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【発明の名称】 弁開閉時期制御装置
【発明者】 【氏名】中嶋 滋

【氏名】駒沢 修

【氏名】金田 洋治

【氏名】小川 和己

【要約】 【課題】弁開閉時期制御装置において、異なる多種の内燃機関への搭載時における生産性を向上させ、製造コストを低減すること。

【解決手段】ロータ部材20とクランクシャフト10との間に連結部材23を設け、該連結部材23を介してロータ部材20をボルト50によりクランクシャフト10に固定すると共に、リヤ厚肉プレート34を連結部材23により回転可能に支承する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 内燃機関の駆動軸から吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を開閉する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記駆動軸と一体的に回転するハウジング部材と、該ハウジング部材に相対回転可能に組付けられて、前記従動軸と一体的に回転するロータ部材と、該ロータ部材と前記ハウジング部材とを相対回転させて前記駆動軸と前記従動軸との相対回転位相を変更する位相変更機構とを備えてなる弁開閉時期制御装置において、前記ロータ部材と前記従動軸との間に連結部材を設け、該連結部材を介して前記ロータ部材を締結部材により前記従動軸に固定すると共に、前記ハウジング部材を前記連結部材により回転可能に支承したことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項2】 前記位相変更機構は、前記ロータ部材と前記ハウジング部材との間に形成される進角油室と遅角油室とを有し、前記進角油室及び前記遅角油室への作動油の給排のための通路が前記連結部材に設けられることを特徴とする請求項1に記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項3】 前記連結部材の外周面及び該外周面に回転可能に支承される前記ハウジング部材の内周支承面に夫々対向する環状溝を設けると共に、該両環状溝に軸方向に係止されて前記連結部材と前記ハウジング部材の相対回転を許容しつつ、前記連結部材と前記ハウジング部材の軸方向の相対移動を阻止する係止部材を前記両環状溝内に設けたことを特徴とする請求項2に記載の弁開閉時期制御装置。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の動弁装置において吸気弁又は排気弁の開閉時期を制御するために使用される弁開閉時期制御装置(内燃機関用バルブタイミング調整装置)に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の弁開閉時期制御装置の一つとして、内燃機関の駆動軸(クランクシャフト)から内燃機関の吸気弁及び排気弁の少なくとも何れか一方を開閉する従動軸(カムシャフト)に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、駆動軸と一体的に回転するハウジング部材と、該ハウジング部材に相対回転可能に組付けられて、従動軸と一体的に回転するロータ部材と、該ロータ部材とハウジング部材とを相対回転させて駆動軸と従動軸との相対回転位相を変更する位相変更機構とを備えたものがあり、例えば特開平10−159514号公報、特開平11−93627号公報及び特開平11−117717号公報に示されている。
【0003】この公報の弁開閉時期制御装置においては、ロータ部材が従動軸に締結ボルトにより固定されると共に、ハウジング部材が従動軸に回転可能に支承されるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的に、従動軸の形状は、内燃機関によって異なっている。そのため、上記した公報の弁開閉時期制御装置においては、多種の内燃機関への搭載にあたって、従動軸の形状の異なる内燃機関毎にロータ部材及びハウジング部材の形状を適宜変更する必要がある。その結果、当該弁開閉時期制御装置の生産性が阻害され、製造コストが増大するという問題があった。
【0005】ゆえに、本発明は、当該弁開閉時期制御装置において、異なる多種の内燃機関への搭載時における生産性を向上させ、製造コストを低減することを、その課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために講じた技術的手段は、内燃機関の駆動軸から吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を開閉する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記駆動軸と一体的に回転するハウジング部材と、該ハウジング部材に相対回転可能に組付けられて、前記従動軸と一体的に回転するロータ部材と、該ロータ部材と前記ハウジング部材とを相対回転させて前記駆動軸と前記従動軸との相対回転位相を変更する位相変更機構とを備えてなる弁開閉時期制御装置において、前記ロータ部材と前記従動軸との間に連結部材を設け、該連結部材を介して前記ロータ部材を締結部材により前記従動軸に固定すると共に、前記ハウジング部材を前記連結部材により回転可能に支承したことである。
【0007】上記した手段によれば、従動軸の形状の異なる内燃機関であっても、ロータ部材及びハウジング部材の形状を変更することなく、連結部材のみを適宜変更することで装置の搭載(取り付け)が可能となる。
【0008】尚、上記した手段において、前記位相変更機構は、前記ロータ部材と前記ハウジング部材との間に形成される進角油室と遅角油室とを有し、前記進角油室及び前記遅角油室への作動油の給排のための通路が前記連結部材に設けられることが望ましい。
【0009】また、上記した手段においては、前記連結部材の外周面及び該外周面に回転可能に支承される前記ハウジング部材の内周支承面に夫々対向する環状溝を設けると共に、該両環状溝に軸方向に係止されて前記連結部材と前記ハウジング部材の相対回転を許容しつつ、前記連結部材と前記ハウジング部材の軸方向の相対移動を阻止する係止部材を前記両環状溝内に設けることが望ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1〜図7に示した本発明の第1実施形態による弁開閉時期制御装置は、カムシャフト10の先端部に一体的に組付けたロータ部材20と、該ロータ部材20に所定範囲で相対回転可能に外装されたハウジング部材30と、ハウジング部材30とロータ部材20間に介装されてハウジング部材30に対してロータ部材20を進角側に常時付勢するトーションスプリングSと、ハウジング部材30とロータ部材20の初期位相(最遅角位置)と最進角位置を規定するストッパ機構Aと、初期位相にてハウジング部材30とロータ部材20の相対回転を規制するロック機構Bを備えるとともに、後述する進角油室R1及び遅角油室R2への作動油の給排を制御するとともにロック機構Bのロック・アンロックを制御する油圧回路Cを備えている。
【0011】カムシャフト10は、吸気弁(図示省略)を開閉する周知のカム(図示省略)を有していて、内燃機関のシリンダヘッド40に回転自在に支持されており、内部にはカムシャフト10の軸方向に延びる進角通路11と遅角通路12が設けられている。進角通路11は、径方向の通路13と環状の通路14と接続通路P1を介して制御弁100の接続ポート101に接続されている。また、遅角通路12は、径方向の通路15と環状の通路16と接続通路P2を介して制御弁100の接続ポート102に接続されている。尚、径方向の通路13、15と環状の通路16は、カムシャフト10に形成されており、環状の通路14は、カムシャフト10とシリンダヘッド40の段部間に形成されている。
【0012】制御弁100は、オイルポンプ110、オイル溜120等とにより油圧回路Cを構成していて、ソレノイド103への通電によってスプール104をスプリング105に抗して図1の左方向へ移動できるものであり、非通電状態では内燃機関によって駆動されるオイルポンプ110に接続された供給ポート106が接続ポート102に連通するとともに、接続ポート101がオイル溜120に接続された排出ポート107に連通するように、また第1設定電流の通電状態では供給ポート106と排出ポート107が各接続ポート101、102との連通を遮断されるように、さらに第1設定電流よりも大きい第2設定電流の通電状態では供給ポート106が接続ポート101に連通するとともに、接続ポート102が排出ポート107に連通するように構成されている。
【0013】このため、ソレノイド103の通電状態では、オイルポンプ110から遅角通路12に作動油が供給されるとともに、進角通路11からオイル溜120に作動油が排出され、第1設定電流の通電状態では、進角通路11と遅角通路12に作動油が溜められ、第2設定電流の通電状態では、オイルポンプ110から進角通路11に作動油が供給されるとともに、遅角通路12からオイル溜120に作動油が排出される。
【0014】ロータ部材20は、メインロータ21と、このメインロータ21の前(図1の左)に一体的に組付けた段付筒状のサブロータ22によって構成されていて、メインロータ21の後(図1の右)に配設される段付筒状の連結部材23を介してボルト50(締結部材)によってカムシャフト10の前端に一体的に固着されており、ボルト50の頭部によって前端を閉塞された各ロータ21、22、23の中心内孔はカムシャフト10に設けた進角通路11に連通している。
【0015】メインロータ21は、サブロータ22及び連結部材23が同軸的に組付けられるハブ部21aと、このハブ部21aから径外方に延びてハウジング部材30内に4個の進角油室R1及び遅角油室R2を区画形成する4個のベーン部21bを有していて、各ベーン部21bの径方向外端には進角油室R1と遅角油室R2間をシールするためのシール部材24が夫々組付けられている。
【0016】また、メインロータ21のハブ部21aには、径方向内端にて中心内孔を通して進角通路11に連通し径方向外端にて進角油室R1に連通する径方向の通路21cが4個設けられるとともに、遅角通路12に連通する軸方向の通路21dと、径方向内端にて通路21dに連通し径方向外端にて遅角油室R2に連通する径方向の通路21eが夫々4個設けられている。
【0017】4個の軸方向通路21dのうち対向する2個(図4〜図6の左上、右下に示したもの)は、メインロータ21を軸方向に貫通していて、連結部材23に設けた軸方向通路23aと環状通路23b(図1及び図3参照)を通して遅角通路12に連通しており、残りの対向する2個(図4〜図6の右上、左下に示したもの)は、メインロータ21のフロント側にのみ開口していて、サブロータ22の後面に形成した一対の円弧状連通溝22a(図1及び図5参照)を通して貫通した軸方向通路21dに連通している。尚、図4〜図6の上方に示した軸方向の孔21fはメインロータ21とサブロータ22を連結するピン(図示省略)を取り付けるためのものである。
【0018】ハウジング部材30は、ハウジング本体(円筒状部材)31と、フロントプレート32と、リヤ薄肉プレート(第1プレート)33と、リヤ厚肉プレート(第2プレート)34と、これらを一体的に連結する4本のボルト35によって構成されていて、リヤ厚肉プレート34の外周にはスプロケット34aが一体的に形成されている。スプロケット34aは、周知のように、タイミングチェーン(図示省略)に連結されていて、クランクシャフトからの駆動力が伝達されるように構成されている。
【0019】ハウジング本体31は、径内方に突出する二対4個のシュー部31aを有していて、各シュー部31aの径方向内端にてシール部材36を介してメインロータ21のハブ部21aを相対回転可能に支承している。フロントプレート32とリヤ薄肉プレート33は、軸方向の対向する端面にて、メインロータ21のハブ部21ao軸方向端面外周と、各ベーン部21bの軸方向端面全体と、各シール部材36の軸方向端面全体に夫々摺動可能に接している。
【0020】リヤ厚肉プレート34は、図1及び図7に示したように、フロント側に開口するとともに径内方に開口しフロント側の開口をリヤ薄肉プレート33(図7には内周縁のみが仮想線で示されている)によって閉塞される収容溝34bをハブ部34cに有していて、ハブ部34cの内周(内周支承面)にて連結部材23の外周(外周面)に相対回転可能に支承されており、収容溝34bにはロックキー61とロックスプリング62とがリヤ厚肉プレート34と一体回転可能に組付けられている。
【0021】ロックキー61は、断面矩形に形成されていて、径内方の先端部61aが連結部材23のハブ部23c外周に形成したフリー凹所23dに向けて常時突出する長さ(収容溝34bの径外方端に当接するまで径外方に移動しても先端部61aが収容溝34bから突出する長さを有しており、径方向外側にはフロント側と径外方に開口してロックスプリング62の一部を収容する溝61bが形成されている。尚、収容溝34bの径外方端は通孔34d(図1及び図3参照)を通して開放されていて、ロックキー61の迅速な径方向移動が保証されている。
【0022】フリー凹所23dは、周方向に延びて円弧形状に形成されており、ハウジング部材30とロータ部材20の相対回転を許容した状態でロックキー61の先端部61aを収容するようになっている。このフリー凹所23dの周方向一端には、ロックキー61の先端部61aとの当接により初期位相(最遅角位置)を規定するストッパ面23eが形成され、ストッパ面23eに沿って連続的にロック凹所23fが形成されている。また、フリー凹所23dの周方向他端には、ハウジング部材30に対するロータ部材20の最大相対回転量(最進角位置)を規定する第2のストッパ面23gがストッパ面23eに対向して形成されている。
【0023】ロックスプリング62は、ロックキー61を常時フリー凹所23dの底面部、即ち、リヤ厚肉プレート34の径方向内方に向けて付勢しており、従って、ロックキー61はリヤ厚肉プレート34においてフリー凹所23dへの収容方向(リヤ厚肉プレート34の径方向)において摺動可能とされている。
【0024】ロック凹所23fは、図7にて示したように、前記初期位相にてロックキー61の先端部61aを周方向移動不能に収容可能であり、底部には径方向内端にて進角通路11に連通する径方向の通孔23hが開口していて、通孔23hを通して進角通路11から作動油が供給されると、ロックキー61がロックスプリング62に抗して径外方に押動されて図7の仮想線にて示した位置まで退避し、通孔23hを通して作動油が進角通路11に排出されると、ロックキー61がロックスプリング62の付勢力によりロック凹所23fに向けて押動されてロックキー61の先端部61aがロック凹所23fに嵌合して収容されるようになっている。
【0025】上記のように構成した本実施形態においては、内燃機関の始動時において内燃機関の始動によって駆動されるオイルポンプ110から制御弁100を介して進角通路11及び遅角通路12に作動油が供給されていないとき、図7に示したように、ロックキー61がロックスプリング62の付勢力によりロック凹所23fに嵌合して収容されている。
【0026】したがって、吸気弁を駆動する際にカムシャフト10に正・負の反転トルクが生じても、ロータ部材20がハウジング部材30に対して相対回転することをロックキー61によって規制されて、相対的な回転振動を発生することがなく、かかる回転振動に伴う打音の発生が防止される。尚、内燃機関の始動時において制御弁100が図1の非通電状態にあれば、オイルポンプ110から制御弁100を介して遅角通路12に作動油が供給されて、遅角油室R2に向けて作動油が供給される時点から、遅角油室R2内の油圧によってロータ部材20とハウジング部材30の相対回転が規制される。
【0027】かかる状態にて、制御弁100のソレノイド103が非通電状態から第2設定電流の通電状態に切り換えられると、供給ポート106が接続ポート101に連通するとともに、接続ポート102が排出ポート107に連通し、進角通路11に作動油が供給されるとともに、遅角通路12からオイル溜120に作動油が排出される。このため、進角通路11から連結部材23の通孔23hを通してロック凹所23fに作動油が供給されるとともに、進角通路11からメインロータ21の通路21cを通して進角油室R1に作動油が供給され、遅角油室R2からメインロータ21の通路21eと21dを通して遅角通路12に作動油が排出される。
【0028】したがって、ロック凹所23fに供給された作動油により、ロックキー61がロックスプリング62に抗して径外方に押動されて図7の実線位置から仮想線位置に移動退避するとともに、進角油室R1に供給された作動油により、ロータ部材20が図4の時計方向に押動されてハウジング部材30に対して最遅角位置から進角側に向けて相対回転する。このロータ部材20のハウジング部材30に対する相対回転は、連結部材23に形成した第2のストッパ面23gとロックキー61の先端部61aが当接するまで可能である。
【0029】また、制御弁100のソレノイド103が第2設定電流の通電状態から第1設定電流の通電状態に切り換えられると、供給ポート106と排出ポート107が各接続ポート101、102との連通を遮断されて、進角通路11と遅角通路12に作動油が溜められるため、進角油室R1と遅角油室R2に作動油が溜められた状態とされて、ロータ部材20のハウジング部材30に対する相対回転が規制された状態となる。
【0030】また、制御弁100のソレノイド103が第1設定電流の通電状態から非通電状態に切り換えられると、供給ポート106が接続ポート102に連通するとともに、接続ポート101が排出ポート107に連通し、遅角通路12に作動油が供給されるとともに、進角通路11からオイル溜120に作動油が排出される。このため、遅角通路12からメインロータ21の通路21dと21eを通して遅角油室R2に作動油が供給され、進角油室R1からメインロータ21の通路21cを通して進角通路11に作動油が排出される。
【0031】したがって、遅角油室R2に供給された作動油により、ロータ部材20が図4の反時計方向に押動されてハウジング部材30に対して遅角側に向けて相対回転する。このロータ部材20のハウジング部材30に対する相対回転は、連結部材23に形成したストッパ面23eとロックキー61の先端部61aが当接するまで可能である。このときには、ロック凹所23fから進角通路11に作動油が排出可能であるため、連結部材23に形成したストッパ面23eとロックキー61の先端部61aとが当接する最遅角位置までロータ部材20がハウジング部材30に対して相対回転すると、ロックキー61がロックスプリング62によって押動されて、ロックキー61の先端部61aがロック凹所23fに嵌合して収容される。
【0032】以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、制御弁100のソレノイド103への通電状態を制御することにより、ロータ部材20のハウジング部材30に対する相対回転位置を最遅角位置から最進角位置までの範囲の任意の位置に調整することができて、内燃機関の駆動時における弁開閉時期を適宜に調整することができる。尚、内燃機関の停止時には、ロックキー61の先端部61aがロック凹所23fに嵌合して収容されるように、ソレノイド103への通電状態が制御される。
【0033】また、本実施形態においては、メインロータ21とカムシャフト10の前端との間に連結部材23が介装され、連結部材23はメインロータ21及びサブロータ22と共にボルト50によりカムシャフト10に一体的に固着されている。このため、カムシャフトの形状の異なる他種の内燃機関へ当該弁開閉時期制御装置を取り付ける際には、メインロータ21の形状(通路等)及びハウジング部材30のリヤ厚肉プレート34の形状(内径)を変更することなく、必要に応じて連結部材23の形状のみを適宜変更するだけで取り付けが可能とされる。したがって、連結部材23を除く他の構成部品は全て異なる内燃機関においても共通して使用することが可能となり、当該弁開閉時期制御装置の生産性が向上し、製造コストを低減することが可能となる。
【0034】また、連結部材23に軸方向通路23a及び環状通路23bを設けることにより、カムシャフト10に設けられる通路の構成の簡素化を図ることができ、しかも連結部材23の軸方向通路23a及び環状通路23bは焼結材等の型成形で連結部材23を形成する際に同時に型で形成することが可能であるため、当該弁開閉時期制御装置の製造コストを更に一層低減することが可能である。あるいは、連結部材23を樹脂材料の射出成形等で形成することも可能である。この場合においても軸方向通路23a及び環状通路23bを同時に型で形成することも可能である。
【0035】図8及び図9は、本発明の第2実施形態を示す。この第2実施形態において、上記した第1実施形態と同じ構成には、図8及び図9に第1実施形態と同じ番号符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0036】図8において、連結部材23の外周面に相対回転可能に支承されるリヤ厚肉プレート34のハブ部の内周(内周支承面)には、環状溝34eが形成されている。尚、本実施形態においては、環状溝34eの一部はロックキー61を収容する収容溝により形成されている。図9に示されるように、連結部材23の外周面には、環状溝34eに対向して環状溝23iが形成されている。尚、本実施形態においては、環状溝23iの一部はフリー凹所により形成されている。
【0037】両環状溝34e及び23i内には、図9に示されるように、弾性を有するスナップリング70が配設されている。スナップリング70は、両環状溝34e及び23i内に配設された状態で、その周方向の開口長さがロック凹所の周方向長さと同等となるような周方向長さを有し、また自由状態での径が環状溝34eの径よりも大きくなるように設定されている。
【0038】また、本実施形態においては、環状溝34eの深さ(厚肉プレート34の径方向の長さ)は、スナップリング70の線径の1/2相当に設定されており、また環状溝23iの深さ(連結部材23の径方向長さ)は、スナップリング70の線径相当に設定されている。これにより、連結部材24とリヤ厚肉プレート34を組付ける際には、スナップリング70を環状溝23i内に押し込んだ状態で連結部材24をリヤ厚肉プレート34内に嵌挿し、両環状溝23i及び34eが対向した際に、スナップリング70の径方向内周部が環状溝23iに係止された状態で、スナップリング70の径方向外周部が弾撥的に環状溝34e内に係止される。尚、スナップリング70の弾性力は非常に小さく設定されており、リヤ厚肉プレート34と連結部材23間の相対回転を阻害しないようになっている。
【0039】以上のように、本第2実施形態においては、スナップリング70が両環状溝23i及び34eに軸方向に係止されることで、連結部材23とリヤ厚肉プレート34の相対回転を許容しつつ、連結部材23とリヤ厚肉プレート34の軸方向の相対移動を阻止することができる。これにより、当該弁開閉時期制御装置を図8に示すロータ部材20とハウジング部材30との組付状態にて輸送等を行う際に、連結部材23が脱落することが防止される。
【0040】また、環状溝23iは、フリー凹所及びロック凹所に連通されるため、ロックキーを解除する作動油を連結部材23とリヤ厚肉プレート34間の支承部に供給することができる。このため、連結部材23とリヤ厚肉プレート34間の支承部の潤滑が常に良好に保たれ、支承部の凝着や摩耗を防止することができて、当該弁開閉時期制御装置の信頼性を向上することができる。
【0041】また、本実施形態においては、吸気弁(図示省略)の開閉時期を制御するのに本発明を実施したが、排気弁の開閉時期を制御するのに本発明を実施することも可能である。
【0042】
【発明の効果】本発明による弁開閉時期制御装置においては、従動軸の形状が異なる内燃機関であっても、ロータ部材及びハウジング部材の形状を変更することなく、連結部材のみを適宜変更することで装置の内燃機関への取り付けを行うことができる。よって、異なる内燃機関においても、連結部材を除く他の構成部品は全て共通して使用することができ、当該弁開閉時期制御装置の生産性が向上し、製造コストを低減することができる。
【0043】また、進角油室及び遅角油室への作動油の給排のための通路を連結部材に設けてやれば、従動軸に設けられる通路の構成の簡素化を図ることができ、しかも連結部材の通路は焼結材等の型成形で連結部材を形成する際に同時に型で形成することが可能であるため、当該弁開閉時期制御装置の製造コストを更に一層低減することができる。
【0044】また、連結部材の外周面及び該外周面に回転可能に支承されるハウジング部材の内周支承面に夫々対向する環状溝を設けると共に、該両環状溝に軸方向に係止されて連結部材とハウジング部材の相対回転を許容しつつ、連結部材とハウジング部材の軸方向の相対移動を阻止する係止部材を両環状溝内に設けてやれば、当該弁開閉時期制御装置の輸送等の時に連結部材が脱落することを防止することができる。
【出願人】 【識別番号】000000011
【氏名又は名称】アイシン精機株式会社
【出願日】 平成12年10月18日(2000.10.18)
【代理人】
【公開番号】 特開2001−241306(P2001−241306A)
【公開日】 平成13年9月7日(2001.9.7)
【出願番号】 特願2000−318006(P2000−318006)