JP5359317B2 - Valve timing control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の吸・排気弁の開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置に関するものである。 The present invention relates to a valve opening / closing timing control device for controlling the opening / closing timing of intake and exhaust valves of an internal combustion engine.
近年、内燃機関の運転状態に応じて吸気弁または排気弁の開閉時期を変更可能とする弁開閉時期制御装置がカムシャフトの一端に取り付けられるようになっている。 In recent years, a valve opening / closing timing control device that can change the opening / closing timing of an intake valve or an exhaust valve in accordance with the operating state of an internal combustion engine is attached to one end of a camshaft.
この種の弁開閉時期制御装置の一方式として、例えば特許文献1に記載の技術が開示されている。すなわち、クランクシャフトからの機関回転動力をタイミングチェーン等の動力伝達手段によりカムシャフトに伝達する弁開閉時期制御装置において、ベーンロータ(内周部材)の外周面および両端面に弾力性を有するシール部材が設けられている。このシール部材はハウジング(外周部材)の内面に押し付けられており、機械加工により生じるハウジングの内面の凹凸をシール部材が埋めるため、ハウジングの内面の加工精度を低くしても、シール性を確保することが可能となっている。
As one type of this type of valve opening / closing timing control device, for example, a technique disclosed in
しかしながら、この構成によれば、ハウジングの内面とシール部材とが常に押し付けられていることから、ハウジング内面又はシール部材が摩耗する可能性がある。あるいは低摩擦材の使用および/または低摩擦形状にすることにより摩耗を防止することも可能であるが、そのためにはハウジング内周面に摩耗防止の表面処理を施すか、耐摩耗性に優れたシール部材を採用せざるを得ず、製品としてコストアップが避けられない。また、ハウジングの内面とシール部材とが常に押し付けられていることから、ハウジングの内面とシール部材との摺動抵抗が大きくなって、装置の機械的損失が増大するという虞があった。 However, according to this configuration, since the inner surface of the housing and the seal member are constantly pressed, the inner surface of the housing or the seal member may be worn. Alternatively, it is possible to prevent wear by using a low-friction material and / or a low-friction shape, but for that purpose, surface treatment for preventing wear is applied to the inner peripheral surface of the housing, or wear resistance is excellent. A seal member must be employed, and the cost of the product is inevitable. Further, since the inner surface of the housing and the seal member are constantly pressed, there is a concern that the sliding resistance between the inner surface of the housing and the seal member increases, and the mechanical loss of the apparatus increases.
そこで本発明は弁開閉時期制御装置において、低コストで機械的損失の少ない弁開閉時期制御装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a valve opening / closing timing control device that is low in cost and has little mechanical loss.
上記課題を解決するために講じた第1の技術的手段は、内周部材と、前記内周部材と相対回転する外周部材と、前記内周部材と一体回転するベーン部材と、前記内周部材に締結された弁軸と、前記外周部材と一体または別体に係合する回転入力部材と、前記内周部材と前記外周部材との間に位置し、前記ベーン部材によって進角油室と遅角油室とに二分される複数の流体圧室と、を備え、前記内周部材と前記外周部材との軸方向摺動面と周方向摺動面、および前記ベーン部材と前記外周部材との軸方向摺動面と周方向摺動面に、前記進角油室および前記遅角油室のどちらか一方の油圧により前記外周部材側に押圧されるシール部材を設け、前記シール部材は、前記弁軸方向一側他側一対の第1のシール部材および第2のシール部材から構成され、前記第1のシール部材および前記第2のシール部材はそれぞれ、前記内周部材のロータ部の端面に環状に設けられた環状部と、前記ロータ部の端面から前記ベーン部材の端面に渡って前記環状部から前記ベーン部材の円弧状の外周面まで放射状に延びる第1の直線部と、前記ベーン部材の外周面に前記内周部材の軸線に沿って設けられ前記第1の直線部に連結している第1の円弧部と、前記ロータ部の端面に前記環状部から前記ロータ部の円弧状の外周面まで放射状に設けられた第2の直線部と、前記ロータ部の外周面に前記内周部材の軸線に沿って設けられ前記第2の直線部に連結している第2の円弧部と、を有し、前記第1のシール部材と前記第2のシール部材とは、前記第1のシール部材の前記第1の円弧部と前記第2のシール部材の前記第1の円弧部と、および前記第1のシール部材の前記第2の円弧部と前記第2のシール部材の前記第2の円弧部において、前記弁軸方向に間隙を有しつつステップ状に噛み合うように当接していることである。 The first technical means taken to solve the above problems includes an inner peripheral member, an outer peripheral member that rotates relative to the inner peripheral member, a vane member that rotates integrally with the inner peripheral member, and the inner peripheral member. A valve shaft fastened to the outer peripheral member, a rotation input member that engages with the outer peripheral member integrally or separately, and the inner peripheral member and the outer peripheral member. A plurality of fluid pressure chambers divided into a square oil chamber, an axial sliding surface and a circumferential sliding surface of the inner circumferential member and the outer circumferential member, and a vane member and the outer circumferential member The axial sliding surface and the circumferential sliding surface are provided with a seal member that is pressed against the outer peripheral member side by the hydraulic pressure of one of the advance oil chamber and the retard oil chamber , Consists of a pair of first seal member and second seal member on the other side in the valve axial direction Each of the first seal member and the second seal member extends from the end surface of the rotor portion to the end surface of the vane member. A first linear portion extending radially from the annular portion to the arc-shaped outer peripheral surface of the vane member, and an outer peripheral surface of the vane member provided along the axis of the inner peripheral member and connected to the first linear portion The first arc portion, the second straight portion provided radially from the annular portion to the arc-shaped outer peripheral surface of the rotor portion on the end surface of the rotor portion, and the outer peripheral surface of the rotor portion A second arcuate portion provided along the axis of the inner peripheral member and connected to the second linear portion, wherein the first seal member and the second seal member are The first arc portion and the second seal portion of one seal member The first arc portion of the first seal member and the second arc portion of the first seal member and the second arc portion of the second seal member while having a gap in the valve shaft direction. In contact with each other so as to mesh with each other.
本発明によれば、内周部材と外周部材との対向面およびベーン部材と外周部材との対向面の少なくとも一箇所に、進角油室および遅角油室のどちらか一方の油圧により外周部材側に押圧されるシール部材を設けたので、カムシャフトのトルク変動により生ずる回転力を内周部材の回転力に利用することができ、弁開閉時期制御装置の機械損失を低減することができる。 According to the present invention, at least one of the opposing surfaces of the inner peripheral member and the outer peripheral member and the opposing surfaces of the vane member and the outer peripheral member is subjected to the outer peripheral member by the hydraulic pressure of either the advance oil chamber or the retard oil chamber. Since the seal member pressed to the side is provided, the rotational force generated by the torque fluctuation of the camshaft can be used as the rotational force of the inner peripheral member, and the mechanical loss of the valve opening / closing timing control device can be reduced.
更に、シール部材が内周部材と外周部材との軸方向摺動面と周方向摺動面、およびベーン部材と外周部材との軸方向摺動面と周方向摺動面をシールすることにより、従来必要であった、内周部材、外周部材およびベーン部材の高精度の加工および研磨が低減できる。よって、弁開閉時期制御装置の低コスト化および機械損失を低減することができる。
そして、第1のシール部材と第2のシール部材とは、第1のシール部材の第1の円弧部と第2のシール部材の第1の円弧部、および第1のシール部材の第2の円弧部と第2のシール部材の第2の円弧部は、前記弁軸方向に間隙を有しつつステップ状に噛み合うように当接していることで、第1のシール部材と第2のシール部材とが弁軸方向一端側他端側(外方向)に押圧される際に、第1のシール部材と第2のシール部材とが完全に離間するのを抑制できる。また、内周部材、外周部材、ベーン部材といったものとシール部材は熱膨張係数が異なる中、熱による各部材の膨張収縮によるシール性低下を抑制できる。
Further, the sealing member seals the axial sliding surface and the circumferential sliding surface of the inner peripheral member and the outer peripheral member, and the axial sliding surface and the circumferential sliding surface of the vane member and the outer peripheral member, High-precision processing and polishing of the inner peripheral member, outer peripheral member, and vane member, which have been necessary conventionally, can be reduced. Therefore, the cost and mechanical loss of the valve timing control device can be reduced.
The first seal member and the second seal member include the first arc portion of the first seal member, the first arc portion of the second seal member, and the second arc portion of the first seal member. The first seal member and the second seal member are in contact with each other so that the arc portion and the second arc portion of the second seal member mesh in a stepped manner with a gap in the valve shaft direction. Can be prevented from being completely separated from each other when the first and second seal members are pressed toward the other end side (outward direction). Further, while the sealing member is different from the inner peripheral member, the outer peripheral member, the vane member, and the like, it is possible to suppress a decrease in sealing performance due to expansion and contraction of each member due to heat.
<第一の実施形態>
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明は、エンジンの吸気側および排気側の少なくとも一方の弁開閉時期を制御するものであるが、ここでは主に吸気側に適用した場合を説明する。
<First embodiment>
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention controls the valve opening / closing timing of at least one of the intake side and the exhaust side of the engine. Here, the case where the present invention is mainly applied to the intake side will be described.
図1、図2、図3において、内部ロータ(内周部材)2は、エンジンの吸気カムシャフト(弁軸)4に、ボルト5などの締結手段によって締結されるとともに、一体的にベーン部(ベーン部材)2bを備えている。すなわち、内部に油路などが形成されているロータ部2aとベーン部2bとで構成されている。ここで、ロータ部2aとベーン部2bとは別体であっても良い。
1, 2, and 3, an internal rotor (inner peripheral member) 2 is fastened to an intake camshaft (valve shaft) 4 of an engine by fastening means such as a bolt 5 and a vane portion ( (Vane member) 2b. In other words, the
外部ロータ(外周部材)6はフロントプレート6aとハウジング6bとリアプレート6cで構成されている。ハウジング6b内には3箇所の凸部が設けられ、隣り合う凸部間と内部ロータ2とで流体圧室7が形成されている。内部ロータ2のベーン部2bは、ハウジング内の凸部と対向して配設され流体圧室7を進角油室7aおよび遅角油室7bに区画している。進角油室7aおよび遅角油室7bには図示しない油圧供給源から図示しない油圧制御弁及び進角側油圧通路または遅角側油圧通路を介して作動油が給排される。
The external rotor (outer peripheral member) 6 includes a
内部ロータ2のロータ部2aおよびベーン部2bの軸方向両端面は、フロントプレート6aおよびリアプレート6cと所定の隙間をもって対向している。また、リアプレート6cにはタイミングスプロケット(回転入力部材)6dが固設されている。タイミングスプロケット6dには、周知のように、図示していないクランクシャフトから図示していないクランクスプロケットとタイミングチェーンを介して回転動力が伝達される。
Both axial end surfaces of the
内部ロータ2の軸方向両端面およびベーン部2bのハウジング6bとの摺動面には、樹脂あるいはゴムなどの可撓性を有する材質からなる左右一対のシール部材3a、3bが装着される溝8が形成されている。このシール部材3a、3bは、それぞれ内部ロータ2のロータ部2aの端面(フロントプレート6a側の端面およびリアプレート6c側の端面)に環状に設けられた環状部3cと、ロータ部2aの端面からベーン部2bの端面に渡って環状部3cからベーン部2bの円弧状の外周面(内部ロータのベーン部外周面)まで放射状に延びる直線部3dと、ベーン部2bの外周面に内部ロータ2の軸線に沿って設けられ直線部3dに連結している円弧部3eと、ロータ部2aの端面に環状部3cからロータ部2aの円弧状の外周面(内部ロータのロータ部外周面)まで放射状に設けられた直線部3fと、ロータ部2aの外周面に内部ロータ2の軸線に沿って設けられ直線部3fに連結している円弧部3gとを備えている。
すなわち、シール部材3a、3bは、環状部3cから長短2種類の直線部3d、3fが放射状に延び直線部3d、3fの端部で直角方向に屈曲した円弧部3e、3gから成り、これらが一体的に成型されたものである。このシール部材3a、3bが内部ロータ2の両端面から内部ロータ2を挟持するように溝8に装着され、内部ロータ2の略中央にて左右一対のシール部材3a、3bの円弧部3e、3gがステップ状に噛み合うように当接している。
That is, the
ベーン部2bの端面の溝8には、進角油室7aと連通する連通溝9が形成されており、進角油室7aの油圧がシール部材3a、3bの背面に回り込む構成となっている。
The
つぎに、以上のように構成した本実施形態の弁開閉時期制御装置1の作動を説明する。
Next, the operation of the valve
エンジンの運転中には、カムシャフト4にトルク反力が発生する現象はよく知られている。具体的には、図示しないカムとバルブスプリングの力に起因するトルク反力で、カムがスプリングを押し下げる際には大きなトルクが必要であり、その後はスプリングによりカムは押し上げられるので、カムはスプリングにより回されることになる。このようにカムシャフト4は正負のトルクが発生するトルク変動を伴い回転している。
It is well known that a torque reaction force is generated in the
図2はエンジン始動時の状態を示している。ロックキー10はロータ2aに形成されたキー溝11に没入し外部ロータ6と内部ロータ2とが一体となって矢印方向に回転している。エンジンが始動し、外部ロータ6と内部ロータ2との位相を進角方向に変更するため進角油路に油圧が作用すると、進角用油圧でロックキー10が径外方向に移動しロック解除状態と成る。また、進角用油圧は連通溝9を介してシール部材3a、3bを外方向に押圧するので、シール部材3a、3bはフロントプレート6a、ハウジング6b、リアプレート6c側に押し付けられて各摺動面をシールし、進角油室7aの圧力が維持される。
FIG. 2 shows a state when the engine is started. The
進角油室7aの圧力により、内部ロータ2は外部ロータ6に対し進角方向(矢印方向)に相対回転する。ここでカムシャフト4のトルク変動により、内部ロータ2が進角方向に回されて進角油室7aの圧力が負圧になると、シール部材3a、3bを外方向に押し付ける力が小さくなるので、外部ロータ6とシール部材3a、3bとの摺動抵抗が少なくなり、内部ロータ2はさらに進角方向に回されやすくなる。すなわち、カムのトルク反力を有効に利用することにより、進角方向への位相変換を効率よく行うことができる。
Due to the pressure of the
<第二の実施形態>
上述の第一の実施形態では、一対のシール部材を用いた場合を説明したが、図4に示すように、内部ロータ22のフロントプレート6a側またはリアプレート6c側にのみ、一つのシール部材3cを装着しても同様の効果を得ることができる。
<Second Embodiment>
In the first embodiment described above, the case of using a pair of seal members has been described. However, as shown in FIG. 4, only one seal member 3c is provided on the
図4のシール部材3hは、第一の実施形態に用いたシール部材3aの円弧部3eと3gとを、リアプレート6c側まで延長したものである。すなわちシール部材3hは、図3のシール部材3aを参酌して説明すると、内部ロータ2(内部ロータ22)のロータ部2aの一方の端面(フロントプレート6a側の端面)に環状に設けられた環状部3cと、ロータ部2aの一方の端面からベーン部材2bの端面に渡って環状部3cからベーン部材2bの円弧状の外周面まで放射状に延びる直線部3dと、ベーン部材2bの外周面に内部ロータ2(内部ロータ22)の軸線に沿ってロータ部2aの他方の端面(リアプレート6c側の端面)まで設けられ直線部3dに連結している円弧部3eと、ロータ部2aの一方の端面に環状部3cからロータ部2aの円弧状の外周面まで放射状に設けられた直線部3fと、ロータ部2aの外周面に内部ロータ2(内部ロータ22)の軸線に沿ってロータ部2aの他側の端面まで設けられ直線部3fに連結している円弧部3gとを備えている。
The
上記のシール部材3hの構成により、進角油室7aの圧力変動により、フロントプレート6a側とハウジング6b側とに対する押圧力が増減し、第一の実施形態と同様に、進角方向への位相変換を効率よく行うことができる。
With the configuration of the
なお、本発明をエンジンの吸気弁側に採用した場合について説明したが、排気弁側に採用した場合も同様である。 In addition, although the case where this invention was employ | adopted on the intake valve side of the engine was demonstrated, the case where it employ | adopts on the exhaust valve side is also the same.
1・・・弁開閉時期制御装置
2、22・・・内部ロータ(内周部材)
2b・・・ベーン部(ベーン部材)
3a・・・シール部材(第1のシール部材)
3b・・・シール部材(第2のシール部材)
3c・・・環状部
3d・・・直線部(第1の直線部)
3e・・・円弧部(第1の円弧部)
3f・・・直線部(第2の直線部)
3g・・・円弧部(第2の円弧部)
3h・・・シール部材
4・・・カムシャフト(弁軸)
6・・・外部ロータ(外周部材)
6d・・・タイミングスプロケット(回転入力部材)
7・・・流体圧室
7a・・・進角油室
7b・・・遅角油室
8・・・溝
9・・・連通溝
DESCRIPTION OF
2b ... Vane part (vane member)
3a: Seal member (first seal member)
3b: Seal member (second seal member)
3c ...
3e: Arc part (first arc part)
3f ... straight line part (second straight line part)
3g ... arc part (second arc part)
3h ...
6 ... External rotor (outer peripheral member)
6d Timing sprocket (rotary input member)
7 ...
Claims (2)
前記内周部材と相対回転する外周部材と、
前記内周部材と一体回転するベーン部材と、
前記内周部材に締結された弁軸と、
前記外周部材と一体または別体に係合する回転入力部材と、
前記内周部材と前記外周部材との間に位置し、前記ベーン部材によって進角油室と遅角油室とに二分される複数の流体圧室と、を備え、
前記内周部材と前記外周部材との軸方向摺動面と周方向摺動面、および前記ベーン部材と前記外周部材との軸方向摺動面と周方向摺動面に、前記進角油室および前記遅角油室のどちらか一方の油圧により前記外周部材側に押圧されるシール部材を設け、
前記シール部材は、前記弁軸方向一側他側一対の第1のシール部材および第2のシール部材から構成され、
前記第1のシール部材および前記第2のシール部材はそれぞれ、前記内周部材のロータ部の端面に環状に設けられた環状部と、
前記ロータ部の端面から前記ベーン部材の端面に渡って前記環状部から前記ベーン部材の円弧状の外周面まで放射状に延びる第1の直線部と、
前記ベーン部材の外周面に前記内周部材の軸線に沿って設けられ前記第1の直線部に連結している第1の円弧部と、
前記ロータ部の端面に前記環状部から前記ロータ部の円弧状の外周面まで放射状に設けられた第2の直線部と、
前記ロータ部の外周面に前記内周部材の軸線に沿って設けられ前記第2の直線部に連結している第2の円弧部と、を有し、
前記第1のシール部材と前記第2のシール部材とは、前記第1のシール部材の前記第1の円弧部と前記第2のシール部材の前記第1の円弧部と、および前記第1のシール部材の前記第2の円弧部と前記第2のシール部材の前記第2の円弧部において、前記弁軸方向に間隙を有しつつステップ状に噛み合うように当接していることを特徴とする弁開閉時期制御装置。 An inner peripheral member;
An outer peripheral member that rotates relative to the inner peripheral member;
A vane member that rotates integrally with the inner circumferential member;
A valve shaft fastened to the inner circumferential member;
A rotation input member that engages with the outer peripheral member integrally or separately;
A plurality of fluid pressure chambers located between the inner peripheral member and the outer peripheral member and divided into an advanced oil chamber and a retarded oil chamber by the vane member;
The advance oil chamber is provided on the axial sliding surface and the circumferential sliding surface of the inner peripheral member and the outer peripheral member, and on the axial sliding surface and the circumferential sliding surface of the vane member and the outer peripheral member. And a seal member that is pressed toward the outer peripheral member by the hydraulic pressure of one of the retard oil chambers,
The seal member is composed of a pair of a first seal member and a second seal member on the other side in the valve axial direction.
Each of the first seal member and the second seal member includes an annular portion provided in an annular shape on an end surface of the rotor portion of the inner peripheral member;
A first linear portion extending radially from the annular portion to the arcuate outer peripheral surface of the vane member from the end surface of the rotor portion to the end surface of the vane member;
A first arc portion provided on the outer peripheral surface of the vane member along the axis of the inner peripheral member and connected to the first straight portion;
A second linear portion provided radially on the end surface of the rotor portion from the annular portion to the arcuate outer peripheral surface of the rotor portion;
A second arc portion provided on the outer peripheral surface of the rotor portion along the axis of the inner peripheral member and connected to the second linear portion;
The first seal member and the second seal member include the first arc portion of the first seal member, the first arc portion of the second seal member, and the first The second arc portion of the seal member and the second arc portion of the second seal member are in contact with each other so as to mesh with each other while having a gap in the valve shaft direction. Valve opening / closing timing control device.
前記シール部材は、可撓性を有する材質を使用していることを特徴とする弁開閉時期制御装置。 In claim 1,
The valve opening / closing timing control device characterized in that the sealing member is made of a flexible material.
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