JP2005042555A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ハウジング部材とロータ部材のシール性を確保し、作動油の漏出による誤作動を防止するロック機構を備えた弁開閉時期制御装置を提供すること。
【解決手段】内部ロータ20(ロータ部材)に設けられ外方に突出する突起部22が外部ロータ30に周方向に形成される係合溝36の進角側端部36aまたは遅角側端部36bと外部ロータ30に出没自在に設けられ突出するロックピン80とにより挟持されて、外部ロータ30と内部ロータ20の相対回転が規制されることとした。
【選択図】 図4

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の吸・排気弁の開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の弁開閉時期制御装置としては、内燃機関のクランクシャフトと一体的に回転するハウジング部材と、ハウジング部材に相対回転可能に組付けられてベーン部にてハウジング部材内に進角油室と遅角油室を形成しカムシャフトと一体的に回転するロータ部材と、進角油室または遅角油室への作動油の給排を制御する油圧回路と、ロータ部材に設けられたロック溝にハウジング部材に出没自在に設けられるロック部材が没入しハウジング部材とロータ部材の相対回転を規制し、ロック部材がロック溝から退避して相対回転を許容するロック機構を備えるものがある。
【0003】
この従来技術の装置は、ロータ部材の径方向内方にロック溝が形成され、一方、ロータ部材の中央にはロータ部材をカムシャフトに取り付けるボルトや進角油室と遅角油室と油圧源を連通する油路が形成されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−3716号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に記載される構成では、ハウジング部材とロータ部材の径方向のシール部の長さが短小であるため、ロックを解除する場合、ロック部材に印加される作動油がシール部から漏出しロック機構が誤作動する恐れがある。
【0006】
そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ハウジング部材とロータ部材のシール性を確保し、作動油の漏出による誤作動を防止するロック機構を備えた弁開閉時期制御装置を提供することを技術的課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の技術的課題を解決するためになされた第1の技術的手段は、内燃機関のクランクシャフトまたはカムシャフトの一方と一体的に回転するハウジング部材と、前記ハウジング部材に相対回転可能に組付けられてベーン部にて前記ハウジング部材内に進角油室と遅角油室を形成し前記カムシャフトまたは前記クランクシャフトの他方と一体的に回転するロータ部材と、前記進角油室または前記遅角油室への作動油の給排を制御する油圧回路とを備えた弁開閉時期制御装置において、前記ロータ部材に設けられ外方に突出する突起部が前記ハウジング部材に周方向に形成される係合溝の進角側または遅角側の端部と前記ハウジング部材に出没自在に設けられ突出するロック部材とにより挟持されることである。
【0008】
この手段によれば、ロータ部材に設けられ外方に突出する突起部がハウジング部材に周方向に形成される係合溝の進角側または遅角側の端部とハウジング部材に出没自在に設けられ突出するロック部材とにより挟持されることにより、ハウジング部材に係合溝が形成されたためハウジング部材とロータ部材のシール部の長さが確保できるため、ロック機構の誤作動を防止することができる。
【0009】
上記の技術的課題を解決するためになされた第2の技術的手段は、前記相対回転が規制される位置を除く前記相対回転位置において、前記ロック部材の端部は前記突起部の頂部と常時摺接していることである。
【0010】
この手段によれば、相対回転が規制される位置を除く相対回転位置において、ロック部材の端部は突起部の頂部と常時摺接していることにより、ロック部材は突起部により挟持されることがないため、相対回転が規制される位置を除く相対回転位置において、ハウジング部材とロータ部材との相対回転が規制される誤作動を防止することができる。
【0011】
上記の技術的課題を解決するためになされた第3の技術的手段は、前記係合溝の底部と前記突起部の頂部との間には、隙間が設けられていることである。
【0012】
この手段によれば、係合溝の底部と突起部の頂部との間には、隙間が設けられていることにより、カムシャフトの変動トルクにより突起部が係合溝の端部とロック部材との接触応力により変形しても隙間が設けられているため、変形による突起部と係合溝との間の相対回転の障害を防止することができる。また、突起部の変形を防止するために熱処理等を行わなくてよくコストを低減することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0014】
図1乃至図3に示す弁開閉時期制御装置1は、内燃機関のシリンダヘッド100に回転自在に支持されたカムシャフト10と、カムシャフト10の先端部に一体的に組付けた内部ロータ20とからなる弁開閉用のロータ部材2を有している。また、弁開閉時期制御装置1は、内部ロータ20に対して所定範囲で相対回転が可能となるように組付けられる外部ロータ30、フロントプレート40、リアプレート50から成るハウジング部材3を有している。外部ロータ30の外周には、タイミングスプロケット31が一体に形成されている。さらに、内部ロータ20とフロントプレート40間に組付けられたトーションスプリング60と、内部ロータ20に一体に形成された4枚のベーン部21と、ベーン部21に組み付けられたシール部材70と、外部ロータ30に組付けたロックピン(ロック部材)80等が備えられている。
【0015】
タイミングスプロケット31には、周知のように、クランクシャフト110から図示省略のクランクスプロケットとタイミングチェーン120を介して、図2にカムシャフト回転方向Rとして示される時計方向に回転動力が伝達される。
【0016】
カムシャフト10は、排気弁(図示省略)を開閉する周知のカム(図示省略)を有し、カムシャフト10の内部にはカムシャフト10の軸方向に延びる進角通路(油圧回路)11と遅角通路(油圧回路)12が設けられている。進角通路11は、カムシャフト10に設けた径方向の通路71及び環状溝14とシリンダヘッド100に設けた接続通路16を通して切換弁200の第1接続ポート201に接続されている。また、遅角通路12は、カムシャフト10に設けた径方向の通路72及び環状溝13とシリンダヘッド100に設けた接続通路15を通して切換弁200の第2接続ポート202に接続されている。
【0017】
切換弁200はそのソレノイド203へ通電することによりスプール204を図示しないスプリングに抗して移動させる周知のものである。その非通電時には、内燃機関によって駆動されるオイルポンプ205に接続された供給ポート206が第2接続ポート202に連通すると共に、第1接続ポート201が排出ポート207に連通するように構成されている。また通電時には、図1に示すように供給ポート206が第1接続ポート201に連通すると共に、第2接続ポート202が排出ポート207に連通するように構成されている。このため切換弁200の非通電時には進角通路12に作動油(油圧)が供給され、通電時には遅角通路12に作動油(油圧)が供給される構成となっている。切換弁200は単位時間当たりの通電と非通電の割合を変えるデューティ制御される。例えば、デューティ比50%で制御すると、第1及び第2ポート201,202と供給及び排出ポート206,207は互いに全く連通しない状態になる。
【0018】
内部ロータ20は取付けボルト91によってカムシャフト10に一体的に固着されている。また、図2に示されるように、内部ロータ20には、径方向外方に突出する4つのベーン部21と突起部22が形成されている。また、内部ロータ20には、その径方向に延びる4つの進角油通路23(油圧回路)と、3つの遅角油通路24(油圧回路)と1つの作動油溝24a(油圧回路)と、突起部22の底部22dを進角通路11に連通させる1つのロック油通路25(油圧回路)からなる複数の作動油の通路が設けられている。
【0019】
図2に示されるように、各ベーン部21にはシール溝21aが形成され、シール部材70が挿入されている。ベーン部21は外部ロータ30と内部ロータ20間に形成される4つの作動油圧室R0内で移動可能に、かつ作動油圧室R0をそれぞれ進角用油室R1と遅角用油室R2に分割するように配置されている。シール溝21aの底部とシール部材70の底面との間にはベーンスプリング73(図1)が配置されており、シール溝21aには4個の各シール部材70のそれぞれが径方向に押し出されるように移動可能に取付けられている。
【0020】
図2に示されるように、各ベーン部21によって分割されて形成される4つの進角用油室R1には進角通路11および進角油通路23を介して作動油(油圧)が給排される構成となっている。また、4つの遅角油室R2のうち3つに対しては、遅角通路12および遅角油通路24を介して作動油(油圧)が給排される構成となっている。他の1つの遅角用油室R2に対しては、後述する係合溝36に連通するロック油通路25からの作動油(油圧)が給排される構成となっている。また、ロック油通路25は係合溝36と作動油溝24aを介して遅角用油室R2を連結し作動油を給排可能とされるように構成されている。このように一箇所の遅角用油室R2に対しては遅角油通路24を設けず、ロック油通路25を兼用することによって油圧回路の構成を簡単にしている。
【0021】
外部ロータ30の軸方向の両側には、環状のフロントプレート40とリアプレート50が接合され、5本の連結ボルト92によって一体的に組付けられている。外部ロータ30のリアプレート50が接合される軸方向端部の外周にはタイミングスプロケット31が一体に形成されている。外部ロータ30の内周には周方向に4個の凸部33が径方向内方に向けてそれぞれ突出すように形成されている。これら凸部33の内周面は内部ロータ20の外周面上で滑るように接しており、外部ロータ30が内部ロータ20に回転自在に支承されている。凸部33のうちの1つには、内部ロータ20の突起部22が収容される係合溝36が周方向に形成されている。係合溝36は進角側端部36aが突起部22と当接し進角側への相対回転を規制し、遅角側端部36bが突起部22と当接し遅角側への相対回転を規制し、外部ロータ30と内部ロータ20との相対回転角度の範囲を規定している。係合溝36にはロックピン80が出没自在に収容される退避溝部34と、ロックピン80を径方向内方へと付勢するコイルスプリング81を収容する収容孔35が連通し形成されている。
【0022】
図2および図4に示すように、突起部22が係合溝36の進角側端部36aと当接しているとき、ロックピン80が退避溝34から突出し、ロックピン80と進角側端部36aとにより突起部22を挟持し、最進角位置にて相対回転が規制されている。また、図3に示すように、最進角位置を除く位置(例えば最遅角位置)において、ロックピン80の頭部は突起部22の頂部と常時摺接している。つまり、最遅角位置においてロックピン80は突起部22と遅角側端部36bとにより挟持されることがない。これにより、外部ロータ30と内部ロータ20との相対回転が規制される誤作動を防止することができる。また、図2に示すように、係合溝36の底部と突起部22の頂部との間には、隙間Cが設けられている。これにより、突起部22が係合溝36の進角側端部36aまたは遅角側端部36b、或いはロックピン80とのカムシャフトの変動トルクによる接触応力により変形しても隙間Cが設けられているため、変形による突起部22と係合溝36との間の相対回転の障害を防止することができる。また、突起部22の変形を防止するために熱処理等を行わなくてよくコストを低減することができる。また、ロックピン80は、その出没方向がハウジング部材30の回転中心から偏心するように配置され、遠心力によるロックピン80の誤作動を防止している。
【0023】
トーションスプリング60は、一端をフロントプレート40に係止し、他端を内部ロータ20に係止して取付けられ、内部ロータ20を外部ロータ30、フロントプレート40及びリアプレート50に対して進角側(図2の時計方向)に付勢している。従って、内部ロータ20の進角側への作動応答性の向上が図られる構成となっている。
【0024】
以上のように構成した本実施の弁開閉時期制御装置1の作用を説明する。内燃機関が停止している時はオイルポンプ205が停止しており、且つ切換弁200が非通電の状態にあるので、作動油圧室R0には作動油(油圧)が供給されていない。このとき、図2に示すように、ロックピン80が退避溝34から突出し、ロックピン80と進角側端部36aとにより突起部22を挟持し、最進角位置にて相対回転が保持されている。内燃機関を始動してオイルポンプ205が駆動されても、切換弁200に通電するデューティ比が小さい(単位時間当たりの非通電時間に対する通電時間の割合が小さい)間は、オイルポンプ205から供給される作動油(油圧)は接続通路15、進角通路12および進角油通路23を通って実質的に進角用油室R1に供給されるだけなので、弁開閉時期制御装置1はロック状態に維持される。
【0025】
内燃機関の運転条件によって、弁開閉時期に遅角が必要となると、切換弁200に通電するデューティ比が大きくされ、スプール204の位置が切り換えられる。オイルポンプ205から供給される作動油(油圧)は、接続通路16、遅角通路11および遅角油通路24を通って、あるいはロック油通路25から係合溝36に供給され作動油溝24aを通って遅角用油室R2へと供給される。従って、ロックピン80がスプリング81に抗して移動し、その頭部が係合溝36から退出し内部ロータ20と外部ロータ30のロックが解除されると共に、カムシャフト10と一体的に回転する内部ロータ20と各ベーン部21が外部ロータ30およびリアロントプレート40とフロントプレート50に対して遅角側(図2の反時計方向)に相対回転する。この相対回転によって、カムのタイミングは遅角させられる。制御弁200のデューティ比を制御することで、相対回転位置は最進角位置と最遅角位置との間の任意の位置、例えば中間位置に止めることもできる。
【0026】
一方、進角用油室R1にあった作動油(油圧)は、進角油通路23、進角通路12および接続通路15を介して切換弁200の排出ポート207から排出される。
【0027】
【発明の効果】
以上のように、請求項1の発明にて講じた技術的手段によれば、ロータ部材に設けられ外方に突出する突起部がハウジング部材に周方向に形成される係合溝の進角側または遅角側の端部とハウジング部材に出没自在に設けられ突出するロック部材とにより挟持されることにより、ハウジング部材に係合溝が形成されたためハウジング部材とロータ部材のシール部の長さが確保できるため、ロック機構の誤作動を防止することができる。
【0028】
また、請求項2の発明にて講じた技術的手段によれば、相対回転が規制される位置を除く相対回転位置において、ロック部材の頭部は突起部の頂部と常時摺接していることにより、ロック部材は突起部により挟持されることがないため、相対回転が規制される位置を除く相対回転位置において、ハウジング部材とロータ部材との相対回転が規制される誤作動を防止することができる。
【0029】
また、請求項3の発明にて講じた技術的手段によれば、係合溝の底部と突起部の頂部との間には、隙間が設けられていることにより、カムシャフトの変動トルクにより突起部が係合溝の端部とロック部材との接触応力により変形しても隙間が設けられているため、変形による突起部と係合溝との間の相対回転の障害を防止することができる。また、突起部の変形を防止するために熱処理等を行わなくてよくコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に従った弁開閉時期制御装置の縦断面を示す。
【図2】図1におけるA−A断面を示す。
【図3】最遅角状態での図1におけるA−A断面を示す。
【図4】図2におけるB部分の拡大図である。
【符号の説明】
1・・・弁開閉時期制御装置
2・・・ロータ部材
3・・・ハウジング部材
10・・・カムシャフト
22・・・突起部
23・・・進角油通路(油圧回路)
24・・・遅角油通路(油圧回路)
33・・・突部
36・・・係合溝
36a・・・進角側端部(端部)
36b・・・遅角側端部(端部)
70・・・ベーン部
80・・・ロックピン(ロック部材)
110・・・クランクシャフト
R1・・・進角油室
R2・・・遅角油室

Claims (3)

  1. 内燃機関のクランクシャフトまたはカムシャフトの一方と一体的に回転するハウジング部材と、
    前記ハウジング部材に相対回転可能に組付けられてベーン部にて前記ハウジング部材内に進角油室と遅角油室を形成し前記カムシャフトまたは前記クランクシャフトの他方と一体的に回転するロータ部材と、
    前記進角油室または前記遅角油室への作動油の給排を制御する油圧回路とを備えた弁開閉時期制御装置において、
    前記ロータ部材に設けられ外方に突出する突起部が前記ハウジング部材に周方向に形成される係合溝の進角側または遅角側の端部と前記ハウジング部材に出没自在に設けられ突出するロック部材とにより挟持されることを特徴とする弁開閉時期制御装置。
  2. 前記相対回転が規制される位置を除く前記相対回転位置において、前記ロック部材の頭部は前記突起部の頂部と常時接触していることを特徴とする請求項1に記載の弁開閉時期制御装置。
  3. 前記係合溝の底部と前記突起部の頂部との間には、隙間が設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の弁開閉時期制御装置。
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