(57)【要約】      （修正有）【課題】  ロック維持のためのバネによる付勢力が小さくでも確実なロックが得られるようにする。【解決手段】  主軸部２１ａがベーンロータ２８のベーン部２８ａに回動可能に支持され、偏心部２１ｃがスプロケット１に形成されたガイド溝１ａ及びスライダ１０によりベーン部２６ａに円周方向の相対運動が規制されたロッククランクピン２１と、このロッククランクピン２１の内部に、当該ロッククランクピン２１の半径方向に可動に収容され、カム軸３の回転軸と平行な軸に対して略直角方向に移動可能にされているピストン部材２７とを設け、このピストン部材２７とベーン部２８ａの進角油圧導入孔２８ｂがストレートな円筒面同士で嵌合することにより、スプロケット１とベーンロータ２８の相対回転をロックする構造にしてピストン部材２７と進角油圧導入孔２８ｂがストレートな円筒面同士で嵌合させる。【選択図】  図１０
2007040190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク入力軸とトルク出力軸の何れか一方に保持した第１の回転部材と、前記第１の回転部材がトルク入力軸に保持されたときはトルク出力軸に保持され、前記第１の回転部材がトルク出力軸に保持されたときはトルク入力軸に保持した第２の回転部材を備え、前記第１の回転部材と前記第２回転部材を相対的に回動させることにより、前記トルク入力軸と前記トルク出力軸の回転位相を変化させるようにした回転位相制御装置において、
前記第２の回転部材の回転軸から当該第２の回転部材の径方向に変位した位置に、前記回転軸と平行な軸回りに回動可能な状態で当該第２の回転部材に支持された略円柱状の主軸部を有するロッククランク部材と、
前記主軸部の一方の端面に形成されている偏心部と、
前記第１の回転部材に形成され、前記偏心部が入り込むことにより、該偏心部と主軸部を支持してない他の回転部材との円周方向への相対移動を制限するガイド溝と、
前記主軸部の中に、当該主軸部の半径方向に、当該主軸部の円周面から出入り可能に支持されているピストン部材と、
前記第２の回転部材が前記主軸部を支持している部分の内面で、前記ピストン部材の頭部が当接する部分に形成した孔とを備え、
前記ロッククランク部材が前記ガイド溝により制限されている一方の回動範囲にあるとき、前記ピストン部材が前記主軸部の円周面から突出し、当該ピストン部材の頭部が前記孔に嵌合されることにより、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材の相対的なロックが与えられるように構成したことを特徴とする回転位相制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転位相制御装置において、
前記第１の回転部材がベーン式油圧アクチュエータのハウジングで、前記第２の回転部材が前記アクチュエータのベーンロータであることを特徴とする回転位相制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の回転位相制御装置において、
前記主軸部の半径が、前記偏心部の偏心量より大きいことを特徴とする回転位相制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の回転位相制御装置において、
前記偏心部がスライダ部材を備え、当該スライダ部材を介して前記ガイド溝に入り込んでいることを特徴とする回転位相制御装置。
【請求項５】
請求項３に記載の回転位相制御装置において、
前記孔の前記ピストン部の頭部が嵌合する部分にテーパ部が形成されていることを特徴とする回転位相制御装置。
【請求項６】
請求項２に記載の回転位相制御装置において、
前記ハウジングがエンジンのタイミングスプロケットに連結され、前記ベーンロータがエンジンのカム軸に連結されていることを特徴とする回転位相制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載の回転位相制御装置において、
前記ロッククランク部材はその主軸部における回転を支持する一方の回転部材に対して、軸方向に少なくとも微小量移動が可能であり、前記ピストン部材と一方の回転部材との嵌合部および前記ピストン部材と前記ロッククランク部材主軸部との嵌合部のいずれかにおいても前記ピストン部材と他方の部材とがテーパのない円筒面で当接することを特徴とする回転位相制御装置。
【請求項８】
請求項１に記載の回転位相制御装置において、
前記ピストン部材には、当該ピストン部材が前記ロッククランク部材の主軸部と平行な軸に対して略直角方向に移動して前記一方の回転部材あるいは前記ロッククランク部材主軸部と嵌合する際の案内となるテーパ部分が形成されていることを特徴とする回転位相制御装置。
【請求項９】
請求項６に記載の回転位相制御装置において、
前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との相対回転の可能範囲を物理的に制御してエンジンのバルブタイミングの制御範囲を規定する両方向ストッパ部となる前記ピストン部材は、当該ピストン部材が前記ロッククランク部材主軸部とこれを回転支持する一方の回転部材の両方に嵌合され前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との相対回転がロックされている状態において、何れも非接触状態でありストッパとして機能してない状態であることを特徴とする回転位相制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力側と出力側の回転位相が変えられるようにした装置に係り、特に、エンジンの可変バルブタイミング制御に好適なベーン式の回転位相制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現世代の内燃機関の中で、特に小型且つ高性能が要求される自動車用ガソリンエンジンでは、吸気バルブと排気バルブの開閉に使用されるカム軸(カムシャフト)をシリンダの上部に配置した、いわゆるＳＯＨＣ方式(シングル頭上カム軸方式)やＤＯＨＣ方式(ダブル頭上カム軸方式)方式が一般的であり、しかも近年は、これらバルブの開閉時期を可変制御する方式も一般化の機運にある。
【０００３】
ところで、このようなＯＨＣ方式やＤＯＨＣ方式のバルブ開閉機構の場合、そのカム軸の駆動には、通常、エンジンのクランク軸に取付けたスプロケットとカム軸に取付けたスプロケットの間にチェーン又はコグドベルト(歯付きベルト)を掛けわたした回転伝達機構が用いられる。
【０００４】
この場合、トルク入力側となるカム軸側のスプロケットと、トルク出力側となるカム軸の間の位相(回転位相)を変えてやれば、バルブタイミングの可変制御が得られることになるが、このとき使用される回転位相制御装置の一種に、油圧を用いたベーン式のアクチュエータがあり、このベーン式アクチュエータを用いた可変バルブタイミング制御装置についても従来から種々の提案がなされている(例えば、特許文献１参照。)。
【０００５】
そこで、この従来技術で採用されているベーン式油圧アクチュエータを用いた回転位相制御装置について説明すると、これは、まず、複数のベーンと呼ばれる部材を放射状に備えたベーンロータの各ベーンを収容し、進角側(進み位相側)に移動させる進角油圧室と遅角側(遅れ位相側)に移動させる遅角油圧室を備えたハウジングを用意する。
【０００６】
そして、このハウジングの中に前記ベーンロータを収容し、ハウジングの進角油圧室と遅角油圧室に夫々油圧が供給されるようにした上で、進角油圧室と遅角油圧室に供給されている油圧を変えてやれば、ベーンロータがハウジングに対して進角方向又は遅角方向に動かされ、ハウジングとベーンロータの間で回転位相に差が与えられるようにしたものである。
【０００７】
そこで、ハウジングをトルク入力側となるカム軸側のスプロケット(タイミングスプロケット)の中に設け、ベーンロータをトルク出力側となるカム軸に取付け、進角油圧室と遅角油圧室に供給されている油圧を変えてやれば、バルブタイミングの可変制御が得られることになる。
【０００８】
ところで、このとき油圧源が必要になるが、自動車用のエンジンでは、この油圧源にエンジン潤滑用のオイルポンプを共用するのが一般的であり、この場合、オイルポンプはエンジンのクランク軸から回転駆動されるので、エンジンが停止されているときには十分な油圧が得られず、特にエンジン始動時にはほとんど油圧が得られない。
【０００９】
一方、このベーン式の場合、油圧が無いと位相を固定した状態が得られない。従って、始動時なと油圧が十分にないときは、カム軸が受ける回転変動トルクにより位相が変えられてしまい、意図しないバルブタイミングになってしまって、エンジンの始動性が低下したり、異音が発生したりするなどの問題が生じてしまう。
【００１０】
そこで、従来技術では、ベーンロータとタイミングスプロケットの間にロック機構を設け、必要に応じてロックしたり、ロックを解除したりできるようにしてある。そして、このためのロック機構として、従来技術の場合、ベーンロータの中に軸方向に孔を形成し、この孔にピストン部材を挿入しておき、ベーンロータがタイミングスプロケットに対して最遅角位置又は最進角位置にあるとき、ピストン部材の端部にあるテーパピン部分がタイミングスプロケットの所定に位置に形成してあるテーパ係止孔に円周方向から当接することにより相対回転が拘束されるようにしている。
【００１１】
このとき、テーパピン部とテーパ係止孔とは互いにテーパ部の全周が当接しているのではなく、カム軸回転軸回りの略円周方向の一方のみで接触するようにし、その接触部のテーパ面からの反力の円周方向成分によりベーンロータがタイミングスプロケットに対して最遅角位置又は最進角位置において互いに押付け合い、この結果、ガタのない状態でロックされるものであり、更に、これによりテーパピン部はテーパ係止孔深さ方向の移動が規制され、円周方向の一箇所のみで互いに当接した状態を維持するようにしてある。
【００１２】
ここで、ピストン部材には、タイミングスプロケットとベーンロータとの相対回転をロックする方向にバネ力が付勢され、バネ力に抗してロックを解除する方向には少なくとも進角方向、遅角方向どちらか一方の油圧が作用する。従って、所定の油圧を確保できないエンジン停止時や始動時には油圧力に抗してバネ力によりピストンをタイミングスプロケット係止穴と円周方向に当接させて相対回転をロックしている。
【特許文献１】特開平９−６０５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記従来技術は、トルク伝達に伴う反力について配慮がされておらず、確実なロックの維持に問題があった。
【００１４】
上記従来技術では、ロック時、ピストン部材のテーパピン部とテーパ係止穴とが必ず円周方向に対して傾斜した面で当接するので、カム軸の回転変動トルクなどによる変動荷重が作用すると、その反力の軸方向成分によってテーパピン部が抜けてしまう虞があり、また、それを防止するため、バネによる付勢力を大きくした場合には、通常のバルブタイミング制御運転中、バネの力を受けている摺動部における摩擦抵抗が大きくなっていまうので限度があり、従って、確実なロック維持に問題が生じてしまうのである。
【００１５】
本発明の目的は、ロック維持のためのバネによる付勢力が小さくても確実なロックが得られるようにした回転位相制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は、トルク入力軸に保持した第１の回転部材と、トルク出力軸に保持した第２の回転部材を備え、前記第１の回転部材と前記第２回転部材を相対的に回動させることにより、前記トルク入力軸と前記トルク出力軸の回転位相を変化させるようにした回転位相制御装置において、前記第２の回転部材の回転軸から当該第２の回転部材の径方向に変位した位置に、前記回転軸と平行な軸回りに回動可能な状態で当該第２の回転部材に支持された略円柱状の主軸部を有するロッククランク部材と、前記主軸部の一方の端面に形成されている偏心部と、前記第１の回転部材の内壁面に形成され、前記偏心部が入り込むことにより、前記ロッククランク部材の前記軸と平行な軸回りの回動範囲を制限するガイド溝と、前記主軸部の中に、当該主軸部の半径方向に、当該主軸部の円周面から出入り可能に支持されているピストン部材と、前記第２の回転部材が前記主軸部を支持している部分の内面で、前記ピストン部材の頭部が当接する部分に形成した孔とを備え、前記ロッククランク部材が前記ガイド溝により制限されている一方の回動範囲にあるとき、前記ピストン部材が前記主軸部の円周面から突出し、当該ピストン部材の頭部が前記孔に嵌合されることにより、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材の相対的なロックが与えられるようにして達成される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、カム軸の回転変動トルクなどの反力から軸方向成分を抑え、或いは無くすことができるので、ロック用の部材が外れる虞がなくなり、確実にロックを維持できるという効果がある。
【００１８】
また、本発明によれは、ロック用の部材の外れを防止するためのバネ力が低減できるので、回転位相の変更に際して摩擦抵抗が低減できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明による回転位相制御装置について、図示の実施の形態により順次詳細に説明する。
【００２０】
＜実施形態１＞
まず、図１〜図７を参照して、本発明の実施形態１について説明する。ここで、この実施形態１は、本発明による回転位相制御装置をエンジンの吸入バルブ側のカム軸に適用して可変バルブタイミング制御が得られるようにしたバルブタイミング制御装置の一例を示したものである。
【００２１】
ここで、まず、図１の横断面図と図２の縦断面図において、スプロケット１は、図示してないエンジンのクランク軸から、これも図示してないタイミングチェーンによって回転駆動される。そして、このスプロケット１には、ハウジング２ａとフロントカバー２ｂからなるハウジング２が一体化され、これらはカム軸３に回転可能に支持されている。
【００２２】
ここで、上記したように、このカム軸３がエンジンの吸入バルブを開閉駆動するものであり、このため、カム軸３の一端には、カムボルト４によってベーンロータ５が一体に結合されている。そして、このベーンロータ５は、ハウジング２の内部に回転自在に収容されている。
【００２３】
従って、スプロケット１がトルク入力軸に相当し、ハウジング２がトルク入力軸に保持した第１の回転部材となり、カム軸３がトルク出力軸に相当し、ベーンロータ５がトルク出力軸に保持した第２の回転部材となる。
【００２４】
そこで、このベーンロータ５を油圧給排手段６からの油圧により、例えばエンジンの運転状態に応じてハウジング２に対して相対回転させることにより、バルブタイミングが制御されるが、更に、ここには、ハウジング２とベーンロータ５の相対回転をエンジン始動時などに規制するためのロック機構が備えられており、これは、ロッククランクピン７とピストン部材８、スプリング９、それにスライダ１０により構成されている。
【００２５】
このときベーンロータ５は、ハウジング２と同軸に配置され、その外周面には複数枚のベーン部、この実施形態の場合は４枚のベーン部５ａが放射状に設けられているが、ここで１枚だけは、他のベーン部より厚く作られているが、これは、後述するように、ここに上記したロック機構が設けられるからである。
【００２６】
そして、これらのベーン部５ａは、特に図２から明らかなように、ハウジング２の内周部に隣接して形成してある仕切壁２ｃ間に位置するように配置されていて、これにより各ベーン部５ａの側面と、それに対峙するハウジング２の仕切壁２ｃとの間に、一方では進角油圧室１１が、他方では遅角油圧室１２が形成されている。
【００２７】
ここで油圧室１１、１２の中で、そこに油圧を供給したとき、ベーンロータ５をハウジング２に対して進角方向に回動駆動する方が進角油圧室１１となり、遅角方向に回動駆動する方が遅角油圧室１２となる。そして、各ベーン部５ａの外周には、ハウジング２の円周内面に対してバネ付勢されたシール部材１３が装着してあり、隣接する進角油圧室１１と遅角油圧室１２の間のシールを確保している。
【００２８】
一方、油圧給排手段６は、各進角油圧室１１に連通して油圧を給排するための第１油通路１４と、各遅角油圧室１２に連通して油圧を給排するための第２油通路１５とを有している。そして、これら第１油通路１４と第２油通路１５には、オイルポンプ１６とドレン油路１７とが夫々通路切換用の電磁切換弁１８を介して接続されている。
【００２９】
ここで、まず、第１油通路１４は、エンジンのシリンダヘッドにあるカム軸用軸受け部１９から、カム軸３に環状に形成されている第１油通路溝１４ａを介して、第１油通路連通路１４ｂ及び第１油通路給油路１４ｃに連通している。そして、この第１油通路給油路１４ｃは、ベーンロータ５の軸心部にあるカムボルト４の周囲に環状に形成された第１油通路油室１４ｄを介して、ベーンロータ５のベーン部５ａの根本部分に形成された４本の第１油通路給油孔１４ｅに連通し、この第１油通路給油孔１４ｅは各進角油圧室１１に連通している。
【００３０】
次に、第２油通路１５は、同じくシリンダヘッドのカム軸用軸受け部１９からカム軸３に環状に形成された第２油通路溝１５ａを介して、第２油通路給油路１５ｂと、第２油通路連通路１５ｃ及び第２油通路環状溝１５ｄに連通している。そして、この第２油通路環状溝１５ｄは、スプロケット１に４本形成してある第２油通路連通溝１５ｅ及び第２油通路給油孔１５ｆを経て、各遅角油圧室１２に連通している。
【００３１】
このとき使用されている電磁切換弁１８は、図１から明らかなように、４ポート３位置型の切換弁であり、内部の弁体が第１、第２油通路１４、１５とオイルポンプ１６、ドレン油路１７との接続を切換制御するように構成され、ＥＣＵ(エンジンコントロールユニット)２０から供給される制御信号により作動される。
【００３２】
このためＥＣＵ２０は、エンジン回転数を検出するクランク角センサや吸入空気量を検出するエアフローメータから信号を取り込んでエンジンの運転状態を検出し、クランク角センサとカム角センサから取り込んだ信号によりスプロケット１とカム軸３の相対回転位置、つまり回転位相を検出するようになっている。
【００３３】
次に、この実施形態の特徴であるロック機構について説明すると、これは、上記したように、ロッククランクピン７とピストン部材８、スプリング９、それにスライダ１０を備えた油圧ピストン方式のストッパ機構で構成されている。そして、これらはベーンロータ５のベーン部の中の特に厚いベーン部５ａにだけ設けられているもので、このときロッククランクピン７は、本体となっている円柱状の主軸部７ａに、ロック油圧溝７ｂと円柱状の突起からなる偏心部７ｃと背圧通路溝７ｄなどを形成したものである。
【００３４】
そして、まず、ロッククランクピン７は、その主軸部７ａがベーンロータ５のベーン部５ａに形成してある孔の中に回転可能に収容されているが、このとき、そのスプロケット１に接している方の端面にある偏心部７ｃが、スプロケット１の半径方向に形成された長楕円形のガイド溝１ａに、スライダ１０を介して入り込むようにしてある。
【００３５】
ここで、この実施形態１においては、偏心部７ｃの偏心量Ｒ１(図５)が、図３及び図４に示す主軸部７ａの半径Ｒ２に比べて小さくなるように、すなわちＲ１＜Ｒ２になるように構成してある。このとき、同じく図５に示すように、ロッククランクピン７の主軸部７ａの中心からみた偏心部７ｃの中心方向Ｘとガイド溝１ａの長手方向Ｙの角度をαで表わしている。
【００３６】
更に、このロッククランクピン７の主軸部７ａには、特に図３から明らかなように、その円柱側面から中心軸方向に向かって円形孔が設けてあり、この円形孔をシリンダに見立てた状態で、この中にピストン部材８が、当該主軸部７ａの半径方向に可動状態にして収容されている。そして、このピストン部材８には、それを半径方向の外向きに押し出す方向に付勢するためのスプリング９が内包させてある。
【００３７】
このピストン部材８の頭部は、図３の状態のときベーン部５ａに形成されている油圧導入孔５ｂに面している。そして、この油圧導入孔５ｂには、ロック油圧溝７ｂを介して進角油圧室１１から油圧が導入されるようになっており、これによりピストン部材８の頭部に油圧が作用するように構成してある。また、油圧導入孔５ｂのロッククランクピン７側の開口部には、テーパ部５ｃが形成してある。そして主軸部７ａの中には背圧通路溝７ｄが形成してあり、フロントカバー２ｂを貫通してドレン油路１７に連通している。
【００３８】
そこで、いま、ベーンロータ５が最遅角位置にあり、且つ、進角油圧室１１の油圧が低いときには、特に図３に示されているように、スプリング９のバネ力により、ピストン部材８はロッククランクピン７の主軸部７ａから半径方向に突出し、その頭部がテーパ部５ｃに当接し、これによりロッククランクピン７がベーンロータ５に対して回動するのを阻止するように働くことになる。
【００３９】
従って、本発明において、第２の回転部材が前記ロッククランク部材を支持している部分の内面で、前記ピストン部材の頭部が当接する部分に形成した孔とは、ここにいうテーパ部５ｃと油圧導入孔５ｂに相当する。
【００４０】
一方、進角油圧室１１に高い油圧が導入されたときは、油圧導入孔５ｂの油圧により、ピストン部材８が主軸部７ａの中心方向に押し込まれ、その頭部がテーパ部５ｃから離れてしまうので、上記したロック状態が解除されることになる。
【００４１】
このときロッククランクピン７の偏心部７ｃは、スライダ１０を介してスプロケット１のガイド溝１ａに入り込んでいるので、常時、ハウジング２に対して円周方向に移動するのが規制されているが、位相変換動作時には、ベーン部５ａと共にハウジング２の円周方向に移動するのが許され、ロッククランクピン７は位相変換角に連動してベーン部５ａに対して主軸部７ａまわりに回転する。
【００４２】
そして、カム軸３が最遅角位置にあるときは、ピストン部材８の頭部がテーパ部５ｃに当接するので、ロッククランクピン７がその主軸部７ａ回りに回転するのがロックされ、この結果、この動きに連動する位相角の変化もロックされる構造になっている。
【００４３】
＜実施形態１の動作説明＞
次に、この実施形態１に係る可変バルブタイミング制御装置の動作について説明する。このとき、電磁切換弁１８は、上記したように、４ポート３位置型の切換弁であり、ＥＣＵ２０により図示の中立位置と、これから右の遅角制御位置又は左の進角制御位置に制御される。
【００４４】
そして、まず、エンジン始動時とバルブタイミングを遅角方向に制御するときは、弁体を図１に示されている中立位置から右に動かし、オイルポンプ１６を第２油通路１５に連通させ、第１油通路１４はドレン油路１７に連通させる。従って、この中立状態から右に動かした位置が遅角制御位置となる。
【００４５】
次に、バルブタイミングを進角方向に制御するときは、中立位置から左に動かし、オイルポンプ１６を第１油通路１４に連通させ、第２油通路１１５はドレン油路１７に連通させる。従って、この中立状態から左に動かした位置が遅角制御位置となる。
【００４６】
ＥＣＵＣ２０は、エンジン始動時、電磁切換弁１８を遅角制御位置に制御する。そうすると、ここでオイルポンプ１６と第２油通路１５が連通され、ドレン油路１７と第１油通路１４が連通されるので、オイルポンプ１６の油圧は、第２油通路１５から、第２油通路溝１５ａと第２油通路給油路１５ｂ、第２油通路連通路１５ｃ、第２油通路環状溝１５ｄ、第２油通路連通溝１５ｅ、それに第２油通路給油孔１５ｆを介して遅角油圧室１２に供給されることになる。
【００４７】
このとき進角油圧室１１はドレン油路１７に連通され、油圧供給経路は形成されないので、たとえオイルポンプ１６から遅角油圧室１２に供給される油圧が低くても進角油圧室１１の圧力は遅角油圧室１２に比較して必ず低い状態となる。従って、カム軸３は図３に示す最遅角位置に留まり、ここでスプロケット１と一体にロックされた状態を維持するので、エンジンの始動が可能になり、しかも容易に始動させることができる。
【００４８】
ここで、オイルポンプ１６による油圧が無い状態、例えばエンジンが停止している状態では、各進角油圧室１１の油圧を給排する第１油通路１４と各遅角油圧室１２への油圧を給排する第２油通路１５は共に低圧状態にあるので、それらの差圧によりベーンロータ５をハウジング２に対して相対回転させるトルクが作用していない。
【００４９】
従って、エンジンが停止直前のときや始動直後においては、ベーンロータ５は、平均値が摩擦抵抗のために遅角方向のトルクとなるカム軸３の回転変動トルクによって、最遅角位置に移動しようとする。また、このとき、ピストン部材８は、スプリング９のバネ力によりテーパ部５ｃと傾斜面で当接し、ロッククランクピン７の回転方向の動きを拘束しよとする。
【００５０】
このようにロッククランクピン７が回転しなければ、偏心部７ｃはベーン部５ａに固定された状態となり、その偏心部７ｃがスライダ１０を介してスプロケット１に形成されたガイド溝１ａにより円周方向に移動できないようにされるので、ベーン部５ａもスプロケット１に対して円周方向に移動できない。
【００５１】
つまり、始動直後においては、カム軸３は最遅角位置においてスプロケット１と一体にロックされるので、図３と図４に示す状態になっている。ここで、この実施形態１では、ピストン部材８がテーパ部５ｃと円周方向の一方向で当接しているだけで、反対側では離れた状態になっているが、このときベーン部５ａとハウジング２の仕切壁２ｃが最遅角方向の相対回転規制部で接触しているので、両者は両回転方向にガタのない状態でロックされる。
【００５２】
従って、この実施形態１によれば、エンジン始動時には、バルブタイミングが必ず最遅角にロックされるので、常にエンジンの始動が可能になり、しかも容易に始動させることができる。
【００５３】
エンジン始動後はオイルポンプ１６が駆動されるので、十分な油圧が供給できる状態になるが、このときは、遅角油圧室１２の圧力が進角油圧室１１に比較して更に高くなるので、ベーンロータ５は更に大きな遅角方向のトルクを受け、従って、バルブタイミングは最遅角状態に維持される。
【００５４】
そこで、このようにベーンロータ５が最遅角位置に保持された状態で始動が完了し、エンジンが運転状態になったら、ＥＣＵ２０は、以後、バルブタイミング制御に移行するのであるが、このとき、まずロックを解除し、バルブタイミングを最遅角位置から移動させた後、バルブタイミング制御を実行するようになっている。
【００５５】
このため、まずＥＣＵ２０は、電磁切換弁１８を進角制御位置に切換えて、オイルポンプ１６と第１油通路１４を連通させ、ドレン油路１７と第２油通路１５とを連通させる。そうすることにより、進角油圧室１１の圧力は遅角油圧室１２及びドレン圧力に比較して高くなり、この結果、進角油圧室１１の圧力がピストン部材８の頭部に作用し、ピストン部材８が、ロッククランクピン７の主軸部７ａの中心方向に、スプリング９のバネ力に抗して押し込められ、テーパ部５ｃの当接面から離れるので、ロッククランクピン７の回転方向のロックが解除される。
【００５６】
同時に、進角油圧室１１の圧力が遅角油圧室１２の圧力に比べて高くなるので、ベーンロータ５には進角方向のトルクが働き、図６、図７に示すように、スプロケット１と一体になっているハウジング２に対して進角方向に移動する。このとき、ピストン部材８の頭部は主軸部７ａの中に押し込められているので、ベーンロータ５のロッククランクピン７が収容されている孔の内周にピストン部材８の頭部が接触することはない。
【００５７】
エンジン始動後は最遅角位置にいて、なおかつロックされている。ポンプ油圧が高くなるとロック解除されて、自在にバルブタイミング制御をすることになる。
【００５８】
バルブタイミングを遅角させる場合、ＥＣＵ２０は電磁切換弁１８を遅角制御位置に切換える。そうすると、電磁切換弁１８は、一方ではオイルポンプ１６を第２油通路１５に連通させ、他方ではドレン油路１７を第１油通路１４に連通させることになる。このとき、上記したように、第１油通路１４は各進角油圧室１１に連通され、第２油通路１５は各遅角油圧室１２に連通されている。
【００５９】
そこで、このときは、遅角油圧室１２にはオイルポンプ１６から圧油が導入され、進角油圧室１１はドレン油路１７に連通されることになり、この結果、遅角油圧室１２の圧力が進角油圧室１１に比較して高くなるので、ベーンロータ５は、スプロケット１と一体であるハウジング２に対して遅角方向に移動される。そして、所定のバルブタイミングが得られたとき、ＥＣＵ２０により電磁切換弁１８を中立位置に切換えてやれば所定のバルブタイミングに固定させることができる。
【００６０】
なお、このバルブタイミングの遅角制御状態のとき、ピストン部材８の頭部には高圧が作用していないので、ピストン部材８は、スプリング９の力により主軸部７ａの中心から外に向かって移動しようとする。しかし、図３の最遅角状態にならない限りピストン部材８はテーパ部５ｃの方向を向かないので、ロッククランクピン７を収めた円筒部の内周で外に向かった移動が止められ、従って、ロックがかかってしまうことはなく、最遅角位置まで遅角方向に駆動制御することが可能である。
【００６１】
次に、バルブタイミングを進角させる場合、ＥＣＵ２０は電磁切換弁１８を進角制御位置に切換える。そうすると、電磁切換弁１８は、一方ではオイルポンプ１６を第１油通路１４に連通させ、他方ではドレン油路１７を第２油通路１５に連通させることになる。このとき、上記したように、第１油通路１４は各進角油圧室１１に連通され、第２油通路１５は各遅角油圧室１２に連通されている。
【００６２】
そこで、このときは、進角油圧室１１にはオイルポンプ１６から圧油が導入され、遅角油圧室１２はドレン油路１７に連通されることになり、この結果、進角油圧室１１の圧力が遅角油圧室１２に比較して高くなるので、ベーンロータ５は、スプロケット１と一体であるハウジング２に対して進角方向に移動され、従って、バルブタイミングが進角されて行くことになる。そして、このときも所定のバルブタイミングが得られたとき、ＥＣＵ２０により電磁切換弁１８を中立位置に切換えてやれば所定のバルブタイミングに固定させることができる。
【００６３】
従って、この実施形態１によれば、エンジンの運転状態に応じてバルブタイミングを遅角、進角させることができ、この結果、常に最適なバルブタイミングのもとで的確なエンジンの運転状態を得ることができる。
【００６４】
ところで、この実施形態１の場合、図３〜図５に示すロック状態のとき、カム軸３の回転変動トルクがロック機構の各部に作用し、それらの接触部に荷重を発生させている。そこで、次に、このときの荷重について説明する。
【００６５】
いま、図５に示すように、ガイド溝１ａとスライダ１０との間に荷重Ｆ１が作用したとする。そうすると、その反力によりロッククランクピン７に現れるトルクＴ１は、摩擦を無視したとすると、次の(1)式で表わせる。
【００６６】
Ｔ１＝Ｆ１×Ｒ１×cosα               ……(1)
ここで、Ｒ１は、図５に示すように、主軸部７ａの中心軸と偏心部７ｃの間の距離であり、αは、このときの方向Ｘと方向Ｙの角度である。
【００６７】
これに対抗して、図３においてピストン部材８の頭部と油圧導入孔５ｂのテーパ部５ｃとの接触力の円周方向成分の加重Ｆ２により現れるロッククランクピン７の回転を止めようとするトルクＴ２は、次の(2)式で表わせる。
【００６８】
Ｔ２＝Ｆ２×(Ｒ２＋δＲ)              ……(2)
ここで、Ｒ２は、図３に示すように、主軸部７ａの中心軸とピストン部材８の頭部の間の距離であり、δＲは、ピストン部材８の頭部が油圧導入孔５ｂのテーパ部５ｃに接触している点と主軸部７ａの外周面の間の距離で定義される微小量のことである。
【００６９】
このとき、これらのトルクＴ１とトルクＴ２は、一方が作用で他方が反作用の関係にあり、従って、(1)式の右辺と(2)式の右辺とは等しいので、次の(3)式が成り立つ。
【００７０】
Ｆ２＝Ｆ１×Ｒ１／(Ｒ２＋δＲ)×cosα ……(3)
この場合、Ｒ1＜Ｒ２で、cosαが１.０以下であることから、δＲが大きくマイナスの値になることはなく、このとから次の(4)式が成り立つ。
【００７１】
Ｆ１＜Ｆ２                            ……(4)
ここで、上記した従来技術においても、そのロック機構のロックピンには剪断力が作用している。
【００７２】
そこで、この従来技術における剪断力と同じ強さの荷重Ｆ１がかかった場合を想定すると、この実施形態１において、従来技術の場合のロックピンに相当する部材であるピストン部材８に作用する剪断力の大きさは荷重Ｆ２であり、従って、これは(4)式から明らかなように、従来技術の場合より小さくなることが判る。
【００７３】
従来技術のロックピンや実施形態１のピストン部材８など、斜面に係合してロックをもたらす部材には、その剪断荷重に比例した軸力成分が発生してロックを解除しようとする力が働くが、実施形態１によれは、このように働く力が小さく抑えられるので、ロックの維持が確実に得られ、従って信頼性が向上する。
【００７４】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２について、図８と図９を参照して説明すると、この実施形態２は、まず実施形態１のロッククランクピン７に代えて両側油圧ロッククランクピン２１を用い、次にピストン部材８に代えて両側油圧ピストン部材２２を用い、更にベーンロータ５に代えて両側油圧ベーンロータ２３を用いたものであり、このときベーンロータ５に代えて両側油圧ベーンロータ２３を用いたことから、ベーン部２３ａがベーンロータ５におけるベーン部５ａに相当するものになっているが、その他の点は、実施形態１の場合と同じである。
【００７５】
ここで、まず、両側油圧ロッククランクピン２１は、遅角油圧導入孔２３ｄ(実施形態１の油圧導入孔５ｂに相当)を備えた両側油圧ベーンロータ２３によって、その主軸部２１ａが回動可能に支持されており、両側油圧ピストン部材２２は、この両側油圧ロッククランクピン２１の中に当該両側油圧ピストン部材２２の軸方向に可動な状態で収容されている。このとき遅角油圧導入孔２３ｄにはテーパ部２３ｃ(実施形態１のテーパ部５ｃに相当)が設けてある。
【００７６】
そして、この両側油圧ピストン部材２２には、その外周部に鍔部を設け、これにより外径が異なる２種の外周面を有するようにしてあり、従って、これを収容する両側油圧ロッククランクピン２１の主軸部２１ａにも、前記２種の外周面に対応させて、内径の異なる２種の内径の円形孔が形成されており、それらが互いに摺動可能な状態で嵌合されているという関係になっている。この結果、両側油圧ピストン部材２２は、その頭部には、当該両側油圧ピストン部材２２のピストン部分の面積と同じ面積の受圧面を備え、その胴部には鍔部の側面の面積と同じ面積の受圧面を備えていることになる。
【００７７】
そして、両側油圧ピストン部材２２の頭部にある円形状受圧面には、進角油圧室１１から両側油圧ベーンロータ２３の進角油圧導入孔２３ｂと両側油圧ロッククランクピン２１の進角油圧溝２１ｂを経由して、進角油圧室１１内の油圧が導入され、両側油圧ピストン部材２２のドーナツ状受圧面には、遅角油圧室１２から両側油圧ベーンロータ２３の遅角油圧導入孔２３ｄと両側油圧ロッククランクピン２１の遅角油圧溝２１ｄ及び遅角油圧孔２１ｅを経由して、遅角油圧室１２の油圧が導入されるようになっている。
【００７８】
また、両側油圧ピストン部材２２が挿入されている円形孔の反対側にはシールディスク２４が挿入され、Ｏリング２５によりシールされた状態で両側油圧ロッククランクピン２１の主軸部２１ａに固定されており、この結果、両側油圧ピストン部材２２とシールディスク２４との間にも独立した空間が形成され、この空間は両側油圧ピストン部材２２の鍔部に形成された背圧室２２ａ、両側油圧ロッククランクピン２１の背圧孔２１ｆ、背圧溝２１ｇ、フロントカバー２ｂを介してドレン油路１７に連通されている。
【００７９】
そして、両側油圧ピストン部材２２とシールディスク２４の間には、両側油圧ピストン部材２２を両側油圧ロッククランクピン２１の主軸部２１ａの外周方向にバネ力で付勢するためのスプリング２６が内包されている。
【００８０】
＜実施形態２の動作説明＞
エンジン停止状態では両側油圧ピストン部材２２の円形状受圧面とドーナツ形状受圧面の両方には低圧しか供給されないので、両側油圧ピストン部材２２の頭部は、スプリング２６のバネ力により、両側油圧ベーンロータ２３のテーパ部２３ｃと傾斜面で当接し、両側油圧ロッククランクピン２１の回転方向の動きを拘束する。従って、実施形態１と同様に、ベーン部２３ａとハウジング２の両者を両回転方向にガタのない状態でロックさせることができる。
【００８１】
次に、エンジン始動時、実施形態１と同様に、電磁切換弁１８を遅角制御位置にした場合には、オイルポンプ１６と遅角油圧室１２が連通され、ドレン油路１７が進角油圧室１１に連通される。このとき、始動時であるためオイルポンプ１６の圧力はそれ程高くないが、ドレン油路１７の圧力よりは高くなっている。
【００８２】
このとき、遅角油圧室１２に導入された油圧が両側油圧ピストン部材２２のドーナツ状受圧面に作用し、スプリング２６の力に打ち勝って両側油圧ピストン部材２２を内部に押し込むので、ロックが解除されるが、このときには遅角油圧室１２と進角油圧室１１の圧力差により両側油圧ベーンロータ２３に遅角方向のトルクが作用するので、ロックが解除されてもバルブタイミングは最遅角位置を維持したままになり、従って、エンジンの始動が可能になる。
【００８３】
そして、エンジン始動後、十分な油圧が供給されるようになったときには、両側油圧ベーンロータ２３に作用する遅角方向のトルクも大きくなるので、同様に最遅角状態が維持される。
【００８４】
こうして両側油圧ベーンロータ２３が最遅角位置に保持された後、ＥＣＵ２０の指令で電磁切換弁１８が進角制御位置に切換えられると、オイルポンプ１６と進角油圧室１１が連通され、ドレン油路１７と遅角油圧室１２が連通されるので、今度は進角油圧室１１の高圧が両側油圧ピストン部材２２の円形状受圧面に作用し、スプリング２６の力に打ち勝って両側油圧ピストン部材２２を内部に押し込むので、ロックが解除され、この状態が維持される。
【００８５】
また、この状態では、進角油圧室１１と遅角油圧室１２との圧力差により、両側油圧ベーンロータ２３には進角方向のトルクが作用し、ハウジング２に対して進角方向に相対回動するので、バルブタイミングを進角方向に制御することができる。
【００８６】
次に、両側油圧ベーンロータ２３を遅角方向に回動させる場合は、ＥＣＵ２０の指令により電磁切換弁１８を進角制御位置に切換える。そうすると、今度はオイルポンプ１６と遅角油圧室１２が連通され、ドレン油路１７と進角油圧室１１が連通される。
【００８７】
そこで、このときは、高圧の油が両側油圧ピストン部材２２のドーナツ状受圧面に作用しスプリング２６の力に打ち勝って両側油圧ピストン部材２２を内部に押し込むので、やはりロック解除状態を維持する。そして両側油圧ベーンロータ２３には、遅角油圧室１２と進角油圧室１１との圧力差により遅角方向のトルクが作用するので、ハウジング２に対して遅角方向に相対回動するので、今度はバルブタイミングを遅角方向に制御することができる。
【００８８】
ここで、この実施形態２の場合、実施形態１の場合とは異なり、バルブタイミングが遅角方向に制御されている状態でも、両側油圧ピストン部材２２は油圧により内部に押し込められているので、その頭部は能動的に円形孔の内周から離され、従って、摩擦抵抗を低減させることができる。
【００８９】
また、この実施形態２においては、進角油圧室１１と遅角油圧室１２の何れか一方でも油圧が導入されていれば、その油圧が両側油圧ピストン部材２２を内部に押し込みロック状態を解除しようとする力を発生させるので、必要なときのロックの解除を積極的に得ることができる。
【００９０】
更に、この実施形態２では、最遅角位置においてベーン部２３ａと仕切壁２ｃとが密着してロック状態となっている場合には、遅角油圧室１２に高圧が導入されて両側油圧ベーンロータ２３に遅角方向のトルクが作用しても、このトルクはベーン部２３ａと仕切壁２ｃの密着部でだけ受け止められ、両側油圧ピストン部材２２には剪断力として作用することはない。
【００９１】
従って、この実施形態２によれば、両側油圧ピストン部材２２には、摩擦抵抗が小さい状態で内部に押し込みむ力が発生するので、ロックの解除をより一層確実にすることができる。
【００９２】
＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３について、図１０〜図１６を参照して説明する。ここで、この実施形態３の場合、全体的な構成は実施形態２とほとんど同じなので、ここでは相違している部分について重点的に説明する。
【００９３】
この実施形態３では、実施形態２における両側油圧ピストン部材２２に代えて両側油圧ピストン部材２７を用い、ベーンロータ２３に代えて両側油圧ベーンロータ２８を用いたもので、このとき、このベーンロータ２８を用いたことから、ベーン部２８ａが、実施形態２のベーンロータ２３におけるベーン部２３ａに相当するものになっていて、このベーン部２８ａではテーパ部の無い進角油圧導入孔２８ｂが形成されているが、その他の点は、実施形態２の場合と同じである。
【００９４】
このとき進角油圧導入孔２８ｂの内径のストレート部と両側油圧ピストン部材２７のストレート部の外径とは、極小さな寸法差を保つように加工されており、両者が互いに極力ガタの無い状態で嵌入されるようになっている。なお、この第３の実施形態では、進角油圧導入孔２８ｂが両側油圧ピストン部材２７の頭部への油圧導入通路と両側油圧ピストン部材２７の嵌合孔の両方の機能を兼ねているが、別の孔をもう１つ設けて機能を分けて分担させても良い。
【００９５】
このように進角油圧導入孔２８ｂと両側油圧ピストン部材２７のストレート部が極力ガタの無い状態で嵌入されるようにしてあることから、この実施形態３における両側油圧ロッククランクピン２１は、両側油圧ベーンロータ２８のベーン部２８ａに対して軸方向に微小量移動できるように構成してあり、このことは、図１１において、両側油圧ロッククランクピン２１の上端部と下端部に、隙間Ｓ1、Ｓ2 が描かれていることにより表現されている。
【００９６】
なお、このような微小移動量は、加工精度とコストの関係から、実施形態１と実施形態２の場合でも存在してしまっているが、しかし、この実施形態３の場合は、後述するように、全体構成上必要不可欠であり、意図的にスプロケット１とフロントカバー２ｂの間に両側油圧ロッククランクピン２１が軸方向隙間を持って組み込まれるようにしてある。
【００９７】
ちなみに、これら隙間Ｓ1、Ｓ2 の大きさ(寸法)は、両側油圧ロッククランクピン２１がスプロケット１又はフロントカバー２ｂの油圧室側端面に接触するまで軸方向にずれたときでも、両側油圧ピストン部材２７の頭部にあるテーパ部の最小径部分が進角油圧導入孔２８ｂの軸方向位置の範囲に収まる量に抑えておく必要があるのは言うまでもない。
【００９８】
具体的には、進角油圧導入孔２８ｂの径と、両側油圧ピストン部材２７のテーパ形状部先端の最小径やベーン部２８ａにおける進角油圧導入孔２８ｂの軸方向位置の加工誤差、両側油圧ロッククランクピン２１における両側油圧ピストン部材２７の挿入孔の軸方向位置の加工誤差を参考にして決めるべき値である。
【００９９】
更に、この実施形態３では、可変バルブタイミング制御装置がロックされた状態のときベーン部２８ａがハウジング２の仕切壁２ｃに接触しないようにしてある点が実施形態２などとは異なっている。そして、このことは図１１において、ベーン部２８ａとハウジング２の仕切壁２ｃの間に隙間Ｓ3 が描かれていることにより表現されている。
【０１００】
ここで、図１０と図１１は、この実施形態３による可変バルブタイミング制御装置が最遅角位置付近でロックされている状態を示している。このときの両側油圧ピストン部材２７の軸方向の移動範囲は、両側油圧ピストン部材２７の鍔部分が両側油圧ロッククランクピン２１の段差部に当接することで止められている。
【０１０１】
このとき、ベーン部２８ａと仕切壁２ｃの間に隙間Ｓ3 が設けられていることから、両者の回転方向のロックが進角油圧導入孔２８ｂと両側油圧ピストン部材２７のストレート部の双方ともストレートな円筒面同士の嵌合によって行なわれている点が、この実施形態３の特徴である。
【０１０２】
＜実施形態３の動作説明＞
この実施形態３の場合、図１０と図１１から明らかなように、両側油圧ピストン部材２７は、その先端部がテーパ形状になっているだけなので、最終的なロック状態では、進角油圧導入孔２８ｂとストレートな円筒面同士で嵌合していることになる。なお、このときのロックも、図１２に示すように、両側油圧ロッククランクピン２１の偏心部２１ｃが、スライダ１０を介してスプロケット１のガイド溝１ａに入り込んでいることに由来することは言うまでもない。
【０１０３】
このようなロック状態では、ハウジング２と両側油圧ベーンロータ２８の間にカム軸３の回転変動トルクが作用したとき、両側油圧ロッククランクピン２１がベーン部２８ａに対して回転しようとする。そして、この場合、両者を貫通している両側油圧ピストン部材２７に剪断力が作用する。
【０１０４】
しかし、この実施形態３では、その作用面が、上記の通り、両側油圧ピストン部材２７と進角油圧導入孔２８ｂのストレートな円筒面同士の嵌合面になっているので、それによる反力には両側油圧ピストン部材２７を軸方向に動かそうとする成分が現れることは無く、従って、両側油圧ピストン部材２７が進角油圧導入孔２８ｂと抜けてしまって、ロックが勝手に解除されてしまう虞が解消される。
【０１０５】
このように両側油圧ピストン部材２７がベーン部２８ａの進角油圧導入孔２８ｂとストレートな円筒面同士で嵌合するためには、両者の軸心がほぼ一致した状態になることが必要であるが、このためには両側油圧油圧ピストン部材２７の先端部にあるテーパ形状が、スプリング２６のバネ力が働いたとき機能し、芯合わせが得られることになる。
【０１０６】
こうして両側油圧ベーンロータ２８が最遅角位置に保持された後、ＥＣＵ２０の指令で電磁切換弁１８が進角制御位置に切換えられると、オイルポンプ１６と進角油圧室１１が連通され、ドレン油路１７と遅角油圧室１２が連通されるので、今度は進角油圧室１１の高圧が両側油圧ピストン部材２７の円形状受圧面に作用し、スプリング２６の力に打ち勝って両側油圧ピストン部材２７を内部に押し込むので、ロックが解除され、この状態が維持される。
【０１０７】
また、この状態では、進角油圧室１１と遅角油圧室１２との圧力差により、両側油圧ベーンロータ２３には進角方向のトルクが作用し、ハウジング２に対して進角方向に相対回動するので、図１３と図１４に示すように、バルブタイミングを進角方向に制御することができる。
【０１０８】
次に、両側油圧ベーンロータ２８を遅角方向に回動させる場合は、ＥＣＵ２０の指令により電磁切換弁１８を進角制御位置に切換える。そうすると、今度はオイルポンプ１６と遅角油圧室１２が連通され、ドレン油路１７と進角油圧室１１が連通される。
【０１０９】
そこで、このときは、高圧の油が両側油圧ピストン部材２７のドーナツ状受圧面に作用しスプリング２６の力に打ち勝って両側油圧ピストン部材２７を内部に押し込むので、やはりロック解除状態を維持する。そして両側油圧ベーンロータ２８には、遅角油圧室１２と進角油圧室１１との圧力差により遅角方向のトルクが作用するので、ハウジング２に対して遅角方向に相対回動するので、今度はバルブタイミングを遅角方向に制御することができる。
【０１１０】
ここで、この実施形態３の場合も、実施形態２のときと同じく、バルブタイミングが遅角方向に制御されている状態でも、両側油圧ピストン部材２７は油圧により内部に押し込められているので、その頭部は能動的に円形孔の内周から離され、従って、摩擦抵抗を低減させることができる。
【０１１１】
また、この実施形態３の場合も、進角油圧室１１と遅角油圧室１２の何れか一方でも油圧が導入されていれば、その油圧が両側油圧ピストン部材２７を内部に押し込みロック状態を解除しようとする力を発生させるので、必要なときのロックの解除を積極的に得ることができる。
【０１１２】
更に、この実施形態３でも、最遅角位置においてベーン部２８ａと仕切壁２ｃとが密着してロック状態となっている場合には、遅角油圧室１２に高圧が導入されて両側油圧ベーンロータ２３に遅角方向のトルクが作用しても、このトルクはベーン部２８ａと仕切壁２ｃの密着部でだけ受け止められ、両側油圧ピストン部材２７には剪断力として作用することはない。
【０１１３】
従って、この実施形態３によっても、両側油圧ピストン部材２７には、摩擦抵抗が小さい状態で内部に押し込みむ力が発生するので、ロックの解除をより一層確実にすることができる。
【０１１４】
ところで、既に説明したように、両側油圧ピストン部材２７がベーン部２８ａの進角油圧導入孔２８ｂとストレートな円筒面同士で嵌合するため、既に説明したように、両側油圧油圧ピストン部材２７の先端部にあるテーパ形状が機能するようになっているが、このためには、これも既に説明したように、両者の軸心がほぼ一致した状態になることが必要であり、以下、この点について説明する。
【０１１５】
カム軸３には、正負の両領域にわたり変化する回転変動トルクが作用しているが、その平均値はバルブタイミングを遅角方向に動かす方向になる。従って、外部からバルブタイミング制御が行なわれなくなるエンジン停止時や始動時には、この平均トルクにより図１５と図１６に示すように最遅角位置状態になる。
【０１１６】
つまり、エンジン停止時や始動時には、図１５と図１６に示すように、ベーン部２８ａと仕切壁２ｃとが一端で接触した状態になるということである。なお、これら図１５と図１６は、ベーン部２８ａとハウジング２とが位相角制御範囲の端部(この第３の実施形態では最遅角位置)にあってベーン部２８ａと仕切壁２ｃが接触している状態を示しているが、このとき排気弁側のカム軸においては、戻しバネを組込むことにより、エンジン停止時や始動時、反対に最進角位置状態にすることも可能である。
【０１１７】
このとき、進角油圧導入孔２８ｂの中心軸と両側油圧ピストン部材２７の中心軸が必ず一致するとは限らず、厳密には、図１６に示すように、一致していない場合が多い。しかし、このときでも両側油圧油圧ピスト２７の先端部にテーパがあるので、その小径部の一部が進角油圧導入孔２８ｂの中にスプリング２６の力により入り込み、テーパ形状部分で進角油圧導入孔２８ｂの開口部の角部に接触している。
【０１１８】
そこで、この接触部の反力により円周方向の大きな力が作用するので、両側油圧ロッククランクピン２１には両側油圧ピストン部材２７を介して、円弧状の矢印で示すように、回転トルクが作用し、両側油圧油圧ピストン部材２７の中心軸と進角油圧導入孔２８ｂの中心軸とが一致する方向に両側油圧ロッククランクピン２１が回転する。
【０１１９】
同じく、図１５においても、進角油圧導入孔２８ｂの軸方向位置と両側油圧ピストン部材２７の軸方向位置は厳密には一致していないが、両側油圧油圧ピストン部材２７の先端部(小径部)の一部が進角油圧導入孔２８ｂの中にスプリング２６の力により挿入され、テーパ形状部分での進角油圧導入孔２８ｂの開口部の角部に接触している。
【０１２０】
その接触部の反力によって軸方向の大きな力が作用するので、両側油圧ロッククランクピン２１には両側油圧ピストン部材２７を介して、矢印で示すように、軸方向の力が作用し、両側油圧油圧ピストン部材２７の軸方向位置と進角油圧導入孔２８ｂの軸方向位置とが一致する方向に両側油圧ロッククランクピン２１が移動する。
【０１２１】
従って、この実施形態３の場合、これら両方向への調心作用か得られることになり、この結果、両側油圧ピストン部材２７と進角油圧導入孔２８ｂが微小な隙間のもとで、ストレートな円筒面同士により嵌合することができるのである。
【０１２２】
すなわち、この第３の実施形態は、ストレートな円筒面同士の嵌合のみでハウジング２と両側油圧ベーンロータ２８との相対回転をロックする構成であるが、その嵌合部の隙間は上記の調心作用があるために微小な値にしても嵌合可能であり、このように隙間が微小であるため、カム軸３の回転変動トルクによる剪断荷重が左右両振りで作用しても、ガタに起因する衝撃荷重の発生が無視でき、両側油圧ピストン部材２７と他の部材との嵌合部だけで両方向のロックが可能になる。
【０１２３】
このため、図１０と図１１で説明したように、バルブタイミング制御装置がロックされている状態のとき、ベーン部２８ａと仕切壁２ｃには、いずれの方向にも隙間が設定されていても良い。むしろ、両側油圧ピストン部材２７と他の部材とが微小な隙間のストレート部で確実に嵌合するためには、そのときのベーン部２８ａと仕切壁２ｃとがいずれの方向にも離しておく必要があるといえる。
【０１２４】
従って、この実施形態３によれば、エンジン停止時や始動時にバルブタイミングの位相ロックが確実になされ、位相制御を開始するまで勝手に解除されにくいバルブタイミング制御装置を構成できる。
【０１２５】
なお、以上の実施形態は、何れも本発明による回転位相制御装置をエンジンのバルブタイミング制御装置に適用した場合について説明したが、本発明の回転位相制御装置は、上記したバルブタイミング制御装置に限らずに適用可能なことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明による回転位相制御装置の実施形態１を示す一部断面による構成図である。
【図２】本発明の実施形態１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】本発明の実施形態１のＤ−Ｄ線による断面図である。
【図４】本発明の実施形態１のＣ−Ｃ線による断面図である。
【図５】本発明の実施形態１のＥ−Ｅ線による断面図である。
【図６】本発明の実施形態１のＧ−Ｇ線による断面図である。
【図７】本発明の実施形態１のＦ−Ｆ線による断面図である。
【図８】本発明の実施形態２のＩ−Ｉ線による断面図である。
【図９】本発明の実施形態２のＨ−Ｈ線による断面図である。
【図１０】本発明の実施形態３のＫ−Ｋ線による断面図である。
【図１１】本発明の実施形態３のＪ−Ｊ線による断面図である。
【図１２】本発明の実施形態３のＬ−Ｌ線による断面図である。
【図１３】本発明の実施形態３のＮ−Ｎ線による断面図である。
【図１４】本発明の実施形態３のＭ−Ｍ線による断面図である。
【図１５】本発明の実施形態３のＰ−Ｐ線による断面図である。
【図１６】本発明の実施形態３のＯ−Ｏ線による断面図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１：スプロケット
１ａ：ガイド溝
２：ハウジング
２ｂ：フロントカバー
２ｃ：仕切壁
３：カム軸
４：カムボルト
５：ベーンロータ
５ａ：ベーン部
５ｃ：テーパ部
５ｂ：油圧導入孔
５ｃ：テーパ部
６：油圧給排手段
７：ロッククランクピン
７ａ：主軸部
７ｂ：ロック油圧溝
７ｃ：偏心部
７ｄ：背圧通路溝
８：ピストン部材
９：スプリング
１０：スライダ
１１：進角油圧室
１２：遅角油圧室
１３：シール部材
１４：第１油通路
１４ａ：第１油通路溝
１４ｂ：第１油通路連通路
１４ｃ：第１油通路給油路
１４ｄ：第１油通路油室
１４ｅ：第１油通路給油孔
１５：第２油通路
１５ａ：第２油通路溝
１５ｂ：第２油通路給油路
１５ｃ：第２油通路連通路
１５ｄ：第２油通路環状溝
１５ｅ：第２油通路連通溝
１５ｆ：第２油通路給油孔
１６：オイルポンプ
１７：ドレン油路
１８：電磁切換弁
１９：カム軸用軸受け部
２０：ＥＣＵ(エンジンコントロールユニット)
２１：両側油圧ロッククランクピン
２１ａ：主軸部
２１ｂ：進角油圧溝
２１ｃ：偏心部
２１ｄ：遅角油圧溝
２１ｅ：遅角油圧孔
２１ｆ：背圧孔
２１ｇ：背圧溝
２２：両側油圧ピストン
２２ａ：背圧室
２３：両側油圧ベーンロータ
２３ａ：ベーン部
２３ｂ：進角油圧導入孔
２３ｃ：テーパ部
２３ｄ：遅角油圧導入孔
２４：シールディスク
２５：Ｏリング
２６：スプリング
２７：両側油圧ピストン部材
２８：両側油圧ベーンロータ
２８ａ：ベーン部
２８ｂ：進角油圧導入孔
２８ｄ：遅角油圧導入孔
【図１】
2007040190.tif 000003
【図２】
2007040190.tif 000004
【図３】
2007040190.tif 000005
【図４】
2007040190.tif 000006
【図５】
2007040190.tif 000007
【図６】
2007040190.tif 000008
【図７】
2007040190.tif 000009
【図８】
2007040190.tif 000010
【図９】
2007040190.tif 000011
【図１０】
2007040190.tif 000012
【図１１】
2007040190.tif 000013
【図１２】
2007040190.tif 000014
【図１３】
2007040190.tif 000015
【図１４】
2007040190.tif 000016
【図１５】
2007040190.tif 000017
【図１６】
2007040190.tif 000018