JP2004132246A

JP2004132246A - Camshaft phase variable device in automobile engine

Info

Publication number: JP2004132246A
Application number: JP2002297075A
Authority: JP
Inventors: Hideki Nakamaru; 中丸　秀樹
Original assignee: Nittan Valve Co Ltd
Current assignee: Nittan Corp
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2004-04-30
Anticipated expiration: 2022-10-10
Also published as: JP3958665B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a camshaft phase variable device for preventing generation of metal tapping noise in a stopper means by providing a shock-absorbing member to absorb shocks when stopper parts are collided with each other in a vicinity of the stopper means for setting the phase variable range of a camshaft. <P>SOLUTION: The phase variable device of an engine comprises an outer cylindrical part 10 to which the driving force of a crankshaft is transmitted, an inner cylindrical part on the driven side which is arranged concentric to the outer cylindrical part and extends to a camshaft 2, an intermediate member 30 which is engaged in a helical-spline manner with the outer cylindrical part 10 and the inner cylindrical part 20, and moved in the axial direction to change the phase of the inner cylindrical part 20 to the outer cylindrical part 10, and a pair of stopper parts 44b and 60a in contact with each other in the circumferential direction to set the phase variable range of the camshaft 2. Shocks when the stopper parts 44b and 60a are collided with each other are absorbed by a shock-absorbing member (a rubber layer) 62 provided between the stopper part 60a on the outer cylindrical part side and an outer cylindrical part body (a spring case) 16, and generation of metallic noise is suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カムシャフトを回転させてバルブを開閉させる自動車用エンジンにおける動弁機構に係り、特に電磁クラッチなどの電磁ブレーキ手段により回転ドラムを制動することでカムシャフトの回転位相を変化させてバルブの開閉タイミングを変化させる自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のカムシャフト位相可変装置としては、例えば、特開平７−２６９１７号が知られている。これは、図１６に示すように、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達されるスプロケット１の内周側に同軸状のカムシャフト２が配設され、スプロケット１とカムシャフト２間には、両者１，２にそれぞれヘリカルスプライン係合し、軸方向に移動して両者１，２間の位相を変える中間部材３が介装され、スプロケット１の側面側には、中間部材３に角ねじ部３ｃにより螺合するとともに、エンジンケース８に固定された電磁ブレーキ４によって制動力が作用するように構成された回転ドラム５が配設され、回転ドラム５とスプロケット１間には巻き上げられたスプリング６が半径方向に介装された構造となっている。符号３ａ，３ｂは、内外のヘリカルスプライン係合部、符号５ａは、回転ドラム５の角ねじ部である。
【０００３】
また、回転ドラム５とスプロケット１の対向側面間には、図１７に示すように、回転ドラム５側のストッパ部５ｂと、スプロケット１側のストッパ部１ａで構成した、カムシャフト２の位相の可変範囲（スプロケット１に対するカムシャフト２の周方向における基準位置）を設定するストッパ手段が設けられており、回転ドラム５とスプロケット１間に介装されたスプリング６によって、回転ドラム５は、両ストッパ部５ｂ，１ａが当接する方向（図１７矢印方向）に回転付勢されている。
【０００４】
そして、電磁ブレーキ４のＯＮ／ＯＦＦ制御により、電磁ブレーキ４の制動力が回転ドラム５に伝達されて中間部材３が角ねじ部３ｃ，５ａによって回動しながら進退（図１６左右方向に移動）し、ヘリカルスプライン係合部３ａ，３ｂによってスプロケット１に対するカムシャフト２の位相が変化するようになっている。特に、スプロケット１とカムシャフト２間に介装する中間部材３の内外周面に逆ヘリカルスプライン係合部３ａ，３ｂを設けたので、中間部材３の軸方向への僅かな移動量でスプロケット１に対しカムシャフト２の位相を大きく変化させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、動弁機構を構成するこの種のカムシャフト位相可変装置では、バルブ復帰ばねの付勢力が原因でカムシャフトにトルク変動が発生し、ヘリカルスプライン係合部３ａ，３ｂや角ねじ部３ｃ，５ａに微小変位振動が繰り返し生じている。そして、前記トルク変動は、バルブステムがカムを乗り越える前に作用する正トルクの方がカムを乗り越えた直後に作用する負トルクよりも大きい。そのため正トルクが両ストッパ部５ｂ，１ａを離間させる方向に作用するカムシャフト位相可変装置構造では、正トルクが係合部を伝わり、周方向に作用するスプリング６の付勢力に勝って両ストッパ部５ｂ，１ａを一旦離間させた後、すぐに負トルクが作用して両ストッパ部５ｂ，１ａが復帰し衝突する。即ち、バルブタイミング可変範囲（カムシャフト２の位相可変範囲）を設定する回転ドラム５側のストッパ部５ｂとスプロケット１側のストッパ部１ａが、この位相可変限界位置（当接位置）で絶えず衝突を繰り返しており、これがカツ、カツ、カツ．．．という断続的な金属音となって、静粛性を妨げる要因となっていた。
【０００６】
また、電磁ブレーキＯＮにより、回転ドラム５が制動されてカムシャフト２の位相が変化した後、電磁ブレーキＯＦＦにより回転ドラム５の制動が解除されると、スプリング６の付勢力により、ストッパ部５ｂ，１ａが当接する位置まで回転ドラム５が回動してカムシャフト２の位相が元に戻るが、この両ストッパ部５ｂ，１ａが衝突する際にも金属音が発生する。
【０００７】
これに対し、発明者は、スプリング６のばね力を強化して、カムのトルク変動の影響を受けないようにすることを考えたが、電磁ブレーキ４の負荷が大きくなり、また電磁ブレーキＯＦＦにより両ストッパ部５ｂ，１ａが衝突する際の金属音が逆に大きくなるため、好ましい方策とはいえない。
【０００８】
そこで発明者は、回転ドラム５側のストッパ部５ｂがスプロケット１側のストッパ部１ａに衝突する際の衝撃を緩衝部材によって吸収緩和してやれば、電磁ブレーキ４の負荷を増やすことなく金属打音が低減されるのではないかと考えた。
【０００９】
そして、まず、ストッパ部５ｂ，１ａの当接面に衝撃吸収材であるゴム材を貼り付けて、ストッパ部同士の衝突時の衝撃を吸収しようと考えた。しかし、繰り返し作用する衝撃により、ゴム材が剥離するなど、耐久性に難があった。
【００１０】
そこで、回転ドラム側ストッパ部を回転ドラム本体と別体に構成したり、スプロケット側ストッパ部をスプロケット本体と別体に構成し、緩衝材であるゴム材を介して回転ドラム本体やスプロケット本体にストッパ部を一体化した試作品を作って、実験を重ねた結果、金属打音の低減に有効であることが確認されたので、本発明を提案するに至ったものである。
【００１１】
本発明は、前記した従来技術の問題点および前記した発明者の知見に基づいてなされたもので、その目的は、カムシャフトの位相可変範囲を設定するストッパ手段である回転ドラム側ストッパ部と外筒部側ストッパ部の近傍にストッパ部同士が衝突する際の衝撃を吸収する緩衝部材を設けることで、ストッパ手段において金属打音の発生しない自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段および作用】
前記目的を達成するために、請求項１に係る自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置においては、クランクシャフトの駆動力が伝達される円環状外筒部と、前記外筒部と同軸に配置され、カムシャフトに延びる従動側の円環状内筒部と、前記外筒部と内筒部にそれぞれヘリカルスプライン係合して外筒部と内筒部間に介装され、軸方向に移動して外筒部に対する内筒部の位相を変える円環状中間部材と、前記内筒部に回転可能に支承されるとともに、前記中間部材の雄ねじ部に螺合して前記外筒部と対向するように配設され、電磁クラッチの作動によるブレーキ制動力が作用する円環状回転ドラムと、前記回転ドラム側と外筒部側に対向するように設けられ、周方向に当接することでカムシャフトの位相可変範囲を設定する一対のストッパ部と、前記回転ドラムと外筒部間に介装され、前記一対のストッパ部が当接する方向に前記回転ドラムと外筒部を回転付勢するスプリングと、を備えた自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置において、
前記回転ドラム側ストッパ部と回転ドラム本体間または／および前記外筒部側ストッパ部と外筒部本体間に、前記一対のストッパ部同士が衝突する際の衝撃を吸収する緩衝部材を介装するように構成した。
【００１３】
（作用）外筒部と中間部材と内筒部が一体となって回動するように構成されており、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達される外筒部とカムシャフト側の内筒部とは、同期して回転するが、電磁クラッチが作動し回転ドラムが制動されると、中間部材が回動しながら軸方向に移動し、ヘリカルスプライン係合部により外筒部に対する内筒部（カムシャフト）の位相が変わる。
【００１４】
また、カムシャフト位相可変装置では、バルブ復帰ばねの付勢力が原因でカムシャフトにトルク変動が発生し、ヘリカルスプライン係合部やねじ部に微小変位振動が繰り返し生じている。そして、前記トルク変動は、バルブステムがカムを乗り越える前に作用する正トルクの方がカムを乗り越えた直後に作用する負トルクよりも大きい。そのため正トルクが両ストッパ部を離間させる方向に作用するカムシャフト位相可変装置構造では、正トルクが係合部を伝わり、周方向に作用するスプリングの付勢力に勝って両ストッパ部を一旦離間させた後、すぐに負トルクが作用して両ストッパ部が復帰し衝突する。即ち、バルブタイミング可変範囲（カムシャフトの位相可変範囲）を設定する回転ドラム側のストッパ部と外筒側のストッパ部が、この位相可変限界位置（当接位置）で絶えず衝突を繰り返しているが、ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力は、回転ドラム側ストッパ部と回転ドラム本体間または／および外筒部側ストッパ部と外筒部本体間に介装されている緩衝部材によって吸収緩和されて、金属音の発生が抑制される。
【００１５】
また、電磁クラッチＯＮにより、回転ドラムが制動されてカムシャフトの位相が変化した後、電磁クラッチＯＦＦにより、回転ドラムの制動が解除されると、スプリングの付勢力により両ストッパ部が当接する位置まで回転ドラムが回動して、カムシャフトの位相が元に戻るが、このときの両ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力は、回転ドラム側ストッパ部と回転ドラム本体間または／および外筒部側ストッパ部と外筒部本体間に介装されている緩衝部材によって吸収緩和されて、金属音の発生が抑制される。
【００１６】
請求項２においては、請求項１に記載の自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置において、前記回転ドラム本体の円筒部または／および外筒部本体の円筒部の外周に、ストッパ部が形成された円環状の金属製アウターレースと円環状の金属製インナーレース間に前記緩衝部材であるゴム層を介在させて固定一体化した環状部材を、嵌合固定または接着固定するように構成した。
【００１７】
（作用）緩衝部材であるゴム層をアウターレースとインナーレースでサンドイッチした環状部材は、回転ドラム本体の円筒部（外筒部本体の円筒部）外周に嵌合固定または接着固定されることで、回転ドラム本体の円筒部（外筒部本体の円筒部）を半径方向外方に環状部材の厚さだけ拡径するにとどまり、回転ドラムと外筒部間に介装するスプリングの機能を阻害することはない。
【００１８】
また、回転ドラム本体や外筒部本体とは別体に構成した環状部材を嵌合または接着により、回転ドラム本体や外筒部本体に簡単に組み付けることができる。
【００１９】
請求項３においては、請求項２に記載の自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置において、前記アウターレースとインナーレース間に、両者を加硫接着するゴム層を充填するように構成した。
【００２０】
（作用）環状部材の構成が非常に簡潔な上に、アウターレースとゴム層とインナーレース間は強固に接着されて、ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力をゴム層が確実に吸収する。
【００２１】
請求項４においては、請求項２に記載の自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置において、前記アウターレースとインナーレースの対向する内外周面に、軸方向に遊合するリブを突設するとともに、周方向に隣接するアウターレース側のリブとインナーレース側のリブ間の隙間にゴム材を装填するように構成した。
【００２２】
なお、回転ドラム本体の円筒部または／および外筒部本体の円筒部に設ける、アウターレースの抜け止め固定手段としては、環状部材を配設する円筒部内側の雌ねじやヘリカルスプラインに大きな残留応力が負荷として発生しないＣリングが望ましい。
【００２３】
（作用）請求項３のゴム層加硫接着構造では、両ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力がゴム層で吸収されるが、ゴム層がこの衝撃力を吸収する際にアウターレースやインナーレースとゴム層との接合面には剪断応力が作用するため、ゴム層接合面の耐久性に多少の不安があるが、ゴム材装填構造では、両ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力はゴム材だけで吸収されるので、耐久性に優れている。
【００２４】
また、ゴム材装填構造では、面倒な加硫接着工程が不要な分、ゴム層加硫接着構造に比べて、環状部材の組立が容易である。
【００２５】
また、ゴム材の衝撃吸収作用が低下した場合は、装填したゴム材だけを交換し、アウターレースとインナーレースはそのまま再使用できる。
【００２６】
請求項５においては、請求項１に記載の自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置において、前記回転ドラム本体の円筒部または／および外筒部本体の円筒部の外周に、ストッパ部が形成された円環状の金属製アウターレースを前記緩衝部材であるゴム層を介して連結して構成した環状部材を設けるようにした。
【００２７】
（作用）回転ドラム本体の円筒部（外筒部本体の円筒部）に緩衝部材であるゴム層を介してアウターレースを連結した構造は、回転ドラム本体の円筒部（外筒部本体の円筒部）を半径方向外方に環状部材（ゴム層とアウターレース）の厚さだけ拡径するにとどまり、回転ドラムと外筒部間に介装するスプリングの機能を阻害することはない。
【００２８】
請求項６においては、請求項５に記載の自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置において、前記回転ドラム本体の円筒部または／および外筒部本体の円筒部と前記アウターレース間に、両者を加硫接着するゴム層を充填するように構成した。
【００２９】
（作用）環状部材の構成が非常に簡潔な上に、アウターレースとゴム層と回転ドラム本体（外筒部本体）の円筒部間は強固に接着されて、ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力をゴム層が確実に吸収する。
【００３０】
請求項７においては、請求項５に記載の自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置において、前記アウターレースと前記回転ドラム本体の円筒部または／および外筒部本体の円筒部の対向する内外周面に、軸方向に遊合するリブを突設するとともに、周方向に隣接するアウターレース側のリブとインナーレース側のリブ間の隙間にゴム材を装填するように構成した。
【００３１】
なお、回転ドラム本体の円筒部または／および外筒部本体の円筒部に設けるアウターレースの抜け止め固定手段としては、アウターレースを配設する円筒部内側の雌ねじやヘリカルスプラインに大きな残留応力が負荷として発生しないＣリングが望ましい。
【００３２】
（作用）請求項６のゴム層加硫接着構造では、両ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力がゴム層で吸収されるが、ゴム層がこの衝撃力を吸収する際にアウターレースや円筒部とゴム層との接合面には剪断応力が作用するため、ゴム層接合面の耐久性に多少の不安があるが、ゴム材装填構造では、両ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力はゴム材だけで吸収されるので、耐久性に優れている。
【００３３】
また、ゴム材装填構造では、面倒な加硫接着工程が不要な分、ゴム層加硫接着構造に比べて、環状部材の組立が容易である。
【００３４】
また、ゴム材の衝撃吸収作用が低下した場合は、装填したゴム材だけを交換しアウターレースはそのまま使用できる。
【００３５】
また、装填するゴム材は、隣接して装填するゴム材同士を連結した一対のゴム材ユニット構造とすることで、例えばアウターレース側のリブに各ゴム材ユニットがまたがるように各ゴム材を配設し、装填した隣接ゴム材間に回転ドラム本体（外筒部本体）の円筒部側のリブがくるようにアウターレースを軸方向に組み付けることで、回転ドラム本体（外筒部本体）の円筒部に環状部材を一体化することができる。
【００３６】
請求項８においては、請求項１〜７のいずれかに記載の自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置において、前記外筒部と内筒部間の相対摺動面に、前記ヘリカルスプライン係合部における打音を低減すべく、摺動摩擦トルクを増加させる摩擦トルク付加部材を介装するように構成した。
【００３７】
（作用）　動弁機構におけるバルブステムがカムを乗り越える前後においてカムシャフトの回転速度が変動するなど、バルブの開閉時毎にカムシャフトにトルク変動が生じ、カムシャフトに回転ムラが発生し、外筒部および内筒部間の相対回転速度が急変する。このとき、中間部材と外筒部および内筒部間のヘリカルスプライン係合部において歯部同士が衝突することになるが、外筒部と内筒部間の相対摺動面に介装されている摩擦トルク付加部材が、外筒部と内筒部間の相対回動に対する抵抗として作用し、中間部材と外筒部および内筒部間のヘリカルスプライン係合部における歯部同士の衝突速度を低減し、打音の発生を抑制する。
【００３８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００３９】
図１〜図５は、本発明に係る自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置の第１の実施例を示し、図１は本発明の第１の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置の縦断面図、図２は同装置の内部構造を示す斜視図、図３はバルブタイミング可変範囲（カムシャフトの位相可変範囲）を設定するストッパ手段の斜視図、図４は同装置のストッパ手段位置における縦断面図（図１に示す線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図）、図５は同装置の外筒部（スプロケット）と内筒部（カムシャフト）間の摩擦トルクと打音，レスポンスタイムとの関係を示す特性図である。
【００４０】
これらの図において、この実施例に示すカムシャフト位相可変装置は、エンジンに組み付け一体化された形態で用いられ、クランク軸の回転に同期して吸排気弁が開閉するようにクランク軸の回転をカム軸に伝達するとともに、エンジンの負荷や回転数などの運転状態によってエンジンの吸排気弁の開閉のタイミングを変化させるための装置で、同装置は、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達される円環状外筒部１０と、外筒部１０と同軸に配置されて外筒部１０に対し相対回動可能で、カムシャフト２を連結一体化した従動側の円環状内筒部２０と、外筒部１０と内筒部２０にそれぞれヘリカルスプライン係合して外筒部１０と内筒部２０間に介装され、軸方向に移動して外筒部１０に対する内筒部２０の位相を変える円環状の中間部材３０と、内筒部２０のカムシャフト２非配設側に設けられて、中間部材３０を軸方向に移動させる電磁ブレーキ手段４０と、を備えて構成されている。
【００４１】
外筒部１０は、内周縁にリング状の凹部１３が設けられたスプロケット１２と、スプロケット１２の側面に密着し、凹部１３と協働してフランジ係合溝１３Ａを画成する内フランジプレート１４と、内フランジプレート１４をスプロケット１２に共締め固定し、中間部材３０とのスプライン係合部が内周に形成されたスプリングケース１６とから構成されている。スプロケット１２には、エンジンのクランク軸の回転がチェーンＣを介して伝達される。符号１１は、スプロケット１２と内フランジプレート１４とスプリングケース１６を固定一体化する締結ねじで、スプロケット１２と内フランジプレート１４とスプリングケース１６で外筒部１０を構成することで、フランジ係合溝１３Ａの形成が容易で、外筒部１０（スプリングケース１６）におけるスプライン係合部１７の形成も容易となっている。
【００４２】
また、符号３２，３３は、中間部材３０の内外周面に設けられた雌雄ヘリカルスプライン、符号２３は内筒部２０の外周面に設けられている雄ヘリカルスプライン、符号１７はスプリングケース１６の内周面に設けられている雌ヘリカルスプラインである。そして、中間部材３０の内外のスプライン３２，３３は逆方向ヘリカルスプラインで、中間部材３０の軸方向への僅かな移動で、外筒部１０に対し内筒部２０の位相を大きく変化させることができる。符号３１は、中間部材３０の外周面に形成された雄角ねじ部である。
【００４３】
電磁ブレーキ手段４０は、エンジンケース８に支持された電磁クラッチ４２と、ベアリング２２によって内筒部２０に回転可能に支承されるとともに、中間部材３０の雄角ねじ部３１が螺合し、電磁クラッチ４２の制動力が伝達される回転ドラム４４と、回転ドラム４４と外筒部１０間に軸方向に介装されたねじりコイルばね４６とを備えて構成されている。符号４５は、回転ドラム４４の内周面に設けられた雌角ねじ部で、回転ドラム４４と中間部材３０は、角ねじ部４５，３１に沿って周方向に相対回動できる。即ち、中間部材３０は、角ねじ部４５，３１に沿って回動しながら軸方向に移動する。また、回転ドラム４４と外筒部１０（スプリングケース１６）間に介装したねじりコイルばね４６は軸方向に介装されているため、それだけカムシャフト位相可変装置全体が軸方向には延びるが、半径方向にはコンパクトとなっている。
【００４４】
また、符号４４ｂは回転ドラム４４側のストッパ部で、回転ドラム４４の円筒部４４ａ外周に突設されて軸方向に延びる凸条部で構成されている。符号６０ａはスプリングケース１６側のストッパ部で、スプリングケース１６の円筒部１６ａ外周にゴムの加硫接着により固定されたアウターレース６０に形成された延出部で構成されている。これらのストッパ部４４ｂ，６０ａは、ねじりコイルばね４６の付勢力によって周方向に当接する形態に保持されて、カムシャフト２の位相の可変範囲を設定するストッパ手段を構成している。また、加硫接着処理されたゴム層６２を介してスプリングケース１６の円筒部１６ａにアウターレース６０が固着されることで、ストッパ部４４ｂ，６０ａ同士が衝突する際の衝撃を吸収する作用（後で詳しく説明する。）のある環状部材１００Ａが構成されている。
【００４５】
そして、電磁クラッチ４２のＯＮ・ＯＦＦおよび電磁クラッチ４２への通電量を制御することによって、中間部材３０が角ねじ部４５，３１に沿って回動しながら軸方向に移動し、これによって外筒部１０と内筒部２０の位相が変化して、カムシャフト２のカム２ａによるバルブの開閉のタイミングが調整される。即ち、電磁クラッチ４２をＯＮする前は、電磁クラッチ４２は図１仮想線に示す位置にあって、回転ドラム４４と電磁クラッチ４２間には隙間Ｓが形成されており、ストッパ部４４ｂ，６０ａがばね付勢されて当接した状態で外筒部１０（スプリングケース１６）と内筒部２０（カムシャフト２）は位相差なく一体に回転している。そして、電磁クラッチ４２をＯＮすると、電磁クラッチ４２が図１右方向にスライドして回転ドラム４４に吸引され、これにより回転ドラム４４には電磁クラッチ４２から伝達される制動力が作用し、外筒部１０（スプリングケース１６）だけが回動する。このため中間部材３０が角ねじ部３１，４５によって前進（図１右方向に移動）し、中間部材３０の内外ヘリカルスプライン３２，３３によって、内筒部２０（カムシャフト２）が外筒部１０（スプロケット１２）に対し回動してその位相が変わる。そして、回転ドラム４４は、伝達された制動力とねじりコイルばね４６により周方向に作用するばね付勢力とがバランスする位置（内筒部２０が外筒部１０に対し所定の位相差をもつ位置）に保持される。
【００４６】
一方、電磁クラッチ４２をＯＦＦにすると、その制動力が回転ドラム４４に伝達されないため、回転ドラム４４はねじりコイルばね４６のばね付勢力により回動し、ねじりコイルばね４６のばね付勢力だけが作用する中間部材３０は角ねじ部３１，４５によって後退（図１左方向に移動）して、回転ドラム４４側のストッパ部４４ｂとスプリングケース側のストッパ部６０ａとが当接する元の位置まで戻る。この間に、内筒部２０（カムシャフト２）が外筒部１０（スプロケット１２）に対し逆方向に回動して、その位相差がなくなる。
【００４７】
なお、電磁クラッチ４２をＯＦＦにすると、ねじりコイルばね４６のばね力の付勢作用より、回転ドラム４４側のストッパ部４４ｂとスプリングケース１６側のストッパ部６０ａが衝突することになるが、ストッパ部４４ｂ，６０ａ同士が衝突する際の衝撃力は、アウターレース６０とスプリングケース円筒部１６ａ間に介装されているゴム層６２によって吸収緩和されて、金属同士が衝突したときの金属音の発生が抑制される。
【００４８】
また、バルブ復帰ばねの付勢力が原因で発生するカムのトルク変動の影響により、ヘリカルスプライン係合部３２，３３や角ねじ部３１，４５には、微小変位振動が繰り返し生じているが、このトルク変動は、バルブステムがカムを乗り越える前に作用する正トルクの方がカムを乗り越えた直後に作用する負トルクよりも大きい。そして、本実施例のカムシャフト位相可変装置では、正トルクが両ストッパ部４４ｂ，６０ａを離間させる方向に作用する構造であるため、正トルクが係合部を伝わり、周方向に作用するねじりコイルばね４６の付勢力に勝って両ストッパ部４４ｂ，６０ａを一旦離間させた後、すぐに負トルクが作用して両ストッパ部４４ｂ，６０ａが復帰し衝突する。即ち、バルブタイミング可変範囲（カムシャフトの位相可変範囲）を設定する回転ドラム４４側のストッパ部４４ａとスプリングケース１６側のストッパ部６０ａが、この位相可変限界位置（当接位置）で絶えず衝突を繰り返しているが、このときのストッパ部４４ｂ，６０ａ同士が衝突する際の衝撃力も、アウターレース６０とスプリングケース円筒部１６ａ間に介装されているゴム層（環状部材１００Ａのゴム層）６２によって吸収緩和されて、ストッパ部４４ｂ，６０ａにおいて金属音が発生しない。
【００４９】
また、内筒部２０の外周面（スプロケット１２との摺動面）にはフランジ２４が周設され、一方、外筒部１０（スプロケット１２）の内周面には、フランジ２４が係合するフランジ係合溝１３Ａが周設され、フランジ２４の側面とフランジ係合溝１３Ａの側面間に摩擦トルク付加部材５１，５５が介装されて、外筒部１０と内筒部２０間の相対摺動部の摩擦トルクが高められて、中間部材３０と外筒部１０および内筒部２０間のヘリカルスプライン係合部２３，３２、３３，１７における歯部同士がぶつかる打音の発生が抑制されている。
【００５０】
即ち、動弁機構におけるバルブステムがカム２ａを乗り越えた直後にバルブ復帰ばねのばね力相当だけカムシャフトの回転速度が変動する等、外筒部１０と内筒部２０の相対回転速度の急変によって、中間部材３０と外筒部１０および内筒部２０間のヘリカルスプライン係合部２３，３２、３３，１７において歯部同士が衝突するが、外筒部１０と内筒部２０間の相対摺動部に介装されている摩擦トルク付加部材５１，５５が、外筒部１０と内筒部２０間の相対回動に対する抵抗として作用し、ヘリカルスプライン係合部２３，３２、３３，１７における歯部同士の衝突速度を低減させて、打音の発生が抑制されている。
【００５１】
また、外筒部１０と内筒部２０間の相対摺動部に付加される摩擦トルクは、ヘリカルスプライン係合部２３，３２、３３，１７における歯部同士の衝突による打音の発生の低減に有効であることは勿論、カムシャフト２がクランクシャフトの回動に遅滞なく追随でき、位相可変のレスポンスも良好となる適切な値に調整されている。
【００５２】
さらに詳しく説明すると、フランジ２４の一側面側に介装された摩擦トルク付加部材５１は、主に圧縮力（弾発力）を発生するためのもので、複数の皿ばねを積層した皿ばね積層体で構成され、他側面側に介装された摩擦トルク付加部材５５は、主に摩擦トルクを発生するためのもので、樹脂を含浸した紙からなる摩擦プレートによって構成されている。
【００５３】
複数の皿ばねを積層した皿ばね積層体５１は、その荷重−伸び特性はほぼ一定の領域をもつ（荷重変化に対しほぼ一定の伸びとなる特性を示す）が、この荷重−伸び特性が僅かに異なる数種類の皿ばね積層体予め用意しておき、フランジ２４とフランジ係合溝１３Ａ間の所定の隙間に収容する皿ばね積層体を取り替えることで、フランジ２４の側面と摩擦プレート５５とフランジ係合溝１３Ａの側面間に作用する圧縮力（摩擦力）を調整する。そして、フランジ係合溝１３Ａに収容する皿ばね積層体５１を特定（決定）することによって、ヘリカルスプライン係合部２３，３２、３３，１７における歯部同士の衝突による打音の発生の低減に有効で、しかもカムシャフト２がクランクシャフトの回動に遅滞なく追随できるように（レスポンス性が良好となるように）、外筒部１０と内筒部２０間の相対摺動部に付加される摩擦トルクが調整されている。
【００５４】
図５は、外筒部１０と内筒部２０間の摩擦トルクを横軸に、スプライン係合部の打音の大きさを示すエンジンケース振動およびエンジンに作用する負荷の変化に対するバルブの開閉制御に要すレスポンスタイム（電磁クラッチ４２によって外筒部１０に制動力を作用させたときに、内筒部２０が外筒部１０に対し回動して位相差が生じるまでの応答時間）を縦軸にとって、ある自動車のエンジンにおける摩擦トルク・エンジンケース振動特性Ａと摩擦トルク・レスポンスタイム特性Ｂを示す図である。
【００５５】
この図の摩擦トルク・エンジンケース振動特性Ａからわかるように、外筒部１０と内筒部２０間の摺動部における摩擦トルクが増えると、スプライン係合部における歯部の衝突速度が遅くなることから、打音の大きさ（エンジンケース振動）は当然に低下するので、摩擦トルクは大きい方がよい。しかし、摩擦トルク・レスポンスタイム特性Ｂからわかるように、摩擦トルクが増えると、レスポンスタイムが増える（応答時間が遅くなる）ことから、摩擦トルクをそれほど大きくはできない。そこで、具体的には、例えば、打音の大きさ（エンジンケース振動）が１６Ｇ以下でレスポンスタイムが０．３秒以下となるように、換言すれば、外筒部１０と内筒部２０間の相対摺動部における摩擦トルクが平均カムトルク（バルブの開閉によってカムシャフトに作用するトルクの平均値）の−２０％〜＋１０％の範囲となるように、皿ばね積層体５５の皿ばねの枚数を調整するのである。
【００５６】
また、摩擦トルク付加部材５１としてのばね部材としては、コイルスプリングや板ばね等があるが、コイルスプリングは、荷重−伸び特性はリニアであるため、フランジ２４とフランジ係合溝１３Ａ間に付加する摩擦トルクの調整ができないことはないが面倒であり、さらには、摩擦プレート５５が摩滅して板厚が薄くなると、コイルスプリングのばね付勢力も大きく減少し、外筒部と内筒部の相対摺動部における摩擦トルクの低下も著しい。一方、複数の皿ばねを積層した皿ばね積層体５１では、摩擦プレート５５が摩滅して板厚が薄くなっても、そのばね付勢力は大きく減少しないため、フランジ２４と摩擦プレート５５と係合溝１３側面間の圧接力はほとんど低下せず、したがって外筒部１０と内筒部２０の相対摺動部における摩擦トルクの低下は僅かであり、長期にわたりスプライン係合部における歯部間の打音の低減が有効に機能する。
【００５７】
また、スプロケット１２の内周縁に形成されたリング状の凹部１３は、フランジ２４および摩擦プレート５５が収容される径の大きい入口側の凹部１３ａと、皿ばね積層体５１だけが収容される径の小さい奧側の凹部１３ｂの２段で構成されて、入り口側の凹部１３ａと奧側の凹部１３ｂ間に段差部１３ｃが形成されている。そして、フランジ２４の外周縁部と段差部１３ｃが正対した形態となって、凹部１３に収容されている摩擦トルク付加部材である皿ばね積層体５１や摩擦プレート５５に過大荷重が作用しないようになっている。即ち、フランジ２４と段差部１３ｃ間は、通常は微小隙間が設けられて、互いに接触しないように保持されているため、クランクシャフトの駆動力が伝達されるスプロケット１２がぶれる等して電磁ブレーキ手段４０（電磁クラッチ４２）側に押されると、凹部１３に収容されている摩擦トルク付加部材である皿ばね積層体５１や摩擦プレート５５に過大荷重が頻繁に作用することとなり、皿ばね積層体５１ではへたって疲労破壊につながり、摩擦プレート５５では片減りするなど好ましくないが、スプロケット１２が電磁ブレーキ側に大きく押圧されると、凹部１３内の段差部１３ｃがフランジ２４に当接して、皿ばね積層体５１や摩擦プレート５５に過大な圧縮力が作用せず、摩擦トルク付加部材である皿ばね積層体５１および摩擦プレート５５の耐久性が保証されている。
【００５８】
なお、前記した実施例において、皿ばね積層体５１と摩擦プレート５５を入れ換えた構成であってもよい。また、皿ばね積層体５１に代えて、コイルスプリング、板ばねその他のばね部材を用いてもよい。
【００５９】
図６〜８は、本発明の第２の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置を示し、図６は位相可変装置の縦断面図、図７はバルブタイミング可変範囲（カムシャフトの位相可変範囲）を設定するストッパ手段の斜視図、図８は同ストッパ手段の分解斜視図である。
【００６０】
前記した第１の実施例では、ストッパ部同士の衝突による衝撃を吸収する緩衝部材（ゴム層）が外筒部１０（スプリングケース１６）側に設けられていたが、本実施例では、回転ドラム４４側に設けられている。
【００６１】
即ち、回転ドラム４４の円筒部４４ａ先端側の外周に凹段差部４４ｃが設けられ、この凹段差部４４ｃに、緩衝作用を営む環状部材１００Ｂが嵌合または接着により固定一体化されている。
【００６２】
環状部材１００Ｂは、図７，８に示すように、円筒部４４ａの凹段差部４４ｃの外径に整合する内径をもつ金属製の円環状インナーレース６６と、ストッパ部である矩形状突起部６９の形成された金属製の円環状アウターレース６８とが、加硫接着ゴム層６４を介して一体化された構造で、ねじりコイルばね４６のばね付勢力により、ストッパ部（矩形状突起部）６９とスプリングケース１６側のストッパ部１６ｂとは周方向に当接する形態に保持されている。
【００６３】
そして、緩衝部材であるゴム層６４とアウターレース６８およびインナーレース６６間は、互いに強固に接着されており、ストッパ部６９，１６ｂ同士が衝突する際の衝撃力は、このゴム層６４で確実に吸収される。
【００６４】
また、環状部材１００Ｂの円筒部４４ａへの固定手段としては、回転ドラム４４円筒部４４ａ側に大きな残留応力を負荷として発生させないために、嵌合または接着によって回転ドラム４４の円筒部４４ａに固定されている。即ち、環状部材１００Ｂを圧入固定した方が強固に固定できるが、圧入した場合は円筒部４４ａに大きな残留応力が負荷として発生し、角ねじ部３１，４５の隙が狭まって回転ドラム４４のスムーズな回動が妨げられるおそれがあるので、環状部材１００Ｂの固定手段として、回転ドラム４４円筒部４４ａ側にできるだけ残留負荷を与えない、嵌合または接着を用いている。
【００６５】
また、回転ドラム４４の円筒部４４ａに固定される環状部材１００Ｂの厚さは比較的薄く、回転ドラム４４とスプリングケース１６間に介装されたねじりコイルばね４６の機能を阻害することはなく、環状部材１００Ｂを設けることで、回転ドラム４４やスプリングケース１６が特に大型となることはない。
【００６６】
図９〜１１は、本発明の第３の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置を示し、図９は同位相可変装置の回転ドラムの縦断面図、図１０は同回転ドラムの断面図（図１０に示す線Ｘ−Ｘに沿う断面図）、図１１（ａ）は緩衝部材であるゴム材の正面図、図１１（ｂ）は緩衝部材であるゴム材の平面図である。
【００６７】
この第３の実施例では、回転ドラム４４の円筒部４４ａ外周に、緩衝部材であるゴム材７２を装填した円環状の金属製アウターレース７０からなる環状部材１００Ｃが金属製Ｃリング７４により抜け止め固定されている。
【００６８】
回転ドラム４４の円筒部４４ａ外周面には、図１０に示すように、所定間隔に外リブ４４ｄが突設され、一方、アウターレース７０の内周面には、回転ドラム４４側の外リブ４４ｄと軸方向に遊合できる内リブ７０ａが周方向所定間隔に突設されている。また、アウターレース７０には、スプリングケース１６の円筒部１６ａに設けたストッパ部（図示せず）と周方向に当接できるストッパ部７１が設けられるとともに、回転ドラム４４の円筒部４４ａの外周に係合して外リブ４４ｄの前縁を覆う内フランジ部７０ｃが周設されている。そして、周方向に隣接する内リブ７０ａと外リブ４４ｄ間の隙間に緩衝部材であるゴム材７２が装填されて、環状部材１００Ｃが構成されている。
【００６９】
なお、円筒部４０ａに設ける環状部材１００Ｃ（ゴム材７２を装填したアウターレース７０）の抜け止め固定手段としては、円筒部４０側に大きな残留応力が生じないように、Ｃリング７４による固定が採用されている。
【００７０】
また、隣接して装填するゴム材７２，７２同士は、連接部７３を介して連結されたゴム材ユニットＵで構成されている。そして、図１１（ａ）に示すように、アウターレース７０側の内リブ７０ａに連接部７３が載置されて内リブ７０ａの両側に各ゴム材７２がそれぞれまたがるようにゴム材ユニットＵを装填し、装填された隣接ゴム材ユニットＵ間に回転ドラム４０側の外リブ４４ａがくるように、回転ドラム４４の円筒部４４ａとアウターレース７０とを組み付けることで、環状部材１００Ｃを回転ドラム４０に一体化することができる。
【００７１】
この第３の実施例では、環状部材１００Ｃの衝撃力吸収作用が低下して交換が必要な場合は、環状部材１００Ｃ全体を交換するまでもなく、装填しているゴム材７２（ゴム材ユニットＵ）だけを交換してやればよく、無駄がない。
【００７２】
図１２および１３は、本発明の第４の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置を示し、図１２はカムシャフト位相可変装置の回転ドラムの縦断面図、図１３は回転ドラムの断面図（図１２に示す線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿う断面図）である。
【００７３】
前記した第３の実施例では、回転ドラム４４の円筒部４４ａの外周に、アウターレース７０側の内リブ７０ａに遊合する外リブ４４ｄが突設され、外リブ４４ｄを多うアウターレース７０がＣリング７４で抜け止めされ、周方向に隣接するリブ４４ｄ，７０ａ間にゴム材７２を装填することで、環状部材１００Ｃが構成されているが、この第４の実施例の環状部材１００Ｄは、外周に外リブ６６ａが突設され、回転ドラム４４の円筒部４４ａの外周に接着または嵌合により固定されるインナーレース６６と、内周に内リブ７０ａが突設され、インナーレース６６を覆うようにして回転ドラム４４の円筒部４４ａの外周に係合するアウターレース７０と、周方向に隣接するリブ６６ａ，７０ａ間に装填されたゴム材７２によって構成されている。その他は、前記した第３の実施例と同様であり、同一の符号を付すことで、その重複した説明は省略する。
【００７４】
なお、前記した第３，４の実施例では、周方向に隣接するリブ６６ａ，７０ａ間に装填するゴム材７２が２個一体化されたユニット構造であるが、全てのゴム材７２が連接部により一体化されたユニット構造でもよく、この方が環状部材の構成部品点数が少なく、環状部材の組付けが容易である。また、ゴム材７２は１個ずつ独立した構造であってもよい。
【００７５】
図１４および１５は、本発明の第５の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置を示し、図１４は同位相可変装置の回転ドラムの横断面図、図１５は緩衝部材である板ばねの斜視図である。
【００７６】
前記した第１〜第４の実施例では、カムシャフトの位相可変範囲を設定するストッパ部同士の衝突による衝撃を吸収する緩衝部材がゴム層またはゴム材で構成されているが、この第５の実施例では、緩衝部材が金属製の板ばねで構成されている。
【００７７】
即ち、この第５の実施例では、前記した第３の実施例と同様、回転ドラム４４の円筒部４４ａ外周面には、所定間隔に外リブ４４ｄが突設され、一方、アウターレース７０の内周面には、回転ドラム４４側の外リブ４４ｄと軸方向に遊合できる内リブ７０ａが周方向所定間隔に突設されている。そして、周方向に隣接する内リブ７０ａと外リブ４４ｄ間の隙間に緩衝部材であるコ字型の板ばね７６が外リブ４４ｄを跨ぐように装填されて、環状部材１００Ｅが構成されている。その他は、前記した第３の実施例と同様であり、その重複した説明は省略する。
【００７８】
また、前記した第１〜第５の実施例では、回転ドラム４４側またはスプリングケース１６側のいずれか一方にのみ、ストッパ部材同士が衝突する際の衝撃を緩和する衝撃吸収作用を営む環状部材を設けているが、回転ドラム４４側およびスプリングケース１６側の双方に設けるようにしてもよい。
【００７９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１によれば、外筒部と回転ドラムとの間に設けられた、カムシャフトの位相可変範囲設定用の一対のストッパ部が、位相可変限界位置（当接位置）で絶えず衝突を繰り返している等、ストッパ部同士は頻繁に衝突するが、衝突の衝撃力がストッパ部と回転ドラム本体（外筒部本体）間に介装されている緩衝部材によって吸収緩和されて、金属音の発生が抑制されるので、静粛性が確保される。
【００８０】
請求項２によれば、衝撃緩衝機能のある環状部材を設けたとしてもスプリングの機能を阻害しないので、回転ドラムや外筒部は半径方向外方に大きくならず、カムシャフト位相可変装置が従来構造よりも大型化することはない。
【００８１】
また、回転ドラムや外筒部に環状部材を簡単に組み付けることができるので、カムシャフト位相可変装置の組み立てが不便となることもない。
【００８２】
請求項３によれば、ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力が確実に吸収されるので、金属音の発生が確実に抑制される。
【００８３】
請求項４によれば、装填したゴム材の耐久性に優れ、長期使用が保証される。
【００８４】
また、環状部材の組立が容易で、コスト的にも安価となる。
【００８５】
また、環状部材の交換が必要な場合は、環状部材全体を交換するまでもなく、装填しているゴム材だけを交換してやればよく、無駄がない。
【００８６】
請求項５によれば、衝撃緩衝機能のある環状部材を設けたとしてもスプリングの機能を阻害することがないので、回転ドラムや外筒部は半径方向外方に大きくならず、カムシャフト位相可変装置が従来構造よりも大型化することはない。
【００８７】
請求項６によれば、ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力が確実に吸収されるので、金属音の発生が確実に抑制される。
【００８８】
請求項７によれば、装填したゴム材の耐久性に優れ、長期使用が保証される。
【００８９】
また、環状部材の組立が容易で、コスト的にも安価となる。
【００９０】
また、環状部材の交換が必要な場合は、アウターレースを交換するまでもなく、装填しているゴム材だけを交換してやればよく、無駄がない。
【００９１】
請求項８によれば、中間部材と外筒部および内筒部間のヘリカルスプライン係合部における歯部同士の衝突速度が低減されて打音の発生が抑制されるとともに、カムシャフトはクランクシャフトの回動に遅滞なく追随できるので、カムシャフト位相可変の応答性も良好である。
【００９２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置の縦断面図である。
【図２】同装置の内部構造を示す斜視図である。
【図３】バルブタイミング可変範囲（カムシャフトの位相可変範囲）を設定するストッパ手段の斜視図である。
【図４】同装置のストッパ手段位置における縦断面図（図１に示す線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図）である。
【図５】同装置の外筒部（スプロケット）と内筒部（カムシャフト）間の摩擦トルクと打音，レスポンスタイムとの関係を示す特性図である。
【図６】本発明の第２の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置の縦断面図である。
【図７】バルブタイミング可変範囲（カムシャフトの位相可変範囲）を設定するストッパ手段の斜視図である。
【図８】同ストッパ手段の分解斜視図である。
【図９】本発明の第３の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置の回転ドラムの縦断面図である。
【図１０】同回転ドラムの断面図（図１０に示す線Ｘ−Ｘに沿う断面図）である。
【図１１】（ａ）緩衝部材であるゴム材の正面図である。
（ｂ）緩衝部材であるゴム材の平面図である。
【図１２】本発明の第４の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置の回転ドラムの横断面図である。
【図１３】回転ドラムの断面図（図１２に示す線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿う断面図）である。
【図１４】本発明の第５の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置の回転ドラムの横断面図である。
【図１５】緩衝部材である板ばねの斜視図である。
【図１６】従来の自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置の縦断面図である。
【図１７】バルブタイミング可変範囲（カムシャフトの位相可変範囲）を設定するストッパ手段の斜視図である。
【符号の説明】
２　カムシャフト
２ａ　カム
１０　円環状外筒部
１２　スプロケット
１４　内フランジプレート
１６　スプリングケース
１７，３２　雌ヘリカルスプライン
２０　円環状内筒部
２３，３３　雄ヘリカルスプライン
３０　円環状中間部材
３１，４５　角ねじ部
４０　電磁ブレーキ手段
４２　電磁クラッチ
４４　回転ドラム
４４ａ　回転ドラムの円筒部
４４ｂ，７１　回転ドラム側ストッパ部
４４ｄ　外リブ
４６　ねじりコイルばね
５１　摩擦トルク付加部材である皿ばね積層体
５５　摩擦トルク付加部材である摩擦プレート
６０，６８，７０，７０Ａ　アウターレース
６０ａ　外筒部側ストッパ部
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ　衝撃緩衝作用を営む環状部材
６２、６４　緩衝部材であるゴム層
６６　インナーレース
６６ａ　外リブ
７０ａ　内リブ
７２　緩衝部材であるゴム材
７６　緩衝部材である板ばね
Ｕ　　ゴム材ユニット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve operating mechanism in an automobile engine that opens and closes a valve by rotating a camshaft, and in particular, changes the rotational phase of a camshaft by braking a rotating drum by electromagnetic braking means such as an electromagnetic clutch. The present invention relates to a camshaft phase changing device for an automobile engine that changes the opening / closing timing of a camshaft.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-26917 is known as this type of camshaft phase changing device. As shown in FIG. 16, a coaxial camshaft 2 is disposed on the inner peripheral side of a sprocket 1 to which a driving force of a crankshaft of an engine is transmitted, and both are arranged between the sprocket 1 and the camshaft 2. Helical splines are engaged with the sprockets 1 and 2, respectively, and an intermediate member 3 that moves in the axial direction and changes the phase between the two is interposed. On the side surface of the sprocket 1, the intermediate member 3 has a square screw portion 3c. And a rotating drum 5 configured to apply a braking force by an electromagnetic brake 4 fixed to the engine case 8, and a spring 6 wound up between the rotating drum 5 and the sprocket 1 is provided. The structure is interposed in the radial direction. Reference numerals 3a and 3b denote inner and outer helical spline engagement portions, and reference numeral 5a denotes a square screw portion of the rotary drum 5.
[0003]
As shown in FIG. 17, the phase of the camshaft 2 is variable between the rotary drum 5 and the sprocket 1, as shown in FIG. 17, and includes a stopper 5 b on the rotary drum 5 and a stopper 1 a on the sprocket 1. Stopper means for setting a range (a reference position in the circumferential direction of the camshaft 2 with respect to the sprocket 1) is provided. The rotary drum 5 is connected to both stopper portions by a spring 6 interposed between the rotary drum 5 and the sprocket 1. 5b and 1a are urged to rotate in the direction in which they come into contact (the direction of the arrow in FIG. 17).
[0004]
Then, by the ON / OFF control of the electromagnetic brake 4, the braking force of the electromagnetic brake 4 is transmitted to the rotary drum 5, and the intermediate member 3 moves forward and backward while rotating by the square screw portions 3c and 5a (moving in the left-right direction in FIG. 16). The phase of the camshaft 2 with respect to the sprocket 1 is changed by the helical spline engagement portions 3a and 3b. In particular, since the reverse helical spline engagement portions 3a and 3b are provided on the inner and outer peripheral surfaces of the intermediate member 3 interposed between the sprocket 1 and the camshaft 2, the sprocket 1 can be moved with a small amount of movement of the intermediate member 3 in the axial direction. In contrast, the phase of the camshaft 2 can be greatly changed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this type of camshaft phase variable device that constitutes a valve operating mechanism, torque fluctuation occurs in the camshaft due to the urging force of the valve return spring, and the helical spline engagement portions 3a and 3b and the square screw portions 3c and 3c Small displacement vibration is repeatedly generated in 5a. In the torque fluctuation, the positive torque acting before the valve stem passes over the cam is larger than the negative torque acting immediately after passing over the cam. Therefore, in the camshaft phase changing device structure in which the positive torque acts in the direction of separating the two stopper portions 5b and 1a, the positive torque is transmitted through the engaging portion, and overcomes the biasing force of the spring 6 acting in the circumferential direction, thereby causing the two stopper portions to move. Immediately after the 5b and 1a are separated from each other, a negative torque acts immediately to cause the two stopper portions 5b and 1a to return and collide. That is, the stopper portion 5b on the rotary drum 5 side and the stopper portion 1a on the sprocket 1 side which set the variable valve timing range (the variable phase range of the camshaft 2) constantly collide at the phase variable limit position (contact position). This is repeated, this is katsu, katsu, katsu. . . It became an intermittent metallic sound, which was a factor that hindered quietness.
[0006]
Further, after the rotating drum 5 is braked by the electromagnetic brake ON and the phase of the camshaft 2 is changed, when the braking of the rotating drum 5 is released by the electromagnetic brake OFF, the stopper portion 5b, The rotary drum 5 rotates to the position where the contact 1a comes into contact, and the phase of the camshaft 2 returns to its original state. However, when the stopper portions 5b and 1a collide, a metallic sound is also generated.
[0007]
On the other hand, the inventor considered to increase the spring force of the spring 6 so as not to be affected by the torque fluctuation of the cam. However, the load on the electromagnetic brake 4 increased, and the electromagnetic brake was turned off. This is not a preferable measure because the metal noise when the two stopper portions 5b and 1a collide with each other increases.
[0008]
The inventor of the present invention can reduce the impact of metal hitting without increasing the load on the electromagnetic brake 4 by absorbing and mitigating the impact when the stopper 5b on the rotating drum 5 collides with the stopper 1a on the sprocket 1 by the cushioning member. I thought it would be done.
[0009]
Then, first, a rubber material as an impact absorbing material was attached to the contact surfaces of the stopper portions 5b and 1a to absorb the impact at the time of collision between the stopper portions. However, durability was difficult such that the rubber material was peeled off by repeated impacts.
[0010]
Therefore, the rotary drum side stopper is formed separately from the rotary drum main body, or the sprocket side stopper is formed separately from the sprocket main body, and the stopper is formed on the rotary drum main body and the sprocket main body via a rubber material which is a cushioning material. As a result of producing a prototype in which the parts were integrated and repeating experiments, it was confirmed that the method was effective in reducing metal hammering noise, and thus the present invention was proposed.
[0011]
The present invention has been made based on the above-mentioned problems of the related art and the above-mentioned knowledge of the inventor. It is an object of the present invention to provide a rotary drum side stopper portion serving as stopper means for setting a phase variable range of a camshaft. By providing a cushioning member in the vicinity of the cylinder-side stopper near the stopper to absorb the impact when the stoppers collide with each other, it is possible to provide a camshaft phase variable device in an automobile engine in which metal impact does not occur in the stopper. is there.
[0012]
Means and action for solving the problem
In order to achieve the above object, in the variable camshaft phase device for an automobile engine according to claim 1, an annular outer cylinder portion to which a driving force of a crankshaft is transmitted and a coaxial arrangement with the outer cylinder portion are provided. The driven-side annular inner cylinder portion extending to the camshaft, and the outer cylinder portion and the inner cylinder portion are helically spline-engaged respectively, interposed between the outer cylinder portion and the inner cylinder portion, and moved in the axial direction. An annular intermediate member that changes the phase of the inner cylindrical portion with respect to the outer cylindrical portion, and is rotatably supported by the inner cylindrical portion, and is screwed to a male screw portion of the intermediate member so as to face the outer cylindrical portion. An annular rotary drum, which is disposed and on which a braking force is applied by actuation of an electromagnetic clutch, is provided so as to face the rotary drum side and the outer cylinder portion side, and the phase of the camshaft can be changed by abutting in the circumferential direction. Pair to set range A cam for an automobile engine, comprising: a stopper portion; and a spring interposed between the rotating drum and the outer cylinder portion, and a spring for urging the rotating drum and the outer cylinder portion to rotate in a direction in which the pair of stopper portions abut. In the variable shaft phase device,
A buffer member is interposed between the rotary drum-side stopper and the rotary drum main body or / and between the outer cylinder-side stopper and the outer cylinder main body to absorb an impact when the pair of stoppers collide with each other. It was configured as follows.
[0013]
(Operation) The outer cylinder portion, the intermediate member, and the inner cylinder portion are configured to rotate integrally, and the outer cylinder portion to which the driving force of the crankshaft of the engine is transmitted and the inner cylinder portion on the camshaft side. When the electromagnetic clutch is actuated and the rotating drum is braked, the intermediate member moves in the axial direction while rotating, and the helical spline engagement portion causes the inner cylinder portion ( The phase of the camshaft changes.
[0014]
Further, in the variable camshaft phase device, torque fluctuation occurs in the camshaft due to the urging force of the valve return spring, and minute displacement vibration is repeatedly generated in the helical spline engagement portion and the screw portion. In the torque fluctuation, the positive torque acting before the valve stem passes over the cam is larger than the negative torque acting immediately after passing over the cam. Therefore, in the variable camshaft phase device structure in which the positive torque acts in the direction of separating the two stopper portions, the positive torque is transmitted through the engagement portion, and the two stopper portions are temporarily separated by overcoming the biasing force of the spring acting in the circumferential direction. Immediately after that, the negative torque acts and the two stopper portions return to collide. That is, the stopper on the rotary drum side and the stopper on the outer cylinder that set the variable valve timing range (variable range of the camshaft) repeatedly collide at this phase variable limit position (contact position). The impact force generated when the stoppers collide with each other is absorbed and mitigated by a cushioning member interposed between the rotary drum side stopper and the rotary drum main body or / and between the outer cylinder side stopper and the outer cylinder main body. As a result, the generation of metal noise is suppressed.
[0015]
Also, after the rotating drum is braked by the electromagnetic clutch ON and the phase of the camshaft is changed, when the rotating drum is released from braking by the electromagnetic clutch OFF, the stopper is brought to a position where both stoppers come into contact by the urging force of the spring. When the rotating drum rotates, the phase of the camshaft returns to its original state. At this time, the impact force when the two stopper portions collide with each other is reduced by the force between the rotating drum side stopper portion and the rotating drum main body or / and the outer cylindrical portion. Absorption is alleviated by the cushioning member interposed between the side stopper portion and the outer cylinder portion main body, and the generation of metal noise is suppressed.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, in the variable camshaft phase device for an automobile engine according to the first aspect, a stopper portion is formed on an outer periphery of a cylindrical portion of the rotary drum main body and / or a cylindrical portion of the outer cylindrical portion main body. The annular member fixed and integrated by interposing the rubber layer as the buffer member between the annular metal outer race and the annular metal inner race is configured to be fixedly fixed or bonded and fixed.
[0017]
(Function) An annular member in which a rubber layer serving as a cushioning member is sandwiched between an outer race and an inner race is fitted or fixed to the outer periphery of the cylindrical portion of the rotating drum main body (the cylindrical portion of the outer cylindrical main body). The diameter of the cylindrical portion of the rotating drum main body (the cylindrical portion of the outer cylindrical portion main body) is only increased radially outward by the thickness of the annular member, and the function of a spring interposed between the rotating drum and the outer cylindrical portion is impaired. Never.
[0018]
Further, the annular member formed separately from the rotary drum main body and the outer cylindrical portion main body can be easily assembled to the rotary drum main body and the outer cylindrical portion main body by fitting or bonding.
[0019]
According to a third aspect of the present invention, in the variable camshaft phase device for an automobile engine according to the second aspect, a rubber layer for vulcanizing and bonding the outer race and the inner race is filled between the outer race and the inner race.
[0020]
(Operation) The configuration of the annular member is very simple, and the outer race, the rubber layer and the inner race are firmly bonded to each other, so that the rubber layer reliably absorbs the impact force when the stoppers collide with each other.
[0021]
According to a fourth aspect of the present invention, in the camshaft phase variable device for an automobile engine according to the second aspect, ribs that are axially loosely protruded are provided on inner and outer peripheral surfaces of the outer race and the inner race that face each other, The rubber material is loaded in the gap between the outer race side rib and the inner race side rib adjacent in the circumferential direction.
[0022]
In addition, as a means for retaining and fixing the outer race provided on the cylindrical portion of the rotating drum main body and / or the cylindrical portion of the outer cylindrical portion main body, a large residual stress is applied to a female screw or a helical spline inside the cylindrical portion where the annular member is provided. A C-ring that does not occur as a load is desirable.
[0023]
(Function) In the rubber layer vulcanization bonding structure according to the third aspect, the impact force when the two stopper portions collide with each other is absorbed by the rubber layer, but when the rubber layer absorbs this impact force, the outer race or the inner race is used. Since shear stress acts on the joint surface between the race and the rubber layer, there is some concern about the durability of the rubber layer joint surface.However, in the rubber material loading structure, the impact force when both stoppers collide with each other is small. Since it is absorbed only by rubber material, it has excellent durability.
[0024]
Further, in the rubber material loading structure, since the troublesome vulcanization bonding step is not required, assembling of the annular member is easier than in the rubber layer vulcanization bonding structure.
[0025]
When the impact absorbing effect of the rubber material is reduced, only the loaded rubber material is replaced, and the outer race and the inner race can be reused as they are.
[0026]
According to a fifth aspect of the present invention, in the variable camshaft phase device for an automobile engine according to the first aspect, a stopper portion is formed on an outer periphery of a cylindrical portion of the rotary drum main body and / or a cylindrical portion of the outer cylindrical portion main body. An annular member formed by connecting an annular metal outer race via a rubber layer serving as the cushioning member is provided.
[0027]
(Operation) The structure in which the outer race is connected to the cylindrical portion of the rotating drum main body (the cylindrical portion of the outer cylindrical portion main body) via a rubber layer serving as a buffer member is a cylindrical portion of the rotating drum main body (the cylindrical portion of the outer cylindrical portion main body). ) Is increased radially outward by the thickness of the annular member (rubber layer and outer race), and does not hinder the function of the spring interposed between the rotating drum and the outer cylinder.
[0028]
According to a sixth aspect of the present invention, in the camshaft phase varying device for an automobile engine according to the fifth aspect, both are added between the cylindrical portion of the rotary drum main body and / or the cylindrical portion of the outer cylindrical portion main body and the outer race. It was configured to fill a rubber layer to be sulfurically bonded.
[0029]
(Function) In addition to the very simple structure of the annular member, the outer race, the rubber layer, and the cylindrical portion of the rotating drum body (the outer cylindrical portion body) are firmly bonded to each other, and the impact when the stoppers collide with each other. The force is reliably absorbed by the rubber layer.
[0030]
According to a seventh aspect of the present invention, in the camshaft phase varying device for an automobile engine according to the fifth aspect, the inner race and the outer race facing the outer race and the cylindrical portion of the rotary drum main body or / and the cylindrical portion of the outer cylindrical main body. In addition, a rib is provided so as to protrude in the axial direction, and a rubber material is loaded into a gap between the rib on the outer race side and the rib on the inner race side which are adjacent in the circumferential direction.
[0031]
As a means for retaining and fixing the outer race provided on the cylindrical portion of the rotary drum main body and / or the cylindrical portion of the outer cylindrical portion main body, a large residual stress is applied to the internal thread or the helical spline inside the cylindrical portion where the outer race is disposed. A C-ring that does not occur as a result is desirable.
[0032]
(Function) In the rubber layer vulcanization bonding structure of claim 6, the impact force when the two stopper portions collide with each other is absorbed by the rubber layer, but when the rubber layer absorbs this impact force, the outer race or the cylinder is used. There is some anxiety about the durability of the rubber layer joint surface because shear stress acts on the joint surface between the rubber layer and the rubber layer, but in the rubber material loading structure, the impact force when both stoppers collide with each other is Since it is absorbed only by rubber material, it has excellent durability.
[0033]
Further, in the rubber material loading structure, since the troublesome vulcanization bonding step is not required, assembling of the annular member is easier than in the rubber layer vulcanization bonding structure.
[0034]
When the impact absorbing effect of the rubber material is reduced, only the loaded rubber material is replaced and the outer race can be used as it is.
[0035]
Further, the rubber material to be loaded has a pair of rubber material unit structures in which adjacently loaded rubber materials are connected to each other, so that, for example, each rubber material is arranged so that each rubber material unit straddles a rib on the outer race side. The outer race is assembled in the axial direction so that the rib on the cylindrical part side of the rotating drum body (outer cylinder part body) comes between the adjacent rubber materials that are loaded, so that the cylinder of the rotating drum body (outer cylinder part body) The annular member can be integrated into the part.
[0036]
According to an eighth aspect of the present invention, in the camshaft phase changing device for an automobile engine according to any one of the first to seventh aspects, the helical spline engaging portion is provided on a relative sliding surface between the outer cylindrical portion and the inner cylindrical portion. In order to reduce the hammering sound in the above, a friction torque applying member for increasing the sliding friction torque is interposed.
[0037]
(Operation) The camshaft rotates every time the valve is opened and closed, such as the rotational speed of the camshaft fluctuating before and after the valve stem in the valve train passes over the cam. The relative rotational speed between the part and the inner cylinder part changes suddenly. At this time, the teeth will collide with each other in the helical spline engagement portion between the intermediate member and the outer cylinder and the inner cylinder. However, the teeth are interposed on the relative sliding surface between the outer cylinder and the inner cylinder. The friction torque applying member acts as a resistance to relative rotation between the outer cylinder and the inner cylinder, and reduces the collision speed between the teeth at the helical spline engagement portion between the intermediate member, the outer cylinder, and the inner cylinder. Reduce the occurrence of hammering sounds.
[0038]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described based on examples.
[0039]
1 to 5 show a first embodiment of a camshaft phase changing device in an automobile engine according to the present invention. FIG. 1 shows a camshaft phase changing device in an automobile engine according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the internal structure of the device, FIG. 3 is a perspective view of stopper means for setting a variable valve timing range (variable phase of a camshaft), and FIG. 4 is a stopper of the device. FIG. 5 is a longitudinal sectional view at the position of the means (a sectional view taken along line IV-IV shown in FIG. 1), and FIG. FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship with time.
[0040]
In these figures, the camshaft phase changing device shown in this embodiment is used in a form integrated with an engine, and rotates the crankshaft so that the intake and exhaust valves open and close in synchronization with the rotation of the crankshaft. This is a device that transmits to the camshaft and changes the timing of opening and closing the intake and exhaust valves of the engine according to operating conditions such as the load and the number of revolutions of the engine. The device transmits the driving force of the crankshaft of the engine. An annular outer cylindrical portion 10, a driven-side annular inner cylindrical portion 20 which is arranged coaxially with the outer cylindrical portion 10, is rotatable relative to the outer cylindrical portion 10, and is integrally connected with the camshaft 2, Helical splines are respectively engaged with the cylindrical portion 10 and the inner cylindrical portion 20 to be interposed between the outer cylindrical portion 10 and the inner cylindrical portion 20, and are moved in the axial direction to change the phase of the inner cylindrical portion 20 with respect to the outer cylindrical portion 10. Inside the ring A member 30, provided on the cam shaft 2 non-disposed side of the inner cylinder portion 20 is configured to include an electromagnetic brake means 40 for moving the intermediate member 30 in the axial direction.
[0041]
The outer cylinder portion 10 includes a sprocket 12 having a ring-shaped recess 13 provided on an inner peripheral edge thereof, and an inner flange plate 14 which is in close contact with a side surface of the sprocket 12 and defines a flange engagement groove 13A in cooperation with the recess 13. And a spring case 16 in which the inner flange plate 14 is fixedly fastened to the sprocket 12 and a spline engagement portion with the intermediate member 30 is formed on the inner periphery. The rotation of the engine crankshaft is transmitted to the sprocket 12 via a chain C. Reference numeral 11 denotes a fastening screw for fixing and integrating the sprocket 12, the inner flange plate 14, and the spring case 16, and the sprocket 12, the inner flange plate 14, and the spring case 16 constitute the outer cylinder portion 10 so that the flange engagement groove is formed. 13A is easy to form, and the spline engaging portion 17 in the outer cylindrical portion 10 (spring case 16) is also easy to form.
[0042]
Reference numerals 32 and 33 denote male and female helical splines provided on the inner and outer peripheral surfaces of the intermediate member 30, reference numeral 23 denotes a male helical spline provided on the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 20, and reference numeral 17 denotes an inside of the spring case 16. It is a female helical spline provided on the peripheral surface. The inner and outer splines 32 and 33 of the intermediate member 30 are reverse helical splines, and a slight movement in the axial direction of the intermediate member 30 can greatly change the phase of the inner cylinder 20 relative to the outer cylinder 10. it can. Reference numeral 31 is a male screw portion formed on the outer peripheral surface of the intermediate member 30.
[0043]
The electromagnetic brake means 40 is rotatably supported on the inner cylindrical portion 20 by the bearing 22 and the electromagnetic clutch 42 supported by the engine case 8, and the male screw portion 31 of the intermediate member 30 is screwed into the electromagnetic clutch 42. The rotary drum 44 is configured to include a rotary drum 44 to which the braking force is transmitted, and a torsion coil spring 46 axially interposed between the rotary drum 44 and the outer cylinder 10. Reference numeral 45 denotes a female square screw portion provided on the inner peripheral surface of the rotary drum 44. The rotary drum 44 and the intermediate member 30 can relatively rotate in the circumferential direction along the square screw portions 45 and 31. That is, the intermediate member 30 moves in the axial direction while rotating along the square screw portions 45 and 31. Further, since the torsion coil spring 46 interposed between the rotary drum 44 and the outer cylindrical portion 10 (spring case 16) is interposed in the axial direction, the entire camshaft phase variable device extends in the axial direction accordingly. It is compact in the radial direction.
[0044]
Reference numeral 44b denotes a stopper on the side of the rotating drum 44, which is formed by a protruding ridge projecting from the outer periphery of the cylindrical portion 44a of the rotating drum 44 and extending in the axial direction. Reference numeral 60a denotes a stopper portion on the spring case 16 side, which is constituted by an extension formed on an outer race 60 fixed to the outer periphery of the cylindrical portion 16a of the spring case 16 by vulcanization bonding of rubber. These stopper portions 44b, 60a are held in a form in which they come into contact in the circumferential direction by the urging force of the torsion coil spring 46, and constitute stopper means for setting a variable range of the phase of the camshaft 2. Further, since the outer race 60 is fixed to the cylindrical portion 16a of the spring case 16 via the rubber layer 62 that has been subjected to the vulcanization bonding process, an effect of absorbing the impact when the stopper portions 44b and 60a collide with each other (afterward). An annular member 100A having the following will be described.
[0045]
Then, by controlling the ON / OFF of the electromagnetic clutch 42 and the amount of electricity supplied to the electromagnetic clutch 42, the intermediate member 30 moves in the axial direction while rotating along the square threaded portions 45 and 31, whereby the outer cylinder The phase of the part 10 and the inner cylinder part 20 changes, and the opening and closing timing of the valve by the cam 2a of the camshaft 2 is adjusted. That is, before the electromagnetic clutch 42 is turned on, the electromagnetic clutch 42 is at the position indicated by the imaginary line in FIG. 1, a gap S is formed between the rotating drum 44 and the electromagnetic clutch 42, and the stopper portions 44 b and 60 a The outer cylinder 10 (spring case 16) and the inner cylinder 20 (camshaft 2) are integrally rotated without a phase difference in a state where the outer cylinder 10 (spring case 16) is in contact with the spring. When the electromagnetic clutch 42 is turned on, the electromagnetic clutch 42 slides rightward in FIG. 1 and is attracted to the rotating drum 44, whereby a braking force transmitted from the electromagnetic clutch 42 acts on the rotating drum 44, Only the part 10 (spring case 16) rotates. Therefore, the intermediate member 30 moves forward (moves rightward in FIG. 1) by the square screw portions 31 and 45, and the inner cylindrical portion 20 (cam shaft 2) is moved by the inner and outer helical splines 32 and 33 of the intermediate member 30. (Sprocket 12) rotates and its phase changes. The rotating drum 44 is located at a position where the transmitted braking force and the spring urging force acting in the circumferential direction by the torsion coil spring 46 are balanced (the position where the inner cylinder 20 has a predetermined phase difference with respect to the outer cylinder 10). ).
[0046]
On the other hand, when the electromagnetic clutch 42 is turned off, the braking force is not transmitted to the rotary drum 44, and the rotary drum 44 is rotated by the spring biasing force of the torsion coil spring 46, and only the spring biasing force of the torsion coil spring 46 acts. The intermediate member 30 is retracted (moves leftward in FIG. 1) by the square screw portions 31 and 45, and returns to the original position where the stopper 44b on the rotating drum 44 and the stopper 60a on the spring case come into contact. During this time, the inner cylinder 20 (camshaft 2) rotates in the opposite direction with respect to the outer cylinder 10 (sprocket 12), and the phase difference disappears.
[0047]
When the electromagnetic clutch 42 is turned off, the stopper 44b of the rotary drum 44 and the stopper 60a of the spring case 16 collide due to the urging action of the spring force of the torsion coil spring 46. The impact force at the time of collision between 44b and 60a is absorbed and mitigated by the rubber layer 62 interposed between the outer race 60 and the spring case cylindrical portion 16a. Be suppressed.
[0048]
In addition, the helical spline engagement portions 32 and 33 and the square thread portions 31 and 45 repeatedly generate minute displacement vibrations due to the influence of cam torque fluctuations caused by the urging force of the valve return spring. As for the torque fluctuation, the positive torque acting before the valve stem climbs over the cam is larger than the negative torque acting immediately after climbing over the cam. In the camshaft phase changing device of the present embodiment, since the positive torque acts in a direction to separate the two stopper portions 44b and 60a, the positive torque is transmitted through the engagement portion, and the torsion coil acts in the circumferential direction. Immediately after the two stopper portions 44b and 60a are separated from each other by overcoming the urging force of the spring 46, a negative torque is applied immediately and the two stopper portions 44b and 60a return to collide. That is, the stopper 44a on the rotary drum 44 side which sets the variable valve timing range (the variable phase range of the camshaft) and the stopper 60a on the spring case 16 constantly collide at this phase variable limit position (contact position). Again, the impact force when the stopper portions 44b and 60a collide with each other at this time is also affected by the rubber layer (the rubber layer of the annular member 100A) 62 interposed between the outer race 60 and the spring case cylindrical portion 16a. Absorption is alleviated, and no metallic noise is generated in the stopper portions 44b and 60a.
[0049]
A flange 24 is provided around the outer peripheral surface (sliding surface with the sprocket 12) of the inner cylindrical portion 20, while the flange 24 is engaged with the inner peripheral surface of the outer cylindrical portion 10 (sprocket 12). A flange engagement groove 13A is provided around, and friction torque applying members 51 and 55 are interposed between the side surface of the flange 24 and the side surface of the flange engagement groove 13A, so that the relative sliding between the outer cylindrical portion 10 and the inner cylindrical portion 20 is achieved. The friction torque of the moving part is increased, and the generation of a tapping sound at which the teeth of the helical spline engagement parts 23, 32, 33, 17 between the intermediate member 30 and the outer cylinder part 10 and the inner cylinder part 20 collide with each other is suppressed. ing.
[0050]
That is, a sudden change in the relative rotation speed between the outer cylinder portion 10 and the inner cylinder portion 20, such as a change in the rotation speed of the cam shaft corresponding to the spring force of the valve return spring immediately after the valve stem in the valve operating mechanism has passed over the cam 2a. The teeth of the helical spline engaging portions 23, 32, 33, and 17 between the intermediate member 30 and the outer cylindrical portion 10 and the inner cylindrical portion 20 collide with each other, but the relative sliding between the outer cylindrical portion 10 and the inner cylindrical portion 20 occurs. The friction torque applying members 51 and 55 interposed in the moving portion act as resistance against the relative rotation between the outer cylinder portion 10 and the inner cylinder portion 20, and the helical spline engagement portions 23, 32, 33, and 17 serve as resistance. The collision speed between the teeth is reduced, and the generation of a tapping sound is suppressed.
[0051]
Further, the friction torque applied to the relative sliding portion between the outer cylindrical portion 10 and the inner cylindrical portion 20 reduces the generation of a tapping sound due to the collision between the teeth at the helical spline engaging portions 23, 32, 33, 17. Of course, the camshaft 2 is adjusted to an appropriate value that allows the camshaft 2 to follow the rotation of the crankshaft without delay and that the response of the variable phase is good.
[0052]
More specifically, the friction torque applying member 51 interposed on one side surface of the flange 24 is mainly for generating a compressive force (elastic force), and is formed by stacking a plurality of disc springs. The friction torque applying member 55 formed of a body and disposed on the other side is mainly for generating a friction torque, and is formed of a friction plate made of paper impregnated with resin.
[0053]
The disc spring laminated body 51 in which a plurality of disc springs are stacked has a substantially constant load-elongation characteristic (has a characteristic that exhibits substantially constant elongation with respect to a change in load). Are prepared in advance, and by replacing the disc spring laminate accommodated in a predetermined gap between the flange 24 and the flange engaging groove 13A, the side surface of the flange 24, the friction plate 55 and the flange The compression force (friction force) acting between the side surfaces of the mating groove 13A is adjusted. By identifying (determining) the disc spring laminate 51 housed in the flange engagement groove 13A, it is possible to reduce the occurrence of a tapping sound due to the collision between the teeth in the helical spline engagement portions 23, 32, 33, and 17. It is added to the relative sliding portion between the outer cylinder portion 10 and the inner cylinder portion 20 so that the camshaft 2 is effective and can follow the rotation of the crankshaft without delay (to improve the responsiveness). The friction torque has been adjusted.
[0054]
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the friction torque between the outer cylinder portion 10 and the inner cylinder portion 20 on the horizontal axis, the opening and closing control of the valve with respect to the engine case vibration indicating the loud noise of the spline engagement portion and the change in the load acting on the engine. (The response time until the inner cylinder 20 rotates with respect to the outer cylinder 10 and a phase difference occurs when a braking force is applied to the outer cylinder 10 by the electromagnetic clutch 42). FIG. 3 is a diagram showing a friction torque / engine case vibration characteristic A and a friction torque / response time characteristic B in an engine of a certain vehicle with respect to an axis.
[0055]
As can be seen from the friction torque / engine case vibration characteristic A in this figure, when the friction torque at the sliding portion between the outer cylinder portion 10 and the inner cylinder portion 20 increases, the collision speed of the teeth at the spline engagement portion decreases. Therefore, since the magnitude of the tapping sound (engine case vibration) naturally decreases, it is better to increase the friction torque. However, as can be seen from the friction torque / response time characteristic B, when the friction torque increases, the response time increases (response time becomes slow), so that the friction torque cannot be increased so much. Therefore, specifically, for example, the magnitude of the tapping sound (engine case vibration) is 16G or less and the response time is 0.3 seconds or less, in other words, the distance between the outer cylinder 10 and the inner cylinder 20 is reduced. The number of the disc springs of the disc spring laminate 55 is such that the friction torque at the relative sliding portion is within a range of −20% to + 10% of the average cam torque (the average value of the torque acting on the camshaft by opening and closing the valve). To adjust.
[0056]
As the spring member as the friction torque applying member 51, there is a coil spring, a leaf spring, or the like. Since the load-elongation characteristic is linear, the coil spring is added between the flange 24 and the flange engaging groove 13A. Adjustment of the friction torque is not impossible, but it is troublesome. Furthermore, when the friction plate 55 is worn and the plate thickness is reduced, the spring biasing force of the coil spring is greatly reduced, and the relative position between the outer cylinder and the inner cylinder is reduced. The friction torque at the sliding portion is also significantly reduced. On the other hand, in the disc spring laminated body 51 in which a plurality of disc springs are stacked, even if the friction plate 55 is worn out and the plate thickness is reduced, the spring biasing force does not greatly decrease. The pressure contact force between the side surfaces of the groove 13 hardly decreases, and therefore, the friction torque in the relative sliding portion between the outer cylindrical portion 10 and the inner cylindrical portion 20 decreases only slightly. Sound reduction works effectively.
[0057]
The ring-shaped concave portion 13 formed on the inner peripheral edge of the sprocket 12 has a large-diameter inlet-side concave portion 13a in which the flange 24 and the friction plate 55 are accommodated, and a ring-shaped concave portion 13a in which only the disc spring laminated body 51 is accommodated. It is composed of two steps of a small recess 13b on the rear side, and a step 13c is formed between the recess 13a on the entrance side and the recess 13b on the rear side. Then, the outer peripheral edge of the flange 24 and the step 13 c face each other so that an excessive load does not act on the disc spring laminate 51 and the friction plate 55 which are the friction torque applying members accommodated in the recess 13. It has become. That is, since a small gap is usually provided between the flange 24 and the stepped portion 13c so that the sprocket 12 to which the driving force of the crankshaft is transmitted is shaken, etc. When pushed toward the electromagnetic clutch 42 side, an excessive load frequently acts on the disc spring laminate 51 and the friction plate 55, which are the friction torque applying members accommodated in the recess 13, and the disc spring laminate 51 However, when the sprocket 12 is largely pressed toward the electromagnetic brake, the step 13c in the recess 13 comes into contact with the flange 24, and the disc spring is damaged. Excessive compressive force does not act on the laminated body 51 and the friction plate 55, and the disc spring laminated body 51 and Durability of the door 55 is guaranteed.
[0058]
In the above-described embodiment, the disc spring laminate 51 and the friction plate 55 may be replaced. Further, a coil spring, a leaf spring, or another spring member may be used instead of the disc spring laminate 51.
[0059]
6 to 8 show a camshaft phase changing device in an automobile engine according to a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the phase changing device, and FIG. FIG. 8 is an exploded perspective view of the stopper means for setting the variable phase range.
[0060]
In the above-described first embodiment, the cushioning member (rubber layer) that absorbs the shock caused by the collision between the stopper portions is provided on the outer cylinder portion 10 (spring case 16) side. It is provided on the 44 side.
[0061]
That is, a concave step portion 44c is provided on the outer periphery of the cylindrical portion 44a at the tip end side of the rotary drum 44, and an annular member 100B that performs a buffering action is fixedly integrated with the concave step portion 44c by fitting or bonding.
[0062]
As shown in FIGS. 7 and 8, the annular member 100B includes a metal annular inner race 66 having an inner diameter matching the outer diameter of the concave step portion 44c of the cylindrical portion 44a, and a rectangular projection 69 serving as a stopper. Is formed via a vulcanized adhesive rubber layer 64, and a stopper (rectangular projection) 69 is formed by the spring biasing force of the torsion coil spring 46. The spring case 16 and the stopper 16b on the side of the spring case 16 are held so as to abut on each other in the circumferential direction.
[0063]
The rubber layer 64 serving as a cushioning member and the outer race 68 and the inner race 66 are firmly adhered to each other, and the impact force generated when the stopper portions 69 and 16b collide with each other is reliably ensured by the rubber layer 64. Absorbed.
[0064]
Further, as a fixing means of the annular member 100B to the cylindrical portion 44a, the annular member 100B is fixed to the cylindrical portion 44a of the rotary drum 44 by fitting or bonding so as not to generate a large residual stress as a load on the cylindrical portion 44a of the rotary drum 44. ing. That is, the annular member 100B can be firmly fixed by press-fitting. However, when the annular member 100B is press-fitted, a large residual stress is generated as a load on the cylindrical portion 44a, and the gap between the square screw portions 31 and 45 is narrowed, so that the rotating drum 44 is smoothly formed. In order to prevent the rotation of the rotary member 44B, fitting or bonding is used as a means for fixing the annular member 100B so as to minimize the residual load on the cylindrical portion 44a of the rotary drum 44.
[0065]
Further, the thickness of the annular member 100B fixed to the cylindrical portion 44a of the rotating drum 44 is relatively thin, and does not impair the function of the torsion coil spring 46 interposed between the rotating drum 44 and the spring case 16, By providing the annular member 100B, the rotary drum 44 and the spring case 16 do not become particularly large.
[0066]
9 to 11 show a camshaft phase changing device in an automobile engine according to a third embodiment of the present invention. FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a rotary drum of the phase changing device, and FIG. FIG. 11A is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along line XX shown in FIG. 10), FIG. 11A is a front view of a rubber material serving as a cushioning member, and FIG. .
[0067]
In the third embodiment, an annular member 100C made of an annular metal outer race 70 loaded with a rubber member 72 as a buffer member is prevented from falling off by a metal C ring 74 on the outer periphery of the cylindrical portion 44a of the rotary drum 44. Fixed.
[0068]
As shown in FIG. 10, outer ribs 44d protrude at predetermined intervals on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 44a of the rotating drum 44, while outer ribs 44d on the rotating drum 44 side are provided on the inner peripheral surface of the outer race 70. And inner ribs 70a that can play in the axial direction are provided at predetermined intervals in the circumferential direction. In addition, the outer race 70 is provided with a stopper portion 71 that can circumferentially contact a stopper portion (not shown) provided on the cylindrical portion 16 a of the spring case 16, and is provided on the outer periphery of the cylindrical portion 44 a of the rotating drum 44. An inner flange portion 70c that engages and covers the front edge of the outer rib 44d is provided around. A rubber member 72 serving as a cushioning member is loaded in a gap between the inner rib 70a and the outer rib 44d that are adjacent in the circumferential direction, thereby forming an annular member 100C.
[0069]
As a means for fixing the annular member 100C (the outer race 70 loaded with the rubber material 72) provided on the cylindrical portion 40a, fixing by a C-ring 74 is adopted so that a large residual stress does not occur on the cylindrical portion 40 side. Have been.
[0070]
Further, the rubber materials 72, 72 to be loaded adjacent to each other are constituted by a rubber material unit U connected via a connecting portion 73. Then, as shown in FIG. 11A, the rubber material unit U is loaded so that the connecting portion 73 is placed on the inner rib 70a on the outer race 70 side and each rubber material 72 straddles both sides of the inner rib 70a. Then, the cylindrical member 44a of the rotating drum 44 and the outer race 70 are assembled so that the outer rib 44a on the rotating drum 40 side is located between the loaded adjacent rubber material units U, so that the annular member 100C is attached to the rotating drum 40. Can be integrated.
[0071]
In the third embodiment, when the impact force absorbing effect of the annular member 100C is reduced and it is necessary to replace the annular member 100C, the rubber member 72 (the rubber material unit U) is loaded without replacing the entire annular member 100C. ) Only need to be replaced, no waste.
[0072]
12 and 13 show a camshaft phase changing device in an automobile engine according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 12 is a longitudinal sectional view of a rotating drum of the camshaft phase changing device, and FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view (a cross-sectional view along line XIII-XIII shown in FIG. 12).
[0073]
In the third embodiment described above, an outer rib 44d that fits with the inner rib 70a on the outer race 70 side protrudes from the outer periphery of the cylindrical portion 44a of the rotary drum 44, and the outer race 70 having many outer ribs 44d is provided. The annular member 100C is formed by loading the rubber member 72 between the ribs 44d and 70a which are stopped by the C-ring 74 and are adjacent in the circumferential direction. The annular member 100D of the fourth embodiment has An outer rib 66a is protruded on the outer periphery, and an inner race 66 fixed to the outer periphery of the cylindrical portion 44a of the rotary drum 44 by bonding or fitting, and an inner rib 70a is protruded on the inner periphery to cover the inner race 66. The outer race 70 is engaged with the outer periphery of the cylindrical portion 44a of the rotary drum 44, and the rubber member 72 is inserted between the ribs 66a adjacent to each other in the circumferential direction. Other configurations are the same as those of the third embodiment described above, and the same reference numerals are given to omit redundant description.
[0074]
Although the third and fourth embodiments have a unit structure in which two rubber members 72 loaded between the ribs 66a and 70a adjacent in the circumferential direction are integrated, all the rubber members 72 are connected. In this case, the unit structure may be integrated, and the number of components of the annular member is small, and the assembly of the annular member is easy. Further, the rubber members 72 may have an independent structure one by one.
[0075]
14 and 15 show a camshaft phase changing device in an automobile engine according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 14 is a cross-sectional view of a rotary drum of the same phase changing device, and FIG. 15 shows a cushioning member. It is a perspective view of a leaf spring.
[0076]
In the above-described first to fourth embodiments, the cushioning member that absorbs the shock caused by the collision between the stopper portions that sets the phase variable range of the camshaft is made of a rubber layer or a rubber material. In the embodiment, the buffer member is constituted by a metal leaf spring.
[0077]
That is, in the fifth embodiment, similarly to the third embodiment described above, outer ribs 44d protrude at predetermined intervals on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 44a of the rotating drum 44, while the outer race 70 On the peripheral surface, inner ribs 70a that can play with the outer ribs 44d on the rotating drum 44 side in the axial direction are provided at predetermined intervals in the circumferential direction. A U-shaped leaf spring 76, which is a cushioning member, is loaded in a gap between the inner rib 70a and the outer rib 44d that are adjacent in the circumferential direction so as to straddle the outer rib 44d, thereby forming an annular member 100E. The other points are the same as those of the third embodiment described above, and the description thereof will not be repeated.
[0078]
In the above-described first to fifth embodiments, the annular member having the shock absorbing function of reducing the shock when the stopper members collide with each other is provided on only one of the rotating drum 44 side and the spring case 16 side. Although it is provided, it may be provided on both the rotary drum 44 side and the spring case 16 side.
[0079]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the first aspect, the pair of stopper portions provided between the outer cylinder portion and the rotary drum for setting the phase variable range of the camshaft are provided at the phase variable limit position ( The stoppers frequently collide with each other, for example, the collision is constantly repeated at the contact position), but the impact force of the collision is reduced by the cushioning member interposed between the stopper and the rotating drum main body (the outer cylinder main body). Absorption is alleviated, and generation of metal noise is suppressed, so that quietness is ensured.
[0080]
According to the second aspect, even if the annular member having the shock absorbing function is provided, the function of the spring is not hindered, so that the rotating drum and the outer cylinder portion do not increase outward in the radial direction, and the camshaft phase changing device is conventionally used. It is not larger than the structure.
[0081]
Further, since the annular member can be easily assembled to the rotating drum or the outer cylinder, the assembly of the variable camshaft phase device does not become inconvenient.
[0082]
According to the third aspect, the impact force generated when the stoppers collide with each other is reliably absorbed, so that the generation of metal noise is reliably suppressed.
[0083]
According to the fourth aspect, the loaded rubber material has excellent durability and long-term use is guaranteed.
[0084]
In addition, the assembly of the annular member is easy and the cost is low.
[0085]
When the annular member needs to be replaced, it is sufficient to replace only the loaded rubber material without replacing the entire annular member, and there is no waste.
[0086]
According to the fifth aspect, even if the annular member having the shock absorbing function is provided, the function of the spring is not hindered. The device does not become larger than the conventional structure.
[0087]
According to the sixth aspect, the impact force generated when the stoppers collide with each other is reliably absorbed, so that the generation of metal noise is reliably suppressed.
[0088]
According to the seventh aspect, the loaded rubber material is excellent in durability and is guaranteed for long-term use.
[0089]
In addition, the assembly of the annular member is easy and the cost is low.
[0090]
Further, when the annular member needs to be replaced, it is sufficient to replace only the loaded rubber material without replacing the outer race, and there is no waste.
[0091]
According to the eighth aspect, the collision speed between the teeth in the helical spline engagement portion between the intermediate member and the outer cylinder portion and the inner cylinder portion is reduced, so that the occurrence of tapping noise is suppressed, and the camshaft is connected to the crankshaft. The rotation of the camshaft can be followed without delay, so that the response of the variable camshaft phase is good.
[0092]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a camshaft phase changing device in an automobile engine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing the internal structure of the device.
FIG. 3 is a perspective view of stopper means for setting a variable valve timing range (variable phase of a camshaft).
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view (a cross-sectional view along line IV-IV shown in FIG. 1) of the same device at a position of a stopper means.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a friction torque between an outer cylinder (sprocket) and an inner cylinder (camshaft), a tapping sound, and a response time of the device.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a camshaft phase changing device in an automobile engine according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view of stopper means for setting a variable valve timing range (variable phase of a camshaft).
FIG. 8 is an exploded perspective view of the stopper means.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a rotary drum of a camshaft phase changing device in an automobile engine according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view of the rotary drum (a cross-sectional view along line XX shown in FIG. 10).
FIG. 11A is a front view of a rubber material serving as a cushioning member.
(B) It is a top view of the rubber material which is a buffer member.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a rotary drum of a variable camshaft phase device in an automobile engine according to a fourth embodiment of the present invention.
13 is a cross-sectional view of the rotary drum (a cross-sectional view along line XIII-XIII shown in FIG. 12).
FIG. 14 is a cross-sectional view of a rotary drum of a camshaft phase changing device in an automobile engine according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a perspective view of a leaf spring that is a buffer member.
FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a camshaft phase changing device in a conventional automobile engine.
FIG. 17 is a perspective view of stopper means for setting a variable valve timing range (variable phase of a camshaft).
[Explanation of symbols]
2 camshaft
2a cam
10 Annular outer cylinder
12 sprockets
14 Inner flange plate
16 Spring case
17,32 Female helical spline
20 annular inner cylinder
23,33 Male helical spline
30 annular intermediate member
31, 45 square thread
40 Electromagnetic brake means
42 electromagnetic clutch
44 rotating drum
44a Cylindrical part of rotating drum
44b, 71 Rotary drum side stopper
44d outer rib
46 Torsion coil spring
51 Belleville spring laminate as a friction torque applying member
55 Friction Plate as Friction Torque Adding Member
60, 68, 70, 70A Outer race
60a External cylinder side stopper
100A, 100B, 100C, 100D, 100E An annular member having an impact buffering action
62, 64 Rubber layer as cushioning member
66 Inner Race
66a Outer rib
70a Inner rib
72 Rubber material as cushioning member
76 Leaf spring as cushioning member
U rubber material unit

Claims

An annular outer cylindrical portion to which the driving force of the crankshaft is transmitted, a driven-side annular inner cylindrical portion disposed coaxially with the outer cylindrical portion and extending to the camshaft, and the outer cylindrical portion and the inner cylindrical portion, respectively. A helical spline engages and is interposed between the outer cylinder and the inner cylinder, and an annular intermediate member that moves in the axial direction to change the phase of the inner cylinder with respect to the outer cylinder, and is rotatable with the inner cylinder. An annular rotary drum that is supported and is screwed to a male screw portion of the intermediate member to face the outer cylinder portion, and to which a brake braking force is applied by actuation of an electromagnetic clutch; A pair of stopper portions provided between the rotary drum and the outer cylinder portion, the stopper portions being provided between the rotary drum and the outer cylinder portion, and provided between the rotary drum and the outer cylinder portion. Turn the rotating drum and outer cylinder in the direction where the A spring for biasing in the camshaft phase variable device in an automobile engine with,
A cushioning member is provided between the rotary drum side stopper portion and the rotary drum main body or / and between the outer cylinder portion side stopper portion and the outer cylinder portion main body to absorb a shock when the pair of stopper portions collide with each other. A variable camshaft phase device for an automobile engine, comprising:

On the outer periphery of the cylindrical portion of the rotating drum main body and / or the cylindrical portion of the outer cylindrical portion main body, the buffer member is provided between an annular metal outer race having a stopper formed therein and an annular metal inner race. 2. The variable camshaft phase device for an automobile engine according to claim 1, wherein the annular member fixed and integrated with the rubber layer interposed is fixedly fixed or bonded and fixed.

3. The camshaft phase changing device according to claim 2, wherein a rubber layer for vulcanizing and bonding the outer race and the inner race is filled between the outer race and the inner race.

On the inner and outer peripheral surfaces of the outer race and the inner race opposed to each other, ribs that play in the axial direction are provided in a protruding manner. The camshaft phase changing device for an automobile engine according to claim 2, wherein a material is loaded.

On the outer periphery of the cylindrical portion of the rotary drum main body and / or the cylindrical portion of the outer cylindrical portion main body, an annular metal outer race having a stopper formed is connected via a rubber layer serving as the cushioning member. The camshaft phase varying device for an automobile engine according to claim 1, further comprising an annular member provided.

6. The vehicle according to claim 5, wherein a rubber layer for vulcanizing and bonding the cylindrical portion of the rotary drum main body and / or the cylindrical portion of the outer cylindrical portion main body and the outer race is filled. A variable camshaft phase device for an engine.

On the inner and outer peripheral surfaces of the outer race and the cylindrical portion of the rotary drum main body and / or the cylindrical portion of the outer cylindrical portion main body, ribs projecting in the axial direction are protruded, and the outer circumferentially adjacent ribs are provided. 6. The camshaft phase varying device according to claim 5, wherein a rubber material is loaded in a gap between the race-side rib and the inner race-side rib.

The relative sliding surface between the outer cylindrical portion and the inner cylindrical portion is provided with a friction torque adding member for increasing a sliding friction torque in order to reduce a hitting sound in the helical spline engaging portion. A variable camshaft phase device for an automobile engine according to any one of claims 1 to 7.