(57)【要約】【課題】第１の回転体と第２の回転体の相対回動を拘束するロックピンが、作動油供給がない状態にある内燃機関の停止時もしくは始動時にカム反力でかじり付くようなことがなく、第１の回転体と第２の回転体が相対回動を開始する前に、ロックピンによる前記両回転体の拘束を解除することができて常に安定した制御を行うことが可能な信頼性の高いバルブタイミング調整装置を得ることにある。【解決手段】第１の回転体２と第２の回転体７の相対回動を第２の回転体７の最進角位置で拘束し、かつ、流体制御圧力で作動して前記拘束を解除するロックピン１４とを備えたバルブタイミング調整装置において、第２の回転体７が最進角位置から遅角方向に回動開始するとき、ロックピン１４を両回転体２，７の拘束解除方向に流体制御圧力で作動させてから第２の回転体７を遅角方向に始動させる回転体始動遅延手段を設けたものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸・排気バルブの少なくとも一方を開閉駆動する系統のカムシャフトに回転自在に設けられ、内燃機関の出力で回転駆動される第１の回転体と、この第１の回転体に相対回動可能に内蔵されて前記カムシャフトに結合された第２の回転体と、機械的付勢力で作動して第１の回転体と第２回転体の相対回動を第２の回転体の最進角位置で拘束し、かつ、流体制御圧力で作動して前記拘束を解除するロックピンとを備えたバルブタイミング調整装置において、前記第２の回転体が最進角位置から遅角方向に回動開始するとき、前記ロックピンを前記回転体の拘束解除方向に前記流体制御圧力で作動させてから前記第２の回転体を遅角方向に始動させる回転体始動遅延手段を設けたことを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【請求項２】
回転体始動遅延手段は、第１の回転体側に設けられ第２の回転体の最進角位置では第２の回転体で少なくとも一部が閉鎖され、第２の回転体の遅角方向への回動で前記閉鎖が解除されて遅角油圧室に作動油を供給する遅角系統の油路からなっていることを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項３】
回転体始動遅延手段は、第１の回転体と第２の回転体との摺接部をシールするチップシールの摩擦抵抗を、ロックピンに作用させる回転体拘束解除方向の流体制御圧力よりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項４】
回転体始動遅延手段は、進角油圧室および遅角油圧室に作動油を給排する油圧給排系統のドレーン側油路を絞ってなることを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項５】
回転体始動遅延手段は、進角油圧室および遅角油圧室に作動油を給排する油圧給排系統に設けられ、遅角油圧室に作動油を供給した後に進角油圧室のドレーンを開放するＯＣＶからなっていることを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項６】
第２の回転体は、内燃機関の運転時にカムシャフトに生じるカム反力で最進角位置から遅角方向に回動開始するようになっていることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項７】
第１の回転体のシューと第２の回転体のベーンとの間には、内燃機関の停止時もしくは始動時にカムシャフトに生じるカム反力に抗して第２の回転体の相対回動位置を進角方向に移動させるアシストスプリングが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のバルブタイミング調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の運転条件に応じて吸気弁と排気弁の一方もしくは両方の開閉タイミングを変化させるためのバルブタイミング調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のバルブタイミング調整装置として、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する第１の回転体と、カムシャフトの端面に一体的に固定されて第１の回転体に相対回動可能に内蔵された第２の回転体とを備え、油圧制御バルブから供給される進角油圧もしくは遅角油圧によって、第１の回転体と第２の回転体の相対回動位置を制御する構成としたものは既に知られている（例えば、特許文献１参照）。また、特許文献１のバルブタイミング調整装置は、作動油供給がない状態にある内燃機関の停止時もしくは始動時に、第１および第２のいずれか一方の回転体内に格納された回動規制部材（ロックピン）を、他方の回転体に設けた係合孔に係合させることで、第１の回転体と第２の回転体の相対回動する拘束することができ、その拘束解除を遅角油圧室に供給する作動油圧力で行うようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３３６５１９９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のバルブタイミング調整装置は以上のように構成されているので、遅角油圧室に供給される作動油圧力でロックピンを係合孔から脱抜させて第１の回転体と第２の回転体の拘束を解除するが、第２の回転体を遅角方向に動作させるための油圧でもって前記ロックピンの係合孔との係合を解除するが、ロックピンが係合孔に係合している状態で遅角油圧室が作動油給排系統の油路と連通しているため、前述のカム反力との和により第２の回転体の回動開始が容易となって前記ロックピンと係合孔の側面がかじり付いて、ロックピンが解除不可能となる可能性がさらに高くなって制御不能になるという課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、第１の回転体と第２の回転体が相対回動を開始する前に、ロックピンによる前記両回転体の拘束を解除することができて常に安定した制御を行うことが可能な信頼性の高いバルブタイミング調整装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るバルブタイミング調整装置は、内燃機関の吸・排気バルブの少なくとも一方を開閉駆動する系統のカムシャフトに回転自在に設けられ、内燃機関の出力で回転駆動される第１の回転体と、この第１の回転体に相対回動可能に内蔵されて前記カムシャフトに結合された第２の回転体と、機械的付勢力で作動して第１の回転体と第２回転体の相対回動を第２の回転体の最進角位置で拘束し、かつ、流体制御圧力で作動して前記拘束を解除するロックピンとを備えたバルブタイミング調整装置において、前記第２の回転体が最進角位置から遅角方向に回動開始するとき、前記ロックピンを前記回転体の拘束解除方向に前記流体制御圧力で作動させてから前記第２の回転体を遅角方向に始動させる回転体始動遅延手段を設けたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるバルブタイミング調整装置を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面矢視図、図３は図２中のロックピン付近の拡大断面図である。
図において、内燃機関の吸・排気系のバルブを開閉駆動する系統のカムシャフト１上には、内燃機関のクランクシャフト（図示せず）と同期回転する第１の回転体２が回転自在に設けられている。この第１の回転体２は、前記カムシャフト１に回転自在に嵌め込み保持されたタイミング回転体（タイミングスプロケットまたはタイミングプーリ）３と、このタイミング回転体３の片側面に組付け固定された円筒状のケース４と、このケース４を前記タイミング回転体３との間に挟み込むカバー５とからなるハウジング構成となっている。なお、前述のタイミング回転体３とケース４とカバー５は締付けボルト（第１の締結部材）６で共締め一体化されている。また、前記ケース４の内周面には、図２に示すように、前記カムシャフト１の回転中心方向に向かって延びる複数のシュー４ａが一体的に有している。
【０００８】
前記カムシャフト１の端面には、このカムシャフト１と一体回転させるためのロータ７が軸ボルト（第２の締結部材）８で締付け固定されている。そのロータ７は前記ケース４内に回転自在に収納されている。したがって、前記ロータ７は、前記第１の回転体２に対して相対回動可能な第２の回転体となっている。かかるロータ７は、図２に示すように、その外周から前記シュー４ａの相互間に向かってラジアル方向に延びる複数（前記シュー４ａと同数）のベーン７ａを一体に有している。また、前記各シュー４ａの先端には、図１に示すように、バックスプリング（板ばね）９ａを有するチップシール９が設けられている。このチップシール９は、前記バックスプリング９ａの付勢力を背圧として前記ロータ７の回転胴部に摺接している。同様にして、前記各ベーン７ａの先端にも、バックスプリング（図示せず）を有して前記ケース４の内周面に前記シュー４ａの相互間で摺接するチップシール１０が設けられている。
【０００９】
前記各シュー４ａは油圧室を形成しており、その油圧室は、前記ベーン７ａによって遅角油圧室１１と進角油圧室１２とに仕切り形成されている。それらの遅角油圧室１１および進角油圧室１２は、前記ケース４とロータ７との間で各シュー４ａと各ベーン７ａとの間に形成された断面扇状の空間から成って作動油が供給されるようになっている。その作動油給排のための具体的な油路については後述する。
【００１０】
前述した第１の回転体２におけるケース４には、バルブタイミング調整装置の回転中心に向かう径方向のロックピン収納孔１３が設けられている。そのロックピン収納孔１３内には、第１の回転体２のケース４と第２の回転体であるロータ７との相対位置が所定位置となったときに双方の相対回転を規制するためのロックピン１４が摺動自在に挿入されている。このロックピン１４は、図３に示すように、小径部１４ａと大径部１４ｂを有する段付きピンからなり、前記大径部１４ｂは、前記小径部１４ａの反対側の後端面が開口した断面凹状に形成されている。また、前記ロックピン収納孔１３内には、前記ロックピン１４をロータ７との係合方向に付勢するスプリング（第１の付勢部材）１５が納められている。このスプリング１５は、前記ロックピン収納孔１３に嵌合されたストッパ１６によって、前記ロックピン１４との間で押さえ込まれており、そのストッパ１６は抜け止めピン１７で前記ケース４に固定されている。ここで、前記ロックピン収納孔１３内には、前記ロックピン１４の大径部１４ｂによって、その大径部１４ｂの前端側（小径部１４ａ側）にロック解除油圧室１３ａが仕切り形成されている。また、前記ストッパ１６には排気孔１６ａが設けられている。
【００１１】
一方、前記ロータ７には、該ロータ７（ベーン７ａ）の最大進角位置で前記ロックピン１４を係脱可能に係合させる係合孔１８が設けられている。また、前記進角油圧室１２において、前記各シュー４ａと前記各ベーン７ａとの間には、前記ベーン７ａを遅角方向に付勢するアシストスプリング（第２の付勢部材）１９が介在させてある。このアシストスプリング１９は、油圧のない状態での内燃機関の停止時もしくは始動時に、カムシャフト１から受ける遅角方向の反力に抗して第２の回転体（ロータ）７の相対回動位置を進角方向に移動させるためのものである。そのアシストスプリング１９の両端にはホルダ２０が取り付けられ、このホルダ２０を、前記シュー４ａと前記ベーン７ａの対向側の側面部に設けられた凹部に嵌着することで、それらのシュー４ａとベーン７ａに跨って前記アシストスプリング１９が組み付けられている。なお、前記ホルダ２０によって、前記アシストスプリング１９の組付性を向上させ、かつアシストスプリング１９自体の干渉を防止することができる。
【００１２】
次に、遅角油圧室１１および進角油圧室１２に対する作動油給排系統、ならびにロック解除油圧室１３ａに対する作動油給排系統の油路について説明する。
カムシャフト１には、各進角油圧室１２に作動油を供給する第１の油路２１と、各遅角油圧室１１に作動油を供給する第２の油路２２が設けられている。これらの油路２１，２２には、作動油供給手段から油圧制御バルブ（図示省略のＯＣＶ）を介して作動油が供給されるようになっている。ここで、第１の油路２１は、第２の回転体７に設けられた第１の油路２１ａを介して進角油圧室１２に連通している。また、第２の油路２２は、第１の回転体２のタイミング回転体３に設けられた第２の油路２２ａを介して遅角油圧室１１に連通している。
【００１３】
さらに、前記カムシャフト１およびタイミング回転体３には、第２の油路２２から分岐した第３の油路２３が設けられている。この第３の油路２３は、第１の回転体２のケース４側に設けられた第３の油路２３ａを介してロック解除油圧室１３ａに連通されるようになっている。
【００１４】
以上において、第１の回転体２のタイミング回転体３側に設けられた第２の油路２２ａは、第２の回転体であるロータ７の最進角位置でベーン７ａによって閉鎖され、その最進角位置からロータ７がカム反力で遅角方向に回動開始することで前記ベーン７ａによる閉鎖が解除されて遅角油圧室１１に連通するため、カム反力による前記ロータ７の遅角方向への回動で前記第２の油路２２ａが遅角油圧室１１に連通するまでの間にロックピン１４が作動油圧力で係合孔１８との係合が解除されるようになっている。したがって、前記第２の油路２２ａと、該油路２２ａをロータ７の最進角位置で閉鎖するベーン７ａは、前記ロックピン１４が前記係合孔１８との係合を解除されるまでは前記ロータ７の遅角方向への回動を規制する回転体始動遅延手段となるものである。
【００１５】
次に動作について説明する。
内燃機関の停止時もしくは始動時の油圧がない状態において、ロックピン１４はスプリング（第１の付勢部材）１５の付勢力によりロータ（第２の回転体）７の最進角位置で係合孔１８に係合している。この状態から機関を始動すると、作動油供給系統から第１の油路２１，２１ａを経由して進角油圧室１２に作動油が供給される。その進角油圧室１２内に供給された作動油の油圧で前記ロータ７が第１の回転体２に対して最進角位置で保持される。但し、このときロックピン１４は、第２の油路２２，２２ａに作動油が供給されていないため、この時点では、未だ係合孔１８から解除されていない。
【００１６】
そこで、内燃機関の運転状況により、第１の回転体２に対するロータ７の相対位置を遅角側に回動させる場合、第２の油路２２，２２ａより遅角油圧室１１に作動油を供給し、進角油圧室１２内の作動油を第１の油路２１ａ，２１から排出させることで可能である。
【００１７】
しかし、上記実施の形態１では、ロックピン１４が係合孔１８に係合している状態では、ロータ７側の第２の油路２２ａと遅角油圧室１１との連通は、前記ロータ７のベーン７ａによって閉鎖されている。そのため、前記遅角油圧室１１には作動油が供給されず、前記ロータ７が動作開始することはない。この状態において、第２の油路２２，２２ａには作動油が供給されるが、遅角油圧室１１には作動油が供給されないため、この間に、カムシャフト１の第２の油路２２から分岐した第３の油路２３，２３ａを経由してロック解除油圧室１３ａに作動油が供給される。ロック解除油圧室１３ａに供給された作動油の油圧力がロックピン１４系統のスプリング１５の付勢力に打ち勝つと、そのスプリング１５の付勢力に抗してロックピン１４が移動する。これにより、ロックピン１４が係合孔１８から抜け出して第１の回転体２と第２の回転体であるロータ７との相対回動規制が解除される。
【００１８】
ここで、内燃機関の運転中は、カムシャフト１には吸・排気バルブのバルブスプリングから受ける回転方向と反対側への力（カム反力）が作用している。第２の回転体であるロータ７はカムシャフト１と一体的に固定されているため、前記カム反力、換言すると、第１の回転体２に対してロータ７の相対回動位置を遅角させる方向の力を常に受けており、かつ、上述のようにロックピン１４が係合孔１８から解除されているため、第２の回転体である前記ロータ７は進角側の作動油供給を停止することで遅角方向に回動を開始する。そして、ロータ７が遅角方向に回動することで、最進角位置では閉鎖されていた前記第２油路２２ａと遅角油圧室１１が連通するため、前記ロータ７の相対回動位置が油圧により制御可能となる。
【００１９】
以上説明した実施の形態１によれば、内燃機関運転中の最進角位置にあるロータ７が遅角方向に回動開始する前に、第３の油路２３，２３ａからロック解除油圧室１３ａに供給される作動油の油圧でロックピン１４の係合孔１８との係合を解除してから前記ロータ７をカム反力で遅角方向に回動開始させる回転体始動遅延手段を設けるように構成したので、遅角油圧室１１に供給される作動油およびカム反力によって、ロックピン１４と係合孔１８がロータ７の回動方向にかじり付くようなことがなくなる。このため、ロックピン１４の係合解除が不可能になるようなことがなく、常に安定した制御を行うことができるという効果がある。
【００２０】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２によるバルブタイミング調整装置のＯＣＶの動作機能を説明するためのタイミングフロー図である。
この実施の形態２では、遅角油圧室１１および進角油圧室１２に作動油を給排する油圧給排系統に設けられたＯＣＶ（図示せず）を回転体始動遅延手段として適用したものである。一般にこの種のＯＣＶはスプールが直進動作することで作動油の供給経路を切り換えるが、この実施の形態２によるＯＣＶは、遅角油圧室１１の作動油を進角油圧室１２の作動油排出より遅らせることで、先に遅角油圧室１１とロック解除油圧室１３ａに作動油を供給する構成としたものである。すなわち、この実施の形態２によるＯＣＶは、図５に示すように、進角油圧室１２の作動油（進角油圧）を排出できない区間Ｈを設定し、その区間Ｈでロック解除油圧室１３ａに作動油を供給してロック解除油圧室１３ａ内の油圧力を上昇させることで、ロックピン１４の係合解除を優先させる構成としたものである。
【００２１】
このように構成した実施の形態２によれば、ＯＣＶによって、ロックピン１４の係合解除を優先させた後に進角油圧室１２の作動油が排出されるため、安定してロックピンの係合解除を行うことができ、第２の回転体７を遅角方向へスムーズに回動させることができるという効果がある。
【００２２】
実施の形態３．
この実施の形態３では、第１の回転体２と第２の回転体であるロータ７との摺接部をシールするチップシール９，１０の摩擦抵抗を、ロックピン１４を係合解除方向に動作させる作動油圧力（流体制御圧力）よりも大きく設定して回転体始動遅延手段としてものである。このように、前記チップシール９，１０の摩擦抵抗を大きくすることによっても、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。
【００２３】
実施の形態４．
この実施の形態４では、遅角油圧室１１および進角油圧室１２に作動油を給排する油圧給排系統のドレーン側油路（図示せず）を絞って回転体始動遅延手段としたものであり、この場合も上記実施の形態２と同様の効果が得られる。
【００２４】
実施の形態５．
上記実施の形態１では、第１の回転体２のタイミング回転体３に設けた第２の油路２２ａをロータ７の最進角位置でベーン７ａにより閉鎖する構成としたが、前記第２の油路２２ａは、ロータ７の最進角位置でベーン７ａによって、遅角油圧室１１との連通部を絞ってよく、この場合も上記各実施の形態と同様の回転体始動遅延手段として機能させることができるという効果がある。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、内燃機関の出力で回転駆動される第１の回転体と、この第１の回転体に相対回動可能に内蔵されカムシャフトに結合された第２の回転体と、機械的付勢力で作動して第１の回転体と第２回転体の相対回動を第２の回転体の最進角位置で拘束し、かつ、流体制御圧力で作動して前記拘束を解除するロックピンとを備えたバルブタイミング調整装置において、第２の回転体が最進角位置から遅角方向に回動開始するとき、前記ロックピンを前記両回転体の拘束解除方向に流体制御圧力で作動させてから第２の回転体を遅角方向に始動させる回転体始動遅延手段を設けるように構成したので、前記両回転体の相対回動拘束位置にあるロックピンが、第２の回転体が遅角方向に相対回動を開始する前に、ロックピンによる前記両回転体の拘束をスムーズに解除することができ、常に安定した制御を行うことが可能となってバルブタイミング調整装置の信頼性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるバルブタイミング調整装置を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面矢視図である。
【図３】図２中のロックピン付近の拡大断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるバルブタイミング調整装置の動作説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるバルブタイミング調整装置のＯＣＶの動作機能を説明するためのタイミングフロー図である。
【符号の説明】
１  カムシャフト、２  第１の回転体、３  タイミング回転体、４  ケース、４ａ  シュー、５  カバー、６  締付けボルト（第１の締結部材）、７  ロータ（第２の回転体）、７ａ  ベーン、８  軸ボルト（第２の締結部材）、９，１０チップシール、９ａ  バックスプリング、１１  遅角油圧室、１２  進角油圧室、１３  ロックピン収納孔、１３ａ  ロック解除油圧室、１４  ロックピン、１４ａ  小径部、１４ｂ  大径部、１５  スプリング（第１の付勢部材）、１６ストッパ、１６ａ  排気孔、１７  抜け止めピン、１８  係合孔、１９  スプリング（第２の付勢部材）、２０  ホルダ、２１，２１ａ  第１の油路、２２，２２ａ  第２の油路、２３，２３ａ  第３の油路。
【図１】
2004360606.tif 000003
【図２】
2004360606.tif 000004
【図３】
2004360606.tif 000005
【図４】
2004360606.tif 000006
【図５】
2004360606.tif 000007