JP5364268B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置及び該バルブタイミング制御装置の組付方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁の開閉時期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及び該バルブタイミング制御装置の組付方法に関する。

従来のバルブタイミング制御装置（ＶＴＣ）としては、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、排気弁側に適用されたもので、前後開口端がフロントカバーとリアカバーで閉塞されたタイミングスプロケットの筒状ハウジング本体の内部に、排気側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と共に、前記ハウジング本体の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（羽根部）との間に、進角室と遅角室が画成されている。

また、前記４つのベーンの一側面と該一側面に対向する前記シューの各対向面との間、つまり各進角室に、ベーン部材を進角側、つまり排気側カムシャフトの回転方向に回転付勢させるコイルスプリングが設けられている。

前記コイルスプリングは、塑性変形せずに大きなばね力を得るために、各ベーンに対してそれぞれ一対ずつ設けられており、かかる各一対のコイルスプリングの各両端がそれぞれ一つのホルダー部材によって保持された状態で前記各ベーンの一側面やシューの対向面にそれぞれ形成された各凹部に嵌合保持されている。

そして、機関運転状態に応じて前記進角室と遅角室に作動油圧が選択的に給排されてベーン部材を正逆回転させることによりタイミングプーリとカムシャフトとの相対回動位相を変化させて、排気弁の開閉時期を可変にするようになっている。

また、機関停止時には、前記ベーン部材が各コイルスプリングのばね力によって進角側へ回転付勢されて、前記タイミングスプロケットとカムシャフトとの相対回転位相を進角側に変換させて、機関の良好な始動性を得るようになっている。
ＷＯ０１／０５５５６２

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、前記それぞれ独立に形成された２つのコイルスプリングの両端部がそれぞれ一つのホルダー部材にまとめて保持されていることから、各コイルスプリングをハウジング本体内に組み付けるには、両コイルスプリングを一緒にまとめてハウジング本体の回転軸方向の一端開口側(一方向側)のみから組み付けなければならない。このため、両コイルスプリングのかかる組み付け時の移動距離が長くなって、途中でコイルスプリングがホルダー部材から脱落してしまうおそれがある。この結果、自動組み付け作業が行うことが困難になり、常に手動で行わなければならないことから、組付コストの高騰が余儀なくされる。

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に記載の発明は、クランクシャフトによって回転駆動され、内周側から内方へ突出するシューを有する筒状のハウジング本体と、該ハウジング本体の回転軸方向の両端開口を閉塞する一対のプレート部材とによって構成されるハウジングと、カムシャフトに固定されつつ前記ハウジング本体内に相対回転自在に配置され、外周に前記シューとの間に進角室と遅角室とを隔成するベーンを有するベーン部材と、前記進角室と遅角室に作動液を給排する流体給排手段と、前記進角室内または遅角室内に軸方向へ離間して配置され、前記ベーンとシューが互いに離間する方向へ付勢する一対のコイルスプリングと、前記各コイルスプリングの少なくとも一端を保持し、該コイルスプリング毎に別々に設けられたホルダー部材と、を備え、前記各ホルダー部材は、前記各コイルスプリングのコイル軸方向に延出した延出部を有し、各ホルダー部材の各延出部同士が互いに前記ハウジングの回転軸方向から当接可能に形成されていることを特徴としている。

請求項８に記載の発明は、クランクシャフトによって回転駆動され、内周側から内方へ突出するシューを有する筒状のハウジング本体と、該ハウジング本体の回転軸方向の両端開口を閉塞する一対のプレート部材とによって構成されるハウジングと、排気弁を作動させるカムシャフトに固定されつつ前記ハウジング本体内に相対回転自在に配置され、外周に前記シューとの間に進角室と遅角室とを隔成するベーンを有するベーン部材と、少なくとも１つの前記進角室内に回転軸方向に並んで配置され、前記ベーンとシューとを互いに離間する方向へ付勢する一対のコイルスプリングと、前記各コイルスプリングの少なくとも一端側に別々に設けられたホルダー部材と、を有し、前記各ホルダー部材は、前記各コイルスプリングのコイル軸方向に延出した延出部を有し、各ホルダー部材の各延出部同士が互いに前記ハウジングの回転軸方向から当接可能に形成されていることを特徴としている。

請求項９に記載の発明は、内燃機関のバルブタイミング制御装置の各構成部品を組み付ける組付方法であって、内周側に突出する複数のシューを有し、軸方向の両端が開口した筒状のハウジング本体の内部に、外周側に突出するベーンを備えたベーン部材を組み込んで、前記シューとベーンとの間に進角室と遅角室を形成する工程と、前記進角室もしくは遅角室における前記シューとベーンとの間に、前記ハウジング本体の軸方向の両端開口から別々のコイルスプリングを、少なくとも一端にそれぞれホルダー部材を取り付けた状態で組み付ける工程と、前記ハウジング本体の軸方向の両端開口を閉塞する２枚のプレート部材を固定する工程と、を備え、前記各ホルダー部材は、前記各コイルスプリングのコイル軸方向に延出した延出部を有し、各ホルダー部材の各延出部同士が互いに前記ハウジングの回転軸方向から当接可能に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、前記各コイルスプリングをハウジング本体内に組み付ける際に、前記別々の各ホルダー部材を介してハウジング本体の両端開口側の両方側からそれぞれ組み付けることができるので、かかる組付作業が容易になると共に、自動化を実現できる。この結果、組付コストの大幅な低減化が図れる。

以下、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置及び該バルブタイミング制御装置の組付方法の実施例を図面に基づいて詳述する。なお、本実施例では排気弁側に適用したものを示している。なお、本発明を吸気弁側に適用することも可能である。

すなわち、前記バルブタイミング制御装置は、図１及び図３に示すように、機関のクランクシャフトによってタイミングチェーンを介して回転駆動される駆動部材であるタイミングスプロケット１と、該タイミングスプロケット１に対して相対回転可能に設けられた排気側のカムシャフト２と、該カムシャフト２の端部に固定されてタイミングスプロケット１内に回転自在に収容されたベーン部材３と、該ベーン部材３を油圧によって正逆回転させる油圧回路４とを備えている。

前記タイミングスプロケット１は、前記ベーン部材３を回転自在に収容したハウジング本体５と、該ハウジング本体５の前端開口を閉塞するプレート部材である円板状のフロントカバー６と、ハウジング本体５の後端開口を閉塞するプレート部材である円板状のリアカバー７とから構成され、これらハウジング本体５及びフロントカバー６，リアカバー７は、４本の小径ボルト８によってカムシャフト軸方向から一体的に共締め固定されており、前記ハウジング本体５と両カバー６，７とによってハウジングが構成されている。

前記ハウジング本体５は、図１に示すように、回転軸方向の前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面の周方向の約９０°位置に４つの隔壁であるシュー１０が内方に向かって突設されている。この各シュー１０は、横断面ほぼ台形状を呈し、それぞれハウジング本体５の軸方向に沿って設けられて、その軸方向の両端縁がハウジング本体５の両端縁と同一面になっていると共に、ほぼ中央位置に前記各ボルト８の軸部が挿通する４つのボルト挿通孔１０ａが軸方向へ貫通形成されている。

さらに、各シュー１０は、それぞれの内端面が前記ベーン部材３の後述するベーンロータの外形に沿って円弧状に形成されていると共に、各内端面の高位部位置に軸方向に沿って切欠形成された保持溝内に、コ字形のシール部材１１と該シール部材１１を内方へ押圧する図外の板ばねが嵌合保持されている。

また、この各シュー１０の回転方向側の一側面には、後述する各一対のホルダー部材を嵌合支持する嵌合溝１２が軸方向に沿ってそれぞれ貫通状態に形成されている(図２参照)。

前記フロントカバー６は、円盤プレート状に形成されて、中央に比較的大径な支持孔６ａが穿設されていると共に、外周部に前記ハウジング本体５の各ボルト挿通孔８に対応する位置に図外の４つのボルト孔が穿設されている。

前記リアカバー７は、円盤プレート状に形成され、後端側外周に前記タイミングチェーンが噛合する歯車部７ａが一体に設けられていると共に、ほぼ中央に大径な軸受孔７ｂが軸方向に貫通形成されている。また、リアカバー７の外周部に前記各ボルト８が螺着する図外の４つの雌ねじ孔が形成されている。

前記排気側のカムシャフト２は、機関のシリンダヘッドの上端部に図外のカム軸受を介して回転自在に支持され、外周面所定位置に図外の排気弁を、バルブリフターを介して開作動させるカムが一体に設けられている。

前記ベーン部材３は、焼結合金材で一体に形成され、中央にボルト挿通孔１４ａを有する円環状のベーンロータ１４と、該ベーンロータ１４の外周面の周方向のほぼ９０°位置に一体に設けられた４つのベーン１５とを備えている。

前記ベーンロータ１４は、前端側の小径筒部１４ｂが前記フロントカバー６の支持孔６ａに回転自在に支持されている一方、後端側の小径な円筒部１４ｃが前記リアカバー７の軸受孔７ｂに回転自在に支持されている。

また、ベーン部材３は、前記ベーンロータ１４のボルト挿通孔１４ａに軸方向から挿通したカムボルト１３によってカムシャフト２の前端部に軸方向から固定されている。

前記各ベーン１５は、その内の３つが側面からみて比較的細長い長方体形状に形成され、他の１つが比較的大きな台形状に形成されて、前記３つのベーン１５はそれぞれの幅長さがほぼ同一に設定されているのに対して１つのベーン１５はその幅長さが前記３つのものよりも大きく設定されて、ベーン部材３全体の重量バランスが取られている。

また、各ベーン１５は、各シュー１０の間に配置されていると共に、各外面の軸方向に細長い保持溝が形成されて、この各保持溝内に前記ハウジング本体５の内周面に摺接するコ字形のシール部材１６及び該シール部材１６をハウジング本体５の内周面方向に押圧する図外の板ばねが夫々嵌着保持されている。また、各ベーン１５の前記カムシャフト２の回転方向と反対側のそれぞれの一側面には、後述する一対のコイルスプリング３４，３５の各他端部３４ｂ、３５ｂをそれぞれ保持する凹部である一対の凹溝１５ａ、１５ｂが形成されている。この凹溝１５ａ、１５ｂは、それぞれほぼ円形状に形成されて、ハウジング本体５の軸方向に一定間隔をおいて並設されている。

また、この各ベーン１５の両側と各シュー１０の両側面との間に、それぞれ４つの進角室である進角側油圧室１７と遅角室である遅角側油圧室１８がそれぞれ隔成されている。

前記油圧回路４は、図３に示すように、前記各進角側油圧室１７に対して作動油の油圧を給排する第１油圧通路１９と、前記各遅角側油圧室１８に対して作動油の油圧を給排する第２油圧通路２０との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路１９，２０には、供給通路２１とドレン通路２２とが夫々通路切替用の電磁切替弁２３を介して接続されている。前記供給通路２１には、オイルパン２４内の油を圧送する一方向のオイルポンプ２５が設けられている一方、ドレン通路２２の下流端がオイルパン２４に連通している。

前記第１、第２油圧通路１９，２０は、円柱状の通路構成部２６の内部に形成され、この通路構成部２６は、一端部２６ａが前記ベーンロータ１４の小径筒部１４ｂから内部の支持穴１４ｄ内に挿通配置されている一方、他端部が前記電磁切替弁２３に接続されている。

また、前記一端部２６ａの外周面と支持穴１４ｄの内周面との間には、各油圧通路１９，２０の一端側間を隔成シールする３つの環状シール部材２７が嵌着固定されている。

前記第１油圧通路１９は、図１、図３に示すように、前記支持穴１４ｄのカムシャフト２側の端部に形成された油室１９ａと、ベーンロータ１４の内部にほぼ放射状に形成されて前記油室１９ａと各進角側油圧室１７とを連通する４本の分岐路１９ｂとを備えている。

一方、第２油圧通路２０は、通路構成部２６の一端部２６ａ内で止められ、該一端部２６ａの外周面に形成された環状室２０ａと、ベーンロータ１４の内部にほぼＬ字形状に折曲形成されて、前記環状室２０ａと各遅角側油圧室１８と連通する第２油路２０ｂとを備えている。

前記電磁切替弁２３は、４ポート２位置型であって、内部の弁体が各油圧通路１９、２０と供給通路２１及びドレン通路２２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、コントローラ２８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。

このコントローラ２８は、機関回転数を検出する図外のクランク角センサや吸入空気量を検出するエアフローメータ、機関水温センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、車速センサなどからの検出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２との相対回転位置を検出している。

そして、前記電磁切替弁２３の切り替え作動によって、機関始動時に前記進角側油圧室１７に作動油を供給し、その後に、遅角側油圧室１８に作動油を供給するようになっている。

また、前記ベーン部材３とハウジング本体５との間には、このハウジング本体５に対してベーン部材３の回転を拘束及び拘束を解除する拘束手段であるロック機構が設けられている。

すなわち、このロック機構は、図３に示すように、前記幅長さの大きな１つのベーン１５とリアカバー７との間に設けられ、前記ベーン１５の内部のカムシャフト２の軸方向に沿って形成された摺動用穴２９と、該摺動用穴２９の内部に摺動自在に設けられた有蓋円筒状のロックピン３０と、前記リアカバー７に形成された固定孔内に固定された横断面カップ状の係合穴構成部３１に設けられて、前記ロックピン３０のテーパ状先端部３０ａが係脱する係合穴３１ａと、前記摺動用穴２９の底面側に固定されたスプリングリテーナ３２に保持されて、ロックピン３０を係合穴３１ａ方向へ付勢するばね部材３３とから構成されている。

また、前記係合穴３１ａには、図外の油孔を介して前記遅角側油圧室１８内の油圧が供給されるようになっている。

そして、前記ロックピン３０は、前記ベーン部材３が最進角側に回転した位置で先端部３０ａが前記ばね部材３３のばね力によって係合穴３１ａに係合してタイミングスプロケット１とカムシャフト２との相対回転をロックする。また、前記遅角側油圧室１８から係合穴３１ａ内に供給された油圧によって、ロックピン３０が後退移動して係合穴３１ａとの係合が解除される。

さらに、前記各ベーン１５の一側面と該一側面に対向する各シュー１０の対向面(一側面)との間には、ベーン部材３を進角側へ回転付勢する付勢部材である一対のコイルスプリング３４、３５がそれぞれ配置されている。なお、付勢部材としては、前記コイルスプリング３４，３５以外に合成樹脂材やゴム材などの弾性部材によって構成することも可能である。

前記それぞれ２つのコイルスプリング３４，３５は、図１、図２、図４にも示すように、それぞれ金属線材によって単独に形成されていると共に、ハウジング本体５の軸方向に沿って並列に配置されている。また、それぞれの軸方向のコイル長さ（自由長）Ｌは、前記ベーン１５の一側面とシュー１０の対向面との間の長さよりも大きく設定されて、両者とも同一の長さに設定されている。

また、この各コイルスプリング３４，３５は、各シュー１０の一側面側の一端部３４ａ、３５ａにホルダー部材３６，３７がそれぞれ取り付けられている一方、他端部３４ｂ、３５ｂにはホルダー部材は取り付けられていない。したがって、この各他端部３４ｂ、３５ｂは、図２にも示すように、その端縁が前記各ベーン１５の一側面に形成された前記各凹溝１５ａ、１５ｂの底面に着座しつつ該各凹溝１５ａ、１５ｂに嵌合保持されている。

前記一対のホルダー部材３６，３７は、図２及び図４に示すように、それぞれ板部材をプレス成形によって形成されて同一の構造になっており、ほぼ矩形板状の基部３８、３９と、該基部３８、３９のほぼ中央位置に突設された円筒状の突出部４０、４１と、前記基部３８，３９の四隅部に前記突出部４０、４１と同方向へ立設した爪状のそれぞれ４つの延出部４２ａ，４２ｂ、４３ａ，４３ｂとを備えている。

前記基部３８，３９は、その各辺の長さが前記各コイルスプリング３４，３５の一端部３４ａ、３５ａの外径よりも僅かに大きく形成されていると共に、ハウジング本体５の軸方向へ僅かに長いほぼ長方形状に形成されており、短辺の長さＷが前記各シュー１０の一側面に形成された前記嵌合溝１２の溝幅よりも僅かに小さく形成されて、前記嵌合溝１２内に嵌合しつつホルダー部材３６，３７全体が嵌合溝１２に沿ってハウジング本体５の軸方向へスライド移動可能になっている。また、基部３８，３９の上面が、前記コイルスプリング一端部３４ａ、３５ａの一端縁が着座する着座面になっている。

前記突出部４０，４１は、プレス成形時に一緒に成形されるもので、その外径が前記各コイルスプリング３４，３５の一端部３４ａ、３５ａ側の内径より僅かに小さく形成されて、外周面に前記一端部３４ａ、３５ａの内周縁が係止されて、係止後は不用意に脱落しない程度になっている。また、各突出部４０，４１の先端側外周面には、前記一端部３４ａ、３５ａが係入し易くするため、円環状のテーパ面４０ａ、４１ａが形成されている。

前記延出部４２ａ，４２ｂ、４３ａ，４３ｂは、それぞれ基部３８，３９の各短辺側の外端縁から各ベーン１５の一側面方向へ前記プレス成形時に垂直に折曲形成されて、対称位置に配置されていると共に、長辺の延長ラインから幅方向に突出することなく、該延長ラインに沿って形成されている。また、それぞれが断面矩形状に形成されていると共に、所定の突出長さに設定されている。また、図２に示すように、ホルダー部材３６，３７が前記嵌合溝１２内に嵌合配置された状態において対向するそれぞれ一対の延出部４２ａ、４３ａ(当接部位)は、各コイルスプリング３４，３５のハウジング本体５内への組付時に互いに外面が当接するようになっていると共に、この当接状態において各ホルダー部材３６，３７全体の長さＷ１が前記シュー１０の幅長さＷ２とほぼ同じか僅かに小さくなるように設定されている。

また、前記各延出部４２ａ，４２ｂ、４３ａ，４３ｂの間には、ほぼコ字形状の開口部が形成されており、それぞれの外側に位置する延出部４２ｂ，４２ｂ、４３ｂ，４３ｂの間に形成された開口部は、各コイルスプリング一端部３４ａ、３５ａが前記各ホルダー部材３６，３７に適正に着座しているか否かなどをチェックするチェック用窓４２ｃ、４３ｃとして機能するようになっている。

以下、４組の各コイルスプリング３４，３５を、各ベーン１５の一側面と各シュー１０の対向面との間、つまり進角側油圧室１７内に組み付ける装置及び手順の概略を図５〜図８に基づいて説明する。

まず、前記ハウジング本体５の内部に、前記ベーン部材３を一端開口５ａ側から軸方向へ挿入して組み込み、これによって各シュー１０と各ベーン１５との間に４つの進角側油圧室１７と遅角側油圧室１８とを隔成する。

次に、図５に示すように、２つの円環状の装着用治具５０の円周方向に設けられた４つの開口部５０ａに対して、前記各４つのコイルスプリング３４，３５を一端部３４ａ、３５ａに各ホルダー部材３６，３７を取り付けた状態でかつ全体を僅かに圧縮した状態で収容しておく。なお、前記各コイルスプリング３４，３５の圧縮変形量は、前記ベーン１５の一側面とシュー１０の対向一側面間の長さよりも僅かに小さくなっている。

その後、かかる両装着用治具５０、５０を、図６及び図７に示すように、ハウジング本体５の両端開口５ａ、５ｂ側に取り付け配置する。

次に、この状態で図８に示すように、前記各コイルスプリング３４，３５の外周縁を２つの押圧治具５１，５１によって前記各進角側油圧室１７内に両側から同時に押し込む(矢印方向)。そうすると、各コイルスプリング３４，３５は、各一端部３４ａ、３５ａの各ホルダー部材３６，３７と他端部３４ｂ、３５ｂの端縁が前記各装着用治具５０，５０のそれぞれ開口部５０ａの軸方向の対向面上を内方へスライドしながら移動して、図８の一点鎖線で示すように、各他端部３４ｂ、３５ｂが各凹溝１５ａ、１５ｂ内に弾発力を介して嵌合保持されると同時に、各一端部３４ａ、３５ａが各ホルダー部材３６，３７を介して嵌合溝１２内に嵌合すると共に、対向する前記延出部４２ａ、４２ａと４３ａ、４３ａの各外端面が互いに当接して位置決めされる。

その後、前記各チェック用窓４２ｃ、４３ｃから検出センサによって前記各延出部４２ａ、４２ａと４３ａ、４３ａが適正に当接しているか否か、及び各コイルスプリング３４，３５の一端部３４ａ、３５ａが基部３８，３９に適正に着座しているか否かを検出する。適正に当接、着座している場合には、最後の工程に進む。

つまり、前記各装着用治具５０、５０をハウジング本体５から外方へ離間移動させた後に、ハウジング本体５の両端部にフロントカバー６とリアカバー７を位置決め配置しつつ４本のボルト８によって共締め固定する。これによって、各コイルスプリング３４，３５の取り付け作業が簡単に完了する。

このように、本実施例では、前記各コイルスプリング３４，３５をハウジング本体５内(進角側油圧室１７)に組み付ける際に、前記別々の各ホルダー部材３６，３７を介してハウジング本体５の両端開口５ａ、５ｂ側の両方側から同時に組み付けることができるので、各コイルスプリング３４，３５の移動距離を従来の半分程度に短くすることが可能になる。このため、各コイルスプリング３４，３５の各ホルダー部材３６，３７からの不用意な脱落などが防止され、容易かつ安定した組付作業が得られる。この結果、かかる組付作業の自動化を実現することができる。この結果、組付コストの大幅な低減化が図れる。

また、前記対向する延出部４２ａ、４２ａと４３ａ、４３ａとの当接によってそれ以上の各コイルスプリング３４，３５の移動が互いに規制されることから、その移動位置精度が向上して、より高い組付精度が得られる。

さらに、前記各延出部４２ａ〜４３ｂは、いずれもほぼ同一形状に形成されていると共に、前記基部３８，３９の四隅部にそれぞれ設けたことから、長手方向の中心位置を中心とした左右対称構造になっている。したがって、当接側をどちらの延出部としてもよいことから、誤組付がなくなり、前記装着用治具５０，５０への組付時における組み付け作業が容易になり、この点でも組付作業能率の向上が図れる。

また、前記各ホルダー部材３６、３７は、嵌合溝１２内をガイドされながらスライド移動するので、その移動の安定化が図れる。

さらに、前記各延出部４２ａ、４２ａと４３ａ、４３ａが当接して移動が規制された後は、前記各チェック用窓４２ｃ、４３ｃを介して例えば検出センサによって各コイルスプリング一端部３４ａ、３５ａの基部３８，３９への着座状態や各突出部４０，４１への嵌合状態をチェックすることが可能になることから、各コイルスプリング３４，３５の組付不良を事前にチェックすることが可能になる。

また、前記各延出部４２ａ〜４３ｂは、基部３８，３９全体を延出して垂直に折り曲げるのではなく、それぞれ爪状に形成して、これを前記基部３８，３９の両側端から折り曲げるようになっていることから、基部３８，３９の上面全体を平坦面状にすることが可能になる。つまり、基部３８、３９を軸方向に延長してこの先端部を折り曲げるとその折り曲げ個所にＲが形成されてしまって、全体的な平坦面を形成することが困難になるが、本実施例では、爪状に形成してその根元部から折り曲げるようにしたことから、かかる折り曲げ変形が基部３８，３９に影響しなくなるので、全体的に平坦面が得られる。

この結果、小さな基部３８，３９でも基部３８，３９の上面における各コイルスプリング一端部３４ａ、３５ａの着座面積を大きく取ることができる。

また、前記ホルダー部材３６，３７は、プレス成形によって形成するので、その成形加工作業が容易である。

さらに、各コイルスプリング一端部３４ａ、３５ａは、各突出部４０，４１に係止状態で確実に保持されていることから、各コイルスプリング３４，３５の撓み変形時にも各ホルダー部材３６，３７から不用意に脱落することがない。

また、前記ホルダー部材３４ａ、３５を、コイルスプリング３４，３５の他端部３４ｂ、３５ｂ側には取り付けないことから、部品点数の削減が図れる。

また、各コイルスプリング３４，３５は、その巻回方向が同一であるから、前記ハウジング本体５内への組み込み時に同じものを使用することができるので、組み合わせの誤認が発生しない。この点でも、組付作業性が向上する。

以下、前記各コイルスプリング３４，３５が組み込まれたバルブタイミング制御装置の作用を簡単に説明する。まず、機関停止時には、コントローラ２８から電磁切替弁２３に対する制御電流の出力が停止されて、弁体が供給通路２１やドレン通路２２と各油圧通路１９，２０との連通を遮断する。このため、進角側油圧室１７と遅角側油圧室１８のいずれにも油圧が供給されない。

このため、ベーン部材３は、前記各コイルスプリング３４，３５のばね力と、機関停止直後におけるカムシャフト２に発生する正逆の交番トルク変動とになどよって、カムシャフト２の回転方向（矢印方向）である時計方向に回転する。これによって、ベーン部材３が、図１に示すように最大幅のベーン１５が各シュー１０の遅角側油圧室１８側の側面に当接した状態になり、タイミングスプロケット１とカムシャフト２との相対回転位相が進角側に変更される。

また、同時にロックピン３０の先端部３０ａが係合穴３１ａ内に係合して前記タイミングスプロケット１とカムシャフト２との自由な相対回転を規制する。

次に、機関始動時には、コントローラ２８から出力された制御信号によって電磁切替弁２３が供給通路２１と第１油圧通路１９を連通させると共に、ドレン通路２２と第２油圧通路２０とを連通させる。このため、オイルポンプ２５から圧送された油圧は第１油圧通路１９を通って進角側油圧室１７に供給される一方、遅角側油圧室１８には、機関停止時と同じく油圧が供給されずドレン通路２２から油圧がオイルパン２４内に排出されて低圧状態を維持している。

したがって、タイミングスプロケット１とカムシャフト２とは、ベーン部材３を介して最大進角位置を維持する。これにより、排気弁の開時期が早くなって吸気弁とのバルブオーバラップが小さくなることから、燃焼が良好になって機関の始動性が向上する。

また、この時点では、ロックピン３０の先端部３０ａが係合穴３１ａ内に係合ロック状態になっていることから、機関始動時にカムシャフト２に発生した正負の交番トルクに起因したベーン部材３の揺動振動（ばたつき）を防止できる。

その後、車両が走行を開始して例えば所定の低回転域に移行すると、コントローラ２６からの制御信号によって電磁切替弁２３が作動して、供給通路２１と第２油圧通路２０を連通させる一方、ドレン通路２２と第１油圧通路１９を連通させる。

したがって、今度は進角側油圧室１７内の油圧が第１油圧通路１９を通ってドレン通路２２からオイルパン２４内に戻され、該進角側油圧室１７内が低圧になる一方、遅角側油圧室１８内に油圧が供給されて高圧となる。

このため、ロックピン３０は、遅角側油圧室１８内の作動油圧の速やかな上昇によってばね部材３３のばね力に抗して後退移動して係合穴３１ａとの係合が解除され、ベーン部材３の自由な回転が確保される。

同時に、遅角側油圧室１８内の高圧化により、ベーン部材３が、各コイルスプリング３４，３５のばね力に抗して図１中、反時計方向へ回転し、タイミングスプロケット１とカムシャフト２の相対回転位相を遅角側に変換する。これによって、排気弁の閉じ時期が遅くなって吸気弁とのバルブオーバーラップが僅かに大きくなる。これによって、ポンピング損失が小さくなって、燃焼の安定化が図れ、機関回転の安定化と燃費の向上が図れる。

さらに、機関の低回転域から通常の中回転域、さらに高回転域に移行すると、遅角側油圧室１８に供給された高油圧によってベーン部材３が各コイルスプリング３４，３５のばね力に抗してさらに反時計方向へ最大に回転して、タイミングスプロケット１とカムシャフト２の相対回転位相を最遅角側に変換する。これによって、排気弁の開時期がさらに早くなって吸気弁とのバルブオーバーラップが大きくなり、吸気の吸入効率が向上する。これによって、機関の出力を向上させることが可能になる。

このように、本実施形態では、機関運転状態に応じて排気弁の開閉時期を変化させることによって機関性能を十分に発揮させることができることは勿論のこと、機関停止時には、前記各一対のコイルスプリング３４，３５のばね力によってベーン部材３を強制的に進角側へ回転させることから、燃焼が改善されて、前述のように、再始動性が良好になる。

本発明は、前記実施例の構成に限定されるものではなく、例えばホルダー部材を金属材以外に、軽量化を図るために硬質の合成樹脂材によって形成することも可能であり、また、各コイルスプリング３４，３５の両端部に、それぞれホルダー部材を取り付けることも可能である。

さらに、各進角側油圧室１７の他に、遅角側油圧室１８のみあるいは両方に組み付けることも可能である。

本発明の実施例におけるベーン部材の最進角回転状態を示す図３のＡ−Ａ線断面図である。 本実施例の要部を断面して示す図１のＢ矢視図である。 本発明の実施例にかかるバルブタイミング制御装置の縦断面図である。 本実施例に供される一対のコイルスプリングと一対のホルダー部材を示す斜視図である。 本実施例の装着用治具を用いてコイルスプリングを組み付ける状態を示す側面図である。 本実施例におけるコイルスプリングの組付状態を示す図５のＣ−Ｃ線断面図である。 各コイルスプリングの組付手順を示し、装着用治具をハウジング本体に取り付けた状態を示す概略図である。 各コイルスプリングをハウジング本体内に組み付けた状態を示す概略図である。

符号の説明

１…タイミングスプロケット
２…カムシャフト
３…ベーン部材
４…油圧回路
５…ハウジング本体
５ａ・５ｂ…両端開口
６…フロントカバー
７…リアカバー
１０…シュー
１２…嵌合溝
１４…ベーンロータ
１５…ベーン
１５ａ・１５ｂ…凹溝
１７…進角側油圧室（進角室）
１８…遅角側油圧室（遅角室）
３４・３５…コイルスプリング（付勢部材）
３４ａ、３５ａ…一端部
３４ｂ、３５ｂ…他端部
３６・３７…ホルダー部材
３８・３９…基部
４０・４１…突出部
４２ａ・４２ｂ…延出部
４３ａ・４３ｂ…延出部
４２ｃ・４３ｃ…チェック用窓

Claims (15)

1. クランクシャフトによって回転駆動され、内周側から内方へ突出するシューを有する筒状のハウジング本体と、該ハウジング本体の回転軸方向の両端開口を閉塞する一対のプレート部材とによって構成されるハウジングと、
   カムシャフトに固定されつつ前記ハウジング本体内に相対回転自在に配置され、外周に前記シューとの間に進角室と遅角室とを隔成するベーンを有するベーン部材と、
   前記進角室と遅角室に作動液を給排する流体給排手段と、
   前記進角室内または遅角室内に軸方向へ離間して配置され、前記ベーンとシューが互いに離間する方向へ付勢する一対のコイルスプリングと、
   前記各コイルスプリングの少なくとも一端を保持し、該コイルスプリング毎に別々に設けられたホルダー部材と、
   を備え、
   前記各ホルダー部材は、前記各コイルスプリングのコイル軸方向に延出した延出部を有し、各ホルダー部材の各延出部同士が互いに前記ハウジングの回転軸方向から当接可能に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。
2. 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において、
   前記各ホルダー部材は、ほぼ中央位置に前記各コイルスプリングの端部内周縁を保持する突出部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。
3. 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において、
   前記ホルダー部材は、基部と、該基部の前記ベーンの内周側と外周側の隅部に離間して設けられた前記延出部と、該両延出部の間に形成されて前記各コイルスプリング一端部の前記基部に対する着座状態をチェックするチェック用窓と、を備え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. 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において、
   前記延出部は、前記ハウジングの回転軸方向の両側に設けら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。
5. 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において、
   前記ホルダー部材を板材によって一体に形成し、前記基部をほぼ矩形板状に形成すると共に、前記延出部を折り曲げによ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。
6. 請求項５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、
   前記ホルダー部材の基部に、前記各コイルスプリングの端部内周側を保持する突出部を設けると共に、該突出部をプレス成形によ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。
7. 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において、
   前記コイルスプリングの一端部を、前記ホルダー部材を介してシューの一側面に保持すると共に、他端部を、前記ベーンに形成された凹部に保持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. クランクシャフトによって回転駆動され、内周側から内方へ突出するシューを有する筒状のハウジング本体と、該ハウジング本体の回転軸方向の両端開口を閉塞する一対のプレート部材とによって構成されるハウジングと、
   排気弁を作動させるカムシャフトに固定されつつ前記ハウジング本体内に相対回転自在に配置され、外周に前記シューとの間に進角室と遅角室とを隔成するベーンを有するベーン部材と、
   少なくとも１つの前記進角室内に回転軸方向に並んで配置され、前記ベーンとシューとを互いに離間する方向へ付勢する一対のコイルスプリングと、
   前記各コイルスプリングの少なくとも一端側に別々に設けられたホルダー部材と、を有し、
   前記各ホルダー部材は、前記各コイルスプリングのコイル軸方向に延出した延出部を有し、各ホルダー部材の各延出部同士が互いに前記ハウジングの回転軸方向から当接可能に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。
9. 内燃機関のバルブタイミング制御装置の各構成部品を組み付ける組付方法であって、
   内周側に突出する複数のシューを有し、軸方向の両端が開口した筒状のハウジング本体の内部に、外周側に突出するベーンを備えたベーン部材を組み込んで、前記シューとベーンとの間に進角室と遅角室を形成する工程と、
   前記進角室もしくは遅角室における前記シューとベーンとの間に、前記ハウジング本体の軸方向の両端開口から別々のコイルスプリングを、少なくとも一端にそれぞれホルダー部材を取り付けた状態で組み付ける工程と、
   前記ハウジング本体の軸方向の両端開口を閉塞する２枚のプレート部材を固定する工程と、
   を備え、
   前記各ホルダー部材は、前記各コイルスプリングのコイル軸方向に延出した延出部を有し、各ホルダー部材の各延出部同士が互いに前記ハウジングの回転軸方向から当接可能に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の組付方法。
10. 請求項９に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置の組付方法であって、
    前記それぞれのコイルスプリングは、ハウジング本体の軸方向の両端開口から同時に組み付けられ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の組付方法。
11. 請求項９に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置の組付方法であって、
    前記ハウジング本体内で前記各ホルダー部材同士が当接したことを確認した後に、前記プレート部材をハウジング本体の両端部に固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の組付方法。
12. 請求項１１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置の組付方法であって、
    前記ベーンの一側面に前記各コイルスプリングのそれぞれの他端が嵌入保持される凹部が設けられ、
    前記各コイルスプリングは、前記各ホルダー部材とともに前記ハウジング本体の内部に収容され、前記各コイルスプリングの各他端が前記凹部に挿入されたことを確認した後に、前記各プレート部材をハウジング本体に固定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の組付方法の組付方法。
13. 請求項１１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置の組付方法であって、
    前記各ホルダー部材は、隣り合うホルダー部材同士が当接するそれぞれ一対の延出部と、非当接位置にあるチェック用窓とを有し、該チェック用窓から前記各コイルスプリングの一端側が各ホルダー部材への適正な着座状態をチェック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の組付方法。
14. 請求項１２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置の組付方法であって、
    前記ホルダー部材同士の当接及び凹部への前記各コイルスプリングの他端側の嵌入状態をセンサで検出し、前記当接及び嵌入状態が確認された後に、前記各プレート部材をハウジング本体の両端側に固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の組付方法。
15. 請求項９に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置の組付方法であって、
    前記ハウジング本体の両端側に、各コイルスプリングを軸方向から圧縮させた状態で保持した装着用治具をそれぞれ配置し、
    続いて、前記各コイルスプリングの外側縁を押圧して該各コイルスプリングを前記装着用治具から離間させつつ前記シューとベーンとの間に移動させて、該シューとベーンとの間に弾持させ、
    その後、前記装着用治具を、前記シューとベーンとの間から離脱させ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の組付方法。

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