JP2013155711A

JP2013155711A - 弁開閉時期制御装置

Info

Publication number: JP2013155711A
Application number: JP2012018681A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kobayashi; 昌樹小林; Kazunari Adachi; 一成安達; Kenji Nonaka; 健司野中; Kazumasa Ueda; 一生上田
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2013-08-15

Abstract

【課題】区画部の変形を防止しながら、駆動回転体と従動回転体との相対回転位相を精度良く変更することができる弁開閉時期制御装置を提供する。
【解決手段】カバー部材を有する駆動回転体２の内側で相対回転可能な従動回転体４と、両回転体２，４の間を流体圧室６に区画する区画部７と、流体圧室６を仕切る仕切り部９と、両回転体２，４の相対回転位相を変更する機構と、第１区画部７ａと従動回転体４に設けた第１係合片２３ａ，第１係合溝２２ａと、第２区画部７ｂと従動回転体４に設けた第２係合片２３ｂ，第２係合溝２２ｂと、第１，２区画部７ａ，７ｂとは異なる区画部７ｃ，７ｄに設けた最進角、最遅角ストッパー２６，２７の少なくとも一つと、第１区画部７ａの第１係合片２３ａを挟む両側位置と、第２区画部７ｂの第２係合片２３ｂを挟む両側位置とに挿通してある連結部材８とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関のクランク軸に対して同期回転し、且つ、回転軸芯方向の少なくとも一端にカバー部材を有する駆動回転体と、前記内燃機関のカム軸と同期回転し、且つ、前記駆動回転体の内周側で当該駆動回転体と同軸芯状に相対回転可能な従動回転体と、前記駆動回転体の内周側に前記従動回転体に向けて延設され、前記駆動回転体と前記従動回転体との間を周方向で複数の流体圧室に区画する複数の区画部と、前記従動回転体の外周側に前記駆動回転体に向けて突設され、前記流体圧室の夫々を進角室と遅角室とに仕切る複数の仕切り部と、前記駆動回転体と前記従動回転体との相対回転の位相を変更制御する位相制御機構と、互いに係脱して前記相対回転を規制するように、前記複数の区画部のうちの第１区画部と前記従動回転体とに各別に設けられた第１係合片及び第１係合溝と、前記第１区画部とは異なる第２区画部と前記従動回転体とに各別に設けられた第２係合片及び第２係合溝と、前記仕切り部の一つと接当して前記相対回転を制限するように、前記第１区画部と前記第２区画部とは異なる区画部に設けられた、最進角ストッパー及び最遅角ストッパーのうちの少なくとも一つと、を備えた弁開閉時期制御装置に関する。

上記弁開閉時期制御装置は、内燃機関の動弁装置において吸気弁又は排気弁の開閉時期を制御するために装備される。
上記弁開閉時期制御装置は、例えばカム軸に作用するカム変動トルクに起因する従動回転体の駆動回転体に対するばたつき（振動）を抑制するために、互いに係脱して駆動回転体と従動回転体との相対回転を規制できるように、区画部と従動回転体とに各別に設けられた第１，第２係合片及び第１，第２係合溝とを備えている。
しかしながら、第１係合片又は第１係合片が係合する第１係合溝の一つと、第２係合片又は第２係合片が係合する第２係合溝の一つとを、共通の一つの区画部に設けてあると、第１，第２係合片との二つの係合片を介して一つの区画部に係合反力が衝撃的に繰り返し作用し、例えば区画部に設けてある係合溝の周辺が早期に変形し易い。
また、駆動回転体と従動回転体との相対回転範囲を制限するために、仕切り部と接当する最進角ストッパー及び最遅角ストッパーを区画部に設けてある。
このため、区画部が、最進角ストッパー又は最遅角ストッパーを介して、仕切り部によって繰り返し打撃され、最進角ストッパーと最遅角ストッパーとを前述の共通の一つの区画部に設けてあると、その区画部が一層早期に変形し易い。
区画部が変形すると、駆動回転体と従動回転体との円滑な相対回転が阻害されるおそれがある。
このために、上記弁開閉時期制御装置は、複数の区画部のうちの第１区画部と従動回転体とに各別に設けられた第１係合片及び第１係合溝と、第１区画部とは異なる第２区画部と従動回転体とに各別に設けられた第２係合片及び第２係合溝と、仕切り部の一つと接当して相対回転を制限するように、第１区画部と第２区画部とは異なる区画部に設けられた、最進角ストッパー及び最遅角ストッパーのうちの少なくとも一つと、を備えている。
従来の上記弁開閉時期制御装置では、駆動回転体とカバー部材の夫々とを連結する連結部材を、第１区画部及び第２区画部の夫々において、係合片に対して回転周方向の一方側に位置させて挿通して、駆動回転体とカバー部材の夫々とを互いに共締め状態で連結してある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１３７１４号公報

このため、第１区画部及び第２区画部において、連結部材によるカバー部材の夫々との圧接力が、係合片を挟んで、連結部材が挿通されている一方の側において強くなり、他方の側において弱くなる。
したがって、第１区画部及び第２区画部のうちの、係合片を挟んで前記他方の側が前記一方の側に比べて回転軸芯の方向に変形し易くなる。
その結果、係合片を介して区画部に衝撃的に繰り返し作用する反力に起因して、第１区画部及び第２区画部のカバー部材の夫々との接合箇所が緩み易くなる。
第１区画部及び第２区画部のカバー部材の夫々との接合箇所に緩みが生じると、流体圧室に供給されている流体の漏出が生じ易くなり、駆動回転体と従動回転体との相対回転位相を精度良く変更できないおそれがある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、区画部の変形を防止しながら、駆動回転体と従動回転体との相対回転位相を精度良く変更することができる弁開閉時期制御装置を提供することを目的とする。

本発明による弁開閉時期制御装置の第１特徴構成は、内燃機関のクランク軸に対して同期回転し、且つ、回転軸芯方向の少なくとも一端にカバー部材を有する駆動回転体と、前記内燃機関のカム軸と同期回転し、且つ、前記駆動回転体の内周側で当該駆動回転体と同軸芯状に相対回転可能な従動回転体と、前記駆動回転体の内周側に前記従動回転体に向けて延設され、前記駆動回転体と前記従動回転体との間を周方向で複数の流体圧室に区画する複数の区画部と、前記従動回転体の外周側に前記駆動回転体に向けて突設され、前記流体圧室の夫々を進角室と遅角室とに仕切る複数の仕切り部と、前記駆動回転体と前記従動回転体との相対回転の位相を変更制御する位相制御機構と、互いに係脱して前記相対回転を規制するように、前記複数の区画部のうちの第１区画部と前記従動回転体とに各別に設けられた第１係合片及び第１係合溝と、前記第１区画部とは異なる第２区画部と前記従動回転体とに各別に設けられた第２係合片及び第２係合溝と、前記仕切り部の一つと接当して前記相対回転を制限するように、前記第１区画部と前記第２区画部とは異なる区画部に設けられた、最進角ストッパー及び最遅角ストッパーのうちの少なくとも一つと、前記駆動回転体及び前記カバー部材の夫々を連結するように、前記第１区画部における前記第１係合片を周方向に挟む両側位置と、前記第２区画部における前記第２係合片を周方向に挟む両側位置とに挿通してある連結部材と、を備えた点にある。

本構成の弁開閉時期制御装置は、駆動回転体及びカバー部材の夫々を連結するように、第１区画部における第１係合片を周方向に挟む両側位置と、第２区画部における第２係合片を周方向に挟む両側位置とに挿通してある連結部材を備えている。
このため、第１区画部及び第２区画部の連結部材によるカバー部材の夫々に対する圧接力を、係合片を挟む両側に分散作用させて、第１区画部及び第２区画部のカバー部材の夫々との接合箇所における緩みを防止することができる。
したがって、本構成の弁開閉時期制御装置であれば、区画部の変形を防止しながら、流体圧室に供給されている流体の漏出を防止して、駆動回転体と従動回転体との相対回転位相を精度良く変更することができる。

本発明の第２特徴構成は、前記最遅角ストッパーは、前記複数の区画部のうちの第３区画部に設けてあり、前記最進角ストッパーは、前記複数の区画部のうちの前記第３区画部とは異なる第４区画部に設けてあり、前記第１区画部と前記第２区画部との間の一方の位置に前記第３区画部を配置し、他方の位置に前記第４区画部を配置してある点にある。

第１区画部と第２区画部は、係合片を挟む両側位置の夫々に連結部材を挿通してあるので、最遅角ストッパーを設けてある第３区画部や最進角ストッパーを設けてある第４区画部に比べて大型化して、それらの重量が重くなる。
本構成であれば、第１〜第４区画部を、それらの重量が駆動回転体の周方向にバランス良く分散されるように配置して、駆動回転体の回転に伴うふらつきを防止することができる。
したがって、従来、重量のアンバランス調節用に付与していた駄肉を低減して、駆動回転体の軽量化を図ることができる。
また、係合片による係合反力や仕切り部による打撃力も駆動回転体に対して周方向でバランス良く作用するように第１〜第４区画部を配置して、駆動回転体の変形を防止することができる。

弁開閉時期制御装置の縦断面図である。図１のII−II線矢視の断面図である。駆動回転体（外部ロータ）を示す斜視図である。第２実施形態における図１のII−II線矢視に相当する断面図である。第２実施形態における駆動回転体（外部ロータ）を示す斜視図である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１〜図３は、自動車用エンジン（内燃機関の一例）Ｅに装備される本発明による弁開閉時期制御装置を示す。

弁開閉時期制御装置は、エンジンＥのクランク軸Ｅ１に対して同期回転し、且つ、回転軸芯Ｘの方向の両端夫々にカバー部材１を有する筒状の駆動回転体としての鋼製外部ロータ２と、エンジンＥのカム軸３と同期回転し、且つ、外部ロータ２の内周側で当該外部ロータ２と同軸芯状に相対回転可能な従動回転体としてのアルミ合金製内部ロータ４とを備えている。

外部ロータ２は、内部ロータ４に対して所定の相対回転位相の範囲内で相対回転可能に外装され、外部ロータ２の両端に、カバー部材１としてのフロントプレート１ａとリアプレート１ｂとを固定してある。
リアプレート１ｂの外周にはタイミングスプロケット５を一体に設けてある。
タイミングスプロケット５とクランク軸Ｅ１に取り付けられたギアとに亘って、タイミングベルト等の動力伝達部材Ｅ２を巻き掛けてある。

クランク軸Ｅ１が回転駆動されると、動力伝達部材Ｅ２を介してタイミングスプロケット５に回転動力が伝達され、タイミングスプロケット５と一体の外部ロータ２が図２においてＳで示す方向に駆動回転される。
外部ロータ２が駆動回転されると、内部ロータ４もＳで示す方向に回転してカム軸３が回転し、カム軸３に設けてあるカムがエンジンの吸気弁又は排気弁を押し下げて開弁させる。

外部ロータ２の内周側と内部ロータ４の外周側との間は、回転周方向で複数（本実施形態では四つ）の流体圧室６に区画してある。
各流体圧室６は、外部ロータ２の内周側に内部ロータ４に向けて突出するように延設された複数の区画部７を、内部ロータ４の外周面に対して回転周方向に摺動自在に嵌合して形成してある。

複数の区画部７は、回転周方向に沿う幅が広い二つの同一形状の第１区画部７ａ及び第２区画部７ｂと、回転周方向に沿う幅が狭い二つの同一形状の第３区画部７ｃ及び第４区画部７ｄとからなる。
第１，第２区画部７ａ，７ｂ及び第３，第４区画部７ｃ，７ｄの夫々は、回転軸芯Ｘに対して点対称に配置してある。
また、第１，第２区画部７ａ，７ｂ及び第３，第４区画部７ｃ，７ｄは、第１，第２区画部７ａ，７ｂの回転周方向における中心位置どうしを結ぶ直線Ｙに対して左右対称に配置してある。

第１区画部７ａと第２区画部７ｂとの間の一方の位置に第３区画部７ｃを配置し、他方の位置に第４区画部７ｄを配置してある。
第３区画部７ｃと第４区画部７ｄは、回転軸芯Ｘを通り、かつ、直線Ｙに直交する方向で互いに対称に配置してある。

外部ロータ２とフロントプレート１ａとリアプレート１ｂは、フロントプレート１ａと外部ロータ２の各区画部７とに亘って挿通した連結部材としての複数（本実施形態では六本）の頭付きボルト８をリアプレート１ｂに形成した雌ネジ孔８ａにねじ込んで、共締め状態で一体に連結してある。

各流体圧室６は、内部ロータ４の外周側に外部ロータ２に向けて突設した複数（本実施形態では四つ）の仕切り部としての複数のベーン（仕切り部材）９の夫々を、その突出方向端面が外部ロータ２の内周面に対して回転周方向に摺動自在に接触するように流体圧室６の内側に入り込ませて、進角室６ａと遅角室６ｂとに仕切ってある。
進角室６ａは内部ロータ４に形成された進角通路１０に連通し、遅角室６ｂは内部ロータ４に形成された遅角通路１１に連通している。

進角通路１０を通して進角室６ａに作動油を供給することにより進角室６ａの容積が増大すると、内部ロータ４が外部ロータ２に対して図２にＳ１で示す進角方向に相対変位して、外部ロータ２に対する内部ロータ４の相対回転位相が進角側に変位する。
また、遅角通路１１を通して遅角室６ｂに作動油を供給することにより遅角室６ｂの容積が増大すると、内部ロータ４が外部ロータ２に対して図２にＳ２で示す遅角方向に相対変位して、外部ロータ２に対する内部ロータ４の相対回転位相が遅角側に変位する。

外部ロータ２と内部ロータ４との間には、外部ロータ２と内部ロータ４との相対回転位相を進角側に付勢する捩りコイルバネ１２を設けてある。
捩りコイルバネ１２は、内部ロータ４を外部ロータ２に対して進角方向Ｓ１に付勢する。これによって、カム軸３と一体回転する内部ロータ４の相対位相が、カム軸３がバルブスプリングから受ける抵抗のために、外部ロータ２の回転に対し遅れがちになることを防止する。

弁開閉時期制御装置は、外部ロータ２と内部ロータ４との相対回転位相を変更制御する位相制御機構１３と、外部ロータ２と内部ロータ４どうしの相対回転を規制可能な第１規制機構１４及び第２規制機構１５を備えている。

位相制御機構１３は、遅角通路１１に連通する遅角油路１６及び進角通路１０に連通する進角油路１７に対する作動油の供給／排出動作を制御するための流体制御弁１８と油圧ポンプ２１とを有する油圧回路１９と、流体制御弁１８の動作を制御するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）２０とを有している。

油圧回路１９は、ＥＣＵ２０からの制御指令に基づく流体制御弁１８の流路切替動作で、進角通路１０及び遅角通路１１を介して進角室６ａ及び遅角室６ｂの一方若しくは両方に対する作動油としてのエンジンオイルの供給／排出動作を実行することにより、ベーン９の流体圧室６内での回転周方向での位置を変更して、外部ロータ２に対する内部ロータ４の相対回転位相を最進角位相（進角室６ａの容積が最大となる時の相対回転位相）と最遅角位相（遅角室６ｂの容積が最大となる時の相対回転位相）との間で変更調整する。

第１規制機構１４及び第２規制機構１５の夫々は、内部ロータ４に形成された係合溝２２ａ，２２ｂと、係合溝２２ａ，２２ｂに係合している係合姿勢と係合溝２２ａ，２２ｂから離脱している係合解除姿勢とに亘って変位可能な係合片（ロック部材）２３ａ，２３ｂとを有している。

第１規制機構１４の第１係合片２３ａは、第１区画部７ａに圧縮バネ２４の付勢力で第１係合溝２２ａに入り込むように突出変位可能に支持してある。
第２規制機構１５の第２係合片２３ｂは、第２区画部７ｂに圧縮バネ２４の付勢力で第２係合溝２２ｂに入り込むように突出変位可能に支持してある。
第１係合片２３ａと第２係合片２３ｂは、第１，第２区画部７ｂの回転周方向における中心位置に、回転軸芯Ｘを挟んで互いに対向するように支持してある。

圧縮バネ２４の付勢力で第１係合溝２２ａに係合している第１係合片２３ａ及び第２係合溝２２ｂに係合している第２係合片２３ｂは、遅角通路１１に連通する解除油路２５を介して第１係合溝２２ａ及び第２係合溝２２ｂに供給される作動油の圧力で、圧縮バネ２４の付勢力に抗して外部ロータ２の側に引退して、係合解除姿勢に変位する。

第１規制機構１４は、内部ロータ４と外部ロータ２との相対回転位相を最進角と最遅角との中間に位置する中間ロック位相に拘束する中間ロック機構として機能する。
第２規制機構１５は、第１規制機構１４の第１係合片２３ａが第１係合溝２２ａに係合するように、内部ロータ４と外部ロータ２との相対回転範囲を段階的に規制する回転規制機構として機能する。
このために、内部ロータ４と外部ロータ２との相対回転範囲が段階的に狭くなるように、第２係合片２３ｂが係合する第２係合溝２２ｂを、回転周方向に沿って段階的に深くしてある。

また、ベーン９の一つとの接当により、内部ロータ４と外部ロータ２との進角側への相対回転を制限可能な最進角ストッパー２６と、他のベーン９の一つとの接当により、内部ロータ４と外部ロータ２との遅角側への相対回転を制限可能な最遅角ストッパー２７とを備えている。
最遅角ストッパー２７は第３区画部７ｃに回転周方向で第２区画部７ｂの側に向けて対向するように設けてあり、最進角ストッパー２６は第４区画部７ｄに回転周方向で第２区画部７ｂの側に向けて対向するように設けてある。

第１区画部７ａ及び第２区画部７ｂの夫々に挿通して、外部ロータ２とフロントプレート１ａとリアプレート１ｂとを連結する頭付きボルト８は、第１区画部７ａにおける第１係合片２３ａを回転周方向に挟む両側位置と、第２区画部７ｂにおける第２係合片２３ｂを回転周方向に挟む両側位置との夫々に挿通してある。

〔第２実施形態〕
図４，図５は、本発明の別実施形態を示す。
本実施形態では、外部ロータ２の内周側に三つの区画部７を突設して、外部ロータ２と内部ロータ４との間を、回転周方向で三つの流体圧室６に区画してある。
そして、内部ロータ４の外周側に三つのベーン９を突設して、各流体圧室６を進角室６ａと遅角室６ｂとに仕切ってある。

三つの区画部７は、回転周方向に沿う幅が広い二つの同一形状の第１区画部７ａ及び第２区画部７ｂと、回転周方向に沿う幅が狭い一つの第３区画部７ｃとからなる。
第１実施形態と同様に、第１規制機構１４の第１係合片２３ａは第１区画部７ａに支持してあり、第２規制機構１５の第２係合片２３ｂは第２区画部７ｂに支持してある。

最遅角ストッパー２７と最進角ストッパー２６は第３区画部７ｃに設けてある。
最遅角ストッパー２７は、回転周方向で第２区画部７ｂの側に向けて対向するように形成してあり、最進角ストッパー２６は、回転周方向で第１区画部７ａの側に向けて対向するように形成してある。
その他の構成は第１実施形態と同様である。

〔その他の実施形態〕
１．本発明による弁開閉時期制御装置は、第１係合溝２２ａを第１区画部７ａに設けると共に、第１係合片２３ａを第１係合溝２２ａに入り込むように従動回転体４に突出変位可能に設けてあってもよい。
この場合、第１区画部７ａに挿通して駆動回転体２及びカバー部材１の夫々を連結する連結部材８は、第１係合溝２２ａに入り込んだ第１係合片２３ａを周方向に挟む両側位置に挿通されている。
２．本発明による弁開閉時期制御装置は、第２係合溝２２ｂを第２区画部７ｂに設けると共に、第２係合片２３ｂを第２係合溝２２ｂに入り込むように従動回転体４に突出変位可能に設けてあってもよい。
この場合、第２区画部７ｂに挿通して駆動回転体２及びカバー部材１の夫々を連結する連結部材８は、第２係合溝２２ｂに入り込んだ第２係合片２３ｂを周方向に挟む両側位置に挿通されている。
３．本発明による弁開閉時期制御装置は、第１〜第４区画部７ａ〜７ｄが回転周方向で互いに隣り合う間の箇所に別の区画部を設けてあってもよい。
４．本発明による弁開閉時期制御装置は、第１区画部７ａにおける第１係合片２３ａを周方向に挟む両側位置のうちの一方の位置又は両方の位置に複数の連結部材８を挿通してあってもよい。
５．本発明による弁開閉時期制御装置は、第２区画部７ｂにおける第２係合片２３ｂを周方向に挟む両側位置のうちの一方の位置又は両方の位置に複数の連結部材８を挿通してあってもよい。

本発明による弁開閉時期制御装置は、自動車その他の各種内燃機関の弁開閉時期制御装置に利用可能である。

１カバー部材
２駆動回転体
３カム軸
４従動回転体
６流体圧室
６ａ進角室
６ｂ遅角室
７区画部
７ａ第１区画部
７ｂ第２区画部
７ｃ第３区画部
７ｄ第４区画部
８連結部材
９仕切り部
１３位相制御機構
２２ａ第１係合溝
２２ｂ第２係合溝
２３ａ第１係合片
２３ｂ第２係合片
２６最進角ストッパー
２７最遅角ストッパー
Ｅ内燃機関
Ｅ１クランク軸
Ｘ回転軸芯

Claims

内燃機関のクランク軸に対して同期回転し、且つ、回転軸芯方向の少なくとも一端にカバー部材を有する駆動回転体と、
前記内燃機関のカム軸と同期回転し、且つ、前記駆動回転体の内周側で当該駆動回転体と同軸芯状に相対回転可能な従動回転体と、
前記駆動回転体の内周側に前記従動回転体に向けて延設され、前記駆動回転体と前記従動回転体との間を周方向で複数の流体圧室に区画する複数の区画部と、
前記従動回転体の外周側に前記駆動回転体に向けて突設され、前記流体圧室の夫々を進角室と遅角室とに仕切る複数の仕切り部と、
前記駆動回転体と前記従動回転体との相対回転の位相を変更制御する位相制御機構と、
互いに係脱して前記相対回転を規制するように、
前記複数の区画部のうちの第１区画部と前記従動回転体とに各別に設けられた第１係合片及び第１係合溝と、
前記第１区画部とは異なる第２区画部と前記従動回転体とに各別に設けられた第２係合片及び第２係合溝と、
前記仕切り部の一つと接当して前記相対回転を制限するように、前記第１区画部と前記第２区画部とは異なる区画部に設けられた、最進角ストッパー及び最遅角ストッパーのうちの少なくとも一つと、
前記駆動回転体及び前記カバー部材の夫々を連結するように、前記第１区画部における前記第１係合片を周方向に挟む両側位置と、前記第２区画部における前記第２係合片を周方向に挟む両側位置とに挿通してある連結部材と、
を備えた弁開閉時期制御装置。
前記最遅角ストッパーは、前記複数の区画部のうちの第３区画部に設けてあり、
前記最進角ストッパーは、前記複数の区画部のうちの前記第３区画部とは異なる第４区画部に設けてあり、
前記第１区画部と前記第２区画部との間の一方の位置に前記第３区画部を配置し、他方の位置に前記第４区画部を配置してある請求項１記載の弁開閉時期制御装置。