JP3958665B2

JP3958665B2 - Camshaft phase varying device for automobile engine

Info

Publication number: JP3958665B2
Application number: JP2002297075A
Authority: JP
Inventors: 秀樹中丸
Original assignee: Nittan Valve Co Ltd
Current assignee: Nittan Valve Co Ltd
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2022-10-10
Also published as: JP2004132246A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カムシャフトを回転させてバルブを開閉させる自動車用エンジンにおける動弁機構に係り、特に電磁クラッチなどの電磁ブレーキ手段により回転ドラムを制動することでカムシャフトの回転位相を変化させてバルブの開閉タイミングを変化させる自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のカムシャフト位相可変装置としては、例えば、特開平７−２６９１７号が知られている。これは、図１６に示すように、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達されるスプロケット１の内周側に同軸状のカムシャフト２が配設され、スプロケット１とカムシャフト２間には、両者１，２にそれぞれヘリカルスプライン係合し、軸方向に移動して両者１，２間の位相を変える中間部材３が介装され、スプロケット１の側面側には、中間部材３に角ねじ部３ｃにより螺合するとともに、エンジンケース８に固定された電磁ブレーキ４によって制動力が作用するように構成された回転ドラム５が配設され、回転ドラム５とスプロケット１間には巻き上げられたスプリング６が半径方向に介装された構造となっている。符号３ａ，３ｂは、内外のヘリカルスプライン係合部、符号５ａは、回転ドラム５の角ねじ部である。
【０００３】
また、回転ドラム５とスプロケット１の対向側面間には、図１７に示すように、回転ドラム５側のストッパ部５ｂと、スプロケット１側のストッパ部１ａで構成した、カムシャフト２の位相の可変範囲（スプロケット１に対するカムシャフト２の周方向における基準位置）を設定するストッパ手段が設けられており、回転ドラム５とスプロケット１間に介装されたスプリング６によって、回転ドラム５は、両ストッパ部５ｂ，１ａが当接する方向（図１７矢印方向）に回転付勢されている。
【０００４】
そして、電磁ブレーキ４のＯＮ／ＯＦＦ制御により、電磁ブレーキ４の制動力が回転ドラム５に伝達されて中間部材３が角ねじ部３ｃ，５ａによって回動しながら進退（図１６左右方向に移動）し、ヘリカルスプライン係合部３ａ，３ｂによってスプロケット１に対するカムシャフト２の位相が変化するようになっている。特に、スプロケット１とカムシャフト２間に介装する中間部材３の内外周面に逆ヘリカルスプライン係合部３ａ，３ｂを設けたので、中間部材３の軸方向への僅かな移動量でスプロケット１に対しカムシャフト２の位相を大きく変化させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、動弁機構を構成するこの種のカムシャフト位相可変装置では、バルブ復帰ばねの付勢力が原因でカムシャフトにトルク変動が発生し、ヘリカルスプライン係合部３ａ，３ｂや角ねじ部３ｃ，５ａに微小変位振動が繰り返し生じている。そして、前記トルク変動は、バルブステムがカムを乗り越える前に作用する正トルクの方がカムを乗り越えた直後に作用する負トルクよりも大きい。そのため正トルクが両ストッパ部５ｂ，１ａを離間させる方向に作用するカムシャフト位相可変装置構造では、正トルクが係合部を伝わり、周方向に作用するスプリング６の付勢力に勝って両ストッパ部５ｂ，１ａを一旦離間させた後、すぐに負トルクが作用して両ストッパ部５ｂ，１ａが復帰し衝突する。即ち、バルブタイミング可変範囲（カムシャフト２の位相可変範囲）を設定する回転ドラム５側のストッパ部５ｂとスプロケット１側のストッパ部１ａが、この位相可変限界位置（当接位置）で絶えず衝突を繰り返しており、これがカツ、カツ、カツ．．．という断続的な金属音となって、静粛性を妨げる要因となっていた。
【０００６】
また、電磁ブレーキＯＮにより、回転ドラム５が制動されてカムシャフト２の位相が変化した後、電磁ブレーキＯＦＦにより回転ドラム５の制動が解除されると、スプリング６の付勢力により、ストッパ部５ｂ，１ａが当接する位置まで回転ドラム５が回動してカムシャフト２の位相が元に戻るが、この両ストッパ部５ｂ，１ａが衝突する際にも金属音が発生する。
【０００７】
これに対し、発明者は、スプリング６のばね力を強化して、カムのトルク変動の影響を受けないようにすることを考えたが、電磁ブレーキ４の負荷が大きくなり、また電磁ブレーキＯＦＦにより両ストッパ部５ｂ，１ａが衝突する際の金属音が逆に大きくなるため、好ましい方策とはいえない。
【０００８】
そこで発明者は、回転ドラム５側のストッパ部５ｂがスプロケット１側のストッパ部１ａに衝突する際の衝撃を緩衝部材によって吸収緩和してやれば、電磁ブレーキ４の負荷を増やすことなく金属打音が低減されるのではないかと考えた。
【０００９】
そして、まず、ストッパ部５ｂ，１ａの当接面に衝撃吸収材であるゴム材を貼り付けて、ストッパ部同士の衝突時の衝撃を吸収しようと考えた。しかし、繰り返し作用する衝撃により、ゴム材が剥離するなど、耐久性に難があった。
【００１０】
そこで、回転ドラム側ストッパ部を回転ドラム本体と別体に構成したり、スプロケット側ストッパ部をスプロケット本体と別体に構成し、緩衝材であるゴム材を介して回転ドラム本体やスプロケット本体にストッパ部を一体化した試作品を作って、実験を重ねた結果、金属打音の低減に有効であることが確認されたので、本発明を提案するに至ったものである。
【００１１】
本発明は、前記した従来技術の問題点および前記した発明者の知見に基づいてなされたもので、その目的は、カムシャフトの位相可変範囲を設定するストッパ手段である回転ドラム側ストッパ部と外筒部側ストッパ部の近傍にストッパ部同士が衝突する際の衝撃を吸収する緩衝部材を設けることで、ストッパ手段において金属打音の発生しない自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段および作用】
前記目的を達成するために、請求項１に係る自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置においては、クランクシャフトの駆動力が伝達される円環状外筒部と、前記外筒部と同軸に配置され、カムシャフトに延びる従動側の円環状内筒部と、前記外筒部と内筒部にそれぞれヘリカルスプライン係合して外筒部と内筒部間に介装され、軸方向に移動して外筒部に対する内筒部の位相を変える円環状中間部材と、前記内筒部に回転可能に支承されるとともに、前記中間部材の雄ねじ部に螺合して前記外筒部と対向するように配設され、電磁クラッチの作動によるブレーキ制動力が作用する円環状回転ドラムと、前記回転ドラム側と外筒部側に対向するように設けられ、周方向に当接することでカムシャフトの位相可変範囲を設定する一対のストッパ部と、前記回転ドラムと外筒部間に介装され、前記一対のストッパ部が当接する方向に前記回転ドラムと外筒部を回転付勢するスプリングと、を備えた自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置において、
前記回転ドラム側ストッパ部と回転ドラム本体間または／および前記外筒部側ストッパ部と外筒部本体間に、前記一対のストッパ部同士が衝突する際の衝撃を吸収する緩衝部材を介装するように構成した。
【００１３】
（作用）外筒部と中間部材と内筒部が一体となって回動するように構成されており、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達される外筒部とカムシャフト側の内筒部とは、同期して回転するが、電磁クラッチが作動し回転ドラムが制動されると、中間部材が回動しながら軸方向に移動し、ヘリカルスプライン係合部により外筒部に対する内筒部（カムシャフト）の位相が変わる。
【００１４】
また、カムシャフト位相可変装置では、バルブ復帰ばねの付勢力が原因でカムシャフトにトルク変動が発生し、ヘリカルスプライン係合部やねじ部に微小変位振動が繰り返し生じている。そして、前記トルク変動は、バルブステムがカムを乗り越える前に作用する正トルクの方がカムを乗り越えた直後に作用する負トルクよりも大きい。そのため正トルクが両ストッパ部を離間させる方向に作用するカムシャフト位相可変装置構造では、正トルクが係合部を伝わり、周方向に作用するスプリングの付勢力に勝って両ストッパ部を一旦離間させた後、すぐに負トルクが作用して両ストッパ部が復帰し衝突する。即ち、バルブタイミング可変範囲（カムシャフトの位相可変範囲）を設定する回転ドラム側のストッパ部と外筒側のストッパ部が、この位相可変限界位置（当接位置）で絶えず衝突を繰り返しているが、ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力は、回転ドラム側ストッパ部と回転ドラム本体間または／および外筒部側ストッパ部と外筒部本体間に介装されている緩衝部材によって吸収緩和されて、金属音の発生が抑制される。
【００１５】
また、電磁クラッチＯＮにより、回転ドラムが制動されてカムシャフトの位相が変化した後、電磁クラッチＯＦＦにより、回転ドラムの制動が解除されると、スプリングの付勢力により両ストッパ部が当接する位置まで回転ドラムが回動して、カムシャフトの位相が元に戻るが、このときの両ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力は、回転ドラム側ストッパ部と回転ドラム本体間または／および外筒部側ストッパ部と外筒部本体間に介装されている緩衝部材によって吸収緩和されて、金属音の発生が抑制される。
【００１６】
請求項１においては、前記回転ドラム本体の円筒部または／および外筒部本体の円筒部の外周に、ストッパ部が形成された円環状の金属製アウターレースと円環状の金属製インナーレース間に前記緩衝部材であるゴム層を介在させて固定一体化した環状部材を、嵌合固定または接着固定するように構成した。
【００１７】
（作用）緩衝部材であるゴム層をアウターレースとインナーレースでサンドイッチした環状部材は、回転ドラム本体の円筒部（外筒部本体の円筒部）外周に嵌合固定または接着固定されることで、回転ドラム本体の円筒部（外筒部本体の円筒部）を半径方向外方に環状部材の厚さだけ拡径するにとどまり、回転ドラムと外筒部間に介装するスプリングの機能を阻害することはない。
【００１８】
また、回転ドラム本体や外筒部本体とは別体に構成した環状部材を嵌合または接着により、回転ドラム本体や外筒部本体に簡単に組み付けることができる。
【００１９】
請求項２においては、請求項１に記載の自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置において、前記アウターレースとインナーレース間に、両者を加硫接着するゴム層を充填するように構成した。
【００２０】
（作用）環状部材の構成が非常に簡潔な上に、アウターレースとゴム層とインナーレース間は強固に接着されて、ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力をゴム層が確実に吸収する。
【００２１】
請求項３においては、請求項１に記載の自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置において、前記アウターレースとインナーレースの対向する内外周面に、軸方向に遊合するリブを突設するとともに、周方向に隣接するアウターレース側のリブとインナーレース側のリブ間の隙間にゴム材を装填するように構成した。
【００２２】
なお、回転ドラム本体の円筒部または／および外筒部本体の円筒部に設ける、アウターレースの抜け止め固定手段としては、環状部材を配設する円筒部内側の雌ねじやヘリカルスプラインに大きな残留応力が負荷として発生しないＣリングが望ましい。
【００２３】
（作用）請求項３のゴム層加硫接着構造では、両ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力がゴム層で吸収されるが、ゴム層がこの衝撃力を吸収する際にアウターレースやインナーレースとゴム層との接合面には剪断応力が作用するため、ゴム層接合面の耐久性に多少の不安があるが、ゴム材装填構造では、両ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力はゴム材だけで吸収されるので、耐久性に優れている。
【００２４】
また、ゴム材装填構造では、面倒な加硫接着工程が不要な分、ゴム層加硫接着構造に比べて、環状部材の組立が容易である。
【００２５】
また、ゴム材の衝撃吸収作用が低下した場合は、装填したゴム材だけを交換し、アウターレースとインナーレースはそのまま再使用できる。
【００２６】
請求項４においては、請求項１に記載の自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置における、「前記回転ドラム本体の円筒部または／および外筒部本体の円筒部の外周には、ストッパ部が形成された円環状の金属製アウターレースと円環状の金属製インナーレース間に前記緩衝部材であるゴム層を介在させて固定一体化した環状部材が嵌合固定または接着固定された」という構成に代えて、「前記回転ドラム本体の円筒部または／および外筒部本体の円筒部の外周に、ストッパ部が形成された円環状の金属製アウターレースを前記緩衝部材であるゴム層を介して連結して構成した環状部材を設ける」という構成を用いるようにした。
【００２７】
（作用）回転ドラム本体の円筒部（外筒部本体の円筒部）に緩衝部材であるゴム層を介してアウターレースを連結した構造は、回転ドラム本体の円筒部（外筒部本体の円筒部）を半径方向外方に環状部材（ゴム層とアウターレース）の厚さだけ拡径するにとどまり、回転ドラムと外筒部間に介装するスプリングの機能を阻害することはない。
【００２８】
請求項５においては、請求項４に記載の自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置において、前記回転ドラム本体の円筒部または／および外筒部本体の円筒部と前記アウターレース間に、両者を加硫接着するゴム層を充填するように構成した。
【００２９】
（作用）環状部材の構成が非常に簡潔な上に、アウターレースとゴム層と回転ドラム本体（外筒部本体）の円筒部間は強固に接着されて、ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力をゴム層が確実に吸収する。
【００３０】
請求項６においては、請求項４に記載の自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置において、前記アウターレースと前記回転ドラム本体の円筒部または／および外筒部本体の円筒部の対向する内外周面に、軸方向に遊合するリブを突設するとともに、周方向に隣接するアウターレース側のリブとインナーレース側のリブ間の隙間にゴム材を装填するように構成した。
【００３１】
なお、回転ドラム本体の円筒部または／および外筒部本体の円筒部に設けるアウターレースの抜け止め固定手段としては、アウターレースを配設する円筒部内側の雌ねじやヘリカルスプラインに大きな残留応力が負荷として発生しないＣリングが望ましい。
【００３２】
（作用）請求項５のゴム層加硫接着構造では、両ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力がゴム層で吸収されるが、ゴム層がこの衝撃力を吸収する際にアウターレースや円筒部とゴム層との接合面には剪断応力が作用するため、ゴム層接合面の耐久性に多少の不安があるが、請求項６のゴム材装填構造では、両ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力はゴム材だけで吸収されるので、耐久性に優れている。
【００３３】
また、ゴム材装填構造では、面倒な加硫接着工程が不要な分、ゴム層加硫接着構造に比べて、環状部材の組立が容易である。
【００３４】
また、ゴム材の衝撃吸収作用が低下した場合は、装填したゴム材だけを交換しアウターレースはそのまま使用できる。
【００３５】
また、装填するゴム材は、隣接して装填するゴム材同士を連結した一対のゴム材ユニット構造とすることで、例えばアウターレース側のリブに各ゴム材ユニットがまたがるように各ゴム材を配設し、装填した隣接ゴム材間に回転ドラム本体（外筒部本体）の円筒部側のリブがくるようにアウターレースを軸方向に組み付けることで、回転ドラム本体（外筒部本体）の円筒部に環状部材を一体化することができる。
【００３６】
請求項７においては、請求項１〜６のいずれかに記載の自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置において、前記外筒部と内筒部間の相対摺動面に、前記ヘリカルスプライン係合部における打音を低減すべく、摺動摩擦トルクを増加させる摩擦トルク付加部材を介装するように構成した。
【００３７】
（作用）動弁機構におけるバルブステムがカムを乗り越える前後においてカムシャフトの回転速度が変動するなど、バルブの開閉時毎にカムシャフトにトルク変動が生じ、カムシャフトに回転ムラが発生し、外筒部および内筒部間の相対回転速度が急変する。このとき、中間部材と外筒部および内筒部間のヘリカルスプライン係合部において歯部同士が衝突することになるが、外筒部と内筒部間の相対摺動面に介装されている摩擦トルク付加部材が、外筒部と内筒部間の相対回動に対する抵抗として作用し、中間部材と外筒部および内筒部間のヘリカルスプライン係合部における歯部同士の衝突速度を低減し、打音の発生を抑制する。
【００３８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００３９】
図１〜図５は、本発明に係る自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置の第１の実施例を示し、図１は本発明の第１の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置の縦断面図、図２は同装置の内部構造を示す斜視図、図３はバルブタイミング可変範囲（カムシャフトの位相可変範囲）を設定するストッパ手段の斜視図、図４は同装置のストッパ手段位置における縦断面図（図１に示す線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図）、図５は同装置の外筒部（スプロケット）と内筒部（カムシャフト）間の摩擦トルクと打音，レスポンスタイムとの関係を示す特性図である。
【００４０】
これらの図において、この実施例に示すカムシャフト位相可変装置は、エンジンに組み付け一体化された形態で用いられ、クランク軸の回転に同期して吸排気弁が開閉するようにクランク軸の回転をカム軸に伝達するとともに、エンジンの負荷や回転数などの運転状態によってエンジンの吸排気弁の開閉のタイミングを変化させるための装置で、同装置は、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達される円環状外筒部１０と、外筒部１０と同軸に配置されて外筒部１０に対し相対回動可能で、カムシャフト２を連結一体化した従動側の円環状内筒部２０と、外筒部１０と内筒部２０にそれぞれヘリカルスプライン係合して外筒部１０と内筒部２０間に介装され、軸方向に移動して外筒部１０に対する内筒部２０の位相を変える円環状の中間部材３０と、内筒部２０のカムシャフト２非配設側に設けられて、中間部材３０を軸方向に移動させる電磁ブレーキ手段４０と、を備えて構成されている。
【００４１】
外筒部１０は、内周縁にリング状の凹部１３が設けられたスプロケット１２と、スプロケット１２の側面に密着し、凹部１３と協働してフランジ係合溝１３Ａを画成する内フランジプレート１４と、内フランジプレート１４をスプロケット１２に共締め固定し、中間部材３０とのスプライン係合部が内周に形成されたスプリングケース１６とから構成されている。スプロケット１２には、エンジンのクランク軸の回転がチェーンＣを介して伝達される。符号１１は、スプロケット１２と内フランジプレート１４とスプリングケース１６を固定一体化する締結ねじで、スプロケット１２と内フランジプレート１４とスプリングケース１６で外筒部１０を構成することで、フランジ係合溝１３Ａの形成が容易で、外筒部１０（スプリングケース１６）におけるスプライン係合部１７の形成も容易となっている。
【００４２】
また、符号３２，３３は、中間部材３０の内外周面に設けられた雌雄ヘリカルスプライン、符号２３は内筒部２０の外周面に設けられている雄ヘリカルスプライン、符号１７はスプリングケース１６の内周面に設けられている雌ヘリカルスプラインである。そして、中間部材３０の内外のスプライン３２，３３は逆方向ヘリカルスプラインで、中間部材３０の軸方向への僅かな移動で、外筒部１０に対し内筒部２０の位相を大きく変化させることができる。符号３１は、中間部材３０の外周面に形成された雄角ねじ部である。
【００４３】
電磁ブレーキ手段４０は、エンジンケース８に支持された電磁クラッチ４２と、ベアリング２２によって内筒部２０に回転可能に支承されるとともに、中間部材３０の雄角ねじ部３１が螺合し、電磁クラッチ４２の制動力が伝達される回転ドラム４４と、回転ドラム４４と外筒部１０間に軸方向に介装されたねじりコイルばね４６とを備えて構成されている。符号４５は、回転ドラム４４の内周面に設けられた雌角ねじ部で、回転ドラム４４と中間部材３０は、角ねじ部４５，３１に沿って周方向に相対回動できる。即ち、中間部材３０は、角ねじ部４５，３１に沿って回動しながら軸方向に移動する。また、回転ドラム４４と外筒部１０（スプリングケース１６）間に介装したねじりコイルばね４６は軸方向に介装されているため、それだけカムシャフト位相可変装置全体が軸方向には延びるが、半径方向にはコンパクトとなっている。
【００４４】
また、符号４４ｂは回転ドラム４４側のストッパ部で、回転ドラム４４の円筒部４４ａ外周に突設されて軸方向に延びる凸条部で構成されている。符号６０ａはスプリングケース１６側のストッパ部で、スプリングケース１６の円筒部１６ａ外周にゴムの加硫接着により固定されたアウターレース６０に形成された延出部で構成されている。これらのストッパ部４４ｂ，６０ａは、ねじりコイルばね４６の付勢力によって周方向に当接する形態に保持されて、カムシャフト２の位相の可変範囲を設定するストッパ手段を構成している。また、加硫接着処理されたゴム層６２を介してスプリングケース１６の円筒部１６ａにアウターレース６０が固着されることで、ストッパ部４４ｂ，６０ａ同士が衝突する際の衝撃を吸収する作用（後で詳しく説明する。）のある環状部材１００Ａが構成されている。
【００４５】
そして、電磁クラッチ４２のＯＮ・ＯＦＦおよび電磁クラッチ４２への通電量を制御することによって、中間部材３０が角ねじ部４５，３１に沿って回動しながら軸方向に移動し、これによって外筒部１０と内筒部２０の位相が変化して、カムシャフト２のカム２ａによるバルブの開閉のタイミングが調整される。即ち、電磁クラッチ４２をＯＮする前は、電磁クラッチ４２は図１仮想線に示す位置にあって、回転ドラム４４と電磁クラッチ４２間には隙間Ｓが形成されており、ストッパ部４４ｂ，６０ａがばね付勢されて当接した状態で外筒部１０（スプリングケース１６）と内筒部２０（カムシャフト２）は位相差なく一体に回転している。そして、電磁クラッチ４２をＯＮすると、電磁クラッチ４２が図１右方向にスライドして回転ドラム４４に吸引され、これにより回転ドラム４４には電磁クラッチ４２から伝達される制動力が作用し、外筒部１０（スプリングケース１６）だけが回動する。このため中間部材３０が角ねじ部３１，４５によって前進（図１右方向に移動）し、中間部材３０の内外ヘリカルスプライン３２，３３によって、内筒部２０（カムシャフト２）が外筒部１０（スプロケット１２）に対し回動してその位相が変わる。そして、回転ドラム４４は、伝達された制動力とねじりコイルばね４６により周方向に作用するばね付勢力とがバランスする位置（内筒部２０が外筒部１０に対し所定の位相差をもつ位置）に保持される。
【００４６】
一方、電磁クラッチ４２をＯＦＦにすると、その制動力が回転ドラム４４に伝達されないため、回転ドラム４４はねじりコイルばね４６のばね付勢力により回動し、ねじりコイルばね４６のばね付勢力だけが作用する中間部材３０は角ねじ部３１，４５によって後退（図１左方向に移動）して、回転ドラム４４側のストッパ部４４ｂとスプリングケース側のストッパ部６０ａとが当接する元の位置まで戻る。この間に、内筒部２０（カムシャフト２）が外筒部１０（スプロケット１２）に対し逆方向に回動して、その位相差がなくなる。
【００４７】
なお、電磁クラッチ４２をＯＦＦにすると、ねじりコイルばね４６のばね力の付勢作用より、回転ドラム４４側のストッパ部４４ｂとスプリングケース１６側のストッパ部６０ａが衝突することになるが、ストッパ部４４ｂ，６０ａ同士が衝突する際の衝撃力は、アウターレース６０とスプリングケース円筒部１６ａ間に介装されているゴム層６２によって吸収緩和されて、金属同士が衝突したときの金属音の発生が抑制される。
【００４８】
また、バルブ復帰ばねの付勢力が原因で発生するカムのトルク変動の影響により、ヘリカルスプライン係合部３２，３３や角ねじ部３１，４５には、微小変位振動が繰り返し生じているが、このトルク変動は、バルブステムがカムを乗り越える前に作用する正トルクの方がカムを乗り越えた直後に作用する負トルクよりも大きい。そして、本実施例のカムシャフト位相可変装置では、正トルクが両ストッパ部４４ｂ，６０ａを離間させる方向に作用する構造であるため、正トルクが係合部を伝わり、周方向に作用するねじりコイルばね４６の付勢力に勝って両ストッパ部４４ｂ，６０ａを一旦離間させた後、すぐに負トルクが作用して両ストッパ部４４ｂ，６０ａが復帰し衝突する。即ち、バルブタイミング可変範囲（カムシャフトの位相可変範囲）を設定する回転ドラム４４側のストッパ部４４ａとスプリングケース１６側のストッパ部６０ａが、この位相可変限界位置（当接位置）で絶えず衝突を繰り返しているが、このときのストッパ部４４ｂ，６０ａ同士が衝突する際の衝撃力も、アウターレース６０とスプリングケース円筒部１６ａ間に介装されているゴム層（環状部材１００Ａのゴム層）６２によって吸収緩和されて、ストッパ部４４ｂ，６０ａにおいて金属音が発生しない。
【００４９】
また、内筒部２０の外周面(スプロケット１２との摺動面)にはフランジ２４が周設され、一方、外筒部１０(スプロケット１２)の内周面には、フランジ２４が係合するフランジ係合溝１３Ａが周設され、フランジ２４の側面とフランジ係合溝１３Ａの側面間に摩擦トルク付加部材５１，５５が介装されて、外筒部１０と内筒部２０間の相対摺動部の摩擦トルクが高められて、中間部材３０と外筒部１０および内筒部２０間のヘリカルスプライン係合部２３，３２、３３，１７における歯部同士がぶつかる打音の発生が抑制されている。
【００５０】
即ち、動弁機構におけるバルブステムがカム２ａを乗り越えた直後にバルブ復帰ばねのばね力相当だけカムシャフトの回転速度が変動する等、外筒部１０と内筒部２０の相対回転速度の急変によって、中間部材３０と外筒部１０および内筒部２０間のヘリカルスプライン係合部２３，３２、３３，１７において歯部同士が衝突するが、外筒部１０と内筒部２０間の相対摺動部に介装されている摩擦トルク付加部材５１，５５が、外筒部１０と内筒部２０間の相対回動に対する抵抗として作用し、ヘリカルスプライン係合部２３，３２、３３，１７における歯部同士の衝突速度を低減させて、打音の発生が抑制されている。
【００５１】
また、外筒部１０と内筒部２０間の相対摺動部に付加される摩擦トルクは、ヘリカルスプライン係合部２３，３２、３３，１７における歯部同士の衝突による打音の発生の低減に有効であることは勿論、カムシャフト２がクランクシャフトの回動に遅滞なく追随でき、位相可変のレスポンスも良好となる適切な値に調整されている。
【００５２】
さらに詳しく説明すると、フランジ２４の一側面側に介装された摩擦トルク付加部材５１は、主に圧縮力（弾発力）を発生するためのもので、複数の皿ばねを積層した皿ばね積層体で構成され、他側面側に介装された摩擦トルク付加部材５５は、主に摩擦トルクを発生するためのもので、樹脂を含浸した紙からなる摩擦プレートによって構成されている。
【００５３】
複数の皿ばねを積層した皿ばね積層体５１は、その荷重−伸び特性はほぼ一定の領域をもつ（荷重変化に対しほぼ一定の伸びとなる特性を示す）が、この荷重−伸び特性が僅かに異なる数種類の皿ばね積層体予め用意しておき、フランジ２４とフランジ係合溝１３Ａ間の所定の隙間に収容する皿ばね積層体を取り替えることで、フランジ２４の側面と摩擦プレート５５とフランジ係合溝１３Ａの側面間に作用する圧縮力（摩擦力）を調整する。そして、フランジ係合溝１３Ａに収容する皿ばね積層体５１を特定（決定）することによって、ヘリカルスプライン係合部２３，３２、３３，１７における歯部同士の衝突による打音の発生の低減に有効で、しかもカムシャフト２がクランクシャフトの回動に遅滞なく追随できるように（レスポンス性が良好となるように）、外筒部１０と内筒部２０間の相対摺動部に付加される摩擦トルクが調整されている。
【００５４】
図５は、外筒部１０と内筒部２０間の摩擦トルクを横軸に、スプライン係合部の打音の大きさを示すエンジンケース振動およびエンジンに作用する負荷の変化に対するバルブの開閉制御に要すレスポンスタイム（電磁クラッチ４２によって外筒部１０に制動力を作用させたときに、内筒部２０が外筒部１０に対し回動して位相差が生じるまでの応答時間）を縦軸にとって、ある自動車のエンジンにおける摩擦トルク・エンジンケース振動特性Ａと摩擦トルク・レスポンスタイム特性Ｂを示す図である。
【００５５】
この図の摩擦トルク・エンジンケース振動特性Ａからわかるように、外筒部１０と内筒部２０間の摺動部における摩擦トルクが増えると、スプライン係合部における歯部の衝突速度が遅くなることから、打音の大きさ（エンジンケース振動）は当然に低下するので、摩擦トルクは大きい方がよい。しかし、摩擦トルク・レスポンスタイム特性Ｂからわかるように、摩擦トルクが増えると、レスポンスタイムが増える（応答時間が遅くなる）ことから、摩擦トルクをそれほど大きくはできない。そこで、具体的には、例えば、打音の大きさ（エンジンケース振動）が１６Ｇ以下でレスポンスタイムが０．３秒以下となるように、換言すれば、外筒部１０と内筒部２０間の相対摺動部における摩擦トルクが平均カムトルク（バルブの開閉によってカムシャフトに作用するトルクの平均値）の−２０％〜＋１０％の範囲となるように、皿ばね積層体５５の皿ばねの枚数を調整するのである。
【００５６】
また、摩擦トルク付加部材５１としてのばね部材としては、コイルスプリングや板ばね等があるが、コイルスプリングは、荷重−伸び特性はリニアであるため、フランジ２４とフランジ係合溝１３Ａ間に付加する摩擦トルクの調整ができないことはないが面倒であり、さらには、摩擦プレート５５が摩滅して板厚が薄くなると、コイルスプリングのばね付勢力も大きく減少し、外筒部と内筒部の相対摺動部における摩擦トルクの低下も著しい。一方、複数の皿ばねを積層した皿ばね積層体５１では、摩擦プレート５５が摩滅して板厚が薄くなっても、そのばね付勢力は大きく減少しないため、フランジ２４と摩擦プレート５５と係合溝１３側面間の圧接力はほとんど低下せず、したがって外筒部１０と内筒部２０の相対摺動部における摩擦トルクの低下は僅かであり、長期にわたりスプライン係合部における歯部間の打音の低減が有効に機能する。
【００５７】
また、スプロケット１２の内周縁に形成されたリング状の凹部１３は、フランジ２４および摩擦プレート５５が収容される径の大きい入口側の凹部１３ａと、皿ばね積層体５１だけが収容される径の小さい奧側の凹部１３ｂの２段で構成されて、入り口側の凹部１３ａと奧側の凹部１３ｂ間に段差部１３ｃが形成されている。そして、フランジ２４の外周縁部と段差部１３ｃが正対した形態となって、凹部１３に収容されている摩擦トルク付加部材である皿ばね積層体５１や摩擦プレート５５に過大荷重が作用しないようになっている。即ち、フランジ２４と段差部１３ｃ間は、通常は微小隙間が設けられて、互いに接触しないように保持されているため、クランクシャフトの駆動力が伝達されるスプロケット１２がぶれる等して電磁ブレーキ手段４０（電磁クラッチ４２）側に押されると、凹部１３に収容されている摩擦トルク付加部材である皿ばね積層体５１や摩擦プレート５５に過大荷重が頻繁に作用することとなり、皿ばね積層体５１ではへたって疲労破壊につながり、摩擦プレート５５では片減りするなど好ましくないが、スプロケット１２が電磁ブレーキ側に大きく押圧されると、凹部１３内の段差部１３ｃがフランジ２４に当接して、皿ばね積層体５１や摩擦プレート５５に過大な圧縮力が作用せず、摩擦トルク付加部材である皿ばね積層体５１および摩擦プレート５５の耐久性が保証されている。
【００５８】
なお、前記した実施例において、皿ばね積層体５１と摩擦プレート５５を入れ換えた構成であってもよい。また、皿ばね積層体５１に代えて、コイルスプリング、板ばねその他のばね部材を用いてもよい。
【００５９】
図６〜８は、本発明の第２の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置を示し、図６は位相可変装置の縦断面図、図７はバルブタイミング可変範囲（カムシャフトの位相可変範囲）を設定するストッパ手段の斜視図、図８は同ストッパ手段の分解斜視図である。
【００６０】
前記した第１の実施例では、ストッパ部同士の衝突による衝撃を吸収する緩衝部材（ゴム層）が外筒部１０（スプリングケース１６）側に設けられていたが、本実施例では、回転ドラム４４側に設けられている。
【００６１】
即ち、回転ドラム４４の円筒部４４ａ先端側の外周に凹段差部４４ｃが設けられ、この凹段差部４４ｃに、緩衝作用を営む環状部材１００Ｂが嵌合または接着により固定一体化されている。
【００６２】
環状部材１００Ｂは、図７，８に示すように、円筒部４４ａの凹段差部４４ｃの外径に整合する内径をもつ金属製の円環状インナーレース６６と、ストッパ部である矩形状突起部６９の形成された金属製の円環状アウターレース６８とが、加硫接着ゴム層６４を介して一体化された構造で、ねじりコイルばね４６のばね付勢力により、ストッパ部（矩形状突起部）６９とスプリングケース１６側のストッパ部１６ｂとは周方向に当接する形態に保持されている。
【００６３】
そして、緩衝部材であるゴム層６４とアウターレース６８およびインナーレース６６間は、互いに強固に接着されており、ストッパ部６９，１６ｂ同士が衝突する際の衝撃力は、このゴム層６４で確実に吸収される。
【００６４】
また、環状部材１００Ｂの円筒部４４ａへの固定手段としては、回転ドラム４４円筒部４４ａ側に大きな残留応力を負荷として発生させないために、嵌合または接着によって回転ドラム４４の円筒部４４ａに固定されている。即ち、環状部材１００Ｂを圧入固定した方が強固に固定できるが、圧入した場合は円筒部４４ａに大きな残留応力が負荷として発生し、角ねじ部３１，４５の隙が狭まって回転ドラム４４のスムーズな回動が妨げられるおそれがあるので、環状部材１００Ｂの固定手段として、回転ドラム４４円筒部４４ａ側にできるだけ残留負荷を与えない、嵌合または接着を用いている。
【００６５】
また、回転ドラム４４の円筒部４４ａに固定される環状部材１００Ｂの厚さは比較的薄く、回転ドラム４４とスプリングケース１６間に介装されたねじりコイルばね４６の機能を阻害することはなく、環状部材１００Ｂを設けることで、回転ドラム４４やスプリングケース１６が特に大型となることはない。
【００６６】
図９〜１１は、本発明の第３の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置を示し、図９は同位相可変装置の回転ドラムの縦断面図、図１０は同回転ドラムの断面図（図１０に示す線Ｘ−Ｘに沿う断面図）、図１１（ａ）は緩衝部材であるゴム材の正面図、図１１（ｂ）は緩衝部材であるゴム材の平面図である。
【００６７】
この第３の実施例では、回転ドラム４４の円筒部４４ａ外周に、緩衝部材であるゴム材７２を装填した円環状の金属製アウターレース７０からなる環状部材１００Ｃが金属製Ｃリング７４により抜け止め固定されている。
【００６８】
回転ドラム４４の円筒部４４ａ外周面には、図１０に示すように、所定間隔に外リブ４４ｄが突設され、一方、アウターレース７０の内周面には、回転ドラム４４側の外リブ４４ｄと軸方向に遊合できる内リブ７０ａが周方向所定間隔に突設されている。また、アウターレース７０には、スプリングケース１６の円筒部１６ａに設けたストッパ部（図示せず）と周方向に当接できるストッパ部７１が設けられるとともに、回転ドラム４４の円筒部４４ａの外周に係合して外リブ４４ｄの前縁を覆う内フランジ部７０ｃが周設されている。そして、周方向に隣接する内リブ７０ａと外リブ４４ｄ間の隙間に緩衝部材であるゴム材７２が装填されて、環状部材１００Ｃが構成されている。
【００６９】
なお、円筒部４４ａに設ける環状部材１００Ｃ（ゴム材７２を装填したアウターレース７０）の抜け止め固定手段としては、円筒部４４ａ側に大きな残留応力が生じないように、Ｃリング７４による固定が採用されている。
【００７０】
また、隣接して装填するゴム材７２，７２同士は、連接部７３を介して連結されたゴム材ユニットＵで構成されている。そして、図１１（ａ）に示すように、アウターレース７０側の内リブ７０ａに連接部７３が載置されて内リブ７０ａの両側に各ゴム材７２がそれぞれまたがるようにゴム材ユニットＵを装填し、装填された隣接ゴム材ユニットＵ間に回転ドラム４０側の外リブ４４ｄがくるように、回転ドラム４４の円筒部４４ａとアウターレース７０とを組み付けることで、環状部材１００Ｃを回転ドラム４０に一体化することができる。
【００７１】
この第３の実施例では、環状部材１００Ｃの衝撃力吸収作用が低下して交換が必要な場合は、環状部材１００Ｃ全体を交換するまでもなく、装填しているゴム材７２（ゴム材ユニットＵ）だけを交換してやればよく、無駄がない。
【００７２】
図１２および１３は、本発明の第４の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置を示し、図１２はカムシャフト位相可変装置の回転ドラムの縦断面図、図１３は回転ドラムの断面図（図１２に示す線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿う断面図）である。
【００７３】
前記した第３の実施例では、回転ドラム４４の円筒部４４ａの外周に、アウターレース７０側の内リブ７０ａに遊合する外リブ４４ｄが突設され、外リブ４４ｄを多うアウターレース７０がＣリング７４で抜け止めされ、周方向に隣接するリブ４４ｄ，７０ａ間にゴム材７２を装填することで、環状部材１００Ｃが構成されているが、この第４の実施例の環状部材１００Ｄは、外周に外リブ６６ａが突設され、回転ドラム４４の円筒部４４ａの外周に接着または嵌合により固定されるインナーレース６６と、内周に内リブ７０ａが突設され、インナーレース６６を覆うようにして回転ドラム４４の円筒部４４ａの外周に係合するアウターレース７０と、周方向に隣接するリブ６６ａ，７０ａ間に装填されたゴム材７２によって構成されている。その他は、前記した第３の実施例と同様であり、同一の符号を付すことで、その重複した説明は省略する。
【００７４】
なお、前記した第３，４の実施例では、周方向に隣接するリブ６６ａ，７０ａ間に装填するゴム材７２が２個一体化されたユニット構造であるが、全てのゴム材７２が連接部により一体化されたユニット構造でもよく、この方が環状部材の構成部品点数が少なく、環状部材の組付けが容易である。また、ゴム材７２は１個ずつ独立した構造であってもよい。
【００７５】
図１４および１５は、本発明の第５の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置を示し、図１４は同位相可変装置の回転ドラムの横断面図、図１５は緩衝部材である板ばねの斜視図である。
【００７６】
前記した第１〜第４の実施例では、カムシャフトの位相可変範囲を設定するストッパ部同士の衝突による衝撃を吸収する緩衝部材がゴム層またはゴム材で構成されているが、この第５の実施例では、緩衝部材が金属製の板ばねで構成されている。
【００７７】
即ち、この第５の実施例では、前記した第３の実施例と同様、回転ドラム４４の円筒部４４ａ外周面には、所定間隔に外リブ４４ｄが突設され、一方、アウターレース７０の内周面には、回転ドラム４４側の外リブ４４ｄと軸方向に遊合できる内リブ７０ａが周方向所定間隔に突設されている。そして、周方向に隣接する内リブ７０ａと外リブ４４ｄ間の隙間に緩衝部材であるコ字型の板ばね７６が外リブ４４ｄを跨ぐように装填されて、環状部材１００Ｅが構成されている。その他は、前記した第３の実施例と同様であり、その重複した説明は省略する。
【００７８】
また、前記した第１〜第５の実施例では、回転ドラム４４側またはスプリングケース１６側のいずれか一方にのみ、ストッパ部材同士が衝突する際の衝撃を緩和する衝撃吸収作用を営む環状部材を設けているが、回転ドラム４４側およびスプリングケース１６側の双方に設けるようにしてもよい。
【００７９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１によれば、外筒部と回転ドラムとの間に設けられた、カムシャフトの位相可変範囲設定用の一対のストッパ部が、位相可変限界位置（当接位置）で絶えず衝突を繰り返している等、ストッパ部同士は頻繁に衝突するが、衝突の衝撃力がストッパ部と回転ドラム本体（外筒部本体）間に介装されている緩衝部材によって吸収緩和されて、金属音の発生が抑制されるので、静粛性が確保される。
【００８０】
請求項１によれば、衝撃緩衝機能のある環状部材を設けたとしてもスプリングの機能を阻害しないので、回転ドラムや外筒部は半径方向外方に大きくならず、カムシャフト位相可変装置が従来構造よりも大型化することはない。
【００８１】
また、回転ドラムや外筒部に環状部材を簡単に組み付けることができるので、カムシャフト位相可変装置の組み立てが不便となることもない。
【００８２】
請求項２によれば、ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力が確実に吸収されるので、金属音の発生が確実に抑制される。
【００８３】
請求項３によれば、装填したゴム材の耐久性に優れ、長期使用が保証される。
【００８４】
また、環状部材の組立が容易で、コスト的にも安価となる。
【００８５】
また、環状部材の交換が必要な場合は、環状部材全体を交換するまでもなく、装填しているゴム材だけを交換してやればよく、無駄がない。
【００８６】
請求項４によれば、衝撃緩衝機能のある環状部材を設けたとしてもスプリングの機能を阻害することがないので、回転ドラムや外筒部は半径方向外方に大きくならず、カムシャフト位相可変装置が従来構造よりも大型化することはない。
【００８７】
請求項５によれば、ストッパ部同士が衝突する際の衝撃力が確実に吸収されるので、金属音の発生が確実に抑制される。
【００８８】
請求項６によれば、装填したゴム材の耐久性に優れ、長期使用が保証される。
【００８９】
また、環状部材の組立が容易で、コスト的にも安価となる。
【００９０】
また、環状部材の交換が必要な場合は、アウターレースを交換するまでもなく、装填しているゴム材だけを交換してやればよく、無駄がない。
【００９１】
請求項７によれば、中間部材と外筒部および内筒部間のヘリカルスプライン係合部における歯部同士の衝突速度が低減されて打音の発生が抑制されるとともに、カムシャフトはクランクシャフトの回動に遅滞なく追随できるので、カムシャフト位相可変の応答性も良好である。
【００９２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置の縦断面図である。
【図２】同装置の内部構造を示す斜視図である。
【図３】バルブタイミング可変範囲（カムシャフトの位相可変範囲）を設定するストッパ手段の斜視図である。
【図４】同装置のストッパ手段位置における縦断面図（図１に示す線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図）である。
【図５】同装置の外筒部（スプロケット）と内筒部（カムシャフト）間の摩擦トルクと打音，レスポンスタイムとの関係を示す特性図である。
【図６】本発明の第２の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置の縦断面図である。
【図７】バルブタイミング可変範囲（カムシャフトの位相可変範囲）を設定するストッパ手段の斜視図である。
【図８】同ストッパ手段の分解斜視図である。
【図９】本発明の第３の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置の回転ドラムの縦断面図である。
【図１０】同回転ドラムの断面図（図１０に示す線Ｘ−Ｘに沿う断面図）である。
【図１１】（ａ）緩衝部材であるゴム材の正面図である。
（ｂ）緩衝部材であるゴム材の平面図である。
【図１２】本発明の第４の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置の回転ドラムの横断面図である。
【図１３】回転ドラムの断面図（図１２に示す線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿う断面図）である。
【図１４】本発明の第５の実施例である自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置の回転ドラムの横断面図である。
【図１５】緩衝部材である板ばねの斜視図である。
【図１６】従来の自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置の縦断面図である。
【図１７】バルブタイミング可変範囲（カムシャフトの位相可変範囲）を設定するストッパ手段の斜視図である。
【符号の説明】
２カムシャフト
２ａカム
１０円環状外筒部
１２スプロケット
１４内フランジプレート
１６スプリングケース
１７，３２雌ヘリカルスプライン
２０円環状内筒部
２３，３３雄ヘリカルスプライン
３０円環状中間部材
３１，４５角ねじ部
４０電磁ブレーキ手段
４２電磁クラッチ
４４回転ドラム
４４ａ回転ドラムの円筒部
４４ｂ，７１回転ドラム側ストッパ部
４４ｄ外リブ
４６ねじりコイルばね
５１摩擦トルク付加部材である皿ばね積層体
５５摩擦トルク付加部材である摩擦プレート
６０，６８，７０，７０Ａアウターレース
６０ａ外筒部側ストッパ部
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ衝撃緩衝作用を営む環状部材
６２、６４緩衝部材であるゴム層
６６インナーレース
６６ａ外リブ
７０ａ内リブ
７２緩衝部材であるゴム材
７６緩衝部材である板ばね
Ｕゴム材ユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve operating mechanism in an automobile engine that rotates a camshaft to open and close a valve, and in particular, changes the rotational phase of the camshaft by braking a rotating drum by electromagnetic brake means such as an electromagnetic clutch. The present invention relates to a camshaft phase varying device in an automobile engine for changing the opening / closing timing of the vehicle.
[0002]
[Prior art]
As this type of camshaft phase varying device, for example, JP-A-7-26917 is known. As shown in FIG. 16, a coaxial camshaft 2 is disposed on the inner peripheral side of the sprocket 1 to which the driving force of the crankshaft of the engine is transmitted, and between the sprocket 1 and the camshaft 2, both An intermediate member 3 that engages helical splines with 1 and 2 and moves in the axial direction to change the phase between the two 1 and 2 is interposed. The rotating drum 5 is arranged so that the braking force is applied by the electromagnetic brake 4 fixed to the engine case 8 and the spring 6 wound up between the rotating drum 5 and the sprocket 1 is disposed. The structure is arranged in the radial direction. Reference numerals 3 a and 3 b denote inner and outer helical spline engaging portions, and reference numeral 5 a denotes a square screw portion of the rotary drum 5.
[0003]
Further, between the opposing side surfaces of the rotating drum 5 and the sprocket 1, as shown in FIG. 17, the phase of the camshaft 2, which is composed of a stopper portion 5 b on the rotating drum 5 side and a stopper portion 1 a on the sprocket 1 side, is variable. Stopper means for setting a range (a reference position in the circumferential direction of the camshaft 2 with respect to the sprocket 1) is provided, and the rotary drum 5 is provided with both stopper portions by a spring 6 interposed between the rotary drum 5 and the sprocket 1. It is urged to rotate in the direction in which 5b and 1a abut (arrow direction in FIG. 17).
[0004]
Then, by the ON / OFF control of the electromagnetic brake 4, the braking force of the electromagnetic brake 4 is transmitted to the rotating drum 5, and the intermediate member 3 advances and retreats while rotating by the square screw portions 3c and 5a (moves in the left-right direction in FIG. 16). The phase of the camshaft 2 with respect to the sprocket 1 is changed by the helical spline engaging portions 3a and 3b. In particular, since the reverse helical spline engaging portions 3a and 3b are provided on the inner and outer peripheral surfaces of the intermediate member 3 interposed between the sprocket 1 and the camshaft 2, the sprocket 1 can be moved with a slight movement amount in the axial direction of the intermediate member 3. In contrast, the phase of the camshaft 2 can be greatly changed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this type of camshaft phase varying device that constitutes the valve operating mechanism, torque fluctuations occur in the camshaft due to the biasing force of the valve return spring, and the helical spline engaging portions 3a and 3b and the square screw portions 3c, The minute displacement vibration is repeatedly generated in 5a. The torque fluctuation is greater in the positive torque acting before the valve stem gets over the cam than the negative torque acting just after getting over the cam. Therefore, in the camshaft phase varying device structure in which the positive torque acts in the direction in which the stopper portions 5b and 1a are separated from each other, the positive torque is transmitted through the engaging portion and overcomes the urging force of the spring 6 acting in the circumferential direction. After separating 5b and 1a once, a negative torque acts immediately and both stopper parts 5b and 1a return and collide. That is, the stopper portion 5b on the rotating drum 5 side and the stopper portion 1a on the sprocket 1 side that set the valve timing variable range (the phase variable range of the camshaft 2) constantly collide at this phase variable limit position (contact position). This is repeated, this is a cutlet, cutlet, cutlet. . . It became a factor that hindered quietness.
[0006]
When the rotating drum 5 is braked by turning on the electromagnetic brake and the phase of the camshaft 2 is changed, when the braking of the rotating drum 5 is released by turning off the electromagnetic brake, the biasing force of the spring 6 causes the stopper portions 5b, The rotating drum 5 is rotated to the position where 1a abuts and the phase of the camshaft 2 returns to its original state, but metal noise is also generated when the stopper portions 5b and 1a collide.
[0007]
On the other hand, the inventor considered that the spring force of the spring 6 is strengthened so as not to be affected by cam torque fluctuations. However, the load on the electromagnetic brake 4 increases and the electromagnetic brake is turned off. Since the metal sound when both stopper parts 5b and 1a collide conversely becomes loud, it cannot be said that it is a preferable measure.
[0008]
Therefore, the inventor reduces the metal hitting noise without increasing the load of the electromagnetic brake 4 if the shock absorbing member absorbs and reduces the impact when the stopper 5b on the rotating drum 5 collides with the stopper 1a on the sprocket 1 side. I thought it would be done.
[0009]
Then, first, a rubber material as an impact absorbing material was attached to the contact surfaces of the stopper portions 5b and 1a to absorb the impact at the time of collision between the stopper portions. However, durability has been difficult, for example, the rubber material peels off due to repeated impacts.
[0010]
Therefore, the rotating drum side stopper is configured separately from the rotating drum main body, or the sprocket side stopper is configured separately from the sprocket main body, and the stopper is attached to the rotating drum main body or sprocket main body via a rubber material that is a buffer material. As a result of making a prototype with integrated parts and repeating experiments, it has been confirmed that it is effective in reducing metal hitting sound, and thus the present invention has been proposed.
[0011]
The present invention has been made on the basis of the above-described problems of the prior art and the knowledge of the above-mentioned inventor. The purpose of the present invention is to provide a rotary drum-side stopper portion, which is a stopper means for setting the phase variable range of the camshaft, and the external portion. Providing a camshaft phase varying device in an automobile engine that does not generate metal hitting sound in the stopper means by providing a buffer member that absorbs an impact when the stopper portions collide with each other in the vicinity of the cylindrical portion side stopper portion. is there.
[0012]
[Means and Actions for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the camshaft phase varying device for an automobile engine according to claim 1, the annular outer cylinder portion to which the driving force of the crankshaft is transmitted is disposed coaxially with the outer cylinder portion. The driven annular inner tube portion extending to the camshaft, helical spline engagement with the outer tube portion and the inner tube portion, respectively, are interposed between the outer tube portion and the inner tube portion, and move in the axial direction. An annular intermediate member that changes the phase of the inner cylinder part with respect to the outer cylinder part, and is rotatably supported by the inner cylinder part, and is screwed into the male thread part of the intermediate member so as to face the outer cylinder part An annular rotary drum that is disposed and receives a brake braking force due to the operation of an electromagnetic clutch, and is provided so as to face the rotary drum side and the outer cylinder side, and the camshaft phase can be varied by abutting in the circumferential direction. A pair to set the range A cam in an automobile engine comprising: a stopper portion; and a spring interposed between the rotary drum and the outer cylinder portion, and a spring that urges the rotation drum and the outer cylinder portion in a direction in which the pair of stopper portions abut against each other. In the shaft phase variable device,
A buffer member that absorbs an impact when the pair of stopper portions collide is interposed between the rotating drum side stopper portion and the rotating drum main body or / and between the outer cylinder portion side stopper portion and the outer cylindrical portion main body. It was configured as follows.
[0013]
(Operation) The outer cylinder part, the intermediate member, and the inner cylinder part are configured to rotate integrally, and the outer cylinder part to which the driving force of the crankshaft of the engine is transmitted and the inner cylinder part on the camshaft side , But when the electromagnetic clutch is actuated and the rotating drum is braked, the intermediate member moves in the axial direction while rotating, and the helical spline engaging portion causes the inner cylinder portion ( The phase of the camshaft changes.
[0014]
Further, in the camshaft phase varying device, torque fluctuation is generated in the camshaft due to the biasing force of the valve return spring, and minute displacement vibration is repeatedly generated in the helical spline engaging portion and the screw portion. The torque fluctuation is greater in the positive torque acting before the valve stem gets over the cam than the negative torque acting just after getting over the cam. For this reason, in the camshaft phase variable device structure in which the positive torque acts in the direction of separating the two stopper portions, the positive torque is transmitted through the engaging portion, and the two stopper portions are temporarily separated by overcoming the biasing force of the spring acting in the circumferential direction. Immediately after that, negative torque acts and both stopper parts return and collide. That is, the rotating drum side stopper portion and the outer cylinder side stopper portion that set the valve timing variable range (camshaft phase variable range) continuously collide at this phase variable limit position (contact position). The impact force when the stoppers collide with each other is absorbed and mitigated by a buffer member interposed between the rotary drum side stopper part and the rotary drum body or / and between the outer cylinder part side stopper part and the outer cylinder part body. Thus, the generation of metal sound is suppressed.
[0015]
In addition, after the rotating drum is braked by the electromagnetic clutch ON and the phase of the camshaft changes, when the braking of the rotating drum is released by the electromagnetic clutch OFF, the position until both stopper portions abut by the biasing force of the spring is reached. The rotating drum rotates and the phase of the camshaft returns to its original state. At this time, the impact force when the stopper portions collide with each other is caused by the impact force between the rotating drum side stopper portion and the rotating drum body or / and the outer cylinder portion. Absorption is mitigated by the buffer member interposed between the side stopper portion and the outer cylinder portion main body, and the generation of metal sound is suppressed.
[0016]
In claim 1 The rubber which is the buffer member between the annular metal outer race and the annular metal inner race in which the stopper portion is formed on the outer periphery of the cylindrical portion of the rotating drum main body and / or the cylindrical portion of the outer cylindrical main body An annular member fixed and integrated with a layer interposed therebetween is configured to be fitted and fixed.
[0017]
(Operation) An annular member obtained by sandwiching a rubber layer as a buffer member between an outer race and an inner race is fitted or fixed to the outer periphery of the cylindrical portion of the rotating drum body (cylindrical portion of the outer cylinder portion main body). The cylindrical portion of the rotating drum main body (cylindrical portion of the outer cylindrical main body) is only expanded radially outward by the thickness of the annular member, and the function of the spring interposed between the rotating drum and the outer cylindrical portion is obstructed. There is nothing.
[0018]
Moreover, the annular member comprised separately from the rotating drum main body and the outer cylinder part main body can be easily assembled to the rotating drum main body and the outer cylinder part main body by fitting or bonding.
[0019]
In claim 2, in claim 1 In the camshaft phase varying device for an automobile engine described above, a rubber layer for vulcanizing and bonding the outer race and the inner race is filled.
[0020]
(Operation) The structure of the annular member is very simple, and the outer race, the rubber layer, and the inner race are firmly bonded to each other, and the rubber layer reliably absorbs the impact force when the stopper portions collide with each other.
[0021]
In claim 3, in claim 1 In the camshaft phase varying device for an automobile engine described above, ribs that are loosely coupled in the axial direction are provided on the inner and outer peripheral surfaces of the outer race and the inner race that face each other, and the ribs on the outer race side that are adjacent in the circumferential direction. The rubber material is loaded in the gap between the ribs on the inner race side.
[0022]
In addition, as a retaining means for retaining the outer race provided in the cylindrical portion of the rotating drum main body and / or the cylindrical portion of the outer cylindrical main body, a large residual stress is applied to the female screw or helical spline inside the cylindrical portion where the annular member is disposed. A C-ring that does not occur as a load is desirable.
[0023]
(Operation) In the rubber layer vulcanized adhesive structure according to claim 3, the impact force when the stopper portions collide with each other is absorbed by the rubber layer. When the rubber layer absorbs the impact force, the outer race or inner Since shear stress acts on the joint surface between the race and the rubber layer, there is some concern about the durability of the rubber layer joint surface, but in the rubber material loading structure, the impact force when both stoppers collide is Since it is absorbed only by rubber material, it has excellent durability.
[0024]
Further, in the rubber material loading structure, it is easier to assemble the annular member than the rubber layer vulcanization bonding structure because a troublesome vulcanization bonding process is unnecessary.
[0025]
Further, when the impact absorbing action of the rubber material is lowered, only the loaded rubber material is replaced, and the outer race and the inner race can be reused as they are.
[0026]
In claim 4, The camshaft phase varying device for an automobile engine according to claim 1. "In the outer periphery of the cylindrical portion of the rotating drum main body and / or the cylindrical portion of the outer cylindrical main body, the buffer between the annular metal outer race and the annular metal inner race formed with a stopper portion. Instead of a configuration in which an annular member fixed and integrated with a rubber layer as a member is fitted and fixed or bonded and fixed, An annular metal outer race formed with a stopper portion is connected to the outer periphery of the cylindrical portion of the rotating drum main body and / or the cylindrical portion of the outer cylindrical main body through a rubber layer as the buffer member. Provide an annular member Is used I did it.
[0027]
(Operation) The structure in which the outer race is connected to the cylindrical portion of the rotating drum main body (cylindrical portion of the outer cylindrical portion main body) through a rubber layer as a buffer member is the cylindrical portion of the rotating drum main body (the cylindrical portion of the outer cylindrical portion main body). ) Is radially expanded outwardly by the thickness of the annular member (rubber layer and outer race), and the function of the spring interposed between the rotating drum and the outer cylinder portion is not hindered.
[0028]
In Claim 5, it is described in Claim 4. In the camshaft phase varying device in an automobile engine of the present invention, a rubber layer that vulcanizes and bonds both the cylindrical portion of the rotating drum body and / or the cylindrical portion of the outer cylinder portion body and the outer race is filled. did.
[0029]
(Operation) The structure of the annular member is very simple, and the outer race, the rubber layer, and the cylindrical portion of the rotating drum main body (outer cylinder main body) are firmly bonded to each other. The rubber layer reliably absorbs the force.
[0030]
In claim 6, in claim 4 In the camshaft phase varying device for an automobile engine described in the above, ribs that play in the axial direction are formed on the inner and outer peripheral surfaces of the outer race and the cylindrical portion of the rotating drum main body and / or the cylindrical portion of the outer cylindrical main body facing each other. In addition to projecting, the rubber material is loaded in the gap between the outer race side rib and the inner race side rib adjacent in the circumferential direction.
[0031]
As a means for securing the outer race provided in the cylindrical portion of the rotating drum main body and / or the cylindrical portion of the outer cylindrical main body, a large residual stress is applied to the female screw or helical spline inside the cylindrical portion where the outer race is disposed. A C-ring that does not occur as is desirable.
[0032]
(Function) Of claim 5 In the rubber layer vulcanized adhesive structure, the impact force when the stoppers collide with each other is absorbed by the rubber layer, but when the rubber layer absorbs this impact force, the outer race or the cylindrical part is joined to the rubber layer. Since the surface is subjected to shear stress, there is some concern about the durability of the rubber layer joint surface Of claim 6 In the rubber material loading structure, since the impact force when the stopper portions collide with each other is absorbed only by the rubber material, it is excellent in durability.
[0033]
Further, in the rubber material loading structure, it is easier to assemble the annular member than the rubber layer vulcanization bonding structure because a troublesome vulcanization bonding process is unnecessary.
[0034]
When the impact absorbing action of the rubber material is lowered, only the loaded rubber material can be replaced and the outer race can be used as it is.
[0035]
In addition, the rubber material to be loaded has a pair of rubber material unit structures in which the rubber materials to be loaded adjacent to each other are connected. For example, each rubber material is arranged so that each rubber material unit straddles the rib on the outer race side. By installing the outer race in the axial direction so that the rib on the cylindrical part side of the rotating drum main body (outer cylinder part main body) comes between the loaded adjacent rubber materials, the cylinder of the rotating drum main body (outer cylinder part main body) An annular member can be integrated with the part.
[0036]
In claim 7 of claims 1-6 In the camshaft phase varying device for an automobile engine according to any one of the above, a sliding friction torque is applied to a relative sliding surface between the outer tube portion and the inner tube portion so as to reduce a hitting sound in the helical spline engaging portion. A friction torque adding member to be increased is interposed.
[0037]
(Operation) The camshaft rotational speed fluctuates before and after the valve stem of the valve mechanism moves over the cam. For example, torque fluctuation occurs in the camshaft every time the valve is opened and closed, causing uneven rotation of the camshaft. The relative rotational speed between the inner part and the inner cylinder part changes suddenly. At this time, the tooth portions collide at the helical spline engaging portion between the intermediate member, the outer cylindrical portion, and the inner cylindrical portion, but are interposed on the relative sliding surface between the outer cylindrical portion and the inner cylindrical portion. The friction torque adding member acts as a resistance against relative rotation between the outer cylinder part and the inner cylinder part, and the collision speed between the tooth parts in the helical spline engaging part between the intermediate member, the outer cylinder part and the inner cylinder part is determined. Reduce the occurrence of hitting sound.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described based on examples.
[0039]
1 to 5 show a first embodiment of a camshaft phase varying device in an automobile engine according to the present invention, and FIG. 1 shows a camshaft phase varying in an automobile engine according to the first embodiment of the present invention. 2 is a perspective view showing the internal structure of the apparatus, FIG. 3 is a perspective view of stopper means for setting a valve timing variable range (camshaft phase variable range), and FIG. 4 is a stopper of the apparatus. FIG. 5 is a longitudinal sectional view taken along line IV-IV shown in FIG. 1, and FIG. 5 shows friction torque, hammering sound, and response between the outer cylindrical portion (sprocket) and inner cylindrical portion (camshaft) of the apparatus. It is a characteristic view which shows the relationship with time.
[0040]
In these figures, the camshaft phase varying device shown in this embodiment is used in a form assembled and integrated with the engine, and rotates the crankshaft so that the intake and exhaust valves open and close in synchronization with the rotation of the crankshaft. A device for transmitting to the camshaft and changing the opening / closing timing of the intake / exhaust valve of the engine according to the operating state such as engine load and rotation speed. This device transmits the driving force of the crankshaft of the engine. An annular outer cylindrical portion 10; a driven annular inner cylindrical portion 20 which is disposed coaxially with the outer cylindrical portion 10 and is rotatable relative to the outer cylindrical portion 10; Helical spline engagement with the cylindrical portion 10 and the inner cylindrical portion 20, respectively, is interposed between the outer cylindrical portion 10 and the inner cylindrical portion 20, and moves in the axial direction to change the phase of the inner cylindrical portion 20 with respect to the outer cylindrical portion 10. Inside the ring A member 30, provided on the cam shaft 2 non-disposed side of the inner cylinder portion 20 is configured to include an electromagnetic brake means 40 for moving the intermediate member 30 in the axial direction.
[0041]
The outer cylinder portion 10 includes a sprocket 12 provided with a ring-shaped concave portion 13 on the inner peripheral edge, and an inner flange plate 14 that is in close contact with the side surface of the sprocket 12 and defines a flange engaging groove 13A in cooperation with the concave portion 13. The inner flange plate 14 is fastened and fixed to the sprocket 12 together, and a spline engaging portion with the intermediate member 30 is formed from a spring case 16 formed on the inner periphery. The rotation of the crankshaft of the engine is transmitted to the sprocket 12 via the chain C. Reference numeral 11 denotes a fastening screw that fixes and integrates the sprocket 12, the inner flange plate 14, and the spring case 16. The sprocket 12, the inner flange plate 14, and the spring case 16 constitute the outer cylinder portion 10, and thereby the flange engagement groove 13A can be easily formed, and the spline engaging portion 17 in the outer cylinder portion 10 (spring case 16) can be easily formed.
[0042]
Reference numerals 32 and 33 are male and female helical splines provided on the inner and outer peripheral surfaces of the intermediate member 30, reference numeral 23 is a male helical spline provided on the outer peripheral surface of the inner cylinder portion 20, and reference numeral 17 is an inner portion of the spring case 16. It is the female helical spline provided in the surrounding surface. The inner and outer splines 32 and 33 of the intermediate member 30 are reverse helical splines, and the phase of the inner cylinder portion 20 can be greatly changed with respect to the outer cylinder portion 10 by a slight movement of the intermediate member 30 in the axial direction. it can. Reference numeral 31 denotes a male thread portion formed on the outer peripheral surface of the intermediate member 30.
[0043]
The electromagnetic brake means 40 is rotatably supported on the inner cylinder portion 20 by the electromagnetic clutch 42 supported by the engine case 8 and the bearing 22, and the male screw portion 31 of the intermediate member 30 is screwed into the electromagnetic clutch. The rotating drum 44 to which the braking force of 42 is transmitted, and the torsion coil spring 46 interposed between the rotating drum 44 and the outer cylinder portion 10 in the axial direction are configured. Reference numeral 45 denotes a female square screw portion provided on the inner peripheral surface of the rotary drum 44, and the rotary drum 44 and the intermediate member 30 can be relatively rotated along the square screw portions 45 and 31 in the circumferential direction. That is, the intermediate member 30 moves in the axial direction while rotating along the square screw portions 45 and 31. Further, since the torsion coil spring 46 interposed between the rotating drum 44 and the outer cylindrical portion 10 (spring case 16) is interposed in the axial direction, the entire camshaft phase varying device extends in the axial direction accordingly. It is compact in the radial direction.
[0044]
Reference numeral 44b denotes a stopper portion on the rotating drum 44 side, which is configured by a protruding ridge portion that protrudes from the outer periphery of the cylindrical portion 44a of the rotating drum 44 and extends in the axial direction. Reference numeral 60a denotes a stopper portion on the spring case 16 side, and includes an extending portion formed in the outer race 60 fixed to the outer periphery of the cylindrical portion 16a of the spring case 16 by rubber vulcanization adhesion. These stopper portions 44b and 60a are held in a form that abuts in the circumferential direction by the biasing force of the torsion coil spring 46, and constitute stopper means for setting the variable range of the phase of the camshaft 2. Further, the outer race 60 is fixed to the cylindrical portion 16a of the spring case 16 through the rubber layer 62 subjected to the vulcanization adhesion treatment, thereby absorbing the impact when the stopper portions 44b and 60a collide with each other (rear) The annular member 100 </ b> A is configured in detail.
[0045]
Then, by controlling the ON / OFF of the electromagnetic clutch 42 and the energization amount to the electromagnetic clutch 42, the intermediate member 30 moves in the axial direction while rotating along the square screw portions 45, 31, thereby the outer cylinder. The phase of the part 10 and the inner cylinder part 20 changes, and the timing of opening and closing of the valve by the cam 2a of the camshaft 2 is adjusted. That is, before the electromagnetic clutch 42 is turned on, the electromagnetic clutch 42 is in the position indicated by the phantom line in FIG. 1, and a gap S is formed between the rotary drum 44 and the electromagnetic clutch 42, and the stopper portions 44b and 60a are provided. The outer cylinder part 10 (spring case 16) and the inner cylinder part 20 (camshaft 2) rotate integrally without a phase difference in a state where they are biased and contacted. When the electromagnetic clutch 42 is turned on, the electromagnetic clutch 42 slides in the right direction in FIG. 1 and is attracted to the rotating drum 44, whereby the braking force transmitted from the electromagnetic clutch 42 acts on the rotating drum 44, and the outer cylinder Only the part 10 (spring case 16) rotates. Therefore, the intermediate member 30 moves forward (moves in the right direction in FIG. 1) by the square screw portions 31 and 45, and the inner cylinder portion 20 (camshaft 2) is moved by the inner and outer helical splines 32 and 33 of the intermediate member 30. The phase is changed by rotating with respect to (sprocket 12). The rotating drum 44 has a position where the transmitted braking force and the spring biasing force acting in the circumferential direction by the torsion coil spring 46 are balanced (a position where the inner cylinder portion 20 has a predetermined phase difference with respect to the outer cylinder portion 10). ).
[0046]
On the other hand, when the electromagnetic clutch 42 is turned OFF, the braking force is not transmitted to the rotating drum 44, so the rotating drum 44 is rotated by the spring biasing force of the torsion coil spring 46, and only the spring biasing force of the torsion coil spring 46 acts. The intermediate member 30 is retracted (moved leftward in FIG. 1) by the square screw portions 31 and 45 and returned to the original position where the stopper portion 44b on the rotating drum 44 side and the stopper portion 60a on the spring case side abut. During this time, the inner cylinder part 20 (camshaft 2) rotates in the opposite direction with respect to the outer cylinder part 10 (sprocket 12), and the phase difference disappears.
[0047]
When the electromagnetic clutch 42 is turned OFF, the stopper portion 44b on the rotating drum 44 side and the stopper portion 60a on the spring case 16 side collide due to the biasing action of the spring force of the torsion coil spring 46. The impact force generated when 44b and 60a collide with each other is absorbed and relaxed by the rubber layer 62 interposed between the outer race 60 and the spring case cylindrical portion 16a, and the generation of metal sound when the metals collide with each other. It is suppressed.
[0048]
In addition, minute displacement vibrations are repeatedly generated in the helical spline engaging portions 32 and 33 and the square screw portions 31 and 45 due to the influence of cam torque fluctuation caused by the urging force of the valve return spring. The torque fluctuation is larger in the positive torque acting before the valve stem gets over the cam than the negative torque acting immediately after getting over the cam. In the camshaft phase varying device according to the present embodiment, since the positive torque acts in a direction that separates both the stopper portions 44b and 60a, the torsion coil that acts in the circumferential direction is transmitted through the engaging portion. After the urging force of the spring 46 is overcome and the stopper portions 44b and 60a are once separated from each other, a negative torque is immediately applied to cause the stopper portions 44b and 60a to return and collide with each other. That is, the stopper portion 44a on the rotating drum 44 side and the stopper portion 60a on the spring case 16 side that set the valve timing variable range (camshaft phase variable range) constantly collide at this phase variable limit position (contact position). Although it repeats, the impact force at the time of the stopper parts 44b and 60a colliding at this time is also by the rubber layer (rubber layer of the annular member 100A) 62 interposed between the outer race 60 and the spring case cylindrical part 16a. Absorption is alleviated and no metal sound is generated in the stopper portions 44b and 60a.
[0049]
A flange 24 is provided around the outer peripheral surface of the inner cylinder portion 20 (sliding surface with the sprocket 12), while the flange 24 engages with an inner peripheral surface of the outer cylinder portion 10 (sprocket 12). A flange engaging groove 13A is provided in a circumferential manner, and friction torque adding members 51 and 55 are interposed between the side surface of the flange 24 and the side surface of the flange engaging groove 13A, so that the relative sliding between the outer tube portion 10 and the inner tube portion 20 is performed. The frictional torque of the moving part is increased, and the occurrence of hitting sound that the tooth parts of the helical spline engaging parts 23, 32, 33, 17 between the intermediate member 30, the outer cylinder part 10 and the inner cylinder part 20 collide with each other is suppressed. ing.
[0050]
That is, immediately after the valve stem in the valve operating mechanism gets over the cam 2a, the rotational speed of the cam shaft fluctuates by the amount corresponding to the spring force of the valve return spring. The tooth portions collide with each other at the helical spline engaging portions 23, 32, 33, and 17 between the intermediate member 30 and the outer cylindrical portion 10 and the inner cylindrical portion 20, but the relative sliding between the outer cylindrical portion 10 and the inner cylindrical portion 20 is performed. Friction torque adding members 51 and 55 interposed in the moving part act as resistance against relative rotation between the outer cylinder part 10 and the inner cylinder part 20, and in the helical spline engaging parts 23, 32, 33 and 17. The collision speed between the tooth portions is reduced, and the generation of hitting sound is suppressed.
[0051]
Further, the friction torque applied to the relative sliding part between the outer cylinder part 10 and the inner cylinder part 20 reduces the generation of hitting sound due to the collision between the tooth parts in the helical spline engaging parts 23, 32, 33, and 17. Of course, the camshaft 2 is adjusted to an appropriate value so that the camshaft 2 can follow the rotation of the crankshaft without delay and the phase variable response is good.
[0052]
More specifically, the friction torque adding member 51 interposed on one side of the flange 24 is mainly for generating a compression force (elastic force), and is a disc spring stack in which a plurality of disc springs are stacked. The friction torque adding member 55 formed of a body and interposed on the other side surface is mainly for generating a friction torque, and is formed of a friction plate made of paper impregnated with resin.
[0053]
The disc spring laminated body 51 in which a plurality of disc springs are laminated has an area where the load-elongation characteristic is substantially constant (shows the characteristic that the elongation is almost constant with respect to a change in load), but the load-elongation characteristic is slight. Several different types of disc spring laminates are prepared in advance, and by replacing the disc spring laminate accommodated in a predetermined gap between the flange 24 and the flange engaging groove 13A, the side surface of the flange 24, the friction plate 55, and the flange The compression force (friction force) acting between the side surfaces of the joint groove 13A is adjusted. And by specifying (determining) the disc spring laminated body 51 accommodated in the flange engaging groove 13A, it is possible to reduce the generation of hitting sound due to the collision of the tooth portions in the helical spline engaging portions 23, 32, 33, and 17. In addition, the camshaft 2 is added to the relative sliding portion between the outer tube portion 10 and the inner tube portion 20 so that the camshaft 2 can follow the rotation of the crankshaft without delay (to improve the response). The friction torque is adjusted.
[0054]
FIG. 5 shows the opening / closing control of the valve with respect to a change in the load acting on the engine and the engine case vibration indicating the magnitude of the hitting sound of the spline engaging portion with the friction torque between the outer cylinder portion 10 and the inner cylinder portion 20 as the horizontal axis. The response time (response time until the inner cylinder 20 rotates with respect to the outer cylinder 10 and a phase difference occurs when a braking force is applied to the outer cylinder 10 by the electromagnetic clutch 42) is It is a figure which shows the friction torque and engine case vibration characteristic A and the friction torque and response time characteristic B in an engine of a certain automobile for the shaft.
[0055]
As can be seen from the friction torque / engine case vibration characteristic A in this figure, when the friction torque at the sliding portion between the outer cylinder portion 10 and the inner cylinder portion 20 increases, the collision speed of the tooth portion at the spline engagement portion slows down. For this reason, the magnitude of the hitting sound (engine case vibration) naturally decreases, so it is better that the friction torque is large. However, as can be seen from the friction torque / response time characteristic B, when the friction torque increases, the response time increases (response time becomes slow), so the friction torque cannot be increased so much. Therefore, specifically, for example, the volume of sound (engine case vibration) is 16G or less and the response time is 0.3 seconds or less, in other words, between the outer cylinder portion 10 and the inner cylinder portion 20. The number of disc springs of the disc spring laminate 55 is such that the friction torque at the relative sliding portion of the disc is in the range of -20% to + 10% of the average cam torque (the average value of the torque acting on the camshaft by opening and closing the valve). Is adjusted.
[0056]
The spring member serving as the friction torque adding member 51 includes a coil spring and a leaf spring. The coil spring has a linear load-elongation characteristic, and thus is added between the flange 24 and the flange engaging groove 13A. The friction torque cannot be adjusted but is troublesome. Further, when the friction plate 55 is worn away and the plate thickness is reduced, the spring biasing force of the coil spring is also greatly reduced, and the relative relationship between the outer tube portion and the inner tube portion is reduced. The friction torque at the sliding part is also significantly reduced. On the other hand, in the disc spring laminated body 51 in which a plurality of disc springs are laminated, even if the friction plate 55 is worn out and the plate thickness is reduced, the spring biasing force does not decrease greatly, so that the flange 24 and the friction plate 55 are engaged. The pressure contact force between the side surfaces of the groove 13 hardly decreases. Therefore, the frictional torque at the relative sliding portion between the outer cylinder portion 10 and the inner cylinder portion 20 is only slightly reduced, and the hitting between the tooth portions at the spline engaging portion over a long period of time. Sound reduction works effectively.
[0057]
Further, the ring-shaped recess 13 formed on the inner peripheral edge of the sprocket 12 has a recess 13a on the inlet side having a large diameter in which the flange 24 and the friction plate 55 are accommodated, and a diameter in which only the disc spring laminated body 51 is accommodated. A step 13c is formed between the entrance-side recess 13a and the heel-side recess 13b. Then, the outer peripheral edge of the flange 24 and the stepped portion 13c face each other so that an excessive load does not act on the disc spring laminated body 51 and the friction plate 55 that are friction torque adding members accommodated in the recess 13. It has become. That is, since a minute gap is normally provided between the flange 24 and the stepped portion 13c and is held so as not to contact with each other, the electromagnetic brake means is caused by the sprocket 12 to which the driving force of the crankshaft is transmitted, for example. When pushed to the 40 (electromagnetic clutch 42) side, an excessive load frequently acts on the disc spring laminate 51 and the friction plate 55, which are friction torque addition members accommodated in the recess 13, and the disc spring laminate 51 Then, it will lead to fatigue failure, and it is not preferable that it is reduced by the friction plate 55. However, when the sprocket 12 is greatly pressed to the electromagnetic brake side, the step portion 13c in the recess 13 comes into contact with the flange 24, and the disc spring An excessive compressive force does not act on the laminated body 51 and the friction plate 55, and the disc spring laminated body 51 and the friction pres- Durability of the door 55 is guaranteed.
[0058]
In the above-described embodiment, a configuration in which the disc spring laminated body 51 and the friction plate 55 are replaced may be employed. Further, instead of the disc spring laminate 51, a coil spring, a leaf spring or other spring members may be used.
[0059]
FIGS. 6 to 8 show a camshaft phase varying device in an automobile engine according to a second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the phase varying device, and FIG. FIG. 8 is an exploded perspective view of the stopper means for setting the phase variable range.
[0060]
In the first embodiment described above, the buffer member (rubber layer) that absorbs the impact caused by the collision between the stopper portions is provided on the outer cylinder portion 10 (spring case 16) side. 44 side.
[0061]
That is, a concave stepped portion 44c is provided on the outer periphery of the rotating drum 44 on the front end side of the cylindrical portion 44a, and an annular member 100B having a buffering action is fixedly integrated with the concave stepped portion 44c by fitting or bonding.
[0062]
As shown in FIGS. 7 and 8, the annular member 100B includes a metal annular inner race 66 having an inner diameter matching the outer diameter of the concave stepped portion 44c of the cylindrical portion 44a, and a rectangular projection 69 serving as a stopper portion. And a metal annular outer race 68 formed with a vulcanized adhesive rubber layer 64, and a stopper portion (rectangular protrusion) 69 by the spring biasing force of the torsion coil spring 46. And the stopper portion 16b on the spring case 16 side are held in contact with each other in the circumferential direction.
[0063]
The rubber layer 64, which is a buffer member, and the outer race 68 and the inner race 66 are firmly bonded to each other, and the impact force when the stopper portions 69 and 16b collide with each other is reliably generated by the rubber layer 64. Absorbed.
[0064]
Further, as a means for fixing the annular member 100B to the cylindrical portion 44a, it is fixed to the cylindrical portion 44a of the rotating drum 44 by fitting or bonding so as not to generate a large residual stress as a load on the rotating drum 44 cylindrical portion 44a side. ing. In other words, the annular member 100B can be firmly fixed by press-fitting. However, when the press-fitting is performed, a large residual stress is generated as a load in the cylindrical portion 44a, and the gap between the square screw portions 31 and 45 is narrowed, so that the rotating drum 44 is smooth. Therefore, fitting or adhesion that does not give as much residual load as possible to the rotating drum 44 cylindrical portion 44a side is used as a fixing means for the annular member 100B.
[0065]
Further, the thickness of the annular member 100B fixed to the cylindrical portion 44a of the rotating drum 44 is relatively thin and does not hinder the function of the torsion coil spring 46 interposed between the rotating drum 44 and the spring case 16, By providing the annular member 100B, the rotating drum 44 and the spring case 16 are not particularly large.
[0066]
9 to 11 show a camshaft phase varying device in an automobile engine according to a third embodiment of the present invention, FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a rotating drum of the phase varying device, and FIG. 10 is a diagram of the rotating drum. FIG. 11A is a front view of a rubber material as a buffer member, and FIG. 11B is a plan view of the rubber material as a buffer member. .
[0067]
In the third embodiment, an annular member 100C made of an annular metal outer race 70 loaded with a rubber material 72 serving as a buffer member on the outer periphery of the cylindrical portion 44a of the rotating drum 44 is prevented by a metal C-ring 74. It is fixed.
[0068]
As shown in FIG. 10, outer ribs 44 d protrude from the outer peripheral surface of the cylindrical portion 44 a of the rotating drum 44 at a predetermined interval. On the other hand, outer ribs 44 d on the rotating drum 44 side are provided on the inner peripheral surface of the outer race 70. Inner ribs 70a that can be axially engaged with each other are projected at predetermined intervals in the circumferential direction. Further, the outer race 70 is provided with a stopper portion 71 (not shown) provided in the cylindrical portion 16a of the spring case 16 and a stopper portion 71 capable of contacting in the circumferential direction, and on the outer periphery of the cylindrical portion 44a of the rotating drum 44. An inner flange portion 70c that engages and covers the front edge of the outer rib 44d is provided. Then, a rubber material 72 as a buffer member is loaded in a gap between the inner rib 70a and the outer rib 44d adjacent in the circumferential direction, and the annular member 100C is configured.
[0069]
The cylindrical part 44a As a retaining means for retaining the annular member 100C (the outer race 70 loaded with the rubber material 72), Cylindrical part 44a Fixing by a C-ring 74 is employed so that a large residual stress does not occur on the side.
[0070]
Further, the rubber materials 72, 72 to be loaded adjacent to each other are constituted by a rubber material unit U connected via a connecting portion 73. Then, as shown in FIG. 11 (a), the rubber material unit U is loaded so that the connecting portion 73 is placed on the inner rib 70a on the outer race 70 side and the rubber materials 72 are straddled on both sides of the inner rib 70a. Between the adjacent rubber material units U loaded, Outer rib 44d As a result, the annular member 100 </ b> C can be integrated with the rotary drum 40 by assembling the cylindrical portion 44 a of the rotary drum 44 and the outer race 70.
[0071]
In the third embodiment, when the impact force absorbing action of the annular member 100C is reduced and needs to be replaced, it is not necessary to replace the entire annular member 100C, and the loaded rubber material 72 (rubber material unit U ) Just replace it and there is no waste.
[0072]
12 and 13 show a camshaft phase varying device in an automobile engine according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 12 is a longitudinal sectional view of a rotating drum of the camshaft phase varying device. FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along line XIII-XIII shown in FIG. 12).
[0073]
In the third embodiment described above, the outer race 44d that loosely engages with the inner rib 70a on the outer race 70 side is provided on the outer periphery of the cylindrical portion 44a of the rotating drum 44, and the outer race 70 that has a large number of outer ribs 44d is provided. An annular member 100C is configured by loading the rubber material 72 between ribs 44d and 70a adjacent to each other in the circumferential direction, which is prevented from coming off by the C ring 74. The annular member 100D of the fourth embodiment is configured as follows. Outer ribs 66 a are provided on the outer periphery, and an inner race 66 is fixed to the outer periphery of the cylindrical portion 44 a of the rotating drum 44 by adhesion or fitting. An inner rib 70 a is provided on the inner periphery to cover the inner race 66. The outer race 70 that engages with the outer periphery of the cylindrical portion 44a of the rotating drum 44 and the rubber material 72 loaded between the ribs 66a and 70a adjacent in the circumferential direction. Others are the same as those of the third embodiment described above, and the same reference numerals are given to omit redundant description.
[0074]
In the third and fourth embodiments described above, the two rubber members 72 to be loaded between the circumferentially adjacent ribs 66a and 70a are integrated into a unit structure, but all the rubber members 72 are connected to each other. The unit structure may be integrated by this, and this has fewer component parts of the annular member, and the assembly of the annular member is easier. Further, the rubber materials 72 may have an independent structure one by one.
[0075]
FIGS. 14 and 15 show a camshaft phase varying device in an automobile engine according to a fifth embodiment of the present invention, FIG. 14 is a transverse sectional view of a rotating drum of the phase varying device, and FIG. 15 is a buffer member. It is a perspective view of a leaf | plate spring.
[0076]
In the first to fourth embodiments described above, the buffer member that absorbs the impact caused by the collision between the stopper portions that set the phase variable range of the camshaft is formed of a rubber layer or a rubber material. In the embodiment, the buffer member is made of a metal leaf spring.
[0077]
That is, in the fifth embodiment, as in the third embodiment, the outer rib 44d protrudes from the outer peripheral surface of the cylindrical portion 44a of the rotating drum 44 at a predetermined interval. On the peripheral surface, inner ribs 70a that can be axially engaged with the outer ribs 44d on the rotating drum 44 side are projected at predetermined intervals in the circumferential direction. A ring-shaped member 100E is configured by loading a U-shaped leaf spring 76 serving as a buffer member across the outer rib 44d in a gap between the inner rib 70a and the outer rib 44d adjacent in the circumferential direction. Others are the same as in the third embodiment described above, and a duplicate description thereof is omitted.
[0078]
Further, in the first to fifth embodiments described above, an annular member that performs an impact absorbing function that reduces the impact when the stopper members collide with each other only on either the rotating drum 44 side or the spring case 16 side. Although provided, it may be provided on both the rotating drum 44 side and the spring case 16 side.
[0079]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the first aspect, the pair of stopper portions for setting the phase variable range of the camshaft provided between the outer cylinder portion and the rotating drum are provided with the phase variable limit position ( The stoppers frequently collide with each other, for example, the collision is constantly repeated at the contact position), but the impact force of the collision is caused by a buffer member interposed between the stopper and the rotating drum body (outer cylinder body). Absorption is alleviated and the generation of metallic sounds is suppressed, so silence is ensured.
[0080]
According to claim 1, Even if an annular member with an impact buffering function is provided, the function of the spring is not hindered, so the rotating drum and the outer cylinder do not increase radially outward, and the camshaft phase varying device is larger than the conventional structure. There is no.
[0081]
Further, since the annular member can be easily assembled to the rotating drum or the outer cylinder portion, the assembly of the camshaft phase varying device does not become inconvenient.
[0082]
According to claim 2, Since the impact force when the stopper portions collide with each other is reliably absorbed, the generation of metal sound is reliably suppressed.
[0083]
According to claim 3 The loaded rubber material is excellent in durability and long-term use is guaranteed.
[0084]
Moreover, the assembly of the annular member is easy and the cost is low.
[0085]
If the annular member needs to be replaced, it is not necessary to replace the entire annular member, and only the loaded rubber material needs to be replaced.
[0086]
According to claim 4 Even if an annular member having an impact buffering function is provided, the function of the spring is not hindered. Therefore, the rotating drum and the outer cylinder portion do not increase radially outward, and the camshaft phase varying device is more than the conventional structure. There is no increase in size.
[0087]
According to claim 5 Since the impact force when the stopper portions collide with each other is reliably absorbed, the generation of metal sound is reliably suppressed.
[0088]
According to claim 6 The loaded rubber material is excellent in durability and long-term use is guaranteed.
[0089]
Moreover, the assembly of the annular member is easy and the cost is low.
[0090]
Further, when the annular member needs to be replaced, it is not necessary to replace the outer race, and it is sufficient to replace only the loaded rubber material.
[0091]
According to claim 7 In addition, the collision speed between the tooth portions in the helical spline engaging portion between the intermediate member and the outer tube portion and the inner tube portion is reduced, the occurrence of hitting is suppressed, and the camshaft is not delayed in the rotation of the crankshaft. Since it can follow, the responsiveness of the camshaft phase variable is also good.
[0092]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a camshaft phase varying device in an automobile engine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an internal structure of the apparatus.
FIG. 3 is a perspective view of stopper means for setting a valve timing variable range (camshaft phase variable range).
4 is a longitudinal sectional view (a sectional view taken along line IV-IV shown in FIG. 1) at the stopper means position of the apparatus. FIG.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the friction torque between the outer cylinder part (sprocket) and the inner cylinder part (camshaft), the hitting sound, and the response time of the apparatus.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a camshaft phase varying device in an automobile engine according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view of stopper means for setting a valve timing variable range (camshaft phase variable range).
FIG. 8 is an exploded perspective view of the stopper means.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a rotating drum of a camshaft phase varying device in an automobile engine according to a third embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view of the same rotating drum (a cross-sectional view taken along line XX shown in FIG. 10).
FIG. 11A is a front view of a rubber material which is a buffer member.
(B) It is a top view of the rubber material which is a buffer member.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a rotating drum of a camshaft phase varying device in an automobile engine according to a fourth embodiment of the present invention.
13 is a sectional view of the rotating drum (a sectional view taken along line XIII-XIII shown in FIG. 12).
FIG. 14 is a cross-sectional view of a rotating drum of a camshaft phase varying device in an automobile engine according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a perspective view of a leaf spring that is a buffer member.
FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a camshaft phase varying device in a conventional automobile engine.
FIG. 17 is a perspective view of stopper means for setting a valve timing variable range (camshaft phase variable range).
[Explanation of symbols]
2 Camshaft
2a cam
10 Toroidal outer cylinder
12 Sprocket
14 Inner flange plate
16 Spring case
17, 32 Female helical spline
20 Toroidal inner cylinder
23, 33 Male helical spline
30 annular intermediate member
31,45 square thread
40 Electromagnetic brake means
42 Electromagnetic clutch
44 Rotating drum
44a Cylindrical part of rotating drum
44b, 71 Rotary drum side stopper
44d outer rib
46 Torsion coil spring
51 Belleville Spring Lamination which is a Friction Torque Adding Member
55 Friction plate as a friction torque addition member
60, 68, 70, 70A outer race
60a Outer tube side stopper
100A, 100B, 100C, 100D, 100E An annular member that performs shock buffering
62, 64 Rubber layer as cushioning member
66 Inner race
66a outer rib
70a inner rib
72 Rubber material as cushioning member
76 Leaf spring as cushioning member
U Rubber unit

Claims

An annular outer cylindrical portion to which the driving force of the crankshaft is transmitted, an annular inner cylindrical portion on the driven side that is arranged coaxially with the outer cylindrical portion and extends to the camshaft, and the outer cylindrical portion and the inner cylindrical portion, respectively. An annular intermediate member that engages with the helical spline and is interposed between the outer cylinder part and the inner cylinder part, moves in the axial direction and changes the phase of the inner cylinder part with respect to the outer cylinder part, and is rotatable on the inner cylinder part An annular rotary drum that is supported and is screwed into the male threaded portion of the intermediate member so as to face the outer cylinder portion, and receives a brake braking force by the operation of an electromagnetic clutch, and the rotary drum side Between the rotating drum and the outer cylinder portion, and a pair of stoppers provided between the outer drum portion and the outer cylinder portion. Rotate the rotating drum and the outer cylinder in the direction in which the parts abut Includes a spring for biasing, the,
Between the rotating drum side stopper portion and the rotating drum main body and / or between the outer cylinder portion side stopper portion and the outer cylindrical portion main body, a buffer member that absorbs an impact when the pair of stopper portions collide is interposed. A camshaft phase varying device in a motor vehicle engine ,
On the outer periphery of the cylindrical portion of the rotating drum main body and / or the cylindrical portion of the outer cylindrical portion main body, the buffer member is provided between the annular metal outer race and the annular metal inner race formed with a stopper portion. A camshaft phase varying device in an automobile engine, wherein an annular member fixed and integrated with a rubber layer interposed is fixedly fitted or adhered and fixed.

2. The camshaft phase varying device in an automobile engine according to claim 1, wherein a rubber layer for vulcanizing and bonding the outer race and the inner race is filled between the outer race and the inner race.

On the inner and outer peripheral surfaces of the outer race and the inner race facing each other, ribs that are loosely coupled in the axial direction are projected, and rubber is formed in a gap between the outer race side ribs and the inner race side ribs adjacent in the circumferential direction. 2. The camshaft phase varying device in an automobile engine according to claim 1, wherein a material is loaded.

An annular outer cylindrical portion to which the driving force of the crankshaft is transmitted, an annular inner cylindrical portion on the driven side that is arranged coaxially with the outer cylindrical portion and extends to the camshaft, and the outer cylindrical portion and the inner cylindrical portion, respectively. An annular intermediate member that engages with the helical spline and is interposed between the outer cylinder part and the inner cylinder part, moves in the axial direction and changes the phase of the inner cylinder part with respect to the outer cylinder part, and is rotatable on the inner cylinder part An annular rotary drum that is supported and is screwed into the male threaded portion of the intermediate member so as to face the outer cylinder portion, and receives a brake braking force by the operation of an electromagnetic clutch, and the rotary drum side Between the rotating drum and the outer cylinder portion, and a pair of stoppers provided between the outer drum portion and the outer cylinder portion. Rotate the rotating drum and the outer cylinder in the direction in which the parts abut Includes a spring for biasing, the,
Between the rotating drum side stopper portion and the rotating drum main body and / or between the outer cylinder portion side stopper portion and the outer cylindrical portion main body, a buffer member that absorbs an impact when the pair of stopper portions collide is interposed. A camshaft phase varying device in a motor vehicle engine,
An annular metal outer race formed with a stopper portion is connected to the outer periphery of the cylindrical portion of the rotating drum main body and / or the cylindrical portion of the outer cylindrical main body through a rubber layer as the buffer member. A camshaft phase varying device in an automobile engine characterized in that an annular member is provided.

5. The vehicle according to claim 4, wherein a rubber layer that vulcanizes and bonds both the cylindrical portion of the rotating drum main body and / or the cylindrical portion of the outer cylindrical main body and the outer race is filled. Camshaft phase variable device in an engine.

The outer race and the cylindrical portion of the rotating drum main body and / or the inner and outer peripheral surfaces of the cylindrical portion of the outer cylindrical main body facing each other are provided with ribs protruding in the axial direction and the outer circumferentially adjacent outer portions. 5. The camshaft phase varying device for an automobile engine according to claim 4, wherein a rubber material is loaded in a gap between the race side rib and the inner race side rib.

Helical spline engagement on the relative sliding surface between the outer cylinder part and the inner cylinder part The camshaft phase varying device for an automobile engine according to any one of claims 1 to 6, further comprising a friction torque adding member for increasing a sliding friction torque so as to reduce a hitting sound at the portion.