(57)【要約】【課題】装置の軸長の増大を招くことなく、シールリングの挿入作業性を向上させる。【解決手段】ハウジング３にベーンロータ５を相対回動可能に収容し、ハウジング３内に進角室１２と遅角室１３を隔成する。油圧給排手段６によって両室１２，１３に油圧を選択的に給排し、ハウジング３とロータ５を相対回動させる。ロータ５に接続穴１５を形成し、接続穴１５の底部にカムボルト４の頭部４ａを収容配置すると共に、接続穴１５内に給排ロッド１６を挿入する。給排ロッド１６の外周にシールリング３２を係合し、接続穴１５の開口縁にテーパ面３４を形成する。吸排ロッド１６の先端面に、頭部４ａを収容可能な凹部３３を形成する。頭部４ａが凹部３３内で給排ロッド１６とオーバーラップするため、給排ロッド１６を接続穴１５内に深く挿入でき、その分、テーパ面３４を長く設定できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹状空間を有するハウジング本体に、前記凹状空間を閉塞するようにカバー部材が取り付けられて成り、クランクシャフトから動力を伝達されて回転するハウジングと、
このハウジング内に相対回動可能に収容され、カムボルトによってカムシャフトに一体に結合されたベーンロータと、
このベーンロータに突設された羽根部によってハウジング内に隔成された進角室及び遅角室と、
この進角室と遅角室に油圧を選択的に吸排することによって前記ハウジングとベーンロータを相対回動させる油圧吸排手段と、を備え、
前記ベーンロータの前記カバー側の前面中央に接続穴が形成され、この接続穴の底部に前記カムボルトの頭部が収容配置されると共に、その接続穴内に、前記油圧吸排手段の二つの通路と進角室及び遅角室とを接続する非回転の吸排ロッドが挿入され、その吸排ロッドの外周に接続穴との間を密閉するシールリングが係合され、前記接続穴の開口縁には、同接続穴の一般部内周面に向かって縮径し同接続穴に対するシールリングの挿入をガイドするテーパ面が形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、
前記吸排ロッドの先端面に、前記カムボルトの頭部を収容可能な凹部を形成し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】
前記カムボルトを、その頭部が外周縁部から上面中央に向かって球面状、若しくは、テーパ状に膨出したボルトによって構成し、給排ロッドの先端面の凹部をカムボルトの頭部形状に略沿う形状に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。
【請求項３】
前記吸排ロッドの先端面に油圧吸排手段の一方の通路を開口させ、その通路を、給排ロッドの凹部とカムボルトの頭部の間の隙間を通して進角室または遅角室に接続したことを特徴とする請求項２に記載の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、内燃機関の吸気弁や排気弁の開閉タイミングを運転状態に応じて制御する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特許文献１に記載されるようなものがある。
【０００３】
このバルブタイミング制御装置は、クランクシャフトとカムシャフトの回転位相を変更する油圧式の位相調整機構がハウジング内に収容され、その位相調整機構に対する油圧の給排が、ハウジングのカバー部材を貫通する給排ロッドを通して行われるようになっている。
【０００４】
具体的には、ハウジングは凹状空間を有するハウジング本体と、そのハウジング本体の前面に結合されたカバー部材とから構成されると共に、クランクシャフトから動力を伝達されるようになっており、そのハウジングの内部には、カムシャフトにカムボルトによって一体に結合される一方で、ハウジングの内壁との間に進角室及び遅角室を隔成するベーンロータが相対回動可能に収容されている。
【０００５】
そして、前記ベーンロータのカバー部材側の前面中央には接続穴が形成され、その接続穴の底部に前記カムボルトの頭部が収容配置されると共に、その接続穴内に、前記進角室及び遅角室に作動油を給排するための非回転の給排ロッドが挿入されている。この給排ロッドの外周面には拡径方向にばね力を有する複数のシールリングが係合され、給排ロッドと接続穴の間をそのシールングによって密閉している。また、前記接続穴の開口縁には、同接続穴の底部側に向かって縮径するテーパ面が形成され、給排ロッドを接続穴に挿入するときに、シールリングをテーパ面に沿わせて容易に縮径し得るようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−８２１１５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この従来のバルブタイミング制御装置は、接続穴のテーパ面の傾斜が緩やかに連続するほどシールリングの挿入が容易になる。このため、組付時の挿入作業性をより高めるためには、テーパ面の傾斜を緩く、かつ、その長さを長く設定することが望ましい。
【０００８】
しかし、この従来のバルブタイミング制御装置の場合、給排ロッドを挿入する接続穴の底部にカムボルトの頭部が配置されているため、接続穴と給排ロッドの挿入代がカムボルトによって制限を受け、接続穴の開口縁に充分な長さのテーパ面を設けることが難しい。つまり、接続穴と給排ロッドの限られた挿入代の範囲において、シールリングの設置スペースとテーパ面とを確保しようとすると、どうしてもテーパ面の長さを犠牲にせざるを得なくなる。このため、従来の装置においては、シールリングの挿入作業性を充分に高めることができなかった。
【０００９】
そこでこの出願の発明は、装置の軸長の増大を招くことなく、シールリングの挿入作業性を向上させ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、請求項１に記載の発明は、ベーンロータの接続穴に挿入される吸排ロッドの先端面に、前記カムボルトの頭部を収容可能な凹部を形成するようにした。
【００１１】
この発明の場合、給排ロッドの先端面に凹部を設けた分、その先端面をカムボルトの頭部に接触させずに、接続穴の底部側まで挿入することが可能になる。したがって、接続穴と給排ロッドの挿入代を充分に確保し、接続穴の開口縁に設けるテーパ面を緩い傾斜でもって充分に長く設定することが可能となる。よって、この発明によれば、装置の軸長の増大を招くことなく、シールリングの挿入作業性を向上させることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記カムボルトを、その頭部が外周縁部から上面中央に向かって球面状、若しくは、テーパ状に膨出したボルトによって構成し、給排ロッドの先端面の凹部をカムボルトの頭部形状に略沿う形状に形成するようにした。
【００１３】
この発明の場合、カムボルトの軸力を上げるために頭部の外周縁部の径を大きくしたとしても、少なくとも頭部中央付近を給排ロッドの凹部内に収容することができるため、接続穴に対する給排ロッドの挿入代を確実に深く設定することができる。したがって、接続穴の開口縁に形成するテーパ面を緩い傾斜で、かつ、充分に長く設定することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記吸排ロッドの先端面に油圧吸排手段の一方の通路を開口させ、その通路を、給排ロッドの凹部とカムボルトの頭部の間の隙間を通して進角室または遅角室に接続するようにした。
【００１５】
この発明の場合、作動油が給排ロッドの凹部とカムボルトの頭部の間の緩やかに形状変化する隙間を流通することとなるため、作動油の流速が速くなっても乱流が生じにくくなるという利点がある。
【００１６】
【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面に基づいて説明する。
【００１７】
図１において、１は、内燃機関のカムシャフトであり、このカムシャフト１はシリンダヘッドに回転自在に支持されると共に、その軸方向中央側の外周部に機関弁である吸気弁を開閉するための駆動カムが設けられている。この出願の発明にかかるバルブタイミング制御装置は、このカムシャフト１の前端部側（図１中左側）に設けられている。尚、ここで説明する実施形態はこの発明にかかるバルブタイミング制御装置を吸気弁側の駆動系に適用したものであるが、排気弁側の駆動系にも同様に適用することができる。
【００１８】
この実施形態のバルブタイミング制御装置は、図外のチェーンを介して機関のクランクシャフトによって回転駆動されるチェーンスプロケット２と、このチェーンスプロケット２が一体に形成された駆動回転体であるハウジング３と、一端部にこのハウジング３が必要に応じて相対回動できるように組み付けられる前記カムシャフト１と、このカムシャフト１の前端部にカムボルト４によって一体に結合され、前記ハウジング３の内部に回動自在に収容されたベーンロータ５と、内燃機関の運転状態に応じてベーンロータ５とハウジング３を相対回動させるべく作動油を給排する油圧給排手段６と、を備えている。
【００１９】
前記ハウジング３は、外周に前記チェーンスプロケット２が一体形成されたリヤプレート９ａと周壁部材９ｂとが結合されて成るハウジング本体７と、そのハウジング本体７の凹状空間の前面を閉塞するように同本体７の前面に結合されたカバー部材８とを備えており、ハウジング本体７の内周面には、図２に示すようにほぼ９０°間隔で断面台形状の仕切壁１０が４つ突設されている。尚、カバー部材８はハウジング本体７を構成する周壁部材９ｂ及びリヤプレート９ａに対して複数のボルト３０によって結合されている。
【００２０】
一方、前記ベーンロータ５は、ハウジング３の円周方向で隣接する仕切壁１０，１０間に配置される４つの羽根部１１を備え、この各羽根部１１が仕切壁１０，１０間を進角室１２と遅角室１３とに隔成している。また、ベーンロータ５の前面中央には後述する給排ロッド１６が嵌合される接続穴１５が形成されており、その接続穴１５の内周面には、前記進角室１２と遅角室１３に夫々連通する第１の径方向孔１７と第２の径方向孔１８が開口している。
【００２１】
前記給排ロッド１６は、シリンダヘッドの前端側に取り付けられたＶＴＣカバー２０の内側面に軸方向に沿って突設され、その内部には前記ベーンロータ５の各径方向孔１７，１８に導通する一対の内部通路２１ａ，２１ｂが形成されている。進角室１２と遅角室１３に対する作動油の給排はこの給排ロッド１６を通して行われる。また、吸排ロッド１６の前端部側外周には三つの環状溝３１が形成され、これらの各環状溝３１に、吸排ロッド１６と接続穴１５の間を相対回動可能に密閉するためのシールリング３２（シール部材）が装着されている。このシールリング３２は摺動性と液密性に優れた樹脂材料から成り、図４に示すように、円周上の一部に斜めの切込み３２ａが設けられている。そして、このシールリング３２は拡径方向の弾発力を有し、径方向に押し縮められた状態で接続穴１５内に嵌合されている。尚、給排ロッド１６の一方の内部通路２１ａは同ロッド１６の先端面（後述する凹部３３の底壁部分）に開口し、他方の内部通路２１ｂは同ロッド１６の外周の二つのシールリング３２，３２の間に開口している。
【００２２】
また、油圧給排手段６は、図１に示すように、給排ロッド１６の内部通路２１ａとベーンロータ５の第１の径方向孔１７を通して進角室１２に作動油を給排する第１油圧通路２２と、給排ロッド１６の別の内部通路２１ｂとベーンロータ５の第２の径方向孔１８を通して遅角室１３に作動油を給排する第２油圧通路２３の２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路２２，２３には、供給通路２４とドレン通路２５が夫々流路切換用の電磁切換弁２６を介して接続されている。尚、図１中２７は内燃機関底部のオイルパンであり、２８はオイルポンプ、２９は電磁切換弁２６を制御するためのコントローラである。また、この実施形態の場合、以上で説明したベーンロータ５、進角室１２及び遅角室１３、油圧給排手段６等によって位相調整機構が構成されている。
【００２３】
ところで、ベーンロータ５をカムシャフト１に結合する前記カムボルト４はその頭部４ａがベーンロータ５の接続穴１５に挿入され、その軸部が接続穴１５の底部を貫通してカムシャフト１に螺合されている。この実施形態のカムボルト４は、その頭部４ａが外周縁部から上面中央に向かって球面状に膨出した（傾斜した）ボタンボルトによって構成されている。このカムボルト４は、接続穴１５を通して工具によって締め込むことにより、頭部４ａの裏面が接続穴１５の底壁に圧接されている。
【００２４】
一方、給排ロッド１６の先端面には、カムボルト４の頭部４ａ上面の形状に略沿う凹部３３が形成され、給排ロッド１６が接続穴１５内に挿入された状態において、凹部３３内にカムボルト４の頭部４ａの一部が収容されるようになっている。つまり、給排ロッド１６とカムボルト４は凹部３３の内側で軸方向に一部オーバーラップする。また、給排ロッド１６の凹部３３とカムボルト４の頭部４ａの間にはほぼ一定の隙間が形成され、内部通路２１ａと第１の径方向孔１７の間の作動液の流通がその隙間を通して為されるようになっている。
【００２５】
また、接続穴１５の開口縁には、図１，図３に示すように、その接続穴１５の一般部内周面に向かって縮径するテーパ面３４が形成され、そのテーパ面３４の外側角部にはアール形状部３４ａが設けられている。テーパ面３４は、接続穴１５への給排ロッド１６の挿入時にシールリング３２を縮径するためのガイドとして機能する。一方、カバー部材８の中央部には前記テーパ面３４の最大外径部よりも大径の挿通孔３５が形成され、前記給排ロッド１６がこの挿通孔３５を通して接続穴１５に挿入されるようになっている。
【００２６】
図１において、４０は、内燃機関の始動時等にハウジング３とベーンロータ５の相対回動を規制するロック機構である。このロック機構４０は、ベーンロータ５の一つの羽根部１１に軸方向に沿って形成されたピン孔４１と、このピン孔４１に摺動自在に収容されたロックピン４２と、ピン孔４１にロックピン４２と共に収容されて同ピン４２をハウジング３のリヤプレート９ａ（ハウジング本体７の底部）方向に付勢する付勢手段としてのスプリング４３と、リヤプレート９ａの内面側に設けられ、ベーンロータ５が最遅角位置にあるときにロックピン４２の先端部が嵌合されるロック穴４４と、ロックピン４２にロック解除のための油圧を作用させるための図外の解除油圧通路と、を備えている。
【００２７】
このロック機構４０は、機関の通常運転時のように供給圧が設定圧以上にあるときは、ロックピン４２がその油圧によってロック穴４４との嵌合を解除されており、機関の停止時や始動時のように供給圧が設定圧に満たない状態においてベーンロータ５が最遅角位置に戻されると、ロックピン４２がロック穴４４に嵌合し、それによってベーンロータ５とハウジング３の相対回動をロックする。
【００２８】
また、ロックピン４２によって隔成されたピン孔４１のカバー部材８側の背圧室３６は、ベーンロータ５の端面に形成された大気開放溝３７を通して装置外部に連通している。この大気開放溝３７はピン孔４１から径方向内側に向かって延出し、接続穴１５の開口縁のテーパ面３４部分に連通している。テーパ面３４はベーンロータ３の端面側に向かって拡径しているため、ベーンロータ５の端面に形成される大気開放溝３７はテーパ面３４がない場合に比較して長さを短くすることができる。したがって、この構成により、背圧室３６の大気開放を容易にすることができる。
【００２９】
以下、このバルブタイミング制御装置の作動について説明する。
【００３０】
内燃機関の始動時には、ベーンロータ５がハウジング３に対して最遅角側に回動した状態でロック機構４０が両者を機械的にロックしており、チェーンスプロケット２に入力されたクランクシャフトの回転力はその状態のままカムシャフト１に伝達される。したがって、このときカムシャフト１は遅角タイミングで吸気弁を開閉することとなる。
【００３１】
この状態で内燃機関が始動された後に、電磁切換弁２６の操作によって供給通路２４が進角室１２側、ドレン通路２５が遅角室１３側に夫々連通すると、高圧の作動油が進角室１２に導入されると共に、ロック機構４０のロックがその油圧によって解除される。これにより、ベーンロータ５は進角室１２の圧力を受けてハウジング３に対して進角側に回動し、カムシャフト１は進角タイミングで吸気弁を開閉することとなる。
【００３２】
また、この状態から電磁切換弁２６の操作により、逆に供給通路２４が遅角室１３側、ドレン通路２５が進角室１２側に夫々連通すると、ベーンロータ５が遅角室１３の圧力を受けてハウジング３に対して遅角側に回動し、カムシャフト１が遅角タイミングで吸気弁を開閉することとなる。
【００３３】
このバルブタイミング制御装置は、給排ロッド１６が接続穴１５内に挿入された状態において、給排ロッド１６の先端面の凹部３３内にカムボルト４の頭部４ａの一部が収容されるようになっているため、給排ロッド１６の先端部をカムボルト４の頭部４ａと接触させることなく、同ロッド１６を接続穴１５内に充分に深く挿入することができる。したがって、給排ロッド１６と接続穴１５の挿入代を大きく確保できることから、接続穴１５内にシールリング３２と共に、充分な長さのテーパ面３４を配置することができる。よって、このバルブタイミング制御装置の場合、装置の軸長を増大することなく、緩い傾斜が長く連続するテーパ面３４を接続穴１５の開口縁に形成することができるため、装置の小型化とシールリング３２の挿入作業性の向上とを両立させることができる。
【００３４】
そして、この装置の場合、上述のようにベーンロータ５の接続穴１５の開口縁に充分な長さのテーパ面３４を形成できるようにしたため、カバー部材８に長いテーパ面を形成する必要がなくなる分、カバー部材８を薄肉化することができる。尚、この実施形態においては、ロック機構４０のロックピン４２の先端部が嵌合されるロック穴４４がハウジング本体７の底部側（リヤプレート９ａ）に形成されていて、カバー部材８側にロック穴４４が形成されていないため、このことも関係してカバー部材８の薄肉化が実現されている。
【００３５】
また、このバルブタイミング制御装置は、カムボルト４の頭部４ａが中心部に向かって球面状に膨出する形状とされているため、頭部４ａの外径を大きくしてカムボルト４の締結時の軸力を大きくした場合にあっても、カムボルト４の頭部４ａを給排ロッド１６に対して非接触状態に維持したまま、軸方向にオーバーラップさせることができる。したがって、カムボルト４の軸力の低下を招くことなく、テーパ面３４の長さを充分に長くし、シールリング３２の挿入作業性を高めることができる。
【００３６】
さらに、この装置においては、カムボルト４の頭部４ａと、それに対峙する給排ロッド１６の凹部３３がほぼ球面状に形成されていると共に、凹部３３内（給排ロッド１６の先端面）に一方の内部通路２１ａが開口しているため、この内部通路２１と第１径方向穴１７の間を流通する作動液が頭部４ａと凹部３３の間の曲面状の隙間をスムーズに流れる。このため、作動液の流速が高まっても乱流が生じにくくなり、キャビティの発生等を未然に防止することができる。
【００３７】
また、この実施形態の場合、カバー部材８の挿通孔３５が、接続穴１５のテーパ面３４の最大外径よりも大きく形成されているため、給排ロッド１６の組付時にそのロッド１６の先端部やシールリング３２がカバー部材８に干渉しにくい。さらに、ベーンロータ５のテーパ面３４の外側角部にはアール形状部３４ａが設けられているため、組付時における外側角部とシールリング３２の当りを和らげ、シールリング３２をテーパ面３４内にスムーズに案内することができる。
【００３８】
尚、この出願の発明の実施形態は以上で説明したものに限るものでなく、例えば、上記の実施形態ではカムボルトとして頭部が球面状に膨出したボタンボルトを採用したが、外周縁部から上面中央に向かってテーパ状に窄まった頭部形状のボルトを採用することも可能である。
【００３９】
また、上述の実施形態の記載内容から把握し得る前記各請求項に記載された発明以外の発明の構成について、以下にその効果と共に記載する。
【００４０】
（イ）  前記ベーンロータにロックピンを出没自在に設け、そのロックピンの先端部が係脱されるロック穴をハウジング本体の底部に設けたことを特徴とする請求項１〜３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。
【００４１】
この場合、シールリングの挿入をガイドするための長く緩やかなテーパ面をカバー部材に設ける必要がないことと、カバー部材側にロック穴を設けないこととが相俟ってカバー部材の肉厚をより薄くすることができる。
【００４２】
（ロ）  前記ベーンロータのロックピン収容部の背圧室を大気に開放するための大気開放溝を、前記テーパ面に連通するようにベーンロータの端面に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。
【００４３】
この場合、大気開放溝の長さを短くすることができるため、背圧室の大気開放をより容易にすることができる。
【００４４】
（ハ）  前記カバー部材に、接続穴のテーパ面の最大外径よりも大きい給排ロッドの挿通孔を形成したことを特徴とする請求項１〜３、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。
【００４５】
この場合、給排ロッドの組付け時に、給排ロッドやシールリングがカバー部材の挿通孔に干渉しにくくなり、挿入作業性がより向上する。
【００４６】
（ニ）  前記接続孔のテーパ面の外側角部をアール形状にしたことを特徴とする前記（ハ）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００４７】
この場合、給排ロッドの組付け時に、シールリングがテーパ面の外側角部に接触しても、その外側角部がアール形状であることから、シールリングはスムーズにテーパ面にガイドされることとなる。したがって、シールリングの挿入作業性はより向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す図２Ｂ−Ｂ断面に対応の断面図。
【図２】同実施形態を示す図１のＡ−Ａ断面に対応する断面図。
【図３】同実施形態を示す図１の要部の拡大断面図
【図４】同実施形態を示すシールリングの斜視図。
【符号の説明】
１…カムシャフト
３…ハウジング
４…カムボルト
５…ベーンロータ
６…油圧給排手段
７…ハウジング本体
８…カバー部材
１１…羽根部
１２…進角室
１３…遅角室
１５…接続穴
１６…給排ロッド
２１ａ，２１ｂ…内部通路（二つの通路）
３２…シールリング
３３…凹部
３４…テーパ面
【図１】
2005054616.tif 000003
【図２】
2005054616.tif 000004
【図３】
2005054616.tif 000005
【図４】
2005054616.tif 000006