JP4327047B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジン等の内燃機関（以下、エンジンと称する）の吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを制御するバルブタイミング調整装置に関するものである。

従来のバルブタイミング調整装置は、カムシャフトの軸受け部を有するハウジング、内側に複数の突起状のシューを有し該シュー間で油圧室を形成するケース、および前記油圧室を塞ぐカバーの３者を一体に固定しクランクシャフトと一体回転する第１回転体と、前記油圧室をそれぞれ進角油圧室と遅角油圧室とに分ける複数のベーンを有し前記第１回転体内で所定角度だけ回動可能で吸気または排気のカムシャフトと一体固定された第２回転体とで構成されている。前記油圧室には、エンジン摺動部分へ油を供給するオイルポンプの油圧が給排され、この油圧により第１回転体に対する第２回転体の相対位置が制御されるように構成されている。

この種のバルブタイミング調整装置は、第２回転体への付勢手段としては圧縮ばねやねじりばねが多く用いられている。圧縮ばねの場合は、例えば、特許文献１に示されるように、（１）第１回転体のシューや第２回転体のベーンにホルダを挿入し、そのホルダに形成した穴に圧縮ばねを設置する。（２）第１回転体のシューや第２回転体のベーンに溝を形成して該溝に圧縮ばねを設置する。この溝は組立性を考慮して通常カバー側に設けられている。

特開２００４−１５０２７８号公報

従来のバルブタイミング調整装置は上記のように構成されているので、上記（１）の構成によっては、ホルダとカバーの間にもオイルが流入するため、カバーのオイル受圧面積は、通常の進角（遅角）油圧室の面積の他にホルダの面積も加わる。このオイル受圧面積拡大によって、カバーが反って、カバー／ケース間に隙間が生ずると、オイル漏れの原因となるという課題があった。

上記（２）の構成によっては、圧縮ばねを設置する溝が組立性を考慮して通常カバー側に設けられているため、上記（１）の構成の場合と同様にカバーが油圧を受けて反り、カバー／ケース間に隙間が生じると、オイル漏れの原因となるという課題があった。また、上記（２）の圧縮ばねを使用した場合、伸縮時にばね両端の座を平行に保持できず過度なたわみが生じばね機能を損なうことがあるという課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、カバーのたわみに起因する油漏れを防止し、動作の円滑なバルブタイミング調整装置を得ることを目的とする。

この発明に係るバルブタイミング調整装置は、カムシャフトの軸受け部を有するハウジング、内側に複数の突起状のシューを有し該シュー間で油圧室を形成するケース、油圧室を塞ぐカバーをそれぞれ一体に固定しクランクシャフトと一体回転する第１回転体と、油圧室をそれぞれ進角油圧室と遅角油圧室とに分ける複数のベーンを有し第１回転体内で所定角度だけ相対回動可能で吸気または排気のカムシャフトと一体固定された第２回転体とを備え、第１回転体と第２回転体との相対位置を調整する付勢手段の一端を、シューのハウジング対向面に設けたハウジング側のみに開口した溝に収納し、他端を第２回転体のベーンに設けた溝または穴に収納し、ハウジングは、カバーに比べて厚みと強度が十分であるものである。

この発明によれば、第１回転体と第２回転体との相対位置を調整する付勢手段の一端を、シューのハウジング対向面に設けたハウジング側のみに開口した溝に収納し、他端を第２回転体のベーンに設けた溝または穴に収納し、ハウジングは、カバーに比べて厚みと強度が十分であるように構成したので、ハウジングはカバーに比べて厚みと強度が十分であり、油圧によってハウジングがたわんで油漏れを生じることがないという効果がある。
また、カバーに対する油圧の受圧面積は拡大することがなく、カバーの反りが軽減されて油漏れを小さくできる。しかも、カバーは受圧面積が小さくなることにより、薄いカバーや強度の弱いカバー等カバーの使用範囲が広がる等の効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるバルブタイミング調整装置の内部構成を示すもので、後述する図３のＡ−Ａ線で見た軸方向断面図、図２は後述する図５のＢ−Ｂで見た軸方向断面図である。図３は第１回転体に対して第２回転体が最進角位置にある状態を示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で見た径方向断面図であり、図４は第１回転体に対して第２回転体が最遅角位置にある状態を示す図１のＩＶ−ＩＶ線で見た径方向断面図である。図５は第１回転体に対して第２回転体が最進角位置にある状態を示す図１のＶ−Ｖ線で見た径方向断面図であり、図６は第１回転体に対して第２回転体が最遅角位置にある状態を示す図１のＶＩ−ＶＩ線で見た径方向断面図である。

この実施の形態１によるバルブタイミング調整装置１は、図１乃至図６に示すように、エンジン（図示せず）のクランクシャフト（図示せず）とチェーン（図示せず）を介して同期回転する第１回転体３と、この第１回転体３内に配設されかつ吸気または排気カムシャフト（以下、カムシャフトと称する）５の端面に一体に固定された第２回転体７と、この第２回転体７と上記第１回転体３との相対回動を調整するアシストスプリング（付勢部材）９とから概略構成されている。

第１回転体３は、クランクシャフト（図示せず）の回転駆動力を受けるスプロケット１１ａを外側に有しかつ上記カムシャフト５の端面近傍の外周面に摺接する軸受部（図示せず）を内側に有するハウジング１１と、このハウジング１１に隣接して配され、内側に径方向内方へ突出して複数の空間を形成するための複数（図３乃至図６に示すように３つ）のシュー１３ａを有するケース１３と、このケース１３の内空間を塞ぐカバー１５とから概略構成されており、ボルト１７により３者一体に締結固定されている。

第２回転体７は、矢印で示す方向に回転するカムシャフト５の端面にワッシャ１８を介してボルト１９により一体に締結されたボス部７ａと、このボス部７ａの外周部から径方向外方へ突出する複数のベーン７ｂとを有するロータ（以下、第２回転体７をベーンロータ７と称する）である。このベーンロータ７の各ベーン７ｂはケース１３のシュー１３ａにより形成された複数の内空間を、ベーンロータ７を第１回転体３に対して進角側に相対回動させる際に油圧の供給を受ける複数の進角油圧室２１と、ベーンロータ７を第１回転体３に対して遅角側に相対回動させる際に油圧の供給を受ける複数の遅角油圧室２３とに区画している。各進角油圧室２１には、カムシャフト５の内部に形成された第２油路２７の一端が接続されており、各遅角油圧室２３には、同じくカムシャフト５の内部に形成された第１油路２５の一端が接続されている。第１油路２５および第２油路２７の各他端はオイルコントロールバルブ（図示せず。以下、ＯＣＶという）を介してオイルポンプ（図示せず）およびオイルパン（図示せず）まで達している。

また、このバルブタイミング調整装置１におけるケース１３の１つのシュー１３ａには、装置径方向に貫通する収納孔２９が形成されている。この収納孔２９内には、その軸方向に沿って往復摺動可能に略円柱状のロックピン３１が配設されている。このロックピン３１の径方向外側に位置する底部には有底孔３１ａが形成されている。また、収納孔２９内には、径方向外側からストッパ３３が挿入され、シャフト３５により固定されている。ストッパ３３は、径方向内側に有底孔３３ａを有しており、この有底孔３３ａの底部には、その軸方向に貫通してロックピン３１の後方に位置する収納孔２９内の空間を大気に連通させる背圧排出孔３７が形成されている。また、ロックピン３１の有底孔３１ａとストッパ３３の有底孔３３ａとの間には、ロックピン３１を径方向内方へ常に付勢するコイルスプリング３９が配設されている。

一方、ベーンロータ７のボス部７ａの外周部には、ケース１３に対するベーンロータ７の相対位置が最進角位置にあるときに、上記ロックピン３１がコイルスプリング３９の付勢力により径方向内方へ前進して係合する係合孔４１が形成されている。なお、この係合孔４１と第２油路２７との間には、ロック解除油路４２が設けられている。

また、各遅角油圧室２３の一側壁を構成するベーンロータ７のベーン部７ｂには、図３乃至図６に示すように、アシストスプリング９の端部９ａを収納する穴４３が設けられている。同様に、各遅角油圧室２３の他側壁を構成するケース１３のシュー１３ａには、ハウジング１１に対向する面に、図３乃至図６に示すように、アシストスプリング９の他端９ｂを収納する溝４４が設けられている。

なお、ベーンロータ７におけるベーン部７ｂの最外周部およびケース１３におけるシュー１３ａの最内周部は、進角油圧室２１と遅角油圧室２３との間におけるオイルの流動を阻止するためにクリアランスを微少にしているが、シール手段４５を設けることで対処してもよい。

次に動作について説明する。
まず、エンジン停止時においては、バルブタイミング調整装置１の進角油圧室２１および遅角油圧室２３内のオイルが第１油路２５、第２油路２７およびＯＣＶ（図示せず）等を経由してオイルパン（図示せず）へ戻されるため、ロックピン３１がコイルスプリング３９の付勢力により係合孔４１に係合して第１回転体３と第２回転体７との相対回動が最進角位置に規制されている（ロック状態）。

次に、エンジン始動によりオイルポンプ（図示せず）が運転されると、オイルがオイルパン（図示せず）からＯＣＶ（図示せず）、第１油路２５を経由してバルブタイミング調整装置１の遅角油圧室２３に供給される。また、第１油路２５からロック解除油路４２を経由してロックピン３１の先端部分に進角油圧が作用すると、ロックピン３１がコイルスプリング３９の付勢力に抗して押し戻されて係合孔４１から抜け出る。このとき、第１回転体３とベーンロータ７は相対回動可能となる（ロック解除状態）。この状態において、アシストスプリング９は図３、図５に示すように、長さが最大となる付近で直線状となるように設定されている。

ロック解除状態における第１回転体３と第２回転体７は、そのとき遅角油圧室２３へ供給される遅角油圧により、アシストスプリング９の付勢力（定常状態への戻り力）に抗して所定の回動角度だけ、遅角側への相対回動が許される。

このロック解除状態において、図３に示すように、第１回転体３に対してベーンロータ７の相対位置を遅角側あるいは最遅角位置にする場合には、遅角油圧室２３へ供給される遅角油圧により、アシストスプリング９の付勢力（定常状態への戻り力）に抗してベーンロータ７を矢印方向へ回動させる。このとき、図４に示すアシストスプリング９の長さが最小となる付近では、アシストスプリング９の長さに対する溝や穴の長さ（ガイド長さ）の割合が拡大するため該アシストスプリングのたわみが軽減される。

以上のように、この実施の形態１によれば、第１回転体とベーンロータとの相対位置を調整する付勢手段の一端を、シューのハウジング対向面に設けた溝に収納し、他端をベーンロータのベーンに設けた溝または穴に収納したので、ハウジングはカバーに比べて厚みと強度が十分であり、油圧によってハウジングが反ることがなく、油漏れを生じることがない。
また、カバーに対する油圧の受圧面積は拡大することがなく、カバーの反りが軽減されて油漏れを小さくできる。このように、カバーは受圧面積が拡大することがないので、薄いカバーや強度の弱いカバー等の使用範囲が広がる等の効果がある。

なお、実施の形態１では、ベーン側面にアシストスプリング収納穴を形成したが、シューに形成したアシストスプリング収納溝と同じように、ベーンのハウジング対向面にアシストスプリング収納溝を形成しても上記と同様な効果が得られるとともに、アシストスプリング収納穴を設けた場合に比べて、アシストスプリングの組立性が向上する。

また、アシストスプリングは、最進角位置において長さが最大となって直線状となるように設定されているので、たわみが軽減される。そして、最遅角位置におけるアシストスプリングの最圧縮時に、第１回転体のシューと第２回転体のベーンとの間に隙間を形成するように構成したので、アシストスプリングが折れ曲がることを防ぎ、円滑にたわむ余地ができる。また、この隙間により常に油路の連通が可能となる。

実施の形態２．
実施の形態１では、３つのアシストスプリングを使用しているが、実施の形態２では、この３つのアシストスプリング９を等荷重に設定し、ほぼ等角度間隔に配置するもので、このように構成すると、ベーンロータ７の倒れに起因するモーメントの和を零に近づけることができ、軸線に対して直交するベーンロータ７の倒れを防止することができる。

この発明の実施の形態１によるバルブタイミング調整装置の内部構成を示すもので、図３のＡ−Ａ線で見た軸方向断面図である。 この発明の実施の形態１によるバルブタイミング調整装置の内部構成を示すもので、図５のＢ−Ｂ線で見た軸方向断面図である。 第１回転体に対してベーンロータが最進角位置にある状態を示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で見た図である。 第１回転体に対してベーンロータが最進角位置にある状態を示す図１のＩＶ−ＩＶ線で見た図である。 第１回転体に対してベーンロータが最遅角位置にある状態を示す図１のＶ−Ｖ線で見た図である。 第１回転体に対してベーンロータが最遅角位置にある状態を示す図１のＶＩ−ＶＩ線で見た図である。

符号の説明

１ バルブタイミング調整装置、３ 第１回転体、５ カムシャフト、７ ベーンロータ（第２回転体）、７ａ ボス部、７ｂ ベーン部、７ｃ 周壁、７ｄ 凹部、７ｅ 切込溝（凹部）、９ 引張ばね（アシストスプリング）、９ａ フック状端部、９ｂ フック状端部、１１ ハウジング、１１ａ スプロケット、１３ ケース、１３ａ シュー、１５ カバー、１５ａ ピン取付部、１７ ボルト、１８ ワッシャ、１９ ボルト、２１ 進角油圧室、２３ 遅角油圧室、２５ 第１油路、２７ 第２油路、２９ 収納孔、２９ａ 小径部、２９ｂ 大径部、３１ ロックピン、３１ａ 有底孔、３３ ストッパ、３３ａ 有底孔、３５ シャフト、３７ 背圧排出孔、３９ コイルスプリング、４１ 係合孔、４３ 穴、４４ 溝。

Claims (4)

1. カムシャフトの軸受け部を有するハウジング、内側に複数の突起状のシューを有し該シュー間で油圧室を形成するケース、前記油圧室を塞ぐカバーをそれぞれ一体に固定しクランクシャフトと一体回転する第１回転体と、
   前記油圧室をそれぞれ進角油圧室と遅角油圧室とに分ける複数のベーンを有し前記第１回転体内で所定角度だけ回動可能で吸気または排気のカムシャフトと一体固定された第２回転体と、
   前記第１回転体と第２回転体との相対位置を調整する付勢手段と、
   前記付勢手段の一端側を収納するように前記シューのハウジング対向面に設けたハウジング側のみに開口した溝と、
   前記付勢手段の他端側を収納するように前記第２回転体のベーンに設けた穴または溝と
   を備え、
   前記ハウジングは、前記カバーに比べて厚みと強度が十分であることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 付勢手段が直線状になる位置を該付勢手段の長さが最大となる位置付近に設定したことを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
3. 付勢手段の最圧縮時、シューとベーン間に隙間を形成したことを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
4. 複数の付勢手段はそれぞれ等荷重に設定しほぼ等角度間隔に各シューとベーン間に配設したことを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。

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