JP2000282820A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でサイドクリアランスを通した作
動油の漏出を抑制し、良好な作動応答性を維持する。 【解決手段】 ハウジング４０の一端に接合されるフロ
ントプレート５０の一側面５０ａ側を、内周部がハウジ
ング４０及びロータ３０側に突出する円錐状に形成し、
フロントプレート５０の締結後には、フロントプレート
の一側面５０ａがハウジング４０の端面、ベーン８０及
びロータ３０の端面に均一に倣い、フロントプレート４
０とベーン８０及びロータ３０との間のクリアランスが
適切に均一に維持されるようにした。

Description

【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に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の弁開閉時期制御装置の１つとし
て、内燃機関のカムシャフトと共に回転する回転部材
と、該回転部材に所定範囲で相対回転可能に外装されク
ランクシャフトと共に回転する回転伝達部材と、該回転
伝達部材の内周面に形成された凹部を進角用室と遅角用
室とに区画するように回転部材に設けられたベーンとを
備え、回転伝達部材が前記凹部を内周面に有し、軸方向
の両端が開口した円筒状のハウジング部材と、該ハウジ
ング部材の両端に、前記開口を閉塞しベーン及び回転部
材の軸方向両端面の外周側に摺接するように、その径方
向外方部位にてボルトにより締結される環状の第１及び
第２プレート部材と、ハウジング部材、第１及び第２プ
レート部材と一体的に接続されてクランクシャフトにタ
イミングチェーンを介して連結されるタイミングスプロ
ケットとから構成されてなるものがあり、例えば、特開
平１０−１４１０２２号公報に開示されている。

【０００３】この弁開閉時期制御装置によれば、進角用
室へ作動油を供給すると共に遅角用室から作動油を排出
することにより、回転部材及び回転伝達部材が一方向に
相対回転し、クランクシャフトの回転位相に対してカム
シャフトの回転位相が進められてカムシャフトにより駆
動される弁の開閉時期が早められる。逆に、遅角用室へ
作動油を供給すると共に進角用室から作動油を排出する
ことにより、回転部材及び回転伝達部材が他方向に相対
回転し、クランクシャフトの回転位相に対してカムシャ
フトの回転位相が遅らされてカムシャフトにより駆動さ
れる弁の開閉時期が遅らされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したクランクシャ
フトとカムシャフトとの相対的な回転位相の変更は、進
角用室と遅角用室内に作用する油圧の差に基づき行われ
る。そのため、進角用室と遅角用室間の作動油の漏出は
弁開閉時期制御装置の性能に大きく影響する。

【０００５】しかしながら、上記した公報に開示される
弁開閉時期制御装置においては、第１及び第２プレート
部材が夫々その径方向外方部位にてハウジング部材の両
端にボルトで締結される際に、各プレート部材の締結部
位は締結力によりその弾性域内で変形するものの、各プ
レート部材の内周部（径方向内方部位）は変形しないた
め、各プレート部材は内周部がベーン及び回転部材端面
から浮き上がった状態でハウジング部材に締結される。
この現象は、タイミングスプロケットが隣接していな
い、剛性の低い側のプレート部材において顕著に現れ
る。この結果、各プレート部材とベーン及び回転部材と
の間のクリアランス（サイドクリアランス）が増加し
て、該クリアランスを通した作動油の漏出量が増加し、
当該弁開閉時期制御装置の作動応答性が低下するという
問題があった。

【０００６】それゆえ、本発明は、当該弁開閉時期制御
装置において、簡単な構成でサイドクリアランスを通し
た作動油の漏出を抑制し、良好な作動応答性を維持する
ことを、その課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に講じた本発明の技術的手段は、内燃機関のクランクシ
ャフト又はカムシャフトの一方と共に回転する回転部材
と、該回転部材に所定範囲で相対回転可能に外装され前
記クランクシャフト又は前記カムシャフトの他方と共に
回転する回転伝達部材と、該回転伝達部材の内周面に形
成された凹部を進角用室と遅角用室とに区画するように
前記回転部材に設けられたベーンとを備え、前記回転伝
達部材が、前記回転部材の外周面に摺接するその内周面
に前記凹部を有し、少なくともその軸方向の一端が開口
した円筒状のハウジング部材と、該ハウジング部材の一
端に、前記開口を閉塞し前記ベーン及び前記回転部材の
軸方向一端面の外周側に摺接するように、その径方向外
方部位にて接合される環状のプレート部材とから構成さ
れてなる弁開閉時期制御装置において、前記ハウジング
部材の一端に接合される前記プレート部材の一側面側
を、内周部が前記ハウジング部材及び前記回転部材側に
突出する円錐状に形成したことである。

【０００８】上記した手段によれば、プレート部材がそ
の径方向外方部位にてハウジング部材の一端に締結され
る際に、プレート部材の締結部位は締結力によりその弾
性域内で変形し、プレート部材の内周部（径方向内方部
位）は変形しないが、この変形によるベーン及び回転部
材端面からの内周部の浮き上がり量に相当する突出量を
有するようにプレート部材の一側面側を、内周部が前記
ハウジング部材及び前記回転部材側に突出する円錐状に
形成されている。このため、プレート部材の締結後に
は、プレート部材の一側面はハウジング端面、ベーン及
び回転部材端面に均一に倣い、プレート部材とベーン及
び回転部材との間のクリアランスを適切に均一に維持さ
れる。この結果、プレート部材とベーン及び回転部材と
の間のクリアランスを通した作動油の漏出が抑制され、
当該弁開閉時期制御装置の作動応答性が維持される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従った弁開閉時期
制御装置の一実施形態を図面に基づき、説明する。

【００１０】図１乃至図３に示した弁開閉時期制御装置
は、内燃機関のシリンダヘッド１０に回転自在に支持さ
れたカムシャフト２０の先端部に一体的に組付けたロー
タ３０から成る回転部材と、カムシャフト２０及びロー
タ３０に所定範囲で相対回転可能に外装されたハウジン
グ４０、フロントプレート５０、キャップ５４、リアプ
レート６０、及びタイミングプーリ７０等から成る回転
伝達部材と、ロータ３０に組付けた６枚のベーン８０
と、ハウジング４０に組付けた図示しないロックピン等
によって構成されている。タイミングプーリ７０には、
周知のように、内燃機関のクランクシャフト１１から図
示しないクランクプーリと樹脂又はゴム製のタイミング
ベルト１２を介して図２の時計方向（図３の反時計方
向）に回転動力が伝達されるように構成されている。
尚、クランクシャフトから回転伝達部材への動力伝達は
タイミングベルトに代えて採用されるタイミングチェー
ンやタイミングギヤを介して行われるようにして実施す
ることも可能である。

【００１１】カムシャフト２０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、内部
にはカムシャフト２０の軸方向に延びる進角通路２１と
遅角通路２２が設けられている。進角通路２１は、径方
向の通路２５と環状の油路１３と接続通路１４を介して
制御弁１００の第1接続ポートに接続されている。ま
た、遅角通路２２は、径方向の通路２６と環状の油路１
５と接続通路１６を介して制御弁１００の第２接続ポー
トに接続されている。

【００１２】制御弁１００は、ソレノイド１０１へ通電
することによってスプールをスプリング（共に詳細図示
省略）に抗して図１の左方向へ移動できるものであり、
非通電時には当該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が第２接続ポートに
連通すると共に、オイルパン１１１に連通された排出ポ
ートに第１接続ポートが連通する（第１位置１０２）よ
うに、また通電時には供給ポートが第１接続ポートに連
通すると共に、第２接続ポートが排出ポートに連通する
（第２位置１０３）ように構成されている。このため、
制御弁１００のソレノイド１０１の非通電時にはオイル
ポンプ１１０から遅角通路２２に作動油が供給されると
共に進角通路２１からオイルパン１１１に作動油が排出
され、通電時にはオイルポンプ１１０から進角通路２１
に作動油が供給されると共に遅角通路２２からオイルパ
ン１１１に作動油が排出される。尚、ソレノイド１０１
への通電は図示しない制御装置によりデューティ制御さ
れ、デューティ５０％のときに制御弁１００は、接続通
路１４及び１６をオイルポンプ１１０又はオイルパン１
１１に連通しない第３位置１０４に制御される。

【００１３】ロータ３０は、鉄系材料からなり、その段
付内孔を挿通するボルト２３によってカムシャフト２０
に一体的に固着されていて、鉄系材料からなる各ベーン
８０を夫々径方向に取り付けるためのベーン溝３１を有
すると共に、図２に示した状態、即ちカムシャフト２０
及びロータ３０とハウジング４０の相対位相が所定の位
相（最遅角位置）となったとき、図示しないロックピン
の頭部が所定量嵌入される受容孔３２を有している。更
に、ロータ３０は、ロータ後端面及びリアプレート６０
とカムシャフト２０の先端段部との間に形成され、進角
通路２１に連通される環状空間３９にその一端が開口
し、その他端がロータ前端面に開口するように軸方向に
延在して形成される３つの軸通路３３と、各ベーン８０
によって区画された進角用室Ｒ１、Ｒ１ａに進角通路２
１から軸通路３３を通して作動油を給排するようにロー
タ前端面に形成される溝通路３５と、ロータ３０の段付
内孔の大径孔と該大径孔内に嵌入されるカムシャフト２
０の先端小径部との間に形成され、遅角通路２２に連通
される環状空間３７を通して各ベーン８０によって区画
された遅角用室Ｒ２に遅角通路２２から作動油を給排す
る通路３８とを有している。また、更に、ロータ３０の
外周には、受容孔３２に遅角用室Ｒ２ａから作動油を給
排する溝状の通路５３が形成されている。尚、遅角通路
２２は、カムシャフト２０に形成される取付孔２４とボ
ルト２３との間に形成されていて、環状空間３７と環状
空間３９とはカムシャフト２０の先端段部とロータ後端
面に形成される筒状部とがボルト２３の締め付けにより
圧着されることで液密的に隔離されている。また、各ベ
ーン８０は、ベーン溝３１の底部と各ベーン８０の内端
に形成した溝８１との間に収容したスプリング８１（図
１参照）によって径方向外方に付勢されている。

【００１４】ハウジング４０は、鉄系材料からなり、そ
の内周にてロータ３０の外周面に所定のクリアランス
（作動油（膜）が介在する極小クリアランス）で相対回
転可能に組付けられていて、その両側にはアルミ合金か
らなる環状のフロントプレート５０と鉄系材料からなる
環状のリアプレート６０がシール部材５１、６１を介し
て接合され、各プレート５０、６０の径方向外端部位に
て周方向に等間隔に６本のボルト６２によって一体的に
連結されている。これにより、フロントプレート５０及
びリアプレート６０は各ベーン８０に所定のクリアラン
ス（作動油（膜）が介在する極小クリアランス）をもっ
て摺接されると共に、フロントプレート５０の径方向内
端部位及びリアプレート６０の径方向内端部位は、夫々
ロータ３０の両端面の径方向外端部位に所定のクリアラ
ンス（作動油（膜）が介在する極小クリアランス）をも
って摺接される。フロントプレート５０にはキャップ５
４が液密的に組付けられていて、これによりカムシャフ
ト２０の進角通路２１及びロータ３０の軸通路３３とロ
ータ３０の溝通路３５を接続する通路３４が形成されて
いる。また、ハウジング４０には、各ベーン８０を収容
し各ベーン８０によって進角用室Ｒ１、Ｒ１ａと遅角用
室Ｒ２、Ｒ２ａとに二分される作動室Ｒをロータ３０、
フロントプレート５０及びリアプレート６０とによって
形成する凹所４１が形成されると共に、図示しないロッ
クピンとこれをロータ３０に向けて付勢する図示しない
スプリングを収容する退避孔４２がハウジング４０の径
方向に形成されている。尚、図１中、１７はリアプレー
ト６０の筒部の外周に係合するようにシリンダヘッド１
０に組付けられたオイルシールであり、筒部は内周にて
カムシャフト２０の外周にＯリングを介して所定のクリ
アランスで回転自在に組付けられていて、カムシャフト
２０の外周面にて実質的に支承されていない。

【００１５】退避孔４２は、外端がプラグとシール部材
によって液密的に閉塞されていて、ロックピンの背部に
背圧室が形成されている。本実施形態においては、この
背圧室は、図３に示すように、ハウジング４０に設けら
れた通路４９と通路４８と通路４８ａ（通路４８、４８
ａはハウジング４０のリアプレート６０側の側面に溝状
に形成されている）を介して進角用室Ｒ１ａとに常時連
通されている。また、図２に示すように、背圧室は、ハ
ウジング４０に設けられた通路４６と通路４５及びロー
タ３０に設けられた溝通路３６を介して通路３４に連通
可能とされている。通路４５と溝通路３６とは、ロータ
３０とハウジング４０の相対位相が所定の位相（図２及
び図３に示す最遅角位置）からロータ３０がハウジング
４０に対して所定角度進角側（図２において時計方向）
に相対回転した位相までの範囲にて連通し、ロータ３０
がハウジング４０に対して最遅角位置から進角側に所定
角度以上相対回転すると連通が遮断されるように配設さ
れている。尚、プラグは、ハウジング４０の外周に周方
向に等間隔に形成される突部にて３本のボルト７１によ
りハウジング４０に固定されるタイミングプーリ７０に
よって抜け止めされている。

【００１６】また、本実施形態においては、図２の左下
の作動室Ｒを区画する凹所４１の周方向端面の径方向内
端に形成したストッパ部に同作動室Ｒ内に位置するベー
ン８０が当接することにより、当該弁開閉時期制御装置
により調整される位相（相対回転量）が制限されるよう
になっている。図２及び図３に示すように、両ストッパ
部には、ベーン８０のストッパ部への当接時（最遅角時
及び最進角時）に、溝通路３５が進角用室Ｒ１、Ｒ１ａ
（図２左下：最遅角時）に、通路３８が遅角用室Ｒ２、
Ｒ２ａ（図３右下：最進角時）に連通するように連通溝
が形成されている。

【００１７】上記のように構成した本実施形態の弁開閉
時期制御装置においては、内燃機関の停止時には、各部
材が図１乃至図３に示した状態（遅角用室Ｒ２、Ｒ２ａ
の容積が最大となり最遅角の状態で図示しないロックピ
ンによるロックがなされている状態）にあり、またオイ
ルポンプ１１０が停止していて各接続通路１４、１６に
作動油が供給されない状態にある。この状態にて内燃機
関が始動されると、非通電状態にある制御弁１００を介
してオイルポンプ１１０から接続通路１６に少なくとも
所定時間作動油が供給されることにより、カムシャフト
２０の遅角通路２２及び通路３８を通して遅角用室Ｒ
２、Ｒ２ａに作動油が供給されると共に、通路５３を通
して受容孔３２に作動油が供給される。同時に、非通電
状態にある制御弁１００を介して接続通路１４がオイル
パン１１１に連通されることにより、進角用室Ｒ１、Ｒ
１ａが通路３５及び進角通路２１等を通してオイルパン
１１１に連通される。このとき、受容孔３２に作動油が
所定量供給されるまでには所定時間を要し、内燃機関の
始動開始から所定時間経過するまでは図示しないロック
ピンの頭部は受容孔３２に嵌入されたままであるので、
内燃機関始動時のカムシャフト２０の大きなトルク変動
に伴うロータ３０とハウジング４０等の不必要な相対回
転が規制され、回転部材と回転伝達部材の不必要な相対
回転に伴う不具合（例えば、ベーン８０による打音）を
解消することができる。

【００１８】内燃機関の始動開始から所定時間経過後に
は、受容孔３２に供給される作動油によりロックピンが
スプリングの付勢力に抗して退避孔４２に向けて移動
し、ロータ３０とハウジング４０のロックピンによる係
合が外れ、ロータ３０がハウジング４０に対して相対回
転可能となる。

【００１９】かかる状態にて、制御弁１００のソレノイ
ド１０１へ供給される電流のデューティ比を高くするこ
とにより、進角通路２１に作動油が供給されるとともに
遅角通路２２から作動油が排出されると、進角用室Ｒ
１、Ｒ１ａに供給される作動油によってロータ３０がハ
ウジング４０等回転伝達部材に対して最遅角位置から進
角側に向けて相対回転する。これにより、内燃機関の運
転状態に応じて制御弁１００のソレノイド１０１へ供給
される電流のデューティ比を高くして、遅角用室Ｒ２、
Ｒ２ａから作動油を排出すると共に進角用室Ｒ１、Ｒ１
ａへ作動油を供給することにより、ロータ３０とハウジ
ング４０等回転伝達部材を相対回転させて、ベーン８０
がストッパ部に当接して遅角用室Ｒ２、Ｒ２ａの容積が
最小となる状態（最進角位置）とすることができる。ま
た、制御弁１００のソレノイド１０１へ供給される電流
のデューティ比を低くして進角用室Ｒ１、Ｒ１ａから作
動油を排出するとともに遅角用室Ｒ２、Ｒ２ａへ作動油
を供給することにより、ロータ３０とハウジング４０等
回転伝達部材を相対回転させて、最進角状態から図１乃
至図３に示す最遅角位置の状態とすることができる。こ
れによって、クランクシャフト１１とカムシャフト２０
との相対的な回転位相が内燃機関の運転状態に応じて変
更制御されて、内燃機関の動弁装置において吸気弁の開
閉時期を的確に制御することができる。また、制御弁１
００のソレノイド１０１へ供給される電流のデューティ
比を適宜制御して各進角用室Ｒ１、Ｒ１ａ及び各遅角用
室Ｒ２、Ｒ２ａへ夫々作動油を供給して、ロータ３０と
ハウジング４０等の相対位相を最遅角位置と最進角位置
の間の任意な位相に保持することも可能である。このと
きには、カムシャフト２０に作用する変動トルクによっ
てロータ３０には遅角側へのトルクが作用しているた
め、進角用室Ｒ１、Ｒ１ａの作動油圧＞遅角用室Ｒ２、
Ｒ２ａの作動油圧となるように作動油が供給される。

【００２０】以上のように、クランクシャフト１１とカ
ムシャフト２０との相対的な回転位相の変更は、進角用
室Ｒ１、Ｒ１ａと遅角用室Ｒ２、Ｒ２ａ内に作用する油
圧の差に基づき行われる。そのため、進角用室Ｒ１、Ｒ
１ａと遅角用室Ｒ２、Ｒ２ａ間の作動油の漏出は弁開閉
時期制御装置の性能に大きく影響することから、各ベー
ン８０とフロントプレート５０間の摺接部、各ベーン８
０とリアプレート６０間の摺接部、各ベーン８０とハウ
ジング４０及びロータ３０との摺接部、フロントプレー
ト５０とロータ３０との摺接部及びリアプレート６０と
ロータ３０との摺接部の所定のクリアランス（作動油
（膜）が介在する極小クリアランス）は適切に保たれね
ばならない。

【００２１】これらの摺動部の所定のクリアランスは、
各部材の寸法精度を管理することで適切に保たれるが、
各ベーン８０とフロントプレート５０間の摺接部、各ベ
ーン８０とリアプレート６０間の摺接部、フロントプレ
ート５０とロータ３０との摺接部及びリアプレート６０
とロータ３０との摺接部の各クリアランス（サイドクリ
アランス）は、上述したように各プレート５０、６０が
それらの径方向外端部位にてボルト６２によってハウジ
ング４０に一体的に連結されることから、変化する（増
加する）恐れがある。即ち、各プレート５０、６０が夫
々その径方向外方部位にてハウジング４０の両端にボル
ト６２で締結される際に、各プレート５０、６０の締結
部位は締結力によりその弾性域内で変形するものの、各
プレート５０、６０の内周部（径方向内方部位）は変形
しないため、各プレート５０、６０は内周部がベーン８
０及びロータ３０の端面から浮き上がった状態でハウジ
ング４０に締結される恐れがある。

【００２２】本実施形態においては、フロントプレート
５０がその径方向外端部位にてハウジング４０の一端に
締結される際に、フロントプレート５０の締結部位は締
結力によりその弾性域内で変形し、フロントプレート５
０の内周部（径方向内方部位）は変形しないが、図４に
示されるように、この変形によるベーン８０及びロータ
３０端面からの内周部の浮き上がり量に相当する突出量
を有するようにフロントプレート５０の一側面５０ａ側
を、内周部がハウジング４０及びロータ３０側に突出し
て傾斜角θを有する円錐状に形成されている。このた
め、フロントプレート５０の締結後には、フロントプレ
ート５０の一側面５０ａはハウジング４０端面、ベーン
８０及びロータ３０端面に均一に倣い、フロントプレー
ト５０とベーン８０及びロータ３０との間の所定のクリ
アランスが適切に均一に維持される。この結果、フロン
トプレート５０とベーン８０及びロータ３０との間のク
リアランスを通した作動油の漏出が抑制され、当該弁開
閉時期制御装置の作動応答性が維持される。尚、リアプ
レート６０は鉄系材料からなるため、ハウジング４０へ
の締結部位の変形が小さく、リアプレート６０の内周部
がベーン８０及びロータ３０の端面から大きく浮き上が
ることがないが、フロントプレート５０と同様にハウジ
ング４０に接合される側のリアプレート６０の側面をハ
ウジング４０及びロータ３０側に突出する円錐状に形成
しても良い。

【００２３】上記実施形態においては、吸気用のカムシ
ャフト２０に組付けられる弁開閉時期制御装置に本発明
を実施したが、本発明は排気用のカムシャフトに組付け
られる弁開閉時期制御装置にも同様に実施し得るもので
ある。

【００２４】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、ハウジン
グ部材の一端に接合されるプレート部材の一側面側を、
内周部がハウジング部材及び回転部材側に突出する円錐
状に形成することで、簡単な構成によりサイドクリアラ
ンスを通した作動油の漏出を抑制し、良好な作動応答性
を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従った弁開閉時期制御装置の一実施形
態を示す縦断側面図である。

【図２】図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図３】図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

【図４】フロントプレートがハウジングに締結される前
の状態を示すフロントプレート、リアプレート、ハウジ
ング及びロータの断面図である。

【符号の説明】

１１ クランクシャフト ２０ カムシャフト ２１ 進角通路 ２２ 遅角通路 ３０ ロータ（回転部材） ４０ ハウジング（回転伝達部材、ハウジング部材） ４１ 凹所（凹部） ５０ フロントプレート（回転伝達部材、プレート部
材） ５０ａ 一側面 ６０ リアプレート（回転伝達部材、プレート部材） ８０ ベーン Ｒ１、Ｒ１ａ 進角用室 Ｒ２、Ｒ２ａ 遅角用室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のクランクシャフト又はカムシ
   ャフトの一方と共に回転する回転部材と、該回転部材に
   所定範囲で相対回転可能に外装され前記クランクシャフ
   ト又は前記カムシャフトの他方と共に回転する回転伝達
   部材と、該回転伝達部材の内周面に形成された凹部を進
   角用室と遅角用室とに区画するように前記回転部材に設
   けられたベーンとを備え、前記回転伝達部材が、前記回
   転部材の外周面に摺接するその内周面に前記凹部を有
   し、少なくともその軸方向の一端が開口した円筒状のハ
   ウジング部材と、該ハウジング部材の一端に、前記開口
   を閉塞し前記ベーン及び前記回転部材の軸方向一端面の
   外周側に摺接するように、その径方向外方部位にて接合
   される環状のプレート部材とから構成されてなる弁開閉
   時期制御装置において、前記ハウジング部材の一端に接
   合される前記プレート部材の一側面側を、内周部が前記
   ハウジング部材及び前記回転部材側に突出する円錐状に
   形成したことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
2. 【請求項２】 前記プレート部材は、アルミ合金からな
   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。