JP4013156B2

JP4013156B2 - 内燃機関のバルブタイミング変更装置

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Publication number: JP4013156B2
Application number: JP2004141442A
Authority: JP
Inventors: 昭鳥居
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2019-03-23
Also published as: JP2004225709A

Description

本発明は、内燃機関の運転中に吸気弁または排気弁の開閉タイミングを変更するためのバルブタイミング変更装置に関する。

この種のバルブタイミング変更装置は、内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動される回転体と、吸気弁または排気弁を駆動するカムシャフトとの間に設けられ、回転体に対してカムシャフトを相対回動させて吸気弁または排気弁の開閉タイミングを変更するようにしてある。

例えば特開平１０−１０３０３０号公報には、内燃機関のクランクシャフトによって回転される回転体と共に回転するハウジングと、このハウジング内に収容されて、カムシャフトと共に回転するロータと、このロータに放射方向に突出して設けられ、ハウジング内に複数の作動油室を形成する複数のベーンとを備え、前記作動油室に作動油を吸排してハウジングとロータとを相対回動させるようにしたバルブタイミング変更装置が示されている。

また、前記バルブタイミング変更装置には、ハウジングとロータとの相対回動を規制する回動規制手段が設けられており、この回動規制手段は、ハウジングに形成したシリンダ穴内に係合部材（ノックピン）を摺動自在に設け、この係合部材をばね部材のばね力によって向心方向に付勢してロータに設けた係合穴内に挿入することにより、ハウジングとロータとを連繋してバルブタイミングの変更を規制する一方、係合部材を作動油の圧力によって係合穴内から押し出すことにより、ハウジングとロータとの連繋を解き、バルブタイミングの変更の規制を解除するようになっている。

前記従来例にあっては、回動規制手段のシリンダ穴がハウジングに半径方向内方に向かって突出して形成した突起の先端に設けられ、このシリンダ穴内に収容された係合部材がばね部材のばね力により向心方向に付勢されてロータの胴部外周に設けた係合穴内に挿入されるようになっており、この係合穴が形成されるロータの胴部外周形状は環状に形成され、シリンダ穴が形成される突起の先端形状はロータの胴部外周形状に沿って湾曲した形状になっている。つまり、前記係合穴は凸状面に形成され、シリンダ穴は凹状面に形成してあり、係合穴及びシリンダ穴は曲面に開口していることになる。

このため、前記シリンダ穴及び係合穴を、シリンダ穴及び係合穴にそれぞれの穴部材を埋設して形成しようとする場合には、それぞれの穴の開口端と穴部材の端面との間に段差を生じると共に、その段差寸法がばらつく虞がある。

前記シリンダ穴及び係合穴の開口端とそれぞれの穴部材の端面との間に段差が生じると、シリンダ穴部材の端部と係合部材との接触位置と、係合穴部材の端部と係合部材との接触位置とが、互いに係合部材の軸方向に離れることになる。このため、前記係合部材が係合穴内に挿入されてハウジングとロータとの相対回動を規制するとき、係合部材にはシリンダ穴部材の端部と係合穴部材の端部との間の寸法を腕の長さとするモーメントが作用することになり、係合部材の強度低下を招来することになる。加えて、前記段差寸法がばらつくと、係合部材の強度がばらつくことになる。

本発明は前記従来の実情に鑑みて案出されたもので、シリンダ穴及び係合穴の開口端と、これら穴に埋設される穴部材の端面との間に段差を生じることがなく、係合部材の強度低下を有利に回避することが可能な内燃機関のバルブタイミング変更装置を提供することを目的とする。

そこで、請求項１記載の発明は、内燃機関の回転に同期して回転される回転体と、吸気弁または排気弁を駆動するカムシャフトとの間に設けられ、回転体に対してカムシャフトを相対回動させて吸気弁または排気弁の開閉タイミングを変更可能であって、内燃機関の始動時に回転体とカムシャフトとの相対回動を規制する回動規制手段を備えた内燃機関のバルブタイミング変更装置において、前記回転体とカムシャフトとの何れか一方と共に回転するハウジング部材と、このハウジング部材内に相対回動可能に収容されて、回転体とカムシャフトとの何れか他方と共に回転するベーン部材と、このベーン部材に、放射方向に突出してハウジング部材内に円周方向に複数の作動油室を形成するベーンと、前記作動油室に作動油を供給、もしくは、排出することにより前記回転体と前記カムシャフトとを相対回動させる油圧供給手段とを備え、前記回動規制手段が、ハウジング部材またはベーン部材の何れか一方に半径方向に形成された係合穴と、該係合穴の開口する部分の表面に前記係合穴の軸心に対して略直角に形成された平面と、ハウジング部材又はベーン部材の何れか他方に半径方向に形成されたシリンダ穴と、このシリンダ穴内に出没自在に設けられてその先端が係合穴に係合可能な係合部材と、該係合部材を前記係合穴への係合方向に付勢するばね部材と、から形成され、前記係合部材が、係合穴に係合することによってハウジング部材とベーン部材との相対回動を規制し、前記係合部材に作動油圧力が作用することによって係合穴との係合を解除して両者の相対回動を許容するようにした構成にしてある。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、前記係合穴が、前記ハウジング部材に取付けされた穴部材に形成されている構成にしてある。

また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の構成において、前記穴部材は、前記ハウジング部材よりも硬さが硬い材料によって形成されている構成にしてある。

斯かる構成においては、前記回転体が内燃機関に同期して回転され、バルブタイミング変更装置を介してカムシャフトが回転される。これによって、前記カムシャフトが吸気弁または排気弁を駆動する。

また、前記回転体に対するカムシャフトの相対回動は、回転体とカムシャフトとの何れか一方と共に回転するハウジング部材内の作動油室に作動油を吸排して、ハウジング部材とベーン部材とを相対回動することによって行われる。この場合に、前記作動油室への作動油の吸排は、油圧制御装置によって制御可能である。

前記回転体に対してカムシャフトが相対回動されることによって、内燃機関の回転に対するカムシャフトの回転位相が変更され、吸気弁または排気弁の開閉タイミングが変更される。

ここで、内燃機関の始動直後で、前記作動油室に作動油が供給されない状態では、回動規制手段の係合部材は遠心力やばね力等によって係合方向に突出し、その先端が係合穴に係合している。このため、前記回転体とカムシャフトは係合部材によって所定の係合状態が維持され、一体に回転することになる。この状態は、前記回動規制手段によって回転体とカムシャフトとの相対回動が規制され、バルブタイミングの変更が規制された状態である。

次に、前記回動規制手段の係合部材を係合方向とは逆の係合解除方向に移動させることにより、係合部材の先端が係合穴から離脱し、係合部材と係合穴との係合が解除される。

前記回動規制手段の係合解除は、前記係合穴が臨む作動油室に作動油が供給されることによって、この作動油が係合穴内にも供給される。このため、前記係合部材には、作動油室及び係合穴内の作動油圧が作用し、この係合部材は遠心力やばね力に抗して向心方向に付勢され、係合穴内から押し出されることになる。これによって、前記係合部材の先端が係合穴から離脱し、係合が解除されることになる。

これによって、前記ハウジング部材とベーン部材とは係合部材による拘束が解除されてから、作動油室に供給される作動油圧によってハウジング部材とベーン部材とが相対回動し、内燃機関の回転に対するカムシャフトの回転位相が変更されることにより、このカムシャフトによって駆動される吸気弁または排気弁の開閉タイミングが変更される。

ここに、前記回動規制手段のシリンダ穴及び係合穴の両方または何れか一方は、シリンダ穴及び係合穴にそれぞれの穴部材を埋設して形成されると共に、この穴部材を埋設したシリンダ穴及び係合穴が開口する部分の表面は、それぞれの穴の軸心に対して略直角な平面に形成されている。

これによって、前記シリンダ穴及び係合穴の開口端とそれぞれの穴部材の端面は同一平面状に配置され得るから、シリンダ穴及び係合穴の開口端とそれぞれの穴部材の端面との間に段差が生じることがない。このため、前記シリンダ穴部材及び係合穴部材は相互に可及的に接近させることができ、係合部材に作用するモーメントの腕の長さを短縮化して、係合部材の強度低下を有利に回避できる。

したがって、シリンダ穴及び係合穴の開口端と、これら穴に埋設される穴部材の端面との間に段差を生じることがなく、係合部材の強度低下を有利に回避することが可能な内燃機関のバルブタイミング変更装置が得られる。

また、前記回動規制手段の係合穴がハウジング部材に形成され、シリンダ穴がベーン部材に放射方向に形成されると共に、係合部材がシリンダ穴内に収容されてその先端が放射方向に突出して係合穴に係合可能としてあるから、ハウジング部材及びベーン部材が回転するとき、係合部材に作用する遠心力は係合部材の先端を係合穴に係合させる方向に作用することになる。このため、前記係合部材に遠心力が作用した場合に、係合部材は係合穴から抜け出すことはなく、バルブタイミングの変更の規制が意に反して解除される虞がない。

また、前記係合部材が、ベーン部材に形成したシリンダ孔内に放射方向に突出可能に設けられ、その先端が作動油室を横切って突出して、ハウジング部材に設けられて作動油室の作動油が導かれる係合穴に係合可能とされているから、作動油室の作動油圧を係合部材に直接作用させることができ、係合部材の迅速な作動が可能となる。

また、前記係合穴部材が、係合穴が形成されるベーン部材またはハウジング部材よりも硬さが硬い材料から形成されているから、係合穴の摩耗を抑制して、耐久性を向上させることができる。

また、前記シリンダ穴部材が、シリンダ穴が形成されるベーン部材またはハウジング部材よりも硬さが硬い材料から形成されているから、シリンダ穴の摩耗を抑制して、耐久性を向上させることができる。

また、前記係合部材にはこの係合部材を係合穴への係合方向に付勢するばね部材が付属しているから、内燃機関の回転が極低速時や停止時であって、係合部材に作用する遠心力等が極小さいか零である場合にも、この係合部材を係合穴に確実に係合させることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳述する。

図１は本発明の実施の形態を示す内燃機関のバルブタイミング変更装置の要部を断面して示す説明図、図２は図１のＡ−Ｏ−Ａ線断面図を含む説明図である。

図において、１は内燃機関の吸気弁または排気弁を駆動するカムシャフトで、この実施の形態においては吸気弁を駆動するカムシャフトである。

前記カムシャフト１は図外のシリンダヘッドに固定した軸受けによって回転自在に支持されている。また、前記図外の軸受けよりも図２において右側のカムシャフト１の基幹部（図示せず）には、カムが形成されており、このカムによって吸気弁が開閉駆動されるようになっている。

２は内燃機関のフロントカバー（図示せず）側から延びるスパイダで、このスパイダ２の端部には、軸方向の通路３，４と、端面に近い側に位置する周溝５，６がそれぞれ形成してある。前記通路３は端面に開口しているけれども、この開口端を栓部材で閉塞することは任意に可能である。

前記通路３，４のうち、通路３は一端側が半径方向通路７を介して周溝５に連通している。また、前記通路４は一端側が半径方向通路８を介して周溝６に連通している。

１７は内燃機関の回転に同期して回転される回転体で、この回転体１７はこの実施の形態において、内燃機関のクランクシャフト（図示せず）によって回転駆動されるスプロケットである。前記スプロケット１７は、この実施の形態においてハウジング部材１８と共に回転可能となっており、また、カムシャフト１に対して所定角度相対回動可能となっている。

即ち、前記スプロケット１７は、環状のハウジング本体１９とこのハウジング本体１９の両側に対峙配設された板部材２０，２１とからなるハウジング部材１８に対して、図外の連結ボルトによって連結されている。なお、２２ａ，２２ｂは、前記スプロケット１７、ハウジング本体１９及び板部材２０，２１の位置決めをする位置決めピンである。

また、前記スプロケット１７は、カムシャフト１に固定される軸受け部材２５の外周に軸受けされており、これによって、カムシャフト１に対して所定角度相対回動可能となっている。

前記スプロケット１７の外周側には外歯２６が形成されており、この外歯２６には図外のクランクシャフトによって駆動されるタイミングチェーン２７が巻着される。

前記ハウジング部材１８内は全体として中空状になっており、環状のハウジング本体１９の半径方向内方に向かって突出する複数（この実施の形態においては４個）の突起２８を形成することによって、半径方向外方寄りに、中央部分で連結された４個の部屋２９が形成してある（図１参照）。

３０は前記ハウジング部材１８内に収容されたベーン部材で、このベーン部材３０とハウジング部材１８とを主要素として、後に詳述する相対回動手段３１が構成されている。

前記ベーン部材３０は、その胴部３２から放射方向に突出する複数（この実施の形態においては４個）のベーン３３を有しており、このベーン３３を部屋２９内に配置した状態でハウジング部材１８内に収容されている。

前記ベーン部材３０のベーン３３が部屋２９内に配置されることによって、この部屋２９内にベーン３３の円周方向両側に対峙して一対の作動油室３４，３５が区画形成される。前記一対の作動油室３４，３５は、この実施の形態において４組形成されている。

前記作動油室３４，３５間相互の封止は、ハウジング本体１９の内周側に形成した突起２８の先端に設けたシール部材３６をばね部材（図示せず）で押圧してベーン部材３０の胴部３２外周に摺接させると共に、ベーン３３の先端に設けたシール部材３８をばね部材３９で押圧してハウジング本体１９の内周に摺接させることによって成就するようにしてある。

また、前記ベーン部材３０には、スパイダ２に形成した周溝６と作動油室３４とを連通する半径方向通路４０が形成してあると共に、同じく周溝５と作動油室３５とを連通する半径方向通路４１が形成してある。

前記半径方向通路４０，４１がそれぞれ連通する周溝６，５は、スパイダ２に形成した通路４，３にそれぞれ連通しているから、作動油室３４，３５はスパイダ２に形成した通路４，３にそれぞれ連通することになる。このため、前記通路４，３を介して作動油室３４，３５に作動油を選択的に吸排することによって、ハウジング部材１８とベーン部材３０とが相対回動することができるようになっている。

ここに、前記スプロケット１７はハウジング部材１８に連結されて、カムシャフト１に対して相対回動可能となっており、これによって、相対回動手段３１はスプロケット１７をカムシャフト１に対して所定角度範囲内で相対回動可能となっている。したがって、前記ベーン部材３０とハウジング部材１８とを主要素として、スプロケット１７をカムシャフト１に対して相対回動させる相対回動手段３１が構成されていることになる。

４４は前記ハウジング部材１８とベーン部材３０との間に設けられ、ハウジング部材１８とベーン部材３０との相対回動を規制する回動規制手段である。前記回動規制手段４４は、この実施の形態において、ベーン部材３０に形成したシリンダ穴４５内に収容することによって、ベーン部材３０に放射方向に突出可能に設けられた係合部材４７の先端を、ハウジング部材１８に形成した係合穴４８に係合可能とした構成にしてある。

前記シリンダ穴４５は、ベーン部材３０に、詳しくはベーン部材３０の胴部３２外周とベーン３３との間に形成した段部４９に、作動油室３４の１つに臨んで放射方向に開放して形成してある。また、前記シリンダ穴４５は、この実施の形態においては、ベーン部材３０よりも硬さの硬い材料からなる筒状のシリンダ穴部材５０をシリンダ穴４５に埋設することによって形成してある。このため、前記シリンダ穴４５は、シリンダ穴部材５０を埋設した部分が縮径され、底部側が拡径された段付き形状を呈している。

前記シリンダ穴４５が開口する部分の表面、即ち段部４９の表面は、シリンダ穴４５の軸心に対して略直角な平面に形成してある。これによって、前記シリンダ穴４５の開口端とシリンダ穴部材５０の端面とは同一平面状に配置され、シリンダ穴４５の開口端とシリンダ穴部材５０の端面との間に段差が生じないようにしてある。

また、前記シリンダ穴４５の内部は、その底部側で、ベーン３３に形成した段付き穴状の通路５１を介して大気開放されている。

前記係合部材４７は、段付き状に形成され、先端側がテーパ状に形成されており、大径胴部がシリンダ穴４５の拡径された底部側に位置し、小径胴部がシリンダ穴部材５０の内面によって支持された状態でシリンダ穴４５内に収容され、テーパ状の先端側がシリンダ穴４５内から突出可能である。前記係合部材４７の先端がシリンダ穴４５から突出するとき、係合部材４７の大径胴部がシリンダ穴４５の拡径された底部側に位置していることによって、係合部材４７の段付き部はシリンダ穴４５のシリンダ穴部材５０に当接して、係合部材４７がシリンダ穴４５内から抜脱することを防止することが可能である。

前記係合部材４７は、作動油室３４の１つに臨むシリンダ穴４５内に収容されているから、この係合部材４７の先端は作動室３４の１つを横切って放射方向に突出し、係合穴４８に係合することになる。

また、前記係合部材４７には、その先端に窪み５２が形成されていると共に、大径胴部側の端面に開放する盲穴５３が形成してある。これによって、前記係合部材４７は軽量化が図られている。

前記係合穴４８は、ハウジング部材１８に、詳しくはハウジング本体１９の内周と突起２８との間に形成した段部５４に、作動油室３４の１つに臨んで開口するように形成してある。また、前記係合穴４８は、この実施の形態においては、ハウジング本体１９よりも硬さの硬い材料からなる係合穴部材５５を係合穴４８に埋設することによって形成してある。

前記係合穴４８が開口する部分の表面、即ち段部５４の表面は、係合穴４８の軸心に対して略直角な平面に形成してある。これによって、前記係合穴４８の開口端と係合穴部材５５の端面とは同一平面状に配置され、係合穴４８の開口端と係合穴部材５５の端面との間に段差が生じないようにしてある。

前記係合穴４８の形状は、開口端側が大径のカップ状に形成されており、この係合穴４８の底部には、係合部材４７が係合した状態において油室５６が形成されている。また、前記係合穴４８内及び油室５６内は、係合穴４８の内面に形成した油溝５７及び、ベーン部材３０の段部４９とハウジング部材１８の段部５４との間の平面状隙間５８を介して、作動油室３４に連通している。つまり、前記シリンダ穴４５が開口する段部４９の表面及び係合穴４８が開口する段部５４の表面は平面状に形成されているから、これらの間には平面状隙間５８が形成されることになる。

なお、前記油溝５７は、係合部材４７が係合した状態で形成されることで足りるから、係合部材４７のテーパ状の先端が係合穴４８内へ侵入する深さを調節することによって、係合穴４８の内面と係合部材４７の外面との間で形成することが可能である。

また、前記係合穴４８が形成された段部５４、即ちこの実施の形態においてはハウジング部材１８に形成した段部５４には、作動油室３４側に向かって傾斜する傾斜面５９が形成してある。

６６は油圧給排手段である。前記油圧給排手段６６は、通路３，４にそれぞれ連通する給排通路６７，６８と、これら給排通路６７，６８をオイルポンプ６９からの供給通路７０と貯油タンク７１に連通する排出通路７２とに選択的に切換えて連通させるか、または遮断する切換え弁７３と、この切換え弁７３を制御する制御装置７４とを主要素として構成してある。前記切換え弁７３はこの実施の形態において４ポート弁が採用されており、この切換え弁７３を制御する制御装置７４には、内燃機関の運転状態を示す各種信号が入力される。

斯かる構成において、内燃機関の始動時で、前記オイルポンプ６９から作動油が十分に供給されないとき、或いは制御装置７４に最遅角状態を保つ信号が入力されている場合には、相対回動手段３１のベーン部材３０はハウジング部材１８に対して最遅角位置にあって（図１参照）、回動規制手段４４の係合部材４７の先端は係合穴４８に係合し、ハウジング部材１８とベーン部材３０とを連繋している。このため、図外のクランクシャフトからタイミングチェーン２７を介してスプロケット１７に与えられる回転駆動力は、ハウジング部材１８及びベーン部材３０を介してカムシャフト１に伝達される。なお、この場合に、前記ベーン部材３０の段部４９は、ハウジング部材１８内に部屋２９を形成する突起２８の側面に当接可能であるが、好ましくは、ベーン３３は突起２８に接していない。

前記カムシャフト１が回転することによって、内燃機関の吸気弁が駆動され、開閉制御されることになる。

また、前記ベーン部材３０がハウジング部材１８に対して最遅角位置にあるとき、回動規制手段４４の係合部材４７は遠心力によって押圧されて、その先端が係合穴４８に係合しており、ハウジング部材１８とベーン部材３０との間の相対回動が規制されている。このため、前記カムシャフト１が図外の吸気弁を駆動する際に、このカムシャフト１に正または負の反転トルクが作用してもベーン部材３０はハウジング部材１８に対して相対回動することがないから、ベーン部材３０とハウジング部材１８との衝突を防止でき、打音等を生じることが有利に防止される。

次に、進角制御される場合は、前記油圧給排手段６６の切換え弁７３が制御装置７４によって切換え制御され、給排通路６８にオイルポンプ６９からの供給通路７０が接続されると共に、給排通路６７が排出通路７２に接続されることによって、オイルポンプ６９からの作動油が給排通路６８から、通路４、半径方向通路８、周溝６、半径方向通路４０を介して作動油室３４内に導かれる。また、前記作動油室３４内に導かれた作動油は、平面状隙間５８及び油溝５７を介して、係合部材４７の先端が係合する係合穴４８内（及び係合穴４の底部に設けられた油室５６内）に導かれる。

同時に、前記作動油室３５内が、半径方向通路４１、周溝５、半径方向通路７、通路３、給排通路６７を介して排出通路７２に連通することになる。

前記作動油室３４内及び回動規制手段４４の係合穴４８（油室５６）内に作動油が導かれることにより、係合部材４７には作動油室３４及び係合穴４８の作動油圧力が作用し、この係合部材４７は遠心力に抗して向心方向に付勢され、シリンダ穴４５内に押し戻される。このため、前記係合部材４７の先端が係合穴４８内から離脱して係合が解除され、これによって、ハウジング部材１８とベーン部材３０とは係合部材４７による拘束が解除される。

前記作動油室３４内に作動油が供給される一方、作動油室３５内が排出通路７２に連通することによって、作動油室３４内の油圧力がベーン３３の側面に作用し、ベーン部材３０をハウジング部材１８に対して図１の矢印方向、即ち進角方向に回動させる。これによって、前記スプロケット１７とカムシャフト１とが相対回動することになり、カムシャフト１のクランクシャフトに対する回転位相が変更されて、カムシャフト１は進角制御され、このカムシャフト１によって駆動される吸気弁の開閉のタイミングが早められる。

前記カムシャフト１が進角制御され、ベーン部材３０がハウジング部材１８に対して最進角位置にある場合には、係合部材４７は作動油室３４内の油圧によってシリンダ穴４５内に押し戻された状態が継続され、この係合部材４７の先端はハウジング１８の内周に接することはない。

次に、油圧給排手段６６の切換え弁７３が制御装置７４によって切換え制御され、給排通路６７にオイルポンプ６９からの供給通路７０が接続されると共に、給排通路６８が排出通路７２に接続されると、オイルポンプ６９からの作動油が作動油室３５に導かれる。また、前記作動油室３４内の作動油は、吸排通路６８及び排出通路７２を通じて貯油タンク７１に排出される。

前記作動油室３４内の作動油が排出されることによって、係合部材４７はこの係合部材４７に作用する遠心力によって放射方向に突出するけれども、この係合部材４７の先端はハウジング１８の内周に接することはない。また、前記係合部材４７がハウジング本体１９の段部５４よりも作動油室３４側にある場合には係合穴４８に係合することがないから、ハウジング部材１８とベーン部材３０とは、回動規制手段４４による拘束が解除された状態が継続される。

前記作動油室３５内に作動油が供給される一方、作動油室３４内が排出通路７２に連通することによって、作動油室３５内の油圧力がベーン３３の側面に作用し、ベーン部材３０をハウジング部材１８に対して図１において反時計方向、即ち遅角方向に回動させる。これによって、前記スプロケット１７とカムシャフト１とが相対回動することになり、カムシャフト１のクランクシャフトに対する回転位相が変更されて、カムシャフト１は遅角制御され、このカムシャフト１によって駆動される吸気弁の開閉のタイミングが遅らされることになる。

前記カムシャフト１が遅角制御され、ベーン部材３０がハウジング部材１８に対して最遅角位置となる場合に、作動油室３４内に突出していた係合部材４７の先端は、ハウジング１８の段部５４に形成した傾斜面５９に案内されつつ移動して、係合穴４８内に再び係合される。

また、前記ベーン部材３０がハウジング部材１８に対して進角方向或いは遅角方向に回動している状態で、油圧給排手段６６の切換え弁７３が制御装置７４によって切換え制御され、給排通路６７，６８と供給通路７０または排出通路７２との連通が遮断されると、ハウジング部材１８とベーン部材３０とは、相対回動の中間的な位置に保持される。これによって、前記第１スプロケット１７とカムシャフト１とは相対回動の中間的な位置に保持されることになり、カムシャフト１は、このカムシャフト１によって駆動される吸気弁を所望のタイミングで制御することになる。

この場合には、前記作動油室３４内は、所定の圧力状態が維持されていると共に、密閉された状態となっているから、係合部材４７には遠心力が作用するけれども、この係合部材４７は放射方向に突出することはなく、係合穴４８に係合することがないから、ハウジング部材１８とベーン部材３０とは、回動規制手段４４による拘束が解除された状態が継続される。

ここに、前記回動規制手段４４のシリンダ穴４５及び係合穴４８は、シリンダ穴４５及び係合穴４８にそれぞれシリンダ穴部材５０及び係合穴部材５５を埋設して形成されている。また、前記シリンダ穴部材５０を埋設したシリンダ穴４５及び係合穴部材５５を埋設した係合穴４８が開口する部分の表面、即ち段部４９及び段部５４の表面は、それぞれシリンダ穴４５の軸心及び係合穴４８の軸心に対して略直角な平面に形成されている。

これによって、前記シリンダ穴４５及び係合穴４８の開口端とそれぞれの穴部材５０，５５の端面は同一平面状に配置され得るから、シリンダ穴４５及び係合穴４８の開口端とそれぞれの穴部材５０，５５の端面との間に段差が生じることがない。このため、前記シリンダ穴部材５０及び係合穴部材５５は相互に可及的に接近させることができ、係合部材４７に作用するモーメントの腕の長さを短縮化して、係合部材４７の強度低下を有利に回避できる。

したがって、前記シリンダ穴４５及び係合穴４８の開口端と、これら穴に埋設される穴部材５０，５５の端面との間に段差を生じることがなく、係合部材４７の強度低下を有利に回避することが可能な内燃機関のバルブタイミング変更装置が得られる。

また、前記回動規制手段４４の係合穴４８がハウジング部材１８に形成され、シリンダ穴４５がベーン部材３０に放射方向に形成されると共に、係合部材４７がベーン部材３０のシリンダ穴４５内に収容されてその先端が放射方向に突出して係合穴４８に係合可能としてあるから、ハウジング部材１８及びベーン部材３０が回転するとき、係合部材４７に作用する遠心力は係合部材４７の先端を係合穴４８に係合させる方向に作用することになる。このため、前記係合部材４７に遠心力が作用した場合に、係合部材４７は係合穴４８から抜け出すことはなく、バルブタイミングの変更の規制が意に反して解除される虞がない。

また、前記係合部材４７が、ベーン部材３０に形成したシリンダ穴４５内に放射方向に突出可能に設けられ、その先端が作動油室３４を横切って突出して、ハウジング部材１８に設けられて作動油が導かれる係合穴４８に係合可能とされているから、作動油室３４の作動油圧を係合部材４７に直接作用させることができ、係合部材４７の迅速な作動が可能となる。

また、前記係合穴部材５５がハウジング部材１８よりも硬さが硬い材料から形成されているから、係合穴４８の摩耗を抑制して、耐久性を向上させることができる。

また、前記シリンダ穴部材５０が、ベーン部材３０よりも硬さが硬い材料から形成されているから、シリンダ穴４５の摩耗を抑制して、耐久性を向上させることができる。

また、前記係合穴４８が形成された段部５４には、作動油室３４側に向かって傾斜する傾斜面５９が形成されているから、傾斜面５９が係合部材４７の先端を案内して、係合部材４７の先端が係合穴４８へ容易に係合される。

図３は本発明の別の実施の形態を示す図面で、この実施の形態が前記実施の形態と変わるところは、回動規制手段４４の係合部材４７に、この係合部材４７を半径方向に付勢するばね部材４６を付属させた点である。

即ち、図３に示す実施の形態の回動規制手段４４は、ベーン部材３０に形成したシリンダ穴４５内に収容することによって、ベーン部材３０に放射方向に突出可能に設けられた係合部材４７の先端を、ハウジング部材１８に形成した係合穴４８に係合可能な構成とすると共に、シリンダ穴４５内に、係合部材４７と共にこの係合部材４７を放射方向に付勢するばね部材４６を収容した構成にしてある。

前記ばね部材４６は、シリンダ穴４５の底部に接し、他端が係合部材４７に形成した盲穴５３の底部に接して、係合部材４７を常時放射方向に付勢している。なお、前記ばね部材４６は、この実施に形態においてコイルばねが採用されているけれども、これに限らず、各種ばね部材が採用可能である。

なお、その他の構成は前記実施の形態と同様であるから、同一構成部分には同一符号を付し、その重複する説明を省略する。

斯かる構成にあっては、前記回動規制手段４４の係合部材４７は、ばね部材４６のばね力によって常時放射方向に付勢される。つまり、前記係合部材４７には遠心力に加えて、ばね部材４６のばね力が作用することになる。

したがって、斯かる構成にあっては、前記実施の形態と同様の作用・効果が得られるのに加え、係合部材４７にはこの係合部材４７を放射方向に付勢するばね部材４６が付属しているから、内燃機関の回転が極低速時や停止時であって、係合部材４７に作用する遠心力が極めて小さいか零である場合にも、この係合部材４７を係合穴４８に確実に係合させることができる。

以上、実施の形態を図面に基づいて説明したが、具体的構成はこの実施の形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、前記回動規制手段４４を、ハウジング１８の段部５４に形成した係合穴４８に、ベーン部材３０の段部４９に放射方向に出没自在に設けた係合部材４７の先端を係合可能とした構成について述べたが、ベーン部材３０の段部４９に係合穴４８を形成し、ハウジング部材１８の段部５４に係合部材４７を設ける構成としてもよい。

また、前記カムシャフト１を進角制御する実施の形態について述べたが、遅角制御するバルブタイミング変更装置に採用することも可能である。

本発明は、シリンダ穴及び係合穴の開口端と、これら穴に埋設される穴部材の端面との間に段差を生じることがなく、係合部材の強度低下を有利に回避することが可能な内燃機関のバルブタイミング変更装置が得られるために、内燃機関の運転中に吸気弁または排気弁の開閉タイミングを変更するためのバルブタイミング変更装置等に好適である。

本発明の実施の形態を示す内燃機関のバルブタイミング装置の要部を断面して示す説明図である。図１のＡ−Ｏ−Ａ線断面図を含む説明図である。本発明の別の実施の形態を示す図１と同様な図面である。

符号の説明

１カムシャフト
１７スプロケット（回転体）
１８ハウジング部材
３０ベーン部材
３１相対回動手段
３３ベーン
４４回動規制手段
４５シリンダ穴
４７係合部材
４８係合穴
５０シリンダ穴部材
５５係合穴部材

Claims

内燃機関の回転に同期して回転される回転体と、吸気弁または排気弁を駆動するカムシャフトとの間に設けられ、回転体に対してカムシャフトを相対回動させて吸気弁または排気弁の開閉タイミングを変更可能であって、内燃機関の始動時に回転体とカムシャフトとの相対回動を規制する回動規制手段を備えた内燃機関のバルブタイミング変更装置において、
前記回転体とカムシャフトとの何れか一方と共に回転するハウジング部材と、
このハウジング部材内に相対回動可能に収容されて、回転体とカムシャフトとの何れか他方と共に回転するベーン部材と、
このベーン部材に、放射方向に突出してハウジング部材内に円周方向に複数の作動油室を形成するベーンと、
前記作動油室に作動油を供給、もしくは、排出することにより前記回転体と前記カムシャフトとを相対回動させる油圧供給手段とを備え、
前記回動規制手段が、ハウジング部材またはベーン部材の何れか一方に半径方向に形成された係合穴と、
該係合穴の開口する部分の表面に前記係合穴の軸心に対して略直角に形成された平面と、
ハウジング部材又はベーン部材の何れか他方に半径方向に形成されたシリンダ穴と、
このシリンダ穴内に出没自在に設けられてその先端が係合穴に係合可能な係合部材と、
該係合部材を前記係合穴への係合方向に付勢するばね部材と、から形成され、
前記係合部材が、係合穴に係合することによってハウジング部材とベーン部材との相対回動を規制し、前記係合部材に作動油圧力が作用することによって係合穴との係合を解除して両者の相対回動を許容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変更装置。
前記係合穴は、前記ハウジング部材に取付けされた穴部材に形成されていることを特徴とする、請求項１記載の内燃機関のバルブタイミング変更装置。
前記穴部材は、前記ハウジング部材よりも硬さが硬い材料によって形成されている、請求項２記載の内燃機関のバルブタイミング変更装置。