JP3744666B2 - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents
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Description
【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、内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に組付けられる弁開閉用の回転軸（カムシャフトとこれに一体的に設けた内部ロータからなる）に所定範囲で相対回転可能に外装されクランク軸からの回転動力が伝達される回転伝達部材と、前記回転軸に取り付けられたベーンと、前記回転軸と前記回転伝達部材との間に形成され前記ベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される流体圧室と、前記進角用室に流体を給排する第１流体通路と、前記遅角用室に流体を給排する第２流体通路と、前記回転伝達部材に形成され内部に前記回転軸に向けてばね付勢されたロックピンを収容する退避孔と、前記回転軸に形成され前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相が所定の位相で前記退避孔と同期したとき前記ロックピンの頭部が嵌入される受容孔と、この受容孔に流体を給排する第３流体通路とを備えたものがあり、例えば特開平１−９２５０４号公報や実開平２−５０１０５号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した各公報に開示されている弁開閉時期制御装置においては、第３流体通路を通して受容孔に供給される流体によってロックピンがばね付勢力に抗して移動する構成となっているため、受容孔に供給される流体の一部が、退避孔とロックピンの隙間を通して、ロックピンをばね付勢するスプリングを収容している背圧室に漏れる場合を想定して、背圧室から流体を排出すべく背圧室を大気開放としてある。
【０００４】
ところで、当該装置において使用する流体が作動油であり、またクランクプーリからの回転動力がタイミングチェーンを介して回転伝達部材に伝達される場合には、背圧室から排出される作動油をタイミングチェーンの潤滑油として用いることが可能であるが、樹脂やゴム製のタイミングベルトを介して回転動力が伝達される場合には、作動油がタイミングベルトと回転伝達部材の係合をスリップさせたり、タイミングベルトを劣化させたりする。
【０００５】
かかる問題は、退避孔の外端を閉塞部材により液密的に閉塞することで回避することができるものの、閉塞部材はロックピンを付勢するスプリングの一端を係止することから、閉塞部材の退避孔外方への移動を規制する必要がある。この閉塞部材の移動を規制するためには、例えば、退避孔内に閉塞部材を圧入嵌合したり、退避孔内周面に環状溝を形成し、該環状溝にスナップリング等を嵌着させて該スナップリングに閉塞部材を係止するように構成する方法があるが、これら方法によると当該弁開閉時期制御装置の組付性が悪化すると共に、後者の方法によると部品点数の増加及び溝加工により当該弁開閉時期制御装置の製造コストが増大するばかりでなく、溝加工により回転伝達部材の余肉部の寸法が制約されて回転伝達部材の軸方向寸法が制約され当該弁開閉時期制御装置の軸方向寸法の短縮化（小型化）が困難となる。
【０００６】
それゆえ、本発明は、当該弁開閉時期制御装置において、組付性の悪化、製造コストの増大を招くことなく、退避孔へ漏れた作動油がタイミングベルトに付着するのを防止することを、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、内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に組付けられる弁開閉用の回転軸と、該回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装されクランクプーリからの回転動力がタイミングベルトを介して伝達されるタイミングプーリを一体的に有する回転伝達部材と、前記回転軸に取り付けられたベーンと、前記回転軸と前記回転伝達部材との間に形成され前記ベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される流体圧室と、前記進角用室に流体を給排する第１流体通路と、前記遅角用室に流体を給排する第２流体通路と、前記回転伝達部材に形成され内部に前記回転軸に向けてばね付勢されたロックピンを収容する退避孔と、前記回転軸に形成され前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相が所定の位相で前記退避孔と同期したとき前記ロックピンの頭部が嵌入される受容孔と、該受容孔に流体を給排する第３流体通路とを備えて、内燃機関の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おいて、前記退避孔の外端に閉塞部材を液密的に嵌合すると共に、該閉塞部材の前記退避孔外方への移動を前記タイミングプーリの筒部内周面にて規制するようにしたことである。
【０００８】
上記した本発明による弁開閉時期制御装置によれば、閉塞部材を退避孔外端に液密的に嵌合し、回転伝達部材にタイミングプーリを一体的に取り付けることにより、該タイミングプーリの筒部内周面にて閉塞部材の退避孔外方への移動が規制されるので、組付性の悪化、製造コストの増大を招くことなく、退避孔へ漏れた作動油がタイミングベルトに付着するのを防止することが可能となる。
【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〜図３に示した弁開閉時期制御装置は、当該内燃機関のシリンダヘッド１１０に回転自在に支持されたカムシャフト１０とこれの先端部に一体的に組付けた内部ロータ２０とからなる弁開閉用の回転軸と、この回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装された外部ロータ３０、フロントプレート４０、キャップ４１、リアプレート５０及びタイミングプーリ６０等から成る回転伝達部材と、内部ロータ２０に組付けた４枚のベーン７０と、外部ロータ３０に組付けたロックピン８０等によって構成されている。なお、タイミングプーリ６０には、周知のように、図示省略したクランクプーリから樹脂又はゴム製のタイミングベルト（共に図示省略）を介して図２の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。
【００１１】
カムシャフト１０は、吸気弁又は排気弁（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、カムシャフト１０に設けた径方向の通路１３と環状の通路１４と接続通路Ｐ１を介して切換弁１００の接続ポート１０１に接続されている。また、遅角通路１２は、カムシャフト１０に設けた環状の通路１５と接続通路Ｐ２を介して切換弁１００の接続ポート１０２に接続されている。
【００１２】
切換弁１００は、ソレノイド１０３へ通電することによってスプール１０４をスプリング１０５に抗して図１の右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（図示省略）に接続された供給ポート１０６が接続ポート１０１に連通すると共に、接続ポート１０２が排出ポート１０７に連通するように、また通電時には供給ポート１０６が接続ポート１０２に連通すると共に、接続ポート１０１が排出ポート１０８に連通するように構成されている。このため、ソレノイド１０３の非通電時には進角通路１１に作動油が供給され、通電時には遅角通路１２に作動油が供給される。
【００１３】
内部ロータ２０は、中空状のボルト１９によってカムシャフト１０に一体的に固着されていて、４枚の各ベーン７０を夫々径方向に移動可能に取り付けるためのベーン溝２１を有すると共に、図２に示した状態、すなわちカムシャフト１０及び内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が所定の位相（最遅角位置）で同期したときロックピン８０の頭部が所定量嵌入される受容孔２２と、この受容孔２２に進角通路１１から作動油を給排する通路２３と、各ベーン７０によって区画された進角用室Ｒ１（図２の右下のものは除く）に進角通路１１から作動油を給排する通路２４と、各ベーン７０によって区画された遅角用室Ｒ２に遅角通路１２から作動油を給排する通路２５を有している。図２の右下の進角用室Ｒ１には、外部ロータ３０に形成した通路３１を通して受容孔２２から作動油が給排されるように構成されている。受容孔２２は、外端部が大径の段付孔であって、大径部にロックピン８０の頭部８１が嵌入されて頭部８１の頂面が段部に当接するようになっており、大径部の外端には面取が施されている。なお、各ベーン７０は、ベーン溝２１の底部に収容したスプリング７１（図１参照）によって径方向外方に付勢されている。
【００１４】
外部ロータ３０は、内部ロータ２０の外周に所定範囲で相対回転可能に組付けられていて、その両側にはフロントプレート４０とリアプレート５０がシール部材Ｓ１、Ｓ２を介して接合され、タイミングプーリ６０とともにボルトＢ１によって一体的に連結されている。フロントプレート４０にはキャップ４１が液密的に組付けられていて、これによってカムシャフト１０の進角通路１１と内部ロータ２０の通路２３、２４を接続する通路４２が形成されている。また、外部ロータ３０には、各ベーン７０を収容し各ベーン７０によって進角用室Ｒ１と遅角用室Ｒ２とに二分される流体圧室Ｒ０を内部ロータ２０とによって形成する凹所３２が形成されるとともに、ロックピン８０とこれを内部ロータ２０に向けて付勢するスプリング９１を収容する退避孔３３が外部ロータ３０の径方向に形成されている。
【００１５】
退避孔３３は、外端がプラグ９２とシール部材９３によって液密的に閉塞されていて、ロックピン８０の背部に背圧室Ｒ３が形成されており、この背圧室Ｒ３は、図２及び図３に示したように、外部ロータ３０に形成されて背圧室Ｒ３に連通する連通孔３４と、リアプレート５０に形成されて径方向外方端にて連通孔３４に連通する連通溝（連通孔として実施することも可能）５１と、リアプレート５０のボス部５２（内周にてカムシャフト１０に回転自在に組付けられ、外周にてシリンダヘッド１１０に組付けたオイルシール１１１と係合している部分）の内周に軸方向に沿って形成されて連通溝５１の径方向内方端に連通する連通溝（連通孔として実施することも可能）５３と、シリンダヘッド１１０のカムシャフト支持部１１２に形成された連通孔１１３を通して、シリンダヘッド１１０内に連通している。なお、連通孔３４の退避孔側開口は、通路２３を通して受容孔２２に供給される作動油によってロックピン８０がスプリング８１のばね付勢力に抗して移動したときにもロックピン８０のスカート部８２によって塞がれないように配設されている。また、プラグ９２は、外部ロータ３０の外周面を覆うタイミングプーリ６０の筒部６０ａの内周面に当接することにより抜け止めされている（退避孔外方への移動を規制されている）。
【００１６】
ロックピン８０は、曲面（球面）形状の頭部８１を有するとともに、スカート部８２を有していて、スカート部８２にて退避孔３３に所定のリーク隙間で外部ロータ３０の径方向にて移動可能に嵌合されており、プラグ９２に一端を係止されるスプリング９１によって内部ロータ２０に向けて付勢されている。このため、ロックピン８０のスカート部８２と退避孔３３間のリーク隙間を通して作動油が流通可能である。
【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、図２及び図３に示した状態、すなわち当該内燃機関が停止してオイルポンプが停止するとともに切換弁１００が図１に示した状態にあり、またロックピン８０の頭部８１が受容孔２２に所定量嵌入して、最遅角位置にて内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対回転を規制しているロック状態にて、当該内燃機関が始動してオイルポンプが駆動されても、当該内燃機関の始動と略同時に切換弁１００のソレノイド１０３が通電されておれば、切換弁１００からカムシャフト１０の進角通路１１には作動油が供給されず、弁開閉時期制御装置は図２及び図３に示したロック状態に維持される。なお、当該内燃機関の停止時に、退避孔３３と受容孔２２との位置が一致していないことにより、ロックピン８０が受容孔２２に嵌入できない場合であっても、内燃機関の始動時に進角用室Ｒ１と遅角用室Ｒ２の作動油圧力が低いことにより、外部ロータ３０及びタイミングプーリ６０等が図２の時計方向に回転されて内部ロータ２０及びベーン７０等が遅角側に相対回転し、最遅角位置となると同時にロックピン８０がスプリング９１によって押動されて受容孔２２に嵌入される。
【００１８】
また、当該内燃機関が駆動しオイルポンプが駆動されている状態にて、切換弁１００のソレノイド１０３が通電状態から非通電状態に切り換えられると、切換弁１００からカムシャフト１０の進角通路１１に作動油が供給されて、同作動油が通路４２と各通路２４を通して各進角用室Ｒ１に供給されるとともに、通路４２から通路２３を通して受容孔２２に供給され、また各遅角用室Ｒ２から各通路２５と遅角通路１２と切換弁１００等を通して作動油が排出される。
【００１９】
ところで、受容孔２２に供給される作動油はロックピン８０をスプリング９１に抗して押動するため、ロックピン８０が受容孔２２から順次抜け出るとともにカムシャフト１０、内部ロータ２０及びベーン７０等回転軸側部材が外部ロータ３０及びタイミングプーリ６０等回転伝達部材に対して図４及び図５に示したように相対回転する。また、受容孔２２に供給される作動油は、外部ロータ３０に形成した通路３１を通して図４の右下の進角用室Ｒ１に供給される。
【００２０】
図４及び図５に示した状態、すなわちロックピン８０の曲面形状に形成されている頭部８１が受容孔２２に部分的に嵌入している状態では、カムシャフト１０、内部ロータ２０及びベーン７０等回転軸側部材が外部ロータ３０及びタイミングプーリ６０等回転伝達部材に対して相対回転を許容されるため、ロックピン８０の頭部８１全体が受容孔２２から抜け出す前に回転軸側部材と回転伝達部材の相対回転が開始する。したがって、受容孔２２に作動油が流入し始めてから回転軸側部材と回転伝達部材が相対回転し始めるまでの時間を短くすることができて、当該装置の作動応答性（レスポンス）を向上させることができる。
【００２１】
また、図４及び図５に示したようにロックピン８０の頭部８１が受容孔２２に部分的に嵌入している状態では、受容孔２２に供給される作動油のみならず、回転軸側部材と回転伝達部材の相対回転によりロックピン８０が受ける作用力の分力によってもロックピンは抜け方向に押動されて受容孔２２から素早く抜け出る。したがって、これによっても当該装置の作動応答性を向上させることができて、図２及び図３に示した状態（最遅角位置）から図４及び図５に示した状態を経て図６及び図７に示した状態（最進角位置）に応答性よく変化させることができる。
【００２２】
また、図６及び図７に示した状態で切換弁１００のソレノイド１０３が非通電状態から通電状態に切り換えられると、切換弁１００からカムシャフト１０の遅角通路１２に作動油が供給されて、同作動油が各通路２５を通して各遅角用室Ｒ２に供給されるとともに、各進角用室Ｒ１から各通路２４または通路３１、受容孔２２及び通路２３と進角通路１１と切換弁１００等を通して作動油が排出される。このため、カムシャフト１０、内部ロータ２０及びベーン７０等回転軸側部材が外部ロータ３０及びタイミングプーリ６０等回転伝達部材に対して相対回転し、図６及び図７に示した状態から図２及び図３に示した状態となる。
【００２３】
ところで、本実施形態においては、退避孔３３の外端がプラグ９２とシール部材９３によって液密的に閉塞されており、退避孔３３とロックピン８０の隙間を通して背圧室Ｒ３に漏れた作動油を連通路（外部ロータ３０に形成した連通孔３４と、リアプレート５０に形成した連通溝５１、５３と、シリンダヘッド１１０のカムシャフト支持部１１２に形成した連通孔１１３）を通してシリンダヘッド１１０内へ排出させることができるため、作動油の漏洩付着によるタイミングプーリ６０とタイミングベルトの係合不良及び同ベルトの早期劣化を抑制することができる。また、上記した連通路は、背圧室Ｒ３とシリンダヘッド１１０内を最短で連通させるものであるため、通路抵抗が小さくて背圧室Ｒ３内に漏れた作動油をシリンダヘッド１１０内に素早く的確に排出することができ、ロックピン８０によるロック解除を的確に行わせることができる。
【００２４】
また、背圧室Ｒ３内には加圧状態の作動油が供給されないため、ロックピン８０の誤作動及びロックピン８０の微振動の発生がなく、ロックピン８０を付勢するスプリング９１のばね力変更によりロックピン８０によるロックタイミングのチューニングが可能となる。また、本実施形態においては、リアプレート５０のボス部５２内周に形成した連通溝５３を通して作動油を排出するようにしているため、この作動油によってカムシャフト１０の外周とリアプレート５０のボス部５２内周間を的確に潤滑することができる。なお、連通溝５３に相当する連通溝をカムシャフト１０の外周に形成して実施しても、またはカムシャフト１０の外周とボス部５２の内周間のクリアランスを大きくして実施しても、上記実施形態と同様の作用効果が期待できる。
【００２５】
また、本実施形態においては、その外周に形成される環状溝にシール部材９３を嵌着されるプラグ９２が、退避孔３３の外端部に嵌合されることにより、該退避孔３３の外端が液密的に閉塞されると共に、ロックピン８０を付勢するスプリング９１の一端がプラグ９２に係止されており、同プラグ９２は、外部ロータ３０の外周面を覆うタイミングプーリ６０の筒部６０ａの内周面に当接することにより抜け止めされている（退避孔外方への移動を規制されている）。このため、プラグの抜け止めのために、例えば、退避孔内にプラグを圧入嵌合したり、退避孔内周面に環状溝を形成し、該環状溝にスナップリングやＣリング等を嵌着させて該スナップリング等にプラグを係止するように構成した場合には、当該弁開閉時期制御装置の組付性の悪化や、部品点数の増加及び溝加工による当該装置の製造コストの増大を伴うのに比し、これら問題を招くことなく、簡単にプラグ９２の抜け止めを図ることができる。また、退避孔内周面に環状溝を形成する場合には、溝加工により退避孔３３回りの外部ロータ３０の余肉部の軸方向寸法が制約されて外部ロータ３０の軸方向寸法が制約され当該弁開閉時期制御装置の軸方向寸法の短縮化（小型化）が困難となるのに対し、本実施形態によれば外部ロータ３０の退避孔３３回りの余肉部の軸方向寸法が制約を受けることはないので、該余肉部の軸方向寸法を小さくすることにより、当該装置を軸方向に小型化することが可能となる。
【００２６】
上記実施形態においては、進角用室Ｒ１が最小容積となる状態（図２の最遅角状態）にて外部ロータ３０に組付けたロックピン８０の頭部８１が内部ロータ２０の受容孔２２に嵌入されるように構成したが、遅角用室Ｒ２が最小容積となる状態（図６の最進角状態）にて外部ロータ３０に組付けたロックピン８０の頭部９１が内部ロータ２０の受容孔２２に嵌入されるように構成して実施することも可能である。
【００２７】
更に、上記実施形態において、受容孔２２に作動油を給排する通路２３を進角用室Ｒ１へ通じる通路２４に連通させているが、通路２３を遅角用室Ｒ２へ通じる通路２５に連通させて実施することも可能である。この場合には、背圧室Ｒ３をシリンダヘッド１１０内に連通させる上記した連通路に絞りを設けて、ロックピン８０のロック側への戻り時間を遅らせることにより、ロックピン８０が受容孔２２に嵌入する前に位相を変換させるというタイムラグを設けることができて、内燃機関運転中はロックピン８０を受容孔２２に嵌入させないようにすることが可能となる。すなわち、ロックピン８０は、内燃機関の始動時に切換弁１００から十分な油圧が供給されないときに、タイミングプーリ６０の回転に伴ってベーン７０が最遅角位置となった時、或いはベーン７０が最遅角位置にあって内燃機関が停止した時等に、スプリング９１の付勢力によって押動されて受容孔２２に嵌入し、内部ロータ２０と外部ロータ３０との相対回転を規制するので、内燃機関の通常運転中の切換応答性を向上することができるとともに、内燃機関停止後に内部の作動油が漏れ出る等により流体圧室Ｒ０に圧油が十分に満たされないときにベーン７０が流体圧室Ｒ０の端壁に当接して発生する打音を防止できる。また、上記実施形態においては、進角通路１１が切換弁１００の接続ポート１０１に接続され、遅角通路１２が切換弁１００の接続ポート１０２に接続されているが、切換弁１００のソレノイド１０３の非通電時に遅角通路１２に図示しないオイルポンプからの作動油が供給され、通電時に進角通路１１に同作動油が供給されるように、進角通路１１を切換弁１００の接続ポート１０２に接続し、遅角通路１２を切換弁１００の接続ポート１０１に接続して実施することも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、閉塞部材を退避孔外端に液密的に嵌合し、回転伝達部材にタイミングプーリを一体的に取り付けることにより、該タイミングプーリの筒部内周面にて閉塞部材の退避孔外方への移動が規制されるので、退避孔内周面に係止部材等の別部材を設けることによる組付性の悪化、製造コストの増大を招くことなく、退避孔へ漏れた作動油がタイミングベルトに付着するのを防止することができる。
【００２９】
また、係止部材等の別部材を退避孔内周面に取り付けるための退避孔内周面の溝加工が不要であるため、該溝加工により回転伝達部材の余肉部の寸法が制約されて回転伝達部材の軸方向寸法が制約されることがなく、回転伝達部材の軸方向寸法を短縮して当該弁開閉時期制御装置の軸方向寸法の短縮化（小型化）を図ることができる。
【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に示した内部ロータ、外部ロータ、ベーン、ロックピン、タイミングプーリ等の関係を示す部分破断正面図である。
【図３】図２の３−３線に沿った断面図である。
【図４】図２の状態から内部ロータ及びベーンが外部ロータ等に対して僅かに時計方向に相対回転した状態の図である。
【図５】図４の５−５線に沿った断面図である。
【図６】図４の状態から内部ロータ及びベーンが外部ロータ等に対して所定量時計方向に相対回転した状態の図である。
【図７】図７の７−７線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０ カムシャフト（回転軸）
１１ 進角通路（第１流体通路）
１２ 遅角通路（第２流体通路）
２０ 内部ロータ（回転軸）
２２ 受容孔
２３ 通路（第３流体通路）
２４ 通路（第１流体通路）
２５ 通路（第２流体通路）
３０ 外部ロータ（回転伝達部材）
３３ 退避孔
４０ フロントプレート（回転伝達部材）
５０ リアプレート（回転伝達部材）
６０ タイミングプーリ
６０ａ 筒部
７０ ベーン
８０ ロックピン
９１ スプリング
９２ プラグ（閉塞部材）
９３ シール部材
Ｒ０ 流体圧室
Ｒ１ 進角用室
Ｒ２ 遅角用室
【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、内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に組付けられる弁開閉用の回転軸（カムシャフトとこれに一体的に設けた内部ロータからなる）に所定範囲で相対回転可能に外装されクランク軸からの回転動力が伝達される回転伝達部材と、前記回転軸に取り付けられたベーンと、前記回転軸と前記回転伝達部材との間に形成され前記ベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される流体圧室と、前記進角用室に流体を給排する第１流体通路と、前記遅角用室に流体を給排する第２流体通路と、前記回転伝達部材に形成され内部に前記回転軸に向けてばね付勢されたロックピンを収容する退避孔と、前記回転軸に形成され前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相が所定の位相で前記退避孔と同期したとき前記ロックピンの頭部が嵌入される受容孔と、この受容孔に流体を給排する第３流体通路とを備えたものがあり、例えば特開平１−９２５０４号公報や実開平２−５０１０５号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した各公報に開示されている弁開閉時期制御装置においては、第３流体通路を通して受容孔に供給される流体によってロックピンがばね付勢力に抗して移動する構成となっているため、受容孔に供給される流体の一部が、退避孔とロックピンの隙間を通して、ロックピンをばね付勢するスプリングを収容している背圧室に漏れる場合を想定して、背圧室から流体を排出すべく背圧室を大気開放としてある。
【０００４】
ところで、当該装置において使用する流体が作動油であり、またクランクプーリからの回転動力がタイミングチェーンを介して回転伝達部材に伝達される場合には、背圧室から排出される作動油をタイミングチェーンの潤滑油として用いることが可能であるが、樹脂やゴム製のタイミングベルトを介して回転動力が伝達される場合には、作動油がタイミングベルトと回転伝達部材の係合をスリップさせたり、タイミングベルトを劣化させたりする。
【０００５】
かかる問題は、退避孔の外端を閉塞部材により液密的に閉塞することで回避することができるものの、閉塞部材はロックピンを付勢するスプリングの一端を係止することから、閉塞部材の退避孔外方への移動を規制する必要がある。この閉塞部材の移動を規制するためには、例えば、退避孔内に閉塞部材を圧入嵌合したり、退避孔内周面に環状溝を形成し、該環状溝にスナップリング等を嵌着させて該スナップリングに閉塞部材を係止するように構成する方法があるが、これら方法によると当該弁開閉時期制御装置の組付性が悪化すると共に、後者の方法によると部品点数の増加及び溝加工により当該弁開閉時期制御装置の製造コストが増大するばかりでなく、溝加工により回転伝達部材の余肉部の寸法が制約されて回転伝達部材の軸方向寸法が制約され当該弁開閉時期制御装置の軸方向寸法の短縮化（小型化）が困難となる。
【０００６】
それゆえ、本発明は、当該弁開閉時期制御装置において、組付性の悪化、製造コストの増大を招くことなく、退避孔へ漏れた作動油がタイミングベルトに付着するのを防止することを、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、内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に組付けられる弁開閉用の回転軸と、該回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装されクランクプーリからの回転動力がタイミングベルトを介して伝達されるタイミングプーリを一体的に有する回転伝達部材と、前記回転軸に取り付けられたベーンと、前記回転軸と前記回転伝達部材との間に形成され前記ベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される流体圧室と、前記進角用室に流体を給排する第１流体通路と、前記遅角用室に流体を給排する第２流体通路と、前記回転伝達部材に形成され内部に前記回転軸に向けてばね付勢されたロックピンを収容する退避孔と、前記回転軸に形成され前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相が所定の位相で前記退避孔と同期したとき前記ロックピンの頭部が嵌入される受容孔と、該受容孔に流体を給排する第３流体通路とを備えて、内燃機関の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おいて、前記退避孔の外端に閉塞部材を液密的に嵌合すると共に、該閉塞部材の前記退避孔外方への移動を前記タイミングプーリの筒部内周面にて規制するようにしたことである。
【０００８】
上記した本発明による弁開閉時期制御装置によれば、閉塞部材を退避孔外端に液密的に嵌合し、回転伝達部材にタイミングプーリを一体的に取り付けることにより、該タイミングプーリの筒部内周面にて閉塞部材の退避孔外方への移動が規制されるので、組付性の悪化、製造コストの増大を招くことなく、退避孔へ漏れた作動油がタイミングベルトに付着するのを防止することが可能となる。
【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〜図３に示した弁開閉時期制御装置は、当該内燃機関のシリンダヘッド１１０に回転自在に支持されたカムシャフト１０とこれの先端部に一体的に組付けた内部ロータ２０とからなる弁開閉用の回転軸と、この回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装された外部ロータ３０、フロントプレート４０、キャップ４１、リアプレート５０及びタイミングプーリ６０等から成る回転伝達部材と、内部ロータ２０に組付けた４枚のベーン７０と、外部ロータ３０に組付けたロックピン８０等によって構成されている。なお、タイミングプーリ６０には、周知のように、図示省略したクランクプーリから樹脂又はゴム製のタイミングベルト（共に図示省略）を介して図２の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。
【００１１】
カムシャフト１０は、吸気弁又は排気弁（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、カムシャフト１０に設けた径方向の通路１３と環状の通路１４と接続通路Ｐ１を介して切換弁１００の接続ポート１０１に接続されている。また、遅角通路１２は、カムシャフト１０に設けた環状の通路１５と接続通路Ｐ２を介して切換弁１００の接続ポート１０２に接続されている。
【００１２】
切換弁１００は、ソレノイド１０３へ通電することによってスプール１０４をスプリング１０５に抗して図１の右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（図示省略）に接続された供給ポート１０６が接続ポート１０１に連通すると共に、接続ポート１０２が排出ポート１０７に連通するように、また通電時には供給ポート１０６が接続ポート１０２に連通すると共に、接続ポート１０１が排出ポート１０８に連通するように構成されている。このため、ソレノイド１０３の非通電時には進角通路１１に作動油が供給され、通電時には遅角通路１２に作動油が供給される。
【００１３】
内部ロータ２０は、中空状のボルト１９によってカムシャフト１０に一体的に固着されていて、４枚の各ベーン７０を夫々径方向に移動可能に取り付けるためのベーン溝２１を有すると共に、図２に示した状態、すなわちカムシャフト１０及び内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が所定の位相（最遅角位置）で同期したときロックピン８０の頭部が所定量嵌入される受容孔２２と、この受容孔２２に進角通路１１から作動油を給排する通路２３と、各ベーン７０によって区画された進角用室Ｒ１（図２の右下のものは除く）に進角通路１１から作動油を給排する通路２４と、各ベーン７０によって区画された遅角用室Ｒ２に遅角通路１２から作動油を給排する通路２５を有している。図２の右下の進角用室Ｒ１には、外部ロータ３０に形成した通路３１を通して受容孔２２から作動油が給排されるように構成されている。受容孔２２は、外端部が大径の段付孔であって、大径部にロックピン８０の頭部８１が嵌入されて頭部８１の頂面が段部に当接するようになっており、大径部の外端には面取が施されている。なお、各ベーン７０は、ベーン溝２１の底部に収容したスプリング７１（図１参照）によって径方向外方に付勢されている。
【００１４】
外部ロータ３０は、内部ロータ２０の外周に所定範囲で相対回転可能に組付けられていて、その両側にはフロントプレート４０とリアプレート５０がシール部材Ｓ１、Ｓ２を介して接合され、タイミングプーリ６０とともにボルトＢ１によって一体的に連結されている。フロントプレート４０にはキャップ４１が液密的に組付けられていて、これによってカムシャフト１０の進角通路１１と内部ロータ２０の通路２３、２４を接続する通路４２が形成されている。また、外部ロータ３０には、各ベーン７０を収容し各ベーン７０によって進角用室Ｒ１と遅角用室Ｒ２とに二分される流体圧室Ｒ０を内部ロータ２０とによって形成する凹所３２が形成されるとともに、ロックピン８０とこれを内部ロータ２０に向けて付勢するスプリング９１を収容する退避孔３３が外部ロータ３０の径方向に形成されている。
【００１５】
退避孔３３は、外端がプラグ９２とシール部材９３によって液密的に閉塞されていて、ロックピン８０の背部に背圧室Ｒ３が形成されており、この背圧室Ｒ３は、図２及び図３に示したように、外部ロータ３０に形成されて背圧室Ｒ３に連通する連通孔３４と、リアプレート５０に形成されて径方向外方端にて連通孔３４に連通する連通溝（連通孔として実施することも可能）５１と、リアプレート５０のボス部５２（内周にてカムシャフト１０に回転自在に組付けられ、外周にてシリンダヘッド１１０に組付けたオイルシール１１１と係合している部分）の内周に軸方向に沿って形成されて連通溝５１の径方向内方端に連通する連通溝（連通孔として実施することも可能）５３と、シリンダヘッド１１０のカムシャフト支持部１１２に形成された連通孔１１３を通して、シリンダヘッド１１０内に連通している。なお、連通孔３４の退避孔側開口は、通路２３を通して受容孔２２に供給される作動油によってロックピン８０がスプリング８１のばね付勢力に抗して移動したときにもロックピン８０のスカート部８２によって塞がれないように配設されている。また、プラグ９２は、外部ロータ３０の外周面を覆うタイミングプーリ６０の筒部６０ａの内周面に当接することにより抜け止めされている（退避孔外方への移動を規制されている）。
【００１６】
ロックピン８０は、曲面（球面）形状の頭部８１を有するとともに、スカート部８２を有していて、スカート部８２にて退避孔３３に所定のリーク隙間で外部ロータ３０の径方向にて移動可能に嵌合されており、プラグ９２に一端を係止されるスプリング９１によって内部ロータ２０に向けて付勢されている。このため、ロックピン８０のスカート部８２と退避孔３３間のリーク隙間を通して作動油が流通可能である。
【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、図２及び図３に示した状態、すなわち当該内燃機関が停止してオイルポンプが停止するとともに切換弁１００が図１に示した状態にあり、またロックピン８０の頭部８１が受容孔２２に所定量嵌入して、最遅角位置にて内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対回転を規制しているロック状態にて、当該内燃機関が始動してオイルポンプが駆動されても、当該内燃機関の始動と略同時に切換弁１００のソレノイド１０３が通電されておれば、切換弁１００からカムシャフト１０の進角通路１１には作動油が供給されず、弁開閉時期制御装置は図２及び図３に示したロック状態に維持される。なお、当該内燃機関の停止時に、退避孔３３と受容孔２２との位置が一致していないことにより、ロックピン８０が受容孔２２に嵌入できない場合であっても、内燃機関の始動時に進角用室Ｒ１と遅角用室Ｒ２の作動油圧力が低いことにより、外部ロータ３０及びタイミングプーリ６０等が図２の時計方向に回転されて内部ロータ２０及びベーン７０等が遅角側に相対回転し、最遅角位置となると同時にロックピン８０がスプリング９１によって押動されて受容孔２２に嵌入される。
【００１８】
また、当該内燃機関が駆動しオイルポンプが駆動されている状態にて、切換弁１００のソレノイド１０３が通電状態から非通電状態に切り換えられると、切換弁１００からカムシャフト１０の進角通路１１に作動油が供給されて、同作動油が通路４２と各通路２４を通して各進角用室Ｒ１に供給されるとともに、通路４２から通路２３を通して受容孔２２に供給され、また各遅角用室Ｒ２から各通路２５と遅角通路１２と切換弁１００等を通して作動油が排出される。
【００１９】
ところで、受容孔２２に供給される作動油はロックピン８０をスプリング９１に抗して押動するため、ロックピン８０が受容孔２２から順次抜け出るとともにカムシャフト１０、内部ロータ２０及びベーン７０等回転軸側部材が外部ロータ３０及びタイミングプーリ６０等回転伝達部材に対して図４及び図５に示したように相対回転する。また、受容孔２２に供給される作動油は、外部ロータ３０に形成した通路３１を通して図４の右下の進角用室Ｒ１に供給される。
【００２０】
図４及び図５に示した状態、すなわちロックピン８０の曲面形状に形成されている頭部８１が受容孔２２に部分的に嵌入している状態では、カムシャフト１０、内部ロータ２０及びベーン７０等回転軸側部材が外部ロータ３０及びタイミングプーリ６０等回転伝達部材に対して相対回転を許容されるため、ロックピン８０の頭部８１全体が受容孔２２から抜け出す前に回転軸側部材と回転伝達部材の相対回転が開始する。したがって、受容孔２２に作動油が流入し始めてから回転軸側部材と回転伝達部材が相対回転し始めるまでの時間を短くすることができて、当該装置の作動応答性（レスポンス）を向上させることができる。
【００２１】
また、図４及び図５に示したようにロックピン８０の頭部８１が受容孔２２に部分的に嵌入している状態では、受容孔２２に供給される作動油のみならず、回転軸側部材と回転伝達部材の相対回転によりロックピン８０が受ける作用力の分力によってもロックピンは抜け方向に押動されて受容孔２２から素早く抜け出る。したがって、これによっても当該装置の作動応答性を向上させることができて、図２及び図３に示した状態（最遅角位置）から図４及び図５に示した状態を経て図６及び図７に示した状態（最進角位置）に応答性よく変化させることができる。
【００２２】
また、図６及び図７に示した状態で切換弁１００のソレノイド１０３が非通電状態から通電状態に切り換えられると、切換弁１００からカムシャフト１０の遅角通路１２に作動油が供給されて、同作動油が各通路２５を通して各遅角用室Ｒ２に供給されるとともに、各進角用室Ｒ１から各通路２４または通路３１、受容孔２２及び通路２３と進角通路１１と切換弁１００等を通して作動油が排出される。このため、カムシャフト１０、内部ロータ２０及びベーン７０等回転軸側部材が外部ロータ３０及びタイミングプーリ６０等回転伝達部材に対して相対回転し、図６及び図７に示した状態から図２及び図３に示した状態となる。
【００２３】
ところで、本実施形態においては、退避孔３３の外端がプラグ９２とシール部材９３によって液密的に閉塞されており、退避孔３３とロックピン８０の隙間を通して背圧室Ｒ３に漏れた作動油を連通路（外部ロータ３０に形成した連通孔３４と、リアプレート５０に形成した連通溝５１、５３と、シリンダヘッド１１０のカムシャフト支持部１１２に形成した連通孔１１３）を通してシリンダヘッド１１０内へ排出させることができるため、作動油の漏洩付着によるタイミングプーリ６０とタイミングベルトの係合不良及び同ベルトの早期劣化を抑制することができる。また、上記した連通路は、背圧室Ｒ３とシリンダヘッド１１０内を最短で連通させるものであるため、通路抵抗が小さくて背圧室Ｒ３内に漏れた作動油をシリンダヘッド１１０内に素早く的確に排出することができ、ロックピン８０によるロック解除を的確に行わせることができる。
【００２４】
また、背圧室Ｒ３内には加圧状態の作動油が供給されないため、ロックピン８０の誤作動及びロックピン８０の微振動の発生がなく、ロックピン８０を付勢するスプリング９１のばね力変更によりロックピン８０によるロックタイミングのチューニングが可能となる。また、本実施形態においては、リアプレート５０のボス部５２内周に形成した連通溝５３を通して作動油を排出するようにしているため、この作動油によってカムシャフト１０の外周とリアプレート５０のボス部５２内周間を的確に潤滑することができる。なお、連通溝５３に相当する連通溝をカムシャフト１０の外周に形成して実施しても、またはカムシャフト１０の外周とボス部５２の内周間のクリアランスを大きくして実施しても、上記実施形態と同様の作用効果が期待できる。
【００２５】
また、本実施形態においては、その外周に形成される環状溝にシール部材９３を嵌着されるプラグ９２が、退避孔３３の外端部に嵌合されることにより、該退避孔３３の外端が液密的に閉塞されると共に、ロックピン８０を付勢するスプリング９１の一端がプラグ９２に係止されており、同プラグ９２は、外部ロータ３０の外周面を覆うタイミングプーリ６０の筒部６０ａの内周面に当接することにより抜け止めされている（退避孔外方への移動を規制されている）。このため、プラグの抜け止めのために、例えば、退避孔内にプラグを圧入嵌合したり、退避孔内周面に環状溝を形成し、該環状溝にスナップリングやＣリング等を嵌着させて該スナップリング等にプラグを係止するように構成した場合には、当該弁開閉時期制御装置の組付性の悪化や、部品点数の増加及び溝加工による当該装置の製造コストの増大を伴うのに比し、これら問題を招くことなく、簡単にプラグ９２の抜け止めを図ることができる。また、退避孔内周面に環状溝を形成する場合には、溝加工により退避孔３３回りの外部ロータ３０の余肉部の軸方向寸法が制約されて外部ロータ３０の軸方向寸法が制約され当該弁開閉時期制御装置の軸方向寸法の短縮化（小型化）が困難となるのに対し、本実施形態によれば外部ロータ３０の退避孔３３回りの余肉部の軸方向寸法が制約を受けることはないので、該余肉部の軸方向寸法を小さくすることにより、当該装置を軸方向に小型化することが可能となる。
【００２６】
上記実施形態においては、進角用室Ｒ１が最小容積となる状態（図２の最遅角状態）にて外部ロータ３０に組付けたロックピン８０の頭部８１が内部ロータ２０の受容孔２２に嵌入されるように構成したが、遅角用室Ｒ２が最小容積となる状態（図６の最進角状態）にて外部ロータ３０に組付けたロックピン８０の頭部９１が内部ロータ２０の受容孔２２に嵌入されるように構成して実施することも可能である。
【００２７】
更に、上記実施形態において、受容孔２２に作動油を給排する通路２３を進角用室Ｒ１へ通じる通路２４に連通させているが、通路２３を遅角用室Ｒ２へ通じる通路２５に連通させて実施することも可能である。この場合には、背圧室Ｒ３をシリンダヘッド１１０内に連通させる上記した連通路に絞りを設けて、ロックピン８０のロック側への戻り時間を遅らせることにより、ロックピン８０が受容孔２２に嵌入する前に位相を変換させるというタイムラグを設けることができて、内燃機関運転中はロックピン８０を受容孔２２に嵌入させないようにすることが可能となる。すなわち、ロックピン８０は、内燃機関の始動時に切換弁１００から十分な油圧が供給されないときに、タイミングプーリ６０の回転に伴ってベーン７０が最遅角位置となった時、或いはベーン７０が最遅角位置にあって内燃機関が停止した時等に、スプリング９１の付勢力によって押動されて受容孔２２に嵌入し、内部ロータ２０と外部ロータ３０との相対回転を規制するので、内燃機関の通常運転中の切換応答性を向上することができるとともに、内燃機関停止後に内部の作動油が漏れ出る等により流体圧室Ｒ０に圧油が十分に満たされないときにベーン７０が流体圧室Ｒ０の端壁に当接して発生する打音を防止できる。また、上記実施形態においては、進角通路１１が切換弁１００の接続ポート１０１に接続され、遅角通路１２が切換弁１００の接続ポート１０２に接続されているが、切換弁１００のソレノイド１０３の非通電時に遅角通路１２に図示しないオイルポンプからの作動油が供給され、通電時に進角通路１１に同作動油が供給されるように、進角通路１１を切換弁１００の接続ポート１０２に接続し、遅角通路１２を切換弁１００の接続ポート１０１に接続して実施することも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、閉塞部材を退避孔外端に液密的に嵌合し、回転伝達部材にタイミングプーリを一体的に取り付けることにより、該タイミングプーリの筒部内周面にて閉塞部材の退避孔外方への移動が規制されるので、退避孔内周面に係止部材等の別部材を設けることによる組付性の悪化、製造コストの増大を招くことなく、退避孔へ漏れた作動油がタイミングベルトに付着するのを防止することができる。
【００２９】
また、係止部材等の別部材を退避孔内周面に取り付けるための退避孔内周面の溝加工が不要であるため、該溝加工により回転伝達部材の余肉部の寸法が制約されて回転伝達部材の軸方向寸法が制約されることがなく、回転伝達部材の軸方向寸法を短縮して当該弁開閉時期制御装置の軸方向寸法の短縮化（小型化）を図ることができる。
【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に示した内部ロータ、外部ロータ、ベーン、ロックピン、タイミングプーリ等の関係を示す部分破断正面図である。
【図３】図２の３−３線に沿った断面図である。
【図４】図２の状態から内部ロータ及びベーンが外部ロータ等に対して僅かに時計方向に相対回転した状態の図である。
【図５】図４の５−５線に沿った断面図である。
【図６】図４の状態から内部ロータ及びベーンが外部ロータ等に対して所定量時計方向に相対回転した状態の図である。
【図７】図７の７−７線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０ カムシャフト（回転軸）
１１ 進角通路（第１流体通路）
１２ 遅角通路（第２流体通路）
２０ 内部ロータ（回転軸）
２２ 受容孔
２３ 通路（第３流体通路）
２４ 通路（第１流体通路）
２５ 通路（第２流体通路）
３０ 外部ロータ（回転伝達部材）
３３ 退避孔
４０ フロントプレート（回転伝達部材）
５０ リアプレート（回転伝達部材）
６０ タイミングプーリ
６０ａ 筒部
７０ ベーン
８０ ロックピン
９１ スプリング
９２ プラグ（閉塞部材）
９３ シール部材
Ｒ０ 流体圧室
Ｒ１ 進角用室
Ｒ２ 遅角用室
Claims (1)
- 内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に組付けられる弁開閉用の回転軸と、該回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装されクランクプーリからの回転動力がタイミングベルトを介して伝達されるタイミングプーリを一体的に有する回転伝達部材と、前記回転軸に取り付けられたベーンと、前記回転軸と前記回転伝達部材との間に形成され前記ベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される流体圧室と、前記進角用室に流体を給排する第１流体通路と、前記遅角用室に流体を給排する第２流体通路と、前記回転伝達部材に形成され内部に前記回転軸に向けてばね付勢されたロックピンを収容する退避孔と、前記回転軸に形成され前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相が所定の位相で前記退避孔と同期したとき前記ロックピンの頭部が嵌入される受容孔と、該受容孔に流体を給排する第３流体通路とを備えて、内燃機関の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おいて、前記退避孔の外端に閉塞部材を液密的に嵌合すると共に、該閉塞部材の前記退避孔外方への移動を前記タイミングプーリの筒部内周面にて規制するようにしたことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
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