JP2022023511A - 内燃機関のカバー - Google Patents

Abstract

【課題】異材同士の接合部分における接合強度及びシール性を向上させることができる内燃機関のカバーを提供する。【解決手段】内燃機関のチェーンカバー２１は、機関本体１０に取り付けられるとともにタイミングチェーン２０を覆うように構成されている。チェーンカバー２１は、硬質樹脂材料により形成された第１部材３０と、同硬質樹脂材料とは異なる材料により形成された第２部材４０と、を含んでいる。第１部材３０は、第２部材４０をインサートして成形されており、挿通孔４３の周縁部４５には、第１部材３０と接合される第１接合面が形成されている。第１接合面は、格子状の凹部を有する第１接合部と、周縁部４５の延在方向に沿って延びるとともに同延在方向に交差する交差方向に並んで設けられた複数の溝部を有する第２接合部と、を含んでいる。第２接合部は、第１接合部よりも周縁部４５と隣り合う空間側に設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、機関本体に取り付けられるとともにタイミングチェーンまたはタイミングベルトを覆うように構成された内燃機関のカバーに関する。

特許文献１には、内燃機関の樹脂製のタイミングベルトカバーが開示されている。このタイミングベルトカバーは、樹脂製のアウトサイドカバーと、アウトサイドカバーと機関本体との間に位置する樹脂製のインサイドカバーとを有している。インサイドカバーとアウトサイドカバーとの間に、タイミングベルトが収容される。

タイミングベルトカバーには、熱可塑性エラストマなどの弾性部材からなる防音部が設けられている。
防音部は、タイミングベルトカバー内においてクランクタイミングプーリと、カムタイミングプーリとの間に配設されたテンショナプーリの近傍部分に設けられている。

防音部は、アウトサイドカバーの製造時に射出成形によってアウトサイドカバーと連続的に成形されている。

特開平６－１４６９１５号公報

ところで、特許文献１に記載のタイミングベルトカバーにおいては、樹脂製のアウトサイドカバーと、熱可塑性エラストマなどの弾性部材からなる防音部とが接合される部分が生じる。そのため、上記部分においては、部材同士の接合強度の向上及びシール性の向上が望まれている。

なお、こうした問題は、アウトサイドカバーと防音部との接合部分に限定されるものではなく、互いに異なる材料からなる部材同士の接合部分においては同様にして生じる。また、こうした問題は、内燃機関のタイミングベルトカバーに限定されるものではなく、タイミングチェーンカバーでも同様に生じる。

本発明の目的は、異材同士の接合部分における接合強度及びシール性を向上させることのできる内燃機関のカバーを提供することにある。

上記目的を達成するための内燃機関のカバーは、機関本体に取り付けられるとともにタイミングチェーンまたはタイミングベルトを覆うように構成されている。カバーは、硬質樹脂材料により形成された第１部材と、前記硬質樹脂材料とは異なる材料により形成された第２部材と、を含んでいる。前記第１部材は、前記第２部材をインサートして成形されており、前記第２部材の縁部には、前記第１部材と接合される接合面が形成されている。前記接合面は、格子状の凹部を有する第１接合部と、前記縁部の延在方向に沿って延びるとともに前記延在方向に交差する交差方向に並んで設けられた複数の溝部を有する第２接合部と、を含んでいる。前記第２接合部は、前記第１接合部よりも前記縁部と隣り合う空間側に設けられている。

同構成によれば、第２部材をインサートして第１部材を成形する際、溶融樹脂が第２部材の接合面に形成された第１接合部の凹部及び第２接合部の各溝部に充填される。ここで、凹部は格子状であるため、第１接合部と第１部材との接触面積が大きくなり、第１部材と第２部材との接合強度が増大する。

ところで、タイミングチェーンまたはタイミングベルトを覆うカバーにおいては、第２部材の接合面と第１部材との間の僅かな隙間を通じて、内燃機関のブローバイガスや機関本体から飛散するオイルなどが浸入しやすい。

この点、上記構成によれば、第２接合部は、第１接合部よりも縁部と隣り合う空間側に設けられている。しかも、第２接合部においては、複数の溝部が、第２部材の縁部の延在方向に交差する交差方向に並んで設けられている。このため、内燃機関のブローバイガスやオイルが、第２部材の接合面と第１部材との間の僅かな隙間から浸入することが抑制される。これにより、第１部材と第２部材との間のシール性が向上する。そして、このように第２接合部においてシール性が向上することから、内燃機関のブローバイガスやオイルが第１接合部に浸入することが抑制される。これにより、第１接合部における接合強度の低下を抑制できる。したがって、異材同士の接合部分における接合強度及びシール性を向上させることができる。

内燃機関のチェーンカバーの一実施形態について、機関本体に取り付けられたチェーンカバーを示す正面図。 同実施形態について、チェーンカバーを示す正面図。 同実施形態について、チェーンカバーの第２部材を示す背面図。 第２部材の挿通孔を拡大して示す背面図。 図４のＡを拡大して示す斜視図。 図４の６－６線に沿った断面図。 第２部材の第２接合部と第１部材との接合状態を示す断面図。 第２部材の第１接合部と第１部材との接合状態を示す断面図。

以下、図１～図８を参照して、内燃機関のカバーの一実施形態について説明する。なお、本実施形態では、車両に搭載される往復動式（ピストン式）の内燃機関に取り付けられるタイミングチェーンカバー（以下、チェーンカバー）として本発明を具体化している。

図１に示すように、内燃機関は、機関本体１０と、機関本体１０の側面に取り付けられるチェーンカバー２１とを有している。
（機関本体１０）
図１に示すように、機関本体１０は、シリンダヘッド１１、シリンダブロック１２、及びクランクケース１３を備えている。シリンダブロック１２は、シリンダヘッド１１とクランクケース１３との間に配設されている。

シリンダヘッド１１には、吸気用カムシャフト１４及び排気用カムシャフト１５が回転可能に支持されている。
吸気用カムシャフト１４及び排気用カムシャフト１５は、機関バルブとしての吸気バルブ及び排気バルブ（いずれも図示略）をそれぞれ開閉駆動する。

カムシャフト１４，１５の延在方向の一端１４ａ，１５ａは、シリンダヘッド１１から突出している。
カムシャフト１４，１５の上記一端１４ａ，１５ａには、モータ駆動式の可変バルブタイミング機構９１，９２がそれぞれ連結されている。

可変バルブタイミング機構９１，９２は、減速機構やリンク機構などから構成されるアクチュエータ（いずれも図示略）と、モータ９３，９４とを備えている。
可変バルブタイミング機構９１，９２のアクチュエータには、従動側スプロケット１６，１７がそれぞれ設けられている。

クランクケース１３には、クランクシャフト１８が回転可能に支持されている。クランクシャフト１８の延在方向の一端１８ａは、クランクケース１３から突出している。上記一端１８ａは、カムシャフト１４，１５の一端１４ａ，１５ａと同一の向きに突出している。

クランクシャフト１８の上記一端１８ａには、駆動側スプロケット１９が連結されている。
従動側スプロケット１６，１７と、駆動側スプロケット１９とには、タイミングチェーン２０が掛け渡される。駆動側スプロケット１９の回転に伴ってタイミングチェーン２０を介して２つの従動側スプロケット１６，１７が連動して回転するように構成されている。これにより、クランクシャフト１８の回転力がカムシャフト１４，１５に伝達される。

吸気用の可変バルブタイミング機構９１は、モータ９３の回転速度を制御することで、従動側スプロケット１６に対する吸気用カムシャフト１４の回転位相を変更する。
排気用の可変バルブタイミング機構９２は、モータ９４の回転速度を制御することで、従動側スプロケット１７に対する排気用カムシャフト１５の回転位相を変更する。

なお、モータ９３，９４には、図示しない制御装置が一体に設けられている。
（チェーンカバー２１）
図１に示すように、チェーンカバー２１は、機関本体１０に取り付けられるとともにタイミングチェーン２０を覆うように構成されている。

硬質樹脂材料により形成された第１部材３０と、硬質樹脂材料とは異なる材料により形成された第２部材４０とを含んでいる。
本実施形態のチェーンカバー２１は、正面視長方形状である。

なお、以降において、チェーンカバー２１の長辺方向（同図の上下方向）を長手方向Ｌとし、短辺方向（同図の幅方向）を幅方向Ｗとして説明する。
チェーンカバー２１は、機関本体１０に取り付けるボルト（図示略）が挿通される複数の筒状のカラー７０を備えている。

図１及び図２に示すように、チェーンカバー２１は、チェーンカバー２１の外周縁を構成する正面視長方形状の第１部材３０と、長手方向Ｌにおいて第１部材３０の表面３１の一部（同図の上部）に接合された第２部材４０とを有している。なお、第２部材４０は、幅方向Ｗに長い正面視長方形状である。

まず、第１部材３０について説明する。
図１及び図２に示すように、第１部材３０において第２部材４０によって覆われている部分（同図の上部）には、モータ９３，９４が挿通される２つの挿通孔３２が幅方向Ｗにおいて互いに間隔をおいて設けられている。

第１部材３０において第２部材４０によって覆われていない部分（同図の下部）には、クランクシャフト１８が貫通する貫通孔３３が形成されている。
第１部材３０において第２部材４０によって覆われていない部分には、金属製のカラー８０が挿通された複数の締結孔３４が設けられている。

本実施形態では、締結孔３４は、チェーンカバー２１の幅方向Ｗの両側に、長手方向Ｌにおいて互いに間隔をおいて４つずつ設けられている。また、締結孔３４は、貫通孔３３の外周に４つ設けられている。なお、図１では、締結孔３４に挿通されるボルトの図示を省略している。

第１部材３０は、硬質樹脂材料により形成されている。本実施形態では、第１部材３０はポリアミド（ＰＡ－６ＧＦ）を主成分とする合成樹脂材料により形成されている。
次に、第２部材４０について説明する。

図１～図３に示すように、第２部材４０は、第１部材３０の表面３１に接合される裏面４１と、裏面４１とは反対側に位置する表面４２とを有している。
図１及び図２に示すように、第２部材４０には、モータ９３，９４が挿通される２つの挿通孔４３が、幅方向Ｗにおいて互いに間隔をおいて設けられている。各挿通孔４３は、第１部材３０の各挿通孔３２と互いに連通している。

第２部材４０の表面４２に、制御装置が一体に設けられたモータ９３，９４が取り付けられる。
図１～図３に示すように、第２部材４０の各挿通孔４３の周縁部４５には、モータ９３，９４を取り付けるボルト（図示略）が螺入される複数の取付穴４４が凹設されている。なお、これら取付穴４４が、本発明に係る取付部に相当する。

図３に示すように、第２部材４０の裏面４１には、複数のカラー７０を囲む複数の筒部４６が突設されている。なお、図３に示すように、本実施形態では、筒部４６は、幅方向Ｗの両側に、長手方向Ｌにおいて互いに間隔をおいて２つずつ設けられている。

第２部材４０は、第１部材３０を形成する硬質樹脂材料よりも線膨張係数が小さく、且つ吸水性の低い硬質樹脂材料により形成されている。本実施形態では、第２部材４０はポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ－ＧＦ）により形成されている。

第２部材４０は、複数のカラー７０をインサートして成形されている。
第１部材３０は、第２部材４０、複数のカラー８０をインサートして成形されている。
図３に示すように、第２部材４０の裏面４１には、第１部材３０と接合される第１接合面５０及び第２接合面６０が形成されている。

第１接合面５０は、各挿通孔４３の周縁部４５に形成されている。本実施形態では、第１接合面５０は、周縁部４５の全周に亘って形成されている。なお、第１接合面５０が本発明に係る接合面に相当する。また、挿通孔４３の周縁部４５が、本発明に係る第２部材４０の縁部に相当する。

図４～図６に示すように、第１接合面５０は、格子状の凹部５３を有する第１接合部５１と、周縁部４５の延在方向、すなわち挿通孔４３の周方向に沿って延びるとともに同延在方向に交差する交差方向、すなわち挿通孔４３の径方向に並んで設けられた複数の溝部５４を有する第２接合部５２とを有している。なお、凹部５３及び溝部５４は、例えばレーザ装置によって形成されている。

図４に示すように、第１接合部５１及び第２接合部５２は、共に周縁部４５の全周に亘って設けられている。
第２接合部５２は、第１接合部５１よりも挿通孔４３側に設けられている。すなわち、第２接合部５２は、第１接合部５１よりも周縁部４５と隣り合う空間側に設けられている。

図５に示すように、第１接合部５１を構成する凹部５３は、互いに平行に延びる複数の第１溝５３ａと、各第１溝５３ａに対して直交して延びる複数の第２溝５３ｂとから構成されている。

図３に示すように、第２接合面６０は、第２部材４０の周縁部及び筒部４６の端面に形成されている。本実施形態では、第２接合面６０は、第２部材４０の周縁部の全周に亘って形成されている。また、第２接合面６０は、筒部４６の端面全体に形成されている。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
図７及び図８に示すように、第２部材４０をインサートして第１部材３０を成形する際、溶融樹脂が第２部材４０の第１接合面５０に形成された第１接合部５１の凹部５３及び第２接合部５２の各溝部５４に充填される。ここで、凹部５３は格子状であるため、第１接合部５１と第１部材３０との接触面積が大きくなり、第１部材３０と第２部材４０との接合強度が増大する。

ところで、チェーンカバー２１においては、溶融樹脂が第１接合部５１の凹部５３及び第２接合部５２の各溝部５４に充填される際、第１接合部５１及び第２接合部５２と第１部材３０との間に僅かな第１隙間Ｓ１及び第２隙間Ｓ２がそれぞれ生じる。なお、これら隙間Ｓ１，Ｓ２は、説明の便宜上、構成の一部を誇張、且つ簡略化して図示している。

図８に示すように、第１隙間Ｓ１は、格子状の凹部５３の底部（同図の下側部分）において第１溝５３ａと第２溝５３ｂとの交差点を介して第１溝５３ａと第２溝５３ｂとが連通している。このため、例えば第１接合部５１を第２接合部５２よりも挿通孔４３の内周側、すなわち周縁部４５と隣り合う空間側に設けると、内燃機関のブローバイガスや機関本体１０から飛散するオイルが、第１隙間Ｓ１の上記交差部分を通じて挿通孔４３の内周側から外周側へと浸入しやすい。その結果、ブローバイガスやオイルの浸入によって、第１接合部５１における接合強度が低下するおそれがある。

この点、本実施形態のチェーンカバー２１によれば、第２接合部５２は、第１接合部５１よりも挿通孔４３の内周側に設けられている。しかも、複数の溝部５４が、挿通孔４３の周縁部４５の延在方向に交差する交差方向に並んで設けられている。このため、ブローバイガスやオイルが、第２接合部５２と第１部材３０との間の僅かな第２隙間Ｓ２を通じて浸入しようとすることが抑制される。これは、第２接合部５２の複数の溝部５４の山谷に沿って形成される第２隙間Ｓ２を通じてブローバイガスやオイルなどが移動しにくいためである。これにより、第１部材３０と第２部材４０との間のシール性が向上する。そして、このように第２接合部５２においてシール性が向上することから、ブローバイガスやオイルが第１接合部５１に浸入することが抑制される。これにより、第１接合部５１における接合強度の低下が抑制される。

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）第２部材４０の縁部としての挿通孔４３の周縁部４５には、第１部材３０と接合される第１接合面５０が形成されている。第１接合面５０は、格子状の凹部５３を有する第１接合部５１と、縁部としての周縁部４５の延在方向に沿って延びるとともに同延在方向に交差する交差方向に並んで設けられた複数の溝部５４を有する第２接合部５２と、を含んでいる。第２接合部５２は、第１接合部５１よりも縁部としての周縁部４５と隣り合う空間側に設けられている。

こうした構成によれば、上述した作用を奏する。したがって、異材同士の接合部分における接合強度及びシール性を向上させることができる。
（２）第１接合面５０は、縁部としての周縁部４５の全周にわたって設けられており、第１接合部５１と第２接合部５２とが縁部としての周縁部４５の全周にわたって設けられている。

こうした構成によれば、異材同士の接合部分における接合強度及びシール性をより好適に向上させることができる。
（３）第１部材３０及び第２部材４０は、可変バルブタイミング機構９１，９２が挿通される挿通孔３２，４３を有している。第２部材４０は、第２部材４０の縁部としての挿通孔４３の周縁部４５に設けられ、可変バルブタイミング機構９１，９２が取り付けられる取付穴４４を有している。第２部材４０は、ＰＡ６－ＧＦよりも線膨張係数の小さいこと及びＰＡ６－ＧＦよりも吸水性の低いことの双方の条件を満たすＰＰＳ－ＧＦによって形成されている。

チェーンカバー２１には、可変バルブタイミング機構９１，９２が挿通される挿通孔３２，４３が設けられている。また、上記機構は、第２部材４０の縁部としての挿通孔４３の周縁部４５に設けられた取付穴４４に取り付けられる。こうした機構の位置精度を確保するために、上記取付穴４４には、機関本体１０からの受熱や着水によって変形しにくい材料特性が求められる。

上記構成によれば、こうした取付穴４４を有する第２部材４０が第１部材３０を形成する硬質樹脂材料よりも線膨張係数の小さいこと及び同硬質樹脂材料よりも吸水性の低いことの双方の条件を満たす材料によって形成されている。このため、機関本体１０からの受熱や着水によって取付穴４４が変形することを抑制でき、ひいては当該取付穴４４に取り付けられる機構の位置精度が悪化することを抑制できる。

（４）第２部材４０の縁部は、挿通孔４３の周縁部４５である。
挿通孔４３は、内燃機関の内外を連通するため、挿通孔４３の周縁部４５は常に内燃機関のブローバイガスやオイルに曝される。

上記構成によれば、挿通孔４３の周縁部４５において、第２部材４０の第１接合面５０と第１部材３０との間の僅かな隙間Ｓ１，Ｓ２から内燃機関のブローバイガスやオイルが侵入することを抑制できる。

＜変更例＞
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。

・第１接合面５０は、挿通孔４３の周縁部４５の全周に亘って設けられていなくてもよい。
・本発明に係る接合面は、挿通孔４３の周縁部４５に形成された第１接合面５０に限定されない。他に例えば、図３に示すように、第２部材４０の裏面４１の周縁部５０Ａに設けられた第２接合面６０あるいは筒部４６の周縁部に形成される第２接合面６０に対して本発明を適用することもできる。

・締結孔３４の数や位置は、本実施形態で例示したものに限定されず、適宜変更することができる。
・第２部材４０の筒部４６の数や位置は、本実施形態で例示したものに限定されず、適宜変更することができる。

・第２部材４０の筒部４６は、省略することができる。
・チェーンカバー２１は、第１部材３０にのみ貫通孔３３が形成されるものに限定されない。例えば、第２部材４０にもクランクシャフト１８が貫通する孔が形成されており、上記孔と貫通孔３３とによって、チェーンカバー２１におけるクランクシャフト１８が貫通する貫通孔が構成されていてもよい。

・第２部材４０は、本実施形態で例示したようなポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ－ＧＦ）により形成されるものに限定されず、例えば、ＰＰＳの代わりにアルミニウムなどの金属を用いることもできる。また、ＰＰＳの代わりに、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド６Ｔ（ＰＡ６Ｔ）、ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）などの硬質樹脂材料から適宜選択して用いることもできる。

・第１部材３０は、本実施形態で例示したようなポリアミド６（ＰＡ６－ＧＦ）により形成されるものに限定されず、ポリアミド６の代わりに、ポリアミドを主成分とする合成樹脂材料から適宜選択して用いることができる。

・チェーンカバー２１、第１部材３０、及び第２部材４０の形状は、本実施形態で例示した正面視長方形状に限定されず、機関本体１０への搭載要件に合わせて適宜形状を変更してもよい。

・本発明に係るカバーは、チェーンカバー２１に限定されず、タイミングベルトカバーに対して本発明を適用することもできる。

Ｌ…長手方向
Ｗ…幅方向
Ｓ１…第１隙間
Ｓ２…第２隙間
１０…機関本体
１１…シリンダヘッド
１２…シリンダブロック
１３…クランクケース
１４…吸気用カムシャフト
１４ａ…一端
１５…排気用カムシャフト
１５ａ…一端
１６…従動側スプロケット
１７…従動側スプロケット
１８…クランクシャフト
１８ａ…一端
１９…駆動側スプロケット
２０…タイミングチェーン
２１…チェーンカバー
３０…第１部材
３１…表面
３２…挿通孔
３３…貫通孔
３４…締結孔
４０…第２部材
４１…裏面
４２…表面
４３…挿通孔
４４…取付穴
４５…周縁部
４６…筒部
５０…第１接合面
５０Ａ…周縁部
５１…第１接合部
５２…第２接合部
５３…凹部
５３ａ…第１溝
５３ｂ…第２溝
５４…溝部
６０…第２接合面
７０…カラー
８０…カラー
９１…可変バルブタイミング機構
９２…可変バルブタイミング機構
９３…モータ
９４…モータ

Claims (4)

1. 機関本体に取り付けられるとともにタイミングチェーンまたはタイミングベルトを覆うように構成された内燃機関のカバーであって、
   硬質樹脂材料により形成された第１部材と、
   前記硬質樹脂材料とは異なる材料により形成された第２部材と、を含み、
   前記第１部材は、前記第２部材をインサートして成形されており、
   前記第２部材の縁部には、前記第１部材と接合される接合面が形成されており、
   前記接合面は、格子状の凹部を有する第１接合部と、前記縁部の延在方向に沿って延びるとともに前記延在方向に交差する交差方向に並んで設けられた複数の溝部を有する第２接合部と、を含み、
   前記第２接合部は、前記第１接合部よりも前記縁部と隣り合う空間側に設けられている、
   内燃機関のカバー。
2. 前記接合面は、前記縁部の全周にわたって設けられており、
   前記第１接合部と前記第２接合部とが前記縁部の全周にわたって設けられている、
   請求項１に記載の内燃機関のカバー。
3. 前記第１部材及び第２部材は、機関バルブの駆動態様を可変する機構が挿通される挿通孔を有しており、
   前記第２部材は、前記挿通孔の周縁部に設けられ、前記機構が取り付けられる取付部を有しており、前記硬質樹脂材料よりも線膨張係数の小さいこと及び前記硬質樹脂材料よりも吸水性の低いことの少なくとも一方の条件を満たす材料によって形成されている、
   請求項１または請求項２に記載の内燃機関のカバー。
4. 前記縁部は、前記挿通孔の縁部である、
   請求項３に記載の内燃機関のカバー。

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