(57)【要約】【課題】弁開閉時期制御装置において、小型、コンパクトな構造で遠心力による誤作動を防止するロック機構を提供する。【解決手段】内部ロータ２０の外周に形成されたロック溝２２と、外部ロータ３０に収容されロック溝２２へ没入又は退没するロックキー８０とから構成され、内部ロータ２０及び外部ロータ３０の相対回転を規制または許容するロック機構を、その軸芯が外部ロータの直径と所定角度αをなす方向に延在するように配設した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸排気弁開閉用の回転部材と、
該回転部材と一体又は相対回転可能に回転する回転伝達部材と、
前記回転部材又は前記回転伝達部材の一方に設けられたベーンと、
前記回転部材と前記回転伝達部材との間に形成され、前記ベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される流体圧室と、
前記回転伝達部材の前記回転部材に対する相対回転を規制または許容するロック機構と、
前記進角用及び遅角用室及び前記ロック機構に流体を給排する流体通路とを備える弁開閉時期制御装置において、
前記ロック機構は、その軸芯が前記回転伝達部材の直径と所定角度をなす方向に延在するように配設されていることを特徴とする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、内燃機関の吸排気弁の開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の弁開閉時期制御装置としては、エンジンの回転に同期して駆動されるカムシャフトに回転自在に設けられ、内周面に複数のシューが突設されたケースを備える第１回転体と、カムシャフトに連結固定されて第１回転体の内面に摺接するボス部外周面の一部に設けられたロック溝を有する第２回転体と、ロック溝に没入して第１回転体と第２回転体を同期回転可能にロックし、且つロック溝から退没してロックを解除する回転体の回転中心方向に摺動可能な板状ロック部材と、このロック部材をロック溝の方向に付勢する付勢手段と、この付勢手段に抗する方向の作動油圧をロック部材に印加する油圧供給手段とを備えた弁開閉時期制御装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、内燃機関の駆動軸とともに回転するハウジング部材と、従動軸とともに回転しハウジング部材内に形成された収容室に所定角度範囲内でハウジング部材に対して相対回動可能に収容されるベーン部材と、ロータ部材のベーン部に設けられ付勢部材により回転軸方向に沿って付勢されハウジング部材に設けられた被当接部に当接しハウジング部材とロータ部材との相対回転を所定の拘束位置において拘束すると共に当接部を付勢手段に抗して作動油圧により回転軸方向に沿って変位させ拘束状態を解除可能にする弁開閉時期制御装置がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３７６１号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平０９−６０５０８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の弁開閉時期制御装置は、エンジン始動時第１回転体と第２回転体を同期回転可能にロックするが、エンジンのオイルポンプから作動油圧の供給が直ちに行われない場合、始動直後のファーストアイドル回転数によってはロック部材の遠心力に付勢部材の付勢力が負けてしまいロックが解除され、第１回転体と第２回転体の相対回転によるバタツキにより打音が発生する。一方、これを防止するために付勢力を大きくすると作動油圧によるロック解除が出来なくなる傾向があり、これらの付勢部材の付勢力に対するロック部材の遠心力によるロック解除防止と作動油圧によるロック解除の機能を両立させるのが困難である。
【０００７】
また、特許文献２の弁開閉時期制御装置は、当接部材が回転軸方向に沿って変位する構造であり遠心力に影響されない構造であるが、ロータ部材に当接部を配置するためロータ部の強度を確保する必要があり、またベーン部が大型化して、相対回転幅の制約、ベーン部の数に制約がある。また、エンジンの回転数によらず常に解除操作が必要となる。
【０００８】
そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑み、弁開閉時期制御装置において、小型、コンパクトな構造で遠心力による誤作動を防止するロック機構を提供することを技術的課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した技術的課題を解決するために請求項１の発明において講じた手段は、内燃機関の吸排気弁開閉用の回転部材と、該回転部材と一体又は相対回転可能に回転する回転伝達部材と、前記回転部材又は前記回転伝達部材の一方に設けられたベーンと、前記回転部材と前記回転伝達部材との間に形成され、前記ベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される流体圧室と、前記回転伝達部材の前記回転部材に対する相対回転を規制または許容するロック機構と、前記進角用及び遅角用室及び前記ロック機構に流体を給排する流体通路とを備える弁開閉時期制御装置において、前記ロック機構を、その軸芯が前記回転伝達部材の直径と所定角度をなす方向に延在するように配設したことである。
【００１０】
この手段によれば、ロック機構の軸芯が回転伝達部材の直径と所定角度をなす方向に延在することにより、小型、コンパクトな構造で遠心力による誤作動を防止するロック機構を提供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
【００１２】
図１、図２および図４に示した弁開閉時期制御装置１は内燃機関のシリンダヘッド１００に回転自在に支持されたカムシャフト１０の先端部に一体的に組付けた内部ロータ２０からなる弁開閉用の回転部材と、内部ロータ２０に所定角度範囲で相対回転可能に外装された外部ロータ３０、フロントプレート４０、リアプレート５０及び外部ロータ３０の外周に一体的に設けたタイミングスプロケット３１からなる回転伝達部材と、内部ロータ２０に組付けた４枚のベーン７０と、外部ロータ３０に組付けたロックキー（ロック機構）８０等によって構成されている。尚、タイミングスプロケット３１には、周知のように、図示しないクランク軸からクランクスプロケットとタイミングチェーンを介して図２の時計方向に回転動力が伝達される。
【００１３】
カムシャフト１０は、図示しない吸気弁又は排気弁を開閉する周知の図示しないカムを有し、カムシャフト１０の内部にはカムシャフト１０の軸方向に延びる進角通路１１と遅角通路１２が設けられている。進角通路１１はカムシャフト１０に設けた径方向の通路７１及び環状溝１４とシリンダヘッド１００に設けた接続通路１６を通して切換弁２００の第１接続ポート２０１に接続されている。また、遅角通路１２は、カムシャフト１０に設けた径方向の通路７２及び環状溝１３とシリンダヘッド１００に設けた接続通路１５を通して切換弁２００の第２接続ポート２０２に接続されている。
【００１４】
切換弁２００はそのソレノイド２０３へ通電することによりスプール２０４を図示しないスプリングに抗して移動させる周知のものである。その非通電時には、内燃機関によって駆動されるオイルポンプ２０５に接続された供給ポート２０６が第２接続ポート２０２に連通すると共に、第１接続ポート２０１が排出ポート２０７に連通するように構成されている。このため切換弁２００の非通電時には遅角通路１２に作動油（流体）が供給され、通電時には進角通路１１に作動油（流体）が供給される構成となっている。切換弁２００は単位時間当たりの通電と非通電の割合を変えるデューティ制御される。例えば、デューティ比５０％で制御すると、第１及び第２ポート２０１、２０２と供給及び排出ポート２０６、２０７は互いに全く連通しない状態になる。
【００１５】
内部ロータ２０は単一の取り付けボルト９１によってカムシャフト１０に一体的に固着されていて、４つのベーン溝２１、ロック溝２２（ロック機構）、径方向に延びるそれぞれ４つの通路（流体通路）２３、２４を備えている。各ベーン７０によって区画された４つの遅角用室Ｒ２には遅角通路１２および通路２４を介して作動油（作動流体）が給排される。ベーン溝２１の底部とベーン７０の底面との間には板バネ７３が配設されており、ベーン溝２１には４枚のベーン７０のそれぞれが径方向に移動可能に取り付けられている。ロック溝２２には図２に示した状態、カムシャフト１０及び内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位置が所定の位相（最遅角位置）で同期したとき、ロックキー８０の頭部８０ａが所定量没入する。ロック溝２２には進角通路２３からの作動油が供給される。
【００１６】
外部ロータ３０は、内部ロータ２０の外周に所定角度範囲で相対回転可能に組付けられている。外部ロータ３０の両側には、環状のフロントプレート４０とリアプレート５０が接合され、４本の連結ボルト９２によって一体的に連結されている。外部ロータ３０の、フロントプレート４０が接合される軸方向端部の外周にはタイミングスプロケット３１が一体に形成されている。
【００１７】
外部ロータ３０の内周には周方向に４個の凸部３３が形成されている。これら凸部３３の内周は内部ロータ２０の外周と接しており、外部ロータ３０が内部ロータ２０に回転自在に支承される。ある一つの凸部には外部ロータ３０の直径ａと所定角度αをなす方向に没入又は退没可能にロックキー８０を収容する退避溝３４と、退避溝３４と連通し、ロックキー８０を付勢するスプリング８１が収容される収容溝３５が形成されている。
【００１８】
トーションスプリング６０は一端をフロントプレート４０に係止し、他端を内部ロータ２０に係止して組付けられており、各ベーン７０の外部ロータ３０、フロントプレート４０及びリアプレート５０に対する摩擦係合力（進角側への回転を阻害する力）を考慮して設けられている。トーションスプリング６０は、内部ロータ２０を外部ロータ３０、フロントプレート４０及びリアプレート５０に対して進角側に付勢している。
【００１９】
各ベーンは７０、軸方向では両プレート４０、５０の間に、径方向では外部ロータ３０と内部ロータ２０との間に、周方向では隣り合う凸部３３の間に形成される流体圧室Ｒ０を進角用室Ｒ１と遅角用室Ｒ２とに区画している。内部ロータ２０と外部ロータ３０との相対回転量は、流体圧室Ｒ０の周方向幅（角度）に依存する。最進角側ではベーン７０ａが凸部３３ａの周方向の一側面に当接する位置で相対回転が規制され、最遅角側ではベーン７０ｂが凸部３３ｂの周方向の一側面に当接する位置で規制される。遅角側ではロックキー８０の頭部８０ａがロック溝２２に入り込むことで内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対回転を規制する。
【００２０】
以上のように構成した第１実施形態の弁開閉時期制御装置１の作用を説明する。図１に示すように内燃機関が停止している時はオイルポンプ２０５が停止しており且つ切換弁２００が非通電の状態にあるので、流体圧室Ｒ０には作動油が供給されていない。このため、内部ロータ２０と外部ロータ３０とは遅角方向に働くカムフリクションにより、図２に示すように最遅角位置において同期している。ここでは、図３に示すようにロックキー８０の頭部８０ａが内部ロータ２０のロック溝２２に所定量没入しており、最遅角位置で内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対回転が規制されている、いわゆるロック状態にある。内燃機関を始動してオイルポンプ２０５が駆動されても、切換弁２００に通電するデューティ比が小さい間は、オイルポンプ２０５から供給される作動油は接続通路１５、遅角通路１２及び通路２４を通って実質的に遅角用油室Ｒ２に供給されるだけなので、弁開閉時期制御装置１は依然として図２に示すロック状態に維持される。
【００２１】
ところで、エンジン始動時、オイルポンプ２０５からの作動油（油圧）が供給が流体圧室Ｒ０へ直ちに行われない場合、始動直後のファーストアイドル回転数によってはロックキー８０の遠心力にスプリング８１の付勢力が負けてしまいロックが解除され、回転伝達部材と回転部材の相対回転によるバタツキにより打音が発生しようとする。なお、スプリング８１の付勢力（スプリング荷重）はロック解除油圧とつり合うように設定されており、ロック解除油圧は回転伝達部材と回転部材の相対回転時進角用室または遅角用室に供給される作動油圧より低く設定されている。
【００２２】
しかしながら、本実施形態では、外部ロータ３０に形成された退避溝３４に没入又は退没可能に収容されたロックキー８０と、内部ロータ２０に形成されロックキー８０の頭部８０ａが没入し相対回転をロックし且つ退没してロックを解除するロック溝２２とから構成されるロック機構の中心線ｂは外部ロータ３０の直径ａと所定角度αをなす方向に配設されている。これにより、ロックキー８０に加わる遠心力Ｆは、Ｆ＝Ｆｃ×ｃｏｓα（Ｆｃ：ロックキー８０に径方向外方に加わる遠心力）であり、従来の外部ロータ３０の径方向に加わる遠心力Ｆｃに比べ小さくできる。このため、遠心力による誤作動を防止するためにロックキー８０を付勢するスプリング８１の付勢力を小さくすることができると共に、作動油圧によるロック解除が出来なくなる誤作動が防止できる。つまり、小型、コンパクトな構造で遠心力による誤作動を防止するロック機構を提供することができる。
【００２３】
次に、内燃機関の運転条件によって、弁開閉時期に進角が必要になると、切換弁２００に通電するデューティ比が大きくされ、スプール２０４の位置が切り換わるため、オイルポンプから供給される作動油（油圧）は、接続通路１６、進角通路１１及び通路２３を通って、進角用室Ｒ１へと供給される。また、通路２３からロック溝２２にも供給される。一方で遅角用室Ｒ２にあった作動油（油圧）は、通路２４、遅角通路１２及び接続通路１５を介して切換弁２００の排出ポートから排出される。このとき、図４及び図５に示すようにロック溝２２に作動油（油圧）が供給され、ロックキー８０が収容溝３５に配設されるスプリング８１に抗して移動し、その頭部８０ａが高圧側に配設されるロック溝２２から退没して内部ロータ２０と外部ロータ３０のロックが解除されると共に、カムシャフト１０と一体的に回転する内部ロータ２０と各ベーン７０が外部ロータ３０及びプレート４０、５０に対して進角側（時計方向）に相対回転する。
【００２４】
ロックキー８０がロック溝２２から退没した状態では、切換弁２００に通電するデューティ比を小さくしていくと、各遅角用室Ｒ２に作動油を供給することができると共に、各進角用油室Ｒ１から作動油を排出することができる。
【００２５】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００２６】
第２実施形態は、ロック機構が第１実施形態と異なるだけであるので、第１実施形態と実質的に同一の構成については第１実施形態と同一番号を付し、説明を省略する。
【００２７】
第２実施形態は、図６に示すように、外部ロータ３０に形成された退避溝２３４に没入又は退没可能に収容されたロックピン（ロック機構）２８０と、内部ロータ２０に形成されロックピン２８０の頭部２８０ａが没入し相対回転をロックし且つ退没してロックを解除するロック孔（ロック機構）２２２とから構成されるロック機構の中心線ｅが外部ロータ３０の直径ｄと所定角度βをなす方向に配設されている。ロックピン２８０は、退避孔２３４の内周に形成された環状溝２３５に嵌入するスナップリング２３６に支持されたリテーナ２３７に一端を固定されたスプリング２８１により付勢されている。これにより、ロックピン２８０に加わる遠心力Ｆは、Ｆ＝Ｆｃ×ｃｏｓβ（Ｆｃ：ロックピン２８０に径方向外方に加わる遠心力）であり、従来の外部ロータ３０の径方向に加わる遠心力Ｆｃに比べ小さくできる。このため、遠心力による誤作動を防止するためにロックピン２８０を付勢するスプリング２８１の付勢力を小さくすることができると共に、作動油圧によるロック解除が出来なくなる誤作動が防止できる。つまり、小型、コンパクトな構造で遠心力による誤作動を防止するロック機構を提供することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明にて講じた技術的手段によれば、ロック機構の軸芯が回転伝達部材の直径と所定角度をなす方向に延在することにより、小型、コンパクトな構造で遠心力による誤作動を防止するロック機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である弁開閉時期制御装置の縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態である弁開閉時期制御装置のロック機構がロックした状態の図１のＡ−Ａにおける断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態である弁開閉時期制御装置の図２のＢ−Ｂにおける断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態である弁開閉時期制御装置のロック機構がロック解除した状態の図１のＡ−Ａにおける断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態である弁開閉時期制御装置の図４のＣ−Ｃにおける断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態である弁開閉時期制御装置のロック機構を含めた縦断面図である。
【符号の説明】
２０・・・内部ロータ（回転部材）
２２、２２２・・・ロック溝（ロック機構）
２３・・・通路（流体通路）
２４・・・通路（流体通路）
３０・・・外部ロータ（回転伝達部材）
７０・・・ベーン
８０・・・ロックキー（ロック機構）
２８０・・・ロックピン（ロック機構）
Ｒ０・・・流体圧室
Ｒ１・・・進角用室
Ｒ２・・・遅角用室
ａ、ｄ・・・直径
ｂ、ｅ・・・中心線
α、β・・・所定角度
【図１】
2004232552.tif 000003
【図２】
2004232552.tif 000004
【図３】
2004232552.tif 000005
【図４】
2004232552.tif 000006
【図５】
2004232552.tif 000007
【図６】
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