JP2014040778A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 バルブタイミング調整装置は、ベーンロータ30がカムシャフト14に圧入固定される。そのカムシャフト14の軸方向に延びる収容穴100に収容される油圧制御弁40は、小径部43、及びその小径部43よりも外径が大きく形成された大径部44を有する。小径部43は、ベーンロータ30の径内方向に位置する収容穴100の内壁に当接する。大径部44は、ベーンロータ30の径内方向を除く位置で収容穴100の内壁に当接する。これにより、油圧制御弁40の小径部43に設けられたポート103、104から進角油路70または遅角油路74に供給される油圧が、ベーンロータ30の圧入箇所を除く位置の収容穴100の内壁と大径部44の外壁との隙間から漏れることが抑制される。
【選択図】図4
Description
特許文献1に記載のバルブタイミング調整装置は、カムシャフトの軸方向に延びる収容穴に油圧制御弁が設けられる。油圧制御弁は、車両等に設けられた油圧ポンプから供給されるオイルを、カムシャフトの径方向に通じる孔からバルブタイミング調整装置のハウジング内に設けられた進角室または遅角室に供給する。これにより、特許文献1では、油圧制御弁と進角室とを連通する油路、及び油圧制御弁と遅角室とを連通する油路が短くなるので、油路を流れるオイルの圧力損失が低減される。
(1)縮小した収容穴の内壁と油圧制御弁の外壁とが強固に嵌合すると、収容穴から油圧制御弁を取り外すことが困難になり、油圧制御弁を点検または交換することが困難になる。
(2)カムシャフトの収容穴の内径が小さくなると共に、油圧制御弁を構成するスリーブが変形すると、スリーブの内側を摺動するスプールの動きが悪くなる。
(3)縮小した収容穴の内径に対応して油圧制御弁の外径を設定すると、ベーンロータの圧入箇所を除く位置の収容穴の内壁と油圧制御弁の外壁との間に隙間が生じる。そのため、油圧制御弁から進角室または遅角室に供給される油圧が、その隙間から漏れるおそれがある。そうすると、油圧ポンプから油圧制御弁に供給される油圧よりも、進角室または遅角室に供給される油圧が小さくなり、バルブタイミング調整装置がクランクシャフトとカムシャフトとの回転位相を切り換える動作が遅くなることが懸念される。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、油圧漏れを抑制することの可能な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。
これにより、油圧制御弁の小径部に設けられたポートから進角室または遅角室に供給される油圧が、ベーンロータの圧入箇所を除く位置の収容穴の内壁と油圧制御弁の大径部の外壁との隙間から漏れることが抑制される。そのため、油圧ポンプから油圧制御弁に供給される油圧と、油圧制御弁から進角室または遅角室に供給される油圧とが略同一となる。したがって、バルブタイミング調整装置は、駆動軸と従動軸との回転位相の切り換え動作の応答性を高めることができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を図1〜図5に示す。本実施形態のバルブタイミング調整装置1は、図3に示すエンジン10の駆動力伝達系統に用いられる。この駆動力伝達系統では、エンジン10の駆動軸としてのクランクシャフト11に固定されるギヤ12と、従動軸としての2本のカムシャフト13,14に固定されるギヤ15,16とにチェーン17が巻き掛けられ、クランクシャフト11からカムシャフト13,14にトルクが伝達される。一方のカムシャフト13は排気弁18を駆動し、他方のカムシャフト14は吸気弁19を駆動する。本実施形態のバルブタイミング調整装置1は、ギヤ15をチェーン17に、ベーンロータをカムシャフト14に接続し、クランクシャフト11とカムシャフト14とを所定の位相差をおいて回転させることで、吸気弁19の開閉タイミングを調整する。
なお、バルブタイミング調整装置1は、図3において時計回りに回転する。
フロントプレート21は、円盤状に形成され、軸方向にカムシャフト14を通す前孔29を有する。
リアプレート22は、円盤状に形成され、フロントプレート21に向き合うように設けられる。リアプレート22は、軸方向にベーンロータ30のリアブッシング38を通す後孔28を有する。
筒部23の外周のギヤ15にチェーン17が巻き掛けられ、ハウジング20はクランクシャフト11と共に回転する。
ロータ31の径外方向の外壁は、ハウジング20のシュー24〜27の径内方向の内壁と液密に摺動する。ロータ31は、中央の軸方向にカムシャフト14に圧入される圧入孔36を有する。ベーンロータ30の圧入孔36をカムシャフト14に圧入すると、圧入孔36の内壁とカムシャフト14の外壁とは、液密かつ相対回転不能に固定される。
リアブッシング38は、ロータ31からリアプレート22の後孔28を通り、ハウジング20の外側に筒状に延びている。リアブッシング38とカムシャフト14との間には、隙間が設けられる。リアブッシング38は、リアプレート22の後孔28に対し相対回転可能である。
ベーン32〜35の径外方向の外壁には、シール部材39が設けられる。シール部材39は、進角室60〜63と遅角室64〜67との間の作動油の流れを規制する。ベーンロータ30は、進角室60〜63および遅角室64〜67の油圧に応じてハウジング20に対し相対回転可能である
なお、図2に示す進角、遅角を表す矢印は、ハウジング20に対するベーンロータ30の進角方向、遅角方向を表している。
ストッパピストン80の周囲には、第1圧力室84および第2圧力室85が設けられている。第1圧力室84および第2圧力室85のいずれか一方は遅角室64〜67に連通し、他方は進角室60〜63に連通している。
第1圧力室84の油圧がストッパピストン80に作用する力と、第2圧力室85の油圧がストッパピストン80に作用する力との和が、スプリング83の付勢力よりも大きくなると、ストッパピストン80はリング82から抜け出す。
図4及び図5に示すように、スリーブ41は、筒状に形成され、収容穴100の内壁にねじ42等によって固定される。スリーブ41は、小径部43、大径部44およびフランジ45を有する。
図4では、大径部44が設けられる範囲をAで示し、小径部43が設けられる範囲をBで示している。小径部43は大径部44よりも外径が小さい。小径部43と大径部44とは、例えば切削加工などで一体に形成される。大径部44の外径と小径部43の外径との差は、カムシャフト14にベーンロータ30を圧入固定した際の収容穴100の内径の縮小量に対応している。そのため、小径部43は、ベーンロータ30の径内方向に位置する収容穴100の内壁に液密に当接する。また、大径部44は、ベーンロータ30の径内方向を除く位置で、収容穴100の内壁に液密に当接する。
なお、図4及び図5では、カムシャフト14にベーンロータ30を圧入固定した状態を模式的に示している。カムシャフト14にベーンロータ30を圧入固定すると、ベーンロータ30の径内方向に位置する収容穴100の内径は、D1からD2に縮小する。そのため、スリーブ41の大径部44の外径は収容穴100の内径D1に対応し、小径部43は収容穴100の内径D2に対応している。
第1ポート401および第2ポート402は大径部44に設けられ、第3ポート403および第5ポート405は大径部44に設けられる。第5ポート405は、フランジ45と反対側の軸方向の端部に設けられる。
第1ポート401は、カムシャフト14に設けられた孔101を通じて、カムシャフト14を回転可能に支持する支持部材90(図1参照)に設けられた油圧供給油路91に連通している。油圧供給油路91には、図示しない車両のオイルパンからオイルポンプによって汲み上げられたオイルが供給される。
第2ポート402は、カムシャフト14に設けられた孔102を通じて、フロントプレート21の前孔29に大気開放されている。第2ポート402から大気に排出されたオイルは、オイルパンに戻される。
第3ポート403は、カムシャフト14に設けられた孔103を通じて、ベーンロータ30の遅角油路74〜77に連通している。
小径部43に設けられた第4ポート404は、カムシャフト14に設けられた孔104を通じて、ベーンロータ30の進角油路70〜73に連通している。
第5ポート405は、カムシャフト14の収容穴100からカムシャフト14に設けられた孔105を通じて、リアブッシング38とカムシャフト14の隙間から大気開放されている。
また、スプール50は、導入孔53、連通溝54および導出孔55を有する。導入孔53は、第1ポート401に連通する。連通溝54は、第2ポート402と第3ポート403とを連通または遮断可能である。導出孔55は、第3ポート403または第4ポート404に連通可能である。
スリーブ41のストッパリング56と反対側に設けられたスプリング57は、一端がスプール50に係止され、他端がスリーブ41のストッパリング56と反対側の内壁に係止され、スプール50をストッパリング側へ付勢している。
弁ボディ58は、スプール50の内側に固定されている。弁ボディ58は、ストッパリング56と反対側にテーパ状の弁座581を有する。この弁座581に椀形の逆止弁59が着座または離座可能である。逆止弁59は、スプール50の内側に軸方向に往復移動可能に設けられている。逆止弁59は、導入孔53から導出孔55へのオイルの流れを許容し、導出孔55から導入孔53へのオイルの流れを規制する。
<エンジン始動時>
図1及び図2に示すように、エンジン10が停止しているとき、ストッパピストン80がリング82の内側に入り込み、クランクシャフト11に対してカムシャフト14は最遅角位置に位相保持されている。エンジン10の始動直後は、遅角室64〜67、進角室60〜63、第1圧力室84および第2圧力室85に作動油が十分に供給されず、ストッパピストン80はリング82の内側に入り込んだ状態を維持する。そのため、作動油が各油圧室に供給されるまでの間、カムシャフト14が受けるトルク変動によるハウジング20とベーンロータ30との打音の発生が防がれる。
エンジン10の始動後、油圧ポンプから各油圧室に作動油が十分に供給されると、第1圧力室84および第2圧力室85の油圧によりストッパピストン80がスプリング83の付勢力に抗してリング82から抜け出し、ハウジング20に対しベーンロータ30は相対回転可能となる。
図5に示すように、バルブタイミング調整装置1が進角作動するとき、ECUの指令によりアクチュエータ93は、ロッド94により油圧制御弁40のスプール50をスプリング側へ押し込む。これにより、油圧供給油路91から第1ポート401および導入孔53を通り、スプール50の内側に流入したオイルは、導出孔55から第4ポート404を通り進角油路70〜73に流れ、進角室60〜63に供給される。一方、遅角室64〜67のオイルは、遅角油路74〜77から第3ポート403、連通溝54および第2ポート402を通り、フロントプレート21の前孔29から排出される。これにより、進角室60〜63の油圧がベーン32〜35に作用し、ベーンロータ30は、ハウジング20に対し進角方向に回転する。
また、カムシャフト14は、吸気弁19を開弁するとき吸気弁19に設けられたスプリング191(図3参照)から逆回転方向のトルクを受け、吸気弁19を閉弁するときそのスプリング191から回転方向のトルクを受ける。カムシャフト14が受けるそのトルク変動によって、第1ポート401へ供給される油圧P1よりも進角室60〜63の油圧が大きくなることがある。その場合、逆止弁59が弁ボディ58の弁座581に着座し、進角室60〜63から油圧供給油路91へオイルが逆流することが防がれる。
図4に示すように、バルブタイミング調整装置1が遅角作動するとき、ECUの指令によりアクチュエータ93は、ロッド94が油圧制御弁40のスプール50をスプリング側へ押し込む力を解除する。これにより、油圧供給油路91から第1ポート401および導入孔53を通り、スプール50の内側に流入したオイルは、導出孔55から第3ポート403を通り遅角油路74〜77に流れ、遅角室64〜67に供給される。一方、進角室60〜63のオイルは、進角油路70〜73から第4ポート404、第5ポート405、およびカムシャフト14の孔105を通り、リアブッシング38とカムシャフト14の隙間から排出される。これにより、遅角室64〜67の油圧がベーン32〜35に作用し、ベーンロータ30は、ハウジング20に対し遅角方向に回転する。
また、カムシャフト14が受けるトルク変動により遅角室64〜67の油圧が第1ポート401へ供給される油圧P1よりも大きくなる場合、逆止弁59が弁ボディ58の弁座581に着座し、遅角室64〜67からオイルが逆流することが防がれる。
さらに、カムシャフト14が受けるトルク変動により遅角室64〜67の油圧は、大気圧よりも小さくなることがある。その場合でも、スリーブ41の大径部44が収容穴100の内壁に液密に当接しているので、大気開放されたフロントプレート21の前孔29から第2ポート402および第3ポート403を通じて遅角油路74〜77に空気が導入されることが防がれる。
ベーンロータ30が目標位相に到達すると、油圧制御弁40は、遅角室64〜67および進角室60〜63の油圧がオイルパンへ排出されることを規制する。このとき、油圧制御弁40から遅角油路74〜77および進角油路70〜73を通じ、僅かではあるが遅角室64〜67および進角室60〜63へ油圧が供給されている。これにより、ベーンロータ30は目標位相に保持される。
なお、中間保持作動時においても、スリーブ41の大径部44が収容穴100の内壁に液密に当接しているので、フロントプレート21の前孔29から第2ポート402および第3ポート403を通じて遅角油路74〜77に空気が導入されることが防がれる。
バルブタイミング調整装置1の作動中にエンジン停止が指示されると、上述した遅角作動時と同様の作動により、ハウジング20に対してベーンロータ30は遅角方向に回転し、最遅角位置で停止する。この状態で、油圧ポンプの作動が停止し、第1圧力室84および第2圧力室85の圧力が低下すると、ストッパピストン80はスプリング83の付勢力によりリング82の内側に入り込む。その状態でエンジン10は停止する。
(1)本実施形態では、油圧制御弁40の備えるスリーブ41は、小径部43と大径部44を有する。
これにより、油圧制御弁40の小径部43に設けられた第3ポート403から遅角室64〜67に供給される油圧、及び第4ポート404から進角室60〜63に供給される油圧が、ベーンロータ30の圧入箇所を除く位置の収容穴100の内壁とスリーブ41の外壁との隙間から漏れることが抑制される。そのため、油圧ポンプから油圧制御弁40に供給される油圧P1と、油圧制御弁40から進角室60〜63または遅角室64〜67に供給される油圧P2,P3とが略同一となる。したがって、バルブタイミング調整装置1は、駆動軸と従動軸との回転位相の切り換え動作の応答性を高めることができる。
また、カムシャフト14の収容穴100に油圧制御弁40のスリーブ41を挿入するとき、収容穴100の内壁とスリーブ41とが必要以上に強固に嵌合することが防がれる。そのため、油圧制御弁40を点検または交換する際、収容穴100から油圧制御弁40を容易に取り外すことができる。
さらに、カムシャフト14の収容穴100に油圧制御弁40を挿入する際のスリーブ41の変形が抑制される。そのため、スリーブ41に対するスプール50の往復移動を良好に保つことができる。
これにより、油圧制御弁40は、小径部43と大径部44が収容穴100の内壁に液密に当接する。
これにより、遅角室64〜67から排出されるオイルの圧力損失を小さくすることが可能になる。
また、カムシャフト14が受けるトルク変動によって第3ポート403の油圧が大気圧よりも小さくなる場合でも、スリーブ41の大径部44が収容穴100の内壁に液密に当接しているので、第2ポート402から第3ポート403へ空気が導入されることが防がれる。したがって、遅角室64〜67へ空気が吸い込まれることが防がれるので、バルブタイミング調整装置1は、ハウジング内でベーンロータ30がばたつき、異音が発生することを防ぐことができる。
これにより、部品点数が増加することなく、製造コストを低減することができる。
本発明の第2実施形態を図6に示す。以下、複数の実施形態において、上述した第1実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
第2実施形態では、油圧制御弁40のスリーブ41の有する大径部44と小径部43との境界が、第2ポート402と第3ポート403との略中間の位置にある。
小径部43は、ベーンロータ30の径内方向に設けられる。大径部44は、ベーンロータ30の径内方向を除く個所に設けられる。図6では、大径部44が設けられる範囲をAで示し、小径部43が設けられる範囲をBで示している。また、図6では、大径部44と小径部43との境界に設けられた段差46が示さている。
第2実施形態においても、小径部43は、ベーンロータ30の径内方向に位置する収容穴100の内壁に液密に当接する。また、大径部44は、ベーンロータ30の径内方向を除く位置で、収容穴100の内壁に液密に当接する。したがって、第2実施形態は、第1実施形態と同様の作用効果を奏する。
上述した実施形態では、吸気弁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ついて説明した。これに対し、他の実施形態では、バルブタイミング調整装置は、排気弁の開閉タイミングを調整するものであってもよい。
上述した実施形態では、油圧制御弁の第3ポートと連通する油路を遅角油路とし、第4ポートと連通する油路を進角油路とした。これに対し、他の実施形態では、油圧制御弁の第3ポートと連通する油路を進角油路とし、第4ポートと連通する油路を遅角油路としてもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記複数の実施形態を組み合わせることに加え、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
13,14・・・カムシャフト(従動軸)
20 ・・・ハウジング
30 ・・・ベーンロータ
40 ・・・油圧制御弁
43 ・・・小径部
44 ・・・大径部
100・・・収容穴
101〜105・・・孔
401〜405・・・第1ポート〜第5ポート(ポート)
Claims (5)
- エンジン(10)の駆動軸(11)と従動軸(13,14)との回転位相を変更し、前記従動軸が開閉駆動する吸気弁(19)または排気弁(18)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(1)であって、
前記従動軸に対して相対回転可能に設けられ、前記駆動軸と共に回転するハウジング(20)と、
前記ハウジングの内側で前記従動軸の径外方向の外壁に圧入固定され、前記ハウジング内に設けられた進角室(60〜63)および遅角室(64〜67)の油圧に応じてハウジングに対し相対回転可能なベーンロータ(30)と、
前記従動軸の軸方向に延びる収容穴(100)に収容され、前記ベーンロータの径内方向に位置する前記収容穴の内壁に当接する小径部(43)、及びその小径部よりも外径が大きく形成され前記ベーンロータの径内方向を除く位置で前記収容穴の内壁に当接する大径部(44)を有し、前記小径部に設けられたポート(403、404)から前記従動軸に設けられた孔(103、104)を通じて前記進角室および前記遅角室に油圧を供給および排出する油圧制御弁(40)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。 - 前記油圧制御弁の前記大径部の外径と前記小径部の外径との差は、前記ベーンロータを前記従動軸に圧入固定した際の前記収容穴の内径の縮小量に対応してい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。
- 前記油圧制御弁は、前記大径部に設けられたポート(402)が、前記従動軸に設けられた孔(102)を通じて大気開放されてい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。
- 前記油圧制御弁の前記大径部と前記小径部とは一体に形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記油圧制御弁は、前記従動軸の内壁に固定される筒状のスリーブ(41)、およびそのスリーブの内側に往復移動可能に設けられるスプール(50)を有し、前記スプールの移動により、油圧供給油路(91)と前記ポートとの連通および遮断を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
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