(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の駆動軸から内燃機関の吸気弁および／または排気弁を開閉する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記駆動軸または前記従動軸のいずれか一方とともに回転するハウジング部材と、
前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転し、前記ハウジング部材内に形成された収容室に所定角度範囲に限って前記ハウジング部材に対して相対回動可能に収容されるベーン部材と、
流体圧力によって前記ハウジング部材と前記ベーン部材とのいずれか一方を他方に対して進角方向に相対回動させる進角室、および流体圧力によって前記ハウジング部材と前記ベーン部材とのいずれか一方を他方に対して遅角方向に相対回動させる遅角室に作動流体を供給する流体駆動式の駆動手段と、
前記ハウジング部材内に形成された収納空間内に収納され、前記駆動軸に対し前記従動軸が進角する方向に前記ベーン部材を付勢する第１の付勢手段と、
前記収容室と前記収納空間とを仕切る仕切部材と、
を備え、
前記ベーン部材は、前記第１の付勢手段の一方の端部を固定するための固定孔を有し、
前記仕切部材は、前記一方の端部を通すことが可能な貫通孔を有し、
前記貫通孔は、前記進角室または前記遅角室のいずれか一方と連通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】
前記貫通穴は、前記進角室と連通す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】
前記仕切部材は、前記収容室あるいは収納空間から外部に流体が漏れるのを防止するシール手段を有す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４】
前記シール手段は、前記仕切部材に凹凸部が設けられていることを特徴とする請求項３記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項５】
前記シール手段は、前記仕切部材の一方の面側あるいは両方の面側に弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項３または４記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項６】
前記仕切部材は、前記第１の付勢手段の一方の端部を案内するガイド手段を有す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７】
前記ベーン部材は前記一方の端部を固定するための固定孔を有し、前記仕切部材は前記一方の端部を通すことが可能な貫通孔を有し、前記ガイド手段は、前記固定孔の前記ベーン部材径方向の幅が前記貫通孔の前記仕切部材径方向の幅よりも大きいことを特徴とする請求項６記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項８】
前記ハウジング部材と前記ベーン部材とにそれぞれ設けられる当接部および被当接部であって、前記収容室の一方の周方向端部に前記ベーン部材が位置するときに互いに当接することにより前記ハウジング部材に対する前記ベーン部材の相対回動を拘束する当接部および被当接部、ならびに前記被当接部との当接方向へ前記当接部を付勢する第２の付勢手段を有し、前記第２の付勢手段の付勢力に抗し前記当接部を拘束解除方向に変位可能に構成される拘束手段を備え、
前記当接部あるいは被当接部が設けられる前記ベーン部材は、前記第１の付勢手段の一方の端部を固定するための固定孔を有す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９】
前記ベーン部材は、前記収容室を形成する前記ハウジング部材の内壁に係止されることにより前記ベーン部材の最進角位置あるいは最遅角位置を規定する規定手段を有し、前記規定手段が設けられる前記ベーン部材は、前記第１の付勢手段の一方の端部を固定するための固定孔を有す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１０】
内燃機関の駆動軸から内燃機関の吸気弁および／または排気弁を開閉する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記駆動軸または前記従動軸のいずれか一方とともに回転するハウジング部材と、
前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転し、前記ハウジング部材内に形成された収容室に所定角度範囲に限って前記ハウジング部材に対して相対回動可能に収容されるベーン部材と、
流体圧力によって前記ハウジング部材と前記ベーン部材とのいずれか一方を他方に対して進角方向に相対回動させる進角室、および流体圧力によって前記ハウジング部材と前記ベーン部材とのいずれか一方を他方に対して遅角方向に相対回動させる遅角室に作動流体を供給する流体駆動式の駆動手段と、
前記ハウジング部材内に形成された収納空間内に収納され、前記駆動軸に対し前記従動軸が進角する方向に前記ベーン部材を付勢する第１の付勢手段と、
前記ハウジング部材と前記ベーン部材とにそれぞれ設けられる当接部および被当接部であって、前記収容室の一方の周方向端部に前記ベーン部材が位置するときに互いに当接することにより前記ハウジング部材に対する前記ベーン部材の相対回動を拘束する当接部および被当接部、ならびに前記被当接部との当接方向へ前記当接部を付勢する第２の付勢手段を有し、前記第２の付勢手段の付勢力に抗し前記当接部を拘束解除方向に変位可能に構成される拘束手段とを備え、
前記当接部あるいは被当接部が設けられる前記ベーン部材は、前記第１の付勢手段の一方の端部を固定するための固定孔を有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１１】
内燃機関の駆動軸から内燃機関の吸気弁および／または排気弁を開閉する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記駆動軸または前記従動軸のいずれか一方とともに回転するハウジング部材と、
前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転し、前記ハウジング部材内に形成された収容室に所定角度範囲に限って前記ハウジング部材に対して相対回動可能に収容されるベーン部材と、
流体圧力によって前記ハウジング部材と前記ベーン部材とのいずれか一方を他方に対して進角方向に相対回動させる進角室、および流体圧力によって前記ハウジング部材と前記ベーン部材とのいずれか一方を他方に対して遅角方向に相対回動させる遅角室に作動流体を供給する流体駆動式の駆動手段と、
前記ハウジング部材内に形成された収納空間内に収納され、前記駆動軸に対し前記従動軸が進角する方向に前記ベーン部材を付勢する第１の付勢手段とを備え、
前記ベーン部材は、前記収容室を形成する前記ハウジング部材の内壁に係止されることにより前記ベーン部材の最進角位置あるいは最遅角位置を規定する規定手段を有し、前記規定手段が設けられる前記ベーン部材は、前記第１の付勢手段の一方の端部を固定するための固定孔を有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１２】
前記ハウジング部材と前記駆動軸または前記従動軸との摺動部は、前記収納空間から流体が供給されることを特徴とする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】
本発明は、内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）の吸気弁および／または排気弁の開閉タイミング（以下、「開閉タイミング」をバルブタイミングという）を運転条件に応じて変更するためのバルブタイミング調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジンのクランクシャフトと同期回転するチェーンスプロケット等の駆動力伝達手段によりカムシャフトを駆動し、駆動力伝達手段とカムシャフトとの相対回動による位相差により吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方のバルブタイミングを制御するベーン式のバルブタイミング調整装置が知られている。
【０００３】
ベーン式のバルブタイミング調整装置は、駆動力伝達手段とともに回転するハウジング内に、カムシャフトとともに回転するベーンを収容している。そして、ハウジングに対するベーンの相対回転位相差を油圧により調整することにより、カムシャフトと駆動力伝達手段とを相対的に回動させ、エンジンの運転条件に応じて吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方のバルブタイミングを調整している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
エンジンバルブの開閉時期を制御する位相制御のバルブタイミング調整装置では、エンジンの安定性向上、燃費の向上、あるいは排気エミッションを低減することを目的としている。この種のエンジンの低負荷時においては吸入空気量が少ないため、エンジンのシリンダ内に燃焼を悪化させる残留排気ガスが少ないことが望ましい。吸気弁と排気弁とが同時に開いている期間（オーバーラップ期間）において、吸気側はスロットルにより負圧であり、排気側は正圧であるので、排ガスが吸気側に吹き返し、燃焼が悪化したり、失火したりする場合がある。このため、排気弁の閉じる時期が早く、吸気弁の開く時期が遅いことが要求される。また、吸気弁の閉じる時期を遅くすることにより、ポンピングロスを低減し、燃費を向上することができる。したがって、アイドル運転および始動時には、排気弁の閉じる時期が早く、吸気弁の開く時期が遅い基本位相に制御する必要がある。ここで、この基本位相の吸気側の条件を最遅角とし、排気側の条件を最進角とする。
【０００５】
しかし、エンジンの中負荷以上においてはＥＧＲ量を制御し、ポンピングロスの低減を内部ＥＧＲにより行い、燃費の向上と排気エミッションの低減をさせるため、吸気側の開弁時期を早くしたり、排気側の閉弁時期を遅くする必要がある。すなわち、吸気弁を進角方向に制御し、排気弁を遅角方向に制御する。
【０００６】
さらに、エンジンの全負荷においては、大量の空気をエンジンのシリンダ内に入れる必要があるため、低速域においては早く吸気弁を閉じてマニホールドへの逆流を防止し、高速域においては空気の慣性を利用して遅く吸気弁を閉じる必要がある。また排気側は、排気脈動を最大限利用できる位相に排気弁を制御し、排気脈動を利用することができない場合、最進角に制御する必要がある。すなわち排気側は、エンジンの低負荷から負荷に応じて、排気弁を最進角から遅角方向に制御し、再び進角方向に制御する必要がある。
【０００７】
このとき運転条件が変化した場合、素早く要求位相に吸排気弁を制御可能なことが望ましい。しかし吸排気弁の制御が不可能な場合、エンジンの失火や燃焼不安定などの問題が発生する。通常、エンジンの油圧ポンプはクランクシャフトによって駆動されるが、しかし結果として、エンジンの回転数によって吐出油量が変化し、低回転時において、吐出油量は低下する。このため、特に高油温時、漏れと粘度の低下により油圧が減少し、アクチュエータの作動が行われなくなる場合がある。このとき吸気側は、カムシャフトの駆動トルクによって遅角されるため、基本位相となり得る。しかし排気側は、吸気側と同じ油圧ピストン面積のアクチュエータを適用した場合、基本位置に制御することが不可能となり、エンジンのシリンダ内に残留ガスが増大し、失火したり、エンジンが停止したりすることがある。
【０００８】
そこで、特開平９−２６４１１０号公報に開示されるバルブタイミング調整装置においては、捩じりスプリングによる付勢力を用いて吸気側を遅角位置あるいは排気側を進角位置に移動させることにより、上記の課題を解決している。
【０００９】
しかしながら、捩じりスプリングはその構造上、カムシャフトの全周にスプリングを構成する必要がある。そして、捩じりスプリングを収納するための収納空間をカムシャフトの軸方向の全周に形成する必要がある。ベーン式の位相可変アクチュエータは、ベーン部材前後の油圧を制御して作動トルクを発生するため、上記の収納空間をカムシャフトの軸方向の全周に形成すると、ベーン部材前後の油圧室が繋がり、作動に必要な圧力を発生することができなくなる恐れがある。ベーン部材前後の油圧室が繋がらないよう構成するためには、油圧室の内径側、すなわちベーン部材の内径を捩じりスプリングの外径よりも大きく設定する必要がある。つまり、ベーン部材を揺動させるのに必要な油圧を確保するため、ベーン部材前後の面積を確保する必要がある。しかし、ベーン部材の内径を捩じりスプリングの外径よりも大きく設定すると、油圧室の外径側、すなわちベーン部材の外径を比較的大きくする必要があり、アクチュエータの体格が大型になり、バルブタイミング調整装置の重量や製造コストが増大したり、エンジンに搭載するのが困難になるという問題があった。
【００１０】
また、油圧室の外径を比較的小さくするため、ベーン部材の枚数を増加してベーン部材前後の面積を増加させると、部品点数が増加して製造コストが増大するという問題があった。さらに、ベーン部材の枚数の増加によりベーン部材の揺動角が減少し、エンジン性能の向上に必要なベーン部材の揺動角が得られず、エンジン性能が低下するという問題があった。
【００１１】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、エンジン性能を低下させることなくアクチュエータの体格を小型にし、エンジンに搭載するための搭載スペースを容易に確保することが可能なバルブタイミング調整装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、簡単な構成で製造コストを低減することが可能なバルブタイミング調整装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のバルブタイミング調整装置によると、仕切部材は、ベーン部材を収容する収容室と、第１の付勢手段を収納する収納空間とを仕切るので、収納空間のスペースに関係なく進角室と遅角室とが繋がらないように収容室を構成する。このため、進角室および遅角室の内径側、すなわちベーン部材の内径を第１の付勢手段の外径よりも小さく設定することにより、エンジン性能を低下させることなく油圧室の外径側、すなわちベーン部材の外径を比較的小さくすることができる。したがって、エンジン性能を低下させることなくアクチュエータの体格を小型にし、バルブタイミング調整装置の重量を低減するとともに、エンジンに搭載するための搭載スペースを容易に確保することができる。さらに、簡単な構成でアクチュエータの体格を小型にすることができるので、製造コストを低減することができる。
【００１３】
さらに、本発明の請求項１記載のバルブタイミング調整装置によると、ベーン部材は第１の付勢手段の一方の端部を固定するための固定孔を有するので、第１の付勢手段の他方の端部をハウジング部材に固定することにより、ベーン部材の内径よりも大きな外径を有する第１の付勢手段の付勢力を受けるための特別な部材を設けることなく、第１の付勢手段を組付けることができる。したがって、簡単な構成で製造コストをさらに低減することができる。
【００１４】
さらに、本発明の請求項１記載のバルブタイミング調整装置によると、仕切部材は第１の付勢手段の一方の端部を通すことが可能な貫通孔を有し、この貫通孔は進角室または遅角室のいずれか一方のみと連通するので、貫通孔からの流体の漏れ流量を低減することができる。したがって、バルブタイミング調整装置の位相可変における応答性を向上させることができる。
【００１５】
本発明の請求項２記載のバルブタイミング調整装置によると、仕切部材に形成される貫通穴は進角室と連通し、遅角室とは遮断されている。ベーン部材は基準の最進角位相から遅角方向へ回動するので、ベーン部材の回動によりベーン部材が貫通孔を塞ぐことが可能である。このため、ベーン部材が遅角方向に回動することによるベーン部材のシール長さが減少せず、貫通孔を塞ぐのに必要なベーン部材の角度を比較的小さく設定することができる。したがって、ベーン部材の揺動角を比較的大きく設定することにより、エンジンの排気エミッションを低減させることができる。さらに、同一の揺動角において、ベーン部材のシール長さを比較的長く設定することにより、貫通孔からの流体の漏れ流量を最低限にすることができる。したがって、バルブタイミング調整装置の位相可変における応答性をさらに向上させることができる。
【００１６】
本発明の請求項３記載のバルブタイミング調整装置によると、仕切部材は収容室あるいは収納空間から外部に流体が漏れるのを防止するシール手段を有しているので、例えばＯリング等のシール部材を設ける必要がない。このため、部品点数を低減することができ、さらに、Ｏリング用の溝等を仕切部材に加工する必要がないので、製造工数を低減することができる。したがって、製造コストを低減することができる。
【００１７】
本発明の請求項４記載のバルブタイミング調整装置によると、仕切部材に凹凸部が設けられているので、簡単な構成で収容室あるいは収納空間から外部に流体が漏れるのを防止することができる。したがって、製造コストをさらに低減することができる。
【００１８】
本発明の請求項５記載のバルブタイミング調整装置によると、仕切部材の一方の面側あるいは両方の面側に弾性部材が設けられているので、簡単な構成で収容室あるいは収納空間から外部に流体が漏れるのを確実に防止することができる。弾性部材としては、例えばゴム等を用いることができ、このゴム等の弾性部材を貼付けあるいはコーティングによって仕切部材の一方の面側あるいは両方の面側に設けることにより、容易に製造することができる。
【００１９】
本発明の請求項６記載のバルブタイミング調整装置によると、仕切部材は第１の付勢手段の一方の端部を案内するガイド手段を有するので、第１の付勢手段のベーン部材回転方向の付勢力のみがベーン部材に伝達されるようにすることができる。したがって、ベーン部材が偏芯し、収容室を形成するハウジング部材の内壁とベーン部材とが擦れることによるベーン部材の偏摩耗を防止することができる。さらに、ベーン部材をハウジング部材に容易に組付けることができるので、製造工数を低減することができる。
【００２０】
本発明の請求項７記載のバルブタイミング調整装置によると、ベーン部材は第１の付勢手段の一方の端部を固定するための固定孔を有し、仕切部材は第１の付勢手段の一方の端部を通すことが可能な貫通孔を有し、固定孔のベーン部材径方向の幅が貫通孔の仕切部材径方向の幅よりも大きい。このため、第１の付勢手段のベーン部材径方向の付勢力が仕切部材に形成される貫通孔の内壁で規制され、この径方向の付勢力がベーン部材に伝達されるのを防止する。したがって、ベーン部材が偏芯し、収容室を形成するハウジング部材の内壁とベーン部材とが擦れることによるベーン部材の偏摩耗を確実に防止することができる。
【００２１】
本発明の請求項８または１０記載のバルブタイミング調整装置によると、ハウジング部材とベーン部材とにそれぞれ設けられる当接部および被当接部を有する拘束手段を備えており、当接部あるいは被当接部が設けられるベーン部材は、第１の付勢手段の一方の端部を固定するための固定孔を有している。当接部あるいは被当接部が設けられるベーン部材は、強度確保の理由により他のベーン部材に比べて肉厚であるので、固定孔を容易に形成することができる。したがって、簡単な構成でアクチュエータの体格を小型にすることができ、製造コストを低減することができる。
【００２２】
本発明の請求項９または１１記載のバルブタイミング調整装置によると、ベーン部材は、収容室を形成するハウジング部材の内壁に係止されることによりベーン部材の最進角位置あるいは最遅角位置を規定する規定手段を有しており、この規定手段が設けられるベーン部材は、第１の付勢手段の一方の端部を固定するための固定孔を有している。規定手段が設けられるベーン部材は、強度確保の理由により他のベーン部材に比べて肉厚であるので、固定孔を容易に形成することができる。したがって、簡単な構成でアクチュエータの体格を小型にすることができ、製造コストを低減することができる。
【００２３】
本発明の請求項１２記載のバルブタイミング調整装置によると、ハウジング部材と駆動軸または従動軸との摺動部は付勢手段の収納空間から流体が供給されるので、駆動軸または従動軸の内部に特別な流体供給路を形成することなく良好な摺動面を形成することができる。したがって、簡単な構成で摺動部の摩耗を低減し、耐久性を向上させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例によるエンジン用バルブタイミング調整装置を図１〜図１０に示す。第１実施例のバルブタイミング調整装置１００は、排気弁のバルブタイミングを制御する油圧制御式のバルブタイミング調整装置である。
【００２５】
図１に示すチェーンスプロケット８は、図示しないタイミングチェーンにより図示しないエンジンの駆動軸としてのクランクシャフトと結合して駆動力を伝達され、クランクシャフトと同期して回転する。フロント部材５０はハウジング部５１および軸受部５２からなり、ボルト５３によりハウジング部５１とチェーンスプロケット８と後述するシールプレート７とが結合されている。従動軸としてのカムシャフト１は、チェーンスプロケット８から駆動力を伝達され、図示しない吸気弁を開閉駆動する。カムシャフト１は、図示しないシリンダヘッドに支持され、チェーンスプロケット８に対し所定の位相差をおいて相対回動可能である。チェーンスプロケット８およびカムシャフト１は図１の左方向からみて時計方向に回転する。以下、この回転方向を進角方向とする。
【００２６】
チェーンスプロケット８とフロント部材５０とはハウジング部材を構成している。ベーンロータ４の軸方向両端面はシールプレート７およびフロント部材５０のハウジング部５１により覆われている。チェーンスプロケット８、シールプレート７およびフロント部材５０は駆動側回転体を構成し、互いにボルト５３により同軸上に結合されている。
【００２７】
第１の付勢手段としての捩じりスプリング６０はチェーンスプロケット８に形成された収納空間としての円周溝６１に収納され、一方の端部はベーンロータ４に固定され、他方の端部はチェーンスプロケット８に固定されている。捩じりスプリング６０は、チェーンスプロケット８に対しベーンロータ４が進角する方向、すなわちクランクシャフトに対しカムシャフト１が進角する方向にベーンロータ４を付勢している。また、円周溝６１から反フロント部材側に延長して形成される油路６２は、円周溝６１に漏れた作動油によりカムシャフト１とチェーンスプロケット８との軸受部、すなわち摺動部を潤滑するためのものである。
【００２８】
図２に示すように、フロント部材５０のハウジング部５１は周方向にほぼ等間隔に台形状に形成されたシュー５１ａ、５１ｂ、５１ｃを有している。シュー５１ａ、５１ｂ、５１ｃの周方向の三箇所の間隙にはそれぞれベーン部材としてのベーン４ａ、４ｂ、４ｃを収容する収容室としての扇状空間部５５が形成されており、シュー５１ａ、５１ｂ、５１ｃの内周面は断面円弧状に形成されている。
【００２９】
ベーンロータ４は周方向にほぼ等間隔にベーン４ａ、４ｂ、４ｃを有し、このベーン４ａ、４ｂ、４ｃがシュー５１ａ、５１ｂ、５１ｃの周方向の間隙に形成されている扇状空間部５５に回動可能に収容されている。ベーン４ｃの進角側側面には進角側ストッパ４１が設けられており、ベーン４ｃの遅角側側面には遅角側ストッパ４２が設けられている。図２に示す遅角方向、進角方向を表す矢印は、ハウジング部５１に対するベーンロータ４の遅角方向、進角方向を表している。図２において、各ベーンは各扇状空間部５５の一方の周方向端部に位置し、ベーンロータ４はハウジング部５１に対し最進角位置にある。最進角位置は、進角側ストッパ４１がシュー５１ｃの遅角側側面に係止されることにより規定されている。また、最遅角位置は、遅角側ストッパ４２がシュー５１ｂの進角側側面に係止されることにより規定される。進角側ストッパ４１および遅角側ストッパ４２は規定手段を構成している。図１に示すように、ベーンロータ４は、ボルト５によりカムシャフト１に一体に結合されており、ブッシュ６はベーンロータ４に圧入支持され、従動側回転体を構成している。
【００３０】
図１に示すように、ベーン４ａ、４ｂ、４ｃの内径は捩じりスプリング６０の外径よりも小さく設定されている。また図５に示すように、ベーン４ｃには、捩じりスプリング６０の一方の端部を固定するための固定孔４０が形成されている。このため、捩じりスプリング６０の他方の端部をチェーンスプロケット８に固定することにより、ベーン４ａ、４ｂ、４ｃの内径よりも大きな外径を有する捩じりスプリング６０の付勢力を受けるための特別な部材を設けることなく、捩じりスプリング６０を組付けることができる。さらに、進角側ストッパ４１および遅角側ストッパ４２を有するベーン４ｃは、強度確保の理由によりベーン４ｂに比べて肉厚であるので、固定孔４０を容易に形成することができる。
【００３１】
カムシャフト１およびブッシュ６はそれぞれフロント部材５０の軸受部５２に相対回動可能に嵌合している。したがって、カムシャフト１およびベーンロータ４はチェーンスプロケット８およびフロント部材５０に対して同軸に相対回動可能である。
【００３２】
図２に示すように、シール部材９はベーンロータ４の外周壁に嵌合している。ベーンロータ４の外周壁とフロント部材５０のハウジング部５１の内周壁との間には微小クリアランスが設けられており、このクリアランスを介して油圧室間に作動油が漏れるのをシール部材９により防止している。図１に示すように、シール部材９はそれぞれ板ばね１０の付勢力によりハウジング部５１の内周壁に向けて押されている。
【００３３】
図２に示すように、ガイドリング９１はベーン４ａの内壁に圧入保持され、このガイドリング９１に当接部としてのストッパピストン９７が挿入されている。図１に示すように、ストッパピストン９７は、ほぼ同一外径の有底円筒状に形成されており、有底の円筒部９７ａと円筒部９７ａの開口端部に設けられたフランジ部９７ｂとからなる。ストッパピストン９７はカムシャフト１の軸方向に摺動可能にガイドリング９１に収容されている。ストッパピストン９７は第２の付勢手段としてのスプリング９６により反チェーンスプロケット側に付勢されている。フロント部材５０のハウジング部５１に形成されたストッパ穴に被当接部としてのテーパ穴５４ａを有する嵌合リング５４が圧入保持されており、ストッパピストン９７は図２に示す最進角位置においてテーパ穴５４ａに嵌合可能である。ストッパピストン９７がテーパ穴５４ａに嵌合し、ストッパピストン９７がテーパ穴５４ａに回転方向で当接した状態ではハウジング部５１に対するベーンロータ４の相対回動は拘束される。つまり、ストッパピストン９７とテーパ穴５４ａとは最進角位置において拘束位置にある。ストッパピストン９７、テーパ穴５４ａおよびスプリング９６は拘束手段を構成している。
【００３４】
フランジ部９７ｂの左側の油圧室１８は、図２に示す油路１９を介して後述する進角油圧室８５と連通している。また、円筒部９７ａの先端側に形成された油圧室２７は、図２に示す油路３１を介して後述する遅角油圧室８０と連通している。油圧室１８の油圧を受けるフランジ部９７ｂの第１受圧面の面積は、油圧室２７の油圧を受ける円筒部９７ａの第２受圧面の面積よりも小さくなるように設定されている。第１受圧面および第２受圧面がそれぞれ油圧室１８と油圧室２７との作動油から受ける力はテーパ穴５４ａからストッパピストン９７を抜け出させる方向に働く。第１受圧面の受圧面積はフランジ部９７ｂと円筒部９７ａの径差に相当する環状部の面積にほぼ等しく、第２受圧面の受圧面積は円筒部９７ａの断面積にほぼ等しい。進角油圧室８５または遅角油圧室８０に所定圧以上の作動油が供給されると、これら作動油の油圧によりスプリング９６の付勢力に抗してストッパピストン９７はテーパ穴５４ａから抜け出す。
【００３５】
ストッパピストン９７の位置とテーパ穴５４ａの位置との関係は、フロント部材５０のハウジング部５１に対してベーンロータ４が最進角位置にあるとき、つまりクランクシャフトに対してカムシャフト１が最進角位置にあるときにスプリング９６の付勢力によりストッパピストン９７がテーパ穴５４ａに嵌合可能に設定されている。
【００３６】
図２に示すように、シュー５１ａとベーン４ａとの間に遅角油圧室８０が形成され、シュー５１ｂとベーン４ｂとの間に遅角油圧室８１が形成され、シュー５１ｃとベーン４ｃとの間に遅角油圧室８２が形成されている。また、シュー５１ａとベーン４ｂとの間に進角油圧室８３が形成され、シュー５１ｂとベーン４ｃとの間に進角油圧室８４が形成され、シュー５１ｃとベーン４ａとの間に進角油圧室８５が形成されている。
【００３７】
図１に示すように、仕切部材としてのシールプレート７は扇状空間部５５と円周溝６１とを仕切っている。すなわちシールプレート７は、ベーン４ａ、４ｂ、４ｃを収容する収容室と、捩じりスプリング６０を収納する収納空間とを仕切っている。このため、円周溝６１のスペースに関係なく進角油圧室８３、８４、８５と遅角油圧室８０、８１、８２とが繋がらないように扇状空間部５５を構成している。
【００３８】
図８、図９および図１０に示すように、シールプレート７には全周にわたって凹凸部７２が形成されている。またシールプレート７は金属プレート７３と弾性部材７４とから構成される。弾性部材７４は、金属プレート７３の両面に貼付けあるいはコーティングにより設けられており、例えばアクリル系ゴム等の熱や作動油に劣化し難い弾性材料からなる。このため、Ｏリング等のシール部材を設けなくてよいので、部品点数を低減することができ、さらにＯリング用の溝等をシールプレート７に加工しなくてよいので、製造工数を低減することができる。したがって、製造コストを低減するとともに、簡単な構成で扇状空間部５５あるいは円周溝６１から外部に作動油が漏れるのを確実に防止することができる。ここで、凹凸部７２および弾性部材７４はシール手段を構成している。
【００３９】
図３に示すように、シールプレート７には、周方向に長細い貫通孔７０が形成されている。貫通孔７０は、捩じりスプリング６０の一方の端部を通すことが可能である。図２に示すように、貫通孔７０は、進角油圧室８４と連通し、遅角油圧室８２と遮断されている。このため、ベーン４ａ、４ｂ、４ｃは基準の最進角位相から遅角方向へ回動するので、ベーン４ａ、４ｂ、４ｃの回動によりベーン４ｃが貫通孔７０を塞ぐことができる。
【００４０】
図６および図７に示すように、固定孔４０の内径をＷ40とし、貫通孔７０の径方向の幅をＷ70とすると、
Ｗ40＞Ｗ70
である。すなわち、固定孔４０のベーンロータ４の径方向の幅が貫通孔７０のシールプレート７の径方向の幅よりも大きい。このため、捩じりスプリング６０のベーンロータ４の径方向の付勢力が貫通孔７０の内壁で規制され、この径方向の付勢力がベーン４ｃに伝達されるのを防止する。したがって、ベーン４ａ、４ｂ、４ｃが偏芯し、扇状空間部５５を形成するハウジング部５１の内壁とベーン４ａ、４ｂ、４ｃとが擦れることによるベーン４ａ、４ｂ、４ｃの偏摩耗を防止することができる。さらに、ベーン４ａ、４ｂ、４ｃをハウジング部５１に容易に組付けることができるので、製造工数を低減することができる。ここで、貫通孔７０はガイド手段を構成している。
【００４１】
また図３に示すように、シールプレート７には、図１に示すストッパピストン９７の背圧室３０と連通する連通路７１が形成されている。連通路７１は最進角位置においてチェーンスプロケット８に形成された油路２９を経由して図示しないエンジンの油潤滑空間に大気開放されているので、最進角位置において背圧室３０は大気開放されている。したがって、最進角位置においてストッパピストン９７の移動が妨げられない。
【００４２】
図１に示すように、ベーンロータ４には、カムシャフト１との当接部において油路１３が設けられており、ブッシュ６との当接部において油路１２が設けられている。油路１３は、油路１２を介してカムシャフト１とボルト５との間に形成された油路１４、およびハウジング１０１に形成された油路１５を経由し、切換弁１４２を介して駆動手段としての油圧ポンプ１４０またはドレイン１４１と連通している。油圧ポンプ１４０はエンジン潤滑油の駆動源を兼ねている。さらに図２に示すように、油路１３は、進角油圧室８３、８４、８５と連通している。また、油路１３は、油路１９を介して油圧室１８と連通している。
【００４３】
図４および図５に示すように、フロント部材５０のハウジング部５１には、ベーンロータ４との当接部において油路３２が設けられており、油路３２は、フロント部材５０の軸受部５２に形成された油路３３、およびハウジング１０１に形成された全周溝１１を介してハウジング１０１に形成された油路１６、１７を経由し、切換弁１４２を介して油圧ポンプ４０またはドレイン４１と連通している。さらに油路３２は、遅角油圧室８０、８１、８２と連通しており、図２に示す油路３１を介して油圧室２７と連通している。切換弁１４２は電子制御装置（ＥＣＵ）１４３からの指示により、油路１５および１７と油圧ポンプ４０およびドレイン１４１との接続状態を切換える。
【００４４】
次に、上記構成をもつバルブタイミング調整装置１００の作動について説明する。
(1) エンジンが正常停止すると、遅角油圧室８０、８１、８２はドレン側に解放され、各進角油圧室８３、８４、８５には作動油圧が加わった状態で保持されるようにＥＣＵ１４３からの指示により切換弁１４２が切換制御される。すると、フロント部材５０のハウジング部５１に対しベーンロータ４が最進角位置に移動し、拘束手段によりハウジング部５１とベーンロータ４とが結合されるので、ハウジング部５１に対してカムシャフト１が最進角位置に保持される。
【００４５】
第１実施例では、図２に示す最進角状態において排気弁と吸気弁との開弁期間が重複しないように設計されているので、内部ＥＧＲ量を低減し、エンジンを正常に始動することができる。エンジンが始動しても、拘束手段によりハウジング部５１とベーンロータ４とは結合された状態に保持されているので、各油路および各油圧室に加わる作動油圧が所定圧より大きくなるまでは、ハウジング部５１に対してカムシャフト１は最進角位置にある。
【００４６】
(2) エンジンが正常運転に移行し各油路および各油圧室に所定圧よりも油圧の大きい作動圧油が導入されると、高油温時のアイドル時のカムシャフト１の変動トルクの負ピークトルクにより第２受圧面に圧力が作用し、拘束手段によるハウジング部５１とベーンロータ４との結合が解除される。このとき、ストッパピストン９７にせん断力がかかって引掛かることなくハウジング部５１とベーンロータ４との拘束を速やかに解除することができる。したがって、遅角油圧室８０、８１、８２と、進角油圧室８３、８４、８５とに加わる作動油圧により、捩じりスプリング６０の付勢力に抗して、ハウジング部５１に対してベーンロータ４が相対回動し、ハウジング部５１に対するカムシャフト１の相対位相差が調整される。
【００４７】
以上説明した本発明の第１実施例においては、シールプレート７は、ベーン４ａ、４ｂ、４ｃを収容する扇状空間部５５と、捩じりスプリング６０を収納する円周溝６１とを仕切っているので、円周溝６１のスペースに関係なく進角室８３、８４、８５と遅角室８０、８１、８２とが繋がらないように扇状空間部５５を構成している。このため、進角室８３、８４、８５および遅角室８０、８１、８２の内径側、すなわちベーン４ａ、４ｂ、４ｃの内径を捩じりスプリング６０の外径よりも小さく設定することにより、エンジン性能を低下させることなくベーン４ａ、４ｂ、４ｃの外径を比較的小さくすることができる。したがって、エンジン性能を低下させることなくアクチュエータの体格を小型にし、バルブタイミング調整装置１００の重量を低減するとともに、エンジンに搭載するための搭載スペースを容易に確保することができる。さらに、簡単な構成でアクチュエータの体格を小型にすることができるので、製造コストを低減することができる。
【００４８】
また第１実施例においては、ベーン４ｃは捩じりスプリング６０の一方の端部を固定するための固定孔４０を有するので、捩じりスプリング６０の他方の端部をチェーンスプロケット８に固定することにより、ベーン４ａ、４ｂ、４ｃの内径よりも大きな外径を有する捩じりスプリング６０の付勢力を受けるための特別な部材を設けることなく、捩じりスプリング６０を組付けることができる。さらに、進角側ストッパ４１および遅角側ストッパ４２を有するベーン４ｃは、強度確保の理由によりベーン４ｂに比べて肉厚であるので、固定孔４０を容易に形成することができる。したがって、簡単な構成で製造コストをさらに低減することができる。
【００４９】
さらに第１実施例においては、シールプレート７に形成される貫通穴７０は進角室８４と連通し、遅角室８２とは遮断されている。ベーン４ａ、４ｂ、４ｃは基準の最進角位相から遅角方向へ回動するので、ベーン４ａ、４ｂ、４ｃの回動によりベーン４ｃが貫通孔７０を塞ぐことが可能である。このため、ベーン４ａ、４ｂ、４ｃが遅角方向に回動することによるベーン４ｃのシール長さが減少せず、貫通孔７０を塞ぐのに必要なベーン４ａ、４ｂ、４ｃの角度を比較的小さく設定することができる。したがって、ベーン４ａ、４ｂ、４ｃの揺動角を比較的大きく設定することにより、エンジンの排気エミッションを低減させることができる。さらに、ベーン４ａ、４ｂ、４ｃの同一の揺動角において、ベーン４ｃのシール長さを比較的長く設定することにより、貫通孔７０からの流体の漏れ流量を最低限にすることができる。したがって、バルブタイミング調整装置１００の位相可変における応答性をさらに向上させることができる。
【００５０】
さらにまた第１実施例においては、シールプレート７は凹凸部７２および弾性部材７４を有しているので、製造コストを低減するとともに、簡単な構成で扇状空間部５５あるいは円周溝６１から外部に作動油が漏れるのを確実に防止することができる。なお、弾性部材７４はシールプレート７の一方の面側のみに設けられいてもよいし、凹凸部７２あるいは弾性部材７４のいずれか一方のみが設けられいても作動油が漏れるのを防止することは可能である。
【００５１】
さらにまた第１実施例においては、固定孔４０の内径Ｗ40と貫通孔７０の径方向の幅をＷ70との間には、
Ｗ40＞Ｗ70
の関係がある。このため、捩じりスプリング６０の径方向の付勢力が貫通孔７０の内壁で規制され、この径方向の付勢力がベーン４ｃに伝達されるのを防止する。したがって、ベーン４ａ、４ｂ、４ｃが偏芯して扇状空間部５５を形成するハウジング部５１の内壁とベーン４ａ、４ｂ、４ｃとが擦れることによるベーン４ａ、４ｂ、４ｃの偏摩耗を防止することができる。さらに、ベーン４ａ、４ｂ、４ｃをハウジング部５１に容易に組付けることができるので、製造工数を低減することができる。
【００５２】
さらにまた第１実施例においては、カムシャフト１とチェーンスプロケット８との摺動部は円周溝６１から作動油が供給されるので、カムシャフト１の内部に特別な油路を形成することなく良好な摺動面を形成することができる。したがって、簡単な構成で摺動部の摩耗を低減し、耐久性を向上させることができる。
【００５３】
（第２実施例）
次に、図２に示す第１実施例の固定穴４０をベーン４ａに形成した第２実施例について、図１１を用いて説明する。その他の構成は第１実施例と同様であり、同一構成部分に同一符号を付す。
【００５４】
第２実施例においては、図１１に示すように、ベーン４ａには、捩じりスプリング６０の一方の端部を固定するための固定孔４４が形成されている。このため、捩じりスプリング６０の他方の端部をチェーンスプロケットに固定することにより、ベーン４ａ、４ｂ、４ｃの内径よりも大きな外径を有する捩じりスプリング６０の付勢力を受けるための特別な部材を設けることなく、捩じりスプリング６０を組付けることができる。さらに、当接部としてのストッパピストン９７が設けられるベーン４ａは、強度確保の理由によりベーン４ｂに比べて肉厚であるので、固定孔４４を容易に形成することができる。したがって、簡単な構成で製造コストを低減することができる。
【００５５】
（第３実施例）
次に、図１および図３に示す第１実施例の捩じりスプリング６０の他方の端部を径方向に延ばし、円周溝６１も径方向に延ばした第３実施例について、図１２および図１３を用いて説明する。その他の構成は第１実施例と同様であり、同一構成部分に同一符号を付す。
【００５６】
第３実施例においては、図１２および図１３に示すように、第１の付勢手段としての捩じりスプリング１６０はチェーンスプロケット１０８に形成された収納空間としての円周溝１６１に収納されている。捩じりスプリング１６０の一方の端部はベーンロータ４に固定され、他方の端部はチェーンスプロケット１０８に固定されている。捩じりスプリング１６０の他方の端部は径方向に延びており、それに対応するように、円周溝１６１も径方向に延びるようにチェーンスプロケット１０８に形成されている。捩じりスプリング１６０は、チェーンスプロケット１０８に対しベーンロータ４が進角する方向、すなわちクランクシャフトに対しカムシャフト１が進角する方向にベーンロータ４を付勢している。
【００５７】
第３実施例においては、円周溝１６１の軸方向の深さを比較的小さくすることができるので、円周溝１６１を加工するための製造工数を低減することができる。さらに、チェーンスプロケット１０８の軸方向の長さを比較的小さくすることができるので、バルブタイミング装置の体格を小型にし、エンジンに搭載するための搭載スペースをさらに容易に確保することができる。
【００５８】
以上説明した本発明の複数の実施例では、拘束手段によりフロント部材５０のハウジング部５１とベーンロータ４とを最進角位置で結合し、排気弁と吸気弁との開弁期間が重複しないようにしたが、本発明では、エンジンが正常に始動し運転状態に移行できる範囲内であれば排気弁と吸気弁との開弁期間は重複してもよく、拘束手段によるハウジング部材とベーン部材との結合位置は最進角位置よりも遅角側でも良い。
【００５９】
上記複数の実施例では、ベーンを三つ有するベーンロータ４について説明したが、本発明では、ベーンの数は構成上可能であれば一つまたはそれ以上のいくつでも構わない。
【００６０】
また複数の実施例では、ストッパピストン９７がベーンロータ４の軸方向に移動してテーパ穴に嵌合する構成としたが、本発明では、ストッパピストンがベーンロータの径方向に移動してテーパ穴に嵌合する構成としてもよいし、チェーンスプロケットにストッパピストンを収容することも可能である。
【００６１】
また複数の実施例では、チェーンスプロケットによりクランクシャフトの回転駆動力をカムシャフトに伝達する構成を採用したが、タイミングプーリやタイミングギア等を用いる構成にすることも可能である。また、駆動軸としてのクランクシャフトの駆動力をベーンロータで受け、従動軸としてのカムシャフトとハウジング部とを一体に回転させることも可能である。
【００６２】
また複数の実施例では、排気弁のバルブタイミング調整装置に本発明を適用しているが、これに限定されることはなく、例えばＯＨＣエンジンやＯＨＶエンジンにバルブタイミング調整装置を設けるシステムにも適用することができる。このとき、バルブタイミング調整装置により、吸・排気弁の開弁タイミングは遅角方向に平行移動することになり、開弁タイミングを平行移動することにより燃費を向上することができる。この場合にもエンジン始動時の基準位置は最進角位置となるため、上記複数の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
さらに本発明は、吸気弁のバルブタイミング調整装置にも適用可能である。吸気弁のバルブタイミング調整装置も排気弁のバルブタイミング調整装置と同様に常に遅角方向に力を受けている。そこで、第１の付勢手段としての捩じりスプリングを設けることにより、バルブタイミングの作動速度（応答性）を向上することができる。なお、この際には捩じりスプリングの付勢力を、エンジン始動時にバルブタイミング調整装置が受ける遅角方向の力より小さく設定することが好ましい。このように捩じりスプリングの付勢力を設定することにより、始動時に基準位置である最遅角位置に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例によるバルブタイミング調整装置を示す縦断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】図１のIV方向矢視図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図１のVI−VI線断面図である。
【図７】図６のVII部分拡大図である。
【図８】本発明の第１実施例のシールプレートを示す平面図である。
【図９】図８のIX−IX線断面図である。
【図１０】図９のＸ部分拡大図である。
【図１１】本発明の第２実施例によるバルブタイミング調整装置を示す横断面図である。
【図１２】本発明の第３実施例によるバルブタイミング調整装置を示す横断面図である。
【図１３】図１２のXIII−XIII線断面図である。
【符号の説明】
１        カムシャフト（従動軸）
４        ベーンロータ
４ａ、４ｂ、４ｃ        ベーン（ベーン部材）
７        シールプレート（仕切部材）
８        チェーンスプロケット（ハウジング部材）
４０        固定孔
４１        進角側ストッパ（規定手段）
４２        遅角側ストッパ（規定手段）
５０        フロント部材（ハウジング部材）
５１        ハウジング部
５２        軸受部
５４ａ      テーパ穴（被当接部、拘束手段）
５５        扇状空間部（収容室）
６０        捩じりスプリング（第１の付勢手段）
６１        円周溝（収納空間）
７０        貫通孔（ガイド手段）
７２        凹凸部材（シール手段）
７４        弾性部材（シール手段）
８０、８１、８２        遅角油圧室
８３、８４、８５        進角油圧室
９６        スプリング（第２の付勢手段、拘束手段）
９７        ストッパピストン（当接部、拘束手段）
１００        バルブタイミング調整装置
【図１】
0003897074.tif 000002
【図２】
0003897074.tif 000003
【図３】
0003897074.tif 000004
【図４】
0003897074.tif 000005
【図５】
0003897074.tif 000006
【図６】
0003897074.tif 000007
【図７】
0003897074.tif 000008
【図８】
0003897074.tif 000009
【図９】
0003897074.tif 000010
【図１０】
0003897074.tif 000011
【図１１】
0003897074.tif 000012
【図１２】
0003897074.tif 000013
【図１３】
0003897074.tif 000014