(57)【要約】【課題】位相変更機構による相対回転位相の特に進角側への変換応答性の向上を図る得るバルブタイミング制御装置を提供する。【解決手段】拡径部４ｂに揺動自在に支持されて、渦ディスクの渦巻き溝１５に係合案内される係合ピン１１を介して揺動するリンク部材８と、渦ディスクの回転位置に応じて渦巻き溝を介して係合ピンを径方向に移動させることによりタイミングスプロケット２とカムシャフトの相対回転位相を変更させる位相変更機構とを備えている。前記リンク部材は、リンク本体８ａの基端部８ｂの外端に鎌形形状の付加重量部２５を一体に有し、この付加重量部によってリンク部材の揺動支点であるピン９の軸心Ｐ位置が、常時リンク部材全体の重心Ｇ位置となるように形成して、遠心力による係合ピンの内側への移動速度の影響を回避した。【選択図】図６
2009250184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関のクランク軸によって回転駆動される駆動回転体と、
カムシャフトに固定され、前記駆動回転体から回転力が伝達される従動回転体と、
前記駆動回転体と従動回転体とに対して相対回転可能に設けられ、円周方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、
前記駆動回転体または従動回転体に揺動自在に支持されて、前記ガイドに係合案内される係合部を介して揺動するリンク部材と、
前記中間回転体の回転位置に応じて前記ガイドを介して前記係合部を径方向に移動させることにより前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を変更させる位相変更機構と、
機関の状態に応じて前記中間回転体に回転力を付与するアクチュエータと、を備え、
前記リンク部材は、揺動支点となる揺動軸の位置がリンク部材全体の重心位置となるウエイトを有す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】
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、
前記リンク部材の重心位置は、前記揺動軸の軸心とほぼ一致し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３】
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、
前記ウエイトは、リンク本体の前記係合部と反対側の端部側から突設されて、該端部を中心に互いに異なる方向へ延出した突部によって前記リンク部材全体の重心位置を調整した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４】
機関のクランク軸によって回転駆動される駆動回転体と、
カムシャフトに固定され、前記駆動回転体から回転力が伝達される従動回転体と、
前記駆動回転体と従動回転体とに対して相対回転可能に設けられ、円周方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、
前記駆動回転体または従動回転体に揺動自在に支持されて、前記ガイドに係合案内される係合部を介して揺動するリンク部材と、
前記中間回転体の回転位置に応じて前記ガイドを介して前記係合部を径方向に移動させることにより前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を変更させる位相変更機構と、
機関の状態に応じて前記中間回転体に回転力を付与するアクチュエータと、を備え、
前記リンク部材の揺動支点を中心とした前記係合部と反対側の位置に付加重量部が設けられ、
該付加重量部は、前記リンク部材が所定の角度で傾斜している場合に、前記揺動支点を中心として前記中間回転体のほぼ周方向の両側に延出した重量部位を有す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５】
請求項４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、
前記リンク部材は、前記係合部が前記ガイドを介して中間回転体の最も内周側に位置したときの傾斜角度位置で、前記重量部位の外周縁が前記中間回転体の周方向に沿って位置す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６】
機関のクランク軸によって回転駆動される駆動回転体と、
カムシャフトに固定され、前記駆動回転体から回転力が伝達される従動回転体と、
前記駆動回転体と従動回転体とに対して相対回転可能に設けられ、円周方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、
前記駆動回転体または従動回転体に揺動自在に支持されて、前記ガイドに係合案内される係合部を介して揺動するリンク部材と、
前記中間回転体の回転位置に応じて前記ガイドを介して前記係合部を径方向に移動させることによって前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を変更させる位相変更機構と、
機関の状態に応じて前記中間回転体に回転力を付与するアクチュエータと、を備え、
前記リンク部材は、揺動支点を中心とした前記係合部とほぼ反対側の位置に付加重量部を有し、
該付加重量部は、前記リンク部材の揺動支点と係合部の中心点とを結ぶ線を中心として両側に突出した突部を有し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７】
請求項６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、
前記付加重量部は、前記リンク部材のリンク本体の傾斜角度のいずれの位置であっても、前記中間回転体の外側部よりも内側に位置するよう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８】
請求項７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、
前記係合部が前記ガイドを介して中間回転体の最も内周側に位置したときにおける前記リンク部材の傾斜角度位置での前記付加重量部は、外周縁が前記中間回転体外周部よりも内側でかつ中間回転体の周方向に沿っ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９】
請求項６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、
前記リンク部材は、前記中間回転体の周方向のほぼ等間隔位置に複数設けら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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関の吸気弁または排気弁の開閉タイミングを、電磁ブレーキ力を介して可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記バルブタイミング制御装置は、機関のクランク軸から回転力が伝達されるタイミングスプロケットと、該タイミングスプロケットに対して所定の角度範囲内で相対回転自在に支持されたカムシャフトと、該カムシャフトに連結された従動軸部材と、前記タイミングスプロケットと前記従動軸部材との間に設けられ、機関運転状態に応じて前記タイミングスプロケットとカムシャフトの相対回転位相を変換させる位相変更機構とを備えている。
【０００３】
この位相変更機構は、前記タイミングスプロケットに形成された径方向ガイド窓と、中間回転体に形成された渦巻き状ガイド（渦巻き溝）と、一端部が前記従動軸部材にピンを介して揺動自在に設けられて、先端部が前記径方向ガイド内を径方向移動可能に配置されたリンク部材と、該リンク部材の先端部に設けられて、先端の球状部が前記渦巻き状ガイドに係合した係合部と、機関運転状態に応じて前記中間回転体にブレーキ力を付与するヒステリシスブレーキとを備えている。
【０００４】
そして、前記ヒステリシスブレーキにより前記中間回転体に電磁ブレーキを作用させると、前記係合部が径方向ガイドに沿って径方向に移動しつつ渦巻き状ガイド内を摺動して前記リンク部材が揺動することによって前記中間回転体を一方向へ回転させて、前記タイミングスプロケットと前記従動軸部材(カムシャフト)とを所定の角度範囲内で相対的に回転させるようになっている。
【０００５】
ところで、前記リンク部材には、前記従動軸部材などの回転に伴う遠心力が大きなモーメントとして作用することによってリンク部材の先端側の係合部と渦巻き状ガイドの接触抵抗が増大して装置の作動応答性が低下してしまう。
【０００６】
そこで、本出願人が先に出願した以下の特許文献１に記載されたバルブタイミング制御装置のように、リンク部材に付加重量部を設けることにより、リンク部材の重心を径方向内側の揺動支点と外側の揺動支点を結ぶ直線上からずらして、前記リンク部材の揺動支点回りに作用するモーメントを低減させ、装置の作動応答性を向上させるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−０５２７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記公報記載のバルブタイミング制御装置にあっては、付加重量部によってリンク部材の傾斜角度によっては該リンク部材の重心が前記内側の揺動支点を通る法線と一致するが、それ以外の傾斜角度ではリンク部材の重心が法線に対してずれてしまうため、特に、高回転時における前記モーメントの影響を十分に回避することができない。
【０００８】
この結果、全ての機関運転状態においても装置の作動応答性の低下を抑制することは不可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は前記従来の技術的課題を解決するために案出されたもので、請求項１に記載の発明は、機関のクランク軸によって回転駆動される駆動回転体と、カムシャフトに固定され、前記駆動回転体から回転力が伝達される従動回転体と、前記駆動回転体と従動回転体とに対して相対回転可能に設けられ、円周方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、
前記駆動回転体または従動回転体に揺動自在に支持されて、前記ガイドに係合案内される係合部を介して揺動するリンク部材と、前記中間回転体の回転位置に応じて前記ガイドを介して前記係合部を径方向に移動させることにより前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を変更させる位相変更機構と、機関の状態に応じて前記中間回転体に回転力を付与するアクチュエータと、を備え、前記リンク部材は、揺動支点となる揺動軸の位置がリンク部材全体の重心位置となるウエイトを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ウエイトによってリンク部材の揺動軸の位置が常時リンク部材全体の重心位置となるようにしたことから、リンク部材の揺動支点回りのモーメントを充分に低減させることができる。この結果、たとえ機関高回転時においても装置の作動応答性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態は、内燃機関の吸気弁側の動弁装置に適用したものであるが、内燃機関の排気弁側の動弁装置に同様に適用することも可能である。
【００１２】
このバルブタイミング制御装置は、図１〜図３に示すように、内燃機関の図外のシリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフト１と、このカムシャフト１の前端側に必要に応じて相対回動可能に設けられた駆動回転体であるタイミングスプロケット２と、該タイミングスプロケット２の内周側に配置されて、両者１，２の相対回転位相を変更する位相変更機構３とを備えている。
【００１３】
前記カムシャフト１は、外周に吸気弁を開作動させる一気筒当たり２つのカム１ａ、１ａを有すると共に、先端部に従動回転体である従動軸部材４がカムボルト５によって軸方向から結合され、前記従動軸部材４の先端部にはスリーブ６が螺着固定されている。
【００１４】
前記従動軸部材４は、内部軸方向に形成された貫通孔を介して前記カムボルト５が挿通する円筒状の軸部４ａと、該軸部４ａのカムシャフト１側の端縁に一体に形成された段差径状の大径な拡径部４ｂとを備えている。前記軸部４ａの先端部外周には、前記スリーブ６が螺着する雄ねじが形成されている。前記拡径部４ｂには、カムシャフト１側の端部内周側に放射状に２つのレバー突起４ｃが突設されていると共に、該レバー突起４ｃの内部にそれぞれ保持孔４ｄが貫通形成されている。
【００１５】
前記スリーブ６は、カムシャフト１側の一端部の内周面に軸部４ａの雄ねじに螺合する雌ねじ６ａが切られていると共に、前記軸部４ａに最大にねじ込まれた後に、前記雌ねじ６ａの先端部が軸部４ａの先端面側に回り止めのために、円環状のかしめ加工が施されている。
【００１６】
前記タイミングスプロケット２は、外周に図外のタイミングチェーンを介してクランク軸に連係されるリング状のギア歯車２ａが外周に一体に形成されていると共に、このギア歯車２ａの内周側にはほぼ円板状のプレート部材２ｂを有している。また、このプレート部材２ｂの中央に形成された挿通孔２ｃの内周面が前記従動軸部材４の軸部４ａの外周に回転自在に支持されている。
【００１７】
また、前記プレート部材２ｂには、対面する平行な側壁を有するガイドである２つ径方向窓孔７，７がタイミングスプロケット２のほぼ直径方向に沿うように貫通形成されていると共に、この２つの径方向窓孔７、７の間に２つのガイド孔２ｄ、２ｄが貫通形成されている。
【００１８】
前記ガイド孔２ｄ、２ｄは、前記挿通孔２ｂの外周部に円周方向に沿って円弧状に形成されて、後述する２つのリンク部材８，８のリンク本体８ａ、８ａの各基端部８ｂ、８ｂが周方向へ移動可能に係入保持されるようになっていると共に、その円弧長さは前記各基端部８ｂが移動する範囲内（カムシャフト１とタイミングスプロケット２の相対回動範囲内）の大きさに設定されている。
【００１９】
前記各リンク部材８は、前記従動軸部材４の拡径部４ｂの円周方向のほぼ１８０°位置に配置され、リンク本体８ａがほぼ円弧状に折曲形成されていると共に、該各リンク本体８ａの各基端部８ｂが内部にピン孔８ｄを有する円筒状に形成されていると共に、先端部８ｃも円筒状に形成されて、前記各基端部８ｂ及び各先端部８ｃがプレート部材２ｂ側に突出している。また、前記各レバー突起４ｃの各保持孔４ｄに、前記それぞれピン９、９の一端部が圧入固定されていると共に、該両ピン９，９の各他端部に前記各リンク部材８の各基端部８ｂがピン孔８ｄを介して回転自在に連結されている。
【００２０】
また、各リンク部材８は、各先端部８ｃが前記各径方向窓孔７にそれぞれ係入していると共に、該各先端部８ｃには、軸方向の前方側に開口する収容穴１０が形成されている。この収容穴１０には、前記各径方向窓孔７を介して、後述する中間回転体である渦ディスク１３の渦巻き溝１５に係合する球面状の先端部を有する係合部である係合ピン１１と、この係合ピン１１を前方側（渦巻き溝１５側）に付勢するコイルばね１２が収容されている。
【００２１】
そして、各リンク部材８は、各先端部８ｃが対応する前記各径方向窓孔７に係入した状態において、該各基端部８ｂがピン９を介して前記従動軸部材４に連結されているため、各先端部８ｃ側が、外力を受けて各径方向窓孔７に沿って径方向へ変位すると、タイミングスプロケット２と従動軸部材４とは、各基端部８ｂが各ガイド孔２ｄに沿って相対回動して、各基端部８ｂの変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００２２】
一方、前記プレート部材２ｂの前方側に対向配置された前記円板状の渦ディスク１３は、ボールベアリング１４を介して前記軸部４ａ外周に回転自在に支持されており、前記ボールベアリング１４の外輪が固定された筒状部１３ａと、該筒状部１３ａの後端に一体に設けられたディスク部１３ｂと、から構成されている。
【００２３】
前記ディスク部１３ｂは、円盤状に形成されて、前記カムシャフト１側の後面に渦巻き状ガイドである断面半円状の２条の渦巻き溝１５が形成されていると共に、この各渦巻き溝１５に前記各リンク部材８の各係合ピン１１の先端部が摺動自在に係合案内されるようになっている。
【００２４】
前記各渦巻き溝１５は、図２に示すように、互いに分離されて、タイミングスプロケット２の回転方向に沿って次第に縮径するように形成されていると共に、渦（位相）の変化率が一定に形成されている。
【００２５】
そして、各係合ピン１１が渦巻き溝１５に係合した状態において、渦ディスク１３がタイミングスプロケット２に対して遅れ方向に相対回動すると、各リンク部材８の先端部８ｃは各径方向窓孔７に案内されつつ、渦巻き溝１５の渦巻き形状に誘導されて半径方向の内側（進角側）に移動し、逆に、渦ディスク１３が進み方向に相対変位すると、半径方向最も外側に移動して、係合ピン１１が前記渦巻き溝１５の半径方向の外側(遅角側)に移動する。なお、この半径方向の最大外側の位置では機関始動に適した位相になるように設定されている。
【００２６】
前記渦ディスク１３は、操作力付与機構によってカムシャフト１に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が各渦巻き溝１５と各係合ピン１１の先端部１１ａを通してリンク部材８の先端部８ｃを各径方向窓孔７内で径方向に変位させ、このときリンク部材８の作用でもってタイミングスプロケット２と従動軸部材４に相対的な回動力を伝達する。
【００２７】
前記操作力付与機構は、図１に示すように、渦ディスク１３を、前記スリーブ６を介してタイミングスプロケット２の回転方向に付勢するトーションスプリング１６と、渦ディスク１３をタイミングスプロケット２の回転方向と逆方向に制動付勢するアクチュエータであるヒステリシスブレーキ１７と、該ヒステリシスブレーキ１７の制動力を機関運転状態に応じて制御するコントローラ２４とを備え、機関の運転状態に応じてヒステリシスブレーキ１７の制動力を適宜制御することにより、渦ディスク１３をタイミングスプロケット２に対して相対回動させ、あるいは両者の回動位置を維持するようになっている。
【００２８】
前記トーションスプリング１６は、前記スリーブ６の外周側に配置され、その一端部１６ａがスリーブ６の先端部に形成された係止孔に径方向から挿通係止されている一方、他端部１６ｂが前記筒状部１３ａの内部軸方向に形成された係止孔に挿通係止されて、機関停止後に前記渦ディスク１３を始動用の回転位相方向へ回転付勢するようになっている。
【００２９】
前記ヒステリシスブレーキ１７は、渦ディスク１３の外周側前端部に固定状態に取り付けられたヒステリシスリング１８と、該ヒステリシスリング１８の前端部に配置された円環状のコイルヨーク１９と、該コイルヨーク１９の内部に収容配置されて、該コイルヨーク１９に磁気を誘導する電磁コイル２０とを備え、この電磁コイル２０が機関の運転状態に応じて前記コントローラ２４によって通電制御されることによって比較的大きな磁束が発生するようになっている。
【００３０】
前記ヒステリシスリング１８は、前記外部の磁界の変化に対して位相遅れをもって磁束が変化する特性をもつヒステリシス材（半硬質材）によって形成されている。
【００３１】
前記コイルヨーク１９は、電磁コイル２０を取り囲むように全体がほぼ円筒形状に形成され、内周側でボールベアリング２３を介して前記筒状部１３ａに回転自在に支持されていると共に、図外のガタ吸収機構を介してエンジンカバーに固定されている。
【００３２】
また、前記コイルヨーク１９は、後面側（渦ディスク１３側）の空間部の内周側に環状ヨーク部１９ａを有し、前記空間部の内周面と該内周面に対向する環状ヨーク部１９ａの外周面に凸状の極歯２１、２２がそれぞれ円周方向へ等間隔で複数設けられている。前記対向する各極歯２１，２２は、図４に示すように、一方の極歯２１と他方の極歯２２が円周方向に交互に配置され、対向する前記内外周面相互の近接する極歯２１，２２がすべて円周方向にずれている。したがって、両対向面の近接する極歯２１，２２間には、電磁コイル２０の励磁によって円周方向に傾きをもった磁界が発生する。
【００３３】
また、極歯２１，２２間の隙間には、前記ヒステリシスリング１８の先端部１８ａが非接触状態で介装されており、該先端部１８ａの内外周面と前記極歯２１、２２との間のエアギャップは、大きな磁力を確保するために微小隙間に設定されている。
【００３４】
前記ヒステリシスブレーキ１７は、ヒステリシスリング１８が対向面２１，２２間の磁界内を変位するときに、ヒステリシスリング１８の内部の磁束の向きと磁界の向きのずれによって制動力を発生するものであるが、その制動力は、ヒステリシスリング１８の回転速度（前記対向内外周面とヒステリシスリング１８の相対速度）に関係なく、磁界の強さ、つまり、電磁コイル２０の励磁電流の大きさに略比例した一定の値となる。
【００３５】
前記コントローラ２４は、機関の回転数を検出するクランク角センサや機関の吸入空気量から負荷を検出エアーフローメーター、スロットルバルブ開度及び機関水温センサなどの各種のセンサ類からの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を検出して、機関運転状態に応じて電磁コイル２０に制御電流を出力するようになっている。
【００３６】
前記位相変更機構３は、前記タイミングスプロケット２の径方向窓孔７、リンク部材８、係合ピン１１、レバー突起４ｃ、渦ディスク１３、渦巻き溝１５及び以下の操作力付与機構等によって構成されている。
【００３７】
なお、前記位相変更機構３の内部には、機関の動弁系に潤滑油を供給する図外のメインオイルギャラリーからカムシャフト１の内部などに形成されたオイル供給回路を介して潤滑油（オイル）が循環供給されるようになっている。これによって、ヒステリシスブレーキ１７の作動によって高熱となった前記電磁コイル２０が冷却されて電気抵抗の増加が防止されると共に、渦巻き溝１５と係合ピン１１などの摺動部の潤滑を図るようになっている。
【００３８】
そして、前記各リンク部材８は、図３、図５〜図８に示すように、各リンク本体８ａの基端部８ｂ側にウエイトである付加重量部２５が設けられている。
【００３９】
この付加重量部２５は、図８に示すように、前記基端部８ｂの外周に先端部８ｃと反対側の位置に一体に設けられ、リンク本体８ａと同じ金属材によってほぼ鎌形三日月状に形成されて、前記基端部８ｂのピン孔８ｄの軸心Ｐと先端部８ｃの収容孔１０の軸心Ｐ１とを結ぶ直線Ｑを中心として拡径部４ｂの周方向左右の異なる方向へ延出した２つの重量部位である第１突部２５ａ、第２突部２５ｂを有していると共に、その幅長さＷは前記リンク本体８ａとほぼ同一に設定されている。
【００４０】
前記第１突部２５ａは、その円周方向の長さが比較的短く形成されているのに対して、第２突部２５ｂは、その長さが長く形成されていると共に、該第２突部２５ｂの上面２５ｄが円弧状に切欠されており、これら第１、第２突部２５ａ、２５ｂの重量調整によって後述する重心Ｇ位置を調整するようになっている。
【００４１】
かかる付加重量部２５は、該付加重量部２５を含めた前記リンク部材８全体の重心Ｇが前記基端部８ｂのほぼ軸心Ｐ、つまりリンク部材８の揺動中心となる前記各ピン９のほぼ軸心位置となるようにその形状や質量が設定されている。なお、この重心Ｇの位置は、必ずしも前記軸心Ｐと同一の位置にある必要はなく、前記ピン９の径内のいずれかの位置に設定することも可能である。
【００４２】
また、この付加重量部２５は、図６に示すように、前記係合ピン１１が径方向窓孔７を介して渦ディスク１３の最も内周側に位置したときのリンク部材８の傾斜角度位置でその外周面２５ｃが前記拡径部４ｂの外周面４ｅに沿って位置して、該外周面４ｅよりも内側に位置する外形に形成されている。
【００４３】
以下、この実施の形態の作用について説明する。
【００４４】
まず、機関停止時には、ヒステリシスブレーキ１７の電磁コイル２０の励磁をオフにしておくことにより、トーションスプリング１６のばね力によって渦ディスク１３をタイミングスプロケット２に対して機関回転方向へ最大に回転させておく。これにより、係合ピン１１は、図５に示すように、球状先端部が渦巻き溝１５の先端溝部１５ａに位置して、クランク軸とカムシャフト１の相対回転位相（機関弁の開閉タイミング）は始動に最適な位置に保持されている。
【００４５】
したがって、機関始動のためにイグニッションキーを操作して電源をオンにすると、前記係合ピン１１が渦巻き溝１５の先端溝部１５ａに安定に保持されていることから、良好な始動性を確保することができると共に、排気エミッション性能の低下を防止できる。
【００４６】
その後、機関がアイドル運転などの低回転域に移行しようとすると、前記コントローラ２４から電磁コイル２０に発された制御電流によって、ヒステリシスブレーキ１７に磁力が発生して、トーションスプリング１６の力に抗する制動力が渦ディスク１３に付与される。
【００４７】
したがって、前記係合ピン１１は、渦巻き溝１５の先端溝部１５ａから速やかに脱出し、渦ディスク１３が、タイミングスプロケット２の回転方向に対して僅かに逆方向に回転し、それによってリンク部材８の先端の係合ピン１１が各渦巻き溝１５に誘導されてリンク部材８の基端部８ｂが径方向窓孔７に沿って外側に揺動し、リンク部材８の作用によってタイミングスプロケット２と従動軸部材４の回転位相角が所定の位相に変更される。
【００４８】
この結果、クランク軸とカムシャフト１の相対回転位相が機関運転状態に応じた任意な位相に変更される。これによって、アイドル運転時の機関回転の安定化と燃費の向上が図れる。
【００４９】
そして、この状態から機関の運転が通常運転に移行して、例えば高回転時になると、前記回転位相を最進角側に変更すべき指令が前記コントローラ２４から発され、電磁コイル２０にさらに大きな電流が供給されて、トーションスプリング１６の力に抗する制動力が渦ディスク１３に付与される。
【００５０】
これにより、渦ディスク１３がタイミングスプロケット２に対してさらに逆方向に回転し、それによってリンク部材８の先端の係合ピン１１が各渦巻き溝１５に誘導されてリンク部材８の基端部８ｂが、図６に示すように、径方向窓孔７に沿ってさらに最大内側に揺動し、リンク部材８の作用によってタイミングスプロケット２と従動軸部材４の相対回転角が最進角側に変更される。
【００５１】
この結果、クランク軸とカムシャフト１の回転位相が最進角側に変更され、それによって機関の高出力化が図られることになる。
【００５２】
このとき、前記リンク部材８は、従動軸部材４や渦ディスク１３などの回転に伴って大きな遠心力が作用して各先端部８ｃ側が各径方向窓孔７の外側(遅角方向)に回転モーメントによるトルクＴＤが発生するが、リンク部材８全体の重心Ｇ位置が前記付加重量部２５によって、常にほぼ基端部８ｂの軸心Ｐ位置にあるため、位相角全域で前記トルクをほぼ０とすることができるため、前記リンク部材８の進角側への作動応答性の低下を低減することができる。
【００５３】
すなわち、図９は本実施例のような付加重量部２５を有しない従来のリンク部材８に作用する遠心力の影響を表したベクトルを示す図であって、図中、ＴＤは渦ディスク１３を時計方向に回転させるモーメントで、カムシャフト１の回転位相を遅角側へ変換させるトルクとして作用する。Ｇはリンク部材８の重心位置、Ｆ１は渦ディスク１３の中心から径方向に作用する遠心力、Ｆ２は遠心力によって渦ディスク１３に入る反力、ｍはリンク部材８全体の重量、Ｒは渦ディスク１３の回転中心と前記重心Ｇまでの距離、ｒは渦ディスク１３の回転中心からＦ２までの法線距離、ｒ１はリンク部材８の基端部側のピン９の軸心と前記渦ディスク１３の回転中心と重心Ｇとを結ぶ線(Ｆ１)までの法線距離、ｒ２はリンク部材８の基端部側のピン９の軸心と前記Ｆ２までの法線距離、ωはカムシャフトの角速度である。
【００５４】
Ｆ２＝Ｆ１・(ｒ１／ｒ２)    Ｆ１＝ｍ・Ｒ・ω2    であり、
そして、ＴＤ＝２・Ｆ２・ｒの式から回転モーメントによるトルクＴＤを求めると、前記付加重量部２５を有しない従来技術では、リンク部材８に作用するトルクＴＤが、図１０の太い実線で示すように、大きく変化して０にすることができない。特に機関の低中回転域から高回転域に移行した際におけるリンク部材８の倒れ方向、つまり各係合ピン１１が各径方向窓孔７の内周側への移動応答性が低下してしまう。この結果、タイミングスプロケット２とカムシャフト１の相対回転位相の遅角側から進角側への変換角θの変更速度が緩慢になって、機関運転状態の変化に応じた機関出力トルクを速やかに得られない。
【００５５】
これに対して、本実施例では、前述のように、付加重量部２５の特異な形状及び質量に設定することよって、リンク部材８の重心Ｇ位置が常に前記ピン９のほぼ軸心位置となっていることから、ＴＤが図１０の細い実線で示すように、ＴＤ≒０の状態とすることができるため、係合ピン１１の径方向窓孔７の内側への移動速度、つまり前記両者１，２の相対回転位相の進角側への変換角θの変更速度を十分に高めることが可能になる。
【００５６】
この結果、機関高回転域での機関出力トルクを速やかに立ち上げることが可能になる。
【００５７】
なお、低回転域から中回転域への移行時における前記両者１，２の相対回転位相の変換時の作動応答性も向上する。また、進角側から遅角側への変換時には、遠心力の僅かながらも影響を受けてその作動応答性が高くなっている。
【００５８】
また、この実施例では、前記リンク部材８のいずれの傾斜位置においても、前記付加重量部２５の外周面２５ｃが拡径部４ｂの外周面４ｅや渦ディスク１３の外周面から外方へ突出することがないため、該付加重量部２５が例えばタイミングスプロケット２の内周面などの他の構成部材に干渉することがない。したがって、付加重量部２５や他の構成部材の破損や干渉打音などの発生を回避できる。
【００５９】
また、第２突部２５ｂの円弧状の上面２５ｄによって、図５に示すように、前記係合ピン１１が最大外側の位置に移動した際に、従動軸部材４の軸部４ａの外周面との干渉が回避できる。
【００６０】
また、前記付加重量部２５は、図８の一点鎖線で示すように、その材質をリンク本体８ａとは異ならせて、さらに高い質量とすることによってその大きさを小さくすることも可能である。
【００６１】
さらに、前記付加重量部２５は、リンク本体８ａと一体に形成されていることから、例えば型成形によって成形できるので、その製造作業が容易になりコストの点でも有利である。
【００６２】
〔第２実施例〕
図１１及び図１２は前記付加重量部２５のさらに異なる形状を示し、全体形状がほぼ三日月状に形成されて、第１突部２５ａ側の形状が小さな突起状に形成され、第２突部２５ｂ側が比較的幅広の円弧状に形成されている。このように、バルブタイミング制御装置の仕様や大きさなどによって付加重量部２５の形状や肉厚などを自由に変更することが可能になる。そして、かかる付加重量部２５によってリンク部材８の重心Ｇを、常時、基端部８ｂ側のピン９のほぼ軸心位置に設定することができるので、機関低回転あるいは中回転域から高回転域への移行時のリンク部材８の作動応答性を高めることが可能になる。
【００６３】
本発明は、前記各実施例の構成、特に付加重量部２５の形状や質量を自由に変更することによっていずれのバルブタイミング制御装置にも適用することが可能になる。また、前記付加重量部２５をリンク本体８ａとは別体に形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１実施例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２】本実施例のバルブタイミング制御装置を分解して一方向からみた斜視図である。
【図３】本実施例のバルブタイミング制御装置を分解して他方向からみた斜視図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本実施例の機関始動時における回転位相制御時の作動状態を示す図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】本実施例の機関高回転時における回転位相制御時の作動状態を示す図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】本実施例に供される付加重量部の斜視図である。
【図８】本実施例に供される付加重量部の正面図である。
【図９】付加重量部を有しない従来のバルブタイミング制御装置のリンク部材に作用する遠心力の説明図である。
【図１０】前記本実施例と従来のバルブタイミング制御装置におけるリンク部材に対する回転モーメントのトルクＴＤ特性図である。
【図１１】第２実施例に供されるリンク部材の斜視図である。
【図１２】本実施例のリンク部材の正面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…カムシャフト
２…タイミングスプロケット（駆動回転体）
３…位相変更機構
４…従動軸部材（従動回転体）
７…径方向窓孔
８…リンク部材
８ａ…リンク本体
８ｂ…基端部
８ｃ…先端部
９…ピン
１１…係合ピン（係合部）
１３…渦ディスク(中間回転体)
１５…渦巻き溝(ガイド)
１６…トーションスプリング
１７…ヒステリシスブレーキ(アクチュエータ)
２５…付加重量部(ウエイト)
２５ａ、２５ｂ…第１、第２突部
Ｇ…リンク部材の重心
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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