JP4076411B2 - Valve timing control device for internal combustion engine - Google Patents
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- F01L2001/34483—Phaser return springs
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁の開閉時期(バルブタイミング)を運転状態に応じて可変にするバルブタイミング制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から内燃機関のクランクシャフトとカムシャフトとの相対回動による位相差により吸気弁や排気弁のバルブタイミングを制御するベーンタイプのバルブタイミング制御装置が種々提供されており、その1つとして特開2000−161027号公報に記載されているものが知られている。
【0003】
概略を説明すると、このバルブタイミング制御装置は、機関のクランクシャフトによってタイミングスプロケットを介して回転力が伝達される筒状のハウジングと、該ハウジング内に回転摺動自在に設けられて、排気弁を開閉作動させるカムシャフトの端部にカムボルトによって軸方向から固定されたベーン部材と、前記ハウジングとベーン部材との間に形成された進角側油圧室及び遅角側油圧室と、該各油圧室に油圧を選択的に給排してベーン部材をハウジングに対して進角側あるいは遅角側に回転制御する油圧回路とを備え、前記ハウジングの外側には、トーションスプリングが巻回されている。
【0004】
このトーションスプリングは、一端部がハウジングの周壁に設けられた固定部に係止固定され、他端部がベーン部材に固定ボルトによって軸方向から固定されたブッシュの突出部の固定孔に係止固定されている。
【0005】
そして、機関停止時に、ベーン部材が基本位置、つまり排気側であれば最大進角側の位置から外れて停止した場合には、前記トーションスプリングの付勢力によってベーン部材をハウジングに対して最大進角側(基本位置)に回転させるようになっている。これによって、内燃機関のシリンダ内に残留ガスが増大して機関の再始動時に失火したり、機関が停止するのを防止することができる。
【0006】
【特許文献】
特開2000−161027号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のバルブタイミング制御装置にあっては、トーションスプリングは、付勢力を付与した状態と、付与しない状態とでは外径の大きさが異なっている。このため、トーションスプリングに付勢力を付与させない状態で組み付けるには、まず、一端部を前記固定部に係止固定した後に、他端部を固定孔に係止固定するが、この他端部を固定孔に固定する際には、トーションスプリングの中心がハウジングの中心位置から径方向にずれていることから、他端部を固定孔に係止固定するには該他端部を円周方向へ回転させて付勢力を与えた状態で固定孔に係止固定しなければならない。このため、かかるトーションスプリングの組付作業が煩雑になる。特に、前記付勢力によって、ベーン部材をカムシャフトにカムボルトによって固定する際に、固定部からトーションスプリングの一端部が脱落してしまうおそれがあり、組付作業性の悪化が余儀なくされている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来のバルブタイミング制御装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項1記載の発明は、機関のクランクシャフトによって回転駆動され、内方へ膨出した隔壁部を有する作動空間を備えたハウジングと、カムシャフトに固定され、外周側に突設するベーンを備えると共に、前記ハウジングの作動空間内に回転自在に収容されたベーン部材と、前記隔壁部と前記ベーンとの間に画成され、機関の運転状態に応じて選択的に油圧が給排される進角側油圧室及び遅角側油圧室と、カムボルトによって前記ベーン部材に固定される支持部材と、前記ベーン部材と支持部材との円周方向の位置決めを行う位置決め手段と、一端部が前記ハウジング側に設けられた係止部に固定されると共に、他端部が前記支持部材に設けられた係止部に固定され、円周方向へ付勢力が発生していない状態において、前記両端部の位置が円周方向においてほぼ同一位置となるように設定されたトーションスプリングと、を備え、
前記トーションスプリングの付勢力を前記ハウジングに対して前記ベーン部材に円周方向へ作用させた状態で前記支持部材が前記位置決め手段によって位置決めされるように構成したことを特徴としている。
【0009】
したがって、この発明によれば、トーションスプリングを組み付ける際に、まず付勢力が掛かっていない状態で両端部を各係止部にそれぞれ係止固定させる。この状態では、トーションスプリングの両端部と各係止部が円周方向においてほぼ同一位置に設定されているため、トーションスプリングは拡径状態になっており、その中心位置が回転体の中心と径方向に位置ずれしているが、この状態で例えば支持部材を円周方向に回転させることによって付勢力を付与すれば、トーションスプリングの偏心状態が自動的に修正されて回転体の中心と同心になる。
【0010】
このように、本発明では、トーションスプリングに付勢力を掛けない状態で各係止部にそれぞれ係止固定させて組み付けることができることから、かかる組付作業性が良好になる。
また、前記支持部材を円周方向に回転させた状態で位置決め手段によって位置決めされることによって、事後的にトーションスプリングに所定の付勢力を付与設定することになることから、該トーションスプリングの組付作業や構成部品の組付作業も極めて容易になり、それぞれの作業能率の向上が図れる。
【0011】
しかも、トーションスプリングの両端部を各係止部に係止固定した位置を基準位置として付勢力を付与するようになっているので、該付勢力の調整が容易になる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる内燃機関のバルブタイミング制御装置を排気弁側に適用した実施形態を図面に基づいて詳述する。
【0013】
図1は本発明の一実施形態を示し、機関の図外のクランクシャフトによりタイミングチェーンを介して回転駆動される回転体たるタイミングスプロケット1と、内部に作動空間を有するハウジング2と、該ハウジング2内に挿通され、外周に図外の排気弁を開作動させる複数のカムを有するカムシャフト3と、該カムシャフト3の一端部3aに軸方向からカムボルト4によって固定されて、前記ハウジング2の作動空間内に回動自在に収容されたベーン部材5と、前記ハウジング2の前端側に設けられて、前記ベーン部材5に固定される支持部材6と、前記ハウジング2の前端部と支持部材6の外側に巻回されて、前記クランクシャフトに対してカムシャフト3が進角する方向へ前記ベーン部材5を付勢する付勢手段であるトーションスプリング7とを備えている。
【0014】
前記ハウジング2は、図1〜図5に示すように、外周に前記タイミングスプロケット1に一体に形成されたほぼ筒状の周壁9及び該周壁9の後端側開口を閉塞する円盤状のリアープレート10とからなるハウジング本体8と、周壁9の前端側開口を封止する封止部材としてのフロントプレート11とから構成されており、前記ハウジング本体8とフロントプレート11とは、4つのボルト12によって軸方向から一体的に結合されている。
【0015】
前記周壁9は、内周面の円周方向のほぼ90°位置に内方へ膨出したほぼ扇状の隔壁部13が4つ形成されており、該各隔壁部13の円周方向の中央位置に前記各ボルト12が挿通するボルト挿通孔14がそれぞれ貫通形成されている。また、各隔壁部13の上端部には前記ベーン部材5のロータ19の外周面に摺接してシールするシール部材15が嵌着保持されている。
【0016】
前記リアープレート10は、外径が周壁9の外径とほぼ同一に設定され、中央部に前記カムボルト4が挿通されるボルト孔10aが貫通形成されていると共に、外周側の円周方向のほぼ90°位置に前記各ボルト12の先端部が螺着する4つの雌ねじ孔10bが形成されている。また、外周側には、後述するロック機構のロックピンが出没するスリーブ16を保持する保持孔10cが貫通形成されている。なお、このリアープレート10は、図2に示すように、ロケートピン50とロケート穴51によって周壁9に対する円周方向及び径方向の位置決めがなされている。
【0017】
前記フロントプレート11は、図2及び図6〜図7にも示すように、ほぼ円盤状に形成され、中央に前記支持部材6の後述する筒状部30が挿入される大径孔11aが貫通形成されていると共に、外周部に前記トーションスプリング7の軸方向の移動を規制するフランジ状の規制部17が形成されている。
【0018】
また、フロントプレート11の外周側の円周方向のほぼ90°位置に、前記ボルト12が挿通される4つの挿通孔11bが貫通形成されている。さらに、支持部材6側の外端面の円周方向には、トーションスプリング7の内周縁側を支持する円弧状の3つの突起部18が軸方向に突設されていると共に、該隣接する突起部18間には、トーションスプリング7の一端部7aを係止固定する係止部48が設けられている。
【0019】
この係止部48は、図2及び図6に示すように、円周方向に離間して配置された2つの係止突部48a、48bと、該係止突部48a、48bの間に形成された係止溝48cとから構成されている。
【0020】
前記各係止突部48a、48bは、フロントプレート11の径方向に沿ってブロック状に形成され、外径が前記円弧状の各突起部18の外径とほぼ同一に設定されていると共に、その高さも各突起部18とほぼ同一に設定されて、各突起部18と共にトーションスプリング7の内周縁を支持するようになっている。
【0021】
一方、前記係止溝48cは、トーションスプリング7の後述する一端部7aの湾曲形状に沿った湾曲形状に形成されている。すなわち、この係止溝48cは、その幅がトーションスプリング7の一端部7aの外径より僅かに大きく設定されていると共に、フロントプレート11の径方向の外端側から内端側に沿って比較的大きな曲率半径で湾曲状に折曲形成されており、長手方向の中心軸線Q1がフロントプレート11の中心に指向している。
【0022】
前記ベーン部材5は、図1、図2及び図5に示すように、前記カムシャフト3の一端部3aに軸方向から前記カムボルト4によって直接ボルト締めされたほぼ円筒状のロータ19と、該ロータ19の外周面に放射状に突設された4つのベーン20とから構成されている。
【0023】
前記ロータ19は、後端中央位置に有する円筒部19a内にカムシャフト3の一端部3aが嵌合されていると共に、軸方向の内部にカムボルト4が挿通するボルト挿通孔19bが貫通形成されている。また、前端中央位置には、後述の筒状部30が嵌合する円環状の凹溝19cが形成されている。
【0024】
一方、前記4つのベーン20は、前記ハウジング2の各隔壁部13との間に、それぞれ2つの進角側油圧室21と遅角側油圧室22とを画成している。また、前記各ベーン20は、径方向の先端部20aに形成されたシール溝内に前記周壁9の内周面に摺接して前記各油圧室21,22間をシールするシール部材23がそれぞれ装着されていると共に、1つの大径なベーン20aの内部軸方向に、後述するロック機構24の一部が設けられている。
【0025】
前記ロック機構24は、図1及び図2に示すように、前記1つのベーン20aに形成された摺動用孔25と、該摺動用孔25に対応した前記リアープレート10の支持穴10cに保持された有底碗状のスリーブ26と、前記摺動用孔25の内部に摺動自在に保持されて、先端部27aが前記スリーブ26内のロック穴26aに係脱自在に設けられたロックピン27と、該ロックピン27の内部に挿通された軸状のリテーナ28と、該リテーナ28の後端フランジと前記ロックピン27の内底面との間に弾装されて、該ロックピン27をロック穴26a方向へ付勢するコイルスプリング29とから主として構成されている。また、前記ロックピン27は、スリーブ26のロック穴26aの底部側に形成された受圧室に後述する第1油圧通路42の一つの第1油孔42cを介して機関始動後に供給される油圧によって摺動用孔25内に後退動するようになっており、ロック穴26aには、ベーン部材5の最進角側への回転位置で係入ロックするように設定されている。
【0026】
前記支持部材6は、図1及び図9〜図11にも示すように、前記フロントプレート11とほぼ同径のほぼ円盤状に形成されて、該フロントプレート11に対向して同軸上に配置され、中央に前記大径孔11aに嵌入する有底円筒状の筒状部30が軸方向へ一体に突設されていると共に、外周部に前記トーションスプリング7の軸方向の移動を規制するフランジ状の規制部31が形成されている。また、該規制部31の基部付近には、前記各ボルト12と該ボルト12を回転させるドライバーなどの工具も挿通可能な比較的大径なボルト挿通孔である4つの作業用孔32が貫通形成されている。
【0027】
さらに、支持部材6のフロントプレート11側の内端面円周方向には、前記トーションスプリング7の内周縁側を支持する円弧状の3つの突起部33が軸方向に突設されていると共に、前記隣接する作業用孔32間には、トーションスプリング7の他端部7bを係止固定する係止部49が設けられている。
【0028】
この係止部49は、図9にも示すように、円周方向に離間して配置された2つの係止突部49a、49bと、該係止突部49a、49bの間に形成された係止溝49cとから構成されている。
【0029】
前記各係止突部49a、49bは、フロントプレート11の径方向に沿ってブロック状に形成され、各外端面が前記円弧状の各突起部33の外周面とほぼ同一の円弧線上に設定されていると共に、その高さも各突起部33とほぼ同一に設定されて、各突起部33と共にトーションスプリング7の内周縁側を支持するようになっている。
【0030】
一方、前記係止溝49cは、トーションスプリング7の後述する他端部7bの湾曲形状に沿った湾曲形状に形成されている。すなわち、この係止溝49cは、その幅がトーションスプリング7の他端部7bの外径よりも僅かに大きく設定されていると共に、前記フロントプレート11側の係止溝48cと対称形状に形成されて、フロントプレート11の径方向の外端側から内端側に沿って比較的大きな曲率半径で湾曲状に折曲形成されており、長手方向の中心軸線Q2が支持部材6の中心に指向している。また、この係止溝49cは、トーションスプリング7に付勢力が作用しない状態では、前記フロントプレートの前記係止溝48cに対向配置されている。
【0031】
また、前記筒状部30は、図1及び図2に示すように、その外径が前記大径孔11aの内径よりも若干小さく設定されていると共に、底部の中央には前記カムボルト4が挿通するボルト孔30aが貫通形成されている。また、底部側の先端部30bの外周面には、円環状の嵌着溝34が形成され、この嵌着溝34には、先端部30bが大径孔11aからハウジング2内に臨んだ状態において係止リング35が嵌着されて、筒状部30の抜け出しが規制されるようになっており、これによって支持部材6とフロントプレート11及びトーションスプリング7を互いに仮止め状態に結合してユニット体を構成するようになっている。
【0032】
前記トーションスプリング7は、図1及び図2に示すように、3重に巻回された本体がフロントプレート11や支持部材6の各突起部18,33などの外径よりも大きく形成されていると共に、横断面形状が円形状に形成されている。また、前記両端部7a、7bは、互いに内方へ比較的大きな曲率半径で湾曲状に形成されて、各先端部が本体の中心を指向していると共に、回転方向の付勢力が掛からない状態では、図17に示すように、前記両係止溝48c、49cに対応して互いに円周方向の同一位置に配置されている。
【0033】
さらに、前記支持部材6の筒状部30と前記ベーン部材5のロータ19との間には、支持部材6の円周方向の所定位置でロータ19と結合させる位置決め手段36が設けられている。
【0034】
この位置決め手段36は、図1、図12及び図13にも示すように、ロータ19の前端部の周方向の所定位置に軸方向に穿設されたピン保持孔37と、該ピン保持孔37の内部に摺動自在に保持された位置決め部材である位置決めピン38と、前記筒状部30の先端部30bの底壁外面の円周方向の所定位置に軸方向に穿設された位置決め穴39と、前記位置決めピン38を位置決め穴39方向へ押出付勢するばね部材であるコイルスプリング40とから構成されている。
【0035】
前記ピン保持孔37と位置決め穴39とは、径方向の同一位置に形成されているが、円周方向の位置は後述するように支持部材6を回転させて前記トーションスプリング7に所定の捩り付勢力を付与した時点で合致するようになっている。
【0036】
また、前記各進角側油圧室21と遅角側油圧室22には、液圧回路である油圧回路41から油圧が選択的に給排されるようになっている。この油圧回路41は、図1に示すように、進角側油圧室21に対して油圧を給排する第1油圧通路42と、遅角側油圧室22に対して油圧を給排する第2油圧通路43との2系統の油圧通路を有し、この両油圧通路42,43には、供給通路47aとドレン通路44とが夫々通路切替用の電磁切替弁45を介して接続されている。前記供給通路47aには、オイルパン46内の油を圧送するオイルポンプ47が設けられていると共に、供給通路47aの上流端とドレン通路44の下流端がオイルパン46に連通している。
【0037】
前記第1油圧通路42は、図1に示すように、シリンダヘッド内からカム軸受の内周のグルーブ溝42aと、カムシャフト3の内部一側部に形成された軸方向孔42b及び径方向孔とを有し、またロータ19の内部に放射状に形成されて、進角側油圧室21と前記径方向孔とを連通する4つの第1油孔42cを有している。
【0038】
一方、第2油圧通路43は、同じくシリンダヘッド内からカム軸受の内周のグルーブ溝43aを通って、カムシャフト3の内部側部の軸方向孔43b及び径方向孔とを有し、ロータ19の内部に放射状に形成されて、前記各遅角側油圧室22と径方向孔と連通する4つの第2油孔43cとを有している。
【0039】
前記電磁切替弁45は、4ポート2位置型であって、内部の弁体が各油圧通路42,43と供給通路47a及びドレン通路44とを相対的に切り替え制御するようになっていると共に、マイクロコンピュータを内蔵した図外のコントローラ(ECU)からの制御信号によって切り替え作動されるようになっている。コントローラは、図外の機関回転数を検出するクランク角センサからの機関回転数信号や吸入空気量を検出するエアフローメータからの負荷信号及び水温センサからの機関水温信号によって現在の運転状態を検出すると共に、クランク角及びカム角センサからの信号によってタイミングスプロケット1とカムシャフト3との相対回動位置を検出している。
【0040】
以下、本装置の作動について簡単に説明すれば、機関の始動及び始動後の所定の低回転低負荷域では、コントローラから制御信号が出力された電磁切替弁45が供給通路47aと第1油圧通路42を連通させると共に、ドレン通路44と第2油圧通路43とを連通させる。このため、図5に示すように、遅角側油圧室22には、油圧が供給されず低圧状態を維持している一方、進角側油圧室21には、オイルポンプ47から圧送された油圧が第1油圧通路42から第2油孔42cを通って供給されるが、今だ十分に油圧が上昇していないため、ロックピン27はコイルスプリング29のばね力でロック穴26a内に係入された状態を維持し、ベーン部材5は、図5に示す位置に保持されて、タイミングスプロケット1とカムシャフト3の所定の進角側の回動位置での確実な結合状態が維持される。
【0041】
このため、排気弁のバルブタイミングを始動性に好適な所定の進角制御が維持されることにより機関のクランキングが速やかに立上って始動性が良好になると共に、カムシャフト3に作用する正負のトルク変動によるベーン部材5のばたつきの発生を抑制できる。
【0042】
その後、機関が高回転域に移行すると、コントローラからの制御信号によって電磁切替弁45が作動して、供給通路47aと第2油圧通路43を連通させる一方、ドレン通路44と第1油圧通路42を連通させる。したがって、進角側油圧室21内の油圧が第1油圧通路42を通ってドレン通路44からオイルパン46内に戻されて進角側油圧室21内が低圧になる。一方、遅角側油圧室22内に油圧が第2油孔43cを経由して供給されて高圧になると共に、この油圧が受圧室からロックピン27の先端部27aに作用してコイルスプリング29のばね力に抗して後退動させるため、該先端部27aがロック穴26aから抜け出す。このため、ベーン部材5は、進角側油圧室21方向、つまり遅角側方向へのみの相対回動が許容されて、遅角側油圧室22内の油圧の上昇に伴い、隔壁部13の進角側油圧室21側の他側面に当接するまで最大に回動して最遅角側位置に保持される。
【0043】
したがって、タイミングギア1とカムシャフト3とは、最遅角側へ相対回動制御されて排気弁の開閉時期を最遅角側へ制御する。これによって、バルブオーバーラップが大きくなって出力の向上が図れる。
【0044】
また、各油圧室21,22には、機関の運転状態に応じて油圧を適宜給排することによりカムシャフト3を所望の中間位置に連続的に保持することも可能である。
【0045】
次に、本装置の前記各構成部品の組立工程を図14〜図16に基づいて説明する。すなわち、まず、図14A、Bに示すように、支持部材6とフロントプレート11との間にトーションスプリング7を配置して、同一位置にある各端部7a、7bをそれぞれの係止溝48c、49cに、径方向からではなく図6及び図9の正面手前から前方、つまり平面方向に押し込んで係入させて固定する。また、支持部材6の筒状部30をフロントプレート11の大径孔11a内に軸方向から嵌入し、この状態で筒状部30の先端部30aの嵌着溝34に係止リング35を嵌着させる。これによって、係止リング35の外周部が大径孔11aの孔縁に当たって抜け止めされることから、支持部材6とフロントプレート11及びトーションスプリング7が仮止め状態に結合されてユニット体として構成される(第1工程)。
【0046】
次に、図15A、Bに示すように、予めハウジング本体8の内部に、ベーン20aにロック機構26のロックピン27等が収容配置されたベーン部材5を収容しておき、このハウジング本体8の周壁9の前端部にフロントプレート11を当接配置する、つまり前記ユニット体の筒状部30をロータ19の凹溝19c内に嵌合する。次に、支持部材6の各作業用孔32から各ボルト12を内部に挿通しつつ各ボルト挿通孔11b、14にも挿通して各ボルト12の先端部をリアープレート10の雌ねじ孔10bに螺合させ、所定のドライバー工具によって各ボルト12を締めつける。これによって、図3及び図4に示すように、前記ユニット体がハウジング本体8に取り付けられて、さらにハウジング1を含むユニット体とすることができる。この時点での位置決め手段36の位置決めピン38と位置決め穴39は、図12に示すように合致せずに円周方向にずれた位置にある(第2工程)。なお、この組付完了時には、前記筒状部30の先端部30bとフロントプレート11の大径孔11aの孔縁とは非接触状態になっている。
【0047】
その後、支持部材6を、図16に示すように、トーションスプリング7の付勢力(初期荷重の発生)に抗して図中反時計方向(矢印方向)へ回転させ、所定の回転位置に達してピン保持孔37と位置決め穴39が合致すると、図1、図4及び図13に示すように、位置決めピン38がコイルスプリング40のばね力によって前方へ突出して位置決め穴39内に係入する。つまり、支持部材6を回転させてフロントプレート11に回転方向の所定位置で位置決めされることにより、トーションスプリング7に、図6、図9及び図18に示すように所定の捩り付勢力を付与することになる(第3工程)。
【0048】
次に、かかるトーションスプリング7に付勢力が設定された状態で、カムボルト4を筒状部30やロータ19のボルト挿通孔30a、19bを挿通させて先端部をカムシャフト3のボルト孔3bに螺合しつつ所定トルクで締めつければ、図1に示すように、該カムシャフト3にハウジング1を含む前記ユニット体を取り付けることができる(第4工程)。
【0049】
以上のように、この実施形態によれば、トーションスプリング7の組み付け時において、トーションスプリング7の両端部7a、7bと各係止溝48c、49cが円周方向においてほぼ同一位置に設定されているため、トーションスプリング7は拡径状態になっており、その中心位置が回転体の中心と径方向に位置ずれしているが、この状態から支持部材6を回転させることによって付勢力を付与すると、トーションスプリング7の偏心状態が自動的に修正されてハウジング1の中心と同心になる。
【0050】
このように、トーションスプリング7に付勢力が掛かっていない状態で両端部7a、7bを各係止溝48c、49cにそれぞれ係止固定させ組み付けることができることから、かかる組付作業性が良好になる。
【0051】
しかも、トーションスプリング7の両端部7a、7bを各係止溝48c、49cに係止固定した位置を基準位置として付勢力を付与するようになっているので、該付勢力の調整が容易になる。
【0052】
また、支持部材6とフロントプレート11とを組み付ける際には、筒状部30をフロントプレート11の大径孔11aからハウジング本体8内へ臨ませた状態で、前記筒状部30の嵌着溝34に係止リング35を嵌着することによって、これら支持部材6とフロントプレート11及びトーションスプリング7とを予めユニット化したことから、ベーン部材5をカムシャフト3に固定する前に、支持部材6がフロントプレート11から脱落することなく互いに連係されていると共に、トーションスプリング7も該両者6,11の間からの脱落を防止することができる。したがって、トーションスプリング7などの組み付け作業性がさらに良好になる。
【0053】
特に、前述のように、前記ユニット体をハウジング本体8に各ボルト12によって組み付けた後に、支持部材6をトーションスプリング7の付勢力に抗して回転させて位置決め手段36によって円周方向の位置決めがなされることによって、事後的にトーションスプリング7に所定の付勢力を付与設定することになることから、従来のように、付勢力を掛けながら組み付ける必要が全くなくなるので、該トーションスプリング7の組付作業や各構成部品の組付作業も極めて容易になり、それぞれの作業能率の向上が図れる。
【0054】
また、トーションスプリング7は、付勢力が設定された際に軸方向へ傾くとこの傾きを支持部材6とフロントプレート11の各規制部17,31によって規制することかできると共に、各突起部18,33によって径方向の自由な移動も規制できるため、組み付け時及び付勢力付与時における脱落を効果的に防止できる。
【0055】
また、位置決め手段36のばね部材をコイルスプリング40によって構成したことから、位置決めピン38のストローク量を十分に確保することができ、位置決め穴39からの不用意な抜け出しを防止できる。
【0056】
本発明は前記実施形態の構成に限定されるものではなく、排気弁側ばかりか吸気弁側に適用することも可能である。また、位相変更機構は、油圧を用いて位相を変更するものに限らず、電動モータや電磁制動力を用いて位相を変更するものであってもよい。
【0057】
前記実施形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下に記載する。
(イ) 前記位相変更機構は、
前記回転体に固定されて、前後の開口端が閉塞されたハウジングと、
前記カムシャフトに固定されて、前記ハウジング内を所定範囲で正逆回動可能に設けられたベーン部材と、
該ベーン部材とハウジングとの間に画成された進角側油圧室と遅角側油圧室とに選択的に油圧を給排する液圧回路とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
(ロ) ハウジングとカムシャフトとの間に、前記トーションスプリングの両端部を円周方向の離間する方向へ移動させて付勢力を付与した状態において、前記両端部の円周方向の位置決めを行う位置決め手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【0058】
この発明によれば、トーションスプリングの両端部を予め係止固定した後に、付勢力をを付与して位置決め手段により位置決め固定するため、この時点でトーションスプリングの偏心状態を修正することができる。
(ハ) 前記カムシャフトを排気弁を開閉作動させる排気側カムシャフトとしたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
(ニ) 機関停止時において前記トーションスプリングの付勢力による前記ハウジングとベーン部材との回転位相を、最進角側と最遅角側の間の中間位相となるように設定したことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【0059】
機関停止後は、トーションスプリングによって常に最進角あるいは最遅角側ではなく中間位相としたことから良好な機関の始動性を確保することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態のバルブタイミング制御装置に要部断面図である。
【図2】同バルブタイミング制御装置の分解斜視図である。
【図3】同バルブタイミング制御装置のユニット体を示す斜視図である。
【図4】同バルブタイミング制御装置のユニット体を示す縦断面図である。
【図5】図4のB矢視図である。
【図6】本実施形態に供されるフロントプレートの正面図である。
【図7】図6のC−C線断面図である。
【図8】同フロントプレートの背面図である。
【図9】本実施形態に供される支持部材の正面図である。
【図10】図9のD−D線断面図である。
【図11】同支持部材の背面図である。
【図12】本実施形態に供される位置決め手段の要部拡大断面図である。
【図13】同位置決め手段の作用説明図である。
【図14】Aはバルブタイミング制御装置の組立時における第1工程を示す支持部材側からみた説明図、Bは同第1工程を示す側部からみた説明図である。
【図15】Aは組立時における第2工程を示す支持部材側からみた説明図、Bは同第2工程を示す側部からみた説明図である。
【図16】組立時における第3工程を示す支持部材側からみた説明図である。
【図17】付勢力が掛けられない状態のトーションスプリングを示す正面図である。
【図18】付勢力が掛けられた状態のトーションスプリングを示す正面図である。
【符号の説明】
1…タイミングスプロケット(回転体)
2…ハウジング
3…カムシャフト
5…ベーン部材
6…支持部材
7…トーションスプリング
7a・7b…両端部
8…ハウジング本体
9…周壁
10…リアープレート
11…フロントプレート
36…位置決め手段
48・49…係止部
48a・48b…係止突起
49a・48b…係止突起
48c・49c…係止溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve timing control device that makes opening / closing timing (valve timing) of an intake valve and an exhaust valve of an internal combustion engine variable in accordance with an operating state.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Various vane type valve timing control devices that control valve timing of intake valves and exhaust valves based on a phase difference caused by relative rotation between a crankshaft and a camshaft of an internal combustion engine have been provided. What is described in 2000-161027 is known.
[0003]
Briefly, this valve timing control device is provided with a cylindrical housing to which a rotational force is transmitted via a timing sprocket by a crankshaft of an engine, and an exhaust valve provided in the housing so as to be rotatable and slidable. A vane member fixed to the end of the camshaft to be opened and closed by a cam bolt from the axial direction, an advance hydraulic chamber and a retard hydraulic chamber formed between the housing and the vane member, and each hydraulic chamber And a hydraulic circuit for selectively supplying and discharging hydraulic pressure to control the rotation of the vane member to the advance side or the retard side with respect to the housing. A torsion spring is wound around the outside of the housing.
[0004]
This torsion spring has one end locked and fixed to a fixed portion provided on the peripheral wall of the housing, and the other end locked and fixed to the fixing hole of the protruding portion of the bush fixed to the vane member from the axial direction by a fixing bolt. Has been.
[0005]
When the vane member stops at the basic position, that is, on the exhaust side, when the engine stops, the vane member is moved away from the maximum advance angle side position and stopped by the urging force of the torsion spring. It is designed to rotate to the side (basic position). As a result, it is possible to prevent the residual gas from increasing in the cylinder of the internal combustion engine and misfire or restarting the engine.
[0006]
[Patent Literature]
JP 2000-161027 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional valve timing control device, the torsion spring has different outer diameters in the state where the urging force is applied and in the state where the urging force is not applied. For this reason, in order to assemble the torsion spring without applying a biasing force, first, one end portion is locked and fixed to the fixing portion, and then the other end portion is locked and fixed to the fixing hole. When fixing to the fixing hole, the center of the torsion spring is displaced from the center position of the housing in the radial direction. Therefore, to lock the other end to the fixing hole, fix the other end in the circumferential direction. It must be locked and fixed in the fixing hole in a state where it is rotated and applied with an urging force. For this reason, the assembly | attachment operation | work of this torsion spring becomes complicated. In particular, when the vane member is fixed to the camshaft by the cam bolt due to the biasing force, one end portion of the torsion spring may fall off from the fixing portion, and the assembling workability is inevitably deteriorated.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been devised in view of the technical problem of the conventional valve timing control device.A housing having a working space having a partition wall portion that is rotationally driven by an engine crankshaft and bulges inwardlyWhen,The vane is fixed to the camshaft and includes a vane projecting on the outer peripheral side. The vane member is rotatably accommodated in the working space of the housing, and is defined between the partition wall and the vane. Advance angle side hydraulic chamber and retard angle side hydraulic chamber in which hydraulic pressure is selectively supplied and discharged according to the operating state, a support member fixed to the vane member by a cam bolt, and a circumference of the vane member and the support member Positioning means for positioning in the direction;One end is the abovehousingLocking part provided on the sideHardAnd the other end isProvided on the support memberFixed to the locking part,A torsion spring set so that the positions of the both end portions are substantially the same position in the circumferential direction in a state where no urging force is generated in the circumferential direction;
The support member is configured to be positioned by the positioning means in a state where the biasing force of the torsion spring is applied to the vane member in the circumferential direction with respect to the housing.It is characterized by that.
[0009]
Therefore, according to the present invention, when the torsion spring is assembled, first, both end portions are locked and fixed to the respective locking portions in a state where no urging force is applied. In this state, since both ends of the torsion spring and the respective locking portions are set at substantially the same position in the circumferential direction, the torsion spring is in a diameter-expanded state, and the center position thereof is the diameter and the center of the rotating body. In this state, for example,Support memberIf an urging force is applied by rotating the shaft in the circumferential direction, the eccentric state of the torsion spring is automatically corrected to be concentric with the center of the rotating body.
[0010]
As described above, in the present invention, since it is possible to engage and fix each of the engaging portions without applying a biasing force to the torsion spring, the assembling workability is improved.
Further, since the support member is positioned by the positioning means while being rotated in the circumferential direction, a predetermined urging force is applied and set to the torsion spring later. The work and the assembly work of the component parts become extremely easy, and the work efficiency can be improved.
[0011]
In addition, since the biasing force is applied with the position where both ends of the torsion spring are locked and fixed to the locking portions as the reference position, the biasing force can be easily adjusted.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which a valve timing control device for an internal combustion engine according to the present invention is applied to an exhaust valve side will be described in detail with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which a timing sprocket 1 as a rotating body that is rotationally driven via a timing chain by a crankshaft (not shown) of an engine, a
[0014]
As shown in FIGS. 1 to 5, the
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
As shown in FIGS. 2 and 6 to 7, the
[0018]
In addition, four
[0019]
As shown in FIGS. 2 and 6, the locking
[0020]
Each of the locking
[0021]
On the other hand, the locking
[0022]
As shown in FIGS. 1, 2 and 5, the
[0023]
The
[0024]
On the other hand, the four
[0025]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0026]
As shown in FIGS. 1 and 9 to 11, the
[0027]
Furthermore, in the circumferential direction of the inner end face of the
[0028]
As shown in FIG. 9, the locking
[0029]
The locking
[0030]
On the other hand, the locking
[0031]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0032]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0033]
Further, positioning means 36 is provided between the
[0034]
As shown in FIGS. 1, 12, and 13, the positioning means 36 includes a
[0035]
The
[0036]
In addition, hydraulic pressure is selectively supplied to and discharged from each of the advance side
[0037]
As shown in FIG. 1, the first
[0038]
On the other hand, the second hydraulic passage 43 also has an
[0039]
The
[0040]
Hereinafter, the operation of the present apparatus will be briefly described. In the predetermined low-rotation and low-load range after engine startup, the
[0041]
For this reason, by maintaining a predetermined advance angle control suitable for the startability of the valve timing of the exhaust valve, the cranking of the engine quickly rises and the startability becomes good and acts on the
[0042]
Thereafter, when the engine shifts to a high rotation range, the
[0043]
Accordingly, the
[0044]
The
[0045]
Next, the assembly process of each component of the apparatus will be described with reference to FIGS. That is, first, as shown in FIGS. 14A and 14B, the
[0046]
Next, as shown in FIGS. 15A and 15B, the
[0047]
Thereafter, as shown in FIG. 16, the
[0048]
Next, with the urging force set on the
[0049]
As described above, according to this embodiment, when the
[0050]
As described above, both
[0051]
Moreover, since the biasing force is applied with the positions where the both
[0052]
Further, when the
[0053]
In particular, as described above, after the unit body is assembled to the
[0054]
Further, when the
[0055]
Further, since the spring member of the positioning means 36 is configured by the
[0056]
The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, but can be applied not only to the exhaust valve side but also to the intake valve side. Further, the phase changing mechanism is not limited to the one that changes the phase using hydraulic pressure, but may be one that changes the phase using an electric motor or an electromagnetic braking force.
[0057]
Technical ideas other than the claims that can be grasped from the embodiment will be described below.
(A) The phase changing mechanism is
A housing fixed to the rotating body and closed at the front and rear open ends;
A vane member fixed to the camshaft and provided so as to be able to rotate forward and backward within a predetermined range within the housing;
2. A hydraulic circuit that selectively supplies and discharges hydraulic pressure to and from an advance hydraulic chamber and a retard hydraulic chamber defined between the vane member and the housing. A valve timing control device for an internal combustion engine as described.
(B) Positioning for positioning the both ends in the circumferential direction between the housing and the camshaft in a state where both ends of the torsion spring are moved away from each other in the circumferential direction and a biasing force is applied. 2. A valve timing control apparatus for an internal combustion engine according to
[0058]
According to the present invention, since both ends of the torsion spring are locked and fixed in advance, the biasing force is applied and the positioning means is positioned and fixed, so that the eccentric state of the torsion spring can be corrected at this time.
(C) The valve timing control device for an internal combustion engine according to
(D) When the engine is stopped, the rotational phase between the housing and the vane member by the urging force of the torsion spring is set to be an intermediate phase between the most advanced angle side and the most retarded angle side. The valve timing control device for an internal combustion engine according to
[0059]
After the engine is stopped, the torsion spring always sets the intermediate phase rather than the most advanced angle or the most retarded angle side, so that it is possible to ensure good engine startability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a valve timing control apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the valve timing control device.
FIG. 3 is a perspective view showing a unit body of the valve timing control device.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a unit body of the valve timing control device.
FIG. 5 is a view taken in the direction of arrow B in FIG.
FIG. 6 is a front view of a front plate used in the present embodiment.
7 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.
FIG. 8 is a rear view of the front plate.
FIG. 9 is a front view of a support member used in the present embodiment.
10 is a cross-sectional view taken along line DD of FIG.
FIG. 11 is a rear view of the support member.
FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a positioning unit provided for the present embodiment.
FIG. 13 is an operation explanatory view of the positioning means.
14A is an explanatory diagram viewed from the support member side showing a first step during assembly of the valve timing control device, and B is an explanatory diagram viewed from a side portion showing the first step.
FIG. 15A is an explanatory view seen from the support member side showing the second step during assembly, and B is an explanatory view seen from the side showing the second step.
FIG. 16 is an explanatory diagram viewed from the support member side showing a third step during assembly.
FIG. 17 is a front view showing the torsion spring in a state where no urging force is applied.
FIG. 18 is a front view showing the torsion spring in a state where an urging force is applied.
[Explanation of symbols]
1. Timing sprocket (rotating body)
2 ... Housing
3 ... Camshaft
5 ... Vane material
6. Support member
7 ... Torsion spring
7a, 7b ... both ends
8 ... Housing body
9 ... Surrounding wall
10 ... Rear plate
11 ... Front plate
36 ... Positioning means
48/49 ... Locking part
48a, 48b ... Locking protrusion
49a, 48b ... Locking protrusion
48c / 49c ... Locking groove
Claims (6)
カムシャフトに固定され、外周側に突設するベーンを備えると共に、前記ハウジングの作動空間内に回転自在に収容されたベーン部材と、
前記隔壁部と前記ベーンとの間に画成され、機関の運転状態に応じて選択的に油圧が給排される進角側油圧室及び遅角側油圧室と、
カムボルトによって前記ベーン部材に固定される支持部材と、
前記ベーン部材と支持部材との円周方向の位置決めを行う位置決め手段と、
一端部が前記ハウジング側に設けられた係止部に固定されると共に、他端部が前記支持部材に設けられた係止部に固定され、円周方向へ付勢力が発生していない状態において、前記両端部の位置が円周方向においてほぼ同一位置となるように設定されたトーションスプリングと、を備え、
前記トーションスプリングの付勢力を前記ハウジングに対して前記ベーン部材に円周方向へ作用させた状態で前記支持部材が前記位置決め手段によって位置決めされるように構成したことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。A housing provided with a working space having a partition wall that is rotated by an engine crankshaft and bulges inward;
A vane member fixed to the camshaft and provided with a vane protruding from the outer peripheral side, and a vane member rotatably accommodated in the working space of the housing;
An advance side hydraulic chamber and a retard side hydraulic chamber that are defined between the partition wall and the vane and in which hydraulic pressure is selectively supplied and discharged according to the operating state of the engine;
A support member fixed to the vane member by a cam bolt;
Positioning means for positioning the vane member and the support member in the circumferential direction;
In a state where one end is fixed to a locking portion provided on the housing side and the other end is fixed to a locking portion provided on the support member, and no biasing force is generated in the circumferential direction. A torsion spring set so that the positions of the both end portions are substantially the same position in the circumferential direction,
The valve timing of the internal combustion engine, wherein the support member is positioned by the positioning means in a state where the biasing force of the torsion spring is applied to the vane member in the circumferential direction with respect to the housing. Control device.
前記支持部材に筒状部を設けると共に、該筒状部を前記ベーン部材に設けられた凹溝に嵌合させたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。The valve timing control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
A valve timing control device for an internal combustion engine, wherein a cylindrical portion is provided on the support member, and the cylindrical portion is fitted in a concave groove provided in the vane member.
前記トーションスプリングの両端部を、径方向に指向させたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
A valve timing control device for an internal combustion engine, characterized in that both end portions of the torsion spring are oriented in the radial direction.
前記トーションスプリングの両端部を、内方に指向させたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。The valve timing control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3,
2. A valve timing control apparatus for an internal combustion engine, wherein both end portions of the torsion spring are directed inward.
機関運転状態に応じて前記クランクシャフトとカムシャフトとの回転位相を変更する位相変更機構と、
該位相変更機構における前記カムシャフト側の部材に固定される支持部材と、
前記位相変更機構における前記カムシャフト側の部材と前記支持部材との円周方向の位置決めを行う位置決め手段と、
一端部が前記回転体側の部材に設けられた係止部に係止固定されると共に、他端部が前記支持部材に設けられた係止部に係止固定され、円周方向へ付勢力が発生していない状態において、前記両端部の位置が円周方向においてほぼ同一位置となるように設定されたトーションスプリングと、
を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置の組立方法であって、
前記トーションスプリングの両端部を、それぞれ前記係止部に係止固定する工程と、
前記支持部材を回転させて前記位相変更機構における前記回転体側の部材との間に付勢力を前記トーションスプリングによって付与した状態で前記位置決め手段により円周方向へ位置決めする工程と、
前記支持部材を位相変更機構における前記カムシャフト側の部材に固定する工程と、
からなることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置の組立方法。A rotating body that is rotationally driven by the crankshaft of the engine;
A phase change mechanism that changes the rotational phase of the crankshaft and the camshaft in accordance with the engine operating state;
A support member fixed to the camshaft side member in the phase change mechanism;
Positioning means for positioning the camshaft side member and the support member in the phase change mechanism in the circumferential direction;
One end portion is locked and fixed to a locking portion provided on a member of said rotating body side, is locked and fixed to the locking portion the other end portion is provided on the support member, with the circumferential direction force In a state where no occurrence occurs, the torsion spring set so that the positions of the both end portions are substantially the same position in the circumferential direction,
An assembly method of a valve timing control device for an internal combustion engine comprising:
A step of locking and fixing both end portions of the torsion spring to the locking portion;
A step of positioning the circumferential direction by the positioning means urging force while imparted by the torsion spring between the rotary member side members in the phase changing mechanism rotates said support member,
Fixing the support member to the camshaft side member in the phase change mechanism;
An assembly method of a valve timing control device for an internal combustion engine, comprising:
前記支持部材に設けられた筒状部を、前記トーションスプリングの両端部をそれぞれ前記係止部に係止固定させた後に、前記位相変更機構における前記カムシャフト側の部材に設けられた凹溝に嵌合させ、前記支持部材が前記凹溝に嵌合した状態で前記支持部材を回転させることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置の組立方法。In the assembly method of the valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 5,
After the cylindrical portion provided in the support member is locked and fixed at both ends of the torsion spring to the locking portion, the cylindrical portion is formed in a groove provided in the camshaft side member in the phase change mechanism. An assembly method of a valve timing control device for an internal combustion engine, wherein the support member is rotated in a state of being fitted and the support member is fitted in the concave groove.
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