(57)【要約】【課題】バルブタイミング調整装置における進角側と遅角側の油圧室へのオイルの供給、排出を切替えできるようにして、応答性の改善を図る。【解決手段】クランクシャフトからの駆動力を伝達する駆動力伝達部材としてのハウジング６と、このハウジング６に固定され、かつ内部に突出し複数の油圧室１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｄを形成するための複数のシュー７ａ〜７ｄを有するケース７と、カムシャフト２の端部に固定され、油圧室を進角側と遅角側に区画するための複数のベーン８ａ〜８ｄを有するロータ８と、進角側及び遅角側の油圧室１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｄにオイルを供給・排出する複数の油通路３３ａ〜３３ｄ、３４ａ〜３４ｄを有し、進角側もしくは遅角側の油圧室１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｄへのオイルの供給と閉止を切替え可能な切替え機構４１を備えてなるバルブタイミング調整装置。【選択図】図１
2009257256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方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であって、
クランクシャフトからの駆動力を伝達する駆動力伝達部材としてのハウジングと、
前記ハウジングに固定され、かつ内部に突出し複数の油圧室を形成するための複数のシューを有するケースと、
カムシャフトの端部に固定され、前記油圧室を進角側と遅角側に区画するための複数のベーンを有するロータと、
前記進角側及び遅角側の油圧室にオイルを供給・排出する複数の油通路を有し、
前記進角側もしくは遅角側の油圧室へのオイルの供給と閉止を切替え可能な切替え機構を設け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】
バルブタイミング調整装置の作動の際、反作動油圧室からオイルの外部への直接的な排出と閉止とを切替え可能な機構を設けた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】
前記オイルの供給・閉止及び排出・閉止の切替え機構は、前記ケースまたはロータ内に形成された収容穴内に摺動可能に設置され、円筒形状の切替えピンと付勢部材とから形成され、所定油圧により切替えピンが動作することでオイルの供給・閉止及び排出・閉止が切替え可能なことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項４】
前記切替えピンは、先端の油圧受圧面と、２箇所のランド部を有し、ランド部の間にオイル通路部としての全周溝部を有したことを特徴とする請求項３に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項５】
前記ロータ、前記ケース及び前記ハウジングのいずれかに、前記切替えピンが非解除時に、進角側もしくは遅角側の油通路と切替えピンの先端部と切替えピンの収容穴底部から形成された切替えピン解除油圧室としての空間を連通する切替えピン解除通路と、前記進角側もしくは遅角側の油通路と切替えピンの全周溝部を連通する第１供給通路、及び前記全周溝部と前記遅角側もしくは進角側の油通路と対応する進角側もしくは遅角側油圧室を連通する第２供給通路を形成したことを特徴とする請求項３に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項６】
前記ロータ、前記ケース及び前記ハウジングのいずれかに、前記切替えピンの全周溝部とバルブタイミング調整装置外部の空間を連通可能なドレン通路を形成し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、エンジンの吸気バルブ、排気バルブの少なくとも一方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関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの吸気バルブ、排気バルブは、エンジンのクランクシャフトの回転を伝えられて回転されるカムシャフトにより開閉動される。カムシャフトの端部には、吸気バルブ及び排気バルブのいずれか一方、または両方の開閉タイミングを制御するバルブタイミング調整装置が設けられる。これまで、種々のバルブタイミング調整装置が提案されている。それらの多くは、扇状のシュー部を複数有するケースにより形成される複数の油圧室を進角側と遅角側に区画する複数のベーンを有するロータを備え、油圧室にエンジンのオイルポンプからの油圧を給排制御することにより、ロータが所定角度動作する油圧式のバルブタイミング調整装置である。このようなバルブタイミング調整装置には、その応答性や保持安定性の向上を目的としてさまざまな手段が採用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、装置の応答性を確保するために、２つオイルポンプと蓄圧室を設置し、装置への供給圧力・油量を増加させる手段が開示されている。また、特許文献２には、保持制御時の安定性を高めるために、作動油が供給される進角側油圧室と遅角側油圧室の数が異なるように、油通路を構成する手段が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第２９７１５９３号公報
【特許文献２】特開２００７−２３９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のものはオイルポンプや蓄圧室が必要であり、自動車用エンジンなどのようにスペースが限られている場合に、更にオイルポンプや蓄圧器を追加するのは非常に困難である。また、特許文献２記載のものでは、常に油圧室が異なる構成しかとることができず、例えば低油圧時には油圧力不足による作動速度の低下を招くことがある。また、供給油圧室数が２に対して排出側の油圧室数が４のため、排出側の残圧が動作時の負荷となることによる作動速度低下を招くことにもなる。
【０００６】
本発明は、このような技術的状況にかんがみてなされたもので、既存の油圧式のバルブタイミング調整装置において、補器類を必要とせず、既存のオイルポンプからの限られた油量を最大限有効に活用し、装置の応答性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るバルブタイミング調整装置は、クランクシャフトからの駆動力を伝達する駆動力伝達部材としてのハウジングと、前記ハウジングに固定され、かつ内部に突出し複数の油圧室を形成するための複数のシューを有するケースと、カムシャフトの端部に固定され、前記油圧室を進角側と遅角側に区画するための複数のベーンを有するロータと、前記進角側及び遅角側の油圧室にオイルを供給・排出する複数の油通路を有し、前記進角側もしくは遅角側の油圧室へのオイルの供給と閉止を切替え可能な切替え機構を設けたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係るバルブタイミング調整装置によれば、油圧室への油圧の供給を選択的に行うことができ、選択された油圧室に油圧を供給することにより応答性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は実施の形態１に係るバルブタイミング調整装置の内部構造を示す横断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図である。図１、図２は、バルブタイミング調整装置が最遅角位置にある状態を示す。図３は、バルブタイミング調整装置が最進角位置にある状態の図１と同一箇所の横断面図であり、図４はそのＢ−Ｂ矢視断面図である。この実施の形態１は、本発明を、吸気バルブの開閉タイミングを調整する吸気側のバルブタイミング調整装置に適用したものである。このバルブタイミング調整装置の基準位置（エンジン始動時の基準位置）は最遅角位置である。なお、排気側のバルブタイミング調整装置も同様の構成となる。
【００１０】
吸気側のバルブタイミング調整装置１は、エンジンの吸気側のカムシャフト２の端部に組み付けられる。組み付けは、当該バルブタイミング調整装置１をボルト３でカムシャフト２の端部に固定することによりなされている。カムシャフト２の内部には、図示しないオイルコントロールバルブからのオイル（圧油）をバルブタイミング調整装置１へ供給・排出するための遅角用通路４及び進角用通路５が形成されている。遅角用通路４及び進角用通路５は、それぞれカムシャフト２の周面に開口しており、バルブタイミング調整装置１との接合部で、後述するバルブタイミング調整装置１側に形成された油通路と連通可能となっている。
【００１１】
バルブタイミング調整装置１は、ハウジング６、ケース７、ロータ８を主要構成部材としてなっている。ハウジング６は、円盤状をなしカムシャフト２に嵌合される。ハウジング６の周面にはスプロケット６ａが形成されている。このスプロケット６ａには、エンジンのクランクシャフトからの駆動力を伝達するタイミングチェーンがかけられる。ハウジング６の側面に、環状のケース７がボルト９により一体に取り付けられる。ケース７は内側に突出する４つのシュー７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを有している。隣り合うシュー７ａ−７ｂ間、７ｂ−７ｃ間、７ｃ−７ｄ間、７ｄ−７ａ間は、油圧室を構成する空所１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとなっている。ロータ８は、中央のボス部８ｅとボス部８ｅの外周面に突出して設けられた４つのベーン８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄとからなっており、ボス部８ｅの中心部が、前出のボルト３により、カムシャフト２の端部に固定される。つまり、ハウジング６のスプロケット６ａに伝えられるクランクシャフトの駆動力は、ハウジング６からケース７、ロータ８を経てカムシャフト２に伝えられる。
【００１２】
ロータ８の各ベーン８ａ〜８ｄはそれぞれケース７の空所１０ａ〜１０ｄに入り、その先端は、各ケース７の内周面（空所の内面）７ｅに近接する一方、各シュー７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの先端は、ロータ８のボス部８ｅの外周面に近接する。各空所１０ａ〜１０ｄは、ベーン８ａ〜８ｄによりそれぞれ遅角側油圧室１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと進角側油圧室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄとに区画される。
【００１３】
ケース７の内周面７ｅに近接する各ベーン８ａ〜８ｄの先端面には、その幅方向（カムシャフト２の軸方向）全長に渡って凹部１３が形成され、各凹部１３内には、シール部材１４とそれを内周面７ｅに弾力的に押し付ける板ばね１５が挿入されている。同様に、ロータ８のボス部８ｅの外周面に近接するシュー７ａ〜７ｄの先端面には、その幅方向（カムシャフト２の軸方向）全長に渡って凹部１６が形成され、各凹部１６内には、シール部材１７とそれをボス部８ｅの外周面に弾力的に押し付ける板ばね１８が挿入されている。シール部材１４，１７は、遅角側油圧室１１ａ〜１１ｄと進角側油圧室１２ａ〜１２ｄとの間の相互の油流動を防止し、それぞれの油圧室１１ａ〜１１ｄ，１２ａ〜１２ｄの油圧を保持する。なお、油圧室１１ａ〜１１ｄ，１２ａ〜１２ｄを形成すべく、ケース７のハウジング６と反対側の面には、端板１９が、ボルト９により併せて取り付けられる。
【００１４】
以上の構造からわかるように、ロータ８はカムシャフト２と一体であり、ロータ８に対しハウジング６及びケース７は、ベーン８ａ〜８ｄが空所１０ａ〜１０ｄ（遅角側油圧室１１ａ〜１１ｄ、進角側油圧室１２ａ〜１２ｄ）で移動できる範囲で相対的位置関係が変更可能となっており、このように位置変更可能となっていることによりバルブタイミングを進角側、遅角側に調整することができる。
【００１５】
バルブタイミング調整装置１のケース７には、エンジン始動時にロータ８を始動基準位置である最遅角位置に保持するロック機構２１が設けられている。図５は、図１におけるロック機構部分の拡大図であり、ロータ８とケース７とをロックした状態を示す。図６は、図５のＣ−Ｃ矢視断面図である。図７は、図３におけるロック機構部分の拡大図であり、ロック機構２１が解除された状態を示す。図８はそのＤ−Ｄ矢視断面図である。
【００１６】
ロック機構２１は、１つのシュー７ａに設けられている。シュー７ａには、ケース７の半径方向に貫通した径の異なる２段穴２２が形成されている。２段穴２２は、ケース７の半径方向外側が径の大きい大径穴部２２ａとなっており、半径方向内側が径の小さい小径穴部２２ｂとなっている。２段穴２２にはロックピン２３が挿入されている。ロックピン２３は、２段穴２２の大径穴部２２ａに移動可能に嵌合している大径部２３ａと、小径穴部２２ｂに移動可能に嵌合している小径部２３ｂとを有している。大径部２３ａの頂面にはばね受け用の凹部２３ｃが形成されている。一方、２段穴２２におけるケース７の半径方向外側部分にはストッパ部材２４が嵌合されている。ストッパ部材２４は、その外周面とケース７側とに跨る抜け止めピン２５より抜け止めされている。このストッパ部材２４におけるロックピン２３側にはばね保持用の凹部２３ｃが形成されている。ストッパ部材２４の凹部２４ａに一端側が収納されたスプリング２６の他端がロックピン２３のばね受け用の凹部２３ｃに入り大径部２３ａに当接されている。このスプリング２６により、ロックピン２３には常に内径方向に付勢力がかけられている。ロータ８のボス部８ｅの周面にはロック用穴２７が設けられており、ロックピン２３の小径部２３ｂの先端部２３ｄがこのロック用穴２７に嵌合することで、ロータ８は始動時基準位置に係止される。なお、ロックピン２３の大径部２３ａと２段穴２２の大径穴部２２ａの底面とが作る空間はロック解除用のロック解除用油圧室２８となっている。
【００１７】
次に、バルブタイミング調整装置１に設けられた油通路について説明する。
ハウジング６のカムシャフト２に嵌まっている部分にはロータ７側に延びるボス部３１が形成されており、ロータ８のボス部８ｅは、このボス部３１の外周に嵌合し、カムシャフト２の外側にカムシャフト２の全周に亘る全周溝部３２が形成されている。この全周溝部３２には、カムシャフト２に形成された前記遅角用通路４がつながっている。全周溝部３２から放射状にロータ８のボス部８ｅを貫通して、各ベーン８ａ〜８ｄの根元部分に開口する遅角側油通路３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄが形成されている。これらの遅角側油通路３３ａ〜３３ｄは遅角側油圧室１１ａ〜１１ｄにそれぞれ連通している。
【００１８】
ハウジング６には、そのカムシャフト２に嵌合する内周面６ｂからケース７側の端面にかけて斜め方向に貫通する進角側油通路３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄが形成されている。ケース７におけるロック機構２１が設けられているシュー７ａには、前述したロック解除用油圧室２８に通じるロック解除油通路３５が形成されている。カムシャフト２内の進角用通路５より進角側油通路３４ａ、ロック解除油通路３５を経てロック解除用油圧室２８に油圧が供給されることにより、ロックピン２３がスプリング２６の付勢力に抗して半径方向外側に移動され、ロックピン２３の先端部２３ｄが、ロータ８のボス部８ｅのロック用穴２７から外れ、図７，８に示すように、ロータ８とケース７とのロックが解除された状態となる。
【００１９】
ケース７のシュー７ａには、２段穴２２につなげて進角側第１連通路３６が形成されている。進角側第１連通路３６は、軸方向の穴部３６ａとシュー７ａの端面に形成された溝部３６ｂとからなる。進角側油圧室１２ａに連通している。この進角側第１連通路３６は、ロックピン２３がスプリング２６の付勢力によりロータ７のロック用穴２７に嵌合しているときには、その大径部２３ａで閉止されており、ロックピン２３が進角側油圧で解除されると、前記ロック解除用油圧室２８と連通する。即ち、ロックピン２３が解除されることで、進角側油圧が、ロック解除油通路３５、ロック解除用油圧室２８を経由し、進角側第１連通路３６を通じて進角側油圧室１２ａに印加されることになる。
【００２０】
進角側油通路３４ａ〜３４ｄのうち進角側油通路３４ｃは、ロータ８が最遅角位置にあるときは、ベーン８ｃにより、進角側油圧を進角側油室１２ｃへ供給することを制限している。つまり、進角側油通路３４ｃは、ハウジング６の端面に開口しているのであるが、ロータ８が最遅角位置にあるときには、その開口を、ロータ８のベーン８ｃが塞ぐのである。ロータ８が少しでも進角方向へ動作すると、進角側油通路３４ｃは進角側油圧室１２ｃへ連通し、オイル（油圧）の供給が可能となる。
【００２１】
次に、ケース７のシュー７ｂ，７ｄにそれぞれ設けられている切替え機構４１について説明する。図９から図１２には、図１から図４における切替え機構部分を拡大して示す。シュー７ｂ，７ｄに設けられている切替え機構４１は同じ構造であるため、以下においては、シュー７ｂに設けられている切替え機構４１について説明し、シュー７ｄに設けられている切替え機構４１の説明は省略する。
【００２２】
シュー７ｂには半径方向外側から形成された有底の切替えピン挿入穴４２が形成されている。この切替えピン挿入穴４２内に円筒形状の切替えピン４３が摺動可能に収容されている。切替えピン４３は、半径方向先端側の先端大径部（第１ランド部）４３ａとそれにつながる小径部４３ｂとそれにつながる後端大径部（第２ランド部）４３ｃとからなる。切替えピン４３の背部には、切替えピン４３を半径方向内側に付勢するスプリング４４とスプリング４４を保持するキャップ４５が配設されている。キャップ４５は、切替えピン挿入穴４２におけるケース７外周近くに挿入され、ケース７をコーキングすることにより抜け止めされている。切替えピン挿入穴４２の底部と切替えピン４３の先端面（油圧受圧面）との間は、切替えピン解除油圧室４６となっている。
【００２３】
シュー７ｂには、切替えピン挿入穴４２の底部の切替えピン解除油圧室４６に連通させて切替えピン解除通路４７が形成されている。この切替えピン解除通路４７は、シュー７ｂのハウジング６側の端面に開口しており、ハウジング６に形成された進角側油通路３４ｂと常時連通している。従って、進角側の油圧を、進角側通路５から進角側油通路３４ｂ、切替えピン解除通路４７を経て切替えピン解除油圧室４６に導くことによって、切替えピン４３を移動させることができる。
【００２４】
シュー７ｂには、第１供給通路４８が進角側油通路３４ｂと連通させて形成されている。この第１供給通路４８は、切替えピン４３が、スプリング４４に付勢されて切替えピン挿入穴４２の底部に押し付けられている初期状態にあるときには、切替えピン４３の中央小径部４３ｂが形成する環状の全周溝部４９と連通する。更に、シュー７ｂには、初期状態にある切替えピン４３の中央小径部４３ｂが作る全周溝部４９に連通する進角側第２供給通路５０が形成されている。この進角側第２供給通路５０は、シュー７ｂに軸方向に貫通した穴部５０ａと、穴部５０ａにつながり、かつシュー７ｂの端面に形成した溝部５０ｂとからなっている。溝部５０ｂは進角側油圧室１２ｂに開口している。図１１及び図１２に示すように、切替えピン解除油圧室４６への油圧の供給により切替えピン４３が移動され、キャップ４５と当接して位置規制されると、切替えピン４３の先端大径部４３ａにより第１供給通路４８が閉止され、進角側油圧室１２ｂへの進角側オイル（油圧）の供給が閉止される。
【００２５】
シュー７ｂには、遅角側油圧室１１ａをバルブタイミング調整装置１外部に通じさせるドレン通路として第１ドレン通路５１と第２ドレン通路５２が設けられている。第１ドレン通路５１は、切替えピン挿入穴４２に連通し開口する。また、第１ドレン通路５１は、シュー７ｂに軸方向に貫通した穴部５１ａとシュー７ｂのハウジング６側の端面に形成された溝部５１ｂとから構成されており、溝部５１ｂは遅角側油圧室１１ａと連通している。更に、切替えピン挿入穴４２に対し第１ドレン通路５１が設けられている側と反対の側には、切替えピン挿入穴４２に開口する通路として、第２ドレン通路５２が形成されている。第２ドレン通路５２は、シュー７ｂに軸方向に貫通した穴部５２ａとシュー７ｂの端面に形成された溝部５２ｂとから構成され、溝部５２ｂはシュー７ｂの外径方向に形成され、バルブタイミング調整装置１の外部に開放されている。通常、バルブタイミング調整装置１の外部はエンジンのオイル潤滑空間等の大気圧に近い空間となっているため、上記の通路により、遅角側油圧室１１ａを外部大気圧空間に直接的に排出（開放）可能である。このようなドレン通路は、ハウジングなどの他の部材に設けてもよい。
【００２６】
ここで、上記第１ドレン通路５１及び第２ドレン通路５２も切替えピン４３の位置により連通と閉止が切替え可能である。即ち、図９，１０に示すように、切替えピン４３がスプリング４４により付勢され初期状態にあるときは、切替えピン４３の後端大径部４３ｃにより第１ドレン通路５１が閉止され、遅角側油圧室１１ａは内部圧力を保持する。切替えピン解除油圧室４６への油圧の供給により切替えピン４３がスプリング４４の付勢力に抗して図１１及び図１２に示すように移動されると、切替えピン４３の全周溝部４９と第１ドレン通路５１とが連通し、同時に全周溝部４９と第２ドレン通路５２とが連通し、これにより遅角側油圧室１１ａは、上記第１ドレン通路５１及び第２ドレン通路５２を通じてバルブタイミング調整装置１の外部へ開放される。
【００２７】
このように油圧により位置変更動作可能な切替えピン４３によって、進角側油圧室１２ｂへの進角側オイルの供給・閉止と、遅角側油圧室１１ｂとバルブタイミング調整装置１の外部との連通・閉止が同時に切替え可能となっている。
【００２８】
また、この実施の形態１では、上述のように、ケース７のシュー７ｂのほかにシュー７ｄにも同様の切替え機構４１を設けている。その場合、シュー７ｄに設ける切替え機構４１において、切替えピン４３の背部に設けるスプリング４４は、シュー７ｂに設けた切替え機構４１におけるスプリング４４と同等荷重設定として同油圧で切替えピン４３が移動される構成とするか（この場合、有効な進角側油圧室の数は４もしくは２に切替えできる）、シュー７ｄとシュー７ｂに設けた切替え機構４１におけるスプリング４４の荷重設定を異なるものとし、異なる油圧で段階的に切替えピン４３を移動させるようにしてもよい。この場合、有効な進角側油圧室の数は、４または３または２に切替えることができる。
【００２９】
次に、以上示した構成のバルブタイミング調整装置１の動作について説明する。
図１３はバルブタイミング調整装置１の進角側の作動速度を油圧に対して表したグラフである。ここで、油圧はエンジンの回転数や油温によって決定される。本実施の形態１では、進角側に対して切替え機構４１を設けたため、進角側のみについて説明する。
【００３０】
エンジンの始動時に、カム平均荷重によりロータ８は遅角側に移動し、最遅角位置になったとき、ロック機構２１のロックピン２３がスプリング２６の付勢力により内径方向に移動し、ロータ８のボス部８ｅに形成されたロック用穴２７に嵌合することにより、ロータ８は最遅角位置に係止され、ケース７と共に回動する。
【００３１】
カム負荷は正負の交番荷重として現われ、ロータ８は遅角側に押し付けられると共に進角側へ弾かれるが、ロックピン２３がロック穴２７に嵌合していることによりロータ８が進角側に移動することを防止し、ロータ８がばたつくことに起因する異音（ロータ８とケース７との打音）を抑制することができると共に、安定したエンジン始動を図ることができる。また、エンジン始動（完爆）後は、オイルポンプの回転によりバルブタイミング調整装置１への供給経路へオイルが供給されるが、始動時は図示しないオイルコントロールバルブへの通電はＯＦＦ状態に設定されているため、オイルはカムシャフト２内の遅角用通路４を介して、ロータ８に設けられた遅角側油通路３３ａ〜３３ｄを通り、遅角側油圧室１１ａ〜１１ｄに供給される。遅角側油圧室１１ａ〜１１ｄにオイルが供給されると、その油圧によりロータ８は最遅角位置に保持される。
【００３２】
次いで、エンジン回転数やエンジン負荷状況等により、図示しないエンジンコントロールユニットがバルブタイミング調整装置１に作動指令を出すと、オイルコントロールバルブへ演算により設定された電流値が印加される。これにより、オイルコントロールバルブは供給通路を遅角側から進角側へ切替え、カムシャフト２内の進角用通路５からバルブタイミング調整装置１にオイルが供給される。進角側のオイルは、進角側油通路３４ａを通り、ロック解除油通路３５を介してロック解除用油圧室２８に印加される。ロック解除用油圧室２８に油圧が印加されると、ロックピン２３の大径部２３ａと小径部２３ｂの間の段部で受圧し、ロックピン２３はスプリング２６の付勢力に抗して半径方向外側に移動される。つまり、ロックピン２３によるロックは解除される。ロックピン２３は、ストッパ部材２４に当接することでその位置が規制される。
【００３３】
ロックピン２３が解除されると、進角側油通路３４ａ、ロック解除油通路３５、ロック解除用油圧室２８へと供給された油圧は、進角側第１通路３６を通って進角側油圧室１２ａに供給される。なお、エンジンの油圧が低くなるような高油温、低回転時の油圧でも、ロックピン２３が解除されるようにスプリング２６の荷重が設定されているため、ロックピン２３はエンジン状態に関係なく油圧により解除されることが可能となる。
【００３４】
更に、ロックピン２３によるロータ８の規制が解除されることでロータ８は回動可能となっているため、進角側油通路３４ｃはロータ８のベーン８ｃによる制限が解放され、進角側油圧室１２ｃへと油圧が供給される。切替え機構４１が設けられたシュー７ｂ及び７ｄの部分については、例えばシュー７ｂについて説明すると、進角側油通路３４ｂに油圧が供給されているため、切替えピン解除通路４７を通って切替えピン解除油圧室４６へ油圧が供給される。ここで、供給される油圧が、その油圧によるバルブタイミング調整装置１の発生トルクがその回転数におけるカム平均トルクの４倍以下となるような場合、切替えピン４３はスプリング４４の付勢力により移動されることはない。即ち、スプリング４４の設定荷重は、カム平均トルクの４倍と釣合うトルクをバルブタイミング調整装置１が発生し得るときの油圧が切替えピン４３に作用したときに生じる荷重と等しくなるように設定してある。これは、以下の実験的根拠に基づく。
【００３５】
即ち、バルブタイミング調整装置１の発生トルク（ロータ８に作用するトルク）がカム平均トルクと釣合うときの油圧をＰ０とすると、油圧がＰ０以上であれば、ロータ８はカム平均トルクに抗して進角方向に作動することができる。ロータ８が作動し始めると、進角側油圧室１２ａ〜１２ｄ内の容積が増加することによってその内圧Ｐ１は一時的に低下し、油圧Ｐ２となる。低下した油圧Ｐ２においてはバルブタイミング調整装置１の発生トルクがカム平均トルクを上回っていないと、ロータ８は少し進角したところで油圧低下によりカム平均トルクと釣合い、それ以上の動作が不可能になる。
【００３６】
従って、ロータ８が作動を始めて低下したときの油圧Ｐ２は平均的な装置容積（約１０〜１５ｃｃ）の場合、およそ初期圧力Ｐ０の１／２以上になることが実験的に把握できている。以上から、切替えピン４３の作動油圧Ｐｒにおけるバルブタイミング調整装置１の発生トルクをカム平均トルクの４倍とすることで、ロータ８が作動した後の進角側油圧室１２ａ〜１２ｄ内の油圧が低下した状態でも安定して進角動作をすることができる。この場合、進角側油通路３４ｂに供給されたオイルは、第１供給通路４８、切替えピン４３の全周溝部４９を通って第２供給通路５０から進角側油圧室１２ｂに供給される。シュー７ｄについても同様の経路で進角側油通路３４ｄのオイルが進角側油圧室１２ｄに供給される。以上のように、エンジンの油圧が低く、そのときのバルブタイミング調整装置１が発生し得るトルクがカム平均トルクの４倍以下の場合、切替えピン４３は解除されることなく、進角側の油圧は、上記のルートに従って、バルブタイミング調整装置１の全ての進角側油圧室１２ａ〜１２ｄに供給される。その結果、発生トルク重視の装置となり、低油圧時でもカム平均トルクに抗して進角側への動作が可能となる。
【００３７】
図１３で説明すると、破線が通常の装置（切替え機構を持たない装置）の作動速度である。実施の形態１に基づく装置では、低油圧時（図内Ｐの領域）でも作動可能な領域が増えることになる。なお、このとき（切替えピン４３が解除されていないとき）、遅角側油圧室１１ａと連通する遅角側第１ドレン通路５１は切替えピン４３の後端大径部４３ｃにより閉止されており、全遅角側油圧室１１ａ〜１１ｄのオイルは遅角側油通路３３ａ〜３３ｄを通って、バルブタイミング調整装置１の外部（エンジンの図示しない潤滑空間）に排出される。
【００３８】
次に、供給される油圧が、その油圧によるバルブタイミング調整装置１の発生トルクがその回転数におけるカム平均トルクの４倍以上の場合、切替えピン４３は進角側油圧が切替えピン解除油圧室４６に作用することでスプリング４４の付勢力に抗して移動され、第１供給通路４８は切替えピン４３の先端大径部４３ａによって閉止される。これにより、進角側油圧室１２ｂ及び１２ｄへの油圧の供給が停止し、進角側油圧室１２ａ及び１２ｃの２油圧室のみが有効となる。また、切替えピン４３が解除（移動）されることで、遅角側油圧室１１ａ，１１ｃ内のオイルは、第１ドレン通路５１、全周溝部４９、第２ドレン通路５２を通って、バルブタイミング調整装置１の外部に直接排出される。これにより、バルブタイミング調整装置１の発生トルクは全油圧室が有効の場合の１／２となり、更にロータ作動時の油圧低下も含めると、１／４となる。しかし、この場合でもバルブタイミング調整装置１の発生トルクはカム平均トルクを上回っており、ロータ８は正常に動作できる。更にこの場合、ロータ８を所定角度動作するのに必要な供給オイル量は１／２になっていることから、同オイル供給量に対して、ロータ８の作動速度は大きく向上させることができる。また、供給側の進角側油圧室の有効数が２になったのに加え、排出側の遅角側油圧室の２つをバルブタイミング調整装置１内やカムシャフト２内、図示しないオイルコントロールバルブを介することなく、外部へ直接排出するようにしたので、排出側の抵抗（排出側も油圧室の圧縮と各通路部の抵抗により残圧が発生し、これがロータ８の作動の際の抵抗となる）も１／２となり、供給と排出のバランスをとることができる。従って、効果的にロータの作動速度を向上することができる。図１３においては、高油圧時（図内Ｑの領域）の作動速度が向上することになる。
【００３９】
以上のように、実施の形態１に係るバルブタイミング調整装置１によれば、切替え機構４１を設置し、所定の油圧で解除することにより、従来の基本構造及び油圧室数のバルブタイミング調整装置について、エンジン状態（回転数や油温の変化に伴う油圧の変化）に応じて、バルブタイミング調整装置の有効な油圧室の数を適切に変更することができる。その結果、例えば、基本の油圧室容積を増加させて発生トルクを向上し、低油圧時にも動作可能にすることで、図１３に示すように、バルブタイミング調整装置が作動可能な領域を拡大できると共に、高油圧時には切替えピン４３を解除し油圧室数を減少させることで装置の応答速度を改善することができる。
【００４０】
また、切替え機構４１はケース７及びロータ８に設けられ、オイル通路部と油圧受圧部を有する構造となっているので、油圧室の直前で切替えができ、上流側の通路を有効に使用できる。切替え機構４１は、切替えピン４３をスプリング４４で付勢し、所定油圧になると動作して、油圧室へのオイルの供給・排出を切替えるので、構造で簡単となっている。装置外部へオイルを排出できる第２ドレン通路５２を設けているので、ドレン側残圧による作動抵抗を低減することができ、速度向上に寄与する。
【００４１】
更に、低油圧時のアクチュエータとしての発生トルクが必要な際には、スプリング４４付勢力により切替えピン４３は動作せず全作動油圧室にオイルを供給し、中高油圧時にはスプリング４４の付勢力に抗して切替えピン４３が動作し、一方の作動室へのオイルを閉止すると共に、他方の作動室のオイルを第２ドレン通路５２からも排出するようにしているので、エンジンの状態（温度、回転数等）に起因する油圧の違いにより、その状態に即して作動速度を向上させることができる。
油圧やアシストスプリング等の補助手段によるアクチュエータ活性トルクがカム駆動トルクと等しくなるときの油圧をピン動作の油圧に設定しているので、エンジン状態に即した機能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施の形態１に係るバルブタイミング調整装置の内部構造を示す横断面図である。
【図２】図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図３は、バルブタイミング調整装置が最進角位置にある状態の図１と同一箇所の横断面図である。
【図４】図４は図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】図５は、図１におけるロック機構部分の拡大図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図７】図３におけるロック機構部分の拡大図である。
【図８】図７のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図９】切替え機構部分の断面図である。
【図１０】図９のＥ−Ｅ矢視断面図である。
【図１１】切替え機構を解除した状態の図９と同じ箇所の断面図である。
【図１２】図１１のＦ−Ｆ矢視断面図である。
【図１３】油圧と作動速度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１  バルブタイミング調整装置、２  カムシャフト、４  カムシャフト内の遅角用通路、５  カムシャフト内の進角用通路、６  ハウジング、７  ケース、７ａ〜７ｄ  シュー、８  ロータ、８ａ〜８ｄ  ベーン、８ｅ  ロータのボス部、１１ａ〜１１ｄ  遅角側油圧室、１２ａ〜１２ｄ  進角側油圧室、２１  ロック機構、２２  ２段穴、２３  ロックピン、２６，４４  スプリング、２７  ロック用穴、２８  ロック解除用油圧室、３３ａ〜３３ｄ  遅角側油通路、３４ａ〜３４ｄ  進角側油通路、３５  ロック解除油通路、４１  切替え機構、４３  切替えピン、４６  切替えピン解除油圧室、４７切替えピン解除通路、４８  第１供給通路、５０  第２供給通路、５１  第１ドレン通路、５２  第２ドレン通路。
【図１】
2009257256.tif 000003
【図２】
2009257256.tif 000004
【図３】
2009257256.tif 000005
【図４】
2009257256.tif 000006
【図５】
2009257256.tif 000007
【図６】
2009257256.tif 000008
【図７】
2009257256.tif 000009
【図８】
2009257256.tif 000010
【図９】
2009257256.tif 000011
【図１０】
2009257256.tif 000012
【図１１】
2009257256.tif 000013
【図１２】
2009257256.tif 000014
【図１３】
2009257256.tif 000015