JP2015061975A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、このバルブタイミング調整装置は、ベーンロータと、そのベーンロータに設けられた凹部に嵌合するブッシングと、カムシャフトとが、センターボルトによって固定されている。
一方、バルブタイミング調整装置は、高温時、センターボルトの軸力とこれに対するカムシャフト端面の反力により、ベーンロータの径外側が反カムシャフト側に反ることがある。この場合、ベーンロータの径内側とリアプレートとが当接する。
これにより、リアプレートからベーンロータに荷重が加わった場合、ベーンのリアプレート側の端面の径外側に作用する面圧が低減される。そのため、ベーンロータのリアプレート側の端面が欠損することが防がれる。したがって、バルブタイミング調整装置は、動作の信頼性を高めることができる。
これにより、リアプレートからベーンロータに荷重が加わった場合、ロータのリアプレート側の端面の径外側に作用する面圧を低減し、その端面が欠損することを防ぐことができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を図1〜図9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2の駆動力伝達機構に用いられる。この駆動力伝達機構では、エンジン2の駆動軸としてのクランクシャフト3に固定されるプーリ4と、従動軸としての2本のカムシャフト6,7に固定されるプーリ8,9とにベルト10が巻き掛けられ、クランクシャフト3からカムシャフト6,7にトルクが伝達される。一方のカムシャフト6は排気弁11を駆動し、他方のカムシャフト7は吸気弁12を駆動する。バルブタイミング調整装置1は、プーリ9をベルト10に、ベーンロータをカムシャフト7に接続し、クランクシャフト3とカムシャフト7とを所定の位相差をおいて回転させることにより、吸気弁12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。
リアプレート20は、カムシャフト7が挿通可能な孔21を有する筒部22と、その筒部22の端部から径外方向に延びる円盤部23を有する。筒部22の孔21の内壁とカムシャフト7とは摺接する。また、筒部22の外壁は、環状のオイルシール13を介してエンジンカバー14に取り付けられる。
円盤部23の外側にプーリ9がハウジング30と共にボルト24によって固定される。このプーリ9にベルト10が巻き掛けられる。このため、プーリ9とリアプレート20とハウジング30は、ベルト10を通じてクランクシャフト3の駆動力が伝達されて回転する。
ハウジング30は、筒状の周壁32、その周壁32から径内方向に延びる複数のシュー33、および、周壁32の反スプロケット側に設けられるフロントプレート34を有する。複数のシュー33は、回転方向に所定間隔を開けて設けられる。回転方向に隣り合うシュー33同士の間に油圧室40が形成される。
ハウジング30とリアプレート20の間には、油圧室40からの油漏れを防ぐOリング35が設けられている。これにより、油圧室40からハウジング30の外側へ油が漏出することが防がれる。
また、ロータ51のリアプレート側の端面511は、ベーン52のリアプレート側の端面521よりも軸方向のカムシャフト側に突出している。
ロータ51は、径外方向に突出する凸部53の径外側の端面512が、シュー33と摺接する。また、複数のベーン52の径外側の端面522が、周壁32と摺接する。これにより、ベーンロータ50は、ハウジング30の油圧室40を進角室41と遅角室42に仕切る。
ベーン52の凹部54に設けられたシール部材60は、図示しないスプリングによって径外方向へ押圧され、ハウジング30の周壁32と液密に当接する。ロータ51の凹部55に設けられたシール部材61は、スプリング62によって径外方向へ押圧され、ハウジング30のシュー33と液密に当接する。これにより、シール部材60,61は、進角室41と遅角室42との間の油の移動を抑制する。
面取部は、第1面取部71と第2面取部72を有する。
第1面取部71は、ベーン52のリアプレート側の端面521の径外側に設けられる。この第1面取部71は、ベーン52のリアプレート側の端面521と、ベーン52の径外側の端面522とを接続し、周方向に延びている。第1面取部71は、テーパ状、曲面状又はこれらの組み合わせにより形成される。
さらに、第2面取部72は、ベーン52のリアプレート側の端面521よりも軸方向カムシャフト側に突出したロータ51の径外側の全周に設けられる。ベーン52とロータ51との接続箇所に設けられた第2面取部72は、ロータ51のリアプレート側の端面511と、ベーン52のリアプレート側の端面521とを接続し、周方向に延びている。第2面取部72は、テーパ状、曲面状又はこれらの組み合わせにより形成される。
また、第2面取部72は、第2面取部72の径内側の位置Cが、ロータ51の径外方向の端面に設けられるシール部材61の径内側の位置Dよりも径外側となるように設けられる。
これにより、第1面取部71または第2面取部72によってハウジング30及びリアプレート20とベーンロータ50との間に形成された隙間を通り、進角室41と遅角室42との間を油が移動することを、シール部材60,61によって防ぐことができる。
なお、第1面取部71と第2面取部72において、上述した距離D1−D4は、リアプレート20及びベーンロータ50に作用する面圧を低減するため、数十μm以上の大きさであればよい。
ブッシング80の孔とロータ51の孔を通り、カムシャフト7の穴にセンターボルト81が挿通される。センターボルト81は、カムシャフト7の穴の深部に設けられためねじ82に螺合する。これにより、ブッシング80とベーンロータ50とカムシャフト7とが固定される。
ハウジング30の中央孔36を塞ぐキャップ83は、センターボルト81の頭部を覆うと共に、ハウジング30の中央孔36から油が漏出することを防ぐ。これにより、バルブタイミング調整装置1は、油圧室40の油が外へ漏れ出すことの無い密閉型として構成される。
なお、カムシャフト7の孔の内壁には、パイプ84が固定される。このパイプ84の外側と内側に、それぞれ進角油路43と遅角油路44が設けられる。
進角油路43,45から進角室41に油が供給されると、遅角室42の油は遅角油路44,46から排出される。これにより、ベーンロータ50は、ハウジング30に対し進角方向へ移動する。
一方、遅角油路44,46から遅角室42に油が供給されると、進角室41の油は進角油路43,45から排出される。これにより、ベーンロータ50は、ハウジング30に対し遅角方向へ移動する。
なお、図1及び図2に示す進角、遅角を表す矢印は、ハウジング30に対するベーンロータ50の進角方向、遅角方向を表している。
嵌合穴92の油圧と圧力室96の油圧は、いずれもストッパピン90がリング95から抜け出す方向へ作用する。そのため、嵌合穴92の油圧がストッパピン90に作用する力と、圧力室96の油圧がストッパピン90に作用する力との和が、スプリング94の付勢力よりも大きくなると、ストッパピン90はリング95から抜け出す。
<エンジン始動時>
エンジン始動時、ベーンロータ50は、図2に示す最遅角位置に位相制御される。すなわち、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油は、図示しない油圧制御弁から遅角油路46を通り遅角室42に供給される。遅角室42に油が十分に供給されるまでの間、ストッパピン90はリング95の内側に入り込んだ状態を維持する。
エンジン始動後、遅角室42から嵌合穴92または圧力室96に油が十分に供給されると、ストッパピン90はリング95から抜け出す。これにより、ベーンロータ50はハウジング30に対し相対回転可能となる。
バルブタイミング調整装置1が進角作動するとき、オイルポンプによって汲み上げられた油は、図示しない油圧制御弁から進角油路45を通り、進角室41に供給される。一方、遅角室42の油は、遅角油路46を通りオイルパンに排出される。これにより、進角室41の油圧がベーン52に作用し、ベーンロータ50は、ハウジング30に対し進角方向に移動する。
バルブタイミング調整装置1が遅角作動するとき、オイルポンプによって汲み上げられた油は、図示しない油圧制御弁から遅角油路46を通り、遅角室42に供給される。一方、進角室41の油は、進角油路45を通りオイルパンに排出される。これにより、遅角室42の油圧がベーン52に作用し、ベーンロータ50は、ハウジング30に対し遅角方向に移動する。
図7及び図8に示すように、密閉型バルブタイミング調整装置1は、油圧室40に油圧が供給されると、キャップ83とブッシング80との間にも油が充満する。そのため、キャップ83とブッシング80は、キャップ83とブッシング80との間の油から油圧を受ける。また、ベーンロータ50の反カムシャフト側の端面501とその端面501に向き合うハウジング30の内壁は、その端面501とハウジング30との間の油から油圧を受ける。一方、ベーンロータ50のリアプレート側の端面511,521とその端面511,521に向き合うリアプレート20の内壁は、その端面511,521とリアプレート20との間の油から油圧を受ける。このとき、ベーンロータ50の反カムシャフト側の端面501の受圧面積とブッシング80の受圧面積との和は、カムシャフト7の断面積分、ベーンロータ50のリアプレート側の端面511,521の受圧面積よりも大きい。そのため、ハウジング30とリアプレート20は、ベーンロータ50とカムシャフト7に対し、相対的に反カムシャフト側に移動する。したがって、密閉型バルブタイミング調整装置1は、油圧室40に油圧が供給された作動時において、リアプレート20から、ベーンロータ50のリアプレート側の端面511,521に対して荷重が加わる特性を有する。
(1)第1実施形態では、バルブタイミング調整装置1は、ベーン52のリアプレート側の端面521の径外側に第1面取部71を備えている。
これにより、リアプレート20からベーンロータ50に対して荷重が印加された場合、ベーン52の径外側の箇所Qに作用する面圧が低減される。そのため、ベーン52のリアプレート側の端面521が欠損することを防ぐことができる。
これにより、リアプレート20からベーンロータ50に対して荷重が印加された場合、ロータ51の径外側の箇所Sに作用する面圧が低減される。したがって、ベーンロータ50のリアプレート側の端面511が欠損することを防ぐことができる。
これにより、ハウジング30及びリアプレート20と第1面取部71との隙間の油は、シール部材60によって、進角室41と遅角室42との間の移動が防がれる。したがって、バルブタイミング調整装置1は、動作の信頼性を維持することができる。
これにより、ハウジング30及びリアプレート20と第2面取部72との隙間の油は、シール部材61によって、進角室41と遅角室42との間の移動が防がれる。
これにより、旋盤加工によってベーンロータ50を回転しつつ、第2面取部72を切削加工により容易に形成することが可能である。
これにより、リアプレート20から第1面取部71及び第2面取部72に作用する面圧を低減することができる。
これにより、ブッシング80とキャップ83との間の油圧により、リアプレート20からベーンロータ50に作用する荷重が大きい場合にも、第1面取部71と第2面取部72は、ベーンロータ50に作用する面圧を低減することが可能である。
本発明の第2実施形態を図11及び図12に示す。第2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、図11に示すように、ベーンロータ50は、ロータ51のリアプレート側の端面511と、ベーン52のリアプレート側の端面521とが、同一平面上にある。そのため、図12に示すように、第2面取部72は、ロータ51の凸部53のみに設けられる。
第2実施形態においても、上述した第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(1)上述した実施形態では、吸気弁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、排気弁のバルブタイミングを調整するものとしてもよい。
(2)上述した実施形態では、バルブタイミング調整装置は、ベーンロータに第1面取部と第2面取部の両方を備えるものとした。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、ベーンロータに第1面取部と第2面取部の一方のみを備えるものとしてもよい。
(3)上述した実施形態では、第1面取部と第2面取部は、高温時または低温時に効果を奏するものとして説明した。これに対し、他の実施形態では、第1面取部と第2面取部は、高温時または低温時の場合に限らず、例えばベーンロータとハウジングとの軸ずれによってベーンロータの径外側の端部の面圧が増加した場合等にも効果を奏するものである。
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。
20 ・・・リアプレート
30 ・・・ハウジング
50 ・・・ベーンロータ
51 ・・・ロータ
52 ・・・ベーン
71 ・・・第1面取部
521・・・ベーンのリアプレート側の端面
522・・・ベーンの径外方向の端面
Claims (8)
- エンジン(2)の駆動軸(3)と従動軸(6,7)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(12)または排気弁(11)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、
前記駆動軸の駆動力が伝達されて回転するリアプレート(20)と、
前記リアプレートの板厚方向の反従動軸側に固定され、内側に油圧室(40)を有するハウジング(30)と、
前記従動軸と同軸に固定された円柱状のロータ(51)、そのロータから径外方向に延びて前記ハウジングの前記油圧室を進角室(41)と遅角室(42)に仕切るベーン(52)を有し、前記ハウジングに対して相対回転可能なベーンロータ(50)と、
前記ベーンのリアプレート側の端面(521)と前記ベーンの径外方向の端面(522)との接続箇所に設けられ、前記リアプレートから前記ベーンに作用する面圧を低減可能な第1面取部(71)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。 - 前記ベーンの径外方向の端面に設けられ、前記進角室と前記遅角室との間の油の移動を抑制する第1シール部材(60)を備え、
前記第1面取部は、前記第1シール部材の径内側の位置(B)よりも径外側に設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。 - 前記ロータのリアプレート側の端面の径外側(511)と前記ロータの径外方向の端面(512)との接続箇所に設けられ、前記リアプレートから前記ロータに作用する面圧を低減可能な第2面取部(72)をさらに備え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。
- 前記ロータの径外方向の端面に設けられ、前記進角室と前記遅角室との間の油の移動を抑制する第2シール部材(61)を備え、
第2面取部は、前記第2シール部材の径内側の位置(D)よりも径外側に設けられることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。 - 前記第2面取部が設けられた前記ロータのリアプレート側の端面は、前記ベーンのリアプレート側の端面よりも軸方向に突出していることを特徴とする請求項3または4に記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記第1面取部及び前記第2面取部は、テーパ状、曲面状又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項3から5のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記ベーンロータの中央に設けられた凹部(57)に嵌合する有底筒状のブッシング(80)と、
前記ブッシングと前記ベーンロータと前記従動軸とを固定するセンターボルト(81)と、
前記ハウジングに設けられた中央孔(36)を塞ぐキャップ(83)と、を備え、
前記第1面取部及び前記第2面取部は、前記ベーンロータの反キャップ側に設けられることを特徴とする請求項3から6のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。 - エンジン(2)の駆動軸(3)と従動軸(6,7)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(12)または排気弁(11)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、
前記駆動軸の駆動力が伝達されて回転するリアプレート(20)と、
前記リアプレートの板厚方向の反従動軸側に固定され、内側に油圧室(40)を有するハウジング(30)と、
前記従動軸と同軸に固定された円柱状のロータ(51)、そのロータから径外方向に延びて前記ハウジングの前記油圧室を進角室(41)と遅角室(42)に仕切るベーン(52)を有し、前記ハウジングに対して相対回転可能なベーンロータ(50)と、
前記ロータのリアプレート側の端面の径外側(511)と前記ロータの径外方向の端面(512)との接続箇所に設けられ、前記リアプレートから前記ロータに作用する面圧を低減可能な第2面取部(72)を備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
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