JP2000179314A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相変換の応答性が均一で制御性が向上する
バルブタイミング調整装置を提供する。 【解決手段】 捩じりスプリング６０は、クランクシャ
フトに対しカムシャフト１が進角する方向にベーンロー
タ４を付勢しているので、位相変換の応答性が均一にな
り、制御性が向上する。さらに、進角油圧室に供給する
油圧を比較的小さくすることができるので、ベーンの面
積を小さくすることが可能となり、エンジン性能を低下
させることなくアクチュエータの体格を小型にし、バル
ブタイミング調整装置１００の重量を低減するととも
に、エンジンに搭載するための搭載スペースを容易に確
保することができる。さらにまた、進角油圧室と遅角油
圧室との圧力差が小さくなり、両油圧室間の作動油の漏
れを低減することができる。さらにまた、油圧ポンプの
最低作動圧力を低減することができるので、油圧ポンプ
の能力および体格を小型にし、製造コストを低減するこ
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（以下、
「内燃機関」をエンジンという）の吸気弁の開閉タイミ
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】従来より、エンジンのクランクシャフト
と同期回転するチェーンスプロケット等の駆動力伝達手
段によりカムシャフトを駆動し、駆動力伝達手段とカム
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バルブタイミングを
制御するベーン式のバルブタイミング調整装置が知られ
ている。

【０００３】ベーン式のバルブタイミング調整装置は、
駆動力伝達手段とともに回転するハウジング内に、カム
シャフトとともに回転するベーンを収容している。そし
て、ハウジングに対するベーンの相対回転位相差を油圧
により調整することにより、カムシャフトと駆動力伝達
手段とを相対的に回動させ、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いずれか一方のバル
ブタイミングを調整している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】エンジンバルブの開閉
時期を制御する位相制御のバルブタイミング調整装置で
は、エンジンの安定性向上、燃費の向上、あるいは排気
エミッションを低減することを目的としている。この種
のエンジンの低負荷時においては吸入空気量が少ないた
め、エンジンのシリンダ内に燃焼を悪化させる残留排気
ガスが少ないことが望ましい。吸気弁と排気弁とが同時
に開いている期間（オーバーラップ期間）において、吸
気側はスロットルにより負圧であり、排気側は正圧であ
るので、排ガスが吸気側に吹き返し、燃焼が悪化した
り、失火したりする場合がある。このため、排気弁の閉
じる時期が早く、吸気弁の開く時期が遅いことが要求さ
れる。また、吸気弁の閉じる時期を遅くすることによ
り、ポンピングロスを低減し、燃費を向上することがで
きる。したがって、アイドル運転および始動時には、排
気弁の閉じる時期が早く、吸気弁の開く時期が遅い基本
位相に制御する必要がある。ここで、この基本位相の吸
気側の条件を最遅角とし、排気側の条件を最進角とす
る。

【０００５】しかし、エンジンの中負荷以上においては
ＥＧＲ量を制御し、ポンピングロスの低減を内部ＥＧＲ
により行い、燃費の向上と排気エミッションの低減をさ
せるため、吸気側の開弁時期を早くしたり、排気側の閉
弁時期を遅くする必要がある。すなわち、吸気弁を進角
方向に制御し、排気弁を遅角方向に制御する。

【０００６】さらに、エンジンの全負荷においては、大
量の空気をエンジンのシリンダ内に入れる必要があるた
め、低速域においては早く吸気弁を閉じてマニホールド
への逆流を防止し、高速域においては空気の慣性を利用
して遅く吸気弁を閉じる必要がある。また排気側は、排
気脈動を最大限利用できる位相に排気弁を制御し、排気
脈動を利用することができない場合、最進角に制御する
必要がある。すなわち排気側は、エンジンの低負荷から
負荷に応じて、排気弁を最進角から遅角方向に制御し、
再び進角方向に制御する必要がある。

【０００７】このとき運転条件が変化した場合、素早く
要求位相に吸排気弁を制御可能なことが望ましい。しか
し吸排気弁の制御が不可能な場合、エンジンの失火や燃
焼不安定などの問題が発生する。通常、エンジンの油圧
ポンプはクランクシャフトによって駆動されるが、しか
し結果として、エンジンの回転数によって吐出油量が変
化し、低回転時において、吐出油量は低下する。このた
め、特に高油温時、漏れと粘度の低下により油圧が減少
し、アクチュエータの作動が行われなくなる場合があ
る。このとき吸気側は、カムシャフトの駆動トルクによ
って遅角されるため、基本位相となり得る。しかし排気
側は、吸気側と同じ油圧ピストン面積のアクチュエータ
を適用した場合、基本位置に制御することが不可能とな
り、エンジンのシリンダ内に残留ガスが増大し、失火し
たり、エンジンが停止したりすることがある。

【０００８】そこで、特開平１０−６８３０６号公報に
開示されるバルブタイミング調整装置においては、スプ
リングによる付勢力を用いて排気側を進角位置に移動さ
せることにより上記の課題を解決している。このため、
ベーン式の位相可変アクチュエータを用いた場合、進角
方向には応答性が向上されるが、しかし遅角方向の応答
性はスプリングを搭載しないバルブタイミング調整装置
に比べて確実に低下するという問題があった。

【０００９】また、ベーンを一定の位置に保持する場
合、遅角油圧室に供給する作動油の圧力よりも大きい圧
力の作動油を進角油圧室に供給するため、進角油圧室と
遅角油圧室との圧力差が大きくなり、両油圧室間でオイ
ル漏れが発生するという問題があった。

【００１０】さらに、比較的低い油圧で位相制御を行う
ためにはベーンの面積を大きくしなければならず、アク
チュエータの体格が大型になり、バルブタイミング調整
装置の重量や製造コストが増大したり、エンジンに搭載
するのが困難になるという問題があった。

【００１１】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、位相変換の応答性が均一で制御性
が向上する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。

【００１２】本発明の他の目的は、体格を小型にし、エ
ンジンに搭載するための搭載スペースの確保が容易なバ
ルブタイミング調整装置を提供することにある。本発明
のさらに他の目的は、進角室と遅角室との間の作動流体
の漏れを低減するバルブタイミング調整装置を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
バルブタイミング調整装置によると、エンジンの駆動軸
に対しエンジンの吸気弁を開閉する従動軸が進角する方
向にベーン部材を付勢する第１の付勢手段を備えている
ので、位相変換の応答性が均一になり、制御性が向上す
る。さらに、進角室に供給する作動流体の圧力を比較的
小さくすることができるので、進角室と遅角室との圧力
差が小さくなり、進角室と遅角室との間の作動流体の漏
れを低減することができる。さらにまた、ベーン部材の
面積を小さくすることが可能となり、エンジン性能を低
下させることなくアクチュエータの体格を小型にし、バ
ルブタイミング調整装置の重量を低減するとともに、エ
ンジンに搭載するための搭載スペースを容易に確保する
ことができる。さらにまた、進角室と遅角室とに作動流
体を供給する流体供給源の最低作動圧力を低減すること
ができるので、流体供給源の能力および体格を小型に
し、製造コストを低減することができる。

【００１４】本発明の請求項２記載のバルブタイミング
調整装置によると、第１の付勢手段の付勢力は、従動軸
のアイドル回転域の平均トルクの１０％以上、かつ従動
軸の惰性回転域の平均トルク以下である。ここで、惰性
回転域はエンジン停止操作後のエンジン回転域である。
エンジン始動時にバルブタイミング調整装置が受ける遅
角方向の力よりも第１の付勢手段の付勢力の方が小さい
ので、エンジン停止時に従動軸を確実に最遅角位置に戻
すことができる。このため、エンジン始動時に基準位置
である最遅角位置に吸気側を保持することができる。し
たがって、排気弁と吸気弁とが重複して開弁するオーバ
ーラップ期間を少なくともエンジン始動可能な程度に減
少可能であるため、エンジン始動性が向上する。さら
に、吸気弁から吸入した燃料が未燃燃料となって排気弁
から排出される量を低減することができる。また、位相
変換の応答性を均一にし、制御性を向上させることがで
きる。ここで、第１の付勢手段の付勢力が従動軸のアイ
ドル回転域の平均トルクの１０％であると、進角室に供
給する作動流体の圧力を１０％程度低減することができ
る。第１の付勢手段の付勢力が従動軸のアイドル回転域
の平均トルクの１０％よりも小さいと、バルブタイミン
グ調整装置に第１の付勢手段を設けることによる明らか
な効果を期待することはできない。

【００１５】本発明の請求項３記載のバルブタイミング
調整装置によると、拘束手段の当接部は、流体圧力を受
けてハウジング部材とベーン部材との拘束を解除する第
１の受圧面を有しており、この第１の受圧面にはハウジ
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
るように第１の流体圧力が作用する。この第１の流体圧
力によりハウジング部材とベーン部材との拘束を解除す
る圧力は、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最低作動圧力よりも小さく設定され
ている。このため、流体供給源を大型化して作動流体圧
力を増加させることなく、ならびに当接部を大型化して
受圧面積を増加させることなく、作動流体の低圧時にお
いても拘束手段によるハウジング部材とベーン部材との
拘束が確実に解除される。したがって、ハウジング部材
とベーン部材との相対回動が可能となる。

【００１６】本発明の請求項４記載のバルブタイミング
調整装置によると、第１の付勢手段の付勢力は従動軸の
惰性回転域の平均トルクより大きく、かつ従動軸の惰性
回転域の最大トルク以下である。このため、駆動軸に対
し従動軸が進角する方向にベーン部材を相対回転させる
位相変換の応答性が向上する。したがって、エンジン停
止時に従動軸を確実に最遅角位置に戻すことができると
ともに、進角室に供給する作動流体の圧力を小さくする
ことができ、進角室と遅角室との圧力差が小さくなり、
進角室と遅角室との間の作動流体の漏れを低減すること
ができる。第１の付勢手段の付勢力が従動軸の惰性回転
域の最大トルクよりも大きいと、エンジン停止時に従動
軸を最遅角位置に戻すことが困難である。

【００１７】本発明の請求項５記載のバルブタイミング
調整装置によると、拘束手段の当接部は、流体圧力を受
けてハウジング部材とベーン部材との拘束を解除する第
２の受圧面を有しており、この第２の受圧面にはハウジ
ング部材に対してベーン部材を遅角方向に相対回転させ
るように第２の流体圧力が作用する。このため、吸気弁
を進角方向に移動させようと制御した場合、流体制御弁
を制御して第２の受圧面に流体圧力を作用させることに
より、拘束手段の当接部にせん断力がかかって引掛かる
ことなくハウジング部材とベーン部材との拘束を速やか
に解除することができる。その後、再び流体制御弁を制
御することで、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、吸気弁を進角方向に速やかに移
動させることができる。

【００１８】本発明の請求項６記載のバルブタイミング
調整装置によると、位相変換時の応答性を改善しつつ、
エンジン停止時に所要の動作をさせることができる。

【００１９】

【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および図２に示す。第１
実施例のバルブタイミング調整装置１００は、吸気弁の
バルブタイミングを制御する油圧制御式のバルブタイミ
ング調整装置である。

【００２０】図１に示すチェーンスプロケット８は、図
示しないタイミング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回転する。シュ
ーハウジング５０は周壁５１およびフロント部５２から
なり、ボルト５３によりフロント部５２とチェーンスプ
ロケット８と後述するシールプレート７とが結合されて
いる。従動軸としてのカムシャフト１は、チェーンスプ
ロケット８から駆動力を伝達され、図示しない吸気弁を
開閉駆動する。カムシャフト１は、図示しないシリンダ
ヘッドに支持され、チェーンスプロケット８に対し所定
の位相差をおいて相対回動可能である。チェーンスプロ
ケット８およびカムシャフト１は図１の左方向からみて
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。

【００２１】チェーンスプロケット８とシューハウジン
グ５０とはハウジング部材を構成している。ベーンロー
タ４の軸方向両端面はシールプレート７およびシューハ
ウジング５０のフロント部５２により覆われている。チ
ェーンスプロケット８、シールプレート７およびシュー
ハウジング５０は駆動側回転体を構成し、互いにボルト
５３により同軸上に結合されている。

【００２２】ベーンロータ４は、ボルト５によりカムシ
ャフト１に一体に結合されており、ブッシュ６はベーン
ロータ４に圧入支持され、従動側回転体を構成してい
る。カムシャフト１およびブッシュ６はそれぞれシュー
ハウジング５０のフロント部５２に相対回動可能に嵌合
している。したがって、カムシャフト１、ベーンロータ
４およびブッシュ６はチェーンスプロケット８およびシ
ューハウジング５０に対して同軸に相対回動可能であ
る。

【００２３】第１の付勢手段としての捩じりスプリング
６０はチェーンスプロケット８に形成された収納空間と
しての円周溝６１に収納され、一方の端部はベーンロー
タ４に固定され、他方の端部はチェーンスプロケット８
に固定されている。捩じりスプリング６０は、チェーン
スプロケット８に対しベーンロータ４が進角する方向、
すなわちクランクシャフトに対しカムシャフト１が進角
する方向にベーンロータ４を付勢している。図５の矢印
Ａの範囲に示すように、捩じりスプリング６０の付勢力
は、カムシャフト１のアイドル回転域の平均トルクの１
０％以上、かつカムシャフト１の惰性回転域の平均トル
ク以下に設定されている。この第１実施例では、惰性回
転域の平均トルク最大値に対応する付勢力Ｐをもったス
プリング６０が採用されている。ここで、惰性回転域は
エンジン停止操作後のエンジン回転域である。また、惰
性回転域の平均トルク以下とは、惰性回転域の中で最も
低い停止直前の回転数における平均トルク以下であるこ
とをいう。

【００２４】図２に示すように、シューハウジング５０
の周壁５１は周方向にほぼ等間隔に台形状に形成された
シュー５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄを有している。
シュー５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄの周方向の四箇
所の間隙にはそれぞれベーン部材としてのベーン４ａ、
４ｂ、４ｃ、４ｄを収容する収容室としての扇状空間部
５５が形成されており、シュー５１ａ、５１ｂ、５１
ｃ、５１ｄの内周面は断面円弧状に形成されている。

【００２５】ベーンロータ４は周方向にほぼ等間隔にベ
ーン４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを有し、このベーン４ａ、
４ｂ、４ｃ、４ｄがシュー５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５
１ｄの周方向の間隙に形成されている扇状空間部５５に
回動可能に収容されている。図２に示す遅角方向、進角
方向を表す矢印は、周壁５１に対するベーンロータ４の
遅角方向、進角方向を表している。図２において、各ベ
ーンは各扇状空間部５５の一方の周方向端部に位置し、
ベーンロータ４は周壁５１に対し最遅角位置にある。最
遅角位置は、ベーン４ａの遅角側側面に設けられる遅角
側ストッパ４１がシュー５１ｄの進角側側面に係止され
ることにより規定されている。また、最進角位置は、ベ
ーン４ａの進角側側面に設けられる進角側ストッパ４２
がシュー５１ａの遅角側側面に係止されることにより規
定される。

【００２６】図１に示すように、ベーン４ａ、４ｂ、４
ｃ、４ｄの内径は捩じりスプリング６０の外径よりも小
さく設定されている。また図２に示すように、ベーン４
ａには、捩じりスプリング６０の一方の端部を固定する
ための固定孔４０が形成されている。このため、捩じり
スプリング６０の他方の端部をチェーンスプロケット８
に固定することにより、ベーン４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ
の内径よりも大きな外径を有する捩じりスプリング６０
の付勢力を受けるための特別な部材を設けることなく、
捩じりスプリング６０を組付けることができる。さら
に、進角側ストッパ４１および遅角側ストッパ４２を有
するベーン４ａは、強度確保の理由によりベーン４ｂ、
４ｃ、４ｄに比べて肉厚であるので、固定孔４０を容易
に形成することができる。

【００２７】図２に示すように、シール部材９はベーン
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの外周壁に嵌合している。ま
た、シール部材９０はシュー５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、
５１ｄの内周壁に嵌合している。ベーンロータ４の外周
壁とシューハウジング５０の周壁５１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のをシール部材９
および９０により防止している。

【００２８】ガイドリング９１はベーン４ａの内壁に圧
入保持され、このガイドリング９１にストッパピストン
９７が挿入されている。図１に示すように、ストッパピ
ストン９７は、ほぼ同一外径の有底円筒状に形成されて
おり、有底の円筒部９７ａと円筒部９７ａの開口端部に
設けられたフランジ部９７ｂとからなる。ストッパピス
トン９７はカムシャフト１の軸方向に摺動可能にガイド
リング９１に収容されている。ストッパピストン９７は
第２の付勢手段としてのスプリング９６により反チェー
ンスプロケット側に付勢されている。シューハウジング
５０のフロント部５２に形成されたストッパ穴にテーパ
穴５４ａを有する嵌合リング５４が圧入保持されてお
り、ストッパピストン９７は図２に示す最遅角位置にお
いてテーパ穴５４ａに嵌合可能である。ストッパピスト
ン９７がテーパ穴５４ａに嵌合し、ストッパピストン９
７がテーパ穴５４ａに回転方向で当接した状態では周壁
５１に対するベーンロータ４の相対回動は拘束される。
つまり、ストッパピストン９７とテーパ穴５４ａとは最
遅角位置において拘束位置にある。ストッパピストン９
７、テーパ穴５４ａおよびスプリング９６は拘束手段を
構成している。

【００２９】フランジ部９７ｂの左側の油圧室１８は、
図示しない油路を経由して後述する遅角油圧室８０と連
通している。また、円筒部９７ａの先端側に形成された
油圧室２７は、図示しない油路を経由して後述する進角
油圧室８７と連通している。油圧室１８の油圧を受ける
フランジ部９７ｂの第２の受圧面の面積は、油圧室２７
の油圧を受ける円筒部９７ａの第１の受圧面の面積より
も小さくなるように設定されている。第１の受圧面およ
び第２の受圧面がそれぞれ油圧室２７と油圧室１８との
作動油から受ける力はテーパ穴５４ａからストッパピス
トン９７を抜け出させる方向に働く。第１の受圧面の受
圧面積は円筒部９７ａの断面積にほぼ等しく、第２受圧
面の受圧面積はフランジ部９７ｂと円筒部９７ａの径差
に相当する環状部の面積にほぼ等しい。進角油圧室８７
または遅角油圧室８０に所定圧以上の作動油が供給され
ると、これら作動油の油圧によりスプリング９６の付勢
力に抗してストッパピストン９７はテーパ穴５４ａから
抜け出す。

【００３０】ストッパピストン９７の位置とテーパ穴５
４ａの位置との関係は、シューハウジング５０の周壁５
１に対してベーンロータ４が最遅角位置にあるとき、つ
まりクランクシャフトに対してカムシャフト１が最遅角
位置にあるときにスプリング９６の付勢力によりストッ
パピストン９７がテーパ穴５４ａに嵌合可能に設定され
ている。

【００３１】図２に示すように、シュー５１ａとベーン
４ａとの間に遅角油圧室８０が形成され、シュー５１ｂ
とベーン４ｂとの間に遅角油圧室８１が形成され、シュ
ー５１ｃとベーン４ｃとの間に遅角油圧室８２が形成さ
れ、シュー５１ｄとベーン４ｄとの間に遅角油圧室８３
が形成されている。また、シュー５１ａとベーン４ｂと
の間に進角油圧室８４が形成され、シュー５１ｂとベー
ン４ｃとの間に進角油圧室８５が形成され、シュー５１
ｃとベーン４ｄとの間に進角油圧室８６が形成され、シ
ュー５１ｄとベーン４ａとの間に進角油圧室８７が形成
されている。

【００３２】図１に示すように、仕切部材としてのシー
ルプレート７は扇状空間部５５と円周溝６１とを仕切っ
ている。すなわちシールプレート７は、ベーン４ａ、４
ｂ、４ｃ、４ｄを収容する収容室と、捩じりスプリング
６０を収納する収納空間とを仕切っている。このため、
円周溝６１のスペースに関係なく遅角油圧室８０、８
１、８２、８４と進角油圧室８４、８５、８６、８７と
が繋がらないように扇状空間部５５を構成している。

【００３３】図２に示すように、シールプレート７に
は、周方向に長細い貫通孔７０が形成されている。貫通
孔７０は、捩じりスプリング６０の一方の端部を通すこ
とが可能であり、図２に示す最進角状態においてベーン
４ａが貫通孔７０を塞いでいる。

【００３４】図１に示すように、シールプレート７に
は、ストッパピストン９７の背圧室３０と連通する連通
路７１が形成されている。連通路７１は最遅角位置にお
いてチェーンスプロケット８に形成された油路２９を経
由して図示しないエンジンの油潤滑空間に大気開放され
ているので、最遅角位置において背圧室３０は大気開放
されている。したがって、最遅角位置においてストッパ
ピストン９７の移動が妨げられない。

【００３５】ベーンロータ４には、カムシャフト１との
当接部において油路１２が設けられており、ブッシュ６
との当接部において油路１３が設けられている。油路１
３は、図示しない油路を経由して進角油圧室８４、８
５、８６、８７と連通している。また油路１２は、カム
シャフト１に形成された油路１４を経由し、図示しない
切換弁を介して駆動手段としての油圧ポンプまたはドレ
インと連通している。油圧ポンプはエンジン潤滑油の駆
動源を兼ねている。さらに図１に示す油路１５は切換弁
を介して油圧ポンプまたはドレインと連通しており、遅
角油圧室８０、８１、８２、８３と連通している。ここ
で、進角油圧室８４、８５、８６、８７に供給される作
動油の油圧は第１の流体圧力であり、遅角油圧室８０、
８１、８２、８３に供給される作動油の油圧は第２の流
体圧力である。

【００３６】拘束手段の進角側解除油圧は、第１の流体
圧力によりシューハウジング５０に対してベーンロータ
４を進角方向に相対回転させる最低作動圧力よりも小さ
く設定されている。

【００３７】次に、上記構成をもつバルブタイミング調
整装置１００の作動について説明する。 (1) エンジンが正常停止すると、遅角油圧室８０、８
１、８２、８３はドレン側に解放され、各進角油圧室８
４、８５、８６、８７には作動油圧が加わった状態で保
持されるように切換弁が切換制御される。すると、シュ
ーハウジング５０の周壁５１に対しベーンロータ４が最
遅角位置に移動し、拘束手段によりフロント部５２とベ
ーンロータ４とが結合されるので、周壁５１に対してカ
ムシャフト１が最遅角位置に保持される。

【００３８】第１実施例では、図２に示す最遅角状態に
おいて排気弁と吸気弁との開弁期間が重複しないように
設計されているので、内部ＥＧＲ量を低減し、エンジン
を正常に始動することができる。エンジンが始動して
も、拘束手段によりフロント部５２とベーンロータ４と
は結合された状態に保持されているので、各油路および
各油圧室に加わる作動油圧が所定圧より大きくなるまで
は、周壁５１に対してカムシャフト１は最遅角位置にあ
る。

【００３９】(2) エンジンが正常運転に移行し各油路お
よび各油圧室に所定圧よりも油圧の大きい作動圧油が導
入されると、アイドル時のカムシャフト１の変動トルク
の負ピークトルクにより第１の受圧面に圧力が作用し、
拘束手段によるフロント部５２とベーンロータ４との結
合が解除される。このとき、ストッパピストン９７にせ
ん断力がかかって引掛かることなくフロント部５２とベ
ーンロータ４との拘束を速やかに解除することができ
る。したがって、遅角油圧室８０、８１、８２、８３
と、進角油圧室８４、８５、８６、８７とに加わる作動
油圧により、捩じりスプリング６０の付勢力に抗して、
周壁５１に対してベーンロータ４が相対回動し、周壁５
１に対するカムシャフト１の相対位相差が調整される。

【００４０】以上説明した本発明の第１実施例において
は、捩じりスプリング６０は、クランクシャフトに対し
カムシャフト１が進角する方向にベーンロータ４を付勢
しているので、位相変換の応答性が均一になり、制御性
が向上する。さらに、第１の流体圧力を比較的小さくす
ることができるので、進角油圧室８４、８５、８６、８
７と遅角油圧室８０、８１、８２、８３との間の圧力差
が小さくなり、両油圧室間の作動油の漏れを低減するこ
とができる。さらにまた、ベーン４ａ、４ｂ、４ｃ、４
ｄの面積を小さくすることが可能となり、エンジン性能
を低下させることなくアクチュエータの体格を小型に
し、バルブタイミング調整装置１００の重量を低減する
とともに、エンジンに搭載するための搭載スペースを容
易に確保することができる。さらにまた、油圧ポンプの
最低作動圧力を低減することができるので、油圧ポンプ
の能力および体格を小型にし、製造コストを低減するこ
とができる。

【００４１】さらに第１実施例においては、捩じりスプ
リング６０の付勢力はカムシャフト１のアイドル回転域
の平均トルクの１０％以上、かつカムシャフト１の惰性
回転域の平均トルク以下であるので、エンジン始動時に
バルブタイミング調整装置１００が受ける遅角方向の力
よりも捩じりスプリング６０の付勢力の方が小さい。こ
のため、エンジン停止時に従動軸を確実に最遅角位置に
戻すことができ、始動時に基準位置である最遅角位置に
吸気側を保持することができる。したがって、排気弁と
吸気弁とが重複して開弁するオーバーラップ期間を少な
くともエンジン始動可能な程度に減少可能であるため、
エンジン始動性が向上する。さらに、吸気弁から吸入し
た燃料が未燃燃料となって排気弁から排出される量を低
減することができる。また、位相変換の応答性を均一に
し、制御性を向上させることができる。

【００４２】さらにまた第１実施例においては、拘束手
段の進角側解除油圧は、第１の流体圧力によりシューハ
ウジング５０に対してベーンロータ４を進角方向に相対
回転させる最低作動圧力よりも小さく設定されているの
で、油圧ポンプを大型化して油圧を増加させることな
く、ならびにストッパピストン９７を大型化して受圧面
積を増加させることなく、作動油の低圧時においても拘
束手段によるフロント部５２とベーンロータ４との拘束
が確実に解除される。したがって、フロント部５２とベ
ーンロータ４との相対回動が可能となる。

【００４３】（第２実施例）次に、図１および図２に示
す第１実施例の捩じりスプリング６０を渦巻きスプリン
グに替えた第２実施例について、図３および図４を用い
て説明する。その他の構成は第１実施例と同様であり、
同一構成部分に同一符号を付す。

【００４４】図３および図４に示すように、第１の付勢
手段としての渦巻きスプリング１６０はチェーンスプロ
ケット８に形成された収納空間としての円周溝１６１に
収納され、一方の端部はカムシャフト１に固定され、他
方の端部はチェーンスプロケット８に設けられる軸方向
に突出した固定部１６２に固定されている。渦巻きスプ
リング１６０は、チェーンスプロケット８に対しベーン
ロータ４が進角する方向、すなわちクランクシャフトに
対しカムシャフト１が進角する方向にベーンロータ４を
付勢している。渦巻きスプリング１６０の付勢力は、カ
ムシャフト１のアイドル回転域の平均トルクの１０％以
上、かつカムシャフト１の惰性回転域の平均トルク以下
に設定されている。

【００４５】第２実施例においては、渦巻きスプリング
１６０は、クランクシャフトに対しカムシャフト１が進
角する方向にベーンロータ４を付勢しているので、位相
変換の応答性が均一になり、制御性が向上する。さら
に、第１の流体圧力を比較的小さくすることができるの
で、進角油圧室と遅角油圧室との間の圧力差が小さくな
り、両油圧室間の作動油の漏れを低減することができ
る。さらにまた、ベーンの面積を小さくすることが可能
となり、エンジン性能を低下させることなくアクチュエ
ータの体格を小型にし、バルブタイミング調整装置の重
量を低減するとともに、エンジンに搭載するための搭載
スペースを容易に確保することができる。さらにまた、
油圧ポンプの最低作動圧力を低減することができるの
で、油圧ポンプの能力および体格を小型にし、製造コス
トを低減することができる。

【００４６】さらに第２実施例においては、渦巻きスプ
リング１６０の付勢力はカムシャフト１のアイドル回転
域の平均トルクの１０％以上、かつカムシャフト１の惰
性回転域の平均トルク以下であるので、エンジン始動時
にバルブタイミング調整装置が受ける遅角方向の力より
も渦巻きスプリング１６０の付勢力の方が小さい。この
ため、エンジン停止時に従動軸を確実に最遅角位置に戻
すことができ、始動時に基準位置である最遅角位置に吸
気側を保持することができる。したがって、排気弁と吸
気弁とが重複して開弁するオーバーラップ期間を少なく
ともエンジン始動可能な程度に減少可能であるため、エ
ンジン始動性が向上する。さらに、吸気弁から吸入した
燃料が未燃燃料となって排気弁から排出される量を低減
することができる。また、位相変換の応答性を均一に
し、制御性を向上させることができる。

【００４７】以上説明した本発明の複数の実施例では、
カムシャフト１のアイドル回転域の平均トルクの１０％
以上、かつカムシャフト１の惰性回転域の平均トルク以
下に第１の付勢手段の付勢力を設定したが、本発明で
は、図５の矢印Ｂの範囲に示すように、カムシャフトの
惰性回転域の平均トルクより大きく、かつカムシャフト
の惰性回転域の最大トルク以下に第１の付勢手段の付勢
力を設定してもよい。カムシャフトの惰性回転域の平均
トルクより大きく、かつカムシャフトの惰性回転域の最
大トルク以下に第１の付勢手段の付勢力を設定すること
により、シューハウジングに対してベーンロータを進角
方向に相対回転させる位相変換の応答性が向上する。し
たがって、エンジン停止時に従動軸を確実に最遅角位置
に戻すことができるとともに、進角油圧室に供給する作
動油の圧力をさらに小さくすることができ、進角油圧室
と遅角油圧室との圧力差がさらに小さくなり、両油圧室
間の作動油の漏れをさらに低減することができる。

【００４８】また本発明では、吸気弁を進角方向に移動
させようと制御した場合、切換弁を切換制御して第２の
受圧面に流体圧力を作用させることにより、ストッパピ
ストンにせん断力がかかって引掛かることなくフロント
部とベーンロータとの拘束を速やかに解除することがで
きる。その後、再び切換弁を切換制御することで、フロ
ント部に対しベーンロータを進角方向に相対回転させ、
吸気弁を進角方向に速やかに移動させることができる。

【００４９】また上記複数の実施例では、拘束手段によ
りシューハウジングのフロント部とベーンロータ４とを
最遅角位置で結合し、排気弁と吸気弁との開弁期間が重
複しないようにしたが、本発明では、エンジンが正常に
始動し運転状態に移行できる範囲内であれば排気弁と吸
気弁との開弁期間は重複してもよく、拘束手段によるハ
ウジング部材とベーン部材との結合位置は最遅角位置よ
りも進角側でもよい。

【００５０】上記複数の実施例では、ベーンを四つ有す
るベーンロータ４について説明したが、本発明では、ベ
ーンの数は構成上可能であれば一つまたはそれ以上のい
くつでも構わない。

【００５１】また複数の実施例では、ストッパピストン
９７がベーンロータ４の軸方向に移動してテーパ穴に嵌
合する構成としたが、本発明では、ストッパピストンが
ベーンロータの径方向に移動してテーパ穴に嵌合する構
成としてもよいし、チェーンスプロケットにストッパピ
ストンを収容することも可能である。

【００５２】また複数の実施例では、チェーンスプロケ
ットによりクランクシ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、タイミングプーリやタ
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
ンロータで受け、従動軸としてのカムシャフトとハウジ
ング部とを一体に回転させることも可能である。

【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
整装置を示す縦断面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】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４】図３のIV−IV線断面図である。

【図５】エンジン回転数とカムトルクの関係を示す特性
図である。

【符号の説明】

１ カムシャフト（従動軸） ４ ベーンロータ ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ ベーン（ベーン部材） ８ チェーンスプロケット（ハウジング部材） ５０ シューハウジング（ハウジング部材） ５１ 周壁 ５２ フロント部 ５４ａ テーパ孔（拘束手段） ６０ 捩じりスプリング（第１の付勢手段） ６１ 円周溝 ８０、８１、８２、８３ 遅角油圧室 ８４、８５、８６、８７ 進角油圧室 ９６ スプリング（第２の付勢手段、拘束手段） ９７ ストッパピストン（拘束手段） １００ バルブタイミング調整装置 １６０ 渦巻きスプリング（第１の付勢手段） １６１ 円周溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G016 AA06 AA19 BA23 CA05 CA11 CA13 CA16 CA24 CA27 CA33 CA36 CA45 CA46 CA52 CA59 DA06 DA22 GA00 GA01 GA07

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の駆動軸から内燃機関の吸気弁
   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、前記収容室内を進角室と遅角室とに区画し、
   前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転するベ
   ーン部材と、 前記駆動軸に対し前記従動軸が進角する方向に前記ベー
   ン部材を付勢する第１の付勢手段と、 を備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 【請求項２】 前記第１の付勢手段の付勢力は、前記従
   動軸のアイドル回転域の平均トルクの１０％以上、かつ
   前記従動軸の惰性回転域の平均トルク以下であることを
   特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
3. 【請求項３】 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る当接部および被当接部であって、
   前記収容室の一方の周方向端部に前記ベーン部材が位置
   するときに互いに当接することにより前記ハウジング部
   材に対する前記ベーン部材の相対回動を拘束する当接部
   および被当接部、ならびに前記被当接部との当接方向へ
   前記当接部を付勢する第２の付勢手段を有し、前記第２
   の付勢手段の付勢力に抗し前記当接部を拘束解除方向に
   変位可能に構成される拘束手段を備え、 前記当接部は、流体圧力を受け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第１の受圧面を有
   し、前記第１の受圧面に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第１
   の流体圧力が作用し、前記第１の流体圧力により前記ハ
   ウジング部材と前記ベーン部材との拘束を解除する圧力
   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最低作動圧力よりも小さいことを
   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。
4. 【請求項４】 前記第１の付勢手段の付勢力は、前記従
   動軸の惰性回転域の平均トルクより大きく、かつ前記従
   動軸の惰性回転域の最大トルク以下であることを特徴と
   する請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
5. 【請求項５】 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る当接部および被当接部であって、
   前記収容室の一方の周方向端部に前記ベーン部材が位置
   するときに互いに当接することにより前記ハウジング部
   材に対する前記ベーン部材の相対回動を拘束する当接部
   および被当接部、ならびに前記被当接部との当接方向へ
   前記当接部を付勢する第２の付勢手段を有し、前記第２
   の付勢手段の付勢力に抗し前記当接部を拘束解除方向に
   変位可能に構成される拘束手段を備え、 前記当接部は、流体圧力を受け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第２の受圧面を有
   し、前記第２の受圧面には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第２
   の流体圧力が作用することを特徴とする請求項１、２ま
   たは４記載のバルブタイミング調整装置。
6. 【請求項６】 前記第１の付勢手段の付勢力は、前記従
   動軸のアイドル回転域の平均トルクの１０％以上、かつ
   前記従動軸の惰性回転域の最大トルク以下であることを
   特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。