(57)【要約】【課題】ハウジング部材とロータ部材のシール性を確保し、作動油の漏出による誤作動を防止するロック機構を備えた弁開閉時期制御装置を提供すること。【解決手段】内部ロータ２０（ロータ部材）に設けられ外方に突出する突起部２２が外部ロータ３０に周方向に形成される係合溝３６の進角側端部３６ａまたは遅角側端部３６ｂと外部ロータ３０に出没自在に設けられ突出するロックピン８０とにより挟持されて、外部ロータ３０と内部ロータ２０の相対回転が規制されることとした。【選択図】      図４
2005042555.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に相対回転可能に組付けられてベーン部にて前記ハウジング部材内に進角油室と遅角油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、
前記ロータ部材に設けられ外方に突出する突起部が前記ハウジング部材に周方向に形成される係合溝の進角側または遅角側の端部と前記ハウジング部材に出没自在に設けられ突出するロック部材とにより挟持されることを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記相対回転が規制される位置を除く前記相対回転位置において、前記ロック部材の頭部は前記突起部の頂部と常時接触し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】
前記係合溝の底部と前記突起部の頂部との間には、隙間が設けら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、ハウジング部材に相対回転可能に組付けられてベーン部にてハウジング部材内に進角油室と遅角油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、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、ロータ部材に設けられたロック溝にハウジング部材に出没自在に設けられるロック部材が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溝から退避して相対回転を許容するロック機構を備えるものがある。
【０００３】
この従来技術の装置は、ロータ部材の径方向内方にロック溝が形成され、一方、ロータ部材の中央にはロータ部材をカムシャフトに取り付けるボルトや進角油室と遅角油室と油圧源を連通する油路が形成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３７１６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、ハウジング部材とロータ部材の径方向のシール部の長さが短小であるため、ロックを解除する場合、ロック部材に印加される作動油がシール部から漏出しロック機構が誤作動する恐れがある。
【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を確保し、作動油の漏出による誤作動を防止するロック機構を備えた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に相対回転可能に組付けられてベーン部にて前記ハウジング部材内に進角油室と遅角油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、前記ロータ部材に設けられ外方に突出する突起部が前記ハウジング部材に周方向に形成される係合溝の進角側または遅角側の端部と前記ハウジング部材に出没自在に設けられ突出するロック部材とにより挟持されることである。
【０００８】
この手段によれば、ロータ部材に設けられ外方に突出する突起部がハウジング部材に周方向に形成される係合溝の進角側または遅角側の端部とハウジング部材に出没自在に設けられ突出するロック部材とにより挟持されることにより、ハウジング部材に係合溝が形成されたためハウジング部材とロータ部材のシール部の長さが確保できるため、ロック機構の誤作動を防止することができる。
【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、前記相対回転が規制される位置を除く前記相対回転位置において、前記ロック部材の端部は前記突起部の頂部と常時摺接していることである。
【００１０】
この手段によれば、相対回転が規制される位置を除く相対回転位置において、ロック部材の端部は突起部の頂部と常時摺接していることにより、ロック部材は突起部により挟持されることがないため、相対回転が規制される位置を除く相対回転位置において、ハウジング部材とロータ部材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。
【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、前記係合溝の底部と前記突起部の頂部との間には、隙間が設けられていることである。
【００１２】
この手段によれば、係合溝の底部と突起部の頂部との間には、隙間が設けられていることにより、カムシャフトの変動トルクにより突起部が係合溝の端部とロック部材との接触応力により変形しても隙間が設けられているため、変形による突起部と係合溝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。
【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枚のベーン部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、径方向外方に突出する４つのベーン部２１と突起部２２が形成されている。また、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。
【００１９】
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Ｒ１と遅角用油室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。
【００２０】
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。
【００２１】
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個の凸部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。これら凸部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。凸部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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
【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、ロータ部材に設けられ外方に突出する突起部がハウジング部材に周方向に形成される係合溝の進角側または遅角側の端部とハウジング部材に出没自在に設けられ突出するロック部材とにより挟持されることにより、ハウジング部材に係合溝が形成されたためハウジング部材とロータ部材のシール部の長さが確保できるため、ロック機構の誤作動を防止することができる。
【００２８】
また、請求項２の発明にて講じた技術的手段によれば、相対回転が規制される位置を除く相対回転位置において、ロック部材の頭部は突起部の頂部と常時摺接していることにより、ロック部材は突起部により挟持されることがないため、相対回転が規制される位置を除く相対回転位置において、ハウジング部材とロータ部材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。
【００２９】
また、請求項３の発明にて講じた技術的手段によれば、係合溝の底部と突起部の頂部との間には、隙間が設けられていることにより、カムシャフトの変動トルクにより突起部が係合溝の端部とロック部材との接触応力により変形しても隙間が設けられているため、変形による突起部と係合溝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。
【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
２２・・・突起部
２３・・・進角油通路（油圧回路）
２４・・・遅角油通路（油圧回路）
３３・・・突部
３６・・・係合溝
３６ａ・・・進角側端部（端部）
３６ｂ・・・遅角側端部（端部）
７０・・・ベーン部
８０・・・ロックピン（ロック部材）
１１０・・・クランクシャフト
Ｒ１・・・進角油室
Ｒ２・・・遅角油室
【図１】
2005042555.tif 000003
【図２】
2005042555.tif 000004
【図３】
2005042555.tif 000005
【図４】
2005042555.tif 000006