JP6467896B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、バルブタイミング調整装置に関する。

内燃機関のクランクシャフトとカムシャフトとの回転位相を変化させることによって吸気弁および排気弁のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置が知られている。特許文献１に開示された油圧式のバルブタイミング調整装置は、チェーンを介してクランクシャフトに連結される第１ハウジングと、カップ状であり且つ開口側端部が第１ハウジングに固定されている第２ハウジングと、カムシャフトに固定されるベーンロータとを備え、第２ハウジング内でベーンロータが区画形成する進角室および遅角室の一方に作動油を供給することによって第２ハウジングに対してベーンロータを進角方向または遅角方向へ相対回転させる。以下、進角室および遅角室を区別しないとき、単に「油圧室」と記載する。

特開２００１−１７３４１４号明細書

ところで、バルブタイミングの調整速度を速くするには、油圧室の容積を小さくして駆動に必要な作動油量を低減することが有効である。その際に、作動油圧力の脈動が大きくなり、最大圧力が上昇するため、油圧室を区画する第２ハウジングの耐圧性能を改善する必要がある。材質を変更しない場合、第２ハウジングの耐圧性能を向上させるには肉厚を大きくすることが考えられる。
しかしながら、第２ハウジングの肉厚を大きくすると、チェーンが第２ハウジングの外壁に機械的に干渉しないよう第１ハウジングの外径を大きくしなければならない。

これに対して特許文献１のように第１ハウジングの外歯部を第２ハウジングに対して軸方向へ離して配置することによって、チェーンの第２ハウジングへの機械的干渉を回避しつつ第１ハウジングの外径を小さくすることができる。ところが、特許文献１のような構造だと第１ハウジングの軸方向長さが長くなり、搭載性が低下する問題がある。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、第１ハウジングの外径および軸方向長さを大きくすることなく第２ハウジングの耐圧性能を向上させたバルブタイミング調整装置を提供することである。

本発明によるバルブタイミング調整装置は、円板状であり且つ無端環状部材を巻き掛け可能な第１ハウジングと、カップ状であり且つ開口側端部が第１ハウジングに固定されている第２ハウジングと、第２ハウジング内に設けられ且つ第２ハウジングの内部空間を進角室と遅角室とに仕切るベーン部を有するベーンロータとを備えている。内燃機関の駆動軸および従動軸の一方を第１軸とし、他方を第２軸とすると、第１ハウジングは、第１軸と同軸上に設けられ、無端環状部材を介して第２軸に連結可能である。ベーンロータは、第１軸の端部に固定可能であり、進角室および遅角室に供給される作動油の押圧力を受けて第２ハウジングに対して相対回転可能である。

本発明は特に第２ハウジングに特徴がある。第２ハウジングの筒部と底部とが同一部材で構成されている。第２ハウジングの底部に対して進角室および遅角室とは反対側は、空間になっている。第２ハウジングの開口側端部の外径は、無端環状部材との機械的干渉を回避可能な値に設定されている。また、第２ハウジングの底側端部は、進角室または遅角室の内圧上昇時に応力が集中する箇所を補強するために、進角室および遅角室の底側端部側の隅部に対する外側の部分の径方向厚さを厚くしている補強部を形成している。また、補強部の外径は、無端環状部材との機械的干渉を回避可能な値よりも大きい。

上記「進角室および遅角室の底側端部側の隅部に対する外側の部分」は、油圧室の内圧上昇時に応力が集中する箇所である。本発明では、第２ハウジングの応力集中部分が補強部によって補強されている。そのため、本発明は、従来と比べて第２ハウジングの開口側端部の外径が同じであっても第２ハウジングの耐圧性能を向上させることができる。

また、従来と比べて第２ハウジングの開口側端部の外径を変える必要がないため、無端環状部材が巻き掛けられる第１ハウジングの外歯部が第２ハウジングの開口側端部に隣接して設けられても、無端環状部材と第２ハウジングとの機械的干渉を回避することができる。そのため、無端環状部材と第２ハウジングとの機械的干渉を回避するために第１ハウジングの外歯部の外径を大きくする必要はなく、また、第１ハウジングの外歯部を第２ハウジングに対して軸方向へ離して配置する必要はない。
したがって、本発明によれば、第１ハウジングの外径および軸方向長さを大きくすることなく第２ハウジングの耐圧性能を向上させたバルブタイミング調整装置を得ることができる。

本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す断面図である。 図１の第２ハウジングおよびベーンロータのＩＩ−ＩＩ線断面を示す図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面に相当するバルブタイミング調整装置の断面図である。 本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整装置の第２ハウジングおよびベーンロータの断面図であって、第１実施形態の図２に対応する図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１に示す。バルブタイミング調整装置１０は、内燃機関９０のクランクシャフト９１に対してカムシャフト９２を相対回転させることによって、カムシャフト９２が開閉駆動する図示しない吸気弁のバルブタイミングを調整するものであり、クランクシャフト９１からカムシャフト９２までの駆動力伝達経路に設けられている。クランクシャフト９１は、特許請求の範囲に記載の「駆動軸」に相当する。カムシャフト９２は、特許請求の範囲に記載の「従動軸」に相当する。

（基本構成）
先ず、バルブタイミング調整装置１０の基本構成について図１、図２を参照して説明する。
図１、図２に示すように、バルブタイミング調整装置１０は、第１ハウジング２０、第２ハウジング３０およびベーンロータ４０を備えている。図２には第２ハウジング３０およびベーンロータ４０のみを示す。

第１ハウジング２０は、円板状であり、カムシャフト９２と同軸上に設けられ、カムシャフト９２の端部に嵌合している。本実施形態では、第１ハウジング２０は、スプロケットであり、チェーン９３を巻き掛け可能な外歯部２１を形成している。第１ハウジング２０は、チェーン９３を介してクランクシャフト９１に連結可能であり、クランクシャフト９１が回転すると当該クランクシャフト９１に連動して回転する。

第２ハウジング３０は、カップ状であり、カムシャフト９２と同軸上に設けられている。また、第２ハウジング３０は、径方向内側に突き出す複数の突出部３１を形成している。第１ハウジング２０は、ボルト１５で第２ハウジング３０の開口側端部３２に固定されている。

ベーンロータ４０は、第２ハウジング３０内で当該第２ハウジング３０に対して相対回転可能に設けられており、ボス部４１および複数のベーン部４２を形成している。ボス部４１は、油路切換弁５０を構成するスリーブボルト１５によってカムシャフト９２に固定されている。ベーン部４２は、ボス部４１から径方向外側へ突き出し、第２ハウジング３０の内部空間すなわち各突出部３１間の空間を進角室４３と遅角室４４とに仕切っている。遅角室４４は、ベーン部４２に対して回転方向前方に位置している。進角室４３は、ベーン部４２に対して回転方向後方に位置している。ベーンロータ４０は、進角室４３および遅角室４４に供給される作動油の押圧力を受けて第２ハウジング３０に対して相対回転可能である。

ベーンロータ４０の中央部には油路切換弁５０が設けられている。油路切換弁５０は、スリーブボルト１５およびスプール５９などから構成されている。
スリーブボルト５１は、頭部５２とねじ部５３との間にスリーブ部５４を形成している。スリーブ部５４は、ベーンロータ４０の進角油路４５を介して進角室４３に連通している進角ポート５５と、ベーンロータ４０の遅角油路４６を介して遅角室４４に連通している遅角ポート５６と、カムシャフト９２の供給油路９４を介してオイルポンプ９５の吐出口に連通している供給ポート５７と、カムシャフト９２のドレン油路９６を介してオイル貯留部９７に連通しているドレンポート５８とを有する。

スプール５９は、スリーブ部５４の内側で軸方向へ往復移動可能であり、軸方向位置に応じてスリーブ部５４の各ポート同士を選択的に接続可能である。具体的には、スプール５９は、進角ポート５５と供給ポート５７とを接続しつつ、遅角ポート５６とドレンポート５８とを接続することができる。また、スプール５９は、遅角ポート５６と供給ポート５７とを接続しつつ、進角ポート５５とドレンポート５８とを接続することができる。

スリーブボルト５１の頭部５２の内側にはストッパプレート６１が固定されている。スプール５９は、スプリング６２によってストッパプレート６１側に付勢されている。スプール５９の軸方向位置は、スプリング６２による付勢力と、ストッパプレート６１に対してスプール５９とは反対側に設けられたリニアソレノイド６３による押圧力とのバランスによって決まる。

以上のように構成されたバルブタイミング調整装置１０では、第２ハウジング３０に対するカムシャフト９２の回転位相が目標値よりも遅角側である場合、油路切換弁５０によって進角油路４５と供給油路９４とが接続されつつ、遅角油路４６とドレン油路９６とが接続される。これにより、オイルポンプ９５から進角室４３に作動油が供給されつつ遅角室４４の作動油がオイル貯留部９７に排出されて、ベーンロータ４０が第２ハウジング３０に対して進角側に相対回転する。

また、第２ハウジング３０に対するカムシャフト９２の回転位相が目標値よりも進角側である場合、油路切換弁５０によって遅角油路４６と供給油路９４とが接続されつつ、進角油路４５とドレン油路９６とが接続される。これにより、オイルポンプ９５から遅角室４４に作動油が供給されつつ進角室４３の作動油がオイル貯留部９７に排出されて、ベーンロータ４０が第２ハウジング３０に対して遅角側に相対回転する。
また、第２ハウジング３０に対するカムシャフト９２の回転位相が目標値と一致する場合、油路切換弁５０によって進角室４３および遅角室４４が閉じられる。これにより、回転位相が保持される。

（特徴構成）
次に、バルブタイミング調整装置１０の特徴構成について図１〜図３を参照して説明する。
図１〜図３に示すように、第２ハウジング３０の開口側端部３２の外径Ｄ１は、チェーン９３との機械的干渉を回避可能な値に設定されている。
第２ハウジング３０の底側端部３３は補強部３４を形成している。補強部３４は、進角室４３および遅角室４４のうち底側端部３３側の隅部ｐ１に対する外側の部分の径方向厚さｔ１を厚くしている。補強部３４は、第２ハウジング３０のうち開口側端部３２の外周面よりも径方向外側に位置する部分である。補強部の外径Ｄ２は、チェーン９３との機械的干渉を回避可能な値よりも大きい。

図２に示すように、補強部３４は、少なくとも進角室４３および遅角室４４と重なる周方向位置に形成されている。本実施形態では、第２ハウジング３０のうち突出部３１の外側の一部には補強部３４が形成されていない。つまり、補強部３４は周方向において部分的に形成されている。
図１、図３に示すように、隅部ｐ１から補強部３４の第１ハウジング２０側の端ｐ２までの軸方向長さＬは、第２ハウジング３０の底部３５の軸方向厚さｔ２の１倍以上であり且つ１．５倍以下である。

（効果）
以上説明したように、第１実施形態では、カップ状に形成された第２ハウジング３０の開口側端部３２の外径Ｄ１は、チェーン９３との機械的干渉を回避可能な値に設定されている。また、第２ハウジング３０の底側端部３３は、進角室４３および遅角室４４のうち底側端部３３側の隅部ｐ１に対する外側の部分の径方向厚さｔ１を厚くする補強部３４を形成している。補強部の外径Ｄ２は、チェーン９３との機械的干渉を回避可能な値よりも大きい。

「隅部ｐ１に対する外側の部分」は、進角室４３または遅角室４４の内圧上昇時に応力が集中する箇所である。第１実施形態では、第２ハウジング３０の応力集中部分が補強部３４によって補強されている。そのため、第１実施形態は、第２ハウジングの外径が一定である比較形態と比べて第２ハウジング３０の開口側端部３２の外径Ｄ１が同じであっても第２ハウジング３０の耐圧性能を向上させることができる。

また、上記比較形態と比べて第２ハウジング３０の開口側端部３２の外径Ｄ１を変える必要がないため、チェーン９３が巻き掛けられる第１ハウジング２０の外歯部２１が第２ハウジング３０の開口側端部３２に隣接して設けられても、チェーン９３と第２ハウジング３０との機械的干渉を回避することができる。そのため、チェーン９３と第２ハウジング３０との機械的干渉を回避するために第１ハウジング２０の外歯部２１の外径を大きくする必要はなく、また、第１ハウジング２０の外歯部２１を第２ハウジング３０に対して軸方向へ離して配置する必要はない。
したがって、第１実施形態によれば、第１ハウジング２０の外径および軸方向長さを大きくすることなく第２ハウジング３０の耐圧性能を向上させたバルブタイミング調整装置１０を得ることができる。

また、第１実施形態では、補強部３４は、少なくとも進角室４３および遅角室４４と重なる周方向位置に形成されている。そのため、第２ハウジング３０の応力集中部分の全てを十分に補強することができる。

また、第１実施形態では、補強部３４は周方向において部分的に形成されている。これにより、耐圧性能の向上のために必要な以上に第２ハウジング３０の重量が増加することを抑制している。

また、第１実施形態では、隅部ｐ１から補強部３４の第１ハウジング２０側の端ｐ２までの軸方向長さＬは、第２ハウジング３０の底部３５の軸方向厚さｔ２の１倍以上であり且つ１．５倍以下である。これにより、耐圧性能の向上のために必要な以上に第２ハウジング３０の重量が増加することを抑制している。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態では、図４に示すように、補強部８１は第２ハウジング８０の全周に形成されている。このように構成される第２実施形態であっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第２ハウジング８０は、外壁に凹みが無い分、加工が容易である。

［他の実施形態］
本発明の他の実施形態では、無端環状部材はベルトであってもよい。そして、第１ハウジングは、ベルトが巻き掛けられるプーリであってもよい。
本発明の他の実施形態では、進角室および遅角室のうち底側端部側の隅部から補強部の第１ハウジング側の端までの軸方向長さは、第２ハウジングの底部の軸方向厚さの１．５倍以上であってもよい。これにより第２ハウジングの重量は増加するが、耐圧性能は向上する。

本発明の他の実施形態では、油路切換弁は、ベーンロータの中央部ではなく、バルブタイミング調整装置の外部に設けられてもよい。
本発明の他の実施形態では、バルブタイミング調整装置は、内燃機関の吸気弁の開閉タイミングを調整するものであってもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１０・・・バルブタイミング調整装置
２０・・・第１ハウジング
３０・・・第２ハウジング
３２・・・開口側端部
３４・・・補強部
４０・・・ベーンロータ
４２・・・ベーン部
４３・・・進角室
４４・・・遅角室
９０・・・内燃機関
９１・・・クランクシャフト（駆動軸）
９２・・・カムシャフト
９３・・・チェーン（無端環状部材）

Claims (3)

1. 内燃機関（９０）の駆動軸（９１）から従動軸（９２）まで駆動力を伝達する駆動力伝達経路に設けられ、前記従動軸により開閉駆動されるバルブのバルブタイミングを調整可能なバルブタイミング調整装置（１０）であって、
   前記駆動軸および前記従動軸の一方を第１軸とし、前記駆動軸および前記従動軸の他方を第２軸とすると、
   円板状であり、前記第１軸と同軸上に設けられ、無端環状部材（９３）を巻き掛け可能であり、前記無端環状部材を介して前記第２軸に連結可能な第１ハウジング（２０）と、
   カップ状であり、前記第１軸と同軸上に設けられ、開口側端部（３２）に前記第１ハウジングが固定されている第２ハウジング（３０）と、
   前記第２ハウジング内に設けられ、前記第２ハウジングの内部空間を進角室（４３）と遅角室（４４）とに仕切るベーン部（４２）を有し、前記第１軸の端部に固定可能であり、前記進角室および前記遅角室に供給される作動油の押圧力を受けて前記第２ハウジングに対して相対回転可能なベーンロータ（４０）と、
   を備え、
   前記第２ハウジングの筒部と底部とが同一部材で構成されており、
   前記第２ハウジングの前記底部に対して前記進角室および前記遅角室とは反対側は、空間になっており、
   前記第２ハウジングの前記開口側端部の外径（Ｄ１）は、前記無端環状部材との機械的干渉を回避可能な値に設定されており、
   前記第２ハウジングの底側端部は、前記進角室または前記遅角室の内圧上昇時に応力が集中する箇所を補強するために、前記進角室および前記遅角室の前記底側端部側の隅部（ｐ１）に対する外側の部分の径方向厚さ（ｔ１）を厚くしている補強部（３４）を形成しており、
   前記補強部の外径（Ｄ２）は、前記無端環状部材との機械的干渉を回避可能な値よりも大きいことを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記補強部は、少なくとも前記進角室および前記遅角室と重なる周方向位置に形成されており、
   前記第２ハウジングは、前記進角室と前記遅角室との間で径方向内側に突き出す複数の突出部を形成しており、
   前記底側端部のうち前記突出部の外側の一部の外径は、前記無端環状部材との機械的干渉を回避可能な値よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整装置。
3. 前記隅部（ｐ１）から前記補強部の前記第１ハウジング側の端（ｐ２）までの軸方向長さ（Ｌ）は、前記第２ハウジングの底部（３５）の軸方向厚さ（ｔ２）の１倍以上であり且つ１．５倍以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のバルブタイミング調整装置。

Images