(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、
このバルブタイミング調整装置は、
前記駆動軸または前記従動軸の一方とともに回転するシューハウジングと、
前記駆動軸または前記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形成された凹部を進角室と遅角室に区画するベーンを備えるベーンロータと、
前記シューハウジングあるいはこのシューハウジングと一体に回転する部材に一端が係合し、前記ベーンロータに他端が係合して、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ねじりコイルバネとを備え、
前記ベーンロータと係合する前記ねじりコイルバネの端部は、軸方向に対して垂直方向に向けて設けられ、
前記ベーンロータには、前記ねじりコイルバネの端部が係合するフック溝が軸方向に対して垂直方向に設けられ、
前記フック溝は、前記ベーンの内側内部まで延設して設けられ、
前記フック溝の内部には、耐摩耗性に優れた材質よりなる耐摩耗部材が装着され、前記ねじりコイルバネの端部と前記フック溝との間には前記耐摩耗部材が介在され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】
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、
このバルブタイミング調整装置は、
前記駆動軸または前記従動軸の一方とともに回転するシューハウジングと、
前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転するとともに、前記駆動軸または前記従動軸の他方に対して位置決めするための軸方向に貫通した位置決め穴が形成され、前記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に区画するベーンを備えるベーンロータと、
前記シューハウジングあるいはこのシューハウジングと一体に回転する部材に一端が係合し、前記ベーンロータに他端が係合して、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ねじりコイルバネとを備え、
前記ベーンロータと係合する前記ねじりコイルバネの端部は、軸方向に向けて設けられて、前記位置決め穴の内部に係合することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、エンジン）のバルブ（吸気弁あるいは排気弁）の開閉弁時期を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として、エンジンのクランクシャフト（駆動軸に相当する）とともに回転するシューハウジングと、カムシャフト（従動軸に相当する）とともに回転するベーンロータとを備え、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るものが知られている。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に区画するベーンを備えるものであり、進角室および遅角室の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化するものである。
【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へ負荷がかかっている。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、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方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ってしまう。
【０００４】
このような問題点を解決する技術として、特開平１１−２９４１２１号公報に開示された技術が知られている。この公報には、シューハウジングと一体に回転するタイムプーリとベーンロータのそれぞれにねじりコイルバネの端部を係合させて、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する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に開示されたバルブタイミング調整装置では、ねじりコイルバネの両端が軸方向に向けられており、その一端はベーンロータに形成された軸方向穴に挿入して固定されていた。
ねじりコイルバネの巻線を屈曲させる場合、屈曲部での強度を確保するために所定以上の曲げＲが必要になるが、軸方向に屈曲した場合では、このＲ部と軸方向に伸びる端部（係合部）によってねじりコイルバネの軸方向の全長が長くなり、結果的にバルブタイミング調整装置の軸方向寸法も長くなってしまう。
【０００６】
また、従来では、ベーンロータに形成した軸方向穴にねじりコイルバネの端部を挿入していたため、ねじりコイルバネとベーンロータが直接摺動する。このため、ロータの材質を耐摩耗性を考慮した硬度の高い材質を用いる必要があった。しかし、硬度の高い材質でベーンロータを作成すると、各部の加工費が高くなり、バルブタイミング調整装置のコストが上昇する不具合があった。
【０００７】
【発明の目的】
本発明の第１の目的は、ねじりコイルバネの軸方向の全長を短くすることでバルブタイミング調整装置の軸方向寸法を短くするとともに、硬度の低い材質によってベーンロータを作成してベーンロータの加工費を抑えてバルブタイミング調整装置のコストを抑えるものであり、本発明の第２の目的は、ベーンロータに形成される位置決め穴を利用してねじりコイルバネをベーンロータに係合させることで、ねじりコイルバネをベーンロータに係合させるための加工費を抑えてバルブタイミング調整装置のコストを抑えるものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１の手段〕
請求項１を採用するバルブタイミング調整装置では、ベーンロータと係合するねじりコイルバネの端部が軸方向に対して垂直方向に向けて設けられており、ベーンロータにはねじりコイルバネの端部が係合するフック溝が軸方向に対して垂直方向に設けられている。
このため、ねじりコイルバネの軸方向の全長が短くなる。また、ねじりコイルバネを係合するためのフック溝がベーンロータの軸方向に対して垂直方向に形成されるため、ねじりコイルバネ係合用の穴をベーンロータの軸方向に形成しなくても済み、ベーンロータを軸方向に薄くすることが可能になる。
このように、ねじりコイルバネの軸方向を短縮できるとともに、ベーンロータの軸方向の薄肉化が可能になるため、バルブタイミング調整装置の軸方向寸法を短くすることができる。
【０００９】
さらに、フック溝をベーンの内側内部まで延設するとともに、そのフック溝の内部に耐摩耗部材が装着されて、ねじりコイルバネの端部とフック溝との間に耐摩耗部材が介在されるため、ベーンロータがアルミニウムや軟鉄等の硬度の低い材質であっても、ねじりコイルバネの接触によってベーンロータが摩耗する不具合が発生しない。
このようにベーンロータの材質をアルミニウムや軟鉄等の硬度の低い材質にできるため、ベーンロータの加工性が向上する。このため、ベーンロータの加工費を抑えることができ、結果的にバルブタイミング調整装置のコストを抑えることができる。
【００１０】
〔請求項２の手段〕
請求項２の手段を採用するバルブタイミング調整装置では、ベーンロータと係合するねじりコイルバネの端部が軸方向に向けて設けられるものであるが、ベーンロータに形成される位置決め穴にねじりコイルバネの端部を挿入して、ねじりコイルバネをベーンロータに係合するものである。このため、あえてバネ係合用の専用穴をベーンロータに形成する必要がなく、ベーンロータの加工費を抑えることができ、結果的にバルブタイミング調整装置のコストを抑えることができる。
【００１１】
なお、ベーンロータの材質の硬度が高い場合は、位置決め穴に直接ねじりコイルバネの端部を挿入しても良いが、ベーンロータの材質の硬度が低い場合は、上記請求項２の手段で示したように、位置決め穴の内部に耐摩耗部材を装着し、ねじりコイルバネとベーンロータとの間に耐摩耗部材を介在させても良い。このような場合は、ベーンロータがアルミニウムや軟鉄等の硬度の低い材質であっても、ねじりコイルバネの接触によってベーンロータが摩耗する不具合が発生しない。
そして、ベーンロータの材質をアルミニウムや軟鉄等の硬度の低い材質にすることにより、ベーンロータの加工性が向上するため、ベーンロータの加工費を抑えることができ、結果的にバルブタイミング調整装置のコストを抑えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、２つの実施例と変形例を用いて説明する。
〔第１実施例〕
第１実施例を図１、図２を参照して説明する。なお、図１（ａ）はバルブタイミング調整装置の軸方向に沿う断面図、図１（ｂ）はシューハウジングの内部を示す図である。なお、本実施例で示すバルブタイミング調整装置は、吸気バルブと排気バルブが独立したカムシャフトによって駆動されるＤＯＨＣエンジンの排気側のカムシャフトに取り付けられるものであり、排気バルブの開閉タイミングを連続的あるいは段階的に可変可能なものである。また、この実施例では、図１（ａ）の左側をフロント側、右側をリヤ側として説明する。
【００１３】
バルブタイミング調整装置は、クランクシャフトよりタイミングチェーン（またはタイミングベルト等）を介して駆動される駆動部材Ａと、この駆動部材Ａによって駆動されて、その駆動トルクをカムシャフトＣに伝達する従動部材Ｂとに大別されるものであり、後述する構成によって駆動部材Ａに対して従動部材Ｂが相対的に回転して、カムシャフトＣを進角側あるいは遅角側へ変化させるものである。
【００１４】
駆動部材Ａは、フロント側よりフロントプレート１、シューハウジング２、スプロケットホイール３から構成されるものであり、クランクシャフトと同期して回転する。これらフロントプレート１、シューハウジング２、スプロケットホイール３は複数のボルト４によって強固に締結されている。なお、駆動部材Ａは、タイミングチェーンによって、図１（ｂ）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。そして、シューハウジング２の内部には、図１（ｂ）に示すように、略扇状の凹部５が複数（この実施例では４つ）形成されている。
【００１５】
一方、従動部材Ｂは、カムシャフトＣに対してボルト６によって強固に締結されるベーンロータ７を備える。このベーンロータ７は、シューハウジング２の凹部５内を進角室５ａと遅角室５ｂに区画するベーン８を備えるものであり、ベーンロータ７はシューハウジング２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および遅角室５ｂは、フロントプレート１、シューハウジング２、スプロケットホイール３およびベーンロータ７に囲まれる油圧室であり、ベーン８の先端溝に配置したシール部材９等によって各室内の液密性が保たれている。
なお、進角室５ａは油圧によってベーン８を進角側へ駆動するための油圧室であってベーン８の反回転方向側の凹部５内に形成されるものであり、逆に、遅角室５ｂは油圧によってベーン８を遅角側へ駆動するための油圧室であってベーン８の回転方向側の凹部５内に形成されるものである。
【００１６】
バルブタイミング調整装置は、進角室５ａおよび遅角室５ｂに流体（オイル）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（図示しない）が設けられている。この油圧差発生手段は、進角室５ａと遅角室５ｂに油圧差を発生させることによって、ベーンロータ７をシューハウジング２に対して相対回転させるための手段である。
この手段の一例を示すと、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または遅角室５ｂに切り替えて供給する１つまたは複数の切替弁、この切替弁を切替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。なお、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の運転状態に応じて電磁アクチュエータを制御して、エンジンの運転状態に応じた作動油圧を進角室５ａと遅角室５ｂに発生させるものである。
【００１７】
一方、ベーン８の１つには、エンジンの始動時にベーンロータ７の回動位置を所定の進角位置（例えば、最進角位置）に固定しておくためのストッパピン１１が装着されている。このストッパピン１１は、ベーン８に貫通形成された挿通穴１２内に挿入されるものであり、圧縮コイルバネ１３によってリヤ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３に設けられたストッパ穴１４にストッパピン１１の頭部（リヤ側端部）が嵌合した状態で、シューハウジング２に対してベーンロータ７がロックされる。
【００１８】
ストッパピン１１の中間部には、油圧によってストッパピン１１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１１ａが形成されており、その段差部１１ａ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１３の付勢力に抗してストッパピン１１はストッパ穴１４から抜け出す。また、ストッパピン１１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１３の付勢力に抗してストッパピン１１はストッパ穴１４から抜け出す。
【００１９】
バルブタイミング調整装置は、駆動部材Ａに対して従動部材Ｂを進角側へ付勢するねじりコイルバネ（以下、アシストスプリング）１５が設けられている。このアシストスプリング１５は、一端がシューハウジング２あるいはこのシューハウジング２と一体に回転する部材に係合し、他端がベーンロータ７に係合するものであり、この実施例ではアシストスプリング１５の一端は、フロントプレート１に形成された挿入穴１ａの内部に挿入されて係合するものである。
【００２０】
一方、アシストスプリング１５のコイル部の周囲には、筒状のコイルカバー１６が配置されている。このコイルカバー１６は、アシストスプリング１５のコイル部がフロントプレート１およびベーンロータ７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（例えば、アルミニウムや軟鉄等）からなるフロントプレート１やベーンロータ７が、硬いアシストスプリング１５と接触して磨耗するのを防ぐように、コイルカバー１６は比較的硬度の高い材質（例えば、鉄、ステンレス等）によって形成されている。
【００２１】
ベーンロータ７側のアシストスプリング１５の端部１７とベーンロータ７との係合について説明する。この端部１７は、図１（ｂ）に示されるように、軸方向に対して垂直方向に形成されるものであり、この実施例では端部１７はコイル径の外側に向けて形成されている。
一方、ベーンロータ７には、図１（ｂ）に示されるように、アシストスプリング１５の端部１７を係合するためのフック溝１８が設けられている。このフック溝１８も軸方向に対して垂直方向に形成されるものである。
【００２２】
ここで、上述したように、ベーンロータ７は、アルミニウムや軟鉄等の比較的硬度の低い材質によって設けられているため、フック溝１８の内部には、硬いアシストスプリング１５の端部１７と接触してシューハウジング２が磨耗するのを防ぐための耐摩耗部材１９が装着されている。この耐摩耗部材１９は、耐摩耗性に優れた材質（例えば、ステンレス、普通鉄等）によって設けられるものである。この実施例の耐摩耗部材１９は、図２（ａ）（ｂ）に示す形状を呈するものであり、フック溝１８の内部に配置された状態で、硬いアシストスプリング１５の端部１７を３方から囲む略断面コ字形に設けられたものである。
なお、この実施例では、耐摩耗部材１９を略断面コ字形に設けた例を示したが、耐摩耗部材１９はフック溝１８内においてアシストスプリング１５の端部１７とシューハウジング２との干渉を防ぐものであれば良く、矩形筒状、円筒状など、他の形状であっても良い。
【００２３】
上記で示すように、第１実施例に示すバルブタイミング調整装置では、アシストスプリング１５の端部１７が軸方向に対して垂直方向に設けられている。このため、アシストスプリング１５の軸方向の全長が短くなる。
また、アシストスプリング１５を係合するためのフック溝１８がベーンロータ７の軸方向に対して垂直方向に形成されるため、アシストスプリング１５を係合するための穴を従来のように軸方向へ向けて形成しなくても済み、ベーンロータ７の軸方向の厚みを薄くすることができる。
このように、アシストスプリング１５の軸方向を短縮できるとともに、ベーンロータ７の軸方向の薄肉化が可能になるため、バルブタイミング調整装置の軸方向寸法を短くすることができる。
【００２４】
また、この実施例では、ベーンロータ７がアルミニウムや軟鉄等の硬度の低い材質で形成されるが、フック溝の内部に耐摩耗部材１９が装着され、アシストスプリング１５の端部１７とフック溝１８との間に耐摩耗部材１９が介在されることになるため、アシストスプリング１５の端部１７の接触によってベーンロータ７が摩耗する不具合が発生しない。
このようにベーンロータ７の材質をアルミニウムや軟鉄等の硬度の低い材質にできるため、ベーンロータ７の加工性が向上する。このため、ベーンロータ７の加工費を抑えることができ、結果的にバルブタイミング調整装置のコストを抑えることができる。
【００２５】
〔第２実施例〕
第２実施例を図３を参照して説明する。なお、図３（ａ）はバルブタイミング調整装置の軸方向に沿う断面図であり、図３（ｂ）はフロントプレートを外した状態でのバルブタイミング調整装置の正面図である。
第１実施例では説明を省略したが、ベーンロータ７には、カムシャフトＣに対してベーンロータ７の位置決めを行うための位置決め穴２０が形成されている。この位置決め穴２０は、ベーンロータ７の軸方向に貫通して設けられるものであり、カムシャフトＣの端面に圧入固定された位置決めピン２１を位置決め穴２０の内部に挿入することにより、カムシャフトＣに対してベーンロータ７が位置決めされる。
【００２６】
この第２実施例では、ベーンロータ７と係合する側のアシストスプリング１５の端部１７が軸方向に向けて設けられるものであり、その端部１７が位置決め穴２０の内部に係合することで、ベーンロータ７とアシストスプリング１５が係合する。
また、この第２実施例のベーンロータ７は、第１実施例とは異なり、硬度の高い材質（例えば普通鉄）によって形成されるものである。このため、ベーンロータ７に形成された位置決め穴２０にアシストスプリング１５の端部１７を直接挿入しても、アシストスプリング１５の端部１７の接触によってベーンロータ７が摩耗する不具合は発生しない。
【００２７】
この第２実施例のバルブタイミング調整装置では、ベーンロータ７と係合するアシストスプリング１５の端部１７が軸方向に向けて設けられるものであるが、ベーンロータ７の位置決め穴２０に端部１７を挿入して、アシストスプリング１５をベーンロータ７に係合するものである。このため、あえてバネ係合用の専用穴をベーンロータ７に形成する必要がないため、ベーンロータ７の加工費を抑えることができ、結果的にバルブタイミング調整装置のコストを抑えることができる。
【００２８】
〔変形例〕
上記の実施例では、シューハウジング２内に４つの凹部５を形成し、ベーンロータ７の外周部に４つのベーン８を設けた例を示したが、凹部５の数やベーン８の数は構成上１つあるいはそれ以上であればいくつでも構わないものであり、凹部５の数およびベーン８の数を他の数にしても良い。つまり、例えば、シューハウジング２に３つの凹部５を形成してベーンロータ７の外周部に３つのベーン８を設けても良いし、シューハウジング２に２つの凹部５を形成してベーンロータ７の外周部に２つのベーン８を設けても良い。
【００２９】
上記の実施例では、排気側のカムシャフトＣに取り付けられるバルブタイミング調整装置に本発明を適用した例を示したが、吸気側のカムシャフトＣに取り付けられるバルブタイミング調整装置に本発明を適用しても良い。
上記の第１実施例では、ベーンロータ７がカムシャフトＣの端面に固定される例を示したが、ベーンロータ７の中心部にカムシャフトＣが挿通されるタイプのバルブタイミング調整装置に請求項１にかかる発明を適用しても良い。
【００３０】
上記の実施例では、ストッパピン１１が軸方向へ移動してストッパ穴１４に嵌合する例を示したが、ストッパピン１１を径方向へ移動させてストッパ穴１４に嵌合するように設けても良い。この場合は、シューハウジング２の内周壁にストッパ穴１４が形成されることになる。また、ストッパピン１１をシューハウジング２内に収容し、ベーンロータ７側にストッパ穴１４を形成しても良い。
【００３１】
上記の実施例では、シューハウジング２がクランクシャフト（駆動軸）とともに回転し、ベーンロータ７がカムシャフトＣ（従動軸）とともに回転する例を示したが、ベーンロータ７がクランクシャフト（駆動軸）とともに回転し、シューハウジング２がカムシャフトＣ（従動軸）とともに回転するように構成しても良い。
上記の実施例では、アシストスプリング１５をベーンロータ７のフロント側（反カムシャフトＣ側）に配置した例を示したが、アシストスプリング１５をベーンロータ７のリヤ側（カムシャフトＣ側）に配置して、本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】バルブタイミング調整装置の軸方向に沿う断面図、およびシューハウジングの内部を示す図である（第１実施例）。
【図２】耐摩耗部材の側面および正面図である（第１実施例）。
【図３】バルブタイミング調整装置の軸方向に沿う断面図、およびシューハウジングの内部を示す図である（第２実施例）。
【符号の説明】
２    シューハウジング
５    凹部
５ａ  進角室
５ｂ  遅角室
７    ベーンロータ
８    ベーン
１５    アシストスプリング（ねじりコイルバネ）
１７    端部
１８    フック溝
１９    耐摩耗部材
２０    位置決め穴
【図１】
0004238486.tif 000002
【図２】
0004238486.tif 000003
【図３】
0004238486.tif 000004