JP2003254016A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストアップすることなく、弁開閉時期制御
装置の耐久性を向上させる。 【解決手段】 エンジンの回転をギヤ３２により受け、
ギヤ３２と一体回転を行なうハウジング３１と、ハウジ
ング３１に対して相対回転し吸排気弁を制御するカムシ
ャフト１０と一体回転を行うロータ２０と、ロータ２０
とハウジング３１との間に放射状に延在するように設け
られて角室Ｒ１と遅角室Ｒ２とを区画するベーン２１と
を備える弁開閉時期制御装置１において、ベーンの材質
の圧延方向が、ベーンの延在方向と成る様にして、ベー
ン２１の周方向の強度を向上させる構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンに対して
吸排気を行なう吸排気弁の開閉時期を制御する弁開閉制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の弁開閉時期制御装置とし
ては、特開２０００−１１０５２６号公報に示されるも
のが知られている。

【０００３】この公報には、エンジンの回転軸または前
記エンジンの吸気弁または排気弁の開閉を制御するカム
シャフトの一方と一体回転する回転伝達部材と、該回転
伝達部材に対して軸方向に配設され、前記回転伝達部材
と一体回転するハウジングと、該ハウジングに対して相
対回転可能であり、前記回転軸または前記カムシャフト
の他方と一体回転するロータと、該ロータと前記ハウジ
ングとの間に形成される流体室と、該流体室を進角室と
遅角室とに区画し、前記ロータまたは前記回転伝達部材
の一方に設けられるベーンとを備えた弁開閉時期制御装
置が開示されている。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】上記した構成の装置
では、進角室と遅角室とがベーンにより区画され、ベー
ンは進角室または遅角室からの流体圧力によって押圧さ
れて、ロータが回転伝達部材に対して相対回転する。こ
の場合、ベーンは進角室あるいは遅角室が設けられる両
側面から流体圧力を受けるものとなる。

【０００５】例えば、この様な構成の弁開閉時期制御装
置を、変動トルクが大きいエンジンに取り付ける場合、
或いは、流体圧力を受けるベーンの高寿命化を考えた場
合、ベーンの強度を強くするために、ベーンの形状また
はベーンの厚み（板厚）を変えることが必要になってく
る。しかし、この様に、ベーンの形状または厚みを変え
る方法では、ベーンの強度を強くすることは可能である
が、コストアップを招く。

【０００６】よって、本発明は上記の問題点に鑑みてな
されたものであり、コストアップすることなく、弁開閉
時期制御装置のベーンの耐久性を向上させることを技術
的課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに講じた技術的手段は、エンジンの回転軸または前記
エンジンの吸排気を制御する吸排気制御部材の一方と一
体回転する回転伝達部材と、該回転伝達部材内に前記回
転伝達部材に対して相対回転可能に配設され、前記回転
軸または前記吸排気制御部材の他方と一体回転するロー
タと、該ロータと前記回転伝達部材との間に形成される
流体室と、該流体室を進角室と遅角室とに区画するよう
に、前記ロータまたは前記回転伝達部材の一方に放射状
に延在するように設けられるベーンとを備えた弁開閉時
期制御装置において、前記ベーンの材質の圧延方向が、
前記ベーンの延在方向としたことである。

【０００８】上記した手段によれば、ベーンの材質の圧
延方向が、ベーンの延在方向と成る様にしたので、例え
ば、進角室または遅角室に供給される流体圧力によるベ
ーンの側面に圧力が付与されても、放射状に配設される
ベーンの材質の組織配列が延在方向と成り、周方向から
の圧力に対して強度が向上する。これによって、ベーン
の高寿命化が図れる。

【０００９】つまり、ベーンの強度を向上させるため
に、ベーンの形状を変化させたり厚みを変えたりするこ
とは必要なく、しかも、従来に比べてコストアップする
ことなく、ベーンの強度を向上させる事が可能となる。
しかも、高重量化することなく、弁開閉時期制御装置の
信頼性を向上させることが可能となる。

【００１０】この場合、ロータまたは回転伝達部材にベ
ーン溝が形成され、ベーン溝にベーンが嵌って配設され
る構成を取れば、ベーンはベーン溝に嵌って配設された
状態で、ベーンの材質の圧延方向が、ベーンの延在方向
となっているので、簡単な構成により延在方向の強度が
向上する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００１２】図１は、弁開閉時期制御装置（以下、装置
と称する）１の正面図である。図１において、ギヤ３２
は、図示しないエンジンの回転軸（例えば、クランクシ
ャフト、若しくは、クランクシャフトに取り付けられた
部材）と、チェーン９０を介してつながれる。ギヤ３２
は、チェーン９０がかけられるスプロケット部３２ｂを
外周に有し、ギヤ３２には後述するハウジング３１が取
り付けられる。ギヤ３２とは反対側のハウジング３１の
端面には、ハウジング３１の外周と一致する後述するプ
レート部材３３が軸方向から被せられ、ギヤ３２、ハウ
ジング３１およびプレート部材３３は、周方向において
等間隔の４ヵ所において、フランジ付ボルト等の締結部
材６４により固定され、一体化される。

【００１３】尚、本実施形態においては、図示しないエ
ンジンのクランクシャフトの回転を、チェーン９０を介
してギヤ３２に、エンジンからの動力が伝達されるもの
として説明を行うが、これに限定されるものではなく、
例えば、チェーン９０に代わってベルト部材を用い、ギ
ヤ３２をプーリーに置き換えても良い。この様な構成に
よって、ハウジング３１とギヤ３２はエンジンからの回
転力をカムシャフト１０へと伝達する回転伝達部材とし
て機能する。

【００１４】ギヤ３２は、図２に示す様に、軸方向断面
が凸形状を呈する。ギヤ３２は、中央にエンジンの吸排
気を制御する吸排気弁の制御を行なうカムシャフト１０
が挿通される孔があいている。その孔はギヤ３２の内周
面３２ａとなり、内周面３２ａは図２に示すようにカム
シャフト１０の外周面１０ａと摺接する。ギヤ３２の外
周端部には円周状にスプロケット部３２ｂが形成され
る。このスプロケット部３２ｂにチェーン９０がかけら
れ、エンジンのクランクシャフトの回転がギヤ３２に伝
達される。

【００１５】ハウジング３１は中空円筒状を呈し、その
内部には図３に示す如く、周状に４つの円弧状の凹部３
１ａと、４つの凸部となるシュー部３１ｂが交互に設け
られている。この凹部３１ａが流体室を構成する。更
に、ハウジング３１の外周面には２対の凹部３１ｃが設
けられている。この凹部３１ｃは、ハウジング３１の軸
を通る直線およびその軸を通る直線の法線に対して、対
向して配置される。

【００１６】また、ハウジング３１内方への凸部形状と
なったシュー部３１ｂには、ハウジング３１をギヤ３２
と固定する４つの締結部材６４が挿通される取付孔３１
ｆが設けられている。この取付孔３１ｆは外周に設けら
れた凹部３１ｃに対して周方向にずれて配置されてい
る。

【００１７】ハウジング３０のギア３２が配設されてい
る端面と反対側の端面には、ハウジング３０に形成され
た凹部３１ａを、軸方向の一方から塞ぐ様、ハウジング
３１の外径形状と一致したプレート部材３３が被せられ
る。プレート部材３３は中央に中心孔３３ｅと、その外
径側にボス部３３ａを有すると共に、締結部材６４が取
り付けられる取付部３３ｂを有する。プレート部材３３
は締結部材６４により、周方向の４箇所において、ハウ
ジング３１とギヤ３２に一体で固定される。

【００１８】ハウジング３１の４つのシュー部３１ｂの
内周面には、ロータ２０の外周面に摺接して相対回転可
能に配置されている。ロータ２０は中央に、カムシャフ
ト１０の一端に固定される図示しないボルトが挿通され
る中心内孔２０ｃを有する。また、ロータ２０のカムシ
ャフト１０が取り付けられる側の端部には、カムシャフ
ト１０とロータ２０の位置決めするための位置決めピン
２３が設けられている。この位置決めピン２３により、
カムシャフト１０はロータ２０に対して所定位置で互い
に相対回転不能な状態で取付けが可能である。ロータの
中心内孔２０ｃには軸方向端部から図示しないボルトが
挿通されてカムシャフト１０に螺合されることで、ロー
タ２０とカムシャフト１０が固定される。これにより、
ロータ２０とカムシャフト１０は一体回転する。カムシ
ャフト１０がロータ２０に取り付けられ、固定された状
態では、カムシャフト１０の外周面１０ａがギヤ３２の
内周面３２ａと、ロータ２０の外周面がハウジング３１
のシュー部３１ｂの内周面とそれぞれ摺接する。

【００１９】また、ロータ２０には中心内孔２０ｃか
ら、ロータ２０の外周面に向かって凹部３１ａと連通す
る３つの通孔２０ｅと、後述するロック孔２０ｇを介し
て凹部３１ｃと連通する１つの通孔２０ｆと、ロータ２
０に設けられる４つの軸方向の通孔２０ｈに連通する４
つの通孔２０ｅが、それぞれ設けられている。中心内孔
２０ｃはそこに配設される図示しないボルトとの隙間が
通路として機能し、さらにカムシャフト１０の内部に形
成された図示しない通路に連通する。これら通路が後述
する進角室Ｒ１へ作動油を供給する油路を構成する。ま
た、通孔２０ｆ、軸方向の通孔２０ｈ、図示しないカム
シャフト内部に形成された中心内孔２０ｃに連通する孔
とは異なる図示しない孔とが後述する遅角室Ｒ２に作動
油を供給する油路を構成する。

【００２０】一方、ロータ２０の外周面には、ロータ２
０の中心を基準として放射状に延在する４つのベーン溝
２０ｄが形成されている。ベーン２１は、図４に示す形
状を呈し、内径側に凹部２１ａを有し、この凹部２１ａ
に断面が略Ｃ字状の板ばね２２が嵌められる。凹部２１
ａに板ばね２２の嵌ったベーン２１が、ロータ２０のベ
ーン溝２０ｄに配設され、この板ばね２２の付勢力によ
って、ベーン２１は径方向外側に付勢される。そしてこ
の平板状のベーン２１によりベーン２１の径方向端部
が、流体室となる凹部３１ａの内壁に当接する。これに
よって、４つの凹部３１ａはベーン２１により２室に区
画され、ベーン２１を挟んで左右の両側に、それぞれ進
角室Ｒ１と遅角室Ｒ２が形成される。

【００２１】また、ハウジング３１の４つ存在するシュ
ー部３１ｂの一つには、ロックスプリング６２が配設さ
れる孔３１ｇが設けられている。ロックスプリング６２
は公知のトーションスプリングであり、その一端が孔３
１ｇの内壁に係止され、他端はロックプレート６１の端
部に当接している。このロックプレート６１は孔３１ｇ
と退避孔３１ｅで径方向に対して摺動自在に取り付けら
れている。退避孔３１ｅは、ハウジング３０に対するロ
ータ２０の相対位相が所定の位相となったときにロータ
２０の外周面に設けられたロック孔２０ｇと対向するよ
うに配置されている。ロータ２０がこの所定の位相とな
った場合には、ロックスプリング６２の付勢力によっ
て、ロックプレート６１は後述するロータ２０のロック
孔２０ｇに突出して係合可能である。ロックプレート６
１がロック孔２０ｇに係合した場合には、ロータ２０は
ハウジング３１に対して相対回転しない。一方、ロック
プレート６１は、通孔２０ｆと連通しているロック孔２
０ｇに作動油が供給されると、作動油の油圧によりロッ
クスプリング６２の付勢力に抗して、ロックプレート６
１を退避孔３１ｅ内に押圧し、ロック孔２０ｇとの係合
を解除する。この場合には、ハウジング３１に対して、
ロータ２０は相対回転可能となる。

【００２２】また、ロータ２０とプレート部材３３の間
には、コイル状のトーションスプリング２４が配設され
ている。このトーションスプリング２４は、ハウジング
３１およびプレート部材において軸方向に形成された環
状の溝部２０ｉ，３３ｃの中に配設される。そして、ト
ーションスプリング２４の一端は、プレート部材３３の
軸方向に形成された係止部３３ｄに係止され、他端はロ
ータ２０の軸方向に形成された係止部２０ｋに係止さ
れ、常時、ロータ（カムシャフト）２０を進角室Ｒ１の
空間が最大となり遅角室Ｒ２の空間が最小となる状態、
つまり、図３においては、ロータ（カムシャフト）２０
を時計方向に付勢する。

【００２３】次に、弁開閉時期制御装置１の動作につい
て説明する。

【００２４】エンジンのクランクシャフトの回転がチェ
ーン９０を介して伝達され、これに伴ってギヤ３２が回
転する。ギヤ３２とハウジング３１は締結部材６４によ
り固定されているため、一体回転する。この場合、例え
ば、ロックプレート６１とロック孔２０ｇが係合してい
る状態ではハウジング３１とロータ２０は一体で回転す
る。その結果、クランクシャフトの回転は、カムシャフ
ト１０に対して同期して（位相をずらすことなく）伝達
される。

【００２５】また、ハウジングに対するロータの位相を
進角側に移行させたい場合には、ロック孔２０ｇ、通孔
２０ｆに作動油を供給し、遅角室Ｒ２の作動油を通孔２
０ｅから排出する。これによって、ロック孔２０ｇ及び
通孔２０ｆに作動油が供給されると、ロックピン６１は
ロック孔２０ｇから退避孔３１ｅに退避し、ハウジング
３１とロータ２０とのロックプレート６１による回転規
制を解除する。そして、作動油は進角室Ｒ１内を満た
し、ベーン２１に加わる進角室Ｒ１側の油圧が遅角室Ｒ
２側の油圧よりも高くなる。これにより、ベーン２１は
進角室Ｒ１の容量を広く、遅角室Ｒ２の容量を狭くする
進角側の方に、ハウジング３１に対して回転移動する。

【００２６】一方、遅角側に吸排気弁の位相時期を移行
させたい場合には、通孔２０ｅを介して遅角室Ｒ２へ作
動油を供給し、進角室Ｒ１から作動油を排出する。作動
油は遅角室Ｒ２内を満たし、ベーン２１に加わる遅角室
Ｒ２側の油圧が進角室Ｒ１側の油圧よりも高くなる。こ
れによりベーン２１は遅角室Ｒ２の容量が広く、進角室
Ｒ１の容量が狭くなる遅角側にハウジング３１に対して
回転移動する。つまり、進角室Ｒ１と遅角室Ｒ２の一方
を作動油の供給側とし、他方を排出側とすることによ
り、ハウジング３０に対するロータ２０の位相制御が行
えるものとなる。

【００２７】次に、本発明について、図４を参照して詳
細に説明する。本実施形態では、ベーン２１は耐摩耗性
に優れた金属（例えば、ＹＸＭ１材、ＳＬＤ材、ＳＫＨ
材、ステンレス、アルミニウム合金等）より成り、ベー
ン２１の材質的な特性（例えば、圧延方向）が常に一様
となる様にしている。

【００２８】つまり、ベーン２１は、図３に示す如く、
ロータ２０およびハウジング３１に対して放射状に延在
するように設けられるが、周方向からの圧力に強くなる
様、図４の（ａ）の如く、ベーン２１の圧延方向が延在
方向に向く様に、ベーン２１を構成していることを特徴
とする。

【００２９】これは、ロータ２０がハウジング３１に対
して相対回転を行う場合、ベーン２１は、進角室Ｒ１お
よび遅角室Ｒ２の両側から作動油による圧力を受ける。
この場合、図４の（ｂ）の如く、圧延方向が横（ロータ
２０の軸方向）に向けて、ベーン２１が作られている
と、進角室Ｒ１および遅角室Ｒ２の両側からの圧力（周
方向からの圧力）に対して、ベーン強度を十分に確保で
きなくなってしまう。この為、周方向からの圧力に強く
なる様に、ベーン２１を作る材質の圧延方向が、放射状
に延在するように設けられるベーン２１の延在方向に向
く様にしている。

【００３０】例えば、ベーン２１を耐摩耗性に優れた金
属のロール材から連続して作る場合、一般的にロール材
の巻かれた方向（長手方向）がその材質の圧延方向とな
る。この場合、図４に示す形状のベーン２１を、図４の
（ａ）の如く、ベーンの延在方向に並べて複数個配列し
て作ることにより、周方向からの圧力に強いベーン２１
を作ることが可能である。

【００３１】次に、図４に示す（ａ）と（ｂ）との比較
を、図５に示す強度試験の結果より説明する。図５に示
す強度試験では、強度試験機５０によりベーン２１を挟
持した状態で、ベーン２１の端部を、挟持部材５１から
数ｍｍ程度出し、パンチ５２を横方向から移動させて、
ベーン２１の横方向（流体圧力に相当）から荷重を付与
し、（ａ）と（ｂ）の同じ条件の基で、繰り返し強度試
験を行い（繰り返し回数：１０回）、ベーン２１が破断
する荷重を測定した。

【００３２】その結果、（ａ）の場合には、ベーン２１
が破断する平均荷重が５．１６ｔとなり、（ｂ）の場合
には、平均荷重が３．９４ｔとなった結果が得られた。
従って、上記した結果より、図４に示す（ａ）の構成を
取れば、（ｂ）よりも強度的に強いベーン２１となり、
高寿命化を図ることができる。特に、カム変動トルクの
大きいエンジンにも適用できるものとなる。

【００３３】

【発明の効果】上記した発明によれば、ベーンの材質の
圧延方向が、ベーンの延在方向と成る様にしたので、例
えば、進角室または遅角室に供給される流体圧力による
ベーンの側面に圧力が付与されても、放射状に配設され
るベーンの材質の組織配列が延在方向と成り、周方向か
らの圧力に対して強度が向上する。これによって、ベー
ンの高寿命化が図れる。つまり、ベーンの強度を向上さ
せるために、ベーンの形状を変化させたり厚みを変えた
りすることは必要なく、しかも、従来に比べてコストア
ップすることなく、ベーンの強度を向上させる事が可能
となる。しかも、高重量化することなく、弁開閉時期制
御装置の信頼性を向上させることが可能となる。

【００３４】この場合、ロータまたは回転伝達部材にベ
ーン溝が形成され、ベーン溝にベーンが嵌って配設され
る構成を取れば、ベーンはベーン溝に嵌って配設された
状態で、ベーンの材質の圧延方向が、ベーンの延在方向
となっているので、簡単な構成により延在方向の強度が
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態における弁開閉時期制御
装置の正面図である。

【図２】 図１に示すＡ−Ａ断面図である。

【図３】 図２に示すＢ−Ｂから見た場合の矢視図であ
る。

【図４】 図２に示すベーンの圧延方向を示す平面図で
あり、（ａ）は圧延方向をベーンの延在径方向とした場
合、（ｂ）は圧延方向を軸方向とした場合を示す。

【図５】 図４に示す形状のベーン強度を測定する強度
試験の試験方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 弁開閉時期制御装置 １０ カムシャフト（吸排気制御装置） ２０・・・ロータ ２１・・・ベーン ３１・・・ハウジング ３１ｃ・・・凹部（流体室） ３１ｆ・・・取付孔 ３２・・・ギヤ（回転伝達部材） ６４・・・締結部材 ９０・・・チェーン Ｒ１・・・進角室（流体室） Ｒ２・・・遅角室（流体室）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの回転軸または前記エンジンの
   吸排気を制御する吸排気制御部材の一方と一体回転する
   回転伝達部材と、 該回転伝達部材内に前記回転伝達部材に対して相対回転
   可能に配設され、前記回転軸または前記吸排気制御部材
   の他方と一体回転するロータと、 該ロータと前記回転伝達部材との間に形成される流体室
   と、 該流体室を進角室と遅角室とに区画するように、前記ロ
   ータまたは前記回転伝達部材の一方に放射状に延在する
   ように設けられるベーンとを備えた弁開閉時期制御装置
   において、 前記ベーンの材質の圧延方向が、前記ベーンの延在方向
   と成ることを特徴とする弁開閉時期制御装置。
2. 【請求項２】 前記ロータまたは前記回転伝達部材にベ
   ーン溝が形成され、該ベーン溝に前記ベーンが嵌って配
   設されることを特徴とする請求項１に記載の弁開閉時期
   制御装置。