JP2001221016A

JP2001221016A - バルブタイミング制御装置

Info

Publication number: JP2001221016A
Application number: JP2000029973A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kubota; 保田謙治久
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2000-02-08
Filing date: 2000-02-08
Publication date: 2001-08-17
Anticipated expiration: 2020-02-08
Also published as: JP4204162B2

Abstract

(57)【要約】【課題】バルブタイミング制御装置において、ロック
ピンによるロック動作及びロックの解除動作が確実にか
つ迅速に行なわれるようにする。【解決手段】ベーンロータ２０とハウジングロータ３
０とをロックするロックピン４１を解除する油圧解除機
構５０を、ロックピンの端面４１ａ´及び環状面４１ｂ
´、進角圧力室ＡＣから端面４１ａ´に常時連通する間
隙通路Ｃ３、進角圧力室ＡＣから環状面４１ｂ´に連通
する第１オイル通路と、遅角圧力室ＲＣから環状面４１
ｂ´に連通する第２オイル通路、進角圧力室ＡＣ及び遅
角圧力室ＲＣの圧力差により第１オイル通路及び第２オ
イル通路の一方を開放及び他方を閉塞するシール部材９
１により構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼室
を開閉する吸気バルブ又は排気バルブの少なくとも一方
の開閉タイミングを可変制御するバルブタイミング制御
装置に関し、特に、相対的な回転移動が許容される２つ
の回転体同士をロックする機構を備えたバルブタイミン
グ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】４サイクル内燃機関（エンジン）の燃焼
室を開閉する吸気バルブ及び排気バルブは、一般にシリ
ンダヘッドに回動自在に配置されたカムシャフトにより
駆動され、このカムシャフトは、スプロケット、チェー
ン等を介してクランクシャフトにより回転駆動されるよ
うになっている。また、エンジンの運転状態が低速領域
あるいは高速領域等のいずれの領域にある場合でも、全
域において出力を向上させ、又、有害排出ガス等をでき
るだけ低減させるべく、吸気カムシャフトあるいは排気
カムシャフトの中心角をクランク角に対して可変とし
て、吸気バルブあるいは排気バルブの開閉タイミング
（開閉時期）を可変制御するバルブタイミング制御装置
が採用されている。

【０００３】この種のバルブタイミング制御装置として
は、例えば、特開平１０−１５９５１５号公報に開示さ
れたものが知られている。この公報に開示されたバルブ
タイミング制御装置は、図１１（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、径方向に突出したベーン（羽根）１ａを持ちカム
シャフト２と一体的に回転するように取り付けられたベ
ーンロータ（羽根車）１、このベーンロータ１を回動自
在に収容すると共にスプロケット３に固着されてクラン
クシャフトに連動させられるハウジングロータ４、これ
らベーンロータ１とハウジングロータ４との相対的な回
転移動を規制するべく回転軸方向に往復動自在に設けら
れたロックピン５、ロックピン５を突出する向きに付勢
するバネ６、ロックピン５の先端部を受け入れるロック
ピン収容孔７等からなるロックピン機構、ロックピン機
構によるロック状態を油圧により解除する油圧解除機構
等を備えている。

【０００４】また、このベーンロータ１とハウジングロ
ータ４とは、ベーン１ａを境として進角側の第１油圧室
８ａと遅角側の第２油圧室８ｂとを画定しており、この
第１油圧室８ａはロックピン５の外周の一部に形成され
た受圧面としての溝５ａに連通し、又、第２油圧室８ｂ
はロックピン５の末端側に形成された受圧面としての拡
径部５ｂに連通するように形成されている。

【０００５】さらに、ロックピン収容孔７は、ロックピ
ン５が嵌合されたロック状態でも、その先端面５ｃに接
する空間９が画定されるように形成されており、ロック
ピン５とロックピン収容孔７との密着状態が解かれる
と、第１油圧室８ａに導かれた加圧油が、この空間９に
入り込むようになっている。すなわち、上記第１油圧室
８ａに連通する溝５ａ、第２油圧室８ｂに連通する拡径
部５ｂ、先端側の空間９等が、ロックピン５によるロッ
ク状態を解除する油圧解除機構を形成している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記油圧解
除機構においては、ロックピン５によるロック状態を解
除する際に、先ず第１油圧室８ａ内の加圧油がロックピ
ン５の溝５ａに作用し、ロックピン５が埋没方向に後退
し始めてロックピン５とロックピン収容孔７との間に隙
間ができると、加圧油が空間９にも導かれてロックピン
５の先端面５ｃにも作用し、ロックピン５がさらに後退
させられるようになっている。

【０００７】したがって、加圧油がロックピン５の溝５
ａに作用してから先端面５ｃに作用するまでには時間的
な遅れがあり、解除動作が迅速かつスムーズに行なわれ
難い。また、加圧油の圧力が低い場合には、解除動作そ
のものが確実に行なわれない場合がある。

【０００８】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、ロック
ピンによるロック動作及びロックの解除動作を確実にか
つ迅速に行なうことのできるバルブタイミング制御装置
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のバルブタイミン
グ制御装置は、カムシャフトとクランクシャフトとを連
動させると共に同軸にて回転しかつ所定の角度範囲にて
相対的な回転移動が許容され得る第１回転体及び第２回
転体と、第１回転体及び第２回転体の相対的な回転移動
をロックするロック手段と、ロック手段による第１回転
体及び第２回転体のロック状態を解除するロック解除手
段と、第１回転体及び第２回転体の相対的な角度位置を
流体圧にて制御する流体圧制御手段とを備えて、内燃機
関の燃焼室を開閉するバルブの開閉タイミングを可変制
御するバルブタイミング制御装置であって、上記第１回
転体は、回転の中央に位置するハブ部及び前記ハブ部か
ら径方向外側に向けて突出するベーン部からなるベーン
ロータであり、上記第２回転体は、ベーンロータを回動
自在に収容しかつベーン部と協働して第１流体圧室及び
第２流体圧室を画定するべく径方向内側に向かって突出
する突条部を有するハウジングロータであり、上記ロッ
ク手段は、ベーンロータ及びハウジングロータの一方に
おいて突出及び埋没自在に設けられたロックピンと、こ
のロックピンを突出する方向に付勢する付勢手段と、ベ
ーンロータ及びハウジングロータの他方においてロック
ピンの一部を受け入れるべく設けられたロック穴とを有
し、上記ロック解除手段は、第１流体圧室の流体圧を埋
没方向に受け得るべくロックピンに形成された第１受圧
面と、第１流体圧室又は第２流体圧室の流体圧を埋没方
向に受け得るべくロックピンに形成された第２受圧面
と、第１流体圧室から第１受圧面に常時連通する間隙通
路と、第１流体圧室から第２受圧面に連通する第１流体
通路と、第２流体圧室から第２受圧面に連通する第２流
体通路と、第１流体圧室及び第２流体圧室の圧力差によ
り第１流体通路及び第２流体通路の一方を開放及び他方
を閉塞する開閉手段とを有する、ことを特徴としてい
る。

【００１０】上記構成によれば、第１流体圧室及び第２
流体圧室に圧力流体が導かれない状態では、第１受圧面
及び第２受圧面のいずれにも流体圧が作用せず、ロック
ピンは付勢手段により付勢されて突出しロック穴に嵌合
する。これにより、ベーンロータとハウジングロータと
の相対的な回転移動がロックされた状態となる。この状
態で、ロックピンの第１受圧面は、間隙通路を介して常
時第１流体圧室に連通した状態にある。一方、流体圧制
御手段の作動により、第１流体圧室に圧力流体が導かれ
ると、間隙通路を介して、この第１流体圧室の液圧が即
座にロックピンの第１受圧面に作用すると共に、第１流
体圧室及び第２流体圧室の圧力差により開閉手段が作動
して、第１流体通路が開放されると共に第２流体通路が
閉塞されて、この第１流体圧室の流体圧が即座にロック
ピンの第２受圧面に作用する。これにより、流体の圧力
が比較的に低く又不安定な状態であっても、付勢手段の
付勢力に抗してロックピンが埋没方向に後退させられ、
ロックピンによるロック状態が迅速かつ確実に解除され
る。そして、ベーンロータとハウジングロータとは相対
的に回転移動して位相がずれ、例えば、カムシャフトが
進角側に変位することになる。また、上記の状態から、
流体圧制御手段の作動により、第２流体圧室に圧力流体
が導かれ、第１流体圧室内の圧力流体が排出されると、
第２流体圧室の圧力が第１流体圧室の圧力よりも高くな
り、開閉手段は第１流体通路を閉塞すると共に第２流体
通路を開放するように作動し、ロックピンの第２受圧面
に対して第２流体圧室の流体圧が作用する。したがっ
て、高負荷高速運転状態等のように流体の圧力が比較的
に高い場合においては、流体圧が上記第２受圧面にのみ
作用するだけでもロックピンは埋没した状態に維持され
て、ハウジングロータの内壁面と衝突することはなく、
ベーンロータとハウジングロータとは相対的に回転移動
して位相がずれ、例えば、カムシャフトが遅角側に変位
することになる。

【００１１】上記構成において、第１流体通路及び第２
流体通路はベーン部に形成され、開閉手段は、ベーン部
の径方向における外側端部に配置されハウジングロータ
の内周壁面と密接して第１流体圧室と第２流体圧室とを
分離すると共に、ベーンロータの回転方向に移動可能に
配置され第１流体圧室及び第２流体圧室の圧力差により
移動させられて第１流体通路及び第２流体通路の一方を
開放及び他方を閉塞するシール部材からなる、構成を採
用することができる。

【００１２】上記構成によれば、ロックピンがハウジン
グロータ側に配置され、かつ、ロックピンの第１受圧面
及び第２受圧面に連通する第１流体通路及び第２流体通
路がハウジングロータ側に形成される場合に比べて、第
１流体通路及び第２流体通路の通路長を短くすることが
でき、全体としての小型化が行なえる。また、ベーン部
とハウジングロータとの間のシールの役割をなすシール
部材が、開閉手段を兼ねることになり、その分だけ、構
造の簡略化、製品の低コスト化が行なえる。

【００１３】上記構成において、第１流体通路及び第２
流体通路はベーン部に形成され、開閉手段は、第１流体
通路及び第２流体通路内を所定範囲に亘って往復動自在
に配置され第１流体圧室及び第２流体圧室の圧力差によ
り移動させられて第１流体通路及び第２流体通路の一方
を開放及び他方を閉塞する可動バルブからなる、構成を
採用することができる。

【００１４】上記構成によれば、第１流体通路及び第２
流体通路の内部を、第１流体圧室及び第２流体圧室の圧
力差に基づいて往復動する可動バルブにより、第１流体
通路及び第２流体通路の開閉動作が行なわれる。したが
って、可動バルブを、例えば円柱状あるいは球状の簡単
な構造に形成して、確実にかつ迅速に通路の開閉動作を
行なわせることができる。

【００１５】上記構成において、ロック穴は、ロックピ
ンが嵌合した状態で、ベーンロータの回転方向において
ロックピンと密接するように、かつ、他の内壁面領域に
おいてロックピンとの間に間隙通路を画定するように形
成された、構成を採用することができる。

【００１６】上記構成によれば、ロックピンがロック穴
に嵌合したロック状態において、第１流体圧室は、ベー
ンロータの回転方向からずれた他の内壁面領域において
形成された間隙通路を介してロックピンの第１受圧面に
連通させられ、又、ベーンロータの回転方向においてロ
ックピンはロック穴と密接に嵌合することになる。した
がって、ロック状態において、ベーンロータとハウジン
グロータとが確実に固定され、両者間のガタツキ等が確
実に防止される。一方、第１流体圧室に圧力流体が導か
れると、その圧力流体の流体圧が、間隙通路を介して即
座に第１受圧面に作用し、ロックの解除動作が迅速かつ
確実に行なわれる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照しつつ説明する。図１ないし図３
は、本発明に係るバルブタイミング制御装置の一実施形
態を示すものであり、図１は全体の概略構成図、図２及
び図３は主要部分の構成を示す断面図である。この実施
形態に係るバルブタイミング制御装置は、図１ないし図
３に示すように、エンジンの燃焼室を開閉する吸気バル
ブを駆動するカムシャフト１１とクランクシャフト（不
図示）とを連動させると共に同軸にて回転しかつ所定の
角度範囲にて相対的な回転移動が許容され得る第１回転
体としてのベーンロータ２０及び第２回転体としてのハ
ウジングロータ３０と、これらベーンロータ２０及びハ
ウジングロータ３０の相対的な回転移動をロックするロ
ック手段としてのロックピン機構４０と、このロックピ
ン機構４０によるベーンロータ２０とハウジングロータ
３０とのロック状態を解除するロック解除手段としての
油圧解除機構５０と、これらベーンロータ２０とハウジ
ングロータ３０との相対的な回転角度位置を流体圧すな
わち油圧にて制御する流体圧制御手段としてのオイルコ
ントロールバルブ（ＯＣＶ）６０等を、その基本構成と
して備えている。

【００１８】また、上記の構成において、オイルコント
ロールバルブ６０には、エンジンのオイルパン１２に溜
まった潤滑油が、オイルストレーナ（不図示）、オイル
ポンプ１３、オイルフィルタ１４等を介して加圧油とし
て供給され、この供給された加圧油が、カムシャフト１
１の領域に形成されたオイル通路に供給されてさらに装
置内に導かれ、又、装置内からこのオイル通路を通り再
びオイルコントロールバルブ６０を経て、オイルパン１
２にリターンされるようになっている。

【００１９】尚、エンジンには、クランクシャフトの回
転角度を検出するクランク角センサ、カムシャフト１１
の回転角度を検出するカム角センサ、冷却水の温度を検
出する水温センサ、吸気の圧力を検出する吸気圧セン
サ、吸気の流量を検出するエアフローセンサ等の種々の
検出センサが設けられている。そして、これらのセンサ
から出力される出力信号が、エンジンコントロールユニ
ット（不図示）により処理されて、エンジンの運転状態
が判断され、予め設定された駆動マップに基づく制御信
号が、エンジンコントロールユニットからオイルコント
ロールバルブ６０に向けて出力され、その駆動が制御さ
れる。

【００２０】ところで、第１回転体としてのベーンロー
タ２０は、図２に示すように、回転の中央に位置するハ
ブ部２１と、このハブ部２１から径方向外側に向けて突
出する３個のベーン部２２とにより形成されている。こ
れら３個のベーン部２２は、ハブ部の周方向において略
１２０°の角度を隔てて配置されており、その一つには
ロックピン機構４０及び油圧解除機構５０の一部が配置
されている。

【００２１】また、このベーンロータ２０は、図１に示
すように、平坦に形成された前端面２３及び後端面２４
を有し、この前端面２３でかつハブ部２１の領域には、
円柱状の前側凹部２３ａが形成されており、又、後端面
２４でかつハブ部２１の領域には、カムシャフト１１の
拡径部１１ａに嵌合する円柱状の後側凹部２４ａが形成
されている。さらに、これら前側凹部２３ａと後側凹部
２４ａとには、これらの中央部を貫通する貫通孔２５が
形成されている。そして、このベーンロータ２０は、そ
の後側凹部２４ａにカムシャフト１１の拡径部１１ａが
嵌合され、鍔付きボルト７０が、前側凹部２３ａ側から
ワッシャー８０を介して貫通孔２５に通されてカムシャ
フト１１のネジ穴１１ｂに螺合されている。これによ
り、ベーンロータ２０はカムシャフト１１に固着されて
一体的に回転するようになっている。

【００２２】第２回転体としてのハウジングロータ３０
は、図１及び図２に示すように、ベーンロータ２０を所
定の角度範囲（例えば、３０°〜４５°の範囲）におい
て回動自在に収容するべく、ベーンロータ２０の前端面
２３と密接して相対的に摺動する前壁部３１と、ベーン
ロータ２０の後端面２４と密接して相対的に摺動する後
壁部３２と、径方向外側から囲繞する外周壁部３３とを
有するように形成され、又、ベーン部２１と協働して第
１流体圧室としての進角圧力室ＡＣ及び第２流体圧室と
しての遅角圧力室ＲＣを画定するべく、径方向内側に向
かって突出する３個の突条部３４とを有するように形成
されている。

【００２３】また、上記前壁部３１、外周壁部３３、及
び突条部３４は、一体的に成型されさらに、突条部３４
の外側には、フランジ部３５が一体的に成型されてい
る。そして、このフランジ部３５を後壁部３２に当接さ
せて、３本の締結ボルト３６により両者を締め付けるこ
とで、ベーンロータ２０がハウジングロータ３０の内部
に収容されるようになっている。尚、フランジ部３５と
後壁部３２との位置決めは、位置決めピン３７を基準に
行なわれる。さらに、上記後壁部３２には、その中央部
に嵌合孔３２ａが形成され、この嵌合孔３２ａには、カ
ムシャフト１１の拡径部１１ａが嵌合されて、加圧油が
洩れないシール性を確保しつつ相対的に回転移動し得る
ようになっている。また、後壁部３２の外周部には、図
１に示すように、スプロケット３２ｂが一体的に形成さ
れており、このスプロケット３２ｂには、クランクシャ
フトのスプロケットに掛けられたチェーンが掛けられて
おり、クランクシャフトの回転に連動して、このハウジ
ングロータ３０が回転するようになっている。

【００２４】上記構成において、ベーンロータ２０を形
成するハブ部２１の外周面２１ａは、突条部３４の内周
面３４ａと密接して摺動するように、すなわち、ハブ部
２１と突条部３４とは、加圧油が洩れない程度のシール
性を保持しつつ相対的に回転移動し得るように嵌合され
ている。一方、ベーンロータ２０を形成するベーン部２
２の径方向における外側端部２２ａは、径方向において
外側壁部３３の内周壁面３３ａとの間に所定の間隙（後
述する間隙通路Ｃ２）を形成して非接触状態を維持しつ
つ相対的に回転移動し得るように形成されている。

【００２５】これらベーン部２２の外側端部２２ａに
は、カムシャフト１１の回転軸方向に伸長するシール溝
２２ｂ，２２ｂ´が形成され、この溝２２ｂ，２２ｂ´
には、径方向外側に向けて付勢する板バネ９０（図１参
照）を介して、略矩形断面をなす角柱状の樹脂材料から
なるシール部材９１が配置されている。そして、このシ
ール部材９１は、内周壁面３３ａに常時密接するように
付勢されるこにより、加圧油が相互に洩れない程度のシ
ール性を保持した状態で、ベーン部２２の左側に位置す
る進角圧力室（第１流体圧室）ＡＣとベーン部２２の右
側に位置する遅角圧力室（第２流体圧室）ＲＣとを分離
しつつ、内周壁面３３ａを摺動するようになっている。
尚、これらシール部材９１のうちの一つは、後述する油
圧解除機構５０の開閉手段としても兼用されるものであ
る。

【００２６】また、一つのベーン部２２には、図２及び
図３に示すように、当接面２２ｃ，２２ｄが形成されて
おり、これら当接面２２ｃ，２２ｄが突条部３４の側壁
面３４ｃ，３４ｄにそれぞれ当接することで、ハウジン
グロータ３０に対するベーンロータ２０の相対的な回転
が所定の角度範囲（例えば、３０°〜４５°）に規制さ
れるようになっている。

【００２７】上記ベーンロータ２０のハブ部２１には、
図１ないし図３に示すように、その貫通孔２５から進角
圧力室ＡＣに連通する３本の進角側オイル通路２６ａが
形成されている。そして、この進角側オイル通路２６ａ
は、貫通孔２５と鍔付きボルト７０の外周面との間に画
定される環状の隙間通路２６ｂに連通し、この隙間通路
２６ｂは、ハブ部２１の後側凹部２４ａの底面に形成さ
れた溝通路２６ｃに連通し、この溝通路２６ｃは、カム
シャフト１１に形成された案内通路２６ｄに連通し、こ
の案内通路２６ｄは、カムシャフト１１の外周に形成さ
れた環状溝通路２６ｅに連通している。上記進角側オイ
ル通路２６ａ，隙間通路２６ｂ，溝通路２６ｃ，案内通
路２６ｄ，環状溝通路２６ｅを介して、進角圧力室ＡＣ
に加圧油が導かれ又進角圧力室ＡＣから加圧油が排出さ
れる。

【００２８】上記ハウジングロータ３０の後壁部３２に
は、図１ないし図３に示すように、遅角圧力室ＲＣに連
通する３本の遅角側オイル通路３８ａが形成されてい
る。そして、この遅角側オイル通路３８ａは、カムシャ
フト１１の拡径部１１ａの外周に形成された環状溝通路
３８ｂに連通し、この環状溝通路３８ｂは、カムシャフ
ト１１に形成された案内通路３８ｃに連通し、この案内
通路３８ｃは、カムシャフト１１の外周に形成された環
状溝通路３８ｄに連通している。上記遅角側オイル通路
３８ａ，環状溝通路３８ｂ，案内通路３８ｃ，環状溝通
路３８ｄを介して、遅角圧力室ＲＣに加圧油が導かれ又
遅角圧力室ＲＣから加圧油が排出される。

【００２９】ロック手段としてのロックピン機構４０
は、図２及び図３に示すように、ベーンロータ２０の一
つのベーン部２２において、その径方向に突出及び埋没
自在に設けられたロックピン４１と、このロックピン４
１を突出する方向に付勢する付勢手段としてのコイルス
プリング４２と、ハウジングロータ３０の外周壁部３３
においてロックピン４１の先端部（一部）を受け入れる
べく設けられたロック穴４３等により構成されている。

【００３０】このロックピン４１は、図４に示すよう
に、円柱状に形成された先端部４１ａと、これに続き拡
径して円柱状に形成された拡径部４１ｂと、これら先端
部４１ａ及び拡径部４１ｂの内部に形成された空洞部４
１ｃとにより構成されている。そして、この先端部４１
ａの端面（突出側端面）４１ａ´は、平坦に形成されて
埋没方向に油圧を受け得る第１受圧面を形成している。
また、拡径部４１ｂは、その環状面４１ｂ´が略平坦に
形成されて埋没方向に油圧を受け得る第２受圧面を形成
している。さらに、空洞部４１ｃは、コイルスプリング
４２を収容する空間を形成している。

【００３１】上記ロックピン４１は、ベーン部２２の円
柱穴４５に嵌着される円筒部材４４により、その脱落が
防止されつつ突出及び埋没方向に往復動自在に案内され
ている。ここで、この円筒部材４４は、図４に示すよう
に、ロックピン４１の先端部４１ａを摺動自在に案内す
る第１案内孔４４ａと、ロックピン４１の拡径部４１ｂ
を摺動自在に案内する第２案内孔４４ｂと、これら第１
案内孔４４ａより拡径されかつ第２案内孔４４ｂより縮
径された中間孔４４ｃと、この中間孔４４ｃの領域にお
いて径方向に向かって貫通された複数の貫通孔４４ｄ
と、これら貫通孔４４ｄが位置する外周面にて形成され
た環状溝４４ｅ等により形成されている。

【００３２】上記円筒部材４４を用いたロックピン４１
の取り付けにおいては、先ず、コイルスプリング４２の
一端をベーン部２２の着座穴４６に着座させ、コイルス
プリング４２の他端側をロックピン４１の空洞部４１ｃ
内に挿入した状態で、このロックピン４１に円筒部材４
４を外嵌させて、コイルスプリング４２を圧縮しつつ、
円筒部材４４をベーン部２２の円柱穴４５に嵌着する。
これにより、ロックピン４１は、ベーン部２２に対して
突出及び埋没自在に保持されることになる。この際、ロ
ックピン４１の拡径部４１ｂの外周縁部が、中間孔４４
ｃと第２案内孔４４ｂとの境界をなす段差部４４ｆに当
接することにより、ロックピン４１の突出量が所定範囲
に規制されることになる。

【００３３】一方、ロックピン４１を受け入れるロック
穴４３は、ハウジングロータ３０の外側壁部３３に嵌着
されて外側壁部３３の一部をなす嵌着部材４７に形成さ
れている。この嵌着部材４７は、図４に示すように、そ
の内側壁面４７ａが、ベーン部２２の外側端部２２ａ´
との間に間隙通路Ｃ１を画定するようにかつベーンロー
タ２０の回転方向においてテーパ面をなすように形成さ
れている。尚、ハウジングロータ３０の外側壁部３３の
内周壁面３３ａとベーン部２２の外側端部２２ａとの間
にも、同様に間隙通路Ｃ２が画定されている。また、ロ
ック穴４３は、円柱状の凹部として形成されており、
又、その穴の内径はロックピン４１の先端部４１ａの外
径よりも若干大きく、例えば０．５ｍｍ程度大きく設定
されている。したがって、このロック穴４３にロックピ
ン４１が嵌合した状態でも、図４に示すように、両者の
間には間隙通路Ｃ３が形成されることになる。

【００３４】このように、ロック状態においても、間隙
通路Ｃ３が常時確保されているため、進角圧力室ＡＣ内
に加圧油が充填されたとき、その油圧がロックピン４１
の端面４１ａ´に即座に作用するようになっている。ま
た、ハウジングロータ３０に結合される嵌着部材４７を
設け、この嵌着部材４７に対してロック穴４３を形成す
ることにより、機械加工性あるいは製造性が向上し、そ
の分だけ製造コストの低減等を行なうことができる。

【００３５】以上のような構成からなるロック機構４０
は、図２に示すように、ベーンロータ２０が最遅角位置
にあるとき、すなわち、ベーン部２２の当接面２２ｃが
突条部３４の側壁面３４ｃに当接した位置にあるとき、
そのロックピン４１がロック穴４３に嵌合してロック状
態を形成するように配置されている。これにより、エン
ジン始動時あるいはアイドル運転時等の油圧の低い時、
ベーンロータ２０とハウジングロータ３０とのロック状
態が形成されるため、両者の相対的な移動によるガタツ
キ等を容易に防止できると共に、アイドル運転時の安定
性等を確保することができる。

【００３６】ロック解除手段としての油圧解除機構５０
は、図４に示すように、進角圧力室ＡＣの油圧を埋没方
向に受け得るべくロックピン４１に形成された第１受圧
面としての端面（突出側端面）４１ａ´と、進角圧力室
ＡＣ又は遅角圧力室ＲＣの油圧を埋没方向に受け得るべ
くロックピン４１に形成された第２受圧面としての環状
面４１ｂ´と、進角圧力室ＡＣから端面４１ａ´に常時
連通する前述の間隙通路Ｃ３と、進角圧力室ＡＣから環
状面４１ｂ´に連通する第１流体通路としての第１オイ
ル通路と、遅角圧力室ＲＣから環状面４１ｂ´に連通す
る第２流体通路としての第２オイル通路と、進角圧力室
ＡＣ及び遅角圧力室ＲＣの油圧の圧力差により第１オイ
ル通路及び第２オイル通路の一方を開放及び他方を閉塞
する開閉手段としてのシール部材９１等により構成され
ている。

【００３７】ここで、シール部材９１が収容されたシー
ル溝２２´は、図４に示すように、ベーンロータ２０の
回転方向Ｒにおいて、シール部材９１の幅よりも幅広に
形成されており、シール部材９１は板バネ９０（説明の
便宜上図４では省略、図１参照）により径方向外側に向
けて付勢された状態で、シール溝２２ｂ´の内部を回転
方向Ｒに移動自在となっている。また、このシール溝２
２ｂ´には、円筒部材４４の環状溝４４ｅに連通するオ
イル通路５１が形成されており、シール溝２２ｂ´に入
り込んだ加圧油が、このオイル通路５１を通って、環状
溝４４ｅ及び貫通孔４４ｄから環状面４１ｂ´に導かれ
るようになっている。

【００３８】したがって、進角圧力室ＡＣの圧力が遅角
圧力室ＲＣの圧力よりも高いときは、図４及び図５に示
すように、シール部材９１は、遅角圧力室ＲＣ側に移動
させられて、その反対側に間隙通路５２を画定する。一
方、遅角圧力室ＲＣの圧力が進角圧力室ＡＣの圧力より
も高いときは、図６及び図７に示すように、シール部材
９１は、進角圧力室ＡＣ側に移動させられて、その反対
側に間隙通路５３を画定する。

【００３９】すなわち、上記間隙通路Ｃ１、間隙通路Ｃ
２、間隙通路５２、オイル通路５１、環状溝４４ｅ、及
び貫通孔４４ｄにより、進角圧力室ＡＣから第２受圧面
である環状面４１ｂ´に連通する第１オイル通路（第１
流体通路）が形成されている。また、上記間隙通路Ｃ
２、間隙通路５３、オイル通路５１、環状溝４４ｅ、及
び貫通孔４４ｄにより、遅角圧力室ＲＣから第２受圧面
である環状面４１ｂ´に連通する第２オイル通路（第２
流体通路）が形成されている。さらに、シール溝２２ｂ
´に収容されたシール部材９１が、進角圧力室ＡＣ及び
遅角圧力室ＲＣの両油圧の圧力差により、第１オイル通
路及び第２オイル通路の一方を開放及び他方を閉塞する
開閉手段として機能している。

【００４０】このように、ベーン部２２とハウジングロ
ータ３０との間のシールの役割をなすシール部材９１
を、第１オイル通路及び第２オイル通路の一方を開放及
び他方を閉塞する開閉手段として兼用することにより、
その分だけ部品点数を少なくでき、構造の簡略化、製品
の低コスト化が行なえる。

【００４１】次に、上述の実施形態に係るバルブタイミ
ング制御装置の動作について、図４ないし図７を参照し
つつ説明する。先ず、エンジンが停止した状態では、図
４に示すように、ベーンロータ２０はハウジングロータ
３０に対して最遅角位置に位置付けられ、コイルスプリ
ング４２の付勢力によりロックピン４１が突出してロッ
ク穴４３に嵌合したロック状態にある。ここで、エンジ
ンが始動されアイドル運転状態にあるときは、図４に示
す最遅角位置が保持されて、吸気バルブの開閉タイミン
グを最も遅くし、これにより、アイドル回転の安定性及
び燃費の向上が行なわれる。尚、この運転状態において
は、オイルコントロールバルブ６０が駆動されて、遅角
圧力室ＲＣ側に、ロックピン４１が押し込まれない程度
の加圧油が供給されて、特にエンジン始動時の際のハウ
ジングロータ３０に対するベーンロータ２０のガタツキ
等が防止される。

【００４２】続いて、エンジンが中負荷あるいは高負荷
低中速運転状態にあるときは、オイルコントロールバル
ブ６０が駆動されて、進角圧力室ＡＣ側に加圧油が供給
され、ロックピン機構４０によるロック状態が解除さ
れ、ベーンロータ２０は、ハウジングロータ３０に対し
て、図５に示すような最進角位置に移動させられる。こ
の位置においては、図３に示すように、ベーン部２２の
当接面２２ｄが突条部３４の側壁面３４ｄに当接して、
進角側へのそれ以上の移動が規制された状態となってい
る。この進角動作においては、図４に示すように、進角
圧力室ＡＣ内に供給された加圧油が、間隙通路Ｃ３を介
してロックピン４１の端面（第１受圧面）４１ａ´に即
座に作用する。また、シール部材９１が遅角圧力室ＲＣ
側に移動させられることで、供給された加圧油は、間隙
通路Ｃ１、間隙通路Ｃ２、間隙通路５２、オイル通路５
１、環状溝４４ｅ、及び貫通孔４４ｄからなる第１オイ
ル通路（第１流体通路）を通ってロックピン４１の環状
面（第２受圧面）４１ｂ´にも作用する。

【００４３】すなわち、エンジンのオイルポンプ１３か
ら供給される油圧が比較的低い運転状態であっても、そ
の低い圧力の加圧油が、端面４１ａ´（第１受圧面）だ
けでなく環状面４１ｂ´（第２受圧面）にも作用するた
め、図５に示すように、ロックピン４１は迅速にかつス
ムーズに埋没方向に押し込まれて後退し、ロック穴４３
から確実に離脱する。これにより、ロック状態が迅速か
つ確実に解除され、進角側へのベーンロータ２０の相対
的な回転が許容されることになる。

【００４４】また、エンジンが高負荷高速運転状態にあ
るときは、オイルコントロールバルブ６０が駆動され
て、今度は遅角圧力室ＲＣに加圧油が供給されると共に
進角圧力室ＡＣ内の加圧油が一部排出される。この時、
ベーンロータ２０は、ハウジングロータ３０に対して、
遅角側に回転移動させられる。この遅角動作において
は、図６に示すように、シール部材９１が進角圧力室Ａ
Ｃ側に移動させられて、遅角圧力室ＲＣ内の加圧油が、
間隙通路Ｃ２、間隙通路５３、オイル通路５１、環状溝
４４ｅ、及び貫通孔４４ｄからなる第２オイル通路（第
２流体通路）を通って環状面４１ｂ´（第２受圧面）に
作用する。すなわち、この運転状態においては、遅角圧
力室ＲＣから導かれる加圧油の油圧は比較的高く、この
環状面４１ｂ´のみへ加圧油が作用するだけで、ロック
ピン４１は埋没位置に押し込まれて保持されることにな
る。

【００４５】尚、仮に遅角圧力室ＲＣに供給される加圧
油の圧力が低くてロックピン４１が突出した場合でも、
図６中の二点鎖線で示すように、ロックピン４１の先端
部４１ａはハウジングロータ３０の内周壁面３３ａと接
触しない（非接触状態にある）ため、衝突音等の発生を
防止できる。さらに、ロックピン４１が突出した状態
で、ベーンロータ２０が最遅角位置に回転移動する場
合、ロックピン４１の先端部４１ａは、嵌着部材４７の
内側壁面４７ａのテーパ面によりスムーズに案内されて
ロック穴４３に嵌合することになる。

【００４６】また、エンジンが低温状態で運転されると
き、あるいは、エンジンが停止されるときは、オイルコ
ントロールバルブ６０が駆動されて、遅角圧力室ＲＣ側
にさらに加圧油が供給されあるいは進角圧力室ＡＣ内の
加圧油が排出されることで、ベーンロータ２０は、図７
に示すように、ハウジングロータ３０に対して最遅角位
置に位置付けられ、あるいは、この位置にてロック状態
とされる。これにより、ファーストアイドル回転の安定
性及び燃費を向上させ、又、次の始動時におけるベーン
ロータ２０のガタツキが防止される。

【００４７】図８及び図９は、本発明に係るバルブタイ
ミング制御装置の他の実施形態を示すものであり、この
実施形態においては、前述の実施形態におけるロック解
除手段としての油圧解除機構５０の一部が変更されてい
る。尚、以下に述べる以外の構成については、前述の実
施形態と同様であるため、その説明は省略する。すなわ
ち、この実施形態に係るバルブタイミング制御装置の油
圧解除機構５００においては、図８及び図９に示すよう
に、３個のベーン部２２の外側端部２２ａ全てに対し
て、同様のシール溝２２ｂが形成され、このシール溝２
２ｂ内に板バネ９０を介してシール部材９１が配置され
ている。

【００４８】また、このシール部材９１を境に、進角圧
力室ＡＣ側に開口する縮径オイル通路５０１と、遅角圧
力室ＲＣ側に開口する縮径オイル通路５０２とが形成さ
れている。そして、これら縮径オイル通路５０１及び縮
径オイル通路５０２を直線的に連通させると共に径の大
きい拡径オイル通路５０３が形成され、この拡径オイル
通路５０３の略中央部から円筒部材４４の環状溝４４ｅ
に連通するオイル通路５０４が形成されている。すなわ
ち、間隙通路Ｃ１、縮径オイル通路５０１、拡径オイル
通路５０３、オイル通路５０４、環状溝４４ｅ、及び貫
通孔４４ｄにより、進角圧力室ＡＣから第２受圧面であ
る環状面４１ｂ´に連通する第１オイル通路（第１流体
通路）が形成されている。また、縮径オイル通路５０
２、拡径オイル通路５０３、オイル通路５０４、環状溝
４４ｅ、及び貫通孔４４ｄにより、遅角圧力室ＲＣから
第２受圧面である環状面４１ｂ´に連通する第２オイル
通路（第２流体通路）が形成されている。

【００４９】さらに、この拡径オイル通路５０３の内部
には、往復動自在に可動バルブ５０５が配置されてい
る。この可動バルブ５０５は、拡径オイル通路５０３内
を密接して摺動するような円柱形状に形成されている。
そして、この可動バルブ５０５０は、図８に示すよう
に、遅角圧力室ＲＣ側に移動すると、縮径オイル通路５
０１とオイル通路５０４とを連通させる（第１オイル通
路を開放させる）と共に縮径オイル通路５０２とオイル
通路５０４との連通を遮断（第２オイル通路を閉塞）
し、一方、図９に示すように、進角圧力室ＡＣ側に移動
すると、縮径オイル通路５０２とオイル通路５０４とを
連通させる（第２オイル通路を開放させる）と共に縮径
オイル通路５０１とオイル通路５０４との連通を遮断
（第１オイル通路を閉塞）するようになっている。

【００５０】すなわち、上記可動バルブ５０５は、進角
圧力室ＡＣ及び遅角圧力室ＲＣの油圧の圧力差により第
１オイル通路及び第２オイル通路の一方を開放及び他方
を閉塞する開閉手段として機能するものである。また、
この可動バルブ５０５の両端側でかつ拡径オイル通路５
０３内にそれぞれコイルスプリング（不図示）を配置し
て、圧力が加わらない状態で、この可動バルブ５０５が
拡径オイル通路５０３の略中央部に位置付けられる構成
を採用することも可能である。この場合、拡径オイル通
路５０３内での可動バルブ５０５のガタツキを防止でき
る。

【００５１】図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明
に係るバルブタイミング制御装置のさらに他の実施形態
を示すものであり、この実施形態においては、前述の実
施形態におけるロック手段としてのロックピン機構４０
の一部が変更されている。ここで、図１０（ａ）は、本
実施形態に係るロックピン機構４００の一部を示す断面
図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）中のＥ１−Ｅ１にお
ける断面図、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）中のＥ２−
Ｅ２における断面図である。尚、以下に述べる以外の構
成については、前述の実施形態と同様であるため、その
説明は省略する。

【００５２】この実施形態に係るバルブタイミング制御
装置のロックピン機構４００においては、図１０
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、ハウジングロー
タ３０の外側壁部３３の一部をなす嵌着部材４０１が嵌
着されており、この嵌着部材４０１には、ロックピン４
１の先端部４１ａを受け入れるロック穴４０２が円形以
外の形状に形成されている。すなわち、図１０（ｃ）に
示すように、ベーンロータ２０の回転方向Ｒにおいて
は、ロックピン４１の外周面がロック穴４０２と密接す
るように、又、ベーンロータ２０の回転軸方向Ｓ及びそ
の近傍領域においては、ロックピン４１の外周面との間
に間隙通路Ｃ３´を画定するように形成されている。

【００５３】このように、ロック状態では、ベーンロー
タ２０の回転方向Ｒにおいて、ロックピン４１がロック
穴４０２に密接するため、ベーンロータ２０とハウジン
グロータ３０との間のガタツキがより一層確実に防止さ
れ、一方において、間隙通路Ｃ３´が常時確保されてい
るため、進角圧力室ＡＣ内に加圧油が充填されたとき、
その油圧がロックピン４１の端面４１ａ´に即座に作用
するようになっている。

【００５４】以上述べた実施形態においては、ロックピ
ン機構４０，４００におけるロックピン４０の往復動方
向をベーンロータ２０の径方向に設定した構成におい
て、ロック解除手段５０，５００を設けたが、これに限
定されるものではなく、例えばロックピン４１の往復動
方向をベーンロータ２０の回転軸方向に設定した構成に
おいて前述のロック解除手段を採用することも可能であ
る。また、上述の実施形態においては、ロックピン機構
４０，４００におけるロックピン４１をベーンロータ２
０側に設ける構成を採用したが、これに限定されるもの
ではなく、例えばロックピン４１をハウジングロータ３
０側に出没自在に設けると共にベーンロータ２０側にロ
ック穴を設け、ハウジングロータ３０の外周壁部３３に
第１流体通路及び第２流体通路並びに可動バルブ等の開
閉手段を配置する構成を採用することも可能である。

【００５５】さらに、上述の実施形態においては、ベー
ンロータ２０をカムシャフト１１に直付けすると共にベ
ーンロータ２０及びハウジングロータ３０の回転軸をカ
ムシャフト１１の回転軸と同軸とする構成を採用した
が、これに限定されるものではなく、例えばカムシャフ
ト１１及びクランクシャフトのいずれの回転軸とも一致
しない別のところに回転軸を設け、ベーンロータ２０に
新たに設けたスプロケットとカムシャフト１１に新たに
設けたスプロケットとをチェーン等で連動するように連
結し、又、ハウジングロータ３０のスプロケット３２ｂ
とクランクシャフトのスプロケットとをチェーン等で連
動するように連結する構成を採用することも可能であ
る。

【００５６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のバルブタイ
ミング制御装置によれば、ベーンロータとハウジングロ
ータとがロックピンによりロックされた状態を解除する
ロック解除手段において、ロックの解除の際に、ロック
ピンの第１受圧面と第２受圧面とに同時に流体圧を作用
させるような構成を採用したことにより、流体の圧力が
比較的低く又不安定な状態であっても、迅速かつ確実に
ロック状態を解除することができる。また、ロック解除
手段を構成する開閉手段として、第１流体圧室と第２流
体圧室とを分離するシール部材を兼用することにより、
構造の簡略化及び低コスト化を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバルブタイミング制御装置の一実
施形態を示す概略構成図である。

【図２】本発明に係るバルブタイミング制御装置を構成
するベーンロータ及びハウジングロータを示す断面図で
ある。

【図３】ベーンロータがハウジングロータに対して最進
角位置に達した状態を示す断面図である。

【図４】ベーンロータがハウジングロータに対して進角
側に相対的に回転移動する際の動作を説明する図であ
る。

【図５】ベーンロータがハウジングロータに対して進角
側に相対的に回転移動する際の動作を説明する図であ
る。

【図６】ベーンロータがハウジングロータに対して遅角
側に相対的に回転移動する際の動作を説明する図であ
る。

【図７】ベーンロータがハウジングロータに対して遅角
側に相対的に回転移動する際の動作を説明する図であ
る。

【図８】本発明に係るバルブタイミング制御装置の一部
を構成するロック解除手段の他の実施形態を示す断面図
である。

【図９】本発明に係るバルブタイミング制御装置の一部
を構成するロック解除手段の他の実施形態を示す断面図
である。

【図１０】本発明に係るバルブタイミング制御装置の一
部を構成するロック手段の他の実施形態を示す断面図で
あり、（ａ）はロック手段の概略断面図、（ｂ）は
（ａ）中のＥ１−Ｅ１部における断面図、（ｃ）は
（ａ）中のＥ２−Ｅ２部における断面図である。

【図１１】従来のバルブタイミング制御装置を示すもの
であり、（ａ）はベーンロータとハウジングロータとの
関係を示す断面図、（ｂ）は（ａ）中のＥ３−Ｅ３部に
おける断面図である。

【符号の説明】

１１カムシャフトＡＣ進角圧力室（第１流体圧室）ＲＣ遅角圧力室（第２流体圧室）２０ベーンロータ（第１回転体）２１ハブ部２２ベーン部２２ａ外側端部２２ｂ，２２ｂ´ シール溝２２ｃ，２２ｄ当接面２３前端面２４後端面２５貫通孔２６ａ進角側オイル通路３０ハウジングロータ（第２回転体）３１前壁部３２後壁部３２ｂスプロケット３３外側壁部３３ａ内周壁面３４突条部３４ｃ，３４ｄ側壁面３８ａ遅角側オイル通路４０ロックピン機構（ロック手段）４１ロックピン４１ａ´ 端面（突出側端面、第１受圧面）Ｃ１間隙通路Ｃ２間隙通路Ｃ３間隙通路４１ｂ拡径部４１ｂ´ 環状面（第２受圧面）４２コイルスプリング（付勢手段）４４円筒部材４４ａ第１案内孔４４ｂ第２案内孔４４ｃ中間孔４４ｄ貫通孔４４ｅ環状溝４３ロック穴４７嵌着部材５０油圧解除機構（ロック解除手段）５１オイル通路５２間隙通路５３間隙通路６０オイルコントロールバルブ（流体圧制御手段）７０鍔付きボルト９０板バネ９１シール部材（開閉手段）４００ロックピン機構（ロック手段）４０１嵌着部材４０２ロック穴Ｃ３´ 間隙通路５００油圧解除機構（ロック解除手段）５０１，５０２縮径オイル通路５０３拡径オイル通路５０４オイル通路５０５可動バルブ（開閉手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カムシャフトとクランクシャフトとを連
動させると共に同軸にて回転しかつ所定の角度範囲にて
相対的な回転移動が許容され得る第１回転体及び第２回
転体と、第１回転体及び第２回転体の相対的な回転移動
をロックするロック手段と、ロック手段による第１回転
体及び第２回転体のロック状態を解除するロック解除手
段と、第１回転体及び第２回転体の相対的な角度位置を
流体圧にて制御する流体圧制御手段とを備えて、内燃機
関の燃焼室を開閉するバルブの開閉タイミングを可変制
御するバルブタイミング制御装置であって、前記第１回転体は、回転の中央に位置するハブ部及び前
記ハブ部から径方向外側に向けて突出するベーン部から
なるベーンロータであり、前記第２回転体は、前記ベーンロータを回動自在に収容
しかつ前記ベーン部と協働して第１流体圧室及び第２流
体圧室を画定するべく径方向内側に向かって突出する突
条部を有するハウジングロータであり、前記ロック手段は、前記ベーンロータ及びハウジングロ
ータの一方において突出及び埋没自在に設けられたロッ
クピンと、前記ロックピンを突出する方向に付勢する付
勢手段と、前記ベーンロータ及びハウジングロータの他
方において前記ロックピンの一部を受け入れるべく設け
られたロック穴と、を有し、前記ロック解除手段は、前記第１流体圧室の流体圧を埋
没方向に受け得るべく前記ロックピンに形成された第１
受圧面と、前記第１流体圧室又は第２流体圧室の流体圧
を埋没方向に受け得るべく前記ロックピンに形成された
第２受圧面と、前記第１流体圧室から前記第１受圧面に
常時連通する間隙通路と、前記第１流体圧室から前記第
２受圧面に連通する第１流体通路と、前記第２流体圧室
から前記第２受圧面に連通する第２流体通路と、前記第
１流体圧室及び第２流体圧室の圧力差により前記第１流
体通路及び第２流体通路の一方を開放及び他方を閉塞す
る開閉手段と、を有する、ことを特徴とするバルブタイ
ミング制御装置。
【請求項２】前記第１流体通路及び第２流体通路は、
前記ベーン部に形成され、前記開閉手段は、前記ベーン部の径方向における外側端
部に配置され前記ハウジングロータの内周壁面と密接し
て前記第１流体圧室と第２流体圧室とを分離すると共
に、前記ベーンロータの回転方向に移動可能に配置され
前記第１流体圧室及び第２流体圧室の圧力差により移動
させられて前記第１流体通路及び第２流体通路の一方を
開放及び他方を閉塞するシール部材からなる、ことを特
徴とする請求項１に記載のバルブタイミング制御装置。
【請求項３】前記第１流体通路及び第２流体通路は、
前記ベーン部に形成され、前記開閉手段は、前記第１流体通路及び第２流体通路内
を所定範囲に亘って往復動自在に配置され前記第１流体
圧室及び第２流体圧室の圧力差により移動させられて前
記第１流体通路及び第２流体通路の一方を開放及び他方
を閉塞する可動バルブからなる、ことを特徴とする請求
項１に記載のバルブタイミング制御装置。
【請求項４】前記ロック穴は、前記ロックピンが嵌合
した状態で、前記ベーンロータの回転方向において前記
ロックピンと密接するように、かつ、他の内壁面領域に
おいて前記ロックピンとの間に前記間隙通路を画定する
ように形成されている、ことを特徴とする請求項１ない
し３いずれか一つに記載のバルブタイミング制御装置。