JP3146956B2

JP3146956B2 - 内燃機関用バルブタイミング調整装置

Info

Publication number: JP3146956B2
Application number: JP30899595A
Authority: JP
Inventors: 正泰牛田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-06-14
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 2001-03-19
Anticipated expiration: 2015-11-28
Also published as: JPH0960508A

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（以下、
「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を運転条件
に応じて変更するためのバルブタイミング調整装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの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との相対回動による位
相差により吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一
方の開閉を行うベーン式のバルブタイミング調整装置と
して、特開平１−９２５０４号公報に開示されているも
のが知られている。

【０００３】特開平１−９２５０４号公報に開示されて
いるものでは、タイミングプーリの径方向の両側にそれ
ぞれノックピンを収容している。回転ロータはカムシャ
フトおよびベーンとともに回転し、かつタイミングプー
リと相対回動可能である。回転ロータには、タイミング
プーリに対してベーンが遅角方向または進角方向に回動
したときに二個のノックピンのいずれかが嵌合可能な穴
が設けられている。このため、ベーンとともに回転ロー
タがタイミングプーリに対して遅角方向または進角方向
に回動すると、ノックピンが回転ロータの穴に嵌合する
ことによりタイミングプーリと回転ロータとが共に回転
する。また、ノックピンが穴に嵌合した状態からタイミ
ングプーリに対する回転ロータの位相を変化させるとき
には、油圧を切り換えることによりノックピンが一方の
穴から抜け出し、回転ロータが回動してから他方の穴に
ノックピンが嵌合することにより、再びタイミングプー
リと回転ロータとが共に回転する。これにより、カムシ
ャフトが吸気弁または排気弁の駆動に伴いタイミングプ
ーリに対して正・負のトルクを生じても、ノックピンに
よりタイイミングプーリと回転ロータとが連結されてい
るため、ベーンとタイミングプーリとの打音発生を防止
することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１−９２５０４号公報に開示されているものでは、タイ
ミングプーリに対して回転ロータが進角方向または遅角
方向に回動する毎にノックピンが回転ロータの一方の穴
から抜け出し他方の穴に嵌合するので、ノックピンおよ
び穴が摩耗し易くなるとともに、ノックピンおよび穴を
高精度に加工しないとノックピンが穴に嵌合できないか
嵌合時に打音が発生する場合がある。

【０００５】また、ノックピンが回転ロータの半径方向
に作動するため、遠心力がノックピンの作動に影響を及
ぼす恐れがあるという問題がある。本発明はこのような
問題を解決するためになされたものであり、駆動手段か
ら所定圧力の流体が供給されないときにハウジング部材
とベーン部材とを拘束してハウジング部材とベーン部材
との打音発生を防止するエンジン用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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
エンジン用バルブタイミング調整装置によると、ハウジ
ング部材とベーン部材との回動移動方向を所定の拘束位
置において拘束する当接部および被当接部と、前記被当
接部に当接する方向に前記当接部を付勢する付勢手段と
を有する拘束手段がハウジング部材とベーン部材とに設
けられ、流体圧力により、付勢手段の付勢力に抗して、
当接部をハウジングとロータの回転軸方向に沿って変位
させることにより、ハウジング部材に対してベーン部材
を流体圧力により相対回動可能にしている。例えばエン
ジン始動直後において、駆動手段が作動してもハウジン
グ部材とベーン部材との相対回転位相差を制御できる所
定の圧力に達していない状態において、付勢手段で当接
部を付勢することによりハウンジング部材とベーン部材
とを拘束状態にしている。このため、吸気弁および排気
弁の少なくともいずれか一方を開閉する従動軸が正・負
のトルク変動を受けてもハウジング部材とベーン部材と
の衝突を防止でき、打音発生を防止できる。

【０００７】また、駆動手段は駆動源として油圧を用い
ることが望ましい。さらに駆動手段は、ハウジング部材
に対してベーン部材を進角方向に相対回転させる第１の
油圧と遅角方向に相対回転させる第２の油圧とを有する
ことが望ましい。本発明の請求項２記載のエンジン用バ
ルブタイミング調整装置によると、ハウジング部材の回
転軸方向に沿って当接部が変位することにより、駆動軸
または従動軸の回転に伴う遠心力が当接部の変位に及ぼ
す影響を低減することができる。

【０００８】本発明の請求項３記載のエンジン用バルブ
タイミング調整装置によると、ハウジング部材とベーン
部材とをさらに当接する方向に押しつける斜面を当接部
または被当接部に設けることにより、この斜面がくさび
として働き、ハウジング部材とベーン部材とを強力に拘
束することができる。本発明の請求項４記載のエンジン
用バルブタイミング調整装置によると、ストッパピスト
ンおよびストッパ穴の少なくともいずれか一方にテーパ
面を形成することにより、ハウジング部材とベーン部材
とを互いの当接方向にさらに押しつけることができる。
したがって、ハウジング部材とベーン部材との強固な拘
束がえられるとともに、ストッパピストンの変位方向の
嵌合量変化を許容し、ストッパピストンとストッパ穴と
の位置ずれを吸収できる。

【０００９】本発明の請求項５記載のエンジン用バルブ
タイミング調整装置によると、ストッパ穴がハウジング
部材の径方向に長い長穴状に形成されていることによ
り、ストッパピストンとストッパ穴とがハウジング部材
の径方向において当接することを防止する。したがっ
て、テーパ面の径方向側の斜面によりくさび作用が発生
することを防止され、ハウジング部材とベーン部材とが
相対的に径方向に付勢されることが防止されるので、ハ
ウジング部材およびベーン部材の偏磨耗が防止され、ハ
ウジング部材およびベーン部材の良好な回動を保持する
ことができる。

【００１０】本発明の請求項６記載のエンジン用バルブ
タイミング調整装置によると、ベーン部材内に変位可能
にストッパピストンを収容し、ストッパピストンが嵌合
可能なストッパ穴をハウジング部材に形成し、いずれか
一方の嵌合部表面をテーパ面にするとにより、ストッパ
ピストンの変位方向の嵌合量変化を許容し、ストッパピ
ストンとストッパ穴との位置ずれを吸収することができ
る。

【００１１】本発明の請求項７記載のエンジン用バルブ
タイミング調整装置によると、ストッパピストンがベー
ン部材内に収容されることによりハウジング部材とベー
ン部材とが拘束解除状態になるので、ストッパピストン
の収容スペースを容易に確保できる上、拘束を解除させ
る作動流体の流体回路の構成が容易になる。本発明の請
求項８記載のエンジン用バルブタイミング調整装置によ
ると、当接部の変位速度を緩和する流体バンパが当接部
と被当接部との間に形成されていることにより、ハウジ
ング部材とベーン部材とを拘束する方向に当接部が変位
可能な位置にあり、かつ流体圧力が拘束解除状態から別
の拘束解除状態に切り換わる過渡期において、当接部に
作用する流体圧力が一瞬低下したときに当接部が一瞬拘
束方向に変位することを防止できる。

【００１２】本発明の請求項９記載のエンジン用バルブ
タイミング調整装置によると、拘束解除状態において、
背圧室の外部との連通穴を当接部が閉塞することによ
り、当接部が拘束方向に変位しようとしても連通穴から
背圧室に大気を導入できないので、当接部の拘束方向へ
の変位速度が緩和される。これにより、ハウジング部材
とベーン部材とを拘束する方向に当接部が変位可能な位
置にあり、かつ流体圧力が拘束解除状態から別の拘束解
除状態に切り換わる過渡期において、当接部に作用する
流体圧力が一瞬低下したときに当接部が一瞬拘束方向に
変位することを防止できる。

【００１３】本発明の請求項１０記載のエンジン用バル
ブタイミング調整装置によると、当接部と被当接部とは
従動軸が最も遅角された最遅角状態にあるときに互いに
当接し、ハウジング部材とベーン部材とを互いに拘束す
る。これにより、エンジンの始動性に優れた最遅角位置
においてハウジング部材とベーン部材とが拘束され、エ
ンジン始動時のように駆動手段により供給される流体圧
力が十分に高まっていない状態において、エンジンの始
動性を確保しながら、バルブタイミング調整装置の打音
発生を防止することができる。

【００１４】なお、最遅角状態における拘束は、ベーン
部材が従動軸とともに回転する場合にはハウジング部材
に対してベーン部材が最遅角側の位置にあるときにハウ
ジング部材とベーン部材とを拘束することで達成でき
る。一方、ベーン部材が駆動軸とともに回転する場合に
はハウジング部材に対してベーン部材が最進角側の位置
にあるときにハウジング部材とベーン部材とを拘束する
ことで達成される。

【００１５】本発明の請求項１１記載のエンジン用バル
ブタイミング調整装置によると、当接部はバルブタイミ
ングを進角側に変化させる第１流体圧力とバルブタイミ
ングを遅角側に変化させる第２流体圧力との両方によっ
て非拘束状態に向けて駆動、保持される。このため、駆
動手段からいずれか一方への流体圧力が供給されるとき
には常に当接部を非拘束状態に保持することができるた
め、当接部の作動回数を低減でき、耐久性を向上するこ
とができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図面に基づいて説明する。（第１実施例）本発明の第１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〜図８に示す。図８は、
第１実施例の油圧回路を示すものである。

【００１７】図１に示すチェーンスプロケット１は、図
示しないチェーンにより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から駆動力を伝達され、クラン
クシャフトと同期して回転する。従動軸としてのカムシ
ャフト２は、チェーンスプロケット１から駆動力を伝達
され、図示しない吸気弁および排気弁の少なくと一方を
開閉駆動する。カムシャフト２は、チェーンスプロケッ
ト１に対し所定の位相差をおいて回動可能である。チェ
ーンスプロケット１およびカムシャフト２は図１に示す
矢印Ｘ方向からみて時計方向に回転する。以下この回転
方向を進角方向とする。

【００１８】図１および図２に示すように、ハウジング
部材であるチェーンスプロケット１とシューハウジング
３とフロントプレート４とはボルト１４により同軸上に
固定されている。チェーンスプロケット１のボス部１ａ
の内周壁はカムシャフト２の先端部２ａに相対回動可能
に嵌合している。フロントプレート４とシューハウジン
グ３とはノックピン２６により、シューハウジング３と
チェーンスプロケット１とはノックピン２７によりそれ
ぞれ回転角度方向の位置決めがなされている。

【００１９】図２に示すように、シューハウジング３は
互いに対向する台形状のシュー３ａおよび３ｂを有して
いる。シュー３ａおよび３ｂのそれぞれの対向面は、断
面円弧状に形成されており、シュー３ａおよび３ｂの周
方向の二箇所の間隙にはそれぞれベーン９ａおよび９ｂ
の収容室である扇状空間部が形成されている。図１およ
び図２に示すように、ベーン部材としてのベーンロータ
９は径方向の両端に扇形状のベーン９ａおよび９ｂを有
し、このベーン９ａおよび９ｂがシュー３ａおよび３ｂ
の周方向の間隙に形成されている扇状空間部内に回動可
能に収容されている。インロー部９ｃはカムシャフト２
の先端部２ａに同軸に嵌合し、ベーンロータ９はボルト
１５によりカムシャフト２に一体に固定されている。ベ
ーンロータ９とカムシャフト２とはノックピン２８によ
り回転角度方向の位置決めがなされている。ベーンロー
タ９と一体に固定される円筒突出部５は、フロントプレ
ート４の内周壁に相対回動可能に嵌合している。図２に
示すように、ベーンロータ９の外周壁とシューハウジン
グ３の内周壁との間に微小クリアランス１６および１７
が設けられており、ベーンロータ９はシューハウジング
３と相対回動可能である。シュー３ａとベーン９ａとの
間には遅角油圧室１０が形成され、シュー３ｂとベーン
９ｂとの間には遅角油圧室１１が形成され、シュー３ａ
とベーン９ｂとの間には進角油圧室１２が形成され、シ
ュー３ｂとベーン９ａとの間には進角油圧室１３が形成
されている。ベーン９ａおよび９ｂの軸方向の長さは、
フロントプレート４とチェーンスプロケット１との間に
挟まれたシューハウジング３の軸方向の長さより僅かに
小さく設定されている。

【００２０】以上の構成により、カムシャフト２および
ベーンロータ９はチェーンスプロケット１、シューハウ
ジング３およびフロントプレート４に対して同軸に相対
回動可能である。図１に示すように、当接部としてのス
トッパピストン７はベーンロータ９のベーン９ａの内部
に収容されている。ストッパピストン７は小径部７ａと
大径部７ｂとで構成されており、小径部７ａの先端部７
ｃは反大径部７ｂ側、つまりストッパピストン７が被当
接部としてのストッパ穴２０に嵌合する方向にいくにし
たがい僅かに先細りのテーパ形状に形成されている。ス
トッパピストン７の大径部７ｂは、ベーン９ａの収容孔
８に収容されており、収容孔８を形成するベーン９ａの
内壁にカムシャフト２の軸方向に摺動可能に支持されて
いる。ストッパピストン７の図１に示す軸方向右側の収
容孔８には付勢手段としてのスプリング１８が組み込ま
れている。ガイドリング１９は、収容孔８を形成するベ
ーン９ａの内壁と遊嵌もしくは圧入しており、ストッパ
ピストン７の小径部７ａの外壁と遊嵌している。従っ
て、ストッパピストン７はカムシャフト２の軸方向に摺
動可能にベーン９ａに収容され、かつスプリング１８に
よりフロントプレート４側に付勢されている。

【００２１】図４に示すように、ストッパピストン７の
先端部７ｃのテーパ角度とストッパ穴２０のテーパ角度
とは同一に設定されており、ストッパピストン７がスト
ッパ穴２０に嵌合した状態では、ストッパピストン７の
先端面７ｄはストッパ穴２０の上面２０ｂと当接してい
ない。図１および図２に示すように、シューハウジング
３に対してベーンロータ９が拘束位置としての最遅角位
置にあるとき、油圧室２３および２４に圧油がまだ導入
されていないので、スプリング１８の付勢力によりスト
ッパピストン７はストッパ穴２０に嵌合している。この
とき、ベーン９ｂの遅角側に形成されたストッパ部９ｅ
がシュー３ａの側面に当接しており、ベーンロータ９は
シューハウジング３から直接駆動力を受けている。

【００２２】ストッパピストン７の位置とストッパ穴２
０の位置とは、シューハウジング３とベーンロータ９と
が最遅角位置にあるときにこれら部品を互いに押しつけ
るように設計されている。すなわち、図２のストッパ部
９ｅがシュー３ａの側面に当接した最遅角位置にあると
き、ストッパピストン７の軸心１００がストッパ穴２０
の軸心１０１に対して図４に示すように進角方向側に偏
心して嵌合するように両者の位置が予め設計されてい
る。ストッパピストン７がストッパ穴２０に嵌合すると
き、ストッパピストン７の外周テーパ面とストッパ穴２
０の内周テーパ面との接触により、ストッパピストン７
はストッパ穴２０対してくさびのように働くので、スト
ッパピストン７の軸方向への付勢力の下でベーンロータ
９とシューハウジング３とは相対的に回動方向に移動さ
れる。第１実施例では、図４のように拘束位置としての
最遅角側とは反対側の進角方向側でテーパ面どうしが当
接する。このため、ストッパピストン７の軸方向付勢力
によってテーパ面の斜面が回動方向の付勢力を発生し、
図２においてベーンロータ９が反時計回り方向へ、シュ
ーハウジング３が時計回り方向へ付勢される。このた
め、ストッパ部９ｅをシュー３ａの側面に押しつける付
勢力が得られ、シューハウジング３とベーンロータ９と
が強固に拘束される。

【００２３】なお、ストッパピストン７の位置とストッ
パ穴２０の位置とは、製造上の誤差の下でも、両者がベ
ーン部材の回動方向の所定側面で当接し上記くさび効果
を発揮するよう設定されるべきである。図１に示すよう
に、収容孔８を形成するベーン９ａのチェーンスプロケ
ット１側の側壁にはドレン孔２１が設けられており、ベ
ーンロータ９が最遅角の状態において、チェーンスプロ
ケット１の大気孔２２とドレン孔２１との位置がほぼ一
致しているので、収容孔８の一部であるストッパピスト
ン７のスプリング１８側の空間部は大気圧相当である。
図１に示すように、ガイドリング１９とストッパピスト
ン７の大径部７ｂの間には油圧室２３が形成されてい
る。フロントプレート４のストッパ穴２０とストッパピ
ストン７の小径部７ａとの間には油圧室２４が形成さ
れ、油圧室２４と進角油圧室１３とはフロントプレート
４のオイル通路２５により連通している。

【００２４】図１、図２および図３に示すようにベーン
ロータ９には、円筒突出部５との当接部において油路２
９、カムシャフト２との当接部において油路３０が設け
られている。油路２９は、油路３１、３２により遅角油
圧室１０、１１と連通し、油路３３により油圧室２３と
連通している。油路３０は油路３４、３５により進角油
圧室１２、１３と連通している。また、油路２９は油路
３６と連通しており、油路３６はベーンロータ９とカム
シャフト２との軸方向の当接部においてカムシャフト２
内に形成された油路３９と連通している。油路３０はベ
ーンロータ９とカムシャフト２との軸方向の当接部にお
いてカムシャフト２内に形成された油路３８と連通して
いる。

【００２５】図１に示すように、カムシャフト２のジャ
ーナル部４２はシリンダヘッド４０に設けられた軸受部
４１により回転可能に支持されるとともに回転軸方向へ
の移動を規制されている。ジャーナル部４２の外周壁の
周方向には外周溝４３および４４が設けられている。油
タンク４５内の油をポンプ４６により圧送する供給油通
路４７と油タンク４５内へ油を排出する排出油通路４８
とは、切替バルブ４９の切替操作により外周溝４３およ
び４４と選択的に連通または遮断可能である。ポンプ４
６および切替バルブ４９は油圧駆動手段を構成する。本
実施例では切替バルブ４９は周知の４ポート案内弁であ
る。

【００２６】図３に示すように、外周溝４３はカムシャ
フト２内の油路３７、３８により、ベーンロータ９との
当接部においてベーンロータ９内の油路３０と連通して
いる。図１に示すように、外周溝４４はカムシャフト２
内の油路３９により、ベーンロータ９との当接部におい
てベーンロータ９内の油路３６に連通している。以上の
構成により、外周溝４３および４４にポンプ４６からの
圧油を切替バルブ４９により選択的に供給し、遅角油圧
室１０、１１および油圧室２３と進角油圧室１２、１３
および油圧室２４にポンプ４６からの圧油の供給が可能
になるとともに油タンク４５への油の排出が可能とな
る。

【００２７】ベーン９ａおよび９ｂの最外径部のクリア
ランス１６を微小に構成することで、ベーン９ａおよび
９ｂの周方向の長さが比較的長いことにより、遅角油圧
室１０と進角油圧室１３、遅角油圧室１１と進角油圧室
１２がクリアランス１６を介して連通することを極力防
止している。また、シュー３ａおよび３ｂの最小径部に
形成される微小クリアランス１７にはシール部品６がベ
ーンロータ９の溝部９ｄに装着されており、遅角油圧室
１０と進角油圧室１２、遅角油圧室１１と進角油圧室１
３がクリアランス１７を介して連通することを極力防止
している。また、シューハウジング３に対してベーンロ
ータ９が相対回動するために、ベーンロータ９の軸方向
両端面とシューハウジング３およびチェーンスプロケッ
ト１の内側面との間には摺動クリアランスが形成されて
いる。この摺動クリアランスから油圧室間に油がリーク
する恐れがあるが、シューハウジング３の軸方向長さに
対してベーンロータ９の軸方向長さを僅かに小さくする
ことにより、ベーンロータ９の軸方向両端面に形成され
る摺動クリアランスを微小に構成できる。また、ベーン
９ａおよび９ｂの周方向の長さが比較的長く、つまりベ
ーン９ａおよび９ｂの横断面積が大きいことにより、油
圧室間の油リークを極力防止することができる。このた
め、各油圧室の油圧を所定値に保持できるので、シュー
ハウジング３に対するベーンロータ９の相対回動を高精
度に制御できる。また、ベーン９ａおよび９ｂの横断面
積が大きいのでストッパピストン７を容易に収容でき
る。

【００２８】次に、バルブタイミング調整装置の作動を
説明する。図１および図２に示すように、エンジン始動
時ポンプ４６からの圧油が油圧室２３および２４にまだ
導入されていないとき、クランクシャフトの回転に伴い
ベーンロータ９はシューハウジング３に対して最遅角位
置にあってストッパ部９ｅは遅角側でシュー３ａに当接
しており、チェーンスプロケット１からシューハウジン
グ３、ベーンロータ９を介してカムシャフト２に回転駆
動力が伝達される。また、ストッパピストン７の先端部
７ｃのテーパ面がストッパ穴２０のテーパ面と進角側で
当接するようにストッパピストン７の先端部７ｃはスプ
リング１８の付勢力によりストッパ穴２０に嵌合し、こ
の嵌合によりベーンロータ９とシューハウジング３とは
回動方向に付勢され強固に拘束されている。したがっ
て、吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を駆
動する際にカムシャフト２に正・負の反転トルクが生じ
ても、ベーンロータ９はシューハウジング３に対して遅
角側および進角側への動きを規制されることにより相対
的な回転振動を発生することはなく、打音の発生が防止
される。

【００２９】図５に示すように、切替バルブ４９の４９
ａが選択されてポンプ４６から圧油が圧送されると、外
周溝４４、油路３９、３６、２９、３１、３２、３３を
介して遅角油圧室１０、１１および油圧室２３に圧油が
導入される。油圧室２３の油圧によりストッパピストン
７が受ける力は、ストッパピストン７の小径部７ａと大
径部７ｂとの径差による受圧面積差により、スプリング
１８の付勢力に抗して収容孔８のチェーンスプロケット
１側にストッパピストン７を押し込む方向に働く。する
と、ストッパピストン７の先端部７ｃはフロントプレー
ト４のストッパ穴２０から完全に抜け出るので、ベーン
ロータ９はシューハウジング３との拘束を解除される。
しかしながら、遅角油圧室１０、１１の油圧力がベーン
９ａ、９ｂの側面に作用するので、ベーンロータ９はシ
ューハウジング３に対して依然として図２に示す最遅角
位置に保持される。このため、ベーンロータ９とシュー
ハウジング３との打音の発生は防止される。なお、遅角
油圧室１０、１１から進角油圧室１２、１３へ僅かに漏
れた油は、油路３４、３５、３０、３８、３７、外周溝
４３を介して切替バルブ４９の４９ａより油タンク４５
へ排出される。

【００３０】切替バルブ４９の４９ａが選択された図５
に示す状態から、図６に示すように切替バルブ４９の４
９ｃが選択されると、ポンプ４６からの圧油は外周溝４
３、油路３７、３８、３０、３４、３５を介して進角油
圧室１２、１３および油路２５を介して油圧室２４に導
入されるとともに、遅角油圧室１０、１１、油圧室２３
は油タンク４５へ開放される。このとき、油圧室２３の
油圧がほぼ大気圧に下がるのでストッパピストン７はス
プリング１８によりストッパ穴２０へ戻ろうとするが、
油圧室２４の油圧力がストッパピストン７の先端面７ｄ
に作用し、ストッパピストン７はスプリング１８の付勢
力に抗して収容孔８のチェーンスプロケット１側に押し
込まれたままとなる。そこで進角油圧室１２、１３の油
圧力がベーン９ａ、９ｂの側面に作用しベーンロータ９
はシューハウジング３に対して時計方向すなわち進角方
向へ回動し、カムシャフト２のバルブタイミングが早め
られる。シューハウジング３に対してベーンロータ９が
回動するとストッパピストン７の先端部７ｃとフロント
プレート４のストッパ穴２０との周方向位置がずれるこ
とにより、ストッパピストン７はストッパ穴２０に嵌合
しなくなる。図７はシューハウジング３に対してベーン
ロータ９が最も進角した状態を示す。図７の状態から切
替バルブ４９の４９ａを選択するとベーンロータ９はシ
ューハウジング３に対して図１のＸ方向から見て反時計
方向すなわち遅角方向へ回転し、カムシャフト２のバル
ブタイミングが遅らされる。ベーンロータ９がシューハ
ウジング３に対して進角方向、あるいは遅角方向へ回転
している途中で切替バルブ４９ｂを選択すると、遅角油
圧室１０、１１および進角油圧室１２、１３の油は流入
および流出が遮断され、ベーンロータ９は中間の位置に
保持され、所望のバルブタイミングを得ることができ
る。以上のようにストッパピストン７は、シューハウジ
ング３に対してベーンロータ９が最遅角位置にあり、か
つ圧油が導入されていないとき、フロントプレート４の
ストッパ穴２０に嵌合し、圧油が導入されるとストッパ
穴２０に嵌合しなくなる。

【００３１】以上説明した本発明の第１実施例では、ス
トッパ穴２０とストッパピストン７とのテーパ面の当接
によるくさび効果をもって、ハウジング部材とベーン部
材との直接の当接を強めているから、ハウジング部材と
ベーン部材とを同軸上に整列させたまま、ハウジング部
材とベーン部材とを強固に拘束できる。さらにストッパ
ピストン７の先端部７ｃをテーパ状とし、ストッパピス
トン７をその軸方向に変位可能としているので、ストッ
パピストン７とストッパ穴２０との製造誤差による位置
ずれがあっても、ストッパピストン７をストッパ穴２０
に確実に嵌合させることができる。

【００３２】（第２実施例）本発明の第２実施例を図９
および図１０に示す。第２実施例は、第１実施例の当接
部としてのストッパピストン７に代えてストッパピスト
ン５０を用い、ガイドリング１９に代えてガイドリング
５１をベーン９ａ内部に収容している。その他、第１実
施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。図９
は、ストッパピストン５０がフロントプレート４のスト
ッパ穴２０に嵌合した状態、図１０は油圧室２３に圧油
が導入されてストッパピストン５０がストッパ穴２０か
ら抜け出た状態を示す。

【００３３】ストッパピストン５０は小径部５０ａ、中
径部５０ｂ、大径部５０ｃにより構成され、ガイドリン
グ５１は小内径部５１ａと大内径部５１ｂにより構成さ
れている。ガイドリング５１はベーンロータ９に圧入等
で固定されており、ストッパピストン５０はガイドリン
グ５１に対して摺動可能である。ストッパピストン５０
の小径部５０ａおよび中径部５０ｂの外周壁とガイドリ
ング５１の内周壁により流体ダンパである略密閉された
環状のダンパ室５２が形成されている。

【００３４】図９に示すように、エンジン始動直後ポン
プ４６から圧油が油圧室２３または２４にまだ供給され
ていない状態では、ベーンロータ９はシューハウジング
３に対して最遅角位置にあり、ストッパピストン５０は
スプリング１８の付勢力によりストッパ穴２０に嵌合し
てフロントプレート４とベーンロータ９とを連結してい
る。

【００３５】図９に示す状態から切替バルブ４９の４９
ａを選択すると、油圧室２３に圧油が供給され、図１０
に示すようにストッパピストン５０はストッパ穴２０か
ら抜け出す。図９および図１０はともにシューハウジン
グ３に対してベーンロータ９が最遅角位置にある状態を
示している。油圧室２３に圧油が供給されると、ダンパ
室５２の内部にはストッパピストン５０とガイドリング
５１との嵌合クリアランスを通って油が充填される。

【００３６】図１０に示す状態から、切替バルブ４９の
４９ｃを選択し、シューハウジング３に対してベーンロ
ータ９を進角方向に回転させようとするとき、切替バル
ブ４９が切り替わっても油圧室２４の油圧が所定値にな
るまで僅かな時間遅れが生じる。すると、スプリング１
８の付勢力によりストッパピストン５０がストッパ穴２
０に嵌合する方向に移動することもある。ストッパピス
トン５０がストッパ穴２０との嵌合方向に移動しようと
しても、ダンパ室５２内の油は嵌合クリアランスから僅
かずつしか排出されないので、ストッパピストン５０の
嵌合方向への移動速度を緩和させるようにダンパ室５２
が作用する。このため、ストッパピストン５０がストッ
パ穴２０に嵌合する前に油圧室２４の油圧が所定値に達
するので、ストッパピストン５０がストッパ穴２０に嵌
合することなく、油圧によるシューハウジング３に対す
るベーンロータ９の相対回動制御を継続することができ
る。

【００３７】第２実施例では、シューハウジング３に対
してベーンロータ９が最遅角位置にある状態から進角方
向に移動する過渡期において、ストッパピストン５０が
一瞬ストッパ穴２０へ押し込まれることを確実に防止す
ることができる。本発明の他の実施例として、第１実施
例または第２実施例において、油圧室２３を進角油圧室
１２、１３と連通させ、油圧室２４を遅角油圧室１０、
１１と連通させても第１実施例または第２実施例と同様
の効果を得ることができる。

【００３８】（第３実施例）本発明の第３実施例を図１
１および図１２に示す。図１１および図１２に示すスト
ッパ穴６０の形状以外の構成は第１実施例と実質的に同
一である。図１１は、カムシャフトの径方向におけるス
トッパピストン７とストッパ穴６０との嵌合状態を示す
ものであり、図面手前側でストッパピストン７の外周面
と嵌合穴６０の内周面とが当接している。

【００３９】図１２に示すように、ストッパ穴６０の横
断面形状は図１２の上下方向、すなわちフロントプレー
ト４の径方向に長穴状に形成されている。したがって、
被当接部としてのストッパ穴６０は径方向に延びる中心
軸６０ｃに沿った長円形であって、その内周面は先細の
テーパ状に形成されている。そして、当接部としてのス
トッパピストン７の先端部７ｃの外周面は先細テーパ状
の円形断面に形成されている。

【００４０】さらに、ストッパピストン７の位置とスト
ッパ穴６０の位置とは、第１実施例と同様に、シューハ
ウジング３とベーンロータ９とが拘束位置としての最遅
角位置にあるときにこれら部品を互いに押しつけるよう
に設計されているので、シューハウジング３とベーンロ
ータ９とが強固に拘束される。また、ストッパ穴６０を
径方向に長円形に形成したので、ストッパピストン７が
ストッパ穴６０に嵌合した場合、両者の径方向のテーパ
面が当接してフロントプレート４を径方向に付勢するこ
とが防止される。これにより、極力クリアランスを小さ
く設計しているフロントプレート４と円筒突出部５との
間の摺動部に偏った力が加わることが防止され、偏磨耗
が防止される。同様に、フロントプレート４をはじめと
するハウジング部材と、ベーンロータ９をはじめとする
ベーン部材との間に径方向の変位が生じることが防止さ
れ、両部材間の偏磨耗はもちろん、両部材間のシール性
低下の防止が達成される。

【００４１】このように第３実施例では、ハウジング部
材とベーン部材とを強固に拘束する力を発生させても、
ストッパ穴６０を径方向に長円形とし、ストッパピスト
ン７とストッパ穴６０との当接をベーンロータ９の回動
方向に限ったので、ハウジング部材とベーン部材との間
に径方向の不要な力が作用することを防止できる。よっ
て、ハウジング部材とベーン部材とを同軸上に整列させ
たまま、ハウジング部材とベーン部材とを強固に拘束で
きる。

【００４２】（第４実施例）本発明の第４実施例を図１
３および図１４に示す。第１実施例と実質的に同一構成
部分には同一符号を付す。第４実施例では、第１実施例
においてベーン９ａのチェーンスプロケット１側の側壁
に設けたドレン孔２１、チェーンスプロケット１に設け
た大気孔２２に代えて、ベーン９ａの外周壁にドレン孔
７１を設け、シューハウジング３の外周壁に大気孔７２
を設けている。ドレン孔７１および大気孔７２が連通す
ることにより連通孔を構成し、チェーンスプロケット１
側の収容孔８である背圧室８ａを大気開放可能である。
背圧室８ａの容積は、ストッパピストン７が図１３の右
方向、つまりシューハウジング３とベーンロータ９との
拘束解除方向に移動すると減少し、ストッパピストン７
が図１３の左方向、つまりシューハウジング３とベーン
ロータ９との拘束方向に移動すると増加する。

【００４３】図１３に示すように、ベーンロータ９がシ
ューハウジング３に対し最遅角位置にあり油圧室２３お
よび２４に圧油が供給されていない状態ではストッパピ
ストン７がストッパ穴２０に嵌合し、ドレン孔７１およ
び大気孔７２はほぼ位置が一致し連通している。図１３
に示す状態から油圧室２３に圧油が供給されると、図１
４に示すようにストッパピストン７はストッパ穴２０か
ら抜け出し、大径部７ｂの外壁によりドレン孔７１が閉
塞されるので背圧室８ａは大気との連通を遮断される。
図１３および図１４はともにシューハウジング３に対し
てベーンロータ９が最遅角位置にある状態を示してい
る。

【００４４】図１４に示す状態から、シューハウジング
３に対してベーンロータ９を進角方向に回転させようと
するとき、図示しない切替バルブが切り替わっても油圧
室２４の油圧が所定値になるまで僅かな時間遅れが生じ
る。このとき、スプリング１８の付勢力によりストッパ
ピストン７がストッパ穴２０に嵌合する方向に移動しよ
うとしても、背圧室８ａは大気との連通を遮断され密封
されているのでストッパピストン７の嵌合方向への移動
速度が緩和される。したがって、ストッパピストン７が
ストッパ穴２０に嵌合する前に油圧室２４の油圧が所定
値に達するので、ストッパピストン７がストッパ穴２０
に嵌合することなく、油圧によるシューハウジング３に
対するベーンロータ９の進角回動を開始することができ
る。

【００４５】以上説明した本発明の上記実施例では、ス
トッパピストンの先端部とストッパ穴との両方をテーパ
面をもって形成したが、これらのいずれか一方のみをテ
ーパ面としてもよい。例えば、一方をテーパ面とし、他
方をテーパ面上を摺動可能な球面をもって形成してもよ
い。さらに、くさび効果により回動方向の付勢力を発生
するためには斜面があることが重要であるので、ストッ
パ穴を回動方向側の少なくとも一方、例えば進角側にの
み斜面を有する形状に形成してもよい。

【００４６】また上記実施例では、最遅角位置を拘束位
置とし、図２に示すようにシュー３ａにストッパ部９ｅ
を当接させたが、最遅角側のストッパ部９ｅを図２のベ
ーン９ａの左側に設け、シュー３ｂと当接させてもよ
い。この場合でも、ストッパピストンとストッパ穴との
進角側テーパ状側面での当接によりベーンロータ９をシ
ューハウジング３に押しつける力を得ることができ、両
者を強固に拘束できる。

【００４７】また上記実施例では、ストッパピストンと
ストッパ穴とをベーンロータ回動方向の一方である進角
方向側にだけ、すなわち拘束位置の反対側だけで当接す
るよう設計し、くさび効果による回動力を発生させてハ
ウジング部材とベーン部材とを拘束するよう構成した
が、ストッパピストンとストッパ穴とが回動方向の両方
で当接し、ストッパピストンとストッパ穴とだけの当接
によりハウジング部材とベーン部材とを拘束してもよ
い。この場合には、ストッパピストンに高強度が必要と
なる。またこの場合にも、ストッパ穴を径方向に長円形
とし、テーパ面の当接を回動方向側面にのみ限定するこ
とが望ましい。

【００４８】また上記実施例では、ストッパピストンの
テーパ角度とストッパ穴のテーパ角度とを同一にした
が、ストッパピストンがストッパ穴に嵌合可能であれ
ば、ストッパピストンのテーパ角度とストッパ穴のテー
パ角度とを同一にする必要はない。また上記実施例で
は、チェーンスプロケットを駆動軸であるクランクシャ
フトとともに回転させて、それに固定されたハウジング
部材としてのシューハウジングをクランクシャフトとと
もに回転させ、ベーンロータを従動軸であるカムシャフ
トとともに回転させたが、チェーンスプロケットをカム
シャフトとともに回転させ、ベーンロータをクランクシ
ャフトとともに回転させることも可能である。この場
合、ベーンロータはシューハウジングに対して最進角位
置で拘束される。

【００４９】また上記実施例では、吸気弁開閉用のカム
シャフトおよび排気弁開閉用のカムシャフトの二本のカ
ムシャフトが並行に設けられたエンジンにおいて、二本
のカムシャフト間にバルブタイミング調整装置を介装し
ても良い。例えば、クランクシャフトからチェーン等に
より同期して回転される一方のカムシャフトを駆動軸と
し、ギヤ等の伝達手段により他方のカムシャフトを従動
軸とする場合において、ベーンロータを駆動軸である一
方のカムシャフトとともに回転させ、ハウジング部材を
従動軸である他方のカムシャフトとともに回転させても
よく、この逆でもよい。

【００５０】また上記実施例では、ベーンロータに二個
のベーンを設けたが、ベーンは一個または三個以上でも
良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるバルブタイミング調
整装置を示す図２のＩ−Ｉ線断面図である。

【図２】本発明の第１実施例によるバルブタイミング調
整装置を示す横断面図である。

【図３】図２のIII −III 線断面図である。

【図４】図２のIV−IV線断面図である。

【図５】第１実施例のストッパピストンがストッパ穴か
ら抜け出た状態を示す縦断面図である。

【図６】第１実施例のシューハウジングに対してベーン
ロータが進角方向に回転した状態を示す縦断面図であ
る。

【図７】図６の状態における第１実施例を示す横断面図
である。

【図８】第１実施例の油圧回路を示す模式図である。

【図９】本発明の第２実施例によるバルブタイミング調
整装置を示す縦断面図である。

【図１０】第２実施例のストッパピストンがストッパ穴
から抜け出た状態を示す縦断面図である。

【図１１】第３実施例のストッパピストンとストッパ穴
との嵌合状態を示す断面図である。

【図１２】図１１のXII −XII 線断面図である。

【図１３】本発明の第４実施例によるバルブタイミング
調整装置を示す縦断面図である。

【図１４】第４実施例のストッパピストンがストッパ穴
から抜け出た状態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１チェーンスプロケット（ハウジング部材）２カムシャフト（従動軸）３シューハウジング（ハウジング部材）３ａ、３ｂシュー４フロントプレート（ハウジング部材）７ストッパピストン（当接部）７ｃ先端部８ａ背圧室９ベーンロータ（ベーン部材）９ａ、９ｂベーン２０ストッパ穴（被当接部）４６ポンプ（駆動手段）４９切替バルブ（駆動手段）５０ストッパピストン（当接部）６０ストッパ穴（被当接部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01L 1/34 F15B 15/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の駆動軸から内燃機関の吸気弁
および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉する従動
軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記駆
動軸または前記従動軸のいずれか一方とともに回転する
ハウジング部材と、前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転し、前
記ハウジング部材内に形成された収容室に所定角度範囲
に限って前記ハウジング部材に対して相対回動可能に収
容されるベーン部材と、前記ハウジング部材と前記ベーン部材とにそれぞれ設け
られ、互いに当接して前記ハウジング部材と前記ベーン
部材との回動方向移動を所定の拘束位置において拘束す
る当接部としてのストッパピストンと被当接部としての
ストッパ穴とを含み、前記ストッパピストンは前記ベー
ン部材内に変位可能に収容されており、前記当接部が前
記ハウジング部材と前記ベーン部材の回転軸方向に沿っ
て変位することにより拘束状態を解除可能に構成され、
さらに前記当接部を前記被当接部への当接方向へ付勢す
る付勢手段を含む拘束手段と、流体圧力によって前記当接部を前記付勢手段に抗して変
位させて前記ハウジング部材と前記ベーン部材との拘束
を解除するとともに、流体圧力によって前記ハウジング
部材と前記ベーン部材とを相対回動させる流体駆動式の
駆動手段とを備え、ことを特徴とする内燃機関用バルブタイミング調整装
置。
【請求項２】前記拘束手段は、前記ハウジング部材と
前記ベーン部材とが一方の回転方向の端部で互いに当接
しているときに、前記ストッパピストンと前記ストッパ
穴とが当接するように構成されていることを特徴とする
請求項１記載の内燃機関用バルブタイミング調整装置。
【請求項３】前記ハウジング部材と前記ベーン部材と
は前記拘束位置において回動方向に直接に当接するよう
構成されているとともに、前記ハウジング部材と前記ベ
ーン部材とを互いに当接する側に押しつける方向に前記
ハウジング部材と前記ベーン部材とを回動させる斜面が
前記ストッパピストンと前記ストッパ穴との少なくとも
いずれか一方に形成されていることを特徴とする請求項
１または２記載の内燃機関用バルブタイミング調整装
置。
【請求項４】前記ストッパピストンと嵌合する前記ス
トッパ穴は前記ベーン部材と対向する前記ハウジング部
材に形成され、前記ストッパピストンと前記ストッパ穴
との少なくとも一方は、前記斜面としてのテーパ面を有
することを特徴とする請求項３記載の内燃機関用バルブ
タイミング調整装置。
【請求項５】前記ストッパ穴は前記ハウジング部材の
径方向に長い長穴状に形成されていることを特徴とする
請求項４記載の内燃機関用バルブタイミング調整装置。
【請求項６】前記ストッパピストンは前記ベーン部材
内に変位可能に収容され、前記ストッパピストンと嵌合
する前記ストッパ穴は前記ベーン部材と対向する前記ハ
ウジング部材に形成され、前記ストッパピストンと前記
ストッパ穴との少なくとも一方の嵌合部表面はテーパ面
であることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機
関用バルブタイミング調整装置。
【請求項７】前記ストッパピストンが前記ベーン部材
に収容された状態で前記ハウジング部材と前記ベーン部
材との拘束が解除されることを特徴とする請求項４、５
または６記載の内燃機関用バルブタイミング調整装置。
【請求項８】前記ストッパピストンと前記ストッパ穴
との間には、内部の作動流体によって前記ストッパピス
トンの変位速度を緩和する流体ダンパが形成されること
を特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の内燃機
関用バルブタイミング調整装置。
【請求項９】前記ストッパピストンは、前記ストッパ
ピストンの拘束解除方向への変位に伴って容積が縮小す
る背圧室を有し、前記ストッパピストンは拘束解除状態
において前記背圧室の外部との連通孔を閉塞することを
特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の内燃機関
用バルブタイミング調整装置。
【請求項１０】前記ストッパピストンと前記ストッパ
穴とは、前記従動軸が最も遅角された最遅角状態にある
とき当接するよう構成されていることを特徴とする請求
項１〜９のいずれか一項記載の内燃機関用バルブタイミ
ング調整装置。
【請求項１１】前記ストッパピストンは、前記ハウジ
ング部材に対して前記ベーン部材を進角方向に相対回転
させるように前記駆動手段から供給される第１流体圧力
が作用して前記拘束を解除し、前記ハウジング部材に対
して前記ベーン部材を遅角方向に相対回転させるように
前記駆動手段から供給される第２流体圧力が作用して前
記拘束を解除するように構成されていることを特徴とす
る請求項１〜１０のいずれか一項記載の内燃機関用バル
ブタイミング調整装置。