JP2018131955A - Timing belt system of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンのタイミングベルトシステムにおける潤滑技術に関する。 The present invention relates to a lubrication technique in an engine timing belt system.
車両等に用いられるエンジンのクランクシャフトからカムシャフトに駆動力を伝達する手段として、タイミングチェーンやタイミングベルトが多く用いられている。
このうち、タイミングベルトは、例えば樹脂で形成されており、タイミングチェーンと比較して一般的に騒音が抑えられものの耐久性が低く、長期間の運転で交換が必要となる可能性がある。
Timing chains and timing belts are often used as means for transmitting driving force from a crankshaft of an engine used in a vehicle or the like to a camshaft.
Among them, the timing belt is made of, for example, resin, and generally has low noise compared to the timing chain, but has low durability and may need to be replaced after a long period of operation.
特許文献1には、タイミングベルトを使用したカムシャフトの駆動システムであるタイミングベルトシステムの一例が開示されている。特許文献1のタイミングベルトシステムは、エンジン本体の側面から突出したカムシャフトの一端部とクランクシャフトの一端部に夫々スプロケットを備え、これらのスプロケットにタイミングベルトを掛け回して構成され、クランクシャフトの回転に伴ってカムシャフトを回転させる。更に、エンジン本体の側面に、スプロケット及びタイミングベルトを覆うカバーが設けられている。 Patent Document 1 discloses an example of a timing belt system that is a camshaft drive system using a timing belt. The timing belt system of Patent Document 1 includes sprockets at one end of a camshaft projecting from the side surface of the engine body and one end of the crankshaft, and the timing belt is wound around these sprockets to rotate the crankshaft. Along with this, the camshaft is rotated. Further, a cover that covers the sprocket and the timing belt is provided on a side surface of the engine body.
また、近年では、タイミングベルトシステムにおいて、潤滑油が流動する空間でタイミングベルトとスプロケットを使用する技術が開発されている。 In recent years, in the timing belt system, a technique for using a timing belt and a sprocket in a space where lubricating oil flows has been developed.
しかしながら、上記のように潤滑油が流動する空間でタイミングベルトとスプロケットを使用して、タイミングベルトの噛み合い部に潤滑油を供給する構造とすると、例えば冷態始動時のように潤滑油の温度が低下してタイミングベルトやスプロケットに付着している潤滑油の粘度が増加している場合には、タイミングベルトとスプロケットとの摩擦力が増加し、タイミングベルトの寿命を低下、あるいはタイミングベルト歯面に潤滑油の冷えた塊が存在するとスプロケットとの噛み合いがイレギュラーとなり、タイミングベルト破損や歯飛びさせてしまう可能性がある。 However, if the timing belt and sprocket are used in the space where the lubricating oil flows as described above and the lubricating oil is supplied to the meshing portion of the timing belt, the temperature of the lubricating oil is, for example, as during cold start. If the viscosity of the lubricating oil adhering to the timing belt or sprocket increases and the frictional force between the timing belt and sprocket increases, the life of the timing belt decreases, or the timing belt tooth surface If there is a cold lump of lubricating oil, the meshing with the sprocket becomes irregular, which may cause timing belt breakage or tooth skipping.
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エンジンのタイミングベルトシステムにおいて、タイミングベルトやスプロケットへの潤滑油の過度な付着を防止して、冷態始動時での摩擦を低下させることにある。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to prevent excessive adhesion of lubricating oil to the timing belt and the sprocket in the engine timing belt system, thereby cooling the engine. It is to reduce the friction at the start of the state.
上記の目的を達成するため、本発明のエンジンのタイミングベルトシステムは、エンジンのクランクシャフトに設けられたクランクスプロケットと、カムシャフトに設けられたカムスプロケットと、にタイミングベルトを掛け回し、前記クランクスプロケット、前記カムスプロケット及び前記タイミングベルトが存在する空間に潤滑油が流入する環境で、前記クランクシャフトと前記カムシャフトとの間で動力を伝達するエンジンのタイミングベルトシステムであって、前記タイミングベルトに接触する回転部品に、当該回転部品に付着している潤滑油を前記タイミングベルトの移動位置の外方に導いて当該回転部品から潤滑油を低減させる油排出手段を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an engine timing belt system according to the present invention includes a crank sprocket provided on a crankshaft of an engine and a cam sprocket provided on a camshaft. A timing belt system for an engine that transmits power between the crankshaft and the camshaft in an environment where lubricating oil flows into a space where the cam sprocket and the timing belt exist, and is in contact with the timing belt The rotating part is provided with an oil discharge means for guiding the lubricating oil adhering to the rotating part to the outside of the moving position of the timing belt to reduce the lubricating oil from the rotating part.
また、好ましくは、前記回転部品は、外周面に前記タイミングベルトと噛み合う歯部を有するスプロケットまたはプーリであり、前記油排出手段は、隣り合う2つの前記歯部の間の歯底部から潤滑油を排出する排出口を有するとよい。
また、好ましくは、前記油排出手段は、前記排出口よりも前記回転部品の軸芯側に配置され、前記排出口から排出された潤滑油を導くガイド部材を有し、前記ガイド部材は、上下方向に傾斜し、前記ガイド部材の下方側の端部は、前記タイミングベルトの移動位置よりも外方に突出しているとよい。
Preferably, the rotating component is a sprocket or a pulley having a tooth portion that meshes with the timing belt on an outer peripheral surface, and the oil discharging means removes lubricating oil from a tooth bottom portion between two adjacent tooth portions. It is good to have a discharge port to discharge.
Preferably, the oil discharge means includes a guide member that is disposed closer to the shaft core side of the rotating component than the discharge port and guides the lubricating oil discharged from the discharge port. It is preferable that the lower end portion of the guide member protrudes outward from the moving position of the timing belt.
また、好ましくは、前記タイミングベルトの背面を支持するプーリの外周面に、上下方向に傾斜するように配置され、前記プーリに付着している潤滑油を当該プーリの幅方向外方に導く溝を設けるとよい。
また、好ましくは、前記タイミングベルトの歯部、及び当該歯部に噛み合う前記接触部材の歯部は、前記タイミングベルトの延長方向に傾斜しつつ幅方向に延び、前記タイミングベルトの歯部が上下方向に傾斜するように配置されるとよい。
Preferably, a groove that is arranged on the outer peripheral surface of the pulley that supports the back surface of the timing belt so as to incline in the vertical direction and guides the lubricating oil adhering to the pulley outward in the width direction of the pulley. It is good to provide.
Preferably, the tooth portion of the timing belt and the tooth portion of the contact member meshing with the tooth portion extend in the width direction while being inclined in the extending direction of the timing belt, and the tooth portion of the timing belt is in the vertical direction. It is good to arrange so that it may incline.
本発明のエンジンのタイミングベルトシステムによれば、タイミングベルトに接触する回転部品に、当該回転部品に付着している潤滑油をタイミングベルトの移動位置の外方に導いて当該回転部品から潤滑油を低減させる油排出手段を備えたので、タイミングベルトと回転部品との間に付着する潤滑油を低減させてエンジンを作動させることができる。したがって、例え低温環境下で潤滑油の粘度が上昇したとしても、タイミングベルトの駆動の際の摺動抵抗を抑えることができる。これにより、タイミングベルトの負荷を抑制し、タイミングベルトの寿命を向上させることができる。 According to the timing belt system of the engine of the present invention, the lubricating oil adhering to the rotating part is guided to the rotating part that contacts the timing belt to the outside of the moving position of the timing belt, and the lubricating oil is supplied from the rotating part. Since the oil discharging means for reducing is provided, it is possible to operate the engine by reducing the lubricating oil adhering between the timing belt and the rotating parts. Therefore, even when the viscosity of the lubricating oil increases in a low temperature environment, the sliding resistance when driving the timing belt can be suppressed. Thereby, the load of a timing belt can be suppressed and the lifetime of a timing belt can be improved.
以下、本発明を具体化したエンジンのタイミングベルトシステムの一実施形態を説明する。
本実施形態のタイミングベルトシステム2を適用したエンジン1は、例えば車両に搭載された走行駆動用エンジンである。
図1は本発明の実施形態のエンジン1のタイミングベルトシステム2の概略構造を示す斜視図である。本図では、タイミングベルト3及びタイミングベルトカバー4の取り付け状態を示している。図2は、本実施形態におけるタイミングベルトシステム2の構造を示すエンジン1の側面図である。
Hereinafter, an embodiment of an engine timing belt system embodying the present invention will be described.
An engine 1 to which the
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of a
図1、2に示すように、エンジン1の側面には、タイミングベルトシステム2が備えられている。タイミングベルトシステム2は、カムスプロケット5、クランクスプロケット6、アイドラプーリ7、8、テンショナプーリ9、タイミングベルト3を有している。なお、カムスプロケット5、クランクスプロケット6、アイドラプーリ7、8、テンショナプーリ9は、本発明の回転部品に該当する。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
エンジン1のシリンダヘッド10の側面にはカムシャフト11の一端が突出しており、カムシャフト11の一端にカムスプロケット5が固定されている。エンジン1のシリンダブロック12の側面には、クランクシャフト13の一端が突出しており、クランクシャフト13の一端にクランクスプロケット6が固定されている。また、シリンダブロック12の側面には、アイドラプーリ7、8及びテンショナプーリ9が回転可能に支持されている。
One end of the
カムスプロケット5、クランクスプロケット6、アイドラプーリ7、8及びテンショナプーリ9には、無端状のタイミングベルト3が掛け回されている。タイミングベルト3の外周面は平坦であり、内周面にはスプライン状の歯部31が形成されている。
したがって、クランクシャフト13が回転することで、タイミングベルト3を介してカムシャフト11が同期して回転し、シリンダヘッド10内に配設されている図示しない吸気バルブ、排気バルブが開閉作動する。
An
Therefore, the rotation of the
エンジン1の側面には、タイミングベルトシステム2を覆うタイミングベルトカバー4が設けられている。タイミングベルトカバー4は、ボルト20によりシリンダヘッド10及びシリンダブロック12に固定され、カムスプロケット5、クランクスプロケット6及びタイミングベルト3等のタイミングベルトシステム2が配置される内部の空間を密閉する。
A timing belt cover 4 that covers the
なお、本実施形態では、カムシャフト11及びクランクシャフト13が水平に延びるようにエンジン1が配置されている。
更に、タイミングベルトカバー4内には、例えばエンジン1のシリンダヘッド10内に上がった潤滑油がタイミングベルトカバー4内を通り、オイルパン21内に戻される。
図3は、本実施形態のカムスプロケット5における歯部31の形状を示す斜視図である。図4は、本実施形態のカムスプロケット5の歯底部32の断面図である。
In the present embodiment, the engine 1 is arranged such that the
Further, in the timing belt cover 4, for example, the lubricating oil that has risen into the
FIG. 3 is a perspective view showing the shape of the
図3に示すように、本実施形態のカムスプロケット5は、隣り合う歯部31の間の歯底部32の夫々に、潤滑油を排出する排出口33(油排出手段)が備えられている。排出口33は、例えば歯底部32におけるカムスプロケット5の周方向の中間位置に配置され、カムスプロケット5の軸方向(幅方向)に間隔をおいて2個設けられている。なお、排出口33を歯底部32毎に軸方向にずらして配置するとよい。例えば図3では、歯部31を挟んで隣の2つの歯底部32において、一方の歯底部32では図3中のaの幅位置に排出口33が配置され、他方の歯底部32では、図3中のbの幅位置に排出口が配置される。
As shown in FIG. 3, the
また、図4に示すように、歯底部32は、排出口33に向かってカムスプロケット5の軸芯方向に傾斜するように形成されている。
図5は、カムスプロケット5の正面図である。図6は、カムスプロケット5の縦断面図である。
図5、6に示すように、本実施形態のカムスプロケット5は、更に、排出口33から排出された潤滑油をカムスプロケット5の外側に導く円筒状のガイド部40(ガイド部材、油排出手段)を有している。
Further, as shown in FIG. 4, the
FIG. 5 is a front view of the
As shown in FIGS. 5 and 6, the
ガイド部40は、歯底部32よりも軸芯側に設けられており、カムスプロケット5の軸芯と同軸に配置されている。ガイド部40の外周面は、カムスプロケット5のエンジン側に配置される側面である内側面41近傍から反対側の外側面42に向かって、軸芯側へ傾斜しながら延びている。更に、ガイド部40の外側面42側の端部43は、カムスプロケット5の外側面42より軸方向外方に突出している。
The
本実施形態のエンジン1はカムシャフト11が水平方向に延びるように配置されており、したがってカムスプロケット5の上部において、ガイド部40は、排出口33の下方を、カムスプロケット5の外側面42側に向かって下方に傾斜している。これにより、図6中の矢印に示すように、カムスプロケット5の上部では、排出口33から下方に排出された潤滑油は、ガイド部40の外周面に落下し、この傾斜した外周面を伝って、外側面42側に流れ、カムスプロケット5の外側へ排出される。
The engine 1 of the present embodiment is arranged such that the
これにより、エンジン停止時において、タイミングベルト3とカムスプロケット5との噛み合い部に付着する潤滑油がタイミングベルト3の移動位置を避けて排出される。したがって、タイミングベルト3とカムスプロケット5との噛み合い部に付着する潤滑油が少なくなり、例えば寒冷地において、潤滑油の温度が低下して粘度が上昇したとしても、エンジン1を始動する際に、潤滑油によるタイミングベルト3への負荷を低減させることができ、よってタイミングベルト3の寿命を延長させることができる。
Thereby, when the engine is stopped, the lubricating oil adhering to the meshing portion between the
なお、図6では、ガイド部40は、カムシャフト11が挿入されるボス部44、歯底部32、及び歯部31と一体となって形成されており、ボス部44と歯部31との間とを連結して動力を伝達する構造となっているが、ガイド部40をカムスプロケット5と別体に設け、例えばボルト等で連結するような構造にしてもよい。このようにすれば、ガイド部40を薄く形成することができる。
In FIG. 6, the
また、排出口33からガイド部40の上部側の外周面に落下した潤滑油が、外側面42側に流れるように、ガイド部40の外周面上に軸線方向に延びるリブを適宜設けるとよい。
また、ガイド部40は、円筒状でなくともよく、例えば周方向に分割した構造でもよい。
In addition, a rib extending in the axial direction may be appropriately provided on the outer peripheral surface of the
Moreover, the
また、上記実施形態では、カムスプロケット5に本発明を適用しているが、クランクスプロケット6、タイミングベルト3の内側に配置されるアイドラプーリ7にも適用することができる。
図7は、テンショナプーリ9の側面図である。
テンショナプーリ9の外周面50は、平坦なタイミングベルト3の背面に合わせて平坦な円周面である。
In the above embodiment, the present invention is applied to the
FIG. 7 is a side view of the
The outer
図7に示すように、本実施形態では、更に、この外周面50に潤滑油を排出する溝51(油排出手段)を設けている。
溝51は、例えば幅や深さを数mm程度とし、テンショナプーリ9の外周面50の幅方向一方側端部から他方側端部まで周方向に傾斜しつつ延びるように設けられている。
また、溝51は、外周面50に等間隔に複数個配置されている。なお、溝51については、外周面50に異なる間隔で設けてもよい。
As shown in FIG. 7, in this embodiment, a groove 51 (oil discharging means) for discharging the lubricating oil is further provided on the outer
The
A plurality of
また、テンショナプーリ9以外にも、タイミングベルト3の外側に配置され、タイミングベルト3の背面を支持するアイドラプーリ8についても、本実施形態と同様の溝を設けてもよい。
このように、タイミングベルト3の背面(外側の面)を支持するテンショナプーリ9やアイドラプーリ8については、傾斜する溝51を設けているので、タイミングベルト3とこれらのプーリ8、9との間の潤滑油が溝51を伝って下方に流れ、これらのプーリの外側端部より外方にタイミングベルト3の移動位置を避けて排出される。
In addition to the
As described above, the
これにより、エンジン停止時において、タイミングベルト3とこれらのプーリ8、9との間の潤滑油が排出され、潤滑油の温度が低下して粘度が上昇した状態でエンジン1を始動した場合に、タイミングベルト3の負荷を低減させることができる。
図8は、タイミングベルト3の内側の歯部61の形状を示す図である。
図8に示すように、カムスプロケット5の歯部31等に噛み合う本実施形態のタイミングベルト3の内側の歯部61は、タイミングベルト3の延長方向、即ちタイミングベルト3の移動方向)に対して垂直方向よりも延長方向に傾斜して形成されている。また、このタイミングベルト3の歯部61の傾斜に伴って、当該歯部61に噛み合うカムスプロケット5、クランクスプロケット6、内側のアイドラプーリ7の歯部を傾斜した構造とする。
Thus, when the engine is stopped, when the engine 1 is started in a state where the lubricating oil between the
FIG. 8 is a view showing the shape of the
As shown in FIG. 8, the
また、タイミングベルト3の内側の歯部61については、タイミングベルトの移動方向先方側の部位(図中c)を、移動方向後方側よりも強度を高くする。例えば歯部61の内側に配置される歯布を厚くして、歯部61の強度を強くすればよい。
このように、タイミングベルト3の内側の歯部61を傾斜することで、タイミングベルト3に付着している潤滑油が、歯部61に沿って下方側になる端部へ流れ、タイミングベルト3よりも側方へ排出される。これにより、タイミングベルト3に付着している潤滑油を除去することができる。
Moreover, about the tooth | gear
In this way, by inclining the
また、タイミングベルト3の歯部61を移動方向に対して傾斜しているので、タイミングベルト3の歯部61とクランクスプロケット6やカムスプロケット5の歯部31と噛み合う際に、歯部61のうち移動方向先端部Cから噛み合う。このように、噛み合い始めには、歯部61のうち一部のみ噛み合うので、当該噛み合い部分である歯部61の移動方向先端部Cに荷重が大きく作用する。本実施形態では、歯部61のうち移動方向先端部Cの強度を強くしているので、タイミングベルト3の耐久性を適切に向上させることができる。
Further, since the
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は以上の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記のガイド部40、溝51、タイミングベルト3の歯部61の傾斜については、必ずしも採用しなくともよい。但し、ガイド部40は、排出口33に合わせて設けることが望ましい。
本発明は、潤滑油を用いて潤滑するエンジンのタイミングベルトシステムに広く適用することができる。
The description of the embodiment is finished as above, but the aspect of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the inclination of the
The present invention can be widely applied to a timing belt system of an engine that is lubricated with a lubricating oil.
1 エンジン
2 タイミングベルトシステム
3 タイミングベルト
5 カムスプロケット(回転部品)
6 クランクスプロケット(回転部品)
7 アイドラプーリ(回転部品)
8 アイドラプーリ(回転部品)
9 テンショナプーリ(回転部品)
31 歯部
32 歯底部
33 排出口(油排出手段)
40 ガイド部(ガイド部材、油排出手段)
51 溝
61 歯部
1
6 Crank sprocket (Rotating parts)
7 idler pulley (rotary parts)
8 idler pulley (rotary parts)
9 Tensioner pulley (Rotating parts)
31
40 Guide part (guide member, oil discharge means)
51
Claims (5)
前記タイミングベルトに接触する回転部品に、当該回転部品に付着している潤滑油を前記タイミングベルトの移動位置の外方に導いて当該回転部品から潤滑油を低減させる油排出手段を備えたことを特徴とするエンジンのタイミングベルトシステム。 A timing belt is wound around a crank sprocket provided on an engine crankshaft and a cam sprocket provided on a camshaft, and lubricating oil flows into a space where the crank sprocket, the cam sprocket and the timing belt are present. An engine timing belt system for transmitting power between the crankshaft and the camshaft in an environment,
The rotating component that contacts the timing belt is provided with an oil discharging means that guides the lubricating oil adhering to the rotating component to the outside of the moving position of the timing belt to reduce the lubricating oil from the rotating component. A featured engine timing belt system.
前記油排出手段は、隣り合う2つの前記歯部の間の歯底部から潤滑油を排出する排出口を有することを特徴とする請求項1に記載のエンジンのタイミングベルトシステム。 The rotating component is a sprocket or pulley having a tooth portion meshing with the timing belt on an outer peripheral surface,
2. The engine timing belt system according to claim 1, wherein the oil discharge unit has a discharge port for discharging lubricating oil from a tooth bottom portion between two adjacent tooth portions.
前記排出口よりも前記回転部品の軸芯側に配置され、前記排出口から排出された潤滑油を導くガイド部材を有し、
前記ガイド部材は、上下方向に傾斜し、
前記ガイド部材の下方側の端部は、前記タイミングベルトの移動位置よりも外方に突出していることを特徴とする請求項2に記載のエンジンのタイミングベルトシステム。 The oil discharging means is
A guide member that is disposed closer to the axis side of the rotating component than the discharge port and guides the lubricating oil discharged from the discharge port;
The guide member is inclined in the vertical direction,
The engine timing belt system according to claim 2, wherein an end portion on a lower side of the guide member protrudes outward from a moving position of the timing belt.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017025326A JP2018131955A (en) | 2017-02-14 | 2017-02-14 | Timing belt system of engine |
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Cited By (1)
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EP3686403A1 (en) | 2019-01-24 | 2020-07-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
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2017
- 2017-02-14 JP JP2017025326A patent/JP2018131955A/en active Pending
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EP3686403A1 (en) | 2019-01-24 | 2020-07-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
CN111472885A (en) * | 2019-01-24 | 2020-07-31 | 丰田自动车株式会社 | Internal combustion engine |
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