(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を低下させる。【解決手段】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を掛け回し、クランクスプロケット、カムスプロケット５及びタイミングベルトが存在する空間に潤滑油が流入する環境で、クランクシャフトとカムシャフト１１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、カムスプロケット５の歯部３１と歯部３１との間の歯底部３２から潤滑油を排出する排出口３３を設け、排出口３３から排出した潤滑油をガイド部４０によりタイミングベルトの移動位置を避けて排出する。【選択図】図６
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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、前記クランクスプロケット、前記カムスプロケット及び前記タイミングベルトが存在する空間に潤滑油が流入する環境で、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に接触する回転部品に、当該回転部品に付着している潤滑油を前記タイミングベルトの移動位置の外方に導いて当該回転部品から潤滑油を低減させる油排出手段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】
前記回転部品は、前記タイミングベルトと噛み合う歯部を外周面に有するスプロケットまたはプーリであり、
前記油排出手段は、隣り合う２つの前記歯部の間の歯底部から潤滑油を排出する排出口を有す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】
前記油排出手段は、
前記排出口よりも前記回転部品の軸芯側に配置され、前記排出口から排出された潤滑油を導くガイド部材を有し、
前記ガイド部材は、上下方向に傾斜し、
前記ガイド部材の下方側の端部は、前記タイミングベルトの移動位置よりも外方に突出していることを特徴とする請求項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】
前記タイミングベルトの背面を支持するプーリの外周面に、上下方向に傾斜するように配置され、前記プーリに付着している潤滑油を当該プーリの幅方向外方に導く溝を設けた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】
前記タイミングベルトの歯部、及び当該歯部に噛み合う前記接触部材の歯部は、前記タイミングベルトの延長方向に傾斜しつつ幅方向に延び、前記タイミングベルトの歯部が上下方向に傾斜するように配置されることを特徴とする請求項１から４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タイミングベルトとスプロケットを使用する技術が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平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、上記のように潤滑油が流動する空間でタイミングベルトとスプロケットを使用して、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、前記クランクスプロケット、前記カムスプロケット及び前記タイミングベルトが存在する空間に潤滑油が流入する環境で、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に接触する回転部品に、当該回転部品に付着している潤滑油を前記タイミングベルトの移動位置の外方に導いて当該回転部品から潤滑油を低減させる油排出手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、好ましくは、前記回転部品は、外周面に前記タイミングベルトと噛み合う歯部を有するスプロケットまたはプーリであり、前記油排出手段は、隣り合う２つの前記歯部の間の歯底部から潤滑油を排出する排出口を有するとよい。
また、好ましくは、前記油排出手段は、前記排出口よりも前記回転部品の軸芯側に配置され、前記排出口から排出された潤滑油を導くガイド部材を有し、前記ガイド部材は、上下方向に傾斜し、前記ガイド部材の下方側の端部は、前記タイミングベルトの移動位置よりも外方に突出しているとよい。
【００１０】
また、好ましくは、前記タイミングベルトの背面を支持するプーリの外周面に、上下方向に傾斜するように配置され、前記プーリに付着している潤滑油を当該プーリの幅方向外方に導く溝を設けるとよい。
また、好ましくは、前記タイミングベルトの歯部、及び当該歯部に噛み合う前記接触部材の歯部は、前記タイミングベルトの延長方向に傾斜しつつ幅方向に延び、前記タイミングベルトの歯部が上下方向に傾斜するように配置されるとよい。
【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、タイミングベルトに接触する回転部品に、当該回転部品に付着している潤滑油をタイミングベルトの移動位置の外方に導いて当該回転部品から潤滑油を低減させる油排出手段を備えたので、タイミングベルトと回転部品との間に付着する潤滑油を低減させてエンジンを作動させることができる。したがって、例え低温環境下で潤滑油の粘度が上昇したとしても、タイミングベルトの駆動の際の摺動抵抗を抑えることができる。これにより、タイミングベルトの負荷を抑制し、タイミングベルトの寿命を向上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タイミングベルトシステムの構成を示すエンジンの側面図である。
【図３】本実施形態のカムスプロケットにおける歯部の形状を示す斜視図である。
【図４】本実施形態のカムスプロケットの歯底部の断面図である。
【図５】本実施形態におけるカムスプロケットの正面図である。
【図６】本実施形態におけるカムスプロケットの縦断面図である。
【図７】本実施形態におけるテンショナプーリの側面図である。
【図８】本実施形態におけるタイミングベルトの内側の歯部の形状を示す図である。
【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タイミングベルトシステム２の構造を示すエンジン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、８、テンショナプーリ９、タイミングベルト３を有している。なお、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、８、テンショナプーリ９は、本発明の回転部品に該当する。
【００１５】
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、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、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、８及びテンショナプーリ９が回転可能に支持されている。
【００１６】
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、８及びテンショナプーリ９には、無端状のタイミングベルト３が掛け回されている。タイミングベルト３の外周面は平坦であり、内周面にはスプライン状の歯部３１が形成されている。
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、排気バルブが開閉作動する。
【００１７】
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。
【００１８】
なお、本実施形態では、カムシャフト１１及びクランクシャフト１３が水平に延びるようにエンジン１が配置されている。
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。
図３は、本実施形態のカムスプロケット５における歯部３１の形状を示す斜視図である。図４は、本実施形態のカムスプロケット５の歯底部３２の断面図である。
【００１９】
図３に示すように、本実施形態のカムスプロケット５は、隣り合う歯部３１の間の歯底部３２の夫々に、潤滑油を排出する排出口３３（油排出手段）が備えられている。排出口３３は、例えば歯底部３２におけるカムスプロケット５の周方向の中間位置に配置され、カムスプロケット５の軸方向（幅方向）に間隔をおいて２個設けられている。なお、排出口３３を歯底部３２毎に軸方向にずらして配置するとよい。例えば図３では、歯部３１を挟んで隣の２つの歯底部３２において、一方の歯底部３２では図３中のａの幅位置に排出口３３が配置され、他方の歯底部３２では、図３中のｂの幅位置に排出口が配置される。
【００２０】
また、図４に示すように、歯底部３２は、排出口３３に向かってカムスプロケット５の軸芯方向に傾斜するように形成されている。
図５は、カムスプロケット５の正面図である。図６は、カムスプロケット５の縦断面図である。
図５、６に示すように、本実施形態のカムスプロケット５は、更に、排出口３３から排出された潤滑油をカムスプロケット５の外側に導く円筒状のガイド部４０（ガイド部材、油排出手段）を有している。
【００２１】
ガイド部４０は、歯底部３２よりも軸芯側に設けられており、カムスプロケット５の軸芯と同軸に配置されている。ガイド部４０の外周面は、カムスプロケット５のエンジン側に配置される側面である内側面４１近傍から反対側の外側面４２に向かって、軸芯側へ傾斜しながら延びている。更に、ガイド部４０の外側面４２側の端部４３は、カムスプロケット５の外側面４２より軸方向外方に突出している。
【００２２】
本実施形態のエンジン１はカムシャフト１１が水平方向に延びるように配置されており、したがってカムスプロケット５の上部において、ガイド部４０は、排出口３３の下方を、カムスプロケット５の外側面４２側に向かって下方に傾斜している。これにより、図６中の矢印に示すように、カムスプロケット５の上部では、排出口３３から下方に排出された潤滑油は、ガイド部４０の外周面に落下し、この傾斜した外周面を伝って、外側面４２側に流れ、カムスプロケット５の外側へ排出される。
【００２３】
これにより、エンジン停止時において、タイミングベルト３とカムスプロケット５との噛み合い部に付着する潤滑油がタイミングベルト３の移動位置を避けて排出される。したがって、タイミングベルト３とカムスプロケット５との噛み合い部に付着する潤滑油が少なくなり、例えば寒冷地において、潤滑油の温度が低下して粘度が上昇したとしても、エンジン１を始動する際に、潤滑油によるタイミングベルト３への負荷を低減させることができ、よってタイミングベルト３の寿命を延長させることができる。
【００２４】
なお、図６では、ガイド部４０は、カムシャフト１１が挿入されるボス部４４、歯底部３２、及び歯部３１と一体となって形成されており、ボス部４４と歯部３１との間とを連結して動力を伝達する構造となっているが、ガイド部４０をカムスプロケット５と別体に設け、例えばボルト等で連結するような構造にしてもよい。このようにすれば、ガイド部４０を薄く形成することができる。
【００２５】
また、排出口３３からガイド部４０の上部側の外周面に落下した潤滑油が、外側面４２側に流れるように、ガイド部４０の外周面上に軸線方向に延びるリブを適宜設けるとよい。
また、ガイド部４０は、円筒状でなくともよく、例えば周方向に分割した構造でもよい。
【００２６】
また、上記実施形態では、カムスプロケット５に本発明を適用しているが、クランクスプロケット６、タイミングベルト３の内側に配置されるアイドラプーリ７にも適用することができる。
図７は、テンショナプーリ９の側面図である。
テンショナプーリ９の外周面５０は、平坦なタイミングベルト３の背面に合わせて平坦な円周面である。
【００２７】
図７に示すように、本実施形態では、更に、この外周面５０に潤滑油を排出する溝５１（油排出手段）を設けている。
溝５１は、例えば幅や深さを数ｍｍ程度とし、テンショナプーリ９の外周面５０の幅方向一方側端部から他方側端部まで周方向に傾斜しつつ延びるように設けられている。
また、溝５１は、外周面５０に等間隔に複数個配置されている。なお、溝５１については、外周面５０に異なる間隔で設けてもよい。
【００２８】
また、テンショナプーリ９以外にも、タイミングベルト３の外側に配置され、タイミングベルト３の背面を支持するアイドラプーリ８についても、本実施形態と同様の溝を設けてもよい。
このように、タイミングベルト３の背面（外側の面）を支持するテンショナプーリ９やアイドラプーリ８については、傾斜する溝５１を設けているので、タイミングベルト３とこれらのプーリ８、９との間の潤滑油が溝５１を伝って下方に流れ、これらのプーリの外側端部より外方にタイミングベルト３の移動位置を避けて排出される。
【００２９】
これにより、エンジン停止時において、タイミングベルト３とこれらのプーリ８、９との間の潤滑油が排出され、潤滑油の温度が低下して粘度が上昇した状態でエンジン１を始動した場合に、タイミングベルト３の負荷を低減させることができる。
図８は、タイミングベルト３の内側の歯部６１の形状を示す図である。
図８に示すように、カムスプロケット５の歯部３１等に噛み合う本実施形態のタイミングベルト３の内側の歯部６１は、タイミングベルト３の延長方向、即ちタイミングベルト３の移動方向）に対して垂直方向よりも延長方向に傾斜して形成されている。また、このタイミングベルト３の歯部６１の傾斜に伴って、当該歯部６１に噛み合うカムスプロケット５、クランクスプロケット６、内側のアイドラプーリ７の歯部を傾斜した構造とする。
【００３０】
また、タイミングベルト３の内側の歯部６１については、タイミングベルトの移動方向先方側の部位（図中ｃ）を、移動方向後方側よりも強度を高くする。例えば歯部６１の内側に配置される歯布を厚くして、歯部６１の強度を強くすればよい。
このように、タイミングベルト３の内側の歯部６１を傾斜することで、タイミングベルト３に付着している潤滑油が、歯部６１に沿って下方側になる端部へ流れ、タイミングベルト３よりも側方へ排出される。これにより、タイミングベルト３に付着している潤滑油を除去することができる。
【００３１】
また、タイミングベルト３の歯部６１を移動方向に対して傾斜しているので、タイミングベルト３の歯部６１とクランクスプロケット６やカムスプロケット５の歯部３１と噛み合う際に、歯部６１のうち移動方向先端部Ｃから噛み合う。このように、噛み合い始めには、歯部６１のうち一部のみ噛み合うので、当該噛み合い部分である歯部６１の移動方向先端部Ｃに荷重が大きく作用する。本実施形態では、歯部６１のうち移動方向先端部Ｃの強度を強くしているので、タイミングベルト３の耐久性を適切に向上させることができる。
【００３２】
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、上記のガイド部４０、溝５１、タイミングベルト３の歯部６１の傾斜については、必ずしも採用しなくともよい。但し、ガイド部４０は、排出口３３に合わせて設けることが望ましい。
本発明は、潤滑油を用いて潤滑する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】
【００３３】
１    エンジン
２    タイミングベルトシステム
３    タイミングベルト
５    カムスプロケット（回転部品）
６    クランクスプロケット（回転部品）
７  アイドラプーリ（回転部品）
８  アイドラプーリ（回転部品）
９  テンショナプーリ（回転部品）
３１    歯部
３２    歯底部
３３    排出口（油排出手段）
４０    ガイド部（ガイド部材、油排出手段）
５１    溝
６１    歯部
【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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【図８】
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