JP4001190B2 - コンプレッサを備えたエンジンの支持構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷凍機や空調機のコンプレッサを駆動するエンジンに関し、特にそのコンプレッサの支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍機あるいはガスヒートポンプその他の冷暖房切り換えヒートサイクルを有する空調機は、冷媒圧縮用のコンプレッサを有し、このコンプレッサを駆動するために、オーバーヘッドバルブ（ＯＨＶ）型式の単気筒エンジンが用いられている。
【０００３】
このような空調機等を駆動するためのエンジンは例えば建物の機械室内に設置され、エンジン上部のスペースを有効に利用しかつ重心位置を下げて振動等の影響を抑制するためにシリンダをほぼ水平の横置きに配置している。
【０００４】
コンプレッサは、エンジンのクランク軸に装着したプーリにベルトを介して連結され回転駆動される。したがって、コンプレッサはエンジンに対し一体的に結合され、同じマウント上に設置される。エンジンは、防振ラバー等からなるマウント上にエンジンブラケットを介して設置固定される。従来はこのエンジンに対し、コンプレッサの下側に設けたコンプレッサブラケットおよび位置調整用のブラケットを介して、このコンプレッサの全重量を支持するよう、両ブラケットをエンジン側に固定していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のエンジン支持構造においては、コンプレッサをエンジンに固定するためのコンプレッサブラケットと、エンジンをマウント上に固定するためのエンジンブラケットが別々に設けられていたため、部品点数が増加して重量が大きくなるとともに構造も複雑になり組立作業の手間も多く要し、コスト的にも不利であった。またコンプレッサ位置が上にあるため重心が高くなって、構造が大型化するとともに振動や騒音の問題も大きくなっていた。
【０００６】
本発明は、上記従来技術を考慮してなされたものであって、コンプレッサおよびエンジン支持構造の部品点数を減らし、コンパクトな構成で小型軽量化を図ったコンプレッサを備えたエンジン支持構造の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、エンジンブラケットを介して防振マウント上にエンジン本体を固定し、このエンジン本体の外側に、このエンジンのクランク軸から回転駆動力を受けるコンプレッサを備えたエンジンの支持構造において、前記エンジンブラケットに前記コンプレッサを固定したことを特徴とするコンプレッサを備えたエンジンの支持構造を提供する。
【０００８】
この構成によれば、エンジンブラケットによりコンプレッサとエンジンの両方を防振マウント上に固定支持するため、従来のコンプレッサ下側で支持するコンプレッサブラケットが不要になる。したがって、部品点数が減少し、コンパクトな構造で小型軽量化を図るとともに組立作業を簡単にし、重心を低くして振動や騒音に対する防止効果を高め、スペース的およびコスト的に有利な支持構造が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
好ましい実施の形態においては、前記クランク軸とコンプレッサの回転軸は平行に配置され、前記コンプレッサの下方位置に、その回転軸方向に沿って、クランク軸両端部より内側の２ヵ所の位置に、前記防振マウントを設け、両防振マウント間に横断支持材を設け、この横断支持材に前記エンジンブラケットを固定し、前記コンプレッサの下側に設けたフランジ材をこのエンジンブラケットにボルトにより締結したことを特徴としている。
【００１０】
この構成によれば、クランク軸方向の幅を大きくすることなく、コンパクトにエンジンを支持することができ、エンジンの薄型化が達成される。
【００１１】
さらに好ましい実施の形態においては、前記コンプレッサはベルトを介してクランク軸に連結され、このコンプレッサは前記エンジンブラケットに固定されるとともに、取付け位置調整可能な位置決めブラケットを介してエンジン側に固定されたことを特徴としている。
【００１２】
この構成によれば、前述のようにコンパクトで重心が低く小型軽量化が図られるとともに、コンプレッサ駆動ベルトのテンション調整が可能になる。
【００１３】
さらに別の好ましい実施の形態においては、前記コンプレッサは、冷凍機またはヒートポンプ式空調機のコンプレッサであることを特徴としている。
【００１４】
このように本発明を冷凍機または空調機のコンプレッサに対し適用することにより、一般建物の機械室内におけるコンパクトな構成により設置スペースの有効利用が図られるとともに振動や騒音が軽減し環境条件の改善が図られる。
【００１５】
【実施例】
以下図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図１は本発明の実施例に係る横置き型エンジンの全体構成を示す側面図、図２はその要部上面図、図３はその要部構成を示す側面図である。なお、図において、エンジン各部のレイアウトを示すため、部分的に各構成部材を透視的に重ねて描いてある。
【００１６】
エンジン１は、ＯＨＶ単気筒の横置き型エンジンであり、ヘッドカバー２を頭部に有するシリンダヘッド３と、このシリンダヘッドに結合されたシリンダブロック４と、このシリンダブロックに連続して一体的に形成されたクランク室５とにより構成される。シリンダブロック４は、ほぼ水平横置きに配置され、図２、図３に示すように、内部をピストン２９が摺動する。このようなエンジン１のハウジングとなるシリンダヘッド３、シリンダブロック４およびクランク室５等は、例えばアルミダイカスト等による鋳造成型品である。シリンダヘッド３の上部には、吸引される空気の圧力を下げるベンチュリ部と該ベンチュリ部に設けられた燃料ガス吐出用のノズルとからなる混合部と、ベンチュリ部下流の混合気通路に設けられたスロットル弁からなる混合器６が備わる。この混合器６は、アイドル運転制御を安定させるため、アイドル運転時にはスロットル開度制御を停止させ、アイドル時の回転変動にかかわらず最適な一定開度に保持する構成とする。シリンダヘッド３には、燃焼室に向けて点火プラグ７が装着される。また、排気および吸気通路（一方の通路３１のみ図示）が形成され、それぞれ、燃焼室に臨むポート部に排気および吸気弁（一方の弁８のみ図示）が装着される。
【００１７】
クランク室５内の中央部よりやや上側にクランク軸９が装着される。クランク軸９には駆動ギヤ３８（図３）が装着され、この駆動ギヤ３８にカムギヤ１０が噛み合う。カムギヤ１０の軸１１にはカム３９が装着される。カム３９は、プッシュロッド３７およびその端部のコッター４０およびアジャストスクリュを介して、ロッカーアーム４２をその軸４１廻りに揺動させ、吸・排気弁８を、クランク軸９の回転に同期して所定のタイミングで開閉動作させる。
【００１８】
クランク室５の下部はオイルパンとして形成され、オイルが一点鎖線Ｌで示す上限位置まで充填される。このオイルパンに隣接してシリンダブロック４の下側に、補助タンク１２が設置され、内部にオイルが収容される。この補助タンク１２は図示しない連通管を介してその底部がクランク室のオイルパンと連通し、その上部がクランク室の上部と連通している。従って、オイルレベルはクランク室のオイルパンと同じである。この補助タンク１２にレベルゲージ１３が装着され、これを引き抜いて適宜オイルレベルを一点鎖線Ｌの上限位置にあるか検出することができる。
【００１９】
前記カムギヤ１０は、クランク軸９より下側に配置され、その下部がオイルレベルの上限位置Ｌより下側になって、オイル内に浸漬される状態になる。このカムギヤ１０の下部のオイル浸漬部分を覆ってバッフルプレート１４が設けられる。このようなバッフルプレート１４を設けることにより、カムギヤによるオイルパン内のオイル攪拌が防止され、エネルギーロスの軽減とともにオイルミスト化によるオイルの飛散散出が防止される。
【００２０】
クランク室５の上部には、ブローバイガス排出ポート１５が設けられ、エンジンのクランク回転や振動に伴うエンジン内部の圧力変動を逃し、内圧が高まってときのオイルシールからの漏れをなくしオイルシールを保護する。また、クランク室５の上部外側のクランク軸９よりシリンダ側（図の右側）には、スタータモータ１６が装着される。このスタータモータ１６のピニオン１６ａは、外周に被駆動ギヤの設けられたフライホイル２４と始動時のみ噛み合う。
【００２１】
クランク室５の上部内側であって、クランク軸９に関しシリンダと反対側（図の左側）には、バランサ１７が装着される。このバランサ１７は、図２に示すように、その軸１７ａにギヤ１７ｂが固定され、このギヤ１７ｂは、クランク軸９に固定した駆動ギヤ３５に噛み合う。バランサ１７の軸１７ａには、所定形状のバランサウェイト１７ｃが固定される。このバランサは、通常の自動車エンジンのバランサのように慣性モーメントによる起振力を打消すことよりも、低速回転領域におけるトルク変動に基づく加振力を打消すことを目的とした反トルクバランサであって、クランク軸とフライホイルとの合計回転質量に対応した回転質量のバランサウェイト１７ｃを有し、クランク軸回転と逆方向に例えば２倍に増速して回転させ回転質量の軽量化を図っている。このようなバランサを設けることにより、エンジン始動時あるいは低速回転での回転変動に起因する振動が効果的に抑制され、従来用いられていたエンジンの振動変位を止める特別な振動吸収用ゴムストッパや冷媒配管の振動吸収用フレキシブル管を省略あるいは簡素化することができる。
【００２２】
さらに、このバランサ１７は、フライホイルのはずみ車作用による慣性モーメント機能を併せもつため、クランク軸９の端部に装着したフライホイル２４の軽量化が図られ、板金による製造が可能となって、製造プロセスの簡素化およびエンジン幅の縮小による小型化が図られる。また、バランサ１７は、クランク室５内部の上部に設けてあるため、下部のオイルパン内のオイルを攪拌することはなく、オイルの飛散が防止され、また攪拌による無駄なエネルギー損失が防止される。このバランサ１７の軸１７ａは、図２に示すように、クランク軸９よりも短くクランク軸９より外側に突出しない。従って、エンジン幅を増大させることはない。
【００２３】
クランク室５は、図２に示すように、クランク軸９の周囲全体および背面側を覆いシリンダブロック４と一体に形成されるクランク室ケーシング５ａと、このクランク室ケーシング５ａの前面を覆うクランク室カバー４７（図２の斜線部）により形成される。クランク軸９内にはオイルが循環するオイルギャラリ３３が形成され、またバランサ１７の軸１７ａ内にはオイル通路３４が形成され、クランク室カバー４７に設けたオイル通路４６を介してオイルが循環する。
【００２４】
バランサ１７にクランク軸９の回転を伝達する駆動ギヤ３５には、衝撃荷重吸収用のダンパスプリング４５が係合して配置され、駆動ギヤ３５の歯面をバランサ側のギヤ１７ａの歯面に対し弾発的に押し当てる。このようなダンパスプリング４５を設けることにより、特に低速運転時の両ギヤ間の振動による騒音や衝撃荷重を吸収して歯面に対する応力を軽減し、歯幅を狭くして小型軽量化を図ることができる。
【００２５】
クランク室５の下部のオイルパン部分には、オイルポンプ１８およびオイルフィルタ１９を一体結合したオイルユニット部材が装着される。この一体ユニット化された部材のオイルポンプ１８は、クランク室内のシリンダから離れた側の端部内側に取付けられ、これと一体のオイルフィルタ１９はその外側に横向きに、即ち、軸をクランク軸９に対し直角に向けて、設けられる。このようにオイルフィルタを横向きにすることにより、フィルタをエンジンのクランク軸方向外側に突出させずに配設することができ、エンジンのクランク軸方向の幅を狭くして薄型化を図ることができる。また、シリンダから離れた側のクランク室の外側に設けるため、クランク室内のオイルパン容積および隣接する補助タンクスペースを充分確保することができる。さらに、フィルタとポンプとを一体結合あるいは充分近接して配置することにより、フィルタとポンプ間のオイル通路の構成が簡素化し、容易に加工および組立てが可能になる。
【００２６】
また、このオイルフィルタ１９は、後述のコンプレッサ回転駆動用ベルト４８の下側に設けられる。これにより、フィルタ交換時にオイルがベルト上に落下して付着することがなくなり、ベルトのスリップが防止され安定した円滑なコンプレッサの回転駆動が得られる。
【００２７】
クランク軸９に関しシリンダと反対側のクランク室５の外側で、クランク軸９より下側の位置に、空調用ヒートポンプの冷媒圧縮用コンプレッサ２０が設けられる。このコンプレッサ２０の回転軸２０ａはクランク軸９より下側であって、その端部に電磁クラッチ７８（図５参照）を内蔵するプーリ２０ｂが装着される。このプーリ２０ｂにベルト４８を介してクランク軸９の端部に装着したプーリ３６（図１、図２）が連結され、コンプレッサ２０は、クランク軸９とともに回転する。
【００２８】
このコンプレッサ２０は、クランク室５に固定した第１支持ブラケット２１および取付け位置調整可能な第２支持ブラケット２２を介してエンジン１に固定される。即ち、コンプレッサ２０の下側位置で、ボルト１０２を介して第１ブラケット２１に固定され、側面の位置で、ボルト１０３を介して第２ブラケット２２に固定される。この第２ブラケット２２は、長孔１１１内でのボルト１１０の調整により、コンプレッサ２０の取付け位置が調整自在となり、ベルト４８のテンション調整ができる。
【００２９】
このように、コンプレッサ２０をエンジン外側の下側位置に設けることにより、コンプレッサに接続される冷媒配管上に発生する結露水がエンジン上に落下付着することがなくなりハウジングやシール部材の劣化が防止される。またブローバイガス排出ポート１５への結露水の影響もなくなって機能の信頼性が保持される。特に、このコンプレッサ２０の位置は、クランク軸９に関しシリンダ側のエンジン上部に設けたスタータモータ１６から離れた位置であるため、電気系統に対する結露水の影響がなくなって、電気系統の劣化防止とともに始動動作の信頼性が高まる。また、クランク軸９の端部に装着したフライホイル２４（図２）等との干渉を避けてクランク軸方向の幅を増大させることなくコンプレッサ２０を配置するため、シンプルな構成でエンジンの薄型化を図ることができる。
【００３０】
また、重量の大きいコンプレッサ２０をエンジンの下部位置に設けることにより、エンジンの重心位置が下がり、振動に対する安定性が高まる。このようなコンプレッサ２０を含むエンジン全体は、防振マウント２３を介して、機械室床上の基礎台（図示しない）上に設置される。この防振マウント２３は、クランク軸９の長さの範囲内で、エンジン下部の矩形輪郭範囲内の４隅部に設けられ、エンジンの設置スペースを増大させることはない。このように防振マウント２３をクランク軸の長さ範囲内に設けることができるのは、本実施例のように、バランサ１７を設けて低速域での振動を抑制することにより、従来のようにエンジンの重心位置近傍（クランク軸近傍）にマウントを設ける必要をなくしたため、クランク軸外側にマウントを突出して設ける必要がなく、かつコンプレッサ２０がエンジンの下部に配置され重心位置が低いからである。
【００３１】
クランク軸９は、図２に示すように、対向する一対のクランクウェブ９ａを有し、その間の反対側端部にクランクピン２６を介してコンロッド２７が連結される。コンロッド２７の先端部にはピストンピン２８を介してピストン２９が連結される。コンロッド２７のクランクピン２６に対向して、前記バランサ１７のバランサウェイト１７ｃに、コンロッド回転時の逃げ用の凹部２５が形成されている。この逃げ用凹部２５によりクランク軸９とバランサ軸１７ａの中心間距離を短くして、エンジンをコンパクトに構成することできる。シリンダヘッド３およびシリンダブロック４の壁厚内には、冷却水が循環するウォータジャケット３０が形成されている。
【００３２】
図４、図５および図６は、それぞれ本実施例のエンジンの支持構造を説明するための平面図、側面図および正面図である。
【００３３】
このエンジン１は、その４隅部に設けた防振マウント２３上に設置され支持される。各防振マウント２３は、適当な高さの図示しない支持フレームあるいは支持台を介して室内床上に固定される。シリンダヘッド３側は、支持フレーム１２５（図５）を介して、防振マウント２３上に突出して設けたネジ２３ａおよびナット１２４により固定支持される。
【００３４】
シリンダヘッド３に隣接して、シリンダと並列にアルミダイカスト製の排気熱交換器１２０が設けられる。このように排気熱交換器１２０をシリンダと並列にクランク軸を直交するように設けることにより、クランク軸方向の幅を小さくしてエンジンの薄型化を図ることができる。
【００３５】
コンプレッサ２０は、エンジン１とともに、その下部２ヵ所に設けた防振マウント２３により固定支持される。これらの防振マウント２３は、図４から分るように、クランク軸９の長さの範囲内の位置にクランク軸と平行に設けられる。これら両防振マウント２３間にわたって、これらを連結する横断支持材１２１が両防振マウント２３上に、ネジ２３ａおよびナット１２４により固定される。この横断支持材１２１の中央部に、エンジンの荷重を支持するエンジンブラケット（前述の第１ブラケット）２１がボルト１２３により締結固定される。このエンジンブラケット２１に対し、コンプレッサ２０がその下側に設けたフランジ２０ｃを介してボルト１０２により締結固定される。したがって、エンジンブラケット２１は、エンジンとともにコンプレッサ２０の荷重を支持するための共通の支持ブラケットとなる。
【００３６】
コンプレッサ２０のエンジン側の側面（図６では図の明瞭化のために上側に示してある）のフランジ２０ｄには、ボルト１０３を介して、位置調整用ブラケット（前述の第２ブラケット）２２が固定される。この位置調整用ブラケット２２は、前述のように、長孔１１１内を挿通するボルト１１０により、エンジン側のバランサ１７の下部に取付け角度調整可能に固定保持される（図１参照）。この位置調整用ブラケット２２により、コンプレッサ２０のプーリ２０ｂに巻回されるベルト４８のテンション調整ができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、エンジンブラケットによりコンプレッサとエンジンの両方を防振マウント上に固定支持するため、従来のコンプレッサ下側でコンプレッサのみを支持するコンプレッサブラケットが不要になる。したがって、部品点数が減少し、コンパクトな構造で小型軽量化を図るとともに組立作業を簡単にし、重心を低くして振動や騒音に対する防止効果を高め、スペース的およびコスト的に有利な支持構造が得られる。
【００３８】
また、前記クランク軸とコンプレッサの回転軸を平行に配置し、前記コンプレッサの下方位置に、その回転軸方向に沿って、クランク軸両端部より内側の２ヵ所の位置に、前記防振マウントを設け、両防振マウント間に横断支持材を設け、この横断支持材に前記エンジンブラケットを固定し、前記コンプレッサの下側に設けたフランジ材をこのエンジンブラケットにボルトにより締結する構成とすれば、クランク軸方向の幅を大きくすることなく、コンパクトにエンジンを支持することができ、エンジンの薄型化が達成される。
【００３９】
また、前記コンプレッサはベルトを介してクランク軸に連結され、このコンプレッサは前記エンジンブラケットに固定されるとともに、取付け位置調整可能な位置決めブラケットを介してエンジン側に固定された構成とすれば、前述のようにコンパクトで重心が低く小型軽量化が図られるとともに、コンプレッサ駆動ベルトのテンション調整が可能になる。
【００４０】
さらに、本発明を冷凍機または空調機のコンプレッサに対し適用することにより、一般建物の機械室内におけるコンパクトな構成により設置スペースの有効利用が図られるとともに振動や騒音が軽減し環境条件の改善が図られる。また、コンプレッサ２０をエンジン外側の下側位置に設けることにより、コンプレッサに接続される冷媒配管上に発生する結露水がエンジン上に落下付着することがなくなりハウジングやシール部材の劣化が防止される。またブローバイガス排出ポート１５への結露水の影響もなくなって機能の信頼性が保持される。特に、このコンプレッサ２０の位置は、クランク軸９に関しシリンダ側のエンジン上部に設けたスタータモータ１６から離れた位置であるため、電気系統に対する結露水の影響がなくなって、電気系統の劣化防止とともに始動動作の信頼性が高まる。また、クランク軸９の端部に装着したフライホイル２４（図２）等との干渉を避けてクランク軸方向の幅を増大させることなくコンプレッサ２０を配置するため、シンプルな構成でエンジンの薄型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例に係るエンジンの全体構成図。
【図２】 図１のエンジンの要部上面図。
【図３】 図１のエンジンの要部側面図。
【図４】 図１のエンジンのコンプレッサ支持構造を示す平面図。
【図５】 図１のエンジンのコンプレッサ支持構造を示す側面図。
【図６】 図１のエンジンのコンプレッサ支持構造を示す正面図。
【符号の説明】
１：エンジン、２：ヘッドカバー、３：シリンダヘッド：
４：シリンダブロック、５：クランク室、６：気化器、７：点火プラグ、
８：吸気（または排気）弁、９：クランク軸、１０：カムギヤ、
１１：カム軸、１２：補助タンク、１３：レベルゲージ、
１４：バッフルプレート、１５：ブローバイガス排出ポート、
１６：スタータモータ、１７：バランサ、１７ａ：バランサの軸、
１８：オイルポンプ、１９：オイルフィルタ、２０：コンプレッサ、
２１：エンジンブラケット（第１ブラケット）、
２２：位置調整用ブラケット（第２ブラケット）、２３：防振マウント、
２３ａ：ネジ、２４：フライホイル、１２１：横断支持材。

Claims (4)

1. エンジンブラケットを介して防振マウント上にエンジン本体を固定し、このエンジン本体の外側に、このエンジンのクランク軸から回転駆動力を受けるコンプレッサを備えたエンジンの支持構造において、前記エンジンのシリンダブロックはほぼ水平横置きに配置され、クランク室の上部内側であってクランク軸に関しシリンダと反対側にバランサが装着され、クランク軸に関しシリンダと反対側のクランク室の外側でクランク軸より下側の位置に位置調整用ブラケットを介して前記コンプレッサが設けられ、前記コンプレッサは前記バランサの下部に取付け角度調整可能に取付けられ、前記クランク室の上部外側には、スタータモータが装着され、前記エンジンブラケットに前記コンプレッサを固定したことを特徴とするコンプレッサを備えたエンジンの支持構造。
2. 前記クランク軸とコンプレッサの回転軸は平行に配置され、前記コンプレッサの下方位置に、その回転軸方向に沿って、クランク軸両端部より内側の２ヵ所の位置に、前記防振マウントを設け、両防振マウント間に横断支持材を設け、この横断支持材に前記エンジンブラケットを固定し、前記コンプレッサの下側に設けたフランジ材をこのエンジンブラケットにボルトにより締結したことを特徴とする請求項１に記載のコンプレッサを備えたエンジンの支持構造。
3. 前記コンプレッサはベルトを介してクランク軸に連結され、このコンプレッサは前記エンジンブラケットに固定されるとともに、取付け位置調整可能な位置決めブラケットを介してエンジン側に固定されたことを特徴とする請求項１または２に記載のコンプレッサを備えたエンジンの支持構造。
4. 前記コンプレッサは、冷凍機またはヒートポンプ式空調機のコンプレッサであることを特徴とする請求項１、２または３に記載のコンプレッサを備えたエンジンの支持構造。

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