(57)【要約】【課題】バルブタイミング調整装置において、内燃機関の始動時や、油圧が極端に低い状態においても、遠心力による荷重によってロックピンを解除させ、バルブタイミング調整を可能として内燃機関り運転の最適化を図ることにある。【解決手段】ロックピン（２７）の軸方向に対して直角の方向に位置してベーンロータ（２０）の半径方向に往復移動を可能とするようにロックピン（２７）と接触して係合するロック解除ウェイト（３２）を設け、ロック解除ウェイト（３２）はベーンロータ（２０）に働く遠心力によるベーンロータ（２０）の半径方向外側への力をロックピン（２７）の軸方向への力に変換してロックピン（２７）を解除する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブの開閉駆動時期を調整するバルブタイミング調整装置であって、ハウジングとこのハウジングに内蔵されるベーンロータとによってカムシャフトの位相を変化させてバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置において、前記ハウジングを前記内燃機関の出力によって回動するように前記カムシャフトのカムタイミングスプロケットに設け、前記カムシャフトには前記ハウジングとの間で進角室及び遅角室を形成するとともに前記進角室及び前記遅角室に供給された作動油圧により進角方向及び遅角方向に回動してバルブタイミング調整を可能とするベーンロータを設け、このベーンロータには前記ハウジングと前記ベーンロータとを締結するロックピンを設け、このロックピンは前記カムシャフトの軸方向と同一方向で且つ軸方向に往復移動をしてロック及びロック解除の動作をするように前記ベーンロータに取り付けられ、前記ロックピンが嵌合するロックピン嵌合穴を前記カムタイミングスプロケットに設け、前記ロックピンの軸方向に対して直角方向に位置して前記ベーンロータの半径方向に往復移動を可能とするように前記ロックピンに接触して係合するロック解除ウェイトを設け、このロック解除ウェイトは前記ベーンロータに働く遠心力による前記ベーンロータの半径方向外側への力を前記ロックピンの軸方向への力に変換して前記ロックピンをロック解除することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【請求項２】
前記ロック解除ウェイトは小端部と大端部と前記小端部及び前記大端部を繋ぐ斜面部と前記ロック解除ウェイトの長軸に形成された長穴部とからなり、前記小端部は前記ロック解除ウェイトを前記ロック解除ウェイト嵌合穴に嵌合して前記ロック解除ウェイトを保持し、前記大端部は前記ロックピンの前記ロックピン嵌合穴への嵌合深さと同寸法以上の厚みを有して前記ロック解除ウェイトが遠心力によりって外側へ移動したときに前記ロックピンを解除し、前記斜面部は前記小端部と前記大端部との中間に位置して前記小端部と前記大端部とを接続し、前記長穴部には前記ロックピンを位置させ、前記小端部にはロック解除ウェイト用スプリングを設け、前記ロック解除ウェイトを使用して前記ロックピンを解除することを持徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項３】
前記ロック解除ウェイトは、油圧によってロック及びロック解除をする機能を備えたことを特徴とする請求項２に記載のバルブタイミング調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バルブタイミング調整装置に係り、特にロック機能を有するバルブタイミング調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の内燃機関には、吸気バルブ又は排気バルブの開閉駆動時期を調整するバルブタイミング調整装置（可変動弁装置：ＶＶＴ）を設けているものがある。
図１５に示すように、バルブタイミング調整装置１０１の油圧アクチュエータ１０２は、主として、カムタイミングスプロケット１０３に取り付けられるハウジング１０４と、このハウジング１０４の内蔵されたベーンロータ１０５とを備え、オイル制御弁からの油圧を制御してバルブタイミングの調整を行っている。ベーンロータ１０５は、ハウジング１０４との間で進角室と遅角室とを形成する。
このようなバルブタイミング調整装置１０１においては、進角室に油圧がかかると（遅角室の油圧が下がると）、ベーンロータ１０５が進角側に移動してバルブタイミングが早くなり、逆に、遅角室に油圧がかかると（進角室の油圧が下がると）、ベーンロータ１０５が遅角側に移動してバルブタイミングが遅くなる。
このように、ベーンロータ１０５は、油圧で制御されており、油圧が極端に低い内燃機関の始動時には、ベーンロータ１０５の位置が安定せず、打音等が発生し問題となるため、油圧が低い状態では、ハウジング１０４とベーンロータ１０５をロックピン１０６を用いてロックしている。
バルブタイミング調整装置１０１では、図１５に示すように、ロック状態において、ロックピン１０６がロックピンスプリング１０７に押されてベーンロータ１０５から突出し、そして、ロックピン１０６がカムタイミングスプロケット１０３側のロックピン嵌合穴１０８に嵌合し、ハウジング１０４とベーンロータ１０５とを締結している。
一方、図１６に示すように、ロック解除状態においては、遅角室若しくは進角室に油圧がかかると、遅角解除受圧部１０９若しくは進角解除受圧部１１０に油圧がかかり、ロックピン１０６をベーンロータ１０５内に押し戻し、ハウジング１０４とベーンロータ１０５との締結を解除し、バルブタイミング調整を可能とする。つまり、内燃機関の始動後の油圧が上昇し、この油圧がロックピンスプリング１０７の付勢力を上回ると、ロックピン１０６が解除される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２２７３１１号公報
【０００４】
特許文献１に係るバルブタイミング調整装置は、ロックピンのロック解除油圧力とスプリングの付勢力とアイドル回転速度においてロックピンに働く遠心力とを、所定に設定することで、スプリングの付勢力を大きくして嵌入速度を速くし、トラブルを防止するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来、バルブタイミング調整装置において、ロックピンは、内燃機関の始動後でも油圧が低下すると、再びロックがかかる構造となっており、エンジン回転数が低い状況や、内燃機関の油圧が高い状況等、油圧が低い状況では、ロックピンを解除できず、バルブタイミング調整をすることができないおそれがあった。
また、バルブタイミング調整装置においては、進角と遅角との切替時に、油圧アクチュエータへの供給油量が極端に低くなる領域が存在するため、ロックピンの解除油圧よりも供給油圧が低くなることがある。特に、最遅角状態では、ロックピンが嵌合穴に嵌合し、ロックピンの作動状態（ロック状態）となりやすい。また、同様の現象は、内燃機関全体が低油圧状態となった場合も発生する不都合があった。
そして、ロックピンが作動状態となると、バルブタイミング調整ができなくなり、内燃機関の運転の最適化が制限され、内燃機関の始動性、出力、排ガス、燃費等に影響を及ぼすという不都合があった。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、バルブタイミング調整可能領域を拡大させて、内燃機関の運転の最適化を図ることができるバルブタイミング調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブの開閉駆動時期を調整するバルブタイミング調整装置であって、ハウジングとこのハウジングに内蔵されるベーンロータとによってカムシャフトの位相を変化させてバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置において、前記ハウジングを前記内燃機関の出力によって回動するように前記カムシャフトのカムタイミングスプロケットに設け、前記カムシャフトには前記ハウジングとの間で進角室及び遅角室を形成するとともに前記進角室及び前記遅角室に供給された作動油圧により進角方向及び遅角方向に回動してバルブタイミング調整を可能とするベーンロータを設け、このベーンロータには前記ハウジングと前記ベーンロータとを締結するロックピンを設け、このロックピンは前記カムシャフトの軸方向と同一方向で且つ軸方向に往復移動をしてロック及びロック解除の動作をするように前記ベーンロータに取り付けられ、前記ロックピンが嵌合するロックピン嵌合穴を前記カムタイミングスプロケットに設け、前記ロックピンの軸方向に対して直角方向に位置して前記ベーンロータの半径方向に往復移動を可能とするように前記ロックピンに接触して係合するロック解除ウェイトを設け、このロック解除ウェイトは前記ベーンロータに働く遠心力による前記ベーンロータの半径方向外側への力を前記ロックピンの軸方向への力に変換して前記ロックピンをロック解除することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、バルブタイミング調整可能領域を拡大させて、内燃機関の運転の最適化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１はバルブタイミング調整装置の油圧アクチュエータの一部断面図である。（実施例）
【図２】図２は油圧アクチュエータのハウジングの正面図である。（実施例）
【図３】図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線によるハウジングの断面図である。（実施例）
【図４】図４はハウジングの内部での断面図である。（実施例）
【図５】図５はロック状態における油圧アクチュエータの一部断面図である。（実施例）
【図６】図６は図５のロック状態における油圧アクチュエータの要部拡大断面図である。（実施例）
【図７】図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線による油圧アクチュエータの断面図である。（実施例）
【図８】図８は図６の矢印ＶＩＩＩによるロックピンの正面図である。（実施例）
【図９】図９はロック解除状態における油圧アクチュエータの一部断面図である。（実施例）
【図１０】図１０は図９のロック解除状態における油圧アクチュエータの要部拡大断面図である。（実施例）
【図１１】図１１は図１０のＸＩ−ＸＩ線による油圧アクチュエータの断面図である。（実施例）
【図１２】図１２は図１０の矢印ＸＩＩによるロックピンの正面図である。（実施例）
【図１３】図１３はバルブタイミング調整装置を備えた内燃機関の周辺部品の斜視図である。（実施例）
【図１４】図１４はバルブタイミング調整装置の油圧回路図である。（実施例）
【図１５】図１５は従来においてロック状態における油圧アクチュエータの一部断面図である。（従来例）
【図１６】図１６は従来においてロック解除状態における油圧アクチュエータの一部断面図である。（従来例）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明は、バルブタイミング調整可能領域を拡大させて、内燃機関の運転の最適化を図る目的を、バルブタイミング調整装置の回転の遠心力を利用して進角室及び遅角室に油が充填されていない内燃機関の始動時や、油圧が極端に低い状態においても、遠心力による荷重によってロックピンを解除して実現するものである。
【実施例】
【００１１】
図１〜図１４は、この発明の実施例を示すものである。
図１３、図１４において、１は内燃機関、２はクランクシャフト、３はピストン、４はカムシャフト（吸気側）、５は吸気バルブ又は排気バルブとしてのバルブ（吸気側）である。
クランクシャフト２に取り付けたチェーンスプロケット６とカムシャフト４の前端部に取り付けたカムタイミングスプロケット７とには、タイミングチェーン８が巻き掛けられている。これにより、カムシャフト４は、タイミングチェーン８を介して内燃機関１の出力によって回転される。
内燃機関１には、バルブ５の開閉駆動時期を調整するバルブタイミング調整装置（可変動弁装置：ＶＶＴ）９が設けられる。
このバルブタイミング調整装置９は、制御手段（ＥＣＭ）１０によるデューティ制御によって作動して内部の各油路を切り換えるオイル制御弁１１と、このオイル制御弁１１からの油圧が印加されて駆動する油圧アクチュエータ１２とを備え、内燃機関１の運転状態によりバルブタイミングを最適に連続的に可変する。
オイル制御弁１１には、オイルパン１３内に連通するオイル供給通路１４及びドレイン通路１５が接続している。オイル供給通路１４の途中には、オイルパン１３内の油をオイル制御弁１１側に供給するオイルポンプ１６と、油を濾過するオイルフィルタ１７とが設けられている。
【００１２】
油圧アクチュエータ１２は、内燃機関１の出力によって回動するようにカムシャフト４の前端部のカムタイミングスプロケット７に設けられる円筒形状のハウジング１８を備える。
このハウジング１７は、図２、図３に示すように、前方からの複数（４本）のハウジングボルト１９によってカムタイミングスプロケット７に固設されている。
また、油圧アクチュエータ１２は、カムシャフト４に設けられたベーンロータ２０を備える。このベーンロータ２０は、円周方向等間隔で複数（４つ）のベーン２１を備え、ハウジング１８との間で進角室２２及び遅角室２３を形成するとともに、この進角室２２及び遅角室２３に供給された作動油圧により進角方向及び遅角方向に回動してバルブタイミング調整を可能とする。
ベーンロータ２０は、ハウジング１８に内蔵され、前方からのセンタボルト２４よってカムシャフト４の前端に固定され、かつカムタイミングスプロケット７に接して配置され、油圧を回転方向の駆動力に変換してカムシャフト４とカムタイミングスプロケット７との位相を変化させるものであって、進角室２２に油圧がかかると、進角側へ回転し、逆に、遅角室２３に油圧がかかると、遅角側へ回転する。
油圧アクチュエータ１２には、オイル制御弁１１からの油を進角室２２及び遅角室２３に供給する進角室路２５及び遅角室路２６とが接続している。
これにより、油圧アクチュエータ１２においては、ハウジング１８に内蔵されたベーンロータ２０の回転によってカムシャフト４の位相を変化させてバルブタイミングを調整する。
【００１３】
ベーンロータ２０には、図１に示すように、ハウジング１８とベーンロータ２０とを締結するロックピン２７が設けられる。
このロックピン２７は、ロック機構を構成するものであって、カムシャフト４の軸方向と同一方向で且つ軸方向に往復移動をしてロック及びロック解除の動作をするように、ベーンロータ２０に取り付けられている。
カムタイミングスプロケット７には、ロックピン２７が嵌合するロックピン嵌合穴２８が、ロックピン２７と相対する位置で設けられる。
ロックピン２７には、基端側で遅角解除受圧部２９が設けられるとともに、ロックピン嵌合穴２８側の先端側で、進角解除受圧部３０が設けられる。ロックピン２７は、進角解除受圧部３０側で、ロックピンスプリング３１によって付勢されている。
これにより、内燃機関１の始動時の内燃機関１側の油圧が低いときに、図４に示すように、最遅角位置Ｐ１で、ロックピンスプリング３１によりハウジング１８と嵌合して、カムシャフト４とカムクイミングスプロケット７との位相変化を抑え、そして、内燃機関１の始動後では、進角室２２側に油圧がかかると、ロックピン２７がその油圧によって解除される。なお、図４において、符号Ｐ２は、最進角位置である。
【００１４】
また、ベーンロータ２０には、ロックピン２７の軸方向に対して直角方向に位置してベーンロータ２０の半径方向に往復移動を可能とするように、ロックピン２７と接触して係合するロック解除ウェイト３２が設けられる。
このロック解除ウェイト３２は、ベーンロータ２０に働く遠心力によるベーンロータ２０の半径方向外側への力をロックピン２７の軸方向への力に変換してロックピン２７をロック解除するものである。
すなわち、ロックピン２７は、内燃機関１の始動直後からベーンロータ２０を油圧で保持できるまで、カムシャフト４のカムとカムタイミングスプロケット７との位相がずれないようにベーンロータ２０とハウジング１８とを締結し、打音の発生等を防ぎ、また、内燃機関１の始動後では、油圧が上昇してロックピンスプリング３１の荷重を上回ると、解除される。なお、ベーンロータ２０を保持できる油圧が発生した後は、ロックピン２７が常時解除されていることが望ましい。
【００１５】
このような構造により、進角室２２、遅角室２３に油が充填されていない内燃機関１の始動時や、油圧が極端に低い状態においても、遠心力による荷重によりロックピン２７を解除することができ、バルブタイミング調整を可能とし、内燃機関１の運転の最適化を図れる。
【００１６】
また、ロック解除ウェイト３２は、ロック解除機構を構成するものであって、図６〜図８に示すように、小端部３３と、大端部３４と、小端部３３及び大端部３４を繋ぐ斜面部３５と、ロック解除ウェイト３２の長軸に形成された長穴部３６とからなる。
小端部３３は、ロック解除ウェイト３２を、ベーンロータ２０に形成したロック解除ウェイト嵌合穴３７に嵌合して保持する。
大端部３４は、ロックピン２７のロック解除ウェイト嵌合穴３７への嵌合深さと同寸法以上の厚みを有してロック解除ウェイト３２が遠心力によって外側へ移動したときにロックピン２７を解除する。
斜面部３５は、小端部３３と大端部３４との中間に位置して、小端部３３と大端部３４とを接続する。
そして、長穴部３６には、ロックピン２７を位置させる。また、小端部３３には、ロックピン２７の軸方向に対して直角方向に指向するロック解除ウェイトスプリング３８が設けられる。つまり、ロックピン２７は、ロック解除ウェイト３２を使用して解除される。
このような構造により、従来の油圧以外の手段として、機械的な構造でロック解除機構を設けることができ、その動力がバルブタイミング調整装置９の回転の遠心力を利用しており、他に動力を必要としない。また、ロック解除ウェイトスプリング３８により、内燃機関１の停止時に、ロック解除ウェイト３２は初期位置（ロックピン２７をロックさせる位置）に戻り、ロックピン２７のロックを妨げない。
【００１７】
更に、ロック解除ウェイト３２には、油圧によってロック及びロック解除をする機能を備える。
これにより、従来の油圧によるロック解除に加え、ロック解除ウェイト３２による機械的な解除を併設することで、油圧低下時の解除も行えて、ロック解除を必要とするときに確実なロック解除が可能となる。
【００１８】
以下に、ロックピンのロック状態とロック解除状態とについて説明する。
ロック状態においては、図５〜図８に示すように、ロックピン２７がロックピンスプリング３１に押されてベーンロータ２０から突出し、そして、ロックピン２７がカムタイミングスプロケット７側のロックピン嵌合穴２８に嵌合し、ハウジング１８とベーンロータ２０とが締結される。
一方、ロック解除状態では、図９〜図１２に示すように、油圧が低い場合でも、ロック解除ウェイト３２に働く遠心力でロック解除ウェイト３２が移動し、ロックピン２７を解除方向に移動させ、ハウジング１８とベーンロータ２０とが解除され、バルブタイミングの調整を可能とする。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
この発明に係るバルブタイミング調整装置を、各種車両の内燃機関に適用可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１  内燃機関
４  カムシャフト
５  バルブ
９  バルブタイミング調整装置
１０  制御手段
１１  オイル制御弁
１２  油圧アクチュエータ
１８  ハウジング
２０  ベーンロータ
２１  ベーン
２２  進角室
２３  遅角室
２７  ロックピン
２８  ロックピン嵌合穴
２９  遅角解除受圧部
３０  進角解除受圧部
３１  ロックピンスプリング
３２  ロック解除ウェイト
３３  小端部
３４  大端部
３５  斜面部
３６  長穴部
３７  ロック解除ウェイト嵌合穴
３８  ロック解除ウェイトスプリング
【図１】
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【図２】
2012241552.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012241552.tif 000006
【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】
2012241552.tif 000012
【図１１】
2012241552.tif 000013
【図１２】
2012241552.tif 000014
【図１３】
2012241552.tif 000015
【図１４】
2012241552.tif 000016
【図１５】
2012241552.tif 000017
【図１６】
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