JP2019143526A - エンジンのカムシャフト駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイミングチェーン等の無端状部材を取り付ける際の作業を、容易に且つ安全にできるようにする。【解決手段】吸排気バルブを開閉動作させるカムシャフト２０と、エンジンＥの駆動力によって回転するクランクシャフト１０と、駆動力伝達用の部材によって回転伝達可能に接続されるカム側回転部材５０及びクランク側回転部材４０と、カム側回転部材５０及びクランク側回転部材４０を回転自在に支持しエンジン本体１の端面５に着脱自在であるカバー３０と、カム側回転部材５０とカムシャフト２０との間及びクランク側回転部材４０とクランクシャフト１０との間にそれぞれ設けられ、カバー３０のエンジン本体１の端面５への着脱により、カム側回転部材５０とカムシャフト２０との間及びクランク側回転部材４０とクランクシャフト１０との間の回転伝達可能な状態への接続と回転伝達不能な状態への離反が成される接続機構とを備えるエンジンのカムシャフト駆動装置とした。【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンの駆動力によって回転するクランクシャフトの回転を、吸排気バルブ開閉用のカムシャフトに伝達するエンジンのカムシャフト駆動装置に関する。

エンジンのシリンダヘッドには、吸気バルブ及び排気バルブを開閉動作させるためのカムシャフトが備えられる。このカムシャフトは、タイミングチェーンやタイミングベルト等の駆動力伝達用の部材を通じて、エンジンの駆動力によって回転するクランクシャフトの回転に同期して回転するように設定され、カムシャフト駆動装置が構成される。

駆動力伝達用の部材として用いられる無端状のタイミングチェーンは、クランクシャフトの一端に取り付けられたクランクスプロケットと、カムシャフトの一端に取り付けられたカムスプロケットとの間に掛け回される。

カムスプロケットが取り付けられるカムシャフトは、エンジンのシリンダヘッドにおいて、軸方向両端側に位置する端壁部に支持される。カムシャフトの一端は、その端壁立上がり部よりも軸方向外側に突出しており、その突出した部分にカムスプロケットが固定される。また、クランクスプロケットが取り付けられるクランクシャフトも同様に、シリンダブロック下部において、軸方向両端側に位置する端壁部に支持される。クランクシャフトの一端は、その端壁部よりも軸方向外側に突出しており、その突出した部分にクランクスプロケットが固定される。

これらのカムスプロケット、クランクスプロケット、タイミングチェーン等の動弁機構は、エンジンのシリンダブロックの軸方向端部を覆うカバーによって、外部へ露出しない状態に保護される。なお、駆動力伝達用の部材として無端状のタイミングベルト（歯付きベルト）が用いられる場合は、スプロケットに代えて、タイミングベルトに設けた凹凸に噛み合うギヤ（歯付きプーリ）が用いられる。

また、特許文献１には、タイミングチェーンが掛け回される巻回用のスプロケットを、カムシャフトに取り付けられたカムスプロケットとは別体として、その巻回用のスプロケットとカムスプロケットとを、ギヤを介して回転伝達可能に接続している技術が開示されている。

特開２０１０−２２９８１９号公報

従来のエンジンのカムシャフト駆動装置では、タイミングチェーンを、クランクスプロケットとカムスプロケットとの間に取り付ける作業が大変煩雑である。クランクシャフトに連動して動くバルブの開閉タイミングと、クランクシャフトの軸回り方位とを正規の位置に同期しながら、張力の大きいタイミングチェーンを巻回しなければならないからである。

また、タイミングチェーンの取り付け時にカムスプロケットに反力が働くと、カムスプロケットが急激に回ることで、タイミングチェーンとカムスプロケットの間、あるいは、タイミングチェーンとクランクスプロケットの間に指を挟む可能性ある。このため、その取り付けには慎重な作業が求められる。

さらに、カムシャフトは、チェーン等の張力によって作用する曲げ応力（例えば、２０００Ｎレベル）にも耐え得る強度が必要である。このため、カムシャフトやそれに取り付けられるカムスプロケット等は、その強度確保のために重い部材で構成されることから、この点においても、カムシャフト駆動装置におけるタイミングチェーンの取り付け作業は煩雑で且つ熟練を要する作業である。

これらの各問題は、駆動力伝達用の部材としてタイミングベルトを用いる場合も同様である。また、特許文献１のように、タイミングチェーンが掛け回される巻回用のスプロケットを、カムシャフトに取り付けられたカムスプロケットとは別体とした場合においても同様である。

そこで、この発明の課題は、吸気バルブ及び排気バルブを開閉動作させるためのカムシャフトと、エンジンの駆動力によって回転するクランクシャフトとの間に、駆動力伝達用の部材を取り付ける際の作業を、容易に且つ安全にできるようにすることである。

上記の課題を解決するために、この発明は、吸気バルブ及び排気バルブを開閉動作させるためのカムシャフトと、エンジンの駆動力によって回転するクランクシャフトと、駆動力伝達用の部材によって回転伝達可能に接続されるカム側回転部材及びクランク側回転部材と、前記カム側回転部材及び前記クランク側回転部材を回転自在に支持し前記カムシャフト及び前記クランクシャフトを備えたエンジン本体の端面に着脱自在であるカバーと、前記カム側回転部材と前記カムシャフトとの間及び前記クランク側回転部材と前記クランクシャフトとの間にそれぞれ設けられ、前記カバーの前記エンジン本体の端面への着脱により、前記カム側回転部材と前記カムシャフトとの間及び前記クランク側回転部材と前記クランクシャフトとの間の回転伝達可能な状態への接続と回転伝達不能な状態への離反が成される接続機構と、を備えるエンジンのカムシャフト駆動装置を採用した。

ここで、前記接続機構の少なくとも一つは、前記カム側回転部材又は前記クランク側回転部材とともに回転するように前記カバー側に設けられたカバー側嵌合部と、前記カムシャフト又は前記クランクシャフトとともに回転するように前記エンジン本体側に設けられ前記カバー側嵌合部に対して嵌合により回転伝達可能に接続されるシャフト側嵌合部と、を備える嵌合式接続部である構成を採用することができる。

このとき、前記カバー側嵌合部及び前記シャフト側嵌合部の一方の外周が他方の内周に嵌る構造であり、前記一方の外周と前記他方の内周との嵌合面は、軸方向他方側から軸方向一方側に向かって軸心からの距離が遠ざかるテーパ部を備える構成を採用することができる。

また、前記カバー側嵌合部及び前記シャフト側嵌合部は、所定の軸回り方位でのみ互いに嵌合する構成を採用することができる。

さらに、前記接続機構の少なくとも一つは、前記カム側回転部材又は前記クランク側回転部材とともに回転するように前記カバー側に設けられたカバー側歯車と、前記カムシャフト又は前記クランクシャフトとともに回転するように前記エンジン本体側に設けられ前記カバー側歯車に対して回転伝達可能に接続されるシャフト側歯車と、を備える歯車式接続部である構成を採用することができる。

このとき、前記カバー側歯車及び前記シャフト側歯車はそれぞれ笠歯車であり、前記カバー側歯車と前記シャフト側歯車とは前記カバー側又は前記エンジン本体側に設けられる中間歯車を介して回転伝達可能に接続される構成を採用することができる。

また、前記クランク側回転部材と前記クランクシャフトとの間の前記接続機構は、前記クランク側回転部材とともに回転するように前記カバー側に設けられたカバー側嵌合部と、前記クランクシャフトとともに回転するように前記エンジン本体側に設けられ前記カバー側嵌合部に対して嵌合により回転伝達可能に接続されるシャフト側嵌合部を備える嵌合式接続部であり、前記カム側回転部材と前記カムシャフトとの間の前記接続機構は、前記カム側回転部材とともに回転するように前記カバー側に設けられたカバー側歯車と、前記カムシャフトとともに回転するように前記エンジン本体側に設けられ前記カバー側歯車に対して回転伝達可能に接続されるシャフト側歯車とを備える歯車式接続部である構成を採用することができる。

この発明は、タイミングチェーンやタイミングベルト等の駆動力伝達用の部材と、その駆動力伝達用の部材によって回転伝達可能に接続される回転部材を、エンジン本体の端面を覆うカバーとともにエンジン本体側から着脱できるようにしたので、駆動力伝達用の部材を取り付ける際の作業が容易に且つ安全にできるようになる。

この発明の一実施形態を示す縦断面図である。 同実施形態を示す分解斜視図である。 図１の要部の平面図である。 同実施形態の歯車式接続部の構成を示す斜視図である。 同実施形態の嵌合式接続部の構成を示す分解斜視図である。 嵌合式接続部のカバー側嵌合部とシャフト側嵌合部の一例を示す斜視図である。 嵌合式接続部のカバー側嵌合部とシャフト側嵌合部の他の例を示す斜視図である。

この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。この実施形態のエンジンＥは、４ストロークガソリンエンジンである。エンジンＥは、図１及び図２に示すように、内部にシリンダ室を有するシリンダブロック３と、そのシリンダブロック３の上部に結合されたシリンダヘッド２と、シリンダブロック３の下部に取り付けられるオイルパン４等を備えている。

シリンダブロック３内には、シリンダ室が一つ又は複数並列して設けられる。図１では３つのシリンダ室を図示しているが、この実施形態では、４つ又はそれ以上のシリンダ室を備えたエンジンＥを想定している。

各シリンダ室内にはピストン７が収容され、そのピストン７が、エンジンＥの燃焼行程に応じてシリンダ室の軸線方向に沿って往復動するようになっている。ピストン７には、コネクティングロッド８を介してクランクシャフト１０が接続されている。クランクシャフト１０は、シリンダブロック３の下部におけるオイルパン４上の空間内に収容され、ピストン７の往復動に伴って軸回り回転する。

また、シリンダヘッド２とシリンダブロック３には、各シリンダ室における吸気通路や排気通路への開口部を開閉するバルブ６が設けられている。バルブ６は、吸気通路への開口部を開閉する吸気バルブと、排気通路への開口部を開閉する排気バルブとからなる。バルブ６は、シリンダヘッド２内の空間に収容されたカムシャフト２０の回転によって、その開閉の動作が成される。

カムシャフト２０は、その軸心が、クランクシャフト１０の軸方向と平行になるように配置される。また、カムシャフト２０は、軸方向に沿ってバルブ６の数と同数のカムローブ２２を備えている。カムローブ２２の外面は、カムシャフト２０の軸心回りの方位によって、その軸心からの距離が変化する形状となっている。バルブ６は、バルブスプリングによって閉弁方向に付勢されており、カムローブ２２の軸回り回転に伴って、バルブ６のステムエンドが、付勢力に抗して開弁方向へ繰り返し押圧されるようになっている。

カムシャフト２０は、シリンダヘッド２に臨むシリンダブロック３の上部に設けたカムシャフト用の支持部５ａで、軸回り回転自在に支持されている。支持部５ａは、カムシャフト２０の軸方向に沿って複数設けられ、最も軸方向一端側の支持部５ａは、エンジン本体１の端壁部９の上部に設けられる。支持部５ａは、シリンダブロック３の上端において、上向きに開口した円弧状の凹部を有する下部部材と、その凹部を覆うように固定される下向きに開口した円弧状の凹部を有する上部部材とによって、カムシャフト２０の断面円形の軸部を保持するメタル軸受構造である。

また、クランクシャフト１０は、シリンダブロック３の下部に設けたクランクシャフト用の支持部５ｂで、軸回り回転自在に支持されている。支持部５ｂは、クランクシャフト１０の軸方向に沿って複数設けられ、最も軸方向一端側の支持部５ｂは、エンジン本体１の端壁部９の下部に設けられる。支持部５ｂは、シリンダブロック３の下端において、下向きに開口した円弧状の凹部を有する上部部材と、その凹部を覆うように固定される上向きに開口した円弧状の凹部を有する下部部材とによって、クランクシャフト１０の断面円形の軸部を保持するメタル軸受構造である。

この実施形態では、カムシャフト２０として、図２に示すように、吸気側のカムシャフト２０ａと排気側のカムシャフト２０ｂとを別々に設けたツインカム仕様となっているが、１本のカムシャフト２０で吸気側と排気側の両方のバルブ６を動作させるシングルカム仕様であってもよい。また、クランクシャフト１０は、シリンダ室の並列方向に沿って１本のみ設けられている。

エンジン本体１の一端側の壁部である端壁部９では、クランクシャフト１０の軸方向一端が、端壁部９の端面５から突出し、また、各カムシャフト２０の軸方向一端が、端壁部９の端面５からそれぞれ突出している。

カムシャフト２０やクランクシャフト１０を備えたエンジン本体１に対し、端壁部９の端面５には、樹脂や金属からなるカバー３０（タイミングチェーンカバー）が、着脱自在に取り付けられる。カバー３０のエンジン本体１への着脱は、図１に示すように、ボルト３６等の締め付けや、その他部材同士の嵌め込み、係合等によって行われる。

カバー３０の内側（エンジン本体１へ向く側）には、図２に示すように、エンジン本体１への取付状態において、クランクシャフト１０の軸方向一端に対向する位置に、クランク側回転部材４０が回転自在に取り付けられている。また、カバー３０の内側には、エンジン本体１への取付状態において、各カムシャフト２０の軸方向一端に対向する位置に、それぞれカム側回転部材５０が回転自在に取り付けられている。ここで、吸気側のカムシャフト２０ａの軸方向一端に対向して、吸気側のカム側回転部材５０ａが配置され、排気側のカムシャフト２０ｂの軸方向一端に対向して、排気側のカム側回転部材５０ｂが配置されている。

これらのクランク側回転部材４０、カム側回転部材５０の外周に、駆動力伝達用の部材として１本の無端状部材６０が掛け回される。この実施形態の無端状部材６０はタイミングチェーンであるので、クランク側回転部材４０及びカム側回転部材５０は、それぞれそのチェーンに噛み合うスプロケットである。無端状部材６０がタイミングベルトである場合には、クランク側回転部材４０及びカム側回転部材５０には、それぞれそのベルトの歯に噛み合う歯付きプーリが用いられる。

クランク側回転部材４０とクランクシャフト１０との間、及び、カム側回転部材５０とカムシャフト２０との間には、それぞれ、カバー３０のエンジン本体１の端面５への着脱により、カム側回転部材５０とカムシャフト２０との間において回転伝達可能な状態への接続と回転伝達不能な状態への離反が成される接続機構、及び、クランク側回転部材４０とクランクシャフト１０との間において回転伝達可能な状態への接続と回転伝達不能な状態への離反が成される接続機構を備えている。

クランク側回転部材４０とクランクシャフト１０との間、及び、カム側回転部材５０とカムシャフト２０との間のそれぞれの接続機構は、対向する部材同士を軸方向へ相対移動することにより、その接続と離反（接続の解除）が行われる。部材同士の軸方向への相対移動は、カバー３０をエンジン本体１の端面５に着脱することに伴って行われるので、接続及び離反の作業が確実で且つ容易である。

この実施形態では、クランク側回転部材４０とクランクシャフト１０との間に設けられる接続機構として、嵌合式接続部Ａを採用している。

嵌合式接続部Ａは、図５に示すように、クランク側回転部材４０とともに回転するようにカバー３０側に設けられたカバー側嵌合部４１と、クランクシャフト１０とともに回転するようにエンジン本体１側に設けられるシャフト側嵌合部１１とを備えている。カバー側嵌合部４１とシャフト側嵌合部１１とが軸方向へ接近して互いに嵌合すると、カバー側嵌合部４１とシャフト側嵌合部１１とが回転伝達可能な状態に接続される。これにより、クランクシャフト１０の回転が、クランク側回転部材４０に伝達されるようになる。

ここで、嵌合式接続部Ａは、カバー側嵌合部４１及びシャフト側嵌合部１１の一方の外周が他方の内周に嵌る構造となっている。この実施形態では、カバー側嵌合部４１に設けた孔又は凹部の内周４２に、突出形状に形成したシャフト側嵌合部１１の外周１２が嵌る構成となっているが、これを逆にして、シャフト側嵌合部１１に設けた孔又は凹部の内周に、突出形状のカバー側嵌合部４１の外周が嵌る構成としてもよい。

また、カバー側嵌合部４１とシャフト側嵌合部１１とは、互いに嵌合した状態で両者が軸回り相対回転不能な状態となっているので、クランク側回転部材４０とクランクシャフト１０とは互いの部材に滑りが生じることなく、回転が伝達されるようになっている。カバー側嵌合部４１とシャフト側嵌合部１１とを軸回り相対回転不能とするためには、例えば、互いに嵌合するカバー側嵌合部４１とシャフト側嵌合部１１の断面を、矩形、楕円形、その他非円形の形状とする手法がある。あるいは、断面を円形とする場合であっても、互いに嵌合するカバー側嵌合部４１とシャフト側嵌合部１１同士の隙間を小さくして両者を圧入嵌合とし、摩擦によって相対回転不能とする手法もある。

この実施形態では、図６に示すように、カバー側嵌合部４１の内周４２の形状とシャフト側嵌合部１１の外周１２の形状をそれぞれ円錐台状とし、その嵌合断面を、円錐台の大径側の底へ向かうにつれて、徐々に短径に対する長径の比が大きくなる楕円形状（非円形）としている。この非円形の外周１２と内周４２が全周に亘ってぴったりと密着することにより、カバー側嵌合部４１とシャフト側嵌合部１１との軸回り回り止めが成されている。

この実施形態では、図１に示すように、カバー３０に設けた取付孔３３内に、クランク側回転部材４０の回転軸４７が軸受部４５を介して軸回り回転自在に支持されている。また、その回転軸４７とカバー側嵌合部４１、シャフト側嵌合部１１は、固定ボルト３２によって一体化されている。ここでは、固定ボルト３２は、回転軸４７に設けられた貫通孔４７ａ及びカバー側嵌合部４１に設けられた貫通孔に挿通され、その固定ボルト３２の雄ネジ部３２ａが、シャフト側嵌合部１１に設けた雌ねじ部３４にねじ込まれて、軸方向へ締め付けられている。この固定ボルト３２により、カバー側嵌合部４１とシャフト側嵌合部１１との抜け止めが成されている。

また、この実施形態では、図１及び図５に示すように、クランク側回転部材４０の回転軸４７をカバー３０に対して軸周り回転自在に支持する軸受部４５に加え、カバー側嵌合部４１をカバー３０に対して軸周り回転自在に支持する軸受部４６を設けている。軸受部４６は、図５に示すように、環状のフレーム４３と支え部４３ａによってカバー３０に支持されている。このため、クランク側回転部材４０の回転軸４７やカバー側嵌合部４１が、カバー３０に対してよりしっかりと支持される構造となっている。

回転軸４７とカバー３０とは、軸受部４５，４６やその他嵌合部等を介して軸方向へ不動に固定されているので、固定ボルト３２は、カバー３０をエンジン本体１に固定する機能も発揮している。

また、カバー側嵌合部４１とシャフト側嵌合部１１とは、所定の軸回り方位でのみ互いに嵌合する形状となっている。このため、クランクシャフト１０に連動して動くバルブ６の開閉タイミングと、クランクシャフト１０の軸回り方位（クランクアングル）とを正規の位置に設定し、その状態で、クランク側回転部材４０、カム側回転部材５０、無端状部材６０を取り付けたカバー３０をエンジン本体１に取り付けすれば、所定の同期状態が設定された状態とできる。

カバー側嵌合部４１とシャフト側嵌合部１１とを、所定の軸回り方位でのみ互いに嵌合する形状とすることに関し、この実施形態では、円錐台状を成すカバー側嵌合部４１とシャフト側嵌合部１１との嵌合面の軸直交方向の断面形状を、前述のように楕円形状（非円形）としている。さらに、円錐台の形状を、円錐台の軸心方向に対する側面の母線の方向の角度が、軸周り方位に応じて異なる偏心円錐台状としている。

具体的には、図６に示すように、円錐台の軸心周りに沿って、一つの方位にある側面の母線１２ｂは、軸心方向に対する角度（鋭角）が比較的大きく、軸心を挟んで反対側の母線１２ａは、軸心方向に対する角度が比較的小さくなっている。図６では、反対側の母線１２ａは軸心と平行に設定されており、その成す角度は０（ゼロ）度である。それ以外の方位での母線の軸心に対する角度は、母線１２ｂと母線１２ａとの間で滑らかに変化するように接続されている。これにより、カバー側嵌合部４１とシャフト側嵌合部１１とは、所定の軸周り方位（１方位）でのみ互いに嵌合することができ、バルブ６の開閉タイミングと、クランクシャフト１０の軸回り方位（クランクアングル）とを正規の位置に設定しやすい。また、互いの嵌合面が円錐形状であるため、組付作業時に、自然に適切な位置に回転していくことで調心が成され、組付けがさらに容易である。

カバー側嵌合部４１とシャフト側嵌合部１１とを、所定の軸回り方位でのみ互いに嵌合する形状とすることに関し、それ以外にも、例えば、図７に示すように、カバー側嵌合部４１とシャフト側嵌合部１１に対して、軸周り方位１箇所に、互いに噛み合う方位決め凹部４４と方位決め凸部１４とを設けてもよい。カバー側嵌合部４１とシャフト側嵌合部１１とは、方位決め凹部４４と方位決め凸部１４とが係合する１方位でのみ互いに嵌合する。

つぎに、この実施形態では、カム側回転部材５０とカムシャフト２０との間に設けられる接続機構として、歯車式接続部Ｂを採用している。

歯車式接続部Ｂは、図３に示すように、カム側回転部材５０とともに回転するようにカバー３０側に設けられたカバー側歯車５１と、カムシャフト２０とともに回転するようにエンジン本体１側に設けられたシャフト側歯車２１とを備えている。カバー側歯車５１とシャフト側歯車２１とがカムシャフト２０の軸方向に沿って接近して、互いの歯が直接噛み合う、又は、他の歯車を介して間接的に噛み合うことで、カバー側歯車５１とシャフト側歯車２１とが回転伝達可能な状態に接続される。これにより、カム側回転部材５０の回転がカムシャフト２０に伝達されるようになる。

ここで、この実施形態の歯車式接続部Ｂは、カバー側歯車５１とシャフト側歯車２１との間に中間歯車５２を配置し、その中間歯車５２を介して、カバー側歯車５１とシャフト側歯車２１とを回転伝達可能な状態に接続している。

図３及び図４に示すように、この実施形態のカバー側歯車５１とシャフト側歯車２１は、それぞれ笠歯車である。このため、中間歯車５２も、それらのカバー側歯車５１とシャフト側歯車２１の歯に噛み合う笠歯車を採用している。ここでは、吸気側のカムシャフト２０ａに対しては中間歯車５２ａを配置し、排気側のカムシャフト２０ｂに対しては中間歯車５２ｂを配置している。なお、図３では、笠歯車をすぐば笠歯車とした例を示し、図４では、まがりば笠歯車とした例を示している。

カム側回転部材５０は、図１に示すように、カバー３０に設けた取付孔３５内に、カム側回転部材５０の回転軸５４が軸受部５５を介して軸回り回転自在に支持されている。また、中間歯車５２も、図３に示すように、カバー３０に設けた取付孔３７内に、中間歯車５２の回転軸５３が軸回り回転自在に支持されている。中間歯車５２は、この実施形態のようにカバー３０側に設けることが好ましいが、エンジン本体１側に中間歯車５２を配置した態様も考えられる。

歯車式接続部Ｂに中間歯車５２を採用した場合、中間歯車５２は、カバー側歯車５１とシャフト側歯車２１よりも最大径が小さい、又は、歯数が少ない小型のギヤとすることができる。これにより、エンジンＥの前後方向（シリンダ室の並列方向）において、カバー３０側とエンジン本体１側との間に、クランク側回転部材４０、カム側回転部材５０やクランクシャフト１０、カムシャフト２０の軸周り回転方向とは回転方向が異なる、すなわち、回転軸の方向が交差する又はねじれの位置関係にある小型のギヤ（中間歯車５２）が配置されることとなり、その小型のギヤの介在によって、カバー側歯車５１とシャフト側歯車２１との多少の心ずれの誤差を吸収できるので、より組み付けが行いやすくなる。

また、カバー３０をエンジン本体１へ取り付けると、クランクシャフト１０側からの回転によって、カバー３０側に配置したクランク側回転部材４０、カム側回転部材５０が回転し、さらに、カバー側歯車５１も回転する。中間歯車５２が配置されている場合はその中間歯車５２が回転し、それに伴ってカムシャフト２０側のシャフト側歯車２１が回転することとなる。しかし、カバー３０をエンジン本体１へ取り付ける前の状態では、無端状部材６０等の駆動力伝達用の部材を組み付けしている際に、タイミング系統が回転しても、そのカバー３０側のタイミング系統の回転は、カムシャフト２０側には伝わらないという組付時の利点がある。

以上のようなことから、バルブ６の開閉タイミングと、クランクシャフト１０の軸回り方位（クランクアングル）とを正規の位置に設定し、その状態で、クランク側回転部材４０、カム側回転部材５０、無端状部材６０を取り付けたカバー３０をエンジン本体１に取り付けすれば、所定の同期状態が設定された状態とできる。このカバー３０の取り付けの際に、カバー側歯車５１やシャフト側歯車２１は、設定の基準となるバルブ６の開閉タイミングに合致した方位としておく。

この実施形態では、カバー側歯車５１とシャフト側歯車２１をそれぞれ笠歯車とし、それらのカバー側歯車５１とシャフト側歯車２１の歯に噛み合う中間歯車５２も笠歯車としたが、歯車式接続部Ｂの構成は、この実施形態には限定されない。例えば、カバー側歯車５１とシャフト側歯車２１を、それぞれ外周縁に沿って歯を並列して備える平歯車として、その平歯車の歯同士を直接噛み合わせる構成としてもよい。このとき、平歯車からなるカバー側歯車５１とシャフト側歯車２１とは、カバー３０をエンジン本体１に取り付けることで、自然に噛み合う位置関係に配置する。これらの各態様において、カバー側歯車５１とシャフト側歯車２１との軸心が一致していてもよいし、互いにずれていてもよい。また、カバー側歯車５１とシャフト側歯車２１との間に中間歯車５２を適宜介在させてもよい。

さらに他の形態として、例えば、カバー側歯車５１とシャフト側歯車２１をそれぞれ冠歯車（クラウンギヤ）とし、冠歯車の歯同士を直接噛み合わせる構成、あるいは、冠歯車からなるカバー側歯車５１とシャフト側歯車２１との間に、笠歯車や平歯車からなる中間歯車５２を介在させてもよい。また、内歯歯車と外歯歯車とからなるカバー側歯車５１とシャフト側歯車２１とが軸方向へ対向して、それらが直接噛み合わされる構成としてもよい。これらの各態様においても、カバー３０をエンジン本体１に取り付けることで、自然に対応する歯同士が噛み合う構成とする。

また、例えば、カバー側歯車５１を笠歯車、シャフト側歯車２１を平歯車とし、中間歯車５２を、傘歯車の裾部の外周部に同一歯数の平歯車を設けた構成とすることができる。ここで、カバー側歯車５１とシャフト側歯車２１の回転軸の軸心は同一直線上であり、中間歯車５２の回転軸の軸心は、それに交差する方向、又は、ねじれの位置にある方向である。そして、中間歯車５２の傘歯車部分は、笠歯車で構成されるカバー側歯車５１の歯と噛み合うようにする。中間歯車５２の平歯車部分は、平歯車で構成されるシャフト側歯車２１の歯に噛み合うようにする。

この構成では、中間歯車５２の傘歯車部分は、カバー３０側の笠歯車からなるカバー側歯車５１と常時噛み合っており、中間歯車５２の平歯車部分は、カムシャフト２０側の平歯車からなるシャフト側歯車２１と係脱自在に噛み合う状態である。ここで、中間歯車５２の平歯車部分の歯の断面は、中央の頂部から歯車の円周方向両側に向かって内径方向へ傾斜する山形形状であることが望ましい。このようにすれば、中間歯車５２の平歯車部分と、平歯車からなるシャフト側歯車２１との歯の係脱に際し、中間歯車５２の平歯車部分は山形の歯となっているため、その組付け時に、歯が山の傾斜方向に沿って微妙に動くことで、両者の歯が確実に噛み合うことができる。

これらの嵌合式接続部Ａ、歯車式接続部Ｂによって、カバー３０をエンジン本体１の端面５に取り付けることによって、カム側、クランク側の各接続機構が接続状態となる。これにより、クランク側回転部材４０は、クランクシャフト１０とともに軸回り回転する状態となり、また、カム側回転部材５０は、カムシャフト２０とともに軸回り回転する状態となる。

この状態で、エンジンＥの駆動力によってクランクシャフト１０が回転すると、クランク側回転部材４０、無端状部材６０、カム側回転部材５０が連動して動作し、カムシャフト２０がクランクシャフト１０と同期したタイミングで回転する。このとき、クランクシャフト１０が２回転（すなわち１燃焼サイクル）すると、カムシャフト２０が１回転するように歯数が設定されている。これにより、吸気側、排気側の各バルブ６が、所定のタイミングで開閉動作する。

無端状部材６０の交換、調整等や、その他部材のメンテナンスの際には、カバー３０をエンジン本体１の端面５から取り外すことによって、クランク側回転部材４０、無端状部材６０、カム側回転部材５０等の構成部品が、エンジン本体１から分離するので、その後の作業が安全で且つ容易である。

なお、上記の実施形態では、クランク側回転部材４０とクランクシャフト１０との間の接続機構を嵌合式接続部Ａとし、カム側回転部材５０とカムシャフト２０との間の接続機構を歯車式接続部Ｂとしたが、例えば、これを逆にして、クランク側回転部材４０とクランクシャフト１０との間の接続機構を歯車式接続部Ｂとし、カム側回転部材５０とカムシャフト２０との間の接続機構を嵌合式接続部Ａとしてもよい。あるいは、クランク側回転部材４０とクランクシャフト１０との間の接続機構と、カム側回転部材５０とカムシャフト２０との間の接続機構の両方を、嵌合式接続部Ａ、又は、歯車式接続部Ｂとしてもよい。

この実施形態は、エンジンＥとして４ストロークガソリンエンジンを想定して、この発明を適用しているが、４ストロークガソリンエンジンには限定されず、クランクシャフト１０とカムシャフト２０との間で、駆動力伝達用の部材を介して回転伝達を行う他形式のエンジンＥであっても、この発明を適用できる。

以上のように、この発明は、エンジンＥ、特に４サイクルエンジンのタイミング系部品において、カムシャフト２０側とクランクシャフト１０側の各回転伝達構造を、無端状部材６０が配置されるカバー３０側と、各シャフト１０，２０が配置されるエンジン本体１側とに分割した上で、カバー３０をエンジン本体１に取り付けるだけで、両者が自動的に接続される構造としたので、タイミング系部品をエンジン本体１とは別のモジュールとして組付け可能とすることができる。また、この構造は、４サイクルエンジンで有利であるが、燃焼形式や気筒配列に関係なく種々のエンジンＥでも対応可能で、汎用性が高いといえる。さらに、タイミング系部品がエンジン本体１とは別のモジュールとして管理できるため、組付け作業の簡略化による整備性の向上、タイミング伝達方式の選択が可能となり、より柔軟なエンジン設計を実現することができる。

また、カバー３０をエンジン本体１に取り付けるだけで、クランクシャフト１０側の部材が、カバー３０側の部材と軸周り１方位でのみ接続される方位決め機能を備えたことにより、タイミング系部品の同期の設定が容易である。また、必要であれば、クランクシャフト１０側の前記方位決め機能に加え、あるいは、代えて、カムシャフト２０側にも方位決め機能、すなわち、カムシャフト２０側の部材が、カバー３０側の部材と軸周り１方位でのみ接続される構造を採用してもよい。

さらに、カバー３０側に配置されるタイミング系統部品を、エンジン本体１とは分離した一つのモジュールとして扱うことができるので、エンジン本体１への組付前の状態で、カバー３０側におけるタイミングの位置、すなわち、カバー３０に装着されたクランク側回転部材４０とカム側回転部材５０の軸周り方位を正しい箇所に設定して、一体のアッセンブリー状態とすることにより、これらのアッセンブリーを、エンジン本体１側とは関係なく分解整備可能とすることができる。なお、カバー３０のエンジン本体１への組付け開始までに、エンジン本体１側で、クランクシャフト１０やカムシャフト２０のタイミング（軸周り方位）は予め規定された位置（例えば、１番気筒上死点）になっており、カバー３０側もその規定された位置に対応した状態に設定しておくものとする。

また、この発明によれば、カバー３０側のタイミング系統部品の配置が、エンジン本体１側におけるレイアウト上の制約から解放されるため、自動車でよく用いるタイミングチェーンやタイミングベルト等の無端状部材６０だけではなく、モーターサイクルやレーシングエンジンで用いるギヤ、さらにはシャフトドライブ等からなる駆動力伝達用の部材によって、カバー３０側に配置されるタイミング系統部品を構成する等の選択肢が増える。すなわち、クランク側回転部材４０とカム側回転部材５０との間を、無端状部材６０によらず、ギヤやシャフトドライブ等の駆動力伝達用の部材によって回転伝達可能に接続する構造である。さらに、耐久性を確保した上で容易には分解できない構造とすれば、タイミング系統部品のメンテナンスフリー化も可能となる。

１ エンジン本体
２ シリンダヘッド
３ シリンダブロック
４ オイルパン
５ 端面
５ａ，５ｂ 支持部
６ バルブ
７ ピストン
８ コネクティングロッド
９ 端壁部
１０ クランクシャフト
１１ シャフト側嵌合部
１２ 外周
２０ カムシャフト
２１ シャフト側歯車
２２ カムローブ
３０ カバー
３１ カバー本体
３２ 固定ボルト
３２ａ 雄ねじ部
３３，３５ 取付孔
３４ 雌ねじ部
３６ カバー固定ボルト
３７ 取付孔
４０ クランク側回転部材
４１ カバー側嵌合部
４２ 内周
４３ フレーム
４３ａ 支え部
４５，４６ 軸受部
４７ 回転軸
５０ カム側回転部材
５１ カバー側歯車
５２ 中間歯車
５３，５４ 回転軸
５５ 軸受部
６０ 無端状部材
６１ テンショナ
Ａ 嵌合式接続部
Ｂ 歯車式接続部
Ｅ エンジン

Claims (7)

1. 吸気バルブ及び排気バルブを開閉動作させるためのカムシャフトと、
   エンジンの駆動力によって回転するクランクシャフトと、
   駆動力伝達用の部材によって回転伝達可能に接続されるカム側回転部材及びクランク側回転部材と、
   前記カム側回転部材及び前記クランク側回転部材を回転自在に支持し前記カムシャフト及び前記クランクシャフトを備えたエンジン本体の端面に着脱自在であるカバーと、
   前記カム側回転部材と前記カムシャフトとの間及び前記クランク側回転部材と前記クランクシャフトとの間にそれぞれ設けられ、前記カバーの前記エンジン本体の端面への着脱により、前記カム側回転部材と前記カムシャフトとの間及び前記クランク側回転部材と前記クランクシャフトとの間の回転伝達可能な状態への接続と回転伝達不能な状態への離反が成される接続機構と、
   を備えるエンジンのカムシャフト駆動装置。
2. 前記接続機構の少なくとも一つは、
   前記カム側回転部材又は前記クランク側回転部材とともに回転するように前記カバー側に設けられたカバー側嵌合部と、
   前記カムシャフト又は前記クランクシャフトとともに回転するように前記エンジン本体側に設けられ前記カバー側嵌合部に対して嵌合により回転伝達可能に接続されるシャフト側嵌合部と、
   を備える嵌合式接続部である請求項１に記載のエンジンのカムシャフト駆動装置。
3. 前記カバー側嵌合部及び前記シャフト側嵌合部の一方の外周が他方の内周に嵌る構造であり、
   前記一方の外周と前記他方の内周との嵌合面は、軸方向他方側から軸方向一方側に向かって軸心からの距離が遠ざかるテーパ部を備える
   請求項２に記載のエンジンのカムシャフト駆動装置。
4. 前記カバー側嵌合部及び前記シャフト側嵌合部は、所定の軸回り方位でのみ互いに嵌合する
   請求項２又は３に記載のエンジンのカムシャフト駆動装置。
5. 前記接続機構の少なくとも一つは、
   前記カム側回転部材又は前記クランク側回転部材とともに回転するように前記カバー側に設けられたカバー側歯車と、
   前記カムシャフト又は前記クランクシャフトとともに回転するように前記エンジン本体側に設けられ前記カバー側歯車に対して回転伝達可能に接続されるシャフト側歯車と、
   を備える歯車式接続部である請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンのカムシャフト駆動装置。
6. 前記カバー側歯車及び前記シャフト側歯車はそれぞれ笠歯車であり、
   前記カバー側歯車と前記シャフト側歯車とは前記カバー側又は前記エンジン本体側に設けられる中間歯車を介して回転伝達可能に接続される
   請求項５に記載のエンジンのカムシャフト駆動装置。
7. 前記クランク側回転部材と前記クランクシャフトとの間の前記接続機構は、
   前記クランク側回転部材とともに回転するように前記カバー側に設けられたカバー側嵌合部と、前記クランクシャフトとともに回転するように前記エンジン本体側に設けられ前記カバー側嵌合部に対して嵌合により回転伝達可能に接続されるシャフト側嵌合部を備える嵌合式接続部であり、
   前記カム側回転部材と前記カムシャフトとの間の前記接続機構は、
   前記カム側回転部材とともに回転するように前記カバー側に設けられたカバー側歯車と、前記カムシャフトとともに回転するように前記エンジン本体側に設けられ前記カバー側歯車に対して回転伝達可能に接続されるシャフト側歯車とを備える歯車式接続部である、
   請求項１に記載のエンジンのカムシャフト駆動装置。

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