(57)【要約】【課題】製品ばらつきに起因するロックピンの適正位置からの位置ずれに関係なくロックピンを穴に挿入することができ、且つ位置ずれ発生時のがたつきを抑制することができるようにする。【解決手段】バルブタイミング変更装置に組み付けられたロック機構はロックピン１７と穴１８とを備える。ロックピン１７に形成された段部２３は、同ピン１７の適正位置からの最大の位置ずれ（所定値２α）の半分の幅（「α」）の段差ΔＤを有している。段部２３の低い部分２３ａは、ロックピン１７が適正位置にあって、排気カムシャフトの相対回転位相が最進角状態にあるとき、穴１８に挿入されるよう設定されている。また、段部２３の高い部分２３ｂは、ロックピン１７について適正位置から進角側（図中左側）に所定値α以上の位置ずれが生じたとき、穴１８に挿入されるよう設定されている。【選択図】      図５
2004293427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクシャフト及びカムシャフトにそれぞれ連結された第１及び第２回転体を同一の回転軸上で相対回転させることで前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの相対回転位相を変更する可変動弁装置に適用され、前記相対回転位相が変更可能範囲の境界に達したとき、前記第１及び第２回転体の一方に設けられたロックピンを他方に設けられた穴に挿入して前記相対回転位相の固定を行う内燃機関の可変動弁装置におけるロック機構において、
前記ロックピンの外側面には、製品ばらつきに起因する同ピンの適正位置からの最大の位置ずれ以下の幅の段差を有して先端側が低くなる段部が形成され、
前記段部の低い部分は前記ロックピンが適正位置にあるときに前記穴に挿入され、前記段部の高い部分は前記ロックピンが適正値位置から所定量だけ位置ずれしたときに前記穴に挿入されるよう設定される
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置におけるロック機構。
【請求項２】
内燃機関のクランクシャフト及びカムシャフトにそれぞれ連結された第１及び第２回転体を同一の回転軸上で相対回転させることで前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの相対回転位相を変更する可変動弁装置に適用され、前記相対回転位相が変更可能範囲の境界に達したとき、前記第１及び第２回転体の一方に設けられたロックピンを他方に設けられた穴に挿入して前記相対回転位相の固定を行う内燃機関の可変動弁装置におけるロック機構において、
前記穴の内側面には、製品ばらつきに起因する前記ロックピンの適正位置からの最大の位置ずれ以下の幅の段差を有して開口側が低くされる段部が形成され、前記段部の低い部分については前記ロックピンが適正位置にあるときに挿入され、前記段部の高い部分については前記ロックピンが適正位置から所定量だけ位置ずれしたときに挿入されるよう設定される
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置におけるロック機構。
【請求項３】
内燃機関のクランクシャフト及びカムシャフトにそれぞれ連結された第１及び第２回転体を同一の回転軸上で相対回転させることで前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの相対回転位相を変更する可変動弁装置に適用され、前記相対回転位相が変更可能範囲の境界に達したとき、前記第１及び第２回転体の一方に設けられたロックピンを他方に設けられた穴に挿入して前記相対回転位相の固定を行う内燃機関の可変動弁装置におけるロック機構において、
前記ロックピンの外側面には所定幅の段差を有して先端側が低くなる段部が形成されるとともに、前記穴の内側面には前記ロックピンの段部よりも小さい幅の段差を有して開口側が低くされる段部が形成され、
前記ロックピン及び前記穴における段部の段差の合計は、製品ばらつきに起因する前記ロックピンの適正位置からの最大の位置ずれ以下の値とされ、
前記ロックピンの段部の低い部分は同ピンが適正位置にあるときに前記穴の段部の低い部分に挿入され、前記ロックピンの段部の高い部分は同ピンの適正位置からの位置ずれが最大に近づいたときに前記穴の段部の高い部分に挿入されるよう設定される
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置におけるロック機構。
【請求項４】
前記段部は複数の段差を有するものであり、それら段差の幅の合計が前記ロックピンの適正位置からの最大の位置ずれ以下の値とされる
請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置におけるロック機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の可変動弁装置に設けられるロック機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車載用エンジン等の内燃機関にあっては、出力の向上やエミッションの改善等を意図して、機関バルブを開閉させるためのカムシャフトのクランクシャフトに対する相対回転位相を変更する可変動弁装置が設けられている。こうした可変動弁装置は、クランクシャフトに連結されるハウジングとカムシャフトに連結されるロータとを備え、このロータとハウジングとを同一軸線上で相対回転させるものである。この相対回転により、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相が進角側又は遅角側に変更される。
【０００３】
また、可変動弁装置には、機関始動時などにロータが不必要に移動しないよう、同ロータをハウジングに固定するロック機構が設けられている。ロック機構は、ハウジングとロータとのうちの一方に設けられたロックピンを他方に設けられた穴に挿入することによって上記固定を行うものである。こうしたロック機構による固定については、例えばカムシャフトの相対回転位相が最進角状態又は最遅角状態といった変更可能範囲の境界に達している状態で行われる。
【０００４】
ロック機構にはロックピンを突出方向に付勢するコイルスプリングが設けられている。そして、上記相対回転位相が変更可能範囲の境界に達している状態にあるとき、上記コイルスプリングの付勢力によってロックピンが穴に挿入され、上記固定が行われるようになる。また、可変動弁装置には、上記相対回転位相が変更可能範囲の境界に向けて変更される方向にカムシャフトを付勢する捩りばね等が設けられている。従って、機関停止中などには、上記捩りばねの付勢力によって上記相対回転位相が変更可能範囲の境界に達するようになり、このときにロック機構による固定が行われる。
【０００５】
なお、ロック機構による固定の解除は、例えば穴にオイルを供給してロックピンに油圧による力を作用させ、この力によりロックピンをコイルスプリングの付勢力に抗して穴から抜き出すことによって行われる。
【０００６】
ところで、可変動弁装置にロック機構を組み付ける際には、まずカムシャフトの相対回転位相が、その変更可能範囲の二つの境界のうちの固定すべき側に移動させられる。その後、ロックピンをカムシャフトの相対回転位相が、固定すべき側の変更可能範囲境界とは反対の境界に向かう方向へと、可能な限り移動させられる。この状態で、可変動弁装置に対するロック機構の組み付けが行われる。このようにロック機構の組み付けを行った場合のロックピンの位置を適正位置とし、同ピンが適正位置にあると仮定した上で同ピンと穴とのクリアランスが極力小さくなるよう、穴の大きさや形成位置等が予め設定される。こうした設定に基づきロックピンと穴とのクリアランスを極力小さくすることにより、ロック機構による固定が行われた状態での機関運転中のがたつきを小さく抑えることができる。
【０００７】
しかし、ロックピンには、可変動弁装置やロック機構を構成する各部品の製品ばらつき等に起因して適正位置からの位置ずれが生じる。ロックピンに上記位置ずれが生じると、同ピンを穴に挿入できなくなるおそれがあるため、特許文献１に示されるように、ロックピンの先端部外周面を先細のテーパ状に形成することが考えられている。この場合、上記位置ずれが生じたときには、ロックピンにおけるテーパ状の先端部外周面が穴の開口部分に当たった状態で、ロックピンの先端部が穴に挿入される。このため、上記位置ずれが生じたとしても、ロック機構による固定を行うことが可能になる。なお、ロックピンの先端部外周面が穴の開口部に当たる位置は、上記位置ずれの大きさに応じて異なるものとなる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１４８１０８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ロックピンの先端部外周面をテーパ状に形成することで、上記位置ずれが生じたとしても、がたつきを生じさせることなくロックピンを穴に挿入することが可能にはなる。ただし、ロックピンにおけるテーパ状の先端部外周面が穴の開口部に当たる部分については、コイルスプリングの付勢力が作用することに伴い大きな摩擦力が働くことになる。この摩擦力がロックピンを穴から抜き出そうとするときの障害となり、機関始動後などにロック機構による固定を解除する際、同解除が円滑に行われなくなるおそれがある。
【００１０】
そこで、穴をロックピンの位置ずれ方向に大きく形成することで、上記位置ずれが最大となったときにも、ロックピンを当該穴に挿入できるようにすることが提案されている。この場合、上記位置ずれが生じた状態でロックピンが穴に挿入されるとき、ロックピンの外側面が穴の開口部に当たることはないため、その当たる部分の摩擦力によってロックピンを穴から抜き出しにくくなるという問題は生じない。
【００１１】
なお、カムシャフトの相対回転位相が固定される当該相対回転位相の変更可能範囲の境界では、ロックピンの位置ずれが生じる方向（同境界に向かう方向）に、それ以上カムシャフトの相対回転位相が変化することはない。このため、上記のようにロックピンの位置ずれ方向に穴を大きく形成しても、ロックピンに位置ずれが生じていなければ、カムシャフトの相対回転位相がロックピンの位置ずれの生じる方向に変化することはなく、当該相対回転位相をロック機構によっていずれの方向についても的確に固定することが可能である。
【００１２】
しかし、ロックピンに位置ずれが生じると、同ピンと穴との間において、ロックピンとにおけるカムシャフトの相対回転位相の変更可能範囲の固定側の境界とは反対の境界側で、上記位置ずれに対応した分だけクリアランスが大きくなる。ロックピンが穴に挿入された状態にあっても、上記クリアランスの分だけはカムシャフトの相対回転位相を変更可能範囲の固定側の境界とは反対の境界側に向けて変化させることが可能である。このため、ロックピンの位置ずれに起因して上記クリアランスが過度に大きくなると、ロック機構による固定が行われた状態での機関運転中には、上記クリアランスによってがたつきが生じ、打音の発生やロックピンの耐久性低下を招くこととなる。
【００１３】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、製品ばらつきに起因するロックピンの適正位置からの位置ずれに関係なくロックピンを穴に挿入することができ、且つ位置ずれ発生時のがたつきを抑制することのできる内燃機関の可変動弁装置におけるロック機構を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、内燃機関のクランクシャフト及びカムシャフトにそれぞれ連結された第１及び第２回転体を同一の回転軸上で相対回転させることで前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの相対回転位相を変更する可変動弁装置に適用され、前記相対回転位相が変更可能範囲の境界に達したとき、前記第１及び第２回転体の一方に設けられたロックピンを他方に設けられた穴に挿入して前記相対回転位相の固定を行う内燃機関の可変動弁装置におけるロック機構において、前記ロックピンの外側面には、製品ばらつきに起因する同ピンの適正位置からの最大の位置ずれ以下の幅の段差を有して先端側が低くなる段部が形成され、前記段部の低い部分は前記ロックピンが適正位置にあるときに前記穴に挿入され、前記段部の高い部分は前記ロックピンが適正値位置から所定量だけ位置ずれしたときに前記穴に挿入されるよう設定されていることを要旨とした。
【００１５】
カムシャフトの相対回転位相が変更可能範囲の境界に達した状態にあっては、ロックピンの適正位置からの位置ずれに応じて同ピンと穴との相対位置が変化するとともに、その変化量が異なるものになる。こうしたロックピンの位置ずれを考慮して穴を位置ずれ方向に大きく形成することにより、同位置ずれが生じたときにもロックピンピンを穴に挿入することが可能になる。また、上記構成によれば、ロックピンの位置ずれ発生に伴い同ピンと穴との相対位置が変化するとき、その変化の量がある程度大きい場合にはロックピンの段部における高い部分が穴に挿入されるようになり、これによってロックピンと穴とのクリアランスの拡大が抑制される。従って、上記位置ずれが生じたとしてもロックピンを穴に挿入することができ、且つ上記位置ずれ発生時にロックピンと穴とのクリアランスが過度に大きくなってがたつきが生じるのを抑制することができるようになる。
【００１６】
請求項２記載の発明では、内燃機関のクランクシャフト及びカムシャフトにそれぞれ連結された第１及び第２回転体を同一の回転軸上で相対回転させることで前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの相対回転位相を変更する可変動弁装置に適用され、前記相対回転位相が変更可能範囲の境界に達したとき、前記第１及び第２回転体の一方に設けられたロックピンを他方に設けられた穴に挿入して前記相対回転位相の固定を行う内燃機関の可変動弁装置におけるロック機構において、前記穴の内側面には、製品ばらつきに起因する前記ロックピンの適正位置からの最大の位置ずれ以下の幅の段差を有して開口側が低くされる段部が形成され、前記段部の低い部分については前記ロックピンが適正位置にあるときに挿入され、前記段部の高い部分については前記ロックピンが適正位置から所定量だけ位置ずれしたときに挿入されるよう設定されること要旨とした。
【００１７】
カムシャフトの相対回転位相が変更可能範囲の境界に達した状態にあっては、ロックピンの適正位置からの位置ずれに応じて同ピンと穴との相対位置が変化するとともに、その変化量が異なるものになる。こうしたロックピンの位置ずれを考慮して穴を位置ずれ方向に大きく形成することで、同位置ずれが生じたときにもロックピンを穴に挿入することが可能になる。また、上記構成によれば、ロックピンの位置ずれ発生に伴い同ピンと穴との相対位置が変化するとき、その変化の量がある程度大きい場合には穴の段部における高い部分にロックピンが挿入されるようになり、これによってロックピンと穴とのクリアランスの拡大が抑制される。従って、上記位置ずれが生じたとしてもロックピンを穴に挿入することができ、且つ上記位置ずれ発生時にロックピンと穴とのクリアランスが過度に大きくなってがたつきが生じるのを抑制することができるようになる。
【００１８】
請求項３記載の発明では、内燃機関のクランクシャフト及びカムシャフトにそれぞれ連結された第１及び第２回転体を同一の回転軸上で相対回転させることで前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの相対回転位相を変更する可変動弁装置に適用され、前記相対回転位相が変更可能範囲の境界に達したとき、前記第１及び第２回転体の一方に設けられたロックピンを他方に設けられた穴に挿入して前記相対回転位相の固定を行う内燃機関の可変動弁装置におけるロック機構において、前記ロックピンの外側面には所定幅の段差を有して先端側が低くなる段部が形成されるとともに、前記穴の内側面には前記ロックピンの段部よりも小さい幅の段差を有して開口側が低くされる段部が形成され、前記ロックピン及び前記穴における段部の段差の合計は、製品ばらつきに起因する前記ロックピンの適正位置からの最大の位置ずれ以下の値とされ、前記ロックピンの段部の低い部分は同ピンが適正位置にあるときに前記穴の段部の低い部分に挿入され、前記ロックピンの段部の高い部分は同ピンの適正位置からの位置ずれが最大に近づいたときに前記穴の段部の高い部分に挿入されるよう設定されることを要旨とした。
【００１９】
カムシャフトの相対回転位相が変更可能範囲の境界に達した状態にあっては、ロックピンの適正位置からの位置ずれに応じて同ピンと穴との相対位置が変化するとともに、その変化量が異なるものになる。こうしたロックピンの位置ずれを考慮して穴を位置ずれ方向に大きく形成することにより、同位置ずれが生じたときにもロックピンを穴に挿入することが可能になる。また、上記構成によれば、ロックピンの位置ずれに伴い同ピンと穴との相対位置が変化するときには、ロックピンの段部における穴に挿入される部分、及び穴の段部におけるロックピンの挿入される部分が、各々の段部の高い部分と低い部分との間で上記変化の量に応じて適宜組み合わされる。そして、ロックピンの位置ずれに対応した両段部の高い部分と低い部分との組み合わせに基づき、ロックピンと穴とのクリアランスの拡大が抑制される。従って、上記位置ずれが生じたとしてもロックピンを穴に挿入することができ、且つ上記位置ずれ発生時にロックピンと穴とのクリアランスが過度に大きくなってがたつきが生じるのを抑制することができるようになる。
【００２０】
請求項４記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記段部は複数の段差を有するものであり、それら段差の幅の合計が前記ロックピンの適正位置からの最大の位置ずれ以下の値とされるものとした。
【００２１】
上記構成によれば、カムシャフトの相対回転位相を固定するためにロックピンが穴に挿入されると、ロックピンの位置ずれに応じて、同ピンと穴とのクリアランスが最小となるよう同ピン側の段部における穴に挿入される部分、及び穴側の段部におけるロックピンが挿入される部分が選択されることとなる。このため、ロックピンと穴とのクリアランスを極力小さく抑え、そのクリアランスに基づくがたつきを抑制することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、本発明を自動車用エンジンのバルブタイミング変更装置に適用した第１実施形態について図１〜図７を参照して説明する。
【００２３】
図１に示されるエンジン１においては、クランクシャフト２の回転が吸気カムシャフト３及び排気カムシャフト４に伝達され、これらカムシャフト３，４の回転に基づき吸気バルブ５及び排気バルブ６が開閉動作する。排気カムシャフト４には、排気バルブ６のバルブ特性としてバルブタイミング（開閉タイミング）を変更すべく、クランクシャフト２に対する排気カムシャフト４の相対回転位相を変更するバルブタイミング変更装置７が設けられている。このバルブタイミング変更装置７の内部構造を図２に示す。
【００２４】
同装置７は、排気カムシャフト４の軸線上に設けられて同シャフト４に固定されるロータ８と、ロータ８と同軸上に設けられてクランクシャフト２に対しチェーン等を介して連結されるギヤ９と、ロータ８と同軸上で同ロータ８の周りを囲うように設けられてギヤ９に固定されるリングカバー１０とを備えている。ロータ８の外周部には複数のベーン１１が突出形成され、これらベーン１１によりリングカバー１０内が進角側油圧室１２と遅角側油圧室１３とに区画されている。
【００２５】
こうしたバルブタイミング変更装置７にあって、進角側油圧室１２に油路を通じて作動油が供給されると、その作動油の油圧に基づきロータ８がギヤ９及びリングカバー１０に対し図中右方向に相対回転しながら、遅角側油圧室１３内の作動油が油路を通じて排出されるようになる。上記ロータ８の右方向への相対回転により、クランクシャフト２に対する吸気カムシャフト３の相対回転位相が進角側に変化し、排気バルブ６のバルブタイミングが進角する。
【００２６】
また、遅角側油圧室１３に油路を通じて作動油が供給されると、その作動油の油圧に基づきロータ８がギヤ９及びリングカバー１０に対し図中左方向に相対回転しながら、進角側油圧室１２内の作動油が油路を通じて排出されるようになる。上記ロータ８の左方向への相対回転位相により、クランクシャフト２に対する吸気カムシャフト３の相対回転位相が遅角側に変化し、排気バルブ６のバルブタイミングが遅角する。
【００２７】
ところで、エンジン１の始動時には、良好な始動性を得るために排気バルブ６を最進角状態としてバルブオーバラップを最小とすることが好ましい。このため、エンジン１の停止開始後にバルブタイミング変更装置７の進角側油圧室１２及び遅角側油圧室１３から作動油が抜き出されるとき、排気バルブ６のバルブタイミングが最進角状態となるようロータ８を右回転方向に付勢する捩りばね１４が同装置７には設けられている。
【００２８】
また、バルブタイミング変更装置７には、排気バルブ６のバルブタイミングが最進角となった状態、即ちクランクシャフト２に対する排気カムシャフト４の相対回転位相を変更可能範囲の進角側の境界に達した状態で固定するためのロック機構１５が設けられている。従って、エンジン始動時に排気カムシャフト４の相対回転位相（排気バルブ６のバルブタイミング）をロック機構１５で最進角状態に固定することにより、進角側油圧室１２及び遅角側油圧室１３から作動油が抜けた状態にあるエンジン始動時にあっても、バルブオーバラップを確実に最小に保持することができる。
【００２９】
次に、ロック機構１５について図３を参照して説明する。この図３は、図２のロック機構１５を矢印Ａ−Ａ方向から見た断面図である。
図３に示されるように、ロック機構１５は、ベーン１１に設けられてコイルスプリング１６によりギヤ９側に向けて付勢されるロックピン１７と、ギヤ９に設けられてロックピン１７の先端が挿入される穴１８とを備えている。上記ロックピン１７及びコイルスプリング１６は、ベーン１１に形成された収容孔１９内に配設されている。ロックピン１７の外周面にはフランジ１７ａが形成され、このフランジ１７ａにより収容孔１９内においてロックピン１７の先端寄りの位置に油室２０が区画形成されている。この油室２０は、通路２１を介して遅角側油圧室１３に連通しており、同遅角側油圧室１３から作動油が供給されるようになっている。一方、穴１８には、ベーン１１に形成された通路２２を介して進角側油圧室１２内の作動油が供給されるようになっている。
【００３０】
こうしたロック機構１５においては、エンジン１の停止開始後に進角側油圧室１２及び遅角側油圧室１３から作動油が抜き出され、且つ排気カムシャフト４の相対回転位相が最進角状態になると、コイルスプリング１６の付勢力によりロックピン１７が穴１８に対しロータ８の回転方向と直交する方向に挿入される。この状態にあって、排気カムシャフト４の相対回転位相が進角側に変化しようとすると、その変化がロータ８の回転方向と直交して互いに変更となるロックピン１７の外周面と穴１８の内周面との接触に基づき規制される。言い換えれば、この接触に基づき排気カムシャフト４の相対回転位相が固定されることとなる。
【００３１】
また、ロック機構１５による上記固定の解除は、エンジン１の始動時に進角側油圧室１２及び遅角側油圧室１３に作動油が満たされ、同作動油が通路２１，２２を介して油室２０や穴１８に流れ込むことに基づき行われる。即ち、油室２０や穴１８に作動油が流れ込むと、その作動油の油圧による力がロックピン１７に作用する。これにより、ロックピン１７がコイルスプリング１６の付勢力に抗して穴１８からロータ８の回転方向と直交する方向に抜き出され、ロックピン１７の外周面と穴１８の内周面との接触に基づく上記固定が解除される。
【００３２】
ここで、ロック機構１５のバルブタイミング変更装置７への組み付け方の一例について図４の模式図を併せ参照して説明する。
ロックピン１７を組み付ける際には、まずロータ８（ベーン１１）を図４（ａ）の矢印Ｘで示されるように最も進角側（図中左側）へと移動させ、ベーン１１等をリングカバー１０等に接触させる。続いて、ロックピン１７が組み付け位置において矢印Ｙで示されるように移動させられ、可能な限り最も遅角側（図中右側）に位置させられる。この状態で、バルブタイミング変更装置７に対するロック機構１５の組み付けが行われる。なお、穴１８の大きさや形成位置等については、このときのロックピン１７の外周面と穴１８の内周面とのクリアランスが例えば「０」、即ち両者が接触するよう予め設定される。また、上記クリアランスは必ずしも「０」にする必要はなく、極小さい所定値など「０」以外の値に設定することも可能である。
【００３３】
上記のようにロック機構１５の組み付けが行われた場合のロックピン１７の位置、つまりロックピン１７の外周面と穴１８の内周面とのクリアランスが「０」となったときの位置を適正位置とすると、同ロックピン１７には適正位置からの位置ずれが生じることがある。こうした位置ずれは、バルブタイミング変更装置７やロック機構１５を構成する各部品の製品ばらつき等に起因して、図４（ｂ）の矢印Ｚ方向（進角側）に生じることとなる。なお、穴１８については、ロックピン１７に最大の位置ずれが生じて同ピン１７と穴１８とのクリアランスが所定値２αとなったときにも、同ピン１７を挿入できるよう上記位置ずれ方向（矢印Ｚ方向）に大きくされている。
【００３４】
このように穴１８の大きさを設定することで、ロックピン１７に適正位置からの位置ずれが生じたとしても、穴１８に同ピン１７を挿入できなくなるのを抑制することができるようにはなる。ただし、適正位置から進角側に位置ずれしたロックピン１７が穴１８に挿入されている場合、その位置ずれが大となるほどロックピン１７よりも遅角側の部分での同ピン１７と穴１８とのクリアランスが大きくなる。ロックピン１７が穴１８に挿入された状態にあっても、同ピン１７に進角側への位置ずれが生じている場合、その位置ずれに対応する上記クリアランスの分だけはロックピン１７（ベーン１１等）が遅角側に移動可能になる。このため、ロックピン１７の位置ずれに起因して上記クリアランスが過度に大きくなって上述した所定値２αに近い値になると、ロック機構１５による固定が行われた状態でのエンジン運転中に上記クリアランスによってがたつきが生じ、打音の発生やロックピン１７の耐久性低下を招くこととなる。
【００３５】
そこで本実施形態では、ロックピン１７に位置ずれに基づき上記クリアランスが拡大するのを抑制すべく、同ピン１７の外周面に図３に示される段部２３を形成する。以下、この段部２３の詳細について図５〜図７を参照して説明する。
【００３６】
これら図５〜図７はいずれも排気カムシャフト４の相対回転位相が最進角状態にあって、ロック機構１５による上記相対回転位相の固定が行われた状態を示している。なお、図５ではロックピン１７が適正位置にある状態であり、図７はロックピン１７に適正位置からの最大の位置ずれが生じている状態である。また、図６は、ロックピン１７に最大よりも小さい所定量の位置ずれが生じている状態である。
【００３７】
段部２３は、ロックピン１７の適正位置からの最大の位置ずれ（所定値２α）以下の幅、例えば上記最大の位置ずれの半分の幅（「α」）の段差ΔＤを有している。そして、段部２３の低い部分２３ａはロックピン１７の先端側（図中下側）に位置し、段部２３の高い部分２３ｂはロックピン１７の基端側（図中上側）に位置している。
【００３８】
段部２３の低い部分２３ａは、ロックピン１７が適正位置にあって（図５）、排気カムシャフト４の相対回転位相が最進角状態にあるとき、穴１８に挿入されるよう設定されている。また、段部２３の高い部分２３ｂは、ロックピン１７について適正位置から進角側（図中左側）に所定値α以上の位置ずれが生じたとき（図６及び図７）、穴１８に挿入されるよう設定されている。
【００３９】
上記図５の状態にあっては、段部２３の低い部分２３ａの外周面と穴１８の内周面との間において最も遅角側に位置する部分のクリアランスが、例えば「０」となるように設定される。ただし、ここでも上記クリアランスについては、必ずしも「０」に設定する必要はなく、極小さい値など「０」以外の所定値に設定することが可能である。
【００４０】
上記クリアランスを「０」に設定した場合、ロックピン１７に進角側への所定値α分の位置ずれが生じると、ロック機構１５による固定時には、図６に示されるように段部２３の高い部分２３ｂが穴１８に挿入され、両者のクリアランスが「０」、即ち両者が接触した状態になる。また、ロックピン１７に進角側への最大（所定値２α）の位置ずれが生じると、ロック機構１５による固定時には、図７に示されるように段部２３の高い部分２３ｂが穴１８の内周面との間における最も遅角側に位置する部分に所定値αのクリアランスをもって同穴１８に挿入される。
【００４１】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）排気カムシャフト４の相対回転位相が最進角状態にあるときには、ロックピン１７の適正位置からの進角側への位置ずれに応じて、同ピン１７と穴１８との相対位置が変化するとともに、その変化の量が異なるものになる。こうしたロックピン１７の位置ずれが生じたときにも同ピン１７（正確には段部２３の低い部分２３ａ）を穴１８に挿入できるよう、穴１８はロックピン１７の位置ずれ方向に大きく形成されている。また、上記位置ずれの発生に伴いロックピン１７と穴１８との相対位置が変化するとき、その変化量が所定値αよりも大きい場合にはロックピン１７の段部２３の高い部分２３ｂが穴１８に挿入されるようになり、これによってロックピン１７と穴１８とのクリアランスの拡大が抑制される。即ち、ロックピン１７（段部２３の高い部分２３ｂ）の外周面と穴１８の内周面との間において最も遅角側に位置する部分のクリアランスが所定値αに抑えられる。従って、ロックピン１７の位置ずれが生じたとしても同ピン１７を穴１８に挿入することができ、且つ上記位置ずれ発生時におけるロック機構１５による固定が行われた状態でのエンジン運転中にがたつきが生じるのを抑制することができる。更に、このがたつきの発生に伴う打音の発生やロックピン１７の耐久性低下といった不具合も抑制することができる。
【００４２】
（２）ロックピン１７が適正位置にあってロック機構１５による固定が行われるとき、段部２３の低い部分２３ａの外周面と穴１８の内周面との間における最も遅角側に位置する部分のクリアランスが「０」とされる。このため、ロックピン１７が適正位置から進角側に最大に位置ずれしたとき、ロック機構１５による固定時における段部２３の高い部分２３ｂの外周面と穴１８の内周面との間の最も遅角側に位置する部分のクリアランスを最小値（この場合は所定値α）とすることができる。
【００４３】
（３）ロックピン１７はロータ８の回転方向と直交する方向に進退するものであって、ロックピン１７の外周面と穴１８の内周面とは同ピン１７の進退方向に対し平行になる。このため、ロック機構１５による固定時に、ロックピン１７と穴１８との接触面積を大きくとって、両者の間に働く摩擦力を小さくすることができる。従って、上記固定を解除すべくロックピン１７を穴１８から抜き出すとき、ロックピン１７と穴１８との間の摩擦力が障害となって、同固定の解除が円滑に行われなくなるのを抑制することができる。
【００４４】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図８〜図１０に基づき説明する。
この実施形態は、ロックピン１７の外周面に段部２３を設ける代わりに、穴１８の内周面に段部２４を設けることにより、第１実施形態と同等の効果を得るようにしたものである。
【００４５】
図８〜図１０はいずれも排気カムシャフト４の相対回転位相が最進角状態にあって、ロック機構１５による上記相対回転位相の固定が行われた状態を示している。なお、図８ではロックピン１７が適正位置にある状態であり、図１０はロックピン１７に適正位置からの最大の位置ずれが生じている状態である。また、図９は、ロックピン１７に最大よりも小さい所定量の位置ずれが生じている状態である。
【００４６】
上記段部２４の段差ΔＤも、ロックピン１７の適正位置からの最大の位置ずれ（所定値２α）の半分の幅（「α」）を有している。そして、段部２４の低い部分２４ａは穴１８の開口側（図中上側）に位置し、段部２４の高い部分２４ｂは穴１８の底側（図中下側）に位置している。
【００４７】
段部２４の低い部分２４ａは、ロックピン１７が適正位置にあって（図８）、排気カムシャフト４の相対回転位相が最進角状態にあるとき、同ロックピン１７が挿入されるよう設定されている。また、段部２４の高い部分２４ｂは、ロックピン１７について適正位置から進角側（図中左側）に所定値α以上の位置ずれが生じたとき（図９及び図１０）、ロックピン１７が挿入されるよう設定されている。
【００４８】
上記図８の状態にあっては、段部２４の低い部分２４ａの外周面とロックピン１７の外周面との間において最も遅角側に位置する部分のクリアランスが、例えば「０」となるように設定される。ただし、ここでも上記クリアランスについては、必ずしも「０」に設定する必要はなく、極小さい値など「０」以外の所定値に設定することが可能である。
【００４９】
上記クリアランスを「０」に設定した場合、ロックピン１７に進角側への所定値αの位置ずれが生じると、ロック機構１５による固定時には、図９に示されるように段部２４の高い部分２４ｂにロックピン１７が挿入され、両者のクリアランスが「０」、即ち両者が接触した状態になる。また、ロックピン１７に進角側への最大（所定値２α）の位置ずれが生じると、ロック機構１５による固定時には、図１０に示されるように段部２４の高い部分２４ｂにロックピン１７が両者の間における最も進角側に位置する部分に所定値αのクリアランスをもって挿入される。
【００５０】
以上詳述した本実施形態によれば、第１実施形態に記載した（３）の効果に加え、以下に示す効果が得られるようになる。
（４）排気カムシャフト４の相対回転位相が最進角状態にあるときには、ロックピン１７の適正位置からの進角側への位置ずれに応じて、同ピン１７と穴１８との相対位置が変化するとともに、その変化の量が異なるものになる。こうしたロックピン１７の位置ずれが生じたときにも穴１８に同ピン１７を挿入できるよう、穴１８はロックピン１７の位置ずれ方向に大きく形成されている。また、上記位置ずれの発生に伴いロックピン１７と穴１８との相対位置が変化するとき、その変化量が所定値αよりも大きい場合には穴１８の段部２４の高い部分２４ｂにロックピン１７が挿入されるようになり、これによってロックピン１７と穴１８とのクリアランスの拡大が抑制される。即ち、ロックピン１７の外周面と穴１８（段部２４の高い部分２４ｂ）の内周面との間における最も遅角側に位置する部分のクリアランスが所定値αに抑えられる。従って、ロックピン１７の位置ずれが生じたとしても同ピン１７を穴１８に挿入することができ、且つ上記位置ずれ発生時におけるロック機構１５による固定が行われた状態でのエンジン運転中にがたつきが生じるのを抑制することができる。更に、このがたつきの発生に伴う打音の発生やロックピン１７の耐久性低下といった不具合も抑制することができる。
【００５１】
（５）ロックピン１７が適正位置にあってロック機構１５による固定が行われるとき、段部２４の低い部分２４ａの内周面とロックピン１７の外周面との間における最も遅角側に位置する部分のクリアランスが「０」とされる。このため、ロックピン１７が適正位置から最大に位置ずれしたとき、ロック機構１５による固定時における段部２４の高い部分２４ｂの内周面とロックピン１７の外周面との間における最も遅角側に位置する部分のクリアランスを最小値（この場合は所定値α）とすることができる。
【００５２】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を図１１に基づき説明する。
この実施形態は、ロックピン１７の外周面に段部２３を設けるとともに、穴１８の内周面に段部２４を設けることにより、ロックピン１７に進角側への位置ずれが生じたときの同ピン１７と穴１８との間における最も遅角側に位置する部分のクリアランスを極力小さくするようにしたものである。
【００５３】
図１１（ａ）〜（ｅ）は、いずれも排気カムシャフト４の相対回転位相が最進角状態にあって、ロック機構１５による上記相対回転位相の固定が行われた状態を示している。なお、図１１（ａ）ではロックピン１７が適正位置にある状態であり、図１１（ｅ）はロックピン１７に適正位置からの最大の位置ずれが生じている状態である。また、図１１（ｂ）〜（ｄ）は、ロックピン１７に最大よりも小さい位置ずれが生じ、その位置ずれが徐々に大きくなっている状態である。
【００５４】
ロックピン１７の段部２３の段差ΔＤは例えば所定値αとされ、穴１８の段部２４の段差ΔＤは上記所定値αよりも小さい所定値（α／２）とされる。従って、各段差ΔＤの合計（「３α／２」）は、ロックピン１７の適正位置からの最大の位置ずれ（所定値２α）よりも小さい値になる。
【００５５】
ロックピン１７の段部２３の低い部分２３ａは、ロックピン１７が適正位置にあって（図１１（ａ））、排気カムシャフト４の相対回転位相が最進角状態にあるとき、穴１８の段部２４の低い部分２４ａに挿入されるよう設定されている。また、ロックピン１７の段部２３の高い部分２３ｂは、ロックピン１７の位置ずれが最大に近づいたとき、即ちロックピン１７について適正位置から進角側（図中左側）に所定値（３α／２）以上の位置ずれが生じたとき（（ｄ）及び（ｅ））、穴１８の段部２４の高い部分２４ｂに挿入されるよう設定されている。
【００５６】
上記図１１（ａ）の状態にあっては、段部２３の低い部分２３ａの外周面と段部２４の低い部分２４ａの内周面との間における最も遅角側に位置する部分のクリアランスが例えば「０」となるように設定される。ただし、ここでも上記クリアランスについては、必ずしも「０」に設定する必要はなく、極小さい値など「０」以外の所定値に設定することが可能である。
【００５７】
上記クリアランスを「０」に設定した場合、ロックピン１７の進角側への位置ずれが所定値（α／２）、所定値α、所定値（３α／２）、所定値２αになると、それぞれ以下に示される態様でロックピン１７が穴１８に挿入されるようになる。
【００５８】
・ロックピン１７に所定値（α／２）の進角側への位置ずれが生じると、ロック機構１５による固定時には、図１１（ｂ）に示されるように段部２３の低い部分２３ａが段部２４の高い部分２４ｂに挿入され、両者のクリアランスが「０」、即ち両者が接触した状態になる。
【００５９】
・ロックピン１７に所定値αの進角側への位置ずれが生じると、ロック機構１５による固定時には、図１１（ｃ）に示されるように段部２３の高い部分２３ｂが段部２４の低い部分に挿入され、両者のクリアランスが「０」、即ち両者が接触した状態になる。
【００６０】
・ロックピン１７に所定値（３α／２）の進角側への位置ずれが生じると、ロック機構１５による固定時には、図１１（ｄ）に示されるように段部２３の高い部分ｂが段部２４の高い部分に挿入され、両者のクリアランスが「０」、即ち両者が接触した状態いなる。
【００６１】
・ロックピン１７に所定値２α（最大値）の進角側への位置ずれが生じると、ロック機構１５による固定時には、図１１（ｅ）に示されるように段部２３の高い部分２３ｂが段部２４の高い部分２４ｂに、所定値α分のクリアランスをもって挿入される。
【００６２】
以上詳述した本実施形態によれば、第１実施形態に記載した（３）の効果に加え、以下に示す効果が得られるようになる。
（６）排気カムシャフト４の相対回転位相が最進角状態にあるときには、ロックピン１７の適正位置からの進角側への位置ずれに応じて、同ピン１７と穴１８との相対位置が変化するとともに、その変化の量が異なるものになる。こうしたロックピン１７の位置ずれが生じたときにも穴１８に同ピン１７を挿入できるよう、穴１８はロックピン１７の位置ずれ方向に大きく形成されている。また、上記位置ずれの発生に伴いロックピン１７と穴１８との相対位置が変化するときには、ロックピン１７の段部２３における穴１８に挿入される部分、及び穴１８の段部２４におけるロックピン１７が挿入される部分が、段部２３，２４の高い部分２３ｂ，２４ｂと低い部分２３ａ，２３ｂとの間で組み合わされる。こうした組み合わせは、ロックピン１７と穴１８との相対位置の変化量、即ちロックピン１７の進角側への位置ずれに応じて決まることになる。そして、ロックピン１７の位置ずれに対応した段部２３，２４の高い部分２３ｂ，２４ｂと低い部分２３ａ，２３ｂとの組み合わせに基づき、ロックピン１７と穴１８とのクリアランスの拡大が抑制される。即ち、ロックピン１７の外周面と穴１８の内周面との間における最も遅角側に位置する部分の最小クリアランスが所定値（α／２）以下に抑えられる。従って、ロックピン１７の位置ずれが生じたとしても同ピン１７を穴１８に挿入することができ、且つ上記位置ずれ発生時におけるロック機構１５による固定が行われた状態でのエンジン運転中にがたつきが生じるのを抑制することができる。更に、このがたつきの発生に伴う打音の発生やロックピン１７の耐久性低下といった不具合も抑制することができる。
【００６３】
（７）ロックピン１７が適正位置にあってロック機構１５による固定が行われるとき、ロックピン１７の段部２３の低い部分２４ａの外周面と穴１８の段部２４の低い部分２４ａの内周面との間における最も遅角側に位置する部分のクリアランスが「０」とされる。このため、ロックピン１７が適正位置から最大に位置ずれしたとき、ロック機構１５による固定時における段部２３の高い部分２３ｂの外周面と段部２４の高い部分２４ｂの内周面との間における最も遅角側に位置する部分の最小クリアランスを最小値（この場合は所定値（α／２）とすることができる。
【００６４】
［その他の実施形態］
なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・第１及び第２実施形態における段部２３，２４の段差ΔＤを所定値α未満の値に設定したり、或いは所定値αよりも大で且つ所定値２α以下の値に設定したりしてもよい。また、  第３実施形態において、段部２３の段差ΔＤを所定値αを段部２４の段差ΔＤよりも大きく且つ所定値２α以下の値に適宜変更したり、段部２４の段差ΔＤを所定値２α以下で且つ段部２３の段差ΔＤよりも小さい値に適正変更したりすることも可能である。
【００６５】
・第１〜第３実施形態においては、排気カムシャフト４の相対回転位相を最進角状態に固定するロック機構１５に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されない。例えば、排気カムシャフト４の相対回転位相を最遅角状態に固定するロック機構に適用してもよい。
【００６６】
・クランクシャフト２に対する吸気カムシャフト３の相対回転位相を変更するバルブタイミング変更装置が設けられ、同機構に吸気カムシャフト３の相対回転位相を最進角状態や最遅角状態に固定するロック機構が設けられる場合、そのロック機構に本発明を適用してもよい。
【００６７】
・吸気カムシャフト３や排気カムシャフト４の相対回転位相を最遅角状態に固定するロック機構への本発明の適用は以下のように行われる。
上記ロック機構は、バルブタイミング変更装置への組み付けの際、まずロータ８が最遅角状態とされ、その後にロックピン１７が最も進角側に位置させられた状態で上記組み付けが行われる。そして、第１〜第３実施形態と同様の手順で、穴１８の大きさや形成位置等が設定されるとともに、段部２３，２４の低い部分２３ａ，２３ｂ、高い部分２３ｂ，２４ｂ、及び段差ΔＤの設定が行われる。
【００６８】
ここで、第１〜第３実施形態のロック機構１５を吸気カムシャフト３及び排気カムシャフト４の相対回転位相を最遅角状態で固定するものとして用いた場合、ロックピン１７の位置ずれに応じて同ピン１７と穴１８との位置関係がどのように変化するかを図１２（ａ）〜（ｃ）に示す。なお、図１２（ａ）はロックピン１７に段部２３が設けられる第１実施形態に対応しており、図１２（ｂ）は穴１８に段部２４が設けられる第２実施形態に対応している。また、図１２（ｃ）はロックピン１７に段部２３が設けられるとともに穴１８に段部２４が設けられる第３実施形態に対応している。これらの図において、最上段のものはロックピン１７が適正位置にある状態を示し、下段のものほどロックピン１７の位置ずれが大きい状態を示している。そして、最下段のものはロックピン１７の位置ずれが最大となった状態を示している。
【００６９】
このように、吸気カムシャフト３や排気カムシャフト４の相対回転位相を最遅角状態に固定するロック機構に本発明を適用した場合も、第１〜第３実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００７０】
・第１〜第３実施形態においては、一つの段差ΔＤを有する段部２３，２４を形成したが、複数の段差を有する段部２３，２４を形成してもよい。この場合、複数の段差の合計がロックピン１７の適正位置からの位置ずれの最大値以下の値となるよう各段差が設定されることとなる。
【００７１】
ここで、二つの段差ΔＤ１，ΔＤ２を有する段部２３，２４を形成した場合、ロックピン１７の位置ずれに応じて同ピン１７と穴１８との位置関係がどのように変化するかを図１３（ａ）〜（ｄ）に示す。
【００７２】
なお、図１３（ａ）はカムシャフトの相対回転位相を最進角状態に固定するロック機構１５のロックピン１７に段部２３が設けられる第１実施形態に対応しており、図１３（ｃ）はカムシャフトの相対回転位相を最進角状態に固定するロック機構１５の穴１８に段部２４が設けられる第２実施形態に対応している。また、図１３（ｂ）はカムシャフトの相対回転位相を最遅角状態に固定するロック機構のロックピン１７に段部２３が設けられる実施形態に対応しており、図１３（ｄ）はカムシャフトの相対回転位相を最遅角状態に固定するロック機構の穴１８に段部２４が設けられる実施形態に対応している。
【００７３】
更に、図示はしないが、ロックピン１７に段部２３が設けられるとともに穴１８に段部２４が設けられる第３実施形態において、それら段部２３，２４の段差ΔＤを二つなどの複数としてもよい。
【００７４】
以上のように段部２３，２４の段差ΔＤを複数とすれば、ロック機構１５による固定時に、ロックピン１７の位置ずれに応じて同ピン１７と穴１８とのクリアランスが最小となるよう段部２３の穴１８に挿入される部分、及び段部２４のロックピン１７が挿入される部分が選択されることとなる。このため、ロックピン１７と穴１８とのクリアランスを極力小さく抑え、そのクリアランスに基づくがたつきを抑制することができる。
【００７５】
次に、以上の実施形態から把握することのできる技術思想を、その効果とともに以下に記載する。
（１）請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置におけるロック機構において、前記ロックピンは前記第１及び第２回転体の相対回転方向と直交する方向に進退して前記穴に挿入されるものであって、前記ロックピンの外側面及び前記穴の内側面は同ピンの進退方向に対し平行に形成されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置におけるロック機構。
【００７６】
カムシャフトの相対回転位相を固定するときに接触するロックピンの外側面と穴の内側面とは平行になるため、それらの接触面積を大きくとってロックピンと穴との間に働く摩擦力を小さくすることができる。従って、上記固定を解除すべくロックピンを穴から抜き出すとき、ロックピンと穴との間の摩擦力が障害となって、同固定の解除が円滑に行われなくなるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のバルブタイミング変更装置及びロック機構が適用されるエンジン全体を示す略図。
【図２】上記バルブタイミング変更装置の内部構造を示す図。
【図３】図２に示されるロック機構を矢印Ａ−Ａ方向から見た断面図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）はバルブタイミング変更装置へのロック機構の組み付け方を説明するための模式図。
【図５】第１実施形態におけるロックピンの位置ずれの量に応じた同ピンと穴との位置関係を説明するための略図。
【図６】第１実施形態におけるロックピンの位置ずれの量に応じた同ピンと穴との位置関係を説明するための略図。
【図７】第１実施形態におけるロックピンの位置ずれの量に応じた同ピンと穴との位置関係を説明するための略図。
【図８】第２実施形態におけるロックピンの位置ずれの量に応じた同ピンと穴との位置関係を説明するための略図。
【図９】第２実施形態におけるロックピンの位置ずれの量に応じた同ピンと穴との位置関係を説明するための略図。
【図１０】第２実施形態におけるロックピンの位置ずれの量に応じた同ピンと穴との位置関係を説明するための略図。
【図１１】（ａ）〜（ｅ）は、第３実施形態におけるロックピンの位置ずれの量に応じた同ピンと穴との位置関係を説明するための略図。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、他の実施形態におけるロックピンの位置ずれの量に応じた同ピンと穴との位置関係を説明するための略図。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、他の実施形態におけるロックピンの位置ずれの量に応じた同ピンと穴との位置関係を説明するための略図。
【符号の説明】
１…エンジン、２…クランクシャフト、３…吸気カムシャフト、４…排気カムシャフト、５…吸気バルブ、６…排気バルブ、７…バルブタイミング変更装置（可変動弁装置）、８…ロータ（第１回転体又は第２回転体）、９…ギヤ（第２回転体又は第１回転体）、１０…リングカバー、１１…ベーン、１２…進角側油圧室、１３…遅角側油圧室、１４…捩りばね、１５…ロック機構、１６…コイルスプリング、１７…ロックピン、１７ａ…フランジ、１８…穴、１９…収容孔、２０…油室、２１，２２…通路、２３，２４…段部、２３ａ，２４ａ…段部の低い部分、２３ｂ，２４ｂ…段部の高い部分。
【図１】
2004293427.tif 000003
【図２】
2004293427.tif 000004
【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】
2004293427.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004293427.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2004293427.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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