JP2020085091A - 駆動力伝達機構 - Google Patents

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Abstract

【課題】低コストかつタイミングチェーンの歯飛びを抑制することが可能な駆動力伝達機構を提供することを課題とする。【解決手段】カムシャフトに取り付けられたスプロケットと、前記スプロケットと噛み合い、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対向するガイド部と、を具備し、前記ガイド部は、前記タイミングチェーンと前記スプロケットとが噛み合う範囲に設けられ、前記噛み合う範囲以外には設けられず、少なくとも前記タイミングチェーンの１リンク分の長さを有する駆動力伝達機構。【選択図】図２

Description

本発明は駆動力伝達機構に関する。
内燃機関には、タイミングチェーンを利用してクランクシャフトの駆動力をカムシャフトに伝達させるものがある。具体的には、カムシャフトに取り付けられたスプロケットにタイミングチェーンを噛み合わせる。内燃機関の始動時などにはタイミングチェーンに力が加わり、タイミングチェーンがスプロケットから歯飛びしてしまうことがある。タイミングチェーンの歯飛びを抑制するため、タイミングチェーンに摺接するガイド部を用いる技術が知られている（特許文献１など）。
特開２０１２−４７２６２号公報
特許文献１におけるガイド部は複数のスプロケットにまたがって配置されている。こうした大型のガイド部を設けるとコストが増加する。そこで、低コストかつタイミングチェーンの歯飛びを抑制することが可能な駆動力伝達機構を提供することを目的とする。
上記目的は、カムシャフトに取り付けられたスプロケットと、前記スプロケットと噛み合い、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対向するガイド部と、を具備し、前記ガイド部は、前記タイミングチェーンと前記スプロケットとが噛み合う範囲に設けられ、前記噛み合う範囲以外には設けられず、少なくとも前記タイミングチェーンの１リンク分の長さを有する駆動力伝達機構によって達成できる。
低コストかつタイミングチェーンの歯飛びを抑制することが可能な駆動力伝達機構を提供できる。
図１は内燃機関のヘッドカバーを例示する平面図である。 図２（ａ）は駆動力伝達機構を例示する正面図であり、図２（ｂ）は駆動力伝達機構を例示する断面図である。 図３（ａ）はタイミングチェーンを例示する平面図である。図３（ｂ）および図３（ｃ）はタイミングチェーンとガイド部とを並べて例示する図である。 図４は第２実施形態に係る駆動力伝達機構を例示する正面図である。 図５は第３実施形態に係る駆動力伝達機構を例示する正面図である。
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本実施例の駆動力伝達機構について説明する。駆動力伝達機構は例えばダブルオーバーヘッドカム方式の直列三気筒エンジンなどの内燃機関に適用される。
図１は内燃機関のヘッドカバー１０を例示する平面図であり、下面側から見ている。ヘッドカバー１０は例えば樹脂製である。ヘッドカバー１０の周縁部にはシール部材１２が形成され、ヘッドカバー１０の下面には２つのガイド部３０が設けられている。
図２（ａ）は駆動力伝達機構１００を例示する正面図であり、図２（ｂ）は駆動力伝達機構１００を例示する断面図であり、ともにＦｒ側から図示している。図２（ｂ）に示すように、駆動力伝達機構１００は、スプロケット２０、タイミングチェーン２６およびガイド部３０を備える。図２（ａ）ではガイド部３０はヘッドカバー１０の下側に位置するため、図示を省略した。また、図２（ｂ）ではチェーンケース１４、チェーンスリッパ２４およびチェーンテンショナ３１を省略した。
図２（ａ）に示すように、ヘッドカバー１０はチェーンケース１４の上に取り付けられる。ヘッドカバー１０およびチェーンケース１４に囲まれた領域に２つのスプロケット２０、２つのカムシャフト２１およびタイミングチェーン２６が配置される。チェーンケース１４、スプロケット２０およびタイミングチェーン２６は例えば金属で形成されている。
２つのカムシャフト２１のうち一方は吸気バルブを開閉させ、他方は排気バルブを開閉させる。スプロケット２０は外周面に複数の歯２２を有する歯車であり、カムシャフト２１の端部に取り付けられる。２つのスプロケット２０のうち一方をスプロケット２０ａ、他方をスプロケット２０ｂと記載することがある。
タイミングチェーン２６は２つのスプロケット２０に巻きまわされ、さらに不図示のクランクシャフト側のスプロケットに巻きまわされる。クランクシャフトの駆動力がタイミングチェーン２６およびスプロケット２０からカムシャフト２１に伝達され、カムシャフト２１が回転する。
タイミングチェーン２６はスプロケット２０の複数の歯２２の一部と噛み合う。スプロケット２０ａとタイミングチェーン２６とが噛み合う範囲を噛み合い範囲Ａ１、スプロケット２０ｂとタイミングチェーン２６とが噛み合う範囲を噛み合い範囲Ａ２とする。チェーンテンショナ３１はチェーンスリッパ２４を介してタイミングチェーン２６を押圧することでタイミングチェーン２６の張力を調整する。
図２（ｂ）に示すように、ヘッドカバー１０には２つのスプロケット２０に対応して２つのガイド部３０が設けられている。２つのガイド部３０のうち、１つは噛み合い範囲Ａ１内に位置してスプロケット２０ａに対向し、別の１つは噛み合い範囲Ａ２内に位置してスプロケット２０ｂに対向する。ガイド部３０は噛み合い範囲Ａ１およびＡ２以外の範囲には設けられていない。
ガイド部３０は例えばヘッドカバー１０と同一の樹脂から形成され、ヘッドカバー１０の下面からスプロケット２０およびタイミングチェーン２６に向けて突出する。ガイド部３０の下面（タイミングチェーン２６に対向する面）はタイミングチェーン２６に沿う曲面であり、タイミングチェーン２６から離間しており、これらの間には例えば数ｍｍの空隙が形成される。
図３（ａ）はタイミングチェーン２６を例示する平面図であり、一部を透視している。図３（ａ）に示すようにタイミングチェーン２６はプレート２７および２８を有し、プレート２７とプレート２８とは例えばピン２９およびブッシュ３２により互いに連結されている。ピン２９間の空間に、スプロケット２０の歯２２が噛み合う。
図３（ｂ）および図３（ｃ）はタイミングチェーン２６とガイド部３０とを並べて例示する図であり、タイミングチェーン２６を側面から図示している。隣り合うピン２９間の距離がタイミングチェーン２６の１リンクの長さＬ１である。図３（ｂ）の例において、ガイド部３０の長さＬ２は、タイミングチェーン２６の１リンク分の長さＬ１に等しい。図３（ｃ）の例において、長さＬ２は長さＬ１より大きく、ガイド部３０はタイミングチェーン２６の３リンクに対向する。このように、ガイド部３０の長さＬ２は少なくとも１リンク分の長さＬ１に等しく、Ｌ１以上でもよい。
第１実施形態によれば、スプロケット２０とタイミングチェーン２６との噛み合い範囲Ａ１およびＡ２にガイド部３０が設けられ、ガイド部３０は少なくとも１リンクに等しい長さＬ２を有する。これによりタイミングチェーン２６のスプロケット２０からの歯飛びを抑制することができる。
タイミングチェーン２６がスプロケット２０に噛み合っている場合、タイミングチェーン２６はガイド部３０から離間し、摺動しない。このため擦動による騒音およびフリクションの増加が抑制される。カムシャフト２１の回転によりタイミングチェーン２６が遠心力を受け、スプロケット２０の歯２２から外れそうになると、ガイド部３０がタイミングチェーン２６に接触することで、タイミングチェーン２６の歯飛びを抑制する。
ガイド部３０は噛み合い範囲Ａ１およびＡ２に設けられ、噛み合い範囲以外には設けられない。したがって、噛み合い範囲以外の範囲も覆う大型のガイド部などに比べて、ガイド部３０が小型になり、低コスト化が可能となる。
ガイド部３０の長さＬ２はＬ１より大きくてもよく、例えば２リンク分の長さ以上、および３リンク分の長さ以上でもよい。また、ガイド部３０は１つの噛み合い範囲全体を囲んでもよい。ただし、ガイド部３０が大型化すると歯飛び抑制の効果は向上するが、コストも増加する。図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、１つのガイド部３０の長さＬ２は少なくとも１リンクの長さＬ１以上であり、例えばＬ１と等しい。歯飛びの抑制が可能となり、かつガイド部３０が小型になるため低コスト化することができる。
ガイド部３０は樹脂製であるため、金属に比べて軽量であり、タイミングチェーン２６に接触した際に大きな音が発生しにくい。
ヘッドカバー１０とガイド部３０とを同一の樹脂で形成することが好ましい。ヘッドカバー１０とガイド部３０とを、例えば射出成型などにより同時に製造することができるため、さらなる低コスト化が可能である。なお、ガイド部３０をヘッドカバー１０とは別の樹脂から形成し、ヘッドカバー１０に取り付けてもよい。ガイド部３０の位置は図２（ｂ）に示した位置に限定されず、噛み合い範囲Ａ１またはＡ２内であってヘッドカバー１０の下面のうち任意の位置にガイド部３０を設けることができる。例えば歯飛び抑制により好適な位置にガイド部３０を設けてもよい。
第１実施形態は、内燃機関に２つのスプロケット２０およびカムシャフト２１が設けられている例である。カムシャフト２１の本数などに応じてスプロケット２０の数は２つ以上のこともある。複数のスプロケット２０のうち少なくとも１つに対応してガイド部３０を設け、他のスプロケット２０側にはガイド部３０を設けなくてもよい。ただし、歯飛び抑制のためには、複数のガイド部３０を設けることが好ましい。特に、タイミングチェーン２６と複数のスプロケット２０それぞれとの噛み合い範囲ごとにガイド部３０を設けることが好ましい。
駆動力伝達機構１００はスプロケット２０およびタイミングチェーン２６を用いた内燃機関に適用可能であり、特にタイミングチェーン２６の歯飛びが起こりやすい内燃機関に適用することが効果的である。カムの速度の変化が大きくなると、遠心力によりタイミングチェーン２６にたるみが生じ、タイミングチェーン２６の歯飛びが起こりやすい。例えば直列四気筒（Ｌ４）エンジンでは複数のカムが互いに回転の影響を打ち消し合うが、直列三気筒（Ｌ３）エンジンではカム間の打ち消し合いが小さく、カムトルクの変動による遠心力が大きく、歯飛びが起こりやすい。したがって駆動力伝達機構１００をＬ３エンジンに適用することで、歯飛びの恐れを大きく低減することができる。なお、駆動力伝達機構１００はＬ３エンジンおよびＬ４エンジン以外のエンジンに適用することもできる。
（第２実施形態）
第２実施形態に係る駆動力伝達機構２００について説明する。第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。図４は第２実施形態に係る駆動力伝達機構２００を例示する正面図である。２つのガイド部３０は例えばヘッドカバー１０とは別の樹脂で形成され、チェーンケース１４のスプロケット２０に対向する面に取り付けられる。ガイド部３０は噛み合い範囲Ａ１およびＡ２それぞれに配置されている。
第２実施形態によれば、タイミングチェーン２６の歯飛びを抑制することができる。また、ガイド部３０を噛み合い範囲Ａ１またはＡ２内であってチェーンケース１４の内壁の任意の位置にガイド部３０を設けることができる。
（第３実施形態）
第３実施形態に係る駆動力伝達機構３００について説明する。第１実施形態および第２実施形態と同じ構成については説明を省略する。図５は第３実施形態に係る駆動力伝達機構３００を例示する正面図である。２つのガイド部３０のうち点線で示すガイド部３０ｂはヘッドカバー１０と同じ樹脂で形成され、噛み合い範囲Ａ２内に位置する。実線で示すガイド部３０ａは、例えばヘッドカバー１０とは別の樹脂で形成され、チェーンケース１４のスプロケット２０に対向する面に取り付けられ噛み合い範囲Ａ１内に位置する。第３実施形態によれば、タイミングチェーン２６の歯飛びを抑制することができる。
スプロケット２０の数に応じて、２つ以上のガイド部３０を設けることもある。複数のガイド部３０のうち少なくとも１つをヘッドカバー１０に設け、別の少なくとも１つをチェーンケース１４に設ければよい。なお、ガイド部３０はヘッドカバー１０およびチェーンケース１４以外に設けてもよく、噛み合い範囲Ａ１およびＡ２内に位置すればよい。例えばヘッドカバー１０、チェーンケース１４およびスプロケット２０などの形状、サイズおよびレイアウトに応じて、ガイド部３０の位置を調整してもよい。
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ ヘッドカバー
１２ シール部材
１４ チェーンケース
２０、２０ａ、２０ｂ スプロケット
２１ カムシャフト
２２ 歯
２４ チェーンスリッパ
２６ タイミングチェーン
２７、２８ プレート
２９ ピン
３０、３０ａ、３０ｂ ガイド部
３１ チェーンテンショナ
３２ ブッシュ
１００、２００、３００ 駆動力伝達機構

Claims (6)

  1. カムシャフトに取り付けられたスプロケットと、
    前記スプロケットと噛み合い、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対向するガイド部と、を具備し、
    前記ガイド部は、前記タイミングチェーンと前記スプロケットとが噛み合う範囲に設けられ、前記噛み合う範囲以外には設けられず、少なくとも前記タイミングチェーンの１リンク分の長さを有する駆動力伝達機構。
  2. 前記ガイド部は樹脂製である請求項１に記載の駆動力伝達機構。
  3. 前記カムシャフト、前記スプロケットおよび前記タイミングチェーンを覆うヘッドカバーを具備し、
    前記ガイド部と前記ヘッドカバーと同一の樹脂により形成され、
    前記ガイド部は前記ヘッドカバーの前記タイミングチェーンに対向する面から前記タイミングチェーンに向けて突出する請求項１または２に記載の駆動力伝達機構。
  4. 前記タイミングチェーンおよび前記スプロケットを覆うケースを具備し、
    前記ガイド部は前記ケースに設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動力伝達機構。
  5. 前記タイミングチェーンは複数の前記スプロケットに噛み合い、
    前記タイミングチェーンが前記複数のスプロケットのそれぞれに噛み合う範囲ごとにガイド部が設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載の駆動力伝達機構。
  6. 前記カムシャフト、前記スプロケットおよび前記タイミングチェーンを覆うヘッドカバーと、
    前記タイミングチェーンおよび前記スプロケットを覆うケースと、を具備し、
    複数の前記ガイド部のうち少なくとも１つは前記ヘッドカバーと同一の樹脂により形成され、前記ヘッドカバーの前記タイミングチェーンに対向する面から前記タイミングチェーンに向けて突出し、
    前記複数のガイド部のうち別の少なくとも１つは前記ケースに設けられている請求項５に記載の駆動力伝達機構。
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