JP4725804B2 - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸・排気弁の開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置に関する。

従来の弁開閉時期制御装置においては、内燃機関のカムシャフトに連係されるロータと、ロータを相対回転自在に支持するハウジング部材と、ハウジング部材の軸方向一端に接合されるフロントプレート部材と、ハウジング部材の軸方向他端に接合され内燃機関の駆動軸に連係される駆動部が設けられるリアプレート部材と、ハウジング部材とフロントプレート部材とリアプレート部材からなるハウジングとロータとの間に設けられ、ベーンにより区画される油圧室とを有し、油圧室を形成するハウジング部材とフロントプレート部材を覆いシール部材を介してリアプレート部材に接合されるフロントカバーと、から構成される装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１８８４１４号公報

上記従来の弁開閉時期制御装置においては、油圧室に供給される油が内燃機関の外部に漏れ出すのを防止するため、ハウジング部材とフロントプレート部材とをフロントカバーで覆っている。このため、装置が軸方向に大型化すると共に、部品数が増加しコストアップとなるという問題があった。また、装置が大型化することによって、装置の内燃機関への搭載の自由度が制限される問題があった。

そこで本発明は、弁開閉時期制御装置において、油が外部へ洩れ出すことを防止し、装置を軸方向に小型化すると共に、部品数を削減してコストを低減することを技術的課題とする。

上記課題を解決するための本発明に係る技術的手段は、内燃機関のカムシャフトに連係される従動部材と、前記内燃機関の駆動軸に連係され、前記従動部材を相対回転自在に支持する駆動部材と、前記従動部材と前記駆動部材との間に設けられ、ベーンにより区画される油圧室と、を有する弁開閉時期制御装置において、前記駆動部材は、前記従動部材との間に前記油圧室を形成する外部ロータと、前記外部ロータの軸方向一端側に接合されるフロントプレート部と前記フロントプレート部に連なり前記外部ロータの径方向外側に配設される筒部とを有するハウジング部材と、前記外部ロータの軸方向他端側に接合され前記ハウジング部材に接合されるリアプレート部材と、を有し、前記ハウジング部材、前記外部ロータ及び前記リアプレート部材は、締結部材により一体的に固定されており、前記締結部材は、頭部が前記リアプレート部材に係合し、軸部が前記外部ロータの孔部に貫通し、シール剤が塗布された雄ねじ部が前記ハウジング部材の雌ねじ部に螺合されており、前記孔部は、前記フロントプレート部側が大径部、前記リアプレート部材側が小径部となる段付筒形状である構成としたことである。

この技術的手段によれば、前記油圧室の周囲を、前記ハウジング部材の前記フロントプレート部と前記筒部とにより囲むことができる。したがって、前記油圧室の油が前記ハウジング部材より外部へ漏れ出すことを防止することができる。また、前記ハウジング部材が前記駆動部材の周囲を覆うカバー用の部材を兼ねているので、前記駆動部材を軸方向に小型化すると共に、部品数を削減しコストを低減することができる。なお、外部ロータとハウジング部材とは別部材とすることができ、これにより、外部ロータとハウジング部材とを異なる材料から成形することができる。

また、前記ハウジング部材、前記外部ロータ及び前記リアプレート部材は、締結部材により一体的に固定されており、前記締結部材は、頭部が前記リアプレート部材に係合し、軸部が前記外部ロータの孔部に貫通し、シール剤が塗布された雄ねじ部が前記ハウジング部材の雌ねじ部に螺合されている。

したがって、前記締結部材のシール剤が塗布された前記雄ねじ部が前記ハウジング部材の前記雌ねじ部に螺合されることで、前記油圧室の油が前記締結部材と前記ハウジング部材との間から外部へ洩れ出すことを防止することができ、簡単な構成により油の洩れを防止できる。

さらに、前記孔部は、前記フロントプレート部側が大径部、前記リアプレート部材側が小径部となる段付筒形状である。

したがって、前記孔部の前記大径部に、前記締結部材と前記ハウジング部材との螺合によりはみ出す余分なシール剤が流入して密封されることになるので、シール剤が前記油圧室側に流れることを防止できる。

上記課題を解決するための更なる技術的手段は、前記リアプレート部材には前記締結部材を挿通する貫通孔が形成されており、前記貫通孔をシールするシール部材を有することである。

この技術的手段によれば、前記油圧室の油が前記締結部材と前記リアプレート部材との間から外部へ洩れ出すことを防止することができる。したがって、簡単な構成により油の洩れを防止できる。

上記課題を解決するための更なる技術的手段は、前記貫通孔は、前記孔部の前記小径部よりも大径であり、前記締結部材は、前記頭部の少なくとも一部が前記貫通孔に挿入され、前記シール部材は、前記貫通孔内に配置され、前記締結部材の前記頭部と前記外部ロータの軸方向他端側とにより挟持されることである。

この技術的手段によれば、前記シール部材を前記締結部材の前記頭部と前記外部ロータの軸方向他端側との間に挟持させるだけの簡易な構成により、前記締結部材と前記リアプレート部材との間のシールを良好に行うことができる。

上記課題を解決するための更なる技術的手段は、前記ハウジング部材と前記リアプレート部材との接合面に配置されるシール部材を有することである。

この技術的手段によれば、前記油圧室の油が前記ハウジング部材と前記リアプレート部材との間から外部へ洩れ出すことを防止することができる。

上記課題を解決するための更なる技術的手段は、前記外部ロータは鉄系金属であり、前記ハウジング部材は軽金属であることである。

この技術的手段によれば、前記外部ロータの強度を確保しつつ、前記ハウジング部材を軽量化し、装置全体としての軽量化を図ることができる。

本発明によれば、前記油圧室の油が前記ハウジング部材より外部へ漏れ出すことを防止することができる。また、前記駆動部材を軸方向に小型化すると共に、部品数を削減しコストを低減することができる。また、締結部材のシール剤が塗布された雄ねじ部がハウジング部材の雌ねじ部に螺合されることで、簡単な構成により油の洩れを防止できる。さらに、孔部の大径部に、締結部材とハウジング部材との螺合によりはみ出す余分なシール剤が流入して密封されるので、シール剤が油圧室側に流れることも防止できる。

以下、本発明に従った弁開閉時期制御装置１の実施形態を図面に基づき説明する。

図１に示されるように、弁開閉時期制御装置は、主に内燃機関のカムシャフト１の先端部に一体的に組付けられ連係されるロータ（従動部材）２と、内燃機関の駆動軸（図示せず）に連係され、ロータ２を所定範囲で相対回転自在に支持する駆動部材３０とを有して構成されている。ロータ２と駆動部材３０との間には、ベーン６により区画される油圧室３５が設けられている。

カムシャフト１は、内燃機関の吸気弁又は排気弁（いずれも図示せず）を開閉するカム（図示せず）を有していて、内燃機関のシリンダヘッド５に回転自在に支持されている。

ロータ２は、ボルト２３によりカムシャフト１の軸方向の前側（図１に示す左側）の端部に一体的に固定されている。ロータ２は、後述する外部ロータ３１の突部３１ａの内周面３１ｄに回転自在に係合している。ロータ２は、その外周に、径方向（図１に示す上下方向）の外方に延出し、且つロータ２と駆動部材３０との間に形成された油圧室３５を進角室と遅角室とに区画するベーン６を備えている。

駆動部材３０は、ロータ２との間に油圧室３５を形成する外部ロータ３１と、外部ロータ３１を内周部に収容する略有底筒形状のハウジング部材３と、ハウジング部材３の開口側端面３ａに接合されるリアプレート部材４とを有して構成されている。ここで、ハウジング部材３とリアプレート部材４との接合面には、シール部材３８が配置されている。このシール部材３８は、ハウジング部材３とリアプレート部材４との接合面をシールし、そこから油圧室３５の油が外部へ洩れ出すことを防止するために設けられている。

図２にも示すように、ハウジング部材３、外部ロータ３１及びリアプレート部材４は、ボルト（締結部材）３６により一体的に固定されている。このボルト３６は、頭部３６ｂがリアプレート部材４に係合し、軸部３６ｃが外部ロータ３１の孔部３１ｃに貫通され、雄ねじ部３６ａがハウジング部材３の雌ねじ部３２ａに螺合されている。ここで、ボルト３６の雄ねじ部３６ａはシール剤Ａが塗布された状態でハウジング部材３の雌ねじ部３２ａに螺合されている。このシール剤Ａは、ボルト３６とハウジング部材３との締結部をシールし、そこから油圧室３５の油が外部へ洩れ出すことを防止するために設けられている。

また、外部ロータ３１とハウジング部材３とを別部材とし、これらをボルト３６により一体的に固定する構成としたので、外部ロータ３１とハウジング部材３を異なった材料から成形することができる。この際、例えば、外部ロータ３１を鉄系金属により成形し、ハウジング部材３をアルミニウム材料等の軽金属から成形すると好適である。これにより、外部ロータ２について必要な強度を得ると共に、ハウジング部材３を軽量化し、装置全体としての軽量化を図ることができる。

外部ロータ３１には、径方向内側に突出する複数の突部３１ａが、周方向に間隔をおいて形成されている。隣接する突部３１ａ同士の間には、油圧室３５が形成されている。突部３１ａの内周面３１ｄには、ロータ２が回転自在に係合している。外部ロータの内周面３１ｂには、上記のとおり、油圧室３５を進角室及び遅角室に液密的に区画するベーン６が摺接している。

ハウジング部材３は、外部ロータ３１の軸方向一端（図１に示す左側）に接合されるフロントプレート部３２と、フロントプレート部３２に一体に連なり外部ロータ３１の径方向外側に配設される筒部３３とを有して構成された略有底筒形状となっている。これにより、ハウジング部材３のフロントプレート部３２と筒部３３とが、一体に連なって油圧室３５の周囲を囲むことになる。したがって、ハウジング部材３による油圧室３５のシール性を高めることができ、油圧室３５の油がハウジング部材３より外部へ漏れ出すことを防止できる。また、ハウジング部材３が駆動部材３０の周囲を覆うカバー用の部材を兼ねているので、駆動部材３０を軸方向に小型化し装置を小型化できると共に、部品数を削減しコストを低減することができる。

フロントプレート部３２は、ボルト２３の締結作業用の孔３２ｂを有する筒部３２ｃと、油圧室３５の前側を密閉する略円板部３２ｄとを有して構成されている。フロントプレート部３２の中央部に設けられる孔３２ｂは、シールワッシャー３７ａを介してキャップ３７が固定されることにより液密的に閉塞される。フロントプレート部３２は、外部ロータ３１の軸方向における前端面（一端側）３１ｇに接して配設され、油圧室３５の前側（図１に示す左側）を閉塞している。すなわち、フロントプレート部３２の略円板部３２ｄの内周側部分は、ロータ２の前端面２ｇに摺接して油圧室３５の前側を閉塞している。また、略円板部３２ｄは、ベーン６の前端面６ｇにも摺接して油圧室３５を進角室と遅角室を液密的に区画している。

フロントプレート部３２の筒部３２ｃの内周に形成された凹部３２ｅと、ロータ２の軸方向における前端面（一端側）３１ｇに形成された円周溝３１ｋとの間には、トーションスプリング７が配設されている。このトーションスプリング７は、その一端がフロントプレート部３２に係止され、他端がロータ２に係止されている。これにより、トーションスプリング７は、駆動部材３０に対してロータ２を進角方向に付勢する。

ハウジング部材３とリアプレート部材４とは、ボルト３６により一体的に締結固定されている。このボルト３６は、外部ロータ３１の孔部３１ｃに貫通され、シール剤Ａが塗布された雄ねじ部３６ａが、フロントプレート部３２に形成される雌ねじ部３２ａに螺合されている。孔部３１ｃは、図２に示すように、その軸方向中間部に段差を有する段付筒形状に形成されている。すなわち、孔部３１ｃは、外部ロータ３１の後側（リアプレート部材４側、図２に示す右側）に形成された小径部３１ｍと、外部ロータ３１の前側（フロントプレート部３２側、図２に示す左側）が前記小径部３１ｍより大径の大径部３１ｊとを有している。このため、シール剤Ａが塗布されたボルト３６の雄ねじ部３６ａが、フロントプレート部３２の雌ねじ部３２ａと螺合することにより、はみ出す余分なシール剤Ａが大径部３１ｊの内周とボルト３６の外周とにより画成される空間Ｓに流入して密封されることになる。したがって、シール剤Ａが油圧室３５側に流れて油に混入することを防止できる。なお、大径部３１ｊは雌ねじ部３２ａの外部ロータ３１側に形成されていても良い。

また、図２に示すように、ボルト３６の頭部３６ｂとリアプレート部材４との間にはシール部材３９が配設され、油圧室３５を液密的に密閉している。ここでは図１に示すように、リアプレート部材４にはボルト３６を挿通する貫通孔４ｃが形成されており、シール部材３９は、この貫通孔４ｃをシールする構成となっている。すなわち、貫通孔４ｃは、孔部３１ｃの小径部３１ｍよりも大径であり、ボルト３６は、頭部３６ｂの少なくとも一部が貫通孔４ｃに挿入されている。ここでは、ボルト３６の頭部３６ｂは、その全体が貫通孔４ｃ内に収まるように挿入されている。そして、シール部材３９は、貫通孔４ｃ内に配置され、ボルト３６の頭部３６ｂと外部ロータ３１の軸方向後端面（軸方向他端側の面、図１に示す右側の面）３１ｈとにより挟持されている。これにより、シール部材３９は、ボルト３６の頭部３６ｂ、外部ロータ３１の軸方向後端面３１ｈ、及びリアプレート部材４の貫通孔４ｃにより囲まれる貫通孔４ｃ内の空間をシールしている。したがって、油圧室３５の油がボルト３６とリアプレート部材４との間から外部へ洩れ出すことを防止できる。

リアプレート部材４は、ハウジング部材３より大径で、外部ロータ３１の軸方向後端面３１ｈに接合され、油圧室３５の後側（図１に示す右側）を閉塞している。リアプレート部材４の内周側部分は、ロータ２の後端面２ｈに摺接して油圧室３５の後側を閉塞している。また、リアプレート部材４の中央部にはカムシャフト１側に突出する円筒部４ｂが形成されている。そして、円筒部４ｂの外周とシリンダヘッド５との間にオイルシール５ａが配設され、油圧室３５を液密的に閉塞している。リアプレート部材４は、ロータ２及びカムシャフト１に対して相対回転自在に支持されている。また、リアプレート部材４のハウジング３の外周面３ｂより径方向外方に突出する外周部には、プーリ４ａが一体に形成されている。

次に、上記のように構成された弁開閉時期制御装置の作動について説明する。

油圧室３５の進角室及び遅角室に、それぞれに連通した供給通路から油が供給されている状態では、内燃機関のクランクシャフトからプーリ４ａに伝達されるトルクは、当該供給された油を介して駆動部材３０からロータ２に伝達され、これにより、プーリ４ａとカムシャフト１とを一体的に回転させる。この結果、内燃機関のカムシャフト１を内燃機関のクランクシャフトと同期させて回転させる。この際、油圧室３５を形成している外部ロータ３１は、フロントプレート部３２及びそれに連なった筒部３３を有するハウジング部材３にて覆われ、しかも、ハウジング部材３はシール部材３８を介してリアプレート部材４に接合し固定されている。したがって、油圧室３５に供給された油が外部に漏れ出すことが防止される。

また、この状態で供給する油の量を調節して油圧室３５の進角室及び遅角室に生じる油の圧力を調節すると、ロータ２が駆動部材３０に対して相対回転し、プーリ４ａに対するカムシャフト１の位置関係が可変される。これにより、内燃機関のカムシャフト１の駆動軸に対する回転のタイミングが調節される。

本発明の実施の形態を示す弁開閉時期制御装置１の縦断面図である。 ハウジング部材、外部ロータ及びリアプレート部材を固定するボルト周辺の拡大図

符号の説明

１・・・カムシャフト
２・・・ロータ（従動部材）
３・・・ハウジング部材
４・・・リアプレート部材
４ｃ・・・貫通孔
６・・・ベーン
３０・・・駆動部材
３１・・・外部ロータ
３１ｃ・・・孔部
３１ｊ・・・大径部
３１ｍ・・・小径部
３２・・・フロントプレート部
３２ａ・・・雌ねじ部
３３・・・筒部
３５・・・油圧室
３６・・・ボルト（締結部材）
３６ａ・・・雄ねじ部
３６ｂ・・・頭部
３６ｃ・・・軸部
３８・・・ハウジング部材とリアプレート部材との接合面のシール部材
３９・・・貫通孔のシール部材
Ａ・・・シール剤

Claims (5)

1. 内燃機関のカムシャフトに連係される従動部材と、
   前記内燃機関の駆動軸に連係され、前記従動部材を相対回転自在に支持する駆動部材と、
   前記従動部材と前記駆動部材との間に設けられ、ベーンにより区画される油圧室と、
   を有する弁開閉時期制御装置において、
   前記駆動部材は、
   前記従動部材との間に前記油圧室を形成する外部ロータと、
   前記外部ロータの軸方向一端側に接合されるフロントプレート部と前記フロントプレート部に連なり前記外部ロータの径方向外側に配設される筒部とを有するハウジング部材と、
   前記外部ロータの軸方向他端側に接合され前記ハウジング部材に接合されるリアプレート部材と、を有し、
   前記ハウジング部材、前記外部ロータ及び前記リアプレート部材は、締結部材により一体的に固定されており、
   前記締結部材は、頭部が前記リアプレート部材に係合し、軸部が前記外部ロータの孔部に貫通し、シール剤が塗布された雄ねじ部が前記ハウジング部材の雌ねじ部に螺合されており、
   前記孔部は、前記フロントプレート部側が大径部、前記リアプレート部材側が小径部となる段付筒形状であることを特徴とする弁開閉時期制御装置。
2. 前記リアプレート部材には前記締結部材を挿通する貫通孔が形成されており、前記貫通孔をシールするシール部材を有する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。
3. 前記貫通孔は、前記孔部の前記小径部よりも大径であり、
   前記締結部材は、前記頭部の少なくとも一部が前記貫通孔に挿入され、
   前記シール部材は、前記貫通孔内に配置され、前記締結部材の前記頭部と前記外部ロータの軸方向他端側とにより挟持されることを特徴とする請求項２に記載の弁開閉時期制御装置。
4. 前記ハウジング部材と前記リアプレート部材との接合面に配置されるシール部材を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
5. 前記外部ロータは鉄系金属であり、前記ハウジング部材は軽金属であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。

Images