(57)【要約】【課題】電磁ブレーキの摩擦面の摩耗と電磁ブレーキ部分での必要外の動力損失を減少させ、装置の良好な作動応答性の維持と燃費の向上を図る。【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を電磁ブレーキ２０の通電制御によって適宜操作する。このようなバルブタイミング制御装置において、電磁ブレーキ２０の制動ブロック２５を、板ばね２７を介してＶＴＣカバー５に取り付け、板ばね２７によって制動ブロック２５を制動力受けプレート２６から離反する方向に付勢する。電磁ブレーキ２０が通電されないときには、制動ブロック２５が板ばね２７の力によって制動力受けプレート２６から確実に引き離される。【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、静止部材に取り付けられた制動部材と、前記回動操作機構の操作入力部と一体作動する被制動部材とから成り、前記制動部材と被制動部材を摩擦接触させることで回動操作機構に操作力を付与するように構成された内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記制動部材と被制動部材の少なくともいずれか一方に両部材を離反させる方向に付勢する付勢手段を設け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。
【請求項２】
前記制動部材と静止部材、被制動部材と操作入力部の少なくとも一方の部材相互間を板ばねによって連結し、その板ばねを前記付勢手段と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】
前記操作入力部が回動作動する請求項１または２に記載のバルブタイミング制御装置において、
前記制動部材と被制動部材の間に両者間の傾きを規制するラジアル軸受を介在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は、クランクシャフトとカムシャフトの間の動力伝達部に設けられ、クランクシャフト側の駆動回転体とカムシャフト側の従動回転体が回動操作機構を介して連結されると共に、回動操作機構がアクチュエータによって適宜制御されるようになっている。このアクチュエータには様々なものが用いられているが、接触型の電磁ブレーキをアクチュエータとして用いたものがある。
【０００３】
この電磁ブレーキを用いた従来の装置について簡単に説明すると、この装置は、回動操作機構の操作入力部をばね材によって機関回転方向に付勢しておき、操作入力部に対して機関回転中に電磁ブレーキの制動力を適宜付与することによって回動操作機構を制御するようになっている。電磁ブレーキは、電磁コイルや磁気誘導部材、フリクション部材等の制動部材がＶＴＣカバー（静止部材）に回動を規制されて浮動状態で取り付けられ、前記操作入力部に一体に設けらた被制動部材がフリクション部材に対峙して配置されている。そして、この電磁ブレーキは、電磁コイルが通電されると、その磁気的吸引力によって制動部材全体が被制動部材方向に変位し、このときフリクション部材が被制動部材に摩擦接触することで操作入力部に対して制動力を付与する。
【０００４】
尚、以上では電磁ブレーキの制動部材を単に浮動状態にして静止部材に取り付けた装置について説明したが、制動部材を付勢手段によって被制動部材方向に付勢しておき、電磁コイルに通電しない間もフリクション部材を被制動部材に軽接触させておくものも案出されている。
【０００５】
【特許文献】
特開２００２−９７９０８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この従来のバルブタイミング制御装置は、制動部材を付勢手段によって被制動部材方向に付勢しておくものはもとより、付勢手段で付勢しないものにあっても、電磁ブレーキの非通電時にフリクション部材が被制動部材に接触することがあり、この場合、機関回転中にフリクション部材と被制動部材の間に必要外の摩擦が生じてしまう。このフリクション部材と被制動部材の必要外の摩擦は、経時使用による摩擦接触面の摩耗を早めるうえ、内燃機関の動力損失を招くこととなる。そして、摩擦接触面の摩耗は制動性能の低下による装置の作動応答性の低下を招き、動力損失の増大は燃費の悪化の原因となる。
【０００７】
そこでこの出願の発明は、電磁ブレーキの摩擦面の摩耗と電磁ブレーキ部分での必要外の動力損失を減少させ、装置の良好な作動応答性の維持と燃費の向上を図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。
【０００８】
【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部材と被制動部材の少なくともいずれか一方に両部材を離反させる方向に付勢する付勢手段を設けるようにした。
【０００９】
この発明の場合、電磁ブレーキの通電時には、磁気的吸引力によって制動部材と被制動部材が付勢手段の力に抗して接触し、電磁ブレーキの非通電時には、付勢手段の力によって制動部材と被制動部材が確実に引き離される。したがって、この発明によれば、制動部材と被制動部材の必要外の接触が無くなることから、摩擦接触面の早期摩耗と動力損失の増大を防止し、それによって良好な作動応答性の維持と内燃機関の燃費向上を実現することができる。
【００１０】
前記付勢手段については、制動部材と静止部材、被制動部材と操作入力部の少なくとも一方の部材相互間を板ばねによって連結し、その板ばねを付勢手段とすることが望ましい。この場合、板ばねが、制動部材や被制動部材をこれらの支持部材に係合させるための係合部としての機能と、付勢手段としての機能を併せ持つこととなるため、係合部と付勢手段を別々に設ける必要がなくなり、その結果、構造の簡素化や部品点数の削減を図ることが可能となる。
【００１１】
また、回動操作機構の操作入力部が回動作動するバルブタイミング制御装置においては、制動部材と被制動部材の間に両者間の傾きを規制するラジアル軸受を介在させるようにしても良い。この場合、制動部材と被制動部材の傾きがラジアル軸受によって常時規制されるため、制動部材と被制動部材の片当たりを確実に防止することができる。
【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５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、クランクシャフト（図示せず）に連動するタイミングスプロケット２が一体に結合された駆動リング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の前面を覆うＶＴＣカバー５（静止部材）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（操作入力部）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の先端の係合ピン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。
【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）摩擦接触型の電磁ブレーキ２０と、を備え、ゼンマイばね４５の付勢力と電磁ブレーキ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。
【００２２】
ゼンマイばね４５は、駆動リング３と一体のスプロケット２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の径方向内側領域にピン結合されている。尚、中間回転体１８のカムシャフト１と逆側の端面には、軸受１９とゼンマイばね４５の幅を越えて前方に突出する連結突起２１が一体に形成され、後述する電磁ブレーキ２０の作動力がこの連結突起２１を通して中間回転体１８に入力されるようになっている。
【００２３】
電磁ブレーキ２０は、ＶＴＣカバー５に回転を規制された状態で取り付けられた制動ブロック２５（制動部材）と、中間回転体１８と一体に回転する制動力受けプレート２６（被制動部材）とを備え、制動ブロック２５は、円環状のヨーク２２に電磁コイル２３とフリクション部材２４とが組み付けられている。電磁コイル２３は、図外のコントローラによって適宜通電制御され、通電による磁気的吸引力をヨーク２２を通して制動力受けプレート２６方向に作用させる。制動ブロック２５は、このとき磁気的吸引力によって制動力受けプレート２６方向に変位し、それによってフリクション部材２４を制動力受けプレート２６に摩擦接触させる。
【００２４】
前記フリクション部材２４は制動力受けプレート２６に臨むヨーク２２の正面側に配置されているが、ヨーク２２の背面側には円板状の板ばね２７がプロジェクション溶接によって固定され、この板ばね２７の内周縁部がＶＴＣカバー５に固定されている。したがって、ヨーク２２を含む制動ブロック２５は板ばね２７を介してＶＴＣカバー５に支持され、板ばね２７の弾性によって軸方向に変位可能とされている。
【００２５】
板ばね２７の内周縁部は、具体的にはワッシャ２８と支持プレート２９によって挟持され、その状態でＶＴＣカバー５にボルト３０によって結合されている。支持プレート２９は、全体がほぼ有底円筒状に形成され、中間回転体１８方向に突出する円筒壁３１の外周面に前記ヨーク２２が摺動自在に嵌合されている。また、板ばね２７は、図４に示すように径方向外側がＶＴＣカバー５側に湾曲して形成され、初期状態においてフリクション部材２４が制動力受けプレート２６の接触面に対して所定距離ｄだけ離間するようになっている。この板ばね２７は、この出願の発明における付勢手段を構成し、制動ブロック２５を制動受けプレート２６から離反させる方向に常時付勢している。また、支持プレート２９の端面の外周側は段差状に肉取りされ、その段差部分２９ａで板ばね２７の軸方向変位を許容するようになっている。尚、この実施形態の場合、支持プレート２９はＶＴＣカバー５と共に静止部材を構成している。
【００２６】
一方、制動力受けプレート２６は、前記フリクション部材２４と接触する本体部がドーナツ円板状に形成され、その本体部の内周縁部にＶＴＣカバー５側に突出する円筒壁３２が形成されている。この円筒壁３２と支持プレート２９側の円筒壁３１の間にはラジアル軸受３３が介装されている。したがって、制動力受けプレート２６はこの円筒壁３２部分で支持プレート２９に回転可能に軸受支持され、それによって制動力受けプレート２６の径方向の振れや傾きが常時規制されている。また、制動力受けプレート２６の本体部には係合孔３４が形成され、この係合孔３４に中間回転体１８の前記連結突起２１が所定の遊び代をもって係合されている。
【００２７】
尚、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。
【００２８】
以上の構成において、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、電磁ブレーキ２０のコイル２３に電流を通電することにより、制動ブロック２５を板ばね２７の力に抗して制動力受けプレート２６方向に変位させ、フリクション部材２４を制動力受けプレート２６に摩擦接触させる。これにより、電磁ブレーキ２０の制動力が連結突起２１を介して中間回転体１８に伝達され、このとき中間回転体１８が駆動リング３に対して機関回転方向Ｒと逆方向に相対回転する。この結果、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。
【００２９】
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、電磁ブレーキ２０の通電をオフにすることによって、制動ブロック２５を板ばね２７の力によって初期位置まで後退させる。中間回転体１８は、このとき電磁ブレーキ２０による制動力が解除される結果、ゼンマイばね４５の力によって機関回転方向Ｒ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。
【００３０】
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、電磁ブレーキ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と電磁ブレーキ２０の力のバランスによって調整される。
【００３１】
このバルブタイミング制御装置の場合、前述のように電磁ブレーキ２０の通電がオフにされると、制動ブロック２６が板ばね２７の力によって制動力受けプレート２６から完全に引き離されるため、フリクション部材２４が必要外に制動力受けプレート２６に接触する不具合が生じない。したがって、この装置においては、フリクション部材２４や制動力受けプレート２６の早期摩耗を防止することができるうえ、内燃機関の動力損失をも低減することができ、これらのことから制動性能の悪化による作動応答性の低下と燃費の低下を防止することができる。
【００３２】
また、この実施形態の装置においては、付勢手段である板ばね２７によって制動ブロック２５をＶＴＣカバー５に取り付けるようにしているため、制動ブロック２５をＶＴＣカバー５に回り止めするための構造を特別に設ける必要がなく、その分、構造の簡素化や部品点数の削減を図ることができるという利点がある。
【００３３】
さらに、このバルブタイミング制御装置においては、制動力受けプレート２６の円筒壁３２をラジアル軸受３３と支持プレート２９を介してＶＴＣカバー５に支持させるようにしているため、制動力受けプレート２６の径方向の振動や傾きを常時確実に防止することができる。また、制動ブロック２５を支持プレート２９の円筒壁３０に摺動自在に嵌合させるようにしているため、制動ブロック２５の軸方向の自由な変位を許容しつつも同ブロック２５の傾きを確実に防止することができる。したがって、これらのことから制動時における制動ブロック２５と制動力受けプレート２６の片当りを確実に防止し、摩擦面の偏摩耗や制動性能の低下を無くすことができる。また、この装置の場合、制動ブロック２５の軸方向の変位を支持プレート２９の円筒壁３１部分で許容するようにしているため、ラジアル軸受３３側に制動ブロック２５と制動力受けプレート２６の軸方向の相対変位を許容するための構造を設ける必要がなく、その分ラジアル軸受３３の構造を簡素化することができるという利点もある。
【００３４】
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、以上の実施形態では制動部材（制動ブロック２５）と被制動部材（制動力受けプレート２６）を離反させる方向に付勢する付勢手段として板ばね２７を用いたが、付勢手段としては、板ばねに限らず、皿ばねやコイルスプリング、ゴム弾性体等を採用するようにしても良い。また、付勢手段は、被制動部材側に設けるようにしても良く、さらに制動部材側と被制動部材側の両方に設けるようにしても良い。
【００３５】
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。
【００３６】
（イ）  前記制動部材を付勢部材を介して静止部材に取り付けると共に、その制動部材の内周部または外周部を静止部材の円筒壁に軸方向に摺動自在に嵌合し、被制動部材の外周部または内周部をラジアル軸受を介して静止部材の前記円筒壁に回動自在に支持させ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。
【００３７】
この場合、制動部材は円筒壁との嵌合部によって静止部材に対する径方向の変位と傾きが規制され、被制動部材はラジアル軸受によって静止部材に対する径方向の変位と傾きが規制される。また、制動部材の軸方向の作動は円筒壁によってガイドされる。したがって、ラジアル軸受側には制動部材と被制動部材の軸方向の相対変位を許容するための構造を持たせる必要がないため、ラジアル軸受の構造を簡素化して製造コストを削減することができる。
【００３８】
（ロ））  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１〜３、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。
【００３９】
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、内燃機関の動力損失をより小さくして燃費のさらなる向上を図ることができる。
【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】同実施形態を示す要部の拡大断面図。
【図５】同実施形態を示す要部の拡大断面図。
【符号の説明】
１…カムシャフト
３…駆動リング（駆動回転体）
５…ＶＴＣカバー（静止部材）
７…従動軸部材（従動回転体）
２０…電磁ブレーキ
２５…制動ブロック（制動部材）
２６…制動力受けプレート（被制動部材）
２７…板ばね（付勢手段）
２９…支持プレート（静止部材）
３３…ラジアル軸受
４１…回動操作機構
【図１】
2004162565.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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