JP3196696B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

バルブタイミング調整装置

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JP3196696B2
JP3196696B2 JP22768697A JP22768697A JP3196696B2 JP 3196696 B2 JP3196696 B2 JP 3196696B2 JP 22768697 A JP22768697 A JP 22768697A JP 22768697 A JP22768697 A JP 22768697A JP 3196696 B2 JP3196696 B2 JP 3196696B2
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関(以下、
「内燃機関」をエンジンという)の吸気バルブおよび排
気バルブの少なくともいずれか一方の開閉時期(以下、
「開閉時期」をバルブタイミングという)を運転条件に
応じて変更するためのバルブタイミング調整装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、エンジンの吸気バルブおよび排気
バルブの少なくともいずれか一方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では、エンジンの駆
動軸としてのクランクシャフトから駆動力伝達手段を介
して従動軸としてのカムシャフトに駆動力を伝達してい
る。例えば特開平9−112223号公報に開示される
ようにベーン式を採用するものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところがかかるベーン
式のバルブタイミング調整装置では、ハウジングに対す
るベーンロータの相対回動量を規制するために、ストッ
パ部を設ける必要があり、ベーン部にストッパ部を設け
る場合にはストッパ部の当接時にベーンに過大な応力が
加わるという問題点があった。特に油圧消失状態では、
ベーンのみでカムシャフトの駆動トルクを伝達する必要
があり、強度不足から信頼性の低下を招いている。 特
に、複数のベーンを備える場合には、ベーンの幅が制限
され、ベーンに十分な強度を与えることが困難であっ
た。
【0004】そこで本発明は、上記従来技術の問題点に
鑑み、ストッパ部に起因するベーンの破損を防止して、
高い信頼性を有するバルブタイミング調整装置を提供す
ることを目的とする。本発明はベーン部の根元部におけ
る強度を向上して破損を防止することを目的とする。
【0005】本発明はベーン部の根元部における応力集
中を緩和して破損を防止することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、ベーンロータのストッパ部に対応するベ
ーンの根元部において曲率半径をもってなだらかに形成
している。これにより、ベーン部の根元部に応力が集中
してベーン部が破損することが防止される。
【0007】特に、ベーンロータはアルミ材をダイカス
ト成形した後切削加工を加えて所要形状を得るものであ
るため、ストッパ部に対応するベーン部の根元部を、非
切削面とするという技術的手段を上記構成に併用するこ
とによって、一方向に揃ったツールマークにより応力が
集中することが防止される。なお、非切削面は、ダイカ
スト面を用いるため、表面硬化処理面としても活用でき
る。
【0008】また、ベーン部にストッパ部を形成するに
あたっては、ベーン部の軸方向に関して略均等に形成す
るという技術的手段を上記構成に併用して採用してもよ
い。かかる構成によると、ベーン部をねじるように加わ
る応力の発生を防止することができ、応力の集中などを
緩和してベーン部の耐久性を高めることができる。
【0009】なお、ストッパ部は複数のベーン部のひと
つに形成することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図面に基づいて説明する。本発明の実施例によ
るエンジン用バルブタイミング調整装置を図1、図2、
図3および図4に示す。図1は、バルブタイミング調整
装置の縦断面図である。図2は図1のII−II断面図
である。図3はベーンロータの部分斜視図である。図4
はベーン部の根元部の断面図である。
【0011】この実施例では、吸気バルブを駆動するカ
ムシャフトにバルブタイミング調整装置を適用してい
る。図2において、図示状態は最遅角状態を示してお
り、図示の状態からベーンロータが時計回転方向に回動
することで、バルブタイミングが進角される。図1にお
いて、カムシャフト10は、カム軸受け12に支持され
ており、その一端にバルブタイミング調整装置100が
設けられている。バルブタイミング調整装置100は、
カムシャフト10に対して相対回動可能に装着されるハ
ウジング20と、カムシャフト10に対して固定された
ベーンロータ30とを備えている。ハウジング20は、
アルミ製のケース21と、鉄製のギヤ29とを備えてい
る。
【0012】図2において、ケース21は、周壁22
と、複数のシュー部23とを備え、さらに図1に図示さ
れるようにその一端側を閉塞する側壁24と一体に形成
されている。シュー部23の相互の間には、複数の扇形
の収容室25が形成されている。この実施例では、3個
のシュー部23と、3個の扇形収容室25とが形成され
ている。 ケース21の他端側には、薄い弾性金属板2
8が装着され、さらにギヤ29が装着されてボルトによ
って固定されており、収容室25の他端側が閉じられて
いる。ギヤ29は歯車としての歯を有し、クランクシャ
フトからチェーン、ベルトあるいはギヤ列を介して回転
駆動される。
【0013】ベーンロータ30は、カムシャフト10の
端部に装着されるボス部31と、このボス部31から径
方向外側に向けて延びる複数の扇形ベーン部32とを備
える。この実施例では、ハウジング20の収容室に対応
して3個のベーン部32を備えている。ベーン部32
は、それぞれ異なる周方向幅を有しており、それぞれが
対応する収容室25内に収容される。
【0014】これらベーン部32のうち最も幅広のベー
ン部320には、スリーブ321が圧入固定され、スト
ッパピン322がスプリング323の付勢力を受けた状
態で軸方向に移動可能に収容されている。一方、ケース
21には、嵌合穴を提供するシートリング324が圧入
固定されている。そして、ストッパピン322は、図
1、図2に図示される最遅角位置において、図1に図示
されるようにベーン部320の端面から突出してシート
リング324に嵌合し、ハウジング20とベーンロータ
30とを固定する。また、このストッパピン322は、
後述する作動油圧を受けて図1の図示状態からベーン部
320内に後退し、ハウジング20とベーンロータ30
との固定を解除する。
【0015】さらに、特定のひとつのベーン部325に
はシュー部23に当接するストッパ部としてのストッパ
突起326が形成されている。このストッパ突起326
は、最遅角端にのみ形成されている。従って、ストッパ
突起326がシュー部23に当接するときには、クラン
クシャフトからハウジング20に伝達されたカムシャフ
ト10の駆動トルクを、このベーン部325のみが担う
ことになる。
【0016】このストッパ突起326は、ベーン部32
5の軸方向幅に関して均等に配置されている。この実施
例では、単一の突起を、図3に図示されるように、軸方
向幅L1の上下に均等な幅L2=L3の非当接部を設け
て形成している。このため、ストッパ突起326がシュ
ー部23に当接しても、ベーン部325にねじり方向の
応力が加わることを防止することができる。
【0017】ベーンロータ30は、アルミ材をダイカス
ト成形工程で成形した後に、切削加工を加えて所要の形
状を得ている。このベーン部325の根元部には、図3
において点描される範囲にのみ、非切削面としてのダイ
カスト面327がそのまま残されている。このダイカス
ト面327は、溶湯を成形型内で固化させた際に成形型
で形成された成形加工面であり、ストッパ突起326が
形成された側に形成されていることが重要である。この
部位にダイカスト面を残すことにより、切削加工を加え
ない比較的表面硬度が高く、応力集中に対しても破壊し
にくいベーン部325の根元部を得ることができる。な
お、3個のベーン部32のうち、ベーン部325のスト
ッパ突起326側の根元部のみが、他のベーン部32の
根元部に比べて大きい曲率半径Rをもってボス部31の
外周表面と接続されている。かかる形状によってベーン
部325の強度が高められている。
【0018】さらに、ダイカスト面327は、ベーン部
325の根元部の軸方向両端において、ベーンロータ3
0の外周面からその端面に向けてなだらかに形成されて
いる。すなわち、ベーンロータ30の外周面とその両端
面とは、ほぼ全体にわたって直角に交わるように形成さ
れているが、ベーン部325のストッパ突起326側の
根元部のみにおいては、図4に図示されるダレ部328
のように曲率半径rをもって面取り状に形成され、滑ら
かな曲面をなすように形成されている。従って、ベーン
部325の根元部に応力が集中することがあっても、そ
の応力が根元部の軸方向両端角部に集中することが防止
される。このため、応力集中によるベーン部325の破
損を防止することができる。
【0019】以上の構成により、ベーン部32は収容室
25内において周方向に移動可能であり、ベーンロータ
30はハウジング20に対してベーン部32が移動可能
な所定角度範囲内に限って相対回動可能に配置される。
ベーンロータ30の3個のベーン部32の先端には、シ
ール部材33が装着されている。同様にボス部31の3
箇所の外周部位には、シール部材34が装着されてい
る。これらによって、ハウジング20とベーンロータ3
0との間の径方向の隙間がシールされる。一方、ベーン
部32の軸方向の厚さは、側壁24と金属板28との間
の空間より僅かに小さく形成されている。このため、ベ
ーン部32の一方端面が側壁24の内面に微小クリアラ
ンスを介して対向し、ベーン部32の他方端面が金属板
28と微小クリアランスを介して対向し、金属板28が
自らの弾性力によりベーン部32の端面に沿うことによ
り高いシール性が確保されている。
【0020】上記のシール構造を採用することで、ハウ
ジング20とベーンロータ30との間には、ベーン部3
2の両側に対応して2つの独立したチャンバが形成され
る。この実施例では、ベーン部32の時計回転方向に位
置するチャンバが進角側容積室35を構成し、ベーン部
32の反時計回転方向に位置するチャンバが遅角側容積
室36を構成している。従って、3個の進角側容積室3
5と、3個の遅角側容積室36とがそれぞれ形成され
る。
【0021】これらの進角側容積室35と、遅角側容積
室36とには、図1に図示されるように、エンジンの潤
滑油系統40から作動油が供給される。作動油を供給す
るために、ベーンロータ30のボス部31内と、カムシ
ャフト10内には2系統の油圧経路41、42が形成さ
れている。そして、これら油圧経路41、42を、油圧
ポンプ43とドレン44とに電磁制御弁45を介して選
択的に連通させることにより、両容積室35、36の容
積を油圧により制御し、ハウジング20に対するベーン
ロータ30の位置が調節される。
【0022】以上に述べた実施例によると、ストッパ突
起をベーン部の軸方向範囲において均等に配置している
ので、ベーン部にねじり方向の応力が加わることを防止
でき、ベーン部自体の耐久性を高め、信頼性を高めるこ
とができる。特に、ベーン部をボス部と一体構造とする
場合には、ベーン部の根元部の耐久性を高めることがで
きる。また、ベーン部の根元部にはダイカスト面を残し
ているので、比較的硬度が高いダイカスト面を利用し
て、ベーン部の根元部に応力が集中してもクラック等を
生じ難い高耐久性を実現している。さらに、ベーン部の
根元部には、軸方向の両端にダレ部を設けているので、
根元部の軸方向両端部に応力が集中することを回避で
き、この両端部からクラックが進行するといったベーン
部の破損を防止し、信頼性を高めることができる。この
ようにこの実施例では、ベーン部の破損を防止して高い
信頼性をもったバルブタイミング調整装置を提供するこ
とができる。
【0023】なお、ダレ部328は、平面状の面取りに
置き換えることができる。また、ダイカスト面327
は、一方向に揃ったツールマークのない非切削面である
ことが重要であり、さらに、ストッパ突起326は、ベ
ーン部326の軸方向に関して略均等に配置されること
が重要であり、図3において上下に2分割して均等に配
置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】バルブタイミング調整装置の縦断面図である。
【図2】図1のII−II断面図である。
【図3】ベーンロータの部分斜視図である。
【図4】ベーン部の根元部の断面図である。
【符号の説明】
100 バルブタイミング調整装置 10 カムシャフト(従動軸) 20 ハウジング 21 ケース 22 周壁 23 シュー部 24 側壁 25 収容室 30 ベーンロータ 31 ボス部 32 ベーン部 33 シール部材 34 シール部材 35 進角側容積室 36 遅角側容積室 325 ベーン部 326 ストッパ突起 327 ダイカスト面 328 ダレ部 40 潤滑油系統
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01L 1/34

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の駆動軸から内燃機関の吸気バ
    ルブおよび排気バルブの少なくともいずれか一方を開閉
    する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ
    るバルブタイミング調整装置において、 回転軸に対して扇形に広がる収容室を形成するハウジン
    グと、 回転軸と同軸に配置されたボス部と、このボス部から
    記収容室内に向けて延び出して収容されるベーン部とを
    有し、前記ハウジングに対して相対的に回転移動可能な
    ベーンロータとを備え、前記ベーンロータはアルミ材をダイカスト成形工程で成
    形した後に切削加工を加えて所要形状を得ており、かつ
    前記ベーン部の周方向側面には、前記収容室の一端側壁
    面に当接するストッパ部が形成されると共に、前記ベー
    ン部の前記ストッパ側の根元部は曲率半径をもって前記
    ボス部に接続されていて、その表面に非切削面としての
    ダイカスト面が残存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. 【請求項2】 前記ストッパ部は前記ベーン部の軸方向
    に関して略均等に形成されていることを特徴とする請求
    項1記載のバルブタイミング調整装置。
  3. 【請求項3】 前記ベーンロータは、複数のベーン部を
    有し、そのひとつに前記ストッパ部が形成されているこ
    とを特徴とする請求項1または2記載のバルブタイミン
    グ調整装置。
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