(57)【要約】【課題】部品点数の増加や重量の増加を招くことなく、カムシャフト側から被制動部への振動入力を確実に低減する。【解決手段】クランクシャフト側の駆動リング３とカムシャフト１側の従動軸部材７の間に、両者の組付角を変更するための回動操作機構４１を介在させ、その回動操作機構４１をヒステリシスブレーキ２０の通電制御によって適宜作動させる。このようなバルブタイミング制御装置において、ブレーキ２０のヒステリシスリング２６を板状保持部材２７に一体に取り付け、その保持部材２７の円板状の基壁３１の内周縁部を円筒状に突出させて軸受支持壁３２とする。同支持壁３２を軸受２８，２９を介して磁気誘導部材２２に保持させる。基壁３１を軸受支持壁３２と逆側に切り起こし、それによってできた舌片部３５を中間回転体１８の切欠き３０に回動方向の遊びをもって係合させる。【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連係された別体部材から成り、前記駆動回転体が必要に応じて相対回動できるように組み付けられた従動回転体と、操作力を付与されて前記駆動回転体と従動回転体を相対回動させる回動操作機構と、この回動操作機構に操作力を付与する電磁ブレーキと、を備え、前記電磁ブレーキが、非回転部材に支持固定された制動部と、前記回動操作機構の構成部材と共に回転する被制動部とから成る内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記電磁ブレーキの被制動部を、略円板状の基壁を有する板状保持部材に一体に取り付け、その板状保持部材の基壁の径方向内側領域を円筒状に突出させて軸受支持壁とし、その軸受支持壁部分を軸受を介して前記電磁ブレーキの制動部に支持させると共に、前記板状保持部材の基壁を前記軸受支持壁と逆側に部分的に突出させ、その突出部を前記回動操作機構に回動方向に所定の遊び代をもって係合させた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。
【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。
【０００３】
このバルブタイミング制御装置は、クランクシャフトに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、カムシャフトに結合された従動軸部材（従動回転体）と前記ハウジングとがリンク等から成る回動操作機構を介して連結されている。そして、回動操作機構にはハウジングと従動軸部材に対して相対回動可能な中間回転体が設けられ、その中間回転体を適宜回動操作することによってハウジングと従動軸部材の組付角（相対回動位置）を調整できるようになっている。
【０００４】
また、中間回転体に操作力を付与する操作力付与手段は、ゼンマイばねと電磁ブレーキとによって構成されている。即ち、中間回転体はゼンマイばねによって回転を進める方向に付勢されると共に、電磁ブレーキから適宜制動力を受けることによって回転を遅らせる方向の操作力を受けるようになっている。電磁ブレーキは、電磁コイル側がＶＴＣカバー等の非回転部材に取り付けられ、この電磁コイル側の制動部が中間回転体に摩擦接触することによって同回転体に制動力を付与する。
【０００５】
【特許文献】
特開２００１−４１０１３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来のバルブタイミング制御装置においては、回動操作機構の一部を成す中間回転体が電磁ブレーキの被制動部を成してため、機関運転中におけるカムシャフトの振動（回動方向の振動や傾斜）が直接被制動部に伝達されてしまう。このため、この被制動部の振動によって制動部と被制動部の間の間隔や接触状態が変化し、それによって電磁ブレーキの制動性能が不安定になることが懸念される。
【０００７】
これに対処するため、本出願人は、被制動部を中間回転体等の回動操作機構の構成部材と独立して設け、その被制動部に軸部材を取り付け、その軸部材部分を軸受を介して電磁ブレーキの制動部に回転可能に支持させると共に、被制動部と回動操作機構をピンと凹部によって所定の遊び代をもって係合させることを検討している。
【０００８】
しかしながら、この場合、カムシャフト側の振動はピンと凹部の間の遊び代によって吸収されるものの、被制動部の他に、その被制動部を制動部側に軸受支持させるための軸部材や、被制動部を回動操作機構側と係合させるためのピン等を付加しなければならない。このため、部品点数の増加と重量の増加を来し、製造コストの高騰や慣性質量の増加による電磁ブレーキの大型化を招いてしまう。
【０００９】
そこでこの出願の発明は、部品点数の増加や重量の増加を招くことなく、カムシャフト側から被制動部への振動入力を確実に低減す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。
【００１０】
【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、回動操作機構に操作力を付与するための電磁ブレーキの被制動部を、略円板状の基壁を有する板状保持部材に一体に取り付け、その板状保持部材の基壁の径方向内側領域を円筒状に突出させて軸受支持壁とし、その軸受支持壁部分を軸受を介して前記電磁ブレーキの制動部に支持させると共に、前記板状保持部材の基壁を前記軸受支持壁と逆側に部分的に突出させ、その突出部を前記回動操作機構に回動方向に所定の遊び代をもって係合させるようにした。
【００１１】
この発明の場合、被制動部が板状保持部材と軸受を介して電磁ブレーキの制動部に回転自在に支持されるために、制動部に対する被制動部の傾斜が確実に規制される。また、板状保持部材の突出部が回動操作機構に回動方向の所定の遊びをもって係合されるため、回動操作機構側の回動方向の振動はその遊び部分によって吸収され、被制動部側に伝達されにくくなる。とりわけ、この発明においては、板状保持部材の基壁から突出する軸受支持壁部分を軸受を介して制動部に支持させ、基壁から軸受支持壁と逆側に突出する突出部を回動操作機構に遊び代をもって係合させたため、板状保持部材以外の部品を特別に付加する必要が無く、その分製造コストの低減を図ることができ、しかも、板状部材の全体が肉薄であることから装置全体を軽量化することができる。
【００１２】
【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１〜図６に基づいて説明する。
【００１３】
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。
【００１４】
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シリンダヘッド（図示せず）に回転自在に支持されたカムシャフト１と、このカムシャフト１の前端部に結合された従動軸部材７（従動回転体）と、この従動軸部材７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）に連係されるタイミングスプロケット２を外周に有する駆動リング３（駆動回転体）と、この駆動リング３と従動軸部材７の前方側（図１中左側）に配置され、両者３，１を相対回動させて組付角を操作する組付角変更手段４と、内燃機関の図外のシリンダヘッドとヘッドカバーの前面に跨って取り付けられて組付角変更手段４の前面と周域を覆う図外のＶＴＣカバーと、を備えている。尚、組付角変更手段４は、回動操作力を発生する操作力発生部４０と、その操作力発生部４０で発生した回動操作力を受けて駆動リング３と従動軸部材７を相対回動させる回動操作機構４１と、によって構成されている。
【００１５】
駆動リング３は段差状の挿通孔６を備え、この挿通孔６部分が従動軸部材７（従動回転体）に回転可能に組み付けられている。そして、駆動リング３の前面（カムシャフト１と逆側の面）には、図２，図３に示すように、対面する平行な側壁を有する３つの径方向溝８（径方向ガイド）が同リング３のほぼ半径方向に沿うように形成されている。
【００１６】
また、従動軸部材７は、図１に示すように、カムシャフト１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９が一体に形成され、軸芯部を貫通するボルト１０によってカムシャフト１に結合されている。各レバー９には、リンク１１の基端がピン１２によって枢支連結され、各リンク１１の先端には前記各径方向溝８に摺動自在に係合する円柱状の突出部１３が一体に形成されている。
【００１７】
各リンク１１は、突出部１３が対応する径方向溝８に係合した状態において、ピン１２を介して従動軸部材７に連結されているため、リンク１１の先端側が外力を受けて径方向溝８に沿って変位すると、駆動リング３と従動軸部材７はリンク１１の作用でもって突出部１３の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００１８】
また、各リンク１１の先端部には、軸方向前方側に開口する収容穴１４が形成され、この収容穴１４に、後述する渦巻き溝１５（渦巻き状ガイド）に係合する係合ピン１６と、この係合ピン１６を前方側（渦巻き溝１５側）に付勢するコイルばね１７とが収容されている。尚、この実施形態の場合、リンク１１の先端の突出部１３と係合ピン１６、コイルばね１７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。
【００１９】
一方、従動軸部材７のレバー９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１８が軸受１９を介して回転自在に支持されている。この中間回転体１８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１５が形成され、この渦巻き溝１５に、前記各リンク１１の先端の係合ピン１６が転動自在に案内係合されている。渦巻き溝１５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１１先端の係合ピン１６が渦巻き溝１５に係合した状態において、中間回転体１８が駆動リング３に対して遅れ方向に相対回転すると、リンク１１の先端部は径方向溝８に案内されつつ、渦巻き溝１５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１８が進み方向に相対変位すると、半径方向外側に移動する。また、中間回転体１８の先端側（図１中左側）の端面には、周方向等間隔に複数の切欠き３０（図１，図６参照。）が形成され、後述するヒステリシスブレーキ２０の制動力がこの切欠き３０を通して入力されるようになっている。
【００２０】
組付角変更手段４の回動操作機構４１は、以上説明した駆動リング３の径方向溝８、リンク１１、突出部１３、係合ピン１６、レバー９、中間回転体１８、渦巻き溝１５等によって構成されている。この回動操作機構４１は、後述する操作力発生部４０から中間回転体１８に駆動リング３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１５と係合ピン１６の係合部を通してリンク１１の先端を径方向に変位させ、このときリンク１１が揺動してその揺動量に応じて駆動リング３と従動軸部材７を相対回動させる。
【００２１】
一方、操作力発生部４０は、中間回転体１８を駆動リング３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４５と、中間回転体１８を駆動リング３に対して機関回転方向Ｒと逆方向に作動させる（付勢手段に抗する力を発生する）電磁ブレーキとしてのヒステリシスブレーキ２０と、を備え、ゼンマイばね４５の付勢力とヒステリシスブレーキ２０の作動力とのバランスによって中間回転体１８を回動操作するようになっている。
【００２２】
ゼンマイばね４５は、駆動リング３に延設された円筒壁２１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１８の端面にピン結合されている。
【００２３】
ヒステリシスブレーキ２０は、非回転部材であるＶＴＣカバーに取り付けられると共に、略円筒状の隙間を挟む対向面を備えた磁気誘導部材２２と、前記対向面に設けられた内側極歯２３、及び、外側極歯２４と、磁気誘導部材２２に取り付けられて内側極歯２３と外側極歯２４の間に磁界を生じさせる電磁コイル２５と、前記両極歯２３，２４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２６と、このヒステリシスリング２６を軸受２８，２９を介して磁気誘導部材２２に支持させる板状保持部材２７と、を備え、電磁コイル２５が図示しないコントローラによって適宜通電制御されるようになっている。尚、この実施形態の場合、電磁コイル２５と磁気誘導部材２２によってブレーキの制動部が構成され、ヒステリシスリング２６によってブレーキの被制動部が構成されている。
【００２４】
磁気誘導部材２２の内側極歯２３と外側極歯２４は夫々軸方向に沿って延出する複数の極歯要素を有している。両極歯２３，２４の極歯要素は夫々円周方向に沿って配置され、極歯２３，２４の極歯要素相互は円周方向にオフセットされている。したがって、電磁コイル２５が通電されると、両極歯２３，２４間には、オフセットした位置関係にある相手極歯要素に向かう磁界が発生する。
【００２５】
ヒステリシスリング２６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、同リング２６の回転中に内側極歯２３と外側極歯２４の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２６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２０は、このずれによって制動力を発生する。
【００２６】
また、前記板状保持部材２７は、円板状の金属プレートをもとに全体がプレス成形によって造形されている。そして、この板状保持部材２７は、図１、及び、図４〜図６に示すように、回転軸と直交するドーナツ円板状の基壁３１を有し、その基壁３１の内周縁部と外周縁部が夫々円筒状にしぼり加工されている。内周側の円筒部は中間回転体１８側と逆向きに突出して軸受支持壁３２とされ、外周側の円筒部は中間回転体１８側に突出してヒステリシスリング２６との連結壁３３とされている。また、基壁３１には、径方向外側に開いた略コ字状の切込み３４が周方向等間隔に複数形成され、この各切込み３４の内側の舌片部３５が中間回転体１８側に鈍角的に折曲されている。この舌片部３５は、中間回転体１８の端面の切欠き３０に対応して設けられ、対応する切欠き３０の端部壁に対し回動方向に所定の遊びをもって係合されている。つまり、図６に示す舌片部３５の幅Ｗ１は切欠き３０の幅Ｗ２よりも若干狭く形成され、中間回転体１８と板状保持部材２７の設定微小範囲の相対回動を許容するようになっている。
【００２７】
軸受支持壁３２の外周面には軸受２８，２９が配置されており、この軸受支持壁３２はこれらの軸受２８，２９を介してヒステリシスブレーキ２０の磁気誘導部材２２に回転自在に支持されている。軸受２８，２９は、軸受支持壁３２と磁気誘導部材２２に対して夫々かしめによって固定されている。尚、図中３６は、板状保持部材２７の基壁３１に形成されたかしめ治具挿入用の窓である。
【００２８】
また、連結壁３３はヒステリシスリング２６の軸端に嵌合され、その状態で同リング２６にリベット止めによって固定されている。
【００２９】
尚、回動操作機構４１には、カムシャフト１と従動軸部材７の内部通路を通して内燃機関の潤滑油が供給されるが、その潤滑油の一部は板状保持部材２７の基壁３１のうちの、舌片部３５の切り起こし孔と、前記窓３６を通してヒステリシスブレーキ２０部分にも供給されるようになっている。また、図２，図３中４３は、中間回転体１８と駆動リング３の間に設けられ、両者１８，３の相対回動範囲を規制するストッパである。
【００３０】
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１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２０に所定の電流を通電することにより、ゼンマイばね４５の力に抗する制動力を板状保持部材２７を通して中間回転体１８に伝達する。尚、このとき板状保持部材２７から中間回転体１８には、板状保持部材２７側の舌片部３５が遊び代を超えて中間回転体１８側の切欠き３０の壁に当接することで制動力が伝達される。これにより、中間回転体１８が駆動リング３に対して機関回転方向と逆方向に回転し、それによってリンク１１の先端の係合ピン１６が渦巻き溝１５に誘導されてリンク１１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１１の作用によって駆動リング３と従動軸部材７の組付角が最進角位置に変更される。
【００３１】
また、クランクシャフトとカムシャフト１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２０の通電をオフにすることにより、中間回転体１８がゼンマイばね４５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１５による係合ピン１６の誘導によってリンク１１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１１の作用によって駆動リング３と従動軸部材７の組付角が最遅角位置に変更される。
【００３２】
そして、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相を最進角位置と最遅角位置の間の任意の位置に変更する場合には、ヒステリシスブレーキ２０に通電する電流値を適宜制御することにより、駆動リング３に対する中間回転体１８の相対回動位置がゼンマイばね４５とヒステリシスブレーキ２０とのバランスによって調整される。
【００３３】
このバルブタイミング制御装置の場合、ヒステリシスリング２６を保持する板状保持部材２７が軸受２８，２９を介して磁気誘導部材２２に回転自在に支持されているため、磁気誘導部材２２の極歯２３，２４に対するヒステリシスリング２６の傾斜はこの軸受構造によって確実に抑制される。また、板状保持部材２７と中間回転体１８は、舌片部３５と切欠き３０部分で所定の遊び代をもって回動方向で係合されているため、両者がある角度範囲以上相対回動する組付角変更時には、板状保持部材２７から中間回転体１８に確実に操作力を伝達することができるが、カムシャフト１の変動トルク等による振動が中間回転体１８に入力されたときには、前記遊び代において板状保持部材２７への振動入力を遮断することができる。
【００３４】
そして、この装置においては、一枚板から成る板状保持部材２７に軸受支持壁３２と舌片部３５を一体に設け、これらによって軸受２８，２９の支持と、中間回転体１８との遊び代をもった係合とを実現しているため、部品点数の増加や重量の大幅増加を招くことがない。したがって、このことから装置の製造コストの削減と軽量化を図ることが可能である。
【００３５】
また、この装置においては、板状保持部材２７の基壁３１を切り起こして形成した舌片部３５を、中間回転体１８に回動方向で係合する突出部としたため、突出部の形成が容易であり、その分低コストでの製造が可能であるという利点がある。さらに、この装置の場合、切り起こしの結果基壁３１に孔が形成されるため、その孔によって板状保持部材２７の基壁３１を軽量化することができると共に、ヒステリシスブレーキ２０の周囲の熱を基壁３１の孔を通して確実に外部に逃すことができるという別の利点がある。特に、この実施形態のように切り起こしによる孔を通して潤滑油をヒステリシスブレーキ２０側に供給するようにした場合には、ヒステリシスブレーキ２０の冷却を非常に効率良く行うことができる。
【００３６】
尚、こ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、上記の実施形態においては、組付角変更手段４の操作力発生部４０をゼンマイばね４５とヒステリシスブレーキ２０によって構成したが、操作力発生部４０はこれら以外の付勢手段と電磁ブレーキによって構成するようにしても良い。また、操作力発生部は必ずしも付勢手段を用いる必要はなく、例えば、遊星歯車機構と一対の電磁ブレーキによって中間回転体を正逆回転制御できるようにしても良い。
【００３７】
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。
【００３８】
（イ）  前記突出部は基壁の一部を切り起こして形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。
【００３９】
この場合、切り起こしによって基壁が実質的に軽量化される上、突出部の成形も容易となる。また、突出部の切り起こしによって基壁に孔が形成されるため、発熱によって高温になり易い電磁ブレーキの周域空間を回動操作機構側に開放し，電磁ブレーキの冷却性能を高めることができる。また、カムシャフト側から供給された冷却液を切り起こしによる孔を通して電磁ブレーキ側に供給することができるため、電磁ブレーキの冷却性能のさらなる向上を図ることができる。
【００４０】
（ロ）  前記基壁の外周縁部に筒状壁を一体に形成し、その筒状壁を電磁ブレーキの被制動部に接合したことを特徴とする請求項１または前記（イ）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００４１】
この場合、板状保持部材と制動部の接合が容易になるうえ、基壁の剛性が筒状壁によって高められることから、板状保持部材のさらなる薄肉化を図ることができる。
【００４２】
（ハ）  電磁ブレーキとしてヒステリシスブレーキを用いたことを特徴とする請求項１、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。
【００４３】
この場合、カムシャフト側からの振動入力による被制動部の振れが無くなるため、ヒステリシスブレーキのエアギャップの間隔を狭め、より大きなブレーキトルクを確保することができる。
【００４４】
（ニ）  回動操作機構は、
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、
電磁ブレーキから中間回転体に入力された回動操作力を、渦巻き状ガイドと可動案内部の係合部によって増幅して、駆動回転体と従動回転体の組付角操作力に変換することを特徴とする請求項１、（イ）〜（ハ）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。
【００４５】
この場合、電磁ブレーキで発生した力をロス無く増幅して駆動回転体と従動回転体の回動操作力に変換することができるため、電磁ブレーキをより小型化することができる。
【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】同実施形態を示す一部品を正面側から見た斜視図。
【図５】同部品を裏面側から見た斜視図。
【図６】同部品の背面図。
【符号の説明】
１…カムシャフト
３…駆動リング（駆動回転体）
７…従動軸部材（従動回転体）
２０…ヒステリシスブレーキ（電磁ブレーキ）
２２…磁気誘導部材（制動部）
２５…電磁コイル（制動部）
２６…ヒステリシスリング（被制動部）
２７…板状保持部材
２８，２９…軸受
３１…基壁
３２…軸受支持壁
３５…舌片部（突出部）
４１…回動操作機構
【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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