JP2005180378A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 弁開閉時期制御装置において、トーションコイルスプリングを容易に且つ確実に組み付けできると共に耐久性を向上することを技術的課題とする。
【解決手段】 タイミングギヤ１１０（駆動部材）と一体的に回転するハウジング部材３と、ハウジング部材３に相対回転可能に組付けられてベーン７０にてハウジング部材３内に進角油室Ｒ１と遅角油室Ｒ２を形成しカムシャフト１０と一体的に回転するロータ部材２と、ハウジング部材３に対してロータ部材２を進角方向に付勢するトーションコイルスプリング５５と、進角油室Ｒ１または遅角油室Ｒ２への作動油の給排を制御する進角通と６５、遅角通路６６（油圧回路）とを備えた弁開閉時期制御装置１において、トーションコイルスプリング５５の一端５５ａはハウジング部材３に固定し、他端５５ｂはロータ部材２を構成するロータ２０に設けられた係止溝２８ｂと該係止溝２８ｂに挿入されロータ２０をカムシャフト１０に位置決めする位置決めピン９０との間に挟持すること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、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。
弁開閉時期制御装置においては、クランクシャフト等の駆動部材と一体的に回転するハウジング部材に対するカムシャフトと一体的に回転するロータ部材の位相変換の応答性を向上するため、ハウジング部材に対してロータ部材を進角方向に向けて付勢するトーションコイルスプリングを有するものがある。
この場合、トーションスプリングは、一端がハウジング部材に固定され、他端がカムシャフト或いはロータ部材に形成された係止溝に固定される（例えば、特許文献１参照。）。
また、弁開閉時期制御装置のエンジンへの組付け性向上をねらい、トーションコイルスプリングを装置に一体的に固定して取り扱うことが検討され、トーションコイルスプリングの他端をロータ部材に形成される係止溝に係止することが考えられる。この場合、トーションコイルスプリングの他端が係止溝から飛び出さないようにするため、係止溝の深さを深くする必要がある。
一方、トーションコイルスプリングの端部（他端）は弁開閉時期制御装置の作動中係止溝の深さ方向に移動するため、係止溝の深さを深くすると移動量が多くなり摩耗を起こし耐久性に問題がある。
特開平１１−２２３１１３号公報
そこで本発明は、弁開閉時期制御装置において、トーションコイルスプリングを容易に且つ確実に組み付けできると共に耐久性を向上することを技術的課題とする。
上記課題を解決するための第１の技術的手段は、駆動力を伝達する駆動部材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カムシャフトと一体的に回転するロータ部材と、前記ハウジング部材に対して前記ロータ部材を進角方向に付勢するトーションコイルスプリングと、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、前記トーションコイルスプリングの一端は前記ハウジング部材に固定され、他端は前記ロータ部材に設けられた係止溝と該係止溝に挿入され前記ロータ部材を前記カムシャフトに位置決めする位置決めピンとの間に挟持されることである。
請求項１に記載の発明によれば、トーションコイルスプリングの一端はハウジング部材に固定され、他端はロータ部材に設けられた係止溝と該係止溝に挿入されロータ部材をカムシャフトに固定する位置決めピンとの間に挟持することにより、トーションコイルスプリングを装置に固定することができると共に、トーションコイルスプリングの他端を係止溝から飛び出すことを防止でき、組付けを容易に且つ確実に行うことができる。また、位置決めピンにより、装置の作動中においてトーションスプリングの他端の係止溝の深さ方向の移動を規制することができるため、トーションスプリング又はロータ部材およびハウジング部材の摩耗を防止することができる。
上記課題を解決するための第２の技術的手段は、駆動部材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カムシャフトと一体的に回転するロータ部材と、前記ハウジング部材に対して前記ロータ部材を進角方向に付勢するトーションコイルスプリングと、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、前記トーションコイルスプリングの一端は前記ハウジング部材に固定され、他端は前記ロータ部材に設けられた係止溝に凹形状に形成された凹部に係止することである。
請求項２に記載の発明によれば、トーションコイルスプリングの一端はハウジング部材に固定され、他端はロータ部材に設けられた係止溝に凹形状に形成した凹部に係止することができ、トーションスコイルプリングを装置に固定し、トーションコイルスプリングの他端を係止溝から飛び出すことを防止でき、組付けを容易に且つ確実に行うことができる。
上記課題を解決するための第３の技術的手段は、前記トーションコイルスプリングの他端は、前記係止溝と前記ロータ部材を前記カムシャフトに位置決めする位置きめピンとの間に挟持されることである。
請求項３に記載の発明によれば、トーションコイルスプリングの他端は、係止溝とロータ部材をカムシャフトに位置決めする位置きめピンとの間に挟持されることにより、装置の作動中においてトーションスプリングの他端の係止溝の深さ方向の移動を規制することができるため、トーションスプリング又はロータ部材およびハウジング部材の摩耗を防止することができる。
請求項１乃至請求項３に記載の発明では、弁開閉時期制御装置において、トーションスプリングを容易に且つ確実に組み付けできると共に耐久性を向上する構造とすることができる。
以下、本発明の第１の実施の形態を説明する。
図１乃至図３に示した弁開閉時期制御装置は、内燃機関の図示しないシリンダヘッドに回転自在に支持された吸気用カムシャフト１０の先端部に一体に組付けたロータ２０からなる弁開閉用のロータ部材２と、ロータ２０に所定範囲で相対回転可能に外装されたハウジング３０、フロントプレート４０、リアプレート５０及びリヤプレート５０の外周に一体的に設けたタイミングギヤ５１からなるハウジング部材３と、ロータ２０に組付けた４枚のベーン７０と、ハウジング３０に組付けたロックプレート８０等によって構成されている。尚、タイミングスプロケット５１には、図示しない排気用カムシャフト（駆動部材）に設けられたタイミングギヤ１１０を介して図２の時計方向に回転動力が伝達される。
ハウジング３０は、ロータ２０の外周に所定角度範囲で相対回転可能に外装されている。ハウジング３０の両側には、環状のフロントプレート４０と中央に凹部５２が形成された有底円筒状のリアプレート５０が接合され、５本の連結ボルト９２によって一体的に連結されている。
ハウジング３０の内周には周方向に４個のシュー部３３が形成されている。これらシュー部３３の内周面はロータ２０の外周面上で接しており、ハウジング３０がロータ２０に回転自在に支承される。これにより、軸方向ではフロントプレート４０とリアプレート５０との間に、径方向ではハウジング３０とロータ２０との間に、周方向では隣り合うシュー部３３の間に流体圧室Ｒ０が形成され、ベーン７０によって進角室Ｒ１と遅角室Ｒ２に区画されている。ある一つのシュー部にはロックキー８０を収容する退避溝３４と、退避溝３４と連通し、ロックキー８０を径方向内方へと付勢するスプリング８１を収容する収容溝３５が形成されている。
ロータ２０とハウジング３０との相対回転量は、流体圧室Ｒ０の周方向幅（角度）に依存する。最進角側ではベーン７０Ａがシュー部３３Ａの周方向の一側面に当接する位置で相対回転が規制され、最遅角側ではベーン７０Ｂがシュー部３３Ｂの周方向の一側面に当接する位置で規制される。遅角側ではロックキー８０の頭部がロータ２０の受容溝２２に入り込むことでロータ２０とハウジング３０の相対回転を規制する。
ロータ２０は、一端側（図１右側）には軸方向に延在し中空の円筒部２８ａが形成される凸部２８が一体に設けられ、他端側には凹部２９が形成されている。ロータ２０は、凸部２８の端部に形成された係止溝２８ｂに、係止溝２８ｂに対向するカムシャフト１０の端面に固定された位置決めピン９０が係止され、ロータ２０とカムシャフト１０との位置決めされると共に、円筒部２８ａを通して単一の取り付けボルト９１によって固定されている。凹部２９には、弁開閉時期制御装置を覆う図示しないカバー部材に設けられ進角油路６５および遅角油路６６を有する軸部６１が挿入されている。また、ロータ２０は、４つのベーン溝２１、ロックキー受容溝２２、及び径方向に延びるそれぞれ４つの進角通路２３、遅角通路２４を備えている。ベーン溝２１にはベーン７０が径方向に移動可能に取り付けられている。ベーン溝２１と、ベーン７０との間には、ベーンスプリング７３が配設され、ベーン７０の先端をハウジング３０の内周面に圧接している。受容溝２２には図２に示した状態、つまりロータ２０とハウジング３０の相対位置が所定の相対位相（最遅角位置）で同期したとき、ロックキー８０の頭部が所定量嵌入される。受容溝２２には、ロックキー８０が退避溝３４に収容されたとき、進角通路２３Ａと進角室Ｒ１を連通する通路２７がロータ２０の外周に形成され連通されている。
カムシャフト１０と一体のロータ２０と、ハウジング３０と一体のリアプレート５０との間にはトーションコイルスプリング５５が、リアプレート５０の凹部５２とロータ２０の凸部２８との間に形成される円筒状空間に配置されている。トーションコイルスプリング５５の一端５５ａは凹部５２に開口する係止溝５２ａに係止され、他端５５ｂはロータ２０の係止溝２８ｂに係止されている。また、係止溝２８ｂには、前述したように位置決めピン９０が係止されている。このため、位置決めピン９０により、弁開閉時期制御装置の作動中においてトーションコイルスプリング５５の他端５５ｂの係止溝２８ｂの深さ方向の移動を規制することができ、トーションコイルスプリング５５又はロータ２０およびハウジング３０の摩耗を防止することができる。
このトーションコイルスプリング５５は、カムシャフト１０に作用する変動トルクに起因して、ハウジング３０等に対してロータ２０に内燃機関の運転中に常に働く遅角方向への力を考慮して設けたものであり、ロータ２０をハウジング３０、フロントプレート４０及びリアプレート５０に対して進角側へ付勢し、ロータ２０の進角側への位相変換の応答性の向上を図っている。
軸部６１には軸方向に進角通路（油圧回路）６５、遅角通路（油圧回路）６６が形成されている。進角通路６５は軸部６１の端部６２に開口し、端部６２と凹部２９により画成される空間２９ａに連通している。空間２９ａは、進角油路２３を介して進角油室Ｒ１ヘ連通している。また、遅角通路６６は端部６２側を栓部材６６ｃにより封止されると共に、軸部６１の径方向に形成された油路６６ａを通して軸部６１の外周に形成された油溝６６ｂに連通している。油溝６６ｂに対向するロータ２０の凹部２９の対向する位置には遅角油路２４が開口している。油溝６６ｂと空間２９ａは、その間にシール部材６７が設けれ、液密的に隔離されている。また、油溝６６ｂは、外部（大気側）との間にシール部材６８が設けれており、外部と液密的に隔離されている。
進角通路（油圧回路）６５および遅角通路（油圧回路）６６は、それぞれ図示しない切換弁に接続されている。切換弁は、ソレノイドへ通電することによりスプールをスプリングに抗して移動させる周知のものである。また、切換弁は、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に接続された供給ポートが遅角通路６６に連通され、進角通路６５が排出タンクに接続された排出ポートに連通される。また、その通電時には、供給ポートが進角通路に連通され、排出ポートが遅角通路に連通される。切換弁及びオイルポンプ等は油圧回路を構成する。
次に、本第１実施形態の弁開閉時期制御装置の作用を説明する。
本実施形態の弁開閉時期制御装置においては、図２に示した状態、すなわちロックキー８０の頭部がロータ２０の受容溝２２に所定量嵌入して、最遅角位置にてロータ２０とハウジング３０の相対回転を規制しているロック状態にて、切換弁のソレノイドに通電するデューティ比が大きくされ、スプールの位置が切り換わると、オイルポンプから供給される作動油（油圧）は、切換弁の供給ポート、進角通路６５、空間２９ａおよび通路２３を通って、進角室Ｒ１へと供給される。また、通路２３Ａから受容溝２２にも供給される。一方で遅角用油室Ｒ２にあった作動油（油圧）は、通路２４、油溝６６ｂ、油路６６ａおよび遅角通路６６を介して切換弁の排出ポートから排出される。このとき、ロックキー８０はスプリング８１に抗して移動し、その頭部が受容溝２２から抜けてロータ２０とハウジング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ロータ２０と各ベーン７０がハウジング３０及びプレート４０、５０に対して進角側（時計方向）Ｒに相対回転する。この相対回転は、図２の最遅角状態から図示しない最進角状態まで至ることができる。
ロックキー８０が受容溝２２から抜けた状態では、切換弁に通電するデューティ比を小さくしていくと、各遅角用油室Ｒ２に作動油を供給することができると共に、各進角用油室Ｒ１から作動油を排出することができる。従って、最進角状態の位置から図２の最遅角状態の位置へと無段階に、ロータ２０と各ベーン７０をハウジング３０、両プレート４０、５０等に対して遅角側（反時計方向）に相対回転させることができる。
以下、本発明の第２の実施の形態を説明する。
第２の実施の形態は、図４および図５に示すように、トーションコイルスプリング５５の他端５５ｂがロータ２０に設けられた係止溝２８ｂに凹形状に形成された凹部２８ｃに係止される構成が異なるだけであるので、第１実施形態と同一の構成については同一の番号符号を付し、説明を省略する。
弁開閉時期制御装置のエンジンへの組付け性向上をねらい、トーションコイルスプリング５５を装置に一体的に固定して取り扱うことが検討され、トーションコイルスプリング５５の他端５５ｂをロータ２０に形成される係止溝２８ｂに係止することが考えられる。この場合、トーションコイルスプリング５５の他端５５ｂが係止溝２８ｂから飛び出さないようにするため、係止溝２８ｂの深さを深くする必要がある。トーションスコイルプリング５５の他端５５ｂは凹部２８ｃに係止されることができ、トーションコイルスプリング５５を装置に固定することができ組付けを容易に且つ確実に行うことができる。
また、トーションコイルスプリング５５の他端５５ｂは係止溝２８ｂと位置きめピン９０との間に挟持されてもよい。これによれば、トーションコイルスプリング５５の他端５５ｂは係止溝２８ｂと位置きめピン９０との間に挟持されることにより、装置の作動中においてトーションコイルスプリング５５の他端５５ｂの係止溝２８ｂの深さ方向の移動を規制することができるため、トーションコイルスプリング５５の摩耗を防止することができる。
なお、上記の実施の形態では本発明を吸気用カムシャフトに適用したが実施の形態を説明したが、排気用カムシャフトに適用しても可能である。
本発明の第１の実施の形態を示す弁開閉時期制御装置の縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１の矢印Ｂ方向からから見た正面図である。 本発明の第２の実施の形態を示す弁開閉時期制御装置を図１の矢印Ｂ方向からから見た正面図である。 図４の矢印Ｃ方向からから見た側面図である。
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
２０・・・ロータ
２８ｂ・・・係止溝
２８ｃ・・・凹部
５５・・・トーションコイルスプリング
５５ａ・・・一端
５５ｂ・・・他端
６５・・・進角通路（油圧回路）
６６・・・遅角通路（油圧回路）
７０・・・ベーン（ベーン部）
９０・・・位置決めピン
１１０・・・タイミングギヤ（駆動部材）
Ｒ０・・・流体圧室
Ｒ１・・・進角油室
Ｒ２・・・遅角油室

Claims (3)

  1. 駆動力を伝達する駆動部材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カムシャフトと一体的に回転するロータ部材と、
    前記ハウジング部材に対して前記ロータ部材を進角方向に付勢するトーションコイルスプリングと、
    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、
    前記トーションコイルスプリングの一端は前記ハウジング部材に固定され、他端は前記ロータ部材に設けられた係止溝と該係止溝に挿入され前記ロータ部材を前記カムシャフトに位置決めする位置決めピンとの間に挟持されることを特徴とする弁開閉時期制御装置。
  2. 駆動部材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カムシャフトと一体的に回転するロータ部材と、
    前記ハウジング部材に対して前記ロータ部材を進角方向に付勢するトーションコイルスプリングと、
    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、
    前記トーションコイルスプリングの一端は前記ハウジング部材に固定され、他端は前記ロータ部材に設けられた係止溝に凹形状に形成された凹部に係止されることを特徴とする弁開閉時期制御装置。
  3. 前記トーションコイルスプリングの他端は、前記係止溝と前記ロータ部材を前記カムシャフトに位置決めする位置きめピンとの間に挟持されることを特徴とする請求項２に記載の弁開閉時期制御装置。
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