JP2009203957A - 車両用エンジンのカムシャフト駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２本のカムシャフトに設けたスプロケット間に掛け渡したタイミングチェーンの上面をチェーンガイドで案内する際に、タイミングチェーンおよびチェーンガイド間にオイルを保持して潤滑性能を確保する。
【解決手段】 ２本のカムシャフト２１，２２の端部にそれぞれ設けられたスプロケット２３，２４にタイミングチェーン２５を巻き掛け、その上面をチェーンガイド３０で案内するものにおいて、チェーンガイド３０のチェーン摺接部３３をタイミングチェーン２５の回転方向上流側が下流側よりも低くなるように配置したので、チェーン摺接部３３およびタイミングチェーン２５間に存在するオイルがタイミングチェーン２５の回転方向上流側から下流側に掻き出されようとしても、重力でオイルをタイミングチェーン２５の回転方向下流の高い側から下流の低い側に流下させることで、チェーン摺接部３３およびタイミングチェーン２５間にオイルを保持して摺動部の潤滑性を確保することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、相互に平行に配置された少なくとも２本のカムシャフトと、前記２本のカムシャフトの端部にそれぞれ設けられた２個のスプロケットと、前記２個のスプロケットに巻き掛けられたタイミングチェーンと、前記２個のスプロケット間のタイミングチェーンの上面を案内するチェーンガイドとを備えた車両用エンジンのカムシャフト駆動装置に関する。

かかるエンジンのカムシャフト駆動装置は、下記特許文献１および特許文献２により公知である。このカムシャフト駆動装置は、吸気スプロケットおよび排気スプロケット間に掛け渡されたタイミングチェーンが水平に配置されており、その上面をガイドするチェーンガイドも水平に配置されている。
特許第３１４９７１３号公報 特開２０００−２５７４１３号公報

ところで、上記従来のものは、タイミングチェーンとチェーンガイドとの摺動部は、そこに保持されるオイルによって潤滑されるが、タイミングチェーンは回転方向上流側から下流側に移動するため、前記摺動部に保持されたオイルがタイミングチェーンに引きずられて該摺動部から排出されてしまい、タイミングチェーンの潤滑が不充分になる可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、少なくとも２本のカムシャフトに設けたスプロケット間に掛け渡したタイミングチェーンの上面をチェーンガイドで案内する際に、タイミングチェーンおよびチェーンガイド間にオイルを保持して潤滑性能を確保することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、相互に平行に配置された少なくとも２本のカムシャフトと、前記２本のカムシャフトの端部にそれぞれ設けられた２個のスプロケットと、前記２個のスプロケットに巻き掛けられたタイミングチェーンと、前記２個のスプロケット間のタイミングチェーンの上面を案内するチェーンガイドとを備えたエンジンのカムシャフト駆動装置において、エンジンを車体に取り付けて該車体を水平に設置した状態で、前記チェーンガイドは、そのチェーン摺接部が前記タイミングチェーンの回転方向上流側が下流側よりも低くなるように配置されることを特徴とする車両用エンジンのカムシャフト駆動装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記タイミングチェーンの回転面に直交する方向に見て、前記チェーンガイドのエンジン本体への取付部に対して前記チェーン摺接部が交差することを特徴とする車両用エンジンのカムシャフト駆動装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記チェーンガイドの取付部は２本のボルトでエンジン本体に固定され、前記２本のボルトの間で前記取付部に対して前記チェーン摺接部が交差することを特徴とする車両用エンジンのカムシャフト駆動装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記チェーン摺接部は、前記タイミングチェーンの回転方向上流側および下流側の端部に上向きに凹む凹部が形成されることを特徴とする車両用エンジンのカムシャフト駆動装置が提案される。

尚、実施の形態のシリンダヘッド１２は本発明のエンジン本体に対応し、実施の形態の吸気カムシャフト２１および排気カムシャフト２２は本発明のカムシャフトに対応し、実施の形態の吸気スプロケット２３および排気スプロケット２４は本発明のスプロケットに対応し、実施の形態の第２固定チェーンガイド３０は本発明のチェーンガイドに対応する。

請求項１の構成によれば、２本のカムシャフトの端部にそれぞれ設けられた２個のスプロケットにタイミングチェーンを巻き掛け、２個のスプロケット間のタイミングチェーンの上面をチェーンガイドで案内するものにおいて、エンジンを車体に取り付けて該車体を水平に設置した状態で、チェーンガイドのチェーン摺接部をタイミングチェーンの回転方向上流側が下流側よりも低くなるように配置したので、チェーン摺接部およびタイミングチェーン間に存在するオイルがタイミングチェーンの回転方向上流側から下流側に掻き出されようとしても、重力でオイルをタイミングチェーンの回転方向下流の高い側から下流の低い側に流下させることで、チェーン摺接部およびタイミングチェーン間にオイルを保持して摺動部の潤滑性能を確保することができる。

また請求項２の構成によれば、タイミングチェーンの回転面に直交する方向に見て、チェーンガイドのエンジン本体への取付部に対してチェーン摺接部が交差するので、エンジン本体に固定された剛性の高い取付部にチェーン摺接部を接近させ、チェーン摺接部自体の剛性を高めるとともに、タイミングチェーンからチェーン摺接部に加わる荷重により取付部に作用する曲げモーメントを小さくし、チェーンガイドの軽量化を図ることができる。

また請求項３の構成によれば、チェーンガイドの取付部を２本のボルトでエンジン本体に固定し、その２本のボルトの間で取付部に対してチェーン摺接部を交差させたので、チェーンガイドの取付部に対するチェーン摺接部の支持剛性を一層高めることができる。

また請求項４の構成によれば、チェーン摺接部のタイミングチェーンの回転方向上流側および下流側の端部に上向きに凹む凹部を形成したので、タイミングチェーンがチェーン摺接部に対して係合および離脱するときに、タイミングチェーンを凹部に逃がして噛み音を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の実施の形態を示すもので、図１はエンジンの正面図、図２は図１の２部拡大図、図３は図２の３方向矢視図、図４はチェーンガイドの分解斜視図、図５は図２の５Ａ部および５Ｂ部拡大図である。

図１に示すように、自動車用のエンジンＥは、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上面に結合されたシリンダヘッド１２と、シリンダヘッド１２の上面に結合されたヘッドカバー１３と、シリンダブロック１１の下面に結合されたロアブロック１４とを備える。

シリンダブロック１１およびロアブロック１４間にクランクシャフト１６が回転自在に支持されており、クランクシャフト１６の軸端にクランクスプロケット１７が設けられる。またシリンダヘッド１２の上面には、ヘッドカバー１３に覆われるようにカムシャフトホルダ１８およびカムシャフトキャップ１９，２０が結合されており、カムシャフトホルダ１８およびカムシャフトキャップ１９，２０間に回転自在に支持された吸気カムシャフト２１および排気カムシャフト２２の軸端に、それぞれ吸気スプロケット２３および排気スプロケット２４が設けられる。そしてクランクスプロケット１７、吸気スプロケット２３および排気スプロケット２４にはタイミングチェーン２５が巻き掛けられる。

時計方向に回転するタイミングチェーン２５の張り側、つまり吸気スプロケット２３およびクランクスプロケット１７間に、タイミングチェーン２５の外周面を案内する第１固定チェーンガイド２６が設けられ、またタイミングチェーン２５の緩み側、つまりクランクスプロケット１７および排気スプロケット２４間に、タイミングチェーン２５の外周面を案内する可動チェーンガイド２７が設けられる。可動チェーンガイド２７は、その上端がピボット２８でシリンダヘッド１２に揺動自在に枢支され、下端がシリンダブロック１１に設けられたチェーンテンショナ２９で付勢されてタイミングチェーン２５に張力が付与される。更に、吸気スプロケット２３および排気スプロケット２４間に、タイミングチェーン２５の外周面（上面）を案内する第２固定チェーンガイド３０が設けられる。

図２〜図４から明らかなように、バルブリフト可変機構を備えた吸気カムシャフト２１は、それを備えない排気カムシャフト２２よりも高い位置に設けられているため、カムシャフトホルダ１８は吸気カムシャフト２１が高く排気カムシャフト２２側が低い階段状に形成される。カムシャフトホルダ１８は５本のボルト３１Ａ〜３１Ｅによってシリンダヘッド１２の上面にて締結されており、そのうち３本のボルト３１Ａ〜３１Ｃで吸気カムシャフトキャップ１９が共締めされ、残りの２本のボルト３１Ｄ，３１Ｅで排気カムシャフトキャップ２０が共締めされる。

吸気カムシャフトキャップ１９の上面にチェーンガイド支持部１９ａが突設されるとともに、排気カムシャフトキャップ２０の上面にチェーンガイド支持部２０ａが突設され、両チェーンガイド支持部１９ａ，２０ａの上面は同じ高さ（シリンダヘッド１２の上面と平行）に揃えられる。そして両チェーンガイド支持部１９ａ，２０ａを貫通する２本のボルト３１Ｂ，３１Ｄで前記第２固定チェーンガイド３０が共締めされる。

第２固定チェーンガイド３０は、アルミニウム製のチェーンガイド本体３２と、合成樹脂製のチェーン摺接部３３とで構成される。チェーンガイド本体３２は、平坦な取付部３２ａと、取付部３２ａに対して捩じれた位置に連設された平坦な支持部３２ｂとで構成される。取付部３２ａには２個のボルト孔３２ｃ，３２ｄが形成され、また支持部には長手方向両端に位置する２個の薄肉の挿入片３２ｅ，３２ｆと、中央に位置する１個の長孔３２ｇが形成される。

一方、概略帯状のチェーン摺接部３３の長手方向両端部の上面に水平方向に開口するスリット３３ａ，３３ｂが形成され、その中央部に上向きに突出する突起３３ｃが形成される。またチェーン摺接部３３の長手方向両端部に上向きに切り欠かれたテーパー部３３ｄ，３３ｅが形成され、それらのテーパー部３３ｄ，３３ｅの内側にそれぞれ上向きに凹む凹部３３ｆ，３３ｇが形成される（図５参照）。チェーン摺接部３３を弾性変形させながら、チェーンガイド本体３２の支持部３２ｂの挿入片３２ｅ，３２ｆをチェーン摺接部３３のスリット３３ａ，３３ｂに挿入し、かつ支持部３２ｂの長孔３２ｇにチェーン摺接部３３の突起３３ｃを嵌合させることにより、チェーンガイド本体３２の支持部３２ｂにチェーン摺接部３３が取り付けられる。

図２から明らかなように、第２固定チェーンガイド３０のチェーンガイド本体３２は、その取付部３２ａに対して支持部３２ｂ、つまりチェーン摺接部３３が捩じれるように角度θだけ傾斜している。即ち、チェーンガイド本体３２の取付部３２ａは水平に配置されるのに対し、チェーン摺接部３３はタイミングチェーン２５の回転方向下流側である吸気スプロケット２３側が回転方向上流側である排気スプロケット２４側よりも高くなるように傾斜している。

しかして、タイミングチェーン２５が図３の時計方向に回転すると、その外周面（上面）が第２固定チェーンガイド３０のチェーン摺接部３３の下面に摺接して案内され、吸気スプロケット２３および排気スプロケット２４のスプロケット歯に対するタイミングチェーン２５の歯飛びが防止される。このとき、吸気カムシャフト２１および排気カムシャフト２２の軸間距離ｄ１よりも、チェーン摺接部３３の長さｄ２の方が長く形成されているため、タイミングチェーン２５の歯飛びが一層確実に防止される。

さて、シリンダヘッド１２の内部空間に供給されたオイルはタイミングチェーン２５に付着し、そのオイルは遠心力で外側に飛散してチェーン摺接部３３の下面に供給され、タイミングチェーン２５の外周面（上面）とチェーン摺接部３３の下面との摺動面を潤滑する。前記摺動面に存在するオイルは、回転するタイミングチェーン２５に引きずられて排気スプロケット２４側から吸気スプロケット２３側に移動し、吸気スプロケット２３側から排出されようとする。しかしながら、エンジンＥを自動車の車体に搭載し、その車体を水平に設置した状態で、チェーン摺接部３３は吸気スプロケット２３側が高く排気スプロケット２４側が低くなるように傾斜しているため、前記摺動面のオイルは重力でタイミングチェーン２５の回転方向と逆方向に流れ、吸気スプロケット２３側から排出されることなく前記摺動面に保持され、タイミングチェーン２５の潤滑性能が向上する。

第２固定チェーンガイド３０のチェーン摺接部３３は、タイミングチェーン２５に作用する遠心力によってシリンダ軸線方向上向きの荷重を受けるが、図２に示すように、タイミングチェーン２５の回転面に直交する方向に見て、チェーンガイド本体３２の取付部３２ａに対して支持部３２ｂ、つまりチェーン摺接部３３が交差するように配置されているため、カムシャフトホルダ１８、吸気カムシャフトキャップ１９および排気カムシャフトキャップ２０を介してシリンダヘッド１２に固定された剛性の高い取付部３２ａにチェーン摺接部３３を接近させ、チェーン摺接部３３自体の剛性を高めるとともに、タイミングチェーン２５からチェーン摺接部３３に加わる荷重により取付部３２ａに作用する曲げモーメントを小さくし、第２固定チェーンガイド３０の軽量化を図ることができる。

特に、第２固定チェーンガイド３０の取付部３２ａを２本のボルト３１Ｂ，３１Ｄでシリンダヘッド１２に固定し、その２本のボルト３１Ｂ，３１Ｄの間で取付部３２ａに対してチェーン摺接部３３を交差させたので、第２固定チェーンガイド３０の取付部３２ａに対するチェーン摺接部３３の支持剛性を一層高めることができる。

またチェーン摺接部３３の長手方向両端の下面に上向きのテーパー部３３ｄ，３３ｅが形成されているので、タイミングチェーン２５をチェーン摺接部３３に対してスムーズに係合あるいは離脱させることができる。しかもチェーン摺接部３３の長手方向両端近傍の下面に、タイミングチェーン２５を逃がすように上向きに凹む凹部３３ｆ，３３ｇが形成されているので、無端チェーン２５の噛み音を低減することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では第２固定チェーンガイド３０をカムシャフトホルダ１８、吸気カムシャフトキャップ１９、排気カムシャフトキャップ２０を介してシリンダヘッド１２に支持しているが、それを直接シリンダヘッド１２に支持しても良い。

エンジンの正面図 図１の２部拡大図 図２の３方向矢視図 チェーンガイドの分解斜視図 図２の５Ａ部および５Ｂ部拡大図

符号の説明

１２ シリンダヘッド（エンジン本体）
２１ 吸気カムシャフト（カムシャフト）
２２ 排気カムシャフト（カムシャフト）
２３ 吸気スプロケット（スプロケット）
２４ 排気スプロケット（スプロケット）
２５ タイミングチェーン
３０ 第２固定チェーンガイド（チェーンガイド）
３１Ｂ ボルト
３１Ｄ ボルト
３２ａ 取付部
３３ チェーン摺接部
３３ｆ 凹部
３３ｇ 凹部
Ｅ エンジン

Claims (4)

1. 相互に平行に配置された少なくとも２本のカムシャフト（２１，２２）と、
   前記２本のカムシャフト（２１，２２）の端部にそれぞれ設けられた２個のスプロケット（２３，２４）と、
   前記２個のスプロケット（２３，２４）に巻き掛けられたタイミングチェーン（２５）と、
   前記２個のスプロケット（２３，２４）間のタイミングチェーン（２５）の上面を案内するチェーンガイド（３０）とを備えたエンジンのカムシャフト駆動装置において、
   エンジン（Ｅ）を車体に取り付けて該車体を水平に設置した状態で、前記チェーンガイド（３０）は、そのチェーン摺接部（３３）が前記タイミングチェーン（２５）の回転方向上流側が下流側よりも低くなるように配置されることを特徴とする車両用エンジンのカムシャフト駆動装置。
2. 前記タイミングチェーン（２５）の回転面に直交する方向に見て、前記チェーンガイド（３０）のエンジン本体（１２）への取付部（３０ａ）に対して前記チェーン摺接部（３３）が交差することを特徴とする、請求項１に記載の車両用エンジンのカムシャフト駆動装置。
3. 前記チェーンガイド（３０）の取付部（３０ａ）は２本のボルト（３１Ｂ，３１Ｄ）でエンジン本体（１２）に固定され、前記２本のボルト（３１Ｂ，３１Ｄ）の間で前記取付部（３０ａ）に対して前記チェーン摺接部（３３）が交差することを特徴とする、請求項２に記載の車両用エンジンのカムシャフト駆動装置。
4. 前記チェーン摺接部（３３）は、前記タイミングチェーン（２５）の回転方向上流側および下流側の端部に上向きに凹む凹部（３３ｆ，３３ｇ）が形成されることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両用エンジンのカムシャフト駆動装置。

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