(57)【要約】【課題】簡易な方法で規制部材がストッパに当接するときの衝撃力を緩和することができるバルブタイミング調整装置を提供する。【解決手段】ケース１の穴１０に収容されたプランジャ６は、コイルスプリング７の荷重により内方に付勢されて嵌合穴３ｆに嵌合しロータ３とケース１の相対回転を規制し、解除油路を兼ねた進角側油路２４の油圧により外方に移動して当該規制を解除する。この構成において、プランジャ６がストッパ８に当接するときのコイルスプリング７の荷重を、それ以外のときの荷重より高く設定し、当接時の衝撃力を緩和する。【選択図】図１
2015124754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に装着され、吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを変更可能なバルブタイミング調整装置であって、
前記内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動されるケースと、
前記吸気バルブまたは前記排気バルブを開閉するカムシャフトに固定され、前記ケースとの間に形成された進角側油圧室および遅角側油圧室の油圧により前記ケースに対して相対回転駆動されるロータと、
付勢部材と、
前記付勢部材の荷重により規制方向に付勢されて前記ロータと前記ケースの相対回転を規制し、油圧により前記付勢に抗して前記規制方向とは逆の方向に移動し当該規制を解除する規制部材と、
前記油圧により移動した前記規制部材が当接するストッパとを備え、
前記規制部材が前記ストッパに当接するときの前記付勢部材の荷重が、それ以外のときの荷重より高く設定されていることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【請求項２】
前記付勢部材は、１つのコイルスプリングであり、前記規制部材が前記ロータと前記ケースの相対回転を規制する位置から当該規制を解除する位置までの間にあるときは相対的に小さいばね定数、当該規制の解除後、前記ストッパに当接するまでの間にあるときは相対的に大きいばね定数であ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。
【請求項３】
前記付勢部材は、巻き数の異なる複数の区間を有する１つのコイルスプリングであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のバルブタイミング調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンの吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から吸気もしくは排気バルブの開閉タイミングを制御する可変バルブタイミング調整装置が考案され、多くはベーン式の油圧アクチュエータが採用されている。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ケースと、カムシャフトと同期回転するロータとを備え、ロータを始動時基準位置に係止しておくための規制部材（ロックピン）を有している。また、規制部材は、付勢部材によりロータを規制する方向に付勢され、付勢部材はストッパにより保持されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０３６７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、付勢部材は１つのばね定数をもつスプリングのため、規制部材がロータを規制している位置からこの規制を解除してストッパに当接する位置までの荷重変化は一定であり、規制部材がストッパに当接する際の荷重は通常小さい値に設定されていた。
一方、規制部材は作動油が供給される油圧室の内圧を受けて解除力を得ており、カムシャフトの交番トルクを受けてロータが振れることにより内圧が脈動して規制部材がストッパに大きな力で当接することがあった。上述のような荷重設定を持つ付勢部材の場合、規制部材がストッパに当接するときの衝撃力が大きく、打音あるいはストッパの摩擦・破損が生じるという課題があった。
【０００５】
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、簡易な方法で規制部材がストッパに当接するときの衝撃力を緩和することができるバルブタイミング調整装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るバルブタイミング調整装置は、内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動されるケースと、吸気バルブまたは排気バルブを開閉するカムシャフトに固定され、ケースとの間に形成された進角側油圧室および遅角側油圧室の油圧によりケースに対して相対回転駆動されるロータと、付勢部材と、付勢部材の荷重により規制方向に付勢されてロータとケースの相対回転を規制し、油圧により付勢に抗して規制方向とは逆の方向に移動し当該規制を解除する規制部材と、油圧により移動した規制部材が当接するストッパとを備え、規制部材がストッパに当接するときの付勢部材の荷重が、それ以外のときの荷重より高く設定されているものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、規制部材がストッパに当接するときの付勢部材の荷重を、それ以外のときの荷重より高く設定したので、簡易な方法で規制部材がストッパに当接するときの衝撃力を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るバルブタイミング調整装置の構成を示す部分断面図である。
【図２】実施の形態１に係るバルブタイミング調整装置を図１のＡＡ線に沿って切断した断面図である。
【図３】実施の形態１に係るバルブタイミング調整装置に用いる付勢部材の一例を示す図である。
【図４】実施の形態１に係るバルブタイミング調整装置に用いる付勢部材の荷重特性を模式的に示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るバルブタイミング調整装置１０１の構成を示す部分断面図であり、プレート１３を取り外した状態である。図２は、バルブタイミング調整装置１０１を図１のＡＡ線に沿って切断した断面図である。実施の形態１では例として、エンジンの吸気バルブの開閉タイミングを調整する吸気側バルブタイミング調整システムを構成する。このバルブタイミング調整装置１０１は、主に、ケース１、ロータ３、カバー１２、およびプレート１３から構成されており、図示しないエンジンの吸気側カムシャフトにボルト１０２にて締結されている。
【００１０】
ケース１は、図示しないエンジンのクランクシャフトからの駆動力を図示しない吸気側カムシャフトに伝達するためのチェーンスプロケット部２を一体的に有する。このチェーンスプロケット部２を介してエンジンの回転駆動力をバルブタイミング調整装置１０１とボルト１０２にて締結された吸気側カムシャフトに伝達することで、クランクシャフトとカムシャフトが同期して回転可能となっている。
【００１１】
また、ケース１は、内周に突出し複数の油圧室を形成するための複数のシュー１ａ〜１ｄを有する。ロータ３は、吸気側カムシャフトの一端部にボルト１０２にて締結され、ボス部３ａの外周に突出しケース１により形成された複数の油圧室をそれぞれ遅角側油圧室２０と進角側油圧室２１に区画する複数のベーン３ｂ〜３ｅを有する。ケース１とロータ３は何れも、摺動機能を有する部位のみ機械加工が施された、鉄系の焼結材料で形成されている。
【００１２】
ロータ３のベーン３ｂ〜３ｅの先端部には、凹形状が形成されており、それぞれの凹形状に、油圧室間のオイル漏れを防止するシール部材４がスプリング５によって付勢された状態で装着されている。
【００１３】
また、ケース１のシュー１ｂには、径方向に貫通する２段の穴１０が形成されており、プランジャ（規制部材）６と、プランジャ６を内方へ付勢するコイルスプリング（付勢部材）７と、コイルスプリング７を保持するストッパ８と、ストッパ８を固定するシャフト９とがそれぞれ挿入されている。プランジャ６は、径方向に摺動可能で、コイルスプリング７の付勢力で内方（図２に矢印で示す規制方向Ｂ）に突出し、ロータ３のボス部３ａの外周面に形成された嵌合穴３ｆと所定位置で嵌合可能になっている。プランジャ６がロータ３の嵌合穴３ｆと嵌合することで、始動時など油圧供給のない状態で、ロータ３のばたつきを抑制するために、機械的にロータ３を規制することができる。
【００１４】
カバー１２およびプレート１３は、ケース１とロータ３を間に挟んだ状態で複数のボルト１４により締結固定されており、遅角側油圧室２０および進角側油圧室２１のオイルを封止している。
【００１５】
ロータ３のボス部３ａには、複数の穴が形成されており、遅角側油圧室２０へオイルを供給／排出するための遅角側油路２２と、進角側油圧室２１へオイルを供給／排出するための進角側油路２３，２４として使用される。なお、図示例では進角側油路２３，２４が合計４本あるが、そのうちの進角側油路２４は、進角側油路として機能するだけでなく、プランジャ６と嵌合穴３ｆの嵌合を解除するための油圧を供給する解除油路としても機能する。
【００１６】
ここで、プランジャ６の規制／解除の動作を説明する。
図３は、プランジャ６を規制方向Ｂに付勢するコイルスプリング７の一例である。図４は、コイルスプリング７の荷重特性を模式的に示したグラフであり、縦軸が荷重、横軸がストロークである。
【００１７】
このコイルスプリング７は、線径およびコイル径が同一で、巻き数（線間ピッチ）が異なる２つの区間α，βを有する。
区間αの線間ピッチが小さく、区間βの線間ピッチが大きく設定されている。このコイルスプリング７を圧縮していった際には、最初に主として区間αがたわみ始め、先ずばね定数が小さい領域をたどる（図４のＳ０〜Ｓ２）。この領域では荷重が小さい。さらに圧縮して区間αが全密着すると、次いで区間βがたわみ、ばね定数が大きい領域となる（図４のＳ２〜Ｓ３）。この領域では荷重が大きい。このように線間ピッチが異なることで、異なるばね定数をもつ荷重特性を得ることができる。
このコイルスプリング７をケース１の穴１０に設置する際、区間α，βのどちらをストッパ８に向けてもよい。
【００１８】
これをバルブタイミング調整装置１０１の動きと合せて考えると、以下の様になる。
図１に示すように、ケース１とロータ３の相対回転位置が基準位置である最遅角位置になった状態でプランジャ６が嵌合穴３ｆに嵌合してロータ３を規制しているときに、バルブタイミング調整装置１０１に進角動作の指令が入ると、進角側油路２３，２４にオイルが供給される。このとき、３本の進角側油路２３の開口がシュー１ａ，１ｃ，１ｄに対面し、進角側油路２３から進角側油圧室２１へのオイル供給部分に絞り部２５が形成されるため、オイルはまず進角側油路（解除油路）２４に優先的に導かれる。そして、進角側油路２４の油圧が所定圧に達するとプランジャ６はコイルスプリング７の荷重に抗して規制解除方向（図２の規制方向Ｂとは逆の方向）に移動し始める。
【００１９】
ここで、コイルスプリング７は上述の通り、最初はばね定数小の区間αが有効に作用するため、小さい荷重（油圧）でプランジャ６が始動し、ばね定数小の荷重変化に伴って規制解除方向に移動していき、所定の動作ストローク（図４のＳ１）で嵌合穴３ｆから抜け出る。
プランジャ６は、嵌合穴３ｆから抜け出た後も規制解除方向に移動し続け、所定の動作ストローク（図４のＳ２）でコイルスプリング７が全密着し、この時点でばね定数小の区間αが終了する。
次いでばね定数大の区間βが有効に作用し始め、コイルスプリング７の大きい荷重を受けながらプランジャ６が規制解除方向へ移動していき、ストッパ８に当接して移動を制限されることで動作が完了する（図４のＳ３）。
【００２０】
このように、コイルスプリング７を、規制解除方向において最初が小さく次いで大きくなるような２つのばね定数を持つように設定し、プランジャ６が嵌合穴３ｆから抜け出た後にばね定数が大きい領域に切り替わるように設定したので、プランジャ６はまず低油圧で速やかに嵌合穴３ｆから抜け出ることができ、ロータ３が進角側に動作する際に阻害することがない。また、プランジャ６がストッパ８に当接するときには、コイルスプリング７の荷重が大きくなっており、当接時の衝撃をコイルスプリング７の荷重により緩和することができるので、当接に伴う打音および当接部分の磨耗を抑制することができる。
【００２１】
以上より、実施の形態１によれば、バルブタイミング調整装置１０１は、内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動されるケース１と、吸気バルブを開閉するカムシャフトに固定されてケース１との間に形成された遅角側油圧室２０および進角側油圧室２１の油圧によりケース１に対して相対回転駆動されるロータ３と、付勢部材であるコイルスプリング７と、コイルスプリング７の荷重により規制方向Ｂに付勢されてロータ３とケース１の相対回転を規制し、解除油路を兼ねた進角側油路２４の油圧により付勢に抗して規制方向Ｂとは逆の規制解除方向に移動し当該規制を解除する規制部材であるプランジャ６と、油圧により規制解除方向に移動したプランジャ６が当接するストッパ８とを備え、プランジャ６がストッパ８に当接するとき（図４のＳ３）のコイルスプリング７の荷重を、それ以外のときの荷重より高く設定した。これにより、簡易な方法でプランジャ６がストッパ８に当接するときの衝撃力を緩和することができる。
【００２２】
また、実施の形態１によれば、１つのコイルスプリング７を付勢部材として使用し、プランジャ６がロータ３とケース１の相対回転を規制する位置から当該規制を解除する位置までの間にあるとき（図４のＳ０〜Ｓ１）は相対的に小さいばね定数、当該規制の解除後、ストッパ８に当接するまでの間にあるとき（図４のＳ２〜Ｓ３）は相対的に大きいばね定数に設定した。このように、規制を解除する位置（図４のＳ１）では、コイルスプリング７のばね定数が小さく荷重が小さいため、プランジャ６が嵌合穴３ｆから速やかに抜け出ることができ、ロータ３の動作を阻害しない。
【００２３】
なお、コイルスプリング７のばね定数を大小２段階に変えるのではなく、多段階または連続的に変えてもよい。その場合でも、規制を解除する位置（図４のＳ１）のばね定数より、プランジャ６がストッパ８に当接する位置（図４のＳ３）のばね定数が相対的に高くなるように設定しておく。
【００２４】
また、実施の形態１によれば、付勢部材として、巻き数の異なる２区間α、βを有する１つのコイルスプリング７を使用するようにした。このため、スプリングコイリング時の線材の送りを変更するという一般的な工法で区間α，βを形成でき、コストアップ無しにコイルスプリング７を製作できる。
【００２５】
なお、コイルスプリング７の巻き数を変えてばね定数を変えるのではなく、コイルスプリング７の外径を変えてばね定数を変えてもよいし、コイルスプリング７の線材の太さを変えてばね定数を変えてもよい。
あるいは、ばね定数と背の高さが異なる複数のコイルスプリングを入れ子状態で穴１０に設置して、１つの付勢部材を構成してもよい。
【００２６】
また、実施の形態１では、ケース１に穴１０を設けてプランジャ６を径方向に摺動可能に収容したが、プランジャ６はケース１またはロータ３のどこかに収容されていればよく、また、摺動の方向が軸方向であってもよい。
【００２７】
また、実施の形態１では、バルブタイミング調整装置１０１を吸気側カムシャフトに組み付けたが、排気側カムシャフトに組み付けてもよい。
【００２８】
上記以外にも、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ケース、１ａ〜１ｄ  シュー、２  チェーンスプロケット部、３  ロータ、３ａ  ボス部、３ｂ〜３ｅ  ベーン、３ｆ  嵌合穴、４  シール部材、５  スプリング、６  プランジャ（規制部材）、７  コイルスプリング（付勢部材）、８  ストッパ、９  シャフト、１０  穴、１２  カバー、１３  プレート、１４  ボルト、２０  遅角側油圧室、２１  進角側油圧室、２２  遅角側油路、２３  進角側油路、２４  進角側油路（解除油路）、２５  絞り部、１０１  バルブタイミング調整装置、１０２  ボルト。
【図１】
2015124754.tif 000003
【図２】
2015124754.tif 000004
【図３】
2015124754.tif 000005
【図４】
2015124754.tif 000006