JP2019120243A - 内燃機関のヘッドカバー - Google Patents

Abstract

【課題】タイミングチェーンの歯飛びを抑えるガイドの耐久性低下を抑えることのできる内燃機関のヘッドカバーを提供する。【解決手段】内燃機関は、駆動スプロケット６１、第１従動スプロケット３１、第２従動スプロケット４１の順に噛み合うタイミングチェーン５０を備えている。ヘッドカバー２０は、内燃機関のシリンダヘッド１０に載置されており、タイミングチェーン５０の外周の一部を覆っている。このヘッドカバー２０は、第１従動スプロケット３１の中心軸３２と第２従動スプロケット４１の中心軸４２との軸間ＺＫよりも外側で第１従動スプロケット３１に噛み合っているタイミングチェーン５０に対して第１従動スプロケット３１の径方向に対向する位置には、タイミングチェーン５０の歯飛びを抑えるガイド２１がヘッドカバー２０の内壁からタイミングチェーン５０に向かって突出して設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のヘッドカバーに関するものである。

特許文献１に記載されているように、内燃機関には吸気バルブや排気バルブを開閉するためのタイミングチェーンが設けられている。このタイミングチェーンは、吸気バルブを開閉する吸気カムシャフトの端部に設けられる第１従動スプロケットと、排気バルブを開閉する排気カムシャフトの端部に設けられる第２従動スプロケットと、クランクシャフトの端部に設けられる駆動スプロケットとに噛み合っている。そして、タイミングチェーンの外周の一部は、シリンダヘッドに載置されるヘッドカバーに覆われている。

他方、タイミングチェーンに規定値以上の弛みが生じると、スプロケットに噛み合うタイミングチェーンに歯飛びが起きる可能性がある。そこで、特許文献２に記載の内燃機関では、上記第１従動スプロケットと上記第２従動スプロケットとの間においてそうした歯飛びを抑えるガイドをヘッドカバー側に設けるようにしている。

特開２０１０−２８５９９６号公報 特開２０１７−１７２５１３号公報

ところで、タイミングチェーンに規定値以上の弛みが生じていなくても、第１従動スプロケットと第２従動スプロケットとの間を走行しているタイミングチェーンは、機関運転中において振れやすくなっている。そのため、振れたタイミングチェーンが上記ガイドに繰り返し当たりやすく、当該ガイドの耐久性が低下しやすい。

本発明は、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の歯飛びを抑えるガイドの耐久性低下を抑えることのできる内燃機関のヘッドカバーを提供することにある。

上記課題を解決する内燃機関のヘッドカバーは、一対のカムシャフトの端部にそれぞれ設けられる第１従動スプロケット及び第２従動スプロケットと、クランクシャフトの端部に設けられる駆動スプロケットと、前記駆動スプロケット、前記第１従動スプロケット、前記第２従動スプロケットの順に噛み合うタイミングチェーンとを備える内燃機関のシリンダヘッドに載置されて、前記タイミングチェーンの外周の一部を覆っている。

そして、前記一対のカムシャフトの端部から同一対のカムシャフトの中心軸が延びる方向に向かって前記第１従動スプロケット及び前記第２従動スプロケットを見たときに、前記第１従動スプロケットの中心軸と前記第２従動スプロケットの中心軸との軸間よりも外側で前記第１従動スプロケットに噛み合っている前記タイミングチェーンに対して前記第１従動スプロケットの径方向に対向する位置には、前記タイミングチェーンの歯飛びを抑えるガイドが当該ヘッドカバーの内壁から前記タイミングチェーンに向かって突出して設けられている。

第１従動スプロケットの中心軸と第２従動スプロケットの中心軸との軸間よりも外側の位置において第１従動スプロケットに噛み合っているタイミングチェーンは、上記軸間を走行しているタイミングチェーンと比較して、機関運転中の振れ量が小さい傾向にある。そこで、同構成では、上記軸間の外側で第１従動スプロケットに噛み合っているタイミングチェーンに対して第１従動スプロケットの径方向に対向する位置には、タイミングチェーンの歯飛びを抑えるガイドが当該ヘッドカバーの内壁からタイミングチェーンに向かって突出して設けられている。

そのため、タイミングチェーンに規定値以上の弛みが生じた場合には、タイミングチェーンが上記ガイドに当たることによって歯飛びの発生が抑えられる。一方、タイミングチェーンに規定値以上の弛みが生じていない場合には、機関運転中においてタイミングチェーンが上記ガイドに当たることは抑えられる。従って、タイミングチェーンの歯飛びを抑えつつ、ガイドの耐久性低下を抑えることができる。

内燃機関のヘッドカバーを具体化した一実施形態について、ヘッドカバーとともにその適用対象となる内燃機関の構造を示す模式図。 同実施形態のタイミングチェーン及びガイドの形状を示す模式図。 図１に示すＡ部の拡大図。 同実施形態の変形例におけるガイドの形状を示す模式図。

以下、内燃機関のヘッドカバーを具体化した一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関は、一対のカムシャフトとして、吸気バルブを開閉する吸気カムシャフト３０と排気バルブを開閉する排気カムシャフト４０とを備えている。吸気カムシャフト３０の端部には、第１従動スプロケット３１が設けられている。排気カムシャフト４０の端部には、第１従動スプロケット３１に隣り合う第２従動スプロケット４１が設けられている。また、内燃機関のクランクシャフト６０の端部には、駆動スプロケット６１が設けられている。そして、駆動スプロケット６１、第１従動スプロケット３１、第２従動スプロケット４１の順に噛み合うタイミングチェーン５０が、それら各スプロケットに巻き掛けられている。また、内燃機関には、タイミングチェーン５０の弛み量が規定値を超えないようにするための周知のチェーンテンショナ（図示略）が設けられている。

機関運転に伴ってクランクシャフト６０が図１において右回りに回転すると、クランクシャフト６０の駆動力がタイミングチェーン５０を介して第１従動スプロケット３１及び第２従動スプロケット４１に伝達され、これにより吸気カムシャフト３０及び排気カムシャフト４０が右回りに回転する。このように本実施形態では、クランクシャフト６０が回転すると、タイミングチェーン５０は駆動スプロケット６１から第１従動スプロケット３１に向かって走行する。このタイミングチェーン５０の走行方向を、各図において矢印Ｍにて示す。

内燃機関のシリンダヘッド１０の上部には、ヘッドカバー２０が載置されている。タイミングチェーン５０の外周の一部、より詳細にはタイミングチェーン５０の上方は、ヘッドカバー２０で覆われている。

図２及び図３に示すように、タイミングチェーン５０は周知の構造を有するチェーンであり、対向して配置される一対のアウタリンクプレート５１や、対向する一対のアウタリンクプレート５１の間において互いに対向して配置される一対のインナリンクプレート５２を備えている。

アウタリンクプレート５１は楕円形状であり（図３参照）、その長軸方向に所定間隔を隔てて一対のピン５３が固定されている。隣り合うピン５３の配設ピッチは、タイミングチェーン５０のチェーンピッチＰになっている。

インナリンクプレート５２もアウタリンクプレート５１と同じ楕円形状であり（図３参照）、その長軸方向には所定間隔を隔てて上記ピン５３が挿入されている。そして、一対のインナリンクプレート５２の間には、ピン５３を中心軸とするローラ５４が設けられている。

一対のアウタリンクプレート５１と一対のインナリンクプレート５２とはピン５３を中心に回動自在であり、且つそれらの各端部が重なるようにしてタイミングチェーン５０の走行方向に沿って交互に連結されている。

図３に示したように、アウタリンクプレート５１及びインナリンクプレート５２は楕円形状をなしており、それら各プレート５１、５２の短軸長さをプレートの幅Ｗとしたときに、本実施形態では、アウタリンクプレート５１の幅Ｗとインナリンクプレート５２の幅Ｗとは同じになっている。

図１に示すように、ヘッドカバー２０の内壁には、タイミングチェーン５０の歯飛びを抑えるガイド２１がタイミングチェーン５０に向かって突出して設けられている。なお、本実施形態では、ガイド２１がヘッドカバー２０に一体形成されているが、別部材で構成したガイド２１をヘッドカバー２０の内壁に固定してもよい。

このガイド２１は、吸気カムシャフト３０の端部及び排気カムシャフト４０の端部からそれら各カムシャフト３０、４０の中心軸が延びる方向に向かって第１従動スプロケット３１及び第２従動スプロケット４１を見たときに（つまり図１の紙面に対して垂直な方向から第１従動スプロケット３１及び第２従動スプロケット４１を見たときに）、第１従動スプロケット３１の中心軸３２と第２従動スプロケット４１の中心軸４２との軸間ＺＫよりも外側で第１従動スプロケット３１に噛み合っているタイミングチェーン５０に対して同第１従動スプロケット３１の径方向に対向する位置に設けられている。

より詳細には、上述した位置であって、さらにタイミングチェーン５０の弛み量が規定値以下となっている状態において、機関運転中に軸間ＺＫでタイミングチェーン５０がヘッドカバー２０の内壁方向に向かって最大限に振れた状態（図１に二点鎖線Ｌ１で示す状態）でも、タイミングチェーン５０が当たらない位置にガイド２１は設けられている。こうした位置の一例としては、例えばタイミングチェーン５０が上記二点鎖線Ｌ１で示す状態になっているときに、第１従動スプロケット３１から離れる直前のタイミングチェーン５０に対向する位置等が挙げられる。

図２及び図３に示すように、ガイド２１においてタイミングチェーン５０に対向する対向面２２（図２では二点鎖線にて図示）のタイミングチェーン５０の走行方向（矢印Ｍ方向）に沿う方向の長さＬＡは、タイミングチェーン５０のチェーンピッチＰよりも長くされている。

また、図３に示すように、ガイド２１の対向面２２とタイミングチェーン５０の外周との間の隙間ＣＬは、タイミングチェーン５０の弛み量が規定値以下となっている状態において、機関運転中にタイミングチェーン５０が対向面２２に当たらず、且つ第１従動スプロケット３１の歯をタイミングチェーン５０が乗り越えない程度の隙間となるように、ガイド２１の突出量（ヘッドカバー２０の内壁からの当該ガイド２１の突出量）は設定されている。

また、図２に示すように、タイミングチェーン５０のピン５３の中心軸が延びる方向における対向面２２（二点鎖線にて図示）の長さを対向面２２の幅ＬＢとしたときに、対向して配置される一対のアウタリンクプレート５１の双方を対向面２２がまたぐように当該幅ＬＢの寸法は設定されている。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）例えば上述したチェーンテンショナの調整可能範囲を超えてタイミングチェーン５０が延びた場合や、チェーンテンショナの作動が十分でない場合などには、タイミングチェーン５０に規定値以上の弛みが生じて歯飛びが起きる可能性がある。

ここで、第１従動スプロケット３１の中心軸３２と第２従動スプロケット４１の中心軸４２との軸間ＺＫよりも外側で第１従動スプロケット３１に噛み合っているタイミングチェーン５０の部位は、上記軸間ＺＫを走行しているタイミングチェーン５０の部位と比較して、機関運転中の振れ量が小さい傾向にある。

そこで、本実施形態では、軸間ＺＫの外側で第１従動スプロケット３１に噛み合っているタイミングチェーン５０の部位に対して第１従動スプロケット３１の径方向に対向する位置には、タイミングチェーン５０の歯飛びを抑えるガイド２１を設けている。

そのため、タイミングチェーン５０に規定値以上の弛みが生じた場合でも、タイミングチェーン５０がガイド２１に当たることによって歯飛びの発生が抑えられる。一方、タイミングチェーン５０に規定値以上の弛みが生じていない場合には、機関運転中においてタイミングチェーン５０がガイド２１に当たることは抑えられる。従って、タイミングチェーン５０の歯飛びを抑えつつ、ガイド２１の耐久性低下を抑えることができる。

（２）ガイド２１の対向面２２とタイミングチェーン５０の外周との間の隙間ＣＬが大きいと、タイミングチェーン５０がガイド２１の対向面２２に当たっても歯飛びが起きるおそれがある。

他方、図３に示すように、楕円形状をなすアウタリンクプレート５１やインナリンクプレート５２の短軸においてガイド２１の対向面２２に近い方の末端部位を、以下、近接部Ｋと称する。そして、アウタリンクプレート５１の近接部Ｋや、インナリンクプレート５２の近接部Ｋがガイド２１の対向面２２と対向しているときには、対向面２２とタイミングチェーン５０の外周との間の隙間ＣＬは最も小さくなるため、ガイド２１による歯飛び抑制の効果は最も高くなる。

そこで、本実施形態では、図３や図２に示したように、ガイド２１の対向面２２の長さＬＡを、タイミングチェーン５０のチェーンピッチＰよりも長くしている。そのため、タイミングチェーン５０の走行中には、アウタリンクプレート５１の近接部Ｋ、またはインナリンクプレート５２の近接部Ｋのいずれかが、必ずガイド２１の対向面２２に対向するようになる。従って、ガイド２１による歯飛び抑制の効果を好適に得ることができる。

（３）タイミングチェーン５０が第１従動スプロケット３１の歯先に乗り上げている異常な噛み合い状態において、その乗り上げている部位がガイド２１に当たると、タイミングチェーン５０において乗り上げていた部位は、第１従動スプロケット３１の歯間に戻るようになる。従って、タイミングチェーン５０と第１従動スプロケット３１とが上述した異常な噛み合い状態になったとしても、上記ガイド２１が配設されていることにより、タイミングチェーン５０と第１従動スプロケット３１との噛み合い状態は正常な状態に戻るようになる。なお、ガイド２１の剛性や強度が低いと、タイミングチェーン５０において乗り上げていた部位がガイド２１に当たった際に当該ガイド２１が撓んだり、欠けたりしてしまうため、タイミングチェーン５０において乗り上げていた部位が第１従動スプロケット３１の歯間に戻らない可能性がある。そのため、当該作用効果を十分に得るためには、タイミングチェーン５０において乗り上げていた部位がガイド２１に当たっても当該ガイド２１が撓んだり、欠けたりしないように、当該ガイド２１の剛性や強度を十分に確保しておくことが好ましい。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・図４に示すように、対向面２２（二点鎖線にて図示）の幅ＬＢの寸法を以下のようにしてもよい。すなわち、対向して配置される一対のアウタリンクプレート５１及びインナリンクプレート５２において一方に配置されるアウタリンクプレート５１及びインナリンクプレート５２のみをまたぎ、他方に配置されるアウタリンクプレート５１及びインナリンクプレート５２をまたがないように、幅ＬＢの寸法を設定してもよい。

・対向面２２の長さＬＡを、タイミングチェーン５０のチェーンピッチＰ以下にしてもよい。この場合でも上記（２）以外の作用効果を得ることができる。
・アウタリンクプレート５１やインナリンクプレート５２は楕円形状であったが、他の形状でもよい。

１０…シリンダヘッド、２０…ヘッドカバー、２１…ガイド、２２…対向面、３０…吸気カムシャフト、３１…第１従動スプロケット、３２…中心軸、４０…排気カムシャフト、４１…第２従動スプロケット、４２…中心軸、５０…タイミングチェーン、５１…アウタリンクプレート、５２…インナリンクプレート、５３…ピン、５４…ローラ、６０…クランクシャフト、６１…駆動スプロケット。

Claims (1)

1. 一対のカムシャフトの端部にそれぞれ設けられる第１従動スプロケット及び第２従動スプロケットと、クランクシャフトの端部に設けられる駆動スプロケットと、前記駆動スプロケット、前記第１従動スプロケット、前記第２従動スプロケットの順に噛み合うタイミングチェーンとを備える内燃機関のシリンダヘッドに載置されて、前記タイミングチェーンの外周の一部を覆うヘッドカバーであって、
   前記一対のカムシャフトの端部から同一対のカムシャフトの中心軸が延びる方向に向かって前記第１従動スプロケット及び前記第２従動スプロケットを見たときに、前記第１従動スプロケットの中心軸と前記第２従動スプロケットの中心軸との軸間よりも外側で前記第１従動スプロケットに噛み合っている前記タイミングチェーンに対して前記第１従動スプロケットの径方向に対向する位置には、前記タイミングチェーンの歯飛びを抑えるガイドが当該ヘッドカバーの内壁から前記タイミングチェーンに向かって突出して設けられている
   内燃機関のヘッドカバー。