JP2009057949A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置及び該バルブタイミング制御装置の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位相変更機構に供給されるオイルの流量を高精度に制御するバルブタイミング制御装置を提供する。
【解決手段】電磁コイル２０への励磁によってヒステリシスリング１８に電磁ブレーキ力を付与して、タイミングスプロケット２とカムシャフト１との相対回動位相を変更する装置である。また、ヒステリシスリングなどの位相変更機構３の内部に冷却用オイルを供給するオイル供給通路２９の下流側に流量制御弁３０が設けられている。この流量制御弁は、前記オイル供給通路に連通したバルブ孔３１内を進退動することによってバルブ孔の開口面積を変化させてオイルの流量を制御する弁体３２と、前記オイルの温度に感応して前記弁体を進退変位させるバイメタル式の感温部材３３と、を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸気弁または排気弁の開閉タイミングを例えばヒステリシスブレーキを用いて可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置及び該バルブタイミング制御装置の内部をオイルによって冷却する冷却装置に関する。

この種のヒステリシスブレーキを用いた従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、本出願人が先に出願した以下の特許文献１に記載されるようなものがある。

このバルブタイミング制御装置は、クランクシャフト側の駆動リングとカムシャフト側の従動軸部材の間に、両者の相対回転位相を変更する位相変更機構を介在させている。該位相変更機構は、ゼンマイばねとヒステリシスブレーキによって駆動され、前記ヒステリシスブレーキの極歯とヒステリシスリングとの間に潤滑油を冷却用オイルとして供給するようになっている。

この冷却用オイルを供給する手段として、オイル供給通路にバイメタルからなる温度感応弁を有し、この温度感温弁は、オイルの温度が所定以下の場合には、オイル供給通路の開口部を閉じてヒステリシスブレーキ側へのオイルの供給を遮断する一方、オイルの温度が所定以上になると反り返り状態に撓み変形して前記開口部を開いて潤滑油の供給流量を制御するようになっている。

したがって、温度低下によって冷却オイルの粘度が高くなっている場合であっても、その高い粘度によってヒステリシスブレーキの制動力に変動を生じさせないようになっている。
特開２００４−２３９２３１号公報(図４)

しかしながら、前記従来のバルブタイミング制御装置にあっては、前述のように、バイメタル式の温度感応弁がオイルの温度に応じて撓み変形することにより、前記開口部を上下方向から直接的に開閉するようになっているため、前記温度感応弁が温度を感知して変形した場合に、その変位に対して前記開口部の開口面積の変化代が大きくなってしまう。つまり、開口部がオン−オフ的に開閉されてしまう。

このため、温度上昇に伴い温度感応弁が開方向へ撓み変形し始めた際に、開口部を通過するオイル量が急激に増加して、比較的高い粘度のオイルが前記位相変更機構に大量に流入してヒステリシスブレーキの制動力に影響を与えるおそれがある。また、比較的低い粘度のオイルの場合であっても、大量のオイルがヒステリシスブレーキ側に流入すると、短時間に引き摺りトルクが増加してバルブタイミング制御装置の制御部での補正が間に合わず、バルブタイミングの変動を招くおそれがある。

本発明は、前記従来の技術的課題を解決するために案出されたもので、とりわけ、カムシャフト側から位相変更機構の内部にオイルを供給するオイル供給通路と、前記オイル供給通路から位相変更機構内に供給されるオイルの流量を制御する流量制御弁と、を備え、前記流量制御弁は、前記オイル供給通路に連通したバルブ孔と、該バルブ孔内を進退動することによってバルブ孔の開口面積を変化させてオイルの流量を制御する弁体と、前記オイルの温度に感応して前記弁体を進退変位させる感温部材と、を有することを特徴としている。

この発明によれば、オイルの温度を感知する感温部材が直接オイル流量を制御するのではなく、前記感温部材の作動によって弁体がバルブ孔内を進退動してバルブ孔の開口孔の開口面積を徐々に変化させてオイル流量を制御するようになっていることから、オイルの温度に応じてオイル流量を高精度に制御することが可能になる。

以下、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置及び該バルブタイミング制御装置の冷却装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態は、内燃機関の吸気側の動弁装置に適用したものであるが、排気側の動弁装置に同様に適用することも可能である。

このバルブタイミング制御装置は、図１〜図３に示すように、内燃機関の図外のシリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフト１と、このカムシャフト１の前端側に必要に応じて相対回動可能に設けられた駆動回転体であるタイミングスプロケット２と、該タイミングスプロケット２の内周側に配置されて、両者１，２の相対回転位相を変更する位相変更機構３とを備えている。

前記カムシャフト１は、外周に図外の吸気弁を開作動させる一気筒当たり２つのカム１ａ、１ａを有すると共に、先端部に従動回転体である従動軸部材４がカムボルト５によって軸方向から結合され、この従動軸部材４の先端部にスリーブ６が圧入固定されている。

前記従動軸部材４は、前記カムボルト５が内部の貫通孔を介して挿通する円筒状の軸部４ａと、該軸部４ａのカムシャフト１側の端縁に一体に形成された大径フランジ状の拡径部４ｂとを備えている。また、前記スリーブ６は、前記従動軸部材４の軸部４ａの先端部外周に圧入によって固定されている。

前記タイミングスプロケット２は、外周に図外のタイミングチェーンを介してクランク軸に連係されるリング状のギア歯車２ａが外周に一体に形成されていると共に、このリング状歯車部２ａの内周側にほぼ円板状のプレート部材２ｂを有している。また、このプレート部材２ｂの中央に形成された挿通孔２ｃの内周面が前記従動軸部材４の軸部４ａの外周に回転自在に支持されている。

また、前記プレート部材２ｂには、対面する平行な側壁を有する径方向ガイドである２つ径方向窓孔７，７がタイミングスプロケット２のほぼ直径方向に沿うように貫通形成されていると共に、この２つの径方向窓孔７、７の間に、２つのリンク部材８，８の各基端部８ａ、８ａが周方向へ移動可能に係入保持される２つのガイド孔２ｄ、２ｄが貫通形成されている。

前記ガイド孔２ｄ、２ｄは、前記挿通孔２ｃの外周部に円周方向に沿って円弧状に形成されて、その軸方向の長さが前記各基端部８ａ、８ａが移動する範囲内（カムシャフト１とタイミングスプロケット２の相対回動範囲内）の大きさに設定されている。

前記各リンク部材８は、それぞれがほぼ円弧状に折曲形成されて、一端側の前記各基端部８ａが円筒状に形成されている一方、他端側の各先端部８ｂ、８ｂも円筒状に形成されて、それぞれがプレート部材２ｂ方向に突設されている。また、前記従動軸部材４の拡径部４ｂのカムシャフト１側の端部内周側に２つのレバー突起が一体に突設され、この各レバー突起の内部にそれぞれ貫通形成された各保持孔に各ピン９、９の一端部が圧入固定されていると共に、該ピン９，９の他端部に前記各リンク部材８、８の各基端部８ａ、８ａが回転自在に連結されている。

また、各リンク部材８、８は、先端部８ｂ、８ｂが前記各径方向窓孔７，７に係入していると共に、この先端部８ｂ、８ｂには、軸方向前方側に開口する収容穴１０が形成され、この収容穴１０に、前記各径方向窓孔７，７を介して、後述する渦ディスク１３の渦巻き溝１５に係合する球面状の先端部を有する係合ピン１１と、この係合ピン１１を前方側（渦巻き溝１５側）に付勢するコイルばね１２とが収容されている。

そして、各リンク部材８は、各先端部８ｂが対応する各径方向窓孔７に係入した状態において、各基端部８ａ、８ａがピン９、９を介して前記従動軸部材４に連結されているため、リンク部材８の先端部８ｂ、８ｂ側が、外力を受けて各径方向窓孔７に沿って変位すると、タイミングスプロケット２と従動軸部材４とは、各リンク部材８、８の基端部８ａ、８ａが各ガイド孔２ｄ、２ｄに沿って移動して、各先端部８ｂ、８ｂの変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。

一方、前記プレート部材２ｂの前方側に対向配置された中間回転体である円板状の渦ディスク１３が前記軸部４ａの外周に回転自在に支持されている。この渦ディスク１３は、軸部４ａの外周面に摺動自在に支持された内周部１３ａと、該内周部の外周側に有するディスク部１３ｂとから構成され、このディスク部のカムシャフト１側の後面に、渦巻き状ガイドである断面半円状の２条の渦巻き溝１５が形成されている。この各渦巻き溝１５には、前記各リンク部材８の各係合ピン１１の先端部が摺動自在に係合案内されている。

前記各渦巻き溝１５は、互いに分離されて、タイミングスプロケット２の回転方向に沿って次第に縮径するように形成されていると共に、最外周側の先端溝部１５ａが所定の角度をもって内方へ屈曲（偏曲）形成されており、該先端溝部１５ａは、その長手方向のほぼ中央位置から先端側がさらに内方へ小さな角度で内方に屈曲形成されている。

すなわち、この各渦巻き溝１５は、それぞれの先端溝部１５ａ以外の一般部位１５ｂは渦（位相）の変化率が一定に形成されているが、先端溝部１５ａは、渦の変化率が前記内方へ屈曲した偏曲部から先端に向かって一般部位１５ｂに比較して小さく形成されて渦ディスク１３の接線方向に沿ってほぼ直線状に形成されており、この先端溝部１５ａの長さが比較的長く設定されている。また、この先端溝部１５ａは、長手方向のほぼ中央部位（屈曲部）から先端部位がさらに極小さな角度で内方に屈曲形成されている。

そして、各係合ピン１１が渦巻き溝１５に係合した状態において、渦ディスク１３がタイミングスプロケット２に対して遅れ方向に相対回動すると、各リンク部材８の先端部８ｂは、各径方向窓孔７に案内されつつ渦巻き溝１５の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側（進角側）に移動し、逆に、渦ディスク１３が進み方向に相対変位すると、半径方向外側に移動して、係合ピン１１が前記渦巻き溝１５の偏曲部に位置した状態で最遅角側に制御される。

さらに、前記係合ピン１１が前記渦巻き溝１５の先端溝部１５ａ域に位置すると、機関の始動に適した僅かに進角側の位置となるように制御されるようになっている。

前記渦ディスク１３は、カムシャフト１に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が各渦巻き溝１５と各係合ピン１１の先端部を通してリンク部材８の先端部８ｂを各径方向窓孔７内で径方向に変位させ、このときリンク部材８の作用でもってタイミングスプロケット２と従動軸部材４に相対的な回動力を伝達する。

前記回動操作力を付与する機構は、図１〜図４に示すように、渦ディスク１３を、前記スリーブ６を介してタイミングスプロケット２の回転方向(進角側)に付勢するトーションスプリング１６と、渦ディスク１３をタイミングスプロケット２の回転方向と逆方向(遅角側)に制動付勢する電磁駆動部であるヒステリシスブレーキ１７と、該ヒステリシスブレーキ１７の制動力を機関運転状態に応じて制御する図外のコントローラとを備え、機関の運転状態に応じてヒステリシスブレーキ装置１７の制動力を適宜制御することにより、渦ディスク１３をタイミングスプロケット２に対して相対回動させ、あるいは両者の回動位置を維持するようになっている。

前記トーションスプリング１６は、前記スリーブ６の外周側に配置され、その一端部１６ａがスリーブ６の先端部に形成された係止孔に径方向から挿通係止されている一方、他端部１６ｂが前記内周部１３ａの内部軸方向に形成された係止孔に挿通係止されて、機関停止後に前記渦ディスク１３を始動用の回転位相方向へ回転付勢するようになっている。

一方、前記ヒステリシスブレーキ１７は、渦ディスク１３の外周側前端部に固定された非磁性材の環状プレート１４と、該環状プレート１４の前端面に固定されたヒステリシスリング１８と、該ヒステリシスリング１８の前端部に配置された円環状のコイルヨーク１９と、該コイルヨーク１９の内部に収容配置されて、該各コイルヨーク１９に磁気を誘導する電磁コイル２０と、を備えている。

前記環状プレート１４は、オーステナイト系ステンレス材によって所定幅の円環状に形成されて、前記渦ディスク１３の外周側前端面に溶接によって固定され、その外径が前記渦ディスク１３の外径よりも大きく設定されている。

前記ヒステリシスリング１８は、図１に示すように、その径方向の幅が前記環状プレート１４の幅よりも十分に小さく設定された小さな円筒状に形成されて、前記環状プレート１４の前端面の径方向の外周側に溶接によって固定されていると共に、前記外部の磁界の変化に対して位相遅れをもって磁束が変化する特性をもつヒステリシス材（半硬質材）によって形成されている。

前記コイルヨーク１９は、内周側のインナーステータ２２と、外周側のアウターステータ２３と、該両ステータ２２，２３の前端開口を閉塞する環状ヨーク部２４とから構成されて、これらの内部に前記電磁コイル２０を取り囲むように全体がほぼ円筒形状に形成されている。

前記インナーステータ２２は、外周側に圧入などによって一体的に固定された環状ステータ部２２ａを有すると共に、前記内周部１３ａに環状突起２２ｂを介してボールベアリング２５が設けられており、このボールベアリング２５によって渦ディスク１３がインナーステータ２２に回転自在に支持されている。

また、前記インナーステータ２２(環状ステータ部２２ａ)とアウターステータ２３は、内外周側に一定の所定幅の隙間を介して径方向から対向する凸状のＳ極となるインナー極歯２６と、Ｎ極となるアウター極歯２７がそれぞれ円周方向へ等間隔で複数設けられている。前記対向するインナー極歯２６とアウター極歯２７は、それぞれ円周方向へ交互に配置されて、対向する前記内外周面相互の近接する極歯２６，２７がすべて円周方向にずれている。

したがって、各極歯２６，２７の両対向面の近接する各極歯２６，２７間には、基本的に電磁コイル２０の励磁によってヒステリシスリング１８内を通る円周方向に傾きをもった磁界が発生する。

また、極歯２６，２７の各対向面と前記ヒステリシスリング１８の内外周面とは、エアーギャップをもって非接触状態で径方向から対向しており、このエアーギャップは、大きな磁力を確保するために微小隙間に設定されている。

前記環状ヨーク２４は、円周方向の所定位置に前記電磁コイル２０のハーネス２０ａを貫通させて前記コントローラに案内する貫通孔２４ａが穿設されている。

前記電磁コイル２０は、前記ハーネス２０ａを介してコントローラから通電されると、コイルヨーク１９を介して磁界が発生し、この磁力によってヒステリシスリング１８にブレーキトルクを発生させるようになっている。すなわち、前記電磁コイル２０への通電によってヒステリシスリング１８が各極歯２６，２７間の磁界内を変位するときに、ヒステリシスリング１８の内部の磁束の向きと磁界の向きのずれによって制動力を発生するものであるが、その制動力は、ヒステリシスリング１８の回転速度（前記対向内外周面とヒステリシスリング１８の相対速度）に関係なく、磁界の強さ、すなわち、電磁コイル２０の励磁電流の大きさに略比例した一定の値となる。

前記コントローラは、機関の回転数を検出するクランク角センサや機関の吸入空気量から負荷を検出エアーフローメーター、スロットルバルブ開度及び機関水温センサなどの各種のセンサ類からの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を検出して、機関運転状態に応じて電磁コイル２０に制御電流を出力している。

なお、前記位相変更機構３は、前記タイミングスプロケット２の径方向窓孔７、リンク部材８、係合ピン１１、レバー突起、渦ディスク１３、渦巻き溝１５及び前記ヒステリシスブレーキ１７によって構成されている。

また、本実施の形態では、前記位相変更機構３に冷却オイルを供給する冷却装置(オイル供給手段)が設けられている。

前記冷却装置は、図１に示すように、カムシャフト１とカムボルト５との間に形成された環状通路２８と、前記従動軸部材４の軸部４ａの内周側から拡径部４ｂ内に傾斜状に穿設されて、上流端が前記環状通路２８と連通するオイル供給通路２９と、該オイル供給通路２９を通流する冷却用オイルの流量をオイルの温度に応じて制御する流量制御弁３０とから構成されている。

前記環状通路２８は、図外のオイルポンプから吐出された潤滑油を機関の各摺動部に供給するメインオイルギャラリーと連通しており、前記オイルポンプから吐出されたオイルの一部が導入されるようになっている。

前記オイル供給通路２９は、下流端２９ａが前記流量制御弁３０の後述するバルブ孔３１を介して位相変更機構３の内部に連通している。

前記流量制御弁３０は、図１、図４、図５に示すように、前記拡径部４ｂの内部軸方向に貫通形成されて、前記オイル供給通路２９の下流端と連通するバルブ孔３１と、該バルブ孔３１の内部に摺動自在(進退自在)に設けられた弁体３２と、供給されたオイルの温度を含む雰囲気温度によって撓み変形して前記弁体３２をバルブ孔３１内で進退動させる感温部材３３と、から主として構成されている。

前記バルブ孔３１は、前記拡径部４ｂの内周側に形成されて、内径がほぼ均一な円柱状に形成されており、内側の一端開口３１ａが前記拡径部４ｂとスプロケット２のプレート部材２ｂとの間の空間部Ｃに臨んでいると共に、軸方向のほぼ中央位置に前記オイル供給通路２９の下流端２９ａが開口形成されている。

前記弁体３２は、図６及び図７に示すように、ほぼ段差径状の円柱状に形成され、ほぼ中央に有する小径な軸部３４と、該軸部３４の後端側に一体に形成されて、外周面が前記バルブ孔３１の内周面に摺接する円形状のランド部３５と、軸部３４の前端側に一体に形成されて、外周面がバルブ孔３１の内周面に摺接するほぼ円柱状の弁部３６と、該弁部３６の前端部に一体に形成された係止部３７と、を備えている。

前記軸部３４は、図９にも示すように、その外周面とバルブ孔３１の内周面との間に円環状のオイル導入室３８を形成し、該オイル導入室３８に前記オイル供給通路２９の下流端２９ａが常時臨んでいる。また、前記オイル供給通路２９の前記バルブ孔３１を挟んだ対向位置には、前記オイル導入室３８内に導入されたオイルの余剰分を外部に排出する排出通路３９が形成されている。この排出通路３９は、その断面積が前記オイル供給通路２９の断面積よりも十分に小さく形成されていると共に、低油温時に拡径部４ｂなどを介してオイルの温度が感温部材３３に伝達される程度の大きさに設定されている。

前記ランド部３５と弁部３６の対向する内端面３５ａ、３６ａが前記オイル導入室３８に導入されたオイルの受圧面として構成されており、これらの各受圧面積は投影面積では同一になっている。また、ランド部３５と弁部３６の各外径は、前記バルブ孔３１の内周面の内径よりも若干小さく設定されて、それぞれの間に良好な摺動性を確保するために微小クリアランスが形成されているが、この微小クリアランスは、互いの内外周面間に油膜を形成する程度の大きさに設定されている。

また、前記オイル導入室３８は、その断面積が前記オイル供給通路２９と排出通路３９及び後述する両制御通路溝４０，４０のそれぞれの断面積の総和よりも大きく設定されている。

前記弁部３６は、外周面の円周方向ほぼ１８０°の位置に前記受圧面３６ａ側から段階的に上方へ傾斜した前記一対の制御通路溝４０、４０が形成されている。この両制御通路溝４０は、受圧面３６ａ側に形成された最も低い平坦面４０ａと、ここから前方斜め上方向へ傾斜状に形成された傾斜面４０ｂと、該傾斜面４０ｂの先端側に形成されて僅かに傾斜状に形成された先端面４０ｃとから構成されている。

前記係止部３７は、弁部３６先端側中央に突設されて、弁部３６側の外周面に前記感温部材３３の先端部が係止する円環状の係合溝３７ａが形成されていると共に、その先端側に環状突部３７ｂが形成されている。

前記感温部材３３は、図５及び図８などに示すように、バイメタルなど薄肉な長方形状の金属板材を４枚重ねによって構成され、外周が円弧状に形成された基端部にボルト挿通孔３３ａが形成されていると共に、矩形状の先端部に前記係合溝３７ａにほぼＵ字形状の係止溝３３ｂを介して挟み込むように係止する二股状の係止部３３ｃ、３３ｃが形成されている。前記基端部は、ボルト挿通孔３３ａに挿通されたボルト４１を拡径部４ｂに形成された雌ねじ孔４ｃにねじ込むことによりワッシャ４２を介して締結固定されている。また、前記係止部３３ｃ、３３ｃは、係止溝３３ｂを介して前記係合溝３７ａに係止すると共に、該係止溝３３ｂの両側縁を介して弁体３２がスライド可能に係止している。

なお、前記弁体３２の環状突部３７ｂは、両係止部３３ｃ、３３ｃが係合溝３７ａに係止した際に外方への抜けを規制するようになっている。また、前記空間部Ｃに供給されたオイルは、図１に示すように、前記リンク部材８の基端部８ａなどの周囲を通って前記プレート部材２ｂとディスク部２ｂとの間に供給され、さらにここから前記ディスク部２ｂに穿設された油孔４３を通ってボールベアリング２５やヒステリシスリング１８及び各極歯２６，２７間に供給されるようになっている。

以下、この実施の形態の作用について説明する。まず、機関停止時には、コントローラから電磁コイル２０への通電が遮断されて、トーションスプリング１６のばね力によって渦ディスク１３がタイミングスプロケット２に対して機関回転方向へ最大に回転する。これにより、係合ピン１１は、球状先端部が渦巻き溝１５の先端溝部１５ａの先端縁に当接位置して、クランク軸とカムシャフト１の相対回転位相（機関弁の開閉タイミング）は始動に最適な僅かに進角側寄りの位置に保持されている。

機関始動後に、機関がアイドル運転などの低回転域に移行しようとすると、前記コントローラから電磁コイル２０に通電されて、この励磁によって、ヒステリシスリング１８にブレーキトルクが発生して、トーションスプリング１６のばね力に抗する制動力が渦ディスク１３に付与される。

したがって、前記係合ピン１１は、渦巻き溝１５の先端溝部１５ａから速やかに脱出して偏曲部側に速やかに移動する。これにより、渦ディスク１３が、タイミングスプロケット２の回転方向に対して僅かに逆方向に回転する。これによってリンク部材８の先端の係合ピン１１が、各渦巻き溝１５に誘導されてリンク部材８の先端部８ｂが径方向窓孔７に沿って外側に揺動し、リンク部材８の作用によってタイミングスプロケット２と従動軸部材４の回転位相角が最遅角側に変更される。

この結果、クランク軸とカムシャフト１の相対回転位相が機関運転状態に応じた任意な位相に変更される。例えば、低回転に適した遅角側や最遅角状態など、運転状態に応じた位相である。これによって、アイドル運転時の機関回転の安定化と燃費の向上が図れる。

そして、この状態から機関の運転が通常運転に移行して、例えば高回転時になると、前記回転位相を最進角側に変更すべき指令が前記コントローラから発され、電磁コイル２０にさらに大きな電流が供給されて、トーションスプリング１６のばね力に抗する大きな制動力がヒステリシスリング１８を介して渦ディスク１３に付与される。

これにより、渦ディスク１３がタイミングスプロケット２に対してさらに逆方向に回転し、それによってリンク部材８の先端の係合ピン１１が各渦巻き溝１５に誘導されてリンク部材８の先端部８ｂが径方向窓孔７に沿ってさらに内側に揺動し、リンク部材８の作用によってタイミングスプロケット２と従動軸部材４の相対回転角が最進角側に変更される。この結果、クランク軸とカムシャフト１の回転位相が最進角側に変更され、それによって機関の高出力化が図られることになる。

そして、この実施の形態によれば、機関の始動時において、前記オイル供給通路２９からオイル導入室３８に導入されたオイル温度(油温)が、例えば１０℃以下の極低温である場合は、図９（ａ）に示すように、感温部材３３が撓み変形せずにほぼ直線状になっている。このため、前記弁体３２は、弁部３６がオイル導入室３８を閉塞した状態となることから、前記環状通路２８からオイル供給通路２９を経てオイル導入室３８内に導入されたオイルはここで流動が規制される。したがって、前記空間部Ｃへのオイル流入が阻止されると共に、オイル導入室３８内のオイルは排出通路３９を通ってシリンダヘッドの上部側へ排出される。なお、このとき、オイル供給通路２９からオイル導入室３８内に流入したオイルは、前述のように、排出通路３９から排出されるが、この排出通路３９の通路断面積がオイル供給通路２９よりも小さいため、オイル圧力が前記各内端面３５ａ、３６ａに均等に作用して、弁体３２が軸方向にバランスされて油圧による進退方向への力が作用しない。

この状態で、前記オイル導入室３８に流入したオイルの温度が所定以上になると、この油温が拡径部４ｂからボルト４１を介して感温部材３３に伝達されることから、該感温部材３３は油温と同じ温度に保持される。これにより、流量制御弁３１の作動開始温度のばらつきを抑制することができる。

そして、油温が所定以上に上昇すると、図９(ｂ)に示すように、前記感温部材３３の先端部側が僅かに外方へ撓み変形して前記弁体３２を、係止部３７を介してタイミングスプロケット２のプレート部材２ｂ側へ引き出して僅かに進出動させる。これによって、前記弁部３６の各制御通路溝４０の先端面４０ｃと傾斜面４０ｂの先端側が空間部Ｃ内に臨んでバルブ孔３１の小さな開口面積となる。これにより、オイル導入室３８内のオイルは、その一部が排出通路３９から排出され、他の一部が各制御通路溝４０を通って空間部Ｃ内に流入する。

その後、さらに油温が上昇すると、この油温上昇に伴い感温部材３３の変形と共に弁体３２が進出動して前記制御通路溝４０によりバルブ孔３１の開口面積が徐々に大きくなって、オイルの流量が漸次増加する。つまり、弁体３２が作動し始めた状態でも、空間部Ｃへのオイルの増加量は徐々に多くなることから、ヒステリシスブレーキ１７などへの供給量もなだらかな増加量になる。したがって、ヒステリシスリング１８のオイル粘性による引き摺りによる無用の制動力の発生を十分に防止できる。

そして、さらに油温の上昇によって感温部材３３の変形が大きくなって弁体３２がさら進出すると、図９(ｃ)に示すように、先端側の突部３７ｂが前記プレート部材２ｂの一端面に当接してそれ以上の移動が規制される。この段階で制御通路溝４０によるバルブ孔３１の開口面積が最大になり、空間部Ｃを介して位相変更機構３の内部には多くのオイルが供給される。したがって、ヒステリシスリング１８や電磁コイル２０などの各部材を効果的に冷却及び潤滑することが可能になる。

図１０は従来技術と本実施の形態における感温部材３３(温度感応弁)の変形量と前記制御通路溝４０によるバルブ孔３１(開口部)の開口面積との関係を示す特性図であって、一点鎖線ａは極低温時のオイル温度が所定以下の場合、一点鎖線ｂは油温が上がって所定以上となった場合、一点鎖線ｃは油温が最大に上昇した場合を示している。

この図から明らかなように、前記従来技術のように、温度感応弁により開口部の直接的な開閉作動によりオイル流量を制御する場合は、前記油温が所定以上に上昇した際に感温部材の変形によって開口部が破線で示すように、急激に開口されて大量のオイルが位相変更機構内に供給されてしまう。

これに対して、本実施の形態では、実線で示すように、前記油温が所定以上に上昇すると、前述したように、感温部材３３の変形に伴い弁体３２が徐々に進出動して各制御通路溝４０を介してバルブ孔３１の開口面積をなだらかな曲線で漸次増加させる。このため、オイルの温度に応じて位相変更機構３内に供給されるオイル流量を高精度に制御することが可能になる。この結果、ヒステリシスブレーキ１７でのオイル粘性による制動力の発生が防止されて、位相変更機構３による制御補正によって十分に対応することが可能になる。

しかも、この実施の形態では、前述のように、極低温始動時には、弁体３２がオイル導入室３８内の油圧によりバランスして位置が保持されるため、感温部材３３による弁体３２を進出動させるための作用力を十分に小さくすることが可能になる。この結果、感温部材３３などの作動機構の小型化が図れる。

また、前記弁体３２の係合溝３７ａと感温部材３３の係止溝３３ｂとの間には微小なクリアランスが形成されていることから、感温部材３３の変形量に応じて弁体３２が常時円滑に摺動するため、オイル供給量を油温に応じてさらに高精度に制御することが可能になる。

〔第２実施形態〕
図１１は第２実施形態を示し、前記拡径部４ｂに形成された排出通路を廃して、前記弁体３２のランド部３５の外周面に軸方向に沿って切欠溝を形成し、この切欠溝とバルブ孔３１の内周面との間に排出通路４４を設けたものである。

この実施の形態によれば、弁体３２のランド部３５の外周面を切削加工するだけであるから、かかる加工作業が容易になる。

〔第３実施形態〕
図１２は第３実施形態を示し、弁体３２の軸部３４の内部径方向に形成されて、両端が前記オイル導入室３８にそれぞれ開口形成された貫通孔４５ａと、軸部３４とランド部３５の内部軸方向に形成されて、一端が前記貫通孔４５ａと連通し他端が外部に開口形成された軸方向孔４５ｂと、によって排出通路４５を形成したものである。

したがって、この実施の形態も前記弁体３２の内部を孔明け加工するだけであるから、かかる加工作業が容易である。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば感温部材３３としてバイメタル以外に形状記憶合金材やワックスペレットを用いることも可能である。

本発明の第１の実施の形態のバルブタイミング制御装置の縦断面図である。 同バルブタイミング制御装置の分解斜視図である。 同バルブタイミング制御装置の他方から見た分解斜視図である。 本実施の形態における従動軸部材に設けられた流量制御弁を示す正面図である。 同従動軸部材に設けられた流量制御弁を示す分解斜視図である。 本実施の形態に供される弁体の側面図である。 図６のＡ−Ａ線断面図である。 本実施の形態に供される感温部材の斜視図である。 流量制御弁の作動説明図であって、(ａ)は極低温時、(ｂ)は所定温度まで上昇した場合、(ｃ)は所定温度以上に上昇した場合の作動状態を示す要部断面図である。 本実施の形態に供される感温部材とバルブ孔の開口面積との関係を示す特性図である。 第２の実施の形態を示す流量制御弁の要部断面図である。 第３の実施の形態を示す流量制御弁の要部断面図である。

符号の説明

１…カムシャフト
２…タイミングスプロケット（駆動回転体）
３…位相変更機構
４…従動軸部材（従動回転体）
１３…渦ディスク（中間回転体）
１４…環状プレート
１７…ヒステリシスブレーキ
１８…ヒステリシスリング
１９…コイルヨーク
２０…電磁コイル
２９…オイル供給通路
３０…流量制御弁
３１…バルブ孔
３２…弁体
３３…感温部材

Claims (4)

1. クランクシャフトによって回転駆動する駆動回転体と、カムシャフトに連結された従動回転体と、前記駆動回転体と従動回転体との相対回転位相を変更して、機関弁の開閉時期を制御する位相変更機構と、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、
   前記カムシャフト側から前記位相変更機構の内部にオイルを供給するオイル供給通路と、
   前記オイル供給通路から位相変更機構内に供給されるオイルの流量を制御する流量制御弁と、
   を備え、
   前記流量制御弁は、弁体が前記オイル供給通路に連通したバルブ孔内を、オイルの温度に応じて進退動して前記バルブ孔の開口面積を変化させることによりオイルの流量を制御する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. クランクシャフトによって回転駆動する駆動回転体と、カムシャフトに連結された従動回転体と、前記駆動回転体と従動回転体との相対回転位相を変更して、機関弁の開閉時期を制御する位相変更機構と、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、
   前記カムシャフト側から前記位相変更機構の内部にオイルを供給するオイル供給通路と、
   前記オイル供給通路から位相変更機構内に供給されるオイルの流量を制御する流量制御弁と、
   を備え、
   前記流量制御弁は、前記オイル供給通路に連通したバルブ孔と、該バルブ孔内を進退動することによってバルブ孔の開口面積を変化させてオイルの流量を制御する弁体と、前記オイルの温度に感応して前記弁体を進退変位させる感温部材と、を有する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。
3. クランクシャフトによって回転駆動する駆動回転体と、カムシャフトに連結された従動回転体と、前記駆動回転体と従動回転体とを連結するリンク機構とを備え、
   前記カムシャフト側から前記従動回転体の内部を介して前記リンク機構にオイルを供給するオイル供給通路と、
   前記リンク機構に供給されるオイルの流量を制御する流量制御弁と、
   を備え、
   前記流量制御弁は、前記オイル供給通路に連通したバルブ孔と、該バルブ孔内を進退動することによってバルブ孔の開口面積を変化させてオイルの流量を制御する弁体と、前記オイルの温度に感応して前記弁体を進退変位させる感温部材と、を有する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。
4. クランクシャフトによって回転駆動する駆動回転体と、カムシャフトに連結された従動回転体と、前記駆動回転体と従動回転体との相対回転位相を変更して、機関弁の開閉時期を制御する位相変更機構と、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、
   機関の回転またはモータの回転によって作動油を吐出するオイルポンプと、
   該オイルポンプから前記カムシャフトと従動回転体とを介して前記位相変更機構に少なくとも冷却用のオイルを供給するオイル供給通路と、
   該オイル供給通路から位相変更機構に供給される冷却用オイルの流量を制御する流量制御弁と、を備え、
   前記流量制御弁は、前記オイル供給通路に連通したバルブ孔と、該バルブ孔内を進退動することによって前記バルブ孔の開口面積を変化させて冷却用オイルの流量を制御する弁体と、前記冷却用オイルの温度に感応して前記弁体を進退動させる感温部材と、を有する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の冷却装置。

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