JP2007040209A - Valve timing changing device for internal combustion engine and its fixing bolt - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のバルブタイミング変更装置に関し、特に、固定ボルトによりハウジングをカムシャフトの一端に固定するバルブタイミング変更装置に関する。 The present invention relates to a valve timing changing device for an internal combustion engine, and more particularly to a valve timing changing device for fixing a housing to one end of a camshaft with a fixing bolt.
特許文献1には、内燃機関の吸気弁や排気弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミング変更装置の一例が記載されている。この装置は、一対の油圧通路によりハウジング内に供給される油圧に応じて、クランクシャフトの回転角に対するカムシャフトの回転角を遅進させるもので、ハウジングは固定ボルトによってカムシャフトの一端に同軸上に固定されている。固定ボルトは、ハウジングのボルト貫通孔を貫通してカムシャフトの一端に凹設されるボルト嵌合孔に嵌合しており、固定ボルトの外周面とボルト嵌合孔の内周面には互いに噛合うネジ部が形成されている。上記一対の油圧通路の一方は、固定ボルトの内部を軸方向に貫通形成されたボルト内油路を含んでおり、他方は、固定ボルトの外周面とボルト貫通孔・嵌合孔の内周面との間に形成される環状油路を含んでいる。
上記の如きバルブタイミング変更機構では、固定ボルトやボルト貫通孔・嵌合孔を利用して油圧通路の一部を形成することにより、カムシャフト側の油路構成を簡素化することができ、カムシャフトの小型化や剛性・強度の向上を図ることができる反面、例えば機関始動直後のアイドル運転時のような所定の運転条件で、不快な異音を生じる、という独自に知見した課題がある。この異音は、本出願人等の解析の結果、固定ボルトの軸力によって、シリンダヘッド側に回転可能に支持されるカムシャフトの中で、このボルトに最も近いジャーナル部が僅かではあるが樽状に変形して、この部分の面圧が局所的に高くなることにより生じる、いわゆるスティックスリップ音であることがわかった。ジャーナル部の変形は、ネジ部の噛合部分の位置、特に、噛合部分のハウジング側の端部の位置に大きく依存しており、この位置がジャーナル部に近いほど、ジャーナル部の変形により異音を生じ易い傾向にあることを究明した。しかしながら、上記特許文献1のように、固定ボルトの外周とカムシャフトのボルト嵌合孔との間に環状油路を設ける構成では、環状油路から外れた軸方向位置に噛合部分を配置する必要があり、ネジ部及びその噛合部分のレイアウトの自由度が低いので、上述したように噛合部分のハウジング側の端部をジャーナル部から外れた軸方向位置に配置することは非常に困難であった。 In the valve timing changing mechanism as described above, the oil passage configuration on the camshaft side can be simplified by forming a part of the hydraulic passage by using the fixing bolt, the bolt through hole and the fitting hole. While it is possible to reduce the size of the shaft and improve the rigidity and strength, there is a problem that is uniquely found that unpleasant noise is generated under predetermined operating conditions, for example, during idle operation immediately after engine startup. As a result of the analysis by the present applicants, the abnormal noise is caused by the barrel of the camshaft that is rotatably supported on the cylinder head side by the axial force of the fixing bolt, although the journal portion closest to the bolt is slight. It was found that this was a so-called stick-slip sound that was generated when the surface pressure of this portion locally increased. The deformation of the journal part greatly depends on the position of the engagement part of the screw part, particularly the position of the end part on the housing side of the engagement part, and the closer this position is to the journal part, the more abnormal noise is caused by the deformation of the journal part. I found out that it tends to occur. However, in the configuration in which the annular oil passage is provided between the outer periphery of the fixing bolt and the bolt fitting hole of the camshaft as in Patent Document 1, it is necessary to dispose the meshing portion at an axial position away from the annular oil passage. Since the flexibility of the layout of the screw part and its meshing part is low, it is very difficult to arrange the end part on the housing side of the meshing part at the axial position away from the journal part as described above. .
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、油路構成の簡素化と異音の低減化とを両立し得る新規な内燃機関のバルブタイミング変更装置及びその固定ボルトを提供することを主たる目的としている。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a novel valve timing changing device for an internal combustion engine that can achieve both simplification of the oil passage configuration and reduction of noise, and a fixing bolt thereof. This is the main purpose.
本発明に係る内燃機関のバルブタイミング変更装置は、一対の油圧通路によりハウジング内に供給される油圧に応じて、クランクシャフトの回転角に対するカムシャフトの回転角を遅進させる。上記ハウジングに貫通形成されたボルト貫通孔を貫通してカムシャフトの一端に形成されたボルト嵌合孔に嵌合し、このハウジングをカムシャフトの一端に同軸上に固定する固定ボルトを有する。この固定ボルトの外周面と上記ボルト嵌合孔の内周面には、互いに噛み合うネジ部が形成されている。上記固定ボルトの外周面及びボルト嵌合孔の内周面の少なくとも一方に、軸方向に延びる溝部が凹設されており、この溝部は、上記油圧通路の一部を形成しており、かつ、少なくとも一部が上記ネジ部と軸方向で重複している。 The valve timing changing device for an internal combustion engine according to the present invention delays the rotation angle of the camshaft relative to the rotation angle of the crankshaft in accordance with the hydraulic pressure supplied into the housing by the pair of hydraulic passages. The bolt has a fixing bolt that passes through a bolt through hole formed in the housing so as to fit into a bolt fitting hole formed at one end of the camshaft and coaxially fixes the housing to one end of the camshaft. Screw portions that mesh with each other are formed on the outer peripheral surface of the fixing bolt and the inner peripheral surface of the bolt fitting hole. A groove portion extending in the axial direction is recessed in at least one of the outer peripheral surface of the fixing bolt and the inner peripheral surface of the bolt fitting hole, and this groove portion forms a part of the hydraulic passage, and At least a portion overlaps the screw portion in the axial direction.
本発明によれば、固定ボルトまたはボルト嵌合孔に油圧通路の一部を形成する溝部を設けることにより、カムシャフト側の油路構成を簡素化することができ、かつ、溝部とネジ部とを軸方向で部分的に重複させているために、溝部に制約されることなくネジ部の軸方向寸法を設定することができるので、ネジ部の噛合部分をハウジング寄りに配置して上述した異音の発生を低減・回避することができ、油路構成の簡素化と異音の低減化とを両立することができる。 According to the present invention, by providing a groove that forms a part of the hydraulic passage in the fixing bolt or the bolt fitting hole, the oil passage configuration on the camshaft side can be simplified, and the groove and the screw Is partially overlapped in the axial direction, so that the axial dimension of the screw portion can be set without being restricted by the groove portion. Generation of noise can be reduced and avoided, and both simplification of the oil passage configuration and reduction of abnormal noise can be achieved.
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。図1及び図2は、本発明の第1実施例に係るバルブタイミング変更装置を示している。バルブタイミング変更装置の基本的な構成は、上記の実公平7−44724号公報等に記載されているように公知であるので、ここでは簡単な説明にとどめる。バルブタイミング変更装置は、固定ボルト(カムボルト)10によりカムシャフト12の前端に固定される従動回転体であるハウジング14と、クランクシャフトによりチェーンを介して回転駆動される駆動回転体であるカムスプロケット16と、を有している。ハウジング14内にはベーンを利用した油圧アクチュエータが内蔵されており、一対の第1油圧通路18(18A〜18F)及び第2油圧通路20(20A〜20D)を経由してハウジング14内の油圧室44,45へ供給される油圧に応じてカムスプロケット16とハウジング14との相対回転角度を変化させることにより、クランクシャフトの回転角に対するカムシャフト12の回転角を遅進させて、吸気弁や排気弁のバルブタイミングを遅進させる。第1,第2油圧通路18,20への供給油圧は、図外の油圧制御弁により切り換えられ、この油圧制御弁の動作はエンジン制御部により機関運転条件に応じて制御される。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show a valve timing changing device according to a first embodiment of the present invention. Since the basic configuration of the valve timing changing device is known as described in the above-mentioned Japanese Utility Model Publication No. 7-44724, etc., only a brief description will be given here. The valve timing changing device includes a
カムシャフト12は、最も機関前側(図1の左側)Frの第1ジャーナル部22を含む複数のジャーナル部でシリンダヘッド24側へ回転可能に支持されている。上記の第1ジャーナル部22は、シリンダヘッド24に固定されるカムブラケット26とシリンダヘッド24とに形成される軸受部27により回転可能に支持されている。また、カムシャフト12には、第1ジャーナル部22の直ぐ後方に、カムシャフト12の軸方向の移動を防止するために、径方向外方へ張り出したフランジ状のスラストベアリング28が設けられている。
The
固定ボルト10は、頭部30と軸部32により構成されている。このボルト10の軸部32が、カムシャフト12及びハウジング14の軸線・軸方向42に沿って、ハウジング14に貫通形成されたボルト貫通孔34を貫通して、カムシャフト12の一端に凹設されたボルト嵌合孔36に嵌合することにより、ハウジング14がボルト頭部30の座面とカムシャフト12の前端面との間に挟まれた状態で、ハウジング14とカムシャフト12とが強固に共締め固定される。ボルト軸部32の先端側の外周面には、ボルト嵌合孔36の内周面に形成された雌ネジ部40に噛み合う雄ネジ部38が形成されている。
The
カムスプロケット16は、軸方向でシリンダヘッド24及びカムブラケット26とハウジング14との間に配置されており、かつ、シリンダヘッド24及びカムブラケット26の前端面より機関前方Frへ突出するカムシャフト12の前端部の外周に回転可能に支持されている。
The
第1油圧通路18は、第1〜6部分油路18A〜18Fを経由してハウジング10内に画成される遅角側・進角側油圧室の一方の第1油圧室44に接続しており、第2油圧通路20は、第7〜10部分油路20A〜20Dを経由して遅角側油圧室及び進角側油圧室の他方の第2油圧室45に接続している。第1部分油路18A及び第7部分油路20Aは、カムブラケット26側のジャーナル軸受面27にポート状に凹設されている。第2部分油路18B及び第8部分油路20Bは、カムシャフト12の第1ジャーナル部22の外周に全周にわたって凹設される環状油路であって、それぞれ、上記の第1部分油路18A及び第7部分油路20Aに接続している。第3部分油路18Cは、カムシャフト12内を半径方向に延びる径方向油路であって、その径方向外方の端部で上記の第2部分油路18Bに接続している。第5部分油路18Eは、ボルト貫通孔34の内周面とボルト軸部32の外周面との間に形成される環状油路である。第4部分油路18Dは、ボルト嵌合孔36内を軸方向42に延びる軸方向油路であって、上記の第3部分油路18Cと第5部分油路18Eとを連通している。第6部分油路18Fは、ハウジング14内に複数形成され、それぞれ第5部分油路18Eと各第1油圧室44とを連通している。ハウジング14内に形成される複数(この実施例では3本)の第10部分油路20Dは、上記の第5部分油路(環状油路)18Eよりも径方向外方に配置されており、それぞれ第2油圧室45に接続している。複数の第9部分油路20Cは、カムシャフト12内を軸方向42に沿って延び、上記の第4部分油路18Dよりも径方向外方に配置され、それぞれ第8部分油路20Bと第10部分油路20Dとを連通している。なお、符号50は位置決めピンが嵌合するピン孔である。
The first
そして本実施例では、上記の固定ボルト10に、軸方向42に延びるチャンネル状の溝部46が凹設されている。更に、固定ボルト10の外周面には、組付け状態で上記の第3部分油路18Cに対向する軸方向位置に、周方向に延びる補助溝部47が凹設されており、この補助溝部47に溝部46の後端が接続している。
In this embodiment, a channel-
補助溝部47を含めた溝部46と、これに対向するボルト嵌合孔36の内周面との間に、上記の第4部分油路18Dが形成されている。溝部46の一部は雄ネジ部38(の形成範囲)と軸方向で重複・ラップしており、つまりは雄ネジ部38と雌ネジ部40とが噛み合う噛合部分(範囲)48と軸方向で重複している。つまり、溝部46は、雄ネジ部38に差し掛かるように軸方向に延在している。従って、噛合部分48のハウジング14側の端部49が、軸受部27及びこれに回転可能に支持される第1ジャーナル部22よりもハウジング14寄りに外れた位置に設定されており、更に言えば、シリンダヘッド24やカムブラケット26の前端面よりも更に機関前方Frの、カムシャフト12の前端付近に設定されている。
The fourth
このように本実施例では、固定ボルト10及びそのボルト貫通孔34・嵌合孔36を利用して油圧通路18,20の一部を形成しているために、カムシャフト12内に形成される油路構成を簡素化することができ、カムシャフト12の小型化や強度・剛性を向上することができる。そして、第1油圧通路18の一部18Dを形成する溝部46を、雄ネジ部38と軸方向で部分的に重複させているために、油圧通路とネジ部とのレイアウトの自由度が向上し、具体的には溝部46に制約されることなく雄ネジ部38の軸方向寸法を設定することができる。このため、ネジ部38,40の噛合部分48をハウジング14寄りに配置して、固定ボルト10及びカムシャフト12の短縮化を図るとともに、上述した噛合部分48の軸方向位置に起因する異音の発生を低減・回避することができる。このように、油路構成の簡素化と異音の低減化とを高いレベルで両立することができる。
As described above, in this embodiment, since the
図3及び図4は、本発明の第2実施例に係るバルブタイミング変更装置を示している。なお、上記第1実施例と共通する構成要素には同じ参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。 3 and 4 show a valve timing changing apparatus according to a second embodiment of the present invention. Note that the same reference numerals are assigned to the same components as those in the first embodiment, and redundant description will be omitted as appropriate.
この第2実施例では、カムシャフト12のボルト嵌合孔36の内周面に、軸方向に延びるチャンネル状の溝部46Aが凹設されている。この溝部46Aと、これに対向する固定ボルト10の外周面との間に、上記の第4部分油路18Dが形成されている。溝部46Aの一部は雌ネジ部40と重複しており、つまりは雄ネジ部38と雌ネジ部40とが噛み合う噛合部分48と軸方向で重複している。つまり、溝部46Aは、雌ネジ部40に差し掛かるように軸方向に延在している。従って、噛合部分48のハウジング14側の端部49が、軸受部27及びこれに回転可能に支持される第1ジャーナル部22よりもハウジング14側に配置されており、更に言えば、シリンダヘッド24やカムブラケット26の前端面よりも更に機関前方の、カムシャフト12の前端付近に設定されている。
In the second embodiment, a channel-shaped
このような第2実施例によれば、第1実施例と同様、油路構成の簡素化と異音の低減化とを両立できることに加え、第1実施例に比して、固定ボルト10に溝部を形成する必要がないので、その製造が容易であるとともに、ボルトの強度・剛性の確保が容易である。
According to the second embodiment, as in the first embodiment, in addition to being able to achieve both simplification of the oil passage configuration and reduction of abnormal noise, the fixing
以上の説明より把握し得る本発明の特徴的な技術思想を、上記実施例を参照して説明する。但し、本発明は参照符号を付した実施例の構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、溝部を複数本設けるようにしても良い。また、固定ボルトの外周面とボルト嵌合孔の内周面の双方に溝部を設けるようにしても良い。 The characteristic technical idea of the present invention that can be understood from the above description will be described with reference to the above-described embodiment. However, the present invention is not limited to the configuration of the embodiment given the reference numerals, and includes various modifications and changes without departing from the spirit thereof. For example, a plurality of grooves may be provided. Moreover, you may make it provide a groove part in both the outer peripheral surface of a fixed volt | bolt, and the internal peripheral surface of a bolt fitting hole.
(1)一対の油圧通路18,20によりハウジング14内に供給される油圧に応じて、クランクシャフトの回転角に対するカムシャフト12の回転角を遅進させる内燃機関のバルブタイミング変更装置において、ハウジング14に貫通形成されたボルト貫通孔34を貫通してカムシャフト12の一端に形成されたボルト嵌合孔36に嵌合し、このハウジング14をカムシャフト12の一端に同軸上に固定する固定ボルト10を有する。この固定ボルト10の外周面と上記ボルト嵌合孔36の内周面には、互いに噛み合うネジ部38,40が形成されている。上記固定ボルト10の外周面及びボルト嵌合孔36の内周面の少なくとも一方に、軸方向に延びる溝部46(46A)が凹設されている。この溝部46(46A)は、上記油圧通路の一部18Dを形成しており、かつ、少なくとも一部が上記ネジ部38,40と軸方向で重複している。
(1) In a valve timing changing device for an internal combustion engine that delays the rotation angle of the
固定ボルト10やボルト嵌合孔36に、油圧通路の一部18Dを形成する溝部46(46A)を凹設しているので、カムシャフト12側の油路構成を簡素化することができ、このカムシャフト12の小型化や強度・剛性を向上することができ、かつ、この溝部46を、ネジ部38,40と軸方向で部分的に重複させているために、レイアウトの自由度が向上し、具体的には溝部46に制約されることなくネジ部38,40の軸方向寸法を設定することができる。このため、ネジ部38,40の噛合部分48をハウジング14寄りに配置することにより、噛合部分48の位置に起因する上述した異音の発生を低減・回避することができる。このように、油路構成の簡素化と異音の低減化とを高いレベルで両立することができる。
Since the groove 46 (46A) that forms a
(2)カムシャフト12が複数のジャーナル部でシリンダヘッド24側の軸受部27に回転可能に支持されており、ネジ部38,40の噛合部分48のハウジング14側の端部49が、最もハウジング14側のジャーナル部22よりもハウジング14寄りに位置している。このため、仮に組立時のボルト軸力によってカムシャフト12が噛合部分48で樽状に変形しても、この変形に起因する異音、いわゆるスティックスリップ音の発生を有効に低減・回避することができる。
(2) The
(3)好ましくは、一方の第1油圧通路18が、上記ボルト貫通孔34の内周と固定ボルト10の外周との間に形成される第1の区間(第5部分油路)18Eと、上記カムシャフト12内を半径方向に延びる第2の区間(第3部分油路)18Cと、上記溝部46(46A)とその対向面との間に形成され、上記第1の区間18Eと第2の区間18Cとを連通する第3の区間(第4部分油路)18Dと、を有しており、ボルト貫通孔34をも利用した簡素な油路構成となっている。
(3) Preferably, one first
(4)更に好ましくは、他方の第2油圧通路20が、上記ハウジング14に形成され、上記第1の区間18Eよりも径方向外方に配置される第4の区間(第10部分油路)20Dと、この第4の区間20Dに接続するとともに、上記カムシャフト12に形成され、かつ、上記第3の区間18Dよりも径方向外方に配置される第5の区間(第9部分油路)20Cと、を含んでいる。このような油路構成によれば、上記の実公平7−77424号公報のようにボルト内部に軸方向に延びる油路を形成する必要がないので、ボルトの簡素化及び強度・剛性の向上を図ることができる。つまり、このような油圧通路18,20を備えるバルブタイミング制御装置に本発明が特に有効である。
(4) More preferably, the other second
10…固定ボルト
12…カムシャフト
14…ハウジング
18…第1油圧通路
18C…第3部分油路(第2の区間)
18D…第4部分油路(第3の区間)
18E…第5部分油路(第1の区間)
20…第2油圧通路
20C…第9部分油路(第5の区間)
20D…第10部分油路(第4の区間)
22…第1ジャーナル部
24…シリンダヘッド
26…カムブラケット
27…軸受部
34…ボルト貫通孔
36…ボルト嵌合孔
38…雄ネジ部
40…雌ネジ部
46,46A…溝部
48…噛合部分
DESCRIPTION OF
18D ... Fourth partial oil passage (third section)
18E ... Fifth partial oil passage (first section)
20 ... Second
20D ... 10th partial oil passage (fourth section)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記ハウジングに貫通形成されたボルト貫通孔を貫通してカムシャフトの一端に形成されたボルト嵌合孔に嵌合し、このハウジングをカムシャフトの一端に同軸上に固定する固定ボルトを有し、
この固定ボルトの外周面と上記ボルト嵌合孔の内周面には、互いに噛み合うネジ部が形成されており、
かつ、上記固定ボルトの外周面及びボルト嵌合孔の内周面の少なくとも一方に、軸方向に延びる溝部が凹設されており、この溝部は、上記油圧通路の一部を形成しており、かつ、少なくとも一部が上記ネジ部と軸方向で重複していることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング変更装置。 In the internal combustion engine valve timing changing device for delaying the rotation angle of the camshaft relative to the rotation angle of the crankshaft according to the hydraulic pressure supplied into the housing by the pair of hydraulic passages,
A bolt that penetrates the bolt through hole formed in the housing and fits into a bolt fitting hole formed at one end of the camshaft, and has a fixing bolt that coaxially fixes the housing to one end of the camshaft;
The outer peripheral surface of the fixing bolt and the inner peripheral surface of the bolt fitting hole are formed with threaded portions that mesh with each other.
And, at least one of the outer peripheral surface of the fixing bolt and the inner peripheral surface of the bolt fitting hole has a groove extending in the axial direction, and this groove forms a part of the hydraulic passage, And the valve timing change apparatus of the internal combustion engine characterized by at least one part overlapping with the said thread part in an axial direction.
上記ネジ部の噛合部分のハウジング側の端部が、最もハウジング側のジャーナル部よりもハウジング寄りに位置していることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のバルブタイミング変更装置。 The camshaft is rotatably supported by a bearing portion on the cylinder head side by a plurality of journal portions,
2. The valve timing changing device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an end portion on the housing side of the meshing portion of the screw portion is located closer to the housing than the journal portion on the most housing side.
この固定ボルトの外周面には、上記ボルト嵌合孔の内周面に形成される雌ネジ部に噛合う雄ネジ部が形成されているとともに、軸方向に延びる溝部が形成されており、
この溝部は、上記油圧通路の一部を形成しており、かつ、少なくとも一部が上記雄ネジ部と軸方向で重複していることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング変更装置の固定ボルト。 Bolt penetration formed in the housing and applied to the valve timing changing device of the internal combustion engine for delaying the rotation angle of the camshaft relative to the rotation angle of the crankshaft according to the hydraulic pressure supplied into the housing by a pair of hydraulic passages In the fixing bolt that penetrates the hole and fits into a bolt fitting hole formed at one end of the camshaft, and coaxially fixes the housing to one end of the camshaft,
On the outer peripheral surface of the fixing bolt, a male screw portion that meshes with a female screw portion formed on the inner peripheral surface of the bolt fitting hole is formed, and a groove portion that extends in the axial direction is formed.
The groove portion forms a part of the hydraulic passage, and at least a portion thereof overlaps with the male screw portion in the axial direction.
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JP2009108743A (en) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Toyota Motor Corp | Variable valve timing device |
JP2014209003A (en) * | 2014-08-12 | 2014-11-06 | スズキ株式会社 | Support structure of cam shaft |
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