JP2016048043A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】駆動側回転体1、従動側回転体3、従動側回転体内部の筒状部材4、筒状部材内側で従動側回転体3とカムシャフト2を連結する筒状ボルト5、ボルト5と筒状部材4との間で少なくとも一方に設けられ作動流体を回転軸芯方向に流通させる導入路13c、ボルト5に設けられ導入路13cの作動流体をボルト内側に流通させる導入連通路13d、回転軸芯Xの長手方向で異なる位置の進角連通路14aと遅角連通路14b、ボルト内側で回転軸芯方向に往復移動し、作動流体を進角連通路14a又は遅角連通路14bに供給する制御弁体12aを有する。
【選択図】図1
Description
ボルトには回転軸芯に交差する方向に貫通する進角連通路及び遅角連通路が設けられ、作動流体を進角流路と遅角流路とに各別に流通するよう構成されている。これら進角連通路および遅角連通路は、導入路に対して回転軸芯の周方向に沿った異なる位置で、且つ、回転軸芯の長手方向に沿って異なる位置に設けられている。ボルトの内部には回転軸芯に沿って往復移動する制御弁体が設けられ、制御弁体の位置によって導入路からの作動流体が進角連通路又は遅角連通路に切り替えて供給される。
このため、制御弁体の往復移動に伴って筒状部材が擦れて摩耗し易く、制御弁体と筒状部材との界面のシール性が低下して、制御弁体と筒状部材との界面から作動流体が漏れ出し易い。
制御弁体と筒状部材との界面から作動流体が漏れ出すと、進角室或いは遅角室への作動流体の供給速度が低下し、相対回転位相の制御応答性が悪くなる。
この構成では、筒状部材には制御弁体の往復移動に伴う摩耗が生じず、シール性の低下による作動流体の漏れ出しが生じ難いが、筒状部材の筒壁部に円環溝とその円環溝に連通する貫通孔の供給路とその円環溝に連通する進角または遅角路を設けてあるために筒状部材の製作が煩雑化する。
この構成では、筒状部材には制御弁体の往復移動に伴う摩耗が生じず、シール性の低下による作動流体の漏れ出しが生じ難いが、従動側回転体をカムシャフトに締結する力が筒状部材にかかる構造となるため、筒状部材が変形しやすい。筒状部材が変形すると、制御弁体と筒状部材との界面から作動流体が漏れ出し、進角室或いは遅角室への作動流体の供給速度が低下し、相対回転位相の制御応答性が悪くなる。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、作動流体の流路形成が容易で、相対回転位相の制御応答性に優れた弁開閉時期制御装置を提供することを目的とする。
このため、制御弁体の往復移動に伴う摩耗が筒状部材に生じることがなく、シール性の低下による作動流体の漏れが生じ難い。
このため、導入路を進角流路および遅角流路に対して周方向で異なる位相で配置することで、導入路を進角流路および遅角流路に対して軸方向に沿って並べて配置したものよりも、シール性能が向上する。
したがって、本構成の弁開閉時期制御装置であれば、シール性の低下による作動流体の漏れ出しが生じ難く、相対回転位相の制御応答性を高めることができ、ボルトとの間に導入路を形成する筒状部材も容易に製作できる。
このため、例えばボルトと筒状部材とを互いに係合する係合部やボルトと筒状部材とを互いに接着する接着部などの特別な構造を設けることなく、ボルトに設ける作動流体の流路と筒状部材に設ける作動流体の流路とを回転軸芯周りでも回転軸芯に沿う方向でも精度良く配置することができる。
さらに筒状部材はボルトより線膨張の大きい材料を用い、筒状部材をボルトに圧入することで、筒状部材とボルト間のシール性低下が生じにくくすることができる。
また、進角環状流路および遅角環状流路を形成する例えば周溝を、従動側回転体の内周面、つまり、外部から確認し難い内周面に設けることなく、筒状部材の外周面に能率良く設けることができる。
〔第1実施形態〕
図1〜図6は本実施形態による弁開閉時期制御装置Aを示し、自動車用エンジンEにおける吸気弁E1の開閉時期を制御する。
弁開閉時期制御装置Aは、図1,図2に示すように、エンジンEのクランクシャフトE2と同期回転するアルミニウム合金製のハウジング1と、ハウジング1の内側に同じ回転軸芯Xで回転自在に支持され、吸気弁開閉用のカムシャフト2と一体回転するアルミニウム合金製の内部ロータ3とを有する。
OCVボルト5はスリーブ4の内側に挿通して設けてあり、内部空間5aがボルト頭5bに開口する筒軸部5cと中実の雄ねじ部5dとを備えた筒状に形成してある。
カムシャフト2の内部ロータ3との連結側には、雌ねじ部2aを奥側に設けてあるねじ孔2bを同軸芯で形成してある。OCVボルト5は、カムシャフト2に形成した雌ねじ部2aに雄ねじ部5dを螺合することにより、内部ロータ3をカムシャフト2に対して同軸芯で締め付け固定している。
位置決め部6は、図6に示すように、筒軸部5cの外周面に凹入形成した係合凹部6aと、スリーブ4の内周面に突出形成した係合凸部6bとを備え、スリーブ4を筒軸部5cに外嵌する操作に伴って係合凸部6bを係合凹部6aに係合させる。
なお、係合凸部6bを係合凹部6aに係合させる位置決め部6に代えて、筒軸部5cとスリーブ4とを互いに圧入することにより、OCVボルト5とスリーブ4との相対位置を位置決めしてあってもよい。
外部ロータ1bはタイミングスプロケット1eを一体的に備えている。タイミングスプロケット1eには、クランクシャフトE2の回転に連動する金属チェーンなどの無端回動体E4が巻き掛けられる。
ハウジング1の回転駆動に伴い、内部ロータ3が回転方向Sに従動回転してカムシャフト2が回転し、カムE3がエンジンEの吸気弁E1を押し下げて開弁させる。
流体圧室7は、径方向内側に突出する複数個の突出部1fを回転方向Sに間隔を隔てて外部ロータ1bに形成することにより区画してある。流体圧室7は、更に、内部ロータ3に形成した径方向外方に突出する突出部3aによって回転方向Sで進角室7aと遅角室7bとに区画されている。
進角流路8aは、内部ロータ3の内周面に環状周溝を形成して設けてある進角環状流路9aに連通し、遅角流路8bは、内部ロータ3の内周面に環状周溝を形成して設けてある遅角環状流路9bに連通している。
カムシャフト2とリアプレート1cとに亘って、内部ロータ3をハウジング1に対して進角方向に付勢するスプリング10を係止してある。
ロック機構11は、油圧操作で回転軸芯Xの方向に出退移動するロック部材11aを備え、このロック部材11aをフロントプレート1a又はリアプレート1cに係合することによりロック位相に拘束する。
尚、ロック機構11は最進角位相あるいは最遅角位相の一方に拘束するように構成してあってもよい。
OCV12は、ハウジング1と内部ロータ3との相対回転位相が、最進角位相と最遅角位相との間で変更されるよう、進角流路8aおよび遅角流路8bを通した進角室7aおよび遅角室7bに対するオイルの給排を切り替える。
OCV12は、筒状に形成されたスプール12aと、スプール12aを付勢するスプリング12bと、スプール12aをスプリング12bの付勢力に抗して駆動移動させる電磁ソレノイド12cとを備えている。
スプール12aは、スプリング12bによって内部空間5aから外方に突出する側に常時付勢されている。スプール12aが「制御弁体」に相当する。
OCV12は、電磁ソレノイド12cに供給する電力のデューティ比の調節により、スプール12aの位置調節ができる。電磁ソレノイド12cへの給電量は図示しないECU(電子制御ユニット)によって制御される。
供給流路13は、カムシャフト2のねじ孔2bにOCVボルト5の外周側を囲むように形成したボルト外周流路13aと、OCVボルト5の内部に形成したボルト内部流路13bと、OCVボルト5とスリーブ4との間において、筒軸部5cの外周面に設けられ、ボルト内部流路13bからのオイルを回転軸芯Xの長手方向に沿って流通させる導入路13cと、筒軸部5cの筒壁に貫通形成され、導入路13cに導入されたオイルを筒軸部5cの内側に流通させる導入連通路13dと、OCVボルト5およびスリーブ4を回転軸芯Xに交差する筒径方向に貫通する進角連通路14aおよび遅角連通路14bとを備えている。
スプール12aは、円環状に形成した弁体周溝15を外周面に備え、導入連通路13dから流入するオイルを進角連通路14a,進角環状流路9aおよび進角流路8aを介して進角室7aに供給する進角制御状態と、遅角連通路14b,遅角環状流路9bおよび遅角流路8bを介して遅角室7bに供給する遅角制御状態とに切り替える。
この中立状態では、進角室7aおよび遅角室7bに対するオイルの給排が停止され、相対回転位相は変化しない。
この進角制御状態では、進角流路8aを通して進角室7aにオイルが供給されると共に、遅角室7bのオイルが遅角流路8bを通して遅角連通路14bから外部に排出され、相対回転位相が進角方向に変化する。
この遅角制御状態では、遅角流路8bを通して遅角室7bにオイルが供給されると共に、進角室7aのオイルが進角流路8a通して外部に排出され、相対回転位相が遅角方向に変化する。
このため、OCVボルト5の締め付けによる圧縮力がスリーブ4に作用しないので、スリーブ4をアルミニウム合金や樹脂などの低強度の材料で製作しても、スリーブ4が変形することがない。
よって、各流路の密封性が保持されて、位相制御の応答性に優れた弁開閉時期制御装置Aを、スリーブ4の材料選択の自由度を高めつつ、合理的に得ることができる。
図7は第2実施形態の弁開閉時期制御装置Aを示す。
本実施形態の弁開閉時期制御装置Aは、導入路13cを筒軸部5cの外周面に設けると共に、進角連通路14aと進角流路8aとを連通する進角環状流路9a、および、遅角連通路14bと遅角流路8bとを連通する遅角環状流路9bをスリーブ4の外周面に設けてある点で第1実施形態と異なっている。
その他の構成は第1実施形態と同様である。
図8,図9は第3実施形態の弁開閉時期制御装置Aを示す。
本実施形態の弁開閉時期制御装置Aは、導入路13cをスリーブ4の内周面に設けると共に、進角連通路14aと進角流路8aとを連通する進角環状流路9a、および、遅角連通路14bと遅角流路8bとを連通する遅角環状流路9bを内部ロータ3の内周面に設けてある点で第1実施形態と異なっている。
その他の構成は第1実施形態と同様である。
図10は第4実施形態の弁開閉時期制御装置Aを示す。
本実施形態の弁開閉時期制御装置Aは、導入路13cをスリーブ4の内周面に設けると共に、進角連通路14aと進角流路8aとを連通する進角環状流路9a、および、遅角連通路14bと遅角流路8bとを連通する遅角環状流路9bをスリーブ4の外周面に設けてある点で第1実施形態と異なっている。
その他の構成は第1実施形態と同様である。
1.本発明による弁開閉時期制御装置は、回転軸芯の方向で内部ロータとカムシャフトとの間に、内部ロータの回転をカムシャフトに伝達する円筒状の例えば鋼製の中間部材が設けられていてもよい。この場合は、内部ロータと中間部材とが「従動側回転体」に相当する。
2.本発明による弁開閉時期制御装置は、外部から供給された作動流体を回転軸芯の長手方向に沿って流通させる導入路を、ボルトと筒状部材との間において、ボルトの外周面と筒状部材の内周面との双方に形成した長溝などで構成してあってもよい。
2 カムシャフト
3 内部ロータ(従動側回転体)
4 スリーブ(筒状部材)
5 ボルト
6 位置決め部
7a 進角室
7b 遅角室
8a 進角流路
8b 遅角流路
9a 進角環状流路
9b 遅角環状流路
12a スプール(制御弁体)
13c 導入路
13d 導入連通路
14a 進角連通路
14b 遅角連通路
A 弁開閉時期制御装置
E エンジン(内燃機関)
E2 クランクシャフト(駆動軸)
X 回転軸芯
Claims (9)
- 内燃機関の駆動軸と同期回転する駆動側回転体と、
前記駆動側回転体の内側に同じ回転軸芯で回転自在に支持され、前記内燃機関の弁開閉用カムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
前記従動側回転体の内部に設けられた筒状部材と、
前記筒状部材の内側に設けられ、前記従動側回転体と前記カムシャフトとを連結する筒状のボルトと、
前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間に区画形成される進角室および遅角室と、
前記従動側回転体に設けられ、前記進角室に連通する進角流路および前記遅角室に連通する遅角流路と、
前記ボルトと前記筒状部材との間において、前記ボルトと前記筒状部材との少なくとも一方に設けられ、外部から供給された作動流体を前記回転軸芯の長手方向に沿って流通させる導入路と、
前記ボルトに設けられ、前記導入路の作動流体を前記ボルトの内側に流通させる導入連通路と、前記ボルトの前記回転軸芯の長手方向に沿って互いに異なる位置に設けられた進角連通路および遅角連通路と、
前記ボルトの内側に前記回転軸芯に沿って往復移動するように設けられ、前記導入連通路からの作動流体を前記進角連通路又は前記遅角連通路に供給する制御弁体と、
を有する弁開閉時期制御装置。 - 前記進角連通路および前記遅角連通路は、前記ボルトおよび前記筒状部材を前記回転軸芯に交差する方向に貫通し、前記ボルトの内側の作動流体が前記進角流路と前記遅角流路とに各別に流通するよう、前記導入路に対して前記回転軸芯の周方向に沿って異なる位置に設けられている請求項1記載の弁開閉時期制御装置。
- 前記ボルトと前記筒状部材との、前記回転軸芯に対する周方向での相対位置を位置決めする周方向位置決め部を有する請求項1又は2に記載の弁開閉時期制御装置。
- 前記ボルトと前記筒状部材との、前記回転軸芯に沿う方向での相対位置を位置決めする軸方向位置決め部を有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
- 前記ボルトと前記筒状部材との相対位置を、前記ボルトと前記筒状部材とを互いに圧入することにより位置決めしてある請求項1〜4の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
- 前記筒状部材はアルミニウム系材料または樹脂材料により形成されている請求項1〜5の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
- 前記導入路を前記ボルトの外周面に設けると共に、前記進角連通路と前記進角流路とを連通する進角環状流路、および、前記遅角連通路と前記遅角流路とを連通する遅角環状流路を前記従動側回転体の内周面に設けてある請求項1〜6の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
- 前記導入路を前記ボルトの外周面に設けると共に、前記進角連通路と前記進角流路とを連通する進角環状流路、および、前記遅角連通路と前記遅角流路とを連通する遅角環状流路を前記筒状部材の外周面に設けてある請求項1〜6の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
- 前記導入路を前記筒状部材の内周面に設けると共に、前記進角連通路と前記進角流路とを連通する進角環状流路、および、前記遅角連通路と前記遅角流路とを連通する遅角環状流路を前記従動側回転体の内周面に設けてある請求項1〜6の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
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