(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の駆動軸から回転が伝達される回転伝達部材と、
前記回転伝達部材とカムシャフトの一方に固定され、内部に作動室空間を有するハウジング本体と作動室空間を封止する封止部材とを備えたハウジングと、
前記ハウジング本体と前記封止部材とを固定する固定ボルトと、
前記作動室空間に収容され、径方向に突出したベーンを有し、前記回転伝達部材と前記カムシャフトの他方に固定されるベーンロータと、
前記ハウジングと前記ベーンロータとの間で、前記ベーンによって画成される進角室または遅角室を形成し、前記進角室または前記遅角室へ流体の給排が行われる少なくとも１つの圧力室と、
前記ベーンロータ内に前記ベーンロータの回転軸方向に移動可能に保持され、前記カムシャフト側に移動することで前記ハウジングと前記ベーンロータとの回転位相を拘束可能で先端側に移動することで拘束が解除される拘束部材と、
前記ベーンロータと前記ハウジングの一方の先端に固定され、前記カムシャフトの回転角を検出するためのセンサプレートと、
前記センサプレートの先端部表面に対向するよう軸方向に配置された前記センサプレートの回転を検出するセンサとを有し、
前記固定ボルトは、前記センサプレートとハウジングとの間で、先端側から前記カムシャフト側に向かって挿入固定され、前記固定ボルトの頭部の断面形状は、先端側が基端側よりも小さいとともに、先端から離れるにしたがって広くなる側面を有した形状に形成されている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】
前記ベーンロータの軸方向に摺動可能に設けられたロック部材と、前記ハウジングに設けられ、前記ロック部材が出入り可能な挿入孔とを含んでなる拘束手段であって、前記ロック部材が挿入孔に挿入された拘束状態と、前記ロック部材が挿入孔に挿入されない非拘束状態とに切り替えられ、
前記挿入孔は、前記ハウジングの前記カムシャフト側に設けられ、前記ロック部材は、前記封止部材が固定される側から挿入可能に構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】
前記固定ボルトは、ボタンボルトであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項４】
前記センサは、前記固定ボルトの検出信号のピークより前記センサプレートの検出信号のピークが高い出力信号を出力することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項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】
本発明は、内燃機関のバルブタイミング制御装置およびその輸送方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、バルブタイミング制御装置におけるクランク角もしくはカム角を検出するにあたって、取付スペースの関係で、検出装置および検出媒体であるセンサプレート（ターゲットプレートやタイミングティースともいう）を装置の先端側に設けるものが考えられている。
【０００３】
また、ベーンロータに摺動可能に設けられたロックピン（ロック部材）と、このロックピンが挿入して係合可能にハウジングに設けられた挿入孔とを備えた拘束手段を設け、この拘束手段によりベーンロータを最遅角位置などの所定位置で拘束し、低圧時のベーンロータのバタツキを防止する技術が知られている。この技術において、ベーンロータ内に収容したロックピンが遠心力の影響を受けないようにするためには、ロックピンを回転軸と平行に移動させるようにするのが好ましいことが知られている。すなわち、この構成では、ロックピンのロック穴をハウジングのカムシャフト側に設けることでロックピンとカムシャフトとの距離が縮まり、ロックピンの振れが少なくなることで、ロックピンのロック解除に必要なストローク量を抑えて、ロック解除操作が容易となる。
さらに、このような従来技術では、一般には、ロックピンは、ハウジングにおいてカムシャフトと反対側から組み付け、ハウジング本体と封止部材とを固定する固定ボルトはカムシャフト側から組み付けるようになっている。しかし、この構造では、組付作業がハウジングの両側のそれぞれからとなるため、組付性に問題があり、組付の容易性を確保するためには、ロックピンと固定ボルトの組み付け方向を一定方向とすることが望まれている。
【０００４】
また、軸方向に限られた寸法範囲で、これらの課題を全て解決するために、センサプレートをハウジングの先端側（カムシャフトと反対側）に設け、さらに固定ボルトを先端側から挿入しようとした場合、ボルトの頭が断面四角形状となるような六角ボルトを用いると、センサがボルトの頭をセンサプレートであると誤判断してしまうことがあった。したがって、この誤検出を防止するにはセンサプレートをハウジングおよび固定ボルトから離して配置する必要があり、装置の軸方向寸法が大きくなり車両搭載性が悪化する。
【０００５】
本願発明は、上述のような従来の問題点に着目して成されたもので、センサの誤検出防止を、軸方向寸法を短くすること、および組付容易性を確保することと同時に達成可能とすることができる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
内燃機関の駆動軸から回転が伝達される回転伝達部材と、
前記回転伝達部材とカムシャフトの一方に固定され、内部に作動室空間を有するハウジング本体と作動室空間を封止する封止部材とを備えたハウジングと、
前記ハウジング本体と前記封止部材とを固定する固定ボルトと、
前記作動室空間に収容され、径方向に突出したベーンを有し、前記回転伝達部材と前記カムシャフトの他方に固定されるベーンロータと、
前記ハウジングと前記ベーンロータとの間で、前記ベーンによって画成される進角室または遅角室を形成し、前記進角室または前記遅角室へ流体の給排が行われる少なくとも１つの圧力室と、
前記ベーンロータ内に前記ベーンロータの回転軸方向に移動可能に保持され、前記カムシャフト側に移動することで前記ハウジングと前記ベーンロータとの回転位相を拘束可能で先端側に移動することで拘束が解除される拘束部材と、
前記ベーンロータと前記ハウジングの一方の先端に固定され、前記カムシャフトの回転角を検出するためのセンサプレートと、
前記センサプレートの先端部表面に対向するよう軸方向に配置された前記センサプレートの回転を検出するセンサとを有し、
前記固定ボルトは、前記センサプレートとハウジングとの間で、先端側から前記カムシャフト側に向かって挿入固定され、前記固定ボルトの頭部の断面形状は、先端側が基端側よりも小さいとともに、先端から離れるにしたがって広くなる側面を有した形状に形成されていることを特徴とする手段とした。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、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において、
前記ベーンロータの軸方向に摺動可能に設けられたロック部材と、前記ハウジングに設けられ、前記ロック部材が出入り可能な挿入孔とを含んでなる拘束手段であって、前記ロック部材が挿入孔に挿入された拘束状態と、前記ロック部材が挿入孔に挿入されない非拘束状態とに切り替えられ、
前記挿入孔は、前記ハウジングの前記カムシャフト側に設けられ、前記ロック部材は、前記封止部材が固定される側から挿入可能に構成したことを特徴とする手段とした。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記固定ボルトは、ボタンボルトであることを特徴とする手段とした。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記センサは、前記固定ボルトの検出信号のピークより前記センサプレートの検出信号のピークが高い出力信号を出力することを特徴とする手段とした。
【０００９】
【発明の作用および効果】
本発明では、ハウジング本体と封止部材とを固定する固定ボルトを、その頭部の断面形状が、先端側が基端側よりも小さいとともに、先端から離れるにしたがって広くなる側面を有した形状に形成して、固定ボルトの先端部に直角に近い角度のエッジが生じることが無く、センサプレートとハウジングとの間に固定ボルトを設けた軸方向寸法を抑えた構造であっても、固定ボルトをセンサプレートと誤検出することがないという効果が得られる。
特に、本発明では、センサプレートの先端部表面に対向するよう軸方向に配置された前記センサプレートの回転を検出するセンサを有した構成において、高い誤判断防止効果を得ることができる。
また、請求項２に記載の発明では、拘束手段としてのロック部材と固定ボルトとの挿入方向が同一であるため、高い組付性が得られるという効果を上記効果と同時に得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態の内燃機関のバルブタイミング制御装置は、請求項１，３，４に記載の発明に対応するものである。
【００１１】
図１は実施の形態の内燃機関のバルブタイミング制御装置を示す横断面図、図２はその縦断面図である。
図１において２はカムシャフトである。このカムシャフト２は、図外の吸気弁と排気弁の少なくとも一方を開閉駆動するものである。
【００１２】
前記カムシャフト２は、ハウジング１から駆動力を伝達される。
このハウジング１は、筒状のハウジング本体４と、このハウジング本体４のカムシャフト２側を塞ぐ封止部材としての機能と図外のエンジンから回転が入力される回転伝達部材としての機能とを併せ持つスプロケット３と、前記ハウジング本体４のカムシャフト２とは反対側を塞ぐ封止部材としてのフロントプレート５とにより構成されている。
【００１３】
前記スプロケット３は、図外のチェーンを介して図外のエンジン駆動軸としてのクランクシャフトから駆動力を伝達されてクランクシャフトと同期して回転する。なお、エンジン駆動軸から動力を伝達する部材としては、チェーンやベルトやギヤなどを用いることができ、また、これらから回転が伝達される部材としては、図示のスプロケットの他、ベルトで駆動されるプーリやギヤどうしで駆動されるギヤなどが考えられる。
【００１４】
前記スプロケット３には、固定ボルト１３を締結するボルト穴３ｂが形成されているとともに、ハウジング本体４およびフロントプレート５には、各ボルト穴３ｂと同軸にボルト挿入孔４ｂ，５ｂが形成されている。したがって、前記固定ボルト１３を各ボルト挿通穴４ｂ，５ｂに挿通させてボルト穴３ｂに締結することにより、スプロケット３とハウジング本体４とフロントプレート５とが同軸に一体的に締付固定されている。
なお、図示の例では、スプロケット３をハウジング１のカムシャフト２側を塞ぐ部材を兼ねる構成としたが、この回転伝達部材は、ハウジング１のどこに設けられていてもよく、カムシャフト２側とは反対側のフロントプレート５側やハウジング本体４の外周に設けてもよい。
【００１５】
前記ハウジング１の内部にはベーンロータ６が相対回動可能に同軸に設けられている、このベーンロータ６がカムシャフト２の先端部にボルト１７により固定されている。
このベーンロータ６は、軸心部において略円柱形状を成すロータ部６１と、このロータ部６１から外径方向に突出して一体に設けられたベーン６２と、ロータ部６１において軸心部に形成されて前記ボルト１７を貫通させる貫通孔６５およびボルト１７の頭部を収容する収容孔６７とを備えている。また、各ベーン６２の先端面にはシール部材６６が装着されている。
一方、前記ハウジング本体４の内部には、図２に示すように軸方向視で略扇形状を成す４つの空間部（特許請求の範囲の圧力室に相当する）４１が形成されている。そして、各空間部４１には、前記ベーン６２が収容され、このベーン６２を挟んで周方向の両側に進角室８１と遅角室８２とが形成されている。
したがって、進角室８１に作動液を供給するとともに、遅角室８２から作動液を排出させると、ベーンロータ６がハウジング本体４に対して進角室８１の容積を拡大する方向に相対回動し、これによりカムシャフト２がスプロケット３に対して、相対的に進角方向に回動する。
一方、前記遅角室８２に作動液を供給するとともに、進角室８１から作動液を排出させると、ベーンロータ６がハウジング本体４に対して遅角室８２の容積を拡大する方向に相対回動し、これによりカムシャフト２がスプロケット３に対して遅角方向に相対的に回動する。
【００１６】
なお、前記ハウジング４の内周部には、進角室８１と遅角室８２とを画成するシール部材４４が設けられている。
また、図示の例においてスプロケット３は、ハウジング１において進角室８１および遅角室８２を封止する部材を兼ねているが、回転伝達部材は、これら両室８１，８２を封止する部材とは全く別体に形成してもよい。
また、図示の例では、進角室８１と遅角室８２とは、４対形成したが、これらは少なくとも一対あればよいもので、４対に限られるものではない。
【００１７】
前記進角室８１および遅角室８２への作動液の給排は、図外の電磁比例弁およびポンプにより成される。
この作動液の給排の構造について説明すると、前記収容孔６７には軸部材７が挿入されている。この軸部材７には、油路部材７１を介して図外の電磁比例弁から作動液が給排される進角側回路７２と遅角側回路７３とが形成されている。
また、軸部材７の外周には、１つの外側シール材７４と２つの内側シール材７５とが装着され、軸部材７の先端側に形成された遅角側連通室７６と、両シール材７４，７５に挟まれた進角側連通室７７とが形成されている。そして、進角側連通室７７が図２に示すベーンロータ６に径方向に形成された連通孔６ｆにより進角室８１と接続され、前記遅角側連通室７６が同じく径方向に形成された連通孔６ｓにより遅角室８２と接続され、これにより図外の電磁比例弁の切替により進角室８１と遅角室８２に対する作動液の給排が可能な構成となっている。
なお、前記ポンプは、内燃機関を潤滑するために用いるオイルポンプであっても専用のポンプを設けてもかまわない。
【００１８】
さらに、本実施の形態にあっては、電磁比例弁およびポンプが非作動状態であるときに、ベーンロータ６をハウジング１に対して所定の位置（エンジン始動時に配置する位置）である最遅角位置に保持する拘束手段９が設けられている。
この拘束手段９は、ロック部材としてのロックピン９１およびロック穴部材９２を備えている。
前記ロックピン９１は、ベーンロータ６のベーン６２の１つにおいて軸方向に穿設された摺動穴６３に摺動自在に支持されている。なお、前記ベーンロータ６の端面には、前記摺動穴６３を常時外部と連通してロックピン９１の摺動時に圧力を抜くための連通溝６９が形成されている。この連通溝６９は、一端が摺動穴６３に接続され、他端は前記フロントプレート５の軸心部に形成された内周穴５１の内周端よりも軸心側まで延在され、この内周穴５１を通じて外部との連通を行っている。
【００１９】
一方、前記スプロケット３には、円形のロック用穴３ｈが形成され、このロック用穴３ｈには、スプロケット３よりも高硬度の素材により前記ロックピン９１を挿通可能な内径の挿入孔９２ｈを有した有底筒状に形成されたロック穴部材９２がきつく嵌合されている。
したがって、図３に示すように、ロックピン９１がロック穴部材９２に差し込まれたときにはスプロケット３とベーンロータ６は相対回動不可能な状態となる。なお、このようにロックピン９１がロック穴部材９２の挿入孔９２ｈに差し込まれて係合した状態を拘束状態と称し、ロック穴部材９２の挿入孔９２ｈから離脱して係合していない状態を非拘束状態と称することにする。
また、ロック部材として円筒形状のロックピン９１を示したが、その形状は、円筒形状に限られず、多角形形状のものでもかまわない。また、前記ロックピン９１は、先端部は絞り形状としてコンタミが引っかかるのを防止しているが、その形状としては、このような形状に限られるものではない。
また、ロック穴部材９２は、図示の例では有底筒状のものを示したが、有底筒状のものに限られず、リング形状のものであってもかまわない。
【００２０】
前記ロックピン９１の拘束状態と非拘束状態との切り替えは、リターンスプリング９４および両室８１，８２に供給される油圧により行われる。
すなわち、前記ロックピン９１は、穴９１ｈを有した筒状に形成されているとともに、基端部にフランジ９１ｆが形成されている。一方、前記ベーンロータ６に形成された摺動穴６３には、前記ロックピン９１のフランジ９１ｆと係合する段部が形成され、さらに、前記摺動穴６３の内径と略同径の外径を有して前記フロントプレート５に突き当てられた頭部９３ｈと、前記ロックピン９１の穴９１ｈに差し込まれた軸部９３ｒとを有したリテーナ９３が設けられている。
【００２１】
そして、リテーナ９３の頭部９３ｈと前記穴９１ｈの底部との間に、前記ロックピン９１を前記拘束状態方向に付勢するリターンスプリング９４が設けられている。
また、前記ロックピン９１は、図示のようにフランジ９１ｆにおいて段付形状に形成されており、図示は省略するがこのフランジ９１ｆに対して遅角室８２の流体圧が供給されるとともに、ロックピン９１の先端部に進角室８１の流体圧が供給され、両室８１，８２の一方に流体圧が供給されると、ロックピン９１がリターンスプリング９４の付勢力に抗してロックピン９１がストロークする構成となっている。
【００２２】
したがって、ポンプが非駆動状態で両室８１，８２に圧力が供給されていないときには、ロックピン９１には圧力が作用せず、ロックピン９１はリターンスプリング９４の付勢力により拘束状態方向に付勢される。よって、ベーンロータ６が最遅角位置に配置されたときには、ロックピン９１の先端部が、図１に示すようにロック穴部材９２に挿入されて、ベーンロータ６とスプロケット３との相対回動が規制される。
また、図外のエンジンを駆動させてポンプに圧力が発生され、かつ、電磁比例弁２０から進角室８１あるいは遅角室８２に液圧が供給されたときには、ロックピン９１は、リターンスプリング９４の付勢力に抗してロック解除ポジションに摺動する。
なお、ロックピン９１とロック穴部材９２とのロックを解除する手段としては、図示の例では、液圧で行うものを示したが、これに限らず、電磁力などの他の手段を用いて係脱させるものを用いてもよい。
【００２３】
前記ベーンロータ６において、フロントプレート５の軸心部に開口された内周穴５１から突き出された軸部６８に、センサプレート１００がフロントプレート５と略平行に固定されている。
図３はこのセンサプレート１００を示すもので、図において（ｂ）が正面図，（ａ）が図３（ｂ）のＳａ−Ｓａ断面図である。
この図に示すように、前記センサプレート１００は、前記軸部６８に固定されるリング部材１０１と、このリング部材１０１から外径方向に突出された４本の腕部１０２とを備えている。
【００２４】
また、図１に示すように、前記固定ボルト１３は、その頭部１３ｈの軸方向寸法Ｌ（図４参照）が、締付固定時に前記センサプレート１００と干渉しない寸法に形成され、かつ、図４の固定ボルト１３の側面図に示すように、先端面１３ｔの面積が基部１３ｂの面積よりも小さく、断面形状が先端面１３ｔから基部１３ｂに向かって面積が徐々に広がるように湾曲した形状に形成されたいわゆるボタンボルトが用いられている。なお、この固定ボルト１３としては、要するに、頭部１３ｈの断面形状が、六角ボルトのように略四角形状ではなく、先端側から基端部に向かって面積が広がっていて先端部に直角や鋭角の角部を有しない形状であれば、例えば略半円形状や略台形状などの断面形状のものを用いてもよい。
【００２５】
前記センサプレート１００の腕部１０２の先端部表面に検出部１１１が対向するようにして電磁ピックアップなどのセンサ１１０が設けられている。このセンサ１１０は、その検出部１１１の正面に金属のエッジが通過したときに信号を出力するものである。
【００２６】
図５はこのセンサ１１０の出力を示したもので、同図（ａ）はフロントプレート５に六角ボルトを締め付けた構成において六角ボルトのみが通過したときの信号、同図（ｂ）は固定ボルト１３などのボタンボルトのみが通過したときの信号、同図（ｃ）はセンサプレート１００の腕部１０２のみが通過したときの信号、同図（ｄ）は実施の形態の固定ボルト１３に替えて六角ボルトを設けた構成において六角ボルトとセンサプレート１００の腕部１０２が通過したときの信号、同図（ｅ）は実施の形態のバルブタイミング制御装置において固定ボルト１３とセンサプレート１００の腕部１０２とが通過したときの信号を示している。
【００２７】
このように本実施の形態にあっては、ハウジング１を締め付ける固定ボルト１３の頭部１３ｈの形状を、先端部にエッジのない形状に形成したために、固定ボルト１３を検出する信号のピークＰＢとセンサプレート１００の腕部１０２を検出する信号のピークＰＰとの差Ｅが、六角ボルトを検出する信号のピークＰ６と腕部１０２を検出する信号のピークＰＰとの差Ｄよりも大きな値となる。
よって、本実施の形態にあっては、固定ボルト１３として六角ボルトを用いた場合と比較して固定ボルト１３をセンサプレート１００の腕部１０２と誤検出し難くなる。
【００２８】
また、本実施の形態にあっては、従来技術でも述べたように、ロックピン９１を軸方向に摺動させるとともに挿入孔９２ｈとが係合する位置をカムシャフト２に近い位置としており、ロックピン９１が遠心力の影響を受け難く、ロック解除操作が容易である。
また、ロックピン９１、固定ボルト１３、センサプレート１００の組付方向が共通しており、組付作業性に優れる。
さらに、固定ボルト１３を上述のようにセンサプレート１００と同じ側に設けるとともに、固定ボルト１３として、頭部１３ｈの形状が先端面１３ｔから基部１３ｂに向けて断面積が徐々に広がる形状のボタンボルトを用いたため、フロントプレート５とセンサプレート１００との間隔を抑えて装置全体の軸方向寸法を小さく抑えることができる。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態の内燃機関のバルブタイミング制御装置にあっては、ロックピン９１，固定ボルト１３，センサプレート１００をハウジング１の同一方向から組み付けるようにして組付容易性を確保するとともに装置の軸方向寸法を小さく抑えることと、センサ１１０が誤検出するのを防止することの両立を図ることができるという効果が得られる。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば、実施の形態では、センサプレートをベーンロータに固定した例を示したが、要は、このセンサプレートはカムシャフトと一体の部材に設ければよいものであり、カムシャフトをハウジングに結合させた構成ではセンサプレートをハウジングに固定する構成としてもよい。すなわち、ハウジングとベーンロータは、その一方に回転伝達部材を結合し、他方にカムシャフトを結合する。よって、回転伝達部材をベーンロータに結合させた構成では、カムシャフトをハウジングに結合させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の内燃機関のバルブタイミング制御装置を示す横断面図である。
【図２】実施の形態の内燃機関のバルブタイミング制御装置を示す縦断面図である。
【図３】実施の形態の内燃機関のバルブタイミング制御装置におけるセンサプレートを示す断面図（ａ）および正面図（ｂ）である。
【図４】実施の形態の内燃機関のバルブタイミング制御装置における固定ボルトを示す側面図である。
【図５】実施の形態の内燃機関のバルブタイミング制御装置におけるセンサの出力を示す出力特性図である。
【符号の説明】
１    ハウジング
２    カムシャフト
３    スプロケット
３ｂ    ボルト穴
３ｈ    ロック用穴
４    ハウジング本体
４ｂ    ボルト挿入孔
５    フロントプレート
５ｂ    ボルト挿入孔
６    ベーンロータ
６ｆ    連通孔
６ｓ    連通孔
７    軸部材
９    拘束手段
１３ｔ    先端面
１３    固定ボルト
１３ｂ    基部
１３ｈ    頭部
１７    ボルト
２０    電磁比例弁
４１    空間部
４４    シール部材
５１    内周穴
６１    ロータ部
６２    ベーン
６３    摺動穴
６５    貫通孔
６６    シール部材
６７    収容孔
６８    軸部
６９    連通溝
７１    油路部材
７２    進角側回路
７３    遅角側回路
７４    外側シール材
７５    内側シール材
７６    遅角側連通室
７７    進角側連通室
８１    進角室
８２    遅角室
９１ｆ    フランジ
９１    ロックピン
９１ｈ    穴
９２    ロック穴部材
９２ｈ    挿入孔
９３    リテーナ
９３ｒ    軸部
９３ｈ    頭部
９４    リターンスプリング
１００    センサプレート
１０１    リング部材
１０２    腕部
１１０    センサ
１１１    検出部
【図１】
0003963210.tif 000002
【図２】
0003963210.tif 000003
【図３】
0003963210.tif 000004
【図４】
0003963210.tif 000005
【図５】
0003963210.tif 000006