JP2003083012A - 内燃機関用バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ストッパピン７とストッパ穴１１１ａとの両
者が嵌合に至らなくても所定位相に拘束できてエンジン
を確実に始動可能とさせる内燃機関用バルブタイミング
調整装置を提供する。 【解決手段】 ストッパピン７とストッパ穴１１１ａと
が嵌合し合う位置に加え、その嵌合し合う位置の進角側
あるいは遅角側の少なくとも一方の側に、進角側領域あ
るいは遅角側領域を広げるようにストッパ穴１１１ａの
一部が変形され、ストッパピン７とブッシュ１１１とが
所定量の隙間を有して係合するように段部１１１ｂを形
成させる。この段部１１１ｂは、所定量の隙間を有して
いることから両者を容易に係合でき、このストッパピン
７の段部１１１ｂへ係合を経て、ストッパピン７がスト
ッパ穴１１１ａへ嵌合する行程中にエンジン１００の始
動が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃期間（以下、
「内燃機関」をエンジンと呼称する）の吸気バルブまた
は排気バルブの少なくともいずれか一方の開閉タイミン
グ（以下、「開閉タイミング」をバルブタイミングと呼
称する）を運転条件に応じて変更するための内燃機関用
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転によ
る位相差により吸気バルブおよび排気バルブの少なくと
もいずれか一方のバルブタイミングを制御する例えばベ
ーン式のバルブタイミング調整装置が知られている。こ
のバルブタイミング調整装置は、カムシャフト側回転体
（従動側回転体）であるベーンロータに嵌合部としての
ストッパピンを有し、クランクシャフト側回転体（駆動
側回転体）であるハウジング部材に非嵌合部としてのス
トッパピンを嵌合可能とさせる嵌合穴が設けられること
により両回転体の相対回転を拘束するものである。

【０００３】この両回転体の相対回転の拘束は、エンジ
ンの始動時においてベーンロータを所定位相（最進角位
相と最遅角位相との略中間位相）に移動および制止させ
ることが困難であることから行われ、エンジンの始動が
完了すると嵌合穴からストッパピンを抜いて両回転体の
相対回転の拘束を解除させている。なお、ベーンロータ
の所定位相（最進角位相と最遅角位相との略中間位相）
への拘束は、例えば吸気側（吸気バルブ）ではベーンロ
ータを最遅角位相から若干進角させた位相となるよう
に、また排気側（排気バルブ）では逆にベーンロータを
最進角位相から若干遅角させた位相となるように合せら
れ、エンジンを最適に始動させている。

【０００４】そこで、略中間位相にてストッパピンと嵌
合穴とを嵌合させるバルブタイミング調整装置として、
特開平１１−２１８００９号公報、特開平１１−２８０
４２７号公報、および特開２０００−２３０５１１号公
報等に開示されているものが知られ、ストッパピンと嵌
合穴との嵌合を安定して行えるように工夫されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これら公報に
開示されているものはストッパピンと嵌合穴との嵌合を
安定して行えるように工夫されているものの、ストッパ
ピンと嵌合穴との嵌合ができない事態の発生には対応で
きていない。つまり、ストッパピンと嵌合穴との嵌合が
不調に至ると、ベーンロータを所定位相に拘束できなく
なりベーンロータが最進角位相と最遅角位相との間を大
きく揺動する。そして、このベーンロータの揺動は、ベ
ーンロータの移動最終端部にてハウジング部材との衝突
等による打音を発生させたり、エンジンが始動できなく
なるので問題である。

【０００６】本発明の目的は上記の点に鑑み、嵌合部と
非嵌合部との両者が嵌合に至らなくても所定位相に拘束
できてエンジンを確実に始動可能とさせる内燃機関用バ
ルブタイミング調整装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の請求項１記載の内燃機関用バルブタイ
ミング調整装置によると、嵌合部と非嵌合部とが嵌合し
合う位置に加え、その嵌合し合う位置の進角側あるいは
遅角側の少なくとも一方の側に進角側領域あるいは遅角
側領域を広げるように非嵌合部の一部が変形され、嵌合
部と非嵌合部の変形部とを、駆動側回転体と従動側回転
体の両回転体の回転方向に対して所定量の隙間を有して
係合させる係合手段を備える。

【０００８】それにより、駆動側回転体と従動側回転体
の両回転体の回転方向に対して所定量の隙間を有して係
合させる係合手段を有していることから、嵌合部と非嵌
合部の変形部とを容易に係合できる。そして、嵌合部と
非嵌合部の変形部とが容易に係合した時点にて、エンジ
ンを確実に始動可能とさせる位相に拘束させ、その後に
おいて嵌合部と非嵌合部との嵌合により、より両者の相
対位置を安定させるのである。このように、嵌合部と非
嵌合部との両者が嵌合に至らなくても所定位相に拘束で
きてエンジンを確実に始動可能とさせる内燃機関用バル
ブタイミング調整装置を提供できる。

【０００９】本発明の請求項２の記載によると、嵌合部
は略柱状のピン部、および非嵌合部はピン部を嵌合可能
に形成される穴部および変形部を備えたピン嵌合部であ
る。そして、変形部は、ピン嵌合部に備えた穴部が開口
されて前記したピン部が嵌合する側の開口面に形成さ
れ、所定量の隙間を有してピン部とピン嵌合部側とを係
合させるように穴部の入口側に形成される段部である。

【００１０】それにより、ピン部は、自らが嵌合する側
の開口面に沿ってその開口面に形成された穴部に導かれ
る際、先ず穴部の入口側に形成される段部に係合する。
この係合は、所定量の隙間を有するように形成された段
部であることからピン部が容易に引っかかり行われる。
そして、段部に係合されたピン部が穴部に嵌合する。こ
のように、簡潔な構成の係合手段が構成できる。

【００１１】本発明の請求項３の記載によると、段部
は、ピン部と穴部とが嵌合し合う位置に加え、その嵌合
し合う位置の進角側および遅角側に、それぞれ進角側領
域および遅角側領域を広げてピン部と所定量の隙間を有
して係合させるように穴部の入口側に形成される第１段
部、第２段部のいずれかを有している。また、第１段
部、第２段部とは、ピン部とピン嵌合部との嵌合方向に
おけるその段部高さを異ならせて設けられられている。
そして、ピン部とピン嵌合部との進角側および遅角側方
向への相対位置移動時に生じる進角側および遅角側方向
への反復揺動、およびピン部とピン嵌合部とが嵌合し合
う方向にその両者の相対位置を近づけように加わる作用
力により、ピン部とピン嵌合部とは段部高さを異ならせ
た第１、第２段部に相互に当接することで両者の係合方
向の相対位置を近づけ、かつピン部とピン嵌合部との進
角側および遅角側方向への揺動範囲を狭めながら略中間
位相に嵌合させるようにした。

【００１２】このように、嵌合部と非嵌合部との嵌合で
きる確率を高めるとともに、目標嵌合位置にバルブタイ
ミングを近接させてエンジン始動性を高めることができ
る。なお、前記したピン部とピン嵌合部とが嵌合し合う
方向にその両者の相対位置を近づけように加わる作用力
による両者の近接速度は、ピン部とピン嵌合部との進角
側および遅角側方向への相対位置移動時に生じる進角側
および遅角側方向への反復揺動速度よりも遅く、段部高
さを異ならせることにより反復揺動幅を抑えながらピン
部とピン嵌合部とが係合し合う方向にその両者の相対位
置を近づけることができる。

【００１３】本発明の請求項４の記載によると、段部
は、進角側あるいは遅角側の少なくとも一方の側を複数
段に構成する。ここで、駆動軸と従動軸間に発生する反
復トルクによりピン部とピン嵌合部とが近接と離間を繰
り返しながら、ピン部とピン嵌合部とが係合し合う方向
にその両者の相対位置が近くことが確認されている。つ
まり、ピン部とピン嵌合部とが係合する方向とは逆の戻
り行程を含んでいるのである。このことから、段部を進
角側あるいは遅角側の少なくとも一方の側に複数段に構
成することにより、複数段の段部のうち開口面側の段部
から穴部に向け順に係合する際に上記した戻り行程が段
部よって係止される。すなわち、繰り返し発生する戻り
行程と複数段の段部とが対応して戻り行程が阻止され、
ピン部とピン嵌合部との係合からピン部の穴部への嵌合
を速やかに実行させることができる。

【００１４】本発明の請求項５の記載によると、ピン部
は、先細り状のテーパ部を有するとともにこのテーパ部
のテーパ角度は６°未満に形成され、ピン嵌合部に形成
された穴部にテーパ部が嵌合されることにより、ピン部
とピン嵌合部とを略中間位相に嵌合させる。

【００１５】ここで、本発明者は、上記したテーパ部を
大きく設けることによるピン部と穴部との嵌合容易効果
と、テーパ部を大きく設けることによるピン部の穴部か
らの嵌合不安定（ピン部が穴部への嵌合させる作用力に
反して抜ける力が発生）作用とを検討した。その結果、
このテーパ部を６°未満に形成することにより、嵌合容
易効果と嵌合不安定作用抑制効果とを両立させることが
できるようになった。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の複数の実施形態を
図面に基づいて説明する。

【００１７】（第１実施形態）本発明の第１実施形態で
ある内燃機関用バルブタイミング調整装置を図面を参照
して詳細に説明する。なお、以下説明する内燃機関用バ
ルブタイミング調整装置は、嵌合部と非嵌合部とが嵌合
し合う位置に加え、その嵌合し合う位置の進角側あるい
は遅角側の少なくとも一方の側に進角側領域あるいは遅
角側領域を広げるように非嵌合部の一部が変形され、嵌
合部と非嵌合部の変形部とを、駆動側回転体と従動側回
転体の両回転体の回転方向に対して所定量の隙間を有し
て係合させる係合手段を備えることにより、嵌合部と非
嵌合部との両者が嵌合に至らなくても所定位相（バルブ
タイミング）に拘束できてエンジンを確実に始動可能と
させる内燃機関用バルブタイミング調整装置が提供でき
る技術に関する。

【００１８】図１２は、本発明の第１実施形態であるバ
ルブタイミング調整装置１を含むガソリンエンジン１０
０全体を示す全体概略構成図である。バルブタイミング
調整装置１は、エンジン１００に付設され、油圧により
駆動される可変バルブタイミング機構５０（以下「ＶＶ
Ｔ」と呼称する）、このＶＶＴ５０への駆動力を印加す
るオイルコントロールバルブ８０（以下「ＯＣＶ」と呼
称する）、駆動軸としてのクランクシャフト１１の回転
角度（クランク角度）を検出するクランク角センサ４
０、従動軸としての吸気側カムシャフト２２の回転角度
（クランク角度）を検出するカム角センサ４１、および
バッテリ６０より電源供給されこれらセンサ４０、４１
等からの入力信号４０ａ、４１ａに基づいてＯＣＶ８０
に対して駆動信号７０ａを送信して駆動制御するＥＣＵ
７０等を備えている。

【００１９】エンジン１００は、往復移動するピストン
１２の下端部にクランクシャフト１１が連結されてクラ
ンクシャフト１１を回転させている。このクランクシャ
フト１４の近傍には、磁性体ロータと電磁ピックアップ
（ともに図示しない）とから構成されるクランク角セン
サ４０が配設され、クランクシャフト１１の回転角度
（クランク角度）を検出している。また、吸気側カムシ
ャフト２２の近傍には、磁性体ロータと電磁ピックアッ
プ（ともに図示しない）とから構成されるカム角センサ
４１が配設され、吸気側カムシャフト２２の回転角度
（カム角度）を検出している。

【００２０】吸気通路２０および排気通路３０には、吸
気バルブ２１および排気バルブ３１が各々配設され、こ
れらバルブ２１、３１を開閉駆動するための吸気側カム
シャフト２２および排気側カムシャフト３２が各々配置
されている。また、各カムシャフト２２、３２の一端に
は、吸気側タイミングプーリ２３、排気側タイミングプ
ーリ３３が各々装着されており、これらタイミングプー
リ２３、３３は、タイミングベルト３４を介してクラン
クシャフト１１に連結されている。従って、エンジン１
００の作動時にはクランクシャフト１１からタイミング
ベルト３４および各タイミングプーリ２３、３３を介し
て各カムシャフト２２、３２に回転駆動力が伝達され、
各カムシャフト２２、３２が回転することにより吸気バ
ルブ２１、および排気バルブ３１が開閉駆動される。こ
れら各バルブ２１、３１は、クランクシャフト１１の回
転およびピストン１２の上下動に同期して、すなわち吸
気行程、圧縮行程、爆発・膨張行程、および排気行程よ
りなるエンジン１００における一連の４行程に同期し
て、所定の開閉タイミングで駆動される。

【００２１】ＶＶＴ５０は、クランクシャフト１１から
の駆動力がタイミングベルト３４を介して吸気側タイミ
ングプーリ２３に伝達され、この吸気側タイミングプー
リ２３の回転に対する吸気側カムシャフト２２の回転の
位相を変化させることにより、吸気バルブ２１のバルブ
タイミングを連続的に変更させるための機構である。そ
して、吸気バルブ２１の開閉タイミングを変更すること
により、吸気バルブ２１と排気バルブ３１が同時に開弁
する期間であるバルブオーバーラップ期間の変更を実現
している。なお、ＶＶＴ５０を駆動する油圧は、油圧ポ
ンプ６１によってオイルパン６２から吸い上げられ、所
定の圧力をもって供給される。

【００２２】上記のＶＶＴ５０のシステム構成につい
て、図１および図２を参照して説明する。図１は、本発
明の第１実施形態であるＶＶＴ５０が配設された吸気側
カムシャフト２２近傍の構成図であり、図１（ａ）は、
正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）中のＡ−Ａ線
断面図である。図２は、ストッパピン周辺を示す細部説
明図であり、図２（ａ）は、図１（ｂ）中のＢ方向矢視
図、図２（ｂ）は、図２（ａ）中のＣ−Ｃ線断面図であ
る。なお、図１（ａ）は、図２（ｂ）に示すフロントプ
レート５およびボルト１２１を取り外した状態を示す。
吸気側タイミングプーリ２３、シューハウジング３、お
よびフロントプレート５は、駆動側回転体を構成し互い
にボルト１２０により同軸上に固定されている。

【００２３】また、ベーンロータ９は、ノックピン２に
より回転角度方向の位置決めがなされ、ボルト１２１に
よりカムシャフト２２に一体に固定されており従動側回
転体を構成している。なお、カムシャフト２２は、タイ
ミングプーリ２３に対し所定の位相差にて回動可能であ
る。カムシャフト２２およびタイミングプーリ２３は、
図１（ｂ）に示す矢印Ｂ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。図１中の４
は、コイルスプリングであり、このコイルスプリング４
の巻き始め端部と巻き終わり端部とが各々シューハウジ
ング３とベーンロータ９に係止し、シューハウジング３
とベーンロータ９とを相対回転させる力を発生させベー
ンロータ９をシューハウジング３に対して進角方向に付
勢させている。

【００２４】シューハウジング３およびベーンロータ９
の軸方向両端面は、タイミングプーリ２３およびフロン
トプレート５により覆われている。カムシャフト２２の
外周壁２３ａは従動側回転体の軸受け部を構成してい
る。従って、カムシャフト２２およびベーンロータ９は
タイミングプーリ２３およびシューハウジング３に対し
て同軸に相対回転可能である。ベーンロータ９の内壁に
は、嵌合部としてのピン部（以降、ストッパピンと呼称
する）７がカムシャフト２２の軸方向と略平行に挿入さ
れて摺動可能とさせるピン挿入穴８が設けられている。
なお、ストッパピン７は略柱状形状体であり、この筒状
体の一端に付勢手段としてのスプリング１０を配設して
タイミングプーリ２３側に付勢させている。タイミング
プーリ２３の側端面には、非嵌合部としての穴部（以
降、ストッパ穴と呼称する）１１１ａを備えたピン嵌合
部（以降、ブッシュと呼称する）１１１が圧入されて設
けられている。つまり、ストッパピン７は、このブッシ
ュ１１１に形成されたストッパ穴１１１ａに嵌合可能で
ある。ストッパピン７がストッパ穴１１１ａに嵌合した
状態では、シューハウジング３に対するベーンロータ９
の相対回転は拘束される。これらストッパピン７、スト
ッパ穴１１１ａおよびスプリング８は嵌合手段を構成し
ている。

【００２５】シューハウジング３は、周方向にほぼ等間
隔に台形状に形成されたシュー３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ
を有している。シュー３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの周方向
の４箇所の間隙にはそれぞれベーン９ａ、９ｂ、９ｃ、
９ｄを収容する収容室としての扇状空間部９０が形成さ
れており、シュー３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの内周面は断
面円弧状に形成されている。ベーンロータ９は周方向に
ほぼ等間隔にベーン９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを有し、こ
のベーン９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄがシュー３ａ、３ｂ、
３ｃ、３ｄの周方向の間隙に形成されている扇状空間部
９０に回転可能に収容されている。そして、シュー３ａ
とベーン９ａとの間、シュー３ｂとベーン９ｂとの間、
シュー３ｃとベーン９ｃとの間、およびシュー３ｄとベ
ーン９ｄとの間には、各々遅角油圧室１１０ａ、１１０
ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが形成されている。また、シュ
ー３ａとベーン９ｂとの間、シュー３ｂとベーン９ｃと
の間、シュー３ｃとベーン９ｄとの間、およびシュー３
ｄとベーン９ａとの間には、各々進角油圧室１１０ｅ、
１１０ｆ、１１０ｇ、１１０ｈが形成されている。

【００２６】図２に示すように、ストッパピン７とスト
ッパ穴１１１ａとが嵌合し合う位置に加え、その嵌合し
合う位置の進角側（図２中の右側）に進角側領域を広げ
るようにストッパ穴１１１ａ（非嵌合部）の一部が変形
され、ストッパピン７とブッシュ１１１とが駆動側回転
体と従動側回転体の両回転体の回転方向に対して所定量
の隙間（図２（ｂ）中のΔＬ１寸法）を有して係合する
ように変形部としての段部（第１段部）１１１ｂを形成
させた。この段部１１１ｂは、ストッパ穴１１１ａが嵌
合される側に開口した開口面１１１ｃに形成されてお
り、これら段部１１１ｂとストッパピン７は係合手段を
構成している。

【００２７】具体的には、ブッシュ１１１の一方の軸方
向端面を部分的に切り欠いて段部１１１ｂを構成する。
この切り欠く際に形成される切り欠き線（図２（ａ）中
のＹ１、Ｙ２）は、ベーンロータ９の相対回転によりス
トッパピン７の移動する方向と略直行する方向となる略
直線である。本実施形態では、ストッパピン７のストッ
パ穴１１１ａへの嵌合位置よりも進角側となる進角側移
動領域に所定量の隙間（ΔＬ１）を有するようにストッ
パピン７の端部の一部を切り欠いて１段の段部１１１ｂ
を構成している。つまり、上記した切り欠き線Ｙ１、Ｙ
２と接するようにストッパ穴１１１ａが配設させること
により、所定量の隙間（ΔＬ１寸法）を有して進角側領
域を広げるように形成されている。

【００２８】なお、上記した隙間（ΔＬ１寸法）は、本
実施形態ではストッパピン７の外径の２０から３０％の
寸法を確保した。つまり、ストッパピン７の外径がφ１
０ｍｍである場合には、本実施形態では約２ｍｍから３
ｍｍの間に設定される。この程度の隙間寸法に設定すれ
ば、ストッパピン７のストッパ穴１１１ａへの嵌合に比
してストッパピン７が段部１１１ｂに容易に引っかかる
ことからストッパピン７の段部１１１ｂへの係合が格段
に高確率に行われる。図２（ｂ）中の破線Ｘ１位置から
破線Ｘ２位置は、ストッパピン７が開口面１１１ｃに沿
って遅角側から進角側に向けてストッパ穴１１１ａに導
かれ段部１１１ｂに係合した状態を示す。

【００２９】そして、このストッパピン７が段部１１１
ｂへ係合した時点にて、エンジン１００を確実に始動可
能とさせる位相に拘束できる。また、ストッパピン７が
段部１１１ｂへ係合したのちに段部１１１ｂ内を進角お
よび遅角方向に反復揺動することがあっても、ストッパ
ピン７の段部１１１ｂ内における移動量が少ないことか
らストッパピン７の段部１１１ｂへの当接による衝撃力
は小さく抑えられる。更に、格段に高確率に行われるス
トッパピン７の段部１１１ｂへの係合により、ベーンロ
ータ９の移動最終端部にてベーンロータ９とハウジング
部材としてのシューハウジング３との衝突等による打音
を発生させなくなる。そして、段部１１１ｂに係合され
て図２（ｂ）中の破線Ｘ２位置にあるストッパピン７が
ストッパ穴１１１ａに嵌合する。

【００３０】図５は、変形例のストッパピン周辺を示す
図１（ｂ）中のＢ方向矢視図であり、図２に示した段部
１１１ｂに対して、図５に示す段部構成としてもよい。
この段部１１１ｂａは、ブッシュ１１１の一方の軸方向
端面を切り欠き線Ｙ３、Ｙ４に沿って切り欠いて構成さ
れている。この切り欠き線Ｙ３、Ｙ４は、ベーンロータ
９の相対回転によりストッパピン７の移動する方向と略
直行する方向、かつストッパピン７の周曲面に略平行と
なる曲線である。具体的には、ストッパピン７の周曲面
の曲率よりも大きい曲率の切り欠き線Ｙ３、Ｙ４とし、
ストッパピン７がベーンロータ９の相対回転により移動
して段部１１１ｂに係合する直前位置でのストッパピン
７の先端部と開口面１１１ｃとの接触面積を大きくして
いる。これにより、ストッパピン７の先端部と開口面１
１１ｃとの接触面圧が小さくなるように考慮され、その
接触部での摩耗を抑制させている。

【００３１】図４は、エンジン１００の低速運転域にお
けるＶＶＴ５０による進角および遅角特性を示す説明図
である。エンジン１００の低速運転域においては、特に
ベーンロータ９を所定位相（最進角位相と最遅角位相と
の略中間位相）に移動させる際に、シューハウジング３
に対するベーンロータ９の相対回転を揺動させる反復ト
ルクが発生する。この反復トルクにより、図４中に示す
進角から遅角方向（グラフＹ軸の下から上方向）への移
動行程中に遅角から進角方向への戻り行程Ｒ（例えば図
４中（イ）と（ロ）間）を複数回に渡り生じさせてい
る。この反復トルクによる戻り行程は、遅角から進角方
向への移動行程中においても発生する。

【００３２】このように、エンジン１００の低速運転
域、特にエンジン１００の始動時においてベーンロータ
９を所定位相に移動および制止させることが困難である
ことから、上記したストッパピン７と段部１１１ｂおよ
びストッパ穴１１１ａ間とを始動に適した中間位相に固
定（係止および嵌合）させている。なお、例えばストッ
パピン７と段部１１１ｂとが進角から遅角方向へ移動し
たのちに係止すれば、この進角から遅角方向への移動行
程中における遅角から進角方向への戻り行程Ｒ（図４中
に示す）を阻止できる。この戻り行程Ｒに要する時間が
削減されてストッパピン７がストッパ穴１１１ａに嵌合
する。つまり、速やかにストッパピン７とストッパ穴１
１１ａを嵌合させて両者７、１１１ａの相対位置を安定
させることができる。

【００３３】ストッパピン７が開口面１１１ｃに沿って
遅角側から進角側に向けてストッパ穴１１１ａに導かれ
る動作状況を、図３および図１３を用いて説明する。図
３は、ストッパピン７の段部１１１ｂへの係合過程を説
明する模式断面図であり、図３（ａ）は、ストッパピン
７の段部１１１ｂへの係合初期時を示し、図３（ｂ）
は、ストッパピン７が段部１１１ｂに係合する状態を示
し、図３（ｃ）は、ストッパピン７がストッパ穴１１１
ａに嵌合する状態を示す。図１３は、図１２中のＶＶＴ
５０とＯＣＶ８０間の作動油供給経路を示す模式図であ
る。

【００３４】エンジン１００の始動が行われると、ＥＣ
Ｕ７０よりの指令を受けてＯＣＶ８０により油路の切替
え制御がなされ進角油圧室１１０ｈにオイルポンプ６１
よりの油圧が導入される。すると、コイルスプリング４
の付勢力と進角油圧室１１０ｈに加わる油圧力、および
図４を用いて説明した反復トルク中の進角方向の駆動ト
ルクの合力によりベーン９ａが進角方向（図３中の右方
向）に移動する。このようにストッパピン７はストッパ
穴１１１ａ方向へ押し出され、図２（ｂ）中のＸ１位置
から図３（ａ）に示す位置まで移動する。つまり、スト
ッパピン７は、自らが嵌合する側の開口面１１１ｃに沿
ってその開口面１１１ｃに形成されたストッパ穴１１１
ａに導かれる際、先ずストッパ穴１１１ａの入口側に形
成される段部１１１ｂに引っ掛かり配置される。このス
トッパピン７の段部１１１ｂへの配置は、所定量の隙間
（ΔＬ１）を有するように形成された段部１１１ｂであ
ることから容易に行われる。

【００３５】そして、図３（ｂ）に示すように上記した
ストッパピン７を進角方向に移動させる合力（駆動力）
が加わりストッパピン７の段部１１１ｂへの配置を維持
した状態において、図４を用いて説明した反復トルクが
ベーン９ａを進角方向（図３中の右方向）に移動させる
ように駆動トルクＦ１が働き、ストッパピン７が段部１
１１ｂの端部壁１１１ｄに当接して両者７、１１１ｂを
係合させる。

【００３６】図３（ｂ）に示す状態から、図４を用いて
説明した反復トルク中の遅角方向（図３中の左方向）に
移動させるようにベーン９ａに駆動トルクＦ２が働き、
この駆動トルクＦ２がコイルスプリング４の付勢力と進
角油圧室１１０ｈに加わる油圧力に抗してストッパピン
７をストッパ穴１１１ａ方向へ導く。そして、スプリン
グ１０の付勢力とオイルポンプ６１よりの油圧作用力の
合力Ｆ３によりストッパ穴１１１ａ方向へ押し出され、
ストッパピン７がストッパ穴１１１ａへ嵌合し、この状
態を図３（ｃ）に示す。

【００３７】上記したようにストッパピン７の段部１１
１ｂへ係合を経て、ストッパピン７がストッパ穴１１１
ａへ嵌合する行程中にエンジン１００の始動が行われ、
ストッパピン７の段部１１１ｂへ係合ののちストッパピ
ン７がストッパ穴１１１ａへ嵌合することで両者７、１
１１ａの相対位置を安定させるのである。このように、
ストッパピン７とストッパ穴１１１ａとの両者が嵌合に
至らなくても簡潔な構成の係合手段を有することにより
所定位相に拘束でき、エンジン１００を確実に始動可能
とさせる内燃機関用バルブタイミング調整装置１を提供
できる。

【００３８】（第２実施形態）本発明の第２実施形態を
図６に示す。第１実施形態と実質的に同一構成部分には
同一符号を付し説明を省略する。なお、図６は、第１実
施形態に対し段部の構成が異なる。図６は、本発明の第
２実施形態であるＶＶＴ５０におけるストッパピン７の
段部１１１ｂへの係合過程を説明する模式断面図であ
り、図６（ａ）は、ストッパピン７の段部１１１ｂへの
係合初期時を示し、図６（ｂ）は、ストッパピン７が段
部１１１ｂに係合する状態を示し、図６（ｃ）は、スト
ッパピン７がストッパ穴１１１ａに嵌合する状態を示
す。

【００３９】図６では、ストッパピン７とストッパ穴１
１１ａとが嵌合し合う位置に加え、その嵌合し合う位置
の遅角側（図６中の左側）に遅角側領域を広げるように
ストッパ穴１１１ａ（非嵌合部）の一部が変形され、ス
トッパピン７とブッシュ１１１とが駆動側回転体と従動
側回転体の両回転体の回転方向に対して所定量の隙間
（図６（ａ）中のΔＬ２寸法）を有して係合するように
変形部としての段部（第２段部）２１１ｂを形成させ
た。エンジン１００の始動時の初爆が得られるまでの極
低回転時は、オイルポンプ６１からの油圧作用力が得ら
れにくい。つまり、この油圧作用力を得てストッパピン
７を遅角側から進角側に向けて移動する構成のＶＶＴ５
０においては、図６に示す段部２１１ｂの構成が好適で
あり、以下説明する。

【００４０】図６（ａ）は、第１実施形態時と同要領に
てストッパピン７が段部２１１ｂへ配置されている状況
である。なお、エンジン１００の始動時には、油圧によ
り進角させる力が得られにくく、かつこの油圧により進
角させる力に反して図４を用いて説明した反復トルク中
の遅角方向（図６中の左方向）に移動させるようにベー
ン９ａに駆動トルクＦ２が働く際に、進角方向へのスト
ッパピン７の移動が困難な状況となる。このストッパピ
ン７の進角方向への移動が阻止される状況下において、
段部２１１ｂがΔＬ２寸法だけ遅角側領域を広げて設け
られていると、早期にストッパピン７が段部２１１ｂに
拘束される。このストッパピン７の段部２１１ｂへの拘
束後に上記した遅角方向に反復トルク中の駆動トルクＦ
２が作用しても、ストッパピン７が段部２１１ｂの端部
２１１ｄに係合し、ストッパピン７が遅角方向に移動す
ることがない。

【００４１】そして、図６（ｃ）に示すように反復トル
クＦ１がベーン９ａを進角方向（図３中の右方向）に移
動させるように働きストッパピン７がストッパ穴１１１
ａへ導かれる。そして、スプリング１０の付勢力とオイ
ルポンプ６１よりの油圧作用力の合力Ｆ３によりストッ
パ穴１１１ａ方向へ押し出され、ストッパピン７がスト
ッパ穴１１１ａへ嵌合する。

【００４２】（第３実施形態）本発明の第３実施形態を
図７に示す。第１実施形態と実質的に同一構成部分には
同一符号を付し説明を省略する。なお、図７は、第１実
施形態に対し段部の構成が異なる。図７は、本発明の第
３実施形態であるＶＶＴ５０におけるストッパピン７周
辺を示す模式断面図である。

【００４３】図７では、ストッパピン７とストッパ穴１
１１ａとが嵌合し合う位置に加え、その嵌合し合う位置
の進角側（図７中の右側）に進角側領域および遅角側
（図７中の左側）に遅角側領域を広げるようにストッパ
穴１１１ａ（非嵌合部）の一部が変形され、ストッパピ
ン７とブッシュ１１１とが駆動側回転体と従動側回転体
の両回転体の回転方向に対して所定量の隙間（図７中の
ΔＬ３寸法およびΔＬ４寸法）を有して係合するように
変形部としての段部（第１段部）３１１ｂ、段部（第２
段部）３２１ｂを各々形成させた。また、段部３１１ｂ
と段部３２１ｂとは、ストッパピン７とストッパ穴１１
１ａとの嵌合方向におけるその段部高さを異ならせて設
けられている。

【００４４】図８に示す模式断面図用いて、ストッパピ
ン７の上記した段部３１１ｂ、３２１ｂへ係合、および
ストッパ穴１１１ａへの嵌合過程を説明する。なお、本
実施形態では、遅角油圧室１１０ａに油圧が加わりスト
ッパピン７が進角側から遅角側に向けてストッパ穴１１
１ａ方向に押し出される状況である。図８（ａ）は、遅
角油圧室１１０ａに加わる油圧の作用力と図４を用いて
説明した反復トルク中の遅角方向の駆動トルクＦ２の合
力、およびスプリング１０の付勢力とオイルポンプ６１
よりの油圧作用力の合力Ｆ３により、図８（ａ）中の実
線表示のストッパピン７から破線表示のストッパピン７
位置へと（ハ）方向に移動し、ストッパピン７が段部３
２１ｂに当接したのち係合する。

【００４５】図８（ａ）に示す状態から、図４を用いて
説明した反復トルク中の進角方向の駆動トルクＦ１と上
記した合力Ｆ３により、図８（ｂ）中の実線表示のスト
ッパピン７から破線表示のストッパピン７位置へと
（ニ）方向に移動し、ストッパピン７が段部３１１ｂに
当接したのち係合する。そして、図８（ｂ）に示す状態
から、図４を用いて説明した反復トルク中の遅角方向の
駆動トルクＦ２と上記した合力Ｆ３により、図８（ｃ）
中の実線表示のストッパピン７から破線表示のストッパ
ピン７位置へと（ニ）方向に移動し、ストッパピン７が
ストッパ穴１１１ａに嵌合する。

【００４６】このように、ストッパピン７とストッパ穴
１１１ａとの進角側および遅角側方向への相対位置移動
時に生じる進角側および遅角側方向への反復揺動（駆動
トルクＦ１およびＦ２による）、およびストッパピン７
とストッパ穴１１１ａとが嵌合し合う方向にその両者の
相対位置を近づけように加わる作用力（合力Ｆ３）によ
り、ストッパピン７とストッパ穴１１１ａとは高さを異
ならせた段部３１１ｂと段部３２１ｂとに相互に当接す
ることで両者７、１１１ａの嵌合方向の相対位置を近づ
け、かつストッパピン７とストッパ穴１１１ａとの進角
側および遅角側方向への揺動範囲を狭めたのちに嵌合す
る。

【００４７】なお、ストッパピン７とストッパ穴１１１
ａとが嵌合し合う方向にその両者の相対位置を近づけよ
うに加わる作用力（合力Ｆ３）による両者７、１１１ａ
の近接速度は、ストッパピン７とストッパ穴１１１ａと
の進角側および遅角側方向への相対位置移動時に生じる
進角側および遅角側方向への反復揺動（駆動トルクＦ１
およびＦ２による）速度よりも遅く、段部３１１ｂ、３
２１ｂの高さを異ならせることにより反復揺動幅を抑え
ながらストッパピン７とストッパ穴１１１ａとが係合し
合う方向にその両者の相対位置を近づけることができ
る。このように、ストッパピン７とストッパ穴１１１ａ
との嵌合できる確率を高めるとともに、目標嵌合位置に
バルブタイミングを近接させてエンジン１００の始動性
を高めることができる。

【００４８】（第４実施形態）本発明の第４実施形態を
図９に示す。第１実施形態と実質的に同一構成部分には
同一符号を付し説明を省略する。なお、図９は、第１実
施形態に対し段部の構成が異なる。図９は、本発明の第
４実施形態であるＶＶＴ５０におけるストッパピン７周
辺を示す模式断面図である。

【００４９】図９に示すように、遅角側に複数段（本実
施形態では３段）の段部４１１ｂ、４２１ｂ、４３１ｂ
を構成する。なお、複数段の段部４１１ｂ、４２１ｂ、
４３１ｂは、開口面１１１ｃ側より徐々にストッパピン
７とブッシュ１１１との係合する隙間寸法を小さく形成
させてある。ここで、図４を用いて説明した反復トルク
によりストッパピン７とブッシュ１１１とが近接と離間
を繰り返しながら、ストッパピン７とブッシュ１１１と
が係合し合う方向にその両者の相対位置が近くことが確
認されている。つまり、ストッパピン７とブッシュ１１
１とが係合する方向とは逆の戻り行程を含んでいるので
ある。このことから、段部４１１ｂ、４２１ｂ、４３１
ｂを遅角側に複数段に構成すれば、これら複数段の段部
４１１ｂ、４２１ｂ、４３１ｂのうち開口面側の段部４
１１ｂ側からストッパ穴１１１ａに向け順に係合する際
に上記した戻り行程が段部４１１ｂ、４２１ｂ、４３１
ｂよって順に係止される。すなわち、繰り返し発生する
戻り行程と複数段の段部４１１ｂ、４２１ｂ、４３１ｂ
とが対応して戻り行程が阻止され、ストッパピン７とブ
ッシュ１１１との係合からストッパピン７のストッパ穴
１１１ａへの嵌合を速やかに実行させることができる。

【００５０】（第５実施形態）本発明の第５実施形態を
図１０に示す。第１実施形態と実質的に同一構成部分に
は同一符号を付し説明を省略する。なお、図１０は、第
１実施形態に対しテーパを有してストッパピンおよびこ
れと嵌合するストッパ穴とを嵌合させる構成とした。図
１０は、本発明の第５実施形態であるＶＶＴ５０におけ
るストッパピン７ａ周辺を示す模式図であり、図１０
（ａ）は、ストッパピン７ａを示す正面図、図１０
（ｂ）は、ストッパ穴２１１ａを示す断面図である。図
１０（ａ）に示すようにストッパピン７ａは、先細り状
のテーパ角度θを有するテーパ部を形成させた。このテ
ーパ部のテーパ角度θは、本実施形態において３°に形
成し、このテーパ部と嵌合する略同一のテーパ角度θを
有するストッパ穴２１１ａを備えた（図１０（ｂ）参
照）。

【００５１】図１１は、テーパ角度の違いによるストッ
パピン７ａのストッパ穴２１１ａからの抜け易さ確度を
示す説明図である。図１１は、テーパ角度θを大きく設
けると、ストッパピン７ａのストッパ穴２１１ａからの
嵌合不安定（ストッパピン７ａがストッパ穴２１１ａへ
の嵌合させる作用力に反して抜ける力が発生）作用が働
き、抜け易さ確度が大きくなることを示す。一方、テー
パ角度θを大きく設けるとストッパピン７ａとストッパ
穴２１１ａとの嵌合が容易となる。詳述すれば、テーパ
角度θを大きくするとストッパ穴２１１ａのストッパピ
ン７ａ嵌合方向入口（図１０（ｂ）のＤ部）が広くな
り、かつテーパ角度θを大きくしたストッパピン７ａの
先端側が細くなることによる。

【００５２】そこで、テーパ角度θを大きくすることに
よる嵌合不安定作用を抑えつつ嵌合が容易となる大きな
テーパ角度θを検討した結果、テーパ角度θを６°未満
に形成すれば、嵌合容易効果と嵌合不安定作用抑制効果
とを両立できることを発明者は発見した（図１１参
照）。具体的には、テーパ角度θを１°から６°の間に
設定する。ここで、上記した嵌合容易効果と嵌合不安定
作用抑制効果とを効果的に発揮させるには２°から４°
の間に設定することが望ましい。なお、テーパ角度θの
下限値を１°としたのは、テーパ加工の図示指示とテー
パを設けることによる上記した嵌合容易効果の得られる
双方を考慮した結果である。

【００５３】なお、本発明の実施にあたり、遅角側に複
数段の段部４１１ｂ、４２１ｂ、４３１ｂを構成させた
（図９参照）が、進角側あるいは遅角側の少なくとも一
方の側に複数段の段部を構成させてもよい。これによ
り、進角側から遅角側あるいは遅角側から進角側への少
なくともいずれか一方向における、ストッパピン７とブ
ッシュ１１１との係合およびストッパピン７のストッパ
穴１１１ａへの嵌合を速やかに実行できる。

【００５４】また、本発明の実施にあたり、ストッパピ
ン７とブッシュ１１１とが係合する段部に所定量の隙間
を有し、この隙間が進角側あるいは遅角側のいずれか一
方に設ける場合（上記したΔＬ１およびΔＬ２寸法の場
合）は、ストッパピン７の外径の２０から３０％の寸法
を目安に確保させる。しかし、これに限定されることな
く、嵌合部と非嵌合部とを容易に係合できる点、ストッ
パピン７の段部への当接による衝撃力を小さく抑える点
等を考慮して所定量の隙間寸法が決定される。

【００５５】また更に、本発明の実施にあたり、進角側
あるいは遅角側の少なくとも一方の側に１段あるいは複
数段の段部を形成させてストッパピン７との間に係合手
段を構成させる際、第５実施形態にて示したストッパピ
ンおよびこれと嵌合するストッパ穴との間にテーパを有
する構成が組み合わされてストッパピン７のストッパ穴
２１１ａへの嵌合が安定かつ速やかに実行される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態であるＶＶＴが配設され
た吸気側カムシャフト近傍の構成図であり、（ａ）は、
正面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）中のＡ−Ａ線断面
図である。

【図２】ストッパピン周辺を示す細部説明図であり、
（ａ）は、図１（ｂ）中のＢ方向矢視図、（ｂ）は、図
２（ａ）中のＣ−Ｃ線断面図である。

【図３】ストッパピンの段部への係合過程を説明する模
式断面図であり、（ａ）は、ストッパピンの段部への係
合初期時を示し、（ｂ）は、ストッパピンが段部に係合
する状態を示し、（ｃ）は、ストッパピンがストッパ穴
に嵌合する状態を示す。

【図４】ＶＶＴによる進角および遅角特性を示す説明図
である。

【図５】変形例のストッパピン周辺を示す図１（ｂ）中
のＢ方向矢視図である。

【図６】本発明の第２実施形態であるＶＶＴにおけるス
トッパピンの段部への係合過程を説明する模式断面図で
あり、（ａ）は、ストッパピンの段部への係合初期時を
示し、（ｂ）は、ストッパピンが段部に係合する状態を
示し、（ｃ）は、ストッパピンがストッパ穴に嵌合する
状態を示す。

【図７】本発明の第３実施形態であるＶＶＴにおけるス
トッパピン周辺を示す模式断面図である。

【図８】図７中のストッパピンの段部への係合過程を説
明する模式断面図である。

【図９】本発明の第４実施形態であるＶＶＴにおけるス
トッパピン周辺を示す模式断面図である。

【図１０】本発明の第５実施形態であるＶＶＴにおける
ストッパピン周辺を示す模式図であり、（ａ）は、スト
ッパピンを示す正面図、（ｂ）は、ストッパ穴を示す断
面図である。

【図１１】テーパ角度の違いによるストッパピンのスト
ッパ穴からの抜け易さ確度を示す説明図である。

【図１２】本発明の第１実施形態であるバルブタイミン
グ調整装置を含むガソリンエンジン全体を示す全体概略
構成図である。

【図１３】図１２中のＶＶＴとＯＣＶ間の作動油供給経
路を示す模式図である。

【符号の説明】

１ バルブタイミング調整装置 ３ シューハウジング（従動側回転体） ７ ストッパピン（嵌合部としてのピン部、嵌合手段の
一部） ９ ベーンロータ（駆動側回転体） １１ クランクシャフト（駆動軸） ２１ 吸気バルブ ２２ カムシャフト（従動軸） ３１ 排気バルブ ５０ ＶＶＴ（バルブタイミング調整装置） １００ エンジン（内燃機関） １１１ ブッシュ（ピン嵌合部） １１１ａ、２１１ａ ストッパ穴（穴部、嵌合手段の一
部） １１１ｂ、１１１ｂａ、２１１ｂ、３１１ｂ ３２１
ｂ、４１１ｂ、４２１ｂ、４３１ｂ 段部（変形部、第
１および第２の段部のいずれかであり係合手段の一部を
構成）

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G018 AB02 AB16 BA01 BA33 BA36 CA20 DA73 DA74 DA75 DA83 DA85 EA19 EA21 FA01 FA07 GA02 GA11 3G092 AA11 DA01 DA02 DA08 DG05 EA03 EA04 FA11 FA31 GA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の駆動軸とともに回転する駆動
   側回転体と、 吸気バルブまたは排気バルブを開閉するように前記駆動
   軸の駆動力が伝達される従動軸とともに回転する従動側
   回転体とを有し、 前記駆動側回転体と前記従動側回転体とを相対的に回転
   させて前記吸気バルブまたは前記排気バルブの開閉時期
   を調整し、 かつ前記駆動側回転体と前記従動側回転体とを連結可能
   に設けられ、前記内燃機関の始動時に前記吸気バルブま
   たは前記排気バルブの最進角位相と最遅角位相との略中
   間位相に固定される嵌合部および非嵌合部を有する嵌合
   手段を備える内燃機関用バルブタイミング調整装置であ
   って、 前記嵌合部と前記非嵌合部とが嵌合し合う位置に加え、
   その嵌合し合う位置の進角側あるいは遅角側の少なくと
   も一方の側に進角側領域あるいは遅角側領域を広げるよ
   うに前記非嵌合部の一部が変形され、 前記嵌合部と前記非嵌合部の変形部とを、前記両回転体
   の回転方向に対して所定量の隙間を有して係合させる係
   合手段を備える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。
2. 【請求項２】 前記嵌合部は略柱状のピン部、および前
   記非嵌合部は前記ピン部を嵌合可能に形成される穴部お
   よび前記変形部を備えたピン嵌合部であり、 前記変形部は、前記穴部が開口されて前記ピン部が嵌合
   する側の開口面に形成され、前記所定量の隙間を有して
   前記ピン部と前記ピン嵌合部側とを係合させるように前
   記穴部の入口側に形成される段部であることを特徴とす
   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。
3. 【請求項３】 前記段部は、前記ピン部と前記穴部とが
   嵌合し合う位置に加え、その嵌合し合う位置の進角側お
   よび遅角側に、それぞれ進角側領域および遅角側領域を
   広げて前記ピン部と所定量の隙間を有して係合させるよ
   うに前記穴部の入口側に形成される第１段部、第２段部
   のいずれかを有し、 前記第１段部、前記第２段部とは、前記ピン部と前記ピ
   ン嵌合部との嵌合方向におけるその段部高さを異ならせ
   て設けられ、 前記ピン部と前記ピン嵌合部との進角側および遅角側方
   向への相対位置移動時に生じる進角側および遅角側方向
   への反復揺動、および前記ピン部と前記ピン嵌合部とが
   嵌合し合う方向にその両者の相対位置を近づけように加
   わる作用力により、前記ピン部と前記ピン嵌合部とは段
   部高さを異ならせた前記第１、第２段部に相互に当接す
   ることで両者の係合方向の相対位置を近づけ、かつ前記
   ピン部と前記ピン嵌合部との進角側および遅角側方向へ
   の揺動範囲を狭めながら前記略中間位相に嵌合させるよ
   うにしたことを特徴とする請求項２記載の内燃機関用バ
   ルブタイミング調整装置。
4. 【請求項４】 前記段部は、進角側あるいは遅角側の少
   なくとも一方の側を複数段に構成することを特徴とする
   請求項２または請求項３に記載のバルブタイミング調整
   装置。
5. 【請求項５】 前記ピン部は、先細り状のテーパ部を有
   するとともに該テーパ部のテーパ角度は６°未満に形成
   され、 前記ピン嵌合部に形成された前記穴部に前記テーパ部が
   嵌合されることにより、前記ピン部と前記ピン嵌合部と
   を前記略中間位相に嵌合させることを特徴とする請求項
   ２ないし請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関用バ
   ルブタイミング調整装置。