JP2002122009A - 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

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JP2002122009A
JP2002122009A JP2000337913A JP2000337913A JP2002122009A JP 2002122009 A JP2002122009 A JP 2002122009A JP 2000337913 A JP2000337913 A JP 2000337913A JP 2000337913 A JP2000337913 A JP 2000337913A JP 2002122009 A JP2002122009 A JP 2002122009A
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valve timing
fitting hole
timing adjusting
adjusting device
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Hirofumi Hase
浩文 長谷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン停止時にロータが拘束されていない
状態であっても、再始動時のクランキング中にロックピ
ンが嵌合穴に嵌合し、ロータを拘束することで、安定し
たエンジン始動性を確保することができるバルブタイミ
ング調整装置を提供する。 【解決手段】 ロータ３のボス部３ａの外周部Ｐにはロ
ータ３が最遅角位置にあるときに上記ロック機構７のロ
ックピン７ａの先端部が嵌合する嵌合穴８が形成されて
おり、この嵌合穴８から進角側にずれた位置には嵌合穴
８と繋がると共にロータ３のボス部３ａの外周部Ｐより
低くかつ嵌合穴８の底部より高い段部９が形成されてい
る。段部９とロータ３のボス部３ａの外周部Ｐとの境界
部分にはテーパ１０が形成され、嵌合穴８と段部９との
境界部分には上記テーパ１０の長さが短くかつ傾斜角が
大きいテーパ１１が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関（以
下、エンジンという）の吸排気弁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
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】これまで、内燃機関の吸気弁および排気
弁のいずれか一方若しくは両方の開閉タイミングを調整
するためのバルブタイミング調整装置が種々提案されて
きた。これらの多くはベーンロータ式のものであり、エ
ンジン始動時等において異音や振動を防止するためにロ
ータを所定位置に拘束しておくためのロック機構を備え
ている。
【０００３】さらに、例えば特開平１１−６２５２１号
公報に開示されているように、ロック部材の嵌合性を向
上させるために、嵌合穴に段差を設けたものも提案され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
バルブタイミング調整装置を排気側カムシャフトに取付
けると、ロータが中間位置までしか移動しなかった場
合、大径部にテーパが形成されていないことやロック部
材先端に十分なテーパや面取り、丸取りがなされていな
いために、大径部へのロック部材の嵌合が確実になされ
なかったり、また仮にエンジン停止時にロック部材によ
りロータが拘束されていなかった場合、エンジン始動時
にはロータが確実に最進角位置で拘束されない可能性も
あり、安定したエンジン始動が得られない可能性があっ
た。
【０００５】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、エンジン始動時等の油圧が十分に
供給されない状態において、確実にロータを拘束し、内
燃機関を安定して動作できるための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ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係るバルブタ
イミング調整装置は、内燃機関のクランクシャフトと同
期回転すると共に内周部から突出して複数の油圧室を構
成する複数のシューを有するケースと、該ケース内に配
設されかつ前記油圧室を進角側油圧室と遅角側油圧室と
に区画する複数のベーンを有するロータと、該ロータの
外周部に形成された嵌合穴に対して挿抜可能に前記ロー
タの半径方向に移動するロック部材とを備えたバルブタ
イミング調整装置であって、前記ロータの外周部のうち
該ロータの嵌合穴から進角側または遅角側にずれた位置
に該嵌合穴と繋がると共に前記外周部より低くかつ前記
嵌合穴の底部より高い段部を設けたことを特徴とするも
のである。
【０００７】この発明に係るバルブタイミング調整装置
は、段部を長穴形状にしたことを特徴とするものであ
る。
【０００８】この発明に係るバルブタイミング調整装置
は、段部を装置軸方向への型抜き形状として形成したこ
とを特徴とするものである。
【０００９】この発明に係るバルブタイミング調整装置
は、ロータの外周部と段部との境界部分および嵌合穴と
前記段部との境界部分にそれぞれテーパを設けると共
に、前記嵌合穴と前記段部との境界部分に設けたテーパ
は前記ロータの外周部と前記段部との境界部分に設けた
テーパよりも短くかつ傾斜角が大きいことを特徴とする
ものである。
【００１０】この発明に係るバルブタイミング調整装置
は、ロック部材の先端部に、嵌合穴と段部との境界部分
に設けたテーパと同等あるいは該テーパより大きい傾斜
角を有するテーパを設けたことを特徴とするものであ
る。
【００１１】この発明に係るバルブタイミング調整装置
は、ロック部材の先端部に、嵌合穴と段部との境界部分
に設けたテーパと略等しいか、該テーパよりも大きいＣ
面取り形状またはＲ形状を設けたことを特徴とするもの
である。
【００１２】この発明に係るバルブタイミング調整装置
は、段部および嵌合穴に焼入れを施したことを特徴とす
るものである。
【００１３】この発明に係るバルブタイミング調整装置
は、複数の進角側油圧室のうち少なくとも一つにロータ
を進角方向に付勢する付勢部材を設けたことを特徴とす
るものである。
【００１４】この発明に係るバルブタイミング調整装置
は、嵌合穴をエンジン始動時の基準位置に対応する最進
角位置と最遅角位置との中間位置に設けたことを特徴と
するものである。
【００１５】この発明に係るバルブタイミング調整装置
は、排気側カムシャフトに取付けたことを特徴とするも
のである。
【００１６】この発明に係るバルブタイミング調整装置
は、吸気側カムシャフトに取付けたことを特徴とするも
のである。
【００１７】この発明に係るバルブタイミング調整装置
は、内燃機関のクランクシャフトと同期回転するケース
と該ケース内に配設されたロータとの自由回転を規制す
るロック部材を備え、該ロック部材が最進角位置と最遅
角位置以外の略中間位置に嵌合するものであって、前記
ロック部材の先端部を、テーパ若しくはＣ面取り形状若
しくはＲ形状部分と、平行部とから構成したことを特徴
とするものである。
【００１８】この発明に係るバルブタイミング調整装置
は、内燃機関のクランクシャフトと同期回転するケース
と該ケース内に配設されたロータとの自由回転を規制す
るロック部材を備え、該ロック部材を最進角位置と最遅
角位置以外の略中間位置に嵌合させ、かつ前記ロック部
材をスプリング力と油圧力により装置径方向に移動可能
としたものであって、前記ロック部材を装置径方向内方
に付勢するスプリングの荷重を、前記ロック部材に作用
する遠心力若しくはエンジン始動時の装置内残油圧相当
力より大きく設定したことを特徴とするものである。
【００１９】この発明に係るバルブタイミング調整装置
は、ロック部材を装置径方向内方に付勢するスプリング
が最も伸びて前記ロック部材がロータの外周部に形成さ
れた嵌合穴に嵌合した状態にあっても、前記スプリング
の荷重を、前記ロック部材に作用する遠心力若しくはエ
ンジン始動時の装置内残油圧相当力より大きく設定した
ことを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。なお、図中の説明において上下方向は特に言
及しない限り、上部は装置径方向外方を指し、下部は装
置径方向内方を指すものとする。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１によるバ
ルブタイミング調整装置の内部構造を半径方向に切断し
て示す断面図であり、図２は図１の軸方向に切断して示
す断面図である。
【００２１】図において１はエンジンのクランクシャフ
ト（図示せず）からの駆動力を排気側のカムシャフト
（図示せず）に伝達する駆動力伝達部材としてのチェー
ンスプロケットまたはタイミングプーリを一体的に有す
るハウジングであり、上記クランクシャフト（図示せ
ず）と同期回転するものである。また、２はハウジング
１に固定され内周部から突出して後述する複数の油圧室
を構成する複数のシュー２ａ〜２ｄを有するケースであ
り、３は上記カムシャフト（図示せず）の端部にボルト
（図示せず）で締結されかつ上記複数の油圧室を進角側
油圧室４と遅角側油圧室５とに区画する複数のベーン３
ｂ〜３ｅをボス部３ａの外周部Ｐから突出させたロータ
である。なお、６はシュー２ａ〜２ｄの先端部およびロ
ータ３のベーン３ｂ〜３ｅの先端部に設けられかつ進角
油圧室４と遅角油圧室５との油の相互流動を防止し、該
油圧室の油圧を維持するシール部材である。
【００２２】ケース２のシュー２ａ〜２ｄのうち少なく
とも一つにはケース２に対するロータ３の自由回転を規
制するロック機構７が設けられている。ロック機構７は
略円柱状のロックピン７ａとこのロックピン７ａをケー
ス２の半径方向内方に付勢するスプリング７ｂとから概
略構成されている。また、ロータ３のボス部３ａの外周
部Ｐにはロータ３がケース２に対して最も進角側に回転
した位置（以下、最進角位置という）にあるときに上記
ロック機構７のロックピン７ａの先端部（下端部）が嵌
合する嵌合穴８が形成されており、この嵌合穴８から、
ロータ３が遅角側に動作した時に対応する位置には嵌合
穴８と繋がると共にロータ３のボス部３ａの外周部Ｐよ
り低くかつ嵌合穴８の底部より高い段部９が形成されて
いる。段部９とロータ３のボス部３ａの外周部Ｐとの境
界部分にはテーパ１０が形成され、嵌合穴８と段部９と
の境界部分には上記テーパ１０の長さが短くかつ傾斜角
が大きいテーパ１１が形成されている。特に、テーパ１
１はロックピン７ａが嵌合穴８に嵌合する際に、導入部
として機能しロックピン７ａの嵌合性を向上させるもの
である。ロータ３の外周部Ｐに形成された段部は、切削
加工にて長穴形状に形成されている。また、上記段部お
よび嵌合穴８の周囲には焼入れが施されている。
【００２３】進角側油圧室４に面したケース２のシュー
２ａ〜２ｄの側面およびロータ３のベーン３ｂ〜３ｅの
側面にそれぞれ形成された凹部１２には、ロータ３を進
角方向に付勢する付勢部材１３を支持する支持部材１４
が配設されている。
【００２４】次にロック機構７の動作について説明す
る。ロックピン７ａはスプリング７ｂによりロータ３の
嵌合穴８に嵌合する方向に常に付勢されている。バルブ
タイミング調整装置が動作していない場合には、ロータ
３はロックピン７ａと嵌合穴８との嵌合により最進角位
置に拘束されている。このとき、ケース２の一つのシュ
ー２ａの側面とロータ３の一つのベーン３ｂの側面とが
当接している。ロータ３が進角側の油圧力を受けている
ときは、ケース２とロータ３とは上記当接部で当接して
おり、ロックピン７ａは油圧により半径方向外方に戻さ
れ、嵌合穴８とは嵌合していない。
【００２５】次にバルブタイミング調整装置を動作させ
る場合には、オイルコントロールバルブ（図示せず）か
ら遅角方向の油圧が印加され、この油圧がスプリング７
ｂの付勢力より大きくなると、ロックピン７ａはスプリ
ング７ｂの付勢力に抗して半径方向外方に戻されると共
に、その油圧でロータ３は遅角方向に動作する。また、
逆の動作のときは、ロータ３が進角方向に動作すると、
最進角位置でロックピン７ａがロータ３を拘束するか、
あるいは油圧が十分にあるときはロックピン７ａがロー
タ３を拘束しないが、油圧によりロータ３は最進角位置
で保持される。
【００２６】このように油圧が十分に供給されるとき
は、ロータ３は正常に動作可能であるが、例えばエンジ
ン始動時など油圧が十分でないときは、油圧でロータ３
を保持できない。ロータ３が拘束されていない状態で回
転すると、ロータ３は最遅角位置でケース２と当接しな
がらカム反力により瞬間的に進角方向に弾かれるように
移動するが、ロータ３が最進角位置まで移動しないとき
はロックピン７ａが嵌合穴８に嵌合できず、異音（打
音）や振動が発生する。この問題を防止するために、こ
の実施の形態１ではロータ３の嵌合穴８から、ロータ３
の遅角側に動作した時に対応する位置に上述の段部９を
設けている。
【００２７】次にエンジン始動時のクランキング区間中
を例にとって、ロック機構７の動作およびロータの角度
的位置について説明する。なお、カムシャフトの角度的
位置はロータの角度的位置と等しいので、ここではロー
タについてのみ述べるものとする。図３（ａ）から図３
（ｃ）は図１および図２に示したバルブタイミング調整
装置におけるロック機構の構成およびその動作を説明す
るための拡大断面図であり、図中の矢印Ａ方向はバルブ
タイミング調整装置の回転方向を示している。図４は図
１に示したバルブタイミング調整装置を排気側に装着し
たエンジンの始動時のクランキング区間におけるロータ
（およびカムシャフト）の角度的な位置を模式的に示し
たグラフであり、横軸はクランキング開始からの時間を
示し、縦軸はロータの角度的位置を示している。
【００２８】エンジン始動の際の初期のロータ３は、例
えばこの場合、最進角位置と最遅角位置との間の中間的
な位置にある（図４中のイ）。クランキングを開始する
と、ロータ３は最遅角位置へ移動する（図４中のロ）。
その後、ある区間は最遅角位置でケース２と当接してお
り（図４中のハ）、さらに回転が進むとロータ３はカム
反力（バルブスプリング反力）および進角方向の付勢部
材１３の付勢力により進角側へ移動する（図４中の
ニ）。この区間では、図３（ａ）に示すようにロックピ
ン７ａはスプリング７ｂの付勢力によりロータ３のボス
部３ａの外周部Ｐを図中Ｘ１で示す範囲で摺動する。次
に、例えばエンジン停止直後等バルブタイミング調整装
置内に油が充満している時などは、その油の残圧が油圧
ダンパとして働き、ロータ３は最進角位置まで移動する
ことなく（図４中のホ）、瞬間的にまた遅角方向へ移動
する（図４中のヘ）。次に、図３（ｂ）に示すようにロ
ックピン７ａが段部９に嵌入することによりロータ３は
最遅角位置まで戻ることなくその位置（図中Ｘ２で示す
範囲）で拘束される（図４中のト）。さらに、この区間
を経てロータ３は再びカム反力（バルブスプリング反
力）により進角側に移動し（図４中のチ）、図３（ｃ）
に示すように最進角位置でロックピン７ａはロータ３の
嵌合穴８に嵌合し（図４中のリ）、ロータ３を拘束す
る。これによりロータ３のばたつきを確実に防止できる
ので、エンジンの異音（打音）や振動の発生を抑制し、
安定したエンジン始動を行うことができる。
【００２９】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、ロックピン７ａの嵌合部を段差を有した２段穴で構
成したので、仮にエンジン停止時にロータ３がロックピ
ン７ａにより拘束されていない状態であっても、エンジ
ン再始動時にはカム反力により少なくともカムシャフト
一回転以内にロックピン７ａが嵌合穴８に嵌合し、ロー
タ３を始動時の基準位置で拘束することができ、異音や
振動を発生することなくエンジン始動が可能となる。
【００３０】この実施の形態１では、段部９とロータ３
のボス部３ａの外周部Ｐとの境界部分にテーパ１０を形
成し、嵌合穴８と段部９との境界部分に上記テーパ１０
の長さが短くかつ傾斜角が大きいテーパ１１を形成した
ことにより、これらテーパ１０および１１でロックピン
７ａの下端部を受けることができるので、ロックピン７
ａの嵌合穴８への誘導が容易となり、ロックピン７ａの
嵌合穴８への嵌合性を向上させることができる。
【００３１】この実施の形態１では、段部９および嵌合
穴８の周囲に焼入れを施しているので、ロックピン７ａ
が当接しても、嵌合穴８が摩滅することがなく、耐久性
も向上する。
【００３２】実施の形態２．図５（ａ）はこの実施の形
態２によるバルブタイミング調整装置におけるロック機
構を示す断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示し
たロック機構と嵌合する嵌合穴および段部の構成を示す
平面図である。なお、この実施の形態２の構成要素のう
ち、実施の形態１の構成要素と共通しているものについ
ては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
【００３３】この実施の形態２の特徴は、図５（ａ）に
示すようにロック機構７のロックピン７ａの先端（下
端）の縁部７ｃを、テーパ１０および１１と同等か、そ
れより大きいＲ取り形状または丸取り形状とした点にあ
る。なお、ロックピン７ａの縁部７ｃはＲ取り形状等に
限定されるものではなく、例えばテーパ１０および１１
の傾斜角と略等しいか当該傾斜角より大きいテーパ、若
しくはテーパ１０および１１と同等か、それより大きい
Ｃ面取り形状としてもよい。
【００３４】この実施の形態２によれば、実施の形態１
による効果に加えて、ロックピン７ａの縁部７ｃをテー
パ形状等としたことにより、ロックピン７ａがテーパ１
０および１１と当接する際に衝撃を緩和することでロッ
クピン７ａと嵌合穴８との嵌合を円滑かつ確実に行うこ
とができる。従って、バルブタイミング調整装置の動作
信頼性を向上させることができる。
【００３５】実施の形態３．図６（ａ）はこの実施の形
態３によるバルブタイミング調整装置におけるロック機
構を示す断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示し
たロック機構と嵌合する嵌合穴および段部の構成を示す
平面図である。また、図７は図６（ａ）および図６
（ｂ）に示したバルブタイミング調整装置を排気側に装
着したエンジンの始動時のクランキング区間におけるロ
ータ（およびカムシャフト）の角度的な位置を模式的に
示したグラフであり、横軸はクランキング開始からの時
間を示し、縦軸はロータの角度的位置を示している。な
お、この実施の形態３の構成要素のうち、実施の形態１
および実施の形態２の構成要素と共通しているものにつ
いては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
【００３６】この実施の形態３の特徴は、段部９自体
を、嵌合穴８へ傾斜するテーパ形状とした点にある。こ
の構成によれば、ロックピン７ａの縁部７ｃのテーパ形
状の段部９に対する摺動性を向上させることができる。
【００３７】次にエンジン始動時のクランキング区間中
を例にとって、ロック機構７の動作およびロータの角度
的位置について図７を参照して説明する。初期のロータ
３は最進角位置と最遅角位置との間の中間的な位置にあ
る（図７中のイ）。クランキングを開始すると、ロータ
３は最遅角位置へ移動する（図７中のロ）。その後、あ
る区間は最遅角位置でケース２と当接しており（図７中
のハ）、さらに回転が進むとロータ３はカム反力（バル
ブスプリング反力）により進角側へ移動する（図７中の
ニ）。ロータ３が進角方向に移動し、ロックピン７ａが
ロータ３側のテーパ状の段部９に接触すると、ロックピ
ン７ａはスプリング７ｂの付勢力により段部９に沿って
摺動する。この摺動によりロータ３は遅角方向に移動し
ないように拘束されながら進角方向に移動する（図７中
のホ）。さらに、回転が進むと、ロックピン７ａが嵌合
穴８に嵌合することにより、ロータ３を最進角位置で拘
束する（図７中のヘ）。
【００３８】このように仮にエンジン停止時にロータ３
が拘束されていなくとも、エンジン再始動時のクランキ
ング中にロックピン７ａでロータ３を拘束することがで
きるので、ロータ３のばたつきを確実に防止でき、エン
ジンの異音（打音）や振動の発生を抑制し、安定したエ
ンジン始動を行うことができる。
【００３９】実施の形態４．図８はこの実施の形態４に
よるバルブタイミング調整装置の内部構造を半径方向に
切断して示す断面図であり、図９は図８の軸方向に切断
して示す断面図であり、図１０は図８および図９に示し
たバルブタイミング調整装置におけるロック機構を示す
断面図である。なお、この実施の形態４の構成要素のう
ち、実施の形態１〜実施の形態３の構成要素と共通して
いるものについては同一符号を付し、その部分の説明を
省略する。
【００４０】実施の形態１〜実施の形態３においては、
嵌合穴８から、ロータ３が遅角側に動作した時に対応す
る位置にロック部材７ａを嵌入する段部９を設けたこと
により、仮にエンジン停止時にロータ３が拘束されてい
なくとも、エンジン再始動時には、ロック部材７ａが確
実に嵌合穴８と嵌合してロータ３を拘束し、異音や振動
なく安定したエンジン始動が行えるようにしている。ま
た、そのエンジン始動時の基準位置は、ロータ３が最進
角方向でケース２と当接する位置であるが、段部９を設
けることにより、始動時基準位置をロータ３が最進角位
置と最遅角位置の中間位置にあるときになるよう設定す
ることも可能となる。以下、本構造を実施の形態４に従
って説明する。
【００４１】この実施の形態４では、図８に示すように
ロータ３の進角側に所定の動作角度αを設定し、遅角側
に所定の動作角度βを設定しており、これらの設定を実
施できる位置に嵌合穴８を設けている。すなわち、エン
ジン始動時の基準位置に対応する位置にロータ３を拘束
可能なようにロック部材７ａおよび嵌合穴８を設置し、
その位置から進角・遅角の両方向に動作可能（進角側に
α、遅角側にβ）な構造となっている。また、段部９は
嵌合穴８から、ロータ３が遅角側に動作した時に対応す
る位置に形成されている。
【００４２】次に動作について説明する。仮に、エンジ
ン停止時にロックピン７ａが嵌合穴８から抜け出ている
ときであっても、再始動時の少なくともクランキング中
には、ロータ３がカム反力により進角側に弾かれること
により、ロックピン７ａは段部９から嵌合穴８に確実に
嵌合することができ、安定したエンジン始動が可能とな
る。ここで始動時には、オイルコントロールバルブによ
るバルブタイミング調整装置への油圧供給を、進角室
（ロータ３を進角させる方向）への油圧供給とし、遅角
室をドレンとするような通路に切り替えておくことによ
り、ロータ３が進角側へ弾かれる際に、遅角室内の残留
オイルがオイルダンパとして働くことを防止することが
でき、ロータ３の進角側への移動量をより大きくするこ
とができる。
【００４３】次に、オイルコントロールバルブを進角室
への油圧供給となるよう切り替えておくことにより、エ
ンジン完爆後、オイルポンプから供給される油圧が、ロ
ック機構部にも供給され、ロックピン７ａはスプリング
７ｂの付勢力に抗して、装置径方向外方に戻される。す
なわち、ロータ３の拘束が解除され、ロータ３は該油圧
力により進角方向に動作する。このように、実施の形態
４に示すバルブタイミング調整装置を排気側カムシャフ
トに取付けることにより、エンジン始動時に排気弁を進
角方向に制御することができ、エンジンシリンダ内で爆
発燃焼した直後の高温のガスを排気ガスとして触媒側に
供給することができるので、触媒を活性化温度以上に早
期に上げることができ、エンジンが低温時に始動して
も、触媒を通過する排気ガス中に含有される有害物質を
効率よく無害化することができる。従って、通常運転時
に限らず、エンジン始動時においても、大気中に放出さ
れる排気ガス中の有害物質を低減することができるの
で、環境汚染を回避することが可能となる。さらに、通
常運転時に遅角方向に制御することで、トルクアップも
可能となる。
【００４４】本効果は、パラジウム、白金およびロジウ
ムからなる三元触媒量の低減や、排ガスに含まれるＴＨ
Ｃ、ＣＯ、ＮＯｘ等の有害物質の環境への影響を低減す
ることに対して、非常に有効な手段である。
【００４５】また、通常運転時には排気側カムシャフト
に取付け、遅角制御を行い、もしくは吸気側カムシャフ
トに取付け、従来のように進角制御を行うことにより、
燃費向上やエミッション低減の効果がある。
【００４６】図１１はこの実施の形態４によるバルブタ
イミング調整装置の変形例の内部構造を半径方向に切断
して示す断面図である。
【００４７】この変形例の特徴はロータ３を進角方向に
付勢する付勢部材１３を設けた点にある。この付勢部材
１３はロータ３の進角方向への回転を助勢するものであ
り、この場合もエンジン始動時の基準位置に対応するロ
ック位置から進角側と遅角側の両方向に動作することが
可能である。また、この変形例によれば、エンジン始動
時のクランキング時におけるロータ３の進角側への移動
量を大きくすることができ、ロックピン７ａの嵌合性を
向上することができる。
【００４８】実施の形態５．図１２はこの実施の形態５
によるバルブタイミング調整装置の内部構造を半径方向
に切断して示す断面図であり、図１３は図１２に示した
バルブタイミング調整装置におけるロック機構を示す断
面図であり、図１４は図１３に示したロック機構と嵌合
する嵌合穴および段部の構成を示す平面図である。な
お、この実施の形態５の構成要素のうち、実施の形態１
〜実施の形態４の構成要素と共通しているものについて
は同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
【００４９】この実施の形態５の特徴は、嵌合穴８の進
角側に設けられた段部９をロータ３のボス部３ａの外周
部Ｐから嵌合穴８の底部まで階段状に形成すると共に、
嵌合穴８の遅角側に階段状の段部９と対称的に第二段部
１５を階段状に形成した点にある。段部９は、例えばこ
の場合、段部９ａ、９ｂ、９ｃおよび９ｄの４段で構成
されており、第二段部１５は、例えばこの場合、段部１
５ａ、１５ｂ、１５ｃおよび１５ｄの４段で構成されて
いる。
【００５０】以上のように、この実施の形態５では、仮
にエンジン停止時にロックピン７ａが嵌合穴８から抜け
出ていても、エンジン再始動時のクランキング中にロッ
クピン７ａが段部９または第二段部１５に段階的に嵌入
することで、最終的に嵌合穴８にロックピン７ａを嵌合
させることができる。
【００５１】また、この実施の形態５では、アイドル時
にロックピン７ａを嵌合穴８から抜いておくことによ
り、触媒活性化のための進角制御および通常時にトルク
向上等のための遅角制御を行うことができる。但し、こ
れを実現するためには、アイドル時の油圧力と付勢部材
１３の進角方向への付勢力により、カム反力（カム負
荷）に抗してアイドル時にロータ３を最進角位置と最遅
角位置との間に保持できることが必要である。
【００５２】実施の形態６．図１５はこの実施の形態６
によるバルブタイミング調整装置のロック機構を拡大し
て示す断面図であり、図１６は図１５に示したロック機
構と嵌合する嵌合穴および段部の構成を示す平面図であ
る。なお、この実施の形態６の構成要素のうち、実施の
形態１から実施の形態５の構成要素と共通しているもの
については同一符号を付し、その部分の説明を省略す
る。
【００５３】実施の形態１から実施の形態５では、段部
９の形状を長穴形状、いわゆる小判穴形状としており、
この場合、段部９の形成は機械加工によらなければなら
ない。しかし、この実施の形態６では、図１５および図
１６に示すように段部９が装置軸方向への型抜き形状と
なっている。このようにすることで、段部９の形成を機
械加工なしに、金型で一体成型することが可能となり、
コストダウンが実現する。なお、嵌合穴８は実施の形態
１から実施の形態５と同様に、ロックピン７ａの外径よ
りも大きい径を有している。
【００５４】実施の形態７．図１７はこの実施の形態７
によるバルブタイミング調整装置のロック機構を拡大し
て示す断面図である。なお、この実施の形態７の構成要
素のうち、実施の形態１の構成要素と共通しているもの
については同一符号を付し、その部分の説明を省略す
る。
【００５５】この実施の形態７においては、ロータ３の
外周部に形成された嵌合穴８が最進角位置と最遅角位置
との略中間位置に形成されている。ロックピン７ａはそ
の先端の縁部７ｃがテーパ形状となっており、外周面は
嵌合穴８の内周面と平行になるように設定された平行部
７ｄとなっている。図中の一点破線は嵌合穴８に嵌合さ
れる前後のロックピン７ａの姿勢を示している。また、
この嵌合部８には、図５に示した実施の形態２と同様に
テーパ１０および１１を備えた段部９が隣接して設けら
れている。
【００５６】このような構成のロック機構では、装置動
作時にロックピン７ａが油圧により装置径方向（この場
合、例えばロータ３の半径方向）の力を受け、ロックピ
ン７ａに「こじれ」が発生し、装置が動作不能になるお
それがある。しかし、この実施の形態７では、ロックピ
ン７ａの縁部７ｃをテーパ形状としたことにより、ロッ
クピン７ａに径方向の力が作用したときでも、ロックピ
ン７ａに「こじれ」を発生させることがなく、ロックピ
ン７ａを嵌合穴８から確実に抜くことができるので、装
置の動作安定性を確保することができる。
【００５７】また、この実施の形態７では、ロックピン
７ａの縁部７ｃをテーパ形状とし、これに連続する平行
部７ｄを設けたことにより、ロックピン７ａが嵌合穴８
に嵌合する際の嵌合代を確実に確保できるので、ロック
ピン７ａが嵌合穴８内に確実に導いて嵌合させることが
でき、これによりケース２に対してロータ３を確実に拘
束することが可能となる。
【００５８】なお、図１７にはロックピン７ａの縁部７
ｃをテーパ形状として示したが、この発明はこれに限定
されることなく、縁部７ｃを、例えば図１８に示すＲ形
状やＣ面取り形状としてもよい。
【００５９】図１９（ａ）および図１９（ｂ）は、この
実施の形態７によるバルブタイミング調整装置のロック
機構を拡大して示す断面図であって、図１９（ａ）はス
プリングの伸長状態を示し、図１９（ｂ）はスプリング
の圧縮状態を示している。この実施の形態７では、ロッ
クピン７ａを装置径方向内方に付勢するスプリング７ｂ
の荷重が、ロックピン７ａが嵌合穴８に嵌合している状
態（図１９（ａ）：スプリング伸長時）およびロックピ
ン７ａが嵌合穴８から抜け出ている状態（図１９
（ｂ）：スプリング圧縮時）のいずれの場合において
も、ロックピン７ａに作用する遠心力若しくはエンジン
始動時の装置内残油圧相当力より大きくなるように設定
されている。このため、例えば、エンジン始動時にロッ
クピン７ａが嵌合穴８から抜け出ており、装置内に残油
がある状態でも、クランキング時にロータ３がカム反力
により進角側に弾かれたとき、装置内の残油圧によりロ
ックピン７ａの嵌合が阻害されることがなくなるので、
ロックピン７ａが嵌合穴８内に確実に嵌合してケース２
に対してロータ３を確実に拘束することができる。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ロック部材の挿抜を受ける嵌合穴の進角側または遅
角側に段部を設けたことにより、仮にエンジン停止時に
ロータが拘束されていない状態においても、再始動時の
クランキング中にロック部材が嵌合穴と確実に嵌合する
ことにより、ロータを拘束することで、異音や振動を発
生することなく、安定したエンジン始動性を確保するこ
とができる。
【００６１】この発明によれば、段部を長穴形状（小判
穴形状）で形成したので、エンジン始動時にはロック部
材が確実に嵌合穴と嵌合でき、安定したエンジン始動性
を確保することができる。
【００６２】この発明によれば、段部を装置軸方向への
型抜き形状として形成したので、エンジン始動時にはロ
ック部材が確実に嵌合穴と嵌合でき、安定したエンジン
始動性を確保することができると共に、段部形成のため
の機械加工をなくすことができるので、段部追加による
コストアップを防ぐことができる。
【００６３】この発明によれば、ロータの外周部と段部
との境界部分および嵌合穴と前記段部との境界部分にそ
れぞれテーパを設け、前記嵌合穴と前記段部との境界部
分に設けたテーパを前記ロータの外周部と前記段部との
境界部分に設けたテーパよりも短くかつ傾斜角を大きく
したことにより、ロック部材の嵌合穴への誘導が容易と
なり、ロック部材の嵌合穴への嵌合性を向上させること
ができる。
【００６４】この発明によれば、ロック部材の先端部に
嵌合穴と段部との境界部分に設けたテーパと同等あるい
は該テーパより大きい傾斜角を有するテーパを設けたこ
とにより、ロック部材の嵌合穴への嵌合性をさらに向上
させることができる。
【００６５】この発明によれば、ロック部材の先端部に
嵌合穴と段部との境界部分に設けたテーパと略等しい
か、該テーパよりも大きいＣ面取り形状またはＲ形状を
設けたことにより、ロック部材の嵌合穴への嵌合性を向
上させることができる。
【００６６】この発明によれば、段部および嵌合穴の周
囲に焼入れを施したので、ロック部材の当接による穴の
摩滅等を防止でき、耐久性の向上を図ることができる。
【００６７】この発明によれば、複数の進角側油圧室の
うち少なくとも一つにロータを進角方向に付勢する付勢
部材を設けたことにより、エンジン始動時などバルブタ
イミング調整装置に油圧が十分に供給されておらず、ま
た装置油圧室内に残留油があるときでも、カム反力と共
にロータを進角方向に移動させることができるので、ロ
ータを最進角位置で拘束でき、ロータのばたつきを確実
に防止できるので、エンジンの異音（打音）や振動の発
生を抑制し、安定したエンジン始動を行うことができ
る。
【００６８】この発明によれば、嵌合穴をエンジン始動
時の基準位置に対応する、最進角位置と最遅角位置の中
間位置に形成したので、基準位置から進角・遅角両方向
への動作が可能となり、バルブタイミング調整装置とし
ての制御多様性を増すことができる。
【００６９】この発明によれば、進角・遅角両方向制御
が可能なバルブタイミング調整装置を排気側カムシャフ
トに取付けたので、例えばエンジン始動時に排気弁を進
角方向に制御することにより、エンジンシリンダ内で爆
発燃焼した直後の高温のガスを排気ガスとして触媒側に
供給することができるので、触媒を活性化温度以上に早
期に上げることができ、エンジンが低温時に始動して
も、触媒を通過する排気ガス中に含有される有害物質を
効率よく無害化することができる。従って、通常運転時
に限らず、エンジン始動時においても、大気中に放出さ
れる排気ガス中の有害物質を低減することができるの
で、環境汚染を回避することが可能となる。さらに、通
常運転時に遅角方向に制御することで、トルクアップも
可能となる。
【００７０】この発明によれば、進角・遅角両方向制御
が可能なバルブタイミング調整装置を吸気側カムシャフ
トに取付けたので、従来のように進角制御することによ
り燃費向上やエミッション低減などの効果がある。
【００７１】この発明によれば、ロック部材の先端部を
テーパ若しくはＣ面取り形状若しくはＲ形状部分と平行
部とから構成したので、ロック部材に径方向の力が作用
したときでも、ロック部材にこじれが発生することがな
く、ロック部材が確実に抜けることにより、装置の動作
安定性を確保することができる。
【００７２】この発明によれば、ロック部材を装置径方
向内方に付勢するスプリングの荷重を、ロック部材に作
用する遠心力若しくはエンジン始動時の装置内残油圧相
当力により大きく設定したので、クランキング時にロー
タがカム反力により進角側に弾かれたときでも、装置内
の残油圧によりロック部材の嵌合が阻害されることがな
く、ロック部材が嵌合穴内に確実に嵌合してケースに対
してロータを確実に拘束することができ、これにより装
置の動作安定性を確保することができる。
【００７３】この発明によれば、ロック部材がロータの
外周部に形成された嵌合穴に嵌合した状態、即ち、ロッ
ク部材を装置径方向内方に付勢するスプリングが最も伸
びた状態にあっても、スプリングの荷重を、ロック部材
に作用する遠心力若しくはエンジン始動時の装置内残油
圧相当力より大きく設定したので、クランキング時にロ
ータがカム反力により進角側に弾かれたときでも、装置
内の残油圧によりロック部材の嵌合が阻害されることが
なく、ロック部材が嵌合穴内に確実に嵌合してケースに
対してロータを確実に拘束することができ、これにより
装置の動作安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるバルブタイミ
ング調整装置の内部構造を半径方向に切断して示す断面
図である。
【図２】 図１の軸方向に切断して示す断面図である。
【図３】 （ａ）から（ｃ）は図１および図２に示した
バルブタイミング調整装置におけるロック機構の構成お
よびその動作を説明するための拡大断面図である。
【図４】 図１に示したバルブタイミング調整装置を排
気側に装着したエンジンの始動時のクランキング区間に
おけるロータ（およびカムシャフト）の角度的な位置を
模式的に示したグラフである。
【図５】 （ａ）はこの実施の形態２によるバルブタイ
ミング調整装置におけるロック機構を示す断面図であ
り、（ｂ）は（ａ）に示したロック機構と嵌合する嵌合
穴および段部の構成を示す平面図である。
【図６】 （ａ）はこの実施の形態３によるバルブタイ
ミング調整装置におけるロック機構を示す断面図であ
り、（ｂ）は（ａ）に示したロック機構と嵌合する嵌合
穴および段部の構成を示す平面図である。
【図７】 図６（ａ）および図６（ｂ）に示したバルブ
タイミング調整装置を排気側に装着したエンジンの始動
時のクランキング区間におけるロータの角度的な位置を
模式的に示したグラフである。
【図８】 この実施の形態４によるバルブタイミング調
整装置の内部構造を半径方向に切断して示す断面図であ
る。
【図９】 図８の軸方向に切断して示す断面図である。
【図１０】 図８および図９に示したバルブタイミング
調整装置におけるロック機構を示す断面図である。
【図１１】 この実施の形態４によるバルブタイミング
調整装置の変形例の内部構造を半径方向に切断して示す
断面図である。
【図１２】 この実施の形態５によるバルブタイミング
調整装置の内部構造を半径方向に切断して示す断面図で
ある。
【図１３】 図１２に示したバルブタイミング調整装置
におけるロック機構を示す断面図である。
【図１４】 図１３に示したロック機構と嵌合する嵌合
穴および段部の構成を示す平面図である。
【図１５】 この実施の形態６によるバルブタイミング
調整装置のロック機構を拡大して示す断面図である。
【図１６】 図１５に示したロック機構と嵌合する嵌合
穴および段部の構成を示す平面図である。
【図１７】 この実施の形態７によるバルブタイミング
調整装置のロック機構を拡大して示す断面図である。
【図１８】 この実施の形態７の変形例によるバルブタ
イミング調整装置のロック機構を拡大して示す断面図で
ある。
【図１９】 （ａ）および（ｂ）は、この実施の形態７
によるバルブタイミング調整装置のロック機構を拡大し
て示すものであって、（ａ）はスプリングの伸長状態を
示す断面図、（ｂ）はスプリングの圧縮状態を示す断面
図である。
【符号の説明】
１ ハウジング、２ ケース、２ａ〜２ｄ シュー、３
ロータ、３ａ ボス部、３ｂ〜３ｅ ベーン、４ 進
角側油圧室、５ 遅角側油圧室、６ シール部材、７
ロック機構、７ａ ロックピン（ロック部材）、７ｂ
スプリング、７ｃ 縁部、 ７ｄ 平行部、８ 嵌合
穴、９ 段部、１０，１１ テーパ、１２凹部、１３
付勢部材、１４ 支持部材、１５ 第二段部。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関のクランクシャフトと同期回転
    すると共に内周部から突出して複数の油圧室を構成する
    複数のシューを有するケースと、該ケース内に配設され
    かつ前記油圧室を進角側油圧室と遅角側油圧室とに区画
    する複数のベーンを有するロータと、該ロータの外周部
    に形成された嵌合穴に対して挿抜可能に前記ロータの半
    径方向に移動するロック部材とを備えたバルブタイミン
    グ調整装置であって、 前記ロータの外周部には、該ロータの嵌合穴から進角側
    または遅角側にずれた位置に該嵌合穴と繋がると共に前
    記外周部より低くかつ前記嵌合穴の底部より高い段部が
    設けられた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】 段部を長穴形状に形成したことを特徴と
    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】 段部を装置軸方向への型抜き形状として
    形成した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。
  4. 【請求項４】 ロータの外周部と段部との境界部分およ
    び嵌合穴と前記段部との境界部分にはそれぞれテーパが
    設けられると共に、前記嵌合穴と前記段部との境界部分
    に設けたテーパは前記ロータの外周部と前記段部との境
    界部分に設けたテーパよりも短くかつ傾斜角が大きいこ
    とを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１
    項記載のバルブタイミング調整装置。
  5. 【請求項５】 ロック部材の先端部には、嵌合穴と段部
    との境界部分に設けたテーパと同等あるいは該テーパよ
    り大きい傾斜角を有するテーパが設けられたことを特徴
    とする請求項４記載のバルブタイミング調整装置。
  6. 【請求項６】 ロック部材の先端部には、嵌合穴と段部
    との境界部分に設けたテーパと略等しいか、該テーパよ
    りも大きいＣ面取り形状またはＲ形状が設けられたこと
    を特徴とする請求項４記載のバルブタイミング調整装
    置。
  7. 【請求項７】 段部および嵌合穴に焼入れを施したこと
    を特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか１項
    記載のバルブタイミング調整装置。
  8. 【請求項８】 複数の進角側油圧室のうち少なくとも一
    つにはロータを進角方向に付勢する付勢部材が設けられ
    た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。
  9. 【請求項９】 嵌合穴はエンジン始動時の基準位置に対
    応する最進角位置と最遅角位置との中間位置に設けられ
    た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。
  10. 【請求項１０】 排気側カムシャフトに取付けられたこ
    とを特徴とする請求項９記載のバルブタイミング調整装
    置。
  11. 【請求項１１】 吸気側カムシャフトに取付けられたこ
    とを特徴とする請求項９記載のバルブタイミング調整装
    置。
  12. 【請求項１２】 内燃機関のクランクシャフトと同期回
    転するケースと該ケース内に配設されたロータとの自由
    回転を規制するロック部材を備え、該ロック部材が最進
    角位置と最遅角位置以外の略中間位置に嵌合するバルブ
    タイミング調整装置であって、前記ロック部材の先端部
    はテーパ若しくはＣ面取り形状若しくはＲ形状部分と、
    平行部とから構成されたことを特徴とするバルブタイミ
    ング調整装置。
  13. 【請求項１３】 内燃機関のクランクシャフトと同期回
    転するケースと該ケース内に配設されたロータとの自由
    回転を規制するロック部材を備え、該ロック部材が最進
    角位置と最遅角位置以外の略中間位置に嵌合し、かつ前
    記ロック部材がスプリング力と油圧力により装置径方向
    に移動可能であるバルブタイミング調整装置であって、
    前記ロック部材を装置径方向内方に付勢するスプリング
    の荷重を、前記ロック部材に作用する遠心力若しくはエ
    ンジン始動時の装置内残油圧相当力より大きく設定した
    ことを特徴とするバルブタイミング調整装置。
  14. 【請求項１４】 ロック部材が装置径方向内方に付勢す
    るスプリングが最も伸びて前記ロック部材がロータの外
    周部に形成された嵌合穴に嵌合した状態にあっても、前
    記スプリングの荷重を、前記ロック部材に作用する遠心
    力若しくはエンジン始動時の装置内残油圧相当力より大
    きく設定したことを特徴とする請求項１３記載のバルブ
    タイミング調整装置。
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