(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のカムシャフトと共に回転する回転部材と、
該回転部材に相対回転可能に装着され前記内燃機関のクランクシャフトと共に回転する回転伝達部材と、
該回転伝達部材の回転位相に対する前記回転部材の回転位相を変更するために、流体圧力に応じて作動する位相変更機構と、
該位相変更機構に供給される流体圧力を調整するための調整弁と、
前記内燃機関に取り付けられ電磁力により軸方向に移動して前記調整弁を押動させる押動部材を有する電磁駆動機構とを備えてなる弁開閉時期制御装置において、
前記押動部材と前記調整弁との間に前記調整弁の軸方向移動量を調整可能な調整部材を介装したことを特徴とする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、特開平９−２８００１９号公報に開示されるものがある。この公報の装置は、内燃機関のカムシャフトと共に回転する回転部材と、該回転部材に相対回転可能に装着され前記内燃機関の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、回転部材の内孔内に固定されるシリンダと、作動油供給源から進角用室及び遅角用室へ作動油を供給する油通路中に位置されるシリンダ内孔内に軸方向に摺動可能に嵌挿され、内燃機関に固定される電磁駆動機構によりその突出端にて軸方向に押動される制御弁とを備えている。
【０００３】
この装置によれば、制御弁を電磁駆動機構により軸方向に適宜摺動させることにより、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進められる。逆に、制御弁によって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】
しかしながら、上記した公報の装置においては、回転部材が第１締結部材によりカムシャフトに固定され、回転部材の内孔内に第２締結部材により固定されるシリンダ内に制御弁が内臓されている。そのため、装置の組付性が悪化すると共に、部品点数が増加して装置の製造コストが増大するという問題があった。
【０００５】
また、内燃機関への組付時には制御弁の軸方向移動量を調整する必要があるが、上記した公報の装置においては、電磁駆動機構内に延びる制御弁の軸部の先端に螺合される磁性体材料からなる可動部材の螺合量を調整する必要があり、更に装置の組付性が悪化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、組付性の向上を図ることを、その課題とする。
【０００９】
【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請求項１の発明の技術的手段は、内燃機関のカムシャフトと共に回転する回転部材と、該回転部材に相対回転可能に装着され前記内燃機関のクランクシャフトと共に回転する回転伝達部材と、該回転伝達部材の回転位相に対する前記回転部材の回転位相を変更するために、流体圧力に応じて作動する位相変更機構と、該位相変更機構に供給される流体圧力を調整するための調整弁と、前記内燃機関に取り付けられ電磁力により軸方向に移動して前記調整弁を押動させる押動部材を有する電磁駆動機構とを備えてなる弁開閉時期制御装置において、前記押動部材と前記調整弁との間に前記調整弁の軸方向移動量を調整可能な調整部材を介装したことである。
【００１０】
この手段によれば、内燃機関に取り付けられる電磁駆動機構を取り外すことなく、調整弁の軸方向移動量を調整するために、電磁駆動機構の取付ボルトを少量緩めてフロントカバーに対して相対移動可能とした状態で、調整部材の変更が可能であるので、当該弁開閉時期制御装置の内燃機関への組付性が著しく向上される。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１及び図２に示した弁開閉時期制御装置は、当該内燃機関のシリンダヘッド１１に回転自在に支持されたカムシャフト１０の先端部に一体的に組付けたロータ２０からなる回転部材と、ロータ２０に所定範囲で相対回転可能に外装されたハウジング３０、フロントプレート４０、リアプレート５０及びハウジング３０の外周に一体的に設けたタイミングスプロケット３１から成る回転伝達部材と、ロータ２０に組付けた４枚のベーン７０と、ロータ２０をカムシャフト１０の先端部に固定するためのボルト６０内に収容されたスプール弁８０と、ハウジング３０に組付けたロックピン１００等によって構成されている。尚、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３２から図示しないクランクスプロケットとタイミングチェーン３３を介して図２の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。
【００１３】
カムシャフト１０は、吸気弁（図示省略）を開閉する周知のカムを有していて、内部にはカムシャフト１０の軸方向に延びる供給通路１２と排出通路１４が設けられている。供給通路１２の一端は、カムシャフト１０に設けた径方向の通路及び環状溝とシリンダヘッド１１に設けた接続通路１３を通して、オイルポンプ１５に接続されている。また、供給通路１２の他端は、カムシャフト１０の先端面に形成される環状溝に開口している。排出通路１４の一端は、カムシャフト１０に設けた径方向の通路を介してシリンダヘッド１１内に連通されている。尚、オイルポンプ１５は、内燃機関によって駆動され、オイルパン１７内に貯留された作動油をストレーナ１６を介して吸引し吐出する周知なものである。
【００１４】
ロータ２０は、軸方向に延びる円筒部２０ａと、該円筒部２０ａの一端から径方向内方に延びるフランジ部２０ｂとを有し、単一の取付ボルト６０によってフランジ部２０ｂをカムシャフト１０の先端面と取付ボルト６０の段部との間で挟圧されカムシャフト１０に一体的に固定されている。ロータ２０のフランジ部２０ｂには、一端をカムシャフト１０先端面の環状溝に開口し供給通路１２に連通された通路２１が軸方向に形成されている。
【００１５】
取付ボルト６０は、軸方向に延び排出通路１４に連通される段付内孔６２を有し、段付内孔６２の大径孔の内周面には外端から順に環状溝６４、６５が形成されている。取付ボルト６０は、小径部６１の外周にて排出通路１４の内周に螺合固定されると共に、大径部をロータ２０の円筒部２０ａ内に所定の極小さな間隙をもって嵌合されている。ロータ２０のフランジ部２０ｂを挟圧する取付ボルト６０の段部には、ロータ２０の通路２０ｂの他端が開口する環状溝６３ａが形成されていると共に、該環状溝６３ａの径方向外方に取付ボルト６０の大径部外周面に開口する環状溝６７が形成されている。取付ボルト６０の大径部には、一端を環状溝６３ａに開口し軸方向に延びる通路６３ｂと、通路６３ｂの他端を段付内孔６２の大径孔の両環状溝６４、６５間に連通するように径方向に延びる通路６３ｃと、大径部の外周面に形成された環状溝６９と、該環状溝６９と環状溝６５を連通する通路６８と、環状溝６４と環状溝６７とを連通する通路６６とが形成されている。尚、通路６３ｃの径方向外端はボールを圧入されて閉塞されている。
【００１６】
ロータ２０は、４枚の各ベーン７０を夫々径方向に移動可能に取り付けるためのベーン溝２０ｃを有すると共に、図２に示した状態、すなわちカムシャフト１０及びロータ２０とハウジング３０の相対位相が所定の位相（最遅角位置）で同期したとき円筒状のロックピン１００の頭部が所定量嵌入される受容孔２５と、この受容孔２５と環状溝６９とを連通可能な通路２２ａと、各ベーン７０によって区画された進角用室Ｒ１（図２の上のものは除く）と環状溝６９とを連通する通路２２と、各ベーン７０によって区画された遅角用室Ｒ２と環状溝６７とを連通する通路２３と、通路２２ａの外方端が開口するロータ２０の外周面に形成され通路２２ａの開口から前方に延びる軸方向溝２６とを有している。尚、図２の上の進角用室Ｒ１には、通路２２ａの外方端が連通するロータ２０の外周に形成される周方向溝２４を介して作動油が給排されるようになっている。また、ロータ２０の外周面には、カムシャフト１０及びロータ２０とハウジング３０の相対位相が図２に示す所定の位相で同期したときのみ、軸方向溝２６をハウジング３０に形成される軸方向溝３４とを介して受容孔２５に連通する連通孔２７が形成されている。尚、各ベーン７０はベーン溝２１の底部に収容したベーンスプリング７１（図１参照）によって径方向外方に付勢されている。また、受容孔２５の径は、ロックピン１００の外径（及びロックピン１００の外径とほぼ同等な後述する退避孔３３の内径）よりも少量大きく設定されている。
【００１７】
ハウジング３０は、ロータ２０の外周に所定範囲で相対回転可能に組付けられていて、その両側にはフロントプレート４０とリアプレート５０が接合され、５本の連結ボルト５１によって一体的に連結されていて、リアプレート５０が接合されるその後端外周にタイミングスプロケット３１が一体的に形成されている。また、ハウジング３０の内周には所定の周方向間隔で４個の凹部３２が径方向外方に向けて形成されていて、これら凹部３２間の突部の内周面がロータ２０の外周面に摺接する構成でハウジング３０がロータ２０に回転自在に支承されており、１つの突部にはロックピン１００とスプリング１０１を収容する退避孔３３が径方向に形成されている。フロントプレート４０及びリアプレート５０は、環状のプレートであり、ハウジング３０の凹部３２及びベーン溝２１の軸方向両端開口を閉塞するように連結ボルト５１によりハウジング３０及びロータ２０の軸方向両端面に圧着されている。
【００１８】
取付ボルト６０の段付内孔６２の大径孔内には、有底円筒状を呈し、底部に段付内孔６２の外方に突出する軸部８１を有するスプール弁８０が軸方向に摺動可能に嵌挿されている。スプール弁８０は、開口側の一端と段付孔６２の段部との間に介装されたスプリング８９によって常時外方に向けて軸方向に付勢されていて、段付内孔６２の大径孔開口縁部に嵌着されたリング８５により底部側の他端を抜け止めされている。スプール弁８０の外周には、通路６３ｃが常時開口すると共に、スプール弁８０の軸方向移動に応じて通路６３ｃを環状溝６４及び環状溝６５に選択的に連通する環状溝８２が形成されている。また、スプール弁８０の外周には、通路６８が常時開口すると共に、スプール弁８０の軸方向移動に応じて通路６８をスプール弁８０に形成された径方向通路８４及び段付内孔６２を介して選択的に排出通路１４に連通する環状溝８３が形成されている。尚、環状溝６４は、スプール弁８０の軸方向移動に応じて段付内孔６２にも開口するようになっており、またスプール弁８０の底部には連通孔が形成されている。
【００１９】
各ベーン７０は、両プレート４０、５０間にてハウジング３０の各突部とロータ２０との間に形成される流体圧室Ｒ０を進角用室Ｒ１と遅角用室Ｒ２とに二分していて、図２に示すように退避孔３３が形成される突部の周方向端面にベーン７０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。
【００２０】
ロックピン１００は、退避孔３３内に軸方向へ摺動可能に組付けられていて、スプリング１０１によってロータ２０に向けて付勢されている。スプリング１０１はロックピン１００とリテーナ１０２の間に介装されている。本実施形態においては、退避孔３３の外方端に退避孔３３をカムシャフト１０の軸方向に貫通し、その一端側がハウジング３０の前端面に開口する溝が形成されていて、この溝内には、ハウジング３０の前端面から後端に向けて板状のリテーナ１０２が嵌合され、スプリング１０１の一端を係止している。リテーナ１０２は、その４隅に突部を有し、これら突部が溝内に嵌合されることにより、ハウジング３０の径方向に保持されると共に、フロントプレート４０とハウジング３０の後端側の溝の底面との間でハウジング３０の軸方向に保持される。これにより、ロックピン１００は、カムシャフト１０及びロータ２０とハウジング３０の相対位相が所定の位相（最進角位置）で同期したとき、その頭部をロータ２０の受容孔２５に所定量嵌入されて、ロータ２０とハウジング３０の相対回転を規制する。
【００２１】
取付ボルト６０の外方端が対向する内燃機関のフロントカバー１８の部位には、スプール弁８０を軸方向に移動させる電磁駆動機構９０が固定されている。電磁駆動機構９０は、スプール弁８０の軸部８１に対向するフロントカバー１８の部位に形成された取付孔１８ａ内にオイルシール８６を介して液密的に嵌合される磁性体材料から成る円筒状の固定コア９１と、該固定コア９１と同軸的に配設される有底円筒状の磁性体材料から成るボデー９４と、軸受９９ａ、９９ｂを介してボデー９４及び固定コア９１に軸方向に移動自在に支承されるロッド９７と、該ロッド９７上に固定される磁性体材料から成る可動コア９８と、ボデー９４と固定コア９１の外周に配設されるボビン９５に巻回されるコイル９６と、該コイル９６の外周を覆うように配設されて、その一端をボデー９４にかしめ固定されると共に、その他端に形成されるフランジ部を固定コア９１に形成されたフランジ部９２と共に取付ボルト８７によりフロントカバー１８に共締め固定される磁性体材料からなるヨーク９３とから構成されている。ロッド９７の突出端には有底円筒状の調整部材８８が嵌合されており、該調整部材８８の底部外端面にスプール弁８０の軸部８１の先端球状部８１ａが当接されている。
【００２２】
電磁駆動機構９０は、コイル９６の通電により可動コア９８が固定コア９１に向けて吸引され、ロッド９７により調整部材８８を介してスプール弁８０をスプリング８９に抗して図示右方へ摺動させるもので、コイル９６への電流供給が内燃機関の運転状態に応じて図示しない制御装置によりデューティ制御される。コイル９６の非通電時（デューティ比０％）には、可動コア９８はストッパ９８ａを軸受９９ａに当接した初期位置にあり、スプール弁８０は図１に示す遅角位置に保持される。遅角位置においては、スプール弁８０は、環状溝８２を介して通路６３ｃと通路６６を連通すると共に、環状溝８３を介して通路６８と段付内孔６２とを連通し、これによりコイル９６の非通電時には遅角用室Ｒ２に供給通路１２が連通されると共に、進角用室Ｒ１が排出通路１４に連通される。また、コイル９６に１００％のデューティ比で電流が供給されると、可動コア９８が固定コア９１に吸引されて、スプール弁８０はロッド９７によりスプリング８９に抗してカムシャフト１０側に最大量摺動した図３に示す進角位置に保持される。この進角位置においては、スプール弁８０は、環状溝８２を介して通路６３ｃと通路６８を連通すると共に、通路６６を段付内孔６２の外端開口部とを連通し、これにより進角用室Ｒ１に供給通路１２が連通されると共に、遅角用室Ｒ２が排出通路１４及びフロントカバー１８内部空間に連通される。また、更に、コイル９６に５０％のデューティ比で電流が供給されると、スプール弁８０は図４に示す保持位置に保持される。この保持位置においては、図４に示すように通路６８及び通路６６の段付内孔６２側開口がスプール弁８０により閉塞される。
【００２３】
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、オイルポンプ１５が停止するとともに電磁駆動機構９０のコイル９６が非通電の状態にあり、またロータ２０とハウジング３０とが最遅角位置にて同期しロックピン１００の頭部が受容孔２５に所定量嵌入して、最遅角位置にてロータ２０とハウジング３０の相対回転を規制している図２に示すロック状態にある。このロック状態にて、当該内燃機関が始動してオイルポンプ１５が駆動されると共にコイル９６に１００％デューティ比で電流が供給されてスプール弁８０が進角位置（図３参照）に保持されると、供給通路１２から、通路２１、６３ｂ及び６３ｃ、環状溝８２及び６５、通路６８、環状溝６９、通路２２ａ、軸方向溝２６、３４及び連通孔２７を介して受容孔２５に作動油が供給されるが、供給される作動油の圧力はロックピン１００をスプリング１０１に抗して受容孔２５から移動させるに足りる圧力に上昇する迄所定時間を要するので、弁開閉時期制御装置は図１及び図２に示すロック状態に維持され、ベーン７０による打音の発生が防止される。
【００２４】
内燃機関が始動しオイルポンプ１５が駆動されてから所定時間経過後には、進角位置に保持されるスプール弁８０により受容孔２５に供給される作動油の圧力が上昇し、ロックピン１００がスプリング１０１に抗して移動し受容孔２５から抜けてロック解除される。これにより、供給通路から各通路、環状溝６９及び各通路２２を介して作動油を同時に供給されていた各進角用室Ｒ１（図２上のものは除く）内の油圧及び、供給通路から各通路、環状溝６９、通路２２ａ及び周方向溝２７を介して作動油を供給されていた図２の上の進角用室Ｒ１の油圧により、カムシャフト１０と一体的に回転するロータ２０と各ベーン７０がハウジング３０、両プレート部材４０、５０等に対して進角側（図２の時計方向）に相対回転する。この時には、上記したように各遅角用室Ｒ２は排出通路１４及びフロントカバー１８内部空間に連通される。尚、ロックピン１００が受容孔２５から抜けた後、ロータ２０とハウジング３０が所定量以上相対回転すると、通路２２ａと受容孔２５の連通が遮断され、作動油の脈動によるロックピン１００の振動が防止される。
【００２５】
ロックピン１００が受容孔２５から抜けた状態では、電磁駆動機構９０のコイル９６へ供給される電流のデューティ比を変化させ、進角用室Ｒ１及び遅角用室Ｒ２内の作動油の圧力を適宜調整することにより、進角用室Ｒ１内の作動油圧力と遅角用室Ｒ２内の作動油圧力の差圧によってロータ２０がハウジング３０等回転伝達部材に対して遅角側又は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電磁駆動機構９０のコイル９６へ供給される電流のデューティ比を高く（例えば、１００％）して、遅角用室Ｒ２から作動油を排出すると共に進角用室Ｒ１へ作動油を供給することにより、ロータ２０とハウジング３０等回転伝達部材を相対回転させて、図２に２点鎖線で示すようにベーン７０が１つの突部の周方向端面に当接して遅角用室Ｒ２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、電磁駆動機構９０のコイル９６へ供給される電流のデューティ比を低く（例えば、０％）して進角用室Ｒ１から作動油を排出するとともに遅角用室Ｒ２へ作動油を供給することにより、ロータ２０とハウジング３０等回転伝達部材を相対回転させて、最進角状態から図２に示す最遅角位置の状態とすることができる。また、電磁駆動機構９０のコイル９６へ供給される電流のデューティ比を５０％に制御することにより、図４に示すように、通路６３ｃ及び通路６６をスプール弁８０により閉塞し各進角用室Ｒ１及び各遅角用室Ｒ２に対する作動油の供給・排出を停止して、ロータ２０とハウジング３０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。
【００２６】
以上のように、本実施形態においては、電磁駆動機構９０のコイル９６へ供給される電流のデューティ比を内燃機関の運転状態に応じて適宜変更することで、クランクシャフト３２の回転位相に対してカムシャフト１０の回転位相を適宜変更して、最進角状態での弁開閉時期と最遅角状態での弁開閉時期の間の任意な弁開閉時期に連続的に変更することができ、その弁開閉時期に保持することができる。
【００２７】
上記した実施形態において、弁開閉時期制御装置は、ベーン７０を取り付けたロータ２０に外装されるハウジング３０にフロントプレート４０及びリアプレート５０を連結ボルト５１により取り付けて一組立体とした後、取付ボルト６０によりカムシャフト１０に組付けられ、取付ボルト６０に設けられた段付内孔６２内にスプール弁８０が内臓される。そのため、１つの取付ボルト６０によりスプール弁８０を備える弁開閉時期制御装置を組付けることができ、組付性を向上することができると共に、部品点数を削減できて装置の製造コストを低減することができる。
【００２８】
ところで、弁開閉時期制御装置を組付ける際には、上記した位相変更作動を保証する為にスプール弁８０の摺動量及び初期位置を調整する必要がある。本実施形態においては、この調整が電磁駆動機構９０のロッド９７とスプール弁８０の軸部８１間に介装される調整部材８８の変更（調整部材８８の厚さを変更）により行われる。この調整部材８８の変更は、電磁駆動機構９０をフロントカバー１８から取り外すことなく、電磁駆動機構９０の取付ボルト８７を少量緩めてフロントカバー１８に対して相対移動可能とした状態で行うことができるので、当該弁開閉時期制御装置の組付工程において、電磁駆動機構９０の組付を二度行う必要がなく、当該弁開閉時期制御装置の内燃機関への組付性を向上することができる。
【００２９】
上記実施形態においては、排気用のカムシャフト１０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、本発明は吸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。
【００３０】
また、上記した実施形態においては、遅角用室Ｒ１が最小容積となる状態（最進角状態）にてハウジング３０に組付けたロックピン８０の頭部がロータ２０の受容孔２２に嵌入されるように構成したが、進角用室Ｒ２が最小容積となる状態（最遅角状態）にてハウジングに組付けたロックピンの頭部がロータの受容孔に嵌入されるように構成して実施することも可能である。
【００３１】
また、上記した各実施形態においては、ベーンがロータと別体に設けられると共に、受容孔及び退避孔が径方向に形成され、ロックピンが径方向に移動する弁開閉時期制御装置に本発明を実施したが、本発明はベーンが周方向に厚肉とされてロータに一体に設けられ、該ベーン又はリアプレート（又はフロントプレート）に退避孔を軸方向に形成し、リアプレート（又はフロントプレート）又はベーンに受容孔を軸方向に形成し、ロックピンが軸方向に移動す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。
【００３３】
【発明の効果】
以上の如く、請求項１の発明によれば、内燃機関に取り付けられる電磁駆動機構を取り外すことなく、調整弁の軸方向移動量を調整するために、電磁駆動機構の取付ボルトを少量緩めてフロントカバーに対して相対移動可能とした状態で、調整部材の変更が可能であるので、当該弁開閉時期制御装置の内燃機関への組付性を著しく向上することができる。
【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面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】スプール弁が進角位置にある状態を示す断面図である。
【図４】スプール弁が保持位置にある状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  カムシャフト
１１  シリンダヘッド
１２  供給通路
１４  排出通路
１８  フロントカバー
２０  ロータ（回転部材）
３０  ハウジング（回転伝達部材）
３２  クランクシャフト
４０  フロントプレート（回転伝達部材）
５０  リアプレート（回転伝達部材）
６０  取付ボルト（締結部材）
６２  段付内孔
７０  ベーン（位相変更機構）
８０  スプール弁（調整弁）
８１  軸部
８８  調整部材
９０  電磁駆動機構
９７  ロッド（押動部材）
Ｒ０  流体圧室
Ｒ１  進角用室
Ｒ２  遅角用室
【図１】
0004013364.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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