JP5505257B2 - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車等の内燃機関の吸気弁及び排気弁の開閉タイミングを、運転状態に応じて調節する弁開閉時期制御装置に関する。
弁開閉時期制御装置は、自動車用エンジン等の内燃機関に用いられ、クランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材とカムシャフトに同期回転する従動側回転部材との相対回転位相を変化させることによって、内燃機関が好適な運転状態となるように弁の開閉時期を調整する。
特許文献１に開示されている弁開閉時期制御装置は、相対回転位相を進角方向に向けて付勢するスプリング部材が設けられている。このスプリング部材は、カムシャフトに設けられているカムのトルク変動により遅角方向に作用する力を相殺すべく、進角方向に付勢するものである。
一方、特許文献１及び特許文献２に開示されている弁開閉時期制御装置は、従来、鋳鉄系材料等が用いられていた駆動側回転部材及び従動側回転部材の材料として、アルミニウムを用いている。一般的に、アルミニウムは鋳鉄系材料と比較して軽量であるため、軽量化が求められる自動車においては適した材料となる。
特開２００２−２９５２０８号公報 特開２００６−１８３５９０号公報
相対回転位相の変更時には、スプリング部材の径方向長さは変化する。このスプリング部材の径方向長さの変化に伴い、スプリング部材の径方向に延在する面と駆動側回転部材及び従動側回転部材の少なくとも１つの部材とが摺動する。しかしながら、特許文献１及び２のように駆動側回転部材及び従動側回転部材の材料としてアルミニウム等の軟質材料を用いた場合、スプリング部材の径方向長さの変化に伴い、駆動側回転部材及び従動側回転部材の少なくとも１つの部材が磨耗してしまう問題があった。
そこで本発明は上記課題に鑑みて、スプリング部材の径方向に延在する面と駆動側回転部材及び従動側回転部材の少なくとも１つの部材とが摺動しても、磨耗することを抑制できる弁開閉時期制御装置を提供することにある。
上記の技術的課題を解決するために本発明に講じられた第１特徴構成は、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材と同軸上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと同期回転する従動側回転部材と、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とにより形成され、作動油が供給されることにより前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を遅角方向に移動させる遅角室及び前記相対回転位相を進角方向に移動させる進角室と、を備え、前記駆動側回転部材は、前記従動側回転部材の径方向外側に位置するハウジング本体部、及び前記カムシャフトの軸方向において前記ハウジング本体部の両側に位置しかつ前記従動側回転部材と摺動するハウジング側面部と、で構成され、前記カムシャフトの軸方向において前記従動側回転部材と前記ハウジング側面部との間に設けられ、且つ前記相対回転位相を遅角方向もしくは進角方向に向けて付勢するスプリング部材と、前記従動側回転部材と前記スプリング部材との間に配置されるスプリングワッシャとを有し、前記スプリングワッシャは、前記カムシャフトの軸方向に向けて延在するフック部を有し、前記スプリング部材の一端は、前記フック部を介在して前記従動側回転部材と係合することである。
本特徴構成によれば、カムシャフトの軸方向において従動側回転部材とスプリング部材との間にスプリングワッシャを配置するため、スプリング部材の径方向長さの変化に伴う従動側回転部材の磨耗を抑制できる。また、スプリングワッシャにフック部が形成されているため、スプリングワッシャの回動を抑制できる。さらに、スプリング部材の一端は、フック部を介在して従動側回転部材と係合するため、スプリング部材と従動側回転部材とが直接当接しない。従って、スプリング部材による従動側回転部材の磨耗を抑制できる。
本発明に講じられた第２特長構成は、前記スプリングワッシャは、前記カムシャフトと前記従動側回転部材とを締結する締結部材の締結部材用ワッシャ部を備えることである。
本特徴構成によれば、スプリングワッシャは締結部材用ワッシャ部を備えるため、２つのワッシャを用いた場合と比較して、カムシャフトの軸方向において、弁開閉時期制御装置の長さを短くできる。また、１つの部材でスプリング部材用のワッシャと締結部材用のワッシャを兼ねるため、部品点数の増加を抑制できる。
本発明に講じられた第３特長構成は、前記スプリングワッシャは、スプリング部材の姿勢を保持するガイド部を備えることである。
本特徴構成によれば、ガイド部によりスプリング部材の姿勢を保持できるため、スプリング部材の付勢力を安定して従動側回転部材に作用できる。
本発明に講じられた第４特長構成は、前記従動側回転部材はアルミニウムにて形成され、前記スプリングワッシャはアルミニウムよりも高強度の材料にて形成されることである。
本特徴構成によれば、従動側回転部材の材料として軟質なアルミニウムを用いたとしても、アルミニウムよりも高強度な材料にて形成されたスプリングワッシャにより、スプリング部材の径方向長さの変化に伴う従動側回転部材の磨耗を抑制できる。
本発明に講じられた第５特徴構成は、前記スプリング部材は自由長から所定長さに圧縮した状態で設けられ、前記カムシャフトが備えられる側とは反対側の前記ハウジング側面部を押圧することである。
本特徴構成によれば、スプリング部材は自由長から所定長さに圧縮した状態で設けられるため、従動側回転部材とカムシャフトが備えられる側とは反対側のハウジング側面部とが、カムシャフトの軸方向において離間する側に押圧される。
通常、駆動側回転部材は、カムシャフトもしくはカムシャフトと同期回転する従動側回転部材によって軸支され、軸芯が定まる。しかし本特徴構成では、カムシャフトが備えられる側とは反対側のハウジング側面部は、カムシャフトの軸方向において押圧される。このようにスプリング部材の付勢力をカムシャフトの軸方向に向けて、カムシャフトが備えられる側とは反対側のハウジング側面部に作用させることにより、カムシャフトが備えられる側とは反対側のハウジング側面部がカムシャフトもしくは従動側回転部材に軸支されなくても、スプリング部材による押圧によって軸支できる。
本実施形態に係る弁開閉時期制御装置の正面断面図。 本実施形態に係る弁開閉時期制御装置の側面断面図。 本実施形態に係る弁開閉時期制御装置の側面断面図。 本実施形態に係るスプリングワッシャの単品斜視図。
本発明に係る弁開閉時期制御装置を、吸気弁側または排気弁側の弁開閉時期制御装置として自動車に適応した実施形態について図面に基づいて説明する。
本実施形態の弁開閉時期制御装置１は、内燃機関のクランクシャフト１００に対して同期回転する駆動側回転部材１０と、駆動側回転部材１０に対して同軸上に配置され、内燃機関の弁開閉用のカムシャフト１０１に同期回転する従動側回転部材１１と、駆動側回転部材１０と従動側回転部材１１とにより形成され、作動油が供給されることにより駆動側回転部材１０に対する従動側回転部材１１の相対回転位相を遅角方向Ｓ１に移動させる遅角室２０及び相対回転位相を進角方向Ｓ２に移動させる進角室２１と、を備え、駆動側回転部材１０は、従動側回転部材１１の径方向外側に位置するハウジング本体部１０ａ、及びカムシャフト１０１の軸方向においてハウジング本体部１０ａの両側に位置しかつ従動側回転部材１１と摺動するハウジング側面部１０ｂ、１０ｃと、で構成され、カムシャフト１０１の軸方向において従動側回転部材１１とハウジング側面部１０ｂ、１０ｃとの間には、相対回転位相を遅角方向Ｓ１もしくは進角方向Ｓ２に向けて付勢するスプリング部材であるトーションスプリング１２を設けると共に、カムシャフト１０１の軸方向において従動側回転部材１１とトーションスプリング１２との間には、スプリングワッシャ１４を配置する。
駆動側回転部材１０は、従動側回転部材１１の径方向外側に位置するハウジング本体部１０ａと、カムシャフト１０１とはハウジング本体部１０ａを挟んで反対側に位置するハウジング側面部１０ｂと、ハウジング本体部１０ａよりもカムシャフト１０１側に位置するハウジング側面部１０ｃとで構成される。ハウジング側面部１０ｃは、軸受部材１５を介してカムシャフト１０１によって軸支されている。また、ハウジング本体部１０ａは、従動側回転部材１１によって軸支されている。更にハウジング側面部１０ｂは、後述するトーションスプリング１２から作用するカムシャフト１０１の軸方向に向けて作用する押圧によって、従動側回転部材１１の軸芯から偏心しないよう構成される。一方、ハウジング本体部１０ａ及びハウジング側面部１０ｂ、１０ｃは、４本のボルト１６によって締結されて駆動側回転部材１０を構成する。よって、ハウジング側面部１０ｂは、トーションスプリング１２の押圧力とボルト１６の締結力とによって狭持された状態となる。従って、本実施形態の弁開閉時期制御装置１は、従動側回転部材１１によってハウジング側面部１０ｂを直接軸支しないため、カムシャフト１０１の軸方向長さを短くできる。なお駆動側回転部材１０は、アルミニウム等の軽量で加工が容易な金属にて形成すると良い。
ハウジング側面部１０ｃの外周には、タイミングスプロケット１０ｄが形成してある。このタイミングスプロケット１０ｄとクランクシャフト１００との間には、タイミングチェーンやタイミングベルト等の動力伝達部材１０２が架設してある。内燃機関が駆動するとクランクシャフト１００が回転し、動力伝達部材１０２を介してタイミングスプロケット１０ｄを回転させる。タイミングスプロケット１０ｄが回転すると、弁開閉時期制御装置１は回転方向Ｓに回転する。
従動側回転部材１１は、ハウジング本体部１０ａの径方向内側に備えられている。従動側回転部材１１は、遅角室２０及び進角室２１の作動油圧の作用に基づき駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転位相を変更しつつ、駆動側回転部材と共に同期回転する。また従動側回転部材１１は、カムボルト１０２によりカムシャフト１０１と締結され、従動側回転部材１１とカムシャフト１０１とが一体回転する。なお従動側回転部材１１は、アルミニウム等の軽量で加工が容易な金属にて形成すると良い。
なお、遅角室２０及び進角室２１への作動油の供給は、図示しないオイルポンプから吐出した作動油を、図示しないオイルコントロールバルブにより遅角室２０及び進角室２１への供給量を制御した後に遅角室２０及び進角室２１に供給される。またオイルコントロールバルブは、遅角室２０及び進角室２１から図示しないオイルパンへの作動油の排出も制御する。
従動側回転部材１１の径方向内側には、後述するトーションスプリング１２及びスプリングワッシャ１４を収容する収容部１１ａが形成される。収容部１１ａはハウジング側面部１０ｂ側が開口する有底円穴形状を呈する。更に収容部１１ａには、収容部１１ａの底部よりも一段ハウジング側面部１０ｃ側に向けて切り欠いた溝である被係合部１１ｂが形成されている。被係合部１１ｂは、後述するスプリングワッシャ１４のフック部１４ｂと係合する。
収容部１１ａには、トーションスプリング１２が設けられている。トーションスプリング１２は、金属の線材を螺旋状に巻き回した形状を呈すると共に、線材の一端１２ａ及び他端１２ｂをカムシャフト１０１の軸方向に向けて指向するように湾曲させている。トーションスプリング１２は、一端１２ａが後述するスプリングワッシャ１４のフック部１４ｂを介して従動側回転部材と係合し、他端１２ｂがハウジング側面部１０ｂと係合する。そしてトーションスプリング１２は、駆動側回転部材１０に対する従動側回転部材１１の相対回転位相を進角方向Ｓ２に向けて付勢する。更にトーションスプリング１２は、カムシャフト１０１の軸方向において、自由長から所定長さに圧縮した状態で設けられ、カムシャフト１０１が備えられる側とは反対側のハウジング側面部１０ｂをカムシャフト１０１から離間する側に押圧する。
収容部１１ａには、換言するとカムシャフト１０１の軸方向において、従動側回転部材１１とトーションスプリング１２との間には、スプリングワッシャ１４が設けられている。スプリングワッシャ１４は、トーションスプリング１２が相対回転位相を進角方向Ｓ２に向けて付勢する時に所定の直径よりも内径側に変形することを防止するガイド部１４ａと、従動側回転部材１１と係合すると共にトーションスプリング１２の一端１２ａが従動側回転部材１１と直接当接することを防止すべくカムシャフト１０１の軸方向に向けて延在するフック部１２ｂと、トーションスプリング１２の径方向に延在する面と従動側回転部材１１とが直接当接することを防止するスプリングワッシャ部１４ｃと、カムボルト１０２のカムボルトワッシャ部１４ｄと、で構成される。スプリングワッシャ１４は、従動側回転部材１１よりも高強度な材料にて形成すると良い。またスプリングワッシャ１４は、平板状の金属をプレス加工にて成形すると容易に形成できる。
以上のように、本実施形態の弁開閉時期制御装置１は、従動側回転部材１１の材料としてアルミニウム等の軟質材料を用いた場合であっても、スプリングワッシャ１４を配置するため、トーションスプリング１２の径方向長さの変化に伴う従動側回転部材１１の磨耗をスプリングワッシャ部１４ｃによって抑制できる。
なお、本実施形態のスプリングワッシャ１４は、トーションスプリング１２の一端１２ａが従動側回転部材１１と直接当接することを防止すべくカムシャフト１０１の軸方向に向けて延在するフック部１２ｂを備えた場合を例示したが、これに限定されることはない。例えば、トーションスプリング１２の他端１２ｂがハウジング側面部１０ｂと直接当接することを防止すべくカムシャフト１０１の軸方向に向けて延在するフック部を備えても良い。この場合、スプリングワッシャ１４のガイド部１４ａをカムシャフト１０１の軸方向において、更にハウジング側面部１０ｂ側に延在して形成すると良い。
また、本実施形態のトーションスプリング１２は、相対回転位相を進角方向Ｓ２に向けて付勢する場合を例示したが、遅角方向Ｓ１に向けて付勢するトーションスプリングであっても良い。遅角方向Ｓ１に向けて付勢するトーションスプリングを用いた場合、最遅角位相にて相対回転位相を拘束するロック機構を備えた弁開閉時期制御装置であれば、より確実にロック機構にて拘束できる作用が生まれる。
１・・・弁開閉時期制御装置
１０・・・駆動側回転部材
１０ａ・・・ハウジング本体部（駆動側回転部材）
１０ｂ、１０ｃ・・・ハウジング側面部（駆動側回転部材）
１１・・・従動側回転部材
１２・・・トーションスプリング（スプリング部材）
１４・・・スプリングワッシャ
１４ａ・・・ガイド部
１４ｂ・・・フック部
１４ｃ・・・スプリングワッシャ部
１４ｄ・・・カムボルトワッシャ部（締結部材用ワッシャ部）
２０・・・遅角室
２１・・・進角室
１００・・・クランクシャフト
１０１・・・カムシャフト
１０２・・・カムボルト（締結部材）

Claims (5)

  1. 内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転部材と、
    前記駆動側回転部材と同軸上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに同期回転する従動側回転部材と、
    前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とにより形成され、作動油が供給されることにより前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を遅角方向に移動させる遅角室及び前記相対回転位相を進角方向に移動させる進角室と、を備え、
    前記駆動側回転部材は、前記従動側回転部材の径方向外側に位置するハウジング本体部、及び前記カムシャフトの軸方向において前記ハウジング本体部の両側に位置しかつ前記従動側回転部材と摺動するハウジング側面部と、で構成され、
    前記カムシャフトの軸方向において前記従動側回転部材と前記ハウジング側面部との間に設けられ、且つ前記相対回転位相を遅角方向もしくは進角方向に向けて付勢するスプリング部材と、
    前記従動側回転部材と前記スプリング部材との間に配置されるスプリングワッシャとを有し、
    前記スプリングワッシャは、前記カムシャフトの軸方向に向けて延在するフック部を有し、
    前記スプリング部材の一端は、前記フック部を介在して前記従動側回転部材と係合する弁開閉時期制御装置。
  2. 請求項１において、
    前記スプリングワッシャは、前記カムシャフトと前記従動側回転部材とを締結する締結部材の締結部材用ワッシャ部を備える開閉時期制御装置。
  3. 請求項１または２において、
    前記スプリングワッシャは、前記スプリング部材の姿勢を保持するガイド部を備える弁開閉時期制御装置。
  4. 請求項１〜３の何れかにおいて、
    前記従動側回転部材はアルミニウムにて形成され、
    前記スプリングワッシャはアルミニウムよりも高強度の材料にて形成される弁開閉時期制御装置。
  5. 請求項１〜４の何れかにおいて、
    前記スプリング部材は自由長から所定長さに圧縮した状態で設けられ、前記カムシャフトが備えられる側とは反対側の前記ハウジング側面部を押圧する弁開閉時期制御装置。
JP2010240586A 2010-10-27 2010-10-27 弁開閉時期制御装置 Active JP5505257B2 (ja)

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