JP2017219104A - 内燃機関の潤滑構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成によって張力付与装置の接触部と案内部材との接触部位が磨耗することを防止できる内燃機関の潤滑構造を提供すること。【解決手段】エンジン１の潤滑構造によれば、チェーンガイド１４の上面には、タイミングチェーン９に対向する幅方向の一端１４ｂからタイミングチェーン９から離れた他端１４ｃに向かって下方に傾斜する傾斜面１４Ａが形成されており、傾斜面１４Ａの他端１４ｃがチェーンガイド１４と接触部１５ｂとの接触部位２０に対して鉛直方向の略上方に位置するようにチェーンガイド１４が設置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の潤滑構造に関する。

一般に、自動車等の車両に搭載される内燃機関においては、内燃機関のカムシャフトを駆動するためのタイミングチェーンを所定の軌道上を移動するように案内するチェーンガイドが設けられている。チェーンガイドは、テンショナ装置によって張力が付与されている。

従来のテンショナ装置を備えた内燃機関としては、例えば、特許文献１に記載されたタイミングトレーン機構が知られている。
このタイミングトレーン機構は、タイミングチェーンに摺接するシューと、シューをタイミングチェーンに向かって付勢する油圧式のテンショナ装置とを備えている。テンショナ装置は、油圧室を有するシリンダと、シューに接触し、油圧によってシューをタイミングチェーンに向かって付勢するピストンとを備えている。

特許第５３６４１２７号公報

このような従来のタイミングトレーン機構にあっては、シューとピストンとの接触部位を積極的に潤滑していないので、シューとピストンの接触部位が磨耗してしまう。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、簡易な構成によって張力付与装置の接触部と案内部材との接触部位が磨耗することを防止できる内燃機関の潤滑構造を提供することを目的とするものである。

本発明は、クランクシャフトに連結されるクランクスプロケットと、カムシャフトに連結されるカムスプロケットと、 前記クランクスプロケットおよび前記カムスプロケットに巻き付けられ、前記クランクシャフトの駆動力を前記カムシャフトに伝達するタイミングチェーンと、 前記タイミングチェーンに接触し、前記タイミングチェーンが所定の軌道上を移動するように案内する案内部材と、前記案内部材に接触する接触部を有し、前記案内部材を前記タイミングチェーンに向かって付勢することにより、前記タイミングチェーンに張力を付与する張力付与装置とを含んで構成される内燃機関に設けられ、前記案内部材と前記接触部との接触部位に潤滑油を供給する潤滑構造であって、前記案内部材の上面に前記タイミングチェーンに対向する幅方向の一端から前記タイミングチェーンから離れた幅方向の他端に向かって下方に傾斜する傾斜面が形成されており、前記傾斜面の他端が前記案内部材と前記接触部との接触部位に対して鉛直方向の略上方に位置するように前記案内部材が設置される。

このように本発明によれば、簡易な構成によって張力付与装置の接触部と案内部材との接触部位が磨耗することを防止できる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造を示す図であり、エンジンの要部側面図である。 図２は、本発明の一実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造を示す図であり、排気カムギヤとチェーンガイド付近を示すエンジンの要部斜視図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造を示す図であり、排気カムギヤとチェーンガイド付近を示すエンジンの要部側面図である。

以下、本発明に係る内燃機関の潤滑構造の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図３は、本発明の一実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造を示す図である。なお、図１〜図３において、上下左右方向は、車両に搭乗する運転者から見た方向を示しており、各図を用いて部材が移動する方向を表現するときには、車両に搭乗する運転者から見た方向に従う。

まず、構成を説明する。
図１において、内燃機関としてのエンジン１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２の上部に設けられたシリンダヘッド３と、シリンダブロック２の底部に設けられ、オイルが貯留される図示しないオイルパンとを備えている。

本実施の形態のエンジン１は、例えば、車両の前方の図示しないエンジンルーム内において縦置きで搭載されており、本実施の形態の車両は、フロントエンジンリヤドライブ（ＦＲ）式の車両である。

シリンダブロック２には図示しないシリンダ内に往復移動自在に収容された図示しないピストンと、ピストンの上下運動を回転運動に変換するクランクシャフト４等が収容されている。シリンダブロック２の下部にはクランクシャフト４を収容するクランクケース２Ａが一体的に設けられており、クランクケース２Ａにはクランクシャフト４を回転自在に支持するクランクハウジング５が取付けられている。

シリンダヘッド３は、クランクシャフト４の回転軸方向に沿って延び、図示しない吸気カムを有する吸気カムシャフト６と、吸気カムシャフト６と平行に配置されてクランクシャフト４の回転軸方向に沿って延び、排気カム７Ａ（図２参照）を有する排気カムシャフト７とを備えている。本実施の形態の吸気カムシャフト６は、本発明の第１のカムシャフトを構成し、排気カムシャフト７は、本発明の第２のカムシャフトを構成する。

シリンダヘッド３には図示しない吸気ポートおよび図示しない排気ポートが形成されており、吸気ポートおよび排気ポートは、吸気カムおよび排気カム７Ａの回転に伴って駆動される図示しない吸気バルブおよび排気バルブによって開閉される。
吸気カムシャフト６の延びる方向の端部にはカムスプロケット８が設けられており、カムスプロケット８にはタイミングチェーン９が巻き掛けられている。

クランクシャフト４の延びる方向の端部にはクランクスプロケット１０が設けられており、クランクスプロケット１０にはタイミングチェーン９が巻き掛けられている。これにより、クランクシャフト４の回転は、クランクスプロケット１０からタイミングチェーン９を介してカムスプロケット８に伝達される。

カムスプロケット８よりもシリンダヘッド３側において吸気カムシャフト６の延びる方向の端部には吸気カムギヤ１１が設けられている。排気カムシャフト７の延びる方向の端部には排気カムギヤ１２が設けられており、排気カムギヤ１２は、吸気カムギヤ１１に噛み合っている。

これにより、カムスプロケット８が回転すると、吸気カムシャフト６が回転し、吸気カムシャフト６の回転が吸気カムギヤ１１から排気カムギヤ１２を介して排気カムシャフト７に伝達される。このため、１つのカムスプロケット８の回転によって吸気カムシャフト６および排気カムシャフト７が回転する。

吸気カムシャフト６および排気カムシャフト７によって吸気カムおよび排気カムが回転すると、吸気バルブおよび排気バルブがそれぞれ吸気ポートおよび排気ポートを開閉することで、シリンダの上部に形成された燃焼室と吸気ポートおよび排気ポートとを連通および遮断する。

このように、吸気バルブおよび排気バルブがクランクシャフト４の回転に応じて作動される。本実施の形態の吸気カムギヤ１１は、本発明の第１のカムギヤを構成し、排気カムギヤ１２は、本発明の第２のカムギヤを構成する。

本実施形態のタイミングチェーン９は、図１中、時計回転方向に移動する。タイミングチェーン９の左側、すなわち、クランクスプロケット１０に対してタイミングチェーン９の走行方向上流側にはチェーンガイド１３が設けられている。チェーンガイド１３は、タイミングチェーン９の延びる方向に沿って延びており、側面がタイミングチェーン９に接触している。

タイミングチェーン９の右側、すなわち、クランクスプロケット１０に対してタイミングチェーン９の走行方向下流側にはチェーンガイド１４が設けられている。チェーンガイド１４は、タイミングチェーン９の延びる方向に沿って延びており、側面がタイミングチェーン９に接触している。
これらチェーンガイド１３、１４は、タイミングチェーン９を両側から挟み込むように保持することで、所定の軌道上を移動するようにタイミングチェーン９の移動を案内する。

チェーンガイド１４の上部には揺動軸１４ａが設けられており、チェーンガイド１４は、揺動軸１４ａを中心に左右方向に揺動する。
シリンダブロック２には油圧式のテンショナ装置１５が設けられている。テンショナ装置１５は、シリンダブロック２に固定された油圧シリンダ１５Ａと、油圧シリンダ１５Ａから突出するピストン１５Ｂとを備えており、ピストン１５Ｂの先端に設けられた接触部１５ｂがチェーンガイド１４に当接している。

油圧シリンダ１５Ａにはシリンダブロック２に形成された図示しないオイル通路から高圧のオイルが供給される。これにより、油圧シリンダ１５Ａからピストン１５Ｂが押し出され、ピストン１５Ｂがチェーンガイド１４を押圧する。

チェーンガイド１４は、ピストン１５Ｂによって押圧されると、揺動軸１４ａを支点にしてタイミングチェーン９に向かって付勢されることにより、タイミングチェーン９に一定の強さの張力を付与する。

これにより、タイミングチェーン９は、撓むことなく所定の軌道上を移動し、クランクスプロケット１０からカムスプロケット８に駆動力を伝達する。本実施の形態のチェーンガイド１４は、本発明の案内部材を構成し、テンショナ装置１５は、本発明の張力付与装置を構成する。
本実施の形態のチェーンガイド１４は、例えば、樹脂から構成されており、ピストン１５Ｂは、例えば、金属から構成されている。

シリンダブロック２およびシリンダヘッド３の前側側面２Ｂ、３Ａの幅方向両側（左右方向両側）には一対の内側壁１７、１８が形成されており、内側壁１７、１８は、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３の前側側面２Ｂ、３Ａから前方に突出している。

カムスプロケット８、タイミングチェーン９、クランクスプロケット１０、チェーンガイド１３、１４およびテンショナ装置１５は、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３の前側面２Ｂ、３Ａおよび内側壁１７、１８によって囲まれる空間１９に設置されている。本実施の形態の前側側面２Ｂは、本発明のシリンダブロックの側面を構成し、前側側面３Ａは、本発明のシリンダヘッドの側面を構成する。

図１〜図３において、チェーンガイド１４の上面には傾斜面１４Ａが形成されている。傾斜面１４Ａは、タイミングチェーン９に対向する幅方向（左右方向）の一端１４ｂからタイミングチェーン９から離れた幅方向の他端１４ｃに向かって下方に傾斜している。すなわち、本実施の形態の傾斜面１４Ａは、車両の左方から右方に向かって下方に傾斜している。

チェーンガイド１４は、傾斜面１４Ａの他端１４ｃがチェーンガイド１４と接触部１５ｂとの接触部位２０に対して鉛直方向の略上方に位置するように設置されている。なお、本実施の形態の鉛直方向としては、水平面に対して直交する方向だけに限らず、水平面に対してある程度の傾斜角で傾斜する方向も含む。
排気カムシャフト７は、チェーンガイド１４よりも上方に設置されており、チェーンガイド１４は、排気カムギヤ１２の右端１２ａよりも吸気カムシャフト６側に設置されている。

排気カムシャフト７の内部にはオイル通路７Ｂが形成されており、オイル通路７Ｂは、排気カムシャフト７の軸線方向に延びている。オイル通路７Ｂは、シリンダヘッド３に設けられた図示しないオイル通路に連通しており、オイル通路７Ｂにはシリンダヘッド３に設けられたオイル通路からオイルが供給される。

なお、排気カムシャフト７にはオイル通路７Ｂに連通するように半径方向に延びるオイル通路が形成されており、このオイル通路は、オイル通路７Ｂに供給されたオイルを排気カム７Ａに供給する。

オイル通路７Ｂは、排気カムシャフト７の延びる方向の端部に形成された開口部７ｂを有する。オイル通路７Ｂを流れるオイルは、開口部７ｂを通して下方に導かれ、傾斜面１４Ａに接触する。したがって、本実施の形態の排気カムシャフト７とチェーンガイド１４とは、開口部７ｂから排出されるオイルが傾斜面１４Ａに接触するように設置されている。すなわち、開口部７ｂと傾斜面１４Ａとが鉛直軸に対して重なるように排気カムシャフト７とチェーンガイド１４とが設置されている。

チェーンガイド１４は、内側壁１７に対向しており、内側壁１７は、傾斜面１４Ａの他端１４ｃと、接触部位２０とを結んだ鉛直方向の仮想線２１に対してチェーンガイド１４から右方に離れた位置に形成されている。

次に、作用を説明する。
ピストン１５Ｂの接触部１５ｂは、チェーンガイド１４に接触しており、チェーンガイド１４がピストン１５Ｂによって押圧されると、チェーンガイド１４は、揺動軸１４ａを支点にしてタイミングチェーン９に向かって付勢される。これにより、タイミングチェーン９に一定の強さの張力が付与される。

ピストン１５Ｂの接触部１５ｂは、油圧シリンダ１５Ａに供給される油圧を受けてチェーンガイド１４側に荷重を印加するとともに、チェーンガイド１４を介してタイミングチェーン９の張力による荷重を受ける。

このため、接触部１５ｂとチェーンガイド１４の接触部位２０が摺動して磨耗することがある。特に、本実施の形態のチェーンガイド１４が樹脂から構成され、当接部１５ｂが金属から構成されているので、接触部１５ｂに比べてチェーンガイド１４が磨耗し易い。このため、接触部位２０をオイルによって潤滑して、接触部位２０が磨耗することを防止する必要がある。

本実施の形態のエンジン１の潤滑構造によれば、チェーンガイド１４の上面には、タイミングチェーン９に対向する幅方向の一端１４ｂからタイミングチェーン９から離れた幅方向の他端１４ｃに向かって下方に傾斜する傾斜面１４Ａが形成されており、傾斜面１４Ａの他端１４ｃがチェーンガイド１４と接触部１５ｂとの接触部位２０に対して鉛直方向の略上方に位置するようにチェーンガイド１４が設置されている。

これにより、排気カムシャフト７の開口部７ｂから排出されるオイルを傾斜面１４Ａに接触させ、傾斜面１４Ａに沿って一端１４ｂ側から他端１４ｃに導いた後、接触部位２０に滴下させることができる。

このため、チェーンガイド１４に傾斜面１４Ａを形成するだけの簡易な構成によってチェーンガイド１４と接触部１５ｂとの接触部位２０とを潤滑することができ、接触部位２０が磨耗することを防止できる。

なお、ピストン１５Ｂは、金属ではなく、樹脂から構成されてもよく、チェーンガイド１４は、樹脂ではなく金属から構成されてもよい。ピストン１５Ｂおよびチェーンガイド１４の材料は、金属や樹脂に限定されるものではない。

また、傾斜面１４Ａに接触させたオイルの一部を傾斜面１４Ａに沿って他端１４ｃ側から一端１４ｂ側に導いた後、チェーンガイド１４とタイミングチェーン９の接触部位に供給することができる。このため、チェーンガイド１４とタイミングチェーン９の接触部位を潤滑することができる。

また、本実施の形態のエンジン１の潤滑構造によれば、シリンダヘッド３に回転自在に支持された吸気カムシャフト６および排気カムシャフト７を備えている。さらに、吸気カムシャフト６の延びる方向の端部に吸気カムギヤ１１が設けられ、排気カムシャフト７の延びる方向の端部に吸気カムギヤ１１に噛み合う排気カムギヤ１２が設けられている。これに加えて、カムスプロケット８が吸気カムシャフト６に設けられている。

これにより、チェーンガイド１４を、排気カムギヤ１２の右端１２ａよりも吸気カムシャフト６側に設置することができる。このため、吸気カムシャフト６および排気カムシャフト７の延びる方向と直交する方向のエンジン１の幅（左右方向長さ）を短くすることができ、エンジン１を小型化できる。

これに加えて、タイミングチェーン９を排気カムギヤ１２の右端１２ａよりも吸気カムシャフト６側に設置することで、タイミングチェーン９を内側壁１７から吸気カムシャフト６側に離すことができ、傾斜面１４Ａからオイルを下方に誘導するためのスペースを十分に確保できる。

また、本実施の形態のエンジン１の潤滑構造によれば、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３の前側側面２Ｂ、３Ａの幅方向の両側に前側側面２Ｂ、３Ａから外方（前方）に突出する一対の内側壁１７、１８が設けられており、チェーンガイド１４が内側壁１７に対向するようにして前側側面２Ｂ、３Ａと内側壁１７、１８とによって囲まれる空間１９に設置されている。

さらに、タイミングチェーン９を排気カムギヤ１２の右端１２ａよりも吸気カムシャフト６側に設置することで、内側壁１７が、傾斜面１４Ａの他端１４ｃと、接触部位２０とを結んだ鉛直方向の仮想線２１に対してチェーンガイド１４から離れた位置に形成されている。

これにより、傾斜面１４Ａからオイルを下方に誘導するためのスペースを十分に確保して、オイルが内側壁１７によって遮られることを防止でき、接触部位２０に確実に誘導することができる。

これに加えて、吸気カムシャフト６および排気カムシャフト７の延びる方向と直交する方向のエンジン１の幅が長くなったとしても、エンジン１が大型化するのを抑制しつつ、傾斜面１４Ａからオイルを下方に誘導するためのスペースを十分に確保できる。

また、本実施の形態のエンジン１の潤滑構造によれば、チェーンガイド１４よりも上方に設置された排気カムシャフト７の内部にオイル通路７Ｂが形成されており、オイル通路７Ｂが、排気カムシャフト７の延びる方向の端部に形成された開口部７ｂを有する。

さらに、開口部７ｂから排出されるオイルが傾斜面１４Ａに接触するように排気カムシャフト７とチェーンガイド１４とが設置されている。すなわち、開口部７ｂと傾斜面１４Ａとが鉛直軸に対して重なるように排気カムシャフト７とチェーンガイド１４とが設置されている。

これにより、排気カムシャフト７に形成されたオイル通路７Ｂから開口部７ｂを通して傾斜面１４Ａにオイルを供給できる。このため、接触部位２０を潤滑するための専用のオイル供給装置を設けることや、シリンダブロック２やシリンダヘッド３にオイル供給通路を新規に形成することを不要にできる。このため、エンジン１の製造コストが増加することや製造が面倒になることを防止できる。

なお、本実施の形態のエンジン１の潤滑構造は、オイル通路７Ｂから開口部７ｂを通して傾斜面１４Ａにオイルを供給しているが、これに限定されるものではない。例えば、空間１９にはタイミングチェーン９とカムスプロケット８およびクランクスプロケット１０とを潤滑するためのオイルが存在する。このオイルは、タイミングチェーン９とカムスプロケット８との接触部位から傾斜面１４Ａに導かれるので、このオイルを傾斜面１４Ａから接触部位２０に供給してもよい。

また、本実施の形態の潤滑構造は、シリンダヘッド３に２つのカムシャフトを有するＤＯＨＣ（Double Over Head Camshaft）方式のエンジン１に適用されているが、これに限定されるものではなく、ＳＯＨＣ（Single Over Head Camshaft）方式のエンジンに適用されてもよい。

また、本実施の形態のエンジン１は、クランクシャフト４の駆動力を１つのカムスプロケット８から吸気カムギヤ１１および排気カムギヤ１２に伝達しているが、これに限定されるものではない。

例えば、吸気カムシャフト６および排気カムシャフト７の延びる方向の端部にそれぞれカムスプロケットを設け、このカムスプロケットとクランクスプロケットとにタイミングチェーン９を巻き付けてもよい。

この場合には、クランクシャフト４の駆動力をタイミングチェーンから２つのカムスプロケットに伝達することで、吸気カムシャフト６および排気カムシャフト７を回転することができる。

本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１...エンジン（内燃機関）、２...シリンダブロック、２Ｂ...前側側面（シリンダブロックの側面）、３...シリンダヘッド、３Ａ...前側側面（シリンダブロックの側面）、６...吸気カムシャフト（第１のカムシャフト）、７...排気カムシャフト（第２のカムシャフト）、７Ｂ...オイル通路、７ｂ...開口部（オイル通路の開口部）、８...カムスプロケット、９...タイミングチェーン、１０...クランクスプロケット、１１...吸気カムギヤ（第１のカムギヤ）、１２...排気カムギヤ（第２のカムギヤ）、１４...チェーンガイド、１４Ａ...傾斜面（チェーンガイドの傾斜面）、１４ｂ...一端（傾斜面の一端）、１４ｃ...他端（傾斜面の他端）、１５...テンショナ装置（張力付与装置）、１５ｂ...接触部（張力付与装置の接触部）、１７，１８...内側壁（シリンダブロックとシリンダヘッドとの内側壁）、１９...空間、２０...接触部位、２１...仮想線

Claims (5)

1. クランクシャフトに連結されるクランクスプロケットと、
   カムシャフトに連結されるカムスプロケットと、
   前記クランクスプロケットおよび前記カムスプロケットに巻き付けられ、前記クランクシャフトの駆動力を前記カムシャフトに伝達するタイミングチェーンと、
   前記タイミングチェーンに接触し、前記タイミングチェーンが所定の軌道上を移動するように案内する案内部材と、
   前記案内部材に接触する接触部を有し、前記案内部材を前記タイミングチェーンに向かって付勢することにより、前記タイミングチェーンに張力を付与する張力付与装置とを含んで構成される内燃機関に設けられ、前記案内部材と前記接触部との接触部位に潤滑油を供給する潤滑構造であって、
   前記案内部材の上面に、前記タイミングチェーンに対向する幅方向の一端から前記タイミングチェーンから離れた幅方向の他端に向かって下方に傾斜する傾斜面が形成されており、
   前記傾斜面の他端が前記案内部材と前記接触部との接触部位に対して鉛直方向の略上方に位置するように前記案内部材が設置されていることを特徴とする内燃機関の潤滑構造。
2. 前記カムシャフトが、前記シリンダヘッドに回転自在に支持された第１のカムシャフトおよび第２のカムシャフトを備えており、
   前記第１のカムシャフトの延びる方向の端部に第１のカムギヤが設けられており、
   前記第２のカムシャフトの延びる方向の端部に、前記第１のカムギヤに噛み合う第２のカムギヤが設けられており、
   前記カムスプロケットが前記第１のカムシャフトおよび前記第２のカムシャフトのいずれか一方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の潤滑構造。
3. 前記第１のカムシャフトおよび前記第２のカムシャフトのいずれか他方は、前記案内部材よりも上方に設置されており、
   前記第１のカムシャフトおよび前記第２のカムシャフトのいずれか他方の内部にオイル通路が形成されており、
   前記オイル通路は、前記第１のカムシャフトおよび前記第２のカムシャフトのいずれか他方の延びる方向の端部に形成された開口部を有し、
   前記開口部から排出されるオイルが前記傾斜面に接触するように前記第１のカムシャフトおよび前記第２のカムシャフトのいずれか他方と前記案内部材とが設置されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の潤滑構造。
4. 前記開口部と前記傾斜面とは、鉛直軸に対して重なることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の潤滑構造。
5. 前記シリンダヘッドの下部に設けられたシリンダブロックを有し、
   前記シリンダブロックおよび前記シリンダヘッドの側面の幅方向の両側には前記シリンダブロックおよび前記シリンダヘッドの側面から外方に突出する一対の内側壁が設けられており、
   前記案内部材は、前記一対の内側壁の一方と対向するようにして前記シリンダブロックおよびシリンダヘッドの側面と前記一対の内側壁によって囲まれる空間に設置されており、
   前記一対の内側壁の一方は、前記傾斜面の他端と、前記接触部位とを結んだ鉛直方向の仮想線に対して前記案内部材から離れた位置に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関の潤滑構造。

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