(57)【要約】【課題】従動軸側の作動流体の通路と、従動軸と軸受部材との間のシール性能を向上させることが可能なバルブタイミング調整装置を提供する。【解決手段】カムシャフト２は、軸受部材８０との対向面に、すなわち軸受部材８０と当接する外周面に環状壁８３１、８３２を有しており、一方、軸受部材８０は、環状壁８３１、８３２に対応する環状溝８４１、８４２を有している。したがって、環状壁８３１、８３２と環状溝８４１、８４２とにより、記号Ｓで示すようなラジアル方向に延びる摺動面が作出される。ここで、環状溝８４１、８４２の最深部がそれぞれ作動油で満たされる進角連通溝７１１および遅角連通溝７２１となっている。【選択図】      図６
2009250061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の駆動軸と、当該駆動軸の駆動力により回転駆動されてバルブを開閉する従動軸との位相を変化させることによって、バルブの開閉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、
前記吸気弁および前記排気弁のうち少なくとも一方を開閉駆動する従動軸と、
前記従動軸をラジアル方向に支持する軸受部材と、
前記駆動軸および前記従動軸の一方とともに回転するハウジングと、
前記駆動軸および前記従動軸の他方とともに回転し、前記ハウジング内に形成された収容室に収容されるベーンを有し、前記ベーンにより前記収容室が仕切られて形成される圧力室に前記軸受部材および前記従動軸を介して供給される作動流体の圧力によって前記ハウジングに対し相対回動可能なベーンロータと、
前記従動軸と前記軸受部材との摺動面である基本摺動面の一方に形成され、前記基本摺動面の所定部位から周方向に沿って環状に突出する環状壁部と、
前記基本摺動面の他方に形成され、前記環状壁部が摺動可能に嵌まり込む環状溝部と、を備え、
前記環状壁部と前記環状溝部とでラジアル方向に延びる摺動面を形成したことを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【請求項２】
前記環状壁部は、前記従動軸の基本摺動面に形成され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】
前記環状壁部は、前記軸受部材の基本摺動面に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項４】
前記ベーンロータの前記圧力室に連通する従動軸側の通路である従動軸側通路は、前記環状壁部が前記環状溝部に嵌まり込むことで前記環状溝部の最深部に形成される環状連通溝によって、前記軸受部材側の通路である軸受側通路と連結されることを特徴とする請求項１から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】
前記環状壁部および前記環状溝部を、スラスト方向において前記基本摺動面に複数設けたことを特徴とする請求項１から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】
さらに、
前記カムシャフトの回転にともない揺動して前記吸気弁および前記排気弁の少なくとも一方を開閉駆動するロッカーアームと、
前記ロッカーアームに回転可能に取り付けられ、前記カムシャフトのカムと転がり接触するローラーとを備えていることを特徴とする請求項１から５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、吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉タイミング（以下、バルブタイミングという）を調整する内燃機関のバルブタイミング調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気弁または排気弁の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として、相対回動するベーンロータとハウジングとの間に進角油圧室および遅角油圧室を有し、両油圧室に充満する作動油の油圧制御によりベーンロータとハウジングとの間に位相差を形成し、吸気弁または排気弁のバルブタイミングを調整するものが公知である。このバルブタイミング調整装置は、オイルポンプからの作動油を進角油圧室へ供給する状態と遅角油圧室へ供給する状態とに切り換えることで、進角油圧室および遅角油圧室の油圧を制御する。こうした油圧の制御により、ベーンロータとハウジングとを相対回転させ、これらの間に位相差を形成することで、バルブタイミングを調整している。
【０００３】
このようなバルブタイミング調整装置では、吸気弁または排気弁からの反力によって、カムシャフト駆動トルク（カムトルク）が脈動することが知られている。このカムトルクの脈動によって、ベーンロータとハウジングとの間に所定の位相差を作出するまでに要する時間が大きくなったり（位相変化の速度が低下）、あるいは、一定の位相差の保持が困難になったり（位相の振幅が発生）する状況があった。
【０００４】
例えば、図１０（ａ）に示すように、ベーンロータが、目標とする位相となるように相対回動する場合、ベーンロータを相対回動させる一定のトルク（ＶＣＴトルク）が発生させられる。このとき、カムトルクの脈動によってカムトルクとＶＣＴトルクの逆転が生じる。したがって、ベーンロータの位相（ＶＣＴ位相）も、増減を繰り返しながら、目標とする位相へ近づいていく。結果として、位相変化速度が低下する。
【０００５】
また例えば、図１０（ｂ）に示すように、ベーンロータをある位相に留めようとする場合、カムトルクの脈動によって、ＶＣＴ位相が増減を繰り返す。結果として、位相の振幅が発生する。
【０００６】
ところで、オイルポンプから進角油圧室および遅角油圧室までの通路は、カムシャフトに形成されるシャフト側通路と、カムシャフトをラジアル方向に支持する軸受部材としてのシリンダヘッドに形成される軸受側通路とから構成される。そして、オイルポンプから吐出した作動油は、軸受側通路、シャフト側通路を順に経由して進角油圧室および遅角油圧室に供給される。
【０００７】
そして、このような構成において問題となるのが、軸受側通路とシャフト側通路との間のシール性能である。つまり、軸受部材と、軸受部材に対して回転するカムシャフトとの間で作動油が受け渡されるため、この部分では、シール性能が比較的低くなってしまうのである。このとき、カムトルクが脈動することでシャフト側通路には正圧、負圧が繰り返し生じる。結果として、作動油が漏れ出したり、通路にエアが吸入されたりという事態が生じるおそれがあった。このような事態が生じると、油圧が低下するため、位相変化速度が低下したり、位相振幅が増大したりすることが懸念される。
【０００８】
特に、近年、低燃費を実現するために作動油を供給するオイルポンプが小型化される傾向にある。したがって、低油圧でベーンロータを制御する必要が生じている。また、Ｖ型６気筒エンジン等の高変動トルクエンジンでは、構造上、カムトルクの脈動が相対的に大きくなる。したがって、このような構成にあっては、特に、軸受側通路とシャフト側通路との間のシール性能が重要になってくる。
【０００９】
このような問題を解決するための方法として、軸受側通路とは別の通路を設け、当該通路にて供給される作動油にて油膜を形成してシール性能を向上させる方法が考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、そのシール性能が不十分な場合があり得る。特に、低油圧でベーンロータを制御する場合、あるいは、高変動トルクエンジンに採用する場合は、十分とは言えない状況があった。
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−２６３０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、従動軸と軸受部材との間のシール性能を向上させ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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の発明では、従動軸と軸受部材との摺動面である基本摺動面の一方に環状壁部を備え、他方には、環状壁部が摺動可能に嵌まり込む環状溝部を備える。環状壁部は、基本摺動面の所定部位から周方向に沿って環状に突出する。ここで所定部位としたのは、基本摺動面全体が突出する構成を含まない趣旨である。そして、環状壁部と環状溝部とでラジアル方向に延びる摺動面が形成される。これにより、摺動面によってシール機能が発揮される。ラジアル方向には内燃機関の構造上許容される範囲まで環状壁部を突出させることができるため、摺動面積を比較的大きくすることができる。その結果、従動軸と軸受部材との間のシール性能を向上させることができる。すなわち、環状壁部および環状溝部を適当な位置に設けるようにすれば、従動軸に設けられる従動軸側通路と軸受部材に設けられる軸受側通路との連通部分で作動油が漏れ出したり、エアが吸い込まれたりすることを抑制できる。なお、「ラジアル方向に延びる摺動面」は、ラジアル方向に対して所定角度をなしているものも含む。この意味で、「スラスト方向に対して所定角度をなす摺動面」としてもよい。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、環状壁部が、従動軸の基本摺動面に形成されている。例えば、環状壁部が、従動軸の外周に鍔状に形成されているという具合である。このようにすれば、従動軸と軸受部材との間のシール性能を向上させることができる。すなわち、環状壁部および環状溝部を適当な位置に設けるようにすれば、従動軸に設けられる従動軸側通路と軸受部材に設けられる軸受側通路との連通部分で作動油が漏れ出したり、エアが吸い込まれたりすることを抑制できる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、環状壁部が軸受部材の基本摺動面に形成されている。例えば、軸受部材の内周から径内方向へ突出するという具合である。このようにすれば、従動軸と軸受部材との間のシール性能を向上させることができる。すなわち、環状壁部および環状溝部を適当な位置に設けるようにすれば、従動軸に設けられる従動軸側通路と軸受部材に設けられる軸受側通路との連通部分で作動油が漏れ出したり、エアが吸い込まれたりすることを抑制できる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、ベーンロータの圧力室に連通する従動軸側の通路である従動軸側通路が、環状壁部が環状溝部に嵌まり込むことで環状溝部の最深部に形成される環状連通溝によって、軸受部材側の通路である軸受側通路と連結される。この場合、環状壁部と環状溝部とで形成される摺動面は環状連通溝の両側に位置するため、オイル漏れやエアの吸い込みを効果的に抑制することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、環状壁部および環状溝部を基本摺動面に複数設けている。
従動軸側通路であっても軸受側通路であっても、進角側通路および遅角側通路で構成されている。したがって、環状壁部と環状溝部とのペアを少なくとも２つ設けるようにすると、オイル漏れやエアの吸い込みを効果的に抑制することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、さらに、従動軸の回転にともない揺動して吸気弁および排気弁の少なくとも一方を開閉駆動するロッカーアームと、ロッカーアームに回転可能に取り付けられ、前記従動軸のカムと転がり接触するローラーとを備えている。このように、いわゆるローラーロッカー方式を採用すると、カムトルクの変動が大きくなるため、上述した効果が際立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置１を、図１および図２に基づいて説明する。本実施形態のバルブタイミング調整装置１は、車両の内燃機関の排気弁に適用されるものである。
【００２０】
バルブタイミング調整装置１は、内燃機関の「駆動軸」であるクランクシャフト（不図示）の駆動力を排気弁９７（図４参照）に伝達する駆動力伝達系に設置され、内燃機関の「従動軸」であるカムシャフト２を備える装置本体１０と、装置本体１０への作動油供給を制御する装置制御系３０とを備えている。
【００２１】
まず、駆動力伝達系について図４を用いて説明する。
駆動力伝達系は、カムシャフト２から排気弁９７に駆動力を伝達するロッカーアーム９１と、カムシャフト２と一体的に回転するカム２０１と転がり接触するローラー９２とを備えた、所謂ローラーロッカー式である。ローラー９２は、カム２０１と転がり接触する外輪９３、ロッカーアーム９１に支持される内輪９４、および内輪９４に対して回転可能に外輪９３を支持する転動体９５から構成される。ロッカーアーム９１の一端は排気弁９７の上端に当接し、他端は、図示しないピボットが配置されるピボット孔９６を有している。
【００２２】
そして、図４の状態からカムシャフト２とともにカム２０１が時計方向に回転すると、ローラー９２とともにロッカーアーム９１は下方に押される。するとロッカーアーム９１は、バルブスプリング９８の弾性力に抗って排気弁９７を押し下げる。このとき、カムシャフト２は、駆動力の妨げとなる向き（図４の反時計方向）に反力を受ける。つまり、このときの反力は正の値である。
【００２３】
その後さらにカム２０１が時計方向に回転すると、バルブスプリング９８の弾性力により排気弁９７が上昇し、ロッカーアーム９１は上方に押され、ローラー９２を介してカム２０１は駆動力と同じ向き（図４の時計方向）に付勢される。つまり、このときの反力は負の値である。図５は、カムシャフト２が受ける上記反力によるトルクの変動を示すグラフであり、カム２０１の回転角度に追従してトルクは変動する。
【００２４】
次に、装置本体１０について図１および図２を用いて説明する。
装置本体１０においてハウジング１８は、スプロケット１１、円筒状のシューハウジング１２および円盤状のフロントプレート１３から構成されている。
シューハウジング１２は、その内周壁のうち回転方向にほぼ等間隔となる位置から径方向内側に突出する仕切部としてのシュー１２１、１２２、１２３、１２４を有している。シュー１２１〜１２４の突出端面は、図２の紙面垂直方向から見て円弧状であり、ベーンロータ１４のボス部１４１の外周壁面に摺接する。各シュー１２１〜１２４の凹部にはシール部材１５が嵌合している。また、回転方向において隣り合うシュー１２１〜１２４の間にはそれぞれ収容室５０が形成される。各収容室５０は、対応するシュー側面とシューハウジング１２の内周壁面とで囲まれており、図２の紙面垂直方向から見て扇状である。
【００２５】
スプロケット１１、シューハウジング１２およびフロントプレート１３は、フロントプレート１３とスプロケット１１との間にシューハウジング１２を挟むようにして、同軸にボルト固定されている。スプロケット１１は、図示しないチェーンによって図示しないクランクシャフトと連結している。これによりハウジング１８は、クランクシャフトからスプロケット１１へ駆動力が伝達されることで、クランクシャフトと連動して回転する。なお、ハウジング１８は、図２の時計方向へ回転する。
【００２６】
ベーンロータ１４はハウジング１８に収容されており、ベーンロータ１４の軸方向の両端面はスプロケット１１の壁面１１１およびフロントプレート１３の壁面１３１に摺接する。ベーンロータ１４は、ボス部１４１とベーン１４２、１４３、１４４、１４５とを有している。
【００２７】
ボス部１４１に嵌合するブッシュ２０は、フロントプレート１３に対して相対回転可能かつ回転中心Ｏと同軸にフロントプレート１３の内周側に挿入されている。ボス部１４１は、ブッシュ２０とともにカムシャフト２にボルト固定されている。したがって、ベーンロータ１４およびカムシャフト２は、図２の時計方向へ回転する。また、ベーンロータ１４はハウジング１８に対してカムシャフト２とともに相対回転可能である。なお、図２に示す矢印Ｘは、ハウジング１８に対するベーンロータ１４の進角側への相対回転方向（以下、進角方向という）を表している。また、図２に示す矢印Ｙは、ハウジング１８に対するベーンロータ１４の遅角側への相対回転方向（以下、遅角方向という）を表している。因みに図２は、ハウジング１８に対しベーンロータ１４が進角方向Ｘへの相対回転を規制され遅角方向Ｙへの相対回転を許容される最進角位置に定位した状態を示している。
【００２８】
フロントプレート１３とブッシュ２０との間には、ねじりコイルばね２２が介装されている。ねじりコイルばね２２の一端部は、シューハウジング１２およびフロントプレート１３に係止されており、他端部はベーンロータ１４に係止されている。ねじりコイルばね２２の復原力は、ハウジング１８に対してベーンロータ１４を進角方向Ｘに相対回転させるトルクとして働く。
【００２９】
ベーン１４２〜１４５は、ボス部１４１の外周壁のうち回転方向にほぼ等間隔となる位置から径外方向に突出し、各収容室５０内に収容される。ベーン１４２〜１４５の突出端面は、図２の紙面垂直方向から見て円弧状に形成され、シューハウジング１２の内周壁面に摺接する。各ベーン１４２〜１４５の突出端面に設けられた凹部にはシール部材１６が嵌合している。ベーン１４２〜１４５は、対応する収容室５０を仕切ることにより、回転方向の両側に進角油圧室５１、５２、５３、５４と遅角油圧室５５、５６、５７、５８を形成する。
【００３０】
具体的には、シュー１２１とベーン１４２との間に進角油圧室５１、シュー１２２とベーン１４３との間に進角油圧室５２、シュー１２３とベーン１４４との間に進角油圧室５３、シュー１２４とベーン１４５との間に進角油圧室５４を形成する。また、シュー１２４とベーン１４２の間に遅角油圧室５５、シュー１２１とベーン１４３の間に遅角油圧室５６、シュー１２２とベーン１４４の間に遅角油圧室５７、シュー１２３とベーン１４５の間に遅角油圧室５８を形成する。ベーンロータ１４がハウジング１８に対し図２の最進角位置にあるときには、各進角油圧室５１〜５４の容積が最大となり、各遅角油圧室５５〜５８の容積が最小となる。一方、ベーンロータ１４がハウジング１８に対し最遅角位置にあるときには、各遅角油圧室５５〜５８の容積が最大となり、各進角油圧室５１〜５４の容積が最小となる。
【００３１】
ベーン１４２には、ストッパピストン２６が収容されている。ストッパピストン２６は、圧縮コイルばね２８の復原力によりスプロケット１１の嵌合リング２７に嵌合することで、ベーンロータ１４をハウジング１８に対して最進角位置に拘束する。一方、ストッパピストン２６は、通路２９１を通じて遅角油圧室５５から供給される油圧による力と、通路２９２を通じて進角油圧室５１から供給される油圧による力との少なくとも一方により、嵌合リング２７からの離脱位置に変位することで、ベーンロータ１４の相対回転を許容する。
【００３２】
進角油圧室５１〜５４はそれぞれ、スプロケット１１に形成された進角通路６１〜６４に連通している。そして、進角通路６１〜６４はいずれも、カムシャフト２に形成されたシャフト側進角通路７１に連通している。一方、遅角油圧室５５〜５８はそれぞれ、ベーンロータ１４に形成された遅角通路６５〜６８と連通している。そして、遅角通路６５〜６８はいずれも、カムシャフト２に形成されたシャフト側遅角通路７２と連通している。
【００３３】
カムシャフト２は、軸受部材８０によりラジアル方向に支持されている。軸受部材８０は、カムシャフト２の上側に位置するカムキャップ８１と下側に位置するシリンダヘッド８２とから構成される。カムキャップ８１およびシリンダヘッド８２は金属製であり、図示しないボルト等の締結手段により結合されている。
【００３４】
ここで、図１および図６に基づき、本実施形態の特徴的構成について説明する。
カムシャフト２の内部には、上述したように、シャフト側進角通路７１およびシャフト側遅角通路７２が形成されている。このカムシャフト２は、軸受部材８０との摺動面（基本摺動面）、すなわち軸受部材８０に当接する外周に、環状壁８３１、８３２を有している。環状壁８３１、８３２は、スラスト方向においてほぼ等間隔に、２つ形成されている。一方の環状壁８３１は、その内部に、シャフト側進角通路７１から径外方向へ延びる通路７１ａを有している。また、他方の環状壁８３２は、その内部に、シャフト側遅角通路７２から径外方向へ延びる通路７２ａを有している。
【００３５】
軸受部材８０（カムキャップ８１およびシリンダヘッド８２）は、カムシャフト２の環状壁８３１、８３２が摺動可能に嵌まり込む環状溝８４１、８４２を有している。また、シリンダヘッド８２には、シャフト側進角通路７１（通路７１ａ）に連通する軸受側進角通路８５、およびシャフト側遅角通路７２（通路７２ａ）に連通する軸受側遅角通路８６が形成されている。そして、一方の環状溝８４１の最深部が、軸受側進角通路８５とシャフト側進角通路７１（通路７１ａ）とを連通する進角連通溝７１１となっている。また、他方の環状溝８４２の最深部が、軸受側遅角通路８６とシャフト側遅角通路７２（通路７２ａ）とを連通する遅角連通溝７２１となっている。そのため、カムシャフト２が回転している状態において、シャフト側進角通路７１（通路７１ａ）と軸受側進角通路８５とは進角連通溝７１１を経由して常時連通し、シャフト側遅角通路７２（通路７２ａ）と軸受側遅角通路８６とは遅角連通溝７２１を経由して常時連通することとなる。
【００３６】
なお、本実施形態のシャフト側進角通路７１およびシャフト側遅角通路７２が「従動軸側通路」を構成し、軸受側進角通路８５および軸受側遅角通路８６が「軸受側通路」を構成し、進角連通溝７１１および遅角連通溝７２１が「環状連通溝」を構成する。また、本実施形態の環状壁８３１、８３２が「環状壁部」を構成し、環状溝８４１、８４２が「環状溝部」を構成する。
【００３７】
次に、装置制御系３０について図３を用いて説明する。
弁手段としての切換弁３１は、軸受側進角通路８５、軸受側遅角通路８６、ポンプ通路７５、ドレイン通路７６、７７と接続されている。ここでポンプ通路７５には、油圧供給源としてのオイルポンプ４が設置されており、オイルポンプ４はポンプ通路７５の上流側を通じてオイルタンク５から作動油を汲み上げ、ポンプ通路７５の下流側を通じて作動油を切換弁３１へ吐出する。なお、本実施形態のオイルポンプ４は、クランクシャフトの駆動力が伝達されて作動する所謂機械式ポンプである。ドレイン通路７６、７７は、切換弁３１からオイルタンク５側へ作動油を排出可能に設けられている。
【００３８】
切換弁３１の電磁駆動部３２は、ヨーク３７、固定コア３３、可動コア３４、シャフト３５およびコイル３６を有している。ヨーク３７、固定コア３３および可動コア３４は磁性材で形成されており、磁気回路を構成している。シャフト３５は可動コア３４に圧入されており、可動コア３４と一体に図１の左右方向に往復移動可能である。コイル３６は、通電により上記磁気回路を通る磁束を発生する。コイル３６は電子制御装置（ＥＣＵ）６に電気接続されており、当該ＥＣＵ６により通電を制御されることによって、コア３３、３４間に発生させる磁気吸引力を変化させてシャフト３５を駆動する。
【００３９】
切換弁３１の弁部４０は、スリーブ４１およびスプール４２を有している。スリーブ４１の所定位置には、作動油を通過させる複数の開口部４１１、４１２、４１３、４１４、４１５が形成されている。開口部４１１は軸受側進角通路８５と連通し、開口部４１２は軸受側遅角通路８６と連通している。また、開口部４１４はポンプ通路７５と連通しており、開口部４１３、４１５はそれぞれドレイン通路７６、７７と連通している。スプール４２は、スリーブ４１の内壁により軸方向へ往復移動可能に支持されている。スプール４２においてスリーブ４１の内径とほぼ同じ外径を有するランド４２１、４２２は、スリーブ４１の内壁に摺接する。スプール４２の可動コア３４側の端面はシャフト３５の端面と接しており、スプール４２の可動コア３４と反対側の端面は、復原力によりスプール４２をシャフト３５側（図１の右方向）へ押圧するスプリング４３と接している。したがって、電磁駆動部３２がシャフト３５を往復駆動することにより、スプール４２がスリーブ４１内を往復移動する。即ちスプール４２は、電磁駆動部３２のコイル３６への通電に従って電磁駆動される弁部材である。
【００４０】
図３（ａ）は、ＥＣＵ６によりコイル３６への通電がオフに制御された状態を示している。この状態において、スプール４２はスプリング４３の復原力により図３（ａ）の右方向へ押圧されて、定位する。これにより、オイルポンプ４からポンプ通路７５へ吐出された作動油は、開口部４１４からスリーブ４１内へ流入し、開口部４１１から軸受側進角通路８５へ流れる。即ち軸受側進角通路８５が開放されてオイルポンプ４と連通し、オイルポンプ４の吐出油が軸受側進角通路８５へ供給される。一方、軸受側遅角通路８６の作動油は開口部４１２からスリーブ４１内へ流入し、開口部４１３からドレイン通路７６を通じてオイルタンク５へ排出される。
【００４１】
図３（ｂ）は、ＥＣＵ６によりコイル３６への通電がオンされて所定のデューティ比に制御された状態を示している。この状態においてスプール４２はスプリング４３の復原力に抗して図３（ｂ）の左方向へ押圧され、スプリング４３の復原力と電磁駆動部３２のコア３３、３４間の磁気吸引力とが釣り合う位置に定位する。これにより、オイルポンプ４からポンプ通路７５へ吐出された作動油は開口部４１４からスリーブ４１内へ流入し、開口部４１２から軸受側遅角通路８６へ流れる。即ち軸受側遅角通路８６が開放されてオイルポンプ４と連通し、オイルポンプ４の吐出油が軸受側遅角通路８６へ供給される。一方、軸受側進角通路８５の作動油は開口部４１１からスリーブ４１内へ流入し、開口部４１５からドレイン通路７７を通じてオイルタンク５へ排出される。
【００４２】
図３（ｃ）は、ＥＣＵ６によりコイル３６への通電がオンされて図３（ｂ）の場合とは異なるデューティ比に制御された状態を示している。この状態においてスプール４２は図３（ｃ）の左方向へ図３（ｂ）の場合より少なく押圧され、スプリング４３の復原力と電磁駆動部３２の磁気吸引力とが釣り合う位置に定位する。これにより、オイルポンプ４からポンプ通路７５へ吐出された作動油は開口部４１４からスリーブ４１内へ流入するが、ランド４２１、４２２により開口部４１１、４１２が閉塞されるため、作動油は軸受側進角通路８５および軸受側遅角通路８６へ流れない。即ち軸受側進角通路８５および軸受側遅角通路８６がオイルポンプ４に対して閉塞されるため、上述した軸受側進角通路８５および軸受側遅角通路８６への作動油の供給後においては作動油が軸受側進角通路８５および軸受側遅角通路８６に滞留させられる。
【００４３】
ところで、切換弁３１を制御する制御手段としてのＥＣＵ６は、具体的にはマイクロコンピュータ等の電気回路で構成されている。ＥＣＵ６には、切換弁３１のコイル３６の他、図１に示すようにカムの位相を検出するセンサ７やエンジン回転数を検出するセンサ８等の各種センサが電気接続されている。ＥＣＵ６は、それらセンサの出力に基づいて排気弁９７（図４参照）の実バルブタイミングおよび目標バルブタイミングを演算し、それらの演算結果に基づいてコイル３６への通電を制御する。
【００４４】
なお、上記センサ７の具体例としては、例えば排気弁９７を開閉駆動するカムシャフト２の周辺に設置され、カムシャフト２の回転角を検出するカム角センサが挙げられる。また、上記センサ８の具体例としては、例えばクランクシャフトの周囲に設置され、クランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサが挙げられる。さらにまた、第１実施形態では、内燃機関が停止しても車両の電源（図示しない）からＥＣＵ６への電力供給が継続されるようになっており、そうした内燃機関の停止下であってもＥＣＵ６は切換弁３１への通電制御を行うことができる。
【００４５】
次に、上記構成のバルブタイミング調整装置１の作動について説明する。なお、内燃機関の停止状態では、圧縮コイルばね２８の復原力によってストッパピストン２６が嵌合リング２７に嵌合しているものとする。
停止状態の内燃機関が始動すると、オイルポンプ４が起動するとともに、ＥＣＵ６が切換弁３１のコイル３６への通電をオン制御して軸受側遅角通路８６を開放する。すると、オイルポンプ４の吐出油が軸受側遅角通路８６、シャフト側遅角通路７２、遅角通路６５〜６８を経て遅角油圧室５５〜５８へ流入する。その結果、ストッパピストン２６は通路２９１を通じて遅角油圧室５５からの油圧を受け、その油圧が所定圧まで上昇すると、ストッパピストン２６が嵌合リング２７から抜け出す。これにより、ベーンロータ１４とスプロケット１１とが相対回転可能な状態となる。
【００４６】
この後、ＥＣＵ６は、切換弁３１への通電をオンオフ制御することにより、軸受側進角通路８５および軸受側遅角通路８６のうちオイルポンプ４と連通する通路を切り換える。その結果、軸受側進角通路８５がオイルポンプ４と連通するときには、オイルポンプ４の吐出油が軸受側進角通路８５、シャフト側進角通路７１、進角通路６１〜６４を経て進角油圧室５１〜５４へ流入する。また、このときには、遅角油圧室５５〜５８の作動油が遅角通路６５〜６８、シャフト側遅角通路７２、軸受側遅角通路８６を経てドレイン通路７７へ排出される。これにより、各進角油圧室５１〜５４に面するベーン１４２〜１４５に油圧が印加され、ベーンロータ１４がハウジング１８に対し進角方向Ｘへ相対回転する。
【００４７】
一方、軸受側遅角通路８６がオイルポンプ４と連通するときには、オイルポンプ４の吐出油が軸受側遅角通路８６、シャフト側遅角通路７２、遅角通路６５〜６８を経て遅角油圧室５５〜５８へ流入する。また、このときには、進角油圧室５１〜５４の作動油が進角通路６１〜６４、シャフト側進角通路７１、軸受側進角通路８５を経てドレイン通路７６へ排出される。これにより、各遅角油圧室５５〜５８に面するベーン１４２〜１４５に油圧が印加され、ベーンロータ１４がハウジング１８に対し遅角方向Ｙへ相対回転する。
【００４８】
このように本実施形態では、オイルポンプ４から作動油を供給する通路を切り換えることにより、進角油圧室５１〜５４の油圧および遅角油圧室５５〜５８の油圧が調整され、ハウジング１８に対するベーンロータ１４の相対回転位相、ひいてはバルブタイミングが調整される。なお、バルブタイミングの調整時においてＥＣＵ６は、排気弁９７の実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させるように切換弁３１への通電をフィードバック制御することで、正確なバルブタイミング調整を行うことができる。
【００４９】
こうした中、内燃機関が停止すると、オイルポンプ４も停止するため、軸受側進角通路８５および軸受側遅角通路８６のいずれへも作動油が供給されなくなる。すると、ねじりコイルばね２２の復原力によってベーンロータ１４が最進角位置まで相対回転し、ストッパピストン２６が嵌合リング２７に嵌合する。
【００５０】
以上詳述したように、本実施形態によれば、カムシャフト２は、軸受部材８０との摺動面（基本摺動面）に、すなわち軸受部材８０と当接する外周面に環状壁８３１、８３２を有しており、一方、軸受部材８０は、環状壁８３１、８３２に対応する環状溝８４１、８４２を有している（図６参照）。したがって、環状壁８３１、８３２と環状溝８４１、８４２とにより、図６中に記号Ｓで示すようなラジアル方向に延びる摺動面が作出される。したがって、これらの摺動面によってシール機能が発揮される。ここで、環状溝８４１、８４２の最深部がそれぞれ作動油で満たされる進角連通溝７１１および遅角連通溝７２１となっているため、作動油の漏れ、および、エアの吸い込みを効果的に抑制することができる。
【００５１】
このように環状壁８３１、８３２を形成することにより、ラジアル方向に延びる摺動面にてシールを行うようにすれば、カムジャーナル、すなわち軸受部材８０による軸受部分の幅を小さくしたとしても、十分なシール機能が発揮される。また、ラジアル方向には内燃機関の構造上許容される範囲まで環状壁８３１、８３２を突出させることができるため、摺動面の面積を比較的大きくすることができる。その結果、シャフト側進角通路７１（通路７１ａ）と軸受側進角通路８５との間のシール性能、および、シャフト側遅角通路７２（通路７２ａ）と軸受側遅角通路８６との間のシール性能を向上させることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、図４に示すローラーロッカー式の駆動力伝達系にバルブタイミング調整装置１を適用させている。このローラーロッカー式の場合には、カム２０１がローラー９２と転がり接触する構造であるため、排気弁９７とカムシャフト２との間における動力伝達ロスが低くなる。しかしながら、反面、排気弁９７からカムシャフト２が受ける正の反力、負の反力はともに大きくなる。このような構成に本実施形態のバルブタイミング調整装置１を適用すれば、上述の効果が際立つ結果となる。なお、この点については、以下の実施形態でも同様である。
【００５３】
＜第２実施形態＞
第２実施形態は、上記第１実施形態とは、カムシャフト２と軸受部材８０との間のシール構成が異なる。したがって、図７を用い、構成の異なる部分のみを説明し、同様の構成部分についての説明は割愛する。また、同様の構成部材は、同一の符号で示す。
【００５４】
本実施形態では、図７に示すように、軸受部材８０１が、カムキャップ８１０およびシリンダヘッド８２０で構成されている。ここで、カムキャップ８１０およびシリンダヘッド８２０にて形成される内周面に、径内方向へ突出する環状の環状壁８３３、８３４が形成されている。環状壁８３３、８３４は、スラスト方向においてほぼ等間隔に、２つ形成されている。一方の環状壁８３３は、その内部に、軸受側進角通路８５を有している。また、他方の環状壁８３４は、その内部に、軸受側遅角通路８６を有している。
【００５５】
カムシャフト２１０は、環状壁８３３、８３４が摺動可能に嵌まり込む環状溝８４３、８４４を有している。そして、一方の環状溝８４３の最深部が、軸受側進角通路８５とシャフト側進角通路７１とを連通する進角連通溝７１２となっている。また、他方の環状溝８４４の最深部が、軸受側遅角通路８６とシャフト側遅角通路７２とを連通する遅角連通溝７２２となっている。そのため、カムシャフト２１０が回転している状態において、シャフト側進角通路７１と軸受側進角通路８５とは進角連通溝７１２を経由して常時連通し、シャフト側遅角通路７２と軸受側遅角通路８６とは遅角連通溝７２２を経由して常時連通することとなる。
【００５６】
なお、本実施形態のシャフト側進角通路７１およびシャフト側遅角通路７２が「従動軸側通路」を構成し、軸受側進角通路８５および軸受側遅角通路８６が「軸受側通路」を構成し、進角連通溝７１２および遅角連通溝７２２が「環状連通溝」を構成する。また、本実施形態の環状壁８３３、８３４が「環状壁部」を構成し、環状溝８４３、８４４が「環状溝部」を構成する。
【００５７】
本実施形態においても、環状壁８３３、８３４と環状溝８４３、８４４とにより、図７中に記号Ｔで示すようなラジアル方向に延びる摺動面が作出される。
【００５８】
このように環状壁８３３、８３４を形成することにより、ラジアル方向に延びる摺動面にてシールを行うようにすれば、カムジャーナル、すなわち軸受部材８０１による軸受部分の幅を小さくしたとしても、十分なシール機能が発揮される。また、ラジアル方向には、内燃機関の構造上許容される範囲まで環状壁８３３、８３４を突出させることができるため、摺動面の面積を比較的大きくすることができる。その結果、シャフト側進角通路７１と軸受側進角通路８５との間のシール性能、および、シャフト側遅角通路７２と軸受側遅角通路８６との間のシール性能を向上させることができる。
【００５９】
＜第３実施形態＞
第３実施形態は、上記第１および第２実施形態とは、カムシャフト２、２１０と軸受部材８０、８０１との間のシール構成が異なる。したがって、図８を用い、構成の異なる部分のみを説明し、同様の構成部分についての説明は割愛する。また、同様の構成部材は、同一の符号で示す。
【００６０】
本実施形態では、図８に示すように、カムシャフト２１１が、環状壁８３５、８３６、８３７を備えている。一方、軸受部材８０２が、カムキャップ８１１およびシリンダヘッド８２１で構成されている。ここで、カムキャップ８１１およびシリンダヘッド８２１にて形成される内周面に、カムシャフト２１１の環状壁８３５〜８３７に対応する環状溝８４５、８４６、８４７が形成されている。
【００６１】
カムシャフト２１１は、シャフト側進角通路７１と軸受側進角通路８５とを連通する進角連通溝７１３、および、シャフト側遅角通路７２と軸受側遅角通路８６とを連通する遅角連通溝７２３を有している。上述の環状壁８３５〜８３７は、カムシャフト２１１の周囲から径外方向に突出するよう形成されており、スラスト方向においてほぼ均等な間隔で３つ形成されている。そして、３つの環状壁８３５〜８３７の間に、進角連通溝７１３と、遅角連通溝７２３が形成されている。
【００６２】
なお、本実施形態のシャフト側進角通路７１およびシャフト側遅角通路７２が「従動軸側通路」を構成し、軸受側進角通路８５および軸受側遅角通路８６が「軸受側通路」を構成し、進角連通溝７１３および遅角連通溝７２３が「環状連通溝」を構成する。また、本実施形態の環状壁８３５〜８３７が「環状壁部」を構成し、環状溝８４５〜８４７が「環状溝部」を構成する。
【００６３】
本実施形態においても、環状壁８３５〜８３７と環状溝８４５〜８４７とにより、図８中に記号Ｕで示すようなラジアル方向に延びる摺動面が作出される。その結果、これらの摺動面においてシール機能が発揮される。
【００６４】
このように環状壁８３５〜８３７を形成することにより、ラジアル方向に延びる摺動面にてシールを行うようにすれば、カムジャーナル、すなわち軸受部材８０２による軸受部分の幅を小さくしたとしても、十分なシール機能が発揮される。また、ラジアル方向には、内燃機関の構造上許容される範囲まで環状壁８３５〜８３７を突出させることができるため、摺動面の面積を比較的大きくすることができる。その結果、シャフト側進角通路７１と軸受側進角通路８５との間のシール性能、および、シャフト側遅角通路７２と軸受側遅角通路８６との間のシール性能を向上させることができる。
【００６５】
＜他の実施形態＞
上記第１および第２実施形態では２つの環状壁を形成していたが、一方の環状壁のみを設け、シールする構成としてもよい。
【００６６】
上記各実施形態ではオイルポンプ４をシリンダヘッド８２に設置しているが、カムキャップにオイルポンプを設置するようにしてもよい。
【００６７】
上記各実施形態では、ローラーロッカー式の駆動力伝達系にバルブタイミング調整装置１を適用しているが、直打式その他の駆動力伝達系にバルブタイミング調整装置を適用してもよい。
【００６８】
＜第１比較例＞
図９（ａ）に示すようなシール構造が考えられる。ここでは、カムシャフト９０１に軸受部材９０２のスラスト方向の幅とほぼ同じ幅の凹部９０３を設けている。この場合、スラスト方向において、軸受部材９０２の両端のみでシールされることとなる。これに対し、上記実施形態では、進角側通路および遅角側通路の間においてもシールされるという点で有利である。
【００６９】
＜第２比較例＞
図９（ｂ）に示すようなシール構造が考えられる。ここでは、軸受部材９１１のスラスト方向両側に位置するようカムシャフト９１０にフランジ部９１２を設けている。この場合、スラスト方向において、軸受部材９０２の両端のみでシールされることとなる。これに対し、上記実施形態では、進角側通路および遅角側通路の間においてもシールされるという点で有利である。また、図９（ｂ）に示したシール構造では、軸受部材９１１の外側にフランジ部９１２を設けているため、スラスト方向の幅が大きくなり、ひいては、内燃機関の全長が大きくなってしまうおそれがある。これに対し、上記実施形態では、カムシャフトと軸受部材との対向面に環状壁部を設けているため、シール位置が軸受部材の幅に収まり、内燃機関の全長が大きくなってしまうことを抑制できる。
【００７０】
図９（ｃ）に示すようなシール構造が考えられる。ここでは、カムシャフト９２０に、シール部材９２１を設けている。具体的には、シール部材９２１は、カムシャフト９２０の外周に沿って設けられており、進角側通路および遅角側通路の両側、および、進角側通路と遅角側通路との間に、配設されている。この場合、上記実施形態と同様、進角側通路および遅角側通路の間においてもシールされる。ただし、シール部材のコストや、シール部材の組み付け工程などが発生する。この点、上記実施形態では、カムシャフトおよび軸受部材の加工のみとなっており、他部材を利用したり、他部材を組み付けたりするための工程がないという点で有利である。
【００７１】
以上、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１実施形態のバルブタイミング調整装置を示す構成図。
【図２】図１の組付け前のII−II線矢視図。
【図３】第１実施形態の切換弁の作動を説明するための模式図。
【図４】第１実施形態の駆動力伝達系を説明するための模式図。
【図５】第１実施形態のカムシャフトが受けるトルクの変動と、カムの回転角度との関係を示す図。
【図６】第１実施形態のバルブタイミング調整装置の部分拡大図。
【図７】第２実施形態のバルブタイミング調整装置の部分拡大図。
【図８】第３実施形態のバルブタイミング調整装置の部分拡大図。
【図９】バルブタイミング調整装置の比較例を示す模式図。
【図１０】バルブタイミング調整装置の位相変化速度および、位相振幅を示す説明図。
【符号の説明】
【００７３】
１：バルブタイミング調整装置、２：カムシャフト（従動軸）、１４：ベーンロータ、１８：ハウジング、５０：収容室、５１〜５４：進角油圧室（圧力室）、５５〜５８：遅角油圧室（圧力室）、７１：シャフト側進角通路（従動軸側通路）、７２：シャフト側遅角通路（従動軸側通路）、８０：軸受部材、８１：カムキャップ、８２：シリンダヘッド、８５：軸受側進角通路（軸受側通路）、８６：軸受側遅角通路（軸受側通路）、９１：ロッカーアーム、９２：ローラー、９７：排気弁、１４２〜１４５：ベーン、７１１〜７１３：シャフト側進角連通溝（環状連通溝）、７２１〜７２３：シャフト側遅角連通溝（環状連通溝）、８３１〜８３７：環状壁（環状壁部）、８４１〜８４７：環状溝（環状溝部）。
【図１】
2009250061.tif 000003
【図２】
2009250061.tif 000004
【図３】
2009250061.tif 000005
【図４】
2009250061.tif 000006
【図５】
2009250061.tif 000007
【図６】
2009250061.tif 000008
【図７】
2009250061.tif 000009
【図８】
2009250061.tif 000010
【図９】
2009250061.tif 000011
【図１０】
2009250061.tif 000012