JP3894019B2 - Valve timing control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンに対して吸排気を行う吸排気弁の開閉時期を制御する弁開閉制御装置に関するものであり、特に、弁開閉制御装置の流体室を進角室と遅角室とに区画するベーン構造を強化した弁開閉制御装置の内部構造に係わる。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の弁開閉時期制御装置は、車両等においてエンジン(内燃機関)の出力軸となるクランクシャフトから、吸排気弁の開閉制御を行うカムシャフトへ到る動力伝達系の間に配設される。そして、その装置は吸排気弁をクランクシャフトの回転と独立させて、緻密に制御するものであり、例えば、特開平11−101107号公報に示される。
【0003】
上記した装置は、エンジンのクランクシャフトと一体回転するタイミングスプロケット(ギヤ)と、タイミングスプロケットと一体回転する外部ロータ(ハウジング)と、外部ロータに対して相対回転を行い、吸排気弁を制御するカムシャフトを動作させる内部ロータ(ロータ)を備え、更に、内部ロータと外部ロータ及び外部ロータに設けられた突部との間に形成される流体室を進角室と遅角室とに区画し、流体室の内部を区画しながら流体室に存在する作動油の圧力によって、ロータを回転させると共に、突部の回転方向端面に当接することにより、相対回転量を規制するベーンとを備えている。ベーンはロータにおいて径方向に形成されたベーン溝に嵌入し、ロータと一緒になって回転する。この場合、ベーンの内側(内径側)には凹部が形成され、その凹部にベーンスプリングが配設される。そして、このベーンスプリングの付勢力によって、ベーンはハウジング内で流体室の内壁に沿って摺動する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ベーンに形成された凹部にベーンスプリングが取り付けられ、それがロータに形成されたベーン溝に嵌っていることから、ロータがハウジングに対して相対回転を行う場合に、ベーンスプリングの付勢力によりベーンが外径側へ付勢された状態で周方向に摺動する。ベーン溝の内部ではベーンスプリングが配設される凹部が形成されているために、実際、ベーンはロータに対して凹部が形成された分、ロータのベーン溝と当接する部分が少なくなる。一方、ベーンは流体室内に供給また流体室内から排出される進角室と遅角室との圧力差によって周方向に移動する際、ベーンにはその圧力差による駆動力が作用する。また、ベーンは相対回転量を規制する際、ベーンにはハウジングの突部の回転方向端面との間に互いに反力が作用する。つまり、凹部が形成されたベーンは、ロータとの当接面積が狭くなり、ベーンはロータに対してその小さな当接面積にて駆動力及び反力等の外力を受けるものとなる。このため、ベーンとベーン溝の当接部の当接長さが、流体室内への突出部の突出長さに対して短い場合、外力によるモーメントが増大され、面圧が増大し、摩耗等が発生する。
【0005】
また、ベーンはベーン溝に嵌入可能な隙間を介して嵌入されている。このため、ベーンのベーン溝との当接部の当接長さが、流体室内への突出部の突出長さに対して短い場合、隙間による当接部の傾きが突出部で増大され、カムシャフトのトルク変動等によりハウジングの突部の周方向端面とベーンとの衝突により打音が発生する。
【0006】
このため、ベーンを支持するベーン溝は、上記したような過大な面圧等が発生しない様なベーン溝の深さに設定され、材料強度にあった許容面圧になるよう設計される。しかしながら、ベーン溝の深さを深く(ベーンの当接長さを長く)確保しようとすると、流体室の受圧部が少なくなったり、あるいは、更に受圧部を確保しようとするとハウジングの外径が大きくなってしまう。
【0007】
よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、流体室を進角室と遅角室とに区画するベーン構造を強固なものとすること、弁開閉時期制御装置の信頼性を向上させることを技術的課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために請求項1の発明にて講じた技術的手段は、エンジンの回転軸または前記エンジンに対して吸排気弁を制御する吸排気弁制御部材の一方と同期して回転するハウジングと、
該ハウジング内に配設され、前記回転軸または前記吸排気弁制御部材の他方と同期し、前記ハウジングに対して相対回転するロータと、
該ロータと前記ハウジングとにより形成される流体室と、
前記ロータまたは前記ハウジングに形成されたベーン溝に嵌入されて、前記流体室を進角室と遅角室とに区画し、前記ロータと前記ハウジングとの間で相対回転を成すベーンとを備えた弁開閉時期制御装置において、前記ベーンは、第1ベーン部材と第2ベーン部材とを備え、前記ベーン溝に前記第1ベーン部材の径方向の一端を取り付けて、他端に前記第2ベーン部材を配設すると共に、前記第1ベーン部材と前記第2ベーン部材との間に径方向に付勢力を与える付勢部材を配設し、前記付勢部材の組付荷重は、弁開閉時期制御装置の回転時、ベーンに発生する遠心力より大きいことである。
【0011】
上記した手段によれば、第1ベーン部材の径方向の一端がベーン溝に取り付けられ、その他端には第2ベーン部材が配設されるようにしたので、ベーン溝には付勢部材が配設される従来必要であった内径側の凹部は必要なくなる。よって、ベーン溝におけるベーンとの当接面積が従来に比べて大きくなり、第1ベーン部材は駆動力及び反力等の外力に対して、ベーン溝及びベーンに発生する面圧が適正になり、強固なものとなると共に、進角室と遅角室の間の圧力差によるベーン溝とベーンのとのシール性が向上し、洩れ及び流体内の異物の隙間内への進入を防止できる。また、付勢部材の組付荷重が、弁開閉時期制御装置の回転時、ベーンに発生する遠心力より大きくなるようにすれば、エンジン振動、流体の脈動及びトルク変動等によるベーンの径方向の微振動が抑制され、異物の進入等によるベーン溝及びベーンの摩耗促進を防止できる。
【0012】
この場合、第2ベーン部材には凹部が形成され、凹部に第1ベーン部材の他端が挿入されて、第2ベーン部材を付勢部材により径方向に付勢するようにしたので、第2ベーン部材の凹部に第1ベーン部材の他端を挿入し、付勢部材によって第2ベーン部材が付勢されるという簡単な構成により、弁開閉時期制御装置の信頼性が確保される。
【0013】
また、第2ベーン部材は第1ベーン部材に比べ、周方向における厚みが大であれば、流体室における進角室と遅角室のシール性が確保される。
【0014】
また、第1ベーン部材には他端に凹部が形成され、凹部に第2ベーン部材が配設され、第2ベーン部材が付勢部材により径方向に付勢されるようにすれば、第1ベーン部材の凹部に第2ベーン部材を配設するという簡単な構成により、弁開閉時期制御装置の信頼性が確保される。
【0016】
更に、付勢部材を板ばねとすれば、付勢部材の搭載性及び組付性を向上できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0018】
図1は、第1実施形態における弁開閉時期制御装置(以下、装置と称する)1の平面図であり、図2は図1に示すA−A断面図である。図1において、スプロケット部32は、図示しないエンジンの回転軸(例えば、クランクシャフト、若しくは、クランクシャフトに取り付けられた部材)とチェーン90を介してつながれる。スプロケット部32には中空円筒状のハウジング31が一体で形成されている。
【0019】
ハウジング31のスプロケット部32が形成される軸方向における一方の端面には、リング状のリヤプレート39が当接して取り付けられる。また、ハウジング31の軸方向における反対側の端面には、ハウジング31の円筒状の外径と一致する円盤状のフロントプレート33が軸方向から被せられ、ハウジング31の内部の開口がフロントプレート33とリヤプレート39により閉塞される。これらの、ハウジング31、フロントプレート33およびリヤプレート39は、周方向において5ヵ所でネジ64がリヤプレート39の取付孔39aからハウジング31の取付孔31fを貫通し、更にはフロントプレート33の取付ネジ33bに通され、一体化される。
【0020】
尚、本実施形態においては、エンジンのクランクシャフトの回転をスプロケット部32を用いて、チェーン90を介して動力が伝達されるものとして説明を行なうが、これに限定されるものではない。
【0021】
例えば、チェーン90に代わってベルト部材を用いる場合には、スプロケット部32をプーリーに置き換えても良い。つまり、スプロケット部32はエンジンからの回転力をカムシャフトへと伝達する回転伝達部材として機能する。
【0022】
スプロケット部32は図2に示すようにハウジング31の一端側に形成され、ハウジング31の径方向に延在する。ハウジング31の中央には円筒状のロータ20がハウジング31に対して相対回転可能に配設され、ロータ20の中央にはエンジンの吸排気を制御する吸排気弁を動作させる図示しないカムシャフトがロータ端部20zに当接し、図示しないボルトによって、カムシャフトが位置決めされた状態で固定されて、ロータ20と吸排気弁を制御するカムシャフトは一体回転を行う構成になっている。
【0023】
一方、スプロケット部32にはチェーン90がかけられ、エンジンの図示しないクランクシャフトの回転がスプロケット部32に伝達される構成となっており、スプロケット部32と一体のハウジング31はクランクシャフトに同期して回転する。
【0024】
円筒状のハウジング31は、内部において周方向に4つの円弧状を成す凹部31aと、4つの凸部から形成されるシュー部31bが交互に設けられている。この凹部31aの内周と隣り合うシュー部31bの対向する周方向端面とロータ20の外周面とで囲まれる空間が流体室となる。また、ハウジング31のスプロケット部32が配設されている端面には、ハウジング31と同軸のリヤプレート39が被せられ、ハウジング31の軸方向における一方を塞ぐと共に、ハウジング31の他方を中央に凸部33aを有するフロントプレート33により塞いでいる。また、ハウジング31の内径へと突出する凸部形状となったシュー部31bには、ハウジング31とリヤプレート39及びフロントプレート33とを固定する5つのネジ64が挿通される取付孔31fが5つ形成されている。この取付孔31fは、隣り合う凹部31aの間に、ハウジング31の中心に対して、72度間隔にて形成される。
【0025】
ハウジング31の4つのシュー部31bの内周面には、円筒状のロータ20が配設されており、ロータ20は外周面がハウジング31のシュー部31bの内周面に摺接し、ハウジング31に対して相対回転可能に配置される。ロータ20は中央には、カムシャフトを固定するボルトが挿通される中心内孔20cを有する。
【0026】
また、ロータ20には中心内孔20cから、ロータ20の外周側に向かって径方向に延在し、4つの凹部31aとそれぞれ連通する4つの通孔20fが形成される。その中の1つがロータ20の通孔20fの近傍に形成されたロック孔20gに連通する。更に、ロータ20の内部の軸方向において形成された4つの通孔20hからロータ外周側に向かって径方向に延在し、凹部31aに連通する4つの通孔20eが形成されている。中心内孔20cにはカムシャフトを軸方向から固定するボルトが挿通されるが、この場合、中心内孔20cとボルトの外周面との間に形成される隙間に作動油が流れ、そこが作動油の流れる油路として機能する。
【0027】
それ故に、この通孔20fが後述する進角室R1へ作動油を流す油路となり、通孔20eが通孔20hを介して、後述する遅角室R2に作動油を流す油路となる。
【0028】
更に、ロータ20の外周面には、ロータ20の中心から径方向に向かって4つのベーン溝20dが形成されている。このベーン溝20dに平板状のベーン(第1ベーン部材)21の径方向の一端21aが嵌り、その他端21bには、その一端に開口を有する凹形状のベーン(第2ベーン部材)25が径方向に配設される。ベーン25は内径側に凹部25aを有し、この凹部25aに断面が略C字状の板ばね22が嵌められる。板ばね22がベーン21,25との間に嵌った状態で、ベーン21,25はロータ20のベーン溝20dと凹部31aの内周面との間に配設される。この板ばね22の付勢力によって、ベーン21,25は径方向に付勢されるので、常時、ベーン21は内径側に付勢され、ベーン25は外径側に付勢される。その結果、平板状のベーン21はベーン溝20dに径方向のガタがなく嵌った状態で、ベーン21の径方向に配設されるベーン25の径方向の端部25bが、凹部31aの内周面に当接する。この場合、ベーン25の径方向の大きさは、4つの内2つは凹部31aの径方向の大きさに略一致し、残り2つのベーン25(ロック孔20gの両側に配設されるベーン)は凹部31aの径方向における大きさの略半分の大きさとなっている。更に、ベーン25の端部25bの形状は凹部31aの内周面の形状に沿った円弧状となっており、端部25bと内周面のシール性を向上している。これによって、ロータ20とハウジング31との間で形成される流体室は、ベーン21,25により2室に区画され、ベーン21,25の左右に、進角室R1と遅角室R2を形成する。また、ベーンの径方向の長さにおけるベーン溝に嵌入されベーン溝と当接する当接部の最大当接長さ:Aと、前記流体室内へ突出する突出部の突出長さ:Bとのレバー比を、B/A<5としたことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【0029】
一方、ハウジング31には、円筒状の部位において径方向とは垂直な方向に延びる溝31hが形成される。その溝31hから径方向に孔31gが延び、孔31gはハウジング31の中心に向かって貫通する。また、溝31hにはリテーナ63が中に配設され、このリテーナ63に一端が係止されたロックスプリング62が配設される。ロックスプリング62の径方向にはロックピン61が配設され、ロックスプリング62の他端はこのロックピン61の一端に形成された凹部に嵌っている。この様な構成により、ロックピン61はロックスプリング62により内径側に付勢され、孔31gの中で径方向の移動が可能となる。孔31gは、ハウジング31に対して、ロータ20の相対回転における位相が所定の位相となった時に、ロータ20の外周面に開口し、径方向に形成されたロック孔20gと一致する大きさでハウジング31に形成される。
【0030】
よって、ロータ20がハウジング31に対して、この所定の位相となった場合には、ロックスプリング62の付勢力によって、ロックピン61はロータ20のロック孔20gの中に突出し、ロック孔20gと係合を行うことが可能である。この様に、ロックピン61がロック孔20gに係合した場合には、ロータ20はハウジング31に対して、相対回転が行えないものとなり、ハウジング31とロータ20とは回転が停止または一体回転を行うよう回転動作が規制される。
【0031】
一方、ロックピン61は、通孔20fの1つと連通しているため、ロック20gに対して通孔20fから作動油が供給されると、作動油の圧力(油圧)によりロックスプリング62の付勢力に抗して、ロックピン61を孔31gの中に押し戻し、ロック孔20gとの係合を解除することによって、ハウジング31に対し、ロータ20は相対回転が可能となる。この様に、ハウジング31とロータ20との係合を解除させたい場合、作動油の圧力によって、孔31gはロックピン61が退避できる機能を有するので、退避孔として機能する。
【0032】
更に、この装置1には、最進角の位置にてベーン25の回転が規制される様、規制部31iを孔31gが形成される部位の一方の周方向における近傍に形成されると共に、最遅角の位置にてベーン25の回転が規制される様、規制部を孔31gが形成される部位の他方の周方向における近傍に形成される。
【0033】
また、ロータ20とフロントプレート33の間にはコイル状のトーションスプリング24が配設されている。このトーションスプリング24は、ロータ20およびフロントプレート33において軸方向に形成された環状の溝部20i,33cの中に配設される。そして、トーションスプリング24の一端は、フロントプレート33の軸方向に形成された係止部33dに係止され、他端はロータ20の軸方向に形成された係止部20kに係止され、常時、ロータ(カムシャフト)20を進角室R1の空間が最大となり遅角室R2の空間が最小となる状態、つまり、図1においては、ロータ(カムシャフト)20を時計方向に付勢する。
【0034】
次に、弁開閉時期制御装置1の動作について説明する。
【0035】
エンジンが駆動されると、エンジンのクランクシャフトの回転がチェーン90を介して伝達され、これに伴ってスプロケット部32が回転する。スプロケット部32はハウジング31と一体となっているため、ハウジング31がクランクシャフトに同期して回転する。この場合、例えば、ハウジング側に設けられるロックピン61とロック孔20gとの関係において、ロックピン61がロック孔20gと係合している状態ではハウジング31とロータ20は一体で回転し、クランクシャフトの回転は、カムシャフトに対して同期して(位相をずらすことなく)伝達されるものとなる。
【0036】
また、ハウジング31に対するロータ20の位相を進角側に移行させたい場合にはロック孔20g、通孔20fに作動油を供給し、これと同時に遅角室R2の作動油を通孔20eを介して排出する。ロック孔20g及び通孔20fに作動油が供給されると、ロックピン61はロック孔20gから孔31gの方に向けて移動して退避し、ハウジング31とロータ20とのロックピン61による相対回転規制を解除する。そして、作動油は進角室R1内に満たされ、ベーン21,25に加わる進角室R1側の圧力が遅角室R2側の圧力よりも高くなる。その結果、進角室R1の容積を大きく、遅角室R2の容積を小さくする進角側の方に、ハウジング31に対してロータ(カムシャフト)20は回転移動する。つまり、図1においては、ハウジング31に対してベーン25の端部25bがハウジング31の凹部31aの内周面に沿って、図1に示す時計方向に回転動作する。
【0037】
一方、ロックピン61によるロータ20のハウジング31に対する相対回転規制を解除した上で、遅角側に吸排気弁の位相時期を移行させたい場合には、通孔20eを介して遅角室R2へ作動油を供給すると共に、進角油室R1から通路20fを介して、作動油を排出する。これによって、作動油は遅角油室R2内に満たされ、ベーン21,25に加わる遅角室R2側の圧力が進角室R1側の圧力よりも高くなり、ベーン21、25は遅角室R2の容積が大きく、進角室R1の容積が小さくなる遅角側にハウジング31に対して回転移動し、図1において、ハウジング31に対してベーン21,25がハウジング31の凹部31aの内周面に沿って、反時計方向に回転動作する。
【0038】
つまり、進角室R1と遅角室R2の一方を作動油の供給側とし、他方を排出側とすることにより、ハウジング30に対するロータ20の位相制御が行えるものとなる。
【0039】
この様な動作を行う弁開閉時期制御装置1において、ベーン21の径方向の長さにおけるベーン溝20dに嵌入されベーン溝20dと当接する当接部21cの最大当接長さAと、流体室内へ突出する突出部21dの突出長さBとのレバー比を、B/A<5とすることにより、図8に示すように、遅角室R2側の圧力と進角室R1側の圧力との油圧差によりベーン21に作用する駆動力及びベーン21と突部31bの規制部31i及び31jとの間に互いに作用する反力等の外力によるモーメントが低減され、摩耗が防止できると共に、当接部21cとベーン溝20dとの隙間による傾きが突出部21dにおいて低減され打音の発生が防止できる。よって、弁開閉制御装置の信頼性が向上する。
【0040】
また、ベーン21の径方向の一端21aがベーン溝20dに嵌ることにより、平板状のベーン21は径方向に移動しにくくなり、ベーン溝20dとベーン21との当接面積を大きくとることができる。よって、ベーン溝20dにおけるベーン21の強度を従来に比べて、流体室内において発生する外圧に対して強固となる。また、従来では必要であったベーンスプリングを配設する凹部がなくなるので、ベーン溝部の当接面圧が適切に保たれる。これにより、ロータ20の径が大きくならず、流体室の容積を十分に確保することが可能となる。この際、ベーン21の他端には、ベーンスプリング22により径方向に付勢される様に、ベーン25が径方向に配設されるので、従来ではベーンの中に設けられていたベーンを外径側へ付勢する機能を、ベーン溝20dの外部に設けることができる。この場合、ベーン25の内径側に凹部25aが形成され、凹部25aにベーン21の他端21bが挿入されて、ベーン25をベーンスプリング22によって径方向に付勢し、ベーン21,25によって進角室R1と遅角室R2とのシール性を簡単なベーン21,25の構成により持たせることができる。
【0041】
また、ベーン25はベーン21に比べ、周方向における厚みを大としている。これにより、流体室における進角室と遅角室との間で、作動油が双方に漏れることが防止され、ベーン構造でのシール性を確実に確保できる。
【0042】
また、ベーンスプリング22の組付荷重が、弁開閉時期制御装置1の回転時、ベーン21に発生する遠心力より大きくなるようにすれば、エンジン振動、流体の脈動及びトルク変動等によるベーン21,25の径方向の微振動が抑制され、異物の進入等によるベーン溝20d及びベーン21,25の摩耗促進を防止できる。
【0043】
更に、付勢部材をベーンスプリング22(板ばね)とすることで、付勢部材の搭載性及び組付性を向上できる。
【0044】
(第2実施形態)
図3は第2実施形態における弁開閉時期制御装置1の構成であり、図4は図3のB−B断面図である。第2実施形態では、図1にベーン21,25の構造の変形例を特徴とする。このため、以下の説明では、ベーン構造に係わる点について、主として説明し、図1および図3から明らかな様に、第1実施形態と同様な部分あるいは同じ機能についての詳細な説明は省略する。
【0045】
図3に示す第2実施形態では、外周面にスプロケット52を有した中空円筒状のハウジング51が、軸方向においてフロントプレート33およびリヤプレート39により挟まれている。ハウジング51には、図1と同様、内部の周方向において4つの凹部51aが形成されている。そして、隣り合う凹部51aの間にはシュー部51bが形成され、このシュー部51bの内周面には円筒状のロータ40の外周面が摺接する。
【0046】
ロータ40にはロータ40の外径に開口し、ロータ40の中心に向けて、4つのベーン溝40dが周方向に4つ形成されており、このベーン溝40dに平板状のベーン71の内径側の一端71aが嵌る。ベーン溝40dに嵌るベーン(第1ベーン部)71は外径側の端部に凹部71bが形成される。この凹部71bにはベーンスプリング73が、その内径側に設けられたベーン(第2ベーン部材)72が配設され、ベーン72は径方向のみの移動が可能である。
【0047】
この弁開閉時期制御装置1は、ハウジング51に対してロータ40が内径に回動自在に配設された場合(ロックピン81がロータ51に形成されたロック孔40eに係合していない状態)において、ベーン71の一端71aは周方向において移動することなく(ガタなく)嵌り、ベーン72の外径側の端部72bはハウジング51の凹部51aの内壁(シュー部51bの周方向端面)に当接する。この場合、ベーン71,72との間にはベーンスプリング73が配設されているため、このベーンスプリング73によって、ベーン71は内径側に付勢されると共に、ベーン72の外径側の端部72bと凹部51aの内周面は摺接する。
【0048】
この第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、ベーン71の径方向の長さにおけるベーン溝40dに嵌入されベーン溝40dと当接する当接部71cの最大当接長さAと、流体室内へ突出する突出部71dの突出長さとのレバー比を、B/A<5とすることにより、図8に示すように、遅角室R2側の圧力と進角室R1側の圧力との油圧差によりベーン71に作用する駆動力及びベーン71とシュー部51bの規制部51i及び51jとの間に互いに作用する反力等の外力によるモーメントが低減され、摩耗が防止できると共に、当接部71cとベーン溝40dとの隙間による傾きが突出部71dにおいて低減され打音の発生が防止できる。よって、弁開閉制御装置の信頼性が向上する。ベーン71の径方向の一端71aがベーン溝40dに嵌ることにより、ベーン71は径方向に移動しにくくなり、ベーン溝40dとベーン71との当接面積を大きくとることができる。よって、ベーン溝40dにおけるベーン71の強度を従来に比べて、流体室内において発生する外圧に対して強固とすることができる。また、従来では必要であったベーンスプリングを配設する凹部がベーン溝40dの内部に必要がなくなるので、従来に比べて、異物がベーン溝40dの内部に入ることが防止される。これにより、ベーンの摺動に悪影響を与えることによるベーンの不具合(例えば、ベーンあるいはベーン溝の摩耗等)が解消でき、弁開閉制御装置の信頼性を向上させることができる。この際、ベーン71の他端に形成された凹部71bには、ベーンスプリング73により径方向に付勢された状態で、ベーン72が配設されるので、従来ではベーン71の内径側に設けられていたベーンスプリング73を外径側へ移行させ、ベーン溝40dの外に設けることができる。それ故に、ベーン71,72によって進角室R1と遅角室R2とのシール性を簡単なベーン構造により持たせることができる。
【0049】
また、ベーンスプリング73の組付荷重が、弁開閉時期制御装置1の回転時、ベーン71に発生する遠心力より大きくなるようにすれば、エンジン振動、流体の脈動及びトルク変動等によるベーン71,72の径方向の微振動が抑制され、異物の進入等によるベーン溝40d及びベーン71,72の摩耗促進を防止できる。
【0050】
更に、付勢部材をベーンスプリング73(板ばね)とすることで、付勢部材の搭載性及び組付性を向上できる。
【0051】
(第3実施形態)
図5は第3実施形態における弁開閉時期制御装置1の構成であり、ベーン121が1部材からなり、ベーン溝120dの深さおよびベーン121の当接部121cの長さを内径方向に長くしたことを特徴とする。このため、以下の説明では、ベーン121に係わる点について、主として説明し、図1および図5から明らかな様に、第1実施形態と同様な部分あるいは同じ機能についての詳細な説明は省略する。
【0052】
図5乃至図7に示す第3実施形態では、外周面にスプロケット132を有した中空円筒状のハウジング131が、軸方向においてフロントプレート33およびリヤプレート39により挟まれている。ハウジング131には、図1と同様、内部の周方向において4つの凹部131aが形成されている。そして、隣り合う凹部131aの間にはシュー部131bが形成され、このシュー部131bの内周面には円筒状のロータ120の外周面が摺接する。
【0053】
ロータ120にはロータ120の外径に開口し、ロータ120の中心に向けて、4つのベーン溝120dが周方向に4つ形成されており、このベーン溝120dに平板状のベーン121の内径側の一端121aが嵌る。ベーン溝120dの底面とベーン121の一端121aの間にはベーンスプリング122が配設される。なお、ベーン121の一端121aには、図6に示すように凹部を形成し、ベーン溝120dの底面と凹部との間にベーンスプリンブ122aが配設される。
【0054】
この弁開閉時期制御装置1は、ハウジング131に対してロータ120が内径に回動自在に配設された場合(ロックピン161がロータ120に形成されたロック孔120gに係合していない状態)において、ベーン121の一端121aは周方向において移動することなく嵌り、ベーン121の外径側の端部121bはハウジング131の凹部131aの内壁(シュー部131bの周方向端面)に当接する。この場合、ベーン121は、ベーンスプリング122aによって、外径側に付勢されると共に、ベーン121の外径側の端部121bと凹部131aの内周面は摺接する。
【0055】
この第3実施形態においても、第1実施形態と同様に、ベーン121の径方向の長さにおけるベーン溝120dに嵌入されベーン溝120dと当接する当接部121cの最大当接長さAと、流体室内へ突出する突出部121dの突出長さとのレバー比を、B/A<5とすることにより、図8に示すように、遅角室R2側の圧力と進角室R1側の圧力との油圧差によりベーン121に作用する駆動力及びベーン121とシュー部131bの規制部131i及び131jとの間に互いに作用する反力等の外力によるモーメントが低減され、摩耗が防止できると共に、当接部121cとベーン溝120dとの隙間による傾きが突出部121dにおいて低減され打音の発生が防止できる。よって、弁開閉制御装置の信頼性が向上する。ベーン121の径方向の一端121aがベーン溝120dに嵌ることにより、ベーン121は径方向に移動しにくくなり、ベーン溝120dとベーン121との当接面積を大きくとることができる。よって、ベーン溝120dにおけるベーン121の強度を従来に比べて、流体室内において発生する外圧に対して強固とすることができる。また、従来に比べて当接長さが長くなるので、従来に比べて、異物がベーン溝120dの内部に入ることが防止される。これにより、ベーンの摺動に悪影響を与えることによるベーンの不具合(例えば、ベーンあるいはベーン溝の摩耗等)が解消でき、弁開閉制御装置の信頼性を向上させることができる。
【0056】
なお、図7において、第3実施形態の変形例を示す。ベーン221の一端221aは、図7に示すように直線状に形成され、ベーン溝120dの底面とべーン221との間にベーンスプリンブ222が配設される構成である。
【0057】
このため、以下の説明では、ベーン221に係わる点について主として説明し、図6に示す実施例と同様な部分あるいは同じ機能についての詳細な説明は省略する。
【0058】
この変形例では、ベーン221は、ベーンスプリング222によって、外径側に付勢されると共に、ベーン221の外径側の端部221bと凹部131aの内周面は摺接する。
【0059】
この変形例においても、第1実施形態と同様に、ベーン221の径方向の長さにおけるベーン溝120dに嵌入されベーン溝120dと当接する当接部221cの最大当接長さAと、流体室内へ突出する突出部221dの突出長さとのレバー比を、B/A<5とすることにより、図8に示すように、遅角室R2側の圧力と進角室R1側の圧力との油圧差によりベーン221に作用する駆動力及びベーン221とシュー部131bの規制部131i及び131jとの間に互いに作用する反力等の外力によるモーメントが低減され、摩耗が防止できると共に、当接部221cとベーン溝120dとの隙間による傾きが突出部221dにおいて低減され打音の発生が防止できる。よって、弁開閉制御装置の信頼性が向上する。ベーン221の径方向の一端221aがベーン溝120dに嵌ることにより、ベーン221は径方向に移動しにくくなり、ベーン溝120dとベーン221との当接面積を大きくとることができる。よって、ベーン溝120dにおけるベーン221の強度を従来に比べて、流体室内において発生する外圧に対して強固とすることができる。また、従来に比べて当接長さが長くなるので、従来に比べて、異物がベーン溝120dの内部に入ることが防止される。これにより、ベーンの摺動に悪影響を与えることによるベーンの不具合(例えば、ベーンあるいはベーン溝の摩耗等)が解消でき、弁開閉制御装置の信頼性を向上させることができる。
【0060】
なお、第3実施形態においては、ベーン221が薄板ベーンの例について説明を行ったが、これに限定されるものではなく、厚板ベーンを用いても良い。厚板ベーンを用いても、上記と同様な効果を奏するものとなる
本実施形態においては、ハウジング31,51,131をクランクシャフト側に設け、ロータ20,40,120をカムシャフト側に設けた例について説明を行ったが、これに限定されるものではなく、これとは逆に、ハウジング31,51,131をカムシャフト側に設け、ロータ20,40,120をクランクシャフト側に設けても良い。また、この場合、ベーン溝20d,40d,120dはハウジング側に形成し、そこにベーン21,71,121を嵌め、その先にベーン25,72を設けても、上記と同様な効果を奏するものとなる。
【0062】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、第1ベーン部材の径方向の一端がベーン溝に取り付けられ、その他端には第2ベーン部材が配設されるようにしたので、ベーン溝には付勢部材が配設される従来必要であった内径側の凹部は必要なくなる。よって、ベーン溝におけるベーンとの接触面積が従来に比べて大きくなり、第1ベーン部材は駆動力及び反力等の外力に対して、ベーン溝及びベーンに発生する面圧が適正になり、強固なものとなると共に、進角室と遅角室の間の圧力差によるベーン溝とベーンのとのシール性が向上し、洩れ及び流体内の異物の隙間内への進入を防止できる。また、付勢部材の組付荷重が、弁開閉時期制御装置の回転時、ベーンに発生する遠心力より大きくなるようにすれば、エンジン振動、流体の脈動及びトルク変動等によるベーンの径方向の微振動が抑制され、異物の進入等によるベーン溝及びベーンの摩耗促進を防止できる。
【0063】
この場合、第2ベーン部材には凹部が形成され、凹部に第1ベーン部材の他端が挿入されて、第2ベーン部材を付勢部材により径方向に付勢するようにしたので、第2ベーン部材の凹部に第1ベーン部材の他端を挿入し、付勢部材によって第2ベーン部材が付勢されるという簡単な構成により、弁開閉時期制御装置の信頼性が確保される。
【0064】
また、第2ベーン部材は第1ベーン部材に比べ、周方向における厚みが大であれば、流体室における進角室と遅角室のシール性が確保される。
【0065】
また、第1ベーン部材には他端に凹部が形成され、凹部に第2ベーン部材が配設され、第2ベーン部材が付勢部材により径方向に付勢されるようにすれば、第1ベーン部材の凹部に第2ベーン部材を配設するという簡単な構成により、弁開閉時期制御装置の信頼性が確保される。
【0067】
更に、付勢部材を板ばねとすれば、付勢部材の搭載性及び組付性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態における弁開閉時期制御装置の平面図である。
【図2】図1に示す▲1▼−▲1▼断面図である。
【図3】本発明の第2実施形態における弁開閉時期制御装置の平面図である。
【図4】図3に示す▲4▼−▲4▼断面図である。
【図5】本発明の第3実施形態における弁開閉時期制御装置の平面図である。
【図6】本発明の第3実施形態におけるベーン部を示す(a)側面図および(b)正面図である。
【図7】本発明の第3実施形態の変形例におけるベーン部を示す(a)側面図および(b)正面図である。
【図8】ベーン溝摩耗及びベーン打音とレバー比B/Aの関係を示す図である。
【符号の説明】
1 弁開閉時期制御装置
20,40 ロータ
20d,40d ベーン溝
20g,40e ロック孔
21,71 ベーン(第1ベーン部材)
21a,71a 一端
21b,71b 他端
21c,71c 嵌入部
21d,71d 突出部
22,73 付勢部材
25,72 ベーン(第2ベーン部材)
25a,72a 凹部
25b,72b 端部
31,51 ハウジング
31a,51a 凹部(流体室)
32,52 ギヤ(回転伝達部材)
61,81 ロックピン
R1 進角室
R2 遅角室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve opening / closing control device that controls the opening / closing timing of an intake / exhaust valve that performs intake / exhaust to / from an engine, and in particular, a fluid chamber of the valve opening / closing control device is divided into an advance chamber and a retard chamber. The present invention relates to the internal structure of a valve opening / closing control device having a strengthened vane structure.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of valve opening / closing timing control device is disposed between a power transmission system from a crankshaft serving as an output shaft of an engine (internal combustion engine) in a vehicle or the like to a camshaft that performs opening / closing control of an intake / exhaust valve. Is done. The apparatus controls the intake / exhaust valve precisely independent of the rotation of the crankshaft, and is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-101107.
[0003]
The above-described device includes a timing sprocket (gear) that rotates integrally with the crankshaft of the engine, an external rotor (housing) that rotates integrally with the timing sprocket, and a cam that controls the intake and exhaust valves relative to the external rotor. An internal rotor (rotor) for operating the shaft, and further, a fluid chamber formed between the internal rotor and the protrusions provided on the external rotor and the external rotor is divided into an advance chamber and a retard chamber; The rotor is rotated by the pressure of hydraulic oil existing in the fluid chamber while partitioning the inside of the fluid chamber, and a vane that regulates the relative rotation amount by contacting the end surface in the rotation direction of the protrusion. The vane is fitted into a vane groove formed in the radial direction of the rotor and rotates together with the rotor. In this case, a recess is formed on the inner side (inner diameter side) of the vane, and a vane spring is disposed in the recess. The vane slides along the inner wall of the fluid chamber within the housing by the biasing force of the vane spring.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the vane spring is attached to the recess formed in the vane and is fitted in the vane groove formed in the rotor, the biasing force of the vane spring causes the rotor to rotate relative to the housing. The vane slides in the circumferential direction while being biased toward the outer diameter side. Since the recess in which the vane spring is disposed is formed inside the vane groove, the vane actually has a portion that contacts the vane groove of the rotor by the amount of the recess formed on the rotor. On the other hand, when the vane moves in the circumferential direction due to the pressure difference between the advance chamber and the retard chamber supplied to or discharged from the fluid chamber, a driving force due to the pressure difference acts on the vane. Further, when the vane regulates the relative rotation amount, a reaction force acts between the vane and the rotation direction end surface of the projection of the housing. That is, the vane in which the concave portion is formed has a small contact area with the rotor, and the vane receives external forces such as a driving force and a reaction force with a small contact area with respect to the rotor. For this reason, when the contact length of the contact portion between the vane and the vane groove is shorter than the protrusion length of the protruding portion into the fluid chamber, the moment due to the external force is increased, the surface pressure is increased, wear and the like are increased. appear.
[0005]
The vane is inserted through a gap that can be inserted into the vane groove. For this reason, when the contact length of the contact portion with the vane groove of the vane is shorter than the protrusion length of the protrusion portion into the fluid chamber, the inclination of the contact portion due to the gap is increased at the protrusion portion, and the cam A hitting sound is generated due to the collision between the circumferential end surface of the protrusion of the housing and the vane due to the torque fluctuation of the shaft.
[0006]
For this reason, the vane groove for supporting the vane is set to a depth of the vane groove that does not generate excessive surface pressure as described above, and is designed to have an allowable surface pressure that matches the material strength. However, if the depth of the vane groove is increased (the vane contact length is increased), the pressure receiving portion of the fluid chamber decreases, or if the pressure receiving portion is further increased, the outer diameter of the housing increases. turn into.
[0007]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and has a solid vane structure that partitions the fluid chamber into an advance chamber and a retard chamber, and the reliability of the valve timing control device. It is a technical issue to improve
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Claims to solve the above problems1The technical measures taken in the invention ofA housing that rotates in synchronization with one of the rotation shaft of the engine or one of the intake and exhaust valve control members that controls the intake and exhaust valves with respect to the engine
A rotor disposed in the housing and synchronized with the other of the rotary shaft or the intake / exhaust valve control member and rotating relative to the housing;
A fluid chamber formed by the rotor and the housing;
And a vane that is fitted into a vane groove formed in the rotor or the housing, divides the fluid chamber into an advance chamber and a retard chamber, and performs relative rotation between the rotor and the housing. In the valve timing control device,The vane includes a first vane member and a second vane member, the radial end of the first vane member is attached to the vane groove, and the second vane member is disposed at the other end. A biasing member that applies a biasing force in a radial direction is disposed between the first vane member and the second vane member.The assembly load of the urging member is larger than the centrifugal force generated in the vane when the valve timing control device rotates.That is.
[0011]
According to the above-described means, since one end in the radial direction of the first vane member is attached to the vane groove and the second vane member is disposed at the other end, the biasing member is disposed in the vane groove. The recessed portion on the inner diameter side, which is conventionally required, is no longer necessary. Therefore, the contact area of the vane groove with the vane is larger than the conventional one, and the first vane member has an appropriate surface pressure generated in the vane groove and the vane with respect to the external force such as driving force and reaction force, In addition to being strong, the sealing performance between the vane groove and the vane due to the pressure difference between the advance chamber and the retard chamber is improved, and leakage and entry of foreign matter in the fluid into the gap can be prevented.Also, if the assembly load of the biasing member is made larger than the centrifugal force generated in the vane during the rotation of the valve timing control device, the radial direction of the vane due to engine vibration, fluid pulsation, torque fluctuation, etc. Slight vibration is suppressed, and it is possible to prevent the vane groove and the vane from being accelerated due to the entry of foreign matter.
[0012]
In this case, a recess is formed in the second vane member, and the other end of the first vane member is inserted into the recess to urge the second vane member in the radial direction by the urging member. The reliability of the valve opening / closing timing control device is ensured by a simple configuration in which the other end of the first vane member is inserted into the recess of the vane member and the second vane member is urged by the urging member.
[0013]
Further, if the thickness of the second vane member in the circumferential direction is larger than that of the first vane member, the sealing performance of the advance chamber and the retard chamber in the fluid chamber is ensured.
[0014]
Further, the first vane member has a recess at the other end, the second vane member is disposed in the recess, and the second vane member is urged in the radial direction by the urging member. The reliability of the valve timing control device is ensured by a simple configuration in which the second vane member is disposed in the recess of the vane member.
[0016]
Furthermore, if the urging member is a leaf spring, the mountability and assembly of the urging member can be improved.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 is a plan view of a valve opening / closing timing control device (hereinafter referred to as a device) 1 in the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. In FIG. 1, the
[0019]
A ring-shaped
[0020]
In the present embodiment, the description will be made assuming that the rotation of the crankshaft of the engine is transmitted through the
[0021]
For example, when a belt member is used instead of the
[0022]
As shown in FIG. 2, the
[0023]
On the other hand, a
[0024]
The
[0025]
A
[0026]
Further, the
[0027]
Therefore, the through hole 20f serves as an oil passage for flowing hydraulic oil to the advance chamber R1 described later, and the through
[0028]
Further, four
[0029]
On the other hand, the
[0030]
Therefore, when the
[0031]
On the other hand, since the
[0032]
Further, in this
[0033]
A coiled
[0034]
Next, the operation of the valve opening / closing
[0035]
When the engine is driven, the rotation of the crankshaft of the engine is transmitted through the
[0036]
Further, when it is desired to shift the phase of the
[0037]
On the other hand, when the restriction of the relative rotation of the
[0038]
That is, the phase control of the
[0039]
In the valve
[0040]
Further, since the one
[0041]
Further, the
[0042]
Further, if the assembly load of the
[0043]
Further, by using the vane spring 22 (plate spring) as the urging member, it is possible to improve the mountability and assembly of the urging member.
[0044]
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows the configuration of the valve
[0045]
In the second embodiment shown in FIG. 3, a hollow
[0046]
The
[0047]
In this valve opening / closing
[0048]
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the maximum contact length A of the
[0049]
Further, if the assembly load of the
[0050]
Furthermore, by using the vane spring 73 (plate spring) as the urging member, it is possible to improve the mountability and assembly of the urging member.
[0051]
(Third embodiment)
FIG. 5 shows the configuration of the valve
[0052]
In the third embodiment shown in FIGS. 5 to 7, a hollow
[0053]
The
[0054]
In this valve opening / closing
[0055]
Also in the third embodiment, similarly to the first embodiment, the maximum contact length A of the
[0056]
In addition, in FIG. 7, the modification of 3rd Embodiment is shown. One
[0057]
For this reason, in the following description, the points related to the
[0058]
In this modification, the
[0059]
Also in this modified example, as in the first embodiment, the maximum contact length A of the
[0060]
In the third embodiment, an example in which the
In the present embodiment, an example in which the
[0062]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since one end in the radial direction of the first vane member is attached to the vane groove and the second vane member is disposed at the other end, the vane groove is attached to the vane groove. The concave portion on the inner diameter side, which is conventionally required in which the biasing member is disposed, is not necessary. Therefore, the contact area with the vane in the vane groove is larger than before, and the first vane member has an appropriate surface pressure generated in the vane groove and the vane with respect to the external force such as the driving force and the reaction force. In addition, the sealing performance between the vane groove and the vane due to the pressure difference between the advance chamber and the retard chamber is improved, and leakage and entry of foreign matter in the fluid into the gap can be prevented.Also, if the assembly load of the biasing member is made larger than the centrifugal force generated in the vane during the rotation of the valve timing control device, the radial direction of the vane due to engine vibration, fluid pulsation, torque fluctuation, etc. Slight vibration is suppressed, and it is possible to prevent the vane groove and the vane from being accelerated due to the entry of foreign matter.
[0063]
In this case, a recess is formed in the second vane member, and the other end of the first vane member is inserted into the recess to urge the second vane member in the radial direction by the urging member. The reliability of the valve opening / closing timing control device is ensured by a simple configuration in which the other end of the first vane member is inserted into the recess of the vane member and the second vane member is urged by the urging member.
[0064]
Further, if the thickness of the second vane member in the circumferential direction is larger than that of the first vane member, the sealing performance of the advance chamber and the retard chamber in the fluid chamber is ensured.
[0065]
Further, the first vane member has a recess at the other end, the second vane member is disposed in the recess, and the second vane member is urged in the radial direction by the urging member. The reliability of the valve timing control device is ensured by a simple configuration in which the second vane member is disposed in the recess of the vane member.
[0067]
Furthermore, if the urging member is a leaf spring, the mountability and assembly of the urging member can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a valve timing control apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along (1)-(1) shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view of a valve timing control apparatus in a second embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view taken along the line (4)-(4) shown in FIG.
FIG. 5 is a plan view of a valve timing control apparatus according to a third embodiment of the present invention.
6A is a side view and FIG. 6B is a front view showing a vane portion according to a third embodiment of the present invention. FIG.
7A is a side view and FIG. 7B is a front view showing a vane portion in a modification of the third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between vane groove wear and vane hitting sound and lever ratio B / A.
[Explanation of symbols]
1 Valve timing control device
20, 40 rotor
20d, 40d vane groove
20g, 40e Lock hole
21,71 vane (first vane member)
21a, 71a one end
21b, 71b The other end
21c, 71c insertion part
21d, 71d Projection
22,73 Biasing member
25,72 vane (second vane member)
25a, 72a recess
25b, 72b end
31,51 housing
31a, 51a Concavity (fluid chamber)
32, 52 Gear (Rotation transmission member)
61, 81 Lock pin
R1 advance angle room
R2 retarded room
Claims (5)
該ハウジング内に配設され、前記回転軸または前記吸排気弁制御部材の他方と同期し、前記ハウジングに対して相対回転するロータと、
該ロータと前記ハウジングとにより形成される流体室と、
前記ロータまたは前記ハウジングに形成されたベーン溝に嵌入されて、前記流体室を進角室と遅角室とに区画し、前記ロータと前記ハウジングとの間で相対回転を成すベーンとを備えた弁開閉時期制御装置において、
前記ベーンは、第1ベーン部材と、第2ベーン部材とを備え、前記ベーン溝に前記第1ベーン部材の径方向の一端を取り付けて、他端に前記第2ベーン部材を配設すると共に、前記第1ベーン部材と前記第2ベーン部材との間に径方向に付勢力を与える付勢部材を配設し、前記付勢部材の組付荷重は、弁開閉時期制御装置の回転時、ベーンに発生する遠心力より大きいことを特徴とする請求項1に記載の弁開閉時期制御装置。 A housing that rotates in synchronization with one of an engine rotation shaft or an intake / exhaust valve control member that controls the intake / exhaust valve with respect to the engine;
A rotor disposed in the housing, synchronized with the other of the rotating shaft or the intake / exhaust valve control member, and rotated relative to the housing;
A fluid chamber formed by the rotor and the housing;
And a vane that is fitted into a vane groove formed in the rotor or the housing, divides the fluid chamber into an advance chamber and a retard chamber, and performs relative rotation between the rotor and the housing. In the valve timing control device,
The vane includes a first vane member and a second vane member, and one end of the first vane member in the radial direction is attached to the vane groove, and the second vane member is disposed at the other end. An urging member that applies an urging force in a radial direction is disposed between the first vane member and the second vane member, and an assembly load of the urging member is a vane during rotation of the valve opening / closing timing control device. The valve opening / closing timing control device according to claim 1, wherein the valve opening / closing timing control device is larger than a centrifugal force generated in the valve.
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