(57)【要約】【課題】ベーンロータ３１とアウターロータ３２とを一体回転可能なロック状態または相対回転可能なアンロック状態にするロック機構５０を備える液圧制御式の可変バルブタイミング機構３０において、ロック機構５０がロック状態のときにアウターロータ３２に逆回転トルクＰ２が作用してもロック状態を強固に維持する。【解決手段】ロック機構５０は、ベーンロータ３１の収納部３１ｂ内に突出または埋没可能に配置されるロックピン５１と、アウターロータ３２に設けられる凹所５２と、ロックピン５１を凹所５２へ嵌入させる方向に付勢する付勢手段５３とを含む。ロック状態におけるロックピン５１と凹所５２との嵌合面においてアウターロータ３２からの逆回転トルクＰ２を伝達する領域は、逆回転トルクＰ２が作用したときに、ロックピン５１をアンロック側へ推進させる力を発生しない形状（段付き面５７，５８）とされる。【選択図】図９
2007270715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のカムシャフトに一体的に設けられるベーンロータと、クランクシャフトにより回転駆動されかつ前記ベーンロータを覆うように前記カムシャフトに同心状に外装されることで前記ベーンロータのベーンの両側に進角側圧力室および遅角側圧力室を確保するアウターロータと、前記各圧力室に供給する液圧を制御して両ロータの相対回転位相を変更する制御系と、必要に応じて両ロータを一体回転可能なロック状態または相対回転可能なアンロック状態にするロック機構とを含む可変バルブタイミング機構であって、
前記ロック機構は、一方のロータに設けられる収納部内に突出または埋没可能に配置されるロックピンと、他方のロータに設けられて前記ロックピンが嵌入される凹所と、前記ロックピンを凹所へ嵌入させる方向に付勢する付勢手段とを含み、
前記ロック状態でのロックピンと凹所との嵌合面においてアウターロータからの逆回転トルクを伝達する領域は、逆回転トルクが作用したときに、ロックピンをアンロック側へ推進させる力を発生しない形状とされることを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング機構。
【請求項２】
請求項１において、前記ロックピンの突出端側における逆回転トルクの伝達領域は、当該ロックピンの突出端側においてベーンロータ回転方向に沿う厚みを突出端側へ向けて段階的に小さくするような階段形状の段付き面とされ、
前記凹所は、前記ロックピンの突出端側が合致嵌合するような形状とされることを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング機構。
【請求項３】
請求項１において、前記ロックピンの突出端側は、当該突出端縁へ向けて漸次縮径する円錐形状とされたうえで、このロックピンの突出端側においてアウターロータからの逆回転トルクの伝達領域が部分的に欠如されることで当該伝達領域に逆回転トルクの作用方向に対し直交する平坦面とされ、
前記凹所は、前記ロックピンの突出端側が合致嵌合するような形状とされることを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（エンジンとも言う）の可変バルブタイミング機構に係り、特に、液圧制御式の可変バルブタイミング機構に備えるロック機構の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の可変バルブタイミング機構は、吸気バルブおよび排気バルブの少なくともいずれか一方のバルブタイミングを可変とするもので、例えば油圧制御式のベーン型アクチュエータと呼ばれるものがある（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
この種の可変バルブタイミング機構は、カムシャフトと一体回転可能に取り付けられるベーンロータと、カムシャフトに相対回転可能に同心状に外装されるとともにクランクシャフトにより回転駆動されるタイミングギア（カムギアとも言う）に固定されるアウターロータとを有し、ベーンロータにアウターロータを覆う状態に外装配置することで、ベーンロータのベーンの両側に進角側圧力室と遅角側圧力室とを確保するような構成になっている。
【０００４】
そして、両圧力室内に供給する油圧（液圧）をオイルコントロールバルブおよび制御装置等の制御系で制御することで前記カムシャフトと前記タイミングギアとの回転位相を変化させて機関バルブの開閉時期を変更調整するようになっている。
【０００５】
このような可変バルブタイミング機構を備える内燃機関では、その運転状態（負荷や回転数等）に応じて機関バルブの開閉時期を最適化することが可能となるので、幅広い運転状態にわたり、内燃機関の燃費や出力、エミッション等を向上させることが可能となる。
【０００６】
ところで、上述した可変バルブタイミング機構では、内燃機関の始動時等に前記各圧力室への油圧の供給が十分に行えない場合があるが、そのような場合にはベーンロータの動きが制御不能になり、内燃機関の回転数が安定しなくなるおそれがある。
【０００７】
これを防止するため、可変バルブタイミング機構に、ベーンロータとアウターロータとを一体回転可能なロック状態または相対回転可能なアンロック状態にするロック機構を設けることが考えられている。
【０００８】
このロック機構としては、例えばベーンロータおよびアウターロータの一方に設けられる収納部内に突出または埋没可能に配置されるロックピンと、ベーンロータおよびアウターロータの他方に設けられて前記ロックピンが嵌入される凹所と、ロックピンを凹所へ嵌入させる方向に付勢する付勢手段（コイルスプリングや液圧付与手段等）とを有する構成が考えられている。
【０００９】
なお、従来では、ロックピンの突出端側および凹所を円錐形状とすることにより、ロックピンを凹所に対して嵌入させやすくするようにしている。
【特許文献１】特開平１１−６４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来例では、ロックピンを凹所に嵌入させやすくするためにロックピンの突出端側および凹所を円錐形状にしていると、例えばロック機構をロック状態にしている場合においてアウターロータに逆回転トルクが作用したときに、前記ロックピンおよび凹所の円錐形状に起因する動力変換作用でもって、前記逆回転トルクが、ロックピンをアンロック側（凹所から抜く側）へ推進させる力に変換されることになって、ロック機構がアンロック状態になるおそれがある。ここに改良の余地がある。
【００１１】
ここで、前記アウターロータへの逆回転トルクの作用原因について説明する。つまり、例えば内燃機関の運転を停止させると、ロック機構がロック状態になるものの、停止直前にピストンが上昇過程で停止すると、燃焼室の圧縮反力がピストンに作用してピストンが逆回転方向に下降されるようになることがある。このときに、クランクシャフトが逆回転し、このクランクシャフトからカムシャフトへの動力伝達系を介してアウターロータに対し逆回転トルクが作用するのである。
【００１２】
本発明は、ベーンロータとアウターロータとを一体回転可能なロック状態または相対回転可能なアンロック状態にするロック機構を備える液圧制御式の可変バルブタイミング機構において、ロック機構がロック状態のときにアウターロータに逆回転トルクが作用してもロック状態を強固に維持できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、内燃機関のカムシャフトに一体的に設けられるベーンロータと、クランクシャフトにより回転駆動されかつ前記ベーンロータを覆うように前記カムシャフトに同心状に外装されることで前記ベーンロータのベーンの両側に進角側圧力室および遅角側圧力室を確保するアウターロータと、前記各圧力室に供給する液圧を制御して両ロータの相対回転位相を変更する制御系と、必要に応じて両ロータを一体回転可能なロック状態または相対回転可能なアンロック状態にするロック機構とを含む可変バルブタイミング機構であって、前記ロック機構は、一方のロータに設けられる収納部内に突出または埋没可能に配置されるロックピンと、他方のロータに設けられて前記ロックピンが嵌入される凹所と、前記ロックピンを凹所へ嵌入させる方向に付勢する付勢手段とを含み、前記ロック状態でのロックピンと凹所との嵌合面においてアウターロータからの逆回転トルクを伝達する領域は、逆回転トルクが作用したときに、ロックピンをアンロック側へ推進させる力を発生しない形状とされることを特徴としている。
【００１４】
この構成において、例えば各圧力室に十分な液圧を付与できないときに、ロック機構をロック状態にしてベーンロータとアウターロータとを一体化すれば、ベーンロータが単独で不安定に動かずに済む。一方、例えば各圧力室に十分な液圧を付与できるときには、ロック機構をアンロック状態にしてベーンロータとアウターロータとを相対回転可能にすれば、ベーンロータとアウターロータとの相対回転位相を任意に変更調整することが可能になる。
【００１５】
そして、前記ロック状態において、例えばアウターロータに逆回転トルクが作用しても、ロックピンの突出端側と凹所との嵌合面において逆回転トルクの伝達領域が、前記逆回転トルクを、ロックピンをアンロック側（凹所から抜く側）へ推進させる力に変換しないので、ロック状態が解除されずに強固に維持されることになる。
【００１６】
これにより、各圧力室に十分な液圧を付与できないときでもベーンロータの動きが安定するようになるから、可変バルブタイミング機構の信頼性向上に貢献できる。
【００１７】
好ましくは、前記ロックピンの突出端側における逆回転トルクの伝達領域は、当該ロックピンの突出端側においてベーンロータ回転方向に沿う厚みを突出端側へ向けて段階的に小さくするような階段形状の段付き面とされる。また、前記凹所は、前記ロックピンの突出端側が合致嵌合するような形状とされる。つまり、この凹所における逆回転トルクの伝達領域は、そのベーンロータ回転方向に沿う開口幅を奥側へ向けて段階的に小さくするような階段形状の段付き面とされる。
【００１８】
この構成によれば、ロックピンおよび凹所に段付き面を設けていても、ロックピンが凹所内にわずかでも嵌入すれば、実施形態で詳細に説明しているように徐々に奥深くに入り込むようになっており、ロック状態にならないという不具合は発生しない。
【００１９】
好ましくは、前記ロックピンの突出端側は、当該突出端縁へ向けて漸次縮径する円錐形状とされたうえで、このロックピンの突出端側においてアウターロータからの逆回転トルクの伝達領域が部分的に欠如されることで当該伝達領域に逆回転トルクの作用方向に対し直交する平坦面とされる。また、前記凹所は、前記ロックピンの突出端側が合致嵌合するような形状とされる。
【００２０】
この構成によれば、ロックピンの突出端側の形状が簡単であるから、その製造が容易となるなど、製造コストを抑制するうえで有利となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ロック機構がロック状態のときにアウターロータに逆回転トルクが作用してもロック状態を強固に維持できるようになるので、可変バルブタイミング機構の信頼性向上に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１から図１１に本発明の一実施形態を示している。
【００２３】
まず、自動車等の車両に搭載される内燃機関の概略構成を、例えば図４に示して簡単に説明する。図４には、内燃機関として、例えばＤＯＨＣ型直噴式ガソリンエンジンを例に挙げているが、その種類は特に限定されない。
【００２４】
図４に示す内燃機関は、シリンダヘッド２とシリンダブロック３とピストン４とで区画する燃焼室５に、吸入系から取り込んだ空気と燃料噴射弁６からに直接的に噴射される燃料とからなる所定割合の混合気を導入して、点火プラグ７で点火して燃焼させることにより、ピストン４およびコネクティングロッド８を上下運動させつつクランクシャフト９を回転させてクランクシャフト９から回転動力を取り出すようにしている。燃焼後の排気ガスは排気ポート２ｂから排気系へ排出される。
【００２５】
シリンダヘッド２には、吸気ポート２ａを開閉する吸気バルブ１０と、排気ポート２ｂを開閉する排気バルブ１１とがそれぞれ配置されているとともに、吸気バルブ１０をリフトさせる吸気カムシャフト１２および排気バルブ１１をリフトさせる排気カムシャフト１３が搭載されている。
【００２６】
なお、上述した吸気バルブ１０、排気バルブ１１、吸気カムシャフト１２、排気カムシャフト１３等について、動弁機構２０と言う。この動弁機構２０は、シリンダヘッドカバー１で外部から隠蔽されている。この動弁機構２０には、内燃機関の形式によってロッカアームやラッシュアジャスタ等も含まれる。
【００２７】
吸気カムシャフト１２および排気カムシャフト１３は、図５に示すように、クランクシャフト９によりタイミングチェーン（あるいはタイミングベルト）２１を介して回転駆動される。
【００２８】
タイミングチェーン２１は、吸気カムシャフト１２の軸方向一端に付設されるタイミングギア２２と、排気カムシャフト１３の軸方向一端に設けられているタイミングギア２３と、クランクシャフト９の軸方向一端側に設けられているタイミングギア２４とに巻き掛けられている。このタイミングチェーン２１の張力は、チェーンテンショナ２５によって自動的に調整されるようになっている。
【００２９】
これらタイミングチェーン２１、三つのタイミングギア２２〜２４が、クランクシャフト９から各カムシャフト１２，１３への動力伝達系を構成している。これらタイミングチェーン２１、タイミングギア２２〜２４、ならびに可変バルブタイミング機構３０等は、一般的に、シリンダブロック３の前壁外側に配置され、シリンダブロック３の前壁に取り付けられるタイミングチェーンカバー（図示省略）でもって隠蔽保護されるようになっている。
【００３０】
この実施形態では、吸気カムシャフト１２のみに可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ：Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｔｉｍｉｎｇ）３０が付設されている。
【００３１】
可変バルブタイミング機構３０は、必要に応じてクランクシャフト９に対する吸気カムシャフト１２の相対回転位相を連続可変することにより吸気バルブ１０のバルブタイミング（開き、閉じ）を制御するものである。
【００３２】
具体的に、可変バルブタイミング機構３０は、例えば図１から図３に示すような油圧（液圧）制御式のベーン型アクチュエータからなり、ベーンロータ３１と、アウターロータ３２と、制御系（オイルコントロールバルブ３３、制御装置３４等）とを備えている。
【００３３】
ベーンロータ３１は、吸気カムシャフト１２の軸方向一端側にセンターボルト２７等の締結部材で一体回転可能に固定されている。
【００３４】
アウターロータ３２は、ベーンロータ３１を覆い囲むように同心状に配置され、かつ吸気カムシャフト１２の軸方向一端側に相対回転可能に外装配置されるタイミングギア２２に固定される。
【００３５】
制御系は、ベーンロータ３１とアウターロータ３２との相対回転位相を制御するものであり、主としてオイルコントロールバルブ３３、制御装置３４を備えている。
【００３６】
そして、ベーンロータ３１の外周の円周方向複数箇所（図では四箇所）には、径方向外向きに突出するベーン３１ａ・・・が設けられている。
【００３７】
アウターロータ３２は、ハウジング３５と、蓋３６と、タイミングギア２２の胴部２２ａとを組み合わせた構成になっている。
【００３８】
ハウジング３５は、例えば略円筒形でかつ内周の円周方向複数箇所（ベーン３１ａと同数）に径方向外向きに陥没する凹部３５ａ・・・を有している。蓋３６は、ハウジング３５の前面にボルト等の締結部材２８で取り付けられている。この蓋３６を取り付けたハウジング３５は、タイミングギア２２の胴部２２ａの前面に取り付けられることによって、ハウジング３５の凹部３５ａが穴のような形になる。
【００３９】
このアウターロータ３２における各凹部３５ａ内にベーンロータ３１の各ベーン３１ａが円周方向揺動可能に個別に挿入されることによって、図２に示すように、凹部３５ａ内においてベーン３１ａの円周方向両側に、２つの空間が確保されている。
【００４０】
これら２つの空間のうち、ベーン３１ａに対してカムシャフト回転方向（図２の矢印方向）の前方の空間が進角側圧力室３７となり、カムシャフト回転方向の後方の空間が遅角側圧力室３８となる。なお、この実施形態では、進角側圧力室３７および遅角側圧力室３８は、四つずつ計八つとされている。
【００４１】
なお、ベーンロータ３１とアウターロータ３２とにおける径方向ならびに軸方向の摺接面には、適度のクリアランスが確保されているが、各摺接面にはシール（符号省略）が設けられることによって各圧力室３７，３８が密封されている。
【００４２】
オイルコントロールバルブ３３は、必要に応じて、両圧力室３７，３８内に対する油圧の供給を制御することにより、吸気カムシャフト１２を進角側または遅角側に駆動し、吸気バルブ１０のバルブタイミングを変更可能とするようになっている。
【００４３】
このオイルコントロールバルブ３３は、一般的に公知の電磁駆動式の四ポート弁とされており、ケーシング３３ａ内に往復移動可能に挿入されたスプール３３ｂと、スプール３３ｂに弾性力を付勢する圧縮コイルスプリング３３ｃと、電磁ソレノイド３３ｄとを含む。このオイルコントロールバルブ３３は、内燃機関の運転状況に応じて制御装置３４でもって制御される。つまり、制御装置３４で電磁ソレノイド３３ｄへの印加電圧をデューティー制御することにより、スプール３３ｂを軸方向に移動させ、スプール３３ｄの移動位置によって進角側圧力室３７および遅角側圧力室３８に対する作動油の供給量、あるいは進角側圧力室３７および遅角側圧力室３８からの作動油の戻し量を調整するようになっている。
【００４４】
制御装置３４は、図示しない回転数センサや吸気圧センサ、クランク角センサ、カム角センサ等の各種センサより送られてくる検出信号に基づき、内燃機関の現在の運転状態に適したカムシャフト１２における回転位相角を算出するとともに、この実際の回転位相角と回転位相角の目標値との偏差を判断し、同偏差が所定値以下となるようにオイルコントロールバルブ３３を制御する。
【００４５】
ここで、各圧力室３７，３８へ作動油を供給する経路を説明する。
【００４６】
つまり、シリンダブロック３の底部に設けられるオイルパン１４内の油を、クランクシャフト９で駆動されるオイルポンプ１７で汲み上げてオイルフィルタ（図示省略）で濾過してから、オイルコントロールバルブ３３を通じて進角側圧力室３７および遅角側圧力室３８へ作動油として供給するようにしている。一方、これら各圧力室３７，３８から排出される油はオイルパン１４に戻される。
【００４７】
まず、オイルコントロールバルブ３３から進角側圧力室３７に至る進角側通路６０は、オイルコントロールバルブ３３の油送受部３３ｅからシリンダヘッド２のカムシャフト支持用台座２ｃの通路６１、吸気カムシャフト１２の通路６２，ベーンロータ３１の通路６３を経て、各進角側圧力室３７に接続されている。
【００４８】
また、オイルコントロールバルブ３３から遅角側圧力室３８に至る遅角側通路７０は、オイルコントロールバルブ３３の油送受部３３ｆからシリンダヘッド２のカムシャフト支持用台座２ｃの通路７１、吸気カムシャフト１２の通路７２，タイミングギア２２の胴部２２ａの通路７３を経て、各遅角側圧力室３８に接続されている。
【００４９】
なお、進角側通路６０および遅角側通路７０を構成する各通路は、要するに、シリンダヘッド２のカムシャフト支持用台座２ｃと、吸気カムシャフト１２、ベーンロータ３１、タイミングギア２２の胴部２２ａ等に適宜の孔や溝等として設けられたものを組み合わせて構成されているのである。これらの孔や溝は、一般的に公知の構成と同じにすることができるので、ここでの詳細な説明は割愛する。
【００５０】
なお、カムシャフト支持用台座２ｃは、シリンダヘッド２上に気筒配列方向に所定間隔おきに設けられるものであり、その上面にカムキャップ１５をボルト等で取り付けることによって、この台座２ｃとカムキャップ１５とで吸気カムシャフト１２のジャーナル部を回転自在に支持するようになっている。
【００５１】
ここで、上述した可変バルブタイミング機構３０の基本的な動作を説明する。
【００５２】
まず、バルブタイミングを進める場合には、オイルコントロールバルブ３３により進角側圧力室３７内の油圧を遅角側圧力室３８内の油圧よりも高くする。これにより、ベーンロータ３１がアウターロータ３２に対して吸気カムシャフト１２の回転方向に相対回転し、吸気カムシャフト１２の回転位相がクランクシャフト９の回転位相に対して進められる。
【００５３】
これとは逆に、バルブタイミングを遅らせる場合には、オイルコントロールバルブ３３により遅角側圧力室３８内の油圧を進角側圧力室３７内の油圧よりも高くする。これにより、ベーンロータ３１はアウターロータ３２に対して吸気カムシャフト１２の回転方向と逆方向に相対回転され、吸気カムシャフト１２の回転位相がクランクシャフト９の回転位相に対して遅らされる。
【００５４】
ところで、上述した可変バルブタイミング機構３０の駆動源となる作動油は、クランクシャフト９の回転によって作動するオイルポンプ１７により供給されるが、内燃機関の運転開始直後は、オイルポンプ１７が動作し始めた直後であるため、オイルコントロールバルブ３３に十分な油圧を供給できない。
【００５５】
そのような場合には、各圧力室３７，３８内における油圧が低下し、その油圧によりベーンロータ３１とアウターロータ３２との相対回動を制限できなくなることがある。
【００５６】
このような不具合の発生を防止するために、必要に応じてベーンロータ３１とアウターロータ３２とを一体回転可能なロック状態または相対回転可能なアンロック状態にするロック機構５０が設けられている。
【００５７】
ロック機構５０は、主として、ロックピン５１と、凹所５２と、付勢手段５３とを有している。
【００５８】
ロックピン５１は、ベーンロータ３１に備える複数のベーン３１ａのいずれか一つに設けられる収納部５４内にベーンロータ３１の回転軸線と平行な方向に突出または埋没可能なように挿入配置されている。
【００５９】
なお、収納部５４は、ベーンロータ３１の回転軸線と平行な断面円形状の貫通孔とされる。この収納部５４となる貫通孔は、内径が軸方向で大小二段となった段付き形状とされている。この収納部５４の大径部５４ａは、蓋３６側に、また、小径部５４ｂはタイミングギア２２側に配置されている。
【００６０】
ロックピン５１は、その胴部の基端側に径方向外向きに突出するフランジ５１ａが設けられており、さらに胴部の中心部分に基端側から先端側途中までの領域に有底の穴からなる中空部５１ｂが設けられている。このロックピン５１の胴部が収納部５４の小径部５４ｂに、また、フランジ５１ａが収納部５４の大径部５４ａに、それぞれ摺動可能に挿入されている。
【００６１】
凹所５２は、アウターロータ３２の一構成要素であるタイミングギア２２の胴部２２ａに設けられていて、ロックピン５１が嵌入または離脱される。この凹所５２は、タイミングギア２２の胴部２２ａの所定位置に、タイミングギア２２の回転軸線と平行に形成される断面円形状の有底穴とされる。
【００６２】
付勢手段５３は、ロックピン５１を凹所５２へ嵌入させる方向（タイミングギア２２側）に付勢するものであり、例えば円筒形コイルスプリング等の圧縮スプリングとされる。
【００６３】
この付勢手段５３としての圧縮スプリングは、ロックピン５１の中空部５１ｂ内に収納された状態で、かつ当該中空部５１ｂの内奥壁面とアウターロータ３２の一構成要素である蓋３６との間に圧縮された状態で配置されている。
【００６４】
なお、ロックピン５１は、付勢手段５３の弾力（圧縮スプリングの弾性復元力）でもってロック方向に付勢されているが、このロックピン５１を強制的にアンロック状態にするための構成について説明する。
【００６５】
まず、収納部５４の大径部５４ａと、ロックピン５１の胴部外周面との間には、環状空間からなるアンロック用圧力室５６が形成されている。このアンロック用圧力室５６には、進角側圧力室３７が、ベーンロータ３１においてロック機構５０を装備するベーン３１ａに設けられる第１連通路５５ａを介して連通されているとともに、遅角側圧力室３８が、ベーンロータ３１においてロック機構５０を装備するベーン３１ａに設けられる第２連通路５５ｂを介して連通されている。
【００６６】
これにより、進角側圧力室３７や遅角側圧力室３８に油圧が供給されると、それと同時にアンロック用圧力室５６にも油圧が供給されるようになっており、アンロック用圧力室５６に付勢手段５３の付勢力に打ち勝つだけの油圧を付与すると、ロックピン５１が凹所５２から押し出されてアンロック状態となる。
【００６７】
つまり、ベーンロータ３１が進角側に移動するときと遅角側に移動するときの両方においてロックピン５１をアンロック側に押圧することにより、このロックピン５１をタイミングギア２２の胴部２２ａ内側面に干渉させないようにしており、それによってベーンロータ３１とアウターロータ３２との相対回転動作におけるフリクションを低減するようにしている。
【００６８】
次に、上述したロック機構５０の基本的な動作について説明する。
【００６９】
まず、例えば内燃機関の運転停止時には、進角側圧力室３７に対する油圧を遅角側圧力室３８に対する油圧より弱くすることで、ベーンロータ３１および吸気カムシャフト１２が最遅角側に移動させると、ロックピン５１と凹所５２とが周方向で重なる。この状態で、オイルポンプ１７の停止に伴い遅角側圧力室３８に対する油圧が低下し、付勢手段５３の付勢力がアンロック用圧力室５６の油圧に打ち勝つと、付勢手段５３の付勢力でロックピン５１が突出されて凹所５２に嵌入するようになる。
【００７０】
この後、遅角側圧力室３８に対する油圧がゼロになると、付勢手段５３のみの付勢力でもってロックピン４１を突出させたままの状態を保つ。
【００７１】
これにより、ベーンロータ３１がアウターロータ３２に一体回転可能なロック状態になって、ベーンロータ３１に一体結合されている吸気カムシャフト１２と、アウターロータ３２が一体結合されているタイミングギア２２とが一体回転可能な状態になる。この状態が、内燃機関の次の始動時における初期状態となり、ベーンロータ３１の移動制御の基点位置とされる。
【００７２】
一方、内燃機関の始動時には、オイルポンプ１７の駆動に伴い油圧供給が安定すると進角側圧力室３７に対する油圧を遅角側圧力室３８に対する油圧より強くして、かつロック機構５０のアンロック用圧力室５６に対する油圧を付勢手段５３の付勢力より強くする。
【００７３】
これにより、ロックピン５１が後退して凹所５２から抜け出して収納部５４内に埋没することになるので、ロック機構５０がアンロック状態となる。
【００７４】
このようにアンロック状態にすると、ベーンロータ３１がアウターロータ３２に相対回転可能な状態になるので、ベーンロータ３１に一体結合されている吸気カムシャフト１２と、アウターロータ３２が一体結合されているタイミングギア２２との相対回転位相を変更調整することが可能になって、可変バルブタイミング機構３０本来の機能を回復する。
【００７５】
このようなロック機構５０において本発明の特徴構成を適用した部分について、図６から図１１を参照して詳細に説明する。
【００７６】
ロックピン５１は、その先端側つまり突出端５１ｃ側が凹所５２に対しスムーズに嵌入が行われるよう、概ね円錐形状とされているが、その円周方向の所定領域に工夫が施されている。
【００７７】
つまり、ロック状態におけるロックピン５１と凹所５２との嵌合面においてアウターロータ３２からの逆回転トルクＰ２を伝達する領域は、逆回転トルクＰ２が作用したときに、ロックピン５１をアンロック方向へ推進させる力を発生しない形状とされる。
【００７８】
具体的に、ロックピン５１の前記領域を説明する。
【００７９】
まず、吸気カムシャフト１２は基本的に一方向（図２矢印Ｘ方向）に回転するのであるが、その方向を正回転方向とし、その逆向きの方向を逆回転方向とする。
【００８０】
つまり、可変バルブタイミング機構３０で吸気カムシャフト１２を進角させるときには前記正回転方向へ、また、遅角させるときには逆回転方向へ動かすのである。
【００８１】
ここで、ロックピン５１が凹所５２に嵌入してロック状態になっている場合に、吸気カムシャフト１２に一体に固定してあるベーンロータ３１を正回転させていると、ロックピン５１はベーンロータ３１の回転軸心を中心として旋回していることになり、ロックピン５１の円錐形状の突出端３１ｃにおける前記旋回方向前方側の１８０度の領域つまり前方半円領域が、凹所５２に正回転トルクＰ１を伝達する領域となる。
【００８２】
この正回転トルクＰ１の伝達領域は、アウターロータ３２に逆回転トルクＰ２が作用したときに、この逆回転トルクＰ２が作用することになる。つまり、正回転トルクＰ１の伝達領域と逆回転トルクＰ２の伝達領域とは同じ領域なのである。
【００８３】
このようなロックピン５１の突出端５１ｃ側における逆回転トルクＰ２の伝達領域には、階段形状の段付き面５７が設けられている。
【００８４】
詳しくは、段付き面５７は、ロックピン５１の突出端５１ｃ側においてベーンロータ３１の回転方向に沿う厚みを突出端５１ｃ側へ向けて段階的に小さくするような階段形状になっている。
【００８５】
特に、この実施形態では、段付き面５７においてロックピン５１の中心軸線Ｏに対して概ね平行に延びる軸方向壁面５７ａは、図９および図１０に示すように、ロックピン５１の中心軸線Ｏに沿う面に対して所定角度オーバーハングするように傾斜されている。
【００８６】
また、段付き面５７においてロックピン５１の胴部の径方向に延びる径方向壁面５７ｂは、ロックピン５１の中心軸線Ｏに対して直交する面と平行になっている。
【００８７】
そして、凹所５２は、上述したような特異な形状のロックピン５１が合致嵌合しうるような形状とされている。
【００８８】
つまり、凹所５２における逆回転トルクＰ２の伝達領域、つまりロックピン５１の段付き面５７が当接する領域には、ベーンロータ３１の回転方向（図２矢印Ｘ方向）に沿う開口幅を奥側へ向けて段階的に小さくするような階段形状の段付き面５８が設けられている。
【００８９】
この段付き面５８もロックピン５１の段付き面５７と同様の軸方向壁面５８ａ，径方向壁面５８ｂを有している。
【００９０】
このようなロック機構５０では、ロックピン５１の先端部分を概ね円錐形状にしているため、ロックピン５１と凹所５２とが円周方向の位置（回転位相）が若干ずれていてもロックピン５１が凹所５２内に比較的スムーズに嵌入しうるようになる。
【００９１】
しかも、ロック機構５０がロック状態になっている場合においてアウターロータ３２に逆回転トルクＰ２が作用しても、従来例のようにロックピン５１が凹所５２から抜け出ることがなく、ロック機構５０のロック状態を維持するようになる。
【００９２】
というのは、ロックピン５１および凹所５２の段付き面５７，５８が、逆回転トルクＰ２を、ロックピン５１をアンロック方向へ推進させる力に変換しないからである。つまり、ロックピン５１および凹所５２の段付き面５７，５８の軸方向壁面５７ａ，５８ａが、逆回転トルクＰ２に対し略直交しているから、逆回転トルクＰ２を直進推進力に変換しないのである。
【００９３】
むしろ、この実施形態のように、段付き面５７，５８の軸方向壁面５７ａ，５８ａをオーバーハング状態に傾斜させていれば、逆回転トルクＰ２を、ロックピン５１をロック方向へ推進させる力に変換することになって、ロック状態を強める傾向となると言える。
【００９４】
したがって、例えば内燃機関の運転を停止させる際に、ロック機構５０をロック状態にすると、停止直前においてアウターロータ３２に逆回転トルクＰ２が作用しても、ロックピン５１がアンロック方向に後退変位されずに済んで、ロック状態を強固に維持することができる。
【００９５】
しかも、ロックピン５１の突出端５１ｃ側に段付き面５７を設けている場合、その嵌入初期段階において、仮に図１１に示すように、凹所５２に対しロックピン５１の突出端５１ｃ側が浅く嵌入するおそれがある。しかしながら、このような状況でも、次のような理由によって、ロックピン５１が徐々に凹所５２内の奥深くに入り込ませることが可能になっている。
【００９６】
つまり、ロックピン５１は付勢手段５３の付勢力により収納部５４から突出される方向に押圧されているが、ベーンロータ３１が遅角側圧力室３８の油圧（図１１矢印Ｐ３参照）でもって遅角側へ押圧される関係より、ロックピン５１の段付き面５７と凹所５２の段付き面５８とのかみ合いが強くなる状態と弱くなる状態とが周期的に起こり、そのかみ合いが弱くなったときにロックピン５１が徐々に凹所５２内の奥深くに入り込むようになるのである。
【００９７】
このようなことからロックピン５１と凹所５２とに段付き面５７，５８を設けていても、凹所５２に対してロックピン５１が不完全に嵌入されたままにならず、奥深くに嵌入して確実なロック状態になる。
【００９８】
以上説明したように、可変バルブタイミング機構３０に備えるロック機構５０がロック状態のときにアウターロータ３２に逆回転トルクＰ２が作用してもロック状態を強固に維持できるようになる。
【００９９】
これにより、特に内燃機関の運転停止時にロック機構５０を確実にロック状態にすることができて、内燃機関の始動時における可変バルブタイミング機構３０の動作安定化を図ることが可能になる等、可変バルブタイミング機構３０の信頼性向上に貢献することができる。
【０１００】
以下、本発明の他の実施形態を説明する。
【０１０１】
（１）上記実施形態では、可変バルブタイミング機構３０を吸気カムシャフト１２側のみに付設した例を挙げているが、排気カムシャフト１３側のみに付設したものや、吸気カムシャフト１２側と排気カムシャフト１３側との両方にそれぞれ付設したものにも本発明を適用できる。
【０１０２】
ちなみに、排気カムシャフト１３側に可変バルブタイミング機構３０を付設する場合、ロック機構５０がロックするタイミングは、ベーンロータ３１が最進角位相になるときに設定される。
【０１０３】
（２）上記実施形態では、ロック機構５０のロックピン５１を可変バルブタイミング機構３０のベーンロータ３１側に設けて、ロック機構５０の凹所５２を可変バルブタイミング機構３０のアウターロータ３２側に設けた例を挙げているが、その逆に、ロックピン５１をアウターロータ３２側に、凹所５２をベーンロータ３１側に設けるように構成したものも本発明に含まれる。
【０１０４】
（３）上記実施形態では、ロック機構５０のロックピン５１の突出端５１ｃ側および凹所５２に段付き面５７，５８を設けた例を挙げているが、この段付き面５７，５８における軸方向壁面５７ａ，５８ａについては、上記実施形態で説明したようにオーバーハング状態に傾斜させずに、ロックピン５１の中心軸線Ｏに対してちょうど平行となるように形成することも可能である。
【０１０５】
（４）上記実施形態では、ロック機構５０のロックピン５１の突出端５１ｃ側および凹所５２に段付き面５７，５８を設けた例を挙げているが、この段付き面５７，５８の代わりに、図１２から図１４に示すように、単純な平坦面５７Ａ，５８Ａを設けることも可能である。
【０１０６】
このロックピン５１の平坦面５７Ａは、ロックピン５１の中心軸線Ｏに対してちょうど平行でかつロックピン５１の旋回方向に対し直交する面形状になっている。また、凹所５２の平坦面５８Ａについても、アウターロータ３２の回転軸線に対してちょうど平行でかつロックピン５１の旋回方向に対し直交する面形状とされる。
【０１０７】
この場合にも、上記実施形態と同様の作用、効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明に係る内燃機関の可変バルブタイミング機構の一実施形態の概略構成を示す断面図であり、図２の（１）−（１）線断面の矢視図である。
【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図である。
【図３】図１の可変バルブタイミング機構を示す斜視図である。
【図４】図１および図２の可変バルブタイミング機構を備える内燃機関の概略構成を示す図である。
【図５】図４の内燃機関のクランクシャフトからカムシャフトへの動力伝達系を模式的に示す図である。
【図６】図１から図３のロック機構を分解して示す斜視図である。
【図７】図２に対応する図で、アウターロータに対しベーンロータが最遅角側に位置した状態を示している。
【図８】図２に対応する図で、アウターロータに対しベーンロータが最進角側に位置した状態を示している。
【図９】図７の（９）−（９）線断面の矢視図で、ロック機構のロック状態を示している。
【図１０】図８の（１０）−（１０）線断面の矢視図で、ロック機構のアンロック状態を示している。
【図１１】図９および図１０に対応する図で、ロックピンのロック初期段階を示している。
【図１２】本発明に係る内燃機関の可変バルブタイミング機構の他実施形態で、図６に対応する図である。
【図１３】図１２の実施形態で、図９に対応する図である。
【図１４】図１２の実施形態で、図１０に対応する図である。
【符号の説明】
【０１０９】
２      シリンダヘッド
３      シリンダブロック
１４      オイルパン
１７      オイルポンプ
２０      動弁機構
２２      タイミングギア
２２ａ    タイミングギアの胴部（アウターロータの一構成要素）
３０      可変バルブタイミング機構
３１      ベーンロータ
３１ａ    ベーン
３２      アウターロータ
３３      オイルコントロールバルブ（制御系の一構成要素）
３４      制御装置（制御系の一構成要素）
３５      ハウジング（アウターロータの一構成要素）
３６      蓋（アウターロータの一構成要素）
３７      進角側圧力室
３８      遅角側圧力室
５０      ロック機構
５１      ロックピン
５１ｃ    ロックピンの突出端
５２      凹所
５３      付勢手段
５７      ロックピンの段付き面
５８      凹所の段付き面
６０      進角側通路
７０      遅角側通路
【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】
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【図１４】
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