(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクプーリからの回転動力がタイミングプーリを介して伝達されるカムシャフトと上記タイミングプーリとの間又は該カムシャフトと別のカムシャフトとの間で運転状態に応じた位相の可変を行う弁開閉時期制御装置であって、
放射方向に延びる複数のベーンをもち、上記カムシャフトに装着されたロータ及び該ロータを内包して該ロータとの間で上記各ベーンをそれぞれ収嵌するように各進角用と遅角用の作動流体が作用する複数の圧力室を円陣状に形成したハウジング部材からなる弁開閉時期制御機構と、を具備し、
上記ベーンによって画成される上記各圧力室の第１圧力室及び第２圧力室の少なくとも一方に上記作動流体を作用させるべく、上記ロータは内周面及び外周面の間を貫通する複数の連通路をもち、上記カムシャフトは該カムシャフトの軸方向に延在した主通路及び該主通路から放射状に延在し上記ロータの上記各連通路に連通する複数の枝通路をもち、
前記枝通路は、前記作動流体が、前記主通路に供給され、該主通路より該枝通路及び該連通路を伝達して、前記各圧力室における第１圧力室及び第２圧力室の少なくとも一方に作用するときに、該作動流体は、該枝通路により放射状に流れて該各第１圧力室又は第２圧力室に同時均一にその圧力をかけることができることを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記弁開閉時期制御機構は前記カムシャフトの外周に装着されている請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストン型内燃機関の動弁機構における弁開閉時期制御装置に係り、特に、その主体となる弁開閉時期制御機構が作動流体の作用を受ける複数の圧力室を有した流体回転機構の場合に、各圧力室に均等に作動流体を作用させるようにした弁開閉時期制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ピストン型内燃機関では、機関の特性や用途によってカムシャフトによる動弁機構によって決定しているが、回転速度によって燃焼状態が若干異なるため、全回転域に最適なタイミングを与えることには困難がある。そこで、エンジンの運転状態に合わせてバルブタイミングを変化できる可変バルブタイミング機構（弁開閉時期制御機構）が動弁機構の補助機構として設けられる。
【０００３】
この種の可変バルブタイミング機構の一方式に、例えば特開平１−９２５０４号公報に記載されているように、クランクシャフトからの機関回転動力をタイミングベルト又はタイミングチェーン等の動力伝達手段によりカムシャフトに伝達する内燃機関において、カムシャフト側には放射方向に延びる複数のベーンを組付けたロータを固定するとともに、該ロータに同軸状に嵌合されたタイミングプーリにはその内周部に円陣状に各油圧室を形成し、該各油圧室に上記各ベーンをそれぞれピストンとして係入してなるベーンタイプの弁開閉時期制御装置がある。
【０００４】
上記公報に記載された方式のものでは、運転状態に応じた進角用の油圧又は遅角用の油圧を、上記ベーンによって第１油圧室と第２油圧室に仕切られる上記各油圧室の上記第１油圧室又は第２油圧室に作用させて、カムシャフトとタイミングプーリ間で相対位相を変えた弁開閉制御を行っている。
ところで、上記公報の弁開閉時期制御装置では、円陣状に形成された各油圧室に作動油を導く流体通路が、カムシャフトの外周を一周する周回通路を有し、この周回通路を各油圧室の流体出入口と連通している。そして、油圧源からの作動油は、上記周回通路に供給されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような流体通路によって複数の圧力室を有したベーンタイプの弁開閉時期制御機構を作動させると、作動油が周回通路の全域を通過しないと全ての油圧室に圧力がかからないため、最初に油圧が作用する油圧室と、最後に油圧が作用する油圧室とは、時間的にかなりの隔たりがあり、弁開閉時期制御に要する時間が長くなるとともに（応答性の低下）、ベーンが脈動的に作動して円滑な進角及び遅角への切替えは行えない。
【０００６】
本発明は上記従来技術の実情に鑑みてなされたもので、弁開閉時期制御機構の各圧力室に作動流体を同時均一に作用させ、弁開閉時期制御動作の応答性と円滑性を向上するようにした技術を提供することを解決課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した請求項１に係る発明は、内燃機関のクランクプーリからの回転動力がタイミングプーリを介して伝達されるカムシャフトと上記タイミングプーリとの間又は該カムシャフトと別のカムシャフトとの間で運転状態に応じた位相の可変を行う弁開閉時期制御装置であって、
放射方向に延びる複数のベーンをもち、上記カムシャフトの外周面に同軸状に一体化されたロータ及び該ロータを内包して該ロータとの間で上記各ベーンをそれぞれ収嵌するように各進角用と遅角用の作動流体が作用する複数の圧力室を円陣状に形成したハウジング部材からなる弁開閉時期制御機構と、を具備し、
上記ベーンによって画成される上記各圧力室の第１圧力室及び第２圧力室の少なくとも一方に上記作動流体を作用させるべく、上記ロータは内周面及び外周面の間を貫通する複数の連通路をもち、上記カムシャフトは該カムシャフトの軸方向に延在した主通路及び該主通路から放射状に延在し上記ロータの上記各連通路に連通する複数の枝通路をもち、
前記枝通路は、前記作動流体が、前記主通路に供給され、該主通路より該枝通路及び該連通路を伝達して、前記各圧力室における第１圧力室及び第２圧力室の少なくとも一方に作用するときに、該作動流体は、該枝通路により放射状に流れて該各第１圧力室又は第２圧力室に同時均一にその圧力をかけることができることを特徴とする。
【０００８】
作動流体は、上記主通路に供給され、該主通路より枝通路を伝達して、各圧力室における第１圧力室及び第２圧力室の少なくとも一方に作用する。このときの作動流体は、枝通路により放射状に流れて各第１圧力室又は第２圧力室に同時均一にその圧力をかけることができる。
そして、前記弁開閉時期制御機構は前記カムシャフトの外周に装着されていることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に係る弁開閉時期制御装置は、図１に示すように、ＤＯＨＣエンジンに適用したものであり、シリンダヘッドに回転可能に支持された排気バルブ用カムシャフト２（第１のカムシャフト）及び吸気バルブ用カムシャフト３（第２のカムシャフト）は、シリンダヘッド内において、それぞれ排気バルブ用カムシャフト２の外周に相対回転可能に装着されたギヤ４と吸気バルブ用カムシャフト３の外周に相対回転不能に装着されたギヤ５とが噛合してなる動力伝達手段６を介して連結されている。なお、以下に説明する弁開閉時期制御機構は、ここでは上記排気バルブ用カムシャフト２に装着される。
【００１０】
タイミングプーリ７は、シリンダヘッド内より突出した排気バルブ用カムシャフト２（以下、単にカムシャフト２という）の端部に締着されたボルト８によって該カムシャフト２に締結されている。ボルト８の偏心位置には、回り止め機能を果たすストッパピン９が設けられている。
シリンダヘッド内に延びるカムシャフト２の円筒部１０は、フロント側より雄螺子部１１と、後述する本発明の放射状の枝通路１３、１３…及び周状通路１２が形成された部分とからなり、該枝通路１３、１３…及び周状通路１２が形成された部分よりリヤ側には、ジャーナル部１４が形成され、該ジャーナル部１４はカム形成部分１５へと続いている。尚、ギヤ４は、ジャーナル部１４の外周に前述したように相対回転可能に装着されている。
【００１１】
しかして、上記枝通路１３、１３…及び周状通路１２が形成された部分には、弁開閉時期制御装置の主体となる弁開閉時期制御機構１６が装着される。弁開閉時期制御機構１６は、図２に示すように、内周のロータ１７と、該ロータ１７に形成された溝に一端が係留され放射方向に延びるベーン１８と、内周部に凹溝１９ａを円陣状に有してロータ１７を同軸状に内包し上記凹溝１９ａ間の凸面がロータ１７の外周面と摺接した環状ハウジング部材１９と、図１に示すように、上記ロータ１７、ベーン１８及び環状ハウジング１９を軸方向に挟み、上記凹溝１９ａを上記ベーン１８をピストンとして収嵌した圧力室２０とするフロントプレートハウジング部材２１及びリヤプレートハウジング部材２２とからなり、ギヤ４に螺入したボルト２３によって上記フロントプレートハウジング部材２１とリヤプレートハウジング部材２２との間が圧接されている。
【００１２】
なお、フロントプレートハウジング部材２１と環状ハウジング部材１９のフロント側面の間と、リヤプレートハウジング部材２２と環状ハウジング部材１９のリヤ側面の間はそれぞれメタルタッチでシールされているが、シール部材が介装されても良く、その際にはボルト２３がシール面の外側になるように屈曲したシールを用いる。
【００１３】
また、上記弁開閉時期制御機構１６は、ロータ１７のリヤ側に向く側面が上記ジャーナル部１４に当接しており、この当接状態において、ロータ１７のフロント側に向く側面から上記雄螺子部１１に締結されたナット２５と上記ジャーナル部１４との間に狭圧されている。これにより、ロータ１７はカムシャフト２と一体的に回転される。
【００１４】
また、上記弁開閉時期制御機構１６は、円筒部１０に放射方向に打ち込まれたピン３２がロータ１７の内周部に形成した位置決め溝３３と係合して、周方向の位置決めがなされている。
圧力室２０には、油圧供給装置３６から作動油圧が供給される。油圧供給装置３６は、弁開閉時期制御機構１６を制御する油圧制御弁３７及びバルブタイミング制御装置３９等によって構成されていて、カムシャフト２内に形成された通路２７はシリンダヘッド１に形成された周溝４２を介して油圧制御弁３７のＡポートに接続され、カムシャフト２内に形成された通路２６はカムシャフト２上に形成された周溝４１を通して油圧制御弁３７のＢポートに接続されている。また、油圧制御弁３７のＰポートには例えばエンジンにより駆動される油圧ポンプ３８が接続され、Ｒポートにはリザーバ４０が形成されていて、油圧制御弁３７がバルブタイミング制御装置３９によって作動を制御されることにより、後述するように弁開閉時期制御機構１６が進角及び遅角作動及び、中立位置保持を行うようになっている。主通路２６は上記周状通路１２を介してロータ１７に形成された各連通路２８に連通し、主通路２７は上記枝通路１３、１３…を介してロータ１７に形成された各連通路２９に連通している。そして、上記各連通路２８は、ベーン１８によって画成される各圧力室２０の第１油圧室３０及び第２油圧室３１のうち、第１油圧室３０（遅角用室）に作動油を導き、上記各連通路２９は第２油圧室３１（進角用室）に導くようになっている。ここで、軸方向に形成された主通路２７は、両端のボールシール３４、３５によって他の通路と遮断されている。つまり、主通路２７は、図１右方のカムジャーナルの潤滑通路がカムシャフト２の軸心に形成される際に同時に形成されるが、ボール３５を圧入することにより該潤滑通路と遮断され、またボール３４を圧入し、ボルト８により更に押圧することにより外部と遮断される。また、もう一方の主通路２６は、カムシャフト２内に主通路２７に対して軸対象に一体形成され、主通路２７とほぼ同等の流路抵抗となっている。このように本実施形態では、３つの通路をカムシャフト２内という限られたスペース内で、主通路２６、２７を細くして切換性の悪化及び、各シャフト径を大きくすることによる弁開閉時期制御装置の大型化を招くことなく、軸加工により形成することができ、小型化及び製造コストの低減が図れる。
【００１５】
上記構成において、クランクプーリの回転動力が伝達されるタミングプーリ７によってカムシャフト２が駆動されると、このカムシャフト２の回転がロータ１７、ベーン１８、環状ハウジング部材１９及びボルト２３を介してギヤ４へ伝達され、更にギヤ４及びギヤ５を介してカムシャフト３に伝達され、カムシャフト２の各バルブとカムシャフト３の各バルブが作動する。
【００１６】
ここで、ギヤ４は、カムシャフト２のジャーナル部１４に対し周方向の移相が可能となっており、油圧供給装置３６の油圧制御弁３７を介して油圧ポンプ３８からの作動油圧が第２油圧室３１に作用すると、環状ハウジング部材１９と共にギヤ４がロータ１７及びカムシャフト２に対して、図２上時計方向に回転し、最大ベーン１８の位相角度分θ（図２）だけ、カムシャフト２に対するカムシャフト３の相対位相を進ませる。また、油圧ポンプ３８からの作動油圧が第１油圧室３０に作用すると、環状ハウジング部材１９と共にギヤ４がロータ１７及びカムシャフト２に対して、上記した最大進角位置にて図２の上反時計方向に回転し、上記した最大進角位置から最大ベーン１８の位相角度分θ（図２）だけ、カムシャフト２に対するカムシャフト３の相対位相を遅らせる。これにより、進角時と遅角時には、カムシャフト３における各バルブの開閉時期とカムシャフト２における各バルブの開閉時期とを調整することができる。
【００１７】
そして、本実施形態によれば、上記遅角用作動油は、上記主通路２７を流れ、該主通路２７より枝通路１３、１３…を伝達して、各圧力室２０における第２圧力室３１に作用するが、この作用のタイミングと圧力は、枝通路１３が放射方向に延びて各第２圧力室３１と連通した連通路２９に一致するので、同時で均一に作用する。
【００１８】
これにより弁開閉時期制御の切り替えが瞬時に行われ応答性を改善できるとともに、ベーン１８が脈動的な作動を防止して円滑な遅角状態への切替えがなされる。
本発明は、特開平１−９２５０４号公報に記載されているような、クランクシャフトからの機関回転動力をタイミングベルト又はタイミングチェーン等の動力伝達手段によりカムシャフトに伝達し、弁開閉制御機構がシリンダヘッド外にてカムシャフトの端部に装着される内燃機関に適用できる。
【００１９】
また、上記実施形態に限定することなく、例えば進角用の作動油も遅角用と同様に放射状の枝通路で各第１圧力室に導出してもよい。この場合、進角用及び遅角用の主通路が軸方向に重なる場合は、両主通路をカムシャフトの中心部からそれぞれ退避した位置に設けるが、同時に供給できる圧力室の数に制限がある。
【００２０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、特許請求の範囲に記載された構成の採用により、ベーンタイプの弁開閉時期制御機構を作動させる複数の圧力室に放射状の枝通路を介して作動流体を導き、同時均一にベーンを作動させて、弁開閉時期制御動作の応答性と円滑性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る弁開閉時期制御装置を示す断面図であり、Ｂ−Ｂ線は図２における破断線を示している。
【図２】上記一実施形態による弁開閉時期制機構の一部を取出した断面図であり、Ａ−Ａ線は、図１における弁開閉時期制機構の破断線を示している。
【符号の説明】
１はシリンダヘッド、２は第１のカムシャフト、３は第２のカムシャフト、６は動力伝達手段、７はタイミングプーリ、１３は枝通路、１６は弁開閉時期制機構、１８はベーン、１０は円筒部、１７はロータ、１９、２１，２２はハウジング部材、２０は圧力室、２５はナット、２７は主通路である。
【図１】
0003551343.tif 000002
【図２】
0003551343.tif 000003