(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁開閉用の回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装され内燃機関の回転動力が伝達される回転伝達部材と、前記回転軸又は前記回転伝達部材の一方に取り付けられたベーンと、前記回転軸と前記回転伝達部材との間に配置され前記ベーンによって作動室と復帰室に二分される流体圧室と、前記作動室と前記復帰室のそれぞれに流体を給排する通路と、一端が前記回転軸に係合し他端が前記回転伝達部材に係合したコイルスプリングとからなる弁開閉時期制御装置において、前記コイルスプリングは前記内燃機関と対向する外側に配置され、前記回転軸の端部に取り付けられたセンサープレートにガイドされていることを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記センサープレートは回転軸に垂直に延在するセンサー部と回転軸方向に延在する鍔部とからなり、該鍔部が前記スプリングの側部をガイドすることを特徴とする請求項１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、内燃機関用の弁開閉時期制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、タイミングプーリとカムシャフトとのタイミングを制御する弁開閉時期制御装置は多数紹介されており、その一例としてベーンタイプの弁開閉時期制御装置が知られている。
【０００３】
例えば、ベーンタイプの弁開閉時期制御装置には、特開平１−９２５０４号（以下、第１の技術という）に開示されたものがある。
【０００４】
この公報に開示された技術を図８及び図８のＡ−Ａ断面図である図９により説明すると、１０１はタイミングプーリで図示しない内燃機関のクランクプーリを駆動源とし、環状ベルト、環状チェーン又はギア等によって回転力が伝えられるようになっている。１０４はカムシャフトでエンジンのシリンダーヘッド１１４に支承されており、ベーン１０２が内部ロータ１０３を介してカムシャフト１０４に固定されている。また、タイミングプーリ１０１のタイミングプーリ内周部１０１ａには仕切壁１０１ｂが形成されており、仕切壁１０１ｂ、１０１ｂの間に油圧室１０８が形成されている。この油圧室１０８にはそれぞれベーン１０２が挿入され、該ベーン１０２と外側版１０５とにより圧力作動室１０９，１０９ａが形成され、かつ外側板１０５はプレート１２１及び固定ボルト１２０とにより位置決めされている。すなわち、ベーン１０２を含むカムシャフト１０４側と、油圧室１０８を含むタイミングプーリ１０１の側とは、相対回転可能に支承されている。また、この相対回転は、ベーン２がタイミングプーリ内周部に設けられた油圧室１０８の範囲で回転することによって達成され、その角度は図９に示すθの角度だけ回転することができる。カムシャフト１０４とタイミングプーリ１０１との相対回転は、ベーン１０２の両側に設けられた圧力作動室１０９，１０９ａへ吸排する油圧によって、ベーン１０２を回転することによって行われている。なお、図９に矢印で示す回転方向に対して、ベーン１０２よりも上流側を圧力作動室１０９とし、ベーン１０２よりも下流側を圧力作動室１０９ａとした。この油圧は図示しないオイルポンプを油圧源とし、その制御を切換バルブ１１５の制御によって行っている。この切換バルブ１１５は、ソレノイド１１３へ通電することによって弁スプール１１８をスプリング１１６に抗して図示右方向へ摺動させるものであり、オイルポンプから排出されたオイルを油路１１２から切換バルブ１１５へ採り入れ、油路１１０、１１１を介してベーン２の両側の油圧作動室１０９，１０９ａの油圧を調節するものである。
【０００５】
このような構造の第１の技術の作動は、油路１１０は圧力作動室１０９へ連通しており、油路１１１は圧力作動室１０９ａへ連通している。切換バルブ１１５を制御して油路１１０へオイルを供給し圧力作動室１０９の油圧を高めると、ベーン１０２が図９の矢印で示す方向に回転し、カムシャフト１０４の位相がタイミングプーリ１０１に対してベーン１０２の回転分だけ進ませることができ、カムシャフト１０４に回転に伴って開閉する吸気弁又は排気弁の開閉タイミングを進ませることができる。また、逆に切換バルブ１１５を制御して油路１１１へオイルを供給し圧力作動室１０９ａの油圧を高めると、ベーン１０２が図９の矢印と逆方向に回転し、カムシャフト１０４の位相がタイミングプーリ１０１に対してベーン１０２の回転分だけ遅らせることができ、カムシャフト１０４に回転に伴って開閉する吸気弁又は排気弁の開閉タイミングを遅らせることができる。
【０００６】
また、本願出願人は、第１の技術の弁開閉時期制御装置を特に排気弁を開閉するカムシャフトに取り付けた場合の不具合を解消するものとして、特願平８−７４８２３号（以下、第２の技術という）を出願している。第２の技術は、弁開閉用のカムシャフトに所定範囲で相対回転可能に外装され内燃機関の回転動力が伝達される回転伝達部材と、カムシャフト又は回転伝達部材の一方に取り付けられたベーンと、カムシャフトと回転伝達部材との間に配置されベーンによって２つの圧力作動室に区画される流体圧室と、２つの圧力作動室のそれぞれに流体を給排する通路と、一端がカムシャフトに係合し他端が回転伝達部材に係合したコイルスプリングとから構成されている。第２の技術においては、この構成により、内燃機関が停止し、ベーンの位置を流体圧室内で保持できないレベルに２つの圧力作動室内の流体圧が低下すると、コイルスプリングの付勢力によってベーンの位置を所望の位置にすることができるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の第２の技術においては、コイルスプリングの位置がエンジンのシリンダヘッド部分と弁開閉時期制御装置との間に配置しており、コイルスプリングが配置している部位がエンジン側に突出しており、弁開閉時期制御装置を薄肉化させることができない構成となっている。また、この位置にコイルスプリングを配置することにより、コイルスプリングの取付けに煩わしさが伴い、弁開閉時期制御装置の組付けに時間がかかる問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解決した弁開閉時期制御装置を開示するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために本願の発明者らは、エンジンを停止し流体室内の流体圧が低下した際に流体室内のベーンを所定の方向へ付勢するコイルスプリングを外側に配置し、組付けしやすい構成とすることに着眼した。更に、カムシャフトに取り付けられカムシャフトが回転中の位置をセンシングするセンサープレートによってコイルスプリングをガイドすることによって部材の低減を図ることが可能なことに着眼した。
【００１０】
請求項１の発明において講じた手段は、弁開閉用の回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装され内燃機関の回転動力が伝達される回転伝達部材と、前記回転軸又は前記回転伝達部材の一方に取り付けられたベーンと、前記回転軸と前記回転伝達部材との間に配置され前記ベーンによって作動室と復帰室に二分される流体圧室と、前記作動室と前記復帰室のそれぞれに流体を給排する通路と、一端が前記回転軸に係合し他端が前記回転伝達部材に係合したコイルスプリングとからなる弁開閉時期制御装置において、前記コイルスプリングは前記内燃機関と対向する外側に配置され、前記回転軸の端部に取り付けられたセンサープレートにガイドされていることである。このような構成とすることにより、コイルスプリングがエンジンの内側に突出することなく、組付けも容易に行うことができる弁開閉時期制御装置を提供することが可能である。
【００１１】
また、コイルスプリングを回転軸の端部に取り付けられたセンサープレートにガイドされる構成とし、従来より回転軸に取り付けられているセンサープレートをスプリングガイドとすることにより、部材を新たに追加することなくコイルスプリングを取り付けることが可能である。更に、この位置にコイルスプリングを配置したことにより、エンジンの種類の違いによってコイルスプリングに必要とされる荷重が異なっても、弁開閉時期制御装置の構造を大きく変更することなく、単なるコイルスプリングの変更又はコイススプリングの荷重変更で対応することが可能となる。
【００１２】
請求項２の発明において講じた手段は、センサープレートは回転軸に垂直に延在するセンサー部と回転軸方向に延在する鍔部とからなり、鍔部がコイルスプリングの側部をガイドする構成としたことである。このような構成とすることにより、コイルスプリングを確実に保持することができ、コイルスプリングの作動不良の発生を防止することができる。更に、コイルスプリングがよじれ等によって付勢力が不均一となる不具合を防止することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１に示した本発明による弁開閉時期制御装置は、カムシャフト（回転軸）１０と、カムシャフト１０の回転位置検出用センサープレート１２と、内部ロータ３０と及び内部ロータ３０に取り付けたベーン４０とからなる弁開閉用の回転軸側部材と、この回転軸側部材に所定範囲で相対回転可能に外装された外部ロータ５０と、ロックピン６０及びタイミングプーリ７０等とからなる回転伝達側部材によって構成されていて、カムシャフト１０の外周にて内燃機関のシリンダヘッド８０に回転自在に指示されている。なお、タイミングプーリ７０には、周知のように、図示しないクランクシャフトの回転をタイミングベルトを介して図２から図７に矢印で示すように反時計方向に回転力が伝達されるように構成されている。
【００１５】
カムシャフト１０は、図示しない排気弁を開閉するカムを有しており、軸心に作動油圧（弁開閉時期を進角側とする油圧）の給排通路１１が１本設けられ、この給排通路１１に平行に復帰油圧（弁開閉時期を遅角側とする油圧）の給排通路１２が複数設けられている。作動油圧の給排通路１１は、カムシャフト１０に設けた径方向の通路１３と環状通路１４を介してシリンダヘッド８０に設けた給排通路８１に連通している。復帰油圧の給排通路１２は、カムシャフト１０に設けた環状通路１５を介してシリンダヘッド８０に設けた給排通路８２に連通している。給排通路８１、８２は、周知のように内燃機関の駆動状態に応じて切換作動を制御される図示しない切換弁を介して内燃機関によって駆動される図示しないオイルポンプによって選択的に接続されるように構成されている。
【００１６】
内部ロータ３０は、ボルト９０によってセンサープレート２０と共にカムシャフト１０に一体的に固着されていて、図４から図７に示すように複数のベーン４０をそれぞれ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１及び図４に示した状態、すなわちカムシャフと１０、内部ロータ３０等回転軸と外部ロータ５０、タイミングプーリ７０等回転伝達部材の相対位相が所定の位相で同期したときロックピン６０の頭部が所定量挿入される受容孔３２を有している。なお、ベーン４０のそれぞれは、ベーン溝３１の底部に収容したスプリング４１によって径方向外方に付勢されている。
【００１７】
センサープレート２０は、図２に示すようにセンサー突起２１、２２、２３及び２４が径方向外方に突出しており、センサー突起２４のみが円周方向の長さが大きくなっている。このセンサー突起２１〜２４の位置（回転状態）を図示しないセンサーで読み取ることでカムシャフト１０の回転状態を検知することができる。また、センサープレート２０には、図１に示すようにカムシャフト１０の軸方向に延びる鍔部２５が一体に形成されている。
【００１８】
外部ロータ５０は、内部ロータ３０の外周に所定範囲相対回転可能に組付けられていて、図１に示したようにその両側には側板７１とタイミングプーリ７０がボルト９１によって一体的に連結されている。ボルト９１は、外部ロータ５０に所定の間隔で設けられた貫通孔５３を貫通して、側板７１とタイミングプーリ７０を外部ロータ５０に一体化している。また、外部ロータには、ベーン４０を収容し、ベーン４０によって復帰室Ｒ１と作動室Ｒ２に二分される流体圧室Ｒｏを内部ロータ５０の外周とによって形成する凹部５１が形成されると共に、ロックピン６０とこれを内部ロータ３０に向けて付勢するスプリング６１を収容する退避孔５２が外部ロータ５０の径方向に形成されている。
【００１９】
外部ロータ５０に一体に取り付けられた側板７１と内部ロータ３０との間には、図１に示したように、一端が側板７１に係合し、他端が内部ロータに係合するコイルスプリング９２が配置されている。コイルスプリング９２は、外部ロータ５０、タイミングプーリ７０及び側板７１に対してカムシャフト１０、内部ロータ３０及びベーン４０を図４の反時計方向へ付勢している。また、コイルスプリング９２は、コイル部分の内周側をセンサープレート２０の鍔部２５によってガイドされている。
【００２０】
ロックピン６０は、退避孔５２に外部ロータ５０の径方向に移動可能に嵌合されていて、スプリング６１によって内部ロータ３０に向けて付勢されており、頭部（内周側端部）が受容孔３２に挿入・退避可能となっている。スプリング６１は、ロックピン６０とリテーナ６２との間に介装される圧縮スプリングであり、リテーナ６２は外部ロータに組付けたクリップ６３にて抜けされている。
【００２１】
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、内燃機関が停止し、図示しないオイルポンプから給排通路８１、８２にオイルが供給されず、しかも復帰室Ｒ１、作動室Ｒ２の内部のオイル圧が低下すると、コイルスプリング９２の付勢力によって図１及び図４に示した状態（復帰室Ｒ１の容積が最大となる最遅角の状態で、ロックピン６０がロックされている状態）になる。このため内燃機関の始動時には、大きな回転変動に伴うカムシャフト１０、内部ロータ３０及び複数のベーン４０等の回転軸側部材と、外部ロータ５０、タイミングプーリ７０及び側板７１等の回転伝達部材の不必要な相対回転が規制され、回転軸側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４０による打音）の発生を防止できる。
【００２２】
また、この始動時には、オイルポンプから切換弁を介して給排通路８１に少なくとも所定時間オイルが供給されることにより、カムシャフト１０の環状通路１４、通路１３及び給排通路１１と、内部ロータ３０の接続通路３４、３５を介して復帰室Ｒ１及び受容孔３２にオイルが供給されるので、内燃機関の始動開始から所定時間（接続通路３５を介して受容孔３２に供給されたオイルの圧力が上昇するまでの時間）経過後には、図５に示したように、受容孔３２内のオイルの油圧がスプリング６１に抗してロックピン６０を退避孔５２に退避させ、ロックピン６０によるロックが解除される。なお、図４から図７における３６は、給排通路８２、環状通路１５及び給排通路１２を介して作動室Ｒ２にオイルを給排する接続通路である。
【００２３】
従って、内燃機関の始動開始から所定時間経過した後には、図５に示したように、カムシャフト１０、内部ロータ３０等の回転軸側部材と外部ロータ５０、タイミングプーリ７０等回転伝達部材を相対回転させることができ、内燃機関の駆動状態に応じた切換弁の切換作動に伴い、復帰室Ｒ１からオイルを排出すると共に作動室Ｒ２へオイルを供給することによりカムシャフト１０、内部ロータ３０等の回転軸側部材と外部ロータ５０、タイミングプーリ７０等回転伝達部材を相対回転させて、図５の状態から図６の状態を経て図７の状態（最遅角状態）とすることができる。また、作動室Ｒ２からオイルを排出すると共に復帰室Ｒ１にオイルを供給することによりカムシャフト１０、内部ロータ３０等の回転軸側部材と外部ロータ５０、タイミングプーリ７０等回転伝達部材を相対回転させて、図７の状態から図６の状態を経て図５の状態（最進角状態）とすることができて、内燃機関の吸気弁の開閉時期を的確に制御することができる。
【００２４】
このように本実施形態の弁開閉時期制御装置においては、内燃機関が停止し、復帰室Ｒ１、作動室Ｒ２のオイルの圧力が低下するとスプリング９２の付勢力によって排気弁の開閉を制御するカムシャフト１０を最進角状態とすることができるので、内燃機関の始動時の燃焼状態が不安定なときに排気弁と吸気弁とが同時に開放することがない。すなわち、本実施形態により弁開閉時期制御装置により排気弁の開閉時期を最進角状態とするので、排気弁が開放する排気工程の次の工程である吸気工程において、別のカムシャフトによって吸気弁が開放するタイミングは排気弁が閉鎖した後となり、排気弁と吸気弁とが同時に開放して、内燃機関の始動時における燃焼ガスの流れが不安定な状態において吸気弁から内燃機関内部に供給される混合気が内燃機関を介して直接排気弁から排出される不具合を防止できる。また、コイルスプリングが内燃機関のシリンダーヘッド８０と反対側である側板７１側に設けられているので、タイミングプーリ７０とシリンダーヘッド８０との間にコイルスプリングを収容する突起形状の部材を必要としない。更に、コイルスプリング９２のコイル部内周をセンサープレート２０の鍔部２５によってガイドしているので、コイルスプリング９２を確実に保持でき、作動不良の発生を防止できる。
【００２５】
上記の実施形態においては、ロックピン６０を退避させるために受容孔３２にオイルを供給する接続通路３５を接続通路３４と連通しているが、内燃機関始動時における図示しない切換バルブの制御を変更し、エンジン始動時に先ず給排通路８２にオイルを供給するようにして接続通路３５を接続通路３６と連通することも可能である。
【００２６】
【発明の効果】
上記した請求項１の発明によれば、弁開閉用の回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装され内燃機関の回転動力が伝達される回転伝達部材と、前記回転軸又は前記回転伝達部材の一方に取り付けられたベーンと、前記回転軸と前記回転伝達部材との間に配置され前記ベーンによって作動室と復帰室に二分される流体圧室と、前記作動室と前記復帰室のそれぞれに流体を給排する通路と、一端が前記回転軸に係合し他端が前記回転伝達部材に係合したコイルスプリングとからなる弁開閉時期制御装置において、前記コイルスプリングは前記内燃機関と対向する外側に配置され、前記回転軸の端部に取り付けられたセンサープレートにガイドされていることによって、コイルスプリングがエンジンの内側に突出することなく、組付けも容易に行うことができる弁開閉時期制御装置を提供することができる。
【００２７】
また、コイルスプリングを回転軸の端部に取り付けられたセンサープレートにガイドされる構成とし、従来より回転軸に取り付けられているセンサープレートをスプリングガイドとすることにより、部材を新たに追加することなくコイルスプリングを取り付けることができる。更に、この位置にコイルスプリングを配置したことにより、エンジンの種類の違いによってコイルスプリングに必要とされる荷重が異なっても、弁開閉時期制御装置の構造を大きく変更することなく、単なるコイルスプリングの変更又はコイススプリングの荷重変更で対応することができる。
【００２８】
請求項２の発明によれば、センサープレートは回転軸に垂直に延在するセンサー部と回転軸方向に延在する鍔部とからなり、鍔部がコイルスプリングの側部をガイドする構成としたので、コイルスプリングを確実に保持することができ、コイルスプリングの作動不良の発生を防止することができる。更に、コイルスプリングがよじれ等によって付勢力が不均一となる不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である弁開閉時期制御装置の断面を示したものである。
【図２】図１における左側からの側面図を示したものである。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面を示したものである。
【図４】図１に示した内部ロータ、外部ロータ、ベーン、ロックピン等の関係を示す縦断正面図である。
【図５】図４に示したロックピンが退避孔に退避した作動説明図である。
【図６】図５に示した状態から回転軸側部材が回転伝達側部材に対して時計方向に僅かに相対回転した状態を示す作動説明図である。
【図７】図６に示した状態から回転軸側部材が回転伝達側部材に対して時計方向に更に所定量相対回転した状態を示す作動説明図である。
【図８】本発明の従来技術の弁開閉時期制御装置の断面を示したものである。
【図９】図９のＡ−Ａ断面をしめしたものである。
【符号の説明】
１０・・・カムシャフト（回転軸）
２０・・・センサープレート
２５・・・鍔部
４０・・・ベーン
５０・・・外部ロータ（回転伝達部材）
１１、１３、３４、８１・・・復帰室に連通する通路
１２、３６、８２・・・作動室に連通する通路
９２・・・コイルスプリング
Ｒ１・・・復帰室
Ｒ２・・・作動室
Ｒｏ・・・流体圧室
【図１】
0003812692.tif 000002
【図２】
0003812692.tif 000003
【図３】
0003812692.tif 000004
【図４】
0003812692.tif 000005
【図５】
0003812692.tif 000006
【図６】
0003812692.tif 000007
【図７】
0003812692.tif 000008
【図８】
0003812692.tif 000009
【図９】
0003812692.tif 000010