(57)【要約】【課題】応答性の一層の向上を図ることができる内燃機関の可変バルブタイミング機構を提供する。【解決手段】吸気側カムシャフト５に回転自在に設けられ、外部からの動力により回転可能なハウジング１０と、吸気側カムシャフト５の端部に固定され、ハウジング１０に摺動可能に収容されて当該ハウジング１０の内面と摺接する第一摺接面３４及び第二摺接面３２を有し、当該ハウジング１０との間に進角室Ｒ１及び遅角室Ｒ２を形成するロータ２０と、を具備し、進角室Ｒ１及び遅角室Ｒ２に供給される作動油の圧力によってロータ２０を摺動させ、ハウジング１０に対するロータ２０の相対的な回転角度を変更可能なエンジンのバルブタイミング変更装置４であって、ロータ２０の第一摺接面３４及び第二摺接面３２に硬質物を含有した樹脂コーティング１００を施した。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトに回転自在に設けられ、外部からの動力により回転可能なハウジングと、
前記カムシャフトの端部に固定され、前記ハウジングに摺動可能に収容されて当該ハウジングの内面と摺接する摺接面を有し、当該ハウジングとの間に油室を形成するロータと、
を具備し、
前記油室に供給される作動油の圧力によって前記ロータを摺動させ、前記ハウジングに対する当該ロータの相対的な回転角度を変更可能な内燃機関の可変バルブタイミング機構であって、
前記ロータの摺接面に硬質物を含有した樹脂コーティングを施した、
ことを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の可変バルブタイミング機構の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の可変バルブタイミング機構の技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。
【０００３】
特許文献１に記載の内燃機関の可変バルブタイミング機構は、カムシャフトに回転自在に設けられ、外部からの動力により回転可能なハウジングと、カムシャフトの端部に固定され、ハウジングに摺動可能に収容され、当該ハウジングとの間に油室（進角側油室及び遅角側油室）を形成するロータ（ベーン）と、を具備する。
【０００４】
こうして、前記可変バルブタイミング機構においては、油室に供給される作動油の圧力によりロータを摺動させ、ハウジングに対するロータの相対的な回転角度を変更させることができる。その結果、前記可変バルブタイミング機構においては、ロータに固定されたカムシャフトを回転させ、当該カムシャフトに設けられる吸気弁や排気弁の開閉タイミングを変更することができる。
【０００５】
また、前記可変バルブタイミング機構において、ロータは、ハウジングの内面と摺接する摺接面（ベーンの前端面等）を有する。ロータの摺接面には、潤滑剤がコーティングされている。
【０００６】
こうして、前記可変バルブタイミング機構においては、ロータとハウジングとの潤滑性能を向上させ、当該ロータとハウジングとの摩擦抵抗を低減させることにより応答性の向上を図っている。
【０００７】
しかしながら、前記可変バルブタイミング機構においては、応答性の一層の向上を図ることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４１１５４６１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、応答性の一層の向上を図ることができる内燃機関の可変バルブタイミング機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１においては、カムシャフトに回転自在に設けられ、外部からの動力により回転可能なハウジングと、前記カムシャフトの端部に固定され、前記ハウジングに摺動可能に収容されて当該ハウジングの内面と摺接する摺接面を有し、当該ハウジングとの間に油室を形成するロータと、を具備し、前記油室に供給される作動油の圧力によって前記ロータを摺動させ、前記ハウジングに対する当該ロータの相対的な回転角度を変更可能な内燃機関の可変バルブタイミング機構であって、前記ロータの摺接面に硬質物を含有した樹脂コーティングを施したものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
請求項１においては、応答性の一層の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るバルブタイミング変更装置を含む作動油供給機構の概略構成を示した模式図。
【図２】バルブタイミング変更装置を示した分解斜視図。
【図３】ハウジングを示した正面図。
【図４】ロータ及び端面シール部材を示した正面図。
【図５】ハウジングに収容されたロータを示した正面図。
【図６】（ａ）図５におけるＡ−Ａ断面模式図。（ｂ）正面一部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の説明では、図中に示した矢印に従って、上下方向、前後方向及び左右方向を定義する。
【００１６】
まず、図１を用いて、本発明の一実施形態に係る内燃機関のバルブタイミング変更装置４（可変バルブタイミング機構）を含む作動油供給機構の概略構成について説明する。
【００１７】
ガソリンエンジン等の内燃機関（以下では、「エンジン」と称する。）のオイルパン１に貯溜された作動油は、オイルポンプ２によってオイルコントロールバルブ（以下、単に「ＯＣＶ」と記す）３へと供給（圧送）される。ＯＣＶ３は、バルブタイミング変更装置４への作動油の供給及び当該バルブタイミング変更装置４からの作動油の排出を制御するものである。ＯＣＶ３によって、オイルパン１から供給されてきた作動油が適宜バルブタイミング変更装置４へと供給され、またバルブタイミング変更装置４から作動油が排出される。当該ＯＣＶ３の動作は、図示せぬ制御装置（ＥＣＵ）によって制御される。
【００１８】
バルブタイミング変更装置４は、エンジンの吸気弁８の開閉タイミングを変更するものである。バルブタイミング変更装置４は、吸気側カムシャフト５の一端部に連結される。吸気側カムシャフト５には、エンジンの各気筒に対応した吸気側カム６が形成される。吸気側カム６は、その下方に配置された吸気側ロッカアーム７を介して吸気弁８を押下することができる。このような構成において、吸気側カムシャフト５が回転すると、吸気側カム６及び吸気側ロッカアーム７を介して吸気弁８が開閉される。
【００１９】
バルブタイミング変更装置４には、作動油が流入可能な進角室Ｒ１及び遅角室Ｒ２（詳しくは後述する）が形成される。バルブタイミング変更装置４の進角室Ｒ１に作動油を流入させると、エンジンのクランクシャフト（不図示）に対する吸気側カムシャフト５の位相を進角させ、吸気弁８の開閉タイミングを早くすることができる。一方、バルブタイミング変更装置４の遅角室Ｒ２に作動油を流入させると、前記クランクシャフトに対する吸気側カムシャフト５の位相を遅角させ、吸気弁８の開閉タイミングを遅くすることができる。
【００２０】
以下では、図２から図５までを用いて、バルブタイミング変更装置４の構成について説明する。
【００２１】
バルブタイミング変更装置４は、主としてハウジング１０及びロータ２０を具備する。
【００２２】
図２、図３及び図５に示すハウジング１０は、吸気側カムシャフト５に回転自在に設けられ、外部からの動力により回転可能なものである。ハウジング１０は、主としてタイミングスプロケット１２、ケース１４及びカバー１６を具備する。
なお、図３及び図５においては、カバー１６の図示を省略している。
【００２３】
図２及び図３に示すタイミングスプロケット１２は、略円形板状に形成される。タイミングスプロケット１２は、その板面を前後方向に向けた状態で配置される。タイミングスプロケット１２の外周には、タイミングベルト（不図示）と歯合される複数の歯が形成される。タイミングスプロケット１２の中心部分には、当該タイミングスプロケット１２を前後方向に貫通する中央貫通孔１２ａが形成される。当該中央貫通孔１２ａには、吸気側カムシャフト５の前端部が回転可能に挿通される。
【００２４】
ケース１４は、軸線方向（前後方向）に所定の長さだけ延びる略円筒状に形成される。ケース１４の内周面には、当該ケース１４の軸線（中心）に向かって延びるように複数の凸部１４ａが形成される。本実施形態において、ケース１４には凸部１４ａは４つ形成され、概ね等間隔に配置される。凸部１４ａの先端（内周側の端面）には、前後に亘るように溝が形成され、当該溝に内周シール部材１４ｂが配置される。内周シール部材１４ｂは、図示しない板バネによって後述するロータ２０の固定部２２に押し付けられることで、当該内周シール部材１４ｂと固定部２２との間を介する作動油の漏れを防止する。凸部１４ａには、当該凸部１４ａを前後方向に貫通する貫通孔１４ｃが形成される。ケース１４は、その後端面がタイミングスプロケット１２の前側面と当接するように配置される。
【００２５】
図２に示すカバー１６は、略円形板状に形成される。カバー１６の外周の直径は、ケース１４の外周の直径と略同一になるように形成される。カバー１６は、その板面を前後方向に向けた状態で配置される。カバー１６は、その後側面がケース１４の前端面と当接するように配置される。カバー１６の中心部分には、当該カバー１６を前後方向に貫通する中央貫通孔１６ａが形成される。カバー１６の外周近傍には、当該カバー１６を前後方向に貫通する複数の貫通孔１６ｂが形成される。貫通孔１６ｂは、正面視においてケース１４の貫通孔１４ｃとそれぞれ重複する位置に形成される。
【００２６】
タイミングスプロケット１２、ケース１４及びカバー１６を前後方向に並べた状態で、図示しないボルトが前方からカバー１６の貫通孔１６ｂ及びケース１４の貫通孔１４ｃに挿通される。当該ボルトをタイミングスプロケット１２に締結することで、タイミングスプロケット１２、ケース１４及びカバー１６が一体的に固定され、略箱状のハウジング１０が形成される。
【００２７】
図２、図４及び図５に示すロータ２０は、吸気側カムシャフト５の端部に固定されると共に、ハウジング１０に摺動可能に収容されるものである。ロータ２０は、主として固定部２２及びベーン部２４を具備する。
【００２８】
図２及び図４に示す固定部２２は、軸線方向（前後方向）に所定の長さだけ延びる略円柱状の部分である。固定部２２の軸線方向長さは、ハウジング１０のケース１４の軸線方向長さと略同一になるように形成される。固定部２２の中心部分には、当該固定部２２を前後方向に貫通する中央貫通孔２２ａが形成される。
【００２９】
ベーン部２４は、固定部２２から放射状に形成される部分である。ベーン部２４は、固定部２２の外周面に複数形成される。本実施形態において、ベーン部２４は４つ形成され、概ね等間隔に配置される。ベーン部２４の先端（外周側の端面）には、前後に亘るように溝が形成され、当該溝に外周シール部材２４ａが配置される。外周シール部材２４ａは、図示しない板バネによってハウジング１０のケース１４に押し付けられることで、当該外周シール部材２４ａとケース１４との間を介する作動油の漏れを防止する。
【００３０】
複数のベーン部２４のうちの１つには、当該ベーン部２４を前後方向に貫通するロックピン収容孔２４ｂが形成される。当該ロックピン収容孔２４ｂには、ロータ２０とハウジング１０（より詳細には、タイミングスプロケット１２）とを係合させるロックピン（不図示）が収容される。
【００３１】
当該ロックピンは、通常はスプリング（不図示）の付勢力によってタイミングスプロケット１２側へと付勢され、当該タイミングスプロケット１２に形成された凹部（不図示）に係合される。すなわち、この場合、ロータ２０とハウジング１０とが相対的に回転不能となるように係合される。所定の場合には、作動油がロックピン収容孔２４ｂへと供給される。当該作動油の油圧によって、前記ロックピンはロックピン収容孔２４ｂ内を前方に摺動する。この場合、ロータ２０とハウジング１０との係合が解除され、ロータ２０がハウジング１０に対して相対的に回転可能となる。
【００３２】
また、ロックピン収容孔２４ｂが形成されたベーン部２４の前端面には、当該ロックピン収容孔２４ｂから固定部２２の中心に向かって油逃がし溝２４ｃが形成される。油逃がし溝２４ｃは、固定部２２の中央貫通孔２２ａの近傍まで延びるように形成される。ロックピン収容孔２４ｂ内の作動油を油逃がし溝２４ｃへと逃がすことで、前記ロックピンを円滑に摺動させることができる。
【００３３】
このように、ロータ２０とハウジング１０とはロックピンによる係合が解除されている場合には、ロータ２０がハウジング１０に対して相対的に回転（摺動）可能となる。
【００３４】
以下では、図２、図３から図６を用いて、バルブタイミング変更装置４を組み付ける様子について説明する。
【００３５】
バルブタイミング変更装置４を組み付ける場合、まずカバー１６を外したハウジング１０（より詳細には、タイミングスプロケット１２の中央貫通孔１２ａ（図３参照））に吸気側カムシャフト５の前端部が挿通される。そして、当該ハウジング１０内に、ロータ２０が収納され、固定ボルト４０によって当該ロータ２０が吸気側カムシャフト５の前端に固定される。
【００３６】
その後、カバー１６がケース１４の前端に固定され、ハウジング１０の内部には当該ハウジング１０とロータ２０とによって仕切られる複数の油室、すなわち進角室Ｒ１と遅角室Ｒ２が形成される（図５参照）。
【００３７】
また、バルブタイミング変更装置４が組み付けられると、ロータ２０の一部分がハウジング１０の内面に当接されることになる。具体的には、図５及び図６（ｂ）に示すように、ロータ２０のうち４つのベーン部２４の外周側の端面（以下では、「第一摺接面３４」と称する。）が、ハウジング１０のうちケース１４の内周面に当接される。さらに、図５及び図６（ａ）に示すように、ロータ２０のうち４つのベーン部２４及び固定部２２の前側面（以下では、「第二摺接面３２」と称する。）が、ハウジング１０のうちカバー１６の後側面に当接される。
【００３８】
第一摺接面３４及び第二摺接面３２は、ロータ２０がハウジング１０に対して回転（摺動）する場合に、当該ハウジング１０の内面（内周面）と摺接する。第一摺接面３４及び第二摺接面３２には、樹脂コーティング１００が施される。
なお、図２、図４から図６においては、色を付すことにより樹脂コーティング１００を示している。
また、樹脂コーティング１００の構成についての詳細な説明は後述する。
【００３９】
以下では、図２及び図５を用いて、上述の如く構成されたバルブタイミング変更装置４の動作の概要を説明する。
【００４０】
ハウジング１０のタイミングスプロケット１２は、前記タイミングベルトを介して前記クランクシャフトと連動するように連結されている。すなわち、ハウジング１０（ひいては、バルブタイミング変更装置４）は前記クランクシャフトの回転に伴って回転する。当該バルブタイミング変更装置４が回転することによって吸気側カムシャフト５も回転し、吸気弁８が開閉される。
【００４１】
バルブタイミング変更装置４には、進角室Ｒ１、遅角室Ｒ２及びロックピン収容孔２４ｂに連通された油路（不図示）が適宜形成されている。エンジンのクランクシャフトに対する吸気側カムシャフト５の位相を進角させ、吸気弁８の開閉タイミングを早くする場合には、ＯＣＶ３によってバルブタイミング変更装置４の進角室Ｒ１及びロックピン収容孔２４ｂに作動油が供給される。
【００４２】
これによって、前記ロックピンによるロータ２０とハウジング１０との係合が解除され、ロータ２０はハウジング１０に対して相対的に回転（摺動）可能となる。また、進角室Ｒ１に作動油が供給されるため、当該作動油の圧力によってロータ２０はハウジング１０に対して正面視において時計回りに回転（摺動）する。これによって吸気側カムシャフト５の位相を進角させ、吸気弁８の開閉タイミングを早くすることができる。
【００４３】
また、エンジンのクランクシャフトに対する吸気側カムシャフト５の位相を遅角させ、吸気弁８の開閉タイミングを遅くする場合には、ＯＣＶ３によってバルブタイミング変更装置４の遅角室Ｒ２及びロックピン収容孔２４ｂに作動油が供給される。
【００４４】
これによって、前記ロックピンによるロータ２０とハウジング１０との係合が解除され、ロータ２０はハウジング１０に対して相対的に回転（摺動）可能となる。また、遅角室Ｒ２に作動油が供給されるため、当該作動油の圧力によってロータ２０はハウジング１０に対して正面視において反時計回りに回転（摺動）する。これによって吸気側カムシャフト５の位相を遅角させ、吸気弁８の開閉タイミングを遅くすることができる。
【００４５】
以下では、図６を用いて、樹脂コーティング１００の構成について詳細に説明する。
【００４６】
樹脂コーティング１００は、第一摺接面３４及び第二摺接面３２に、摺動材組成物を含有した塗布液を塗布することにより被膜形成された層である。前記摺動材組成物には、ベースとなるベース樹脂と固定潤滑剤とが含まれる。また、本実施形態において、前記摺動材組成物には、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）のような硬質物が添加（含有）される。
【００４７】
このような構成によって、ロータ２０とハウジング１０との摩擦抵抗を削減することができる。したがって、ロータ２０はハウジング１０に対して円滑に回転（摺動）することになり、バルブタイミング変更装置４の応答性を、従来の技術（例えば、硬質物を含有しない潤滑剤だけがコーティングされた場合）と比べて一層向上させることができる。
【００４８】
また、このような構成により、ロータ２０の耐摩耗性を向上させることができる。すなわち、前述したように従来の技術と比べて一層向上させることができたバルブタイミング変更装置４の応答性を持続させることができる（持続性を向上させることができる）。
【００４９】
なお、前記摺動材組成物に添加される硬質物の形状としては、ハウジング１０の内周面への影響を低減させるため球状のものが望ましい。
【００５０】
以上のように、本発明の一実施形態に係るバルブタイミング変更装置４は、
吸気側カムシャフト５に回転自在に設けられ、外部からの動力により回転可能なハウジング１０と、
前記吸気側カムシャフト５の端部に固定され、前記ハウジング１０に摺動可能に収容されて当該ハウジング１０の内面（内周面）と摺接する第一摺接面３４及び第二摺接面３２（摺接面）を有し、当該ハウジング１０との間に進角室Ｒ１及び遅角室Ｒ２（油室）を形成するロータ２０と、
を具備し、
前記進角室Ｒ１及び遅角室Ｒ２に供給される作動油の圧力によって前記ロータ２０を摺動させ、前記ハウジング１０に対する前記ロータ２０の相対的な回転角度を変更可能なエンジン（内燃機関）のバルブタイミング変更装置４であって、
前記ロータ２０の第一摺接面３４及び第二摺接面３２に硬質物を含有した樹脂コーティング１００を施したものである。
【００５１】
このような構成により、バルブタイミング変更装置４においては、応答性の一層の向上を図ることができる。
【００５２】
なお、本実施形態においては、硬質物を含有した樹脂コーティング１００は、ロータ２０の第一摺接面３４及び第二摺接面３２の両方に施されるものとしたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、硬質物を含有した樹脂コーティング１００は、ロータ２０の第一摺接面３４又は第二摺接面３２の何れか一方にのみ施されるものとしても良い。
【００５３】
なお、本実施形態においては、バルブタイミング変更装置４は吸気弁８を開閉駆動する吸気側カムシャフト５に設けられるものとしたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、バルブタイミング変更装置４は排気弁を開閉駆動するカムシャフト（排気側カムシャフト）に設けられるものであっても良い。
【００５４】
また、本実施形態で示したハウジング１０及びロータ２０の構成は一例であり、任意に形状等を変更することが可能である。例えば、ハウジング１０のタイミングスプロケット１２とケース１４を一体的に形成したり、ケース１４とカバー１６を一体的に形成したりすることも可能である。また、ハウジング１０の凸部１４ａ及びロータ２０のベーン部２４の形状を任意に変更することも可能である。
【符号の説明】
【００５５】
４      バルブタイミング変更装置（可変バルブタイミング機構）
５      吸気側カムシャフト（カムシャフト）
１０    ハウジング
２０    ロータ
３２    第二摺接面
３４    第一摺接面
１００  樹脂コーティング
【図１】
2015151875.tif 000003
【図２】
2015151875.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015151875.tif 000007
【図６】
2015151875.tif 000008