(57)【要約】【課題】打音の発生を抑制できるスプロケットを提供する。【解決手段】複数のリンクを連結してなり、クランクシャフト１４とカムシャフトとを連動させるローラーチェーン２０と、ローラーチェーン２０に噛み合う歯４１を有し、クランクシャフト１４の回転に伴って回転するスプロケット１４ｓと、スプロケット１４ｓを回転可能に保持するスプロケット支持体３と、を備えるバルブシステム２である。スプロケット支持体３は、スプロケット１４ｓの厚み方向に隣接し、ローラーチェーン２０をその屈曲の内側からガイドしてスプロケット１４ｓから送り出す円弧状または円環状の送出ガイド部３３を備え、スプロケット１４ｓの回転軸Ｃ２が、送出ガイド部３３の中心Ｃ３よりもカムシャフトから離れる側にずれている。【選択図】図２
2018172987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のリンクを連結してなり、クランクシャフトとカムシャフトとを連動させるローラーチェーンと、
前記ローラーチェーンに噛み合う歯を有し、前記クランクシャフトの回転に伴って回転するスプロケットと、
前記スプロケットを回転可能に保持するスプロケット支持体と、を備えるバルブシステムであって、
前記スプロケット支持体は、前記スプロケットの厚み方向に隣接し、前記ローラーチェーンをその屈曲の内側からガイドして前記スプロケットから送り出す円弧状または円環状の送出ガイド部を備え、
前記スプロケットの回転軸が、前記送出ガイド部の中心よりも前記カムシャフトから離れる側にずれているバルブシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフトの回転に連動してカムシャフトを回転させるバルブシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換するレシプロケーティングエンジン（内燃機関）では、吸・排気バルブを開閉するカムシャフトをクランクシャフトの回転に同期させるバルブシステムが用いられている。具体的には、図５に示すように、クランクシャフト１４に設けられるスプロケット１４ｓと、カムシャフト２１，２２に設けられるスプロケット２１ｓ，２２ｓと、をローラーチェーン２０で連動させるバルブシステム２が採用されている（例えば、特許文献１参照）。上記バルブシステムでは通常、クランクシャフト１４とカムシャフト２１，２２との間のローラーチェーン２０を押圧し、ローラーチェーン２０に張力を付与するテンショナアーム２６が設けられている。
【０００３】
スプロケット１４ｓ（スプロケット２１ｓ，２２ｓも基本構成は同じ）は、図６に示すように、円盤状のスプロケット本体４０と、その外縁部に設けられる複数の歯４１を備えている。一方、ローラーチェーン２０は、図７に示すように、ブッシュを有する内リンク２００と、ピン２１１を有する外リンク２１０とが交互に連なると共に、ブッシュの外周にローラー２２０を嵌め込むことで形成されている。このローラーチェーン２０における隣接するローラー２２０間に、図６のスプロケット１４ｓの歯４１が嵌まり込み、スプロケット１４ｓの回転に伴い、ローラーチェーン２０が回動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８６３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図５に示すように、ローラーチェーン２０はスプロケット１４ｓによって屈曲された状態で、高速回転するスプロケット１４ｓに接触する。そのため、ローラーチェーン２０が傾いた状態でスプロケット１４ｓに嵌まり込み、スプロケット１４ｓの歯からローラーチェーン２０が外れ難くなることがある。そうなると、スプロケット１４ｓからローラーチェーン２０が外れるタイミングが遅くなり、スプロケット１４ｓからローラーチェーン２０が外れる際に、ローラーチェーン２０が勢い良く外れてテンショナアーム２６にぶつかり、比較的大きな打音が発生する。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、打音の発生を抑制できるバルブシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一形態に係るバルブシステムは、
複数のリンクを連結してなり、クランクシャフトとカムシャフトとを連動させるローラーチェーンと、
前記ローラーチェーンに噛み合う歯を有し、前記クランクシャフトの回転に伴って回転するスプロケットと、
前記スプロケットを回転可能に保持するスプロケット支持体と、を備えるバルブシステムであって、
前記スプロケット支持体は、前記スプロケットの厚み方向に隣接し、前記ローラーチェーンをその屈曲の内側からガイドして前記スプロケットから送り出す円弧状または円環状の送出ガイド部を備え、
前記スプロケットの回転軸が、前記送出ガイド部の中心よりも前記カムシャフトから離れる側にずれている。
【発明の効果】
【０００８】
上記バルブシステムによれば、ローラーチェーンがスプロケットから適切なタイミングで送り出され易くなり、ローラーチェーンがテンショナアームをたたく打音の発生が抑制される。ローラーチェーンの送り出しのタイミングが適切になるのは、適切なタイミングで送出ガイド部がローラーチェーンをスプロケットから引き剥がすからである。この点については、後述する実施形態で詳しく述べる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に示す内燃機関とバルブシステムの概略構成図である。
【図２】実施形態１に示すバルブシステムにおけるクランクシャフト側のスプロケット近傍の部分断面図である。
【図３】クランクシャフト側のスプロケットと、送出ガイド部と、の位置関係を示す説明図である。
【図４】実施形態２に示すバルブシステムにおけるクランクシャフト側のスプロケット近傍の部分断面図である。
【図５】内燃機関に備わる従来のバルブシステムの概略構成図である。
【図６】スプロケットとローラーチェーンの噛み合わせ状態を説明する説明図である。
【図７】ローラーチェーンの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のバルブシステムの実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、これらの例示に限定されず、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１１】
＜実施形態１＞
実施形態に係るバルブシステムを説明する前に、図１に基づいて内燃機関１の簡単な説明と実施形態に係るバルブシステム２の基本構成を説明する。
【００１２】
図１の内燃機関１は、シリンダを構成するシリンダブロック１０とシリンダヘッド１１、およびシリンダブロック１０の下部でエンジンオイルを貯留するオイルパン１２、並びにシリンダヘッド１１の上部を覆うシリンダヘッドカバー１３を備える。この内燃機関１には、第一カムシャフト２１と第二カムシャフト２２とをローラーチェーン２０で連動させるダブルオーバーヘッドカムシャフト式のバルブシステム２が設けられている。ここで、バルブシステム２は、シングルオーバーヘッドカムシャフト式であっても構わない。
【００１３】
バルブシステム２では、クランクシャフト１４の回転に連動して回転するスプロケット（主動スプロケット）１４ｓと、両カムシャフト２１，２２に設けられるスプロケット（従動スプロケット）２１ｓ，２２ｓと、にローラーチェーン２０が架け渡されている。そのため、クランクシャフト１４の回転がローラーチェーン２０を介して両カムシャフト２１，２２に伝わり、図示しない吸気バルブと排気バルブがタイミング良く開閉する。本例では、ローラーチェーン２０は時計回りに回転し、第一カムシャフト２１は吸気バルブの開閉を制御し、第二カムシャフト２２は排気バルブの開閉を制御する。ローラーチェーン２０の構成は、図７を参照して説明した従来のローラーチェーン２０と同じである。
【００１４】
本例のバルブシステム２はさらに、チェーンガイド２５とテンショナアーム２６とを備える。チェーンガイド２５は、第二カムシャフト２２とクランクシャフト１４との間を渡るローラーチェーン２０をガイドする。一方、テンショナアーム２６は、クランクシャフト１４と第一カムシャフト２１との間を渡るローラーチェーン２０をガイドすると共にローラーチェーン２０を押圧し、ローラーチェーン２０に適切な張力を付与する。
【００１５】
≪バルブシステム≫
本実施形態のバルブシステム２の特徴の一つとして、クランクシャフト側のスプロケット周りの構成を挙げることができる。以下、図２，３を参照し、その構成の詳細を説明する。
【００１６】
［スプロケット］
本例のスプロケット１４ｓは、従来構成と同様に、円盤状のスプロケット本体４０と、その外縁部に設けられる複数の歯４１と、を備える。このスプロケット１４ｓは、内燃機関１（図１）に固定されるスプロケット支持体３に回転可能に保持されている。
【００１７】
本例のスプロケット１４ｓは、スプロケット支持体３の内部に配置される複数のギアＧ１〜Ｇ４を介してクランクシャフト１４に繋がっている。ギアＧ１はシャフトＳ１を介してクランクシャフト１４に固定されており、クランクシャフト１４と同一角速度で回転する。ギアＧ２は、ギアＧ１に噛み合い、かつシャフトＳ２を介してギアＧ３と繋がっている。ギアＧ４は、ギアＧ３に噛み合い、かつシャフトＳ３を介してスプロケット１４ｓと繋がっている。シャフトＳ３は、シャフトＳ１に対して紙面下側にずれており、そのため、スプロケット１４ｓの回転軸Ｃ２は、クランクシャフト１４の回転軸Ｃ１に対して紙面下側にずれている。紙面下側は、図１における紙面下側と同じであり、従って、本例のスプロケット１４ｓの回転軸Ｃ２は、クランクシャフト１４の回転軸Ｃ１に対して、カムシャフト２１，２２（図１）から離れる側にずれている。ここで、各ギアＧ１〜Ｇ４の径と歯数は、クランクシャフト１４の回転数とスプロケット１４ｓの回転数とが同期するように選択されている。
【００１８】
［スプロケット支持体］
スプロケット支持体３は、本体部３０、突出部３１、軸受部３２、および送出ガイド部３３を備える。本体部３０は、内燃機関１の側壁に固定される概略円柱状に形成され、その内部にギアＧ１〜Ｇ４を収納する内部空間を有する。クランクシャフト１４の端部は本体部３０に貫通され、本体部３０の内部空間に挿入されている。本体部３０の径方向の中心は、クランクシャフト１４の回転軸Ｃ１に一致している。突出部３１は、本体部３０のスプロケット１４ｓ側の端部に一体に形成される円盤状であって、本体部３０に対して不動である。この突出部３１の外径は、本体部３０の端部の外径よりも小さくなっている。
【００１９】
上記突出部３１の外周には軸受部３２を介して円環状の送出ガイド部３３が設けられている。軸受部３２は、送出ガイド部３３を回転可能に支持する部材であって、ボールベアリングや針状コロなどで構成することができる。軸受部３２を介して突出部３１に対して回転可能に支持される送出ガイド部３３は、ローラーチェーン２０をその屈曲の内側からガイドしてスプロケット１４ｓから送り出すためのものである。軸受部３２があることで、送出ガイド部３３がローラーチェーン２０に接触したときに送出ガイド部３３が回転できるため、送出ガイド部３３とローラーチェーン２０とのフリクションを低減できる。この送出ガイド部３３の外周縁部は、スプロケット１４ｓの厚み方向に歯４１から食み出すローラーチェーン２０のリンク２００，２１０に対向している。
【００２０】
上述したように、送出ガイド部３３は、軸受部３２を介して突出部３１の外周に配置されており、その突出部３１の中心（本体部３０の中心）は、クランクシャフト１４の回転軸Ｃ１に一致している。そのため、送出ガイド部３３の中心Ｃ３は、クランクシャフト１４の回転軸Ｃ１に一致している。一方、スプロケット１４ｓの回転軸Ｃ２は、複数のギアＧ１〜Ｇ４の噛み合わせによってクランクシャフト１４の回転軸Ｃ１に対して紙面下側にずれている。つまり、本例のバルブシステム２では、スプロケット１４ｓの回転軸Ｃ２が、送出ガイド部３３の中心Ｃ３よりも紙面下側（図１のカムシャフト２１，２２から離れる側）にずれている。
【００２１】
［ローラーチェーンの送り出しのメカニズム］
送出ガイド部３３によるローラーチェーン２０の送り出しのメカニズムを図３に基づいて説明する。図３は、スプロケット１４ｓを正面視した図（図２の構成を右側から見た図）である。
【００２２】
図３に示すように、スプロケット１４ｓの回転軸Ｃ２（回転方向は太線矢印で示す）が、送出ガイド部３３の中心Ｃ３よりもカムシャフト２１，２２（図１）から離れる側にずれている。本例の送出ガイド部３３の外径は、スプロケット本体４０とほぼ同じ外径に形成されているため、送出ガイド部３３は、紙面下側（図１のカムシャフト２１，２２から離れる側）ではスプロケット１４ｓの歯４１に重複せず、紙面上側（図１のカムシャフト２１，２２に近づく側）ではスプロケット１４ｓの歯４１に重複している。ここで、図２に示すように、ローラーチェーン２０におけるクランクシャフト１４側のリンク２００，２１０は、送出ガイド部３３の外周端面の径方向に突出するように配置されている。そのため、図３に示すように、送出ガイド部３３と歯４１が重複する部分では、ローラーチェーン２０のリンク２００，２１０は送出ガイド部３３にガイドされ、ローラーチェーン２０はスプロケット１４ｓから引き剥がされる（白抜き矢印の近傍を参照）。結果として、スプロケット１４ｓからテンショナアーム２６（図１）に向って延びる接線よりもローラーチェーン２０がスプロケット１４ｓの回転方向前方の時計回り側に回り込むことが抑制され、スプロケット１４ｓからローラーチェーン２０が勢い良く外れることを抑制できる。
【００２３】
上述した送出ガイド部３３の機能に鑑み、送出ガイド部３３の半径は、スプロケット本体４０の半径と同じか、またはスプロケット本体４０の半径±０．５ｃｍ以下とすることが好ましい。本例の送出ガイド部３３は、上記半径の範囲を満たした上で、本体部３０の端部の外径と同じ外径となるように形成されている。
【００２４】
また、図３を参照するローラーチェーン２０の送り出しのメカ二ズムから分かるように、スプロケット１４ｓの回転軸Ｃ２と、送出ガイド部３３の中心Ｃ３とのずれ量は、スプロケット１４ｓの歯４１の径方向への突出量に応じて好ましい値が変化することが分かる。例えば、当該ずれ量は、歯４１の径方向への突出量の半分以上、当該突出量以下とすることが挙げられる。
【００２５】
≪効果≫
上記構成を備えるバルブシステム２によれば、図１に示すローラーチェーン２０が勢い良くテンショナアーム２６にぶつかって打音が発生することを抑制できる。それは、スプロケット１４ｓからテンショナアーム２６に向って延びる接線よりもローラーチェーン２０がスプロケット１４ｓの回転方向前方の時計回り側に回り込もうとしても、図３に示すように、送出ガイド部３３がローラーチェーン２０のリンク２００，２１０に接触してローラーチェーン２０をスプロケット１４ｓの歯４１から強制的に引き剥がすからである。
【００２６】
また、本例の構成によれば、図１に示すスプロケット１４ｓとローラーチェーン２０との接触音を低減することができる。ピストンの往復運動をクランクシャフト１４の回転運動に変換する内燃機関１では、クランクシャフト１４がトルク変動に伴って振動する。この振動がスプロケット１４ｓに伝わると、スプロケット１４ｓとローラーチェーン２０との接触音が大きくなり易い。これに対して本例では、図２に示すように、スプロケット１４ｓの回転軸Ｃ２と送出ガイド部３３の中心Ｃ３とを相対的にずらすために、複数のギアＧ１〜Ｇ４を介してクランクシャフト１４とスプロケット１４ｓとを連結している。そのため、クランクシャフト１４の振動が、ギアＧ１〜Ｇ４のバックラッシュで吸収されスプロケット１４ｓに伝達され難い。つまり、スプロケット１４ｓが振動し難く、振動に伴う前記接触音の増大を抑制できる。
【００２７】
≪変形例１≫
図２の突出部３１、軸受部３２、および円環状の送出ガイド部３３を無くし、本体部３０の端面の外周縁部を送出ガイド部として利用することもできる。この場合も実施形態１と同様の効果を得ることができる。また、この構成の場合、実施形態１の構成よりも部品点数を減らすことができるという効果を奏する。
【００２８】
≪変形例２≫
図２の突出部３１、軸受部３２、および送出ガイド部３３の代わりに、本体部３０の端面にスラストベアリング（軸受部）を介して円環状の送出ガイド部を設けることもできる。この場合も実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
≪変形例３≫
実施形態１に示すように、送出ガイド部３３は、スプロケット１４ｓにおけるローラーチェーン２０の送り出し側（図３における左側）でその機能を発揮する。つまり、送出ガイド部３３は、円環状である必要はなく、ローラーチェーン２０の送り出し側でローラーチェーン２０をスプロケット１４ｓから引き剥がせる程度の長さを有する円弧状であっても良い。但し、この場合は、送出ガイド部３３は、ローラーチェーン２０の送り出し側で不動に固定しておく必要がある。
【００３０】
≪変形例４≫
図２の送出ガイド部３３に加えて、スプロケット１４ｓの厚み方向の他方にも送出ガイドを設けても構わない。例えば、図２の本体部３０から紙面右方向に延び、スプロケット１４ｓを跨ぎ越すアームを設け、そのアームにもう一つの送出ガイドを取り付ける。この構成によれば、スプロケット１４ｓを厚み方向から送出ガイド部３３で挟み込むことができるので、スプロケット１４ｓからのローラーチェーン２０の送り出しをより円滑にすることができる。
【００３１】
＜実施形態２＞
実施形態２では、スプロケット１４ｓの回転軸Ｃ２をクランクシャフト１４の回転軸Ｃ１と同軸としたバルブシステム２を図４に基づいて説明する。なお、実施形態１と同様の機能を有する構成については、実施形態１と同じ符号を付して、その詳しい説明を省略する。
【００３２】
本例では、シャフトＳ１を介してクランクシャフト１４にスプロケット１４ｓを連結している。つまり、実施形態２では、クランクシャフト１４の回転軸Ｃ１と、スプロケット１４ｓの回転軸Ｃ２とが同軸となっており、クランクシャフト１４の回転に同期してスプロケット１４ｓが回転する。
【００３３】
一方、本例のスプロケット支持体３では、突出部３１の中心が本体部３０の中心（即ち、クランクシャフト１４の回転軸Ｃ１）に対して紙面上方側（図１のカムシャフト２１，２２側）にずれている。そのため、軸受部３２を介して突出部３１の外周に回転可能に支持される送出ガイド部３３の中心Ｃ３も、クランクシャフト１４の回転軸Ｃ１に対して紙面上方側にずれている。
【００３４】
≪効果≫
上記実施形態２の構成によっても、実施形態１の図３に示すようなスプロケット１４ｓと送出ガイド部３３の位置関係を築くことができる。そのため、実施形態２の構成によれば、実施形態１の構成と同様に、スプロケット１４ｓからローラーチェーン２０を適切なタイミングで送り出すことができる。
【００３５】
また、本例のバルブシステム２は、その構成がシンプルであるため、生産性に優れる。スプロケット１４ｓの回転軸Ｃ２と送出ガイド部３３の中心Ｃ３とを相対的にずらすために、送出ガイド部３３をカムシャフト２１，２２（図１）側に遷移させているため、スプロケット１４ｓをクランクシャフト１４の端部に取り付ける構成を採用できるからである。
【符号の説明】
【００３６】
１  内燃機関
１０  シリンダブロック  １１  シリンダヘッド  １２  オイルパン
１３  シリンダヘッドカバー  １４  クランクシャフト
１４ｓ  スプロケット  ４０  スプロケット本体  ４１  歯
２  バルブシステム
２０  ローラーチェーン
２００  内リンク  ２１０  外リンク  ２１１  ピン  ２２０  ローラー
２１  第一カムシャフト  ２２  第二カムシャフト
２１ｓ，２２ｓ  スプロケット
２５  チェーンガイド  ２６  テンショナアーム
３  スプロケット支持体
３０  本体部  ３１  突出部  ３２  軸受部  ３３  送出ガイド部
Ｃ１，Ｃ２  回転軸  Ｃ３  中心
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４  ギア  Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  シャフト
【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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【図６】
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【図７】
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