(57)【要約】【課題】弁開閉時期制御装置において、流体圧室を進角用室と遅角用室とに区画するベーン、及びベーンが嵌入されるベーン溝を強固なものにして、弁開閉時期制御装置の信頼性を向上させることを技術的課題とする。【解決手段】弁開閉時期制御装置において、ベーン溝２１の底部２１ａからベーン７０が嵌入されベーン溝２１と当接するベーン溝２１の当接部２１ｂの底部側端部２１ｃまでの径方向長さＡと、ベーン溝２１の底部２１ａからベーンスプリング７３とベーン７０が係合するベーン７０の底面（係合部）７０ｃまでの径方向長さＢとの関係を、Ａ＞Ｂとしたことである。【選択図】　　　図２
2004084611.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、
前記回転部材又は前記回転伝達部材に形成されるベーン溝に嵌入される前記流体圧室を進角用室と遅角用室とに区画するベーンと、
前記回転部材または前記回転伝達部材と前記ベーンとの間に配設される弾性部材とを備え、前記進角用室及び遅角用室に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、
前記ベーン溝の底部から前記ベーンが嵌入され前記ベーン溝と当接する前記ベーン溝の当接部の前記底部側端部までの径方向長さＡと、前記ベーン溝の前記底部から前記弾性部材と前記ベーンが係合する前記ベーンの係合部までの径方向長さＢとの関係を、Ａ＞Ｂとしたことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記ベーンは前記底部側の軸方向両端に凸部が形成され、該凸部の間に設けられた凹部の底面が前記係合部であ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。
【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、この種の弁開閉時期制御装置は、車両等において内燃機関の出力軸となるクランクシャフトから、吸排気弁の開閉制御を行うカムシャフト（回転部材）へ到る動力伝達系の間に配設される。そして、この装置は吸排気弁をクランクシャフトの回転と独立させて、緻密に制御するものであり、例えば、特開平１１−１０１１０７号公報に示される。
【０００３】
上記した装置は、内燃機関のクランクシャフトと一体回転するタイミングスプロケット（回転伝達部材）と、タイミングスプロケットと一体回転するハウジング（回転伝達部材）と、ハウジングに対して相対回転を行い、吸排気弁を制御するカムシャフトを動作させるロータ（回転部材）を備え、更に、ロータとハウジング及びハウジングに設けられたシュー部との間に形成される流体圧室を進角用室と遅角用室とに区画し、進角用室及び遅角用室の作動油の圧力差によって、ロータを回転させると共に、シュー部の回転方向端面に当接することにより、相対回転量を規制するベーンとを備えている。ベーンはロータにおいて径方向に形成されたベーン溝に嵌入し、ロータと一緒になって回転する。この場合、ベーンの内径側の軸方向両端に凸部が形成され、これらの凸部の間に設けられる凹部にはベーンスプリングが配設されている。そして、このベーンスプリングの付勢力によって、ベーンはハウジング内で流体圧室の内壁に沿って摺動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ベーンに形成された凹部にベーンスプリングが取り付けられ、それがロータに形成されたベーン溝に嵌っているために、ロータのベーン溝の当接部とベーンとが当接する当接面積は、ベーン溝の当接部の面積に対してベーンに形成された凹部と当接部が重なる部分の面積分少なくなる。一方、ベーンが進角用室及び遅角用室の作動油の圧力差によって周方向に移動する際、ベーンにはその圧力差による駆動力が作用すると共に、ベーン溝の当接部には荷重が作用する。また、ベーンが相対回転量を規制する際、ベーンにはハウジングのシュー部の回転方向端面との間に互いに反力が作用すると共に、ベーン溝の当接部には荷重が作用する。つまり、ベーン溝の当接部は、その面積に対してベーンに形成された凹部と当接部が重なる部分の面積分少ない当接面積にて駆動力及び反力等による荷重を受けるものとなる。すなわち、ベーン溝の底部からベーンが嵌入されベーン溝と当接する当接部の底部側端部までの径方向長さが、底部からベーンスプリングとベーンが係合するベーンの係合部までの径方向長さに対して短い場合、荷重による当接部の面圧が増大し、摩耗等が懸念される。また、ベーンの凸部の根本には過大な応力が作用するため、特殊高強度材を採用する必要があり、コスト高の課題がある。また、流体圧室に作動油が供給された場合、流体圧室内の作動油はベーン溝とベーンとの間の隙間を通り外部もしくは低圧室に漏れる。このとき、作動油内の硬質粒子がこの隙間に入り込みベーン溝とベーンの摩耗を促進させる恐れがある。
【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、流体圧室を進角用室と遅角用室とに区画するベーン、及びベーンが嵌入されるベーン溝を強固なものにっすると共に安価に、弁開閉時期制御装置の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、該回転部材と相対回転可能に係合する回転伝達部材と、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、前記回転部材または前記回転伝達部材に形成されるベーン溝に嵌入される前記流体圧室を進角用室と遅角用室とに区画するベーンと、前記回転部材または前記回転伝達部材と前記ベーンとの間に配設される弾性部材とを備え、前記進角用室及び前記遅角用室に流体を給排することにより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、前記ベーン溝の底部から前記ベーンが嵌入され前記ベーン溝と当接する前記ベーン溝の当接部の前記底部側端部までの径方向長さＡと、前記ベーン溝の前記底部から前記弾性部材と前記ベーンが係合する前記ベーンの係合部までの径方向長さＢとの関係を、Ａ＞Ｂとしたことである。
【０００７】
この手段によれば、ロータとベーンとの当接面積を拡大できるため、ベーンが嵌入されベーン溝と当接するベーン溝の当接部の面圧を低減し、当接部の摩耗等を防止できる。また、当接面積の拡大によりベーン溝とベーンとの間の隙間を通る作動油の漏れを抑制することで、作動油内の硬質粒子の進入を抑えられ摩耗を防止できる。
【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、前記ベーンは前記底部側の軸方向両端に凸部が形成され、該凸部の間に設けられた凹部の底面が前記係合部であることとしたことである。
【０００９】
この手段によれば、弾性部材と回転伝達部材との接触を防止できると共に、凸部に作用する荷重を解消することができ、凸部の破損等を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
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及びハウジング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、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。
【００１２】
カムシャフト１０は、図示しない吸気弁を開閉する図示しない周知のカムを有しており、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、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。又、遅角通路１２は、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。尚、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ポート２０２に連通すると共に、第１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。また通電時には、図１に示すように供給ポート２０６が第１ポート２０１に連通すると共に、第２接続ポート２０２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（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。
【００１３】
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、ロックキー受容溝２２、及び径方向に延びるそれぞれ４つの進角・遅角通路２３、２４及びロータ２０の外周面上に周方向に延びる通路２５を備えている。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の頭部が所定量没入する。受容溝２２には進角通路２３から通路２５を介しての作動油が供給される。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。ベーン溝２１の底部２１ａと、ベーン７０の底部２１ａ側の軸方向両端に形成された凸部７０ａの間に設けられた凹部７０ｂの底面（係合部）７０ｃとの間には、平板形状のベーンスプリング（弾性部材）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。尚、凸部７０ａはベーンスプリング７３とフロントプレート４０及びリアプレート５０との接触を防止している。
【００１４】
このような構成において、図３及び図４に示すように、ベーン溝２１の底部２１ａからベーン７０が嵌入されベーン溝２１と当接するベーン溝２１の当接部２１ｂの底部側端部２１ｃまでの径方向長さ：Ａと、ベーン溝２１の底部２１ａからベーンスプリング７３とベーン７０が係合するベーン７０の底面（係合部）７０ｃまでの径方向長さ：Ｂとの関係は、Ａ＞Ｂとなるように設定されている。これにより、ロータ２０とベーン７０との当接面積を拡大できるため、ベーン７０が嵌入されベーン溝２１と当接する当接部２１ｂの面圧を低減し、当接部２１ｂの摩耗等の不具合を防止することができる。
【００１５】
また、ベーン溝２１の底部２１ａを平面形状としている。このため、底部２１ａと平板形状のベーンスプリング７３との当接が線接触または面接触となり、底部２１ａ及びベーンスプリング７３の摩耗等を低減できる。
【００１６】
また、図５に示すように、ベーンスプリング７３の取付状態において、ベーンスプリング７３の取付長さ（ベーン溝２１の底部２１ａからのベーン７０の底面７０ｃまでの径方向長さ）：Ｈはベーンスプリング７３の幅：Ｌ以下としている。これは、ベーンスプリング７３の取付長さ：Ｈがベーンスプリング７３の幅：Ｌより大きい場合、ベーンスプリング７３の組付時の姿勢が悪くなり、倒れ等が発生し、この結果、適正なスプリング荷重でベーン７０の先端をハウジング３０の内周面に圧接することが出来なくなるためである。このため、ベーンスプリング７３の取付長さ：Ｈをベーンスプリング７３の幅：Ｌ以下とすることにより、ベーンスプリング７３の組付性及び安定性を向上できる。
【００１７】
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。ハウジング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。
【００１８】
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。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の収容溝３５が形成されている。
【００１９】
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、他端をロータ２０に係止して組付けられている。このトーションスプリング６０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。
【００２０】
各ベーン７０は、軸方向では両プレート４０、５０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の間に形成される流体圧室Ｒ０を進角用油室（進角用室）Ｒ１と遅角用油室（遅角用室）Ｒ２とに区画している。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。
【００２１】
以上のように構成した本実施の弁開閉時期制御装置の作用を説明する。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２００のソレノイド２０３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と、オイルポンプ２０５から供給される作動油（油圧）は、供給ポート２０６、接続ポート２０１、接続通路１６、進角通路１１及び通路２３を通って、進角用油室Ｒ１へと供給される。また、通路２３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、遅角通路１２、接続通路１５及び接続ポート２０２を介して切換弁２００の排出ポート２０７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）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。
【００２２】
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。
【００２３】
尚、本実施形態では、ベーン溝２１の底部２１ａを平面形状とし、ベーンスプリング７３を平板形状のものとしたが、これに限定されるものではない。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ロータとベーンとの当接面積を拡大できるため、ベーンが嵌入されベーン溝と当接するベーン溝の当接部の面圧を低減し、当接部の摩耗等を防止できる。また、当接面積の拡大によりベーン溝とベーンとの間の隙間を通る作動油の漏れを抑制することで、作動油内の硬質粒子の進入を抑えられ摩耗を防止できる。
【００２５】
弾性部材と回転伝達部材との接触を防止できると共に、凸部に作用する荷重を解消することができ、凸部の破損等の不具合を防止することができる。
【００２６】
請求項２の発明によれば、弾性部材と回転伝達部材との接触を防止できると共に、凸部に作用する荷重を解消することができ、凸部の破損等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の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】図１の弁開閉時期制御装置の最遅角状態であって、図１においてフロントプレート４０を外した状態の正面図である。
【図３】弁開閉時期制御装置のベーン溝２１の拡大正面図である。
【図４】弁開閉時期制御装置のベーン溝２１のの拡大縦断面図である。
【図５】ベーンスプリング７３の取付状態において、（ａ）ベーンスプリング７３の取付長さ：Ｈ＞ベーンスプリング７３の幅：Ｌを示す説明図である。（ｂ）ベーンスプリング７３の取付長さ：Ｈ≦ベーンスプリング７３の幅：Ｌを示す説明図である。
【符号の説明】
１０・・・カムシャフト（回転部材）
２０・・・ロータ（回転部材）
２１・・・ベーン溝
２１ａ・・・底部
２１ｂ・・・当接部
２１ｃ・・・端部
３０・・・ハウジング（回転伝達部材）
３１・・・タイミングスプロケット（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）
７０・・・ベーン
７０ａ・・・凸部
７０ｂ・・・凹部
７０ｃ・・・係合部、底面
７３・・・ベーンスプリング（弾性部材）
Ｒ０・・・流体圧室
Ｒ１・・・進角用室
Ｒ２・・・遅角用室
【図１】
2004084611.tif 000003
【図２】
2004084611.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004084611.tif 000006
【図５】
2004084611.tif 000007