(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動弁の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、
前記クランク軸と連動して回転する駆動回転体と、
前記カム軸と連動して回転し、前記駆動回転体との間において進角室及び遅角室を回転方向に形成する従動回転体であって、前記内燃機関の運転と共に作動する流体供給源からの作動流体が前記進角室又は前記遅角室へ供給されることにより、前記駆動回転体に対する進角側又は遅角側へ相対回転する従動回転体と、
前記駆動回転体及び前記従動回転体の双方に嵌合することにより、前記駆動回転体に対して前記従動回転体をロックし、前記流体供給源から供給される作動流体の圧力により、前記駆動回転体及び前記従動回転体の一方から離脱して当該ロックを解除するロック部材と、
前記駆動回転体及び前記従動回転体のいずれか一方の回転体内に設けられ、前記駆動回転体及び前記従動回転体の相対回転によりたわみ、そのたわみ量に応じた復原力を発生する弾性部材と、前記一方の回転体と共に回転し、かつ他方の回転体に相対回転可能に接し、前記弾性部材の復原力を前記他方の回転体に伝える突起部と有し、前記突起部を介して前記突起部が接する前記他方の回転体に前記弾性部材の復原力を付勢する付勢機構を備え、
前記他方の回転体において前記突起部が常に接する接触部には、前記突起部を支持する受け部であって、中間位相領域に対応する当該受け部の中立領域で発生する前記弾性部材の復原力を、前記一方の回転体に対する相対回転の進角側及び遅角側の回転方向において増加する受け部が設けられてい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】
前記受け部は、前記突起部が突入する凹部であって、前記凹部は、前記弾性部材の復原力により、前記突起部が接する前記凹部の接触部部分の法線方向に付勢する第１付勢力を形成すると共に、前記凹部の接触部部分のうちの進角側回転方向及び遅角側回転方向の領域において相反する回転方向に付勢する第２付勢力を形成する内周面を有していることを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項３】
前記受け部は、前記突起部に対向して前記弾性部材の復原力を増加または減少する傾斜部であって、前記弾性部材の復原力を、前記一方の回転体に対する相対回転の進角側及び遅角側の位相へ助勢する付勢トルクに変換する傾斜部を備え、
前記傾斜部は、進角側の位相へ前記付勢トルクを増加する進角側傾斜面と、遅角側の位相へ前記付勢トルクを増加する遅角側傾斜面とを有し、
前記突起部が接する前記受け部において前記進角側傾斜面と前記遅角側傾斜面の間に前記突起部を挟み込むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項４】
前記突起部は、前記突起部の先端に、前記接触部に転動自在な転動体を備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項５】
前記付勢機構は、前記弾性部材を収容すると共に、前記駆動回転体及び前記従動回転体を内側から支持する支持軸部を有し、
前記駆動回転体及び前記従動回転体において前記一方の回転体は、前記支持軸部の一方端部に開口する第一支持孔部を有し、前記第一支持孔部の内周側を含む内部に前記弾性部材を収容し、
前記駆動回転体及び前記従動回転体において前記他方の回転体は、前記支持軸部の他方端部に開口する第二支持孔部を有し、前記第二支持孔部の内周に沿って前記支持軸部を摺動可能にすると共に、前記第二支持孔部の底部において前記突起部に対向する前記接触部が配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項６】
前記突起部は、前記支持軸部の底部に設けられていることを特徴とする請求項５に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項７】
前記進角室への作動流体の供給である進角供給及び前記遅角室への作動流体の供給である遅角供給を制御する供給制御手段を備えていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項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】
本発明は、内燃機関の吸気弁及び排気弁の少なくとも一方である動弁の開閉タイミング（以下、「バルブタイミング」という。）を調整するバルブタイミング調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クランク軸と共に回転する駆動回転体としてのハウジングと、カム軸と共に回転する従動回転体としてのベーンロータとを備えたバルブタイミング調整装置が知られている。この種のバルブタイミング調整装置では、ハウジングのシューとベーンロータのベーンとの間において回転方向に形成した進角室又は遅角室へ作動流体を供給することにより、ベーンロータをハウジングに対する進角側又は遅角側へ相対回転させる。その結果、バルブタイミングを決める位相として、クランク軸に対するカム軸の位相（以下、「機関位相」という）が調整されることになる（特許文献１等参照）。
【０００３】
このようなバルブタイミング調整装置の一種として特許文献１に開示の装置では、内燃機関の停止時及び始動時にベーンロータをハウジングに対してロックすることによって、機関位相を最進角位相及び最遅角位相の間の中間位相に保持する。この技術によれば、ベーンロータをハウジングに対する進角側及び遅角側へと交互に付勢する変動トルクがカム軸から作用する状態にあっても、作動流体の圧力が低い内燃機関の停止時及び始動時の機関位相を、中間位相に機械的に保持することができる。
【０００４】
ここで、変動トルクは、内燃機関の回転に応じてカム軸を進角させる側又は遅角させる側へ周期的に変動するトルクであって、例えばカム軸によって開閉駆動される動弁からのスプリング反力の他、カム軸によってメカポンプが駆動されるような場合には、当該メカポンプからの駆動反力等によって、発生するものである。
【０００５】
また、バルブタイミング調整装置の別の一種として特許文献２に開示の装置では、トーションスプリングの一端部を従動回転体に連繋させると共に、当該トーションスプリングの他端部を駆動回転体に連繋させたものが、開示されている。具体的に特許文献１の装置では、トーションスプリングの一端部が従動回転体から作用の相対回転力により遅角方向にねじられることで、進角方向の復原力が当該従動回転体に出力されるようになっている。故に、トーションスプリングの復原力によって従動回転体を駆動回転体に対する進角方向に迅速に相対回転させて、応答性を高めることができるのである。また、流体供給の停止時には、トーションスプリングの復原力によって従動回転体が駆動回転体に対する進角方向に付勢されるため、カム軸から変動トルクが作用する従動回転体であっても、騒音の要因となる「カム位相暴れ」という暴れ現象を抑えて進角方向の最端位相に留めておくということも可能である。
【特許文献１】特開２００２−３５７１０５号公報
【特許文献２】特開平１０−２５２４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、特許文献１の技術では、内燃機関の停止時に例えば中間位相を確実に実現し、かつ内燃機関の運転に適した機関位相（即ち、バルブタイミング）へ自由に調整し得るよう、ハウジングに対するベーンロータの進角側への相対回転及び遅角側への相対回転を、それぞれ個別の制限機構によって制限している。ここで各制限機構は、流体駆動式の制御ピンをベーンロータに組み込むことによって構成されるため、それら各制限機構の制御ピンを独立して駆動するための流路構造が複雑になってしまうという問題がある。
【０００７】
一方、特許文献２の装置では、トーションスプリングの復原力はねじりトルクによるものであるが、進角方向の相対回転力によりトーションスプリングの従動回転体との連繋端部がねじられるに従って、当該相対回転力に抗して従動回転体に出力される復原力が増大する。この種のトーションスプリングでは、中間位相に保持するために、その復原力が中間位相に向けて助勢するトルクとして作用するが、トーションスプリングの復原力によって中間位相に保持するということは難しいのである。
【０００８】
また、上記トーションスプリングの復原力によって、内燃機関の始動時またはその後の作動流体の供給停止時に、中間位相に向けて助勢しようとする場合であっても、その復原力は、変動トルクの平均トルクに打ち勝って機関位相を進角側または遅角側に助勢するトルク（以下、必要トルク）以上に設定する必要があるのである。その必要なトルクを確保するため、トーションスプリングの復原力特性が、単位位相当りのねじりトルクの増大を招くことになる。機関位相を目標位相に追従させる制御または中間位相領域内に制限する制御を行なう場合において、機関位相と目標位相（中間位相）とのずれを収束させる場合において当該ずれ分に相当するねじりトルクの過大な変化量を無視できなくなるため、制御性の低下を招き、ひいては目標位相に精度よく調整することが難しくなるおそれがある。
【０００９】
本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡素な構成により内燃機関の始動性を保証すると共に、内燃機関の運転に適したバルブタイミングを逐次実現す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】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。
【００１１】
即ち、請求項１乃至７に記載の発明は、内燃機関のクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動弁の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、クランク軸と連動して回転する駆動回転体と、カム軸と連動して回転し、駆動回転体との間において進角室及び遅角室を回転方向に形成する従動回転体であって、内燃機関の運転と共に作動する流体供給源からの作動流体が進角室又は遅角室へ供給されることにより、駆動回転体に対する進角側又は遅角側へ相対回転する従動回転体と、駆動回転体及び従動回転体の双方に嵌合することにより、駆動回転体に対して従動回転体をロックし、流体供給源から供給される作動流体の圧力により、駆動回転体及び従動回転体の一方から離脱して当該ロックを解除するロック部材と、駆動回転体及び従動回転体のいずれか一方の回転体内に設けられ、駆動回転体及び従動回転体の相対回転によりたわみ、そのたわみ量に応じた復原力を発生する弾性部材と、一方の回転体と共に回転し、かつ他方の回転体に相対回転可能に接し、弾性部材の復原力を他方の回転体に伝える突起部と有し、突起部を介して突起部が接する他方の回転体に弾性部材の復原力を付勢する付勢機構を備え、他方の回転体において突起部が常に接する接触部には、突起部を支持する受け部であって、中間位相領域に対応する当該受け部の中立領域で発生する弾性部材の復原力を、一方の回転体に対する相対回転の進角側及び遅角側の回転方向において増加する受け部が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
かかる発明においては、駆動回転体及び前記従動回転体のいずれか一方の回転体に連動して回転し、かつ他方の回転体に相対回転可能に接する突起部、及び弾性部材を有する付勢機構と、他方の回転体において突起部が接する接触部に設けられ、突起部を支持する受け部との構成要素で構成されている。
【００１３】
しかも、こうした構成の受け部は、突起部を支持する状態にあるときには、一方の回転体に対する相対回転の進角側及び遅角側の回転方向において弾性部材の復原力を増加することになる。言い換えると、突起部を支持する受け部の中立領域では、上記付勢機構と受け部によって発生する復原力が比較的低い荷重が形成され、中立領域以外の進角側及び遅角側に相当する両端領域では、上記中立領域で発生する復原力を大きくかつ進角側及び遅角側の回転方向に向かって増大する荷重（以下、「中立領域を挟んで対峙し増大化する復原力」という）が形成されるのである。
【００１４】
このような構成の駆動回転体及び前記従動回転体の両者間の相対回転の位相、即ちクランク軸に対するカム軸の位相（以下、「機関位相」という）が、上記中立領域に相当する中間位相領域あるときに、当該中間位相の進角側及び遅角側の機関位相へ揺動させるような変動トルク等の外力が従動回転体に加わり、中間位相の進角側及び遅角側の機関位相へずれる場合には、上記「中立領域を挟んで対峙し増大化する復原力」が作用することになる。それ故に、付勢機構と受け部が連結状態にでき、これによって駆動回転体及び前記従動回転体を相対回転不能にすることが可能である。
【００１５】
したがって、機関位相が中間位相領域あるときには、駆動回転体及び前記従動回転体が実質的に連結状態となり、ひいては機関位相を中間位相領域に制限する制御（以下、「中間位相制限制御」という）を行なうとき、例えば作動流体の供給停止する場合であっても、中間位相領域に保持することができる。
【００１６】
更に、上記構成によれば、中間位相領域に保持する手段として、駆動回転体及び前記従動回転体のいずれか一方の回転体に連動回転し、かつ他方の回転体に相対回転する突起部、及び弾性部材を有する付勢機構と、突起部が接する他方の回転体側の受け部という構成要素で構成されるので、中間位相領域に保持する手段が、比較的簡素な構成で得られるのである。
【００１７】
以上の請求項１に記載の発明によれば、簡素な構成により内燃機関の始動性を保証すると共に、内燃機関の運転に適したバルブタイミングを逐次実現するバルブタイミング調整装置が得られるのである。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明では、受け部は、突起部が突入する凹部であって、凹部は、弾性部材の復原力により、突起部が接する凹部の接触部部分の法線方向に付勢する第１付勢力を形成すると共に、凹部の接触部部分のうちの進角側回転方向及び遅角側回転方向の領域において相反する回転方向に付勢する第２付勢力を形成する内周面を有していることを特徴とする。
【００１９】
このような構成によると、受け部は、突起部が突入する凹部で構成されているので、弾性部材の復原力は、突起部は凹部内に突入し、凹部の内周面に突入する軸方向量によって復原力が減少する。しかも、この復原力が作用する凹部の内周面には、弾性部材の復原力により、突起部が接する内周面部分の法線方向に付勢する第１付勢力が形成されると共に、上記内周面部分以外の進角側回転方向及び遅角側回転方向の他の内周面部分においては、突起部がこの他の内周面部分に接すると、進角側回転方向及び遅角側回転方向に応じた回転方向に作用する第２付勢力が形成されることになる。
【００２０】
これによると、上記中立領域を挟んで対峙し増大化する復原力として、第２付勢力による回転方向作用力が突起部から受け部へ伝達されることになるので、当該第２付勢力による回転方向作用力、即ち回転トルクを、変動トルク等の外力トルクに対抗させることができ、ひいては上記中間位相制限制御時において、機関位相を中間位相領域に効果的に保持することができるのである。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明では、受け部は、突起部に対向して弾性部材の復原力を増加または減少する傾斜部であって、弾性部材の復原力を、一方の回転体に対する相対回転の進角側及び遅角側の位相へ助勢する付勢トルクに変換する傾斜部を備え、傾斜部は、進角側の位相へ付勢トルクを増加する進角側傾斜面と、遅角側の位相へ付勢トルクを増加する遅角側傾斜面とを有し、突起部が接する受け部において進角側傾斜面と遅角側傾斜面の間に突起部を挟み込むことを特徴とする。
【００２２】
かかる発明では、上記中間位相制限制御を効果的に行なうために、（中間位相領域を中立領域とする）付勢機構と受け部を連結状態とする復原力が、比較的大きな復原力になるおそれがある。このような復原力で付勢機構と受け部の連結状態が保持されていると、目標位相に機関位相を追従させる通常の制御に移行するときに、付勢機構を受け部から離脱させ、駆動回転体及び前記従動回転体間で相対回転を速やかに実施できないという懸念がある。
【００２３】
しかしながら請求項３に記載の発明では、受け部は、弾性部材の復原力を、一方の回転体に対する相対回転の進角側及び遅角側の位相へ助勢する付勢トルクに変換する傾斜部を備えている。しかも、中間位相制限制御において中間位相領域を実現するための中立領域が、進角側傾斜面と前記遅角側傾斜面の間に前記突起部を挟み込むという構成としているので、上記付勢機構及び受け部の離脱時に、上記付勢トルクを、駆動回転体及び前記従動回転体間の相対回転を助勢する助勢トルクとして作用させることも可能なのである。
【００２４】
以上の請求項３に記載の発明によれば、中間位相制限制御時において機関位相を中間位相領域に効果的に保持すると共に、機関位相を目標位相に追従させる通常制御に移行時において駆動回転体及び前記従動回転体間で相対回転を速やかに実施できる。
【００２５】
また、請求項４に記載の発明では、突起部は、突起部の先端に、接触部に転動自在な転動体を備えていることを特徴とする。
【００２６】
このような構成によると、突起部は転動体を介して接触部に対して常に法線方向に押し当てることになると共に、接触部に沿って突起部をスムースに移動しつつ、突起部を接触部に形成された受け部に嵌め込むことができる。
【００２７】
また、例えば接触部において傾斜部の傾斜面形状の設定自由度を高めることができ、ひいては傾斜部により規定される上記付勢トルクのカム角位相に対する変化率の設定自由度を高めることができるのである。
【００２８】
また、請求項５に記載の発明では、付勢機構は、弾性部材を収容すると共に、駆動回転体及び従動回転体を内側から支持する支持軸部を有し、駆動回転体及び従動回転体において一方の回転体は、支持軸部の一方端部に開口する第一支持孔部を有し、第一支持孔部の内周側を含む内部に弾性部材を収容し、駆動回転体及び従動回転体において他方の回転体は、支持軸部の他方端部に開口する第二支持孔部を有し、第二支持孔部の内周に沿って支持軸部を摺動可能にすると共に、第二支持孔部の底部において突起部に対向する接触部が配置されることを特徴とする。
【００２９】
こうした発明において、駆動転体及び従動回転体間の相対位相が進角側又は遅角側へ変化するとき、即ち付勢機構が、駆動回転体及び従動回転体において一方の回転体と共に回転し、かつ他方の回転体に相対回転するときには、付勢機構は、支持軸部によって、他方の回転体に対してスムースに相対回転できると共に、弾性部材の一方の回転体側の端部と突起部の双方が、駆動回転体及び従動回転体の内周に沿って軸方向にスムースに押圧することができる。これにより、例えば突起部及び接触部の斜面部を介して復原力を付勢力トルクに効果的に変換することができる。
【００３０】
しかも、弾性部材を、一体的に回転する一方の回転体及び支持軸部に収容するので、弾性部材が摩耗するのを抑制しつつ、一方の回転体及び支持軸部間で弾性部材をたわませた状態で保持することができる。
【００３１】
また、請求項６に記載の発明では、突起部は、支持軸部の底部に設けられていることを特徴とする。
【００３２】
これによると、突起部を支持軸部の底部に設けるので、支持軸部の体格制限内で付勢トルクを最大限に高めることができる。言い換えると、付勢トルクなどを発生するための弾性部材の復原力を小さく抑えることができ、ひいては弾性部材の耐久性向上が図れる。
【００３３】
また、請求項７に記載の発明では、進角室への作動流体の供給である進角供給及び遅角室への作動流体の供給である遅角供給を制御する供給制御手段を備えていることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００３５】
（第一実施形態）
図１は、本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置１を車両の内燃機関に適用した例を示している。バルブタイミング調整装置１は、「作動流体」として作動油を用いる流体駆動式であり、「動弁」としての排気弁のバルブタイミングを調整する。
【００３６】
（基本的構成）
以下、バルブタイミング調整装置１の基本的構成を説明する。バルブタイミング調整装置１は、内燃機関の「駆動軸」であるクランク軸（図示しない）の駆動力を内燃機関の「従動軸」であるカム軸２に伝達する駆動力伝達系に設置されて作動油により駆動される駆動部１０と、駆動部１０への作動油供給を制御する制御部３０とを備えている。
【００３７】
（駆動部）
図１、２に示すように駆動部１０において、「駆動回転体」としてのハウジング１１は、シューハウジング１２及びスプロケット１３から構成されている。
【００３８】
金属製のシューハウジング１２は、有底円筒状の筒部１２ａと、仕切部としての複数のシュー１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅとを有している。
【００３９】
各シュー１２ｂ〜１２ｅは、筒部１２ａにおいて回転方向に略等間隔となる箇所から径方向内側に突出している。各シュー１２ｂ〜１２ｅの突出側端面は、図２の紙面垂直方向から見て円弧形の凹面状であり、ベーンロータ１４のボス部１４ａの外周壁面に摺接する。回転方向において隣り合うシュー１２ｂ〜１２ｅの間には、それぞれ収容室５０が形成される。
【００４０】
金属製のスプロケット１３は円環板状を呈しており、筒部１２ａの開口側に同軸上にボルト固定されている。スプロケット１３は、タイミングチェーン（図示しない）を介してクランクシャフトと連繋している。これにより内燃機関の運転中は、クランク軸からスプロケット１３へ駆動力が伝達されることで、ハウジング１１がクランク軸と連動して図２の時計方向に回転する。
【００４１】
「従動回転体」としてのベーンロータ１４はハウジング１１内に同軸上に収容されており、軸方向の両端面がそれぞれ筒部１２ａの底壁面とスプロケット１３の内壁面とに摺接する形となっている。金属製のベーンロータ１４は、円柱状のボス部１４ａと、複数のベーン１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅとを有している。
【００４２】
ボス部１４ａは、カム軸２に対して同軸上にボルト固定される。これによりベーンロータ１４は、カム軸２と連動して図２の時計方向に回転すると共に、ハウジング１１に対して相対回転可能となっている。
【００４３】
各ベーン１４ｂ〜１４ｅは、ボス部１４ａにおいて回転方向に略等間隔となる箇所から径方向外側に突出し、それぞれ対応する収容室５０内に揺動可能に収容されている。各ベーン１４ｂ〜１４ｅの突出側端面は、図２の紙面垂直方向から見て円弧形の凸面状に形成され、筒部１２ａの内周壁面に摺接する。
【００４４】
各ベーン１４ｂ〜１４ｅは、それぞれ対応する収容室５０を回転方向に二分することによって、進角室及び遅角室をハウジング１１との間に形成している。具体的には、シュー１２ｂとベーン１４ｂの間に遅角室５２、シュー１２ｃとベーン１４ｃの間に遅角室５３、シュー１２ｄとベーン１４ｄの間に遅角室５４、シュー１２ｅとベーン１４ｅの間に遅角室５５がそれぞれ形成されている。また、シュー１２ｅとベーン１４ｂの間に進角室５６、シュー１２ｂとベーン１４ｃの間に進角室５７、シュー１２ｃとベーン１４ｄの間に進角室５８、シュー１２ｄとベーン１４ｅの間に進角室５９がそれぞれ形成されている。
【００４５】
このような構成の駆動部１０では、各進角室５６〜５９への作動油供給によりベーンロータ１４がハウジング１１に対して進角側へ相対回転し、クランク軸に対するカム軸２の位相、即ちバルブタイミングを決める機関位相が進角側へ変化する。そして、各ベーン１４ｂ〜１４ｅが進角側のシュー１２ｂ〜１２ｅに当接することで、ハウジング１１に対するベーンロータ１４の相対回転位置が最進角位置となるときには、機関位相として最進角位相が実現されることになる。
【００４６】
一方、駆動部１０では、各遅角室５２〜５５への作動油供給によりベーンロータ１４がハウジング１１に対して遅角側に相対回転し、機関位相が遅角側へ変化する。そして、ベーン１４ｂが遅角側のシュー１２ｅに当接することで、ハウジング１１に対するベーンロータ１４の相対回転位置が最遅角位置となるときには、機関位相として最遅角位相が実現されることになる。
【００４７】
なお、ハウジング１１に対するベーンロータ１４の相対回転位置が図１、２に示す中間位置となるときには、内燃機関の始動を許容し且つ燃費を向上する上において適切な中間位相が、機関位相として実現されるようになっている。そこで、以下では、図１、２に示す回転要素１１、１４間の相対回転位置を「始動中間位置」といい、当該相対回転位置によって実現される機関位相を「始動中間位相」というものとする。内燃機関の始動時の機関位置は、当該始動中間位相に限らず、上記最進角位相に設定されるものであってもよく、後述するロックピン２０等により始動中間位相及び最進角位相のいずれかに制限される。
【００４８】
さて、図１、２に示すように駆動部１０には、さらに、「ロック部材」としてのロックピン２０並びに付勢部材２２が設けられている。
【００４９】
金属製のロックピン２０は円柱状を呈しており、ベーン１４ｂのスプロケット側端面に開口する有底の収容孔部２４に常時嵌合する。かかる嵌合状態においてロックピン２０は、ベーンロータ１４の回転軸線に沿う軸方向に往復直線移動可能となっている。
【００５０】
付勢部材２２は圧縮コイルばねから形成され、収容孔部２４内においてベーン１４ｂとロックピン２０との間に介装されている。付勢部材２２は圧縮側に弾性変形して、ロックピン２０をスプロケット１３側へ付勢する復原力を発生する。
【００５１】
このように復原力を受けるロックピン２０は、始動中間位相（始動中間位置）において収容孔部２４に嵌合したままスプロケット１３側へと移動することにより、スプロケット１３の内壁面に開口する嵌合孔部２６に嵌合可能となっている。ここで、ロックピン２０が嵌合孔部２６に嵌合することによれば、ハウジング１１に対しベーンロータ１４をロックして、それら回転要素１１、１４間の相対回転を禁止することができる。
【００５２】
嵌合孔部２６には、遅角流路２８を介して遅角室５２が連通している。これにより、嵌合孔部２６に嵌合した状態のロックピン２０は、遅角室５２及び遅角流路２８を順次経由して嵌合孔部２６まで供給される作動油の圧力を受けることで、付勢部材２２側へと押圧される。また、収容孔部２４には、進角流路２９を介して進角室５６が連通している。これにより、嵌合孔部２６に嵌合した状態のロックピン２０は、進角室５６及び進角流路２９を順次経由して収容孔部２４まで供給される作動油の圧力を受けることで、付勢部材２２側へと押圧される。
【００５３】
以上によりロックピン２０は、嵌合孔部２６への嵌合状態から、各孔部２６、２４への供給油の圧力の少なくとも一方を受けて移動することによって、嵌合孔部２６から離脱可能となっている。ここで、ロックピン２０が嵌合孔部２６から離脱することによれば、ハウジング１１に対するベーンロータ１４のロックを解除して、それら回転要素１１、１４間の相対回転を許容することができるのである。
【００５４】
（制御部）
図１に示す制御部３０において、カム軸２及びその軸受ジャーナル（図示しない）を通して設けられる進角流路６０は、進角室５６〜５９と連通している。また、カム軸２及びその軸受ジャーナルを通して設けられる遅角流路６２は、遅角室５２〜５５と連通している。
【００５５】
供給流路６４は、「流体供給源」としてのポンプ４の吐出口と連通しており、また排出流路６６は、ポンプ４の吸入口側のオイルパン５へ作動油を排出可能に設けられている。これによりポンプ４は、オイルパン５から汲み上げた作動油を加圧して供給流路６４へと供給可能となっている。ここで本実施形態のポンプ４は、クランク軸によって駆動されることで内燃機関の運転と共に作動する、いわゆるメカポンプである。即ち、ポンプ４からの作動油供給は、内燃機関の始動に伴い開始され、内燃機関の運転中は継続されて、内燃機関の停止に伴いカットされることになる。したがって、内燃機関の始動時及び停止時にポンプ４から供給される作動油の油圧は、内燃機関の運転中に比べて低下することとなる。
【００５６】
制御弁７０は、ソレノイド７２の発生する電磁駆動力及びリターンばね７４の発生する復原力を利用してスプール駆動するスプール弁である。ここで制御弁７０には、進角流路６０と連通する進角ポート８０、遅角流路６２と連通する遅角ポート８２、供給流路６４と連通してポンプ４からの作動油供給を受ける供給ポート８４、並びに作動油排出のために排出流路６６と連通する排出ポート８６が設けられている。制御弁７０は、ソレノイド７２への通電に応じて作動することにより、供給ポート８４及び排出ポート８６に対する進角ポート８０及び遅角ポート８２の接続状態を制御する。
【００５７】
制御回路９０は、例えばマイクロコンピュータ等からなり、制御弁７０のソレノイド７２と電気的に接続されている。制御回路９０は、ソレノイド７２への通電を制御する機能と共に、内燃機関の運転を制御する機能を備えている。
【００５８】
このような構成の制御部３０では、制御回路９０によって制御されたソレノイド７２への通電に従って制御弁７０が作動し、ポート８４、８６に対するポート８０、８２の接続状態が制御される。具体的には、供給ポート８４及び排出ポート８６にそれぞれ進角ポート８０及び遅角ポート８２が接続されるときには、ポンプ４からの供給作動油が流路６４、６０を経由して各進角室５６〜５９へ供給されると共に、各遅角室５２〜５５の作動油が流路６２、６６を経由してオイルパン５へ排出される。一方、供給ポート８４及び排出ポート８６にそれぞれ遅角ポート８２及び進角ポート８０が接続されるときには、ポンプ４からの供給作動油が流路６４、６２を経由して各遅角室５２〜５５へ供給されると共に、各進角室５６〜５９の作動油が流路６０、６６を経由してオイルパン５へ排出される。
【００５９】
以上、バルブタイミング調整装置１の駆動部１０及び制御部３０について説明した。以下、バルブタイミング調整装置１の特徴的構成を説明する。
【００６０】
（特徴的構成）
図１、３、４に示すように本実施形態では、弾性部材１１０が発生する「復原力」を、ハウジング１１に対してベーンロータ１４を進角側へ付勢する「付勢トルク」として作用させる付勢機構１００が駆動部１０に設けられている。付勢機構１００は、弾性部材１１０と、「支持軸部」としてのブッシュ１２０と、「復原力」を「付勢トルク」に変換する接触部１４２とを備えている。
【００６１】
ハウジング１１の筒部１２ａは支持孔部（以下、第一支持孔部）１３０を有している。第一支持孔部１３０は、シューハウジング１２の窓部１２ｆとは反対側の端面に開口しており、復原力を発生する弾性部材１１０の一方の軸端部側を収容し、収容室１２４の一部を内側に形成している。支持孔部１３０は支持孔部１３０と窓部１２ｆとの間に底部を備え、この底部で上記弾性部材１１０の一方の軸端部に当接し、弾性部材１１０の軸方向移動を規制する。
【００６２】
金属製のブッシュ１２０は円筒状体を呈しており、シューハウジング１２の筒部１２ａ及びベーンロータ１４のボス部１４ａに同心的に嵌合している。ブッシュ１２０は筒部１２ａの第一支持孔部１３０及びボス部１４ａの第二支持孔部１４０を内側から支持している。
【００６３】
ブッシュ１２０と第一支持孔部１３０は、互いに軸方向に相対移動可能であると共に、係止部１２２により互いに相対回転不可能、即ち一体回転するように構成されている。係止部１２２は、係合凸部１２３と係合溝部１４３を有しており、図３に示すように係合凸部１２３は径方向に相反する側に突出する一対の連結突部がブッシュ１２０に形成されている。また、係合溝部１４３は係合凸部１２３の上記一対の連結突部にそれぞれ連結される連結凹部が形成されている。
【００６４】
ブッシュ１２０と第二支持孔部１４０は、互いに軸方向に相対移動可能であると共に、互いに相対回転可能に構成されている。第二支持孔部１４０は、接触部１４２を底部１４１に有しており、接触部１４２及び底部１４１は、第二支持孔部１４０の内周とボス部１４ａの固定部１４ｆの外周との間に形成されている。
【００６５】
ブッシュ１２０は、上記円筒状体において上記係合凸部とは反対端部に、底部１２５が設けられており、この底部１２５は、弾性部材１１０の一方の軸端部に当接しており、上記第一支持孔部１３０の底部と共に弾性部材１１０を軸方向に挟み込んで弾性部材１１０の復原力を形成する。
【００６６】
また、この底部１２５は、ボス部１４ａの第二支持孔部１４０に同心的に配置される固定部１４ｆを挿入可能にする挿入部１２６が開口している。
【００６７】
また、底部１２５の収容室１２４とは反対側には、接触部１４２に接する突起部１２１が形成されている。突起部１２１は、「転動体」としてのベアリング１２１ａを有しており、ベアリング１２１ａを介して接触部１４２に摺動自在に接触する。
【００６８】
接触部１４２は、図２に示すように円環状を呈する底部１４１においてブッシュ１２０の2つの突起部１２１に対応した部位に、底部の周方向に沿って円弧状に配置されている。接触部１４２は、図４（ａ）に示すように機関位相の少なくとも位相調整範囲（詳しくは最進角位置Ｐａ〜最遅角位置Ｐｒの角度範囲）に、複数（本実施例では、２つ）の傾斜面状を呈する傾斜部１４２ａ、１４２ｂを有している。
【００６９】
この接触部１４２の傾斜部１４２ａ、１４２ｂは、図４、及び図５の模式原理図に示す如き所定の傾斜角θ（本実施例では、θ１、θ２）を有する傾斜面で形成され、当該傾斜面は、最進角位置Ｐｒから最進角位置Ｐｒに向かうほど弾性部材１１０の復原力が増加する傾斜面形状に主として形成され、即ち最進角位置Ｐｒに向かって登り坂を呈する傾斜面状に主として形成されている。
【００７０】
このような傾斜面特性を主として有する接触部１４２の傾斜部１４２ａにより、弾性部材１１０の復原力は、内燃機関の停止時において、次の始動時に備えてハウジング１１に対するベーンロータ１４の相対位相即ち機関位相を、最進角位置側へ予め進角させる付勢トルク（助勢トルク）として作用するのである。
【００７１】
さて、図１に示すように弾性部材１２０は圧縮ばねで構成され、当該圧縮ばねの軸方向に圧縮荷重（以下、荷重）が形成されるものであって、軸方向に縮むたわみ量に応じて荷重の大きさつまり復原力の大きさが規定される。この弾性部材１２０たわみ量は、接触部１４２の各傾斜部１４２ａ、１４２ｂに対応するプロフィールのリフト量（図４（ａ）参照）に基づいて決定される。
【００７２】
なお、本実施形態において弾性部材１２０のセット荷重としては、「復原力」を「付勢トルク」に変換する接触部１４２の上記プロフィールによって形成される、「セット荷重」に応じた「セット付勢トルク」が、ベーンロータ１４をハウジング１１に対する進角側及び遅角側へと交互に付勢するようにカム軸２から作用する「変動トルク」の平均トルクに打ち勝つ大きさに、設定される。
【００７３】
以上、付勢機構１００による弾性部材１１０及び接触部１４２の「復原力」を「付勢トルク」に変換するという基本構成について説明した。以下、上述の「始動時中間位相又は始動時最進角位相」に制限する「ロック部材」の構成要素（ロックピン２０、付勢部材２２並びに進角及び遅角流路２８、２９を有する流路構造等）とは別に、上記基本構成を用いて「中間位相」Ｐｍに制限する制限構造を、説明する。
（中間位相制限構造）
以下、図４の一例に示すように、ロックピン２０及び嵌合孔部２６により始動時に制限される機関位相を、最進角位相Ｐａとし、当該ロックピン２０及び嵌合孔部２６による制限機関位相（最進角位相Ｐａ）とは別に、接触部１４２の傾斜部１４２ａ、１４２ｂ形状により制限される中間位相Ｐｍを設けるものとする。
【００７４】
図４に示すように、接触部１４２は、２つの傾斜部１４２ａ、１４２ｂを有するプロフィールで構成されおり、傾斜部１４２ａ及び傾斜部１４２ｂは、それぞれ、互いに相反する傾斜方向に形成された傾斜角θ１及び傾斜角θ２に形成されるのである。なお、説明の簡略のために、傾斜角θ１及び傾斜角θ２は、互いに相反する傾斜方向に形成されているものの、その角度の大きさはほぼ同じ（θ１＝θ２）に設定されているものとする。
【００７５】
ここで、上記基本構成においては、傾斜角θ１を備えた傾斜部１４２ａによって、接触部１４２の主たる傾斜面特性を得るものとした。
【００７６】
上記接触部１４２では、更に、傾斜角θ１とは相反する傾斜方向に形成された傾斜角θ２を備えた傾斜部１４２ａを設けることにより、図３の突起部１２１の転動体１２１ａを、傾斜角θ１の傾斜部１４２ａと傾斜角θ２の傾斜部１４２ａの間に挟み込む構成としている。このような傾斜角θ１の傾斜部１４２ａと傾斜角θ２の傾斜部１４２ｂを繋ぐ角部には、「受け部」としての中立領域１５１が存在する。
【００７７】
図４（ａ）に示す中立領域１５１は、転動体１２１ａが接触部１４２に接触することで形成される「第１付勢力」としての法線方向付勢力Ｆｎが発生し、しかもこの法線方向付勢力Ｆｎの法線方向は、復原力Ｆの軸方向に実質的に一致する。
【００７８】
一方、図４（ａ）に示す上記中立領域１５１以外の、他の傾斜角θ２の傾斜面領域又は他の傾斜角θ１の傾斜面領域では、法線方向付勢力Ｆｎが形成されるが、法線方向付勢力Ｆｎの法線方向と復原力Ｆの軸方向が一致することはなく、これによって、「第２付勢力」として回転分力Ｆｒが更に発生する。
【００７９】
なお、ここで、中立領域１５１は、請求範囲に記載の受け部に相当する。
【００８０】
以上、バルブタイミング調整装置１の特徴的構成について説明した。以下、駆動部１０に作用する変動トルクについて説明する。
【００８１】
（変動トルク）
内燃機関の運転時には、カム軸２によって開閉駆動される排気弁からのスプリング反力並びにカム軸２によって駆動される燃料噴射ポンプの駆動反力に応じて、変動トルクがカム軸２及びベーンロータ１４に作用する。ここで図６に例示するように、変動トルクは、クランク軸に対するカム軸２の機関位相を遅角させる方向の正トルクと、当該機関位相を進角させる方向の負トルクとの間において、周期的に変動するものである。そして、特に本実施形態の変動トルクは、カム軸２とそれを軸受するジャーナル（図示しない）との間のフリクションに起因して、正トルクのピークトルクＴｃ＋が負トルクのピークトルクＴｃ−よりも大きくなる傾向を示す。したがって、変動トルクの平均トルク（以下、「平均変動トルク」という。）Ｔｃａが、本実施形態では、付勢機構１００及び接触部１４２による主たる傾斜面特性で得られる付勢トルクとは反対向きとなる正トルクの側、即ち遅角側に偏っていると共に、内燃機関の回転数が高くなるほど増大することとなる。
【００８２】
以上、駆動部１０に作用する変動トルクについて説明した。以下、バルブタイミング調整装置１の特徴的作動について説明する。
【００８３】
（特徴的作動）
以下、バルブタイミング調整装置１の特徴的作動について、図２、４、５を参照しつつ説明する。なお、説明を判りやすくするため、図４、５ではハウジング１１と一体回転する付勢機構１００において突起部１２２を図示し、突起部１２２以外の他の構成部材の図示は省略している。また、図４では、説明の便宜上、図３に示す接触部１４２の傾斜面の傾斜角θを模式的に拡大して示している。
【００８４】
上述の構成の付勢機構１００において、付勢機構１００の突起部１２２は、常に接触部１４２に接している。弾性部材１１０が突起部１２２を介して図４（ａ）の如き接触部１４２の傾斜部（プロフィール）１４２ａ、１４２ｂ、並びに中立領域１５１を押圧することで、弾性部材１１０が発生する復原力Ｆは、図４（ｂ）に示す荷重特性となる。
【００８５】
（付勢機構１００及び接触部１４２による基本構成による作動）
まず、接触部１４２の傾斜部（プロフィール）１４２ａ、１４２ｂにおいては、上記復原力Ｆは、接触部１４２の接触面に対して、法線方向に作用する付勢力（以下、法線方向付勢力）Ｆｎと、この法線方向付勢力Ｆｎに対応する回転方向の分力（以下、回転分力）Ｆｔを形成する。法線方向付勢力Ｆｎは接触部１４２の傾斜角θに応じてＦ×ｃｏｓθで表され、回転分力Ｆｔは、復原力Ｆに対して法線方向付勢力Ｆｎと対となる傾斜面方向の分力をＦｒとすると、Ｆｔ＝Ｆｒ×ｃｏｓθ＝Ｆ×ｓｉｎθ×ｃｏｓθで表される。なお、傾斜角θは接触部１４２において各傾斜部１４２ａ、１４２ｂの特徴（プロフィール）を規定するものである。
【００８６】
付勢トルクＴｕは、図２において両回転体１１、１４の回転中心軸から突起部１２２までの軸間距離をｒとすると、Ｔｕ＝Ｆｔ×ｒとなるのである。
【００８７】
ここで、付勢トルクＴｕは、弾性部材１１０の復原力Ｆと接触部１４２のプロフィールと軸間距離ｒとに基づいて決定され、付勢トルクＴｕの機関位相に対する変化率が接触部１４２の傾斜角θと、弾性部材１１０のばね定数とに基づいて決定されるのである。こうした構成の付勢機構１００は、付勢トルクＴｕの機関位相に対する変化率を、図４（ｃ）の僅かな変化率の如く比較的低く抑えることが容易にできる。故に、機関位相を目標位相に追従させる通常制御において、機関位相を目標位相に精度よく調整することができる。
【００８８】
バルブタイミング調整装置１の機関位相の調整は、カム軸２に作用する、変動トルク、進角室５６〜５９への供給油の供給である進角供給及び遅角室５２〜５５への供給油の供給である遅角供給によって発生する回転トルク、及び付勢機構１００及び接触部１４２によって発生する付勢トルクがバランスすることによって決まるからである。こうした回転トルクを調整することで機関位相を調整する方法では、上記進角供給及び遅角供給を制御する供給制御において、付勢トルクＴｕは、平均変動トルクに打ち勝つ大きさに設定され、かつ機関位相に対する変化率を小さくすることもしくは殆ど零とすることが好ましいのである。
【００８９】
しかも、付勢機構１００の弾性部材１１０において復原力Ｆを発生させるたわみ量が、従来技術のトーションスプリング（以下、アシストスプリングという）ように機関位相即ち両回転体１１、１４の間の相対回転位相によって直接的に規定されることはない。その結果、両回転体１１、１４の間の相対位相の大きさに拘ることなく、当該相対回転位相（機関位相）に相当する弾性部材１１０のたわみ量を小さく設定することができるのである。これにより、付勢機構１００の弾性部材１１０の耐久性を高めることができる。こうした付勢機構１００及び接触部１４２を備えたバルブタイミング調整装置１は、クランク軸に対するカム軸２の機関位相を目標位相に精度よく調整可能であると共に、耐久性に高めることができるのである。
【００９０】
また、突起部１２１が接触部１４２の傾斜面に沿って移動する場合において、接触部１４２及び突起部１２１の接触状態等で決定される摩擦係数をμとすると、突起部１２１に作用する摩擦力Ｆｍｓは、Ｆｍｓ＝μ×Ｆｎ＝μ×Ｆ×ｃｏｓθとなるのである。この摩擦力Ｆｍｓを上回ると、突起部１２１は接触部１４２の傾斜面に沿って移動する。
【００９１】
ここで、突起部１２１の先端には、上記の如くベアリング１２１ａを有しているので、接触部１４２及び突起部１２１の接触状態において摩擦係数を極めて小さくすることができ、ひては接触部１４２の傾斜面に沿って滑らかに移動させることができるのである。これにより、付勢トルクＴｕを形成する復原力Ｆが、付勢トルクＴｕ以外の摩擦力などに消耗されてロスするのが抑制される。
（中間位相制限構造による作動）
次に、接触部１４２の中立領域１５１においては、以下のようになる。即ち、傾斜角θ１の傾斜部１４２ａと傾斜角θ２の傾斜部１４２ｂを繋ぐ角部には、「受け部」としての中立領域１５１が存在するので、転動体１２１ａが上記角部に直接接触する、または上記角部近傍の両傾斜部１４２ａ、１４２ｂ側にそれぞれ接触することになる。転動体１２１ａが上記角部に直接接触する場合には、法線方向付勢力Ｆｎの法線方向は、復原力Ｆの軸方向に一致する。一方、転動体１２１ａが上記角部近傍の両傾斜部１４２ａ、１４２ｂ側に接触する場合には、互いに相反する傾斜方向に形成された傾斜角θ１及び傾斜角θ２という特徴により、発生する各回転分力Ｆｔは、相殺もしくは極めて小さい荷重となる。それ故に、発生する各法線方向付勢力Ｆｎの合成力の大きさは、復原力Ｆの大きさとほぼ同じになり、しかもその合成力の作用方向は復原力Ｆの軸方向にほぼ一致する。
【００９２】
こうような中立領域１５１においては、突起部１２１の転動体１２１ａが中立領域１５１に接触することにより得られる法線方向付勢力Ｆｎの法線方向は、復原力Ｆの軸方向に実質的に一致し、かつ回転分力Ｆｔは零もしくは極めて小さい荷重となるのである。
【００９３】
一方、突起部１２１の転動体１２１ａが中立領域１５１よりずれて接触するようになる場合、つまり転動体１２１ａが両傾斜部１４２ａ、１４２ｂ側のいずれか側のみ（以下、中立領域を挟む対峙領域という）に接触するようになる場合には、傾斜部１４２ａ、１４２ｂの傾斜角θ１または傾斜角θ２に相応の回転分力Ｆｔの大きさで発生する。
【００９４】
故に、図４（ｃ）に示すように、中立領域１５１では、発生する付勢トルクＴｕは極めて小さい回転トルク、または実質的に当該回転トルクが零となると共に、上記中立領域から上記対峙領域へ移行する場合には、回転分力Ｆｔに相当する比較的大きな付勢トルクＴｕが急発生することになるのである。
【００９５】
これにより、中間位相制限制御時において、中間位相制限領域を上記中立領域１５１とすると、進角室５６〜５９への供給油の供給である進角供給及び遅角室５２〜５５への供給油の供給である遅角供給（以下、単に「進角及び遅角供給」という）による供給油圧が低圧である場合であっても、機関位相を、上記の中立領域１５１及び上記対峙領域で発生する付勢トルクＴｕの特性によって、中立領域１５１に保持することができる。
【００９６】
また、上記対峙領域で発生する付勢トルクＴｕの大きさによっては、上記中立領域１５１に保持する状態が十分にできなくなるという場合があったとしても、中立領域１５１を挟み込んで対峙する上記対峙領域側の付勢トルクＴｕによって、「カム位相暴れ」という暴れ現象を効果的に抑えることができ、ひいては中立領域１５１の許容される前後範囲内に、機関位相を制限するのが容易となる。
【００９７】
（停止時・始動時）
内燃機関の停止前の運転中は、内燃機関の回転数が所定のアイドル回転数Ｎｉ以上となることにより、ポンプ４から供給される作動油の圧力が所定の閾圧Ｐ以上となる。これに対し、イグニッションスイッチのオフ等の停止指令によって内燃機関が停止するときには、内燃機関の回転数がアイドル回転数Ｎｉよりも低下し、クランク軸によって駆動されるポンプ４からの供給油の圧力が閾圧Ｐを下回る。これにより駆動部１０では、進角室５６〜５９又は遅角室５２〜５５への供給油の圧力によってベーンロータ１４に作用する力と、ベーンロータ１４を付勢する付勢機構１００及び接触部１４２（以下、単に「付勢機構１００」という）による弾性部材１１０の復原力Ｆによる付勢トルクＴｕとのうち、後者が支配的となる。その結果、付勢機構１００により付勢されるベーンロータ１４は、ハウジング１１と一体回転するブッシュ１２０に対して最遅角位置よりも進角側へ相対回転しようとする。
【００９８】
こうした付勢機構１００の主たる傾斜部１４２ａの特性により発生する付勢トルクＴｕが進角側へ相対回転するトルクを助勢するので、「ロック部材」のロックピン２０が嵌合孔部２６に嵌合する機関位置、即ち当該ロックピン２０及び嵌合孔部２６の両者の嵌合により規定される始動中間位相（または最進角位相）へ、ベーンロータ１４を相対回転することが可能となる。なお、このときには、ポンプ４からの供給油の圧力が閾圧Ｐを下回るのに応じてロックピン２０がスプロケット１３側へ移動するようになっており、始動中間位相（または最進角位相）に保持されたベーンロータ１４は、ロックピン２０の嵌合孔部２６への嵌合によってハウジング１１に容易にロックされ得ることとなる。したがって、内燃機関の停止後においては、機関位相を始動中間位相（または最進角位相）に保ったまま、内燃機関の次の始動に備えることができるのである。
【００９９】
この後、イグニッションスイッチのオン等の始動指令により内燃機関が始動するときには、内燃機関が完爆してスタータの補助なく継続回転可能となるまでは、ポンプ４から供給される作動油の圧力が閾圧Ｐを下回る。そのため、上述した停止時と同様の原理によって、ハウジング１１に対するベーンロータ１４の相対回転位置が始動中間位相（または最進角位相）に保持且つロックされるので、カム軸２からの変動トルクの作用下にあっても、機関位相を始動中間位相（または最進角位相）に保つことができる。
【０１００】
また、本実施形態では、始動中間位相（または最進角位相）とは別に、付勢機構１００による上記中間位相制限構造によって、下記の内燃機関の運転条件であっても、中立領域１５１に対応する中間位相Ｐｍに、機関位相を制限制御することができる。即ち、運転条件の一例が、上記ロック部材が解除された始動後において、上記進角及び遅角供給の供給油圧が、従来技術より比較的低い油圧である場合、また、運転条件の他の一例が、上記進角及び遅角供給の停止時にあるとき、即ち上記進角及び遅角供給を制御する供給制御により中間位相領域内に制限する場合である。
【０１０１】
（運転中）
内燃機関の始動完了後の運転中は、上述したようにポンプ４から供給される作動油の圧力が閾圧Ｐ以上となる。これにより、駆動部１０では、進角室５６〜５９又は遅角室５２〜５５への供給油の圧力によってベーンロータ１４に作用する力と、ベーンロータ１４を付勢する付勢機構１００の弾性部材１１０の復原力Ｆによる付勢トルクＴｕとのうち、前者が支配的となる。そのため、まず、進角室５６〜５９又は遅角室５２〜５５のうち少なくとも一方へ作動油を供給するように制御回路９０が制御弁７０を制御することで、ロックピン２０が付勢部材２２側へ移動してハウジング１１に対するベーンロータ１４のロックが解除されることになる。
【０１０２】
そして、ロックの解除後、制御回路９０が制御弁７０を制御して作動油を進角室５６〜５９へ供給する場合には、ブッシュ１２０つまりハウジング１１に対してベーンロータ１４が進角側へ相対回転しようとする。また、ロックの解除後、制御回路９０が制御弁７０を制御して作動油を遅角室５２〜５５へ供給する場合には、ハウジング１１に対してベーンロータ１４が進角側へ相対回転しようとする。
【０１０３】
このようなとき、付勢機構１００による付勢トルクＴｕの機関位相に対する変化率が殆ど僅かに抑えるので、上記進角供給及び遅角供給を制御することで回転トルクを発生させて、当該回転トルク、平均変動トルク、付勢トルクをバランスすることにより機関位相を制御する際に、制御回路３０による進角供給及び遅角供給の制御が容易にとなり、ひいては機関位相が目標位相に精度よく調整されるのである。
【０１０４】
また、こうした運転状態においては、上記進角供給及び遅角供給の供給油圧を、比較的高い油圧で供給することができるので、上記進角供給及び遅角供給による回転トルクが比較的大きく形成でき、ひいては当該回転トルクに比べて、付勢機構１００による付勢トルクＴｕの影響は実質的に無視できる程度に小さいものにすることができる。
【０１０５】
言い換えると、中間位相Ｐｍ以外の機関位相調整範囲では、付勢トルクＴｕの機関位相に対する変化率が殆ど僅かに抑えるので、上記進角供給及び遅角供給を制御することで回転トルクを発生させて、当該回転トルク、平均変動トルク、付勢トルクをバランスすることにより機関位相を制御するときにおいて、制御回路３０による進角供給及び遅角供給の制御が容易にとなり、ひいては機関位相が目標位相に精度よく調整されるのである。
【０１０６】
しかも、中間位相Ｐｍにおいては、その前後の進角側又は遅角側の機関位相で発生する上記付勢トルクに反し、中間位相Ｐｍでの付勢トルクＴｕの状態は極めて小さいトルクもしくは零であるので、制御回路３０による進角供給及び遅角供給の制御により始動中間位相Ｐｍへ嵌り込むと、その変動トルクの影響に関係なく、始動中間位相Ｐｍに制限（保持）されるのである。
【０１０７】
以上によれば、中間位相制限制御時において機関位相を中間位相Ｐｍ領域に効果的に保持すると共に、機関位相を目標位相に追従させる通常制御に移行時において両回転体１１、１４間で相対回転を速やかに実施できる。
【０１０８】
また、以上説明した本実施形態では、中間位相Ｐｍ領域に保持する手段として、両回転体１１、１２のいずれか一方の回転体１１に連動回転し、かつ他方の回転体１４に相対回転する突起部１２１、及び弾性部材１１０を有する付勢機構１００と、突起部１２１が接する接触部１４２を有する他方の回転体１４側において「受け部」としての中立領域１５１という構成要素で構成されるので、中間位相Ｐｍ領域に保持する手段が、比較的簡素な構成で得られるのである。
【０１０９】
以上の請求項１に記載の発明によれば、簡素な構成により内燃機関の始動性を保証すると共に、内燃機関の運転に適したバルブタイミングを逐次実現するバルブタイミング調整装置が得られるのである。
【０１１０】
また、以上説明した本実施形態では、付勢機構１００は、「復原力」を発生する弾性部材１１０と、「支持軸部」としてのブッシュ１２０と、「復原力」を「付勢トルク」に変換する接触部１４２とを備えており、ブッシュ１２０は、両回転体１１、１４において、筒部１２ａの第一収容孔部１３０及びボス部１４ａの第二収容孔部１４０を内側から支持している。上記ハウジング１１においてシューハウジング１２は、ブッシュ１２０を筒部１２ａに対して回転不能に配置すると共に、シューハウジング１２及びブッシュ１２０の間に弾性部材１１０を挟み込んで収容し、軸方向にたわませることにより復原力Ｆを発生させている。一方、ベーンロータ１４はブッシュ１２０を軸方向に摺動可能に配置すると共に、ベーンロータ１４の底部１４１においてブッシュ１２０の突起部１２１が接触部１４２に配置するよう構成されている。
【０１１１】
このように構成によれば、両回転体１１、１４間の相対回転位相が進角側又は遅角側へ変化するとき、付勢機構１００は、ハウジング１１と共に一体回転し、かつベーンロータ１４とは互いに相対回転する。このようなときには、付勢機構１００は、ブッシュ１２０によってベーンロータ１４の第二収容孔部１４０内をスムースに相対回転できる。しかも、シューハウジング１２及びブッシュ１２０間に挟み込んで収容される弾性部材１１０は、弾性部材１１０の両端部が、シューハウジング１２、及び突起部１２１を介したベーンロータ１４の底部１４１である接触部１４２の間に挟み込まれている。このような弾性部材１１０のシューハウジング１２側の端部及び突起部１２１の双方は、第一収容孔部１３０及び第二収容孔部１４０の内周に沿って軸方向外側にスムースに押圧することができる。
【０１１２】
これより、突起部１２１及び接触部１４２の傾斜部１４２ａ、１４２ｂを介して、弾性部材１１０の復原力Ｆが、付勢力トルクＴｕに効果的に変換される。しかも、弾性部材１１０を一体的に回転するシューハウジング１２及びブッシュ１２０に収容しているので、復原力Ｆを発生する弾性部材１１０が摩耗するのを抑制しつつ、シューハウジング１２及びブッシュ１２０間で弾性部材１１０がたわませた状態で保持されるのである。
【０１１３】
また、以上説明した本実施形態では、突起部１２１は、ブッシュ１２０の底部１２５において挿入部１２６の外側に設けられている。言い換えると、突起部１２１は、ブッシュ１２０の外周部に設けられている。このような構成によると、ブッシュ１２０の体格の径方向制限内で付勢トルクＴｕを最大限に高めることができる。言い換えると、付勢トルクＴｕを発生させるための弾性部材１１０の復原力Ｆを小さく抑えることができ、ひいては弾性部材１１０の耐久性向上が更に図れるのである。
【０１１４】
また、以上説明した本実施形態では、突起部１２１は、接触部１４２との間で転動自在なベアリング１２１ａを備えている。このような構成によると、突起部１２１はベアリング１２１ａを介して接触部１４２に対して法線方向に常に押し当てることになるので、接触部１４２において傾斜部（プロフィール）の傾斜面形状の設定自由度を高めることができ、ひいては当該傾斜部により規定される上記付勢トルクＴｕのカム角位相に対する変化率の設定自由度が高められる。
【０１１５】
しかも、このような突起部１２１の先端にベアリング１２１ａを備える構成にすると、突起部１２１はベアリング１２１ａを介して接触部１４２に対して常に法線方向に押し当てることになると共に、接触部１４２に沿って突起部１２１をスムースに移動しつつ、突起部１２１を接触部１４２に形成された「受け部」としての中立領域１５１に容易に嵌め込むことができる。
【０１１６】
また、以上説明した本実施形態では、弾性部材１１０は圧縮ばねであるので、ねじりコイルばねや渦巻きばねに比べて付勢トルクＴｕのヒステリシスの抑制が図れる。したがって、制御回路３０の制御によって機関位相を目標位相に精度よく調整することが容易となる。
【０１１７】
また、以上説明した本実施形態では、付勢機構１００の突起部１２１が接触部１４２の傾斜部に接することで発生する回転分力Ｆｔは、付勢トルクＴｕに対応する、平均変動トルクとは反対側へベーンロータ１４を付勢する分力に設定されている。しかも、接触部１４２の主たる傾斜部１４２ａは、両回転体１１、１４の間の相対位相において遅角側ほど付勢トルクを大きく形成する傾斜面特性を有する。
【０１１８】
こうした構成によると、接触部において傾斜部（プロフィール）形状により、付勢トルクが、両回転体１１、１４の間の相対回転位相（機関位相）において、平均変動トルクよりも大きく、かつ遅角側ほど大きく設定されている。したがって、変動トルクの影響を受け易い内燃機関の始動時等の運転状態において作動油が十分供給されていない場合であっても、機関位相を確実に進角側へ制御することができるのである。
【０１１９】
（第二実施形態）
第二実施形態を図７に示す。第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態は、「受け部」として、中立領域１５１と、中立領域１５１を挟み込で配置され、許容対峙領域１５２という前後範囲とを備える一例を示すものである。図７及び図８は、第二実施形態によるバルブタイミング調整装置の特徴部分を示すものある。
【０１２０】
図８に示すように、接触部２４２において、２つの傾斜部２４２ａ、２４２ｂは、それぞれ、傾斜部の各区分が更に、複数の傾斜部区分を有するプロフィールで構成されている。傾斜部２４２ａ及び傾斜部２４２ｂは、互いに相反する傾斜方向に形成され、かつ紙面上の垂線に対してほぼ線対称に形成されている。
【０１２１】
以下、説明の簡略のために、傾斜部２４２ａの各傾斜部区分２４２ａ１〜２４２ａ４について説明する。ここで、傾斜部２４２区分ａ１、傾斜部区分２４２ａ２、傾斜部区分２４２ａ３、及び傾斜部区分２４２ａ４が、それぞれ、傾斜角θ３、傾斜角θ４、傾斜角θ１、及び傾斜角θ５に対応する。
【０１２２】
また、上記傾斜部区分２４２ａ１〜２４２ａ４において、傾斜部区分２４２ａ１及び傾斜部区分２４２ａ２の各傾斜面区分の形状が、突起部１２１の転動体１２１ａを摺動可能に支持する面形状に構成されている。以下、傾斜部２４２区分ａ１及び傾斜部区分２４２ａ２の各傾斜面区分を、受け部１５０の内周面１５０ａという。
【０１２３】
また、上記各傾斜部区分２４２ａ１、２４２ａ２は、傾斜角θ３、θ４を、θ３＜θ４に設定することが好ましい。上記受け部１５０の内周面１５０ａにおいて、図８（ｃ）の付勢トルクＴｕに示すように、中立領域１５１から、進角側及び遅角側の傾斜部１４２ａ、１４２ｂの両端部側に向かって、許容対峙領域１５２の付勢トルクＴｕを漸増する特性とすることができる。これによると、中間位相制限制御時において機関位相を中間位相Ｐｍ領域に効果的に保持すると共に、機関位相を目標位相に追従させる通常制御に移行時において両回転体１１、１４間で相対回転の速やかな実施が、確実に保証できる。
【０１２４】
また、上記傾斜部区分２４２ａ１〜２４２ａ４においては、少なくとも傾斜角θ１、θ５を、θ１＜θ５に設定することが好ましい。機関位相調整範囲（詳しくは最進角位置Ｐａ〜最遅角位置Ｐｒの角度範囲）において、最進角側及び最進角側以外の通常調整範囲では、傾斜角θ１からなる傾斜部１４２ｃで形成されており、当該傾斜角θ１は第一実施形態の傾斜角θの大きさに相当する程度に設定されているのである。
【０１２５】
このような構成の傾斜部区分２４２ａ１〜２４２ａ４によると、機関位相の通常調整範囲では、付勢トルクの変化率を僅かに抑えつつ、最遅角側での付勢トルクを効果的に高めることで内燃機関の停止時に機関位相が最遅角側にある場合において次回の始動準備が確実に実施できる。したがって、機関位相を目標位相に精度よく調整可能とする共に、内燃機関の始動性向上が図れる。
【０１２６】
（第三実施形態）
第三実施形態を図９に示す。第三実施形態は第一実施形態の変形例である。第三実施形態は、「受け部」として、中立領域１５１と、中立領域１５１を挟み込で配置され、許容対峙領域１５２という前後範囲とを備える他の一例を示すものである。
【０１２７】
図９に示すように、受け部１５０が、２つの傾斜部３４２ａ、３４２ｂに形成されている。傾斜部３４２ａ、３４２ｂの各傾斜角は、第一実施形態の如きθ１及びθ２に限らず、殆ど軽微な傾斜角に設定する構成としてもよい。
【０１２８】
また、受け部１５０の内周面１５０ａは、図９に示すように、摺動可能に支持する対象が転動体１２１ａである故に、半円状の曲面に形成することができる。内周面１５０ａは、半円状の曲面に形成される故に、このような受け部１５０の内周面１５０ａであっても、受け部１５０での付勢トルクＴｕを、中立領域１５１から、進角側及び遅角側の傾斜部１４２ａ、１４２ｂの両端部側に向かって、許容対峙領域１５２の付勢トルクＴｕを漸増する特性にすることができる。
【０１２９】
（第四実施形態）
第四実施形態を図１０に示す。第四実施形態は第三実施形態の変形例である。第四実施形態は、接触部４４２上に、複数（本実施例では、２つ）の受け部１５０を設けた一例を示すものである。
【０１３０】
図１０に示すように、２つの受け部１５０の各中立領域１５１に対応した中間位相Ｐｍ１、Ｐｍ２が設定されている。これによると、各中間位相Ｐｍ１、Ｐｍ２へ中間位相制限制御を実施する際に、中間位相Ｐｍ１、Ｐｍ２領域内で容易に保持することができる。
【０１３１】
また、始動時以外の通常運転中であれば、上記進角供給及び遅角供給の供給油圧を、比較的高い油圧で供給することができるので、このとき、中間位相Ｐｍ１及び中間位相Ｐｍ２のいずれかに、目標位相とする中間位相を切り換えることができ、次回始動時での、中間位相Ｐｍ１、Ｐｍ２を、内燃機関に適した中間位相Ｐｍ１、Ｐｍ２の位置に適宜調整できる。
【０１３２】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
【０１３３】
具体的には、上述した実施形態において「進角」及び「遅角」の関係を、説明のものとは逆にしてもよい。
【０１３４】
また、接触部１４２の傾斜部１４２ａ、１４２ｂは、ブッシュ１２０の突起部１２１に対して弾性部材１１０の復原力Ｆを増加および減少させる傾斜面形状のいずれであってもよい。付勢機構１００及び傾斜部１４２ａ、１４２ｂにより生じる付勢トルクＴｕを、機関位相の進角側又は遅角側に付勢する場合があるから、当該傾斜部１４２ａの傾斜面形状は適宜設定することができる。
【０１３５】
また、ブッシュ１２０をシューハウジング１２に一体回転可能かつ軸方向移動可能に設けると共に、ブッシュ１２０をベーンロータ１４に相対回転可能かつ軸方向移動可能に設ける構成としたが、これに限らず、ブッシュ１２０をベーンロータ１４に一体回転可能かつ軸方向移動可能に設けると共に、ブッシュ１２０をシューハウジング１２に相対回転可能かつ軸方向移動可能に設ける構成とすることができる。この場合、弾性部材１１０は、ベーンロータ１４及びブッシュ１２０間に挟み込まれて収容され、接触部の傾斜部はシューハウジング１２の底部に設けられるのである。
【０１３６】
弾性部材１１０は圧縮ばねであるとしたが、これに限らず、軸方向にたわませることにより復原力を発生するものであればいずれの弾性体であってもよい。
【０１３８】
加えて、ポンプ４としては、内燃機関の運転と共に作動するものであれば、例えば内燃機関の運転に伴う通電によって作動する電動ポンプ等を用いてもよい。
【０１３９】
そして、本発明は、排気弁のバルブタイミングを調整する装置以外にも、「動弁」としての吸気弁のバルブタイミングを調製する装置や、吸気弁及び排気弁の双方のバルブタイミングを調整する装置にも、適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す構成図である。
【図２】図１中のII−II線断面図である。
【図３】図１中の支持軸部を示す図であって、図３（ａ）はIII方向からみた側面図、図３（ｂ）は断面図、図３（ｃ）は側面図である。
【図４】図１のバルブタイミング調整装置の特性を示す図であって、図４（ａ）は図１中の付勢機構による接触部及び受け部のプロフィール、図４（ｂ）は付勢機構の弾性部材による付勢荷重（復原力）、図４（ｃ）は付勢機構による付勢トルクを示す特性図である。
【図５】図１中の付勢機構による復原力・付勢トルク変換の一例を説明するための模式図である。
【図６】変動トルクについて説明するための模式図である。
【図７】第二実施形態によるバルブタイミング調整装置の特徴を説明するための模式図である。
【図８】図７のバルブタイミング調整装置の特性を示す図であって、図８（ａ）は図７中の付勢機構による接触部及び受け部のプロフィール、図８（ｂ）は付勢機構の弾性部材による付勢荷重（復原力）、図８（ｃ）は付勢機構による付勢トルクを示す特性図である。
【図９】第三実施形態によるバルブタイミング調整装置の特徴を説明するための模式図である。
【図１０】第四実施形態によるバルブタイミング調整装置の特徴を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１４１】
１  バルブタイミング調整装置
２  カム軸（従動軸）
４  ポンプ（流体供給源）
１０  駆動部
１１  ハウジング（駆動回転体）
１２  シューハウジング
１２ａ  筒部
１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ  シュー
１３  スプロケット
１４  ベーンロータ（従動回転体）
１４ａ  ボス部
１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ  ベーン
１４ｆ  固定部
２０  ロックピン（ロック部材）
２２  付勢部材
２４  収用孔部
２６  嵌合孔部
２８  遅角流路
２９  進角流路
３０  制御部
５０  収容室
５２、５３、５４、５５  遅角室
５６、５７、５８、５９  進角室
６０  進角流路
６２  遅角流路
６４  供給流路
７０  制御弁
９０  制御回路
１００  付勢機構
１１０  弾性部材
１２０  ブッシュ（支持軸部）
１２１  突起部
１２１ａ  転動体
１２２  係止部
１２３  係合凸部
１２４  収容室
１２５  底部
１２６  挿入部
１３０  第一支持孔部
１４０  第二支持孔部
１４１  底部
１４２  接触部
１４２ａ  傾斜部
１４２ｂ  傾斜部
１４３  係合溝部
１５０  受け部
１５０ａ  内周面
１５１  中立領域（受け部）
１５２  許容対峙領域（受け部）
【図１】
0004851475.tif 000002
【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】
0004851475.tif 000007
【図７】
0004851475.tif 000008
【図８】
0004851475.tif 000009
【図９】
0004851475.tif 000010
【図１０】
0004851475.tif 000011