JP2018109373A - バルブタイミング変更装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブタイミング変更装置において、捩りコイルバネの倒れ等を防止する。【解決手段】カムシャフトと同一の軸線Ｓ上で一体的に回転するように連結されるベーンロータ１０、ベーンロータを収容すると共に軸線上で所定角度範囲を相対的に回転可能なハウジングロータ２０、ハウジングロータに対してベーンロータを一方向に回転付勢するべくコイル部３１を有する捩りコイルバネ３０を備え、ベーンロータ１０は、コイル部の一端側３１ａから内側に挿入される第１内側ガイド部１４を有し、ハウジングロータ２０は、コイル部３１の他端側３１ｂから内側に挿入される第２内側ガイド部２２ｆを有する。これによれば、捩りコイルバネ３０の倒れを防止でき、捩りコイルバネ３０によるトルク設定の自由度を高めることができ、所期の機能を保証し得る。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃エンジンの吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期（バルブタイミング）を運転状況に応じて変更するバルブタイミング変更装置に関する。

従来のバルブタイミング変更装置としては、クランクシャフトと同期して回転するシューハウジング、カムシャフトと一体的に回転すると共にシューハウジングに対して所定の角度範囲を相対的に回転し得るベーンロータ、シューハウジングに対してベーンロータを一方向に回転付勢する捩りコイルバネ、捩りコイルバネの周囲に配置された円筒状のコイルカバー等を備えたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。

この装置において、捩りコイルバネは、コイル部、コイル部の一端側から延出してベーンロータに掛止される第１アーム、コイル部の他端側から延出してシューハウジングに掛止される第２アームを備えている。
そして、コイル部の周りにコイルカバーが配置されて、コイル部がシューハウジング及びベーンロータと干渉するのを防止するようになっている。

しかしながら、上記のような捩りコイルバネの配置構成では、低トルク、低バネ定数の仕様において、捩りコイルバネが捩られた際に、コイル部が内側に倒れて、所望のトルクが得られない虞がある。
また、捩りコイルバネを捩った際に、コイル部の倒れを生じた部分が、ベーンロータを締結するボルト又はその座面等に接触して、ボルトの緩み、コイル部の接触による折損、コイル部の接触による異常なトルクの発生等を招く虞がある。
一方、コイル部の倒れが生じないように、高トルク及び高バネ定数の捩りコイルバネを採用すると、トルクを設定する際の自由度が低くなる。

特開２００２−２９５２０８号公報

本発明は、上記従来技術の問題点を解消して、捩りコイルバネによる所期の機能を保証し得るバルブタイミング変更装置を提供することにある。

本発明のバルブタイミング変更装置は、カムシャフトにより駆動される吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを変更するバブルタイミング変更装置であって、カムシャフトと同一の軸線上で一体的に回転するように連結されるベーンロータと、ベーンロータを収容すると共に上記軸線上で所定角度範囲を相対的に回転可能なハウジングロータと、ハウジングロータに対してベーンロータを一方向に回転付勢するべくコイル部を有する捩りコイルバネを備え、ベーンロータは、コイル部の一端側から内側に挿入される第１内側ガイド部を有し、ハウジングロータは、コイル部の他端側から内側に挿入される第２内側ガイド部を有する、構成となっている。

上記構成のバルブタイミング変更装置において、第１内側ガイド部及び第２内側ガイド部は、円筒状の外周面を含むように形成されている、構成を採用してもよい。

上記構成のバルブタイミング変更装置において、ハウジングロータは、ベーンロータをカムシャフトに締結するボルトを通す開口部を有すると共に開口部の周りにおいて第２内側ガイド部を有し、ベーンロータは、ボルトを通す貫通孔を有すると共に貫通孔の周りにおいて第１内側ガイド部を有する、構成を採用してもよい。

上記構成のバルブタイミング変更装置において、ベーンロータは、第１内側ガイド部の周りにおいて、コイル部の一端側を受け入れる第１環状凹部を有し、ハウジングロータは、第２内側ガイド部の周りにおいて、コイル部の他端側を受け入れる第２環状凹部を有する、構成を採用してもよい。

上記構成のバルブタイミング変更装置において、第２環状凹部又は第１環状凹部は、コイル部を受ける座面が所定角度をなす螺旋状の傾斜面上に位置するように形成されている、構成を採用してもよい。

上記構成のバルブタイミング変更装置において、捩りコイルバネは、コイル部から径方向の内側に伸長する第１アームと、コイル部から径方向の外側に伸長する第２アームを含み、ベーンロータは、ハウジングロータの開口部を通して視認できる領域において、第１アームを掛止する第１掛止凹部を有し、ハウジングロータは、開口部の周りにおいて、第２アームを掛止する第２掛止凹部を有する、構成を採用してもよい。

上記構成のバルブタイミング変更装置において、捩りコイルバネは、所定量捩られてコイル部のコイル径が縮径した状態で、第１内側ガイド部及び第２内側ガイド部に最も接近するように設定されている、構成を採用してもよい。

上記構成のバルブタイミング変更装置において、第２内側ガイド部及び第１内側ガイド部は、上記軸線の方向において互いに密接するように形成されている、構成を採用してもよい。

上記構成のバルブタイミング変更装置において、ハウジングは、開口部を有する有底状の前側ハウジングと、上記軸線の方向において前側ハウジングに結合される後側ハウジングを含み、捩りコイルバネは、前側ハウジングとベーンロータとの間に配置されている、構成を採用してもよい。

上記構成をなすバルブタイミング変更装置によれば、捩りコイルバネの倒れ等を防止して、所期の機能を保証し得るバルブタイミング変更装置を得ることができる。

本発明のバルブタイミング変更装置を示す外観斜視図である。 図１に示すバルブタイミング変更装置を示す分解斜視図である。 図１に示すバルブタイミング変更装置をエンジンのカムシャフトに取り付けた状態を示す断面図である。 図１に示すバルブタイミング変更装置をエンジンのカムシャフトに取り付けた状態を示す断面図である。 図１に示すバルブタイミング変更装置の一部をなすハウジングロータの前側ハウジングを背後から視た背面図である。 図５に示す前側ハウジングの第２環状凹部における座面を示すものであり、（ａ）は座面を示す背面図、（ｂ）は座面の傾斜を示す図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータが最遅角位置にある状態での捩りコイルバネの状態を示す正面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータが最遅角位置にある状態での捩りコイルバネの状態を示す断面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータが最進角位置にある状態での捩りコイルバネの状態を示す正面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータが最進角位置にある状態での捩りコイルバネの状態を示す断面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の他の実施形態を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面の図１ないし図１０を参照しつつ説明する。
この実施形態に係るバルブタイミング変更装置Ｍは、カムシャフトＣＳと同一の軸線Ｓ上で回転するように連結されるベーンロータ１０、ベーンロータ１０を収容すると共に軸線Ｓ上で所定角度範囲を相対的に回転可能なハウジングロータ２０、ハウジングロータ１０に対してベーンロータ１０を一方向に回転付勢する捩りコイルバネ３０、ベーンロータ１０をハウジングロータ２０に対してロックするロック機構４０（ロックピン４１、コイルスプリング４２、円筒ホルダ４３）を備えている。

ここで、ハウジングロータ２０は、チェーン等を介してクランクシャフトの回転に連動し、ベーンロータ１０を介してクランクシャフトの回転駆動力をカムシャフトＣＳに伝達するものである。
カムシャフトＣＳは、エンジンのシリンダヘッドに形成された軸受により軸線Ｓ回りにおいて回転可能に（ここでは、矢印ＣＲ方向に回転するように）支持され、エンジンの吸気バルブ又は排気バルブをカム作用により開閉駆動するものである。
また、カムシャフトＣＳは、軸受により支持されるジャーナル部ＣＳ１、ハウジングロータ２０を回動自在に支持する円筒部ＣＳ２、作動油の供給及び排出を行う進角通路ＣＳ３、作動油の供給及び排出を行う遅角通路ＣＳ４、ボルトＢを締結する雌ネジ部ＣＳ５を備えている。

そして、バルブタイミング変更装置Ｍは、ベーンロータ１０がボルトＢを用いてカムシャフトＣＳに締結され、又、作動油（潤滑油）の流れを制御する油圧制御系ＯＣＳに接続されることにより、エンジンにおいてバルブタイミングを変更する機能を果たすようになっている。

ベーンロータ１０は、軸線Ｓ方向に向かう前面１０ａ及び後面１０ｂ、３つのベーン部１１、円柱状のハブ部１２、貫通孔１３、貫通孔１３を画定する環状凸部に形成されたボルトＢの座面１３ａ、第１内側ガイド部１４、第１環状凹部１５、第１掛止凹部１６、ロック機構４０を嵌合する嵌合孔１７，圧力調整孔１７ａ及び通路１７ｂ、遅角通路１８、カムシャフトＣＳを嵌合する嵌合凹部１９、ベーン部１１の先端に嵌め込まれたシール部材、カムシャフトＣＳの位置決めピンを嵌合する位置決め穴を備えている。

３つのベーン部１１は、ハブ部１２に対して略等間隔で配置されている。
貫通孔１３は、ボルトＢを密接して通すべく、軸線Ｓ上において前面１０ａから後面１０ｂに貫通する円筒状に形成されている。

第１内側ガイド部１４は、前面１０ａにおいて、貫通孔１３を画定する環状凸部、すなわち、貫通孔１３の周りにおいて所定の外径をなす円筒状の外周面として形成されている。
そして、第１内側ガイド部１４は、捩りコイルバネ３０のコイル部３１の一端側３１ａの内側に入り込むようになっている。
すなわち、第１内側ガイド部１４が円筒状の外周面を含む形状に形成されるため、円筒形をなすコイル部３１の内周面を均一にガイドすることができる。したがって、コイル部３１の偏りを防止でき、コイル部３１を所定位置に位置付けることができる。

第１環状凹部１５は、第１内側ガイド部１４の周りにおいて、捩りコイルバネ３０のコイル部３１の一端側３１ａを受け入れるように形成されている。
すなわち、第１環状凹部１５にコイル部３１の一端側３１ａが嵌め込まれることにより、第１内側ガイド部１４と協働して、コイル部３１の位置ずれを確実に防止でき、又、軸線Ｓの方向において装置を薄型化できる。

第１掛止凹部１６は、第１内側ガイド部１４よりも径方向の内側でかつハウジングロータ２０の開口部２２ｃを通して外部から視認できる領域において、捩りコイルバネ３０の第１アーム３２を掛止するように軸線Ｓに垂直な径方向の内側に向かう溝状に肉抜きして形成されている。
これによれば、捩りコイルバネ３０を組み付ける際に、例えば、ハウジングロータ２０の開口部２２ｃを通して挿入される所定の治具等を用いて、開口部２２ｃを通して視認しつつ第１アーム３２を第１掛止凹部１６に掛止することができる。すなわち、捩りコイルバネ３０を、ハウジングロータ２０の内部に収容しつつ容易に組み付けることができる。

嵌合孔１７は、ロック機構４０の円筒ホルダ４３を嵌め込むように形成されている。
圧力調整孔１７ａは、前面１０ａに向けて開口するように形成され、外部に連通する長溝１７ａ´に接続されている。
通路１７ｂは、一つのベーン部１１の側面に開口し、遅角室２０ｂに連通するように形成されている。

遅角通路１８は、遅角室２０ｂに対する作動油の供給及び排出のために遅角通路ＣＳ４に連通するように形成されている。
嵌合凹部１９は、ベーンロータ１０の後面１０ｂ側において、円筒状の凹部をなすように形成され、カムシャフトＣＳの前端部が嵌合されるようになっている。

そして、ベーンロータ１０は、ハウジングロータ２０の収容室に所定角度範囲Δθ（図９参照）において相対的に回転可能に収容され、収容室を進角室２０ａ及び遅角室２０ｂに二分すると共に、ボルトＢによりカムシャフトＣＳに連結されてカムシャフトＣＳと一体的に回転するようになっている。

ハウジングロータ２０は、略円盤状の後側ハウジング２１、後側ハウジング２１の前面側に結合される有底円筒状の前側ハウジング２２とからなる二分割構造をなすものである。
そして、ハウジングロータ２０は、ベーンロータ１０を所定角度範囲Δθ（最進角位置θａと最遅角位置θｒの間の角度範囲）において相対的に回転可能に収容し、ベーンロータ１０のベーン部１１により、収容室が進角室２０ａ及び遅角室２０ｂに二分されるように形成されている。

後側ハウジング２１は、スプロケット２１ａ、内周面２１ｂ、前面（内壁面）２１ｃ、進角通路２１ｄ、嵌合穴２１ｅ、通路２１ｆ、ボルトｂを捩じ込む３つのネジ穴２１ｇを備えている。

スプロケット２１ａは、クランクシャフトの回転駆動力を伝達するチェーンが巻回されるようになっている。
内周面２１ｂは、カムシャフトＣＳの円筒部ＣＳ２に回動自在に嵌合されるように形成されている。
前面２１ｃは、ベーンロータ１０の後面１０ｂが摺動自在に接触するように形成されている。

進角通路２１ｄは、進角室２０ａに対する作動油の供給及び排出を行うべく、前面２１ｃにおいて溝状にかつカムシャフトＣＳの進角通路ＣＳ３に連通するように形成されている。
嵌合穴２１ｅは、前面２１ｃにおいて、ロック機構４０に含まれるロックピン４１を嵌合させるように形成されている。
通路２１ｆは、嵌合穴２１ｅに対する作動油の供給及び排出を行うべく、前面２１ｃにおいて溝状にかつ進角通路２１ｄに連通するように形成されている。

前側ハウジング２２は、円筒壁２２ａ及び前壁２２ｂを有する有底円筒状に形成され、開口部２２ｃ、ボルトｂを通す３つの貫通孔２２ｄ、３つのシュー部２２ｅ、第２内側ガイド部２２ｆ、第２環状凹部２２ｇ、第２掛止凹部２２ｈ、環状結合部２２ｉを備えている。

開口部２２ｃは、ボルトＢを通すべく軸線Ｓ上に中心をもつ円形を含む形状に形成されている。
３つのシュー部２２ｅは、前壁２２ｂの内壁面側において、円筒壁２２ａから中心（軸線Ｓ）に向かって突出すると共に周方向において等間隔に配置して形成されている。

第２内側ガイド部２２ｆは、前壁２２ｂの内壁面側でかつ開口部２２ｃの周りにおいて所定の外径をなす円筒状の外周面を含むように形成されている。
そして、第２内側ガイド部２２ｆは、捩りコイルバネ３０のコイル部３１の他端側３１ｂの内側に入り込むようになっている。
すなわち、第２内側ガイド部２２ｆが円筒状の外周面を含む形状に形成されるため、円筒形をなすコイル部３１の内周面を均一にガイドすることができる。したがって、コイル部３１の偏りを防止でき、コイル部３１を所定位置に位置付けることができる。

第２環状凹部２２ｇは、第２内側ガイド部２２ｆの周りにおいて、捩りコイルバネ３０のコイル部３１の他端側３１ｂを受け入れるように形成されている。
すなわち、第２環状凹部２２ｇにコイル部３１の他端側３１ｂが嵌め込まれることにより、第２内側ガイド部２２ｆと協働して、コイル部３１の位置ずれを確実に防止でき、又、軸線Ｓの方向において装置を薄型化できる。

また、第２環状凹部２２ｇは、コイル部３１の他端側３１ｂを受ける座面２２ｇ´を有する。
座面２２ｇ´は、図５及び図６（ａ）に示すように、軸線Ｓの周りにおいて等間隔で配置された３つの領域Ａ，Ｂ，Ｃにより形成されている。
３つの領域Ａ，Ｂ，Ｃは、図６（ｂ）に示すように、基準面Ｐから軸線Ｓ方向に突出する高さＨ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５，Ｈ６，Ｈ７（Ｈ２＜Ｈ３＜Ｈ４＜Ｈ５＜Ｈ６＜Ｈ７）が所定の傾斜角度をなす直線上に位置するように形成されている。
すなわち、座面２２ｇ´は、所定角度をなす螺旋状の傾斜面上に位置するように形成されている。
これによれば、コイル部３１の端面が、傾斜面をなす座面２２ｇ´に均一に着座して支持されるため、座面２２ｇによるコイル部３１の倒れを防止できる。

第２掛止凹部２２ｉは、開口部２２ｃの周りにおいて、捩りコイルバネ３０の第２アーム３３を掛止するように軸線Ｓに垂直な径方向に向かう溝状に肉抜きして形成されている。
これによれば、捩りコイルバネ３０を組み付ける際に、例えば、ハウジングロータ２０の内側に捩りコイルバネ３０を配置し、第２アーム３３を内側から外側に出して第２掛止凹部２２ｉに掛止し、捩りコイルバネ３０を挟み込むようにベーンロータ１０をハウジングロータ２０に組み込むことができる。
そして、前述のように、開口部２２ｃを通して挿入される所定の治具等を用いて、開口部２２ｃを通して視認しつつ第１アーム３２を第１掛止凹部１６に掛止することにより、捩りコイルバネ３０の組付けを完了することができる。

捩りコイルバネ３０は、コイル部３１、コイル部３１の一端側３１ａにおいてコイル部３１から径方向の内側に伸長する第１アーム３２、コイル部３１の他端側３１ｂにおいてコイル部３１から径方向の外側に伸長する第２アーム３３を有する。

コイル部３１は、バネ鋼により所定径の円筒状をなす螺旋巻に形成されている。
コイル部３１の一端側３１ａは、ベーンロータ１０の第１環状凹部１５に嵌め込まれると共にその内側に第１内側ガイド部１４が挿入されてガイドされるようになっている。
コイル部３１の他端側３１ｂは、前側ハウジング２２の第２環状凹部２２ｇに嵌め込まれると共にその内側に第２内側ガイド部２２ｆが挿入されてガイドされるようになっている。

第１アーム３２は、ハウジングロータ２０の開口部２２ｃを通して外部から視認できる領域に配置され、ベーンロータ１０の第１掛止凹部１６に掛止されるようになっている。
第２アーム３３は、ハウジングロータ２０の外部から視認できる領域で、前側ハウジング２２の第２掛止凹部２２ｈに掛止されるようになっている。

すなわち、捩りコイルバネ３０は、前側ハウジング２２とベーンロータ１０の間に配置されて、コイル部３１が第１環状凹部１６及び第２環状凹部２２ｇに嵌め込まれると共に、コイル部３１の内周面が軸線Ｓ方向の両側から第１内側ガイド部１４及び第２内側ガイド部２２ｆによりガイドされ、第１アーム３２が第１掛止凹部１６に掛止され、第２アーム３３が第２掛止凹部２２ｈに掛止される。
そして、捩りコイルバネ３０は、ハウジングロータ２０に対してベーンロータ１０を進角方向に（図２ないし図４において矢印ＣＲ方向に）回転付勢するようなっている。

このように、捩りコイルバネ３０のコイル部３１が、一端側３１ａから内側に挿入されるベーンロータ１０の第１内側ガイド部１４によりガイドされ、他端側３１ｂから内側に挿入されるハウジングロータ２０の第２内側ガイド部２２ｆによりガイドされるため、コイル部３１の倒れを防止でき、安定した所望のトルクを発生させることができる。
したがって、コイル部３１の倒れを抑制するべく高トルク及び高バネ定数の捩りコイルバネを採用する必要がなく、捩りコイルバネによるトルク設定値の自由度を高めることができる。
また、従来のようなコイルカバー等の部品が不要になり、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化、低コスト化等を達成することができる。

特に、捩りコイルバネ３０は、ボルトＢの周りに配置されつつも、貫通孔１３の周りに形成された第１内側ガイド部１４と開口部２２ｃの周りに形成された第２内側ガイド部２２ｆによりガイドされるため、コイル部３１がボルトＢの配置領域に入り込むのを防止できる。それ故に、相互の干渉によるボルトＢの緩み、ボルトＢとの干渉による捩りコイルバネ３０の破損等を防止でき、所期の機能を保証することができる。

さらに、捩りコイルバネ３０は、図７及び図８に示すように、所定量捩られてコイル部３１のコイル径が縮径した状態でハウジングロータ２０に対してベーンロータ１０を最遅角位置θｒに位置付け、一方、図９及び図１０に示すように、捩りが開放されてコイル径が拡径した状態でハウジングロータ２０に対してベーンロータ１０を最進角位置θａに位置付けるようになっている。

すなわち、捩りコイルバネ３０は、所定量捩られてコイル部３１のコイル径が縮径した状態で、図７に示すように、第１内側ガイド部１４及び第２内側ガイド部２２ｆに最も接近するように設定されている。したがって、捩りコイルバネ３０が捩られて倒れ等が生じ易い緊張した縮径の状態において、コイル部３１の内側が第１内側ガイド部１４及び第２内側ガイド部２２ｆにより接近してガイドされるため、コイル部３１の倒れを確実に防止できる。

ロック機構４０は、ロックピン４１、コイルスプリング４２、円筒ホルダ５３により構成されている。
ロックピン４１は、軸線Ｓの方向に往復動自在でかつベーンロータ１０の後面１０ｂから突出して後側ハウジング２１の嵌合穴２１ｅに嵌合し得るように形成されている。
コイルスプリング４２は、ベーンロータ１０の後面１０ｂからロックピン５１を突出させる向きに付勢力を及ぼすように配置されている。
円筒ホルダ４３は、コイルスプリング４２により付勢されたロックピン４１を往復動自在に保持するべく、ベーンロータ１０の嵌合穴１７に嵌め込まれように形成されている。

そして、通路２１ｆ，２１ｄを経て供給されロックピン５１を押圧する作動油の油圧が低下した状態で、ロックピン５１がコイルスプリング５２により付勢されてハウジングロータ２０の嵌合穴２１ｅに嵌合することにより、ベーンロータ１０をハウジングロータ２０に対して所定角度範囲Δθ内の最遅角位置θｒにロックする。
一方、油通路２１ｆ，２１ｄを経て導かれる作動油により、ロックピン５１に加わる油圧が上昇すると、ロックピン５１がベーンロータ１０の後面１０ｂから没入してロックを解除するようになっている。

油圧制御系ＯＣＳは、ポンプから吐出される作動油の流れを制御する油圧制御弁１００、油圧制御弁１００と進角通路ＣＳ３とを連通する進角側通路１０１、油圧制御弁１００と遅角通路ＣＳ４とを連通する遅角側通路１０２、油圧制御弁１００の駆動を制御する制御手段（不図示）により構成されている。

次に、上記バルブタイミング変更装置の組付け方法について説明する。
予め、前側ハウジング２２、後側ハウジング２１、ロック機構４０が組み込まれたベーンロータ１０、捩りコイルバネ３０、３つのボルトｂ、所定の冶具を用意する。
先ず、前側ハウジング部材２２の開口部２２ｃの周りに形成された第２掛止凹部２２ｈに対して、捩りコイルバネ３０の第２アーム３３を掛止させ、第２環状凹部２２ｇにコイル部３１の他端側３１ｂを嵌め込むと共に他端側３１ｂから内側に第２内側ガイド部２２ｆを挿入する。

続いて、捩りコイルバネ３０のコイル部３１の一端側３１ａを第１環状凹部１６に嵌め込みつつ一端側３１ａから内側に第１内側ガイド部１４を挿入し、捩りコイルバネ３０を挟み込むようにしてベーンロータ１０を前側ハウジング２２に嵌め込む。
続いて、前側ハウジング２２の前側から開口部２２ｃを通して視認しつつ、所定の冶具を用いて第１アーム３２を第１掛止凹部１６に掛止する。
その後、捩りコイルバネ３０及びベーンロータ１０を組み込んだ前側ハウジング２２を、後側ハウジング２１に対向させて接合し、ボルトｂを用いて両者を締結固定する。
これにより、図１に示すように、バルブタイミング変更装置Ｍが完了する。

その後、適宜、エンジンのカムシャフトＣＳに対して、ハウジングロータ２０の後側ハウジング２１を回動自在に嵌め込むと共にベーンロータ１０の嵌合凹部１９をカムシャフトＣＳの前端部に接合させる。
そして、ボルトＢを、前側ハウジング２２の開口部２２ｃ及びベーンロータ１０の貫通孔１３に通して、カムシャフトＣＳの雌ネジ部ＣＳ５に捩じ込み、ベーンロータ１０がカムシャフトＣＳと一体的に回転するように固定する。
これにより、バルブタイミング変更装置Ｍを、所定のエンジンのカムシャフトＣＳに組付けることができる。

次に、バルブタイミング変更装置の動作について、図７ないし図１０を参照しつつ説明する。
エンジンが停止した状態においては、図７及び図８に示すように、進角室２０ａ及び遅角室２０ｂ内の作動油が排出されて、ベーンロータ１０は捩りコイルバネ３０の付勢力に抗して最遅角位置θｒに位置付けられる。
また、ロック機構４０のロックピン４１が嵌合穴２１ｅに嵌合して、ベーンロータ１０がハウジングロータ２０に対してロックされた状態にある。
これにより、エンジン始動時には、ベーンロータ１０のバタツキ等を防止しつつ、円滑にエンジンを始動させることができる。

続いて、エンジンの始動により、通路２１ｄ，２１ｆを通して、作動油がロックピン４１の受圧部に供給されると、ロックピン４１がその油圧により押圧されて嵌合穴２１ｅから外れてロック状態が解除される。
そして、エンジンの始動後は、油圧制御弁１００が適宜切り替えられて、ベーンロータ１０（カムシャフトＣＳ）が進角側へ又は遅角側へ、あるいは所定の角度位置に保持されるように位相制御が行われる。

例えば、進角モードの場合は、遅角通路ＣＳ４及び遅角側通路１０２を介して、遅角室２０ｂ内の作動油が排出されると共に、進角通路ＣＳ３及び進角側通路１０１を介して、進角室２０ａ内に作動油が供給される。
これにより、ベーンロータ１０は、捩りコイルバネ３０の付勢力と共に作動油の油圧により、図９及び図１０に示すように、ハウジングロータ２０に対して時計回りに（進角側に）回転する。

一方、遅角モードの場合には、進角通路ＣＳ３及び進角側通路１０１を介して、進角室２０ａ内の作動油が排出されると共に、遅角通路ＣＳ４及び遅角側通路１０２を介して、遅角室２０ｂ内に作動油が供給される。
これにより、ベーンロータ１０は、捩りコイルバネ３０の付勢力に抗しつつ作動油の油圧により、図７に示すように、ハウジングロータ２０に対して反時計回りに（遅角側に）回転する。

また、ベーンロータ１０を最進角位置θａと最遅角位置θｒとの間の中間位置に保持する保持モードの場合には、油圧制御弁１００が切り替えられて、進角室２０ａ及び遅角室２０ｂに作動油が供給され、進角室２０ａ及び遅角室２０ｂに作用する作動油の油圧により、ベーンロータ１０は所定の中間位置に保持される。

上記実施形態に係るバルブタイミング変更装置によれば、捩りコイルバネ３０のコイル部３１が、その一端側３１ａから内側に挿入されるベーンロータ１０の第１内側ガイド部１４によりガイドされ、その他端側３１ｂから内側に挿入されるハウジングロータ２０の第２内側ガイド部２２ｆによりガイドされるため、コイル部３１の倒れを防止でき、安定した所望のトルクを発生させることができる。
したがって、コイル部３１の倒れを抑制するべく高トルク及び高バネ定数の捩りコイルバネを採用する必要がなく、捩りコイルバネによるトルク設定値の自由度を高めることができる。

また、上記実施形態においては、ハウジングロータ２０として、有底円筒状の前側ハウジング２２及び後側ハウジング２１からなる二分割構造を採用し、前側ハウジング２２とベーンロータ１０の間に捩りコイルバネ３０を配置する構成を採用している。
したがって、前側ハウジング２２に捩りコイルバネ３０及びベーンロータ１０を嵌め込み、その後、後側ハウジング２１に前側ハウジング２２を結合することで、図１に示すように、ハウジングロータ２０内に捩りコイルバネ３０及びベーンロータ１０を収容したモジュール品としてのバルブタイミング変更装置Ｍを容易に得ることができる。

図１１は、本発明に係るバルブタイミング変更装置の他の実施形態を示すものであり、第２内側ガイド部２２ｆを変更した以外は前述の実施形態と同一である。したがって、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
この実施形態に係るバルブタイミング変更装置Ｍ´においては、第２内側ガイド部２２ｆ´が軸線Ｓ方向に伸長し、第１内側ガイド部１４と軸線Ｓの方向において互いに密接するように形成されている。
これによれば、第２内側ガイド部２２ｆ´と第１内側ガイド部１４が互いに密接するため、コイル部３１が内側に倒れる隙間がなく、ボルトＢ等を通す領域に倒れ込むのを確実に防止できる。

上記実施形態においては、作動油の流れを制御するシステムとして、図３及び図４に示すような油圧制御系ＯＣＳを用いる構成において、本発明（第１内側ガイド部１４及び第２内側ガイド部２２ｆ、２２ｆ´）を採用した場合を示したが、これに限定されるものではない。例えば、油圧制御系として、ベーンロータ１０をカムシャフトＣＳに締結するボルトに内蔵された油圧制御弁及びそれに伴う作動油の通路等を採用する構成において、本発明を採用してもよい。

上記実施形態においては、捩りコイルバネ３０が、ハウジングロータ２０に対してベーンロータ１０を進角方向に回転付勢するように設定された構成において、本発明を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、逆に遅角方向に回転付勢するように設定された構成において、本発明を採用してもよい。

上記実施形態においては、ロック機構４０が、ベーンロータ１０をハウジングロータ２０に対して最遅角位置θｒにロックする構成において、本発明を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、最進角位置θａにロックする構成あるいは所定角度範囲Δθの中間位置にロックする構成において、本発明を採用してもよい。

上記実施形態においては、ハウジング２０の第２環状凹部２２ｇにおいて、座面２２ｇ´が所定角度をなす螺旋状の傾斜面上に位置するように形成された場合を示したが、これに限定されるものではなく、ベーンロータ１０の第１環状凹部１５において、その座面が、同様に、所定角度をなす螺旋状の傾斜面上に位置するように形成されてもよい。

上記実施形態においては、ハウジングロータとして、後側ハウジング２１及び前側ハウジング２２からなる二分割構造をなすハウジングロータ２０を示したが、これに限定されるものではない。例えば、平板状の前側ハウジング、円筒状の外周ハウジング、平板状の後側ハウジングからなる三分割構造、あるいはその他の形態をなすハウジングロータを備えた構成において、本発明を採用してもよい。

上記実施形態においては、クランクシャフトの回転力を伝達する被駆動部としてスプロケット２１ａを備えたハウジングロータ２０を示したが、これに限定されるものではない。例えば、クランクシャフトの回転駆動力を伝達する手段がその他の構造をなすもの、例えば、歯付きタイミングベルト等であれば、その構造に合った歯付きプーリ等を備えたハウジングロータを採用することができる。

上記実施形態においては、ロック機構として、ロックピン４１、コイルスプリング４２、円筒ホルダ４３を含むと共に最遅角位置にロックする構成を示したが、これに限定されるものではない。例えば、ベーンロータ１０をハウジングロータ２０に対してロックし得る構成であれば、その他のロック機構を採用してもよく、又、ロック位置としては、最遅角位置に限らず、最進角位置あるいは必要に応じてその他の位置であってもよい。

以上述べたように、本発明のバルブタイミング変更装置は、捩りコイルバネの倒れ等を防止して所期の機能を保証し得るため、自動車等に搭載された内燃式のエンジンに適用できるのは勿論のこと、二輪車等に搭載された小型のエンジン等においても有用である。

ＣＳ カムシャフト
Ｓ１ 軸線
Ｍ，Ｍ´ バルブタイミング変更装置
１０ ベーンロータ
１３ 貫通孔
１３ａ 座面
１４ 第１内側ガイド部
１５ 第１環状凹部
１６ 第２掛止凹部
２０ ハウジングロータ
２１ 後側ハウジング
２２ 前側ハウジング
２２ｃ 開口部
２２ｄ 貫通孔
２２ｆ，２２ｆ´ 第２内側ガイド部
２２ｇ 第２環状凹部
２２ｇ´ 座面
２２ｈ 第２掛止凹部
３０ 捩りコイルバネ
３１ コイル部
３１ａ コイル部の一端側
３１ｂ コイル部の他端側
３２ 第１アーム
３３ 第２アーム
Ｂ ボルト

Claims (9)

1. カムシャフトにより駆動される吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを変更するバブルタイミング変更装置であって、
   カムシャフトと同一の軸線上で一体的に回転するように連結されるベーンロータと、
   前記ベーンロータを収容すると共に前記軸線上で所定角度範囲を相対的に回転可能なハウジングロータと、
   前記ハウジングロータに対して前記ベーンロータを一方向に回転付勢するべくコイル部を有する捩りコイルバネを備え、
   前記ベーンロータは、前記コイル部の一端側から内側に挿入される第１内側ガイド部を有し、
   前記ハウジングロータは、前記コイル部の他端側から内側に挿入される第２内側ガイド部を有する、
   ことを特徴とするバルブタイミング変更装置。
2. 前記第１内側ガイド部及び第２内側ガイド部は、円筒状の外周面を含むように形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング変更装置。
3. 前記ハウジングロータは、前記ベーンロータをカムシャフトに締結するボルトを通す開口部を有すると共に、前記開口部の周りにおいて前記第２内側ガイド部を有し、
   前記ベーンロータは、前記ボルトを通す貫通孔を有すると共に、前記貫通孔の周りにおいて前記第１内側ガイド部を有する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブタイミング変更装置。
4. 前記ベーンロータは、前記第１内側ガイド部の周りにおいて、前記コイル部の一端側を受け入れる第１環状凹部を有し、
   前記ハウジングロータは、前記第２内側ガイド部の周りにおいて、前記コイル部の他端側を受け入れる第２環状凹部を有する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のバルブタイミング変更装置。
5. 前記第２環状凹部又は第１環状凹部は、前記コイル部を受ける座面が所定角度をなす螺旋状の傾斜面上に位置するように形成されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載のバルブタイミング変更装置。
6. 前記捩りコイルバネは、前記コイル部から径方向の内側に伸長する第１アームと、前記コイル部から径方向の外側に伸長する第２アームを含み、
   前記ベーンロータは、前記ハウジングロータの開口部を通して視認できる領域において、前記第１アームを掛止する第１掛止凹部を有し、
   前記ハウジングロータは、前記開口部の周りにおいて、前記第２アームを掛止する第２掛止凹部を有する、
   ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか一つに記載のバルブタイミング変更装置。
7. 前記捩りコイルバネは、所定量捩られて前記コイル部のコイル径が縮径した状態で、前記第１内側ガイド部及び第２内側ガイド部に最も接近するように設定されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一つに記載のバルブタイミング変更装置。
8. 前記第２内側ガイド部及び第１内側ガイド部は、前記軸線の方向において、互いに密接するように形成されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし７いずれか一つに記載のバルブタイミング変更装置。
9. 前記ハウジングは、前記開口部を有する有底状の前側ハウジングと、前記軸線の方向において前記前側ハウジングに結合される後側ハウジングを含み、
   前記捩りコイルバネは、前記前側ハウジングと前記ベーンロータとの間に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし８いずれか一つに記載のバルブタイミング変更装置。
   

Images