(57)【要約】【課題】弁開閉時期制御装置において、小型化をはかり、信頼性を向上させることを技術的課題とする。【解決手段】ロータ２０には進角室Ｒ１及び遅角室Ｒ２に流体を給排する軸部通路２５、２５ａ、２６、２６ａが形成される軸部材２９が設けられ、軸部材２９には軸部通路２５、２６及び流体給排手段２００に連通するカバー通路６５、６６が形成される第１円筒部材６１が外装されると共に、軸部材２９と第１円筒部材６１との間には流体を液密に封止するシール部材２７、２８が設けられることとした。【選択図】　　　図１
2004116429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁開閉用の回転部材と、
該回転部材に相対回転可能に外装される回転伝達部材と、
前記回転部材と前記回転伝達部材との間に形成される流体圧室と、
前記回転部材と前記回転伝達部材との何れか一方に設けられ前記流体圧室を進角室と遅角室とに区画するベーンと、
前記進角室及び遅角室に流体を給排する流体給排手段と、を備え前記進角室及び遅角室に前記流体を給排することにより前記回転部材及び回転伝達部材を前記相対回転可能にする弁開閉時期制御装置において、
前記回転部材には前記進角室及び遅角室に前記流体を給排する第１通路が形成される軸部材が設けられ、該軸部材には前記第１通路及び前記流体給排手段に連通する第２通路が形成される第１円筒部材が外装されると共に、前記軸部材と前記第１円筒部材との間には前記流体を液密に封止するシール部材が設けられていることを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記回転部材と前記回転伝達部材との間に、前記軸部材が内装されると共に、その一端を前記回転部材に固定され、その他端を前記回転伝達部材に固定されるトーションコイルスプリングが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項３】
前記第１円筒部材の内周面を表面処理していることを特徴とする請求項１又は２に記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項４】
前記第１円筒部材の内周には、前記第１円筒部材の内周面と、その外周面との間に前記第２通路を形成する第２円筒部材が固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の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、例えば、特開２００１−８２１１５号公報に開示される技術がある。これは内燃機関の回転に同期して回転される回転体と、吸気弁または排気弁を駆動するカムシャフトとの間に設けられ、回転体に対してカムシャフトを相対回動させて吸気弁または排気弁の開閉タイミングを変更可能な内燃機関の弁開閉時期制御装置において、回転体と共に回転するハウジング部材と、このハウジング部材に収容されて、カムシャフトと共に回転するベーン部材と、このベーン部材の放射方向に突出して設けられ、ハウジング部材内に円周方向に複数の作動油を形成するベーンと、作動油室に作動油を供給及び排出可能な油圧吸排手段とを備え、ベーン部材に、作動油室に連通する油室側通路及びこの油室側通路が開口する一端開放の穴を形成し、この穴内に、油室側通路及び油圧吸排手段に連通する油圧側通路が形成された軸部材が、穴と軸部材との液密封止を司るシール部材を介して挿入されるものである。
【０００３】
しかしながら、上記従来技術においては、ベーン部材に形成される一端開放の穴に、油圧側通路が形成された軸部材と、軸部材と穴との液密性を確保するシール部材とを収容する構造のため、ベーン部材の外径が大きくなる。また、軸方向においても油圧側通路の構成上長くなってしまい、弁開閉時期制御装置の重量、慣性モーメントが大きくなり、弁開閉時期制御装置を駆動するチェーンの負荷増大、カムシャフトを支承するカムジャーナルへの負荷の増大となり、ひいては、内燃機関の信頼性が損なわれる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−８２１１５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、弁開閉時期制御装置の小型化をはかり、信頼性を向上させることを技術的課題とする。
【０００６】
【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、弁開閉用の回転部材と、該回転部材に相対回転可能に外装される回転伝達部材と、前記回転部材と前記回転伝達部材との間に形成される流体圧室と、前記回転部材と前記回転伝達部材との何れか一方に設けられ前記流体圧室を進角室と遅角室とに区画するベーンと、前記進角室及び遅角室に流体を給排する流体給排手段と、を備え前記進角室及び遅角室に前記流体を給排することにより前記回転部材及び回転伝達部材を前記相対回転可能にする弁開閉時期制御装置において、前記回転部材には前記進角室及び遅角室に前記流体を給排する第１通路が形成される軸部材が設けられ、該軸部材には前記第１通路及び前記流体給排手段に連通する第２通路が形成される第１円筒部材が外装されると共に、前記軸部材と前記第１円筒部材との間には前記流体を液密に封止するシール部材が設けられていることとしたことである。
【０００７】
この手段によれば、回転部材を小型化でき、弁開閉時期制御装置の重量、慣性モーメントを小さくでき、信頼性を向上させることができる。
【０００８】
上記した技術的課題を解決するために請求項２の発明において講じた手段は、前記回転部材と前記回転伝達部材との間に、前記軸部材が内装されると共に、その一端を前記回転部材に固定され、その他端を前記回転伝達部材に固定されるトーションコイルスプリングが配設されていることである。
【０００９】
この手段によれば、回転部材を回転伝達部材に対して進角方向に付勢でき、回転部材の進角側への作動応答性の向上を図ることができると共に、軸部材をトーションコイルスプリングのガイドとすることができ弁開閉時期制御装置を小型化できる。
【００１０】
上記した技術的課題を解決するために請求項３の発明において講じた手段は、前記第１円筒部材の内周面を表面処理していることである。
【００１１】
この手段によれば、シール部材が摺動する第１円筒部材の内周面の耐摩耗性を確保することができる。
【００１２】
上記した技術的課題を解決するために請求項４の発明において講じた手段は、前記第１円筒部材の内周には、前記第１円筒部材の内周面と、その外周面との間に前記第２通路を形成する第２円筒部材が固定されていることである。
【００１３】
この手段によれば、第１円筒部材の内周に第１円筒部材を固定することで第２通路を形成できると共に、第１円筒部材と第２円筒部材を別部材とすることができ、シール部材が摺動する第２円筒部材を耐摩耗性のある部材とすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態を説明する。
【００１５】
図１及び図２に示した弁開閉時期制御装置は、内燃機関の図示しないシリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフト１０の先端部に一体に組付けたロータ２０からなる弁開閉用の回転部材と、ロータ２０に所定範囲で相対回転可能に外装されたハウジング３０、フロントプレート４０、リアプレート５０及びリヤプレート５０の外周に一体的に設けたタイミングスプロケット５１からなる回転伝達部材と、ロータ２０に組付けた４枚のベーン７０と、ハウジング３０に組付けたロックキー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５１には、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。
【００１６】
ハウジング３０は、ロータ２０の外周に所定角度範囲で相対回転可能に外装されている。ハウジング３０の両側には、環状のフロントプレート４０と鍔付円筒状のリアプレート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。リヤプレート５０の円筒部５２の軸方向端部の外周にはタイミングスプロケット５１が一体に形成されている。
【００１７】
ハウジング３０の内周には周方向に４個のシュー部３３が形成されている。これらシュー部３３の内周面はロータ２０の外周面上で接しており、ハウジング３０がロータ２０に回転自在に支承される。これにより、軸方向ではフロントプレート４０とリアプレート５０との間に、径方向ではハウジング３０とロータ２０との間に、周方向では隣り合うシュー部３３の間に流体圧室Ｒ０が形成され、ベーン７０によって進角室Ｒ１と遅角室Ｒ２に区画されている。ある一つのシュー部にはロックキー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を径方向内方へと付勢するスプリング８１を収容する収容溝３５が形成されている。
【００１８】
ロータ２０とハウジング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がシュー部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がシュー部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の頭部がロータ２０の受容溝２２に入り込むことでロータ２０とハウジング３０の相対動きを規制する。
【００１９】
ロータ２０は、一端側（図１左側）は軸方向に延在する中空の軸部材２９が一体に形成され、他端側は凹部形状を呈する円筒部材２９ａが一体に形成され凹部にはカムシャフト１０の先端部が嵌合され、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る。また、ロータ２０は、４つのベーン溝２１、ロックキー受容溝２２、及び径方向に延びるそれぞれ４つの進角通路２３、遅角通路２４を備えている。ベーン溝２１にはベーン７０が径方向に移動可能に取り付けられている。ベーン溝２１と、ベーン７０との間には、ベーンスプリング７３が配設され、ベーン７０の先端をハウジング３０の内周面に圧接している。受容溝２２には図２に示した状態、つまりロータ２０とハウジング３０の相対位置が所定の相対位相（最遅角位置）で同期したとき、ロックキー８０の頭部が所定量嵌入される。受容溝２２には、ロックキー８０が退避溝３４に収容されたとき、進角通路２３Ａと進角室Ｒ１を連通する通路２７がロータ２０の外周に形成され連通されている。
【００２０】
ハウジング３０とロータ２０との間にはトーションコイルスプリング５５が配設されている。トーションコイルスプリング５５は一端をフロントプレート４０に係止し、他端をロータ２０に係止されると共に、巻線部５５ａの内側には軸部材２９が内挿されて組付けられている。これにより、軸部材２９はトーションコイルスプリング５５をガイドとすることができると共に、弁開閉時期制御装置を小型化できる。このトーションコイルスプリング５５は、カムシャフト１０に作用する変動トルクに起因して、ハウジング３０等に対してロータ２０に内燃機関の運転中に常に働く遅角方向への力を考慮して設けたものであり、ロータ２０をハウジング３０、フロントプレート４０及びリアプレート５０に対して進角側へ付勢し、ロータ２０の進角側への作動応答性の向上を図っている。
【００２１】
軸部材２９には進角通路２３、遅角通路２４及び流体給排手段２００に連通する軸部通路２５（第１通路）、２６（第１通路）が形成されている。軸部通路２６は有底の穴であり開口部はカムシャフト１０の先端部により閉塞され、底部側には径方向に延びて軸部材２９の外周面に開口する軸部通路２６ａ（第１通路）が形成され、環状溝２６ｂに開口している。軸部通路２５は中空の軸部材２９の内周面とボルト９１の外周面との間に形成され一端側はボルト９１の頭部の座面により閉塞され、他端側はボルト９１とカムシャフト１０との累合による結合部により閉塞されると共に、軸部通路２６ａとボルト９１の頭部側との間には径方向に延びて軸部材２９の外周面に開口する軸部通路２５ａが形成されている。また、軸部材２９は第１円筒部材６１が外装されており、第１円筒部材６１は底部６２と円筒部６３から成り、カムシャフト１０側が開口し、弁開閉時期制御装置を覆うカバー部材６０に一体に形成されている。
【００２２】
第１円筒部材６１には、軸部材２９に形成した軸部通路２５ａ、２６ａにそれぞれ連絡すると共に、流体給排手段２００に連通するカバー通路６５（第２通路）、６６（第２通路）が形成されている。
【００２３】
カバー通路６６は、円筒部６３の壁に軸方向に形成され、カムシャフト１０側の開口端を栓部材６９によって封止されており、このカバー通路６６から円筒部６３の内周に開口するカバー通路６６ａが軸部通路２６ａに対向する位置に設けられている。カバー通路６５は、底部６２に軸方向に形成され、一端側（図１左側）は栓部材６５ａによって封止されており、他端側は開口している。
【００２４】
軸部材２９と第１円筒部材６１との間には、流体を液密に封止するシール部材６７、６８が設けられている。シール部材６７は軸部材２９に形成したカバー通路６６ａに対して軸部材２９の一端側（図１左側）に配設されており、軸部材２９の外周に形成したシール溝２７内に収容され、第１円筒部材６１の内周に摺接している。シール部材６８は軸部材２９に形成したカバー通路６６ａに対して軸部材２９のカムシャフト１０側に設けられており、軸部材２９の外周に形成したシール溝２８内に収容され、第１円筒部材６１の内周に摺接している。また、シール部材６８はこの実施形態においては軸方向に２個設けられている。
【００２５】
これによって、第１円筒部６１の内部は、カバー通路６５が開口する部分とカバー通路６６ａが開口する部分とに区画されている。
【００２６】
また、この場合、シール部材６７、６８が接する第１円筒部材の内周はアルマイト処理等の表面処理がされていると良い。これにより、シール部材６７、６８が摺接する第１円筒部材６１の内周面の耐摩耗性を確保することができる。
【００２７】
カバー部材６０にはカバー通路６５、６６をそれぞれ切換弁２１０に連絡する進角通路６５ｂと遅角通路６６ｂが設けられている。進角通路６５ｂは切換弁２００の第１接続ポート２１１に接続され、遅角通路６６ｂは切換弁２１０の第２接続ポート２１２に接続されている。尚、切換弁２１０はそのソレノイド２１３へ通電することによりスプール２１４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２１５に接続された供給ポート２１６が第２ポート２１２に連通すると共に、第１ポート２１１が排出ポート２１７に連通するように構成されている。また通電時には、図１に示すように供給ポート２１６が第１ポート２１１に連通すると共に、第２接続ポート２１２が排出ポート２１７に連通するように構成されている。このため切換弁２１０の非通電時には遅角通路１２に作動油（油圧）が供給され、通電時には進角通路１１に作動油（油圧）が供給される。切換弁２１０及びオイルポンプ２１５等は流体給排手段２００を構成する。
【００２８】
次に、本第１実施形態の弁開閉時期制御装置の作用を説明する。
【００２９】
本実施形態の弁開閉時期制御装置においては、図２に示した状態、すなわちロックキー８０の頭部がロータ２０の受容溝２２に所定量嵌入して、最遅角位置にてロータ２０とハウジング３０の相対回転を規制しているロック状態にて、切換弁２１０のソレノイド２１３に通電するデューティ比が大きくされ、スプール２１４の位置が切り換わると、オイルポンプ２１５から供給される作動油（油圧）は、供給ポート２１６、接続ポート２１１、進角通路６５ｂ、カバー通路６５、軸部通路２５ａ、軸部通路２５及び通路２３を通って、進角室Ｒ１へと供給される。また、通路２３Ａから受容溝２２にも供給される。一方で遅角用油室Ｒ２にあった作動油（油圧）は、通路２４、軸部通路２６、軸部通路２６ａ、環状溝２６ｂ、カバー通路６６ａ、カバー通路６６、遅角通路６６ｂ及び接続ポート２１２を介して切換弁２１０の排出ポート２１７から排出される。このとき、ロックキー８０はスプリング８１に抗して移動し、その頭部が受容溝２２から抜けてロータ２０とハウジング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ロータ２０と各ベーン７０がハウジング３０及びプレート４０、５０に対して進角側（時計方向）Ｒに相対回転する。この相対回転は、図２の最遅角状態から図示しない最進角状態まで至ることができる。
【００３０】
ロックキー８０が受容溝２２から抜けた状態では、切換弁２００に通電するデューティ比を小さくしていくと、各遅角用油室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。従って、最進角状態の位置から図２の最遅角状態の位置へと無段階に、ロータ２０と各ベーン７０をハウジング３０、両プレート４０、５０等に対して遅角側（反時計方向）に相対回転させることができる。
【００３１】
以下、本発明の第２実施形態を説明する。
【００３２】
図３は、第２実施形態の弁開閉時期制御装置の断面図を示す。尚、第２実施形態はカバー部材６０の第１円筒部材６１の構成が異なるだけであるので、第１実施形態と同一の構成については同一の番号符号を付し、説明を省略する。
【００３３】
第１円筒部材６１は、内周部に中空の段付円筒形状を呈する第２円筒部材６１Ａが圧入され構成されている。第１円筒部材６１には、軸部材２９に形成した軸部通路２５ａ、２６ｂにそれぞれ連通すると共に、油圧給排手段２００に連通するカバー通路６５（第２通路）、６６（第２通路）が形成されている。カバー通路６６は、第１円筒部材６１の内周面と第２円筒部材６１Ａの外周面との間に形成され、第２円筒部材６１Ａの小径部６１Ｂの端面と底部６２とは液密的に接合されると共に大径部６１Ｃの外周面と第１円筒部材６１の内周面とは液密的に接合されている。カバー通路６６は、円筒部６３の壁に軸方向に形成され、カムシャフト１０側の開口端を栓部材６９によって封止されており、このカバー通路６６から第２円筒部材６１Ａの内周に開口するカバー通路６６ａが軸部通路２６ａに対向する位置に設けられている。カバー通路６５は、底部６２に軸方向に形成され、一端側は栓部材６５ａによって封止されており、他端側は開口している。
【００３４】
軸部材２９と第２円筒部材６１Ａとの間には、流体を液密に封止するシール部材６７、６８が設けられている。シール部材６７は軸部材２９に形成したカバー通路６６ａに対して軸部材２９の一端側に配設されており、軸部材２９の外周に形成したシール溝２７内に収容され、第２円筒部６１Ａの内周に摺接している。シール部材６８は軸部材２９に形成したカバー通路６６ａに対して軸部材２９のカムシャフト１０側に設けられており、軸部材２９の外周に形成したシール溝２８内に収容され、第２円筒部材６１Ａの内周に摺接している。また、シール部材６８はこの実施形態においては軸方向に２個設けられている。
【００３５】
これによって、第２円筒部部材６１Ａの内部は、カバー通路６５が開口する部分とカバー通路６６ａが開口する部分とに区画されている。
【００３６】
この構成によって、第１円筒部材６１の内周に第２円筒部材６１Ａを固定することでカバー通路６６（第２通路）を形成でき、カバー部材６０へのカバー通路６６の加工を低減できると共に、第１円筒部材６１と第２円筒部材６１Ａを別部材とすることができ、シール部材６７、６８が摺動する第２円筒部材６１Ａを耐摩耗性のある部材（たとえば、鉄系部材、焼結鍛造部材）とすることができる。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、回転部材を小型化でき、弁開閉時期制御装置の質量、慣性モーメントを小さくでき、信頼性を向上させることができる。
【００３８】
請求項２の発明によれば、回転部材を回転伝達部材に対して進角方向に付勢でき、回転部材の進角側への作動応答性の向上を図ることができると共に、軸部材をトーションコイルスプリングのガイドとすることができ弁開閉時期制御装置を小型化できる。
【００３９】
請求項３の発明によれば、シール部材が摺動する第１円筒部材の内周面の耐摩耗性を確保することができる。
【００４０】
請求項４の発明によれば、この手段によれば、第１円筒部材の内周に第１円筒部材を固定することで第２通路を形成できると共に、第１円筒部材と第２円筒部材を別部材とすることができ、シール部材が摺動する第２円筒部材を耐摩耗性のある部材とすることができる。
【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実施形態の弁開閉時期制御装置の最遅角状態であって、図１における▲２▼−▲２▼断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態である弁開閉時期制御装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１０・・・カムシャフト（回転部材）
２０・・・ロータ（回転部材）
２５、２５ａ・・・軸部通路（第１通路）
２６、２６ａ・・・軸部通路（第１通路）
２６ｂ・・・環状溝（第１通路）
３０・・・ハウジング（回転伝達部材）
４０・・・フロントプレート（回転伝達部材）
５０・・・リヤプレート（回転伝達部材）
５１・・・タイミングスプロケット（回転伝達部材）
５５・・・トーションコイルスプリング
６１・・・第１円筒部材
６１Ａ・・・第２円筒部材
６５・・・カバー通路（第２通路）
６６、６６ａ・・・カバー通路（第２通路）
６７、６８・・・シール部材
７０・・・ベーン
２００・・・流体給排手段
Ｒ０・・・流体圧室
Ｒ１・・・進角室
Ｒ２・・・遅角室
【図１】
2004116429.tif 000003
【図２】
2004116429.tif 000004
【図３】
2004116429.tif 000005