JP2006022646A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸長の短縮化及びコストダウンの両立を図りつつ、ベーンに対するハウジングの軸受が可能な内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供すること。
【解決手段】 内燃機関のバルブタイミング制御装置において、ハウジングは、外周のスプロケットが一体成形され、少なくともカムシャフト側に開口部を有する筒状のハウジング本体と、該ハウジング本体の開口部を封止すると共に、前記カムシャフトもしくは前記ベーンロータが挿通される挿通孔を有するリヤプレートによって構成され、軸受部は、前記リヤプレートの挿通孔にはベーンロータ側に突出する突出部が一体的に形成され、該突出部内周にてカムシャフトもしくはベーンロータを軸受した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのバルブタイミングを変更する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。

内燃機関のバルブタイミング制御装置として、例えば特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報には、ハウジング内周側に突出するシュー内周とロータ外周との間でベーンに対するハウジングの軸受を行っている。また、特許文献２に記載の技術では、ハウジングと一体であって、外周にスプロケットが形成されたリヤプレートに軸受部を設け、カムシャフトに対するハウジングの軸受を行っている。
特開２００３−２７８５１２号公報。 特開２００３−２６２１０８号公報。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、シュー内周とロータ外周の精度を高くする必要があるが、ロータ外周の精度を高くするためにロータを円形とし、ベーンを別部材で形成せざるを得ない。よって、円形のロータにベーンを支持するための高精度の溝を形成する必要があり、コストアップを招くという問題があった。また、特許文献２に記載の技術では、リヤプレートにスプロケットが形成されているため、リヤプレートを薄くすることができず、軸長の増大を招く虞があった。

本発明は、上述の従来の問題点に着目して成されたもので、軸長の短縮化及びコストダウンの両立を図りつつ、ベーンに対するハウジングの軸受が可能な内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを目的としている。

上述の目的を達成するため、本発明は、内燃機関のクランクシャフトから回転が伝達される回転伝達部材と、該回転伝達部材に固定され、内周側に突出するように形成されたシューによって作動室が隔成されるハウジングと、カムシャフトに固定され、径方向に突出するベーンを有すると共に前記ハウジング内に配置されるベーンロータと、前記作動室を前記ベーンロータによって隔成することで形成される進角油室及び遅角油室と、前記進角油室及び遅角油室への油の供給及び排出を行う流体給排手段と、前記ベーンロータに対して前記ハウジングを軸受する軸受部と、を有する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記ハウジングは、外周のスプロケットが一体成形され、少なくとも前記カムシャフト側に開口部を有する筒状のハウジング本体と、該ハウジング本体の開口部を封止すると共に、前記カムシャフトもしくは前記ベーンロータが挿通される挿通穴を有するリヤプレートによって構成され、前記軸受部は、前記リヤプレートの挿通穴にベーンロータ側に突出する突出部が一体的に形成され、該突出部内周にてカムシャフトもしくはベーンロータを軸受した。

よって、シューの内周で軸受することがなく、突出部内周は円形であるため、コストアップを招くことなく精度良く製造することができる。また、リヤプレートを肉厚にする必要が無く、軸長の短縮化を図ることができる。

以下に、本発明を実施する最良の形態を実施例として図面に基づいて説明する。

まず、構成について説明する。図１はバルブタイミング制御機構５におけるエンジン始動時の側面断面図を含むバルブタイミング制御装置の構成を表す図である。バルブタイミング制御機構５は図外のエンジンに設けられ、カムシャフト４の一端側に配置されている。クランクシャフトの回転は、回転伝達部材としてのチェーンによってバルブタイミング制御機構５に伝達される。尚、本実施例１では、バルブタイミング制御機構５が吸気カムシャフトもしくは排気カムシャフトのどちらに設けられていてもよく、また、クランクシャフトの回転がチェーンにより直接両方のカムシャフトに伝達される（一方は、バルブタイミング制御機構５を介して伝達される）構成でもよいし、一方のカムシャフトに伝達された後、別途チェーン等によって他方のカムシャフトに回転が伝達される構成でもよく、特に限定しない。

バルブタイミング制御機構５は、ハウジング５０と、ベーンロータ５５から構成されている。ベーンロータ５５は、カムシャフト４に対しカムボルト４０により一体的に固定され、ハウジング５０内に相対回転自在に収容されている。ハウジング５０の外周には、スプロケット５２ｃが形成されている。クランクカムシャフトの回転は、回転伝達部材として巻装されたチェーンによりスプロケット５２ｃ（ハウジング５０）に伝達され、ベーンロータ５５を介してカムシャフト４に伝達される。

ベーンロータ５５とハウジング５０間は、エンジンを駆動源とするオイルポンプ９から供給される作動油を介して回転力を伝達するが、作動油の給排を調整することにより相対回転位相を変更することができる。つまり、ベーンロータ５５に対してハウジング５０が、任意の位置に相対回転された状態で回転力を伝達することにより、クランクシャフトの回転に対するカムシャフト４の相対回転位相を変更することができる。尚、他方のカムシャフトは、クランクシャフトの回転に対する相対回転位相は変更されない。

オイルポンプ９とバルブタイミング制御機構５間には、ベーンロータ５５とハウジング５０間に給排される作動油を調整するための作動油給排手段としての油圧制御アクチュエータ１４が設けられている。油圧制御アクチュエータ１４は、エンジンの作動状態、つまり、水温センサにより検出されるエンジンの温度、クランクシャフト近傍に設けられたクランク角センサにより検出されるエンジン回転数、スロットル開度により検出されるエンジン負荷等をコントローラー１０に入力して算出された指令信号に応じて別々に独立して駆動される。また、カムシャフト４の軸方向端部には、カムシャフト４の回転位置を検出する吸気側カム角センサが設けられており、このカム角センサの検出結果より、実際のカムシャフトのカム角が指令信号と一致しているかどうかを随時、確認して補正を加える、いわゆるフィードバック制御を行っている。

（バルブタイミング制御機構の構成）
図２はバルブタイミング制御機構５におけるエンジン始動時の正面断面図を表す。尚、図１は図２のＢ−Ｂ断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３はリヤプレート５３の斜視図である。

〔バルブタイミング制御機構の構成〕
バルブタイミング制御機構５とは、ハウジング５０内に形成される複数（４つ）の作動室と、夫々の作動室内に収容されるベーンロータ５５に設けられた複数（４枚）のベーン５５１、５５２のことを言い、夫々の作動室を複数（４枚）のベーン５５１、５５２によって隔成することで形成される複数組（４組）の進角室５ａと遅角室５ｂには、進角用油路４１と遅角用油路４２とが夫々連通し、コントローラー１０からの指令信号に基づいて油圧制御アクチュエータ１４が駆動され作動油が選択的に給排される。

ハウジング５０は、円盤状の薄板で形成されたフロントプレート５１と、ベーンロータ５５を内部に収容し複数（４つ）のシュー５２０によって複数（４つ）の作動室を隔成するハウジング本体５２と、内周にカムシャフト４が挿通されるよう挿通穴５３ｄが設けられたリヤプレート５３とから構成されている。これら互いの部材５１，５２，５３はフロントプレート５１側から挿通される複数（４つ）のボルト５４により一体に固定されハウジング５０を構成している。

ベーンロータ５５には複数（４枚）のベーン５５１，５５１，５５１，５５２が略等間隔に設けられている。このうち、他のベーン５５１に対して回転方向に幅広となっている一枚のベーン５５２内には、回転軸方向に移動自在であってスプリング等の弾性体によってリヤプレート５３側に付勢された保持機構としてのロックピン５６が設けられている。ロックピン５６には進角用油路４１及び遅角用油路４２から供給された作動油が作用することによってスプリング力に抗して係合を解除するよう構成されている。ロックピン５６は、エンジン始動時においてリヤプレート５３に設けられたロック穴部材５３ｂと係合し、ハウジング５０とベーンロータ５５とが一体的に回転する。ロックピン５６の係合が解除されると、ハウジング５０とベーンロータ５５とは相対回転自在となる。このように、ロックピン５６によって、油圧が発生しない状態であってもハウジング５０とベーンロータ５５とを保持状態とし、バルブスプリングとカムの作用により発生する交番トルクによって生じるばたつきを防止することが可能となる。

図２に示すように、ベーンロータ５５とハウジング５０の摺動部であって、ベーン５５１先端に形成された溝内にはハウジング本体５２側に板バネ５５ｂによって付勢された樹脂製のシール部材５５ａが設けられている。一方、ベーンロータ５５とハウジング５０の摺動部であって、シュー５２０内周端に形成された溝内にも同様にベーンロータ５５側に板バネ５２ｂによって付勢された樹脂製シール部材５２ａが設けられている。よって、各ベーン５５１，５５２の回転方向両側とハウジング本体５２におけるシュー５２０との間にシール部材５２ａ，５５ａを介して液密に画成された進角室５ａ及び遅角室５ｂが隔成される。尚、本実施例では便宜上回転方向を図中時計回り方向と規定するが特に限定しない。

エンジン始動時では、ベーンロータ５５は最遅角位置においてロックピン５６の係合によりハウジング５０と一体的に回転するようになっているが進角室５ａもしくは遅角室５ｂにオイルポンプ９から作動油が供給されると、ロックピン５６にスプリング力に抗した油圧が作用することでロックピン５６の係合が解除される。進角室５ａに作動油が供給されるとハウジング５０はベーンロータ５５に対して進角側に回動し作動角を得る。同様に、遅角室５ｂに作動油が供給されるとハウジング５０はベーンロータ５５に対して遅角側に回動し作動角を得る。尚、回動範囲は各ベーン５５１，５５２とシュー５２０との回転方向長さにより規定されるため、回動範囲を調整する際には、各ベーン５５１，５５２の回転方向厚さを変更してもよいし、シュー５２０の回転方向厚さを変更してもよく、特に限定しない。

図３に示すように、リヤプレート５３にはロック穴部材５３ｂを収容する収容穴５３ａと、ボルト５４と係合するボルト穴５３ｃと、カムシャフト４が挿通するシャフト挿通穴５３ｄと、内周でカムシャフト４に対しハウジング５０を相対回転自在に軸受する延在部５３１が設けられている。延在部５３１は、ベーンロータ５５側にプレス加工によって屈曲成形されている。シャフト挿通穴５３ｄのカムシャフト挿入側には、外周側に向かって径が大きくなるテーパ形状のカムシャフト挿入部５３２が形成されている。

延在部５３１のベーンロータ側端部は、進角用油路４１と接続されカムシャフト４の外周に形成された進角用油溝４１ａと若干軸方向に重なる位置に配置されている。これにより、延在部５３１内周とカムシャフト４との間には進角用油溝４１ａからリークした油が潤滑油として導入される。

上述の実施例１の作用効果について下記に列挙する。
(1)筒状のハウジング本体５２の外周にスプロケット５２ｃを形成し、リヤプレート５３に延在部５３１を形成し、延在部５３１内周にてカムシャフト４もしくはベーンロータ５５を軸受することで、リヤプレート５３を肉厚にすることなくハウジング５０をカムシャフト４に対して軸受することが可能となり、軸方向の短縮化を図ることができる。また、シュー５２０の内周で軸受していないため、加工精度をさほど要求されない。よって、ベーンロータ５５のベーン５５１，５５２を別部材として形成する必要が無く、コストダウンを図ることができる。また、リヤプレート５３は板形状とすることが可能となり、リヤプレート５３の形状を簡単なものにすることができる。

(2)延在部５３１は、リヤプレート５３をプレス成形することにより形成されているため、容易に成形することができる。

(3)延在部５３１のベーンロータ側端部は、進角用油路４１と接続されカムシャフト４の外周に形成された進角用油溝４１ａと若干軸方向に重なる位置に配置されているため、延在部５３１とカムシャフト４の摺動面に潤滑油を供給することが可能となり、摩耗を最小限に抑制することができる。

(4)シャフト挿通穴５３ｄのカムシャフト挿入側には、外周側に向かって径が大きくなるテーパ形状のカムシャフト挿入部５３２が形成されているため、カムシャフト４への組み付け容易性を向上することができる。

(5)リヤプレート５３に収容穴５３ａを設け、ロックピン５６と係合するロック穴部材５３ｂを別体としたことで、リヤプレート５３の厚さを増すことなく、ロックピン５６の係合に必要な穴深さを十分に確保することができる。

更に、上記実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。

（イ）請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記リヤプレートの突出部はプレス成形されていることを特徴とする。
よって、容易に突出部を形成することができる。

（ロ）請求項１及び上記（イ）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記突出部内周には潤滑油が導かれる油通路が設けられていることを特徴とする。
よって、軸受部分に潤滑油を導くことが可能となり、摩耗を最小限に抑制することができる。

（ハ）請求項１及び上記（イ），（ロ）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記突出部のカムシャフト挿入側に、外周側に向かって径が大きくなるようにカムシャフト挿入部が形成されていることを特徴とする。
よって、径が大きくなったところからカムシャフトを挿入することが可能となり、組み付け容易性を向上することができる。

（ニ）請求項１及び上記（イ），（ロ），（ハ）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記ベーンロータと前記ハウジングを一体に係合するロックピンを設け、
前記リヤプレートに、前記ロックピンと係合するロック穴部材を別体として構成したことを特徴とする。
よって、リヤプレートの厚さを増すことなく、ロックピンの係合に必要な穴深さを十分に確保することができる。

実施例１における第１バルブタイミング制御機構及び第２バルブタイミング制御機構のエンジン始動時の位置におけるＢ−Ｂ断面図である。 実施例１におけるエンジン始動時の位置におけるＡ−Ａ断面図を表す図である。 実施例１におけるリヤプレートの構成を表す斜視図である。

符号の説明

４ カムシャフト
５ バルブタイミング制御機構
９ オイルポンプ
１０ コントロールユニット
１４ 油圧制御アクチュエータ（作動油給排機構）
４１ 進角用油路
４２ 遅角用油路
５０ ハウジング
５１ フロントプレート
５２ ハウジング本体
５２ｃ スプロケット
５３ リヤプレート
５３ａ 収容穴
５３ｂ ロック穴部材
５３ｃ ボルト穴
５３ｄ シャフト挿通孔
５４ ボルト
５５ ベーンロータ
５５ａ シール部材
５６ ロックピン

Claims (1)

1. 内燃機関のクランクシャフトから回転が伝達される回転伝達部材と、
   該回転伝達部材に固定され、内周側に突出するように形成されたシューによって作動室が隔成されるハウジングと、
   カムシャフトに固定され、径方向に突出するベーンを有すると共に前記ハウジング内に配置されるベーンロータと、
   前記作動室を前記ベーンロータによって隔成することで形成される進角油室及び遅角油室と、
   前記進角油室及び遅角油室への油の供給及び排出を行う作動油給排手段と、
   前記ベーンロータに対して前記ハウジングを軸受する軸受部と、
   を有する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記ハウジングは、外周のスプロケットが一体成形され、少なくとも前記カムシャフト側に開口部を有する筒状のハウジング本体と、該ハウジング本体の開口部を封止すると共に、前記カムシャフトもしくは前記ベーンロータが挿通される挿通孔を有するリヤプレートによって構成され、
   前記軸受部は、前記リヤプレートの挿通孔にベーンロータ側に突出する突出部が一体的に形成され、該突出部内周にてカムシャフトもしくはベーンロータを軸受することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

Images