JP5916497B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置及びこのバルブタイミング制御装置の作動油給排構造 - 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及びこのバルブタイミング制御装置の作動油給排構造に関する。

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に記載されたベーンタイプのものが知られている。

この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、例えば吸気弁を開閉作動させるカムシャフトと、該カムシャフトの一端部に固定されて、前記タイミングスプロケット側のハウジングの内部に回転自在に収容されたベーンロータと、を備えている。

また、前記ハウジングの内周面に突設された複数のシューと前記ベーンロータの外周に突設された複数のベーンとの間に、遅角油圧室と進角油圧室が隔成されていると共に、前記ベーンロータの前端側の中心位置に、保持穴が軸方向に沿って形成されている。この保持穴には、内部に作動油の給排通路が形成された通路構成部のロッド状の先端部が挿入保持されていると共に、該先端部の外周に前記保持穴との間をシールする複数のシールリングが設けられている。

そして、前記給排通路を介して前記遅角、進角油圧室に作動油を選択的に給排することによって、前記ベーンロータを遅角側あるいは進角側に回転駆動させて、前記タイミングスプロケットに対してカムシャフトの相対回転位相を変換して吸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２００５−１８０３７８号公報

前記従来の装置にあっては、前記通路構成部の先端部外周に設けられた前記全てのシールリングは、外周面が前記ベーンロータの保持穴の内周面に摺動しつつシール作用を行っているが、このベーンロータには、バルブスプリングのばね力などに起因して前記カムシャフトに発生した正負の交番トルクを常時受けている。このため、前記各シールリングは、保持穴の内周面で摺動負荷が大きくなって摩耗が発生し易くなり、シール性能が低下するおそれがある。

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、シールリングの摩耗の発生を抑制して良好なシール性能を維持し得る内燃機関のバルブタイミング制御装置及びこの作動油供給構造を提供することを目的としている。

本発明は、クランクシャフトから回転力が伝達され、内周側に複数のシューが突設されていると共に、前端側の回転中心位置に開口孔が形成されたハウジングと、
該ハウジングの前記開口孔と反対側の位置に形成されたカムシャフト挿通孔を介してカムシャフトに固定されていると共に、前記開口孔と対向する位置に保持穴が設けられたロータ及び該ロータの外周に放射方向に突設され、前記各シューとの間に複数の遅角油圧室と進角油圧室を隔成する複数のベーンを有し、前記各油圧室に選択的に給排された作動油によって前記ハウジングに対して遅角側あるいは進角側に相対回転するベーンロータと、
ロッド状の部位が前記保持穴内に挿入され、内部に前記遅角油圧室に対して作動油の給排を行う第１通路と、前記進角油圧室に対して作動油の給排を行う第２通路が形成された通路構成部と、
該通路構成部のロッド状の部位の外周に設けられ、前記ハウジングの開口孔の内周面と摺動するリング状の第１シール部材と、
前記ロッド状の部位の外周に設けられ、前記ロータの保持穴の内周面に摺動して前記第１通路と第２通路との間をシールする第２シール部材と、
を備え、
前記ロータは、前記第１通路と前記遅角油圧室とを連通する遅角側油孔と、前記第２通路と進角油圧室とを連通する進角側油孔がそれぞれ形成され、さらに、前記ハウジングの前端側の内面に摺動する一端面に、前記遅角側油孔と進角側油孔の一方が溝通路として形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、シールリングのシール性能の低下を抑制して、外部への作動油の漏れを低減することができる。

本発明の第１実施形態におけるバルブタイミング制御装置の要部拡大断面図である。 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。 本実施形態に供されるロック機構を示す縦断面図である。 本実施形態に供されるシールリングの斜視図である。 本実施形態における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Ａ−Ａ線断面図である。 本実施形態における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Ａ−Ａ線断面図である。 本発明の第２実施形態におけるバルブタイミング制御装置の要部拡大断面図である。 本発明の第３実施形態におけるバルブタイミング制御装置の要部拡大断面図である。 本発明の第４実施形態におけるバルブタイミング制御装置の要部拡大断面図である。 本発明の第５実施形態における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断面図である。 本実施形態におけるバルブタイミング制御装置の要部拡大断面図である。 本実施形態における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中間位相側への作動状態を示す断面図である。

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。本実施形態では、バルブタイミング制御装置（ＶＴＣ）を吸気弁側の動弁装置に適用したものを示している。なお、本発明を排気弁側の動弁装置に適用することも可能である。

前記バルブタイミング制御装置は、図２〜図５，図６に示すように、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力が伝達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吸気側のカムシャフト２と、タイミングスプロケット１とカムシャフト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５，図６中、矢印方向に回転するようになっている。

前記カムシャフト２は、図外のシリンダヘッドにカム軸受を介して回転自在に支持され、外周面所定位置に直動型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が一体に設けられている。また、前記カムシャフト２の一端部２ａの内部軸方向には、後述するベーンロータ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。

前記位相変換機構３は、図２及び図５、図６に示すように、カムシャフト２の一端部２ａ側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２ａ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内に相対回転自在に収容された従動回転体であるベーンロータ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とベーンロータ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４つの遅角油圧室９及び進角油圧室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は、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、図５、図６にも示すように、前記各シュー８を除く一般部がほぼ薄肉に形成されて、内部に形成された作動油室が前記各遅角油圧室９と各進角油圧室１０とに隔成されている。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１５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１６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、突起部８ａが一体に形成されている。この突起部８ａは、ベーンロータ７の一つのベーン２２の進角側への回転方向の対向側面２２ｂが当接してベーンロータ７の最大図中右方向（進角方向）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、径方向に沿った嵌着溝８ｂが形成され、この嵌着溝８ｂに位置決め用ピン２６が嵌着固定されている。

前記フロントプレート１２は、金属板材をプレス成形によって比較的薄肉な円板状に形成され、図１及び図２に示すように、中央位置に前方へ突出形成された円筒部１７がプレス成形時に一体に形成されていると共に、外周側の円周方向のほぼ等間隔位置には、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。

前記円筒部１７は、内部軸方向に開口孔１７ａが貫通形成されていると共に、該開口孔１７ａの内周面前端縁には外側へ拡径したテーパ面１７ｂが形成されており、前記開口孔１７ａは、前記テーパ面１７ｂを除く内周面全体の部位が平坦な円筒状に形成されている。これにより、前記フロントプレート１２は、外径側に対して内径側の方が肉厚になっている。

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１２よりも肉厚な円板状に形成され、中央に前記ロータ２１が回転自在に挿通された大径な支持孔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と補機類を駆動する別異のタイミングチェーンがそれぞれ巻回されて回転力が伝達される２段のギア歯部１３ａ、１３ｂが一体に形成されている。また、該各歯部１３ａ、１３ｂ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つの図外の雌ねじ孔が円周方向のほぼ等間隔位置に形成されている。

また、このリアプレート１３のハウジング本体１１側の内側面の所定位置には、図１及び図３に示すように、固定用穴１３ｃが穿設されている共に、この固定用穴１３ｃ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が圧入固定されている。

前記ベーンロータ７は、焼結合金によって一体に形成され、図２、図５及び図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ロータ２１と、該ロータ２１の外周面の円周方向のほぼ等間隔位置に径方向へ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。

前記ロータ２１は、カムシャフト２側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の円筒部１７と反対側の内端面に当接している一方、後端側に一体に有する筒部２１ｂが前記カムボルト６によってカムシャフト２に締結固定されている。

すなわち、前記ロータ２１は、前端部２１ａの内部軸方向に保持穴２１ｃが形成されており、この保持穴２１ｃは、前記フロントプレート１２の開口孔１７ａに対向配置されていると共に、内径が前記開口孔１７ａの内径とほぼ同一に設定されている。

一方、前記筒部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２１ｅ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の先端部側が嵌合する嵌合穴２１ｆが形成されている。

また、前記筒部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、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筒部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、ロータ２１は、図５及び図６に示すように、前記各シュー８の先端部上面にそれぞれ嵌着固定されたシール部材１６に摺動しつつ正逆回転すると共に、前端部２１ａ側には、前記各遅角油圧室９に連通する連通孔である４つの遅角側油孔２７と、各進角油圧室１０に連通する連通孔である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。

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、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ロータ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、ベーンロータ７の自由な回転を拘束する前記ロック機構が設けられている。

このロック機構は、図２及び図３に示すように、前記最大巾ベーン２２の内部軸方向に貫通形成された段差径状の摺動用孔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に設けられたロックピン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。

前記ロックピン３０は、外周面が段差径状の有底円筒状に形成されて、ほぼ截頭円錐状に形成された先端部３０ａと、後端側のフランジ状の大径部３０ｂとからなり、前記先端部３０ａが前記ロック穴３１ａ内に軸方向から係合し易い形状になっている一方、大径部３０ｂの根元部に前記遅角油圧室９からの油圧を導入する環状溝３０ｃが形成されて、前記大径部３０ｂが受圧部として機能するようになっている。

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、図外の空気抜き孔が形成され、この空気抜き孔によってロックピン３０の良好な摺動を確保するようになっている。

前記ロック穴３１ａは、図６に示すように、円周方向の前記進角油圧室１０側に偏倚した位置に形成され、前記ロックピン３０が係合した場合には、図５に示すように、ハウジング５とベーンロータ７の相対回転位置が最大遅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内あるいは前記環状溝３０ｃに油圧を供給してロックピン３０を後退させる解除用の油圧通路孔３３ａ、３３ｂとから構成されている。

つまり、前記コイルスプリング３２のばね力によってロックピン３０をロック穴３１ａに係合ロックさせるのに対して、前記油圧通路孔３３ａ、３３ｂは、前記遅角油圧室９と進角油圧室１０にそれぞれ選択的に供給された油圧を前記ロック穴３１ａ及び環状溝３０ｃに供給してロックピン３０を後退方向に移動させてロックを解除するようになっている。

なお、前記コイルスプリング３２は、摺動用孔２２ａの底面側に設けられた縦断面Ｔ字形状のリテーナ３２ａによって姿勢が保持されるようになっている。

なお、前記ロック機構を、前記最大幅のベーン２２と内側が肉厚になっている前記フロントプレート１２との間に設けることも可能である。

前記油圧回路４は、前記各遅角油圧室９と進角油圧室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１に示すように、前記遅角側油孔２７に連通する第１通路としての遅角通路３４と、前記各進角側油孔２８に連通する第２通路としての進角通路３５と、該各通路３４，３５に電磁切換弁３６を介して油圧を選択的に供給するオイルポンプ３７と、前記各通路３４，３５から電磁切換弁３６を介して作動油をオイルパン３８内に選択的に排出するドレン通路３９と、を備えている。

前記遅角通路３４と進角通路３５は、位相変換機構３の前端側を覆うカバー部材４０に一体に形成された給排部材である通路構成部４１の内部に形成されており、この通路構成部４１と前記カバー部材４０は、アルミ合金材によって一体に形成されて、図外のシリンダヘッドに固定されている。

前記通路構成部４１は、端部に前記開口孔１７ａとロータ２１の保持穴２１ｃ内に跨って挿通された円柱状のロッド状部位である軸状部４１ａが一体に設けられ、この軸状部４１ａの内部軸方向に前記各通路３４，３５の一方端部３４ａ、３５ａがほぼ平行に形成されている。

前記遅角通路３４の一方端部３４ａは、先端３４ｂが径方向へほぼＬ字形状に折曲形成されて、軸状部３８ａの外周に形成されたグルーブ溝３４ｃを介して前記各遅角側油孔２７に連通している。一方、進角通路３５の端部３５ａは、直線状の先端部３５ａが前記軸状部３８ａの先端面と前記カムボルト６の頭部６ｂ側との間に形成された油室４２を介して前記各進角側油孔２８に連通している。

前記軸状部４１ａは、前記開口孔１７ａに臨む基端側の外周に一つの第１環状シール溝４３ａが形成されていると共に、前記保持穴２１ｃに臨む先端側の外周に２つの第２、第３環状シール溝４３ｂ、４３ｃが隣接して形成されている。つまり、前記第１環状シール溝４３ａと第２環状シール溝４３ｂは、前記遅角通路３４の先端３４ｂ及びグルーブ溝３４ｃを挟んだ両側に形成されている。

また、前記各環状シール溝４３ａ〜４３ｃには、円環状のシール部材である第１〜第３シールリング４４，４５、４６がそれぞれ嵌着固定されている。

したがって、前記第１シールリング４４と第２シールリング４５とによって、前記遅角通路３４のグルーブ溝３４ｃがシールされている一方、前記油室４２側が前記第２，第３シールリング４５，４６によってシールされるようになっている。

前記各シールリング４４〜４６は、代表的な一つシールリング４４を記載した図４に示すように、硬質の合成樹脂材によって円環状に形成されていると共に、横断面ほぼ矩形状に形成されており、周方向の所定箇所が斜め方向から切断されて、該切断された対向両端面４４ａ、４４ｂを介して全体が拡縮変形可能になっている。

前記オイルポンプ３７は、吐出通路３７ａが図外の濾過フィルターを介して前記電磁切換弁３６に接続されていると共に、過大な吐出圧を抑制する図外のリリーフ弁が設けられている。

前記電磁切換弁３６は、２方向弁であって、コントロールユニット４７からの出力信号によって各通路３４，３５とオイルポンプ３７の吐出通路３７ａあるいはドレン通路３７とを選択的に切り換え制御するようになっている。また、この電磁切換弁３６は、具体的に図示しないが、前記通路構成部４１の外側部に、ボルトなどによって一体的に固定されている。

前記コントロールユニット４７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３６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。
〔本実施形態の作用〕
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、前記コントロールユニット４７から電磁切換弁３６への制御パルス電流の出力が停止されて、遅角油圧室９と進角油圧室１０への油圧の供給が停止されることから、前記ベーンロータ７は、カムシャフト２に発生する交番トルクによって、図５に示すように最遅角位置(初期位置)に相対回転してロックピン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、前記ハウジング５に対するベーンロータ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を始動させクランキングが開始されると、オイルポンプ３７の作動も開始される。しかし、この始動直後は、オイルポンプ３７の吐出圧が十分に立ち上がらないことから、バルブタイミング制御装置へのオイル供給量が不足しているが、予めロックピン３０の先端部３０ａがロック穴３１ａ内に係入している状態が継続されて、ベーンロータ７を始動に最適な遅角側の回転位置に拘束している。したがって、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、前記カムシャフト２に作用する交番トルクによる各ベーンロータ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、コントロールユニット４７から電磁切換弁３６に制御電流が通電されて、オイルポンプ３７の吐出通路３７ａと進角側通路３５を連通させると同時に、遅角通路３４とドレン通路３９とを連通させる。

このため、オイルポンプ３７から吐出された作動油は、進角側通路３５を介して各進角油圧室１０内に流入して、該各進角油圧室１０が高圧になる一方、遅角油圧室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、各遅角油圧室９内が低圧になる。

このとき、各進角油圧室１０内に流入した作動油が、前記油圧通路孔３３ｂを介してロック穴３１ａ内に供給されることから、ロックピン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、ベーンロータ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、コントロールユニット４７から電磁切換弁３６に所定の制御パルス電流が出力されて、吐出通路３６ａと遅角通路３４とを連通させると同時に、進角側通路３５とドレン通路３７とを連通させる。

これにより、各進角油圧室１０内の作動油が排出されて低圧になると共に、各遅角油圧室９内に作動油が供給されて内部が高圧になる。このとき、各遅角油圧室９から前記摺動用孔２２ａの環状溝３０ｃに油圧が供給されることから、この油圧を受けた大径部３０ｂを介してロックピン３０がロック穴３１ａから抜け出した状態が維持される。

このため、ベーンロータ７は、図５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、この実施形態では、前述のように、第１シールリング４４は、外周面が前記ロータ２１の保持穴２１ｃではなく、前記フロントプレート１２の開口孔１７ａの内周面に摺動するようになっている。このため、機関始動時などに前記カムシャフト２に発生する交番トルクによる影響を受けず、開口孔１７ａの内周面との摺動負荷が小さいことから、長期に渡り摩耗の発生を抑制できて、耐久性が向上し、良好なシール性能を維持することができる。

つまり、前記遅角通路３４の先端３４ｂ側のグルーブ溝３４ｃと遅角側油孔２７との間の良好なシール性能が維持されて、作動油の外部への漏れを効果的に抑制できる。

また、前記第１シールリング４４を、フロントプレート１２側に配置することによって、通路構成部４１の軸状部４１ａの軸方向の長さを短くすることができることから、その分、ベーンロータ７のロータ２１の軸方向の長さやハウジング５全体の軸方向の長さも短くすることができる。この結果、バルブタイミング制御装置のエンジンルーム内への搭載性が向上する。

さらに、前記遅角側油孔２７を、ロータ２１の前端部２１ａの前端面に形成したことから、ベーンロータ７の焼結成形時に一緒に形成することができるので、ドリルによって孔開けする場合に比較して成形作業が容易である。

また、前記円筒部１７の開口孔１７ａにテーパ面１７ｂが形成されていることから、前記軸状部４１ａを開口孔１７ａやロータ２１の保持穴２１ｃに挿入する際に、各シールリング４４〜４６が前記テーパ面１７ｂに沿って縮径変形しながら案内されるため、前記各該軸状部４１ａの挿入作業が容易になる。
〔第２実施形態〕
図７は第２実施形態を示し、前記遅角通路３４の先端３４ｂに形成されたグルーブ溝３４ｃに代えて、ロータ２１の前端部２１ａの遅角側油孔２７の内周側に、該遅角側油孔２７と連通する円環状の油溝２７ａを形成したものである。他の構成は、前記第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、前記第１実施形態と同様な作用効果が得られることは勿論のこと、前記油溝２７ａによってグルーブ溝と同様な作用が得られると共に、遅角側油孔２７ととともにベーンロータ７の焼結成形時に一緒に成形することができるので、切削加工によってグルーブ溝を形成する場合に比較して成形作業が容易になる。
〔第３実施形態〕
図８は第３実施形態を示し、前記遅角側油孔２７を、ロータ２１の前端部２１ａ側ではなく、前記フロントプレート１２の対応する部位１２ａを膨出形成し、この内部に形成したものである。

つまり、遅角通路３４の先端３４ｂ側には、グルーブ溝３４ｃが形成されていると共に、該グルーブ溝３４ｃと径方向から対向する前記フロントプレート１２の円筒部１７の内側の部位１２ａが膨出形成され、該膨出部位１２ａの内部に径方向に沿った遅角側油孔２７が形成されている。

この場合も、フロントプレート１２のプレス成形時に、前記膨出部位１２ａを一緒に成形できるので、かかる成形作業が容易である。

なお、他の構成は第１実施形態と同じであるから、同様の作用効果が得られる。
〔第４実施形態〕
図９は第４実施形態を示し、この実施形態では、第３実施形態の膨出部位１２ａ内の遅角側油孔２７を前提として、第２実施形態に示した円環状の油溝２７ａを同じく膨出部位１２ａの内周側に形成したものである。

したがって、前記遅角側油孔２７と油溝２７ａをフロントプレート１２側に一体に形成できるため、該両者２７，２７ａの成形作業がさらに容易になる。

他の構成は、前記各実施形態と同じであるから、同様の作用効果が得られる。
〔第５実施形態〕
図１０〜図１３は第５実施形態を示し、ロック機構の構成を変更する共に、これに伴って油圧回路４の構成も変更したものである。

すなわち、前記ロック機構は、機関の停止状態に応じて、ハウジング５に対してベーンロータ７を最遅角側の回転位置（図１０の位置）と最進角側の回転位置（図１２の位置）との間の中間回転位相位置（図１３の位置）に保持するものである。

前記リアプレート１３（スプロケット１）の内側面の所定位置には、図外の第１〜第３ロック穴が形成されていると共に、前記ロータ２１の径方向で対向して形成された２つの大径部２１ｇ、２１ｈの周方向の３箇所に、第１〜第３摺動用孔５０、５１、５２が形成され、この各摺動用孔５０〜５２に、前記各ロック穴にそれぞれ係脱する３つの第１〜３ロックピン５３、５４、５５がそれぞれ設けられている。また、前記各ロック穴の先端部には、各ロックピン５３〜５５の係合を解除させる後述するロック解除通路５６の一方端部５６ａが連通している。
第１ロック穴は、リアプレート１３の内側面の前記ベーンロータ７の最遅角側の回転位置よりも進角側に寄った中間位置に形成されている。

したがって、第１ロックピン５３は、ベーンロータ７の進角方向の回転に伴って先端部が前記第１ロック穴に係入すると、先端部の側縁が第１ロック穴の周方向内側縁に当接した時点でベーンロータ７の遅角方向への移動を規制するようになっている。

前記第２ロック穴は、第１ロック穴と同じく第１大径部２１ｇ側のリアプレート１３の内側面に形成され、円周方向に沿った長溝の階段状に形成されている。

前記第３ロック穴は、前記第２大径部２１ｈ側に前記第２ロック穴よりも長くリアプレート１３の円周方向に延びた円弧長溝状に形成されていると共に、リアプレート１２の内側面の前記ベーンロータ７の最遅角側の回転位置よりも進角側に寄った中間位置に形成されている。また、この第３ロック穴は、その底面が遅角側から進角側に亘って低くなる３段の階段状に形成されて、これがロック案内溝として機能するようになっている。

なお、前記第１〜第３ロック穴は、前記リアプレート１３に形成された保持穴に嵌合固定された穴形成部材によって形成されている。

前記第１ロックピン５３は、ロータ２１の第１ロック穴側の内部軸方向に貫通形成された前記第１摺動用孔５０内に摺動自在に配置され、小径な先端部の先端面が前記第１ロック穴の底面に密着状態に当接可能な平坦面状に形成されている。

また、この第１ロックピン５３は、内部の凹溝底面とフロントプレート１２の内面との間に弾装された第１スプリングのばね力によって第１ロック穴に係合する方向へ付勢されている。

また、この第１ロックピン５３は、前記ロータ２１内に形成されたロック解除通路５６の一方端部５６ａからロック穴に供給された作動油が先端部に作用するようになっており、この油圧によって、前記第１スプリングのばね力に抗して後退移動して第１ロック穴との係合が解除されるようになっている。

前記第２ロックピン５４は、前記ロータ２１の前記第２ロック穴側の内部軸方向に貫通形成された前記第２摺動用孔５１内に摺動自在に配置され、外径が段差径状に形成されて、小径な先端部は、先端面が前記第２ロック穴の各底面に密着状態に当接可能な平坦面状に形成されている。また、この第２ロックピン５４は、後端側から内部軸方向に形成された凹溝底面とフロントプレート１３の内面との間に弾装された第２スプリングのばね力によって第２ロック穴に係合する方向へ付勢されている。

また、この第２ロックピン５４は、前記ロック解除通路５６の一方端部５６ａから第２ロック穴に作用する油圧によって、前記第２スプリングのばね力に抗して後退移動して第２ロック穴との係合が解除されるようになっている。

前記第３ロックピン５５は、前記ロータ２１の第３ロック穴側の内部軸方向に貫通形成された第１摺動用孔５２内に摺動自在に配置され、外径が段差径状に形成されて、小径な前記先端部の先端面が前記第３ロック穴の各底面に密着状態に当接可能な平坦面状に形成されている。また、この第３ロックピン５５は、後端側から内部軸方向に形成された凹溝底面とフロントプレート１３の内面との間に弾装された第３スプリングのばね力によって第３ロック穴に係合する方向へ付勢されている。

また、この第３ロックピン５５は、前記ロック解除通路５６の一方端部５６ａから第３ロック穴に作用する油圧によって、前記第３スプリングのばね力に抗して後退移動して第３ロック穴との係合が解除されるようになっている。

前記油圧回路４は、基本的には図２に示す通りであるが、前記電磁切換弁３６とは別に図外の第２電磁切換弁が設けられていると共に、前記オイルポンプ３７から吐出通路３７ａに吐出された油圧が第２電磁切換弁を経由して前記ロック解除通路５６に供給されて一方端部５６ａからグルーブ溝５６ｃと放射状の第１〜第３連通路５７，５８、５９を介して各ロック穴に連通するようになっている。

すなわち、前記ロック解除通路５６は、図１１に示すように、前記通路構成部４１内に前記遅角通路３４とほぼ平行に形成されていると共に、軸状部４１ａ内でＬ字形状に折曲された一方端部５６ａの先端５６ｂが前記第２シールリング４５と第３シールリング４６との間に開口形成されていると共に、該開口部に円環状のグルーブ溝５６ｃが形成されている。このグルーブ溝５６ｃは、前記各連通路５７〜５９を介して各ロック穴に連通している。

また、前記第２電磁切換弁は、前記オイルポンプ３７の吐出通路３７ａと前記ロック解除通路５６と連通させるか、あるいは該ロック解除通路５６と図外のドレン通路とを連通させるようになっていると共に、前記コントロールユニット４７からの制御電流によってオンーオフ的に開閉作動するようになっている。

以下、この実施形態の作用について簡単に説明すると、まず、イグニッションスイッチをオフ操作して機関の停止直前では、バルブスプリングのばね力などに起因してカムシャフト２に正負の交番トルクが発生する。特に、負のトルクによってベーンロータ７が遅角側から進角側へ回転して中間位相位置になると、第１〜第３ロックピン５３〜５５が、各スプリングのばね力で進出移動して各先端部が対応する第１〜第３ロック穴に係合する。これによって、ベーンロータ７は、図１３に示す最進角と最遅角の間の中間位相位置に保持されることになる。

その後、機関を始動するために、イグニッションスイッチをオン操作すると、その直後の初爆（クランキング開始）によってオイルポンプ３７が駆動し、その吐出油圧が、遅角通路３４と進角通路３５を介して各遅角油圧室９と各進角油圧室１０にそれぞれ供給される。一方、前記ロック解除通路５６とドレン通路は連通された状態になっていることから、各ロックピン５３〜５５は、各スプリングのばね力によって各ロック穴に係合した状態を維持している。

続いて、例えば機関低回転低負荷域や高回転高負荷域に移行する直前には、コントロールユニット４７から電磁切換弁３６と第２電磁切換弁に制御電流が出力されて、吐出通路３７ａとロック解除通路５６が連通すると共に、吐出通路３７ａに対する遅角通路１８と進角通路１９との連通が維持される。

したがって、ロック解除通路５６から各連通路５７〜５９を介して第１〜第３ロック穴に作動油（油圧）が供給されるので、各ロックピン５３〜５５は、各スプリングのばね力に抗して後退移動して先端部が各ロック穴から抜け出す。これによって、それぞれの係合が解除される。

よって、前記ベーンロータ７は、自由な正逆回転が許容され、また、遅角、進角油圧室９，１０の両方に作動油が供給される。

このように、両方の油圧室９，１０に油圧を供給していることから、前記各ロックピン５３〜５５の各ロック穴への食い込み現象やばたつき等を十分に抑制できる。

その後、機関の運転状態の変化によって前述と同じく、油圧回路４を介して各遅角油圧室９のみにポンプ油圧が供給されて各進角油圧室１０はドレン通路３９と連通させた場合には、ベーンロータ７は、スプロケット１に対して図１０に示す最大遅角側に相対回転する。これによって、各吸気弁の開閉時期を遅角側に制御する。

一方、各進角油圧室１０のみにポンプ油圧が供給されて各遅角油圧室９はドレン通路３９と連通させた場合には、ベーンロータ７は、スプロケット１に対して図１２に示す最大進角側に相対回転する。これによって、各吸気弁の開閉時期を進角側に制御する。

また、前記第２ロック穴と第３ロック穴の階段状の長溝形状に形成されていることから、前記ベーンロータ７が遅角側に位置した状態で機関を停止した場合には、カムシャフト２に発生する交番トルク(特に負のトルク)によって各ロックピン５４，５５が各ロック穴の階段を利用してラチェット式に中間位置に自動的に相対回転させることから、ベーンロータ７を始動に最適な中間相対回転位置に移動させることが可能になる。

他の構成は前記第１実施形態と同様であって、第１シールリング４４が、フロントプレート１２の円筒部１７の開口孔１７ａの形成位置に配置されていることから、前記第１実施形態と同じく前記カムシャフト２の交番トルクに影響されない。したがって、第１シールリング４４は、外周面の摩耗の発生が十分に抑制されて、良好なシール性能を維持できる。

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、バルブタイミング制御装置としては、ベーンタイプ以外のものにも適用することができる。

また、前記各実施形態では、第１シールリング４４のみをフロントプレート１２側に配置したが、ＶＴＣの仕様や大きさなどによっては、前記第２シールリング４５などもフロントプレート１２側に配置することも可能である。

さらに、前記実施形態では、遅角通路３４側について説明したが、進角通路３５を遅角通路３４に置き換えることも可能である。

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、
前記通路構成部には、前記進角油圧室への作動油の給排を行う第１通路と、前記遅角油圧室への作動油の給排を行う第２通路が設けられ、
前記第１通路と第２通路との間をシールする第２シール部材を、前記通路構成部の外周に設けると共に、該第２シール部材の外周面が前記ロータの保持穴の内周面と摺動するように構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。
〔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２シール部材は、隣接して配置された２本のシールリングによって構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。
〔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、
前記通路構成部の外周には、シール溝が形成され、該シール溝に前記シール部材が嵌着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。
〔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、
前記シール部材は、リング状に形成されて、周方向の一箇所が斜めに切断された樹脂材によって構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。
〔請求項ｅ〕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、
前記ベーンロータには、油圧によって前記ハウジング側に進退動するロック部材が設けられていると共に、前記ハウジングには、前記ロック部材が進出動した際に係合するロック穴が設けられ、
前記通路構成部の内部には、前記ロック部材に係合解除用の油圧を給排する第３通路が設けられていると共に、前記通路構成部の外周には、該第３通路と、前記第１通路または第２通路との間をシールする第３シール部材が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。
〔請求項ｆ〕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、
前記ロータには、前記第１通路と前記遅角油圧室とを連通する第４通路が形成されていると共に、前記第２通路と進角油圧室とを連通する第５通路がそれぞれ形成されて、
前記第４通路と第５通路の少なくとも一方が、前記ハウジングの前端側内面に摺動する前記ロータの一端面に溝通路とし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。

この発明によれば、ロータの一端面側を溝通路として利用したことから、配置スペースの有用利用が図れると共に、ロータの軸方向の長さを短尺化できる。
〔請求項ｇ〕請求項ｆ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、
前記溝通路は、前記ベーンロータの型成形時に一体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。
〔請求項ｈ〕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、
前記ハウジングの開口孔の内周面には、前端面に向かって拡径するテーパ面が形成されていると共に、該テーパ面の内周縁から前記ベーンロータに向かって円環状に形成された部位を前記シール部材が摺動するシール摺動面とし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。
〔請求項ｉ〕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、
前記ハウジングは、筒状のハウジング本体と、該ハウジング本体の前端側に配置されて、前記前端開口穴が形成されたフロントプレートと、前記ハウジング本体の後端側に配置されて、前記カムシャフト挿通孔が形成されたリアプレートと、を一体的に結合して構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。
〔請求項ｊ〕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、
前記通路構成部は、内燃機関に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。
〔請求項ｋ〕請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置の作動油給排構造において、
前記通路構成部は、前記ハウジングの先端側を覆うように配置されて、内燃機関に固定されたカバー部材に一体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作動油給排構造。
〔請求項ｌ〕請求項ｋに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置の作動油給排構造において、
前記カバー部材には、作動油の給排を制御する制御弁が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の作動油給排構造。
〔請求項ｍ〕請求項ｉ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、
前記フロントプレートは、前記リング状のシール部材の摺動する内径側の肉厚を、外周側よりも大きく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。

１…タイミングスプロケット（駆動回転体）
２…カムシャフト（従動回転体）
３…位相変換機構
４…油圧回路
５…ハウジング
７…ベーンロータ（従動回転体）
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…ロータ
２１ａ…前端部
２１ｂ…筒部
２１ｃ…保持穴
２２〜２５…ベーン
２７…遅角側油孔(保持穴)
２８…進角側油孔
３４…遅角通路(第１通路)
３４ａ…一方端部
３４ｂ…先端
３４ｃ…グルーブ溝
３５…進角通路(第２通路)
３５ａ…一方端部
４１…通路構成部
４１ａ…軸状部
４４…第１シールリング(シール部材)
４５…第２シールリング
４６…第３シールリング

Claims (2)

1. クランクシャフトから回転力が伝達され、内周側に複数のシューが突設されていると共に、前端側の回転中心位置に開口孔が形成されたハウジングと、
   該ハウジングの前記開口孔と反対側の位置に形成されたカムシャフト挿通孔を介してカムシャフトに固定されていると共に、前記開口孔と対向する位置に保持穴が設けられたロータ及び該ロータの外周に放射方向に突設され、前記各シューとの間に複数の遅角油圧室と進角油圧室を隔成する複数のベーンを有し、前記各油圧室に選択的に給排された作動油によって前記ハウジングに対して遅角側あるいは進角側に相対回転するベーンロータと、
   ロッド状の部位が前記保持穴内に挿入され、内部に前記遅角油圧室に対して作動油の給排を行う第１通路と、前記進角油圧室に対して作動油の給排を行う第２通路が形成された通路構成部と、
   該通路構成部のロッド状の部位の外周に設けられ、前記ハウジングの開口孔の内周面と摺動するリング状の第１シール部材と、
   前記ロッド状の部位の外周に設けられ、前記ロータの保持穴の内周面に摺動して前記第１通路と第２通路との間をシールする第２シール部材と、
   を備え、
   前記ロータは、前記第１通路と前記遅角油圧室とを連通する遅角側油孔と、前記第２通路と進角油圧室とを連通する進角側油孔がそれぞれ形成され、さらに、前記ハウジングの前端側の内面に摺動する一端面に、前記遅角側油孔と進角側油孔の一方が溝通路として形成されていること特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
2. クランクシャフトから回転力が伝達され、内周側に複数のシューが突設されていると共に、前端側の回転中心位置に開口孔が形成されたハウジングと、
   該ハウジングの開口孔と反対側の位置に形成されたカムシャフト挿通孔を介してカムシャフトに固定されていると共に、前記開口孔と対向する位置に保持穴が設けられたロータ及び該ロータの外周に放射方向に突設され、前記各シューとの間に複数の遅角油圧室と進角油圧室を隔成する複数のベーンを有し、前記各油圧室に選択的に給排された作動油によって前記ハウジングに対して遅角側あるいは進角側に相対回転するベーンロータと、
   を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置に用いられ、
   ロッド状の部位が前記保持穴内に挿入され、内部に前記遅角油圧室に対して作動油の給排を行う第１通路と、前記進角油圧室に対して作動油の給排を行う第２通路が形成された通路構成部と、
   該通路構成部のロッド状部位の外周に設けられ、前記ハウジングの開口孔の内周面と摺動するリング状の第１シール部材と、
   前記ロッド状の部位の外周に設けられ、前記ロータの保持穴の内周面に摺動して前記第１通路と第２通路との間をシールする第２シール部材と、
   を備え、
   前記ロータは、前記第１通路と前記遅角油圧室とを連通する遅角側油孔と、前記第２通路と進角油圧室とを連通する進角側油孔がそれぞれ形成され、さらに、前記ハウジングの前端側の内面に摺動する一端面に、前記遅角側油孔と進角側油孔の一方が溝通路とし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の作動油給排構造。

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