JP2002115509A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents
バルブタイミング調整装置Info
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Abstract
イミング調整装置を提供する。 【解決手段】 バルブタイミング調整装置1は排気弁の
バルブタイミングを制御する。シューハウジング10は
クランクシャフトと同期して回転し、ベーンロータ15
はカムシャフトとともに回転する。油圧制御弁40のコ
イル44に供給する電流値をECU80が制御すること
により、往復移動方向に変位するスプール60の位置が
変化し、遅角油圧室および進角油圧室に供給する作動油
量と、遅角油圧室および進角油圧室から回収する作動油
量とが調整される。コイル44に電流を供給していない
状態において、進角室および遅角室と油ポンプ70およ
びドレイン71との連通をスプール60が遮断する。進
角油圧室に作動油を満たした状態でエンジンを停止し、
進角油圧室に作動油を保持した状態でエンジンを始動で
きる。
Description
「内燃機関」をエンジンという)の吸気弁および排気弁
の少なくともいずれか一方の開閉タイミング(以下、
「開閉タイミング」をバルブタイミングという)を調整
するためのバルブタイミング調整装置に関する。
スの低減等の要求から、吸気弁および排気弁の少なくと
も一方のバルブタイミングを可変に調整する油圧式のバ
ルブタイミング調整装置が知られている。バルブタイミ
ング調整装置は、エンジンの駆動軸としてのクランクシ
ャフトからベーンまたはリング状歯車を介して従動軸と
してのカムシャフトに駆動トルクを伝達している。
ともに回転するハウジング内に収容され、カムシャフト
とともに回転する。そして、ハウジングに対するべーン
の相対回転位相差を油圧室の油圧で調整することによ
り、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相差を
調整する。
ムシャフトのスプラインと結合しており、そのうち少な
くとも一方の結合はヘリカルスプライン結合である。そ
して、リング状歯車を油圧室の油圧で回転軸方向に移動
させることにより、ハウジングに対しカムシャフトを相
対的に回動させ、位相差を調整する。
シャフトの位相差を調整することにより、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一方の
バルブタイミングを調整している。ベーン式およびリン
グ状歯車式ともに、油圧室の油圧制御は、油ポンプおよ
びドレインと油圧室との間に配置した油圧制御弁で行
う。
は、吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を駆
動することにより正・負に変動する変動トルクをカムシ
ャフトが受けるので、例えばエンジン始動開始時のクラ
ンキング時のように作動油が充分に供給されていない状
態において、ベーンやリング状歯車がばたつき、部材同
士の衝突により打音が発生することがある。
回転体の一方にストッパピストンを収容し、他方に設け
た嵌合穴にストッパピストンを嵌合させることにより駆
動側回転体に対する従動側回転体の相対回動を拘束し、
エンジン始動時において作動油が十分に供給されない場
合に、打音の発生を防止することが知られている。
パピストンを設置すると、バルブタイミング調整装置の
構造が複雑になる。また、ストッパピストンが嵌合穴に
嵌合しない場合、打音の発生を防止できないという問題
がある。
の平均は遅角側に働くので、低温時におけるエンジン始
動時のように作動油の供給が遅れる場合、カムシャフト
はクランクシャフトに対し最遅角側に回転する。バルブ
タイミング調整装置を排気弁用として用いる場合、クラ
ンクシャフトに対しカムシャフトの位相が遅角すると、
排気弁の開弁期間と吸気弁の開弁期間が重複することが
ある。排気弁と吸気弁の開弁期間が重複すると、エンジ
ンの気筒内に残留する燃焼ガス、所謂内部EGR量が過
多となり、エンジンの始動性が悪化するとともに、始動
不能になる恐れがある。
るバルブタイミング調整装置では、油圧室と油圧制御弁
あるいは油圧制御弁と油ポンプおよびドレインとの間
に、油圧制御弁と一体または別体に作動油保持手段を配
置することによりエンジン停止中に油圧室から作動油が
流出することを防止している。油圧室に作動油が供給さ
れた状態でエンジンを始動できるので、変動トルクによ
りベーンがばたつくことを防止し、打音の発生を防止可
能である。さらに、排気弁用のバルブタイミング調整装
置において、クランクシャフトに対しカムシャフトが最
進角に位置するように油圧室に作動油を供給してエンジ
ンを停止すれば、エンジンを始動するときに排気弁と吸
気弁との開弁期間が重複することを防止し、エンジンを
確実に始動することができる。しかしながら、油圧制御
弁と別体または一体に作動油保持手段を構成しなければ
ならないので、部品点数が増加するという問題がある。
を防止するバルブタイミング調整装置を提供することに
ある。本発明の他の目的は、エンジンの始動性を向上す
るバルブタイミング調整装置を提供することにある。
2記載のバルブタイミング調整装置によると、電磁駆動
部への通電をオフしたとき、流体供給源および流体回収
手段と流体室との接続を圧力制御弁の弁部材が遮断す
る。したがって、流体室に作動流体が満たされた状態を
保持できる。低温でエンジンを始動する場合など流体室
への作動流体の供給が遅れる場合にも、流体室に作動流
体が満たされた状態でエンジンを始動できるので、従動
軸の変動トルクを受ける従動側回転体のばたつきを防止
し、打音の発生を防止する。さらに、圧力制御弁の弁部
材が流体供給源および流体回収手段と流体室との接続を
遮断する手段を兼ねるので、部品点数の増加を防止し、
構成が簡単である。
調整装置によると、電磁駆動部への通電をオフしたと
き、遅角室および進角室と流体供給源および流体回収手
段との接続を遮断し、電磁駆動部に供給する電流値が上
昇するにしたがい弁部材の変位位置が変化し、遅角室お
よび進角室と流体供給源および流体回収手段との接続状
態が順次変化する構成は、部品点数を増やすことなく公
知の電磁スプール弁を用いて実現できる。
調整装置は排気弁の開閉タイミングを調整する。エンジ
ンを停止し電磁駆動部への通電をオフするときに、従動
側回転体が最進角側に回転するように流体室に作動流体
を供給しておけば、排気弁のバルブタイミングが進角し
ている状態でエンジンを始動できる。したがって、エン
ジン始動時に内部EGRガスを減少し、エンジンを確実
に始動できる。
実施例を図に基づいて説明する。本発明の一実施例によ
るエンジン用バルブタイミング調整装置を図1に示す。
本実施例のバルブタイミング調整装置1は油圧制御式で
あり、排気弁のバルブタイミングを制御するものであ
る。
は、図示しないカムプーリと一体に回転する。カムプー
リはタイミングベルトで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クランクシャフトとともに
回転する。
隔に台形状に形成されたシュー10a、10b、10c
を有している。シュー10a、10b、10c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
15a、15b、15cを収容する扇状の収容室が形成
されており、シュー10a、10b、10cの内周面は
断面円弧状に形成されている。
図示しない従動軸としてのカムシャフトに固定されカム
シャフトとともに回転する。ベーンロータ15は周方向
にほぼ等間隔にベーン15a、15b、15cを有し、
ベーン15a、15b、15cは各収容室内に回動可能
に収容されている。各ベーンは、各収容室を流体室であ
る遅角油圧室と進角油圧室とに仕切っている。図1に示
す遅角方向、進角方向を表す矢印は、シューハウジング
10に対するベーンロータ15の遅角方向、進角方向を
表している。
ける変動トルクは正・負に変動している。ここで、変動
トルクの正方向はシューハウジング10に対しベーンロ
ータ15の遅角方向を表し、変動トルクの負方向はシュ
ーハウジング10に対しベーンロータ15の進角方向を
表している。変動トルクの平均は正方向、つまり遅角方
向に加わる。
の内周壁と摺動するベーンロータ15の外周壁に嵌合し
ている。ベーンロータ15の外周壁とシューハウジング
10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
れることをシール部材21により防止している。
より磁気吸引力を発生する電磁駆動部41と、電磁駆動
部41の可動コア45およびシャフト46とともに弁部
材としてのスプール60が往復移動するスプール制御弁
50とを有している。電磁駆動部41のヨーク42とス
プール制御弁50の流路部材としてのスリーブ51とは
かしめ固定されている。
43、ボビンに巻回されたコイル44、可動コア45お
よびシャフト46を有している。ヨーク42および固定
コア43は固定子を構成している。ヨーク42、固定コ
ア43および可動コア45は磁性材で形成されており、
磁気回路を構成している。
プール60と当接しているスプリング65の付勢力に抗
し、可動コア45は固定コア43の吸引部43aに向け
吸引される。コイル44に供給する電流値は、制御手段
としてのエンジン制御装置(ECU)80により制御さ
れる。スプリング65の付勢力は可動コア45の往復移
動方向の一方である図1の矢印B方向に働き、コイル4
4に電流を供給することにより発生する磁力は、可動コ
ア45の往復移動方向の他方である図1の矢印A方向に
可動コア45を吸引するように働く。シャフト46は可
動コア45に圧入されており、可動コア45とともに往
復移動する。
ーブ51およびスプール60を有している。スリーブ5
1の所定の壁面位置に、作動油を通過させる流体流路と
して複数の開口部52、53、54、55、56が形成
されている。流体供給源としての油ポンプ70は流体回
収手段としてのドレイン71から吸い上げた作動油を油
路100を介し開口部55に供給している。開口部5
4、56はそれぞれ油路101、102を介しドレイン
61に向け開放されている。開口部52は油路103を
介し遅角油圧室30、31、32と連通し、開口部53
は油路104を介し進角油圧室35、36、37と連通
している。スプール60が往復移動方向に変位すること
により、遅角油圧室および進角油圧室側の開口部52、
53と、油ポンプ70およびドレイン71側の開口部5
4、55、56との接続状態が変化し、遅角油圧室およ
び進角油圧室に供給する作動油量と、遅角油圧室および
進角油圧室から回収する作動油量とが調整される。
方向に摺動可能に支持されている。スプール60は、ス
リーブ51の内径とほぼ同じ径を有するランド部である
大径部61、62、63、64と、これら大径部を連結
する小径部とから構成されている。スプール60の可動
コア45側端面はシャフト46の端面と当接している。
0の反可動コア45側の端面に当接し、他方の端部をス
リーブ51の内壁に当接している。スプリング65は図
1の矢印B方向にスプール60を付勢している。スプー
ル60は、コイル44に供給する制御電流値に比例して
可動コア45を吸引する磁力と、スプリング65の付勢
力とが釣り合う位置に停止する。
について説明する。 (1) 図2はコイル44に電流を供給していない状態を示
している。可動コア45には磁気吸引力が作用しておら
ず、スプール60および可動コア45はスプリング65
の付勢力により図2に示す位置にある。このとき、スプ
ール制御弁50の開口部52、53と、開口部54、5
5、56との連通は遮断されている。
が小さい場合である。可動コア45は図2に示す位置よ
りもスプール60側に吸引されている。開口部52と開
口部54とが連通し、開口部53と開口部55とが連通
している。つまり、遅角油圧室の作動油はドレインに回
収され、進角油圧室に作動油が供給される。
が中の場合である。可動コア45は図3に示す位置より
もさらにスプール60側に移動している。開口部52、
53と、開口部54、55、56との連通は遮断されて
いる。
が最大の場合である。スプール60はスリーブ51内を
最左端まで移動する。開口部52は開口部55と連通
し、開口部53は開口部56と連通している。つまり、
遅角油圧室に作動油が供給され、進角油圧室の作動油は
ドレイン71に回収される。
の制御フローを図6および図7に示す。 (1) エンジン停止 図6に示すように、イグニションをオフしエンジンを停
止するとき(ステップ200)、ECU80はコイル4
4に供給する電流値を小にし(ステップ201)、スプ
ール60を図3に示す位置に移動させる。つまり、進角
油圧室に作動油を供給し、遅角油圧室から作動油を回収
することにより、ベーンロータ15を最進角位置に回転
させる。
対するベーンロータ15の位相が最進角になったと判断
すると(ステップ202)、コイル44への通電をオフ
する(ステップ203)。ベーンロータ15の位相が最
進角になったか否かの判断は、タイマの設定か、角度セ
ンサにより行う。タイマに所定時間を設定する場合、イ
グニションをオフしてからエンジンが完全に停止するま
での時間を設定することが望ましい。
ル60は図2に示す位置に移動し、開口部52および開
口部53と、開口部54、55および56との連通が遮
断される。進角油圧室に供給された作動油は進角油圧室
に保持されるので、ベーンロータ15はシューハウジン
グ10に対し最進角位置に回転している状態を保つ。
動するとき(ステップ300)、クランキングによりエ
ンジンが始動するまで、コイル44への通電をオフする
(ステップ302)。シューハウジング10に対しベー
ンロータ15が最進角位置に回転した状態でコイル44
への通電をオフしエンジンを停止しているので、ベーン
ロータ15は最進角位置に保持されている。したがっ
て、排気弁のバルブタイミングを最進角に保持した状態
でクランキングを行う。
イル44に供給する電流値を小にし(ステップ30
3)、図3に示す位置にスプール60を移動する。これ
により、エンジン始動終了後のアイドル運転状態におい
て、排気弁のバルブタイミングを最進角に保持し、内部
EGRの増加を防止するので、エンジンの回転不良およ
びエンジン停止を防止できる。
ンクシャフトに対するカムシャフトの目標位相角を読み
込む(ステップ304)。次に、図示しないカム角セン
サ等により検出したカムシャフトの位相角が目標位相角
と等しいかを判定し(ステップ305)、等しければコ
イル44に供給する電流値を中にする(ステップ30
6)。これにより、スプール60は図4に示す位置に移
動するので、シューハウジング10に対するベーンロー
タ15の位相、つまり、排気弁のバルブタイミングが保
持される。
進角していると(ステップ307)、コイル44に供給
する電流値を最大にする(ステップ308)。スプール
60は図5に示す位置に移動し、遅角油圧室に作動油が
供給され、進角油圧室から作動油が回収されるので、シ
ューハウジング10に対しベーンロータ15は遅角側に
回転する。これにより、排気弁のバルブタイミングが遅
角する。
遅角していると(ステップ309)、コイル44に供給
する電流値を小にする(ステップ310)。スプール6
0は図3に示す位置に移動し、進角油圧室に作動油が供
給され、遅角油圧室から作動油が回収されるので、シュ
ーハウジング10に対しベーンロータ15は進角側に回
転する。これにより、排気弁のバルブタイミングが進角
する。
ンジンを停止するためにイグニションをオフすると、エ
ンジンが停止するまでの間、ECU80がコイル44に
供給する電流値を小にし、進角油圧室に作動油が供給さ
れ、遅角油圧室から作動油が回収される。したがって、
シューハウジング10に対しベーンロータ15、つまり
クランクシャフトに対しカムシャフトが最進角側に回転
する。エンジンが停止し電磁駆動部41のコイル44へ
の通電GAオフすると、スプール制御弁50のスプール
60が、遅角室および進角室と油ポンプ70およびドレ
イン71との連通を遮断する位置に変位するので、進角
室に作動油が供給された状態が保持される。したがっ
て、低温始動時に油圧室に作動油を供給する時間が遅れ
ても、ベーンロータ15が変動トルクによりばたつくこ
とを防止し、打音の発生を防止する。また、排気弁のバ
ルブタイミングを進角させた状態でエンジンを始動でき
るので、内部EGRガスの増加を抑え、エンジンを確実
に始動できる。
て油圧室から作動油が流出することを防止する作動油保
持手段を用いることなく、油圧室の油圧を制御する公知
の油圧制御弁の構成を変えることにより、エンジン始動
時のベーンロータのばたつきを防止し、エンジンの始動
性を向上する。したがって、部品点数の増加が防止さ
れ、バルブタイミング調整装置の構成が簡単になる。
グを調整するバルブタイミング調整装置について説明し
た。これ以外にも、吸気弁、あるいは吸気弁および排気
弁両方のバルブタイミング調整装置として本発明のバル
ブタイミング調整装置を用いれば、油圧室に作動油を保
持した状態でエンジンを始動できるので、低温時のよう
に作動油の供給が遅れる場合にエンジンを始動しても、
打音の発生を簡単な構成で防止できる。
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、チェーンスプロケットまたはタイミングギア
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部材で受
け、従動軸としてのカムシャフトとハウジング部材とを
一体に回転させることも可能である。
に駆動力を伝達する駆動力伝達手段として駆動側回転体
および従動側回転体のスプラインとスプライン結合し、
少なくとも一方の結合がヘリカルスプラインであるリン
グ状歯車を用いてもよい。リング状歯車を油圧室の油圧
で軸方向に移動させることにより、ハウジングに対しカ
ムシャフトを相対的に回動できる。
装置を示す断面図である。
示す断面図である。
弁の状態を示す断面図である。
弁の状態を示す断面図である。
御弁の状態を示す断面図である。
フローである。
フローである。
回転体) 10a、10、10c シュー 15 ベーンロータ(ベーン部材、従動側回転体) 15a、15b、15c ベーン 30、31、32 遅角油圧室 35、36、37 進角油圧室 40 油圧制御弁 41 電磁駆動部 50 スプール弁(弁部) 51 スリーブ(流路部材) 60 スプール(弁部材) 80 ECU
Claims (4)
- 【請求項1】 内燃機関の駆動軸から吸気弁および排気
弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する従動軸に駆
動力を伝達する駆動力伝達系に配置され、前記吸気弁お
よび前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミ
ングを調整するバルブタイミング調整装置であって、 前記駆動軸とともに回転する駆動側回転体と、 前記従動軸とともに回転し、流体室の作動流体圧力によ
り所定角度範囲に限り前記駆動側回転体に対し相対回動
駆動される従動側回転体と、 前記流体室に作動流体を供給可能な流体供給源と、 前記流体室から作動流体を回収可能な流体回収手段と、 前記流体室、前記流体供給源および前記流体回収源とそ
れぞれ接続している複数の開口部を有する流路部材、前
記流路部材内に収容されている弁部材、ならびに前記弁
部材を変位させる駆動力を発生する電磁駆動部を有し、
前記弁部材が変位することにより前記流体供給源および
前記流体回収手段側の開口部と前記流体室側の開口部と
の連通状態を制御し、前記流体室の流体圧力を調整する
圧力制御弁とを備え、 前記電磁駆動部への通電オフ時、前記流体供給源および
前記流体回収手段と前記流体室との接続を前記弁部材が
遮断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】 前記駆動側回転体または前記従動側回転
体の一方は収容室を有するハウジング部材であり、前記
駆動側回転体または前記従動側回転体の他方は前記収容
室に所定角度範囲に限り相対回動可能に収容されるベー
ンを有するベーン部材であり、前記ベーンにより前記収
容室を仕切って形成された流体室の作動流体圧力によ
り、前記駆動側回転体に対し前記従動側回転体は相対回
動駆動され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】 前記流体室は、作動流体圧力が前記駆動
側回転体に対し前記従動側回転体を遅角側に相対回動駆
動する方向に加わる遅角室と、作動流体圧力が前記駆動
側回転体に対し前記従動側回転体を進角側に相対回動駆
動する方向に加わる進角室とを有し、前記電磁駆動部に
供給する電流値が0から上昇するにしたがい前記弁部材
が変位することにより、前記遅角室および前記進角室と
前記流体供給源および前記流体回収手段との接続状態
は、 (1) 前記遅角室および前記進角室と前記流体供給源およ
び前記流体回収手段との接続が遮断、 (2) 前記進角室と前記流体供給源とが接続、前記遅角室
と前記流体回収手段とが接続、 (3) 前記遅角室および前記進角室と前記流体供給源およ
び前記流体回収手段との接続が遮断、 (4) 前記進角室と前記流体回収手段とが接続、前記遅角
室と前記流体供給源とが接続、 と順に変化することを特徴とする請求項1または2記載
のバルブタイミング調整装置。 - 【請求項4】 排気弁の開閉タイミングを調整すること
を特徴とする請求項1、2または3記載のバルブタイミ
ング調整装置。
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---|---|---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104343482A (zh) * | 2013-07-31 | 2015-02-11 | 爱信精机株式会社 | 阀开闭时期控制装置 |
-
2000
- 2000-10-03 JP JP2000303564A patent/JP3842540B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104343482A (zh) * | 2013-07-31 | 2015-02-11 | 爱信精机株式会社 | 阀开闭时期控制装置 |
JP2015031173A (ja) * | 2013-07-31 | 2015-02-16 | アイシン精機株式会社 | 弁開閉時期制御装置 |
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