JP4507151B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関(以下、「内燃機関」をエンジンという)の吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミング(以下、「開閉タイミング」をバルブタイミングという)を運転条件に応じて変更するためのバルブタイミング調整装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、エンジンのクランクシャフトと同期回転するタイミングプーリやチェーンスプロケットを介してカムシャフトを駆動し、タイミングプーリやチェーンスプロケッ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および排気弁の少なくともいずれか一方のバルブタイミングを油圧制御するベーン式のバルブタイミング調整装置が知られている。
【0003】
バルブタイミング調整装置においては、タイミングプーリ、チェーンスプロケット等の駆動軸系とカムシャフト等の従動軸系との相対回動を所定の相対回動位置にあるとき拘束する技術が特開平1−92504号公報に開示されている。この公報に開示された技術によると、駆動軸系のロータに対して従動軸系のベーンが所定の相対回動位置にあるとき、ロータに設けられた2つの穴のいずれかにベーンに設けられたノックピンを進入させ、ロータとベーンとの相対回動を拘束する。しかし、この公報に開示された技術によると、ロータに設けられた2つの穴とノックピンとのクリアランスが適正でなければ、ノックピンが穴に嵌合できなかったり嵌合時に打音が発生したりする一方、穴とノックピンとの摩耗により穴とノックピンとのクリアランスは徐々に大きくなるおそれがあるという問題がある。
【0004】
この問題を解決する技術が特許第3033581号の公報に開示されている。この公報に開示された技術によると、上記ノックピンに相当するストッパピストンとストッパ穴との嵌合部分をテーパ状に形成することによりくさび効果による強固な拘束力を確保し、嵌合時の打音の発生を抑止し、ストッパピストンとストッパ穴とのクリアランスの変動やばらつきによって生ずる相対回動の拘束位置の変動を防止している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許第3033581号の上記公報に開示された技術によると、ストッパピストンが設けられたベーンとストッパ穴が設けられたハウジングとはハウジングに対してベーンが相対回動する方向と垂直でない斜面同士の当接により拘束されているため、大きな外乱要因がストッパピストンとストッパ穴壁面との接触部分に作用したり、ストッパピストンとストッパ穴壁面との接触部分の摩擦係数が極端に小さくなったりすると、ストッパピストンがストッパ穴から滑り抜け、タイミングプーリやチェーンスプロケットとカムシャフトとの相対回動を拘束できなくなるおそれがある。
【0006】
そこで、本発明は、駆動軸系と従動軸系との相対回動を所定角度位置で確実に拘束するとともに駆動軸系と従動軸系との相対回動の拘束時に生ずる打音の発生を抑制するバルブタイミング調整装置を提供することを目的とする。
【0008】
請求項1記載の発明によると、ハウジング部材に対するベーン部材の相対回動方向と垂直な軸心をもつストレート穴に進入させる拘束ピンに互いに太さの異なる第一柱状部及び第二柱状部を形成し、二段階でハウジング部材に対するベーン部材の相対回動を確実に拘束する。すなわち、第二柱状部より細い第一柱状部をストレート穴に進入させることによりハウジング部材に対するベーン部材の相対回動を所定角度範囲に拘束した後、従動軸に作用する負荷の変動によりその角度範囲内でベーン部材がハウジング部材に対して相対回動する間に、第一柱状部より太い第二柱状部をストレート穴に容易に進入させることができるため、第一段階としてハウジング部材に対するベーン部材の相対回動を若干許容した状態で駆動系と従動系との間に確実に所定範囲の位相差を設定し、第二段階として駆動系と従動系との間に目標とする位相差を設定することができるとともに、第二柱状部とストレート穴とのクリアランスを小さく設定して打音の発生を抑制することができる。また、大きな外乱要因が拘束ピンとストレート穴壁面との接触部分に作用したり、拘束ピンとストレート穴壁面との接触部分の摩擦係数が極端に小さくなった場合であっても、ストレート穴壁面が第一柱状部及び第二柱状部に及ぼす抗力によりストレート穴に拘束ピンを係止するため、位相差の確実な制御が可能となる。
また、請求項1記載の発明によると、拘束ピンの外径は前記第二柱状部において前記ピン駆動手段と摺接する部分より小さいため、拘束ピンが穴に当接して変形しても拘束ピンとピン駆動手段との摺動作動が不良化しない。
【0009】
請求項2記載の発明によると、前記第一柱状部と前記第二柱状部との間に円錐台側面を形成しているテーパ部を有するため、拘束ピンはストレート穴に滑らかに進入することができる。
請求項3記載の発明によると、拘束ピンの先端部が面取りされているため、拘束ピンはストレート穴に滑らかに進入することができる。
請求項4記載の発明によると、拘束ピンは前記ストレート穴の底部に先端部が当接することでストレート穴への進入深さが制限されるため、拘束ピンの進入深さの経年変化を抑制することが容易であり、また拘束ピンの進入深さを制限する構成を簡素化できる。
【0010】
請求項5記載の発明によると、ハウジング部材に対するベーン部材の相対回動方向と垂直な軸心をもつ穴に進入させる拘束ピンに互いに太さの異なる先端部及び基端部を形成し、これらの外壁で段付き外壁面を形成することにより、二段階でハウジング部材に対するベーン部材の相対回動を確実に拘束する。すなわち、基端部より細い先端部を穴に進入させることによりハウジング部材に対するベーン部材の相対回動を所定角度範囲に拘束した後、従動軸に作用する負荷の変動によりその角度範囲内でベーン部材がハウジング部材に対して相対回動する間に、先端部より太い基端部を穴に容易に進入させることができるため、第一段階としてハウジング部材に対するベーン部材の相対回動を若干許容した状態で駆動系と従動系との間に確実に所定範囲の位相差を設定し、第二段階として駆動系と従動系との間に目標とする位相差を設定することができるとともに、基端部と穴とのクリアランスを小さく設定して打音の発生を抑制することができる一方、段差を利用して先端部と穴とのクリアランスを大きく設定して先端部を穴に容易に進入させることができる。また、先端部と基端部との間に段差を設けているため、ハウジング部材に対するベーン部材の相対回動を所定角度範囲に拘束するときの拘束ピンの穴への進入深さ、及び、ハウジング部材に対するベーン部材の相対回動を所定角度位置に拘束するときの拘束ピンの穴への進入深さが製造上のばらつきによって変動しにくい。尚、拘束ピンと穴とが当接する部分の組み合わせは、 (1) 拘束ピン側及び穴側の双方がテーパ状、(2) 拘束ピン側がテーパ状で穴側がストレート状、(3) 拘束ピン側が柱体状で穴側がストレート状、又は、(4) 拘束ピン側が柱体状で穴側がストレート状のいずれを採用した場合であっても、従動軸に作用する負荷の変動により拘束ピンが穴から抜け出ないように各部材の形状を設定することは可能である。
また、請求項5に記載の発明によると、拘束ピンの外径は基端部においてピン駆動手段と摺接する部分より小さいため、拘束ピンが穴に当接して変形しても拘束ピンとピン駆動手段との摺動作動が不良化しない。
【0011】
請求項10に記載の発明によると、拘束ピンは穴の底部に先端部が当接することで穴への進入深さが制限されるため、拘束ピンの進入深さの経年変化を抑制することが容易であり、また拘束ピンの進入深さを制限する構成を簡素化できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図に基づいて説明する。尚、以下の実施例においては排気弁のバルブタイミング調整装置を中心に説明するが、吸気弁を開閉駆動するカムシャフトとクランクシャフトとの位相を制御する吸気弁のバルブタイミング調整装置に本発明を適用できることは当然である。
(参考例)
本発明の参考例によるエンジン用バルブタイミング調整装置を図1に示す。参考例のバルブタイミング調整装置1は油圧制御式であり、排気弁のバルブタイミングを制御するものである。
【0013】
図1に示すハウジング部材の一方の側壁であるハウジングカバー10は、図示しないエンジンの駆動軸としてのクランクシャフトと同期回転するプーリ18とボルト20により結合されており、クランクシャフトと同期して回転する。従動軸としてのカムシャフト2は、プーリ18から駆動力を伝達され、図示しない吸気弁を開閉駆動する。カムシャフト2は、プーリ18に対し所定の位相差をおいて回動可能である。ハウジングカバー10及びカムシャフト2は図1に示す矢印X方向からみて時計方向に回転する。以下この回転方向を進角方向とする。
【0014】
ハウジングカバー10とシューハウジング12及びベーンロータ15との間には、薄板状に形成された中間プレート17が介在している。中間プレート17はハウジングカバー10とシューハウジング12及びベーンロータ15との間からの油漏れを防止している。ハウジングカバー10、シューハウジング12及び中間プレート17は駆動側回転体としてハウジング部材を構成し、ボルト20により同軸上に固定されている。
【0015】
シューハウジング12は周壁13とハウジング部材の他方の側壁であるフロントプレート14とからなり一体又は別体に形成されている。図2に示すように、シューハウジング12は周方向にほぼ等間隔に台形状に形成されたシュー12a、12b、12c、12dを有している。シュー12a、12b、12c、12dの周方向の4箇所の間隙にはそれぞれベーン部材としてのベーン15a、15b、15c、15dを収容する扇状の収容室50が形成されており、シュー12a、12b、12c、12dの内周面は断面円弧状に形成されている。
【0016】
図2に示すように、ベーン部材としてのベーンロータ15は周方向にほぼ等間隔にベーン15a、15b、15c、15dを有し、ベーン15a、15b、15c、15dは各収容室50内に回動可能に収容されている。各ベーンは、各収容室50を遅角油圧室と進角油圧室とに二分している。
図2に示す遅角方向、進角方向を表す矢印は、シューハウジング12に対するベーンロータ15の遅角方向、進角方向を表している。図1に示すように、ベーンロータ15及びブッシュ22は、ボルト21によりカムシャフト2に一体に固定されており、従動側回転体を構成している。カムシャフト2に対するベーンロータ15の回転方向の位置決めは、ピン23により行われている。
【0017】
カムシャフト2が排気弁を駆動するときに受ける負荷トルクは図3に示すように正・負に変動している。ここで、負荷トルクの正側はシューハウジング12に対しベーンロータ15を遅角側に付勢し、負荷トルクの負側はシューハウジング12に対しベーンロータ15を進角側に付勢している。負荷トルクの平均は正側、つまり遅角側に働く。スプリング24の付勢力はシューハウジング12に対しベーンロータ15を進角側に回転させるトルクとして働く。スプリング24がベーンロータ15に加える進角方向のトルクはベーンロータ15がシューハウジング12に対し最遅角位置にあるとき最大であり、進角方向に向かうにしたがい小さくなる。
【0018】
図1に示すように、ガイドリング30は収容穴38を形成するベーン15aの内壁に圧入保持され、このガイドリング30に拘束ピンとしてのストッパピストン31がカムシャフト2の回転軸方向に摺動可能に収容されている。ガイドリング30は、特許請求の範囲に記載されたピン駆動手段のうち、ストッパピストン31を往復摺動自在に支持する要素を構成する。ストッパピストン31はフロントプレート14に形成された穴14dに出入り可能である。
【0019】
図1及び図4に示すように、ストッパピストン31はフロントプレート14側から小径部31b、中径部31c、大径部31dを形成している段付きの柱体状に形成されている。図4に示すように大径部31d及び中径部31cはガイドリング30の内周壁に摺動自在に支持されている。
【0020】
中径部31cの外径は穴14dの最大内径より大きく、中径部31cは穴14dに進入しない。小径部31bの外径は穴14dの最大内径より小さくかつ穴14dの最小内径より大きい。小径部31bが滑らかに穴14dに進入することができるように小径部31bの先端部を面取りしてテーパ面31aを形成することが望ましい。
【0021】
穴14dはフロントプレート14の円筒状壁面14c及びテーパ状壁面14bにより形成されている。尚、本実施例ではフロントプレート14の壁面により穴14dを形成しているが、フロントプレート14にリング状のブシュを埋設し、このブシュの内周壁面により穴を形成しても良い。円筒状壁面14cは特許請求の範囲に記載されたストレート穴を形成し、テーパ状壁面14bは特許請求の範囲に記載されたテーパ穴を形成する。円筒状壁面14cにより形成されるストレート穴とテーパ状壁面14bにより形成されるテーパ穴とは同軸に形成され、それぞれの軸心は駆動側回転体及び従動側回転体の回転軸と平行である。すなわち、ストレート穴及びテーパ穴の軸心はベーンロータ15の相対回動方向と垂直である。
【0022】
穴14dのフロントプレート14における周方向位置により、駆動側回転体と従動側回転体の相対回動を拘束する位相が決まる。本実施例では、排気弁のバルブタイミングを調整し、エンジン始動時における排気弁と吸気弁との開弁オーバーラップ期間を短くするため、図5(A)に示すように、ベーン15aがシュー12aに当接する最進角位置でストッパピストン31が穴14dに進入すると小径部31bの外壁面がテーパ状壁面14bに当接するように穴14dの周方向位置を設定し、ストッパピストン31と穴14dとのくさび効果によりベーン15aがシュー12aに当接する位置でシューハウジング12に対してベーンロータ15を拘束する。
【0023】
尚、吸気弁のバルブタイミングを調整し、エンジン始動時における排気弁と吸気弁との開弁オーバーラップ期間を短くする場合、シューハウジングに対してベーンロータを最遅角位置で拘束する位置に嵌合穴の位置を設定すればよい。また、吸気弁のバルブタイミングを調整し、エンジン始動後に始動時より遅角側でシューハウジングに対してベーンロータを拘束しようとする場合、最進角位置と最遅角位置との中間位置でシューハウジングに対してベーンロータを拘束すればよい。最進角位置と最遅角位置との中間位置でシューハウジングに対してベーンロータを拘束する場合、図5(B)に示すようにストッパピストン31の軸心と拘束穴14dの軸心とが同軸に重なる位置でシューハウジング12に対してベーンロータ15が拘束される。このときベーンロータ15の相対回動はストッパピストン31と拘束穴14dとのくさび効果によりクリアランス0の嵌合で拘束される。
【0024】
円筒状壁面14cの穴14の深さ方向の長さdは0.2mm以上10mm以下であることが望ましく、1.5mm程度であることがさらに望ましい。これは、あまりに長すぎるとストッパピストン31を穴14dから抜くために必要なストッパピストン31の移動距離が長くなりストッパピストン31の抜き差しを迅速に制御できなくなり、あまりに短すぎるとテーパ状壁面14bからストッパピストン31が垂直抗力を受ける区間が短くなりストッパピストン31が外乱要因により穴14dから抜けやすくなるからである。
【0025】
テーパ状壁面14bのテーパ角度は2°以上20°以下であることが望ましく、15°程度であることがさらに望ましい。これは、あまりに小さすぎるとストッパピストン31と穴14dとの位置ずれに起因するストッパピストン31の進入深さ変動が大きくなり、あまりに大きすぎるとストッパピストン31を穴14dから退出させる方向に働く外乱の分力が大きくなりストッパピストン31の進入深さが変動しやすいからである。
【0026】
ストッパピストン31の小径部31b及び中径部31cの外壁面と、円筒状壁面14c、テーパ状壁面14b及びガイドリング30の内周壁面とにより環状に形成される油圧室42は、図2に示す油路57により遅角油圧室51と連通している。ストッパピストン31の中径部31c及び大径部31dの外壁面とガイドリング30の内周壁面とにより環状に形成される油圧室41は、図2に示す油路58により進角油圧室54と連通している。油圧室42の油圧を受けるストッパピストン31の受圧面積は、油圧室41の油圧を受ける受圧面積よりも大きくなるように設定されている。尚、油圧室41、42を進角油圧室54または遅角油圧室51のいずれと連通させるかは、油圧室42の油圧を受けるストッパピストン31の受圧面積と油圧室41の油圧を受ける受圧面積との関係に応じて決められる。
【0027】
ストッパピストン31は一端がベーンロータ15に当接している圧縮コイルスプリング37によりフロントプレート14側に付勢されている。油圧室41、42の作動油から受ける力は圧縮コイルスプリング37の付勢力に抗し穴14dからストッパピストン31を抜く方向に働く。
【0028】
ストッパピストン31が油圧室41及び油圧室42の作動油から受ける力が圧縮コイルスプリング37の付勢力を上回り、ストッパピストン31が穴14dから退出し、シューハウジング12に対しベーンロータ15が最進角位置から遅角側に回転するとストッパピストン31と穴14dとの周方向位置がずれることにより、ストッパピストン31は穴14dに進入できなくなる。
【0029】
以上、バルブタイミング調整装置1の構成を説明した。次に、バルブタイミング調整装置1の作動を説明する。
【0030】
遅角油圧室及び進角油圧室には図示しないポンプから作動油が供給され、遅角油圧室及び進角油圧室の油圧は図示しないエンジン制御装置(ECU)により制御される制御弁により制御される。シューハウジング12に対するベーンロータ15の相対回動位置は、遅角油圧室及び進角油圧室の油圧、スプリング24の付勢力、並びにカムシャフト2に作用する負荷トルクのバランスにより決まり、エンジンの運転条件に応じてECUにより適正な位置にフィードバック制御される。
【0031】
シューハウジング12に対しベーンロータ15が最進角位置にあってその位置でシューハウジング12に対しベーンロータ15の相対回動を拘束しようとするとき、圧縮コイルスプリング37の付勢力が油圧室41及び油圧室42の作動油の油圧に抗ってストッパピストン31をフロントプレート14の方向に移動させるように遅角油圧室51及び進角油圧室54の油圧が制御される。ベーン15aがシュー12aに当接するときベーンロータ15はシューハウジング12に対し最進角位置にある。ベーンロータ15がシューハウジング12に対して最進角位置よりやや遅角側にあるときであっても、円筒状壁面14cにより形成されるストレート穴の内径がストッパピストン31の外径より十分大きく設定されていれば、ストッパピストン31は穴14dに進入することができる。また、小径部31bの先端部は面取りされているためストッパピストン31は穴14dに滑らかに進入することができる。
【0032】
図4に示すように、小径部31bが円筒状壁面14cに当接する位置までストッパピストン31が穴14dに進入すると、シューハウジング12に対しベーンロータ15を相対回動させようとする外乱要因が作用したとしても、相対回動方向に垂直な円筒状壁面14cが相対回動方向に垂直な小径部31bの外周壁面に及ぼす抗力により、シューハウジング12に対するベーンロータ15の相対回動は円筒状壁面14cと小径部31bとのクリアランスの範囲内で拘束される。また、円筒状壁面14cと小径部31bの外周壁面とは相対回動方向に向き合っているため、シューハウジング12に対しベーンロータ15を相対回動させようとする外乱要因が作用する場合や、円筒状壁面14cと小径部31bの外周壁面との摩擦係数が小さい場合であっても、これらによってはストッパピストン31が穴14dから完全に抜け出すことはない。
【0033】
カムシャフト2に作用する負荷トルクの変動により円筒状壁面14cと小径部31bとのクリアランスの範囲内でシューハウジング12に対しベーンロータ15が相対回動する間、圧縮コイルスプリング37の付勢力によりストッパピストン31はテーパ状壁面14bにならって徐々に穴14dの深部側に移動し、図5(A)に示すように、ベーン15aの壁面がシュー12aの壁面に当接する位置でシューハウジング12に対するベーンロータ15の相対回動はテーパ状壁面14bとストッパピストン31とのくさび効果により完全に拘束される。したがって、ストッパピストン31を穴14dに進入させることにより、クランクシャフトに対して正確な位相差でカムシャフト2を回動させることができ、また、相対回動の拘束時に生ずる打音を抑制することができる。
【0034】
シューハウジング12に対するベーンロータ15の相対回動の拘束を開放し、シューハウジング12に対しベーンロータ15を遅角側に移動させようとするとき、遅角油圧室51または進角油圧室54の少なくともいずれか一方の油圧を高圧側に制御し、油圧室41及び油圧室42の作動油の油圧によりストッパピストン31を穴14dから退出させる。このとき、ストッパピストン31は小径部31bの外壁面がテーパ状壁面14bに当接している状態から退出方向に移動するため、ストッパピストン31はテーパ状壁面14bをこじることがない。また、小径部31bの先端部がストレート穴にさしかかる位置までストッパピストン31が穴14dから退出する方向に移動すると、小径部31bと円筒状壁面14cとのクリアランスが十分大きいため、ストッパピストン31は円筒状壁面14cをこじることがない。
【0035】
(一実施例)
本発明の一実施例としてストッパピストン及びストッパピストンを係止する穴の形状を参考例に示したものから変形したバルブタイミング調整装置を示す。一実施例においては、ストッパピストン及び穴の形状以外の点については参考例と同様であるため説明を省略し、参考例と同じ符号を用いることとする。
【0036】
ストッパピストン61は図6に示すようにフロントプレート14側から第一柱状部としての小径部61a、第二柱状部としての中径部61b、及び大径部61cを形成している段付きの有底円筒状に形成されている。小径部61aの先端部は面取りされ、小径部61aの角部にはテーパ状壁面61dが形成されている。ストッパピストン61を係止する穴65はフロントプレート14にベーンロータ側から順に互いに同軸に形成されている円筒状壁面64、テーパ状壁面63、円筒状壁面62により2段ストレート穴状に形成されている。ストッパピストン61の中径部61bと大径部61cとの間に形成されるテーパ状壁面61eとフロントプレート14のテーパ状壁面63とが当接することによりストッパピストン61の穴65への進入が制限される。円筒状壁面64は特許請求の範囲に記載されたストレート穴を形成している。尚、ストッパピストン61に摺接するリング状のブシュをフロントプレート14に埋設し、このブシュに穴65を形成してもよい。
【0037】
円筒状壁面64により形成されるストレート穴の内径は小径部61a及び中径部61bの外径より大きく設定され、ストッパピストン61はテーパ状壁面63とテーパ状壁面61eとが当接する位置まで穴65に進入することができる。ストッパピストン61が穴65の最深部まで進入したとき、円筒状壁面64と中径部61bの外壁との間には微小クリアランスが形成される。円筒状壁面62により形成されるストレート穴の内径は小径部61aの外径より大きい。本実施例ではテーパ状壁面61d及びテーパ状壁面63をストッパピストン61及びフロントプレート14に形成することにより穴65の深部側にストッパピストン61が滑らかに進入できるようにしている。
【0038】
尚、図6及び図7に示す例では2つのテーパ状壁面の当接によりストッパピストン61の進入深さを決めているが、図8に示すようにストッパピストン61を係止する穴を形成する壁面を段差のない円筒壁面64とし穴の底面64aとストッパピストン61の先端面との当接によりストッパピストン61の進入深さを決めてもよい。穴の底面64aとストッパピストン61の先端面とで進入深さを決める場合、広い面積で両者を当接させることができるため摩耗や変形に強く、ストッパピストン61の進入深さの摩耗等による経年変化を抑制することができるとともに穴の内壁形状を加工が容易な簡素な形状にすることができる。
また図9に示すように、中径部61bの外壁が円筒壁面64に押圧されて変形してもガイドリング30とストッパピストン61との摺動に影響が及ばないように、ガイドリング30に摺接する部分の外径に比べて穴に進入する部分の外径を小さく設定してもよい。
【0039】
シューハウジング12に対しベーンロータ15が最進角位置近傍にあって、圧縮コイルスプリング37の付勢力及び作動油の油圧により受ける力の合力がストッパピストン61をフロントプレート側に付勢しているとき、円筒状壁面64により形成されているストレート穴の内径は小径部61aの外径より十分大きいため、ストッパピストン61は容易に穴65に進入することができる。また、小径部61aの先端部が面取りされているため、ストッパピストン61は滑らかに穴65に進入することができる。小径部61aの外周壁と円筒状壁面64とが当接する位置までストッパピストン61が穴65に進入すると、シューハウジング12に対しベーンロータ15を相対回動させようとする力が働いたとしても、相対回動方向に垂直な円筒状壁面64が相対回動方向に垂直な小径部61aの外周壁面に及ぼす抗力により、シューハウジング12に対するベーンロータ15の相対回動は円筒状壁面64と小径部61aとのクリアランスの範囲内で拘束される。また、円筒状壁面64と小径部61aの外周壁面とはベーンロータ15の相対回動方向に向き合っているため、シューハウジング12に対しベーンロータ15を相対回動させようとする外乱要因が作用したり、円筒状壁面64と小径部61aの外周壁面との摩擦係数が小さい場合であっても、これらによってはストッパピストン61が穴65から完全に抜け出すことはない。
【0040】
カムシャフト2に作用する負荷トルクの変動により円筒状壁面64と小径部61aとのクリアランスの範囲内でシューハウジング12に対しベーンロータ15が相対回動する間、ストッパピストン61はテーパ状壁面63にならって穴65の深部側に移動し、テーパ状壁面63とテーパ状壁面61eとが当接する位置、すなわち中径部61bの外周壁面と円筒状壁面64とが微小クリアランスで向き合う位置でシューハウジング12に対するベーンロータ15の相対回動はほぼ完全に拘束される。したがって、ストッパピストン61を穴65に最深部まで進入させることにより、クランクシャフトに対して正確な位相差でカムシャフト2を回動させることができる。また、中径部61bの外周壁面と円筒状壁面64とのクリアランスは微小であるため、シューハウジング12に対するベーンロータ15の相対回動の拘束時に生ずる打音を抑制することができる。
【0041】
さらに、一実施例によると、テーパ状壁面63、61dが互いに当接する区間を除き、外乱要因に関わらずストッパピストン61の進入深さを正確に制御することができる。なぜならば、外乱要因はシューハウジング12に対しベーンロータ15を相対回動させようとする方向に作用するところ、テーパ状壁面63、61dが互いに当接する区間を除き、ストッパピストン61とフロントプレート14とは相対回動方向に垂直な面同士が当接しているため、外乱要因によりストッパピストン61を穴65から退出させる方向の分力が生ずることがないからである。
【0042】
尚、一実施例ではストッパピストン61を係止する穴をストレート穴としストッパピストン61のテーパ穴に進入する部分を柱体状としているが、必ずしもストッパピストン61と穴の壁面とが相対回動方向に垂直な面で互いに当接するように構成せずともよい。例えば図10に示すように、ストッパピストン61を係止する穴をテーパ穴67とし、ストッパピストン61に柱体状の先端部61f及びテーパ状の基端部61gを形成しても良い。テーパ角度θ1、θ2は前述したとおり2ー以上15°以下であることが望ましい。先端部61fと基端部61gの外壁により段付き外壁面を形成し、先端部61fの外径と基端部61gの外径に段差で顕著な差をつけることができるため、ストッパピストン61のテーパ穴67への進入深さが製造上のばらつきによって変動しにくい。また、段差により先端部61fが基端部61gに比べて相当程度細くなるため、段差のないテーパ状のものに比べ、段付きのストッパピストン61はテーパ穴67に容易に進入することができる。さらに、段差により先端部61fを基端部61gに比べて相当程度細くすることができるため、テーパ角θ1、θ2を段差のないテーパ状のものに比べ小さく設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の参考例によるバルブタイミング調整装置を示す断面図である。
【図2】 本発明の参考例に係るベーンロータ及びシューハウジングを示す平面図である。
【図3】 カムシャフトの負荷トルクを説明するための模式図である。
【図4】 本発明の参考例によるバルブタイミング調整装置を示す一部断面図である。
【図5】 本発明の参考例によるバルブタイミング調整装置における嵌合穴の位置を説明するための模式図である。
【図6】 本発明の一実施例に係るストッパピストン及びこれを係止する穴を示す断面図である。
【図7】 本発明の一実施例に係るストッパピストン及びこれを係止する穴を示す断面図である。
【図8】 本発明の一実施例に係るストッパピストン及びこれを係止する穴を示す断面図である。
【図9】 本発明の一実施例に係るストッパピストン及びこれを係止する穴を示す断面図である。
【図10】 本発明の一実施例に係るストッパピストン及びこれを係止する穴を示す断面図である。
【符号の説明】
1 バルブタイミング調整装置
2 カムシャフト(従動軸)
10 ハウジングカバー(ハウジング部材)
12 シューハウジング(ハウジング部材)
12a シュー
13 周壁
14 フロントプレート
14b テーパ状壁面
14c 円筒状壁面
14d 嵌合穴
15a ベーン
15 ベーンロータ(ベーン部材)
17 中間プレート
18 プーリ
24 スプリング
30 ガイドリング
31 ストッパピストン(嵌合ピン)
31a テーパ面
31b 小径部
31c 中径部
31d 大径部
37 圧縮コイルスプリング
50 収容室
51 遅角油圧室
54 進角油圧室
61 ストッパピストン(嵌合ピン)
61a 小径部(第一柱状部)
61b 中径部(第二柱状部)
61c 大径部
61d テーパ状壁面
61e テーパ状壁面
62 円筒状壁面
63 テーパ状壁面
64 円筒状壁面
65 嵌合穴
Claims (10)
- 内燃機関の駆動軸から吸気弁及び排気弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記吸気弁及び前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置であって、
前記駆動軸又は前記従動軸の一方とともに回転するハウジング部材と、
前記駆動軸又は前記従動軸の他方とともに回転し、前記ハウジング部材内に形成された収容室に収容され、前記収容室を遅角室と進角室とに二分し、所定角度範囲に限り前記ハウジング部材に対し作動流体圧力により相対回動駆動されるベーン部材と、
前記ハウジング部材又は前記ベーン部材の一方に形成され前記ハウジング部材に対する前記ベーン部材の相対回動方向と垂直な軸心をもつストレート穴と、
前記ハウジング部材又は前記ベーン部材の他方に設けられ、前記ストレート穴に係止されることにより前記ハウジング部材に対する前記ベーン部材の相対回動を所定角度範囲に拘束する第一柱状部と、前記第一柱状部の基端側に設けられ前記第一柱状部より太い第二柱状部であって前記ストレート穴に係止されることにより前記ハウジング部材に対する前記ベーン部材の相対回動を所定角度位置で拘束する第二柱状部とを有する拘束ピンと、
前記ストレート穴に前記拘束ピンを進入させ前記ストレート穴から前記拘束ピンを退出させるピン駆動手段と、を備え、
前記拘束ピンの外径は前記第二柱状部において前記ピン駆動手段と摺接する部分より小さいことを特徴とするバルブタイミング調整装置。 - 前記拘束ピンは、前記第一柱状部と前記第二柱状部との間に円錐台側面を形成しているテーパ部を有する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。
- 前記拘束ピンは先端部が面取りされていることを特徴とする請求項1又は2記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記拘束ピンは前記ストレート穴の底部に先端部が当接することで前記ストレート穴への進入深さが制限されることを特徴とする請求項1、2又は3記載のバルブタイミング調整装置。
- 内燃機関の駆動軸から吸気弁及び排気弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記吸気弁及び前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置であって、
前記駆動軸又は前記従動軸の一方とともに回転するハウジング部材と、
前記駆動軸又は前記従動軸の他方とともに回転し、前記ハウジング部材内に形成された収容室に収容され、前記収容室を遅角室と進角室とに二分し、所定角度範囲に限り前記ハウジング部材に対し作動流体圧力により相対回動駆動されるベーン部材と、
前記ハウジング部材又は前記ベーン部材の一方に形成され前記ハウジング部材に対する前記ベーン部材の相対回動方向と垂直な軸心をもつ穴と、
前記ハウジング部材又は前記ベーン部材の他方に設けられ、前記穴に係止されることにより前記ハウジング部材に対する前記ベーン部材の相対回動を所定角度範囲に拘束する先端部と、前記第先端部の基端側に設けられ前記先端部より太い基端部であって前記穴に係止されることにより前記ハウジング部材に対する前記ベーン部材の相対回動を所定角度位置で拘束する基端部とを有し、前記先端部外壁と前記基端部外壁とにより段付き外壁面を形成している拘束ピンと、
前記穴に前記拘束ピンを進入させ前記穴から前記拘束ピンを退出させるピン駆動手段と、を備え、
前記拘束ピンの外径は前記基端部において前記ピン駆動手段と摺接する部分より小さいことを特徴とするバルブタイミング調整装置。 - 前記穴はテーパ穴であることを特徴とする請求項5記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記穴はストレート穴であることを特徴とする請求項5記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記先端部及び/又は前記基端部はテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項5、6又は7記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記先端部及び/又は前記基端部は柱体状に形成されていることを特徴とする請求項5、6又は7記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記拘束ピンは前記穴の底部に前記先端部が当接することで前記穴への進入深さが制限されることを特徴とする請求項5〜9のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
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