(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトから回転力が伝達され、内周にシューが突設されたハウジングと、
カムシャフトに固定され、前記作動室を進角油圧室と遅角油圧室に隔成すると共に、前記進角作動室と遅角作動室に作動油が選択的に給排されることによって、前記ハウジングに対して進角側または遅角側に相対回転するベーンロータと、
前記ベーンロータに設けられ、付勢部材によって前記ハウジング側に進出し、前記進角作動室や遅角作動室への供給油圧とは異なる油圧が先端部に作用することによって前記付勢部材の付勢力に抗して後退する第１ロック部材及び第２ロック部材と、
前記ハウジングに設けられ、前記第１ロック部材の先端部が係入することによって、前記ベーンロータを最進角位置と最遅角位置の間の位置から少なくとも遅角方向の相対回転を規制する第１ロック凹部と、
前記ハウジングに設けられ、前記第２ロック部材の先端部が係入することによって、前記ベーンロータを最進角位置と最遅角位置の間の位置から少なくとも進角方向の相対回転を規制する第２ロック凹部と、
前記ベーンロータに周方向に沿って延設されて前記第１ロック凹部と第２ロック凹部とを常時連通させ、導入された油圧によって前記第１ロック部材と第２ロック部材を付勢部材に抗して後退させる連通路と、を備え、
該連通路は、前記ベーンロータが前記ハウジングに対して最遅角位置と最進角位置との間を移動したときにも、前記第１ロック凹部と第２ロック凹部との連通状態を維持させ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】
クランクシャフトから回転力が伝達され、内周にシューが突設されたハウジングと、
カムシャフトに固定され、前記作動室を進角油圧室と遅角油圧室に隔成すると共に、前記進角作動室と遅角作動室に作動油が選択的に給排されることによって、前記ハウジングに対して進角側または遅角側に相対回転するベーンロータと、
前記ベーンロータに設けられ、付勢部材によって前記ハウジング側に進出することによって前記ハウジングとベーンロータの相対回転位置を最進角位置と最遅角位置の間の位置に規制する一方、前記進角作動室や遅角作動室内への供給油圧とは異なる油圧が作用することによって前記付勢部材の付勢力に抗して後退してロックが解除される第１ロック部材及び第２ロック部材と、
前記ハウジングに設けられ、前記第１ロック部材の先端部が係入することによって、前記ベーンロータを最進角位置と最遅角位置の間の位置から少なくとも遅角方向の相対回転を規制する第１ロック凹部と、
前記ハウジングに設けられ、前記第２ロック部材の先端部が係入することによって、前記ベーンロータを最進角位置と最遅角位置の間の位置から少なくとも進角方向の相対回転を規制する第２ロック凹部と、
前記ベーンロータの一端面に周方向に沿って切欠形成され、前記第１ロック凹部と第２ロック凹部にそれぞれ連通して導入された油圧によって前記第１ロック部材と第２ロック部材を前記付勢部材の付勢力に抗して後退させる連通路と、を備え、
前記連通路は、前記ベーンロータが前記ハウジングに対して最遅角位置と最進角位置との間を移動したときにも、前記第１ロック凹部と第２ロック凹部とのそれぞれ連通状態が維持され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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気弁や排気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。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、以下の特許文献１に記載したベーンタイプのものがある。
【０００３】
これは、機関の始動の際には、吸気弁の開閉タイミングを最遅角位置と最進角位置の中間位置に保持することによって始動性を向上させるようになっている。このようなロックピンのロックを解除させる場合に、進角油圧室や遅角油圧室の油圧ではなく、これらの影響を受けずにロックピンを後退移動させることが好ましく、したがって、特許文献１の発明では、ロック解除専用の通路を介してロックピンの外周面に一体に形成された受圧用の大径なフランジ部に油圧を作用させることによって、ロックピンを後退移動させてロックを解除するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−８５０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のバルブタイミング制御装置は、ロックピンの後退移動を、該ロックピンの外周に一体に形成された大径フランジ部を介して行うようになっていることから、ロックピンを配置する大きなスペースが必要になって、レイアウト上の制約が余儀なくされている。
【０００６】
本発明は、前記従来の技術的課題に鑑みて案出されたもので、最遅角位置と最進角位置の間の位置でロックさせるロックピンを可及的に小型化してレイアウトの自由度を向上し得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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、クランクシャフトから回転力が伝達され、内周にシューが突設されたハウジングと、カムシャフトに固定され、前記作動室を進角油圧室と遅角油圧室に隔成すると共に、前記進角作動室と遅角作動室に作動油が選択的に給排されることによって、前記ハウジングに対して進角側または遅角側に相対回転するベーンロータと、前記ベーンロータに設けられ、付勢部材によって前記ハウジング側に進出し、前記進角作動室や遅角作動室への供給油圧とは異なる油圧が先端部に作用することによって前記付勢部材の付勢力に抗して後退する第１ロック部材及び第２ロック部材と、前記ハウジングに設けられ、前記第１ロック部材の先端部が係入することによって、前記ベーンロータを最進角位置と最遅角位置の間の位置から少なくとも遅角方向の相対回転を規制する第１ロック凹部と、前記ハウジングに設けられ、前記第２ロック部材の先端部が係入することによって、前記ベーンロータを最進角位置と最遅角位置の間の位置から少なくとも進角方向の相対回転を規制する第２ロック凹部と、前記ベーンロータに周方向に沿って延設されて前記第１ロック凹部と第２ロック凹部とを常時連通させ、導入された油圧によって前記第１ロック部材と第２ロック部材を付勢部材に抗して後退させる連通路と、を備え、
該連通路は、前記ベーンロータが前記ハウジングに対して最遅角位置と最進角位置との間を移動したときにも、前記第１ロック凹部と第２ロック凹部との連通状態を維持させることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、最遅角位置と最進角位置の間の位置でロックさせるロックピンを可及的に小型化してレイアウトの自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るバルブタイミング制御装置の実施形態を示す全体構成図である。
【図２】本実施形態に供される連通路などの各通路の構成を示すベーンロータのハウジングの断面図である。
【図３】本実施形態に供されるベーンロータが中間位相の回転位置に保持された状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本実施形態に供されるベーンロータが最遅角位相の位置に回転した状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本実施形態に供されるベーンロータが最進角位相の位置に回転した状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】前記ベーンロータが最遅角側の位置した際の各ロックピンの作動を示す図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】前記ベーンロータが最遅角から僅かに進角側に回転した際の各ロックピンの作動を示す図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】前記ベーンロータが図７に示す位置からさらに進角側に回転した際の各ロックピンの作動を示す図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】前記ベーンロータが図８に示す位置からさらに進角側に回転して中間位置になった際の各ロックピンの作動を示す図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】前記ベーンロータが最進角側の位置した際の各ロックピンの作動を示す図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態を示す図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
〔第１実施形態〕
このバルブタイミング制御装置は、図１〜図５に示すように、機関のクランクシャフトにより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、機関前後方向に沿って配置されて、前記スプロケット１に対して相対回転可能に設けられた吸気側カムシャフト２と、前記スプロケット１とカムシャフト２との間に配置されて、該両者の相対回転位相を変換する位相変更機構３と、該位相変更機構３を作動させる第１油圧回路４と、前記位相変更機構３を介して前記スプロケット１に対するカムシャフト２の相対回転位置を、最遅角側の回転位置（図４の位置）と最進角側の回転位置（図５の位置）との間の所定の中間回転位相位置（図３の位置）に保持する位置保持機構５と、該位置保持機構５を作動させる第２油圧回路６と、を備えている。
【００１１】
前記スプロケット１は、肉厚円板状に形成されて、外周に前記タイミングチェーンと補機用チェーンが巻回される大小２つの歯車部１ａ、１ａ’を有していると共に、後述するハウジングの後端開口を閉塞するリアカバーとして構成され、中央には前記カムシャフト２に固定された後述のベーンロータの外周に回転自在に支持される支持孔１ｂが貫通形成されている。また、外周部の周方向には、後述する４本のボルト１４が螺着される雌ねじ孔１ｃが形成されている。
【００１２】
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、外周面には吸気弁を開閉作動させる複数のカムが軸方向の所定位置に一体に固定されていると共に、一端部の内部軸心方向に雌ねじ孔２ａが形成されている。
【００１３】
前記位相変更機構３は、図１及び図３に示すように、前記スプロケット１に軸方向から結合されて、内部に作動室を有するハウジング７と、前記カムシャフト２の一端部の雌ねじ孔２ａに螺着するカムボルト８を介して固定されて、前記ハウジング７内に相対回転自在に収容された従動回転体であるベーンロータ９と、前記ハウジング７の内周面に有する４つの第１〜第４シュー１０ａ〜１０ｄとベーンロータ９によって前記作動室が隔成されたそれぞれ４つの遅角油圧室１１及び進角油圧室１２と、を備えている。
【００１４】
前記ハウジング７は、焼結金属によって円筒状に形成されたハウジング本体７ａと、プレス成形によって形成され、前記ハウジング本体７ａの前端開口を閉塞するフロントカバー１３と、後端開口を閉塞するリアカバーとしての前記スプロケット１とからなり、ハウジング本体７ａとフロントカバー１３及びスプロケット１とは、前記各シュー１０の各ボルト挿通孔１０ｅなどを貫通する４本のボルト１４によって共締め固定されている。前記フロントカバー１３は、中央に挿通孔１３ａが貫通形成されていると共に、外周部の円周方向位置には４つのボルト挿通孔１３ｂが貫通形成されている。
【００１５】
前記ベーンロータ９は、金属材によって一体に形成され、カムシャフト２の一端部にカムボルト８によって固定されたロータ１５と、該ロータ１５の外周面に円周方向のほぼ１２０°等間隔位置に放射状に突設された４枚の第１〜第４ベーン１６ａ〜１６ｄとから構成されている。
【００１６】
前記ロータ１５は、前後方向に長いほぼ円筒状に形成されており、前端面１５ｂのほぼ中央位置に薄肉円筒状の挿入ガイド部１５ａが一体に設けられていると共に、後端部１５ｃがカムシャフト２方向へ延設されている。また、前記ロータ１５の後端側の内部には、円柱状の嵌合溝１５ｄが形成されている。
【００１７】
一方、前記第１〜第４ベーン１６ａ〜１６ｄは、図３〜図５に示すように、それぞれが各シュー１０ａ〜１０ｄの間に配置されていると共に、円周方向の巾がそれぞれ同一に形成されており、それぞれの円弧状外周面に形成されたシール溝内に、ハウジング本体７ａの内周面に摺動しつつシールするシール部材１７ａがそれぞれ嵌着されている。一方、前記各シュー１０ａ〜１０ｄの先端内周面に形成されたシール溝には、ロータ１５の外周面に摺動しつつシールするシール部材１７ｂがそれぞれ嵌着されている。
【００１８】
また、前記ベーンロータ９は、図４に示すように、最遅角側へ相対回転すると、第１ベーン１６ａの一側面１６ｅが対向する前記第１シュー１０ａの対向側面に当接して最大遅角側の回転位置が規制され、図５に示すように、最進角側へ相対回転すると、第１ベーン１６ａの他側面１６ｆが対向する第２シュー１０ｂの対向側面に当接して最大進角側の回転位置が規制されるようになっている。これら第１ベーン１６ａと第１、第２シュー１０ａ、１０ｂがベーンロータ９の最遅角位置と最進角位置を規制するストッパとして機能するようになっている。
【００１９】
このとき、他の第２〜第４ベーン１６ｂ〜１６ｄは、両側面が円周方向から対向する各シュー１０ｃ、１０ｄの対向側面に当接せずに離間状態にある。したがって、ベーンロータ９とシュー１０ａ〜１０ｄとの当接精度が向上すると共に、後述する各油圧室１１，１２への油圧の供給速度が速くなってベーンロータ９の正逆回転応答性が高くなる。
【００２０】
さらに、前記ロータ１５は、前記第３ベーン１６ｃと第４ベーン１６ｄの間に大径部１５ｅが一体に形成されている。この大径部１５ｅは、前記両ベーン１６ｃ、１６ｄの対向側面を結合するように形成され、ロータ１５の軸心を中心とした円弧状に形成されていると共に、後述する遅角、進角油圧室１１，１２の径方向のほぼ中央位置まで延びた径方向の幅がほぼ均一に形成されている。
【００２１】
前記第１〜第４ベーン１６ａ〜１６ｄの正逆回転方向の両側面と第１〜第４シュー１０ａ〜１０ｄの両側面との間に、作動油室であるそれぞれ４つの遅角油圧室１１と進角油圧室１２が隔成されている。この各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２は、前記ロータ１５の内部にほぼ放射状に形成された第１連通孔１１ａと第２連通孔１２ａを介して前記第１油圧回路４にそれぞれに連通している。
【００２２】
前記第１油圧回路４は、前記各遅角、進角油圧室１１，１２に対して作動油（油圧）を選択的に供給あるいは排出するもので、図１に示すように、各遅角油圧室１１に対してロータ１５の径方向に沿って穿設された第１連通孔１１ａを介して油圧を給排する遅角油通路１８と、各進角油圧室１２に対してロータ１５の径方向に沿って穿設された第２連通孔１２ａを介して油圧を給排する進角油通路１９と、該各通路１８，１９に作動油を選択的に供給する流体圧供給源であるオイルポンプ２０と、機関の作動状態に応じて前記遅角油通路１８と進角油通路１９の流路を切り換える第１電磁切換弁２１とを備えている。前記オイルポンプ２０は、機関のクランクシャフトによって回転駆動するトロコイドポンプなどの一般的なものである。
【００２３】
前記遅角油通路１８と進角油通路１９とは、それぞれの一端部が前記第１電磁切換弁２１の通路孔に接続されている一方、他端側が前記シール部材挿入ガイド部１５ａ内に挿通保持されたほぼ円柱状の通路構成部３７内にほぼＬ字形状に沿って形成された遅角通路部１８ａと前記通路構成部３７内に軸方向に直線状に形成された進角通路部１９ａを有し、該遅角通路部１８ａが、前記第１連通孔１１ａを介して各遅角油通路１１に連通している一方、進角通路部１９ａが、カムボルト８の頭部側に形成された油室１９ｂと前記第２連通孔１２ａを介して前記各進角油圧室１２に連通している。
【００２４】
前記通路構成部３７は、外側の端部が図外のチェーンカバーに固定されて非回転部として構成されており、その内部軸方向には、前記各通路部１８ａ、１９ａの他に、後述するロック機構のロックを解除する第２油圧回路６の通路が形成されている。
【００２５】
前記第１電磁切換弁２１は、図１に示すように、４ポート３位置の比例型弁であって、図外の電子コントローラによって、バルブボディ内に軸方向へ摺動自在に設けられた図外のスプール弁体を前後方向に移動させて、オイルポンプ２０の吐出通路２０ａと前記いずれかの油通路１８，１９と連通させると同時に、該他方の油通路１８，１９とドレン通路２２とを連通させるようになっている。
【００２６】
オイルポンプ２０の吸入通路２０ｂとドレン通路２２とはオイルパン２３内に連通している。また、オイルポンプ２０の前記吐出通路２０ａの下流側には、濾過フィルタ５０が設けられていると共に、この下流側で内燃機関の摺動部などに潤滑油を供給するメインオイルギャラリーＭ／Ｇに連通している。さらに、オイルポンプ２０は、吐出通路２０ａから吐出された過剰な作動油をオイルパン２３に排出して適正な流量に制御する流量制御弁５１が設けられている。
【００２７】
前記電子コントローラは、内部のコンピュータが図外のクランク角センサ（機関回転数検出）やエアーフローメータ、機関水温センサ、機関温度センサ、スロットルバルブ開度センサおよびカムシャフト２の現在の回転位相を検出するカム角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、第１電磁切換弁２１や後述する第２電磁切換弁３６の各電磁コイルに制御パルス電流を出力してそれぞれのスプール弁体の移動位置を制御して前記各通路を切換制御させるようになっている。
【００２８】
また、この実施形態では、ハウジング７に対してベーンロータ９を最遅角側の回転位置（図４の位置）と最進角側の回転位置（図５の位置）との間の所定の中間回転位相位置（図３の位置）に保持する位置保持機構５が設けられている。
【００２９】
この位置保持機構５は、図１〜図６に示すように、前記スプロケット１の内側面の円周方向の前記ロータ１５の大径部１５ｅに対応した位置に設けられた円環状の２つの第１，第２ロック穴構成部材２８ａ、２８ｂと、該各ロック穴構成部材２８ａ、２８ｂにそれぞれ形成されたロック凹部である第１、第２ロック穴２４，２５と、前記ベーンロータ９のロータ１５の大径部１５ｅの内部に設けられて、前記各ロック穴２４，２５にそれぞれ係脱する２つのロック部材である第１、第２ロックピン２６，２７と、該各ロックピン２６，２７の前記各ロック穴２４，２５に対する係合を解除する前記第２油圧回路６（図１参照）と、から主として構成されている。
【００３０】
前記第１ロック穴２４は、図２〜図６に示すように、第１ロック穴構成部材２８ａの上面側に円周方向に沿って長溝状に形成されていると共に、底面が遅角側から進角側に下る２段の階段状に形成され、スプロケット１の内側面１ｃを最上段として、これより一段ずつ低くなる第１底面２４ａ、第２底面２４ｂと順次低くなる階段状に形成され、遅角側の各内側面は垂直に立ち上がった壁面になっていると共に、第２底面２４ｂの進角側の内側縁２４ｃも垂直に立ち上がった壁面になっている。前記第１底面２４ａは、その面積が前記第１ロックピン２６の先端面の面積よりも小さく設定されている一方、前記第２底面２４ｂは、円周方向(進角方向)に僅かに延びてその面積が第１ロックピンピン２６の先端面よりも大きく設定されている。したがって、この第２底面２４ｂの先端側は、スプロケット１の内側面１ｃの前記ベーンロータ９の最遅角側の回転位置よりも進角側に寄った中間位置になっている。
【００３１】
前記第２ロック穴２５は、第２ロック穴構成部材２８ｂの上面側に第１ロック穴２４と同心円上で、かつ円形状に形成されている。また、底面２５ａは、段差がなく全体が平坦状に形成されてスプロケット１の内側面１ｃの前記ベーンロータ９の進角側の回転位置から遅角側に寄った中間位置に形成されている。また、この第２ロック穴２５は、進角側の各内側面は垂直に立ち上がった壁面になっていると共に、遅角側の内側縁２５ｂも垂直に立ち上がった壁面になっている。前記先端部２７ｂの外径は、第２ロック穴２５の内径よりも小さいため、ここに係合した状態で前記第２ロックピン２７が、周方向の第２隙間を介して遅角側から進角側へ僅かに移動可能になっている。
【００３２】
また、前記第１ロック穴２４と第２ロック穴２５は、前記第２油圧回路６から作動油圧が導入される解除用受圧室としても構成され、ここに導入された油圧を、第１、第２ロックピン２６，２７の先端面や、後述する第１、第２ロックピン２６，２７の第１、第２段差面２６ｃ、２７ｃ(受圧面)に同時に作用させるようになっている。
【００３３】
前記第１ロックピン２６は、図１、図５などに示すように、ロータ１５の大径部１５ｅの内部軸方向に貫通形成された第１ピン孔３１ａ内に摺動自在に配置されたピン本体２６ａと、該ピン本体２６ａの先端側に第１段差面２６ｃを介して一体に有する小径な先端部２６ｂとから構成されている。
【００３４】
前記ピン本体２６ａは、外周面が単純なストレートの円筒面に形成されて、前記第１ピン孔３１ａに液密的に摺動するようになっている一方、先端部２６ｂは、小径なほぼ円柱状に形成されて、外径が前記第１ロック穴２４の内径よりも小さく設定されている。
【００３５】
また、この第１ロックピン２６は、後端側から内部軸方向に形成された凹溝底面とフロントカバー１３の内面との間に弾装された付勢部材である第１スプリング２９のばね力によって第１ロック穴２４に係合する方向へ付勢されている。
【００３６】
前記第１段差面２６ｃは、円環状に形成されて後述する連通路３９から導入された作動油圧を受圧する受圧面として機能し、前記第１スプリング２９のばね力に抗して前記第１ロックピン２６を第１ロック穴２４から後退させてロックを解除するようになっている。
【００３７】
また、前記フロントプレート１３の第１ピン孔３１ａ上端側には、大気と連通して前記第１ロックピン２６のスムーズな摺動を確保する第１呼吸孔３２ａが貫通形成されている。
【００３８】
また、第１ロックピン２６は、前記ベーンロータ９が最遅角位置から最進角側へ回転する場合は、図５〜図８に示すように、先端部２６ｂが第１ロック穴２４の各底面２４ａ、２４ｂに段階的に係合しつつ第２底面２４ｂを摺接しつつ最終的に先端部２６ｂの側縁が進角側の前記内側縁２４ｃに当接した時点でベーンロータ９のそれ以上の進角方向の回転を規制するようになっている。具体的には、作用の項で説明する。
【００３９】
前記第２ロックピン２７は、外径や長さなどの全体外形が前記第１ロックピン２６とほぼ同一に形成されて、ロータ１５の大径部１５ｅの第１ピン孔３１ａの周方向の側部に内部軸方向に貫通形成された第２ピン孔３１ｂ内に摺動自在に配置されたピン本体２７ａと、該ピン本体２７ａの先端側に第２段差面２７ｃを介して一体に有する小径な先端部２７ｂとから構成されている。
【００４０】
前記ピン本体２７ａは、外周面が単純なストレートの円筒面に形成されて、前記第２ピン孔３１ｂに液密的に摺動するようになっている一方、先端部２７ｂは、小径なほぼ円柱状に形成されて、外径が前記第２ロック穴２５の内径よりも小さく設定されている。前記先端部２７ｂは、円柱状に形成されている。
【００４１】
また、この第２ロックピン２７は、後端側から内部軸方向に形成された凹溝底面とフロントカバー１３の内面との間に弾装された付勢部材である第２スプリング３０のばね力によって第２ロック穴２５に係合する方向へ付勢されている。
【００４２】
前記第２段差面２７ｃは、円環状に形成されて後述する連通路３９から導入された作動油圧を受圧する受圧面として機能し、前記第２スプリング３０のばね力に抗して前記第２ロックピン２７を第２ロック穴２５から後退させてロックを解除するようになっている。
【００４３】
前記フロントプレート１３の第２ピン孔３１ｂ上端側には、大気と連通して前記第２ロックピン２７のスムーズな摺動を確保する第２呼吸孔３２ｂが貫通形成されている。
【００４４】
また、第２ロックピン２７は、前記ベーンロータ９が最遅角位置から最進角側へ回転する場合は、図６〜図９に示すように、先端部２７ｂがスプロケット１の内側面１ｃを摺接しながら第２ロック穴２５に係合して先端面が底面２５ａに弾接する。このとき、先端部２７ｂの側縁が遅角側の前記内側縁２５ｂに当接した時点でベーンロータ９のそれ以上の遅角方向の回転を規制するようになっている。
【００４５】
そして、第２ロックピン２７の係合位置では、図９に示すように、第１ロックピン２６も第１ロック穴２４に係合して先端部２６ｂの側縁が第２底面２４ｂ側の内側縁２４ｃに当接した状態になっていることから、該第１ロックピン２６と第２ロックピン２７で、両ピン穴２４，２５間の隔壁部４１を挟持した状態となって、ベーンロータ９を進角側と遅角側への自由な回転を規制するようになっている。
【００４６】
すなわち、前記第１、第２ロックピン２６、２７がそれぞれ対応する第１、第２ロック穴２４，２５にそれぞれ同時に係合することによって、ベーンロータ９がハウジング７に対して最遅角位相と最進角位相との間の中間位相位置に保持されるようになっている。
【００４７】
なお、図９に示すように、前記両ロックピン２６，２７が各ロック穴２４，２５に係合した状態では、前記第１、第２段差面２６ｃ、２７ｃが、前記各ロック穴２４，２５の上端孔縁よりも僅かに上方位置となるように形成されている。
【００４８】
前記第２油圧回路６は、図１に示すように、前記第１、第２ロック穴２４，２５に対して、前記オイルポンプ２０の吐出通路２０ａから分岐した供給通路３４を介して油圧を供給し、また、前記ドレン通路２２に連通する排出通路３５を介して第１、第２ロック穴２４，２５内の作動油を排出する給排通路３３と、機関の状態に応じて前記給排通路３３と各通路３４、３５を選択的に切り換える第２制御弁である前記第２電磁切換弁３６と、を備えている。
【００４９】
前記給排通路３３は、図１及び図２に示すように、一端側が前記第２電磁切換弁３６の対応する通路孔に接続されている一方、他端側の給排通路部３３ａが前記通路構成部３７の内部軸方向から径方向に折曲形成されて、前記ロータ１５の内部に形成された油通路３８と連通路３９とを介して前記各ロック穴２４，２５に連通するようになっている。
【００５０】
前記通路構成部３７は、外周面の軸方向の前後位置に円環状の複数の嵌着溝が形成されていると共に、該各嵌着溝に前記遅角通路部１８ａと給排通路部３３ａの各開口端や油室１９ｂの一端側などをシールする３つのシールリング４０がそれぞれ嵌着固定されている。
【００５１】
前記油通路３８は、図２、図３及び図６に示すように、ロータ１５の径方向に沿って穿設された径方向通路部３８ａと、軸方向に沿って穿設されて、前記径方向通路部３８ａのほぼ中央位置に接続された軸方向通路部３８ｂと、から構成されている。前記径方向通路部３８ａは、ドリル加工によって径方向に貫通形成されて、外周側端部がボール栓体３８ｃによって閉止されている。
【００５２】
前記連通路３９は、図２及び図３に示すように、ロータ１５の前端面にほぼ円弧状に切欠形成されていると共に、その形成位置が前記ロータ大径部１５ｅの内周面に十分近接した位置、つまり、前記各ロック穴２４，２５の中心から内方(ロータ１５の中心側)へオフセットした位置に形成されている。
【００５３】
また、連通路３９は、その円周方向の長さがベーンロータ９のいずれの相対回転位置においても、一端部３９ａから他端部３９ｂまでの間で前記第１ロック穴２４と第２ロック穴２５に臨むように形成されて、これらに常時連通するようになっていると共に、前記第１、第２ピン孔３１ａ、３１ｂの先端に臨んでいる。すなわち、前記連通路３９は、図６〜図１０に示すように、ベーンロータ９の最遅角側の回転位置(図６)から最進角側の回転位置(図１０)までのいずれの回転位置においても、常時前記第１、第２段差面２６ｃ、２７ｃ及び第１、第２ロック穴２４，２５に連通するように形成されている。また、前記一端部３９ａは、前記軸方向通路部３８ｂに連通している。
【００５４】
前記第２電磁切換弁３６は、３ポート２位置のオン−オフ型弁であって、前記電子コントローラから出力されたオン−オフの制御電流や内部のバルブスプリングのばね力によってスプール弁体により、前記給排通路３３と前記通路３４、３５のいずれか一方とを選択的に連通させ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。
【００５５】
イグニッションスイッチをオフ操作して機関を停止しようした場合には、完全に停止する直前に、電子コントローラから第１電磁切換弁２１に制御電流を出力して、スプール弁体を軸方向の一方向に移動させて吐出通路２０ａと遅角油通路１８あるいは進角油通路１９の一方と連通させると共に、ドレン通路２２と前記いずれか他方の油通路１８，１９を連通させる。つまり、電子コントローラがカム角センサやクランク角センサからの情報信号に基づいて現在のベーンロータ９の相対回転位置を検出し、これに基づいて前記各遅角油圧室１１か、あるいは各進角油圧室１２に油圧を供給する。これによって、前記ベーンロータ９を、図３に示すように、最遅角側と最進角側の所定の中間位置まで回転制御する。
【００５６】
同時に、第２電磁切換弁３６に通電して給排通路３３と排出通路３５とを連通させる。これによって、第１、第２ロック穴２４，２５内の作動油が、前記連通路３９や油通路３８を介して前記給排通路３３から排出通路３５及びドレン通路２２に流入してオイルパン２３内に排出されて低圧となり、各ロックピン２６、２７は、図９に示すように、各スプリング２９，３０のばね力によって進出方向（ロック穴２４，２５に係合する方向）へ付勢されて、各ロックピン２６、２７が各ロック穴２４，２５にそれぞれ係合する。
【００５７】
この状態では、前記第１ロックピン２６の先端部２６ｂの外側面が、第１ロック穴２４の進角側の対向内側面２４ｃに当接して遅角方向への移動が規制される一方、前記第２ロックピン２７の先端部２７ｂの外側面が、第２ロック穴２５の遅角側の対向内側面２５ｂに当接して遅角方向への移動が規制される。
【００５８】
この作動によってベーンロータ９は、図３に示すように、中間位相位置に保持され、吸気弁の閉弁時期がピストン下死点よりも前の進角側に制御される。
【００５９】
したがって、機関停止から十分に時間が経った冷機状態で再始動した場合には、前記吸気弁の特異な閉時期によって機関の有効圧縮比が高められて燃焼が良好になり、始動の安定化と始動性の向上が図れる。
【００６０】
その後、機関がアイドリング運転に移行すると、電子コントローラから出力された制御電流によって第１電磁切換弁２１が、吐出通路２０ａと遅角油通路１８を連通させると共に、進角油圧室１９とドレン通路２２を連通させる。一方、この時点では、電子コントローラから第２電磁切換弁３６には通電されず、給排通路３３と供給通路３４を連通させると共に、排出通路３５を閉止する。
【００６１】
このため、前記オイルポンプ２０から吐出通路２０ａに吐出された油圧は、供給通路３４と給排通路３３及び油通路３８を通って連通路３９内に流入し、ここから各ロック穴２４、２５内に流入しながら各ロックピン２６，２７の受圧面としての第１、第２段差面２６ｃ、２７ｃに作用する。したがって、各ロックピン２６，２７は、各スプリング２９，３０のばね力に抗して後退して、先端部２６ｂ、２７ｂが各ロック穴２４，２５から抜け出してロックが解除される。これによって、ベーンロータ９は、自由な回転が確保される。
【００６２】
また、前記吐出通路２０ａに吐出された油圧の一部は、遅角通路部１８と各第１油通路１１ａを通って各遅角油圧室１１に供給される一方、各進角油圧室１２の作動油が各第２油通路１２ａと進角通路部１９を通ってドレン通路２２からオイルパン２３に排出される。
【００６３】
したがって、各遅角油圧室１１内が高圧になる一方、各進角油圧室１２内が低圧になることから、ベーンロータ９は、図４に示すように、図中左側(遅角側)へ回転して第１ベーン１６ａの一側面が第１シュー１０ａの対向側面に当接して、最遅角側の回転位置に規制保持される。
【００６４】
これによって、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップが無くなって燃焼ガスの吹き返しが抑制されて、良好な燃焼状態が得られると共に、燃費の向上と機関回転の安定化が図れる。
【００６５】
また、機関が、例えば高回転域になった場合には、電子コントローラから出力された制御電流によって第１電磁切換弁２１が、図１に示すように、流路を切り換えて吐出通路２０ａと進角油通路１９を連通させると共に、遅角油圧室１８とドレン通路２２を連通させる。一方、この時点では、第２電磁切換弁３６が、給排通路３３と供給通路３４を連通させると共に、排出通路３５を閉止した状態が継続されている。
【００６６】
したがって、今度は各進角油圧室１２が高圧になると共に、各遅角油圧室１１が低圧になることから、前記ベーンロータ９は、図５に示すように、進角側に回転して第１ベーン１６ａの他側面が第２シュー１０ｂの対向側面に当接して最進角側の回転位置に保持される。これによって、吸気弁の開時期が早くなって、排気弁とのバルブオーバーラップが大きくなり、吸入空気量が増加して出力が向上する。
【００６７】
そして、前述のように、機関を停止させるためにイグニッションスイッチをオフ操作したときに、ベーンロータ９が、何らかの原因で機関再始動に困難な最遅角側と最進角側の中間位置に戻らずに、例えば図４及び図６に示すように最遅角側の位置に回転停止してしまった場合には、再始動時に以下の作動を行う。
【００６８】
すなわち、イグニッションスイッチをオン操作してクランキングが開始されると、このクランキング初期には前記カムシャフト２(ベーンロータ９)にバルブスプリングのばね力に起因して発生する正負の交番トルクが入力される。この変動トルクのうち負のトルクが入力された際に、ベーンロータ９が、進角側へ僅かに回転することから、図７に示すように、第１ロックピン２６の先端部２６ｂが第１スプリング２９のばね力によって第１ロック穴２４の第１底面２４ａに下降して当接する。
【００６９】
その直後、正のトルクが入力されてベーンロータ９が遅角側への回転力が作用すると、前記第１ロックピン２６の先端部２６ｂの外側面が第１底面２４ａ側の立ち上がり内側面２４ｄに当接して遅角側への回転が規制される。その後再び負のトルクが作用すると、ベーンロータ９の進角側への回転に伴って第１ロックピン２６の先端部２６ｂが図８に示すように、第２底面２４ｂまで下降して係合する。
【００７０】
ここで再び正のトルクが作用すると、前記先端部２６ｂの外側面が第２底面側の立ち上がり内側面２４ｅに当接して遅角側への回転が規制される。つまり、ベーンロータ９は、第１ロックピン２６と第１ロック穴２４との間のラチェット機能によって進角側へ順次自動的に回転する。
【００７１】
続いて、ベーンロータ９が再び負のトルクによって進角側へ回転すると、図９に示すように、第１ロックピン２６は先端部２６ｂが第１ロック穴２４の第２底面２４ｂ上を進角側へ摺動して先端部２６ｂの外周面が進角側の内側面２４ｃに当接する。同時に、第２ロックピン２７が第２ロック穴２５内に係合して先端部２７ｂが底面２５ａに当接すると共に、先端部２７ｂの外側面が遅角側の内側面２５ｂに当接する。これによって、前記第１ロックピン２６と第２ロックピン２７の各先端部２６ｂ、２７ｂによって対向する隔壁が挟持された状態になる。したがって、前記ベーンロータ９は、最遅角側と最進角側の中間位置に自動的に保持されると共に、進角側と遅角側への自由な回転が規制される。
【００７２】
よって、前記通常の冷機始動時には、クランキング中の機関の有効圧縮比が高められて燃焼が良好になり、始動の安定化と始動性の向上が図れる。
【００７３】
以上のように、本実施形態では、前記第１、第２ロックピン２６，２７の先端部２６ｂ、２７ｂ側の第１、第２段差面２６ｃ、２７ｃを解除用の受圧面として利用したことから、各ピン本体２６ａ、２７ａの外周面をほぼストレートな円筒面に形成することができ、従来のようなフランジ部を設ける必要がない。したがって、前記各ロックピン２６，２７の外径を可及的に小さくすることができるので、ロータ１５を含めた装置全体のコンパクト化が図れる。この結果、エンジンルーム内での機関への搭載性が向上する。
【００７４】
また、前記連通路３９は、ベーンロータ９のいずれの回転位置においても、常時各ロック穴２４，２５や各段差面２６ｃ、２７ｃに連通するように形成されていることから、オイルポンプ２０から給排通路３３を介して供給された油圧が、前記各段差面２６ｃ、２７ｃや各ロック穴２４、２５を介して各ロックピン２６、２７の各先端部２６ｂ、２７ｂの先端面に常に作用する。
【００７５】
このように、前記連通路３９を全域において各ロック穴２４，２５に常時連通させることによって、給排通路３３から各ロック穴２４，２５までの全通路の体積変化が発生しなくなる。つまり、かかる通路の体積変化が発生すると、各ロック穴２４、２５内の油圧が瞬間的に降下して、各ロックピン２６，２７が各スプリング２９，３０のばね力によって不用意に各ロック穴２４，２５内に係合してしまうおそれがある。
【００７６】
しかし、本実施形態では、前記体積変化を十分に抑制することが可能になることから、瞬間的な油圧の降下が抑制されるので、各ロックピン２６，２７の各ロック穴２４，２５に対する不用意な係合がなくなる。この結果、ベーンロータ９の遅角側あるいは進角側への自由な回転変換が阻害されず、常時円滑な回転変換が得られると共に、かかる変換の応答性が向上する。
【００７７】
また、前記連通路３９は、各ロック穴２４，２５の中心から内方へオフセットした位置に形成されていることから、まず、第１に軸方向通路部３８ｂからロックピン２６，２７までの距離を短くできる。これによって、両ロックピン２６，２７の係合解除時間の短縮化が図れる。第２にオフセット配置することによって、前記各ピン孔３１ａ、３１ｂの軸方向の長さを長く取ることができるので、ここに摺動する前記各ロックピン２６，２７の作動中の傾きを抑制することができる。この結果、前記中間位相位置(中間ロック位置)での各ロックピン２６，２７のガタ付きを小さくすることができる。
【００７８】
また、前述したように、前記中間位相での保持状態では、前記第１ロックピン２６の先端部２６ｂの一側縁が、第１ロック穴２４の進角側の対向内側面２４ｃに当接して進角方向への移動が規制される一方、前記第２ロックピン２７の先端部２７ｂの一側縁が、第２ロック穴２５の遅角側の対向内側面２５ｂに当接して遅角方向への移動が規制されて、両ロックピン２６，２７が互いに近づく方向に配置するようになっていることから、各ロック穴２４、２５間の隔壁部４１の肉厚を可及的に大きくすることが可能になる。
【００７９】
すなわち、冷機始動に適した前記中間位相での前記ハウジング７に対するベーンロータ９の回転位置は、図３に示す位置となるが、仮に、第１ロックピン２６と第２ロックピン２７が、周方向の隙間を介して互いに離れる方向になるように構成した場合には、第１ロック穴構成部材２８ａ（第１ロック穴２４）と第２ロック穴構成部材２８ｂ（第２ロック穴２５）との間の距離を短くしなければならない。このため、前記隔壁部４１の肉厚を狭小幅にせざるを得なくなる。この結果、強度が低下するばかりか、場合によってはレイアウト上、第２ロック穴２５を形成することができなくなるおそれがある。
【００８０】
これに対して、本実施形態では、前述の特異な構成によって、第１ロック穴２４と第２ロック穴２５との間の距離を十分に長くできることから、前記隔壁部４１の肉厚を大きくできるため、高い強度が得られると共に、レイアウト上の制約を回避できる。
【００８１】
また、前記遅角通路部１８ａの開口端と進角通路部１９ａの開口端を隣接して設けるのではなく、十分に離間して形成したことから、互いに供給された作動油の脈動の影響がなくなる。この結果、各開口端の間をシールする前記シールリング４０の数を最低限にすることができる。
【００８２】
さらに、軸方向通路部３８ｂをベーンロータ９の加工に影響のないところに形成したことから、該ベーンロータ９の加工性の低下が抑制できる。
〔第２実施形態〕
図１１は第２実施形態を示し、位置保持機構５の第１ロックピン２６と第２ロックピン２７の配設位置をロータ１５の直径方向の位置に形成したものである。
【００８３】
すなわち、前記ロータ１５の大径部１５ｅと径方向の対称位置に第２大径部１５ｆが形成されていると共に、前記第１大径部１５ｅに第１ピン孔３１ａが、第２大径部１５ｆに第２ピン孔３１ｂがそれぞれ形成されており、該各ピン孔３１ａ、３１ｂに第１、第２ロックピン２６，２７が摺動自在に設けられている。
【００８４】
一方、前記スプロケット１の内側面に、前記第１、第２ロックピン２６，２７が係脱可能な第１、第２ロック穴２４，２５が形成されている。前記第１ロック穴２４は、第１実施形態と同じく２段階の底面となっている一方、前記第２ロック穴２５は円周方向に長い単一の長溝状に形成されている。
【００８５】
また、前記ロータ１５の各大径部１５ｅ、１５ｆの内部には、給排通路３３と連通した第１、第２油通路３８、３８がそれぞれ形成されていると共に、前記第１ロック穴２４と第２ロック穴２５の内方側のオフセットした位置には前記第１、第２油通路３８、３８と連通する円弧状の第１、第２連通路３９、３９がそれぞれ形成されている。この第１連通路３９，３９は、前記各ロック穴２４，２５に常時連通していることは第１実施形態と同じである。
【００８６】
前記各ロックピン２６，２７の形状や他の構成部材の細部の構造は、第１実施形態と同様である。
【００８７】
したがって、この実施形態によれば、第１大径部１５ｅと第２大径部１５ｆが対称位置に形成されていることから、ベーンロータ９の回転バランスが良好になり、最遅角側と最進角側の間を常時円滑に回転させることができる。他の作用効果は第１実施形態と同様である。
【００８８】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、バルブタイミング制御装置を吸気側ばかりか排気側に適用することも可能である。
【００８９】
また、前記位相変更機構３としては、ベーンロータ９を用いたものに限定されるものではなく、たとえばヘリカルギアを軸方向に移動させて位相を変換するものなどに本発明を適用することも可能である。
【００９０】
さらに、本装置をいわゆるアイドルストップ車や、車両の走行モードによって駆動源を電動モータと内燃機関に切り換えるいわゆるハイブリッド車に適用することも可能である。
【００９１】
前記実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項ａ〕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、
前記第１ロック凹部と第２ロック凹部は、周方向に隣接して設けられ、前記連通路は、常に前記第１ロック凹部と第２ロック凹部に跨って設けられた単一の長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ｂ〕請求項ａ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、
前記連通路は、円弧状の溝によって形成され、前記第１ロック部材と第２ロック部材の先端部の断面の中心位置から径方向にオフセット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ｃ〕請求項ｂ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、
前記連通路は、前記第１ロック部材と第２ロック部材の先端部断面の中心位置から円周側にオフセット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ｄ〕請求項ａ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、
前記ベーンロータは、中央側のロータと、該ロータの外周から突設されたベーンとからなり、
前記ロータの径方向に沿って形成された径方向通路と、該径方向通路から前記ベーンロータの回転軸方向に形成された軸方向通路が形成され、
前記連通路には、前記軸方向通路が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ｅ〕請求項ｄ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、
前記軸方向通路は、前記連通路の周方向端部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。
【００９２】
この発明によれば、軸方向通路をベーンロータの加工に影響のないところに形成したことから、該ベーンロータの加工性の低下が抑制できる。
〔請求項ｆ〕請求項ｄ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、
前記ロータの回転軸中心部に挿通孔が形成されていると共に、該挿通孔内に、前記進角作動室と遅角作動室及び径方向通路にそれぞれ異なる作動油を供給する通路構成部の先端部が挿入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。
〔請求項ｇ〕請求項ｆ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、
一端が前記通路構成部の先端部の内部軸心方向から開口して、前記進角作動室または遅角作動室の一方と連通する第１通路と、一端が前記通路構成部の先端部の外側面に開口して、前記径方向通路に連通するロック解除通路と、さらに、一端が前記通路構成部の先端部の前記ロック解除通路の一端開口の側部に開口して、前記進角作動室または遅角作動室の他方と連通する第２通路と、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。
〔請求項ｈ〕請求項ｇ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、
前記通路構成部の各通路の各開口間には、シールリングがそれぞれ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。
【００９３】
この発明によれば、第１通路と第２通路の各開口を隣接して設けるのではなく、十分に離間して形成したことから、互いに供給された作動油の脈動の影響がなくなる。この結果、各開口間をシールする前記シールリングの数を最低限にすることができる。
〔請求項ｉ〕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、前記第１ロック部材と第２ロック部材は、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。
〔請求項ｊ〕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、
前記第１ロック部材と第２ロック部材は、前記ベーンロータの回転軸方向に移動す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ｋ〕請求項ｊ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１ロック部材と第２ロック部材を、前記ロータに設け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。
【００９４】
各ロック部材をロータに設けることによってベーンの肉厚を小さくすることができるため、ベーンロータの相対回転角度を大きく取ることが可能になる。
〔請求項ｌ〕請求項ｋ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、
前記ベーンロータには、前記ベーンが複数設けられていると共に、前記ロータの前記特定のベーン間に大径部を設け、該大径部に前記第１ロック部材と第２ロック部材が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。
〔請求項ｍ〕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、
前記第２ロック凹部には、進角側に向かって深くなる段差面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。
【符号の説明】
【００９５】
１…スプロケット
２…カムシャフト
３…位相変更機構
４…第１油圧回路
５…位置保持機構
６…第２油圧回路
７…ハウジング
７ａ…ハウジング本体
９…ベーンロータ
１０ａ〜１０ｄ…シュー
１１…遅角油圧室
１１ａ…第１連通孔
１２…進角油圧室
１２ａ…第２連通孔
１５…ロータ
１５ｅ、１５ｆ…大径部
１６ａ〜１６ｃ…ベーン
１８…遅角油通路
１９…進角油通路
２０…オイルポンプ
２０ａ…吐出通路
２１…第１電磁切換弁
２２…ドレン通路
２４…第１ロック穴
２５…第２ロック穴
２６…第１ロックピン
２６ａ…ピン本体
２６ｂ…先端部
２６ｃ…第１段差面(受圧面)
２７…第２ロックピン
２７ａ…ピン本体
２７ｂ…先端部
２７ｃ…第２段差面(受圧面)
２８ａ、２８ｂ…ロック穴構成部材
２９、３０…第１、第２スプリング（付勢部材）
３１ａ、３１ｂ…第１、第２ピン孔
３３…給排通路
３４…供給通路
３６…第２電磁切換弁
３７…通路構成部
３８…油通路
３９…連通路
【図１】
0005873339.tif 000002
【図２】
0005873339.tif 000003
【図３】
0005873339.tif 000004
【図４】
0005873339.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005873339.tif 000007
【図７】
0005873339.tif 000008
【図８】
0005873339.tif 000009
【図９】
0005873339.tif 000010
【図１０】
0005873339.tif 000011
【図１１】
0005873339.tif 000012