JP2006183590A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 作動流体の漏れを低減するバルブタイミング調整装置を提供する。
【解決手段】 チェーンスプロケット１１およびシューハウジング１２はクランクシャフトと同期して回転する。ベーンロータ１６、ブッシュ２２および圧入部材２４はカムシャフトと締結されている。ブッシュ２２はシューハウジング１２のフロントプレート１４の内周面１４ａに軸受けされている。圧入部材２４はカムシャフトの回転軸方向の端面と当接する。ブッシュ２２および圧入部材２４は、ベーンロータ１６の回転軸方向の両端面１７、１８にそれぞれ圧入されている。ブッシュ２２および圧入部材２４の圧入力の差により、ベーンロータ１６はブッシュ２２の圧入方向に僅かに反り、ベーンロータ１６の端面１７はフロントプレート１４の内側面に対し凸面で摺動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）の吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミング（以下、「開閉タイミング」をバルブタイミングという）を変更するバルブタイミング調整装置に関する。

従来、エンジンのクランクシャフトの駆動力を受けるハウジングと、ハウジング内に収容され、カムシャフトにクランクシャフトの駆動力を伝達するベーンロータとを備え、遅角室および進角室の作動流体圧力によりハウジングに対し遅角側および進角側にベーンロータを相対回動駆動することにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相、つまりバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１では、ベーンロータの回転軸方向の一方の端面側に円筒突出部を嵌合させ、この円筒突出部がハウジングのフロントプレートのボス部に軸受けされている。

特開平８−１２１１２２号公報

特許文献１のように、ベーンロータに嵌合した円筒突出部がハウジングのフロントプレートに軸受けされる構成では、ベーンロータに嵌合する円筒突出部の位置がばらついて軸受けの摺動クリアランスが偏ることを防止するために、ベーンロータに円筒突出部を圧入して位置決めすることが考えられる。
しかし、図５に示すように、ベーンロータ２００の一方の端面側に円筒突出部２１０を圧入すると、円筒突出部２１０を圧入したベーンロータの一方の端面側が径方向外側に押し広げられることにより、図５の（Ｂ）の矢印に示すように、ベーンロータ２００が圧入方向、つまり回転軸方向に反る。この反りを考慮してベーンロータの回転軸方向の両端面とハウジングの内側面との摺動隙間を大きくすると、遅角室と進角室との間で漏れる作動流体量が増加し、その結果、バルブタイミングの応答性が低下するという問題がある。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、作動流体の漏れを低減するバルブタイミング調整装置を提供することを目的とする。

請求項１から７記載の発明によると、ベーンロータの回転軸方向の両端面側にブッシュおよび圧入部材を互いに反対方向に圧入するので、圧入により生じるベーンロータの回転軸方向の反りが相殺され、反りが低減する。これにより、ベーンロータの回転軸方向の両端面とハウジングの内側面との間に形成される摺動隙間を小さくすることができる。その結果、遅角室と進角室との間で漏れる作動流体量が減少するので、バルブタイミング調整時の応答性が向上する。

ところで、同じ材質の部材同士が摺動すると、異なる材質の部材同士が摺動するよりも部材同士が凝着を起こしやすい。
そこで請求項２から７記載の発明では、同じ材質で形成されたハウジングの一方の側壁の内側面とベーンロータの回転軸方向の一方の端面との摺動箇所において、ベーンロータの一方の端面は、ハウジングの一方の側壁の内側面に対し凸面で摺動する。この構成によれば、ベーンロータの一方の端面がハウジングの一方の内側面と接触して摺動する半径が小さくなり、摺動する円周の長さが短くなる。したがって、同じ材質であるベーンロータとハウジングの一方の側壁とが凝着しにくくなる。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１に示す。本実施形態のバルブタイミング調整装置１は作動流体として作動油を用いる油圧制御式である。バルブタイミング調整装置１は、吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方のバルブタイミングを調整する。

駆動側回転体であるハウジング１０は、チェーンスプロケット１１およびシューハウジング１２を有している。チェーンスプロケット１１は鉄製であり、シューハウジング１２はアルミ製である。シューハウジング１２は、仕切部材としての４個のシュー１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ（図１の（Ｂ）ではシュー１２ｃ、１２ｄを図示せず、シュー１２ａ、１２ｂの一部だけを図示している）と、環状の周壁１３と、周壁１３を挟んでチェーンスプロケット１１と反対側に位置するフロントプレート１４とを有し、１部材で形成されている。フロントプレート１４は、特許請求の範囲に記載したハウジングの一方の側壁であり、チェーンスプロケット１１は、特許請求の範囲に記載したハウジングの他方の側壁である。チェーンスプロケット１１とシューハウジング１２とはボルト２０により同軸上に固定されている。チェーンスプロケット１１は、図示しないチェーンにより図示しないエンジンの駆動軸としてのクランクシャフトと結合して駆動力を伝達され、クランクシャフトと同期して回転する。

従動軸としてのカムシャフトは、バルブタイミング調整装置１を介しクランクシャフトの駆動力を伝達され、図示しない吸気弁を開閉駆動する。カムシャフトは、チェーンスプロケット１１に対し所定の位相差をおいて回動可能である。
従動側回転体としてのベーンロータ１６はアルミ製であり、回転軸方向の一方の端面１７側にブッシュ２２が圧入されており、回転軸方向の他方の端面１８側に圧入部材２４の環状突部２５が圧入されている。ベーンロータ１６の端面１８側は、カムシャフトの回転軸方向の端面と圧入部材２４を挟んで向き合っている。カムシャフト、ベーンロータ１６、ブッシュ２２および圧入部材２４は、図示しないボルトにより同軸上に締結され固定されている。

ベーンロータ１６と圧入部材２４との回転方向の位置決めは、ベーンロータ１６および圧入部材２４に位置決めピン２６を嵌合することにより成される。カムシャフト、ハウジング１０およびベーンロータ１６は、図１の（Ａ）に示す矢印II方向からみて時計方向に回転する。以下この回転方向をクランクシャフトに対するカムシャフトの進角方向とする。

台形状に形成されたシュー１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは周壁１３から径方向内側に延びており、周壁１３の回転方向にほぼ等間隔に配置されている。シュー１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄにより回転方向に所定角度範囲で４箇所形成された間隙にはそれぞれベーン１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ（図１ではベーン１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを図示せずベーン１６ａだけを図示している）を収容する扇状の収容室５０が４室形成されている。

ベーンロータ１６は、ボルトが貫挿されるボス部１６ｅと、ボス部１６ｅの外周側に回転方向にほぼ等間隔に配置されたベーン１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄとを有している。ベーンロータ１６は、ハウジング１０に対し相対回動自在にハウジング１０内に収容されている。ベーン１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは各収容室５０内に回動自在に収容されている。各ベーンは、各収容室５０を仕切り、各収容室５０を遅角油圧室と進角油圧室とに二分している。図１の（Ｂ）では、ベーン１６ａが収容室５０を仕切って形成した遅角油圧室５１、進角油圧室５２が図示されている。図１の（Ｂ）に示す遅角方向、進角方向を表す矢印は、ハウジング１０に対するベーンロータ１６の遅角方向、進角方向を表している。

ブッシュ２２および圧入部材２４は鉄製であり、前述したように、ベーンロータ１６の端面１７側および端面１８側にそれぞれ圧入されている。図１の（Ａ）および図２に示すように、ブッシュ２２は、フロントプレート１４の内周面１４ａに軸受けされている。圧入部材２４はカムシャフトの回転軸方向の端面と当接している。

シール部材２８は半径方向に向き合う各シューとボス部１６ｅとの間、ならびに各ベーンと周壁１３の内周壁との間に形成されている摺動隙間に配設されている。シール部材２８は、ボス部１６ｅおよび各ベーンの外周壁に設けた溝に嵌合しており、ばね等により各シューおよび周壁１３の内周壁に向けて付勢されている。この構成により、シール部材２８は各遅角油圧室と各進角油圧室との間に作動油が漏れることを防止している。

円筒状のガイドリング３０はベーン１６ａに圧入されている。円筒状に形成されたストッパピストン３２はガイドリング３０に回転軸方向に摺動自在に収容されている。嵌合リング３４はチェーンスプロケット１１に形成された凹部１１ａに圧入保持されている。ストッパピストン３２は嵌合リング３４に嵌合可能である。ストッパピストン３２および嵌合リング３４の嵌合側はテーパ状に形成されているので、ストッパピストン３２は嵌合リング３４に滑らかに嵌合する。付勢部材としてのスプリング３６は嵌合リング３４側にストッパピストン３２を付勢している。ストッパピストン３２、嵌合リング３４およびスプリング３６はハウジング１０に対するベーンロータ１６の相対回動を拘束する拘束機構を構成している。

ストッパピストン３２のチェーンスプロケット１１側に形成された油圧室４０、ならびにストッパピストン３２の外周に形成された油圧室４２に供給される作動油の圧力は、嵌合リング３４からストッパピストン３２が抜け出す方向に働く。油圧室４０は進角油圧室のいずれかと連通し、油圧室４２は遅角油圧室のいずれかと連通している。ストッパピストン３２の先端部は、ハウジング１０に対し所定の角度位置にベーンロータ１６が位置するとき嵌合リング３４に嵌合可能である。ストッパピストン３２が嵌合リング３４に嵌合した状態においてハウジング１０に対するベーンロータ１６の相対回動は拘束される。

ハウジング１０に対しベーンロータ１６が拘束位置から遅角側または進角側に回転するとストッパピストン３２と嵌合リング３４との回転方向位置がずれることにより、ストッパピストン３２は嵌合リング３４に嵌合不能になる。そして、油ポンプから各遅角油圧室、進角油圧室に作動油が供給されることにより、ハウジング１０に対しベーンロータ１６は相対回動する。

次に、ベーンロータ１６とブッシュ２２および圧入部材２４との圧入構造について説明する。
（１）図３に示すように、ブッシュ２２がベーンロータ１６に圧入している圧入箇所の径をａ１、圧入部材２４がベーンロータ１６に圧入している圧入箇所の径をａ２とすると、ａ１＞ａ２である。
（２）ブッシュ２２がベーンロータ１６に圧入している圧入箇所の深さをｂ１、圧入部材２４がベーンロータ１６に圧入している圧入箇所の深さをｂ２とすると、ｂ１＜ｂ２である。
（３）図４の（Ａ）に示すように、ブッシュ２２がベーンロータ１６に圧入する圧入代をｃ１、圧入部材２４がベーンロータ１６に圧入する圧入代をｃ２とすると、ｃ１＞ｃ２である。
（４）ブッシュ２２および圧入部材２４は鉄製であるが、ブッシュ２２は圧入部材２４よりも硬い鉄で形成されている。

以上述べた（１）〜（４）は、ベーンロータ１６にブッシュ２２を圧入したときにベーンロータに１６に生じる圧入方向の反り量が、ベーンロータ１６に圧入部材２４を圧入したときにベーンロータに１６に生じる圧入方向の反り量よりも大きくなる条件である。したがって、ベーンロータ１６にブッシュ２２および圧入部材２４を圧入すると、図４の（Ｂ）に示すように、ベーンロータ１６は、ブッシュ２２の圧入方向に反る。したがって、ベーンロータ１６の端面１７は凸面になり、端面１８は凹面になる。ただし、ベーンロータ１６にブッシュ２２および圧入部材２４を圧入する時のベーンロータ１６の反り方向は反対方向なので、ベーンロータ１６に圧入部材２４を圧入せず、ブッシュ２２だけを圧入するときよりも図４の（Ｂ）に示す回転軸方向の反り量ｄは小さくなる。

その結果、ベーンロータ１６の回転軸方向の両端面１７、１８とチェーンスプロケット１１の内側面およびフロントプレート１４の内側面との間に形成される摺動クリアランスを小さくすることができる。したがって、ベーンロータ１６の回転軸方向の両端面１７、１８とチェーンスプロケット１１の内側面およびフロントプレート１４の内側面との間の摺動クリアランスを通り各遅角油圧室と各進角油圧室との間で漏れる作動油量が減少する。これにより、バルブタイミング調整時の応答性が向上する。

さらに、各遅角油圧室と各進角油圧室との間で漏れる作動油量が減少するので、油ポンプからバルブタイミング調整装置１に供給する作動油量を低減でき、油ポンプを小型化できる。
また、ベーンロータ１６の端面１７が同じアルミ製であるフロントプレート１４に対して凸面になっているので、端面１７とフロントプレート１４の内側面とが接触して摺動する摺動箇所の半径が小さくなり、円状に摺動する摺動箇所の長さが短くなる。したがって、同じアルミ製であるベーンロータ１６の端面１７とフロントプレート１４の内側面との摺動箇所が凝着しにくくなる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、前述した（１）〜（４）の条件を満たしてブッシュ２２の圧入方向にベーンロータ１６を反らせ、ベーンロータ１６のフロントプレート１４側の端面１７を凸面にしたが、（１）〜（４）の少なくとも一つの条件を満たせば、他の条件において、圧入箇所の径、圧入箇所の深さ、圧入代、硬度は同じでもよい。

また、シューハウジング１２とベーンロータ１６とを同じアルミ製にしたが、異なる材質で形成してもよい。また、ベーンロータ１６のフロントプレート１４側の端面１７を凸面にしたが、ベーンロータ１６のチェーンスプロケット１１側を凸面にしてもよい。
また、シューハウジング１２の周壁１３とフロントプレート１４とを１部材で構成したが、別部材でシューハウジングを構成してもよい。

上記実施形態では、シューハウジングの周壁とフロントプレートとを１部材で構成したが、別部材でシューハウジングを構成してもよい。
上記実施形態では、チェーンスプロケットによりクランクシャフトの回転駆動力をカムシャフトに伝達する構成を採用したが、タイミングプーリまたはタイミングギア等を用いる構成にすることも可能である。

上記実施形態では、ストッパピストン３２が軸方向に移動して嵌合リング３４に嵌合したが、ストッパピストンが半径方向に移動し嵌合リングに嵌合する構成にすることも可能である。また、ストッパピストン３２、嵌合リング３４およびスプリング３６からなる拘束機構によりハウジング１０に対するベーンロータ１６の相対回動を拘束したが、バルブタイミング調整装置が拘束機構を持たない構成も可能である。

（Ａ）は本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す縦断面図であり、（Ｂ）はベーンにより仕切られた収容室を示す模式的説明図である。 図１のII方向矢視図である。 ベーンロータに圧入されたブッシュおよび圧入部材を示す説明図である。 ベーンロータにブッシュおよび圧入部材を圧入する前後の状態を示す説明図である。 従来のベーンロータにブッシュを圧入する前後の状態を示す説明図である。

符号の説明

１ バルブタイミング調整装置、１０ ハウジング、１１ チェーンスプロケット（ハウジング）、１２ シューハウジング（ハウジング）、１３ 周壁、１４ フロントプレート（一方の側壁）、１６ ベーンロータ、１６ａ ベーン、１７ 一方の端面、１８ 他方の端面、２２ ブッシュ、２４ 圧入部材、５０ 収容室、５１ 遅角油圧室、５２ 進角油圧室

Claims (7)

1. 内燃機関の駆動軸から吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置において、
   前記駆動軸または前記従動軸の一方とともに回転し、所定角度範囲で回転方向に形成された収容室を有するハウジングと、
   前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転するベーンロータであって、前記収容室に収容されるベーンを有し、前記ベーンにより各収容室を仕切って形成された遅角室および進角室の作動流体圧力により前記ハウジングに対し遅角側および進角側に相対回動駆動されるベーンロータと、
   前記ベーンロータの回転軸方向の一方の端面側に圧入され、前記ハウジングの前記回転軸方向の一方の側壁に軸受けされるブッシュと、
   前記ベーンロータの回転軸方向の他方の端面側に圧入されている圧入部材と、
   を備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記ハウジングの前記一方の側壁と前記ベーンロータとは同じ材質で形成され、前記ハウジングの他方の側壁と前記ベーンロータとは異なる材質で形成されており、前記ブッシュを圧入する前記ベーンロータの前記一方の端面は、前記ハウジングの前記一方の側壁の内側面に対し凸面で摺動することを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
3. 前記ハウジングの前記一方の側壁と前記ベーンロータとはアルミ製であることを特徴とする請求項２記載のバブルブタイミング調整装置。
4. 前記ブッシュの圧入箇所の直径は、前記圧入部材の圧入箇所の直径よりも大きいことを特徴とする請求項２または３記載のバルブタイミング調整装置。
5. 前記ブッシュの圧入深さは、前記圧入部材の圧入深さよりも浅いことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。
6. 前記ブッシュは前記圧入部材よりも硬いことを特徴とする請求項２から５のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。
7. 前記ブッシュの圧入代は、前記圧入部材の圧入代よりも大きいことを特徴とする請求項２から６のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。
   

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