(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装着される回転伝達部材と、該回転伝達部材と前記回転軸との間に少なくとも前記回転伝達部材及び前記回転軸の一方に対して移動可能に設けられる位相変換手段と、前記回転伝達部材と前記回転軸との間に形成され前記位相変換手段により進角用油室と遅角用油室とに二分される流体圧室と、前記進角用油室及び遅角用油室とに接続される第１及び第２接続ポート、排出通路に接続される排出ポート及び油圧供給源に接続される供給ポートを少なくとも有し、前記進角用油室及び前記遅角用油室に作動油を給排すべく前記第１及び第２接続ポートを少なくとも前記供給ポート及び排出ポートもしくは、前記排出ポート及び供給ポートに選択的に夫々連通させる切換弁から成る作動油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、前記切換弁の排出ポートと前記排出通路との間に前記排出ポートから前記排出通路への作動油の流通のみを許容する一方向弁を介装したことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記位相変換手段は、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から成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。
【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、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（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、該回転伝達部材と前記回転軸との間に少なくとも前記回転伝達部材に移動可能に設けられる位相変換手段と、前記回転伝達部材と前記回転軸との間に形成され前記位相変換手段により進角用油室と遅角用油室とに二分される流体圧室と、前記進角用油室及び遅角用油室とに接続される第１及び第２接続ポート、排出通路に接続される排出ポート及び油圧供給源に接続される供給ポートを少なくとも有し、前記進角用油室及び前記遅角用油室に作動油を給排すべく前記第１及び第２接続ポートを少なくとも前記供給ポート及び排出ポートもしくは、前記排出ポート及び供給ポートに選択的に夫々連通させる切換弁から成る作動油給排手段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る弁開閉時期制御装置においては、遅角用油室（又は進角用油室）の容積が最大となる最遅角時（又は最進角時）には回転伝達部材と回転軸との位相を保持するために、遅角用油室（又は進角用油室）に作動油を供給し、ベーンの遅角用油室側側面（又は進角用油室側側面）に油圧が作用され、進角用油室（又は遅角用油室）は排出ポートに連通される。ところで、回転軸である内燃機関のカムシャフトには変動トルクが作用し、この変動トルクが大きな場合、ベーンに作用する上記した油圧による回転力に変動トルクが打ち勝ち、最遅角或いは最進角時の位相を保持できなくなることがある。この状態を回避するために、上記した従来の弁開閉時期制御装置では、ベーンの受圧面積を増加するか或いは、油圧供給源から供給される作動油圧を増加して変動トルクに対抗する回転力を増大させる以外になく、当該弁開閉時期制御装置の製造コストの増大及び大型化又は、油圧供給源の大型化を招くという問題がある。
【０００４】
それゆえ、本発明は当該弁開閉時期制御装置において、製造コストの増大及び大型化を招くことなく、最遅角及び最進角時における所望の位相を確実に保持できるようにすることを、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、弁開閉用の回転軸に所定範囲で相対回転可能に装着される回転伝達部材と、該回転伝達部材と前記回転軸との間に少なくとも前記回転伝達部材及び前記回転軸の一方に対して移動可能に設けられる位相変換手段と、前記回転伝達部材と前記回転軸との間に形成され前記位相変換手段により進角用油室と遅角用油室とに二分される流体圧室と、前記進角用油室及び遅角用油室とに接続される第１及び第２接続ポート、排出通路に接続される排出ポート及び油圧供給源に接続される供給ポートを少なくとも有し、前記進角用油室及び前記遅角用油室に作動油を給排すべく前記第１及び第２接続ポートを少なくとも前記供給ポート及び排出ポートもしくは、前記排出ポート及び供給ポートに選択的に夫々連通させる切換弁から成る作動油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、前記切換弁の排出ポートと前記排出通路との間に前記排出ポートから前記排出通路への作動油の流通のみを許容する一方向弁を介装したことである。
【０００６】
上記した手段において、前記位相変換手段は、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により構成されても良い。
【０００７】
上記した手段によれば、最遅角時（又は最進角時）には、遅角用油室（又は進角用油室）に作動油が供給される一方、一方向弁により進角用油室（又は遅角用油室）から切換弁の排出ポートを介して一方向弁に至る密閉空間が形成される。これにより、最遅角時（又は最進角時）に遅角用油室（進角用油室）の容積を減少し且つ進角用油室（遅角用油室）の容積を増大する側に位相変換手段を移動させるように回転軸に変動トルクが作用した際、この変動トルクは遅角用油室（進角用油室）からは正油圧による反力で保持されると共に、進角用油室（遅角用油室）からは負油圧による反力で保持され、位相変換手段の受圧面積を大型化又は供給される作動油油圧を高圧化することなく、位相が安定して保持される。
【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一実施形態を図面に基づき、説明する。
【０００９】
図１及び図２において、弁開閉時期制御装置は、当該内燃機関のシリンダヘッド７０に回転自在に支持されたカムシャフト１０とこれの前端（図１の右端）に一体的に組付けた内部ロータ２０によって構成した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、リアプレート５０及びリアプレート５０の外周に一体的に設けたタイミングスプロケット５１によって構成した回転伝達部材と、内部ロータ２０に組付けた５枚のベーン６０により構成される位相変換手段と、切換弁９０等から構成される作動油給排手段等によって構成されている。尚、タイミングスプロケット５１には、周知のように、図示省略したクランク軸からクランクスプロケットとタイミングチェーンを介して図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。
【００１０】
カムシャフト１０は、吸気弁を開閉する周知のカム１１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１３が設けられている。進角通路１２は、カムシャフト１０に設けた径方向通路と環状溝とシリンダヘッド７０に設けた接続通路７１を通して切換弁９０の第１接続ポート９１ａに接続されている。また、遅角通路１３は、カムシャフト１０に設けた径方向の通路及び環状溝とシリンダヘッド７０に設けた接続通路７２を通して切換弁９０の第２接続ポート９１ｂに接続されている。
【００１１】
切換弁９０は、本実施形態では、シリンダヘッド７０に設けた取り付け孔７４に液密的に嵌合される円筒状のハウジング９１と、該ハウジング９１内に軸方向に移動可能に嵌挿されるスプール９２と、該スプール９２を軸方向に付勢するスプリング９３と、該スプリング９３により付勢されるスプール９２と常時当接する軸部を有する可動コア９４と、可動コア９４の外周を包囲するように配設される円筒状の樹脂製ボビンに巻回されるコイル９５と、ボビンとハウジング９１の対向面間に配置され両者を結合するヨークと、ボビンの内孔内に可動コア９４に隣接して配設される固定コアと、ボビンの外周上に配設される外周ヨークとから構成されており、コイル９５へ通電することによって可動コア９４及びスプール９２をスプリング９３に抗して図１の左方向へ移動できるものである。
【００１２】
ハウジング９１には、接続通路７１及び７２に夫々連通される環状溝から成る第１及び第２接続ポート９１ａ及び９１ｂが形成され、各接続ポート９１ａ及び９１ｂはハウジング９１に形成される複数の径方向通路及び内周環状溝に連通されている。また、ハウジング９１には、第１及び第２接続ポート９１ａ及び９１ｂ間に、当該内燃機関により駆動されるオイルポンプ（図示省略）からの作動油の供給通路１００に接続される環状溝からなる供給ポート９１ｃが形成されていて、該供給ポート９１ｃはハウジング９１に形成される複数の径方向通路を通してスプール９２の外周面に形成される環状溝９２ｄに常時連通されている。尚、環状溝９２ｄは、第１及び第２接続ポート９１ａ及び９１ｂに夫々連通されるハウジングの各内周環状溝にスプール９２の軸方向の移動に応じて選択的に連通されるように軸方向に延びている。スプール９２は、シリンダヘッド７０に設けた排出通路７３を介してシリンダヘッド７０内に連通される取り付け孔７４に一端を開口して当該切換弁９０の排出ポート９２ｃとして機能する内孔を有すると共に、該内孔から径方向に延び外周面に形成される環状溝とを連通する径方向通路９２ｂ及び９２ｃとを有している。尚、径方向通路９２ｂ及び９２ｃは、第２及び第１接続ポート９１ｂ及び９１ａに夫々連通されるハウジングの各内周環状溝にスプール９２の軸方向の移動に応じて夫々連通可能となっている。
【００１３】
上記した構成からなる切換弁９０は、コイル９５の非通電時には供給ポート９１ｃが環状溝９２ｄを介して第２接続ポート９１ｂに連通されると共に、第１接続ポート９１ａが径方向通路９２ａを介して排出ポート９２ｃに連通され、またコイル９５の通電時には供給ポート９１ｃが環状溝９２ｄを介して第１接続ポート９１ａに連通されると共に、第２接続ポート９１ｂが径方向通路９２ｂを介して排出ポート９２ｃに連通される。このため、コイル９５の非通電時には遅角通路１３に作動油が供給され、コイル９５の通電時には進角通路１２に作動油が供給される。
【００１４】
しかして、本実施形態においては、排出ポート９２ｃを構成するスプール９２の内孔が段付状を呈しており、そのシリンダヘッド７０の取り付け孔７４側の大径部内には、チェックボール９６、スプリング９７及びリテーナ９８からなる一方向弁が配設されている。チェックボール９６は、スプール９２の内孔大径部の開口端に嵌合固定されるリテーナ９８に一端を係止されるばね力の小さなスプリング９７により常時スプール９２の内孔の段部に当接する側に付勢されている。これにより、取り付け孔７４から排出ポート９２ｃ内への作動油の流通が阻止され、排出ポート９２ｃから取り付け孔７４への作動油の流通（スプリング９７の小さなばね力に打ち勝つ低い圧力の作動油の流通）のみが許容されている。
【００１５】
内部ロータ２０は、単一の取り付けボルト８１によってカムシャフト１０に一体的に固着されていて、５枚の各ベーン６０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６０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５個の連通孔からなる）２４と、各ベーン６０によって区画された遅角用油室Ｒ２に遅角通路１３から作動油を給排する通路２５を有している。尚、各ベーン６０は、ベーン溝２１の底部に収容したベーンスプリング６１（図１参照）によって径方向外方に付勢されている。
【００１６】
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が接合され、３本の連結ボルト８２によって一体的に連結されている。また、外部ロータ３０の内周には所定の周方向間隔で５個の突部３１が径方向内方に向けて夫々突出形成されていて、これら突部３１の内周面が内部ロータ２０の外周面に摺接する構成で外部ロータ３０が内部ロータ２０に回転自在に支承されている。
【００１７】
各ベーン６０は、先端の断面形状が円弧形状であり、両プレート４０、５０間にて内部ロータ２０のベーン溝２１に径方向へ移動可能に取り付けられていて、外部ロータ３０の各突部３１と内部ロータ２０との間に形成される流体圧室Ｒ０を進角用油室Ｒ１と遅角用油室Ｒ２とに二分しており、外部ロータ３０に形成した各突部３１の周方向端面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る。
【００１８】
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９０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、即ち最遅角状態（外部ロータ３０の各突部３１の回転方向側端面に各ベーン６０が当接している状態）から最進角状態（外部ロータ３０の各突部３１の反回転方向側端面に各ベーン６０が当接している状態）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。
【００１９】
ここで、図２に示す最遅角状態では、切換弁９０は図１の状態にあり、供給ポート９１ｃが環状溝９２ｄを介して第２接続ポート９１ｂに連通されて、接続通路７２、遅角通路１３、通路２３及び２５を介して図示しないオイルポンプからの作動油が遅角用油室Ｒ２に供給される。これにより、遅角用油室Ｒ２側の各ベーン６０の面積に作用する作動油の油圧により各ベーン６０の進角用油室Ｒ１側の側面が外部ロータ３０の突部３１の回転方向側端面に押圧され、所望の最遅角位相が保持される。本実施形態では、この最遅角状態において、一方向弁により進角用油室Ｒ１から通路２４、進角通路１２及び接続通路７１を通して排出ポート９２ｃに至る密封空間が形成される。
【００２０】
この状態において、カムシャフト１０に加わる変動トルクは、遅角用油室Ｒ２に作用する作動油の油圧（正油圧）に抗して遅角用油室Ｒ２の容積を減少し且つ進角用油室Ｒ１の容積を増大する側にベーン６０を移動させるように作用するが、このトルクは遅角用油室Ｒ２からは正油圧による反力で保持されると共に、一方向弁の作用により上記密封空間に負圧が発生することから進角用油室Ｒ１からは負油圧による反力で保持される。したがって、本実施形態によれば、最遅角状態においてカムシャフト１０に加わるトルクが各ベーン６０の両側面で油圧保持されるため、従来装置に比し約１／２のベーンの受圧面積で最遅角状態における所望の位相を安定して保持することができる。
【００２１】
また、最進角状態においても同様に、切換弁９０のコイル９５が通電されて、供給ポート９１ｃが環状溝９２ｄを介して第１接続ポート９１ａに連通されて、接続通路７１、進角通路１２及び通路２４を介して図示しないオイルポンプからの作動油が進角用油室Ｒ１に供給される一方、一方向弁により遅角用油室Ｒ２から通路２５、遅角通路１３及び接続通路７２を通して排出ポート９２ｃに至る密封空間が形成される。これにより、上記した最遅角状態と同様に、カムシャフト１０に加わる変動トルクは、各ベーン６０の両側面で油圧保持され、最進角状態における所望の位相が安定して保持される。
【００２２】
尚、最遅角状態と最進角状態の間の状態である中間位相でのバランス状態（各進角用油室Ｒ１内の進角油圧による押圧力が各遅角用油室Ｒ２内の遅角油圧による押圧力とカムシャフト１０に加わるトルクとの和とバランスしている状態）では、スプール９２の環状溝９２ｄが第１接続ポート９１ａの内周環状溝とわずかに軸方向に重合して供給ポート９１ｃが第１接続ポート９１ａに連通されると共に、第２接続ポート９１ｂが環状溝９２ｄ及び径方向通路９２ｂのいずれにも連通されないように切換弁９０のコイル９５の通電が制御される。これにより、遅角用油室Ｒ２から通路２５、遅角通路１３及び接続通路７２を通して第２接続ポート９１ｂに至る密封空間が形成される。したがって、上記した最遅角及び最進角状態と同様に、カムシャフト１０に変動トルクが加わっても、該変動トルクは、各ベーン６０の両側面で油圧保持され、中間バランス状態における所望の位相が安定して保持される。
【００２３】
上記実施形態においては、リアプレート５０の外周にタイミングスプロケット５１を一体的に設けて、クランク軸からクランクスプロケットとタイミングチェーンを介して回転動力が伝達されるものに本発明を実施したが、本発明は外部ロータ３０の外周にタイミングプーリを一体に設けて（別部材で構成して一体的に固着することも可能）、クランク軸からクランクプーリとタイミングプーリを介して回転動力が伝達されるものにも同様に実施し得るものである。また、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。
【００２４】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、最遅角時（又は最進角時）には、遅角用油室（又は進角用油室）に作動油が供給される一方、一方向弁により進角用油室（又は遅角用油室）から切換弁の排出ポートを介して一方向弁に至る密閉空間が形成される。これにより、最遅角時（又は最進角時）に遅角用油室（進角用油室）の容積を減少し且つ進角用油室（遅角用油室）の容積を増大する側に位相変換手段を移動させるように回転軸に変動トルクが作用した際、この変動トルクは遅角用油室（進角用油室）からは正油圧による反力で保持されると共に、進角用油室（遅角用油室）からは負油圧による反力で保持されるため、位相変換手段の受圧面積を大型化又は供給される作動油油圧を高圧化することなく、所望の位相を安定して保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側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ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）
１２  進角通路（作動油給排手段）
１３  遅角通路（作動油給排手段）
２０  内部ロータ（回転軸）
３０  外部ロータ（回転伝達部材）
３１  突部
４０  フロントプレート
５０  リアプレート
６０  ベーン（位相変換手段）
７０  シリンダヘッド
７３  排出通路
９０  切換弁（作動油給排手段）
９１  ハウジング
９１ａ  第１接続ポート
９１ｂ  第２接続ポート
９１ｃ  供給ポート
９２  スプール
９２ｃ  排出ポート
９６  チェックボール（一方向弁）
９７  スプリング（一方向弁）
Ｒ０  流体圧室（位相変換手段）
Ｒ１  進角用油室（位相変換手段）
Ｒ２  遅角用油室（位相変換手段）
【図１】
0003821254.tif 000002
【図２】
0003821254.tif 000003