JP5288311B2 - Variable valve timing device - Google Patents
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Description
この発明は、エンジンの吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング装置に関するものである。 The present invention relates to a variable valve timing device that changes opening and closing timings of an intake valve and an exhaust valve of an engine.
自動車の運転状況に応じて、従来から、エンジンに燃料となる混合気を供給するための吸気バルブや燃焼ガスを排出するための排気バルブが、エンジンの動作ストロークに応じて開閉する。エンジンの燃費の向上や排気ガス抑制のために、これらのバルブの開閉タイミングを可変とし、エンジンの運転状況に合わせて変更する可変バルブタイミング装置が知られている。 Conventionally, an intake valve for supplying an air-fuel mixture serving as fuel to an engine and an exhaust valve for discharging combustion gas are opened and closed in accordance with the operating stroke of the engine, depending on the driving situation of the automobile. In order to improve the fuel consumption of the engine and suppress the exhaust gas, a variable valve timing device is known in which the opening / closing timing of these valves is variable and is changed in accordance with the operating state of the engine.
この可変バルブタイミング装置としては、例えば、図12に示すように、エンジンのバルブを駆動するカムシャフト41と、エンジンから回転を伝達され、カムシャフト41を回転駆動するスプロケット42とを、相対回転可能に同軸上に配置して、カムシャフト41と同軸上に配置した電動モータ43の出力軸44の回転を減速機構45とリンク機構46を介してカムシャフト41に伝達し、カムシャフト41をスプロケット42に対して相対回転させて、両者の回転位相差を変化させ、バルブの開閉タイミングを変更するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
As this variable valve timing device, for example, as shown in FIG. 12, the
前記減速機構45は、電動モータ43の出力軸44の偏心軸部44aに軸受で回転自在に支持された内歯車47の歯の一部が、スプロケット42と一体化したハウジング48に設けた外歯車49と噛み合うようにして、出力軸44をスプロケット42に対して相対回転させたときに、内歯車47が偏心軸部44aの回りに回転するようにしたものであり、この内歯車47の回転をガイドプレート50に伝達し、さらに、ガイドプレート50の回転を、アーム46a、46bで構成されるリンク機構46を介して、カムシャフト41と一体回転するカムプレート41aに伝達し、カムシャフト41をスプロケット42に対して相対回転させるようにしている。
The
このカムシャフト41のスプロケット42に対する相対回転により、クランクシャフトの回転位相に対するカムシャフト41の回転位相を変更して、エンジンの吸気弁または排気弁の開閉のタイミングを変更することができる。
By the relative rotation of the
特許文献1に記載された電動式の可変バルブタイミング装置は、電動モータ43の出力軸44の回転をカムシャフト41に伝達する機構が、減速機構45とリンク機構46を組み合わせた複雑な構造となり、装置をコンパクトに設計できないという問題がある。また、仮に減速機構45に異常が発生したとき、電動モータ43の出力軸44の回転をカムシャフト41に伝達する非常時バックアップ機構が無いため、カムシャフト41のスプロケット42に対する回転位相差を保つことができない可能性がある。
In the electric variable valve timing device described in
そこで、この発明の課題は、減速機構の構造を簡単なものとし、減速機構に異常が発生した際、カムシャフトのスプロケットに対する回転位相差を保持することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to simplify the structure of the speed reduction mechanism, and to maintain the rotational phase difference of the camshaft with respect to the sprocket when an abnormality occurs in the speed reduction mechanism.
前記課題を解決するために、この発明は、エンジンの吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方のバルブを駆動するカムシャフトと、エンジンから回転を伝達され前記カムシャフトを回転駆動するスプロケットとが相対回転可能に同軸上に配置され、前記カムシャフトと同軸上に配置された電動モータの出力軸の回転が減速機構を介して前記カムシャフトに伝達され、前記カムシャフトの前記スプロケットに対する回転位相差を変化させるようにした可変バルブタイミング装置において、前記減速機構は、前記電動モータの出力軸に設けられた円形断面の偏心軸部と、前記スプロケットと一体化したハウジング内に固定された内歯車と、前記内歯車と前記偏心軸部の外周部との間に介在された複数のローラと、これらのローラを保持するポケットが周方向に等ピッチに設けられた環状の保持器部を有する中間軸とを備え、前記保持器部のポケットが前記内歯車の歯に対して1つ異なる数に設けられ、前記歯の1ピッチ分の形状は、前記出力軸が回転するとき、前記偏心軸部の外周部に沿って公転する前記ローラの中心が描く軌跡と平行な曲線のうち前記ローラの外径側にある曲線と合致し、前記ローラの公転が前記カムシャフトと同軸上に配置された前記中間軸を介してそのカムシャフトに伝達され、前記カムシャフトの前記スプロケットに対する回転位相差を所要角度の範囲内に規制する規制手段を備えた構成を採用することができる。 In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a camshaft that drives at least one of an intake valve and an exhaust valve of an engine and a sprocket that transmits rotation from the engine and drives the camshaft to rotate can be relatively rotated. The rotation of the output shaft of the electric motor arranged coaxially with the camshaft is transmitted to the camshaft through a reduction mechanism, and the rotational phase difference of the camshaft with respect to the sprocket is changed. In the variable valve timing apparatus configured as described above, the speed reduction mechanism includes an eccentric shaft portion having a circular cross section provided on an output shaft of the electric motor, an internal gear fixed in a housing integrated with the sprocket, and the internal gear. A plurality of rollers interposed between the gear and the outer peripheral portion of the eccentric shaft portion, and holds these rollers And the intermediate shaft having an annular cage portion provided at equal pitches in the circumferential direction, the pockets of the cage portion being provided in a number different from the teeth of the internal gear, The shape for one pitch is a curve on the outer diameter side of the roller among the curves parallel to the locus drawn by the center of the roller revolving along the outer peripheral portion of the eccentric shaft portion when the output shaft rotates. The revolution of the roller is transmitted to the camshaft via the intermediate shaft arranged coaxially with the camshaft, and the rotational phase difference of the camshaft with respect to the sprocket is regulated within a required angle range. A configuration provided with a restricting means can be employed.
このようにすると、電動モータの出力軸が回転するとき、偏心軸部の外周部によりローラが内歯車の歯に押し付けられて、偏心軸部の外周部に沿って公転し、そのローラを保持する保持器部と一体回転する中間軸を介して、ローラの公転がカムシャフトに伝達される。このため、前記減速機構のみで電動モータの出力軸の回転の減速と、減速した回転のカムシャフトへの伝達とを行うことができる。したがって、従来のように、電動モータの出力軸の回転を減速させる減速機構と、減速させた回転をカムシャフトに伝達するリンク機構とをそれぞれ組み合わせた複雑な構成とする必要がなく、減速機構の構造を簡単にすることが可能となる。 In this case, when the output shaft of the electric motor rotates, the roller is pressed against the teeth of the internal gear by the outer peripheral portion of the eccentric shaft portion, revolves along the outer peripheral portion of the eccentric shaft portion, and holds the roller. The revolution of the roller is transmitted to the camshaft through an intermediate shaft that rotates integrally with the cage portion. For this reason, it is possible to perform the deceleration of the rotation of the output shaft of the electric motor and the transmission of the decelerated rotation to the camshaft only by the deceleration mechanism. Therefore, unlike the conventional case, there is no need to have a complicated configuration in which the reduction mechanism that decelerates the rotation of the output shaft of the electric motor and the link mechanism that transmits the reduced rotation to the camshaft. The structure can be simplified.
また、カムシャフトのスプロケットに対する回転位相差を所要角度の範囲内に規制する規制手段を備えているので、減速機構に異常が発生した際、カムシャフトのスプロケットに対する回転位相差を所要角度の範囲内で保持することが可能となる。 In addition, since there is a restricting means that regulates the rotational phase difference of the camshaft with respect to the sprocket within the range of the required angle, when an abnormality occurs in the deceleration mechanism, the rotational phase difference of the camshaft with respect to the sprocket is within the range of the required angle. It becomes possible to hold in.
前記規制手段の具体的な構成としては、前記中間軸と前記スプロケットとのいずれか一方に設けられた突起部と、他方に周方向長さをもって設けられた係合凹部とからなり、前記突起部が前記係合凹部に対して前記周方向長さの範囲内で移動可能に係合され、前記中間軸と前記スプロケットとの間の相対回転が、前記スプロケットの中心に対する前記係合凹部内を移動する前記突起部のなす角度の範囲内に規制されるようにした構成を採用することができる。 A specific configuration of the restricting means includes a protrusion provided on one of the intermediate shaft and the sprocket, and an engagement recess provided on the other with a circumferential length. Is engaged with the engaging recess so as to be movable within the range of the circumferential length, and the relative rotation between the intermediate shaft and the sprocket moves in the engaging recess with respect to the center of the sprocket. It is possible to employ a configuration that is regulated within a range of angles formed by the protruding portions.
この構成では、前記突起部と前記係合凹部との係合により、中間軸とスプロケットの間の相対回転が、スプロケットの中心に対する前記係合凹部内を移動する前記突起部のなす角度の範囲内に規制される。したがって、減速機構に異常が発生した際、カムシャフトのスプロケットに対する回転位相差を前記の角度の範囲内に保持することができる。 In this configuration, due to the engagement between the projection and the engagement recess, the relative rotation between the intermediate shaft and the sprocket is within an angle range of the projection that moves in the engagement recess with respect to the center of the sprocket. Regulated by Therefore, when an abnormality occurs in the speed reduction mechanism, the rotational phase difference of the camshaft with respect to the sprocket can be maintained within the above angle range.
また、前記規制手段の具体的な構成としては、前記スプロケットと前記カムシャフトとのいずれか一方に設けられた突起と、他方に設けられた周方向長さをもつ係合凹部とからなり、前記突起が前記係合凹部に対してその周方向長さの範囲内で移動可能に係合され、前記スプロケットと前記カムシャフトとの間の相対回転が、前記スプロケットの中心に対する前記係合凹部内を移動する前記突起部のなす角度の範囲内に規制されるようにした構成を採用することができる。 Further, as a specific configuration of the restricting means, it comprises a protrusion provided on one of the sprocket and the camshaft, and an engaging recess having a circumferential length provided on the other, A projection is movably engaged with the engagement recess within a range of a circumferential length thereof, and relative rotation between the sprocket and the camshaft is performed in the engagement recess with respect to the center of the sprocket. It is possible to adopt a configuration that is regulated within the range of the angle formed by the projecting portion that moves.
この構成では、前記突起と前記係合凹部との係合によって、スプロケットとカムシャフトの間の相対回転が、スプロケットの中心に対する係合凹部内を移動する前記突起部のなす角度の範囲内に規制される。したがって、減速機構に異常が発生した際、スプロケットおよびカムシャフトの回転位相差を前記の角度の範囲内に保持することができる。 In this configuration, the relative rotation between the sprocket and the camshaft is restricted within the range of the angle formed by the protrusion that moves in the engagement recess with respect to the center of the sprocket by the engagement between the protrusion and the engagement recess. Is done. Therefore, when an abnormality occurs in the speed reduction mechanism, the rotational phase difference between the sprocket and the camshaft can be maintained within the above angle range.
また、前記カムシャフトはエンジンオイルが通るオイル通路を備え、前記スプロケットに、前記オイル通路を通るエンジンオイルを前記減速機構に供給する油道が形成された構成とすることができる。 The camshaft may be provided with an oil passage through which engine oil passes, and an oil passage may be formed in the sprocket for supplying engine oil passing through the oil passage to the speed reduction mechanism.
一般に、エンジンは内部の各部材にオイル溜まりを介してエンジンオイルを循環させて、その各部材の潤滑性を確保している。このオイル溜まりは、カムシャフトの前記オイル通路に繋がっており、前記オイル通路とスプロケットの油道とを通るエンジンオイルによって、減速機構の各部材にも潤滑性の確保がなされる。 In general, an engine circulates engine oil through internal oil reservoirs through an oil reservoir to ensure the lubricity of each member. This oil reservoir is connected to the oil passage of the camshaft, and the lubricity of each member of the speed reduction mechanism is ensured by the engine oil passing through the oil passage and the oil passage of the sprocket.
前記オイル通路内に前記エンジンオイルのオイル溜まりが設けられると、エンジンの始動時や急加速時等、エンジンオイルが供給されにくいときに、オイル溜まり内に溜まったエンジンオイルを速やかに減速機構に供給することができる。また、減速機構へ送られるエンジンオイル量の急激な変化を抑制することができ、安定した送油量を確保することができる。 When the oil reservoir for the engine oil is provided in the oil passage, the engine oil accumulated in the oil reservoir is quickly supplied to the deceleration mechanism when it is difficult to supply the engine oil at the time of engine start or sudden acceleration. can do. In addition, a rapid change in the amount of engine oil sent to the speed reduction mechanism can be suppressed, and a stable amount of oil can be secured.
また、エンジン内を循環するエンジンオイルは、金属粉末や外部からの異物が混入することがある。このような異物を除去し、潤滑性の低下を抑制するために、前記カムシャフトの前記オイル通路内にオイルフィルタが設けられた構成を採用することができる。 Also, engine oil circulating in the engine may be mixed with metal powder or foreign matter. In order to remove such foreign matters and suppress deterioration in lubricity, a configuration in which an oil filter is provided in the oil passage of the camshaft can be employed.
さらに、前記カムシャフトがエンジンオイルの通るオイル通路を備え、前記スプロケットに前記オイル通路を通るエンジンオイルを前記減速機構に供給する油道が形成された構成を採用する場合、前記中間軸の外周部に中間軸支持軸受が設けられ、その中間軸支持軸受は滑り軸受であり、前記内歯車に形成された円筒部内に嵌合固定された構成とすることができる。 Further, when the camshaft is provided with an oil passage through which engine oil passes and an oil passage for supplying engine oil passing through the oil passage to the speed reduction mechanism is formed in the sprocket, an outer peripheral portion of the intermediate shaft The intermediate shaft support bearing is provided with a sliding bearing, and the intermediate shaft support bearing can be fitted and fixed in a cylindrical portion formed in the internal gear.
この構成によると、減速機構内はエンジンオイルによって潤滑性が得られるため、中間軸支持軸受としては、一般に適用される転がり軸受よりも構造が簡単で安価で、油膜を介して内外輪を相互に摺動させる滑り軸受を適用することが可能となる。その結果、減速機構の製造コストを低減することができる。 According to this configuration, the lubrication is obtained by the engine oil inside the speed reduction mechanism, so the intermediate shaft support bearing is simpler and less expensive than the commonly used rolling bearing, and the inner and outer rings are connected to each other via an oil film. It is possible to apply a sliding bearing to be slid. As a result, the manufacturing cost of the speed reduction mechanism can be reduced.
前記電動モータの出力軸の外周部に出力軸支持軸受が設けられ、その出力軸支持軸受が滑り軸受であり、前記ハウジングの円筒部の内径部に嵌合固定された構成を採用することができる。この構成においても、減速機構内ではエンジンオイルによる潤滑性が得られるため、出力軸支持軸受としては、中間軸支持軸受と同様、滑り軸受を適用することが可能となり、減速機構の製造コストを低減することができる。 An output shaft support bearing is provided on the outer peripheral portion of the output shaft of the electric motor, and the output shaft support bearing is a sliding bearing, and a configuration in which the output shaft support bearing is fitted and fixed to the inner diameter portion of the cylindrical portion of the housing can be employed. . Even in this configuration, since lubricity due to engine oil is obtained in the speed reduction mechanism, it is possible to apply a sliding bearing as the output shaft support bearing in the same manner as the intermediate shaft support bearing, thereby reducing the manufacturing cost of the speed reduction mechanism. can do.
さらに、前記カムシャフトがエンジンオイルの通るオイル通路を備え、前記スプロケットに前記オイル通路を通るエンジンオイルを前記減速機構に供給する油道が形成された構成を採用する場合、前記中間軸の外周部と、前記内歯車に形成された円筒部の内周部とが摺動する状態で相対回転可能に設けられた構成を採用することができる。 Further, when the camshaft is provided with an oil passage through which engine oil passes and an oil passage for supplying engine oil passing through the oil passage to the speed reduction mechanism is formed in the sprocket, an outer peripheral portion of the intermediate shaft And the structure provided so that relative rotation was possible in the state which the inner peripheral part of the cylindrical part formed in the said internal gear slides is employable.
この構成によれば、中間軸の外周部と、内歯車の円筒部の内径部との間にエンジンオイルの油膜が介在するので、中間軸と内歯車の円筒部とを円滑に相対回転可能に摺動させることができる。その結果、中間軸と内歯車の円筒部との間に軸受を設ける必要がなくなり、部品点数を減らすことができる。 According to this configuration, since the oil film of engine oil is interposed between the outer peripheral portion of the intermediate shaft and the inner diameter portion of the cylindrical portion of the internal gear, the intermediate shaft and the cylindrical portion of the internal gear can be smoothly rotated relatively. Can be slid. As a result, there is no need to provide a bearing between the intermediate shaft and the cylindrical portion of the internal gear, and the number of parts can be reduced.
前記カムシャフトがエンジンオイルの通るオイル通路を備え、前記スプロケットに前記オイル通路を通るエンジンオイルを前記減速機構に供給する油道が形成された構成を採用する場合、前記電動モータの出力軸の外周部と前記ハウジングの円筒部の内径部とが摺動する状態で、相対回転可能に設けられた構成を採用することができる。 When the camshaft is provided with an oil passage through which engine oil passes and an oil passage is formed in the sprocket for supplying engine oil passing through the oil passage to the speed reduction mechanism, the outer periphery of the output shaft of the electric motor The structure provided so that relative rotation is possible in the state which the part and the internal-diameter part of the cylindrical part of the said housing slide is employable.
このようにすると、電気モータの出力軸の外周部と、ハウジングの円筒部の内径部との間にエンジンオイルの油膜が介在するので、出力軸とハウジングの円筒部とを円滑に相対回転可能に摺動させることができる。その結果、中間軸と内歯車の円筒部との間と同様、出力軸とハウジングの円筒部との間に軸受を設ける必要がなくなり、部品点数を減らすことができる。 In this case, since the oil film of engine oil is interposed between the outer peripheral portion of the output shaft of the electric motor and the inner diameter portion of the cylindrical portion of the housing, the output shaft and the cylindrical portion of the housing can be smoothly rotated relative to each other. Can be slid. As a result, it is not necessary to provide a bearing between the output shaft and the cylindrical portion of the housing, as in the case between the intermediate shaft and the cylindrical portion of the internal gear, and the number of parts can be reduced.
また、前記中間軸の外周部と前記内歯車の円筒部の内径部との間の摺動部、または、前記電動モータの出力軸の外周部と前記ハウジングの円筒部の内径部との間の摺動部が耐摩耗性を向上させる被膜に覆われた構成を採用することができる。 Further, a sliding portion between the outer peripheral portion of the intermediate shaft and the inner diameter portion of the cylindrical portion of the internal gear, or between the outer peripheral portion of the output shaft of the electric motor and the inner diameter portion of the cylindrical portion of the housing. A configuration in which the sliding portion is covered with a coating that improves wear resistance can be employed.
これにより、それぞれの摺動部では、被膜同士が接するので、摺動部を形成する両部材が直接的に接する場合よりも、摩耗の発生を抑制することができる。 Thereby, in each sliding part, since a film contacts, generation | occurrence | production of abrasion can be suppressed rather than the case where both the members which form a sliding part contact directly.
この発明の可変バルブタイミング装置において、減速機構のみで電動モータの出力軸の回転の減速と、減速した回転のカムシャフトへの伝達を行うことができ、このため、減速機構を簡単な構造とすることができ、その構造を収容するためのスペースを小さくすることが可能となる。
また、減速機構に異常が発生したときに、カムシャフトのスプロケットに対する回転位相差を所要角度の範囲内で保持することが可能となる。
In the variable valve timing device according to the present invention, the rotation of the output shaft of the electric motor can be reduced and the reduced rotation can be transmitted to the camshaft only by the reduction mechanism. Therefore, the reduction mechanism has a simple structure. It is possible to reduce the space for housing the structure.
In addition, when an abnormality occurs in the speed reduction mechanism, the rotational phase difference of the camshaft with respect to the sprocket can be maintained within a required angle range.
以下、この発明に係る可変バルブタイミング装置の実施例1を図1〜図2に基づいて説明する。 A variable valve timing device according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
この実施例1は、図1に示すように、エンジンの吸気バルブ(図示省略)を駆動するカムシャフト1と、エンジンから回転を伝達されカムシャフト1を回転駆動するスプロケット2とが相対回転可能に同軸上に配置され、カムシャフト1と同軸上に配置された電動モータ3の出力軸4の回転が減速機構5を介してカムシャフト1に伝達され、カムシャフト1のスプロケット2に対する回転位相差を変化させて、吸気バルブの開閉タイミングを変更するものである。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, a
スプロケット2は、図示しないタイミングチェーンを介してエンジンのクランクシャフトの回転が伝達され、その一端面にハウジング7の円筒部がスプロケット2と同軸上に一体化されている。ハウジング7は一端が閉塞し、他端が開放した円筒状に形成され、その円筒部内の閉塞端寄りに電動モータ3の出力軸4が出力軸支持軸受11によってカムシャフト1と同軸上に回転可能に支持される。また、ハウジング7の円筒部の開放端がスプロケット2と一体化されている。この出力軸支持軸受11としては、玉軸受が適用される。
The
電動モータ3の出力軸4は、外周部に玉軸受12が嵌合固定され、他端部に円形断面の偏心軸部6が設けられる。偏心軸部6の偏心側に出力軸4の軸心回りの重量バランスを調整する貫通孔4aが軸方向に設けられ、貫通孔4aによって、出力軸4をバランスよく円滑に回転させることができる。
The
図1、図2に示すように、前記減速機構5は、前記電動モータ3の出力軸4の偏心軸部6と、前記スプロケット2と一体化したハウジング7に形成された円筒部内に固定された内歯車8と、内歯車8と前記偏心軸部6の外周部との間で内歯車8の歯8aと接触状態で転動する複数のローラ9と、これらのローラ9を保持するポケット10aが周方向に等ピッチに設けられた環状の保持器部10bを有する中間軸10とを備えたものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
内歯車8は、その内周部に等ピッチで形成された歯8aが前記玉軸受12の外輪の外周面が対向するようにハウジング7の円筒部内にカムシャフト1と同軸上に固定されている。また、内歯車8の軸方向一端部に形成された軸方向の突起8bが、ハウジング7内に形成された軸方向の係合穴7aに係合し、内歯車8がハウジング7に対して一体回転可能に固定される。
The
また、内歯車8の一端側の内周部には、図2に示すように、歯8aが周方向に定ピッチで複数(図2の場合では29個)形成されている。内歯車8の軸方向一端側(歯8aが形成された側)の内周部と偏心軸部6の玉軸受12との間に、これらに接する状態で複数のローラ9が転動可能に介在されている。
Further, as shown in FIG. 2, a plurality of
また、内歯車8の歯8aの1ピッチ分の形状は、電動モータ3の出力軸4が回転するとき、偏心軸部6の玉軸受12の外周部に沿って公転するローラ9の中心が描く軌跡と平行な曲線のうちローラ9の外側にある曲線と合致している。
Further, the shape of one pitch of the
これらのローラ9は中間軸10の保持器部10bに周方向等ピッチで形成されたポケット10aにより保持されている。ポケット10aは、内歯車8の歯8aに対して1つ異なる数に設けられ、例えば、内歯車8の歯8aの数よりも1つ多い数だけ周方向に等分したときの分割点に対して1つおきに間引いた位置(図2の場合では15箇所)に設けられている。ここで、「ポケット10aは内歯車8の歯8aに対して1つ異なる数に設けられ」るとは、ポケット10aが前記分割点に対して全ての位置に設けられる場合のみならず、一部の間引いた位置に設けられる場合も含むことを意味する。また、ポケット10aは、内歯車8の歯8aの数よりも1つ少ない数に設けてもよい。
These
保持器部10bを有する中間軸10は、円環状をなし、内歯車8の軸方向他端側に形成された円筒部内に玉軸受である中間軸支持軸受13により回転可能に設けられている。中間軸10の内周部にフランジ10cが軸方向一端側に形成され、フランジ10cにカムシャフト1の一端部に形成された小径部1aが嵌合する。
The
中間軸10のフランジ10cを軸方向に貫通した連結ピン14が、カムシャフト1の小径部1aの径方向外側に形成された固定穴1bに挿入固定される。これにより、中間軸10とカムシャフト1とが一体回転可能に連結される。
A connecting
カムシャフト1の小径部1aの中心にねじ穴1cが形成され、座金15を介してボルト16がねじ込まれる。ボルト16のねじ込みにより、座金15がフランジ10cをカムシャフト1に押し付けるので、中間軸10とカムシャフト1とが確実に一体化される。
A
カムシャフト1と一体化した中間軸10に軸方向の貫通孔10dが設けられ、この貫通孔10dにストッパーピン17が挿入固定され、その一部分が中間軸10の他端面から突き出す突出部を形成する。
The
この実施例1では、中間軸10の突出部は、貫通孔10dにストッパーピン17を挿入固定することで形成しているが、中間軸10を鍛造により形成した場合、鍛造時に中間軸10と一体の突出部を形成してもよい。この場合、ストッパーピン17を貫通孔10dに挿入固定する必要がない。
In the first embodiment, the protruding portion of the
カムシャフト1は、外周部にフランジ1dが一体に形成され、フランジ1dにより軸方向に位置決めされたスプロケット2が相対回転可能に設けられる。図3に示すように、スプロケット2に周方向長さをもって長穴状の係合凹部18が設けられ、係合凹部18に中間軸10のストッパーピン17が係合する。
The
係合凹部18は周方向長さを有しているので、これに係合するストッパーピン17が周方向長さの範囲内で移動可能となる。このため、中間軸10とスプロケット2との間の相対回転が、スプロケット2の中心Oに対する係合凹部18内を移動するストッパーピン17(図3中の一点鎖線参照)の中心Pのなす角度θ(図3の場合θ=30°)の範囲内に規制される。したがって、中間軸10と一体回転するカムシャフト1は、スプロケット2に対する回転位相差が角度θの範囲内に規制される。
Since the engaging
この回転位相差を規制する手段としては、中間軸10のストッパーピン17と、スプロケット2の係合凹部18とから構成されるが、ストッパーピン17と係合凹部18とが係合する構成であれば、例えば、スプロケット2にストッパーピンが、中間軸10に係合凹部が設けられた構成を採用することができる。
The means for restricting the rotational phase difference is constituted by the
以上の構成からなる実施例1の動作について説明する。
まず、エンジンを始動し、クランクシャフトからタイミングチェーンを介してスプロケット2に回転が伝達されると、スプロケット2の回転によりハウジング7が回転し、ハウジング7内の内歯車8がハウジング7と一体に回転する。
The operation of the first embodiment having the above configuration will be described.
First, when the engine is started and rotation is transmitted from the crankshaft to the
内歯車8が回転すると、その歯8aの一部がローラ9に係合して、ローラ9が偏心軸部6の玉軸受12の外周を転動し、ローラ9の転動によりこれらを保持する保持器部10bが回転し、中間軸10を介してカムシャフト1に回転が伝達される。
When the
スプロケット2と電動モータ3の出力軸4とが同期回転しているときは、出力軸4の偏心軸部6が内歯車8に対して相対回転せず、偏心軸部6の玉軸受12と内歯車8との間に介在した各ローラ9が玉軸受12に沿って公転し、その公転はスプロケット2の回転に同期する。このため、ローラ9の公転が伝達される中間軸10を介してカムシャフト1のスプロケット2に対する回転位相は維持される。
When the
その後、エンジンがアイドル運転などの低回転域に移行すると、この実施例1のカムシャフト1がエンジンの吸気弁を駆動させる場合、公知の手段、例えば、電子制御などによって、電動モータ3の出力軸4をスプロケット2の回転速度よりも相対的に遅くまたは早く回転させて、スプロケット2の回転と電動モータ3の出力軸4とを相対回転させる。
Thereafter, when the engine shifts to a low rotation range such as idle operation, when the
この相対回転で、図2の矢印で示すように、出力軸4がスプロケット2に対して一方向に回転すると、偏心軸部6の玉軸受12の外輪外径面と歯8aが形成された内歯車8との環状空間の極小部Aが時計回りに0°の位置、極大部Bが180°の位置にあるとすると、出力軸4の回転に伴って、極小部Aと極大部Bは時計回りに移動し、環状空間の右半分は狭くなる傾向、環状空間の左半分は広くなる傾向となる。
When the
このとき、環状空間の右半分に存在するローラ9は、出力軸4の回転に伴って、偏心軸部6の玉軸受12の外輪外周面に押圧され、内歯車8の歯8aを下る外径方向へ、環状空間の左半分に存在するローラ9は歯8aを上る内径方向へ移動し、同図中に矢印で示すように、偏心軸部6の玉軸受12の外周に沿って公転する。
At this time, the
公転するローラ9を保持する中間軸10の保持器部10bは、出力軸4と同じ時計回りに回転する。なお、出力軸4が反時計回りに回転する場合、極小部Aと極大部Bは反時計回りに移動し、ローラ9を保持する中間軸10の保持器部10bは、出力軸4と同じ反時計回りに回転する。
The
この実施例では、中間軸10の保持器部10bの分割点の数Nが内歯車8の歯8aの数よりも1つ多いので、出力軸4が内歯車8に対して1回転分相対回転すると、各ローラ9は歯8aの1ピッチ分だけ出力軸4の回転方向と同方向に公転し、出力軸4と中間軸10の減速比は、分割点の数Nと等しくなる。なお、分割点の数Nが歯8aの数よりも1つだけ少ない場合は、各ローラ9は出力軸4の回転方向と反対方向に公転し、中間軸10が出力軸4に対して反対方向に回転する。
In this embodiment, since the number N of the dividing points of the
この減速された中間軸10の回転によって、カムシャフト1がスプロケット2に対して相対回転し、カムシャフト1のスプロケット2に対する回転位相が低回転に適した回転位相に変更される。これによって、アイドル運転時のエンジンの回転の安定化と燃費の向上が図れる。
The rotation of the decelerated
また、アイドル状態からエンジンの運転が通常運転に移行して、例えば、高回転時になると、スプロケット2と電動モータ3の出力軸4との回転速度差を大きくして、スプロケット2の回転と電動モータ3の出力軸4とを相対回転の速度差を大きくする。これにより、上記と同様の作用でカムシャフト1のスプロケット2に対する回転位相が、高回転に適した回転位相に変更され、エンジンの高出力化が図られる。
Further, when the engine operation shifts from the idle state to the normal operation, for example, when the engine speed is high, the rotational speed difference between the
このように、減速機構5は、電動モータ3の出力軸4の回転を減速し、減速したローラ9の回転を中間軸10を介してカムシャフト1に伝達する。このため、従来の減速機構のように、電動モータの出力軸の回転を減速させる減速機構と、減速させた回転をカムシャフトに伝達するリンク機構とをそれぞれ組み合わせる必要がなく、減速機構5の構造を簡単にすることが可能となる。
Thus, the
この実施例1では、図3に示すように、中間軸10のストッパーピン17とカムシャフト1の係合凹部18とが係合し、中間軸10とスプロケット2との間の相対回転が、スプロケット2の中心Oに対する係合凹部18内を移動するストッパーピン17の中心Pのなす角度θの範囲内に規制される。
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the
このため、前記減速機構5に何らかの異常が発生し、スプロケット2の回転が中間軸10を介してカムシャフト1に伝達不能となった場合、カムシャフト1は、中間軸10と一体回転可能に設けられているので、スプロケット2に対する回転位相差を前記の角度θの範囲内に規制することができる。これにより、その回転位相差の範囲内で、カムシャフト1のスプロケット2に対する回転位相差を保持することが可能となる。
For this reason, when some abnormality occurs in the
この発明に係る可変バルブタイミング装置の実施例2を図4、図5に基づいて説明する。
この実施例2は、カムシャフト1のスプロケット2に対する回転位相差を規制する手段が、前述の実施例1の構成と相違しており、その他の構成は実施例1と同様であり、同一に考えられる構成に関しては同符号を用いて、その説明を省略する。
A variable valve timing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the second embodiment, the means for regulating the rotational phase difference of the
すなわち、この実施例2は、図4に示すように、スプロケット2に軸方向の貫通孔2bが設けられ、この貫通孔2bにストッパーピン17が挿入固定され、その一部分がスプロケット2の他端面から突き出す突出部を形成する。この突出部は、貫通孔2bにストッパーピン17を挿入固定することで形成しているが、スプロケット2を鍛造により形成した場合、鍛造時にスプロケット2と一体の突出部を形成してもよい。この場合、ストッパーピン17を貫通孔2bに挿入固定する必要がない。
That is, in the second embodiment, as shown in FIG. 4, the
また、カムシャフト1は、図5に示すように、そのフランジ1dに周方向長さをもって外径側が開放する係合凹部18が設けられ、スプロケット2のストッパーピン17が係合する。
Further, as shown in FIG. 5, the
この係合凹部18は周方向長さを有しているので、これに係合するストッパーピン17が周方向長さの範囲内で移動可能となる(図5中の一点鎖線参照)。このため、スプロケット2とカムシャフト1の間の相対回転が、スプロケット2の中心に対する、係合凹部18内を移動するストッパーピン17の中心Pのなす角度θ(図5の場合θ=30°)の範囲内に規制される。したがって、カムシャフト1のスプロケット2に対する回転位相差が前記の角度θの範囲内に規制される。
Since the engaging
このように前記の回転位相差を規制する手段としては、スプロケット2のストッパーピン17と、カムシャフト1の係合凹部18とからなるものであるが、ストッパーピン17と係合凹部18とが係合するものであれば、例えば、カムシャフト1にストッパーピン17が、スプロケット2に係合凹部18が設けられるものであってもよい。
As described above, the means for regulating the rotational phase difference includes the
この実施例では、前記減速機構5に何らかの異常が発生し、スプロケット2の回転が中間軸10を介してカムシャフト1に伝達不能となった場合、前述の実施例1と同様、カムシャフト1のスプロケット2に対する回転位相差を前記の角度θの範囲内に規制することができる。これにより、その回転位相差の範囲内で、カムシャフト1のスプロケット2に対する回転位相差を保持することが可能となる。
In this embodiment, when an abnormality occurs in the
この発明に係る可変バルブタイミング装置の実施例3を図6から図8に基づいて説明する。
この実施例3では、カムシャフト1はエンジンオイルが通るオイル通路20を備え、スプロケット2にオイル通路20を通るエンジンオイルを減速機構5に供給する油道21が形成された点で、前述の実施例1と相違する。その他の構成は実施例1と同様であり、同一に考えられる構成に同符号を用いて、その説明を省略する。
A third embodiment of the variable valve timing device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
In the third embodiment, the
通常、エンジンは内部の各部材にオイル溜まりを介してエンジンオイルを循環させて、潤滑性を確保している。この実施例において、オイル溜まりは、カムシャフト1のオイル通路20に連通しており、オイル通路20とスプロケット2の油道21とを通るエンジンオイルによって、減速機構5の各部材の潤滑性が確保されている。
Normally, the engine circulates engine oil through internal oil reservoirs to ensure lubricity. In this embodiment, the oil reservoir communicates with the
オイル通路20はカムシャフト1の軸心部分に形成され、ボルト16のねじ穴1cに連通し、ボルト16の先端部寄りの位置から径方向に分岐し、カムシャフト1の外周部に開口している。
The
オイル通路20の分岐部分には、必要に応じて、オイル通路20よりも大きい内径を有するオイル溜まり22を設けることができる。オイル溜まり22が設けられると、エンジンの始動時や運転中の急加速時などのエンジンオイルが減速機構5に供給されにくいときに、オイル溜まり22に溜まったエンジンオイルを減速機構5に供給することができる。
An
また、オイル通路20内にオイルフィルタ23を設けることができる。このオイルフィルタ23により、エンジン内を循環するエンジンオイルの金属粉末や外部からの異物を除去し、潤滑性の低下を抑制することができるからである。
An
油道21は、スプロケット2の内周面と他端面との間を貫通し、内周面側の開口部が、オイル通路20のカムシャフト1外周部の開口部に連通し、他端面側の開口部が、ハウジング7内の中間軸支持軸受13に対向する位置に設けられている。
The
中間軸支持軸受13の対向位置に油道21の他端面側の開口部が設けられると、油道21を通るエンジンオイルを中間軸支持軸受13に供給することができる。中間軸10の回転に伴う出力軸支持軸受11の回転により、エンジンオイルを減速機構5の各部材に効果的に供給し、行き渡らせることができる。
If the opening on the other end surface side of the
この実施例では、図6に示すように、減速機構5の出力軸支持軸受11および中間軸支持軸受13は玉軸受を適用したが、減速機構5の各部材にエンジンオイルが供給され、潤滑性が得られるため、電動モータ3の出力軸4、中間軸10を円滑に回転させることが可能であれば、図7に示すように、玉軸受よりも構造が簡単で、油膜を介して内外輪(両軌道輪)間を摺動させる滑り軸受を適用することができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 6, ball bearings are applied to the output shaft support bearing 11 and the intermediate shaft support bearing 13 of the
なお、滑り軸受は、出力軸支持軸受11および中間軸支持軸受13の両軸受に適用する必要はなく、減速機構5の減速比、電動モータ3の出力軸4の回転数等に応じて、出力軸支持軸受11と中間軸支持軸受13との少なくとも一方に適用すればよい。
Note that the slide bearing need not be applied to both the output shaft support bearing 11 and the intermediate shaft support bearing 13, and the output depends on the reduction ratio of the
さらに、この実施例において、電動モータ3の出力軸4、中間軸10を円滑に回転させることが可能であれば、中間軸支持軸受13を設ける代わりに、図8に示すように、中間軸10の外周部と内歯車8の円筒部の内周部とが摺動する状態で相対回転可能に設けることができる。また、出力軸支持軸受11を設ける代わりに、電動モータ3の出力軸4の外周部とハウジング7の円筒部の内周部とが摺動する状態で相対回転可能に設けることもできる。
Further, in this embodiment, if the
いずれの場合も、前述のように減速機構5の各部材にエンジンオイルが供給されるので、中間軸10と内歯車8の円筒部との摺動部、出力軸4とハウジング7の円筒部の内周部との摺動部にエンジンオイルの油膜が形成され、中間軸10、出力軸4を円滑に相対回転させることができる。なお、減速機構5において、中間軸10と内歯車8の円筒部とが摺動する構成、出力軸4とハウジング7の円筒部の内周部とが摺動する構成は、減速機構5の減速比、電動モータ3の出力軸4の回転数等に応じて、少なくとも一方の構成を適用すればよい。
In any case, since engine oil is supplied to each member of the
また、中間軸10と内歯車8の円筒部との摺動部または出力軸4とハウジング7の円筒部の内周部との摺動部が耐摩耗性を向上させる被膜、例えば、クロムめっきやDLC(ダイヤモンドライクカーボン)などに覆われるようにしてもよい。これにより、前記の摺動部では、被膜同士が接するので、摺動部を形成する両部材が直接的に接する場合よりも、摩耗の発生を抑制することができる。
Further, a sliding portion between the
この発明に係る可変バルブタイミング装置の実施例4を図9から図11に基づいて説明する。
この実施例4では、カムシャフト1はエンジンオイルが通るオイル通路30を備え、スプロケット2にオイル通路30を通るエンジンオイルを減速機構5に供給する油道31が形成された点で、前述の実施例2と相違する。この相違点(相違する構成)は、上述した実施例3の前記実施例1に対する相違点(相違する構成)と同様である。
その他の構成は実施例2と同様であり、同一に考えられる構成に同符号を用いて、その説明を省略する。
A variable valve timing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the fourth embodiment, the
Other configurations are the same as those of the second embodiment, and the same reference numerals are used for the same configurations, and the description thereof is omitted.
この実施例において、オイル溜まりは、前述した実施例3の場合と同様、カムシャフト1のオイル通路30に連通しており、オイル通路30とスプロケット2の油道31とを通るエンジンオイルによって、減速機構5の各部材の潤滑性が確保されている。
In this embodiment, the oil reservoir communicates with the
オイル通路30は、カムシャフト1の軸心に形成され、ボルト16のねじ穴1cに連通し、ボルト16の先端部寄りの位置から径方向に分岐し、カムシャフト1の外周部に開口している。
The
オイル通路30の分岐部分には、必要に応じて、オイル通路30よりも大きい内径を有するオイル溜まり32を設けることができる。オイル溜まり32が設けられると、エンジンの始動時や運転中の急加速時などのエンジンオイルが減速機構5に供給されにくいときに、オイル溜まり32に溜まったエンジンオイルを減速機構5に供給することができる。
An
また、オイル通路30内にオイルフィルタ33を設けることができる。このオイルフィルタ33により、エンジン内を循環するエンジンオイルの金属粉末や外部からの異物を除去し、潤滑性の低下を抑制することができるからである。
An
油道31は、前述した実施例3の場合と同様、スプロケット2の内周面と他端面との間を貫通し、内周面側の開口部が、オイル通路30のカムシャフト1外周部の開口部に連通し、他端面側の開口部が、ハウジング7内の中間軸支持軸受13に対向する位置に設けられている。
The
中間軸支持軸受13の対向位置に油道31の他端面側の開口部が設けられると、油道31を通るエンジンオイルを中間軸支持軸受13に供給することができる。中間軸10の回転に伴う出力軸支持軸受11の回転により、エンジンオイルを減速機構5の各部材に効果的に供給し、行き渡らせることができる。
When the opening on the other end surface side of the
この実施例では、図9に示すように、減速機構5の出力軸支持軸受11および中間軸支持軸受13は玉軸受を適用したが、減速機構5の各部材にエンジンオイルが供給され、潤滑性が得られるため、前記実施例3の場合と同様、電動モータ3の出力軸4、中間軸10を円滑に回転させることが可能であれば、図10に示すように、玉軸受よりも構造が簡単で、油膜を介して内外輪間を摺動させる滑り軸受を適用することができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 9, ball bearings are applied to the output shaft support bearing 11 and the intermediate shaft support bearing 13 of the
なお、滑り軸受は、出力軸支持軸受11および中間軸支持軸受13の両軸受に適用する必要はなく、減速機構5の減速比、電動モータ3の出力軸4の回転数等に応じて、出力軸支持軸受11と中間軸支持軸受13との少なくとも一方に適用すればよい。
Note that the slide bearing need not be applied to both the output shaft support bearing 11 and the intermediate shaft support bearing 13, and the output depends on the reduction ratio of the
さらに、この実施例において、電動モータ3の出力軸4、中間軸10を円滑に回転させることが可能であれば、前記実施例3の場合と同様、中間軸支持軸受13を設ける代わりに、図11に示すように、中間軸10の外周部と内歯車8の円筒部の内周部とが摺動する状態で相対回転可能に設けることができる。また、出力軸支持軸受11を設ける代わりに、電動モータ3の出力軸4の外周部とハウジング7の円筒部の内周部とが摺動する状態で相対回転可能に設けることもできる。
Further, in this embodiment, if the
いずれの場合も、前述のように減速機構5の各部材にエンジンオイルが供給されるので、中間軸10と内歯車8の円筒部との摺動部、出力軸4とハウジング7の円筒部の内周部との摺動部にエンジンオイルの油膜が形成され、中間軸10、出力軸4を円滑に相対回転させることができる。なお、減速機構5において、中間軸10と内歯車8の円筒部とが摺動する構成、出力軸4とハウジング7の円筒部の内周部とが摺動する構成は、減速機構5の減速比、電動モータ3の出力軸4の回転数等に応じて、少なくとも一方の構成を適用すればよい。
In any case, since engine oil is supplied to each member of the
また、中間軸10と内歯車8の円筒部との摺動部または出力軸4とハウジング7の円筒部の内周部との摺動部が耐摩耗性を向上させる被膜、例えば、クロムめっきやDLC(ダイヤモンドライクカーボン)などに覆われるようにしてもよい。これにより、それぞれの摺動部では、被膜同士が接するので、摺動部を形成する両部材が直接的に接する場合よりも、摩耗の発生を抑制することができる。
Further, a sliding portion between the
1 カムシャフト
1a 小径部
1b 固定穴
1c ねじ穴
1d フランジ
2 スプロケット
2a 係合凹部
2b 貫通孔
3 電動モータ
4 出力軸
4a 貫通孔
5 減速機構
6 偏心軸部
7 ハウジング
7a 係合穴
8 内歯車
8a 歯
8b 突起
9 ローラ
10 中間軸
10a ポケット
10b 保持器部
10c フランジ
10d 貫通孔
11 出力軸支持軸受
12 玉軸受
13 中間軸支持軸受
14 連結ピン
15 座金
16 ボルト
17 ストッパーピン
18 係合凹部
20、30 オイル通路
21、31 油道
22、32 オイル溜まり
23、33 オイルフィルタ
41 カムシャフト
41a カムプレート
42 スプロケット
43 電動モータ
44 出力軸
44a 偏心軸部
45 減速機構
46 リンク機構
46a アーム
46b アーム
47 内歯車
48 ハウジング
49 外歯車
50 ガイドプレート
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記減速機構は、前記電動モータの出力軸に設けられた円形断面の偏心軸部と、前記スプロケットと一体化したハウジング内に固定された内歯車と、前記内歯車と前記偏心軸部の外周部との間に介在された複数のローラと、これらのローラを保持するポケットが周方向に等ピッチに設けられた環状の保持器部を有する中間軸とを備え、前記保持器部のポケットが前記内歯車の歯に対して1つ異なる数に設けられ、前記歯の1ピッチ分の形状は、前記出力軸が回転するとき、前記偏心軸部の外周部に沿って公転する前記ローラの中心が描く軌跡と平行な曲線のうち前記ローラの外径側にある曲線と合致し、前記ローラの公転が前記カムシャフトと同軸上に配置された前記中間軸を介してそのカムシャフトに伝達され、前記カムシャフトの前記スプロケットに対する回転位相差を所要角度の範囲内に規制する規制手段を備えたことを特徴とする可変バルブタイミング装置。 A camshaft that drives at least one of an intake valve and an exhaust valve of the engine and a sprocket that transmits rotation from the engine and drives the camshaft to rotate are arranged coaxially and coaxially with the camshaft. In the variable valve timing device in which the rotation of the output shaft of the electric motor disposed above is transmitted to the camshaft through a speed reduction mechanism, and the rotational phase difference of the camshaft with respect to the sprocket is changed.
The reduction mechanism includes an eccentric shaft portion having a circular cross section provided on an output shaft of the electric motor, an internal gear fixed in a housing integrated with the sprocket, and an outer peripheral portion of the internal gear and the eccentric shaft portion. A plurality of rollers interposed therebetween, and an intermediate shaft having an annular cage portion in which pockets for holding these rollers are provided at equal pitches in the circumferential direction. It is provided in a number different from the number of teeth of the internal gear, and the shape of one pitch of the teeth is such that the center of the roller that revolves along the outer peripheral portion of the eccentric shaft portion when the output shaft rotates. It matches the curve on the outer diameter side of the roller among the curves parallel to the locus to be drawn, and the revolution of the roller is transmitted to the camshaft via the intermediate shaft arranged coaxially with the camshaft, The cam shaft Variable valve timing apparatus characterized by having a regulating means for regulating the range of the required angle the rotational phase difference with respect to the rocket.
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