JP2016217327A

JP2016217327A - チェーンケース

Info

Publication number: JP2016217327A
Application number: JP2015106371A
Authority: JP
Inventors: 英一日岡; Hidekazu Hioka; 洸貴利谷; Koki Toshitani
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-05-26
Filing date: 2015-05-26
Publication date: 2016-12-22

Abstract

【課題】吸気側及び排気側それぞれで可変装置用の取付孔が形成されるチェーンケースの剛性を高める。【解決手段】内燃機関の機関本体に取り付けられてタイミングチェーンを収容するチェーンケースは、吸気側可変装置を取り付けるための第１取付孔２１と、排気側可変装置を取り付けるための第２取付孔２２とを有する。チェーンケース２０の外側面２３から機関本体に対向する内側面２４に向かう方向を奥行方向とするとき、チェーンケースの外側面２３のうちの第１取付孔２１が設けられた第１取付面２６と第２取付孔２２が設けられた第２取付面２７との間には、第１取付面２６の奥行方向の位置と第２取付面２７の奥行方向の位置とを異ならせる段差２５が設けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関のタイミングチェーンを収容するためのチェーンケースに関する。

内燃機関には、吸気バルブや排気バルブといった機関バルブのバルブタイミングを可変とするための油圧式のバルブタイミング可変機構が設けられたものがある。こうした内燃機関では、バルブタイミング可変機構に対するオイルの給排を通じてカムシャフトの端部に固定された可動部材を動作させ、それによってカムシャフトのクランクシャフトに対する相対回転位相を変更するようにしている。このようにクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更することで、内燃機関において機関バルブのバルブタイミングが可変とされる。

上記バルブタイミング可変機構に対するオイルの給排は、同バルブタイミング可変機構とオイルポンプとを繋ぐ油圧回路を構成する複数の油路を通じて行われる。また、油圧回路における複数の油路の途中には、バルブタイミング可変機構に対するオイルの給排態様を変更するべく、アクチュエータにより動作されるオイルコントロールバルブが設けられる。そして、このオイルコントロールバルブをアクチュエータにより動作させてバルブタイミング可変機構に対するオイルの給排態様を変更することで、同バルブタイミング可変機構が油圧に基づいて動作するようになる。なお、上記バルブタイミング可変機構、オイルコントロールバルブ、およびアクチュエータは、機関バルブのバルブタイミングを可変設定する可変装置として機能する。

ところで、バルブタイミング可変機構の応答性の向上を図ること、バルブタイミング可変機構とオイルコントロールバルブとの間の部分のオイル漏れを抑制することを意図して、オイルの給排態様を変更する機能だけでなく、バルブタイミング可変機構の可動部材をカムシャフトに連結させる機能を有するオイルコントロールバルブが提案されている。この態様においては、オイルコントロールバルブのアクチュエータなど、可変装置の一部がチェーンケース側から取り付けられる。

このようにチェーンケース側から可変装置の一部を取り付ける態様の一例として、特許文献１にはソレノイドを挿入するための嵌合孔が設けられたチェーンケースが記載されている。

特開２００８−２８６２０７号公報

ところで吸気バルブのバルブタイミングを可変設定する可変装置と排気バルブのバルブタイミングを可変設定する可変装置との両方が内燃機関に設けられるとき、それらの可変装置の各々にはオイルコントロールバルブが設けられる。この態様において上述のようにチェーンケースに可変装置を取り付けるための取付孔を設ける場合には、チェーンケースには、吸気側の可変装置用の取付孔、及び排気側の可変装置用の取付孔の両方が形成されることとなるため、チェーンケースの剛性が低くなる。チェーンケースの剛性が低くなると、必然的にチェーンケースに発生する振動が大きくなり、オイルコントロールバルブのアクチュエータとして高い耐震性を有する特殊なアクチュエータが必要となる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気側及び排気側それぞれで可変装置用の取付孔が形成されるチェーンケースの剛性を高めることにある。

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。
上記課題を解決するチェーンケースは、内燃機関の機関本体に取り付けられてタイミングチェーンを収容するチェーンケースであって、前記内燃機関は、吸気バルブのカムシャフトとクランクシャフトとの相対回転位相を変更する吸気側可変装置と、排気バルブのカムシャフトとクランクシャフトとの相対回転位相を変更する排気側可変装置とを備え、前記チェーンケースは、前記吸気側可変装置を取り付けるための第１取付孔と、前記排気側可変装置を取り付けるための第２取付孔とを有し、当該チェーンケースの外側面から前記機関本体に対向する内側面に向かう方向を奥行方向とするとき、当該チェーンケースの外側面のうちの前記第１取付孔が設けられた第１取付面と前記第２取付孔が設けられた第２取付面との間には、前記第１取付面の奥行方向の位置と前記第２取付面の奥行方向の位置とを異ならせる段差が設けられている。

上記構成では、第１取付孔及び第２取付孔が形成されたチェーンケースには、第１取付孔が設けられた第１取付面と第２取付孔が設けられた第２取付面との間に段差が設けられている。このように段差が設けられることにより、チェーンケースの剛性、特に第１取付面及び第２取付面の剛性が高められる。このため、チェーンケースに生じる振動を低減することができる。

本発明にかかるチェーンケースの一実施形態について、チェーンケースが適用される内燃機関の概略構成を示すブロック図。同実施形態の内燃機関に設けられる吸気側可変装置の概略構成を示す側面図。同実施形態の内燃機関に設けられる排気側可変装置の概略構成を示す側面図。同実施形態のチェーンケースの概略構成を示す正面図。同実施形態のチェーンケースの概略構成を示す平面図。他の実施形態のチェーンケースの概略構成を示す正面図。同実施形態のチェーンケースの概略構成を示す平面図。他の実施形態のチェーンケースの概略構成を示す正面図。同実施形態のチェーンケースの概略構成を示す平面図。

以下、チェーンケースを具体化した一実施形態を説明する。
図１に示すように、内燃機関１０は、複数のシリンダが形成されたシリンダブロック１１の下部に、エンジンオイルを貯留するオイルパン１２を備えている。シリンダブロック１１の上部には、シリンダヘッド１３が設けられている。シリンダブロック１１及びシリンダヘッド１３は、機関本体１９を構成する。シリンダヘッド１３には、ヘッドカバー１８が装着されるとともに、吸気側カムシャフト１４及び排気側カムシャフト１５（図３参照）が回転可能に支持されている。吸気側カムシャフト１４は、その回転に伴って同吸気側カムシャフト１４に設けられたカムを回転させることにより吸気バルブを開閉動作する。排気側カムシャフト１５は、その回転に伴って同排気側カムシャフト１５に設けられたカムを回転させることにより排気バルブを開閉動作する。吸気側カムシャフト１４の端部に設けられたスプロケット及び排気側カムシャフト１５の端部に設けられたスプロケットには、クランクシャフト１７の動力を吸気側カムシャフト１４及び排気側カムシャフト１５に伝達するタイミングチェーン１６が掛装されている。

また、機関本体１９には、タイミングチェーン１６を収容するチェーンケース２０が取り付けられている。チェーンケース２０は、例えばアルミ合金等の金属材からなり、シリンダブロック１１及びシリンダヘッド１３のフロント部をシールする。オイルパン１２側からヘッドカバー１８側へ向かう方向を高さ方向、吸気側カムシャフト１４から排気側カムシャフト１５に向かう方向を幅方向、チェーンケース２０から機関本体１９に向かう方向を奥行方向Ｘとするとき、チェーンケース２０の奥行方向Ｘの長さ（厚み）は、高さ方向の長さ及び幅方向の長さに比べて小さい。また、チェーンケース２０は、一つの部材でもよいし、複数の部材が組み合わされて形成されていてもよい。

図２に示すように、吸気側カムシャフト１４には、吸気側バルブタイミング可変機構（以下、吸気側可変機構３１）が設けられている。吸気側可変機構３１が駆動されることで、クランクシャフト１７に対する吸気側カムシャフト１４の相対回転位相が変更されて、吸気バルブのバルブタイミングが変更される。

吸気側可変機構３１は、ケース３８内に図示しない減速機構及びリンク機構３２を備え、吸気側カムシャフト１４に連結されている。吸気側カムシャフト１４の先端には、スプロケット３３が設けられている。スプロケット３３には、タイミングチェーン１６を介してクランクシャフト１７の動力が伝達される。

リンク機構３２の一部であるカムプレート３４は、ピン３５を介して吸気側カムシャフト１４に連結され、吸気側カムシャフト１４の軸線Ｌ１を中心に回転する。なお、カムプレート３４と吸気側カムシャフト１４を一体的に形成してもよい。

吸気側可変機構３１には、電動モータ３６の出力軸３７が接続されている。吸気側可変機構３１及び電動モータ３６によって吸気側可変装置３０が構成される。電動モータ３６は、吸気側カムシャフト１４の軸線Ｌ１と同心軸となるように設けられている。電動モータ３６が正転することによって、リンク機構３２がスプロケット３３に対して相対的に回転し、クランクシャフト１７に対する吸気側カムシャフト１４の相対回転位相が進角側に変更される。また、電動モータ３６が逆転することによって、リンク機構３２がスプロケット３３に対して相対的に回転し、クランクシャフト１７に対する吸気側カムシャフト１４の相対回転位相が遅角側に変更される。

図３に示すように、排気側カムシャフト１５には、排気側バルブタイミング可変機構（以下、排気側可変機構４１）が設けられている。排気側可変機構４１が駆動されることで、クランクシャフト１７に対する排気側カムシャフト１５の相対回転位相が変更されて、排気バルブのバルブタイミングが変更される。

排気側可変機構４１は、複数のベーン４２を有する可動部材４３と、複数の突部４４を有するケース４５とを備えている。可動部材４３は、ケース４５内に回転可能に収容されている。ケース４５の突部４４は、径方向内側に突出している。これらのベーン４２及び突部４４との間の空間は、オイルが給排される進角側油圧室又は遅角側油圧室として機能する。進角側油圧室又は遅角側油圧室のオイルの給排により、可動部材４３がケース４５に対して相対回転し、排気側カムシャフト１５のクランクシャフト１７に対する相対回転位相が変更される。

ケース４５は、クランクシャフト１７からの動力が伝達されるスプロケット４６に対して固定されている。そのため、クランクシャフト１７の回転がスプロケット４６に伝達されると、スプロケット４６及びケース４５は、排気側カムシャフト１５の軸線Ｌ２を中心に回転するようになる。このスプロケット４６及びケース４５の回転は、ケース４５内のオイルを介して可動部材４３に伝達され、さらに排気側カムシャフト１５に伝達される。

排気側可変機構４１に対するオイルの給排は、オイルコントロールバルブ５０を通じて行われる。オイルコントロールバルブ５０は、略筒状のセンターボルト５１と、センターボルト５１内を移動可能に設けられたスプール５２とを備えている。センターボルト５１の排気側カムシャフト１５側の端部には、雄螺子が形成され、雄螺子は、排気側カムシャフト１５に形成された雌螺子に螺合している。また、可動部材４３は、センターボルト５１のうち排気側カムシャフト１５と反対側の端部に設けられたフランジ５６と、センターボルト５１の他方の端部を固定する支持部４７との間で固定されている。

センターボルト５１は、オイルパン１２からオイルを汲み上げるオイルポンプに接続する油路、オイルパン１２へオイルを排出する油路、進角側油圧室に接続する油路、遅角側油圧室に接続する油路にそれぞれ接続されるポート５３を有している。また、センターボルト５１内には、スプール５２を排気側カムシャフト１５とは反対側に付勢する付勢ばね５５が設けられている。

また、オイルコントロールバルブ５０に対して排気側カムシャフト１５と反対側には、アクチュエータ５４が設けられている。このアクチュエータ５４と排気側可変機構４１によって排気側可変装置４０が構成される。アクチュエータ５４は、ソレノイド等かからなり、通電によってスプール５２を、付勢ばね５５による付勢力に抗して排気側カムシャフト１５側に押圧する。アクチュエータ５４の押圧力を制御することにより、スプール５２は、アクチュエータ５４の押圧力と付勢ばね５５による付勢力とがつりあう位置に配置される。そして、スプール５２の位置を制御することによって、センターボルト５１に形成された各ポート５３と油路との接続状態が切り換えられる。

アクチュエータ５４の駆動によりオイルコントロールバルブ５０のスプール５２の位置が変更されると、可動部材４３がケース４５に対して相対回転する。これにより、クランクシャフト１７に対する排気側カムシャフト１５の相対回転位相が変化し、その変化に対応して排気バルブのバルブタイミングが変化するようになる。

上述したような構成の吸気側可変装置３０の電動モータ３６は、チェーンケース２０を貫通するように形成された取付孔を介して、チェーンケース２０内の吸気側可変機構３１に取り付けられる。また、排気側可変装置４０のアクチュエータ５４は、チェーンケース２０に貫通するように形成された取付孔を介して、チェーンケース２０内の排気側可変機構４１に取り付けられる。

次に図４を参照して、チェーンケース２０の構成について説明する。チェーンケース２０は、その縁を機関本体１９にボルトなどで固定することにより機関本体１９に固定される。また、チェーンケース２０の上部の右側には、吸気側可変装置３０を構成する電動モータ３６を取り付けるための第１取付孔２１が外側面２３から内側面２４に向かって貫通している。さらに、チェーンケース２０の上部の左側には、排気側可変装置４０を構成するアクチュエータ５４を取り付けるための第２取付孔２２が外側面２３から内側面２４に向かって貫通している。第１取付孔２１の外側には、電動モータ３６をボルトなどで固定するための孔６０が設けられている。第２取付孔２２の外側には、アクチュエータ５４をボルトなどで固定するための孔６１が設けられている。第１取付孔２１の直径は、外径の大きい電動モータ３６を装着するために第２取付孔２２の直径よりも大きくなっている。

第１取付孔２１と第２取付孔２２との間には、チェーンケース２０が折り曲げられることにより形成された段差２５が設けられている。段差２５は、オイルパン１２側からヘッドカバー１８側へ向かう高さ方向Ｙに延びている。なお、図４では、チェーンケース２０を簡素化して図示しているが、例えば、冷却水を循環させるポンプなどの部材を取り付けるための他の孔が形成されていてもよい。

図５に示すように、第１取付面２６と第２取付面２７との間に段差２５が形成されることによって、第１取付孔２１が形成された第１取付面２６は、第２取付孔２２が形成された第２取付面２７よりも奥行方向Ｘにおいて機関本体１９側に位置する。なお、第１取付孔２１の直径とチェーンケース２０の奥行方向の長さである厚さとの比率、第２取付孔２２の直径とチェーンケース２０の厚さとの比率は、図５に示される比率に限定されない。

また、チェーンケース２０のうち、第１取付孔２１及び第２取付孔２２が設けられた部分よりもオイルパン１２側をケース下部２８とするとき、ケース下部２８の外側面２３は、第１取付面２６と同一面とされる。すなわち、第２取付面２７が機関本体１９とは反対側へ突出している。

次に、チェーンケース２０の作用について説明する。このように、第１取付孔２１と第２取付孔２２との間に段差２５を設けることにより、チェーンケース２０の剛性、特に第１取付孔２１と第２取付孔２２とが形成されたケース上部の剛性を高めることができる。特に、電動モータ３６を駆動源とする吸気側可変装置３０を取り付けるための第１取付孔２１は直径が大きくなるため、第１取付面２６及び第２取付面２７を含む外側面が平らな面である場合には剛性が低くなりがちであるため、特に効果を発揮できる。チェーンケース２０は、その高さ及び幅に対して厚さが小さいため、奥行方向と略平行な方向に振動が生じやすいが、上述したようにチェーンケース２０の剛性が高められることで、走行時の車体の振動、機関本体１９の駆動などに起因するチェーンケース２０の振動を低減することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）チェーンケース２０には、吸気側可変装置３０を取り付けるための第１取付孔２１及び排気側可変装置４０を取り付けるための第２取付孔２２が形成されている。このチェーンケース２０には、第１取付孔２１が設けられた第１取付面２６と第２取付孔２２が設けられた第２取付面２７との間に段差２５が設けられている。このように段差２５が設けられることにより、チェーンケース２０の剛性、特に第１取付面２６及び第２取付面２７の剛性が高められる。このため、チェーンケース２０に生じる振動も低減することができる。

なお、上記各実施形態は、以下のような形態をもって実施することもできる。
・図６に示すように、チェーンケース２０のうち、第１取付面２６及び第２取付面２７よりも下側の部分をケース下部２８とするとき、第１取付面２６の奥行方向の位置、第２取付面２７の奥行方向の位置、ケース下部２８の奥行方向の位置を、互いに異なる位置としてもよい。

すなわち図７に示すように、第２取付面２７を奥行方向Ｘにおいて機関本体１９側から最も離れた位置に配置し、第１取付面２６を奥行方向において最も機関本体１９側となる位置に配置する。また、ケース下部２８の外側面２３は、奥行方向Ｘにおいて第１取付面２６と第２取付面２７との間の位置に配置する。第１取付面２６と第２取付面２７との間には段差２５が設けられ、第１取付面２６及び第２取付面２７とケース下部２８との間にも段差２９（図６参照）が設けられる。また、チェーンケース２０の板厚を異ならせることによって、段差２５，２９を形成してもよいし（図７参照）、チェーンケース２０を折り曲げることにより段差２５，２９を形成してもよい。このようにしてもチェーンケース２０の剛性を高めることができる。

・図８及び図９に示すように、第２取付面２７及びケース下部２８の外側面２３を同一面とし、第１取付面２６を第２取付面２７よりも奥行方向Ｘにおいて機関本体１９側に配置してもよい。このようにしてもチェーンケース２０の剛性を高めることができる。

・上記実施形態の吸気側可変装置３０及び排気側可変装置４０は一例であって、上述した構成以外のものであってもよい。
・上記実施形態及び他の実施形態（図９）では、チェーンケース２０を折り曲げることにより段差２５を形成しているが、チェーンケース２０の厚さを変更したり、複数の部材を組み合わせることにより段差２５を形成してもよい。

・上記実施形態及び他の実施形態では、吸気側に電動モータ３６を駆動源とする吸気側可変装置３０を設け、排気側に油圧式の排気側可変装置４０を設けたが、吸気側及び排気側の両方に電動モータ３６を駆動源とするバルブタイミング可変装置を設けてもよい。又は、吸気側及び排気側の両方に油圧式のバルブタイミング可変装置を設けてもよい。又は、吸気側に油圧式のバルブタイミング可変装置を設け、排気側に電動モータ３６を駆動源とするバルブタイミング可変装置を設けてもよい。

１０…内燃機関、１１…シリンダブロック、１２…オイルパン、１３…シリンダヘッド、１４…吸気側カムシャフト、１５…排気側カムシャフト、１６…タイミングチェーン、１７…クランクシャフト、１８…ヘッドカバー、１９…機関本体、２０…チェーンケース、２１…第１取付孔、２２…第２取付孔、２３…外側面、２４…内側面、２５…段差、２６…第１取付面、２７…第２取付面、２８…ケース下部、２９…段差、３０…吸気側可変装置、３１…吸気側可変機構、３２…リンク機構、３３…スプロケット、３４…カムプレート、３５…ピン、３６…電動モータ、３７…出力軸、３８…ケース、４０…排気側可変装置、４１…排気側可変機構、４２…ベーン、４３…可動部材、４４…突部、４５…ケース、４６…スプロケット、４７…支持部、５０…オイルコントロールバルブ、５１…センターボルト、５２…スプール、５３…ポート、５４…アクチュエータ、５５…付勢ばね、５６…フランジ、６０，６１…孔。

Claims

内燃機関の機関本体に取り付けられてタイミングチェーンを収容するチェーンケースにおいて、
前記内燃機関は、吸気バルブのカムシャフトとクランクシャフトとの相対回転位相を変更する吸気側可変装置と、排気バルブのカムシャフトとクランクシャフトとの相対回転位相を変更する排気側可変装置とを備え、
前記チェーンケースは、前記吸気側可変装置を取り付けるための第１取付孔と、前記排気側可変装置を取り付けるための第２取付孔とを有し、当該チェーンケースの外側面から前記機関本体に対向する内側面に向かう方向を奥行方向とするとき、当該チェーンケースの外側面のうちの前記第１取付孔が設けられた第１取付面と当該チェーンケースの外側面のうちの前記第２取付孔が設けられた第２取付面との間には、前記第１取付面の奥行方向の位置と前記第２取付面の奥行方向の位置とを異ならせる段差が設けられている
ことを特徴とするチェーンケース。