(57)【要約】【課題】タイミングベルトやスプロケットへの潤滑油の過度な付着を防止して、冷態始動時での摩擦力を低下させる。【解決手段】  エンジン１のクランクシャフト１３に設けられたクランクスプロケット６と、カムシャフト１１に設けられたカムスプロケット５と、にタイミングベルト３を掛け回し、タイミングベルト３の噛み合い部に潤滑油を供給しながら、クランクシャフト１３とカムシャフト１１との間で動力を伝達するエンジン１のタイミングベルトシステム２であって、低温状況下におけるエンジン停止時に、エアブロー装置によって高圧空気配管３１からタイミングベルト３の噛み合い部に吸気の一部を導入して吹き付け、タイミングベルト３の噛み合い部から潤滑油を除去する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランクシャフトに設けられたクランクスプロケットと、カムシャフトに設けられたカムスプロケットと、にタイミングベルトを掛け回し、前記タイミングベルトの噛み合い部に潤滑油を供給しながら、前記クランクシャフトと前記カムシャフトとの間で動力を伝達するエンジンのタイミングベルトシステムであって、
前記タイミングベルトまたは前記噛み合い部に空気を吹き付け、前記噛み合い部から前記潤滑油を除去するエアブロー装置を備えたことを特徴とするエンジンのタイミングベルトシステム。
【請求項２】
前記エアブロー装置は、前記エンジンが停止した際に、前記タイミングベルトまたは前記噛み合い部に空気を吹き付けることを特徴とする請求項１に記載のエンジンのタイミングベルトシステム。
【請求項３】
前記エアブロー装置は、所定の低温環境下のみ、前記タイミングベルトまたは前記噛み合い部に空気を吹き付けることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンのタイミングベルトシステム。
【請求項４】
前記エアブロー装置は、前記エンジンの吸気通路に設けられたエアクリーナのエアフィルタ通過後の吸気の一部を、ファンによって前記タイミングベルトまたは前記噛み合い部に導入して吹き付けることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のエンジンのタイミングベルトシステム。
【請求項５】
前記エアブロー装置は、前記エンジンの吸気通路に設けられたエアクリーナのエアフィルタ通過後の吸気の一部を、コンプレッサで圧縮して高圧空気とし、当該高圧空気を前記タイミングベルトまたは前記噛み合い部に導入して吹き付けることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のエンジンのタイミングベルトシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのタイミングベルトシステムにおける潤滑技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に用いられるエンジンのクランクシャフトからカムシャフトに駆動力を伝達する手段として、タイミングチェーンやタイミングベルトが多く用いられている。
このうち、タイミングベルトは、例えば樹脂で形成されており、タイミングチェーンと比較して一般的に騒音が抑えられものの耐久性が低く、長期間の運転で交換が必要となる可能性がある。
【０００３】
特許文献１には、タイミングベルトを使用したカムシャフトの駆動システムであるタイミングベルトシステムの一例が開示されている。特許文献１のタイミングベルトシステムは、エンジン本体の側面から突出したカムシャフトの一端部とクランクシャフトの一端部に夫々スプロケットを備え、これらのスプロケットにタイミングベルトを掛け回して構成され、クランクシャフトの回転に伴ってカムシャフトを回転させる。更に、エンジン本体の側面に、スプロケット及びタイミングベルトを覆うカバーが設けられている。
【０００４】
また、近年では、タイミングベルトシステムにおいて、潤滑油が流動する空間でのタイミングベルトとスプロケットの使用が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開９−２５０３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようにタイミングベルトの噛み合い部に潤滑油を供給する構造とすると、例えば冷態始動時のように潤滑油の温度が低下してタイミングベルトやスプロケットに付着している潤滑油の粘度が増加している場合には、タイミングベルトとスプロケットとの摩擦力が増加し、タイミングベルトの寿命を低下、あるいはタイミングベルト歯面に潤滑油の冷えた塊が存在するとスプロケットとの噛み合いがイレギュラーとなり、タイミングベルト破損や歯飛びさせてしまう可能性がある。
【０００７】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エンジンのタイミングベルトシステムにおいて、タイミングベルトやスプロケットへの潤滑油の過度な付着を防止して、冷態始動時での摩擦力を低下させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明のエンジンのタイミングベルトシステムは、エンジンのクランクシャフトに設けられたクランクスプロケットと、カムシャフトに設けられたカムスプロケットと、にタイミングベルトを掛け回し、前記タイミングベルトの噛み合い部に潤滑油を供給しながら、前記クランクシャフトと前記カムシャフトとの間で動力を伝達するエンジンのタイミングベルトシステムであって、前記タイミングベルトまたは前記噛み合い部に空気を吹き付け、前記噛み合い部から前記潤滑油を除去するエアブロー装置を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、好ましくは、前記エアブロー装置は、前記エンジンが停止した際に、前記タイミングベルトまたは前記噛み合い部に空気を吹き付けるとよい。
また、好ましくは、前記エアブロー装置は、所定の低温環境下のみ、前記タイミングベルトまたは前記噛み合い部に空気を吹き付けるとよい。
また、好ましくは、前記エアブロー装置は、前記エンジンの吸気通路に設けられたエアクリーナのエアフィルタ通過後の吸気の一部を、ファンによって前記タイミングベルトまたは前記噛み合い部に導入して吹き付けるとよい。
【００１０】
また、好ましくは、前記エアブロー装置は、前記エンジンの吸気通路に設けられたエアクリーナのエアフィルタ通過後の吸気の一部を、コンプレッサで圧縮して高圧空気とし、当該高圧空気を前記タイミングベルトまたは前記噛み合い部に空気を導入して吹き付けるとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のエンジンのタイミングベルトシステムによれば、タイミングベルトまたはその噛み合い部に空気を吹き付けて噛み合い部から潤滑油を除去するエアブロー装置を備えたので、噛み合い部に付着する潤滑油を低減させた状態でエンジンを作動させることができる。したがって、低温環境下でタイミングベルト等に付着している潤滑油の粘度が上昇した状態でエンジンを作動させた際に、タイミングベルトが受ける摩擦力を抑制することが可能となる。これにより、タイミングベルトの負荷を低減し、タイミングベルトの寿命を延長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態のタイミングベルトシステムの概略構造を示す斜視図である。
【図２】本実施形態における高圧空気配管の配置例を示すエンジンの側面図である。
【図３】第１の実施形態のエアブロー装置の構成図である。
【図４】本実施形態のコントロールユニットにおけるエアブロー装置の作動制御要領を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態のエアブロー装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化したエンジンのタイミングベルトシステムの一実施形態を説明する。
本実施形態のタイミングベルトシステム２を適用したエンジン１は、例えば車両に搭載された走行駆動用エンジンである。
図１は本発明の実施形態のエンジン１のタイミングベルトシステム２の概略構造を示す斜視図である。本図では、タイミングベルト３及びタイミングベルトカバー４の取り付け状態を示している。図２は、本実施形態における高圧空気配管３１の配置例を示すエンジン１の側面図である。
【００１４】
図１、２に示すように、エンジン１の側面には、タイミングベルトシステム２が備えられている。タイミングベルトシステム２は、カムスプロケット５、クランクスプロケット６、アイドラプーリ７、テンショナプーリ８、タイミングベルト３を有している。
エンジン１のシリンダヘッド１０の側面にはカムシャフト１１の一端が突出しており、このカムシャフト１１の一端にカムスプロケット５が固定されている。エンジン１のシリンダブロック１２の側面には、クランクシャフト１３の一端が突出しており、このクランクシャフト１３の一端にクランクスプロケット６が固定されている。また、シリンダブロック１２の側面には、アイドラプーリ７及びテンショナプーリ８が回転可能に支持されている。
【００１５】
カムスプロケット５、クランクスプロケット６、アイドラプーリ７及びテンショナプーリ８には、内周面にスプライン状の歯が形成された無端状のタイミングベルト３が掛け回されている。
したがって、クランクシャフト１３が回転することで、タイミングベルト３を介してカムシャフト１１が同期して回転し、シリンダヘッド１０内に配設されている図示しない吸気バルブまたは排気バルブが開閉作動する。
【００１６】
エンジン１の側面には、タイミングベルトシステム２を覆うタイミングベルトカバー４が設けられている。タイミングベルトカバー４は、ボルト２０によりシリンダヘッド１０及びシリンダブロック１２に固定され、カムスプロケット５、クランクスプロケット６及びタイミングベルト３等のタイミングベルトシステム２が配置される内部の空間を密閉する。更に、タイミングベルトカバー４内には、例えばエンジン１のシリンダヘッド１０内に上がった潤滑油がタイミングベルトカバー４内を通り、オイルパン２１内に戻される。
【００１７】
本実施形態のタイミングベルトシステム２では、更にタイミングベルト３に付着する潤滑油を低減させるエアブロー装置３０を備えている。
エアブロー装置３０は、タイミングベルトカバー４内に設けられる高圧空気配管３１を有する。
図２に示すように、高圧空気配管３１は、カムスプロケット５、クランクスプロケット６、アイドラプーリ７、テンショナプーリ８とタイミングベルト３との噛み合い部の近傍まで延びるように配置され、当該噛み合い部に向かって開口する空気排出口３１ａを夫々備えている。高圧空気配管３１の例えば中間部または一端部には空気供給口が設けられており、空気供給口には後述するファン４３から空気導入路４１を介して高圧空気が供給される。
【００１８】
図３は、第１の実施形態のエアブロー装置３０の構成図である。
図３に示すように、第１の実施形態のエアブロー装置３０は、エンジン１の吸気通路４０から高圧空気配管３１に空気を導入する空気導入路４１と、開閉バルブ４２と、ファン４３と、コントロールユニット４４と、を備えている。
空気導入路４１は、エアクリーナ４５とスロットルバルブ４６との間のエンジン１の吸気通路４０から分岐して高圧空気配管３１に接続され、エアクリーナ４５内のエアフィルタ４７を通過した空気が導入されるように、エアフィルタ４７の下流側から空気を導入可能に分岐位置が設定されている。
【００１９】
空気導入路４１には、上流側から順番に開閉バルブ４２及びファン４３が配置されている。
また、エアクリーナ４５とスロットルバルブ４６との間の吸気通路４０には、ブリーザホース４８を介してエンジン１のブローバイガスが導入される。そして、空気導入路４１はブリーザホース４８との接続位置よりも上流側から空気が導入されるように配置されている。
【００２０】
開閉バルブ４２は、空気導入路４１を開閉する常閉弁の電磁バルブである。ファン４３は、例えば軸流式または遠心式の電動送風機である。開閉バルブ４２及びファン４３は、コントロールユニット４４により作動制御される。
エンジン１を搭載した車両には、外気温度Ｔoを検出する外気温度センサ５０と、エンジン温度Ｔeとしてエンジン冷却水温度またはエンジン油温を検出するエンジン温度センサ５１を備えている。また、例えば車両の運転席に、エアブロー装置３０の実施設定の有無を切り替える、即ちエアブロー装置３０の作動を許可するか否かを切り替える実施設定スイッチ５２を備えている。
【００２１】
コントロールユニット４４は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成されている。コントロールユニット４４は、車両電源（キーオンオフ）信号、外気温度センサ５０からの外気温度Ｔｏ、エンジン温度センサ５１からのエンジン温度Ｔｅ、実施設定スイッチ５２の操作信号を入力して、開閉バルブ４２及びファン４３を作動制御する。
【００２２】
図４は、本実施形態のコントロールユニット４４におけるエアブロー装置３０の作動制御要領を示すフローチャートである。
図４に示す本ルーチンは、車両のキーオン状態、即ち車両の電源オン状態から実行開始される。
ステップＳ１０では、キーオフであるか否かを判別する。キーオフである場合には、ステップＳ２０に進む。キーオフでない場合には、ステップＳ１０を繰り返す。
【００２３】
ステップＳ２０では、実施設定有るか否か、即ち実施設定スイッチ５２がオンであるか否かを判別する。実施設定あり、即ち実施設定スイッチがオンである場合には、ステップＳ３０に進む。実施設定なし、即ち実施設定スイッチがオフである場合には、本ルーチンを終了する。
ステップＳ３０では、エンジン温度センサ５１によりエンジン温度Ｔe（エンジン冷却水温度またはエンジン油温）を検出する。そして、ステップＳ４０に進む。
【００２４】
ステップＳ４０では、外気温度センサ５０により外気温度Ｔoを検出する。そして、ステップＳ５０に進む。
ステップＳ５０では、ステップＳ３０で検出したエンジン温度Ｔeと、ステップＳ４０で検出した外気温度Ｔoに基づいて、エアブロー装置３０によるブロー（高圧空気配管３１を介したタイミングベルトシステム２への高圧空気の供給）が必要か否かを判別する。例えば、外気温度Ｔoが所定温度Ｔ1以下である場合、またはエンジン温度Ｔeが所定温度Ｔ2以下の場合には、ブローの必要ありと判定する。外気温度Ｔoが所定温度Ｔ1より高く、かつエンジン温度Ｔeが所定温度Ｔ2より高い場合には、ブローの必要なしと判定する。なお、所定温度Ｔ1は、この外気温度で長時間放置してエンジン１を始動した際に、潤滑油の粘度上昇によりタイミングベルト３に過度な負荷が掛かる虞のある温度の上限値付近に設定すればよい。また、所定温度Ｔ2は、エンジン温度Ｔeがこの所定温度Ｔ2の際に始動してタイミングベルト３に過度な負荷が掛かる虞のある温度の上限値付近に設定すればよい。
【００２５】
そして、ブローの必要ありと判定した場合には、ステップＳ６０に進む。ブローの必要なしと判定した場合には、本ルーチンを終了する。
なお、本ステップＳ５０におけるブローの要否判定については、外気温度Ｔoやエンジン温度Ｔe以外にも、例えば時刻、気象データ、ＧＰＳデータ等に基づいて、潤滑油の粘度が過度に上昇するような低温環境となる可能性があるか否かを判別し、低温環境となる可能性がある場合にブローを必要ありと判定すればよい。
【００２６】
ステップＳ６０では、ブローを実施する。詳しくは、開閉バルブ４２を開弁し、ファン４３を適宜設定した所定時間作動させ、高圧空気配管３１から高圧空気を排出させて、タイミングベルト３と各スプロケット５、６や各プーリ７、８との噛み合い部に吹き付け、タイミングベルト３等に必要以上に付着した潤滑油を除去する。そして、本ルーチンを終了する。
【００２７】
以上のように本実施形態では、タイミングベルトシステム２にエアブロー装置３０を備え、タイミングベルト３、特にカムスプロケット５やクランクスプロケット６との噛み合い部に、ファン４３によって圧送した高圧空気を吹き付けるので、この噛み合い部における潤滑油の付着量を低下させることができる。
そして、このエアブロー装置３０は、外気温度Ｔoが低下している場合またはエンジン温度Ｔeが低下している場合に、キーオフ直後、即ちエンジン１の停止直後に行われる。
【００２８】
このように、外気温度Ｔoが低下している場合には、長時間の放置により潤滑油の温度が低下して粘度が高くなった状態でエンジン再始動する可能性があり、再始動の際にタイミングベルト３と各スプロケット５、６や各プーリ７、８との摩擦力が増加する虞がある。また、エンジン温度Ｔeが低下している場合にも、潤滑油の温度が低下しており粘度が高くなっている可能性が高く、このような場合にも再始動の際にタイミングベルト３と各スプロケット５、６や各プーリ７、８との摩擦力が増加する虞がある。
【００２９】
しかし、本実施形態ではエンジン１の停止直後にエアブロー装置３０によって、タイミングベルト３や、その噛み合い部に高圧空気を吹き付けて潤滑油の付着量を低下させるので、再始動の際に噛み合い部における摩擦力を抑制して、タイミングベルト３の負荷を低減させ、タイミングベルト３の寿命を延長させることができる。
なお、エアブロー装置３０による高圧空気の吹き付けは、エンジン停止時に比較的潤滑油の温度が上昇している状態で行われるので、少ない空気量で効率よく潤滑油を除去することができる。
【００３０】
また、本実施形態のエアブロー装置３０では、エンジン１の吸気通路４０に配置したエアクリーナ４５のエアフィルタ４７を通過した空気を導入するので、タイミングベルトカバー４内に空気とともにゴミが侵入することを抑制し、タイミングベルトカバー４内のタイミングベルトシステム２自体や潤滑油が汚れることを抑制することができる。
また、ブリーザホース４８と吸気通路４０との接続位置よりも上流側から空気を取り込むので、ブリーザホース４８を通過してくる排気中のすすやオイルがファン４３に流入することを防止して、ファン４３の保護を図ることが可能となる。
【００３１】
図５は、第２の実施形態のエアブロー装置６０の構成図である。
以下、第１の実施形態のエアブロー装置３０と異なる箇所のみ説明する。
図５に示すように、第２の実施形態のエアブロー装置６０は、エンジン１の吸気通路４０から高圧空気配管３１に空気を導入する空気導入路６１と、コンプレッサユニット６２とを、開閉バルブ４２と、を備えている。
【００３２】
空気導入路６１には、上流側から順番にコンプレッサユニット６２、開閉バルブ４２が配置されている。
コンプレッサユニット６２は、電動のコンプレッサ６２ａと高圧タンク６２ｂとにより構成される。コンプレッサ６２ａは空気導入路６１に流入する空気を圧縮して高圧空気にする。高圧タンク６２ｂは、コンプレッサ６２ａにより高圧化した空気を貯留する。コンプレッサユニット６２から空気導入路６１の下流側に高圧空気が排出可能となっている。
【００３３】
空気導入路６１はブリーザホース４８と吸気通路４０の接続位置よりも下流側から空気が導入されるように配置されている。また、開閉バルブ４２と高圧空気配管３１との間の空気導入路６１を伝熱性の高い金属配管とし、この金属配管や高圧タンク６２ｂをシリンダブロック１２等のエンジン部品に接触させて配置し、エンジン１の熱により加熱、あるいは蓄熱するようにしておくとよい。
【００３４】
コンプレッサユニット６２のコンプレッサ６２ａと開閉バルブ４２は、コントロールユニット４４により駆動制御される。
第２の実施形態におけるコントロールユニット４４は、図４に示すフローのステップＳ７０においてブローを実施する際に、開閉バルブ４２を適宜設定した所定時間開弁して、高圧タンク６２ｂから高圧空気を排出し、タイミングベルト３等に付着した潤滑油を除去する。また、エンジン運転中に、高圧タンク６２ｂ内の圧力を検出して、当該検出した圧力が所定値Ｐ1以下となった場合にコンプレッサ６２ａを作動させ、高圧タンク６２ｂ内の圧力を常時所定値Ｐ1以上となるように制御する。なお、この所定値Ｐ1は、タイミングベルト３等に付着した潤滑油を除去すべく、エアブロー装置６０によってタイミングベルトシステム２に十分に高圧空気が供給できるような値に設定すればよい。
【００３５】
以上のように、第２の実施形態のエアブロー装置６０は、第１の実施形態のエアブロー装置３０のファン４３の代わりにコンプレッサ６２ａと高圧タンク６２ｂとを有するコンプレッサユニット６２を備えており、第１の実施形態と同様に開閉バルブ４２を開弁させることで、高圧空気をタイミングベルトシステム２に供給することができる。なお、本実施形態では、エンジン停止時に高圧タンク６２ｂ内の圧力が所定値Ｐ1以上であれば、エアブロー装置６０によって高圧空気を吹き付ける際に、コンプレッサ６２ａを作動させる必要がないので、エンジン停止後の電力消費を抑制することができる。なお、コンプレッサ６２ａについては、エンジン１によって駆動するものでもよい。
【００３６】
本実施形態では、ブリーザホース４８との接続位置よりも下流側の吸気通路４０から空気導入路に空気が導入されるので、ブリーザホース４８から排出されるブローバイガスをコンプレッサ６２ａに導入して、ブローバイガスに混入している潤滑油をコンプレッサ６２ａに供給して、コンプレッサ６２ａの潤滑を行うことができる。
また、以上の実施形態では、実施設定スイッチ５２を備えており、実施設定スイッチ５２がオンである場合にのみ、ブローが許可される。したがって、例えば温暖地において使用している場合、あるいは低温時での粘度の低いグレードの潤滑油を使用している場合では、実施設定スイッチ５２をオフにして、不要なブローを禁止させることが可能となる。
【００３７】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は以上の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、カムスプロケット５、クランクスプロケット６、アイドラプーリ７、テンショナプーリ８と、タイミングベルト３との噛み合い部に高圧空気を吹き付けるように、高圧空気配管３１の空気排出口３１ａが配置されているが、その他にも例えばタイミングベルト３自体に高圧空気が吹き付けるように空気排出口３１ａを配置してもよい。また、高圧空気配管３１についても、その位置や形状について適宜変更してもよい。また。エアブロー装置についても、上記実施形態以外の構成としてもよい。
【００３８】
本発明は、潤滑油によって潤滑を行うエンジンのタイミングベルトシステムに広く適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１    エンジン
２    タイミングベルトシステム
５    カムスプロケット
６    クランクスプロケット
３０、６０    エアブロー装置
４３    ファン
６２ａ    コンプレッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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