JP5406792B2 - 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、例えば以下の特許文献１に記載されたもののように、Ｖ型内燃機関の右バンクの吸気側及び排気側と、左バンクの吸気側及び排気側にそれぞれ同一のバルブタイミング制御装置をミラー配置状態に搭載したものがある。

前記各バルブタイミング制御装置は、クランクシャフトからタイミングチェーンを介して回転力が伝達されるタイミングスプロケットと、該タイミングスプロケットに相対回転可能に設けられて各吸気弁と各排気弁を開閉作動させるカムシャフトと、を備えている。

そして、前記タイミングスプロケット側のハウジングとカムシャフト側のベーンロータとを、機関運転状態に応じて油圧を介して相対回転させることにより、前記各タイミングスプロケットに対する各カムシャフトの相対回転位相を変換して各吸気弁や各排気弁の開閉タイミングを制御するようになっている。

特開２００５−１５５３３８号公報

前記Ｖ型内燃機関の一方バンクの例えば排気カムシャフトは、バキュームポンプや燃料噴射ポンプなどの補機類を、チェーンなどを介して回転駆動するようになっている。このため、前記補機類が連係された排気カムシャフトと補機類が連係されていない他方バンクの排気カムシャフトとでは、駆動負荷が大小異なってしまう。

このため、バルブタイミング制御装置の作動に必要なトルクが変化して、右バンクと左バンクの両排気側バルブタイミング制御装置の作動応答性が同一とならずにそれぞれ異なってしまう、といった問題を招いている。

本発明は、前記従来のＶ型内燃機関の左右バンクにそれぞれ搭載された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、左右バンクの各バルブタイミング制御装置の作動応答性をほぼ同一にすることができる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、とりわけ、大きな負荷が作用するカムシャフトを備えた一方のバンクに搭載される第１バルブタイミング制御装置と、他方のバンクに搭載される第２バルブタイミング制御装置の両方に前記カムシャフトの回転位相が進角となる方向へ付勢力を作用させる同一ばね定数のばね部材をそれぞれ設け、該各ばね部材の取り付け位置を選択的に変更可能に形成すると共に、前記第１バルブタイミング制御装置に設けられた第１ばね部材の付勢力が、前記第２バルブタイミング制御装置に設けられた第２ばね部材の付勢力よりも大きくなるように、前記各ばね部材の取り付け位置を異ならせたことを特徴としている。

本発明は、Ｖ型内燃機関の左右両バンクに搭載される各バルブタイミング制御装置の作動応答性をほぼ同一にすることができる。
しかも、前記各ばね部材は、自由状態では同一のばね定数に設定されていることから、共用化を図ることができるのでコストの高騰を抑制できる。また、単にばね部材の他端部の固定位置を変更するだけで、ばね付勢力を変更できるので、これらの構造の簡素化と組み付け作業の容易性が図れる。

本発明の第１実施形態における左バンク側のバルブタイミング制御装置を示す図２のＡ矢視図である。 本実施形態における右バンク側のバルブタイミング制御装置を示す図２のＡ矢視図である。 本実施形態のＶ型内燃機関を正面図からみた概略図である 本実施形態のバルブタイミング制御装置を一部断面して示す概略図である。 本実施形態のバルブタイミング制御装置の最進角側への作動状態を示す図２のＢ−Ｂ線断面図である。 本実施形態のバルブタイミング制御装置の最遅角側への作動状態を示す図２のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第２実施形態における左バンク側のバルブタイミング制御装置を示す断面図である。 本実施形態における右バンク側のバルブタイミング制御装置を示す断面図である。 ベーンの受圧面積を拡大した本発明の第３実施形態を示し、Ａは排気ＶＴＣ２側の一般的なベーンの受圧面積を示す要部拡大断面図、Ｂはベーンを径方向に延設して受圧面積を拡大した状態を示す要部拡大断面図、Ｃはベーンを幅方向に延設して受圧面積を拡大した状態を示す要部拡大断面図である。

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の実施形態を図面に基づいて詳述する。

〔第１実施形態〕
本発明に係るバルブタイミング制御装置(ＶＴＣ)は、図３に示すように、Ｖ型内燃機関０１の右バンクＲＨと左バンクＬＨの両方の吸気側動弁装置０２，０２’と排気側動弁装置０３，０３’にそれぞれ搭載されており、以下の実施形態では便宜上、各排気側の動弁装置０３，０３’にそれぞれ搭載された２つの排気側ＶＴＣ１、ＶＴＣ２について説明する。

Ｖ型内燃機関０１のクランクシャフト０４から右バンクＲＨと左バンクＬＨの排気側ＶＴＣ１，２と吸気側ＶＴＣ３，４に２つのタイミングチェーン０５，０６を介して回転力が伝達されている。

すなわち、排気側ＶＴＣ１，２は、便宜上一方側のみを記載した図４〜図６に示すように、前記クランクシャフト０４によりタイミングチェーン０５を介して回転駆動される駆動回転体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従動回転体である排気カムシャフト２と、タイミングスプロケット１と排気カムシャフト２との間に配置されて、該両者１，２の相対回転位相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。

前記タイミングスプロケット１は、前記位相変換機構３の一部を構成する後述のハウジング５によって構成されていると共に、図中矢印方向に回転するようになっている。

前記排気カムシャフト２は、シリンダヘッド０７、０７’にカム軸受を介して回転自在に支持され、外周面所定位置に図外の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側に肉厚な円環状のフランジ部２ｂが一体に形成されている。また、一端部２ａの内部軸方向には、後述するベーン部材７を一端部２ａの先端部に軸方向から固定するカムボルト６が螺着する雌ねじ孔２ｃが形成されている。

ここで、図１は右バンク側の排気ＶＴＣ１を示し、図２は左バンク側の排気ＶＴＣ２を示しており、右バンク側の第１排気カムシャフト２は、後端部に設けられた駆動スプロケットに巻回されたチェーンを介して例えばバキュームポンプや燃料噴射ポンプなどの補機類を回転駆動するようになっている。したがって、右バンク側の第1排気カムシャフト２と図２に示す左バンク側の排気ＶＴＣ２とは、回転駆動負荷が異なり、第１排気カムシャフト２の方が第２排気カムシャフト２よりも負荷が大きくなっている。

前記位相変換機構３は、カムシャフト２の一端部２ａに配置された前記ハウジング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、前記ハウジング５の内周面に内方に向かって突出形成された４つのシュー８と、該各シュー８とベーン部材７の後述する４つのベーン２２〜２５とによって隔成されたそれぞれ２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とを備えている。前記ハウジング本体１１とフロントプレート１２及びリアプレート１３が、４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、前記各シュー８を除く一般部がほぼ薄肉に形成されて、内部に前記各遅角油室９と進角油室１０を隔成した作動室が形成されている。前記各シュー８は、円周方向のほぼ等間隔位置に形成されて、それぞれが側面からみてほぼ台形状に形成され、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４つのボルト挿通孔１７が貫通形成されている。

さらに、前記１つのシュー８の円周方向の一側面には、図５及び図６に示すように、突起部８ａが一体に形成されている。この突起部８ａは、ベーン部材７の一つのベーン２２の進角側への回転方向の対向側面２２ａが適宜当接してベーン部材７の最大図中右方向の回転位置を規制するようになっている。また、前記一つのシュー８の前記突起部８ａ近傍の外周面には、径方向に沿った位置決め用ピン２６が嵌着固定される嵌着溝８ｂが形成されている。

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、中央にベーンロータ２１の前端部２１ａが挿通する大径孔１２ａが穿設されていると共に、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４つのボルト挿通孔(図示せず)が貫通形成されている。

前記リアプレート１３は、例えば焼結合金によりフロントプレート１１よりも肉厚な円板状に形成され、中央に前記ベーンロータ２１が回転自在に挿通した大径な支持孔１８が穿設されていると共に、外周部には前記タイミングチェーン０５が巻回されて回転力が伝達される複数の歯部１３ａが一体に形成されている。また、該各歯部１３ａの径方向内側の外周側には、前記各ボルト１４の先端部の雄ねじが螺着する４つの雌ねじ孔１３ｂが円周方向等間隔位置に形成されている。

また、このリアプレート１３の前記カムシャフト２側の後端面には、図１、図２に示すように前記各雌ねじ孔１３ｂが形成された４つの半円状ボス部１９ａ〜１９ｄ以外の部位に軽量化を図るための凹溝１９が形成されている。前記一つのシュー８に対応した位置に有する前記一つのボス部１９ａは、円周方向の一側部に外側面２０ａがほぼ平坦な固定用突部２０が一体に設けられている。さらに、リアプレート１３の外周部の所定位置には、後述するロック機構のロック穴３１ａを構成する穴構成部３１が圧入固定される固定用孔１３ｃが貫通形成されている。

前記ベーン部材７は、金属材によって一体に形成され、図４〜図６に示すように、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４枚のベーン２２〜２５と、から構成されている。

前記ベーンロータ２１は、カムシャフト２方向に延びたほぼ円筒状に形成され、前端部２１ａが前記フロントプレート１２の大径孔１２ａに径方向の所定隙間をもって嵌挿されている一方、後端部２１ｂがカムボルト６を介してカムシャフト２に締結固定されている。

すなわち、ベーンロータ２１の後端部２１ｂは、内部に円環状の支持壁２１ｄを有し、この中央にカムボルト６の軸部６ａが挿通する挿通孔２１ｃが軸方向に貫通形成されていると共に、前記支持壁２１ｄよりも後端側に前記カムシャフト一端部２ａの先端部が嵌入する嵌入穴２１ｅが穿設されている。

また、前記後端部２１ｂは、後端面が前記カムシャフト２のフランジ部２ｂの前端面に当接していると共に、前記支持壁２１ｄの後端面と前記カムシャフト一端部２ａの対向先端面との間に円環状の隙間Ｓが形成されている。したがって、ベーンロータ２１を、カムシャフト２の一端部２ａに前記カムボルト６によって締結固定する際には、前記隙間Ｓの存在によって前記後端部２１ｂの後端面がフランジ部２ｂの前端面に圧接しつつカムボルト６の軸力が支持壁２１ｄに作用することから、該ベーンロータ２１をカムシャフト２に強固に固定することができる。

また、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に摺動しつつ正逆回転すると共に、図４〜図６に示すように、前端部２１ａ側には、前記各遅角油室９に連通する４つの遅角側油孔２７と、各進角油室１０に連通する４つの進角側油孔２８が径方向へそれぞれ貫通形成されている。

さらに、ベーンロータ２１の後端部２１ｂには、図１及び図２に示すように、円周方向の所定位置に２つの第１、第２ばね支持溝５０、５１が径方向に沿って形成されている。この第１、第２ばね支持溝５０、５１は、ベーンロータ２１の後端面から軸方向へ細長いスリット状に切欠形成されていると共に、円周方向へ所定間隔をもって離間している。また、ベーンロータ２１の後端部２１ｂには、カムシャフト２への組付時に該カムシャフト２の一端部２ａとの位置決め用の孔２１ｆが半径方向に沿って形成されている。

前記各ベーン２２〜２５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２９が嵌着されている。また、この各ベーン２２〜２５は、図５及び図６に示すように、１つベーン２２が最大巾に形成され、該ベーン２２以外の３枚のベーン２３〜２５の巾が最大巾のベーン２２よりも小さいほぼ同一の巾に設定されている。このように、各ベーン２２〜２５の巾をそれぞれ変化させることによってベーン部材７全体の回転バランスを均一化するようになっている。

さらに、前記最大巾のベーン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、前記最大巾ベーン２２の内部軸方向に貫通形成された摺動用孔２２ａ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のロック穴構成部３１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３１ａ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３１ａ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３１ａ内に軸方向から係合し易い形状になっている。

なお、前記摺動用孔２２ａのフロントプレート１２側の孔縁には、三角形状の切欠溝２２ｂが形成され、この切欠溝２２ｂと前記フロントプレート１２の大径孔１２ａ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３１ａは、図４〜図６に示すように、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の相対変換角度が最大進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(係合する方向)へ付勢するコイルスプリング３２と、前記ロック穴３１ａ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ロックピストン３０に後退方向へ作用するようになっている。

前記油圧回路４は、前記各遅角油室９と進角油室１０に対して油圧を選択的に供給するか、あるいは各油室９，１０内の油を排出するもので、図４に示すように、前記遅角側油孔２７に連通する遅角通路３３と、前記各進角側油孔２８に連通する進角通路３４と、該各通路３３，３４に電磁切換弁３５を介して油圧を選択的に供給するオイルポンプ３６と、前記各通路３３，３４に電磁切換弁３５を介して選択的に連通するドレン通路３７と、を備えている。

前記両通路３３、３４は、先端部３８ａが前記ベーンロータ２１の前端部２１ａ内に挿通された円柱状の通路構成部３８の内部に形成されている。この通路構成部３８は、シリンダヘッド０７に保持されて、前記先端部３８ａに形成された径方向孔３３ａと外周に形成されたグルーブ溝３３ｂを介して前記遅角通路３３と各遅角側油孔２７とを連通するようになっている。また、前記ベーンロータ２１の内部には、前記先端部３８ａの先端面とカムボルト６の頭部６ｂとによって隔成された油室３４ａが形成され、該油室３４ａを介して前記進角通路３４と各進角側油孔２８とを連通するようになっている。また、前記先端部３８ａの外周には、外部とグルーブ溝３３ｂとの間、該グルーブ溝３３ｂと油室３４ａとの間をそれぞれシールする３つのシール部材３９ａ〜３９ｃがそれぞれ嵌着固定されている。

前記オイルポンプ３６は、吐出通路３６ａが濾過フィルター４０を介して前記電磁切換弁３５に接続された供給通路４１と、機関の摺動部などに潤滑油を供給するメインオイルギャラリー４２にそれぞれ連通している。また、前記オイルポンプ３６には、過大な吐出圧を抑制するリリーフ弁４３が設けられている。

前記電磁切換弁３５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３３，３４とオイルポンプ３６の吐出通路３６ａ下流の供給通路４１とドレン通路３７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３５の電磁コイルに制御パルス電流を出力するようになっている。

そして、前記各ベーンロータ２１の後端部２１ｂの外周には、図１及び図２に示すように、それぞれ第１，第２トーションスプリング５３、５４が設けられている。

すなわち、前記左バンク側の第１トーションスプリング５３と、右バンク側の第２トーションスプリング５４は、それぞれ自由状態ではばね定数がほぼ同一に設定されていると共に、各ベーンロータ２１の外周面と径方向へ所定の隙間をもって配置されて捩れ変形が許容されるようになっている。

また、各トーションスプリング５３，５４は、それぞれの両端部５３ａ、５４ａ、５３ｂ、５４ｂが前記リアプレート１３とベーンロータ２１に係止固定されて、前記タイミングスプロケット１に対する各カムシャフト２，２の相対回転位相を進角側に付勢するようになっている。

具体的に説明すると、径方向外側に折曲形成された各一端部５３ａ、５４ａは、図１、図２に示すように、前記各ボス部１９ａに一体に有する固定用突部２０の外側面２０ａに同じく円周方向から弾接して係止固定されている。一方、径方向内側に折曲形成されている各他端部５３ｂ、５４ｂは、前記異なる位置にある各ばね支持溝５０，５１内に径方向外側から係入して係止固定されている。

つまり、排気カムシャフト２に大きな負荷が作用していない左バンク側の第１トーションスプリング５３は、図２に示すように、他端部５３ｂが第１ばね支持溝５０に係止固定されて、ベーンロータ２１に対して進角方向の通常のばね力を付与するようになっている。

これに対して、排気カムシャフト２に大きな負荷が作用している右バンク側の第２トーションスプリング５４は、図１に示すように、他端部５４ｂが第２ばね支持溝５１に係止固定されて、前記第１トーションスプリング５３のばね付勢力よりも大きくなるようにその係止固定位置が変更されている。したがって、第２トーションスプリング５４によるベーンロータ２１に対する進角方向への付勢力が、第１トーションスプリング５３によるベーンロータ２１に対する進角方向への付勢力よりも大きくなっている。つまり、第１トーションスプリング５３よりも第２トーションスプリング５４の方が、取り付け初期位置において、自由状態からのねじり角が大きくなって、進角方向への付勢力が大きくなるように構成されている。

以下、本実施形態の作用を説明すれば、まず、機関停止直前には、遅角油室９と進角油室１０への油圧の供給が停止されると共に、各トーションスプリング５３，５４の進角方向への付勢力によってベーン部材７が図４及び図５に示すように最進角位置(初期位置)に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３１ａ内に係合する。これによって、ベーン部材７の相対回転が規制される。

次に、イグニッションスイッチをオンして機関０１を始動させクランキングが開始されると、オイルポンプ３６の作動も開始される。この始動直後は、オイルポンプ３６の吐出圧が十分に立ち上がらないことから、排気ＶＴＣ１，２へのオイル供給量が不足しているが、図４及び図５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３１ａ内に係入して、ベーン部材７を始動に最適な進角側の位置に拘束している。このため、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と共に、前記各カムシャフト２，２に作用する交番トルクによる各ベーン部材７，７のばたつきを抑制できる。

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３５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３６の吐出通路３６ａ(供給通路４１)と進角側通路３４を連通させると同時に、遅角側通路３３とドレン通路３７とを連通させる。このため、オイルポンプ３６から吐出された作動油が、進角側通路３４を介して各進角油室１０内に流入して、該各進角油室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３７からオイルパン４４内に排出されて、各遅角油室９内が低圧になる。

このとき、各進角油室１０内に流入した作動油が、ロック機構に供給されることから、ロックピストン３０が後退動してロック穴３１ａから抜け出しロックが解除される。これにより、ベーン部材７は、自由な回転が許容されて排気弁の開閉タイミングを任意に変更することができるが、この状態では、最進角側に保持される。

一方、機関が例えば中回転域に移行した場合は、コントローラから電磁切換弁３５に所定のデューティ制御電流が出力されて、吐出通路３６ａと遅角側通路３３とを連通させると同時に、進角側通路３４とドレン通路３７とを連通させる。これにより、各進角油室１０内の作動油が排出されて低圧になると共に、各遅角油室９内に作動油が供給されて内部が高圧になる。このとき、各遅角油室９からロック機構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３１ａ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６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、タイミングスプロケット１に対するカムシャフト２の相対回動位相が遅角側に変換される。

この結果、排気弁の開閉タイミングが遅角側に制御されて、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップが大きくなり、かかる中回転域における機関燃焼効率を向上させることができる。

そして、この実施形態によれば、前述のように、左右バンクＲＨ，ＬＨの両ベーン部材７，７は、両トーションスプリング５３、５４のばね力によって進角方向に付勢されていることから、例えば機関停止時において排気弁の開閉タイミングを最進角側へ強制的に制御することができるので、前述したように機関の始動性が良好になる。

なお、この機関停止時には、各吸気ＶＴＣ３，４側では各吸気カムシャフトに作用する交番トルクによって最遅角側に自動的に変更される。したがって、この点でも機関の始動性が良好になる。

しかも、前記第２トーションスプリング５４は、第１トーションスプリング５３よりも進角方向へのばね付勢力が大きいため、前記負荷の大きなカムシャフト２に対する進角側への相対回転のアシスト力が負荷の小さなカムシャフト２に対するアシスト力より大きくなる。

この結果、左右バンクＲＨ、ＬＨ間における排気ＶＴＣ１と排気ＶＴＣ２の進角側への制御応答性がほぼ同一にすることができる。これによって、機関性能の安定化と制御精度の向上が図れる。

前記第１、第２トーションスプリング５３，５４は、自由状態では同一のばね定数に設定されていることから、共用化を図ることができるのでコストの高騰を抑制できる。また、単に第２トーションスプリング５４の他端部５４ｂの固定位置を変更するだけで、ばね付勢力を変更できるので、これらの構造の簡素化と組み付け作業の容易性が図れる。

さらに、前記第１、第２ばね支持溝５０，５１は、単に切欠形成するだけであるから、これらの加工作業が簡単であり、また、両者５０，５１間の円周方向の離間距離を自由に設定できるので、各トーションスプリング５３，５４のばね定数に応じて任意に設定することが可能であり、設計の自由度が向上する。

前記各ベーンロータ２１、２１は、第１、第２ばね支持溝５０，５１を共通に形成されていることから、同一の構造とすることができこれらの共用化も図れるので、この点でもコストの高騰を抑制できる。

つまり、排気ＶＴＣ１と排気ＶＴＣ２の構造が同一であるから、部品の共用化が可能になり、製造作業の容易性とコストの低減化が図れる。

なお、本実施形態では、ベーンロータ２１側に第１、第２ばね支持溝５０，５１を形成したが、リアプレート１３側に円周方向に離間した２つのばね支持溝を設けて、第２トーションスプリング５４のばね力を増加させることも可能である。

また、本実施形態では、排気ＶＴＣ１と排気ＶＴＣ２側について説明したが、吸気ＶＴＣ３と吸気ＶＴＣ４側にそれぞれトーションスプリングを設けて遅角方向への付勢力を付与すると共に、負荷の大きな吸気カムシャフト側のトーションスプリングの付勢力を大きくしてバルブタイミングの制御応答性をほぼ同一にすることも可能である。
〔第２実施形態〕
図７及び図８は第２実施形態を示し、適用対象は第１実施形態の場合と同じく負荷の大きな排気カムシャフト２を有する排気ＶＴＣ１(図７)と負荷の小さな排気カムシャフト２を有する排気ＶＴＣ２(図８)側であって、ばね部材として前記各トーションスプリングに代えて、ハウジング５内部に設けられた４つのコイルスプリング６０〜６３、６４〜６７としたものである。

具体的に説明すれば、排気ＶＴＣ１と排気ＶＴＣ２の各ハウジング５の４つのシュー８の円周方向の一側面と４つのベーン２２〜２５の対向側面との間に、４つのコイルスプリング６０〜６３、６４〜６７を円周方向に沿って配置したものである。

前記各シュー８の一側面には、前記コイルスプリング６０〜６３、６４〜６７の一端部６０ａ〜６３ａ、６４ａ〜６７ａを各リテーナ７５〜７８を介して保持する第１保持溝６９ａ〜６９ｃが形成されている。一方、各ベーン２２〜２５の対向側面には、前記各コイルスプリング６０〜６４の他端部６０ｂ〜６３ｂ、６４ｂ〜６７ｂを保持する第２保持溝７０ａ〜７０ｃがそれぞれ形成されている。前記各コイルスプリング６０〜６３，６４〜６７によって各ベーン部材７、７をハウジング５に対して相対回転位相を進角方向に付勢するようになっている。

前記排気ＶＴＣ１側と排気ＶＴＣ２側の各コイルスプリング６０〜６３、６４〜６７は、自由長さがほぼ同一に設定されて、排気ＶＴＣ１と排気ＶＴＣ２側の両方のばね定数がほぼ同じに設定されている。

そして、図７に示すように、前記排気ＶＴＣ１側の各シュー８の第１保持溝６９ａ〜６９ｃは、その深さが図８に示す排気ＶＴＣ２の各シュー８の第１保持溝６９ａ〜６９ｃよりも大きく形成されて、それぞれの底面側にプレート状の均一肉厚の調整シム７１〜７４が介装されている。この各調整シム７１〜７４は、その肉厚によって各コイルスプリング６０〜６３を圧縮変形させてベーン２２〜２５を図７中、時計方向、つまり進角方向へのばね付勢力を増加させるものであって、各コイルスプリング６０〜６３のばね定数に応じて任意に設定されている。

他の構成は第１実施形態と同様である。

したがって、この実施形態によれば、第１実施形態と同様な作用効果が得られ、特に、前記排気ＶＴＣ１の各コイルスプリング６０〜６３のばね付勢力が、各調整シム７１〜７４によって排気ＶＴＣ２側の各コイルスプリング６４〜６７のばね付勢力よりも大きく設定されていることから、前記負荷の大きなカムシャフト２に対する進角側への相対回転のアシスト力が負荷の小さなカムシャフト２に対するアシスト力より大きくなる。

この結果、左右バンクＲＨ、ＬＨ間における排気ＶＴＣ１と排気ＶＴＣ２の進角側への制御応答性がほぼ同一にすることができる。これによって、機関性能の安定化と制御精度の向上が図れる。

また、この実施形態では、前記各調整シム７１〜７４の肉厚を細かく変えることによってコイルスプリング６０〜６３のばね付勢力を変更できるので、該各ばね力を精度良く変更することが可能になる。このため、前記制御応答性のより高い同一性を確保できる。

この実施形態も、排気ＶＴＣ１，２側について説明したが、吸気ＶＴＣ３，４側にも適用することが可能である。

また、一般に排気側のＶＴＣは、機関の良好な始動性を得るために、機関停止時に第１実施形態のようなトーションスプリング５３，５４や第２実施形態のようなコイルスプリング６０〜６３、６４〜６７などのばね部材を用いて強制的に進角側へ相対回転させるようになっているが、前記各実施形態では前記既存のトーションスプリング５３，５４やコイルスプリング６０〜６３．６４〜６７をそのまま用いていることからコストの高騰を抑制することができる。
〔第３実施形態〕
図９は第３実施形態を示し、第１実施形態の各トーションスプリン５３，５４や第２実施形態の各コイルスプリング６０〜６４を廃止して、負荷の大きなカムシャフト２を有する排気ＶＴＣ１側のベーン２２〜２５の受圧面積を、負荷の小さなカムシャフト２を有する排気ＶＴＣ２側のベーン２２〜２５の遅角油室９と進角油室１０内の油圧を受ける円周方向両側面の受圧面積よりも大きく設定したものである。

すなわち、前記排気ＶＴＣ２側のベーン２２〜２５は、図９Ａに示すように、これら受圧面積Ｘが通常の大きさに設定されているが、排気ＶＴＣ１側のベーン２２〜２５は、図９Ｂに示すように各ベーン２２〜２５の半径方向の長さＬ１を排気ＶＴＣ２側の長さＬよりもα分だけ大きく設定して、両側面全体の受圧面積Ｘ１が大きく設定されている。なお、前記排気ＶＴＣ１側の各ベーン２２〜２５の半径方向の拡大によってハウジング５の外径も大きく形成されていることは勿論である。

したがって、前記オイルポンプ３６から排気ＶＴＣ１と排気ＶＴＣ２の各遅角油室９あるいは各進角油室１０に単位当たり同じ油量の油圧が作用すると、受圧面積Ｘ１の大きな排気ＶＴＣ１側のベーン部材７の回転力の方が排気ＶＴＣ２側のベーン部材７の回転力よりも大きくなる。

このため、前記排気ＶＴＣ１に対する進角側あるいは遅角側への相対回転のアシスト力が排気ＶＴＣ２に対するアシスト力より大きくなる。

この結果、左右バンクＲＨ、ＬＨ間における排気ＶＴＣ１と排気ＶＴＣ２の進角側あるいは遅角側への制御応答性がほぼ同一にすることができる。これによって、機関性能の安定化と制御精度の向上が図れる。

特に、本実施形態では、ベーン部材７に対して進角方向ばかりか遅角方向への回転力がアシストされるので、排気ＶＴＣ１のいずれの相対回転方向への制御応答性を同一にすることができるので、制御の安定化と制御精度が一層向上する。

図９Ｃに示す実施形態は排気ＶＴＣ１側の各ベーン２２〜２５の受圧面積を同じく拡大するものであるが、各ベーン２２〜２５の径方向の長さＬは図９Ａに示す排気ＶＴＣ２側と同一であるが、横幅Ｗ１が前記横幅Ｗよりもβ分だけ大きく設定されて両側面全体の受圧面積Ｘ１を大きくしたものである。なお、この場合は、ハウジング５の軸方向の長さが排気ＶＴＣ１側のベーン２２〜２５に合わせて大きく形成されている。

したがって、この図９Ｃに示す実施形態も図９Ｂに示す実施形態と同様な作用効果が得られる。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、ＶＴＣの構造として、ベーンの数を４枚より少ないものや多いものにも適用でき、また、負荷の大きなカムシャフト２側のＶＴＣの作動アシスト力を高める機構であればいずれの機構のものであってもよい。

また、第１、第２実施形態としては、両トーションスプリング５３，５４と各コイルスプリング６０〜６３、６４〜６７の共用化を図るために、それぞれ同一のばね定数に設定したが、他の実施形態としては、取り付け位置の変更や調整シムを用いることなく、各ばね部材の当初からばね定数の異なるもの、つまり、例えば第２トーションスプリング５４のばね定数を、第１トーションスプリング５３よりも大きなものを利用することも可能である。この場合は、共用化はできないものの、各実施形態と同様の作用効果が得られる。

前記実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項ａ〕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、
前記第１バルブタイミング制御装置と第２バルブタイミング制御装置は構造上同一に形成され、
前記第１ばね部材の取り付け位置が選択的に変更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。

この発明によれば、第１，第２バルブタイミング制御装置の構造が同一であるから、部品の共用化が可能になり、製造作業の容易性とコストの低減化が図れる。
〔請求項ｂ〕請求項ａ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、
前記第１バルブタイミング制御装置と第２バルブタイミング制御装置は、
クランクシャフトから回転力が伝達され、内周に向かってシューが突出した作動室を備えたハウジングと、
前記カムシャフトに固定されると共に、前記ハウジングに対して所定角度範囲内で相対回転可能に設けられ、前記ハウジングの作動室を進角側作動室と遅角側作動室に隔成するベーンを備えたベーンロータと、を備え、
前記ばね部材は、一端が前記ハウジングに固定され、他端が前記ベーンロータに固定されたトーションスプリングによって構成され、
前記ばね部材の一端または他端の固定位置が変更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。

この発明によれば、前記負荷の大きなカムシャフト側のトーションスプリングの例えば一端側の固定位置をばね力が大きくなる方向の位置に変更することによって、負荷の小さなカムシャフトの相対回転制御応答性とほぼ同一とすることが可能になる。
〔請求項ｃ〕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、
前記カムシャフトは、吸気弁を開閉させる吸気カムシャフトであ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。
〔請求項ｄ〕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、
前記カムシャフトは、排気弁を開閉させる排気カムシャフトであ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。

この発明によれば、排気弁側のバルブタイミング制御装置には、回転位相を最進角側へ付勢するばね部材が通常設けられていることから、これを利用して一方のバンクの負荷の大きなカムシャフトの相対回転位相の進角側への変換作用をアシストするようにした。したがって、前記ばね部材の有効利用が図れる。
〔請求項ｅ〕請求項ａ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、
前記第１バルブタイミング制御装置と第２バルブタイミング制御装置は、
クランクシャフトから回転力が伝達され、内周に向かってシューが突出した作動室を備えたハウジングと、
前記カムシャフトに固定されると共に、前記ハウジングに対して所定角度範囲内で相対回転可能に設けられ、前記ハウジングの作動室を進角側作動室と遅角側作動室に隔成するベーンを備えたベーンロータと、を備え、
前記ばね部材は、少なくとも一つの前記進角側作動室における前記シューとベーンとの間に配置され、前記シューまたはベーンとの間に設けられた調整シムによって前記ばね部材の取り付け位置を変更してばね力を調整するよう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。

１…タイミングスプロケット
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
１１…ハウジング本体
１２…フロントプレート
１３…リアプレート
１４…ボルト
２１…ベーンロータ
２２〜２５…ベーン
３０…ロックピストン
３１…ロック穴
５０…第１ばね支持溝
５１…第２ばね支持溝
５３…排気ＶＴＣ２側の第１トーションスプリング(ばね部材)
５３ａ・５３ｂ…両端部
５４…排気ＶＴＣ１側の第２トーションスプリング(ばね部材)
５４ａ・５４ｂ…両端部
６０〜６３…排気ＶＴＣ１側のコイルスプリング(ばね部材)
６４〜６７…排気ＶＴＣ２側のコイルスプリング(ばね部材)
７１〜７４…調整シム

Claims (4)

1. 左バンクと右バンクで、それぞれに有するカムシャフトに作用する負荷が大小異なるＶ型内燃機関において、前記左右バンクにそれぞれ搭載されるバルブタイミング制御装置であって、
   前記大きな負荷が作用するカムシャフトを備えた一方のバンクに搭載される第１バルブタイミング制御装置と、他方のバンクに搭載される第２バルブタイミング制御装置の両方に前記カムシャフトの回転位相が進角となる方向へ付勢力を作用させる同一ばね定数のばね部材をそれぞれ設け、
   該各ばね部材の取り付け位置を選択的に変更可能に形成すると共に、
   前記第１バルブタイミング制御装置に設けられた第１ばね部材の付勢力が、前記第２バルブタイミング制御装置に設けられた第２ばね部材の付勢力よりも大きくなるように、前記各ばね部材の取り付け位置を異なら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。
2. 左バンクと右バンクで、それぞれに有するカムシャフトに作用する負荷が大小異なるＶ型内燃機関において、前記左右バンクにそれぞれ搭載されるバルブタイミング制御装置であって、
   前記大きな負荷が作用するカムシャフトを備えた一方のバンクに搭載されるバルブタイミング制御装置と、他方のバンクに搭載される第２バルブタイミング制御装置の両方に進角方向へ付勢力を作用させる付勢部材をそれぞれ設け、
   該各付勢部材の取り付け位置を選択的に変更可能に形成すると共に、
   前記第１バルブタイミング制御装置に設けられた付勢部材の付勢力が、第２バルブタイミング制御装置に設けられた付勢部材の付勢力よりも大きくなるように前記各付勢部材の取り付け位置を異なら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。
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、
   前記第１バルブタイミング制御装置と第２バルブタイミング制御装置は、
   クランクシャフトから回転力が伝達され、内周に向かってシューが突出した作動室を備えたハウジングと、
   前記カムシャフトに固定されると共に、前記ハウジングに対して所定角度範囲内で相対回転可能に設けられ、前記ハウジングの作動室を進角側作動室と遅角側作動室に隔成するベーンを備えたベーンロータと、を備え、
   前記各ばね部材は、一端が前記ハウジングに固定され、他端が前記ベーンロータに固定されたトーションスプリングによって構成され、
   前記各ばね部材の一端または他端の固定位置が変更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。
4. 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において、
   前記ベーンロータは、円周方向の所定位置に２つの第１、第２ばね支持溝が形成されていると共に、前記各ばね部材の他端が前記第１、第２ばね支持溝に選択的に係止固定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。

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