(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部に複数の圧力室を形成する仕切壁を備えた回転伝達部材と、該回転伝達部材の内周に配置し前記圧力室を区画するベーンを取り付けた吸気弁又は排気弁を開閉させる回転軸と、前記ベーンで区画される圧力室をそれぞれ圧力作動室とし該圧力作動室へ流体を吸排するそれぞれの流体通路と、前記回転軸に設けた受容孔に前記回転伝達部材の前記圧力室の間に設けた支持孔に収容され付勢手段によって付勢されたピンを挿入して前記回転伝達部材と前記回転軸の位相を保持し、前記ピンに前記回転軸側から前記流体通路の流体を供給して前記ピンの挿入を解除し前記回転伝達部材と前記回転軸の相対回転を許容する位相保持機構からなる弁開閉時期制御装置において、
前記支持孔に隣接する前記圧力室の前記圧力作動室へ流体を吸排する前記流体通路に絞り機構を配置したことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記絞り機構は、前記支持孔に隣接する２つの前記圧力室の前記圧力作動室へ流体を吸排する前記流体通路に設けたことを特徴とする請求項１記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項３】
前記絞り機構は、前記回転伝達部材と前記回転軸との所定量の相対回転により、前記支持孔に隣接する前記圧力室の前記圧力作動室と前記流体通路とが連通することを特徴とする請求項１又は請求項２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、内燃機関のクランクプーリからの回転力がタイミングプーリを介して伝達されるカムシャフトとタイミングプーリとの間又はカムシャフトと別のカムシャフトとの間で運転状態に応じた位相の可変を行う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、またベーンタイプの弁開閉時期制御装置も知られている。
【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４及び図４のＣ−Ｃ断面図である図５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。１０２はカムシャフトでエンジンのシリンダーヘッド１０３に支承されており、ベーン１０４が内部ロータ１０５を介してカムシャフト１０２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１０６が形成されている。この油圧室１０６にはそれぞれベーン１０４が挿入され、このベーン１０４と外側版１０７とにより圧力作動室１０８，１０８ａが形成され、かつ外側板１０７はプレート１０９及び固定ボルト１１０とにより位置決めされている。すなわち、ベーン１０４を含むカムシャフト１０２側と、油圧室１０６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１０４がタイミングプーリ内周部に設けられた油圧室１０６の範囲で回転することによって達成され、その角度は図５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１０２とタイミングプーリ１０１との相対回転は、ベーン１０４の両側に設けられた圧力作動室１０８，１０８ａへ吸排する油圧によって、ベーン１０４を回転することによって行われている。なお、図５に矢印で示す回転方向に対して、ベーン１０４よりも上流側を圧力作動室１０８とし、ベーン１０４よりも下流側を圧力作動室１０８ａ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１１１の制御によって行っている。この切換バルブ１１１は、ソレノイド１１２へ通電することによって弁スプール１１３をスプリング１１４に抗して図示右方向へ摺動させるものであり、オイルポンプから供給されるオイルを油路１１５から切換バルブ１１１へ採り入れ、油路１１６、１１７を介してベーン１０４の両側の油圧作動室１０８、１０８ａの油圧を調節するものである。
【０００５】
このような構造の弁開閉時期制御装置の作動は、油路１１６は圧力作動室１０８へ連通しており、油路１１７は圧力作動室１０８ａへ連通している。切換バルブ１１１を制御して油路１１６へオイルを供給し圧力作動室１０８の油圧を高めると、ベーン１０４が図５の矢印で示す方向に回転し、カムシャフト１０２の位相がタイミングプーリ１０１に対してベーン１０４の回転分だけ進ませることができ、カムシャフト１０２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１１１を制御して油路１１７へオイルを供給し圧力作動室１０８ａの油圧を高めると、ベーン１０４が図５の矢印と逆方向に回転し、カムシャフト１０２の位相がタイミングプーリ１０１に対してベーン１０４の回転分だけ遅らせることができ、カムシャフト１０２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】
なお、図５に示す１１８はノックピンで、内部ロータ１０５に設けた穴１１９内にスプリング１２０の付勢力により挿入されている。この穴１１９の位置は、ベーン１０４の油圧室１０６内の相対回転可能範囲の端部であり、タイミングプーリ１０１の回転方向に対して最も遅れた位置に設けられている。また、１２１もノックピンでありノックピン１１８と対称位置に設けられており、図５に示す状態から角度θだけ相対回転すると、ノックピン１２１は穴１２２にスプリング１２３の付勢力により挿入されるようになっている。ノックピン１１８、１２１には、それぞれ圧力作動室１０８、１０８ａに供給されるオイルがスプリング１２０、１２３に抗して作用して穴１１９、１２２から押し出すことで係合を解除する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術においては、タイミングプーリ１０１とカムシャフト１０２とを相対回転させる場合には、ベーン１０４を回転させるために圧力作動室１０８、１０８ａに供給するオイルの一部をカムシャフト側の穴１１９、１２２に挿入したノックピン１１８、１２１に対して供給し、オイルの圧力によってスプリング１２０、１２３の付勢力に抗して解除するようになっている。従って、オイルの油圧は、ノックピン１１８、１２１の係合が解除される部位と、ベーン１０４を回転させるために圧力作動室１０８、１０８ａとに同時に作用することになる。ここで、万が一、ノックピン１１８、１２１がカムシャフト側の穴１１９、１２２から完全に抜ける前に、ベーン１０４を回転させることができる程度に圧力作動室１０８、１０８ａの油圧が高くなるとタイミングプーリ１０１とカムシャフト１０２とを相対回転させる力が発生することになり、ノックピン１１８、１２１の内周側と外周側とでタイミングプーリ１０１とカムシャフト１０２による挟み付けることとなり、ノックピン１１８、１２１が穴１１９、１２２から抜けず、タイミングプーリ１０１とカムシャフト１０２とが相対回転できずに弁開閉時期制御装置が作動不良となる可能性がある。更に、ノックピン１１８、１２１をタイミングプーリ１０１とカムシャフト１０２による挟み付けることによるノックピン１１８、１２１の変形等の不良の発生も危惧される。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の従来技術の問題点をノックピン１１８、１２１の係合を解除する油圧を確実に供給することで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請求項１の発明において講じた手段は、内周部に複数の圧力室を形成する仕切壁を備えた回転伝達部材と、回転伝達部材の内周に配置し圧力室を区画するベーンを取り付けた吸気弁又は排気弁を開閉させる回転軸と、ベーンで区画される圧力室をそれぞれ圧力作動室とし圧力作動室へ流体を吸排するそれぞれの流体通路と、回転軸に設けた受容孔に回転伝達部材の圧力室の間に設けた支持孔に収容され付勢手段によって付勢されたピンを挿入して回転伝達部材と回転軸の位相を保持し、ピンに回転軸側から流体通路の流体を供給してピンの挿入を解除し回転伝達部材と回転軸の相対回転を許容する位相保持機構からなる弁開閉時期制御装置において、支持孔に隣接する圧力室の圧力作動室へ流体を吸排する前記流体通路に絞り機構を配置したことである。従って、絞り機構によって、受容孔からピンの挿入を解除するオイルがピンを収容する支持孔に隣接する圧力作動室へ流れ込むことを防止することができるので、オイルの圧力を効果的に受容孔からピンの挿入を解除する力として作用させることができる。
【００１０】
請求項２の発明において講じた手段は、絞り機構を、支持孔に隣接する２つの圧力室の圧力作動室へ流体を吸排する流体通路に設けたことである。従って、支持孔の両側の圧力室の圧力作動室へ流体を吸排する流体通路に絞り機構が設けられ、受容孔からピンの挿入を解除するオイルを確実にピンに作用させることができる。
【００１１】
請求項３の発明において講じた手段は、絞り機構を、回転伝達部材と回転軸との所定量の相対回転により、支持孔に隣接する圧力室の圧力作動室と流体通路とが連通することである。従って、ピンが受容孔に挿入された位置においては、流体通路のオイルは支持孔に隣接する圧力作動室へ流れ込むことができず、流体通路のオイルによって受容孔に挿入されたピンが解除された後に、回転伝達部材と回転軸とが所定の量の相対回転が行われて、支持孔に隣接する圧力室の圧力作動室と流体通路とが連通するので、回転伝達部材と回転軸との相対回転よりも前にピンが受容孔から解除することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施の形態を図１から図３に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明を用いた実施の形態の弁開閉時期制御装置１０を示す図面である。１２は、図示しないシリンダヘッドに回転可能に支持された吸気バルブ用カムシャフトであり、弁開閉時期制御装置１０は吸気バルブ用カムシャフト１２の先端部に次に詳細を説明するように取り付けられている。この実施の形態における回転伝達部材は、ベルト又はチェーンによって回転力が伝達されるタイミングプーリ１４、ボルト１６によりタイミングプーリ１４と相対回動不能に一体に固定される外部ロータ１８及び外板２０により構成されている。吸気バルブ用カムシャフト１２の軸方向長さが外部ロータ１８とほぼ等しい内部ロータ２２と吸気バルブ用カムシャフト１２の鍔部２６との間にタイミングプーリ１４を挟み込んでボルト２４によって吸気バルブ用カムシャフト１２の先端部に取り付けられている。なお、内部ロータ２２は、吸気バルブ用カムシャフト１２と相対回動不能に一体に固定されている。吸気バルブ用カムシャフト１２の内部には、進角油路２８と遅角油路３０が軸方向に切削されており、それぞれ図示しないシリンダヘッドに設けたオイル吸排口３２、３４を介して図示しない油圧供給源へ連通している。
【００１４】
図１のＡ−Ａ断面図である図２及び図３に示すように、外部ロータ１８の内周側には仕切壁３６によって区画された５つの圧力室３８と１つの支持孔４０が形成されている。支持孔４０の底部略中央には支持孔４０よりも直径の小さな連通孔４２が設けられている。連通孔４２にはスライドピン４４が挿入されており、スライドピン４４は、スライドピン４４の下端に一体形成されたスライドピン保持部４６と支持孔４０の外周部に固着したリング材４８との間に配置されたスプリング５０によって内周側に付勢されている。
【００１５】
吸気バルブ用カムシャフト１２に一体に固定される内部ロータ２２の外周には、圧力室３８に対応する位置にベーン５２が５枚取り付けられている。５枚のベーン５２は、圧力室３８内を吸気バルブ用カムシャフト１２の径方向に回転することができ、５つの圧力室３８を進角油圧室５４、５６、５８、６０、６２と遅角油圧室６４、６６、６８、７０、７２に２分割している。進角油圧室５４、５６、５８、６０、６２はそれぞれ進角油路２８と進角油路７４、７６、７８、８０、８２を介して供給又は排出されるオイルによって油圧を供給又は排出され、遅角油圧室６４、６６、６８、７０、７２はそれぞれ遅角油路３０と遅角油路８４、８６、８８、９０、９２、９４を介して供給又は排出されるオイルによって油圧を供給又は排出される。９６は、内部ロータ２２に設けたスライドピン４４が挿入できる受容孔９８へ連通する油路で、進角油路２８と進角油路７４、７６、７８、８０、８２と連通している。
【００１６】
図２に示した状態は、図２の矢印で示したタイミングプーリ１４の回転方向に対して吸気バルブ用カムシャフト１２が最遅角の位置であり、この位置においてスライドピン４４が受容孔９８に挿入され吸気バルブ用カムシャフト１２とタイミングプーリ１４との相対回転を規制している。また、この状態において、進角油路７６、７８、８０は進角油圧室５６、５８、６０と微小隙間を介して連通しているが、スライドピン４４を収容する支持孔４０に隣接する進角油路７４、８２は進角油圧室５４、６２とは連通していない。進角油路７４、８２は、スライドピン４４が受容孔９８から解除され、吸気バルブ用カムシャフト１２が図２に示す矢印の方向に若干相対回転すると進角油圧室５４、６２と連通するようになっている。
【００１７】
上記の実施の形態の作動について説明する。図２に示した状態は、図２の矢印で示したタイミングプーリ１４の回転方向に対して吸気バルブ用カムシャフト１２が最遅角の位置であり、図示しないクランクシャフトの回転がチェーン等を介してタイミングプーリ１４に伝達されると、スライドピン４４を介してタイミングプーリ１４と相対回転不能となった吸気バルブ用カムシャフト１２も図２の矢印の方向に回転する。
【００１８】
ここで、ベーン５２は吸気バルブ用カムシャフト１２の回転方向に移相が可能であり、図示しない制御回路に入力されるエンジン回転数やエンジン出力の状態によって、制御回路でタイミングプーリ１４の回転に対して吸気バルブ用カムシャフト１２を進角させることが好ましい場合には、進角油路２８へオイルを供給すると共に、遅角油路３０のオイルを排出してタイミングプーリ１４と吸気バルブ用カムシャフト１２との位相を変換する。具体的には、オイル吸排口３２、３４と連通する図示しない制御バルブを切り換えて、進角油路２８へオイルを供給する。進角油路２８へ供給されたオイルは、進角油路７４、７６、７８、８０、８２と油路９６へ導かれる。このとき進角油路７６、７８、８０のオイルは微小隙間を介して進角油圧室５６、５８、６０へ供給され、油路９６のオイルはスライドピン４４の先端部へスプリング５０の付勢力に抗して作用する。前述したように、この状態においては進角油路７４と８２の先端が進角油圧室５４、６２とは連通しておらず、進角油路７６、７８、８０から進角油圧室５６、５８、６０へ供給されるオイルが微小隙間を介して供給されることから、必然的に油路９６の内部の油圧が高くなり、この油圧によって先ずはスライドピン４４が受容孔９８から解除される。そして、進角油圧室５６、５８、６０へ供給されるオイルによって、吸気バルブ用カムシャフト１２と一体となったベーン５２が図２に矢印で示す方向へ回転する。吸気バルブ用カムシャフト１２が図２の矢印で示す方向に所定量（例えば１度程度の角度）回転すると、進角油路７４、８２の先端が進角油圧室５４、６２と連通し、進角油圧室５４、６２にもベーン５２を回転させるためのオイルを供給する。このとき、遅角油圧室６４、６６、６８、７０、７２内のオイルは遅角油路８４、８６、８８、９０、９２、９４及び遅角油路３０とを介して排出される。このように作動して、ベーン５２をベーン５２の両側の油圧差を利用して図３に示す最進角位置まで回転させ、タイミングプーリ１４の回転に対して吸気バルブ用カムシャフト１２を進角させることができる。
【００１９】
逆に図３に示すベーン５２を最進角位置から図２に示す最遅角位置へ移動させて、タイミングプーリ１４の回転に対して吸気バルブ用カムシャフト１２を遅角させる場合には、上記と反対方向にオイルを供給する。つまり、図示しない制御バルブを切り換えて、遅角油路３０から遅角油路８４、８６、８８、９０、９２、９４を介して遅角油圧室６４、６６、６８、７０、７２へオイルを供給し、進角油圧室５４、５６、５８、６０、６２内のオイルを進角油路７４、７６、７８、８０、８２から進角油路２８を介して排出することによって、ベーン５２の両側の油圧差を利用して図２に示す最遅角位置まで回転させる。このとき、スプリング５０によって吸気バルブ用カムシャフト１２側へ付勢されたスライドピン４４が、受容孔９８の位置までタイミングプーリ１４側を回転させるとスライドピン４４が受容孔９８へ挿入され、タイミングプーリ１４と吸気バルブ用カムシャフト１２との相対回動が規制される。
【００２０】
弁開閉時期制御装置１０はタイミングプーリ１４の回転をベーン５２を介して吸気バルブ用カムシャフト１２へ伝達するものであり、この回転力によって吸気バルブ用カムシャフト１２は常に遅角側への力を受けることとなる。このような力を受けながら、ベーン５２を遅角側へ相対回転させる場合には、タイミングプーリ１４の回転力も伴って必要以上の力でベーン５２を回転させて、ベーン５２が外部ロータ１８の仕切壁３６に当接して打音を発生する場合がある。しかしながら、本実施の形態においては、ベーン５２が最遅角位置へ至る直前に進角油圧室５４、６２と進角油路７４、８２との連通が絶たれるので、この状態の進角油圧室５４、６２内のオイルが緩衝油となって打音の発生を防止する。また、ベーン５２が最遅角位置に近づくに連れて進角油圧室５６、５８、６０と進角油路７６、７８、８０との連通も絞られ、進角油圧室５６、５８、６０内のオイルの排出量も減少し、このことも打音の発生を防止する効果を達成する。
【００２１】
なお、上記の実施の形態においては、吸気バルブ用カムシャフト１２に弁開閉時期制御装置１０を設けているが、図示しない排気バルブ用カムシャフトに弁開閉時期制御装置を設けることも可能である。また、上記の実施の形態においては、支持孔４０、受容孔９８、スライドピン４４をベーン５２が最遅角位置になったときに係合するようになっているが、弁開閉時期制御装置を排気バルブ用カムシャフトに用いる場合など、進角位置を保持したい場合には、ベーン５２が最進角位置になったときに係合するように構成することも可能である。この場合には、スライドピン４４の摺動とベーン５２の作動の関係から、受容孔９８へ油圧を供給する通路９６を遅角油路３０と連通させることになる。更に、上記の実施の形態においては、タイミングプーリ１４と一体となった外部ロータ１８に圧力室３８を形成しているが、ＤＯＨＣエンジンのように排気バルブ用カムシャフトと吸気バルブ用カムシャフトとを並行に配置し、それぞれのシャフトの外周に形成したギヤによって同期させて双方のシャフトを回転させるタイプにおいても、一方のギヤの内部またはギャに隣接して圧力室を形成し、シャフトの外周にベーンを取り付けて弁開閉時期制御装置とすることができ、このような形式の弁開閉時期制御装置にも本発明を適用することができる。
【００２２】
また、上記の実施の形態においては、内周側に圧力室３６を備え圧力室３６の外周壁を形成した外周ロータ１８と圧力室３６の内周壁を形成した内周ロータ１４とを、タイミングプーリ１４と外側板２０とで挟むようにボルト２０によって固定した３層構造となっている。従って、従来技術を説明した図４に示すタイミングプーリ１０１のようにシャフトの軸方向と径方向の接合部分を一体で構成したり、この部分の圧力室側を切削したりするものに比べて、圧力室３６の吸気バルブ用カムシャフト１２の軸方向の角部１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄの垂直を簡単に且つ正確に形成することができる。上記の実施の形態においては、進角油圧室５４、５６、５８、６０、６２と遅角油圧室６４、６６、６８、７０、７２との間にそれぞれベーン５２を介在させて、ベーン５２の両側に位置する進角油圧室と遅角油圧室との油圧差によってベーン５２を回転させてタイミングプーリ１４と吸気バルブ用カムシャフト１２との位相を変化するものであることから、角部１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄの垂直を形成すること及びこの角部１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに対応するベーン５２の形状は厳密に９０度の角度を備え、ベーン５２の外周からオイルが漏れることのない構成とすることが重要である。
【００２３】
【発明の効果】
上記した請求項１の発明によれば、ピンを保持する支持孔に隣接する圧力室の圧力作動室へ流体を吸排する流体通路に絞り機構を配置したことにより、受容孔からピンの挿入を解除するオイルがピンを収容する支持孔に隣接する圧力作動室へ流れ込むことを防止することができ、オイルの圧力を効果的に受容孔からピンの挿入を解除する力として作用させることができる。ついては、回転伝達部材と回転軸との相対回転に先立ってピンの係合が解除され、ピンが回転伝達部材と回転軸とによって挟まれることが防止できる。
【００２４】
請求項２の発明によれば、絞り機構を、支持孔に隣接する２つの圧力室の圧力作動室へ流体を吸排する流体通路に設けたことにより、支持孔の両側の圧力室の圧力作動室へ流体を吸排する流体通路に絞り機構が設けられ、受容孔からピンの挿入を解除するオイルを確実にピンに作用させることができる。
【００２５】
請求項３の発明によれば、絞り機構を、回転伝達部材と回転軸との所定量の相対回転により、支持孔に隣接する圧力室の圧力作動室と流体通路とが連通する構成としたので、ピンが受容孔に挿入された位置においては、流体通路のオイルは支持孔に隣接する圧力作動室へ流れ込むことができず、流体通路のオイルによって受容孔に挿入されたピンが解除された後に、回転伝達部材と回転軸とが所定の量の相対回転が行われて、支持孔に隣接する圧力室の圧力作動室と流体通路とが連通するので、回転伝達部材と回転軸との相対回転よりも前にピンが受容孔から解除することができる。また、ピンが受容孔に挿入される直前に圧力作動室と流体通路との連通が遮断されることにより、圧力作動室に残ったオイルがベーンの回転の緩衝油となってベーンが圧力室の壁に当接して発生する打音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のＡ−Ａ断面図を示したもので、カムシャフトが最遅角位置にある状態を示したものである。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図を示したもので、カムシャフトが最進角位置にある状態を示したものである。
【図４】本発明の従来技術の弁開閉時期制御装置を示したものである。
【図５】図４のＣ−Ｃ断面図を示したものである。
【符号の説明】
１０・・・弁開閉時期制御装置
１２・・・カムシャフト（回転軸）
１４・・・タイミングプーリ（回転伝達部材）
２８・・・進角油路（流体通路）
３０・・・遅角油路（流体通路）
３６・・・仕切壁
３８・・・圧力室
４０・・・支持孔
４４・・・スライドピン（ピン）
５０・・・スプリング
５２・・・ベーン
５４、５６、５８、６０、６２・・・進角油圧室（圧力作動室）
６４、６６、６８、７０、７２・・・遅角油圧室（圧力作動室）
９８・・・受容孔
【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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