JP4290754B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジン等の内燃機関（以下、エンジンと称する）の吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを制御するバルブタイミング調整装置に関するものである。

従来のバルブタイミング調整装置は、内側に複数の突起状のシューを有し該シュー間で油圧室を形成するケース、および前記油圧室を塞ぐフロントカバーおよびリアカバーを一体に固定しクランクシャフトと一体回転する第１回転体と、前記油圧室をそれぞれ進角油圧室と遅角油圧室とに分ける複数のベーンを有し前記第１回転体内で所定角度だけ相対回動可能で吸気または排気のカムシャフトと一体固定された第２回転体とで構成され、エンジン摺動部分へ油を供給するオイルポンプの油圧が給排され、この油圧により第１回転体に対する第２回転体の相対位置が制御される。

上記の構成において、エンジン始動時の油圧力が無い時には、第１回転体のシューと第２回転体のベーンが当接、分離を繰返し打音が生じる。そこで、前記シューに半径方向に貫通させた第１の穴を設け、その第１の穴に収納したロックピンを該穴に挿入したコイルスプリングで押圧して、例えば第２回転体が最遅角位置に位置したとき該第２回転体の外周面に設けた凹部に係合させ、第１回転体と第２回転体の相対位置を固定して打音の発生を抑制している。なお、このロックピンはコイルスプリングの付勢力に抗する油圧力によって解除方向に移動する。この移動時、ロックピン背後の背圧は外部に排出する。

この場合、コイルスプリングの飛び出しを防止するための係止構造が必要となる。この係止構造として、従来は次の４種類がある。
第１は、ロックピン収納穴に径外方向より挿入した円柱部材のストッパでコイルスプリングの飛び出しを係止する場合、ロックピン収納穴に直交する方向に挿入したシャフトでストッパを固定している。しかし、この構成によると、ロックピン収納穴に直交する方向に形成されたシャフト収納径が小径となるため、シャフト収納穴は特別に切削加工することが必要である。このため、製作工程数が増してコストアップとなる。また、コイルスプリングの飛び出しを係止するために、ストッパとシャフトの２部品が必要となっている。

第２は、特許文献１に示されるように、ロックピン収納穴に直交する方向に形成された溝に板状のストッパを挿入してコイルスプリングの飛び出しを係止する場合、溝加工に高い加工精度が必要となる。また、ロックピンとコイルスプリングを収納穴に径外方向から挿入した後、板状のストッパを溝に挿入するため、組み立て性が悪い。

第３は、ロックピン収納穴に径外方向から圧入したストッパでコイルスプリングの飛び出しを係止する場合、高回転領域での遠心力による脱落や振動等による緩みからくる脱落が懸念される。また、圧入力や圧入寸法の工程管理を必要とする。

第４は、特許文献２に示されるように、ケースの溝壁面でコイルスプリングの飛び出しを係止する場合、ロックピンと共にコイルスプリングを圧縮した状態で退避溝部に挿入しなければならないため、組み付け性が悪い。

特開平１１−１０１１０７号公報 特開２００５−００２９５２号公報

従来のバルブタイミング調整装置は上記のように構成されているので、コイルスプリングの飛び出しを係止する種々の係止構造が用いられているが、その係止構造はそれぞれ、高い加工精度を必要とする、組み立て性が悪い、高回転領域での遠心力による脱落や振動等による緩みからくる脱落、圧入力や圧入寸法の工程管理を必要とする等の課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、加工精度の緩和、加工・組み立て性の向上、単純形状で製作の容易な係止部材を用いるバルブタイミング調整装置を得ることを目的とする。

この発明に係るバルブタイミング調整装置は、内側に複数の突起状のシューを有し該シュー間で油圧室を形成するケース、前記油圧室を塞ぐフロントカバーおよびリアカバーを一体固定しクランクシャフトと一体回転する第１回転体と、前記油圧室をそれぞれ進角油圧室と遅角油圧室とに分ける複数のベーンを有し前記第１回転体内で所定角度だけ相対回動可能で吸気または排気のカムシャフトと一体固定された第２回転体と、前記進角油圧室と遅角油圧室とに作動油を供給および排出可能な油圧給排手段と、前記シューに半径方向に貫通させた第１の穴と、前記第１の穴に対し交差させて前記シューに開けた第２の穴と、前記第１の穴に収納したロックピン押圧して前記第２回転体の外周面に設けた凹部に係合させるコイルスプリングと、前記コイルスプリングの飛び出しを防止するために前記第２の穴に挿入するシャフトとを備えたものである。

この発明によれば、ロックピンおよびコイルスプリングを収納する第１の穴に対し交差させて設けた第２の穴に挿入したシャフトでコイルスプリングの飛び出しを係止するように構成したので、シャフトを挿入する穴はロックピン収納穴径に近い大きさとすることができ、型加工が可能であり、切削加工による穴加工が不要である。この結果、製作性に優れたバルブタイミング調整装置を得ることができるという効果がある。また、シャフトを挿入する穴の径が大きいことは寸法精度の緩和を実現でき、加工・組み立て性も向上し、また、シャフトは略円柱形状の単純形状を用いることができるから、シャフトの製作も容易である。

この発明の実施の形態１によるバルブタイミング調整装置の内部構成を示す図で、第２の回転体が最遅角位置に位置したときの縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う横断面図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図である。 第２の回転体が最進角位置に位置するときのバルブタイミング調整装置の縦断面図である。 第２の回転体をロックした状態の示す要部の拡大横断面図である。 第２の回転体をロックした状態の示す要部の拡大縦断面図である。 第２の回転体をロック解除した状態の示す要部の拡大横断面図である。 第２の回転体をロック解除した状態の示す要部の拡大縦断面図である。 ロックピンおよびコイルスプリングの組み付け状態を示す要部の拡大横断面図である。 第１の回転体に対する第２の回転体の相対回動不可を説明する要部の拡大横断面図である。 第１の回転体に対する第２の回転体の組み立て不能を説明する要部の拡大縦断面図である。 円柱形状のシャフトおよび段付円柱形状のロックピンの組み付け状態を示す要部の拡大縦断面図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図面はこの発明の実施の形態１によるバルブタイミング調整装置の内部構成を示すもので、図１は第２の回転体が最遅角位置に位置するときのバルブタイミング調整装置の縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う横断面図、図３は図２のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図、図４は第２の回転体が最進角位置に位置するときのバルブタイミング調整装置の縦断面図である。

この実施の形態１によるバルブタイミング調整装置１は、図１から図４に示すように、エンジン（図示せず）のクランクシャフト（図示せず）とチェーン（図示せず）を介して同期回転する第１回転体１と、この第１回転体１内に配設されかつ吸気または排気カムシャフト（以下、カムシャフトと称する）２の端面に一体に固定された第２回転体３とから概略構成されている。

第１回転体１は、クランクシャフト（図示せず）の回転駆動力を受けるスプロケット４ａを外側に有し、内側に径内方向へ突出した複数のシュー４ｂを有するケース４と、このケース４の内空間を塞ぐフロントカバー５とリアカバー６から概略構成されており、ボルト７により３者一体に固定されている。

第２回転体３は、カムシャフト２の端面にワッシャ８を介してボルト９により一体に締結されたボス部１０ａと、このボス部１０ａの外周部から径方向外方へ突出した複数のベーン１０ｂを有するロータ１０で構成される。このロータ１０のベーン１０ｂはケース４のシュー４ｂによって形成された複数の内空間を、ロータ１０を第１の回転体１に対して進角側に相対回転させる際に油圧供給を受ける複数の進角油圧室１１と、ロータ１０を第１の回転体に対して遅角側に相対回動させる際に油圧供給を受ける複数の遅角油圧室１２に区画している。各進角油圧室には油圧を給俳する進角油路１３が連通し、各遅角油圧室には油圧を給俳する遅角油路１４が連通している。

ケース４のシュー４ｂには径方向に貫通する収納穴（第１の穴）１５が形成されている。この収納穴１５内には、その径方向に沿って往復摺動可能な略円柱状のロックピン１６が径外より挿入配設されている。また、シュー４ｂには収納穴１５と交差する方向（ロータ１０の軸方向）に略円柱状の穴（第２の穴）４ｂ−１が形成されており、この穴４ｂ−１に挿入した略円柱状のシャフト１７によって、上記収納穴１５にロックピン１６を押圧するように挿入したコイルスプリング１８の後端およびロックピン１６の後端を係止する。

シャフト１７の径はロックピン１６の収納穴１５の径より小さく、また、コイルスプリング１８の径より小さく設定されている。しかも、シャフト１７をＤ形断面形状とすることにより、このシャフト１７の組み付け方向により、コイルスプリング１８に対してＤ型断面の座面位置が対面するか非対面かに変化する。

ケース４に対するロータ１０の相対位置が最遅角位置にあるとき、上記ロックピン１６の先端部がコイルスプリング１８の付勢力により径内方向へ前進して係合する係合凹部１９が、ロータ１０のボス部１０ａの外周部に形成されている。また、この係合凹部１９には解除油路２０が連通している。

次に動作について説明する。
まず、ケース４に対するロータ１０の相対位置が図１から図３および図５、図６に示す最遅角位置にあるとき、ロックピン１６がコイルスプリング１８の付勢力により係合凹部１９に係合している（ロックピン係合状態）。この状態から解除油路２０を介して係合凹部１９に油圧が供給され、ロックピン先端部１６ａが受圧されると、ロックピン１６はコイルスプリング１８の付勢力に抗してロックピン収納穴１５内を径外方向に摺動し、係合凹部１９より解除される。このとき、ロックピン背圧側のオイルはロックピン収納穴１５とシャフト１７の間に設けられたクリアランスから排出される。図７、図８に示すように、ロックピン１６が解除されたロータ１０は、進角油路１３を介して進角油圧室１１内にオイルが供給され、遅角油圧室１２内のオイルが遅角油路１４を介して排出されることにより、図４に示すように進角側に相対回動する。

また、ケース４に対するロータ１０の相対位置が進角位置の場合、遅角油路１４を介して遅角油圧室１２内にオイルが供給され、進角油圧室１１内のオイルが進角油路１３を介して排出されることにより、遅角側に相対回動する。ケース４に対するロータ１０の相対位置が最遅角位置まで回動すると、ロックピン１６はコイルスプリング１８の付勢力により収納穴１５内を径内方向に摺動し、係合凹部１９に係合する。

以上のように、この実施の形態１によれば、ロックピンおよびコイルスプリングを収納する収納穴径に近い径の穴を該収納穴と交差させてシューに形成し、この穴に略円柱形状のシャフトを挿入してコイルスプリングの飛び出しを係止するように構成したので、このシャフトを挿入する穴は大径で型による作成が可能であり、鋳造等によるケース作成時に一度に穴も形成することが可能である。このため、切削加工による穴加工が不要で、製作コストを削減することが可能である。また、シャフトは略円柱形状の単純形状のものが使用できるため、切削加工を必要とせず鋳造等で一度に形成が可能である。この結果、製作コストを削減することが可能であり、寸法精度の緩和を実現でき、加工・組み立て性も向上する。

実施の形態２．
図９は実施の形態２を示す要部の横断面図であり、シャフト１７の径がロックピン収納穴径およびコイルスプリング１８の径より小さく構成したものである。このような構成とすることにより、ロックピン収納穴１５とシャフト１７の間に形成された隙間（クリアランス）２２を通る二股片２１ａを有するＵ字型の組み付け治具２１を用いて、コイルスプリング１８を径内方向に圧縮することができる。この結果、容易にシャフト１７を軸方向に設けた穴４ｂ−１に挿入することができ、組み立て性が向上する。また、組み付け後、組み付け治具２１を取り外した後は、ロックピン収納穴１５とシャフト１７の間に設けられた隙間２２は、ロックピン背圧側へオイルを排出するためのドレン穴またはドレン溝の役目を果たす。

実施の形態３．
図示例のように、シャフト１７は外周面の軸線方向にコイルスプリングを受ける少なくとも１つの平面座面１７ａを有するように、例えばＤ形断面形状に構成したもので、シャフト１７の組み付け方向の誤りにより、シャフト１７の円弧面がロックピンの端面に対向するときは、ロックピンが収納穴１５内に完全に収納する前に、ロックピンの端面がシャフト１７の円弧面に当接し、ロックピンの先端が常にケース４の内周より突出するように各寸法を設定している。この結果、図１１に示すように、矢印で示す方向へのロータ１０の挿入不可、または図１０に示すように、ロータ１０の回動不可となるため、誤り組み付けであることを知ることができ、誤り組み付け品の流出を確実に防止することができる。

一方、シャフト１７のＤ形平面部１７ａがロックピン１６の端面に対向するときは、このシャフト１７のＤ形平面部１７ａがコイルスプリング１８を圧縮してロックピン１６を収納穴１５から突出させるが、ロックピンの端面がシャフト１７のＤ形平面部１７ａに当接する前に、ロックピン１６を収納穴１５内へ完全に押し込むことができるように各寸法を設定しているため、正常に動作する。

なお、コイルスプリング１８の摺動方向に対するシャフト１７のＤ形平面部１７ａの多少の傾きは、コイルスプリング１８の座面またはロックピン１６がシャフト１７を直接押圧するため、シャフト挿入穴内でシャフト１７が回転して補正される。

実施の形態４．
図８は実施の形態４を示す図であり、シャフト１７の端部が当接するフロントカバー５およびリアカバー６のいずれか一方または双方（図８はフロントカバー５のみ）にシャフト端部が係合する位置決め凹部５ａを形成したものである。この構成により、例えば、シャフト１７がＤ形断面形状の場合、位置決め凹部５ａをＤ形断面形状に形成しておくことにより、シャフト１７の組み付け誤りを防止できるとともに、振動によるシャフト１７の回転を防止することができる。

実施の形態５．
図１２は実施の形態５を示す要部の横断面図であり、シャフト１７は円柱形状、ロックピン１６は段付の円柱形状に構成したものである。コイルスプリング１８の座面の一端はシャフト１７の円弧面に当接し、他端はロックピン１６の段付部に当接しロックピンの小径部周りに構成されている。また、ロックピン１６の小径部側の端面はロックピン解除時にシャフトの円弧面に当接させてコイルスプリングの密着を防止している。
このような構成にしたことにより、コイルスプリング径を収納穴径とほぼ同じ径にすることができるため、収納穴１５がコイルスプリング伸縮時におけるガイドとなり傾き防止の役目を果たす。
なお、本実施の形態例のように、コイルスプリング１８の座面がシャフト１７の円弧面に当接する場合、座面部の変形を防止するため、コイルスプリングの座面部を２重巻き、３重巻きにしてもよい。

以上のように、この発明は、エンジン等に設置される加工・組み立て性に優れた係止め部材を用いるバルブタイミング調整装置に幅広く適用することができる。

Claims (7)

1. 内側に複数の突起状のシューを有し該シュー間で油圧室を形成するケース、前記油圧室を塞ぐフロントカバーおよびリアカバーを一体固定しクランクシャフトと一体回転する第１回転体と、
   前記油圧室をそれぞれ進角油圧室と遅角油圧室とに分ける複数のベーンを有し前記第１回転体内で所定角度だけ相対回動可能で吸気または排気のカムシャフトと一体固定された第２回転体と、
   前記進角油圧室と遅角油圧室とに作動油を供給可能および排出可能な油圧給排手段と、
   前記シューに半径方向に貫通させた第１の穴と、
   前記第１の穴に対し交差させて前記シューに開けた第２の穴と、
   前記第１の穴に収納したロックピンを押圧して前記第２回転体の外周面に設けた凹部に該ロックピンを係合させるコイルスプリングと、
   前記コイルスプリングの飛び出しを防止するために前記第２の穴に挿入するシャフトとを備えたバルブタイミング調整装置。
2. シャフト径が第１の穴径より小さいことを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
3. シャフト径がコイルスプリング径より小さいことを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
4. シャフトは外周面の一部にコイルスプリングを受ける平面座面を有することを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
5. シャフトはＤ形断面形状であることを特徴とする請求項４記載のバルブタイミング調整装置。
6. シャフトの端部が当接するフロントカバーおよびリアカバーのいずれか一方または双方に位置決め凹部を形成したことを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
7. シャフトは鍛造で一度に形成することを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。

Images