(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動弁のバルブタイミングを、前記内燃機関の運転に伴って供給される作動液により調整する液圧式バルブタイミング調整装置であって、
中心孔を形成する内フランジを回転周方向に連続して有し、前記クランク軸と連動回転するハウジングと、
前記中心孔に通される締結部材と、
前記締結部材により前記カム軸に締結されて当該カム軸と連動回転する回転軸、並びに前記回転軸から回転径方向の外側に突出して前記内フランジと回転軸方向に摺接するベーンを、前記ハウジングの内部において有し、前記ベーンが回転周方向の両側に区画する作動室への前記作動液の入出により、前記ハウジングに対する相対回転位相が調整されるベーンロータと、
最内周部及び最外周部の間の中間部がねじれ変形することにより、回転周方向のうち前記ハウジングに対して前記ベーンロータを付勢する付勢方向に、付勢力を発生する渦巻ばねとを、備えるバルブタイミング調整装置において、
前記内フランジは、前記中心孔に開口して回転周方向に延伸する弧状の通し孔、並びに回転軸方向に開口するハウジング側軸方向孔を、形成し、
前記ベーンロータは、回転軸方向に開口するロータ側軸方向孔を、形成し、
前記渦巻ばねは、回転軸方向に屈曲されて前記通し孔を通して前記ロータ側軸方向孔に係止されるロータ側屈曲部を、前記最内周部に形成すると共に、回転軸方向に屈曲されて前記ハウジング側軸方向孔に係止されるハウジング側屈曲部を、前記最外周部に形成す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】
前記ロータ側軸方向孔は、前記回転軸に形成され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】
前記渦巻ばねは、回転径方向の肉厚が回転軸方向の肉厚以上の長方形断面をもって延伸することを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項４】
前記ロータ側屈曲部と同一方向に屈曲される前記ハウジング側屈曲部は、前記内フランジの形成する前記ハウジング側軸方向孔に係止されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項５】
前記ハウジングは、前記内フランジとの間に前記渦巻ばねを挟んで前記中心孔及び前記通し孔を覆うカバーを、さらに有し、
前記ロータ側屈曲部とは反対方向に屈曲される前記ハウジング側屈曲部は、前記カバーの形成する前記ハウジング側軸方向孔に係止されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項６】
前記ハウジングは、前記内フランジから回転軸方向に突出して前記渦巻ばねを回転径方向の内側から支持するガイドを、さらに有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項７】
前記相対回転位相の可変範囲の全域において前記通し孔は、前記ロータ側屈曲部から回転周方向の両側に離間することにより、前記ロータ側軸方向孔による前記ロータ側屈曲部の係止を維持することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項８】
前記通し孔は、前記相対回転位相の可変範囲のうち所定の中間位相よりも前記付勢方向の最端位相までの解除領域において、前記ロータ側屈曲部を回転周方向に係止することにより、前記ロータ側軸方向孔による前記ロータ側屈曲部の係止を解除する一方、前記相対回転位相の可変範囲のうち当該中間位相よりも前記付勢方向とは反対方向の最端位相までの許容領域において、前記ロータ側屈曲部から回転周方向の両側に離間することにより、前記ロータ側軸方向孔による前記ロータ側屈曲部の係止を許容することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項９】
前記解除領域において前記ロータ側軸方向孔は、前記ロータ側屈曲部を回転周方向に挟む両側に空間部を形成することを特徴とする請求項８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、内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動弁のバルブタイミングを調整する液圧式バルブタイミング調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クランク軸と連動回転するハウジング内部において、ベーンロータのうちカム軸と連動回転する回転軸から回転径方向に突出するベーンにより、作動室を回転周方向の両側に区画してなる液圧式バルブタイミング調整装置が、知られている。
【０００３】
このような液圧式バルブタイミング調整装置の一種として特許文献１の開示装置では、内燃機関の運転に伴って供給される作動液の作動室への入出により、ハウジングに対するベーンロータの相対回転位相（以下、単に「位相」ともいう）、ひいてはバルブタイミングを調整している。そのため、内燃機関の運転が停止するのに伴って作動液の供給が停止すると、位相の調整が困難となることに起因して、内燃機関の次の運転時に始動性を悪化させることが、懸念される。
【０００４】
そこで、特許文献１の開示装置では、回転周方向のうちハウジングに対してベーンロータを付勢する付勢方向に、渦巻ばねの付勢力を作用させている。こうした構成によれば、作動液の供給が止まっても、渦巻ばねの付勢力による付勢方向に向かってベーンロータがハウジングに対して相対回転し得るので、内燃機関の始動に適した位相に強制することが、可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１８０８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、特許文献１の開示装置では、渦巻ばねをベーンロータに係止させるべく、ベーンロータの回転軸をハウジングの内部から外部へ突出させている。これにより、ハウジングのうち回転周方向に連続する内フランジ状のフロントプレートの中心孔には、ベーンロータの回転軸をなすブッシュが、当該回転軸をカム軸に締結する螺子部材の周囲にて通された形態となっている。こうした形態の場合、螺子部材を囲むブッシュの外径以上のサイズが中心孔の内径に必要となるため、回転軸方向にてフロントプレートと摺接するベーンの両側の作動室から当該中心孔までのシール長は、短くなる。その結果、ベーン及びフロントプレート間の摺接界面を通じて作動室の作動液が中心孔に漏れ易くなるので、作動液の入出による位相の調整応答性に影響を与えるおそれがあった。
【０００７】
また、特許文献１の開示装置では、上述の如きブッシュに対して渦巻ばねの最内周部を巻付状態にて係止させると共に、ハウジング及びベーンロータのいずれかに対して渦巻ばねの最外周部を回転径方向への屈曲状態にて係止させる構成が、採用されている。こうした構成の場合、渦巻ばねのうち最内周部及び最外周部の間にてねじれ変形する中間部の配置スペースは、ブッシュの肉厚及び最外周部の屈曲量に応じた分、回転径方向に小さくなる。その結果、ねじれ変形により付勢力を発生する中間部では、渦巻ばねの巻数を十分に確保し得なくなるので、最大応力が増大して耐久性が低下するおそれもあった。
【０００８】
本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、液圧式バルブタイミング調整装置において位相の調整応答性と耐久性とを高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動弁のバルブタイミングを、内燃機関の運転に伴って供給される作動液により調整する液圧式バルブタイミング調整装置であって、中心孔を形成する内フランジを回転周方向に連続して有し、クランク軸と連動回転するハウジングと、中心孔に通される締結部材と、締結部材によりカム軸に締結されて当該カム軸と連動回転する回転軸、並びに回転軸から回転径方向の外側に突出して内フランジと回転軸方向に摺接するベーンを、ハウジングの内部において有し、ベーンが回転周方向の両側に区画する作動室への作動液の入出により、位相が調整されるベーンロータと、最内周部及び最外周部の間の中間部がねじれ変形することにより、回転周方向のうちハウジングに対してベーンロータを付勢する付勢方向に、付勢力を発生する渦巻ばねとを、備えるバルブタイミング調整装置において、
内フランジは、中心孔に開口して回転周方向に延伸する弧状の通し孔、並びに回転軸方向に開口するハウジング側軸方向孔を、形成し、ベーンロータは、回転軸方向に開口するロータ側軸方向孔を、形成し、渦巻ばねは、回転軸方向に屈曲されて通し孔を通してロータ側軸方向孔に係止されるロータ側屈曲部を、最内周部に形成すると共に、回転軸方向に屈曲されてハウジング側軸方向孔に係止されるハウジング側屈曲部を、最外周部に形成する。
【００１０】
この発明のハウジングのうち回転周方向に連続する内フランジにて、ベーンロータの回転軸をカム軸に締結する締結部材の通される中心孔には、回転周方向に延伸する通し孔が開口する。そのため、回転軸方向に摺接するベーン及び内フランジ間の界面を通じて、ベーン両側の作動室から中心孔や通し孔に作動液が漏れる事態につき、懸念される。しかし、渦巻ばねの最内周部にて回転軸方向に屈曲のロータ側屈曲部が、ベーンロータにて回転軸方向に開口のロータ側軸方向孔により、弧状の通し孔を通して係止される構成では、回転軸を貫通させる必要のない中心孔の内径と通し孔の弧長とを可及的に縮小し得る。これによれば、作動室から中心孔までのシール長が長くなると共に、作動室からのシール長が中心孔よりも短い通し孔の形成範囲が回転周方向に短くなるので、中心孔や通し孔への作動液漏れを抑制して位相の調整応答性を高めることが、可能である。
【００１１】
さらに渦巻ばねは、ハウジングにて回転軸方向に開口のハウジング側軸方向孔に係止されるべく、上述の如き最内周部のみならず、最外周部をも回転軸方向に屈曲されるので、最内外周部の間にてねじれ変形する中間部の配置スペースを、回転径方向に増大し得る。これによれば、ねじれ変形により付勢力を発生する中間部では、渦巻ばねの巻数を確保して最大応力を低減することができるので、耐久性を高めることも可能となるのである。
【００１２】
請求項２に記載の発明によると、ロータ側軸方向孔は、回転軸に形成される。この発明では、ベーンよりも回転径方向内側の回転軸に形成のロータ側軸方向孔には、当該ベーンと回転軸方向に摺接の内フランジのうち中心孔よりも回転径方向外側の通し孔を通すことで、渦巻ばねのロータ側屈曲部が係止される。こうした構成によれば、通し孔が回転径方向の中心に近付くように中心孔の内径を縮小し得るので、作動室から通し孔及び中心孔までのシール長をそれぞれ確保して、位相の調整応答性の向上に貢献することが可能である。また、渦巻ばねのうち最内周部のロータ側屈曲部を通す通し孔が、回転径方向の中心に近付けられることによれば、渦巻ばねのうち中間部の配置スペースを回転径方向に増大して、耐久性の向上に貢献することも可能となるのである。
【００１３】
請求項３に記載の発明によると、渦巻ばねは、回転径方向の肉厚が回転軸方向の肉厚以上の長方形断面をもって延伸する。この発明では、長方形断面にて回転径方向の肉厚が回転軸方向の肉厚以上となる渦巻ばねは、当該回転径方向の曲げに対する断面係数が大きいので、ねじれ変形時の曲げ応力に対する剛性がアップして耐久性が高くなる。また換言すれば、回転軸方向の肉厚が回転径方向の肉厚以下となる渦巻ばねは、当該回転軸方向の曲げに対する断面係数が小さいので、各側の屈曲部を形成する際に最内外周部を回転軸方向に屈曲させ易くなる。以上によれば、高い生産性をもって製造され得るバルブタイミング調整装置において、位相の調整応答性の向上と耐久性の向上とを達成することが、可能となるのである。
【００１４】
請求項４に記載の発明によると、ロータ側屈曲部と同一方向に屈曲されるハウジング側屈曲部は、内フランジの形成するハウジング側軸方向孔に係止される。この発明において内フランジのハウジング側軸方向孔に係止されるハウジング側屈曲部は、当該内フランジの通し孔を通してロータ側軸方向孔に係止されるロータ側屈曲部に対し、同一方向への屈曲形態となる。こうした構成によれば、ハウジング及びベーンロータの各側の屈曲部を、それぞれ対応する側の軸方向孔に対して同一方向に挿入することで、それらハウジング及びベーンロータに対する渦巻ばねの係止形態を容易に実現できる。故に、高い生産性をもって製造され得るバルブタイミング調整装置において、位相の調整応答性の向上と耐久性の向上とを達成することが、可能となるのである。
【００１５】
請求項５に記載の発明によると、ハウジングは、内フランジとの間に渦巻ばねを挟んで中心孔及び通し孔を覆うカバーを、さらに有し、ロータ側屈曲部とは反対方向に屈曲されるハウジング側屈曲部は、カバーの形成するハウジング側軸方向孔に係止される。この発明においてハウジング側屈曲部は、内フランジの通し孔を通してロータ側軸方向孔に係止されるロータ側屈曲部に対し、反対方向に屈曲されることで、当該内フランジとの間に渦巻ばねを挟むカバーのハウジング側軸方向孔により係止される状態となる。こうした構成によれば、内フランジ及びカバーの間では回転軸方向に渦巻ばねを位置決めして、位相に応じた大きさの付勢力を安定的に発生させることができるので、位相についての高い調整応答性を長きに亘って発揮可能となる。しかもカバーは、渦巻ばねを位置決めするための係止機能に加え、中心孔及び通し孔を覆う機能をも発揮し得るので、それらの孔に作動液が万が一漏れても、カバー及び内フランジの間に作動液を閉じ込めて位相の調整応答性への影響を最小限に抑制可能となるのである。
【００１６】
請求項６に記載の発明によると、ハウジングは、内フランジから回転軸方向に突出して渦巻ばねを回転径方向の内側から支持するガイドを、さらに有する。この発明では、ハウジングのうち内フランジから回転軸方向に突出するガイドにより、回転径方向内側から支持される渦巻ばねにつき、ねじれ変形に伴う当該内側への倒れを規制し得る。これによれば、渦巻ばねを回転軸方向に対して傾き難くして、位相に応じた大きさの付勢力を安定的に発生させることができるので、位相についての高い調整応答性を長きに亘って発揮可能となる。
【００１７】
請求項７に記載の発明によると、位相の可変範囲の全域において通し孔は、ロータ側屈曲部から回転周方向の両側に離間することにより、ロータ側軸方向孔によるロータ側屈曲部の係止を維持する。この発明では、位相可変範囲の全域にて通し孔が回転周方向両側に離間するロータ側屈曲部につき、ロータ側軸方向孔による係止が当該全域にて維持されるので、内燃機関の運転停止に伴う作動液の供給停止に応じて位相を、渦巻ばねによる付勢方向の最端位相に強制できる。これによれば、最端位相への強制により始動性の確保され得る内燃機関の運転時において、位相の調整応答性の向上と耐久性の向上とを達成することが、可能となるのである。
【００１８】
請求項８に記載の発明によると、通し孔は、位相の可変範囲のうち所定の中間位相よりも渦巻ばねによる付勢方向の最端位相までの解除領域において、ロータ側屈曲部を回転周方向に係止することにより、ロータ側軸方向孔によるロータ側屈曲部の係止を解除する一方、位相の可変範囲のうち当該中間位相よりも渦巻ばねによる付勢方向とは反対方向の最端位相までの許容領域において、ロータ側屈曲部から回転周方向の両側に離間することにより、ロータ側軸方向孔によるロータ側屈曲部の係止を許容する。この発明の位相可変範囲のうち中間位相よりも付勢方向の最端位相までの解除領域では、通し孔により回転周方向に係止されるロータ側屈曲部がロータ側軸方向孔による係止を解除されることで、渦巻ばねによる付勢力の作用がベーンロータに対して規制される。一方、位相可変範囲のうち中間位相よりも付勢方向と反対方向の最端位相までの許容領域では、回転周方向の両側にて通し孔と離間するロータ側屈曲部がロータ側軸方向孔による係止を許容されることで、渦巻ばねによる付勢力がベーンロータに対して当該付勢方向に作用する。こうした構成によれば、内燃機関の運転停止に伴う作動液の供給停止に応じて位相を、解除領域と許容領域との境界の中間位相に強制できる。したがって、中間位相への強制により始動性の確保され得る内燃機関の運転時において、位相の調整応答性の向上と耐久性の向上とを達成することが、可能となるのである。
【００１９】
請求項９に記載の発明によると、解除領域においてロータ側軸方向孔は、ロータ側屈曲部を回転周方向に挟む両側に空間部を形成する。この発明の解除領域においてロータ側屈曲部は、回転周方向の両側に空間部を形成することにより、ロータ側軸方向孔から当該回転周方向の両側に離間し得るので、付勢力作用の規制が確固たるものとなる。これによれば、運転停止に伴う中間位相への正確な強制により始動性の確保され得る内燃機関の運転時において、位相の調整応答性の向上と耐久性の向上とを達成することが、可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す図であって、図２のI−I線断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態による液圧式バルブタイミング調整装置を示す図であって、図１のII−II線断面図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】図２とは別の作動状態を示す断面図である。
【図５】図４と同じ作動状態を示す図であって、図３に対応する断面図である。
【図６】図３のVI−VI線断面図である。
【図７】図１の渦巻ばねを無負荷状態にて示す図であって、正面図（ａ）、側面図（ｂ）、並びに（ａ）におけるVII−VII線拡大断面図（ｃ）である。
【図８】図１のベーンロータへ伝達される変動トルクについて説明をするための特性図である。
【図９】本発明の第二実施形態による液圧式バルブタイミング調整装置を示す図であって、図６に対応する断面図である。
【図１０】本発明の第三実施形態による液圧式バルブタイミング調整装置を示す図であって、図２に対応する断面図である。
【図１１】本発明の第三実施形態による液圧式バルブタイミング調整装置を示す図であって、図３に対応する断面図である。
【図１２】図１１とは別の作動状態を示す断面図である。
【図１３】図１１，１２とは別の作動状態を示す断面図である。
【図１４】図１２の拡大図である。
【図１５】図１４の空間部について説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。
【００２２】
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態による液圧式バルブタイミング調整装置１を車両の内燃機関に適用した例について、示している。装置１は、内燃機関においてカム軸２を駆動するための機関トルクをクランク軸（図示しない）から伝達する伝達系に設置され、当該機関トルクの伝達によりカム軸２が開閉する動弁として排気弁のバルブタイミングを調整する。
【００２３】
（基本構成）
まず、装置１の基本構成を説明する。図１〜３に示すように装置１は、バルブタイミングを決める位相としてハウジング１０に対するベーンロータ２０の相対回転位相を、作動液としての作動油により調整する。ここで、ハウジング１０及びベーンロータ２０の回転軸方向、回転径方向及び回転軸方向はいずれも共通となっており、それらの方向を以下では単に、「回転軸方向」、「回転径方向」及び「回転軸方向」と表記する。
【００２４】
図１に示すようにハウジング１０は、リアプレート１１、リング本体１２、フロントプレート１３及びカバー１４を、この順で回転軸方向に共締めしてなる。リアプレート１１及びフロントプレート１３は共に金属により形成され、リング本体１２を回転軸方向に挟む両側においてそれぞれ円環形の内フランジ状に設けられている。リアプレート１１は、回転軸方向のうちリング本体１２とは反対方向へと突出する円筒状のジャーナル部１１０を一体に有しており、カム軸２と共に当該ジャーナル部１１０が内燃機関の軸受４により軸受されることで、回転周方向に回転自在となっている。リアプレート１１のうちジャーナル部１１０を含む回転径方向の中央部分を回転軸方向へと貫通する中心孔１１２には、カム軸２が同軸上に遊挿されている。
【００２５】
図１，２に示すように、リング本体１２は金属により形成され、円筒状の周壁１２０、複数のシュー１２２及び複数のスプロケット歯１２４を有している。各シュー１２２は、周壁１２０のうち回転周方向に所定間隔ずつあけた箇所から回転径方向内側へと突出して、相互間に収容室３０を形成している。図１〜３に示すように各スプロケット歯１２４は、周壁１２０のうち回転周方向に等間隔ずつあけた箇所から回転径方向外側へと突出している。リング本体１２は、それらスプロケット歯１２４とクランク軸の複数の歯との間にタイミングチェーン（図示しない）が掛け渡されることにより、当該クランク軸と連係する。かかる連係により内燃機関の運転時には、クランク軸から出力の機関トルクがタイミングチェーンを通じてリング本体１２に伝達されることで、ハウジング１０がクランク軸と連動して回転周方向の一方（図２，３の時計方向）に回転する。
【００２６】
図１，３に示すように、カバー１４は金属により形成され、リング本体１２との間にフロントプレート１３を回転軸方向に挟む箇所において有底円筒形の皿状に設けられている。かかるカバー１４により本実施形態では、フロントプレート１３のうち回転径方向の中央部分を回転軸方向へ貫通する中心孔１３０と、後に詳述する通し孔１３２とが覆われている。
【００２７】
図１に示すように、ベーンロータ２０は金属により形成され、その全体が、ハウジング１０のうちプレート１１，１３間に同軸上に収容されている。ベーンロータ２０は、円筒状の回転軸２００及び複数のベーン２０２を有している。回転軸２００は、リアプレート１１の中心孔１１２を貫通するカム軸２に対して、同軸上に締結されている。かかる締結によりベーンロータ２０は、カム軸２と連動して回転周方向の一方（図２，３の時計方向）に回転しつつ、ハウジング１０に対して相対回転可能となっている。ここで図１，２に示すように、回転軸方向において回転軸２００の両端面２０４，２０５は、それぞれ中心孔１１２，１３０の周囲にてプレート１１，１３と摺接する。また、回転径方向において回転軸２００の外周面２０６は、各シュー１２２の突出側先端面１２６と摺接する。
【００２８】
各ベーン２０２は、回転軸２００のうち周方向に所定間隔ずつあけた箇所から回転径方向外側へと突出して、それぞれ対応する収容室３０に収容されている。各ベーン２０２は、回転軸方向において両端面２０７，２０８をそれぞれプレート１１，１３と摺接させると共に、回転周方向において対応収容室３０を二分している。かかる形態により各ベーン２０２は、図２に示すように、回転周方向の両側に作動室３２，３３を区画している。具体的には、回転軸２００等を通る進角通路３４から作動油を導入される各進角作動室３２は、回転周方向のうちハウジング１０に対する進角方向へベーンロータ２０を駆動する回転力を、当該導入に応じて発生する。一方、回転軸２００等を通る遅角通路３５から作動油を導入される各遅角作動室３３は、回転周方向のうちハウジング１０に対する遅角方向へベーンロータ２０を駆動する回転力を、当該導入に応じて発生する。尚、以下では、ハウジング１０に対するベーンロータ２０の進角方向と遅角方向とをそれぞれ、「進角方向」と「遅角方向」と単に表記する。
【００２９】
図１，２に示すように、複数のベーン２０２のうち特定の一ベーン２０２ａについては、他のベーン２０２よりも回転周方向に拡幅されている。ベーン２０２ａには、共に金属製のロックピン２２及びロックスプリング２４が保持されている。ロックピン２２は、ロックスプリング２４により付勢されて、図１の如くフロントプレート１３のロック孔１３４へと嵌入することで、ベーンロータ２０をハウジング１０に対して相対回転不能にロックする。一方でロックピン２２は、ベーン２０２ａの回転周方向両側の作動室３２，３３から作動油の油圧を受けてロック孔１３４から離脱することで、ロックを解除してハウジング１０に対するベーンロータ２０の相対回転を許容する。
【００３０】
また、本実施形態において各進角作動室３２及び各遅角作動室３３は、それぞれ対応する通路３４，３５を介して制御弁３６に接続されている。制御弁３６は、内燃機関のポンプ６及びドレンパン８にも接続されており、それら機関要素６，８と通路３４，３５との間の連通を制御する。ここで、クランク軸により駆動されるポンプ６は、内燃機関の運転に伴ってドレンパン８から吸入した作動油を吐出供給する、所謂メカポンプである。故に内燃機関の運転中に、制御弁３６がポンプ６及びドレンパン８をそれぞれ進角通路３４及び遅角通路３５に連通させるときには、ポンプ６からの供給作動油が各進角作動室３２に導入されると共に、各遅角作動室３３内の作動油がドレンパン８に排出される。一方、内燃機関の運転中に、制御弁３６がポンプ６及びドレンパン８をそれぞれ遅角通路３５及び進角通路３４に連通させるときには、ポンプ６からの供給作動油が各遅角作動室３３に導入されると共に、各進角作動室３２内の作動油がドレンパン８に排出される。
【００３１】
以上の構成において、ロックピン２２よるロックの解除下、各進角作動室３２への作動油の導入と各遅角作動室３３からの作動油の排出とにより、ハウジング１０に対してベーンロータ２０が進角方向に相対回転すると、位相が変化してバルブタイミングが進角する。その結果、ベーン２０２ａが進角方向のシュー１２２に当接するときには、図２の如く位相の可変範囲を決める進角方向の最端位相Ａに位相が制限される。ここで本実施形態では、かかる進角方向の最端位相Ａが、内燃機関の始動に適した始動位相として、ロックピン２２よるロックを実現する位相に設定されている。一方、各遅角作動室３３への作動油の導入と各進角作動室３２からの作動油の排出とにより、ハウジング１０に対してベーンロータ２０が遅角方向に相対回転すると、位相が変化してバルブタイミングが遅角する。その結果、ベーン２０２ａが遅角方向のシュー１２２に当接するときには、図４の如く位相の可変範囲を決める遅角方向の最端位相Ｒに位相が制限される。尚、以下では、進角方向の最端位相Ａと遅角方向の最端位相Ｒとをそれぞれ、「最進角位相Ａ」と「最遅角位相Ｒ」と表記する。
【００３２】
（特徴的構成）
次に、第一実施形態の特徴的構成を説明する。図１，３，５に示すように、ハウジング１０のうち回転周方向に連続する内フランジとしてのフロントプレート１３には、中心孔１３０の内周面１３０ａに開口する通し孔１３２が、切り欠き状に設けられている。通し孔１３２は、内周面１３０ａから回転径方向の外側に凹む形態でフロントプレート１３を回転軸方向の両側に貫通し、回転周方向においては内周面１３０ａに沿って一周未満の長さで延伸する円弧状を呈している。また、フロントプレート１３には、カバー１４側へと向かって回転軸方向に突出するガイド１３３が、一体のピン状に設けられている。さらに、図３，５，６に示すようにフロントプレート１３には、カバー１４側へ向かって回転軸方向に開口するハウジング側軸方向孔１３１が、各孔１３０，１３２から離間する箇所にて有底孔状に設けられている。
【００３３】
図１〜３，５に示すようにベーンロータ２０のうち回転軸２００には、当該軸２００をカム軸２に締結する締結部材として、フロントプレート１３の中心孔１３０に通される螺子部材４０が、同軸上に貫通している。また、回転軸２００には、摺接対象のフロントプレート１３側へと向かって回転軸方向に開口するロータ側軸方向孔２０１が、有底孔状に設けられている。ここで、特に本実施形態のロータ側軸方向孔２０１は、最進角位相Ａ（図３）及び最遅角位相Ｒ（図５）の間となる位相可変範囲の全域に亘って、通し孔１３２と回転軸方向に対向可能となっている。
【００３４】
さらに装置１では、ハウジング１０を構成するフロントプレート１３及びカバー１４の間に、渦巻ばね５０が配置されている。図３，５，７に示すように渦巻ばね５０は、実質同一の平面上にて金属素線を渦巻状に巻いて形成され、その渦巻中心が図１，３の如くハウジング１０及びベーンロータ２０の回転径方向中心Ｏと心合わせされている。ここで、特に本実施形態の渦巻ばね５０は、図７（ｃ）に示すように回転径方向の肉厚Δｒが回転軸方向の肉厚Δａ以上（図示のものは、肉厚Δｒが肉厚Δａよりも厚い例）の長方形断面をもって、渦巻状に延伸形成されている。
【００３５】
渦巻ばね５０のうち最内周部５００となる一端部は、図７（ｂ）の如く回転軸方向へ実質垂直に屈曲されることにより、図１〜３，５の如く通し孔１３２を通してロータ側軸方向孔２０１に挿入されるロータ側屈曲部５０１を、形成している。ここで、特に本実施形態のロータ側屈曲部５０１は、通し孔１３２から回転周方向両側となる進角方向と遅角方向とに離間し、且つロータ側軸方向孔２０１により進角方向にて係止される状態を、位相可変範囲の全域に亘って実現する。
【００３６】
一方、渦巻ばね５０のうち最外周部５０２となる他端部は、図７（ｂ）の如くロータ側屈曲部５０１と同一の回転軸方向へ実質垂直に屈曲されることにより、図３，５，６の如くハウジング側軸方向孔１３１に挿入されるハウジング側屈曲部５０３を、形成している。ここで特に本実施形態では、位相可変範囲の全域に亘ってハウジング側屈曲部５０３が遅角方向にてハウジング側軸方向孔１３１により係止されることで、渦巻ばね５０のうち最内外周部５００，５０２間の中間部５０４が常に（即ち、最も形状復原した図３の進角位相Ａであっても）、ねじれ変形した状態となる。また、渦巻ばね５０のうち最内周部５００に近い箇所において中間部５０４は、図３，５の如くガイド１３３によって回転径方向の内側から常に支持される状態となっている。
【００３７】
以上の構成から、各軸方向孔１３１，２０１による係止が位相可変範囲の全域にて維持される渦巻ばね５０は、ねじれ変形状態の中間部５０４により、ハウジング１０に対してベーンロータ２０を進角方向に付勢する付勢力を、位相に応じた大きさに発生する。ここで特に本実施形態では、カム軸２からベーンロータ２０へ伝達される変動トルクに着目して、図８に示すように遅角方向に偏る平均変動トルクＴａｖｅよりも、渦巻ばね５０の付勢力が位相可変範囲内の任意の位相で大きくなるように、当該ばね５０が形成されている。
【００３８】
（作用効果）
ここまで説明の装置１では、ハウジング１０のうち回転周方向に連続するフロントプレート１３において、ベーンロータ２０の回転軸２００をカム軸２に締結する螺子部材４０の通される中心孔１３０には、回転周方向に延伸する通し孔１３２が、開口している。そのため、回転軸方向に摺接するベーンロータ２０及びフロントプレート１３の間の界面を通じて、各ベーン２０２両側の作動室３２，３３から中心孔１３０や通し孔１３２へ作動油が漏れる事態につき、懸念される。
【００３９】
しかし、装置１によると、渦巻ばね５０の最内周部５００にて回転軸方向に屈曲されたロータ側屈曲部５０１が、ベーンロータ２０にて回転軸方向に開口するロータ側軸方向孔２０１により、弧状の通し孔１３２を通して係止されている。こうした係止形態によれば、回転軸２００を貫通させる必要のない中心孔１３０の内径と、通し孔１３２の弧長とを、可及的に縮小し得る。しかもロータ側屈曲部５０１は、中心孔１３０よりも回転径方向外側の通し孔１３２を通して、各ベーン２０２よりも回転径方向内側の回転軸２００に係止されているので、通し孔１３２が回転径方向中心Ｏに近付くように中心孔１３０の内径を縮小し得る。これらのことから、作動室３２，３３から各孔１３０，１３２までのシール長は、中心孔１３０の内径の縮小分に応じて長くなると共に、作動室３２，３３からのシール長が中心孔１３０よりも短い通し孔１３２の形成範囲は、回転周方向において短くなる。したがって、中心孔１３０や通し孔１３２への作動油の漏れを抑制して位相の調整応答性を高めることが、可能となるのである。
【００４０】
さらに渦巻ばね５０は、ハウジング１０において回転軸方向に開口するハウジング側軸方向孔１３１に係止されるべく、上述の如き最内周部５００のみならず、最外周部５０２をも回転軸方向に屈曲されてハウジング側屈曲部５０３が形成されている。こうした回転軸方向の屈曲形態によれば、渦巻ばね５０のうち最内外周部５００，５０２の間にてねじれ変形する中間部５０４の配置スペースを、ハウジング１０のうちフロントプレート１３及びカバー１４の間において回転径方向に増大し得る。しかも、ロータ側屈曲部５０１を通す通し孔１３２が、上述の如く回転径方向の中心Ｏに近付けられることによれば、中間部５０４の配置スペースの増大を促進し得る。これらのことから、ねじれ変形により付勢力を発生する中間部５０４では、渦巻ばね５０の巻数を確保して最大応力を低減することができるので、耐久性を高めることも可能となる。
【００４１】
またさらに、長方形断面において回転径方向の肉厚Δｒが回転軸方向の肉厚Δａ以上となる渦巻ばね５０は、当該回転径方向の曲げに対する断面係数が大きいので、ねじれ変形時の曲げ応力に対する剛性がアップして耐久性が高くなる。また換言すれば、回転軸方向の肉厚Δａが回転径方向の肉厚Δｒ以下となる渦巻ばね５０は、当該回転軸方向の曲げに対する断面係数が小さいので、各側の屈曲部５０１，５０３を形成する際に最内外周部５００，５０２を回転軸方向に屈曲させ易くなる。これらによれば、高い生産性をもって製造され得る装置１において、位相の調整応答性の向上と耐久性の向上とを達成することが、可能となるのである。
【００４２】
加えて、渦巻ばね５０において同一方向に屈曲されてなる各側の屈曲部５０１，５０３については、それぞれ対応する側の軸方向孔２０１，１３１に対して当該同一方向に挿入することで、それら軸方向孔２０１，１３１による係止形態を容易に実現できる。故に、そうした屈曲形態によっても高い生産性を実現し得る装置１において、位相の調整応答性の向上と耐久性の向上とを達成することが、可能となるのである。
【００４３】
また加えて、ハウジング１０のうちフロントプレート１３から回転軸方向に突出するガイド１３３により中間部５０４が回転径方向内側から支持される渦巻ばね５０については、ねじれ変形に伴う当該内側への中間部５０４の倒れが規制され得る。これによれば、渦巻ばね５０を回転軸方向に対して傾き難くして、位相に応じた大きさの付勢力を安定的に発生させることができるので、位相についての高い調整応答性を長きに亘って発揮することが、可能となるのである。
【００４４】
さらに加えて、通し孔１３２が位相可変範囲の全域で回転周方向に離間するロータ側屈曲部５０１については、ロータ側軸方向孔２０１による回転周方向の係止が当該全域で維持されるようになっている。こうした係止維持形態によれば、内燃機関の運転停止に伴う作動油の供給停止に応じて位相は、渦巻ばね５０による付勢方向の最端位相Ａ、即ち最進角位相Ａに強制され得る。故に、始動に適した最進角位相Ａへの強制により始動性の確保され得る内燃機関の運転時において、上述の如き位相の調整応答性の向上と耐久性の向上とを達成することが、可能となるのである。
【００４５】
（第二実施形態）
図９に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態による液圧式バルブタイミング調整装置２００１のハウジング２０１０では、フロントプレート２０１３側へ向かって回転軸方向に開口するように、有底孔状のハウジング側軸方向孔２１４０がカバー２０１４に設けられている。それに応じて装置２００１の渦巻ばね２０５０では、最外周部２５０２がロータ側屈曲部５０１とは反対の回転軸方向に向かって実質垂直に屈曲されることにより、ハウジング側軸方向孔２１４０に挿入されるハウジング側屈曲部２５０３を形成している。ここで本実施形態においても、位相可変範囲の全域に亘ってハウジング側屈曲部２５０３が遅角方向にてハウジング側軸方向孔２１４０に係止されることで、渦巻ばね２０５０の中間部５０４が常にねじれ変形された状態となる。
【００４６】
以上の構成により装置２００１では、フロントプレート２０１３及びカバー２０１４の間において渦巻ばね２０５０が回転軸方向に挟まれて位置決めされることとなるので、位相に応じた大きさの付勢力を安定的に発生させ得る。故に、位相についての高い調整応答性を長きに亘って発揮することが、可能となるのである。しかもカバー２０１４は、そうした位置決めのための係止機能だけでなく、第一実施形態と同様にフロントプレート２０１３の中心孔１３０及び通し孔１３２を覆うカバー機能をも、発揮し得る。故に、それらの孔１３０，１３２に作動油が万が一漏れたとしても、カバー２０１４及びフロントプレート２０１３の間に作動油を閉じ込めて、位相の調整応答性への影響を最小限に抑制することが、可能となるのである。
【００４７】
（第三実施形態）
図１０に示すように、本発明の第三実施形態は第一実施形態の変形例である。第三実施形態による液圧式バルブタイミング調整装置３００１は、カム軸２が開閉する動弁として吸気弁のバルブタイミングを調整する。ここで、内燃機関の始動に適した始動位相としては、最進角位相及び最遅角位相の間にてロックピン２２よるロックを実現する中間位相Ｍが、設定されている。それに応じて装置３００１のハウジング３０１０では、図１０〜１２の如くフロントプレート３０１３を長孔状に貫通する通し孔３１３２が、位相可変範囲の一部領域におけるロータ側屈曲部５０１を進角方向にて係止可能な長さを、回転周方向に有している。
【００４８】
具体的に通し孔３１３２は、位相可変範囲のうち上記始動位相としての中間位相Ｍ（図１１）並びに当該位相Ｍよりも最進角位相Ａ（図１２）までの解除領域において、ロータ側屈曲部５０１を係止する。ここで特に本実施形態では、解除領域の全域に亘ってロータ側軸方向孔２０１は、図１４の如くロータ側屈曲部５０１の回転周方向両側に空間部３２０１ａを形成することで、当該屈曲部５０１から回転周方向両側となる進角方向と遅角方向とに離間する。したがって、解除領域では、ロータ側屈曲部５０１が通し孔３１３２に係止されてロータ側軸方向孔２０１による係止を解除されることになるので、渦巻ばね５０からベーンロータ２０への付勢力の作用が規制される。尚、図１５の如く本実施形態では、位相Ｍから位相Ａに至るベーンロータ２０のハウジング３０１０に対する相対回転角度θに比して、大きな角度φを中心角とした円弧長に軸方向孔２０１の孔長Ｌを設定することで、図１４の如く空間部３２０１ａが確保され得ている。
【００４９】
一方、位相可変範囲のうち中間位相Ｍ（図１１）よりも最遅角位相Ｒ（図１３）までの許容領域において通し孔３１３２は、ロータ側屈曲部５０１から進角方向及び遅角方向の双方に離間する。ここで特に本実施形態では、中間位相Ｍ並びに許容領域の全域に亘ってロータ側屈曲部５０１が進角方向にてロータ側軸方向孔２０１に係止されることで、渦巻ばね５０の中間部５０４がねじれ変形状態となる。したがって、許容領域では、ロータ側屈曲部５０１が通し孔３１３２と離間してロータ側軸方向孔２０１による係止を許容されることになるので、渦巻ばね５０からベーンロータ２０への付勢力の作用が進角方向に実現される。尚、本実施形態では、遅角方向に偏る平均変動トルクＴａｖｅよりも渦巻ばね５０の付勢力が許容領域内の任意の位相で大きくなるように、当該ばね５０が形成されている。
【００５０】
以上の構成により装置３００１では、内燃機関の運転停止に伴う作動油の供給停止に応じて位相が、渦巻ばね５０による付勢方向の最端位相たる最進角位相Ａと、当該付勢方向とは反対方向の最端位相たる最遅角位相Ｒとの間にて、所定の中間位相Ｍに強制され得る。故に、始動に適した中間位相Ｍへの強制により始動性の確保され得る内燃機関の運転時には、第一実施形態と同様な位相の調整応答性の向上と耐久性の向上とを達成することが、可能となるのである。
【００５１】
（他の実施形態）
ここまで本発明の複数の実施形態について説明してきたが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
【００５２】
具体的に、第一〜第三実施形態の渦巻ばね５０，２０５０については、回転径方向の肉厚Δｒが回転軸方向の肉厚Δａ未満の長方形断面をもって形成してもよいし、長方形断面以外の例えば円形断面をもって形成してもよい。また、第一〜第三実施形態のガイド１３３については、複数設けてもよいし、設けないようにしてもよい。さらに第一〜第三実施形態では、例えばリベット等、螺子部材４０以外の締結部材を採用してもよい。
【００５３】
加えて第一及び第二実施形態では、カム軸２により開閉する動弁を吸気弁とし且つ「進角」と「遅角」との関係を逆にして、渦巻ばね５０，２０５０によりベーンロータ２０を遅角方向に付勢してもよい。また加えて第三実施形態では、カム軸２により開閉する動弁を排気弁とし且つ「進角」と「遅角」方向との関係を逆にして、渦巻ばね５０によりベーンロータ２０を遅角方向に付勢してもよい。さらに加えて第三実施形態では、第二実施形態に準ずる渦巻ばね２０５０の最外周部２５０２の屈曲形態とハウジング２０１０による係止形態とを、渦巻ばね５０の最外周部５０２とハウジング１０とに採用してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１，２００１，３００１  液圧式バルブタイミング調整装置、２  カム軸、４  軸受、６  ポンプ、１０，２０１０，３０１０  ハウジング、１１  リアプレート、１２  リング本体、１３，２０１３，３０１３  フロントプレート、１４，２０１４  カバー、２０  ベーンロータ、３２  進角作動室、３３  遅角作動室、４０  螺子部材、１２２  シュー、１３０  中心孔、１３０ａ  内周面、１３１，２１４０  ハウジング側軸方向孔、１３２，３１３２  通し孔、１３３  ガイド、２００  回転軸、２０１  ロータ側軸方向孔、２０２，２０２ａ  ベーン、２０４，２０５，２０７，２０８  端面、５００  最内周部、５０１  ロータ側屈曲部、５０２，２５０２  最外周部、５０３，２５０３  ハウジング側屈曲部、５０４  中間部、３２０１ａ  空間部、Ａ  最端位相・最進角位相、Ｌ  孔長、Ｍ  中間位相、Ｏ  中心、Ｒ  最端位相・最遅角位相、Δａ，Δｒ  肉厚、Ｔａｖｅ  平均変動トルク、θ，φ  角度
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005447436.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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