JP2016142198A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切削加工や研磨加工を行うことなく、プレートの軸受孔の必要精度を出すことができるバルブタイミング調整装置を提供する。
【解決手段】バルブタイミング調整装置１０は、クランクシャフト９１と共に回転するハウジング２１と、ハウジング２１の内側に配置され、カムシャフト９２と共に回転し、ハウジング２１に対して相対回転可能であるベーンロータ３０と、を備える。ハウジング２１は、カムシャフト９２の一端を軸受けするための軸受孔２７が形成されているリアプレート２６を有する。リアプレート２６の軸受孔２７の縁には、リアプレート２６を軸方向に貫通する少なくとも１つの切り欠き溝７０が形成されている。バルブタイミング調整装置１０の製造時、リアプレート２６に対してサイジング又はしごきを行うと、軸受孔２７の円周方向へ動いた肉は切り欠き溝７０に逃げることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、バルブタイミング調整装置に関する。

従来、内燃機関のクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変えることにより、カムシャフトに駆動されるバルブ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が知られている。

特許文献１に開示されているバルブタイミング調整装置では、クランクシャフトと一体に回転するハウジングと、カムシャフトと一体に回転するベーンロータとが相対回転可能に構成されており、ハウジングに固定されたプレートがカムシャフトの軸受として機能している。

特開２００４−２５２２５８号公報

特許文献１に開示されるようなバルブタイミング調整装置では、プレートの軸受孔とカムシャフトとの軸ずれを抑えるために、プレートの軸受孔には高い寸法精度が求められる。通常、寸法精度を向上させるために行われる加工としては、切削加工、研磨加工、プレス加工のしごき、及び、焼結金属の製造で行われるサイジングなどが挙げられる。

従来技術では、プレートに対してしごき又はサイジングを施すと、軸受孔の円周方向へ動いた肉同士が寄せられることにより、軸受孔の内周面に肉の盛り上がりやヒケ（窪み）などが発生する。これにより、軸受孔の真円度が崩れ、必要精度を出すことができない。よって、従来技術では、軸受孔の必要精度を出すために、軸受孔の内周面に切削加工又は研磨加工を行う必要があるが、これらの加工には工数やコストがかかる。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、切削加工や研磨加工を行うことなく、プレートの軸受孔の必要精度を出すことができるバルブタイミング調整装置を提供することである。

本発明は、内燃機関の駆動軸と従動軸との回転位相を変更し、前記従動軸により開閉駆動されるバルブ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であって、駆動軸および従動軸の一方を第１軸とし、他方を第２軸とすると、第１軸と同期して回転するハウジングと、ハウジングの内側に配置され、第２軸と同期して回転し、ハウジングに対して相対回転可能であるロータと、ロータの第２軸側においてハウジングに固定されており、第２軸の一端を軸受けするための軸受孔が形成されているリアプレートと、を備えている。
ここで、リアプレートの軸受孔の内壁には、第２軸の軸方向に貫通する少なくとも１つの切り欠き溝が形成されている。

上記構成において、リアプレートは、第２軸の一端の軸受として機能する。リアプレートの軸受孔の内壁のうち切り欠き溝が形成されていない部分である軸受面は、第２軸を軸ずれなく支持するために高い寸法精度が必要である。一方、リアプレートの軸受孔の内壁のうち切り欠き溝が形成されている部分である溝底面は、第２軸を支持しないため、その必要精度は比較的低い。

本発明のバルブタイミング調整装置の製造時、リアプレートに対してサイジング又はしごきを行うと、軸受孔の円周方向へ動いた肉は切り欠き溝に逃げることができる。このため、軸受孔の軸受面による真円度を保ちつつ、その必要精度を出すことができる。また、軸受孔の溝底面は、上述したように必要精度が低いため、切り欠き溝に逃げ込んだ肉による形状変化を許容することができる。

したがって、本発明によれば、切削加工や研磨加工を行うことなく、サイジング又はしごき加工によってリアプレートの軸受孔の必要精度を出すことができる。よって、従来のように切削加工や研磨加工を行う場合に比べて、工数やコストが削減される。

本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置の概略構成を示す断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置に用いられるリアプレートを示す図である。 図３のＩＶ部分の拡大図である。

本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１に示す。バルブタイミング調整装置１０は、内燃機関９０のクランクシャフト９１に対しカムシャフト９２を相対回転させることによって、カムシャフト９２が開閉駆動する図示しない吸気弁のバルブタイミングを調整するものであり、クランクシャフト９１からカムシャフト９２までの駆動力伝達系に設けられている。クランクシャフト９１は、特許請求の範囲に記載の「駆動軸」であり、カムシャフト９２は、特許請求の範囲に記載の「従動軸」である。

（全体構成）
先ず、バルブタイミング調整装置１０の全体構成について図１、図２を参照して説明する。図１、図２に示すように、バルブタイミング調整装置１０は、ハウジング２１、フロントプレート２５、リアプレート２６、「ロータ」としてのベーンロータ３０、油路切換弁４０、およびストッパピン５０などを備えている。

ハウジング２１は、カムシャフト９２と同軸上に設けられており、筒部２２、外歯部２３および複数の突起部２４を有している。外歯部２３は、筒部２２の外壁に設けられ、タイミングチェーン９３を介してクランクシャフト９１に連結されている。突起部２４は、筒部２２から径方向内側に突き出している。ハウジング２１の内側には後述のベーンロータ３０が配置されている。

フロントプレート２５は、ベーンロータ３０に対してカムシャフト９２とは反対側においてハウジング２１に固定されている。リアプレート２６は、ベーンロータ３０に対してカムシャフト９２側においてハウジング２１に固定されており、中央部に軸受孔２７を有している。カムシャフト９２の一端は、リアプレート２６の軸受孔２７に嵌め入れられている。
ハウジング２１、フロントプレート２５およびリアプレート２６は、ボルト２８により一体に固定されており、クランクシャフト９１と同期して回転可能である。

ベーンロータ３０は、ハウジング２１の内側にハウジング２１に対し相対回転可能であるように配置され、ボス部３１および複数のベーン部３２を有している。ボス部３１は、後述のスリーブボルト４１によってカムシャフト９２に固定されている。ベーン部３２は、ボス部３１から径外方向へ突き出し、ハウジング２１の内部空間すなわちハウジング２１の２つの突起部２４の間にある空間を進角室３３と遅角室３４とに仕切っている。遅角室３４は、ベーン部３２に対して回転方向に位置し、進角室３３は、ベーン部３２に対して逆回転方向に位置している。

ベーンロータ３０は、進角油路３５、遅角油路３６、および供給油路３７を有している。進角油路３５は、一端が進角室３３と連通しており、他端がボス部３１の内壁面に開口している。遅角油路３６は、一端が遅角室３４と連通しており、他端がボス部３１の内壁面に開口している。供給油路３７は、一端がボス部３１のカムシャフト９２側の端面に開口しており、他端がボス部３１の内壁面に開口している。また、供給油路３７は、カムシャフト９２に形成された外部油路９４に接続されている。外部油路９４は、例えばエンジンブロック等の油路９５を介してオイルポンプ９６と連通している。
ベーンロータ３０は、進角室３３または遅角室３４に供給される作動油の圧力を受けることによってハウジング２１に対して相対回転し、ハウジング２１に対する回転位相を進角側または遅角側に変化させる。

油路切換弁４０は、スリーブボルト４１およびスプール４８などから構成されている。
スリーブボルト４１は、ベーンロータ３０に対してカムシャフト９２とは反対側からベーンロータ３０に挿入され、カムシャフト９２にねじ込まれている。また、スリーブボルト４１は、頭部４２とねじ部４３との間においてベーンロータ３０の内側に位置するスリーブ部４４を形成している。スリーブ部４４は、進角油路３５に連通している進角ポート４５、遅角油路３６に連通している遅角ポート４６、および、供給油路３７に連通している供給ポート４７を有している。

スプール４８は、スリーブボルト４１のスリーブ部４４内で軸方向へ往復移動可能であり、軸方向位置に応じてスリーブ部４４の各ポート同士を選択的に接続可能である。具体的には、スプール４８は、ハウジング２１に対するベーンロータ３０の回転位相を進角側に変化させる場合、供給ポート４７と進角ポート４５とを接続しつつ、遅角ポート４６をスプール４８の内側を通じて外部のドレン空間に連通させる。また、スプール４８は、ハウジング２１に対するベーンロータ３０の回転位相を遅角側に変化させる場合、供給ポート４７と遅角ポート４６とを接続しつつ、進角ポート４５をスプール４８の外側を通じて外部のドレン空間に連通させる。

スリーブボルト４１の頭部４２の内側の開口部にはストッパプレート４９が嵌め付けられており、スプール４８は、スプリング３９によってストッパプレート４９側に付勢されている。スプール４８の軸方向位置は、スプリング３９の付勢力と、ストッパプレート４９に対してスプール４８とは反対側に設けられたリニアソレノイド９７による押圧力とのバランスによって決まる。

ストッパピン５０は、ベーンロータ３０に設けられた収容孔５１に軸方向に往復移動可能に収容されている。リアプレート２６に設けられた圧入穴５２には、ストッパリング５５が圧入されている。ストッパピン５０は、ハウジング２１に対してベーンロータ３０が最遅角位置にあるとき、スプリング５４の付勢力により、ベーンロータ３０からリアプレート２６に向かってに軸方向へ突き出すように移動し、ストッパリング５５に嵌合可能である。ストッパピン５０がストッパリング５５に嵌合すると、ベーンロータ３０とハウジング２１との相対回転が規制される。

ブッシング６０は、カムシャフト９２とベーンロータ３０との間に設けられている。
本実施形態では、ブッシング６０は、ベーンロータ３０が有する凹部５８及びリアプレート２６が有する軸受孔２７に圧入されている。また、ブッシング６０は、スリーブボルト４１が挿通している通孔６１、及び、カムシャフト９２の外部油路９４とベーンロータ３０の供給油路３７とを連通する油路孔６２と、を有する。

以上のように構成されたバルブタイミング調整装置１０では、回転位相が目標値よりも遅角側である場合、油路切換弁４０によって進角室３３が供給油路３７と接続されつつ、遅角室３４が外部のドレン空間と接続される。これにより、進角室３３に作動油が供給されつつ遅角室３４の作動油が外部に排出され、ベーンロータ３０がハウジング２１に対して進角側に相対回転する。

また、回転位相が目標値よりも進角側である場合、油路切換弁４０によって遅角室３４が供給油路３７と接続されつつ、進角室３３が外部のドレン空間と接続される。これにより、遅角室３４に作動油が供給されつつ進角室３３の作動油が外部に排出され、ベーンロータ３０がハウジング２１に対し遅角側に相対回転する。
また、回転位相が目標値と一致する場合、油路切換弁４０によって進角室３３および遅角室３４が閉じられる。これにより、回転位相が保持される。

（特徴構成）
次に、バルブタイミング調整装置１０の特徴構成について、さらに図３及び図４を参照して説明する。

本実施形態において、リアプレート２６の軸受孔２７の内壁には、複数（本実施形態では４つ）の切り欠き溝７０が形成されている。切り欠き溝７０は、リアプレート２６を軸方向に貫通しており、切り欠き溝７０における周方向の両端部７１はＲ形状である
４つの切り欠き溝７０は、軸受孔２７の周方向に等間隔に配置されている。また、４つの切り欠き溝７０のうち１つの切り欠き溝７０１は、リアプレート２６の軸受孔２７及び圧入穴５２の各中心を通る仮想線Ｌと重なる位置であって、圧入穴５２に最も近い側に形成されている。

軸受孔２７の側面のうち切り欠き溝７０が形成されていない部分である軸受面２９は、カムシャフト９２を支持しており、これにより、リアプレート２６は、カムシャフト９２の軸受として機能している。一方、軸受孔２７の側面のうち切り欠き溝７０が形成されている部分である溝底面７３は、カムシャフト９２との間に間隙を有する。

また、本実施形態において、リアプレート２６は焼結金属によって形成されている。焼結金属の製造は、例えば、リアプレート２６の原料となる金属粉末を混合する混合工程、、混合した金属粉末を金型に入れて圧縮する成型工程、成型品を熱処理する焼結工程、及び、焼結品を精密金型に入れて圧縮するサイジング工程によって行われる。

（効果）
（１）本実施形態のバルブタイミング調整装置１０では、上述したように、リアプレート２６の軸受孔２７の縁に、リアプレート２６を軸方向に貫通する少なくとも１つの切り欠き溝７０が形成されている。
上記構成において、リアプレート２６は、カムシャフト９２の軸受として機能する。リアプレート２６の軸受孔２７の内壁面のうち切り欠き溝７０が形成されていない軸受面２９は、カムシャフト９２を軸ずれなく支持するために非常に高い寸法精度が必要である。一方、リアプレート２６の軸受孔２７の内壁面のうち切り欠き溝７０が形成されている溝底面７３は、カムシャフト９２を支持しないため、その必要精度は比較的低い。
例えば、図３に示すように、軸受面２９によるリアプレート２６の内径Ｄ１の寸法公差が小さいのに比べて、溝底面７３によるリアプレート２６の内径Ｄ２の寸法公差は大きい。

バルブタイミング調整装置１０の製造時、リアプレート２６に対してサイジング又はしごきを行うと、軸受孔２７の円周方向へ動いた肉は切り欠き溝７０に逃げることができる（図３中の矢印Ａ参照）。このため、軸受孔２７の軸受面２９による真円度を保ちつつ、その必要精度を出すことができる。また、軸受孔２７の溝底面７３は、上述したように必要精度が低いため、切り欠き溝７０に逃げ込んだ肉による形状変化を許容することができる。

したがって、本実施形態によれば、切削加工や研磨加工を行うことなく、サイジング又はしごき加工によってリアプレート２６の軸受孔２７の必要精度を出すことができる。よって、従来のように切削加工や研磨加工を行う場合に比べて、工数やコストが削減される。

また、上記構成によれば、リアプレート２６の軸受孔２７の内壁面においてカムシャフト９２と摺動する面積が小さくなるため、摺動摩擦による抵抗を減らすことができる。

（２）また、本実施形態において、切り欠き溝７０は、複数であり、軸受孔２７の周方向に等間隔に配置されている。
上記構成によれば、リアプレート２６に対してサイジング又はしごきを行うとき、切り欠き溝７０は、軸受孔２７の周方向において均等に肉を逃がすことができる。また、上記構成によれば、軸受孔２７の軸受面２９がカムシャフト９２と均等に接触するため、カムシャフト９２とリアプレート２６との同軸度を確保することが容易になる。

（３）また、本実施形態において、リアプレート２６は、焼結金属によって形成されている。
焼結金属の製造において通常に行われるサイジング工程では、焼結品を精密金型に入れて圧縮することにより、寸法精度を向上させている。従来のようにリアプレートの軸受孔が切り欠き溝のない単純円であると、精密金型からリアプレートを外したとき、応力によって形状が圧縮前に戻るスプリングバックという現象が生じる。

本実施形態によれば、リアプレート２６の製造時、サイジング工程において加わる応力が切り欠き溝７０によって吸収されるため、スプリングバックが生じず、より高い寸法精度を出すことができる。

（４）また、本実施形態において、１つの切り欠き溝７０１は、リアプレート２６の圧入穴５２及び軸受孔２７の各中心を通る仮想線Ｌと重なる位置であって、圧入穴５２に最も近い側に形成されている。

従来のバルブタイミング調整装置では、リアプレートに形成された圧入穴にストッパリングを圧入するときにリアプレートの軸受孔が変形することを防止するため、圧入穴の縁に逃げ溝が形成されている。
これに対して、本実施形態では、切り欠き溝７０が従来の圧入穴に形成された逃げ溝の機能を果たすため、圧入穴５２に逃げ溝を形成することが不要となり、圧入穴５２の形状を簡素化することができる。

（５）また、本実施形態において、切り欠き溝７０における周方向の両端部７１は、Ｒ形状である。
上記構成によれば、カムシャフト９２による軸受孔２７の軸受面２９の面圧が過大になることを防ぎ、応力集中を抑制することができる。

（他の実施形態）
（ア）切り欠き溝７０の数は、少なくとも１つあればよい。また、切り欠き溝７０は、周方向に等間隔に配置されていなくともよいし、仮想線Ｌと重なる位置に配置されていなくともよい。また、切り欠き溝７０の形状については、上述の効果（１）を可能にするような幅及び深さであればよい。

（イ）リアプレート２６は、焼結金属によって形成されることに限られず、プレス加工などによって成形されていてもよい。また、リアプレート２６は、ハウジング２１と一体的に形成されるものであってもよい。
（ウ）切り欠き溝７０における周方向の両端部７１は、Ｒ形状でなくてもよく、任意の形状を採用可能である。

（エ）上記実施形態では、リアプレート２６がカムシャフト９２を直接的に軸受けしているが、他の実施形態では、リアプレート２６の軸受孔２７と、カムシャフト９２との間に、ブッシュなど、カムシャフト９２と一体に回転する他の部材が配置されていてもよい。

（オ）本発明のバルブタイミング調整装置は、内燃機関９０の排気弁のバルブタイミングを調整するものであってもよい。
（カ）他の実施形態では、ハウジング２１がクランクシャフト９１と同期して回転し、ベーンロータ３０がカムシャフト９２と同期して回転してもよい。この場合、リアプレート２６は、クランクシャフト９１と同軸に回転する軸を軸受けしてもよい。

（キ）上記実施形態では、油圧によってベーンロータ３０を回転駆動する油圧式のバルブタイミング調整装置１０について説明しているが、本発明は、モータによってロータを回転駆動する電動式のバルブタイミング調整装置にも適用可能である。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、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。

１０・・・バルブタイミング調整装置
２１・・・ハウジング
２６・・・リアプレート
２７・・・軸受孔
３０・・・ベーンロータ（ロータ）
７０・・・切り欠き溝
９０・・・内燃機関
９１・・・駆動軸（クランクシャフト）
９２・・・従動軸（カムシャフト）

Claims (5)

1. 内燃機関（９０）の駆動軸（９１）と従動軸（９２）との回転位相を変更し、前記従動軸により開閉駆動されるバルブ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（１０）であって、
   前記駆動軸および前記従動軸の一方を第１軸とし、他方を第２軸とすると、
   前記第１軸と同期して回転するハウジング（２１）と、
   前記ハウジングの内側に配置され、前記第２軸と同期して回転し、前記ハウジングに対して相対回転可能であるロータ（３０）と、
   前記ロータの前記第２軸側において前記ハウジングに固定されており、前記第２軸の一端を軸受けする軸受孔（２７）が形成されているリアプレート（２６）と、
   を備え、
   前記リアプレートの前記軸受孔の内壁には、前記リアプレートを軸方向に貫通する少なくとも１つの切り欠き溝（７０）が形成されていることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記切り欠き溝は、複数であり、前記軸受孔の周方向に等間隔に配置され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。
3. 前記リアプレートは、焼結金属によって形成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。
4. 前記ロータから前記リアプレートに向かって前記軸方向へ突き出すように移動可能なストッパピン（５０）と、
   前記リアプレートに形成された圧入穴（５２）に圧入されており、前記ロータから突き出した前記ストッパピンが嵌合可能なストッパリング（５５）と、
   をさらに備え、
   １つの前記切り欠き溝（７０１）は、前記リアプレートの前記圧入穴及び前記軸受孔の各中心を通る仮想線（Ｌ）と重なる位置であって、前記圧入穴に最も近い側に形成されてい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。
5. 前記切り欠き溝における周方向の両端部（７１）は、Ｒ形状である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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