JP4016020B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁である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。

従来のバルブタイミング制御装置としては、種々提供されており、その一つとして、例えば以下の特許文献１に記載されたベーンタイプのものが知られている。

概略を説明すれば、このバルブタイミング制御装置は、筒状のハウジング本体と該ハウジング本体の両端開口を閉塞するフロントプレート及びリアプレートとを複数のボルトによって一体的に結合されたハウジングを備え、該ハウジングの内部に、カムシャフトの端部に固定されたベーン部材が回転自在に収納されている。

前記ハウジングは、内部が内周面に直径方向から互いに内方へ突出されたほぼ台形状の４つのシューとベーン部材の４つのベーンとの間に進角油室と遅角油室が隔成されている。前記リアプレートは、その外周部にクランクシャフトからタイミンベルトを介して回転力が伝達されるプーリーが一体に形成されている。

また、前記１つのベーンの内部軸方向に形成された摺動用孔内に、ロックピンが出没自在に設けられている一方、前記フロントプレートの内端面に、前記ロックピンが係脱するロック穴が形成されており、前記ロックピンがロック穴に係合してベーン部材の自由な回転を拘束することにより、機関始動時における最適な相対回転変換角度を確保するようになっている。

さらに、前記ロックピストンが設けられたベーンの周方向巾と、このベーンに対してカムシャフトの軸心を挟んで反対側に位置する１枚のベーンの周方向の巾を残余の２つのベーンの周方向の巾よりも広く形成されている。

これによって、ベーン部材の回転アンバランスを招くことなく、ベーン部材とハウジングとの大きな相対回転変換角度を確保するようになっている。
特開２００２−３０９０８号公報

ところで、これらベーンタイプの装置にあっては、各遅角油室や進角油室でのベーンの受圧面積を十分に確保しながら装置の軸方向の長さを短くするために、ベーンの数を５枚に増加させることも考えられるが、このように５枚のベーンとした場合には、ロックピンが設けられた１つのベーンのカムシャフトを挟んだ対称位置にはベーンが存在しないこともあることから、ベーン部材の回転バランスを正確に取ることが困難になる。

この結果、ベーン部材の正逆回転精度が低下してバルブタイミング制御精度の低下を招くおそれがある。

本発明は、前記従来の特にベーン部材のベーンを５枚にした場合の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、とりわけ、ベーン部材を５枚のベーンによって構成し、ロックピストンが設けられた一つの第１ベーンの両側に位置する二つの第２ベーンの外周面の面積を、前記第１ベーン以外の他の二つの第３ベーンの外周面の面積よりも小さく設定すると共に、前記第１ベーンの外周面の面積を、前記２つの第３ベーンの外周面の面積を加算した大きさよりも小さく設定し、さらに、前記２つの第２ベーンの周方向幅の中心位置を、前記第１ベーンの周方向幅の中心を基準位置として、該基準位置から周方向の両側方向に９０度よりも小さい角度位置に配置し、さらに前記ハウジング本体の外周面に開口した溝状に形成され、各部材の組付時に位置決めピンが係入してロック穴とロックピストンのハウジング円周方向の位置決めをするための位置決め凹部を一体に形成したことを特徴としている。

この発明によれば、第１ベーンは、ロックピストンを形成したことにより、その分だけ外周面の面積、つまり円周方向の巾が大きくなるが、この大きな巾を考慮して第２ベーンの外周面の面積を他の２つの第３のベーンの外周面よりも小さく設定したことから、ベーン部材全体の回転アンバランスを低減させることが可能になる。

しかも、ベーン部材のベーンを５枚としたことにより、５枚以下のベーンを備えたものよりもスプロケットとカムシャフトとの相対回転変換角度が制限されてしまうが、前記第２ベーンを、前記第３ベーンの各巾よりも小さく形成したことから、スプロケットあるいはカムシャフトに対するベーン部材全体の相対回転変換角度を大きくすることが可能になる。

しかも、この発明は、前記第１ベーンの外周面の面積を、前記両第３ベーンの外周面の面積を加算した大きさよりも小さく設定した。

例えばスプロケットに対するベーン部材の相対回転変換角度を大きくするには、５枚のベーン間の配置角度をほぼ均等にする必要があるが、このようにほぼ均等に配置すると第２ベーンが第１ベーン側へ僅かに偏倚した位置になる。このため、第１ベーン側の重量が大きくなって回転アンバランスが発生し易くなる。

そこで、本発明では、第１ベーンの外周面の面積の大きさを、２つの第３ベーンの外周面の面積を加算した大きさとほぼ同等あるいはそれよりも小さくすることによって、全体の重量が均一化されてベーン部材の回転アンバラスを解消することが可能になる。
また、請求項２に記載の発明は、基本構成は請求項１の発明と同様であるが、とりわけ、前記ロックピストンが設けられた前記第１のベーンの両側に設けられた第２のベーンの周方向幅を、前記第１及び第２のベーン以外の２つの第３のベーンの周方向幅よりも小さく設定すると共に、前記第１のベーンの周方向幅を、前記２つの第３のベーンの周方向幅を加算した大きさよりも小さく形成し、さらに、前記２つの第２ベーンの周方向幅の中心位置を、前記第１ベーンの周方向幅の中心を基準位置として、該基準位置から周方向の両側方向に大きくかつ９０度よりも小さい角度位置に配置し、さらに前記ハウジング本体の外周面であって、前記ロックピストンが設けられた前記ベーンの側面と対向する位置に、前記外周面に開口するように形成された第１位置決め凹部と、前記プレートの前記第１位置決め凹部と軸方向に対向する位置に設けられた第２位置決め凹部と、を有し、前記ハウジング本体に対するフロントプレートとリアプレートとの組立時に、前記第１、第２位置決め凹部に跨って位置決め治具を嵌合して前記ハウジング円周方向の位置決めを行うようにしたことを特徴としている。
請求項３に記載の発明は、基本的に請求項１の発明と同じ構成であるが、とりわけ、前記ロックピストンが設けられた前記第１ベーンの両側に位置する２つの第２ベーンの周方向幅を、前記第１ベーン以外の他の２つの第３ベーンの周方向幅よりも小さくすると共に、前記第１ベーンの周方向幅を、前記２つの第３ベーンの周方向幅を加算した大きさよりも小さく設定したことを特徴としている。
請求項４に記載の発明は、基本的に請求項３の発明と同じ構成であるが、とりわけ、前記ハウジング本体の外周面であって、前記ロックピストンが設けられた前記ベーンの側面と対向する位置に、前記外周面に開口するように形成された第１位置決め凹部と、前記プレートの前記第１位置決め凹部と軸方向に対向する位置に設けられた第２位置決め凹部と、を有し、前記ハウジング本体に対するフロントプレートとリアプレートとの組立時に、前記第１、第２位置決め凹部に跨って位置決め治具を嵌合して前記ハウジング円周方向の位置決めを行うようにしたことを特徴としている。
請求項５に記載の発明は、前記各第３のベーンのそれぞれの周方向の幅を、前記第１のベーンの周方向幅よりも小さくかつ各第２のベーンのそれぞれの周方向幅よりも大きく設定したことを特徴としている。
この発明によれば、第１ベーンは、前述のように、その内部にロックピストンが設けられていることから、円周方向の巾を小さくすることができないが、第３ベーンの外周面の面積、つまり円周方向の巾を第１ベーンより小さくかつ第２ベーンよりも大きく設定したことから、ベーン部材の良好な回転バランスを確保しつつ例えばスプロケットに対する相対回転変換角度を大きくすることが可能になる。
請求項６に記載の発明は、請求項１の発明とほぼ同じ構成であるが、特徴とするところは、ハウジング本体の外周面に開口した溝状に形成され、各部材の組付時に前記ロック穴とロックピストンの前記ハウジング円周方向の位置決めをするための位置決め凹部を一体に形成したことを特徴としている。
請求項７に記載の発明は、基本的には、請求項６の発明の構成と同様であるが、とりわけ、前記ロックピストンが設けられた前記第１ベーンの両側に位置する２つの第２ベーンの周方向幅を、前記第１ベーン以外の他の２つの第３ベーンの周方向幅よりも小さくすると共に、前記第１ベーンの周方向幅を、前記２つの第３ベーンの周方向幅を加算した大きさよりも小さく設定したことを特徴としている。
請求項８に記載の発明は、前記各第３のベーンのそれぞれの周方向の幅を、前記第１のベーンの周方向幅よりも小さくかつ各第２のベーンのそれぞれの周方向幅よりも大きく設定したことを特徴としている。

なお、第１ベーンの内部にロックピストンが摺動する摺動用孔が形成されていることから、この摺動用孔の分だけ重量が軽くなっていることから、この重量を考慮して第１ベーンの面積を第３ベーンの両方の面積を加算した大きさと同等とすることもできる。

図１〜図５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の実施形態を示している。

すなわち、このバルブタイミング制御装置は、機関の図外のクランクシャフトによりタイミングチェーンを介して回転駆動される回転部材であるスプロケット１と、該スプロケット１に対して相対回動可能に設けられたカムシャフト２と、スプロケット１とカムシャフト２との間に配置されて、該両者の相対回動位置を変換する位相変換機構３と、該位相変換機構３を作動させる油圧回路４とを備えている。

前記カムシャフト２は、図外のシリンダヘッドにカム軸受を介して回転自在に支持され、外周面所定位置にバルブリフターを介して吸気弁を開作動させる複数の駆動カムが一体に設けられていると共に、一端部２ａの内部軸方向に後述のカムボルト６が螺着する雌ねじ孔２ｂが形成されている。

前記位相変換機構３は、カムシャフト２の一端部に配置されたハウジング５と、前記カムシャフト２の一端部に前記カムボルト６によって軸方向から固定されて、前記ハウジング５内に回転自在に収容されたベーン部材７と、後述する前記ハウジング５の内周面に一体に形成された５つのシュー８と、該シュー８と前記ベーン部材７の５つのベーン２２〜２６とによって隔成されたそれぞれ５つの遅角油室９及び進角油室１０とを備えている。

前記ハウジング５は、ほぼ円筒状のハウジング本体１１と、該ハウジング本体１１の前後開口端を閉塞するフロントプレート１２及びリアプレート１３とを備え、該ハウジング本体１１とフロントプレート１２、リアプレート１３が５本のボルト１４によって軸方向から共締めにより一体的に結合されている。

前記ハウジング本体１１は、外周に前記スプロケット１が一体に形成され、全体が焼結合金材によって形成されていると共に、この焼結成形後に、全体が熱処理が施されて高強度、硬度化されている。

また、ハウジング本体１１の内周面には、円周のほぼ等間隔位置に５つの前記シュー８が一体に突設されており、この各シュー８は、それぞれが側面ほぼＵ字形状に形成され、それぞれの先端部に軸方向に沿って形成されたシール溝内にほぼコ字形状のシール部材１６が嵌着されている。また、各シュー８の付け根部側の内部軸方向には、前記各ボルト１４が挿通するボルト挿通孔１７が貫通形成されている。

さらに、前記５つのシュー８のうち、１つのシュー８には、図３〜図５に示すように、付け根部の円周方向一側に肉盛り部１８が一体に形成されている。この肉盛り部１８は、その外側面１８ａがほぼ円弧状に形成されて、シュー８の一側面の立ち上がり部からハウジング本体１１の内周面１１ａに沿ってなだらかな湾曲状に形成されている。

前記フロントプレート１２は、プレス成形によって比較的薄肉な円板状に形成され、中央に前記カムボルト６が挿通する大径孔１２ａが穿設されていると共に、該大径孔１２ａの孔縁所定位置に円弧状の切欠溝１２ｂが形成されている。また、外周側の円周方向等間隔位置には、前記各ボルト１４が挿通する５つのボルト孔１２ｃが貫通形成されている。

前記リアプレート１３は、焼結成形によってフロントプレート１１よりも肉厚な円板状に形成され、中央に前記カムシャフト２の一端部２ａが挿通して回転自在に支持される支持孔１９が穿設されていると共に、内端面に前記支持孔１９の孔縁から放射状に延びて前記各進角油室１０に連通する５つの進角側油溝２０が形成されている。また、外周側の円周方向等間隔位置には、前記各ボルト１４の先端部の雄ねじが螺着する雌ねじ孔１３ａが形成されている。

なお、このリアプレート１３は、前述のように、焼結成形されているが熱処理が施されておらず、したがって、ハウジング本体１１よりは硬度が低くなっている。

前記ベーン部材７は、金属材によって一体に形成され、図２及び図３にも示すように、中央に形成された挿通孔７ａを軸方向から挿通した前記カムボルト６によってカムシャフト２の一端部２ａに軸方向から固定されたベーンロータ２１と、該ベーンロータ２１の外周面の円周方向のほぼ等間隔位置に放射状に突設された５枚の前記ベーン２２〜２６とから構成されている。

前記ベーンロータ２１は、前記各シュー８の先端部上面に嵌着されたシール部材１６に摺動しつつ回転支持されていると共に、内部径方向に前記各遅角油室９に連通する５つの遅角側油孔２７がそれぞれ貫通形成されている。また、カムシャフト２側の端面中央に前記カムシャフト２の一端部２ａ先端が嵌合する嵌合溝２１ａが形成されている。

前記各ベーン２２〜２６は、それぞれが各シュー８間に配置されていると共に、各先端面に軸方向に形成されたシール溝内に前記ハウジング本体１１の内周面１１ａに摺接するほぼコ字形状のシール部材２８が嵌着されている。

また、この各ベーン２２〜２６は、図３〜図５に示すように、その外周面の面積、つまり、円周方向の巾がそれぞれ異なっており、１つの第１ベーン２２が最大巾に形成され、該第１ベーン２２の両側の該第１ベーン２２寄りに配置された２つの第２ベーン２３，２４は、それぞれの円周方向の巾が最小巾に設定され、第１ベーン２２と径方向にほぼ対向した位置にある二つの第３ベーン２５，２６は、それぞれ巾が第１ベーン２２よりも若干小さくかつ第２ベーン２３，２４の巾よりも大きな中間巾に設定されている。

具体的に説明すれば、前記第１ベーン２２は、後述するロックピストン３０が収容保持される摺動用孔２９が形成されていることから、その円周方向の巾Ｗ１が最も大きく形成されている。

前記第２ベーン２３，２４は、それぞれの円周方向の巾Ｗ２，Ｗ２がほぼ同一に形成されていると共に、両者２３，２４を合わせた巾Ｗ２＋Ｗ２が第１ベーン２２の巾Ｗ１よりも小さく設定されている。また、この２つの第２ベーン２３，２４は、それぞれの周方向幅の中心位置が、前記第１ベーンの周方向幅の中心を基準位置として、該基準位置から周方向の両側方向に９０度よりも小さい角度位置に配置されている。

前記第３ベーン２５，２６は、それぞれ個々の円周方向の巾Ｗ３，Ｗ３がほぼ同一に形成され、それぞれの巾Ｗ３，Ｗ３は第１ベーン２２の巾Ｗ１より小さくかつ第２ベーン２３，２４のそれぞれの巾Ｗ２，Ｗ２よりも大きく設定されている。また、この第３ベーン２５，２６の両方を合わせた巾Ｗ３＋Ｗ３は、第１ベーン２２の巾Ｗ１よりも大きく設定されている。

前記第１ベーン２２は、前記１つのシュー８の肉盛り部１８に対向する部位に切欠部２２ａが形成されている。この切欠部２２ａは、前記肉盛り部１８の円弧状外側面１８ａとほぼ同一の曲率をもった円弧状に形成されて、ベーン部材７が図４に示すように最大反時計方向に回転した際に、前記肉盛り部１８の外側面１８ａと僅かな円弧状の隙間をもって対峙するように形成されている。

また、この第１ベーン２２の切欠部２２ａと反対側の側面２２ｂは、対向するシュー８の側面と同じ平坦状に形成されて、該側面２２ｂが図５に示すように、前記シュー８の側面に当接した時点で、ベーン部材７の最大進角方向の回転位置が規制されるようになっている一方、前記ベーン部材７の最大遅角方向では、前記切欠部２２ａ側の基部側面が図４に示すように、対向するシュー８の対向側面に当接して規制されるようになっている。

さらに、前記第１ベーン２２と前記リアプレート１３との間には、ベーン部材７の自由な回転を拘束するロック機構が設けられている。

このロック機構は、第１ベーン２２の内部軸方向に貫通形成された摺動用孔２９と、該摺動用孔２９内に摺動自在に収容されて、リアプレート１３側に対して進退自在が設けられたロックピストン３０と、前記リアプレート１３の内端面円周方向の所定位置に形成されて、前記ロックピストン３０の先端部３０ａが進出して係合し、あるいは後退して係合が解除されるロック穴３１と、機関の始動状態に応じて前記ロックピストン３０をロック穴３１に係合あるいは係合を解除する係脱機構とから構成されている。

前記摺動用孔２９は、この実施形態では、第１ベーン２２の円周方向のほぼ中央位置に形成されている。

前記ロックピストン３０は、円筒のピン状に形成されていると共に、先端部３０ａが段差形状のほぼ截頭円錐状に形成されて、前記ロック穴３１内に係合し易い形状になっている。

なお、前記摺動用孔２９のフロントプレート１２側の孔縁には、矩形状の切欠溝２９ａが形成され、この切欠溝２９ａと前記フロントプレート１２の切欠溝１２ｂがベーン部材７の回転範囲で常に連通してロックピストン３０の良好な摺動を確保するための空気抜き孔として機能するようになっている。

前記ロック穴３１は、リアプレート１３を貫通しない有底状に形成されて、図４及び図５にも示すように、円周方向の前記進角油室１０側に偏倚した位置に形成され、前記ロックピストン３０が係合した場合には、ハウジング５とベーン部材７の相対変換角度が機関始動時の最適な変換角度となる遅角側の位置となるように設定されている。

前記係脱機構は、ロックピストン３０の後端部とフロントプレート１２の内端面との間に弾装されて、ロックピストン３０を進出方向へ付勢するコイルスプリング３２と、前記ロック穴３１内に油圧を供給してロックピストン３０を後退させる図外の解除用油圧回路とから構成されており、この解除用油圧回路は、前記遅角油室９と進角油室１０にそれぞれ選択的に供給された油圧が所定の油孔を介して導入されるようになっている。

また、前記ハウジング本体１１とリアプレート１３との間には、これらの各構成部材を前記各ボルト１４によって組み付ける際に、ハウジング本体１１とリアプレート１３の回転位置、つまり前記ロックピストン３０の先端部３０ａとロック穴３１との回転方向の位置決めを行う位置決め手段が設けられている。

すなわち、この位置決め手段は、図１及び図２に示すように、ハウジング本体１１のリアプレート１３側の外周縁の所定位置に切欠形成された位置決め凹部３３と、前記リアプレート１３の外周部側の内端面の前記位置決め凹部３３と対応する位置に設けられた位置決めピン３４とから構成されている。

すなわち、前記位置決め凹部３３は、ハウジング本体１１の焼結型成形時に同時に形成され、図１、図２にも示すように、ハウジング本体１１の前記肉盛り部１８の円周方向のほぼ中央位置に外周面からリアプレート１３側の外端面側に沿ってほぼ矩形状に溝状に切欠形成されている。つまり、この位置決め凹部３３は、側部と上部が開口形成されて、前記焼結型成形時のアンダーカット部とならないようになっている。

一方、位置決めピン３４は、図３にも示すように、リアプレート１３の外周部側のロック穴３１近傍に軸方向に沿って貫通形成されたピン孔３５内に圧入固定され、先端部３４ａがハウジング本体１１方向へ突出して、前記位置決め凹部３３内に軸方向から係入するようになっている。なお、前記位置決め凹部３３は、その巾が前記位置決めピン３４の外径よりも若干大きく設定されて、係入された位置決めピン３４との関係でハウジング本体１１とリアプレート１３の円周方向のガタの発生がないように設定されている。

前記油圧回路４は、前記各油室９，１０に対して油圧を選択的に供給あるいは各油室９，１０内の油を排出するもので、図２に示すように、前記各遅角側油孔２７に連通する遅角通路３６と、前記各進角側油溝２０に連通する進角通路３７と、該各通路３６，３７に電磁切換弁３８を介して油圧を選択的に供給するオイルポンプ３９と、前記各通路３６，３７に電磁切換弁３８を介して選択的に連通するドレン通路４０とを備えている。

前記両通路３６、３７は、前記カムシャフト２の内部に径方向及び軸方向に沿って形成された油通路孔３６ａ、３７ａ及びグルーブ溝３６ｂ、３７ｂを介して前記各油孔２７と各油溝２０に連通している。

前記電磁切換弁３８は、２方向弁であって、図外のコントローラかからの出力信号によって各通路３６，３７とオイルポンプ３９の吐出通路３９ａ及びドレン通路４０とを選択的に切り換え制御するようになっている。

前記コントローラは、内部のコンピュータが図外のクランク角センサやエアーフローメータ、水温センサ、スロットルバルブ開度センサなどの各種センサ類からの情報信号を入力して現在の機関運転状態を検出すると共に、かかる機関運転状態に応じて前記電磁切換弁３８の電磁コイルに制御電流を出力するようになっている。

以下、本実施形態の作用を説明すれば、まず、機関始動時は、図４に示すように、予めロックピストン３０の先端部３０ａがロック穴３１内に係入して、ベーン部材７を始動に最適な遅角側の位置に拘束している。このため、イグニッションスイッチをオン操作して始動が開始されると、スムーズなクランキングによって良好な始動性が得られる。

そして、機関始動後の所定の低回転低負荷域では、コントローラが電磁切換弁３８の電磁コイルへの通電を遮断する。これによって、オイルポンプ３９の吐出通路３９ａから進角側通路３７を連通させると同時に、遅角側通路３６とドレン通路４０とを連通させる。

このため、オイルポンプ３９から吐出された作動油が、進角側通路３７を介して進角油室１０内に流入して、該進角油室１０が高圧になる一方、遅角油室９内の作動油が遅角側通路３６を通ってドレン通路４０からオイルパン４１内に排出されて、遅角油室９内が低圧になる。

このとき、進角油室１０内に流入した作動油が、ロック穴３１内に流入して、ロックピストン３０を後退動させてロック穴３１から抜け出させる。これにより、ベーン部材７は、自由な回転が確保される。

したがって、進角油室１０の容積の拡大に伴い、ベーン部材７は図５に示すように、時計方向に回転し、第１ベーン２２の一側面２２ｂが対向するシュー８の側面に当接した時点で最大進角側の回転位置が規制される。したがって、カムシャフト２は、スプロケット１に対して相対回転角度が進角側に変換される。

一方、機関が例えば高回転高負荷域に移行した場合は、コントローラから電磁切換弁３８に制御電流が出力されて、吐出通路３９ａと遅角側通路３６を連通させると同時に、進角側通路３７とドレン通路４０を連通させる。これにより、進角油室１０内の作動油が排出されて低圧になると共に、遅角油室９内に作動油が供給されて内部が高圧になる。このとき、遅角油室９からロック穴３１内に油圧が供給されることから、ロックピストン３０はロック穴３１から抜け出した状態が維持される。

このため、ベーン部材７は、図４に示すように、ハウジング５に対して反時計方向へ回転して、第１ベーン２２の切欠部２２ａ側に基部側面が対向するシュー８の側面に当接して最大遅角側の回転位置が規制される。これにより、スプロケット１に対する相対回動位相を遅角側に変換する。

この結果、吸気弁の開閉タイミングが遅角側に制御されて、かかる高回転高負荷域における機関の出力を向上させることができる。

なお、前記第１ベーン２２が対向する各シュー８，１５に当接した最大進角側、遅角側の回転位置では、他のベーン２３〜２６の各側面は対向するシュー８の側面に非接触状態になっている。

また、機関停止直前には、各油室９，１０への油圧の供給が停止されると共に、カムシャフト２に作用する交番トルクによってベーン部材７が前記遅角側へ相対回転してロックピストン３０がコイルスプリングプリン３２のばね力によって進出し、先端部３０ａがロック穴３１内に係合する。この場合、後述するように、各構成部材の組付時に、ロックピストン３０とロック穴３１のハウジング５円周方向の正確な位置決めが行われているため、ロックピストン３０のスムーズな係合作用が得られる。

すなわち、この実施形態において、各構成部材を組み付ける場合において、前記ハウジング本体１１に対してフロントプレート１２やリアプレート１３を各ボルト１４によって組み付ける際には、ハウジング本体１１の前端側にフロントプレート１２を各ボルト１４を介して仮止めすると共に、リアプレート１３をハウジング本体１１の後端側に配置しつつ位置決めピン３４をハウジング本体１１の位置決め凹部３３に軸方向から係合させる。

このとき、摺動用孔２９内にロックピストン３０やコイルスプリングプリン３２を収容しつつ該ロックピストン３０の先端部３０ａをリアプレート１３のロック穴３１内に係合させておく。

その後、各ボルト１４の先端雄ねじをリアプレート１３の各雌ねじ孔１３ａに螺着しつつそのまま各ボルト１４を締め付ければ、ハウジング本体１１に対して両プレート１２，１３を強固に結合させることができると共に、リアプレート１３をハウジング本体１１に対して円周方向の位置決めを確実に行うことが可能になる。

したがって、各ボルト１４とハウジング本体１１の各ボルト挿通孔１７などとの位置ずれが生じても、ロックピストン３０とロック穴３１とのハウジング５円周方向の確実な位置決めが可能になる。

この結果、前記機関停止におけるロックピストン３０のロック穴３１に対するスムーズな係合作用が得られる。また、例えば機関の駆動中において回転伝達部材からハウジング本体１１に作用する回転トルクなどによるロックピストン３０とロック穴３１との円周方向の位置ずれも防止できる。

また、ロックピストン３０が形成されたハウジング本体１１やロック穴３１が形成されたリアプレート１３に位置決め凹部３３や位置決めピン３４を形成したため、組付時におけるロックピストン３０とロック穴３１との位置決め精度が向上する。

また、フロントプレート１２とリアプレート１３は、ハウジング本体１１に対して円周方向の等間隔位置に配置された５本のボルト１４によって結合されているため、フロントプレート１２とリアプレート１３の各内端面とハウジング本体１１の両側面とのメタルタッチによる均一かつ良好なシール性を確保できる。

また、前記第１ベーン２２の切欠部２２ａを、該ベーン２２の先端面の前記シュー８の一側面と対向する側にのみに形成したことから、この反対側のベーン２２の先端面に前記シール溝を形成しても、ベーン２２の巾を可及的に小さくすることが可能になる。この結果、ハウジング５とベーン部材７との相対的な回転変換角度を大きくすることができる。

しかも、前記位置決め凹部３３を、前記ハウジング本体１１のシュー８の肉盛り部１８に設けたため、該肉盛り部１８のスペースを有効に利用することができる。

また、位置決め凹部３３を形成するには、該位置決め凹部３３の深さ分だけのハウジング本体１１の肉厚を大きく取らなければならないが、シュー８の形成位置はもともと肉厚になっていることから、位置決め凹部３３のためにハウジング本体１１の肉厚を大きくする必要がない。したがって、ハウジング本体１１の外径を大きくする必要がなくなる。この結果、装置の径方向の大型化も抑制できる。

さらにまた、前記位置決めピン３４や位置決め凹部３３を前記ロック穴３１に十分に近接した位置に配置したため、ロックピストン３０とロック穴３１との位置決め精度をさらに高くすることが可能になる。

そして、この実施形態では、前述のように、第１ベーン２２は、摺動用孔２９を形成したことにより、その分だけ円周方向の巾Ｗ１が大きくなるが、この大きな巾Ｗ１を考慮して第２ベーン２３，２４の円周方向の巾Ｗ２，Ｗ２を第３ベーン２５，２６の巾Ｗ３、Ｗ３よりも小さく設定したことから、ベーン部材７全体の回転アンバランスを低減させることが可能になる。

しかも、ベーン部材７のベーン２２〜２６を５枚としたことにより、５枚以下のベーンを備えたものよりもスプロケット１とカムシャフト２との相対回転変換角度が制限されてしまうが、前記第２ベーン２３，２４の巾Ｗ２，Ｗ２を、前記第３ベーン２５，２６の巾Ｗ３、Ｗ３よりも小さく形成したことから、スプロケット１に対するベーン部材７全体の相対回転変換角度を大きくすることが可能になる。

また、前記各第３ベーン２５，２６のそれぞれ巾Ｗ３，Ｗ３を、第１ベーン２２の巾Ｗ１より小さくかつ第２ベーン２３，２４の巾Ｗ２，Ｗ２よりも大きく設定したことから、ベーン部材７の良好な回転バランスを確保しつつスプロケット１に対する相対回転変換角度を大きくすることが可能になる。

また、スプロケット１に対するベーン部材７の相対回転変換角度を大きくするには、５枚のベーン間の配置角度をほぼ均等にする必要があるが、このようにほぼ均等に配置すると第２ベーンが第１ベーン側へ僅かに偏倚した位置になる。このため、第１ベーン側の重量が大きくなって回転アンバランスが発生し易くなる。

そこで、この実施形態では、前記第１ベーン２２の巾Ｗ１が、前記両第３ベーン２５，２６の両方の巾Ｗ３、Ｗ３を加算した大きさよりも小さく設定されていることから、全体の重量が均一化されてベーン部材７の回転アンバラスを解消することが可能になる。

なお、第１ベーン２２は、内部に形成された摺動用孔２９の分だけ重量が軽くなっていることから、この重量を考慮して第１ベーン２２の巾Ｗ１を第３ベーン２５，２６の両方の巾Ｗ３，Ｗ３を加算した大きさと同等とすることもできる。

また、前記各第３ベーン２５，２６の巾Ｗ３，Ｗ３がほぼ等しいことから、該両第３ベーン２５，２６が配置される油室９，１０の容積もほぼ同一かつ比較的大きく設定できるので、ベーン部材７の相対回転変換角度も大きくすることが可能になる。

第１ベーン２２は、その巾Ｗ１が他のベーン２３〜２６よりも大きく設定されているため強度が高くなっている。したがって、この第１ベーン２２の円周方向の両側面を、対向するシュー８に当接させても何ら強度上の問題はなく、却って第２、第３ベーン２３〜２６の巾Ｗ２，Ｗ３を可及的に小さくしてもこれらの強度の問題は生じない。

また、この実施形態では、ハウジング本体１１は、前記５つのベーン２２〜２６によって隔成された５つの油室９，１０によってハウジング５とベーン部材７との相対回転変換トルクのための十分な容積を確保できるので、その軸方向の長さを可及的に短尺化することが可能になる。

この結果、装置全体の軸方向の長さを短くすることが可能になるので、例えばエンジンルームに横置されるタイプの機関の搭載性が良好になると共に、レイアウトの自由度が向上する。

また、他例として、前記ロックピストン３０を、前記第１ベーン２２内部の円周方向の偏倚した位置に配置し、前記２つの第３ベーンのうち、前記ロックピストンに寄った側の第３ベーン２６の巾Ｗ３を、ロックピストン３０から離れた側の第３ベーン２５の巾Ｗ３よりも小さく設定することも可能である。

つまり、第１ベーン２２は、内部の摺動用孔２９の存在によって空洞部が形成されていることから、かかる摺動用孔２９側の重量が小さくなるため、軽量になった部位側に位置する第３ベーン２６の巾Ｗ３を小さくし、摺動用孔２９とほぼ対称位置にある第３ベーン２５の重量を若干大きくすることによって、ベーン部材７全体の重量バランスが均一化されて、回転アンバランスを低減できる。

また、前記第１ベーン２２の巾Ｗ１を、前記両第３ベーン２５，２６の巾Ｗ３、Ｗ３よりも大きく設定することも可能であり、このように設定した場合には、第１ベーン２２が摺動用孔２９が形成されているから、その空洞部の分だけ第１ベーン２２の重量が減少するので、両第３ベーン２５，２６の重量も軽量化して、ベーン部材７の全体の回転アンバランスを解消することもできる。

図６は本発明の第２の実施形態を示し、ベーン部材７の各ベーン２２〜２６のそれぞれの巾Ｗ１〜Ｗ３の大きさは前記第１の実施形態と同様であるが、異なる所は位置決め手段の構造を変更したものである。

すなわち、ハウジング本体１１側の第１位置決め凹部３３は同じであるが、リアプレート１３側の位置決めピンに代えて第２の位置決め凹部３５とし、この両位置決め凹部３３，３６を位置合わせ治具３６によって位置合わせするように構成したものである。

具体的に説明すれば、前記第２位置決め凹部３６は、リアプレート１３のロック穴３１の近傍の外周縁に軸方向へ貫通状態に形成されて、ほぼＵ字形状に切欠形成されて、径方向の外側が開口形成されている。このため、リアプレート１３の型成形時において、この第１位置決め凹部３６の部位が第２位置決め凹部３３と同じくアンダーカット部とならないので、この型成形作業が容易になる。

前記位置合わせ治具３７は、図７に示すように、有底円環状に形成され、底部３７ａのほぼ中央位置に一体に突設されて、組付時に前記ベーンロータ２１の嵌合溝２１ａに軸方向から嵌合するほぼ円柱状の突起３７ｂと、底部３７ａの外周縁に一体に設けられて、組付時にリアプレート１３の外周面とハウジング本体１１の端部外周面に外側軸方向から嵌合する環状の周壁３７ｃと、底部３７ａの周壁３７ｃ近傍に貫通形成された固定用孔３７ｄに圧入固定された位置合わせピン３７ｅによって構成されている。

前記位置合わせピン３７ｅは、その外径が前記両位置決め凹部３３，３６の内径より僅かに小さく設定されて、円周方向へのガタつきが発生しないようになっている。

したがって、ハウジング本体１１にフロントプレート１２やリアプレート１３を組み付ける際には、基本的に前記第１実施形態と同様な手順で行うが、リアプレート１３をハウジング本体１１の後端側に配置する際には、予め両位置決め凹部３３，３６の位置を一応合わせておき、その後、図７に示すように、位置合わせ治具３７の突起３７ｂや周壁３７ｃを介してリアプレート１３やハウジング本体１１に嵌合するときに、位置合わせピン３７ｅを第２位置決め凹部３６に外側軸方向から嵌入させると共に、第１位置決め凹部３３内にそのまま嵌入する。

この状態で各ボルト１４を締め付ければ、ハウジング本体１１に対するリアプレート１３の円周方向の位置決めを確実に行うことができる。この結果、ロックピストン３０とロック穴３１との回転方向の確実な位置決めができる。

なお、前記組み付け作業が完了した後は、前記位置合わせ治具３７を軸方向から取り外す。

したがって、この実施形態によれば、前記第１実施形態と同様な作用効果が得られると共に、リアプレート１３には単に第２位置決め凹部３６を形成するだけで、前述のような前記位置決めピン３４等を設ける必要がなくなるので、製造コストの低減化が図れる。

なお、前記位置合わせ治具３７は、その構造をさらに簡素化したものでもよく、例えばマイナスドライバーのようなものを利用することも可能であり、あるいはこれらの治具を用いずに単に両位置決め凹部３３，３６を視認によって合わせることも可能である。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。

請求項（１） 前記２つの第３ベーンの各外周面の面積をほぼ同一に設定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。

前記各第３ベーンの外周面の面積がほぼ等しいことから、該両第３ベーンが配置される油室の容積もほぼ同一かつ比較的大きく設定できるので、ベーン部材の相対回転変換角度も大きくすることが可能になる。

請求項（２） 前記ロックピストンを、前記第１ベーン内部の円周方向の偏倚した位置に配置されていると共に、前記２つの第３ベーンのうち、前記ロックピストンに寄った側の第３ベーンの外周面の面積を、ロックピストンから離れた側の第３ベーンの外周面の面積よりも小さく設定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。

第１ベーンは、内部のロックピストンを摺動保持するための摺動用孔の存在によって空洞部が形成されていることから、かかる摺動用孔側の重量が小さくなる。

したがって、この発明では、前記軽量になった部位側に位置する第３ベーンの外周面の面積を小さく設定することによって、ベーン部材全体の重量バランスが均一化されて、回転アンバランスを低減できる。

請求項（３）前記第１ベーンの円周方向の両側面を、ハウジング内の円周方向から対向するシューにそれぞれ当接させることにより、ハウジングに対するベーン部材の最大相対回転位置を規制して、前記第２ベーン及び第３ベーンの円周方向の両側面を、円周方向から対向する各シューに非当接状態とすることを特徴とする請求項２〜（２）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

第１ベーンは、前記ロックピストンを内部に配置することから、その外周面の面積（円周方向の巾）が他のベーンよりも大きく設定されていることから強度が高くなっている。したがって、この第１ベーンを対向するシューに当接させても何ら強度上の問題はなく、却って第２、第３ベーンの外周面の面積を可及的に小さくしてもこれらの強度の問題は生じない。

請求項（４） 前記第１ベーンの外周面の面積を、前記両第３ベーンの外周面の面積よりも大きく設定し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。

この発明によれば、第１ベーンは、内部にロックピストンを摺動自在に保持する摺動用孔が形成されているから、その空洞部の分だけ第１ベーンの重量が減少するので、両第３ベーンの重量も軽量化して、ベーン部材の全体の回転アンバランスを解消することができる。

本発明に係るバルブタイミング制御装置の第１の実施形態を示す分解斜視図である。 本実施形態のバルブタイミング制御装置の油圧回路を示す概略図である。 本実施形態に供されるベーン部材を示す正面図である。 本実施形態によるバルブタイミングを遅角側に制御した状態を示す作用説明図である。 本実施形態によるバルブタイミングを進角側に制御した状態を示す作用説明図である。 本発明の第２の実施形態を示す分解斜視図である。 本実施形態における構成部材の組み付け作業を示す縦断面図である。

符号の説明

１…スプロケット（回転部材）
２…カムシャフト
３…位相変換機構
４…油圧回路
５…ハウジング
７…ベーン部材
８…シュー
９…遅角油室
１０…進角油室
２２…第１ベーン
２３・２４…第２ベーン
２５・２６…第３ベーン
２９…摺動用孔
３０…ロックピストン
３１…ロック穴
Ｗ１…第１ベーンの巾
Ｗ２…第２ベーンの巾
Ｗ３…第３ベーンの巾

Claims (8)

1. クランクシャフトによって回転駆動する回転部材と、
   前記回転部材と相対回転自在に設けられ、外周に機関弁を作動させる駆動カムを有するカムシャフトと、
   前記回転部材とカムシャフトのいずれか一方に一体的に設けられた回転自在な筒状のハウジング本体を有するハウジングと、
   前記ハウジング本体の軸方向の一方側を閉塞するプレートと、
   前記ハウジング内に回転自在に配置されて、外周側に径方向へ延設された５枚のベーンを有するベーン部材と、
   前記ハウジング内に設けられ、内部に供給された油圧によって前記ベーン部材を回転させる遅角油室及び進角油室と、
   前記遅角油室と進角油室に連通し、該各油室に油圧を選択的に給排する油圧回路と、
   前記ベーン部材の前記一つのベーンの内部に進退自在に設けられて、前記プレートに形成されたロック穴に係脱するロックピストンと、
   前記プレートに圧入された位置決めピンと、を備え、
   前記ロックピストンが設けられた前記第１ベーンの両側に位置する２つの第２ベーンの外周面の面積を、前記第１ベーン以外の他の２つの第３ベーンの外周面の面積よりも小さくすると共に、前記第１ベーンの外周面の面積を、前記２つの第３ベーンの外周面の面積を加算した大きさよりも小さく設定し、
   前記２つの第２ベーンの周方向幅の中心位置を、前記第１ベーンの周方向幅の中心を基準位置として、該基準位置から周方向の両側方向に９０度よりも小さい角度位置に配置し、
   さらに前記ハウジング本体の外周面に開口した溝状に形成され、各部材の組付時に前記位置決めピンが係入して前記ロック穴とロックピストンの前記ハウジング円周方向の位置決めをするための位置決め凹部を一体に形成した
   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. クランクシャフトによって回転駆動するハウジングと、
   該ハウジングの筒状のハウジング本体の少なくとも一端を閉塞するプレートと、
   前記ハウジング内に回転自在に配置されて、外周側に径方向へ延設された５枚のベーンを有するベーン部材と、
   前記ベーン部材の一つのベーンの内部に進退自在に設けられたロックピストンと、
   前記プレートに形成されて、前記ロックピストンが係合するロック穴と、を備え、
   前記ロックピストンが設けられた前記第１のベーンの両側に設けられた第２のベーンの周方向幅を、前記第１及び第２のベーン以外の２つの第３のベーンの周方向幅よりも小さく設定すると共に、前記第１のベーンの周方向幅を、前記２つの第３のベーンの周方向幅を加算した大きさよりも小さく形成し、
   さらに、前記２つの第２ベーンの周方向幅の中心位置を、前記第１ベーンの周方向幅の中心を基準位置として、該基準位置から両側方向に９０度よりも小さい角度位置に配置し、
   さらに前記ハウジング本体の外周面であって、前記ロックピストンが設けられた前記ベーンの側面と対向する位置に、前記外周面に開口するように形成された第１位置決め凹部と、
   前記プレートの前記第１位置決め凹部と軸方向に対向する位置に設けられた第２位置決め凹部と、を有し、
   前記ハウジング本体に対するフロントプレートとリアプレートとの組立時に、前記第１、第２位置決め凹部に跨って位置決め治具を嵌合して前記ハウジング円周方向の位置決めを行う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。
3. クランクシャフトによって回転駆動する回転部材と、
   前記回転部材と相対回転自在に設けられ、外周に機関弁を作動させる駆動カムを有するカムシャフトと、
   前記回転部材とカムシャフトのいずれか一方に一体的に設けられた回転自在な筒状のハウジング本体を有するハウジングと、
   前記ハウジング本体の軸方向の一方側を閉塞するプレートと、
   前記ハウジング内に回転自在に配置されて、外周側に径方向へ延設された５枚のベーンを有するベーン部材と、
   前記ハウジング内に設けられ、内部に供給された油圧によって前記ベーン部材を回転させる遅角油室及び進角油室と、
   前記遅角油室と進角油室に連通し、該各油室に油圧を選択的に給排する油圧回路と、
   前記ベーン部材の前記一つのベーンの内部に進退自在に設けられて、前記プレートに形成されたロック穴に係脱するロックピストンと、
   前記プレートに圧入された位置決めピンと、を備え、
   前記ロックピストンが設けられた前記第１ベーンの両側に位置する２つの第２ベーンの周方向幅を、前記第１ベーン以外の他の２つの第３ベーンの周方向幅よりも小さくすると共に、前記第１ベーンの周方向幅を、前記２つの第３ベーンの周方向幅を加算した大きさよりも小さく設定し、
   前記２つの第２ベーンの周方向幅の中心位置を、前記第１ベーンの周方向幅の中心を基準位置として、該基準位置から周方向の両側方向に９０度よりも小さい角度位置に配置し、
   さらに前記ハウジング本体の外周面に開口した溝状に形成され、各部材の組付時に前記位置決めピンが係入して前記ロック穴とロックピストンの前記ハウジング円周方向の位置決めをするための位置決め凹部を一体に形成した
   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。
4. クランクシャフトによって回転駆動する回転部材と、
   前記回転部材と相対回転自在に設けられ、外周に機関弁を作動させる駆動カムを有するカムシャフトと、
   前記回転部材とカムシャフトのいずれか一方に一体的に設けられた回転自在な筒状のハウジング本体を有するハウジングと、
   前記ハウジング本体の軸方向の一方側を閉塞するプレートと、
   前記ハウジング内に回転自在に配置されて、外周側に径方向へ延設された５枚のベーンを有するベーン部材と、
   前記ハウジング内に設けられ、内部に供給された油圧によって前記ベーン部材を回転させる遅角油室及び進角油室と、
   前記遅角油室と進角油室に連通し、該各油室に油圧を選択的に給排する油圧回路と、
   前記ベーン部材の前記一つのベーンの内部に進退自在に設けられて、前記プレートに形成されたロック穴に係脱するロックピストンと、
   前記プレートに圧入された位置決めピンと、を備え、
   前記ロックピストンが設けられた前記第１ベーンの両側に位置する２つの第２ベーンの周方向幅を、前記第１ベーン以外の他の２つの第３ベーンの周方向幅よりも小さくすると共に、前記第１ベーンの周方向幅を、前記２つの第３ベーンの周方向幅を加算した大きさよりも小さく設定し、
   前記２つの第２ベーンの周方向幅の中心位置を、前記第１ベーンの周方向幅の中心を基準位置として、該基準位置から周方向の両側方向に９０度よりも小さい角度位置に配置し、
   さらに前記ハウジング本体の外周面であって、前記ロックピストンが設けられた前記ベーンの側面と対向する位置に、前記外周面に開口するように形成された第１位置決め凹部と、
   前記プレートの前記第１位置決め凹部と軸方向に対向する位置に設けられた第２位置決め凹部と、を有し、
   前記ハウジング本体に対するフロントプレートとリアプレートとの組立時に、前記第１、第２位置決め凹部に跨って位置決め治具を嵌合して前記ハウジング円周方向の位置決めを行う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。
5. 請求項３または４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、
   前記各第３のベーンのそれぞれの周方向の幅を、前記第１のベーンの周方向幅よりも小さくかつ各第２のベーンのそれぞれの周方向幅よりも大きく設定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。
6. クランクシャフトによって回転駆動する回転部材と、
   前記回転部材と相対回転自在に設けられ、外周に機関弁を作動させる駆動カムを有するカムシャフトと、
   前記回転部材とカムシャフトのいずれか一方に一体的に設けられた回転自在な筒状のハウジング本体を有するハウジングと、
   前記ハウジング内に回転自在に配置されて、外周側に径方向へ延設された５枚のベーンを有するベーン部材と、
   前記ハウジング内に設けられ、内部に供給された油圧によって前記ベーン部材を回転させる遅角油室及び進角油室と、
   前記遅角油室と進角油室に連通し、該各油室に油圧を選択的に給排する油圧回路と、
   前記ベーン部材の前記一つのベーンの内部に進退自在に設けられて、前記ハウジングに形成されたロック穴に係脱するロックピストンと、を備え、
   前記ロックピストンが設けられた前記第１ベーンの両側に位置する２つの第２ベーンの外周面の面積を、前記第１ベーン以外の他の２つの第３ベーンの外周面の面積よりも小さくすると共に、前記第１ベーンの外周面の面積を、前記２つの第３ベーンの外周面の面積を加算した大きさよりも小さく設定し、
   さらに前記ハウジング本体の外周面に開口した溝状に形成され、各部材の組付時に前記ロック穴とロックピストンの前記ハウジング円周方向の位置決めをするための位置決め凹部を一体に形成した
   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。
7. クランクシャフトによって回転駆動する回転部材と、
   前記回転部材と相対回転自在に設けられ、外周に機関弁を作動させる駆動カムを有するカムシャフトと、
   前記回転部材とカムシャフトのいずれか一方に一体的に設けられた回転自在な筒状のハウジング本体を有するハウジングと、
   前記ハウジング内に回転自在に配置されて、外周側に径方向へ延設された５枚のベーンを有するベーン部材と、
   前記ハウジング内に設けられ、内部に供給された油圧によって前記ベーン部材を回転させる遅角油室及び進角油室と、
   前記遅角油室と進角油室に連通し、該各油室に油圧を選択的に給排する油圧回路と、
   前記ベーン部材の前記一つのベーンの内部に進退自在に設けられて、前記ハウジングに形成されたロック穴に係脱するロックピストンと、を備え、
   前記ロックピストンが設けられた前記第１ベーンの両側に位置する２つの第２ベーンの周方向幅を、前記第１ベーン以外の他の２つの第３ベーンの周方向幅よりも小さくすると共に、前記第１ベーンの周方向幅を、前記２つの第３ベーンの周方向幅を加算した大きさよりも小さく設定し、
   さらに前記ハウジング本体の外周面に開口した溝状に形成され、各部材の組付時に前記ロック穴とロックピストンの前記ハウジング円周方向の位置決めをするための位置決め凹部を一体に形成した
   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。
8. 請求項７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、
   前記各第３のベーンのそれぞれの周方向の幅を、前記第１のベーンの周方向幅よりも小さくかつ各第２のベーンのそれぞれの周方向幅よりも大きく設定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。

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