JP2004270475A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁ブレーキの制動力受け部を保持する板状部材に対して連結用のゴム弾性体を確実に取り付けられるようにする。
【解決手段】極歯リング２９，３０から制動力を受けるヒステリシスリング３１を板状部材３３に取り付け、その板状部材３３を軸受３４を介して電磁コイル１に回転自在に支持させる。板状部材３３にゴムブッシュ２４を取り付け、組付角操作機構６の中間回転体１９をそのゴムブッシュ２４に連結する。このような装置において、挿入口３７を有するリテーナ３６を、その挿入口３７が径方向内側に向くように板状部材３３に溶接固定し、このリテーナ３６の挿入口３７から前記ゴムブッシュ２４を挿入し、リテーナ３６の壁３６ｂ，３６ｃによってゴムブッシュ２４に作用する回転方向の荷重と径方向外向きの荷重を支持するようにした。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、内燃機関の吸気側または排気側の機関弁の開閉タイミングを運転状態に応じて可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のバルブタイミング制御装置として、次のようなものが案出されている（特許文献１参照。）。
【０００３】
このバルブタイミング制御装置は、クランクシャフトに連係されたハウジング（駆動回転体）がカムシャフトの端部に回動可能に組み付けられ、カムシャフトに結合された従動軸部材（従動回転体）と前記ハウジングとがリンク等から成る組付角操作機構を介して連結されている。そして、組付角操作機構にはハウジングと従動軸部材に対して相対回動可能な中間回転体が設けられ、その中間回転体を適宜回動操作することによってハウジングと従動軸部材の組付角（相対回動位置）を調整できるようになっている。
【０００４】
また、中間回転体に操作力を付与する操作力付与手段は、ゼンマイばねと電磁ブレーキとによって構成されている。即ち、中間回転体はゼンマイばねによって回転を進める方向に付勢されると共に、電磁ブレーキから適宜制動力を受けることによって回転を遅らせる方向の操作力を受けるようになっている。また、電磁ブレーキは、制動力を発生する電磁コイルと摩擦板がＶＴＣカバー等の非回転部材に取り付けられ、電磁コイルが通電されることによって摩擦板が中間回転体に圧接されるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−４１０１３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来のバルブタイミング制御装置においては、組付角操作機構の一部を成す中間回転体が電磁ブレーキの制動力受け部を成してため、機関運転中におけるカムシャフトの振動（回動方向の振動や傾斜）が直接制動力受け部に伝達されてしまう。このため、この制動力受け部の振動によって制動力発生部と制動力受け部の間の間隔や接触状態が変化し、それによって電磁ブレーキの制動性能が不安定になることが懸念される。
【０００７】
これに対処するため、本出願人は、制動力受け部を中間回転体と独立して設け、その制動力受け部を軸受を介して電磁ブレーキの制動力発生部に回転可能に支持させると共に、制動力受け部側にゴム弾性体を取り付け、中間回転体側から突出させた操作力伝達部をそのゴム弾性体に挿入連結することを検討している。この場合、製造コストの削減や小型・軽量化の観点からは、制動力受け部は板状部材に一体に取り付け、その板状部材の中心部側を軸受を介して制動力発生部に支持させることが望ましい。
【０００８】
しかし、このように制動力受け部を板状部材に取り付けるようにした場合には、板状部材が肉薄であることから、同部材に連結用のゴム弾性体を確実に取り付けることが難しくなる。
【０００９】
そこでこの出願の発明は、電磁ブレーキの制動力受け部を保持する板状部材に対して連結用のゴム弾性体を確実に取り付けられるようにして、製造コストの高騰や装置の大型・重量化を招くことなく、電磁ブレーキの制動性能の安定化を図ることのできる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、この出願の発明は、挿入口を有するリテーナを、その挿入口が径方向内側に向くように板状部材に溶接固定し、このリテーナの挿入口からゴム弾性体を挿入すると共に、そのリテーナの壁によってゴム弾性体に作用する回転方向の荷重と径方向外向きの荷重を支持するようにした。
【００１１】
この発明の場合、リテーナは板状部材に溶接によって固定されるため、板状部材に確実かつ強固に固定されることとなるが、ゴム弾性体はリテーナの溶接後にその内部に挿入されるため、溶接の熱によって変形や劣化を招くことがない。また、ゴム弾性体はリテーナの壁によって回転方向の荷重を支持されるため、板状部材に作用する制動力を中間回転体に確実に伝達することができる。さらに、ゴム弾性体は径方向外向きの荷重をリテーナの壁によって確実に支持されるため、ゴム弾性体を組付けた状態で電磁ブレーキの作動試験を行うとき等にゴム弾性体が遠心力によって脱落する不具合も生じない。
【００１２】
したがって、この発明によれば、不具合なくゴム弾性を板状部材に確実に取り付けることができるため、板状部材の採用によって製造コストの高騰や装置の大型・重量化を回避しつつ、電磁ブレーキの制動性能の安定化を図ることができる。
【００１３】
また、前記リテーナの壁の内面には、ゴム弾性体の径方向内向きの変位を規制する係合部を設けることが望ましい。この場合、電磁ブレーキの作動試験の際等にゴム弾性体が挿入口から脱落する不具合をも確実に回避することができる。
【００１４】
前記リテーナは金属平板を折り曲げて形成するようにしても良い。このようにした場合には、リテーナを安価に製造することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
この実施形態は、この出願の発明にかかるバルブタイミング制御装置を内燃機関の吸気側の動弁系に適用したものであるが、排気側の動弁系に同様に適用することも可能である。
【００１７】
バルブタイミング制御装置は、図１に示すように内燃機関の吸気側のカムシャフト（図示せず）の前端部に結合された従動軸部材３（従動回転体）と、この従動軸部材３に必要に応じて相対回動できるように組み付けられ、チェーン（図示せず）を介してクランクシャフト（図示せず）に連係されるタイミングスプロケット４を外周に有する駆動リング５（駆動回転体）と、この駆動リング５の前方側（図１中左側）に配置され、駆動リング５と従動軸部材３を相対回動させて両者の組付角を操作する組付角操作機構６と、この組付角操作機構６に操作力を付与する操作力付与手段７と、を備えている。
【００１８】
駆動リング５は、段差状の挿通孔８を備えた略円板状に形成され、この挿通孔８部分が従動軸部材３に回転可能に組み付けられている。そして、駆動リング５の前面（カムシャフトと逆側の面）には、図２，図３に示すように、対面する平行な側壁を有する３つの径方向溝９（径方向ガイド）が同リング５のほぼ半径方向に沿うように形成されている。尚、この実施形態の場合、駆動リング５は２つの部材が結合されて構成されている。
【００１９】
また、従動軸部材３は、図１に示すように、カムシャフトの前端部に突き合される基部側の外周に拡径部が形成されると共に、その拡径部よりも前方側の外周面に放射状に突出する三つのレバー１０が一体に形成され、軸芯部を貫通するボルト１１によってカムシャフトに結合されている。各レバー１０には、リンク１２の基端がピン１３によって枢支連結され、各リンク１２の先端には前記各径方向溝９に摺動自在に係合する円柱状の突出部１４が一体に形成されている。
【００２０】
各リンク１２は、突出部１４が対応する径方向溝９に係合した状態において、ピン１３を介して従動軸部材３に連結されているため、リンク１２の先端側が外力を受けて径方向溝９に沿って変位すると、駆動リング５と従動軸部材３はリンク１２の作用でもって突出部１４の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００２１】
また、各リンク１２の先端部には、軸方向前方側に開口する収容穴１５が形成され、この収容穴１５に、後述する渦巻き溝１６（渦巻き状ガイド）に係合する係合ピン１７と、この係合ピン１７を前方側（渦巻き溝１６側）に付勢するコイルばね１８とが収容されている。尚、この実施形態の場合、リンク１２の先端の突出部１４と係合ピン１７、コイルばね１８等によって径方向に変位可能な可動案内部が構成されている。
【００２２】
一方、従動軸部材３のレバー１０の突設位置よりも前方側には、円板状のフランジ壁を有する中間回転体１９が軸受２０を介して回転自在に支持されている。この中間回転体１９のフランジ壁の後面側には断面半円状の前述の渦巻き溝１６が形成され、この渦巻き溝１６に、前記各リンク１２の先端の係合ピン１７が転動自在に案内係合されている。渦巻き溝１６の渦巻きは、機関回転方向Ｒに沿って次第に縮径するように形成されている。したがって、各リンク１２先端の係合ピン１７が渦巻き溝１６に係合した状態において、中間回転体１９が駆動リング５に対して遅れ方向に相対回転すると、リンク１２の先端部は径方向溝９に案内されつつ、渦巻き溝１６の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体１９が進み方向に相対変位すると、半径方向外側に移動する。
【００２３】
組付角操作機構６は、以上説明した駆動リング５の径方向溝９、リンク１２、突出部１４、係合ピン１７、レバー１０、中間回転体１９、渦巻き溝１６等によって構成されている。この組付角操作機構６は、後述する操作力付与手段７から中間回転体１９に駆動リング５に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が渦巻き溝１６と係合ピン１７の係合部を通してリンク１２の先端を径方向に変位させ、このときリンク１２が揺動してその揺動量に応じて駆動リング５と従動軸部材３を相対回動させる。
【００２４】
一方、操作力付与手段７は、中間回転体１９を駆動リング５に対して機関回転方向Ｒに付勢する付勢手段としてのゼンマイばね２１と、中間回転体１９を駆動リング５に対して機関回転方向Ｒと逆方向に作動させる電磁ブレーキとしてのヒステリシスブレーキ２と、を備え、ゼンマイばね２１の付勢力とヒステリシスブレーキ２の作動力のバランスによって中間回転体１９を回動操作するようになっている。
【００２５】
ゼンマイばね２１は、駆動リング５に固定された円筒部材２２にその外周端部が結合される一方、内周端部が中間回転体１９の円筒状の基部に結合されている。
【００２６】
ヒステリシスブレーキ２は、非回転部材である図示しないＶＴＣカバーに支持固定される制動力発生部としての電磁コイル１と、この電磁コイル１の発生磁界による制動力を受ける被制動回転体２３とを備え、この被制動回転体２３がゴム弾性体であるゴムブッシュ２４と操作力伝達部である連結ピン２５を介して前記中間回転体１９に連結されている。
【００２７】
電磁コイル１は、通電によって磁界を発生するコイル巻線を主要素とするコイルブロック２６と、このコイルブロック２６の周域に配置されて磁束を誘導するヨーク２７と、を有し、このヨーク２７は、図４に示すように本体ブロック２８と、この本体ブロック２８に嵌合固定された内側極歯リング２９と外側極歯リング３０によって構成されている。また、内側極歯リング２９と外側極歯リング３０は環状の隙間を持って同心に配置され、両者の対向面には、軸方向に延出する複数の歯面が円周方向に沿って形成されている。そして、両極歯リング２９，３０の歯面相互は円周方向にオフセットされて配置されており、コイルブロック２６のコイル巻線が通電されると、両リング２９，３０間にはオフセットした位置関係にある相手歯面に向かう磁界が生じるようになっている。
【００２８】
また、被制動回転体２３は、前記両極歯リング２９，３０間に非接触状態で挿入配置された制動力受け部としての円筒状のヒステリシスリング３１と、外周端部がこのヒステリシスリング３１に一体に結合される一方、内周端部に軸部３２が連結された円板状の板状部材３３とから成り、この板状部材３３に連結された軸部３２がヨーク２７の本体ブロック２８に軸受３４を介して回転自在に支持されている。したがって、被制動回転体２３は電磁コイル１によって常に軸受けされ、それによって回転中における揺動や径方向の振動が抑制されている。
【００２９】
ヒステリシスリング３１は、磁気的ヒステリシス特性を有するヒステリシス材から成り、ヒステリシスリング３１の回転中に両極歯リング２９，３０間に磁界が発生すると、その磁界の向きとヒステリシスリング３１内の磁束の向きとにずれが生じるようになっている。ヒステリシスブレーキ２は、このずれによって制動力を発生する。
【００３０】
また、組付角操作機構６側に臨む板状部材３３の背面には、図１及び図３，図４に示すように金属製の一対のリテーナ３６が取り付けられ、この各リテーナ３６の内部に前記ゴムブッシュ２４が収容保持されている。
【００３１】
リテーナ３６は、図６に示すように短冊状の本体部ａの中央から舌片部ｂが延設された略Ｔ字状の金属平板を適宜折り曲げることによって形成されている。具体的には、図７〜図１０に示すように、短冊状の本体部ａ（図６参照）を、中央の基壁３６ａを中心に両側に階段状に折り曲げることによって、左右対称に側壁３６ｂと外向きのフランジ３６ｄが形成され、前記舌片部ｂ（図６参照）を側壁３６ｂと同側に折り曲げることによって、外側壁３６ｃが形成されている。そして、これらの折り曲げにより、外側壁３６ｃと対向する位置には略方形状の挿入口３７が形成されている。また、基壁３６ａには前記連結ピン２５の先端部が挿入される大径の遊挿孔３８が形成され、両側壁３６ｂには中央が円弧状に窪んだ係合部４０が形成されている。
【００３２】
こうして成形された各リテーナ３６は、各挿入口３７が径方向内側に向くように（回転中心方向に開口するように）フランジ３６ｄ部分が板状部材３３に溶接固定されている。そして、板状部材３３に溶接固定された各リテーナ３６には、径方向内側の挿入口３７からゴムブッシュ２４が挿入され、そのゴムブッシュ２４の外周面が側壁３６ｂの係合部４０内に係合されている。尚、この状態において、外側壁３６ｃの内面にはゴムブッシュ２４の外周面が当接している。
【００３３】
また、ゴムブッシュ２４には貫通孔４１が形成され、リテーナ３６の遊挿孔３８を貫通した連結ピン２５の先端がこの貫通孔４１に圧入固定されるようになっている。尚、板状部材３３のリテーナ取付部にはリテーナ３６の遊挿孔３８とほぼ同軸に逃し孔４２が形成されており、ゴムブッシュ２４を貫通した連結ピン２５の先端部がその逃し孔４２内に遊挿され、それによって連結ピン２５と板状部材３３の干渉を回避するようになっている。
【００３４】
このバルブタイミング制御装置は以上のような構成であるため、クランクシャフトとカムシャフトの回転位相（機関弁の開閉タイミング）を最進角側に変更する場合には、ヒステリシスブレーキ２に適宜電流を通電することにより、ゼンマイばね２１の力に抗する制動力が板状部材３３から中間回転体１９にゴムブッシュ２４と連結ピン２５を介して伝達される。これにより、中間回転体１９が駆動リング５に対して逆方向に回転し、それによってリンク１２の先端の係合ピン１７が渦巻き溝１６に誘導されてリンク１２の先端部が径方向内側に変位し、このとき、図３に示すようにリンク１２の作用によって駆動リング５と従動軸部材３の組付角が最進角位置に変更される。
【００３５】
また、クランクシャフトとカムシャフトの回転位相（機関弁の開閉タイミング）を最遅角側に変更する場合には、ヒステリシスブレーキ２の通電電流をオフまたは微弱にすることにより、中間回転体１９がゼンマイばね２１の力によって機関回転方向に回転させられる。すると、渦巻き溝１６による係合ピン１７の誘導によってリンク１２の先端部が径方向外側に変位し、このとき、図２に示すようにリンク１２の作用によって駆動リング５と従動軸部材３の組付角が最遅角位置に変更される。
【００３６】
このバルブタイミング制御装置においては、制動力受け部であるヒステリシスリング３１が板状部材３３と軸部３２を介して電磁コイル１に軸受支持されると共に、板状部材３３と中間回転体１９がゴムブッシュ２４を介して連結されているため、カムシャフトの回転変動等に伴なう従動軸部材３の振動はゴムブッシュ２４によって確実に吸収され、ヒステリシスリング３１部分にはほとんど伝達されることがない。このため、ヒステリシスブレーキ２の極歯リング２９，３０とヒステリシスリング２の間の隙間は常にほぼ一定に維持され、ヒステリシスブレーキ２はこれにより常時安定した制動性能を発揮する。
【００３７】
また、この装置においては、ヒステリシスリング３１を薄肉の板状部材３３に取り付け、その板状部材３３を電磁コイル１に軸受け支持させる一方でゴムブッシュ２４を介して中間回転体１９に連結したため、板状部材３３部分をプレス成形によって形成して製造コストの低減を図ることができると共に、装置全体の小型・軽量化を図ることができる。
【００３８】
さらに、この装置の場合、リテーナ３６を板状部材３３に溶接固定した後に、その内部にゴムブッシュ２４を挿入保持させるようにしているため、溶接によってリテーナ３６を確実に板状部材３３に固定することができるうえ、溶接時の熱によってゴムブッシュが変形したり、その特性が変化する不具合を招くことがない。そして、リテーナ３６は折り曲げによって形成した側壁３６ｂと外側壁３６ｃにより、ゴムブッシュ２４に作用する回転方向の荷重や径方向外向きの荷重を確実に支持することができる。しかも、ゴムブッシュ２４を挿入するためのリテーナ３６の挿入口３７は径方向内側に向いて形成されているため、ヒステリシスブレーキ２を装置本体部に連結する前の作動試験時（被制動回転体２３を回転させての試験時）に、ゴムブッシュ２４が遠心力を受けて挿入口３７から脱落する不具合も生じない。
【００３９】
また、ゴムブッシュ２４は、凹状の係合部４０によってリテーナ３６の側壁３６ｂに係止されるため、上記の作動試験時に、挿入口３７が鉛直下方を向いて停止することがあっても挿入口３７から脱落することもない。
【００４０】
さらに、この実施形態の場合、リテーナ３６は平板状の金属板を折り曲げて形成したものであるため、プレスによる打ち抜きと折り曲げによって効率良く製造することができる。
【００４１】
また、この実施形態においては、リテーナ３６の係合部４０を、側壁３６ｂに形成した円弧状の窪みによって構成したため、この窪み形状によってリテーナ３６の側壁３６ｂ自体を補強できるという利点がある。
【００４２】
尚、この出願の発明の実施形態は以上で説明したものに限るものでなく、例えば、上記の実施形態では電磁ブレーキとしてヒステリシスブレーキを用いたが、摩擦接触タイプ等の他のタイプの電磁ブレーキも採用可能である。
【００４３】
次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【００４４】
（イ） リテーナは、短冊状の本体部の中央部から舌片部が延設された略Ｔ字状の金属板から構成し、その金属板の本体部を中央の基壁を挟んで左右対称に階段状に折り曲げ、ゴム弾性体の回転方向の荷重を支持する側壁と取付用のフランジを両側に形成し、さらに前記舌片部を前記側壁と同側に折り曲げて、ゴム弾性体の径方向外向きの荷重を支持する外側壁を形成し、前記本体部の曲げによって形成された舌片部と対向する位置の開口をゴム弾性体の挿入口としたことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００４５】
この場合、金属板の打ち抜きと折り曲げによって極めて簡単にリテーナを形成することができる。
【００４６】
（ロ） 前記本体部の側壁の一部を円弧状に窪ませ、その窪み部分をゴム弾性体の径方向の変位を規制する係合部としたことを特徴とする前記（イ）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００４７】
この場合、ゴム弾性体をリテーナの側壁に確実に係止させることが可能になると共に、側壁に形成した窪みによって側壁自体の強度を高めることが可能となる。
【００４８】
（ハ） 前記組付角操作機構は、
駆動回転体と従動回転体のいずれか一方に設けられた径方向ガイドと、
前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転可能に設けられ、前記径方向ガイドに対峙する側の面に渦巻き状ガイドを有する中間回転体と、
前記径方向ガイドと渦巻き状ガイドに変位可能に案内係合される可動案内部と、
前記駆動回転体と従動回転体のいずれか他方のものの回転中心から離間した部位と前記可動案内部とを揺動可能に連結するリンクと、を備え、
ゴム弾性体を介して中間回転体に入力された電磁ブレーキの制動力を、渦巻き状ガイドと可動案内部の係合部によって増幅して、駆動回転体と従動回転体の組付角操作力に変換することを特徴する請求項１〜３、前記（イ），（ロ）のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００４９】
この場合、電磁ブレーキ部分で発生した制動力を増幅して駆動回転体と従動回転体の組付角操作力に変換するため、操作力の伝達時にゴム弾性体を押し潰すように作用する荷重が小さくなり、その分、ゴム弾性体の劣化を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】同実施形態を示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】同実施形態の作動状態を示す図２に対応の断面図。
【図４】同実施形態を示す分解斜視図。
【図５】同実施形態を示す別角度からの拡大した分解斜視図。
【図６】同実施形態を示す部品の展開図。
【図７】同部品の正面図。
【図８】同部品の図７のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図９】同部品の図７のＣ矢視の側面図。
【図１０】同部品の図９のＤ−Ｄ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１…電磁コイル（制動力発生部）
２…ヒステリシスブレーキ（電磁ブレーキ）
３…従動軸部材（従動回転体）
５…駆動リング（駆動回転体）
６…組付角操作機構
１９…中間回転体
２４…ゴムブッシュ（ゴム弾性体）
２５…連結ピン（操作力伝達部）
３１…ヒステリシスリング（制動力受け部）
３３…板状部材
３４…軸受
３６…リテーナ
３６ｂ…側壁（壁）
３６ｃ…外側壁（壁）
３７…挿入口
４０…係合部

Claims (3)

1. 内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動される駆動回転体と、カムシャフト若しくは同シャフトに結合された別体部材から成り、前記駆動回転体が必要に応じて相対回動できるように組み付けられた従動回転体と、前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転可能な中間回転体を有し、その中間回転体が回動操作されることによって駆動回転体と従動回転体の組付角を変更する組付角操作機構と、前記中間回転体に同中間回転体を回動操作すべく制動力を付与する電磁ブレーキと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   前記電磁ブレーキが、非回転部材に支持固定された制動力発生部と、この制動力発生部から制動力を受ける制動力受け部と、この制動力受け部が一体に設けられると共に、前記制動力発生部に軸受を介して回転自在に支持された板状部材と、この板状部材に取り付けられ、前記中間回転体側の操作力伝達部が挿入連結されるゴム弾性体と、を備えた構成とされたものにおいて、
   挿入口を有するリテーナを、その挿入口が径方向内側に向くように前記板状部材に溶接固定し、このリテーナの挿入口から前記ゴム弾性体を挿入すると共に、リテーナの壁によってゴム弾性体に作用する回転方向の荷重と径方向外向きの荷重を支持するようにしたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
2. 前記リテーナの壁の内面に、ゴム弾性体の径方向内向きの変位を規制する係合部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 前記リテーナは金属平板を折り曲げて形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

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