(57)【要約】【課題】エンジンのカム駆動装置において、テンショナがタイミングチェーンへ与える張力を減少し、カムシャフトやクランクシャフトにおけるフリクションを低減することを課題とする。【解決手段】カム駆動装置１は、クランクシャフト５と、ドライブスプロケット７が設けられ、クランクシャフト５から動力を伝達されて回転する第１中間シャフト６と、ドリブンスプロケット９が設けられた第２中間シャフト８と、ドライブスプロケット７とドリブンスプロケット９とに張設され、ドライブスプロケット７からドリブンスプロケット９へ動力を伝達するタイミングチェーン１０と、第２中間シャフト８から動力を伝達されて回転するカムシャフト１１、１２と、を備えている。【選択図】図１
2010096105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトと、
ドライブスプロケットが設けられ、前記クランクシャフトから動力を伝達されて回転する第１の中間シャフトと、
ドリブンスプロケットが設けられた第２の中間シャフトと、
前記ドライブスプロケットと前記ドリブンスプロケットとに張設され、前記ドライブスプロケットから前記ドリブンスプロケットへ動力を伝達するタイミングチェーン又はタイミングベルトと、
前記第２の中間シャフトから動力を伝達されて回転するカムシャフトと、
を備えたことを特徴とするカム駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載のカム駆動装置において、
前記第１の中間シャフトの先端部を固定する第１の固定部材と、
前記第２の中間シャフトの先端部を固定する第２の固定部材と、
を備えたことを特徴とするカム駆動装置。
【請求項３】
請求項１記載のカム駆動装置において、
前記第１の中間シャフトの先端部を固定する第１の固定部材と、
前記第２の中間シャフトの先端部を固定する第２の固定部材と、
を備え、
前記第１の固定部材と前記第２の固定部材とは、前記第１の中間シャフトの先端部と前記第２の中間シャフトの先端部とを接続する接続部材であることを特徴とするカム駆動装置。
【請求項４】
請求項１記載のカム駆動装置において、
前記クランクシャフトと前記第１の中間シャフトとの回転比は、前記クランクシャフトが７２０°回転する間に前記第１の中間シャフトが３６０°回転する回転比であることを特徴とするカム駆動装置。
【請求項５】
請求項１記載のカム駆動装置において、
前記第２の中間シャフトの回転速度は、前記クランクシャフトの回転速度よりも遅くなるように調整されたことを特徴とするカム駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダヘッド側に配置したカムシャフトへエンジンのクランクシャフトから動力を伝達するカム駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの吸排気バルブの開閉を行う動弁機構として、ＯＨＣ（ＯｖｅｒＨｅａｄ  Ｃａｍｓｈａｆｔ）式の機構が用いられている。このような動弁機構は、クランクシャフトにドライブスプロケットを設け、カムシャフトにドリブンスプロケットを設け、両方のスプロケットをタイミングチェーンで連結する方法により、クランクシャフトの回転をカムシャフトへ伝達する。また、スプロケットの代わりにプーリを用い、タイミングチェーンの代わりにタイミングベルトを用いたものも採用されている。
【０００３】
タイミングチェーンは、使用とともに伸びて弛むことや、荷重が加わることにより変形することがある。これを解消するために、動弁機構にガイド及びテンショナが設けられている。テンショナはタイミングチェーンへ適切な圧力を加え、タイミングチェーンの張りを一定に維持している。タイミングベルトを採用する場合にも、タイミングベルトがテンショナより一定の張力が与えられる。このような動弁機構を改良したものが特許文献１に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８０５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、動弁機構では、吸排気弁の開閉動作に伴い、タイミングチェーンやタイミングベルトが変動荷重を受けることがある。このような変動荷重により、タイミングチェーンやタイミングベルトが振動することがある。これを抑制するためにより大きな張力をテンショナに与えて変動荷重を押さえ込む方法が採られている。
【０００６】
しかしながら、テンショナにより大きな張力を加えることにより、カムシャフトやクランクシャフトの回転半径方向に力が加わり、カムシャフトやクランクシャフトのたわみを発生させる原因となる。このようなたわみは、カムシャフトとカムシャフトを支える軸受との間、クランクシャフトとクランクシャフトを支える軸受との間に、摩擦損失を発生させる。
【０００７】
そこで、本発明は、カムシャフトやクランクシャフトのたわみを抑制し、カムシャフトやクランクシャフトにおけるフリクションを低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決する本発明のカム駆動装置は、クランクシャフトと、ドライブスプロケットが設けられ、前記クランクシャフトから動力を伝達されて回転する第１の中間シャフトと、ドリブンスプロケットが設けられた第２の中間シャフトと、前記ドライブスプロケットと前記ドリブンスプロケットとに張設され、前記ドライブスプロケットから前記ドリブンスプロケットへ動力を伝達するタイミングチェーン又はタイミングベルトと、前記第２の中間シャフトから動力を伝達されて回転するカムシャフトと、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
このような構成とすることにより、吸排気弁の開閉動作による変動荷重のタイミングチェーンへの伝達が抑制される。これにより、テンショナは変動荷重を抑制するため過剰に与えていた張力を抑制することができる。これにより、スプロケットの設けられた中間シャフトのたわみを抑制できる。また、テンショナにより与えられる荷重が、直接、カムシャフトやクランクシャフトへ及ばないため、カムシャフトやクランクシャフトのたわみが抑制されて軸受部でのフリクションを低減することができる。
【００１０】
このようなカム駆動装置において、前記クランクシャフトと前記第１の中間シャフトとの回転比は、前記クランクシャフトが７２０°回転する間に前記第１の中間シャフトが３６０°回転する回転比とする構成とすることができる。また、前記クランクシャフトの回転速度に比べ、前記第２の中間シャフトの回転速度を遅くした構成とすることができる。このような構成とすることにより、カムシャフトに設けられたカムギアを小径にすることができる。これにより、シリンダヘッドを小型にし、エンジンをコンパクトにすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のカム駆動装置は、カムシャフトやクランクシャフトのたわみを抑制し、カムシャフトやクランクシャフトにおけるフリクションを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明のカム駆動装置１を組み込んだエンジン１００の概略構成を示した説明図である。図１（ａ）は、サイドカバーを外したエンジン１００の状態を示した説明図であって、図１（ｂ）は、図１（ａ）の側面図である。エンジン１００は、４つの気筒を備え、クランクシャフト５の回転をカムシャフト１１、１２へ伝達するＤＯＨＣ（Ｄｏｕｂｌｅ  ＯｖｅｒＨｅａｄ  Ｃａｍｓｈａｆｔ）形式の動弁構造を有している。
【００１４】
エンジン１００は、カム駆動装置１、クランクケース２、シリンダブロック３、シリンダヘッド４を備えている。クランクケース２の上側にシリンダブロック３が配置され、シリンダブロック３の上側にシリンダヘッド４が配置されている。カム駆動装置１は、クランクシャフト５、ドライブスプロケット７が設けられ、クランクシャフト５から動力を伝達されて回転する第１中間シャフト６、ドリブンスプロケット９が設けられた第２中間シャフト８、ドライブスプロケット７とドリブンスプロケット９とに張設され、ドライブスプロケット７からドリブンスプロケット９へ動力を伝達するタイミングチェーン１０、第２中間シャフト８から動力を伝達されて回転するカムシャフト１１、１２を備えている。このカム駆動装置１では、クランクシャフト５が２回転する間に、カムシャフト１１、１２が１回転する構成となっている。
【００１５】
クランクシャフト５は、エンジン１００のコンロッドと接続されて、エンジン１００に備わるピストンの上下運動により回転する。クランクシャフト５は、クランクケース２、及びシリンダブロック３との合せ面に軸受を介して配置され、回転可能に支持されている。このクランクシャフト５には、クランクギア５ａが設けられており、クランクシャフト５とクランクギア５ａとは一体となって回転する。
【００１６】
第１中間シャフト６は、クランクシャフト５の上側で、シリンダブロック３に軸受を介して、回転可能に支持されている。第１中間シャフト６には、第１伝達ギア６ａが、ドライブスプロケット７とともに設けられており、第１シャフト６と第１伝達ギア６ａとドライブスプロケット７とは一体となって回転する。さらに、第１伝達ギア６ａはクランクギア５ａとかみ合わされるように配置されている。第１伝達ギア６ａとクランクギア５ａとのギア比は１：１であり、第１シャフト６は、クランクシャフト５と同じ回転速度で回転する。
【００１７】
第２シャフト８は、第１シャフト６の上側で、シリンダブロック３に軸受を介して、回転可能に支持されている。第２シャフト８には、第２伝達ギア８ａがドリブンスプロケット９とともに設けられている。これら第２シャフト８、第２伝達ギア８ａ、ドリブンスプロケット９は、一体となって回転する。
【００１８】
タイミングチェーン１０は、ドライブスプロケット７とドリブンスプロケット９との間に張設され、ドライブスプロケット７からドリブンスプロケット９へ動力を伝達する。タイミングチェーン１０は、チェーンテンショナ１０ａとチェーンガイド１０ｂとにより、一定の張力が与えられて弛みや変形が抑制されている。ドライブスプロケット７とドリブンスプロケット９とのギア比は１：２であり、第２シャフト８は、第１シャフト６が７２０°回転する間に３６０°回転する。
【００１９】
なお、ドライブスプロケット７、ドリブンスプロケット９に代えて、プーリを採用し、タイミングチェーン１０に代えて、タイミングベルトを採用し、チェーンテンショナ１０ａ、チェーンガイド１０ｂに代えて、タイミングベルトテンショナを採用しても良い。
【００２０】
カムシャフト１１は、カムとロッカーアームとにより、吸気弁を開閉する。カムシャフト１２は、カムとロッカーアームとにより、排気弁を開閉する。カムシャフト１１及びカムシャフト１２は、シリンダヘッド４に軸受を介して、回転可能に支持されている。さらに、カムシャフト１１には、カムギア１１ａが設けられており、カムシャフト１１とカムギア１１ａとは一体となって回転する。また、カムシャフト１２には、カムギア１２ａが設けられており、カムシャフト１２とカムギア１２ａとは一体となって回転する。カムギア１１ａ、カムギア１２ａは、それぞれ、第２伝達ギア８ａとかみ合わされるように配置されている。第２伝達ギア８ａとカムギア１１ａとのギア比は１：１であり、カムシャフト１１は、第２中間シャフト８と同じ速度で回転する。同様に、第２伝達ギア８ａとカムギア１２ａとのギア比は１：１であり、カムシャフト１２は、第２中間シャフト８と同じ回転速度で回転する。
【００２１】
また、カム駆動装置１は、第１中間シャフト６の先端部と第２中間シャフト８の先端部とを接続する接続部材１３を備えている。この接続部材１３は、第１中間シャフト６、第２中間シャフト８の先端側を接続する梁状の部材であるが、第１中間シャフト６、第２中間シャフト８の先端側を固定する部材であれば、形状は問わない。
【００２２】
このように構成されたカム駆動装置１は、クランクシャフト５の回転を第１中間シャフト６へ伝達し、第１中間シャフト６の回転を第２中間シャフト８へ伝達し、第２中間シャフト８の回転をカムシャフト１１、１２へ伝達する。カムシャフト１１、１２は、クランクシャフト５が７２０°回転する間に３６０°回転する。すなわち、カムシャフト１１、１２は、クランクシャフト５が２回転する間に１回転する。
【００２３】
カム駆動装置１では、カムギア１１ａ、１２ａには、タイミングチェーン１０が、直接、張設されていないため、吸排気弁による変動荷重がタイミングチェーン１０に伝わらない。従来、吸排気弁による変動荷重がタイミングチェーンに伝わり、タイミングチェーンが振動することを抑制するため、チェーンテンショナにより与える張力を増大させていた。ところが、本実施例のカム駆動装置１では、吸排気弁による変動荷重がタイミングチェーン１０に伝わらないため、チェーンテンショナ１０ａにより与える張力が従来と比較して減少させることができる。
【００２４】
また、吸気弁、排気弁間の位相差による変動は、第２伝達ギア８ａに吸収されて、タイミングチェーンへ及ばない。これにより、チェーンテンショナ１０ａによる張力を抑制している。さらに、第１中間シャフト６と第２中間シャフト８とが、固定部材１３により固定されているため、シャフトは両端で支持される状態となる。このため、第１中間シャフト６及び第２中間シャフト８がタイミングチェーン１０により受ける回転半径方向の力が軽減され、たわみが抑制される。これにより、第１中間シャフト６、第２中間シャフト８の軸受における摩擦が低減される。
【００２５】
また、クランクギア５ａ、カムギア１１ａ、１２ａには、タイミングチェーン１０が、直接、張設されていないため、タイミングチェーン１０に与えられる張力の影響を受けない。従って、クランクシャフト５、カムシャフト１１、１２は、タイミングチェーン１０による回転半径方向の力を受けず、たわみが抑制される。このため、クランクシャフト５、カムシャフト１１、１２の軸受における摩擦が低減される。
【実施例２】
【００２６】
次に、本発明のカム駆動装置の変形例について図２、図３を参照して説明する。図２、及び図３は、カム駆動装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した説明図であって、図２は、実施例１とは異なる変形例を示した説明図であり、図３は、さらに異なる変形例を示した説明図である。図２のカム駆動装置２１、図３のカム駆動装置３１は、実施例１のカム駆動装置１とほぼ同様の構成をしているが、それぞれ、装置を構成するシャフト間の回転比が、実施例１のカム駆動装置１と相違している。カム駆動装置２１及びカム駆動装置３１は、クランクシャフト５が２回転する間にカムシャフト１１、１２が１回転するように、クランクギア５ａと第１伝達ギア６ａのギア比、スプロケットの径の比、第２伝達ギア８ａとカムギア２２、２３のギア比を任意に設定できる。なお、図２、図３中の点線は、実施例１のシリンダヘッド４とカムギア１１ａ、１２ａを示している。
【００２７】
カム駆動装置２１では、クランクギア５ａと第１伝達ギア６ａとのギア比が１：２であり、クランクシャフト５と第１中間シャフト６の回転比が２：１である。すなわち、クランクシャフト５と第１中間シャフト６との回転比が、クランクシャフト５が７２０°回転する間に第１中間シャフト６が３６０°回転する回転比となっている。また、カム駆動装置２１では、ドライブスプロケット７とドリブンスプロケット９との半径が同じであって、第１中間シャフト６と第２中間シャフト８との回転比が、１：１であり、第１中間シャフト６と第２中間シャフト８とは同じ回転速度で回転する。また、第２伝達ギア８ａとカムギア２２、２３とのギア比が同じであって、第２中間シャフト８とカムシャフト１１、第２中間シャフト８とカムシャフト１２との回転比は、どちらも１：１であり、第２中間シャフト８とカムシャフト１１、カムシャフト１２は同じ回転速度で回転する。従って、カム駆動装置２１では、クランクシャフト５が７２０°回転する間に、カムシャフト１１、１２が３６０°回転する。
【００２８】
カム駆動装置３１は、クランクシャフト５の回転速度に比べ、第２中間シャフト８の回転速度を遅くしたことを特徴とする。具体的なギアの一例を以下に説明する。カム駆動装置３１では、クランクギア５ａと第１伝達ギア６ａとのギア比が１：１であり、クランクシャフト５と第１中間シャフト６の回転比が１：１である。クランクシャフト５と第１中間シャフト６とは同じ回転速度で回転する。また、ドリブンスプロケット９の半径は、ドライブスプロケット７の半径の２．５倍であって、第１中間シャフト６と第２中間シャフト８との回転比が、２．５：１である。すなわち、第１中間シャフト６と第２中間シャフト８との回転比が、第１中間シャフト６が９００°回転する間に第２中間シャフト８が３６０°回転する回転比となっている。また、第２伝達ギア８ａとカムギア３２とのギア比が１．２５：１であり、第２伝達ギア８ａとカムギア３３とのギア比が１．２５：１であって、第２中間シャフト８とカムシャフト１１、第２中間シャフト８とカムシャフト１２との回転比は、どちらも１：１．２５である。すなわち、第２中間シャフト８とカムシャフト１１、１２との回転比が、第２中間シャフト８が３６０°回転する間にカムシャフト１１、１２が４５０°回転する回転比となっている。従って、カム駆動装置３１では、クランクシャフト５が７２０°回転する間に、カムシャフト１１、１２が３６０°回転する。
【００２９】
カム駆動装置２１は、クランクシャフト５が２回転する間にカムシャフト１１、１２が１回転するように、クランクギア５ａと第１伝達ギア６ａのギア比、スプロケットの径の比、第２伝達ギア８ａとカムギア２２、２３のギア比を設定し、カムギア２２、２３の径が実施例１のカム駆動装置１と比べて、小さくなる組み合わせとしたことにより、カム駆動装置２１はシリンダヘッド２４を低くすることができる。同様に、カム駆動装置３１も、カムギア３２、３３を小さくするようなギア、スプロケットの構成としたため、シリンダヘッド３４を低くすることができる。このように、シリンダヘッドを低くすることにより、エンジン１００をコンパクトにすることができる。本実施例のギア、スプロケットの組み合わせは、第２中間シャフト８の回転速度がクランクシャフト５の回転速度よりも遅くなるように調整されていれば良い。
【００３０】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【００３１】
例えば、カム駆動装置は、第１中間シャフトを備えておらず、クランクシャフトにクランクギアの代わりにドリブンスプロケットが設けらており、タイミングチェーンがクランクシャフトの回転を第２中間シャフトへ伝達する構成であってもよい。また、カム駆動装置は、第２中間シャフトを備えておらず、カムシャフトにカムギアの代わりにドリブンスプロケットが設けられており、タイミングチェーンが、第１中間シャフトの回転をカムシャフトへ伝達する構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】カム駆動装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した説明図であって、（ａ）は、サイドカバーを外したエンジンの状態を示した説明図であって、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。
【図２】カム駆動装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した説明図であって、実施例１とは異なる変形例を示した説明図である。
【図３】カム駆動装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した説明図であって、さらに異なる変形例を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１、２１、３１  カム駆動装置
５  クランクシャフト
６  第１中間シャフト
７  ドライブスプロケット
８  第２中間シャフト
９  ドリブンスプロケット
１０  タイミングチェーン
１１、１２  カムシャフト
【図１】
2010096105.tif 000003
【図２】
2010096105.tif 000004
【図３】
2010096105.tif 000005