(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クランク軸からの回転動力が伝達される回転伝達部材と、前記回転軸に取り付けられた複数のベーンと、前記回転伝達部材及び前記回転伝達部材に設けられた突部と前記回転軸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複数の流体圧室と、前記進角用室及び前記遅角用室に流体を選択的に給排し、前記回転軸と前記回転伝達部材とを相対回転させる流体給排手段とを備えて、内燃機関の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おいて、前記回転軸と前記回転伝達部材との相対回転量が、前記複数のベーンのうちの一つが、前記複数の流体圧室の内の１つを形成する一対の前記突部の互いに対向する回転方向端面のうち径方向内側の端部に当接することにより制限されるようにしたことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記回転軸と前記回転伝達部材との相対回転量を制限する前記ベーンは、前記回転軸に取り付けられる基部側にて前記一対の突部の回転方向端面のうち径方向内側の端部に当接することを特徴とする請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項３】
前記ベーンが当接する前記一対の突部の回転方向端面の内周面に前記ベーンの当接時に前記進角室あるいは前記遅角室と前記流体給排手段とを連通する溝を設けたことを特徴とする請求項２に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。
【０００２】
【従来の技術】
この種の弁開閉時期制御装置の１つとして、例えば特開平１−９２５０４号公報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個のベーン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】
【発明が解決しようとする課題】
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、これら各突部の回転方向端面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、各流体圧室に収容される各ベーンの相対位置が全て同等となるように精度良く内部ロータ、ベーン及びタイミングプーリを製造する必要があり、非常に製造コストが嵩むという問題があった。
【０００４】
それゆえ、本発明は当該弁開閉時期制御装置において、製造コストを低減させることを、その課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために講じた本発明の技術的手段は、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クランク軸からの回転動力が伝達される回転伝達部材と、前記回転軸に取り付けられた複数のベーンと、前記回転伝達部材及び前記回転伝達部材に設けられた突部と前記回転軸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複数の流体圧室と、前記進角用室及び前記遅角用室に流体を選択的に給排し、前記回転軸と前記回転伝達部材とを相対回転させる流体給排手段とを備えて、内燃機関の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おいて、前記回転軸と前記回転伝達部材との相対回転量が、前記複数のベーンのうちの一つが前記複数の流体圧室の内の１つを形成する一対の前記突部の互いに対向する回転方向端面のうち径方向内側の端部に、当接することにより制限されるようにしたことである。
【０００６】
上記した手段において、前記回転軸と前記回転伝達部材との相対回転量を制限する前記ベーンは、前記回転軸に取り付けられる基部側にて前記一対の突部の回転方向端面のうち径方向内側の端部に当接することが望ましい。また、前記ベーンが当接する前記一対の突部の回転方向端面の内周面に前記ベーンの当接時に前記流体給排手段に連通される溝を設けても良い。
【０００７】
上記した手段によれば、回転軸と回転伝達部材との相対回転量が１つのベーンが該ベーンを収容する流体圧室を区画する一対の突部の回転方向端面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。
【０００８】
【発明の実施の形態】
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。
【０００９】
図１及び図２に示した弁開閉時期制御装置の実施形態は、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。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３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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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及びＲ０１を内部ロータ２０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。
【００１４】
本実施形態においては、図２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の周方向幅が他の流体圧室Ｒ０の周方向幅よりも小さくされていると共に、該流体圧室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には図３に示すようにその径方向内方部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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
このように本実施形態では、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。尚、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Ｒ０１の遅角用室Ｒ２と通路２２との連通或いは流体圧室Ｒ０１の進角用室Ｒ１と通路２３との連通は遮断されるものの、他の流体圧室Ｒ０の遅角用室Ｒ２と通路２２との間或いは他の流体圧室Ｒ０と進角用室Ｒ１と通路２３との間の連通は隙間７１により良好に保たれるので、位相制御の応答性が損なわれることはない。
【００１８】
また、上記した最進角状態或いは最遅角状態では、１個のベーン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、本実施形態においては、図３及び図４に示すようにストッパ３１ａ、３１ｂが突部３１の径方向内方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７０ａに作用するようになっているため、ベーン７０には図３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。尚、発明者の実験では、ベーンの破壊トルクが２倍以上（１７８Ｎ・ｍ→３７４Ｎ・ｍ）に向上されたことが確認されている。
【００１９】
図５及び図６は、上記した一実施形態の変形例を示す。この変形例においては、ストッパ部３１ａの内周面のフロントプレート４０側に、ベーン７０がストッパ部３１ａに当接した状態で通路２２とベーン７０のトルク受け部７０ａとを連通する連通溝３１ｃが形成されていると共に、ストッパ部３１ｂの内周面のリアプレート５０側に、ベーン７０がストッパ部３１ｂに当接した状態で通路２３とベーン７０のトルク受け部７０ａとを連通する連通溝３１ｄが形成されている。これにより、この変形例によれば、最進角状態或いは最遅角状態からの位相制御時の初期において、流体圧室Ｒ０１の遅角用室Ｒ２と通路２２が連通溝３１ｃを介して直ちに連通される或いは流体圧室Ｒ０１の進角用室Ｒ１と通路２３が連通溝３１ｄを介して直ちに連通されるので、最進角状態或いは最遅角状態からの位相制御時に全ての流体圧室Ｒ０、Ｒ０１にてベーン７０の有効受圧面積を利用した位相制御が可能となり、応答性がより良好に維持される。
【００２０】
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。
【００２１】
【発明の効果】
以上の如く、請求項１の発明によれば、回転軸と回転伝達部材との相対回転量が１つのベーンが該ベーンを収容する流体圧室を区画する一対の突部の回転方向端面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を著しく低減することができる。
【００２２】
また、請求項２の発明によれば、回転軸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が、前記回転軸と前記回転伝達部材との相対回転量を制限する前記ベーンの基部に剪断荷重として作用する。このため、回転軸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が、ベーンの基部にモーメント荷重として作用する従来装置に比し、ベーンの強度を著しく向上することができるので、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。
【００２３】
また、請求項３の発明によれば、最進角状態或いは最遅角状態において、その周方向端を区画する突部の回転方向端面にベーンが当接する流体圧室の遅角用室と流体給排手段との連通或いは流体圧室の進角用室と流体給排手段との連通は遮断されるものの、他の流体圧室の遅角用室と流体給排手段との間或いは他の流体圧室の進角用室と流体給排手段との間の連通はベーンと突部の回転方向端面との間に形成される隙間により確保されている最進角状態或いは最遅角状態からの位相制御時の初期において、その周方向端にベーンが当接する流体圧室の遅角用室と流体給排手段との連通或いは流体圧室の進角用室と流体給排手段との連通が溝を介して直ちに得られるので、最進角状態或いは最遅角状態からの位相制御時に全ての流体圧室にてベーンの有効受圧面積を利用した位相制御が可能となり、応答性をより良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った弁開閉時期制御装置の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】図２における流体圧室Ｒ０１内のベーン７０近傍の一部拡大図である。
【図４】図３におけるベーン７０の側面図である。
【図５】本発明に従った弁開閉時期制御装置の一実施形態の変形例における流体圧室Ｒ０１内のベーン近傍の一部拡大図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図７】従来の弁開閉時期制御装置の縦断面図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０  カムシャフト（回転軸）
１１  遅角通路（流体給排手段）
１２  進角通路（流体給排手段）
２０  内部ロータ（回転軸）
２２  通路（流体給排手段）
２３  通路（流体給排手段）
３０  外部ロータ（回転伝達部材）
３１  突部
３１ａ、３１ｂ  ストッパ部（回転方向端面）
４０  フロントプレート
５０  リアプレート
６０  タイミングプーリ
７０  ベーン
７０ａ  トルク受け部
７１  隙間
１００  切換弁（流体給排手段）
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】
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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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