JP2015113783A - Valve timing variable mechanism of internal combustion engine - Google Patents

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Toshio Imamura
利夫 今村
横山 友
Tomo Yokoyama
友 横山
昭夫 木戸岡
Akio Kidooka
昭夫 木戸岡
治仁 藤村
Haruhito Fujimura
治仁 藤村
雅樹 沼倉
Masaki Numakura
雅樹 沼倉
慶 遠藤
Kei Endo
慶 遠藤
佑亮 加藤
Yusuke Kato
佑亮 加藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow a rotor to be relatively moved with respect to a housing across an intermediate position to prevent a first pin from contacting an outer peripheral face of an end on an outer peripheral side of a spring to slide with the outer peripheral face in a circumferential direction when an object to be engaged at the end part of the outer peripheral side of the spring is switched between the first pin and a second pin.SOLUTION: An end part 28a at an internal peripheral side of a spiral spring 28 in a valve timing variable mechanism is engaged with a notch 31 of a front bush 27 which is fixed to a rotor. Then, the relative movement of the rotor with respect to a housing 4 of the mechanism across an intermediate lock position of the rotor allows an object to be engaged of the end part 28b at an external peripheral side of the spring 28 to be switched between a first pin 29 fixed to the rotor and a second pin 30 fixed to the housing 4. The first pin 29 is provided at a piston in which a center line CL1 of the first pin is offset to a direction separated from an external peripheral face of the end part 28b of the external peripheral side of the spring 28 with respect to a center line CL2 of the second pin 30.

Description

本発明は、内燃機関のバルブタイミング可変機構に関する。   The present invention relates to a variable valve timing mechanism for an internal combustion engine.

内燃機関のバルブタイミング可変機構は、クランクシャフトからの回転伝達を受けるハウジングと、カムシャフトと一体回転するロータと、を備えている。ロータは、ハウジング内に、同ハウジングに対し相対回転(回転方向に相対移動)可能に設けられている。このバルブタイミング可変機構では、ハウジングとロータとの相対回転を通じてクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更することにより、カムシャフトの回転に伴って開閉動作する機関バルブの開閉タイミング(バルブタイミング)が可変とされる。   A variable valve timing mechanism for an internal combustion engine includes a housing that receives rotation transmission from a crankshaft, and a rotor that rotates integrally with a camshaft. The rotor is provided in the housing so as to be capable of relative rotation (relative movement in the rotation direction) with respect to the housing. In this variable valve timing mechanism, by changing the relative rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft through relative rotation between the housing and the rotor, the opening / closing timing (valve timing) of the engine valve that opens and closes as the camshaft rotates is changed. Variable.

また、バルブタイミング可変機構として、ハウジングに対するロータの相対移動範囲の中間位置にて、ロック機構により同ロータをハウジングに固定したり同固定を解除したりするものも知られている。こうしたバルブタイミング可変機構では、ロータが上記中間位置よりも遅角側に相対移動した状態のもとで内燃機関の停止開始されたときなどに、ロータを上記中間位置まで相対移動させることができるよう、上記中間位置よりも遅角側に相対移動したロータに対し上記中間位置に向けた弾性力を作用させるスプリングが備えられている。   Further, as a variable valve timing mechanism, there is known a mechanism in which the rotor is fixed to the housing or released from the housing by a lock mechanism at an intermediate position of the relative movement range of the rotor with respect to the housing. In such a valve timing variable mechanism, the rotor can be relatively moved to the intermediate position when the internal combustion engine is started to stop under the state where the rotor is relatively moved to the retard side relative to the intermediate position. A spring is provided that applies an elastic force toward the intermediate position to the rotor relatively moved to the retard side from the intermediate position.

このスプリングは、例えばカムシャフトを中心とする渦巻き状に形成される。そして、スプリングにおける内周側の端部がロータに対し係合される。一方、スプリングの外周側の端部は、例えば特許文献1に示されるように、ロータに固定された第1ピン、もしくはハウジングに固定された第2ピンと係合可能となっている。特許文献1の第1ピンと第2ピンとは、それらの中心線がカムシャフトの軸線を中心とする同心円上に位置するよう設けられている。   This spring is formed, for example, in a spiral shape around the camshaft. And the edge part of the inner peripheral side in a spring is engaged with a rotor. On the other hand, the outer peripheral end of the spring can be engaged with a first pin fixed to the rotor or a second pin fixed to the housing, as shown in Patent Document 1, for example. The first pin and the second pin of Patent Document 1 are provided so that their center lines are located on concentric circles centering on the axis of the camshaft.

そして、ハウジングに対しロータが相対移動範囲の中間位置よりも進角側に位置しているときには、スプリングの外周側の端部がロータに固定された第1ピンと係合する。このときには、スプリングの弾性力を通じてロータが上記中間位置に向けて付勢されることはない。一方、ハウジングに対しロータが相対移動範囲の中間位置よりも遅角側に相対移動したときには、スプリングの外周側の端部がハウジングに固定された第2ピンと係合する。このときには、スプリングの弾性力がロータに作用することにより同ロータが中間位置に向けて付勢される。   When the rotor is positioned on the advance side with respect to the intermediate position of the relative movement range with respect to the housing, the outer peripheral end of the spring engages with the first pin fixed to the rotor. At this time, the rotor is not biased toward the intermediate position through the elastic force of the spring. On the other hand, when the rotor is moved relative to the housing relative to the retard side relative to the intermediate position in the relative movement range, the outer peripheral end of the spring engages with the second pin fixed to the housing. At this time, the elastic force of the spring acts on the rotor, so that the rotor is biased toward the intermediate position.

特開2010−180862公報JP 2010-180862 A

ところで、上記バルブタイミング可変機構においては、第1ピン及び第2ピンの必要強度、及び、それら各ピンの設置スペースの制約の関係から、第1ピンの直径が第2ピンの直径よりも大きくなる場合がある。この場合、ハウジングに対しロータが中間位置をまたいで相対移動することにより、スプリングの外周側の端部の係合対象が第1ピンと第2ピンとで切り替わる前後に、スプリングの外周側の端部付近の外周面に第1ピンが接触して同外周面の周方向に摺り合うようになる。   By the way, in the said valve timing variable mechanism, the diameter of a 1st pin becomes larger than the diameter of a 2nd pin from the relationship of the required intensity | strength of a 1st pin and a 2nd pin, and the restrictions of the installation space of each of these pins. There is a case. In this case, the rotor moves relative to the housing relative to the intermediate position, so that the outer peripheral end of the spring is near the outer peripheral end before and after the outer peripheral end of the spring is switched between the first pin and the second pin. The first pin comes into contact with the outer peripheral surface of the outer peripheral surface and slides in the circumferential direction of the outer peripheral surface.

図9は、第1ピン51と第2ピン52との直径の違いを示している。これら第1ピン51及び第2ピン52における各々の中心線CL1,CL2は、カムシャフトの軸線Lcを中心とする同心円C上に位置している。そして、第1ピン51の直径が第2ピン52の直径よりも大きいため、第1ピン51における同心円Cからカムシャフトの軸線Lcに向けての突出量は、第2ピンにおける同心円Cからカムシャフトの軸線Lcに向けての突出量よりも大きくなる。   FIG. 9 shows the difference in diameter between the first pin 51 and the second pin 52. The center lines CL1 and CL2 of the first pin 51 and the second pin 52 are positioned on a concentric circle C centered on the camshaft axis Lc. Since the diameter of the first pin 51 is larger than the diameter of the second pin 52, the amount of protrusion of the first pin 51 from the concentric circle C toward the camshaft axis Lc is from the concentric circle C of the second pin to the camshaft. It becomes larger than the amount of protrusion toward the axis Lc.

図10〜図12は、ハウジング54に対しロータ55が中間位置をまたいで相対移動するときの第1ピン51、第2ピン52、及び、スプリング53の外周側の端部の位置関係を示している。詳しくは、図10(a)及び(b)、図11(a)及び(b)、並びに、図12(a)及び(b)はそれぞれ、ハウジング54に対しロータ55が中間位置よりも遅角側に位置した状態、同ロータ55が中間位置付近に位置した状態、並びに、同ロータ55が中間位置よりも進角側に位置した状態での上記位置関係を示している。   10 to 12 show the positional relationship between the first pin 51, the second pin 52, and the outer end of the spring 53 when the rotor 55 moves relative to the housing 54 across the intermediate position. Yes. Specifically, in FIGS. 10A and 10B, FIGS. 11A and 11B, and FIGS. 12A and 12B, the rotor 55 is retarded relative to the housing 54 from the intermediate position. The positional relationship is shown in a state where the rotor 55 is positioned near the intermediate position, and in a state where the rotor 55 is positioned closer to the advance side than the intermediate position.

これらの図から分かるように、スプリング53の外周側の端部の係合対象が第1ピン51と第2ピン52とで切り替わる前後であって、第1ピン51、第2ピン52、及び、スプリング53の外周側の端部が図10に示す位置関係にあるとき、スプリング53の外周側の端部付近の外周面に第1ピン51が接触して同外周面の周方向に摺り合う。   As can be seen from these figures, before and after the engagement object of the outer peripheral end of the spring 53 is switched between the first pin 51 and the second pin 52, the first pin 51, the second pin 52, and When the end portion on the outer peripheral side of the spring 53 has the positional relationship shown in FIG. 10, the first pin 51 contacts the outer peripheral surface near the end portion on the outer peripheral side of the spring 53 and slides in the circumferential direction of the outer peripheral surface.

図13は、スプリング53の弾性力を通じてロータ55の回転方向に作用するトルクの発生態様を示している。ハウジング54に対しロータ55が中間位置よりも進角側に位置するときには、スプリング53の弾性力による上記トルクは発生しない。一方、ハウジング54に対しロータ55が中間位置よりも遅角側に位置するときには、スプリング53の弾性力による上記トルクが発生する。   FIG. 13 shows a manner of generating torque that acts in the rotational direction of the rotor 55 through the elastic force of the spring 53. When the rotor 55 is positioned on the more advanced side than the intermediate position with respect to the housing 54, the torque due to the elastic force of the spring 53 is not generated. On the other hand, when the rotor 55 is positioned on the retard side with respect to the housing 54, the torque is generated by the elastic force of the spring 53.

ここで、図中の斜線で示す領域を設計意図に従った上記トルクの発生領域であるとすると、図10に示すように第1ピン51がスプリング53の外周側の端部付近の外周面に対し接触して同外周面の周方向に摺り合うことにより、上記トルクの発生領域が図13の二点鎖線で囲んだ領域に拡大してしまう。これは、第1ピン51がスプリング53の外周側の端部付近の外周面に対し接触することにより、上記トルクの発生態様にばらつきが生じるためである。   Here, assuming that the area indicated by hatching in the figure is the generation area of the torque according to the design intention, the first pin 51 is placed on the outer peripheral surface near the end on the outer peripheral side of the spring 53 as shown in FIG. By contacting and sliding in the circumferential direction of the outer peripheral surface, the torque generation region expands to a region surrounded by a two-dot chain line in FIG. This is because the first pin 51 comes into contact with the outer peripheral surface in the vicinity of the end portion on the outer peripheral side of the spring 53, so that the torque generation mode varies.

そして、上記トルクの発生領域が図13の二点鎖線で囲んだ領域に拡大することにより、そのトルクが上限値を越えて大きくなったり下限値を越えて小さくなったりすると、それに伴い内燃機関のクランキングに悪影響が生じたりバルブタイミング可変機構の動作応答速度が低下したりするおそれがある。   When the torque generation area expands to the area surrounded by the two-dot chain line in FIG. 13, when the torque increases beyond the upper limit value or decreases beyond the lower limit value, the internal combustion engine There is a risk that cranking will be adversely affected and the operation response speed of the variable valve timing mechanism may be reduced.

本発明の目的は、ハウジングに対しロータが中間位置をまたいで相対移動することにより、スプリングの外周側の端部の係合対象が第1ピンと第2ピンとで切り替わる際、第1ピンがスプリングの外周側の端部の外周面に対し接触して同外周面の周方向に摺り合うことを抑制できる内燃機関のバルブタイミング可変機構を提供することにある。   The object of the present invention is to make the first pin of the spring move when the engagement object of the outer peripheral end of the spring is switched between the first pin and the second pin by the relative movement of the rotor across the intermediate position with respect to the housing. An object of the present invention is to provide a variable valve timing mechanism for an internal combustion engine that can suppress contact with the outer peripheral surface of the outer peripheral end portion and sliding in the circumferential direction of the outer peripheral surface.

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する内燃機関のバルブタイミング可変機構は、クランクシャフトからの回転伝達を受けるハウジングと、そのハウジング内に設けられてカムシャフトと一体回転しつつ同ハウジングに対し回転方向について相対移動可能なロータと、を備える。更に、バルブタイミング可変機構は、カムシャフトを中心とする渦巻き状に形成されて内周側の端部がロータに対し係合されるスプリングと、ロータに固定されてスプリングの外周側の端部と係合する第1ピンと、ハウジングに固定されてスプリングの外周側の端部と係合可能な第2ピンと、を備える。そして、ハウジングに対するロータの相対移動範囲の中間位置よりも遅角側への相対移動に伴って、スプリングの外周側の端部の係合対象が第1ピンから第2ピンに切り替わることにより、ロータがハウジングに対し進角側に相対移動する方向に向けて、同ロータにスプリングの弾性力が作用する。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
A variable valve timing mechanism for an internal combustion engine that solves the above-described problem is a housing that receives rotation transmission from a crankshaft, and is provided in the housing and can move relative to the housing in the rotational direction while rotating integrally with the camshaft And a rotor. Further, the variable valve timing mechanism includes a spring formed in a spiral shape with the camshaft as the center and an end on the inner peripheral side engaged with the rotor, and an end on the outer peripheral side of the spring fixed to the rotor. A first pin that engages; and a second pin that is fixed to the housing and engageable with an end portion on an outer peripheral side of the spring. Then, as the relative movement of the rotor relative to the housing moves relative to the retard side relative to the intermediate position, the engagement target of the outer peripheral end of the spring is switched from the first pin to the second pin. The elastic force of the spring acts on the rotor in the direction of relative movement toward the advance side with respect to the housing.

第1ピン及び第2ピンは、各々の中心線がカムシャフトと同方向に延び、且つ、第1ピンの直径が前記第2ピンの直径よりも大きくされている。ここで、仮に第1ピン及び第2ピンの中心線がカムシャフトの軸線を中心とする同心円上に位置するよう、それら第1ピンと第2ピンとが設けられているとすると、第1ピンにおける上記同心円からカムシャフトの軸線に向けての突出量が、第2ピンにおける上記同心円からカムシャフトの軸線に向けての突出量よりも大きくなる。このため、ハウジングに対しロータが中間位置をまたいで相対移動することにより、スプリングの外周側の端部の係合対象が第1ピンと第2ピンとで切り替わる前後に、スプリングの外周側の端部付近の外周面に第1ピンが接触して同外周面の周方向に摺り合うようになる。   Each of the first pin and the second pin has a center line extending in the same direction as the camshaft, and the diameter of the first pin is larger than the diameter of the second pin. Here, if the first pin and the second pin are provided so that the center line of the first pin and the second pin is located on a concentric circle centering on the axis of the camshaft, The amount of protrusion from the concentric circle toward the axis of the camshaft is larger than the amount of protrusion of the second pin from the concentric circle toward the axis of the camshaft. For this reason, when the rotor moves relative to the housing relative to the intermediate position, before and after the engagement of the outer peripheral end of the spring is switched between the first pin and the second pin, the vicinity of the outer peripheral end of the spring The first pin comes into contact with the outer peripheral surface of the outer peripheral surface and slides in the circumferential direction of the outer peripheral surface.

このことに対処するため、第1ピンは、その中心線が第2ピンの中心線に対しスプリングの外周側の端部の外周面から離れる方向にオフセットした位置に設けられる。これにより、第1ピンにおけるカムシャフトの軸線に最も近い部分がスプリングの外周側の端部の外周面から離れるようになる。従って、ハウジングに対しロータが中間位置をまたいで相対移動することにより、スプリングの外周側の端部の係合対象が第1ピンと第2ピンとで切り替わる前後に、スプリングの外周側の端部付近の外周面に第1ピンが接触して同外周面の周方向に摺り合うことは抑制される。   In order to cope with this, the first pin is provided at a position where its center line is offset in a direction away from the outer peripheral surface of the end portion on the outer peripheral side of the spring with respect to the center line of the second pin. As a result, the portion of the first pin that is closest to the axis of the camshaft is separated from the outer peripheral surface of the outer peripheral end of the spring. Therefore, when the rotor is moved relative to the housing across the intermediate position, the engagement target of the outer peripheral end of the spring is switched between the first pin and the second pin before and after the outer peripheral end of the spring. It is suppressed that the first pin comes into contact with the outer peripheral surface and slides in the circumferential direction of the outer peripheral surface.

内燃機関のバルブタイミング可変機構、及び、同機構を油圧動作させる油圧回路を示す略図。1 is a schematic diagram showing a variable valve timing mechanism of an internal combustion engine and a hydraulic circuit that hydraulically operates the mechanism. 図1のバルブタイミング可変機構を矢印A−A方向から見た断面図。Sectional drawing which looked at the valve timing variable mechanism of FIG. 1 from the arrow AA direction. バルブタイミング可変機構に設けられるフロントブッシュ及びスプリングを示す正面図。The front view which shows the front bush and spring which are provided in a valve timing variable mechanism. 第1ピン及び第2ピンの配置を示す略図。Schematic which shows arrangement | positioning of a 1st pin and a 2nd pin. (a)及び(b)は、ハウジングに対しロータが中間ロック位置よりも遅角側に位置した状態のときの第1ピン、第2ピン、及び、スプリングの外周側の端部の位置関係を示す略図。(A) And (b) is the positional relationship of the edge part of the outer peripheral side of a 1st pin, a 2nd pin, and a spring in the state where the rotor is located in the retarded angle side with respect to the housing. Schematic showing. (a)及び(b)は、ハウジングに対しロータが中間ロック位置付近に位置した状態のときの第1ピン、第2ピン、及び、スプリングの外周側の端部の位置関係を示す略図。(A) And (b) is the schematic which shows the positional relationship of the edge part of the outer peripheral side of a 1st pin, a 2nd pin, and a spring when the rotor is located in the intermediate | middle lock position vicinity with respect to the housing. (a)及び(b)は、ハウジングに対しロータが中間ロック位置よりも進角側に位置した状態のときの第1ピン、第2ピン、及び、スプリングの外周側の端部の位置関係を示す略図。(A) And (b) shows the positional relationship of the end part of the outer peripheral side of the 1st pin, the 2nd pin, and the spring when the rotor is located at an advanced angle side with respect to the housing. Schematic showing. スプリングの弾性力によりロータに作用するトルクの発生領域を示す図。The figure which shows the generation | occurrence | production area | region of the torque which acts on a rotor with the elastic force of a spring. 第1ピン及び第2ピンの詳細を示す略図。Schematic which shows the detail of a 1st pin and a 2nd pin. (a)及び(b)は、ハウジングに対しロータが中間ロック位置よりも遅角側に位置した状態のときの第1ピン、第2ピン、及び、スプリングの外周側の端部の位置関係を示す略図。(A) And (b) is the positional relationship of the edge part of the outer peripheral side of a 1st pin, a 2nd pin, and a spring in the state where the rotor is located in the retarded angle side with respect to the housing. Schematic showing. (a)及び(b)は、ハウジングに対しロータが中間ロック位置付近に位置した状態のときの第1ピン、第2ピン、及び、スプリングの外周側の端部の位置関係を示す略図。(A) And (b) is the schematic which shows the positional relationship of the edge part of the outer peripheral side of a 1st pin, a 2nd pin, and a spring when the rotor is located in the intermediate | middle lock position vicinity with respect to the housing. (a)及び(b)は、ハウジングに対しロータが中間ロック位置よりも進角側に位置した状態のときの第1ピン、第2ピン、及び、スプリングの外周側の端部の位置関係を示す略図。(A) And (b) shows the positional relationship of the end part of the outer peripheral side of the 1st pin, the 2nd pin, and the spring when the rotor is located at an advanced angle side with respect to the housing. Schematic showing. スプリングの弾性力によってロータに作用するトルクの発生領域を示す図。The figure which shows the generation | occurrence | production area | region of the torque which acts on a rotor with the elastic force of a spring.

以下、内燃機関のバルブタイミング可変機構の一実施形態について、図1〜図8を参照して説明する。
図1に示すように、内燃機関のバルブタイミング可変機構1は、同機関のカムシャフト2(例えば吸気カムシャフト)に対しボルトにより固定されたロータ3と、カムシャフト2と同一軸線上に上記ロータ3を囲むように設けられて内燃機関のクランクシャフトの回転が伝達されるハウジング4とを備えている。このハウジング4の内周面には、カムシャフト2の軸線に向かって突出する突部5が周方向について所定の間隔をおいて複数形成されている。また、上記ロータ3の外周面には、カムシャフト2の軸線から離れる方向に突出する複数のベーン6がそれぞれ上記各突部5の間に位置するように形成されている。これにより、ハウジング4内における各突部5の間に位置する部分が、ベーン6により進角側油圧室7と遅角側油圧室8とに区画されている。
Hereinafter, an embodiment of a variable valve timing mechanism for an internal combustion engine will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the variable valve timing mechanism 1 for an internal combustion engine includes a rotor 3 fixed by bolts to a camshaft 2 (for example, an intake camshaft) of the engine, and the rotor on the same axis as the camshaft 2. 3 and a housing 4 that is provided so as to surround the crankshaft of the internal combustion engine. A plurality of protrusions 5 projecting toward the axis of the camshaft 2 are formed on the inner peripheral surface of the housing 4 at predetermined intervals in the circumferential direction. A plurality of vanes 6 projecting in a direction away from the axis of the camshaft 2 are formed on the outer peripheral surface of the rotor 3 so as to be positioned between the protrusions 5. As a result, a portion located between the protrusions 5 in the housing 4 is partitioned into an advance side hydraulic chamber 7 and a retard side hydraulic chamber 8 by the vane 6.

そして、進角側油圧室7にオイルを供給するとともに遅角側油圧室8からオイルを排出すると、上記ロータ3がハウジング4に対し図中の右回転方向に相対移動してカムシャフト2のクランクシャフトに対する相対回転位相が進角側に変化し、それによって内燃機関の機関バルブ(この例では吸気バルブ)のバルブタイミングが進角側に変化する。また、遅角側油圧室8にオイルを供給するとともに進角側油圧室7からオイルを排出すると、上記ロータ3がハウジング4に対し図中左回転方向に相対移動してカムシャフト2のクランクシャフトに対する相対回転位相が遅角側に変化し、それによって内燃機関の機関バルブのバルブタイミングが遅角側に変化する。   When oil is supplied to the advance side hydraulic chamber 7 and discharged from the retard side hydraulic chamber 8, the rotor 3 moves relative to the housing 4 in the clockwise direction in FIG. The relative rotation phase with respect to the shaft changes to the advance side, and thereby the valve timing of the engine valve (in this example, the intake valve) of the internal combustion engine changes to the advance side. When oil is supplied to the retarded hydraulic chamber 8 and discharged from the advanced hydraulic chamber 7, the rotor 3 moves relative to the housing 4 in the counterclockwise direction in the figure, and the camshaft 2 crankshaft. The relative rotational phase of the internal combustion engine changes to the retard side, whereby the valve timing of the engine valve of the internal combustion engine changes to the retard side.

バルブタイミング可変機構1の進角側油圧室7及び遅角側油圧室8に対するオイルの給排は、同機構1とオイルポンプ9とを繋ぐ油圧回路に設けられたオイルコントロールバルブ10の駆動を通じて制御される。このオイルコントロールバルブ10は、オイルポンプ9に対し供給通路11を介して接続されるとともに、そのオイルポンプ9により汲み上げられるオイルを貯留するためのオイルパン12に対し排出通路13を介して接続されている。また、オイルコントロールバルブ10は、バルブタイミング可変機構1の進角側油圧室7に対し進角側油路14を介して接続されるとともに、同機構1の遅角側油圧室8に対し遅角側油路15を介して接続されている。   Oil supply / discharge of the advance-side hydraulic chamber 7 and the retard-side hydraulic chamber 8 of the variable valve timing mechanism 1 is controlled by driving an oil control valve 10 provided in a hydraulic circuit connecting the mechanism 1 and the oil pump 9. Is done. The oil control valve 10 is connected to an oil pump 9 via a supply passage 11 and connected to an oil pan 12 for storing oil pumped up by the oil pump 9 via a discharge passage 13. Yes. The oil control valve 10 is connected to the advance side hydraulic chamber 7 of the variable valve timing mechanism 1 via the advance side oil passage 14 and is retarded to the retard side hydraulic chamber 8 of the mechanism 1. The side oil passage 15 is connected.

バルブタイミング可変機構1は、ロータ3のハウジング4に対する相対移動を禁止する禁止動作を行うとともに、その相対移動を許可状態とする許可動作を行うロック機構16を備えている。このロック機構16によるハウジング4に対するロータ3の相対移動の禁止は、ハウジング4に対するロータ3の回転方向についての相対移動範囲の端以外の位置(中間位置)であって、且つ、吸気バルブのバルブタイミングが機関始動に適したタイミングとなる位置である中間ロック位置にて行われる。   The variable valve timing mechanism 1 includes a lock mechanism 16 that performs a prohibiting operation for prohibiting relative movement of the rotor 3 with respect to the housing 4 and performs a permitting operation for permitting the relative movement. The prohibition of the relative movement of the rotor 3 with respect to the housing 4 by the lock mechanism 16 is a position (intermediate position) other than the end of the relative movement range in the rotation direction of the rotor 3 with respect to the housing 4 and the valve timing of the intake valve. Is performed at an intermediate lock position which is a position suitable for starting the engine.

次に、バルブタイミング可変機構1のカムシャフト2への取り付け態様について詳しく説明する。
図2に示すように、バルブタイミング可変機構1において、ロータ3はボルト23によってカムシャフト2の端部に固定されて同カムシャフト2に対し一体回転可能となっており、そのロータ3を囲むハウジング4はカムシャフト2によって同カムシャフト2の周りを相対回転可能な状態で支持されている。このハウジング4は、ロータ3を厚さ方向(図中左右方向)の両側から挟むフロントプレート24及びリヤプレート25と、ロータ3の外周に位置して同ロータ3の外周全体を囲むサイドリング26とを備え、それらフロントプレート24、リヤプレート25、及びサイドリング26を一体回転可能に連結することによって形成されている。
Next, how the variable valve timing mechanism 1 is attached to the camshaft 2 will be described in detail.
As shown in FIG. 2, in the variable valve timing mechanism 1, the rotor 3 is fixed to the end of the camshaft 2 by bolts 23 and can rotate integrally with the camshaft 2, and the housing surrounds the rotor 3. 4 is supported by the camshaft 2 so as to be rotatable around the camshaft 2. The housing 4 includes a front plate 24 and a rear plate 25 that sandwich the rotor 3 from both sides in the thickness direction (the left-right direction in the figure), a side ring 26 that is located on the outer periphery of the rotor 3 and surrounds the entire outer periphery of the rotor 3. The front plate 24, the rear plate 25, and the side ring 26 are connected so as to be integrally rotatable.

また、上記ボルト23の頭部23aとロータ3との間にはフロントブッシュ27が挟まれており、ボルト23を締め付けることによりフロントブッシュ27がロータ3と固定されて同ロータ3と一体回転可能となっている。このフロントブッシュ27の周りには、カムシャフト2を中心とする渦巻き状のスプリング28が設けられている。このスプリング28は、ハウジング4に対するロータ3が上記中間ロック位置よりも遅角側に相対移動したとき、そのロータ3に対し上記中間ロック位置に向けた弾性力を作用させることにより、同ロータ3を上記中間ロック位置に向けて付勢するためのものである。   A front bush 27 is sandwiched between the head 23a of the bolt 23 and the rotor 3. By tightening the bolt 23, the front bush 27 is fixed to the rotor 3 and can rotate integrally with the rotor 3. It has become. Around the front bush 27, a spiral spring 28 centered on the camshaft 2 is provided. When the rotor 3 relative to the housing 4 moves relative to the retard angle side with respect to the intermediate lock position, the spring 28 applies an elastic force toward the intermediate lock position to the rotor 3, thereby causing the rotor 3 to move. It is for urging toward the intermediate lock position.

図3に示すように、スプリング28における内周側の端部28aは、フロントブッシュ27に形成された切り欠き部31と係合されている。フロントブッシュ27はロータ3に固定されていることから、このときのスプリング28の上記端部28aはロータ3に対しフロントブッシュ27を介して係合された状態となる。また、スプリング28における外周側の端部28bは、フロントブッシュ27に固定された第1ピン29、もしくはハウジング4(正確にはフロントプレート24)に固定された第2ピン30と係合可能になっている。第1ピン29及び第2ピン30は、各々の中心線CL1,CL2がカムシャフト2と同方向に延びている。また、第1ピン29の直径は、第2ピン30の直径よりも大きくされている。   As shown in FIG. 3, an inner peripheral end 28 a of the spring 28 is engaged with a notch 31 formed in the front bush 27. Since the front bush 27 is fixed to the rotor 3, the end 28 a of the spring 28 at this time is engaged with the rotor 3 via the front bush 27. Further, the outer end 28b of the spring 28 can be engaged with a first pin 29 fixed to the front bush 27 or a second pin 30 fixed to the housing 4 (precisely the front plate 24). ing. As for the 1st pin 29 and the 2nd pin 30, each centerline CL1, CL2 is extended in the same direction as the camshaft 2. FIG. Further, the diameter of the first pin 29 is larger than the diameter of the second pin 30.

ここで、ハウジング4に対しロータ3及びフロントブッシュ27が中間ロック位置よりも遅角側(矢印Y1方向)に相対移動すると、スプリング28における上記端部28bがフロントプレート24の第2ピン30と係合する一方、その係合に伴ってフロントブッシュ27の第1ピン29が端部28bから矢印Y1方向に離間する。その結果、フロントブッシュ27(ロータ3)には、スプリング28による中間ロック位置に向けた進角方向への弾性力が作用する。また、ハウジング4に対しロータ3及びフロントブッシュ27が中間ロック位置よりも進角側(矢印Y2方向)に相対移動すると、スプリング28における上記端部28bがフロントブッシュ27の第1ピン29と係合する一方、その係合に伴って端部28bがフロントプレート24の第2ピン30から矢印Y2方向に離間する。このときには、フロントブッシュ27(ロータ3)にスプリング28による中間ロック位置に向けた弾性力が作用することはない。   Here, when the rotor 3 and the front bush 27 move relative to the housing 4 toward the retard side (in the direction of the arrow Y1) with respect to the intermediate lock position, the end portion 28b of the spring 28 is engaged with the second pin 30 of the front plate 24. On the other hand, with the engagement, the first pin 29 of the front bush 27 is separated from the end portion 28b in the direction of the arrow Y1. As a result, an elastic force in the advance direction toward the intermediate lock position by the spring 28 acts on the front bush 27 (rotor 3). Further, when the rotor 3 and the front bush 27 move relative to the housing 4 toward the advance side (in the direction of the arrow Y2) with respect to the intermediate lock position, the end portion 28b of the spring 28 engages with the first pin 29 of the front bush 27. On the other hand, the end portion 28b is separated from the second pin 30 of the front plate 24 in the arrow Y2 direction in accordance with the engagement. At this time, the elastic force toward the intermediate lock position by the spring 28 does not act on the front bush 27 (rotor 3).

以上から分かるように、ハウジング4に対しロータ3が中間ロック位置をまたいで相対移動するときには、スプリング53の外周側の端部の係合対象が第1ピン51と第2ピン52とで切り替わる。そして、ハウジング4に対しロータ3及びフロントブッシュ27が中間ロック位置よりも遅角側(矢印Y1方向)に相対移動したときのみ、スプリング28の端部28bが第2ピン30と係合する。この第2ピン30はフロントプレート24に形成されているため、このときには端部28bが第2ピン30を介してフロントプレート24(ハウジング4)に係合された状態となり、フロントブッシュ27にスプリング28による中間ロック位置に向けた進角方向への弾性力が作用する。   As can be seen from the above, when the rotor 3 moves relative to the housing 4 across the intermediate lock position, the engagement target of the end portion on the outer peripheral side of the spring 53 is switched between the first pin 51 and the second pin 52. The end 28 b of the spring 28 engages with the second pin 30 only when the rotor 3 and the front bush 27 move relative to the housing 4 toward the retard side (in the direction of the arrow Y 1) relative to the intermediate lock position. Since the second pin 30 is formed on the front plate 24, the end portion 28 b is engaged with the front plate 24 (housing 4) via the second pin 30 at this time, and the spring 28 is attached to the front bush 27. The elastic force in the advance angle direction toward the intermediate lock position by acts.

図4に示すように、第1ピン29は、その中心線CL1が第2ピン30の中心線CL2に対しスプリング28の外周側の端部28bの外周面から離れる方向、すなわちカムシャフト2の軸線Lcから離れる方向にオフセットした位置に設けられる。より詳しくは、第1ピン29におけるカムシャフト2の軸線Lcに最も近い部分と、第2ピン30におけるカムシャフト2の軸線Lcに最も近い部分とが、その軸線Lcを中心とする同心円C1上に位置するよう、第1ピン29が上述した方向にオフセットしている。   As shown in FIG. 4, the first pin 29 has a center line CL <b> 1 away from the outer peripheral surface of the outer end 28 b of the spring 28 with respect to the center line CL <b> 2 of the second pin 30, i.e., the axis of the camshaft 2. It is provided at a position offset in a direction away from Lc. More specifically, the portion of the first pin 29 closest to the axis Lc of the camshaft 2 and the portion of the second pin 30 closest to the axis Lc of the camshaft 2 are on a concentric circle C1 centered on the axis Lc. The first pin 29 is offset in the above-described direction so as to be positioned.

次に、本実施形態のバルブタイミング可変機構1の作用について説明する。
図5〜図7は、ハウジング4に対しロータ3(フロントプレート24)が中間ロック位置をまたいで相対移動するときの第1ピン29、第2ピン30、及び、スプリング28の外周側の端部28bの位置関係を示している。詳しくは、図5(a)及び(b)、図6(a)及び(b)、並びに、図7(a)及び(b)はそれぞれ、ハウジング4に対しロータ3が中間ロック位置よりも遅角側に位置した状態、同ロータ3が中間ロック位置付近に位置した状態、並びに、同ロータ3が中間ロック位置よりも進角側に位置した状態での上記位置関係を示している。
Next, the operation of the variable valve timing mechanism 1 of the present embodiment will be described.
5 to 7 show the outer peripheral end portions of the first pin 29, the second pin 30, and the spring 28 when the rotor 3 (front plate 24) moves relative to the housing 4 across the intermediate lock position. The positional relationship of 28b is shown. Specifically, in FIGS. 5A and 5B, FIGS. 6A and 6B, and FIGS. 7A and 7B, the rotor 3 is later than the intermediate lock position with respect to the housing 4, respectively. The positional relationship is shown in a state in which the rotor 3 is positioned near the intermediate lock position, and in a state in which the rotor 3 is positioned closer to the advance side than the intermediate lock position.

これらの図から分かるように、スプリング53の外周側の端部の係合対象が第1ピン29と第2ピン30とで切り替わる前後に、第1ピン29がスプリング28の外周側の端部28b付近の外周面に対し接触して同外周面の周方向に摺り合うことはない。これは、第1ピン29におけるカムシャフト2の軸線Lcに最も近い部分と、第2ピン30におけるカムシャフト2の軸線Lcに最も近い部分とが、その軸線Lcを中心とする同心円C1上に位置しているためである。すなわち、そのように第1ピン29の中心線CL1が第2ピン30の中心線CL2に対しスプリング28の外周側の端部28bの外周面から離れる方向、すなわちカムシャフト2の軸線Lcから離れる方向にオフセットするよう、第1ピン29が設けられているためである。   As can be seen from these figures, before and after the engagement of the outer peripheral end of the spring 53 is switched between the first pin 29 and the second pin 30, the first pin 29 is connected to the outer peripheral end 28b of the spring 28. There is no contact with the nearby outer peripheral surface and it does not slide in the circumferential direction of the outer peripheral surface. This is because the portion of the first pin 29 closest to the axis Lc of the camshaft 2 and the portion of the second pin 30 closest to the axis Lc of the camshaft 2 are located on a concentric circle C1 centered on the axis Lc. It is because it is doing. That is, the direction in which the center line CL1 of the first pin 29 is away from the outer peripheral surface of the outer end 28b of the spring 28 with respect to the center line CL2 of the second pin 30, that is, the direction away from the axis Lc of the camshaft 2. This is because the first pin 29 is provided so as to be offset.

図8は、スプリング28の弾性力を通じてロータ3の回転方向に作用するトルクの発生態様を示している。ハウジング4に対しロータ3が中間ロック位置よりも進角側に位置するときには、スプリング53の弾性力による上記トルクは発生しない。一方、ハウジング54に対しロータ55が中間ロック位置よりも遅角側に位置するときには、スプリング53の弾性力による上記トルクが発生する。なお、図中の斜線で示す領域は上記トルクの発生領域を示しており、図13に二点鎖線で囲んだ領域で示すようにトルク発生領域が設計意図よりも拡大することはない。これは、スプリング53の外周側の端部の係合対象が第1ピン29と第2ピン30とで切り替わる前後に、第1ピン29がスプリング28の外周側の端部28b付近の外周面に対し接触することがなく、その接触による上記トルクの発生態様にばらつきが生じることもないためである。   FIG. 8 shows a manner of generating torque that acts in the rotational direction of the rotor 3 through the elastic force of the spring 28. When the rotor 3 is positioned on the advance side of the intermediate lock position with respect to the housing 4, the torque due to the elastic force of the spring 53 is not generated. On the other hand, when the rotor 55 is positioned on the retard side with respect to the housing 54 with respect to the intermediate lock position, the torque due to the elastic force of the spring 53 is generated. In addition, the area | region shown with the oblique line in the figure has shown the generation | occurrence | production area | region of the said torque, and as shown in the area | region enclosed with the dashed-two dotted line in FIG. This is because the first pin 29 is placed on the outer peripheral surface in the vicinity of the end portion 28 b on the outer peripheral side of the spring 28 before and after the engagement target of the outer peripheral end portion of the spring 53 is switched between the first pin 29 and the second pin 30. This is because there is no contact, and there is no variation in the torque generation mode caused by the contact.

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
(1)ハウジング54に対しロータ55が中間ロック位置をまたいで相対移動することにより、スプリング28の外周側の端部28bの係合対象が第1ピン29と第2ピン30とで切り替わる際、第1ピン29がスプリング28の外周側の端部28bの外周面に対し接触して同外周面の周方向に摺り合うことを抑制できる。
According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1) When the rotor 55 moves relative to the housing 54 across the intermediate lock position, the engagement object of the outer end 28b of the spring 28 is switched between the first pin 29 and the second pin 30. It can suppress that the 1st pin 29 contacts with the outer peripheral surface of the edge part 28b of the outer peripheral side of the spring 28, and slides in the circumferential direction of the outer peripheral surface.

(2)仮に第1ピン29が上記端部28bの外周面に接触して周方向に摺り合ったとすると、図8に斜線で示す領域、すなわちスプリング28の弾性力によってロータ3の回転方向に作用するトルクの発生領域が拡大し、同トルクが上限値を越えて大きくなったり下限値を越えて小さくなったりする可能性がある。そして、上記トルクが上限値を越えて大きくなったり下限値を越えて小さくなったりすると、それに伴い内燃機関のクランキングに悪影響が生じたりバルブタイミング可変機構1の動作応答速度が低下したりするという問題があるが、こうした問題の発生を回避することができる。   (2) If the first pin 29 comes into contact with the outer peripheral surface of the end portion 28b and slides in the circumferential direction, it acts in the rotational direction of the rotor 3 by the hatched area in FIG. There is a possibility that the generation area of the torque to be expanded will increase, and the torque will increase beyond the upper limit value or decrease beyond the lower limit value. When the torque increases beyond the upper limit value or decreases beyond the lower limit value, the cranking of the internal combustion engine is adversely affected, or the operation response speed of the variable valve timing mechanism 1 decreases. There are problems, but the occurrence of these problems can be avoided.

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・第1ピン29におけるカムシャフト2の軸線Lcに最も近い部分と、第2ピン30におけるカムシャフト2の軸線Lcに最も近い部分とは、必ずしも軸線Lcを中心とする同心円C1上に位置している必要はない。
In addition, the said embodiment can also be changed as follows, for example.
The portion of the first pin 29 closest to the axis Lc of the camshaft 2 and the portion of the second pin 30 closest to the axis Lc of the camshaft 2 are necessarily located on the concentric circle C1 centered on the axis Lc. There is no need to be.

・バルブタイミング可変機構によってバルブタイミングが可変とされる機関バルブは、排気バルブであってもよい。   The engine valve whose valve timing is variable by the valve timing variable mechanism may be an exhaust valve.

1…バルブタイミング可変機構、2…カムシャフト、3…ロータ、4…ハウジング、5…突部、6…ベーン、7…進角側油圧室、8…遅角側油圧室、9…オイルポンプ、10…オイルコントロールバルブ、11…供給通路、12…オイルパン、13…排出通路、14…進角側油路、15…遅角側油路、16…ロック機構、23…ボルト、24…フロントプレート、25…リヤプレート、26…サイドリング、27…フロントブッシュ、23a…頭部、28…スプリング、28a…端部、31…切り欠き部、28b…端部、29…第1ピン、30…第2ピン。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Valve timing variable mechanism, 2 ... Cam shaft, 3 ... Rotor, 4 ... Housing, 5 ... Projection, 6 ... Vane, 7 ... Advance side hydraulic chamber, 8 ... Delay side hydraulic chamber, 9 ... Oil pump, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Oil control valve, 11 ... Supply passage, 12 ... Oil pan, 13 ... Discharge passage, 14 ... Advance angle side oil passage, 15 ... Delay angle side oil passage, 16 ... Lock mechanism, 23 ... Bolt, 24 ... Front plate , 25 ... rear plate, 26 ... side ring, 27 ... front bush, 23a ... head, 28 ... spring, 28a ... end, 31 ... notch, 28b ... end, 29 ... first pin, 30 ... first 2 pins.

Claims (1)

クランクシャフトからの回転伝達を受けるハウジングと、そのハウジング内に設けられてカムシャフトと一体回転しつつ同ハウジングに対し回転方向について相対移動可能なロータと、前記カムシャフトを中心とする渦巻き状に形成されて内周側の端部が前記ロータに対し係合されるスプリングと、前記ロータに固定されて前記スプリングの外周側の端部と係合する第1ピンと、前記ハウジングに固定されて前記スプリングの外周側の端部と係合可能な第2ピンとを備え、前記ハウジングに対する前記ロータの相対移動範囲の中間位置よりも遅角側への相対移動に伴って、前記スプリングの外周側の端部の係合対象が前記第1ピンから前記第2ピンに切り替わることにより、前記ロータが前記ハウジングに対し進角側に相対移動する方向に向けて、同ロータに前記スプリングの弾性力を作用させる内燃機関のバルブタイミング可変機構において、
前記第1ピン及び前記第2ピンは、各々の中心線が前記カムシャフトと同方向に延び、且つ、前記第1ピンの直径が前記第2ピンの直径よりも大きくされており、
前記第1ピンは、その中心線が前記第2ピンの中心線に対し前記スプリングの外周側の端部の外周面から離れる方向にオフセットした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可変機構。
A housing that receives rotation transmission from the crankshaft, a rotor that is provided in the housing and can rotate relative to the housing while rotating integrally with the camshaft, and a spiral shape around the camshaft A spring whose inner peripheral end is engaged with the rotor, a first pin fixed to the rotor and engaged with an outer peripheral end of the spring, and a spring fixed to the housing And a second pin that can be engaged with the outer peripheral end of the spring, and the outer peripheral end of the spring in accordance with the relative movement of the rotor relative to the housing toward the retard side relative to the intermediate position of the relative movement range of the rotor. When the object to be engaged is switched from the first pin to the second pin, the rotor is oriented in the direction of relative movement toward the advance side with respect to the housing. Te, In the variable valve timing mechanism for an internal combustion engine which applies an elastic force of the spring in the rotor,
Each of the first pin and the second pin has a center line extending in the same direction as the camshaft, and the diameter of the first pin is larger than the diameter of the second pin.
The first pin is provided at a position where its center line is offset in a direction away from the outer peripheral surface of the outer peripheral end of the spring with respect to the center line of the second pin. Valve timing variable mechanism.
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