JP6672749B2 - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を、付勢力により所定方向に変位させるトーションスプリングを備えている弁開閉時期制御装置に関する。

弁開閉時期制御装置として、従動側回転体を、駆動側回転体に対して進角方向に付勢するトーションスプリングを備えた技術が開示されている（例えば、特許文献１−２参照）。

特許文献１の弁開閉時期制御装置では、トーションスプリングを駆動側回転体のフロントプレートと従動側回転体との間に配置している。このフロントプレートのトーションスプリングと接触する接触面に、トーションスプリングの一巻目の巻き角に沿った螺旋状の溝を形成することで、トーションスプリングの姿勢を安定させている。

特許文献２の弁開閉時期制御装置では、駆動側回転体の前面側に露出する有底筒状のブッシュを従動側回転体に固定し、このブッシュにトーションスプリングを収容している。このトーションスプリングの端部を径方向外側に延出させ、フロントプレートに固定されるピン状のフックに係止している。また、ブッシュの径方向内側に突出した複数のリブを設け、このリブとトーションスプリングとを当接させることで、トーションスプリングの中心軸と、従動側回転体の回転軸芯とが平行となるようにトーションスプリングの姿勢を矯正している。

特開平１１−１３２０１４号公報 特開２０１３‐１８５４５９号公報

特許文献１の弁開閉時期制御装置は、フロントプレートに螺旋状の溝を形成することで、トーションスプリングの姿勢を安定させることができるが、加工が複雑であり改善の余地がある。

また、特許文献２のようにブッシュの径方向内側に複数のリブを設ける構成であると、トーションスプリングが縮径した際、リブと当接するまでにトーションスプリングが回転軸芯方向に対して傾くおそれがある。その結果、駆動側回転体と従動側回転体とが相対的に傾斜して円滑な相対回転が阻害され、装置性能が低下する。また、トーションスプリングの端部が係止されるピン状のフックが移動しないように、フックおよびフロントプレートには強度が求められ、装置の大型化を招きやすい。

そこで、装置性能を低下させることなく、簡便な構成でトーションスプリングの姿勢を安定させることのできる弁開閉時期制御装置が望まれている。

弁開閉時期制御装置の特徴構成は、内燃機関のクランクシャフトと同期回転し、回転軸芯方向に沿って固定された蓋部材を有する駆動側回転体と、弁開閉用のカムシャフトと同じ回転軸芯で一体回転する従動側回転体と、前記回転軸芯方向に沿って移動するロック部材と、前記蓋部材の内側に形成されて前記ロック部材が係合可能なロック凹部と、を有するロック機構と、前記蓋部材の外側に配置され、前記駆動側回転体および前記従動側回転体に付勢力を作用させるトーションスプリングと、を備え、前記蓋部材には、前記トーションスプリングの前記回転軸芯方向の移動を規制する規制凸部が、前記ロック凹部の反対側の面から突出形成され、前記駆動側回転体に対して前記回転軸芯方向に沿って挿入された複数のボルトが位置する前記蓋部材のボルト締結部の１箇所に、前記トーションスプリングの端部が係止されている点にある。

本構成のように、駆動側回転体（蓋部材）の外側にトーションスプリングを配置すれば、駆動側回転体又は従動側回転体とトーションスプリングとの接触により摩擦粉が発生しても装置内部へ侵入することがない。よって、摩耗粉の噛込みによって駆動側回転体と従動側回転体との円滑な相対回転が阻害されることがなく、装置性能が低下しない。また、トーションスプリングが外部にあるので、従動側回転体と駆動側回転体とを組付けた後に、トーションスプリングを設置することができ、組付が容易である。
また、蓋部材と他の部材とを締結するボルトが位置する蓋部材のボルト締結部の１箇所に、トーションスプリングの端部を係止させれば、特許文献２のようにピン状のフックを設ける必要がなく、装置がコンパクトなものとなる。しかも、ボルト締結部にはボルトが挿入されているので、ボルトの高強度によって耐久性が高まる。

特に、本構成では、蓋部材にトーションスプリングの回転軸芯方向の移動を規制する規制凸部を設けているので、トーションスプリングが縮径又は拡径する際に規制凸部がトーションスプリングに当接し、トーションスプリングの傾きを矯正して姿勢を安定させることができる。その結果、駆動側回転体と従動側回転体とが相対的に傾斜しないので、装置性能が低下しない。しかも、規制凸部は、蓋部材の表面から突出形成させる構成なので、加工が極めて容易である。このように、装置性能を低下させることなく、簡便な構成でトーションスプリングの姿勢を安定させることのできる弁開閉時期制御装置を提供できた。

他の構成として、前記規制凸部は、前記蓋部材のうち前記ロック凹部の反対側に位置する部位に設けられていても良い。

ロック凹部の強度を確保するために、蓋部材のうちロック凹部の反対側に位置する部位を外側に突出させて厚みを確保する必要があるが、本構成のようにロック凹部の反対側に位置する部位に規制凸部を形成すれば、該突出部位を規制凸部として有効活用することができる。その結果、蓋部材全体の厚みが無駄に大きくならず、蓋部材の形状も複雑なものにはならない。

他の構成として、前記ロック凹部は、個別に熱硬化処理が施されていても良い。

規制凸部の表面は、常にトーションスプリングによって擦られているため、局所的に摩耗がし易い。そこで、本構成のように、ロック凹部に熱硬化処理を行えば、この焼入れの影響を受けてロック凹部の反対側にある規制凸部の耐摩耗性を高めることができ、トーションスプリングの姿勢を長期間に亘って安定させることができる。

他の構成として、前記ロック凹部の内面には、筒状部材が嵌められていても良い。

本構成のようにロック凹部に筒状部材を設けることで、蓋部材のうち比較的厚みの薄いロック凹部が筒状部材によって補強される。その結果、トーションスプリングの縮径に伴って加重を受けてもロック凹部の反対側にある規制凸部の変形が防止され、トーションスプリングの姿勢を長期間に亘って安定させることができる。また、規制凸部の反対側にあるロック凹部の変形も防止されるので、ロック部材の係合精度が低下しない。

他の構成として、前記蓋部材は、焼結加工品またはダイカスト加工品で構成されていても良い。

一般的に、従動側回転体と駆動側回転体との間には作動油が供給される流体圧室が配置されている。本構成のように蓋部材を焼結加工品やダイカスト加工品で構成して、内部にごく微小な空隙を無数に存在させれば、駆動側回転体と従動側回転体との間にある作動油が蓋部材の外面側に染み出す。その結果、トーションスプリングと蓋部材との接触による摩耗を抑制することができる。

他の構成として、前記ボルト締結部は、前記蓋部材と一体で前記回転軸芯方向に沿って突出形成された筒状のボス部で構成されていても良い。

本構成によれば、ボルト締結部が、蓋部材と一体で突出形成された筒状のボス部で構成されているので、加工が容易で製造コストを節約することができる。しかも、ボルトの高強度に加えて蓋部材と一体で突出形成されたボルト締結部によって、トーションスプリングに対する係止力を高めることができる。

他の構成として、前記ボルト締結部の前記トーションスプリングの係止部から前記トーションスプリングの巻き出し方向に沿う前記規制凸部までの周方向距離は、前記ボルト締結部から前記巻き出し方向と反対方向に沿う前記規制凸部までの周方向距離よりも大きくても良い。

トーションスプリングは、ボルト締結部からの巻き出し方向に進むに連れて、蓋部材の外表面から離間する。そこで、本構成のように、トーションスプリングの端部が係止されるボルト締結部から巻き出し方向に沿う周方向に離れた位置、つまり、巻き出し方向と反対方向に近接した位置に凸部を形成すれば、トーションスプリングと蓋部材の外表面との間の離間空間を有効に活用することができる。その結果、凸部を形成するために別途軸方向の空間を確保する必要がなく、装置の軸長を短縮してコンパクトなものとすることができる。

しかも、トーションスプリングの巻き出し開始領域では蓋部材の外表面とトーションスプリングとが接触しており、巻き出し開始領域に対して径方向の反対側に位置する領域では、蓋部材の規制凸部が離間空間を補うようにトーションスプリングと接触している。つまり、トーションスプリングの径方向に対向する２つの領域が蓋部材と接触しているので、トーションスプリングの姿勢を確実に安定させることができる。

他の構成として、前記蓋部材の前記ボルト締結部の少なくとも１箇所は、前記トーションスプリングの外周部をガイドする外周ガイド部を有していても良い。

本構成では、トーションスプリングの外周部がボルト締結部の外周ガイド部によってガイド可能されるので、トーションスプリングの姿勢を確実に安定させることができる。また、ボルト締結部を外周ガイド部として活用すれば、別途ガイド部材を設ける必要がなく、効率的である。

他の構成として、前記蓋部材には、前記トーションスプリングの内周部をガイドする内周ガイド部が前記蓋部材と一体で前記回転軸芯方向に沿って突出形成されていても良い。

本構成のように蓋部材に内周ガイド部を設ければ、従動側回転体にトーションスプリングの内周部をガイドする内周ガイド部を設ける必要がなく、従動側回転体が摩耗しない。その結果、装置性能を劣化させることがない。また、蓋部材を突出形成しているので、加工が容易である。

弁開閉時期制御装置の断面図である。 図１のII-II線断面図である。 弁開閉時期制御装置をフロントプレート側から見た図である。 トーションスプリングとフロントプレートとの断面図である。 弁開閉時期制御装置の分解斜視図である。 別実施形態（ａ）の筒状部材を示す断面図である。 別実施形態（ｂ）の規制凸部を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

〔基本構成〕
図１および図２に示すように、駆動側回転体としての外部ロータ２０と、従動側回転体としての内部ロータ３０と、外部ロータ２０および内部ロータ３０の相対回転位相を進角方向に付勢する付勢機構としての付勢ユニット４０と、電磁制御弁５０とを備えて弁開閉時期制御装置Ａが構成されている。なお、付勢ユニット４０は相対回転移動を遅角方向に付勢するものでも良く、特に限定されない。

外部ロータ２０（駆動側回転体の一例）は、内燃機関としてのエンジンＥのクランクシャフト１と同期回転するようにタイミングチェーン７を介して連係しており、吸気カムシャフト５の回転軸芯Ｘと同軸芯上に配置されている。内部ロータ３０（従動側回転体の一例）は、回転軸芯Ｘと同軸芯上に配置されることで外部ロータ２０に内包され、吸気カムシャフト５に対して一体回転するように連結している。

この弁開閉時期制御装置Ａは、内部ロータ３０の回転軸芯Ｘと同軸芯に電磁制御弁５０を備えている。弁開閉時期制御装置Ａは、電磁制御弁５０による作動油（流体の一例）の制御により外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相を変更し、これにより吸気バルブ５Ｖの開閉時期の制御を行う。なお、外部ロータ２０と内部ロータ３０とが位相制御機構として機能する。

エンジンＥ（内燃機関の一例）は、乗用車などの車両に備えられるものである。このエンジンＥは、下部にクランクシャフト１を備え、上部のシリンダブロック２に形成されたシリンダボアの内部にピストン３を収容し、このピストン３とクランクシャフト１とをコネクティングロッド４で連結した４サイクル型に構成されている。

なお、クランクシャフト１の回転力を弁開閉時期制御装置Ａに伝える伝動構成としては、タイミングベルト式を用いて良く、多数のギヤを有するギヤトレインによりクランクシャフト１の駆動力を伝える構成でも良い。

また、エンジンＥの上部には、吸気カムシャフト５と排気カムシャフトとを備え、クランクシャフト１の駆動力で駆動される油圧ポンプＰを備えている。吸気カムシャフト５は回転により吸気バルブ５Ｖを開閉作動させる。油圧ポンプＰは、エンジンＥのオイルパンに貯留される潤滑油を、供給流路８を介して作動油として電磁制御弁５０に供給する。

エンジンＥのクランクシャフト１に形成した出力スプロケット６と、タイミングスプロケット２２Ｐとに亘ってタイミングチェーン７を巻回することで、外部ロータ２０がクランクシャフト１と同期回転する。図面には示していないが、排気側のカムシャフトの前端にもタイミングスプロケットが備えられ、これにもタイミングチェーン７が巻回されている。

なお、本実施形態では、吸気カムシャフト５に弁開閉時期制御装置Ａを備えているが、弁開閉時期制御装置Ａを排気カムシャフトに備えても良いし、吸気カムシャフト５と排気カムシャフトとの双方に備えても良い。

図２に示すように、弁開閉時期制御装置Ａは、クランクシャフト１からの駆動力により外部ロータ２０が駆動回転方向Ｓに向けて回転する。また、内部ロータ３０が外部ロータ２０に対して駆動回転方向Ｓと同方向に相対回転する方向を進角方向Ｓａと称し、この逆方向を遅角方向Ｓｂと称する。

〔弁開閉時期制御装置〕
弁開閉時期制御装置Ａは、図１、図２、図５に示すように外部ロータ２０と内部ロータ３０とを備えている。なお、内部ロータ３０と吸気カムシャフト５との間に挟み込まれる位置にブッシュ状の中間部材を備えても良い。

外部ロータ２０は、外部ロータ本体２１と、蓋部材２２と、リヤプレート２３とを有しており、これらが複数の締結ボルト２４の締結により固定されている。蓋部材２２の外周にはタイミングスプロケット２２Ｐが形成されている。なお、リヤプレート２３の外周にタイミングスプロケット２２Ｐを形成しても良いし、外部ロータ本体２１と蓋部材２２又はリヤプレート２３とを一体にしてカップ状に形成しても良い。

蓋部材２２とリヤプレート２３とに挟み込まれる位置に外部ロータ本体２１が配置されている。外部ロータ本体２１には、回転軸芯Ｘを基準にして径方向の内側に突出する複数の区画部２１Ｔが一体的に形成されている。

内部ロータ３０は、外部ロータ本体２１の区画部２１Ｔの突出端に密接する円柱状の内部ロータ本体３１と、外部ロータ本体２１の内周面に接触するように内部ロータ本体３１の外周に突出して備えた複数（４つ）のベーン部３２とを有している。なお、ベーン部３２は４つに限らず任意の数に設定できる。

これにより、回転方向で隣接する区画部２１Ｔの中間位置で、内部ロータ本体３１の外周側に複数の流体圧室Ｃが形成される。つまり、外部ロータ２０と内部ロータ３０との間には、作動油が給排される流体圧室Ｃが形成されている。そして、これらの流体圧室Ｃがベーン部３２で仕切られることにより進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとが形成される。

また、図１に示すように、連結ボルト３８にはボルト頭部３８Ａと雄ネジ部３８Ｓとが形成され、雄ネジ部３８Ｓが吸気カムシャフト５の雌ネジ部に螺合することにより、内部ロータ３０が吸気カムシャフト５に連結される。特に、この連結時には、内部ロータ３０と後述するスプリングホルダ４１の座部４２とが、連結ボルト３８と吸気カムシャフト５とに挟み込まれる状態で一体化する。これによって、連結ボルト３８の締結力を内部ロータ３０に直接作用させず、内部ロータ３０の変形を防止することができる。

連結ボルト３８は、回転軸芯Ｘを中心にする筒状に形成され、この内部空間に電磁制御弁５０のスプール５１と、これを突出方向に付勢するスプールスプリング（不図示）とが収容されている。この電磁制御弁５０の構成は後述する。

この弁開閉時期制御装置Ａでは、位相制御機構としての外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相を最進角位相にロック（固定）するロック機構Ｌを備えている。図１および図２に示すように、このロック機構Ｌは、１つのベーン部３２に対し回転軸芯Ｘに沿う姿勢で形成されたガイド孔２６にガイドされながら移動するロック部材２５と、このロック部材２５を突出付勢するロックスプリング２７と、蓋部材２２に形成したロック凹部２８とを備えている。つまり、ロック部材２５は回転軸芯Ｘの方向に沿って移動し、ロック凹部２８は、外部ロータ２０のうち回転軸芯Ｘの方向に沿って固定された蓋部材２２の内側に形成されている。なお、ロック機構Ｌとしては、最進角位相でロックするものに限らず、例えば、最遅角位相や最遅角位相と最進角位相との間の任意の位置でロックする構成のものを備えても良い。

エンジンＥの稼働時には吸気カムシャフト５から作用する変動トルクが遅角方向Ｓｂに作用する。このような理由から、この変動トルクの作用を抑制するように付勢ユニット４０による付勢方向を、内部ロータ３０に対して進角方向Ｓａに変位させるように設定している。この付勢ユニット４０の構成は後述する。

〔弁開閉時期制御装置：油路構成〕
図１および図２に示すように、作動油の供給により相対回転位相を進角方向Ｓａに変位させる空間が進角室Ｃａであり、これとは逆に、作動油の供給により相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させる空間が遅角室Ｃｂである。ベーン部３２が進角方向Ｓａの作動端（ベーン部３２の進角方向Ｓａの作動端の近傍の位相を含む）に達した状態での相対回転位相を最進角位相と称し、ベーン部３２が遅角方向Ｓｂの作動端（ベーン部３２の遅角方向Ｓｂの作動端の近傍の位相を含む）に達した状態での相対回転位相を最遅角位相と称する。

内部ロータ本体３１には、遅角室Ｃｂに連通する遅角流路３３と、進角室Ｃａに連通する進角流路３４とが形成されている。また、ロック凹部２８に対して遅角流路３３が連通している。

この弁開閉時期制御装置Ａでは、ロック機構Ｌがロック状態にある状態で遅角室Ｃｂに作動油が供給される際、ロック凹部２８に対して遅角流路３３を経由して作動油が供給される。これにより、ロックスプリング２７の付勢力に抗してロック部材２５がロック凹部２８から離脱し、ロック状態が解除される。つまり、本実施形態では、最進角位相でロックされた状態でエンジンＥが始動され、遅角室Ｃｂおよびロック凹部２８に作動油が供給され、ロックスプリング２７の付勢力に対抗する油圧が確保された後にロックが解除され、相対回転位相を所望の位相に制御するものである。

〔電磁制御弁・油路構成〕
図１に示すように、電磁制御弁５０は、スプール５１と、スプールスプリングと、電磁ソレノイド５４とで構成されている。つまり、スプール５１は、連結ボルト３８の内部空間で回転軸芯Ｘに沿う方向にスライド移動自在に配置され、連結ボルト３８にはスプール５１の外端側の操作位置を決めるため止め輪で成るストッパー５３が備えられている。また、スプールスプリングは、このスプール５１を吸気カムシャフト５から離間する方向（突出方向）に付勢力を作用させる。

電磁ソレノイド５４は、内部のソレノイドに供給された電力に比例した量だけ突出作動するプランジャ５４ａを備えており、このプランジャ５４ａの押圧力によりスプール５１を操作する。また、スプール５１は内部ロータ３０と共に回転可能に構成され、電磁ソレノイド５４は、エンジンＥに支持されることにより回転不能に構成されている。

電磁ソレノイド５４は、プランジャ５４ａをスプール５１の外端に接当可能な位置に配置され、非通電状態では非押圧位置に保持され、スプール５１は遅角ポジションに保持される。また、電磁ソレノイド５４に所定電力を通電する状態ではプランジャ５４ａが内端側の押圧位置に達しスプール５１は進角ポジションに保持される。さらに、電磁ソレノイド５４に対して、進角ポジションに設定する電力より低い電力を通電することにより、プランジャ５４ａの突出量が制限され、スプール５１は進角ポジションと遅角ポジションとの中間となる中立ポジションに保持される。

また、連結ボルト３８の内部には、スプール５１のポジションにより、油圧ポンプＰからの流体を制御して遅角流路３３と進角流路３４との何れかに供給するための流路が形成されている。従って、例えば、電磁ソレノイド５４によりスプール５１が遅角ポジションに操作され、次に、中立ポジションに操作され、さらに、進角ポジションに操作された場合には、これに対応して、油圧ポンプＰからの作動油を遅角室Ｃｂに供給する状態と、作動油の給排を行わない状態と、進角室Ｃａに作動油を供給する状態とが、この順序で作り出される。本実施形態では、遅角流路３３の一部を、後述するスプリングホルダ４１と内部ロータ３０とに形成している。つまり、内部ロータ３０のみに遅角流路３３を形成する場合に比べ、スプリングホルダ４１を有効活用して軸長を短縮している。しかも、スプリングホルダ４１の表面を切欠いて遅角流路３３を形成できるので、加工が容易である。

〔弁開閉時期制御装置：付勢ユニット〕
図１、図３〜図５に示すように、付勢ユニット４０は、外部ロータ２０の蓋部材２２と、内部ロータ３０に固定されるスプリングホルダ４１と、スプリングホルダ４１に支持されるトーションスプリング４６とで構成されている。なお、スプリングホルダ４１を省略して、内部ロータ３０を回転軸芯Ｘに沿って外側に突出形成しても良い。

蓋部材２２には、トーションスプリング４６の回転軸芯Ｘに沿う移動を規制する規制凸部２２Ａが外表面から突出形成されている。つまり、規制凸部２２Ａは、ロック凹部２８の反対側の面から外側に向かって突出形成されている。特に本実施形態では、規制凸部２２Ａは、ロック凹部２８の反対側に位置する部位から外側に向かって突出形成されている。これによって、ロック凹部２８の厚みが増大し、ロック部材２５が繰返し当接しても変形しない強度を確保している。また、ロック凹部２８は、レーザ焼入れなどで個別に熱硬化処理を施して硬度を高めても良い。これによって、簡便且つ迅速な方法で、トーションスプリング４６と頻繁に接触する規制凸部２２Ａがロック凹部２８の焼入れの影響を受け、規制凸部２２Ａの耐摩耗性を高めることができる。なお、規制凸部２２Ａに直接、熱硬化処理を施しても良い。

また、リヤプレート２３の側から挿入される締結ボルト２４の雄ネジが螺合される雌ネジを内面に有する筒状のボス部としてのボルト挿入凸部２２Ｃが、蓋部材２２と一体で回転軸芯Ｘの方向に沿う外方に突出形成されている。また、蓋部材２２の内周側には、トーションスプリング４６の内周部をガイドする内周ガイド部２２Ｂが、蓋部材２２と一体で回転軸芯Ｘの方向に沿う外方に突出形成されている。なお、ボルト挿入凸部２２Ｃの内面の雌ネジを省略しても良い。また、内周ガイド部２２Ｂを省略して、後述するスプリングホルダ４１の突出部４３にガイド機能を持たせても良い。

スプリングホルダ４１は、内部ロータ本体３１に連結する座部４２と、座部４２から回転軸芯Ｘに沿って突出する姿勢で形成された突出部４３とが一体的に形成されている。

座部４２の中心位置には連結ボルト３８が挿通する挿通孔４２Ａが形成されている。また、内部ロータ３０の嵌合凹部３１Ａに嵌め込まれる環状突部４２Ｂが、座部４２の径方向に沿う外方に突出する状態で環状形成されている。この環状突部４２Ｂは、内部ロータ３０の嵌合凹部３１Ａと蓋部材２２との間に挟まれる。さらに、座部４２の内部ロータ３０側には、内部ロータ３０に圧入、又はすきま嵌めされた位置決めピン４４が嵌合するピン孔４２Ｃが形成されている。なお、環状突部４２Ｂは、座部４２の周方向に分割して突出形成しても良い。また、位置決めピン４４を省略して、環状突部４２Ｂより座部４２の径方向外方にさらに突出した再突出部位を設け、この最突出部位を嵌合凹部３１Ａの外方に切欠き形成した部位に挿入して位置決めしても良い。

内部ロータ３０に固定された位置決めピン４４を座部４２のピン孔４２Ｃに位置合わせした状態で、内部ロータ３０の嵌合凹部３１Ａにスプリングホルダ４１の環状突部４２Ｂを嵌め込む。この構成では、嵌合凹部３１Ａに環状突部４２Ｂが嵌り込んだ状態では、各々の相対回転が許される程度の嵌合状態であり、座部４２のピン孔４２Ｃに位置決めピン４４が嵌め込まれることにより、各々の回転が規制される。

突出部４３には、トーションスプリング４６の一方の端部を支持する凹状の空間である係合部４３Ａが切り欠き形成されている。

トーションスプリング４６は、スプリングホルダ４１の外周部を取り囲む領域に配置されるコイル部４６Ａと、コイル部４６Ａで回転軸芯Ｘに沿う方向の外端位置から外方に延出する第１アーム４６Ｂ（一方の端部）と、外端位置から径方向外方に延出する第２アーム４６Ｃ（他方の端部）と、を備えている。

図５に示すように、蓋部材２２の中央位置には、突出部４３の外周径Ｄ２より僅かに大径となる内径で回転軸芯Ｘを中心とする孔径Ｄ１（内径）となる貫通孔２２Ｄが形成されている。回転軸芯Ｘに沿う方向視で突出部４３の最外周縁が外周径Ｄ２となる。なお、トーションスプリング４６のコイル部４６Ａの内径は外周径Ｄ２より充分に大きい値に設定されている。

回転軸芯Ｘに沿う方向視で環状突部４２Ｂの外周縁の外端径Ｄ３は、孔径Ｄ１より大きく設定されている。また、内部ロータ本体３１の嵌合凹部３１Ａの内周径Ｄ４が外端径Ｄ３より僅かに大きい値に設定されている。内部ロータ本体３１の嵌合凹部３１Ａは、蓋部材２２の側となる外端面に対して、回転軸芯Ｘを中心とする領域を窪ませる形態で形成されている。これにより、外周径Ｄ２の突出部４３が、孔径Ｄ１の貫通孔２２Ｄに挿通可能となる。また、貫通孔２２Ｄの孔径Ｄ１より外端径Ｄ３が大きい環状突部４２Ｂが、蓋部材２２に対して抜け止め状態で保持される。さらに、この外端径Ｄ３の環状突部４２Ｂが、内周径Ｄ４の嵌合凹部３１Ａに嵌め込み可能となる。

蓋部材２２の外壁で貫通孔２２Ｄを取り囲む円周領域には、トーションスプリング４６のコイル部４６Ａの内周部がガイドされる内周ガイド部２２Ｂが配置されている。内周ガイド部２２Ｂより外周側には、筒状のボルト挿入凸部２２Ｃ（ボルト締結部、外周ガイド部の一例）が周方向に沿って複数（本実施形態では４箇所）設けられ、その内の１つのボルト挿入凸部２２Ｃにトーションスプリング４６の第２アーム４６Ｃが係止される。つまり、トーションスプリング４６は、蓋部材２２のボルト挿入凸部２２Ｃと内部ロータ３０に固定されるスプリングホルダ４１の係合部４３Ａとに係止され、外部ロータ２０および内部ロータ３０に付勢力を作用させている。

また、複数のボルト挿入凸部２２Ｃの内側は、トーションスプリング４６のコイル部４６Ａの外周部がガイドされる外周ガイド部として機能している。なお、複数のボルト挿入凸部２２Ｃを周方向に沿わせて配置せずに、蓋部材２２の中心から径方向の距離を夫々異ならせても良い。この場合、複数のボルト挿入凸部２２Ｃの少なくとも１箇所の内側が、トーションスプリング４６の外周部をガイドする外周ガイド部として機能する。

図３に示すように、規制凸部２２Ａは、トーションスプリング４６が係止される係止部としてのボルト挿入凸部２２Ｃと他のボルト挿入凸部２２Ｃとの周方向に沿う間に配置されている。特に、この規制凸部２２Ａは、ボルト挿入凸部２２Ｃのトーションスプリング４６の係止部からトーションスプリング４６の巻き出し方向に沿う規制凸部２２Ａまでの周方向距離Ｌ１は、ボルト挿入凸部２２Ｃからトーションスプリング４６の巻き出し方向と反対方向に沿う規制凸部２２Ａまでの周方向距離Ｌ２よりも大きい。つまり、図４に示すように、ボルト挿入凸部２２Ｃからトーションスプリング４６の巻き出し方向に向かうに連れて生じる蓋部材２２との空間Ｋに対応して、規制凸部２２Ａが突出形成されている。

〔付勢ユニットの組み立て〕
図１および図５に示すように、外部ロータ本体２１の背部にリヤプレート２３を配置し、ロック機構Ｌおよび位置決めピン４４が装着された内部ロータ本体３１を外部ロータ本体２１の内部に嵌め込み、また、連結ボルト３８の内部にスプール５１等を収容する。

次に、蓋部材２２の貫通孔２２Ｄに対し裏面側からスプリングホルダ４１の突出部４３を挿通しつつ、スプリングホルダ４１の座部４２のピン孔４２Ｃを内部ロータ３０に固定された位置決めピン４４に位置合わせした状態で、スプリングホルダ４１の座部４２を内部ロータ本体３１の嵌合凹部３１Ａに嵌め込む。これにより、嵌合凹部３１Ａの円周状の内周面に、複数の座部４２の外端縁が接触し、スプリングホルダ４１の重心位置を回転軸芯Ｘの位置に保持するように位置決めが行われ、内部ロータ３０とスプリングホルダ４１とが一体回転可能な状態に達する。

次に、蓋部材２２と外部ロータ本体２１とリヤプレート２３とを、締結ボルト２４により連結する。さらに、スプリングホルダ４１の座部４２の挿通孔４２Ａに連結ボルト３８を挿通し、この連結ボルト３８の雄ネジ部３８Ｓを吸気カムシャフト５の雌ネジ部に螺合させて締結を行う。

これにより、吸気カムシャフト５と、内部ロータ３０と、スプリングホルダ４１とが一体化する。この状態では、スプリングホルダ４１の座部４２を蓋部材２２の貫通孔２２Ｄの外周が押さえ込み、スプリングホルダ４１の浮き上がりが阻止される。

次いで、コイル部４６Ａの一部を蓋部材２２の内周ガイド部２２Ｂに挿入しつつ、蓋部材２２のボルト挿入凸部２２Ｃにトーションスプリング４６の第２アーム４６Ｃを係止させる。さらに、トーションスプリング４６の第１アーム４６Ｂを突出部４３の係合部４３Ａに係合して保持し、弁開閉時期制御装置Ａが完成する。

この完成状態では、付勢ユニット４０のトーションスプリング４６が最も拡径した状態であり、外部ロータ２０に対して内部ロータ３０を進角方向Ｓａに変位させる付勢力を作用させている。また、トーションスプリング４６のコイル部４６Ａの内周部が蓋部材２２の内周ガイド部２２Ｂにガイドされ、コイル部４６Ａの外周部が複数のボルト挿入凸部２２Ｃ（外周ガイド部）にガイドされることで、トーションスプリング４６の縮径，拡径による径方向の移動がガイドされる。さらに、蓋部材２２の規制凸部２２Ａによって、トーションスプリング４６の縮径による回転軸芯Ｘ方向に対する傾きが阻止される。

〔実施形態の作用・効果〕
このように、外部ロータ２０と内部ロータ３０とで構成される本体部分（位相制御機構）の外部に付勢ユニット４０を備えるため、本体部分の小型化が可能となる。また、トーションスプリング４６が、例えば蓋部材２２に接触して摩耗粉が発生しても、本体部分の内部に進入することがなく、摩耗粉の噛込みによって外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転が阻害されることがない。しかも、本体部分を組立てた後にトーションスプリング４６を設置すれば良いので、トーションスプリング４６の組付が極めて容易である。

蓋部材２２のうち、ロック凹部２８の外側に規制凸部２２Ａを設けているので、トーションスプリング４６が縮径して軸長が伸びるに伴って回転軸芯Ｘに対して傾きかける際、この規制凸部２２Ａがトーションスプリング４６に当接してその傾きを矯正させることができる。その結果、外部ロータ２０と内部ロータ３０とが相対的に傾斜せずに姿勢が安定するので、装置性能が低下しない。また、ロック部材２５が係入する際の変形を防止するために、ロック凹部２８を蓋部材２２の外側に突出させ厚みを確保し、その突出部位を規制凸部２２Ａとして有効活用している。その結果、蓋部材２２全体の厚みを無駄に大きくすることなく弁開閉時期制御装置Ａがコンパクトなものとなる。

しかも、トーションスプリング４６が、蓋部材２２の内周ガイド部２２Ｂと複数のボルト挿入凸部２２Ｃとの間に挟まれてガイドされるので、トーションスプリング４６の径方向の移動も適正なものとなり、規制凸部２２Ａの傾き防止機能と相俟ってトーションスプリング４６の姿勢が確実に安定する。これら内周ガイド部２２Ｂおよび複数のボルト挿入凸部２２Ｃは、蓋部材２２を突出形成するだけなので加工が容易で、トーションスプリング４６と内部ロータ３０とが接触して内部ロータ３０が摩耗する不都合もない。

規制凸部２２Ａの反対側に位置するロック凹部２８に対して個別に熱硬化処理を施す場合は、規制凸部２２Ａとトーションスプリング４６との点接触による局所的な摩耗に対する耐久性を高めることができる。

スプリングホルダ４１を内部ロータ３０に圧入するのではなく位置決めピン４４で位置合わせする構成であるので、内部ロータ３０を変形させずに、装置性能が低下しない。さらに、例えば、トーションスプリング４６の一端を内部ロータ３０に対して直接的に係合させるものでは、係合部分に強度を高める必要がある。これに対してスプリングホルダ４１を用いることで内部ロータ３０の強度を高める必要がない。一方、トーションスプリング４６の他端を外部ロータ２０に係合させる際、締結ボルト２４を螺合させるボルト挿入凸部２２Ｃを用いているので、ボルトの高強度によって係合部分の強度が高い。このため、ピン状のフックなどを別途設ける必要がなく、効率的である。

規制凸部２２Ａを、トーションスプリング４６の他端が係合する係止部としてのボルト挿入凸部２２Ｃに近接して設けているので、ボルト挿入凸部２２Ｃからトーションスプリング４６の巻き出し方向に行くに連れて形成される蓋部材２２との離間空間Ｋを有効に活用している。その結果、規制凸部２２Ａを形成するために別途回転軸芯Ｘの方向に空間を設ける必要がなく、弁開閉時期制御装置Ａの軸長を短縮できる。しかも、トーションスプリング４６の巻き出し開始領域では蓋部材２２の外表面とトーションスプリング４６とが接触しており、巻き出し開始領域に対して径方向の反対側に位置する領域では、規制凸部２２Ａが離間空間Ｋを補うようにトーションスプリング４６と接触している。つまり、トーションスプリング４６の径方向に対向する２つの領域が蓋部材２２と接触しているので、トーションスプリング４６の縮径又は拡径に伴う傾倒を防止して、トーションスプリング４６の姿勢を確実に安定させることができる。

また、この構成の弁開閉時期制御装置Ａでは、作動油が例えば蓋部材２２の貫通孔２２Ｄから外部にリークするが、この作動油により、トーションスプリング４６や蓋部材２２などの摩耗を抑制できる。

〔別実施形態〕
上述した実施形態以外に以下のように構成しても良い。なお、図面の理解を容易にするため、同じ部材には同じ名称および符号を用いて説明する。

（ａ）図６に示すように、ロック凹部２８の内面に、筒状の筒状部材２９が嵌められていても良い。これによって、この筒状部材２９が規制凸部２２Ａの補強部材としても機能する。その結果、トーションスプリング４６の縮径に伴って加重を受けても規制凸部２２Ａが変形を防止され、トーションスプリング４６の姿勢を長期間に亘って安定させることができる。また、規制凸部２２Ａの反対側にあるロック凹部２８の変形も防止されるので、ロック部材２５の係合精度が低下しない。なお、この筒状部材２９は、ロック凹部２８の側壁に当接する構造に加えて、底部を有する断面Ｕ字状などで構成しても良く、規制凸部２２Ａを補強できる形状であれば特に限定されない。

（ｂ）図７に示すように、規制凸部２２Ａの表面を断面円弧状に形成するなどしても良く、規制凸部２２Ａの形状は特に限定されない。このように規制凸部２２Ａの表面を曲面にすると、規制凸部２２Ａとトーションスプリング４６との摩擦力を軽減させる効果が期待でき、トーションスプリング４６の移動抵抗が減るので、内部ロータ３０の作動性が高まる。

（ｃ）トーションスプリング４６が設置される側である外部ロータ２０の蓋部材２２を、焼結加工品またはダイカスト加工品で構成しても良い。このように構成すれば、蓋部材２２の内部にごく微少な空隙が無数に存在するので、流体圧室Ｃからの作動油が染み出す。その結果、トーションスプリング４６と蓋部材２２との接触による摩耗を抑制することができる。なお、作動油の染み出し促進するために、規制凸部２２Ａに微小な貫通孔を形成しても良い。

（ｄ）上述した実施形態では、規制凸部２２Ａを、蓋部材２２のうちロック凹部２８の反対側に位置する部位から外側に向かって突出形成したが、蓋部材２２のうちロック凹部２８の反対側に位置する部位を含まない外表面から外側に向かって突出形成しても良い。

（ｅ）上述した実施形態では、複数のボルト挿入凸部２２Ｃを蓋部材２２と一体で回転軸芯Ｘの方向に沿う外方に突出形成して、その内の１つのボルト挿入凸部２２Ｃ（係止部）にトーションスプリング４６の第２アーム４６Ｃを係止した。これに代えて、締結ボルト２４の頭部をボルト締結部（係止部）として、トーションスプリング４６の第２アーム４６Ｃを係止しても良いし、締結ボルト２４の雄ネジに直接トーションスプリング４６の第２アーム４６Ｃを係止しても良い。

（ｆ）上述した実施形態では、トーションスプリング４６を蓋部材２２の外側に配置したが、蓋部材としてのリヤプレート２３の外側に配置しても良い。この場合、蓋部材２２の構成が、前後対称にリヤプレート２３に適用されるので詳細な説明は省略する。

本発明は、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を所定の方向に付勢する機構を備えている弁開閉時期制御装置に利用することができる。

１ クランクシャフト
５ カムシャフト（吸気カムシャフト）
２０ 駆動側回転体（外部ロータ）
２２ 蓋部材
２２Ａ 規制凸部
２２Ｂ 内周ガイド部
２２Ｃ ボルト締結部（ボルト挿入凸部、外周ガイド部）
２４ ボルト（締結ボルト）
２５ ロック部材
２８ ロック凹部
２９ 筒状部材
３０ 従動側回転体（内部ロータ）
４６ トーションスプリング
４６Ｃ 端部（第２アーム）
Ａ 弁開閉時期制御装置
Ｅ 内燃機関（エンジン）
Ｌ ロック機構
Ｌ１ 巻き出し方向に沿う周方向距離
Ｌ２ 巻き出し方向と反対方向に沿う周方向距離
Ｘ 回転軸芯

Claims (9)

1. 内燃機関のクランクシャフトと同期回転し、回転軸芯方向に沿って固定された蓋部材を有する駆動側回転体と、
   弁開閉用のカムシャフトと同じ回転軸芯で一体回転する従動側回転体と、
   前記回転軸芯方向に沿って移動するロック部材と、前記蓋部材の内側に形成されて前記ロック部材が係合可能なロック凹部と、を有するロック機構と、
   前記蓋部材の外側に配置され、前記駆動側回転体および前記従動側回転体に付勢力を作用させるトーションスプリングと、を備え、
   前記蓋部材には、前記トーションスプリングの前記回転軸芯方向の移動を規制する規制凸部が、前記ロック凹部の反対側の面から突出形成され、
   前記駆動側回転体に対して前記回転軸芯方向に沿って挿入された複数のボルトが位置する前記蓋部材のボルト締結部の１箇所に、前記トーションスプリングの端部が係止されている弁開閉時期制御装置。
2. 前記規制凸部は、前記蓋部材のうち前記ロック凹部の反対側に位置する部位に設けられている請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
3. 前記ロック凹部は、個別に熱硬化処理が施されている請求項２に記載の弁開閉時期制御装置。
4. 前記ロック凹部の内面には、筒状部材が嵌められている請求項２又は３に記載の弁開閉時期制御装置。
5. 前記蓋部材は、焼結加工品またはダイカスト加工品で構成されている請求項１〜４の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
6. 前記ボルト締結部は、前記蓋部材と一体で前記回転軸芯方向に沿って突出形成された筒状のボス部で構成されている請求項１〜５の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
7. 前記ボルト締結部の前記トーションスプリングの係止部から前記トーションスプリングの巻き出し方向に沿う前記規制凸部までの周方向距離は、前記ボルト締結部から前記巻き出し方向と反対方向に沿う前記規制凸部までの周方向距離よりも大きい請求項１〜６の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
8. 前記蓋部材の前記ボルト締結部の少なくとも１箇所は、前記トーションスプリングの外周部をガイドする外周ガイド部を有している請求項１〜７の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
9. 前記蓋部材には、前記トーションスプリングの内周部をガイドする内周ガイド部が前記蓋部材と一体で前記回転軸芯方向に沿って突出形成されている請求項１〜８の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。

Images