(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クランクプーリから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形成され前記ベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される流体圧室と、前記進角用室に流体を給排する第１流体通路と、前記遅角用室に流体を給排する第２流体通路と、前記回転伝達部材又は前記回転軸に形成され内部に前記回転軸又は前記回転伝達部材に向けてばね付勢されたロックピンを収容する退避孔と、前記回転軸又は前記回転伝達部材に形成され前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相が所定の位相で同期したとき前記ロックピンの頭部が嵌入される受容孔と、この受容孔に流体を給排する第３流体通路とを備えた弁開閉時期制御装置において、前記第３流体通路を前記進角用室又は前記遅角用室に連通させるとともに、前記退避孔を第４流体通路を通して前記遅角用室又は前記進角用室に連通させ、また前記ロックピンの頭部を前記受容孔に向かって凸状の曲面形状としたことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記退避孔に収容される前記ロックピンのスカート部が前記退避孔に所定のリーク隙間で嵌合するようにして、前記第３流体通路を通して前記受容孔に流体が供給され前記ロックピンがばね付勢力に抗して移動したとき前記ロックピンのスカート部にて前記第４流体通路の退避孔側開口が塞がれるようにし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。
【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排気弁又は吸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一つとして、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クランクプーリからの回転動力が伝達される回転伝達部材と、前記回転軸（カムシャフトとこれに一体的に設けた内部ロータからなる）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形成され前記ベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される流体圧室と、前記進角用室に流体を給排する第１流体通路と、前記遅角用室に流体を給排する第２流体通路と、前記回転伝達部材に形成され内部に前記回転軸に向けてばね付勢されたロックピンを収容する退避孔と、前記回転軸に形成され前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相が所定の位相で同期したとき前記ロックピンの頭部が嵌入される受容孔と、この受容孔に流体を給排する第３流体通路とを備えたものがあり、例えば特開平１−９２５０４号公報や実開平２−５０１０５号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した各公報に開示されている弁開閉時期制御装置においては、ロックピンをばね付勢するスプリングを収容している室が大気開放とされ、また第３流体通路を通して受容孔に供給される流体によってロックピンがばね付勢力に抗して移動する構成となっているため、受容孔に供給される流体によってロックピンが受容孔から抜けた状態で回転軸と回転伝達部材が相対回転するときに、受容孔に供給される流体の脈動によってばね付勢されたロックピンが退避孔内で軸方向に微振動して回転軸の外周に当たり打音を発生させることがある。
【０００４】
また、ロックピンの頭部が先端に至るまで円柱形状とされているため、ロックピンの頭部先端が受容孔から抜け出すまでロックピンは回転軸と回転伝達部材の相対回転を規制し続けることとなり、結果的に受容孔に流体が流入し始めてから回転軸と回転伝達部材が相対回転し始めるまでの時間が長くて、当該装置の作動応答性（レスポンス）が悪い。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した問題に対処すべくなされたものであり、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クランクプーリから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形成され前記ベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される流体圧室と、前記進角用室に流体を給排する第１流体通路と、前記遅角用室に流体を給排する第２流体通路と、前記回転伝達部材又は前記回転軸に形成され内部に前記回転軸又は前記回転伝達部材に向けてばね付勢されたロックピンを収容する退避孔と、前記回転軸又は前記回転伝達部材に形成され前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相が所定の位相で同期したとき前記ロックピンの頭部が嵌入される受容孔と、この受容孔に流体を給排する第３流体通路とを備えた弁開閉時期制御装置において、前記第３流体通路を前記進角用室（又は前記遅角用室）に連通させるとともに、前記退避孔を第４流体通路を通して前記遅角用室（又は前記進角用室）に連通させ、また前記ロックピンの頭部を前記受容孔に向かって凸状の曲面形状としたことに特徴がある。
【０００６】
この場合において、前記退避孔に収容される前記ロックピンのスカート部が前記退避孔に所定のリーク隙間で嵌合するようにして、前記第３流体通路を通して前記受容孔に流体が供給され前記ロックピンがばね付勢力に抗して移動したとき前記ロックピンのスカート部にて前記第４流体通路の退避孔側開口が塞がれるようにするのが望ましい。
【０００７】
【発明の作用・効果】
本発明による弁開閉時期制御装置においては、受容孔に流体を給排する第３流体通路を進角用室（又は遅角用室）に連通させるとともに、ロックピンが収容される退避孔を第４流体通路を通して遅角用室（又は進角用室）に連通させて、ロックピンが退避孔内でダンパ作用を受けるようにしたため、受容孔に供給される流体によってロックピンが受容孔から抜けた状態で回転軸側部材と回転伝達部材が相対回転するときに、受容孔に供給される流体の脈動によってばね付勢されたロックピンが退避孔内で軸方向に微振動することが抑制されて、ロックピンの微振動に起因する打音発生を抑制することができる。
【０００８】
また、本発明による弁開閉時期制御装置においては、受容孔に嵌入されるロックピンの頭部が受容孔に向かって凸状の曲面形状とされていて、ロックピンの頭部が受容孔に部分的に嵌入している状態でも回転軸と回転伝達部材の相対回転は許容されるため、ロックピンの頭部全体が受容孔から抜け出す前に回転軸側部材と回転伝達部材の相対回転が開始する。したがって、受容孔に流体が流入し始めてから回転軸側部材と回転伝達部材が相対回転し始めるまでの時間を短くすることができて、当該装置の作動応答性（レスポンス）を向上させることができる。また、ロックピンの頭部が受容孔に部分的に嵌入している状態では、受容孔に供給される流体のみならず、回転軸側部材と回転伝達部材の相対回転によりロックピンが受ける作用力の分力によってもロックピンは抜け方向に押動されて受容孔から素早く抜けでる。したがって、これによっても当該装置の作動応答性を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明の実施に際して、退避孔に収容されるロックピンのスカート部が退避孔に所定のリーク隙間で嵌合するようにして、第３流体通路を通して受容孔に流体が供給されロックピンがばね付勢力に抗して移動したときロックピンのスカート部にて第４流体通路の退避孔側開口が塞がれるようにした場合には、退避孔から第４流体通路への流体の流れが絞られて制限されるため、上述したダンパ作用が効果的に得られて、ロックピンの微振動が効果的に抑制される。また、この場合には、第４流体通路から退避孔への流体の流れもロックピンのスカート部にて絞られて制限されるため、退避孔と受容孔との位置が一致したとき（所定の位相で同期したとき）にロックピンがばね付勢力で受容孔に向けて移動する速度が抑制され、ロックピンの受容孔への嵌合衝撃も緩衝することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図３に示した本発明による弁開閉時期制御装置は、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設けた内部ロータ２０からなる弁開閉用の回転軸と、この回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装された外部ロータ３０、ベーン４０、ロックピン５０及びタイミングプーリ６０等回転伝達部材によって構成されている。なお、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。
【００１１】
カムシャフト１０は、吸気弁又は排気弁（図示省略）を開閉する周知のカム（図示省略）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１１と遅角通路１２が設けられている。進角通路１１は、径方向の通路１３と環状の通路１４と接続通路７２を介して切換弁１００の接続ポート１０１に接続されている。また、遅角通路１２は、環状の通路１５と接続通路７４を介して切換弁１００の接続ポート１０２に接続されている。
【００１２】
切換弁１００は、ソレノイド１０３へ通電することによってスプール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に連通するとともに、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に連通するとともに、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の非通電時には進角通路１１にオイルが供給され、通電時には遅角通路１２にオイルが供給される。
【００１３】
内部ロータ２０は、中空状のボルト１９によってカムシャフト１０に一体的に固着されていて、４枚の各ベーン４０をそれぞれ径方向に取付けるためのベーン溝２１を有するとともに、図２に示した状態、すなわちカムシャフト１０及び内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が所定の位相で同期したときロックピン５０の頭部５１が所定量嵌入される受容孔２２と、この受容孔２２に進角通路１１からオイルを給排する通路２３と、各ベーン４０によって区画された進角用室Ｒ１（図２の右下のものは除く）に進角通路１１からオイルを給排する通路２４と、各ベーン４０によって区画された遅角用室Ｒ２に遅角通路１２からオイルを給排する通路２５を有している。図２の右下の進角用室Ｒ１には、外部ロータ３０に形成した通路３１を通して受容孔２２からオイルが給排されるように構成されている。受容孔２２は、外端部が大径の段付孔であって、大径部にロックピン５０の頭部５１が嵌入されて頭部５１の頂面が段部に当接するようになっており、大径部の外端には面取（図５参照）が施されている。なお、各ベーン４０は、ベーン溝２１の底部に収容したスプリング４１（図１参照）によって径外方に付勢されている。
【００１４】
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、その両側には側板８１，８２がシール部材８３，８４を介して接合され、タイミングプーリ６０とともにボルト８５によって一体的に連結されている。側板８１にはキャップ８６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の進角通路１１と内部ロータ２０の通路２３，２４を接続する通路８７が形成されている。また、外部ロータ３０には、各ベーン４０を収容し各ベーン４０によって進角用室Ｒ１と遅角用室Ｒ２とに二分される流体圧室Ｒｏを内部ロータ２０とによって形成する凹所３２が形成されるとともに、ロックピン５０とこれを内部ロータ２０に向けて付勢するスプリング９１を収容する退避孔３３が外部ロータ３０の径方向に形成されている。
【００１５】
退避孔３３は、外端がプラグ９２とシール部材９３によって液密的に閉塞されていて、ロックピン５０間に油室Ｒ３が形成されており、この油室Ｒ３は外部ロータ３０に設けた通路３４を通して遅角用室Ｒ２に連通している。通路３４の退避孔側開口は、通路２３を通して受容孔２２に供給されるオイルによってロックピン５０がスプリング９１のばね付勢力に抗して移動したときロックピン５０のスカート部５２によって塞がれるようになっている。なお、プラグ９２はタイミングプーリ６０によって抜け止めされている。
【００１６】
ロックピン５０は、受容孔２２に向かって凸状の曲面（球面）形状の頭部５１を有するとともに、スカート部５２を有していて、スカート部５２にて退避孔３３に所定のリーク隙間で外部ロータ３０の径方向にて移動可能に嵌合されており、スプリング９１によって内部ロータ２０に向けて付勢されている。このため、ロックピン５０のスカート部５２と退避孔３３間のリーク隙間を通してオイルが流通可能であり、遅角用室Ｒ２に連通している通路３４の退避孔側開口がロックピン５０のスカート部５２によって塞がれても、受容孔２２と通路３４と油室Ｒ３間にてオイルが流通可能である。
【００１７】
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、図２及び図３に示した状態、すなわち当該内燃機関が停止してオイルポンプが停止するとともに切換弁１００が図１に示した状態にあり、またロックピン５０の頭部５１が受容孔２２に所定量嵌入して、最遅角位置にて内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対回転を規制しているロック状態にて、当該内燃機関が始動してオイルポンプが駆動されても、当該内燃機関の始動と略同時に切換弁１００のソレノイド１０３が通電されておれば、切換弁１００からカムシャフト１０の進角通路１１にはオイルが供給されず、弁開閉時期制御装置は図２及び図３に示したロック状態に維持される。なお、当該内燃機関の停止時に、退避孔３３と受容孔２２との位置が一致していないことにより、ロックピン５０が受容孔２２に嵌入できない場合であっても、内燃機関の始動時に進角用室Ｒ１と遅角用室Ｒ２のオイル圧力が低いことにより、外部ロータ３０及びタイミングプーリ６０等が図２の時計方向に回転されて内部ロータ２０及びベーン４０等が遅角側に相対回転し、最遅角位置となると同時にロックピン５０がスプリング９１によって押動されて受容孔２２に嵌入される。
【００１８】
また、当該内燃機関が駆動しオイルポンプが駆動されている状態にて、切換弁１００のソレノイド１０３が通電状態から非通電状態に切り替えられると、切換弁１００からカムシャフト１０の進角通路１１にオイルが供給されて、同オイルが通路８７と各通路２４を通して各進角用室Ｒ１に供給されるとともに、通路８７から通路２３を通して受容孔２２に供給され、また各遅角用室Ｒ２から各通路２５と遅角通路１２と切換弁１００等を通してオイルが排出される。
【００１９】
ところで、受容孔２２に供給されるオイルはロックピン５０をスプリング９１に抗して押動するため、ロックピン５０が受容孔２２から順次抜けでるとともにカムシャフト１０，内部ロータ２０及びベーン４０等回転軸側部材が外部ロータ３０及びタイミングプーリ６０等回転伝達部材に対して図４及び図５に示したように相対回転する。また、受容孔２２に供給されるオイルは、外部ロータ３０に形成した通路３１を通して図４の右下の進角用室Ｒ１に供給される。
【００２０】
図４及び図５に示した状態、すなわちロックピン５０の受容孔２２に向かって凸状の曲面形状に形成されている頭部５１が受容孔２２に部分的に嵌入している状態では、カムシャフト１０，内部ロータ２０及びベーン４０等回転軸側部材が外部ロータ３０及びタイミングプーリ６０等回転伝達部材に対して相対回転を許容されるため、ロックピン５０の頭部５１全体が受容孔２２から抜け出す前に回転軸側部材と回転伝達部材の相対回転が開始する。したがって、受容孔２２にオイルが流入し始めてから回転軸側部材と回転伝達部材が相対回転し始めるまでの時間を短くすることができて、当該装置の作動応答性（レスポンス）を向上させることができる。
【００２１】
また、図４及び図５に示したようにロックピン５０の頭部５１が受容孔２２に部分的に嵌入している状態では、受容孔２２に供給されるオイルのみならず、回転軸側部材と回転伝達部材の相対回転によりロックピストン５０が受ける作用力Ｆの分力Ｆ１によってもロックピン５０は抜け方向に押動されて受容孔２２から素早く抜けでる。したがって、これによっても当該装置の作動応答性を向上させることができて、図２及び図３に示した状態（最遅角の状態）から図４〜図６に示した状態を経て図７及び図８に示した状態（最進角の状態）に応答性よく変化させることができる。
【００２２】
ところで、図２及び図３に示した状態から図４〜図６に示した状態を経て図７及び図８に示した状態に変化するときには、受容孔２２に供給されるオイルの圧力変動（脈動）がロックピン５０に作用するものの、本実施形態においては、ロックピン５０が収容されている退避孔３３を通路３４を通して遅角用室Ｒ２に連通させて、ロックピン５０が退避孔３３内でダンパ作用を受けるようにしてあるため、受容孔２２に供給されるオイルによってロックピン５０が受容孔２２から抜けた状態で回転軸側部材と回転伝達部材が相対回転するときに、受容孔２２に供給されるオイルの脈動によってスプリング９１でばね付勢されたロックピン５０が微振動することが抑制されて、ロックピン５０の微振動に起因する打音発生を抑制することができる。
【００２３】
特に、本実施形態においては、退避孔３３に収容されるロックピン５０のスカート部５２が退避孔３３に所定のリーク隙間で嵌合するようにして、ロックピン５０がスプリング９１のばね付勢力に抗して移動したときロックピン５０のスカート部５２にて通路３４の退避孔側開口が塞がれるようにしてあり、退避孔３３から通路３４へのオイルの流れが絞られて制限されるため、上述したダンパ作用が効果的に得られて、ロックピン５０の微振動が効果的に抑制される。
【００２４】
また、図７及び図８に示した状態で切換弁１００のソレノイド１０３が非通電状態から通電状態に切り替えられると、切換弁１００からカムシャフト１０の遅角通路１２にオイルが供給されて、同オイルが各通路２５を通して各遅角用室Ｒ２に供給されるとともに、各進角用室Ｒ１から各通路２４または通路３１，受容孔２２及び通路２３と進角通路１１と切換弁１００等を通してオイルが排出される。このため、カムシャフト１０，内部ロータ２０及びベーン４０等回転軸側部材が外部ロータ３０及びタイミングプーリ６０等回転伝達部材に対して相対回転し、図７及び図８に示した状態から図２及び図３に示した状態となる。このときには、通路３４から退避孔３３へのオイルの流れもロックピン５０のスカート部５２によって絞られて制限されるため、退避孔３３と受容孔２２との位置が一致したときにロックピン５０がスプリング９１のばね付勢力で受容孔２２に向けて移動する速度が抑制され、ロックピン５０の受容孔２２への嵌合衝撃も緩衝することができる。
【００２５】
上記実施形態においては、退避孔３３に収容されるロックピン５０のスカート部５２が退避孔３３に所定のリーク隙間で嵌合するようにして、ロックピン５０がスプリング９１のばね付勢力に抗して移動したときロックピン５０のスカート部５２にて通路３４の退避孔側開口が塞がれるようにして実施したが、ロックピン５０のスカート部５２にて通路３４の退避孔側開口が塞がれないようにして実施することも可能である。また、上記実施形態においては、内部ロータ２０にベーン４０を取り付けるとともに、外部ロータ３０にロックピン５０とスプリング９１を収容して実施したが、内部ロータにロックピンとスプリングを収容するとともに、外部ロータにベーンを取り付けるようにして実施することも可能である。
【００２６】
また、上記実施形態においては、進角用室Ｒ１が最小容積となる状態（図２の最遅角状態）にて外部ロータ３０に組付けたロックピン５０の頭部５１が内部ロータ２０の受容孔２２に嵌入されるように構成したが、遅角用室Ｒ２が最小容積となる状態（図７の最進角状態）にて外部ロータ３０に組付けたロックピン５０の頭部５１が内部ロータ２０の受容孔２２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。
【００２７】
更に、本実施形態において、受容孔２２にオイルを給排する通路２３を進角用室Ｒ１へ通じる通路２４と連通し、退避孔３３に開口する通路３４を隣接する遅角用室Ｒ２に連通しているが、通路２３を遅角用室Ｒ２へ通じる通路２５と連通し、退避孔３３に開口する通路３４を隣接する進角用室Ｒ１に連通して実施することも可能である。この場合には、エンジン運転中はロックピン５０の係合を作動させないようにすることが可能となる。すなわち、ロックピン５０は、エンジン始動時に切換弁１００から十分な油圧が供給されないときに、タイミングプーリ６０の回転に伴ってベーン４０が最遅角位置となった時、或いはベーン４０が最遅角位置にあってエンジンが停止した時等に、スプリング９１の付勢力によって押動されて受容孔２２に係合し、内部ロータ２０と外部ロータ３０との相対回転を規制するので、エンジンの通常運転中の切換レスポンスを短くすることができるとともに、エンジン停止後に内部のオイルが漏れ出る等により流体圧室Ｒｏに圧油が十分に満たされないときにベーン４０が流体圧室Ｒｏの端壁に当接して発生する打音を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による弁開閉時期制御装置の一実施形態を概略的に示す縦断側面図である。
【図２】  図１に示した内部ロータ、外部ロータ、ベーン、ロックピン、タイミングプーリ等の関係を示す部分破断正面図である。
【図３】  図２の３−３線に沿った断面図である。
【図４】  図２の状態から内部ロータ及びベーンが外部ロータ等に対して僅かに時計方向に相対回転した状態の図である。
【図５】  図４の５−５線に沿った断面図である。
【図６】  図４の要部拡大断面図である。
【図７】  図４の状態から内部ロータ及びベーンが外部ロータ等に対して所定量時計方向に相対回転した状態の図である。
【図８】  図７の８−８線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０…カムシャフト、２０…内部ロータ、２２…受容孔、２３…通路（第３流体通路）、２４…通路（第１流体通路）、２５…通路（第２流体通路）、３０…外部ロータ、３３…退避孔、３４…通路（第４流体通路）、４０…ベーン、５０…ロックピン、５１…頭部、５２…スカート部、６０…タイミングプーリ、９１…スプリング、１００…切換弁、Ｒｏ…作動室（流体圧室）、Ｒ１…進角用室、Ｒ２…遅角用室。
【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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