(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に組付けられる弁開閉用の回転軸と、
該回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装されてクランク軸からの回転動力が伝達され、前記回転軸に向けて突出する突部を回転方向に沿って複数有する回転伝達部材と、
複数の前記突部により前記回転軸と前記回転伝達部材との間を回転方向に区画して形成した複数の流体圧室と、
前記複数の流体圧室の夫々に対し、進角用室と遅角用室とに二分するよう前記回転軸に取り付けたベーンと、
前記回転軸に形成され前記進角用室及び前記遅角用室に作動流体を各別に給排する通路とを備え、
内燃機関の吸気弁又は排気弁の開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置であって、
前記ベーンが当接可能な突出部を、前記ベーンと対向する突部の端面のうち、径方向内側端部を含む一部の領域に設け、
前記ベーンと前記突出部との当接時に、前記通路と前記突出部よりも径方向外側に位置する流体圧室とを連通する通路を前記突出部に形成した弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記ベーンは板状を呈する請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項３】
前記突出部は、前記突部の内周面に連続して形成してある請求項１又は２に記載の弁開閉時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
この種の弁開閉時期制御装置の１つとして、例えば特許文献１に開示されるものがある。この装置は、図６及び図７に示すように、内燃機関のシリンダヘッド２１４に回転自在に組付けられる弁開閉用の回転軸（カムシャフト２０４とこれにスペーサ２２１を介してボルト２２０により一体的に設けた内部ロータ２０３からなる）に所定範囲で相対回転可能に外装され、その外周部にクランクプーリからの回転動力がタイミングベルトを介して伝達されるタイミングプーリ２０１（回転伝達部材）と、内部ロータ２０３に取り付けられた６枚のベーン２０２と、内部ロータ２０３とタイミングプーリ２０１と該タイミングプーリ２０１に一体的に設けられるフロントプレート２０５との間に形成されベーン２０２によって進角用室２０９と遅角用室２０９ａとに二分される６個の流体圧室と、進角用室２０９及び遅角用室２０９ａに流体を選択的に給排し、内部ロータ２０３及びカムシャフト２０４から成る回転軸とタイミングプーリ２０１等から成る回転伝達部材とを相対回転させる切換弁２１５からなる流体給排手段とを備えている。切換弁２１５は、ソレノイド２１３へ通電することにより弁スプール２１８をスプリング２１６に抗して図示右方向へ摺動させるもので、該切換弁２１５により流体ポンプから供給される作動流体が流路２１２から遅角用室２０９ａ又は進角用室２０９に選択的に夫々流路２１１及び一方向弁２０７ａ又は流路２１０及び一方向弁２０７を介して供給される。これにより、進角用室２０９及び遅角用室２０９ａの流体圧が適宜調整され、弁開閉時期を決定する内部ロータ２０３及びカムシャフト２０４から成る回転軸とタイミングプーリ２０１等から成る回転伝達部材の相対回転量（相対位相量）が調整制御される。
【０００３】
【特許文献１】特開平１−９２５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の弁開閉時期制御装置において、回転伝達部材に対して回転軸を相対回転させるためのトルクは、ベーンの受圧面積に回転軸の軸心から受圧面の中心までの距離を乗じて求められるため、ベーンの受圧面積が同じであれば、回転軸の軸心から受圧面の中心までの距離が長い程、該トルクは大きくなり、当該弁開閉時期制御装置の作動応答性が高くなる。
【０００５】
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、タイミングプーリ２０１に径方向内方に突出し、その内周面が内部ロータ２０３の外周面に摺接すると共にその回転方向側端面２０８にて流体圧室を回転方向に区画する６つの突部２０１ｂが形成されていて、これら各突部２０１ｂの回転方向端面の径方向外側部に回転方向に突出して形成される突出部２０１ｃに各ベーンが当接することにより、内部ロータ２０３及びカムシャフト２０４から成る回転軸とタイミングプーリ２０１等から成る回転伝達部材の相対回転量（θ）が制限される。このため、ベーン２０２が進角方向の突出部２０１ｃに当接した最進角状態及び遅角方向の突出部２０１ｃに当接した最遅角状態においては、ベーンの受圧面積が径方向内側に制限されると共に、ベーン受圧面の中心と回転軸の軸心間の距離が短くなり、回転伝達部材に対して回転軸を相対回転させるためのトルクが低下する。この結果、最進角状態及び最遅角状態から相対位相を調整制御する際に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、最進角状態又は最遅角状態から相対位相を調整制御する際の作動応答性を向上することを、その課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る弁開閉時期制御装置の第１特徴構成は、内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に組付けられる弁開閉用の回転軸と、該回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装されてクランク軸からの回転動力が伝達され、前記回転軸に向けて突出する突部を回転方向に沿って複数有する回転伝達部材と、複数の前記突部により前記回転軸と前記回転伝達部材との間を回転方向に区画して形成した複数の流体圧室と、前記複数の流体圧室の夫々に対し、進角用室と遅角用室とに二分するよう前記回転軸に取り付けたベーンと、前記回転軸に形成され前記進角用室及び前記遅角用室に作動流体を各別に給排する通路とを備え、内燃機関の吸気弁又は排気弁の開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置であって、前記ベーンが当接可能な突出部を、前記ベーンと対向する突部の端面のうち、径方向内側端部を含む一部の領域に設け、前記ベーンと前記突出部との当接時に、前記通路と前記突出部よりも径方向外側に位置する流体圧室とを連通する通路を前記突出部に形成した点にある。
【０００８】
上記した手段によれば、前記突部により流体圧室を回転方向に区画して設け、ベーンが当接可能な突出部を、前記ベーンと対向する突部の端面のうち、径方向内側端部を含む一部の領域に設ける。前記突出部に前記ベーンが当接することにより前記回転軸と前記回転伝達部材の相対回転量が制限される。このため、突出部にベーンが当接した最進角状態又は最遅角状態では、ベーンの受圧面積が制限されるものの、ベーン受圧面が径方向外側に位置されて該受圧面の中心と回転軸の軸心間の距離が従来に比し、長くなる。これにより、最進角状態又は最遅角状態にて回転伝達部材に対して回転軸を相対回転させるためのトルクが増大され、当該弁開閉時期制御装置の作動応答性が向上される。
【００１５】
また、前記ベーンは板状を呈するとよい。このようにするとベーンの軽量化を図ることができ、位置制御の応答性が向上する。
また、前記突出部は、前記突部の内周面に連続して形成してあるとよい。このようにすると、突出部を容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に従った弁開閉時期制御装置の実施形態を図面に基づき、説明する。
図１乃至図４に示した弁開閉時期制御装置の第１実施形態は、当該内燃機関のシリンダヘッド１１０に回転自在に支持されたカムシャフト１０とこれ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回転軸と、カムシャフト１０及び内部ロータ２０に所定範囲で相対回転可能に外装された外部ロータ３０、フロントプレート４０、キャップ４１、リアプレート５０及びタイミングプーリ６０等から成る回転伝達部材と、内部ロータ２０に組付けた６枚のベーン７０と、外部ロータ３０に組付けたロック機構８０等によって構成されている。尚、タイミングプーリ６０には、周知のように、クランクプーリから樹脂又はゴム製のタイミングベルト（共に図示省略）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。
【００１７】
カムシャフト１０は、吸気弁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の軸方向に延びる進角通路１２と遅角通路１１が設けられている。進角通路１２は、カムシャフト１０に設けた環状の通路１５と接続通路Ｐ２を通して切換弁１００の接続ポート１０２に接続されている。また、遅角通路１１は、カムシャフト１０に設けた径方向の通路１３及び環状の通路１４と接続通路Ｐ１を通して切換弁１００の接続ポート１０１に接続されている。
【００１８】
切換弁１００は、ソレノイド１０３へ通電することによりスプール１０４をスプリング１０５に抗して図１の右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（図示省略）に接続された供給ポート１０６が接続ポート１０１に連通すると共に、接続ポート１０２が排出ポート１０７に連通するように、また通電時には供給ポート１０６が接続ポート１０２に連通すると共に、接続ポート１０１が排出ポート１０８に連通するように構成されている。このため、ソレノイド１０３の非通電時には遅角通路１１に作動油である内燃機関の潤滑油が供給され、通電時には進角通路１２に作動油が供給される。
【００１９】
内部ロータ２０は、中空状のボルト１６によってカムシャフト１０に一体的に固着されていて、６枚のベーン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２１を有すると共に、各ベーン７０によって区画された進角用油室Ｒ１に進角通路１２から作動油を給排する通路（進角通路１２に連通する環状溝とこの環状溝から径方向外方に延びる６個の連通孔（溝）からなる）２３と、各ベーン７０によって区画された遅角用油室Ｒ２に遅角通路１１から作動油を給排する通路（溝）２２を有している。これら通路２２及び２３は、夫々内部ロータ２０の一側面及び他側面に開口しており、該開口は後述するフロントプレート４０及びリアプレート５０により閉塞されている。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。尚、図２中、８０は最遅角状態において内部ロータ２０と外部ロータ３０の位相を機械的に保持するロック機構であり、本実施形態では進角油圧により位相保持が解除されるように構成されている。
【００２０】
外部ロータ３０は、内部ロータ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がシール部材Ｓ１及びＳ２を介して接合され、タイミングプーリ６０と共に６本のボルトＢ１によって一体的に連結されている。フロントプレート４０にはキャップ４１が液密的に組付けられていて、これによってカムシャフト１０の遅角通路１１と内部ロータの通路２２を接続する通路４２が形成されている。また、外部ロータ３０には、各ベーン７０を収容し、各ベーン７０によって進角用室Ｒ１と遅角用室Ｒ２とに夫々２分される６個の流体圧室Ｒ０を内部ロータ２０と、フロントプレート４０と、リアプレート５０とによって形成する６個の凹所３２が形成されていると共に、隣合う凹所３２間に径方向内方に突出して、その内周面にて内部ロータ２０の外周面に摺接すると共にその周方向（回転方向）端面にて凹所３２を周方向に区画する６つの突部３１が形成されている。
【００２１】
本実施形態においては、図２に示すように、各突部３１の進角方向及び遅角方向の周方向端面の径方向内側部に周方向に突出してその内周面が各突部の内周面と連続したストッパ部３１ａ、３１ｂが夫々形成されており、各ベーン７０の径方向内方の基部が各ストッパ部３１ａ、３１ｂに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て、この位相が制限された状態において、進角用室Ｒ１及び遅角用室Ｒ２が各突部３１の周方向端面の径方向外側部と各ベーン７０との間に形成されるようになっている。図２乃至図４に示すように、各ストッパ部３１ａ、３１ｂのフロントプレート４０、リアプレート５０に対向する面には、径方向に延びる溝３１ａ１、３１ｂ１が夫々形成されている。これにより、各ベーン７０が各ストッパ部３１ａに当接して位相が制限された図２に示す最進角状態において、通路２２が遅角用室Ｒ２に溝３１ａ１（フロントプレート４０側）を介して連通され、また各ベーン７０が各ストッパ部３１ｂに当接して位相が制限された最遅角状態において、通路２３が進角用室Ｒ１に溝３１ｂ１（リアプレート５０側）を介して連通される。尚、リアプレート５０側の溝３１ａ１及びフロントプレート４０側の溝３１ｂ１は、溝３１ａ１，３１ｂ１により内部ロータ２０の取付方向に制約が生じないように、内部ロータ２０の型成形時に同時に形成される。
【００２２】
また、図２に示すように、本実施形態では、外部ロータ３０の外周面上に等間隔に径方向外方に突出する突部３３が形成されており、該各突部３３及び該各突部３３に対応してフロントプレート４０及びリアプレート５０に設けられる各突部に夫々同軸上に形成される各貫通孔にボルトＢ１が夫々嵌合されてタイミングプーリ６０に螺合され、ボルトＢ１の頭部とタイミングプーリ６０間にフロントプレート４０、外部ロータ３０及びリアプレート５０が挟持される。これにより、隣合う突部３３間に径方向においてタイミングプーリ６０の内周と外部ロータ３０の外周との間に空洞部Ｓが夫々形成されている。
【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、切換弁１００により進角用油室Ｒ１及び遅角用油室Ｒ２への作動油の給排を適宜制御することにより、図２に示した状態、即ち、各ベーン７０が各ストッパ部３１ａに当接する最進角状態から、各ベーン７０が各ストッパ部３１ｂに当接する最遅角状態まで内部ロータ２０と外部ロータ３０との相対回転量（位相）が制御される。  ところで、本実施形態では、各突部３１の周方向端面の径方向内側部に回転方向に突出して形成されるストッパ部３１ａ、３１ｂに各ベーン７０が当接することにより内部ロータ２０と外部ロータ３０との相対回転量が制限されるため、ストッパ部３１ａ、３１ｂに各ベーン７０が当接した最進角状態及び最遅角状態では、上記したように遅角用室Ｒ２及び進角用室Ｒ１が周方向及び径方向に制限されて形成され各ベーン７０の受圧面積が制限されるものの、各ベーン７０の受圧面が径方向外側に位置されて該受圧面の中心と内部ロータ２０の軸心間の距離が、各突部の周方向端面の径方向外側部にストッパ部を設けていた従来の弁開閉時期制御装置に比し、長くなる。これにより、最進角状態及び最遅角状態にて外部ロータ３０に対して内部ロータ２０を相対回転させるためのトルクが増大され、当該弁開閉時期制御装置の作動応答性が向上される。
【００２４】
ところで、カムシャフト１０には内燃機関の通常運転中、常に変動トルクが作用しており、該変動トルクは内部ロータ２０を介してベーン７０を各流体圧室Ｒ０内で周方向に振動させようとする。しかして、本実施形態では、最進角状態及び最遅角状態において、遅角用室Ｒ２及び進角用室Ｒ１が夫々溝３１ａ１、３１ｂ１を介して通路２２、２３に連通されるため、周波数の高いベーン７０の振動に対しては遅角用室Ｒ２及び進角用室Ｒ１がダンパ室として作用し、その減衰作用によりベーンの振動が抑制され、最進角状態及び最遅角状態での位相が安定して維持される。尚、この減衰作用は、例えば、１つの流体圧室Ｒ０を周方向に区画する一対の突部３１の互いに対向する周方向端面に形成されるストッパ部３１ａ、３１ｂに溝３１ａ１、３１ｂ１を形成しない構成としたり、該１組の溝３１ａ１、３１ｂ１の流路径を小さくすることにより、更に良好に得られる。
【００２５】
また、上記した最進角状態或いは最遅角状態では、各ベーン７０でカムシャフト１０の変動トルク及び当該弁開閉時期制御装置の駆動トルクを受けることになるが、本実施形態においては、ストッパ部３１ａ、３１ｂが突部３１の径方向内側部に形成されていて、これらトルクが内部ロータ２０のベーン溝２１に取り付けられるベーン７０の基部から径方向外方に延在するトルク受け部に作用するようになっているため、ベーン７０の基部には図４に示すような剪断荷重が作用する。このため、各突部の周方向端面の径方向外方部に形成されるストッパ部にて各ベーンが当接し、上記変動トルク及び駆動トルクにより各ベーンの基部にモーメント荷重が作用する上記した公報の従来の弁開閉時期制御装置に比し、ベーンの強度を著しく向上することができ、当該弁開閉時期制御装置の信頼性を向上することができる。
【００２６】
図５は本発明に従った弁開閉時期制御装置の第２実施形態を示す。この第２実施形態においては、図５に示すように、６個の流体圧室Ｒ０及びＲ０１の内の１つの流体圧室Ｒ０１を周方向に区画する一対の突部３１の互いに対向する周方向端面のみにその径方向内側分に周方向に突出したストッパ部３１ａ、３１ｂが形成されている。これらストッパ部３１ａ、３１ｂには、上記した第１実施形態と同様に、流体圧室Ｒ０１内に区画形成される遅角用室Ｒ２及び進角用室Ｒ１をベーン７０のストッパ部３１ａ、３１ｂとの当接時に夫々通路２２及び２３に連通させる溝３１ａ１、３１ｂ１が形成されている（図３参照）。これにより、流体圧室Ｒ０１内に収容されるベーン７０の径方向内方の基部がストッパ部３１ａ、３１ｂに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て、この位相が制限された状態において、他の流体圧室Ｒ０に収容されるベーン７０と突部３１の周方向端面との間には隙間７１が形成されるようになっている。この第２実施形態において、その他の構成は上記した第１実施形態と同じであるので、説明は省略する。
【００２７】
上記のように構成した本第２実施形態の弁開閉時期制御装置においては、切換弁１００により進角用油室Ｒ１及び遅角用油室Ｒ２への作動油の給排を適宜制御することにより、図５に示した状態、即ち最進角状態（流体圧室Ｒ０１内に収容されるベーン７０がストッパ部３１ａに当接し、流体圧室Ｒ０内に収容される各ベーン７０と各突部３１の遅角用室Ｒ２側周方向端面との間に隙間７１が形成されている状態）から最遅角状態（流体圧室Ｒ０１内に収容されるベーン７０がストッパ部３１ｂに当接し、流体圧室Ｒ０内に収容される各ベーン７０と各突部３１の進角用室Ｒ１側周方向端面との間に隙間７１が形成されている状態）まで内部ロータ２０と外部ロータ３０との相対回転量（位相）が制御される。このように本第２実施形態では、当該弁開閉時期制御装置により調整される位相（回転軸と回転伝達部材との相対回転量）が１つの流体圧室Ｒ０１内に収容されるベーン７０がストッパ部３１ａ、３１ｂに当接することにより制限されるので、各流体圧室内での各ベーンの相対位置を全て同等とする必要はなく、当該弁開閉時期制御装置の製造コストが著しく低減される。また、位相が制限された状態、即ち最進角状態或いは最遅角状態においては、流体圧室Ｒ０の遅角用室Ｒ２及び進角用室Ｒ１が周方向及び径方向に制限されて形成され各ベーン７０の受圧面積が制限されるものの、各ベーン７０の受圧面が径方向外側に位置されて該受圧面の中心と内部ロータ２０の軸心間の距離が長くなると共に、他の流体圧室Ｒ０の遅角用室Ｒ２及び進角用室Ｒ１内においてはベーン７０と突部３１間に隙間７１が保たれ、ベーン７０の受圧面積が大きく確保されるので、位相制御の応答性が向上される。
【００２８】
また、この第２実施形態においては、上記した第１実施形態と同様に、最進角状態及び最遅角状態において、流体圧室Ｒ０の遅角用室Ｒ２及び進角用室Ｒ１が夫々溝３１ａ１、３１ｂ１を介して通路２２、２３に連通されるため、周波数の高いベーン７０の振動に対しては遅角用室Ｒ２及び進角用室Ｒ１がダンパ室として作用し、その減衰作用によりベーンの振動が抑制され、最進角状態及び最遅角状態での位相が安定して維持される。また、本第２実施形態において、最進角状態或いは最遅角状態では、流体圧室Ｒ０内に収容される１枚のベーン７０でカムシャフト１０の変動トルク及び当該弁開閉時期制御装置の駆動トルクを受けることになるが、上記した第１実施形態と同様に、流体圧室Ｒ０内に収容されるベーン７０にはこれらトルクにより剪断荷重が作用するので、各突部の周方向端面の径方向外方部にて各ベーンが当接し、上記変動トルク及び駆動トルクにより各ベーンの基部にモーメント荷重が作用する上記した公報の従来の弁開閉時期制御装置において、１個のベーンにて位相を制限するようにした場合に比し、ベーンの強度を著しく向上することができ、当該弁開閉時期制御装置の信頼性を損なうことなく、その製造コストを低減することができる。
【００２９】
上記実施形態においては、吸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。また、上記実施形態では、６枚のベーン、流体圧室及び突部等を備えた弁開閉時期制御装置に本発明を実施したが、これらの個数は適宜変更して実施し得るものである。また、上記実施形態では、クランク軸からの回転動力がカムシャフトにタイミングベルトを介して伝達されるようにしたが、本発明はクランク軸からの回転動力がカムシャフトにタイミングチェーンやギヤを介して伝達されるものにも同様に実施し得るものである。
【００３０】
［発明の効果］
以上の如く、本発明によれば、複数の流体圧室を夫々回転方向に区画する隣り合う突部の内の少なくとも一対の突部の互いに対向する回転方向端面の径方向内側部に回転方向に突出して形成される突出部にベーンが当接することにより回転軸と回転伝達部材の相対回転量が制限され、突出部にベーンが当接した最進角状態又は最遅角状態では、ベーンの受圧面積が制限されるものの、ベーン受圧面が径方向外側に位置されて該受圧面の中心と回転軸の軸心間の距離を従来に比し、長くすることができるので、最進角状態及び最遅角状態にて回転伝達部材に対して回転軸を相対回転させるためのトルクを増大することができ、当該弁開閉時期制御装置の作動応答性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の弁開閉時期制御装置を示す縦断面図
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図
【図３】図２のＢ−Ｂ線及び図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図４】図２におけるベーン７０近傍の一部拡大図である。
【図５】本発明に従った弁開閉時期制御装置の第２実施形態を示す図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図６】従来の弁開閉時期制御装置の縦断面図である。
【図７】図６のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  カムシャフト（回転軸）
１１  遅角通路（第２通路）
１２  進角通路（第１通路）
２０  内部ロータ（回転軸）
２２  通路（第２通路）
２３  通路（第１通路）
３０  外部ロータ（回転伝達部材）
３１  突部
３１ａ、３１ｂ  ストッパ部（突出部）
３１ａ１、３１ｂ１  溝（連通路）
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  タイミングプーリ（回転伝達部材）
７０  ベーン
１００  切換弁
１１０  シリンダヘッド
Ｒ０、Ｒ０１  流体圧室
Ｒ１  進角用油室
Ｒ２  遅角用油室
【図１】
0004035785.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004035785.tif 000008