JP5464060B2

JP5464060B2 - タイミングチェーンガイド装置

Info

Publication number: JP5464060B2
Application number: JP2010128640A
Authority: JP
Inventors: 周二郎栗林
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2030-06-04
Also published as: JP2011252582A

Description

本発明は、内燃機関のタイミングチェーンをガイドするタイミングチェーンガイド装置に関する。

内燃機関では、吸排気バルブの開閉タイミングを機関回転数に応じて変化させるために、クランクシャフトの駆動力を吸排気バルブの開閉を行うカムシャフトに伝達し、カムシャフトの回転をクランクシャフトの回転に同期させている。そのために、クランクシャフトに取付けたクランクスプロケットと、カムシャフトに取付けたカムスプロケットとにタイミングチェーンを巻き掛け、このタイミングチェーンを介してクランクシャフトの駆動力をカムシャフトに伝達している。

タイミングチェーンに適度な張力を付与するために、例えば、一対のタイミングチェーンガイド、チェーンテンショナ等からなるタイミングチェーンガイド装置が組み付けられる（例えば、特許文献１を参照。）。

特許文献１に開示されているタイミングチェーンガイド装置では、タイミングチェーンがスプロケットから脱落するのを防止するために、スプロケットの近傍にタイミングチェーンの側方への脱落を阻止する部材が設けられている。

また、特許文献２に開示されているタイミングチェーンガイド装置は、タイミングチェーン、カムシャフトスプロケット、タイミングチェーンガイド等がユニット構造になっており、このユニット構造をエンジンに組付ける際にカムシャフトスプロケットの側部を支持する支持部材が設けられている。

特開２００４−２７８３５４号公報米国特許第６９５５６２２号

ところで、本願出願人は、クランクスプロケットおよびカムスプロケットにタイミングチェーンを巻き掛け、これらにタイミングチェーンガイド装置を組付けてユニット化したものを予め組み立てておくとともに、タイミングチェーン収容スペースを予め内部に鋳造形成したシリンダヘッドおよびシリンダブロックを採用し、そのタイミングチェーン収容スペースに、上記ユニット化したものを挿入するエンジンの生産方法を試している。

図６は、クランクスプロケット７４、カムスプロケット７５，７６にタイミングチェーン７を巻き掛け、これらにタイミングチェーンガイド装置９を組付けてユニット化したもの（以下「タイミングチェーンユニット」ともいう。）を示している。タイミングチェーンガイド装置９は、一対のタイミングチェーンガイド９１，９２と、これらのタイミングチェーンガイド９１，９２を連結するために架設された架設部９３と、架設部９３からクランクスプロケット７４のスプロケット歯７４１の両側のボス部７４２に向かって延出した一対の脚部９４と、一方のチェーンガイド９２に付設されたチェーンテンショナ６とを備えている。

上記一対の脚部９４は、同じ長さを有しており、タイミングチェーンユニットのカムスプロケット７５，７６を吊上げたときに、クランクスプロケット７４がタイミングチェーン７から脱落しないように、クランクスプロケット７４のスプロケット歯７４１の両側のボス部７４２をそれぞれ押さえる役割を果たす。また上記一対の脚部９４は、カムスプロケット７５，７６を吊上げたときに、タイミングチェーンガイド装置９自身が脱落ないように、クランクスプロケット７４上に保持させる役割をも果たす。

図７に示すように、タイミングチェーン７等にタイミングチェーンガイド装置９を組み付けて構成されたタイミングチェーンユニットを、シリンダヘッド８１およびシリンダブロック８２に鋳造形成されたタイミングチェーン収容スペース８３に挿入する際には、まず、カムスプロケット７５，７６を吊上げることによりタイミングチェーンユニット全体を吊上げて、タイミングチェーン収容スペース８３の上方開口部８４から挿入する。

ところが、タイミングチェーン収容スペース８３内には、タイミングチェーンガイド９１，９２を締結するためのボス部８５や、シリンダブロック８２のダイカスト鋳造時に形成された図示しない見切りバリ（分割型の合わせ部分に形成されるバリ）などの突起物が形成されており、この突起物がタイミングチェーンユニットを挿入する際の障害になることがある。また、クランクシャフト７１の端部などもタイミングチェーンユニットを挿入する際の障害になることがある。

例えば、図７に示すように、タイミングチェーンユニットをタイミングチェーン収容スペース８３内に挿入する際に、挿入先端部となるクランクスプロケット７４がボス部８５に引っ掛かったり、図８に示すように、上記クランクスプロケット７４がクランクシャフト７１の端部に引っ掛かってタイミングチェーンユニットの挿入作業が捗らないことことがある。

本発明はかかる問題点に鑑みて創案されたものであり、クランクスプロケット等にタイミングチェーンを巻き掛け、これにタイミングチェーンガイド装置を組付けてユニット化したものをシリンダブロック等に形成されたタイミングチェーン収容スペースに挿入する際の作業効率を向上させることを可能とするタイミングチェーンガイド装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するための手段として、本発明のタイミングチェーンガイド装置は、以下のように構成されている。

すなわち、本発明のタイミングチェーンガイド装置は、タイミングチェーンをガイドする第１および第２のタイミングチェーンガイドと、前記第１および第２のタイミングチェーンガイド間に架設された架設部と、前記架設部からクランクスプロケットのスプロケット歯の両側のボス部に向かってそれぞれ延出した第１および第２の脚部と、を備え、前記第１の脚部の先端と前記ボス部の一方との隙間量と、前記第２の脚部の先端と前記ボス部の他方との隙間量とが相違している、ものである。また、本発明のタイミングチェーンガイド装置は、既述の構成において、前記第１の脚部の先端と前記ボス部の一方との隙間量よりも、前記第２の脚部の先端と前記ボス部の他方との隙間量の方が大きく、前記第１の脚部よりも、前記第２の脚部の方がエンジンの外側寄りに配置されている。

かかる構成を備えるタイミングチェーンガイド装置によれば、第１の脚部の先端とクランクスプロケットのボス部との隙間量と、第２の脚部の先端とクランクスプロケットのボス部との隙間量とが相違していることから、クランクスプロケットは、障害物に当たると容易に片側へ傾動する。このため、このタイミングチェーンガイド装置をクランクスプロケット、タイミングチェーン等に組み付けてユニット化したものをタイミングチェーン収容スペースに挿入する際、クランクスプロケットが障害物に引っ掛かかり挿入困難になることが少なくなる。また、タイミングチェーンガイド装置をクランクスプロケット、タイミングチェーン等に組み付けてユニット化したものをタイミングチェーン収容スペースに挿入する際、クランクスプロケットがクランクシャフトの端部に当たると、クランクシャフトと反対側に傾動する。このため、上記ユニット化したものをタイミングチェーン収容スペースに挿入する際、クランクスプロケットがクランクシャフトの端部に引っ掛かかり挿入困難になることがより一層少なくなる。

例えば、前記タイミングチェーンは、第１のカムスプロケット、第２のカムスプロケットおよび前記クランクスプロケットに巻き掛けられており、前記第１のタイミングチェーンガイドは、前記クランクスプロケットと第１のカムスプロケットとの間の張架部分をガイドするものであり、前記第２のタイミングチェーンガイドは、前記クランクスプロケットと第２のカムスプロケットとの間の張架部分をガイドするものである。

本発明のタイミングチェーンガイド装置によれば、クランクスプロケット等にタイミングチェーンを巻き掛け、これにタイミングチェーンガイド装置を組付けてユニット化したものをシリンダブロック等に形成されたタイミングチェーン収容スペースに挿入し易くなり、挿入作業の効率を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態に係るタイミングチェーンユニットを示す図である。図１のＸ−Ｘ断面図である。本発明の実施形態に係るタイミングチェーンユニットをタイミングチェーン収容スペースに挿入する際の手順を説明するための図である。本発明の実施形態に係るタイミングチェーンユニットをタイミングチェーン収容スペースに挿入する際の手順を説明するための図である。本発明の実施形態に係るタイミングチェーンユニットのタイミングチェーン収容スペース内への組付完了状態を示す断面図である。改良前のタイミングチェーンユニットを示す図である。改良前のタイミングチェーンユニットをタイミングチェーン収容スペースに挿入する際の手順を説明するための図である。改良前のタイミングチェーンユニットをタイミングチェーン収容スペースに挿入する際の手順を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、タイミングチェーンユニット１００を示す図であり、図２は図１のＸ−Ｘ断面図である。また、図３は、タイミングチェーンユニット１００を組み込むタイミングチェーン収容スペース８３がシリンダヘッド８１およびシリンダブロック８２に形成された直列多気筒エンジンの一部を示す断面図である。

上記タイミングチェーンユニット１００は、図１に示すように、クランクスプロケット７４、吸気用カムスプロケット７５、排気用カムスプロケット７６にタイミングチェーン７を巻き掛け、これらにタイミングチェーンガイド装置１を組付けたものである。クランクスプロケット７４は、クランクシャフト７１（図５参照）に取付けられ、吸気用カムスプロケット７５は、吸気用カムシャフト７２に取付けられ、排気用カムスプロケット７６は、排気用カムシャフト７３に取付けられる。

タイミングチェーンガイド装置１は、２つのタイミングチェーンガイド２，３、架設部４、第１の脚部５１、第２の脚部５２、チェーンテンショナ６等を備えている。

一方のタイミングチェーンガイド２（以下「チェーンダンパ２」ともいう。）は、タイミングチェーン７における、クランクスプロケット７４と排気用カムスプロケット７６との間の張架部分７ａをガイドする。このチェーンダンパ２には、ボルト挿通孔２２が形成されており、このボルト挿通孔２２を介して、タイミングチェーン収容スペース８３を形成する壁面８３１から突出したボス部８５（図３参照）に、ボルト締結される。

もう一方のタイミングチェーンガイド３（以下「チェーンスリッパ３」ともいう。）は、タイミングチェーン７における、クランクスプロケット７４と吸気用カムスプロケット７５との間の張架部分７ｂをガイドしながら張力を付与するものである。このチェーンスリッパ３は、一端にボルト挿通孔３２が形成されており、このボルト挿通孔にピボット点となるボルトが挿通され、シリンダブロック８２に前記ピボット点を中心に回動可能に締結される。チェーンスリッパ３の他端側は、チェーンテンショナ６によって押圧されるようになっている。チェーンテンショナ６は、チェーンスリッパ３の自由端をタイミングチェーン７のサークル内に向かって押圧することで、タイミングチェーン７に対して適度の張力を付与する。

図１に示す例では、クランクシャフトが駆動すると、クランクシャフトとともにクランクスプロケット７４が図１の矢印Ａで示す方向（時計回り）に回転し、タイミングチェーン７は矢印Ｂで示す方向（時計回り）に回転する。このとき、比較的弛みを生じやすいタイミングチェーン７の張架部分７ｂをチェーンスリッパ３が押圧しながらガイドするようになっており、比較的弛みを生じにくいタイミングチェーン７の張架部分７ａをチェーンダンパ２がガイドするようになっている。

架設部４は、チェーンダンパ２およびチェーンスリッパ３の下部（タイミングチェーンユニット１００をタイミングチェーン収容スペース８３に挿入する際の挿入先端部）に架設されている。本実施形態では、架設部４は、チェーンダンパ２と一体成形された樹脂材からなり、チェーンダンパ２の厚さ方向両側部からチェーンスリッパ３に向かってチェーン７およびチェーンスリッパ３を挟むように互いに平行に延びた一対の部材からなる。また、架設部４の反チェーンダンパ２側には、ボルト挿通孔４２が形成されており、このボルト挿通孔４２とチェーンスリッパ３のボルト挿通孔３２とが合わされてシリンダブロック８２にボルト締結される。なお、架設部４には、軽量化、材料節約のための開口４１が形成されている。

第１の脚部５１および第２の脚部５２は、架設部４からクランクスプロケット７４のスプロケット歯７４１の両側のボス部７４２，７４２に向かって延出している。本実施形態では、第１の脚部５１および第２の脚部５２は、チェーンダンパ２および架設部４と一体成形された樹脂材とされている。この脚部５１，５２（特に第１の脚部５１）は、例えば、タイミングチェーンユニット１００をシリンダヘッド８１およびシリンダブロック８２に形成されたタイミングチェーン収容スペース８３に挿入する際に、クランクスプロケット７４がチェーン７から脱落しないように、クランクスプロケット７４のボス部７４２を上から押さえる役割を果たす。

図２に示すように、第１の脚部５１は第２の脚部５２より長くなっており、スプロケット歯７４１の両側のボス部７４２，７４２は互いに同径とされている。つまり、第１の脚部５１の先端の方が第２の脚部５２の先端よりもボス部７４２に近い位置にあり、第１の脚部５１の先端とクランクスプロケット７４のボス部７４２との隙間量Ｓ１より、第２脚部５２の先端とクランクスプロケット７４のボス部７４２との隙間量Ｓ２の方が大きくなっている。なお、上記隙間量Ｓ１，Ｓ２は、クランクスプロケット７４が最下位置になるようにタイミングチェーンユニット１００を吊り上げた状態で生じる隙間量である。この隙間量Ｓ１，Ｓ２は、タイミングチェーンユニット１００の吊上げ形態によって変動する可能性があるが、タイミングチェーンユニット１００を吊上げたときに、隙間量Ｓ２が隙間量Ｓ１より大きくなっていれば問題ない。

なお、上記隙間量Ｓ１は、タイミングチェーンユニット１００をエンジンのシリンダヘッド８１およびシリンダブロック８２に形成されたタイミングチェーン収容スペース８３に挿入する際に、クランクスプロケット７４がチェーン７から脱落しないように、所定量以下であることが望ましい。また、隙間量Ｓ１，Ｓ２の差は、後述する挿入作業が容易に行える程度設けられていることが望ましい。

−組付手順−
上記タイミングチェーンユニット１００をエンジンのシリンダヘッド８１およびシリンダブロック８２に形成されたタイミングチェーン収容スペース８３に組付けるに当たっては、タイミングチェーンユニット１００の吸気用カムスプロケット７５および排気用カムスプロケット７６を吊上げる。必要に応じて、図１に示すように、チェーンダンパ２およびチェーンスリッパ３の上部に吊孔２１，３１を設け、この吊孔２１，３１も併せて吊上げるようにしてもよい。また、タイミングチェーンユニット１００をタイミングチェーン収容スペース８３に挿入する前に、予め、クランクシャフト７１の端部にオイルポンプ用スプロケット７７を嵌め付けておく。このオイルポンプ用スプロケット７７は、クランクシャフト７１の下方に設置される図示しないオイルポンプにチェーンを介して駆動力を伝達するためのものである。

つぎに、既述したようにして吊上げたタイミングチェーンユニット１００を第２の脚部５２が第１の脚部５１よりもエンジンの外側寄りに配置されるように、タイミングチェーン収容スペース８３の上方開口部８４より挿入する。この挿入時に、クランクスプロケット７４がタイミングチェーン収容スペース８３内の壁面８３１（エンジンの中心側の壁面）に形成されたボス８５や、見切りバリ８６などの突起物に当たることがある。この場合、前記隙間量Ｓ１より前記隙間量Ｓ２の方が大きくなっており、前記隙間量Ｓ１より前記隙間量Ｓ２の方が比較的壁面８３１から遠い方にあることから、図３の２点鎖線で示すように、クランクスプロケット７４はボス８５等の突起物を回避するように突起物と反対側（エンジンの外側）へ傾動する。同様に、図４の２点鎖線で示すように、クランクスプロケット７４がクランクシャフト７１の端部（本実施形態では、予めクランクシャフト７１の端部に嵌め付けられたオイルポンプ用スプロケット７７）に当たった場合、クランクスプロケット７４はクランクシャフト７１の端部（オイルポンプ用スプロケット７７）を回避するように、クランクシャフト７１と反対側に傾動する。つまり、タイミングチェーンユニット１００をタイミングチェーン収容スペース８３に挿入する際に、クランクスプロケット７４が上記突起物やクランクシャフト７１の端部に引っ掛かかることが少なくなり、挿入作業が捗るようになる。

タイミングチェーンユニット１００を所定の位置まで挿入した後は、図５に示すように、シリンダヘッド８１およびシリンダブロック８２にそれぞれ形成されたボルト取付用窓８１２，８２２からタイミングチェーン収容スペース８３内に配置されたチェーンダンパ２およびチェーンスリッパ３のボルト挿通孔２２，３２（図１参照）にボルト８７を挿通して、チェーンダンパ２およびチェーンスリッパ３をボス部８５に締結する。また、クランクシャフト７１の回転位置と、吸気用カムシャフト７２および排気用カムシャフト７３の回転位置とを適切な回転位置に調整した後、クランクシャフト７１に対して、オイルポンプ用スプロケット７７、クランクスプロケット７４およびクランクプーリ７８を回転一体に固定し、シリンダヘッド８１にヘッドカバー８９を取付ける。また、チェーンテンショナ６の所定部位をシリンダヘッド８１内に図示しないボルトにて締結する。

図５に示す例では、オイルポンプ用スプロケット７７、クランクスプロケット７４およびクランクプーリ７８の軸穴、並びに、クランクシャフト７１の端部に形成された軸穴７１に筒状部材７０が挿入され、この筒状部材７０と、オイルポンプ用スプロケット７７、クランクスプロケット７４およびクランクプーリ７８の軸穴ならびにクランクシャフト７１の上記軸穴７１とがキー８０によって回転一体に係合されている。そして、これらのオイルポンプ用スプロケット７７、クランクスプロケット７４およびクランクプーリ７８は、クランクボルト７９によってクランクシャフト７１の端部に固定されている。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係るタイミングチェーンガイド装置１によれば、第１の脚部５１の先端とクランクスプロケット７４のボス部７４２との隙間量Ｓ１より、第２の脚部５２の先端とクランクスプロケット７４のボス部７４２との隙間量Ｓ２の方が大きくなっていることから、クランクスプロケット７４がタイミングチェーン収容スペース８３内の突起物やクランクシャフト７１の端部に当たると、当該突起部やクランクシャフト７１の端部を回避するように傾動するため、タイミングチェーンユニット１００をタイミングチェーン収容スペース８３に挿入して組付ける際の作業効率が向上する。

−他の実施形態−
第１の脚部５１の先端位置と、第２の脚部５２の先端位置とを揃えて、スプロケット歯７４１の両側のボス部７４２，７４２の外径を相違させることにより、隙間量Ｓ１，Ｓ２に差を設けることも可能である。

本発明は、内燃機関のタイミングチェーンを案内するタイミングチェーンガイド装置に適用可能である。

１タイミングチェーンガイド装置
２チェーンダンパ（タイミングチェーンガイド）
３チェーンスリッパ（タイミングチェーンガイド）
４架設部
５１第１の脚部
５２第２の脚部
７タイミングチェーン
７ａ張架部分
７ｂ張架部分
７１クランクシャフト
７４クランクスプロケット
７４１スプロケット歯
７４２ボス部

Claims

タイミングチェーンをガイドする第１および第２のタイミングチェーンガイドと、
前記第１および第２のタイミングチェーンガイド間に架設された架設部と、
前記架設部からクランクスプロケットのスプロケット歯の両側のボス部に向かってそれぞれ延出した第１および第２の脚部と、
を備え、
前記第１の脚部の先端と前記ボス部の一方との隙間量と、前記第２の脚部の先端と前記ボス部の他方との隙間量とが相違しており、
前記第１の脚部の先端と前記ボス部の一方との隙間量よりも、前記第２の脚部の先端と前記ボス部の他方との隙間量の方が大きく、
前記第１の脚部よりも、前記第２の脚部の方がエンジンの外側寄りに配置されている、タイミングチェーンガイド装置。
請求項１に記載のタイミングチェーンガイド装置において、
前記タイミングチェーンは、第１のカムスプロケット、第２のカムスプロケットおよび前記クランクスプロケットに巻き掛けられており、
前記第１のタイミングチェーンガイドは、前記クランクスプロケットと第１のカムスプロケットとの間の張架部分をガイドするものであり、
前記第２のタイミングチェーンガイドは、前記クランクスプロケットと第２のカムスプロケットとの間の張架部分をガイドするものである、タイミングチェーンガイド装置。