JP4140360B2 - 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、内燃機関の動弁装置において吸気弁又は排気弁の開閉時期を制御するために使用される弁開閉時期制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の弁開閉時期制御装置としては、内燃機関の駆動軸又は従動軸と一体的に回転するハウジング部材と、該ハウジング部材に設けられた突部に相対回転可能に組付けられてベーン部にて前記ハウジング部材内に進角油室と遅角油室を形成し前記従動軸又は前記駆動軸と一体的に回転するロータ部材と、前記ハウジング部材と前記ロータ部材の初期位相を規定するストッパ機構と、前記初期位相にて前記ハウジング部材と前記ロータ部材の相対回転を規制するロック機構を備えるとともに、前記進角油室及び前記遅角油室への作動油の給排を制御するとともに前記ロック機構のロック・アンロックを制御する油圧回路を備えたものであって、前記ストッパ機構及び前記ロック機構を、前記ハウジング部材または前記ロータ部材に摺動可能に組付けられて先端部が前記ロータ部材または前記ハウジング部材に向けて常時突出するロック部材と、前記ロータ部材または前記ハウジング部材に形成されて前記ハウジング部材と前記ロータ部材の相対回転を許容した状態で前記ロック部材の先端部を収容するフリー凹所と、このフリー凹所の周方向一端に形成されて前記ロック部材の先端部との当接により初期位相を規定するストッパ面と、このストッパ面に沿って連続的に形成されて前記初期位相にて前記ロック部材の先端部を周方向移動不能に収容可能なロック凹所と、前記ロック部材を前記ロック凹所に向けて付勢するロックスプリングとを備える構成としたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−９０５１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術においては、ロック部材の先端部はフリー凹所の周方向一端又は他端と当接して初期位相又は最大相対回転量を規定すると共に、ロック凹所に収容されてロックするため、ロック部材に回転方向に強い力が作用し、ロック部材に変形が発生し、最大相対回転量の維持又はロック・アンロックの作動性が損なわれる恐れがあった。
【０００５】
そこで本発明は、弁開閉時期制御装置のストッパ機構及びロック機構をにおいて、最大相対回転量の維持又はロック・アンロックの作動性を確保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、内燃機関の駆動軸又は従動軸と一体的に回転するハウジング部材と、該ハウジング部材に設けられた対の突部に相対回転可能に組付けられてベーン部にて前記ハウジング部材内に進角油室と遅角油室を形成し前記従動軸又は前記駆動軸と一体的に回転するロータ部材と、前記ハウジング部材と前記ロータ部材の初期位相を規定するストッパ機構と、前記初期位相にて前記ハウジング部材と前記ロータ部材の相対回転を規制するロック機構を備えるとともに、前記進角油室及び前記遅角油室への作動油の給排を制御するとともに前記ロック機構のロック・アンロックを制御する油圧回路を備えた弁開閉時期制御装置において、前記ストッパ機構及び前記ロック機構を、前記ハウジング部材に組付けられてその先端部が前記ロータ部材に向けて突出するロック収容部材と、前記ロータ部材に設けられて前記ロック収容部材の前記先端部を収容して、その周方向一端に設けられ前記ハウジング部材に対する前記ロータ部材の初期位相を規定する第１ストッパ面と、その周方向他端に設けられ最大相対回転量を規定する第２ストッパ面とを有するフリー凹所と、前記ロック収容部材が前記第１ストッパ面に当
接したとき前記ロック収容部材に進退自在に収容されその先端部が前記フリー凹所に形成されたロック凹所に向けて付勢部材により付勢されロックするロック部材とを備える構成としたことである。
【０００７】
この手段によれば、ロック収容部材がフリー凹所の第１ストッパ面又は第２ストッパ面と当接することとしたこと、また、フリー凹所に形成されたロック凹所に向けて付勢部材により付勢されるロック部材をロックすることとしたため、ロック部材には、最大相対回転量の規定又はロック・アンロックの作動によりロック部材には強い力が作用しないため、ロック部材の変形を防止できロック・アンロックの作動性を確保することができると共に、最大相対回転量を維持することができる。
【０００８】
上記した技術的課題を解決するために請求項２の発明において講じた手段は、前記ロック収容部材は、前記ハウジング部材に設けられた少なくとも一方が開口する軸方向の溝に収容されて組付けられ、前記ロック部材及び前記付勢部材は前記ロック収容部材に一体的に組付けられていることである。
【０００９】
この手段によれば、ロック収容部材、ロック部材及び付勢部材を一体的に組付けることによりユニット化することができ、このユニット及び他部品を一方向から組付けることができ、コストを低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１乃至図４に示した弁開閉時期制御装置は主に、内燃機関のシリンダヘッド１００に回転自在に支承され、内燃機関のクランクシャフト５（駆動軸）からタイミングチャエーン７を介して回転駆動力が伝達されるカムシャフト１０（従動軸）の先端部に一体的に組付けたロータ２０からなる弁開閉用のロータ部材と、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（スプロケット）３１からなるハウジング部材と、ロータ２０に組付けた４枚のベーン７０（ベーン部材）と、ハウジング３０とロータ２０間に介装されてハウジング３０に対してロータ２０を進角側に付勢するトーションスプリングＳと、ハウジング３０とロータ２０の初期位相(最遅角位置)と最進角位置を規定するストッパ機構Ａと、初期位相にてハウジング３０とロータ２０の相対回転を規制するロック機構Ｂを備えるとともに、後述する進角油室Ｒ１及び遅角油室Ｒ２への作動油の給排を制御するとともにロック機構Ｂのロック・アンロックを制御する油圧回路Ｃを備えている。
【００１２】
カムシャフト１０は、図示しない吸気弁を開閉する図示しない周知のカムを有しており、内部にはカムシャフト１０の軸方向に延びる進角通路１１と遅角通路１２が設けられている。進角通路１１はカムシャフト１０に設けた径方向の通路７１及びシリンダヘッド１００に設けた環状溝１３と接続通路１５を通して切換弁２００の第１接続ポート２０１に接続されている。又、遅角通路１２は、カムシャフト１０に設けた径方向の通路７２及びカムシャフト１０に設けた環状溝１４とシリンダヘッド１００に設けた接続通路１６を通して切換弁２００の第２接続ポート２０２に接続されている。
【００１３】
切換弁２００は、オイルポンプ２０５、オイル溜２２０等とにより油圧回路Ｃを構成していて、ソレノイド２０３へ通電することによりスプール２０４を図示しないスプリングに抗して移動させるものである。その非通電時には、図１に示すように内燃機関によって駆動されるオイルポンプ２０５に接続された供給ポート２０６が第２接続ポート２０２に連通すると共に、第１接続ポート２０１が排出ポート２０７に連通するように構成されている。また通電時には、供給ポート２０６が第１接続ポート２０１に連通すると共に、第２接続ポート２０２が排出ポート２０７に連通するように構成されている。このため切換弁２００の非通電時には遅角通路１２に作動油（油圧）が供給され、通電時には進角通路１１に作動油（油圧）が供給される。切換弁２００は単位時間当たりの通電と非通電の割合であるデューティ比を変えて制御されるものである。例えば、デューティ比５０％で制御すると、第１及び第２接続ポート２０１、２０２と供給及び排出ポート２０６、２０７は互いに全く連通しない状態になる。
【００１４】
ロータ２０は、単一の取り付けボルト９１によってカムシャフト１０に一体的に固着されており、ボルト９１の頭部によって前端を閉塞されたロータ２０の中心孔はカムシャフト１０に設けた進角通路１１に連通している。ロータ２０は、４つのベーン溝２１、外周に形成したフリー凹所２０ｄ、フリー凹所２０ｄに形成したロック凹所２０ｆ、及び径方向に延びるそれぞれ４つの進角・遅角通路２３、２４及びロータ２０の外周面上に周方向に延びる通路２５を備えている。ベーン溝２１には４枚のベーン７０（ベーン部）のそれぞれが径方向に移動可能に取り付けられ、ベーン溝２１の底部とベーン７０の底面との間には板バネ７３が配設され、ベーン７０の先端をハウジング３０の内周面に圧接している。
【００１５】
フリー凹所２０ｄは、周方向に延びて円弧形状に形成されており、ハウジング３０とロータ２０の相対回転を許容した状態でロック収容部材６１の先端部６１ａを収容するようになっている。このフリー凹所２０ｄの周方向一端には、ロック収容部材６１の先端部６１ａとの当接により初期位相(最遅角位置)を規定する第１ストッパ面２０ｅが形成されている。また、フリー凹所２０ｄの周方向他端には、ハウジング３０に対するロータ２０の最大相対回転量(最進角位置)を規定する第２ストッパ面２０ｇが第１ストッパ面２０ｅに対向して形成されている。また、フリー凹所２０ｄには、初期位相（最遅角位置）で同期したとき、ロックピン６３の頭部６３ａが所定量没入するロック凹所２０ｆが形成されている。
【００１６】
ロック凹所２０ｆは、図２にて示したように、初期位相にてロックピン６３の先端部６３ａを周方向移動不能に収容可能であり、底部には径方向内端にて進角通路１１に径方向の進角通路２３ａが連通されている。作動油が進角通路２３ａを通して進角通路１１から供給されると、ロックピン６３はロックスプリング６２（付勢部材）に抗して径外方に押動されて退避しロックが解除されると共に、作動油は通路２５を通して進角油室Ｒ１ヘ供給される。また、作動油が通路２５及び進角通路２３ａを通して進角通路１１に排出されると、ロックピン６３がロックスプリング６２の付勢力によりロック凹所２０ｆに向けて押動されてロックピン６３の先端部６３ａがロック凹所２０ｆに嵌合してロックされるようになっている。
【００１７】
ロック収容部材６１がフリー凹所２０ｆの第１ストッパ面２０ｅ又は第２ストッパ面２０ｇと当接することとしたこと、また、フリー凹所２０ｆに形成されたロック凹所２０ｄに向けてロックスプリング６２により付勢されるロックピン６３をロックすることとしたため、ロックピン６３には、最大相対回転量の規定又はロック・アンロックの作動によりロックピン６３には強い力が作用しないため、ロックピン６３の変形を防止できロック・アンロックの作動性を確保することができると共に、最大相対回転量を維持することができる。
【００１８】
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付けられている。ハウジング３０の両側には、環状のフロントプレート４０とリアプレート５０が接合され、４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、リアプレート５０が接合される軸方向端部の外周にはスプロケット３１が一体に形成されている。
【００１９】
ハウジング３０の内周には周方向に４つの突部３３が形成され、周方向で隣り合う突部３３との間に流体圧室Ｒ０を形成している。これら突部３３には、ロータ２０の外周面上で接して、ハウジング３０がロータ２０に回転自在に支承される内周面が形成されている。
【００２０】
突部３３の一つには、図２に示すように、ハウジング３０の軸方向に凹部形状を呈する収容溝３３ａが形成されている。収容溝３３ａの外方の底面には、フロントプレート側及び外方に開放される溝３３ｂが形成されている。尚、溝３３ｂは、少なくとも軸方向のどちらか一方が開口していてもよい。収容溝３３ａには、ロックユニットが組み付けられている。
【００２１】
図４に示すように、ロックユニットは、ロック収容部材６１、ロックスプリング６２及びロックピン６３から構成される。ロック収容部材６１は、略直方体の形状を呈して、径内方の先端部６１ａがロータ２０の外周に形成したフリー凹所２０ｄに向けて突出している。ロック収容部材６１の内部には、径方向にロックピン６３を摺動可能に収容する受容孔６１ｂが形成されている。また、ロック収容部材６１の底部外方には受容孔６１ｂと溝３３ｂとを連通する溝６１ｃが形成されている。ロックピン６３は有底円筒形状を呈しており、内部にはロックスプリング６２が収容されている。ロックスプリング６２は、ロックピン６３を常時フリー凹所２０ｄの底面部、即ち、ロータ２０の径方向内方に向けて付勢しており、従って、ロックピン６３はロータ２０においてフリー凹所２０ｄへの収容方向（ロータ２０の径方向）において摺動可能とされている。ロックピン６３の先端部６３ａは、ロックスプリング６２の付勢力により押動されてロック凹所２０ｆに嵌合してロックされるようになっている。ロックピン６３は受容孔６１ｂへの退避時、溝６１ｃ及び溝３３ｂにより受容孔６１ｂの作動油が排出されるため迅速な径方向の移動が保証されている。
【００２２】
尚、ロック収容部材６１、ロックピン６３及びロックスプリング６２を一体的に組付けることによりユニット化することができ、このユニット及び他部品を一方向から組付けることができ、コストを低減することができる。
【００２３】
以上のように構成した本実施形態の弁開閉時期制御装置の作用を説明する。
【００２４】
上記のように構成した本実施形態においては、内燃機関の停止時、及び、始動時において内燃機関によって駆動されるオイルポンプ２０５から切換弁２００を介して進角通路１１及び遅角通路１２に作動油が供給されていないとき、図２に示したように、ロック収容部材６１の先端部６１ａがフリー凹所２０ｄのストッパ面２０ｅに当接し初期位相(最遅角位置)に規定され、ロックピン６３がロックスプリング６２の付勢力によりロック凹所２０ｆに嵌合して収容されている。したがって、カムシャフト１０に正・負の反転トルクが生じても、ロータ２０がハウジング３０に対して相対回転することをロックピン６３によって規制されて、相対的な回転振動を発生することがなく、かかる回転振動に伴う打音の発生が防止される。
【００２５】
内燃機関の始動時において切換弁２００が図１の非通電状態にあれば、オイルポンプ２０５から切換弁２００を介して遅角通路１２に作動油が供給されて、遅角油室Ｒ２に向けて作動油が供給される時点から、遅角油室Ｒ２内の油圧によってもロータ２０とハウジング３０の相対回転が規制される。
【００２６】
かかる状態にて、切換弁２００のソレノイド２０３が非通電状態から通電状態に切り換えられると、供給ポート２０６が接続ポート２０１に連通するとともに、接続ポート２０２が排出ポート２０７に連通し、進角通路１１に作動油が供給されるとともに、遅角通路１２からオイル溜２２０に作動油が排出される。このため、進角通路１１からロータ２０の進角油路２３ａを通してロック凹所２０ｆに作動油が供給されるとともに、進角通路１１からロータ２０の通路２３を通して進角油室Ｒ１に作動油が供給され、遅角油室Ｒ２からロータ２０の通路２４を通して遅角通路１２に作動油が排出される。
【００２７】
したがって、ロック凹所２０ｆに供給された作動油により、ロックピン６３がロックスプリング６２に抗して径外方に押動されて移動退避するとともに、進角油室Ｒ１に供給された作動油により、ロータ２０が図２の時計方向に押動されてハウジング３０に対して最遅角位置から進角側に向けて相対回転する。尚、ロック凹所２０ｆに供給された作動油は、ロックピン６３の移動退避により進角油室Ｒ１ヘ供給される。このロータ２０のハウジング３０に対する相対回転は、図３に示すように、ロータ２０に形成した第２ストッパ面２０ｇとロック収容部材６１の先端部６１ａが当接する最進角位置まで可能である。
【００２８】
切換弁２００のソレノイド２０３が非通電状態に切り換えられると、供給ポート２０６が接続ポート２０２に連通するとともに、接続ポート２０１が排出ポート２０７に連通し、遅角通路１２に作動油が供給されるとともに、進角通路１１からオイル溜２２０に作動油が排出される。このため、遅角通路１２からロータ２０の通路２４を通して遅角油室Ｒ２に作動油が供給され、進角油室Ｒ１からロータ２０の通路２３を通して進角通路１１に作動油が排出される。
【００２９】
したがって、遅角油室Ｒ２に供給された作動油により、ロータ２０が図３の最進角位置から反時計方向に押動されてハウジング３０に対して遅角側に向けて相対回転する。このロータ２０のハウジング３０に対する相対回転は、図２に示すように、ロータ２０に形成した第１ストッパ面２０ｅとロック収容部材６１の先端部６１ａが当接するまで可能である。このとき、ロック凹所２０ｆから進角通路１１に作動油が排出可能であるため、ロータ２０に形成した第１ストッパ面２０ｅとロック収容部材６１の先端部６１ａが当接する最遅角位置までロータ２０がハウジング３０に対して相対回転すると、ロックピン６３がロックスプリング６２によって押動されて、ロックピン６３の先端部６３ａがロック凹所２０ｆに嵌合して収容される。
【００３０】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、切換弁２００のソレノイド２０３への通電状態を制御することにより、ロータ２０のハウジング３０に対する相対回転位置を最遅角位置から最進角位置までの範囲の任意の位置に調整することができて、内燃機関の駆動時における弁開閉時期を適宜に調整することができる。なお、内燃機関の停止時には、ロックピン６３の先端部６３ａがロック凹所２０ｆに嵌合して収容されるように、ソレノイド２０３への通電状態が制御される。
【００３１】
また、本実施形態においては、油圧回路Ｃと、ハウジング３０及びロータ２０との間に形成される進角油室Ｒ１及び遅角油室Ｒ２と、これら進角油室Ｒ１及び遅角油室Ｒ２と油圧回路Ｃとを連通する液圧路と、ロータ２０に形成されて進角油室及び遅角油室Ｒ１、Ｒ２の圧力を受けるベーン７０とにより位相制御手段が構成されている。
【００３２】
ところで、本実施形態においては、ストッパ機構Ａ及びロック機構Ｂを、上述したロック収容部材６１、フリー凹所２０ｄ、第１，２ストッパ面２０ｅ，２０ｇ、ロックピン６３、ロック凹所２０ｆ、ロックスプリング６２を備える構成として(ストッパ機構Ａをロック収容部材６１、フリー凹所２０ｄ、第１，２ストッパ面２０ｅ，２０ｇ等によって構成し、ロック機構Ｂをロックピン６３、ロック凹所２０ｆ、ロックスプリング６２等によって構成して)、これらをハウジング３０とロータ２０に設けた。
【００３３】
すなわち、ストッパ機構Ａとロック機構Ｂとにおいて、ロック収容部材６１がフリー凹所２０ｄの第１ストッパ面２０ｅ又は第２ストッパ面２０ｇと当接することとしたこと、また、ロック収容部材６１の先端部６１ａが第１ストッパ面２０ｅと当接し、フリー凹所２０ｄに形成されたロック凹所２０ｆにロックスプリング６２により付勢されたロックピン６３をロックすることとしたため、ロックピン６３には、最大相対回転量の規定又はロック・アンロックの作動によりロックピン６３には強い力が作用しないため、ロックピン６３の変形を防止できロック・アンロックの作動性を確保することができると共に、最大相対回転量を維持することができる。
【００３４】
また、ロック収容部材６１の先端部６１ａとの当接により初期位相を規定する第１ストッパ面２０ｅをフリー凹所２０ｄの周方向一端に形成し、フリー凹所２０ｄにロック凹所２０ｆを形成したため（第１ストッパ面２０ｅとロック凹所２０ｆをロータ２０に形成したため）、初期位相に対するロック凹所２０ｆの位置精度は容易に高精度にて得られる。
【００３５】
また、上記実施形態においては、ロータ２０がカムシャフト１０側に組付けられるとともに、ハウジング３０がクランクシャフト側に組付けられるようにして、本発明を実施したが、ロータ２０がクランクシャフト側に組付けられるとともに、ハウジング３０がカムシャフト１０側に組付けられるようにして、本発明を実施することも可能である。
【００３６】
【発明の効果】
上記したように、請求項１の発明によれば、ロック収容部材がフリー凹所の第１ストッパ面又は第２ストッパ面と当接することとしたこと、また、フリー凹所に形成されたロック凹所に向けて付勢部材により付勢されるロック部材をロックすることとしたため、ロック部材には、最大相対回転量の規定又はロック・アンロックの作動によりロック部材には強い力が作用しないため、ロック部材の変形を防止できロック・アンロックの作動性を確保することができると共に、最大相対回転量を維持することができる。
【００３７】
また、請求項２の発明によれば、ロック収容部材、ロック部材及び付勢部材を一体的に組付けることによりユニット化することができ、このユニット及び他部品を一方向から組付けることができ、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である弁開閉時期制御装置の縦断面図である。
【図２】弁開閉時期制御装置の最遅角状態であって、図１のII−II断面図である。
【図３】図２において、弁開閉時期制御装置の最進角状態を示す断面図である。
【図４】弁開閉時期制御装置のロックユニト部を示す要部断面図である。
【符号の説明】
５・・・クランクシャフト（駆動軸）
１０・・・カムシャフト（従動軸）
２０・・・ロータ（ロータ部材）
２０ｄ・・・フリー凹所
２０ｅ・・・第１ストッパ面
２０ｆ・・・ロック凹所
２０ｇ・・・第２ストッパ面
２３・・・進角油路（進角用流体通路）
２４・・・遅角用通路（遅角用流体通路）
３０・・・ハウジング（ハウジング部材）
３３・・・突部
４０・・・フロントプレート（ハウジング部材）
５０・・・リアプレート（ハウジング部材）
６１・・・ロック収容部材
６１ａ・・・先端部
６２・・・ロックスプリング（付勢部材）
６３・・・ロックピン（ロック部材）
６３ａ・・・先端部
７０・・・ベーン（ベーン部）
Ｒ０・・・流体圧室
Ａ・・・ストッパ機構
Ｂ・・・ロック機構
Ｃ・・・油圧回路
Ｒ１・・・進角油室
Ｒ２・・・遅角油室
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の動弁装置において吸気弁又は排気弁の開閉時期を制御するために使用される弁開閉時期制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の弁開閉時期制御装置としては、内燃機関の駆動軸又は従動軸と一体的に回転するハウジング部材と、該ハウジング部材に設けられた突部に相対回転可能に組付けられてベーン部にて前記ハウジング部材内に進角油室と遅角油室を形成し前記従動軸又は前記駆動軸と一体的に回転するロータ部材と、前記ハウジング部材と前記ロータ部材の初期位相を規定するストッパ機構と、前記初期位相にて前記ハウジング部材と前記ロータ部材の相対回転を規制するロック機構を備えるとともに、前記進角油室及び前記遅角油室への作動油の給排を制御するとともに前記ロック機構のロック・アンロックを制御する油圧回路を備えたものであって、前記ストッパ機構及び前記ロック機構を、前記ハウジング部材または前記ロータ部材に摺動可能に組付けられて先端部が前記ロータ部材または前記ハウジング部材に向けて常時突出するロック部材と、前記ロータ部材または前記ハウジング部材に形成されて前記ハウジング部材と前記ロータ部材の相対回転を許容した状態で前記ロック部材の先端部を収容するフリー凹所と、このフリー凹所の周方向一端に形成されて前記ロック部材の先端部との当接により初期位相を規定するストッパ面と、このストッパ面に沿って連続的に形成されて前記初期位相にて前記ロック部材の先端部を周方向移動不能に収容可能なロック凹所と、前記ロック部材を前記ロック凹所に向けて付勢するロックスプリングとを備える構成としたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−９０５１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術においては、ロック部材の先端部はフリー凹所の周方向一端又は他端と当接して初期位相又は最大相対回転量を規定すると共に、ロック凹所に収容されてロックするため、ロック部材に回転方向に強い力が作用し、ロック部材に変形が発生し、最大相対回転量の維持又はロック・アンロックの作動性が損なわれる恐れがあった。
【０００５】
そこで本発明は、弁開閉時期制御装置のストッパ機構及びロック機構をにおいて、最大相対回転量の維持又はロック・アンロックの作動性を確保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、内燃機関の駆動軸又は従動軸と一体的に回転するハウジング部材と、該ハウジング部材に設けられた対の突部に相対回転可能に組付けられてベーン部にて前記ハウジング部材内に進角油室と遅角油室を形成し前記従動軸又は前記駆動軸と一体的に回転するロータ部材と、前記ハウジング部材と前記ロータ部材の初期位相を規定するストッパ機構と、前記初期位相にて前記ハウジング部材と前記ロータ部材の相対回転を規制するロック機構を備えるとともに、前記進角油室及び前記遅角油室への作動油の給排を制御するとともに前記ロック機構のロック・アンロックを制御する油圧回路を備えた弁開閉時期制御装置において、前記ストッパ機構及び前記ロック機構を、前記ハウジング部材に組付けられてその先端部が前記ロータ部材に向けて突出するロック収容部材と、前記ロータ部材に設けられて前記ロック収容部材の前記先端部を収容して、その周方向一端に設けられ前記ハウジング部材に対する前記ロータ部材の初期位相を規定する第１ストッパ面と、その周方向他端に設けられ最大相対回転量を規定する第２ストッパ面とを有するフリー凹所と、前記ロック収容部材が前記第１ストッパ面に当
接したとき前記ロック収容部材に進退自在に収容されその先端部が前記フリー凹所に形成されたロック凹所に向けて付勢部材により付勢されロックするロック部材とを備える構成としたことである。
【０００７】
この手段によれば、ロック収容部材がフリー凹所の第１ストッパ面又は第２ストッパ面と当接することとしたこと、また、フリー凹所に形成されたロック凹所に向けて付勢部材により付勢されるロック部材をロックすることとしたため、ロック部材には、最大相対回転量の規定又はロック・アンロックの作動によりロック部材には強い力が作用しないため、ロック部材の変形を防止できロック・アンロックの作動性を確保することができると共に、最大相対回転量を維持することができる。
【０００８】
上記した技術的課題を解決するために請求項２の発明において講じた手段は、前記ロック収容部材は、前記ハウジング部材に設けられた少なくとも一方が開口する軸方向の溝に収容されて組付けられ、前記ロック部材及び前記付勢部材は前記ロック収容部材に一体的に組付けられていることである。
【０００９】
この手段によれば、ロック収容部材、ロック部材及び付勢部材を一体的に組付けることによりユニット化することができ、このユニット及び他部品を一方向から組付けることができ、コストを低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１乃至図４に示した弁開閉時期制御装置は主に、内燃機関のシリンダヘッド１００に回転自在に支承され、内燃機関のクランクシャフト５（駆動軸）からタイミングチャエーン７を介して回転駆動力が伝達されるカムシャフト１０（従動軸）の先端部に一体的に組付けたロータ２０からなる弁開閉用のロータ部材と、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（スプロケット）３１からなるハウジング部材と、ロータ２０に組付けた４枚のベーン７０（ベーン部材）と、ハウジング３０とロータ２０間に介装されてハウジング３０に対してロータ２０を進角側に付勢するトーションスプリングＳと、ハウジング３０とロータ２０の初期位相(最遅角位置)と最進角位置を規定するストッパ機構Ａと、初期位相にてハウジング３０とロータ２０の相対回転を規制するロック機構Ｂを備えるとともに、後述する進角油室Ｒ１及び遅角油室Ｒ２への作動油の給排を制御するとともにロック機構Ｂのロック・アンロックを制御する油圧回路Ｃを備えている。
【００１２】
カムシャフト１０は、図示しない吸気弁を開閉する図示しない周知のカムを有しており、内部にはカムシャフト１０の軸方向に延びる進角通路１１と遅角通路１２が設けられている。進角通路１１はカムシャフト１０に設けた径方向の通路７１及びシリンダヘッド１００に設けた環状溝１３と接続通路１５を通して切換弁２００の第１接続ポート２０１に接続されている。又、遅角通路１２は、カムシャフト１０に設けた径方向の通路７２及びカムシャフト１０に設けた環状溝１４とシリンダヘッド１００に設けた接続通路１６を通して切換弁２００の第２接続ポート２０２に接続されている。
【００１３】
切換弁２００は、オイルポンプ２０５、オイル溜２２０等とにより油圧回路Ｃを構成していて、ソレノイド２０３へ通電することによりスプール２０４を図示しないスプリングに抗して移動させるものである。その非通電時には、図１に示すように内燃機関によって駆動されるオイルポンプ２０５に接続された供給ポート２０６が第２接続ポート２０２に連通すると共に、第１接続ポート２０１が排出ポート２０７に連通するように構成されている。また通電時には、供給ポート２０６が第１接続ポート２０１に連通すると共に、第２接続ポート２０２が排出ポート２０７に連通するように構成されている。このため切換弁２００の非通電時には遅角通路１２に作動油（油圧）が供給され、通電時には進角通路１１に作動油（油圧）が供給される。切換弁２００は単位時間当たりの通電と非通電の割合であるデューティ比を変えて制御されるものである。例えば、デューティ比５０％で制御すると、第１及び第２接続ポート２０１、２０２と供給及び排出ポート２０６、２０７は互いに全く連通しない状態になる。
【００１４】
ロータ２０は、単一の取り付けボルト９１によってカムシャフト１０に一体的に固着されており、ボルト９１の頭部によって前端を閉塞されたロータ２０の中心孔はカムシャフト１０に設けた進角通路１１に連通している。ロータ２０は、４つのベーン溝２１、外周に形成したフリー凹所２０ｄ、フリー凹所２０ｄに形成したロック凹所２０ｆ、及び径方向に延びるそれぞれ４つの進角・遅角通路２３、２４及びロータ２０の外周面上に周方向に延びる通路２５を備えている。ベーン溝２１には４枚のベーン７０（ベーン部）のそれぞれが径方向に移動可能に取り付けられ、ベーン溝２１の底部とベーン７０の底面との間には板バネ７３が配設され、ベーン７０の先端をハウジング３０の内周面に圧接している。
【００１５】
フリー凹所２０ｄは、周方向に延びて円弧形状に形成されており、ハウジング３０とロータ２０の相対回転を許容した状態でロック収容部材６１の先端部６１ａを収容するようになっている。このフリー凹所２０ｄの周方向一端には、ロック収容部材６１の先端部６１ａとの当接により初期位相(最遅角位置)を規定する第１ストッパ面２０ｅが形成されている。また、フリー凹所２０ｄの周方向他端には、ハウジング３０に対するロータ２０の最大相対回転量(最進角位置)を規定する第２ストッパ面２０ｇが第１ストッパ面２０ｅに対向して形成されている。また、フリー凹所２０ｄには、初期位相（最遅角位置）で同期したとき、ロックピン６３の頭部６３ａが所定量没入するロック凹所２０ｆが形成されている。
【００１６】
ロック凹所２０ｆは、図２にて示したように、初期位相にてロックピン６３の先端部６３ａを周方向移動不能に収容可能であり、底部には径方向内端にて進角通路１１に径方向の進角通路２３ａが連通されている。作動油が進角通路２３ａを通して進角通路１１から供給されると、ロックピン６３はロックスプリング６２（付勢部材）に抗して径外方に押動されて退避しロックが解除されると共に、作動油は通路２５を通して進角油室Ｒ１ヘ供給される。また、作動油が通路２５及び進角通路２３ａを通して進角通路１１に排出されると、ロックピン６３がロックスプリング６２の付勢力によりロック凹所２０ｆに向けて押動されてロックピン６３の先端部６３ａがロック凹所２０ｆに嵌合してロックされるようになっている。
【００１７】
ロック収容部材６１がフリー凹所２０ｆの第１ストッパ面２０ｅ又は第２ストッパ面２０ｇと当接することとしたこと、また、フリー凹所２０ｆに形成されたロック凹所２０ｄに向けてロックスプリング６２により付勢されるロックピン６３をロックすることとしたため、ロックピン６３には、最大相対回転量の規定又はロック・アンロックの作動によりロックピン６３には強い力が作用しないため、ロックピン６３の変形を防止できロック・アンロックの作動性を確保することができると共に、最大相対回転量を維持することができる。
【００１８】
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付けられている。ハウジング３０の両側には、環状のフロントプレート４０とリアプレート５０が接合され、４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、リアプレート５０が接合される軸方向端部の外周にはスプロケット３１が一体に形成されている。
【００１９】
ハウジング３０の内周には周方向に４つの突部３３が形成され、周方向で隣り合う突部３３との間に流体圧室Ｒ０を形成している。これら突部３３には、ロータ２０の外周面上で接して、ハウジング３０がロータ２０に回転自在に支承される内周面が形成されている。
【００２０】
突部３３の一つには、図２に示すように、ハウジング３０の軸方向に凹部形状を呈する収容溝３３ａが形成されている。収容溝３３ａの外方の底面には、フロントプレート側及び外方に開放される溝３３ｂが形成されている。尚、溝３３ｂは、少なくとも軸方向のどちらか一方が開口していてもよい。収容溝３３ａには、ロックユニットが組み付けられている。
【００２１】
図４に示すように、ロックユニットは、ロック収容部材６１、ロックスプリング６２及びロックピン６３から構成される。ロック収容部材６１は、略直方体の形状を呈して、径内方の先端部６１ａがロータ２０の外周に形成したフリー凹所２０ｄに向けて突出している。ロック収容部材６１の内部には、径方向にロックピン６３を摺動可能に収容する受容孔６１ｂが形成されている。また、ロック収容部材６１の底部外方には受容孔６１ｂと溝３３ｂとを連通する溝６１ｃが形成されている。ロックピン６３は有底円筒形状を呈しており、内部にはロックスプリング６２が収容されている。ロックスプリング６２は、ロックピン６３を常時フリー凹所２０ｄの底面部、即ち、ロータ２０の径方向内方に向けて付勢しており、従って、ロックピン６３はロータ２０においてフリー凹所２０ｄへの収容方向（ロータ２０の径方向）において摺動可能とされている。ロックピン６３の先端部６３ａは、ロックスプリング６２の付勢力により押動されてロック凹所２０ｆに嵌合してロックされるようになっている。ロックピン６３は受容孔６１ｂへの退避時、溝６１ｃ及び溝３３ｂにより受容孔６１ｂの作動油が排出されるため迅速な径方向の移動が保証されている。
【００２２】
尚、ロック収容部材６１、ロックピン６３及びロックスプリング６２を一体的に組付けることによりユニット化することができ、このユニット及び他部品を一方向から組付けることができ、コストを低減することができる。
【００２３】
以上のように構成した本実施形態の弁開閉時期制御装置の作用を説明する。
【００２４】
上記のように構成した本実施形態においては、内燃機関の停止時、及び、始動時において内燃機関によって駆動されるオイルポンプ２０５から切換弁２００を介して進角通路１１及び遅角通路１２に作動油が供給されていないとき、図２に示したように、ロック収容部材６１の先端部６１ａがフリー凹所２０ｄのストッパ面２０ｅに当接し初期位相(最遅角位置)に規定され、ロックピン６３がロックスプリング６２の付勢力によりロック凹所２０ｆに嵌合して収容されている。したがって、カムシャフト１０に正・負の反転トルクが生じても、ロータ２０がハウジング３０に対して相対回転することをロックピン６３によって規制されて、相対的な回転振動を発生することがなく、かかる回転振動に伴う打音の発生が防止される。
【００２５】
内燃機関の始動時において切換弁２００が図１の非通電状態にあれば、オイルポンプ２０５から切換弁２００を介して遅角通路１２に作動油が供給されて、遅角油室Ｒ２に向けて作動油が供給される時点から、遅角油室Ｒ２内の油圧によってもロータ２０とハウジング３０の相対回転が規制される。
【００２６】
かかる状態にて、切換弁２００のソレノイド２０３が非通電状態から通電状態に切り換えられると、供給ポート２０６が接続ポート２０１に連通するとともに、接続ポート２０２が排出ポート２０７に連通し、進角通路１１に作動油が供給されるとともに、遅角通路１２からオイル溜２２０に作動油が排出される。このため、進角通路１１からロータ２０の進角油路２３ａを通してロック凹所２０ｆに作動油が供給されるとともに、進角通路１１からロータ２０の通路２３を通して進角油室Ｒ１に作動油が供給され、遅角油室Ｒ２からロータ２０の通路２４を通して遅角通路１２に作動油が排出される。
【００２７】
したがって、ロック凹所２０ｆに供給された作動油により、ロックピン６３がロックスプリング６２に抗して径外方に押動されて移動退避するとともに、進角油室Ｒ１に供給された作動油により、ロータ２０が図２の時計方向に押動されてハウジング３０に対して最遅角位置から進角側に向けて相対回転する。尚、ロック凹所２０ｆに供給された作動油は、ロックピン６３の移動退避により進角油室Ｒ１ヘ供給される。このロータ２０のハウジング３０に対する相対回転は、図３に示すように、ロータ２０に形成した第２ストッパ面２０ｇとロック収容部材６１の先端部６１ａが当接する最進角位置まで可能である。
【００２８】
切換弁２００のソレノイド２０３が非通電状態に切り換えられると、供給ポート２０６が接続ポート２０２に連通するとともに、接続ポート２０１が排出ポート２０７に連通し、遅角通路１２に作動油が供給されるとともに、進角通路１１からオイル溜２２０に作動油が排出される。このため、遅角通路１２からロータ２０の通路２４を通して遅角油室Ｒ２に作動油が供給され、進角油室Ｒ１からロータ２０の通路２３を通して進角通路１１に作動油が排出される。
【００２９】
したがって、遅角油室Ｒ２に供給された作動油により、ロータ２０が図３の最進角位置から反時計方向に押動されてハウジング３０に対して遅角側に向けて相対回転する。このロータ２０のハウジング３０に対する相対回転は、図２に示すように、ロータ２０に形成した第１ストッパ面２０ｅとロック収容部材６１の先端部６１ａが当接するまで可能である。このとき、ロック凹所２０ｆから進角通路１１に作動油が排出可能であるため、ロータ２０に形成した第１ストッパ面２０ｅとロック収容部材６１の先端部６１ａが当接する最遅角位置までロータ２０がハウジング３０に対して相対回転すると、ロックピン６３がロックスプリング６２によって押動されて、ロックピン６３の先端部６３ａがロック凹所２０ｆに嵌合して収容される。
【００３０】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、切換弁２００のソレノイド２０３への通電状態を制御することにより、ロータ２０のハウジング３０に対する相対回転位置を最遅角位置から最進角位置までの範囲の任意の位置に調整することができて、内燃機関の駆動時における弁開閉時期を適宜に調整することができる。なお、内燃機関の停止時には、ロックピン６３の先端部６３ａがロック凹所２０ｆに嵌合して収容されるように、ソレノイド２０３への通電状態が制御される。
【００３１】
また、本実施形態においては、油圧回路Ｃと、ハウジング３０及びロータ２０との間に形成される進角油室Ｒ１及び遅角油室Ｒ２と、これら進角油室Ｒ１及び遅角油室Ｒ２と油圧回路Ｃとを連通する液圧路と、ロータ２０に形成されて進角油室及び遅角油室Ｒ１、Ｒ２の圧力を受けるベーン７０とにより位相制御手段が構成されている。
【００３２】
ところで、本実施形態においては、ストッパ機構Ａ及びロック機構Ｂを、上述したロック収容部材６１、フリー凹所２０ｄ、第１，２ストッパ面２０ｅ，２０ｇ、ロックピン６３、ロック凹所２０ｆ、ロックスプリング６２を備える構成として(ストッパ機構Ａをロック収容部材６１、フリー凹所２０ｄ、第１，２ストッパ面２０ｅ，２０ｇ等によって構成し、ロック機構Ｂをロックピン６３、ロック凹所２０ｆ、ロックスプリング６２等によって構成して)、これらをハウジング３０とロータ２０に設けた。
【００３３】
すなわち、ストッパ機構Ａとロック機構Ｂとにおいて、ロック収容部材６１がフリー凹所２０ｄの第１ストッパ面２０ｅ又は第２ストッパ面２０ｇと当接することとしたこと、また、ロック収容部材６１の先端部６１ａが第１ストッパ面２０ｅと当接し、フリー凹所２０ｄに形成されたロック凹所２０ｆにロックスプリング６２により付勢されたロックピン６３をロックすることとしたため、ロックピン６３には、最大相対回転量の規定又はロック・アンロックの作動によりロックピン６３には強い力が作用しないため、ロックピン６３の変形を防止できロック・アンロックの作動性を確保することができると共に、最大相対回転量を維持することができる。
【００３４】
また、ロック収容部材６１の先端部６１ａとの当接により初期位相を規定する第１ストッパ面２０ｅをフリー凹所２０ｄの周方向一端に形成し、フリー凹所２０ｄにロック凹所２０ｆを形成したため（第１ストッパ面２０ｅとロック凹所２０ｆをロータ２０に形成したため）、初期位相に対するロック凹所２０ｆの位置精度は容易に高精度にて得られる。
【００３５】
また、上記実施形態においては、ロータ２０がカムシャフト１０側に組付けられるとともに、ハウジング３０がクランクシャフト側に組付けられるようにして、本発明を実施したが、ロータ２０がクランクシャフト側に組付けられるとともに、ハウジング３０がカムシャフト１０側に組付けられるようにして、本発明を実施することも可能である。
【００３６】
【発明の効果】
上記したように、請求項１の発明によれば、ロック収容部材がフリー凹所の第１ストッパ面又は第２ストッパ面と当接することとしたこと、また、フリー凹所に形成されたロック凹所に向けて付勢部材により付勢されるロック部材をロックすることとしたため、ロック部材には、最大相対回転量の規定又はロック・アンロックの作動によりロック部材には強い力が作用しないため、ロック部材の変形を防止できロック・アンロックの作動性を確保することができると共に、最大相対回転量を維持することができる。
【００３７】
また、請求項２の発明によれば、ロック収容部材、ロック部材及び付勢部材を一体的に組付けることによりユニット化することができ、このユニット及び他部品を一方向から組付けることができ、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である弁開閉時期制御装置の縦断面図である。
【図２】弁開閉時期制御装置の最遅角状態であって、図１のII−II断面図である。
【図３】図２において、弁開閉時期制御装置の最進角状態を示す断面図である。
【図４】弁開閉時期制御装置のロックユニト部を示す要部断面図である。
【符号の説明】
５・・・クランクシャフト（駆動軸）
１０・・・カムシャフト（従動軸）
２０・・・ロータ（ロータ部材）
２０ｄ・・・フリー凹所
２０ｅ・・・第１ストッパ面
２０ｆ・・・ロック凹所
２０ｇ・・・第２ストッパ面
２３・・・進角油路（進角用流体通路）
２４・・・遅角用通路（遅角用流体通路）
３０・・・ハウジング（ハウジング部材）
３３・・・突部
４０・・・フロントプレート（ハウジング部材）
５０・・・リアプレート（ハウジング部材）
６１・・・ロック収容部材
６１ａ・・・先端部
６２・・・ロックスプリング（付勢部材）
６３・・・ロックピン（ロック部材）
６３ａ・・・先端部
７０・・・ベーン（ベーン部）
Ｒ０・・・流体圧室
Ａ・・・ストッパ機構
Ｂ・・・ロック機構
Ｃ・・・油圧回路
Ｒ１・・・進角油室
Ｒ２・・・遅角油室
Claims (2)
- 内燃機関の駆動軸又は従動軸と一体的に回転するハウジング部材と、
該ハウジング部材に設けられた突部に相対回転可能に組付けられてベーン部にて前記ハウジング部材内に進角油室と遅角油室を形成し前記従動軸又は前記駆動軸と一体的に回転するロータ部材と、
前記ハウジング部材と前記ロータ部材の初期位相を規定するストッパ機構と、
前記初期位相にて前記ハウジング部材と前記ロータ部材の相対回転を規制するロック機構を備えるとともに、前記進角油室及び前記遅角油室への作動油の給排を制御するとともに前記ロック機構のロック・アンロックを制御する油圧回路を備えた弁開閉時期制御装置において、
前記ストッパ機構及び前記ロック機構を、
前記ハウジング部材に組付けられてその先端部が前記ロータ部材に向けて突出するロック収容部材と、
前記ロータ部材に設けられて前記ロック収容部材の前記先端部を収容して、その周方向一端に設けられ前記ハウジング部材に対する前記ロータ部材の初期位相を規定する第１ストッパ面と、
その周方向他端に設けられ最大相対回転量を規定する第２ストッパ面とを有するフリー凹所と、
前記ロック収容部材が前記第１ストッパ面に当接したとき前記ロック収容部材に進退自在に収容されその先端部が前記フリー凹所に形成されたロック凹所に向けて付勢部材により付勢されロックするロック部材とを備える構成としたことを特徴とする弁開閉時期制御装置。 - 前記ロック収容部材は、前記ハウジング部材に設けられた少なくとも一方が開口する軸方向の溝に収容されて組付けられ、前記ロック部材及び前記付勢部材は前記ロック収容部材に一体的に組付けられていることを特徴とする請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
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