JP2000008814A - 内燃機関のバルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ベーンロータとタイミングギアとの回動を所定
の拘束位置で拘束するためだけの油圧室や油路を別に設
けることなく、ベーンロータとタイミングギアを拘束す
る。 【解決手段】進角側油圧室６９と遅角側油圧室７０とに
油圧が作用していないときには、閉塞板４５はスプリン
グ４６ａの付勢力によっての付勢力によって付勢され、
ベーンロータ４１と閉塞板４５との間に生じる摩擦力に
より、タイミングギア２４ａとベーンロータ４１との相
対回動を拘束する。進角側油圧室６９と遅角側油圧室７
０とに油圧が作用すると、この油圧によって閉塞板４５
がスプリング４６ａの付勢力に抗して移動し、相対回動
の拘束を解除する。このため、簡単な構造でタイミング
ギア２４ａとベーンロータ４１の相対回動の拘束ならび
に拘束解除の切換を行うことができ、コストを低くする
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関のバルブタ
イミング調整装置に係わり、詳しくは、内燃機関におけ
るバルブの開閉タイミングを運転状態に応じて変更する
内燃機関のバルブタイミング調整装置に関する。

【０００２】

【従来技術】クランクシャフトと同期回転するタイミン
グプーリやチェーンスプロケットを介してカムシャフト
を駆動し、タイミングプーリやチェーンスプロケットと
カムシャフトを相対回転させることにより、内燃機関に
おけるバルブの開閉タイミングを変化させるベーン式の
可変バルブタイミング装置として、特開平９−６０５０
８号公報に開示されているものが知られている。

【０００３】特開平９−６０５０８号公報に開示されて
いる可変バルブタイミング装置では、チェーンスプロケ
ットとカムシャフトをベーンロータで連結し、ベーンロ
ータをカムシャフトに固定している。ベーンロータはチ
ェーンスプロケットに相対回転可能に設けることによ
り、クランクシャフトからの駆動力をカムシャフトに伝
達し、カムシャフトをチェーンスプロケットに対して進
角方向または遅角方向に回転可能にしている。

【０００４】ベーンロータには、ストッパピストンが収
容され、また、チェーンスプロケットとともにベーンロ
ータを収容する空間を形成しているハウジング部材に
は、チェーンスプロケットに対してベーンロータが最遅
角位置にあるときに、ストッパピンが嵌合可能な穴が設
けられている。そして、ストッパピストンは、スプリン
グによってハウジング部材の方向に付勢されている。こ
のように構成することにより、ベーンロータに作用する
圧力がチェーンスプロケットとベーンロータとの相対回
転させることができる所定の圧力に達していない状態に
おいて、ストッパピストンがスプリングによって付勢さ
れ、穴に嵌合されるため、ハウジング部材とベーンロー
タとが固定され、もって、ハウジング部材とベーンロー
タとの衝突を防止することができ、打音の発生を防止で
きる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】しかしながら、特開平９
−６０５０８号公報に記載の可変バルブタイミング装置
においては、ベーンロータに設けられたストッパピスト
ンのまわりには、ストッパピストンを作動させるため油
圧室や油路が形成されている。このため、構造上複雑に
なり、また、加工工程が増え、コストが高くなるといっ
た問題点があった。

【０００６】そこで、このような従来の問題に鑑みて、
本発明は、第１回転体と第２回転体との回動を所定の拘
束位置で拘束するためだけの油圧室や油路を別に設ける
ことなく、第１回転体と第２回転体を拘束することで、
簡単な構造で拘束手段を構成することができる内燃機関
の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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、上記目的を達成
するために、請求項１に記載の発明によれば、内周面に
少なくとも１つの凹部を有する第１回転体と、前記凹部
を第１圧力室と第２圧力室とに区画する少なくとも１つ
のベーンを有するとともに前記第１回転体と相対回転可
能に組み合わされる第２回転体と、前記第１回転体の側
面を覆うカバーと、前記第１回転体または前記第２回転
体の一方を内燃機関の基準回転位相にて同期回転させる
駆動軸と、前記第１回転体または前記第２回転体の他方
と連動する被駆動軸と、前記第１圧力室および前記第２
圧力室に印加される圧力によって前記第１回転体と前記
第２回転体を相対回動させる相対回動手段とを備えた内
燃機関のバルブタイミング調整装置において、前記カバ
ーは弾性体によって前記第２回転体に付勢され、前記カ
バーと前記第２回転体との間に生じる摩擦力により前記
第１回転体と前記第２回転体とを拘束し、前記カバーは
前記第１圧力室および前記第２圧力室に印加される圧力
により前記弾性体の付勢力に抗して移動し第１回転体と
第２回転体の拘束を解除することを要旨としている。

【０００８】請求項２の発明によれば、内周面に少なく
とも１つの凹部を有する第１回転体と、前記凹部を第１
圧力室と第２圧力室とに区画する少なくとも１つのベー
ンを有するとともに前記第１回転体と相対回転可能に組
み合わされる第２回転体と、前記第１回転体の側面を覆
うカバーと、前記第１回転体または前記第２回転体の一
方を内燃機関の基準回転位相にて同期回転させる駆動軸
と、前記第１回転体または前記第２回転体の他方と連動
する被駆動軸と、前記第１圧力室および前記第２圧力室
に印加される圧力によって前記第１回転体と前記第２回
転体を相対回動させる相対回動手段と、前記第１回転体
と前記第２回転体との相対回動を拘束する磁石を備えた
ことを要旨としている。

【０００９】請求項３の発明によれば、請求項２に記載
の内燃機関のバルブタイミング調整装置において、前記
磁石は第１回転体と第２回転体の一方に設けられ、前記
磁石は弾性体により他方に付勢されていることを要旨と
している。

【００１０】上記請求項１に記載の発明によれば、第１
圧力室と第２圧力室とに油圧が作用していないときは、
カバーは弾性体によって第２回転体に付勢され、カバー
と第２回転体との間に生じる摩擦力により、第１回転体
と第２回転体との相対回動を拘束する。第１圧力室と第
２圧力室とに油圧が作用すると、この油圧によってカバ
ーが弾性体の付勢力に抗して移動し、相対回動の拘束を
解除する。このように、請求項１に記載の発明では、弾
性体の付勢力によって第１回転体と第２回転体の相対回
動を拘束し、第１回転体と第２回転体とを相対回動させ
るための第１圧力室および第２圧力室の圧力を利用し
て、第１回転体と第２回転体の相対回動の拘束を解除し
ているため、第１回転体と第２回転体との回動を所定の
拘束位置で拘束するためだけの油圧室や油路を別に設け
る必要がない。これによって、簡単な構造で第１回転体
と第２回転体の相対回動の拘束ならびに拘束解除の切換
を行うことができ、コストを低くすることができる。

【００１１】上記請求項２に記載の発明によれば、第１
圧力室と第２圧力室とに油圧が作用していないときは、
磁石の磁力によって第１回転体と第２回転体との相対回
動を拘束する。第１圧力室と第２圧力室とに油圧が作用
すると、この油圧によって磁石と第１回転体または第２
回転体の間に油膜が形成され、相対回動の拘束を解除す
る。このように、請求項２に記載の発明では、磁石の磁
力によって、第１回転体と第２回転体の相対回動を拘束
し、第１回転体と第２回転体とを相対回動させるための
第１圧力室および第２圧力室の流体を利用して、第１回
転体と第２回転体の相対回動の拘束を解除しているた
め、第１回転体と第２回転体との回動を所定の拘束位置
で拘束するためだけの油圧室や油路を別に設ける必要が
ない。これによって、簡単な構造で第１回転体と第２回
転体の相対回動の拘束ならびに拘束解除の切換を行うこ
とができ、コストを低くすることができる。

【００１２】上記請求項３に記載の発明によれば、第１
圧力室と第２圧力室とに油圧が作用していないときは、
弾性体により付勢された磁石によって第１回転体と第２
回転体の相対回動を拘束する。第１圧力室と第２圧力室
とに油圧が作用すると、この油圧によって、磁石に圧力
が作用し、磁石は弾性体の付勢力に抗して移動し、相対
回動の拘束を解除する。このように、請求項３の発明で
は、磁石に圧力が作用すると、磁石は弾性体の付勢力に
抗して、第１回転体または第２回転体から離れるため、
拘束を解除するときの第２回転体の接触状態の影響を受
け難くなり、応答性が向上し、バルブタイミングの制御
を的確に行うことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下図１乃至図１１の図面を用い
て本発明における内燃機関のバルブタイミング調整装置
の実施の形態について説明する。

【００１４】図１は、本実施の形態における内燃機関の
バルブタイミング調整装置が適用された内燃機関（以
下、エンジンと称す）を示す斜視図である。この図にお
いて、エンジン１１は、ピストン１２が往復運動可能に
設けられたシリンダブロック１３とシリンダブロック１
３の下側に設けられたオイルパン１３ａと、シリンダブ
ロック１３の上側に設けられたシリンダヘッド１４から
構成されている。そして、上記ピストン１２は、エンジ
ン１１における４つの気筒（図１には１つの気筒のみ図
示）にそれぞれ対応して設けられている。

【００１５】このエンジン１１の下部には出力軸である
クランクシャフト１５が回転可能に支持され、クランク
シャフト１５にはコンロッド１６を介してピストン１２
が連結されている。そして、ピストン１２の往復運動
は、コンロッド１６によって、クランクシャフト１５の
回転へと変換されるようになっている。また、ピストン
１２の上側には、燃焼室１７が設けられている。この燃
焼室１７には、吸気ポート１８と排気ポート１９とが接
続されている。そして、吸気ポート１８と燃焼室１７と
は吸気バルブ２０の開閉動作により連通、遮断され、排
気ポート１９と燃焼室１７とは排気バルブ２１の開閉動
作により連通、遮断される。

【００１６】一方、シリンダヘッド１４には、吸気カム
シャフト２２及び排気カムシャフト２３が平行に且つ回
転可能に設けられている。吸気カムシャフト２２の一端
部には、タイミングギア２４ａを備えた、吸気カムシャ
フト２２と相対回動する相対回動手段としてのバルブタ
イミング可変機構２４が設けられ、排気カムシャフト２
３の一端部にはタイミングギア２５が取り付けられてい
る。このタイミングギア２５及び上記バルブタイミング
可変機構２４のタイミングギア２４ａは、タイミングチ
ェーン２６を介して、上記クランクシャフトに取り付け
られたタイミングギアに連結されている。そして、クラ
ンクシャフト１５の回転がタイミングチェーンを介して
吸気カムシャフト２２及び排気カムシャフト２３に伝達
されることによって、それら吸気カムシャフト２２排気
カムシャフト２３が回転する。

【００１７】吸気カムシャフト２２及び排気カムシャフ
ト２３には、吸気バルブ２０の上端に当接する吸気カム
２７と、排気バルブ２１の上端に当接する排気カム２８
とがそれぞれ設けられている。また、吸気カムシャフト
２２及び排気カムシャフト２３が回転すると、吸気カム
２７及び排気カム２８により、吸気バルブ２０及び排気
バルブ２１が開閉駆動される。そして、エンジン１１の
吸気工程中のピストン１２下降時には吸気バルブ２０が
開き、吸気ポート１８から燃焼室１７内に空気が吸入さ
れるようになる。また、排気工程中のピストン１２上昇
時には排気バルブ２１が開き、燃焼室１７から排気ポー
ト１９へ排気ガスが排出されるようになる。

【００１８】次に、第１の実施の形態におけるバルブタ
イミング可変機構２４について説明する。図２は、第１
の実施の形態における内燃機関のバルブタイミング調整
装置の具体的構成を示す拡大図である。この図におい
て、バルブタイミング調整機構２４が設けられた吸気カ
ムシャフト２２は、そのジャーナル２２ａがシリンダヘ
ッド１４の軸受部１４ａにより回転可能に支持されてい
る。また、吸気カムシャフト２２の先端は、タイミング
ギア２４ａの中心部を貫通している。このタイミングギ
ア２４ａは吸気カムシャフト２２に対して回転可能とな
っている。また、吸気カムシャフト２２の先端面には、
第２回転体としてのベーンロータ４１がボルト４２によ
って固定され、ベーンロータ４１は、吸気カムシャフト
２２の軸線Ｌを中心に吸気カムシャフト２２と一体回転
するようになっている。

【００１９】一方、タイミングギア２４ａの先端面に
は、ベーンロータ４１を覆うように設けられた第１回転
体としてのシューハウジング４３が当接している。この
シューハウジング４３は、ベーンロータ４１の外周を囲
うように設けられたリングカバー４４と、リングカバー
４４の先端開口部を塞ぎ、リングカバー４４の外周の一
部を覆うように設けられた閉塞版４５とから構成されて
いる。リングカバー４４と閉塞版４５の間には、オイル
シール４５ａが設けられている。リングカバー４４の軸
方向の長さは、ベーンロータ４１の軸方向の長さよりも
短く形成され、ベーンロータ４１においてリングカバー
４４よりはみ出した部分は延出部４１ａを形成してい
る。そして、タイミングギア２４ａ、リングカバー４
４、閉塞版４５は、弾性体としてのスプリング４６ａを
介して、ボルト４６によって吸気カムシャフト２２の軸
線Ｌを中心にして一体回転できるように連結されてい
る。なお、摩擦抵抗部としての閉塞版４５と延出部４１
ａと、ボルト４６と、スプリング４６ａにより、ベーン
ロータ４１とタイミングギア２４ａとの相対回転を拘束
可能としている。

【００２０】シリンダヘッド１４の軸受部１４ａや吸気
カムシャフト２２等には、バルブタイミング可変機構２
４に対してオイルを供給するための進角制御油路４７及
び遅角制御油路４８が設けられている。この進角制御油
路４７及び遅角制御油路４８は、バルブタイミング可変
機構２４の内部まで延びるとともに、シリンダヘッド１
４の軸受部１４ａの内部を通りオイルコントロールバル
ブ（ＯＣＶ）４９に接続されている。また、ＯＣＶ４９
には、供給通路５０及び排出通路５１が接続されてい
る。そして、供給通路５０は、クランクシャフト１５の
回転に伴って駆動されるオイルポンプ５２を介してエン
ジン１１の下部に設けられたオイルパン１３ａにつなが
っており、排出通路５１は、直接オイルパン１３ａにつ
ながっている。

【００２１】ＯＣＶ４９はケーシング５６を備え、ケー
シング５６には第１給排ポート５７及び第２給排ポート
５８と、第１排出ポート５９及び第２排出ポート６０
と、供給ポート６１とが設けられている。第１給排ポー
ト５７には遅角制御油路４８が連通し、第２給排ポート
５８には進角制御油路４７が連通している。更に、供給
ポート６１には供給通路５０が連通し、排出ポート５
９、排出ポート６０には排出通路５１が連通している。
また、ケーシング５６内には、４つの弁部を有してコイ
ルスプリング６２及び電磁ソレノイド６５によりそれぞ
れ逆方向に付勢されるスプール６３が設けられている。

【００２２】そして、電磁ソレノイド６５の消磁状態に
おいては、スプール６３がコイルスプリング６２の付勢
力によりケーシング５６の一端側に配置されて、第１給
排ポート５７と排出ポート５９とが連通し、第２給排ポ
ート５８が供給ポート６０と連通する。この状態では、
オイルパン１３ａ内のオイルがオイルポンプ５２より供
給通路５０及びＯＣＶ４９を介して進角制御油路４７へ
送り出され、且つ遅角制御油路４８内にあったオイルが
ＯＣＶ４９及び排出通路５１を介してオイルパン１３ａ
内へ戻される。

【００２３】更に、電磁ソレノイド６５への電圧印加を
デューティ制御し、スプール６３をケーシング５６の中
間に位置させると、第１給排ポート５７、第２給排ポー
ト５８が閉塞され、第１給排ポート５７、第２給排ポー
ト５８を通じてのオイルの移動が禁止されるようにな
る。

【００２４】次に、バルブタイミング可変機構２４にお
けるベーンロータ４１及びシューハウジング４３の詳細
構造を説明する。図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図で
ある。この図において、シューハウジング４３における
リングカバー４４の内周面には、吸気カムシャフト２２
の軸線Ｌへ向かって突出する同一形状の４つのシュー６
６がシューハウジング４３の周方向に等間隔に形成され
ている。各シュー６６間には、それぞれ扇状空間部６７
がハウジング４３の周方向に等間隔に形成されている。
また、ベーンロータ４１の外周面には、扇状空間部６７
に挿入されるように外側方へ突出する同一形状の４つの
ベーン６８が、ベーンロータ４１の周方向に等間隔に設
けられている。各ベーン６８が挿入された扇状空間部６
７内は、ベーン６８により第１圧力室としての進角側油
圧室６９及び第２圧力室としての遅角側油圧室７０に区
画されている。進角側油圧室６９及び遅角側油圧室７０
は、ベーン６８をベーンロータ４１の周方向両側から挟
むように位置している。そして、進角側油圧室６９及び
遅角側油圧室７０には、それぞれ、進角制御油路４７及
び遅角制御油路４８が連通している。

【００２５】また、ベーン６８の外周壁にはシール部材
７１が設けられている。ベーンロータ４１の外周壁とシ
ューハウジング４３の内周壁との間には、組付け上、微
小なクリアランスを設けざるを得ず、このクリアランス
を介して油圧室間にオイルが漏れることをシール部材７
１によって防止している。シール部材７１は、板ばね７
２の付勢力によってシューハウジング４３の内周壁に向
けて押されている。

【００２６】次に、進角制御油路４７及び遅角制御油路
の詳細な構成について説明する。図２に示すように、進
角制御油路４７は、ヘッド油路４７ａ、油溝４７ｂ、油
孔４７ｃ、シャフト油路４７ｄ、油孔４７ｅ、環状空間
４７ｆ及び油孔４７ｇによって構成されている。

【００２７】ヘッド油路４７ａは、シリンダヘッド１４
における軸受部１４ａの内部を通過し、吸気カムシャフ
ト２２のジャーナル２２ａの外周面に形成された油溝４
７ｂと連通している。この油溝４７ｂは、吸気カムシャ
フト２２に形成された油孔４７ｃを介して、吸気カムシ
ャフト２２内部をその軸線方向に通過するシャフト油路
４７ｄに連通している。このシャフト油路４７ｄは、ベ
ーンロータ４１に形成された油孔４７ｅを介して、ベー
ンロータ４１内のボルト４２周りに設けられた環状空間
４７ｆに連通している。そして、この環状空間４７ｆと
進角側油圧室６９とは油孔４７ｇを介して連通してい
る。

【００２８】一方、遅角制御油路４８は、ヘッド油路４
８ａ、油溝４８ｂ、油孔４８ｃ、シャフト油路４８ｄ、
油孔４８ｅ、環状空間４８ｆ及び油孔４８ｇによって構
成されている。

【００２９】ヘッド油路４８ａは、シリンダヘッド１４
における軸受部１４ａの内部を通過し、吸気カムシャフ
ト２２のジャーナル２２ａの外周面に形成された油溝４
８ｂと連通している。この油溝４８ｂは、吸気カムシャ
フト２２に形成された油孔４８ｃを介して、吸気カムシ
ャフト２２内部をその軸線方向に通過するシャフト油路
４８ｄに連通している。このシャフト油路４８ｄは、吸
気カムシャフト２２に形成された油孔４８ｅを介して、
タイミングギア２４ａの内周面に形成された油溝４８ｆ
に連通している。そして、この油溝４８ｆと遅角側油圧
室７０とは油孔４８ｇを介して連通している。

【００３０】こうしたバルブタイミング可変機構にあっ
て、ＯＣＶ４９の電磁ソレノイド６５が消磁されると、
進角制御油路４７から進角側油圧室６９へオイルが供給
されるとともに、遅角側油圧室７０から遅角制御油路４
８を介してオイルが排出される。その結果、各ベーン６
８が矢印Ａ方向へ相対移動することによりベーンロータ
が矢印Ａ方向へ相対回動し、タイミングギア２４ａに対
する吸気カムシャフト２２の相対回転位相が変更され
る。タイミングギア２４ａ及び吸気カムシャフト２２は
矢印Ａ方向へ回転する。したがって、この場合、吸気カ
ムシャフト２２はタイミングギア２４ａに対して進角
し、吸気バルブ２０のバルブタイミングも進角するよう
になる。

【００３１】また、ＯＣＶ４９の電磁ソレノイド６５が
励磁されると、遅角制御油路４８から遅角側油圧室７０
へオイルが供給されるとともに、進角側油圧室６９から
進角制御油路４７を介してオイルが排出される。この結
果、各ベーン６８が矢印Ｂ方向へ相対移動することによ
りベーンロータ４１が矢印Ｂ方向へ相対回動し、タイミ
ングギア２４ａに対する吸気カムシャフト２２の相対回
転位相が変更される。したがって、この場合、吸気カム
シャフト２２はタイミングギア２４ａに対して遅角し、
吸気バルブ２０のバルブタイミングも進角するようにな
る。

【００３２】次に、第１の実施の形態におけるバルブタ
イミング可変機構２４の作動を図３乃至図５を用いて説
明する。図４は、図２におけるＣ部の拘束時の拡大図で
ある。また、図５は、図２におけるＣ部の拘束解除時の
拡大図である。エンジン始動時、オイルポンプ５２から
オイルが進角側油圧室６９及び遅角側油圧室７０にまだ
導入されていないとき、クランクシャフト１５の回転に
伴いベーンロータ４１はシューハウジング４３に対して
図３に示す最遅角位置にある。このとき延出部４１ａ
は、図４に示すように、閉塞板４５と当接しており、閉
塞板４５はスプリング４６ａによりベーンロータ４１側
に付勢され、スプリング４６ａの付勢力を抗力として、
ベーンロータ４１と閉塞板４５との当接する面において
周方向に摩擦力が発生する。この摩擦力に反発する摩擦
抵抗力によって、ベーンロータ４１はシューハウジング
４３に拘束されている。

【００３３】エンジン始動後、オイルポンプ５２から各
遅角側油圧室７０にオイルが供給され、閉塞板４５に油
圧が作用する。そして、各遅角側油圧室７０内の油圧が
所定圧以上になる、すなわち、閉塞板４５に作用する油
圧が所定圧以上になるとスプリング４６ａの付勢力に抗
して、閉塞板４５は、図５に示すように、ベーンロータ
４１と反対の方向に動き、ベーンロータ４１と閉塞板４
５の間にクリアランスａができ、ベーンロータ４１とシ
ューハウジング４３の拘束、すなわち、延出部４１ａと
閉塞板４５との当接は解除される。これにより、ベーン
ロータ４１はシューハウジング４３に対し相対回転可能
になる。なお、クリアランスａは、進角側油圧室６９と
遅角側油圧室７０とのシール性が確保できるクリアラン
スである。

【００３４】更に、図３に示す最遅角位置から進角側に
ベーンロータ４１を回転させるために、ＯＣＶ４９を切
り換えて各遅角側油圧室７０を開放し、各進角側油圧室
６９にオイルを供給する。このときも、油圧が各進角側
油圧室６９を介して閉塞板４５に作用するため、ベーン
ロータ４１とシューハウジング４３の拘束解除は保持さ
れる。そして、各進角側油圧室６９の油圧が所定圧以上
になるとベーンロータ４１が最遅角位置から進角側に回
転する。

【００３５】これ以後、エンジン運転状態に応じたＥＣ
Ｕからの指示によりＯＣＶ４９を切り換えて各進角側油
圧室６９及び各遅角側油圧室７０の油圧を制御し、シュ
ーハウジング４３に対するベーンロータ４１の回転位相
差つまり、クランクシャフト１５に対する吸気カムシャ
フト２２の回転位相差を制御する。これにより、吸気バ
ルブ２０のバルブタイミングを高精度に制御できる。

【００３６】このように、第１の実施の形態における内
燃機関のバルブタイミング調整装置では、進角側油圧室
６９と遅角側油圧室７０とに油圧が作用していないとき
には、閉塞板４５はスプリング４６ａの付勢力によって
ベーンロータ４１に付勢され、ベーンロータ４１と閉塞
板４５との間に生じる摩擦力により、タイミングギア２
４ａとベーンロータ４１との相対回動を拘束する。進角
側油圧室６９と遅角側油圧室７０とに油圧が作用する
と、この油圧によって閉塞板４５がスプリング４６ａの
付勢力に抗して移動し、相対回動の拘束を解除する。し
たがって、スプリング４６ａの付勢力によって、タイミ
ングギア２４ａとベーンロータ４１の相対回動を拘束
し、タイミングギア２４ａとベーンロータ４１とを相対
回動させるための進角側油圧室６９と遅角側油圧室７０
の圧力を利用して、タイミングギア２４ａとベーンロー
タ４１の相対回動の拘束を解除しているため、タイミン
グギア２４ａとベーンロータ４１との回動を所定の拘束
位置で拘束するためだけの油圧室や油路を別に設ける必
要がない。これによって、簡単な構造でタイミングギア
２４ａとベーンロータ４１の相対回動の拘束ならびに拘
束解除の切換を行うことができ、コストを低くすること
ができる。

【００３７】更に、閉塞板４５とベーンロータ４１との
当接する面においてベーンロータ４１を拘束し、従来技
術のようにベーンロータ４１の内部には拘束する手段が
設けられていないため、ベーンロータ４１の各ベーン６
８の質量を均等にでき、ベーンロータの回転バランスを
安定化することができる。また、従来技術のように拘束
する手段を稼動させるための油路がベーンロータ４１に
は設けられていないため、進角側油圧室６９と遅角側油
圧室７０とのシール性を向上させることができる。

【００３８】次に、第２の実施の形態について説明す
る。図６は、第２の実施の形態における内燃機関のバル
ブタイミング調整装置の具体的構成を示す拡大図であ
る。なお、第１の実施の形態と同一な構成については同
一の符号を付してある。この図において、バルブタイミ
ング調整機構２２４が設けられた吸気カムシャフト２２
は、そのジャーナル２２ａがシリンダヘッド１４の軸受
部１４ａにより回転可能に支持されている。また、吸気
カムシャフト２２の先端は、タイミングギア２２４ａの
中心部を貫通している。このタイミングギア２２４ａは
吸気カムシャフト２２に対して回転可能となっている。
また、吸気カムシャフト２２の先端面には、ベーンロー
タ２４１がボルト２４２によって固定され、ベーンロー
タ２４１は、吸気カムシャフト２２の軸線Ｌを中心に吸
気カムシャフト２２と一体回転するようになっている。
なお、ベーンロータ２４１は鉄等の磁性体材料より構成
されている。

【００３９】一方、タイミングギア２２４ａの先端面に
は、ベーンロータ２４１を覆うように設けられたシュー
ハウジング２４３が当接している。このシューハウジン
グ２４３は、ベーンロータ２４１の外周を囲うように設
けられたリングカバー２４４と、リングカバー２４４の
先端開口部を塞ぐように設けられた閉塞版２４５とから
構成されている。また、タイミングギア２２４ａのベー
ンロータ２４１側には、ベーンロータ２４１に面して、
凹部２４ｂが形成されており、凹部２４ｂには、永久磁
石である磁石３１が嵌挿されている。そして、タイミン
グギア２２４ａ、リングカバー２４４、閉塞版２４５
は、ボルト２４６によって吸気カムシャフト２２の軸線
Ｌを中心にして一体回転できるように連結されている。
なお、磁石３１により、ベーンロータ２４１とタイミン
グギア２２４ａとの相対回転を拘束可能としている。

【００４０】次に、第２の実施の形態におけるバルブタ
イミング可変機構２２４の作動を図３、図７、図８を用
いて説明する。図７は、図６におけるＤ部の拘束時の拡
大図である。また、図８は、図６におけるＤ部の拘束解
除時の拡大図である。なお、図６におけるＡ−Ａ断面図
は、図３と同一な構成であるため、図３を代用としてい
る。エンジン始動時、オイルポンプ５２からオイルが進
角側油圧室６９及び遅角側油圧室７０にまだ導入されて
いないとき、クランクシャフト１５の回転に伴いベーン
ロータ２４１はシューハウジング２４３に対して図３に
示す最遅角位置にある。このとき、磁石３１は、図７に
示すように、磁石３１の磁力によって、ベーンロータ２
４１と引き付け合い、ベーンロータ２４１を保持する。
このため、ベーンロータ２４１はタイミングギア２２４
ａに拘束されている。

【００４１】エンジン始動後、オイルポンプ５２から各
遅角側油圧室７０にオイルが供給され、ベーンロータ２
４１とタイミングギア２２４ａとの接触部にわずかなオ
イルが流れ込む。そして、ベーンロータ２４１と磁石３
１の表面粗さにより形成されるベーンロータ２４１と磁
石３１との間の微小隙間に、オイルが流れ込み、図８に
示すように、油膜３２を形成する。そして、油膜３２に
より、磁石３１のベーンロータ２４１に対する磁力が弱
くなり、ベーンロータ２４１とタイミングギア２２４ａ
の拘束は解除される。これにより、ベーンロータ２４１
はタイミングギア２２４ａに対し相対回転可能になる。

【００４２】更に、図３に示す最遅角位置から進角側に
ベーンロータ２４１を回転させるために、ＯＣＶ４９を
切り換えて各遅角側油圧室７０を開放し、各進角側油圧
室６９にオイルを供給する。このときも、ベーンロータ
２４１と磁石３１の間には油膜３２が形成されているた
めにベーンロータ２４１とタイミングギア２２４ａの拘
束解除は保持される。そして、各進角側油圧室６９の油
圧が所定圧以上になるとベーンロータ２４１が最遅角位
置から進角側に回転する。

【００４３】これ以後、エンジン運転状態に応じたＥＣ
Ｕからの指示によりＯＣＶ４９を切り換えて各進角側油
圧室６９及び各遅角側油圧室７０の油圧を制御し、タイ
ミングギア２２４ａに対するベーンロータ２４１の回転
位相差つまり、クランクシャフト１５に対する吸気カム
シャフト２２の回転位相差を制御する。これにより、吸
気バルブ２０のバルブタイミングを高精度に制御でき
る。

【００４４】このように、第２の実施の形態における内
燃機関のバルブタイミング調整装置では、進角側油圧室
６９と遅角側油圧室７０とに油圧が作用していないとき
は、タイミングギア２２４ａに設けられた磁石３１の磁
力により、タイミングギア２２４ａとベーンロータ２４
１との相対回動を拘束する。進角側油圧室６９と遅角側
油圧室７０とに油圧が作用すると、この油圧によって磁
石３１とタイミングギア２２４ａとベーンロータ２４１
の間に油膜３２が形成され、相対回動の拘束を解除す
る。したがって、磁石３１の磁力によって、タイミング
ギア２２４ａとベーンロータ２４１の相対回動を拘束
し、タイミングギア２２４ａとベーンロータ２４１とを
相対回動させるための進角側油圧室６９と遅角側油圧室
７０の圧力を利用して、タイミングギア２２４ａとベー
ンロータ２４１の相対回動の拘束を解除しているため、
タイミングギア２２４ａとベーンロータ２４１との回動
を所定の拘束位置で拘束するためだけの油圧室や油路を
別に設ける必要がない。これによって、簡単な構造でタ
イミングギア２２４ａとベーンロータ２４１の相対回動
の拘束ならびに拘束解除の切換を行うことができ、コス
トを低くすることができる。

【００４５】更に、タイミングギア２２４ａに設けられ
た磁石３１の磁力によりベーンロータ２４１を拘束し、
従来技術のようにベーンロータ２４１には拘束する手段
が設けられていないため、ベーンロータ２４１の各ベー
ン６８の質量を均等にでき、ベーンロータ２４１の回転
バランスを安定化することができる。また、従来技術の
ように拘束する手段を稼動させるための油路がベーンロ
ータ２４１には設けられていないため、進角側油圧室６
９と遅角側油圧室７０とのシール性を向上させることが
できる。

【００４６】次に、第３の実施の形態について説明す
る。図９は、第３の実施の形態における内燃機関のバル
ブタイミング調整装置の具体的な構成を示す拡大図であ
る。なお、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同
一な構成については同一の符号を付してある。この図に
おいて、バルブタイミング調整機構３２４が設けられた
吸気カムシャフト２２は、そのジャーナル２２ａがシリ
ンダヘッド１４の軸受部１４ａにより回転可能に支持さ
れている。また、吸気カムシャフト２２の先端は、タイ
ミングギア３２４ａの中心部を貫通している。このタイ
ミングギア３２４ａは吸気カムシャフト２２に対して回
転可能となっている。また、吸気カムシャフト２２の先
端面には、ベーンロータ３４１がボルト３４２によって
固定され、ベーンロータ３４１は、吸気カムシャフト２
２の軸線Ｌを中心に吸気カムシャフト２２と一体回転す
るようになっている。なお、ベーンロータ３４１は、鉄
等の磁性体材料から構成されている。

【００４７】一方、タイミングギア３２４ａの先端面に
は、ベーンロータ３４１を覆うように設けられたシュー
ハウジング３４３が当接している。このシューハウジン
グ３４３は、ベーンロータ３４１の外周を囲うように設
けられたリングカバー３４４と、リングカバー３４４の
先端開口部を塞ぐように設けられた閉塞版３４５とから
構成されている。また、タイミングギア３２４ａのベー
ンロータ３４１側には、ベーンロータ３４１に面して、
断面凸状に形成された空間の凹部２４ｃが形成されてお
り、凹部２４ｃには、断面凸状に形成された永久磁石で
ある磁石３３がスプリング３４を介して嵌挿されてい
る。スプリング３４によって、磁石３３は、ベーンロー
タ３４１の方向に付勢されている。そして、タイミング
ギア３２４ａ、リングカバー３４４、閉塞版３４５は、
ボルト３４６によって吸気カムシャフト２２の軸線Ｌを
中心にして一体回転できるように連結されている。な
お、磁石３３と、スプリング３４により、ベーンロータ
３４１とタイミングギア３２４ａとの相対回転を拘束可
能にしている。

【００４８】次に、第３の実施の形態におけるバルブタ
イミング可変機構３２４の作動を図３、図１０、図１１
を用いて説明する。図１０は、図９におけるＥ部の拘束
時の拡大図である。また、図１１は、図９におけるＥ部
の拘束解除時の拡大図である。なお、図９におけるＡ−
Ａ断面図は、図３と同一な構成であるため、図３を代用
としている。エンジン始動時、オイルポンプ５２からオ
イルが進角側油圧室６９及び遅角側油圧室７０にまだ導
入されていないとき、クランクシャフト１５の回転に伴
いベーンロータ３４１はシューハウジング３４３に対し
て図３に示す最遅角位置にある。このとき、磁石３３
は、図１０に示すように、スプリング３４によってベー
ンロータ３４１側に付勢され、また、磁石３３の磁力に
よって、ベーンロータ３４１と引き付け合い、ベーンロ
ータ３４１を保持する。このため、ベーンロータ３４１
はタイミングギア３２４ａに拘束されている。

【００４９】エンジン始動後、オイルポンプ５２から各
遅角側油圧室７０にオイルが供給され、ベーンロータ３
４１とタイミングギア３２４ａとの接触部にわずかなオ
イルが流れ込む。そして、ベーンロータ３４１と磁石３
１の表面粗さにより形成されるベーンロータ３４１と磁
石３３の間の微小隙間に、にオイルが流れ込み、図１１
に示すように、油膜３５を形成する。更に、ベーンロー
タ３４１と磁石３３の間には油圧が作用する。そして、
油膜３５により、磁石３３のベーンロータ３４１に対す
る磁力が弱くなる。更に、ベーンロータ３４１と磁石３
３の間の油圧が所定圧以上になると、磁石３３はスプリ
ング３４の付勢力に抗して、ベーンロータ３４１から離
れる方向に動き、ベーンロータ３４１とタイミングギア
３２４ａの拘束は解除される。これにより、ベーンロー
タ３４１はタイミングギア３２４ａに対し相対回転可能
になる。

【００５０】更に、図３に示す最遅角位置から進角側に
ベーンロータ３４１を回転させるために、ＯＣＶ４９を
切り換えて各遅角側油圧室７０を開放し、各進角側油圧
室６９にオイルを供給する。このときも、ベーンロータ
３４１と磁石３３の間には油圧が作用するため、ベーン
ロータ３４１とタイミングギア３２４ａの拘束解除は保
持される。そして、各進角側油圧室６９の油圧が所定圧
以上になるとベーンロータ３４１が最遅角位置から進角
側に回転する。

【００５１】これ以後、エンジン運転状態に応じたＥＣ
Ｕからの指示によりＯＣＶ４９を切り換えて各進角側油
圧室６９及び各遅角側油圧室７０の油圧を制御し、タイ
ミングギア３２４ａに対するベーンロータ３４１の回転
位相差つまり、クランクシャフト１５に対する吸気カム
シャフト２２の回転位相差を制御する。これにより、吸
気バルブ２０のバルブタイミングを高精度に制御でき
る。

【００５２】このように、第３の実施の形態における内
燃機関のバルブタイミング調整装置では、磁石３３はス
プリング３４によって付勢されており、油圧が磁石３３
に作用するとベーンロータ３４１と磁石３３の間にクリ
アランスｃができ、磁石の磁力がベーンロータ３４１の
回動を妨げないため、バルブタイミングの応答性が良好
となる。

【００５３】更に、タイミングギア３２４ａに設けられ
た磁石３１の磁力によりベーンロータ３４１を拘束し、
従来技術のようにベーンロータ３４１には拘束する手段
が設けられていないため、ベーンロータ３４１の各ベー
ン６８の質量を均等にでき、ベーンロータ３４１の回転
バランスを安定化することができる。また、従来技術の
ように拘束する手段を稼動させるための油路がベーンロ
ータ３４１には設けられていないため、進角側油圧室６
９と遅角側油圧室７０とのシール性を向上させることが
できる。

【００５４】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、上記実施の形態において、タイミング
ギア２４ａによりクランクシャフト１５の回転をタイミ
ングチェーンを介して吸気カムシャフト２２及び排気カ
ムシャフト２３に伝達する構成を採用したが、タイミン
グプーリを用いてもよい。

【００５５】また、上記実施の形態において、吸気バル
ブ２０を開閉駆動する内燃機関のバルブタイミング調整
装置について説明したが、排気バルブ２１のみ、あるい
は、吸気バルブ２０と排気バルブ２１の両方を開閉駆動
する内燃機関のバルブタイミング調整装置に用いてもよ
い。

【００５６】また、上記実施の形態において、４つのベ
ーン６８を備えたバルブタイミング可変機構２４につい
て説明したが、ベーン６８の数が４つ以外のバルブタイ
ミング可変機構２４を用いてもよい。

【００５７】また、第２の実施の形態および第３の実施
の形態において、磁石３１および磁石３３はタイミング
ギア２２４ａおよびタイミングギア３２４ａに設けられ
ていたが、閉塞板２４５および閉塞板３４５、ベーンロ
ータ２４１およびベーンロータ３４１に設けられても良
い。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、第１圧力室と第２圧力室とに油圧が作用
していないときは、カバーは弾性体によって第２回転体
に付勢され、カバーと第２回転体との間に生じる摩擦力
により、第１回転体と第２回転体との相対回動を拘束す
る。第１圧力室と第２圧力室とに油圧が作用すると、こ
の油圧によってカバーが弾性体の付勢力に抗して移動
し、相対回動の拘束を解除する。このように、請求項１
に記載の発明では、弾性体の付勢力によって第１回転体
と第２回転体の相対回動を拘束し、第１回転体と第２回
転体とを相対回動させるための第１圧力室および第２圧
力室の圧力を利用して、第１回転体と第２回転体の相対
回動の拘束を解除しているため、第１回転体と第２回転
体との回動を所定の拘束位置で拘束するためだけの油圧
室や油路を別に設ける必要がない。これによって、簡単
な構造で第１回転体と第２回転体の相対回動の拘束なら
びに拘束解除の切換を行うことができ、また、加工工程
が増えず、コストを低くすることができる。

【００５９】請求項２に記載の発明によれば、第１圧力
室と第２圧力室とに油圧が作用していないときは、磁石
の磁力によって第１回転体と第２回転体との相対回動を
拘束する。第１圧力室と第２圧力室とに油圧が作用する
と、この油圧によって磁石と第１回転体または第２回転
体の間に油膜が形成され、相対回動の拘束を解除する。
このように、請求項２に記載の発明では、磁石の磁力に
よって、第１回転体と第２回転体の相対回動を拘束し、
第１回転体と第２回転体とを相対回動させるための第１
圧力室および第２圧力室の流体を利用して、第１回転体
と第２回転体の相対回動の拘束を解除しているため、第
１回転体と第２回転体との回動を所定の拘束位置で拘束
するためだけの油圧室や油路を別に設ける必要がない。
これによって、簡単な構造で第１回転体と第２回転体の
相対回動の拘束ならびに拘束解除の切換を行うことがで
き、加工工程が増えず、コストを低くすることができ
る。

【００６０】請求項３に記載の発明によれば、第１圧力
室と第２圧力室とに油圧が作用していないときは、弾性
体により付勢された磁石によって第１回転体と第２回転
体の相対回動を拘束する。第１圧力室と第２圧力室とに
油圧が作用すると、この油圧によって、磁石に圧力が作
用し、磁石は弾性体の付勢力に抗して移動し、相対回動
の拘束を解除する。このように、請求項３の発明では、
磁石に圧力が作用すると、磁石は弾性体の付勢力に抗し
て、第１回転体または第２回転体から離れるため、拘束
を解除するときの第２回転体の接触状態の影響を受け難
くなり、応答性が向上し、バルブタイミングの制御を的
確に行うことができる。

【００６１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態における内燃機関のバルブタイミ
ング装置が適用された内燃機関を示す斜視図。

【図２】第１の実施の形態における内燃機関のバルブタ
イミング調整装置の具体的構成を示す拡大図。

【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図。

【図４】図２におけるＣ部の拘束時の拡大図。

【図５】図２におけるＣ部の拘束解除時の拡大図。

【図６】第２の実施の形態における内燃機関のバルブタ
イミング調整装置の具体的構成を示す拡大図。

【図７】図６におけるＤ部の拘束時の拡大図。

【図８】図６におけるＤ部の拘束解除時の拡大図。

【図９】第３の実施の形態における内燃機関のバルブタ
イミング調整装置の具体的構成を示す拡大図。

【図１０】図９におけるＥ部の拘束時の拡大図。

【図１１】図９におけるＥ部の拘束解除時の拡大図。

【符号の説明】

１１…エンジン、１２…ピストン、１３…シリンダブロ
ック、１３ａ…オイルパン、１４…シリンダヘッド、１
４ａ…軸受部、１５…クランクシャフト、１６…コンロ
ッド、１７…燃焼室、１８…吸気ポート、１９…排気ポ
ート、２０…吸気バルブ、２１…排気バルブ、２２…吸
気カムシャフト、２２ａ…ジャーナル、２３…排気カム
シャフト、２４、２２４、３２４…バルブタイミング可
変機構、２４ａ、２２４ａ、３２４ａ…タイミングギ
ア、２４ｂ…凹部、２４ｃ…凹部、２５…タイミングギ
ア、２６…タイミングチェーン、２７…吸気カム、２８
…排気カム、３１…磁石、３２…油膜、３３…磁石、３
４…スプリング、３５…油膜、４１、２４１、３４１…
ベーンロータ、４１ａ…延出部、４２、２４２、３４２
…ボルト、４３、２４３、３４３…シューハウジング、
４４、２４４、３４４…リングカバー、４５、２４５、
３４５…閉塞板、４５ａ…シール、４６、２４６、３４
６…ボルト、４６ａ…スプリング、４７…進角制御油
路、４７ａ…ヘッド油路、４７ｂ…油溝、４７ｃ…油
孔、４７ｄ…シャフト油路、４７ｅ…油孔、４７ｆ…環
状空間、４７ｇ…油孔、４８…遅角制御油路、４８ａ…
ヘッド油路、４８ｂ…油溝、４８ｃ…油孔、４８ｄ…シ
ャフト油路、４８ｅ…油孔、４８ｆ…環状空間、４８ｇ
…油孔、４９…ＯＣＶ、５０…供給通路、５１…排出通
路、５２…オイルポンプ、５６…ケーシング、５７…第
１給排ポート、５８…第２給排ポート、５９…排出ポー
ト、６０…排出ポート、６２…コイルスプリング、６３
…スプール、６５…電磁ソレノイド、６６…シュー、６
７…扇状空間部、６８…ベーン、６９…進角側油圧室、
７０…遅角側油圧室、７１…シール部材、７２…板ばね

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面に少なくとも１つの凹部を有する
   第１回転体と、前記凹部を第１圧力室と第２圧力室とに
   区画する少なくとも１つのベーンを有するとともに前記
   第１回転体と相対回転可能に組み合わされる第２回転体
   と、前記第１回転体の側面を覆うカバーと、前記第１回
   転体または前記第２回転体の一方を内燃機関の基準回転
   位相にて同期回転させる駆動軸と、前記第１回転体また
   は前記第２回転体の他方と連動する被駆動軸と、前記第
   １圧力室および前記第２圧力室に印加される圧力によっ
   て前記第１回転体と前記第２回転体を相対回動させる相
   対回動手段とを備えた内燃機関のバルブタイミング調整
   装置において、 前記カバーは弾性体によって前記第２回転体に付勢さ
   れ、前記カバーと前記第２回転体との間に生じる摩擦力
   により前記第１回転体と前記第２回転体とを拘束し、前
   記カバーは前記第１圧力室および前記第２圧力室に印加
   される圧力により前記弾性体の付勢力に抗して移動し第
   １回転体と第２回転体の拘束を解除することを特徴とす
   る内燃機関のバルブタイミング調整装置。
2. 【請求項２】 内周面に少なくとも１つの凹部を有する
   第１回転体と、前記凹部を第１圧力室と第２圧力室とに
   区画する少なくとも１つのベーンを有するとともに前記
   第１回転体と相対回転可能に組み合わされる第２回転体
   と、前記第１回転体または前記第２回転体の一方を内燃
   機関の基準回転位相にて同期回転させる駆動軸と、前記
   第１回転体または前記第２回転体の他方と連動する被駆
   動軸と、前記第１圧力室および前記第２圧力室に印加さ
   れる圧力によって前記第１回転体と前記第２回転体を相
   対回動させる相対回動手段と、前記第１回転体と前記第
   ２回転体との相対回動を拘束する磁石を備えた内燃機関
   のバルブタイミング調整装置。
3. 【請求項３】 前記磁石は第１回転体と第２回転体の一
   方に設けられ、前記磁石は弾性体により他方に付勢され
   ていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバ
   ルブタイミング調整装置。