(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転体と、  シール部材を介して前記駆動側回転体と同軸状に内包され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと一体に前記駆動側回転体と相対回転する従動側回転体とを備え、
前記駆動側回転体と前記従動側回転体とで形成され、作動オイルの供給に伴なう容積拡大により前記相対回転位相を進角方向に移動させる進角室、および、作動オイルの供給に伴なう容積拡大により前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回転位相を遅角方向に移動させる遅角室を備え、
前記駆動側回転体の前側プレートと前記従動回転体との間に設けた空間に配置され、前記駆動側回転体と前記従動側回転体とを進角方向あるいは遅角方向に常時付勢するトーションスプリングと、
回転軸芯方向に沿って互いに挿入可能であり、前記前側プレートに設けた第１筒状部と、前記従動側回転体の端面のうち前記カムシャフトと反対側の端面に形成した環状溝の内径側壁部である第２筒状部とを備え、
前記従動側回転体の一方面に前記カムシャフトの端部を挿入可能な凹部を設けるとともに該凹部の開口部に面取部を設け、
当該面取部の開口径は前記カムシャフトを挿入可能に前記後側プレートに設けた孔部の内径よりも大きく、
前記孔部の内径は前記凹部の内径よりも大きくなるよう構成された弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記第１筒状部が前記第２筒状部に外挿するよう構成してある請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項３】
前記後側プレートに設けた孔部の内周面と、前記カムシャフトの外径面とで軸受部を構成してある請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転体と、シール部材を介して前記駆動側回転体と同軸状に内包され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと一体に前記駆動側回転体と相対回転する従動側回転体とを備え、前記駆動側回転体と前記従動側回転体とで形成され、作動オイルの供給に伴なう容積拡大により前記相対回転位相を進角方向に移動させる進角室、および、作動オイルの供給に伴なう容積拡大により前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回転位相を遅角方向に移動させる遅角室を備え、前記駆動側回転体の前側プレート或いは後側プレートと前記従動回転体との間に設けた空間に配置され、前記駆動側回転体と前記従動側回転体とを進角方向あるいは遅角方向に常時付勢するトーションスプリングとを備える弁開閉時期制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の弁開閉時期制御装置においては、駆動側回転体と従動側回転体との間にトーションスプリングを設けたものがある。これは、例えば内燃機関の運転に際してカムシャフトに作用する遅角方向への力を相殺し、カムシャフトの位相変化の応答性を高めるために設けられる。
【０００３】
一方、駆動側回転体と従動側回転体との間には、進角室および遅角室を形成するためのシール部材を介在させる場合がある。このシール部材は、例えば、夫々の回転体のうち互いに対向する部位に設けられる。両回転体の相対回転に際し、両回転体どうしの間隔が変化する場合でも、個々のシール部材は、付勢バネなどによって両者間の隙間を確実にシールする必要がある。ただし、シール部材のシール機能をより高めるには、これらシール部材とは別の部位で双方の回転体の芯出しを行なう必要がある。
【０００４】
このような弁開閉時期制御装置において各部材の芯出しを行うには、カムシャフトがその構成要素となる。換言すれば、全ての部品が組み立てられるまでは駆動側回転体と従動側回転体との芯出しが行われないこととなる。
駆動側回転体と従動側回転体とはカムシャフトへの接続に先立って組み立てられる。その際、駆動側回転体と従動側回転体とを初期位相に設定するためにトーションスプリングにはある程度の捩りトルクを付与しなければならない。このため、このような型式の弁開閉時期制御装置にあっては、カムシャフトの接続作業や、駆動側回転体と従動側回転体との芯出し作業が確実に行えるよう各種の工夫がなされている。
【０００５】
例えば、特許文献１に示す弁開閉時期制御装置では、従動側回転体であるベーンロータにブッシュを圧入する。このブッシュは、ベーンロータと駆動側回転体であるシューハウジングとを同軸芯状に維持する機能を有する。また、このブッシュはベーンロータにカムシャフトを接続するボルトの座受けとしても機能する。ブッシュをベーンロータに圧入するよう構成しているのは、ベーンロータとブッシュとを正確に芯出しするためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７３４１４号公報（第〔００１５〕段落及び図１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このようなブッシュを用いる装置では、部品点数が増大するばかりでなく、ベーンロータに対してブッシュを圧入する工数が増えることとなる。また、ベーンロータの一方面にブッシュを圧入することで、ベーンロータ全体が圧入面とは反対側に反る原因ともなる。ベーンロータに反りが生じると、弁開閉時期制御装置を組み上げた際にベーンロータとシューハウジングとの間に隙間が生じる。この結果、この隙間から作動オイルが漏洩して進角・遅角制御の応答性が低下する。ベーンロータの反りを修正すべくベーンロータの両面を平面状に研削加工することも可能である。しかし、製造コストなどを鑑みればそのような加工を施すことは現実的ではない。
本発明は、このような従来技術の課題を解決するものであり、駆動側回転体と従動側回転体との組付けを合理的に行える弁開閉時期制御装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る弁開閉時期制御装置は、内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転体と、
シール部材を介して前記駆動側回転体と同軸状に内包され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと一体に前記駆動側回転体と相対回転する従動側回転体とを備え、
前記駆動側回転体と前記従動側回転体とで形成され、作動オイルの供給に伴なう容積拡大により前記相対回転位相を進角方向に移動させる進角室、および、作動オイルの供給に伴なう容積拡大により前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回転位相を遅角方向に移動させる遅角室を備え、
前記駆動側回転体の前側プレートと前記従動回転体との間に設けた空間に配置され、前記駆動側回転体と前記従動側回転体とを進角方向あるいは遅角方向に常時付勢するトーションスプリングと、
回転軸芯方向に沿って互いに挿入可能であり、前記前側プレートに設けた第１筒状部と前記従動側回転体に設けた第２筒状部とを備え、
前記従動側回転体の一方面に前記カムシャフトの端部を挿入可能な凹部を設けるとともに該凹部の開口部に面取部を設け、
当該面取部の開口径は前記カムシャフトを挿入可能に前記後側プレートに設けた孔部の内径よりも大きく、
前記孔部の内径は前記凹部の内径よりも大きくなるよう構成された点に特徴を有する。
【０００９】
〔作用効果〕
本構成のごとく軸芯方向に沿って互いに挿入可能な第１筒状部と第２筒状部とを、従動側回転体と前側プレート或いは後側プレートとに各別に設けることで、駆動側回転体と従動側回転体との構成を簡略化することができる。即ち、特別な別部材を用いることなく駆動側回転体と従動側回転体とを位置合わせすることができる。そのため部品点数が少なく、組付け作業が簡単な弁開閉時期制御装置を得ることができる。
【００１０】
【００１１】
〔作用効果〕
弁開閉時期制御装置の組み立ては、従動側回転体を駆動側回転体で包持したのち従動側回転体にカムシャフトを接続して行う。本構成の装置では第１筒状部と第２筒状部とを相互に挿通することで両部材を所定範囲に芯出しすることができる。ただし、双方の部材は相対回転しなければならないから、装置の運転に際して両者間には隙間が要である。さらに、駆動側回転体と従動側回転体とに亘ってはトーションスプリングを掛け渡してあるからそのバネ力によって駆動側回転体と従動側回転体とが偏心しようとする。本構成の装置では、従動側回転体に設けた凹部の開口径を後側プレートの孔部の内径よりも大きく構成することで、軸心方向に沿って前記孔部の側から前記凹部を見たとき、前記凹部の内側に前記孔部が位置し易い状態となる。つまり、駆動側回転体と従動側回転体との組み立てに際して両回転体が偏心した場合に、カムシャフトの端面が従動側回転体の凹部のさらに外側に当接し難くなり、カムシャフトの挿入が阻害される機会が減少する。よって、カムシャフトの端部を確実に前記凹部に挿入することができるようになる。このように、本構成の装置であれば、従動回転体に対するカムシャフトの接続を極めて円滑に行うことができる。
【００１２】
本発明に係る弁開閉時期制御装置は、前記従動回転体の端面のうち、前記カムシャフトと反対側の端面に前記第２筒状部を形成してあり、前記第１筒状部が前記第２筒状部に外挿するよう構成することができる。
【００１３】
〔作用効果〕
従動側回転体に設けられる第２筒状部はカムシャフトを取り付ける側とは反対側に形成される。この第２筒状部の内方部には、カムシャフトを従動回転体に固定するボルトが配置される。本構成のごとく第１筒状部を第２筒状部の外側に位置させることで、第２筒状部の端面を例えば前記ボルトの頭部が当接する受座として利用することができる。このように本構成であれば、弁開閉時期制御装置をより合理的に構成することができる。
【００１４】
本発明に係る弁開閉時期制御装置は、前記従動回転体の端面のうち、前記カムシャフトと反対側の端面に環状溝を形成し、当該環状溝の内径側壁部を前記第２筒状部とすることができる。
【００１５】
〔作用効果〕
本構成のごとく第２筒状部を得るのに従動側回転体の端面に環状溝を形成する構成であれば、例えば従動側回転体を構成する母材形状を単純な略円柱形状とすることができる。従動側回転体の基本形状が円柱形状で済むのであれば、アルミニウムなどを用いた押出成形によってまず長尺状の部材を整形し、次いで当該部材を所定寸法に切断して従動側回転体を得ることができる。よって、弁開閉時期制御装置を効率よく製造することが可能となる。
【００１６】
本発明に係る弁開閉時期制御装置は、前記後側プレートに設けた孔部の内周面と、前記カムシャフトの外径面とで軸受部を構成することができる。
（作用効果）
駆動側回転体と従動側回転体とは極力同軸芯状に相対回転することが望ましい。本構成ではカムシャフトの外周面を回転基準面とするよう、カムシャフトと後側プレートとの間で軸受けを構成する。従動側回転体はカムシャフトと一体に構成されている。よって、このように駆動側回転体と従動側回転体との回転基準を共にカムシャフトに取ることで弁開閉時期制御装置の組立精度を高めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係る弁開閉時期制御装置の側断面図
【図２】図１におけるII-II線断面図
【図３】第１実施形態に係る弁開閉時期制御装置の組立態様を示す図
【図４】第２実施形態に係る弁開閉時期制御装置の側断面図
【図５】第３実施形態に係る弁開閉時期制御装置の組立態様を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔第１実施形態〕
〔全体構成〕
本発明に係る弁開閉時期制御装置につき、以下、図面に基づいて説明する。
当該装置は、図１および図２に示すごとく、内燃機関Ｅのクランクシャフト９０に対して同期回転するハウジング１（駆動側回転体の一例）と、当該ハウジング１と相対回転するよう前記内燃機関Ｅの弁開閉用のカムシャフト３と一体に設けられた内部ロータ２（従動側回転体の一例）とを備えている。内部ロータ２はハウジング１に内包され、内部ロータ２とハウジング１との間には複数のシール部材４を設けてある。ハウジング１と内部ロータ２との間には、作動オイルの供給に伴なう容積拡大により内部ロータ２をハウジング１に対して進角方向に相対移動させる進角室５１と、同様にして遅角方向に移動させる遅角室５２とを備えている。さらに、ハウジング１と内部ロータ２との間には、内部ロータ２をハウジング１に対して進角方向あるいは遅角方向に常時付勢するトーションスプリング６を備えている。
【００１９】
図１に示すごとく、ハウジング１は、カムシャフト３が接続される側とは反対側の前側プレート１１と、この前側プレート１１と一体に構成された周壁部１２と、クランクシャフト９０の駆動力が入力されるスプロケット１４を有する後側プレート１３とを備えている。当該ハウジング１は略円筒状に形成してある。
ハウジング１の内部には内部ロータ２が内包されている。内部ロータ２の一方の面には接続用凹部２１が形成され、この接続用凹部２１にはカムシャフト３が一体的に組み付けられている。
【００２０】
図２に示すごとく、ハウジング１の内周面には、径方向内方側に突出する第１突出部１５が周方向に沿って複数形成してある。一方、内部ロータ２の外周面には、径方向外方側に突出する第２突出部２２が周方向に沿って複数形成してある。第１突出部１５は内部ロータ２の外周面に近接対向しており、第２突出部２２はハウジング１の内周面に近接対向している。
【００２１】
第１突出部１５および第２突出部２２には共に溝部１６，２３が形成してある。これら溝部１６，２３には、シール部材４と、このシール部材４を溝部１６，２３の外部に向けて突出付勢するバネ部材７を設けてある。シール部材４は、回転軸芯Ｘに沿って延出する板状の本体部４１と、当該本体部４１の両端部から回転軸芯Ｘの径方向に沿って溝の奥側に突出した一対の脚部４２とを備えている。バネ部材７はこれら脚部４２の間に位置させてある。
【００２２】
これら第１突出部１５および第２突出部２２により、進角室５１および遅角室５２が回転方向に沿って隣接する状態に複数形成される。図１に示すごとく、内部ロータ２及びカムシャフト３には、各進角室５１に連通する進角油路８１、および、各遅角室５２に連通する遅角油路８２が形成されている。これら進角油路８１と遅角油路８２とに、図外のオイル給排機構によって作動オイルを交互に給排し、進角室５１および遅角室５２を交互に膨張収縮させる。これにより、内部ロータ２をハウジング１に対して進角方向あるいは遅角方向に相対移動させ、両者を任意の相対位相に保持することができる。
【００２３】
図１および図２に示すごとく、内部ロータ２とハウジング１とに亘ってトーションスプリング６を備えている。これは、例えば、カムシャフト３が回転する際に吸気バルブあるいは排気バルブから受ける反力に対向し、内部ロータ２を進角方向あるいは遅角方向に付勢するものである。トーションスプリング６は例えばコイル状の部材である。内部ロータ２とハウジング１とを組み立てた状態では、内部ロータ２をハウジング１に対して初期位相に設定するべく、トーションスプリング６には既に幾分かの初期付勢力が生じている。このため、内部ロータ２とハウジング１とを組み立てただけの状態では、トーションスプリング６の付勢力によって両者は所定量だけ芯ずれしてしまう。本発明の装置では、この芯ずれによる問題を以下のように解消している。
【００２４】
上記弁開閉時期制御装置を内燃機関Ｅに組み込むには、まず、ハウジング１の内部にトーションスプリング６を設置する。トーションスプリング６は、ハウジング１の前側プレート１１に形成した環状凹部１７に設置する。次に内部ロータ２をハウジング１に装着し、複数のシール部材４およびバネ部材７を装着する。このとき内部ロータ２は回転方向の何れかに相対変位させた状態で装着する。さらに後側プレート１３を被せ、ハウジングボルト１８で周方向の複数箇所において前側プレート１１と後側プレート１３とを締結する。
【００２５】
本発明においては、前側プレート１１と内部ロータ２とに、回転軸芯Ｘ方向に沿って互いに挿入可能な凸部と凹部とを形成してある。図１に示すごとく、前側プレート１１には第１筒状部１ａを一体形成し、内部ロータ２には第２筒状部２ａを一体形成する。本実施形態では、第１筒状部１ａが第２筒状部２ａに外挿するよう構成してある。
【００２６】
このように第１筒状部１ａや第２筒状部２ａを、前側プレート１１あるいは内部ロータ２に一体形成することで、夫々の構成部品を少なくすることができる。また、部品数の低減に供なって組み立て工数も少なくなる。特に、例えば内部ロータ２に第２筒状部２ａを一体形成することで、第２筒状部２ａの芯出し精度が、従来の芯部材を組み込んでいたものに比べて格段に向上する。よって、後述するカムシャフト３の取り付けがより容易となる。
【００２７】
内部ロータ２の形状に着目すると、図１に示すごとく、本実施形態では内部ロータ２を略円柱形状に構成してある。この場合、トーションスプリング６を配置する環状凹部２７は、例えば円柱形状の一方の平面を研削して形成する。内部ロータ２の基本形状が円柱形状で済むのであれば、アルミニウムなどを用いた押出成形によってまず長尺状の部材を整形し、次いで当該部材を所定寸法に切断して内部ロータ２を得ることができる。よって、弁開閉時期制御装置の製造効率が向上する。
【００２８】
図１に示すごとく、内部ロータ２のうち、第２筒状部２ａの反対側には、カムシャフト３を取り付ける接続用凹部２１を設けてある。カムシャフト３は後側プレート１３に設けた軸受用孔１３ａに挿通され、カムシャフト３の先端が前記接続用凹部２１に挿入固定される。内部ロータ２の中央には、カムシャフト３用のボルト（以下、カムボルトと称する）を相通するよう、例えば当該カムボルト３１の外径よりも大きな内径を有する孔部を形成してある。この孔部に対し、前側からカムボルト３１を挿通してカムシャフト３に螺合させる。
【００２９】
カムシャフト３の端部には、前記カムボルト３１の外径よりも大きな内径を有する円筒状空間３２を形成してある。内部ロータ２の内面とカムボルト３１の外面との間の空間、および、カムシャフト３の円筒状空間３２を形成する壁面とカムボルト３１の外面との間の空間は、例えば、進角室５１に対する作動オイルの給排を行う進角油路８１として利用される。尚、遅角室５２に対して作動オイルの給排を行う遅角油路８２は、図１に示すごとく、カムシャフト３の内部に別途設けられる。
【００３０】
内部ロータ２の第２筒状部２ａの端面にはカムボルト３１が当接する。このように、第２筒状部２ａの端面はボルト締結用の座部として機能する。また、ボルト頭部と第２筒状部２ａとの当接により、前記進角油路８１のオイルシールが形成される。尚、図１に示すごとく、第２筒状部２ａとカムボルト３１との間にオイルシール３３を設けておいてもよい。
【００３１】
本発明の装置では、内部ロータ２に対するカムシャフト３の取り付けを容易にするために、各部の形状・寸法を以下のごとく設定してある。
内部ロータ２に形成した前記接続用凹部２１の開口部には、図３に示すごとく面取部２４を形成してある。これは、カムシャフト３の端部を挿入し易くするものである。さらに、当該面取部２４の外側の輪郭が後側プレート１３に設けた軸受用孔１３ａから常に外方に位置するように構成してある。
より具体的には、前記面取部２４の開口径すなわち、カムシャフト３を挿入するために形成した接続用凹部２１の最大外径を、カムシャフト３を挿入すべく後側プレート１３に設けた軸受用孔１３ａの内径よりも大きく構成する。さらに、接続用凹部２１の最大外径と軸受用孔１３ａの内径との差Ｄ１を、第１筒状部１ａと第２筒状部２ａとの径方向の隙間寸法Ｄ２よりも大きく設定するとよい。
本構成であれば、カムシャフト３を軸受用孔１３ａに挿入するだけでカムシャフト３の先端が前記面取部２４に当接し、内部ロータ２を調芯する効果が得られる。
【００３２】
尚、内部ロータ２に形成した接続用凹部２１の内径と後側プレート１３の軸受用孔１３ａ部の内径とを比べた場合、軸受用孔１３ａ部の内径を僅かに大きく形成してある。これは、内部ロータ２の接続用凹部２１にカムシャフト３が隙間なく収まり、かつ、カムシャフト３が後側プレート１３の軸受用孔１３ａによって所定の隙間を有しつつ軸受けされる必要があるからである。
また、本構成であれば、カムシャフト３の端部を簡単な円筒形状とし、カムシャフト３の端部を簡単な構成にすることができるため、弁開閉時期制御装置を合理的に得ることができる。
【００３３】
本構成では、カムシャフト３と後側プレート１３との間で軸受けを構成してある。このように、カムシャフト３に対してハウジング１と内部ロータ２とを芯出しし、内部ロータ２とハウジング１の回転基準を共にカムシャフト３とすることで、弁開閉時期制御装置の組立精度を高めることが出来る。
【００３４】
〔第２実施形態〕
図４には、ハウジング１を別構成とした例を示す。
ここでは、前側プレート１１と、周壁部１２とを別部材で構成している。このようにハウジング１を複数の部品で構成することは、個々の部品製作の手間が増えるばかりでなく、各部品の工作誤差が累積するなど製品全体の品質維持が難しくなる可能性がある。
しかしながら、各部品の形状によっては、部品を個々に製作した方がその精度が向上し、全体の製品としても精度・機能が向上する場合もある。本装置の場合、進角室５１と遅角室５２との間で作動オイルが漏洩するのを防止するために、前側プレート１１の内向き面１９ａが内部ロータ２の前向き面２９と摺接し、周壁部１２の内周面１９ｂが第２突出部２２に設けたシール部材４と摺接する必要がある。このため、前側プレート１１の内向き面１９ａは極力平面に形成する必要があり、また、周壁部１２の内周面１９ｂは極力円筒面に形成する必要がある。このような場合、個々の部材を簡単な形状の物として別に製作した方が各面の仕上がり精度等が向上する。この結果、製品品質や製造コストなどを総合すれば全体の製造効率を高めることも可能となる。
【００３５】
〔第３実施形態〕
図５に示すごとく、前側プレート１１に形成した第１筒状部１ａと、内部ロータ２に形成した第２筒状部２ａとの挿入態様を内外反対に構成することもできる。この場合には、例えば、図５に示したように、トーションスプリング６の収納室を形成する壁部は内部ロータ２の第２筒状部２ａが担うことになり、前側プレート１１の第１筒状部１ａの高さを低くすることが可能となる。この結果、前側プレート１１の形状をより平面的に簡略化することができ、製造効率向上の可能性が高まる。
【００３６】
〔その他の実施形態〕
前記第１筒状部１ａは前側プレート１１ではなく、ハウジング１の後側プレート１３に形成するものであっても良い。
また、第１筒状部１ａと第２筒状部２ａとは互いに径方向に重複していれば良い。よって、第１筒状部１ａが前側プレート１１に対して突出しているか引退しているかは問わず、また、第２筒状部２ａが内部ロータ２に対して突出しているか引退しているかも問わない。
更に、内部ロータ２あるいはハウジング１は、アルミニウムなどを用いた押出成形や射出成形で製造することの他、各種金属を用いた焼結によって製造することもできる。
【００３７】
本発明の弁開閉時期制御装置は、内燃機関の吸気側および排気側の弁開閉制御装置として使用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１ａ  第１筒状部
２ａ  第２筒状部
３    カムシャフト
４    シール部材
６    トーションスプリング
１１  前側プレート
１３  後側プレート
５１  進角室
５２  遅角室
９０  クランクシャフト
Ｅ    内燃機関
【図１】
0005835471.tif 000002
【図２】
0005835471.tif 000003
【図３】
0005835471.tif 000004
【図４】
0005835471.tif 000005
【図５】
0005835471.tif 000006