(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁開閉用の回転軸の前端部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、前記回転軸に設けた径方向のベーン溝に径方向へ移動可能に組付けられたベーンと、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、前記進角用油室に作動油を給排する第１通路と、前記遅角用油室に作動油を給排する第２通路とを備えて、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、前記ベーンによって前記ベーン溝の底部に形成される背圧室を前記第１通路に連通させたことを特徴とする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一つとして、弁開閉用の回転軸の端部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、前記回転軸に設けた径方向のベーン溝に径方向へ移動可能に組付けられたベーンと、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、前記進角用油室に作動油を給排する第１通路と、前記遅角用油室に作動油を給排する第２通路とを備えたものがあり、例えば実開平２−５０１０５号公報に開示されている。
【０００３】
上記した公報に開示されている弁開閉時期制御装置においては、回転軸が中間位相（最遅角位置と最進角位置との間）にてリニア制御されている時、ベーンの回転方向にて進角方向への回転力（進角用油室内の進角油圧による押圧力）と遅角方向への回転力（遅角用油室内の遅角油圧による押圧力に回転軸に生じているトルクを加えた力）がバランスしていて、この状態からベーンを進角方向へ回転させるときには進角用油室への油圧供給を増加させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した公報に開示されている弁開閉時期制御装置においては、作動油の油温が低く油圧が高い時に、中間位相から僅かに進角させるために進角油圧を増加した場合、ベーンの先端に作用する油圧によりベーンがベーン溝底部に向けて押されてベーンの先端が摺動可能に当接していた周壁から離れることがある。この状態では、進角用油室から遅角用油室に油圧がリークするため、ベーン及び回転軸は進角側に作動しない。このため、進角油圧を更に増加させることとなるが、リークを越えた進角油圧を供給した時点でベーン及び回転軸が急速に作動して、位相変換のオーバーシュートといった問題が生じることがある。
【０００５】
かかる問題は、ベーンを径外方に向けて付勢するベーンスプリングの取付荷重を高めることにより解消し得るものの、このようにした場合には、通常油温（比較的高くて粘性が低い状態）での運転時にベーン先端と周壁間のフリクションが常時増大し、進角及び遅角の位相変換時において変換速度の低下を招くという問題が生じるおそれがある。
【０００６】
【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、弁開閉用の回転軸の前端部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、前記回転軸に設けた径方向のベーン溝に径方向へ移動可能に組付けられたベーンと、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、前記進角用油室に作動油を給排する第１通路と、前記遅角用油室に作動油を給排する第２通路とを備えて、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、前記ベーンによって前記ベーン溝の底部に形成される背圧室を前記第１通路に連通させたことに特徴がある。
【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、低油温での運転時と通常油温での運転時に、中間位相でのバランス状態（進角油圧による押圧力が遅角油圧による押圧力とトルクとの和とバランスしている状態）から僅かに進角させるために進角油圧を増加した場合、この進角油圧がベーン溝底部の背圧室にも供給されてベーンを径外方に向けて押動する。このときには、ベーンの先端に作用する油圧（一部に進角油圧が作用し残部に遅角油圧が作用する）によりベーンがベーン溝底部に向けて押圧されるものの、進角油圧が遅角油圧より高く、この高い進角油圧がベーンの基端全体に作用してベーンを径外方に押圧するため、ベーンの先端は摺動可能に当接している周壁に押し付けられて離れることはなく、進角用油室と遅角用油室は的確に遮断された状態に維持される。したがって、この状態では、進角用油室から遅角用油室への油圧リークは的確に抑制され、ベーン及び回転軸は進角用油室に供給される進角油圧の増加に応じて的確に作動し、位相変換が的確に行われる。
【０００８】
また、ベーン先端の周壁への押し付け力は、進角油圧の増加に応じて増加するものであり、遅角油圧の増加時には増加しないものであるため、しかも低油温での運転時と通常油温での運転時に変わることなく得られるものであるため、通常油温での運転時にベーン先端と周壁間のフリクションが常時増大することはなく、位相変換時における変換速度の低下を必要最小限に抑えることができる。
【０００９】
【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及び図２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９０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と、外部ロータ３０に組付けたロックピン７０等によって構成されている。なお、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に設けた径方向の通路及び環状溝とシリンダヘッド９０に設けた接続通路９１を通して切換弁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９０に設けた接続通路９２を介して切換弁１００の接続ポート１０２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ってスプール１０４をスプリング１０５に抗して図１の左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１０２に連通するとともに、接続ポート１０１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１３に作動油が供給され、通電時には進角通路１２に作動油が供給される。なお、排出ポート１０７はシリンダヘッド９０に設けた排出通路９３を通してシリンダヘッド９０内に連通している。
【００１２】
内部ロータ２０は、単一の取付ボルト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をそれぞれ径方向に移動可能に取付けるためのベーン溝２１を有するとともに、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（最遅角位置）で同期したときロックピン８０の頭部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１２から作動油を給排する通路２３と、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。受容孔２２は、内部ロータ２０の外周に径方向に形成されている。なお、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）によって径外方に付勢されている。
【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それぞれ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おり、一つの突部３１にはロックピン７０とスプリング７１を収容する退避孔３２が外部ロータ３０の径方向に形成されている。
【００１４】
各ベーン６０は、先端の断面形状が円弧形状（図２参照）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Ｒｏ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の回転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。また、各ベーン６０は、ベーン溝２１の底部に背圧室Ｒ３をそれぞれ形成していて、各背圧室Ｒ３は連通孔２６（通路２４から分岐して設けられている）を通して通路２４に連通している。
【００１５】
ロックピン７０は、退避孔３２内に軸方向へ摺動可能に組付けられていて、スプリング７１によって内部ロータ２０に向けて付勢されている。スプリング７１はロックピン７０とリテーナ７２間に介装されていて、リテーナ７２は退避孔３２内にてクリップ７３により抜け止め固定されている。
【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、低油温での運転時と通常油温での運転時に、図２に示した状態、すなわち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）から僅かに進角させるために進角油圧を増加した場合、切換弁１００から進角通路１２と通路２４を通して各進角用油室Ｒ２に進角油圧が供給されるとともに、この進角油圧が通路２４から連通孔２６を通して各ベーン溝２１底部の背圧室Ｒ３にも供給されて各ベーン６０を径外方に向けて押動する。
【００１７】
このときには、各ベーン６０の先端に作用する油圧（進角用油室Ｒ１側の略半分に進角油圧が作用し遅角用油室Ｒ２側の略半分に遅角油圧が作用する）により各ベーン６０がベーン溝底部に向けて押圧されるものの、進角油圧が遅角油圧より高く、この高い進角油圧が各ベーン６０の基端全体に作用して各ベーン６０を径外方に押圧するため、各ベーン６０の先端は摺動可能に当接している外部ロータ３０の周壁に押し付けられて離れることはなく、進角用油室Ｒ１と遅角用油室Ｒ２は的確に遮断された状態に維持される。したがって、この状態では、進角用油室Ｒ１から遅角用油室Ｒ２への油圧リークは的確に抑制され、各ベーン６０及び回転軸（カムシャフト１０と内部ロータ２０）は進角用油室Ｒ１に供給される進角油圧の増加に応じて的確に作動し、位相変換が的確に行われる。
【００１８】
また、各ベーン６０先端の外部ロータ３０周壁への押し付け力は、進角油圧の増加に応じて増加するものであり、遅角油圧の増加時には増加しないものであるため、しかも低油温での運転時と通常油温での運転時に変わることなく得られるものであるため、通常油温での運転時に各ベーン６０先端と外部ロータ３０周壁間のフリクションが常時増大することはなく、位相変換時における変換速度の低下を必要最小限に抑えることができる。
【００１９】
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的に設けて（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。
【００２０】
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（最遅角状態）にて外部ロータ３０に組付けたロックピン７０の頭部が内部ロータ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（最進角状態）にて外部ロータに組付けたロックピンの頭部が内部ロータの受容孔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。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。
【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示す縦断側面図である。
【図２】  図１の２−２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、２１…ベーン溝、２２…受容孔、２３…通路、２４…通路（第１通路）、２５…通路（第２通路）、２６…連通孔、３０…外部ロータ、３１…突部、３２…退避孔、４０…フロントプレート、５０…リアプレート、５１…タイミングスプロケット、６０…ベーン、６１…ベーンスプリング、７０…ロックピン、９０…シリンダヘッド、Ｒｏ…流体圧室、Ｒ１…進角用油室、Ｒ２…遅角用油室、Ｒ３…背圧室。
【図１】
0003760567.tif 000002
【図２】
0003760567.tif 000003