JP2009185819A - カムシャフトタイミングアジャスタ - Google Patents

Abstract

【課題】
構成部材を簡易にしつつ、運搬性及び組付性を向上させることが可能なカムシャフトタイミングアジャスタを提供すること。
【解決手段】
内燃機関のドライブチェーンに係合する少なくとも１つのスプロケット４を備えたステータ２と、第１のボルト５を備えたロータ３と、ステータ２に結着されたドライブフランジ７とを備え、第１のボルト５によりロータ３がカムシャフトに結着され、ドライブフランジ７によって内燃機関の少なくとも１つの付属装置が回転駆動されるよう構成されたカムシャフトタイミングアジャスタにおいて、リング状部材９を、ロータ３の回転軸中心線６と同軸かつドライブフランジ７の貫通開口部１０を包囲するようドライブフランジ７に設けるとともに、該リング状部材９によって、ロータ３をカムシャフトに結着するために第１のボルト５をロータ３に設置可能に構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１における上位概念の特徴を有する、特に原動機付き車両に設けられた内燃機関のカムシャフトの相対回転位置を調整するカムシャフトタイミングアジャスタに関するものである。

上記のようなカムシャフトタイミングアジャスタは、内燃機関の排気側カムシャフト又は吸気側カムシャフトにおいて内燃機関のクランクシャフトに対する各カムシャフトの相対回転位置を変化させるものであり、これにより、吸排気バルブの制御時間を可変とすることが可能である。

このようなカムシャフトタイミングアジャスタは、例えば特許文献１に記載されており、カムシャフトタイミングアジャスタを組み立てた状態で内燃機関のドライブチェーンと係合するスプロケットを備えたステータを含んで構成されている。ここで、ドライブチェーンはクランクシャフトに接続されている。

さらに、このカムシャフトタイミングアジャスタは中央部に位置するボルトを備えたロータも含んで構成されており、このボルトによって、組み立てられた状態でロータが各カムシャフトに締結される。

従来のカムシャフトタイミングアジャスタは、上記以外にドライブフランジを備えている。このドライブフランジは、ステータにおける分離された部材として形成することができるとともに、ステータに結着されている。そして、このドライブフランジは、組み立てられた状態で、内燃機関の少なくとも１つの付属装置（例えばブレーキ倍力装置の負圧ポンプ）を回転駆動するものである。

また、従来のカムシャフトタイミングアジャスタにおいて、上記ボルトが中空ボルトとして形成されているとともに、油圧回路に接続されている。これにより、各付属装置へオイルを供給することができる。なお、内燃機関における少なくとも１つの付属装置を駆動する他のカムシャフトタイミングアジャスタが特許文献２及び特許文献３に開示されている。

国際公開第２００４／０５７１６３号 独国特許第１９６２４２４０号明細書 欧州特許出願公開第１７０３０８８号明細書

本発明の目的とするところは、特にカムシャフトタイミングアジャスタの構成部材を簡易にして上記カムシャフトタイミングアジャスタの改良された実施形態を提供することにある。

本発明は、分離可能な部材としてのドライブフランジの中央に貫通開口部を形成し、カムシャフトタイミングアジャスタの組立時に、ボルトを、ロータがカムシャフトに締結されるよう前記貫通開口部を貫通させて設けるという概念に基づくものである。

さらに、ドライブフランジがリング状部材と共に構成されており、このリング状部材が前記貫通開口部を包囲するようになっている。また、この貫通開口部により、カムシャフトタイミングアジャスタを各カムシャフトに取り付ける前にドライブフランジをステータに取り付けることが可能となっている。そして、ドライブプレートの形状に基づき軸方向の空間が削減される。

また、リング状部材は、ドライブフランジの補強及び特に駆動力を各付属装置へ伝達するのに役立つものとなっている。したがって、ドライブフランジを構成部材として前もって組み付けることが可能であり、これにより、カムシャフトタイミングアジャスタの運搬性及び組付性が向上することになる。

また、ドライブフランジは、リング状部材において周方向へ互いに離間して配置され、かつ、リング状部材から径方向へ突出した少なくとも２つの支持アームを備えている。ここで、これら支持アームは、回転軸中心線に平行に延在するボルトによってそれぞれステータに締結されている。このような構造により、ドライブフランジの締結位置が、回転軸中心線に関して径方向外方へ比較的離間した箇所に位置している。その結果、比較的大きなトルクを支持することが可能であるとともに、ドライブフランジによって、各付属装置を駆動するための比較的大きな出力を得ることも可能である。

さらに、本発明は、リング状部材に配置され、かつ、該リング状部材の径方向へ突出する少なくとも１つの更なる支持アームをドライブフランジに設けるとともに、該更なる支持アームをステータにおいて支持するよう構成したことを特徴としている。

このような支持アームによって、追加的なボルトを必要とすることなくステータにおけるドライブフランジの相対位置を固定することが可能である。すなわち、ドライブフランジは比較的少ないボルトしか必要とせず、狭い取付空間しか得られない場合であっても、該ドライブフランジの組付を容易にすることが可能である。

他の重要な特徴及び効果は、各従属請求項、図面及び該図面に対応した説明において記載されている。

なお、本発明の上記特徴及び下記特徴は、これに記載した組み合わせのみに限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限り、他の組み合わせ又は単独で応用されるものである。

本発明によれば、カムシャフトタイミングアジャスタの構成部材を簡易にして、その運搬性及び組付性を向上させることが可能である。

カムシャフトタイミングアジャスタの一部の分解斜視図である。 カムシャフトタイミングアジャスタの他の部分の分解斜視図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１及び図２に示すように、カムシャフトタイミングアジャスタ１はステータ２及びロータ３を備えている。このステータ２は少なくとも１つのスプロケット４を備えており、このスプロケット４は、カムシャフトタイミングアジャスタ１を組み立てた状態で、不図示の内燃機関の同様に不図示のドライブチェーンに係合している。

図示の実施形態においては、スプロケット４が２つ設けられているか、又はスプロケット４が二重スプロケットとして形成されている。一方、ロータ３はその中心部に配置されたボルト５によって内燃機関のカムシャフト（不図示）に結着されており、このボルト５は、ロータ３の回転軸中心線６と同軸に配置され、組み立てられた状態ではロータ３の中心にくるようになっている。

また、カムシャフトタイミングアジャスタ１は内燃機関のスプロケット４と各カムシャフトの間に配置されている。そして、ロータ３とステータ２の間の相対回転位置を変化させることによって、スプロケット４を駆動する内燃機関のクランクシャフトに対する各カムシャフトの相対回転位置が、カムシャフトタイミングアジャスタ１により変化することになる。

これにより、カムシャフトタイミングアジャスタ１が排気側カムシャフト、吸気側カムシャフトのいずれに設けられているかによって、内燃機関のシリンダにおける吸気時間（タイミング）あるいは排気時間（タイミング）を変化させることができる。

しかして、カムシャフトタイミングアジャスタ１は更にドライブフランジ７を備えており、図示のように、このドライブフランジ７は、ステータ２に関して１つの分離した部材を形成しているが、組み立てられた状態ではステータ２に結合されることになる。そして、カムシャフトタイミングアジャスタ１が内燃機関に組み付けられた状態においては、ドライブフランジ７と係合するドライブプレート８によって、内燃機関における少なくとも１つの付属装置が回転駆動されるようになっている。

なお、上記付属装置とは、例えば冷却媒体用ポンプ、サーボポンプ、ブレーキ倍力装置用の負圧ポンプなどである。

また、ドライブフランジ７はリング状部材９を備えており、該リング状部材９は、ロータ３の回転軸中心線６と同軸に配置されている。さらに、このリング状部材９はドライブフランジ７の中心に位置する貫通開口部１０を包囲しており、この貫通開口部１０も、同様にロータ３の回転軸中心線６と同軸に配置されることになる。

ここで、貫通開口部１０の断面あるいはリング状部材９の直径は、カムシャフトタイミングアジャスタ１を取り付ける際ロータ３を各カムシャフトに螺着させるときに、ヘッド部１１を備えたボルト５が貫通開口部１０を貫通してロータ３内へ挿入されることができるように設定されている。

その後、ドライブフランジ７が組立前においてステータ２に結着され、その結果、既にドライブフランジ７に取り付けられたカムシャフトタイミングアジャスタ１が各カムシャフトに取り付けられる。

また、ロータ３を各カムシャフトに螺着させるために、ボルト５のヘッド部には多角形穴１２が形成されている。なお、この多角形穴１２を、特に星型とすることが考えられる。さらに、ロータ３はステータ２から軸方向に突出した外側エッジ部１３を備えており、この外側エッジ部１３は、ロータ３をボルトによりカムシャフトに螺着させる際に、トルクを受ける役目を果たすものとなっている。

さらに、この外側エッジ１３により、ロータ３とステータ２の間の相対位置を確定するためにボルト５を締結する場合に、ロータ３をカムシャフトに対して位置決めすることが可能である。

ところで、図示の実施形態において、ドライブフランジ７は２つの支持アーム１４を備えており、これら支持アーム１４は、互いに周方向に離間し、かつ、リング状部材９から径方向に突出するようリング状部材９に設けられている。なお、この支持アーム１４を２つより多く設けてもよい。

また、各支持アーム１４は、ドライブフランジ７をステータ２へ取り付ける際に、ロータ３の回転軸中心線６と平行に延在するボルト１５によってステータ２に螺着される。そして、図示の実施形態においては、ドライブフランジ７が更に１つの支持アーム１６を備えて形成されている。この支持アーム１６は、リング状部材９において、当該リング状部材９から突出しているとともに、周方向に支持アーム１４と離間した位置に配設されている。なお、この支持アーム１６は組立後の状態でステータ２と当接する。ここで、この支持アーム１６を１つだけではなく複数設けることも可能である。

ところで、本実施の形態において、リング状部材９には、周方向に互いに離間した２つの凹部１７が形成されている。これら凹部１７は、ステータ２の反対側に開口しているとともに、組み立てた状態において、ドライブプレート８の軸方向へ突出する凸部１８と係合するようになっている。ここで、基本的に２つより多くの凹部１７を設けることも可能である。

また、両凹部１７は、均等なトルク伝達を行えるよう回転軸中心線６に関して互いに上下に配置されている。一方、凸部１８は、本実施の形態においてはスライド部材として形成されており、凹部１７内で案内されつつロータ３の回転軸中心線６に関して径方向に調整可能となっている。

ドライブプレート８にはガイド開口部１９（スライド開口部）が形成されており、該ガイド開口部１９には、付属装置の駆動軸が回転軸中心線６と同軸に嵌合するようになっている。この際、この駆動軸は、ガイド開口部１９内で、ロータ３の回転軸中心線６について径方向に案内されつつ調整可能となっている。こうすることで、ドライブプレート８が接続部材として機能する。すなわち、この接続部材としてのドライブプレート８により、ロータ３の回転軸中心線６と上記駆動軸の回転軸の位置偏差を調整することが可能である。

ところで、ステータ２はドライブフランジ７と同じ側である前側（図面を見る者側）に前側エンドプレート２０を備えており、該前側エンドプレート２０の外部には渦巻バネ２１が配設されている。カムシャフトタイミングアジャスタ１の組立前の状態では、この渦巻バネ２１は前側エンドプレート２０とドライブフランジ７の間で径方向へ設けられている。

また、この渦巻バネ２１は、取り付けられた状態で、ロータ３の回転軸中心線６と同軸に配置されているとともに、ロータ３における径方向内方及びステータ２の径方向外方で支持されている。なお、ロータ３における挟持のために、該ロータ３の外側エッジ部１３には挟持部２２が形成されている。

しかして、前側エンドプレート２０は複数のボルト２３（特に特殊ボルト）を有しており、各ボルト２３は、ロータ３の回転軸中心線６に対して平行に延在し、ステータ２に締結される。ここで、各ボルト２３は、径方向に互いに離間した位置にある各ヘッド部２４に、それぞれフランジ部２５を備えている。そして、このフランジ部２５を介して、ボルト２３で前側エンドプレート２０が支持されている。

図示の実施形態においては、各フランジ部２５を収容するための凹部２６が前側エンドプレート２０に形成されている。これにより、フランジ部２５が前側エンドプレート２０の軸方向外方に位置するようになっている。また、各ヘッド部２４と各フランジ部２５の間には、各ボルト２３の軸方向の中間室２７が形成されている。そして、組み立てられた状態においては、渦巻バネ２１がこの中間室２７のうち少なくとも１つから径方向外方へ突出する。

例えば、渦巻バネ２１の径方向外方に位置する端部２８が、上記のような中間室２７内でボルト２３に接しつつ支持されている。また、これに代えて、渦巻バネ２１を、不図示のシリンダピンにおいて支持するようにしてもよい。ここで、このシリンダピンは、ステータ２の適当な箇所に配置されるものであり、好ましくはステータ２に圧入されるものである。

また、渦巻バネ２１に沿って、まず、ボルト２３が端部２８上にあり、このボルト２３において渦巻バネ２１が径方向外方から中間室２７内へ入り込んでいる。さらに、この渦巻バネ２１は、後続の３つのボルト２３においてそれぞれ径方向内方から各中間室２７内へ入り込んでいる。

上記渦巻バネ２１を収納するため、両支持アーム１４は、軸方向における前側エンドプレート２０とドライブフランジ７の間にスペーサ部２９を備えている。同様に、支持アーム１６にも軸方向へ延在するスペーサ部３０が形成されている。組み立てられた状態において、支持アーム１４，１６は上記スペーサ部２９，３０を介して前側エンドプレート２０上に支持されており、スペーサ部２９，３０は渦巻バネ２１の径方向外方に位置するようになっている。

また、ステータ２は、複数部材から形成されており、特に、ステータ本体部３１並びに前側エンドプレート２０及び後側エンドプレート３２の２枚のエンドプレートを含んで構成されている。ここで、ステータ本体部３１は、ロータ３を同心状に包囲しつつ、その両側に両エンドプレート２０，３２を備えている。なお、図示の実施形態においては、後側エンドプレート３２が少なくとも１つのスプロケット４を備えているか、又は後側エンドプレート３２がスプロケット４として形成されている。

ステータ２の各部材、すなわち特にステータ本体部３１及び両エンドプレート２０，３２は、ボルト２３によって互いに結合されている。この際、ボルト２３が後側エンドプレート３２に形成されたネジ穴３５と螺合するよう、該ボルト２３が、前側エンドプレート２０における貫通開口部３３及びステータ本体部における貫通開口部３４を貫通するようになっている。

また、ドライブフランジ７をステータ２に固定するために、ボルト１５は、前側エンドプレート２０に形成された貫通開口部３６を貫通し、ステータ本体部３１に形成されたネジ穴３７に螺合するようになっている。基本的にはステータ本体部３１にもボルト１５が貫通するための貫通開口部が設けられているため、ボルト１５は、後側エンドプレート３２に形成されたネジ穴に螺合するようになっている。

ところで、カムシャフトタイミングアジャスタ１によって駆動される付属装置が、オイルを供給される付属装置として機能する限りにおいては、必要なオイル供給をカムシャフトタイミングアジャスタ１によって行うことが可能である。そのため、特にボルト５については中空ボルトとして形成することが考えられ、図１に示すように、油路３８が設けられている。この油路３８は、組み立てられた状態では、付属装置にオイルを供給する油圧回路に接続されている。なお、例えば、カムシャフトの少なくとも一部を中空状に形成し、付属装置へのオイル供給ができるようにしてもよい。

また、ドライブフランジ７のステータ２への結合は、カムシャフトタイミングアジャスタ１において、カムシャフトに結合されたロータ３をステータ２と付属装置の間の力伝達から分離するものとなっている。

以上説明した図示の実施形態では、カムシャフトタイミングアジャスタ１はインペラ式に形成されているが、径方向内側でロータ３に形成されたスリット３９に係合するとともに径方向外側でステータ２の凹部４０に係合して調整される翼部については、これを図示していない。

１ カムシャフトタイミングアジャスタ
２ ステータ
３ ロータ
４ スプロケット
５ ボルト
６ 回転軸中心線
７ ドライブフランジ
８ ドライブプレート
９ リング状部材
１０ 貫通開口部
１１ ヘッド部
１２ 多角形穴
１３ 外側エッジ部
１４ 支持アーム
１５ ボルト
１６ 支持アーム
１７ 凹部
１８ 凸部
１９ ガイド開口部
２０ 前側エンドプレート
２１ 渦巻バネ
２２ 挟持部
２３ ボルト
２４ ヘッド部
２５ フランジ部
２６ 凹部
２７ 空間部
２８ 端部
２９ スペーサ部
３０ スペーサ部
３１ ステータ本体部
３２ 後側エンドプレート
３３ 貫通開口部
３４ 貫通開口部
３５ ネジ穴
３６ 貫通開口部
３７ ネジ穴
３８ 油路
３９ スリット
４０ 凹部

Claims (10)

1. 特に原動機付き車両に設けられた内燃機関のカムシャフトの相対回転位置を調整するカムシャフトタイミングアジャスタであって、取り付けた状態において前記内燃機関のドライブチェーンに係合する少なくとも１つのスプロケット（４）を備えたステータ（２）と、第１のボルトを備えたロータ（３）と、前記ステータ（２）の一分離部材であって前記ステータ（２）に結着されたドライブフランジ（７）とを備え、取り付けた状態において前記第１のボルト（５）により前記ロータが前記カムシャフトに結着され、取り付けた状態において前記ドライブフランジ（７）によって前記内燃機関の少なくとも１つの付属装置が回転駆動されるよう構成された前記カムシャフトタイミングアジャスタにおいて、
   リング状部材（９）を、前記ロータ（３）の回転軸中心線（６）と同軸かつ前記ドライブフランジの貫通開口部（１０）を包囲するよう前記ドライブフランジ（７）に設けるとともに、該リング状部材（９）によって、前記ロータ（３）を前記カムシャフトに結着するために前記第１のボルト（５）を前記ロータ（３）に設置可能に構成したことを特徴とするカムシャフトタイミングアジャスタ。
2. 前記リング状部材（９）の周方向へ互いに離間して配置され、かつ、該リング状部材から径方向へ突出した少なくとも２つの第１の支持アーム（１４）を前記ドライブフランジ（７）に設けるとともに、これら各第１の支持アームを、前記回転軸中心線（６）に沿って延在する第２のボルト（１５）によって前記ステータ（２）に結合したことを特徴とする請求項１記載のカムシャフトタイミングアジャスタ。
3. 前記リング状部材（９）に配置され、かつ、該リング状部材の径方向へ突出する少なくとも１つの第２の支持アーム（１６）を前記ドライブフランジ（７）に設けるとともに、該第２の支持アームを前記ステータ（２）において支持するよう構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のカムシャフトタイミングアジャスタ。
4. 前記ステータ（２）の反対側において軸方向に開口し、かつ、互いに周方向に離間して配置された少なくとも２つの凹部（１７）を前記リング状部材（９）に設けるとともに、取り付けた状態で該凹部に係合する軸方向への凸部（１８）を、前記付属装置に結合されたドライブプレート（８）に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のカムシャフトタイミングアジャスタ。
5. 前記ステータ（２）における前記ドライブフランジ（７）と対向する側に前側端板（２０）を設けるとともに、軸方向における該前側端板（２０）と前記ドライブフランジ（７）の間に、一端が前記ステータ（２）において支持され、他端が前記ロータ（３）において支持された渦巻バネ（２１）を前記回転軸中心線（６）と同軸に設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のカムシャフトタイミングアジャスタ。
6. 前記回転軸中心線（６）に平行に延在する複数の第３のボルト（２３）によって前記前側端板（２０）を前記ステータ（２）に結合し、これら第３のボルト（２３）に、該第３のボルトのヘッド部（２４）に対して離間した位置でフランジ部（２５）を設けるとともに、前記渦巻バネ（２１）を、少なくとも１つの前記第３のボルト（２３）において前記フランジ部（２５）と前記ヘッド部（２４）の間に形成された軸方向の空間部（２７）に径方向へ入り込むよう構成したことを特徴とする請求項５記載のカムシャフトタイミングアジャスタ。
7. 前記第１の支持アーム（１４）及び／又は前記第２の支持アーム（１６）それぞれに軸方向へ突出したスペーサ部（２９，３０）を設け、該スペーサ部によって前記第１及び第２の支持アーム（１４，１６）を前記前側端板（２０）において軸方向に支持するとともに、該スペーサ部を前記渦巻バネ（２１）の外方に設けたことを特徴とする請求項２，３又は６記載のカムシャフトタイミングアジャスタ。
8. 前記ステータ（２）を、前記ロータ（３）を同軸に包囲する本体部（３１）と、前記前側端板（２０）と、少なくとも１つの前記スプロケット（４）を備えた後側端板（３２）とで構成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のカムシャフトタイミングアジャスタ。
9. 前記第２のボルト（１５）を、前記ドライブフランジ（７）の固定のために、前記前側端板（２０）、前記本体部（３１）若しくは前記後側端板（３２）に螺合させたこと、及び／又は
   前記第３のボルト（２３）を、前記前側端板（２０）の固定のために、前記本体部（３１）若しくは前記後側端板（３２）に螺合させたこと
   を特徴とする請求項２、６又は８記載のカムシャフトタイミングアジャスタ。
10. 前記第１のボルト（５）を中空ボルトとして形成するとともに油圧回路に接続し、各付属装置にオイルを供給するよう構成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のカムシャフトタイミングアジャスタ。

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