JP2004300930A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アシストスプリング６の延長部６１とブッシング７に設けたばね端挿通溝７５との干渉を有効に防止でき、ブッシング７を焼結金属で形成することが容易となるバルブタイミング調整装置１０の提供にある。
【解決手段】シューハウジング１とベーンロータ２との間には、ベーンロータ２を進角側へ付勢するアシストスプリング６が設けられ、その延長部６１がシューハウジング１に固着した係合ピン８に係合し、延長部６２がベーンロータ２に係合している。アシストスプリング６は、延長部６１が挿通するばね端挿通溝７５が形成されたブッシング７に収容されている。係合ピン８は、テーパー部８３を有し、延長部６１はテーパー部８３に係合しフロント側に付勢されているため、捩じられてもブッシング７とばね端挿通溝７５との干渉が防止できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関（エンジン）の吸気弁（バルブ）または排気弁（バルブ）の開閉時期（タイミング）を、運転条件に応じて調整するバルブタイミング調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バルブタイミング調整装置は、エンジンのクランクシャフト（駆動軸）とともに回転するシューハウジングと、カムシャフト（従動軸）とともに回転するベーンロータとを備えている。ベーンロータは、シューハウジング内に形成された凹部を進角室と遅角室とに区画するベーンを備えており、進角室と遅角室とに供給される油圧差によってベーンロータがシューハウジングに対して相対回転し、カムシャフトが進角側あるいは遅角側に変位する。この油圧差を運転条件に応じて制御し、シューハウジングに対してベーンロータを相対回転させ、バルブタイミングが調整されている。
【０００３】
エンジンの運転中はシューハウジング→ベーンロータ→カムシャフトの順でトルクが伝えられてカムシャフトが進角側へ駆動される。つまり、ベーンロータには進角方向に負荷が掛かっている。このため、ベーンロータを進角側あるいは遅角側へ相対回転させる際に、遅角側に相対回転させる場合に比べ進角側へ相対回転させる場合のほうが応答性が低下してしまう。また、バルブタイミング調整装置を排気側のカムシャフトに設けた場合、エンジンの始動時に排気側のカムシャフトが吸気側のカムシャフトとともに遅角位置にあると、吸気弁と排気弁とが同時に開くオーバーラップ期間が必要以上に大きくなり、始動不良の原因になり易い。
【０００４】
このため、シューハウジングとベーンロータとのそれぞれに捩じりコイルバネの前端および後端を係合させて、シューハウジングに対してベーンロータを常に進角方向へ付勢している。この捩じりコイルバネの前端の係合手段として、捩じりコイルバネの前端部を半径方向の外側に延長した延長部とし、シューハウジングの前面に固着した係合ピンに係合する方法が採用されている（特許文献１参照）。捩じりコイルバネの延長部（前端部）は、ベーンロータの前面に固着したブッシングに収容され、ブッシングの前端部に設けたばね端挿通溝を挿通して、係合ピンと係合している。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２９５２１０公報 （図２、図７）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
捩じりコイルバネは捩じられると軸方向の長さが変化し、延長部が係合ピンに係合する位置が変位する。このため、ばね端挿通溝は、延長部との干渉を防ぐため軸方向に深く形成する必要があり、ばね端挿通溝の加工に手間がかかる問題があった。また、寸法精度および製造コストの観点からブッシングを焼結金属で成型することが望ましいが、焼結金属の場合はばね端挿通溝の深さを大きく形成することは製造上困難である。
この発明の目的は、捩じりコイルバネの延長部とブッシングのばね端挿通溝との干渉を、簡単な構成で確実に防止できるバルブタイミング調整装置の提供にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ブッシング内に収容され、外方に延長された延長部である前端が、ブッシングの前端部に設けたばね端挿通溝を挿通してシューハウジングの前面に固着した係合ピンに係合し、後端がベーンロータあるいはベーンロータと一体に回転する部材に係合して、シューハウジングに対してベーンロータを進角側あるいは遅角側へ付勢する捩じりコイルばねとを備えたバルブタイミング調整装置において、係合ピンに、延長部の後方への変位を阻止するばね端保持機構を付設したことを特徴とする。
【０００８】
この構成では、捩じりコイルばねの延長部が係合ピンのばね端保持機構に保持されリア側への変位を阻止している。このため、捩じりコイルばねが捩じられても、延長部と係合ピンとの係合位置が変化せず、延長部とブッシングとの干渉が生じない。この結果、ブッシングの破損や、捩じりコイルばねのバネ特性の変化が防止できる。ばね端保持機構としては、請求項２に記載の係合ピンに設けたテーパー部、または請求項３に記載の係合ピンに設けた周溝などが実用的である。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、捩じりコイルばねを収容するブッシングを、ばね端挿通溝とともに焼結金属で成型している。このため、寸法精度の高いブッシングが低コストに製造できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、図に示す実施例とともに説明する。バルブタイミング調整装置１０は、クランクシャフト（駆動軸）によりタイミングベルト（いずれも図示せず）を介して駆動されるシューハウジング１と、シューハウジング１内に同軸的に収容されているベーンロータ２を備えている。ベーンロータ２は、シューハウジング１によって駆動されて、そのトルクをカムシャフト（従動軸）Ｃに伝達する。その際に、シューハウジング１に対してベーンロータ２が相対的に回転し、カムシャフトＣを進角側あるいは遅角側へ変位させている。
【００１１】
シューハウジング１は、フロント（図示左）側よりハウジング本体３、円環状のスプロケットホイール４、およびこれらを同軸に締結している複数のボルト１１から構成される。この実施例では、ハウジング本体３はアルミニウム製であり、円環状の前板部３１と、円筒状の胴部３２からなる。前板部３１の中心には円形の中央開口３３が設けられ、外周部には軸方向のピン嵌合穴３４が開けられている。
【００１２】
胴部３２には、外周に４つのチャック溝３５が軸方向に所定の間隔で設けられ、内周にチャック溝３５に対応して４つの凸部３６が形成されている。各凸部３６は前板部３１と連なっており、軸方向にネジ穴３７が貫通して開けられている。凸部３６の間は、回転中心から放射状に形成された４つの凹部５となっている。各凸部３６の中心側には、中心から同一円周上にある円弧状の摺動面３８が設けられ、各凹部５の外周側には、中心から同一円周上にある円弧状の摺動面５１が形成されている。
【００１３】
スプロケットホイール４は、円環板状を呈し、外周にスプロケット歯４１が形成され、内周はカムシャフトＣの摺動穴４２となっており、中間にはボルト穴４３が設けられている。複数のボルト１１は、ボルト穴４３を通じてネジ穴３７に挿通され、ハウジング本体３とスプロケットホイール４とを一体に締結している。シューハウジング１は、スプロケットホイール４に掛けられたタイミングチェーン（図示せず）によってクランクシャフトと同期して図２において時計方向に回転するものであり、この回転方向が進角方向である。
【００１４】
ベーンロータ２は、中心がボルト１２によってカムシャフトＣに締結され、シューハウジング１の４つの凹部５を進角室５ａと遅角室５ｂとに画する４つのベーン２１を備えている。ベーンロータ２はシューハウジング１に対して所定角度内で回動可能に設けられている。進角室５ａは油圧によってベーン２１を進角側へ駆動するための油圧室であってベーン２１の反回転方向側の凹部５内に形成されている。遅角室５ｂは油圧によってベーン２１を遅角側へ駆動するための油圧室であってベーン２１の回転方向側の凹部５内に形成されている。
【００１５】
進角室５ａおよび遅角室５ｂは、シューハウジング１の前板部３１および胴部３２、スプロケットホイール４およびベーンロータ２に囲まれる油圧室であり、ベーン２１の先端溝に配され摺動面５１と摺動するシール部材２２、ベーン２１間に配され摺動面３８と摺動するシール部材２３などによって各室５ａ、５ｂ内の液密性が保たれている。
【００１６】
バルブタイミング調整装置１０は、進角室５ａおよび遅角室５ｂに作動流体を給排して、進角室５ａと遅角室５ｂに油圧差を発生させる油圧差発生手段（図示せず）を備えている。この油圧差発生手段は、クランクシャフトによって駆動されるオイルポンプ、このオイルポンプによって圧送されるオイルを進角室５ａおよび遅角室５ｂに切り替えて供給する１つまたは複数の切替弁、この切替弁を駆動する電磁アクチュエータ、この電磁アクチュエータを制御するコントローラ等から構成される。コントローラは各種センサによって検出されるクランク角、エンジン回転速度、アクセル開度等のエンジン運転条件に応じた作動油圧を進角室５ａと遅角室５ｂに発生させる。この油圧差によって、ベーンロータ２とシューハウジング１とは相対回転する。
【００１７】
ベーン２１の１つには、エンジンの始動時にベーンロータ２の回動位置を所定の進角位置（たとえば、最進角位置）に固定しておくためのストッパピン２４が装着されている。このストッパピン２４は、ベーン２１に貫通形成された挿通穴２５内に挿入されるものであり、圧縮コイルバネ２６によってリア側に向かう付勢力が加えられている。そして、スプロケットホイール４に設けられたストッパ穴４４にストッパピン２４の頭部（リア側端部）が嵌合した状態で、シューハウジング１に対してベーンロータ２がロックされる。
【００１８】
ストッパピン２４の中間部には、油圧によってストッパピン２４をフロント側（嵌合が外れる方向）へ移動させるための段差部２７が形成されており、その段差部２７は進角室５ａと連通している。進角室５ａに所定圧以上の作動油が供給されると、その作動油圧により圧縮コイルバネ２６の付勢力に抗してストッパピン２４はストッパ穴４４から抜け出す。また、ストッパピン２４の後端面は、遅角室５ｂと連通しており、遅角室５ｂに所定圧以上の作動油が供給されると、その作動油圧により圧縮コイルバネ２６の付勢力に抗してストッパピン２４はストッパ穴４４から抜け出す。
【００１９】
図１、図３に示す如く、シューハウジング１とベーンロータ２との間には、ベーンロータ２を進角側へ付勢する捩じりコイルばね（アシストスプリング）６が設けられている。このアシストスプリング６は、一端（フロント側端部）である延長部６１がシューハウジング１あるいはこのシューハウジング１と一体に回転する部材に係合し、他端（リア側端部）である延長部６２がベーンロータ２あるいはこのベーンロータと一体に回転する部材に係合するものである。
【００２０】
アシストスプリング６のコイル部の周辺には、ベーンロータ２のフロント側の中心に設けた円筒状凹所６０に嵌め込まれて筒状のブッシング７が配置されている。このブッシング７は、アシストスプリング６のコイル部がハウジング本体３またはベーンロータ２と干渉するのを避けるものであり、比較的硬度の低い材質（たとえば、アルミニウムや軟鉄など）からなるハウジング本体３やベーンロータ２が、硬いアシストスプリング６と接触して摩耗することを防ぐ作用を有する。このため、従来のブッシング７は、比較的硬度の高い材質（たとえば、鉄、ステンレス等）が使用され、高い寸法精度が要求されるため、切削加工により成形されている。
【００２１】
この実施例では、ブッシング７は、焼結金属製であり、フロント側が開口した円筒部７１と、該円筒部７１のリア側に設けた側壁７２および側壁７２の中心のボス部７３とからなり、ボス部７３の中心には締結ボルト穴７４が貫通して開けられている。ブッシング７は、硬度と、精密な寸法精度が要求されるものであり、切削加工は加工コストが高く、鋳造では必要な寸法精度が出せない。このため、生産性に優れ、精密に製造することが可能な焼結金属製であることが有利である。
【００２２】
アシストスプリング６のフロント側端は外方への延長部６１となっており、前板部３１のピン嵌合穴３４に圧入され、アシストスプリング６の軸と平行して固着された係合ピン８に係合している。ブッシング７の円筒部７１のフロント側端には、延長部６１が隙間６３を有して挿通するとともに、ベーンロータ２とシューハウジング１との相対回転角度（この実施例では約９０度）に対応したばね端挿通溝７５が形成されている。アシストスプリング６の他端は、半径方向内側への延長部６２となっており、ブッシング７のボス部７３に設けた半径方向溝７６に嵌め込まれている。焼結金属製のブッシング７は、ばね端挿通溝７５を軸方向に深く形成することが困難である。
【００２３】
係合ピン８は、シューハウジング１の前板部３１に開けたピン嵌合穴３４に嵌着される足部８１、円柱部８２、ばね端保持機構としてのテーパー部８３、および円板状頭部８４からなる。延長部６１は、ばね端挿通溝７５を挿通してフロント側に向かって径小となるテーパー部８３に係合して、フロント側への分力を受けている。このため、アシストスプリング６が縮む方向に捩じられても、延長部６１はリア側へ変位することが阻止される。この結果、ばね端挿通溝７５の軸方向の深さが浅くても、ブッシング７とばね端挿通溝７５との干渉が確実に防止される。
【００２４】
図４（ロ）は他の実施例の係合ピン８を示す。この実施例では、ばね端保持機構としてテーパー部８３の代わりに、延長部６１の先端が係合する周溝８５を形成している。この構成でも、テーパー部８３と同様な効果が得られる。ばね端保持機構は、アシストスプリング６の捩じり動に伴い、延長部６１がリア側に変位することを阻止できる構造のものであれば、上記以外の構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】バルブタイミング調整装置の側面断面図である。
【図２】バルブタイミング調整装置の正面断面図である。
【図３】バルブタイミング調整装置の正面図である。
【図４】係合ピンの側面図（イ）、他の実施例の係合ピンの側面図（ロ）である。
【符号の説明】
１ シューハウジング
１０ バルブタイミング調整装置
２ ベーンロータ
２１ ベーン
３ ハウジング本体
３１ 前板部
３２ 胴部
３３ 中央開口
４ スプロケットホイール
５ 凹部
５ａ 進角室
５ｂ 遅角室
６ アシストスプリング（捩じりコイルばね）
６１ 延長部
７ ブッシング
７５ ばね端挿通溝
８ 係合ピン
８３ テーパー部（ばね端保持機構）
８５ 周溝（ばね端保持機構）
Ｃ カムシャフト（従動軸）

Claims (4)

1. 内燃機関の駆動軸からバルブを開閉駆動する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記駆動軸の回転に対して前記従動軸の回転に位相差を生じさせるバルブタイミング調整装置であって、
   前記駆動軸または従動軸の一方とともに回転し、前面に中央開口を有するとともに内部に凹部が設けられたシューハウジングと、
   前記駆動軸または従動軸の他方とともに回転し、前記シューハウジング内に同軸的に収容され、前端部が前記中央開口から前方に突き出たブッシングが前面に固着されるとともに、前記凹部を進角室と遅角室とに区画するベーンを備えたベーンロータと、
   前記ブッシング内に収容され、外方に延長された延長部である前端が、前記ブッシングの前端部に設けたばね端挿通溝を挿通して前記シューハウジングの前面に固着した係合ピンに係合し、後端が前記ベーンロータあるいはベーンロータと一体に回転する部材に係合して、前記シューハウジングに対して前記ベーンロータを進角側あるいは遅角側へ付勢する捩じりコイルばねとを備えたバルブタイミング調整装置において、
   前記係合ピンに、前記延長部の後方への変位を阻止するばね端保持機構を付設したことを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 請求項１に記載のバルブタイミング調整装置において、前記ばね端保持機構は、前記係合ピンに設けたテーパー部であることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
3. 請求項１に記載のバルブタイミング調整装置において、前記ばね端保持機構は、前記係合ピンに設けた周溝であることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１に記載のバルブタイミング調整装置において、前記ブッシングは前記ばね端挿通溝が同時成型された焼結金属製であることを特徴とするバルブタイミング調整装置。

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