JP2004092577A - Valve timing control device of internal combustion engine - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the silence and durability by eliminating an abnormal noise or wear by the contact between wires of a rotation energizing spring. <P>SOLUTION: The assembling angle between a drive ring 3 and a driven shaft member 7 is operated by a lag-side energizing spiral spring 47 and an advance-side energizing hysteresis brake 20. In such a valve timing control device, the spiral spring 47 serving as a rotation energizing spring is dipped in a lubricant, whereby the sliding part between the adjacent portions of the spring is sufficiently lubricated. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、内燃機関の吸気側または排気側の機関弁の開閉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。
【０００２】
【従来の技術】
この種のバルブタイミング制御装置として、次のようなものが案出されている。
【０００３】
このバルブタイミング制御装置は、クランクシャフトにタイミングチェーン等を介して連係されたハウジング（駆動回転体）がカムシャフトの端部に回動可能に組み付けられ、ハウジングの内側端面に形成された径方向ガイドに可動案内部が径方向に沿って摺動自在に係合支持されると共に、径方向外側に突出するレバーを有するレバー軸（従動回転体）がカムシャフトの端部にボルト結合され、可動案内部とレバー軸のレバーとがリンクによって枢支連結されている。そして、前記径方向ガイドに対向する位置には、渦巻き状ガイドを有する中間回転体がハウジングとレバー軸に対して相対回動可能に設けられ、前記可動案内部の軸方向の一方の端部に突設された略円弧状の複数の突条が前記渦巻き状ガイドに案内係合されている。また、中間回転体はハウジングに対して回転を進める側にゼンマイばねによって付勢されると共に、操作アクチュエータである電磁ブレーキによって回転を遅らせる側の力を適宜受けるようになっている。
【０００４】
この装置の場合、電磁ブレーキがＯＦＦ状態のときには、中間回転体がゼンマイばねの付勢力を受けハウジングに対して初期位置に位置されており、渦巻き状ガイドに突条でもって噛合う可動案内部は径方向外側に最大に変位し、リンクを引き起こしてハウジングとカムシャフトの組付角を最遅角位置または最進角位置に維持している。そして、この状態から電磁ブレーキがＯＮにされると、中間回転体が減速されてハウジングに対して遅れ側に相対回転する結果、渦巻き状ガイドに噛合う可動案内部が径方向内側に変位し、今まで引き起こされていたリンクを次第に倒すようにしてハウジングとカムシャフトの組付角を最進角位置または最遅角位置に変更する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−４１０１３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来のバルブタイミング制御装置の場合、組付角を遅角側と進角側の一方側に付勢する付勢手段としてゼンマイばねを採用しているため、そのゼンマイばねへの荷重の入力時に、同ばねの変形によってばねの隣接部同士が線間接触し、それによって異音やばねの摩耗を招くことが問題となる。そして、ばねに摩耗が生じると、ばね特性の悪化や耐久性の低下を招くことが懸念される。
【０００７】
尚、このようなばねの線間接触の問題は、上記のゼンマイばねを用いる場合に限らず、渦巻き状、若しくは、コイル状のばねであって荷重入力時の変形によって隣接部間が摺接する回転付勢ばねを用いる場合には同様に発生する。
【０００８】
そこでこの出願の発明は、回転付勢ばねの線間接触による異音や摩耗の発生を無くして、静粛性を及び耐久性に優れた内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、この出願の発明は、回転付勢ばねを潤滑液中に浸すことによって、ばねの隣接部同士の摺接部分を潤滑液によって充分に潤滑できるようにした。したがって、この出願の発明によれば、回転付勢ばねの接触部分での異音の発生や摩耗を確実に防止することができる。
【００１０】
前記回転付勢ばねは潤滑液室内に収容し、その液室の内壁によって回転付勢ばねの過大変位を規制することが望ましい。この場合、潤滑液室の容積を小さくすることができるうえ、回転付勢ばねの過大変形によるばね特性の変化を防止することができる。
【００１１】
また、回転付勢ばねはゼンマイばねによって構成し、このゼンマイばねの側端部を断面円弧状に形成するようにしても良い。この場合、ゼンマイばねを用いたことによって設置スペースを小さくすることができるうえ、ゼンマイばねの側端部が断面円弧状であることから、ゼンマイばねの側端部のエッジが同ばねの他の部位や周囲の部材に接触することによる同ばねの摩耗や損傷を未然に防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
この実施形態は、この出願の発明にかかるバルブタイミング制御装置を内燃機関の吸気側の動力伝達系に適用したものであるが、排気側の動力伝達系に同様に適用することも可能である。
【００１４】
バルブタイミング制御装置は、図１に示すように内燃機関のシリンダヘッド（図示せず）に回転自在に支持されたカムシャフト１と、このカムシャフト１の前端部に必要に応じて相対回動できるように組み付けられ、チェーン（図示せず）を介してクランクシャフト（図示せず）に連係されるタイミングスプロケット２を外周に有する駆動リング３（駆動回転体）と、この駆動リング３とカムシャフト１の前方側（図１中左側）に配置されて、両者３，１の組付角を操作する組付角操作機構４と、この組付角操作機構４のさらに前方側に配置されて、同機構４を駆動する操作力付与手段５と、内燃機関の図外のシリンダヘッドとヘッドカバーの前面に跨って取り付けられて組付角操作機構４と操作力付与手段５の前面と周域を覆う図外のＶＴＣカバーと、を備えている。
【００１５】
駆動リング３は、段差状の挿通孔６を備えた略円板状に形成され、この挿通孔６部分が、カムシャフト１の前端部に結合された従動軸部材７（従動回転体）に回転可能に組み付けられている。そして、駆動リング３の前面（カムシャフト１と逆側の面）には、図２に示すように、対面する平行な側壁を有する３つの径方向溝８（径方向ガイド）が同リング３のほぼ半径方向に沿うように形成されている。
【００１６】
また、従動軸部材７は、図１に示すように、カムシャフト１の前端部に突き合される基部側外周に拡径部が形成されると共に、その拡径部よりも前方側の外周面に放射状に突出する三つのレバー９が一体に形成され、軸芯部を貫通するボルト１０によってカムシャフト１に結合されている。各レバー９には、リンク１１の基端がピン１２によって枢支連結され、各リンク１１の先端には前記各径方向溝８に摺動自在に係合する円柱状の突出部１３が一体に形成されている。
【００１７】
各リンク１１は、突出部１３が対応する径方向溝８に係合した状態において、ピン１２を介して従動軸部材７に連結されているため、リンク１１の先端側が外力を受けて径方向溝８に沿って変位すると、駆動リング３と従動軸部材７はリンク１１の作用でもって突出部１３の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００１８】
また、各リンク１１の先端部には、軸方向前方側に開口する収容穴１４が形成され、この収容穴１４に、後述する渦巻き溝１５（渦巻き状ガイド）に係合する係合ピン１６と、この係合ピン１６を前方側（渦巻き溝１５側）に付勢するコイルばね１７とが収容されている。尚、この実施形態の場合、リンク１１の先端の突出部１３と係合ピン１６、コイルばね１７等によって径方向に変位可能な可動案内部が構成されている。
【００１９】
一方、従動軸部材７のレバー９の突設位置よりも前方側には、円板状のフランジ壁１８ａを有する中間回転体１８が軸受１９を介して回転自在に支持されている。この中間回転体１８のフランジ壁１８ａの後面側には断面半円状の前述の渦巻き溝１５が形成され、この渦巻き溝１５に、前記各リンク１１の先端の係合ピン１６が転動自在に案内係合されている。渦巻き溝１５の渦巻きは、機関回転方向Ｒに沿って次第に縮径するように形成されている。したがって、各リンク１１先端の係合ピン１６が渦巻き溝１５に係合した状態において、中間回転体１８が駆動リング３に対して遅れ方向に相対回転すると、リンク１１の先端部は径方向溝８に案内されつつ、渦巻き溝１５の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体１８が進み方向に相対変位すると、半径方向外側に移動する。
【００２０】
尚、図中４８，４９は、駆動リング３と中間回転体１８が設定角度以上に相対回動したときに当接して両者３，１８の回動を規制する突起とストッパである。
【００２１】
組付角操作機構４は、以上説明した駆動リング３の径方向溝８、リンク１１、突出部１３、係合ピン１６、レバー９、中間回転体１８、渦巻き溝１５等によって構成されている。この組付角操作機構４は、操作力付与手段５から中間回転体１８にカムシャフト１に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が渦巻き溝１５と係合ピン１６の係合部を通してリンク１１の先端を径方向に変位させ、このときリンク１１とレバー９の作用でもって駆動リング３と従動軸部材７に相対的な回動力を伝達する。
【００２２】
一方、操作力付与手段５は、中間回転体１８を駆動リング３に対して機関回転方向Ｒに付勢する回転付勢ばねとしてのゼンマイばね４７と、中間回転体１８を駆動リング３に対して機関回転方向Ｒと逆方向に付勢すべく操作アクチュエータとしてのヒステリシスブレーキ２０と、を備えて成り、内燃機関の運転状態に応じてヒステリシスブレーキ２０の制動力を適宜制御することにより、中間回転体１８を駆動リング３に対して相対回動させ、或は、両者の回転位置を維持するようになっている。
【００２３】
ゼンマイばね４７は、駆動リング３に延設された円筒壁２１にその外周端部が結合される一方、内周端部が中間回転体１８の円筒状の基部１８ｂに結合されている。このゼンマイばね４７は、図４，図５に示すように初期状態において径方向内側端４７ａが拡径されており、図５中破線で示すように径方向内側端４７ａを縮径方向に回転させることによって回転付勢力を発生するようになっている。また、ゼンマイばね４７は、長尺なばね鋼が渦巻き状に巻かれて成るが、このゼンマイばね４７の両側端部は、図６に示すように断面円弧状に形成され、Ｒ形状部４０とされている。
【００２４】
また、中間回転体１８のカムシャフト１と逆側の端面には、封止壁５０が一体に結合され、その封止壁５０の外周面が前記円筒壁２１の内面に摺動自在に密接している。尚、この封止壁５０と円筒壁２１の間にはシール部材５１が介装されているが、このシール部材５１のシールは完全なものではなく、少量の液体の漏れを許容するようになっている。また、円筒壁２１の内周側の、中間回転体１８のフランジ壁１８ａと前記封止壁５０とに挟まれた空間部は潤滑液室５２とされ、前記ゼンマイばね４７はこの潤滑液室５２内に収容配置されている。そして、この潤滑液室５２には、機関ブロックの軸受（図示せず）からカムシャフト１と従動軸部材７の内部を通って組付角操作機構４の収容空間５３内に供給された潤滑液が中間回転体１８の外周側を通って導入されるようになっている。ただし、この供給された潤滑液は潤滑液室５２内に常に滞留しているものではなく、潤滑液室５２から前記シール部材５１の隙間を通って図外のオイルパンに戻される。
【００２５】
ヒステリシスブレーキ２０は、非回転部材であるＶＴＣカバーに取り付けられ、略円筒状の隙間を挟んで対向する一対の周面状の対向面を有する磁気誘導部材２２と、前記両対向面に夫々設けられた内側極歯２３、及び、外側極歯２４と、磁気誘導部材２２に取り付けられて内側極歯２３と外側極歯２４の間に磁界を生じさせる電磁コイル２５と、前記両極歯２３，２４間に非接触状態で挿入配置された円筒状のヒステリシスリング２６と、外周端がこのヒステリシスリング２６に一体に結合された状態で中間回転体１８に連結ピン５４とゴムブッシュ３８を介して結合された円環プレート３３と、を備え、電磁コイル２５が図外のコントローラによって通電制御されるようになっている。
【００２６】
磁気誘導部材２２の内側極歯２３と外側極歯２４は夫々軸方向に沿って延出する複数の極歯要素を有している。両極歯２３，２４の極歯要素は夫々円周方向に沿って配置され、極歯２３，２４の極歯要素相互は円周方向に相互にオフセットされている。したがって、電磁コイル２５が通電されると、両極歯２３，２４間には、オフセットした位置関係にある相手極歯要素に向かう磁界が発生する。
【００２７】
ヒステリシスリング２０は、磁気的ヒステリシス特性を有するヒステリシス材から成り、同リング２０の回転中に内側極歯２３と外側極歯２４の間に磁界が発生すると、その磁界の向きとヒステリシスリング２０内の磁束の向きとにずれが生じるようになっている。ヒステリシスブレーキ２０は、このずれによって制動力を発生する。また、円環プレート３３は、磁気誘導部材２２の内周面に軸受３４，３５を介して支持された軸部材３６に一体に結合されている。したがって、ヒステリシスリング２０は、円環プレート３３と軸部材３６を介して磁気誘導部材２２に相対回転可能に支持されている。
【００２８】
このバルブタイミング制御装置は以上のような構成であるため、内燃機関の始動時やアイドル運転時には、ヒステリシスブレーキ２０の電磁コイル２５の励磁をオフにしておくことにより、ゼンマイばね４７の力によって中間回転体１８を駆動リング３に対して機関回転方向Ｒに最大に回転させておく（図２参照）。これにより、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相（機関弁の開閉タイミング）は最遅角側に維持され、機関回転の安定化と燃費の向上が図られる。
【００２９】
そして、この状態から機関の運転が通常運転に移行し、前記回転位相を最進角側に変更すべき指令が図外のコントローラから発されると、ヒステリシスブレーキ２０の電磁コイル２５の励磁がオンにされ、ゼンマイばね４７に抗する制動力が円環プレート３３から中間回転体１８に連結ピン５４とゴムブッシュ３８を介して伝達される。これにより、中間回転体１８が駆動リング３に対して逆方向に回転し、それによってリンク１１の先端の係合ピン１６が渦巻き溝１５に誘導されてリンク１１の先端部が径方向溝８に沿って変位し、図３に示すようにリンク１１の作用によって駆動リング３と従動軸部材７の組付角が最進角側に変更される。この結果、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相が最進角側に変更され、それによって機関の高出力化が図られることとなる。
【００３０】
また、この状態から前記回転位相を最遅角側に変更すべく指令がコントローラから発されると、ヒステリシスブレーキ２０の電磁コイル２５の励磁がオフにされ、再度ゼンマイばね４７の力によって中間回転体１８が機関回転方向Ｒに回転させられる。すると、渦巻き溝１５による係合ピン１６の誘導によってリンク１１が上記と逆方向に揺動し、図２に示すようにそのリンク１１の作用によって駆動リング３と従動軸部材７の組付角が再度遅角側に変更される。
【００３１】
尚、このバルブタイミング制御装置によるクランクシャフトとカムシャフト１の回転位相は、以上で説明した最遅角と最進角の二種の位相ばかりでなく、ヒステリシスブレーキ２０の制動力の制御によって任意の位相に変更し、ゼンマイばね４７の力とヒステリシスブレーキ２０の制動力のバランスによってその位相を保持することができる。
【００３２】
ところで、このバルブタイミング制御装置においては、中間回転体１８を遅角方向に付勢するゼンマイばね４７は荷重を受けて変形する際に隣接面同士で線間接触するが、ゼンマイばね４７は潤滑液室５２内において潤滑液に浸されているため、同ばね４７の隣接面は潤滑液によって常時隈なく潤滑される。したがって、この装置の場合、ゼンマイばね４７の線間接触による異音の発生や隣接面の摩耗や劣化といった問題は生じない。しかも、潤滑液室５２内の潤滑液はゼンマイばね４７の作動時にダンパ機能も発揮するため、そのダンパ機能によってカムシャフト１の交番トルク（バルブスプリングのばね力と駆動カムのプロフィールによる変動トルク。）によるダカ付きをも低減することができる。
【００３３】
また、この装置の場合、ゼンマイばね４７は、駆動リング３の円筒壁２１と、中間回転体１８のフランジ壁１８ａと、封止壁５０とによって隔成された潤滑液室５２内に収容されているため、ゼンマイばね４７の軸方向のずれをフランジ壁１８ａと封止壁５０によって確実に規制することができると共に、円筒壁２１によってゼンマイばね４７の過大な拡径変形を規制することができる。したがって、ゼンマイばね４７のばね特性を安定して維持することができる。また、潤滑液室５２内の各内壁によってゼンマイばね４７の必要以上の変形を規制するため、潤滑液室５２を必要以上に大きく確保する必要がなく、同液室５２を小型化できるという利点もある。
【００３４】
さらに、この実施形態の場合、ゼンマイばね４７の側端部を断面円弧状に形成してエッジ部分を無くしているため、エッジ部分がゼンマイばね４７の他の部分や周囲の部材に接触することによるゼンマイばね４７の摩耗や損傷を防止することができる。したがって、このようなゼンマイばね４７を採用した装置においては、ゼンマイばね４７の耐久性を向上させ、装置の所期の性能を長期に亙って維持することができる。
【００３５】
また、この実施形態では、組付角操作機構４として、先端部が駆動リング３の径方向溝８に案内係合されたリンク１１の基端を従動軸部材７のレバー９に枢支連結し、リンク１１の先端部に保持した係合ピン１６を中間回転体１８の渦巻き溝１５に案内係合させた構造を採用したが、組付角操作機構４は駆動回転体（駆動リング３）と従動回転体（従動軸部材７）を相対回動させることができるものであれば、これ以外の構造を採用することも可能である。ただし、この実施形態のように中間回転体１８の回転を増幅して駆動リング３と従動軸部材７の相対回動に変換する場合には、操作時における中間回転体１８の回転量（回転角）が大きいため、ゼンマイばね４７の変形量が大きく、ゼンマイばね４７の線間接触も多くなるため、ゼンマイばね４７を潤滑液中に浸すこの発明にかかる構造は特に有効となる。
【００３６】
また、この実施形態においては、ゼンマイばね４７の力に抗した力を付与する操作アクチュエータとしてヒステリシスブレーキ２０を採用したが、この操作アクチュエータも他の電磁ブレーキや油圧アクチュエータを採用することも可能である。ただし、この実施形態形態のヒステリシスブレーキ２０のような電磁アクチュエータを採用した場合には、油圧アクチュエータを採用するときのような油圧ダンパ効果を得ることができず、作動時の各部の慣性力の影響を受けてゼンマイばね４７の変形による線間接触をより招き易くなる。よって、このような電磁アクチュエータを採用する場合には、この出願にかかる構造はより有効となる。
【００３７】
さらに、潤滑液室５２内に潤滑液を密閉状態で封入し、その潤滑液内にゼンマイばね４７を浸すことも可能であるが、この実施形態のように潤滑液室５２内に潤滑液を循環供給するようにした場合には、潤滑液の劣化を防止し、長期亙って安定した潤滑性能を維持できるという利点がある。
【００３８】
尚、この出願の発明の実施形態は以上で説明したものに限るものでなく、例えば、以上の実施形態では、回転付勢ばねとしてゼンマイばねを用いたが、回転操作時にばねの隣接部相互が摺接するものであれば、渦巻きばねや捩りばね等も採用可能である。
【００３９】
次に、上記の実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【００４０】
（イ）操作アクチュエータとして電磁アクチュエータを用いたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００４１】
電磁アクチュエータは油圧を用いないため、各部が油圧によるダンパ効果を受けることなく作動し、このとき慣性力による影響によって回転付勢ばねが大きく変形して線間接触が生じ易い。したがって、このような装置においては、回転付勢ばねを潤滑液中に浸すことによって線間接触による悪影響を効果的に低減することができる。
【００４２】
（ロ）駆動回転体と従動回転体の組付角を操作する組付角操作機構は、
駆動回転体と従動回転体に対して相対回転可能に設けられた径方向ガイドと、前記径方向ガイドに対峙する側の面に渦巻き状ガイドを有する中間回転体と、前記径方向ガイドと渦巻き状ガイドに変位可能に案内係合される可動案内部と、
前記駆動回転体と従動回転体のいずれか他方のものの回転中心から離間した部位と前記可動案内部とを揺動可能に連結するリンクと、を備え、
中間回転体の回転操作力を、渦巻き状ガイドと可動案内部の係合部によって増幅して、駆動回転体と従動回転体の組付角操作力に変換することを特徴とする請求項１〜３、（イ）のいずれかに記載の内燃機関のパルブタイミング制御装置。
【００４３】
このような装置においては、組付角操作時における中間回転体の回転角度が大きくなるため、その分回転付勢ばねの変形が生じ易くなり、ばねの隣接部相互の線間接触が生じ易くなる。したがって、このような装置においては、線間接触による弊害を効果的に無くすことができる。
【００４４】
（ハ）前記回転付勢ばねをゼンマイばねによって構成し、そのゼンマイばねを、中間回転体と、その中間回転体の軸方向側部に配置された封止プレートとの間に配置したことを特徴とする（ロ）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００４５】
この場合、ゼンマイばねの軸方向のずれ変形を中間回転体と封止プレートによって確実に防止することができる。したがって、ゼンマイばねのばね特性が常時安定する。
【００４６】
（ニ）前記ゼンマイばねは、駆動回転体と従動回転体の一方に一体に設けられた円筒壁によって外周側の変位を規制されるようにしたことを特徴とする（ハ）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００４７】
この場合、ゼンマイばねの拡径方向の過大な変位を円筒壁によって確実に規制し、ゼンマイばねのばね特性の低下を防止することができる。
【００４８】
（ホ）回転付勢ばねを浸す潤滑液を循環させたことを特徴とする請求項１〜３、（イ）〜（ニ）のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００４９】
この場合、潤滑液の劣化が生じなくなり、長期に亙って安定した潤滑性能を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】同実施形態を示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】同実施形態の作動状態を示す図２に対応の断面図。
【図４】同実施形態を示すゼンマイばねの斜視図。
【図５】同実施形態を示すゼンマイばねの正面図。
【図６】同実施形態を示すゼンマイばねの拡大斜視図。
【符号の説明】
１…カムシャフト
３…駆動リング（駆動回転体）
７…従動軸部材（従動回転体）
２０…ヒステリシスブレーキ（操作アクチュエータ）
４７…ゼンマイばね
５２…潤滑液室[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve timing control device for an internal combustion engine that variably controls the opening / closing timing of an intake-side or exhaust-side engine valve of the internal combustion engine in accordance with an operating state.
[0002]
[Prior art]
The following has been devised as this type of valve timing control device.
[0003]
In this valve timing control device, a housing (driving rotating body) linked to a crankshaft via a timing chain or the like is rotatably assembled to an end of a camshaft, and a radial guide formed on an inner end surface of the housing. A movable guide portion is slidably engaged in the radial direction and supported, and a lever shaft (a driven rotating body) having a lever protruding outward in the radial direction is bolted to an end of the camshaft. The part and the lever of the lever shaft are pivotally connected by a link. An intermediate rotating body having a spiral guide is provided at a position facing the radial guide so as to be rotatable relative to the housing and the lever shaft, and is provided at one end of the movable guide portion in the axial direction. A plurality of projecting substantially arc-shaped projections are guided and engaged with the spiral guide. The intermediate rotator is biased by a mainspring toward the side that advances the rotation with respect to the housing, and receives an appropriate force on the side that delays the rotation by an electromagnetic brake that is an operation actuator.
[0004]
In the case of this device, when the electromagnetic brake is in the OFF state, the intermediate rotating body is located at the initial position with respect to the housing under the urging force of the mainspring spring, and the movable guide portion that meshes with the spiral guide with a ridge is provided. It is maximally displaced radially outward, causing a link to maintain the assembly angle between the housing and the camshaft at the most retarded position or the most advanced position. Then, when the electromagnetic brake is turned ON from this state, the intermediate rotating body is decelerated and relatively rotates with respect to the delay side with respect to the housing. As a result, the movable guide portion meshing with the spiral guide is displaced radially inward, The assembling angle between the housing and the camshaft is changed to the most advanced position or the most retarded position by gradually tilting the link that has been caused so far.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-41013 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of this conventional valve timing control device, since a spring is used as an urging means for urging the assembly angle to one of the retard side and the advance side, the load on the spring is limited. At the time of input, adjacent portions of the spring come into line-to-line contact due to deformation of the spring, which causes a problem that noise and wear of the spring are caused. Then, when the spring is worn, it is feared that the spring characteristics are deteriorated and the durability is lowered.
[0007]
The problem of such line-to-line contact of the spring is not limited to the case of using the above-mentioned spring, but it is a spiral or coil-shaped spring, and the rotation between adjacent parts slides due to deformation at the time of load input. The same occurs when an urging spring is used.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a valve timing control device for an internal combustion engine which is excellent in quietness and durability by eliminating abnormal noise and wear due to line contact of the rotation biasing spring. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above-mentioned problem, the invention of this application is such that a sliding contact portion between adjacent portions of a spring can be sufficiently lubricated with a lubricating liquid by immersing a rotary biasing spring in a lubricating liquid. . Therefore, according to the invention of this application, generation of abnormal noise and wear at the contact portion of the rotation urging spring can be reliably prevented.
[0010]
It is preferable that the rotation urging spring is accommodated in a lubricating liquid chamber, and that the inner wall of the liquid chamber regulates excessive displacement of the rotation urging spring. In this case, the volume of the lubricating liquid chamber can be reduced, and a change in spring characteristics due to excessive deformation of the rotation urging spring can be prevented.
[0011]
Further, the rotation urging spring may be formed of a mainspring, and a side end of the mainspring may be formed in an arc-shaped cross section. In this case, the installation space can be reduced by using the mainspring, and since the side end of the mainspring has an arc-shaped cross-section, the edge of the side end of the mainspring is connected to another part of the same spring. Wear and damage of the spring due to contact with the surrounding members.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the invention of this application will be described based on the drawings.
[0013]
In this embodiment, the valve timing control device according to the invention of this application is applied to a power transmission system on the intake side of an internal combustion engine. However, the valve timing control device can be similarly applied to a power transmission system on the exhaust side.
[0014]
As shown in FIG. 1, the valve timing control device is rotatable relative to a camshaft 1 rotatably supported by a cylinder head (not shown) of an internal combustion engine, and can rotate relative to the front end of the camshaft 1 as necessary. Ring (drive rotary member) having a timing sprocket 2 on its outer periphery, which is linked to a crankshaft (not shown) via a chain (not shown), and the drive ring 3 and the camshaft 1 1 is arranged on the front side (the left side in FIG. 1) of the assembling angle operating mechanism 4 for operating the assembling angle of the both 3 and 1; FIG. 2 is a diagram showing an operating force applying means 5 for driving the mechanism 4, and a cylinder head (not shown) of the internal combustion engine, which is attached across a front surface of a head cover and covers the front surface and the peripheral area of the assembly angle operating mechanism 4 and the operating force applying means 5. VT outside And it includes a cover, a.
[0015]
The drive ring 3 is formed in a substantially disk shape having a stepped insertion hole 6, and the insertion hole 6 is rotated by a driven shaft member 7 (driven rotation body) coupled to the front end of the camshaft 1. Assembled as possible. As shown in FIG. 2, three radial grooves 8 (radial guides) having parallel side walls facing each other are formed on the front surface of the drive ring 3 (the surface opposite to the camshaft 1). It is formed substantially along the radial direction.
[0016]
As shown in FIG. 1, the driven shaft member 7 has an enlarged-diameter portion formed on an outer periphery of a base portion that abuts on a front end portion of the camshaft 1, and has an outer peripheral surface on a front side of the enlarged diameter portion. Three levers 9 projecting radially are integrally formed and connected to the camshaft 1 by bolts 10 penetrating the shaft core. A base end of a link 11 is pivotally connected to each lever 9 by a pin 12, and a column-shaped projection 13 slidably engaged with each of the radial grooves 8 is integrally formed at a distal end of each link 11. Is formed.
[0017]
Each link 11 is connected to the driven shaft member 7 via the pin 12 in a state where the protrusion 13 is engaged with the corresponding radial groove 8. When displaced along 8, the drive ring 3 and the driven shaft member 7 rotate relative to each other by the action of the link 11 in a direction and an angle corresponding to the displacement of the projection 13.
[0018]
A receiving hole 14 is formed at the distal end of each link 11 and opens forward in the axial direction. The receiving hole 14 has an engaging pin 16 that engages with a spiral groove 15 (a spiral guide) described later. And a coil spring 17 for urging the engagement pin 16 forward (toward the spiral groove 15). In the case of this embodiment, a movable guide portion that can be displaced in the radial direction is configured by the protrusion 13 at the tip of the link 11, the engagement pin 16, the coil spring 17, and the like.
[0019]
On the other hand, an intermediate rotating body 18 having a disc-shaped flange wall 18 a is rotatably supported via a bearing 19 on the front side of the driven shaft member 7 from the position where the lever 9 protrudes. The above-mentioned spiral groove 15 having a semicircular cross section is formed on the rear surface side of the flange wall 18a of the intermediate rotating body 18, and the engaging pin 16 at the tip of each of the links 11 is rotatable in the spiral groove 15. Guide engagement. The spiral of the spiral groove 15 is formed so that its diameter gradually decreases along the engine rotation direction R. Therefore, when the intermediate rotating body 18 relatively rotates in the delay direction with respect to the drive ring 3 in a state where the engaging pin 16 at the tip of each link 11 is engaged with the spiral groove 15, the tip of the link 11 is While being guided by the spiral shape of the spiral groove 15 and moving inward in the radial direction, conversely, when the intermediate rotating body 18 is relatively displaced in the advancing direction, it moves outward in the radial direction.
[0020]
Reference numerals 48 and 49 in the figure denote projections and stoppers that come into contact with each other when the drive ring 3 and the intermediate rotating body 18 rotate relative to each other by more than a set angle, thereby restricting the rotation of the two.
[0021]
The assembling angle operating mechanism 4 includes the radial groove 8, the link 11, the protrusion 13, the engaging pin 16, the lever 9, the intermediate rotating body 18, the spiral groove 15, and the like of the drive ring 3 described above. When the relative rotation operation force with respect to the camshaft 1 is input from the operation force applying means 5 to the intermediate rotating body 18, the operation angle operation mechanism 4 applies the operation force to the spiral groove 15 and the engagement pin 16. The distal end of the link 11 is displaced in the radial direction through the engaging portion, and at this time, relative rotational power is transmitted to the drive ring 3 and the driven shaft member 7 by the action of the link 11 and the lever 9.
[0022]
On the other hand, the operating force applying means 5 includes a mainspring spring 47 serving as a rotation urging spring for urging the intermediate rotating body 18 in the engine rotation direction R with respect to the driving ring 3 and an intermediate rotating body 18 with respect to the driving ring 3. A hysteresis brake 20 as an operating actuator for biasing the engine in a direction opposite to the engine rotation direction R, and by appropriately controlling the braking force of the hysteresis brake 20 in accordance with the operating state of the internal combustion engine, The rotation of the drive ring 18 relative to the drive ring 3 or the rotation of the drive ring 3 is maintained.
[0023]
The mainspring spring 47 has an outer peripheral end coupled to the cylindrical wall 21 extending from the drive ring 3, and an inner peripheral end coupled to the cylindrical base 18 b of the intermediate rotating body 18. As shown in FIGS. 4 and 5, the radially inner end 47a of the mainspring 47 is expanded in the initial state, and the radially inner end 47a is rotated in the radially reduced direction as shown by a broken line in FIG. As a result, a rotational urging force is generated. The spring 47 is formed by winding a long spring steel in a spiral shape. Both ends of the spring 47 are formed in an arc-shaped cross section as shown in FIG. Have been.
[0024]
A sealing wall 50 is integrally connected to the end face of the intermediate rotating body 18 opposite to the camshaft 1, and the outer peripheral surface of the sealing wall 50 is slidably in close contact with the inner surface of the cylindrical wall 21. ing. Although a sealing member 51 is interposed between the sealing wall 50 and the cylindrical wall 21, the sealing of the sealing member 51 is not perfect and allows a small amount of liquid to leak. ing. A space between the flange wall 18a of the intermediate rotating body 18 and the sealing wall 50 on the inner peripheral side of the cylindrical wall 21 is a lubricating liquid chamber 52, and the mainspring 47 is provided in the lubricating liquid chamber 52. It is housed and arranged inside. The lubricating fluid supplied to the lubricating fluid chamber 52 from the bearing (not shown) of the engine block into the housing space 53 of the mounting angle operating mechanism 4 through the camshaft 1 and the driven shaft member 7. Is introduced through the outer peripheral side of the intermediate rotating body 18. However, the supplied lubricating liquid does not always stay in the lubricating liquid chamber 52, and is returned from the lubricating liquid chamber 52 to an oil pan (not shown) through the gap of the seal member 51.
[0025]
The hysteresis brake 20 is attached to a VTC cover which is a non-rotating member, and is provided on a magnetic induction member 22 having a pair of circumferentially opposed surfaces facing each other with a substantially cylindrical gap therebetween, and provided on each of the opposed surfaces. An inner coil 23, an outer pole 24, an electromagnetic coil 25 attached to the magnetic induction member 22 and generating a magnetic field between the inner pole 23 and the outer pole 24; And a cylindrical hysteresis ring 26 inserted and arranged in a non-contact state with the intermediate rotating body 18 via a connecting pin 54 and a rubber bush 38 with the outer peripheral end integrally connected to the hysteresis ring 26. And an annular plate 33, and the electromagnetic coil 25 is controlled to be energized by a controller (not shown).
[0026]
The inner pole teeth 23 and the outer pole teeth 24 of the magnetic guide member 22 each have a plurality of pole tooth elements extending along the axial direction. The pole teeth elements of the both pole teeth 23 and 24 are respectively arranged along the circumferential direction, and the pole tooth elements of the pole teeth 23 and 24 are mutually offset in the circumferential direction. Therefore, when the electromagnetic coil 25 is energized, a magnetic field is generated between the two pole teeth 23 and 24 toward the partner pole tooth element having an offset positional relationship.
[0027]
The hysteresis ring 20 is made of a hysteresis material having a magnetic hysteresis characteristic. When a magnetic field is generated between the inner pole teeth 23 and the outer pole teeth 24 during rotation of the ring 20, the direction of the magnetic field and the inside of the hysteresis ring 20 are changed. A deviation is caused in the direction of the magnetic flux. The hysteresis brake 20 generates a braking force due to this shift. The annular plate 33 is integrally connected to a shaft member 36 supported on the inner peripheral surface of the magnetic guide member 22 via bearings 34 and 35. Therefore, the hysteresis ring 20 is rotatably supported by the magnetic guide member 22 via the annular plate 33 and the shaft member 36.
[0028]
Since the valve timing control device is configured as described above, the excitation of the electromagnetic coil 25 of the hysteresis brake 20 is turned off at the time of starting the internal combustion engine or at the time of idling, whereby the intermediate rotation is performed by the force of the mainspring spring 47. The body 18 is rotated to the maximum in the engine rotation direction R with respect to the drive ring 3 (see FIG. 2). As a result, the rotational phase of the crankshaft and the camshaft 1 (opening / closing timing of the engine valve) is maintained at the most retarded side, so that engine rotation is stabilized and fuel efficiency is improved.
[0029]
Then, from this state, the operation of the engine shifts to the normal operation, and when a command to change the rotation phase to the most advanced side is issued from a controller (not shown), the excitation of the electromagnetic coil 25 of the hysteresis brake 20 is turned on. The braking force against the mainspring spring 47 is transmitted from the annular plate 33 to the intermediate rotating body 18 via the connecting pin 54 and the rubber bush 38. As a result, the intermediate rotating body 18 rotates in the opposite direction with respect to the drive ring 3, whereby the engaging pin 16 at the tip of the link 11 is guided to the spiral groove 15, and the tip of the link 11 is inserted into the radial groove 8. 3, the assembling angle between the drive ring 3 and the driven shaft member 7 is changed to the most advanced angle side by the action of the link 11, as shown in FIG. As a result, the rotation phases of the crankshaft and the camshaft 1 are changed to the most advanced angle side, thereby increasing the output of the engine.
[0030]
When a command is issued from the controller to change the rotation phase to the most retarded side from this state, the excitation of the electromagnetic coil 25 of the hysteresis brake 20 is turned off, and the force of the mainspring spring 47 is again applied to the intermediate rotating body. 18 is rotated in the engine rotation direction R. Then, the guide pin 16 guided by the spiral groove 15 causes the link 11 to swing in the opposite direction to the above, and as a result of the action of the link 11, the assembling angle between the drive ring 3 and the driven shaft member 7 is reduced, as shown in FIG. It is changed to the retard side again.
[0031]
The rotation phase of the crankshaft and the camshaft 1 by this valve timing control device is not limited to the two phases of the most retarded angle and the most advanced angle described above, but may be any value determined by controlling the braking force of the hysteresis brake 20. The phase can be changed and the phase can be maintained by the balance between the force of the mainspring 47 and the braking force of the hysteresis brake 20.
[0032]
In this valve timing control device, the mainspring 47 that urges the intermediate rotating body 18 in the retarding direction comes into line contact between adjacent surfaces when deformed by receiving a load. Since the spring 47 is immersed in the lubricating liquid in the chamber 52, the adjacent surface of the spring 47 is constantly lubricated with the lubricating liquid. Therefore, in the case of this device, there is no problem such as generation of abnormal noise due to line contact of the mainspring spring 47 and wear or deterioration of the adjacent surface. In addition, since the lubricating fluid in the lubricating fluid chamber 52 also exerts a damper function when the mainspring spring 47 is operated, the damper function causes the alternating torque of the camshaft 1 (variable torque due to the spring force of the valve spring and the profile of the drive cam). Can be reduced.
[0033]
In the case of this device, the mainspring spring 47 is accommodated in a lubricating liquid chamber 52 separated by the cylindrical wall 21 of the drive ring 3, the flange wall 18 a of the intermediate rotating body 18, and the sealing wall 50. Therefore, the axial displacement of the mainspring 47 can be reliably restricted by the flange wall 18a and the sealing wall 50, and the cylindrical wall 21 can restrict excessive expansion deformation of the mainspring 47. Therefore, the spring characteristics of the mainspring 47 can be stably maintained. Further, since the inner wall of the lubricating liquid chamber 52 restricts the spring spring 47 from being deformed more than necessary, it is not necessary to secure the lubricating liquid chamber 52 larger than necessary, and the liquid chamber 52 can be downsized. is there.
[0034]
Further, in the case of this embodiment, since the side end of the mainspring 47 is formed in an arc-shaped cross section to eliminate the edge portion, the edge portion comes into contact with other portions of the mainspring 47 and surrounding members. Wear and damage of the mainspring 47 can be prevented. Therefore, in a device employing such a mainspring 47, the durability of the mainspring 47 can be improved, and the expected performance of the device can be maintained for a long period of time.
[0035]
Further, in this embodiment, as the assembling angle operating mechanism 4, the base end of the link 11 whose leading end is guided and engaged with the radial groove 8 of the drive ring 3 is pivotally connected to the lever 9 of the driven shaft member 7. Although the structure in which the engagement pin 16 held at the distal end of the link 11 is guided and engaged with the spiral groove 15 of the intermediate rotating body 18 has been adopted, the assembly angle operating mechanism 4 is provided with a driving rotating body (drive ring 3). Other structures can also be adopted as long as the driven rotating body (the driven shaft member 7) can be relatively rotated. However, when the rotation of the intermediate rotor 18 is amplified and converted into relative rotation between the drive ring 3 and the driven shaft member 7 as in this embodiment, the rotation amount (rotation angle) of the intermediate rotor 18 during operation ) Is large, the amount of deformation of the mainspring 47 is large, and the line contact of the mainspring 47 is also large. Therefore, the structure according to the present invention in which the mainspring 47 is immersed in the lubricating liquid is particularly effective.
[0036]
Further, in this embodiment, the hysteresis brake 20 is employed as an operation actuator for applying a force against the force of the mainspring 47, but another electromagnetic brake or a hydraulic actuator may be employed as the operation actuator. . However, when an electromagnetic actuator such as the hysteresis brake 20 of this embodiment is employed, a hydraulic damper effect as in the case of employing a hydraulic actuator cannot be obtained, and the influence of the inertial force of each part at the time of operation cannot be obtained. As a result, line contact due to deformation of the mainspring 47 is more likely to occur. Therefore, when such an electromagnetic actuator is employed, the structure according to this application is more effective.
[0037]
Further, it is possible to seal the lubricating liquid in the lubricating liquid chamber 52 in a hermetically sealed state and immerse the mainspring 47 in the lubricating liquid. However, as in this embodiment, the lubricating liquid is circulated in the lubricating liquid chamber 52. In the case of supplying, there is an advantage that deterioration of the lubricating liquid is prevented and stable lubricating performance can be maintained for a long period of time.
[0038]
The embodiments of the invention of this application are not limited to those described above. For example, in the above embodiments, the mainspring spring was used as the rotation urging spring. Spiral springs, torsion springs, and the like can also be used as long as they come into sliding contact.
[0039]
Next, inventions other than those described in the claims that can be grasped from the above-described embodiments will be described below together with their operational effects.
[0040]
4. The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an electromagnetic actuator is used as the operation actuator.
[0041]
Since the electromagnetic actuator does not use a hydraulic pressure, each part operates without receiving a damper effect due to the hydraulic pressure. At this time, the rotational biasing spring is largely deformed by the influence of the inertial force and line contact easily occurs. Therefore, in such a device, by immersing the rotation urging spring in the lubricating liquid, it is possible to effectively reduce the adverse effect due to the line contact.
[0042]
(B) The assembly angle operation mechanism for operating the assembly angle between the driving rotating body and the driven rotating body includes:
A radial guide provided so as to be rotatable relative to the driving rotary body and the driven rotary body, an intermediate rotary body having a spiral guide on a surface facing the radial guide, and the radial guide and the spiral guide A movable guide portion displaceably engaged with the guide;
A link that swingably connects a portion separated from the rotation center of the other of the driving rotator and the driven rotator and the movable guide portion,
The rotational operating force of the intermediate rotating body is amplified by an engaging portion between the spiral guide and the movable guide, and is converted into an assembling angle operating force of the driving rotating body and the driven rotating body. 3. A valve timing control device for an internal combustion engine according to any one of (a) and (b).
[0043]
In such a device, since the rotation angle of the intermediate rotating body at the time of the assembling angle operation is increased, the rotation urging spring is easily deformed by that amount, and the line contact between adjacent portions of the spring is easily generated. . Therefore, in such an apparatus, the adverse effects caused by line contact can be effectively eliminated.
[0044]
(C) The rotation biasing spring is constituted by a mainspring spring, and the mainspring spring is disposed between the intermediate rotator and a sealing plate disposed on the axial side of the intermediate rotator. The valve timing control device for an internal combustion engine according to (b).
[0045]
In this case, axial displacement of the mainspring can be reliably prevented by the intermediate rotating body and the sealing plate. Therefore, the spring characteristics of the mainspring are always stable.
[0046]
(D) The internal combustion engine according to (c), wherein the mainspring is restricted in displacement on the outer peripheral side by a cylindrical wall provided integrally with one of the driving rotary member and the driven rotary member. Valve timing control device.
[0047]
In this case, an excessive displacement of the mainspring in the radially expanding direction can be reliably restricted by the cylindrical wall, and a decrease in the spring characteristics of the mainspring can be prevented.
[0048]
(E) The valve timing control device for an internal combustion engine according to any one of (1) to (3), wherein a lubricating liquid for immersing the rotation urging spring is circulated.
[0049]
In this case, deterioration of the lubricating liquid does not occur, and stable lubricating performance can be obtained for a long period of time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exemplary sectional view of the same embodiment taken along line AA of FIG. 1;
FIG. 3 is an exemplary sectional view corresponding to FIG. 2 showing an operation state of the embodiment;
FIG. 4 is an exemplary perspective view of a mainspring showing the embodiment;
FIG. 5 is a front view of the mainspring showing the embodiment.
FIG. 6 is an enlarged perspective view of the mainspring showing the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 camshaft 3 drive ring (drive rotary body)
7: driven shaft member (driven rotating body)
20: Hysteresis brake (operation actuator)
47 ... Spring spring 52 ... Lubricant chamber

Claims (3)

内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動される駆動回転体と、カムシャフト若しくは同シャフトに結合された別体部材から成る従動回転体と、前記駆動回転体と従動回転体の組付角を遅角方向、または、進角方向に付勢する渦巻き状、若しくは、コイル状の回転付勢ばねと、前記駆動回転体と従動回転体に、前記回転付勢ばねに抗する回動操作力を付与する操作アクチュエータと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記回転付勢ばねを潤滑液中に浸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。A driving rotor that is driven to rotate by a crankshaft of an internal combustion engine, a driven rotor that is a camshaft or a separate member coupled to the shaft, and an assembling angle of the driving rotor and the driven rotor in a retard direction Or a spiral or coil-shaped rotation urging spring that urges in the advance direction, and an operation of applying a rotational operation force to the driving rotator and the driven rotator that opposes the rotation urging spring. An actuator, and a valve timing control device for an internal combustion engine comprising:
A valve timing control device for an internal combustion engine, wherein the rotation urging spring is immersed in a lubricating liquid. 前記回転付勢ばねを潤滑液室内に収容し、その液室の内壁によって回転付勢ばねの過大変位を規制することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the rotation urging spring is housed in a lubricating liquid chamber, and an excessive displacement of the rotation urging spring is regulated by an inner wall of the liquid chamber. 前記回転付勢ばねをゼンマイばねによって構成し、このゼンマイばねの側端部を断面円弧状に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。3. The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the rotation urging spring is formed of a mainspring, and a side end of the mainspring is formed in an arc-shaped cross section.

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