JP2000145414A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベーンの回転中におけるカムシャフトの回転
変動トルクによる逆戻り現象を規制して、バルブタイミ
ングの制御応答性を向上させると共に、装置の小型化を
図る。 【解決手段】 タイミングスプロケット１とカムシャフ
ト２とを、ハウジング６内の進角側油圧室３２と遅角側
油圧室３３への相対的な油圧の給排によって、ベーン３
を正逆回転させて相対回動位相を変換させて、吸気弁の
開閉時期を可変にする。また、カムシャフトの正の回転
変動トルクによるベーンの遅角側から進角側への回転時
における逆転を規制する規制機構２０を羽根部２８内の
カムシャフト軸方向に沿って設けた。この規制機構は、
高圧室５４内の油圧によってプランジャ５２を進出させ
て、摺接溝６６の底面６６ａに常時当接させてテーパ状
底面６６ａに対する突張力により正の変動トルクに対し
て対抗させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気
弁，排気弁である機関弁の開閉時期を運転状態に応じて
可変にするいわゆるベーンタイプのバルブタイミング制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のベーンタイプのバルブタイミング
制御装置としては、例えば特開平８−１２１１２４号公
報に記載されているものが知られている。

【０００３】概略を説明すれば、このバルブタイミング
制御装置は、前記開口端がフロントカバーとリアカバー
で閉塞されたタイミングプーリの筒状のハウジング内部
に、カムシャフトの端部に固定されたベーンが回転自在
に収納されていると共に、ハウジングの内周面に直径方
向から互いに内方へ突出されたほぼ台形状の２つの隔壁
部とベーンの２つの羽根部との間に進角側油圧室と遅角
側油圧室が画成されている。そして、機関運転状態に応
じて前記進角側と遅角側の各油圧室に油圧が給排されて
かかる駆動油圧によりベーンを正逆回転させることによ
りタイミングプーリとカムシャフトとの相対回動位相を
変化させて、吸気弁の開閉時期を可変にするようになっ
ている。

【０００４】ところで、前記カムシャフトには、機関作
動中におけるバルブスプリングのばね力などに起因して
正負（正転，逆転）の回転変動トルク（交番トルク）が
発生していることは周知の通りであるが、前述のベーン
の遅角側あるいは進角側への回転駆動中にかかる大きな
回転変動トルクが作用すると、ベーンの駆動油圧が回転
変動トルクの反力に負けてベーンが押し戻されることに
より、ベーンの回転挙動が不安定になる。すなわち、ベ
ーンは、例えば進角側へ回転する際に、遅角側油圧室に
供給された駆動油圧が正の変動トルクの反力に負けて図
１１の実線で示すように進角側と遅角側への正転，逆転
（進退）を繰り返しながら進角側へ回転する。したがっ
て、カムシャフトも同じく正転，逆転を繰り返しながら
タイミングプーリとの相対回転を行うため、機関弁の開
閉時期制御であるバルブスプリングの制御応答性が低下
してしまう。

【０００５】そこで、特開平８−１２１１２３号公報に
記載した技術のように、ベーンの内部に逆止弁とパイロ
ット弁とからなるパイロット式逆止弁を設け、この両弁
の作動によって進角側あるいは遅角側の油圧室に供給さ
れた駆動油圧の油通路内への逆流を規制して、変動トル
クによるベーンの逆転を防止するものも提供されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この後
者の従来例にあっては、パイロット式逆止弁を用いて例
えば進角側油圧室内からの駆動油圧の逆流を阻止するも
のの、このパイロット式逆止弁は進角側油圧室に供給さ
れた油圧を直接利用して作動するため、かかる油圧室内
の油圧の保持能力の低下によって作動精度が低下するお
それがある。すなわち、ハウジング内を摺動回転するベ
ーンの前後端面とフロントカバー及びリアカバーとの間
には、ベーンの良好な摺動回転性を確保するために、微
小な隙間が形成されている一方、隣接する各油圧室間に
は大きな差圧が生じている。このため、進角側油圧室に
供給された油圧が微小隙間を通り遅角側の油圧室内にリ
ークしてしまうおそれがある。この結果、パイロット式
逆止弁のチェック機能が低下して逆流を効果的に阻止で
きない可能性がある。

【０００７】また、ハウジングとフロントカバー，リア
カバーとの間のシール部材も長期間経過後の劣化などに
よって進角側油圧室から外部への油圧のリークが生じた
場合にも、パイロット式逆止弁のチェック機能が低下し
てしまう可能性がある。

【０００８】この結果、バルブタイミングの制御応答性
が低下するといった前者の従来例と同じ技術的課題を招
来する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来例の
実情に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明
は、前後端が端壁によって閉塞され、機関のクランクシ
ャフトによって回転駆動する回転体と、外周に機関弁を
作動させる駆動カムを有しかつ回転体と相対回動可能に
設けられたカムシャフトと、該カムシャフトに固定され
て、回転体のハウジング内を摺動回転するベーンと、前
記ハウジングの内周面に内方へ突設された隔壁部と、該
隔壁部と前記ベーンとの間に隔成された遅角側油圧室及
び進角側油圧室と、該両油圧室に相対的に油圧を給排し
て前記ベーンを正逆回転させる油圧回路とを備えた内燃
機関のバルブタイミング制御装置であって、前記ベーン
あるいはハウジングのいずれか一方側にカムシャフト軸
方向に沿って伸縮自在に設けられたプランジャと、該プ
ランジャの先端部が摺接する前記ベーンあるいはハウジ
ングの対向壁面に形成され、ベーンとハウジングとの一
方の相対回動方向に沿って下り傾斜状に形成された規制
面と、前記ベーンとハウジングの一方向の相対回動中
に、他方向の回動力が作用した際に前記プランジャが規
制面から受ける反力に抗して該プランジャの圧縮動を規
制する規制手段と、該規制手段の規制と該規制を解除す
る制御手段と、を備えた規制機構を設けたことを特徴と
している。請求項２記載の発明は、前記プランジャをベ
ーンに設ける一方、規制面を前記ハウジングの端壁に形
成したことを特徴としている。

【００１０】請求項３記載の発明は、前記制御手段をプ
ランジャ内に設けたことを特徴としている。

【００１１】請求項４記載の発明は、前記規制手段をプ
ランジャ内に形成された高圧室内の油圧を封止する逆止
弁によって構成すると共に、制御手段を、前記高圧室に
油圧を給排する油圧通路と、前記高圧室と反対側に摺動
自在に設けられて前記油圧通路の高圧室側と低圧室側の
流路を切り換え制御する制御弁とによって構成したこと
を特徴としている。

【００１２】請求項５記載の発明は、前記遅角側油圧室
と進角側油圧室のいずれか一方に供給された油圧によっ
て前記ベーンとハウジングの相対回動を解除し、前記油
圧が所定圧になるまではベーンとハウジングの相対回動
をロックするロック機構を設けると共に、該ロック機構
のロック部材を前記プランジャの外周面に摺動自在に設
けたことを特徴としている。

【００１３】請求項６記載の発明は、前記ロック部材を
前記油圧回路の油圧とばね部材のばね力との相対圧で進
退動するように構成したことを特徴としている。

【００１４】したがって、本発明によれば、機関開始時
及び始動直後には、ばね部材のばね力によってロック部
材がロック溝内に進入して先端部が嵌合しているため、
ベーンは回転体に対してロックされた状態になり、カム
シャフトの回転変動トルクによる自由な揺動振動が規制
される。

【００１５】その後、機関運転状態が変化して、ベーン
を例えば遅角側位置から進角側へ回転させようとする場
合には、油圧回路からロック機構の受圧室に油圧が供給
されると同時に進角側油圧室と第１通路を介してリザー
バ室に油圧が供給される。したがって、ロック部材は、
ばね部材のばね力に抗して後退してロックが解除され、
同時に進角側油圧室内の油圧の上昇に伴いベーンが進角
側へ回転し始める一方、リザーバ室内の油圧の上昇によ
って、制御弁が第２通路を閉止する。このため、リザー
バ室の油圧は、連通路からチェック弁を押し開いて高圧
室に流入してプランジャを押圧して先端頭部が端壁の摺
接溝の底面に当接する形になる。

【００１６】ここで、カムシャフトから伝達された回転
変動トルクが作用し、例えば正の変動トルクによって進
角側油圧室に供給された油圧に抗してベーンを遅角側へ
押し戻そうとする反力が作用すると、テーパ状の摺接溝
の底面がプランジャに対して押し戻す力が作用するが、
プランジャは、密閉された高圧室の油圧で摺接溝の底面
に対する押圧反力、つまり突張力が働いて正の変動トル
クに打ち勝つ。このため、ベーンは、回転中におけるプ
ランジャの進出に伴い逆回転を確実に規制されながら進
角側へ速やかに回転する。尚、ここで、負の回転変動ト
ルクは、ベーンを進角側へ回転させるアシスト力として
作用することとなる。

【００１７】また、機関運転状態がさらに変化して、ベ
ーンを前記最大進角位置から遅角側へ回転させようとす
る場合は、油圧回路から今度は遅角側油圧室に油圧が供
給されると、この油圧が受圧部の後端面に作用して、こ
の油圧とばね部材のばね力との合成力によって弁体を押
し出すため第２通路が開成される。このため、高圧室内
の油圧は、第２通路を通って一旦リザーバ室に速やかに
流入して、ここから第１通路を逆流して進角側油圧室を
通って外部に排出される。したがって、プランジャは隔
壁部一側面に対する突張力が即座に解除されて、自由な
後退動が許容される。これにより、ベーンは、遅角側油
圧室内の油圧によって遅角側へ速やかに回転することが
できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１〜図２は本発明に係る内燃機
関のバルブタイミング制御装置の実施形態を示し、吸気
弁側に適用したものを示している。

【００１９】すなわち、機関の図外のクランクシャフト
によりタイミングチェーンを介して回転駆動される回転
体たるタイミングスプロケット１と、該タイミングスプ
ロケット１に対して相対回動可能に設けられたカムシャ
フト２と、該カムシャフト２の端部に固定されてタイミ
ングスプロケット１内に回転自在に収容されたベーン３
と、該ベーン３を油圧によって正逆回転させる油圧回路
４と、前記カムシャフト２に作用する正の回転変動トル
クに伴うベーン３の揺動振動を規制する規制機構１０
と、タイミングスプロケット１とベーン３との相対回動
を最大遅角側の回動位置でロックするロック機構２０と
を備えている。

【００２０】前記タイミングスプロケット１は、図１１
にも示すように、外周にタイミングチェーンが噛合する
歯部５ａを有する一方の端壁である回転部材５と、該回
転部材５の前方に配置されてベーン３を回転自在に収容
したハウジング６と、該ハウジング６の前端開口を閉塞
する他方の端壁である円板状のフロントカバー７とから
構成され、これら回転部材５とハウジング６及びフロン
トカバー７は、４本の小径ボルト８によって軸方向から
一体的に結合されている。

【００２１】前記回転部材５は、ほぼ円環状を呈し、周
方向の所定位置に各小径ボルト８が螺着する４つの雌ね
じ孔５ｂが前後方向へ貫通形成されていると共に、内部
中央位置にカムシャフト２の前端部１２が回転可能に嵌
入する嵌合孔１１が貫通形成されている。

【００２２】また、前記ハウジング６は、図２にも示す
ように前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面
の周方向の１８０°位置には２つの隔壁部１３が突設さ
れている。この隔壁部１３は、横断面台形状を呈してお
り、それぞれハウジング６の軸方向に沿って設けられ
て、前後の各両端縁がハウジング６の両端縁と同一面に
なっていると共に、基端側には、小径ボルト８が挿通す
る４つのボルト挿通孔１４が軸方向へ貫通形成されてい
る。さらに、各隔壁部１３の内端面中央位置に軸方向に
沿って切欠形成された保持溝１３ａ内にコ字形のシール
部材１５と該シール部材１５を内方へ押圧する板ばね１
６が嵌合保持されている。

【００２３】さらに、前記フロントカバー７は、中央に
比較的大径なボルト挿通孔１７が穿設されていると共
に、前記ハウジング６の各ボルト挿通孔１４と対応する
位置に４つのボルト孔１８が穿設されている。

【００２４】前記カムシャフト２は、シリンダヘッド２
２の上端部にカム軸受２３を介して回転自在に支持さ
れ、外周面所定位置に吸気弁をバルブリフターを介して
開作動させる図外のカムが一体に設けられていると共
に、前端部１２にはカム軸受２３のカムブラケット２３
ａが間に嵌着するフランジ部１９ａ，１９ｂが一体に設
けられている。

【００２５】前記べーン３は、焼結合金材で一体に形成
され、軸方向から挿通した固定ボルト２６によってカム
シャフト２の前端部１２の端縁に軸方向から固定されて
おり、中央に前記固定ボルト２６が挿通するボルト挿通
孔２７ａを有する円環状のロータ部２７と、該ロータ部
２７の外周面の周方向の１８０°位置に一体に設けられ
た２つの羽根部２８とを備えている。

【００２６】前記２つの羽根部２８，２８は、横断面矩
形状を呈し、それぞれが両隔壁部１３，１３間に配置さ
れていると共に、各外周面の中央に軸方向に切欠された
保持溝２９にハウジング６の内周面６ａに摺接するコ字
形のシール部材３０と該シール部材３０を外方に押圧す
る板ばね３１が夫々嵌着保持されている。また、この各
羽根部２８の両側と各隔壁部１３の両側面との間に夫々
２つの進角側油圧室３２と遅角側油圧室３３が隔成され
ている。

【００２７】前記油圧回路４は、図１，図２に示すよう
に進角側油圧室３２に対して油圧を給排する第１油圧通
路４１と、遅角側油圧室３３に対して油圧を給排する第
２油圧通路４２との２系統の油圧通路を有し、この両油
圧通路４１，４２には、供給通路４３とドレン通路４４
とが夫々通路切替用の電磁切替弁４５を介して接続され
ている。前記供給通路４３には、オイルパン４６内の油
を圧送するオイルポンプ４７が設けられている一方、ド
レン通路４４の下流端がオイルパン４６に連通してい
る。

【００２８】前記第１油圧通路４１は、シリンダヘッド
２２内からカムシャフト２の前端部１２内部軸方向に形
成された第１通路部４１ａと、固定ボルト２６の軸部２
６ａとロータ部２７の後部環状溝２７ｂとの間に形成さ
れて、第１通路部４１ａと連通する第１油路４１ｂと、
ベーン３のロータ部２７内にほぼ放射状に形成されて第
１油路４１ｂと各進角側油圧室３２とを連通する２本の
分岐路４１ｃとから構成されている。

【００２９】一方、第２油圧通路４２は、シリンダヘッ
ド２２内及びカムシャフト２の前端部１２内に第１通路
部４１ａと平行に形成された第２通路部４２ａと、前記
回転部材５の内部にほぼ円環状に形成されて第２通路部
４２ａと連通する第２油路４２ｂと、回転部材５の内部
軸方向に形成されて第２油路４２ｂと各遅角側油圧室３
３，３３とを連通する２つの油孔４２ｃとから構成され
ている。

【００３０】前記電磁切替弁４５は、４ポート２位置型
であって、内部のスプール弁が各油圧通路４１，４２と
供給通路４３及びドレン通路４４とを相対的に切り替え
制御するようになっていると共に、コントローラ４８か
らの制御信号によって切り替え作動されるようになって
いる。尚、電磁切換弁４５は、供給通路４３とドレン通
路４４とを相対的に切り替えるようになっているが、そ
の切り替え作動は短時間に断続的にも行うようになって
いる。コントローラ４８は、機関回転数を検出するクラ
ンク角センサや吸入空気量を検出するエアフローメータ
からの信号によって現在の運転状態を検出すると共に、
クランク角及びカム角センサからの信号によってタイミ
ングスプロケット１とカムシャフト２との相対回動位置
を検出している。

【００３１】前記規制機構１０は、図１〜図３に示すよ
うに１つの羽根部２８と回転部材５との間に設けられ、
該羽根部２８の回転部材５側の一側面から内部軸方向つ
まりカムシャフト２と平行に穿設された段差径状の作動
用孔５０と、該作動用孔５０の大径な後端部を閉塞する
プラグ４９に固定されて、該作動用孔５０の内部に配置
された円筒状のシート部材５１と、該シート部材５１の
外周面に回転部材５の内端面５ｃ方向へ進退可能に摺動
自在に設けられたプランジャ５２と、シート部材５１の
内部前端側に有する仕切壁５１ａの前後、つまりシート
部材５１の内部とプランジャ５２の先端頭部５２ａの内
部に形成された低圧室であるリザーバ室５３及び高圧室
５４と、仕切壁５１ａの中央に穿設された連通路５５を
開閉してリザーバ室５３の油圧を高圧室５４内へのみ流
入を許容する規制手段であるチェック弁５６と、前記第
１油圧通路４１と連通し、前記リザーバ室５３内に油圧
を給排する第１通路５７と、リザーバ室５３内に給排さ
れた作動油をシート部材５１の外周側を通って高圧室５
４内に給排する第２通路５８と、前記シート部材５１内
に摺動自在に設けられて前記第２通路５８を開閉するス
プール状の制御弁５９とから主として構成されている。
そして、前記第１通路５７と第２通路５８及び制御弁５
９とによって制御手段が構成されている。

【００３２】前記作動用孔５０は、内径がプランジャ５
２の外径よりも十分に大きく設定されて回転部材５側に
有する小径部５０ａと、前記プラグ４９の軸部が圧入固
定された大径部５０ａｂとから構成されている。

【００３３】前記シート部材５１は、均一径の円筒状を
呈し、前端部の内周面に前記仕切壁５１ａが形成されて
いると共に、後端部５１ｂがプラグ４９の先端部に形成
された嵌合溝４９ａ内に圧入固定されている。

【００３４】前記プランジャ５２は、有蓋円筒状を呈
し、先端の頭部５２ａの前端面が球面状に形成されてい
ると共に、該頭部５２ａが前記内端面５ｃに形成された
規制面である摺接溝６６の底面６６ａに当接配置されて
いる。

【００３５】前記チェック弁５６は、高圧室５４の内部
に設けられ、連通路５５を開閉するボール弁体６２と、
該ボール弁体６２をカップ状のリテーナ６３を介して閉
方向へ付勢するバルブスプリング６４と、プランジャ先
端部５２ａの底壁とリテーナ６３の外周縁フランジ部と
の間に弾装されて、リテーナ６３及びボール弁体６２等
を仕切壁５１ａ方向へ保持する圧縮スプリング６５とか
ら構成されている。また、前記リテーナ６３の周壁面に
は、前記ボール弁体６２が開弁した時に油圧を前記高圧
室５４に導入するための側孔が設けられている。

【００３６】前記第１通路５７は、図２及び図３に示す
ように、羽根部２８の内部横方向に穿設されて、羽根部
２８の一側面の連通溝２８ａを介して進角側油圧室３２
に連通する第１油孔５７ａと、前記ロック部材３４の周
壁及びシート部材５１の後端部周壁に夫々径方向へ貫通
形成されて第１油孔５７ａとリザーバ室５３とを連通す
る第１通孔５７ｂ，５７ｃとから構成されている。

【００３７】前記第２通路５８は、シート部材５１の仕
切壁５１ａ近傍に直径方向に沿って穿設されて、リザー
バ室５３に臨む第２通孔５８ａと、シート部材５１の仕
切壁５１ａ側の外周面とプランジャ５２の内周面との間
に形成されて、第２通孔５８ａと高圧室５４とを連通す
る筒状の第２通路溝５８ｂとから構成されている。

【００３８】前記制御弁５９は、リザーバ室５３の仕切
壁５１ａ側の内部を摺動して前記第２通孔５８ａを開閉
する弁体５９ａと、該弁体５９ａの反対側に弁軸を介し
て設けられ、シート部材５１の後端部５１ｂ内を摺動す
る受圧部５９ｂと、該受圧部５９ｂと嵌合溝４９ａの底
面との間に形成されて、弁体５９ａを開方向に付勢する
ばね部材たるリターンスプリング５９ｃとから構成され
ている。

【００３９】前記弁体５９ａは、横断面ほぼコ字形状を
呈し、その長さが仕切壁５１ａと第２通孔５８ａの孔縁
付近までの長さとほぼ同一に設定されて、前端縁が仕切
壁５１ａの端面に当接した時点で第２通孔５８ａを全開
させるようになっている一方、受圧部５８ｂが嵌合溝４
９ａの底面に当接移動した時点で第２通孔５８ａを全閉
させるようになっている。また、弁体５９ａには、リザ
ーバ室５３と連通路５５とを連通させる複数の貫通孔６
０が穿設されている。

【００４０】前記受圧部５９ｂは、弁体５９ａと同じく
横断面ほぼコ字形状を呈し、リザーバ室５３側の前端面
が第１受圧面として形成され、後端面が第２受圧面とし
て形成されている。また、第２受圧面とシート部材５１
の後端部５１ｂ内面との間に形成された受圧室６１に
は、羽根部２８の第１油孔５７ａと反対側位置に横方向
に穿設された通孔２８ｂ及びプラグ４９の内部にＬ字形
状に形成された連通孔２８ｃを介して遅角側油圧室３３
の油圧が供給されるようになっている。したがって、第
２受圧面には、リターンスプリング５９ｃのばね力と受
圧室６１内の油圧との合成力が作用するようになってい
る。

【００４１】なお、前記リターンスプリング５９ｃは、
リザーバ室５３や受圧室６１に油圧が作用しない場合
に、弁体５９ａを開方向に付勢する程度の小さなセット
荷重に設定されている。

【００４２】また、回転体５の内端面５ｃに形成された
前記摺接溝６６は、図４に示すようにベーン３の羽根部
２８の正逆回転方向に沿って円弧状に形成されていると
共に、巾長さＷがプランジャ５２の先端部５２ａの外径
より若干大きく設定され、また、円弧長さＬは回転体５
とベーン３の最大相対回動長さ、つまり最大遅角側の回
転位置から最大進角側の回転位置までの長さにほぼ等し
い長さに設定されている。さらに、摺接溝６６の底面６
６ａは、ベーン３の最大遅角側回動位置の一端部６６ｂ
から最大進角側回動位置の他端部６６ｃまで徐々に低く
なるようにテーパ状に形成されている。

【００４３】前記ロック機構１０は、図３及び図４に示
すように、前記摺接溝６６の一端部６６ｂの外周側に穿
設された円形状の係合溝６７と、前記プランジャ５２の
外周面に摺動自在に設けられたロック部材６８とから主
として構成されている。

【００４４】前記係合溝６７は、摺接溝６６の底面一端
部６６ｂよりも浅く形成されて、底面６７ａの外周縁か
ら立ち上がった周壁面６７ｂが拡開テーパ状に形成され
ていると共に、該周壁面６７ｂの内径がロック部材６８
の外径より若干大きく設定されている。

【００４５】前記ロック部材６８は、内径がプランジャ
５２の外径より若干大きな円筒状に形成され、先端部６
８ａの外周縁が前記係合溝６７のテーパ状の周壁面６７
ｂに嵌合するようなテーパ面に形成されている一方、フ
ランジ状の後端部６８ｂが作動用孔５０の後端側大径部
５０ｂの内周面に軸方向へ摺動自在に保持されている。

【００４６】また、このロック部材６８は、後端部６８
ｂの前端面と作動用孔５０の大径部５０ｂの端面との間
に形成された環状油室６９内の油圧によって後退動して
係合溝６７からの係合が解除されるようになっていると
共に、後端部６８ｂの後端面とプラグ４９の段差面との
間に弾装されたコイルスプリング７０のばね力で進出動
するようになっている。前記環状油室６９は、ベーン３
のロータ部２７に形成された連通孔７１を介して前記第
１通路５７と連通しており、進角側油圧室３２の油圧が
供給されるようになっている。尚、コイルスプリング７
０が弾装されたばね室７０ａは、プラグ４９などに形成
された大気溝７２を介して大気に連通して、ロック部材
６８の自由な移動を確保している。

【００４７】以下、本実施形態の作用を説明する。ま
ず、機関始動時及びアイドリング運転時には、コントロ
ーラ４８から制御信号が出力された電磁切替弁４５が供
給通路４３と第２油圧通路４２を連通させると共に、ド
レン通路４４と第１油圧通路４１とを連通させる。この
ため、オイルポンプ４７から圧送された油圧は、図１，
図２の矢印で示すように第２油圧通路４２を通って遅角
側油圧室３３に供給される一方、進角側油圧室３２に
は、機関停止時と同じく油圧が供給されず低圧状態を維
持している。このため、ベーン３は、図２に示すように
各羽根部２８が進角側油圧室３２側の各隔壁部１３の一
側面に当接した状態になる。

【００４８】したがって、タイミングスプロケット１と
カムシャフト２との相対回動位置が最大一方側（遅角
側）に保持されて、吸気弁の開閉時期を遅角側に制御す
る。これによって、慣性吸気の利用による燃焼効率が向
上して機関回転の安定化と燃費の向上が図れる。

【００４９】また、この時点では、前述のように進角側
油圧室３２内への油圧の供給が遮断されているため、ロ
ック部材６８は、図３に示すようにコイルスプリング７
０のばね力によって進出して先端部６８ａが係合溝６７
内に係入して両テーパ面同士が係合状態になり、これに
よって、ベーン３が回転部材５にロックされた形にな
る。この結果、カムシャフト２に発生する正負の回転変
動トルクによるベーン３のばたつき、つまり揺動振動が
効果的に抑制されている。

【００５０】また、規制機構１０は、図１，図２に示す
ようにリターンスプリング５９ｃのばね力と、遅角側油
圧室３３から受圧室６１に供給された油圧とによって、
受圧部５９ｂの第２受圧面が押圧されて弁体５９ａを仕
切壁５１ａ側に押し付け、第２通孔５８ａを全開状態に
する。このため、プランジャ５２は、高圧室５４内の油
圧が排出されて低圧状態になるので進出動（伸びストロ
ーク）することなく、先端頭部５２ａが摺接溝６６の底
面６６ａにコイルスプリング７０の小さなばね力で弾接
している。

【００５１】その後、車両が発進して機関が低回転低負
荷域から中回転中負荷域の通常運転に移行すると、コン
トローラ４８からの制御信号によって電磁切替弁４５が
作動して、供給通路４３と第１油圧通路４１を連通させ
る一方、ドレン通路４４と第２油圧通路４２を連通させ
る。したがって、今度は図６及び図７の矢印で示すよう
に遅角側油圧室３３内の作動油が第２油圧通路４２を通
ってドレン通路４４からオイルパン４６内に戻されて遅
角側油圧室３３内が低圧になる一方、進角側油圧室３２
内に油圧が第１通路部４１ａ→第１油路４１ｂ→分岐路
４１ｃを経由して供給されて高圧となる。

【００５２】同時に、第１通路５７から連通孔７１を通
って環状油室６９内に油圧が供給され、これによってロ
ック部材６８は図５〜図７に示すようにコイルスプリン
グ７０のばね力に抗して後退動して、先端部６８ａが係
合溝６７から抜け出して係合が解除される。このため、
ベーン３は、図１に示す位置から時計方向に回転して各
羽根部２８が中間位置を経て，図７に示すように反対側
（遅角側油圧室側）の各隔壁部１３の他側面に当接する
最大進角位置まで回転する。

【００５３】したがって、タイミングスプロケット１と
カムシャフト２とは、他方側へ相対回動して吸気弁の開
閉時期を進角側へ制御する。これによって、機関のポン
プ損失が低減して出力の向上が図れる。

【００５４】そして、規制機構１０は、かかる遅角側か
ら進角側へ切り換えられた時点では、遅角側油圧室３３
内の油圧が前述のようにドレンされて低圧状態になるた
め、受圧室６１内の油圧も通孔２８ａを介して遅角側油
圧室３３に戻されて低圧になる。一方、進角側油圧室３
２に供給された油圧が図５及び図６の矢印に示すように
第１通路５７の第１油孔５７ａと第１通孔５７ｂ，５７
ｃを通ってリザーバ室５３内に流入して、受圧部５９ｂ
の第１受圧面をリターンスプリング５９ｃのばね力に抗
して押圧して受圧部５９ｂを嵌合溝４９ａの底面に押し
付ける。したがって、弁体５９ａは、図５、図６に示す
ように弁軸を介して受圧室６１方向へ摺動して、第２通
孔５８ａを全閉状態にする。このため、第２通路５８を
介する高圧室５４とリザーバ室５３との連通が遮断され
る一方、リザーバ室５３内の油圧が弁体５９ａの各貫通
孔６０を通って連通路５５からバルブスプリング６４の
ばね力に抗してボール弁体６２を押開きながら高圧室５
４内に流入する。

【００５５】このため、プランジャ５２は、羽根部２８
の図２に示す位置から時計方向の回転に伴い該回転スト
ローク量に応じて図５、図６に示すように進出（伸長）
して頭部５２ａが摺接溝６６の底面６６ａに常時当接状
態を維持しながら底面６６ａ上を低位側の他端部６６ｃ
方向へ摺接する。

【００５６】ここで、カムシャフト２からベーン３に伝
達された変動トルクのうち正の変動トルクが作用して羽
根部２８を反時計方向へ一時的に回転させようとする
と、プランジャ５２はボール弁体６２で閉塞された高圧
室５４の油圧によって後退動が規制されているため、正
の変動トルクに対するベーン３の反時計方向の回転に対
して先端部５２ａが摺接溝６６の高位側底面６６ａに係
止されたいわば突張力が作用して該正の変動トルクに打
ち勝つ。このため、ベーン３は、最遅角側から最進角側
への回転中にプランジャ５２の進出に伴い反時計方向
（遅角側）への回転が確実に規制されながら時計方向
（最大進角側）へ速やかに回転する。

【００５７】したがって、タイミングスプロケット１と
カムシャフト２との進角側への相対回転速度が上昇し
て、バルブタイミングの制御応答性が向上する。

【００５８】尚、ここで、負の回転変動トルクは、ベー
ン３を進角側へ回転させるアシスト力として作用するた
め、バルブタイミングの制御応答性がさらに向上するこ
とになる。また、プランジャ５２が摺接溝６６内を摺接
している間は、ロック部材６８は、図５に示すように先
端部６８ａの先端が摺接溝６６から十分に離間してい
る。

【００５９】一方、機関中回転中負荷域から高回転高負
荷域に移行した場合は、進角側油圧室３２から作動油が
排出される一方、遅角側油圧室３３に油圧が供給され、
この油圧が第１通路５７を介してリザーバ室５３に供給
される。したがって、制御弁５９の弁体５９ａは、図８
に示すように受圧室６１内の上昇油圧とリターンスプリ
ング５９ｃのばね力との合成力によって仕切壁５１ａ方
向へ速やかに摺動し、第２通孔５８ａを開成する。この
ため、高圧室５４の作動油が第２通路５８を通って一旦
リザーバ室５３に流入し、ここから第１通路５７，進角
側油圧室３２を経てドレン通路４４に排出される。した
がって、プランジャ６４は、摺接溝６６の底面６６ａに
対する突張力が即座に解除されて自由に後退動可能にな
る。

【００６０】これによって、ベーン３は、遅角側油圧室
３３内の油圧によって反時計方向（遅角側）へ速やかに
回転することができ、タイミングスプロケット１とカム
シャフト２とを一方側へ相対回動させ、吸気弁の開閉時
期を遅角側へ応答性良く制御することができる。これに
よって、吸気充填効率の向上による出力の向上が図れ
る。

【００６１】また、この時点では、機関の高回転化に伴
いオイルポンプ４７の吐出圧も高くなっているため、最
大遅角位置に回転保持されたベーン３は、遅角側油圧室
３３の高油圧によって進角側油圧室３２側の隔壁部１３
方向へ強く押し付けられる。したがって、正負の変動ト
ルクによるベーン３の揺動振動（ばたつき）が抑制され
ている。

【００６２】さらに、所定の機関運転状態に移行して、
ベーン３を中間回転位置に保持する場合には、コントロ
ーラ４８から電磁切換弁４５が断続的に切替作動して、
進角側油圧室３２と遅角側油圧室３３とに油圧が相対的
に給排され、該各油圧室３２，３３にほぼ均一な油圧が
供給される。したがって、ベーン３の各羽根部２８は、
進角側と遅角側のほぼ中間位置に保持され、タイミング
スプロケット１とカムシャフト２との相対位置を中間回
動位置に保持する。このとき、リザーバ室５３と受圧室
６１とには、各油圧室３２，３３と同じくほぼ均一圧な
油圧が供給されるため、弁体５９ａはリターンスプリン
グ５９ｃのばね力によって仕切壁５１ａ側へ付勢され
て、第２通孔５８ａを開成する。したがって、プランジ
ャ５２は、突張力が解除されてフリーな状態になるが、
この時点ではベーン３が中間位置に保持されるだけであ
るから、正負の変動トルクが作用しても制御応答性など
の問題は生じない。

【００６３】また、前記機関高回転時やベーン３が中間
位置に保持された運転域では、プランジャ５２は底面６
６ａに強く圧接せずにコイルスプリング６５の小さなば
ね力で弾接しているだけであるから、隔壁部１３やプラ
ンジャ頭部５２ａの摩耗の発生が抑制される。

【００６４】さらに、機関停止時には、両油圧室３２，
３３への油圧の供給が停止されるため、弁体５９ａは、
リターンスプリング５９ｃのばね力によって仕切壁５１
ａ側へ押し付けられて第２通孔５８ａを開成し、したが
って、高圧室５４が低圧状態になりプランジャ５２の突
張力が解除される。そして、この状態時において、吸気
弁の図外のバルブスプリングのばね力がカムシャフト２
を介してベーン３に作用し、該ベーン３を遅角側へ回転
させる。したがって、再始動時には、バルブタイミング
は予め遅角側に制御されているため、前述のような始動
性が向上する。

【００６５】また、この始動時における最大遅角側位置
では、ロック機構２０のロック部材６８によってベーン
３がロックされているため、正負の回転変動トルクによ
るベーン３の揺動振動が抑制される。

【００６６】さらに、規制機構１０によるベーン３の反
時計方向の回転を規制することによって、変動トルクに
よる進角側油圧室３２の一時的な高圧化に伴う該進角側
油圧室３２からの油圧の外部リークを防止できるため、
作動油の消費量を低減できる。

【００６７】しかも、本実施形態によれば、規制機構１
０を羽根部２８に対してカムシャフト２の軸直角方向で
はなく、軸方向に沿って設けたため、該規制機構１０を
設けるための羽根部２８の径方向の長さを十分に小さく
することが可能になり、この結果、装置全体の小型化が
図れる。

【００６８】また、規制機構１０をカムシャフト軸方向
に沿って設けることにより、回転体１に対するベーン３
の組付作業が簡単になる。すなわち、羽根部２８内に予
め規制機構１０のプランジャ５２等の各構成部品を組み
付けておき、ベーン３全体をそのままハウジング６のフ
ロント側開口から内部へカムシャフト軸方向に沿って押
し込めるだけで組み付けられるため、組付作業がきわめ
て簡単になり、自動組立も可能になる。

【００６９】さらに、ロック機構２０のロック部材６８
をプランジャ５２とは別体ではなく同軸上へ一体的に組
み付けて、いわば２重構造としたため、規制機構１０と
ロック機構２０のコンパクト化が図れ、前記ベーン３の
小型化と相俟って装置全体の小型化が助長される。ま
た、プランジャとの一体化により作動用孔を共用化でき
るため、別個に設ける場合に比較して製造作業能率が向
上する。

【００７０】また、ロック部材６８は、外径がプランジ
ャ５２よりも大きく、先端部６８ａの先端テーパ面の面
積よりも大きいため、係合溝６７の内周壁６７ｂに対す
る面圧が低くなる。このため、トルク変動などに起因し
た比較的大きな圧接力が作用しても両テーパ面間の摩耗
の発生が防止されて、耐久性の向上が図れる。

【００７１】本発明は、前記実施形態の構成に限定され
るものではなく、例えば規制機構１０を各羽根部２８に
２つ以上設けることも可能である。さらには、プランジ
ャ５２を反対向きに配置して、ベーン３の進角側から遅
角側への回転中において、負の変動トルクに対する回転
戻りを規制することも可能であり、また、両方を組み合
わせて構成することも可能である。

【００７２】また、高圧室５４に供給される油圧の油圧
回路を、各油圧室３２，３３の油圧回路４とは独立に形
成することも可能である。

【００７３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、ベーンの遅角側から進角側、ある
いは進角側から遅角側への回転時に、規制機構によって
正負の回転変動トルクによるベーンの逆転を確実に規制
できるため、ベーンの一方向への回転速度が上昇して、
バルブタイミング制御の応答性が向上する。

【００７４】特に、規制機構が従来例のように各油圧室
の油圧を直接利用して油通路を閉塞するのではなく、主
として進出したプランジャを規制手段によって、対向す
る規制面に圧接させることにより変動トルクに対抗させ
るものであるから、たとえ各油圧室内の油圧が外部へリ
ークして低圧となっても、プランジャの進出動には何ら
影響されることがなく、常時安定かつ確実な規制作用が
得られる。

【００７５】したがって、特に、機関低回転時のように
ポンプ回転数が低くポンプ吐出圧が小さい場合もプラン
ジャを進出動させて、回転変動トルクによる揺動振動を
効果的に抑制することができる。

【００７６】しかも、本発明によれば、規制機構のとり
わけプランジャをカムシャフトの軸方向に沿って伸縮自
在に設けたため、ベーンの径方向の長さを十分に小さく
することができ、この結果、装置全体の小型化が図れ
る。

【００７７】また、規制機構をカムシャフト軸方向に沿
って設けることにより、該規制機構を予めベーンに組み
込んた状態で回転体にそのまま組み付けることができる
ため、規制機構をベーンの径方向に設ける場合に比較し
て組付作業がきわめて簡単になる。この結果、自動組立
も可能になる。

【００７８】請求項２記載の発明によれば、ハウジング
にプランジャを設けることなく、単に規制面を形成する
だけであるから、ハウジングの外径を大きくする必要が
ないため、装置全体の小型化が図れる。

【００７９】請求項３記載の発明によれば、制御手段を
プランジャの内部に設けたため、プランジャと別体に設
けた場合に比較して規制機構をコンパクト化することが
でき、装置のさらなる小型化が図れる。

【００８０】請求項４記載の発明によれば、規制機構を
電気的ではなく全て機械的に構成したため、規制機構の
製造コストの低廉化が図れる。

【００８１】請求項５記載の発明によれば、ロック機構
によって機関始動時及び低回転時のベーンのばたつきを
確実に規制することができることは勿論のこと、ロック
部材をプランジャの外周面に同軸一体的に設けたため、
各機構のコンパクト化が図れ、前記ベーンの小型化と相
俟って装置の小型化を一層助長できる。また、プランジ
ャとの一体化により作動用孔の共用化が図れるため、製
造作業能率が向上する。

【００８２】請求項６記載の発明によれば、ロック部材
を作動させる油圧回路を規制機構の油圧回路と共用化し
たため、別個に設ける場合に比較して油圧回路の構造が
簡素化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す図２のＡ−Ａ線
断面図。

【図２】図１のＢ−Ｂ線矢視図。

【図３】本実施形態の要部拡大図。

【図４】本実施形態に供される摺接溝と係合溝の拡大斜
視図。

【図５】本実施形態に供される規制機構とロック機構の
作用説明図。

【図６】本実施形態のベーンが進角側へ回転する状態を
示す図７のＣ−Ｃ線断面図。

【図７】本実施形態のベーンが進角側へ回転する状態を
示す図６のＤ−Ｄ線断面図。

【図８】本実施形態のベーン最大進角時から遅角側へ変
換する際の規制機構及びロック機構の作用説明図。

【符号の説明】

１…タイミングスプロケット（回転体） ２…カムシャフト ３…ベーン ４…油圧回路 ６…ハウジング ６ａ…内周面 ７…フロントカバー １０…規制機構 １３…隔壁部 １３ａ…一側面 ２０…ロック機構 ２８…羽根部 ３２…進角側油圧室 ３３…遅角側油圧室 ５０…作動用孔 ５１…シート部材 ５１ａ…仕切壁 ５２…プランジャ ５３…リザーバ室 ５４…高圧室 ５５…連通路 ５６…チェック弁 ５７…第１通路 ５８…第２通路 ５９…制御弁 ６１…受圧室

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前後端が端壁によって閉塞され、機関の
   クランクシャフトによって回転駆動する回転体と、外周
   に機関弁を作動させる駆動カムを有しかつ回転体と相対
   回動可能に設けられたカムシャフトと、該カムシャフト
   に固定されて、回転体のハウジング内を摺動回転するベ
   ーンと、前記ハウジングの内周面に内方へ突設された隔
   壁部と、該隔壁部と前記ベーンとの間に隔成された遅角
   側油圧室及び進角側油圧室と、該両油圧室に相対的に油
   圧を給排して前記ベーンを正逆回転させる油圧回路とを
   備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、 前記ベーンあるいはハウジングのいずれか一方側にカム
   シャフト軸方向に沿って伸縮自在に設けられたプランジ
   ャと、 該プランジャの先端部が摺接する前記ベーンあるいはハ
   ウジングの対向壁面に形成され、ベーンとハウジングと
   の一方の相対回動方向に沿って下り傾斜状に形成された
   規制面と、 前記ベーンとハウジングの一方向の相対回動中に、他方
   向の回動力が作用した際に前記プランジャが規制面から
   受ける反力に抗して該プランジャの圧縮動を規制する規
   制手段と、 該規制手段の規制と該規制を解除する制御手段と、を備
   えた規制機構を設けたことを特徴とする内燃機関のバル
   ブタイミング制御装置。
2. 【請求項２】 前記プランジャをベーンに設ける一方、
   規制面を前記ハウジングの端壁に形成したことを特徴と
   する請求項１記載の内燃機関のバルブタイミング制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記制御手段をプランジャ内に設けたこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のバ
   ルブタイミング制御装置。
4. 【請求項４】 前記規制手段をプランジャ内に形成され
   た高圧室内の油圧を封止する逆止弁によって構成すると
   共に、制御手段を、前記高圧室に油圧を給排する油圧通
   路と、前記高圧室と反対側に摺動自在に設けられて、前
   記油圧通路の高圧室側と低圧室側の流路を切り換え制御
   する制御弁とによって構成したことを特徴とする請求項
   １〜３のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング
   制御装置。
5. 【請求項５】 前記遅角側油圧室と進角側油圧室のいず
   れか一方に供給された油圧によって前記ベーンとハウジ
   ングの相対回動を解除し、前記油圧が所定圧になるまで
   はベーンとハウジングの相対回動をロックするロック機
   構を設けると共に、該ロック機構のロック部材を前記プ
   ランジャの外周面に摺動自在に設けたことを特徴とする
   請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイ
   ミング制御装置。
6. 【請求項６】 前記ロック部材を前記油圧回路の油圧と
   ばね部材のばね力との相対圧で進退動するように構成し
   たことを特徴とする請求項５記載の内燃機関のバルブタ
   イミング制御装置。