JP6097116B2 - 可変バルブタイミング装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのクランク軸とカム軸との間の回転位相を調整自在な可変バルブタイミング装置に関する。

従来より、エンジンのクランク軸とカム軸との間の回転位相を調整する可変バルブタイミング機構を備えた様々な可変バルブタイミング機構付きエンジンが実用化されている。例えば、特開平１１−６２５２１号公報（以下、特許文献１という）では、ハウジングの内部に相対回転可能に設けられた内部ロータのベーンの１つに貫通孔を形成してロックピンを収容し、回転方向におけるベーンの両側に第１及び第２の油圧室を形成して、ロックピンがスプリングの付勢力により貫通孔内を移動して係止穴に係合し、ハウジングに対する内部ロータの相対回転を規制する可変バルブタイミング装置において、係止穴が内部ロータ及びハウジングの回転方向から見て上段部と下段部から形成され、エンジンの停止時に、ロックピンが係止穴の上段部から下段部に段階的に嵌入される技術が開示されている。

特開平１１−６２５２１号公報

上述の特許文献１に開示されるような従来の可変バルブタイミング装置の位相角を機械的に固定するロックピンの技術では、ロックピンを係止穴に挿入すると衝突打音が発生するため、このような衝突打音の発生を抑制するためには、必要油圧を確保してロックピンの挿入をしない方が望ましい。しかし、この必要油圧を確保するためには、オイルポンプの能力を向上させる必要があり、オイルポンプの大型化、燃費の悪化を招くという課題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、オイルポンプの能力を特に向上させることなくロックピンが挿入される際の衝突打音を抑制してロックピンを有効に用いることができる可変バルブタイミング装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様による可変バルブタイミング装置は、エンジンのクランク軸により回転される第１の回転体と、該第１の回転体と同一回転軸芯上で上記第１の回転体に対して相対回動自在でカム軸と連結される第２の回転体とを備え、上記第１の回転体に対する上記第２の回転体の相対位置を回動調整することにより進角室及び遅角室に油圧を供給することでバルブタイミングを可変自在な可変バルブタイミング装置において、上記油圧が供給される上記進角室と上記遅角室の少なくとも一方で上記第１の回転体と上記第２の回転体のどちらか一方に穴部を設け、他方の回転体から先端部が突出して上記第１の回転体と上記第２の回転体との相対回動を規制するストッパピンを設け、該ストッパピンの先端部に上記穴部の底部に向けて複数の凸部を形成し、上記穴部の底部は上記ストッパピンの先端部に対応する形状に形成した。

本発明の可変バルブタイミング装置によれば、オイルポンプの能力を特に向上させることなくロックピンが挿入される際の衝突打音を抑制してロックピンを有効に用いることが可能となる。

本発明の実施の一形態に係る可変バルブタイミング装置付きエンジンの全体構成図である。 本発明の実施の一形態に係る可変バルブタイミング装置の概略構成図である。 本発明の実施の一形態に係る可変バルブタイミング装置の最進角状態を図２のＡ−Ａ断面で示す説明図である。 本発明の実施の一形態に係る可変バルブタイミング装置の最遅角状態を図２のＡ−Ａ断面で示す説明図である。 本発明の実施の一形態に係るロックピンの説明図で、図５（ａ）はロックピンの先端部の拡大斜視図あり、図５（ｂ）はハウジングの穴部に挿入されたロックピンの先端部の断面説明図である。 本発明の実施の一形態に係る図５とは異なる形状のロックピンの説明図で、図６（ａ）はロックピンの先端部の拡大斜視図あり、図６（ｂ）はハウジングの穴部に挿入されたロックピンの先端部の断面説明図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１において、符号１は、可変バルブタイミング装置付きエンジン（以下、単に「エンジン」と略記する）であり、図においては、ＤＯＨＣ水平対向型４気筒ガソリンエンジンを示す。このエンジン１のシリンダブロック１ａの左右両バンクには、シリンダヘッド２がそれぞれ設けられ、各シリンダヘッド２に気筒毎に吸気ポート２ａと排気ポート２ｂとが形成されている。

エンジン１の吸気系としては、各吸気ポート２ａにインテークマニホルド３が連通され、このインテークマニホルド３に各気筒の吸気通路が集合するエアチャンバ４を介して、アクセルペダルに連動するスロットル弁５ａが介装されたスロットルチャンバ５が連通されている。そして、このスロットルチャンバ５の上流に吸気管６を介してエアクリーナ７が取付けられ、このエアクリーナ７に接続されるエアインテーク通路にチャンバ８が連通されている。

また、吸気管６には、スロットル弁５ａをバイパスするバイパス通路９が接続されており、このバイパス通路９に、アイドル時にその弁開度によって該バイパス通路９を流れるバイパス空気量を調整することでアイドル回転数を制御するアイドル制御弁１０が介装されている。更に、インテークマニホルド３の各気筒の吸気ポート２ａの直上流に、インジェクタ１１が配設されている。また、先端の放電電極を燃焼室に露呈する点火プラグ１２が、シリンダヘッド２に各気筒毎に配設されている。そして、各点火プラグ１２は、イグナイタ内蔵イグニッションコイル１３に接続されている。

一方、エンジン１の排気系としては、シリンダヘッド２の各排気ポート２ｂに連通するエキゾーストマニホルド１４の集合部に排気管１５が連通され、この排気管１５に触媒コンバータ１６が介装されてマフラ１７に連通されている。

ここで、図２〜図４に基づいて、エンジン１の可変バルブタイミング装置について説明する。エンジン１のクランク軸１８の回転は、左右バンクの各シリンダヘッド２内にそれぞれ配設された各吸気カム軸１９及び各排気カム軸２０に、クランク軸１８に固設されたクランクプーリ２１、タイミングベルト２２、吸気カム軸１９に介装された吸気カムプーリ２３、排気カム軸２０に固設された排気カムプーリ２４等を介して伝達され、クランク軸１８とカム軸１９，２０とが２対１の回転角度となるよう設定されている。そして、吸気カム軸１９に設けられたカム１９ａ、及び排気カム軸２０に設けられた排気カム（図示せず）は、それぞれクランク軸１８と２対１の回転角度に維持される各カム軸１９，２０の回転に基づいて、吸気バルブ２５、排気バルブ２６を開閉駆動する。

図２に示すように、左右バンクの各吸気カム軸１９と吸気カムプーリ２３との間には、吸気カムプーリ２３と吸気カム軸１９とを相対回動してクランク軸１８に対する吸気カム軸１９の回転位相（変位角）を連続的に変更する油圧駆動式可変バルブタイミング機構２７が配設されている。この可変バルブタイミング機構２７は、周知のように、リニアソレノイド弁或いはデューティソレノイド弁等からなる油圧制御弁としてのオイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）によって油圧が切換えられるものであり、図示しない電子制御装置からの駆動信号により作動する。尚、以下において、符号における添え字Ｌ，ＬＨは右バンク、Ｒ，ＲＨは左バンクを表す。

吸気カム軸１９は、シリンダヘッド２及びベアリングキャップ（図示せず）間において回転自在に支持され、吸気カム軸１９の先端部に、図２〜図４に示すように、３つのベーン２８ａを有する第２の回転体としてのベーンロータ２８がボルト２９により一体回転可能に取付けられている。また、吸気カムプーリ２３には、第１の回転体としてのハウジング３０及びハウジングカバー３１がボルト３２により一体回転可能に取付けられている。また、吸気カムプーリ２３の外周には、タイミングベルト２２を掛装するための外歯２３ａが多数形成されている。

そして、吸気カム軸１９が回動自在にハウジングカバー３１を貫通し、吸気カム軸１９に固設されたベーンロータ２８の各ベーン２８ａが吸気カムプーリ２３と一体のハウジング３０に形成された３つの扇状空間部３３に回動自在に収納される。各扇状空間部３３は、それぞれベーン２８ａによって進角室３３ａと遅角室３３ｂとに区画される。

進角室３３ａは、それぞれベーンロータ２８、吸気カム軸１９、シリンダヘッド２に形成された進角側オイル通路２８ｂ，１９ｂ，３４を介してオイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）のＡポート３６ａに連通され、また、遅角室３３ｂは、それぞれベーンロータ２８、吸気カム軸１９、シリンダヘッド２に形成された遅角側オイル通路２８ｃ，１９ｃ，３５を介してオイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）のＢポート３６ｂに連通されている。

オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）は、オイルパン３７からオイルポンプ３８、オイルフィルタ３９を介してオイルすなわち所定の油圧が供給されるオイル供給通路４０に接続するオイル供給ポート３６ｃと、２つのドレイン通路４１，４２にそれぞれ連通するドレインポート３６ｄ，３６ｆとを有し、４つのランド及び各ランド間に形成された３つのパッセージを有するスプール３６ｇを軸方向に往復動させることで、Ａポート３６ａ，Ｂポート３６ｂと、オイル供給ポート３６ｃ，ドレインポート３６ｄ又は３６ｆとを選択的に連通する。

本形態においては、オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）は、電子制御装置により電流制御されるリニアソレノイドをアクチュエータとして備える４方向制御弁であり、リニアソレノイドの通電電流に比例してスプール３６ｇが軸方向に移動し、オイルの流れ方向を切換えると共にパッセージの開度を調整し、各進角室３３ａ、遅角室３３ｂに供給する油圧の大きさが調整される。

また、符号２８ｄは、ベーンロータ２８のベーン２８ａに挿通されたストッパピンであり、可変バルブタイミング機構２７が最遅角状態のとき（図４参照）、ハウジング３０に形成された穴部３０ａに係合して位置決めを行う。尚、図３は可変バルブタイミング機構２７の最進角状態を示し、図４は可変バルブタイミング機構２７の最遅角状態を示す。

ストッパピン２８ｄは、図５に示すように、突出された際に、ハウジングの穴部３０ａに係合される先端部が、鋸状のスプライン形状のように複数の凸部を有して形成されている。そして、図５（ｂ）に示すように、ハウジングの穴部３０ａも、ストッパピン２８ｄの複数の凸部を有するスプライン形状の先端部の形状に対応したスプライン形状に形成されている。

従って、ストッパピン２８ｄの先端部がハウジングの穴部３０ａに挿入されると、スプライン形状による係合が実現され、ストッパピン２８ｄの先端部とハウジングの穴部３０ａとの間の表面積が拡大され、油膜ダンピング効果が有効に発揮されて衝突打音の発生が抑制される。

尚、本実施の形態では、図５（ｂ）に示すように、ストッパピン２８ｄの先端部のスプライン部の山から谷までの寸法が低く、先端部の全てのスプライン部がハウジングの穴部３０ａ内に挿入されるようになっているが、スプライン部の山から谷までの寸法が高く、スプライン部の（山の）先端のみしかハウジングの穴部３０ａ内に挿入されないような場合であっても、ハウジングの穴部３０ａをこれに対応する形状に、すなわち、ストッパピン２８ｄの先端部のスプライン部の複数の山の先端のみが挿入される形状に形成することにより適用することができる。

また、本実施の形態では、ストッパピン２８ｄの先端部をスプライン形状に形成した例を説明したが、例えば、図６に示すように、ストッパピン１２８ｄの先端部の複数の凸部として２つの凸部をハウジングの穴部１３０ａ内に向けて突出させて形成したものであっても良い。同様に、先端部に穴部に向けて３つ以上の凸部を設けたストッパピンによってストッパピンの先端部とハウジングの穴部との間の表面積が拡大するようにしても良い。

更に、本発明の実施の形態では、カム軸側のベーンロータにストッパピンを摺動自在に設け、クランク軸側のハウジングに穴部を設けた例を説明したが、これとは逆に、クランク軸側のハウジングにストッパピンを摺動自在に設け、カム軸側のベーンロータに穴部を設けても本実施の形態が適用できることは云うまでも無い。また、本発明の実施の形態では、排気バルブの開閉タイミングに対し、吸気バルブの開閉タイミングを可変する例で説明したが、吸気バルブの開閉タイミングに対し、排気バルブの開閉タイミングを可変する場合においても適用でき、更に、両方の開閉タイミングを可変する場合においても適用できる。

このように本発明によれば、ストッパピンの先端部を複数の凸部を設けて形成し、ストッパピンが突出される側の穴部の底部をストッパピンの先端部の形状に対応して形成することにより、ストッパピンの先端部が穴部に挿入されると、ストッパピンの先端部と穴部との間の表面積が拡大され、油膜ダンピング効果が有効に発揮されて衝突打音の発生が抑制される。

１ エンジン
２ シリンダヘッド
１８ クランク軸
１９ 吸気カム軸
２０ 排気カム軸
２１ クランクプーリ
２２ タイミングベルト
２３ 吸気カムプーリ
２４ 排気カムプーリ
２５ 吸気バルブ
２６ 排気バルブ
２７ 可変バルブタイミング機構
２８ ベーンロータ（第２の回転体）
２８ａ ベーン
２８ｄ ストッパピン
３０ ハウジング（第１の回転体）
３０ａ 穴部
３３ 扇状空間部
３３ａ 進角室
３３ｂ 遅角室

Claims (2)

1. エンジンのクランク軸により回転される第１の回転体と、該第１の回転体と同一回転軸芯上で上記第１の回転体に対して相対回動自在でカム軸と連結される第２の回転体とを備え、上記第１の回転体に対する上記第２の回転体の相対位置を回動調整することにより進角室及び遅角室に油圧を供給することでバルブタイミングを可変自在な可変バルブタイミング装置において、
   上記油圧が供給される上記進角室と上記遅角室の少なくとも一方で上記第１の回転体と上記第２の回転体のどちらか一方に穴部を設け、他方の回転体から先端部が突出して上記第１の回転体と上記第２の回転体との相対回動を規制するストッパピンを設け、該ストッパピンの先端部に上記穴部の底部に向けて複数の凸部を形成し、上記穴部の底部は上記ストッパピンの先端部に対応する形状に形成したことを特徴とする可変バルブタイミング装置。
2. 上記ストッパピンの先端部を上記穴部の底部に向けて鋸状のスプライン形状に形成したことを特徴とする請求項１記載の可変バルブタイミング装置。

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