JP2022067832A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品の精度を上げることなく騒音を抑制する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】第１摺動部４７は、第１径方向の両側の２箇所に配置され、遊星回転体２４とオルダムリング４６との間で回転軸心ＡＸ１まわりの回転を伝達しつつ、遊星回転体２４に対するオルダムリング４６の第１径方向の相対移動を許容する。第２摺動部４８は、第２径方向の両側の２箇所に配置され、駆動側回転体２１とオルダムリング４６との間で回転軸心ＡＸ１まわりの回転を伝達しつつ、駆動側回転体２１に対するオルダムリング４６の第２径方向の相対移動を許容する。第１摺動部４７は、軸方向から見て凸状の曲面に形成された第１摺動曲面５４と、平面に形成された第１摺動平面５５との組み合わせである。第２摺動部４８は、軸方向から見て凸状の曲面に形成された第２摺動曲面６４と、平面に形成された第２摺動平面６５との組み合わせである。【選択図】図２

Description

本発明は、バルブタイミング調整装置に関する。

従来、クランクシャフトと同期回転する駆動側回転体およびカムシャフトと一体回転する従動側回転体の相対回転位相を変化させて、エンジン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に開示された位相調節機構は、カムシャフトに固定される出力ギアと、出力ギアに対して偏心する偏心軸心上に配置され、オルダム継手を介して駆動側回転体に連結される入力ギア（すなわち遊星回転体）とを備える。位相調節機構は、出力ギアの内歯の一部に入力ギアの外歯の一部を噛み合わせ、カムシャフトの回転軸心を中心に偏心軸心の位置を公転させることにより、出力ギアに対して入力ギアを相対回転させる。

オルダム継手は、駆動側回転体と入力ギアとの間に設けられるオルダムリングを備えており、駆動側回転体とオルダムリングとの間、およびオルダムリングと入力ギアとの間において、互いに対向する何れか一方の部材に設けられた直線状の溝部と、何れか他方に設けられた矩形状の凸部とがスライド自在に係合している。

特開２０１６－４４６２７号公報

特許文献１において、オルダム継手は、駆動側回転体とオルダムリングとの間に設けられた第１の摺動部と、オルダムリングと入力ギアとの間に設けられた第２の摺動部とを備える。第１の摺動部と第２の摺動部は、摺動方向が互いに交差するように設けられることで、２方向の移動自由度を確保している。また、両方の摺動部において、溝部と凸部の嵌合部は、オルダムリングの中心を挟んだ両側の２箇所に配置されており、この２箇所の嵌合部を同時に嵌合させる必要がある。

２箇所の嵌合部を同時に嵌合可能とするためには、溝部に対する凸部の周方向位置の設計中心値からのずれ量に応じて、溝部と凸部との間に周方向の隙間が必要となる。しかし、回転を伝達する際、上記隙間に起因して打音が発生し、騒音となるおそれがある。この騒音を抑制するためには、上記隙間が小さくて済むように対称度をはじめとした部品の精度を上げる必要がある。

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、部品の精度を上げることなく騒音を抑制する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、クランクシャフト（１２）と同期回転する駆動側回転体（２１）およびカムシャフト（１３）と一体回転する従動側回転体（２２）の相対回転位相を変化させて、エンジン（１１）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（１０）であって、遊星回転体（２４）と、オルダムリング（４６）と、第１摺動部（４７）と、第２摺動部（４８）とを備える。

駆動側回転体および従動側回転体の一方を第１回転体とし、他方を第２回転体とすると、遊星回転体は、第１回転体の回転軸心（ＡＸ１）に対して偏心する偏心軸心（ＡＸ２）上に配置されている。遊星回転体は、第１回転体の内歯（３７）に噛み合う外歯（４５）を有し、回転軸心まわりに公転することにより第１回転体に対して相対回転する。

オルダムリングは、遊星回転体と第２回転体との間に配置されている。オルダムリングの所定の径方向を第１径方向とすると、第１摺動部は、オルダムリングの中心を挟んだ第１径方向の両側の２箇所に配置されている。第１摺動部は、遊星回転体とオルダムリングとの間で回転軸心まわりの回転を伝達しつつ、遊星回転体に対するオルダムリングの第１径方向の相対移動を許容する。第１径方向に交差する所定の径方向を第２径方向とすると、第２摺動部は、オルダムリングの中心を挟んだ第２径方向の両側の２箇所に配置されている。第２摺動部は、第２回転体とオルダムリングとの間で回転軸心まわりの回転を伝達しつつ、第２回転体に対するオルダムリングの第２径方向の相対移動を許容する。

第１摺動部および第２摺動部の少なくとも一方は、軸方向から見て凸状の曲面に形成された摺動曲面（５４，５４２，６４）と、平面に形成された摺動平面（５５，５５２，６５）との組み合わせである。

これによれば、摺動曲面および摺動平面の一方に対する他方の周方向位置が設計値からずれたとしても、オルダムリングの位置を調整することで、中心を挟んだ両側の２箇所において摺動曲面の部分と摺動平面の部分とを嵌合させることができる。そのため、摺動曲面と摺動平面との間の周方向の隙間を大きく設定する必要がない。したがって、部品の精度を上げることなく騒音を抑制することができる。

第１実施形態のバルブタイミング調整装置の断面図である。 図１の矢印ＩＩ方向から見たリアケース、第２嵌合突起、オルダムリングおよび遊星回転体を示す図である。 図２のオルダムリング、環状突出部および第２嵌合突起を模式的に示す図であって、第１摺動曲面の形成位置が設計値からずれた場合を示す図である。 図２のオルダムリング、環状突出部および第２嵌合突起を模式的に示す図であって、第２摺動曲面の形成位置が設計値からずれた場合を示す図である。 図１の外側突出部および第２嵌合突起のＶ－Ｖ線端面図である。 図１のオルダムリングの第２嵌合溝を加工する様子を示す図である。 図１のＶＩＩ部分の拡大図である。 第２実施形態のオルダムリング、第１嵌合突起および第２嵌合突起を模式的に示す図である。

以下、複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で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１実施形態］
図１に示すように、第１実施形態のバルブタイミング調整装置１０は、エンジン１１のクランクシャフト１２からカムシャフト１３までの動力伝達経路に設けられている。バルブタイミング調整装置１０は、クランクシャフト１２と同期回転する駆動側回転体２１およびカムシャフト１３と一体回転する従動側回転体２２の相対回転位相を変化させて、カムシャフト１３が開閉駆動する吸気弁または排気弁のバルブタイミングを調整する。

図１～図２に示すように、バルブタイミング調整装置１０は、駆動側回転体２１、従動側回転体２２、入力回転体２３、遊星回転体２４、およびオルダム機構２５を備える。第１実施形態では、従動側回転体２２が第１回転体であり、また駆動側回転体２１が第２回転体である。

駆動側回転体２１は、軸方向の一方および他方に分かれた第１駆動側回転部材および第２駆動側回転部材としてのリアケース３１およびフロントケース３２を備え、ボルト３３により互いに一体に固定されている。リアケース３１の外周部にはスプロケット３４が形成されている。スプロケット３４は、チェーン等の伝達部材３５を介してクランクシャフト１２に連結されている。これにより駆動側回転体２１は、カムシャフト１３の回転軸心ＡＸ１を中心にクランクシャフト１２に同期して回転する。

従動側回転体２２は、駆動側回転体２１の内側に配置され、ボルト３６によりカムシャフト１３の端部に一体に固定されている。従動側回転体２２には内歯３７が形成されている。従動側回転体２２は、駆動側回転体２１に対して相対回転自在であり、カムシャフト１３と一体に回転する。

入力回転体２３は、駆動側回転体２１の内側に配置された筒状部材であり、フロントケース３２に設けられた軸受３８により回転軸心ＡＸ１まわりに回転自在に支持されている。入力回転体２３の内壁には係合溝４１が形成されている。入力回転体２３は、係合溝４１に係合する継手部４２を介して回転式アクチュエータ１４に連結されている。また入力回転体２３は、回転軸心ＡＸ１に対して偏心する偏心軸心ＡＸ２上に偏心部４３を有する。

遊星回転体２４は、偏心軸心ＡＸ２上に配置され、偏心部４３に設けられた軸受４４により偏心軸心ＡＸ２を中心に回転自在に支持されている。遊星回転体２４には外歯４５が形成されている。外歯４５の一部は内歯３７の一部に噛み合っている。遊星回転体２４は、回転軸心ＡＸ１まわりに公転して噛み合い位置を変えることにより偏心軸心ＡＸ２まわりに自転し、内歯３７と外歯４５との歯数差に相当する角度だけ従動側回転体２２に対して相対回転する。

オルダム機構２５は、駆動側回転体２１と遊星回転体２４との間の偏心を吸収しながらそれら相互間で回転を伝達するものであって、オルダムリング４６、第１摺動部４７および第２摺動部４８を有する。オルダムリング４６は、駆動側回転体２１と遊星回転体２４との間に配置された環状部材である。

オルダムリング４６の所定の径方向を第１径方向とすると、第１摺動部４７は、オルダムリング４６の中心を挟んだ第１径方向の両側の２箇所に配置されている。第１摺動部４７は、遊星回転体２４とオルダムリング４６との間で回転軸心ＡＸ１まわりの回転を伝達しつつ、遊星回転体２４に対するオルダムリング４６の第１径方向の相対移動を許容する。第１径方向に交差する所定の径方向を第２径方向とすると、第２摺動部４８は、オルダムリング４６の中心を挟んだ第２径方向の両側の２箇所に配置されている。第２摺動部４８は、駆動側回転体２１とオルダムリング４６との間で回転軸心ＡＸ１まわりの回転を伝達しつつ、駆動側回転体２１に対するオルダムリング４６の第２径方向の相対移動を許容する。

バルブタイミング調整装置１０は、回転式アクチュエータ１４により入力回転体２３を回転させて、遊星回転体２４を従動側回転体２２に対して相対回転させることにより、駆動側回転体２１に対する従動側回転体２２の相対回転位相を変化させる。

次に、オルダム機構２５について詳細に説明する。図１～図４に示すように、遊星回転体２４は、軸方向のオルダムリング４６側に突出する環状突出部５１を有する。環状突出部５１の周方向一部には、第１嵌合溝５２が形成されている。オルダムリング４６は、環状の本体部６６から径方向内側に突き出して第１嵌合溝５２に嵌合している第１嵌合突起５３を有する。

第１摺動部４７は、第１嵌合溝５２の側面すなわち「第１嵌合突起５３と周方向に対向する面」であって、軸方向から見て凸状の曲面に形成された第１摺動曲面５４と、第１嵌合突起５３の側面すなわち「第１摺動曲面５４と周方向に対向する面」であって、平面に形成された第１摺動平面５５との組み合わせである。

１つの第１摺動部４７において、第１摺動曲面５４と第１摺動平面５５との組み合わせは２つ設けられている。一方の組み合わせは、回転軸心ＡＸ１を中心とする一方向の回転を伝達し、また、他方の組み合わせは、回転軸心ＡＸ１を中心とする他方向の回転を伝達する。第１摺動平面５５は、第１摺動曲面５４に周方向で当接するとともに第１径方向に摺動可能である。つまり、第１嵌合突起５３は、第１嵌合溝５２にスライド自在に係合している。

駆動側回転体２１の内壁には、軸方向へ延びる円柱状の第２嵌合突起６１が設けられている。オルダムリング４６は、本体部６６から径方向外側に突出する外側突出部６２を有する。外側突出部６２には、径方向に延びる第２嵌合溝６３が形成されている。第２嵌合突起６１は、第２嵌合溝６３に嵌合している。

第２摺動部４８は、第２嵌合溝６３の側面すなわち「第２嵌合突起６１と周方向に対向する面」であって、平面に形成された第２摺動平面６５と、第２嵌合突起６１の外周面すなわち「第２摺動平面６５と周方向に対向する面」であって、軸方向から見て凸状の曲面に形成された第２摺動曲面６４との組み合わせである。

１つの第２摺動部４８において、第２摺動曲面６４と第２摺動平面６５との組み合わせは２つ設けられている。一方の組み合わせは、回転軸心ＡＸ１を中心とする一方向の回転を伝達し、また、他方の組み合わせは、回転軸心ＡＸ１を中心とする他方向の回転を伝達する。第２摺動平面６５は、第２摺動曲面６４に周方向で当接するとともに第２径方向に摺動可能である。つまり、第２嵌合突起６１は、第２嵌合溝６３にスライド自在に係合している。

図５に示すように、第２摺動平面６５を含む第２嵌合溝６３の内壁面のうち、軸方向において第２嵌合突起６１が挿入される側の縁部には、面取り部６７が形成されている。また、図６に示すように、第２嵌合溝６３の底部の角は凹曲面６８になっている。

図１および図７に示すように、第２嵌合突起６１は、駆動側回転体２１とは別体に構成されつつリアケース３１の圧入孔６９に圧入されたピンである。第２嵌合突起６１は、リアケース３１から軸方向へ突き出し、フロントケース３２の嵌合穴７１に嵌合している。フロントケース３２は、回転方向の２箇所で第２嵌合突起６１に嵌合することで位置決めされている。

第２嵌合突起６１のフロントケース３２側の端部は、先端側に位置する小径部７２と、中間側に位置する大径部７３とを有する段付き形状になっている。小径部７２の直径をＡとし、大径部７３の直径をＢとし、嵌合穴７１の直径をＣとすると、「Ａ＜Ｃ＜Ｂ」である。

（効果）
以上説明したように、第１実施形態では、第１摺動部４７は、オルダムリング４６の中心を挟んだ第１径方向の両側の２箇所に配置されている。第１摺動部４７は、遊星回転体２４とオルダムリング４６との間で回転軸心ＡＸ１まわりの回転を伝達しつつ、遊星回転体２４に対するオルダムリング４６の第１径方向の相対移動を許容する。第２摺動部４８は、オルダムリング４６の中心を挟んだ第２径方向の両側の２箇所に配置されている。第２摺動部４８は、駆動側回転体２１とオルダムリング４６との間で回転軸心ＡＸ１まわりの回転を伝達しつつ、駆動側回転体２１に対するオルダムリング４６の第２径方向の相対移動を許容する。

第１摺動部４７は、軸方向から見て凸状の曲面に形成された第１摺動曲面５４と、平面に形成された第１摺動平面５５との組み合わせである。第２摺動部４８は、軸方向から見て凸状の曲面に形成された第２摺動曲面６４と、平面に形成された第２摺動平面６５との組み合わせである。

これによれば、図３に示すように第１摺動平面５５に対する第１摺動曲面５４の周方向位置が設計値５４ａからずれたとしても、オルダムリング４６の位置を調整することで、中心を挟んだ両側の２箇所において第１摺動曲面５４の部分（すなわち第１嵌合溝５２）と第２摺動平面６５の部分（すなわち第１嵌合突起５３）とを嵌合させることができる。そのため、第１摺動曲面５４と第１摺動平面５５との間の周方向の隙間を大きく設定する必要がない。また図４に示すように第２摺動平面６５に対する第２摺動曲面６４の周方向位置が設計値６４ａからずれたとしても同様のことが言える。したがって、部品の精度を上げることなく騒音を抑制することができる。

また、第１実施形態では、第２摺動曲面６４は、軸方向へ延びる円柱状の第２嵌合突起６１の外周面である。これにより第２嵌合突起６１の形状を簡素化することでコストを削減できる。

また、第１実施形態では、第２嵌合突起６１は、駆動側回転体２１のリアケース３１に圧入されたピンである。これにより第２嵌合突起６１およびリアケース３１の形状を簡素化することでコストを削減できる。

また、第１実施形態では、第２摺動平面６５のうち軸方向において第２嵌合突起６１が挿入される側の縁部には、面取り部６７が形成されている。これによりフロントケース３２と第２嵌合突起６１との組付け性が向上する。

また、第１実施形態では、駆動側回転体２１は、軸方向の一方および他方に分かれたリアケース３１およびフロントケース３２を含む。第２嵌合突起６１は、リアケース３１から軸方向へ突き出し、フロントケース３２の嵌合穴７１に嵌合している。これにより第２嵌合突起６１をリアケース３１の位置決めに流用できる。

また、第１実施形態では、第２嵌合突起６１は、駆動側回転体２１とは別体に構成されつつリアケース３１に組み付けられている。第２嵌合突起６１のフロントケース３２側の端部は、先端側に位置する小径部７２と、中間側に位置する大径部７３とを有する段付き形状になっている。小径部７２の直径をＡとし、大径部７３の直径をＢとし、嵌合穴７１の直径をＣとすると、Ａ＜Ｃ＜Ｂである。これにより第２嵌合突起６１を構成するピンの抜けを防止できる。

また、第１実施形態では、第２摺動平面６５は、径方向に延びる第２嵌合溝６３の側面である。第２嵌合溝６３の底部の角は凹曲面６８になっている。これにより図６に示すように第２嵌合溝６３がフライス９０等で加工しやすくなり、コストを削減できる。

［第２実施形態］
第２実施形態では、図８に示すように、オルダムリング４６は、本体部６６から径方向内側に突出する内側突出部５６を有する。内側突出部５６には、径方向に延びる第１嵌合溝５２２が形成されている。遊星回転体２４は、軸方向に突き出して第１嵌合溝５２２に嵌合している円柱状の第１嵌合突起５３２を有する。

第１摺動部４７２は、第１嵌合突起５３２の外周面である第１摺動曲面５４２と、第１嵌合溝５２２の側面である第１摺動平面５５２との組み合せである。このように第１摺動曲面５４２が円柱状の第１嵌合突起５３２の外周面から構成されてもよい。

［他の実施形態］
他の実施形態では、第１摺動部および第２摺動部の一方だけが摺動曲面と摺動平面との組み合わせであってもよい。それでも直線状の溝部とそれに嵌合する矩形状の凸部との組合せから摺動部が構成される従来形態と比べて、騒音抑制の効果がある。

第１実施形態では、第１摺動部の第１摺動曲面は遊星回転体に設けられ、第１摺動平面はオルダムリングに設けられていた。これに対して他の実施形態では、第１摺動曲面はオルダムリングに設けられ、第１摺動平面は遊星回転体に設けられてもよい。例えば、オルダムリングに第１嵌合突起が設けられつつ当該第１嵌合突起の側面が曲面に形成されて第１摺動曲面を構成し、遊星回転体に第１嵌合溝が形成されつつ当該第１嵌合溝の側面が平面に形成されて第１摺動平面を構成してもよい。

第１実施形態では、第２摺動部の第２摺動曲面は駆動側回転体に設けられ、第２摺動平面はオルダムリングに設けられていた。これに対して他の実施形態では、第２摺動曲面はオルダムリングに設けられ、第２摺動平面は駆動側回転体に設けられてもよい。例えば、オルダムリングに第２嵌合突起が設けられつつ当該第２嵌合突起の側面が曲面に形成されて第２摺動曲面を構成し、駆動側回転体に第２嵌合溝が形成されつつ当該第２嵌合溝の側面が平面に形成されて第２摺動平面を構成してもよい。

他の実施形態では、第１摺動部または第２摺動部の摺動曲面を形成する突起は、駆動側回転体またはオルダムリング等の部材と別体ではなく、一体に設けられてもよい。

第１実施形態では、組付け性の向上のためにオルダムリングの第２嵌合溝の縁部に面取り部が形成されていた。これに対して他の実施形態では、第２嵌合突起の先端部に面取り部が形成されてもよい。

第１実施形態では、従動側回転体が第１回転体であり、また駆動側回転体が第２回転体であった。これに対して他の実施形態では、駆動側回転体が第１回転体であり、また従動側回転体が第２回転体であってもよい。この場合、駆動側回転体に内歯が形成され、遊星回転体が駆動側回転体に噛み合うように設けられる。そして、オルダムリングが遊星回転体と従動側回転体との間に設けられる。

他の実施形態では、フロントケースの一方の嵌合穴が円形に、他方の嵌合穴が長穴になっている。これによりフロントケースを回転方向に位置決めするとともにフロントケースと第２嵌合突起との嵌合を容易にする。

本発明は、上述した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で種々の形態で実施可能である。

１０ バルブタイミング調整装置、１１ エンジン、１２ クランクシャフト、
１３ カムシャフト、２１ 駆動側回転体、２２ 従動側回転体、２４ 遊星回転体、
３７ 内歯、４５ 外歯、４６ オルダムリング、４７ 第１摺動部、
４８ 第２摺動部、５４，５４２，６４ 摺動曲面、５５，５５２，６５ 摺動平面、
ＡＸ１ 回転軸心、ＡＸ２ 偏心軸心。

Claims (7)

1. クランクシャフト（１２）と同期回転する駆動側回転体（２１）およびカムシャフト（１３）と一体回転する従動側回転体（２２）の相対回転位相を変化させて、エンジン（１１）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（１０）であって、
   前記駆動側回転体および前記従動側回転体の一方を第１回転体とし、他方を第２回転体とすると、
   前記第１回転体の回転軸心（ＡＸ１）に対して偏心する偏心軸心（ＡＸ２）上に配置され、前記第１回転体の内歯（３７）に噛み合う外歯（４５）を有し、前記回転軸心まわりに公転することにより前記第１回転体に対して相対回転する遊星回転体（２４）と、
   前記遊星回転体と前記第２回転体との間に配置されたオルダムリング（４６）と、
   前記オルダムリングの所定の径方向を第１径方向とすると、前記オルダムリングの中心を挟んだ前記第１径方向の両側の２箇所に配置され、前記遊星回転体と前記オルダムリングとの間で前記回転軸心まわりの回転を伝達しつつ、前記遊星回転体に対する前記オルダムリングの前記第１径方向の相対移動を許容する第１摺動部（４７）と、
   前記第１径方向に交差する所定の径方向を第２径方向とすると、前記オルダムリングの中心を挟んだ前記第２径方向の両側の２箇所に配置され、前記第２回転体と前記オルダムリングとの間で前記回転軸心まわりの回転を伝達しつつ、前記第２回転体に対する前記オルダムリングの前記第２径方向の相対移動を許容する第２摺動部（４８）と、
   を備え、
   前記第１摺動部および前記第２摺動部の少なくとも一方は、軸方向から見て凸状の曲面に形成された摺動曲面（５４，５４２，６４）と、平面に形成された摺動平面（５５，５５２，６５）との組み合わせである、バルブタイミング調整装置。
2. 前記摺動曲面（５４２，６４）は、軸方向へ延びる円柱状または円筒状の突起（５３２，６１）の外周面である、請求項１に記載のバルブタイミング調整装置。
3. 前記突起は、前記オルダムリング、前記遊星回転体、前記駆動側回転体、または前記従動側回転体に圧入されたピンである、請求項２に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 前記突起の先端部、または、前記摺動平面のうち軸方向において前記突起が挿入される側の縁部には、面取り部（６７）が形成されている、請求項２または３に記載のバルブタイミング調整装置。
5. 前記第２回転体としての前記駆動側回転体は、軸方向の一方および他方に分かれた第１駆動側回転部材（３１）および第２駆動側回転部材（３２）を含み、
   前記突起は、前記第１駆動側回転部材から軸方向へ突き出し、前記第２駆動側回転部材の嵌合穴（７１）に嵌合している、請求項２～４のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
6. 前記突起は、前記第１駆動側回転部材とは別体に構成されつつ当該第１駆動側回転部材に組み付けられており、
   前記突起の前記第２駆動側回転部材側の端部は、先端側に位置する小径部（７２）と、中間側に位置する大径部（７３）とを有する段付き形状になっており、
   前記小径部の直径をＡとし、前記大径部の直径をＢとし、前記嵌合穴の直径をＣとすると、Ａ＜Ｃ＜Ｂである、請求項５に記載のバルブタイミング調整装置。
7. 前記摺動平面（５５２、６５）は径方向に延びる嵌合溝（５２２、６３）の側面であり、
   前記嵌合溝の底部の角は凹曲面（６８）になっている、請求項１～６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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