）に示すように、エンジン１が搭載される作業機において一般的に非操縦側となるエンジン１の一側側方に設けることができ、さらに、同図（ｄ）に示すように、その反対側の操縦側となるエンジン１の他側側方に設けることができる。
【００４９】
このように、ラジエター１７のエンジン１に対する配置の自由度が増すことにより、エンジン１が搭載される作業機にレイアウトする時、ラジエター１７の位置に制約されることなく自由にレイアウトすることが可能となり、作業機のコンパクト性やメンテナンス性を向上することができる。
【００５０】
以上のように、エンジン１における補機駆動機構において、クランク軸２０からの動力を伝達する動力伝達機構をギヤ式伝達機構とすることにより、従来のように伝動ベルト及びプーリを用いる構成と比較して次のような効果を得ることができる。
すなわち、ベルト調整などの定期的なメンテナンスが不必要となり、エンジン１のランニングコストを低減することができる。また、伝動ベルトを用いた場合に発生するプーリのスリップによる補機類の駆動軸の動力不足を防止できるとともに、伝動ベルトの張力が過大となることによる、補機類の駆動軸を支承するベアリングの寿命の短縮を防止することができる。
【００５１】
ところで、以上説明したエンジン１における補機駆動機構の第一実施形態においては、次のような構成とすることもできる。すなわち、図１０及び図１１に示すように、冷却水ポンプ１３の冷却水ポンプ軸２３上に冷却ファン４６を設ける。
【００５２】
この場合、前述した構成における図５に示すような冷却水ポンプ１３において、ポンプハウジング１３ａに、ボルト等の締結具１３ｃによって取り付けられてポンプハウジング１３ａの前側面を覆う蓋体１３ｄの代わりに、図１１に示すように、冷却水ポンプ軸２３が挿通されて支承される軸孔部４５ａを有する支承板４５を用いる。この支承板４５は、前記蓋体１３ｄと同様にして冷却水ポンプ１３のポンプハウジング１３ａの前側面に締結具１３ｅによって取り付けられ、ポンプハウジング１３ａの前面を覆うとともに、冷却水ポンプ軸２３の端部を支承する。そして、冷却水ポンプ軸２３の前端側を前方に向けて延設するとともに前記軸孔部４５ａを介して前側に突出させ、この突出した部分に冷却ファン４６を取り付ける。ここで、冷却ファン４６は、冷却水ポンプ軸２３の前端に固設されるフランジ部材４７にボルト等の締結具４８によって固定されて取り付けられる。つまり、冷却水ポンプ軸２３には、後側の軸端に冷却水ポンプ駆動ギヤ３３が取り付けられ、前側の軸端に冷却ファン４６が取り付けられる。
このような構成においては、冷却水ポンプ軸２３に取り付けられる冷却ファン４６は、エンジン１の作動中、即ちクランク軸２０が回転している間は、クランクギヤ３０、アイドルギヤ３２、カムギヤ３１及び冷却水ポンプ駆動ギヤ３３を介して回転する冷却水ポンプ軸２３とともに常時回転することとなる。
【００５３】
このように、冷却水ポンプ駆動軸上に冷却ファン４６を設けることにより、ラジエター１７に冷却風を送るための冷却ファンである電動ファン７０に加え、エンジン１に付設される冷却ファンが増加するので、エンジン１における冷却効率の向上が図れる。また、前述したように、ラジエター１７をエンジン１に対してギヤケース１１側（前側）と異なる位置に配置する場合に、冷却水ポンプ軸２３上に設けられる冷却ファン４６によってギヤケース１１側から冷却風を送ることができ、この場合の冷却を補うことができる。
【００５４】
また、本構成においては、冷却水ポンプ１３をカム軸２１と燃料噴射ポンプ駆２８との間に配置することが好ましい。つまり、冷却水ポンプ１３をカム軸２１と燃料噴射ポンプ軸２８との間に配置することにより、冷却水ポンプ軸２３に取り付けられる冷却ファン４６を燃料噴射ポンプ８の近傍に配置させる。
【００５５】
このようにすることにより、冷却ファン４６によって導かれる冷却風が、燃料噴射ポンプ８に向けて重点的に送られることとなり、燃料噴射ポンプ８の冷却効率を向上することができる。
【００５６】
次に、エンジン１における補機駆動機構の第二実施形態について図１２〜図１５を用いて説明する。なお、第一実施形態と重複する部分については、同一部材には同符号を付すとともにその説明を省略する。
本実施形態においては、クランク軸２０の動力が伝達されて駆動する補機として、第一実施形態の場合に加え、オルタネータ１５を備える構成としている。オルタネータ１５は周知の構成のものであり、図１３に示すように、ハウジング１５ａ内において、固定部であり発電側としてのステータ５１と、回転部であり励磁側としてのロータ５２とを備えており、固定された状態のステータ５１の内側にてロータ５２が回転することにより電気が発生する。つまり、オルタネータ１５の駆動軸であるオルタネータ軸２５の回転にともないロータ５２が回転して発電が行われる。そして、オルタネータ１５のオルタネータ軸２５の軸端にオルタネータ駆動ギヤ３５を設け、このオルタネータ駆動ギヤ３５により前記アイドルギヤ３２及びカムギヤ３１を介してクランク軸２０の動力を得る構成としている。
【００５７】
すなわち、正面視においてギヤケース１１の右上方に形成されているカムギヤ収容部１１ｃの周囲（本実施形態においては右側）にオルタネータ１５を取り付けるためのオルタネータ取付部１１ｄを形成し、このオルタネータ取付部１１ｄにおいてギヤケース１１の前面側からオルタネータ１５を取り付ける。この際、オルタネータ１５は、ハウジング１５ａに形成されるフランジ部１５ｂをギヤケース１１の前面にボルト等の締結具６５により締結固定することによって取り付けられる。そして、オルタネータ１５がギヤケース１１に取り付けられた状態で、オルタネータ駆動ギヤ３５がギヤケース１１内に収容されてカムギヤ３１と噛合した状態となる。これにより、クランク軸２０の回転が、クランクギヤ３０、アイドルギヤ３２、カムギヤ３１及びオルタネータ駆動ギヤ３５を介してオルタネータ軸２５に伝達され、オルタネータ１５が駆動する。
【００５８】
このような構成である補機駆動機構の第二実施形態におけるギヤケース１１内のギヤトレーンは、正面視で図１４に示すようになる。すなわち、図７に示す第一実施形態の場合に加え、カムギヤ３１の右側においてオルタネータ軸２５に設けられるオルタネータ駆動ギヤ３５が噛合している。そして、クランクギヤ３０、カムギヤ３１、冷却水ポンプ駆動ギヤ３３、燃料噴射ポンプ駆動ギヤ３８、潤滑油ポンプ駆動ギヤ３９、アイドルギヤ３２及びオルタネータ駆動ギヤ３５が一つのギヤケース１１内に収容されている。
【００５９】
以上のように、オルタネータ１５を有するエンジン１における補機駆動機構において、クランク軸２０からの動力を伝達する動力伝達機構をギヤ式伝達機構とすることにより、従来のように伝動ベルト及びプーリを用いる構成と比較して第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
なお、以上説明したエンジン１における補機駆動機構の第二実施形態においても、第一実施形態の場合と同様に、ラジエター１７は電動ファン７０にて冷却する構成とし、また、図１５に示すように、冷却水ポンプ１３の冷却水ポンプ軸２３上に冷却ファン４６を設ける構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係るエンジンの内部構造を示す正面図。
【図２】同じく一部側面図。
【図３】ギヤケース内部を示す一部平面図。
【図４】補機駆動機構の第一実施形態を示す分解斜視図。
【図５】同じく冷却水ポンプの取付状態を示す側面一部断面図。
【図６】ダイナモを示す分解斜視図。
【図７】補機駆動機構の第一実施形態におけるギヤトレーンを示す概略図。
【図８】ラジエターの冷却構成を示す斜視図。
【図９】エンジンに対するラジエターの配置例を示す平面図。
【図１０】補機駆動機構の第一実施形態における別構成を示す分解斜視図。
【図１１】同じく冷却水ポンプの取付状態を示す側面一部断面図。
【図１２】補機駆動機構の第二実施形態を示す分解斜視図。
【図１３】同じくオルタネータの取付状態を示す側面一部断面図。
【図１４】補機駆動機構の第二実施形態におけるギヤトレーンを示す概略図。
【図１５】補機駆動機構の第二実施形態における別構成を示す分解斜視図。
【符号の説明】
【００６２】
１ エンジン
８ 燃料噴射ポンプ
９ 潤滑油ポンプ
１１ ギヤケース
１３ 冷却水ポンプ
１４ ダイナモ
１５ オルタネータ
１７ ラジエター
２０ クランク軸
２１ カム軸
２２ アイドル軸
２３ 冷却水ポンプ軸
２５ オルタネータ軸
２８ 燃料噴射ポンプ軸
２９ 潤滑油ポンプ軸
３０ クランクギヤ
３１ カムギヤ
３２ アイドルギヤ
３３ 冷却水ポンプ駆動ギヤ
３５ オルタネータ駆動ギヤ
３８ 燃料噴射ポンプ駆動ギヤ
３９ 潤滑油ポンプ駆動ギヤ
４０ クランクプーリ
４１ コイル
４２ ロータ
４４ 冷却フィン
４６ 冷却ファン
７０ 電動ファン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンにおいてクランク軸の動力が伝達されて駆動する補機類の駆動機構の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンには、冷却水ポンプ、発電機であるダイナモやオルタネータ、冷却ファン等の補機類が具備されており、これらはクランク軸に設けられるクランクプーリ及びＶベルトやタイミングベルト等の伝動ベルトを介してクランク軸の動力が伝達されて駆動している。そして、このような伝動ベルトを用いた動力伝達機構において、補機類の駆動軸にそれぞれ設けられるプーリの配置などを工夫することにより、伝動ベルトの張力調整などのメンテナンス性の向上や伝動ベルトの伝動効率の向上を図るための技術がある（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００３−３８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、前述したように伝動ベルトを用いた動力伝達機構においては、次のような不具合がある。
すなわち、エンジンの長期使用にともなう伝動ベルトの伸びや摩耗などのため定期的にメンテナンスを行う必要があり、このメンテナンスを怠ると、冷却水ポンプや発電機などの補機類の駆動軸に設けられ伝動ベルトが巻回されるプーリがスリップする。こうしたプーリのスリップ現象は、冷却水ポンプについては冷却水の流量不足によるオーバーヒートを発生させ、ダイナモやオルタネータ等の発電機については充電不良などの問題を引き起こす原因となる。このようなスリップ現象は、伝動ベルトとしてＶベルトを用いた場合に比較的生じ易い。
また、伝動ベルトの張力管理が難しく、初期においては補機類のプーリにかかる張力が大きくなりがちであり、この場合、冷却水ポンプや発電機などに過大な荷重がかかって駆動軸を支承するベアリングの寿命が短くなるなどの不具合が生じる。逆に、プーリにかかる張力が小さくなると、前述したようなスリップを生じさせることとなる。
【０００４】
また、エンジンに取り付けられる冷却ファンがベルト駆動のため、エンジンが作業機に搭載される場合、作業機のレイアウト上、冷却ファンによる冷却風によりエンジン冷却水を冷却するラジエターの位置が制約されることとなり、作業機のコンパクト性やメンテナンス性に欠ける。
さらに、伝動ベルト交換のために、冷却ファンの外径と冷却ファンの外周に付設されるファンガードとの間に伝動ベルトを通す隙間が必要であり、この隙間のため冷却ファンのファン効率が低下する。
【０００５】
そこで、本発明は、伝動ベルトの調整などのメンテナンスを不要としてランニングコストを低減させ、補機類の駆動軸を支承するベアリング寿命を延ばし、冷却ファンにおけるファン効率を向上させるとともに、エンジンが搭載される作業機などのコンパクト性やメンテナンス性を向上させたエンジンにおける補機駆動機構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】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、クランク軸より動力伝達機構を介してカム軸、冷却水ポンプ軸、燃料噴射ポンプ軸及び潤滑油ポンプ軸を駆動する構成において、前記動力伝達機構をギヤ式伝達機構としたものである。
【０００８】
請求項２においては、請求項１記載のエンジンにおける補機駆動機構において、前記クランク軸、カム軸、冷却水ポンプ軸、燃料噴射ポンプ軸及び潤滑油ポンプ軸のそれぞれの軸上に設けられるギヤ並びに前記各ギヤの少なくともいずれか二つのギヤと噛合して動力の伝達を行うアイドルギヤを一つのギヤケース内に収容したものである。
【０００９】
請求項３においては、請求項１記載のエンジンにおける補機駆動機構において、エンジンに備えられるダイナモのロータを前記クランク軸上に取り付け、前記ダイナモのコイルをギヤケースに取り付けたものである。
【００１０】
請求項４においては、請求項３記載のエンジンにおける補機駆動機構において、前記ロータに冷却用フィンを設けたものである。
【００１１】
請求項５においては、請求項１記載のエンジンにおける補機駆動機構において、エンジンに備えられるオルタネータの駆動軸上にオルタネータ駆動ギヤを設け、前記クランク軸の回転を前記クランク軸上に設けられるクランクギヤ、ギヤケースに支承されるアイドル軸上に設けられるアイドルギヤ、前記カム軸上に設けられるカムギヤ並びに前記オルタネータ駆動ギヤを介して伝達することにより、前記オルタネータを駆動する構成としたものである。
【００１２】
請求項６においては、請求項５記載のエンジンにおける補機駆動機構において、前記クランクギヤ、カムギヤ、アイドルギヤ及びオルタネータ駆動ギヤ並びに前記冷却水ポンプ軸、燃料噴射ポンプ軸及び潤滑油ポンプ軸のそれぞれの軸上に設けられるギヤを一つのギヤケース内に収容したものである。
【００１３】
請求項７においては、請求項１記載のエンジンにおける補機駆動機構において、前記冷却水ポンプ軸上に冷却ファンを設けたものである。
【００１４】
請求項８においては、請求項７記載のエンジンにおける補機駆動機構において、前記冷却水ポンプを前記カム軸と前記燃料噴射ポンプ軸との間に配置したものである。
【００１５】
請求項９においては、クランク軸より動力伝達機構を介してカム軸、冷却水ポンプ軸、燃料噴射ポンプ軸及び潤滑油ポンプ軸を駆動する構成であって、電動ファンにてラジエターを冷却する構成としたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
請求項１においては、従来のように伝動ベルト及びプーリを用いる構成と比較して、ベルト調整などの定期的なメンテナンスが不必要となり、エンジンのランニングコストを低減することができる。また、伝動ベルトを用いた場合に発生するプーリのスリップによる補機類の駆動軸の動力不足を防止できるとともに、伝動ベルトの張力が過大となることによる、補機類の駆動軸を支承するベアリングの寿命の短縮を防止することができる。さらに、伝動ベルトを用いる場合は、伝動ベルト交換のために、エンジンに取り付けられる冷却ファンの外径と冷却ファンの外側に付設されるファンガードとの間に伝動ベルトを通す隙間を設ける必要があったが、この隙間を設ける必要がなくなり、冷却ファンのファン効率を向上することができる。
【００１８】
請求項２においては、補機類などにクランク軸の動力を伝達する各ギヤをコンパクトに収納することができ、エンジンの省スペース化を図ることができる。また、ギヤケースにより前記各ギヤを塵挨などから保護できるので、円滑かつ効率の良い動力伝達が可能となる。
【００１９】
請求項３においては、従来は、エンジンに取り付けられる冷却ファンを駆動するために伝動ベルトとともに用いられていたクランク軸上のクランクプーリの部分にダイナモを備えることができるので、既存の構成及びスペースを有効利用することができる。
【００２０】
請求項４においては、ダイナモ自体はもとより、ダイナモの周囲に設けられる冷却水ポンプ等の補機類やエンジン自体を冷却することが可能となるので、ダイナモにおける発電効率や補機類における冷却効率を向上することができ、さらにはエンジンにおける燃費の向上を図ることができる。
【００２１】
請求項５においては、オルタネータを有するエンジンにおける補機駆動機構において、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００２２】
請求項６においては、補機類などにクランク軸の動力を伝達する各ギヤをコンパクトに収納することができ、エンジンの省スペース化を図ることができる。また、ギヤケースにより前記各ギヤを塵挨などから保護できるので、円滑かつ効率の良い動力伝達が可能となる。
【００２３】
請求項７においては、一般的にラジエターに冷却風を送るためにエンジンに取り付けられる冷却ファンに加え、エンジンに付設される冷却ファンが増加するので、エンジンにおける冷却効率の向上が図れる。また、冷却水ポンプ軸上に設けられる冷却ファンによってギヤケース側から冷却風を送ることができ、ラジエターに冷却風を送るためにエンジンに取り付けられる冷却ファンによる冷却を補うことができる。
【００２４】
請求項８においては、冷却水ポンプ軸上に設けられる冷却ファンによって導かれる冷却風が、燃料噴射ポンプに向けて重点的に送られることとなり、燃料噴射ポンプの冷却効率を向上することができる。
【００２５】
請求項９においては、従来のように伝動ベルトを用いる構成の場合、伝動ベルト交換のために、冷却ファンの外径と冷却ファンの外側に付設されるファンガードとの間に伝動ベルトを通す隙間を設ける必要があったが、この隙間を設ける必要がなくなり、ファン効率を向上することができる。また、ラジエターのエンジンに対する配置の自由度が増すので、エンジンが搭載される作業機にレイアウトする時、ラジエターの位置に制約されることなく自由にレイアウトすることが可能となり、作業機のコンパクト性やメンテナンス性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係るエンジンの内部構造を示す正面図、図２は同じく一部側面図、図３はギヤケース内部を示す一部平面図、図４は補機駆動機構の第一実施形態を示す分解斜視図、図５は同じく冷却水ポンプの取付状態を示す側面一部断面図、図６はダイナモを示す分解斜視図、図７は補機駆動機構の第一実施形態におけるギヤトレーンを示す概略図、図８はラジエターの冷却構成を示す斜視図、図９はエンジンに対するラジエターの配置例を示す平面図、図１０は補機駆動機構の第一実施形態における別構成を示す分解斜視図、図１１は同じく冷却水ポンプの取付状態を示す側面一部断面図、図１２は補機駆動機構の第二実施形態を示す分解斜視図、図１３は同じくオルタネータの取付状態を示す側面一部断面図、図１４は補機駆動機構の第二実施形態におけるギヤトレーンを示す概略図、図１５は補機駆動機構の第二実施形態における別構成を示す分解斜視図である。なお、以下においては、図４に示す矢印Ａの方向を「前」、その反対側を「後」として説明する。
【００２７】
まず、本発明を適用するエンジンの一例としての、作業機などに搭載されるディーゼルエンジン（以下「エンジン１」とする）の概略構成について、図１〜図３を用いて説明する。
エンジン１のシリンダブロック２の下部にはオイルパン５が取り付けられており、このオイルパン５内にはエンジンオイル（潤滑油）が貯溜されている。この潤滑油は、潤滑油ポンプ９により吸入され、潤滑油フィルタ４を介してエンジン１内の各潤滑箇所へ供給される。
【００２８】
また、シリンダブロック２の一側には、シリンダブロック２内に形成される燃焼室内へ噴射される燃料を送り込むための燃料噴射ポンプ８が付設されている。この燃料噴射ポンプ８の下部には、エンジン１内へと燃料を供給する燃料フィードポンプ１０が設けられている。この燃料フィードポンプ１０により、図示せぬ燃料タンク内の燃料が吸入されるとともに送出され、エンジン１の燃料供給路に設けられる燃料フィルタ等を介して燃料噴射ポンプ８へと導入される。
【００２９】
シリンダブロック２内にはクランク軸２０が回転自在に支持されており、また、このクランク軸２０と平行に、動弁機構１８を作動させるカム軸２１が回転自在に支持されている。そして、シリンダブロック２の前面には、クランク軸２０の動力を前記カム軸２１や燃料噴射ポンプ８等へ伝達するためのギヤ類が収納されるギヤケース１１が取り付けられており、ギヤケースカバー１２により覆われている。
【００３０】
ギヤケース１１内には、その下方略中央部においてクランク軸２０の軸端（前端）に固設されるクランクギヤ３０が収容されている。また、正面視においてギヤケース１１の右上方には、前記カム軸２１の軸端（前端）に固設されるカムギヤ３１が収容されている。そして、クランクギヤ３０とカムギヤ３１との間、即ちクランクギヤ３０の上方にはアイドルギヤ３２が配され、このアイドルギヤ３２を介してクランクギヤ３０の回転がカムギヤ３１に伝達される。つまり、アイドルギヤ３２は、クランク軸２０の上方にてギヤケース１１内に支承されるアイドル軸２２に、クランクギヤ３０及びカムギヤ３１に噛合した状態で軸支されており、クランク軸２０の回転がクランクギヤ３０、アイドルギヤ３２及びカムギヤ３１を介してカム軸２１に伝達される。
【００３１】
また、燃料噴射ポンプ８へのクランク軸２０の動力の伝達もアイドルギヤ３２を介して行われる。すなわち、クランクギヤ３０と噛合した状態でギヤケース１１内に収容されるアイドルギヤ３２は、燃料噴射ポンプ８の駆動軸である燃料噴射ポンプ軸２８の軸端（前端）に固設される燃料噴射ポンプ駆動ギヤ３８にも噛合しており、クランク軸２０の回転が、クランクギヤ３０、アイドルギヤ３２及び燃料噴射ポンプ駆動ギヤ３８を介して燃料噴射ポンプ軸２８に伝達され、燃料噴射ポンプ８が駆動する。ここで、燃料噴射ポンプ駆動ギヤ３８は、ギヤケース１１内での、シリンダブロック２の側方にて付設される燃料噴射ポンプ８に対応する位置、即ち正面視でギヤケース１１の左上方に収容される。
【００３２】
また、前述したようにオイルパン５内の潤滑油を吸入する潤滑油ポンプ９は、クランク軸２０の動力が伝達されて駆動する。すなわち、潤滑油ポンプ９の駆動軸である潤滑油ポンプ軸２９には潤滑油ポンプ駆動ギヤ３９が固設されており、この潤滑油ポンプ駆動ギヤ３９がクランクギヤ３０に噛合している。そして、クランク軸２０の回転が、クランクギヤ３０及び潤滑油ポンプ駆動ギヤ３９を介して潤滑油ポンプ軸２９に伝達され、潤滑油ポンプ９が駆動する。これにより、オイルパン５内に貯溜されている潤滑油がストレーナ６を介して潤滑油供給管７を通じて潤滑油ポンプ９により吸入される。潤滑油ポンプ９により吸入された潤滑油は、図示せぬ潤滑油経路を介してシリンダブロック２内に形成される潤滑油メインギャラリ１６に送出されてエンジン１内の各潤滑箇所へ導かれる。
【００３３】
このような構成のエンジン１においては、クランク軸２０の動力が動力伝達機構を介して伝達されて駆動する補機類として、エンジン冷却水を循環させるための冷却水ポンプ、発電機としてのダイナモやオルタネータ、冷却風を送るための冷却ファン等が具備されている。これら補機類の駆動機構について以下において説明する。
【００３４】
まず、本発明に係るエンジン１における補機駆動機構の特徴として、クランク軸２０から補機類へ動力を伝達する動力伝達機構をギヤ式伝達機構としている。つまり、従来においてランク軸２０の動力の伝達に用いられていたＶベルトやタイミングベルト等の伝動ベルト及びプーリを用いることなく、ギヤの噛合のみによる動力の伝達を行う。以下、クランク軸２０からの動力伝達機構をギヤ式伝達機構としたエンジン１における補機駆動機構の実施形態について説明する。
【００３５】
まず、エンジン１における補機駆動機構の第一実施形態について図４〜図１１を加えて説明する。
本実施形態においては、クランク軸２０の動力が伝達されて駆動する補機として、冷却水ポンプ１３及びダイナモ１４を備える構成としている。そして、冷却水ポンプ１３は、その駆動軸である冷却水ポンプ軸２３の軸端に冷却水ポンプ駆動ギヤ３３を有し、この冷却水ポンプ駆動ギヤ３３により前記アイドルギヤ３２及びカムギヤ３１を介してクランク軸２０の動力を得る構成としている。
【００３６】
すなわち、ギヤケース１１の上方略中央部には、冷却水ポンプ１３を取り付けるための冷却水ポンプ取付部１１ａが形成されており、この冷却水ポンプ取付部１１ａにおいてギヤケース１１の前面側から冷却水ポンプ１３を取り付ける。この際、冷却水ポンプ１３は、図５に示すように、ポンプハウジング１３ａに形成されるフランジ部１３ｂをギヤケース１１の前面にボルト等の締結具６０により締結固定することによって取り付けられる。そして、冷却水ポンプ１３がギヤケース１１に取り付けられた状態で、冷却水ポンプ駆動ギヤ３３がギヤケース１１内に収容されてカムギヤ３１と噛合した状態となる。これにより、クランク軸２０の回転がクランクギヤ３０、アイドルギヤ３２、カムギヤ３１及び冷却水ポンプ駆動ギヤ３３を介して冷却水ポンプ軸２３に伝達され、冷却水ポンプ１３が駆動する。
【００３７】
また、ダイナモ１４は、図６等に示すように、固定部であり励磁側としてのコイル４１と、回転部であり発電側としてのロータ４２とを備えており、固定された状態のコイル４１に対して、そのコイル４１の周囲にてロータ４２が回転することにより電気が発生する。ここで得られる電気が、コイル４１から延設される端子４３が接続される導線を介して図示せぬバッテリに充電される。
【００３８】
そして、このような構成のダイナモ１４が、ロータ４２をクランク軸２０上に取り付け、コイル４１をギヤケース１１に取り付けることによって備えられる。
具体的には、図２及び図４に示すように、固定部としてのコイル４１は、ギヤケース１１の下方略中央部においてクランク軸２０が挿通されるクランク軸孔部１１ｂの前面側、即ちギヤケースカバー１２の前面側にボルト等の締結具６１によって固定されて取り付けられる。また、回転部としてのロータ４２は、クランク軸２０上においてクランクギヤ３０よりもさらに前側にボルト等の締結具６２によって間座６４を介して固設されるクランクプーリ４０に、ボルト等の締結具６３によって固定されて取り付けられる。ここで、締結具６３は、ロータ４２に形成されるボルト孔４２ａを介してクランクプーリ４０に形成されるボルト孔４０ａに螺挿される。
【００３９】
つまり、クランク軸２０のクランクギヤ３０よりも前方に突出する部分は、ギヤケース１１のクランク軸孔部１１ｂにおいて、環状に形成されているコイル４１を挿通するとともに軸端にクランクプーリ４０が取り付けられ、このクランクプーリ４０に、ロータ４２が取り付けられる。ここで、コイル４１及びロータ４２は、コイル４１がロータ４２内に収納された状態となり、ロータ４２の回転により発電が行われるように配置される。このような構成においては、ギヤケース１１に固定されているコイル４１に対して、クランク軸２０の回転によるクランクプーリ４０の回転にともないロータ４２が回転し、これによりダイナモ１４における発電が行われる。
【００４０】
このようにしてエンジン１における発電機としてのダイナモ１４を設けることにより、従来は、エンジンに取り付けられる冷却ファンを駆動するために伝動ベルトとともに用いられていたクランクプーリ４０の部分にダイナモ１４を備えることができるので、既存の構成及びスペースを有効利用することができる。
【００４１】
また、ダイナモ１４を構成するロータ４２には、冷却フィン４４・４４・・・が設けられている。本実施形態においては、図６に示すように、正面視で円環状となるロータ４２の前面において、ロータ４２の回転軸心に対して放射状となるように形成される。ここで、冷却フィン４４・４４・・・の形状及び設ける位置は、図示の場合に限定されず、ボルト孔４２ａを確保するとともに、クランク軸２０の回転やダイナモ１４における発電、その他補機などの妨げにならない範囲で形成することが可能である。
【００４２】
このように、ダイナモ１４のロータ４２に冷却フィン４４・４４・・・を設けることにより、ダイナモ１４自体はもとより、ダイナモ１４の周囲に設けられる冷却水ポンプ１３等の補機類やエンジン１自体を冷却することが可能となるので、ダイナモ１４における発電効率や補機類における冷却効率を向上することができ、さらにはエンジン１における燃費の向上を図ることができる。
【００４３】
このような構成である補機駆動機構の第一実施形態におけるギヤケース１１内のギヤトレーンは、正面視で図７に示すようになる。すなわち、クランク軸２０に設けられるクランクギヤ３０には、その左下側において潤滑油ポンプ軸２９に設けられる潤滑油ポンプ駆動ギヤ３９が噛合しており、左上側においてはアイドル軸２２に設けられるアイドルギヤ３２が噛合している。このアイドルギヤ３２には、その右側においてカム軸２１に設けられるカムギヤ３１が噛合しており、左側においては燃料噴射ポンプ軸２８に設けられる燃料噴射ポンプ駆動ギヤ３８が噛合している。また、カムギヤ３１の左上側には冷却水ポンプ軸２３に設けられる冷却水ポンプ駆動ギヤ３３が噛合している。そして、これらクランクギヤ３０、カムギヤ３１、冷却水ポンプ駆動ギヤ３３、燃料噴射ポンプ駆動ギヤ３８、潤滑油ポンプ駆動ギヤ３９及びアイドルギヤ３２が一つのギヤケース１１内に収容されている。
【００４４】
このように、前記各ギヤを一つのギヤケース１１内に収容することにより、補機類などにクランク軸２０の動力を伝達する各ギヤをコンパクトに収納することができ、エンジン１の省スペース化を図ることができる。また、ギヤケース１１により各ギヤを塵挨などから保護できるので、円滑かつ効率の良い動力伝達が可能となる。
【００４５】
ところで、エンジン１においては、エンジン冷却水を冷却するためのラジエターがエンジン１の近傍に備えられており、このラジエター及びエンジン１に冷却風を送る冷却ファンが備えられる。そして、この冷却ファンは、従来においてはクランク軸２０の動力が伝動ベルト及びプーリを介して伝達されて駆動していた。そこで、前述した各実施形態のように伝動ベルトを用いることなく補機駆動機構を構成する本構成においては、冷却ファンを伝動式としている。つまり、図８に示すように、ラジエター１７に冷却風を送る冷却ファンを電動ファン７０とし、クランク軸２０からの機械的な動力を用いない構成としている。
【００４６】
具体的には、電動ファン７０は、電動モータなどから構成される駆動部７１を有しており、この駆動部７１から突出される駆動軸（図示略）に冷却ファン７２が取り付けられる。つまり、駆動部７１には、前述したダイナモ１４やオルタネータ１５によって発電された電気が充電されているバッテリから導線などを介して電力が供給され、これにより、前記駆動軸が回転駆動することによって冷却ファン７２が回転し冷却風を送る。そして、この電動ファン７０は、ラジエター１７のカバー部材７３において、このカバー部材７３に形成される取付孔７３ａに取り付けられ、ラジエター１７に電動ファン７０が付設した状態となる。この電動ファン７０が付設されたラジエター１７がエンジン１の近傍に配置され、電動ファン７０によってラジエター１７及びエンジン１に冷却風が送られる。
【００４７】
このように、ラジエター１７に冷却風を送る冷却ファンを電動ファン７０とすることにより、従来のように伝動ベルトを用いる構成の場合、伝動ベルト交換のために、冷却ファンの外径と冷却ファンの外側に付設されるファンガードとの間に伝動ベルトを通す隙間を設ける必要があったが、この隙間を設ける必要がなくなり、ファン効率を向上することができる。
【００４８】
また、ラジエター１７に冷却風を送る冷却ファンを電動ファン７０とすることにより、エンジン１における冷却ファンの位置が制限されないので、電動ファン７０が付設されるラジエター１７の配置の自由度が増すこととなる。この場合、図９に示すように、種々の配置が考えられる。すなわち、図９（ａ）に示すように、従来の伝動ベルト等を用いてクランク軸の動力を得る構成の場合と同様にエンジン１の前側（ギヤケース１１側）に設けることができるのはもとより、同図（ｂ）に示すように、エンジン１の後側（ホイル側）、即ちシリンダブロック２においてクランク軸２０の後端部に設けられるフライホイールを覆うフライホイールハウジング１９が取り付けられる側に設けることができる。また、同図（ｃ）に示すように、エンジン１が搭載される作業機において一般的に非操縦側となるエンジン１の一側側方に設けることができ、さらに、同図（ｄ）に示すように、その反対側の操縦側となるエンジン１の他側側方に設けることができる。
【００４９】
このように、ラジエター１７のエンジン１に対する配置の自由度が増すことにより、エンジン１が搭載される作業機にレイアウトする時、ラジエター１７の位置に制約されることなく自由にレイアウトすることが可能となり、作業機のコンパクト性やメンテナンス性を向上することができる。
【００５０】
以上のように、エンジン１における補機駆動機構において、クランク軸２０からの動力を伝達する動力伝達機構をギヤ式伝達機構とすることにより、従来のように伝動ベルト及びプーリを用いる構成と比較して次のような効果を得ることができる。
すなわち、ベルト調整などの定期的なメンテナンスが不必要となり、エンジン１のランニングコストを低減することができる。また、伝動ベルトを用いた場合に発生するプーリのスリップによる補機類の駆動軸の動力不足を防止できるとともに、伝動ベルトの張力が過大となることによる、補機類の駆動軸を支承するベアリングの寿命の短縮を防止することができる。
【００５１】
ところで、以上説明したエンジン１における補機駆動機構の第一実施形態においては、次のような構成とすることもできる。すなわち、図１０及び図１１に示すように、冷却水ポンプ１３の冷却水ポンプ軸２３上に冷却ファン４６を設ける。
【００５２】
この場合、前述した構成における図５に示すような冷却水ポンプ１３において、ポンプハウジング１３ａに、ボルト等の締結具１３ｃによって取り付けられてポンプハウジング１３ａの前側面を覆う蓋体１３ｄの代わりに、図１１に示すように、冷却水ポンプ軸２３が挿通されて支承される軸孔部４５ａを有する支承板４５を用いる。この支承板４５は、前記蓋体１３ｄと同様にして冷却水ポンプ１３のポンプハウジング１３ａの前側面に締結具１３ｅによって取り付けられ、ポンプハウジング１３ａの前面を覆うとともに、冷却水ポンプ軸２３の端部を支承する。そして、冷却水ポンプ軸２３の前端側を前方に向けて延設するとともに前記軸孔部４５ａを介して前側に突出させ、この突出した部分に冷却ファン４６を取り付ける。ここで、冷却ファン４６は、冷却水ポンプ軸２３の前端に固設されるフランジ部材４７にボルト等の締結具４８によって固定されて取り付けられる。つまり、冷却水ポンプ軸２３には、後側の軸端に冷却水ポンプ駆動ギヤ３３が取り付けられ、前側の軸端に冷却ファン４６が取り付けられる。
このような構成においては、冷却水ポンプ軸２３に取り付けられる冷却ファン４６は、エンジン１の作動中、即ちクランク軸２０が回転している間は、クランクギヤ３０、アイドルギヤ３２、カムギヤ３１及び冷却水ポンプ駆動ギヤ３３を介して回転する冷却水ポンプ軸２３とともに常時回転することとなる。
【００５３】
このように、冷却水ポンプ駆動軸上に冷却ファン４６を設けることにより、ラジエター１７に冷却風を送るための冷却ファンである電動ファン７０に加え、エンジン１に付設される冷却ファンが増加するので、エンジン１における冷却効率の向上が図れる。また、前述したように、ラジエター１７をエンジン１に対してギヤケース１１側（前側）と異なる位置に配置する場合に、冷却水ポンプ軸２３上に設けられる冷却ファン４６によってギヤケース１１側から冷却風を送ることができ、この場合の冷却を補うことができる。
【００５４】
また、本構成においては、冷却水ポンプ１３をカム軸２１と燃料噴射ポンプ駆２８との間に配置することが好ましい。つまり、冷却水ポンプ１３をカム軸２１と燃料噴射ポンプ軸２８との間に配置することにより、冷却水ポンプ軸２３に取り付けられる冷却ファン４６を燃料噴射ポンプ８の近傍に配置させる。
【００５５】
このようにすることにより、冷却ファン４６によって導かれる冷却風が、燃料噴射ポンプ８に向けて重点的に送られることとなり、燃料噴射ポンプ８の冷却効率を向上することができる。
【００５６】
次に、エンジン１における補機駆動機構の第二実施形態について図１２〜図１５を用いて説明する。なお、第一実施形態と重複する部分については、同一部材には同符号を付すとともにその説明を省略する。
本実施形態においては、クランク軸２０の動力が伝達されて駆動する補機として、第一実施形態の場合に加え、オルタネータ１５を備える構成としている。オルタネータ１５は周知の構成のものであり、図１３に示すように、ハウジング１５ａ内において、固定部であり発電側としてのステータ５１と、回転部であり励磁側としてのロータ５２とを備えており、固定された状態のステータ５１の内側にてロータ５２が回転することにより電気が発生する。つまり、オルタネータ１５の駆動軸であるオルタネータ軸２５の回転にともないロータ５２が回転して発電が行われる。そして、オルタネータ１５のオルタネータ軸２５の軸端にオルタネータ駆動ギヤ３５を設け、このオルタネータ駆動ギヤ３５により前記アイドルギヤ３２及びカムギヤ３１を介してクランク軸２０の動力を得る構成としている。
【００５７】
すなわち、正面視においてギヤケース１１の右上方に形成されているカムギヤ収容部１１ｃの周囲（本実施形態においては右側）にオルタネータ１５を取り付けるためのオルタネータ取付部１１ｄを形成し、このオルタネータ取付部１１ｄにおいてギヤケース１１の前面側からオルタネータ１５を取り付ける。この際、オルタネータ１５は、ハウジング１５ａに形成されるフランジ部１５ｂをギヤケース１１の前面にボルト等の締結具６５により締結固定することによって取り付けられる。そして、オルタネータ１５がギヤケース１１に取り付けられた状態で、オルタネータ駆動ギヤ３５がギヤケース１１内に収容されてカムギヤ３１と噛合した状態となる。これにより、クランク軸２０の回転が、クランクギヤ３０、アイドルギヤ３２、カムギヤ３１及びオルタネータ駆動ギヤ３５を介してオルタネータ軸２５に伝達され、オルタネータ１５が駆動する。
【００５８】
このような構成である補機駆動機構の第二実施形態におけるギヤケース１１内のギヤトレーンは、正面視で図１４に示すようになる。すなわち、図７に示す第一実施形態の場合に加え、カムギヤ３１の右側においてオルタネータ軸２５に設けられるオルタネータ駆動ギヤ３５が噛合している。そして、クランクギヤ３０、カムギヤ３１、冷却水ポンプ駆動ギヤ３３、燃料噴射ポンプ駆動ギヤ３８、潤滑油ポンプ駆動ギヤ３９、アイドルギヤ３２及びオルタネータ駆動ギヤ３５が一つのギヤケース１１内に収容されている。
【００５９】
以上のように、オルタネータ１５を有するエンジン１における補機駆動機構において、クランク軸２０からの動力を伝達する動力伝達機構をギヤ式伝達機構とすることにより、従来のように伝動ベルト及びプーリを用いる構成と比較して第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
なお、以上説明したエンジン１における補機駆動機構の第二実施形態においても、第一実施形態の場合と同様に、ラジエター１７は電動ファン７０にて冷却する構成とし、また、図１５に示すように、冷却水ポンプ１３の冷却水ポンプ軸２３上に冷却ファン４６を設ける構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係るエンジンの内部構造を示す正面図。
【図２】同じく一部側面図。
【図３】ギヤケース内部を示す一部平面図。
【図４】補機駆動機構の第一実施形態を示す分解斜視図。
【図５】同じく冷却水ポンプの取付状態を示す側面一部断面図。
【図６】ダイナモを示す分解斜視図。
【図７】補機駆動機構の第一実施形態におけるギヤトレーンを示す概略図。
【図８】ラジエターの冷却構成を示す斜視図。
【図９】エンジンに対するラジエターの配置例を示す平面図。
【図１０】補機駆動機構の第一実施形態における別構成を示す分解斜視図。
【図１１】同じく冷却水ポンプの取付状態を示す側面一部断面図。
【図１２】補機駆動機構の第二実施形態を示す分解斜視図。
【図１３】同じくオルタネータの取付状態を示す側面一部断面図。
【図１４】補機駆動機構の第二実施形態におけるギヤトレーンを示す概略図。
【図１５】補機駆動機構の第二実施形態における別構成を示す分解斜視図。
【符号の説明】
【００６２】
１ エンジン
８ 燃料噴射ポンプ
９ 潤滑油ポンプ
１１ ギヤケース
１３ 冷却水ポンプ
１４ ダイナモ
１５ オルタネータ
１７ ラジエター
２０ クランク軸
２１ カム軸
２２ アイドル軸
２３ 冷却水ポンプ軸
２５ オルタネータ軸
２８ 燃料噴射ポンプ軸
２９ 潤滑油ポンプ軸
３０ クランクギヤ
３１ カムギヤ
３２ アイドルギヤ
３３ 冷却水ポンプ駆動ギヤ
３５ オルタネータ駆動ギヤ
３８ 燃料噴射ポンプ駆動ギヤ
３９ 潤滑油ポンプ駆動ギヤ
４０ クランクプーリ
４１ コイル
４２ ロータ
４４ 冷却フィン
４６ 冷却ファン
７０ 電動ファン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸より動力伝達機構を介してカム軸、冷却水ポンプ軸、燃料噴射ポンプ軸及び潤滑油ポンプ軸を駆動する構成において、
前記動力伝達機構をギヤ式伝達機構としたことを特徴とするエンジンにおける補機駆動機構。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンにおける補機駆動機構において、
前記クランク軸、カム軸、冷却水ポンプ軸、燃料噴射ポンプ軸及び潤滑油ポンプ軸のそれぞれの軸上に設けられるギヤ並びに前記各ギヤの少なくともいずれか二つのギヤと噛合して動力の伝達を行うアイドルギヤを一つのギヤケース内に収容したことを特徴とするエンジンにおける補機駆動機構。
【請求項３】
請求項１記載のエンジンにおける補機駆動機構において、
エンジンに備えられるダイナモのロータを前記クランク軸上に取り付け、前記ダイナモのコイルをギヤケースに取り付けたことを特徴とするエンジンにおける補機駆動機構。
【請求項４】
請求項３記載のエンジンにおける補機駆動機構において、
前記ロータに冷却用フィンを設けたことを特徴とするエンジンにおける補機駆動機構。
【請求項５】
請求項１記載のエンジンにおける補機駆動機構において、
エンジンに備えられるオルタネータの駆動軸上にオルタネータ駆動ギヤを設け、前記クランク軸の回転を前記クランク軸上に設けられるクランクギヤ、ギヤケースに支承されるアイドル軸上に設けられるアイドルギヤ、前記カム軸上に設けられるカムギヤ並びに前記オルタネータ駆動ギヤを介して伝達することにより、前記オルタネータを駆動する構成としたことを特徴とするエンジンにおける補機駆動機構。
【請求項６】
請求項５記載のエンジンにおける補機駆動機構において、
前記クランクギヤ、カムギヤ、アイドルギヤ及びオルタネータ駆動ギヤ並びに前記冷却水ポンプ軸、燃料噴射ポンプ軸及び潤滑油ポンプ軸のそれぞれの軸上に設けられるギヤを一つのギヤケース内に収容したことを特徴とするエンジンにおける補機駆動機構。
【請求項７】
請求項１記載のエンジンにおける補機駆動機構において、
前記冷却水ポンプ軸上に冷却ファンを設けたことを特徴とするエンジンにおける補機駆動機構。
【請求項８】
請求項７記載のエンジンにおける補機駆動機構において、
前記冷却水ポンプを前記カム軸と前記燃料噴射ポンプ軸との間に配置したことを特徴とするエンジンにおける補機駆動機構。
【請求項９】
クランク軸より動力伝達機構を介してカム軸、冷却水ポンプ軸、燃料噴射ポンプ軸及び潤滑油ポンプ軸を駆動する構成であって、
電動ファンにてラジエターを冷却する構成としたことを特徴とするエンジンにおける補機駆動機構。
【請求項１】
クランク軸より動力伝達機構を介してカム軸、冷却水ポンプ軸、燃料噴射ポンプ軸及び潤滑油ポンプ軸を駆動する構成において、
前記動力伝達機構をギヤ式伝達機構としたことを特徴とするエンジンにおける補機駆動機構。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンにおける補機駆動機構において、
前記クランク軸、カム軸、冷却水ポンプ軸、燃料噴射ポンプ軸及び潤滑油ポンプ軸のそれぞれの軸上に設けられるギヤ並びに前記各ギヤの少なくともいずれか二つのギヤと噛合して動力の伝達を行うアイドルギヤを一つのギヤケース内に収容したことを特徴とするエンジンにおける補機駆動機構。
【請求項３】
請求項１記載のエンジンにおける補機駆動機構において、
エンジンに備えられるダイナモのロータを前記クランク軸上に取り付け、前記ダイナモのコイルをギヤケースに取り付けたことを特徴とするエンジンにおける補機駆動機構。
【請求項４】
請求項３記載のエンジンにおける補機駆動機構において、
前記ロータに冷却用フィンを設けたことを特徴とするエンジンにおける補機駆動機構。
【請求項５】
請求項１記載のエンジンにおける補機駆動機構において、
エンジンに備えられるオルタネータの駆動軸上にオルタネータ駆動ギヤを設け、前記クランク軸の回転を前記クランク軸上に設けられるクランクギヤ、ギヤケースに支承されるアイドル軸上に設けられるアイドルギヤ、前記カム軸上に設けられるカムギヤ並びに前記オルタネータ駆動ギヤを介して伝達することにより、前記オルタネータを駆動する構成としたことを特徴とするエンジンにおける補機駆動機構。
【請求項６】
請求項５記載のエンジンにおける補機駆動機構において、
前記クランクギヤ、カムギヤ、アイドルギヤ及びオルタネータ駆動ギヤ並びに前記冷却水ポンプ軸、燃料噴射ポンプ軸及び潤滑油ポンプ軸のそれぞれの軸上に設けられるギヤを一つのギヤケース内に収容したことを特徴とするエンジンにおける補機駆動機構。
【請求項７】
請求項１記載のエンジンにおける補機駆動機構において、
前記冷却水ポンプ軸上に冷却ファンを設けたことを特徴とするエンジンにおける補機駆動機構。
【請求項８】
請求項７記載のエンジンにおける補機駆動機構において、
前記冷却水ポンプを前記カム軸と前記燃料噴射ポンプ軸との間に配置したことを特徴とするエンジンにおける補機駆動機構。
【請求項９】
クランク軸より動力伝達機構を介してカム軸、冷却水ポンプ軸、燃料噴射ポンプ軸及び潤滑油ポンプ軸を駆動する構成であって、
電動ファンにてラジエターを冷却する構成としたことを特徴とするエンジンにおける補機駆動機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−９６５５（Ｐ２００６−９６５５Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８６５１４（Ｐ２００４−１８６５１４）
【出願日】平成１６年６月２４日（２００４．６．２４）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２４日（２００４．６．２４）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]