(57)【要約】【課題】ＤＯＨＣエンジンにおいて、タイミングチェーンが弛むと、チェーンガイドに衝突して、大きな打撃音を発生させることがある。【解決手段】シリンダヘッド８内に回転可能に取り付けられた吸気カム軸２及び排気カム軸４に取り付けられたそれぞれのスプロケット５、６に掛け渡されて吸気カム軸２及び排気カム軸４を駆動するタイミングチェーン７を有する内燃機関において、スプロケット５、６間を通過するタイミングチェーン７の上方への移動を抑制する第一のタイミングチェーンガイド体（１０１）と、第一のタイミングチェーンガイド体とタイミングチェーン７を挟むように配置されてスプロケット５、６間を通過するタイミングチェーン７が下方に弛んだ際に接触してスプロケット５、６間のタイミングチェーン７の弛みを少なくとも二分割する第二のタイミングチェーンガイド体（１０４）とからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド内に回転可能に取り付けられた吸気カム軸及び排気カム軸に取り付けられたそれぞれのスプロケットに掛け渡されて吸気カム軸及び排気カム軸を駆動するタイミングチェーンを有する内燃機関において、スプロケット間を通過するタイミングチェーンの上方への移動を抑制する第一のタイミングチェーンガイド体と、
第一のタイミングチェーンガイド体とタイミングチェーンを挟むように配置されてスプロケット間を通過するタイミングチェーンが下方に弛んだ際に接触してスプロケット間のタイミングチェーンの弛みを少なくとも二分割する第二のタイミングチェーンガイド体とからなることを特徴とする内燃機関のタイミングチェーンガイド。
【請求項２】
第二のタイミングチェーンガイド体が、タイミングチェーンが下方に弛んだ際に接触するチェーン接触部を有し、そのチェーン接触部の幅寸法がタイミングチェーンの連結ピンのピン間距離以下であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のタイミングチェーンガイド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両に搭載される内燃機関のうち、いわゆるＤＯＨＣ型エンジンのタイミングチェーンに生じる不具合を軽減するタイミングチェーンガイドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関すなわちエンジンのうち、吸気カム軸と排気カム軸とを有するものでは、それぞれの端部に取り付けられたスプロケットにタイミングチェーンを掛け、そのタイミングチェーンをクランク軸の駆動力により作動させて、両軸を回転駆動するものである。このようなタイミングチェーンにあっては、吸気カム軸と排気カム軸とに発生するトルクの変動に応じて、スプロケット間においてタイミングチェーンがそれぞれのスプロケットを振動の節として弦のように一次元振動を起こすことがある。この一次元振動を低減するために、スプロケット間においてタイミングチェーンの上側あるいは下側のいずれか一方にストッパを配置し、タイミングチェーンが一次元振動を起こした際の上側への振れを抑制するようにしている。このようなストッパは、タイミングチェーンに沿って、その進行方向に所定の長さを有する構成である。そして、部品点数を低減するために、このようなストッパをカムキャップに一体的に設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１２１９１４号公報（図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような構造でストッパを配設すると、タイミングチェーンが上方に振れた場合に、ストッパとタイミングチェーンが衝突し、打撃音を発生させることがある。このような不具合に対して、タイミングチェーンの張力をチェーンテンショナにより調整して、振動つまり弛みが生じないようにすることが考えられるが、タイミングチェーンの張力を高くすると、その張力アップに伴いタイミングチェーンが伸びたり、スプロケットとの噛み合い音が高くなるなどの不具合が生じる可能性がある。
【０００５】
このような不具合に鑑みて、スプロケット間を進行するタイミングチェーンを上述のストッパとそのストッパに対向してタイミングチェーンの下方に同型状のストッパを配設して、タイミングチェーンをその上下方向から挟み込むようにするものが考えられる。しかしながら、このような構造を採用すると、タイミングチェーンの弛みがなくなるために、上述の打撃音は減少するが、弛みがないことにより、吸気カム軸と排気カム軸とに発生するトルク変動により、タイミングチェーンに圧縮力が加わり、タイミングチェーンの連結ピンの摩耗が生じる可能性があり、耐久性が低下する恐れがある。
【０００６】
本発明は、以上のような不具合を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の内燃機関のタイミングチェーンガイドは、シリンダヘッド内に回転可能に取り付けられた吸気カム軸及び排気カム軸に取り付けられたそれぞれのスプロケットに掛け渡されて吸気カム軸及び排気カム軸を駆動するタイミングチェーンを有する内燃機関において、スプロケット間を通過するタイミングチェーンの上方への移動を抑制する第一のタイミングチェーンガイド体と、第一のタイミングチェーンガイド体とタイミングチェーンを挟むように配置されてスプロケット間を通過するタイミングチェーンが下方に弛んだ際に接触してスプロケット間のタイミングチェーンの弛みを少なくとも二分割する第二のタイミングチェーンガイド体とからなることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、スプロケット間を通過するタイミングチェーンが下方に弛むと、タイミングチェーンが第二のタイミングチェーンガイド体に接触して、その弛みが少なくとも二分割される。この結果、タイミングチェーンが弛んだ際の振動の幅を抑制することが可能になる。つまり、タイミングチェーンがそれぞれのスプロケットを節として一次元振動する場合に比較して、その振動幅が減少するものである。したがって、タイミングチェーンが上方に弛んだ場合に第一のタイミングチェーンガイド体に衝突した際の打撃音を減少させることができ、またタイミングチェーンの張力を高くする必要がないので、タイミングチェーンの伸びを最小限に抑えることが可能になる。
【０００９】
第二のタイミングチェーンガイド体としては、タイミングチェーンが下方に弛んだ際に接触するチェーン接触部を有し、そのチェーン接触部の幅寸法がタイミングチェーンの連結ピンのピン間距離以下であるものが好ましい。タイミングチェーンのピン間距離とは、タイミングチェーンがローラチェーンからなる場合、ピンリンク及びローラリンクを連結する連結ピンの軸心から軸心までの距離を指すものである。そして、第二のタイミングチェーンガイド体のチェーン接触部をこのような寸法設定にすることにより、スプロケット間を通過するタイミングチェーンが下方に弛んだ場合に、ピンリンクあるいはローラリンクの１個のみ、又はピンリンクとローラリンクとの一箇所の連結部分のみが第二のタイミングチェーンガイド体と衝突するものである。したがって、複数のピンリンク及びローラリンクが弛みを抑制された際に発生する圧縮力が生じることはなく、連結ピンの摩耗を確実に抑えることが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１１】
この実施の形態のエンジンは、図１及び図２に示すように、吸気弁１を開閉するための吸気カム軸２と排気弁３を開閉するための排気カム軸４とを有するいわゆるＤＯＨＣ（ダブルオーバーヘッドカムシャフト）型のもので、吸気カム軸２と排気カム軸３とに、吸気カム軸スプロケット（以下、吸気側スプロケットと称する）５と排気カム軸スプロケット（以下、排気側スプロケットと称する）６とが取り付けてあり、吸気側スプロケット５と排気側スプロケット６との両方にタイミングチェーン７が掛けてある。吸気側スプロケット５及び排気側スプロケット６はそれぞれ、シリンダヘッド８に回転可能に取り付けられる吸気カム軸２及び排気カム軸４の一方の端部、すなわち図示しないクランク軸の変速機が接続されない端部側の端部に取り付けられている。
【００１２】
タイミングチェーン７は、図３に示すように、吸気側スプロケット５と排気側スプロケット６との歯に掛かる回転可能なローラをはめた２本のブッシュで固定したローラリンク７ｂを、ピンリンク７ａを介して連結ピン７ｃにより連結したものである。このような構成のタイミングチェーン７は、吸気側スプロケット５と排気側スプロケット６とに掛けられるとともに、クランク軸の端部に取り付けられたクランク軸スプロケット９に掛けられており、クランク軸の回転により作動する。このタイミングチェーン７は、図４に示すように、シリンダブロックに取り付けられたチェーンテンショナ１０により、その張力が調整されている。このように、張力が調整されたタイミングチェーン７は、作動していない場合、あるいは吸気カム軸２と排気カム軸４とにトルク変動が生じていない場合、吸気側スプロケット５と排気側スプロケット６との間にあっては、吸気側スプロケット５と排気側スプロケット６との最上位置に位置する歯同士を結んだ線上にほぼ一致するように、直線をなして位置する。このタイミングチェーン７の位置を、チェーン初期位置とする。
【００１３】
このようなタイミングチェーン７に対して、吸気側スプロケット５と排気側スプロケット６との中間位置のシリンダヘッド８には、タイミングチェーンガイド１００が取り付けてある。タイミングチェーンガイド１００は、図５に示すように、例えば厚手の板金製で、クランク軸軸心と平行な第一ガイド部１０１と、その第一ガイド部１０１の自由端とは反対側の端から下方に垂直に延びる垂直壁部１０２と、その垂直壁部１０２の下端から第一ガイド部１０１と平行に、かつ第一ガイド部１０１とは反対方向に延びる取付部１０３と、垂直壁部１０２から垂直に第一ガイド部１０１と同一方向に延びる棒部材からなる第二ガイド部１０４からなる。そして、タイミングチェーンガイド１００は、シリンダヘッド８の吸気カム軸２と排気カム軸４とのベアリングキャップ２ａ，４ａ間のシリンダヘッド８の上面に取付部１０３を固定して取り付けられる。
【００１４】
第一のタイミングチェーンガイド体である第一ガイド部１０１は、チェーン初期位置にあるタイミングチェーン７とほぼ平行に、かつタイミングチェーン７の上方に位置するように配置されるものである。この第一ガイド部１０１の下面すなわちタイミングチェーン７と対向する面には、タイミングチェーン７に損傷を与えないようにするために、例えば合成樹脂製あるいは天然のゴムなどの弾性体からなる板状緩衝材１０１ａが取り外し可能に貼り付けてある。タイミングチェーンガイド１００をシリンダヘッド８に取り付けた状態において、第一ガイド部１０１とチェーン初期位置にあるタイミングチェーン７との距離は、例えばタイミングチェーン７が上方に弛んだ場合に、タイミングチェーン７が第一ガイド部１０１に衝突して吸気側スプロケット５と排気側スプロケット６とのいずれかから脱落することを防ぐ距離に設定してある。この第一ガイド部１０１は、タイミングチェーン７の進行方向に長尺で、例えばカム軸間距離の約１／２程度の長さを有するとともに、例えばタイミングチェーン７の幅の約２倍程度の幅を有している。
【００１５】
これに対して、第二ガイド部１０４は、タイミングチェーンガイド１００をシリンダヘッド８に取り付けた際に、タイミングチェーン７を挟んで第一ガイド部１０１に対向する位置で、かつ第一ガイド部１０１の横方向のほぼ中央に対応する位置に配置される。この第二ガイド部１０４にあっても、タイミングチェーン７の損傷を防止するために、その表面が上記板状緩衝材１０１ａと同素材の円筒部材により保護されたものとなっている。つまり、この第二ガイド部１０４は、例えば鉄やアルミニウムなどの金属製の芯となる部材の表面を緩衝材で覆った構造、あるいは円筒状の緩衝材の中心に金属製の芯部材を嵌合させた構造のものである。
【００１６】
この第二ガイド部１０４の長さは、その先端がタイミングチェーン７を超える、つまりタイミングチェーン７よりも外側になるように設定する。また、第二ガイド部１０４の幅寸法つまり外径寸法は、タイミングチェーン７の連結ピン７ｃ間距離Ｌ（図３に示す）以下に設定してある。したがって、第二ガイド部１０４の直径方向の最上面（チェーン接触部）１０４ａの幅寸法は、連結ピン７ｃのピン間距離Ｌ以下である。加えて第二ガイド部１０４は、例えばタイミングチェーン７が下方に弛んだ場合に、タイミングチェーン７が第二ガイド部１０４に衝突して吸気側スプロケット５と排気側スプロケット６とのいずれかから脱落することを防ぐ距離をあけて、タイミングチェーン７の下側に配置すればよい。
【００１７】
このような構成において、エンジンを始動すると、クランク軸が回転することによりクランク軸スプロケット９が回転し、タイミングチェーン７が作動する。これにより、吸気側スプロケット５を介して吸気カム軸２が回転し、同様にして排気側スプロケット６を介して排気カム軸４が回転する。そして、エンジンの運転状態に応じて吸気カム軸２と排気カム軸４とにトルク変動が生じると、そのトルク変動に伴って吸気側スプロケット５と排気側スプロケット６との間のタイミングチェーン７が、チェーン初期位置から例えば上方に膨らむように弛んだあるいは一次元振動した場合、振動の度合いによってはタイミングチェーン７の複数のピンリンク７ａ及びローラリンク７ｂがほぼ同時に第一ガイド部１０１に衝突することになる。
【００１８】
第一ガイド部１０１は、タイミングチェーン７の進行方向に対して所定の長さを有しているので、上述のように弛んだ場合、吸気側スプロケット５と排気側スプロケット６との間のタイミングチェーン７の中央部分が最大に弛む一次元振動を二次元以上の振動になることを阻止する。したがって、タイミングチェーン７が吸気側及び排気側スプロケット５，６から脱落することを防止することができる。
【００１９】
これに対して、タイミングチェーン７がチェーン初期位置から下方に弛んだ場合は、タイミングチェーン７が第二ガイド部１０４の最上面１０４ａに衝突する。第二ガイド部１０４は、第一ガイド部１０１とは異なり、タイミングチェーン７の進行方向に長くない構造、つまりその幅寸法（タイミングチェーン７の進行方向の長さ）が連結ピン７ｃのピン間距離Ｌ以下であるので、上述とは反対方向に一次振動が生じた場合、タイミングチェーン７に対してほぼ点、言い換えれば１個のピンリンク７ａあるいはローラリンク７ｂのみと、又はピンリンク７ａとローラリンク７ｂとの一箇所の連結部分のみにおいて衝突することになる。これにより、タイミングチェーン７の弛みは、第二ガイド部１０４により二分割され、タイミングチェーン７の進行方向に対して第二ガイド部１０４の前後で、一次振動の場合の弛みより小さい幅で弛む。
【００２０】
このように、チェーン初期位置から下側に二次元振動の状態を発生させて弛むことにより、タイミングチェーン７が下方への移動を制限されて圧縮されることを回避することができる。この結果、圧縮によるタイミングチェーン７のピンリンク７ａとローラリンク７ｂとを連結する連結ピン７ｃの摩耗を防止することができる。加えて、この後、上方向に弛みあるいは振動が変化しても、第二ガイド部１０４により弛みの幅（振幅）が減少していることにより、タイミングチェーン７が第一ガイド部１０１に衝突した際の打撃音を小さくすることができる。
【００２１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００２２】
上記実施の形態では、第二ガイド部１０４を丸棒体により実現したが、第二ガイド体は、面でタイミングチェーン７を受ける第一ガイド部１０１に対して、タイミングチェーン７が下方に弛んだ際に接触するチェーン接触部の幅寸法がタイミングチェーンの連結ピンのピン間距離以下であるものであればよく、金属製の円筒の外面を緩衝部材で被覆したもの、あるいは緩衝部材により被覆された半円柱形状の金属からなり、その曲面をタイミングチェーン７に対向して配置されるもの、さらには前記の幅寸法を有する面取りされた金属製角棒を緩衝部材により被覆されたものなどが挙げられる。また、第二ガイド部としては、このような形状及び寸法の、緩衝部材で被覆する必要のない硬質合成樹脂製のものであってもよい。
【００２３】
さらには、第二ガイド部２０４は、図６に示すように、例えば一つの頂点をタイミングチェーン７に対向させて配置される頂点を若干丸くした三角柱材からなるものであってもよい。すなわち、この例では、例えば断面形状がほぼ正三角柱を、垂直壁部１０２から突出して取り付けるものである。このような形状の第二ガイド部２０４にあっても、芯材を金属としてその表面を例えば硬質の弾性体であるゴム素材により被覆したものが好ましい。
【００２４】
加えて、第二ガイド部としては、面取りされた頂点を有する例えば鋼鉄製のアングル材をその頂点がタイミングチェーン７と対向するように取り付けたものであってもよい。この例にあっても、アングル材の表面は、緩衝部材により被覆されるものが好ましい。このような構成の第二ガイド部にあっても、接触部分の幅寸法、すなわち例えば図６の例の場合、タイミングチェーン接触部である頂面２０４ａのタイミングチェーン７進行方向の寸法が、連結ピン７ｃのピン間距離Ｌ以下であればよい。これに加えて、第二ガイド部の形状は、弛んで第二ガイド部に衝突したタイミングチェーンがその進行方向において、第二ガイド部の側面への接触が最小限になるような形状であるものが望ましい。
【００２５】
さらに、第一ガイド体と第二ガイド体とは、別体であってもよい。例えば上記実施の形態と同様に厚手の板金からなる垂直壁部に、第二ガイド体を上下位置を調整し得るようにして取り付けるものであってもよい。すなわち、垂直壁部に複数の貫通孔を設けておき、タイミングチェーンの張力に応じてその取付位置を調整し、タイミングチェーンの弛みに対して最適位置にすることにより、タイミングチェーンが弛んで第二ガイド体に衝突した後、第一ガイド体へ衝突した際の打撃音をさらに小さくすることができる。
【００２６】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、吸気カム軸と排気カム軸とにそれぞれ取り付けられたスプロケット間を通過するタイミングチェーンに対して、タイミングチェーンが上方へ弛んだ際の偏倚を抑制する第一のタイミングチェーンガイド体と、タイミングチェーンが下方に弛んだ際に接触してスプロケット間のタイミングチェーンの弛みを少なくとも二分割する第二のタイミングチェーンガイド体とからなるので、タイミングチェーンが下側に弛んだ際の振動の幅を抑制することができる。したがって、一旦下側に弛んだタイミングチェーンが次に上方に弛んだ場合に第一のタイミングチェーンガイド体に衝突した際の打撃音を減少させることができ、またタイミングチェーンの張力を高くする必要がないので、タイミングチェーンの伸びを最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の要部を拡大して示す正面図。
【図２】同実施の形態の要部を拡大して示す断面図。
【図３】同実施の形態のタイミングチェーンの一部を拡大して示す斜視図。
【図４】同実施の形態のタイミングチェーンの状態を示す正面図。
【図５】同実施の形態の斜視図。
【図６】本発明の第二ガイド部の変形例の斜視図。
【符号の説明】
２…吸気カム軸
４…排気カム軸
５…吸気側スプロケット
６…排気側スプロケット
７…タイミングチェーン
１０１…第一ガイド部
１０４…第二ガイド部
【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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