(57)【要約】【課題】ハウジング部材とロータ部材のシール性および同軸度を確保し、小型で安価の弁開閉時期制御装置を提供することを技術的課題とする。【解決手段】ベーン部２２および突起部２２は、突部３３に相対回転可能に組付けられる内部ロータ２０の円筒部３３に周方向に等間隔に且つ径方向外方に突出し配置されることとした。【選択図】      図２
2005042556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクシャフトまたはカムシャフトの一方と一体的に回転するハウジング部材と、
前記ハウジング部材の内周に形成される突部に相対回転可能に組付けられて前記ハウジング部材内に流体圧室を形成し前記カムシャフトまたは前記クランクシャフトの他方と一体的に回転するロータ部材と、
前記流体圧室が前記ロータ部材に形成される複数の突出部のうち少なくとも１つにより二分され形成される進角油室および遅角油室と、
前記進角油室または前記遅角油室への作動油の給排を制御する油圧回路と、を備えた弁開閉時期制御装置において、
前記突出部は、前記突部に相対回転可能に組付けられる前記ロータ部材の円筒部に周方向に等間隔に且つ径方向外方に突出し配置されることを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記突部に相対回転可能に組付けられる前記円筒部は機械加工が施されない粗材表面からな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】
前記突出部の基部には前記円筒部の内方向に凹部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項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】
この発明は、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】
この種の弁開閉時期制御装置としては、内燃機関のクランクシャフトと一体的に回転するハウジング部材と、ハウジング部材の内周に形成される突部に相対回転可能に組付けられて流体圧室を形成しカムシャフトと一体的に回転するロータ部材と、流体圧室をロータ部材に形成されるベーン部により分割され形成される進角油室および遅角油室と、進角油室または遅角油室への作動油の給排を制御する油圧回路と、ロータ部材に出没自在に設けられるロック部材がハウジング部材に設けられたロック孔に没入しハウジング部材とロータ部材の相対回転を規制し、ロック部材がロック孔から退避して相対回転を許容するロック機構とを備えるものがある。
【０００３】
この従来技術の装置は、ロータ部材の外周面と突部との間にシール部材が配置され流体圧室の油密性を確保している。また、ハウジング部材とロータ部材との間の軸受部がハウジング部材の両端に配置され流体圧室を形成するフロントカバーまたはリヤカバーで構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−７０５１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載される構成では、ロータ部材の外周面と突部との間にシール部材が配置され流体圧室のシール性を確保しているため、構成部品が増加すると共にシール部材を組付ける溝を加工する必要があり、組付工程および加工工程が複雑になると共にコストが増大する懸念がある。また、ハウジング部材とロータ部材との間の軸受部がフロントカバーまたはリヤカバーで構成されているため、軸受部により装置の全長が増大すると共にハウジング部材と軸受部の夫々の軸心を合せた調芯組付けをする必要があり、組付工程が複雑になると共にコストが増大する懸念がある。
【０００６】
そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ハウジング部材とロータ部材のシール性および同軸度を確保し、小型で安価の弁開閉時期制御装置を提供することを技術的課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の技術的課題を解決するためになされた第１の技術的手段は、内燃機関のクランクシャフトまたはカムシャフトの一方と一体的に回転するハウジング部材と、前記ハウジング部材の内周に形成される突部に相対回転可能に組付けられて前記ハウジング部材内に流体圧室を形成し前記カムシャフトまたは前記クランクシャフトの他方と一体的に回転するロータ部材と、前記流体圧室が前記ロータ部材に形成される複数の突出部のうち少なくとも１つにより二分され形成される進角油室および遅角油室と、前記進角油室または前記遅角油室への作動油の給排を制御する油圧回路と、を備えた弁開閉時期制御装置において、前記突出部は、前記突部に相対回転可能に組付けられる前記ロータ部材の円筒部に周方向に等間隔に且つ径方向外方に突出し配置されることである。
【０００８】
この手段によれば、突出部は、突部に相対回転可能に組付けられるロータ部材の円筒部に周方向に等間隔に且つ径方向外方に突出し配置されることにより、ロータ部材が焼結またはアルミ合金で成形される場合、成形直後の変形が均一に円筒部に作用するため、ロータ部材の円筒部の外周面と突部との間の隙間を微小にすることができシール性を確保することができると共にシール部材を組付けなくてもよい。また、ロータ部材の円筒部の外周面と突部とを軸受部とすることができるため、装置の全長を短縮でき小型化することができる。
【０００９】
上記の技術的課題を解決するためになされた第２の技術的手段は、前記突部に相対回転可能に組付けられる前記円筒部は機械加工が施されない粗材表面からなることである。
【００１０】
この手段によれば、突部に相対回転可能に組付けられる円筒部は機械加工が施されない粗材表面からなることにより、加工工数の低減およびコストを低減することができる。
【００１１】
上記の技術的課題を解決するためになされた第３の技術的手段は、前記突部の基部には前記円筒部の内方向に凹部が形成されていることである。
【００１２】
この手段によれば、突出部の基部には円筒部の内方向に凹部が形成されていることにより、突部の変形が円筒部に与える影響を小さくすることができるため、円筒部の真円度を確保することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１乃至図３に示す弁開閉時期制御装置１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と、カムシャフト１０の先端部に一体的に組付けた内部ロータ２０とからなる弁開閉用のロータ部材２を有している。また、弁開閉時期制御装置１は、内部ロータ２０に対して所定範囲で相対回転が可能となるように組付けられる外部ロータ３０、フロントプレート４０、リアプレート５０から成るハウジング部材３を有している。外部ロータ３０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。さらに、内部ロータ２０とフロントプレート４０間に組付けられたトーションスプリング６０と、内部ロータ２０に一体に形成された４つのベーン部２１と、ベーン部２１に組み付けられたシール部材７０と、外部ロータ３０に組付けたロックピン（ロック部材）８０等が備えられている。
【００１５】
タイミングスプロケット３１には、周知のように、クランクシャフト１１０から図示省略のクランクスプロケットとタイミングチェーン１２０を介して、図２にカムシャフト回転方向Ｒとして示される時計方向に回転動力が伝達される。
【００１６】
カムシャフト１０は、排気弁（図示省略）を開閉する周知のカム（図示省略）を有し、カムシャフト１０の内部にはカムシャフト１０の軸方向に延びる進角通路（油圧回路）１１と遅角通路（油圧回路）１２が設けられている。進角通路１１は、カムシャフト１０に設けた径方向の通路７１及び環状溝１４とシリンダヘッド１００に設けた接続通路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。また、遅角通路１２は、カムシャフト１０に設けた径方向の通路７２及び環状溝１３とシリンダヘッド１００に設けた接続通路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。
【００１７】
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接続ポート２０２に連通すると共に、第１接続ポート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接続ポート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の非通電時には進角通路１２に作動油（油圧）が供給され、通電時には遅角通路１２に作動油（油圧）が供給される構成となっている。切換弁２００は単位時間当たりの通電と非通電の割合を変えるデューティ制御される。例えば、デューティ比５０％で制御すると、第１及び第２ポート２０１，２０２と供給及び排出ポート２０６，２０７は互いに全く連通しない状態になる。
【００１８】
内部ロータ２０は取付けボルト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、図２に示されるように、内部ロータ２０には４つのベーン部２１と、突起部２２が形成されている。ベーン部２２（突出部）および突起部２２（突出部）は、後述する外部ロータ３０の突部３３に相対回転可能に組付けられる円筒部２６に周方向に等間隔に且つ径方向外方に突出し配置されている。これにより、内部ロータ２０が焼結またはアルミ合金で成形される場合、成形直後の変形が均一に円筒部２６に作用する。これにより、円筒部２６の外周面の変形が微小となるため、内部ロータ２０の外周面と後述する外部ロータ３０の突部３３との間の隙間を微小にすることができシール性を確保することができると共にシール部材を組付けなくてもよい。また、内部ロータ２０の外周面と突部３３とを軸受部とすることができるため、弁開閉時期制御装置１の全長を短縮でき小型化することができる。また、ベーン部２２および突起部２２の基部には円筒部２６の内方向に凹部２６ａが形成されている。これにより、ベーン部２２および突起部２２の変形が円筒部２６に与える影響を小さくすることができるため、円筒部２６の真円度を確保することができる。なお、突部３３に相対回転可能に組付けられる円筒部２６は機械加工が施されない粗材表面から構成されている。これにより、加工工数の低減およびコストを低減することができる。
【００１９】
内部ロータ２０には、その径方向に延びる４つの進角油通路２３（油圧回路）と、３つの遅角油通路２４（油圧回路）と１つの作動油溝２４ａ（油圧回路）と、突起部２２の底部２２ｄを進角通路１１に連通させる１つのロック油通路２５（油圧回路）からなる複数の作動油の通路が設けられている。
【００２０】
図２に示されるように、各ベーン部２１にはシール溝２１ａが形成され、シール部材７０が挿入されている。ベーン部２１は外部ロータ３０と内部ロータ２０間に形成される４つの作動油圧室（流体圧室）Ｒ０内で移動可能に、かつ作動油圧室Ｒ０をそれぞれ進角用油室（進角油室）Ｒ１と遅角用油室（遅角油室）Ｒ２に分割するように配置されている。シール溝２１ａの底部とシール部材７０の底面との間にはベーンスプリング７３（図１）が配置されており、シール溝２１ａには４個の各シール部材７０のそれぞれが径方向に押し出されるように移動可能に取付けられている。
【００２１】
図２に示されるように、各ベーン部２１によって分割されて形成される４つの進角用油室Ｒ１には進角通路１１および進角油通路２３を介して作動油（油圧）が給排される構成となっている。また、４つの遅角油室Ｒ２のうち３つに対しては、遅角通路１２および遅角油通路２４を介して作動油（油圧）が給排される構成となっている。他の１つの遅角用油室Ｒ２に対しては、後述する係合溝３６に連通するロック油通路２５からの作動油（油圧）が給排される構成となっている。また、ロック油通路２５は係合溝３６と作動油溝２４ａを介して遅角用油室Ｒ２を連結し作動油を給排可能とされるように構成されている。このように一箇所の遅角用油室Ｒ２に対しては遅角油通路２４を設けず、ロック油通路２５を兼用することによって油圧回路の構成を簡単にしている。
【００２２】
外部ロータ３０の軸方向の両側には、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、５本の連結ボルト９２によって一体的に組付けられている。外部ロータ３０のリアプレート５０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。外部ロータ３０の内周には周方向に４つの突部３３が径方向内方に向けてそれぞれ突出すように形成されている。これら突部３３の内周面は内部ロータ２０の外周面上で滑るように接しており、外部ロータ３０が内部ロータ２０に回転自在に支承されている。内部ロータ２０の外周面と突部３３とを軸受部とすることができるため、フロントプレート４０およびリアプレート５０を薄板構造とすることができ、弁開閉時期制御装置１の全長を短縮でき小型化することができる。突部３３のうちの１つには、内部ロータ２０の突起部２２が収容される係合溝３６が周方向に形成されている。係合溝３６は進角側端部３６ａが突起部２２と当接し進角側への相対回転を規制し、遅角側端部３６ｂが突起部２２と当接し遅角側への相対回転を規制し、外部ロータ３０と内部ロータ２０との相対回転角度の範囲を規定している。係合溝３６にはロックピン８０が出没自在に収容される退避溝部３４と、ロックピン８０を径方向内方へと付勢するコイルスプリング８１を収容する収容孔３５が連通し形成されている。
【００２３】
図２および図４に示すように、突起部２２が係合溝３６の進角側端部３６ａと当接しているとき、ロックピン８０が退避溝３４から突出し、ロックピン８０と進角側端部３６ａとにより突起部２２を挟持し、最進角位置にて相対回転が規制されている。また、図３に示すように、最進角位置を除く位置（例えば最遅角位置）において、ロックピン８０の頭部は突起部２２の頂部と常時摺接している。つまり、最遅角位置においてロックピン８０は突起部２２と遅角側端部３６ｂとにより挟持されることがない。これにより、外部ロータ３０と内部ロータ２０との相対回転が規制される誤作動を防止することができる。また、図２に示すように、係合溝３６の底部と突起部２２の頂部との間には、隙間Ｃが設けられている。これにより、突起部２２が係合溝３６の進角側端部３６ａまたは遅角側端部３６ｂ、或いはロックピン８０とのカムシャフトの変動トルクによる接触応力により変形しても隙間Ｃが設けられているため、変形による突起部２２と係合溝３６との間の相対回転の障害を防止することができる。また、突起部２２の変形を防止するために熱処理等を行わなくてよくコストを低減することができる。また、ロックピン８０は、その出没方向がハウジング部材３０の回転中心から偏心するように配置され、遠心力によるロックピン８０の誤作動を防止している。
【００２４】
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、他端を内部ロータ２０に係止して取付けられ、内部ロータ２０を外部ロータ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（図２の時計方向）に付勢している。従って、内部ロータ２０の進角側への作動応答性の向上が図られる構成となっている。
【００２５】
以上のように構成した本実施の弁開閉時期制御装置１の作用を説明する。内燃機関が停止している時はオイルポンプ２０５が停止しており、且つ切換弁２００が非通電の状態にあるので、作動油圧室Ｒ０には作動油（油圧）が供給されていない。このとき、図２に示すように、ロックピン８０が退避溝３４から突出し、ロックピン８０と進角側端部３６ａとにより突起部２２を挟持し、最進角位置にて相対回転が保持されている。内燃機関を始動してオイルポンプ２０５が駆動されても、切換弁２００に通電するデューティ比が小さい（単位時間当たりの非通電時間に対する通電時間の割合が小さい）間は、オイルポンプ２０５から供給される作動油（油圧）は接続通路１５、進角通路１２および進角油通路２３を通って実質的に進角用油室Ｒ１に供給されるだけなので、弁開閉時期制御装置１はロック状態に維持される。
【００２６】
内燃機関の運転条件によって、弁開閉時期に遅角が必要となると、切換弁２００に通電するデューティ比が大きくされ、スプール２０４の位置が切り換えられる。オイルポンプ２０５から供給される作動油（油圧）は、接続通路１６、遅角通路１１および遅角油通路２４を通って、あるいはロック油通路２５から係合溝３６に供給され作動油溝２４ａを通って遅角用油室Ｒ２へと供給される。従って、ロックピン８０がスプリング８１に抗して移動し、その頭部が係合溝３６から退出し内部ロータ２０と外部ロータ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内部ロータ２０と各ベーン部２１が外部ロータ３０およびリアロントプレート４０とフロントプレート５０に対して遅角側（図２の反時計方向）に相対回転する。この相対回転によって、カムのタイミングは遅角させられる。制御弁２００のデューティ比を制御することで、相対回転位置は最進角位置と最遅角位置との間の任意の位置、例えば中間位置に止めることもできる。
【００２７】
一方、進角用油室Ｒ１にあった作動油（油圧）は、進角油通路２３、進角通路１２および接続通路１５を介して切換弁２００の排出ポート２０７から排出される。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明にて講じた技術的手段によれば、突出部は、突部に相対回転可能に組付けられるロータ部材の円筒部に周方向に等間隔に且つ径方向外方に突出し配置されることにより、ロータ部材が焼結またはアルミ合金で成形される場合、成形直後の変形が均一に円筒部に作用するため、ロータ部材の円筒部の外周面と突部との間の隙間を微小にすることができシール性を確保することができると共にシール部材を組付けなくてもよい。また、ロータ部材の円筒部の外周面と突部とを軸受部とすることができるため、装置の全長を短縮でき小型化することができる。
【００２９】
また、請求項２の発明にて講じた技術的手段によれば、突部に相対回転可能に組付けられる円筒部は機械加工が施されない粗材表面からなることにより、加工工数の低減およびコストを低減することができる。
【００３０】
また、請求項３の発明にて講じた技術的手段によれば、突出部の基部には円筒部の内方向に凹部が形成されていることにより、突部の変形が円筒部に与える影響を小さくすることができるため、円筒部の真円度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に従った弁開閉時期制御装置の縦断面を示す。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面を示す。
【図３】最遅角状態での図１におけるＡ−Ａ断面を示す。
【図４】図２におけるＢ部分の拡大図である。
【符号の説明】
１・・・弁開閉時期制御装置
２・・・ロータ部材
３・・・ハウジング部材
１０・・・カムシャフト
２１・・・ベーン部（突出部）
２２・・・突起部（突出部）
２３・・・進角油通路（油圧回路）
２４・・・遅角油通路（油圧回路）
２６・・・円筒部
２６ａ・・・凹部
３３・・・突部
１１０・・・クランクシャフト
Ｒ０・・・流体圧室
Ｒ１・・・進角用油室（進角油室）
Ｒ２・・・遅角用油室（遅角油室）
【図１】
2005042556.tif 000003
【図２】
2005042556.tif 000004
【図３】
2005042556.tif 000005
【図４】
2005042556.tif 000006