JP6259130B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁である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。

従来のバルブタイミング制御装置としては、その一つとして以下の特許文献１に記載された吸気弁側に設けられたベーンタイプのものが知られている。

このバルブタイミング制御装置は、クランクシャフトから回転力が伝達され、軸方向の両端開口部がフロントプレートとリアプレートに閉塞されたハウジング本体を有するハウジングと、該ハウジングの内部に回転自在に収容されて、カムシャフトの端部に固定されたベーン部材と、を備え、前記ハウジングの内周面に直径方向から互いに内方へ突出された複数のシューと前記ベーン部材の複数のベーンとの間に進角油室と遅角油室が隔成されている。

そして、機関運転状態に応じて前記進角油室と遅角油室に油圧を選択的に給排して前記ハウジングに対するベーン部材の相対回転位置を進角側あるいは遅角側へ制御するようになっている。

また、機関停止時には、前記ハウジングとベーンロータとの間に設けられたロック機構によって、前記ハウジングに対する前記ベーンロータの相対回転位置を最遅角側でロックするようになっている。

前記ロック機構は、前記一つのベーンの内部軸方向に形成された摺動用孔内に進退自在に設けられたロックピンと、前記リアプレートの内側面に形成されて、前記ロックピンの先端部が係入するロック穴とを備えている。

ところで、前記ロック機構は、ロックピンが係入するロック穴が横断面円形状に形成されていることから、前記ハウジングやベーンロータ及びリアプレートなどの各構成部材を組み立てる際に、多くの公差因子の積み重ねに起因して、前記ロックピンとロック穴との位置ずれが発生し易くなる。

とりわけ、前記ロックピンがロック穴に係入した状態でのベーンロータのバタつきによる前記ロックピンとロック穴の衝突異音を抑制するために、前記ロックピン先端の外径とロック穴の間のクリアランスの精度を高くしようとしてロック穴の内径を小さくすると、前記ロックピンとロック穴の位置ずれによってロックピンがロック穴の孔縁に突き当たってスムーズに係入させることができなくなるおそれがある。

特開２０１２−２３７１９６号公報

本発明は、ロック穴の内周面に形成された突起部によってロックピンとロック穴の間のベーンロータの回転方向のクリアランス精度を確保しつつベーンロータの径方向の位置ずれを許容し、突起部の周方向両側によってロック穴に給排される油圧の給排作用が円滑に行われることから、ロック穴に対するロックピンの係脱作用を向上させることができる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、とりわけ、ロック穴は、内周面のうち、前記ベーン部材の周方向の一端側または他端側に先端面が平坦状又はロック穴の円周方向に沿った円弧状の突起部が形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、ロックピンのスムーズな係入を確保しつつロック穴に給排される油圧の給排作用が円滑に行うことができる。

本発明に係るバルブタイミング制御装置の第１実施形態を示す分解斜視図である。 本実施形態のバルブタイミング制御装置の油圧回路を示す概略図である。 本実施形態によるバルブタイミングを遅角側に制御した状態を示す作用説明図である。 本実施形態によるバルブタイミングを進角側に制御した状態を示す作用説明図である。 本実施形態に供されるロック機構によるロック状態を示す拡大断面図である。 本実施形態に供されるリアプレートに設けられたロック穴にロックピンが係入された状態を一部断面して示す正面図である。 図６に示すロック穴構成部とロック穴の拡大図である。 本実施形態に供されるロック穴構成部の遅角側の一部を示す拡大図である。 本実施形態に供されるロック穴構成部の進角側の一部を示す拡大図である。 本実施形態のバルブタイミング制御装置の各構成部材を組み立てる状態を示す断面図である。 図１０のＡ−Ａ線断面図であって、Ａは同組立手順の初期工程を示し、Ｂは組立手順の次の工程を示し、Ｃは最終工程を示す要部断面図である。 本発明の第２実施形態を示し、リアプレートに設けられたロック穴にロックピンが係入された状態を一部断面して示す正面図である。 本実施形態に供されるロック穴構成部の進角側の一部を示す拡大図である。 本発明の第３実施形態のバルブタイミング制御装置の分解斜視図である。 本実施形態に供されるリアプレートに設けられたロック穴にロックピンが係入された状態を一部断面して示す正面図である。 本発明の第４実施形態を示し、ロック穴にロックピンが係入された状態を示す拡大図である。

以下、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１〜図４はバルブタイミング制御装置を吸気弁側に設けた第１実施形態を示し、機関の図外のクランクシャフトによってタイミングチェーンを介して回転駆動される駆動回転体であるスプロケット１と、該スプロケット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、スプロケット１とカムシャフト２との間に配置されて、該両者１，２の相対回動位置を変換する位相変換機構３と、該位相変換機構３を作動させる油圧回路４と、を備えている。

前記カムシャフト２は、図外のシリンダヘッドにカム軸受を介して回転自在に支持され、外周面所定位置にバルブリフターを介して吸気弁を開作動させる複数の駆動カムが一体に設けられていると共に、一端部２ａの内部軸方向に、後述するカムボルト６が螺着する雌ねじ孔２ｂが形成されている。

前記位相変換機構３は、カムシャフト２の一端部２ａ側に配置されたハウジング５と、前記カムシャフト２の一端部に前記カムボルト６によって軸方向から固定されて、前記ハウジング５内に回転自在に収容されたベーン部材７と、前記ハウジング５内に形成されて、該ハウジング５の内周面に有する５つの第１〜第４シュー８と前記ベーン部材７の後述する５つのベーン２２〜２６とによって隔成されたそれぞれ５つの遅角油圧室９及び進角油圧室１０とを備えている。

前記ハウジング５は、外周面に前記スプロケット１が一体に設けられたほぼ円筒状（中空状）のハウジング本体１１と、該ハウジング本体１１の前後開口端を閉塞する閉塞プレートであるフロントプレート１２及びリアプレート１３と、を備え、該ハウジング本体１１に対してフロントプレート１２、リアプレート１３（スプロケット１）が５本のボルト１４によって軸方向から共締めにより一体的に結合されている。

前記ハウジング本体１１は、焼結金属材によって一体に形成され、内周面の円周方向のほぼ等間隔位置に前記５つの第１〜第５シュー８が内方へ一体に突設されている。この各シュー８は、それぞれが側面視ほぼＵ字形状の台形状に形成されて、それぞれの先端部に軸方向に沿って形成されたシール溝内に前記ベーン部材７のロータ２１の外周に摺接するほぼコ字形状のシール部材１６がそれぞれ嵌着固定されている。また、各シュー８の径方向外周側、つまりハウジング本体１１に対する結合部である付け根部側の内部軸方向には、前記各ボルト１４が挿通するボルト挿通孔１７が貫通形成されている。

前記５つのシュー８のうち、一つの第１シュー８ａは、図１、図３、図４などに示すように、付け根部の円周方向の一側部、つまり図３中、右側の隅部に肉盛り部１８が一体に形成されている。

この肉盛り部１８は、その内周面１８ａがほぼ円弧状に形成されて、第１シュー８ａの一側面の立ち上がり部からハウジング本体１１の内周面１１ｂに沿ってなだらかな湾曲状（円弧状）に形成されている。

そして、これによって、第１シュー８ａの付け根部の強度が他のシュー８よりも高くなっている。

前記フロントプレート１２は、プレス成形によって比較的薄肉な円板状に形成され、中央に前記カムボルト６が挿通する大径孔１２ａが穿設されていると共に、外周側の円周方向等間隔位置には、前記各ボルト１４が挿通する５つのボルト挿通孔１２ｂが貫通形成されている。

前記リアプレート１３は、鉄系金属によって比較的肉厚に形成され、中央に前記カムシャフト２の一端部２ａが挿通して回転自在に支持される支持孔１３ａが貫通形成されていると共に、外周側の円周方向の等間隔位置には前記各ボルト１４の先端部の雄ねじ部が螺着する雌ねじ孔１３ｂが形成されている。また、リアプレート１３の前記ハウジング本体１１側の内端面には、前記各進角油圧室１０に連通する５つの進角側油孔２７が前記支持孔１３ａの孔縁側放射方向に形成されている。

前記ベーン部材７は、金属材によって一体に形成され、図２及び図３に示すように、中央に貫通形成された挿通孔７ａ内に軸方向から挿通した前記カムボルト６によってカムシャフト２の一端部２ａに軸方向から固定されたロータ２１と、該ロータ２１の外周面の円周方向のほぼ等間隔位置に放射方向へ突設された前記５枚の第１〜第４ベーン２２〜２６と、から構成されている。

前記ロータ２１は、中央に前記カムシャフト２の一端部２ａが嵌合保持される円柱状の嵌合溝７ｂが形成されていると共に、前記各シュー８の先端部上面に嵌着固定された前記シール部材１６に摺動しつつ回転支持されている。また、図３に示すように、前記各ベーン２２〜２５のそれぞれの両側の径方向に、前記各遅角油圧室９に連通する前記５つの遅角側油孔２８がそれぞれ貫通形成されている。

前記各ベーン２２〜２５は、図３にも示すように、それぞれが各シュー８間に配置されていると共に、各先端面に軸方向に形成されたシール溝内に前記ハウジング本体１１の内周面１１ｂに摺接するコ字形状のシール部材５０がそれぞれ嵌着されている。

また、この各ベーン２２〜２６は、特定の第１ベーン２２が最大幅に形成され、他の４枚のベーン２３〜２６が第１ベーン２２よりも十分に小さい幅でかつほぼ同一の幅に設定されている。

前記第１ベーン２２は、ベーン部材７が図３に示す最大反時計方向へ回転した際に、一側面が前記第１シュー８ａの対向側面に当接して前記ハウジング５に対する最大遅角側の相対回転位置が規制され、ベーン部材７が図４に示す最大時計方向へ回転した際に、他側面に形成された突部２２ｂが前記第２シュー８ｂの対向側面に当接して最大進角側の相対回転位置が規制されるようになっている。

なお、前記第１ベーン２２が第１、第２シュー８ａ、８ｂに当接した状態では、図３及び図４に示すように、他のベーン２３〜２６は円周方向で対向するいずれのシュー８にも当接しないようになっている。

さらに、前記第１ベーン２２と前記リアプレート１３との間には、ベーン部材７の自由な回転を拘束するロック機構が設けられている。

このロック機構は、図２、図３及び図５にも示すように、前記第１ベーン２２の内部軸方向に貫通形成された摺動用孔２９内に摺動自在に収容されて、リアプレート１３方向へ進退自在が設けられたロックピン３０と、前記リアプレート１３のハウジング本体１１側の内端面に形成された保持穴１３ｃに固定された円環状のロック穴構成部３１と、該ロック穴構成部３１の内側に形成され、前記ロックピン３０の先端部３０ａが係合してベーン部材７をロックするロック穴３２と、機関の始動状態に応じて前記ロックピン３０の先端部３０ａをロック穴３２に係合あるいは係合を解除する係脱機構と、から構成されている。

前記摺動用孔２９は、内周面が大小の段差径に形成されて、先端側の小径孔と後端側の大径孔とを有し、該小径孔と大径孔との間に環状の段差部２９ａが形成されている。

前記ロックピン３０は、先端部３０ａが中実状に形成されていると共に、後端外周に形成されたフランジ状の円環部３０ｂを除き全体が円柱状に形成されて、前記円環部３０ｂ側から内部軸方向の先端部３０ａ付近まで中空状に形成されている。また、先端部３０ａは、その先端縁が前記ロック穴構成部３１のロック穴３２内に係入される際にスムーズに挿通させるために、面取り部が形成されている。

また、前記摺動用孔２９の段差部２９ａとロックピン３０の前記円環部３０ｂとの間に円筒状の受圧室３３が形成されている。

なお、前記先端部３０ａの外周面を円錐状に形成して、前記ロック穴３２内に係合し易い形状とすることも可能である。

前記保持穴１３ｃは、リアプレート１３の円周方向の所定位置、つまり、前記ベーン部材７がハウジング５に対して最遅角側の相対回転位置に回転した際に、前記ロック穴構成部３１を介して前記ロックピン３０の先端部３０ａがロック穴３２に係入する位置に形成されている。

前記ロック穴構成部３１は、図５〜図８に示すように、円環状に形成されて、その幅厚さＷが全体としてほぼ均一に形成されて、外周面３１ａが前記保持穴１３ｃの内周面に圧入固定されている。また、このロック穴構成部３１は、前記内周面３１ｂの図６、図７中の左側の位置に、つまりベーン部材７の遅角側の位置に、突起部３５が一体に形成されている共に、前記内周面３１ｂの前記突起部３５と径方向反対側の部位が円弧部３６に形成されている。

すなわち、前記突起部３５は、前述した保持穴１３ｃの形成位置に伴って前記ベーン部材７がハウジング５に対して最遅角側の相対回転位置に回転した際に、前記ロックピン３０の先端部３０ａ外周面がベーン部材７の回転方向から当接する位置に設けられていると共に、ロックピン３０に対向する先端面３５ａが平坦状に形成されている。この平坦状である先端面３５ａの面は、前記ロック穴３２のベーン部材７の回転方向にほぼ直角に形成されている。換言すれば、ベーン部材７の回転軸中心とロック穴３２の径方向中心を結ぶ平面に対しほぼ平行に形成されている。

この先端面３５ａは、前記ロック穴構成部３１の内周面３１ｂの接線方向に沿って形成されていると共に、その表面積は前記ロックピン３０の先端部３０ａが前記ロック穴３２内で図７中、上下方向へ最大に移動した場合でも先端部３０ａ外周面が常に接触する大きさに形成されている。

また、突起部３５のロック穴構成部３１の内周面３１ｂの曲率半径によって形成される仮想線から先端面３５ａまでの最大突出量Ｈは、図７に示すように、前記ロックピン３０の先端部３０ａの外周面が突起部３５の先端面３５ａに当接した状態で、該前記ロック穴構成部３１の突起部３５と径方向反対側の内周面３１ｂの円弧部３６と前記先端部３０ａの外周面との間に、約６０μｍのクリアランスＣが形成されるような突出量に設定されている。前記クリアランスＣは、約３０〜９０μｍの範囲内に設定されていれば良い。

前記円弧部３６は、図９に示すように、円弧長さＸが前記ロックピン先端部３０ａの外周面の図中右半分の円弧長さよりも長く形成されていると共に、その曲率半径ｒが前記ロック穴構成部３１の曲率半径ｒ’よりも小さく設定されて、前記ロックピン３０の先端部３０ａの曲率半径とほぼ同一もしくは若干大きく形成されている。したがって、ロック穴３２の内周面は、円弧部３６の存在によって長円状に形成されている。

また、前記突起部３５は、図８に示すように、円周方向の両側部、つまりロック穴構成部３１の内周面３１ｂの円周方向両側部に、一対の凹部３７、３７が形成されている。この各凹部３７は、前記突起部３５の先端面３５ａから前記内周面３１ｂ方向へなだらかな円弧曲線状に形成されて、各外端縁が前記内周面３１ｂに滑らかに連続した状態で結合されている。

前記ロック穴３２は、円周方向の前記進角油圧室１０側（ベーン部材７の遅角側）寄りに偏倚した位置に形成されており、この形成位置は、前述した保持穴１３ｃの形成位置に対応したものであって、ベーン部材７がハウジング５に対して相対回転角度が最遅角側の変換角度位置において前記ロックピン３０の先端部３０ａが係合する位置となるように設定されている。

なお、前記摺動用孔２９の後端側のフロントプレート１２の内面には、矩形状の切欠溝７ｃが形成され、この切欠溝７ｃを外気と連通させることによって、これを空気抜き孔として機能させて、前記ベーン部材７の回転範囲内で常にロックピン３０の良好な摺動性を確保するようになっている。

前記係脱機構は、ロックピン３０の後端部とフロントプレート１２の内端面との間に弾装されて、ロックピン３０を進出方向へ付勢するコイルスプリング３４と、前記ロック穴３２と受圧室３３内に油圧を供給してロックピン３０を後退させる図外の解除用油圧回路とから構成されている。この解除用油圧回路は、前記各遅角油圧室９と各進角油圧室１０にそれぞれ選択的に供給された油圧を、図３〜図５に示すように、前記第１ベーン２２の内部及び側面に形成された油孔３８，３９を介して前記受圧室３３とロック穴３２に給排するようになっている。

前記油圧回路４は、前記各油室９，１０に対して作動油を選択的に供給するか、あるいは各油室９，１０内の作動油を選択的に排出するもので、図２に示すように、前記各遅角側油孔２８に連通する遅角側通路４０と、前記進角側油孔２７に連通する進角側通路４１と、該各通路４０，４１に電磁切換弁４２を介して油圧を選択的に供給するオイルポンプ４３と、前記各通路４０、４１に電磁切換弁４２を介して選択的に連通するドレン通路４４と、を備えている。

前記両通路４０，４１は、前記カムシャフト２の内部に径方向及び軸方向に沿って形成された油通路孔４０ａ、４１ａ及びグルーブ溝４０ｂ、４１ｂを介して前記各油孔２７、２８に連通している。

前記電磁切換弁４２は、２方向弁であって、図外のコントローラかからの出力信号によって各通路４０，４１とオイルポンプ４３の吐出通路４３ａとドレン通路４４とを選択的に切り換え制御するようになっている。

前記コントローラは、内部のコンピュータが図外のクランク角センサやエアーフローメータ、水温センサ、スロットルバルブ開度センサなどの各種センサ類からの情報信号を入力して現在の機関運転状態を検出すると共に、かかる機関運転状態に応じて前記電磁切換弁４２の電磁コイルに制御電流を出力するようになっている。
〔バルブタイミング制御装置の組立方法〕
次に、前記ハウジング本体１１に対する前記ベーン部材７やロック機構、フロントプレート１２，リアプレート１３などのバルブタイミング制御装置の組立方法について説明する。

まず、図１０に示すように、固定基台６０の上面のほぼ中央に形成された円形状の凹溝底面に、大径円柱状のカムシャフト相当治具６１を予め固定しておく。

その後、予め保持穴１３ｃにロック穴構成部３１が圧入固定された前記リアプレート１３を、前記支持孔１３ａを介して前記カムシャフト相当治具６１に挿通しつつ位置決めして固定基台６０の上面に載置する。その後、リアプレート１３の上面に、前記ベーン部材７が予め内部に組み込まれた前記ハウジング本体１１を載置する。このとき、前記カムシャフト相当治具６１に前記ベーン部材７の嵌合溝７ｂを嵌合させて径方向の位置決めを行う。また、このとき、ベーン部材７の前記摺動用孔２９とロック穴３２との適当な位置合わせが行われる。

この状態で前記ハウジング本体１１を、前記固定基台６０の外周部上面から上方へ突出した複数の固定用ピン６２によって径方向内側方向（矢印方向）から挟持状態に固定する。これによって、ハウジング本体１１は、回転方向の移動が規制されるが、前記リアプレート１３とベーン部材７は、ハウジング本体１１に対して回転摺動可能になっている。

その後、図１０及び図１１Ａに示すように、円柱状のロックピン相当治具６３の先端部６３ａを、前記ベーン部材７の摺動用孔２９の上方から内部に挿入すると共に、前記ロック穴３２に挿通する。これによって、前記摺動用孔２９とロック穴３２の軸心を合わせる。

次に、図１１Ｂに示すように、前記ロックピン相当治具６３を利用してベーン部材７とリアプレート１３を、矢印方向（遅角方向）へ一緒にカムシャフト相当治具６１を中心として回転させる。そうすると、前記ロックピン相当治具６３の先端部６３ａがロック穴３２内で同方向へ移動して該先端部６１ａの側面が前記ロック穴構成部３１の突起部３５の先端面３５ａに当接する。そして、第１ベーン２２の前記切欠部２２ａ側の一側面が第１シュー８ａの対向側面に当接する。

この状態で、図１１Ｃに示すように、前記ロックピン相当治具６３を前記ロック穴３２と摺動用孔２９から引き抜き、今度は前記ロックピン３０を摺動用孔２９とロック穴３２に挿入すると共に、前記コイルスプリング３４をロックピン３０の後端側から装着しつつこの上から前記フロントプレート１２をハウジング本体１１やベーン部材７の上面（側面）に被せる。このとき、フロントプレート１２の各ボルト挿通孔１２ｂを、ハウジング本体１１の各ボルト挿通孔１７に位置合わせを行うと共に、前記各ボルト１４を、それぞれのボルト挿通孔１２ｂ、１７に挿通しつつ先端部の雄ねじをリアプレート１３の各雌ねじ孔１３ｂに螺着締結する。

これによって、バルブタイミング制御装置の各構成部品に組立作業が完了する。
〔本実施形態の作用〕
以下、本実施形態の作用を説明すれば、まず、機関始動時は、図３、図５に示すように、予めロックピン３０の先端部３０ａがロック穴３２内に係入して、ベーン部材７を始動に最適な最遅角側の位置に拘束している。このため、イグニッションスイッチをオン操作して始動が開始されると、スムーズなクランキングによって良好な始動性が得られる。

そして、機関始動後の所定の運転域では、コントローラが電磁切換弁４２の電磁コイルへ通電する。これによって、オイルポンプ４３の吐出通路４３ａと進角側通路４１を連通させると同時に、遅角側通路４０とドレン通路４４を連通させる。

このため、オイルポンプ４３から吐出された作動油は、進角側通路４１を介して進角油圧室１０内に流入して、該進角油圧室１０が高圧になる一方、遅角油圧室９内の作動油が遅角側通路４０を通ってドレン通路４４からオイルパン４５内に排出されて、遅角油圧室９内が低圧になる。

このとき、前記進角油圧室１０内に流入した作動油が、前記油孔３９からロック穴３２内に流入して高圧となり、これにより、ロックピン３０が円環部３０ｂを介して後退動して先端部３０ａがロック穴３２から抜け出すことから、ベーン部材７の自由な回転が確保される。

したがって、各進角油圧室１０の容積の拡大に伴い、ベーン部材７が、図４に示すように、時計方向へ回転して第１ベーン２２の突部２２ｂが第２シュー８ｂの対向一側面に圧接し、それ以上の時計方向の回転が規制される。これにより、ベーン部材７、つまりカムシャフト２は、スプロケット１（ハウジング本体１１）に対して相対回転角度が最進角側に変換される。

次に、機関が他の運転域に移行した場合は、コントローラから電磁切換弁４２に制御電流が出力されて、吐出通路４３ａと遅角側通路４０を連通させると同時に、進角側通路４１とドレン通路４４を連通させる。これにより、進角油圧室１０内の作動油が排出されて低圧になると共に、遅角油圧室９内に作動油が供給されて内部が高圧になる。このとき、遅角油圧室９から油孔３８を介して前記受圧室３３内に油圧が供給されることから、ロックピン３０はロック穴３２から抜け出した状態が維持される。

したがって、ベーン部材７は、図３に示すように、ハウジング５に対して反時計方向へ回転して、第１ベーン２２の前記切欠部２２ａ側の一側面が第１シュー８ａの対向側面に圧接して、それ以上の反時計方向の回転が規制される。これによって、カムシャフト２のスプロケット１に対する相対回動位相が最遅角側に変換される。

また、イグニッションスイッチをオフ操作した後の機関停止直前には、ドレン通路４４を介して各油室９，１０内の油圧がオイルパン４５へ排出されて、受圧室３３やロック穴３２内の油圧も低下する。このため、前記ベーン部材７は、カムシャフト２に作用する交番トルクによって前記遅角側へ相対回転して所定回転位置で、ロックピン３０がコイルスプリング３４のばね力によって進出し、先端部３０ａがロック穴３２内に係入してベーン部材７をハウジング５に対してロックする。

この場合、前述した各構成部材の組立時に、ロックピン３０とロック穴３２のハウジング５円周方向の正確な位置決めが行われているため、ロックピン３０のスムーズな係合作用が得られる。

すなわち、前述した各構成部材の組付方法では、従来技術のように位置決めピンを基準に組み立てるのではなく、組み付け中において前記ベーン部材７とロック穴構成部３１（リアプレート１３）を、ロックピン相当治具６３を介してハウジング本体１１に対して一緒に遅角側へ回転させるようにしたため、前記ベーン部材７やリアプレート１３など各部材の角度精度を因子から排除することができる。

したがって、前記ロックピン３０とロック穴３２のハウジング５円周方向の正確な位置決めが行われているため、ロックピン３０のスムーズな係合作用が得られるのである。

しかも、本実施形態では、ロック穴構成部３１の内周面３１ｂに突起部３５を設けたことから、この点からもロックピン３０のロック穴３２に対する係脱をスムーズに行うことができると共に、前記カムシャフト２に作用する交番トルクによるロックピン３０とロック穴３２（ロック穴構成部３１）とのガタツキの発生を抑制することができる。

すなわち、ロック穴の内周面を円形状に形成した場合は、前記ロックピン３０のロック穴３２に対するガタツキを抑制するためには、図７に示すロックピン３０とロック穴３２の間のベーン部材７の回転方向（周方向）のクリアランスＣ１（クリアランスＣを含む）の他に、該周方向のクリアランスＣ１に対して軸直角方向の径方向のクリアランス（Ｃｘ＋Ｃｘ＝Ｃ２）の精度を高くする、つまり、ロックピン３０の先端部３０ａの外径に対してロック穴３２の内径を可及的に小さくする必要がある。

この場合、各構成部材の組立時に、前記リアプレート１３の支持孔１３ａとベーン部材７の嵌合溝７ｂにカムシャフト２を挿入した際に、前記リアプレート１３とベーン部材７の僅かな位置ずれによって前記摺動用孔２９に対してロック穴３２が径方向へ位置ずれを起こして前記径方向のクリアランスＣ２が小さくなって、係脱時において前記ロックピン３０の先端部３０ａ外周面とロック穴３２の内周面との間にフリクションが大きくなって、スムーズに係脱できなくなるおそれがある。

そこで、本実施形態では、突起部３５を設けることで周方向のクリアランスＣ１を小さくすることができると共に、突起部の先端面３５ａを回転方向に平坦状にしたことから、組み立て時にリアプレート１３とベーン部材７が径方向に位置ずれし、平坦状な先端面３５ａの上でロックピン３０の先端部３０ａが接触する場所がずれたとしてもクリアランスＣ１への影響が抑制される。

また、前述した組立方法を採用することによって、つまり、組み付け中において前記ベーン部材７とロック穴構成部３１（リアプレート１３）を、ロックピン相当治具６３を介してハウジング本体１１に対して一緒に遅角側へ回転させて第１ベーン２２の前記切欠部２２ａ側の一側面が第１シュー８ａの対向側面に当接させるようにしたため、ベーン部材７が最遅角位置にてロックする際の第１ベーン２２と第１シュー８ａ、ロック穴構成部３１のベーン部材７の回転方向の位置決め精度を向上することができる。

さらに、ロックピン相当治具６３によって第１ベーン２２の前記切欠部２２ａ側の一側面が第１シュー８ａの対向側面に当接し、ロックピン３０の先端部３０ａが突起部３５の先端面３５ａと接触している状態を基準として組み立てられるため、ベーン部材７が最遅角位置にてロックする際の第１ベーン２２の前記切欠部２２ａ側の一側面と第１シュー８ａの対向側面との間のクリアランスが小さくできる。このため、例えば始動時のロックピン３０がロック穴３２に係合した状態でカムシャフト２にかかる交番トルクによりベーン部材７がばたついた場合でも、第１ベーン２２の前記切欠部２２ａ側の一側面と第１シュー８ａの対向側面との接触打音を抑制することができる。

また、前記カムシャフト相当治具６１にリアプレート１３とベーン部材７を予め組み付けておくことによって、カムシャフト２の嵌入時における位置ずれが未然に抑制される。したがって、前記径方向のクリアランスＣ２を比較的大きく取ることができるので、ロックピン３０のロック穴３２に対するスムーズな係脱性を確保できると共に、前記突起部３５によって周方向のクリアランスＣ１を小さくすることができることから、前記カムシャフト２の交番トルクによる前記ロックピン３０の先端部３０ａとロック穴３２との間のガタツキを十分に抑制することができるのである。

この結果、前記ガタツキの抑制効果に伴ってロックピン先端部３０ａの外周面とロック穴構成部３１の内周面との間の打音の発生を十分に抑制することができる。

また、本実施形態では、前記ロックピン３０の先端部３０ａを含めた全体の外径を均一な円形状にしたことから、たとえカムシャフト２の交番トルクなどに起因してロックピン３０の先端部３０ａに剪断方向の力が作用しても、該ロックピン３０がロック穴３２から不用意に抜け出すことがなく、安定した係合状態が得られる。

さらに、本実施形態では、前記突起部３５の両側に、円弧状の凹部３７、３７を形成したことから、前述したロック解除時に前記遅角油圧室９や進角油圧室１０に供給された作動油が、受圧室３３や油孔３９から各凹部３７を通って前記ロック穴３２（保持穴１３ｃ）内に速やかに供給されることから、ロックピン３０のロック穴３２からの抜け出し応答性が良好になる。また、ロック時に前記ロック穴３２に留まっていた作動油も前記各凹部３７を通って前記受圧室３３や油孔３９へ速やかに排出できるため、ロックピン３０のロック応答性も向上する。

さらに、前記ロック穴構成部３１の内周面３１ｃの突起部３５と径方向反対側の部位を円弧部３６に形成したことから、前記ロック状態でロックピン３０がロック穴３２に係合している状態において、カムシャフト２から図７の白抜き矢印方向の負の交番トルクが作用して、円弧部３６にロックピン先端部３０ａの外周面が衝接してもこの面圧が分散されて面圧が小さくなる。したがって、衝突打音の発生を抑制できると共に、円弧部３６とロックピン先端部３０ａとの間の摩耗の発生を抑制できる。

この実施例では最遅角においてロックピン３０がロック穴３２に係合するようになっており、前述のように第１ベーン２２の前記切欠部２２ａ側の一側面が第１シュー８ａの対向側面に当接し、ロックピン３０の先端部３０ａが突起部３５の先端面３５ａと接触するようになっている。このため、ロックピン先端部３０ａの外周面が突起部３５の先端面３５ａに衝接しても、この面圧が第１ベーン２２の前記切欠部２２ａ側の一側面と第１シュー８ａの対向側面の当接箇所にも分散されて全体的な面圧が小さくなる。したがって、突起部３５の先端面３５ａが平坦状に形成されており、円弧部３６に対してロックピン先端部３０ａとの接触面積が小さいが、面圧は分散されて小さくなる。

また、従来のロック穴が円形状の場合はロック穴構成部３１の内周面３１ｂを全周、切削する必要があったが、突起部３５を設けることで、先端面３５ａのみ加工すれば良いため、加工時間が短縮化できる。
〔第２実施形態〕
図１２は第２実施形態を示し、基本構造は第１実施形態と同じであるが、異なる点は前記ロック穴構成部３１の内周面３１ｂに設けられた前記円弧部３６を廃止して、前記突起部３５と径方向から対向する位置に、第２突起部４６を形成したものである。

この第２突起部４６は、図１３にも示すように、第１突起部３５と巾長さや高さなどはほぼ同じ構成であって、先端面４６ａも平坦状に形成されて、この先端面４６ａと平行な前記第１突起部３５の先端面３５ａと一緒に二面巾を形成している。また、該第２突起部４６の両側には、円弧面状の２つの第２凹部４７、４７が形成されており、この各凹部４７も第１実施形態の第１凹部３７，３７と同じ構成である。

したがって、この実施形態によれば、前記第１突起部３５の他に、第２突起部４６を設けたことによって、前記図１０、図１１に記載した前述した組み立て時において、前記ロックピン相当治具６３をロック穴３２内に挿入した際に、該ロックピン相当治具６３の外周面と前記両突起部３５，４６の各先端面３５ａ、４６ａとの間のクリアランス巾が規制されることから、前記ロック穴３２とロックピン３０との間の径方向のクリアランスＣ２にバラツキがあっても周方向のクリアランスＣ１を所望の大きさ、例えば十分に小さく設定することが可能になる。

したがって、ロックピン３０のロック穴３２に対するスムーズな係脱作用が得られると共に、ロック穴３２にロックピン３０がロック穴３２に係合しているロック状態において、カムシャフト２の正負の交番トルクによるガタツキの発生をさらに効果的に抑制することが可能になる。

また、前記第２突起部４６の両側にも第２凹部４７、４７が形成されていることから、前記第１凹部３７，３７の存在と相俟って前記各油圧室９，１０からロック穴３２への作動油の供給効率と、各ロック穴３２からの作動油の排出効率をさらに高くすることができる。

他の作用効果は、第１実施形態と同じである。
〔第３実施形態〕
図１４は本発明のバルブタイミング制御装置を排気弁側に適用した第３実施形態を示し、基本構造は第１実施形態と同様であるから、同一部材には同一に符番を付して説明を省略する。第１実施形態と異なるところは、フロントプレート１２の内周部に一体に形成された円筒部１２ｃに、前記ベーン部材７を最進角方向へ付勢するトーションスプリング７０を配置すると共に、前記リアプレート１３の保持穴１３ｃの形成位置を、前記ベーン部材７がトーションスプリング７０のばね力を介して最進角側に相対回転した位置に形成したものである。

そして、前記保持穴１３ｃに圧入固定されたロック穴構成部３１は、図１５にも示すように、突起部３５が前記第１実施形態のロック穴構成部３１の構造とは逆に内周面３１ｂの進角側の位置に設けられている。他の構成は第１実施形態と同じであって、前記突起部３５の先端面３５ａが平坦状に形成されていると共に、該突起部３５の両側に凹部３７、３７が形成されている。

また、前記突起部３５と径方向反対側の位置（遅角側の位置）に円弧部３６が形成されていると共に、ロック穴構成部３１の内周面３１ｂとロックピン３０の先端部３０ａ外周面と間の周方向のクリアランスＣ１は径方向のクリアランスＣ２よりも小さく形成されている。

さらに、前記各構成部材の組立方法についても、第１実施形態と同じく図１１Ａ〜Ｃに示すよう工程で組み立てられるようになっている。

したがって、この第３実施形態も、前記ロックピン３０とロック穴３２のハウジング５円周方向の正確な位置決めが行われているため、機関停止時において、前記トーションスプリング７０のばね力によってベーン部材７がハウジング５に対して最進角側位置に相対回転すると、前記ロックピン３０がロック穴３２に対してスムーズな係合作用が得られるのである。

しかも、ロック穴構成部３１の内周面３１ｂに突起部３５を設けたことから、この点からもロックピン３０のロック穴３２に対する係脱をスムーズに行うことができると共に、前記カムシャフト２に作用する交番トルクによるロックピン３０とロック穴３２（ロック穴構成部３１）とのガタツキの発生を抑制することができ、これによって打音の発生を十分に抑制できる。

他の作用効果は、第１実施形態と同じである。
〔第４実施形態〕
図１６は第４実施形態を示し、基本構造は第１実施形態と同じであるが、異なる点は前記ロック穴構成部３１の内周面３１ｂに設けられた突起部３５の先端面３５ａをロックピン３０の外周面に沿って円弧状に形成したものである。

この実施形態によれば、前記ロック穴３２とロックピン３０との間の径方向のクリアランスＣ２にバラツキがあっても周方向のクリアランスＣ１を所望の大きさ、例えば十分に小さく設定することが可能にすることができるだけでなく、突起部３５の先端面３５ａが円弧状に形成されていることから、ロックピン３０の先端部３０ａが突起部３５の先端面３５ａに当接した際の面圧を低減することができる。したがって、衝突打音の発生を抑制できると共に、突起部３５の先端面３５ａとロックピン先端部３０ａとの間の摩耗の発生を抑制できる。

また、この実施形態の円弧状の先端面３５ａの曲率半径は、ロックピン３０の先端部３０ａの外周の曲率半径より大きく形成されている。これにより、組み立て時にベーン部材７とリアプレート１３の径方向に位置ずれによるクリアランスＣ１への影響を抑制できる。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、前記ロック穴構成部３１を円形状ではなく、径方向に長い長円状に形成して、ロックピン３０との間の前記周方向のクリアランスＣ１を径方向のクリアランスＣ２よりも小さく形成することも可能である。

また、前記ハウジング本体１１の外周に一体に形成されたスプロケット１をプーリに代えることも可能であり、さらに前記スプロケット１やプーリを前記リアプレート１３の外周に形成することも可能である。

また、前記ロック穴３２は、必ずしもロック穴構成部３１によって形成される必要はなく、例えば前記保持穴１３ｃに直接形成されていることも可能であり、この場合は、前記突起部３５や円弧部３６などは保持穴１３ｃの内周面に直接形成されることになる。

Claims (14)

1. クランクシャフトから回転力が伝達され、内部に複数の作動室を有するハウジング本体と、
   カムシャフトに固定されると共に、前記複数の作動室を進角作動室と遅角作動室に隔成する複数のベーンを有し、前記進角作動室と遅角作動室へ油圧を給排することによって前記ハウジング本体に対して進角側あるいは遅角側に回動するベーン部材と、
   前記ハウジング本体の軸方向両端開口をそれぞれ閉塞する閉塞プレートと、
   前記ベーンの内部に前記カムシャフトの軸方向に沿って形成された摺動用孔と、
   該摺動用孔に進退自在に設けられたロック部材と、
   前記閉塞プレートの前記作動室側に設けられ、前記ロック部材の先端部が係入するロック穴と、
   を備え、
   前記ロック穴は、内周面のうち、前記ベーン部材の周方向の一端側または他端側の少なくとも一方に先端面が平坦状の突起部が形成されている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。
2. 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において、
   前記ロック穴は、前記突起部の前記ロック穴の円周方向の両側部に、前記ロック穴の内周面と連続する凹部が形成されている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。
3. 請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記ロック部材は、前記ロック穴に係入する先端部が円柱状に形成されている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。
4. 請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記ロック穴は、前記突起部の先端面と該先端面に径方向から対向する内面との間の巾長さが、前記突起部と軸直角方向位置する対向内面との間の巾長さよりも小さい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。
5. 請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記ロック穴は、前記突起部の先端面と前記ロック穴の径方向から対向する内面が円弧状に形成されている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。
6. 請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記ロック穴は、前記突起部の先端面と、該先端面に前記ロック穴の径方向から対向する内面が平坦状に形成されている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。
7. 請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記ロック部材が前記ロック穴に係入している状態で、前記ロック部材の外周面が前記突起部の先端面が接触可能に設けられている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。
8. 請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記ロック部材は、前記先端部の先端縁に面取り部が形成されている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。
9. クランクシャフトから回転力が伝達すると共に、径方向内側に向かって突出する複数のシューが設けられた中空状のハウジング本体と、
   カムシャフトに固定されると共に、前記各シューの間に形成される複数の作動室を進角作動室と遅角作動室に隔成する複数のベーンを有し、前記進角作動室と遅角作動室へ油圧を給排することによって前記ハウジング本体に対して進角側あるいは遅角側に回動するベーン部材と、
   前記ハウジング本体の軸方向両端開口をそれぞれ閉塞する閉塞プレートと、
   前記ベーンの内部に前記カムシャフトの軸方向に沿って形成された摺動用孔と、
   該摺動用孔に進退自在に設けられたロック部材と、
   前記閉塞プレートの前記作動室側に設けられ、前記ロック部材の先端部が係入するロック穴と、
   を備え、
   前記ロック穴は、内周のうち、前記ベーン部材の周方向の一端側または他端側の少なくとも一方に突起部が設けられている共に、該突起部の先端面が前記ロック穴の円周方向に沿った円弧状に形成されている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。
10. 請求項９に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
    前記ロック穴は、前記突起部の前記ロック穴の円周方向の両側部に、前記ロック穴の内周面と連続する凹部が形成されている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。
11. 請求項１０に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
    前記ロック部材は、前記ロック穴に係入する先端部が円柱状に形成されている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。
12. 請求項１１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
    前記ロック穴は、前記突起部の円弧状の先端面と該先端面に径方向から対向する内面との間の巾長さが、前記突起部と軸直角方向位置する対向内面との間の巾長さよりも小さい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。
13. 請求項１２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
    前記ロック穴は、前記突起部の先端面と径方向から対向する内面の曲率半径が前記ロック部材の先端部外周面の曲率半径よりも大きく形成されている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。
14. クランクシャフトから回転力が伝達され、内周面に径方向内側に向かって突設された複数のシューを有する中空状のハウジング本体と、
    該ハウジング本体の軸方向両端開口を閉塞する閉塞プレートと、
    カムシャフトに固定され、前記複数のシューの間に形成された作動室を進角作動室と遅角作動室に隔成する複数のベーンを有すると共に、前記進角作動室と遅角作動室へ油圧を給排することによって前記ハウジング本体に対して進角側あるいは遅角側に回動するベーンロータと、
    前記ベーンロータの内部に、前記カムシャフトの軸方向に沿って形成された摺動用孔と、
    該摺動用孔内に進退自在に設けられた横断面ほぼ円形状のロック部材と、
    前記閉塞プレートの前記作動室側に設けられ、前記ベーンロータが最進角位置または最遅角位置あるいは該最進角と最遅角の間の中間位置において前記ロック部材の先端部が係入するロック穴と、
    を備え、
    前記前記ロック穴は、内周面のうち、前記ベーンロータの周方向の一端側または他端側に先端面が平坦状の突起部が形成されている内燃機関のバルブタイミング制御装置の組立方法であって、
    前記ハウジング本体または前記閉塞プレートのうち、一方を固定して、他方と前記ベーンロータを一緒に軸回りに回転可能に保持する第１工程と、
    前記ベーンロータの摺動用孔内に前記ロック部材相当の治具ピンを挿入する第２工程と、
    前記固定されていない前記ハウジング本体または閉塞プレートの他方を前記ベーンロータに対して回転させて、前記治具ピンの先端部を前記ロック穴に挿入する第３工程と、
    前記治具ピンの外周面を、前記摺動用孔の内周面に当接させて前記ベーンロータを一方向へ回転させることにより前記突起部の先端面に当接させる第４工程と、
    前記治具ピンを前記ロック穴と摺動用孔から抜き取った後に、前記ロック部材を前記摺動用孔とロック穴に挿入する第５工程と、
    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の組立方法。

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