JP2007107720A - タイミングチェーン伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイミングチェーンとカムシャフトスプロケットとのマッチングが再編成され、または、マッチングが維持されるタイミングチェーン伝動装置の提供。
【解決手段】クランクシャフトスプロケット及び少なくともひとつのカムシャフトスプロケットと、これらの２つのスプロケットに巻き掛けられているチェーンと、張力装置とを備え、前記張力装置は、ピボット可能なテンショナ・ブレードと、前記テンショナ・ブレードをチェーンに対して押圧するチェーン締め具とを備え、テンショナ・ブレードは、タイミングチェーン伝動装置の運転中に、チェーン締め具によって、最小張力位置と最大張可動になっていて、チェーン締め具が組み立てられ、取付位置へと動かせ、テンショナ・ブレードにおけるチェーン締め具に面した側には、取付位置においてエンジンに当接するような突起部が設けられ、安全係合位置にチェーンが維持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のためのタイミングチェーン伝動装置であって、この装置が、クランクシャフトスプロケット及び少なくともひとつのカムシャフトスプロケットと、これらの２つのスプロケットに巻き掛けられているチェーンと、張力装置とを備え、前記張力装置は、ピボット可能なテンショナ・ブレードと、前記テンショナ・ブレードをチェーンに対して押圧するチェーン締め具とを備え、テンショナ・ブレードは、タイミングチェーン伝動装置の運転中に、チェーン締め具によって、最小張力位置と最大張力位置との間にて、可動になっていて、チェーン締め具が組み立てられ、または、分解された状態において、取付位置へと動かせるように適合しているような上記タイミングチェーン伝動装置に関する。

従来から、内燃機関においては、タイミングチェーン伝動装置が用いられている。かかる装置は、クランクシャフトスプロケットから、カムシャフトスプロケットへと、動きを伝え、また同じく、これとは逆方向にも動きを伝える。タイミングチェーン伝動装置は、両方のスプロケットと係合している。カムシャフトスプロケットは、カムシャフトを介して、バルブの動きを制御する。従来技術においては、タイミングチェーンとスプロケットとの係合状態を保つため、テンショナ・ブレードを用いることが知られている。テンショナ・ブレードは、内燃機関のエンジンブロックに固定されたピボット点に取り付けられる。テンショナ・ブレードは、このピボット点を中心としてピボットすべく適合している。従来技術においては、テンショナ・ブレードをピボットさせるために、液圧的に動作可能なチェーン締め具がしばしば用いられていた。液圧的に発生させた圧力で、内部のピストンを動かすようなシリンダからなる、液圧的に動作可能なチェーン締め具に加え、バネ付勢されたピストン／シリンダ装置もまたチェーン締め具として用いられていた。

タイミングチェーン伝動装置は重要な組立体であり、というのは、保守作業において、チェーン締め具を取り外したときや、新たな又は修理されたチェーン締め具を再据え付けした場合に、不具合が生じるからである。チェーン締め具を単に取り外して、タイミングチェーンがずれたとすれば、バルブの制御点が移動してしまう。この結果、バルブの吸・排気弁の動きが、内燃機関のピストンの動きともはや調和しないことになる。言うまでもなく、たぶん設けられているであろう複数のピストンについて、もはやバルブの動きとは調和しなくなるだろう。その結果、保守作業に際して、特に重要なことは、タイミングチェーンとカムシャフトスプロケットとのマッチングが再編成され、または、マッチングが維持されることである。

本発明の目的は、この観点について改良を達成することである。

かかる目的を達成するために、テンショナ・ブレードにおけるチェーン締め具に面している側に、突起部を設けることとし、該突起部は取付位置においてはエンジンに当接し、安全係合位置にチェーンが維持される。
テンショナ・ブレードは、ピボット点を中心としてピボット可能なように取り付けられる。ピボット運動は、チェーン締め具によって生じる。チェーン締め具は、シリンダとピストンとから構成され、ピストンは、油圧及び／又はバネ張力によって、シリンダの内部にて動くように適合している。ピストンが動くと、テンショナ・ブレードはピボット運動を生じる。

チェーン締め具は、最大張力位置にまで延びることができる。この最大張力位置においては、タイミングチェーンに最大の張力が得られる。タイミングチェーンは、チェーン締め具のシリンダから最大距離に位置する。これは、ひとつの動作状態である。この最大張力の動作状態に加えて、張力が最小になる動作状態、すなわち最小張力位置が設けられる。この位置においては、チェーン締め具のピストンがチェーン締め具のシリンダから延びる程度が小さくなる。テンショナ・ブレードの初期の張力は、最大張力位置の場合ほど強くない。さらに、タイミングチェーンと、エンジンブロックに取り付けられているチェーン締め具のシリンダとの間の距離は、最大張力位置の場合に比べて短くなる。

取り付けに際して、すなわち、チェーン締め具を組み立て又は分解するときには、タイミングチェーンの初期の張力はさらに緩められ、タイミングチェーンに働く張力は、タイミングチェーンの自重によって働く正味の力を越えられなくなって、この状態においては、運転状態ではない安全係合位置が得られる。この安全係合位置においては、チェーン締め具は公称長さだけ変位して、テンショナ・ブレードは、エンジンブロックにしっかり結合された要素に（又はエンジンブロックに直接に）当接する突起部を介して、タイミングチェーンの初期の張力がそれ以上減少することを防ぐ。これにより、タイミングチェーンがスプロケットに係合したままに残されることが保証される。チェーンが滑り落ちたり、スプロケットから飛び上がることが防がれる。クランクシャフトスプロケットや、燃焼シリンダ内のピストンに対して、バルブの開閉タイミングがずれることはない。

いまや、保守作業を行うサービス技術者は、彼の仕事を実行することができ、とりわけ、チェーン締め具を交換するに際して、チェーンや、スプロケット、チェーン締め具、及び／又は、エンジンブロックに、複雑な目印を付ける作業は必要としない。
その他の有利な実施形態については、従属請求項に詳細に記載されている。
さらに他の実施形態によれば、突起部は、テンショナ・ブレードと同一の材料から形成されているならば、有利である。テンショナ・ブレードは、妥当な価格で、時間を節約して、１回の生産段階によって形成することができ、また、突起部はテンショナ・ブレードと同時に形成できる効果がある。

特に高い耐久性を得るために、テンショナ・ブレードと突起部とはひとつの部品として形成されているならば有利である。テンショナ・ブレードと突起部との内部における張力勾配は、別々の突起部要素をテンショナ・ブレードに固定する場合に比べて、良好になる。
ひとつの実施形態において、テンショナ・ブレードは、プラスチック材料、好ましくは繊維強化プラスチック材料から形成されていることで、テンショナ・ブレードを特に妥当な価格で生産することができる。

本発明は、いわゆる始動時のチャッタリングを防ぐことを目的としていないので、突起部に追加的な制振特性を与えることは不要である。従って、突起部の材料は、制振特性を全く有していないならば、有利にコストを低減できる。突起部の材料疲労も避けられる。
運転中にテンショナ・ブレードが時期尚早に摩耗することを防ぐために、ひとつの実施形態においては、テンショナ・ブレードには、滑動コーティングが設けられ、その上にチェーンが案内されている。
滑動コーティングは、テンショナ・ブレードに適用されたテンショナ・ブレード・コーティングに一体化させるならば、滑動コーティングは、テンショナ・ブレードの保守作業に際して、新たな滑動コーティングをテンショナ・ブレードに適用することで、特に容易に交換できる。ひとつの可能な応用はクリップ止めである。

突起部は、チェーン締め具を通る長手軸線の方向に長さを有し、該突起部は、テンショナ・ブレードが最小張力位置から安全係合位置を越えて動くことを防ぎ、最小張力位置と最大張力位置との間のピストンの変位経路は、最大変位長さの１／３よりも小さくて、材料の余計な消費を防ぐことは難しくなくなる。テンショナ・ブレードと突起部とに用いられる材料は、より意図的に使用される。これは、テンショナ・ブレードの重量を減少させて、エンジンとエンジンを収容している自動車とに加わる不要な荷重が回避されて、燃料消費が不必要に増えることが防がれる。
ひとつの実施形態としては、安全係合位置において、テンショナ・ブレードとエンジンに固定されたチェーン締め具の基準点との間の距離の比率が、最小変位長さに対して、約０．７以下であるならば、特に有利な割合が得られる。
突起部の弾性係数は、約０．０１ＧＰａ以上であり、または、好ましくは約０．１ＧＰａ以上であり、または、さらに好ましくは約１ＧＰａ以上であるならば、特に有利である。この弾性係数によれば、突起部は本質的に復元特性をもたないので、長期間にわたる耐疲労性をもって、テンショナ・ブレードと、これに一体化された突起部とを使用できる。
安全係合位置と最小張力位置との間の距離の比率は、最小張力位置と最大張力位置との間の距離に対して、約０．５を越えていないならば、テンショナ・ブレードが不要にずれることを避けられるので、さらに有利な実施形態となる。

特に有利な実施形態によれば、安全係合位置と最小張力位置との間の距離は、最大でも５mmを越えず、好ましくは約３mmである。最適なレバー比率がテンショナ・ブレードに行き渡るので、これは特に有利である。
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、タイミングチェーン伝動装置の詳細を示している。タイミングチェーン伝動装置は、内燃機関２のエンジンブロックに取り付けられる。エンジンブロック又はエンジンブロックに固定された内燃機関２の要素は、チェーン締め具３を固定されて有している。チェーン締め具３はシリンダ４を備え、シリンダは、内燃機関のエンジンブロックに螺入され、または、前記内燃機関２に固定された要素に螺入されている。チェーン締め具３のシリンダ４には、ピストンが変位可能に支持されている。ピストン５は、油圧及び／又はバネ圧を介して動くように適合している。

チェーン締め具３は公知であって、シリンダ４の内部にはバネと油リザーバとを備え、外部から油を介して圧力が与えられるように適合している。この圧力が作用すると、ピストン５は伸びるようになっている。ピストン５は、テンショナ・ブレード６に対して、非ポジティブ及び／又はポジティブな動作係合をする。テンショナ・ブレード６は、エンジンブロックに固定された不図示のピボット点に取り付けられる。テンショナ・ブレード６は、このピボット点を中心としてピボットする。ピボット運動は、チェーン締め具３のピストン５によって引き起こされる。

テンショナ・ブレード６には、チェーン締め具３とは反対側に位置する側に、滑動コーティング７が設けられている。滑動コーティング７は、耐摩耗性の材料から作られている。テンショナ・ブレード６は、高い荷重容量をもったプラスチック材料から生産されている。本実施形態においては、テンショナ・ブレード６は繊維強化プラスチック材料から作られていて、テンショナ・ブレード・コーティングがクリップ止めされている。テンショナ・ブレード・コーティングは、滑動コーティング７を形成する。
滑動コーティング７におけるテンショナ・ブレード６とは遠い方の側に面している側面上を、タイミングチェーン８が摺動する。
運転状態を代表するものではない、据え付けられた状態または据え付けられていない状態においては、ピストン５がエンジンブロックから取り外され、または、まだ完全には据え付けられていないため、チェーン締め具３の内部にあるバネは、テンショナ・ブレード６を動かすことなく、完全にピストンを伸ばして、その結果、チェーン８は安全係合位置から遠ざかる。ピストン５の延伸運動は、チェーン締め具３の内部にあるバネによってのみ、引き起こされる。安全係合位置を特徴付ける距離は、テンショナ・ブレード６と、エンジンに固定された基準点との間によってもたらされる。

ピストン５がテンショナ・ブレード６に接触する点と、チェーン締め具３のシリンダ４の上縁との間の距離は、距離ｃであって、エンジンに固定された基準点を代表する。
チェーン締め具３が完全に据え付けられた状態においては、バネが、ピストン５とテンショナ・ブレード６とタイミングチェーン８とを押して、最小張力位置になる。
安全係合位置と同様に、最小張力位置は、ピストン５の位置と、タイミングチェーン８の位置とによって示される。距離ｂは、テンショナ・ブレード６がピストン５に接触する点と、シリンダ４の上縁との間の距離である。この距離ｂは、最小張力位置である。長さには符号ａを付している。
ピストン５に、例えば油を供給して、最大値までの圧力を加えると、前記ピストン５は、チェーン締め具３のシリンダ４から突出して、最大変位長さになって、図１に示す如く、ピストンはテンショナ・ブレード６を最大張力位置にまで押し出す。
図１において、突起部９は、チェーン締め具３の右側において、チェーン締め具に面するように、テンショナ・ブレード６の側に設けられる。前記突起部９は、チェーン締め具３に面するテンショナ・ブレード側であれば、ほとんど任意の位置に設けることができる。突起部９は、テンショナ・ブレード６と同一のプラスチック材料から作られる。突起部には、制振特性は全くない。

安全係合位置は、エンジンブロックに固定された内燃機関２の要素に、突起部９が当接していることで特徴付けられる。突起部９は、ストッパとして設けられる。突起部は、テンショナ・ブレード６が、内燃機関２のエンジンブロックの方向へさらに動くことを防いで、このため、タイミングチェーン８はそれ以上に緩むことはない。タイミングチェーン８の最小初期張力は、従って残される。安全係合位置における、この最小距離は、例えばチェーン締め具３のシリンダ４を内燃機関２からネジ緩めるなどして、たとえ内燃機関２のエンジンブロックからチェーン締め具が取り外されたとしても維持される。
従って、続いて更新されたチェーン締め具をねじ込み、または、新たなチェーン締め具３をねじ込むことは、容易に行い得る。タイミングチェーンは、クランクシャフトスプロケットやカムシャフトスプロケット（図示せず）から係脱することが防がれる。
テンショナ・ブレードは、３つの極端な位置、すなわち既に述べたように、最大張力位置と、最小張力位置と、安全係合位置とを呈する。これらの位置においては、ピストン５とテンショナ・ブレード６との間の接触点は、エンジンに固定された基準点から異なる距離に位置する。最大張力位置にある場合にもたらされる距離は、最大変位長さａである。最小張力位置にある場合にもたらされる距離は、最小変位長さｂである。安全係合位置にある場合にもたらされる距離は、安全係合長さｃである。この安全係合長さは、最小変位長さよりも短くて、さらに、最小変位長さは最大変位長さよりも短くなっている。
長さａ，ｂ，ｃは、チェーン締め具３を通る長手軸線に沿って、長手方向に対して平行に定められる。

図１は、チェーン締め具を示した模式図であって、テンショナ・ブレードは、３つの極端な位置の間を動き、テンショナ・ブレードの滑動面が最大張力位置と最小張力位置と安全係合位置とにあるときについて、タイミングチェーンを示している。

Claims (12)

1. 内燃機関（２）のためのタイミングチェーン伝動装置であって、この装置が、クランクシャフトスプロケット及び少なくともひとつのカムシャフトスプロケットと、これらの２つのスプロケットに巻き掛けられているチェーン（８）と、張力装置とを備え、前記張力装置は、ピボット可能なテンショナ・ブレード（６）と、前記テンショナ・ブレード（６）をチェーン（８）に対して押圧するチェーン締め具（３）とを備え、テンショナ・ブレード（６）は、タイミングチェーン伝動装置の運転中に、チェーン締め具（３）によって、最小張力位置と最大張力位置との間にて、可動になっていて、チェーン締め具（３）が組み立てられ、または、分解された状態において、取付位置へと動かせるように適合しているような上記タイミングチェーン伝動装置において、テンショナ・ブレード（６）におけるチェーン締め具（３）に面した側には、取付位置においてエンジン（２）に当接するような突起部（９）が設けられ、安全係合位置にチェーンが維持されることを特徴とするタイミングチェーン伝動装置。
2. 突起部（９）は、テンショナ・ブレード（６）と同一の材料から形成されていることを特徴とする請求項１に記載のタイミングチェーン伝動装置。
3. テンショナ・ブレード（６）と突起部（９）とはひとつの部品として形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のタイミングチェーン伝動装置。
4. テンショナ・ブレード（６）は、プラスチック材料、好ましくは繊維強化プラスチック材料から形成されていることを特徴とする先行するいずれかの請求項に記載のタイミングチェーン伝動装置。
5. 突起部（９）の材料は、制振特性を全く有していないことを特徴とする先行するいずれかの請求項に記載のタイミングチェーン伝動装置。
6. テンショナ・ブレード（６）には、滑動コーティング（７）が設けられ、その上にチェーン（８）が案内されていることを特徴とする先行するいずれかの請求項に記載のタイミングチェーン伝動装置。
7. 滑動コーティング（７）は、テンショナ・ブレード（６）に適用されたテンショナ・ブレード・コーティングに取り付けられていることを特徴とする先行するいずれかの請求項に記載のタイミングチェーン伝動装置。
8. 突起部（９）は、チェーン締め具（３）を通る長手軸線の方向に長さを有し、該突起部は、テンショナ・ブレード（６）が最小張力位置から安全係合位置を越えて動くことを防ぎ、これは最大変位長さの１／３よりも小さいことを特徴とする先行するいずれかの請求項に記載のタイミングチェーン伝動装置。
9. 安全係合位置において、テンショナ・ブレード（６）とエンジンに固定されたチェーン締め具の基準点との間の距離の比率は、最小変位長さに対して、約０．７以下であることを特徴とする先行するいずれかの請求項に記載のタイミングチェーン伝動装置。
10. 突起部（９）の弾性係数は、約０．０１ＧＰａ以上であり、または、好ましくは約０．１ＧＰａ以上であり、または、さらに好ましくは約１ＧＰａ以上であることを特徴とする先行するいずれかの請求項に記載のタイミングチェーン伝動装置。
11. 安全係合位置と最小張力位置との間の距離の比率は、最小張力位置と最大張力位置との間の距離に対して、約０．５を越えていないことを特徴とする先行するいずれかの請求項に記載のタイミングチェーン伝動装置。
12. 安全係合位置と最小張力位置との間の距離は、最大でも５mmを越えず、好ましくは約３mmであることを特徴とする先行するいずれかの請求項に記載のタイミングチェーン伝動装置。

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