(57)【要約】【課題】カムシャフトの先端部の変動に拘らず、制動力発生部と制動力受部の間の間隔や対峙姿勢を一定に維持できるようにする。【解決手段】電磁コイル２２を非回転部材に固定すると共に、被制動回転体２３を電磁コイル２２に軸受３４を介して支持させる。被制動回転体２３に突片３５を設け、その突片３５と同一回転軌道上となるように組付角操作機構６の中間回転体１９に柱状突起３７を設ける。突片３５にゴムブッシュ３６を被着し、そのブッシュ３６を被着した突片３５と柱状突起３７を中間回転体１９の回転によって当接させるようにする。被制動回転体２３側には中間回転体１９側の変動が伝達されにくくなり、しかも、被制動回転体２３は軸受３４によって振れを確実に抑制される。【選択図】  図１
2004270606.tif 000002
【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よって回転駆動される駆動回転体と、カムシャフト若しくは同シャフトに結合された別体部材から成る従動回転体と、前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回動可能な中間回転体を有し、その中間回転体が回動操作されることによって駆動回転体と従動回転体の組付角を変更する組付角操作機構と、前記中間回転体に同回転体を回動操作すべく制動力を付与する電磁ブレーキと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
電磁ブレーキの制動力発生部を非回転部材に固定すると共に、電磁ブレーキの制動力受部を前記制動力発生部に軸受を介して相対回転自在に支持させ、前記制動力受部と中間回転体に、同一回転軌道上で相互に当接する当接部を接離可能に設け、中間回転体の回転によって前記両当接部を相互に当接させることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項２】
前記制動力受部と中間回転体の少なくとも一方側の当接部を、半径方向と軸方向に延びる平面で構成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項３】
前記制動力受部と中間回転体の少なくとも一方側の当接部に弾性体を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項４】
前記弾性体は、当接部の回転方向前後両面を覆うように設けたことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、内燃機関の吸気側または排気側の機関弁の開閉タイミングを運転状態に応じて可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のバルブタイミング制御装置として、次のようなものが案出されている（特許文献１参照。）。
【０００３】
この装置は、クランクシャフトにタイミングチェーン等を介して連係されたハウジング（駆動回転体）がカムシャフトの端部に回動可能に組み付けられ、ハウジングの内側端面に形成された径方向ガイドに可動案内部が径方向に沿って摺動自在に係合支持されると共に、径方向外側に突出するレバーを有するレバー軸（従動回転体）がカムシャフトの端部にボルト結合され、可動案内部とレバー軸のレバーとがリンクによって枢支連結されている。そして、前記径方向ガイドに対向する位置には、渦巻き状ガイドを有する中間回転体がハウジングとレバー軸に対して相対回動可能に設けられ、前記可動案内部の軸方向の一方の端部に突設された略円弧状の複数の突条が前記渦巻き状ガイドに案内係合されている。また、中間回転体はハウジングに対して回転を進める側にゼンマイばねによって付勢されると共に、電磁ブレーキによって回転を遅らせる側の力を適宜受けるようになっている。
【０００４】
この装置の場合、電磁ブレーキがＯＦＦ状態のときには、中間回転体がゼンマイばねの付勢力を受けハウジングに対して初期位置に位置されており、渦巻き状ガイドに突条でもって噛合う可動案内部は径方向外側に最大に変位し、リンクを引き起こしてハウジングとカムシャフトの組付角を最遅角位置または最進角位置に維持している。そして、この状態から電磁ブレーキがＯＮにされると、中間回転体が減速されてハウジングに対して遅れ側に相対回転する結果、渦巻き状ガイドに噛合う可動案内部が径方向内側に変位し、今まで引き起こされていたリンクを次第に倒すようにしてハウジングとカムシャフトの組付角を最進角位置または最遅角位置に変更する。
【０００５】
尚、電磁ブレーキは、コイル巻線とヨークから成る制動力発生部がＶＴＣカバー等の非回転部材に固定され、ヨークの端面に対峙する中間回転体が制動力を直接受ける制動力受部となっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−４１０１３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のバルブタイミング制御装置の場合、電磁ブレーキの制動力発生部と、制動力受部（中間回転体）の位置関係が相互に何等拘束されていないため、機関運転に伴なってカムシャフトの先端部が曲げ方向や回転方向に変動すると、その変動によって制動力発生部と制動力受部の間の間隔や対峙姿勢が変化し、所望の制動力が得られなくなる可能性がある。
【０００８】
そこでこの出願の発明は、カムシャフトの先端部の変動に拘らず、制動力発生部と制動力受部の間の間隔や対峙姿勢を一定に維持できるようにして、常に安定した操作性能を得ることのできる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、この出願の発明は、電磁ブレーキの制動力発生部を非回転部材に固定すると共に、電磁ブレーキの制動力受部を前記制動力発生部に軸受を介して相対回転自在に支持させ、前記制動力受部と中間回転体に、同一回転軌道上で相互に当接する当接部を接離可能に設け、中間回転体の回転によって前記両当接部を相互に当接させるようにした。
【００１０】
この発明の場合、制動力受部は制動力発生部に軸受を介して支持されているため、外力の入力に拘らず両者の間隔は一定に維持される。また、制動力受部から中間回転体には同一回転軌道上にある当接部相互の接触によって制動力が伝達されるが、制動力受部と中間回転体は、相互に完全に拘束した状態で連結されているわけではないため、カムシャフトの変動トルク等は中間回転体を介して制動力受部に伝達されにくくなる。したがって、これらことから、制動力発生部と制動力受部の間の間隔や対峙姿勢を常に一定に維持することが可能となり、その結果、バルブタイミング制御装置の操作性が安定する。
【００１１】
さらに、この発明の場合、制動力受部と中間回転体の当接部が同一回転軌道上に位置されるように配置するだけで、制動力受部と中間回転体を特別に連結する必要がないため、組付作業が容易化されるという利点がある。
【００１２】
また、前記制動力受部と中間回転体の少なくとも一方側の当接部は、半径方向と軸方向に延びる平面で構成することが望ましい。この場合、少なくとも一方の当接部が回転方向と直交する平面で構成されるため、両者間での制動力伝達を確実に行うことが可能となる。
【００１３】
前記制動力受部と中間回転体の少なくとも一方側の当接部には弾性体を設けるようにしても良い。この場合、当接部相互の急激な当接による振動や衝撃を弾性体によって緩衝することが可能となる。
【００１４】
さらに、前記弾性体は、当接部の回転方向前後両面を覆うように設けることが望ましく、このようにした場合には、一方側の当接部が他方側の当接部に対し回転方向前後のいずれ側から接触しても、弾性体による緩衝作用が確実に働くようになる。したかって、当接部相互の接触によるバタ付き音の発生を確実に抑えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
この実施形態は、この出願の発明にかかるバルブタイミング制御装置を内燃機関の吸気側の動弁系に適用したものであるが、排気側の動弁系に同様に適用することも可能である。
【００１７】
このバルブタイミング制御装置は、図１に示すように内燃機関の吸気側のカムシャフトの前端部に結合された従動軸部材３（従動回転体）と、この従動軸部材３に必要に応じて相対回動できるように組み付けられ、チェーン（図示せず）を介してクランクシャフト（図示せず）に連係される駆動リング５（駆動回転体）と、この駆動リング５の前方側（図１中左側）に配置され、駆動リング５と従動軸部材３を相対回動させて両者の組付角を操作する組付角操作機構６と、この組付角操作機構６に操作力を付与する操作力付与手段７と、を備えている。
【００１８】
駆動リング５は、外周に駆動入力用のスプロケット４が形成されており、その前面側（カムシャフトと逆側）には、図２，図３に示すように３つの径方向溝９が形成されている。
【００１９】
また、従動軸部材３は、図１に示すように、カムシャフト（図示せず。）の前端部に突き合される基部側の外周に拡径部が形成されると共に、その拡径部よりも前方側の外周面に放射状に突出する三つのレバー１０が一体に形成され、軸芯部を貫通するボルト１１によってカムシャフトに結合されている。各レバー１０には、リンク１２の基端がピン１３によって枢支連結され、各リンク１２の先端には前記各径方向溝９に摺動自在に係合する円柱状の突出部１４が一体に形成されている。
【００２０】
各リンク１２は、突出部１４が対応する径方向溝９に係合した状態において、ピン１３を介して従動軸部材３に連結されているため、リンク１２の先端側が外力を受けて径方向溝９に沿って変位すると、駆動リング５と従動軸部材３はリンク１２の作用でもって突出部１４の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００２１】
また、各リンク１２の先端部には、軸方向前方側に開口する収容穴１５が形成され、この収容穴１５に、後述する渦巻き溝１６（渦巻き状ガイド）に係合する係合ピン１７と、この係合ピン１７を前方側（渦巻き溝１６側）に付勢するコイルばね１８とが収容されている。尚、この実施形態の場合、リンク１２の先端の突出部１４と係合ピン１７、コイルばね１８等によって径方向に変位可能な可動案内部が構成されている。
【００２２】
一方、従動軸部材３のレバー１０の突設位置よりも前方側には、円板状のフランジ壁を有する中間回転体１９が軸受２０を介して回転自在に支持されている。
中間回転体１９のフランジ壁の後面側には断面半円状の前述の渦巻き溝１６が形成され、この渦巻き溝１６に、前記各リンク１２の先端の係合ピン１７が転動自在に案内係合されている。渦巻き溝１６の渦巻きは、機関回転方向Ｒに沿って次第に縮径するように形成されている。したがって、各リンク１２先端の係合ピン１７が渦巻き溝１６に係合した状態において、中間回転体１９が駆動リング５に対して遅れ方向に相対回転すると、リンク１２の先端部は径方向溝９に案内されつつ、渦巻き溝１６の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体１９が進み方向に相対変位すると、半径方向外側に移動する。
【００２３】
組付角操作機構６は、以上説明した駆動リング５の径方向溝９、リンク１２、突出部１４、係合ピン１７、レバー１０、中間回転体１９、渦巻き溝１６等によって構成されている。この組付角操作機構６は、後述する操作力付与手段７から中間回転体１９に駆動リング５に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が渦巻き溝１６と係合ピン１７の係合部を通してリンク１２の先端を径方向に変位させ、このときリンク１２が揺動してその揺動量に応じて駆動リング５と従動軸部材３を相対回動させる。
【００２４】
一方、操作力付与手段７は、中間回転体１９を駆動リング５に対して機関回転方向Ｒに付勢する付勢手段としてのゼンマイばね２１と、中間回転体１９を駆動リング５に対して機関回転方向Ｒと逆方向に相対回動させる電磁ブレーキとしてのヒステリシスブレーキ２と、を備え、ゼンマイばね２１の付勢力とヒステリシスブレーキ２の制動力のバランスによって中間回転体１９を回動操作するようになっている。
【００２５】
ゼンマイばね２１は、駆動リング５に固定された筒状部材８にその外周端部が結合される一方、内周端部が中間回転体１９の円筒状の基部に結合されている。
【００２６】
ヒステリシスブレーキ２は、非回転部材である図示しないＶＴＣカバーに支持固定される制動力発生部としての電磁コイル２２と、この電磁コイル２２の発生磁界による制動力を受ける被制動回転体２３（制動力受部）とを備え、この被制動回転体２３が後述する当接機構を介して前記中間回転体１９に連係されている。
【００２７】
電磁コイル２２は、通電によって磁界を発生するコイル巻線２６と、このコイル巻線２６の周域に配置されて磁束を誘導するヨーク２７と、を有し、このヨーク２７には、環状の隙間を挟んで対向配置された内側極歯２９と外側極歯３０が設けられている。これらの極歯２９，３０には複数の歯面が円周方向に沿って配置されている。両極歯２９，３０の歯面相互は円周方向にオフセットされて配置されており、コイル巻線２６が通電されると、両極歯２９，３０間にはオフセットした位置関係にある相手歯面に向かう磁界が生じるようになっている。
【００２８】
また、被制動回転体２３は、前記両極歯２９，３０間に非接触状態で挿入配置された円筒状のヒステリシスリング３１と、外周端部がこのヒステリシスリング３１に一体に結合される一方、内周端部に軸部３２が連結された円板状の板状部材３３とから成り、この板状部材３３に連結された軸部３２がヨーク２７に軸受３４を介して回転自在に支持されている。したがって、被制動回転体２３は電磁コイル２２によって常に軸受けされ、それによって回転中における揺動や径方向の振動が抑制される。
【００２９】
ヒステリシスリング３１は、磁気的ヒステリシス特性を有するヒステリシス材から成り、ヒステリシスリング３１の回転中に両極歯２９，３０間に磁界が発生すると、その磁界の向きとヒステリシスリング３１内の磁束の向きとにずれが生じるようになっている。ヒステリシスブレーキ２は、このずれによって制動力を発生する。
【００３０】
ところで、前記板状部材３３には、図４〜図７に示すように、中間回転体１９側に向かって突出する一対の突片３５，３５が切り起こしによって形成されている。これらの突片３５，３５は互いに円周方向に１８０°離間する位置に対称に配置され、その各突片３５の平坦な切り起こし面が半径方向と軸方向に延びるように形成されている。そして、これらの突片３５には、略扇状のゴムブッシュ３６（弾性体）が嵌着固定されている。これらのゴムブッシュ３６の回転方向前後の面は平坦面とされ、前記突片３５と同様に半径方向と軸方向に延びて形成されている。
【００３１】
これに対し、中間回転体１９には板状部材３３方向に向かって延びる断面略扇状の一対の柱状突起３７が一体に形成されている。これらの柱状突起３７は円周方向に１８０°離間する位置に対称に設けられると共に、板状部材３３の両突片３５と同一回転軌道上に配置されている。したがって、中間回転体１９が駆動リング５に追従して回転すると、柱状突起３７はゴムブッシュ３６を介して突片３５に当接し、その当接によって中間回転体１９と被制動回転体２３とを一体に回転させる。前記柱状突起３７と、突片３５及びゴムブッシュ３６は前述の当接機構を構成している。尚、この明細書において、「同一回転軌道上に配置」とは、必ずしも両者の中心の回転軌道が完全に一致するという意味ではなく、両者が当接可能な回転軌道上で少なくとも一部オーバーラップしているという意味で使用している。この実施形態においては、突片３５と柱状突起３７がこの発明における各当接部を構成している。
【００３２】
このバルブタイミング制御装置は以上のような構成であるため、クランクシャフトとカムシャフトの回転位相（機関弁の開閉タイミング）を最進角側に変更する場合には、ヒステリシスブレーキ２に適宜電流を通電することにより、ゼンマイばね２１の力に抗する制動力が被制動回転体２３から中間回転体１９に突片３５と柱状突起３７の当接部を介して伝達される。これにより、中間回転体１９が駆動リング５に対して逆方向に回転し、それによってリンク１２の先端の係合ピン１７が渦巻き溝１６に誘導されてリンク１２の先端部が径方向内側に変位し、このとき、図３に示すようにリンク１２の作用によって駆動リング５と従動軸部材３の組付角が最進角位置に変更される。
【００３３】
また、クランクシャフトとカムシャフトの回転位相（機関弁の開閉タイミング）を最遅角側に変更する場合には、ヒステリシスブレーキ２の通電電流をオフまたは微弱にすることにより、中間回転体１９がゼンマイばね２１の力によって機関回転方向に回転させられる。すると、渦巻き溝１６による係合ピン１７の誘導によってリンク１２の先端部が径方向外側に変位し、このとき、図２に示すようにリンク１２の作用によって駆動リング５と従動軸部材３の組付角が最遅角位置に変更される。
【００３４】
ところで、このバルブタイミング制御装置は、ヒステリシスブレーキ２の制動力を受ける被制動回転体２３が電磁コイル２２のヨーク２７に軸受３４を介して回転自在に支持されているため、電磁コイル２２の極歯２９，３０とヒステリシスリング３１の間の隙間や姿勢は常に一定に維持される。そして、被制動回転体２３は中間回転体１９に対して突片３５と柱状突起３７による当接部を介して連係されているため、カムシャフトの変動トルクや揺動は被制動回転体２３側には殆ど伝達されることがない。即ち、突片３５（正確には、ゴムブッシュ３６部分。）と柱状突起３７は回転方向と直交する平面の当接のみで連係しているため、反制動方向のトルクや径方向の振動、揺動等は両者の当接部間で伝達を阻止される。したがって、ヒステリシスブレーキ２は常に安定した制動トルクを発生することができる。
【００３５】
そして、この装置においては、突片３５にゴムブッシュ３６を嵌着して、そのゴムブッシュ３６を介して突片３５と柱状突起３７を当接させているため、突片３５と柱状突起３７の衝突衝撃や振動をゴムブッシュ３６によって緩衝することができる。また、このゴムブッシュ３６は突片３５の回転方向の前後面を被覆し、前後両側からの衝突衝撃を緩和することができるため、被制動回転体２３が回転方向前後にバタ付いた場合にあっても、バタ付き音の発生を確実に抑制することができる。
【００３６】
さらに、この装置の場合、突片３５と柱状突起３７を同一回転軌道上に配置し、中間回転体１９の回転によって突片３５と柱状突起３７が当接するようにしているため、被制動回転体２３と中間回転体１９を拘束状態で連結する場合に比較し、組付けが容易になり、製造コストの削減が図れるという利点がある。
【００３７】
また、この実施形態の場合、突片３５（ゴムブッシュ３６）と柱状突起３７は回転方向と直交する平面同士で当接するため、制動トルクを当接面間で確実に伝達することができると共に、両者の接触面圧を下げることができるという利点がある。ただし、突片３５（ゴムブッシュ３６）と柱状突起３７の一方のみを回転方向と直交する平面で形成してもある程度の効果を得ることができる。
【００３８】
さらに、この実施形態においては、突片３５と柱状突起３７を夫々二つ設けるようにしているが、夫々一つ或いは三つ以上設けることも可能である。しかし、夫々を複数設けるようにした方が、被制動回転体２３の回転方向のバタ付き範囲をより狭め、装置の作動応答性を高めることができる。
【００３９】
尚、この出願の発明の実施形態は以上で説明したものに限るものではなく、例えば、電磁ブレーキはヒステリシスブレーキ２に代えて摩擦接触タイプのブレーキを用いても良い。また、組付角操作機構６も中間回転体１９の回転操作によって駆動回転体と従動回転体を相対回動させるものであれば、他の種々の機構を採用することが可能である。
【００４０】
次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【００４１】
（イ）  前記制動力受部と中間回転体の各当接部を同一回転軌道上に複数設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００４２】
この場合、一方の部材の当接部の変動範囲が他方の部材の隣接する二つの当接部によって規制されるため、制動力受部と中間回転体の相対的な回転変動範囲を狭め、作動応答性を高めることができる。
【００４３】
（ロ）  制動力受部側の当接部と中間回転体側の当接部を面同士で当接させることを特徴とする請求項１〜４、前記（イ）のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００４４】
この場合、制動力受部と中間回転体の間の確実な制動力伝達が可能になると共に、当接部の面圧が下がることから、部品の耐久性向上をも図ることができる。
【００４５】
（ハ）  組付角操作機構は、駆動回転体と従動回転体のいずれか一方に設けられた径方向ガイドと、前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回動可能に設けられ、前記径方向ガイドに対峙する側の面に渦巻き状ガイドを有する中間回転体と、前記径方向ガイドと渦巻き状ガイドに変位可能に案内係合される可動案内部と、前記駆動回転体と従動回転体のいずれか他方のものの回転中心から離間した部位と前記可動案内部とを揺動可能に連結するリンクと、を備えた構成であることを特徴とする請求項１〜４、前記（イ），（ロ）のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００４６】
この場合、渦巻き状ガイドの渦巻きの傾斜を緩やかに設定することにより、従動軸部材側からのトルク入力に対して中間回転体が回転しないようにすることができる。したがって、カムシャフトの変動トルクによって中間回転体と制動力受部の間にガタ付きが生じる不具合を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】同実施形態を示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】同実施形態の作動状態を示す図２に対応の断面図。
【図４】同実施形態の板状部材の分解斜視図。
【図５】同実施形態の板状部材を背面側から見た斜視図。
【図６】同実施形態の板状部材の正面図。
【図７】同実施形態を示す図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【符号の説明】
２…ヒステリシスブレーキ（電磁ブレーキ）
３…従動軸部材（従動回転体）
５…駆動リング（駆動回転体）
６…組付角操作機構
１９…中間回転体
２２…電磁コイル（制動力発生部）
２３…被制動回転体（制動力受部）
３４…軸受
３５…突片（当接部）
３６…ゴムブッシュ（弾性体）
３７…柱状突起（当接部）
【図１】
2004270606.tif 000003
【図２】
2004270606.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004270606.tif 000007
【図６】
2004270606.tif 000008
【図７】
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