(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、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を一体的に有する回転伝達部材と、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移動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、
前記回転軸は、前記シリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフトと、このカムシャフトの先端部に一体的に設けた内部ロータからなり、
前記回転伝達部材は、前記内部ロータを収容し、かつ、外周面上に径方向外方に突出する突部を複数設けた外部ロータを備え、前記突部と前記タイミングプーリとが接触し、さらに、
前記突部間において、前記外部ロータの外周面と前記タイミングプーリの内周面との間に形成される空洞部を設けた弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記回転伝達部材に、前記外部ロータの各突部に対応する突部が形成されたフロントプレート及びリアプレートが備えられ、
前記空洞部が、フロントプレートの側及びリアプレートの側で開口させてある請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項３】
前記外部ロータに設けたフロントプレートの前面及び前記外部ロータの外周に冷却用フィンが設けてある請求項１又は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、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、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を一体的に有する回転伝達部材と、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移動させる流体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、進角用室及び遅角用油室には内燃機関の潤滑油が作動油として給排され、これら進角用室及び遅角用油室を区画する回転伝達部材の外周壁の外周面にタイミングプーリが一体的に設けられている。
【０００４】
ところで、クランクプーリ、タイミングプーリ及び両プーリ間に張架されるタイミングベルトは、内燃機関のシリンダブロック及びシリンダヘッド前面に固定されるタイミングベルトケース内に収容され、これらクランクプーリ、タイミングプーリ及びタイミングベルトは内燃機関の運転中約８０℃位まで上昇する高温雰囲気中に曝される。また、作動油として用いられる内燃機関の潤滑油は、内燃機関の運転中約１２０〜１３０℃位まで上昇する。この高温環境下、上記した従来の弁開閉時期制御装置においては、高温の作動油により回転伝達部材の外周壁及びタイミングプーリ自体が高温となり、ゴム等から成るタイミングベルトの熱劣化が促進され、タイミングベルトの寿命が著しく低下されるという問題があった。
【０００５】
それゆえ、本発明は当該弁開閉時期制御装置において、タイミングベルトの寿命を向上させることを、その課題とする。
【０００６】
【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、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を一体的に有する回転伝達部材と、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移動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、前記回転軸は、前記シリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフトと、このカムシャフトの先端部に一体的に設けた内部ロータからなり、前記回転伝達部材は、前記内部ロータを収容し、かつ、外周面上に径方向外方に突出する突部を複数設けた外部ロータを備え、前記突部と前記タイミングプーリとが接触し、さらに、前記突部間において、前記外部ロータの外周面と前記タイミングプーリの内周面との間に形成される空洞部を設けたことである。
上記した手段において、前記回転伝達部材に、前記外部ロータの各突部に対応する突部が形成されたフロントプレート及びリアプレートが備えられ、前記空洞部が、フロントプレートの側及びリアプレートの側で開口させてある。
【０００７】
上記した手段において、前記外部ロータに設けたフロントプレートの前面及び前記外部ロータの外周に冷却用フィンを設けても良い。
【０００８】
上記した手段によれば、回転軸との間で流体圧室を形成する回転伝達部材の部分の外周と、該部分の径方向外方に位置するタイミングプーリとの間に設けた空洞部により、高温の流体により加熱される外部ロータからタイミングプーリへの熱伝導が緩和され、タイミングプーリが高温となることが適確に防止される。
【０００９】
【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。
【００１０】
図１〜図３に示した弁開閉時期制御装置の第１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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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２２を有している。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３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。
【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２分される流体圧室Ｒ０を内部ロータ２０とによって形成する凹所３２が形成されている。この凹所３２の周方向端面に各ベーン７０が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。
【００１５】
図２及び図３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３に示した状態、即ち最進角状態（外部ロータ３０の各凹所３２の回転方向側端面に各ベーン７０が当接している状態）から最遅角状態（外部ロータ３０の各凹所３２の反回転方向側端面に各ベーン７０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。
【００１７】
ところで、図示しないクランクプーリ、タイミングプーリ６０及び両プーリ間に張架される図示しないタイミングベルトは、内燃機関のシリンダブロック及びシリンダヘッド１１０前面に固定される図示しないタイミングケース内に収容され、これらクランクプーリ、タイミングプーリ６０及びタイミングベルトは内燃機関の運転中約８０℃位まで上昇する高温雰囲気中に曝される。また、作動油として用いられる内燃機関の潤滑油は、内燃機関の運転中約１２０〜１３０℃位まで上昇する。この高温環境下、本実施形態においては、内部ロータ２０との間で流体圧室Ｒ０を形成する外部ロータ３０の外周と、外部ロータ３０の径方向外方に位置するタイミングプーリ６０との間に設けた空洞部Ｓにより、高温の作動油により加熱される外部ロータ３０からタイミングプーリ３３への熱伝導が緩和されると共に、外部ロータ３０及びタイミングプーリ６０の放熱面積が増大されて温度上昇が抑制されるため、タイミングプーリ６０が高温となることが適確に防止される。これにより、樹脂又はゴム製のタイミングベルトが早期に熱劣化することが防止される。
【００１８】
図４及び図５は、本発明の第２実施形態を示す。この第２実施形態では、上記した第１実施形態の弁開閉時期制御装置のフロントプレート４０の前面及び外部ロータ３０の外周に冷却用フィン４３、４４及び３４が設けられている。その他の構成は、上記した第１実施形態と同じであるので、図４及び図５において、同じ構成には図１〜図３と同じ番号符号をに付し、その説明を省略する。
【００１９】
この第２実施形態によれば、冷却用フィンによりフロントプレート４０及び外部ロータ３０の放熱面積が更に増大するので、高温の作動油により加熱される外部ロータ３０からタイミングプーリ３３への熱伝導が更に緩和され、タイミングプーリ６０が高温となることがより適確に防止される。これにより、樹脂又はゴム製のタイミングベルトが早期に熱劣化することをより効果的に防止することができる。
【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。
【００２１】
【発明の効果】
以上の如く、回転軸は、シリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフトと、このカムシャフトの先端部に一体的に設けた内部ロータからなり、回転伝達部材は、内部ロータを収容し、かつ、外周面上に径方向外方に突出する突部を複数設けた外部ロータを備え、突部とタイミングプーリとが接触し、さらに、突部間において、外部ロータの外周面とタイミングプーリの内周面との間に形成される空洞部により、高温の流体により加熱される外部ロータからタイミングプーリへの熱伝導が緩和され、タイミングプーリが高温となることを適確に防止することができる。これにより、樹脂やゴム等からなるタイミングベルトの耐久性を著しく向上することができる。
【００２２】
また、冷却フィンにより更に外部ロータの放熱面積を増大することができるので、外部ロータからタイミングプーリへの熱伝導が更に緩和され、タイミングプーリが高温となることをより適確に防止でき、タイミングベルトの耐久性を著しく向上することができる。
【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第１実施形態を示す縦断側面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】本発明に従った弁開閉時期制御装置の第２実施形態を示す縦断側面図である。
【図５】図４の側面図である。
【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）
３０  外部ロータ（回転伝達部材）
３２  凹所
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
１００  切換弁（流体給排手段）
１１０  シリンダヘッド
Ｒ０  流体圧室
Ｒ１  進角用油室
Ｒ２  遅角用油室
Ｓ  空洞部
【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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