JP6479269B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両のエンジンの吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置に関する。

従来から、吸気もしくは排気バルブの開閉タイミングを制御する可変バルブタイミング調整装置が提案され、多くはベーン式の油圧アクチュエータが採用されている。
また、主として油圧システムの漏れを抑制する目的で、油圧アクチュエータの内側に、流路切り替え弁の部分を一体的に構成する例もある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１１３２０７号公報

特許文献１に記載されるバルブタイミング調整装置は、油圧アクチュエータを固定するボルトと流路切り替え弁の部分とが一体的に構成されており、カムシャフト内の軸方向の通路を介して流路切り替え弁へのオイル供給が行われている。
しかしながら、オイル供給する通路として、ロータをカムシャフトに締結するボルト穴とは別に、カムシャフトの軸方向に沿った深い穴を形成する必要があった。
このように軸方向に沿った複数の穴をカムシャフトに設ける複雑な通路構造であることから、装置の生産性が低下してコスト高になるという課題があった。

この発明は上記課題を解決するもので、流路切り替え弁へのオイル供給を簡素な通路構造で実現することができ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、ケース、ロータ、センターボルト、スプールおよび誘導路を備える。ケースは、内部に複数の油圧室が設けられる。ロータは、ケースに収容された状態でカムシャフトに固定される。センターボルトは、径方向に貫通されたオイル供給口とオイル出力口を有し、ロータの中央穴を通ってロータとカムシャフトを締結する。スプールは、センターボルトの内部で軸方向に移動してオイル供給口とオイル出力口の連通と遮断を切り替える。誘導路は、センターボルトのねじ部に設けられてオイル供給口にオイルを導く。

この発明によれば、センターボルトのねじ部に設けられた通路を通して流路切り替え弁にオイルが導かれるので、オイル供給のための複雑な通路をカムシャフトに設ける必要がなく、流路切り替え弁へのオイル供給を簡素な通路構造で実現することができる。

この発明の実施の形態１に係るバルブタイミング調整装置の構成を示す図である。 実施の形態１に係るバルブタイミング調整装置をＡ方向からみた様子を示す図である。 実施の形態１におけるセンターボルトを示す側面図である。 実施の形態１におけるセンターボルトをＣ方向からみた様子を示す図である。

以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るバルブタイミング調整装置１の構成を示す図であり、バルブタイミング調整装置１を図２のＢ−Ｂ線で切断した断面を矢印方向からみた様子を示している。図２は、バルブタイミング調整装置１を図１のＡ方向からみた様子を示す図であり、カムシャフト２を取り外した状態を示している。図３は、実施の形態１におけるセンターボルト３を示す側面図である。また、図４は、センターボルト３をＣ方向からみた様子を示す図である。

バルブタイミング調整装置１は、センターボルト３、ロータ４、ケース５を備えて構成され、吸気側または排気側のカムシャフト２とロータ４は、センターボルト３により締結される。カムシャフト２の一方の端部には、センターボルト３のボルト穴２ａが軸方向に形成されており、このボルト穴２ａに、センターボルト３のねじ部１１が噛み合う雌ねじ部２ｂが形成される。また、雌ねじ部２ｂの下穴として空間２ｃには、カムシャフト２が径方向に貫通されたカム供給路２ｄが設けられている。

センターボルト３は、ロータ４とカムシャフト２とを軸方向に締結するボルトであり、内部の空洞部６にスプール７を有する。
なお、バルブタイミング調整装置１における流路切り替え弁は、このスプール７を含むセンターボルト３に設けられた部材によって構成される。また、前述したカム供給路２ｄを通って空間２ｃに導入されたオイルが、この流路切り替え弁へ供給される。

ロータ４は、ケース５に収容された状態でカムシャフト２の一端部にセンターボルト３により締結され、外周部に径方向外側に突出した複数のベーンを有する。これらのベーンによって、ケース５の内部に形成された複数の油圧室が遅角側油圧室と進角側油圧室とに区画される。

ケース５は、図示しないエンジンのクランクシャフトからの駆動力をカムシャフト２に伝達するためのチェーンスプロケット部を一体的に有する。このチェーンスプロケット部を介してエンジンの回転駆動力をバルブタイミング調整装置１とカムシャフト２とに伝達し、さらにスプロケット部を有したケース５内で一定角度の範囲内で動作可能なロータ４を介してカムシャフト２に伝達することで、クランクシャフトに対するカムシャフト２の相対位相を変更することができる。

また、ケース５の内周部には、径方向内側に突出した複数のシューが設けられている。これらのシューによって、ケース５の内部に複数の油圧室が形成される。
カバー５ａおよびプレート５ｂは、図１および図２に示すように、ロータ４を収容するケース５を前後に挟んだ状態で複数のボルト５ｃにより締結され、ケース５の内部に油圧室のオイルが封止される。

センターボルト３の軸方向に形成された空洞部６には、スプール７、ワッシャ８およびスプリング９が配置される。空洞部６に対して、スプリング９、スプール７を、この順に挿入してワッシャ８でスプール７を抜け止めすることで、スプール７は空洞部６で軸方向に一定範囲内で移動可能となり、オイルの流通方向と流量が制御可能となる。スプリング９は、スプール７を一定の方向、すなわちワッシャ８側へ付勢する。

スプール７におけるスプリング９とは反対側の端部７ａは、図示しない電磁アクチュエータのシャフトと当接する。これにより、電磁アクチュエータの駆動力が伝達されて軸方向に移動する。なお、図１は、電磁アクチュエータがＯＦＦの状態である。

センターボルト３は、ボルトヘッドから延びた挿入部１０と、この挿入部１０から先に延びた部分に形成されたねじ部１１と、ねじ部１１に設けられた溝部１２とを有する。
溝部１２は、図３および図４に示すように、ねじ部１１の周方向の４つの箇所に軸方向に沿った直線状の溝部として形成されている。
また、溝部１２の一方の端部は挿入部１０まで達し、他方の端部はセンターボルト３の先端側に開放されている。これにより、溝部１２は、他方の端部側からのオイルを一方の端部側へ導くことができる。

なお、実施の形態１における溝部１２は、他方の端部側からのオイルを一方の端部側へ導くことができる溝部であればよく、軸方向に沿った直線状の溝でなくてもよい。
例えば、ねじ部１１に螺旋状に形成された溝部であってもよく、軸方向に対して角度を持って形成された溝部であってもよい。

挿入部１０には、図３に示すように、空洞部６から径方向にそれぞれ貫通されたオイル供給口１３とオイル出力口１４，１５が形成されている。オイル供給口１３とオイル出力口１４，１５は、流路切り替え弁のオイルポートとして機能する。
なお、ロータ４の中央穴２０に挿入部１０を通した際に形成される、挿入部１０の外周面と中央穴２０の内周面とのクリアランスは、バルブ性能に影響を与えない程度であるものとする。すなわち、挿入部１０が中央穴２０に挿入されることにより、オイルポート間がシールされて、これらのオイルポート間で許容範囲を超えるオイル漏れは発生しない。

また、図１に示すように、カムシャフト２は、ロータ４のインロー穴１６に嵌合された状態で、センターボルト３によってロータ４が締結されている。
図２に示すように、このインロー穴１６の底面部１６ａとロータ４の中央穴２０との間には、センターボルト３の周方向に沿った円環溝部１７が設けられている。

円環溝部１７には、複数の箇所からそれぞれ径方向外側に拡がった複数の拡大溝部１８が設けられており、各拡大溝部１８は、軸方向に延びるオイル通路である供給油路１９と連通している。また、円環溝部１７、拡大溝部１８、供給油路１９は、センターボルト３がボルト穴２ａにねじ締めされた状態で、センターボルト３の溝部１２と連通している。

なお、拡大溝部１８は、例えば、焼結の金型によって円環溝部１７と一体的に形成することが可能である。図２において、拡大溝部１８は、Ａ方向からみて半円状に拡大された溝部であり、円環溝部１７の４つの箇所に設けられている。

このように拡大溝部１８が底面部１６ａ側に部分的に形成されるので、インロー穴１６に嵌合されたカムシャフト２の端部が接触する座面として必要な面積を、底面部１６ａに確保することができる。これにより、底面部１６ａが軸方向の強度が向上され、センターボルト３が高い軸力で締結された場合であっても、座面が変形することを防止できる。
また、オイル通路として円環溝部１７、拡大溝部１８および供給油路１９を用いることから、オイル供給に必要な油路断面積を十分に確保することができる。

ロータ４の中央穴２０の内周部には、センターボルト３の周方向に沿った円環溝部２１が設けられている。なお、図１では、円環溝部２１として、オイル供給口１３に連通するオイル供給口側の円環溝部２１ａと、オイル出力口１４とオイル出力口１５とにそれぞれ連通するオイル出力口側の円環溝部２１ｂと円環溝部２１ｃとが、中央穴２０の内周部に形成されている。円環溝部２１ａは、前述した供給油路１９と連通している。

また、センターボルト３におけるオイル供給口１３を含む外周部には、図３に示すように外周溝部が形成されており、挿入部１０よりも縮径されている。この外周溝部に沿ってフィルタ２２が巻き付けられ、フィルタ２２の端部が溶接などの手段で固定されている。これにより、フィルタ２２は、オイル供給口１３を覆った状態となり、オイルに含まれる異物を濾過する。なお、オイルに含まれる異物としては、部品加工で発生した切り屑などが考えられる。

前述したように、中央穴２０の内周部にオイル供給口１３に連通する円環溝部２１ａを形成することで、フィルタ２２でオイル供給口１３への進入が遮断された異物を遠心力で径方向外側に移動させることができる。これにより、フィルタ２２が異物で目詰まりすることを防止でき、異物を濾過する効果を長期に渡って発揮できる。

なお、図１に示すように、円環溝部２１ａをオイル出力口側の円環溝部２１ｂ，２１ｃよりも深い溝部としてもよい。このように構成することで、異物が移動可能なスペースが拡がってより多くの異物を径方向外側に移動させることができる。

次に、バルブタイミング調整装置１におけるオイルの流れについて説明する。
オイルポンプからのオイルは、図１に矢印で示すように、カム供給路２ｄに導入されて空間２ｃに満たされる。空間２ｃに満たされたオイルは、センターボルト３の溝部１２を通って、ロータ４の円環溝部１７、拡大溝部１８、供給油路１９、円環溝部２１ａの順に導入され、最終的にオイル供給口１３へ流れ込む。

オイル供給口１３に流れ込んだオイルの出力先は、電磁アクチュエータがＯＦＦ状態であると、スプール７によってオイル出力口１４に切り替えられる。これにより、バルブタイミング調整装置１における遅角側および進角側のうちの一方側の油圧室にオイルが供給される。

一方、電磁アクチュエータがＯＮ状態である場合、オイル供給口１３に流れ込んだオイルの出力先は、スプール７によってオイル出力口１５に切り替えられる。これにより、バルブタイミング調整装置１における遅角側および進角側のうちの他方側の油圧室にオイルが供給される。

以上のように、実施の形態１に係るバルブタイミング調整装置１は、センターボルト３のねじ部１１に設けられた溝部１２を通してオイル供給口１３にオイルが導かれる。
このように構成することで、オイル供給のための複雑な通路をカムシャフト２に設ける必要がなく、流路切り替え弁へのオイル供給を簡素な通路構造で実現することができる。
すなわち、カムシャフト２に設ける必要があるオイル通路が雌ねじ部２ｂの下穴としての空間２ｃとカム供給路２ｄのみとなり、オイル通路を構成するための加工を各段に簡素化することができる。

また、実施の形態１に係るバルブタイミング調整装置１は、円環溝部１７、複数の拡大溝部１８および供給油路１９を備える。この構成を有することで、オイル供給に必要な油路断面積を十分に確保しつつ、カムシャフト２の端部が接触する座面として必要な面積を底面部１６ａに確保することができる。

さらに、実施の形態１に係るバルブタイミング調整装置１は、センターボルト３に設けられてオイル供給口１３を覆うフィルタ２２を備える。この構成を有することで、オイルに含まれる異物が濾過され、オイル供給口１３に異物が侵入することを防止でき、バルブタイミング調整装置１の動作信頼性を確保することができる。

さらに、実施の形態１に係るバルブタイミング調整装置１は、オイル供給口側の円環溝部２１ａと、オイル出力口側の円環溝部２１ｂ，２１ｃを備える。この構成を有することにより、フィルタ２２が異物で目詰まりすることを防止でき、異物を濾過する効果を長期に渡って発揮できる。

さらに、実施の形態１に係るバルブタイミング調整装置１において、オイル供給口側の円環溝部２１ａが、オイル出力口側の円環溝部２１ｂ，２１ｃよりも深い溝部である。
このように構成することで、異物が移動可能なスペースが拡がって、より多くの異物を径方向外側に移動させることができる。

なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係るバルブタイミング調整装置は、流路切り替え弁へのオイル供給を簡素な通路構造で実現することができるので、ベーン式の油圧アクチュエータに使用される可変バルブタイミング調整装置に好適である。

１ バルブタイミング調整装置、２ カムシャフト、２ａ ボルト穴、２ｂ 雌ねじ部、２ｃ 空間、２ｄ カム供給路、３ センターボルト、４ ロータ、５ ケース、５ａ カバー、５ｂ プレート、５ｃ ボルト、６ 空洞部、７ スプール、８ ワッシャ、９ スプリング、１０ 挿入部、１１ ねじ部、１２ 溝部、１３ オイル供給口、１４，１５ オイル出力口、１６ インロー穴、１６ａ 底面部、１７，２１，２１ａ〜２１ｃ 円環溝部、１８ 拡大溝部、１９ 供給油路、２０ 中央穴、２２ フィルタ。

Claims (6)

1. 内部に複数の油圧室が設けられたケースと、
   前記ケースに収容された状態でカムシャフトに固定されるロータと、
   径方向に貫通されたオイル供給口とオイル出力口を有し、前記ロータの中央穴を通って前記ロータと前記カムシャフトを締結するセンターボルトと、
   前記センターボルトの内部で軸方向に移動して前記オイル供給口と前記オイル出力口の連通と遮断を切り替えるスプールと、
   前記センターボルトのねじ部に設けられて前記オイル供給口にオイルを導く誘導路と
   を備えたことを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記誘導路は、前記センターボルトの軸方向に沿って設けられた溝部であ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。
3. 前記カムシャフトが嵌合される前記ロータのインロー穴の底面部と前記センターボルトが通される前記ロータの中央穴との間で前記センターボルトの周方向に沿って設けられた円環溝部と、
   前記円環溝部の複数箇所から径方向外側に拡がった複数の拡大溝部と、
   前記拡大溝部と前記オイル供給口とを連通するオイル通路と
   を備え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。
4. 前記センターボルトに設けられて前記オイル供給口を覆うフィルタを備え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。
5. 前記ロータの中央穴の内周部に前記センターボルトの周方向に沿って設けられて、前記オイル供給口に連通するオイル供給口側の円環溝部と、
   前記ロータの中央穴の内周部に前記センターボルトの周方向に沿って設けられて、前記オイル出力口に連通するオイル出力口側の円環溝部と
   を備え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。
6. 前記オイル供給口側の円環溝部は、前記オイル出力口側の円環溝部よりも深い溝部であることを特徴とする請求項５記載のバルブタイミング調整装置。

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