JP2014055586A - Valve timing control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関における吸気弁と排気弁の開閉タイミングを運転状態に応じて制御するバルブタイミング制御装置に関する。 The present invention relates to a valve timing control device that controls opening and closing timings of an intake valve and an exhaust valve in an internal combustion engine according to an operating state.
従来のバルブタイミング制御装置としては、例えば以下の特許文献1に記載されたものが知られている。
As a conventional valve timing control device, for example, one described in
すなわち、このバルブタイミング制御装置では、ハウジングとベーンロータの間にトーションスプリングを介装することで、当該トーションスプリングの付勢力をもって、バルブ開閉駆動時に発生するバルブスプリングの反力(カムシャフトの回転位相を遅らせようとする力)に対抗可能となっており、これによって、当該装置の作動性及び応答性の向上が図られている。 That is, in this valve timing control device, a torsion spring is interposed between the housing and the vane rotor, so that the reaction force of the valve spring (the rotational phase of the camshaft is generated by the biasing force of the torsion spring). This can counteract the force to be delayed), thereby improving the operability and responsiveness of the device.
しかしながら、前記トーションスプリングについては、付勢力が作用すると、軸線に対して倒れるように、周方向の一部におけるスプリングの線間が狭まると共にその径方向反対側(180度反対側)のスプリングの線間が拡がるように変形することとなる。かかる結果、前記従来のバルブタイミング装置では、前記スプリングの線間の接触により当該スプリングが摩耗してしまうといった問題を招来していた。 However, with respect to the torsion spring, when an urging force is applied, the space between the spring lines in a part of the circumferential direction is narrowed so that the torsion spring is tilted with respect to the axis, and the spring line on the opposite side in the radial direction (180 degree opposite side) It will be deformed so as to widen the gap. As a result, the conventional valve timing device has a problem that the spring is worn by contact between the spring lines.
本発明は、前記従来のバルブタイミング制御装置の実情に鑑みて案出されたものであって、トーションスプリングにおける線間接触が生じても当該接触による摩耗を抑制し得る内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを目的としている。 The present invention has been devised in view of the actual situation of the conventional valve timing control device, and is capable of suppressing wear caused by the contact even if a line-to-line contact occurs in the torsion spring. The purpose is to provide.
本願請求項1に記載の発明は、とりわけ、一端がベーンロータに固定されると共に他端がハウジングに固定され、ハウジングに対してベーンロータを相対回転させる方向へ付勢力を作用させる捩りコイルスプリングであって、該付勢力が作用している状態では少なくとも周方向の一部の線間が接触するトーションスプリングと、ベーンロータのロック機構に係る付勢部材が配置される背圧室とハウジング外部とを連通する通路であって、トーションスプリングに向かって開口形成された背圧逃がし通路と、を備え、該背圧逃がし通路が、ベーンロータがハウジングに対して最大角度相対回転する際にトーションスプリングの線間が接触する部位を横切る位置に設けられていることを特徴としている。
The invention described in
本願請求項2に記載の発明は、とりわけ、一端が従動回転体に固定されると共に他端が駆動回転体に固定され、駆動回転体に対して従動回転体を相対回転させる方向へ付勢力を作用させる捩りコイルスプリングであって、該付勢力が作用している状態では周方向の一部の線間が接触するトーションスプリングと、該トーションスプリングの外周側に設けられたスプリングガイドと、ベーンロータのロック機構に係る付勢部材が配置される背圧室とスプリングガイドの内周部とを連通する背圧逃がし通路と、を備え、該背圧逃がし通路が、従動回転体が駆動回転体に対して最大角度相対回転する際にスプリングガイドの内周面に対しトーションスプリングの外周部が最も強く接触する部位を横切る位置に設けられていることを特徴としている。
In the invention according to
本願請求項3に記載の発明は、とりわけ、一端がベーンロータに固定されると共に他端がハウジングに固定され、ハウジングに対してベーンロータを相対回転させる方向へ付勢力を作用させる捩りコイルスプリングであって、該付勢力が作用している状態では少なくとも周方向の一部の線間が接触するトーションスプリングと、ベーンロータのロック機構に係る付勢部材が配置される背圧室とハウジングの外部とを連通する通路であって、トーションスプリングに向かって開口形成された背圧逃がし通路と、を備え、該背圧逃がし通路が、トーションスプリングの他端が固定される位置からトーションスプリングの捩り方向と反対の方向へ90度回転した位置を横切る位置に設けられていることを特徴としている。 The invention described in claim 3 is a torsion coil spring, in which one end is fixed to the vane rotor and the other end is fixed to the housing, and a biasing force is applied to the housing in the direction of relative rotation of the vane rotor. In a state where the urging force is applied, at least a part of the circumferential line is in contact with the torsion spring, the back pressure chamber in which the urging member related to the lock mechanism of the vane rotor is disposed, and the outside of the housing communicate with each other. A back pressure relief passage that is open toward the torsion spring, and the back pressure relief passage is opposite to the torsion direction of the torsion spring from a position where the other end of the torsion spring is fixed. It is characterized by being provided at a position crossing a position rotated 90 degrees in the direction.
本願請求項1〜3に記載の発明によれば、背圧逃がし通路から導かれる潤滑油により、トーションスプリングにおける線間接触についての潤滑を図ることができ、かかる線間接触によるトーションスプリングの摩耗の抑制に供される。 According to the first to third aspects of the present invention, the lubricating oil guided from the back pressure relief passage allows lubrication of the line-to-line contact in the torsion spring, and the torsion spring wears due to the line-to-line contact. Served for suppression.
以下に、本願発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a valve timing control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
すなわち、このバルブタイミング制御装置は、図3に示すように、クランクシャフトの回転力をもって回転駆動されるスプロケット1と、該スプロケット1に対し相対回転可能に設けられるカムシャフト2と、の間に介装され、所定の油圧給排手段4を通じて作動制御されることで、当該両者1,2の相対回転位相を変換するものである。
That is, as shown in FIG. 3, this valve timing control device is interposed between a
具体的には、図3〜図5に示すように、前記カムシャフト2の一端部に一体回転可能に固定される筒状のロータ本体15の外周部に複数(本実施形態では4つ)のベーン11〜14を突設してなるベーンロータ10と、前記スプロケット1と一体的に設けられ、かつ、前記ベーンロータ10を収容するかたちで当該ベーンロータ10の外周側に相対回転可能に配置されて、その内周側に前記各ベーン11〜14に対応する複数(本実施形態では4つ)のシュー21〜24を突設してなるほぼ筒状の駆動回転体であるハウジング20と、から構成され、前記各ベーン11〜14と前記各シュー21〜24との間に隔成される一対の油圧室である遅角室Reと進角室Adに前記油圧給排手段4から選択的に油圧が供給されることによって作動制御される。
Specifically, as shown in FIGS. 3 to 5, a plurality of (four in this embodiment) are provided on the outer periphery of a
そして、前記ベーンロータ10とハウジング20との間には、図1〜図3に示すように、従来と同様、一端部30aがベーンロータ10、他端部30bがハウジング20にそれぞれ固定されてベーンロータ10を進角側へと付勢するトーションスプリング30が介装されていて、当該トーションスプリング30の付勢力をもって、いずれの油圧室Ad,Reにも油圧が作用しなくなる機関停止直前において、カムシャフト2を介して伝達される遅角方向の回転力に相当するいわゆる交番トルクに抗してベーンロータ10を進角側へ付勢する構成となっている。なお、本実施形態では、前記トーションスプリング30として、図7(b)に示すような縦断面がほぼ矩形状、具体的には径方向が長辺となる長方形状の角線を巻回してなるものを使用している。かかる仕様とすることで、トーションスプリング30の軸方向長さを縮小させることが可能となる結果、装置の軸方向寸法の小型化に供される。
As shown in FIGS. 1 to 3, between the
前記ベーンロータ10は、ロータ本体15の内端側(カムシャフト2と対向する側)に穿設される嵌合部15aを介しカムシャフト2の一端部に外嵌され、その中央部に貫通形成される挿通孔15bを通じて挿通されるカムボルト5をもってカムシャフト2に締結されることで、該カムシャフト2と一体回転可能な構成となっている。かかる構成から、カムシャフト2と同期回転するベーンロータ10が、クランクシャフトと同期回転するハウジング20に対して相対回転することで、クランクシャフトに対するカムシャフト2の回転位相が変化し、これによって、機関弁の開閉タイミングが変更されることとなる。
The
ここで、図3〜図5に示すように、前記ベーンロータ10における各ベーン11〜14の基端部と隣接する周方向位置には、それぞれカムシャフト2の内部に形成される後述の各油通路51,52と前記各進角室Adとを連通する複数(本実施形態では4つ)の連通孔16が、それぞれ径方向に沿って切欠形成されている。これにより、当該各連通孔16をもって、前記油圧給排手段4よりカムシャフト2(後述の各油通路51,52)を通じて導かれる作動油が、各進角室Adへと導入されるようになっている。
Here, as shown in FIGS. 3 to 5, oil passages described later are formed in the
また、図1〜図5に示すように、前記ロータ本体15の外端部(後述のフロントプレート26と対向する端部)には、前記挿通孔15bの外周域に、カムボルト5の着座に供する平坦状のボルト着座部17が設けられると共に、当該ボルト着座部17の外周域に、トーションスプリング30の一端部30a側の着座に供する円形溝たるばね着座部18が穿設されている。前記ボルト着座部17は、その外径がトーションスプリング30の巻回部であるばね部30cの内径と比べて若干小さい程度の、当該内径に近い寸法に設定されていて、その外周部に前記ばね部30cが嵌合するような構成となっている。この際、当該ボルト着座部17の端部外周縁には、縦断面円弧状又は円錐テーパ状をなす所定の面取り部17aが周方向に沿って連続的に設けられることによって、トーションスプリング30へのトルク作用時におけるばね部30cの軸方向移動の引っかかりを抑制することが可能となっている。
As shown in FIGS. 1 to 5, the outer end of the rotor body 15 (the end facing the
さらに、前記ボルト着座部17の端面には、前記トーションスプリング30の一端部30aの係止固定に供する第1係止部19が、当該ボルト着座部17の端面に開口するかたちで径方向に沿って切欠形成されている。この第1係止部19は、ばね着座部18と段差なく連続するかたちで当該ばね着座部18と挿通孔15bとを連通するように貫通形成され、トーションスプリング30の一端部30aがボルト着座部17の外周側から中心部側へと曲折されるかたちで係止固定されるようになっている。そして、この第1係止部19には、前記挿通孔15bを介してカムシャフト2に締結されるカムボルト5の頭部5aがその軸方向開口をほぼ閉塞するように軸方向において重合することによって、トーションスプリング30の一端部30aの当該第1係止部19からの脱落が防止されている。このように、カムボルト5の頭部5aといった既存の構成を利用することで、トーションスプリング30の一端部30aを固定するための固定部材を別途設ける必要がなく、装置の組み付け作業性の向上やコスト低減に供されることとなる。
Further, a
前記各ベーン11〜14には、それぞれの先端部に、その厚さ方向(ロータ本体15の軸線方向)に沿ってシール部材S1が配設されていて、該各シール部材S1がハウジング20内周面に摺接することで、前記各シュー21〜24間に形成される空間が、前記各対の油圧室Ad,Reに隔成されている。また、これら各ベーン11〜14のうち所定のベーン11のみが、他のベーン12〜14に比べて大きな周方向幅に設定されていて、ベーンロータ10の最大相対回転時にて隣接する各シュー21,24と当接することで、当該ベーンロータ10のそれ以上の回転が規制されるようになっている。さらに、かかる幅広のベーン11の内部には、後述する機関停止時のベーンロータ10の位相保持に供するロック機構31が収容配置されている。
Each of the
このロック機構31は、図3〜図6に示すように、前記幅広のベーン11の内部軸方向に貫通形成されたピン収容孔34内に摺動自在に収容され、後述のリヤプレート27に穿設される係合穴35と係合することでベーンロータ10とハウジング20との相対移動を規制するほぼ円筒状のロックピン32と、該ロックピン32と後述するフロントプレート26の間に介装され、前記ロックピン32を後述のリヤプレート27側へと付勢する付勢部材であるスプリング33と、から主として構成されている。
As shown in FIGS. 3 to 6, the
具体的には、前記ロックピン32が、その先端側へと向かって段差縮径状に構成されると共に、前記ピン収容孔34が、後述するリヤプレート27側へと向かって段差縮径状に構成されることにより、ロックピン32の基端側の大径部32aがピン収容孔34のフロント側の大径部34aに、ロックピン32の先端側の小径部32bがピン収容孔34のリヤ側の小径部34bに、それぞれ摺接するようになっていて、ロックピン32の大径部32aによりピン収容孔34の大径部34aに画成される背圧室36に、スプリング33が弾装されている。そして、前記係合穴35内には前記幅広のベーン11の内側面(後述のリヤプレート27との対向端面)に切欠形成される連通溝37を介して遅角室Reの油圧が導入され、当該遅角室Reの油圧に基づきロックピン32が係合穴35に出入する構成となっている。
Specifically, the
また、前記ロックピン32の両径部32a,32b間に形成される段部32cと、前記ピン収容孔34の両径部34a,34b間に形成される段部34cと、の軸方向間には環状の空間部38が形成されていて、当該空間部38は、前記幅広のベーン11を進角室Ad側へ貫通してなる貫通孔39を介して進角室Adと連通するように構成されている。すなわち、前記貫通孔39を通じて進角室Adの油圧を空間部38へと導くことにより、進角室Adの油圧が所定以上の高圧となる場合において、係合穴35に対するロックピン32の離脱(非係合)状態が維持可能となっている。
Further, a
さらに、前記幅広のベーン11の外側面(後述するフロントプレート26との対向端面)には、ピン収容孔34とばね着座部18とを連通するための連通溝40aが切欠形成されている。すなわち、この連通溝40aの開口部が後述するフロントプレート26により閉塞されることで、ロックピン32の大径部32a外周面とピン収容孔34の大径部34a内周面との間の僅かな隙間より背圧室36側へと漏出した作動油の排出等に供する背圧逃がし通路40が構成されるようになっている。そして、この背圧逃がし通路40(連通溝40a)は、ベーンロータ10がハウジング20に対して最大に(最大角度)相対回転する際にトーションスプリング30のばね部30cにおける巻線同士の接触が生ずる部位(以下、「線間接触部」と呼称する。)Tを横切るような周方向位置に設けられ(図8参照)、当該背圧逃がし通路40を通じて排出される作動油が前述した線間接触部Tへ及ぶようになっている。
Further, a
ここで、前記ばね部30cの線間接触部Tを横切る周方向位置とは、具体的には、トーションスプリング30の他端部30bの固定位置から当該トーションスプリング30の捩り方向(トーションスプリング30の付勢力が作用する方向)と反対の方向へほぼ90度回転した位置を横切る周方向位置をいう(図4及び図5参照)。これは、トーションスプリング30にはその他端部30bを軸心として倒れようとする回転力が作用し、この回転力によって前記他端部30bの固定位置からトーションスプリング30の付勢力が作用する方向と反対の方向へほぼ90度回転した位置が前記線間接触部Tとなることに基づくものである。
Here, the circumferential position across the line-to-line contact portion T of the
なお、前記背圧逃がし通路40の配置としては、ベーンロータ10がハウジング20対して最大角度相対回転する際にばね部30cに生ずる傾倒によって当該ばね部30cの外周とスプリングガイド41の内周とが最も強く接触することとなる部位を横切る周方向位置に設けることが望ましく(図8参照)、このような構成により、前記背圧逃がし通路40を介して排出される作動油をばね部30cとスプリングガイド41との接触部にも及ばせることが可能となる。
As for the arrangement of the back
前記ハウジング20は、図1〜図5に示すように、その内周側に前記複数のシュー21〜24が突設されるほぼ円筒状のハウジング本体25と、該ハウジング本体25の前後開口端を閉塞するフロントプレート26及びリヤプレート27と、から構成され、ハウジング本体25にフロントプレート26及びリヤプレート27を4つのボルト6を介して軸方向から共締めするかたちで一体的に結合されている。
As shown in FIGS. 1 to 5, the
そして、前記各シュー21〜24も、前記各ベーン11〜14と同様、図4及び図5に示すように、それぞれの先端部にその厚さ方向に沿ってシール部材S2が配設されていて、これら各シール部材S2がベーンロータ10のロータ本体15の外周面に摺接することで、当該各シュー21〜24間に、前述したような各油圧室Ad,Reが隔成されている。また、前記各シュー21〜24のうち前記幅広のベーン11に隣接する一対のシュー21,24の周方向一側部には、その基端部側に所定の肉盛り部28,28が突設されていて、ベーンロータ10の最大相対回転時において、前記幅広のベーン11との周方向間に前記各油圧室Ad,Reを確保しつつ当該幅広のベーン11と当接することにより、ベーンロータ10のそれ以上の回転を規制するようになっている。
Each of the
前記フロントプレート26は、図1〜図3に示すように、比較的薄肉な円板状を呈し、その中央部には、外側面側に突出するように構成された円筒部43が設けられていて、この円筒部43の内周孔43aを通じて、カムボルト5及びトーションスプリング30を外部から組み付けることが可能となっている(図9参照)。ここで、前記円筒部43は、特に図8に示すように、その内径がベーンロータ10のばね着座部18の外径とほぼ同一となるように設定され、当該ばね着座部18と共に一連のほぼ平滑状の周壁を形成してなるスプリングガイド41が構成されると共に、当該スプリングガイド41の内周側において、トーションスプリング30のばね部30cを収容する一連のばね収容部42が構成されるようになっている。かかる構成から、トーションスプリング30のばね部30cは、ばね収容部42内において、スプリングガイド41によって円滑に軸方向移動可能に収容され、トーションスプリング30へのトルク作用時におけるばね部30cの円滑な変形が確保されている。
The
また、前記円筒部43の突出端部43bには、図1及び図2に示すように、その周方向の一部を切り欠くことによって構成された切欠部44が設けられると共に、その一側壁44aの基端側の一部を周方向に沿って切り欠くことで、トーションスプリング30の他端部30bの係止固定に供する第2係止部45が切欠形成されている。このように、第2係止部45を円筒部43の突出端部43bに開口する溝状に構成したことによって、トーションスプリング30について図9に示すような円筒部43の内周孔43aを通じての外部からの組み付けが可能となっており、その結果、装置の組み付けに際し、トーションスプリング30の装着後に当該トーションスプリング30の付勢力に抗してハウジング20とベーンロータ10とを相対回転させながら他の部品を組み付けるといった煩雑な組み付け作業が回避され、装置の良好な生産性が確保されている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the projecting
ここで、前記切欠部44は、図2に示すように、その両側壁44a,44bがほぼ平行であって、トーションスプリング30の他端部30bが係止される第2係止部45の端壁45aを内周側に延長してなる直線L1が円筒部43の中心C近傍を通るように、当該直線L1が切欠部44の他側壁44bを内周側に延長してなる直線L2に対し円筒部43の中心Cへと近接するかたちで設けられている。具体的には、前記切欠部44は、第2係止部45の端壁45aが切欠部44の他側壁44bに対し円筒部43の中心Cを通る線L0に近づく側へオフセットされた位置においてポンチにより径方向へと打ち抜かれることによって形成されていて、他端壁44bが円筒部43の内周面に係る接線L3に対して鈍角(図2中のθ参照)となるように構成されている。
Here, as shown in FIG. 2, the
また、前記第2係止部45を設けるにあたり、切欠部44の一側壁44aの基端側部分のみを切り欠いてなる溝形状に形成して、当該切欠部44における突出端部43b先端側の周方向幅W1が当該突出端部43b基端側の周方向幅W2に対し段差状に狭くなる構成としたことによって、当該第2係止部45の軸方向外側部45bがトーションスプリング30の他端部30bの軸方向移動を規制する抜け止め部として機能するようになっていて、この抜け止め部45bによって、トーションスプリング30の脱落が規制され、該トーションスプリング30を安定して保持できるようになっている。
Further, when the
前記リヤプレート27は、図3〜図5に示すように、ほぼ円板状に形成され、かつ、前記スプロケット1をその外周部に備えるかたちで当該スプロケット1と一体に形成されたものである。そして、当該リヤプレート27の中央部には、カムシャフト2が挿通する挿通孔27aが貫通形成されると共に、その外周域には、前記各ボルト6が螺着する雌ねじ孔27bが形成されている。さらに、このリヤプレート27の内側面における前記挿通孔26aの周縁部には、それぞれカムシャフト2の内部に形成される後述の遅角側油通路51と前記各遅角室Reとを連通する複数(本実施形態では4つ)の連通溝46が、それぞれ径方向に沿って切欠形成されている。これにより、当該各連通溝46をもって、前記油圧給排手段4よりカムシャフト2(後述の各油通路51,52)を通じて導かれる作動油が、各遅角室Reへと導入されるようになっている。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
また、前記リヤプレート27の内側面には、ベーンロータ10が最進角位置にあるときにロックピン32と係合することによって当該ベーンロータ10の回転を拘束する係合穴35が穿設されている。すなわち、この係合穴35は、図6に示すように、手前側の第1の穴部35aがロックピン32の先端部外径よりも大径に、かつ、奥側の第2の穴部35bがロックピン32の先端部外径よりも小径となる段差縮径状に構成されていて、前述のようにベーンロータ10の位相が最進角状態にあるときにロックピン32が第1の穴部35aと係合することにより、前記ハウジング20に対するベーンロータ10の相対回転を拘束するようになっている。
Further, the inner surface of the
さらに、前記リヤプレート27の内側面には、図1や、図4及び図5に示すように、ハウジング本体25の外周部に切欠形成される係合溝47と係合することによって当該ハウジング本体25との位置決めに供する位置決めピン48が立設されていて、この位置決めピン48により、前記各ボルト6によるハウジング20組付後におけるロックピン32と係合穴35との良好な係合関係が確保されるようになっている。
Further, as shown in FIGS. 1, 4 and 5, the inner surface of the
前記油圧給排手段4は、図3に示すように、前記各油圧室Ad,Reに対し油圧を選択的に供給、あるいは前記各油圧室Ad,Re内の作動油を排出するもので、前記各連通溝46に接続される遅角側油通路51と、前記各連通孔16に接続される進角側油通路52と、周知の電磁弁55を介して一方側の油通路51,52に油圧を供給する油圧源たるオイルポンプ53と、前記電磁弁55を介して前記オイルポンプ53に接続されない他方側の油通路51,52に接続されるドレン通路54と、から主として構成されている。なお、前記電磁弁55は、2方向切換弁であって、図外の電子コントローラ(ECU)からの制御信号によって前記各油通路51,52とオイルポンプ53及びドレン通路54との接続を選択的に切換制御する。
As shown in FIG. 3, the hydraulic supply / discharge means 4 selectively supplies hydraulic pressure to the hydraulic chambers Ad and Re, or discharges hydraulic oil in the hydraulic chambers Ad and Re. The retard angle
以下、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の作用効果につき、図3〜図5に基づいて説明する。 Hereinafter, the effect of the valve timing control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、機関始動時には、図3及び図4に示すように、予めロックピン32の先端部が係合穴35(第1の穴部35a)へと係合することで、ベーンロータ10が機関始動に最適な所定の進角位置に保持された状態となっている。このため、イグニッションオンにより、スムーズなクランキングによる良好な機関始動が得ることができる。
First, when the engine is started, as shown in FIGS. 3 and 4, the tip of the
続いて、当該機関始動後の所定の負荷域では、前記図外の電子コントローラからの電磁弁55への通電に基づき、遅角側油通路51がオイルポンプ53に連通すると共に、進角側油通路52がドレン通路54に連通することとなる。すなわち、オイルポンプ53から吐出された作動油は遅角側油通路51を介し遅角室Reへと流入することで当該遅角室Reが高圧になる一方、進角室Ad内の作動油は進角側油通路52を通じドレン通路54を介してオイルパン56へと排出されることで当該進角室Adが低圧になる。すると、前記遅角室Reへと流入した作動油は係合穴35へと流入することによって、当該係合穴35からロックピン32が離脱することとなり、ベーンロータ10の自由な回転が確保されることとなる。その結果、前記遅角室Reへの油圧供給に基づく当該遅角室Reの容積拡大に伴い、図5に示すように、ベーンロータ10が反時計方向へと回転することによって、前記クランクシャフトに対するカムシャフト2の相対回転位相が遅角側へと変換されることとなる。
Subsequently, in a predetermined load range after the engine is started, the retard
一方、機関が別の負荷域に移行した場合には、前記図外の電子コントローラから電磁弁55への通電が遮断されて、進角側油通路52がオイルポンプ53と連通すると共に、遅角側油通路51がドレン通路54と連通することとなる。すなわち、遅角室Re内の作動油が遅角側油通路51を通じドレン通路54を介してオイルパン56へと排出されることで当該遅角室Reが低圧になる一方、オイルポンプ53から吐出された作動油は進角側油通路52を介し進角室Adへと流入することで当該進角室Adが高圧になる。すると、前記進角室Adへの油圧供給に伴い、当該進角室Ad内の油圧は貫通孔39を通じて空間部38へと供給されることとなって、当該空間部38内の油圧に基づいてロックピン32の係合穴35から離脱した状態が維持されることとなる。その結果、前記進角室Adへの油圧供給に基づく当該進角室Adの容積拡大に伴い、図4に示すように、ベーンロータ10が時計方向へと回転することによって、前記クランクシャフトに対するカムシャフト2の相対回転位相が進角側へと変換されることとなる。
On the other hand, when the engine shifts to another load region, the energization from the electronic controller (not shown) to the
また、機関停止直前になると、前記各油圧室Ad,Reへの油圧供給が停止され、カムシャフト2に作用する交番トルクによってベーンロータ10が遅角側に相対回転しようとするが、当該ベーンロータ10には前記トーションスプリング30の付勢力が作用することによって、図4に示すように、当該ベーンロータ10は前記交番トルクに抗して進角側へと相対回転する。そして、前記スプリング33の付勢力に基づきロックピン32が進出移動することにより、当該ロックピン32の先端部が係合穴35(第1の穴部35a)に係合して、ベーンロータ10が前記所定の進角位置にて保持されることとなる。
Immediately before the engine is stopped, the hydraulic pressure supply to the hydraulic chambers Ad and Re is stopped, and the
このように、前記バルブタイミング制御装置では、前記係合穴35や空間部38に油圧を作用させることでベーンロータ10の自由な回転が確保又は維持されることとなるが、このとき、当該係合穴35や空間部38へと供給された作動油は、少なからずロックピン32の外周面とピン収容孔34の内周面との間に形成される僅かな径方向隙間を通じて背圧室36へと漏出(流入)すると共に、当該背圧室36から前記背圧逃がし通路40を通じてばね収容部42へと排出されることとなる。
As described above, in the valve timing control device, free rotation of the
すると、前記背圧逃がし通路40は、前述のようにベーンロータ10の相対回動時にトーションスプリング30の線間接触部Tを横切るような周方向位置に設けられていることから、当該背圧逃がし通路40を通じて排出される作動油は前記線間接触部Tへと作用し、この作動油によって、前記線間接触部Tの巻線同士の摩擦が潤滑され、当該線間接触部Tの摩耗を抑制することができる。特に、本実施形態のようにトーションスプリング30として前記角線状のものを使用する場合には、当該スプリング30に回転方向の負荷(トルク)が作用した際に、ばね部30cの軸方向における傾倒を生じ易く、これによって前記線間接触がより発生し易くなることから、前記作動油による潤滑がより有効なものとなる。なお、径方向の辺が長辺となる縦断面ほぼ長方形状のトーションスプリング30を採用する本実施形態にあっては、前記ばね部30cの軸方向における傾倒がさらに大きくなることから、前記作動油による潤滑が一層有効なものとなる。
Then, since the back
また、前記ばね部30cに生じる傾倒によって、線間接触部Tはスプリングガイド41の内周面に対しても圧接することとなるが、背圧逃がし通路40はスプリングガイド41の内周面に開口していて、当該背圧逃がし通路40から排出される作動油は前記圧接部Pに対しても有効に作用することとなり、当該圧接状態における摩擦についても効果的な潤滑を図ることができる。
Further, due to the tilt generated in the
以上のように、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置によれば、ベーンロータ10の相対回動時に前記トルク作用に基づくばね部30cの傾倒によって前記線間接触又はスプリングガイド41に対する圧接が生ずる部位を横切る周方向位置、すなわちトーションスプリング30の他端部30bの固定位置から当該トーションスプリング30の捩り方向(トーションスプリング30の付勢力が作用する方向)と反対の方向へほぼ90度回転した位置を横切る周方向位置に背圧逃がし通路40を設けたことにより、当該背圧逃がし通路40より導かれる作動油をもって、前記線間接触部T及びスプリングガイド41との圧接部Pの潤滑を図ることができ、その結果、前記線間接触又は圧接状態での摩擦によって生ずるばね部30c(巻線)の摩耗の抑制に供される。
As described above, according to the valve timing control device for an internal combustion engine according to the present invention, the contact between the lines or the pressure contact with the
また、前記背圧逃がし通路40は、ベーンロータ10の幅広のベーン11の外側面に設けた連通溝40aによって構成することとしたことから、当該背圧逃がし通路40を孔によって構成する場合に比べて容易に形成することができ、装置の良好な生産性も確保される。
Further, since the back
なお、前記背圧逃がし通路40によってばね収容部42へと作動油を導くにあたり、本実施形態のように、背圧室36に近接する空間部38へと作動油を導入する構成を採用する場合には、ロックピン32とピン収容孔34との間の径方向隙間を通じた作動油の漏出もより発生し易くなるため、当該背圧逃がし通路40を通じて十分な量の作動油を供給でき、前記線間接触部T等についての良好な潤滑が得られることとなる。
When the hydraulic oil is guided to the
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記背圧逃がし通路40は、背圧室36とばね収容部42を連通するように構成されたものであれば、ベーン11の内部に貫通孔を設けることによって構成するなど、その具体的な構成については任意に変更することができる。
The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment. For example, the back
その他、前記ハウジング20やベーンロータ10、油圧給排手段4など、本発明の作用効果に影響を及ぼさない部位ないし部材の具体的構成についても、装置の仕様等に応じて適宜変更可能である。
In addition, the specific configurations of parts or members that do not affect the operational effects of the present invention, such as the
以下、特許請求の範囲に記載した以外の前記実施形態から把握される技術的思想について説明する。 Hereinafter, technical ideas grasped from the embodiment other than those described in the claims will be described.
(a)請求項1に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記トーションスプリングの外周側にはスプリングガイドが設けられていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
(A) In the valve timing control device for an internal combustion engine according to
A valve timing control device for an internal combustion engine, wherein a spring guide is provided on an outer peripheral side of the torsion spring.
かかる構成の場合、前記背圧逃がし通路より導かれる潤滑油によって、トーションスプリングとスプリングガイドとの接触(摩擦)についても潤滑が可能となり、当該トーションスプリングについての効果的な摩耗抑制に供される。 In the case of such a configuration, the lubricating oil guided from the back pressure relief passage enables lubrication of the contact (friction) between the torsion spring and the spring guide, thereby effectively suppressing wear on the torsion spring.
(b)請求項1に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記ハウジングは、その内周側に複数のシューが突出する円筒状のハウジング本体と、該ハウジング本体の先端側を封止するフロントプレートと、前記ハウジング本体のカムシャフト側を封止するリヤプレートと、によって構成され、
前記スプリングガイドは、前記フロントプレートに形成された凸状の円筒部と、前記ベーンロータに形成された円形溝と、によって構成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
(B) In the valve timing control device for an internal combustion engine according to
The housing includes a cylindrical housing body having a plurality of shoes projecting from the inner periphery thereof, a front plate that seals the distal end side of the housing body, and a rear plate that seals the camshaft side of the housing body. Composed of,
The valve timing control device for an internal combustion engine, wherein the spring guide includes a convex cylindrical portion formed on the front plate and a circular groove formed on the vane rotor.
(c)前記(b)に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置おいて、
前記背圧逃がし通路は、前記ベーンロータにおける前記フロントプレートとの摺動面に形成された溝であることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
(C) In the valve timing control device for an internal combustion engine according to (b),
The valve timing control device for an internal combustion engine, wherein the back pressure relief passage is a groove formed on a sliding surface of the vane rotor with the front plate.
かかる構成とすることで、当該背圧逃がし通路を孔によって構成する場合に比べて容易に形成することができ、良好な生産性の確保に供される。 With this configuration, the back pressure relief passage can be easily formed as compared with the case where the back pressure relief passage is configured by a hole, and good productivity can be ensured.
(d)請求項1に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記トーションスプリングは、その線の横断面がほぼ矩形状に形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
(D) In the valve timing control device for an internal combustion engine according to
The valve timing control device for an internal combustion engine, wherein the torsion spring has a substantially rectangular cross section.
かかる構成の場合、線の断面が円形状の場合に比べてトルク作用時におけるトーションスプリングの傾倒が大きくなり易いことから、前記背圧逃がし通路を通じた潤滑効果がより顕著なものとなる。 In such a configuration, since the inclination of the torsion spring during torque action is likely to be greater than when the line has a circular cross section, the lubricating effect through the back pressure relief passage becomes more prominent.
(e)前記(d)に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記トーションスプリングの線の横断面は、当該トーションスプリングの径方向を長辺とする長方形となるように設定されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
(E) In the valve timing control device for an internal combustion engine according to (d),
A valve timing control device for an internal combustion engine, wherein a cross section of a line of the torsion spring is set to be a rectangle having a long side in a radial direction of the torsion spring.
かかる構成の場合にはトルク作用時におけるトーションスプリングの傾倒がより大きくなるため、前記背圧逃がし通路を通じた潤滑効果が一層有効なものとなる。 In such a configuration, since the tilt of the torsion spring at the time of torque action becomes larger, the lubricating effect through the back pressure relief passage becomes more effective.
(f)請求項1に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記背圧逃がし通路は、前記ロック機構が前記ロック凹部にてロックされている状態では、前記トーションスプリングの線間が接触している部位に対して進角側に位置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制御装置。
(F) In the valve timing control device for an internal combustion engine according to
The back pressure relief passage is positioned on the advance side with respect to a portion where the lines of the torsion springs are in contact with each other when the lock mechanism is locked by the lock recess. A valve timing control device for an internal combustion engine.
(g)請求項1に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記ロック部材は、大径部と小径部との間に段差部を有するピンであって、少なくとも前記段差部に油圧が作用するように構成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
(G) In the valve timing control device for an internal combustion engine according to
The lock member is a pin having a step portion between a large diameter portion and a small diameter portion, and is configured such that hydraulic pressure acts on at least the step portion. apparatus.
かかる構成によれば、段差部に油圧が作用することによって背圧逃がし通路を通じた潤滑油の漏出が発生し易くなり、当該背圧逃がし通路を通じた良好な潤滑効果が得られる。 According to such a configuration, the hydraulic oil acts on the stepped portion, so that the lubricating oil leaks easily through the back pressure relief passage, and a good lubricating effect through the back pressure relief passage can be obtained.
(h)前記(g)に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記ロック部材は、前記大径部と前記小径部とに別々の油圧が作用するように構成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
(H) In the valve timing control device for an internal combustion engine according to (g),
The valve timing control device for an internal combustion engine, wherein the lock member is configured such that different hydraulic pressures act on the large diameter portion and the small diameter portion.
10…ベーンロータ
11〜14…ベーン
15…ロータ本体
20…ハウジング
21〜24…シュー
30…トーションスプリング
31…ロック機構
32…ロックピン(ロック部材)
33…スプリング(付勢部材)
34…ピン収容孔(シリンダ構成孔)
35…係合穴(ロック凹部)
36…背圧室
40…背圧逃がし通路
Ad…進角室(進角作動室)
Re…遅角室(遅角作動室)
DESCRIPTION OF
33 ... Spring (biasing member)
34 ... Pin receiving hole (Cylinder component hole)
35 ... engagement hole (lock recess)
36 ... Back
Re ... retarded angle chamber (retarded working chamber)
Claims (3)
カムシャフトに固定されるロータと、該ロータの外周側に突設され、前記複数の作動室を進角作動室と遅角作動室とに隔成する複数のベーンと、を有し、前記進角作動室へ油圧を供給すると共に前記遅角作動室内の作動油を排出することで前記ハウジングに対して進角作動する一方、前記遅角作動室へ油圧を供給すると共に前記進角作動室内の作動油を排出することで前記ハウジングに対して遅角作動するように構成され、前記複数のベーンの少なくとも1つに回転軸方向へ延びるシリンダ構成孔が貫通形成されたベーンロータと、
前記シリンダ構成孔内に摺動自在に設けられたロック部材と、該ロック部材を前記ベーンロータから突出させる方向へ付勢する付勢部材と、を有し、前記ロック部材へと油圧を作用させることによって前記付勢部材の付勢力に抗して前記ロック部材が退出するように構成されたロック機構と、
前記ハウジングの前記ロック部材と対向する位置に設けられ、該ロック部材が突出して挿入されることで前記ハウジングと前記ベーンロータとの相対回転を規制するロック凹部と、
一端が前記ベーンロータに固定されると共に他端が前記ハウジングに固定され、前記ハウジングに対して前記ベーンロータを相対回転させる方向へ付勢力を作用させる捩りコイルスプリングであって、前記付勢力が作用している状態では少なくとも周方向の一部の線間が接触するトーションスプリングと、
前記付勢部材が配置される背圧室と前記ハウジングの外部とを連通する通路であって、前記トーションスプリングに向かって開口形成された背圧逃がし通路と、を備え、
前記背圧逃がし通路は、前記ベーンロータが前記ハウジングに対して最大角度相対回転する際に前記トーションスプリングの線間が接触する部位を横切る位置に設けられていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 A housing in which a rotational force is transmitted from the crankshaft and a plurality of working chambers are formed by projecting a plurality of shoes on the inner peripheral side;
A rotor fixed to the camshaft, and a plurality of vanes that project from the outer periphery of the rotor and separate the plurality of working chambers into an advance working chamber and a retard working chamber. The hydraulic pressure is supplied to the angular working chamber and the hydraulic oil in the retard working chamber is discharged to advance the housing, while the hydraulic pressure is supplied to the retard working chamber and the hydraulic working chamber is provided. A vane rotor configured to be retarded with respect to the housing by discharging hydraulic oil, and having a cylinder-constituting hole penetratingly formed in at least one of the plurality of vanes extending in a rotation axis direction;
A lock member slidably provided in the cylinder constituting hole, and a biasing member that biases the lock member in a direction in which the lock member protrudes from the vane rotor, and applies hydraulic pressure to the lock member. A lock mechanism configured to withdraw the lock member against the biasing force of the biasing member,
A lock recess provided at a position facing the lock member of the housing, the lock member protruding and inserted to restrict relative rotation between the housing and the vane rotor;
A torsion coil spring having one end fixed to the vane rotor and the other end fixed to the housing, and applying a biasing force to the housing in a direction of rotating the vane rotor relative to the housing, the biasing force acting A torsion spring in which at least some of the circumferential lines are in contact with each other,
A passage communicating the back pressure chamber in which the urging member is disposed and the outside of the housing, and a back pressure relief passage formed to open toward the torsion spring,
The valve timing of the internal combustion engine, wherein the back pressure relief passage is provided at a position crossing a portion where the line of the torsion spring contacts when the vane rotor rotates relative to the housing at a maximum angle. Control device.
カムシャフトに固定され、作動油を給排することにより前記駆動回転体に対して進角作動又は遅角作動すると共に、回転軸方向に延びるシリンダ構成孔が設けられた従動回転体と、
前記シリンダ構成孔内に摺動自在に設けられたロック部材と、該ロック部材を前記従動回転体から突出させる方向へと付勢する付勢部材と、を有し、前記ロック部材へと油圧を作用させることによって前記付勢部材の付勢力に抗して前記ロック部材が退出するように構成されたロック機構と、
前記駆動回転体における前記ロック部材と対向する位置に設けられ、該ロック部材が突出して挿入されることで前記駆動回転体と前記従動回転体との相対回転を規制するロック凹部と、
一端が前記従動回転体に固定されると共に他端が前記駆動回転体に固定され、前記駆動回転体に対して前記従動回転体を相対回転させる方向へ付勢力を作用させる捩りコイルスプリングであって、前記付勢力が作用している状態では周方向の一部の線間が接触するトーションスプリングと、
前記トーションスプリングの外周側に設けられたスプリングガイドと、
前記付勢部材が配置される背圧室と前記スプリングガイドの内周部とを連通する背圧逃がし通路と、を備え、
前記背圧逃がし通路は、前記従動回転体が前記駆動回転体に対して最大角度相対回転する際に前記スプリングガイドの内周面に対し前記トーションスプリングの外周部が最も強く接触する部位を横切る位置に設けられていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 A driving rotating body to which rotational force is transmitted from the crankshaft;
A driven rotor that is fixed to the camshaft and is advanced or retarded with respect to the drive rotor by supplying and discharging hydraulic oil, and provided with a cylinder constituting hole extending in the direction of the rotation axis;
A lock member slidably provided in the cylinder constituting hole, and an urging member for urging the lock member in a direction in which the lock member protrudes from the driven rotating body, and hydraulic pressure is applied to the lock member. A lock mechanism configured to retract the lock member against the biasing force of the biasing member by acting;
A lock recess that is provided at a position facing the lock member in the drive rotator, and that restricts relative rotation between the drive rotator and the driven rotator when the lock member protrudes and is inserted;
A torsion coil spring having one end fixed to the driven rotator and the other end fixed to the drive rotator, and applying a biasing force to the drive rotator in a direction to relatively rotate the driven rotator. , A torsion spring in which a part of the lines in the circumferential direction are in contact with each other when the urging force is applied;
A spring guide provided on the outer peripheral side of the torsion spring;
A back pressure relief passage that communicates the back pressure chamber in which the biasing member is disposed and the inner peripheral portion of the spring guide;
The back pressure relief passage is located at a position where the outer peripheral portion of the torsion spring makes the strongest contact with the inner peripheral surface of the spring guide when the driven rotor rotates relative to the drive rotor at a maximum angle. A valve timing control apparatus for an internal combustion engine, which is provided in the engine.
カムシャフトに固定されるロータと、複数の作動室を進角作動室と遅角作動室とに隔成する複数のベーンと、を有し、前記進角作動室へ油圧を供給すると共に前記遅角作動室内の作動油を排出することで前記ハウジングに対して進角作動する一方、前記遅角作動室へ油圧を供給すると共に前記進角作動室内の作動油を排出することで前記ハウジングに対して遅角作動するように構成され、前記複数のベーンの少なくとも1つに回転軸方向へ延びるシリンダ構成孔が貫通形成されたベーンロータと、
前記シリンダ構成孔内に摺動自在に設けられたロック部材と、該ロック部材を前記ベーンロータから突出させる方向へ付勢する付勢部材と、を有し、前記ロック部材へと油圧を作用させることによって前記付勢部材の付勢力に抗して前記ロック部材が退出するように構成されたロック機構と、
前記ハウジングの前記ロック部材と対向する位置に設けられ、該ロック部材が突出して挿入されることで前記ハウジングと前記ベーンロータとの相対回転を規制するロック凹部と、
一端が前記ベーンロータに固定されると共に他端が前記ハウジングに固定され、前記ハウジングに対し前記ベーンロータを相対回転させる方向へ付勢力を作用させる捩りコイルスプリングであって、前記付勢力が作用している状態では少なくとも周方向の一部の線間が接触するトーションスプリングと、
前記付勢部材が配置される背圧室と前記ハウジングの外部とを連通する通路であって、前記トーションスプリングに向かって開口形成された背圧逃がし通路と、を備え、
前記背圧逃がし通路は、前記トーションスプリングの他端が固定される位置から前記トーションスプリングの捩り方向と反対の方向へ90度回転した位置を横切る位置に設けられていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 A housing in which a rotational force is transmitted from the crankshaft and a plurality of working chambers are formed by projecting a plurality of shoes on the inner peripheral side;
A rotor fixed to the camshaft, and a plurality of vanes that divide the plurality of working chambers into an advance working chamber and a retard working chamber, and supply hydraulic pressure to the advance working chamber and The hydraulic fluid in the angular working chamber is advanced to advance the housing, while the hydraulic pressure is supplied to the retarding hydraulic chamber and the hydraulic fluid in the advanced hydraulic chamber is discharged to the housing. A vane rotor configured to be operated at a retarded angle and having a cylinder-constituting hole penetratingly formed in at least one of the plurality of vanes extending in the rotation axis direction;
A lock member slidably provided in the cylinder constituting hole, and a biasing member that biases the lock member in a direction in which the lock member protrudes from the vane rotor, and applies hydraulic pressure to the lock member. A lock mechanism configured to withdraw the lock member against the biasing force of the biasing member,
A lock recess provided at a position facing the lock member of the housing, the lock member protruding and inserted to restrict relative rotation between the housing and the vane rotor;
A torsion coil spring having one end fixed to the vane rotor and the other end fixed to the housing, and applying a biasing force to the housing in a direction to relatively rotate the vane rotor, wherein the biasing force is acting A torsion spring in which at least a part of the lines in the circumferential direction are in contact with each other;
A passage communicating the back pressure chamber in which the urging member is disposed and the outside of the housing, and a back pressure relief passage formed to open toward the torsion spring,
The internal combustion engine, wherein the back pressure relief passage is provided at a position crossing a position rotated 90 degrees from a position where the other end of the torsion spring is fixed to a direction opposite to the twisting direction of the torsion spring. Valve timing control device.
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