(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクシャフト又はカムシャフトの一方と共に回転する回転部材と、
該回転部材に所定範囲で相対回転可能に外装され前記クランクシャフト又は前記カムシャフトの他方と共に回転する回転伝達部材と、
該回転伝達部材の内周面に形成された凹部を進角用室と遅角用室とに区画するように前記回転部材に設けられたベーンとを備え、
前記回転伝達部材が、前記回転部材の外周面に摺接するその内周面に前記凹部を有し、少なくともその軸方向の一端が開口した円筒状のハウジング部材と、
該ハウジング部材の一端に、前記開口を閉塞し前記ベーン及び前記回転部材の軸方向一端面に摺接するように、その径方向外方部位にて接合される環状のプレート部材とから構成されてなる弁開閉時期制御装置において、
前記ハウジング部材の一端に接合される前記プレート部材の一側面側を、内周部が前記ハウジング部材及び前記回転部材側に突出する円錐状に形成したことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記プレート部材は、アルミ合金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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の動弁装置において吸気弁又は排気弁の開閉時期を制御するために使用される弁開閉時期制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の弁開閉時期制御装置の１つとして、内燃機関のカムシャフトと共に回転する回転部材と、該回転部材に所定範囲で相対回転可能に外装されクランクシャフトと共に回転する回転伝達部材と、該回転伝達部材の内周面に形成された凹部を進角用室と遅角用室とに区画するように回転部材に設けられたベーンとを備え、回転伝達部材が前記凹部を内周面に有し、軸方向の両端が開口した円筒状のハウジング部材と、該ハウジング部材の両端に、前記開口を閉塞しベーン及び回転部材の軸方向両端面の外周側に摺接するように、その径方向外方部位にてボルトにより締結される環状の第１及び第２プレート部材と、ハウジング部材、第１及び第２プレート部材と一体的に接続されてクランクシャフトにタイミングチェーンを介して連結されるタイミングスプロケットとから構成されてなるものがあり、例えば、特開平１０−１４１０２２号公報に開示されている。
【０００３】
この弁開閉時期制御装置によれば、進角用室へ作動油を供給すると共に遅角用室から作動油を排出することにより、回転部材及び回転伝達部材が一方向に相対回転し、クランクシャフトの回転位相に対してカムシャフトの回転位相が進められてカムシャフトにより駆動される弁の開閉時期が早められる。逆に、遅角用室へ作動油を供給すると共に進角用室から作動油を排出することにより、回転部材及び回転伝達部材が他方向に相対回転し、クランクシャフトの回転位相に対してカムシャフトの回転位相が遅らされてカムシャフトにより駆動される弁の開閉時期が遅らされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したクランクシャフトとカムシャフトとの相対的な回転位相の変更は、進角用室と遅角用室内に作用する油圧の差に基づき行われる。そのため、進角用室と遅角用室間の作動油の漏出は弁開閉時期制御装置の性能に大きく影響する。
【０００５】
しかしながら、上記した公報に開示される弁開閉時期制御装置においては、第１及び第２プレート部材が夫々その径方向外方部位にてハウジング部材の両端にボルトで締結される際に、各プレート部材の締結部位は締結力によりその弾性域内で変形するものの、各プレート部材の内周部（径方向内方部位）は変形しないため、各プレート部材は内周部がベーン及び回転部材端面から浮き上がった状態でハウジング部材に締結される。この現象は、タイミングスプロケットが隣接していない、剛性の低い側のプレート部材において顕著に現れる。この結果、各プレート部材とベーン及び回転部材との間のクリアランス（サイドクリアランス）が増加して、該クリアランスを通した作動油の漏出量が増加し、当該弁開閉時期制御装置の作動応答性が低下するという問題があった。
【０００６】
それゆえ、本発明は、当該弁開閉時期制御装置において、簡単な構成でサイドクリアランスを通した作動油の漏出を抑制し、良好な作動応答性を維持することを、その課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために講じた本発明の技術的手段は、内燃機関のクランクシャフト又はカムシャフトの一方と共に回転する回転部材と、該回転部材に所定範囲で相対回転可能に外装され前記クランクシャフト又は前記カムシャフトの他方と共に回転する回転伝達部材と、該回転伝達部材の内周面に形成された凹部を進角用室と遅角用室とに区画するように前記回転部材に設けられたベーンとを備え、前記回転伝達部材が、前記回転部材の外周面に摺接するその内周面に前記凹部を有し、少なくともその軸方向の一端が開口した円筒状のハウジング部材と、該ハウジング部材の一端に、前記開口を閉塞し前記ベーン及び前記回転部材の軸方向一端面に摺接するように、その径方向外方部位にて接合される環状のプレート部材とから構成されてなる弁開閉時期制御装置において、前記ハウジング部材の一端に接合される前記プレート部材の一側面側を、内周部が前記ハウジング部材及び前記回転部材側に突出する円錐状に形成したことである。
【０００８】
上記した手段によれば、プレート部材がその径方向外方部位にてハウジング部材の一端に締結される際に、プレート部材の締結部位は締結力によりその弾性域内で変形し、プレート部材の内周部（径方向内方部位）は変形しないが、この変形によるベーン及び回転部材端面からの内周部の浮き上がり量に相当する突出量を有するようにプレート部材の一側面側を、内周部が前記ハウジング部材及び前記回転部材側に突出する円錐状に形成されている。このため、プレート部材の締結後には、プレート部材の一側面はハウジング端面、ベーン及び回転部材端面に均一に倣い、プレート部材とベーン及び回転部材との間のクリアランスを適切に均一に維持される。この結果、プレート部材とベーン及び回転部材との間のクリアランスを通した作動油の漏出が抑制され、当該弁開閉時期制御装置の作動応答性が維持される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従った弁開閉時期制御装置の一実施形態を図面に基づき、説明する。
【００１０】
図１乃至図３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１０に回転自在に支持されたカムシャフト２０の先端部に一体的に組付けたロータ３０から成る回転部材と、カムシャフト２０及びロータ３０に所定範囲で相対回転可能に外装されたハウジング４０、フロントプレート５０、キャップ５４、リアプレート６０、及びタイミングプーリ７０等から成る回転伝達部材と、ロータ３０に組付けた６枚のベーン８０と、ハウジング４０に組付けた図示しないロックピン等によって構成されている。タイミングプーリ７０には、周知のように、内燃機関のクランクシャフト１１から図示しないクランクプーリと樹脂又はゴム製のタイミングベルト１２を介して図２の時計方向（図３の反時計方向）に回転動力が伝達されるように構成されている。尚、クランクシャフトから回転伝達部材への動力伝達はタイミングベルトに代えて採用されるタイミングチェーンやタイミングギヤを介して行われるようにして実施することも可能である。
【００１１】
カムシャフト２０は、吸気弁（図示省略）を開閉する周知のカム（図示省略）を有していて、内部にはカムシャフト２０の軸方向に延びる進角通路２１と遅角通路２２が設けられている。進角通路２１は、径方向の通路２５と環状の油路１３と接続通路１４を介して制御弁１００の第1接続ポートに接続されている。また、遅角通路２２は、径方向の通路２６と環状の油路１５と接続通路１６を介して制御弁１００の第２接続ポートに接続されている。
【００１２】
制御弁１００は、ソレノイド１０１へ通電することによってスプールをスプリング（共に詳細図示省略）に抗して図１の左方向へ移動できるものであり、非通電時には当該内燃機関によって駆動されるオイルポンプ１１０に接続された供給ポートが第２接続ポートに連通すると共に、オイルパン１１１に連通された排出ポートに第１接続ポートが連通する（第１位置１０２）ように、また通電時には供給ポートが第１接続ポートに連通すると共に、第２接続ポートが排出ポートに連通する（第２位置１０３）ように構成されている。このため、制御弁１００のソレノイド１０１の非通電時にはオイルポンプ１１０から遅角通路２２に作動油が供給されると共に進角通路２１からオイルパン１１１に作動油が排出され、通電時にはオイルポンプ１１０から進角通路２１に作動油が供給されると共に遅角通路２２からオイルパン１１１に作動油が排出される。尚、ソレノイド１０１への通電は図示しない制御装置によりデューティ制御され、デューティ５０％のときに制御弁１００は、接続通路１４及び１６をオイルポンプ１１０又はオイルパン１１１に連通しない第３位置１０４に制御される。
【００１３】
ロータ３０は、鉄系材料からなり、その段付内孔を挿通するボルト２３によってカムシャフト２０に一体的に固着されていて、鉄系材料からなる各ベーン８０を夫々径方向に取り付けるためのベーン溝３１を有すると共に、図２に示した状態、即ちカムシャフト２０及びロータ３０とハウジング４０の相対位相が所定の位相（最遅角位置）となったとき、図示しないロックピンの頭部が所定量嵌入される受容孔３２を有している。更に、ロータ３０は、ロータ後端面及びリアプレート６０とカムシャフト２０の先端段部との間に形成され、進角通路２１に連通される環状空間３９にその一端が開口し、その他端がロータ前端面に開口するように軸方向に延在して形成される３つの軸通路３３と、各ベーン８０によって区画された進角用室Ｒ１、Ｒ１ａに進角通路２１から軸通路３３を通して作動油を給排するようにロータ前端面に形成される溝通路３５と、ロータ３０の段付内孔の大径孔と該大径孔内に嵌入されるカムシャフト２０の先端小径部との間に形成され、遅角通路２２に連通される環状空間３７を通して各ベーン８０によって区画された遅角用室Ｒ２に遅角通路２２から作動油を給排する通路３８とを有している。また、更に、ロータ３０の外周には、受容孔３２に遅角用室Ｒ２ａから作動油を給排する溝状の通路５３が形成されている。尚、遅角通路２２は、カムシャフト２０に形成される取付孔２４とボルト２３との間に形成されていて、環状空間３７と環状空間３９とはカムシャフト２０の先端段部とロータ後端面に形成される筒状部とがボルト２３の締め付けにより圧着されることで液密的に隔離されている。また、各ベーン８０は、ベーン溝３１の底部と各ベーン８０の内端に形成した溝８１との間に収容したスプリング８１（図１参照）によって径方向外方に付勢されている。
【００１４】
ハウジング４０は、鉄系材料からなり、その内周にてロータ３０の外周面に所定のクリアランス（作動油（膜）が介在する極小クリアランス）で相対回転可能に組付けられていて、その両側にはアルミ合金からなる環状のフロントプレート５０と鉄系材料からなる環状のリアプレート６０がシール部材５１、６１を介して接合され、各プレート５０、６０の径方向外端部位にて周方向に等間隔に６本のボルト６２によって一体的に連結されている。これにより、フロントプレート５０及びリアプレート６０は各ベーン８０に所定のクリアランス（作動油（膜）が介在する極小クリアランス）をもって摺接されると共に、フロントプレート５０の径方向内端部位及びリアプレート６０の径方向内端部位は、夫々ロータ３０の両端面の径方向外端部位に所定のクリアランス（作動油（膜）が介在する極小クリアランス）をもって摺接される。フロントプレート５０にはキャップ５４が液密的に組付けられていて、これによりカムシャフト２０の進角通路２１及びロータ３０の軸通路３３とロータ３０の溝通路３５を接続する通路３４が形成されている。また、ハウジング４０には、各ベーン８０を収容し各ベーン８０によって進角用室Ｒ１、Ｒ１ａと遅角用室Ｒ２、Ｒ２ａとに二分される作動室Ｒをロータ３０、フロントプレート５０及びリアプレート６０とによって形成する凹所４１が形成されると共に、図示しないロックピンとこれをロータ３０に向けて付勢する図示しないスプリングを収容する退避孔４２がハウジング４０の径方向に形成されている。尚、図１中、１７はリアプレート６０の筒部の外周に係合するようにシリンダヘッド１０に組付けられたオイルシールであり、筒部は内周にてカムシャフト２０の外周にＯリングを介して所定のクリアランスで回転自在に組付けられていて、カムシャフト２０の外周面にて実質的に支承されていない。
【００１５】
退避孔４２は、外端がプラグとシール部材によって液密的に閉塞されていて、ロックピンの背部に背圧室が形成されている。本実施形態においては、この背圧室は、図３に示すように、ハウジング４０に設けられた通路４９と通路４８と通路４８ａ（通路４８、４８ａはハウジング４０のリアプレート６０側の側面に溝状に形成されている）を介して進角用室Ｒ１ａとに常時連通されている。また、図２に示すように、背圧室は、ハウジング４０に設けられた通路４６と通路４５及びロータ３０に設けられた溝通路３６を介して通路３４に連通可能とされている。通路４５と溝通路３６とは、ロータ３０とハウジング４０の相対位相が所定の位相（図２及び図３に示す最遅角位置）からロータ３０がハウジング４０に対して所定角度進角側（図２において時計方向）に相対回転した位相までの範囲にて連通し、ロータ３０がハウジング４０に対して最遅角位置から進角側に所定角度以上相対回転すると連通が遮断されるように配設されている。尚、プラグは、ハウジング４０の外周に周方向に等間隔に形成される突部にて３本のボルト７１によりハウジング４０に固定されるタイミングプーリ７０によって抜け止めされている。
【００１６】
また、本実施形態においては、図２の左下の作動室Ｒを区画する凹所４１の周方向端面の径方向内端に形成したストッパ部に同作動室Ｒ内に位置するベーン８０が当接することにより、当該弁開閉時期制御装置により調整される位相（相対回転量）が制限されるようになっている。図２及び図３に示すように、両ストッパ部には、ベーン８０のストッパ部への当接時（最遅角時及び最進角時）に、溝通路３５が進角用室Ｒ１、Ｒ１ａ（図２左下：最遅角時）に、通路３８が遅角用室Ｒ２、Ｒ２ａ（図３右下：最進角時）に連通するように連通溝が形成されている。
【００１７】
上記のように構成した本実施形態の弁開閉時期制御装置においては、内燃機関の停止時には、各部材が図１乃至図３に示した状態（遅角用室Ｒ２、Ｒ２ａの容積が最大となり最遅角の状態で図示しないロックピンによるロックがなされている状態）にあり、またオイルポンプ１１０が停止していて各接続通路１４、１６に作動油が供給されない状態にある。この状態にて内燃機関が始動されると、非通電状態にある制御弁１００を介してオイルポンプ１１０から接続通路１６に少なくとも所定時間作動油が供給されることにより、カムシャフト２０の遅角通路２２及び通路３８を通して遅角用室Ｒ２、Ｒ２ａに作動油が供給されると共に、通路５３を通して受容孔３２に作動油が供給される。同時に、非通電状態にある制御弁１００を介して接続通路１４がオイルパン１１１に連通されることにより、進角用室Ｒ１、Ｒ１ａが通路３５及び進角通路２１等を通してオイルパン１１１に連通される。このとき、受容孔３２に作動油が所定量供給されるまでには所定時間を要し、内燃機関の始動開始から所定時間経過するまでは図示しないロックピンの頭部は受容孔３２に嵌入されたままであるので、内燃機関始動時のカムシャフト２０の大きなトルク変動に伴うロータ３０とハウジング４０等の不必要な相対回転が規制され、回転部材と回転伝達部材の不必要な相対回転に伴う不具合（例えば、ベーン８０による打音）を解消することができる。
【００１８】
内燃機関の始動開始から所定時間経過後には、受容孔３２に供給される作動油によりロックピンがスプリングの付勢力に抗して退避孔４２に向けて移動し、ロータ３０とハウジング４０のロックピンによる係合が外れ、ロータ３０がハウジング４０に対して相対回転可能となる。
【００１９】
かかる状態にて、制御弁１００のソレノイド１０１へ供給される電流のデューティ比を高くすることにより、進角通路２１に作動油が供給されるとともに遅角通路２２から作動油が排出されると、進角用室Ｒ１、Ｒ１ａに供給される作動油によってロータ３０がハウジング４０等回転伝達部材に対して最遅角位置から進角側に向けて相対回転する。これにより、内燃機関の運転状態に応じて制御弁１００のソレノイド１０１へ供給される電流のデューティ比を高くして、遅角用室Ｒ２、Ｒ２ａから作動油を排出すると共に進角用室Ｒ１、Ｒ１ａへ作動油を供給することにより、ロータ３０とハウジング４０等回転伝達部材を相対回転させて、ベーン８０がストッパ部に当接して遅角用室Ｒ２、Ｒ２ａの容積が最小となる状態（最進角位置）とすることができる。また、制御弁１００のソレノイド１０１へ供給される電流のデューティ比を低くして進角用室Ｒ１、Ｒ１ａから作動油を排出するとともに遅角用室Ｒ２、Ｒ２ａへ作動油を供給することにより、ロータ３０とハウジング４０等回転伝達部材を相対回転させて、最進角状態から図１乃至図３に示す最遅角位置の状態とすることができる。これによって、クランクシャフト１１とカムシャフト２０との相対的な回転位相が内燃機関の運転状態に応じて変更制御されて、内燃機関の動弁装置において吸気弁の開閉時期を的確に制御することができる。また、制御弁１００のソレノイド１０１へ供給される電流のデューティ比を適宜制御して各進角用室Ｒ１、Ｒ１ａ及び各遅角用室Ｒ２、Ｒ２ａへ夫々作動油を供給して、ロータ３０とハウジング４０等の相対位相を最遅角位置と最進角位置の間の任意な位相に保持することも可能である。このときには、カムシャフト２０に作用する変動トルクによってロータ３０には遅角側へのトルクが作用しているため、進角用室Ｒ１、Ｒ１ａの作動油圧＞遅角用室Ｒ２、Ｒ２ａの作動油圧となるように作動油が供給される。
【００２０】
以上のように、クランクシャフト１１とカムシャフト２０との相対的な回転位相の変更は、進角用室Ｒ１、Ｒ１ａと遅角用室Ｒ２、Ｒ２ａ内に作用する油圧の差に基づき行われる。そのため、進角用室Ｒ１、Ｒ１ａと遅角用室Ｒ２、Ｒ２ａ間の作動油の漏出は弁開閉時期制御装置の性能に大きく影響することから、各ベーン８０とフロントプレート５０間の摺接部、各ベーン８０とリアプレート６０間の摺接部、各ベーン８０とハウジング４０及びロータ３０との摺接部、フロントプレート５０とロータ３０との摺接部及びリアプレート６０とロータ３０との摺接部の所定のクリアランス（作動油（膜）が介在する極小クリアランス）は適切に保たれねばならない。
【００２１】
これらの摺動部の所定のクリアランスは、各部材の寸法精度を管理することで適切に保たれるが、各ベーン８０とフロントプレート５０間の摺接部、各ベーン８０とリアプレート６０間の摺接部、フロントプレート５０とロータ３０との摺接部及びリアプレート６０とロータ３０との摺接部の各クリアランス（サイドクリアランス）は、上述したように各プレート５０、６０がそれらの径方向外端部位にてボルト６２によってハウジング４０に一体的に連結されることから、変化する（増加する）恐れがある。即ち、各プレート５０、６０が夫々その径方向外方部位にてハウジング４０の両端にボルト６２で締結される際に、各プレート５０、６０の締結部位は締結力によりその弾性域内で変形するものの、各プレート５０、６０の内周部（径方向内方部位）は変形しないため、各プレート５０、６０は内周部がベーン８０及びロータ３０の端面から浮き上がった状態でハウジング４０に締結される恐れがある。
【００２２】
本実施形態においては、フロントプレート５０がその径方向外端部位にてハウジング４０の一端に締結される際に、フロントプレート５０の締結部位は締結力によりその弾性域内で変形し、フロントプレート５０の内周部（径方向内方部位）は変形しないが、図４に示されるように、この変形によるベーン８０及びロータ３０端面からの内周部の浮き上がり量に相当する突出量を有するようにフロントプレート５０の一側面５０ａ側を、内周部がハウジング４０及びロータ３０側に突出して傾斜角θを有する円錐状に形成されている。このため、フロントプレート５０の締結後には、フロントプレート５０の一側面５０ａはハウジング４０端面、ベーン８０及びロータ３０端面に均一に倣い、フロントプレート５０とベーン８０及びロータ３０との間の所定のクリアランスが適切に均一に維持される。この結果、フロントプレート５０とベーン８０及びロータ３０との間のクリアランスを通した作動油の漏出が抑制され、当該弁開閉時期制御装置の作動応答性が維持される。尚、リアプレート６０は鉄系材料からなるため、ハウジング４０への締結部位の変形が小さく、リアプレート６０の内周部がベーン８０及びロータ３０の端面から大きく浮き上がることがないが、フロントプレート５０と同様にハウジング４０に接合される側のリアプレート６０の側面をハウジング４０及びロータ３０側に突出する円錐状に形成しても良い。
【００２３】
上記実施形態においては、吸気用のカムシャフト２０に組付けられる弁開閉時期制御装置に本発明を実施したが、本発明は排気用のカムシャフトに組付けられる弁開閉時期制御装置にも同様に実施し得るものである。
【００２４】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、ハウジング部材の一端に接合されるプレート部材の一側面側を、内周部がハウジング部材及び回転部材側に突出する円錐状に形成することで、簡単な構成によりサイドクリアランスを通した作動油の漏出を抑制し、良好な作動応答性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った弁開閉時期制御装置の一実施形態を示す縦断側面図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図３】図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図４】フロントプレートがハウジングに締結される前の状態を示すフロントプレート、リアプレート、ハウジング及びロータの断面図である。
【符号の説明】
１１  クランクシャフト
２０  カムシャフト
２１  進角通路
２２  遅角通路
３０  ロータ（回転部材）
４０  ハウジング（回転伝達部材、ハウジング部材）
４１  凹所（凹部）
５０  フロントプレート（回転伝達部材、プレート部材）
５０ａ  一側面
６０  リアプレート（回転伝達部材、プレート部材）
８０  ベーン
Ｒ１、Ｒ１ａ  進角用室
Ｒ２、Ｒ２ａ  遅角用室
【図１】
0004016527.tif 000002
【図２】
0004016527.tif 000003
【図３】
0004016527.tif 000004
【図４】
0004016527.tif 000005