JP6267608B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気弁や排気弁の閉開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。

従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、排気弁側に適用された以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

概略を説明すると、クランクシャフトから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の筒状ハウジングの前端開口部を閉塞するフロントプレートと、前記ハウジング内に相対回転自在に設けられ、前記ハウジング内の作動室を遅角作動室と進角作動室に隔成するベーンロータと、前記フロントプレートの前端側に僅かに離間して配設されると共に、クランク状に折曲された中央部が前記ベーンロータに固定されるカバー部と、該カバー部と前記フロントプレートとの間に配置され、一端部が前記フロントプレートの外周部側に係止されると共に、他端部が前記カバー部の中央部の外周面に巻回状態に係止される渦巻ばねと、を備えている。

前記渦巻ばねは、ばね力によって前記ベーンロータを前記タイミングスプロケットに対して進角側へ相対回転するように付勢し、排気弁の開閉タイミングを進角側に制御することにより、機関始動性の向上などを図るようになっている。

また、前記カバー部は、前記渦巻ばねが拡径あるいは縮径方向へ撓み変形した際に、渦巻ばねの前方への脱落を規制するようになっている。

特開２０１３−３６３９０号公報

しかしながら、前記カバー部は、前述したように、前記渦巻ばねの脱落を規制するものの、前記ベーンロータとは別体に形成されて、該ベーンロータにボルトによって組み付け固定されるようになっている。

したがって、前記カバー部を、前記ベーンロータとは別個に製造しなければならないことから、製造作業や組立作業が煩雑となり、コストの高騰が余儀なくされている。

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、渦巻ばねの外部への脱落を規制する機能を損なうことなく、従来よりも少ない部品点数で構成された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、クランクシャフトから回転力が伝達され、内部に作動室を有する駆動回転体と、該駆動回転体内に相対回転自在に設けられ、前記作動室を遅角作動室と進角作動室に隔成するベーンロータと、前記駆動回転体に対して前記ベーンロータを、常時回転方向の一方向側に付勢する渦巻ばねと、を備え、前記ベーンロータは、軸方向の一端側の中央位置から突出して前記駆動回転体の外部へと延びる筒部を一体に有すると共に、該筒部の外周面には、その径方向内側へ向かって凹んだ凹部が形成され、前記渦巻ばねは、最外周部の係止端部が前記駆動回転体に係止され、前記最内周部の係止端部が前記筒部に係止されると共に、最内周部の一部が前記凹部内に係入配置されていることを特徴としている。

本発明によれば、渦巻ばねの脱落を規制しつつ、部品点数を削減することができる。

本発明に係るバルブタイミング制御装置の第１実施形態を断面して示す全体構成図である。 本実施形態におけるベーンロータを進角側に相対回転させた状態を示す作用説明図である。 本実施形態におけるベーンロータを遅角側に相対回転させた状態を示す作用説明図である。 図１のＡ矢視図である。 本実施形態におけるベーンロータの筒状突起部を示す拡大図である。 （Ａ）は図１の指示線Ｂ部の拡大図、（Ｂ）は図１の指示線Ｃ部の拡大図である。 本発明に係るバルブタイミング制御装置の第２実施形態を示す正面図である。 本発明に係るバルブタイミング制御装置の第３実施形態におけるサポートピン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、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(ＶＴＣ)は、図１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、鉄系金属によって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、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１ｂ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１２が螺着される図外の４つの雌ねじ孔がそれぞれ形成されている。このスプロケット１は、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１ｃとして構成されている。

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卵形の複数の駆動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２ｂが形成されている。なお、このボルト挿通孔２ｂの先端部には、カムボルト６の先端に形成された雄ねじが螺着する図外の雌ねじが形成されている。

前記位相変更機構３は、図１〜図３に示すように、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ベーンロータ７と、前記ハウジング５の後述するハウジング本体５ａ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９及び進角作動室である進角油圧室１０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、前記ハウジング本体５ａの前端開口を閉塞するフロントプレート１１と、後端開口を閉塞するリアカバー１ｃとしての前記スプロケット１と、から構成されている。前記ハウジング本体５ａとフロントプレート１１及びスプロケット１とは、前記各シュー８ａ〜８ｄの各ボルト挿通孔８ｅなどを貫通する４本の前記ボルト１２によって共締め固定されている。

前記フロントプレート１１は、炭素鋼によって円盤状に形成されると共に、その中央位置には、比較大径な貫通孔１１ａが貫通形成されている。

また、前記フロントプレート１１は、図１及び図４に示すように、外周部の円周方向等間隔位置に、ボルト１２が挿通する４つのボルト挿通孔１１ｂが貫通形成されており、フロントプレート１１の外端面１１ｃ側から軸方向に沿って前記ボルト１２が挿通されるようになっている。

さらに、前記フロントプレート１１は、その外端面１１ｃが平坦状に形成され、後述する渦巻ばね３３の内側縁が当接されるようになっている。つまり、前記外端面１１ｃは、前記渦巻ばね３３の座面としての役割を有している。

これに伴い、前記ボルト挿通孔１１ｂに螺着する各ボルト１２の頭部１２ａが、外端面１１ｃに対する渦巻ばね３３の当接を妨げないように、前記各ボルト挿通孔１１ｂの外端面１１ｃ側の孔縁には、前記各ボルト１２の軸部の付け根部が嵌合するザグリ部１１ｄがそれぞれ設けられている。

この各ザグリ部１１ｄは、図４に示すように、前記各ボルト挿通孔１１ｂを中心として前記各ボルト１２の頭部１２ａよりも大径な円弧状に形成されると共に、ここからフロントプレート１１径方向に沿って外周縁まで長溝状に形成されている。

また、前記フロントプレート１１の外端面１１ｃの外周側には、図１及び図４に示すように、傘付ピン１３が軸方向から圧入固定されている。

この傘付ピン１３は、円筒状に形成されたピン本体１３ａと、該ピン本体１３ａの圧入側と反対側の端面に設けられた円板状の傘部１３ｂと、から構成されており、前記ピン本体１３ａの周囲には、後述する渦巻ばね３３の第２係止端部３３ｃが巻回されて係止されるようになっている。

前記傘部１３ｂは、前記ピン本体１３ａに巻回された前記第２係止端部３３ｃの軸方向端面のほぼ全体を覆うような径を有して形成されており、前記渦巻ばね３３の第２係止端部３３ｃがフロントプレート１１の外端面１１ｃから脱落するのを規制している。

前記ベーンロータ７は、例えば焼結金属材によって一体に形成され、図１〜図３に示すように、軸方向中央に形成されたボルト挿通孔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１４と、該ロータ１４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１５ａ〜１５ｄと、から構成されている。

前記ロータ１４は、ほぼ円筒状に形成されると共に、前記フロントプレート１１側の前端面１４ａ側の中央位置には、ロータ１４と軸心を同じくする延出部である筒状突起部１６が一体形成されている。

この筒状突起部１６は、図１，図６に示すように、ほぼ円筒状に形成され、ロータ１４の前端面１４ａから前方へ一体に突設されており、その外径が、前記フロントプレート１１の貫通孔１１ａの内径よりも僅かに小径に設定されると共に、その軸方向の長さが、前記フロントプレート１１の板厚及び後述する渦巻ばね３３の軸方向のばね巾Ｗ１の和よりも長い所定の大きさに設定されている。

これにより、装置を組み付けた際に、前記筒状突起部１６の先端部１６ａ側が前記貫通孔１１ａを介してハウジング５の外部へ突出するようになっている。

また、前記筒状突起部１６の内径は、前記カムボルト６の頭部６ｂの外径よりも大径に形成されており、装置を組み付けた際に、カムボルト６の頭部６ｂが筒状突起部１６の内部へ収容配置されるようになっている。

また、前記筒状突起部１６の先端部１６ａ側の端面には、後述する渦巻ばね３３の第１係止端部３３ｂが係止される係止部である係止溝１７が設けられている。

この係止溝１７は、図１，図５及び図６（Ａ）に示すように、前記筒状突起部１６の周方向の所定位置でかつ、外周面のほぼ中央位置から先端縁に亘って、前記筒状突起部１６の軸心方向（径方向）に向かって切欠形成されると共に、係止溝１７を構成する対向面１７ａ，１７ｂのうち、前記第１係止端部３３ｂが係止する側の対向面１７ａが円弧面に形成されている。

また、前記スプロケット１側の後端面１４ｂには、前記カムシャフト２の一端部２ａが嵌合する円形状の嵌合溝１４ｃが形成されている。

さらに、前記ロータ１４は、前記後端面１４ｂが前記スプロケット１の対向する内端面に微小なサイドクリアランスをもって摺接するようになっている。一方、前端面１４ａが前記フロントプレート１１の対向する内端面に微小なサイドクリアランスをもって摺接するようになっており、前記スプロケット１の内端面とフロントプレート１１の内端面との間でシール機能を発揮している。

前記第１〜第４ベーン１５ａ〜１５ｄは、図２及び図３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、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１８ａ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１４の外周面に摺動しつつシールするシール部材１８ｂがそれぞれ嵌着されている。なお、この各ベーン１５ａ〜１５ｄでの幅方向(ロータ軸方向)の各両側面は、前記スプロケット１の内端面とフロントプレート１１の内端面に対してそれぞれ微小なサイドクリアランスをもって摺接しており、同じく、前記スプロケット１の内端面とフロントプレート１１の内端面との間でシール機能を発揮している。

また、前記各ベーン１５ａ〜１５ｄは、第１ベーン１５ａが側面からみて扇状の最大巾に設定されて、最も重量が重く形成され、該第１ベーン１５ａ以外の３枚の第２〜第４ベーン１５ｂ〜１５ｄの巾が第１ベーン１５ａよりも小さいほぼ同一の巾に設定されている。

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３に示すように、第１ベーン１５ａの一側面が周方向から対向する前記第１シュー８ａの対向一側面に当接して最大遅角側の回転位置が規制されるようになっている。その一方で、図２に示すように、最進角側へ相対回転すると、第１ベーン１５ａの他側面が周方向から対向する第２シュー８ｂの対向一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１５ａ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１５ｂ〜１５ｄ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１５ａと第１、第２シュー８ａ、８ｂとの当接精度が向上すると共に、前記各遅角、進角油圧室９，１０への油圧の供給速度が速くなってベーンロータ７の正逆方向の回転応答性が高くなる。

前記各遅角油圧室９と各進角油圧室１０は、前記ロータ１４の内部に径方向に沿って形成された第１連通孔９ａと第２連通孔１０ａ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９，１０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９に対して前記第１連通孔９ａを介して油圧を給排する遅角油通路１９と、各進角油圧室１０に対して前記第２連通孔１０ａを介して油圧を給排する進角油通路２０と、該各通路１９，２０に作動油を供給するオイルポンプ２１と、機関の作動状態に応じて前記遅角油通路１９と進角油通路２０の流路を切り換える電磁切換弁２２と、を備えている。前記オイルポンプ２１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１９と進角油通路２０とは、それぞれの一端部が前記電磁切換弁２２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、軸方向に沿って平行な遅角通路部１９ａと進角通路部２０ａが形成されている。

この遅角通路部１９ａは、前記第１連通孔９ａを介して前記各遅角油圧室９に連通している。一方、進角通路部２０ａは、前記第２連通孔１０ａを介して前記各進角油圧室１０に連通している。

前記電磁切換弁２２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２１の吐出通路２１ａと前記いずれかの油通路１９，２０と連通させると同時に、該他方の油通路１９，２０とドレン通路２３とを連通させるようになっている。

前記オイルポンプ２１の吸入通路２１ｂと前記ドレン通路２３とは、オイルパン２４内に連通している。また、オイルポンプ２１の前記吐出通路２１ａの下流側には、濾過フィルタ２５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２１は、吐出通路２１ａから吐出された過剰な作動油をオイルパン２４に排出して適正な流量に制御する流量制御弁２６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２２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、これによって、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１５ａと前記スプロケット１のリアカバー１ｃ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２７が設けられている。

このロック機構２７は、図１〜図３に示すように、前記第１ベーン１５ａの内部に軸方向に貫通形成された摺動用孔２８に摺動自在に収容されて、リアカバー１ｃ側に対して進退自在に設けられたロックピン２９と、前記リアカバー１ｃ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２９の先端部２９ａが係合して前記ベーンロータ７をロックするロック穴３０と、機関の始動状態に応じて前記ロックピン２９の先端部２９ａをロック穴３０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２９は、先端部２９ａを含めた全体がほぼ円柱状に形成されて、前記ロック穴３０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プレート１１の内面との間に弾装されて、ロックピン２９を進出方向（係合する方向）へ付勢するコイルスプリング３１が設けられている。

前記ロック穴３０は、前記ロックピン２９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１０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２９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、前記ロック穴３０の側部には、前記ロックピン２９の外径よりも小径で前記ロック穴３０よりも一段下がった位置に半円弧状の受圧室３２が形成されている。

前記係脱機構は、前記ロックピン２９を進出方向へ付勢する前記コイルスプリング３１と、前記ロック穴３０内の受圧室３２に油圧を供給してロックピン２９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９と進角油圧室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受圧室３２に供給されて前記ロックピン２９に後退方向へ作用するようになっている。

また、前記フロントプレート１１の外端面１１ｃには、図１，図４〜図６に示すように、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渦巻ばね３３が装着されている。

前記渦巻ばね３３は、図１，図４〜図６に示すように、いわゆる板状のゼンマイばねであって、縦断面ほぼ長方形状の扁平な角線を、長手方向の面が対向するようにほぼ同一平面上にて巻回させて形成され、内周側から外周側にかけて徐々に拡径する形状を有する渦巻ばね本体３３ａと、該渦巻ばね本体３３ａの最内周部３３ｄを径方向内側に湾曲状に折曲させた第１係止端部３３ｂと、前記渦巻ばね本体３３ａの最外周部３３ｆを径方向外側に半円フック状に湾曲させた第２係止端部３３ｃと、から構成されている。

なお、以下の説明においては、便宜上、図５及び図６（Ｂ）に示すように、前記渦巻ばね３３の長手方向（軸方向）の巾をばね巾Ｗ１、短手方向（径方向）の巾をばね厚さＴとする。

前記第１係止端部３３ｂは、前記筒状突起部１６の係止溝１７に係入しつつ、円弧状の対向面１７ａに係止固定されている一方、前記第２係止端部３３ｃは、フロントプレート１１の外端面１１ｃに設けられた傘付ピン１３の外周面に係止固定されており、この渦巻ばね３３のばね力によって、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、この渦巻ばね３３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、前記フロントプレート１１の外端面１１ｃには、前記渦巻ばね３３に生じるトルクを増大させることで、該渦巻ばね３３の付勢動作を補助するサポートピン３４が設けられている。

このサポートピン３４は、図４に示すように、ほぼ円筒状に形成され、前記傘付ピン１３から所定角度を隔てた位置に圧入固定されている。また、その外周面には、渦巻ばね３３の最外周部３３ｆが当接されている。これにより、渦巻ばね３３が縮径方向へ変形した際に、渦巻ばね３３のサポートピン３４との当接位置から第２係止端部３３ｃの間に生じるトルクを増大させるようになっている。

そして、前記筒状突起部１６の先端部１６ａの外周面には、図１，図４〜図６に示すように、渦巻ばね３３の最内周部３３ｄを内部に収容する凹部（係入溝）である環状溝３５が設けられている。

この環状溝３５は、図４に示すように、筒状突起部１６の周方向ほぼ全体に亘って切欠形成されており、筒状突起部１６よりも小径なほぼ円筒状の底面３５ａと、該底面３５ａの筒状突起部１６の先端寄りの端縁からほぼ垂直に立設された側壁部である一側壁面３５ｂと、前記底面３５ａにおける筒状突起部１６の先端部１６ａとは反対側（基端部１６ｂ側）の端縁からほぼ垂直に立設された他方の側壁部である他側壁面３５ｃと、から構成されている。

また、前記環状溝３５は、図６（Ｂ）に示すように、前記渦巻ばね３３のばね巾Ｗ１よりも長尺な所定の溝巾Ｗ２に形成されている。このとき、環状溝３５の他側壁面３５ｃは、前記フロントプレート１１の外端面１１ｃ位置よりも基端部１６ｂ寄りの位置に配設されていると共に、前記環状溝３５のフロントプレート１１の外端面１１ｃ位置から一側壁面３５ｂまでの溝巾Ｗ３は、渦巻ばね３３のばね巾Ｗ１よりも長く設定されている。これにより、環状溝３５内部に渦巻ばね３３を係入可能としている。

なお、本実施形態においては、前記環状溝３５の他側壁面３５ｃがフロントプレート１１の外端面１１ｃ位置よりも基端部１６ｂ寄りとなるように設定されているが、他側壁面３５ｃは外端面１１ｃ位置よりも先端部１６ａ寄りでなければよく、例えば、他側壁面３５ｃと外端面１１ｃとが同一平面となるように形成してもよい（Ｗ２＝Ｗ３）。

さらに、前記環状溝３５は、図５及び図６（Ｂ）に示すように、その溝深さＤが、前記渦巻ばね３３のばね厚さＴよりも浅く形成されており、内部に渦巻ばね３３の最内周部３３ｄを係入した際に、該最内周部３３ｄの外径側が常に環状溝３５からはみ出す（露出する）ようになっている。

このとき、前記渦巻ばね３３は、内周側から外周側へ向かうにつれて徐々に拡径する形状を有していることから、第１係止端部３３ｂ付近においては前記環状溝３５の底面３５ａと当接しているものの、外周側へ向かうにつれて該底面３５ａから徐々に離間するようになっている。

すなわち、環状溝３５からはみ出す部位は、渦巻ばね３３の第１係止端部３３ｂ付近から外周側へ向かって徐々に大きくなり、最終的に環状溝３５から完全に外れるようになっている。

本実施形態においては、図４のＲで示すように、渦巻ばね３３の最内周部３３ｄのうち、第１係止端部３３ｂ付近から外周側へ約１８０°の範囲において係入し、その後は環状溝３５から外れるようになっている。
〔本実施形態の作用効果〕
まず、機関始動時は、図２に示すように、渦巻ばね３３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２９の先端部２９ａがロック穴３０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へ安定的に制御されている。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低負荷域では、電子コントローラが電磁切換弁２２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２１の吐出通路２１ａと遅角油通路１９を連通させると同時に、進角油通路２０とドレン通路２３を連通させる。

このため、前記オイルポンプ２１から吐出された作動油は、前記遅角油通路１９を介して各遅角油圧室９内に流入して、該各遅角油圧室９が高圧になる一方、各進角油圧室１０内の作動油が前記進角油通路２０を通って前記ドレン通路２３からオイルパン２４内に排出されて、各進角油圧室１０内が低圧になる。

このとき、前記各遅角油圧室９内に流入した作動油が前記解除用油圧回路から受圧室３２及びロック穴３０内にも流入して高圧となり、これにより、ロックピン２９が後退動して先端部２９ａがロック穴３０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、ベーンロータ７は、図３に示すように、前記各遅角油圧室９の容積の拡大に伴い、前記渦巻ばね３３のばね力に抗して図中左側（遅角側）へ回転し、第１ベーン１５ａの一側面が周方向から対向する前記第１シュー８ａの対向一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に対して遅角側へ相対回転することによって前記渦巻ばね３３が縮径方向へ変形する。

次に、機関が例えば高回転高負荷域に移行した場合は、電子コントローラから電磁切換弁２２に制御電流が出力されて、吐出通路２１ａと進角油通路２０を連通させると同時に、遅角油通路１９とドレン通路２３を連通させる。これにより、遅角油圧室９内の作動油が排出されて低圧になると共に、進角油圧室１０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１０から前記解除用油圧回路を介して前記受圧室３２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２９はロック穴３０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、前記各進角油圧室１０の容積の拡大と前記渦巻ばね３３の拡径変形に伴うばね力との協働により図中右側（進角側）へ回転し、第１ベーン１５ａの他側面が周方向から対向する第２シュー８ｂの対向一側面に当接して最大進角側の回転位置が規制される。これにより、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２３を介して各油圧室９，１０内の油圧がオイルパン２４へ排出されて、受圧室３２やロック穴３０内の油圧も低下する。このため、前記カムシャフト２に作用する渦巻ばね３３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すると、ロックピン２９がコイルスプリング３１のばね力によって進出し、先端部２９ａがロック穴３０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２９と前記ロック穴３０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２９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、前記ベーンロータ７を構成するロータ１４の前端面１４ａ側に筒状突起部１６を突出形成すると共に、該筒状突起部１６の先端部１６ａに環状溝３５を形成し、該環状溝３５の内部に前記渦巻ばね３３における最内周部３３ｄの一部を係入させるようにした。

この環状溝３５の内部に係入された渦巻ばね３３の最内周部３３ｄは、拡縮変形時に前記フロントプレート１１の外端面１１ｃから装置前方方向へ移動しようとすると、渦巻ばね３３のフロントプレート１１とは反対側の端面が環状溝３５の一側壁面３５ｂに当接して、渦巻ばね３３の装置前方からの脱落が規制される。

このように、本実施形態では、従来のように、ベーンロータに対して別個に形成されたカバー部を取り付けるのではなく、ベーンロータ７自体に前記渦巻ばね３３の最内周部３３ｄを係入させる係入部（環状溝３５）を設けたことから、部品点数を削減することができると共に、製造作業や組立作業が容易となり、また、これらに伴うコストの低減化を図ることも可能になる。

また、本実施形態では、前記渦巻ばね３３の第２係止端部３３ｃを、傘付ピン１３に係止していることから、渦巻ばね３３は、傘部１３ｂによっても装置前方からの脱落が規制される。

すなわち、本実施形態では、前記渦巻ばね３３は、装置前方への脱落の規制が、最内周部３３ｄのみならず、最外周部３３ｆ側の係止端部である第２係止端部３３ｃにおいても行われていることから、より確実に脱落を規制することができる。

また、本実施形態における環状溝３５は、渦巻ばね３３における最内周部３３ｄの一部のみを内部に係入させるように形成したことから、渦巻ばね３３が装置前方へ移動して、環状溝３５の一側壁面３５ｂに当接したとしても、その当接面積は、微小なものとなる。これにより、渦巻ばね３３と環状溝３５の一側壁面３５ｂとの間に生じ得るフリクションを大幅に低下させることができる。

特に、本実施形態にあっては、図５及び図６（Ｂ）に示すように、環状溝３５の溝深さＤを、渦巻ばね３３のばね厚さＴよりも浅く形成したことから、渦巻ばね３３と環状溝３５との係入面積がさらに小さくなる。

したがって、渦巻ばね３３と環状溝３５との間に生じ得るフリクションをより十分に低減することができる。

なお、本実施形態にあっては、前記環状溝３５が筒状突起部１６の円周方向ほぼ全体に亘って形成されているが、必ずしも全周に形成される必要はなく、少なくとも渦巻ばね３３の装置前方からの脱落を規制するのに必要な範囲、つまり所定の周方向範囲において形成されていればよい。
〔第２の実施形態〕
図７は第２の実施形態を示し、基本構成は第１の実施形態と同様であるが、前記筒状突起部１６の環状溝３５が異なった形状に形成されている。

具体的に説明すると、前記環状溝３５は、その溝深さＤが前記係止溝１７付近において第１の実施形態と同様の深さに形成されているものの、そこから前記渦巻ばね３３の巻回方向の外周側へ向かうにしたがって漸次浅くなるように形成されており、最終的に係止溝１７から約１８０°の位置において溝が途切れるようになっている。

すなわち、前記環状溝３５は、筒状突起部１６の外周面のうち、前記渦巻ばね３３の脱落を規制するのに必要な所定の周方向範囲、つまり実際に渦巻ばね３３が係入される範囲を切欠形成されていると共に、渦巻ばね３３が係入される範囲においても、該渦巻ばね３３の形状に合わせたテーパ状に切欠形成されている。

したがって、この実施形態によっても第１の実施形態と同様の作用効果を得られると共に、第１の実施形態よりも少ない切り欠き量にて環状溝３５を形成していることから、形成作業にかかるコストを抑えることができる。
〔第３の実施形態〕
図８は第３の実施形態を示し、基本構成は第１の実施形態と同様であるが、前記サポートピン３４が、円筒状に形成されたピン本体３４ａと、該ピン本体３４ａの圧入側と反対側の端面に設けられた円盤状の傘部３４ｂと、から構成されている点で異なる。

すなわち、前記サポートピン３４は、前記傘付ピン１３とほぼ同じ形状に形成されており、前記渦巻ばね３３の最外周部３３ｆの一部に当接されると共に、その当接位置における渦巻ばね３３の装置前方からの脱落を規制するようになっている。

したがって、この実施形態によれば、前記サポートピン３４によっても渦巻ばね３３の装置前方からの脱落を規制することから、より強固に渦巻ばね３３を保持することができる。

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。

例えば、前記各実施形態では、前記渦巻ばね３３として板状に形成されたものを用いて説明したが、渦巻ばねの形状はこれに限られず、断面円形状に形成されたものなどを用いても良い。

また、前記各実施形態では、前記筒状突起部１６（延出部）は、ほぼ円筒状に形成されたものとして説明したが、先端部に前記渦巻ばね３３を係入する溝を形成できるのであれば形状は限定されず、例えば角筒状に形成されたものであってもよい。

さらに、前記各実施形態では、前記渦巻ばね３３は、図４及び図７のＲで示すように、その最内周部３３ｄの第１係止端部３３ｂ付近から外周側へ約１８０°の範囲において係入し、その後は環状溝３５から外れるようになっているが、この渦巻ばね３３が環状溝３５へ係入される範囲は、前記渦巻ばね３３や環状溝３５の形状などに応じて、任意に変更することが可能である。

また、前記渦巻ばね３３は、ばね力によって前記ベーンロータ７をハウジング５に対して進角側の回転方向へ常時付勢するものとして説明したが、遅角側の回転方向へ常時付勢するように構成してもよい。

また、前記環状溝３５の他側壁面３５ｃは前記ベーンロータ７のフロントプレート１１との軸方向接触面と同一平面に設けられていても良い。

さらに、前記各実施形態では、本発明に係るバルブタイミング制御装置を排気弁側の動弁装置に適用したものとして説明したが、吸気弁側の動弁装置にも同様に適用することが可能である。

前記各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４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、
前記凹部を構成する一対の側壁面のうち、前記ベーンロータ側の側壁面を、前記駆動回転体の外面と同一平面か、もしくは、該駆動回転体の外面よりも前記ベーンロータ寄りの位置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。

かかる構成とすることで、渦巻ばねの最内周部が外周側に対して浮き上がったり傾いたりすることが抑制されることから、渦巻ばねは、安定した状態で拡径あるいは縮径方向へと変形することができる。これにより、渦巻ばねの装置前方への移動そのものが起こりづらくなることから、装置からの脱落が確実に規制される。
〔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、
前記渦巻ばねの前記ベーンロータ側の端面を、前記駆動回転体の外面に接触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。

かかる構成とすることで、駆動回転体の外面が渦巻ばねに対する座面の役割を果たすことから、渦巻ばねは、より安定した状態で拡径あるいは縮径方向へと変形することができる。これにより、渦巻ばねの装置前方からの脱落がより確実に規制される。
〔請求項ｃ〕
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、
前記渦巻ばねは、その線の横断面がほぼ板状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。
〔請求項ｄ〕
請求項６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、
前記係止部を、前記筒部の内周面から外周面にかけて径方向へ貫通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ｅ〕
請求項ｄ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、
前記係止部を構成する対向面のうち、前記最内周部が係止される側の面を、円弧面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…スプロケット（駆動回転体）
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
５ａ…ハウジング本体
７…ベーンロータ
８ａ〜８ｄ…第１〜第４シュー
９…遅角油圧室
１０…進角油圧室
１１…フロントプレート
１１ａ…貫通孔
１３…傘付ピン
１３ａ…ピン本体
１３ｂ…傘部
１４…ロータ
１４ａ…前端面
１５ａ〜１５ｄ…第１〜第４ベーン
１６…筒状突起部（筒部）
１６ａ…先端部
１６ｂ…基端部
１７…係止溝（係止部）
１７ａ，１７ｂ…対向面
３３…渦巻ばね
３３ａ…渦巻ばね本体
３３ｂ…第１係止端部（最内周部の係止端部）
３３ｃ…第２係止端部（最外周部の係止端部）
３３ｄ…最内周部
３３ｆ…最外周部
３４…サポートピン
３５…環状溝（凹部）
３５ａ…底面
３５ｂ…一側壁面
３５ｃ…他側壁面

Claims (10)

1. クランクシャフトから回転力が伝達され、内部に作動室を有する駆動回転体と、
   該駆動回転体内に相対回転自在に設けられ、前記作動室を遅角作動室と進角作動室に隔成するベーンロータと、
   前記駆動回転体に対して前記ベーンロータを、常時回転方向の一方向側に付勢する渦巻ばねと、
   を備え、
   前記ベーンロータは、軸方向の一端側の中央位置から突出して前記駆動回転体の外部へと延びる筒部を一体に有すると共に、該筒部の外周面には、その径方向内側へ向かって凹むと共に、軸方向に側壁部を有する凹部が形成され、
   前記渦巻ばねは、最外周部の係止端部が前記駆動回転体に係止され、最内周部の係止端部が前記筒部に係止されると共に、前記最内周部の一部が前記凹部内に係入配置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、
   前記凹部の深さを、前記渦巻ばねの径方向の巾厚さよりも小さく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。
3. 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において、
   前記凹部を、前記筒部の円周方向の少なくとも１８０°の範囲に亘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。
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、
   前記最内周部を、前記凹部の円周方向の少なくとも１８０°の範囲に亘って係入配置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。
5. 請求項４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、
   前記最内周部は、該最内周部の係止端部から巻回方向の外周側へ向かって１８０°〜３６０°の位置に達するまでの間に、前記凹部内から径方向外側へ出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。
6. 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において、
   前記渦巻ばねの前記最内周部の係止端部を、前記渦巻ばねの径方向内側へ向けて折曲すると共に、
   前記凹部の周方向の所定位置に、該凹部の底面から前記筒部の径方向内周側へ向かって切欠された係止部を形成し、
   該係止部に前記最内周部の係止端部を係止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。
7. 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、
   前記凹部を、前記筒部の円周方向のほぼ全周に亘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。
8. 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、
   前記凹部の深さを、前記渦巻ばねの巻回方向の外周側へ向かうにしたがって漸次浅くな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。
9. クランクシャフトから回転力が伝達され、内周面から内方へ突設された複数のシューを有する筒状のハウジングと、
   カムシャフトに固定されるロータ及び該ロータの外周部から外径方向に沿って延設され、前記各シューの間に遅角作動室と進角作動室とを隔成する複数のベーンを有するベーンロータと、
   前記ハウジングに対して前記ベーンロータを常時、回転方向の一方向側に付勢する渦巻ばねと、
   を備え、
   前記ロータは、軸方向の一端側の中央位置から突出して前記ハウジングの外部へと延びる延出部を一体に有すると共に、該延出部の外周面の一部には、所定の周方向範囲で径方向内側へ向かって凹んだ係入溝が形成され、
   前記渦巻ばねは、最外周部の係止端部が前記ハウジングに係止され、最内周部の係止端部が前記延出部に係止されると共に、前記最内周部の一部が前記係入溝内に係入配置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。
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において、
    前記係入溝の深さを、前記渦巻ばねの径方向の巾厚さよりも小さく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。

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