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JP4626819B2 - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、当該駆動側回転部材に対して同じ軸心の周りに所定位相範囲で相対回転可能であると共に、前記軸心に沿った方向の一端側において前記内燃機関のカムシャフトに対して固定される従動側回転部材と、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との相対回転位相を可変制御する位相制御機構と、前記軸心の周りに配置されると共に、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とのそれぞれに係止され、前記従動側回転部材を前記駆動側回転部材に対して進角する側の方向に付勢する捻りコイルバネと、前記従動側回転部材の前記軸心に沿った方向の他端側に固定され、前記カムシャフトの位相をセンサによって検出するセンサホイールとを備えた弁開閉時期制御装置に関する。
自動車用エンジン等の内燃機関において、クランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、カムシャフトと一体回転する従動側回転部材との相対回転位相を変位させることにより、バルブタイミングを適切に調節して好適な運転状態を達成することができる弁開閉時期制御装置が知られている。
この種の弁開閉時期制御装置として、内燃機関のカムシャフトを軸心に沿った方向の一端側に固体した従動側回転部材と、この従動側回転部材に対して同じ軸心の周りに所定範囲で相対回転可能に外装した駆動側回転部材と、従動側回転部材と駆動側回転部材との間に形成し、従動側回転部材に組み付けたベーンによって進角室と遅角室とに分けた流体圧室を含み従動側回転部材と駆動側回転部材との相対回転位相を可変制御する位相制御機構と、駆動側回転部材と従動側回転部材とのそれぞれに係止されると共に、駆動側回転部材の位置規制部位によって位置を規制され、従動側回転部材を駆動側回転部材に対して進角する側の方向に付勢する捻りコイルバネと、従動側回転部材の軸心に沿った方向の他端側に嵌合され、カムシャフトの位相をセンサによって検出するセンサホイールとを備え、センサホイールの嵌合部をテーパ状とすると共に、駆動側回転部材の軸心の周りに嵌合部の形状に対応したテーパ部を設けて、センサホイールと駆動側回転部材とを軸心に沿った方向に一部が重複するように配置したもの(例えば、特許文献1参照)が提案されている。
この弁開閉時期制御装置では、これまで軸心に沿った方向に直列に配列されていた駆動側回転部材とセンサホイールとを、軸心に沿った方向に一部が重複するように配置することにより、弁開閉時期制御装置の軸心に沿った方向の寸法を縮小することができる。このため、搭載スペースの省スペース化を図ることができる。
特開2005−16482号公報
しかし、上記のような弁開閉時期制御装置の構成では、搭載スペースによっては軸心に沿った方向の寸法の縮小が不十分な場合があり、多彩な搭載スペースに対応できるように、軸心に沿った方向の寸法をさらに縮小することが求められている。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、軸心に沿った方向の寸法をさらに縮小した弁開閉時期制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明に係る弁開閉時期装置の第1特徴構成は、内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、当該駆動側回転部材に対して同じ軸心の周りに所定位相範囲で相対回転可能であると共に、前記軸心に沿った方向の一端側において前記内燃機関のカムシャフトに対して固定される従動側回転部材と、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との相対回転位相を可変制御する位相制御機構と、前記軸心の周りに配置されると共に、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とのそれぞれに係止され、前記従動側回転部材を前記駆動側回転部材に対して進角する側の方向に付勢する捻りコイルバネと、前記従動側回転部材の前記軸心に沿った方向の他端側に固定され、前記カムシャフトの位相をセンサによって検出するセンサホイールとを備え、前記駆動側回転部材は、前記従動側回転部材に対して外装された前記一端側のリアプレート及び前記他端側のフロントプレートを備えると共に、前記フロントプレートの前記他端側に、前記捻りコイルバネの前記他端側の端部を前記他端側から挿入する係止溝を備え、
前記センサホイールは、前記従動側回転部材の外周面に嵌合する嵌合部と、前記嵌合部の前記他端側から前記軸心の径方向に延出され、前記他端側から少なくとも前記係止溝を覆う鍔状の被検出部と、前記嵌合部に形成され、前記軸心に沿って前記捻りコイルバネの位置を前記他端側から規制する位置規制部を備え、前記位置規制部は、前記係止溝の挿入口と同一平面上、もしくは前記挿入口より前記係止溝の内側に位置して、前記捻りコイルバネの前記他端側の前記端部の位置を前記他端側から規制する点にある。
つまり、本構成によれば、捻りコイルバネの位置を、センサホイールの位置規制部によって規制する。
このため、駆動側回転部材における位置規制部位が不要となり、その分の駆動側回転部材の厚みを薄くすることができる。また、センサホイールと駆動側回転部材とを軸心に沿った方向に一部を重複させて配置することができる。
したがって、本発明に係る弁開閉時期制御装置は、軸心に沿った方向の寸法を縮小することができ、多彩な搭載スペースに対応することができる。
また、本構成であれば、センサホイールの位置規制部により、挿入口から抜けないように捻りコイルバネの位置を規制することができる。
本発明に係る弁開閉時期制御装置の第2特徴構成は、前記位置規制部を前記嵌合部の前記一端側の端部より前記他端側に備えた点にある。
つまり、本構成によれば、捻りコイルバネの位置に関わらず、センサホイールの嵌合部の軸心に沿った方向の寸法を長く設定することができる。このため、従動側回転部材の外周面との十分な嵌合代を確保して、センサホイールの従動側回転部材に対する嵌合強度を高めることができる。
本発明に係る弁開閉時期制御装置の第3特徴構成は、前記従動側回転部材は前記軸心に沿ったボス部を備え、前記被検出部の前記他端側の端面と前記ボス部の他端側の端面とが同一平面になるよう、前記嵌合部を前記ボス部の外周面に圧入によって固定した点にある。
以下に、本発明に係る弁開閉時期制御装置の一実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、本発明を自動車用エンジンの弁開閉時期制御装置1に適用した場合について説明する。
本実施形態に係る弁開閉時期制御装置1は、図1及び図2に示すように、エンジンのクランクシャフト(図示せず)に対して同期回転する駆動側回転部材としての外部ロータ2と、エンジンの吸気弁又は排気弁の開閉を制御するカムの回転軸を構成するカムシャフト11と一体回転すると共に、外部ロータ2に対して同じ軸心の周りに所定位相範囲で相対回転可能な従動側回転部材としての内部ロータ3とを備える。
内部ロータ3は、軸心に沿った方向の一端側においてカムシャフト11の先端部に一体的に組付けてある。また、内部ロータ3の軸心に沿った方向の他端側には、センサ8によってカムシャフト11の位相を検出可能にするセンサホイール6が固定してある。
外部ロータ2は、内部ロータ3に対して外装してあり、カムシャフト11が接続される側に取り付けたリアプレート21と、カムシャフト11が接続される側の反対側に取り付けたフロントプレート22とを有する。また、外部ロータ2の外周にはタイミングスプロケット23が形成してある。このタイミングスプロケット23とエンジンのクランクシャフトに取り付けられたギアとの間には、タイミングチェーンやタイミングベルト等の動力伝達部材12が架設してある。
エンジンのクランクシャフトが回転駆動すると、動力伝達部材12を介してタイミングスプロケット23に回転動力が伝達され、外部ロータ2が図2に示す回転方向Sに沿って回転駆動する。これに伴い、内部ロータ3が回転方向Sに沿って回転駆動してカムシャフト11が回転し、カムシャフト11に設けたカムがエンジンの吸気弁又は排気弁を押し下げて開弁させる。
図2に示すように、外部ロータ2と内部ロータ3との間には、ロック機構5が設けてあり、外部ロータ2に対する内部ロータ3の相対回転位相の変位を、ロック部材53が係合凹部51に係合することによって所定のロック位相で拘束可能に構成してある。
外部ロータ2には、径内方向に突出するシューとして機能する複数個の突部24が回転方向に沿って互いに離間して並設してある。外部ロータ2の隣接する突部24の夫々の間には、外部ロータ2と内部ロータ3とで規定され、作動油が供給又は排出される流体圧室4が形成してある。本実施形態においては、流体圧室4を4室備えたものを例示する。
内部ロータ3の外周部の、各流体圧室4に対面する箇所にはベーン溝31が形成してある。このベーン溝31には、流体圧室4を相対回転方向(図2における矢印S1、S2方向)において進角室41と遅角室42とに仕切るベーン32が径方向に沿って摺動可能に挿入してある。流体圧室4の4つの角部には、軸心に沿った方向に延びた凹部が設けてあり、作動油を凹部に行き渡らせて、ベーン32を効率よく押圧できるように構成してある。ベーン32は、図1に示すように、その内径側に備えられるスプリング33により、径方向外側に向けて付勢してある。
流体圧室4の進角室41は内部ロータ3に形成された進角通路43に連通し、遅角室42は内部ロータ3に形成された遅角通路44に連通している。進角通路43及び遅角通路44は油圧回路7に接続してある。
図2に示すように、4個の進角室41のうち、ロック機構5に隣接する位置にある進角室41の進角通路43aは、ロック機構5の係合凹部51と進角室41とを連通するように内部ロータ3における外部ロータ2との摺動面に沿って形成してあり、ロック通路55を介して油圧回路7と接続する。
進角通路43aは、内部ロータ3の外周面のうち軸心に沿った幅方向の中央側に設けてある。この構成により、進角通路43aを、内部ロータ3のフロントプレート22の側、もしくはリアプレート21の側の端面に設けた場合に比べて、内部ロータ3と、フロントプレート22またはリアプレート21との対向面積をより広く確保することができる。このため、作動油が内部ロータ3とフロントプレート22またはリアプレート21との隙間から外部に漏れ難くなり、シール効果を高めることができる。
油圧回路7は、進角室41及び遅角室42の一方又は双方に対して作動油を供給又は排出する。これにより、流体圧室4の内部でのベーン32の相対位置を変位させ、或いは任意の位相で保持させて、内部ロータ3と外部ロータ2との相対回転位相の制御を行う。よって、油圧回路7、作動油が供給又は排出される流体圧室4、流体圧室4を遅角室42と進角室41とに分けるベーン32が、本発明における「位相制御機構」を構成する。
図3に示すように、内部ロータの軸心の周りに形成した環状凹部14には、捻りコイルバネ13が配置してある。環状凹部14の径方向の外側の壁部を構成する内部ロータ3と外周ロータ2のフロントプレート22との壁面には、捻りコイルバネ13のそれぞれの端部を係止するための係止溝14a,14bが形成してある。捻りコイルバネ13は、内部ロータ3を外部ロータ2に対して進角する側の方向S1に常時付勢するトルクを与えるように捻り変形させながら、それぞれの端部を係止溝14a,14bに挿入して係止する。これによって、内部ロータ3と外部ロータ2との間の相対位置は、進角室41の容積が最大となり、ベーン32が進角する側S1に押し付けられた最進角位相状態に保持される。本実施形態においては、この最進角位相状態の時に捻りコイルバネ13の両端部が90°の角度をなすように構成してある。
センサホイール6は、図1に示すように、径方向に延出した被検出部64を備え、内部ロータ3のボス部の外周面に嵌合部62を圧入することによって固定してある。センサホイール6は、内部ロータ3を介してカムシャフト11と一体となって回転するため、被検出部64の回転を検出することによりカムシャフト11の位相を検出することができる。
また、センサホイール6には、内部ロータ3の軸心に沿って捻りコイルバネ13の位置を係止溝14bの挿入口側から規制する位置規制部61が設けてある。これにより、捻りコイルバネ13の軸心に沿った方向の位置を規制し、捻りコイルバネ13が係止溝14bから抜け出ることを防止する。本実施形態においては、位置規制部61は捻りコイルバネ13の周方向の全体に亘って当接するように設けてあり、エンジンの運転に伴う捻りコイルバネ13のがたつき等も防止できるように構成してある。
本実施形態では、センサホイール6は、被検出部64のセンサ8の側の面が、内部ロータ3のボス部の端面と同一平面になるように構成してある。このような構成により、センサホイール6を内部ロータ3のボス部に圧入する際には、被検出部64の面が内部ロータ3のボス部の端面と同一平面になるまで圧入すればよいため、センサホイール6の内部ロータ3に対する圧入量を容易に管理することができ、センサホイール6とセンサ8との間の適正な距離を確保することができる。
このように構成された弁開閉時期制御装置1であれば、捻りコイルバネ13の位置を、従来の外部ロータ2のフロントプレート22に代えて、捻りコイルバネ13に対して相対回転するセンサホイール6の位置規制部61によって規制する。このため、フロントプレート22における位置規制部位が不要となり、その分のフロントプレート22の厚みを減少させることができる。また、センサホイール6とフロントプレート22とを軸心に沿った方向に一部を重複させて配置することができる。
したがって、弁開閉時期制御装置1は、軸心に沿った方向の寸法を縮小することができ、多彩な搭載スペースに対応することができる。
〔別の実施形態〕
上記の実施形態においては、センサホイール6の位置規制部61を嵌合部62の環状凹部14の側の端面に設けた例を示したが、図4に示すように、位置規制部61を嵌合部62の環状凹部14の側の端面62aより被検出部64の側に設けることもできる。この構成によれば、弁開閉時期制御装置1の軸心に沿った方向の寸法を縮小できることに加え、捻りコイルバネ13の位置に関わらず、嵌合部62の軸心に沿った方向の寸法を長く設定することができる。このため、内部ロータ3のボス部の外周面との十分な嵌合代を確保して、センサホイール6の内部ロータ3に対する嵌合強度を高めることができる。
上記の実施形態においては、位置規制部61が捻りコイルバネ13の周方向の全体に亘って当接する場合を例として示したが、位置規制部61は、捻りコイルバネ13の一部と当接していてもよく、また、捻りコイルバネ13と接触していなくてもよい。
また、係止溝14bに捻りコイルバネ13の端部を挿入する挿入口が設けてある場合には、位置規制部61を、図1及び図4に示すように挿入口よりも係止溝14bの内側に位置するように構成するか、図5に示すように挿入口と同一平面上に位置するように構成する。これにより、位置規制部61は捻りコイルバネ13に接触するとしないとに関わらず、係止溝14bの挿入口から抜けないように捻りコイルバネ13の位置を規制することができる。
上記の実施形態においては、外部ロータ2のフロントプレート22に、挿入口を有する係止溝14bを設けた場合を例として示したが、挿入口を設けず、係止溝14bの端部を閉塞してもよい。この場合、閉塞した係止溝14bの端部と、センサホイール6の位置規制部61とにより、捻りコイルバネ13の位置を二段階で規制するため、捻りコイルバネ13はより抜け難くなる。尚、本実施形態の場合には、捻りコイルバネ13は、外部ロータ2にフロントプレート22を取り付ける前に、環状凹部14に配置しておく。
上記の実施形態においては、係合凹部51と進角室41とを連通する進角通路43aを内部ロータ3の側に設けた場合を例として説明したが、進角通路43aは図6に示すように外部ロータ2の側に設けることもできる。この場合、例えば、図6(a)に示すように進角通路43aは、進角室41の径方向内側の角部に設けた凹部と、係合凹部51の径方向外側の開口部に設けた切り欠き部51aとに連通させる。この切り欠き部51aは軸心に沿った幅方向の一部または全部に設けることができる。
また、進角通路43aは、内部ロータ3と外部ロータ2との両側に亘って設けることもできる。
本実施形態に係る弁開閉時期制御装置を示す側断面図 図1のII−II断面図 本実施形態に係る弁開閉時期制御装置の分解平面図 別の実施形態に係る弁開閉時期制御装置を示す側断面図 別の実施形態に係る弁開閉時期制御装置を示す側断面図 別の実施形態に係る弁開閉時期制御装置を示す断面図
符号の説明
1 弁開閉時期制御装置
2 外部ロータ(駆動側回転部材)
3 内部ロータ(従動側回転部材)
4 流体室(位相制御機構)
6 センサホイール
7 油圧回路(位相制御機構)
8 センサ
11 カムシャフト
13 捻りコイルバネ
14b 係止溝
32 ベーン(位相制御機構)
61 位置規制部
62 嵌合部
62a 端面(端部)

Claims (3)

  1. 内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、当該駆動側回転部材に対して同じ軸心の周りに所定位相範囲で相対回転可能であると共に、前記軸心に沿った方向の一端側において前記内燃機関のカムシャフトに対して固定される従動側回転部材と、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との相対回転位相を可変制御する位相制御機構と、前記軸心の周りに配置されると共に、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とのそれぞれに係止され、前記従動側回転部材を前記駆動側回転部材に対して進角する側の方向に付勢する捻りコイルバネと、前記従動側回転部材の前記軸心に沿った方向の他端側に固定され、前記カムシャフトの位相をセンサによって検出するセンサホイールとを備え、
    前記駆動側回転部材は、前記従動側回転部材に対して外装された前記一端側のリアプレート及び前記他端側のフロントプレートを備えると共に、前記フロントプレートの前記他端側に、前記捻りコイルバネの前記他端側の端部を前記他端側から挿入する係止溝を備え、
    前記センサホイールは、前記従動側回転部材の外周面に嵌合する嵌合部と、前記嵌合部の前記他端側から前記軸心の径方向に延出され、前記他端側から少なくとも前記係止溝を覆う鍔状の被検出部と、前記嵌合部に形成され、前記軸心に沿って前記捻りコイルバネの位置を前記他端側から規制する位置規制部を備え、
    前記位置規制部は、前記係止溝の挿入口と同一平面上、もしくは前記挿入口より前記係止溝の内側に位置して、前記捻りコイルバネの前記他端側の前記端部の位置を前記他端側から規制する弁開閉時期制御装置。
  2. 前記センサホイールは、前記位置規制部を前記嵌合部の前記一端側の端部より前記他端側に備えた請求項1に記載の弁開閉時期制御装置。
  3. 前記従動側回転部材は前記軸心に沿ったボス部を備え、
    前記被検出部の前記他端側の端面と前記ボス部の他端側の端面とが同一平面になるよう、前記嵌合部を前記ボス部の外周面に圧入によって固定してある請求項1または2に記載の弁開閉時期制御装置。
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