(57)【要約】【課題】エンジン始動時に速やかに作動可能なバルブタイミング調整装置を提供する。【解決手段】バルブタイミング調整装置１０は、ハウジング１１に設けられた嵌合リング３６に嵌合するとき、ハウジング１１に対するベーンロータ１６の相対回動を禁止するストッパピストン３０を有している。ストッパピストン３０は、スプリング３４によって嵌合リング３６に嵌合する方向に付勢される。スプリング３４は、その付勢力がストッパピストン３０の非嵌合時に比較して、嵌合時に小さくなるように構成されている。これにより、エンジンの停止時にストッパピストン３０を嵌合リング３６に嵌合させやすくなる。また、エンジンの始動時に、比較的低い作動油圧にて嵌合リング３６からストッパピストン３０を嵌合解除することができる。これにより、速やかにバルブタイミング調整装置１０を作動させることができる。【選択図】  図２
2010216409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の駆動軸と、当該駆動軸の駆動力により回転駆動されて吸気弁及び排気弁を開閉する従動軸との位相を変化させることによって、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置において、
前記駆動軸または前記従動軸の一方とともに回転するハウジングと、
前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転し、前記ハウジング内に形成された収容室に収容されるベーンを有し、前記ベーンにより前記収容室が仕切られて形成される圧力室に供給される作動流体の圧力により前記ハウジングに対し相対回動可能なベーンロータと、
前記ハウジングに対し前記ベーンロータが所定の拘束位置にあり、前記ハウジングまたは前記ベーンロータの嵌合穴に対する嵌合時には前記ハウジングに対する前記ベーンロータの相対回動を禁止し、一方、非嵌合時には前記ハウジングに対する前記ベーンロータの相対回動を許容する規制部材、及び前記規制部材を前記嵌合穴に嵌合させる方向に付勢する付勢部材を有する拘束手段と、
を備え、
前記付勢部材は、その付勢力が前記規制部材の非嵌合時に比較して、前記規制部材の嵌合時に小さくなるよう構成されていることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【請求項２】
前記付勢部材は、前記規制部材の非嵌合時、ばね定数が大きく、前記規制部材の嵌合時、ばね定数が小さい非線形ばねであることを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項３】
前記付勢部材は、不等ピッチばねであることを特徴とする請求項２に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項４】
前記不等ピッチばねは、ピッチが小さい密部、及びピッチが大きい粗部を有し、
前記規制部材の嵌合時における前記密部の軸方向の線間隙間の合計は、前記規制部材の嵌合時における前記規制部材の先端部と前記嵌合穴の開口部との距離と略一致することを特徴とする請求項３に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項５】
前記付勢部材は、円錐ばねであることを特徴とする請求項２に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項６】
前記付勢部材は、たる型ばねであることを特徴とする請求項２に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項７】
前記付勢部材は、鼓型ばねであることを特徴とする請求項２に記載のバルブタイミング調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミング（以下、バルブタイミングという）を調整する内燃機関のバルブタイミング調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気弁または排気弁のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置として、相対回動するベーンロータとハウジングとの間に進角油圧室および遅角油圧室を有し、両油圧室に充満する作動油の油圧制御によりベーンロータとハウジングとの間に位相差を形成し、吸気弁または排気弁のバルブタイミングを調整するものが公知である。このバルブタイミング調整装置は、オイルポンプからの作動油を進角油圧室へ供給する状態と遅角油圧室へ供給する状態とを切り換えることで、進角油圧室および遅角油圧室の油圧を制御する。こうした油圧の制御により、ベーンロータとハウジングとを相対回転させ、これらの間に位相差を形成することで、バルブタイミングを調整している。
また、エンジン停止時にハウジングとベーンロータを拘束手段により拘束し、相対回動を禁止するバルブタイミング調整装置が公知である。このような拘束手段を設けることにより、カムシャフトが受けるトルク変動によりハウジングとベーンロータとが衝突することによる打音の発生が防止される。拘束手段は、スプリングと規制部材からなり、ハウジングに対してベーンロータが所定の位置、例えば最遅角位置、にあるとき、スプリングの付勢力が作動油圧に打ち勝つことにより規制部材が嵌合穴に嵌合し、ハウジングとベーンロータとの相対回動を禁止する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０３３５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のような拘束手段を備えるバルブタイミング調整装置において、エンジン停止時に規制部材を嵌合穴に嵌合させるためには、スプリング荷重は大きいことが望まれる。一方、エンジン始動時に、速やかにバルブタイミング調整装置を作動させるためには、作動油圧が低い状態で規制部材が嵌合穴から嵌合解除されることが好ましい。そのためには、スプリング荷重は小さいことが望まれる。しかしながら、特許文献１の技術では、エンジン停止時に規制部材が嵌合可能なスプリング荷重に設定すると、エンジン始動後の作動油圧が低いときに、速やかにバルブタイミング調整装置を作動できない虞があった。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、エンジン始動時に速やかに作動可能なバルブタイミング調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、内燃機関の駆動軸と、当該駆動軸の駆動力により回転駆動されて吸気弁及び排気弁を開閉する従動軸との位相を変化させることによって、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置である。バルブタイミング調整装置は、ハウジングと、ベーンロータと、拘束手段と、を備える。ハウジングは、駆動軸または従動軸の一方とともに回転する。ベーンロータは、駆動軸または従動軸の他方とともに回転し、ハウジング内に形成された収容室に収容されるベーンを有する。また、ベーンロータは、ベーンにより収容室が仕切られて形成される圧力室に供給される作動流体の圧力によりハウジングに対して相対回動可能である。拘束手段は、規制部材と付勢部材とを有する。規制部材は、ハウジングに対しベーンロータが所定の拘束位置にあり、ハウジングまたはベーンロータの嵌合穴に対する嵌合時にはハウジングに対するベーンロータの相対回動を禁止する。一方、規制部材は、非嵌合時にはハウジングに対するベーンロータの相対回動を許容する。付勢部材は、規制部材を嵌合穴に嵌合させる方向に付勢する。
【０００７】
本発明における付勢部材は、その付勢力が、規制部材の非嵌合時に比較して、規制部材の嵌合時に小さくなるよう構成されている点に特徴を有している。このような構成によれば、規制部材が嵌合穴に嵌合していない状態では、付勢部材の付勢力が大きくなるため、規制部材が嵌合穴に嵌合しやすい。これにより、例えばエンジン停止時に規制部材を嵌合穴に嵌合させやすくなる。また、規制部材が嵌合穴に嵌合している状態では、付勢部材の付勢力が小さくなるため、比較的低い作動油圧にて嵌合穴から規制部材を嵌合解除することができる。したがって、エンジン始動時に速やかにバルブタイミング調整装置を作動させることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明の付勢部材は、規制部材の非嵌合時、ばね定数が大きく、規制部材の嵌合時、ばね定数が小さい非線形ばねである。このような構成によれば、規制部材が嵌合穴に嵌合していない状態では、スプリング荷重が大きくなるため、規制部材を嵌合穴に嵌合させやすい。また、規制部材が嵌合穴に嵌合している状態では、スプリング荷重が小さくなるため、比較的低い作動油圧にて嵌合穴から規制部材を嵌合解除することができる。したがって、エンジン始動時に速やかにバルブタイミング調整装置を作動させることができる。
【０００９】
具体的には、以下の構成を採用することができる。
請求項３に記載の発明の付勢部材は、不等ピッチばねである。また、請求項４に記載の発明では、ピッチが小さい密部と、ピッチが大きい粗部を有する不等ピッチばねである。規制部材の嵌合時における密部の軸方向の線間隙間の合計は、規制部材の嵌合時における規制部材の先端部と嵌合穴の開口部との距離と略一致する。これにより、規制部材の先端部が嵌合穴の開口部と略一致する位置にてばね定数が変わるので、付勢部材の付勢力を適切に設定することができる。
【００１０】
また、付勢部材は、以下の構成であってもよい。
請求項５に記載の付勢部材は、円錐ばねである。請求項６に記載の付勢部材は、たる型ばねである。請求項７に記載の付勢部材は、鼓型ばねである。これらの形状のばねを用いても、付勢部材の付勢力を適切に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置の断面を示す断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面を示す概略断面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置の付勢部材の作動を説明する説明図である。
【図５】本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置の付勢部材の作動を説明する説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態によるバルブタイミング調整装置の付勢部材の形態を示す模式図である。
【図７】本発明の他の実施形態によるバルブタイミング調整装置の付勢部材の形態を示す模式図である。
【図８】本発明の他の実施形態によるバルブタイミング調整装置の付勢部材の形態を示す模式図である。
【図９】本発明の他の実施形態によるバルブタイミング調整装置の付勢部材の形態を示す模式図である。
【図１０】本発明の他の実施形態によるバルブタイミング調整装置の付勢部材の形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
バルブタイミング調整装置に本発明を適用した一実施形態を図１〜５に基づいて説明する。図１に示すように、駆動力伝達系では、エンジン６の駆動軸としてのクランクシャフト８に固定されるスプロケット９８と、従動軸としてのカムシャフト７、９に固定されるスプロケット１２、９９とにチェーン５が巻き掛けられ、クランクシャフト８からカムシャフト７、９に駆動力が伝達される。一方のカムシャフト７は吸気弁９３を開閉駆動し、他方のカムシャフト９は排気弁９２を開閉駆動する。本実施形態のバルブタイミング調整装置１０は、作動流体として作動油を用いる油圧制御式であり、スプロケット１２をチェーン５に、ベーンロータをカムシャフト７に接続し、吸気弁９３のバルブタイミングを調整する。
【００１３】
図２および図３に示すように、バルブタイミング調整装置１０は、ハウジング１１、ベーンロータ１６、規制部材としてのストッパピストン３０、及び付勢部材としてのスプリング３４等を備えている。
図２に示すように、ハウジング１１は、スプロケット１２、シューハウジング１３、及びフロントプレート１４から構成されている。スプロケット１２は、軸方向にカムシャフト７を通す軸孔１２１を有している。シューハウジング１３およびフロントプレート１４は、ボルト１９によってスプロケット１２と同軸上に固定されている。図３に示すように、シューハウジング１３はシュー１３１〜１３４と、環状の周壁１３０とが一体に形成されている。略台形に形成されたシュー１３１〜１３４は周壁１３０から径内方向に延びており、周方向に略等間隔に設けられている。回転方向に隣接するシュー同士の間隙には扇状の収容室５０が形成されている。
【００１４】
ベーンロータ１６は、ハウジング１１に相対回動可能に収容されている。ベーンロータ１６は、円筒状のロータ６０と、ロータ６０から径外方向に突出し、周方向に略等間隔に設置されるベーン６１〜６４とを有している。ベーン６１〜６４の外径は、シューハウジング１３の周壁１３０の内径よりも小さく形成されている。また、ロータ６０の外径は、シュー１３１〜１３４の内径よりも小さく形成されている。
【００１５】
ベーン６１〜６４は、収容室５０を、圧力室としての遅角油圧室と進角油圧室とに区分している。シュー１３２とベーン６１との間に遅角油圧室５１が形成され、シュー１３３とベーン６２との間に遅角油圧室５２が形成され、シュー１３４とベーン６３の間に遅角油圧室５３が形成され、シュー１３１とベーン６４の間に遅角油圧室５４が形成されている。また、シュー１３１とベーン６１との間に進角油圧室５５が形成され、シュー１３２とベーン６２との間に進角油圧室５６が形成され、シュー１３３とベーン６３との間に進角油圧室５７が形成され、シュー１３４とベーン６４との間に進角油圧室５８が形成されている。なお、図３に示す遅角方向、進角方向を表す矢印は、ハウジング１１に対するベーンロータ１６の遅角方向、進角方向を表している。
【００１６】
カムシャフト７およびベーンロータ１６の内部には、遅角油路１０１および進角油路１１０が形成されている。遅角油圧室５１〜５４には遅角油路１０１から作動油が供給され、進角油圧室５５〜５８には進角油路１１０から作動油が供給される。遅角油路１０１、及び進角油路１１０への作動油の供給および排出を切り換えることでハウジング１１に対してベーンロータ１６を相対回動し、クランクシャフト８に対するカムシャフト７の位相差を調整する。
【００１７】
図２に示すように、カムシャフト７は、スプロケット１２に形成される軸孔１２１に挿入されている。カムシャフト７の軸方向端面７９とベーンロータ１６の軸方向端面６９とが当接している。そして、センターボルト２１をベーンロータ１６のボルト孔６８を通しカムシャフト７のねじ穴７３に締め付けることで、ベーンロータ１６とカムシャフト７とが固定されている。ベーンロータ１６とカムシャフト７との回転方向の位置決めは、ロータ６０に設けたピン穴６６と、カムシャフト７に設けたピン穴７２とに位置決めピン１８を嵌合することにより成される。
ハウジング１１、ベーンロータ１６およびカムシャフト７は図２に示す矢印Ｘ方向からみて時計方向に回転する。この回転方向を進角方向とする。
【００１８】
図２及び図３に示すように、カムシャフト７の径外方向の第１外壁７１とスプロケット１２の軸孔１２１を形成する第１内壁１２２とにより第１軸受部８１が形成される。また、ロータ６０の径外方向の第２外壁６７とシュー１３１〜１３４の径内方向の第２内壁１３５〜１３８とにより第２軸受部８２が形成される。第１軸受部８１および第２軸受部８２は、クランクシャフト８からチェーン５を経由してスプロケット１２に駆動力を受けるバルブタイミング調整装置１０において、ハウジングの回転軸とベーンロータの回転軸との傾きを防いでいる。
【００１９】
シール部材２８は、例えば樹脂で形成され、ベーン６１〜６４の径外方向の外壁に嵌合している。シール部材２８は、それぞれ板ばね２９の付勢力により周壁１３０に向けて付勢されており、ベーン６１〜６４の径外方向の外壁と周壁１３０との間を通じて進角油圧室５５〜５８と遅角油圧室５１〜５４との間に作動油が漏れることを防止している。
【００２０】
ストッパピストン３０は、有底円筒状に形成され、ベーン６１を回転軸方向に貫通して形成された孔１７に回転軸方向に往復移動可能に収容されている。ストッパピストン３０は、内部にスプリング３４を収容している。本形態では、スプリング３４は、不等ピッチばねであり、ストッパピストン３０をスプロケット１２側へ付勢している。スプロケット１２のベーン６１側には、凹部３５が形成され、この凹部３５に嵌合リング３６が圧入保持されている。ストッパピストン３０は、ハウジング１１に対しベーンロータ１６が最遅角位置にあるとき、嵌合リング３６に嵌合可能である。ストッパピストン３０が嵌合リング３６に嵌合しているとき、ハウジング１１に対するベーンロータ１６の相対回動が禁止される。また、ストッパピストン３０が嵌合リング３６に嵌合していないとき、ハウジング１１に対するベーンロータ１６の相対回動が許容される。なお、凹部３５と嵌合リング３６とが、「嵌合穴」を構成している。また、ストッパピストン３０とスプリング３４とが、「拘束手段」を構成している。そして、最遅角位置が「拘束位置」に対応している。
【００２１】
スプロケット１２の凹部３５と、ストッパピストン３０との間には、進角油圧室５５と連通する油圧室３２が形成されている。またベーン６１の孔１７とストッパピストン３０の周壁との間には、遅角油圧室５１と連通する油圧室３３が形成されている。油圧室３２、３３に供給される作動油の油圧は、スプリング３４の付勢力に抗して、ストッパピストン３０が嵌合リング３６から抜け出す方向に働く。
【００２２】
ここで、スプリング３４について、図４に基づいて説明する。なお、図４（ａ）は、ストッパピストン３０が嵌合リング３６に嵌合しているときの状態を示している。
スプリング３４は、ピッチが小さい密部３４１とピッチが大きい粗部３４２とから構成されている。図４（ａ）に示すように、ストッパピストン３０が嵌合リング３６に嵌合している状態において、スプリング３４の密部３４１の軸方向の線間隙間Ｇ１〜Ｇ８の合計は、図２において記号Ｌで示すストッパピストン３０の先端部３１と嵌合リング３６の開口部３７との距離と略一致している。そして、油圧室３２、３３の作動油圧によりスプリング３４の密部３４１が押し縮められて密着したとき、図４（ｂ）に示す状態となる。このとき、ストッパピストン３０の先端部３１は、嵌合リング３６の開口部３７と一致する位置にある。油圧室３２、３３の作動油圧がさらに高まると、スプリング３４の粗部３４２が押し縮められ、図４（ｃ）に示す状態となる。このとき、ストッパピストン３０は、嵌合リング３６に嵌合されていない状態である。
【００２３】
次に、バルブタイミング調整装置１０の作動を説明する。なお、図２および図３は、エンジン始動前、すなわちエンジン６が停止している時のバルブタイミング調整装置１０の状態を示している。
＜エンジン始動時＞
エンジン６（図１参照）が停止している状態ではストッパピストン３０は嵌合リング３６に嵌合している。このとき、スプリング３４は、図４（ａ）に示す状態である。エンジン６を始動した直後の状態では、遅角油圧室５１〜５４、進角油圧室５５〜５８、および油圧室３２、３３に油圧ポンプ１から十分に作動油が供給されない。このため、ストッパピストン３０は嵌合リング３６に嵌合した状態を維持し、クランクシャフト８に対しカムシャフト７は最遅角位置に保持されている。これにより、作動油が各油圧室に供給されるまでの間、カムシャフト７が受けるトルク変動によりハウジング１１とベーンロータ１６とが衝突することによる打音の発生が防止される。
【００２４】
＜エンジン始動後＞
エンジン始動後、油圧ポンプ１から作動油が供給されると、油圧室３２、３３に供給された作動油の油圧により、スプリング３４は押し縮められる。このとき、スプリング３４の密部３４１は密着しておらず、線間隙間があるので、密部３４１が比較的小さな力で押し縮められる。油圧室３２、３３の作動油圧がスプリング３４の付勢力に打ち勝つと、ストッパピストン３０は、嵌合リング３６から抜け出し、ベーンロータ１６のハウジング１１に対する相対回動が許容される。そして、遅角油圧室５１〜５４、及び進角油圧室５５〜５８の油圧を制御することにより、クランクシャフト８に対するカムシャフト７の位相差が調整可能となる。
【００２５】
＜進角作動時＞
バルブタイミング調整装置１０を進角制御するとき、電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という。）４は、切換弁３に供給する駆動電流を制御する。切換弁３は、油圧ポンプ１と進角油路１１０とを接続し、遅角油路１０１とオイルパン２とを接続する。油圧ポンプ１から吐出される作動油は、進角油路１１０を経由し、進角油圧室５５〜５８に供給される。遅角油圧室５１〜５４の作動油は、遅角油路１０１を経由し、オイルパン２に排出される。進角油圧室５５〜５８の油圧は、ベーン６１〜６４に作用し、ベーンロータ１６を進角方向に付勢するトルクを発生する。これにより、ベーンロータ１６は、ハウジング１１に対し進角方向に回動する。
【００２６】
＜遅角作動時＞
バルブタイミング調整装置１０を遅角制御するとき、ＥＣＵ４は、切換弁３に供給する駆動電流を制御する。切換弁３は、油圧ポンプ１と遅角油路１０１とを接続し、進角油路１１０とオイルパン２とを接続する。油圧ポンプ１から吐出される作動油は、遅角油路１０１を経由し、遅角油圧室５１〜５４に供給される。進角油圧室５５〜５８の作動油は進角油路１１０を経由し、オイルパン２に排出される。遅角油圧室５１〜５４の油圧がベーン６１〜６４に作用し、ベーンロータ１６を遅角方向に付勢するトルクを発生する。これにより、ベーンロータ１６は、ハウジング１１に対して遅角方向に回動する。
【００２７】
＜中間保持作動時＞
ベーンロータ１６が目標位相に到達すると、ＥＣＵ４は切換弁３に供給する駆動電流のデューティ比を制御する。切換弁３は、油圧ポンプ１と、遅角油路１０１および進角油路１１０との接続を遮断し、遅角油圧室５１〜５４および進角油圧室５５〜５８からオイルパン２に作動油が排出されることを規制する。このため、ベーンロータ１６は目標位相に保持される。
【００２８】
＜エンジン停止時作動＞
バルブタイミング調整装置１０の作動中にエンジン停止が指示されると、ベーンロータ１６は、上記遅角作動時と同様の作動によりハウジング１１に対して遅角方向に回転し、最遅角位置で回動が停止する。この状態において、ＥＣＵ４は、油圧ポンプ１の作動を停止するとともに、切換弁３によって遅角油路１０１とオイルパン２とを接続する。これにより、油圧室３２、３３の圧力が低下する。このとき、ストッパピストン３０は嵌合リング３６に嵌合していないので、スプリング３４は、図４（ｃ）に示す状態である。すなわち、密部３４１は密着して線間隙間がなく、粗部３４２が押し縮められている状態であるので、スプリング３４の付勢力は比較的大きい。そして、スプリング３４の付勢力が油圧室３２、３３の作動油圧に打ち勝つと、ストッパピストン３０は、嵌合リング３６に嵌合する。
【００２９】
ここで、スプリング３４の作動特性について、図５に基づいて説明する。図５は、横軸にストッパピストン３０の嵌合長さ、縦軸にスプリング３４の荷重を示したグラフである。ストッパピストン３０の嵌合長さは、ストッパピストン３０の先端部３１が、嵌合リング３６の開口部３７に位置するときを０とし、ストッパピストン３０が嵌合する方向の長さを正、抜け出す方向の長さを負としている。また、本形態のスプリング３４の特性を実線Ａで示し、ストッパピストン３０の付勢部材に線形ばねを用いた場合の特性を破線Ｂで示した。
【００３０】
実線Ａで示すように、ストッパピストン３０の非嵌合時には、破線Ｂで示す線形ばねを用いた場合と比較して、スプリング荷重が大きい。したがって、エンジン停止時に油圧室３２、３３の作動油圧が比較的高い状態で、ストッパピストン３０を嵌合リング３６に嵌合させることができる。なお、ストッパピストン３０の非嵌合時におけるスプリング３４は、図４（ｃ）に示す状態である。
また、ストッパピストン３０の嵌合時において、破線Ｂで示す線形ばねを用いた場合と比較して、スプリング荷重が小さい。したがって、エンジン始動時に、油圧室３２、３３の作動油圧が比較的低い状態で、ストッパピストン３０を嵌合解除することができる。なお、ストッパピストン３０の嵌合時におけるスプリング３４は、図４（ａ）に示す状態である。
【００３１】
さらに、本形態では、ストッパピストン３０の嵌合時におけるスプリング３４の密部３４１の線間隙間の合計は、嵌合時のストッパピストン３０の先端部３１と嵌合リング３６の開口部３７との距離Ｌが略一致しているので、ストッパピストン３０の先端部３１が嵌合リング３６の開口部３７に位置しているときにばね定数が変わる。換言すると、図５に示すグラフでは、嵌合長さが０となる点Ｐにおいて、スプリング荷重が不連続となる。すなわち、ストッパピストン３０が嵌合リング３６に嵌合しているとき、ばね定数が小さなり、スプリング荷重は比較的小さくなる。また、ストッパピストン３０が嵌合リングに嵌合していないとき、ばね定数が大きくなり、スプリング荷重は比較的大きくなる。なお、ストッパピストン３０の先端部３１が嵌合リング３６の開口部３７に位置しているときのスプリング３４は、図４（ｂ）に示す状態である。
【００３２】
以上詳述したように、本発明のバルブタイミング調整装置１０は、ハウジング１１に対しベーンロータ１６が最遅角位置にあり、スプロケット１２の凹部３５に設けられた嵌合リング３６に嵌合するとき、ハウジング１１に対するベーンロータ１６の相対回動を禁止するストッパピストン３０を有している。ストッパピストン３０は、スプリング３４によって嵌合リング３６に嵌合する方向に付勢される。スプリング３４は、その付勢力がストッパピストン３０の非嵌合時に比較して、嵌合時に小さくなるように構成されている。このような構成によれば、ストッパピストン３０が嵌合リング３６に嵌合していない状態では、スプリング３４の付勢力が大きくなるため、ストッパピストン３０が嵌合リング３６に嵌合しやすい。これにより、例えばエンジン６の停止時にストッパピストン３０を嵌合リング３６に嵌合させやすくなる。また、ストッパピストン３０が嵌合リング３６に嵌合している状態では、スプリング３４の付勢力が小さくなるため、油圧室３２、３３の作動油圧が比較的低い状態にて嵌合リング３６からストッパピストン３０を嵌合解除することができる。したがって、エンジン６の始動時に速やかにバルブタイミング調整装置１０を作動させることができる。
【００３３】
また、スプリング３４は、ストッパピストン３０の非嵌合時、ばね定数が大きく、ストッパピストン３０の嵌合時、ばね定数が小さい非線形ばねである。このような構成によれば、ストッパピストン３０が嵌合リング３６に嵌合していない状態では、スプリング荷重が大きくなるため、ストッパピストン３０を嵌合リング３６に嵌合させやすい。また、ストッパピストン３０が嵌合リング３６に嵌合している状態では、スプリング荷重が小さくなるため、油圧室３２、３３の作動油圧が比較的低い状態にて嵌合リング３６からストッパピストン３０を嵌合解除することができる。したがって、エンジン始動時に速やかにバルブタイミング調整装置を作動することができる。
【００３４】
さらに、スプリング３４は、ピッチが小さい密部３４１と、ピッチが大きい粗部３４２とを有する不等ピッチばねである。そして、ストッパピストン３０の嵌合時における密部３４１の軸方向の線間隙間の合計は、ストッパピストン３０の嵌合時におけるストッパピストン３０の先端部３１と嵌合リング３６の開口部３７との距離Ｌと略一致する。これにより、ストッパピストン３０の先端部３１が、嵌合リング３６の開口部３７と略一致する位置にてばね定数が変わるので、スプリング３４の付勢力を適切に設定することができる。
【００３５】
（他の実施形態）
上記実施形態のスプリング３４は、両端に密部３４１を有し、中央部に粗部３４２を有する不等ピッチばねであったが、他の実施形態では、図６に示すように、一端に密部４４１を有し、他端に粗部４４２を有する不等ピッチばね４４０であってもよい。また、図７に示すように、中央部に密部５４１を有し、両端に粗部５４２を有する不等ピッチばね５４０であってもよい。このような不等ピッチばねを用いても、上記実施形態と同様の効果を奏する。なお、上記実施形態では、嵌合長さが０のときにスプリング荷重が不連続となるように不等ピッチばねの密部の線間隙間を設定していたが、非嵌合時と嵌合時との間に不連続点を有する範囲にて密部の線間隙間を設定可能である。
さらに、図８に示す円錐ばねや、図９に示すたる型ばねや、図１０に示す鼓型ばねであってもよい。このような非線形ばねを用いた場合、不等ピッチばねを用いた場合とは異なり、ばね定数は連続的に変化する。この場合、横軸に嵌合長さ、縦軸にスプリング荷重を示したグラフにおける変曲点が、嵌合時のばね長と非嵌合時のばね長との間の嵌合長さにあれば、上記実施形態と同様の効果を奏する。なお、変曲点は、嵌合長さが０である位置の近傍であることが好ましい。
【００３６】
上記実施形態では、嵌合穴としての凹部及び嵌合リングは、ハウジングに設けられていたが、ベーンロータに設けられていてもよい。
上記実施形態では、内燃機関の吸気弁を制御するバルブタイミング調整装置について説明した。これに対し、内燃機関の排気弁を制御するバルブタイミング調整装置に本発明を適用してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００３７】
６：エンジン（内燃機関）、７：カムシャフト（従動軸）、８：クランクシャフト（駆動軸）、９：カムシャフト（従動軸）、１０：バルブタイミング調整装置、１１：ハウジング、１６：ベーンロータ、３０：ストッパピストン（規制部材、拘束手段）、３４：スプリング（付勢部材、拘束手段）、３５：凹部（嵌合穴）、３６：嵌合リング（嵌合穴）、５０：収容室、６０：ロータ、６１〜６４：ベーン、９２：吸気弁、９３：排気弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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