JP2019124199A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】突起部及び溝部の摩耗を低減することができる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供する。【解決手段】本発明に係るバルブタイミング制御装置は、複数のベーンＶ１〜Ｖ４のうち特定のベーンＶ１に、ベーンロータ２０の回転方向である周方向に沿って形成された溝部４２が形成されている。また、この溝部４２に対応して、スプロケット１３には、溝部４２内に挿入され、かつ溝部４２の一端壁４２ａ又は他端壁４２ｂに当接することをもってハウジング１０とベーンロータ２０との相対回転範囲を規制する突起部としてのピン４１が設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。

従来のバルブタイミング制御装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

このバルブタイミング制御装置は、内周側に突出する複数のシューを有し、クランクシャフトと同期回転するほぼ筒状のハウジングと、外周側に突出する複数のベーンを有し、カムシャフトと同期回転するベーンロータと、を備える。ハウジングとベーンロータの間には、両者の相対回転範囲を規制する相対回転規制手段が設けられている。この相対回転規制手段は、ベーンロータの基部に相当するロータ本体に周方向に沿って設けられた溝部と、ハウジングの端面に設けられ、溝部の周方向の各端壁に当接することをもって前記相対回転範囲を規制する突起部としてのピンと、で構成されている。

特開２０１５−１１７５８９号公報

しかしながら、前記従来のバルブタイミング制御装置は、溝部がロータ本体側に配置される結果、当該溝部に挿通するピンのロータ回転中心からの径方向距離が小さくなってしまっていた。このため、溝部の周方向の各端壁との当接時にピンに作用する荷重が大きくなり、ピン又は溝部の摩耗が増大してしまう問題があった。

本発明は、前記従来のバルブタイミング制御装置の実情に鑑みて案出されたものであり、突起部及び溝部の摩耗を低減することができる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、その一態様として、複数のベーンのうち特定のベーンとプレート部材の一方に設けられ、ベーンロータの回転方向である周方向に沿って形成された溝部と、前記特定のベーンと前記プレート部材の他方に設けられ、かつ前記溝部内に挿入され、該溝部における前記周方向の一方の内壁又は他方の内壁に当接することをもって、ハウジングとベーンロータとの相対回転範囲を規制する突起部と、を備える。

本発明によれば、突起部及び溝部の摩耗を低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の分解斜視図である。 図１に示すバルブタイミング制御装置の縦断面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図であって、最遅角状態を表した図ある。 図２のＡ−Ａ線断面図であって、最進角状態を表した図ある。 本発明の第２実施形態に係る図３相当図である。 本発明の第２実施形態に係る図４相当図である。

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の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、下記の実施形態では、当該装置を、従来と同様、吸気側のバルブタイミング制御装置に適用したものを示しているが、当然に、排気側のバルブタイミング制御装置に適用することも可能である。

〔第１実施形態〕
図１〜図４は本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の第１実施形態を示す。なお、当該実施形態の説明においては、便宜上、図２の左側を「前」、右側を「後」として説明する。また、図２の回転軸線Ｚに沿う方向を「軸方向」、回転軸線Ｚに直交する方向を「径方向」、回転軸線Ｚ周りの方向を「周方向」として説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の分解斜視図を示している。図２は、図１に示すバルブタイミング制御装置をカムシャフトの回転中心軸線に沿って切断した断面図を示し、これに油圧回路を付加したものである。

図１、図２に示すように、バルブタイミング制御装置は、図示外のクランクシャフトの回転力により回転駆動されるスプロケット１３と、該スプロケット１３に対して相対回転可能に設けられるカムシャフト２と、の間に介装される。そして、このバルブタイミング制御装置は、後述する所定の油圧給排手段５０を通じて作動制御されることによって、スプロケット１３と同期回転する前記クランクシャフトとカムシャフト２との相対回転位相を変換する。

具体的には、バルブタイミング制御装置は、スプロケット１３と連結され、内周側に突出する第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４を有するハウジング１０と、該ハウジング１０の内周側に相対回転可能に収容され、外周側に突出する第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４を有するベーンロータ２０と、を備える。

カムシャフト２は、図示外のシリンダヘッドに設けられた軸受部に回転可能に支持され、図示外の駆動カムを介して図示外の吸気弁を開作動させる。また、このカムシャフト２の前端部には、後述するロータ本体２１の後端部内周側に臨んでベーンロータ２０との接続に供するロータ接続部２ａが設けられている。このロータ接続部２ａの内部には、軸方向に沿って、ベーンロータ２０を締結するためのカムボルト４がねじ込まれる雌ねじ部２ｂが形成されている。

ハウジング１０は、軸方向の両端が開口する円筒状のハウジング本体１１と、該ハウジング本体１１の前端側の開口部を閉塞するフロントプレート１２と、ハウジング本体１１の後端側の開口部を閉塞するリヤプレートを構成するスプロケット１３と、を有する。そして、このハウジング本体１１、フロントプレート１２及びスプロケット１３は、複数（本実施形態では４つ）のボルト１４によって共締め固定されている。

なお、本実施形態では、ハウジング１０について、前後両側が開口する態様を例示したが、当該ハウジング１０は、必ずしも前後両側が開口している必要はない。換言すれば、このハウジング１０については、例えばハウジング本体１１が有底円筒状に形成され、フロントプレート１２又はリヤプレート（スプロケット）１３のどちらか一方のみを有する態様であってもよい。

ハウジング本体１１は、焼結金属材料によって一体に形成されたものであり、周方向のほぼ等間隔位置には、第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４が内方へ突出するかたちで一体に設けられている。これら第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４は、平面視ほぼ台形状を呈し、それぞれ各基部側（外周側）の内部軸方向に沿って、各ボルト１４の軸部が貫通するボルト貫通孔１１ａが形成されている。

また、第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４の各先端部には、それぞれ径方向内側に開口する横断面ほぼ矩形状のシール溝が軸方向へ沿って形成されていて、このシール溝内に、ほぼ角柱状のシール部材１５が取り付けられている。すなわち、各シール部材１５がロータ本体２１の外周面に摺接することによって、第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４と第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４との間に形成される空間が、それぞれ後述する遅角室Ｒｅ又は進角室Ａｄとして液密に仕切られる。

フロントプレート１２は、所定の金属材料からなる円板状を呈し、ほぼ中央位置に、カムボルト４が貫通するカムボルト孔１２ａが形成されている。このカムボルト孔１２ａは、カムボルト４の頭部が着座するワッシャ６の外径よりも大径に設定されていて、カムボルト４の頭部とベーンロータ２０の間に配置されるワッシャ６を受容する。また、フロントプレート１２の外周側の領域には、それぞれ各ボルト貫通孔１１ａに対応する位置に、各ボルト１４の軸部が貫通する４つのボルト貫通孔１２ｂが形成されている。

スプロケット１３は、燒結金属により一体に成形されてなるもので、円板状に形成された端壁１６と、該端壁１６の後端部より軸方向に沿って延びる中空状の筒状部１７と、該筒状部１７の外周側に突出形成された複数の歯部１８と、を有する。歯部１８には、図示外のタイミングチェーンが巻き掛けられ、このタイミングチェーンを介して前記図示外のクランクシャフトと連係し、該クランクシャフトと同期回転する。

端壁１６には、ほぼ中央位置に、カムシャフト２のロータ接続部２ａが貫通するシャフト貫通孔１３ａが形成されている。また、この端壁１６の外周側の領域には、各ボルト貫通孔１１ａに対応する位置に、それぞれ各ボルト１４の雄ねじ部が螺着する雌ねじ穴１３ｂが形成されている。

さらに、端壁１６には、後述するロックピン３２の先端部の外径よりも大径に設定されたロック穴構成部１６ａが、軸方向に沿って貫通形成されている。このロック穴構成部１６ａの内部には、ほぼ有底円筒状に形成された樹脂製のスリーブ１９が収容保持されている。すなわち、このスリーブ１９によって、後述するロックピン３２の先端部が係合可能なロック穴３１が構成されている。このロック穴３１の内径は、ロックピン３２の先端部の外径とほぼ同じに設定されていて、該ロックピン３２の先端部と過不足なく係合可能となっている。

ベーンロータ２０は、所定の金属材料によって一体に形成されたものであり、中央部にほぼ円筒状に形成されたロータ本体２１と、該ロータ本体２１の外周側へ放射状に突出するかたちで一体に設けられた第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４と、を有する。また、このベーンロータ２０は、ハウジング１０に対する相対回転の範囲を規制する回転範囲規制手段４０により、ハウジング１０に対する相対回転範囲が設定されている。

ロータ本体２１は、後方へ向かって開口するほぼ有底円筒状を呈し、油圧給排手段５０による油圧の給排に供する筒状部２１ａと、該筒状部２１ａの前端側を閉塞するかたちで設けられ、カムボルト４によるベーンロータ２０の締結に供する端壁２１ｂと、を有する。

筒状部２１ａには、第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４を挟んだ周方向の両側位置に、遅角側油溝２３及び進角側油孔２４が形成されている。すなわち、筒状部２１ａの内周側には、カムシャフト２のロータ接続部２ａが挿入されていて、このロータ接続部２ａの内部に形成される後述の各油通路５１，５２、遅角側油溝２３、進角側油孔２４を介して後述する遅角室Ｒｅ又は進角室Ａｄに油圧が給排される。

端壁２１ｂには、ほぼ中央部に、カムボルト４の軸部が貫通するボルト貫通孔２１ｃが軸方向に沿って貫通形成されている。すなわち、このボルト貫通孔２１ｃを貫通するカムボルト４の頭部がワッシャ６を介して当該端壁２１ｂの前端面に着座することによって、ベーンロータ２０がカムシャフト２の端部に締結されている。

第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４は、それぞれ第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４の周方向間に配置される。そして、第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４の各先端部には、第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４と同様に、それぞれ径方向外側に開口する横断面ほぼ矩形状のシール溝が軸方向へ沿って形成されていて、このシール溝内に、ほぼ角柱状のシール部材２５が取り付けられている。すなわち、各シール部材２５がハウジング本体１１の内周面に摺接することで、第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４の周方向間に画定される空間が、第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４によって、それぞれ後述する遅角室Ｒｅ又は進角室Ａｄとして液密に仕切られる。

また、第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４のうち第１ベーンＶ１のみが、他の第２〜第４ベーンＶ２〜Ｖ４に比べて大きな周方向幅を有する特定のベーンとして構成されている。そして、この第１ベーンＶ１の内部には、機関停止時にハウジング１０に対するベーンロータ２０の相対回転位相を保持する周知のロック機構３０が収容されている。

ロック機構３０は、第１ベーンＶ１に収容され、スプロケット１３のロック穴３１に係合可能に設けられたロック部材であるロックピン３２と、該ロックピン３２をスプロケット１３側へ付勢する付勢部材としてのスプリング３３と、を備える。ロックピン３２は、第１ベーンＶ１の内部を軸方向に貫通するピン収容孔３４に摺動可能に収容され、スプロケット１３側に進出することによりロック穴３１に係合する。スプリング３３は、フロントプレート１２とロックピン３２の間で予圧縮され、この予圧縮に基づく付勢力によりロックピン３２をスプロケット１３側へ付勢する。

かかる構成から、ロック機構３０は、ロック穴３１とロックピン３２との周方向位置が合致すると、スプリング３３によって付勢されたロックピン３２の先端部がロック穴３１内に押し込まれて、ハウジング１０とベーンロータ２０の相対回転が規制されるロック状態となる。

また、第１ベーンＶ１の後端面（スプロケット１３との対向端面）には、後述する遅角室Ｒｅとロック穴３１とを連通する連通溝３５が設けられている。すなわち、この連通溝３５を介してロックピン３２の先端側に油圧が作用することで、この油圧によってロックピン３２が押し退けられ、前記ロック状態が解除される。

回転範囲規制手段４０は、スプロケット１３の端壁１６の外周縁部に設けられたピン穴１６ｂに圧入された突起部としてのピン４１と、第１ベーンＶ１の外周縁部に周方向に沿って設けられた溝部４２と、を備える。すなわち、この回転範囲規制手段４０は、溝部４２内を軸方向に沿って挿通するピン４１を、溝部４２の周方向一方の内壁である一端壁４２ａ又は他方の内壁である他端壁４２ｂに当接させることで、ハウジング１０とベーンロータ２０との相対回転範囲を規制する。

油圧給排手段５０は、後述する遅角室Ｒｅもしくは進角室Ａｄに対して油圧を選択的に供給する、又は、遅角室Ｒｅもしくは進角室Ａｄ内の作動油を排出するものである。具体的には、この油圧給排手段５０は、遅角側油溝２３に接続する遅角側油通路５１と、進角側油孔２４に接続する進角側油通路５２と、電磁弁５５を介して一方の油通路５１，５２に油圧を供給するポンプ５３と、電磁弁５５を介して他方の油通路５１，５２に接続するドレン通路５４と、を備える。

遅角側油通路５１は、カムシャフト２の内部軸方向に沿って設けられた遅角側接続通路５６ａと、該遅角側接続通路５６ａの前端部外周に設けられた環状溝５６ｂを介して遅角側油溝２３と連通する。同様に、進角側油通路５２は、カムシャフト２の内部軸方向に沿って遅角側接続通路５６ａとほぼ平行に設けられた進角側接続通路５６ｃと、該進角側接続通路５６ｃの前端部外周に設けられた環状溝５６ｄを介して進角側油孔２４と連通する。

電磁弁５５は、２方向切換弁であって、車載された各種センサの検出結果に基づいて出力される図示外の電子コントロールユニット（ＥＣＵ）からの制御信号により、各油通路５１，５２とポンプ５３及びドレン通路５４との接続を選択的に切換制御する。

図３は、図２のＡ−Ａ線に沿って切断したバルブタイミング制御装置の横断面図であって、ハウジング１０に対してベーンロータ２０が最遅角位置に位置した状態を示している。また、図４は、図３と同様、図２のＡ−Ａ線に沿って切断したバルブタイミング制御装置の横断面図であって、ハウジング１０に対してベーンロータ２０が最進角位置に位置した状態を示している。

図３、図４に示すように、ハウジング１０は、軸方向の両端が開口する円筒状のハウジング本体１１と、このハウジング本体１１の前端側の開口部を閉塞する図示外のフロントプレートと、ハウジング本体１１の後端側の開口部を閉塞するスプロケット１３と、を有する。そして、ハウジング本体１１には、周方向におけるほぼ等間隔位置に、内周側へ突出する４つのシューである第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４が、当該ハウジング本体１１と一体に設けられている。第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４は、平面視ほぼ台形状を呈し、比較的幅広となる各基部側に、それぞれボルト貫通孔１１ａが形成されている。また、第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４の先端部には、径方向内側に開口するシール溝が形成されていて、このシール溝内に、シール部材１５が配置されている。

ベーンロータ２０は、ほぼ円筒状に形成されたロータ本体２１の外周側に、放射状に突出する４つのベーンである第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４、すなわち比較的幅広の第１ベーンＶ１と、比較的幅狭の第２〜第４ベーンＶ２〜Ｖ４が一体に形成されている。また、このベーンロータ２０は、ハウジング１０に対する相対回転の範囲を規制する回転範囲規制手段４０により、ハウジング１０に対する相対回転範囲が設定されている。

回転範囲規制手段４０は、スプロケット１３の端壁１６の外周縁部に設けられたピン穴１６ｂに圧入により固定されたピン４１と、第１ベーンＶ１の外周縁部に周方向に沿って設けられた溝部４２と、を備える。すなわち、この回転範囲規制手段４０は、溝部４２内を軸方向に沿って挿通するピン４１を、溝部４２の一端壁４２ａ又は他端壁４２ｂに当接させることによって、ハウジング１０とベーンロータ２０との相対回転範囲を規制する。換言すれば、溝部４２の周方向幅をもって、ベーンロータ２０の相対回転範囲が設定されている。

なお、本実施形態では、スプロケット１３に対してピン４１をピン穴１６ｂに圧入することによって固定する態様を例示するが、当該態様に限定されるものではない。換言すれば、ピン４１としては、スプロケット１３に固定されればよく、例えばねじ込みにより固定するなど、他の固定態様であってもよい。

また、ピン４１の表面は、めっき処理や焼き入れ処理が施されていることが望ましい。これにより、後述する本発明によるピン４１の摩耗低減効果と合わせて、溝部４２との当接によるピン４１の摩耗をより効果的に抑制することができる。

溝部４２は、第１ベーンＶ１の外周縁部であって、遅角室Ｒｅ寄りの周方向領域に、ロックピン３２と径方向に並ぶように設けられている。この溝部４２は、径方向外側へ開口する横断面ほぼ矩形状を呈し、遅角室Ｒｅ側の回転を規制する一端壁４２ａと、進角室Ａｄ側の回転を規制する他端壁４２ｂと、を有する。かかる構成から、図３に示すように、ピン４１が溝部４２の一端壁４２ａに当接することにより、ベーンロータ２０の遅角室Ｒｅ側の回転が規制され、図４に示すように、ピン４１が溝部４２の他端壁４２ｂに当接することにより、ベーンロータ２０の進角室Ａｄ側の回転が規制される。

なお、上記の回転範囲規制にあたり、図３、図４に示すように、進角室Ａｄ側の回転規制時は勿論のこと、遅角室Ｒｅ側の回転規制時であっても、第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４は、それぞれ第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４に当接しないような構成となっている。換言すれば、本実施形態では、ベーンロータ２０の回転範囲規制に際して、各ボルト１４の軸力に依存しない構成となっている。これにより、ハウジング１０におけるハウジング本体１１とスプロケット１３との周方向の相対位置にズレが生じてしまうおそれがなく、ハウジング１０に対するベーンロータ２０の適切な相対位相変換を確保することができる。

また、第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４は、それぞれ先端側の周方向幅が広く、かつ基端側の周方向幅が狭くなる平面視ほぼ台形状に形成されている。そして、この第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４の先端部には、第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４と同様、それぞれ径方向外側に開口する横断面ほぼ矩形状のシール溝が軸方向へ沿って形成されていて、このシール溝内には、ほぼ角柱状のシール部材２５が取り付けられている。

ここで、これら各シール部材２５のうち第１ベーンＶ１に配置されるシール部材２５については、ロックピン３２がロック穴３１に係合した状態において第１ベーンＶ１とシューＳ１〜Ｓ４との周方向距離が遠くなる側（進角室Ａｄ側）に配置されている。換言すれば、第１ベーンＶ１に配置されるシール部材２５は、周方向においてロック機構３０とオーバーラップせず、該ロック機構３０に対して周方向に離間する位置に配置されている。特に、本実施形態では、第１ベーンＶ１の先端部を進角室Ａｄ側へと膨出してなる膨出部２６が設けられていて、この膨出部２６を設けることで、シール部材２５がロック機構３０に対して周方向へより離間するかたちで配置されている。

ハウジング１０に対するベーンロータ２０の相対回転にあたり、第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４に設けられたシール部材１５が、ロータ本体２１の外周面に摺接すると共に、第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４に設けられたシール部材２５が、ハウジング本体１１の内周面に摺接する。これにより、第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４の周方向間が、遅角作動室（以下、「遅角室」と略称する。）Ｒｅと、進角作動室（以下、「進角室」と略称する。）Ａｄとに、液密に仕切られる。そして、この遅角室Ｒｅ又は進角室Ａｄに油圧給排手段５０から選択的に油圧が供給されることによって、バルブタイミング制御装置が作動制御される。

ロータ本体２１の筒状部２１ａの内部には、第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４のうち遅角室Ｒｅ側の基部に隣接する周方向位置に、それぞれ遅角室Ｒｅと連通する遅角側油溝２３が、径方向に沿って貫通形成されている。これにより、各遅角室Ｒｅには、それぞれ各遅角側油溝２３を介して油圧が給排される。

さらに、第１ベーンＶ１の遅角室Ｒｅ側の基部における後端側の側面には、遅角室Ｒｅとロック穴３１とを連通する連通溝３５が、周方向へ直線状に形成されている。この連通溝３５は、遅角側油溝２３を通じて遅角室Ｒｅに導入された油圧をロックピン３２の先端側に導くことにより、前記ロック状態の解除に供する。

また、筒状部２１ａの後端部には、第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４のうち進角室Ａｄ側の基部に隣接する周方向位置に、それぞれ進角室Ａｄと連通する進角側油孔２４が、径方向に沿って貫通形成されている。これにより、各進角室Ａｄには、それぞれ各進角側油孔２４を介して油圧が給排される。

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の特徴的な作用を、図３、図４に基づいて説明する。

バルブタイミング制御装置では、機関停止状態になると、カムシャフト２を介して伝達されるいわゆる交番トルクによって、ベーンロータ２０が最遅角側へと回転する。やがて、第１ベーンＶ１においてピン４１が溝部４２の一端壁４２ａに当接したところで、ベーンロータ２０の遅角側の回転が規制されて、図３に示すような最遅角状態となる。ここで、ピン４１によってベーンロータ２０の遅角側の回転は規制されるも、前記交番トルクによって、ベーンロータ２０が周方向にばたつくことで、ピン４１は溝部４２の一端壁４２ａとの当接を繰り返すことになる。

また、機関運転中であっても、バルブタイミング制御装置が最遅角状態に制御された場合、ベーンロータ２０は、図３に示すような最遅角状態、すなわち、ピン４１が溝部４２の他端壁４２ｂに当接した状態となる。その後、前記交番トルクによってベーンロータ２０が周方向にばたつくことで、ピン４１が溝部４２の一端壁４２ａと当接を繰り返すことになる。

一方、機関運転中において、バルブタイミング制御装置が最進角状態に制御された場合は、ベーンロータ２０は、図４に示すような最進角状態、すなわち、ピン４１が溝部４２の他端壁４２ｂに当接した状態となる。その後、前記交番トルクによってベーンロータ２０が周方向にばたつくことで、ピン４１が溝部４２の他端壁４２ｂと当接を繰り返すことになる。

このように、バルブタイミング制御装置が最遅角状態又は最進角状態に制御され、ピン４１が溝部４２の一端壁４２ａ又は他端壁４２ｂと当接したとき、前記交番トルクによりベーンロータ２０が周方向にばたついて、ピン４１が溝部４２の一端壁４２ａ又は他端壁４２ｂと当接を繰り返すことになる。この際、機関運転中は、遅角室Ｒｅ又は進角室Ａｄに油圧が導入されているため、当該油圧によって溝部４２の一端壁４２ａ又は他端壁４２ｂとピン４１との当接が緩衝されることになる。ところが、機関停止状態では、遅角室Ｒｅ及び進角室Ａｄのいずれにも油圧が導入されないため、前記交番トルクによりピン４１と溝部４２の一端壁４２ａ又は他端壁４２ｂとが直接的に当接することになる。

かかるピンの当接に際し、従来のバルブタイミング制御装置では、とりわけ、回転範囲規制手段を構成する溝部がベーンロータの内周側に設けられるロータ本体に配置されていたため、当該溝部に挿通するピンのロータ回転中心からの径方向距離が短くなってしまっていた。すると、カムシャフトから伝達される交番トルクによって溝部の一端壁又は他端壁との当接時にピンに作用する荷重は、ピンのロータ回転中心からの径方向距離が短いほど大きくなるため、溝部の一端壁又は他端壁との当接時にピンに作用する荷重が大きくなり、ピン又は溝部の摩耗が増大してしまう問題があった。

これに対して、本実施形態に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置では、以下の効果が奏せられることにより、前記従来のバルブタイミング制御装置の課題を解決することができる。

本実施形態に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置は、内燃機関のクランクシャフトとカムシャフト２との相対回転位相を変更することにより、カムシャフト２が駆動する吸気弁（又は排気弁）の開閉タイミングを調整する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、前記クランクシャフトからの回転力が伝達されるハウジングであって、カムシャフト２の回転軸線Ｚに沿う軸方向に開口部を有する筒状のハウジング本体１１と、ハウジング本体１１から径方向の内側に延びる複数のシューである第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４と、ハウジング本体１１の前記開口部を閉塞するプレート部材であるスプロケット１３と、を有するハウジング１０と、ハウジング１０の内側に配置されたベーンロータであって、カムシャフト２に固定されるロータ本体２１と、ロータ本体２１から前記径方向の外側に延び、第１〜第４シューの間を仕切る複数のベーンである第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４と、を有するベーンロータ２０と、第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４のうち特定のベーンである第１ベーンＶ１又はスプロケット１３の一方（本実施形態では第１ベーンＶ１）に設けられ、ベーンロータ２０の回転方向である周方向に沿って形成された溝部４２と、第１ベーンＶ１又はスプロケット１３の他方（本実施形態ではスプロケット１３）に設けられ、かつ溝部４２内に挿入され、該溝部４２における前記周方向の一方の内壁である一端壁４２ａ又は他方の内壁である他端壁４２ｂに当接することをもって、ハウジング１０とベーンロータ２０との相対回転範囲を規制する突起部としてのピン４１と、を備える。

このように、本実施形態では、回転範囲規制手段４０を構成する溝部４２がベーンロータ２０の外周側に配置されるベーン（第１ベーンＶ１）に設けられている。これにより、前記交番トルクという所定トルクＴに対し、ロータ回転中心Ｐから前記交番トルクの作用点までの径方向距離Ｌが長くなる。このため、前記交番トルクに起因して溝部４２の一端壁４２ａと当接する際にピン４１に作用する荷重Ｆ（＝Ｔ／Ｌ）を低減することが可能となる。すなわち、ピン４１と溝部４２との当接時に作用する荷重が低減されることにより、ピン４１又は溝部４２の摩耗を低減することができる。その結果、ハウジング１０に対するベーンロータ２０の相対回転範囲が広がるなど、バルブタイミング制御装置の相対回転位相の変換精度の低下を抑制することができる。

なお、本実施形態の作用効果を得るには、回転範囲規制手段４０を構成する溝部４２が、ベーンロータ２０の内周側に配置されるロータ本体２１ではなく、ベーンロータ２０の外周側に配置されるベーンＶ１〜Ｖ４に設けられていればよい。したがって、本実施形態で例示したように、溝部４２は、ベーン（第１ベーンＶ１）の外周縁部に設けられている必要はなく、少なくとも当該ベーンの領域に形成されていれば、上記実施形態の作用効果を得ることができる。

また、本実施形態では、溝部４２は、第１ベーンＶ１に設けられ、ピン４１は、スプロケット１３に設けられ、第１ベーンＶ１は、前記軸方向に出没可能なロック部材としてのロックピン３２を有し、第１ベーンＶ１以外の複数のベーンである第２〜第４ベーンＶ２〜Ｖ４に対して前記周方向の幅が大きく設定され、スプロケット１３は、ハウジング１０とベーンロータ２０とが所定の前記相対回転位相のときにロックピン３２が係合可能なロック穴３１を有する。

このように、本実施形態では、ロックピン３２が配置される、他のベーンである第２〜第４ベーンＶ２〜Ｖ４と比べて周方向幅の大きい第１ベーンＶ１に、溝部４２が設けられている。これにより、溝部４２の周方向幅を比較的大きく確保することが可能となり、ハウジング１０に対するベーンロータ２０の相対回転範囲を大きく設定できるメリットがある。

また、本実施形態では、溝部４２は、前記径方向においてロックピン３２と並んで配置される。

このように、本実施形態では、溝部４２がロックピン３２と径方向に並列に配置されていることで、前記周方向幅の大きい第１ベーンＶ１の空きスペースを有効活用することができ、該第１ベーンＶ１のスペース効率の向上が図れる。

また、本実施形態では、溝部４２は、特定のベーンである第１ベーンＶ１の前記径方向の外側に配置されている。

このように、本実施形態では、溝部４２が第１ベーンＶ１の径方向外側に配置されていることで、当該溝部４２を第１ベーンＶ１の径方向内側に配置する場合と比べて、ロータ回転中心Ｐからの径方向距離が相対的に長くなる。このため、前記交番トルクの作用点において、ピン４１に作用する荷重を低減することができる。その結果、ピン４１の摩耗がさらに低減され、ピン４１の外径をより小さく設定することができる。これにより、ピン４１のレイアウト性を向上させることができる。加えて、ピン４１の外径が小さくなることで、当該ピン４１の圧入代を小さくすることが可能となる結果、当該ピン４１の圧入に伴うハウジング１０の変形量を縮小することができる。

また、本実施形態では、複数のベーンである第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４は、前記径方向の外側の端部に、ハウジング本体１１の内周面と摺接するシール部材２５を有し、特定のベーンである第１ベーンＶ１が有するシール部材２５は、ロックピン３２がロック穴３１に係合した状態において、第１ベーンＶ１と該第１ベーンＶ１の前記周方向の両側に配置される第１、第２シューＳ１，Ｓ２との間で前記周方向の距離が遠い側に配置されている。

このように、本実施形態では、第１ベーンＶ１において、シール部材２５が、第１ベーンＶ１の周方向両側に配置される第１、第２シューＳ１，Ｓ２のうち当該第１、第２シューＳ１，Ｓ２との周方向距離が遠い側に配置されている。換言すれば、シール部材２５は、ロック機構３０（ロック穴３１）に対して周方向へ離間する側（本実施形態では進角側）に配置されている。これにより、シール部材２５が、第１、第２シューＳ１，Ｓ２のうち当該第１、第２シューＳ１，Ｓ２周方向距離が近い側、すなわちロック機構３０と近接する側に配置される場合と比べて、ロック穴３１から溝部４２を介して遅角室Ｒｅの作動油が進角室Ａｄへと漏出する不具合を抑制することができる。

また、本実施形態では、前記突起部は、スプロケット１３に形成されたピン穴１６ｂに圧入されてなるピン４１によって構成されている。

このように、本実施形態では、本発明に係る突起部が、スプロケット１３に設けたピン穴１６ｂにピン４１を圧入することによって構成されているため、当該ピン４１の配置精度を向上させることができる。その結果、回転範囲規制手段４０によるハウジング１０とベーンロータ２０との適切な相対回転範囲を確保することができる。

〔第２実施形態〕
図５、図６は本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の第２実施形態を示し、前記第１実施形態に係る回転範囲規制手段４０の配置を変更したものである。なお、かかる変更点以外の基本的な構成については前記第１実施形態と同様であるため、該第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を省略する。

すなわち、本実施形態に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置は、第１ベーンＶ１と径方向に対向する第３ベーンＶ３の基部に、周方向に沿って膨出する膨出部２７が設けられ、この膨出部２７に、周方向に沿って長穴状の溝部４２が形成されている。

また、スプロケット１３には、溝部４２に対応する位置、すなわち溝部４２の一端壁４２ａ及び他端壁４２ｂに当接することでベーンロータ２０の適切な相対回転範囲を設定可能な位置にピン穴１６ｂが設けられていて、このピン穴１６ｂに、前記第１実施形態と同様に、ピン４１が圧入固定されている。

以上のように、本実施形態では、回転範囲規制手段４０を構成する溝部４２が、第３ベーンＶ３の基端部に設けられた膨出部２７に形成されている。このように、ロックピン３２を収容し、かつ周方向幅の大きい比較的重量増の第１ベーンＶ１に対向する第３ベーンに設けた膨出部２７に溝部４２が形成されていることで、ベーンロータ２０の重量バランス（回転バランス）を向上させることができる。これにより、バルブタイミング制御装置の作動性の向上を図ることができる。

また、回転範囲規制手段４０の配置が第１ベーンＶ１に限定されないことで、当該回転範囲規制手段４０のレイアウト性の向上が図れる。

さらに、本実施形態の場合、溝部４２が膨出部２７に設けられるため、ピン４１の当接に対し、溝部４２の強度面でも有利となる。

加えて、溝部４２については、膨出部２７の周方向幅を調整することにより、溝部４２の周方向幅を任意に設定可能であり、当該溝部４２をベーンの先端部に配置する場合と比べて、変換角度の調整幅も大きく確保することができる。

また、他の実施形態として、図示は省略するが、ピン４１が第１ベーンＶ１に圧入固定され、溝部４２がスプロケット１３の端壁１６に形成されていてもよい。

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、前述した本発明の作用効果を奏し得るような形態であれば、適用対象の仕様やコスト等に応じて自由に変更可能である。

以上説明した実施形態に基づく内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。

すなわち、当該内燃機関のバルブタイミング制御装置は、その１つの態様において、内燃機関のクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変更することにより、前記カムシャフトが駆動する吸気弁又は排気弁の開閉タイミングを調整する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、前記クランクシャフトからの回転力が伝達されるハウジングであって、前記カムシャフトの回転軸に沿う軸方向に開口部を有する筒状のハウジング本体と、前記ハウジング本体から径方向の内側に延びる複数のシューと、前記ハウジング本体の前記開口部を閉塞するプレート部材と、を有するハウジングと、前記ハウジングの内側に配置されたベーンロータであって、前記カムシャフトに固定されるロータ本体と、前記ロータ本体から前記径方向の外側に延び、前記複数のシューの間を仕切る複数のベーンと、を有するベーンロータと、前記複数のベーンのうち特定のベーンと前記プレート部材の一方に設けられ、前記ベーンロータの回転方向である周方向に沿って形成された溝部と、前記特定のベーンと前記プレート部材の他方に設けられ、かつ前記溝部内に挿入され、該溝部における前記周方向の一方の内壁又は他方の内壁に当接することをもって、前記ハウジングと前記ベーンロータとの相対回転範囲を規制する突起部と、を備えている。

前記内燃機関のバルブタイミング制御装置の好ましい態様において、前記溝部は、前記特定のベーンに設けられ、前記突起部は、前記プレート部材に設けられ、前記特定のベーンは、前記軸方向に出没可能なロック部材を有し、前記特定のベーン以外の前記複数のベーンに対して前記周方向の幅が大きく設定され、前記プレート部材は、前記ハウジングと前記ベーンロータとが所定の前記相対回転位相のときに前記ロック部材が係合可能なロック穴を有している。

別の好ましい態様では、前記内燃機関のバルブタイミング制御装置の態様のいずれかにおいて、前記溝部は、前記径方向において前記ロック部材と並んで配置されている。

さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のバルブタイミング制御装置の態様のいずれかにおいて、前記溝部は、前記特定のベーンの前記径方向の外側に配置されている。

さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のバルブタイミング制御装置の態様のいずれかにおいて、前記複数のベーンは、前記径方向の外側の端部に、前記ハウジング本体の内周面と摺接するシール部材を有し、前記特定のベーンが有する前記シール部材は、前記ロック部材が前記ロック穴に係合した状態において、前記特定のベーンと該特定のベーンの前記周方向の両側に配置される前記シューとの間で前記周方向の距離が遠い側に配置されている。

さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のバルブタイミング制御装置の態様のいずれかにおいて、前記突起部は、前記プレート部材に形成されたピン穴に圧入してなるピンによって構成されている。

２…カムシャフト、１１…ハウジング本体（ハウジング）、１２…フロントプレート（プレート部材）、１３…スプロケット（プレート部材）、２０…ベーンロータ、２１…ロータ本体、４１…ピン（突起部）、４２…溝部、４２ａ…一端壁（一方の内壁）、４２ｂ…他端壁（他方の内壁）、Ｓ１〜Ｓ４…第１〜第４シュー（複数のシュー）、Ｖ１〜Ｖ４…第１〜第４ベーン（複数のベーン）、Ｖ１…第１ベーン（特定のベーン）、

Claims (6)

1. 内燃機関のクランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相を変更することにより、前記カムシャフトが駆動する吸気弁又は排気弁の開閉タイミングを調整する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   前記クランクシャフトからの回転力が伝達されるハウジングであって、
   前記カムシャフトの回転軸に沿う軸方向に開口部を有する筒状のハウジング本体と、
   前記ハウジング本体から径方向の内側に延びる複数のシューと、
   前記ハウジング本体の前記開口部を閉塞するプレート部材と、
   を有するハウジングと、
   前記ハウジングの内側に配置されたベーンロータであって、
   前記カムシャフトに固定されるロータ本体と、
   前記ロータ本体から前記径方向の外側に延び、前記複数のシューの間を仕切る複数のベーンと、
   を有するベーンロータと、
   前記複数のベーンのうち特定のベーンと前記プレート部材の一方に設けられ、前記ベーンロータの回転方向である周方向に沿って形成された溝部と、
   前記特定のベーンと前記プレート部材の他方に設けられ、かつ前記溝部内に挿入され、該溝部における前記周方向の一方の内壁又は他方の内壁に当接することをもって、前記ハウジングと前記ベーンロータとの相対回転範囲を規制する突起部と、
   を備え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. 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において、
   前記溝部は、前記特定のベーンに設けられ、
   前記突起部は、前記プレート部材に設けられ、
   前記特定のベーンは、前記軸方向に出没可能なロック部材を有し、前記特定のベーン以外の前記複数のベーンに対して前記周方向の幅が大きく設定され、
   前記プレート部材は、前記ハウジングと前記ベーンロータとが所定の前記相対回転位相のときに前記ロック部材が係合可能なロック穴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. 請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記溝部は、前記径方向において前記ロック部材と並んで配置され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. 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において、
   前記溝部は、前記特定のベーンの前記径方向の外側に配置されてい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。
5. 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において、
   前記複数のベーンは、前記径方向の外側の端部に、前記ハウジング本体の内周面と摺接するシール部材を有し、
   前記特定のベーンが有する前記シール部材は、前記ロック部材が前記ロック穴に係合した状態において、前記特定のベーンと該特定のベーンの前記周方向の両側に配置される前記シューとの間で前記周方向の距離が遠い側に配置されてい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。
6. 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において、
   前記突起部は、前記プレート部材に形成されたピン穴に圧入してなるピンによって構成されてい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。

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