JP2008286360A - タイミングチェーンのガイド機構 - Google Patents

Abstract

【課題】タイミングチェーンが固定ガイドに衝突する際に生じる異音の発生を抑制することのできるタイミングチェーンのガイド機構を提供する。
【解決手段】タイミングチェーン１のガイド機構１０４は、エンジン本体に固定されるとともにタイミングチェーン１の張り側にてタイミングチェーン１を案内する固定ガイド４１と、エンジン本体に対し揺動自在に支持されるとともにタイミングチェーン１の弛み側にてタイミングチェーン１を案内する可動ガイドと、可動ガイドを介してタイミングチェーン１に張力を付与するテンショナとを備える。また、ガイド機構１０４は、固定ガイド４１の案内面４１Ａに対向する位置に設けられてタイミングチェーン１の内側への移動を規制する規制部材７１と、固定ガイド４１とエンジンのクランクスプロケットとの間に設けられエンジン停止時にタイミングチェーン１をその内側に押圧する押圧機構７２とを備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、内燃機関のタイミングチェーンを案内するガイド機構に関する。

従来、このように内燃機関のタイミングチェーンを案内するガイド機構としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。図３に、特許文献１に記載のガイド機構も含め、こうしたガイド機構として従来一般に採用されているタイミングチェーンのガイド機構を示す。

同図３（ａ）に示されるように、タイミングチェーン１は、内燃機関のクランクスプロケット２１及びカムスプロケット３１の間に掛け渡されており、このタイミングチェーン１によってクランクシャフト２の回転駆動力がカムシャフト３に伝達される。なお、同図３において、クランクスプロケット２１が図中の矢印Ａの方向に回転（正回転）すると、タイミングチェーン１が走行することにより、カムスプロケット３１が図中の矢印Ｂの方向に回転する。

ガイド機構４は、タイミングチェーン１の走行を案内するとともに同タイミングチェーン１に張力を付与するものであり、タイミングチェーン１の張り側（図中右側）に設けられる固定ガイド４１と、タイミングチェーン１の弛み側（図中左側）に設けられる可動ガイド５１と、これら固定ガイド４１及び可動ガイド５１を介してタイミングチェーン１に張力を付与するテンショナ６１とによって構成されている。このうち固定ガイド４１は、ボルト４２ａ，４２ｂによりエンジン本体に固定されている。一方、可動ガイド５１は、その基端部においてボルト５２によりエンジン本体に取り付けられている。ここで、可動ガイド５１は、エンジン本体に対してボルト５２を支点として揺動自在に支持されている。

こうした構成により、タイミングチェーン１は固定ガイド４１及び可動ガイド５１に沿って走行するとともに、タイミングチェーン１に弛みが生じたときにはテンショナ６１から張力が与えられるようになる。
特開２００４―２４５３８５号公報

ところで、エンジンの運転停止直前にはクランクシャフト２が正回転と逆回転とを繰り返すことがあり、こうしたガイド機構にあっては、クランクシャフト２が正回転と逆回転とを繰り返す際に、タイミングチェーン１に対し以下のような力が作用することとなる。すなわち、クランクシャフト２が逆回転すると、タイミングチェーン１の張り側の部分に対してこれを押し縮めようとする力が作用する一方、タイミングチェーン１の弛み側に対してはこれを引っ張ろうとする力が作用することとなる。このため、図３（ｂ）において二点鎖線で示されるように、タイミングチェーン１の本来の張り側部分に弛みが発生し、固定ガイド４１の案内面４１Ａからタイミングチェーン１が離間して同タイミングチェーン１と固定ガイド４１との間には隙間が生じることとなる。そしてその後、クランクシャフト２が正回転すると、タイミングチェーン１が固定ガイド４１に衝突し、これに伴って異音が発生するといった問題が生じる。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、タイミングチェーンが固定ガイドに衝突する際に生じる異音の発生を抑制することのできるタイミングチェーンのガイド機構を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、エンジン本体に固定されるとともにタイミングチェーンの張り側にて同タイミングチェーンを案内する固定ガイドと、エンジン本体に対し揺動自在に支持されるとともに前記タイミングチェーンの弛み側にて同タイミングチェーンを案内する可動ガイドと、同可動ガイドを介して前記タイミングチェーンに張力を付与するテンショナとを備えるタイミングチェーンのガイド機構において、前記固定ガイドの案内面に対向する位置に設けられて前記タイミングチェーンの内側への移動を規制する規制部材と、前記固定ガイドとエンジンのクランクスプロケットとの間に設けられエンジン停止時に前記タイミングチェーンをその内側に押圧する押圧機構とを備えることをその要旨とする。

同構成によれば、エンジン停止時にクランクシャフトが逆回転し、タイミングチェーンが固定ガイドの案内面から離間するとき、すなわちタイミングチェーンが内側に移動するときには、こうした移動が固定ガイドの案内面に対向する位置に設けられた規制部材により規制されるようになる。更に、固定ガイドとエンジンのクランクスプロケットとの間に設けられた押圧機構により、タイミングチェーンにおいて固定ガイドの案内面と規制部材との間に位置する部分がその内側に押圧される。これにより、クランクシャフトの逆回転により生じるタイミングチェーンの弛みが吸収され、同タイミングチェーンと固定ガイドとの間に隙間が生じることを抑制することができる。これにより、タイミングチェーンと固定ガイドとの衝突が回避され、タイミングチェーンが固定ガイドに衝突する際に生じる異音の発生を抑制することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のタイミングチェーンのガイド機構において、前記規制部材は前記固定ガイドの案内面のうち前記クランクスプロケット側端部に対向する位置に設けられることをその要旨とする。

タイミングチェーンが掛け渡されるカムスプロケットは、同じくタイミングチェーンが掛け渡されるクランクスプロケットに比べて大径となっている。このため、クランクシャフトが逆回転したときにタイミングチェーンと固定ガイドの案内面との間に生じる隙間は、固定ガイドの案内面のうちクランクシャフト側端部に対応する部分において最大となり、同部分はタイミングチェーンと固定ガイドとの衝突によって生じる異音の主たる発生源となる。

この点、上記構成によれば、固定ガイドの案内面のうちクランクスプロケット側端部に対向する位置に規制部材が設けられているため、タイミングチェーンが押圧機構により規制部材側に押圧されると、タイミングチェーンのうち固定ガイドの案内面のクランクスプロケット側端部に対応する部分、すなわちタイミングチェーンと固定ガイドの案内面との間に最も大きな隙間が生じる部分は、その内側への変位が規制部材により抑制されるようになる。これにより、タイミングチェーンと固定ガイドとの衝突が回避され、タイミングチェーンと固定ガイドとが衝突する際の異音の発生を効果的に抑制することができるようになる。

請求項１又は２に記載の発明は、具体的には、請求項３に記載の発明によるように、前記押圧機構は、前記タイミングチェーンに当接する当接部と、前記タイミングチェーンを同タイミングチェーンの内側に押圧する方向に前記当接部を付勢する付勢部材とを備える、といった構成を採用することができる。この場合、付勢部材の付勢力を過大に設定すると、すなわちタイミングチェーンをその内側に押圧する力を過大にすると、エンジン運転時において押圧機構の当接部とタイミングチェーンとの摺動抵抗が過大となることが懸念される。このため、エンジン停止時にはクランクシャフトの逆回転により生じるタイミングチェーンの弛みが吸収されるようにタイミングチェーンをその内側に押圧することができ、且つエンジン運転時には上記摺動抵抗が過大とならない範囲に収まるように付勢部材の付勢力を設定することが望ましい。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のタイミングチェーンのガイド機構において、前記押圧機構は、タイミングチェーンに当接する部分が樹脂材料によって形成されることをその要旨とする。

同構成によれば、押圧機構においてタイミングチェーンに当接する部分が樹脂材料によって形成されているため、押圧機構によりタイミングチェーンを押圧する際に発生する摺動抵抗を低く抑えることができる。

以下、この発明にかかるタイミングチェーンのガイド機構の第１の実施の形態について、図１及び図２に基づき説明する。
図１は、タイミングチェーンのガイド機構の全体構成を示す正面図である。

同図１に示されるように、タイミングチェーン１は、ディーゼルエンジン（以下、エンジンと称する）のクランクスプロケット２１及びカムスプロケット３１の間に掛け渡されている。このタイミングチェーン１によってクランクシャフト２の回転駆動力がカムシャフト３に伝達される。なお、同図１において、クランクスプロケット２１が図中の矢印Ａの方向に回転（正回転）すると、タイミングチェーン１が走行することによりカムスプロケット３１が図中の矢印Ｂの方向に回転する。

ガイド機構１０４は、タイミングチェーン１の張り側（図中右側）に設けられる固定ガイド４１、タイミングチェーン１の弛み側（図中左側）に設けられる可動ガイド５１、これら固定ガイド４１及び可動ガイド５１を介してタイミングチェーン１に張力を付与するテンショナ６１、及び後述する規制部材７１、押圧機構７２によって構成されている。固定ガイド４１は、その基端側（図中下側）及び先端側（図中上側）にそれぞれ設けられた取付部４３ａ，４３ｂにおいてボルト４２ａ，４２ｂによりエンジン本体に固定されている。可動ガイド５１は、略円弧状に形成されるとともに、その基端側（図中上側）に設けられる取付部５３においてボルト５２によりエンジン本体に取り付けられている。ここで可動ガイド５１は、エンジン本体に対してボルト５２を支点として揺動自在に支持されている。また、可動ガイド５１の先端側（図中下側）には、タイミングチェーン１に弛みが生じたときに可動ガイド５１を介してタイミングチェーン１に張力を与えるテンショナ６１が設けられている。こうしたガイド機構１０４を通じて、タイミングチェーン１の走行が案内されるとともに同タイミングチェーン１に適度な張力が付与されるようになる。

ところで、エンジンの運転停止直前にはクランクシャフト２が正回転と逆回転とを繰り返すことがある。ここで、クランクシャフト２が逆回転するときには、タイミングチェーン１の張り側の部分に対してこれを押し縮めようとする力が作用する一方、タイミングチェーン１の弛み側に対してはこれを引っ張ろうとする力が作用することとなるため、タイミングチェーン１の本来の張り側部分に弛みが発生し、固定ガイド４１の案内面４１Ａからタイミングチェーン１が離間して同タイミングチェーン１と固定ガイド４１との間には隙間が生じることとなる。そしてその後、クランクシャフト２が正回転すると、タイミングチェーン１が固定ガイド４１に衝突し、これに伴って異音が発生するといった問題が生じることがある。

また、カムスプロケット３１はクランクスプロケット２１に比べて大径となっているため、クランクシャフト２が逆回転したときにタイミングチェーン１と固定ガイド４１との間に生じる隙間は、固定ガイド４１のクランクシャフト２側端部（図中下端部）に対応する部分において最大となり、同部分はタイミングチェーン１と固定ガイド４１との衝突によって生じる異音の主たる発生源となる。このため、固定ガイド４１のクランクシャフト２側端部に対応する部分におけるタイミングチェーン１と固定ガイド４１との衝突を抑制することが、同衝突によって生じる異音の発生を効果的に抑制する上で重要となる。

そこで、図１に示されるように、タイミングチェーン１の内側に以下に説明する規制部材７１を配設する一方、タイミングチェーン１の外側に以下に説明する押圧機構７２を配設することにより、タイミングチェーン１と固定ガイド４１との衝突を回避させて同衝突に起因する異音の発生を抑制するようにしている。

次に、図２を参照して規制部材７１及び押圧機構７２の具体的な構成及びその作用について説明する。
図２は、規制部材及び押圧機構を中心としたタイミングチェーンのガイド機構の部分構成を示す概略構成図である。なお、図２（ａ）は、クランクシャフトが正回転しているときのガイド機構の状態を示すとともに、図２（ｂ）は、クランクシャフトが逆回転しているときのガイド機構の状態を示している。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、規制部材７１は、タイミングチェーン１の内側において、固定ガイド４１の案内面４１Ａのうちクランクスプロケット２１側端部（図中下端部）に対向する位置に配設されている。また、規制部材７１は、同規制部材７１のクランクスプロケット２１側の端面（図中下端面）と固定ガイド４１のクランクスプロケット２１側の端面（図中下端面）とが同一平面上に位置するようにエンジン本体に固定されている。また、規制部材７１は、固定ガイド４１の案内面４１Ａに対向する面、すなわちタイミングチェーン１に当接する部分が、フェノール樹脂等の耐摩耗性に優れた樹脂材料によって形成される一方、それ以外の部分がステンレス鋼等の金属材料によって形成されている。

一方、押圧機構７２は、タイミングチェーン１に当接する当接部７２ａ、タイミングチェーン１を同タイミングチェーン１の内側に押圧する方向に当接部７２ａを付勢するスプリング７２ｂによって構成されている。また、押圧機構７２は、タイミングチェーン１の外側において、固定ガイド４１とクランクスプロケット２１との間、詳細には、タイミングチェーン１において固定ガイド４１の案内面４１Ａと規制部材７１との間に位置する部分よりもクランクスプロケット２１側の位置に配設されている。当接部７２ａはタイミングチェーン１に当接する面が曲面状に形成されるとともに、その基端側に設けられる取付部７２ｃにおいてボルト７２ｄによりエンジン本体に取り付けられている。また、当接部７２ａは、エンジン本体に対してボルト７２ｄを支点として揺動自在に支持されている。また、当接部７２ａは、タイミングチェーン１に当接する部分が、フェノール樹脂等の耐摩耗性に優れた樹脂材料によって形成される一方、それ以外の部分がステンレス鋼等の金属材料によって形成されている。スプリング７２ｂは、その基端部がエンジン本体に固定される一方、その先端部が当接部７２ａに固定されており、タイミングチェーン１の内側に向けて、すなわちボルト７２ｄを支点として図中時計回り方向に当接部７２ａを常時付勢する。ここで、スプリング７２ｂの付勢力を過大に設定すると、すなわちタイミングチェーン１をその内側に押圧する力を過大にすると、エンジン運転時において押圧機構７２の当接部７２ａとタイミングチェーン１との摺動抵抗が過大となることが懸念される。このため、エンジン停止時にはクランクシャフト２の逆回転により生じるタイミングチェーン１の弛みが吸収されるようにタイミングチェーン１をその内側に押圧することができ、且つエンジン運転時には上記摺動抵抗が過大とならない範囲に収まるようにスプリング７２ｂの付勢力が設定されている。なお、スプリング７２ｂに代えてその他の付勢部材を採用することによりタイミングチェーン１をその内側に押圧する方向に当接部７２ａを付勢するようにしてもよい。

こうした構成により、図２（ａ）に示されるように、エンジン運転時のようにクランクシャフト２が正回転するときには、押圧機構７２によりタイミングチェーン１が内側に移動させられることはない。

一方、図２（ｂ）に示されるように、エンジン停止直前のようにクランクシャフト２が逆回転し、タイミングチェーン１が固定ガイド４１の案内面４１Ａから離間するとき、すなわちタイミングチェーン１が内側に移動するときには、こうした移動が規制部材７１により規制されるようになる。更に、タイミングチェーン１において固定ガイド４１の案内面４１Ａと規制部材７１との間に位置する部分が押圧機構７２によりタイミングチェーン１の内側に押圧される。これにより、クランクシャフト２の逆回転により生じるタイミングチェーン１の弛みが吸収され、同タイミングチェーン１と固定ガイド４１との間に隙間が生じることが抑制されるようになる。

以上説明したように、この実施の形態にかかるタイミングチェーンのガイド機構によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）固定ガイド４１の案内面４１Ａに対向する位置に設けられてタイミングチェーン１の内側への移動を規制する規制部材７１と、固定ガイド４１とエンジンのクランクスプロケット２１との間に設けられエンジン停止時にタイミングチェーン１をその内側に押圧する押圧機構７２とを備えることとした。これにより、クランクシャフト２の逆回転により生じるタイミングチェーン１の弛みが吸収され、同タイミングチェーン１と固定ガイド４１との間に隙間が生じることを抑制することができる。これにより、タイミングチェーン１と固定ガイド４１との衝突が回避され、タイミングチェーン１が固定ガイド４１に衝突する際に生じる異音の発生を抑制することができるようになる。

（２）規制部材７１は、固定ガイド４１の案内面４１Ａのうちクランクスプロケット２１側端部に対向する位置に設けられることとした。これにより、タイミングチェーン１が押圧機構７２により規制部材７１側に押圧されると、タイミングチェーン１のうちタイミングチェーン１と固定ガイド４１の案内面４１Ａとの間に最も大きな隙間が生じる部分は、その内側への変位が規制部材７１により抑制されるようになる。このため、タイミングチェーン１と固定ガイド４１とが衝突する際の異音の発生を効果的に抑制することができるようになる。

（３）押圧機構７２は、タイミングチェーン１に当接する当接部７２ａと、タイミングチェーン１を同タイミングチェーン１の内側に押圧する方向に当接部７２ａを付勢するスプリング７２ｂとを備えることとした。また、エンジン停止時にはクランクシャフト２の逆回転により生じるタイミングチェーン１の弛みが吸収されるようにタイミングチェーン１をその内側に押圧することができ、且つエンジン運転時には押圧機構７２の当接部７２ａとタイミングチェーン１との摺動抵抗が過大とならない範囲に収まるようにスプリング７２ｂの付勢力を設定した。これにより、エンジン運転時において押圧機構７２の当接部７２ａとタイミングチェーン１との摺動抵抗が過大となることを回避することができる。

（４）規制部材７１及び押圧機構７２は、タイミングチェーン１に当接する部分がそれぞれ樹脂材料によって形成されることとした。これにより、規制部材７１によりタイミングチェーン１を規制する際、或いは押圧機構７２によりタイミングチェーン１を押圧する際に発生する摺動抵抗を低く抑えることができる。

（５）ディーゼルエンジンはガソリンエンジンに比べて圧縮比が高く、エンジン停止時にクランクシャフト２の正回転及び逆回転の繰り返しが生じやすい。このため、タイミングチェーン１と固定ガイド４１との衝突並びに同衝突に起因する異音の発生が大きな問題となる。この点、上記実施の形態では、ディーゼルエンジンに対して上記ガイド機構１０４を適用したため、タイミングチェーン１と固定ガイド４１との衝突を抑制することができ、タイミングチェーン１と固定ガイド４１との衝突に起因する異音を効果的に抑制することができるようになる。

なお、この発明にかかるタイミングチェーンのガイド機構は、上記実施の形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記実施の形態では、規制部材７１及び押圧機構７２の当接部７２ａのうちタイミングチェーン１に当接する部分をそれぞれフェノール樹脂等によって形成するようにしているが、これをその他の耐摩耗性を有する樹脂材料に変更してもよい。

・上記実施の形態では、規制部材７１及び押圧機構７２の当接部７２ａのうちタイミングチェーン１に当接する部分を樹脂材料によって形成しているが、これらの部分を形成する材料は樹脂材料に限られるものではなく、例えば規制部材７１全体或いは押圧機構７２の当接部７２ａ全体を金属材料によって形成するようにしてもよい。この場合、規制部材７１及び押圧機構７２の当接部７２ａのうちタイミングチェーン１に当接する部分のみを樹脂材料によって形成する場合に比べて、これらタイミングチェーン１に当接する部分とタイミングチェーン１との摺動抵抗が高くなるといった懸念があるものの、規制部材及び押圧機構の当接部の構成を簡易なものとすることができる。

・上記実施の形態のように、固定ガイド４１の案内面４１Ａのうちクランクスプロケット２１側端部に対向する位置に規制部材７１を設けることが、タイミングチェーン１においてタイミングチェーン１と固定ガイド４１の案内面４１Ａとの間に最も大きな隙間が生じる部分の内側への変位を抑制して、タイミングチェーン１と固定ガイド４１とが衝突する際の異音の発生を効果的に抑制する上では望ましい。しかし、規制部材７１の配設位置はこれに限られるものではなく、他に例えば、固定ガイド４１の案内面４１Ａのうちクランクスプロケット２１側端部よりもカムシャフト３側の位置に配設するようにしてもよい。この場合であっても、タイミングチェーン１が固定ガイド４１に衝突する際に生じる異音の発生を押圧機構との協働によって抑制することはできる。要するに、規制部材は、固定ガイドの案内面に対向する位置に設けられてタイミングチェーンの内側への移動を規制するものであればよい。

・上記実施の形態では、タイミングチェーン１に当接する当接部７２ａと、タイミングチェーン１をその内側に押圧する方向に当接部７２ａを付勢するスプリング７２ｂとを備える押圧機構７２について例示したが、押圧機構の構成はこれに限られるものではなく、他に例えば、電動式のプランジャ機構によって押圧機構を構成するようにしてもよい。この場合、エンジン停止時にプランジャをタイミングチェーン１に向けて突出させることによりタイミングチェーン１を内側に押圧することができる。要するに、押圧機構は、固定ガイドとエンジンのクランクスプロケットとの間に設けられエンジン停止時にタイミングチェーンをその内側に押圧するものであればよい。

・上記各実施の形態のように、タイミングチェーン１と固定ガイド４１との衝突を抑制して、同衝突に起因する異音を抑制する上では、ガソリンエンジンに比べて圧縮比が高く、エンジン停止時にクランクシャフト２の正回転及び逆回転の繰り返しが生じやすいディーゼルエンジンに対してこの発明のタイミングチェーン１のガイド機構１０４を適用することが効果的である。しかし、この発明のタイミングチェーン１のガイド機構をガソリンエンジンに適用した場合であっても、ディーゼルエンジンの場合と同様にしてタイミングチェーン１と固定ガイド４１との衝突に起因する異音を抑制することができる。

この発明にかかるタイミングチェーンのガイド機構の第１の実施の形態についてその全体構成を示す正面図。 同実施の形態の規制部材及び押圧機構を中心としたタイミングチェーンのガイド機構の部分構成を示す概略構成図であって、（ａ）クランクシャフトの正回転時における状態を示す概略構成図、（ｂ）クランクシャフトの逆回転時における状態を示す概略構成図。 （ａ）従来のタイミングチェーンのガイド機構についてその全体構成を示す正面図、（ｂ）（ａ）に示すクランクスプロケットを中心とした部分の拡大正面図。

符号の説明

１…タイミングチェーン、２…クランクシャフト、３…カムシャフト、４，１０４…ガイド機構、２１…クランクスプロケット、３１…カムスプロケット、４１…固定ガイド、４１Ａ…案内面、４２ａ，４２ｂ…ボルト、４３ａ，４３ｂ…取付部、５１…可動ガイド、５２…ボルト、５３…取付部、６１…テンショナ、７１…規制部材、７２…押圧機構、７２ａ…当接部、７２ｂ…スプリング、７２ｃ…取付部、７２ｄ…ボルト。

Claims (4)

1. エンジン本体に固定されるとともにタイミングチェーンの張り側にて同タイミングチェーンを案内する固定ガイドと、エンジン本体に対し揺動自在に支持されるとともに前記タイミングチェーンの弛み側にて同タイミングチェーンを案内する可動ガイドと、同可動ガイドを介して前記タイミングチェーンに張力を付与するテンショナとを備えるタイミングチェーンのガイド機構において、
   前記固定ガイドの案内面に対向する位置に設けられて前記タイミングチェーンの内側への移動を規制する規制部材と、前記固定ガイドとエンジンのクランクスプロケットとの間に設けられエンジン停止時に前記タイミングチェーンをその内側に押圧する押圧機構とを備える
   ことを特徴とするタイミングチェーンのガイド機構。
2. 請求項１に記載のタイミングチェーンのガイド機構において、
   前記規制部材は前記固定ガイドの案内面のうち前記クランクスプロケット側端部に対向する位置に設けられる
   ことを特徴とするタイミングチェーンのガイド機構。
3. 請求項１又は２に記載のタイミングチェーンのガイド機構において、
   前記押圧機構は、前記タイミングチェーンに当接する当接部と、
   前記タイミングチェーンを同タイミングチェーンの内側に押圧する方向に前記当接部を付勢する付勢部材とを備える
   ことを特徴とするタイミングチェーンのガイド機構。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のタイミングチェーンのガイド機構において、
   前記押圧機構は、タイミングチェーンに当接する部分が樹脂材料によって形成される
   ことを特徴とするタイミングチェーンのガイド機構。

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