JP2020183739A - カバー構造 - Google Patents

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恒平 藤田
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Abstract

【課題】可変バルブ機構に対する駆動源の位置ずれを抑制する。【解決手段】チェーンカバー(カバー構造)20は、エンジン本体に取り付けられ、エンジン本体と線膨張係数が異なる材料で形成されるカバー本体20Aと、カバー本体20Aに形成され、クランクシャフトが挿通可能な挿通孔44と、カバー本体20Aに形成され、エンジン本体の外部に配された可変バルブ機構を収容し、可変バルブ機構を動作させる駆動源54が取り付けられる駆動源取付部46と、カバー本体20Aに形成され、駆動源取付部46と挿通孔44との間に形成された溝48と、を備える。【選択図】図2

Description

本発明は、カバー構造に関する。
特許文献1には、エンジン本体の側部に取り付けられる樹脂製のタイミングチェーンカバーについて開示がある。
特開2015−102018号公報
ところで、エンジンには、吸排気バルブの開閉タイミングを可変させる可変バルブ機構が設けられることがある。その場合、タイミングチェーンカバーには、可変バルブ機構を動作させるための駆動源が取り付けられる。
しかし、一般的に、エンジン本体は、金属材料で形成される。樹脂材料で形成されるタイミングチェーンカバーは、金属材料で形成されるエンジン本体と線膨張係数が異なる。そのため、エンジン本体の温度が上昇し、エンジン本体とタイミングチェーンカバーが熱膨張(熱変形)すると、エンジン本体とタイミングチェーンカバーとの熱変形量が異なることとなる。このとき、タイミングチェーンカバーは、エンジン本体より熱変形量が大きくなる。その結果、可変バルブ機構に対する駆動源の位置ずれが発生するという問題があった。
そこで、本発明は、可変バルブ機構に対する駆動源の位置ずれを抑制することが可能なカバー構造を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のカバー構造は、エンジン本体に取り付けられ、エンジン本体と線膨張係数が異なる材料で形成されるカバー本体と、カバー本体に形成され、クランクシャフトが挿通可能な挿通孔と、カバー本体に形成され、エンジン本体の外部に配された可変バルブ機構を収容し、可変バルブ機構を動作させる駆動源が取り付けられる駆動源取付部と、カバー本体に形成され、駆動源取付部と挿通孔との間に形成された溝と、を備える。
溝は、挿通孔よりも駆動源取付部に近接する側に形成されてもよい。
溝は、駆動源取付部を囲むように形成されてもよい。
溝と挿通孔との間に締結部材が配されてもよい。
締結部材は、挿通孔よりも溝に近接する側に配されてもよい。
駆動源取付部は、カバー本体に複数形成され、複数の駆動源取付部には、補剛部材が接続されてもよい。
本発明によれば、可変バルブ機構に対する駆動源の位置ずれを抑制することができる。
図1は、エンジンの構成を説明する概略図である。 図2は、本実施形態のチェーンカバーの概略上面図である。 図3は、本実施形態のチェーンカバーの概略側面図である。 図4は、従来のカバー本体の熱変形前の状態を示す概略断面図である。 図5は、従来のカバー本体の熱変形後の状態を示す概略断面図である。 図6は、本実施形態のカバー本体の熱変形前の状態を示す概略断面図である。 図7は、本実施形態のカバー本体の熱変形後の状態を示す概略断面図である。 図8は、変形例のチェーンカバーの概略上面図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
図1は、エンジン1の構成を説明する概略図である。図1では、エンジン1を前面側から見た図を示す。エンジン1は、例えば、車両に搭載される。
エンジン1は、エンジン本体10を備える。エンジン本体10は、アルミニウム合金などの金属材料で形成される。エンジン本体10は、2つのシリンダブロック10a、10bと、2つのシリンダヘッド12a、12bと、2つのキャリア14a、14bと、2つのロッカーカバー16a、16bと、2つのクランクケース18a、18bとを含んで構成される。
エンジン1は、図1中、右側から左側に向かって、ロッカーカバー16a、キャリア14a、シリンダヘッド12a、シリンダブロック10a、クランクケース18a、クランクケース18b、シリンダブロック10b、シリンダヘッド12b、キャリア14b、ロッカーカバー16bが水平方向(図1中、左右方向)に並んで配置される。
エンジン1は、後述するクランクシャフト28を挟んで、シリンダブロック10a、10b内部に形成される複数のシリンダ(不図示)および各シリンダ内部に配されるピストン(不図示)が水平方向に対向して配置される水平対向エンジンである。本実施形態では、シリンダブロック10a、10bには、それぞれ2つのシリンダ(すなわち、計4つのシリンダ)が形成されている。
本実施形態では、クランクケース18aは、シリンダブロック10aと一体形成され、クランクケース18bは、シリンダブロック10bと一体形成される。ただし、クランクケース18a、18bは、シリンダブロック10a、10bと別体に形成されてもよい。
シリンダブロック10a、10b、シリンダヘッド12a、12b、キャリア14a、14b、ロッカーカバー16a、16b、クランクケース18a、18bの前面側(図1中、手前側)には、チェーンカバー(カバー構造)20が接続されている。チェーンカバー20は、シリンダブロック10a、10b、シリンダヘッド12a、12b、キャリア14a、14b、ロッカーカバー16a、16b、クランクケース18a、18bの前面側を覆う。
シリンダブロック10a、10b、シリンダヘッド12a、12b、キャリア14a、14b、ロッカーカバー16a、16b、クランクケース18a、18bの前面と、チェーンカバー20とにより囲まれた空間がチェーン室22として形成される。
シリンダヘッド12aとロッカーカバー16aとに囲まれた空間がロッカー室として形成される。シリンダヘッド12bとロッカーカバー16bとに囲まれた空間がロッカー室として形成される。また、2つのクランクケース18a、18bの内部空間(すなわち、2つのクランクケース18a、18bに囲繞された空間)がクランク室として形成される。
キャリア14aには、不図示の吸気弁を移動させるためのカムが固定された吸気用カムシャフト30a、および、不図示の排気弁を移動させるためのカムが固定された排気用カムシャフト32aが回転自在に支持されている。同様に、キャリア14bには、吸気用カムシャフト30bおよび排気用カムシャフト32bが回転自在に支持されている。
2つのシリンダブロック10a、10bの間には、クランクシャフト28が回転自在に支持される。シリンダブロック10a、10b内の不図示の各シリンダには、クランクシャフト28に対して不図示のコネクティングロッドを介して接続された不図示のピストンが水平方向に摺動可能に配置されている。ピストンの往復動により、クランクシャフト28が回転駆動される。
チェーン室22には、吸気用カムシャフト30a、30bの一端に設けられたカムスプロケット34a、34b、排気用カムシャフト32a、32bの一端に設けられたカムスプロケット36a、36bが配置されている。
チェーン室22には、クランクシャフト28の一端に設けられた駆動用のスプロケット38が配置されている。駆動用のスプロケット38と、カムスプロケット34aと、カムスプロケット36aには、タイミングチェーン40aが掛け渡される。また、駆動用のスプロケット38と、カムスプロケット34bと、カムスプロケット36bには、タイミングチェーン40bが掛け渡されている。タイミングチェーン40a、40bは、チェーン室22内に配される。
クランクシャフト28が回転すると、タイミングチェーン40aを介して吸気用カムシャフト30aおよび排気用カムシャフト32aが回転駆動される。また、クランクシャフト28が回転すると、タイミングチェーン40bを介して吸気用カムシャフト30bおよび排気用カムシャフト32bが回転駆動される。なお、本実施形態では、クランクシャフト28は、図1中、時計回りに回転駆動し、タイミングチェーン40a、40bは、クランクシャフト28の回転に伴って、時計回りに移動する。
シリンダブロック10a、10bおよびクランクケース18a、18bの鉛直下方にはオイルパンOPが設けられている。オイルパンOP内には、エンジンオイルが貯留されている。オイルパンOPには、不図示のオイルポンプが接続されており、オイルパンOP内に貯留されているエンジンオイルを吸引し、吸引したエンジンオイルをエンジン1の各部に供給する。
図2は、本実施形態のチェーンカバー20の概略上面図である。図2に示すように、チェーンカバー20は、カバー本体20Aを備える。カバー本体20Aの外周縁には、複数の貫通孔(不図示)と、複数の貫通孔に挿通される締結部材42とが配される。複数の締結部材42は、カバー本体20Aをエンジン本体10(図1参照)に締結する。複数の締結部材42がエンジン本体10に締結されることで、カバー本体20Aは、エンジン本体10に接続される。
カバー本体20Aには、挿通孔44と、駆動源取付部46と、溝48とが形成される。挿通孔44は、カバー本体20Aの中央部に配され、カバー本体20Aを厚さ方向に貫通する。挿通孔44には、クランクシャフト28(図1参照)が挿通される。挿通孔44は、クランクシャフト28が挿通可能な略円形状に形成される。
駆動源取付部46は、カバー本体20Aの外周縁(複数の締結部材42)と中央部(挿通孔44)との間に形成される。駆動源取付部46は、カバー本体20Aのうち、カムスプロケット34a、34b、36a、36b(図1参照)と対向する位置に形成される。本実施形態では、カムスプロケット34a、34b、36a、36bが複数(4つ)配されるため、駆動源取付部46は、複数(4つ)配される。
図3は、本実施形態のチェーンカバー20の概略側面図である。図3は、図2に示すIII矢視図である。図3に示すように、カバー本体20Aは、エンジン本体10と当接する当接面50を有する。当接面50は、不図示のガスケットを介してエンジン本体10と当接する。ただし、当接面50は、エンジン本体10と直接当接してもよい。
駆動源取付部46は、当接面50に対し、エンジン本体10から離隔する側に突出し、内部にチェーン室22を形成する。チェーン室22には、上述したように、吸気用カムシャフト30a、30bの一端に設けられたカムスプロケット34a、34b、排気用カムシャフト32a、32bの一端に設けられたカムスプロケット36a、36bが配される。
本実施形態では、各カムスプロケット34a、34b、36a、36bには、吸排気バルブの開閉タイミングを可変とする可変バルブ機構52が設けられる。カムスプロケット34a、34b、36a、36bおよび可変バルブ機構52は、エンジン本体10の外部に配される。カムスプロケット34a、34b、36a、36bおよび可変バルブ機構52は、駆動源取付部46の内部(チェーン室22)に収容される。
駆動源取付部46の外部(外面)には、可変バルブ機構52を動作させるための駆動源(ソレノイド)54が取り付けられる。駆動源取付部46の中央部には、不図示の貫通孔が形成され、駆動源54は、駆動源取付部46の貫通孔を介して内部に突出する突出部54aを備える。
駆動源54は、突出部54aを可変バルブ機構52に近接する方向、および、可変バルブ機構52から離隔する方向に移動させる。突出部54aは、駆動源54により可変バルブ機構52に近接する方向に移動されると、可変バルブ機構52と接続し、可変バルブ機構52を動作させる。
ところで、本実施形態のカバー本体20Aは、チェーンカバー20の軽量化のため、樹脂材料で形成される。一方、エンジン本体10は、金属材料で形成される。樹脂材料は、金属材料より線膨張係数が大きい。そのため、エンジン本体10の温度が上昇し、エンジン本体10とカバー本体20Aが熱膨張(熱変形)すると、エンジン本体10とカバー本体20Aとの熱変形量が異なることとなる。このとき、カバー本体20Aは、エンジン本体10より熱変形量が大きくなる。なお、本実施形態では、カバー本体20Aが樹脂材料で形成される例について説明するが、カバー本体20Aは、樹脂材料に限定されず、エンジン本体10と線膨張係数が異なる材料で形成されていればよい。
図4は、従来のカバー本体20Bの熱変形前の状態を示す概略断面図である。図5は、従来のカバー本体20Bの熱変形後の状態を示す概略断面図である。従来のカバー本体20Bは、本実施形態のカバー本体20Aと、溝48が形成されていない点で相違している。図4に示すように、駆動源54の突出部54aは、可変バルブ機構52と位置P1で接続する。
エンジン本体10の温度上昇に伴い、カバー本体20Bの温度が上昇すると、カバー本体20Bは、中央部(すなわち、挿通孔44)から放射状に熱膨張する。このとき、カバー本体20Bの外周縁は、締結部材42によりエンジン本体10に締結されている。
したがって、駆動源取付部46は、締結部材42によりカバー本体20Bの外周縁側への移動が規制される。一方、カバー本体20Bが熱膨張すると、駆動源取付部46は、カバー本体20Bの中央部(挿通孔44)から離隔する方向(図5中、白抜き矢印方向)に押圧される。駆動源取付部46が押圧される押圧位置は、図5に示す位置P3である。
その結果、駆動源取付部46は、カバー本体20Bの中央部(挿通孔44)から離隔する方向に傾斜(変形)する。このように、カバー本体20Bは、エンジン本体10と熱変形量が異なることから、エンジン本体10の温度上昇に伴って変形(熱変形)する。
カバー本体20Bが熱変形すると、図5に示すように、駆動源54の突出部54aは、可変バルブ機構52と位置P2で接続する。このように、カバー本体20Bが熱変形すると、駆動源54の突出部54aは、可変バルブ機構52との接続位置が位置P1から位置P2までずれる。位置P2は、位置P1からカバー本体20Bの外周縁に向かってずれ量Δ1だけずれた位置にある。
このように、カバー本体20Bが熱変形すると、可変バルブ機構52に対する駆動源54の位置ずれが発生する。そのため、駆動源54は、可変バルブ機構52を精度よく動作させることができない場合があった。
そこで、本実施形態では、図2に示すように、カバー本体20Aには、溝48が形成される。溝48は、駆動源取付部46と挿通孔44との間に形成される。また、溝48は、最も近接する2つの駆動源取付部46の間に形成される。
溝48は、駆動源取付部46の外周を囲むように形成される。本実施形態では、溝48は、カバー本体20Aの外周縁と接続する。ただし、溝48は、駆動源取付部46の全周を囲むように無端状に形成されてもよい。
カバー本体20Aのうち、溝48によって区分される領域A1、A2、A3、A4には、それぞれ1つ(単数)の駆動源取付部46が形成される。また、カバー本体20Aのうち、溝48によって区分される領域A5には、挿通孔44が形成される。領域A5は、領域A1、A2と、領域A3、A4との間に配される。つまり、駆動源取付部46と挿通孔44は、カバー本体20Aのうち溝48によって区分される異なる領域に形成される(すなわち、同じ領域に形成されない)。また、複数の駆動源取付部46は、それぞれカバー本体20Aのうち溝48によって区分される異なる領域に形成される(すなわち、同じ領域に形成されない)。
図6は、本実施形態のカバー本体20Aの熱変形前の状態を示す概略断面図である。図7は、本実施形態のカバー本体20Aの熱変形後の状態を示す概略断面図である。図6に示すように、駆動源54の突出部54aは、可変バルブ機構52と位置P1で接続する。ここで、図6に示す位置P1は、図4に示す位置P1と等しい位置である。
図7に示すように、駆動源54の突出部54aは、可変バルブ機構52と位置P4で接続する。位置P4は、位置P1からカバー本体20Aの外周縁に向かってずれ量Δ2だけずれた位置である。
エンジン本体10の温度上昇に伴い、カバー本体20Aの温度が上昇すると、カバー本体20Aは、中央部(すなわち、挿通孔44)から放射状に熱膨張する。このとき、カバー本体20Aの外周縁は、締結部材42によりエンジン本体10に締結されている。
したがって、駆動源取付部46は、締結部材42によりカバー本体20Aの外周縁側への移動が規制される。一方、カバー本体20Aが熱膨張すると、駆動源取付部46は、カバー本体20Aの中央部(挿通孔44)から離隔する方向(図7中、白抜き矢印方向)に押圧される。
しかし、カバー本体20Aには、中央部(挿通孔44)と駆動源取付部46との間に溝48が形成されている。そのため、駆動源取付部46が押圧される押圧位置は、図7に示す位置P5となる。図7に示す位置P5は、図5に示す位置P3よりも溝48の深さ分だけ、エンジン本体10(当接面50)側に位置する。駆動源取付部46は、押圧位置がエンジン本体10(当接面50)に近接するほど、カバー本体20Aの中央部(挿通孔44)から離隔する方向に傾斜(変形)し難くなる。
したがって、駆動源取付部46は、位置P3(図5参照)で押圧されたときの傾斜量(変形量)よりも、位置P5で押圧されたときの傾斜量(変形量)の方が小さくなる。つまり、駆動源取付部46は、カバー本体20Aに溝48が形成されることにより、カバー本体20Aの熱変形に起因する傾斜(変形)が抑制される。そのため、図7に示されるずれ量Δ2は、図5に示されるずれ量Δ1よりも小さくなる。
このように、本実施形態では、カバー本体20Aは、溝48を備える。溝48は、カバー本体20Aの熱変形に起因する駆動源取付部46の変形を抑制する。これにより、カバー本体20Aは、可変バルブ機構52に対する駆動源54の位置ずれを抑制することができる。
ここで、溝48は、挿通孔44よりも駆動源取付部46に近接する側に形成されることが好ましい。例えば、溝48は、駆動源取付部46に隣接して形成されることが好ましい。溝48は、駆動源取付部46に近接するほど、カバー本体20Aの熱変形に起因する駆動源取付部46の変形を効果的に抑制できる。
また、図2に示すように、カバー本体20Aには、溝48と挿通孔44との間に複数の締結部材56が配される。これにより、締結部材56は、カバー本体20Aの中央部(挿通孔44)から溝48に伝わる熱変形量(熱膨張量)を低減することができる。ここで、複数の締結部材56は、挿通孔44よりも溝48に近接する側に配されることが好ましい。締結部材56は、溝48に近接するほど、溝48に伝わる熱変形量(熱膨張量)を効果的に低減できる。
図2に示すように、複数の締結部材56の一部は、各駆動源取付部46の中心と挿通孔44の中心とを結ぶ結線上に配され、各駆動源取付部46の中心と挿通孔44の中心との中間点よりも各駆動源取付部46側に配される。これにより、締結部材56は、カバー本体20Aの中央部(挿通孔44)から溝48に伝わる熱変形量(熱膨張量)をより効果的に低減することができる。
(変形例)
図8は、変形例のチェーンカバー120の概略上面図である。上記実施形態のエンジン1と実質的に等しい構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。本変形例のチェーンカバー(カバー構造)120は、補剛部材122を備える点で、上記実施形態のチェーンカバー20と異なっている。
図8に示すように、補剛部材122は、カバー本体20Aに形成される複数の駆動源取付部46のうち、最も近接する2つの駆動源取付部46に取り付けられる。ただし、補剛部材122は、最も近接しない2つの駆動源取付部46に取り付けられてもよい。例えば、補剛部材122は、最も離隔する2つの駆動源取付部46に取り付けられてもよい。また、補剛部材122は、3つ以上の駆動源取付部46に取り付けられてもよい。
補剛部材122は、駆動源取付部46よりも剛性の高い部材で構成される。補剛部材122は、駆動源取付部46(すなわち、樹脂材料)よりも線膨張係数が小さい材料で形成される。本変形例では、補剛部材122は、金属材料で形成される。
このように、本変形例では、チェーンカバー120は、補剛部材122を備える。補剛部材122は、複数の駆動源取付部46と接続することで、複数の駆動源取付部46の剛性を高めることができる。これにより、本変形例のチェーンカバー120は、上記実施形態のチェーンカバー20よりも、カバー本体20Aの熱変形に起因する駆動源取付部46の変形を抑制することができる。
また、補剛部材122は、複数の駆動源取付部46の剛性を高めるため、エンジン1の運転振動により複数の駆動源取付部46が振動変形することを抑制することができ、エンジン1の放射音を低減することができる。
また、補剛部材122は、複数の駆動源取付部46の振動変形を抑制するため、可変バルブ機構52に対する駆動源54の位置ずれを抑制することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
上記実施形態および変形例では、駆動用のスプロケット38と、カムスプロケット34aと、カムスプロケット36aとに、タイミングチェーン40aが掛け渡される例について説明した。また、駆動用のスプロケット38と、カムスプロケット34bと、カムスプロケット36bとに、タイミングチェーン40bが掛け渡される例について説明した。しかし、これに限定されず、タイミングチェーン40a、40bは、タイミングベルトであてもよい。その場合、チェーンカバー20、120は、タイミングベルトを収容するベルトカバー(カバー構造)であってもよい。
上記実施形態および変形例では、カバー本体20Aに締結部材56が配される例について説明した。しかし、締結部材56は、必須の構成ではない。したがって、カバー本体20Aには、締結部材56が配されなくてもよい。
本発明は、エンジンのカバー構造に利用することができる。
1 エンジン
10 エンジン本体
20 チェーンカバー(カバー構造)
20A カバー本体
28 クランクシャフト
44 挿通孔
46 駆動源取付部
48 溝
52 可変バルブ機構
54 駆動源
56 締結部材
120 チェーンカバー
122 補剛部材

Claims (6)

  1. エンジン本体に取り付けられ、前記エンジン本体と線膨張係数が異なる材料で形成されるカバー本体と、
    前記カバー本体に形成され、クランクシャフトが挿通可能な挿通孔と、
    前記カバー本体に形成され、前記エンジン本体の外部に配された可変バルブ機構を収容し、前記可変バルブ機構を動作させる駆動源が取り付けられる駆動源取付部と、
    前記カバー本体に形成され、前記駆動源取付部と前記挿通孔との間に形成された溝と、
    を備えるカバー構造。
  2. 前記溝は、前記挿通孔よりも前記駆動源取付部に近接する側に形成される請求項1に記載のカバー構造。
  3. 前記溝は、前記駆動源取付部を囲むように形成される請求項1または2に記載のカバー構造。
  4. 前記溝と前記挿通孔との間に締結部材が配される請求項1〜3のいずれか1項に記載のカバー構造。
  5. 前記締結部材は、前記挿通孔よりも前記溝に近接する側に配される請求項4に記載のカバー構造。
  6. 前記駆動源取付部は、前記カバー本体に複数形成され、
    前記複数の駆動源取付部には、補剛部材が接続される請求項1〜5のいずれか1項に記載のカバー構造。
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