JP7042155B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。

例えば、以下の特許文献１に記載された従来のバルブタイミング制御装置は、クランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材に対して同軸状に配置され、カムシャフトに対して一体回転する従動側回転部材と、前記駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相を、ベーンロータによってそれぞれ３つ形成された進角室と遅角室のそれぞれに対する作動流体の給排制御により変位させる位相変換機構と、を有している。

また、前記３つの進角室の全てに通じる流路が、ベーンロータのロータに形成されたボルト挿入孔の内周面とカムボルトの外周面との間に形成されている。

特開２００９－０７４３８３号公報

前記従来のバルブタイミング制御装置は、前述のように、３つ全ての進角室へ通ずる流路が前記ボルト挿入孔とカムボルトとの間に形成されている。したがって、ベーンロータの相対回転変換時の良好な応答性を確保するために、前記ボルト挿入孔の内周面の内径をある程度大きく形成して流路断面積を大きく取らなければならない。このように、ボルト挿入孔の内径を大きく形成すると、カムボルトの締め付け時にカムボルトの頭部と該頭部が当接するボルト挿入孔の孔縁部との当接面積が小さくなる。この結果、カムボルトの軸力(締結力)が低下するおそれがある。

本発明は、ボルト挿入孔の内径を大きくせずとも、ベーンロータの相対回転変換の良好な応答性を確保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ことを一つの目的としている。

本発明の好ましい態様としては、とりわけ、ベーンロータは、ロータの内部軸方向に形成され、カムシャフトの内部に一部が形成された第１通路に連通する第１軸方向通路と、前記ロータの内部軸方向に形成され、前記カムシャフトの内部に一部が形成された第２通路に連通する第２軸方向通路と、前記ロータの内部径方向に形成され、前記第１軸方向通路に連通して前記第１作動室の一部に連通する第１径方向通路と、前記第１軸方向通路から前記第１径方向通路と前記ボルト挿入孔を介して前記他の第１作動室に連通する第２径方向通路と、前記ロータの内部の前記第１、第２径方向通路と避けた位置に形成され、前記第２軸方向通路と前記第２作動室を連通する連通路と、を有し、
前記連通路が前記第１径方向通路と軸方向において重なるように形成され、
前記ベーンロータの前記カムシャフトとの当接面に、前記カムシャフトの一端部に設けられた位置決め用のピンが挿入される位置決め用の穴が設けられ、
前記第２径方向通路が、前記位置決め用の穴を避けるように前記第１径方向通路に対して軸方向にオフセットし、かつ、前記連通路と径方向において重なるように形成されていることを特徴としている。

本発明の好ましい態様によれば、カムボルトによる必要な締結力を確保しつつベーンロータの相対回転変換の良好な応答性を確保することができる。

本発明に係るバルブタイミング制御装置の一実施形態の要部を示す分解斜視図である。 本実施形態のバルブタイミング制御装置の油圧回路を示す概略図である。 同バルブタイミング制御装置のベーンロータが最進角位置に相対回転した状態を示す作用説明図である。 同じくベーンロータが最遅角位置に相対回転した状態を示す作用説明図である。 本実施形態に供されるカムボルトでベーンロータをカムシャフトの一端部に締め付け固定した状態を示す拡大図である。 本実施形態のバルブタイミング制御装置をフロントプレート側からみた正面図である。 本実施形態に供されるベーンロータを前端側からみた正面図である。 同ベーンロータをカムシャフト側からみた背面図である。 同ベーンロータの側面図である。 図９のＡ－Ａ線断面図である。 図９のＢ－Ｂ線断面図である。 図１０のＣ－Ｃ線断面図である。

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を排気弁側に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態に係るバルブタイミング制御装置を示す分解斜視図、図２は同実施形態のバルブタイミング制御装置の油圧回路を示す概略図、図３は同バルブタイミング制御装置のベーンロータが最進角位置に相対回転した状態を示す作用説明図、図４はベーンロータが最遅角位置に相対回転した状態を示す作用説明図である。

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、機関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タイミングスプロケット(以下、スプロケットという。)１と、機関前後方向に沿って配置されて、スプロケット１に対して相対回転可能に設けられた排気側のカムシャフト２と、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。

スプロケット１は、鉄系金属粉を圧縮、加熱して成形される焼結金属によって肉厚円板状に形成されて、外周にタイミングチェーン巻回される歯車１ａを有している。また、スプロケット１は、中央にカムシャフト２の回転軸方向の一端部２ａが回転可能に挿入される支持孔１ｂが貫通形成されている。

スプロケット１は、図１に示すように、外周部の周方向位置に後述する複数（本実施形態では４本）の第１～第４ボルト５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが螺着される４つの雌ねじ孔１ｃが形成されている。また、スプロケット１は、内面である内側面１ｅの所定位置には、後述するハウジング本体７との位置決めを行うピン１ｄが突出して設けられている。

また、スプロケット１は、後述するハウジング本体７の他端（後端）開口を閉塞するリアカバーとして構成されている。

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、外周には排気弁を開閉作動させる複数の卵形カムが軸方向の所定位置に一体に固定されている。また、カムシャフト２は、図２に示すように、一端部２ａの内部軸心方向にボルト挿入孔２ｂが形成されており、このボルト挿入孔２ｂの先端側に雌ねじ孔２ｃが形成されている。

位相変更機構３は、図１～図４にも示すように、スプロケット１に結合されて、内部に作動室を有するハウジング６と、該ハウジング６内に相対回転自在に収容され、カムシャフト２の一端部２ａにカムボルト８を介して回転軸方向から固定されたベーンロータ９と、ハウジング６の作動室がベーンロータ９によって複数（本実施形態ではそれぞれ４つ）に仕切られた第１作動室である遅角油圧室１６(１６ａ～１６ｄ)及び第２作動室である進角油圧室１５とを備えている。

ハウジング６は、スプロケット１と同じく焼結金属によって円筒状に形成されたハウジング本体７と、プレス成形によって形成され、ハウジング本体７の前端開口を閉塞するプレート部材であるフロントプレート１０と、後端開口を閉塞するプレート部材であるリアカバーとしての前記スプロケット１と、を備えている。

ハウジング本体７は、内周面に複数（本実施形態では４つ）の第１～第４シュー１１ａ～１１ｄが円周方向のほぼ等間隔位置に一体に設けられている。この各シュー１１ａ～１１ｄの内部には、ボルト挿入孔１２ａ～１２ｄがそれぞれ軸方向へ貫通形成されている。

４つのシュー１１ａ～１１ｄは、円周方向の幅長さが異なっている。つまり、４つのシュー１１ａ～１１ｄのうち、３つの第１～第３シュー１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、周方向の幅長さが比較的大きく形成されて剛性が高くなっている。これに対して、第２シュー１１ａ、１１ｂと径方向で反対側に位置する１つの第４シュー１１ｄは、第１～第３シュー１１ａ～１１ｃよりも幅長さが小さく形成されている。

これは、後述するように、２つの第１、第２シュー１１ａ、１１ｂには、第１ベーン１４ａが円周方向から当接するため、幅長さを大きくして剛性を高めている。また、第３シュー１１ｃと第４シュー１１ｄは、ベーンロータ９の全体の回転バランスを取るためにその肉厚が決定されている。

また、ハウジング本体７は、外面の外周面の第１、第２、第４シュー１１ａ、１１ｂ、１１ｄに対応した位置には、３つの肉抜き溝７ａ～７ｃが形成されている。この各肉抜き溝７ａ～７ｃは、ハウジング本体７の軽量化などを図るために形成されている。

なお、ハウジング本体７は、第１シュー１１ａの外周面に有する肉抜き溝７ａの周方向側部にスプロケット１の位置決め用のピン１ｄが嵌入する凹溝７ｄが形成されている(図３参照)。

図５はカムボルトでベーンロータをカムシャフトの一端部に締め付け固定した状態を示す拡大図、図６はバルブタイミング制御装置をフロントプレート１０側からみた正面図である。

カムボルト８は、フロントプレート１０側の頭部８ａと、該頭部８ａからカムシャフト２側に延出した軸部８ｂと、該軸部８ｂの先端側に形成されて、カムシャフト２の雌ねじ孔２ｃに螺着する雄ねじ部８ｃと、から構成されている。また、カムボルト８の頭部８ａは、軸部８ｂとの付け根部に着座用のフランジ部８ｄを一体に有している。このフランジ部８ｄは、図５に示すように、締め付け時において軸部８ｂ側の着座面８ｅが、ベーンロータ９の後述するボルト挿入孔１３ａの孔縁部１３ｈに着座するようになっている。

また、着座面８ｅは、軸部８ｂを中心とした円環状に形成され、ボルト締め付け前の状態では、内周部(軸部８ｂ軸心側)から外周部８ｆに架けて下り傾斜状のテーパ面に形成されている。言い換えれば、着座面８ｅは、軸部８ｂ側の中央部から外周部８ｆに架けて軸部８ｂ方向へ所定の勾配で下り傾斜状に変形している。そして、着座面８ｅは、ボルト締め付け時には外周部側が頭部８ａ方向へ撓み変形して全体がほぼ平面状になるように形成されている。

フロントプレート１０は、例えば鉄系金属板をプレス成形によって円盤状に形成されている。このフロントプレート１０は、中央に大径な挿通孔１０ａが貫通形成されていると共に、外周部の周方向ほぼ等間隔位置には各ボルト５ａ～５ｄが挿通される４つのボルト挿入孔１０ｂが貫通形成されている。

ハウジング本体７とフロントプレート１０及びスプロケット１とは、４本のボルト５ａ～５ｄによって結合固定されている。

また、フロントプレート１０は、挿通孔１０ａの孔縁に外方へ突出した円筒部１０ｃが一体に設けられている。この円筒部１０ｃは、内周側に後述するトーションスプリング２６が収容配置されるようになっている。また、円筒部１０ｃは、前端縁の円周方向所定位置に係り止め溝２５が形成されている。

トーションスプリング２６は、図３及び図５、図６にも示すように、渦巻き状に折曲されていると共に、横断面が円形状に形成されている。また、トーションスプリング２６は、外側へＬ形状に折り曲げられた一端部である外端部２６ａが円筒部１０ｃの係り止め溝２５の溝縁に係り止めされている。一方、内側へほぼＬ字形状に折り曲げられた他端部である内端部２６ｂは、後述するロータ１３の止め溝１３ｅの溝縁に係り止めされている。

トーションスプリング２６は、外端部２６ａと内端部２６ｂが係り止めされることによってばね反力が発生して、ベーンロータ９をハウジング６に対して進角方向へ付勢している。これによって、機関停止時に、ベーンロータ９を進角側へ相対回転させるようになっている。

図７は本実施形態に供されるベーンロータを前端側からみた正面図、図８は同ベーンロータをカムシャフト側からみた背面図、図９は同ベーンロータの側面図、図１０は図９のＡ－Ａ線断面図、図１１は図９のＢ－Ｂ線断面図、図１２は図１０のＣ－Ｃ線断面図である。

ベーンロータ９は、例えば金属粉末を圧縮、焼結によって一体に形成され、図１、図３、図４、図７～図９などに示すように、カムシャフト２の一端部２ａにカムボルト８によって直接的に固定されたロータ１３と、該ロータ１３の外周面に一体に設けられ、円周方向のほぼ９０°等間隔位置に放射状に延びた複数（本実施形態では４枚）の第１～第４ベーン１４ａ～１４ｄと、から構成されている。

ロータ１３は、回転軸方向に長いほぼ円筒状に形成されていると共に、中央にカムボルト８の軸部８ｂが挿入されるボルト挿入孔１３ａが軸方向に沿って貫通形成されている。ロータ１３は、カムシャフト２側の後端部の内部に該カムシャフト２の一端部２ａが嵌入される円柱状の嵌合溝１３ｂが形成されている。

また、ロータ１３は、前端部の外周部に円環状溝１３ｃが形成されていると共に、この円環状溝１３ｃの内側にほぼ円柱状の突部１３ｄが設けられている。この突部１３ｄは、外周面の所定位置にトーションスプリング２６の内端部２６ｂが係り止めされる有底状の止め溝１３ｅが形成されている。この止め溝１３ｅは、突部１３ｄの外周面から径方向内側に延びた矩形状に形成されていると共に、底壁１３ｆによってボルト挿入孔１３ａと仕切られている。また、この止め溝１３ｅは、図５に示すように、カムボルト８のフランジ部８ｄがボルト挿入孔１３ａの孔縁部１３ｈに当接した際に、着座面８ｅの外周部で内側の一部が覆われるようになっている。

またロータ１３は、図３、図４及び図８、図１２に示すように、嵌合溝１３ｂの底面所定位置に、カムシャフト２の一端部２ａの先端面に設けられた位置決め用の第２ピン２ｄが挿入される位置決め用の穴１３ｇが設けられている。

また、ベーンロータ９は、図３～図５に示すように、カムボルト８によってカムシャフト２の一端部２ａに締結固定された状態において、ボルト挿入孔１３ａの内周面とカムボルト８の軸部８ｂの外周面との間に、油圧回路４の一部を構成する円筒状の通路部２０が形成されている。

第１～第４ベーン１４ａ～１４ｄは、ロータ１３の外周に一体に設けられていると共に、それぞれが各シュー１１ａ～１１ｄの間に配置されている。この各ベーン１４ａ～１４ｄは、各シュー１１ａ～１１ｄとの相対関係によって、それぞれ４つの進角油圧室１５と遅角油圧室１６に仕切っている。

また、各ベーン１４ａ～１４ｄは、１つの第１ベーン１４ａが周方向へ幅広く形成されているが、他の３つの第２～第４ベーン１４ｂ～１４ｄは薄肉なほぼ同一の周方向幅に形成されている。

また、各ベーン１４ａ～１４ｄの各先端部の外面に形成されたシール溝内には、ハウジング本体７の内周面に摺動しつつシールするシール部材１７ａがそれぞれ嵌着固定されている。一方、前記各シュー１１ａ～１１ｄ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１７ｂがそれぞれ嵌着固定されている。

ベーンロータ９は、図３に示すように、最進角側へ相対回転すると、第１ベーン１４ａの一側面１４ｅが対向する他の第１シュー１１ａ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。また、図４に示すように、ベーンロータ９が最遅角側へ相対回転すると、第１ベーン１４ａの他側面１４ｆが対向する前記第２シュー１１ｂ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ようになっている。これら第１ベーン１４ａと２つの第１シュー１１ａ、１１ｂが、ベーンロータ９の最遅角位置と最進角位置を規制する機械的な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３つの第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１１ａ～１１ｄ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２つの第１シュー１１ａ、１１ｂとの当接精度が向上すると共に、各進角油圧室１５と各遅角油圧室１６への油圧の供給速度が速くなってベーンロータ９の正逆回転応答性が高くなる。

各進角油圧室１５と各遅角油圧室１６は、図３及び図４に示すように、ロータ１３の内部に形成された複数(本実施形態では２本)の連通路である進角通路孔１８ａ、１８ｂと、複数(本実施形態では４本)の第１、第２径方向通路である遅角通路孔１９ａ～１９ｄと、を介して油圧回路４にそれぞれに連通している。

２本の進角通路孔１８ａ、１８ｂは、図２～図３及び図１１に示すように、ロータ１３の内部にほぼ並行でかつほぼ接線方向(傾斜方向)に沿って形成されており、それぞれの両端開口１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆが各進角油圧室１５にそれぞれ臨んでいる。

また、４本の遅角通路孔１９ａ～１９ｄは、図３、図４及び図１０に示すように、基本的にボルト挿入孔１３ａの軸心から径方向外側に向かって各遅角油圧室１６まで延びている。この各遅角通路孔１９ａ～１９ｄは、それぞれの内側の各一端開口１９ｅがボルト挿入孔１３ａの円筒通路部２０に臨んでいる一方、外側の各他端開口１９ｆが各遅角油圧室１６にそれぞれ臨んでいる。

したがって、第２連通孔２２ａ、２２ｂに流入した作動油は、一旦、２つの遅角通路孔１９ｂ、１９ｄに流入して対応する２つの遅角油圧室１６ｃ、１６ｄに供給される。しかし、２つの遅角通路孔１９ｂ、１９ｄに流入した作動油の一部は、２つの遅角通路孔１９ｂ、１９ｄの各一端開口１９ｅ、１９ｅから円筒通路部２０に流入する。ここから他の２つの遅角通路孔１９ａ、１９ｃに流入して各遅角油圧室１６ａ、１６ｂに供給される。

なお、一つの遅角通路孔１９ａは、図１２に示すように、他の３つの遅角通路孔１９ｂ～１９ｄとは軸方向で前端側へオフセットして配置されている。これは、ロータ１３の嵌合溝１３ｂ底面に後述する位置決め用の穴１３ｇが形成されているので、これを避けるためである(図１２参照)。

油圧回路４は、図２に示すように、各進角通路孔１８ａ、１８ｂ及び各遅角通路孔１９ａ～１９ｄを介して各遅角、進角油圧室１５，１６に作動油圧を選択的に供給あるいは排出するものである。

すなわち、油圧回路４は、図２～図４及び図８～図１２に示すように、ロータ１３の内部軸方向に沿って並行に設けられ、各進角通路孔１８ａ、１８ｂに対してほぼ直角方向から接続された２本の第１連通孔２１ａ、２１ｂと、同じくロータ１３の内部軸方向に沿って並行に設けられ、２本の遅角通路孔１９ｂ、１９ｄに対してほぼ直角方向から接続された２本の第２連通孔２２ａ、２２ｂと、を有している。

各第１連通孔２１ａ、２１ｂは、ロータ１３内を軸方向に沿って各先端が各進角通路孔１８ａ、１８ｂのそれぞれ開口する位置まで延びている。一方、各第２連通孔２２ａ、２２ｂも、各遅角通路孔１９ａ～１９ｄにそれぞれ開口する位置まで延びている。

また、油圧回路４は、それぞれの一部がカムシャフト２の一端部２ａの内部軸方向に沿って並行に形成された２本の第２通路である進角油通路２３と、第１通路である２本の遅角油通路２４と、を有している。２本の進角油通路２３は、各一端部が各第１連通孔２１ａ、２１ｂに対して軸方向から接続されている。一方、２本の遅角油通路２４は、第２連通孔２２ａ、２２ｂに対して同じく軸方向から接続されている。この２本ずつの進角油通路２３と遅角油通路２４は、カムシャフト２の外側でそれぞれ１本ずつにまとめられて後述する電磁切換弁２８に接続されている。

そして、４つの進角油圧室１５は、各第１連通孔２１ａ、２１ｂと各進角通路孔１８ａ、１８ｂを介して進角油通路２３に直接的に連通している。つまり、各進角油圧室１５は、進角油通路２３に対して、カムボルト８の軸部８ｂ外周の円筒通路部２０を介することなく、各第１連通孔２１ａ、２１ｂと各進角通路孔１８ａ、１８ｂを介して直接的に連通している。

これに対して、４つの遅角油圧室１６は、図３及び図４に示すように、そのうちの２つの遅角油圧室１６ａ、１６ｂが、円筒通路部２０を介して第２連通孔２２ａ、２２ｂと各遅角通路孔１９ａ、１９ｃが連通している。また、他の２つの遅角油圧室１６ｃ、１６ｄは、円筒通路部２０を介さずに第２連通孔２２ａ、２２ｂと各遅角通路孔１９ｂ、１９ｄが直接的に連通している。

換言すれば、遅角油通路２４から第２連通孔２２ａ、２２ｂに通流した作動油は、２つの遅角通路孔１９ｂ、１９ｄ内から円筒通路部２０に流入して、ここから各遅角通路孔１９ａ、１９ｃを通って各遅角油圧室１６ａ、１６ｂに供給されるようになっている。

さらに、油圧回路４は、各進角、遅角油通路２３，２４に作動油を選択的に供給する流体圧供給源であるオイルポンプ２７と、機関の作動状態に応じて進角油通路２３と遅角油通路２４の流路を切り換える電磁切換弁２８と、を備えている。

オイルポンプ２７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。オイルポンプ２７は、吸入通路２７ｂから吸入した潤滑油を、吐出通路２７ａからメインオイルギャラリー(Ｍ／Ｇ)と電磁切換弁２８に濾過フィルタ３７を介して供給するようになっている。なお、吐出通路２７ａの下流側には、吐出圧が過剰に高くなるのを抑制するリリーフ弁３８が設けられている。

電磁切換弁２８は、４ポート３位置の比例型弁であって、図外のバルブボディに形成された２つの給排ポートに、進角油通路２３と遅角油通路２４のそれぞれの他端部が接続されている。また、電磁切換弁２８は、図外のコントロールユニットから出力されたパルス電流によって、バルブボディ内に軸方向へ摺動自在に設けられたスプール弁体を前後方向に移動させる。これによって、オイルポンプ２７の吐出通路２７ａが、進角油通路２３と遅角油通路２４のいずれか一方と連通する。と同時に、ドレン通路３０が、進角油通路２３と遅角油通路２４のいずれか他方と連通するようになっている。

コントロールユニットは、内部のコンピュータが図外のクランク角センサ（機関回転数検出）やエアーフローメータ、機関水温センサ、機関温度センサ、スロットルバルブ開度センサおよびカムシャフト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。また、このコントロールユニットは、電磁切換弁２８の各コイルに制御電流を出力してスプール弁体の移動位置を制御して各通路を切換制御させるようになっている。

また、ハウジング６に対してベーンロータ９を最進角側の回転位置（図３の位置）にロックするロック機構が設けられている。

このロック機構は、図１及び図４などに示すように、スプロケット１の内側面１ｅの内周部に設けられた固定用孔内に固定されたロック穴構成部３２ａに形成されたロック穴３２と、第１ベーン１４ａの内部軸方向に設けられたピン収容孔３３と、該ピン収容孔３３内に摺動可能に設けられ、ロック穴３２に挿入あるいは抜け出すロックピン３４と、該ロックピン３４をロック穴３２から退出させてロックを解除する一対の第１、第２解除用通路３５ａ、３６ｂと、ロックピン３４をロック穴３２方向へ付勢するスプリング３６と、から主として構成されている。

ロック穴構成部３２ａは、スプロケット１と同じく焼結金属によって円環状に形成されているが、その硬度がスプロケット１よりも高くなるように形成されている。すなわち、ロック穴構成部３２ａは、焼結成形時における例えば金属粉末密度をスプロケット１よりも高くすることによって、焼結後の硬度をスプロケット１よりも高くしている。

ピン収容孔３３は、第１ベーン１４ａの内部にロータ１３軸方向に沿って貫通形成されている。

ロックピン３４は、ピン収容孔３３内に摺動自在に配置されたピン本体と、該ピン本体の先端側に円環状の段差面を介して一体に有する小径な先端部３４ａとから構成されている。

ピン本体は、外周面が単純なストレートの円筒面に形成されて、ピン収容孔３３に液密的に摺動するようになっている。また、先端部３４ａは、外径がロック穴３２の内径よりも僅かに小さく設定されている。ピン本体の後端部の外周には、ピン収容孔３３の大径部に摺動する大径状のフランジ部３４ｂが形成されている。

第１解除用通路３６ａは、図１、図３及び図４に示すように、第１ベーン１４ａの一側部に形成されて進角油圧室１５から段差面（受圧面）に油圧を供給するようになっている。第２解除用通路３６ｂは、スプロケット１の内側面１ｅに形成されて、遅角油圧室１６からロック穴３２に油圧を供給するようになっている。したがって、ロックピン３４は、進角油圧室１５または遅角油圧室１６に供給された作動油圧を解除用通路から受ける。これにより、ロックピン３４は、ロック穴３２から抜け出てベーンロータ９に対するロックを解除するようになっている。

なお、ベーンロータ９は、フロントプレート１０側の前端面にピン収容孔３３の後端とフロントプレート１０の挿通孔１０ａを介して外部と連通する空気抜き溝９ａが形成されている。この空気抜き溝９ａは、ピン収容孔３３内でのロックピン３４の円滑な摺動性を確保するためのものである。
〔本実施形態の作用〕
以下、本実施形態におけるバルブタイミング制御装置の作用について簡単に説明する。

イグニッションスイッチをオフ操作すると、オイルポンプ２７は、駆動が停止されることから、各進角油圧室１５と各遅角油圧室１６への油圧の供給が停止される。そして、機関が完全に停止されるまでの間にトーションスプリング２６のばね力によって、ベーンロータ９がハウジング６に対して進角側へ相対回転する。したがって、ベーンロータ９は、図３に示すように、第１ベーン１４ａが特定のシュー１１ａの一側面に当接して最大進角側の相対回転位置に規制される。

この時点で、ロックピン３４は、スプリング３６のばね力でロック穴３２内に入り込んで、ベーンロータ９をハウジング６に対してロックして自由な相対回転を規制している。

その後、イグニッションスイッチをオン操作して機関を再始動させた場合には、クランキング時の排気弁の開閉タイミングが進角側になっていることから、始動の安定化と始動性の向上が図れる。

その後、機関に運転状態が変化すると、コントロールユニットから出力された制御電流によって電磁切換弁２８が、吐出通路２７ａと進角油通路２３を連通させると共に、遅角油通路２４とドレン通路３０を連通させる。このため、オイルポンプ２７から吐出通路２７ａに吐出された油圧は、進角油通路２３と第１連通孔２１ａ、２１ｂ及び進角通路孔１８ａ、１８ｂを通って各進角油圧室１５に流入する。

さらにこの油圧は、第１解除用通路３５ａを通って段差面（受圧室）内に流入してロックピン３４に作用する。したがって、ロックピン３４は、スプリング３６のばね力に抗して後退して、先端部３４ａがロック穴３２から抜け出してロックが解除される。これによって、ベーンロータ９は、自由な回転が確保される。

また、各遅角油圧室１６内の作動油は、遅角通路孔１９ａ～１９ｄから第２連通孔２２ａ、２２ｂへ直接流入する。また、作動油の一部は、円筒通路部２０を介して第２連通孔２２ａ、２２ｂへ流入し、ここからドレン通路３０に流入してオイルパン３１に排出される。

したがって、各進角油圧室１５内が高圧になる一方、各遅角油圧室１６内が低圧になる。このため、ベーンロータ９は、図３に示すように、図中右側(進角側)へ相対回転して第１ベーン１４ａの他側面が第１シュー１１ａの対向側面に当接して、最進角側の回転位置に規制保持される。

これによって、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップが無くなって燃焼ガスの吹き返しが抑制されて、良好な燃焼状態が得られると共に、燃費の向上と機関回転の安定化が図れる。

機関の運転状態がさらに変化すると、コントロールユニットから出力された制御電流によって電磁切換弁２８が、吐出通路２７ａと遅角油通路２４を連通させると共に、進角油通路２３とドレン通路３０を連通させる。

このため、オイルポンプ２７から吐出通路２７ａに吐出された作動油は、遅角油通路２３から第２連通孔２２ａ、２２ｂに流入して、さらに２つの遅角通路孔１９ｂ、１９ｄを通って２つの遅角油圧室１６ｃ、１６ｄに流入する。同時に、前記２つの遅角通路孔１９ｂ、１９ｄに流入した作動油は、各一端開口１９ｅから円筒通路部２０に流入して２つの遅角通路孔１９ａ、１９ｃを通って他の２つの遅角油圧室１６ａ、１６ｂに流入する。

さらにこの油圧は、第２解除用通路を通ってロック穴３２に流入して流入してロックピン３４の先端部３４ａに作用する。したがって、ロックピン３４は、スプリング３６のばね力に抗して後退して、先端部３４ａがロック穴３２から抜け出してロックが解除された状態が維持される。これによって、ベーンロータ９は、自由な回転が確保されている状態が維持される。

また、各進角油圧室１５の作動油は、進角通路孔１８ａ～１８ｄから第１連通孔２１ａ、２１ｂへ流入して、ここからドレン通路３０からオイルパン３１に排出される。

したがって、各遅角油圧室１６内が高圧になる一方、各進角油圧室１５内が低圧になる。このため、ベーンロータ９は、図４に示すように、図中左側(進角側)へ相対回転して第１ベーン１４ａの他側面が第２シュー１１ｂの対向側面に当接して、最遅角側の回転位置に規制保持される。

これによって、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップが大きくなって、機関の高出力化などが図れる。

そして、本実施形態では、前述したように、ベーンロータ９が、ハウジング６に対して最遅角側へ相対回転する際には、オイルポンプ２７から圧送された作動油は、遅角油通路２４を通って第２連通孔２２ａ、２２ｂに流入する。この作動油は、さらに２つの遅角通路孔１９ｂ、１９ｄを通って直接的に２つの遅角油圧室１６ｃ、１６ｄに流入する。したがって、この２つの遅角油圧室１６ｃ、１６ｄには、作動油を速やかに供給することができる。

一方、前記遅角通路孔１９ｂ、１９ｄに流入した一部の作動油は、円筒通路部２０を通って各遅角通路孔１９ａ、１９ｃに流入して、ここから他の２つの遅角油圧室１６ａ、１６ｂに流入する。

つまり、円筒通路部２０を通流する作動油は、２つの遅角油圧室１６ａ、１６ｂのみに供給されるだけで、他の２つの遅角油圧室１６ｃ、１６ｄには供給されない。

したがって、円筒通路部２０を通流する作動油を全ての遅角油圧室に供給するようにした前記従来技術のものに比較して、円筒通路部２０を通流する作動油の流量を十分に少なくすることが可能になる。

換言すれば、円筒通路部２０を利用して作動油が供給されるのは、４つの遅角油圧室１６ａ～１６ｄ中、半分の遅角油圧室１６ａ、１６ｃのみである。 したがって、その分、円筒通路部２０の流路断面積を、従来のものに比較して小さく形成しても各遅角油圧室１６ａ、１６ｃには作動油を速やかに供給することが可能になる。

この結果、ロータ１３のボルト挿入孔１３ａの内周面の内径を大きくすることなく、ベーンロータ９の最遅角側への相対回転変換の良好な応答性を確保することができる。

また、前述のように、ボルト挿入孔１３ａの内周面の内径を大きくする必要がないことから、カムボルト８の締結トルク(軸力)を大きくすることができる。すなわち、ベーンロータ９をカムシャフト２にカムボルト８によって締結する際に、カムボルト８の頭部８ａ(フランジ部８ｄ)とボルト挿入孔１３ａの孔縁部との当接面積を十分に確保できる。したがって、カムボルト８の締結トルク(軸力)を大きくすることができるのである。

さらに、ボルト挿入孔１３ａ（円筒通路部２０）を作動油の流路として利用したので、別個に流通路を形成した場合に比較して、流路全体の簡素化が図れると共に、径方向の小型化が可能になる。

また、本実施形態では、カムボルト８のフランジ部８ｄ(着座面８ｅ)の外周部が、止め溝１３ｅの一部を覆うようになっている。このため、この止め溝１３ｅに嵌入しているトーションスプリング２６の内端部２６ｂの抜け出しを抑制でき、この結果、トーションスプリング２６の不用意な脱落を抑制できる。

止め溝１３ｅは、底壁１３ｆによって挿入孔１３ｅと連通されることなく閉止された状態になっている。このため、ボルト挿入孔１３ａ(円筒通路部２０)に流入した作動油は、止め溝１３ｅからリークすることがない。

さらに、カムボルト８は、締結する前の状態ではフランジ部８ｄの着座面８ｅが中央側から外周部に渡って傾斜状に形成されている。したがって、フランジ部８ｄは、カムボルト８を所定のトルクで締め付けると、外周部側が軸方向外側に撓み変形して着座面８ｅが平坦状に変形する。このため、フランジ部８ｄは、着座面８ｅがボルト挿入孔１３ａの孔縁部(当接面)に対して均一な圧力で当接する。したがって、カムボルト８によるベーンロータ９の安定かつ強固な締結力が得られる。

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、発明の趣旨にしたがって自由に変更することが可能である。本発明を例えば、バルブタイミング制御装置を排気弁側ばかりか吸気弁側に適用することも可能である。

さらに、前記実施形態では、バルブタイミング制御装置として、４つのシュー１１ａ～１１ｄと４枚のベーン１４ａ～１４ｄを用いたものに適用したが、これらを、３つ、３枚、５つ、５枚など他の構造のものに適用することも可能である。したがって、作動室の数も任意に設定することができる。

さらに、駆動回転体としては、スプロケット１ばかりかプーリにも適用することができる。

また、ハウジングは、ハウジング本体とスプロケットが一体に形成されているものも含む。

以上説明した実施形態に基づく内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

その一つの態様として、クランクシャフトとからの回転力が伝達され、内部に作動室を有するハウジングと、
前記ハウジングの内部に相対回転可能に配置されたベーンロータであって、カムボルトが挿入されるボルト挿入孔を有し、前記カムボルトによってカムシャフトに固定されるロータと、前記ロータに設けられ、前記作動室をそれぞれ複数の第１作動室と第２作動室に仕切る複数のベーンと、を有するベーンロータと、
を備え、
前記ベーンロータは、前記ロータの内部に軸方向に形成され、前記カムシャフトに形成された第１通路に連通する第１軸方向通路と、前記ロータの内部に軸方向に形成され、前記カムシャフトに形成された第２通路に連通する第２軸方向通路と、前記ロータの内部に径方向に形成され、前記第１軸方向通路に連通して前記第１作動室の一部に連通する第１径方向通路と、前記第１軸方向通路から前記第１径方向通路と前記ボルト挿入孔を介して前記他の第１作動室に連通する第２径方向通路と、前記ロータの内部の前記第１、第２径方向通路と避けた位置に形成され、前記第２軸方向通路と前記第２作動室を連通する連通路と、を有している。

この発明によれば、例えば、第１軸方向通路を通流した作動油を、一部の第１作動室に対してボルト挿入孔を介さずに第１径方向通路から直接供給するようにしたことから、ボルト挿入孔を通流する流量を減少させることができる。したがって、ボルト挿入孔の内径を大きくしなくとも、第１作動室へ作動油を速やかに供給することが可能になり、ベーンロータの相対回転変換の応答性を確保しつつカムボルトの締め付け時の十分なボルト軸力を得ることが可能になる。

さらに好ましくは、前記ロータの回転軸方向の一端側にコイル状に巻回され、一端が前記ハウジングに連係し、他端が径方向内側に折曲されて前記ロータに連係し、前記ハウジングに対してベーンロータを相対回転の一方向へ付勢するトーションスプリングと、前記ロータの回転軸方向の端部に設けられ、前記トーションスプリングの他端が係り止めされる止め溝と、前記止め溝の前記ロータの径方向内側に有し、前記カムボルトの頭部と軸方向で重なる位置に設けられた底壁と、を有している。

前記止め溝は、底壁によってボルト挿入孔と連通されることなく閉止された状態になっていることから、ボルト挿入孔に流入した作動油が止め溝からリークすることがない。また、ボルト挿入孔を作動油の流通路として利用したので、別個に流通路を形成した場合に比較して径方向の小型化が可能になる。

さらに好ましくは、前記トーションスプリングの他端は、前記止め溝に挿入された状態で前記カムボルトの頭部によって覆われている。

この態様によれば、トーションスプリングの他端が、カムボルトの頭部で覆われた状態になっているので、止め溝からの不用意な抜け出しを抑制できる。

さらに好ましくは、前記カムボルトは、頭部と、前記頭部から延びて外周に前記カムシャフトの雌ねじに螺着する雄ねじを有する軸部と、前記頭部の軸部との付け根部に有し、前記ボルト挿入孔の孔縁部に当接可能な着座面を有するフランジ部と、を有し、
前記フランジ部は、前記着座面が前記ボルト挿入孔の孔縁部に当接する前の状態において、中央部から径方向外側の外周部に向かって拡開状のテーパ面に形成され、カムボルトに所定締結トルクを付与して前記ボルト挿入孔の孔縁部に当接された状態において、前記外周部と中央部が同一平面状に撓み変形しつつ前記ボルト挿入孔の孔縁部に当接するようになっている。
さらに好ましくは、前記ロータ内部における前記第２軸方向通路は、該第２軸方向通路に並行に形成された前記第１軸方向通路の軸方向長さよりも長く形成され、前記止め溝は、形成位置が前記第２軸方向通路の軸線に対して周方向へずれて、互いに重ならないように配置されている。

１…タイミングスプロケット、２…カムシャフト、２ａ…一端部、３…位相変更機構、４…油圧回路、６…ハウジング、７…ハウジング本体、８…カムボルト、８ａ…頭部、８ｂ…軸部、８ｃ…雄ねじ、８ｄ…フランジ部、８ｅ…着座面、９…ベーンロータ、１０…フロントプレート、１１ａ～１１ｄ…シュー、１５…進角油圧室(第２作動室)、１６…遅角油圧室(第１作動室)、１３…ロータ、１３ａ…ボルト挿入孔、１３ｅ…止め溝、１４ａ～１４ｄ…ベーン、１８ａ・１８ｂ…進角通路孔(連通路)、１９ｂ、１９ｄ…遅角通路孔(第１径方向通路)、１９ａ・１９ｃ…遅角通路孔(第２径方向通路)、２０…円筒通路部、２１ａ・２１ｂ…第１連通孔(第２軸方向通路)、２２ａ・２２ｂ…第２連通孔(第１軸方向通路)、２３…進角油通路(第１通路)、２４…遅角油通路(第２通路)、２６…トーションスプリング、２６ａ…一端部、２６ｂ…他端部、２７オイルポンプ、２８…電磁切換弁。

Claims (5)

1. クランクシャフトからの回転力が伝達され、内部に作動室を有するハウジングと、
   前記ハウジングの内部に相対回転可能に配置されたベーンロータであって、カムボルトが挿入されるボルト挿入孔を有し、前記カムボルトによってカムシャフトに固定されるロータと、前記ロータに設けられ、前記作動室をそれぞれ複数の第１作動室と第２作動室に仕切る複数のベーンと、を有するベーンロータと、
   を備え、
   前記ベーンロータは、
   前記ロータの内部に軸方向に形成され、前記カムシャフトに形成された第１通路に連通する第１軸方向通路と、
   前記ロータの内部に軸方向に形成され、前記カムシャフトに形成された第２通路に連通する第２軸方向通路と、
   前記ロータの内部に径方向に形成され、前記第１軸方向通路に連通して前記第１作動室の一部に連通する第１径方向通路と、
   前記第１軸方向通路から前記第１径方向通路と前記ボルト挿入孔を介して前記他の第１作動室に連通する第２径方向通路と、
   前記ロータの内部の前記第１、第２径方向通路と避けた位置に形成され、前記第２軸方向通路と前記第２作動室を連通する連通路と、
   を有し、
   前記連通路が前記第１径方向通路と軸方向において重なるように形成され、
   前記ベーンロータの前記カムシャフトとの当接面に、前記カムシャフトの一端部に設けられた位置決め用のピンが挿入される位置決め用の穴が設けられ、
   前記第２径方向通路が、前記位置決め用の穴を避けるように前記第１径方向通路に対して軸方向にオフセット配置され、かつ、前記連通路と径方向において重なるように形成されている
   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。
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、
   前記ロータの回転軸方向の一端側にコイル状に巻回され、一端が前記ハウジングに連係し、他端が径方向内側に折曲されて前記ロータに連係し、前記ハウジングに対してベーンロータを相対回転の一方向へ付勢するトーションスプリングと、
   前記ロータの回転軸方向の端部に設けられ、前記トーションスプリングの他端が係り止めされる止め溝と、
   前記止め溝の前記ロータの径方向内側に有し、前記カムボルトの頭部と軸方向で重なる位置に設けられた底壁と、
   を有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。
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、
   前記トーションスプリングの他端は、前記止め溝に挿入された状態で前記カムボルトの頭部によって覆わ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、
   前記カムボルトは、頭部と、前記頭部から延びて外周に前記カムシャフトの雌ねじに螺着する雄ねじを有する軸部と、前記頭部の軸部との付け根部に有し、前記ボルト挿入孔の孔縁部に当接可能な着座面を有するフランジ部と、を有し、
   前記フランジ部は、前記着座面が前記ボルト挿入孔の孔縁部に当接する前の状態において、中央部から径方向外側の外周部に向かって拡開状のテーパ面に形成され、カムボルトに所定締結トルクを付与して前記ボルト挿入孔の孔縁部に当接された状態において、前記外周部と中央部が同一平面状に撓み変形しつつ前記ボルト挿入孔の孔縁部に当接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。
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、
   前記ロータ内部における前記第２軸方向通路は、該第２軸方向通路に並行に形成された前記第１軸方向通路の軸方向長さよりも長く形成され、
   前記止め溝は、形成位置が前記第２軸方向通路の軸線に対して周方向へずれて、互いに重ならないように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。

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