JP4000127B2

JP4000127B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置

Info

Publication number: JP4000127B2
Application number: JP2004155408A
Authority: JP
Inventors: 保東藤; 昭鳥居
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2018-12-08
Also published as: JP2004239272A

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁，排気弁の開閉時期を機関運転状態に応じて可変にするバルブタイミング制御装置に関する。

従来のバルブタイミング制御装置としては、以下の特許文献１に記載されているベーン式のものが知られている。

図１４に基づいて概略を説明すれば、このバルブタイミング制御装置は、外周に歯部６０ａを有するタイミングスプロケット６０と、該タイミングスプロケット６０の本体にボルト８０によって固定された筒状ハウジング６１と、該ハウジング６１の前端にボルト８０によって固定されたフロントカバー６３と、カムシャフト６２の端部にボルト７４によって固定されて、前記筒状ハウジング６１の内部に回転自在に収納されたベーン６４とを備えている。また、前記ハウジング６１の内周面に直径方向から互いに内方へ突出されたほぼ台形状の２つの突状部６１ａと前記ベーン６４の２つの羽根部６４ａとの間には、図外の進角側油圧室と遅角側油圧室が画成されている。そして、機関運転状態に応じて前記進角側と遅角側の各油圧室に油圧が給排されてベーン６４を正逆回転させることによりタイミングスプロケット６０とカムシャフト６２との相対回動位相を変化させて、吸気弁の開閉時期を可変にするようになっている。

また、前記１つの羽根部６４ａとタイミングスプロケット６０との間には、タイミングスプロケット６０とベーン６４との相対回転を規制ロックあるいはロックを解除するロック機構６５が設けられている。

このロック機構６５は、一つの羽根部６４ａ内に摺動用孔６６がカムシャフト軸方向に沿って形成され、この摺動用孔６６内にスリーブ６６ａを介してロックピン６７が摺動自在に設けられていると共に、前記フロントカバー６３の内端面に摺動用孔６６に適宜対向する係止穴６８が形成されている。また、前記ロックピン６７は、外端側に弾装されたコイルスプリング６９のばね力で係止穴６８側へ付勢されていると共に、前記係止孔６８及び摺動用孔６６の内周面のほぼ中央の段差部とロックピン６７の外周面との間に形成された段差凹部との間に有する環状の第１，第２受圧室７０ａ，７０ｂに供給される油圧によって係止穴６８から抜け出して、係合ロックを解除するようにようになっている。

また、前記第１受圧室７０ａには、油通路７１やフロントカバー６３の内端面に形成された油溝７１ａなどを介して進角側油圧室側の油圧が供給あるいは排出されるようになっている一方、第２受圧室７０ｂには、カムシャフト６２の内部軸方向及びベーン６４のロータ径方向に形成された油通路７２を介して遅角側油圧室内と一緒に油孔７２ａから油圧が供給あるいは排出されるようになっている。さらに、前記油通路７１，７２には、切換弁７３を介してオイルポンプ７７からオイルパン７５内の油圧が圧送あるいはドレン通路７６を介してオイルパン７５内に戻されるようになっている。

そして、機関始動時などには、コイルスプリング６９のばね力によってロックピン６７が係止穴６８内に係止してロックされているため、カムシャフト６２に発生するトルク変動などによるベーン６４の正逆回転方向のばたつきの発生が防止される。一方、機関回転数の上昇に伴い切換弁７３が油圧を切り換え作動して進角側油圧室と第１受圧室７０ａとに油圧が供給され、該第１受圧室７０ａ内の油圧の上昇によりロックピン６７のロックを解除して、ベーン６４とタイミングスプロケット６０との一方向の相対回動を許容するようになっている。

さらに、機関運転状態の変化に伴い切換弁７３が作動して、進角側油圧室内の油圧を排出する一方、油通路７２を介して遅角側油圧室と第２受圧室７０ｂ内に油圧が供給されて、ロックピン６７のロック解除状態を維持し、ベーン６４とタイミングスプロケット６０との反対側の相対回動を許容するようになっている。
特開平９−２５０３１１号公報

しかしながら、前記従来のバルブタイミング制御装置にあっては、ロックピン６７のロックを解除するための構成として、第１，第２の２つの受圧室７０ａ，７０ｂを設けると共に、該各受圧室７０ａ，７０ｂに油圧をそれぞれ供給する油圧通路をそれぞれ別個独立に形成するようになっている。すなわち、第２受圧室７０ｂは、ロックピン６７の外周面に環状の段差部を切欠形成することによって構成されているため、かかる段差部の成形が煩雑になる。また、各受圧室７０ａ，７０ｂに連通する各油通路７１，７２もベーン６４やフロントカバー６３などにそれぞれ形成しなければならないため、その成形作業も煩雑になる。この結果、受圧室の構造や油通路構造がきわめて複雑になり、製造作業能率の低下と製造コストの高騰が余儀なくされている。

本発明は、前記従来例のバルブタイミング制御装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、機関のクランクシャフトによって回転駆動する回転体と、該回転体と相対回転可能に設けられたカムシャフトと、前記回転体またはカムシャフトのいずれか一方に固定されて、カムシャフト軸方向の両端開口が端壁によって閉塞されたハウジングと、前記回転体またはカムシャフトのいずれか他方に固定されて、前記ハウジング内に摺動回転自在に配置されると共に、固定部となるロータと該ロータの外周に設けられた複数の羽根部とによって構成され、前記ロータと羽根部がアルミ合金材によって一体に形成されたベーンと、前記ハウジングの内周面に設けられた隔壁とベーンとによって画成された遅角側油圧室及び進角側油圧室と、該両油圧室に油圧を給排して前記ベーンを正逆回転させる油圧回路と、前記ベーンのカムシャフト軸方向の両側面と該両側面に対向する前記両端壁の両内端面との間に形成されて、ベーンの正逆回転に必要な微小隙間と、前記ベーンと回転体との間に設けられて、受圧面に所定の圧力が作用するまではベーンと回転体の相対回転を規制するロック機構と、前記羽根部の外周にカムシャフト軸方向に沿って形成されたシール保持溝と、該シール保持溝内に設けられ、前記ハウジングの内周面に摺接するシール部材と、１つの前記シール保持溝から前記ロック機構の受圧面に連通する連通路とを備えたことを特徴としている。

したがって、機関始動後に、油圧供給手段によって遅角側あるいは進角側のいずれか一方の油圧室に油圧が供給されると、該油圧室内の作動油がベーン両側面とハウジング両内端面との間の微小隙間を通って連通路内に流入し、さらにロック機構内に流入して該圧力で受圧面を押圧する。このため、該ロック機構によるベーンとハウジングの相対回転規制が解除される。また、油圧室に供給された油圧などに起因して、ベーンがハウジングの両内端面のいずれか一方に押し付けられて、一方側の微小隙間が消失したとしても、他方側の微小隙間は必ず形成されているため、該他方側の微小隙間を利用して連通路に油圧を供給することが可能である。

請求項２記載の発明は、前記シール部材は、板ばねによって前記ハウジングの内周面に押圧されていることを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、機関始動においてロック機構によりベーンのばたつきが確実に防止できることは勿論のこと、ロック機構において従来のような２つの受圧室や受圧面及び複数の油圧通路が全く不要になるため製造作業能率が向上すると共に、製造コストを大巾に低減することが可能になる。

また、１つのシール保持溝は、両微小隙間を連通するように形成されているため、ベーンの移動により一方の微小隙間が消失したとしても、他方側の微小隙間を利用して前記１つのシール保持溝から受圧面に油圧を供給することができる。したがって、ロック機構を常時適正かつ確実に作動させることが可能になる。

図１，図２は本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の第１の実施形態を示し、吸気弁側に適用したものを示している。

すなわち、機関の図外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回転体であるタイミングスプロケット１と、該タイミングスプロケット１に対して相対回動可能に設けられたカムシャフト２と、該カムシャフト２の端部に固定されてタイミングスプロケット１内に回転自在に収容されたベーン３と、該ベーン３を油圧によって正逆回転させる油圧回路４と、タイミングスプロケット１とベーン３との相対回動を所定位置でロックするか、あるいはロックを解除するロック機構１０とを備えている。

前記タイミングスプロケット１は、図２にも示すように、外周にタイミングチェーンが噛合する歯部５ａを有する回転部材５と、該回転部材５の前方に配置されてベーン３を回転自在に収容したハウジング６と、該ハウジング６の前端開口を閉塞する一方の端壁である円板状のフロントカバー７と、ハウジング６と回転部材５との間に配置されてハウジング６の後端開口を閉塞する他方の端壁であるほぼ円板状のリアカバー８とから構成され、これら回転部材５とハウジング６及びフロントカバー７，リアカバー８は、４本の小径ボルト９によって軸方向から一体的に結合されている。

前記回転部材５は、ほぼ円環状を呈し、周方向の約９０°の等間隔位置に各小径ボルト９が螺着する４つの雌ねじ孔５ｂが前後方向へ貫通形成されていると共に、内部中央位置にカムシャフト２の端部２ａが嵌入する嵌入孔１１が貫通形成されている。さらに、前端面には、前記リアカバー８が嵌合する円板状の嵌合溝１２が形成されている。

また、前記ハウジング６は、図２にも示すように前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面の周方向の９０°位置には４つの隔壁部１３が突設されている。この隔壁部１３は、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング６の軸方向に沿って設けられて、各両端縁がハウジング６の両端縁と同一面になっていると共に、基端側には、小径ボルト９が挿通する４つのボルト挿通孔１４が軸方向へ貫通形成されている。さらに、各隔壁部１３の内端面中央位置に軸方向に沿って切欠形成された保持溝１３ａ内にコ字形のシール部材１５と該シール部材１５を内方へ押圧する板ばね１６が嵌合保持されている。

さらに、前記フロントカバー７は、中央に比較的大径なボルト挿通孔１７が穿設されていると共に、前記ハウジング６の各ボルト挿通孔１４と対応する位置に４つのボルト孔１８が穿設されている。

また、リアカバー８は、後端外周面に前記回転部材５の嵌合溝１２内に嵌合保持される円環溝８ｂを有していると共に、前記ボルト挿通孔１４に対応する位置に４つのボルト孔１９が同じく形成されている。

前記カムシャフト２は、シリンダヘッド２２の上端部にカムブラケット２３を介して回転自在に軸受けされ、外周面所定位置に吸気弁をバルブリフターを介して開作動させる図外のカムが一体に設けられていると共に、前端部の前後位置に軸受用のフランジ部２４ａ，２４ｂが一体に設けられている。

前記べーン３は、アルミ合金材で一体に形成され、軸方向から挿通した固定ボルト２６によってカムシャフト２の前端部２ａに固定されており、中央に前記固定ボルト２６が挿通するボルト挿通孔２７ａを有する円環状のロータ２７と、該ロータ２７の外周面の周方向の９０°位置に一体に設けられた４つの羽根部２８とを備えている。また、このベーン３の軸方向の両側面３ａ，３ｂと該両側面３ａ，３ｂが対向するフロントカバー７とリアカバー８の各内端面７ａ，８ａとの間には、ベーン３の正逆回転に必要な微小隙間Ｃ１，Ｃ２が形成されている。

前記各羽根部２８は、夫々長方体形状を呈し、各隔壁部１３間に配置されていると共に、各外周面の中央に軸方向に切欠されたシール保持溝２９にハウジング６の内周面６ａに摺接するコ字形のシール部材３０と該シール部材３０を外方に押圧する板ばね３１が夫々嵌着保持されている。前記シール保持溝２９は、横断面ほぼ矩形状を呈し、その両端部がベーン３の両側面３ａ，３ｂである各羽根部２８の軸方向の両側面２８ｂ，２８ｃに開口形成されて、前記両微小隙間Ｃ１，Ｃ２にそれぞれ連通している。

そして、周方向へ肉厚に形成された１つの羽根部２８ａのシール保持溝２９ａは、その深さが他のシール保持溝２９よりも深く形成されて、後述するロック機構１０の受圧室３６と連通する連通孔として構成されている。また、この各羽根部２８の両端と各隔壁部１３の両側面との間に夫々４つの進角側油圧室３２と遅角側油圧室３３が隔成されていると共に、１つの羽根部２８ａの進角側油圧室３２側の一端面にスリット３ｃが形成されている。

前記ロック機構１０は、図３にも示すように前記リアカバー８の円環溝８ｂよりも内周側の所定位置にカムシャフト軸方向へ貫通形成された摺動用孔２０と、前記１つの羽根部２８の他側面２８ｂ所定位置に穿設されて、ベーン３の最大遅角側の回動位置において該摺動用孔２０に合致するロック穴２１と、前記摺動用孔２０内に、先端部３４ａが摺動用孔２０からロック穴２１へ進退摺動自在に設けられた耐摩耗材のロックピン３４とから主として構成されている。

前記ロック穴２１は、その開口端側に耐摩耗材で形成された円環状のシート部材３５が圧入固定されていると共に、その底部側が受圧室３６に形成されている。前記シート部材３５は、外面にロックピン３４の先端部３４ａが係合する係合穴３５ａが形成されていると共に、中央に受圧室３６と係合穴３５ａとを連通する通孔３５ｂが形成されている。

前記受圧室３６は、前記連通孔となる１つのシール保持溝２９ａの底部一端側に形成された前記連通路３７を介して前記シール保持溝２９ａと連通している。

前記ロックピン３４は、縦断面ほぼコ字形状を呈し、先端部３４ａの前端面が通孔３５ｂを介して受圧室３６に臨む平坦状の受圧面３８として形成されていると共に、摺動用孔２０の底面との間に弾装されたコイルスプリング３９のばね力でロック穴２１方向に付勢つまり係合穴３５ａ内に係入してロックするようになっている一方、受圧室３６内に供給された油圧によってコイルスプリング３９のばね力に抗してロックを解除するようになっている。

また、この先端部３４ａと係合穴３５ａとの係合時（ロック時）には、図２示すように４枚の羽根部２８のうちの１枚の羽根部２８ａを、これに対向する隔壁部１３に当接させ、他の羽根部２８とこれに対向するそれぞれの隔壁部１３との間を所定隙間ｓをもって離間状態となるように、ロックピン３４とその係合穴３５ａとの相対的な位置関係が設定されている。ここで、隙間ｓは、平均トルクや摺動フリクション及び羽根部２８の大きさによって決定されるようになっている。したがって、他の羽根部２８と隔壁部１３との張り付きが防止されて、回転時の応答性を向上させることができる。尚、４枚の羽根部２８の全てを離間状態に設定することも可能である。

尚、前記摺動用孔２０は、回転部材５の軸方向に貫通形成された大気孔４０を介して大気が導入されて、ロックピン３４の摺動用孔２０内での自由な摺動を確保するようになっている。

前記油圧回路４は、図２に示すように進角側油圧室３２に対して油圧を給排する第１油圧通路４１と、遅角側油圧室３３に対して油圧を給排する第２油圧通路４２との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路４１，４２には、供給通路４３とドレン通路４４とが夫々通路切替用の電磁切替弁４５を介して接続されている。前記供給通路４３には、オイルパン４６内の油を圧送するオイルポンプ４７が設けられている一方、ドレン通路４４の下流端がオイルパン４６に連通している。

前記第１油圧通路４１は、シリンダヘッド２２内からカムシャフト２の内部一側軸方向に形成された第１通路部４１ａと、べーン３のロータ２７のボルト挿通孔２７ａ端部に形成されて、切欠路４１ｃを介して第１通路部４１ａと連通する環状油室４１ｂと、ベーン３のロータ２７内にほぼ放射状に形成されて環状油室４１ｂと各進角側油圧室３２に連通する４本の分岐路４１ｄとから構成されている。

一方、第２油圧通路４２は、シリンダヘッド２２内からカムシャフト２の内部他側軸方向に形成された第２通路部４２ａと、カムシャフト前端部２ａの径方向及び外周面に円環状に形成されて第２通路部４２ａと連通する第２油路４２ｂと、回転部材５の嵌合孔１２の内周側に切欠されて第２油路４２ｂと連通する４つの油通路溝４２ｃと、リアカバー８の周方向の約９０°の位置に形成されて、各油通路溝４２ｃと遅角側油圧室３３とを連通する４つの油孔４２ｄとから構成されている。

前記電磁切替弁４５は、４ポート２位置型であって、内部の弁体が各油圧通路４１，４２と供給通路４３及びドレン通路４４とを相対的に切り替え制御するようになっていると共に、コントローラ４８からの制御信号によって切り替え作動されるようになっている。コントローラ４８は、機関回転数を検出するクランク角センサや吸入空気量を検出するエアフローメータからの信号によって現在の運転状態を検出すると共に、クランク角及びカム角センサからの信号によってタイミングプーリ１とカムシャフト２との相対回動位置を検出している。

以下、本実施形態の作用を説明する。まず、機関始動時及びアイドリング運転時には、コントローラ４８から制御信号が出力された電磁切替弁４８が供給通路４３と第２油圧通路４２を連通させると共に、ドレン通路４４と第１油圧通路４１とを連通させる。このため、オイルポンプ４７から圧送された油圧は第２油圧通路４２（油通路溝４２ｃ→油孔４２ｄ）を通って遅角側油圧室３３に供給される一方、進角側油圧室３２には、機関停止時と同じく油圧が供給されず低圧状態を維持している。

したがって、ベーン３は、図２に示すように各羽根部２８が進角側油圧室３２側の各隔壁部１３の一側面に当接した状態になる。したがって、タイミングプーリ１とカムシャフト２との相対回動位置が一方側（遅角側）に保持されて、吸気弁の開閉時期を遅角側に制御する。これによって、慣性吸気の利用による燃焼効率が向上して機関回転の安定化と燃費の向上が図れる。

一方、この運転状態における遅角側油圧室３３内の油圧は、今まだ十分に高くならずに比較的低い状態になっているため、ベーン３は図示の位置に保持されるもののロックピン３４は、図３及び図４に示すように、各微小隙間Ｃ１，Ｃ２からシール保持溝２９ａを通って連通路３７から受圧室３６へ供給される油圧よりもコイルスプリング３９のばね力の方が打ち勝って、先端部３４ａがシート部材３５の係合穴３５ａ内に係合した状態を維持する。したがって、ベーン３は、当該遅角側の位置に安定かつ確実に保持されて、遅角側油圧室３３内の油圧の変動やカムシャフト２に発生する正負の変動トルクによる揺動振動の発生を防止でき、ひいては、ベーン３と隔壁部１３との衝突音を防止できる。

また、車両が走行を開始して所定の低回転低負荷域に移行すると、電磁切替弁４５は現状の作動状態を維持し、遅角側油圧室３３内の油圧が高くなると、この高油圧が図４の矢印に示すように、前述した各微小隙間Ｃ１，Ｃ２内を低圧状態にある進角側油圧室３２方向へ洩れるが、この一部がシール保持溝２９ａ内に流入して連通路３７から受圧室３６に供給され、ここから通孔３５ｂを介してロックピン３４の受圧面３８に作用する。したがって、ロックピン３４は、コイルスプリング３９を圧縮変形させながらばね力に抗して後退動し、先端部３４ａが係合穴３５ａから抜け出して係合を解除する。このため、ベーン３は、自由な回動が許容されることになるものの、遅角側油圧室３３内の油圧が十分に高くなっているので、図２に示す位置に安定に保持される。

ここで、遅角側油圧室３３から受圧室３６に至るまでの油圧の圧力分布を図５に基づいて考察すると、まず、遅角側油圧室３３（Ａ点）から微小隙間Ｃ１，Ｃ２に流入した油圧はシール保持溝２９ａに至る（Ｂ点）までに所定の圧力降下が発生し、この圧力降下した油圧が受圧室３６内に流入する。そして、シール保持溝２９ａを横断面方向（同方向）へ流動してさらに微小隙間Ｃ１内に流入した油圧（Ｃ点からＤ点）は、さらに圧力降下して進角側油圧室３２に流入した時点（Ｄ点）でほぼ大気圧状態になる。このように、油圧がＡ点からＢ点に至るまで、つまり遅角側油圧室３３からシール保持溝２９ａ内に流入するまでに圧力降下が生じるものの、この油圧は遅角側油圧室３３内の油圧の約１／２程度の降下であるから、これと同圧になる受圧室３６内の油圧によりコイルスプリング３９を十分に圧縮できる圧力が確保されている。したがって、ロックピン３４を確実に後退動させることができる。

その後、機関が中回転中負荷域に移行すると、コントローラ４８からの制御信号によって電磁切替弁４５が作動して、供給通路４３と第１油圧通路４１を連通させる一方、ドレン通路４４と第２油圧通路４２を連通させる。したがって、今度は遅角側油圧室３３内の油圧が第２油圧通路４２を通ってドレン通路４４からオイルパン４６内に戻されて遅角側油圧室３３内が低圧になる一方、油圧が第１油路４１ａ→４１ｂ→分岐路４１ｄを経由して、スリット３ｃを介して進角側油圧室３２内に供給されて高圧となる。このため、ベーン３は図２に示す位置から時計方向に回転して各羽根部２８が反対側（遅角側油圧室側）の各隔壁部１３の他側面に当接する位置まで最大に回転する。

この遅角側から進角側へ切り換えられた時点では、遅角側油圧室３３の油圧が排出されて低圧になるものの、ベーン３の回転に伴って該遅角側油圧室３３内の油圧が押圧されて該油圧も比較的高くなっているため、受圧室３６内も高油圧に維持され、さらに、進角側油圧室３２の高油圧も即座に受圧室３６内に導入される。したがって、ロックピン３４は、図３の一点鎖線に示すように、コイルスプリング３９のばね力に抗して後退位置に保持された状態になっている。よって、ベーン３は、自由な回転が規制されることなく、遅角側油圧室３３方向へ速やかに回転する。

したがって、タイミングスプロケット１とカムシャフト２とは、他方側へ相対回動して吸気弁の開閉時期を進角側へ制御する。これによって、機関のポンプ損失が低減して出力の向上が図れる。

さらに、機関高回転高負荷域に移行すると、電磁切替弁４５が作動してアイドリング運転時などと同じように供給通路４３と第２油圧通路４２，ドレン通路４４と第１油圧通路４１とを夫々連通させて、進角側油圧室３２を低圧、遅角側油圧室３３を高圧にするため、ベーン３は、図２に示すように反時計方向へ回動して、タイミングスプロケット１とカムシャフト２とを一方側へ相対回動させ、吸気弁の開閉時期を遅角側へ制御する。これによって、吸気充填効率の向上による出力の向上が図れる。

尚、機関停止時には、アイドリング運転等を経るためベーン３は、進角側油圧室３２方向へ回転して図２に示す状態となり、ロックピン３４の先端部３４ａがコイルスプリング３９のばね力で係合穴３５ａに係合する。また、万一アイドリング運転等を経ないで機関が停止しても、カムシャフト２に発生する変動トルクによりベーン３が進角側油圧室３２方向へ回動して、ロックピン３４が係合穴３５ａに係合する。

このように、本実施形態によれば、遅角側油圧室３３や進角側油圧室３２に供給された高油圧を既存の微小隙間Ｃ１，Ｃ２とシール保持溝２９ａを利用して受圧室３６内に供給するようにしたため、従来のような２つの受圧室や複数の油通路などを形成する必要がなくなる。したがって、ロック機構１０の受圧室３６を含む油圧通路の構造が簡素化されるため、製造作業能率の向上と製造コストの大巾な低減が図れる。

特に、本実施形態では、両微小隙間Ｃ１，Ｃ２を連通する連通孔をシール保持溝２９ａによって共用化させたため、別個に連通孔を設ける場合に比較して油通路の構造をさらに簡素化することができる。

しかも、シール保持溝２９ａの深さを深く形成したことにより、流路断面積を拡大できるため、流動抵抗の低減化により、受圧室３６への油圧の供給が容易になる。

また、シール保持溝２９ａは、微小隙間Ｃ１，Ｃ２の両方と連通するようになっているため、ベーン３がフロントカバー７あるいはリアカバー８の各内端面７ａ，８ａのいずれか一方側へ押し付けられて一方側の微小隙間が消失したとしても、他方の微小隙間から油圧をシール保持溝２９ａ内に導入させることが可能になる。

また、ロック穴２１内に硬質のシート部材３５を設けたため、ロックピン３４の係合と摺動に伴うロック穴２１の摩耗の発生及び摩耗粉の発生を防止できる。

図６，図７は本発明の第２の実施形態を示し、第１実施形態と異なるところは、ロックピン３４の受圧面３８とシート部材３５の構造などを若干変更したものである。すなわち、ロックピン３４の受圧面３８は、中央が高く外周側が低くなるように球面状に形成されている。一方、シート部材３５は、図８にも示すように、通孔３５ｂが中央側に替えて外周壁の径方向に貫通形成され、内部に受圧室３６が形成されている。また、通孔３５ｂと連通する羽根部２８側の連通路３７は、一端側に連通溝と一体に形成されている。他の構成は第１実施形態と同様である。

したがって、ロックピン３４は、受圧室３６内の油圧によって僅かに後退すると、ベーン３の回転に伴いシート部材３５の外周壁の縁部３５ｃが受圧面３８の外周端３８ａに乗り上げてそのままばね力に抗して押圧するため、ロックピン３４を速やかかつ確実に後退動させることができる。この結果、ロック解除の応答性が向上する。

また、通孔３５ｂを外周壁側に形成したことにより、第１実施形態のような連通路３７を孔ではなく切欠き溝として形成できるため、ベーン３の成形時に成形することが可能となり、ドリル加工が不要になるので、成形加工作業が一層容易になる。

図９は本発明の第３に実施形態を示し、羽根部２８ａ側にロックピン３４が摺動する摺動用孔２０を形成すると共に、対応するリアカバー８側にロック穴２１を形成したものである。そして、前記駆動孔２０内に筒状硬質材のガイド部材４１を圧入固定すると共に、このガイド部材４１の内部にロックピン３４をロック穴２１方向へ摺動自在に設けた。このロックピン３４は、受圧面３８が同じく球面状に形成されている。また、ロック穴２１は、図１０に示すように内部に受圧室３６が形成されていると共に、上端部に油溝４３が切欠形成されている。また、シール保持溝２９ａの一端部内周に油溝４３を介して受圧室３６に連通する連通路３７を溝状に形成した。尚、摺動用孔２０と大気とは、大気孔４０によって連通している。他の構成は前記各実施形態と同様である。

この実施形態によれば、摺動用孔２０やロックピン３４を羽根部２８ａ内にカムシャフト軸方向に沿って設けたため、リアカバー８の肉厚を十分に小さくすることができる。この結果、装置の軸方向の長さをコンパクトにすることが可能になる。

図１１，図１２は本発明の第４の実施形態を示し、フロントカバー７の内周面にロック穴２１が形成されていると共に、該ロック穴２１内が受圧室３６として構成されている。一方、羽根部２８ａのフロントカバー７側に摺動用孔２０が軸方向に沿って形成されていると共に、該摺動用孔２０内に先細りテーパ状の先端部３４ａがロック穴２１内に進退動するロックピン３４が摺動自在に設けられている。

また、両微小隙間Ｃ１，Ｃ２を連通する連通孔４９は、羽根部２８ａの摺動用孔２０よりも進角側油圧室３２寄りに軸方向に沿って貫通形成されている。この連通孔４９は、両端部の開口端４９ａ，４９ｂが比較的大径に形成されていると共に、一端部開口端４９ａが羽根部２８ａの一側面２８ｂ側に形成された通路溝５０を介して受圧室３６に連通している。さらに、ロックピン３４は、摺動用孔２０の底面との間に弾装されたコイルスプリング３９によってロック穴２１方向に付勢されている。尚、摺動用孔２０は、後端側が大気孔５１を介して大気に連通している。

したがって、この実施形態によれば、連通孔４９及び両端部開口端４９ａ，４９ｂを進角側油圧室３２寄りに形成したため、進角側油圧室３２から受圧室３６までの油圧の圧力降下を十分に抑制することができる。

すなわち、機関停止状態ではベーン３は最遅角側位置に回転制御されていると共に、ロックピン３４によってタイミングスプロケット１とロック状態にあるが、この状態から機関始動後に前述のように定常運転へ移行してベーン３を遅角側から進角側へ回転させようとする際に、まだポンプ油圧が十分に立ち上がっていない場合には、微小隙間Ｃ１，Ｃ２を通過するときに圧力降下が生じることは前述の通りである。このため、コイルスプリング３９のばねセット荷重によってはロックピン３４を速やかに後退させることができず、ロック解除応答性が若干悪化する場合がある。そこで、前述のように連通孔４９の両開口端４９ａ，４９ｂを進角側油圧室３２寄りに形成することによって、遅角側から進角側へ切り換えられた際の高油圧を連通孔４９へ即座に流入させることができるため、圧力降下が少なくなる。

つまり、この圧力降下特性は、図１３Ａ，Ｂに示すように、進角側油圧室３２の端縁側であるＡ点から前記連通孔４９の開口端４９ａ，４９ｂ端縁であるＢ点までは微小隙間Ｃ１，Ｃ２内になるので油圧Ｐ１の圧力降下が生じるものの、その距離（Ａ−Ｂ）間が短いため、図１３Ｂに示すようにその圧力降下は進角側油圧室３２の圧力の約¹/₄程度に抑制することができる。したがって、開口端４９ａ，４９ｂから受圧室３６を通過するまでのＢ点からＣ点までの間の比較的高い油圧を受圧室３６に供給できる。

よって、ロックピン３４は、その先端部３４ａの受圧面３８に作用する高い油圧によって速やかに後退動することができ、ロック解除の応答性が向上する。この結果、コイルスプリング３９のばねセット荷重も高くすることができるため、遅角側への切換時におけるロックピン３４のロックの応答性も向上させることができる。尚、図１３のＣ点からＤ点では、今度は距離の長い同方向の微小隙間Ｃ１，Ｃ２間を通過して遅角側油圧室３３へ至るため、その油圧は急激に圧力降下する。

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、例えばロックピン３４の形状や大きさなどは機関の仕様などに応じて任意に変更することが可能であると共に、連通路をベーン３のロータ２７側に形成することも可能である。

本発明の第１の実施形態を示す図２のＡ−Ａ線断面図。図１のＢ−Ｂ線矢視図。図１の要部拡大図。図２の要部拡大図。本実施形態の圧力分布特性図。本発明の第２の実施形態を示す図７のＣ−Ｃ線断面図。図６のＤ−Ｄ線断面図本実施形態に供されるガイド部材の斜視図。本発明の第３の実施形態を示す要部断面図。本実施形態に供されるロック穴の輪郭図。本発明の第４の実施形態を示す図１２のＥ−Ｅ線断面図。図１１のＦ矢視図。Ａは図１２のＧ拡大図、ＢはＡ図に対応した圧力分布特性図。従来のバルブタイミング制御装置を示す縦断面図。

符号の説明

１…タイミングスプロケット（回転体）
２…カムシャフト
３…ベーン
４…油圧回路
６…ハウジング
７…フロントカバー
８…リアカバー
１０…ロック機構
１３…隔壁部
２０…摺動用孔
２１…ロック穴
２８ａ…羽根部
２９ａ…シール保持溝
３２…進角側油圧室
３３…遅角側油圧室
３４…ロックピン
３５…シート部材
３５ａ…係合穴
３６…受圧室
３７…連通路
３９…コイルスプリング
３８…受圧面
４１…ガイド部材
４９…連通路
Ｃ１，Ｃ２…微小隙間

Claims

機関のクランクシャフトによって回転駆動する回転体と、
該回転体と相対回転可能に設けられたカムシャフトと、
前記回転体またはカムシャフトのいずれか一方に固定されて、カムシャフト軸方向の両端開口が端壁によって閉塞されたハウジングと、
前記回転体またはカムシャフトのいずれか他方に固定されて、前記ハウジング内に摺動回転自在に配置されると共に、固定部となるロータと該ロータの外周に設けられた複数の羽根部とによって構成され、前記ロータと羽根部がアルミ合金材によって一体に形成されたベーンと、
前記ハウジングの内周面に設けられた隔壁とベーンとによって画成された遅角側油圧室及び進角側油圧室と、
該両油圧室に油圧を給排して前記ベーンを正逆回転させる油圧回路と、
前記ベーンのカムシャフト軸方向の両側面と該両側面に対向する前記両端壁の両内端面との間に形成されて、ベーンの正逆回転に必要な微小隙間と、
前記ベーンと回転体との間に設けられて、受圧面に所定の圧力が作用するまではベーンと回転体の相対回転を規制するロック機構と、
前記羽根部の外周にカムシャフト軸方向に沿って形成されたシール保持溝と、
該シール保持溝内に設けられ、前記ハウジングの内周面に摺接するシール部材と、
１つの前記シール保持溝から前記ロック機構の受圧面に連通する連通路と、を備え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。
前記シール部材は、板ばねによって前記ハウジングの内周面に押圧されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。