(57)【要約】【課題】  タイミングベルト駆動用プーリと補機ベルト駆動用プーリとの間の相対滑りを抑制するタイミングベルト用ガイドプレートを提供する。【解決手段】  ガイドプレート３６は、タイミングプーリ３５の前端面およびクランクプーリ１５における段付円筒部４５ａの後端面に圧接する円環状のベース部５１と、ベース部５１の外周縁５１ａの外径側に延在する円環状のガイド部５２とからなっている。ベース部５１には、クランクシャフト３１のプーリ取付軸部３２が嵌入する円形の軸孔５３が設けられるとともに、平行キー３８が嵌入するキー溝５４が軸孔５３に連続するかたちで形成されている。その外周縁５１ａより内側に４つの円弧状開口６１が軸孔５３と同心に９０°の角度間隔で穿設されるとともに、軸孔５３の内縁にはキー溝５４を避けるかたちで３つの円弧状切欠６２がキー溝５４と周方向で並ぶように設けられている。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイミングプーリとクランクプーリとの間に介装された状態で当該両プーリとともにクランクシャフトのプーリ取付軸部に締結される円板状のガイドプレートであって、
軸孔と、
前記軸孔の外径側に延在し、前記締結時に前記タイミングプーリの端面および前記クランクプーリの端面に圧接するベース部と、
前記ベース部の外径側に延在し、前記タイミングベルトを案内するガイド部とを有し、
前記ベース部には、その外周縁より内側に肉抜き部が設けられたことを特徴とするタイミングベルト用ガイドプレート。
【請求項２】
前記肉抜き部は、前記軸孔と同心に形成された複数の円弧状開口であることを特徴とする、請求項１に記載されたタイミングベルト用ガイドプレート。
【請求項３】
前記肉抜き部は、前記軸孔と同心に形成された円環状薄肉部あるいは複数の円弧状薄肉部であることを特徴とする、請求項１に記載されたタイミングベルト用ガイドプレート。
【請求項４】
複数の円弧状切欠が前記軸孔の内縁に形成されたことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載されたタイミングベルト用ガイドプレート。
【請求項５】
前記プーリ取付軸部に設けられたキーが嵌入するキー溝が前記軸孔に連続するように形成され、前記円弧状切欠の径方向寸法が当該キー溝の径方向寸法よりも小さく設定されたことを特徴とする、請求項４に記載されたタイミングベルト用ガイドプレート。
【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駆動用プーリと補機ベルト駆動用プーリとの間に介装されるタイミングベルト用ガイドプレートに係り、詳しくは両プーリ間の相対滑りを抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載されるレシプロエンジンでは、運転時にカムシャフトを確実に作動させる必要があるため、クランクシャフトとカムシャフトとが滑りを起こさない動力伝達部材（タイミングベルトやサイレントチェーン等）を介して連結されている。また、自動車用エンジンでは、各種補機類（オルタネータやウォータポンプ、クーラコンプレッサ等）を駆動するため、クランクシャフトとこれら補機類が補機ベルトによって連結されている。そして、タイミングベルトが採用されたエンジンにおいては、タイミングベルト駆動用のプーリ（タイミングプーリ）と補機ベルト駆動用のプーリ（クランクプーリ）との間にタイミングベルトの横ずれを防止するタイミングベルト用ガイドプレートを介装させ、これらをクランクシャフトボルトによってクランクシャフトのプーリ取付軸部に締結するものが公知となっている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６３−６２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レシプロエンジンの場合、各気筒の膨張行程で加速され、他の行程では減速されることでクランクシャフトに微細な回転変動が生起し、以下にその原因を述べるように、クランクシャフトボルトが緩む虞があった。クランクシャフトに回転変動が生じると、整備時（タイミングベルトの交換時等）に容易に抜き取れるようにプーリ取付軸部に遊嵌したクランクプーリがクランクシャフト（プーリ取付軸部）に対して交番的な相対滑りを起こすことがある。特に、外気温が低下する冬季等には、ダンパラバー（プーリ取付軸部に嵌着されるハブと補機ベルトが巻き掛けられるプーリリングとの間に介装された環状のゴム部材）の弾性が低下するため（すなわち、回転変動の吸収が行われにくくなるため）、プーリ取付軸部とクランクプーリとの相対滑りがより生じやすくなる。クランクプーリがプーリ取付軸部との間で交番的な相対滑りを起こすと、クランクプーリを締結しているクランクシャフトボルトの座面には両回転方向の力（クランクプーリとの摩擦力）が交番的に作用し、エンジンが長期間にわたって運転されるとクランクシャフトボルトが徐々に緩む可能性がある。
【０００５】
クランクシャフトボルトの緩みを防止する方法として、相対滑りに対する抗力（いわゆる、スリップタフネス）を向上させるべく、タイミングベルト用ガイドプレートと両プーリとの間の摩擦面積を大きくすることや、クランクシャフトボルトの締結軸力（すなわち、締結トルク）を大きくすることが考えられる。しかしながら、摩擦面積を大きくすることは、タイミングプーリ等の最大外径がレイアウト上の制約を受けるために難しい（あるいは、エンジンの大型化や重量増加等を招く）。また、クランクシャフトボルトの締結トルクを大きくすることは、組立時や整備時におけるクランクシャフトボルトの脱着作業を非常に困難なものとする他、締結座面の座屈変形を引き起こす等の問題もあった。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、タイミングベルト駆動用プーリと補機ベルト駆動用プーリとの間の相対滑りを抑制するタイミングベルト用ガイドプレートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面では、タイミングプーリ（３５）とクランクプーリ（１５）との間に介装された状態で当該両プーリとともにクランクシャフト（３１）のプーリ取付軸部（３２）に締結される円板状のガイドプレート（３６）であって、軸孔（５３）と、前記軸孔の外径側に延在し、前記締結時に前記タイミングプーリの端面および前記クランクプーリの端面に圧接するベース部（５１）と、前記ベース部の外径側に延在し、前記タイミングベルトを案内するガイド部（５２）とを有し、前記ベース部には、その外周縁（５１ａ）より内側に肉抜き部（６１，６２，６５，６６）が設けられた。
【０００８】
また、本発明の第２の側面では、前記肉抜き部は、前記軸孔と同心に形成された複数の円弧状開口（６１）である。
【０００９】
また、本発明の第３の側面では、前記肉抜き部は、前記軸孔と同心に形成された円環状薄肉部（６５）あるいは複数の円弧状薄肉部（６６）である。
【００１０】
また、本発明の第４の側面では、複数の円弧状切欠（６２）が前記軸孔の内縁に形成された。
【００１１】
また、本発明の第５の側面では、前記プーリ取付軸部に設けられたキー（３８）が嵌入するキー溝（５４）が前記軸孔に連続するように形成され、前記円弧状切欠の径方向寸法（α）が当該キー溝の径方向寸法（β）よりも小さく設定された。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の側面によれば、ベース部の外周縁より内側に肉抜き部が設けられることで両プーリとタイミングベルト用ガイドプレートとの間の等価摩擦半径が大きくなり、クランクシャフトボルトの締結トルクを徒に大きくすることなく、クランクシャフトとクランクプーリとの相対滑りに起因するクランクシャフトボルトの緩みを抑制できる。また、肉抜き部を軸孔と同心に形成された複数の円弧状開口としたものでは、比較的簡易なプレス金型を用いてタイミングベルト用ガイドプレートを製造できる。肉抜き部を軸孔と同心に形成された円環状薄肉部や複数の円弧状薄肉部としたものでは、タイミングベルト用ガイドプレート単体での機械的強度を向上させることができる。また、複数の円弧状切欠が前記軸孔の周囲に形成されたものでは、両プーリとタイミングベルト用ガイドプレートとの間の等価摩擦半径がより大きくなり、クランクシャフトとクランクプーリとの相対滑りに起因するクランクシャフトボルトの緩みをより効果的に抑制できる。また、プーリ取付軸部に設けられたキーが嵌入するキー溝が軸孔に連続するように形成され、円弧状切欠の径方向寸法がキー溝の径方向寸法よりも小さく設定されたものでは、タイミングプーリとタイミングベルト用ガイドプレートとの回転方向の位置決めが確実に行えるため、タイミングプーリの歯底に対応する位置にタイミングベルト用ガイドプレート側の水抜き孔を位置させること等が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係るエンジンの正面図である。
【図２】図１中のII−II拡大断面図である。
【図３】第１実施形態に係るプーリ取付部位の分解斜視図である。
【図４】第１実施形態に係るガイドプレートの正面図である。
【図５】図４中のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図４中のＶＩ−ＶＩ拡大断面図である。
【図７】第２実施形態に係るガイドプレートの正面図である。
【図８】図７中のＶIII−ＶIII拡大断面図である。
【図９】第３実施形態に係るガイドプレートの正面図である。
【図１０】図９中のＸ−Ｘ拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１〜図８を参照して、本発明を適用した自動車用エンジンのタイミングベルト用ガイドプレートの２つの実施形態を詳細に説明する。なお、各部材の説明にあたっては、図１または図２中に上下・左右・前後を矢印で示し、位置や方向をこれらに沿って表記する。
【００１５】
［第１実施形態］
≪第１実施形態の構成≫
＜全体構成＞
図１に示すエンジン１は、自動車に搭載される４サイクル直列４気筒ガソリンエンジンであり、シリンダブロック２や、シリンダヘッド３、オイルパン４、ヘッドカバー５、タイミングベルトカバー６等によって外殻が構成されている。タイミングベルトカバー６は、樹脂を素材とする射出成形品であり、後述するタイミングプーリ３５やタイミングベルト４１を覆うかたちで、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３の前面に締結されている。
【００１６】
エンジン１には、吸気側（図１中左側）にオルタネータ１１が配置され、排気側（図１中右側）にパワーステアリングポンプ１２およびクーラコンプレッサ１３が配置されている。これらの補機１１〜１３は、クランクプーリ１５やドリブンプーリ（補機プーリ）１１ａ〜１３ａに巻き掛けられたサーペインタイン式の補機ベルト１７を介し、後述するクランクシャフト３１によって回転駆動される。なお、タイミングベルトカバー６には、クランクプーリ１５や各補機プーリ１１ａ〜１３ａに対する補機ベルト１７の巻掛角を確保すべく、２つのアイドラプーリ１９が設置されている。
【００１７】
図２に示すように、シリンダブロック２の下部には、上下メインベアリング２１，２２を介して、クランクシャフト３１が回転自在に支持されている。クランクシャフト３１の前端にはプーリ取付軸部３２が形成されており、このプーリ取付軸部３２に、タイミングプーリ３５、ガイドプレート３６、上述したクランクプーリ１５が順に外嵌している。プーリ取付軸部３２の軸心にはねじ孔３３が設けられており、このねじ孔３３に両プーリ３５，１５およびガイドプレート３６を締結するクランクシャフトボルト３７のねじ部３７ａが螺合する。プーリ取付軸部３２には、キー溝３４が形成されており、このキー溝３４に嵌挿された平行キー３８によって両プーリ３５，１５やガイドプレート３６が回転方向で位置決めされる。なお、クランクシャフトボルト３７とクランクプーリ１５との間には、クランクシャフトボルト３７の締結軸力をクランクプーリ１５に伝達すべく、厚肉のワッシャ３９が介装されている。
【００１８】
シリンダヘッド２の前面には下端に異物排出孔４８ａが穿設されたオイルポンプカバー４８が締結され、オイルポンプカバー４８の前面には更にタイミングベルトカバー６が締結されている。オイルポンプカバー４８とタイミングベルトカバー６との間にはタイミングベルト室４０が画成され、このタイミングベルト室４０にタイミングプーリ３５やタイミングベルト４１、図示しないカムシャフトプーリが収容されている。タイミングプーリ３５は、図３に示すように、タイミングベルト４１の歯４１ａ（図２参照）に噛み合う歯４３ａを外周に有するベルト駆動部４３と、タイミングベルト４１の後方への位置ずれを防止するガイドフランジ４４とを有しており、プーリ取付軸部３２に遊嵌している。一方、クランクプーリ１５は、プーリ取付軸部３２に外嵌するハブ４５と、補機ベルト１７が巻き掛けられるプーリリング４６と、プーリリング４６の内周面とハブ４５の外周面とを弾性的に結合するダンパラバー４７とから構成されており、プーリ取付軸部３２に遊嵌している。ハブ４５の軸心側には後方側が小径となる段付円筒部４５ａが形成されており、その段付円筒部４５ａの後端面がガイドプレート３６に圧接する。なお、ハブ４５の後面とタイミングベルトカバー６の前面との間には、タイミングベルトカバー６内への塵埃等の浸入を防止すべく、ラビリンス４９が形成されている。
【００１９】
＜ガイドプレート＞
ガイドプレート３６は、鋼板を素材とする円板状のプレス成型品であり、図４，図５に示すように、クランクシャフトボルト３７の締付時にタイミングプーリ３５の前端面およびクランクプーリ１５における段付円筒部４５ａの後端面に圧接する円環状のベース部５１（図４中にクロスハッチングで示す）と、ベース部５１の外周縁５１ａの外径側に延在する円環状のガイド部５２とからなっている。ここで、外周縁５１ａはベース部５１とガイド部５２との境界を示す円であり、ガイドプレート３６には外周縁５１ａに対応する段差等が存在するわけではない。なお、本実施形態では、図２に示すように、クランクプーリ１５の後端面の外径がタイミングプーリ３５の前端面の外径（歯底径）よりも小さいため、クランクプーリ１５の後端面に圧接する領域がベース部５１となる。
【００２０】
ベース部５１には、クランクシャフト３１のプーリ取付軸部３２が嵌入する円形の軸孔５３が設けられるとともに、平行キー３８が嵌入するキー溝５４が軸孔５３に連続するかたちで形成されている。また、ガイド部５２には、外周縁を前方に傾斜させてなるフレア部５５と、タイミングプーリ３５の各歯底（隣り合う歯４３ａの間）に対応する複数個（図示例では、２３個）の水抜き孔５６とが形成されている。なお、水抜き孔５６は、その全てが同一径の円形孔であり、軸孔５３と同心（すなわち、プーリ取付軸部３２の軸心と同心）の円上に等角度間隔で配置されている。そして、水抜き孔５６は、クランクプーリ１５の後端面がガイドプレート３６に圧接した状態で、クランクプーリ１５の後端面の外周縁（すなわち、ベース部５１の外周縁５１ａ）が全ての水抜き孔５６に対してガイドプレート３６に径方向内側で接するように位置する。
【００２１】
図４〜図６に示すように、本実施形態のベース部５１には、その外周縁５１ａより内側に４つの円弧状開口６１が軸孔５３と同心に９０°の角度間隔で穿設されるとともに、軸孔５３の内縁にはキー溝５４を避けるかたちで３つの円弧状切欠６２がキー溝５４と周方向で並ぶように設けられている。なお、キー溝５４は、径方向に深く形成されているため、円弧状切欠６２と重ならないように周方向にずれた位置に配置されるとともに、円弧状切欠６２の径方向寸法αは、ガイドプレート３６をプーリ取付軸部３２に組み付ける際に平行キー３８が円弧状切欠６２に入り込むことがないように、キー溝５４の径方向寸法βよりも有意に小さく設定され、これによってガイドプレート３６の剛性も向上する。
【００２２】
≪第１実施形態の作用≫
エンジン１の組立ラインや整備工場において、組立作業者あるいは整備作業者は、タイミングプーリ３５とカムプーリとにタイミングベルト４１を巻き掛け、ガイドプレート３６をプーリ取付軸部３２に外嵌させた後、タイミングベルトカバー６をシリンダブロック２およびシリンダヘッド３に締結する。次いで、組立作業者は、クランクプーリ１５およびワッシャ３９をプーリ取付軸部３２に外嵌させ、これらをクランクシャフトボルト３７によって締結した後、補機ベルト１７をクランクプーリ１５と各補機１１〜１３（ドリブンプーリ１１ａ〜１３ａ）とに巻き掛ける。
【００２３】
本実施形態のガイドプレート３６では、ベース部５１に円弧状開口６１および円弧状切欠６２が設けられているため、これらが設けられていないものに較べてベース部５１と両プーリ３５，１５との圧接面の等価摩擦半径が有意に大きくなる。その結果、クランクシャフトボルト３７の軸力を比較的小さく設定した場合にも（すなわち、締付トルクを比較的低く設定した場合にも）、エンジン１が冬季に運転された際における両プーリ３５，１５とガイドプレート３６との相対滑りが殆ど生じなくなる。その結果、クランクプーリ１５とプーリ取付軸部３２との交番的な相対滑りが起こりにくくなり（クランクプーリ１５のスリップタフネスが向上し）、従来装置で問題となっていたクランクシャフトボルト３７の緩みが効果的に防止できる。なお、円弧状開口６１とベース部５１の外周縁５１ａとの間の径方向寸法γ（図４参照）を円弧状開口６１とベース部５１の内縁との間の径方向寸法δ（図４参照）よりも大きくすれば、等価摩擦半径がより大きくなって相対滑りに起因するクランクシャフトボルト３７の緩みを更に効果的に防止できる。
【００２４】
また、本実施形態では、円弧状切欠６２の径方向寸法αがキー溝５４の径方向寸法βよりも有意に小さく設定されているため、ガイドプレート３６をプーリ取付軸部３２に組み付ける際に平行キー３８が円弧状切欠６２に入り込むことがない（すなわち、タイミングプーリ３５とガイドプレート３６との回転方向の位置決めが確実に行われる）。これにより、タイミングベルト４１に水が付着した場合にも、その水は、タイミングプーリ３５の歯底から水抜き孔５６を経由してタイミングベルト室４０に流入した後、オイルポンプカバー４８の異物排出孔４８ａから外部に排出される。
【００２５】
このように、本実施形態では、両プーリ３５，１５の外径やクランクシャフトボルト３７の締付トルクを大きくすることなく（すなわち、エンジン１の大型化や作業性の低下を伴うことなく）、クランクシャフトボルト３７の緩みを効果的に防止できる。
【００２６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態も上述した第１実施形態と略同様の構成を採っているが、ガイドプレート３６におけるベース部５１の形状が異なっている。すなわち、図７，図８に示すように、本実施形態のベース部５１には、第１実施形態のような円弧状開口や円弧状切欠が設けられておらず、軸孔５３の周囲に円環状薄肉部６５が設けられている。円環状薄肉部６５は、プーリ取付軸部３２に外嵌するが、クランクシャフトボルト３７の締付時においても両プーリ３５，１５の端面には圧接しない。本実施形態では、このような構成を採ったことにより、ベース部５１と両プーリ３５，１５との圧接面の等価摩擦半径がやはり大きくなり、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００２７】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態も上述した第１実施形態と略同様の構成を採っているが、ガイドプレート３６におけるベース部５１の形状がやはり異なっている。すなわち、図９，図１０に示すように、本実施形態のベース部５１にも、第１実施形態のような円弧状開口や円弧状切欠が設けられておらず、軸孔５３の周囲に４つの円弧状薄肉部６６が９０°の角度間隔で設けられている。円弧状薄肉部６６は、プーリ取付軸部３２に外嵌するが、クランクシャフトボルト３７の締付時においても両プーリ３５，１５の端面には圧接しない。本実施形態では、このような構成を採ったことにより、ベース部５１と両プーリ３５，１５との圧接面の等価摩擦半径がやはり大きくなり、第１，第２実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００２８】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、上記両実施形態では、円弧状開口や円弧状薄肉部をそれぞれ４つとしたが、５つ以上であってもよいし、３つ以下としてもよい。また、第１実施形態における円弧状切欠は、その数を３つ以外としてもよいし、必ずしも設ける必要はない。その他、開口や薄肉部、切欠の形状を円弧状以外としてもよい。その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、プーリ取付軸部や両プーリの形状等についても適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１      エンジン
１５    クランクプーリ
３１    クランクシャフト
３２    プーリ取付軸部
３５    タイミングプーリ
３６    ガイドプレート
３７    クランクシャフトボルト
３８    平行キー
４１    タイミングベルト
５１    ベース部
５２    ガイド部
５３    軸孔
５４    キー溝
６１    円弧状開口（肉抜き部）
６２    円弧状切欠（肉抜き部）
６５    円環状薄肉部（肉抜き部）
６６    円弧状薄肉部（肉抜き部）
【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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【図９】
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【図１０】
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