JP2021063483A - Internal combustion engine valve timing control apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の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 for an internal combustion engine.
内燃機関の出力軸であるクランクシャフトと同期回転する回転体と、その回転体と相対回動可能なロータとを備えるバルブタイミング調整装置が知られている。回転体は、クランクシャフトと一体に回転するスプロケットと、内周部から突出した複数のシューを有するケースと、各シューにより構成される複数の油圧室を塞ぐカバーと、を含んでいる。スプロケット、ケース、及びカバーはボルトなどの締結部材により一体化している。 A valve timing adjusting device including a rotating body that rotates synchronously with a crankshaft, which is an output shaft of an internal combustion engine, and a rotor that can rotate relative to the rotating body is known. The rotating body includes a sprocket that rotates integrally with the crankshaft, a case having a plurality of shoes protruding from the inner peripheral portion, and a cover that closes a plurality of hydraulic chambers composed of the shoes. The sprocket, case, and cover are integrated by fastening members such as bolts.
一方、ロータは、カムシャフトの一端部を受け入れる軸受部を有するボス部と、ボス部の外周部から半径方向外方に突出し、上述した複数の油圧室をそれぞれ進角側油圧室と遅角側油圧室とに区画する複数のベーンとから構成されている。進角側油圧室と遅角側油圧室にはそれぞれ作動油(以下、オイルという)が供給される(以上、特許文献1参照)。 On the other hand, the rotor has a boss portion having a bearing portion that receives one end of the camshaft and a boss portion that protrudes outward in the radial direction from the outer peripheral portion of the boss portion. It is composed of a plurality of vanes that are partitioned into a hydraulic chamber. Hydraulic oil (hereinafter referred to as oil) is supplied to the advancing side hydraulic chamber and the retarding side hydraulic chamber, respectively (see Patent Document 1 above).
ところで、上述したカバーは内燃機関側とは逆側から油圧室を塞ぐが、締結部材による締結のため、カバーは油圧室を完全には塞ぐことができない。この結果、カバーとケース及びロータとの間にはシャフト方向のクリアランスが発生する。したがって、例えば高温時にオイルの流動性が増してくると、進角側油圧室と遅角側油圧室に供給されたオイルがこのクリアランスを通じて漏れるおそれがある。すなわち、内燃機関側と逆側からオイル漏れが発生するおそれがある。オイル漏れが発生して油圧室内の油圧が低下すると、バルブタイミング調整装置の応答性が低下し、動作の安定性が失われるおそれがある。 By the way, the above-mentioned cover closes the hydraulic chamber from the side opposite to the internal combustion engine side, but the cover cannot completely close the hydraulic chamber because it is fastened by the fastening member. As a result, a clearance in the shaft direction is generated between the cover and the case and the rotor. Therefore, for example, if the fluidity of the oil increases at a high temperature, the oil supplied to the advancing side hydraulic chamber and the retarding side hydraulic chamber may leak through this clearance. That is, oil leakage may occur from the side opposite to the internal combustion engine side. If an oil leak occurs and the oil pressure in the hydraulic chamber drops, the responsiveness of the valve timing adjusting device deteriorates, and the stability of operation may be lost.
そこで、本発明では、内燃機関側と逆側からのオイル漏れを抑制することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to suppress oil leakage from the side opposite to the internal combustion engine side.
本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を油圧により変更することによってバルブタイミングを変更する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、前記カムシャフトが挿通する第1回転体と、前記カムシャフトの回転軸を中心に前記内燃機関側と逆側に突出した突出部を含むロータと、前記突出部を隙間嵌めする開口を含み、オイルが供給される油圧室を、前記ロータを前記第1回転体と共に挟むことにより形成する第2回転体と、を有する。 The valve timing control device for an internal combustion engine according to the present invention is a valve timing control device for an internal combustion engine that changes the valve timing by changing the rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft by hydraulic pressure, through which the camshaft is inserted. A hydraulic chamber that includes a first rotating body, a rotor that includes a protruding portion that protrudes from the internal combustion engine side to the opposite side of the rotating shaft of the camshaft, and an opening that fits the protruding portion in a gap, and oil is supplied. Has a second rotating body formed by sandwiching the rotor together with the first rotating body.
本発明によれば、内燃機関側と逆側からのオイル漏れを抑制することができる。 According to the present invention, oil leakage from the side opposite to the internal combustion engine side can be suppressed.
以下、本発明を実施するための第1実施形態及び第2実施形態について図面を参照して説明する。特に、第1実施形態では第1回転体の一例としてスプロケットを採用し、第2回転体の一例としてハウジングを採用する。一方、第2実施形態では第1回転体の一例としてハウジング及びリアプレートを採用し、第2回転体の一例としてフロントプレートを採用する。また、第1実施形態及び第2実施形態では、VVT機構を基準にVVT機構の内燃機関側をリア側と呼び、内燃機関側と逆側をフロント側と呼ぶ。尚、VVT機構はバルブタイミング制御装置の一例である。 Hereinafter, the first embodiment and the second embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In particular, in the first embodiment, a sprocket is adopted as an example of the first rotating body, and a housing is adopted as an example of the second rotating body. On the other hand, in the second embodiment, the housing and the rear plate are adopted as an example of the first rotating body, and the front plate is adopted as an example of the second rotating body. Further, in the first embodiment and the second embodiment, the internal combustion engine side of the VVT mechanism is referred to as the rear side, and the side opposite to the internal combustion engine side is referred to as the front side with reference to the VVT mechanism. The VVT mechanism is an example of a valve timing control device.
(第1実施形態)
図1は内燃機関40の一例である。図1に示すように、内燃機関40の燃焼室1には、吸気通路2と排気通路3とが接続されている。燃焼室1と吸気通路2との間には吸気バルブ4が設けられている。燃焼室1と排気通路3との間には排気バルブ5が設けられている。吸気バルブ4及び排気バルブ5はそれぞれバルブスプリング6,7によって閉弁方向に常時付勢されている。
(First Embodiment)
FIG. 1 is an example of an
内燃機関40には、吸気バルブ4を押し下げて開閉駆動するための吸気カム8を有する吸気カムシャフト9が設けられている。また、内燃機関40には、排気バルブ5を押し下げて開閉駆動するための排気カム10を有する排気カムシャフト11が設けられている。このように、内燃機関40は吸気カムシャフト9及び排気カムシャフト11を含んでいる。
The
吸気カムシャフト9の一端には、油圧式のVVT(Variable Valve Timing:可変バルブタイミング)機構100が設けられている。VVT機構100をバルブタイミング制御装置として採用することができる。VVT機構100はクランクシャフト13に対する吸気カムシャフト9の回転位相を油圧により変更することによって吸気バルブ4のバルブタイミングを変更する。VVT機構100はこのVVT機構100に対するオイルの給排態様を調節するOCV(Oil Control Valve:オイルコントロールバルブ)101を有している。詳細は後述するが、VVT機構100には、スプロケット102と、スプロケット102と別体のハウジング103が設けられている。
A hydraulic VVT (Variable Valve Timing)
スプロケット102、排気カムシャフト11に取り付けられたスプロケット12、クランクシャフト13に取り付けられたスプロケット14にはタイミングチェーン15がそれぞれ巻き架けられている。したがって、内燃機関40はクランクシャフト13及びタイミングチェーン15を含んでいる。クランクシャフト13が回転すると、クランクシャフト13の回転に同期して吸気カムシャフト9及び排気カムシャフト11が回転する。これにより、吸気バルブ4及び排気バルブ5がそれぞれ吸気カム8及び排気カム10によって押し下げられて開閉駆動される。
A
また、クランクシャフト13は、タイミングベルト16を介してオイルポンプ18と連結されている。オイルポンプ18は、クランクシャフト13の回転に伴い駆動され、オイルパン20に貯留されたオイルを汲み上げ、汲み上げたオイルを、OCV101を通じてVVT機構100に供給する。
Further, the
続いて、図2乃至図4を参照して、第1実施形態に係るVVT機構100の詳細について説明する。
Subsequently, the details of the
図2はVVT機構100の斜視図の一例である。図3はVVT機構100のA−A断面図の一例である。図4はVVT機構100のB−B断面図の一例である。VVT機構100は、図2に示すように、スプロケット102とハウジング103とロータ104とを含んでいる。ハウジング103はボルトなどの締結部材(不図示)によってスプロケット102に締結される。
FIG. 2 is an example of a perspective view of the
スプロケット102の材質は強度を確保する観点から例えば鉄などの重金属を採用することが望ましい。一方で、ハウジング103とロータ104の材質はいずれも重金属に限定されない。ハウジング103とロータ104の材質として重金属を採用してもよいし、例えばアルミニウムなどの軽金属を採用してもよい。尚、ハウジング103とロータ104を異なる材質とした場合、熱膨張差によりハウジング103又はロータ104が変形するおそれがあるため、同じ材質であることが望ましい。
From the viewpoint of ensuring strength, it is desirable that the
図3に示すように、ハウジング103はフロント円盤部103aとフロント円盤部103aの外周からリア側方向に延伸するフロント筒壁部103bを有する。特に、図2及び図3に示すように、フロント円盤部103aは中央部分に円形の開口103xを有する。すなわち、ハウジング103は円形の底面の中央部分にその円形より小さな円形の孔が設けられた箱型であるということができる。図4に示すように、ハウジング103のフロント筒壁部103bの内周面には中心方向に突出した複数のシュー103yが配置されている。
As shown in FIG. 3, the
一方、図3に示すように、スプロケット102はフロント円盤部103aの外周より大きな径を有するリア円盤部102aとリア円盤部102aの外周からフロント側方向に延伸するリア筒壁部102bとリア筒壁部102bの外周に設けられた歯車部102cを有する。特に、リア円盤部102aは中央部分に円形の開口102xを有する。リア円盤部102aの開口102xには吸気カムシャフト9が挿通する。このように、スプロケット102は円形の底面の中央部分にその円形より小さな円形の孔が設けられた箱型であり、箱の縁周りに複数の歯が配置されている。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the
図2及び図3に示すように、ロータ104の大部分はスプロケット102とハウジング103の内側に収容される。すなわち、図3に示すように、ロータ104の大部分はスプロケット102とハウジング103に挟まれている。図4に示すように、ロータ104はボス部104aと複数のベーン104bを有する。複数のベーン104bはボス部104aの外周面に設けられている。各ベーン104bはフロント筒壁部103bの内周面とボス部104aの外周面と2つのシュー103yによって囲われる複数の油圧室をそれぞれ進角側油圧室R1と遅角側油圧室R2とに区画する。
As shown in FIGS. 2 and 3, most of the
図4に示すように、複数のシュー103yのそれぞれの先端部に対向するボス部104aの部分にはチップシール104zが設けられる。チップシール104zは複数のシュー103yのそれぞれの先端部と当接する。進角側油圧室R1と遅角側油圧室R2にはそれぞれオイルが供給されるが、ボス部104aにチップシール104zを設けることにより、ボス部104aの外周面を介した進角側油圧室R1と遅角側油圧室R2の一方から他方へのオイル漏れを抑制することができる。
As shown in FIG. 4, a
また、図4に示すように、ロータ104の各ベーン104bの先端部にもチップシール104zがそれぞれ設けられる。各チップシール104zはこれらと対向するハウジング103のフロント筒壁部103bの内周面に当接する(併せて図3参照)。上述したように、進角側油圧室R1と遅角側油圧室R2にはそれぞれオイルが供給されるが、各ベーン104bにチップシール104zを設けることにより、フロント筒壁部103bの内周面を介した進角側油圧室R1と遅角側油圧室R2の一方から他方へのオイル漏れを抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 4, a
さらに、図2及び図3に示すように、ロータ104は吸気カムシャフト9の回転軸Pを中心に回転軸Pの方向に沿ってフロント側に突出した略凸型の突出部104cを含んでいる。突出部104cはハウジング103の開口103xに隙間嵌めされる。これにより、ハウジング103のフロント円盤部103aの内周面がロータ104の突出部104cの外周面に対する軸受構造になる。ここで、上述したように、ハウジング103は締結部材によってスプロケット102に締結されているため、図3に示すように、ハウジング103とロータ104との間に吸気カムシャフト9の回転軸Pの方向に延伸するクリアランス70が生じることがある。クリアランス70はロータ104をスプロケット102とハウジング103で挟むことにより形成される進角側油圧室R1(又は遅角側油圧室R2)と結合しているため、進角側油圧室R1(又は遅角側油圧室R2)に供給されたオイルがクリアランス70を通じて漏れる可能性がある。しかしながら、図3に示すように、突出部104cは開口103xに隙間嵌めされて開口103xの大部分を塞いでいる。すなわち、本実施形態の軸受構造を実現することにより、開口103xと突出部104cとの微小隙間を維持したクリアランスシール(非接触型のシール)が確保される。この結果、突出部104cがない場合に、進角側油圧室R1(又は遅角側油圧室R2)からクリアランス70を通じて漏れる可能性があったオイルが、たとえオイルの流動性が増しても、抑制することが可能となる。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the
特に本実施形態においてロータ104を押出材から製作する際には、図3の一部を拡大した部分拡大図に示すように、突出部104cの根元に幅C1の斜面を形成するとともに、この斜面に対向するハウジング103の部分にも幅C1より大きな幅C2の斜面を形成することが望ましい。幅C1より幅C2を大きくすることにより、ハウジング103に干渉しない軸受構造を容易に製作することができる。
In particular, when the
以上、第1実施形態によれば、内燃機関40にはVVT機構100が設けられている。VVT機構100はクランクシャフト13に対する吸気カムシャフト9の回転位相を油圧により変更することによってバルブタイミングを変更する。特に、VVT機構100はスプロケット102とロータ104とハウジング103を含んでいる。スプロケット102は吸気カムシャフト9が挿通する。ロータ104は吸気カムシャフト9の回転軸Pを中心にフロント側に突出した突出部104cを含んでいる。ハウジング103はその突出部104cを隙間嵌めする開口103xを含み、オイルが供給される進角側油圧室R1及び遅角側油圧室R2を、ロータ104をスプロケット102と共に挟むことにより形成する。これにより、進角側油圧室R1及び遅角側油圧室R2に供給されたオイルの流動性が増しても、フロント側からのオイル漏れを抑制することができる。
As described above, according to the first embodiment, the
(第2実施形態)
続いて、図5乃至図7を参照して、第2実施形態に係るVVT機構100の詳細について説明する。
(Second Embodiment)
Subsequently, the details of the
図5はVVT機構100の斜視図の他の一例である。図6はVVT機構100のC−C断面図の一例である。図7はVVT機構100のD−D断面図の一例である。VVT機構100は、図5に示すように、ロータ105とハウジング106とフロントプレート107とリアプレート108を含んでいる。フロントプレート107はボルトなどの締結部材(不図示)によってハウジング106及びリアプレート108に締結される。
FIG. 5 is another example of a perspective view of the
スプロケット109は、図6に示すように、ハウジング106と一体的に形成することができる。尚、ハウジング106に代えて、スプロケット109をリアプレート108と一体的に形成してもよい。ロータ105、ハウジング106、フロントプレート107、リアプレート108、及びスプロケット109の材質は、いずれも重金属である。
The
図5及び図6に示すように、フロントプレート107は中央部分に円形の開口107xを有する円盤である。また、図6に示すように、リアプレート108は中央部分に円形の開口108xを有する円盤である。リアプレート108の開口108xには吸気カムシャフト9が挿通する。一方、図6及び図7に示すように、ハウジング106は外周面にスプロケット109が形成された円筒である。図7に示すように、ハウジング106の内周面には中心方向に突出した複数のシュー106yが配置されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図5及び図6に示すように、ロータ105の大部分はハウジング106の内側に収容され、フロントプレート107とリアプレート108とにより挟まれる。図7に示すように、ロータ105はボス部105aと複数のベーン105bを有する。複数のベーン105bはボス部105aの外周面に設けられている。各ベーン105bの内周面とボス部105aの外周面と2つのシュー106yによって囲われる複数の油圧室をそれぞれ進角側油圧室R1と遅角側油圧室R2とに区画する。
As shown in FIGS. 5 and 6, most of the
図7に示すように、複数のシュー106yのそれぞれの先端部に対向するボス部105aの部分にはチップシール105zが設けられる。チップシール105zは複数のシュー106yのそれぞれの先端部と当接する。ボス部105aにチップシール105zを設けることにより、ボス部105aの外周面を介した進角側油圧室R1と遅角側油圧室R2の一方から他方へのオイル漏れを抑制することができる。
As shown in FIG. 7, a
また、図7に示すように、ロータ105の各ベーン105bの先端部にもチップシール105zがそれぞれ設けられる。各チップシール105zはこれらと対向するハウジング106の内周面に当接する(併せて図6参照)。各ベーン105bにチップシール105zを設けることにより、ハウジング106の内周面を介した進角側油圧室R1と遅角側油圧室R2の一方から他方へのオイル漏れを抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 7, a
さらに、図6に示すように、ロータ105は吸気カムシャフト9の回転軸Pを中心に回転軸Pの方向に沿ってフロント側に突出した略凸型の突出部105cを含んでいる。突出部105cはフロントプレート107の開口107xに隙間嵌めされる。これにより、フロントプレート107の内周面がロータ105の突出部105cの外周面に対する軸受構造になる。ここで、上述したように、フロントプレート107は締結部材によってハウジング106及びリアプレート108に締結されているため、図6に示すように、フロントプレート107とロータ105との間に吸気カムシャフト9の回転軸Pの方向に延伸するクリアランス80が生じることがある。クリアランス80はロータ105をフロントプレート107とリアプレート108で挟むことにより形成される進角側油圧室R1(又は遅角側油圧室R2)と結合しているため、進角側油圧室R1(又は遅角側油圧室R2)に供給されたオイルがクリアランス80を通じて漏れる可能性がある。しかしながら、図6に示すように、突出部105cは開口107xに隙間嵌めされて、開口107xの大部分を塞いでいる。すなわち、本実施形態の軸受構造を実現することにより、開口107xと突出部105cとの微小隙間を維持したクリアランスシールが確保される。この結果、突出部105cがない場合に、進角側油圧室R1(又は遅角側油圧室R2)からクリアランス80を通じて漏れる可能性があったオイルが、たとえオイルの流動性が増しても、抑制することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 6, the
特に本実施形態においてロータ105を焼結材から製作する際には、図6の一部を拡大した部分拡大図に示すように、突出部105cの根元に金型からの型出しによる溝が生じ、ハウジング106に干渉しない軸受構造を容易に製作することができる。
In particular, when the
以上、第2実施形態によれば、内燃機関40にはVVT機構100が設けられている。VVT機構100はクランクシャフト13に対する吸気カムシャフト9の回転位相を油圧により変更することによってバルブタイミングを変更する。特に、VVT機構100はリアプレート108とロータ105とフロントプレート107を含んでいる。リアプレート108は吸気カムシャフト9が挿通する。ロータ105は吸気カムシャフト9の回転軸Pを中心にフロント側に突出した突出部105cを含んでいる。フロントプレート107はその突出部105cを隙間嵌めする開口107xを含み、オイルが供給される進角側油圧室R1及び遅角側油圧室R2を、ロータ104をリアプレート108と共に挟むことにより形成する。これにより、進角側油圧室R1及び遅角側油圧室R2に供給されたオイルの流動性が増しても、フロント側からのオイル漏れを抑制することができる。
As described above, according to the second embodiment, the
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、吸気カムシャフト9の一端にVVT機構100を設けたが、排気カムシャフト11の一端にVVT機構100を設けてもよい。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and modifications are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed. For example, in the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、ボス部105aにチップシール104z,105zを設けたが、シュー103y,106yの先端部にチップシール104z,105zを設けてもよい。尚、シュー103y,106yの先端面とボス部104aの外周面との間でクリアランスシールを確保できる場合には、部品点数増加の抑制と構造の簡素化のために、シュー103y,106yにチップシール104z,105zを設けなくてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the tip seals 104z and 105z are provided on the
40 内燃機関
70,80 クリアランス
100 VVT機構
102,109 スプロケット
103,106 ハウジング
103x,107x 開口
104,105 ロータ
104c,105c 突出部
107 フロントプレート
108 リアプレート
R1 進角側油圧室
R2 遅角側油圧室
40
Claims (1)
前記カムシャフトが挿通する第1回転体と、
前記カムシャフトの回転軸を中心に前記内燃機関側と逆側に突出した突出部を含むロータと、
前記突出部を隙間嵌めする開口を含み、オイルが供給される油圧室を、前記ロータを前記第1回転体と共に挟むことにより形成する第2回転体と、
を有する内燃機関のバルブタイミング制御装置。 A valve timing control device for an internal combustion engine that changes the valve timing by changing the rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft by flood control.
The first rotating body through which the camshaft is inserted and
A rotor including a protrusion that protrudes from the internal combustion engine side to the opposite side of the rotation axis of the camshaft.
A second rotating body formed by sandwiching the rotor together with the first rotating body, including an opening for fitting the protruding portion in a gap, and a hydraulic chamber to which oil is supplied.
Valve timing control device for internal combustion engines.
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