JP6084847B2

JP6084847B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置及びその組立方法

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Publication number: JP6084847B2
Application number: JP2013007999A
Authority: JP
Inventors: 徹四宮
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2033-01-21
Also published as: US20140202405A1; DE102014200239A1; US8955479B2; JP2014139410A; CN103939165A; CN103939165B

Description

本発明は、吸気弁や排気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その組立方法に関する。

従来の一般的なベーン型のバルブタイミング制御装置は、機関停止時などで油圧による作動力が生じていない状態では、カムシャフトに発生する交番トルクに起因してタイミングスプロケットに対してベーンロータが遅角側に相対回転する。

しかしながら、バルブタイミング制御装置の種類によっては、機関停止時のバルブタイミングを最遅角位置よりも進角した位置とするような要求があり、この要求を満足するために、トーションスプリングのばね力によってハウジングに対してベーンロータを進角方向に付勢することが考えられている。

例えば、特許文献１に示すものは、ベーンロータの端面に設けた係止溝にトーションスプリングの一端が係止され、ハウジングに設けた係止部にトーションスプリングの他端が係止されている。

また、前記トーションスプリングの外周側には、装着後に縮径方向へ捻られときにトーションスプリングが外れにくくなるようにベーンロータから軸方向に延びる円筒状のスプリングガイドが設けられている。

この特許文献１の技術は、バルブタイミング制御装置の各部品を組み立てた後に、最後にトーションスプリングを装着することができるため、トーションスプリングの付勢力に抗して組み付ける工程をできるだけ少なくできる。

特開２００５−１５５３４６号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載されたバルブタイミング制御装置にあっては、装着する前の自由状態での前記トーションスプリングの外径が前記スプリングガイドの内径よりも小さく形成されていることから、前記トーションスプリングの付勢力に抗して前記ベーンロータがハウジングに対して遅角側に相対回転した場合に、前記トーションスプリングが縮径方向に変形すると、この縮径変形量が大きくなってしまう。このためトーションスプリングの外周面とスプリングガイドの内周面との間の隙間が大きくなってトーションスプリングが傾いて、前記一端あるいは他端が係止溝や係止部から外れやすくなってしまうおそれがある。

本発明は、前記従来の技術的課題に鑑みて案出されたもので、ベーンロータがハウジングに対して相対回転したときのトーションスプリングの傾きを抑制し得る内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供するものである。

請求項１に記載の発明は、クランクシャフトから回転力が伝達され、内周面にシューが突設されたハウジングと、カムシャフトに固定されるロータと、前記各シューの間に進角作動室と遅角作動室を隔成するベーンとを有し、前記進角作動室と遅角作動室内の作動油を選択的に給排することによって前記ハウジングに対して進角側あるいは遅角側に相対回転するように構成されたベーンロータと、
一端が該ベーンロータに係止され、他端が前記ハウジングに係止されることにより、前記ハウジングに対して前記ベーンロータを常時、回転方向の一方向に付勢し、前記ハウジングに対して前記ベーンロータが相対回転した際には縮径するトーションスプリングと、
該トーションスプリングの軸方向の少なくとも一部を内部に収容するスプリングガイドと、を備え、
前記スプリングガイドに装着される前の前記トーションスプリングの外径の少なくとも一部は、前記スプリングガイドの内壁面の内径よりも大きく形成され、装着された後の前記ハウジングに対する前記ベーンロータの付勢力が最も小さくなる状態では、前記スプリングガイド内壁面の内径より小さくなっていることを特徴としている。

本発明によれば、前記ベーンロータが前記ハウジングに対して相対回転して、縮径変形したときのトーションスプリングの傾きを抑制することができる。

本発明に係るバルブタイミング制御装置の第１実施形態を示す全体構成図及び図２のＢ−Ｂ線断面図である。本実施形態に供されるベーンロータが最進角位相の位置に相対回転した状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。図１のＣ矢視図である。図３のＤ矢視図である。図２のＥ−Ｅ線断面及び自由状態にあるトーションスプリングの縦断面図である。組立用の治具によってトーションスプリングを組み付ける状態を示す要部断面図である。図６のＦ矢視図である。組立用の治具によってトーションスプリングが組み付けられた状態を示す要部断面図である。

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）を排気弁側の動弁装置に適用したものを示している。
〔第１実施形態〕
排気側のバルブタイミング制御装置は、図１及び図２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駆動される駆動回転体であるスプロケット１と、該スプロケット１に対して相対回転可能に設けられたカムシャフト２と、前記スプロケット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更機構３と、該位相変更機構３を作動させる油圧回路４と、を備えている。

前記スプロケット１は、肉厚円板状に形成されて、外周に前記タイミングチェーンが巻回される歯車部１ａを有していると共に、後述するハウジング５の後端開口を閉鎖するリアカバー１ｂとして構成され、中央には前記カムシャフト２の外周に回転自在に支持される支持孔１ｃが貫通形成されている。また、スプロケット１の外周部の周方向のほぼ等間隔位置には、後述する４本のボルト９が螺着される雌ねじ孔１ｄが形成されている。

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、外周面には、排気弁を開閉作動させる複数の回転カムが軸方向の所定位置に一体に固定されていると共に、一端部２ａ側の内部軸心方向には、後述するベーンロータ７を先端部２ｂに軸方向から固定するカムボルト６の軸部６ａが挿通するボルト挿通孔２ｃが形成されている。なお、このボルト挿通孔２ｃの先端部には、カムボルト６の先端雄ねじが螺着する雌ねじが形成されている。

前記位相変更機構３は、図１及び図２に示すように、前記スプロケット１に軸方向から結合されて、内部に作動室を有するハウジング５と、前記カムシャフト２の一端部にカムボルト６によって固定されて、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の内周面に一体に有する４つの第１〜第４シュー８ａ〜８ｄと前記ベーンロータ７によって前記作動室が隔成されたそれぞれ４つの遅角作動室である遅角油圧室１０及び進角作動室である進角油圧室１１と、を備えている。

前記ハウジング５は、焼結金属によって円筒状に形成されたハウジング本体５ａと、プレス成形によって形成され、前記ハウジング本体５ａの前端開口を閉塞する鉄系金属のフロントカバー１２と、後端開口を閉塞するリアカバー１ｂとしての前記スプロケット１とからなり、ハウジング本体５ａとフロントカバー１２及びスプロケット１とは、前記各シュー８の各ボルト挿通孔８ｅなどを貫通する４本のボルト９によって共締め固定されている。

前記フロントカバー１２は、図１及び図３〜図５に示すように、円盤状に形成された本体１２ａと、該本体１２ａの中央に一体形成された円筒状のスプリングガイド１２ｂと、から構成されている。

前記本体１２ａは、外周部の円周方向等間隔位置にボルト９が挿通する４つの図外のボルト挿通孔が貫通形成されている。

前記スプリングガイド１２ｂは、本体１２ａの前面から所定長さをもって前方へ突設され、周方向の所定位置に切欠溝１２ｃが軸方向に沿って形成されている。この該切欠溝１２ｃは、周方向に所定の溝幅Ｗをもって形成され、周方向から対向する一方の対向面に凹状の係止溝１２ｄが形成されている。

また、前記スプリングガイド１２ｂの内壁には、ガイド面１２ｅが形成され、このガイド面１２ｅの内側に、後述のトーションスプリング３０が収容されている。

前記ベーンロータ７は、金属材によって一体に形成され、図２に示すように、軸方向中央に形成された挿通孔７ａに挿通される前記カムボルト６によってカムシャフト２に固定されたロータ１３と、該ロータ１３の外周面に円周方向のほぼ９０°等間隔位置に放射状に突設された４枚の第１〜第４ベーン１４ａ〜１４ｄとから構成されている。

前記ロータ１３は、ほぼ円筒状に形成され、前端面の外周に円形状の凹部である環状溝１３ａが形成されている一方、後端側に前記カムシャフト２の先端部２ｂが嵌合する円形状の嵌合溝１３ｂが形成されている。前記環状溝１３ａの内周面には、前記挿通孔７ａの軸心方向（径方向）に向かって切欠された係止溝１３ｃが形成されている。

前記第１〜第４ベーン１４ａ〜１４ｄは、図２に示すように、それぞれが各シュー８ａ〜８ｄの間に配置されていると共に、円周方向の巾がそれぞれ同一に形成されており、それぞれの円弧状外周面に形成されたシール溝内に、ハウジング本体５ａの内周面に摺動しつつシールするシール部材１５ａがそれぞれ嵌着されている。一方、前記各シュー８ａ〜８ｄの先端内周面に形成されたシール溝には、ロータ１３の外周面に摺動しつつシールするシール部材１５ｂがそれぞれ嵌着されている。

また、前記ベーンロータ７は、最遅角側へ相対回転すると、図２の一点鎖線で示すように、第１ベーン１４ａの一側面１４ｅが周方向から対向する前記第２シュー８ａの対向側面に当接して最大遅角側の回転位置が規制され、また、実線で示すように、最進角側へ相対回転すると、第１ベーン１４ａの他側面１４ｆが周方向から対向する第４シュー８ｂの対向側面に当接して最大進角側の回転位置が規制されるようになっている。これら第１ベーン１４ａと第１、第２シュー８ａ、８ｂがベーンロータ７の最遅角位置と最進角位置を規制するストッパとして機能するようになっている。

このとき、他の第２〜第４ベーン１４ｂ〜１４ｄは、両側面が円周方向から対向する各シュー８ｃ、８ｄの対向側面に当接せずに離間状態にある。したがって、第１ベーン１４ａとシュー８ｂ、８ｄとの当接精度が向上すると共に、後述する各油圧室１０、１１への油圧の供給速度が速くなってベーンロータ７の正逆回転応答性が高くなる。

前記各遅角油圧室１０と各進角油圧室１１は、前記ロータ１３の内部に径方向に沿って形成された第１連通孔１０ａと第２連通孔１１ａを介して前記油圧回路４にそれぞれ連通している。

前記油圧回路４は、前記各遅角、進角油圧室１０、１１に対して作動油（油圧）を選択的に供給あるいは排出するもので、図１に示すように、各遅角油圧室１０に対して前記第１連通孔１０ａを介して油圧を給排する遅角油通路１６と、各進角油圧室１１に対して前記第２連通孔１１ａを介して油圧を給排する進角油通路１７と、該各通路１６、１７に作動油２を供給する流体圧供給源であるオイルポンプ１８と、機関の作動状態に応じて前記遅角油通路１６と進角油通路１７の流路を切り換える電磁切換弁１９と、を備えている。前記オイルポンプ１８は、機関のクランクシャフトによって回転駆動するトロコイドポンプなどの一般的なものである。

前記遅角油通路１６と進角油通路１７とは、それぞれの一端部が前記電磁切換弁１９の通路ポートに接続されている一方、各他端部側が図外のシリンダヘッドやシリンダブロックを介して前記カムシャフト２の内部に、軸方向へ平行に遅角通路部１６ａと進角通路部１７ａが形成されている。該遅角通路部１６ａは、前記第１連通孔１０ａを介して前記各遅角油圧室１０に連通している。一方、進角通路部１７ａは、前記第２連通孔１１ａを介して前記各進角油圧室に連通している。

前記電磁切換弁１９は、図１に示すように、２位置３ポート弁であって、図外の電子コントローラによって、バルブボディ内に軸方向へ摺動自在に設けられた図外のスプール弁体を前後方向に移動させて、オイルポンプ１８の吐出通路１８ａと前記いずれかの油通路１６、１７と連通させると同時に、該他方の油通路１６、１７とドレン通路２１とを連通させるようになっている。

前記オイルポンプ１８の吸入通路１８ｂと前記ドレン通路２１とは、オイルパン２２内に連通している。また、オイルポンプ１８の前記吐出通路１８ａの下流側には、濾過フィルタ２３が設けられていると共に、この下流側で内燃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Ｍ／Ｇに連通している。さらに、オイルポンプ１８は、吐出通路１８ａから吐出された過剰な作動油をオイルパン２２に排出して適正な流量に制御する流量制御弁２４が設けられている。

前記電子コントローラは、内部のコンピュータが図外のクランク角センサやエアフローメータ、機関水温センサ、スロットルバルブ開度センサ及びカムシャフト２の現在の回転位相を検出するカム角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、電磁切換弁１９の電磁コイルに制御パルス電流を出力してそれぞれのスプール弁体の移動位置を制御して前記各通路を切り換え制御するようになっている。

また、前記第１ベーン１４ａと前記スプロケット１のリアカバー１ｂとの間には、前記ハウジング５に対してベーンロータ７を最進角位置に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、図５に示すように、前記第１ベーン１４ａの内部軸方向に貫通形成された摺動用孔２５に摺動自在に収容されて、リアカバー１ｂ側に対して進退自在に設けられたロックピン２６と、前記リアカバー１ｂの径方向のほぼ中央所定位置に形成され、前記ロックピン２６の先端部２６ａが係合して前記ベーンロータ７をロックするロック穴２７と、機関の始動状態に応じて前記ロックピン２６の先端部２６ａをロック穴２７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２６は、先端部２６ａを含めた全体がほぼ円柱状に形成されて、前記ロック穴２７内に軸方向から係合し易い形状になっていると共に、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カバー１２の内面との間に弾装されて、ロックピン２６を進出方向（係合する方向）へ付勢するコイルスプリング２８が設けられている。

前記ロック穴２７は、前記ロックピン２６の先端部外径よりも大きく形成され、円周方向の前記進角油圧室１１側に偏倚した位置に形成されていると共に、前記ロックピン２６が係合した場合には、前記ハウジング５とベーンロータ７の相対変換角度が最進角側の位置となるように設定されている。また、前記ロックピン２６の外径よりも小径で前記ロック穴２７よりも一段下がった位置に円柱状の受圧室２９が形成されている。

前記係脱機構は、前記ロックピン２６を進出方向へ付勢する前記コイルスプリング２８と、前記ロック穴２７内の受圧室２９に油圧を供給してロックピン２６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、前記遅角油圧室１０と進角油圧室１１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受圧室２９に供給されて前記ロックピン２６に後退方向へ作用するようになっている。

また、前記スプリングガイド１２ｂの内部には、前記ベーンロータ７をハウジング５に対して進角方向へ付勢するトーションスプリング３０が装着されている。

前記トーションスプリング３０は、図１及び図３〜図５に示すように、コイル状に巻回されたスプリング本体３０ａと、該スプリング本体３０ａの一端から径方向内側へ折曲されて突出した第１係止部３０ｂと、前記スプリング本体３０ａの他端から径方向外側へ折曲されて突出した第２係止部３０ｃと、から構成されている。

前記スプリング本体３０ａは、前記ロータ１３の環状溝１３ａとその大部分が前記スプリングガイド１２ｂ内に収容されていると共に、軸方向内側の一部が前記ロータ１３の環状溝１３ａ内に収容配置されている。

前記第１係止部３０ｂは、前記ロータ１３の係止溝１３ｃに係止固定されている。前記第２係止部３０ｃは、前記フロントカバー１２の係止溝１２ｄに係止固定されている。これによって、前記ベーンロータ７を進角側の回転方向へ常時付勢するようになっている。また、トーションスプリング３０は、前記ベーンロータ７がハウジング５に対して遅角側へ相対回転した場合に縮径方向へ変形するようになっている。

さらに、前記トーションスプリング３０は、図５に示すように、装着前の自由状態では、外径Ｗ１が前記フロントカバー１２のスプリングガイド１２ｂの内壁の内径Ｗ２よりも大きく形成されている。したがって、装着するにあたって、バルブタイミング制御装置の外部で予めトーションスプリング３０の外径Ｗ１を前記スプリングガイド１２ｂの内径Ｗ２と同等もしくは小さくなるまで縮径させるようになっている。装着された後の前記ベーンロータ７に対する付勢力が最も小さくなる自由状態では、前記スプリングガイド１２ｂの内径Ｗ２と同等、もしくは小さくなるように装着されていると共に、わずかにばね荷重（セット荷重）が付与されている。

ここで、本実施形態のバルブタイミング制御装置のトーションスプリング３０を前記スプリングガイド１２ｂ内に装着する組立方法を説明する。

バルブタイミング制御装置は、トーションスプリング３０を装着する前に、その他の構成部品がすべて組み立てられた状態になっており、最後にトーションスプリング３０を治具を用いて組み付けるようになっている。

この組立方法は、図６〜図８に示すようにバルブタイミング制御装置の基本的な構成部材が予め図外の固定用基台上に固定されていると共に、組み立て用の第１治具〜第３治具３１〜３３を用いている。

前記第１治具３１は、円筒状に形成されていると共に、軸方向（図６の上下方向）に沿って切り欠かれた細長いスリット上のガイド孔３１ｂが形成されている。

また、前記第１治具３１は、外径が前記ロータ１３の環状溝１３ａの内径とほぼ同一に設定されていると共に、内径が前記ベーンロータ７の挿通孔７ａの内径とほぼ同等に設定されている。さらに、前記第１治具３１の外周面は、前記トーションスプリングを軸方向へスライド案内するガイドの役割を有している。

前記ガイド孔３１ｂは、前記ロータ１３の係止溝１３ｃとほぼ同等に設定され、前記トーションスプリング３０の第１係止部３０ｂが係入されるようになっている。

前記第２治具３２は、円筒状に形成されて、この外周に設けられた円環状のフランジ部３２ａを有すると共に、該フランジ部３２ａの外周部から下方へ軸方向に沿って突設された係止ピン３２ｂを備えている。

前記第２治具３２は、前記第１治具３１の外周面を回転と軸方向へ摺動自在に設けられており、前記係止ピン３２ｂは、図７に示すように第２治具３２を矢印方向に回転させた際に、前記トーションスプリング３０の前記第２係止部３０ｃに円周方向から当接する。

前記第３治具３３は、図８に示すように、円筒状に形成され、内周面が前記第１治具３１の外周を軸方向へ摺動可能に設けられている。

そして、前記トーションスプリング３０の外径Ｗ１を前記スプリングガイド１２ｂの内径Ｗ２よりも小さく縮径させて装着するには、図６及び図７に示すように、まず、前記トーションスプリング３０の第１係止部３０ｂを、前記第１治具３１のガイド孔３１ｂに合わせながらトーションスプリング３０の内周側に前記第１治具３１を上下方向から挿通させる。その後、前記第１治具３１のガイド孔３１ｂと前記ロータ１３の係止溝１３ｃの溝位置を一致させながら、前記第１治具３１の下端面を環状溝１３ａで囲まれた部位の上面に軸方向から突き合わせる。

次に、前記トーションスプリング３０を、第１治具３１の外周面を介して図６に示す位置に保持し、この状態で前記第２治具３２を前記第１治具３１の上方から孔を介して挿着し、そのまま下方へ摺動させ、前記トーションスプリング３０の軸方向上部位置に配置しながら係止ピン３２ｂをトーションスプリング３０の第２係止部３０ｃの側縁に当接させる。その後、この状態で前記トーションスプリング３０が縮径する方向、つまり前記第２治具３２を図７に示す矢印の方向に回転させることにより、前記係止ピン３２ｂが前記トーションスプリング３０のばね力に抗して縮径方向に回転させ、トーションスプリング３０の外径Ｗ１が前記スプリングガイド１２ｂの内径Ｗ２とほぼ同等で、かつ前記トーションスプリング３０の第２係止部３０ｃが前記フロントカバー１２の切欠溝１２ｃの溝幅Ｗ内に位置するように縮径させる。

次に、図８に示すように、前記第３治具３３を前記第１治具３１の上方向から挿着して下降摺動させ前記第２治具３２の上部に前記第３治具３３を配置する。該第３治具３３を上方から圧力を掛け垂直下方に押し出すことによって、前記第２治具３２を介して前記トーションスプリング３０の内周が前記第１治具３１の外周にガイドされながら、前記トーションスプリング３０の下端が前記ロータ１３の環状溝１３ａに収容されると同時に、前記第１係止部３０ｂが前記ロータ１３の係止溝１３ｃに係止固定されると共に、前記第２係止部３０ｃが前記切欠溝１２ｃ内に係入される。その後、前記第２治具３２を拡径方向に回転させることによって、前記第２係止部３０ｃが前記切欠溝１２ｃ内の係止溝１２ｄに係止固定され、前記トーションスプリング３０が前記フロントカバー１２のスプリングガイド１２ｂ内に装着される。

最後に前記各治具３１、３２、３３を垂直上方へ上昇させて、該各治具３１〜３３を取り外せば、トーションスプリング３０の組み付け作業が完了する。これによって、前記トーションスプリング３０の外径Ｗ１が前記スプリングガイド１２ｂの内径Ｗ２とほぼ同等の状態となる。
〔第１実施形態の作用効果〕
以下、本実施形態の作用効果を説明する。

まず、機関始動時は、図５に示すように、トーションスプリング３０のばね力によってベーンロータ７を最大進角位置に付勢していると共に、この位置で予めロックピン２６の先端部２６ａがロック穴２７内に係入して、ベーンロータ７を始動に最適な進角側の相対回転位置に拘束している。このため、排気弁のバルブタイミングが最進角側に制御されている。このことから、イグニッションスイッチをオン操作して始動が開始されると、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。

そして、機関始動後の例えば低回転負荷域では、電子コントローラが電磁切換弁１９の電磁コイルへの非通電状態が維持される。これによって、オイルポンプ１８の吐出通路１８ａと遅角油通路１６を連通させると同時に、進角油通路１７とドレン通路２１を連通させる。

このため、前記オイルポンプ１８から吐出された作動油は、前記遅角油通路１６を介して各遅角油圧室１０内に流入して、該各遅角油圧室１０が高圧になる一方、各進角油圧室１１内の作動油が前記進角油通路１７を通って前記ドレン通路２１からオイルパン２２内に排出されて、各進角油圧室１１内が低圧になる。

このとき、前記各遅角油圧室１０内に流入した作動油が前記解除用油圧回路から受圧室２９内にも流入して高圧となり、これによりロックピン２６が後退動して先端部２６ａがロック穴２７から抜け出して、ベーンロータ７の自由な回転が確保される。

したがって、前記各遅角油圧室１０の容積の拡大に伴い、ベーンロータ７が図２の一点鎖線で示すように、遅角側へ回転して第１ベーン１４ａの一側面１４ｅが周方向から対向する前記第１シュー８ａの対向側面に当接して最大遅角側の回転位置が規制される。これにより、ベーンロータ７、つまりカムシャフト２は、ハウジング５に対して相対回転角度が最遅角側に変換される。

また、ベーンロータ７がハウジング５に対して相対回転することによって前記トーションスプリング３０が縮径方向へ変形する。

次に、機関が例えば高回転負荷域に移行した場合は、コントローラから電磁切換弁１９に制御電流が出力されて、吐出通路１８ａと進角油通路１７を連通させると同時に、遅角油通路１６とドレン通路２１を連通させる。これにより、遅角油圧室１０内の作動油が排出されて低圧になると共に、進角油圧室１１内に作動油が供給されて内部が高圧になる。このとき、進角油圧室１１から前記解除用油圧回路を介して前記ロック穴２７内に油圧が供給されることから、この油圧によってロックピン２６はロック穴２７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２に示すように、ハウジング５に対して進角側へ回転して第１ベーン１４ａの他側面１４ｆが周方向から対向する第２シュー８ｂの対向側面に当接して最大進角側の回転位置が規制される。これによって、カムシャフト２のハウジング５に対する相対回動位相が最進角側に変換される。この結果、排気弁の開閉タイミングが最進角側に制御されて、かかる高回転高負荷域における機関の出力を向上させることができる。

また、機関停止直前には、ドレン通路２１を介して各油圧室１０、１１内の油圧がオイルパン２２へ排出されて、受圧室２９やロック穴２７内の油圧も低下する。このため、前記カムシャフト２に作用するトーションスプリング３０のばね力によってベーンロータ７が前記最進角側へ相対回転してこの位置、ロックピン２６がコイルスプリング２８のばね力によって進出し、先端部２６ａがロック穴２７内に係合する。

この場合、各構成部材の組み付け時に、前記ロックピン２６と前記ロック穴２７によってハウジング５の円周方向の正確な位置決めが行われているため、前記ロックピン２６のスムーズな係合作用が得られる。

そして、本実施形態では、装着前の自由状態の前記トーションスプリング３０の外径Ｗ１を前述の組立方法によって、前記トーションスプリング３０の装着後の前記ハウジングに対する前記ベーンロータの付勢力が最も小さくなる自由状態では、前記トーションスプリング３０の外径Ｗ１が前記スプリングガイド１２ｂの内径Ｗ２とほぼ同等になっている。

すなわち、前記トーションスプリング３０を縮径させて前記スプリングガイド１２ｂ内に装着することによって前記トーションスプリング３０が前記スプリングガイド１２ｂの内径Ｗ２とほぼ同等になるまで拡径することによって装着後の自由状態である前記トーションスプリング３０に予めばね荷重を付与することができる。これにより、機関始動後に、前記ベーンロータ７がハウジング５に対して相対回転角度が最遅角側に変換されて、トーションスプリング３０が縮径変形する際の縮径変形量を小さくできることから、該トーションスプリング３０の外周面と前記ガイド面１２ｅの内周面との間に生じる隙間を極力小さくすることができるので、前記ガイド面１２ｅによるトーションスプリング３０のガイド効果が向上し、前記トーションスプリング３０の縮径変形時の傾きを抑制することができる。また、前記トーションスプリング３０の縮径変形時の傾きを抑制することができることから、前記第１係止部３０ｂと前記第２係止部３０ｃの外れを抑制することができる。

さらに、前記トーションスプリング３０を縮径させて前記スプリングガイド１２ｂ内に装着することによって装着後に前記トーションスプリング３０が前記スプリングガイド１２ｂの内径Ｗ２とほぼ同等になるまで拡径することによって前記トーションスプリング３０が装着後の自由状態で該トーションスプリング３０の外周面と前記ガイド面１２ｅの内周面との間に生じる隙間を小さくすることができることから、前記ベーンロータ７がハウジング５に対して相対回転角度が最遅角側に変換されて、前記トーションスプリング３０が縮径変形した際に傾きを抑制する前記ガイド面１２ｅのガイド効果が向上する。

また、前記ガイド面１２ｅのガイド効果が向上することから、前記トーションスプリング３０の縮径時の姿勢が安定し、前記ベーンロータ７を進角側へ相対回転させる付勢力が安定する。

また、前記前記トーションスプリング３０の各係止部３０ｂ、３０ｃが外れるのを抑制する機構を必要としないため、部品形状の複雑化や部品点数の増加を抑制することができる。

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、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成を変更す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、
前記ベーンロータの先端面に係止溝が設けられ、該係止溝に前記トーションスプリングの一端が係止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、
前記係止溝は、前記スプリングガイド内に突出する突出部に内周側に向かって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、
前記スプリングガイドは、前記ベーンロータに設けられた凹部と、前記ハウジングに設けられた円筒部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ｄ〕請求項ｃ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、
前記ハウジングに設けられた円筒部の一部に内外周を貫通する切欠部が形成されており、該切欠部に前記トーションスプリングの他端が係止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、
前記トーションスプリングは、前記ベーンロータを前記ハウジングの回転方向に対して進角方向に付勢するものであり、内燃機関を停止すると前記ベーンロータは最進角位置で停止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。

この発明によれば、前記ベーンロータが前記トーションスプリングの付勢力によって最進角位置で停止することによって機関始動時の良好な始動性を得られる。

１…スプロケット
２…カムシャフト
３…位相変更機構
４…油圧回路
５…ハウジング
７…ベーンロータ
８ａ〜８ｄ…第１〜第４シュー
１０…遅角油圧室（遅角作動室）
１１…進角油圧室（進角作動室）
１２…フロントカバー
１２ｂ…スプリングガイド
１２ｃ…切欠溝
１２ｄ…係止溝
１２ｅ…ガイド面
１３…ロータ
１３ａ…環状溝
１３ｃ…係止溝
１４ａ〜１４ｄ…第１〜第４ベーン
１６…遅角油通路
１７…進角油通路
３０…トーションスプリング
３０ａ…スプリング本体
３０ｂ…第１係止部
３０ｃ…第２係止部
３１…第１治具
３１ｂ…ガイド孔
３２…第２治具
３２ａ…フランジ部
３２ｂ…係止ピン
３３…第３治具

Claims

クランクシャフトから回転力が伝達され、内周面にシューが突設されたハウジングと、
カムシャフトに固定されるロータと、前記各シューの間に進角作動室と遅角作動室を隔成するベーンとを有し、前記進角作動室と遅角作動室内の作動油を選択的に給排することによって前記ハウジングに対して進角側あるいは遅角側に相対回転するように構成されたベーンロータと、
一端が該ベーンロータに係止され、他端が前記ハウジングに係止されることにより、前記ハウジングに対して前記ベーンロータを常時、回転方向の一方向に付勢し、前記ハウジングに対して前記ベーンロータが相対回転した際には縮径するトーションスプリングと、
該トーションスプリングの軸方向の少なくとも一部を内部に収容するスプリングガイドと、
を備え、
前記スプリングガイドに装着される前の前記トーションスプリングの外径の少なくとも一部は、前記スプリングガイドの内壁面の内径よりも大きく形成され、装着された後の前記ハウジングに対する前記ベーンロータの付勢力が最も小さくなる状態では、前記スプリングガイド内壁面の内径より小さくなっ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。
クランクシャフトから回転力が伝達される駆動回転体と、
カムシャフトに固定されると共に、前記駆動回転体との間に進角作動室と遅角作動室に隔成し、前記進角作動室に作動油を供給し、前記遅角作動室内の作動油を排出することで前記駆動回転体に対して進角作動し、前記遅角作動室に作動油を供給し、前記進角作動室内の作動油を排出することで前記駆動回転体に対して遅角作動するように構成された従動回転体と、
一端が該従動回転体に係止され、他端が前記駆動回転体に係止されることにより、前記駆動回転体に対して前記従動回転体を、常時、回転方向の一方向に付勢し、前記駆動回転体に対して前記従動回転体が相対回転した際には縮径するトーションスプリングと、
該トーションスプリングの軸方向の少なくとも一部を内部に収容するスプリングガイドと、
を備え、
前記スプリングガイドに装着される前の前記トーションスプリングの外径の少なくとも一部は、前記スプリングガイドの内壁面の内径よりも大きく形成され、装着された状態で前記ハウジングに対する前記ベーンロータの付勢力が最も小さくなったときには、前記スプリングガイド内壁面の内径より小さくなっ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。
クランクシャフトから回転力が伝達され、内周面にシューが突設されたハウジングと、
カムシャフトに固定されるロータと、前記各シューの間に進角作動室と遅角作動室を隔成するベーンとを有し、前記進角作動室と遅角作動室内の作動油を選択的に給排することによって前記ハウジングに対して進角側あるいは遅角側に相対回転するように構成されたベーンロータと、
一端が該ベーンロータに係止され、他端が前記ハウジングに係止されることにより、前記ハウジングに対して前記ベーンロータを、常時、回転方向の一方向に付勢し、前記ハウジングに対して前記ベーンロータが相対回転した際には縮径するトーションスプリングと、
該トーションスプリングの軸方向の少なくとも一部を内部に収容するスプリングガイドと、
を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置の組立方法であって、
前記スプリングガイドの内壁面の内径より外径が大きなトーションスプリングを治具に固定し、縮径方向に捻った状態で前記スプリングガイド内に挿入すると共に、一端をハウジングに、他端を前記ベーンロータに係止しながら、治具を前記トーションスプリングから取り外す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立方法。