(57)【要約】【課題】ベーンロータを相対回転させる際のロックピンのロック穴からの良好な抜け出し性と、ベーンロータのばたつきの抑制を図ることができる。【解決手段】ベーンロータ７が最遅角側へ相対回転した位置でロック穴３９に挿入可能なロックピン３８と、ベーンロータに有し、カムシャフト内の遅角通路部２９ａ、２９ｂと遅角油圧室９とを連通する遅角油通路１９ａ〜１９ｄと、ベーンロータに有し、カムシャフト内の進角通路部３０ａ、３０ｂと進角油圧室１０とを連通する進角油通路２０ａ〜２０ｄと、ベーンロータに設けられ、進角油通路２０ａとロック穴とを連通する第２ロック解除油路４４と、を備え、遅角油通路は、遅角通路部から第１径方向油孔２９ｃに径方向でその殆どが重なるように連通し、第２ロック解除油路は、進角通路部から第２径方向油孔３０ｃに径方向でその殆どが重なるように連通している。【選択図】図５
2020094507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
クランクシャフトからの回転力が伝達され、内部に作動室を有するハウジングと、
カムシャフトに固定されるロータと、前記ロータに一体に回転すると共に前記作動室を周方向の一方である遅角作動室と周方向の他方である進角作動室とに分けるベーンと、を有し、前記ハウジングと相対回転可能なベーンロータと、
前記ベーンロータに設けられた収容孔に摺動可能に配置され、前記ベーンロータが前記ハウジングに対して最遅角側へ相対回転した位置で、前記ハウジングに設けられたロック穴に挿入可能なロックピンと、
前記ベーンロータまたは前記ハウジングの一方に設けられ、前記カムシャフトの内部に設けられた第１油通路と前記遅角作動室とを連通する遅角油通路と、
前記ベーンロータまたは前記ハウジングの他方に設けられ、前記カムシャフトの内部に前記第１油通路と異なる位置に設けられた第２油通路と前記進角作動室とを連通する進角油通路と、
前記ベーンロータまたは前記ハウジングのいずれか一方に径方向に沿って設けられ、前記第２油通路と前記ロック穴とを連通するロック解除通路と、
を備え、
前記遅角油通路は、前記第１油通路から前記カムシャフトの回転軸に対して径方向に延びた第１径方向油孔に径方向で少なくとも一部が重なるように連通し、
前記ロック解除通路は、前記第２油通路から前記カムシャフトの回転軸に対して径方向へ延びた第２径方向油孔に径方向で少なくとも一部が重なるように連通し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。
【請求項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、
前記ハウジングは、第２の作動室を有し、
前記ベーンロータは、前記第２の作動室を周方向の一方である第２の遅角作動室と周方向の他方である第２の進角作動室に分ける第２のベーンを有し、
前記ベーンロータまたは前記ハウジングは、前記カムシャフトの内部に設けられて前記第１油通路と第２油通路とは異なる第３油通路から前記カムシャフトの回転軸に対して径方向に延びた第３径方向油孔と前記第２の進角作動室を連通する第３の進角油通路を有し、
前記第２径方向油孔の前記カムシャフト外周の一端開口から前記ロック解除通路を介して前記ロック穴までの通路長さＡは、前記第３径方向油孔の前記カムシャフト外周の一端開口から第３の進角油通路を介して前記第２の進角作動室までの通路長さＢよりも短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。
【請求項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、
前記第３の進角油通路における前記ベーンロータの周方向幅の中心が、前記第３径方向油孔の前記一端開口における前記ベーンロータの周方向幅の中心に対して周方向へ所定量ず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。
【請求項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、
前記進角油通路の前記ベーンロータの周方向幅の中心は、前記第２径方向油孔の一端開口の周方向幅の中心に対して前記ベーンロータの周方向にずれていると共に、前記ロック解除通路の周方向幅の中心と前記一端開口の周方向幅の中心の周方向のずれよりも大き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。
【請求項５】
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、
前記ロック解除通路は、前記ベーンロータの回転軸方向において前記第３の進角油通路に対して前記カムシャフト側に位置ずれし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。
【請求項６】
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、
前記ベーンは、前記遅角作動室側の一側部に突起部が設けられ、
前記ロック解除通路は、前記ロータとベーンに跨って設けられ、前記ロック解除通路の直径方向の中心が、前記ベーンロータの回転軸心とロックピンの軸線を結ぶ直線に対して前記突起部側に偏っ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。
【請求項７】
請求項４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、
前記カムシャフトの外周または前記ベーンロータの内周に設けられて、前記第１径方向油孔と遅角油通路とを連通する第１環状溝と、
前記カムシャフトの外周または前記ベーンロータの内周であって、前記第１環状溝よりも前記カムシャフトの回転軸方向へずれた位置に設けられ、前記第３径方向油孔と前記ロック解除通路を連通する第２環状溝と、
をさらに有し、
前記通路長さＡは、前記第２径方向油孔から前記第２環状溝及び前記ロック解除通路を介して前記ロック穴までの距離であり、
前記通路長さＢは、前記第３径方向油孔から前記第２環状溝を介して前記ベーンロータの回転方向へずれた前記第３の進角油通路と前記第２の進角作動室までの距離であ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。
【請求項８】
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、
前記ロック解除通路は、前記ベーンと前記ロータの回転軸線方向の一端面に設けられた通路溝であ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。
【請求項９】
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、
前記ロック解除通路は、前記ハウジングの一端開口を閉塞するリアプレートの内側面に設けられた通路溝であ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。
【請求項１０】
内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
クランクシャフトからの回転力が伝達され、内部に作動室を有するハウジングと、
カムシャフトに固定されるロータと、前記ロータと一体に回転すると共に前記作動室を周方向の一方である進角作動室と周方向の他方である遅角作動室とに分けるベーンと、を有し、前記ハウジングと相対回転可能なベーンロータと、
前記ベーンロータに設けられた収容孔に摺動可能に配置され、前記ベーンロータが前記ハウジングに対して最進角側へ相対回転した位置で、前記ハウジングに設けられたロック穴に挿入可能なロックピンと、
前記ベーンロータまたは前記ハウジングの一方に設けられ、前記カムシャフトの内部に設けられた第１油通路と前記遅角作動室とを連通する遅角油通路と、
前記ベーンロータまたは前記ハウジングの他方に設けられ、前記カムシャフトの内部に前記第１油通路とは異なる位置に設けられた第２油通路と前記進角作動室とを連通する進角油通路と、
前記ベーンロータまたは前記ハウジングのいずれか一方に径方向に沿って設けられ、前記第１油通路と前記ロック穴とを連通するロック解除通路と、
を備え、
前記進角油通路は、前記第２油通路から前記カムシャフトの回転軸に対して径方向に延びた第２径方向油孔に径方向で少なくとも一部が重なるように連通し、
前記ロック解除通路は、前記第１油通路から前記カムシャフトの回転軸に対して径方向へ延びた第１径方向油孔と径方向で少なくとも一部が重なるように連通し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。
【請求項１１】
カムシャフトと、前記カムシャフトに取り付けられる内燃機関のバルブタイミング制御装置とを含む内燃機関のバルブタイミング制御システムであって、
クランクシャフトからの回転力が伝達され、内部に作動室を有するハウジングと、
カムシャフトに固定されるロータと、前記ロータに一体に回転すると共に前記作動室を周方向の一方である遅角作動室と周方向の他方である進角作動室とに分けるベーンと、を有し、前記ハウジングと相対回転可能なベーンロータと、
前記ベーンに設けられた収容孔に摺動可能に配置され、前記ハウジングに設けられたロック穴に挿入可能なロックピンと、
前記カムシャフトの外周または前記ベーンロータの内周に設けられた第１環状溝及び第２環状溝と、
前記カムシャフトの内部に設けられ、前記第１環状溝に開口する第１径方向油孔を有する第１油通路と、
前記カムシャフトの内部に設けられ、前記第２環状溝に開口する第２径方向油孔を有する第２油通路と、
前記ベーンロータまたは前記ハウジングに設けられ、前記第１環状溝と前記遅角作動室を連通する遅角油通路と、
前記ベーンロータまたは前記ハウジングに設けられ、前記第２環状溝と前記進角作動室を連通する進角油通路と、
前記ベーンロータまたは前記ハウジングに設けられ、前記第２環状溝と前記ロック穴とを連通するロック解除通路と、
を備え、
前記進角油通路は、前記第１径方向油孔に対して前記ベーンロータの回転軸を中心とする半径方向で少なくとも一部がオーバーラップし、
前記ロック解除通路は、前記第２径方向油孔に対して前記ベーンロータの回転軸を中心とする半径方向で少なくとも一部がオーバーラップし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システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のバルブタイミング制御装置及び内燃機関のバルブタイミング制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に記載された従来のバルブタイミング制御装置は、ハウジングとベーンロータとの間に、前記ベーンロータをハウジングに対して所定の相対回転角度位置でロックするロック機構が設けられている。
【０００３】
そして、機関始動時には、オイルポンプから吐出された作動油が、カムシャフト内の油通路から遅角側通路などを介して各遅角油圧室に供給される一方、各進角油圧室内の油圧は、進角側通路などを通って外部に排出される。また、各遅角油圧室に供給された油圧は、前記ベーンに有する第１径方向油孔を介して第１受圧室に流入し、この高油圧によって前記ロック機構のロックピンがロック穴から抜け出して、ハウジングに対するベーンロータのロックを解除する。これによってベーンロータは、ハウジングに対して最大遅角側へ相対回転する。
【０００４】
機関運転状態に変化によって、各遅角油圧室内の油圧が排出される一方、オイルポンプから吐出された作動油が、カムシャフト内の油通路から進角側通路などを介して各進角油圧室内に供給される。このとき、前記一つの進角油圧室に流入した油圧は、前記ベーンに有する第２径方向油孔を介して第２受圧室にも供給されるので、ロックピンは、ロック穴から抜け出した状態が維持される。これによって、ベーンロータは、最大進角方向へ相対回転するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−９１３４２号公報(図６、図７)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、車両の駆動源として電動モータと内燃機関を併用したハイブリット車両などが提供されている。これらの車両の走行中において、内燃機関の停止状態から例えばアクセルペダルを急に踏み込んで内燃機関の始動を開始させる場合がある。この場合、遅角側でロック状態にあるロックピンをロック穴から早期に抜け出させて、ベーンロータを進角側へ速やかに相対回転させることにより機関の高出力化などを図りたいといったニーズがある。
【０００７】
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、カムシャフト内の油通路から前記第２受圧室までの通路長が比較的長くなっている。このため、前記ロックピンがロック穴から抜け出すまでの所要時間が長くなるおそれがある。
【０００８】
本発明は、ベーンロータを相対回転させる際に、ロックピンがロック穴からの抜け出すまでの所要時間を短縮できると共に、ロックピンが抜け出した直後のベーンロータのばたつきを抑制することが可能な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一つの目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の好ましい態様としては、とりわけ、ベーンロータに設けられ、カムシャフトの内部に設けられた第１油通路と遅角作動室とを連通する遅角油通路と、前記ベーンロータに設けられ、前記カムシャフトの内部に前記第１油通路と異なる位置に設けられた第２油通路と前記進角作動室とを連通する進角油通路と、前記ベーンロータの前端面に径方向に沿って設けられ、前記第２油通路と前記ロック穴とを連通するロック解除通路と、を備え、
前記遅角油通路は、前記第１油通路から前記カムシャフトの回転軸に対して径方向に延びた第１径方向油孔に径方向で少なくとも一部が重なるように連通し、前記ロック解除通路は、前記第２油通路から前記カムシャフトの回転軸に対して径方向へ延びた第２径方向油孔に径方向で少なくとも一部が重なるように連通していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の好ましい態様によれば、ロックピンがロック穴から抜け出すまでの所要時間を短縮できると共に、ロックピンの抜け出し直後のベーンロータのばたつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るバルブタイミング制御装置の第１実施形態における油圧回路を含めた全体構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態における主要な構成部材を示す分解斜視図である。
【図３】本実施形態に供されるフロントプレートとカムボルトを外して示すバルブタイミング制御装置の正面図である。
【図４】本実施形態に供されるベーンロータを最進角側に相対回転させた状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図１のＢ−Ｂ線から断面した一部拡大図である。
【図６】本実施形態に供されるベーンロータの正面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】ロック機構を示す図１の要部拡大図である。
【図９】本発明の第２実施形態の主たる構成部材を示す斜視図である。
【図１０】第２実施形態におけるフロントプレートとカムボルトを取り外して示すバルブタイミング制御装置の正面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態におけるフロントプレートを外して示すバルブタイミング制御装置の正面図である。
【図１２】図１１のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１３】図１１のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１４】図１１のＦ−Ｆ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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を吸気弁側に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明に係るバルブタイミング制御装置の第１実施形態における油圧回路を含めた全体構成を示す概略図、図２は本実施形態における主要な構成部材を示す分解斜視図、図３は本実施形態に供されるフロントプレートとカムボルトを外して示すバルブタイミング制御装置の正面図、図４は本実施形態に供されるベーンロータを最進角側に相対回転させた状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００１４】
このバルブタイミング制御装置は、図１及び図２に示すように、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吸気弁側のカムシャフト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更機構３と、該位相変更機構３の作動をロックするロック機構４と、を備えている。
【００１５】
スプロケット１は、例えば鉄系金属によって一体に形成され、円盤状のスプロケット本体１ａと、該スプロケット本体１ａの外周に一体に設けられ、タイミングチェーンが巻回される歯車部１ｂと、を有している。
【００１６】
スプロケット本体１ａは、中央にカムシャフト２の回転軸方向の一端部２ａが挿入される挿入孔１ｃが貫通形成されている。また、スプロケット１は、内側面１ｄの外周部に複数(本実施形態では４つ)の雌ねじ孔１ｅが周方向の等間隔位置に設けられている。
【００１７】
また、スプロケット１の内側面１ｄの所定位置には、後述するハウジング本体１１との円周方向の位置決めを行う位置決め用のピン５０が設けられている。
【００１８】
なお、スプロケット１は、後述するハウジング本体１１の一端開口を閉塞するリアプレートになっている。
【００１９】
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ている。また、カムシャフト２の外周面所定位置には、図外の吸気弁をバルブスプリングのばね力に抗して開作動させる複数の駆動カムが一体に設けられている。カムシャフト２は、一端部２ａの内部回転軸線方向に後述するカムボルト６が挿通するボルト挿通孔２ｂが設けられ、このボルト挿通孔２ｂの先端側には、カムボルト６の雄ねじ部６ｃが螺着する雌ねじ孔２ｃが形成されている。カムシャフト２は、一端部２ａがスプロケット１の挿入孔１ｃに相対回転可能に挿入されて該スプロケット１を軸受している。
【００２０】
カムボルト６は、六角形状の頭部６ａと、頭部６ａの一端中央から延びた軸部６ｂと、軸部６ｂの軸方向のほぼ中央位置から先端部に亘って形成された雄ねじ部６ｃと、から構成されている。
【００２１】
位相変更機構３は、カムシャフト２の一端部２ａ側に配置され、内部に作動室を有するハウジング５と、カムシャフト２の一端部２ａにカムボルト６によって軸方向から固定されて、ハウジング５の内部に相対回転可能に収容されたベーンロータ７と、を備えている。
【００２２】
また、位相変更機構３は、ハウジング５の作動室を後述する複数(本実施形態では４つ)の第１〜第４シュー８ａ〜８ｄと複数(本実施形態では４枚)のベーン２２〜２５によってそれぞれ４つに分けられた遅角作動室である遅角油圧室９及び進角作動室である進角油圧室１０と、この各遅角油圧室９と各進角油圧室１０にそれぞれ油圧を選択的に給排する油圧回路と、を備えている。
【００２３】
ハウジング５は、軸方向両端が開口されたほぼ円筒状のハウジング本体１１と、このハウジング本体１１の回転軸方向の前端開口を閉塞するフロントプレート１２と、ハウジング本体１１の軸方向の後端開口を閉塞するリアプレートであるスプロケット１、とを備えている。ハウジング本体１１とフロントプレート１２及びスプロケット１は、本実施形態では４本のボルト１４によって回転軸方向から共締めにより一体的に結合されている。
【００２４】
ハウジング本体１１は、金属粉末を圧縮して焼結された焼結金属によって一体に形成され、外周に軽量化を図るための４つの凹溝１１ａが周方向のほぼ等間隔位置に設けられている。また、ハウジング本体１１の内周面の各凹溝１１ａに対応した位置には、４つの第１〜第４シュー８ａ〜８ｄが軸心方向へ向かって突出して設けられている。
【００２５】
各シュー８ａ〜８ｄは、図３に示すように、それぞれがカムシャフト２の回転軸方向から視た側面視がほぼ台形状に形成されている。また各シュー８ａ〜８ｄは、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。各シュー８ａ〜８ｅの径方向外周側、つまり、ハウジング本体１１の内周面に対する結合部である付け根部側の内部軸方向には、各ボルト１４が挿通するボルト挿通孔１７がそれぞれ貫通形成されている。
【００２６】
なお、ハウジング本体１１は、第１シュー８ａに対応した第１凹溝１１ａの底面にスプロケット１のピン５０が軸方向から嵌入して位置決めを行うほぼＵ字形状の溝部１１ｂが軸方向に沿って形成されている。
【００２７】
フロントプレート１２は、金属板をプレスによって比較的薄肉な円板状に形成され、中央にカムボルト６の頭部６ａが挿入される挿入孔１２ａが貫通形成されている。また、フロントプレート１２は、外周側の周方向等間隔位置に各ボルト１４が挿通する４つのボルト孔１２ｂが貫通形成されている。
【００２８】
図５は図１のＢ−Ｂ線から断面した一部拡大図、図６は本実施形態に供されるベーンロータの正面図、図７は図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【００２９】
ベーンロータ７は、焼結金属によって一体に形成されており、図２〜図７に示すように、中央に有する円筒状のロータ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状に突出された４枚の第１〜第４ベーン２２〜２５と、を備えている。
【００３０】
ロータ２１は、中央に挿通孔２１ａが回転軸方向に沿って貫通形成されていると共に、スプロケット１側の一端部に円筒状の嵌合溝２１ｂが形成されている。この嵌合溝２１ｂには、カムシャフト２の一端部２ａが回転軸方向から挿入配置されている。また、ロータ２１は、挿通孔２１ａ内に軸部６ｂが軸方向から挿通したカムボルト６によってカムシャフト２の一端部２ａに軸方向から結合されている。ロータ２１は、外周面が各シュー８ａ〜８ｅのシール部材１６に摺動しつつ回転するようになっている。
【００３１】
また、ロータ２１は、図１〜図３に示すように、各ベーン２２〜２５のそれぞれの両側の径方向に各遅角油圧室９に連通する４つの遅角油通路１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄが径方向に沿ってそれぞれ貫通形成されている。
【００３２】
さらに、ロータ２１は、スプロケット１側のベーンロータ７の前端面７ｂに各進角油圧室１０に連通する４つの進角油通路２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが径方向に沿ってそれぞれ形成されている。
【００３３】
各遅角油通路１９ａ〜１９ｄは、ロータ２１の内部を例えばドリル加工によって径方向に沿って貫通形成されている。
【００３４】
これに対して、各進角油通路２０ａ〜２０ｄは、図７にも示すように、ベーンロータ７（ロータ２１）のスプロケット１側の前端面７ｂに、例えばベーンロータ７の焼結成形時に径方向の通路溝として一緒に形成されている。したがって、各進角油通路２０ａ〜２０ｄは、ハウジング本体１１の内部にベーンロータ７を収容した状態でスプロケット１の内側面１ｄと前記通路溝との間に形成されるようになっている。
【００３５】
各ベーン２２〜２５は、それぞれが各シュー８ａ〜８ｅ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ハウジング本体１１の内周面１１ｃに摺接するほぼコ字形状のシール部材２６がそれぞれ嵌着されている。
【００３６】
また、各ベーン２２〜２５は、第１ベーン２２が最大幅に形成され、他の３枚の第２〜第４ベーン２３〜２５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。つまり、第１ベーン２２は、後述する摺動用孔３７を形成する必要から周方向の幅厚さが厚くなっていると共に、周方向の一側面にブロック状の突起部２２ａが一体に設けられている。この突起部２２ａは、後述するように、ベーンロータ７の最大時計方向(最進角側)への相対回転時に対向する第２シュー８ｂに回転方向から当接して機械的なストッパとしての機能を有している。
【００３７】
このように、最大幅の第１ベーン２２に対して他の３つのベーン２３〜２５の幅をそれぞれ小さくすることによってベーンロータ７全体の重量バランスを均一化するようになっている。
【００３８】
ベーンロータ７が、図３に示す最大反時計方向(最遅角側)へ回転すると、第１ベーン２２の他側面が第１シュー８ａの対向側面に当接してハウジング５に対する最大遅角側の相対回転位置が機械的に規制されるようになっている。一方、ベーンロータ７が、図４に示す最大時計方向へ回転すると、第１ベーン２２の突起部２２ａの外側面が第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機械的に規制されるようになっている。
【００３９】
なお、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、他のベーン２３〜２５は円周方向で対向するいずれのシュー８ａ〜８ｅにも当接しないようになっている。これにより、ベーンロータ７は、各遅角、進角油圧室９，１０に油圧が供給された際の相対回転の応答性が向上する。
【００４０】
油圧回路は、各遅角油圧室９と各進角油圧室１０に対して油圧を選択的に供給するか、あるいは各遅角油圧室９と進角油圧室１０内の油を選択的に排出するものである。
【００４１】
すなわち、図１に示すように、各遅角油圧室９に各遅角油通路１９ａ〜１９ｄを介して連通する遅角側通路２９と、各進角油圧室１０に各進角油通路２０ａ〜２０ｄを介して連通する進角側通路３０と、該遅角、進角油通路２９，３０に設けられた電磁切換弁３１と、各通路２９，３０に電磁切換弁３１を介して油圧を選択的に供給するオイルポンプ３２と、遅角側通路２９と進角側通路３０に電磁切換弁３１を介して選択的に連通するドレン通路３３と、を備えている。なお、前記オイルポンプ３２の吸入通路３２ｂとドレン通路３３はオイルパン３４に連通している。
【００４２】
両遅角側通路２９と進角側通路３０は、主として図外のシリンダブロックやシリンダヘッドの内部に形成されている。遅角側通路２９は、図１、図３及び図４に示すように、カムシャフト一端部２ａの内部軸方向に沿って形成された第１油通路である一対の遅角通路部２９ａ、２９ｂを有している。この一対の遅角通路部２９ａ、２９ｂは、カムシャフト２の回転軸線Ｐを中心とした径方向の対称位置に配置されている。また、各遅角通路部２９ａ、２９ｂは、カムシャフト一端部２ａの先端部側の一端部から径方向に沿って貫通した一対の第１径方向油孔２９ｃ、２９ｄが設けられている。
【００４３】
また、カムシャフト一端部２ａの各第１径方向油孔２９ｃ、２９ｄが開口した外周には、この各第１径方向油孔２９ｃ、２９ｄと各遅角油通路１９とを連通する第１環状溝(グルーブ溝)３５が設けられている。
【００４４】
したがって、各遅角油通路１９は、内端側の一端開口が第１環状溝３５に臨み、外端側の他端開口が各遅角油圧室９に臨んでいる。
【００４５】
また、図３及び図４に示すように、Ｙ線上にある一つの遅角油通路１９ａは、一つの第１径方向油孔２９ｃに対してカムシャフト２の回転軸線Ｐを中心とする径方向でその大部分が互いに重なっている(オーバーラップ)している。したがって、一つの遅角油通路１９ａと一つの第１径方向油孔２９ｃは、Ｙ線上において直線状に連通しており、第１径方向油孔２９ｃから第１環状溝３５と遅角油通路１９ａを介して一つの遅角油圧室９ａまでの供給経路(Ｙ線上経路)が十分に短くなっている。
【００４６】
一方、進角側通路３０は、カムシャフト一端部２ａの内部軸方向に沿って形成された第２油通路である一対の進角通路部３０ａ、３０ｂを有している。この一対の進角通路部３０ａ、３０ｂは、同じくカムシャフト２の回転軸線Ｐを中心とした径方向の対称位置に配置され、かつ各遅角通路部２９ａ、２９ｂに対して周方向のほぼ９０°ずれた位置に形成されている。
【００４７】
また、一対の進角通路部３０ａ、３０ｂは、図５に示すように、それぞれに対応した２つの進角油通路２０ａ，２０ｃに対してベーンロータ７の円周方向へ所定距離だけ偏倚した位置に形成されている。また、各進角通路部３０ａ、３０ｂは、カムシャフト一端部２ａの先端部内の一端部から径方向に沿って貫通した一対の第２径方向油孔３０ｃ、３０ｄを有している。この各第２径方向油孔３０ｃ、３０ｄは、各第１径方向油孔２９ｃ、２９ｄの形成位置よりもスプロケット１寄りに配置されている。
【００４８】
なお、一対の第２径方向油孔３０ｃ、３０ｄは、前記２つの進角油通路２０ａ，２０ｃ以外の他の２つの進角油通路２０ｂ、２０ｄとは周方向の約９０°の角度位置で離間している。
【００４９】
さらに、カムシャフト一端部２ａの各第２径方向油孔３０ｃ、３０ｄが開口した外周には、この各第２径方向油孔３０ｃ、３０ｄと４つの進角油通路２０ａ〜２０ｄとを連通する第２環状溝(グルーブ溝)３６が設けられている。
【００５０】
したがって、各進角油通路２０ａ〜２０ｄは、内端側の一端開口２０ｅが第２環状溝３６に臨み、外端側の他端開口２０ｆが各進角油圧室１０に臨んでいる。
【００５１】
なお、第２径方向油孔３０ｄは、請求項２における第３径方向油孔に相当し、これに連通する進角油圧室１０が第２の進角作動室に相当し、さらにこの進角油圧室１０に連通する進角油通路２０ｃが第３の進角油通路に相当している。また、第２径方向油孔３０ｄに連通する進角通路部３０ｂが第３油通路に相当している。
【００５２】
そして、図５に示すように、例えば、一つの進角通路部３０ａから第２径方向油孔３０ｃと第２環状溝３６及び一つの進角油通路２０ａを介して一つの進角油圧室１０までの供給経路Ｓ１は、クランク状に屈曲形成されている。また、同じく他の進角通路部３０ｂから第２径方向油孔３０ｄと第２環状溝３６及び他の進角油通路２０ｃを介して他の一つの進角油圧室１０までの供給経路Ｓ２もクランク状に屈曲形成されている。
【００５３】
また、各進角油圧室１０側では、図５に示すように、各第２径方向油孔３０ｃ、３０ｄから第２環状溝３６と各進角油通路２０までの供給経路が全体的に長くなっている。その中で２つの供給経路Ｓ１，Ｓ２は、比較的短くなっているものの、これらの供給経路Ｓ１，Ｓ２も、クランク状に屈曲形成されて迂回した経路になることから、直線状に形成した場合に比較して長くなっている。
【００５４】
電磁切換弁３１は、４ポート４方向３位置の弁であって、図外のコントロールユニット(ＥＣＵ)からの出力信号によって各通路２９，３０とオイルポンプ３２の吐出通路３２ａとドレン通路３３とを選択的に切り換え制御するようになっている。
【００５５】
ＥＣＵ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。また、ＥＣＵは、機関運転状態に応じて電磁切換弁３１のコイルに制御電流を出力するようになっている。
【００５６】
図８は本実施形態に供されるロック機構を示す図１の要部拡大図である。
【００５７】
ロック機構４は、図１、図２及び図８に示すように、第１ベーン２２の内部軸方向に貫通形成された摺動用孔３７と、この摺動用孔３７内に摺動自在に収容されて、スプロケット１に対して進退可能に設けられたロックピン３８と、スプロケット１の内側面１ｄの所定位置に形成され、ロックピン３８の先端部３８ａが挿入されてベーンロータ７をロックするロック穴３９と、機関の始動状態に応じてロックピン３８の先端部３８ａをロック穴３９に挿入させ、あるいは抜け出させる挿入・解除機構と、から構成されている。
【００５８】
摺動用孔３７は、図８に示すように、内周面が段差径状に形成されて、スプロケット１側の前端側の小径孔３７ａと、後端側の大径孔３７ｂとを有し、この小径孔３７ａと大径孔３７ｂとの間に環状の第１段差部３７ｃが形成されている。
【００５９】
ロックピン３８は、図２及び図８に示すように、ロック穴３９と摺動用孔３７に対応して外周面が段差径状に形成され、最小径の先端部３８ａと、該先端部３８ａ側より後ろ側の内部中空状の小径部３８ｂ及び大径部３８ｃと、この小径部３８ｂと大径部３８ｃとの間に形成された第２段差部３８ｄと、を有している。先端部３８ａは、中実になっていると共に、外周面が截頭円錐状に形成されてロック穴３９内に挿入し易い形状になっている。
【００６０】
また、摺動用孔３７の第１段差部３７ｃとロックピン３８の第２段差部３８ｄとの間には、環状の第１受圧室４０ａが形成されている。また、ロックピン３８の先端部３８ａとロック穴３９との間には、第２受圧室４０ｂが形成されている。これら第１、第２受圧室４０ａ、４０ｂは、挿入・解除機構の一部を構成している。
【００６１】
ロック穴３９は、スプロケット１に穿設された固定用孔１ｆに圧入固定されたロック穴構成部４１によって形成されている。このロック穴構成部４１は、硬質な金属材によって有底円筒状のカップ状に形成されている。
【００６２】
固定用孔１ｆは、スプロケット１の円周方向の遅角油圧室９の第１シュー８ａ寄りに臨む位置に貫通形成されている。したがって、ロック穴３９は、その位置がロック穴構成部４１を介してベーンロータ７が最大遅角側に相対回転した場合にロックピン３８と軸方向から対向する位置になっている。
【００６３】
これによって、ロックピン３８の先端部３８ａがロック穴３９に挿入した場合には、ハウジング５とベーンロータ７の相対回転角度が機関始動に適した最遅角の変換角度となるように設定されている。
【００６４】
また、ベーンロータ７の後端面には、摺動用孔３７の後端と連通する呼吸溝７ａがロータ２１の径方向に沿って形成されている。この呼吸溝７ａは、フロントプレート１３の挿入孔１２ａを介して外気と連通している。これによって、ロックピン３８の摺動用孔３７内での良好な摺動性を確保するようになっている。
【００６５】
挿入・解除機構は、ロックピン３８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３８を進出方向(ロック穴３９方向)へ付勢するコイルスプリング４２と、ロック穴３９と第１、第２受圧室４０ａ、４０ｂ内にそれぞれ油圧を供給してロックピン３８を後退させる解除用油圧回路と、から構成されている。
【００６６】
コイルスプリング４２は、ベーンロータ７が最遅角側へ相対回転した際に、そのばね力によってロックピン３８を進出移動させて先端部３８ａをロック穴３９内に挿入させる。これにより、ベーンロータ７は、ハウジング５に対してロックされるようになっている。
【００６７】
解除用油圧回路は、図６〜図８に示すように、２つの供給経路から第１、第２受圧室４０ａ、４０ｂにそれぞれ油圧を供給してロックピン３８を後退移動させるようになっている。
【００６８】
すなわち、一つの供給経路は、図３、図４及び図８に示すように、第１ベーン２２の一つの遅角油圧室９(９ａ)側の側部に周方向へ直線状に形成された第１ロック解除油路４３を利用している。この第１ロック解除油路４３は、第１ベーン２２の遅角油圧室９ａ側の側部を例えばドリルによって孔開け加工したものであって、横断面円形状に形成されている。また、この第１ロック解除油路４３は、一端開口が一つの遅角油圧室９ａに臨み、他端開口が第１受圧室４０ａに臨んでいる。したがって、一つの供給経路は、各遅角油圧室９に油圧が供給された際に、一つの遅角油圧室９ａに供給された油圧を、第１ロック解除油路４３を介して第１受圧室４０ａに供給する経路である。
【００６９】
一方、他の供給経路は、図１に示すように、ベーンロータ７のスプロケット１側の前端面７ｂに各進角油通路２０とは別個独立して形成された第２ロック解除油路４４を利用している。
【００７０】
すなわち、第２ロック解除油路４４は、図１、図５〜図８に示すように、ベーンロータ１の前端面７ｂにおいて、ロータ２１と第１ベーン２２の結合部位にベーンロータ７の回転軸心側から径方向外側に向かって細長い通路溝として形成されている。この第２ロック解除油路４４は、各進角油通路２０ａ〜２０ｄと同じくベーンロータ７の焼結成形時に、細長い通路溝として一緒に成形されている。そして、第２ロック解除油路４４は、ハウジング本体１１の内部に収容された状態でベーンロータ７の前端面７ｂに対向配置されるスプロケット１の内側面１ｄとの間で油路として構成されるようになっている。
【００７１】
また、第２ロック解除油路４４は、図６に示すように、全体がベーンロータ７の回転軸心Ｐ１と摺動用孔３７の軸心Ｐ２を結ぶ直線Ｘよりも第１ベーン２２の突起部２２ａ寄りに僅かに偏倚して配置されている。これによって、第２ロック解除油路４４の両側部の肉厚をほぼ均一化させて剛性を確保しつつ突起部２２ａを含む第１ベーン２２の重量バランスを調整している。
【００７２】
さらに、第２ロック解除油路４４は、図５に示すように、一つの第２径方向油孔３０ｃに対してカムシャフト２の回転軸線Ｐを中心とする径方向でその大部分が互いに重なっている(オーバーラップ)している。このオーバーラップ量は、少なくとも一部でも良く、この一部とは、両者４４、３０ｃの対向する開口面積の約１／１０以上が重なっていることを示している。
【００７３】
また、この第２ロック解除油路４４は、一端開口４４ａが第２環状溝３６に臨み、他端開口４４ｂが摺動用孔３７の小径孔３７ａの先端部を介してロック穴３９に直接的に臨んでいる。したがって、図５に示すように、第２径方向油孔３０ｃから第２環状溝３６と第２ロック解除油路４４を介してロック穴３９までの供給経路Ｓ３は、直線的になっている。
【００７４】
一方、前述したように、第２径方向油孔３０ｃ、３０ｄから第２環状溝３６及び各進角油通路２０ａ、２０ｃを介して各進角油圧室１０、１０までの供給経路Ｓ１，Ｓ２は、それぞれクランク状に屈曲している。したがって、第２径方向油孔３０ｃからロック穴３９までの直線的な供給経路Ｓ３の通路長さＡは、前記それぞれの供給経路Ｓ１、Ｓ２の通路長さＢ、Ｃよりも短く設定されている。
【００７５】
各遅角通路部２９ａ、２９ｂから第１環状溝３５に供給された油圧は、一旦、遅角油圧室９に流入して、ここから第１ロック解除油路４３を介して第１受圧室４０ａに供給される。一方、各進角通路部３０ａ、３０ｂから第２環状溝３６に供給された油圧は、直接的に第２ロック解除油路４４から第２受圧室４０ｂに供給される。
【００７６】
これら第１、第２受圧室４０ａ、４０ｂに供給された油圧によって、ロックピン３８は、コイルスプリング４２のばね力に抗して後退移動して、先端部３８ａがロック穴３９から抜け出てロックが解除される。これにより、ハウジング５に対するベーンロータ７の自由な相対回転が許容されるようになっている。
〔本実施形態の作用〕
以下、本実施形態の作用を説明する。まず、イグニッションスイッチをオフ操作して機関を停止した際には、ＥＣＵからの電磁切換弁３１のコイルへの給電も停止されて非通電状態になると共に、オイルポンプ３２の駆動も停止される。
【００７７】
また、機関が完全に停止する前には、ベーンロータ７が、カムシャフト２に作用する交番トルクによって最大遅角位置に相対回転する(図３参照)。この最大遅角位置では、ロック穴３９に油圧が供給されないので、ロックピン３８の先端部３８ａが、コイルスプリング４２のばね力によってロック穴３９内に挿入して、ベーンロータ７を再始動に適した最遅角側の位置にロックする。
【００７８】
次に、イグニッションスイッチをオン操作して機関が再始動されてクランキングが開始されると、このクランキングの段階においては、ＥＣＵからの電磁切換弁３１のコイルへの非通電状態が維持される。これによって、オイルポンプ３２の吐出通路３９ａと遅角側通路２９を連通させる。同時に、進角側通路３０とドレン通路３３を連通させる。
【００７９】
また、機関の再始動によってオイルポンプ３２が駆動を開始する。これにより、オイルポンプ３２から吐出された作動油は、遅角側通路２９などを介して各遅角油圧室９内に流入して、該各遅角油圧室９が高圧になる。一方、各進角油圧室１０内の作動油は、進角側通路３０などを通ってドレン通路３３からオイルパン３４内に排出されて、各進角油圧室１０内が低圧になる。
【００８０】
したがって、各遅角油圧室９の容積の拡大状態が維持されていることに伴い、ベーンロータ７が、図３に示すように、反時計方向へ回転した状態となっている。つまり、第１ベーン２２の一側面が、第１シュー８ａの対向側面に当接してそれ以上の反時計方向の回転が規制されている。これにより、ベーンロータ７は、ハウジング５に対して最大遅角側の相対回転位置に保持される。つまり、カムシャフト２は、スプロケット１に対して相対回転角度位置が最遅角側に維持されて、各吸気弁の開閉タイミングが最遅角側になる。
【００８１】
また、一つの遅角油圧室９ａに供給された作動油(油圧)は、第１ロック解除油路４３を通って第１受圧室４０ａ内に流入する。しかし、作動油の流入初期の段階では、第１受圧室４０ａが未だ高圧にならないことから、ベーンロータ７は、ロック機構によるロック状態が維持される。
【００８２】
その後、第１受圧室４０ａの内部が所定圧に上昇すると、ロックピン３８は、コイルスプリング４２のばね力に抗して後退移動する。これにより、ロックピン３８の先端部３８ａがロック穴３９から抜け出して、ベーンロータ７は、ハウジング５に対するロックが解除されて、自由な相対回転が許容される。このとき、各遅角油圧室９の内部圧が高くなっていることから、ベーンロータ７は、最大遅角側の相対回転位置に保持された状態が維持されている。
【００８３】
このように、機関再始動時には、ベーンロータ７が、最大遅角側の相対回転位置に保持されることから、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。また、ベーンロータ７のばたつきが抑制されて、各ベーン２２〜２５と各シュー８ａ〜８ｅとの間の干渉が抑制される。
【００８４】
特に、本実施形態では、図４に示すように、少なくとも一つの遅角油通路１９ａが第１径方向油孔２９ｃと径方向で互いの対向する開口部のほぼ全体が重なるように連通している。換言すれば、両者１９ａ、２９ｃは、直接的かつ直線状に連通している。このため、遅角側通路２９から第１環状溝３５に流入した作動油は、第１径方向油孔２９ｃから遅角油通路１９ａへ直線状でかつ直接的に流入する。したがって、一つの遅角油圧室９ａには、作動油が速やかに供給することが可能になる。これにより、ベーンロータ７を、最遅角位置に速やかに保持することができる。したがって、ベーンロータ７は、ロックピン３８がロック穴３９から抜け出した直後において、カムシャフト２に発生する交番トルクなどに起因するばたつきの発生が十分に抑制される。この結果、第１ベーン２２と第１シュー８ａなどとの干渉打音の発生を効果的に抑制することができる。
【００８５】
次に、機関が例えばアイドリング運転などの所定の機関運転状態に移行した場合は、ＥＣＵから電磁切換弁３１のコイルに制御電流が出力される。これによって、吐出通路３９ａと進角側通路３０が連通されると同時に、遅角側通路２９とドレン通路３３を連通させる。このため、各遅角油圧室９内の作動油は、各遅角油通路１９ａ〜１９ｄや第１環状溝３５、第１径方向油孔２９ｃ、２９ｄ及び遅角側通路２９(遅角通路部２９ａ、２９ｂ)を介してドレン通路３３からオイルパン３４内に排出される。これによって、各遅角油圧室９は、低圧になる。
【００８６】
一方、オイルポンプ３２から圧送された作動油は、進角側通路３０(進角通路部３０ａ、３０ｂ)から第２径方向油孔３０ｃ、３０ｄを通って第２環状溝３６に流入する。ここから、各進角油通路２０ａ〜２０ｄを通って各進角油圧室１０に供給される。これによって、各進角油圧室１０は、内部が高圧になる。
【００８７】
このとき、第２環状溝３６に流入した作動油は、第２ロック解除油路４４を通って第２受圧室４０ｂに直接的に供給されるため、今度はこの油圧によって第２受圧室４０の容積が拡大する。これにより、ロックピン３８は、後退移動して先端部３８ａがロック穴３９から抜け出した状態が維持される。
【００８８】
したがって、ベーンロータ７は、図４に示すように、ハウジング５に対して時計方向へ相対回転して、第１ベーン２２の他側面が第２シュー８ｂの対向側面に当接して、それ以上の時計方向の回転が規制される。これにより、カムシャフト２は、スプロケット１に対して相対回動位相が最進角側に変換される。この結果、吸気弁の開閉タイミングが最進角側に制御されて、かかる運転域における機関の性能を向上させることができる。
【００８９】
そして、各進角油圧室１０には、第２環状溝３６からこの第２環状溝３６を周方向に流動して各進角油通路２０ａ〜２０ｄを通って作動油が供給される。すなわち、２つの進角油圧室１０，１０には、２つの進角油通路２０ａ、２０ｃを介して屈曲した供給経路Ｓ２，Ｓ３などを通って迂回しながら供給される。他の２つの進角油圧室１０，１０には、進角油通路２０ｂ、２０ｄを介してさらに長い供給経路を通って供給される。
【００９０】
これに対して、第２受圧室４０ｂには、前述のように、作動油(油圧)が第２環状溝３６から第２ロック解除油路４４(供給経路Ｓ３)を通って直接的かつ直線的に供給される。このため、各進角油圧室１０内の油圧の立ち上がりよりも第２受圧室４０ｂ内での油圧の立ち上がり速くなる。
【００９１】
このため、ロックピン３８は、ベーンロータ７が進角側へ相対回転する前に速やかに後退移動して先端部３８ａがロック穴３９から速やかに抜け出すことができる。
【００９２】
つまり、従来の技術のように、ロック解除用の油圧が、第２環状溝３６から各進角油圧室１０を通って（迂回して）第２受圧室４０ｂに供給される場合には、先に進角油圧室１０の油圧が上昇してベーンロータ７が進角側へ相対回転しようとする。このため、ロックピン３８は、ロック穴３９から完全に抜け出す前にベーンロータ７の回転によって先端部３８ａに剪断方向から干渉してロック穴３９の孔縁に引っ掛かってスムーズに抜け出せないおそれがある。
【００９３】
これに対して、本実施形態では、作動油が第２環状溝３６から第２ロック解除油路４４(供給経路Ｓ３)を通って直接的かつ直線的に第２受圧室４０ｂに供給される。したがって、例えば車両の走行中において、内燃機関の停止状態から例えばアクセルペダルを急に踏み込んで急発進させた場合に、遅角側でロック状態にあるロックピン３８がロック穴３９から早期に抜け出して、ベーンロータ７を進角側へ速やかに相対回転させることが可能になる。この結果、機関の高出力化を満足させることができる。
【００９４】
以上のように、本実施形態では、例えば、機関の再始動時には、ロックピン３８が、ベーンロータ７の進角側への相対回転よりも前にロック穴３９から速やかに抜け出すことができる。したがって、ベーンロータ７は、進角側への安定かつ速やかに相対回転することができる。
【００９５】
なお、前述した一つの遅角油圧室９ａに対する作動油の速やかな供給による効果は、機関再始動だけではなく、機関再始動後の機関運転状態が変化した場合にも効果を発揮する。すなわち、機関運転状態の変化によって、ベーンロータ７が、進角側の相対回転位置から遅角側へ相対回転しようとする場合にも、少なくとも一つの遅角油圧室９ａには作動油が前述した直線的な供給経路によって速やかに供給される。したがって、ベーンロータ７は、遅角油圧室９ａの油圧とこれに隣接する進角油圧室１０内の油圧との相対的な対抗油圧によってばたつきの発生が十分に抑制される。
【００９６】
また、本実施形態では、各進角油通路２０や第２ロック解除油路４４をベーンロータ７の焼結成形時に一緒に成形することができるので、製造作業が容易になり、製造コストの低減化が図れる。
【００９７】
さらに、第２ロック解除油路４４の形成位置が、前述したように、第１ベーン２２の周方向の突起部２２ａの有する一方側へ偏倚(オフセット)した位置になっている。換言すれば、第２ロック解除油路４４を、第１ベーン２２の周方向幅の中央位置に形成した場合には、第２ロック解除油路４４と第１ベーン２２の周方向一方側(突起部２２ａと反対側)の端面との間の肉厚が薄くなってしまう。そこで、第２ロック解除油路４４を前述した偏倚した位置にすると、第２ロック解除油路４４を挟んだ第１ベーン２２の周方向の両側の肉厚を確保することができる。この結果、第１ベーン２２の耐久性の低下を抑制できる。
【００９８】
なお、第２ロック解除油路４４の形成位置は、第１ベーン２２の周方向の幅厚さによって自由に変更可能であり、前述のように偏倚させずに第１ベーン２２の周方向幅の中央に配置することも可能である。
【００９９】
また、ハイブリッド車両に用いられる内燃機関においては、モータによる走行中に内燃機関が停止状態から始動へ移行することが多く存在する。この場合、内燃機関の回転数が急激に上昇し、オイルポンプから供給される作動油の速度が通常の車両停止時からの始動に対して速くバルブタイミング制御装置に供給される。そして、ロックピン３８をロック穴３９から早期に脱出させてバルブタイミング制御装置を作動させたいというニーズがある。そのニーズに対して、研究によりカムシャフト２の第１径方向油孔２９ｃと遅角油通路１９ａとの距離、及び第２径方向油孔３０ｃと第２受圧室４０ｂとの距離の関係が影響することが分かってきた。
【０１００】
特に本実施形態では、第２径方向油孔３０ｃ、３０ｄから第２環状溝３６及び各進角油通路２０ａ、２０ｃを介して各進角油圧室１０、１０までの供給経路Ｓ１，Ｓ２は、それぞれクランク状に屈曲させている。したがって、第２径方向油孔３０ｃからロック穴３９までの直線的な供給経路Ｓ３の通路長さＡは、前記それぞれの供給経路Ｓ１、Ｓ２の通路長さＢ、Ｃよりも短く設定されている。この長さの関係が逆であると、ロックピン３８がロック穴３９から抜ける前に進角油圧室１０に作動油が充満し易くなる。これにより、第１ベーン２２が進角側へ移動し易くなる。このため、ロックピン３８が、ロック穴３９の孔縁に押し付けられて抜け難くなるおそれがあることが分かった。この時間差は数ｍｓであり短時間ではあるが、大きな効果が得られることが分かった。
〔第２実施形態〕
図９及び図１０は第２実施形態を示し、４つの進角油通路２０と第２ロック解除油路４４を、ベーンロータ７に代えてスプロケット１の内側面１ｄに通路溝状に形成したものである。
【０１０１】
すなわち、４つの進角油通路２０は、図９に示すように、スプロケット本体１ａの挿入孔１ｃから内側面１ｄ上で前記挿入孔１ｃの中心から放射方向に沿って通路溝状に形成されている。また、第２ロック解除油路４４は、同じくスプロケット本体１ａの挿入孔１ｃから内側面１ｄの径方向に沿って通路溝状に形成されて、ロック穴３９の孔縁まで延びている。
【０１０２】
各第２径方向油孔３０ｃ、３０ｄや第２環状溝３６は、各進角油通路２０や第２ロック解除油路４４の形成位置の変更に伴いカムシャフト２の一端部２ａであってスプロケット本体１ａの挿入孔１ｃ寄りに形成されている。
【０１０３】
したがって、各進角油通路２０は、図１０に示すように、スプロケット本体１ａの内周側の各一端開口２０ｅが第２環状溝３６に臨み、外周側の他端開口２０ｆが各進角油圧室１０に臨んでいる。
【０１０４】
第２ロック解除油路４４は、一端開口４４ａが第２環状溝３６に臨み、他端開口４４ｂが切り欠かれたロック穴構成部４１の端縁を介してロック穴３９に臨んでいる。
【０１０５】
なお、各進角油通路２０と第２ロック解除油路４４は、ハウジング５内にベーンロータ７を収容して組み付けた後に、このベーンロータ７の前端面７ｂとの間に形成されることになる。
【０１０６】
他の構成は第１実施形態と同じである。
【０１０７】
したがって、この実施形態によれば、機関の停止時には、図１０に示すように、ベーンロータ７は、カムシャフト２の交番トルクによって最遅角側の位置に相対回転する。また、この時点では、ロック機構のロックピン３８の先端部３８ａがコイルスプリング４２のばね力によってロック穴３９に挿入され、ベーンロータ７がハウジング５に対して最遅角の相対回転位置でロックされる。
【０１０８】
また、機関運転状態の変化によって、ベーンロータ７が遅角側から進角側へ相対回転しようとした際には、第１実施形態と同じ供給経路Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３によって各進角油圧室１０よりも先にロック穴３９に第２ロック解除油路４４から作動油が速やかに供給される。したがって、ロックピン３８は、ベーンロータ７が遅角側へ相対回転し始めるよりも先に先端部３８ａがロック穴３９から抜け出すことができる。このため、第１実施形態と同じく、ロックピン３８は、先端部３８ａがロック穴３９孔縁に引っ掛かることなくスムーズに抜け出すことが可能になる。
【０１０９】
各進角油通路２０や第２ロック解除油路４４を、スプロケット本体１ａの内側面１ｄに形成したことから、これらをスプロケット１の成形後に切削加工によって成形できるので、その成形作業が容易である。
【０１１０】
また、スプロケット１を、例えば焼結金属で成形した場合には、各進角油通路２０や第２ロック解除油路４４も一緒に成形できるので、これらの成形作業がさらに容易になり、コストの低減化も図れる。
〔第３実施形態〕
図１１〜図１４は第３実施形態を示し、遅角側通路２９の遅角通路部の構成を変更すると共に、進角側通路３０の進角通路部の構成を変更した。さらに、ロータ２１の内部で各進角油通路２０ａ〜２０ｄと第２ロック解除油路４４をベーンロータ７の回転軸方向でオフセット配置したものである。
【０１１１】
すなわち、遅角側通路２９のカムシャフト２の一端部２ａの内部軸方向には、４本の遅角通路部２９ａ、２９ａ、２９ｂ、２９ｂが設けられている。この４本の遅角通路部２９ａ〜２９ｂは、カムシャフト一端部２ａの内部周方向のほぼ等間隔位置に設けられている。この各遅角通路部２９ａ〜２９ｂは、カムシャフト一端部２ａの回転軸線方向の所定位置から径方向に延びる４つの第１径方向油孔２９ｃ、２９ｃ、２９ｄ、２９ｄを有している。この各第１径方向油孔２９ｃ〜２９ｄは、各遅角油通路１９ａ〜１９ｄにそれぞれ連通している。
【０１１２】
進角側通路３０の進角通路部３０ｅは、図１２に示すように、カムシャフト２のボルト挿通孔２ｂの内周面とカムボルト６の軸部６ｂの外周面との間に形成されている。進角通路部３０ｅは、円筒状に形成されて、カムボルト６の頭部６ａのフランジ部６ｄの着座用端面まで延びている。
【０１１３】
また、第２ロック解除油路４４は、例えばドリル加工によって、カムシャフト２の一端部２ａの先端面付近からロータ２１の径方向及び軸方向にほぼＬ字形状に屈曲形成されている。つまり、この第２ロック解除油路４４は、ロータ２１の挿通孔２１ａから径方向へ延びていると共に、ロック機構付近でカムシャフト２方向へ軸方向に延びて全体がほぼＬ字形状に形成されている。また、第２ロック解除油路４４は、カムボルト６の軸部６ｂ側の一端開口４４ａが進角通路部３０ｅに臨み、ロック機構側に軸方向に沿って形成された他端開口４４ｂがロック穴３９に臨んでいる。
【０１１４】
進角油通路２０は、各進角油圧室１０に対応して４つ設けられていると共に、それぞれが第２ロック解除油路４４よりも前方のフロントプレート１２寄りに配置されている。各進角油通路２０は、ロータ２１の内部を挿通孔２１ａから径方向に沿って貫通形成されて、カムボルト６の軸部６ｂ側の一端開口２０ｅが進角通路部３０ｅに臨み、他端開口２０ｆが各進角油圧室１０に臨んでいる。
【０１１５】
このように、第２ロック解除油路４４と各進角油通路２０ａ〜２０ｄは、カムボルト６の軸方向においてオフセット配置されている。つまり、第２ロック解除油路４４が、カムシャフト２寄りに、各進角油通路２０ａ〜２０ｄが、フロントプレート１２寄りに配置されている。このため、進角通路部３０ｅから第２ロック解除油路４４を介してロック穴３９(第２受圧室４０ｂ)までの供給経路Ｓ４は、進角通路部３０ｅから各進角油通路２０ａ〜２０ｄを介して各進角油圧室１０までの供給経路Ｓ５よりも短くなっている。
【０１１６】
したがって、機関運転状態の変化に伴いオイルポンプ３２から進角通路部３０ｅに供給された作動油は、先に第２ロック解除油路４４から第２受圧室４０ｂに供給され、その後、各進角油通路２０ａ〜２０ｄから各進角油圧室１０に供給される。このため、第２受圧室４０ｂ内の油圧の立ち上がりが、各進角油圧室１０内の油圧の立ち上がりに方が速くなる。特に、第２受圧室４０ｂの容積は、各進角油圧室１０全体の容積よりも十分に小さいことから、油圧の立ち上がり速度の差は大きい。
【０１１７】
よって、ロックピン３８は、第２受圧室４０ｂへの供給油圧によってコイルスプリング４２のばね力に抗して速やかに後退移動して先端部３８ａがロック穴３９から抜け出す。その後、ベーンロータ７が、各進角油圧室１０への供給油圧によって進角側へ相対回転する。
【０１１８】
したがって、前述したロックピン３８のロック穴３９の孔縁に対する引っ掛かり現象を効果的に抑制することが可能になる。
【０１１９】
なお、この時間差は約十数ｍｓであるから、たとえ作動油が予め各進角油圧室１０にある程度供給されている状態でもロックピン３８の引っ掛かりを十分に抑制できる。
【０１２０】
また、各遅角通路部２９ａ〜２９ｂなどをそれぞれ独立した形で設けたことから、各遅角油圧室９への作動油の供給速度が第１、第２実施形態の場合に比較して速くなる。これによって、バルブタイミング制御装置の制御応答性が向上する。
【０１２１】
他の構成は第１実施形態と同様であるから、一つの遅角油圧室９(９ａ)へ作動油を速やかに供給してベーンロータ７のばたつきを抑制するなど、第１実施形態と同じ作用効果が得られる。
【０１２２】
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、本発明のバルブタイミング制御装置を吸気弁側ばかりか排気弁側にも適用するが可能である。この場合、機関停止時には、ベーンロータ７が、ロック機構４のロックピンとロック穴によってハウジング５に対して最進角側の相対回転位置にロックされ、機関の再始動直後には各進角油圧室１０に作動油が供給される。
【０１２３】
また、第２実施形態では、ロック解除油路４４や進角油通路２０をスプロケット１の内側面１ｄに設けているが、遅角油通路１９をスプロケット１の内側面１ｄなどに設けることも可能である。
【０１２４】
さらに、各実施形態では、第１、２環状溝３５，３６を、カムシャフト２の外周面に設けられているが、これらをロータ２１の内周面に形成することも可能である。
【０１２５】
以上説明した実施形態に基づく内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。
【０１２６】
その一つの態様として、内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
クランクシャフトからの回転力が伝達され、内部に作動室を有するハウジングと、カムシャフトに固定されるロータと、前記ロータに一体に回転すると共に前記作動室を周方向の一方である遅角作動室と周方向の他方である進角作動室とに分けるベーンと、を有し、前記ハウジングと相対回転可能なベーンロータと、前記ベーンロータに設けられた収容孔に摺動可能に配置され、前記ベーンロータが前記ハウジングに対して最遅角側へ相対回転した位置で、前記ハウジングに設けられたロック穴に挿入可能なロックピンと、前記ベーンロータまたは前記ハウジングの一方に設けられ、前記カムシャフトの内部に設けられた第１油通路と前記遅角作動室とを連通する遅角油通路と、前記ベーンロータまたは前記ハウジングの他方に設けられ、前記カムシャフトの内部に前記第１油通路と異なる位置に設けられた第２油通路と前記進角作動室とを連通する進角油通路と、前記ベーンロータまたは前記ハウジングのいずれか一方に径方向に沿って設けられ、前記第２油通路と前記ロック穴とを連通するロック解除通路と、を備え、
前記遅角油通路は、前記第１油通路から前記カムシャフトの回転軸に対して径方向に延びた第１径方向油孔に径方向で少なくとも一部が重なるように連通し、前記ロック解除通路は、前記第２油通路から前記カムシャフトの回転軸に対して径方向へ延びた第２径方向油孔に径方向で少なくとも一部が重なるように連通している。
【０１２７】
さらに好ましくは、前記ハウジングは、第２の作動室を有し、前記ベーンロータは、前記第２の作動室を周方向の一方である第２の遅角作動室と周方向の他方である第２の進角作動室に分ける第２のベーンを有し、前記ベーンロータまたは前記ハウジングは、前記カムシャフトの内部に設けられて前記第１油通路と第２油通路とは異なる第３油通路から前記カムシャフトの回転軸に対して径方向に延びた第３径方向油孔と前記第２の進角作動室を連通する第３の進角油通路を有し、前記第２径方向油孔の前記カムシャフト外周の一端開口から前記ロック解除通路を介して前記ロック穴までの通路長さＡは、前記第３径方向油孔の前記カムシャフト外周の一端開口から第３の進角油通路を介して前記第２の進角作動室までの通路長さＢよりも短くなっている。  この発明の態様によれば、第３油通路から最も近い第２の進角作動室へ作動油が到達するよりも先にロック穴に作動油が到達するので、ロックピンが先に抜け出させることができる。
【０１２８】
さらに好ましくは、前記第３の進角油通路における前記ベーンロータの周方向幅の中心が、前記第３径方向油孔の前記一端開口における前記ベーンロータの周方向幅の中心に対して周方向へ所定量ずれている。
【０１２９】
さらに好ましくは、前記進角油通路の前記ベーンロータの周方向幅の中心は、前記第２径方向油孔の一端開口の周方向幅の中心に対して前記ベーンロータの周方向にずれていると共に、前記ロック解除通路の周方向幅の中心と前記一端開口の周方向幅の中心の周方向のずれよりも大きくなっている。
【０１３０】
この発明の態様によれば、ロック穴までの通路長さが、進角作動室までの通路長さよりも短いことから、第２油通路から第２径方向油孔に流入した作動油は、進角作動室よりもロック穴への供給が早くなる。これによって、進角作動室の油圧の上昇よりもロックピンのロック穴からの抜け出しが早くなる。
【０１３１】
さらに好ましくは、前記ロック解除通路は、前記ベーンロータの回転軸方向において前記第３の進角油通路に対して前記カムシャフト側に位置ずれしている。
【０１３２】
ロック解除通路の位置をカムシャフト側にずらすことによっても進角油通路よりも通路長を短くできる。
【０１３３】
さらに好ましくは、前記ベーンは、前記遅角作動室側の一側部に突起部が設けられ、前記ロック解除通路は、前記ロータとベーンに跨って設けられ、前記ロック解除通路の直径方向の中心が、前記ベーンロータの回転軸心とロックピンの軸線を結ぶ直線に対して前記突起部側に位置ずれしている。
【０１３４】
この発明の態様によれば、ロック解除通路の形成位置が、突起部を含めたベーンの周方向の全体の肉厚のほぼ中央位置になっている。換言すれば、ロック解除通路の形成位置をベーンの周方向の一方側へ偏倚した位置にすると、ロック解除通路とベーンの周方向一方側の端面との間の肉厚が薄くなってしまう。しかし、ロック解除通路を前述のようにすると、ロック解除通路を挟んだベーンの周方向の両側の肉厚を確保することができる。この結果、ベーンの耐久性の低下を抑制できる。
【０１３５】
さらに好ましくは、前記カムシャフトの外周または前記ベーンロータの内周に設けられて、前記第１径方向油孔と遅角油通路とを連通する第１環状溝と、前記カムシャフトの外周または前記ベーンロータの内周であって、前記第１環状溝よりも前記カムシャフトの回転軸方向へずれた位置に設けられ、前記第３径方向油孔と前記ロック解除通路を連通する第２環状溝と、をさらに有し、前記通路長さＡは、前記第２径方向油孔から前記第２環状溝及び前記ロック解除通路を介して前記ロック穴までの距離であり、前記通路長さＢは、前記第３径方向油孔から前記第２環状溝を介して前記ベーンロータの回転方向へずれた前記第３の進角油通路と前記第２の進角作動室までの距離である。
【０１３６】
この発明の態様によれば、第２環状溝を利用して通路長さＡを、通路Ｂよりも短くしているので、その分、ロック解除の速度が速くなる。
【０１３７】
さらに好ましくは、前記ロック解除通路は、前記ベーンと前記ロータの回転軸線方向の一端面に設けられた通路溝である。
【０１３８】
さらに好ましくは、前記ロック解除通路は、前記ハウジングの一端開口を閉塞するリアプレートの内側面に設けられた通路溝である。
【０１３９】
別の好ましい態様としては、内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
クランクシャフトからの回転力が伝達され、内部に作動室を有するハウジングと、カムシャフトに固定されるロータと、前記ロータと一体に回転すると共に前記作動室を周方向の一方である進角作動室と周方向の他方である遅角作動室とに分けるベーンと、を有し、前記ハウジングと相対回転可能なベーンロータと、前記ベーンロータに設けられた収容孔に摺動可能に配置され、前記ベーンロータが前記ハウジングに対して最進角側へ相対回転した位置で、前記ハウジングに設けられたロック穴に挿入可能なロックピンと、前記ベーンロータまたは前記ハウジングの一方に設けられ、前記カムシャフトの内部に設けられた第１油通路と前記遅角作動室とを連通する遅角油通路と、前記ベーンロータまたは前記ハウジングの他方に設けられ、前記カムシャフトの内部に前記第１油通路とは異なる位置に設けられた第２油通路と前記進角作動室とを連通する進角油通路と、前記ベーンロータまたは前記ハウジングのいずれか一方に径方向に沿って設けられ、前記第１油通路と前記ロック穴とを連通するロック解除通路と、を備え、
前記進角油通路は、前記第２油通路から前記カムシャフトの回転軸に対して径方向に延びた第２径方向油孔に径方向で少なくとも一部が重なるように連通し、前記ロック解除通路は、前記第１油通路から前記カムシャフトの回転軸に対して径方向へ延びた第１径方向油孔と径方向で少なくとも一部が重なるように連通している。
【０１４０】
この発明の態様によれば、排気側のカムシャフトへの適用が可能になる。
【０１４１】
さらに別の好ましい態様としては、カムシャフトと、前記カムシャフトに取り付けられる内燃機関のバルブタイミング制御装置とを含む内燃機関のバルブタイミング制御システムであって、
クランクシャフトからの回転力が伝達され、内部に作動室を有するハウジングと、カムシャフトに固定されるロータと、前記ロータに一体に回転すると共に前記作動室を周方向の一方である遅角作動室と周方向の他方である進角作動室とに分けるベーンと、を有し、前記ハウジングと相対回転可能なベーンロータと、前記ベーンに設けられた収容孔に摺動可能に配置され、前記ハウジングに設けられたロック穴に挿入可能なロックピンと、前記カムシャフトの外周または前記ベーンロータの内周に設けられた第１環状溝及び第２環状溝と、前記カムシャフトの内部に設けられ、前記第１環状溝に開口する第１径方向油孔を有する第１油通路と、前記カムシャフトの内部に設けられ、前記第２環状溝に開口する第２径方向油孔を有する第２油通路と、前記ベーンロータまたは前記ハウジングに設けられ、前記第１環状溝と前記遅角作動室を連通する遅角油通路と、前記ベーンロータまたは前記ハウジングに設けられ、前記第２環状溝と前記進角作動室を連通する進角油通路と、前記ベーンロータまたは前記ハウジングに設けられ、前記第２環状溝と前記ロック穴とを連通するロック解除通路と、を備え、
前記進角油通路は、前記第１径方向油孔に対して前記ベーンロータの回転軸を中心とする半径方向で少なくとも一部がオーバーラップし、前記ロック解除通路は、前記第２径方向油孔に対して前記ベーンロータの回転軸を中心とする半径方向で少なくとも一部がオーバーラップしている。
【符号の説明】
【０１４２】
１…スプロケット、１ａ…スプロケット本体、１ｄ…内側面、２…カムシャフト、２ａ…一端部、２ｂ…ボルト挿通孔、３…位相変換機構、４…ロック機構、５…ハウジング、７…ベーンロータ、８ａ〜８ｅ…第１〜第４シュー、９…遅角油圧室、１０…進角油圧室、１１…ハウジング本体、１２…フロントプレート、１９ａ〜１９ｄ…遅角油通路、２０ａ〜２０ｄ…進角油通路、２１…ロータ、２２…第１ベーン、２３〜２５…第２〜第４ベーン、２９…遅角側通路、２９ａ・２９ｂ…遅角通路部(第１油通路)、２９ｃ、２９ｄ…第１径方向油孔、３０…進角側通路、３０ａ・３０ｂ……進角通路部(第２、第３油通路)、３０ｃ・３０ｄ…第２径方向油孔、３０ｅ…進角通路部(第２油通路)、３１…電磁切換弁、３２…オイルポンプ、３３…ドレン通路、３５…第１環状溝、３６…第２環状溝、３７…摺動用孔、３８…ロックピン、３８ａ…先端部、３９…ロック穴、４０ａ…第１受圧室、４０ｂ…第２受圧室、４２…コイルスプリング、４３…第１ロック解除油路、４４…第２ロック解除油路(ロック解除通路)、Ａ…通路長さ、Ｂ…通路長さ、Ｓ１・Ｓ２・Ｓ３…供給経路。
【図１】
2020094507.tif 000003
【図２】
2020094507.tif 000004
【図３】
2020094507.tif 000005
【図４】
2020094507.tif 000006
【図５】
2020094507.tif 000007
【図６】
2020094507.tif 000008
【図７】
2020094507.tif 000009
【図８】
2020094507.tif 000010
【図９】
2020094507.tif 000011
【図１０】
2020094507.tif 000012
【図１１】
2020094507.tif 000013
【図１２】
2020094507.tif 000014
【図１３】
2020094507.tif 000015
【図１４】
2020094507.tif 000016