JP2004300930A - Valve timing adjusting device - Google Patents
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- F01L2001/34483—Phaser return springs
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関(エンジン)の吸気弁(バルブ)または排気弁(バルブ)の開閉時期(タイミング)を、運転条件に応じて調整するバルブタイミング調整装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
バルブタイミング調整装置は、エンジンのクランクシャフト(駆動軸)とともに回転するシューハウジングと、カムシャフト(従動軸)とともに回転するベーンロータとを備えている。ベーンロータは、シューハウジング内に形成された凹部を進角室と遅角室とに区画するベーンを備えており、進角室と遅角室とに供給される油圧差によってベーンロータがシューハウジングに対して相対回転し、カムシャフトが進角側あるいは遅角側に変位する。この油圧差を運転条件に応じて制御し、シューハウジングに対してベーンロータを相対回転させ、バルブタイミングが調整されている。
【0003】
エンジンの運転中はシューハウジング→ベーンロータ→カムシャフトの順でトルクが伝えられてカムシャフトが進角側へ駆動される。つまり、ベーンロータには進角方向に負荷が掛かっている。このため、ベーンロータを進角側あるいは遅角側へ相対回転させる際に、遅角側に相対回転させる場合に比べ進角側へ相対回転させる場合のほうが応答性が低下してしまう。また、バルブタイミング調整装置を排気側のカムシャフトに設けた場合、エンジンの始動時に排気側のカムシャフトが吸気側のカムシャフトとともに遅角位置にあると、吸気弁と排気弁とが同時に開くオーバーラップ期間が必要以上に大きくなり、始動不良の原因になり易い。
【0004】
このため、シューハウジングとベーンロータとのそれぞれに捩じりコイルバネの前端および後端を係合させて、シューハウジングに対してベーンロータを常に進角方向へ付勢している。この捩じりコイルバネの前端の係合手段として、捩じりコイルバネの前端部を半径方向の外側に延長した延長部とし、シューハウジングの前面に固着した係合ピンに係合する方法が採用されている(特許文献1参照)。捩じりコイルバネの延長部(前端部)は、ベーンロータの前面に固着したブッシングに収容され、ブッシングの前端部に設けたばね端挿通溝を挿通して、係合ピンと係合している。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−295210公報 (図2、図7)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
捩じりコイルバネは捩じられると軸方向の長さが変化し、延長部が係合ピンに係合する位置が変位する。このため、ばね端挿通溝は、延長部との干渉を防ぐため軸方向に深く形成する必要があり、ばね端挿通溝の加工に手間がかかる問題があった。また、寸法精度および製造コストの観点からブッシングを焼結金属で成型することが望ましいが、焼結金属の場合はばね端挿通溝の深さを大きく形成することは製造上困難である。
この発明の目的は、捩じりコイルバネの延長部とブッシングのばね端挿通溝との干渉を、簡単な構成で確実に防止できるバルブタイミング調整装置の提供にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ブッシング内に収容され、外方に延長された延長部である前端が、ブッシングの前端部に設けたばね端挿通溝を挿通してシューハウジングの前面に固着した係合ピンに係合し、後端がベーンロータあるいはベーンロータと一体に回転する部材に係合して、シューハウジングに対してベーンロータを進角側あるいは遅角側へ付勢する捩じりコイルばねとを備えたバルブタイミング調整装置において、係合ピンに、延長部の後方への変位を阻止するばね端保持機構を付設したことを特徴とする。
【0008】
この構成では、捩じりコイルばねの延長部が係合ピンのばね端保持機構に保持されリア側への変位を阻止している。このため、捩じりコイルばねが捩じられても、延長部と係合ピンとの係合位置が変化せず、延長部とブッシングとの干渉が生じない。この結果、ブッシングの破損や、捩じりコイルばねのバネ特性の変化が防止できる。ばね端保持機構としては、請求項2に記載の係合ピンに設けたテーパー部、または請求項3に記載の係合ピンに設けた周溝などが実用的である。
【0009】
請求項4に記載の発明では、捩じりコイルばねを収容するブッシングを、ばね端挿通溝とともに焼結金属で成型している。このため、寸法精度の高いブッシングが低コストに製造できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、図に示す実施例とともに説明する。バルブタイミング調整装置10は、クランクシャフト(駆動軸)によりタイミングベルト(いずれも図示せず)を介して駆動されるシューハウジング1と、シューハウジング1内に同軸的に収容されているベーンロータ2を備えている。ベーンロータ2は、シューハウジング1によって駆動されて、そのトルクをカムシャフト(従動軸)Cに伝達する。その際に、シューハウジング1に対してベーンロータ2が相対的に回転し、カムシャフトCを進角側あるいは遅角側へ変位させている。
【0011】
シューハウジング1は、フロント(図示左)側よりハウジング本体3、円環状のスプロケットホイール4、およびこれらを同軸に締結している複数のボルト11から構成される。この実施例では、ハウジング本体3はアルミニウム製であり、円環状の前板部31と、円筒状の胴部32からなる。前板部31の中心には円形の中央開口33が設けられ、外周部には軸方向のピン嵌合穴34が開けられている。
【0012】
胴部32には、外周に4つのチャック溝35が軸方向に所定の間隔で設けられ、内周にチャック溝35に対応して4つの凸部36が形成されている。各凸部36は前板部31と連なっており、軸方向にネジ穴37が貫通して開けられている。凸部36の間は、回転中心から放射状に形成された4つの凹部5となっている。各凸部36の中心側には、中心から同一円周上にある円弧状の摺動面38が設けられ、各凹部5の外周側には、中心から同一円周上にある円弧状の摺動面51が形成されている。
【0013】
スプロケットホイール4は、円環板状を呈し、外周にスプロケット歯41が形成され、内周はカムシャフトCの摺動穴42となっており、中間にはボルト穴43が設けられている。複数のボルト11は、ボルト穴43を通じてネジ穴37に挿通され、ハウジング本体3とスプロケットホイール4とを一体に締結している。シューハウジング1は、スプロケットホイール4に掛けられたタイミングチェーン(図示せず)によってクランクシャフトと同期して図2において時計方向に回転するものであり、この回転方向が進角方向である。
【0014】
ベーンロータ2は、中心がボルト12によってカムシャフトCに締結され、シューハウジング1の4つの凹部5を進角室5aと遅角室5bとに画する4つのベーン21を備えている。ベーンロータ2はシューハウジング1に対して所定角度内で回動可能に設けられている。進角室5aは油圧によってベーン21を進角側へ駆動するための油圧室であってベーン21の反回転方向側の凹部5内に形成されている。遅角室5bは油圧によってベーン21を遅角側へ駆動するための油圧室であってベーン21の回転方向側の凹部5内に形成されている。
【0015】
進角室5aおよび遅角室5bは、シューハウジング1の前板部31および胴部32、スプロケットホイール4およびベーンロータ2に囲まれる油圧室であり、ベーン21の先端溝に配され摺動面51と摺動するシール部材22、ベーン21間に配され摺動面38と摺動するシール部材23などによって各室5a、5b内の液密性が保たれている。
【0016】
バルブタイミング調整装置10は、進角室5aおよび遅角室5bに作動流体を給排して、進角室5aと遅角室5bに油圧差を発生させる油圧差発生手段(図示せず)を備えている。この油圧差発生手段は、クランクシャフトによって駆動されるオイルポンプ、このオイルポンプによって圧送されるオイルを進角室5aおよび遅角室5bに切り替えて供給する1つまたは複数の切替弁、この切替弁を駆動する電磁アクチュエータ、この電磁アクチュエータを制御するコントローラ等から構成される。コントローラは各種センサによって検出されるクランク角、エンジン回転速度、アクセル開度等のエンジン運転条件に応じた作動油圧を進角室5aと遅角室5bに発生させる。この油圧差によって、ベーンロータ2とシューハウジング1とは相対回転する。
【0017】
ベーン21の1つには、エンジンの始動時にベーンロータ2の回動位置を所定の進角位置(たとえば、最進角位置)に固定しておくためのストッパピン24が装着されている。このストッパピン24は、ベーン21に貫通形成された挿通穴25内に挿入されるものであり、圧縮コイルバネ26によってリア側に向かう付勢力が加えられている。そして、スプロケットホイール4に設けられたストッパ穴44にストッパピン24の頭部(リア側端部)が嵌合した状態で、シューハウジング1に対してベーンロータ2がロックされる。
【0018】
ストッパピン24の中間部には、油圧によってストッパピン24をフロント側(嵌合が外れる方向)へ移動させるための段差部27が形成されており、その段差部27は進角室5aと連通している。進角室5aに所定圧以上の作動油が供給されると、その作動油圧により圧縮コイルバネ26の付勢力に抗してストッパピン24はストッパ穴44から抜け出す。また、ストッパピン24の後端面は、遅角室5bと連通しており、遅角室5bに所定圧以上の作動油が供給されると、その作動油圧により圧縮コイルバネ26の付勢力に抗してストッパピン24はストッパ穴44から抜け出す。
【0019】
図1、図3に示す如く、シューハウジング1とベーンロータ2との間には、ベーンロータ2を進角側へ付勢する捩じりコイルばね(アシストスプリング)6が設けられている。このアシストスプリング6は、一端(フロント側端部)である延長部61がシューハウジング1あるいはこのシューハウジング1と一体に回転する部材に係合し、他端(リア側端部)である延長部62がベーンロータ2あるいはこのベーンロータと一体に回転する部材に係合するものである。
【0020】
アシストスプリング6のコイル部の周辺には、ベーンロータ2のフロント側の中心に設けた円筒状凹所60に嵌め込まれて筒状のブッシング7が配置されている。このブッシング7は、アシストスプリング6のコイル部がハウジング本体3またはベーンロータ2と干渉するのを避けるものであり、比較的硬度の低い材質(たとえば、アルミニウムや軟鉄など)からなるハウジング本体3やベーンロータ2が、硬いアシストスプリング6と接触して摩耗することを防ぐ作用を有する。このため、従来のブッシング7は、比較的硬度の高い材質(たとえば、鉄、ステンレス等)が使用され、高い寸法精度が要求されるため、切削加工により成形されている。
【0021】
この実施例では、ブッシング7は、焼結金属製であり、フロント側が開口した円筒部71と、該円筒部71のリア側に設けた側壁72および側壁72の中心のボス部73とからなり、ボス部73の中心には締結ボルト穴74が貫通して開けられている。ブッシング7は、硬度と、精密な寸法精度が要求されるものであり、切削加工は加工コストが高く、鋳造では必要な寸法精度が出せない。このため、生産性に優れ、精密に製造することが可能な焼結金属製であることが有利である。
【0022】
アシストスプリング6のフロント側端は外方への延長部61となっており、前板部31のピン嵌合穴34に圧入され、アシストスプリング6の軸と平行して固着された係合ピン8に係合している。ブッシング7の円筒部71のフロント側端には、延長部61が隙間63を有して挿通するとともに、ベーンロータ2とシューハウジング1との相対回転角度(この実施例では約90度)に対応したばね端挿通溝75が形成されている。アシストスプリング6の他端は、半径方向内側への延長部62となっており、ブッシング7のボス部73に設けた半径方向溝76に嵌め込まれている。焼結金属製のブッシング7は、ばね端挿通溝75を軸方向に深く形成することが困難である。
【0023】
係合ピン8は、シューハウジング1の前板部31に開けたピン嵌合穴34に嵌着される足部81、円柱部82、ばね端保持機構としてのテーパー部83、および円板状頭部84からなる。延長部61は、ばね端挿通溝75を挿通してフロント側に向かって径小となるテーパー部83に係合して、フロント側への分力を受けている。このため、アシストスプリング6が縮む方向に捩じられても、延長部61はリア側へ変位することが阻止される。この結果、ばね端挿通溝75の軸方向の深さが浅くても、ブッシング7とばね端挿通溝75との干渉が確実に防止される。
【0024】
図4(ロ)は他の実施例の係合ピン8を示す。この実施例では、ばね端保持機構としてテーパー部83の代わりに、延長部61の先端が係合する周溝85を形成している。この構成でも、テーパー部83と同様な効果が得られる。ばね端保持機構は、アシストスプリング6の捩じり動に伴い、延長部61がリア側に変位することを阻止できる構造のものであれば、上記以外の構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】バルブタイミング調整装置の側面断面図である。
【図2】バルブタイミング調整装置の正面断面図である。
【図3】バルブタイミング調整装置の正面図である。
【図4】係合ピンの側面図(イ)、他の実施例の係合ピンの側面図(ロ)である。
【符号の説明】
1 シューハウジング
10 バルブタイミング調整装置
2 ベーンロータ
21 ベーン
3 ハウジング本体
31 前板部
32 胴部
33 中央開口
4 スプロケットホイール
5 凹部
5a 進角室
5b 遅角室
6 アシストスプリング(捩じりコイルばね)
61 延長部
7 ブッシング
75 ばね端挿通溝
8 係合ピン
83 テーパー部(ばね端保持機構)
85 周溝(ばね端保持機構)
C カムシャフト(従動軸)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve timing adjusting device that adjusts the opening / closing timing (timing) of an intake valve (valve) or an exhaust valve (valve) of an internal combustion engine (engine) according to operating conditions.
[0002]
[Prior art]
The valve timing adjusting device includes a shoe housing that rotates with a crankshaft (drive shaft) of the engine, and a vane rotor that rotates with a camshaft (driven shaft). The vane rotor includes a vane that divides a recess formed in the shoe housing into an advance chamber and a retard chamber, and the vane rotor is moved relative to the shoe housing by a difference in hydraulic pressure supplied to the advance chamber and the retard chamber. And the camshaft is displaced to the advance side or the retard side. The hydraulic pressure difference is controlled according to the operating conditions, the vane rotor is rotated relative to the shoe housing, and the valve timing is adjusted.
[0003]
During the operation of the engine, torque is transmitted in the order of the shoe housing, the vane rotor, and the camshaft to drive the camshaft to the advanced side. That is, a load is applied to the vane rotor in the advance angle direction. Therefore, when the vane rotor is relatively rotated to the advance side or the retard side, the responsiveness is lower when the vane rotor is relatively rotated to the advance side than when the vane rotor is relatively rotated to the retard side. Also, when the valve timing adjustment device is provided on the exhaust side camshaft, if the exhaust side camshaft is at the retarded position together with the intake side camshaft when the engine is started, the intake valve and the exhaust valve open simultaneously. The lap period becomes unnecessarily long, which is likely to cause poor starting.
[0004]
Therefore, the front end and the rear end of the torsion coil spring are engaged with the shoe housing and the vane rotor, respectively, and the vane rotor is constantly urged in the advance direction with respect to the shoe housing. As a means for engaging the front end of the torsion coil spring, a method is employed in which the front end of the torsion coil spring is an extension extending outward in the radial direction, and is engaged with an engagement pin fixed to the front surface of the shoe housing. (See Patent Document 1). The extension (front end) of the torsion coil spring is housed in a bushing fixed to the front surface of the vane rotor, and is inserted through a spring end insertion groove provided at the front end of the bushing, and is engaged with the engagement pin.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-295210 (FIGS. 2 and 7)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When the torsion coil spring is twisted, the length in the axial direction changes, and the position where the extension portion engages with the engagement pin is displaced. For this reason, the spring end insertion groove needs to be formed deep in the axial direction in order to prevent interference with the extension portion, and there has been a problem that the processing of the spring end insertion groove requires time and effort. Further, it is desirable to mold the bushing with a sintered metal from the viewpoints of dimensional accuracy and manufacturing cost. However, in the case of a sintered metal, it is difficult in manufacturing to form the spring end insertion groove with a large depth.
An object of the present invention is to provide a valve timing adjusting device capable of reliably preventing interference between an extension of a torsion coil spring and a spring end insertion groove of a bushing with a simple configuration.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the front end, which is an extension part that is accommodated in the bushing and extends outward, engages with the engagement pin fixed to the front surface of the shoe housing through the spring end insertion groove provided in the front end of the bushing. And a valve timing adjustment having a torsion coil spring having a rear end engaged with the vane rotor or a member rotating integrally with the vane rotor, and biasing the vane rotor toward the advance side or the retard side with respect to the shoe housing. The device is characterized in that the engagement pin is provided with a spring end holding mechanism for preventing the extension portion from being displaced rearward.
[0008]
In this configuration, the extension of the torsion coil spring is held by the spring end holding mechanism of the engagement pin, and prevents displacement to the rear side. For this reason, even if the torsion coil spring is twisted, the engagement position between the extension and the engagement pin does not change, and interference between the extension and the bushing does not occur. As a result, breakage of the bushing and a change in the spring characteristics of the torsion coil spring can be prevented. As the spring end holding mechanism, a tapered portion provided on the engaging pin according to
[0009]
According to the fourth aspect of the present invention, the bushing accommodating the torsion coil spring is formed of sintered metal together with the spring end insertion groove. Therefore, a bushing with high dimensional accuracy can be manufactured at low cost.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described together with an embodiment shown in the drawings. The valve
[0011]
The shoe housing 1 includes a
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
The valve
[0017]
One of the
[0018]
An intermediate portion of the
[0019]
As shown in FIGS. 1 and 3, a torsion coil spring (assist spring) 6 for urging the
[0020]
Around the coil portion of the
[0021]
In this embodiment, the
[0022]
The front end of the
[0023]
The
[0024]
FIG. 4B shows an
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a valve timing adjusting device.
FIG. 2 is a front sectional view of the valve timing adjusting device;
FIG. 3 is a front view of the valve timing adjusting device.
FIG. 4 is a side view of an engagement pin (a), and a side view of an engagement pin of another embodiment (b).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
61
85 circumferential groove (spring end holding mechanism)
C Camshaft (driven shaft)
Claims (4)
前記駆動軸または従動軸の一方とともに回転し、前面に中央開口を有するとともに内部に凹部が設けられたシューハウジングと、
前記駆動軸または従動軸の他方とともに回転し、前記シューハウジング内に同軸的に収容され、前端部が前記中央開口から前方に突き出たブッシングが前面に固着されるとともに、前記凹部を進角室と遅角室とに区画するベーンを備えたベーンロータと、
前記ブッシング内に収容され、外方に延長された延長部である前端が、前記ブッシングの前端部に設けたばね端挿通溝を挿通して前記シューハウジングの前面に固着した係合ピンに係合し、後端が前記ベーンロータあるいはベーンロータと一体に回転する部材に係合して、前記シューハウジングに対して前記ベーンロータを進角側あるいは遅角側へ付勢する捩じりコイルばねとを備えたバルブタイミング調整装置において、
前記係合ピンに、前記延長部の後方への変位を阻止するばね端保持機構を付設したことを特徴とするバルブタイミング調整装置。A valve timing adjusting device that is provided in a driving force transmission system that transmits driving force from a driving shaft of an internal combustion engine to a driven shaft that opens and closes a valve, and causes a phase difference between the rotation of the driving shaft and the rotation of the driven shaft And
A shoe housing that rotates with one of the drive shaft or the driven shaft, has a central opening on the front surface, and has a recess therein.
A bushing that rotates together with the other of the drive shaft and the driven shaft and is coaxially accommodated in the shoe housing, a front end of which is fixed to the front surface, and a bushing that projects forward from the central opening, and the recess is formed as an advance chamber. A vane rotor having a vane partitioned into a retard chamber,
A front end, which is an extension that is accommodated in the bushing and extends outward, engages with an engagement pin fixed to the front surface of the shoe housing by passing through a spring end insertion groove provided in the front end of the bushing. A valve having a torsion coil spring having a rear end engaged with the vane rotor or a member rotating integrally with the vane rotor, and urging the vane rotor toward the advance side or the retard side with respect to the shoe housing. In the timing adjustment device,
A valve timing adjusting device, wherein a spring end holding mechanism for preventing a rearward displacement of the extension portion is provided on the engagement pin.
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A977 | Report on retrieval |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070130 |