JP4103580B2 - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸排気弁の開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の弁開閉時期制御装置としては、駆動軸または従動軸の一方とともに回転するシューハウジング（回転伝達部材）と、駆動軸または従動軸の他方とともに回転し、シューハウジング内に形成された凹部を進角室と遅角室に区画するベーンを備えるベーンロータ（回転軸）と、シューハウジングあるいはこのシューハウジングと一体に回転する部材に一端が係合し、ベーンロータに他端が係合して、シューハウジングに対してベーンロータを進角側あるいは遅角側へ付勢するねじりコイルバネ（トーションコイルスプリング）とを備え、ベーンロータと係合するねじりコイルバネの端部は、軸方向に対して垂直方向に向けて設けられ、ベーンロータには、ねじりコイルバネの端部が係合するフック溝が軸方向に対して垂直方向に設けられているものがある。
【０００３】
この従来技術によれば、ねじりコイルバネと、ベーンロータとの間には、ねじりコイルバネの軸方向に対して垂直方向に向けて設けらた端部を設けるために、ねじりコイルバネの端部の略全周に間隙が形成されている。この間隙により、エンジン及びチェーン系の振動、油圧脈動、カムフリクション及びそれらの合力によりねじりコイルバネが軸方向、軸垂直方向及び軸回転方向に振動し、特定の周波数において共振が発生する。この共振のため、ねじりコイルバネによるベーンロータを進角側あるいは遅角側へ付勢する適切なトルクが確保できず、弁開閉時期制御装置の性能不良を引き起こす可能性がある。また、共振により、接触部分の摩耗進展、ねじりコイルバネ自体の疲労破壊が懸念される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２９５２０８号公報 （図１（ａ））
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、トーションコイルスプリングの振動を防止できる弁開閉時期制御装置を提供することを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した技術的課題を解決するために請求項１ の発明において講じた手段は、内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に組付けられる弁開閉用の回転軸と、該回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装されクランク軸からの回転動力が伝達される回転伝達部材と、前記回転軸又は前記回転伝達部材の一方に取り付けられるベーンと、前記回転軸と前記回転伝達部材との間に形成され前記ベーンによって進角室と遅角室に二分される流体圧室と、前記進角室又は前記遅角室に選択的に流体を給排する流体通路と、前記回転軸を前記回転伝達部材に対して常時進角方向に付勢するトーションコイルスプリングとを備えて、内燃機関の吸気弁又は排気弁の開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置において、前記トーションコイルスプリングを自由長から所定長さに圧縮した状態で前記回転軸と前記回転伝達部材との間に配設するとともに、前記トーションコイルスプリングが軸方向に付勢する方向とは反対方向に油圧により前記回転伝達部材を付勢する付勢手段として、前記回転軸に形成され、前記ベーンを径方向に移動可能に取り付けるためのベーン溝と前記進角室とを連通する溝を前記回転軸に設けたことである。
【０００７】
この手段によれば、トーションコイルスプリングを自由長から所定長さに圧縮した状態で回転軸と回転伝達部材との間に配設することにより、トーションコイルスプリングの取付姿勢を保ち、トーションコイルスプリングの軸方向、軸垂直方向及び軸回転方向の振動を防止することができ、回転軸を付勢する適切なトルクを確保でき、回転軸及びトーションコイルスプリングの接触部分の摩耗を低減することができる。
【０００９】
この手段によれば、簡単な構成でトーションコイルスプリングの付勢力による回転軸と回転伝達部材との接触面圧を低減し、回転軸と回転伝達部材との摺動摩耗を防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従った弁開閉時期制御装置の実施形態を図面に基づき、説明する。
【００１９】
図１及び図２に示した弁開閉時期制御装置は、内燃機関の図略のシリンダヘッドに回転自在に支承された弁開閉用のカムを有するカムシャフト１０とこの先端部に一体的に組み付けたロータ２０からなる回転軸と、ロータ２０に所定範囲で相対回転可能に外装されたハウジング３０，フロントプレート４０，リアプレート５０及びハウジング３０の外周に一体的に設けたタイミングスプロケット３１からなる回転伝達部材と、ロータ２０とフロントプレート４０との間に組付けたトーションスプリング（トーションコイルスプリング）６０と、ロータ２０に組付けた４枚のベーン７０と、ハウジング３０に組付けたロックキー８０等によって構成されている。
【００２０】
図１に示すように、ハウジング３０は、ロータ２０の外周に所定の角度範囲で相対回転可能に組み付けられていて、その両側にはフロントプレート４０とリアプレート５０が接合され、５本の連結ボルト９２によって一体的に連結されている。ハウジング３０の外周には、リアプレート５０が接合される後端側にタイミングスプロケット３１が一体的に形成されている。タイミングスプロケット３１と図略の内燃機関のクランクシャフトのスプロケットとの間には、図略のタイミングチェーン又はタイミングベルトの伝達部材が架設されている。内燃機関のクランクシャフトがスプロケットと共に駆動すると、タイミングチェーン又はタイミングベルトの伝達部材を経て、タイミングスプロケット３１が回転し、ハウジング３０がフロントプレート４０及びリアプレート５０と共に回転し、ロータ２０が回転し、ロータ２０と一体のカムシャフト１０が回転し、カムシャフト１０のカムが内燃機関の弁を押し上げて開閉させる。
【００２１】
ハウジング３０の内周には、周方向に所定間隔で４個の突部３３が径内方向に向けて夫々突出形成されていて、これら突部３３の内周面がロータ２０の外周面に摺接し、ハウジング３０がロータ２０に回転自在に支承されている。ハウジング３０の隣り合う突部３３とロータ２０の外周面との間には流体圧室Ｒ０が形成されている。突部３３のうちの１つの突部３３Ａには、ロックキー８０とロックキー８０を付勢するスプリング８１とを収容する退避孔３４と、退避孔３４を外部に連通する連通孔３５が形成されている。突部３３Ａは、ハウジング３０の周方向の剛性が確保できるように他の突部３３に比べて周方向幅が大きく設定されている。
【００２２】
ロータ２０は、単一の取付ボルト９３によってカムシャフト１０に一体的に固着されていて、４枚のベーン７０を夫々径方向に移動可能に取り付けるためのベーン溝２１を有している。また、ロータ２０は、図２及び図３に示した状態、すなわちロータ２０とハウジング３０の相対位相が所定の位相（最進角位相）で同期したとき板状のロックキー８０の頭部が所定量嵌入される受容孔２２と、この受容孔２２にロータ２０の両端面の外周に周方向に形成される周方向溝２６を介して作動油を給排可能な通路２３と、各ベーン７０によって流体圧室Ｒ０が区画された遅角室Ｒ２に作動油を給排する遅角通路（流体通路）２５と、各ベーン７０によって流体圧室Ｒ０が区画された進角室Ｒ１に作動油を給排する進角通路（流体通路）２４とを有している。尚、各ベーン７０はベーン溝２１の底部に収容したベーンスプリング７１によって径外方向に付勢されている。
【００２３】
ロータ２０のベーン溝２１のカムシャフト１０側には、図４に示すように、ベーン溝２１と進角室Ｒ１を連通する溝２７が形成されている。溝２７は、進角室Ｒ１に供給される作動油（圧）をベーン溝２１に供給する。ベーン溝２１に供給された作動油（圧）は、ベーンスプリング７１によるベーン７０の径外方向への付勢を補助し、ベーン７０の先端とハウジング３０の内周面とが分離するのを防止すると共に、ロータ２０をフロントカバー４０側に付勢し、同一材料であるロータ２０とリアプレート５０との摺動による凝着を防止する。また、溝２７へ供給される作動油によりロータ２０とリアプレート５０との摺動部の潤滑が行われる。この場合、溝２７へ供給される作動油（圧）により、ロータ２０がフロントカバー４０側に付勢されるため、ロータ２０とアルミ材のフロントプレート４０との間に配設されるトーションスプリング６０は、ロータ２０とフロントプレート４０との摺動を防止するために圧縮荷重が大きい方が望ましい。更に、不等ピッチのトーションスプリング６０とすることが有効である。これにより、トーションスプリング６０の圧縮時のばね定数を高めることができ、共振に対し、改善することができる。
【００２４】
次に、本発明の作用について説明する。内燃機関の停止時には、図２及び図３に示すように、ハウジング３０に対してロータ２０が最遅角位相となっており、複数個のベーン７０のうち１個のベーン７０ａは、このベーン７０ａが対面する突部３３の端面３３ａに当接し、ロータ２０が遅角方向へ回転することを阻止する遅角方向ストッパとして機能している。また、ハウジング３０に対してロータ２０が最遅角位相となっているときには、ロックキー８０の頭部がロータ２０の受容孔２２に嵌入しロックされ、ロックキー８０が進角方向ストッパとして機能していると共に、ベーン７０が遅角方向ストッパとして機能しているため、ロータ２０はハウジング３０に対して進角方向及び遅角方向の双方に回転できず、規制される。このようにロータ２０が規制された状態で内燃機関が始動されることが好ましい。内燃機関の始動の際には、内燃機関の油圧が充分に安定しないため、ベーン７０がロータ２０の周方向に移動してバタツキを発生しようとするが、前述したように進角方向ストッパ及び遅角方向ストッパが機能するため、内燃機関の始動直後におけるベーン７０のバタツキが抑止される。
【００２５】
内燃機関の始動から時間が経過して内燃機関の油圧が安定した場合には、ロータ２０に形成されている通路２３を介して作動油が受容孔２２に供給されロックキー８０の頭部を加圧し、ロックキー８０を径外方向に移動させて解除する。このようにロックキー８０が解除されているとき、ハウジング３０に対するロータ２０の相対回転は許容され、この結果、クランクシャフトの回転位相に対するカムシャフト１０の回転位相を遅角方向又は進角方向に調整することができる。
【００２６】
この場合、遅角室Ｒ２の作動油が遅角油路２５から排出されると共に、進角通路２４から作動油が遅角室Ｒ１に供給されると、進角室Ｒ１の容積を増加させると共に遅角室Ｒ２の容積を小さくするように、ロータ２０はベーン７０と共に進角方向に向けてハウジング３０に対して相対回転する。最進角位相では、複数個のベーン７０のうち１個のベーン７０ｂは、このベーン７０ｂが対面する突部３３の端面３３ｂに当接し、ロータ２０が進角方向へ回転することを阻止する進角方向ストッパとして機能している。
【００２７】
一方、ロックキー８０が解除されているときに、遅角通路２５から遅角室Ｒ２に作動油が供給されると共に、進角通路２４から進角室Ｒ１の作動油が排出されると、遅角室Ｒ２の容積を増加させると共に進角室Ｒ１の容積を小さくするように、ハウジング３０に対してロータ２０はベーン７０と共に遅角方向に向けて相対回転する。
【００２８】
さて本実施形態によれば図１に示すように、フロントプレート４０とロータ２０とにより、トーションスプリング６０を収容する収容室９０が環状に同軸的に形成されている。収容室９０は、フロントプレート４０のロータ２０に接合する端面から開口する環状の第１収容溝９１と、ロータ２０のフロントプレート４０に接合する端面から開口する環状の第２収容溝９２とで形成されている。
【００２９】
フロントプレート４０の第１収容溝９１は、収容溝９１から径外方向に向けて部分的に凹設されている第１係止部９１ａとを有する。ロータ２０の第２収容溝９２は、収容溝９２から径外方向に向けて部分的に凹設されている第２係止部９２ａとを有する。
【００３０】
図１に示すように、収容室９０にはトーションスプリング６０がロータ２０に対して略同軸的に配設されている。図１及び図５乃至図７に示すように、トーションスプリング６０は断面円形状の金属線材をコイル状に曲成して形成されたものであり、トーションスプリング６０はロータ２０の中心軸芯に沿った軸芯を有する巻線部６３と、巻線部６３の軸長方向の一端６５から巻線部６３の径外方向に導出された第１フック部（フック部）６１と、巻線部６３の軸長方向の他端６６から巻線部６３の径外方向に導出された第２フック部（フック部）６２とを有する。第１フック部６１は第１係止部９１ａに係止され、第２フック部６２は第２係止部９２ａに係止される。
【００３１】
本実施形態によれば図１及び図５に示すように、トーションスプリング６０は、自由長から所定長さに圧縮した状態でフロントプレート４０及びロータ２０との間に配設されている。これにより、トーションスプリング６０の取付姿勢を保ち、トーションスプリング６０の軸方向、軸垂直方向及び軸回転方向の振動を防止することができ、ロータ２０を付勢する適切なトルクを確保でき、フロントプレート４０及びロータ２０と、トーションスプリング６０との接触部分の摩耗を低減することができる。また、巻線部６３の軸方向の両端６５，６６の各々略一巻と、それから導出されフロントプレート４０及びロータ２０に係止される第１及び第２フック部６１，６２の各々の巻線部６３の軸方向外方の稜線６９ａ，６９ｂが位置する平面が巻線部６３の軸方向に垂直である。これにより、トーションスプリング６０の取付姿勢を安定して保つことができる。また、巻線部６３の両端６５，６６と、それから導出する第１及び第２フック部６１，６２とが着座するフロントプレート４０及びロータ２０の第１及び第２収容溝９１，９２及び第１及び第２係止部９１ａ，９２ａの底面を、巻線部６３の軸方向に垂直な面とすることができ、フロントプレート４０及びロータ２０の成形型の簡素化、焼結密度の均一化、軸方向長さの短縮、質量の低減を図ることができる。また、トーションスプリング６０の軸方向の両端６５，６６側の巻線の間隔が不等ピッチであることにより、圧縮時のばね定数を高めることができ、共振に対し、改善することができる。
【００３２】
また、上記実施形態においては、巻線部６３の軸長方向の両端６５，６６の各々略一巻と、それから導出されフロントプレート４０及びロータ２０に係止される第１及び第２フック部６１，６２の各々の巻線部６３軸方向外方の稜線６９ａ，６９ｂが位置する平面が巻線部６３の軸長方向に垂直であるようにする為に、図５及び図８に示すように、第１及び第２フック部６１，６２を巻線部６３の外径６８より外方に導出させても良い。これにより、トーションスプリング６０の生産性を高くすることができる。
【００３３】
また、上記実施形態においては、巻線部６３の軸長方向の両端６５，６６の各々略一巻と、それから導出されフロントプレート４０及びロータ２０に係止される第１及び第２フック部６１，６２の各々の巻線部６３軸方向外方の稜線６９ａ，６９ｂが位置する平面が巻線部６３の軸方向に垂直であるようにする為に、図６及び図９に示すように、第１及び第２フック部６１，６２を巻線部６３の内径６７より内方に導出させても良い。これにより、トーションスプリング６０の生産性を高くすることができる。
【００３４】
また、上記実施形態においては、巻線部６３の軸方向の両端６５，６６の各々略一巻と、それから導出されフロントプレート４０及びロータ２０に係止される第１及び第２フック部６１，６２の各々の巻線部６３軸方向外方の稜線６９ａ，６９ｂが位置する平面が巻線部６３の軸方向に垂直であるようにする為に、図７に示すように、巻線部６３の少なくとも一方の端部に屈曲部６４を設けても良い。これにより、フロントプレート４０及びロータ２０には、第１及び第２フック部６１，６２が係止する第１及び第２係止部９１ａ，９２ａを設けるのみであり、フロントプレート４０及びロータ２０の形状を簡単化できる。
【００３５】
なお、トーションスプリング６０は、ベーン７０を保持するロータ２０をハウジング３０に対して図２の反時計方向に常に付勢する付勢力を有している。このトーションスプリング６０は、カムシャフト１０に作用する変動トルクに起因して、ハウジング３０等に対してロータ２０に内燃機関の運転中に常に働く遅角方向への力（進角側への回転を阻害する力）を考慮して設けたものであり、常にロータ２０をハウジング３０に対して進角側へ付勢しており、これによってロータ２０の進角側への作動応答性の向上が図られる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の如く、請求項１に記載の発明によれば、トーションコイルスプリングを自由長から所定長さに圧縮した状態の圧縮状態で回転軸と回転伝達部材との間に配設することにより、トーションコイルスプリングの取付姿勢を保ち、トーションコイルスプリングの軸方向、軸垂直方向及び軸回転方向の振動を防止することができ、ロータを付勢する適切なトルクを確保でき、ロータ及びトーションコイルスプリングの接触部分の摩耗を低減することができる。
【００３７】
また、請求項１に記載の発明によれば、簡単な構成でトーションコイルスプリングの付勢力による回転軸と回転伝達部材との接触面圧を低減し、回転軸と回転伝達部材との摺動摩耗を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す弁開閉時期制御装置の縦断面図である。
【図２】図１における弁開閉時期制御装置のフロントプレート４０を取り除いた正面図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図１における弁開閉時期制御装置のリアプレート４０を取り除いた裏面図である。
【図５】本発明の一実施形態における巻線部６３が外径６８より外方に導出されたトーションスプリング６０の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は軸方向断面における上面図を示す。
【図６】本発明の一実施形態における巻線部６３が内径６７より内方に導出されたトーションスプリング６０の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は軸方向断面における上面図を示す。
【図７】本発明の一実施形態における巻線部６３の端部に屈曲部６４が設けられたトーションスプリング６０の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図を示す。
【図８】本発明における図５のトーションスプリング６０を組付けた弁開閉時期制御装置のフロントプレート４０を取り除いた正面図である。
【図９】本発明における図６のトーションスプリング６０を組付けた弁開閉時期制御装置のフロントプレート４０を取り除いた正面図である。
【符号の説明】
１０・・・カムシャフト（回転軸）
２０・・・ロータ（回転軸）
２１・・・ベーン溝（付勢手段）
２４・・・進角通路（流体通路）
２５・・・遅角通路（流体通路）
２７・・・溝（付勢手段）
３０・・・ハウジング（回転伝達部材）
３１・・・タイミングスプロケット（回転伝達部材）
４０・・・フロントプレート（回転伝達部材）
４１・・・円筒部
４７・・・突出部（移動規制手段）
４８・・・溝（移動規制手段）
５０・・・リアプレート（回転伝達部材）
６０・・・トーションスプリング（トーションコイルスプリング）
６１・・・第１フック部（フック部）
６２・・・第２フック部（フック部）
６３・・・巻線部
６４・・・屈曲部
６５・・・一端（両端）
６６・・・他端（両端）
６７・・・内径
６８・・・外径
６９ａ，６９ｂ・・・稜線
７０・・・ベーン
Ｒ０・・・流体圧室
Ｒ１・・・遅角用室
Ｒ２・・・進角用室
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸排気弁の開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の弁開閉時期制御装置としては、駆動軸または従動軸の一方とともに回転するシューハウジング（回転伝達部材）と、駆動軸または従動軸の他方とともに回転し、シューハウジング内に形成された凹部を進角室と遅角室に区画するベーンを備えるベーンロータ（回転軸）と、シューハウジングあるいはこのシューハウジングと一体に回転する部材に一端が係合し、ベーンロータに他端が係合して、シューハウジングに対してベーンロータを進角側あるいは遅角側へ付勢するねじりコイルバネ（トーションコイルスプリング）とを備え、ベーンロータと係合するねじりコイルバネの端部は、軸方向に対して垂直方向に向けて設けられ、ベーンロータには、ねじりコイルバネの端部が係合するフック溝が軸方向に対して垂直方向に設けられているものがある。
【０００３】
この従来技術によれば、ねじりコイルバネと、ベーンロータとの間には、ねじりコイルバネの軸方向に対して垂直方向に向けて設けらた端部を設けるために、ねじりコイルバネの端部の略全周に間隙が形成されている。この間隙により、エンジン及びチェーン系の振動、油圧脈動、カムフリクション及びそれらの合力によりねじりコイルバネが軸方向、軸垂直方向及び軸回転方向に振動し、特定の周波数において共振が発生する。この共振のため、ねじりコイルバネによるベーンロータを進角側あるいは遅角側へ付勢する適切なトルクが確保できず、弁開閉時期制御装置の性能不良を引き起こす可能性がある。また、共振により、接触部分の摩耗進展、ねじりコイルバネ自体の疲労破壊が懸念される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２９５２０８号公報 （図１（ａ））
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、トーションコイルスプリングの振動を防止できる弁開閉時期制御装置を提供することを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した技術的課題を解決するために請求項１ の発明において講じた手段は、内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に組付けられる弁開閉用の回転軸と、該回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装されクランク軸からの回転動力が伝達される回転伝達部材と、前記回転軸又は前記回転伝達部材の一方に取り付けられるベーンと、前記回転軸と前記回転伝達部材との間に形成され前記ベーンによって進角室と遅角室に二分される流体圧室と、前記進角室又は前記遅角室に選択的に流体を給排する流体通路と、前記回転軸を前記回転伝達部材に対して常時進角方向に付勢するトーションコイルスプリングとを備えて、内燃機関の吸気弁又は排気弁の開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置において、前記トーションコイルスプリングを自由長から所定長さに圧縮した状態で前記回転軸と前記回転伝達部材との間に配設するとともに、前記トーションコイルスプリングが軸方向に付勢する方向とは反対方向に油圧により前記回転伝達部材を付勢する付勢手段として、前記回転軸に形成され、前記ベーンを径方向に移動可能に取り付けるためのベーン溝と前記進角室とを連通する溝を前記回転軸に設けたことである。
【０００７】
この手段によれば、トーションコイルスプリングを自由長から所定長さに圧縮した状態で回転軸と回転伝達部材との間に配設することにより、トーションコイルスプリングの取付姿勢を保ち、トーションコイルスプリングの軸方向、軸垂直方向及び軸回転方向の振動を防止することができ、回転軸を付勢する適切なトルクを確保でき、回転軸及びトーションコイルスプリングの接触部分の摩耗を低減することができる。
【０００９】
この手段によれば、簡単な構成でトーションコイルスプリングの付勢力による回転軸と回転伝達部材との接触面圧を低減し、回転軸と回転伝達部材との摺動摩耗を防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従った弁開閉時期制御装置の実施形態を図面に基づき、説明する。
【００１９】
図１及び図２に示した弁開閉時期制御装置は、内燃機関の図略のシリンダヘッドに回転自在に支承された弁開閉用のカムを有するカムシャフト１０とこの先端部に一体的に組み付けたロータ２０からなる回転軸と、ロータ２０に所定範囲で相対回転可能に外装されたハウジング３０，フロントプレート４０，リアプレート５０及びハウジング３０の外周に一体的に設けたタイミングスプロケット３１からなる回転伝達部材と、ロータ２０とフロントプレート４０との間に組付けたトーションスプリング（トーションコイルスプリング）６０と、ロータ２０に組付けた４枚のベーン７０と、ハウジング３０に組付けたロックキー８０等によって構成されている。
【００２０】
図１に示すように、ハウジング３０は、ロータ２０の外周に所定の角度範囲で相対回転可能に組み付けられていて、その両側にはフロントプレート４０とリアプレート５０が接合され、５本の連結ボルト９２によって一体的に連結されている。ハウジング３０の外周には、リアプレート５０が接合される後端側にタイミングスプロケット３１が一体的に形成されている。タイミングスプロケット３１と図略の内燃機関のクランクシャフトのスプロケットとの間には、図略のタイミングチェーン又はタイミングベルトの伝達部材が架設されている。内燃機関のクランクシャフトがスプロケットと共に駆動すると、タイミングチェーン又はタイミングベルトの伝達部材を経て、タイミングスプロケット３１が回転し、ハウジング３０がフロントプレート４０及びリアプレート５０と共に回転し、ロータ２０が回転し、ロータ２０と一体のカムシャフト１０が回転し、カムシャフト１０のカムが内燃機関の弁を押し上げて開閉させる。
【００２１】
ハウジング３０の内周には、周方向に所定間隔で４個の突部３３が径内方向に向けて夫々突出形成されていて、これら突部３３の内周面がロータ２０の外周面に摺接し、ハウジング３０がロータ２０に回転自在に支承されている。ハウジング３０の隣り合う突部３３とロータ２０の外周面との間には流体圧室Ｒ０が形成されている。突部３３のうちの１つの突部３３Ａには、ロックキー８０とロックキー８０を付勢するスプリング８１とを収容する退避孔３４と、退避孔３４を外部に連通する連通孔３５が形成されている。突部３３Ａは、ハウジング３０の周方向の剛性が確保できるように他の突部３３に比べて周方向幅が大きく設定されている。
【００２２】
ロータ２０は、単一の取付ボルト９３によってカムシャフト１０に一体的に固着されていて、４枚のベーン７０を夫々径方向に移動可能に取り付けるためのベーン溝２１を有している。また、ロータ２０は、図２及び図３に示した状態、すなわちロータ２０とハウジング３０の相対位相が所定の位相（最進角位相）で同期したとき板状のロックキー８０の頭部が所定量嵌入される受容孔２２と、この受容孔２２にロータ２０の両端面の外周に周方向に形成される周方向溝２６を介して作動油を給排可能な通路２３と、各ベーン７０によって流体圧室Ｒ０が区画された遅角室Ｒ２に作動油を給排する遅角通路（流体通路）２５と、各ベーン７０によって流体圧室Ｒ０が区画された進角室Ｒ１に作動油を給排する進角通路（流体通路）２４とを有している。尚、各ベーン７０はベーン溝２１の底部に収容したベーンスプリング７１によって径外方向に付勢されている。
【００２３】
ロータ２０のベーン溝２１のカムシャフト１０側には、図４に示すように、ベーン溝２１と進角室Ｒ１を連通する溝２７が形成されている。溝２７は、進角室Ｒ１に供給される作動油（圧）をベーン溝２１に供給する。ベーン溝２１に供給された作動油（圧）は、ベーンスプリング７１によるベーン７０の径外方向への付勢を補助し、ベーン７０の先端とハウジング３０の内周面とが分離するのを防止すると共に、ロータ２０をフロントカバー４０側に付勢し、同一材料であるロータ２０とリアプレート５０との摺動による凝着を防止する。また、溝２７へ供給される作動油によりロータ２０とリアプレート５０との摺動部の潤滑が行われる。この場合、溝２７へ供給される作動油（圧）により、ロータ２０がフロントカバー４０側に付勢されるため、ロータ２０とアルミ材のフロントプレート４０との間に配設されるトーションスプリング６０は、ロータ２０とフロントプレート４０との摺動を防止するために圧縮荷重が大きい方が望ましい。更に、不等ピッチのトーションスプリング６０とすることが有効である。これにより、トーションスプリング６０の圧縮時のばね定数を高めることができ、共振に対し、改善することができる。
【００２４】
次に、本発明の作用について説明する。内燃機関の停止時には、図２及び図３に示すように、ハウジング３０に対してロータ２０が最遅角位相となっており、複数個のベーン７０のうち１個のベーン７０ａは、このベーン７０ａが対面する突部３３の端面３３ａに当接し、ロータ２０が遅角方向へ回転することを阻止する遅角方向ストッパとして機能している。また、ハウジング３０に対してロータ２０が最遅角位相となっているときには、ロックキー８０の頭部がロータ２０の受容孔２２に嵌入しロックされ、ロックキー８０が進角方向ストッパとして機能していると共に、ベーン７０が遅角方向ストッパとして機能しているため、ロータ２０はハウジング３０に対して進角方向及び遅角方向の双方に回転できず、規制される。このようにロータ２０が規制された状態で内燃機関が始動されることが好ましい。内燃機関の始動の際には、内燃機関の油圧が充分に安定しないため、ベーン７０がロータ２０の周方向に移動してバタツキを発生しようとするが、前述したように進角方向ストッパ及び遅角方向ストッパが機能するため、内燃機関の始動直後におけるベーン７０のバタツキが抑止される。
【００２５】
内燃機関の始動から時間が経過して内燃機関の油圧が安定した場合には、ロータ２０に形成されている通路２３を介して作動油が受容孔２２に供給されロックキー８０の頭部を加圧し、ロックキー８０を径外方向に移動させて解除する。このようにロックキー８０が解除されているとき、ハウジング３０に対するロータ２０の相対回転は許容され、この結果、クランクシャフトの回転位相に対するカムシャフト１０の回転位相を遅角方向又は進角方向に調整することができる。
【００２６】
この場合、遅角室Ｒ２の作動油が遅角油路２５から排出されると共に、進角通路２４から作動油が遅角室Ｒ１に供給されると、進角室Ｒ１の容積を増加させると共に遅角室Ｒ２の容積を小さくするように、ロータ２０はベーン７０と共に進角方向に向けてハウジング３０に対して相対回転する。最進角位相では、複数個のベーン７０のうち１個のベーン７０ｂは、このベーン７０ｂが対面する突部３３の端面３３ｂに当接し、ロータ２０が進角方向へ回転することを阻止する進角方向ストッパとして機能している。
【００２７】
一方、ロックキー８０が解除されているときに、遅角通路２５から遅角室Ｒ２に作動油が供給されると共に、進角通路２４から進角室Ｒ１の作動油が排出されると、遅角室Ｒ２の容積を増加させると共に進角室Ｒ１の容積を小さくするように、ハウジング３０に対してロータ２０はベーン７０と共に遅角方向に向けて相対回転する。
【００２８】
さて本実施形態によれば図１に示すように、フロントプレート４０とロータ２０とにより、トーションスプリング６０を収容する収容室９０が環状に同軸的に形成されている。収容室９０は、フロントプレート４０のロータ２０に接合する端面から開口する環状の第１収容溝９１と、ロータ２０のフロントプレート４０に接合する端面から開口する環状の第２収容溝９２とで形成されている。
【００２９】
フロントプレート４０の第１収容溝９１は、収容溝９１から径外方向に向けて部分的に凹設されている第１係止部９１ａとを有する。ロータ２０の第２収容溝９２は、収容溝９２から径外方向に向けて部分的に凹設されている第２係止部９２ａとを有する。
【００３０】
図１に示すように、収容室９０にはトーションスプリング６０がロータ２０に対して略同軸的に配設されている。図１及び図５乃至図７に示すように、トーションスプリング６０は断面円形状の金属線材をコイル状に曲成して形成されたものであり、トーションスプリング６０はロータ２０の中心軸芯に沿った軸芯を有する巻線部６３と、巻線部６３の軸長方向の一端６５から巻線部６３の径外方向に導出された第１フック部（フック部）６１と、巻線部６３の軸長方向の他端６６から巻線部６３の径外方向に導出された第２フック部（フック部）６２とを有する。第１フック部６１は第１係止部９１ａに係止され、第２フック部６２は第２係止部９２ａに係止される。
【００３１】
本実施形態によれば図１及び図５に示すように、トーションスプリング６０は、自由長から所定長さに圧縮した状態でフロントプレート４０及びロータ２０との間に配設されている。これにより、トーションスプリング６０の取付姿勢を保ち、トーションスプリング６０の軸方向、軸垂直方向及び軸回転方向の振動を防止することができ、ロータ２０を付勢する適切なトルクを確保でき、フロントプレート４０及びロータ２０と、トーションスプリング６０との接触部分の摩耗を低減することができる。また、巻線部６３の軸方向の両端６５，６６の各々略一巻と、それから導出されフロントプレート４０及びロータ２０に係止される第１及び第２フック部６１，６２の各々の巻線部６３の軸方向外方の稜線６９ａ，６９ｂが位置する平面が巻線部６３の軸方向に垂直である。これにより、トーションスプリング６０の取付姿勢を安定して保つことができる。また、巻線部６３の両端６５，６６と、それから導出する第１及び第２フック部６１，６２とが着座するフロントプレート４０及びロータ２０の第１及び第２収容溝９１，９２及び第１及び第２係止部９１ａ，９２ａの底面を、巻線部６３の軸方向に垂直な面とすることができ、フロントプレート４０及びロータ２０の成形型の簡素化、焼結密度の均一化、軸方向長さの短縮、質量の低減を図ることができる。また、トーションスプリング６０の軸方向の両端６５，６６側の巻線の間隔が不等ピッチであることにより、圧縮時のばね定数を高めることができ、共振に対し、改善することができる。
【００３２】
また、上記実施形態においては、巻線部６３の軸長方向の両端６５，６６の各々略一巻と、それから導出されフロントプレート４０及びロータ２０に係止される第１及び第２フック部６１，６２の各々の巻線部６３軸方向外方の稜線６９ａ，６９ｂが位置する平面が巻線部６３の軸長方向に垂直であるようにする為に、図５及び図８に示すように、第１及び第２フック部６１，６２を巻線部６３の外径６８より外方に導出させても良い。これにより、トーションスプリング６０の生産性を高くすることができる。
【００３３】
また、上記実施形態においては、巻線部６３の軸長方向の両端６５，６６の各々略一巻と、それから導出されフロントプレート４０及びロータ２０に係止される第１及び第２フック部６１，６２の各々の巻線部６３軸方向外方の稜線６９ａ，６９ｂが位置する平面が巻線部６３の軸方向に垂直であるようにする為に、図６及び図９に示すように、第１及び第２フック部６１，６２を巻線部６３の内径６７より内方に導出させても良い。これにより、トーションスプリング６０の生産性を高くすることができる。
【００３４】
また、上記実施形態においては、巻線部６３の軸方向の両端６５，６６の各々略一巻と、それから導出されフロントプレート４０及びロータ２０に係止される第１及び第２フック部６１，６２の各々の巻線部６３軸方向外方の稜線６９ａ，６９ｂが位置する平面が巻線部６３の軸方向に垂直であるようにする為に、図７に示すように、巻線部６３の少なくとも一方の端部に屈曲部６４を設けても良い。これにより、フロントプレート４０及びロータ２０には、第１及び第２フック部６１，６２が係止する第１及び第２係止部９１ａ，９２ａを設けるのみであり、フロントプレート４０及びロータ２０の形状を簡単化できる。
【００３５】
なお、トーションスプリング６０は、ベーン７０を保持するロータ２０をハウジング３０に対して図２の反時計方向に常に付勢する付勢力を有している。このトーションスプリング６０は、カムシャフト１０に作用する変動トルクに起因して、ハウジング３０等に対してロータ２０に内燃機関の運転中に常に働く遅角方向への力（進角側への回転を阻害する力）を考慮して設けたものであり、常にロータ２０をハウジング３０に対して進角側へ付勢しており、これによってロータ２０の進角側への作動応答性の向上が図られる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の如く、請求項１に記載の発明によれば、トーションコイルスプリングを自由長から所定長さに圧縮した状態の圧縮状態で回転軸と回転伝達部材との間に配設することにより、トーションコイルスプリングの取付姿勢を保ち、トーションコイルスプリングの軸方向、軸垂直方向及び軸回転方向の振動を防止することができ、ロータを付勢する適切なトルクを確保でき、ロータ及びトーションコイルスプリングの接触部分の摩耗を低減することができる。
【００３７】
また、請求項１に記載の発明によれば、簡単な構成でトーションコイルスプリングの付勢力による回転軸と回転伝達部材との接触面圧を低減し、回転軸と回転伝達部材との摺動摩耗を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す弁開閉時期制御装置の縦断面図である。
【図２】図１における弁開閉時期制御装置のフロントプレート４０を取り除いた正面図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図１における弁開閉時期制御装置のリアプレート４０を取り除いた裏面図である。
【図５】本発明の一実施形態における巻線部６３が外径６８より外方に導出されたトーションスプリング６０の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は軸方向断面における上面図を示す。
【図６】本発明の一実施形態における巻線部６３が内径６７より内方に導出されたトーションスプリング６０の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は軸方向断面における上面図を示す。
【図７】本発明の一実施形態における巻線部６３の端部に屈曲部６４が設けられたトーションスプリング６０の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図を示す。
【図８】本発明における図５のトーションスプリング６０を組付けた弁開閉時期制御装置のフロントプレート４０を取り除いた正面図である。
【図９】本発明における図６のトーションスプリング６０を組付けた弁開閉時期制御装置のフロントプレート４０を取り除いた正面図である。
【符号の説明】
１０・・・カムシャフト（回転軸）
２０・・・ロータ（回転軸）
２１・・・ベーン溝（付勢手段）
２４・・・進角通路（流体通路）
２５・・・遅角通路（流体通路）
２７・・・溝（付勢手段）
３０・・・ハウジング（回転伝達部材）
３１・・・タイミングスプロケット（回転伝達部材）
４０・・・フロントプレート（回転伝達部材）
４１・・・円筒部
４７・・・突出部（移動規制手段）
４８・・・溝（移動規制手段）
５０・・・リアプレート（回転伝達部材）
６０・・・トーションスプリング（トーションコイルスプリング）
６１・・・第１フック部（フック部）
６２・・・第２フック部（フック部）
６３・・・巻線部
６４・・・屈曲部
６５・・・一端（両端）
６６・・・他端（両端）
６７・・・内径
６８・・・外径
６９ａ，６９ｂ・・・稜線
７０・・・ベーン
Ｒ０・・・流体圧室
Ｒ１・・・遅角用室
Ｒ２・・・進角用室
Claims (1)
- 内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に組付けられる弁開閉用の回転軸と、
該回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装されクランク軸からの回転動力が伝達される回転伝達部材と、
前記回転軸又は前記回転伝達部材の一方に取り付けられるベーンと、
前記回転軸と前記回転伝達部材との間に形成され前記ベーンによって進角室と遅角室に二分される流体圧室と、
前記進角室又は前記遅角室に選択的に流体を給排する流体通路と、
前記回転軸を前記回転伝達部材に対して常時進角方向に付勢するトーションコイルスプリングとを備えて、内燃機関の吸気弁又は排気弁の開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置において、
前記トーションコイルスプリングを自由長から所定長さに圧縮した状態で前記回転軸と前記回転伝達部材との間に配設するとともに、前記トーションスプリングが軸方向に付勢する方向とは反対方向に油圧により前記回転伝達部材を付勢する付勢手段として、前記回転軸に形成され、前記ベーンを径方向に移動可能に取り付けるためのベーン溝と前記進角室とを連通する溝を前記回転軸に設けたことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
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