JPWO2013108544A1 - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

耐摩耗性が高くリンキング力を低減させることができる出退機構を備えた弁開閉時期制御装置を提供する。弁開閉時期制御装置は、駆動側回転部材または従動側回転部材の何れか一方の回転部材に形成された孔部と、孔部に収容されたスリーブと、スリーブに収容されかつ何れか他方の回転部材に対して出退可能なロック部材と、ロック部材が突出したときに嵌合可能となるように他方の回転部材に形成されたロック孔とを有し、ロック部材がロック孔に嵌合されたときに駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転位相を所定位相に拘束するロック機構を備えている。スリーブのロック孔と対向する側と反対側の端部の内周側の角部に、周方向に沿って第１面取り加工面が形成されている。

Description

本発明は、内燃機関のクランクシャフトと同期して回転する駆動側回転体に対する従動側回転体の相対回転位相を制御する弁開閉時期制御装置に関する。

従来より、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と弁開閉用のカムシャフトに同期回転する従動側回転体との相対回転位相を制御して、あらゆる回転数において内燃機関の運転状態を良好にする弁開閉時期制御装置が知られている。弁開閉時期制御装置においては、駆動側回転体と従動側回転体とで形成される流体圧室が従動側回転体に設けられた仕切部によって遅角室と進角室とに仕切られている。そして、遅角室および進角室に対して作動流体を給排することにより、駆動側回転体と従動側回転体の相対回転位相が制御される。

このような弁開閉時期制御装置では、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相を所定の位相にロック可能なロック機構を備えている。相対回転位相をロックすることにより、内燃機関の始動時に最適な弁開閉時期が得られると共に、仕切部の揺動による打音の発生を抑制している。

ロック機構の一例として、駆動側回転部材と従動側回転部材の何れか一方にロック孔を備え、他方にロック部材およびロック部材に付勢力を与えるコイルスプリングとを備えたものがある。このロック機構では、付勢力によってロック部材をロック孔に挿入させてロック状態とし、付勢力より大きい作動流体の圧力によりロック部材をロック孔から退出させてロック解除状態としている。

特許文献１においては、ロックピンが嵌合穴との嵌合動作時に生じるリンキング力を低減することの可能なバルブタイミング調整装置が開示されている。リンキング力とは、２つの物体が流体を挟んで接触している状態から物体が離れようとするときに、接触面間の流体の体積が増大して隙間の圧力が低下するために物体の乖離方向とは逆方向に発生する力のことである。

通常、ロックピンの嵌合穴と反対側の端部は平面状になっており、ロック解除状態で、ロックピンの端部の平面はフロントプレートと面接触する。このとき、ロックピンの端部とフロントプレートとの間には進角室や遅角室から漏れた作動流体が流体膜として存在する。この状態からロックピンがロック動作により嵌合方向に移動を始めると、この流体膜が原因で、ロックピンに作用するコイルスプリングの付勢力の方向とは反対方向へリンキング力が発生する場合がある。

リンキング力が大きいと、ロックピンの初期動作が遅れてしまい、ロックピンが嵌合穴に嵌合されない場合がある。その結果、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相を所定の位相にロックすることができず、内燃機関が始動できなくなるおそれがある。リンキング力を低減するには、流体膜の面積を減らすこと、およびロックピンの嵌合方向への移動時に端部とフロントプレートとの隙間に積極的に作動流体が入り込んで隙間の拡大に伴う圧力低下を防ぐこと、が有効である。

特許文献１のバルブタイミング調整装置においては、ロックピンの嵌合穴と反対側の端面がテーパ状に加工され、フロントプレートとは線接触するように構成されている。ロックピンの端面とフロントプレートは線接触しているので流体膜の面積が小さくなる。さらに、線接触している箇所以外のロックピン端面とフロントプレートの間には作動流体が充満しており、ロックピンが嵌合方向に動き始めて隙間が拡大するとその隙間に周辺の作動流体が入り込んで隙間の圧力低下を防止する。この結果、ロックピンが嵌合方向に移動を始めたときのリンキング力を低減させている。

特開２０１１−２１４５６３号公報

ロックピンが嵌合穴から退出してロック解除状態となるときには、ロックピンの端面とフロントプレートが当接する。特許文献１のバルブタイミング調整装置では、ロックピンの端面とフロントプレートが線接触しているので、ロックピンの端面とフロントプレートの当接が繰り返されると、線接触しているロックピン端面のテーパ状の先端につぶれや摩耗が発生する場合がある。つぶれや摩耗が不均一に発生した場合にはロック解除状態でロックピンが片当たりして傾いてしまい、ロックピンの出退動作時に周囲の壁面を擦るなどして滑らかに動作できなくなるおそれがある。

上記問題に鑑み、本発明は、耐摩耗性が高くリンキング力を低減させることができる出退機構を備えた弁開閉時期制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る開閉時期制御装置の特徴構成は、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材と同軸上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと同期回転する従動側回転部材と、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とで形成された流体圧室と、前記流体圧室を進角室と遅角室とに仕切るよう前記駆動側回転部材および前記従動側回転部材の少なくとも一方に設けられた仕切部と、前記駆動側回転部材および前記従動側回転部材の何れか一方の回転部材に形成された孔部と、前記孔部に収容された円筒形状のスリーブと、前記スリーブに収容されかつ前記駆動側回転部材および前記従動側回転部材の何れか他方の回転部材に対して出退可能な出退部材と、前記出退部材が突出したときに嵌合可能となるように前記他方の回転部材に形成された嵌合孔とを有し、前記出退部材が前記嵌合孔に嵌合されたときに前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を所定位相に拘束する出退機構とを備え、前記出退部材が前記嵌合孔から引退したときに前記出退部材の前記嵌合孔と対向する側と反対側の端面は前記孔部の底面と面接触し、前記スリーブの前記嵌合孔と対向する側と反対側の端部の内周側の角部に周方向に沿って第１面取り加工面が形成されている点にある。

このような特徴構成とすれば、ロックまたは規制解除状態で出退部材の嵌合孔と対向する側と反対側の端面は孔部の底面と面接触するので、出退部材の端面と孔部の底面の当接が繰り返されてもつぶれや摩耗が発生することなく、弁開閉時期制御装置は長期間に亘り良好な性能を維持することができる。

さらに、スリーブの嵌合孔と対向する側と反対側の端部の内周側の角部に周方向に沿って第１面取り加工面が形成されているので、ロックまたは規制解除状態では第１面取り加工面と孔部の底面と出退部材の外周面とで構成される環状空間が作動流体で満たされる。このような構成とすることにより、出退部材がロックまたは規制解除状態からロックまたは規制状態に向けて動き始めたときに、出退部材の嵌合孔と対向する側と反対側の端面と孔部の底面の隙間が大きくなっても、環状空間に残存している作動流体がその隙間に流れ込む。その結果、出退部材の嵌合孔と対向する側と反対側の端面と孔部の底面との間にある作動流体の流体膜の圧力が低下しないので、リンキング力の発生を低減させることができる。

本発明に係る弁開閉時期制御装置においては、前記第１面取り加工面は複数個が前記周方向に沿って分散して形成されていると好適である。

このような構成とすれば、第１面取り加工面が形成されている空間には作動流体を貯留することができ、第１面取り加工面でないところは出退部材を保持できる。よって、リンキング力を低減させるのに必要最小限の作動流体を貯留するだけの第１面取り加工面を形成することにより、リンキング力の低減と出退部材の安定動作とを両立させることができる。

本発明に係る弁開閉時期制御装置においては、前記出退部材の前記嵌合孔と対向する側と反対側の端部の外周側の角部に、周方向に沿って第２面取り加工面が形成されていると好適である。

このような構成とすれば、ロックまたは規制解除状態では第１面取り加工面と孔部の底面と第２面取り加工面とで環状空間が構成されるので、より容積の大きな環状空間を得ることができ、より多くの作動流体を環状空間に貯留することができる。これにより、さらにリンキング力の発生を低減させることができる。

本発明に係る弁開閉時期制御装置においては、前記スリーブは内周側で第１孔と前記第１孔より小径の第２孔とを同芯となるように積み重ねた形状で構成され、前記出退部材は外周側で前記第１孔の内径より小さい外径の第１軸部と前記第２孔の内径より小さい外径の第２軸部とを有し、前記出退部材が前記スリーブに収容された状態で前記第１孔の内周と前記第１軸部の外周とが対向し且つ前記第２孔の内周と前記第２軸部の外周とが対向しており、前記第１孔と前記第１軸部との隙間は前記第２孔と前記第２軸部との隙間より小さいと好適である。

このような構成とすれば、出退部材が嵌合孔から引退するときに第１孔と第２軸部により形成される空間に溜められた作動流体は、出退部材が嵌合孔に向けて突出するときに第２孔と第２軸部との隙間に流れ込むので、出退部材とスリーブの摺動面の一部を潤滑することができる。

は、弁開閉時期制御装置の全体構成を表す側断面図である。 は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 は、ロック状態における図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 は、ロック解除状態における図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 は、スリーブとロック部材の構造を表す斜視図である。 は、スリーブの別の構造を表す斜視図である。 は、第１面取り加工面を有するスリーブを用いたときのロック部材の受圧面に作用する作動流体の流体圧とロック部材のストロークとの関係を表すグラフである。 は、第１面取り加工面を有しないスリーブを用いたときのロック部材の受圧面に作用する作動流体の流体圧とロック部材のストロークとの関係を表すグラフである。

以下、本発明の弁開閉時期制御装置を、吸気弁側の弁開閉時期制御装置１として自動車用エンジン１００に適用した実施形態について図1から図８に基づいて説明する。なお、「エンジン」は特許請求の範囲の「内燃機関」と同義である。

（全体構成）
図１に本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１の全体構成を表す側断面図を示す。図１に示すように、弁開閉時期制御装置１は、エンジン１００のクランクシャフト１０１に対して同期回転する駆動側回転体としてのハウジング２と、ハウジング２に対して同軸上に配置され、カムシャフト１０４と同期回転する従動側回転体としての内部ロータ３とを備えている。ハウジング２と内部ロータ３は、アルミ合金等の金属製である。カムシャフト１０４は、エンジンの排気弁の開閉を制御するカム（不図示）の回転軸である。弁開閉時期制御装置１は、ハウジング２に対する内部ロータ３の相対回転位相を所定位相に拘束可能なロック機構５を備えている。なお、「ロック機構」は特許請求の範囲の「出退機構」の一例である。

（内部ロータおよびハウジング）
内部ロータ３は、カムシャフト１０４の先端部に一体的に組付けられている。カムシャフト１０４は、エンジン１００のシリンダヘッド（不図示）に回転自在に組み付けられている。

ハウジング２は、カムシャフト１０４接続される側とは反対側に配置されているフロントプレート２１と、タイミングスプロケット２３ａを一体的に備えかつカムシャフト１０４が接続される側に配置されているリアプレート２３と、外部ロータ２２とを備えている。外部ロータ２２は内部ロータ３に外装され、フロントプレート２１とリアプレート２３に挟み込まれている。そして、ボルトによってフロントプレート２１と外部ロータ２２とリアプレート２３とを締結してハウジング２が構成される。内部ロータ３はハウジング２に対して一定の範囲内で相対回転移動が可能である。

クランクシャフト１０１が回転駆動すると、動力伝達部材１０２を介してタイミングスプロケット２３ａにその回転駆動力が伝達され、ハウジング２が図２に示す相対回転方向Ｓに回転駆動する。ハウジング２の回転駆動に伴い、内部ロータ３が相対回転方向Ｓに回転駆動してカムシャフト１０４が回転し、カムシャフト１０４に設けられたカムがエンジンの排気弁を開閉させる。

図２に図１のＩＩ−ＩＩ断面図を示す。図２に示すように、外部ロータ２２には、径方向内側に突出する複数個の突出部２４が相対回転方向Ｓに沿って互いに離間して形成されている。突出部２４と内部ロータ３とにより流体圧室４が形成されている。本実施形態においては、流体圧室４が４箇所となるよう構成されているが、これに限られるものではない。

それぞれの流体圧室４に面する内部ロータ３の外周部分には、本発明における仕切部としての突出部３１が径方向外側に向けて形成されている。突出部３１によって、流体圧室４は相対回転方向Ｓに沿って進角室４１と遅角室４２とに仕切られている。

進角通路４３は内部ロータ３に形成されており、進角通路４３は進角室４１に連通している。遅角通路４４は内部ロータ３に形成されており、遅角通路４４は遅角室４２に連通している。図１に示すように、進角通路４３および遅角通路４４は、後述する流体給排機構６に接続されている。

流体給排機構６は、進角室４１および遅角室４２に作動流体を供給または排出して、突出部３１にその作動流体の流体圧を作用させる。作動流体の流体圧により突出部３１が回転し、ハウジング２に対する内部ロータ３の相対回転位相を、図２に示す進角方向Ｓ１もしくは遅角方向Ｓ２へ変位させ、または任意の位相に保持する。進角方向Ｓ１とは、突出部３１がハウジング２に対して相対回転移動して進角室４１の容積が大きくなる方向であり、図２中に矢印Ｓ１で示されている。遅角方向Ｓ２とは、遅角室４２の容積が大きくなる方向であり、図２中に矢印Ｓ２で示されている。

ハウジング２と内部ロータ３とが相対回転移動可能な一定の範囲、すなわち最進角位相と最遅角位相との位相差は、流体圧室４の内部で突出部３１が回転可能な範囲に対応する。遅角室４２の容積が最大となるのが最遅角位相であり、進角室４１の容積が最大となるのが最進角位相である。すなわち、相対回転位相は最進角位相と最遅角位相との間で変化する。

図１に示すように、内部ロータ３とフロントプレート２１とに亘ってトーションスプリング１０３が設けられている。ハウジング２および内部ロータ３は、トーションスプリング１０３の付勢力により、相対回転位相が遅角方向Ｓ２の方向に付勢されている。

（流体給排機構）
流体給排機構６の構成について簡単に説明する。図１に示すように、流体給排機構６は、エンジン１００により駆動されて作動流体の供給を行うポンプ６１と、進角通路４３および遅角通路４４に対する作動流体の供給および排出を制御する流路切換弁６２と、作動流体を貯留するオイルパン６３とを備えている。

ポンプ６１は、クランクシャフト１０１の回転駆動力が伝達されることにより駆動する機械式の流体圧ポンプである。ポンプ６１は、オイルパン６３に貯留された作動流体を吸入し、その作動流体を下流側へ吐出する。

流路切換弁６２は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）７による作動流体の給電量の制御に基づいて動作する。流路切換弁６２は、内部のスプール弁を切換える制御によって、進角室４１への作動流体供給と遅角室４２からの作動流体排出、進角室４１からの作動流体排出と遅角室４２への作動流体供給、および進角室４１および遅角室４２への作動流体給排遮断の３種類の動作を実行する。

進角室４１への作動流体供給と遅角室４２からの作動流体排出を実行させる制御が「進角制御」である。進角制御により、突出部３１は外部ロータ２２に対して進角方向Ｓ１に相対回転移動し、相対回転位相は進角側へ変化する。進角室４１からの作動流体排出と遅角室４２への作動流体供給を実行させる制御が「遅角制御」である。遅角制御により、突出部３１は外部ロータ２２に対して遅角方向Ｓ２に相対回転移動し、相対回転位相は遅角側へ変化する。進角室４１および遅角室４２への作動流体の給排を遮断する制御によって、突出部３１に相対回転移動させず相対回転位相を保持させることができる。

本実施形態においては、流路切換弁６２への給電が「ＯＮ」となったとき、流路切換弁６２内のスプール弁が図１の左方向へ移動し、遅角制御が可能な作動流体経路が形成される。流路切換弁６２への給電が「ＯＦＦ」となったとき、流路切換弁６２内のスプール弁が図１の右方向へ移動し、進角制御が可能な作動流体経路が形成される。

（ロック機構）
次に、ロック機構５について説明する。図３に、ロック状態における図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図を示し、図４に、ロック解除状態における図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図を示す。図５に、スリーブ５１とロック部材５２の構造を表す斜視図を示す。図６にスリーブ５１の別の構造を表す斜視図を示す。ロック機構５は、スリーブ５１、ロック部材５２、コイルスプリング５３、ロック孔２５から構成される。スリーブ５１、ロック部材５２、コイルスプリング５３は内部ロータ３の突出部３１に形成された孔部３２に組付けられる。なお、「ロック部材」は特許請求の範囲の「出退部材」の一例であり、「ロック孔」は特許請求の範囲の「嵌合孔」の一例である。

孔部３２は断面が円形かつロック部材５２の出退方向（以下、単に「出退方向」と称する）に沿った有底孔であって、内部ロータ３のリアプレート２３の側からフロントプレート２１の側に向かって形成されている。孔部３２の底面であるスリーブ受け面３２ａからフロントプレート２１側に向って断面が円形の貫通孔である第１排圧孔３３が開孔されている。第１排圧孔３３は、孔部３２の軸芯と同芯かつ孔部３２の内径より小径である。孔部３２と第１排圧孔３３は、その軸芯がフロントプレート２１およびリアプレート２３に対して直角になるように開孔されている。

スリーブ５１は、孔部３２に圧入されて保持される円筒形状の鉄製の部品である。よって、スリーブ５１の外周の最大径は、孔部３２の内径に対してしまりばめとなっている。スリーブ５１の内周側は第１孔５１ｄと第１孔５１ｄの内径より若干小径の第２孔５１ｅとを同芯となるように積み重ねた形状で構成されている。

スリーブ５１のスリーブ当接面５１ｃと第１内周面５１ａとが交差する角部は通常の面取り加工より大きなＣ面取り加工やＲ面取り加工が施され、第１面取り加工面５１ｆが形成されている。第１面取り加工面５１ｆの大きさは、例えば、Ｃ０．３〜１．０、Ｒ０．５〜２．０程度である。なお、Ｃ面取り加工には４５度の加工のみならず、それ以外の角度、例えば３０度や６０度の加工も含まれる。第１面取り加工面５１ｆには、図５に示すように角部の周囲全体に連続して形成されるものに限らず、図６に示すように複数個の第１面取り加工面５１ｆが周方向に沿って分散して形成されたものも含まれる。

ロック部材５２はスリーブ５１の内部に収容され、軸芯方向に移動する鉄製の部品である。ロック部材５２は、スリーブ５１の第１内周面５１ａの内径よりわずかに小さい外径の第１軸部５２ａと第２内周面５１ｂの内径よりわずかに小さい外径の第２軸部５２ｂを同芯となるように積み重ねた形状を有している。第１軸部５２ａ側の端面であるロック当接面５２ｃから、軸芯方向に向かって第１軸部５２ａと同芯のコイルスプリング保持孔５２ｅが形成されている。また、ロック当接面５２ｃには、コイルスプリング保持孔５２ｅから径方向外側に向かって２つ本の連通溝５２ｆが軸芯に対して点対称の位置に形成されている。本実施形態においては連通溝５２ｆは２つであるが、必ずしも２つに限られることはなく、３つでも４つでもよい。ただし、周方向に等間隔で形成されるのが望ましい。第１軸部５２ａの外周面とロック当接面５２ｃとが交差する外周角部には通常の面取り加工より大きなＣ面取り加工やＲ面取り加工が施され、第２面取り加工面５２ｇが形成されている。第２軸部５２ｂは、ロック状態においては後述するロック孔２５と嵌合し、その端面は作動流体の圧力を受ける受圧面５２ｄとなっている。なお、図３，図４に示すように、ロック部材５２がスリーブ５１に収容された状態で、第１孔５１ｄと第１軸部５２ａとは対向し、且つ第２孔５１ｅと第２軸部５２ｂとは対向している。このとき、第１孔５１ｄと第１軸部５２ａとの隙間は、第２孔５１ｅと第２軸部５２ｂとの隙間よりも小さくなっている。このような構成とすることにより、ロック部材５２がロック孔２５から引退するときに第１孔５１ｄと第２軸部５２ｂにより形成される空間５４に溜められた作動流体は、ロック部材５２がロック孔２５に向けて突出するときに第２孔５１ｅと第２軸部５２ｂとの隙間に流れ込むので、ロック部材５２とスリーブ５１の摺動面の一部を潤滑することができる。

ロック孔２５は、リアプレート２３の内部ロータ３の側に形成された円形状の有底孔である。ロック孔２５は、側部２５ａと底部２５ｂとを備えている。底部２５ｂの中心付近は、ロック状態においてもロック部材５２の受圧面５２ｄに作動油の流体圧を作用させるために周辺より突出している。ロック孔２５の内径は、ロック部材５２が突入して嵌合可能となるよう、第２軸部５２ｂの外径よりもわずかに大きい。ロック部材５２がロック孔２５と嵌合したときにロック状態となり、内部ロータ３のハウジング２に対する相対回転移動が拘束される。ロック部材５２がロック孔２５から退出したときにロック解除状態となり、内部ロータ３のハウジング２に対する相対回転移動の拘束が解かれる。本実施形態においては、ロック機構５による相対回転位相が最遅角位相でロック状態となる位置にロック孔２５が形成されている。また、ロック孔２５と進角室４１とを連通するロック解除通路２６がリアプレート２３の内部ロータ３側に形成されている。

（ロック機構の組付け）
上述のように構成したロック機構５は、図３、図４に示すように、内部ロータ３の孔部３２に組付けられている。組付けの順序は次の通りである。まず、スリーブ５１のスリーブ当接面５１ｃの側から、ロック部材５２を挿入する。その後、コイルスプリング保持孔５２ｅにコイルスプリング５３を挿入し、その状態を保ったままスリーブ当接面５１ｃがスリーブ受け面３２ａに当接するまでスリーブ５１を孔部３２に圧入して組付け完了となる。このときコイルスプリング５３は自然長から圧縮された状態でコイルスプリング保持孔５２ｅの底面とスリーブ受け面３２ａとで保持されるため、ロック部材５２に対して内部ロータ３から突出させる方向に力を付勢する。

（弁開閉時期制御装置の動作）
次に相対回転位相が最遅角位相である状態でエンジンを始動させた場合における弁開閉時期制御装置１の動作について説明する。エンジン１００が停止している状態では、ポンプ６１は停止している。また、流路切換弁６２への給電は「ＯＦＦ」であり、進角制御が可能な作動流体経路が形成された状態である。従って、ロック機構５に作動流体が供給されていない。このとき、図３に示すように、ロック部材５２はコイルスプリング５３の付勢力により突出し、ロック孔２５に嵌合しており、相対回転位相はロック機構５により最遅角位相に拘束された状態である。

エンジン１００が始動すると、ポンプ６１が稼働する。流路切換弁６２への給電は「ＯＦＦ」のままであって、進角制御可能な作動流体経路が形成された状態である。このため進角制御により流体給排機構６から進角通路４３を経由して進角室４１に作動流体が供給される。このときロック解除通路２６を介してロック孔２５にも作動流体が供給され、ロック部材５２の受圧面５２ｄに作動流体の流体圧が作用する。コイルスプリング５３の付勢力は受圧面５２ｄに作用する流体圧よりも小さく設定されている。このため、受圧面５２ｄに作用する流体圧により、ロック部材５２がロック孔２５から引退し始め、ロック当接面５２ｃがスリーブ受け面３２ａに当接するまでロック部材５２はロック孔２５から引退する。これにより、ロック機構５による拘束が解除され、図４に示すようなロック解除状態になる。ロック解除状態では、ロック部材５２のロック当接面５２ｃは内部ロータ３のスリーブ受け面３２ａと面接触している。このように、両者は比較的広い面で当接しているため、当接の際にロック当接面５２ｃやスリーブ受け面３２ａに作用する応力が小さい。このため、ロック部材５２の引退よるロック当接面５２ｃとスリーブ受け面３２ａの当接が繰り返されてもロック当接面５２ｃやスリーブ受け面３２ａの表面につぶれや摩耗が発生することなく、弁開閉時期制御装置１は長期間に亘り良好な性能を維持することができる。

エンジン１００の運転中は、最進角位相から最遅角位相の範囲で、エンジン１００の回転数や負荷に応じた適切な相対回転位相にするために、ＥＣＵ７により進角制御と遅角制御がなされる。進角制御では、進角室４１に作動流体が供給され、遅角室４２にある作動流体は排出される。逆に遅角制御では、遅角室４２に作動流体が供給され、進角室４１にある作動流体は排出される。こうして、ハウジング２と内部ロータ３の相対回転位相は変化する。

進角制御の時は、受圧面５２ｄに作用する流体圧によりロック部材５２はロック当接面５２ｃがスリーブ受け面３２ａに当接している。しかし、遅角制御の時は、進角室４１から作動流体が排出され遅角室４２に作動流体が供給されるため、受圧面５２ｄに流体圧が作用しない。このため、ロック部材５２はコイルスプリング５３の付勢力によりリアプレート２３の内部ロータ３の側の面に接触した状態となる。ただし、受圧面５２ｄとリアプレート２３には作動流体が付着しているので、このままの状態で回転移動しても受圧面５２ｄやリアプレート２３が摩耗することはない。

エンジン１００が停止したら、流体給排機構６も停止し、作動流体は進角室４１からも遅角室４２からも排出される。そして、トーションスプリング１０３の付勢力により、相対回転位相は最遅角位相となり、ロック部材５２がコイルスプリング５３の付勢力によりロック孔２５に突入し、ロック孔２５と嵌合し、図３に示すロック状態になる。このようにして、次のエンジン始動時に備えて、相対回転位相を最遅角位相に拘束する。

（ロック部材の出退動作）
上述したように、エンジン１００を運転中は進角制御や遅角制御がなされ、進角室４１と遅角室４２に作動流体が給排される。供給された作動流体は、フロントプレート２１やリアプレート２３と内部ロータの隙間、ロック解除通路２６等を通ってロック機構５の内部に浸入する。よって、エンジン１００が停止しているロック状態では、スリーブ受け面３２ａ、第１内周面５１ａ、ロック当接面５２ｃ、コイルスプリング保持孔５２ｅ等で構成される空間には作動流体が充満している。受圧面５２ｄとロック孔２５とで構成される空間にも作動流体が充満している。

エンジン１００が始動して進角制御がなされると、ロック部材５２はロック孔２５から引退し、ロック当接面５２ｃとスリーブ受け面３２ａが当接する。このとき、スリーブ受け面３２ａ、第１内周面５１ａ、ロック当接面５２ｃ、コイルスプリング保持孔５２ｅ等で構成される空間に充満した作動流体は、第１排圧孔３３やフロントプレートに形成され第１排圧孔３３と連通している第２排圧孔２７を通って弁開閉時期制御装置１の外部に排出され、オイルパン６３に貯留される。しかし、作動流体のすべてが排出されるわけではない。ロック当接面５２ｃとスリーブ受け面３２ａの間には作動流体の流体膜が存在し、第１面取り加工面５１ｆ、第２面取り加工面５２ｇ、スリーブ受け面３２ａとで構成される環状の空間（以下、環状空間と言う）には作動流体が残存している。さらに、連通溝５２ｆやコイルスプリング保持孔５２ｅにも作動流体が残存している。

上述したようにエンジン１００が停止すると、相対回転位相は最遅角位相となり、ロック部材５２はコイルスプリング５３の付勢力によりロック孔２５に突入し、ロック孔２５と嵌合する。ロック部材５２の突入開始で、ロック当接面５２ｃとスリーブ受け面３２ａの隙間が大きくなるが、環状空間、連通溝５２ｆ、コイルスプリング保持孔５２ｅに残存している作動流体が大きくなった隙間に浸入し、流体膜の圧力が低下するのを抑制し、延いてはリンキング力を低減させる。これは、広がった隙間に対してあらゆる方向から作動流体が浸入して短時間でロック当接面５２ｃ全体に作動流体が広がるためである。具体的には、ロック部材５２の外側からは環状空間の作動流体が浸入し、内側からはコイルスプリング保持孔５２ｅの作動流体が浸入する。そしてその中間からは連通溝５２ｆの作動流体が浸入する。また、連通溝５２ｆはコイルスプリング保持孔５２ｅに残存する作動流体と環状空間に残存する作動流体とを連通させているので、ロック当接面５２ｃとスリーブ受け面３２ａの隙間への環状空間の作動油の浸入により環状空間の作動流体が減少しても、連通溝５２ｆを通してコイルスプリング保持孔５２ｅの作動流体を環状空間に補給することができる。

従って、エンジン１００が停止したときに、ロック部材５２がコイルスプリング５３の付勢力によりロック孔２５に突入すべく始動するときの時間の遅れが発生せず、弁開閉時期制御装置１に設計通りの性能、動作を実現させることができる。

図７に、第１面取り加工面５１ｆを有するスリーブ５１を用いたときの、すなわち環状空間に残存する作動流体の量が多いときの、進角室４１に供給した作動流体の流体圧とロック部材５２のストロークとの関係を表したグラフを示す。図８に、第１面取り加工面５１ｆを有しないスリーブを用いたときの、すなわち環状空間に作動流体がほとんどないときの、進角室４１に供給した作動流体の流体圧とロック部材５２のストロークとの関係を表したグラフを示す。図７と図８とでは、一点鎖線で囲まれた箇所が示すように、ロック動作初期におけるロック部材５２の動き方が異なっている。

図７では、ロック動作初期において、所定の供給流体圧より流体圧が低下するとロック部材５２が動き始め、流体圧の低下量に比例してロック部材５２のストロークが小さくなっている。これは受圧面５２ｄに作用する流体圧とコイルスプリング５３の付勢力とがバランスがとれた状態でロック部材５２が動いていることを示しており、すなわちリンキング力の影響を受けていないことを示している。しかし、図８では、所定の供給流体圧より流体圧が低下してもロック部材５２は直ちに動かず、動いても流体圧の低下量に比例した動きとはなっていない。図７と比べるとロック部材５２の初期動作は緩慢であることがわかる。さらに流体圧を低下させてロック当接面５２ｃとスリーブ受け面３２ａの隙間が大きくなると（ストロークが小さくなると）、図７と同様に流体圧の低下量に比例してロック部材５２が動く。これは、図８におけるロック部材５２は、動作初期においてロック当接面５２ｃとスリーブ受け面３２ａとの間で発生したリンキング力の影響を受けて、隙間が大きくなるとリンキング力の影響を受けなくなったことを示している。従って、スリーブ５１に第１面取り加工面５１ｆを形成し環状空間に作動流体を多く残存させることにより、リンキング力の影響を受けることなくロック部材５２を動作させることが可能になる。

本実施形態においてはロック機構への適用についてのみ説明したが、本発明に係る弁開閉時期制御装置は、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転位相を所定範囲内に規制する規制機構に対しても適用可能である。

本発明に係る弁開閉時期制御装置を排気側の弁開閉時期制御装置に適用しても良い。

本発明は、内燃機関のクランクシャフトと同期して回転する駆動側回転体に対する従動側回転体の相対回転位相を制御する弁開閉時期制御装置に適用することができる。

１ 弁開閉時期制御装置
２ ハウジング（駆動側回転部材）
３ 内部ロータ（従動側回転部材）
４ 流体圧室
５ ロック機構（出退機構）
２５ ロック孔（嵌合孔）
３１ 突出部（仕切部）
３２ 孔部
５１ スリーブ
５１ｄ 第１孔
５１ｅ 第２孔
５１ｆ 第１面取り加工面
５２ ロック部材（出退部材）
５２ａ 第１軸部
５２ｂ 第２軸部
５２ｇ 第２面取り加工面
１００ エンジン（内燃機関）
１０１ クランクシャフト
１０４ カムシャフト

Claims (4)

1. 内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転部材と、
   前記駆動側回転部材と同軸上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと同期回転する従動側回転部材と、
   前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とで形成された流体圧室と、
   前記流体圧室を進角室と遅角室とに仕切るよう前記駆動側回転部材および前記従動側回転部材の少なくとも一方に設けられた仕切部と、
   前記駆動側回転部材および前記従動側回転部材の何れか一方の回転部材に形成された孔部と、前記孔部に収容された円筒形状のスリーブと、前記スリーブに収容されかつ前記駆動側回転部材および前記従動側回転部材の何れか他方の回転部材に対して出退可能な出退部材と、前記出退部材が突出したときに嵌合可能となるように前記他方の回転部材に形成された嵌合孔とを有し、前記出退部材が前記嵌合孔に嵌合されたときに前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を所定位相に拘束する出退機構とを備え、
   前記出退部材が前記嵌合孔から引退したときに、前記出退部材の前記嵌合孔と対向する側と反対側の端面は前記孔部の底面と面接触し、
   前記スリーブの前記嵌合孔と対向する側と反対側の端部の内周側の角部に、周方向に沿って第１面取り加工面が形成されている弁開閉時期制御装置。
2. 前記第１面取り加工面は複数個が前記周方向に沿って分散して形成されている請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
3. 前記出退部材の前記嵌合孔と対向する側と反対側の端部の外周側の角部に、周方向に沿って第２面取り加工面が形成されている請求項１または２に記載の弁開閉時期制御装置。
4. 前記スリーブは、内周側で第１孔と前記第１孔より小径の第２孔とを同芯となるように積み重ねた形状で構成され、
   前記出退部材は、外周側で前記第１孔の内径より小さい外径の第１軸部と前記第２孔の内径より小さい外径の第２軸部とを有し、
   前記出退部材が前記スリーブに収容された状態で、前記第１孔の内周と前記第１軸部の外周とが対向し且つ前記第２孔の内周と前記第２軸部の外周とが対向しており、
   前記第１孔と前記第１軸部との隙間は、前記第２孔と前記第２軸部との隙間より小さい請求項１〜３のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。

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