JP2007263059A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸心に沿った方向の寸法を縮小した弁開閉時期制御装置を提供する。
【解決手段】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２と、駆動側回転部材２に対して同じ軸心の周りに相対回転可能であると共に、軸心に沿った方向の一端側においてカムシャフト１１に対して固定される従動側回転部材３と、駆動側回転部材２と従動側回転部材３との相対回転位相を可変制御する位相制御機構４、７、３２と、従動側回転部材３を駆動側回転部材２に対して進角する側の方向に付勢する捻りコイルバネ１３と、従動側回転部材の軸心に沿った方向の他端側に固定され、カムシャフト１１の位相をセンサ８によって検出するセンサホイール６とを備え、センサホイール６に軸心に沿って捻りコイルバネ１３の位置を他端側から規制する位置規制部６１を備えた。
【選択図】図１

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、前記センサホイールに、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。

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を備え、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制御装置の第３特徴構成は、前記駆動側回転部材は、前記捻りコイルバネの端部を前記他端側から挿入する係止溝を備え、前記位置規制部を、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で、前記捻りコイルバネの位置を規制するよう構成した点にある。

つまり、本構成であれば、係止溝に捻りコイルバネの端部を挿入する挿入口が設けてある場合であっても、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。

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、
   前記センサホイールに、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た弁開閉時期制御装置。
2. 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を備え、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. 前記駆動側回転部材は、前記捻りコイルバネの端部を前記他端側から挿入する係止溝を備え、
   前記位置規制部を、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で、前記捻りコイルバネの位置を規制するよう構成した請求項１または２に記載の弁開閉時期制御装置。

Images