JP7248796B2 - バルブタイミング変更装置 - Google Patents

Description

本開示は、バルブタイミング変更装置に関する。

従来、レシプロエンジンにおいて効率の良い吸気又は排気を行うために、レシプロエンジンのバルブタイミング（吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミング）を変更するバルブタイミング変更装置が用いられる場合がある。

特許文献１には、ベーンロータと、ベーンロータを収容するハウジングと、ベーンロータをハウジングに対してベーンロータの周方向に付勢するスプリングと、を備えるバルブタイミング変更装置が開示されている。

特許文献１に記載されるバルブタイミング変更装置では、ハウジングのうちベーンロータの軸方向における一方側の端面にピンが圧入されて固定されており、ハウジングは、ピンを介してスプリングから付勢力を受けるように構成されている。また、ピンの先端側にスプリングの脱落防止のための抜け止め部が設けられている。

特開２００５－３２５７５８号公報

特許文献１に記載のバルブタイミング変更装置では、ハウジングと抜け止め部が設けられたピンとが別部品として構成されているため、バルブタイミング変更装置の部品点数が多くなり、バルブタイミング変更装置の構成が複雑化して高コスト化を招いていた。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、少ない部品点数でスプリングの脱落を抑制可能なバルブタイミング変更装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るバルブタイミング変更装置は、
レシプロエンジンのバルブタイミングを変更するためのバルブタイミング変更装置であって、
ベーンロータと、
ベーンロータを収容するハウジングと、
一端部がハウジングに当接するとともに他端部がベーンロータに当接し、ベーンロータをハウジングに対してベーンロータの周方向に付勢するスプリングと、
ハウジングにおいてベーンロータの軸方向における第１方向側の端面から突出し、スプリングの一端部が当接してスプリングに付勢される第１突出部と、
スプリングの一端部よりも第１方向側に設けられ、スプリングの一端部の第１方向への移動を規制するように第１突出部から延在する抜け止め部と、
を備え、
第１突出部及び抜け止め部は、ハウジングとともに一体成形されている。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のバルブタイミング変更装置において、
ベーンロータを挟んでスプリングと反対側に配置された、動力を伝達するための動力伝達部材と、
動力伝達部材を軸方向に貫通する第１締結穴及びハウジングを軸方向に貫通する第２締結穴に挿通されて動力伝達部材とハウジングとを締結する第１締結部材と、
を更に備え、
軸方向視において、抜け止め部は、第２締結穴の存在する範囲内に配置されてもよい。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載のバルブタイミング変更装置において、
ハウジングは、端面から第１方向に突出するようにスプリングの外周側に周方向に沿って延在する外周側突出部を含み、
第１突出部は、外周側突出部と抜け止め部とを接続するように構成されてもよい。

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載のバルブタイミング変更装置において、
外周側突出部は、第１突出部、抜け止め部及びハウジングとともに一体成形されてもよい。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかに記載のバルブタイミング変更装置において、
第１突出部の側面とハウジングの外周面との距離の最大値をＡ、周方向における第１突出部の寸法をＢとすると、Ｂ＞Ａを満たしてもよい。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかに記載のバルブタイミング変更装置において、
軸方向視において、抜け止め部とスプリングとがスプリングの太さ方向にオーバーラップする幅をＣ、スプリングの太さをＤとすると、
Ｃ≧Ｄ／２を満たしてもよい。

本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、少ない部品点数でスプリングの脱落を抑制可能なバルブタイミング変更装置が提供される。

本発明の一実施形態に係るバルブタイミング変更装置２の概略斜視図である。 図１に示したバルブタイミング変更装置２の分解斜視図である。 図１に示したバルブタイミング変更装置２の正面図である。 図１に示したバルブタイミング変更装置２のＡ－Ａ断面図である。 図３に示したバルブタイミング変更装置２の部分拡大図である。 図３に示したバルブタイミング変更装置２の部分拡大図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、本発明の一実施形態に係るバルブタイミング変更装置２の概略斜視図である。図２は、図１に示したバルブタイミング変更装置２の分解斜視図である。図３は、図１に示したバルブタイミング変更装置２の正面図である。図４は、図１に示したバルブタイミング変更装置２のＡ－Ａ断面図である。

バルブタイミング変更装置２は、不図示のクランクシャフトに対してカムシャフトを進角又は遅角させることで、不図示のレシプロエンジンのバルブタイミング（レシプロエンジンの吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミング）を変化させる位相変化型の可変バルブ機構である。バルブタイミング変更装置２は、吸気バルブ又は排気バルブを駆動するカムシャフト２０（図４参照）に連結されてカムシャフト２０と同軸上で回転するように構成される。バルブタイミング変更装置２は、例えば二輪車用であってもよいし、その他の自動車用等であってもよい。

例えば図２に示すように、バルブタイミング変更装置２は、ベーンロータ４、ハウジング６、スプリング８、スプロケット１０（動力伝達部材）及び複数のスクリュー１２（１２Ａ～１２Ｄ）を備える。

以下では、ベーンロータ４の軸方向を単に「軸方向」と記載し、ベーンロータ４の径方向を単に「径方向」と記載し、ベーンロータ４の周方向を単に「周方向」と記載することとする。また、軸方向のうちベーンロータ４からハウジング６に向かう第１方向（スプロケット１０からベーンロータ４及びハウジング６に向かう方向）を「前方向」又は単に「前」と記載し、軸方向のうちハウジング６からベーンロータ４に向かう第２方向（ハウジング６からベーンロータ４及びスプロケット１０に向かう方向）を「後方向」又は単に「後」と記載することとする。

例えば図２に示すように、ベーンロータ４は、ベーンロータ本体１６及び筒状部材１８を含む。ベーンロータ本体１６は、筒状部１６ａと、筒状部１６ａの外周側に周方向に間隔を空けて設けられた複数のベーン部１６ｂとを含む。図４に示すように、ベーンロータ本体１６は、吸気バルブ又は排気バルブを駆動するカムシャフト２０に不図示のボルトを介して連結されることによりカムシャフト２０と同軸上で回転するように構成される。

例えば図２に示すように、筒状部材１８は、筒状部２２と、ベーンロータ本体１６の筒状部１６ａの前側の面１７と対向するように軸方向と交差する平面に沿って筒状部２２の後端に配置された環状のプレート部２４とを含む。筒状部材１８は、筒状部１６ａの前側の面１７にピン１９で位置決めされてベーンロータ本体１６及びカムシャフト２０（図４参照）と一体で回転する。筒状部２２には、筒状部２２を径方向に貫通するスリット２６が軸方向に沿って形成されている。

例えば図２に示すように、複数のスクリュー１２は、スプロケット１０とハウジング６とを締結する。図示する例示的形態では、複数のスクリュー１２は、４つのスクリュー１２（１２Ａ～１２Ｄ）を含む。スプロケット１０には、軸方向に貫通する複数の貫通穴３６（３６Ａ～３６Ｄ）が周方向に間隔を空けて形成されており、ハウジング６のフロントカバー部３０には、軸方向に貫通する複数の締結穴３８（３８Ａ～３８Ｄ）が周方向に間隔を空けて形成されている。複数の締結穴３８の各々の内周面には、雌ねじが形成されている。スクリュー１２の各々は、対応する貫通穴３６及び締結穴３８に捩じ込まれてスプロケット１０とハウジング６とを締結している。すなわち、締結部材としてのスクリュー１２Ａは貫通穴３６Ａ及び締結穴３８Ａに捩じ込まれ、スクリュー１２Ｂは貫通穴３６Ｂ及び締結穴３８Ｂに捩じ込まれ、スクリュー１２Ｃは貫通穴３６Ｃ及び締結穴３８Ｃに捩じ込まれ、スクリュー１２Ｄは貫通穴３６Ｄ及び締結穴３８Ｄに捩じ込まれる。

例えば図１及び図４に示すように、ハウジング６は、ベーンロータ４を収容しており、ベーンロータ４を周方向に囲繞する筒状部２８と、複数のベーン部１６ｂ（図２参照）の前側を覆うように軸方向と直交する平面に沿って配置された環状のフロントカバー部３０とを含む。

ハウジング６において軸方向における前側の端面６ａ（フロントカバー部３０の前側の端面）には、端面６ａから前方向に突出する第１突出部３２が設けられている。第１突出部３２の前側端には、第１突出部３２から径方向における内側に向けて延在する抜け止め部３４が形成されている。

第１突出部３２及び抜け止め部３４は、ハウジング６とともにダイカスト成形により同一材料で一体成形されている。換言すれば、筒状部２８、フロントカバー部３０、第１突出部３２及び抜け止め部３４は、全体で、破損せずに分離することができない一部品として成形されている。

例えば図１に示すように、スプリング８は、ベーンロータ４をハウジング６に対して周方向に付勢するように組み付けられている。図示する例示的な形態では、スプリング８は、ぜんまいばね（渦巻ばね）によって構成されており、渦巻き形状を有する渦巻き部８ａ（ばね部）を含む。スプリング８の一端部８ｂは、渦巻き部８ａから周方向と交差する方向に延在しており、ベーンロータ４のスリット２６に引っ掛けられて保持されている。図示する形態では、スプリング８の一端部８ｂは、渦巻き部８ａの内周側部分から折り曲げられて径方向における内側に向けてスリット２６内に径方向に沿って延在しており、スリット２６を形成する一対の壁面のうち一方の壁面２６ａに当接している。ベーンロータ４の壁面２６ａは、スプリング８の一端部８ｂから周方向における一方側（前側からの軸方向視において時計回りの方向）への付勢力を受けている。すなわち、ベーンロータ４は、スプリング８によって周方向における一方側に付勢されている。

スプリング８の他端部８ｃは、渦巻き部８ａから周方向と交差する方向に延在しており、第１突出部３２の側面３２ａに引っ掛けられて保持されている。このように、第１突出部３２は、スプリング８を引っ掛けるためのスプリングフックとして機能する。図示する形態では、スプリング８の他端部８ｃは、渦巻き部８ａの外周側部分から折り曲げられて径方向における外側に向けて径方向に沿って延在しており、第１突出部３２の側面３２ａに当接している。第１突出部３２の側面３２ａは、スプリング８の他端部８ｃから周方向における他方側（前側からの軸方向視において反時計回りの方向）への付勢力を受けている。すなわち、第１突出部３２は、スプリング８によって周方向における他方側に付勢されている。

上記バルブタイミング変更装置２では、駆動源としての油圧によってベーンロータ４をハウジング６に対してスプリング８の付勢力の方向又は付勢力と反対の方向に相対的に回動させることにより、ハウジング６に対するベーンロータ４の相対的な位相が変更される。これにより、不図示のクランクシャフトに対してカムシャフトが進角又は遅角して、レシプロエンジンのバルブタイミングが変更される。

例えば図４に示すように、抜け止め部３４は、スプリング８の他端部８ｃよりも前側に設けられており、スプリング８の他端部８ｃの前方向への移動を規制するように第１突出部３２から径方向における内側に向けて延在している。抜け止め部３４は、スプリング８の他端部８ｃの前方向への移動を規制することにより、スプリング８がハウジング６から軸方向における前側に抜けて脱落することを抑制する。図示する例示的形態では、抜け止め部３４は、軸方向と直交する平面に沿って第１突出部３２からスプリング８側に突出するように板状に形成されている。図３に示すように、抜け止め部３４は、軸方向視において、スプリング８の少なくとも一部とオーバーラップしている。また、抜け止め部３４は、軸方向視において、締結穴３８Ａの存在する範囲内に配置されている。

例えば図４に示すように、スプロケット１０は、ベーンロータ４を挟んでスプリング８と反対側、すなわちベーンロータ４の後側に配置されている。スプロケット１０の外周面にはギア列１０ａが形成されている。ギア列１０ａには、不図示のレシプロエンジンのクランクシャフトから動力を伝達するための不図示のローラーチェーンが巻かれて、クランクシャフトからの動力がギア列１０ａを介してスプロケット１０に伝達される。スプロケット１０の位相（ハウジング６の位相）に対するベーンロータ４の相対的な位相は、不図示のロック機構（例えばロックピン）により固定可能となっている。

例えば図１及び図２に示すように、ハウジング６は、ハウジング６の端面６ａから前方向に突出するようにスプリング８の外周側に周方向に沿って延在する少なくとも１つの外周側突出部４０を含む。図示する例示的形態では、ハウジング６は、周方向に間隔を空けて配置された複数の外周側突出部４０（４０Ａ～４０Ｃ）を含む。外周側突出部４０（４０Ａ～４０Ｃ）の各々は、軸方向視において円弧状に形成されており、径方向における外周側突出部４０（４０Ａ～４０Ｃ）の厚さは周方向の各位置で一定となっている。第１突出部３２は、複数の外周側突出部４０（４０Ａ～４０Ｃ）のうち外周側突出部４０Ａと抜け止め部３４とを接続するように形成されている。

また、外周側突出部４０（４０Ａ～４０Ｃ）は、第１突出部３２、抜け止め部３４及びハウジング６とともに同一材料で一体成形されている。換言すれば、外周側突出部４０（４０Ａ～４０Ｃ）、筒状部２８、フロントカバー部３０、第１突出部３２及び抜け止め部３４は、全体で、破損せずに分離することができない一部品として成形されている。また、抜け止め部３４における前側の端面３４ａと、第１突出部３２における前側の端面（頂面）３２ｂと、外周側突出部４０Ａにおける前側の端面（頂面）４０ａとは、同一平面上に形成されている。

図５は、図３に示したバルブタイミング変更装置２の部分拡大図である。
図示する例示的形態では、第１突出部３２の側面３２ａとハウジング６の外周面６ｂ（筒状部２８の外周面）との距離の最大値をＡ、周方向における第１突出部３２の寸法をＢとすると、第１突出部３２は、Ｂ＞Ａを満たすように形成されている。

図６は、図３に示したバルブタイミング変更装置２の部分拡大図である。
図示する例示的形態では、軸方向視において、抜け止め部３４とスプリング８とがスプリング８の太さ方向にオーバーラップする幅をＣ、スプリング８の太さをＤとすると、抜け止め部３４は、Ｃ≧Ｄ／２を満たすように形成されている。

次に、上述したバルブタイミング変更装置２が奏する作用効果について説明する。
上述したバルブタイミング変更装置２では、第１突出部３２及び抜け止め部３４がハウジング６とともに一体成形されているため、ハウジングと抜け止め部が設けられたピンとが別部品として構成されたバルブタイミング変更装置（例えば特許文献１参照）と比較して、少ない部品点数でスプリング８の脱落を抑制することができ、バルブタイミング変更装置２の低コスト化が可能となる。

また、ハウジングと抜け止め部が設けられたピンとが別部品として構成されたバルブタイミング変更装置と比較して、抜け止め部が設けられたピンをハウジングに圧入等により組み付ける工程が不要となり、バルブタイミング変更装置の組み立て工数を削減することができるため、この点においてもバルブタイミング変更装置２の低コスト化が可能となる。

また、図３に示したように、軸方向視において、抜け止め部３４は、締結穴３８Ａの存在する範囲内に配置されている。このため、アンダーカット処理を要することなく簡素な金型構造で、抜け止め部３４を第１突出部３２及びハウジングとともに容易に一体成型することができる。

また、図１に示したように、第１突出部３２は、スプリング８の外周側に周方向に沿って延在する外周側突出部４０Ａと抜け止め部３４とを接続するように構成されている。このため、スプリング８が周囲の部材と干渉することを外周側突出部４０Ａによって抑制しつつ、スプリング８からの付勢力で第１突出部３２が変形することを外周側突出部４０Ａの剛性を利用して効果的に抑制することができる。

また、図１に示したように、外周側突出部４０（４０Ａ～４０Ｃ）は、第１突出部３２、抜け止め部３４及びハウジング６とともに一体成形されている。このため、少ない部品点数で、スプリング８が周囲の部材と干渉することを外周側突出部４０Ａによって抑制しつつ、スプリング８からの付勢力で第１突出部３２が変形することを外周側突出部４０Ａの剛性を利用して効果的に抑制することができる。

また、図５に示したように、周方向における第１突出部３２の寸法Ｂが第１突出部３２の側面３２ａとハウジング６の外周面６ｂとの距離の最大値Ａよりも大きいため、寸法Ｂが最大値Ａ以下の場合（例えば第１突出部３２の軸方向に直交する断面形状が円形の場合）よりも、スプリング８からの周方向の付勢力による第１突出部３２の変形を効果的に抑制することができる。

また、図６に示したように、軸方向視において、抜け止め部３４とスプリング８とがオーバーラップする幅Ｃとスプリング８の太さＤとがＣ≧Ｄ／２を満たすため、スプリング８が抜け止め部３４から軸方向に脱落することを効果的に抑制することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

例えば、上述した実施形態では、ベーンロータ４の駆動源として油圧を例示したが、ベーンロータ４の駆動源は油圧に限らずモータ等であってもよい。

また、上述した実施形態では、スプリング８としてぜんまいばねを例示したが、スプリングは、ぜんまいばねに限らず、例えばねじりコイルばね等の他のスプリングであってもよい。また、スプリング８としてぜんまいばねを用いる場合には、接触型ぜんまいばねであってもよいし、非接触型ぜんまいばねであってもよい。

また、上述した実施形態では、ベーンロータ４側がカムシャフト２０に連結されてハウジング６側がクランクシャフトに連結される構成を例示したが、ベーンロータ側がクランクシャフトに連結されてハウジング６側がカムシャフトに連結されてもよい。すなわち、上述した実施形態では、スプロケット１０に伝達された不図示のクランクシャフトの回転力をベーンロータ４からカムシャフト２０に伝達して該カムシャフト２０を回転させる構成を例示したが、他の実施形態では、ベーンロータに伝達された不図示のクランクシャフトの回転力をスプロケット又はその他の動力伝達部材を介してカムシャフトに伝達して該カムシャフトを回転させてもよい。

２ バルブタイミング変更装置
４ ベーンロータ
６ ハウジング
６ａ 端面
６ｂ 外周面
８ スプリング
８ｂ 一端部
８ｃ 他端部
１０ スプロケット（動力伝達部材）
１２Ａ スクリュー（締結部材）
３２ 第１突出部
３２ａ 側面
３４ 抜け止め部
３８Ａ 締結穴
４０Ａ 外周側突出部

Claims (5)

1. レシプロエンジンのバルブタイミングを変更するためのバルブタイミング変更装置であって、
   ベーンロータと、
   前記ベーンロータを収容するハウジングと、
   一端部が前記ハウジングに当接するとともに他端部が前記ベーンロータに当接し、前記ベーンロータを前記ハウジングに対して前記ベーンロータの周方向に付勢するスプリングと、
   前記ハウジングにおいて前記ベーンロータの軸方向における第１方向側の端面から突出し、前記スプリングの前記一端部が当接して前記スプリングに付勢される第１突出部と、
   前記スプリングの前記一端部よりも前記第１方向側に設けられ、前記スプリングの前記一端部の前記第１方向への移動を規制するように前記第１突出部から延在する抜け止め部と、
   を備え、
   前記第１突出部及び前記抜け止め部は、前記ハウジングとともに一体成形され、
   前記ベーンロータを挟んで前記スプリングと反対側に配置された、動力を伝達するための動力伝達部材と、
   前記ハウジングを前記軸方向に貫通する締結穴に挿通されて前記動力伝達部材と前記ハウジングとを締結する締結部材と、
   を更に備え、
   前記軸方向視において、前記抜け止め部は、前記締結穴の存在する範囲内に配置された、
   バルブタイミング変更装置。
2. 前記ハウジングは、前記端面から前記第１方向に突出するように前記スプリングの外周側に前記周方向に沿って延在する外周側突出部を含み、
   前記第１突出部は、前記外周側突出部と前記抜け止め部とを接続するように構成された、請求項１に記載のバルブタイミング変更装置。
3. 前記外周側突出部は、前記第１突出部、前記抜け止め部及び前記ハウジングとともに一体成形された、請求項２に記載のバルブタイミング変更装置。
4. 前記第１突出部の側面と前記ハウジングの外周面との距離の最大値をＡ、前記周方向における前記第１突出部の寸法をＢとすると、Ｂ＞Ａを満たす、請求項１乃至３の何れか１項に記載のバルブタイミング変更装置。
5. 前記軸方向視において、前記抜け止め部と前記スプリングとが前記スプリングの太さ方向にオーバーラップする幅をＣ、前記スプリングの太さをＤとすると、
   Ｃ≧Ｄ／２を満たす、請求項１乃至４の何れか１項に記載のバルブタイミング変更装置。

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