JP4095654B2

JP4095654B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置

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Publication number: JP4095654B2
Application number: JP2007196919A
Authority: JP
Inventors: 輝彦望月; 智哉塚田; 正晴斉藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2022-09-10
Also published as: JP2007278305A

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時期（バルブタイミング）を運転状態に応じて可変にするバルブタイミング制御装置に関する。

従来から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動による位相差により吸気弁や排気弁のバルブタイミングを制御するベーンタイプのバルブタイミング制御装置が種々提供されており、その１つとして以下の特許文献１に記載されているものが知られている。

概略を説明すると、このバルブタイミング制御装置は、機関のクランクシャフトによってタイミングスプロケットを介して回転力が伝達される筒状のハウジングと、該ハウジング内に回転摺動自在に設けられて、吸気弁あるいは排気弁を開閉作動させるカムシャフトの端部にカムボルトによって軸方向から固定されたベーン部材と、前記ハウジングとベーン部材との間に形成された進角側油圧室及び遅角側油圧室と、該各油圧室に油圧を選択的に給排してベーン部材をハウジングに対して進角側あるいは遅角側に回転制御する油圧回路とを備え、前記ハウジングの外側には、トーションスプリングが巻回されている。

このトーションスプリングは、一端部がハウジングの周壁に設けられた固定部に係止固定され、他端部がベーン部材に固定ボルトによって軸方向から固定されたブッシュの突出部の固定孔に係止固定されている。

そして、機関停止時に、ベーン部材が基本位置、つまり排気側であれば最大進角側の位置から外れて停止した場合には、前記トーションスプリングの付勢力によってベーン部材をハウジングに対して進角側（基本位置）に回転させるようになっている。これによって、内燃機関のシリンダ内に残留ガスが増大して機関の再始動時に失火したり、機関が停止するのを防止することができる。
特開２０００−１６１０２７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にあっては、前記トーションスプリングがハウジングの外側に設けられているものの、ハウジングの固定部に係止固定されるトーションスプリングの一端部が折り返し状に大きく折曲形成されている一方、ベーン部材側の固定孔に係止固定される他端部がほぼＬ字形状に折曲形成されている。

したがって、このトーションスプリングに大きなばね力を付与するために、このばね径を大きくした場合には、前記一端部のように折り返し状に折曲変形させることが困難になる。また、一方、前記他端部のようにほぼＬ字形状に折曲変形させた場合は、固定孔との係止状態が不十分になり、トーションスプリングの伸縮変形に伴って該他端部が固定孔から脱落してしまう可能性がある。そこで、固定孔からの脱落を防止するために、なんらかの別の脱落防止機構を設けることも考えられるが、かかる脱落防止機構を設けると、トーションスプリングの組付作業が煩雑になると共に、コストの高騰を招来するおそれがある。

本発明は、前記従来のバルブタイミング制御装置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、機関のクランクシャフトによって回転駆動されるハウジングと、カムシャフトに結合され前記ハウジングと相対回転可能に設けられたロータ及びこのロータの外周面に突設されたベーンとから構成されるベーン部材と、前記ベーンに設けられて、前記ベーン部材の軸方向へ進退動可能なロックピンと、前記ハウジングの一端開口を閉塞すると共に、前記ロックピンが係脱自在なロック穴を有するプレートと、該プレートとは反対側の前記ハウジングの他端側に配置され、前記ハウジングと一体的に回転するハウジング側ばね係止部及び前記ベーン部材と一体的に回転するベーン部材側ばね係止部と、一方の端部が前記ハウジング側ばね係止部に係止され、他方の端部が前記ベーン部材側ばね係止部に係止されて、前記ハウジングとベーン部材との回転位相の変化方向を一方側へ向けて付勢し、前記一方の端部と他方の端部との間が巻回されたトーションスプリングと、前記トーションスプリングの内側に設けられ、該トーションスプリングを支持する突起部と、を備え、
前記トーションスプリングの他方の端部は、該トーションスプリングの径方向内側に指向して折曲形成されると共に、該折り曲げ部分が湾曲状に折曲形成されて、前記ベーン部材側ばね係止部を形成する係止溝に係止されている一方、
前記係止溝は、カムシャフト軸方向へ突設された係止突部によって形成されていると共に、前記トーションスプリングの他方の端部の湾曲形状に沿って形成されていることを特徴としている。
この発明によれば、前記トーションスプリングは、前記突起部によって径方向の自由な移動を規制されるため、該トーションスプリングの組付時及び付勢力付与時における脱落を効果的に防止することができる。
また、トーションスプリングの他方側の端部を単に径方向内側に指向して折曲すると共に、該他方側の端部を係止溝に係止させるようにしたため、前記他方側の端部を折り返し状に大きく折曲形成しなくとも、十分な係止力が得られると共に、係止溝から脱落することがない。この結果、脱落防止機構などが不要になり、これによって、トーションスプリングの組付作業能率の向上とコストの高騰を抑制できる。
しかも、トーションスプリングの他方の端部は、前記ベーン部材側係止部の係止溝の湾曲形状に沿った状態で係合、つまり係止溝の内周面にフィットした状態で係合していることから、確実な係合固定状態が得られ、たとえ径方向への引き抜き力が加わっても係止溝の内周面に引っ掛かって抜け出しが確実に防止される。
請求項２に記載の発明は、機関のクランクシャフトによって回転駆動されるハウジングと、カムシャフトに結合され前記ハウジングと相対回転可能に設けられたロータ及びこのロータの外周面に突設されたベーンとから構成されるベーン部材と、前記ベーンに設けられて、前記ベーン部材の軸方向へ進退動可能なロックピンと、前記ハウジングの前記カムシャフト側の開口を閉塞すると共に、前記ロックピンが係脱自在なロック穴を有するプレートと、前記ベーン部材を挟んで前記プレートとは反対側に設けられ、前記ハウジングと一体的に回転するハウジング側ばね係止部及び前記ベーン部材と一体的に回転するベーン部材側ばね係止部と、一方の端部が前記ハウジング側ばね係止部に係止され、他方の端部が前記ベーン部材側ばね係止部に係止されて、前記ハウジングとベーン部材との回転位相の変化方向を一方側へ向けて付勢し、前記一方の端部と他方の端部との間が巻回されたトーションスプリングと、前記トーションスプリングの内側に設けられ、該トーションスプリングの内周縁を支持する突起部と、を備え、前記トーションスプリングの他方の端部は、該トーションスプリングの中心方向に指向して折り曲げられ、前記ベーン部材側ばね係止部は、前記突起部とともに前記トーションスプリングの内周縁を支持すると共に、前記トーションスプリングの他方の端部を係止する係止溝を有することを特徴としている。
請求項３に記載の発明は、機関のクランクシャフトによって回転駆動されるハウジングと、カムシャフトに結合され前記ハウジングと相対回転可能に設けられたロータ及びこのロータの外周面に突設されたベーンとから構成されるベーン部材と、前記ベーンに設けられて、前記ベーン部材の軸方向へ進退動可能なロックピンと、前記ハウジングの前記カムシャフト側の開口を閉塞すると共に、前記ロックピンが係脱自在なロック穴を有するプレートと、前記ベーン部材を挟んで前記プレートとは反対側に設けられ、前記ハウジングと一体的に回転するハウジング側ばね係止部及び前記ベーン部材と一体的に回転するベーン部材側ばね係止部と、一方の端部が前記ハウジング側ばね係止部に係止され、他方の端部が前記ベーン部材側ばね係止部に係止されて、前記ハウジングとベーン部材との回転位相の変化方向を一方側へ向けて付勢し、前記一方の端部と他方の端部との間が巻回されたトーションスプリングと、前記トーションスプリングの内側に設けられ、該トーションスプリングの径方向の移動を規制し、かつ前記トーションスプリングの内径よりも小さい径を有する突起部と、を備え、前記トーションスプリングの他方の端部は、該トーションスプリングの中心方向に指向して折り曲げられ、前記ベーン側ばね係止部は、前記突起部とともにトーションスプリングの内周縁を支持すると共に、トーションスプリングの他方の端部を係止する係止溝を有することを特徴としている。
請求項４に記載の発明は、機関のクランクシャフトによって回転駆動されるハウジング内に、該ハウジングと相対回転可能に設けられたベーンを備えたベーン部材を有し、前記ベーンの内部に設けられ、前記ベーン部材の軸方向へ進退するロックピンが係脱自在なロック穴を有するプレートによって前記ハウジングの一端開口を閉塞するように構成した内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記プレートとは反対側の前記ハウジングの他端側に、前記ハウジングと一体的に回転するハウジング側ばね係止部及び前記ベーン部材と一体的に回転するベーン部材側ばね係止部をそれぞれ配置すると共に、前記ハウジング側ばね係止部と前記ベーン部材側ばね係止部との間に、前記ハウジングとベーン部材との回転位相の変化方向を一方側へ向けて付勢する円環状のトーションスプリングと、を設け、
前記ベーン部材側ばね係止部に係止される前記トーションスプリングの端部を、該トーションスプリングの径方向内側に指向して折曲形成すると共に、該折り曲げ部分を湾曲状に形成し、
前記ベーン部材側ばね係止部は、前記トーションスプリングの内周側でかつ該トーションスプリング側に開口する係止溝と、該係止溝を形成する前記トーションスプリングの軸方向に突出した突起部と、を有し、
前記係止溝を前記トーションスプリングの端部の湾曲形状に沿って形成し、
前記トーションスプリングの端部を、該トーションスプリングの軸方向から前記係止溝に係入して係止したことを特徴としている。
請求項５に記載の発明は、機関のクランクシャフトによって回転駆動されるハウジング内に、該ハウジングと相対回転可能に設けられたベーンを備えたベーン部材を有し、
前記ベーンの内部に設けられ、前記ベーン部材の軸方向へ進退するロックピンが係脱自在なロック穴を有するプレートによって前記ハウジングの一端開口を閉塞するように構成した内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記プレートとは反対側の前記ハウジングの他端側に前記ハウジングと一体的に回転するハウジング側ばね係止部及び前記ベーン部材と一体的に回転するベーン部材側ばね係止部と、を配置すると共に、前記ハウジング側ばね係止部と前記ベーン部材側ばね係止部との間に、前記ハウジングとベーン部材との回転位相の変化方向を一方側へ向けて付勢するトーションスプリングと、を設け、
前記ベーン部材側ばね係止部に係止される前記トーションスプリングの端部を前記トーションスプリングの径方向内側に指向して折曲形成すると共に、該折り曲げ部分を湾曲状に形成し、
前記ベーン部材側ばね係止部を、前記ベーン部材とカムシャフトを固定するカムボルトが挿通するボルト孔と前記トーションスプリングの内周側との間に位置する円弧状の係止突部と、該係止突部に形成された係止溝によって構成し、前記係止溝を、ベーン部材の軸中心方向に向けて形成すると共に、前記トーションスプリングの端部の湾曲形状に沿って形成したことを特徴としている。

以下、本発明にかかる内燃機関のバルブタイミング制御装置を排気弁側に適用した実施形態を図面に基づいて詳述する。

図７は本発明の一実施形態を示し、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体たるタイミングスプロケット１と、内部に作動空間を有するハウジング２と、該ハウジング２内に挿通され、外周に図外の排気弁を開作動させる複数のカムを有するカムシャフト３と、該カムシャフト３の一端部３ａに軸方向からカムボルト４によって固定されて、前記ハウジング２の作動空間内に回動自在に収容されたベーン部材５と、前記ハウジング２の前端側に設けられて、前記ベーン部材５に固定される支持部材６と、前記ハウジング２の前端部と支持部材６の外側に巻回されて、前記クランクシャフトに対してカムシャフト３が進角する方向へ前記ベーン部材５を付勢する付勢手段であるトーションスプリング７とを備えている。

前記ハウジング２は、図７〜図１０に示すように、外周に前記タイミングスプロケット１に一体に形成されたほぼ筒状の周壁９及び該周壁９の後端側開口を閉塞する円盤状のリアープレート１０とからなるハウジング本体８と、周壁９の前端側開口を封止する封止部材としてのフロントプレート１１とから構成されており、前記ハウジング本体８とフロントプレート１１とは、４つのボルト１２によって軸方向から一体的に結合されている。

前記周壁９は、内周面の円周方向のほぼ９０°位置に内方へ膨出したほぼ扇状の隔壁部１３が４つ形成されており、該各隔壁部１３の円周方向の中央位置に前記各ボルト１２が挿通するボルト挿通孔１４がそれぞれ貫通形成されている。また、各隔壁部１３の上端部には、前記ベーン部材５のロータ１９の外周面に摺接してシールするシール部材１５が嵌着保持されている。

前記リアープレート１０は、外径が周壁９の外径とほぼ同一に設定され、中央部に前記カムボルト４が挿通されるボルト孔１０ａが貫通形成されていると共に、外周側の円周方向のほぼ９０°位置に前記各ボルト１２の先端部が螺着する４つの雌ねじ孔１０ｂが形成されている。また、外周側には、後述するロック機構のロックピンが出没するスリーブ１６を保持する保持孔１０ｃが貫通形成されている。なお、このリアープレート１０は、図８に示すように、ロケートピン５０とロケート穴５１によって周壁９に対する円周方向及び径方向の位置決めがなされる。

前記フロントプレート１１は、図１〜図３にも示すように、ほぼ円盤状に形成され、中央に前記支持部材６の後述する筒状部３０が挿入される大径孔１１ａが貫通形成されていると共に、外周部に前記トーションスプリング７の軸方向の倒れを規制するフランジ状の規制部１７が一体に形成されている。

また、フロントプレート１１の外周側の円周方向のほぼ９０°位置に、前記ボルト１２が挿通される４つの挿通孔１１ｂが貫通形成されている。さらに、支持部材６側の外端面の円周方向には、トーションスプリング７の内周縁側を支持する円弧状の３つの突起部１８が軸方向に突設されていると共に、該隣接する突起部１８間には、トーションスプリング７の一端部７ａを係止固定するハウジング側ばね係止部である係止部４８が設けられている。

この係止部４８は、図１にも示すように、円周方向に離間して配置された２つの係止突部４８ａ、４８ｂと、該係止突部４８ａ、４８ｂの間に形成された係止溝４８ｃとから構成されている。

前記各係止突部４８ａ、４８ｂは、フロントプレート１１の径方向に沿ってブロック状に形成され、外径が前記円弧状の各突起部１８の外径とほぼ同一に設定されていると共に、その高さも各突起部１８とほぼ同一に設定されて、各突起部１８と共にトーションスプリング７の内周縁を支持するようになっている。

一方、前記係止溝４８ｃは、トーションスプリング７の後述する一端部７ａの湾曲形状に沿った湾曲形状に形成されている。すなわち、この係止溝４８ｃは、その幅Ｗがトーションスプリング７の一端部７ａの外径より僅かに大きく設定され、フロントプレート１１の径方向の外端側から内端側に沿って比較的大きな曲率半径で湾曲状に折曲形成されており、長手方向の中心軸線Ｑ１がフロントプレート１１の中心に指向している。

なお、前記大径孔１１ａの孔縁には、ハウジング２の内部に連通する円弧状の切欠溝１１ｃが形成されている。

前記ベーン部材５は、図７〜図１０に示すように、前記カムシャフト３の一端部３ａに軸方向から前記カムボルト４によって直接ボルト締めされたほぼ円筒状のロータ１９と、該ロータ１９の外周面に放射状に突設された４つのベーン２０とから構成されている。

前記ロータ１９は、後端中央位置に有する円筒部１９ａ内にカムシャフト３の一端部３ａが嵌合されていると共に、軸方向の内部にカムボルト４が挿通するボルト挿通孔１９ｂが貫通形成されている。また、前端中央位置には、後述の筒状部３０が嵌合する円環状の凹溝１９ｃが形成されている。

一方、前記４つのベーン２０は、前記ハウジング２の各隔壁部１３との間に、それぞれ２つの進角側油圧室２１と遅角側油圧室２２とを画成している。また、前記各ベーン２０は、径方向の先端部２０ａに形成されたシール溝内に前記周壁９の内周面に摺接して前記各油圧室２１，２２間をシールするシール部材２３それぞれ装着されていると共に、１つの大径なベーン２０ａの内部軸方向に後述のロック機構２４の一部が設けられている。

前記ロック機構２４は、図７〜図１０に示すように、前記１つのベーン２０ａに形成された摺動用孔２５と、該摺動用孔２５に対応した前記リアープレート１０の支持穴１０ｃに保持された有底碗状のスリーブ２６と、前記摺動用孔２５の内部に摺動自在に保持されて、先端部２７ａが前記スリーブ２６内のロック穴２６ａに係脱自在に設けられたロックピン２７と、該ロックピン２７の内部に挿通された軸状のリテーナ２８と、該リテーナ２８の後端フランジと前記ロックピン２７の内底面との間に弾装されて、該ロックピン２７をロック穴２６ａ方向へ付勢するコイルスプリング２９とから主として構成されている。また、前記ロックピン２７は、スリーブ２６のロック穴２６ａの底部側に形成された受圧室に後述する第１油圧通路４２の一つの第１油孔４２ｃを介して機関始動後に供給される油圧によって摺動用孔２５内に後退動するようになっており、ロック穴２６ａには、ベーン部材５の最進角側への回転位置で係入ロックするように設定されている。

前記支持部材６は、図４〜図６にも示すように、前記フロントプレート１１に対向して配置され、該フロントプレート１１とほぼ同径のほぼ円盤状に形成されて、中央に前記大径孔１１ａに嵌入する有底円筒状の筒状部３０が軸方向へ一体に突設されていると共に、外周部に前記トーションスプリング７の軸方向に移動を規制する円環状の規制部３１が形成されている。また、該規制部３１の基部付近には、前記各ボルト１２と該ボルト１２を回転させるドライバーなどの工具も挿通可能な比較的大径なボルト挿通孔である４つの作業用孔３２が貫通形成されている。

さらに、支持部材６のフロントプレート１１側の内端面には、前記トーションスプリング７の内周縁側を支持する円弧状の３つの突起部３３が軸方向に突設されていると共に、前記隣接する作業用孔３２間には、トーションスプリング７の他端部７ｂを係止固定するベーン部材側ばね係止部である係止部４９が設けられている。

この係止部４９は、図４にも示すように、円周方向に離間して配置された２つの係止突部４９ａ、４９ｂと、該係止突部４９ａ、４９ｂの間に形成された係止溝４９ｃとから構成されている。

前記各係止突部４９ａ、４９ｂは、フロントプレート１１の径方向に沿ってブロック状に形成され、各外端面が前記円弧状の各突起部３３の外周面とほぼ同一の円弧線上に設定されていると共に、その高さも各突起部３３とほぼ同一に設定されて、各突起部３３と共にトーションスプリング７の内周縁を支持可能になっている。

一方、前記係止溝４９ｃは、トーションスプリング７の後述する他端部７ｂの湾曲形状に沿った湾曲形状に形成されている。すなわち、この係止溝４９ｃは、その幅Ｗがトーションスプリング７の他端部７ｂの外径よりも僅かに大きく設定されていると共に、前記フロントプレート１１側の係止溝４８ｃと対称形状に形成されて、フロントプレート１１の径方向の外端側から内端側に沿って比較的大きな曲率半径で湾曲状に折曲形成されており、長手方向の中心軸線Ｑ２が支持部材６の中心に指向している。また、前記係止溝４９ｃは、トーションスプリング７に付勢力が作用しない状態では、前記フロントプレートの前記係止溝４８ｃに対向配置されている。

また、前記筒状部３０は、図５、図７、図９に示すように、その外径が前記大径孔１１ａの内径よりも若干小さく設定されていると共に、底部の中央には前記カムボルト４が挿通するボルト孔３０ａが貫通形成されている。また、底部側の先端部３０ｂの外周面には、円環状の嵌着溝３４が形成され、この嵌着溝３４には、先端部３０ｂが大径孔１１ａからハウジング２内に臨んだ状態において係止手段である係止リング３５が嵌着されて、筒状部３０の抜け出しが規制されるようになっており、これによって支持部材６とフロントプレート１１及びトーションスプリング７を互いに仮止め状態に結合してユニット体を構成するようになっている。

前記トーションスプリング７は、図８にも示すように、３重に巻回された本体がフロントプレート１１や支持部材６の各突起部１８，３３などの外径よりも大きく形成されていると共に、横断面形状が円形状に形成されている。また、前記両端部７ａ、７ｂは、互いに内方へ比較的大きな曲率半径で湾曲状に形成されて、各先端部が本体の中心を指向していると共に、回転方向の付勢力が掛からない状態では、前記両係止溝４８ｃ、４９ｃに対応して互いに円周方向の同一位置に配置されている。

さらに、前記支持部材６の筒状部３０と前記ベーン部材５のロータ１９との間には、支持部材６の円周方向の所定位置でロータ１９と結合させる位置決め手段３６が設けられている。

この位置決め手段３６は、図１１及び図１２にも示すように、ロータ１９の前端部の周方向の所定位置に軸方向に穿設されたピン保持孔３７と、該ピン保持孔３７の内部に摺動自在に保持された位置決め部材である位置決めピン３８と、前記筒状部３０の先端部３０ｂの底壁外面の円周方向の所定位置に軸方向に穿設された位置決め穴３９と、前記位置決めピン３８を位置決め穴３９方向へ押出付勢するばね部材であるコイルスプリング４０とから構成されている。

前記ピン保持孔３７と位置決め穴３９とは径方向の同一位置に形成されているが、円周方向の位置は後述するように支持部材６を回転させて前記トーションスプリング７に所定の捩り付勢力を付与した時点で合致するようになっている。

また、前記各進角側油圧室２１と遅角側油圧室２２には、液圧回路である油圧回路４１から油圧が選択的に給排されるようになっている。この油圧回路４１は、図７に示すように、進角側油圧室２１に対して油圧を給排する第１油圧通路４２と、遅角側油圧室２２に対して油圧を給排する第２油圧通路４３との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路４２，４３には、供給通路４７ａとドレン通路４４とが夫々通路切替用の電磁切替弁４５を介して接続されている。前記供給通路４７ａには、オイルパン４６内の油を圧送するオイルポンプ４７が設けられていると共に、供給通路４７ａの上流端とドレン通路４４の下流端がオイルパン４６に連通している。

前記第１油圧通路４２は、図７に示すように、シリンダヘッド内からカム軸受の内周のグルーブ溝４２ａと、カムシャフト３の内部一側部に形成された軸方向孔４２ｂ及び径方向孔とを有し、またロータ１９の内部に放射状に形成されて、進角側油圧室２１と前記径方向孔とを連通する４つの第１油孔４２ｃを有している。

一方、第２油圧通路４３は、同じくシリンダヘッド内からカム軸受の内周のグルーブ溝４３ａを通って、カムシャフト３の内部側部の軸方向孔４３ｂ及び径方向孔とを有し、ロータ１９の内部に放射状に形成されて、前記各遅角側油圧室２２と径方向孔と連通する４つの第２油孔４３ｃとを有している。

前記電磁切替弁４５は、４ポート２位置型であって、内部の弁体が各油圧通路４２，４３と供給通路４７ａ及びドレン通路４４とを相対的に切り替え制御するようになっていると共に、マイクロコンピュータを内蔵した図外のコントローラ（ＥＣＵ）からの制御信号によって切り替え作動されるようになっている。コントローラは、図外の機関回転数を検出するクランク角センサからの機関回転数信号や吸入空気量を検出するエアフローメータからの負荷信号及び水温センサからの機関水温信号によって現在の運転状態を検出すると共に、クランク角及びカム角センサからの信号によってタイミングスプロケット１とカムシャフト３との相対回動位置を検出している。

以下、本装置の作動について簡単に説明すれば、機関の始動及び始動後の所定の低回転低負荷域では、コントローラから制御信号が出力された電磁切替弁４５が供給通路４７ａと第１油圧通路４２を連通させると共に、ドレン通路４４と第２油圧通路４３とを連通させる。このため、図１０に示すように、遅角側油圧室２２には、油圧が供給されず低圧状態を維持している一方、進角側油圧室２１には、オイルポンプ４７から圧送された油圧が第１油圧通路４２から第２油孔４２ｃを通って供給されるが、今だ十分に油圧が上昇していないため、ロックピン２７はコイルスプリング２９のばね力でロック穴２６ａ内に係入された状態を維持し、ベーン部材５は、図１０に示す位置に保持されて、タイミングスプロケット１とカムシャフト３の所定の進角側の回動位置での確実な結合状態が維持される。

このため、排気弁のバルブタイミングを始動性に好適な所定の進角制御が維持されることにより機関のクランキングが速やかに立上って始動性が良好になると共に、カムシャフト３に作用する正負のトルク変動によるベーン部材５のばたつきの発生を抑制できる。

その後、機関が高回転域に移行すると、コントローラからの制御信号によって電磁切替弁４５が作動して、供給通路４７ａと第２油圧通路４３を連通させる一方、ドレン通路４４と第１油圧通路４２を連通させる。したがって、進角側油圧室２１内の油圧が第１油圧通路４２を通ってドレン通路４４からオイルパン４６内に戻されて進角側油圧室２１内が低圧になる。一方、遅角側油圧室２２内に油圧が第２油孔４３ｃを経由して供給されて高圧になると共に、この油圧が受圧室からロックピン２７の先端部２７ａに作用してコイルスプリング２９のばね力に抗して後退動させるため、該先端部２７ａがロック穴２６ａから抜け出す。このため、ベーン部材５は、進角側油圧室２１方向、つまり遅角側方向へのみの相対回動が許容されて、遅角側油圧室２２内の油圧の上昇に伴い、隔壁部１３の進角側油圧室２１側の他側面に当接するまで最大に回動して最遅角側位置に保持される。

したがって、タイミングギア１とカムシャフト３とは、最遅角側へ相対回動制御されて排気弁の開閉時期を最遅角側へ制御する。これによって、バルブオーバーラップが大きくなって出力の向上が図れる。

また、各油圧室２１，２２には、機関の運転状態に応じて油圧を適宜給排することによりカムシャフト３を所望の中間位置に連続的に保持することも可能である。

次に、本装置の前記各構成部品の組立工程を図１３〜図１５に基づいて説明する。すなわち、まず、図１３Ａ、Ｂに示すように、支持部材６とフロントプレート１１との間にトーションスプリング７を配置して、この各端部７ａ、７ｂをそれぞれの係止溝４８ｃ、４９ｃ内に、径方向からではなく図１及び図４に示す正面側、つまり平面方向から押し込んで係入させる。これによって、各端部７ａ、７ｂは各係止溝４８ｃ、４９ｃの形状に沿って各突起部４８ａ，４８ｂ、４９ａ，４９ｂの間に挟持状態に係止固定されることになる。

また、支持部材６の筒状部３０をフロントプレート１１の大径孔１１ａ内に軸方向から嵌入し、この状態で筒状部３０の先端部３０ａの嵌着溝３４に係止リング３５を嵌着させる。これによって、係止リング３５の外周部が大径孔１１ａの孔縁に当たって抜け止めされることから、支持部材６とフロントプレート１１及びトーションスプリング７が一体的に仮止めされてユニット体として構成される（第１工程）。

次に、図１４Ａ、Ｂに示すように、予めハウジング本体８の内部に、ベーン２０ａにロック機構２６のロックピン２７等が収容配置されたベーン部材５を収容しておき、このハウジング本体８の周壁９の前端部にフロントプレート１１を当接配置する、つまり前記ユニット体の筒状部３０をロータ１９の凹溝１９ｃ内に嵌合する。次に、支持部材６の各作業用孔３２から各ボルト１２を内部に挿通しつつ各ボルト挿通孔１１ｂ、１４にも挿通して各ボルト１２の先端部をリアープレート１０の雌ねじ孔１０ｂに螺合させ、所定のドライバー工具によって各ボルト１２を締めつける。これによって、前記ユニット体がハウジング本体８に取り付けられて、さらにハウジング１を含むユニット体とすることができる。この時点での位置決め手段３６の位置決めピン３８と位置決め穴３９は、図１１に示すように合致せずに円周方向にずれた位置にある（第２工程）。なお、この組付完了時には、前記筒状部３０の先端部３０ｂとフロントプレート１１の大径孔１１ａの孔縁とは非接触状態になっている。

その後、支持部材６を、図１５に示すように、トーションスプリング７の付勢力（初期荷重の発生）に抗して反時計方向（矢印方向）へ回転させ、所定の回転位置に達してピン保持孔３７と位置決め穴３９が合致すると、図９及び図１２に示すように、位置決めピン３８がコイルスプリング４０のばね力によって前方へ突出して位置決め穴３９内に係入する。つまり、支持部材６が回転されてフロントプレート１１に回転方向の所定位置で位置決めされることにより、トーションスプリング７に所定の付勢力を付与することになる（第３工程）。

次に、かかるトーションスプリング７に付勢力が設定された状態で、カムボルト４を筒状部３０やロータ１９のボルト挿通孔３０ａ、１９ｂを挿通させて先端部をカムシャフト３のボルト孔３ｂに螺合しつつ所定トルクで締めつければ、図７に示すように、該カムシャフト３にハウジング１を含む前記ユニット体を取り付けることができる（第４工程）。

以上のように、支持部材６とフロントプレート１１とを組み付ける際に、筒状部３０をフロントプレート１１の大径孔１１ａからハウジング本体８内へ臨ませた状態で、前記筒状部３０の嵌着溝３４に係止リング３５を嵌着することによって、これら支持部材６とフロントプレート１１及びトーションスプリング７とを予めユニット化したことから、ベーン部材５をカムシャフト３に固定する前に、支持部材６がフロントプレート１１から脱落することなく互いに連係されていると共に、トーションスプリング７も該両者６，１１の間からの脱落を防止することができる。したがって、トーションスプリング７などの組み付け作業性が良好になる。

特に、前記ユニット体をハウジング本体８に各ボルト１２によって組み付けた後に、支持部材６をトーションスプリング７の付勢力（初期荷重の発生）に抗して回転させて位置決め手段３６によって円周方向の位置決めがなされることによって、事後的にトーションスプリング７に所定の付勢力を付与設定することになることから、従来のように、付勢力を掛けながら組み付ける必要が全くなくなるので、該トーションスプリング７の組付作業や各構成部品の組付作業も極めて容易になり、それぞれの作業能率の向上が図れる。

また、トーションスプリング７の両端部７ａ、７ｂは、各係止溝４８ｃ、４９ｃに湾曲形状に沿った状態で係合、つまり該各係止溝４８ｃ、４９ｃの内周面にフィットした状態で係合していることから、確実な係合固定状態が得られ、たとえ径方向（図１３Ａの矢印方向）への引き抜く力が加わっても各内外周面が各係止溝４８ｃ、４９ｃの内周面に引っかかって抜け出しが確実に防止できる。

したがって、従来のように、トーションスプリング７の両端部７ａ、７ｂを折り返し状に折曲しなくとも十分な係止力が得られ、脱落することがないから、大きく折曲形成することが困難な外径の大きなトーションスプリング７にも適用することができる。

換言すれば、トーションスプリング７の両端部７ａ、７ｂを大きく曲げる加工をする必要がないので、その加工作業が容易になると共に、脱落防止機構などが不要になるので、各構成部品、特にトーションスプリング７の組付作業能率の向上とコストの高騰を抑制できる。

さらに、トーションスプリング７は、付勢力が設定された際に軸方向へ傾くとこの傾きを支持部材６とフロントプレート１１の各規制部１７，３１によって規制することかできると共に、各突起部１８，３３によって径方向の自由な移動も規制できるため、組み付け時及び付勢力付与時における脱落を効果的に防止できる。

また、位置決め手段３６のばね部材をコイルスプリング４０によって構成したことから、位置決めピン３８のストローク量を十分に確保することができ、位置決め穴３９からの不用意な抜け出しを防止できる。

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、排気弁側ばかりか吸気弁側に適用することも可能であり、また、トーションスプリングなどのばね部材を用いた他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。機関停止時におけるトーションスプリング７の付勢力によるベーン部材５の回動位置を、バルブタイミングの進角側と遅角側の中間位相に制御することも可能である。

前記実施形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下に記載する。
（イ）前記ばね部材の横断面を円形状に形成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。

一般に横断面形状が円形のものは折曲加工が困難であるが、この発明では前述のように大きく折曲させる必要がないので、円形のものにも十分適用することが可能になる。
（ロ）前記位相変更機構は、
前記回転体に固定されて、前後の開口端が閉塞されたハウジングと、
前記カムシャフトに固定されて、前記ハウジング内を所定範囲で正逆回動可能に設けられたベーン部材と、
該ベーン部材とハウジングとの間に画成された進角側油圧室と遅角側油圧室とに選択的に油圧を給排する液圧回路とを備え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。

本発明の実施形態に供されるフロントプレートの正面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。同フロントプレートの背面図である。本実施形態に供される支持部材の正面図である。図４のＢ−Ｂ線断面図である。同支持部材の背面図である。本実施形態のバルブタイミング制御装置の要部断面図である。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ユニット体を示す縦断面図である。図９のＣ矢視図である。本実施形態に供される位置決め手段の要部拡大断面図である。同位置決め手段の作用説明図である。Ａはバルブタイミング制御装置の組立時における第１工程を示す支持部材側からみた説明図、Ｂは同第１工程を示す側部からみた説明図である。Ａは組立時における第２工程を示す支持部材側からみた説明図、Ｂは同第２工程を示す側部からみた説明図である。組立時における第３工程を示す支持部材側からみた説明図である。

符号の説明

１…タイミングススプロケット（回転体）
２…ハウジング
３…カムシャフト
４…カムボルト
５…ベーン部材
６…支持部材
７…トーションスプリング（付勢手段）
７ａ・７ｂ…両端部
１８・３３…突起部
４１…油圧回路（液圧回路）
４８…係止部（ハウジング側ばね係止部）
４８ａ・４８ｂ…係止突部
４９…係止部（ベーン部材側ばね係止部）
４９ｂ・４９ｂ…係止突部
４８ｃ・４９ｃ…係止溝

Claims

機関のクランクシャフトによって回転駆動されるハウジングと、
カムシャフトに結合され前記ハウジングと相対回転可能に設けられたロータ及びこのロータの外周面に突設されたベーンとから構成されるベーン部材と、
前記ベーンに設けられて、前記ベーン部材の軸方向へ進退動可能なロックピンと、
前記ハウジングの一端開口を閉塞すると共に、前記ロックピンが係脱自在なロック穴を有するプレートと、
該プレートとは反対側の前記ハウジングの他端側に配置され、前記ハウジングと一体的に回転するハウジング側ばね係止部及び前記ベーン部材と一体的に回転するベーン部材側ばね係止部と、
一方の端部が前記ハウジング側ばね係止部に係止され、他方の端部が前記ベーン部材側ばね係止部に係止されて、前記ハウジングとベーン部材との回転位相の変化方向を一方側へ向けて付勢し、前記一方の端部と他方の端部との間が巻回されたトーションスプリングと、
前記トーションスプリングの内側に設けられ、該トーションスプリングを支持する突起部と、を備え、
前記トーションスプリングの他方の端部は、該トーションスプリングの径方向内側に指向して折曲形成されると共に、該折り曲げ部分が湾曲状に折曲形成されて、前記ベーン部材側ばね係止部を形成する係止溝に係止される一方、
前記係止溝は、カムシャフト軸方向へ突設された係止突部によって形成されていると共に、前記トーションスプリングの他方の端部の湾曲形状に沿って形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。
機関のクランクシャフトによって回転駆動されるハウジングと、
カムシャフトに結合され前記ハウジングと相対回転可能に設けられたロータ及びこのロータの外周面に突設されたベーンとから構成されるベーン部材と、
前記ベーンに設けられて、前記ベーン部材の軸方向へ進退動可能なロックピンと、
前記ハウジングの前記カムシャフト側の開口を閉塞すると共に、前記ロックピンが係脱自在なロック穴を有するプレートと、
前記ベーン部材を挟んで前記プレートとは反対側に設けられ、前記ハウジングと一体的に回転するハウジング側ばね係止部及び前記ベーン部材と一体的に回転するベーン部材側ばね係止部と、
一方の端部が前記ハウジング側ばね係止部に係止され、他方の端部が前記ベーン部材側ばね係止部に係止されて、前記ハウジングとベーン部材との回転位相の変化方向を一方側へ向けて付勢し、前記一方の端部と他方の端部との間が巻回されたトーションスプリングと、
前記トーションスプリングの内側に設けられ、該トーションスプリングの内周縁を支持する突起部と、
を備え、
前記トーションスプリングの他方の端部は、該トーションスプリングの中心方向に指向して折り曲げられ、
前記ベーン部材側ばね係止部は、前記突起部とともに前記トーションスプリングの内周縁を支持すると共に、前記トーションスプリングの他方の端部を係止する係止溝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。
機関のクランクシャフトによって回転駆動されるハウジングと、
カムシャフトに結合され前記ハウジングと相対回転可能に設けられたロータ及びこのロータの外周面に突設されたベーンとから構成されるベーン部材と、
前記ベーンに設けられて、前記ベーン部材の軸方向へ進退動可能なロックピンと、
前記ハウジングの前記カムシャフト側の開口を閉塞すると共に、前記ロックピンが係脱自在なロック穴を有するプレートと、
前記ベーン部材を挟んで前記プレートとは反対側に設けられ、前記ハウジングと一体的に回転するハウジング側ばね係止部及び前記ベーン部材と一体的に回転するベーン部材側ばね係止部と、
一方の端部が前記ハウジング側ばね係止部に係止され、他方の端部が前記ベーン部材側ばね係止部に係止されて、前記ハウジングとベーン部材との回転位相の変化方向を一方側へ向けて付勢し、前記一方の端部と他方の端部との間が巻回されたトーションスプリングと、
前記トーションスプリングの内側に設けられ、該トーションスプリングの径方向の移動を規制し、かつ前記トーションスプリングの内径よりも小さい径を有する突起部と、
を備え、
前記トーションスプリングの他方の端部は、該トーションスプリングの中心方向に指向して折り曲げられ、
前記ベーン側ばね係止部は、前記突起部とともにトーションスプリングの内周縁を支持すると共に、トーションスプリングの他方の端部を係止する係止溝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。
機関のクランクシャフトによって回転駆動されるハウジング内に、該ハウジングと相対回転可能に設けられたベーンを備えたベーン部材を有し、前記ベーンの内部に設けられ、前記ベーン部材の軸方向へ進退するロックピンが係脱自在なロック穴を有するプレートによって前記ハウジングの一端開口を閉塞するように構成した内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記プレートとは反対側の前記ハウジングの他端側に、前記ハウジングと一体的に回転するハウジング側ばね係止部及び前記ベーン部材と一体的に回転するベーン部材側ばね係止部をそれぞれ配置すると共に、前記ハウジング側ばね係止部と前記ベーン部材側ばね係止部との間に、前記ハウジングとベーン部材との回転位相の変化方向を一方側へ向けて付勢する円環状のトーションスプリングと、を設け、
前記ベーン部材側ばね係止部に係止される前記トーションスプリングの端部を、該トーションスプリングの径方向内側に指向して折曲形成すると共に、該折り曲げ部分を湾曲状に形成し、
前記ベーン部材側ばね係止部は、前記トーションスプリングの内周側でかつ該トーションスプリング側に開口する係止溝と、該係止溝を形成する前記トーションスプリングの軸方向に突出した突起部と、を有し、
前記係止溝を前記トーションスプリングの端部の湾曲形状に沿って形成し、
前記トーションスプリングの端部を、該トーションスプリングの軸方向から前記係止溝に係入して係止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。
機関のクランクシャフトによって回転駆動されるハウジング内に、該ハウジングと相対回転可能に設けられたベーンを備えたベーン部材を有し、
前記ベーンの内部に設けられ、前記ベーン部材の軸方向へ進退するロックピンが係脱自在なロック穴を有するプレートによって前記ハウジングの一端開口を閉塞するように構成した内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記プレートとは反対側の前記ハウジングの他端側に前記ハウジングと一体的に回転するハウジング側ばね係止部及び前記ベーン部材と一体的に回転するベーン部材側ばね係止部と、を配置すると共に、前記ハウジング側ばね係止部と前記ベーン部材側ばね係止部との間に、前記ハウジングとベーン部材との回転位相の変化方向を一方側へ向けて付勢するトーションスプリングと、を設け、
前記ベーン部材側ばね係止部に係止される前記トーションスプリングの端部を前記トーションスプリングの径方向内側に指向して折曲形成すると共に、該折り曲げ部分を湾曲状に形成し、
前記ベーン部材側ばね係止部を、前記ベーン部材とカムシャフトを固定するカムボルトが挿通するボルト孔と前記トーションスプリングの内周側との間に位置する円弧状の係止突部と、該係止突部に形成された係止溝によって構成し、前記係止溝を、ベーン部材の軸中心方向に向けて形成すると共に、前記トーションスプリングの端部の湾曲形状に沿って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。