JP2004285975A

JP2004285975A - 内燃機関のスプロケット構造

Info

Publication number: JP2004285975A
Application number: JP2003081830A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Nakamura; 英昭中村; Masaharu Kitamura; 正晴北村
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】従来ではタイミングマークが剥がれたり、組付作業時の視認性が悪かった。
【解決手段】クランクシャフトから回転力が伝達されるタイミングスプロケット１のスプロケット本体６の一側面６ａに、タイミングマークとしての凸部９を円周方向所定位置に設け、前記タイミングスプロケットの歯部及び凸部を含む一側面に着色を伴う熱処理加工を施すと共に、前記一側面の表面を切削加工する際に、前記凸部の外面も切削加工を行って、切削された前記凸部の金属色の外面を円周方向のタイミングマークとして形成した。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、内燃機関のクランクシャフト側の駆動スプロケットとカムシャフト側の従動スプロケットとの相対回転位置をチェックするためのタイミングマークが施こされるスプロケット構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内燃機関の組立時において、クランクシャフト側の駆動スプロケットとカムシャフト側の従動スプロケットにタイミングチェーンを巻回する際に、クランクシャフトとカムシャフトの相対的な回転位置調整を行うために、以下の特許文献１に記載されているような、各スプロケットに予め施されたタイミングマークを目印として調整するようになっている。
【０００３】
かかるタイミングマークは、通常、スプロケットの円周方向の所定位置に、塗料によって着色したり、突起や凹みなどを設けることなどによって施こされるようになっている。
【０００４】
【特許文献】特開平５−１９５７２６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、タイミングマークを塗料によって予め施した場合は、各構成部品の組付時などにおいて塗料が剥がれてしまうおそれがあり、また単に突起を設けた場合には、組み付け作業時に構成部品の陰になってしまうと視認による判別が困難になるといった問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、とりわけ、スプロケットの側面に着色を伴う熱処理加工を施すと共に、前記側面の表面を切削加工する際に、前記凸部の外面も切削加工を行って、切削された前記凸部の外面を円周方向の目印として形成したことを特徴としている。
【０００７】
したがって、この発明によれば、スプロケットの表面加工をする際に、まず、例えば表面（側面）の硬度を確保するために、高周波焼き入れ処理加工を行うと、この処理によって凸部を含めた表面全体が黒色に着色される。その後、表面の高い粗度を確保するために、該表面の一部、つまり凸部を含む表面の一部を切削加工すると、該凸部の表面に金属面が現れて該金属色と他の黒色が残った部分との間で大きな明度差が発生する。したがって、組立時における剥がれを確実に防止できることは勿論のこと、凸部表面の金属色が陰になっても良好な視認性が得られる。この結果、クランクシャフトとカムシャフトの回転位置調整作業が容易になる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明を、クランクシャフトの回転力が伝達されるスプロケットと、該スプロケットと相対回転可能なカムシャフトと、前記スプロケットが内部に形成された中空部の一端開口を封止するように固定されたハウジングと、前記カムシャフトに固定され、前記中空部内で前記スプロケットの一側面に摺動しつつ正逆回動可能なベーン部材と、前記ハウジングとベーン部材との間に画成されて、内部に選択的に油圧が給排される進角側油圧室及び遅角側油圧室と、機関運転状態に応じて前記各進角側油圧室と遅角側油圧室とに選択的に油圧を給排する油圧回路とを備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置に適用したものである。
【０００９】
前記構成のバルブタイミング制御装置にあっては、スプロケットの一側面は、ベーン部材が摺動する部位であることから、進角側油圧室と遅角側油圧室間のシール性などを考慮して、その表面粗度を高くする必要があり、したがって、この一側面は、高周波焼き入れなどの熱処理後に、その表面を所定の高粗度になるように切削加工しておかなければならない。したがって、かかる一連の表面処理工程を利用して凸部の表面を切削加工することができるので、加工工数の増加を抑制しつつ、視認性の向上を図ることが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる内燃機関のスプロケット構造の実施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態では、スプロケットをベーンタイプのバルブタイミング制御装置に適用したものを示している。
【００１１】
すなわち、このバルブタイミング制御装置は、図４に示すように、機関のクランクシャフト（図示せず）によりタイミングチェーンを介して回転力が伝達されるタイミングスプロケット１と、内部に作動空間を有するハウジング２と、該ハウジング２の中心軸方向に配置されて、外周に図外の吸気弁を開閉作動させる複数のカムを有するカムシャフト３と、該カムシャフト３の一端部に軸方向からカムボルト４によって固定されて、前記ハウジング２の中空部である作動空間内に回動自在に収容されたベーン部材５とを備えている。
【００１２】
前記タイミングスプロケット１は、図１及び図２に示すように、鉄系金属材によってほぼ円盤状に形成されたスプロケット本体６と、該スプロケット本体６の外周に一体に形成されて、前記タイミングチェーンが巻装される複数の歯部７とから構成されている。前記スプロケット本体６は、中央位置にベーン部材５のロータ５ａの後端部が貫通配置される比較的大きな貫通孔１ａが穿設されていると共に、その外周側には後述するロックピンが適宜係合する断面コ字形状の係合部８の保持孔１ｂが貫通形成されている。また、前記各歯部７はハウジング２の外径よりも大きく形成されている。
【００１３】
そして、このタイミングスプロケット１は、図１〜図３に示すように、前記スプロケット本体６と歯部７との境界付近、つまり円周方向の所定位置に、平面ほぼ矩形状のタイミングマークとしての凸部９が一体に形成されていると共に、後述する工程によって成形加工されるようになっている。
【００１４】
前記ハウジング２は、ほぼ円筒状に形成され、内周面の円周方向のほぼ９０°位置には内方へ膨出したほぼ扇状の隔壁部１０が４つ形成されていると共に、後端側の開口が前記タイミングスプロケット１のスプロケット本体６の一側面６ａによって閉塞されている一方、前端側の開口が円盤状のフロントプレート１１によって閉塞されている。また、前記各隔壁部１０の内部に貫通形成された挿通孔１２に挿通したボルト１３によって、該ハウジング２とタイミングスプロケット１及びフロントプレート１１が共締め固定されるようになっている。なお、各ベーン部材５の外端部及び各隔壁部１０の上端部には前記ベーン部材５のロータ５ａの外周面に摺接してシールする図外のシール部材が嵌着保持されている。
【００１５】
前記フロントプレート１１は、ほぼ円盤状に形成され、中央にロータ５ａの前端部が挿通保持される大径孔１１ａが貫通形成されていると共に、外周部に前記ボルト１３が挿通される４つのボルト挿通孔が形成されている。
【００１６】
前記ベーン部材５は、前記カムシャフト３の一端部３ａに軸方向から前記カムボルト４によって直接ボルト締めされたほぼ円筒状の前記ロータ５ａと、該ロータ５ａの外周面に放射状に突設された４つのベーン５ｂとから構成されている。前記ロータ５ａは、軸方向の内部にカムボルト４が挿通するボルト挿通孔が貫通形成されていると共に、前端側の内部にはほぼ円柱状の通路構成部１４が嵌合保持されている。また、前記各ベーン５ｂは、その一端面５ｃが前記スプロケット本体６の一側面６ａに摺動自在に当接している。
【００１７】
一方、前記４つのベーン５ｂは、ハウジング２の各隔壁部１３との間に、それぞれ２つの進角側油圧室と遅角側油圧室（図示せず）とを画成していると共に、１つの大径なベーン５ｂの内部軸方向に、ロック機構１５の一部が設けられている。
【００１８】
前記ロック機構１５は、前記１つのベーン５ｂに形成された摺動用孔と、前記摺動用孔の内部に摺動自在に保持されて、先端部が係合部８内のロック穴に係脱自在に設けられたロックピン１６と、該ロックピン１６の内部に挿通された軸状のリテーナ１７と、ロックピン１６を係合部８のロック穴の方向へ付勢するコイルスプリング１８とから主として構成されている。前記ロックピン１６は、前記ロック穴の底部側に形成された受圧室に後述する油圧通路の一つの油孔を介して機関始動後に供給される油圧によって摺動用孔内に後退動するようになっており、ロック穴には、ベーン部材５の最遅角側への回転位置で係入ロックするように設定されている。
【００１９】
また、前記各進角側油圧室と遅角側油圧室には、油圧回路１９から油圧が選択的に給排されるようになっている。この油圧回路１９は、遅角側油圧室に対して油圧を給排する第１油圧通路２０と、進角側油圧室に対して油圧を給排する第２油圧通路２１との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路２０，２１には、供給通路２２とドレン通路２３ａ、２３ｂとが夫々通路切替用の電磁切替弁２４を介して接続されている。前記供給通路２２には、オイルパン内の油を圧送する図外のオイルポンプが設けられていると共に、供給通路２２の上流端とドレン通路２３ａ、２３ｂの下流端がオイルパンに連通している。
【００２０】
前記電磁切替弁２４は、４ポート２位置型であって、内部の弁体が各油圧通路２０、２１と供給通路２２及びドレン通路２３ａ、２３ｂとを相対的に切り替え制御するようになっていると共に、マイクロコンピュータを内蔵した図外のコントローラ（ＥＣＵ）からの制御信号によって切り替え作動されるようになっている。コントローラは、図外の機関回転数を検出するクランク角センサからの機関回転数信号や吸入空気量を検出するエアフローメータからの負荷信号及び水温センサからの機関水温信号によって現在の運転状態を検出すると共に、クランク角及びカム角センサからの信号によってタイミングスプロケット１とカムシャフト３との相対回動位置を検出している。
【００２１】
以下、本バルブタイミング制御装置の作動について簡単に説明すれば、機関の始動及び始動後の所定の低回転低負荷域では、コントローラから制御信号が出力された電磁切替弁２４が供給通路２２と第１油圧通路２０を連通させると共に、ドレン通路２３ａと第２油圧通路２１とを連通させる。このため、進角側油圧室には、油圧が供給されず低圧状態を維持している一方、遅角側油圧室には、オイルポンプから圧送された油圧が第１油圧通路２０から第２油孔を通って供給されるが、今だ十分に油圧が上昇していないため、ロックピン１７はコイルスプリング１８のばね力でロック穴内に係入された状態を維持し、したがって、ベーン部材５は、回転されることなく停止されて、タイミングスプロケット１とカムシャフト３のは最遅角位置で確実な結合状態が維持される。
【００２２】
このため、機関のクランキングが速やかに立上って始動性が良好になると共に、カムシャフト３に作用する正負のトルク変動によるベーン部材５のばたつきの発生を抑制できる。
【００２３】
その後、機関が高回転域に移行すると、コントローラからの制御信号によって電磁切替弁２４が作動して、供給通路２２と第２油圧通路２１を連通させる一方、ドレン通路２３ｂと第１油圧通路２０を連通させる。したがって、遅角側油圧室内の油圧が第１油圧通路２０を通ってドレン通路２３ｂからオイルパン内に戻されて遅角側油圧室内が低圧になる。一方、進角側油圧室内に油圧が第２油孔を経由して供給されて高圧になると共に、この油圧が受圧室からロックピン１７の先端部に作用してコイルスプリング１８のばね力に抗して後退動させるため、該先端部がロック穴から抜け出す。
【００２４】
このため、ベーン部材５は、遅角側油圧室方向、つまり進角側方向へのみの相対回動が許容されて、進角側油圧室内の油圧の上昇に伴い、隔壁部１０の遅角側油圧室側の他側面に当接するまで最大に回動して最進角側位置に保持される。
【００２５】
したがって、タイミングスプロケット１とカムシャフト３とは、最進角側へ相対回動制御されて吸気弁の開閉時期を最進角側へ制御する。これによって、バルブオーバーラップが大きくなって出力の向上が図れる。
【００２６】
次に、前記タイミングスプロケット１の基本的な成形加工工程の概略を図５Ａ〜図５Ｂに基づいて説明する。
【００２７】
すなわち、まず、図５Ａに示すように、下金型３１と上金型３２とよって両者間のキャビティ内でスプロケット母材３０となる焼結金属粉を圧縮して焼結加工することによりスプロケット母材３０（タイミングスプロケット１）を型成形する（第１工程）。このとき、凸部９も同時に型成形する。
【００２８】
続いて、図５Ｂに示すように、スプロケット母材３０（タイミングスプロケット１）の表面を高周波焼き入れ機構３３によって熱処理である高周波焼き入れを行う（第２工程）。これによって、表面の硬度を高くすることができると共に、この高周波焼き入れを処理を行った後は、スプロケット母材３０の表面が濃い黒色に着色される。
【００２９】
次に、前記高周波焼き入れ処理を行った後は、図５Ｃに示すように、スプロケット母材３０のハウジング１側の一側面３０ａ、つまり前記凸部９を含む一側面３０ａを切削機構３４によって切削加工する（第３工程）これによって、一側面３０ａの表面を高粗度となるように仕上げて、前記各ベーン５ｂの一端面５ｃの滑らかな摺動を確保するようになっている。
【００３０】
前記第１工程から第３工程は、基本的な成形加工工程であるが、具体的には部分的にさらに細かな高周波焼き入れ処理と切削加工が行われる。
【００３１】
すなわち、前記型成形（第１工程）後には、一度、スプロケット母材３０の歯部９の歯側面等の表面を形状を整えるために所定寸法に切削加工を行い、次にスプロケット母材３０全体を高周波焼き入れする。その後、スプロケット本体６の前記一側面６ａの表面のみを高粗度を確保するために切削加工する。このとき、凸部９の表面も一緒の切削加工する。
【００３２】
これによって、前記一側面６ａの表面粗度が高くなると共に、凸部９の表面に金属面が現れて該金属色と歯部７側の他の黒色が残った部分（図１の斜線部）との間で大きな明度差が発生する。したがって、組立時における剥がれを確実に防止できることは勿論のこと、組立作業中に、凸部９の表面の金属色が構成部品の物陰になったとしても、タイミングマークとして良好な視認性が得ることができる。
【００３３】
この結果、クランクシャフトとカムシャフトの回転位置調整作業が容易になる。
【００３４】
しかも、前記ベーンタイプのバルブタイミング制御装置では、スプロケット本体６の一側面６ａは、前述のように各ベーン５ｂの一端面が摺動する部位であることから、進角側油圧室と遅角側油圧室間のシール性などを考慮して、前記高周波焼き入れ後に、その表面を切削加工しておかなければならない。したがって、かかる一連の処理工程を利用して凸部９の表面を切削加工することができるので、加工工数の増加を抑制することができる。
【００３５】
前記実施形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下に記載する。
【００３６】
前記熱処理は高周波焼き入れ処理であることを特徴とする請求項１または２に記載のスプロケット構造。
【００３７】
この発明によれば、高周波焼き入れによってスプロケットの表面の硬度を十分に確保しつつ黒色の着色を施すことができるので、凸部の切削加工によって、この切削金属面との明度差が大きくなり、タイミングマークとしての視認性が良好になる。
【００３８】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、バルブタイミング制御装置を備えない一般の内燃機関のスプロケットにも適用でき、また、着色を伴う熱処理として、前記高周波焼き入れに限定されるものではなく、他の処理方法であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のバルブタイミング制御装置に供されるタイミングスプロケットの正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２のＢ部拡大図である。
【図４】本実施形態のバルブタイミング制御装置を示す部分断面図である。
【図５】Ａはタイミングスプロケットを型成形する第１工程を示す概略図、Ｂは高周波焼き入れを行う第２工程を示す概略図、Ｃは一側面を切削加工する第３工程を示す概略図である。
【符号の説明】
１…タイミングスプロケット
２…ハウジング
３…カムシャフト
５…ベーン部材
６…スプロケット本体
６ａ…一側面
７…歯部
９…凸部（タイミングマーク）

Claims

スプロケットの側面の円周方向所定位置に凸部が設けられた内燃機関のスプロケット構造であって、
前記スプロケットの側面に着色を伴う熱処理加工を施すと共に、前記側面の表面を切削加工する際に、前記凸部の外面も切削加工を行って、切削された前記凸部の外面を円周方向の目印として形成したことを特徴とする内燃機関のスプロケット構造。
クランクシャフトの回転力が伝達されるスプロケットと、
該スプロケットと相対回転可能なカムシャフトと、
前記スプロケットが内部に形成された中空部の一端開口を封止するように固定されたハウジングと、
前記カムシャフトに固定され、前記中空部内で前記スプロケットの一側面に摺動しつつ正逆回動可能なベーン部材と、
前記ハウジングとベーン部材との間に画成されて、内部に選択的に油圧が給排される進角側油圧室及び遅角側油圧室と、
機関運転状態に応じて前記各進角側油圧室と遅角側油圧室とに選択的に油圧を給排する油圧回路と、
を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記スプロケットの一側面側の円周方向の所定位置に、前記凸部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のスプロケット構造。