JP7345558B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

この発明は、バルブタイミング調整装置に関するものである。

バリアブルバルブタイミング調整装置（以下、「ＶＶＴ」と称する）は、車両の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調整する装置であり、クランクシャフトと同期回転する筒状のケースと、カムシャフトと同期回転するロータと、ケースの一方の開口部を塞ぐカバーと、ケースのもう一方の開口部を塞ぐプレートとを備える。従来のＶＶＴは、ロータがケースに収納された状態で、ボルトにより、カバーとプレートがケースに固定されていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－１０１６０８号公報

特許文献１に記載されているような従来のＶＶＴにおいて、ボルトは、プレート側から当該プレートの貫通穴とケースの貫通穴とに挿入され、カバーに形成されたメネジ部に締結されていた。この構造において、カバーに形成されたメネジ部は、ケースとは反対側に突出する形状であるため、メネジ部の厚み分、ＶＶＴの厚みが増加してしまう。一方、メネジ部がケース側に突出する形状である場合、メネジ部がケースに収納されることによりＶＶＴの薄型化が可能となるが、ボルト締結時に生じる軸力がメネジ部を起点としてカバーに作用することによってカバー全体が湾曲し、カバーとケースとの間に隙間が生じ、この隙間を通じたオイル漏れが発生してしまう。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ケースとは反対側に突出する形状のメネジ部による締結構造の回避、及びオイル漏れの抑制を目的とする。

この発明に係るバルブタイミング調整装置は、クランクシャフトと同期回転する、筒状のケースと、ケースに収納され、カムシャフトと同期回転するロータと、第１の貫通穴を有し、ケースの一方の開口部を塞ぐ第１のカバーと、第２の貫通穴を有し、ケースのもう一方の開口部を塞ぐ第２のカバーと、第１の貫通穴を貫通した状態で第１のカバーとケースとを固定する第１の締結部材と、第２の貫通穴を貫通した状態で第２のカバーとケースとを固定する第２の締結部材とを備え、第２の締結部材は、内周面にメネジが設けられた、第２の貫通穴を貫通する筒部と、筒部の一端側に設けられて第２の貫通穴の縁部に引っ掛かるフランジ部とを有するナットであり、第１の締結部材は、ナットに締結されるボルトであり、ケースは、第１の貫通穴および第２の貫通穴に対向する位置に設けられた第３の貫通穴を有し、第３の貫通穴は、ナットの筒部を収納する第１の部分と、ボルトを貫通させる第２の部分と、を有した貫通穴であり、第１の部分の内径は、第２の部分の内径よりも大きく、筒部は、フランジ部が設けられた一端側とは反対側に、第３の貫通穴における第２の部分の内径よりも大きい内径である、ボルトを貫通させる大内径部を有するものである。

この発明によれば、ケースとは反対側に突出する形状のメネジ部を、第１のカバー及び第２のカバーに設けないため、ＶＶＴの薄型化が可能となる。また、ボルト締結時に生じる軸力がメネジ部を起点として第１のカバー及び第２のカバーに作用することが無いため、第１のカバー及び第２のカバーが変形しにくくなり、オイル漏れの抑制が可能となる。

実施の形態１に係るＶＶＴの構成例を示し、図１Ａは正面図、図１Ｂは背面図、図１ＣはＡ－Ａ断面図、図１Ｄは締結構造の拡大図である。 従来のＶＶＴの一例を示し、図２Ａは正面図、図２ＢはＢ－Ｂ断面図、図２Ｃは締結構造の拡大図である。 従来のＶＶＴの別の例を示し、図３Ａは正面図、図３ＢはＣ－Ｃ断面図、図３Ｃは締結構造の拡大図である。 実施の形態２に係るＶＶＴの構成例を示し、図４Ａは正面図、図４ＢはＤ－Ｄ断面図、図４Ｃは締結構造の拡大図である。 実施の形態３に係るＶＶＴの構成例を示す正面図であり、フランジ部に第１の回転止め部が設けられた例である。 実施の形態３に係るＶＶＴの別の構成例を示す正面図であり、筒部に第２の回転止め部が設けられた例である。 筒部に第２の回転止め部が設けられたナットの外観斜視図である。 実施の形態４に係るＶＶＴにおける締結構造の拡大図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、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、実施の形態１に係るＶＶＴ１の構成例を示す図であり、図１ＡはＶＶＴ１の正面図、図１Ｂは背面図、図１ＣはＡ－Ａ断面図、図１Ｄは締結構造の拡大図である。なお、図１Ａでは、第２のカバー５の一部を省略し、ケース２の内部構造を露出させてある。

筒状のケース２の内部には、複数の油圧室２ａが形成されている。複数の油圧室２ａのそれぞれは、ケース２に収納されたロータ３により、進角油圧室と遅角油圧室とに区画される。ケース２の内部にロータ３が収納された状態で、ケース２の第１の開口部２ｃ側に第１のカバー４が固定され、かつ、ケース２の第２の開口部２ｄ側に第２のカバー５が固定される。ケース２の第１の開口部２ｃと第２の開口部２ｄとが塞がれることにより、油圧室２ａが密封される。ケース２の外周面にはスプロケット２ｂが形成されており、スプロケット２ｂに装着される不図示のタイミングベルトにより、エンジンのクランクシャフトの駆動力がケース２に伝達され、ケース２がクランクシャフトと同期回転する。一方、ロータ３は、図示しないカムシャフトに固定され、カムシャフトと同期回転する。油圧室２ａの油圧が変化することで、ケース２に対するロータ３の回転位相が変化する。

図１Ｄに示されるように、ケース２、第１のカバー４、及び第２のカバー５は、ボルト６及びボルト７によって一体化される。ボルト６は「第１の締結部材」であり、ボルト７は「第２の締結部材」である。

第１のカバー４は、ボルト６を貫通させる第１の貫通穴４ａを有する。ケース２は、第１の貫通穴４ａに対向する位置に設けられた、ボルト６が締結される第１のネジ穴２ｅを有する。ボルト６は、第１の貫通穴４ａを貫通し、ケース２の第１のネジ穴２ｅに締結する。ボルト６が第１のネジ穴２ｅに締結することにより、第１のカバー４とケース２とを固定する。ボルト６が締結した状態において、ボルト６の頭部は、第１の貫通穴４ａ内に収納されるため、第１のカバー４の外部に突出しない。

第２のカバー５は、ボルト７を貫通させる第２の貫通穴５ａを有する。ケース２は、第２の貫通穴５ａに対向する位置に設けられた、ボルト７が締結される第２のネジ穴２ｆを有する。ボルト７は、第２の貫通穴５ａを貫通し、ケース２の第２のネジ穴２ｆに締結する。ボルト７が第２のネジ穴２ｆに締結することにより、第２のカバー５とケース２とを固定する。ボルト７が締結した状態において、ボルト７の頭部は、第２の貫通穴５ａ内に収納されるため、第２のカバー５の外部に突出しない。

なお、図示例では、ケース２を貫通する１つのネジ穴の一方の端部が第１のネジ穴２ｅを構成し、もう一方の端部が第２のネジ穴２ｆを構成しているが、第１のネジ穴２ｅと第２のネジ穴２ｆとが個別に設けられていてもよい。また、ボルト６及びボルト７の本数は任意でよい。また、図示例では、ボルト６及びボルト７は皿ネジであるが、ボルト６及びボルト７の形状は任意でよい。

次に、２つの従来例を参照しながら、実施の形態１の構成により奏される効果を説明する。
図２は、従来のＶＶＴ１ａの一例を示す図であり、図２Ａは正面図、図２ＢはＢ－Ｂ断面図、図２Ｃは締結構造の拡大図である。図２において図１と同一又は相当する部分は、同一の符号を付し説明を省略する。図２Ａでは、第２のカバー５の一部を省略し、ケース２の内部構造を露出させてある。

従来のＶＶＴ１ａでは、第２のカバー５に、メネジ部１０が設けられている。このメネジ部１０は、ケース２とは反対側に突出する形状である。ボルト１２は、第１のカバー４に設けられた第１の貫通穴４ａを貫通し、ケース２に設けられた貫通穴１１を貫通し、メネジ部１０に締結する。ボルト１２がメネジ部１０に締結することにより、第１のカバー４と第２のカバー５とケース２とを固定する。この従来例の場合、メネジ部１０がケース２とは反対側に突出する形状であるため、メネジ部１０の厚み分、ＶＶＴ１ａの厚みが増加してしまう。ＶＶＴ１ａの厚み増加は、エンジンの省スペース化の妨げとなる。

ただし、図２の従来例の場合、第２のカバー５のケース２側の面を、ケース２の面全体で支えているため、ボルト１２の締結時に生じる軸力が第２のカバー５に作用しても第２のカバー５は湾曲しにくい。そのため、ケース２と第２のカバー５との間に隙間が生じにくくなり、油圧室２ａからＶＶＴ１ａ外へのオイル漏れが抑制可能となる。

図３は、従来のＶＶＴ１ｂの別の例を示す図であり、図３Ａは正面図、図３ＢはＣ－Ｃ断面図、図３Ｃは締結構造の拡大図である。図３において図１と同一又は相当する部分は、同一の符号を付し説明を省略する。図３Ａでは、第２のカバー５の一部を省略し、ケース２の内部構造を露出させてある。

従来のＶＶＴ１ｂでも、ＶＶＴ１ａと同様に、第２のカバー５にメネジ部１３が設けられている。このメネジ部１３は、ケース２側に突出する形状であり、ケース２の貫通穴１４に収納される。ボルト１２は、第１のカバー４に設けられた第１の貫通穴４ａを貫通し、ケース２に設けられた貫通穴１４を貫通し、メネジ部１３に締結する。ボルト１２がメネジ部１３に締結することにより、第１のカバー４と第２のカバー５とケース２とを固定する。この従来例の場合、ケース２とは反対側に突出する形状のメネジ部１０による締結構造を回避したことにより、ＶＶＴ１ａに比べてＶＶＴ１ｂの薄型化が可能となる。

ただし、図３の従来例の場合、ボルト１２の締結時に生じる軸力がメネジ部１３を起点として第２のカバー５に作用することによって、第２のカバー５に回転モーメントが発生し、図３Ｃに矢印で示される方向へ第２のカバー５が湾曲する。そのため、ケース２と第２のカバー５との間に隙間が生じ、この隙間を通じて油圧室２ａからＶＶＴ１ｂ外へオイルが漏れる。ＶＶＴ１ｂを駆動するためには、オイル漏れにより低下した油圧室２ａの油圧を上昇させる必要があり、結果としてエンジンの燃費が悪くなる。

実施の形態１に係るＶＶＴ１では、ボルト６，７を締結する第１のネジ穴２ｅと第２のネジ穴２ｆが、ケース２に設けられている。つまり、ケース２とは反対側に突出する形状のメネジ部１０を第１のカバー４及び第２のカバー５に設けないため、ＶＶＴ１ａに比べてＶＶＴ１の薄型化が可能となる。したがって、エンジンの省スペース化が可能となる。また、実施の形態１に係るＶＶＴ１では、第１のカバー４及び第２のカバー５にメネジ部１３を設けないため、ボルト６，７の締結時に生じる軸力が、メネジ部１３を起点として第１のカバー４及び第２のカバー５に作用することは無い。そのため、第１のカバー４及び第２のカバー５が変形しにくくなり、油圧室２ａからＶＶＴ１外へのオイル漏れが抑制可能となる。したがって、エンジンの燃費向上が可能となる。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２に係るＶＶＴ１の構成例を示す図であり、図４Ａは正面図、図４ＢはＤ－Ｄ断面図、図４Ｃは締結構造の拡大図である。図４において図１と同一又は相当する部分は、同一の符号を付し説明を省略する。図４Ａでは、第２のカバー５の一部を省略し、ケース２の内部構造を露出させてある。

実施の形態１では、第１の締結部材及び第２の締結部材がボルト６，７であったが、実施の形態２では、第１の締結部材がボルト６であり、第２の締結部材がナット７ａである。ナット７ａは、筒部７ｂとフランジ部７ｄとを有する。筒部７ｂは、内周面にメネジ７ｃが設けられており、第２のカバー５に設けられた第２の貫通穴５ａを貫通する。フランジ部７ｄは、筒部７ｂの一端側に設けられ、第２の貫通穴５ａの縁部に引っ掛かる。

実施の形態２のケース２は、第１のカバー４の第１の貫通穴４ａ及び第２のカバー５の第２の貫通穴５ａに対向する位置に設けられた、第３の貫通穴２ｇを有する。第３の貫通穴２ｇのうち、第１のカバー４側は、ボルト６を貫通させるボルト貫通部２ｉであり、第２のカバー５側は、ナット７ａの筒部７ｂを収納する筒部収納部２ｈである。ボルト６は、第１のカバー４に設けられた第１の貫通穴４ａを貫通し、ケース２のボルト貫通部２ｉを貫通し、筒部収納部２ｈに収納されている筒部７ｂのメネジ７ｃに締結する。

このように、実施の形態２では、ボルト６を締結する筒部７ｂが、ケース２に収納される構造であるため、図２に示されたような従来のＶＶＴ１ａに比べてＶＶＴ１の薄型化が可能となる。また、ボルト６の締結時に生じる軸力は、図４Ｃに矢印で示されるように、ナット７ａから垂直に第２のカバー５に伝達されるため、図３Ｃに示された従来のＶＶＴ１ｂのような第２のカバー５の回転モーメントが発生しない。そのため、第２のカバー５は湾曲せず、油圧室２ａからＶＶＴ１外へのオイル漏れが抑制可能となる。

なお、図４の例では、フランジ部７ｄが第２のカバー５の外部に突出しないように、第２のカバー５における第２の貫通穴５ａの縁部に、凹部５ｂが設けられている。凹部５ｂにフランジ部７ｄが収納されることにより、ＶＶＴ１のさらなる薄型化が可能となる。

また、図４の例では、ナット７ａの筒部７ｂがケース２に収納される構造であったが、筒部７ｂがケース２とは反対側に突出する構造であってもよい。この構造の場合にも、ボルト６の締結時に生じる軸力によって、第２のカバー５が湾曲しないため、油圧室２ａからＶＶＴ１外へのオイル漏れが抑制可能となる。

また、図４の例では、第１のカバー４側にボルト６が設置され、第２のカバー５側にナット７ａが設置される構成であったが、反対に、第１のカバー４側にナット７ａが設置され、第２のカバー５側にボルト６が設置される構成であってもよい。

実施の形態３．
実施の形態２に係るＶＶＴ１において、ナット７ａの筒部７ｂはケース２に収納されるため、作業者が、ボルト６をナット７ａに締結する際に工具等を用いてナット７ａの回転を止めることは難しい。ボルト６締結時にナット７ａが回転しないためには、ナット７ａのフランジ部７ｄと第２のカバー５の凹部５ｂとの摩擦力がボルト６の締め付けトルクよりも大きくなる必要がある。そのためには、フランジ部７ｄ又は凹部５ｂに、摩擦係数を増加させるための表面処理（例えば、ショットブラスト）が施されている必要がある。この表面処理はＶＶＴ１のコスト上昇を招く。そこで、実施の形態３では、上記の表面処理に代わる、より安価な回転止め機構をＶＶＴ１に追加する。

具体的には、実施の形態３では、実施の形態２に示されたナット７ａのフランジ部７ｄ又は筒部７ｂの少なくとも一方に対して、ボルト６がナット７ａに締結する際にナット７ａの回転を防止する形状の回転止め部が設けられる。

図５は、実施の形態３に係るＶＶＴ１の構成例を示す正面図であり、フランジ部７ｄに第１の回転止め部７ｅが設けられた例である。図５において図４と同一又は相当する部分は、同一の符号を付し説明を省略する。図５では、第２のカバー５の一部を省略し、ケース２の内部構造を露出させてある。

フランジ部７ｄは、ナット７ａの回転を防止する形状の第１の回転止め部７ｅを有する。図５の例では、第１の回転止め部７ｅは、フランジ部７ｄの外周部に設けられた、相対する２つの平面である。なお、第１の回転止め部７ｅの形状は、図５に示される形状に限定されず、フランジ部７ｄの外周部に設けられた１つ以上の平面又はギア形状等であってもよい。

他方、第２のカバー５は、フランジ部７ｄの第１の回転止め部７ｅに嵌合する、第１の嵌合部５ｅを有する。図５の例では、第１の嵌合部５ｅは、凹部５ｂの内周部に設けられた、相対する２つの平面である。なお、第１の嵌合部５ｅの形状は、第１の回転止め部７ｅに嵌合してナット７ａの回転を止めることのできる形状であればよく、第１の回転止め部７ｅの形状に合わせた任意の形状に変更可能である。

このように、図５の例では、フランジ部７ｄが、ナット７ａの回転を防止する形状の第１の回転止め部７ｅを有する。第２のカバー５は、フランジ部７ｄの第１の回転止め部７ｅに嵌合する第１の嵌合部５ｅを有する。第１の回転止め部７ｅと第１の嵌合部５ｅとによりボルト６締結時のナット７ａの回転を防止することができるため、ＶＶＴ１の生産性が向上する。また、第１の回転止め部７ｅと第１の嵌合部５ｅの追加は、上記の表面処理に比べて安価であるため、ＶＶＴ１のコスト上昇を抑制可能である。

図６は、実施の形態３に係るＶＶＴ１の別の構成例を示す正面図であり、筒部７ｂに第２の回転止め部７ｊが設けられた例である。図７は、筒部７ｂに第２の回転止め部７ｊが設けられたナット７ａの外観斜視図である。図６及び図７において図４と同一又は相当する部分は、同一の符号を付し説明を省略する。図６では、第２のカバー５の一部を省略し、ケース２の内部構造を露出させてある。

筒部７ｂは、外周面に設けられた、ナット７ａの回転を防止する形状の第２の回転止め部７ｊを有する。図６及び図７の例では、第２の回転止め部７ｊは、筒部７ｂの外周面に設けられた、６つの平面である。なお、第２の回転止め部７ｊの形状は、図６及び図７に示される形状に限定されず、筒部７ｂの外周部に設けられた１つの平面以上の平面又はギア形状等であってもよい。

他方、ケース２は、第３の貫通穴２ｇの内周面に設けられた、筒部７ｂの第２の回転止め部７ｊに嵌合する第２の嵌合部２ｊを有する。図６の例では、第２の嵌合部２ｊは、第３の貫通穴２ｇの内周面に設けられた、６つの平面である。なお、第２の嵌合部２ｊの形状は、第２の回転止め部７ｊに嵌合してナット７ａの回転を止めることのできる形状であればよく、第２の回転止め部７ｊの形状に合わせた任意の形状に変更可能である。

このように、図６及び図７の例では、筒部７ｂが、外周面に設けられた、ナット７ａの回転を防止する形状の第２の回転止め部７ｊを有する。ケース２は、第３の貫通穴２ｇの内周面に設けられた、筒部７ｂの第２の回転止め部７ｊに嵌合する第２の嵌合部２ｊを有する。第２の回転止め部７ｊと第２の嵌合部２ｊとによりボルト６締結時のナット７ａの回転を防止することができるため、ＶＶＴ１の生産性が向上する。また、第２の回転止め部７ｊと第２の嵌合部２ｊの追加は、上記の表面処理に比べて安価であるため、ＶＶＴ１のコスト上昇を抑制可能である。

なお、ＶＶＴ１に対し、第１の回転止め部７ｅと第１の嵌合部５ｅ、及び、第２の回転止め部７ｊと第２の嵌合部２ｊの両方が追加されてもよい。
また、ＶＶＴ１のコスト上昇が許容される場合、第１の回転止め部７ｅと第１の嵌合部５ｅ、及び、第２の回転止め部７ｊと第２の嵌合部２ｊではなく、上記の表面処理が施されていてもよい。

実施の形態４．
図８は、実施の形態４に係るＶＶＴ１における締結構造の拡大図である。図８において図４と同一又は相当する部分は、同一の符号を付し説明を省略する。

図８に示されるように、ナット７ａの筒部７ｂは、フランジ部７ｄが設けられた一端側とは反対側に、ボルト６を貫通させる大内径部７ｋを有する。この大内径部７ｋの内径φ１は、ケース２に設けられた第３の貫通穴２ｇのうちのボルト貫通部２ｉの内径φ２よりも大きい。φ１＞φ２であることにより、作業者がボルト６を第１のカバー４の第１の貫通穴４ａから挿入して筒部７ｂへ組み付ける際に、筒部７ｂの縁部にボルト６が乗り上げることなく大内径部７ｋに入るようになる。そのため、ボルト６の組み付け性が向上する。

なお、図８に示される締結構造に対して、実施の形態３に示された第１の回転止め部７ｅ及び第１の嵌合部５ｅ、又は第２の回転止め部７ｊ及び第２の嵌合部２ｊが追加されてもよい。

本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、又は各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ＶＶＴは、薄型化及びオイル漏れ抑制を実現したので、省スペース化及び燃費向上が要求されるエンジンに用いるのに適している。

１，１ａ，１ｂ ＶＶＴ、２ ケース、２ａ 油圧室、２ｂ スプロケット、２ｃ 第１の開口部、２ｄ 第２の開口部、２ｅ 第１のネジ穴、２ｆ 第２のネジ穴、２ｇ 第３の貫通穴、２ｈ 筒部収納部、２ｉ ボルト貫通部、２ｊ 第２の嵌合部、３ ロータ、４ 第１のカバー、４ａ 第１の貫通穴、５ 第２のカバー、５ａ 第２の貫通穴、５ｂ 凹部、５ｅ 第１の嵌合部、６ ボルト（第１の締結部材）、７ ボルト（第２の締結部材）、７ａ ナット（第２の締結部材）、７ｂ 筒部、７ｃ メネジ、７ｄ フランジ部、７ｅ 第１の回転止め部、７ｊ 第２の回転止め部、７ｋ 大内径部、１０，１３ メネジ部、１１，１４ 貫通穴、１２ ボルト、φ１，φ２ 内径。

Claims (3)

1. クランクシャフトと同期回転する、筒状のケースと、
   前記ケースに収納され、カムシャフトと同期回転するロータと、
   第１の貫通穴を有し、前記ケースの一方の開口部を塞ぐ第１のカバーと、
   第２の貫通穴を有し、前記ケースのもう一方の開口部を塞ぐ第２のカバーと、
   前記第１の貫通穴を貫通し、前記第１のカバーから突出しない状態で前記第１のカバーと前記ケースとを固定する第１の締結部材と、
   前記第２の貫通穴を貫通し、前記第２のカバーから突出しない状態で前記第２のカバーと前記ケースとを固定する第２の締結部材とを備え、
   前記第２の締結部材は、内周面にメネジが設けられた、前記第２の貫通穴を貫通する筒部と、前記筒部の一端側に設けられて前記第２の貫通穴の縁部に引っ掛かるフランジ部とを有するナットであり、
   前記第１の締結部材は、前記ナットに締結されるボルトであり、
   前記ケースは、前記第１の貫通穴および前記第２の貫通穴に対向する位置に設けられた第３の貫通穴を有し、
   前記第３の貫通穴は、前記ナットの前記筒部を収納する第１の部分と、前記ボルトを貫通させる第２の部分と、を有した貫通穴であり、
   前記第１の部分の内径は、前記第２の部分の内径よりも大きく、
   前記筒部は、前記フランジ部が設けられた一端側とは反対側に、前記第３の貫通穴における前記第２の部分の内径よりも大きい内径である、前記ボルトを貫通させる大内径部を有する
   ことを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記フランジ部は、前記ナットの回転を防止する形状の第１の回転止め部を有し、
   前記第２のカバーは、前記フランジ部の前記第１の回転止め部に嵌合する第１の嵌合部を有する
   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. 前記筒部は、外周面に設けられた、前記ナットの回転を防止する形状の第２の回転止め部を有し、
   前記ケースは、前記第３の貫通穴の内周面に設けられた、前記筒部の前記第２の回転止め部に嵌合する第２の嵌合部を有する
   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。

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