JP2003041913A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents
弁開閉時期制御装置Info
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Abstract
の強度を確保すること。 【解決手段】 相対回転制御機構が設けられる弁開閉時
期制御装置において、相対回転制御機構が設けられるシ
ュー部の流体圧室と相対回転制御機構の間と、相対回転
制御機構と流体圧室の間に固定部材をそれぞれ配置し
た。
Description
期を制御する弁開閉時期制御装置に関する。
ンジンの回転に同期して駆動されるカムシャフトに回転
自在に設けられ、内周面に複数のシューが突設されたケ
ースを備える第1回転体と、前記カムシャフトに連結固
定されて前記第1回転体の内面に摺接し、当該摺接面側
に軸方向のロック溝を有する第2回転体と、前記ロック
溝に係合して前記第1回転体と第2回転体を同期回転可
能にロックし、且つ前記ロック溝から退没して前記ロッ
クを解除するロック部材と、このロック部材を前記ロッ
ク溝の方向に付勢する付勢手段と、この付勢手段に抗す
る方向の油圧を前記ロック部材に印加する油圧供給手段
とを備えたバルブタイミング調整装置において、前記シ
ューの少なくとも1つに軸方向へ沿って設けられ、少な
くとも軸方向一端が前記シューの軸方向端面に開口し且
つ前記第2回転体との摺接面側が開口してロック部材を
格納支承する係合溝と、この係合溝に嵌め込まれて前記
回転体の回転中心方向に摺動可能な板状ロック部材と、
第2回転体のボス部外周面の一部に設けられ、前記板状
ロック部材の先端部が係合可能に配設されたロック溝と
を備えた弁開閉時期制御装置が開示されている。
は、ケースの少なくとも1つのシューを軸方向に沿って
貫通している。
来の技術においては、ロック機構のロック部材がロック
穴に係合することにより、第1回転体と第2回転体とが
同期回転する。通常、内燃機関のカムシャフトに設けら
れたカムは、内燃機関の吸気弁または排気弁(以下弁体
という)を閉方向に付勢する付勢手段の付勢力に逆らっ
て弁体を押し下げる。つまり、弁体を開くときにカムに
加わる抵抗は大きく、弁体を閉じるときにカムに加わる
抵抗は小さくなる。このため、エンジンの回転に同期し
て回転する第1回転体(例えばクランクシャフトからベ
ルトを介して回転力を伝達されるタイミングプーリ)の
回転速度に対して、カムシャフトの回転速度が変動す
る。より具体的には、弁体が開弁するとき(カムが所定
の第1位相にあるとき)には第1回転体の回転速度に対
してカムシャフトの回転速度は遅くなり、弁体が閉弁す
るとき(所定の第2の位相にあるとき)にはプーリの回
転速度に対してカムシャフトの回転速度は速くなる。こ
のカムシャフトの回転位相に伴う回転速度の変化によ
り、第2回転体(例えば、ベーンを有するロータ)に
は、第1回転体の回転に対して遅れたり、進んだりする
力が働く。この力は、第1回転体と第2回転体とを一体
的に回転させるために両者を係合するロック部を介して
第1回転体にも加わる。上記した従来技術において、ロ
ック部材が係合する係合溝はケースに形成されるシュー
の1つに形成されており、係合溝が形成されたシュー部
には上記した、遅れたり、進んだりする力により、繰り
替えし応力が加わることになる。このため、第1回転体
に設けられる係合溝付近の強度を確保する必要がある。
しかしながら、弁開閉時期制御装置を小型化しつつ、そ
の作動角を確保しようとする場合には、シュー部の大き
さ、特に周方向長さが制限されるのでシュー部の強度を
確保することが難しく、問題である。特に、係合溝がケ
ースの少なくとも1つのシューを軸方向に沿って貫通し
て設けられていると、係合溝が設けられているシュー部
は片持ち梁のような構造となるため、大きく強度が低下
する恐れが生じ、問題である。
荷重の集中を防止し、その強度を確保することをその課
題とする。
ために請求項1の発明にて講じた技術的手段は、内燃機
関のクランク軸またはカム軸の一方と一体的に回転する
ハウジングと、前記カム軸または前記クランク軸の他方
と一体的に回転するロータと、前記ハウジングと前記ロ
ータの間に設けられる流体圧室を前記ハウジングの円周
方向に区画するシュー部と、前記ハウジングの少なくと
も一方の軸方向端面を閉塞するプレート部材と、前記ハ
ウジングと前記プレート部材とを一体的に固定する固定
部材と、前記流体圧室を進角油室と遅角油室とに区画す
るベーンと、前記ハウジングまたはロータの一方に設け
られ、前記ロータの径方向に移動するロックプレート
と、前記ロータまたは前記ハウジングの他方に設けら
れ、前記係合部材と係合する係合溝と、前記ハウジング
または前記ロータの一方に設けられ、前記係合部材を径
方向に移動可能とする退避溝とからなり、流体の給排に
より前記ロックプレートが前記係合溝に係合することに
より前記ハウジングと前記ロータとの相対回転を規制可
能とする相対回転制御機構と、を備えた弁開閉時期制御
装置において、前記相対回転制御機構が設けられる前記
シュー部の前記流体圧室と前記相対回転制御機構の間
と、前記相対回転制御機構と前記流体圧室の間に前記固
定部材をそれぞれ配置したことである。
機構が設けられるシュー部の前記流体圧室と相対回転制
御機構の間と、前記相対回転制御機構と前記流体圧室の
間に前記固定部材を配置したことにより、前記相対回転
制御機構の前記係合溝または収容溝が設けられるシュー
部の剛性を向上させることができる。
項2の発明にて講じた技術的手段は、請求項1に記載の
技術的手段に加えて、前記固定部材は前記ハウジングの
回転中心に対して均等な角度に配置されることである。
された前記固定部材と、前記流体圧室と前記相対回転制
御機構との間および前記相対回転制御機構と流体圧室と
の間に配置された固定部材によりハウジングに締め付け
られるプレート部材の締結力を均等にすることができ
る。
項3の発明にて講じた技術的手段は、上記した請求項1
または2に記載の技術的手段に加えて、前記流体圧室と
前記相対回転制御機構の間と、前記相対回転制御機構と
前記流体圧室との間に配置される前記固定部材は前記相
対回転制御機構に対して均等な角度に配置されているこ
とである。
前記収容溝から固定部材までの周方向長さを略同じとす
ることができる。
図1および図2に基づいて説明する。なお、図面の複雑
化を防ぐため、図2のハッチング線は省略している。
御装置は、カム軸(従動軸)10の先端部(図1の左
端)に図示しないボルトによって一体的に組み付けられ
たロータ21と、このロータ21の外側にロータ21に
対し相対回転可能に外装され、エンジンの図示しないク
ランクシャフト(回転軸)から、伝達部材90(本実施
形態においてはタイミングチェーン)を介して回転力が
伝達されるハウジング30と、ハウジング30とロータ
21の間に介装されるトーションスプリングSと、ハウ
ジング30とロータ21との相対回転を制御する相対回
転制御機構B(図2参照)および後述する進角室R1及
び遅角室R2(図2参照)への流体の給排を制御すると
共に相対回転制御機構Bへの作動油の給排を制御する油
圧制御弁100とを備えている。
(図示省略)を開閉する周知のカム(図示省略)を有し
ていて、図示しない内燃機関のシリンダヘッドに回転自
在に支承されており、その内部にはカム軸10の軸方向
に延びる進角油路11と遅角油路12とが設けられてい
る。進角油路11は径方向の通孔13と環状の通路14
とを介して油圧制御弁100の接続ポート102に接続
されている。また、遅角通路12は径方向の通孔15と
環状の通路16とを介して油圧制御弁100の接続ポー
ト101に接続されている。なお、径方向の通孔13、
15と、環状の通路14、16はカム軸10に形成され
ている。
端に一体的に螺合されたロータ21は、ボルトの頭部に
よって前端を閉塞されたロータ21の中心内孔21aを
有し、中心内孔21aはカム軸10に設けた進角通路1
1に連通している。
2参照)とこれを径方向へ付勢するスプリング24を組
み付けるためのベーン溝21b(図2)を有している。
各ベーン23はベーン溝21bに組み付けられて径方向
外方に延びており、ハウジング30内に区画された後述
する流体圧室内に進角室R1と遅角室R2を区画形成し
ている。
と、フロントプレート32と、リヤ薄肉プレート33
と、これらを一体的に連結する5本のボルト34によっ
て構成されている。
ケット31aが一体的に形成されている。スプロケット
31aは周知のようにタイミングチェーン90を介して
エンジンの図示しないクランク軸に連結されていて、ハ
ウジング30はクランク軸からの駆動力が伝達されて図
2の時計方向へ回転する。
出して4つの流体圧室(第1流体圧室31c、第2流体
圧室31d、第3流体圧室31e、第4流体圧室31
f)を区画する4つのシュー部31g、31h、31
j、31kを有している。より具体的には、第1流体圧
室31cは、シュー部31gとシュー部31kとによ
り、第2流体圧室31dは、シュー部31gとシュー部
31hとにより、第3流体圧室31eは、シュー部31
hとシュー部31jとにより、第4流体圧室31fはシ
ュー部31jとシュー部31kとによりそれぞれ区画さ
れる。この4つの流体圧室31c、31d、31e、3
1f内にはそれぞれベーン23が配置されることで、各
流体圧室内に進角室R1と遅角室R2とが区画される。
33は軸方向の対向する端面にて、メインロータ21の
軸方向端面及び、各ベーン23の軸方向端面全体にそれ
ぞれ摺動可能に接している。また、ハウジング本体31
のシュー部31jには図2に示すように最遅角位相位置
をベーンとの当接によって規制する突起31pと、最進
角位相位置をベーン23との当接によって規制する突起
31qとが形成されている。これらの突起31p、31
qはシュー部31jの周方向端面に設けられており、そ
れぞれ第3流体圧室31eに配置されるベーン23と、
第4流体圧室31fに配置されるベーン23に当接可能
である。
構Bが形成されている。相対回転制御機構Bは、進角通
路11からの作動油の供給によりアンロック作動してハ
ウジング30とロータ21の相対回転を許容し、進角通
路11への作動油の排出によりロック作動してハウジン
グ30とロータ21の進角側への相対回転を最遅角位相
位置(図2の状態)にて規制するものであり、ロックプ
レート61とロックスプリング62、係合溝21h、退
避孔31lおよび収容部31mを備えている。
スリット状の退避孔31lと、退避孔31lより幅が広い
矩形の収容部31が設けられている。退避孔31l内に
はロックプレート61が径方向に摺動可能に組み付けら
れている。また、収容部31mにはロックプレート61
を退避孔31lから突出するように付勢するロックスプ
リング62が配置されている。
径側端部)がロータ21に設けたロック溝21hに摺動
可能で抜き差し可能(嵌合・離脱可能)であり、ロック
溝21hに作動油が供給されることによりロックスプリ
ング62の付勢力に抗して径方向へ移動して退避孔31
lに退避収容されるようになっているロック溝21h
は、図2に示したように、ハウジング30に対してロー
タ21が最遅角位相位置にあるとき、その端部(内径側
端部)が各退避孔31lに対向一致するように設けられ
ている。
31mがハウジング本体31の中心軸方向の両端にて開
口しているために、第3流体圧室31eに近い部分31
j1と、第4流体圧室31fに近い部分31j2とはハ
ウジング本体31の外周の範囲31nにより接合されて
いる。
kには、上記したハウジング30を固定する5本のボル
ト34が配置されている。そのうち、3本は流体圧室間
に位置する(例えば、第1流体圧室31cと第2流体圧
室31d)シュー部31g、31h,31kにそれぞれ
1本づつ配置されている。残り2本は退避孔31lおよ
び収容部31mが構成されるシュー部31jに配置され
る。このとき、2本のボルト34は部分31j1と部分
31j2とに1本づつ配置され、退避孔31lおよび収
容部31mをボルト34間に挟み込む。尚、本実施形態
においては、これら5本のボルト34は、ハウジング本
体31の中心に対して72°の角度で均等に配置されて
いる。また、部分31j1と部分31j2に配置される
ボルト34は、突起31p、31qに対して同じ角度B
となるように(図3参照)配置されることが好ましい。
これにより、ハウジング30とロータ21の相対位相が
最進角位相位置にあるときに相対回転制御機構Bが作動
する弁開閉時期制御装置を同じハウジングを用いて構成
することができる。この場合には、ハウジング30を裏
返して用いればよい。
トーションスプリングSは、ハウジング30に対してロ
ータ21を進角側に回転付勢するものである。このトー
ションスプリングSによって、ロータのハウジングに対
する相対回転位相を進角側へ変更する際の作動応答性は
良好とされている。
ルバルブである。油圧制御弁100はソレノイドと、ス
プールと、スプリングとを有し、ソレノイドへの通電に
よってスプールをスプリングに抗して移動させるもので
ある。このソレノイドへの通電量をデューティ制御する
ことによりスプールのストローク量を変更して進角通路
11、遅角通路12及び、第1制御機構B1への流体の
給排を制御する。
イルパン120、供給通路、排出通路からなる油圧回路
Cを有している。進角油室R1、遅角油室R2および相
対回転制御機構Bに供給される流体はエンジンにより駆
動されるオイルポンプ110により、供給通路と油圧制
御弁100を介して供給される。また、進角油室R1、
遅角油室R2及び相対回転制御機構Bから排出される流
体は排出通路と油圧制御弁とを介してオイルパン120
へ至る。
Bが作動している場合には、上記したロックプレート6
1はロック溝21hに係合する。このような状態におい
て、内燃機関のカム軸10に変動トルクが加わる。この
変動トルクはカム軸10を進角方向および遅角方向に、
交互に回転させる力として働く。ロータ21はカム軸1
0と一体的に回転するよう固定されているので、ロータ
21も上記したように進角方向、遅角方向に交互に回転
する。
及び各遅角油室R2と、相対回転制御機構Bのロック溝
21hから各部材の隙間を通して内燃機関のオイルパン
120に作動油が順次戻っている。
は、オイルポンプ110が内燃機関によって駆動されて
も流体を十分に吐出できない。これは、内燃機関の冷間
始動時の直後には内燃機関の運転が安定していないこと
や、オイルポンプ110から吐出される流体、例えば、
内燃機関の潤滑に用いられるエンジンオイルは低温では
粘性が高く、吐出圧は高くなるが流量は少ないといった
ことに起因する。このため、油圧制御弁100が制御さ
れても、油圧回路Cから各進角油室R1及び各遅角油室
R2とには流体が十分に供給されない。このような場合
には、進角油室R1内の流体の圧力がベーン23に加わ
ることにより、ロータ21のハウジング30に対する相
対回転位置を保持するのではなく、相対回転制御機構B
により、ロータ21のハウジング30に対する相対回転
位置を最遅角位相位置に保持する。内燃機関のカム軸1
0とロータ21には上記したような変動トルクが加わ
る。進角油室R1および、遅角油室R2には流体が供給
されていないので、ロータ21の進角方向、遅角方向へ
の回転は相対回転制御機構B、より具体的にはロック溝
21hと係合するロックプレート61とにより規制され
る。この回転力により、ロータ21に設けられたロック
溝21hは係合するロックプレート61を回転させよう
とする。ロックプレート61はこの回転力を、退避孔3
1lを介してハウジング30(シュー部31j)に伝え
る。すなわち、変動トルクによりロータ21を回転させ
る力はロックプレート61を介してハウジング30の退
避孔31lが設けられるシュー部31jに加わる。本実
施形態においては、シュー部の部分31j1と部分31
j2の両方にボルト34が配置されているので、部分3
1j1、31j2はフロントプレート32、リアプレー
ト33に挟まれた断面コの字状の形態とすることができ
る。このため、部分31j1、31j2の剛性が向上
し、部分31j1、31j2の変動トルクによる変位を
防止することができる。また、退避孔31l、収容部3
1mが設けられ、略2つの部分31j1、31j2から
なるシュー部31jのそれぞれの部分にボルト34が配
置されるので、部分31j1、31j2の剛性を向上さ
せることができる。これにより、特にハウジング本体3
1の範囲31nへの応力の集中が緩和されるので、変動
トルクによりハウジング30に亀裂が生じる等の不具合
の発生を防止することができる。
ある。第1実施形態と第2実施形態とはハウジング30
におけるボルト34の配置位置が異なるだけであるの
で、第1実施形態と同じ構成のものには第1実施形態と
同じ番号符号を付すことによりその説明を省略する。
ある。本第2実施形態において、シュー部31jの部分
31j1、31j2に設けられるボルト34は、退避孔
31lに対してそれぞれ同じ角度Dとなるように配置さ
れている。これにより、シュー部31jの部分31j
1、31j2の円周方向の長さは略同じに形成できる。
このため、シュー部31jの部分31j、31j2の剛
性を略同じにすることができるので、その強度を確保す
ることができる。また、1本のボルト34により締結す
るシュー部31jの面積をシュー部31g、31h、3
1kの面積と略同じとなるので、流体圧室31c、31
d、31e、31f間のシール性をより向上させること
ができる。また、シュー部31j1とシュー部31j2
の周方向の長さ、つまり、ロータ21の軸受として機能
するシュー部31g、31h、31k、部分31j1、
31j2の長さを略同じにすることができる。これによ
り、ロータ21は均等に軸受部たるシュー部と摺接する
ので軸受の寿命の向上、ロータ21の偏磨耗の防止を図
ることができる。さらに、軸受荷重が均等となることに
より、ロータ21の摺動性が向上し、摺動抵抗の低減を
図ることができる。
を示す図面である。第3実施形態と第2実施形態とは突
起31p、31qの配置が異なるだけであるので、第2
実施形態と同じ構成のものには第1実施形態と同じ番号
符号を付すことによりその説明を省略する。
0との相対位相位置が最遅角位置にある場合(相対回転
制御機構Bによりロータ21とハウジング30の相対回
転が規制されている状態)には、ベーン23は第1流体
圧室31c内のシュー部31k側の周方向端面に設けら
れた突起31pに当接している。また、図5において二
点鎖線にて示すように、ロータ21とハウジング30と
の相対位相位置が最進角位置にある場合においては、ベ
ーン23は第2流体圧室31d内のシュー部31h側の
周方向端面に設けられた突起31qに当接している。
ング30との相対位相位置が最遅角位置にある場合(相
対回転制御機構Bによりロータ21とハウジング30の
相対回転が規制されている状態)には、ベーン23は第
2流体圧室31d内のシュー部31g側の周方向端面に
設けられた突起31pに当接している。また、図6にお
いて二点鎖線にて示すように、ロータ21とハウジング
30との相対位相位置が最進角位置にある場合において
は、ベーン23は第1流体圧室31c内のシュー部31
g側の周方向端面に設けられた突起31qに当接してい
る。
機構Bによりロータ21とハウジング30との相対回転
が規制されている場合に、ベーン23がハウジング30
に当接してその回転を規制する突起31p、31qを退
避孔31lが設けられていないシュー部(31g、31
h、31k)により区画された流体圧室内に設けたこと
によって、ベーン23からハウジング30に加わる変動
トルクにより生じる荷重が1箇所のシュー部に集中する
ことを防止できる。これによって、ハウジング30の強
度を向上させるとの同等の効果を得ることができる。
れば、相対回転制御機構が設けられるシュー部の流体圧
室と相対回転制御機構の間と、相対回転制御機構と流体
圧室の間に固定部材をそれぞれ配置したことによって、
相対回転制御機構の係合溝または収容溝が設けられるシ
ュー部の剛性を向上させることができる。これにより、
最も応力が集中しやすい部分の剛性が向上するので、ハ
ウジングの耐久性を向上させることができる。
求項1に記載の発明に加えて固定部材はハウジングの回
転中心に対して均等な角度に配置したことによって、ハ
ウジングに締め付けられるプレート部材の締結力を均等
にすることができる。このため、流体圧室の軸方向のシ
ール性を向上させることができる。
求項1または2に記載の発明に加えて流体圧室と相対回
転制御機構の間と、相対回転制御機構と流体圧室との間
に配置される固定部材を相対回転制御機構に対して均等
な角度に配置したことによって、係合溝または収容溝が
設けられるシュー部の周方向長さを略同じとすることが
できる。これにより固定部材1つあたり締め付け面積
を、相対回転制御機構が配置されていないシュー部と略
同じとすることができるので、流体圧室間の軸方向のシ
ール性を向上させることができる。
図である。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 内燃機関のクランク軸またはカム軸の一
方と一体的に回転するハウジングと、 前記カム軸または前記クランク軸の他方と一体的に回転
するロータと、 前記ハウジングと前記ロータの間に設けられる流体圧室
を前記ハウジングの円周方向に区画するシュー部と、 前記ハウジングの少なくとも一方の軸方向端面を閉塞す
るプレート部材と、 前記ハウジングと前記プレート部材とを一体的に固定す
る固定部材と、 前記流体圧室を進角油室と遅角油室とに区画するベーン
と、 前記ハウジングまたはロータの一方に設けられ、前記ロ
ータの径方向に移動するロックプレートと、 前記ロータまたは前記ハウジングの他方に設けられ、前
記係合部材と係合する係合溝と、 前記ハウジングまたは前記ロータの一方に設けられ、前
記係合部材を径方向に移動可能とする退避溝とからな
り、流体の給排により前記ロックプレートが前記係合溝
に係合することにより前記ハウジングと前記ロータとの
相対回転を規制可能とする相対回転制御機構と、を備え
た弁開閉時期制御装置において、 前記相対回転制御機構が設けられる前記シュー部の前記
流体圧室と前記相対回転制御機構の間と、前記相対回転
制御機構と前記流体圧室の間に前記固定部材をそれぞれ
配置したことを特徴とする弁開閉時期制御装置。 - 【請求項2】 前記固定部材は前記ハウジングの回転中
心に対して均等な角度に配置されることを特徴とする請
求項1に記載の開閉時期制御装置。 - 【請求項3】 前記流体圧室と前記相対回転制御機構の
間と、前記相対回転制御機構と前記流体圧室との間に配
置される前記固定部材は前記相対回転制御機構に対して
均等な角度に配置されていることを特徴とする請求項1
または2に記載の弁開閉時期制御装置
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