JP2010190144A - バルブタイミング調整装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スプロケット11とベーンロータ14との相対回転を規制するストッパピストン30は、ベーンロータ14の収容孔47に軸方向に往復移動可能に収容され、この収容孔47の内壁と摺動する摺動部31と、スプロケット11の嵌合穴34に嵌合可能な嵌合部32とを有する。嵌合部32は、摺動部31に対して軸中心が偏心して設けられている。このため、ベーンロータ14とハウジングの当接部同士が当接するとき、嵌合部32の偏心している方向とは反対側の外壁と嵌合リング33の内壁との間に適正な嵌合隙間を形成する。これにより、ストッパピストン30は、嵌合穴34に円滑に嵌合することができる。
【選択図】図9
Description
スプロケットの嵌合穴にテーパ嵌合するストッパピストンは、バルブタイミング調整装置を構成する各部品の公差、組付けの誤差等を、ストッパピストンの端部に設けられたテーパ部が嵌合穴に嵌合する嵌合深さによって吸収することが可能である。しかしながら、この種のストッパピストンは、テーパ部の加工精度が必要となる。また、ストッパピストンとスプロケットの嵌合穴の内壁との摩擦係数が極端に低い場合には、嵌合を維持することが困難となる等の問題が懸念される。
(一実施形態)
本発明の一実施形態のバルブタイミング調整装置は、作動流体として作動油を用いる油圧制御式である。本実施形態のバルブタイミング調整装置の適用される駆動力伝達系では、図3に示すように、エンジン1の駆動軸としてのクランクシャフト2に固定されるギア3と、従動軸としてのカムシャフト4、5に固定されるギア6、7にチェーン8が巻き掛けられ、クランクシャフト2からカムシャフト4,5に駆動力が伝達される。一方のカムシャフト4は排気バルブ20を開閉駆動し、他方のカムシャフト5は吸気バルブ21を開閉駆動する。バルブタイミング調整装置10は、スプロケットのギア6をチェーン8に、ベーンロータをカムシャフト4に接続している。このような構成において、バルブタイミング調整装置10は、カムシャフト4をクランクシャフト2に対して所定の位相差をおいて回転させ、排気バルブ20のバルブタイミングを調整する。なお、バルブタイミング調整装置10は、図3において時計回りに回転する。以下、この回転方向を進角方向とし、反対の回転方向を遅角方向とする。
スプロケット11は、略円盤状に形成され、径外方向の端部にギア6を有し、軸方向に通じる軸孔111を有している。
ハウジング12は、環状の周壁120と、仕切部材としてのシュー121〜124とが一体に形成されている。略台形に形成されたシュー121〜124は周壁120から径内方向に延びており、周壁120の回転方向に略等間隔に設けられている。回転方向に隣接するシュー同士の間には略扇状の収容室50が形成されている。
フロントプレート13は、略円盤状に形成され、円盤の中心に軸方向に通じる円孔131を有している。スプロケット11、ハウジング12、及びフロントプレート13は、ボルト19によって同軸上に固定されている。
ベーンロータ14は、中心に軸方向に通じるボルト孔45を有し、フロントプレート13側の外壁に凹部46を有している。
スプロケット11は、ベーンロータ14側に形成された溝に圧入される嵌合リング33を有している。嵌合リング33の径内側に嵌合穴34が形成されている。ベーンロータ14が最進角側に位相制御されたとき、嵌合部32は嵌合穴34に嵌合可能である。
摺動部31は、径内側にスプリング35を収容している。スプリング35は、ストッパピストン30をスプロケット11側へ付勢している。
一方、摺動部31の径外側に圧力室36が形成され、嵌合部32のスプロケット11側に圧力室37が形成されている。圧力室36は進角室51と連通し、圧力室37は遅角室55と連通している。両圧力室36、37に供給される作動油の圧力はストッパピストン30が嵌合穴34から抜け出す方向に働く。
本実施形態では、進角方向が特許請求の範囲に記載の「第1回転方向」であり、遅角方向が特許請求の範囲に記載の「第2回転方向」である。
<第1工程>
バルブタイミング調整装置10の組付け工程は、先ず、図1、図4及び図5に示すように、スプロケット11とハウジング12とを4本のボルト19が取付け可能な位置に合わせる。次に、ストッパピストン30の摺動部31を収容孔47に挿入するとともに、嵌合部32を嵌合穴34に挿入する。続いて、嵌合部32の偏心している方向が遅角方向へ向くように、収容孔47内でストッパピストン30を回転させる。次に、シール部材17、18の取付けを行い、フロントプレート13をハウジング12に取付け可能な位置に合わせる。
続いて、ハウジング12に対し、スプロケット11を進角方向に回転させる。これにより、シュー123の当接部125とベーン43の当接部431との隙間量を0とするとともに、嵌合部32の偏心している方向の外壁と嵌合リング33の遅角方向の内壁との隙間量を0とする。ここで、図4に示すように、フロントプレート13の位置決め孔132からストッパピストン30に設けられた位置決め穴38に位置決めピン39を挿入し、ストッパピストン30が収容孔47内で回転しないようにしてもよい。
<第3工程>
次に、ボルト19を締め付けることで、スプロケット11、ハウジング12、及びフロントプレート13を相対回転不能に固定する。続いて、アシストスプリング16を取付け、バルブタイミング調整装置10が完成する。
<エンジン始動時>
エンジン1が停止している状態ではストッパピストン30は嵌合穴34に入り込んでいる。エンジン1を始動した直後の状態では、進角室51〜54、遅角室55〜58、及び圧力室36、37に油圧ポンプ22から十分に作動油が供給されない。このため、ストッパピストン30は嵌合穴34に入り込んだ状態を維持し、クランクシャフト2に対しカムシャフト4は最進角位置に保持されている。これにより、作動油が各進角室及び遅角室に供給されるまでの間、カムシャフト4が受けるトルク変動によりハウジング12とベーンロータ14との衝突による打音の発生が抑制される。
エンジン始動後、油圧ポンプ22から作動油が十分に供給されると、圧力室36、37に供給される油圧によりストッパピストン30が嵌合穴34から抜け出し、スプロケット11に対しベーンロータ14は相対回転自在となる。各進角室51〜54及び各遅角室55〜58の油圧を制御することにより、クランクシャフト2に対するカムシャフト4の位相差が調整可能となる。
バルブタイミング調整装置10を遅角制御するとき、電子制御装置(ECU)23は、切換弁24供給する駆動電流を制御する。切換弁24は、油圧ポンプ22と遅角油路25とを接続し、進角油路26とオイルパン27とを接続する。油圧ポンプ22から吐出される作動油は、遅角油路25を経由し、遅角室55〜58に供給される。進角室51〜54の作動油は進角油路26を経由し、オイルパン27に排出される。遅角室55〜58の油圧がベーン41〜44に作用し、ベーンロータ14を遅角方向に付勢するトルクを発生する。これにより、ベーンロータ14は、ハウジング12に対して遅角方向に回転する。
バルブタイミング調整装置10を進角制御するとき、ECU23は、切換弁24に供給する駆動電流を制御する。切換弁24は、油圧ポンプ22と進角油路26とを接続し、遅角油路25とオイルパン27とを接続する。油圧ポンプ22から吐出される作動油は、進角油路26を経由し、進角室51〜54に供給される。遅角室55〜58の作動油は、遅角油路25を経由し、オイルパン27に排出される。進角室51〜54の油圧がベーン41〜44に作用し、ベーンロータ14を進角方向に付勢するトルクを発生する。これにより、ベーンロータ14は、ハウジング12に対し進角方向に回転する。
ベーンロータ14が目標位相に到達すると、ECU23は切換弁24に供給する駆動電流のデューティ比を制御する。切換弁24は、油圧ポンプ22と、遅角油路25及び進角油路26との接続を遮断し、進角室51〜54及び遅角室55〜58からオイルパン27に作動油が排出されることを規制する。このため、ベーンロータ14は目標位相に保持される。
バルブタイミング調整装置10の作動中にエンジン停止が指示されると、ベーンロータ14は、上記遅角作動時と同様の作動によりスプロケット11に対して進角方向に回転し、最進角位置で回転が停止する。この状態において、ECU23は、油圧ポンプ22の作動を停止するとともに、切換弁24によって進角油路25とオイルパン27とを接続する。これにより、圧力室36の圧力が低下し、ストッパピストン30はスプリング35の弾性力により嵌合穴34へ入り込む。
バルブタイミング調整装置10をカムシャフト4に取り付けた直後の状態では、図7に示すように、ストッパピストン30は、偏心部32の偏心している方向の外壁を、嵌合リング33の遅角方向の内壁に当接している。
この状態で、エンジン1を始動すると、ストッパピストン30は、スプロケット11の嵌合リング33の内壁から、カムシャフトのトルク変動によるカムトルクFを受ける。このため、ストッパピストン30は、カムトルクFの分力としてのピストン回転トルクFxにより、収容孔47及び嵌合穴34内を、図7の時計回りに回転する。
カムシャフト4に正の回転トルクが作用するとき、ベーンロータ14には、スプロケット11に対して遅角方向へ相対回転するトルクが作用する。一方、カムシャフト4に負の回転トルクが作用するとき、ベーンロータ14には、スプロケット11に対して進角方向へ相対回転するトルクが作用する。
この状態で、油圧ポンプから作動油が十分に供給され、ストッパピストン30が嵌合穴34から抜け出すと、収容孔47の内壁と摺動部31の外壁との摩擦力により、ストッパピストン30の収容孔47内での回転は抑制される。
上述した一実施形態では、ストッパピストンの嵌合する嵌合穴をスプロケットに設けていた。これに対し、本発明のバルブタイミング調整装置は、フロントプレートに嵌合穴を設け、ストッパピストンの嵌合部をこの嵌合穴に嵌合するように構成してもよい。
また、一実施形態では、排気バルブの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について説明をした。これに対し、本発明のバルブタイミング調整装置は、吸気バルブのバルブタイミングを調整するように構成してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
Claims (4)
- 内燃機関の駆動軸から吸気弁または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、前記吸気弁または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であって、
前記駆動軸または前記従動軸の一方とともに回転するスプロケットと、
環状の周壁、及びこの周壁から径内方向に延びて回転方向に所定角度範囲で設けられる仕切部材を有し、軸方向の一端が前記スプロケットに固定されるハウジングと、
前記駆動軸及び前記従動軸の他方とともに回転し、回転方向に隣接する前記仕切部材の間に形成される収容室を進角室及び遅角室に仕切り、前記進角室または前記遅角室に供給される作動流体の圧力によりハウジングに対して進角側または遅角側に相対回転駆動されるベーンロータと、
前記ベーンロータの収容孔に軸方向に往復移動可能に収容され、前記ベーンロータの収容孔の内壁と摺動する摺動部と、前記スプロケットの嵌合穴に嵌合可能な嵌合部とを有し、前記スプロケットと前記ベーンロータとの相対回転を規制するストッパピストンと、を備え、
前記嵌合部は、前記摺動部に対して軸中心が偏心して設けられ、前記ベーンロータが前記仕切部材に当接するとき、偏心している方向とは反対側の外壁と前記スプロケットの前記嵌合穴の内壁との間に隙間を形成することを特徴とするバルブタイミング調整装置。 - 前記嵌合部は、前記ベーンロータが前記仕切部材に当接するとき、前記嵌合穴の周方向に回転可能に設けられ、前記従動軸を経由して伝わるカムトルクによって前記スプロケットの前記嵌合穴の内壁と衝突することで、前記嵌合部が前記嵌合穴に嵌合するときに前記ベーンロータが前記仕切部材によって前記ハウジングとの相対回転を規制される第1回転方向へ偏心している方向が向けられることを特徴とする請求項1に記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記嵌合穴は、前記スプロケットに替えて、前記ハウジングの軸方向の他端に固定されるフロントプレートに設けられることを特徴とする請求項1または2に記載のバルブタイミング調整装置。
- 請求項1または2に記載のバルブタイミング調整装置の製造方法であって、
前記嵌合部の偏心している方向が前記第1回転方向とは反対方向の第2回転方向へ向くようにして前記ストッパピストンの前記摺動部を前記収容孔に挿入し、前記嵌合部を前記嵌合穴に挿入する第1工程と、
前記ハウジングに対して前記スプロケットを前記第1回転方向に回転することで、前記仕切部材と前記ベーンロータとを当接し、前記嵌合部の偏心している方向の外壁と前記スプロケットの前記嵌合穴の内壁とを当接する第2工程と、
前記スプロケットと前記ハウジングとを固定する第3工程と、を含むことを特徴とするバルブタイミング調整装置の製造方法。
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