(57)【要約】【課題】ロックピンの突出動作に遅れが生じることを抑制できる内燃機関のバルブタイミング可変機構を提供する。【解決手段】バルブタイミング可変機構１は、ハウジング４とロータ３との相対回転を通じてクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を可変とし、収容部１７内のロックピン２０を油圧による力及びばね１８の弾性力に基づき出没させて穴１９に差し込んだり同穴から抜き出したりすることにより、ハウジング４とロータ３との相対回転の禁止及び同禁止の解除を行う。上記ばね１８は、ロックピン２０に形成された凹部２１の底面と上記収容部１７の内面との間に設けられる。また、バルブタイミング可変機構１には、ロックピン２０を収容部１７に没入させた状態のもとで収容部１７の内面１７ａに凹部２１の開口が当たることにより、同開口が内面１７ａによって閉塞されたとき、その凹部２１を大気と連通する連通路２２が形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングとロータとの相対回転を通じてクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を可変とし、収容部内のロックピンを油圧による力及びばねの弾性力に基づき出没させて穴に差し込んだり同穴から抜き出したりすることにより、前記ハウジングと前記ロータとの相対回転の禁止及び同禁止の解除を行う内燃機関のバルブタイミング可変機構において、
前記ロックピンに形成された凹部の底面と前記収容部の内面との間に前記ばねが設けられており、且つ、前記収容部の前記内面に前記凹部の開口が当たるまで前記ロックピンを前記収容部に没入させた状態のもとで同凹部を大気と連通する連通路が形成されている
ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング可変機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のバルブタイミング可変機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のバルブタイミング可変機構は、ハウジングとロータとの相対回転を通じてクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変化させ、それによって機関バルブ（吸気バルブまたは排気バルブ）の開閉タイミングを変化させる。
【０００３】
また、バルブタイミング可変機構として、例えば特許文献１に示されるように、ハウジングとロータとの相対回転の禁止及び同禁止の解除を行うロック機構が設けられたものも知られている。このロック機構は、収容部内のロックピンを油圧による力及びばねの弾性力に基づき出没させて穴に差し込んだり同穴から抜き出したりすることにより、ハウジングとロータとの相対回転の禁止及び同禁止の解除を行う。
【０００４】
ロックピンを出没させるための上記ばねは、同ロックピンに形成された凹部の底面と上記収容部の内面との間に圧縮された状態で設けられている。また、ロックピンには上記油圧に基づく力が上記ばねの弾性力と逆方向に作用する。従って、上記油圧に基づく力の大きさが上記ばねの弾性力よりも小さくされたり大きくされたりすることにより、収容部内のロックピンが出没して上記穴に差し込まれたり同穴から抜き出されたりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２１４５６３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ロック機構が設けられたバルブタイミング可変機構では、ハウジングとロータとの相対回転の禁止を解除すべくロックピンを収容部に没入させると、その収容部の上記内面に上記凹部の開口が当たるため、上記内面によって凹部の開口が閉塞されるようになる。従って、ハウジングとロータとの相対回転を禁止すべくロックピンを収容部から突出させようとするとき、ロックピンの突出の動作に伴い上記凹部内が大気圧に対し負圧となり、それがロックピンの突出動作を阻害する原因となる。その結果、ロックピンの突出動作に遅れが生じる。
【０００７】
本発明の目的は、ロックピンの突出動作に遅れが生じることを抑制できる内燃機関のバルブタイミング可変機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する内燃機関のバルブタイミング可変機構は、ハウジングとロータとの相対回転を通じてクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を可変とし、収容部内のロックピンを油圧による力及びばねの弾性力に基づき出没させて穴に差し込んだり同穴から抜き出したりすることにより、ハウジングとロータとの相対回転の禁止及び同禁止の解除を行う。上記ばねは、ロックピンに形成された凹部の底面と上記収容部の内面との間に設けられる。また、バルブタイミング可変機構には、ロックピンを収容部に没入させた状態のもとで収容部の上記内面に上記凹部の開口が当たることにより、同開口が上記内面によって閉塞されたとき、上記凹部を大気と連通させる連通路が形成されている。これにより、収容部内のロックピンを突出させる際、凹部内に連通路を介して大気を導入することができるため、ロックピンの突出の動作に伴い凹部内が大気圧に対し負圧になることはない。従って、凹部内が大気圧に対し負圧になることがロックピンの突出動作を阻害する原因となることを回避でき、ひいてはロックピンの突出動作に遅れが生じることを抑制できるようにもなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】バルブタイミング可変機構及び同機構を駆動するための油圧回路を示す略図。
【図２】図１のバルブタイミング可変機構を矢印Ａ−Ａ方向から見た断面図。
【図３】バルブタイミング可変機構に設けられたロック機構を示す拡大断面図。
【図４】同ロック機構の他の例を示す拡大断面図。
【図５】同ロック機構の他の例を示す拡大断面図。
【図６】同ロック機構の他の例を示す拡大断面図。
【図７】同ロック機構の他の例を示す拡大断面図。
【図８】図７のロック機構を矢印Ｂ−Ｂ方向から見た断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、内燃機関のバルブタイミング可変機構の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関のバルブタイミング可変機構１は、同機関のカムシャフト２（例えば吸気カムシャフト）に対しボルト２３により固定されたロータ３と、そのロータ３を囲むように且つ上記カムシャフト２と同一軸線上に設けられて内燃機関のクランクシャフトの回転が伝達されるハウジング４と、を備えている。このハウジング４の内周面には、カムシャフト２の軸線に向かって突出する突部５が周方向について所定の間隔をおいて複数形成されている。また、上記ロータ３の外周面には、カムシャフト２の軸線から離れる方向に突出する複数のベーン６がそれぞれ上記各突部５の間に位置するように形成されている。これにより、ハウジング４内における各突部５の間に位置する部分が、ベーン６により進角側油圧室７と遅角側油圧室８とに区画されている。
【００１１】
そして、進角側油圧室７にオイルを供給するとともに遅角側油圧室８からオイルを排出すると、上記ロータ３がハウジング４に対し図中の右回転方向に相対移動してカムシャフト２のクランクシャフトに対する相対回転位相が進角側に変化し、それによって内燃機関の機関バルブ（この例では吸気バルブ）のバルブタイミングが進角側に変化する。また、遅角側油圧室８にオイルを供給するとともに進角側油圧室７からオイルを排出すると、上記ロータ３がハウジング４に対し図中左回転方向に相対移動してカムシャフト２のクランクシャフトに対する相対回転位相が遅角側に変化し、それによって内燃機関の機関バルブのバルブタイミングが遅角側に変化する。
【００１２】
バルブタイミング可変機構１の進角側油圧室７及び遅角側油圧室８に対するオイルの給排は、同機構１とオイルポンプ９とを繋ぐ油圧回路に設けられたオイルコントロールバルブ１０の駆動を通じて制御される。このオイルコントロールバルブ１０は、オイルポンプ９に対し供給通路１１を介して接続されるとともに、そのオイルポンプ９により汲み上げられるオイルを貯留するためのオイルパン１２に対し排出通路１３を介して接続されている。また、オイルコントロールバルブ１０は、バルブタイミング可変機構１の進角側油圧室７に対し進角側油路１４を介して接続されるとともに、同機構１の遅角側油圧室８に対し遅角側油路１５を介して接続されている。
【００１３】
図２は、図１のバルブタイミング可変機構１を矢印Ａ−Ａ方向から見た断面図である。図２に示すように、バルブタイミング可変機構１において、ロータ３はボルト２３によってカムシャフト２の端部に固定されて同カムシャフト２に対し一体回転可能となっており、そのロータ３を囲むハウジング４はカムシャフト２によって同カムシャフト２の周りを相対回転可能な状態で支持されている。このハウジング４は、ロータ３を厚さ方向（図中左右方向）の両側から挟むフロントプレート２４及びリヤプレート２５と、ロータ３の外周に位置して同ロータ３の外周全体を囲むサイドリング２６とを備え、それらフロントプレート２４、リヤプレート２５、及びサイドリング２６をボルト２３で一体回転可能に連結することによって形成されている。
【００１４】
また、バルブタイミング可変機構１には、ハウジング４とロータ３との相対回転の禁止及び同禁止の解除を行うロック機構１６が設けられている。このロック機構１６は、ロータ３のベーン６に形成された収容部１７内のロックピン２０を油圧による力及びばね１８の弾性力に基づき出没させることにより、ハウジング４（正確にはリヤプレート２５）に形成された穴１９に差し込んだり同穴から抜き出したりする。これらロックピン２０及び穴１９は、ハウジング４に対するロータ３の回転方向についての相対移動範囲における所定の位置にて、互いに向かい合うように設定されている。そして、この位置でロックピン２０を収容部１７から突出させて穴１９に差し込むことにより、ハウジング４とロータ３との相対回転が禁止される。また、穴１９に差し込まれた状態のロックピン２０を収容部１７に没入させると、穴１９からロックピン２０が抜き出されてハウジング４とロータ３との相対回転の禁止が解除される。
【００１５】
収容部１７内のロックピン２０を出没させるための上記ばね１８は、同ロックピン２０に形成された凹部２１の底面２１ａと上記収容部１７の内面１７ａ（フロントプレート２４の凹部２１側の面）との間に圧縮された状態で設けられており、ロックピン２０を収容部１７から突出させる方向の弾性力を同ロックピン２０に作用させる。また、収容部１７内にはロックピン２０によって進角側解除室２７及び遅角側解除室２８が区画形成されている。進角側解除室２７は進角側油圧室７（図１）と連通しており、同進角側油圧室７からのオイル供給を受ける。また、遅角側解除室２８は遅角側油圧室８（図１）と連通しており、同遅角側油圧室８からのオイル供給を受ける。そして、進角側解除室２７及び遅角側解除室２８に対しオイルが供給されることにより、ロックピン２０に対し油圧に基づく力が上記ばね１８の弾性力と逆方向、すなわちロックピン２０を収容部１７内に没入させる方向に作用する。従って、ロックピン２０に作用する上記油圧に基づく力の大きさが上記ばね１８の弾性力よりも小さくされたり大きくされたりすることにより、収容部１７内のロックピン２０が出没して上記穴１９に差し込まれたり同穴１９から抜き出されたりする。
【００１６】
詳しくは、ロックピン２０と穴１９とが対応して位置した状態のもとで、内燃機関の運転停止に伴って進角側油圧室７及び遅角側油圧室８の油圧が低下すると、それに対応して進角側解除室２７及び遅角側解除室２８の油圧も低下し、その油圧に基づく力が上記ばね１８の弾性力よりも小さくなる。その結果、収容部１７内のロックピン２０が突出して穴１９に差し込まれ、それによってハウジング４とロータ３との相対回転が禁止される。一方、内燃機関の停止状態にあってロックピン２０が穴１９に差し込まれた状態のもと、内燃機関の始動開始に伴い進角側油圧室７及び遅角側油圧室８の油圧が上昇すると、それに対応して進角側解除室２７及び遅角側解除室２８の油圧も上昇し、その油圧に基づく力が上記ばね１８の弾性力よりも大きくなる。その結果、ロックピン２０が収容部１７内に没入して穴１９から抜き出され、それによってハウジング４とロータ３との相対回転の禁止が解除される。
【００１７】
図３は、収容部１７内におけるロックピン２０及びその周辺を拡大して示している。
収容部１７にロックピン２０を没入させた状態のもとで、その収容部１７の上記内面１７ａにロックピン２０に形成された凹部２１の開口が当たると、上記内面１７ａによって凹部２１の開口が閉塞される。従って、ロックピン２０を収容部１７から突出させようとするとき、ロックピン２０の突出の動作に伴い上記凹部２１内が大気圧に対し負圧になると、それがロックピン２０の突出動作を阻害する原因となって同ロックピン２０の突出動作に遅れが生じる。
【００１８】
こうしたことに対処するため、バルブタイミング可変機構１には、ロックピン２０を収容部１７に没入させた状態のもとで収容部１７の上記内面１７ａに上記凹部２１の開口が当たることにより、同開口が上記内面１７ａによって閉塞されたとき、上記凹部２１を大気と連通させる連通路２２が形成されている。
【００１９】
同連通路２２は、ロックピン２０における凹部２１の開口側に位置する端部の外周面と収容部１７の内周面との間に形成された周状空間２９と、その周状空間２９と凹部２１内とを繋ぐようロックピン２０内を通過する第１孔３０と、上記周状空間２９と大気とを繋ぐようフロントプレート２４を貫通する第２孔３１と、を備えている。なお、上記周状空間２９は、ロックピン２０における凹部２１の開口側に位置する端部を小径とすることにより、同端部の外周面と収容部１７との間に形成されている。
【００２０】
次に、内燃機関のバルブタイミング可変機構１の作用について説明する。
収容部１７内のロックピン２０を突出させる際、連通路２２を介して凹部２１内に図３に矢印で示すように大気を導入することができるため、ロックピン２０の突出の動作に伴い凹部２１内が大気圧に対し負圧になることはない。従って、凹部２１内が大気圧に対し負圧になることがロックピン２０の突出動作を阻害する原因となることは回避でき、ひいてはロックピン２０の突出動作に動作遅れが生じることを抑制できるようにもなる。
【００２１】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）ロックピン２０の突出動作に遅れが生じることを抑制できる。
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することも可能である。
【００２２】
・図４に示すように、周状空間２９は、収容部１７の内周面における凹部２１の開口端に位置する部分を大径とすることにより、より詳しくはフロントプレート２４に近づくほど拡径させることにより、ロックピン２０における凹部２１側の同端部の外周面と収容部１７との間に形成されるものであってもよい。
【００２３】
・図５に示すように、周状空間２９と凹部２１とは、ロックピン２０における凹部２１の開口側の端面に形成された溝３２によって連通していてもよい。この場合の溝３２は、フロントプレート２４との間の部分によって連通路２２の一部を形成する。
【００２４】
・図６に示すように、周状空間２９は、図３のものと図４のものとを組み合わせた形状とすることも考えられる。
・図７及び図８に示すように、第１孔３０と第２孔３１とは、ロックピン２０の周りで一周することのない連通空間３３を介して繋がっていてもよい。なお、図８は、図７のロックピン２０及びその周辺を矢印Ｂ−Ｂ方向から見た断面図である。
【００２５】
この場合、ロック機構１６には、ロックピン２０が周方向に回転しないようにするための回転規制部３４が設けられる。この回転規制部３４は、収容部１７の内周面に固定された突出部材３５と、ロックピン２０の外周面に形成されて同ロックピン２０の出没方向に延びる規制溝３６と、を備える。そして、上記突出部材３５が規制溝３６に挿入されることにより、ロックピン２０を出没方向に移動可能としつつ同ロックピン２０の周方向への回転が規制される。このようにロックピン２０の周方向への回転が規制されることにより、第１孔３０と連通空間３３とがロックピン２０の周方向にずれること、及び、第２孔３１と連通空間３３とがロックピン２０の周方向にずれることは防止される。
【００２６】
・バルブタイミング可変機構によってバルブタイミングが可変とされる機関バルブは、排気バルブであってもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１…バルブタイミング可変機構、２…カムシャフト、３…ロータ、４…ハウジング、５…突部、６…ベーン、７…進角側油圧室、８…遅角側油圧室、９…オイルポンプ、１０…オイルコントロールバルブ、１１…供給通路、１２…オイルパン、１３…排出通路、１４…進角側油路、１５…遅角側油路、１６…ロック機構、１７…収容部、１７ａ…内面、１８…ばね、１９…穴、２０…ロックピン、２１…凹部、２１ａ…底面、２２…連通路、２３…ボルト、２４…フロントプレート、２５…リヤプレート、２６…サイドリング、２７…進角側解除室、２８…遅角側解除室、２９…周状空間、３０…第１孔、３１…第２孔、３２…溝、３３…連通空間、３４…回転規制部、３５…突出部材、３６…規制溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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