JP6519523B2 - テンショナ - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのタイミングチェーンに張力を付与するためのテンショナに関し、特に、テンショナのハウジングをシリンダヘッドなどに締結する構造に係る。

従来より、例えば車両に搭載されるエンジンでは、吸気弁や排気弁を駆動する動弁系のカムシャフトがシリンダヘッドに配設され、タイミングチェーンにより駆動されるようになっている。例えば特許文献１に記載のエンジンでは、クランクシャフトの駆動スプロケットとカムシャフトの従動スプロケットとの間にタイミングチェーンが巻き掛けられて、クランクシャフトの回転力をカムシャフトに伝達する。

そして、そのタイミングチェーンの張力を適正に維持するために、その緩み側に摺接するようにメインアーム（可動ガイド）を押し付けるテンショナ（同文献ではテンショナリフタと呼称）が配設されている。このテンショナは、タイミングチェーンの緩み側に可動ガイドを押し当てるプランジャと、このプランジャを可動ガイドに向かって進退可能に保持するハウジングとを備えており、ハウジングはシリンダヘッドの前側壁面に２本のボルトで締結されている。

特開２００９−２５０３８４号公報

ところで、一般的に車両に搭載される多気筒エンジンにおいては、各気筒の間欠的な燃焼によってクランクシャフトに回転変動が生じており、これにより駆動されるタイミングチェーンの張力が変動することに起因して、いわゆる弦振動（横振動）が発生する。そして、本発明の実施の形態に係る図４を参照して説明すると、同図に模式的に示すように、クランクスプロケット４ａとカムスプロケット５ａ，６ａとの間で共振によってタイミングチェーン７の振幅が大きくなる「腹」の部位と、振幅が小さくなる「節」の部位とが表れる。

そこで、タイミングチェーン７の緩み側スパン７ｂにおいて振幅の「腹」の部位にテンショナ９を配設し、可動ガイド８ｂを押し当てるようにすれば、タイミングチェーン７の横振動を効果的に抑えることができる。こうすれば、タイミングチェーンに付与する張力は小さめでよいので、機械的な損失を軽減できるとともに、タイミングチェーンの強度を高めるためにその幅が拡大したり、重量が徒に増大したりするという弊害を避けることができる。

しかしながら、そうして振幅の「腹」の部位に可動ガイドを押し当てようとすると、テンショナをシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に跨るように配置しなければならない場合がある。この場合には通常、テンショナのハウジングを、上側の締結部位においてシリンダヘッドに締結するとともに、下側の締結部位においてシリンダブロックに締結することになる。

このようにテンショナのハウジングをシリンダヘッドおよびシリンダブロックにそれぞれ締結すると、両者の熱膨張差に起因して以下のような不具合が生じる。すなわち、熱膨張量は一般的にシリンダヘッドの方が大きいので、図７には模式的に、かつ誇張して示すようにハウジング９０が斜めになってしまい、締結部位に無理な力がかかるようになる。このため、締結ボルト１３，１４の緩みが発生し易くなり、また、締結部位の周囲でハウジング９０に亀裂を生じるおそれもある。

なお、図示はしないが、仮にシリンダヘッドの下部から下方に突出するように被締結部を設けて、ハウジングの第２の締結部位をシリンダブロックではなく、その被締結部に締結することも考えられるが、このようにシリンダヘッドの下方に突出する部分があると、シリンダヘッドの製造および搬送、組み立てなどの際に邪魔になってしまい、問題となる可能性がある。

かかる諸点に鑑みて本発明の目的は、エンジンのシリンダヘッドおよびシリンダブロックに跨るように配置するテンショナの取り付け構造に工夫を凝らして、シリンダヘッドおよびシリンダブロックの熱膨張差に起因する不具合を抑制することにある。

前記の目的を達成するために本発明は、エンジンの動弁系のカムシャフトを駆動するタイミングチェーンに、所定の張力を付与するためのテンショナに係るものであって、前記タイミングチェーンの緩み側に可動ガイドを押し当てるプランジャと、このプランジャを可動ガイドに向かって進退可能に保持するハウジングと、を備えている場合に、このハウジングを第１の締結部位においてエンジンのシリンダヘッドに締結する一方、第２の締結部位においては、前記シリンダヘッドからシリンダブロックに跨って取り付けられているチェーンカバー部材に締結する構造とした。

前記の取り付け構造によると、本発明のテンショナは、そのハウジングが第１の締結部位においてシリンダヘッドに締結されている一方、第２の締結部位においてはシリンダブロックではなく、チェーンカバー部材に締結されているので、シリンダヘッドおよびシリンダブロックの熱膨張差が大きくなっても、これによるハウジングの傾斜はあまり大きくはならない。

すなわち、タイミングチェーンを収容するチェーンカバー部材は通常、シリンダヘッドからシリンダブロックの下端部にまで設けられ、上下に長いことから、シリンダヘッドおよびシリンダブロックの熱膨張差が大きくても、チェーンカバー部材の傾斜はあまり大きくはならないのである。このため、前記ハウジングの第１および第２の締結部位にかかる無理な力が小さくなって、締結ボルトの緩みが抑制されるとともに、ハウジングに亀裂を生じる心配も少なくなる。

前記のチェーンカバー部材として具体的には、タイミングチェーンの収容室を形成するインナーカバーおよびアウターカバーのうちのインナーカバーとすればよい。インナーカバーは例えばブローバイガスの通路やオイル落とし通路などが形成されるものであり、シリンダヘッドおよびシリンダブロックの側壁面を覆うように設けられる。よって、シリンダヘッドに締結される前記ハウジングの第１の締結部位において、ボルトなどの締結部材はインナーカバーを貫通してシリンダヘッドに締結されることになる。

以上、説明したように本発明に係るテンショナは、ハウジングをエンジンのシリンダヘッドおよびシリンダブロックに跨るように配置する場合に、第１の締結部位においてシリンダヘッドに締結する一方、第２の締結部位においては、チェーンカバー部材に締結するようにしたので、シリンダヘッドおよびシリンダブロックの熱膨張差によって締結部位にかかる無理な力を小さくして、締結ボルトの緩みを抑制できるとともに、ハウジングに亀裂を生じる心配も少なくなる。

本発明の実施の形態に係るエンジンの動弁系のドライブトレーンの概略構成図である。 エンジンのシリンダヘッド、シリンダブロック、チェーンカバー部材、およびテンショナの位置関係を模式的に示す説明図である。 図１におけるテンショナの拡大図である。 タイミングチェーンの弦振動とテンショナの好適な配置とを模式的に示す説明図である。 テンショナの取り付け構造を示す断面図である。 シリンダヘッドおよびシリンダブロックの熱膨張差が生じたときの図２相当図である。 テンショナのハウジングをシリンダヘッドおよびシリンダブロックに締結した場合の図６相当図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態は、例えば自動車などの車両に搭載されるガソリンエンジンに本発明を適用した場合について説明する。図１および図２に模式的に示すように、本実施の形態のエンジン１００は、例えば４つのシリンダ１ａ（図２に破線で示す）が一列に並んで設けられたシリンダブロック１と、このシリンダブロック１の上部に取り付けられるシリンダヘッド２と、を備えている。シリンダブロック１の下部にはオイルパン３が取り付けられ、シリンダヘッド２の上部にはヘッドカバー１０が取り付けられている。

そうして４つのシリンダ１ａが並ぶ方向（シリンダ列方向）の一側（図２の右側）には、図１に表れているように、クランクシャフト４の回転をタイミングチェーン７によってカムシャフト５，６に伝達する動弁系のドライブトレーンが配設されている。すなわち、各シリンダ１ａ内の燃焼室に連通するようにシリンダヘッド２には、図示しない吸気ポートおよび排気ポートが設けられ、これらを開閉する吸気弁および排気弁がそれぞれカムシャフト５，６によって駆動されるようになっている。

これらのクランクシャフト４およびカムシャフト５，６にはそれぞれ、スプロケット４ａ，５ａ，６ａが取り付けられ、タイミングチェーン７が巻き掛けられている。そして、エンジン１００の運転中にクランクシャフト４が図１の時計回りに回転し、これに同期してカムシャフト５，６が回転されて、吸気弁および排気弁がシリンダ１ａ毎それぞれの好適なタイミングで開閉されるようになっている。

そうして回転するクランクシャフト４のスプロケット４ａによって引っ張られるタイミングチェーン７の張り側（図１の右側）では、その張力が相対的に大きくなり、反対の緩み側（図１の左側）では、タイミングチェーン７の張力が相対的に小さくなる。そこで、タイミングチェーン７の張り側スパン７ａには固定ガイド８ａを押し付ける一方、緩み側スパン７ｂには可動ガイド８ｂを押し付けて、所定の張力を付与するようになっている。

すなわち、可動ガイド８ｂは、その基端部（図１の下端部）がシリンダブロック１の支軸８ｃの周りに回動可能に支持されて、先端側（図１の上側）が揺動するようになっている。そして、この先端側の部分にテンショナ９のプランジャ９１の先端部が回動可能に接続され、これによりタイミングチェーン７の弛み側スパン７ｂに向かって押圧されることにより、適正な張力を付与することができる。

そのようなタイミングチェーン７を収容するチェーン収容室Ｃは、図１、２に表れているようにエンジン１００のシリンダ列方向一側の端部に形成されている。本実施の形態では、シリンダヘッド２からシリンダブロック１に跨って取り付けられたインナーカバー１１と、これに組み付けられるアウターカバー１２（図２にのみ示す）との間に、チェーン収容室Ｃが形成されている。これらのインナーカバー１１およびアウターカバー１２がチェーンカバー部材である。

前記のインナーカバー１１は鉄やアルミニウムの合金製であって、シリンダヘッド２の上端付近からシリンダブロック１の下端付近まで配設され、図示しないが複数カ所において締結されている。インナーカバー１１には、例えばブローバイガスの通路やオイル落とし通路などが形成されている。また、アウターカバー１２も鉄やアルミニウムの合金製であって、インナーカバー１１を覆うように配設されて、その外周部の複数カ所において締結されている。

本実施の形態のテンショナ９は公知のものであり、詳しい説明は省略するが、図３にも示すようにプランジャ９１を収容して、可動ガイド８ｂに向かって進退可能に保持するハウジング９０を備えている。このハウジング９０には筒状のシリンダ部９０ａが形成され、図示しないがエンジン１００の潤滑系統から供給される油圧を受けて、プランジャ９１を進出させるようになっている。なお、図３においてはインナーカバー１１を省略して、シリンダブロック１、シリンダヘッド２およびテンショナ９の位置関係を示している。

ところで、本実施の形態のエンジン１００においては、複数のシリンダ１ａにおける間欠的な燃焼によってクランクシャフト４に回転変動が生じており、これにより駆動されるタイミングチェーン７の張力が変動することに起因して、いわゆる弦振動（横振動）が発生する。すなわち、図４に模式的に示すように、スプロケット４ａ，５ａ，６ａの間で共振によってタイミングチェーン７の振幅が大きくなる「腹」の部位と、振幅が小さくなる「節」の部位とが表れる。

本実施の形態では、タイミングチェーン７の緩み側スパン７ｂにおける振幅の「腹」の部位を押圧することで、その横振動を効果的に抑えるようにしている。こうすれば、タイミングチェーン７に付与する張力は小さめでよく、機械的な損失を軽減できるとともに、タイミングチェーン７の強度を高めるためにその幅が拡大したり、重量が徒に増大したりするという弊害を避けることもできる。

−チェーンテンショナの取り付け構造−
前記のようにタイミングチェーン７の振幅の「腹」の部位を押圧するためには、可動ガイド８ｂの先端側に接続するテンショナ９を、図１〜３に表れているようにシリンダヘッド２とシリンダブロック１との間に跨るように配置しなくてはならない。すなわち、テンショナ９のハウジング９０においてシリンダ部９０ａは、プランジャ９１が可動ガイド８ｂの先端側をその揺動方向に押圧するように配置されており、その上下それぞれにボス部９０ｂ，９０ｃが設けられている。

詳しくは図５にも示すように、ハウジング９０においてシリンダ部９０ａの上方には、第１のボス部９０ｂ（第１の締結部位）が設けられ、その貫通孔に挿入される締結ボルト１３が、インナーカバー１１の貫通孔１１ａに挿通されてシリンダヘッド２の被締結部２ａに締結されるようになっている。すなわち、締結ボルト１３の軸部の外周面に形成された雄ねじが、被締結部２ａのボルト穴の内周面に形成された雌ねじと螺合する。

また、シリンダ部９０ａの下方には第２のボス部９０ｃ（第２の締結部位）が設けられ、その貫通孔に挿入される締結ボルト１４は、インナーカバー１１の被締結部１１ｂに締結されるようになっている。すなわち、図５に表れているようにインナーカバー１１の被締結部１１ｂは、その裏側への膨出部内にボルト穴が形成され、このボルト穴の内周面に形成された雌ねじに、締結ボルト１４の軸部外周面に形成された雄ねじが螺合する。

このようにテンショナ９のハウジング９０が第１のボス部９０ｂにおいてシリンダヘッド２に締結されている一方、第２のボス部９０ｃにおいてはシリンダブロック１ではなく、（チェーン収容室Ｃの）インナーカバー１１に締結されていることで、図６を参照して以下に説明するように、シリンダヘッド２およびシリンダブロック１の熱膨張差が大きくても、両者に跨るハウジング９０に無理な力がかかり難くなっている。

すなわち、一般的にエンジンのシリンダヘッドは、高温になる排気マニホルドが取り付けられていることから、その熱膨張量がシリンダブロックに比べて大きくなる。このため、仮に本実施の形態においてテンショナ９のハウジング９０をシリンダヘッド２およびシリンダブロック１にそれぞれ締結すると、図７には模式的に、かつ誇張して示すように、熱膨張差によってハウジング９０が斜めになってしまい、ボス部９０ｂ，９０ｃに無理な力がかかることから、締結ボルト１３，１４の緩みが発生し易くなり、また、ハウジング９０に亀裂を生じるおそれがあった。

これに対して本実施の形態では、ハウジング９０の第２のボス部９０ｃをシリンダブロック１ではなく、インナーカバー１１に締結しているので、図６には模式的に、かつ誇張して示すように、シリンダヘッド２との熱膨張差によるハウジング９０の傾斜が小さくなって、前記の不具合が抑制される。これは、インナーカバー１１がシリンダヘッド２の上端付近からシリンダブロック１の下端付近まで配設されていて、上下方向に長いからである。

以上、説明したように本実施の形態に係るテンショナ９は、そのハウジング９０をエンジン１００のシリンダヘッド２およびシリンダブロック１に跨るように配置する場合に、第１のボス部９０ｂにおいてシリンダヘッド２に締結する一方、第２のボス部９０ｃにおいては、チェーン収容室Ｃを構成するインナーカバー１１に締結するようにしたので、シリンダヘッド２およびシリンダブロック１の熱膨張差が大きくなっても、第１および第２のボス部９０ｂ，９０ｃにかかる無理な力が小さくなる。よって、締結ボルト１３，１４の緩みを抑制でき、ハウジング９０に亀裂を生じる心配も少なくなる。

−他の実施の形態−
本発明は、上述した実施の形態の記載に限定されるものではない。例えば前記の実施形態では、自動車用のエンジン１００のテンショナ９について説明したが、これに限ることはなく、例えば自動車以外の車両や船舶などの乗り物に搭載されるエンジン、若しくは定置型のエンジンに装備されるテンショナにも本発明は適用可能である。

また、前記実施の形態のようにテンショナ９の第１のボス部９０ｂの締結ボルト１３を、インナーカバー１１を貫通させてシリンダヘッド２に締結する必要もなく、インナーカバー１１を避けるようにしてシリンダヘッド２に締結してもよい。

本発明は、エンジンのシリンダヘッドおよびシリンダブロックに跨るようにテンショナを配置しても、熱膨張差に起因する不具合を抑制することができるものであり、例えば自動車用のエンジンに適用して有益である。

１ シリンダブロック
２ シリンダヘッド
５，６ 動弁系のカムシャフト
７ タイミングチェーン
８ｂ 可動ガイド
９ テンショナ
９０ ハウジング
９０ｂ 第１のボス部（第１の締結部位）
９０ｃ 第２のボス部（第２の締結部位）
９１ プランジャ
１１ インナーカバー（チェーンカバー部材）
１００ エンジン

Claims (1)

1. エンジンの動弁系のカムシャフトを駆動するタイミングチェーンに、所定の張力を付与するためのテンショナであって、
   前記タイミングチェーンの緩み側に可動ガイドを押し当てるプランジャと、このプランジャを可動ガイドに向かって進退可能に保持するハウジングと、を備えており、
   前記ハウジングが第１の締結部位においてエンジンのシリンダヘッドに締結されているとともに、第２の締結部位においては、前記シリンダヘッドからシリンダブロックに跨って取り付けられたチェーンカバー部材に締結されている、ことを特徴とするテンショナ。

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