JP2006300018A - エンジンの可変バルブタイミング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 位置規制機構を、簡易な構成で実現し、かつその耐久性を高めることが可能なエンジンの可変バルブタイミング装置を提供する。
【解決手段】 位置規制機構１００を、ロータ３５のベーン３７の遅角油圧室３９を形成する側面に設けられた有底孔部１０１ａと、該有底孔部１０１ａに前記遅角油圧室３９に対して進出後退可能に装着された可動ピン部材１０２と、前記有底孔部１０１ａにおける可動ピン部材１０２の背部に進角油圧室３８から油圧を供給する連通路１０３と、該連通路１０３を介して可動ピン部材１０２の背部に導入された油圧を保持する逆止弁１０４とを有し、かつ、前記有底孔部１０１ａが形成されたホルダ１０２の熱膨張係数を、可動ピン部材１０２の熱膨張係数よりも大きくする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、エンジンの吸気カムシャフト上に設けられた可変バルブタイミング装置に関し、エンジンの動弁機構の技術分野に属する。

従来より、エンジンの運転状態等に応じて吸気弁や排気弁を駆動するカムシャフトのクランクシャフトに対する位相を可変とする可変バルブタイミング装置が知られている。この可変バルブタイミング装置としては、吸気用と排気用の両方を対象とするもの、またはこれらのいずれか一方を対象とするものがあり、その可変範囲も種々設定可能であるが、例えば、吸気用の可変バルブタイミング装置の場合、図１３に示すように、吸気弁の開弁時期と排気弁の開弁時期とがオーバーラップする最進角位相と、吸気弁が圧縮上死点を超えてから閉弁される最遅角位相との間で可変とすることが考えられる。このように制御すれば、最進角側においては、内部ＥＧＲによりポンピングロスが効果的に低減されると共に、最遅角側においては、吸入容積よりも膨張容積の方が大きくなるアトキンソンサイクルが実現されることによりエンジンのエネルギ効率の向上が達成されることとなる。

ここで、可変バルブタイミング装置としては、例えば、吸気カムシャフト上に該シャフトに対して相対回転可能に設けられ、クランクシャフトに連動して回転する回転ハウジング部材と、吸気カムシャフトに固定されて、前記回転ハウジング部材内で該ハウジング部材に対して相対回転可能とされたロータとを有し、前記回転ハウジング部材の内周面から半径方向内方に延びる仕切壁とロータの半径方向外方へ延びるベーンとで形成された進角用油圧室及び遅角用油圧室への作動油の給排を制御することにより、吸気弁の開弁位相を可変とする構成のものがある。

このような構成の可変バルブタイミング装置においては、エンジンの停止時には、前記各油圧室から作動油が抜けると共に、ハウジング部材は、クランクシャフトの回転が停止するまでの間、該シャフトによりしばらくの間駆動される一方、吸気カムシャフトには、吸気弁を閉側に付勢するリターンスプリングの反力が作用しているので、該吸気カムシャフトの回転にブレーキがかかり、この結果、ロータがハウジング部材に対して最も遅角側の位置で停止することとなる。

したがって、次のエンジン始動は吸気弁の開弁位相が最遅角位相の状態で行われるわけであるが、一般に、エンジン始動の際の吸気弁の位相は、吸気弁の開弁時期と排気弁の開弁時期とがオーバーラップせず、かつ排気弁の閉弁完了時期と吸気弁の開弁開始時期とがあまり離れない位相であることが好ましいので、前述のように、アトキンソンサイクル実現のために吸気弁の開弁位相を遅角側に拡大していると、十分なエンジン始動性が得られなくなるという問題が生じる。特に、低温時においては、燃料の霧化が十分でなく、着火性が悪いため、エンジンの始動が一層困難となる虞がある。

そこで、エンジン始動、詳しくはクランキング時に、可変バルブ機構を作動させて、吸気バルブの位相をエンジンの始動性が良好となる位相まで進角させることが考えられるが、クランキング時は、エンジン回転数が低く、クランクシャフトを基準にする吸気カムシャフトの回転位相を正確に検出することができないので、適切な位相に制御することができず、最進角位相まで進角してしまうこととなる。

この問題に対処可能なものとして、例えば特許文献１には、エンジンの始動時、ロータの位相を最遅角位相よりも所定量進角側に進角させる位置規制機構を有するバルブタイミング調整機構が開示されている。詳しくは、この位置規制機構は、ロータのベーンに、進角油室に対して進退可能とされて側部に鋸歯状部が備えられたピン部材と、該ピン部材の進退方向に対して直交する方向に進退可能とされて前記鋸歯状部に係合可能な係合部を有する係合部材とを有し、エンジンのクランキング時にロータに作用する回転トルク変動によって前記鋸歯状部と係合部との噛み合いが一歯ずつずれ、これにより前記ピン部材が遅角用油圧室側に徐々に突出し、ロータが最遅角位相よりも所定量進角側に進角させるように構成されている。また、この特許文献１に記載の位置規制機構においては、係合状態（位相規制状態）は、進角用油圧室に所定油圧が供給されたときに、該油圧で前記係合部材が後退することにより解除されるようになっている。

特開平１１−２４１６０８号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の位置規制機構においては、複雑な機構が必要となるだけでなく、前述のように、クランキング時のトルク変動により段階的に前記鋸歯状部と係合部との係合がずれるように構成されているので、前記鋸歯状部及び係合部の耐久性に不安がある。

そこで、本発明は、位置規制機構を、簡易な構成で実現し、かつその耐久性を高めることが可能なエンジンの可変バルブタイミング装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、吸気カムシャフト上に該シャフトに対して相対回転可能に設けられ、クランクシャフトに連動して回転する回転ハウジング部材と、吸気カムシャフトに固定され、前記回転ハウジング部材内で該ハウジング部材に対して相対回転可能とされたロータとを有し、前記回転ハウジング部材の内周面から半径方向内方へ延びる仕切壁とロータの半径方向外方へ延びるベーンとでハウジング部材内に進角用油圧室及び遅角用油圧室が形成されていると共に、これらの油圧室への作動油の給排を制御することにより、吸気弁の開弁位相を、該吸気弁と排気弁の開弁時期がオーバーラップする最進角位相と、吸気弁が圧縮上死点を超えてから閉弁される最遅角位相との間で可変とするエンジンの可変バルブタイミング装置であって、吸気弁の開弁位相が最進角位相よりも所定量遅角側となるように前記ベーンの回転ハウジング部材に対する位置を規制する位置規制機構が設けられており、該位置規制機構が、前記ロータのベーンの遅角用油圧室を形成する側面またはこの側面に対向する回転ハウジング部材仕切壁の側面に設けられた有底孔部と、該有底孔部に前記遅角用油圧室に対して進出後退可能に装着された可動部材と、前記有底孔部における可動部材の背部に進角用油圧室から油圧を供給する連通路と、該連通路を介して可動部材の背部に導入された油圧を保持する油圧保持手段とを有し、かつ、前記有底孔部を形成する部材の熱膨張係数が、可動部材の熱膨張係数よりも大きくされていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記油圧保持手段は、連通路上に設けられ、進角用油圧室側から前記有底孔部側へのみ作動油を流通させる逆止弁であることを特徴とする。

そして、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記油圧保持手段は、連通路上に設けられたオリフィスであることを特徴とする。

さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明において、前記有底孔部を形成する部材がアルミニウム合金であり、可動部材がスチールであることを特徴とする。

さらに、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の発明において、前記ロータのベーンと回転ハウジング部材の仕切壁との対が複数組設けられており、前記位置規制機構は、この複数組の対のうちの一部にのみ設けられていることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発明において、前記有底孔部を形成する部材は、ベーンまたは回転ハウジング部材とは別部材とされていることを特徴とする。

次に、本発明の効果について説明する。

まず、請求項１に記載の発明によれば、エンジン始動に際して、進角用油圧室に作動油が供給されると、ロータが回転ハウジング部材に対して進角方向に回転（つまり遅角用油圧室側に回転）し始めると共に、可動部材が進角用油圧室から連通路を介して背部に供給される油圧により遅角用油圧室内に進出する。そして、ロータがさらに進角方向に回転すると、可動部材の先端が仕切壁に当接することとなる。

その場合に、この可動ピン部材の背部の油圧は、油圧保持手段により保持されるので、ロータの進角方向への回転により可動部材の先端が仕切壁に当接しても、該可動部材が有底孔部内に後退しない。つまり、ロータのベーンと仕切壁とが当接する最進角状態となるのが規制されることとなる。したがって、吸気弁の開弁位相が最進角位相でない中間位相領域に保持され、良好な始動性が得られることとなる。

加えて、有底孔部を形成する部材の熱膨張係数が、可動部材の熱膨張係数よりも大きくされているから、エンジンの始動後、該エンジンが温まってくると、有底孔部を形成する部材が可動部材よりも大きく膨張して有底孔部と可動ピン部材との間に隙間が生じることとなる。したがって、可動部材の先端がベーンまたは仕切壁に当接した状態において、ベーンの進角用油圧室側の側面に進角用油圧が加わると、可動部材の背部の作動油がこの隙間を介して遅角用油圧室内へ漏れ、可動部材が有底孔部内に後退することとなる。すなわち、最進角位相の達成が可能となる。

加えて、背景技術に記載の位置規制機構のような、エンジンのクランキング時にロータに作用する回転トルク変動によって前記鋸歯状部と係合部との噛み合いを一歯ずつずれさせるような複雑な構成ではなく、簡易な構成とされているので、耐久性が向上することとなる。

そして、請求項２に記載の発明によれば、油圧保持手段は逆止弁であるから、可動部材の背部に導入された作動油を確実に保持することができる。また、油圧保持手段を容易に構成することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、油圧保持手段は、オリフィスであるから、可動部材の背面側に導入された作動油が徐々に漏れることとなる。したがって、エンジンの始動後、エンジンが温まるのを待つことなく、最進角位相への制御が可能となる。また、請求項２同様、油圧保持手段を容易に構成することができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、前記有底孔部を形成する部材がアルミニウム合金であり、可動部材がスチールであるから、一般的な素材を用いて容易に請求項１の構成を実現することができる。

ところで、前述のように、温間時に可動部材と有底孔部との隙間から作動油が漏れると、位相制御が安定しなくなるのではと懸念が生じるかもしれないが、請求項５に記載の発明によれば、ロータのベーンと回転ハウジング部材の仕切壁との対が複数組設けられており、前記位置規制機構は、これらの複数組の対のうちの一部にのみ設けられているから、可動部材と有底孔部との隙間から作動油が漏れたとしても、位置規制機構が設けられていない対によって位相制御が安定して行われることとなる。

なお、例えば、ロータ全体を例えばアルミニウム合金で構成すると、エンジン温度の変化により、ロータ自体が、ベーン先端と回転ハウジング部材内面との間に隙間が生じるほど収縮したり、これらが摺動不能なほどに膨張する虞があるが、請求項６に記載の発明によれば、有底孔部を形成する部材は、ベーンまたは回転ハウジング部材とは別部材とされているから、このような懸念が生じることがない。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係るエンジン１には、図外のクランクシャフト（符号２を付す）に平行に配置され、シリンダヘッド３とカムキャップ４とで回転自在に支持された、吸気カムシャフト５及び排気カムシャフト６が備えられている。これらのカムシャフト５，６の一端部近傍には、該カムシャフト５，６に対して所定範囲内で相対回転可能なスプロケット７，８が嵌合されると共に、これらのスプロケット７，８とクランクシャフト２側のスプロケットとの間にチェーン９が巻き掛けられている。そして、クランクシャフト２の回転に伴い、前記チェーン９を介して、両スプロケット７，８及び両カムシャフト５，６が回転し、これにより、カムシャフト５，６にそれぞれ固設された複数のカム１０…１０，１１…１１を介して、複数の吸気バルブ１２…１２及び排気バルブ１３…１３が開閉駆動される。なお、図示しないシリンダブロック及びシリンダヘッド３のカムキャップ４側の端面には、該端面を覆うフロントカバー１４が取り付けられている。

また、このエンジン１には、前記クランクシャフト２に対するカムシャフト５の回転位相角（すなわちクランクシャフト２に対する吸気バルブ１２…１２の開閉時期の位相角）を変更する可変バルブタイミング装置２０が設けられている。

この可変バルブタイミング装置２０は、吸気カムシャフト５のスプロケット７側の端部に設けられた油圧式位相可変機構２１と、該位相可変機構２１の進角用油圧室３８…３８及び遅角用油圧室３９…３９（図２参照）に供給する油圧を制御する油圧制御弁２２とを有する。

位相可変機構２１は、図２、図３に示すように、内周面から半径方向内方へ延びる複数の仕切壁３０…３０を有する中空のハウジング３１と、該ハウジング３１の蓋部材３２とを含み、ハウジング３１と蓋部材３２とが複数のボルト３３…３３によりスプロケット７に一体に固定された構造とされている。また、位相可変機構２１は、前記ハウジング３１に収容され、半径方向外方へ延びる複数の（より詳しくは、ハウジング３１の仕切壁３０と同数の）ベーン３７…３７を有するロータ３５を含み、ロータ３５が中心部の単一のボルト３４により吸気カムシャフト５に一体に固定された構造とされている。各ベーン３７…３７は、スプロケット７とハウジング３１と蓋部材３２とロータ３５とで囲まれた空間を、進角用油圧室３８…３８と遅角用油圧室３９…３９とに画成している。

油圧制御弁２２は、図４に示すように、中空のバルブケース４１と、該ケース４１内で軸方向に移動可能なスプール４２と、該スプール４２を１方向に付勢するスプリング４３とを有する。前記スプール４２の軸方向の移動量は、図示しないコントロールユニットで駆動が制御されるアクチュエータ、例えば電磁ソレノイドなどで調整される。油圧制御弁２２には、１つの入力ポート４４と、２つのドレンポート４５，４６と、進角用出力ポート４７と遅角用出力ポート４８とが設けられている。そして、入力ポート４４には、クランクシャフト２の回転に連動して作動する機械式の油圧ポンプに連通する油圧供給油路５０が接続され、進角用出力ポート４７及び遅角用出力ポート４８には、前記進角用油圧室３８…３８及び遅角用油圧室３９…３９にそれぞれ連通する進角用油路５１及び遅角用油路５２が接続されている。

そして、この油圧制御弁２２のスプール４２の軸方向の移動量を制御することにより、進角用油路５１及び遅角用油路５２と入力ポート４４との連通度、及びドレンポート４５，４６との連通度が変化し、前記進角用油圧室３８…３８及び遅角用油圧室３９…３９に供給される進角用油圧及び遅角用油圧が制御されるようになっている。

ここで、本実施の形態においては、前記ベーン３７…３７及び仕切壁３０…３０の配設位置、形状等は、吸気バルブ１２…１２の開弁時期が、前述の図１３に示すように、該吸気バルブ１２…１２と排気バルブ１３…１３の開弁時期がオーバーラップする最進角位相と、吸気バルブ１２…１２が圧縮上死点を超えてから閉弁される最遅角位相との間で変更可能なように設定されている。

また、本エンジン１は、温間時、図５のマップに示すように、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて吸気バルブ１２…１２の開弁位相が制御されるようになっている。すなわち、吸気バルブ１２…１２の開弁位相は、エンジン負荷が高くかつエンジン回転数が低中回転の領域にあるときに最も進角され、ポンピングロスの低減が図られるるようになっている。これに対し、この領域から離れるほど、詳しくは、エンジン回転数が低くまたは高くなるほど、またエンジン負荷が小さくなるほど遅角側に制御され、前述のアトキンソンサイクルが達成されるようになっている。

ここで、本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置２０には、吸気バルブ１２…１２の開弁位相を最進角位相よりも所定量遅角側に規制する位置規制機構１００が設けられている。

この位置規制機構１００は、図２に示すように、全てのベーン３７…３７に設けられているのではなく、単一のベーン３７に設けられており、図６に示すように、該ベーン３７を回転方向に貫通する貫通孔３７ａと、該貫通孔３７ａにねじ込まれ、遅角用油圧室３９側に開口する有底孔部１０１ａを有する筒状のホルダ１０１と、該ホルダ１０１の有底孔部１０１ａに前記遅角用油圧室３９に対して進出後退可能に装着された可動ピン部材１０２と、前記有底孔部１０１ａにおける可動ピン部材１０２の背部と進角用油圧室３８とを連通する連通路１０３と、該連通路１０３上に設けられ、進角用油圧室３８側から前記有底孔部１０１ａ側へのみ作動油を流通させる逆止弁１０４とを有している。なお、この逆止弁１０４は、可動ピン部材１０２の背部に導入された油圧を保持する油圧保持手段として機能する。

ホルダ１０１は、有底孔部１０１ａに可動ピン部材１０２が嵌め込まれた後、可動ピン部材１０２の脱落防止のために遅角油室側３９の端部が内側に折り曲げられている。なお、この折り曲げた部分の先端開口１０１ｂと可動ピン部材１０２の外周面との間には、隙間が設けられている。

可動ピン部材１０２の長さ（回転方向長）は、該ピン部材１０２が図８に示すように遅角用油圧室３９側へ最も進出して、仕切壁３０の側面に当接した状態において、吸気バルブ１２…１２の開弁位相が最進角位相よりも所定量遅角側となる長さに設定されている。

逆止弁１０４は、前記連通路１０３を利用して構成されており、該連通路１０３の有底孔部１０１ａ側に形成された拡径部１０３ａと、該拡径部１０３ａに収納されたチェックボール１０５と、前記有底孔部１０１ａの底部に圧入され、図７に示すような三つ葉状の開口１０６ａを有するスプリングシート１０６とを有している。このスプリングシート１０６の開口１０６ａは、図７に示すように、進角用油圧室３８から有底孔部１０１ａにおける可動ピン部材１０２の背部への作動油の流通が阻害されないように、最大直径が前記チェックボール１０５の直径よりも小さくされ、かつ作動油の流通時にチェックボール１０５が有底孔部１０１ａ内に移動しないように、最小直径がチェックボール１０５の直径よりも大きくされている。

図６に示すように、前記可動ピン部材１０２の連通路１０３側の底面には筒状凹部１０２ａが設けられていると共に、該筒状凹部１０２ａの底面とスプリングシート１０６との間にはコイルスプリング１０７が介設されている。このコイルスプリング１０７は、可動ピン部材１０２が仕切壁３９に当接したときに該可動ピン部材１０２の底面がスプリングシート１０６の周縁に設けられたフランジ部に当接したときの衝撃を緩和するのを目的として設けられており、いずれの油圧室３８…３８，３９…３９にも油圧が供給されていない状態において、可動ピン部材１０２の底面とスプリングシート１０６との間に所定量の隙間が確保されるように、該可動ピン部材１０２を遅角用油圧室３９側に付勢している。なお、衝撃があまり大きくない場合等は設けなくてもよい。

ここで、前記ホルダ１０１の熱膨張係数は、可動ピン部材１０２の熱膨張係数よりも大きくされている。詳しくは、ホルダ１０１はアルミニウム合金を用いて形成され、可動ピン部材１０２はスチール（鋼）を用いて形成されている。なお、位相可変機構２１を構成するハウジング３１、蓋部材３２、ロータ３５、スプロケット７等は、スチール（鋼）を用いて形成されている。

ベーン３７の貫通孔３７ａの内径は、エンジン温度が所定温度以下の状態（例えば、吸気バルブ１２…１２の位相可変制御が難しい５０〜６０℃以下の状態）において、該貫通孔３７ａの内周面とホルダ１０１の外周面（ネジ部を除く）との間に所定量の隙間が生じるように、ホルダ１０１の外径よりも若干大きな径に設定されている。これは、エンジン１が暖まるにつれて、ホルダ１０１が半径方向外方に膨張可能とすることを目的としている。

他方、ホルダの１０１の有底孔部１０１ａの内径は、エンジン温度が前記所定温度以下の状態において、該有底孔部１０１ａの内周面と可動ピン部材１０２のフランジ部１０２ｂの外周面との間に隙間が生じず、かつホルダ１０１の有底孔部１０１ａ内で可動ピン部材１０２が回転方向に摺動可能な、フランジ部１０２ｂの外径とほぼ同じ径に設定されている。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。

まず、エンジン１の停止状態において、乗員がエンジン１を作動させようとしてイグニッションスイッチをＯＮ操作すると、スタータモータが作動してエンジン１のクランキングが開始すると共に、機械式の油圧ポンプが作動を開始する。なお、イグニッションスイッチのＯＮ操作時には、進角用油圧室３８…３８及び遅角用油圧室３９…３９内の作動油は抜けた状態となっている。また、イグニッションスイッチがＯＮとされた直後から、コントローラにより、吸気バルブ１２…１２の開弁位相が最進角位相となるように、つまり、進角用油圧室３８…３８に進角用油圧が供給されるように油圧制御弁２２が制御される。

そうすると、クランキング中に、進角用油圧室３８…３８内に作動油が供給され始め、図６に矢印アで示すように、ロータ３５がハウジング３１に対して進角方向に回転（つまり遅角用油圧室３９側に回転）し始める。また、これと同時に、可動ピン部材１０２が進角用油圧室３８から連通路１０３を介して背部に供給される進角用油圧により徐々に遅角用油圧室３９内に進出することとなる。そして、ロータ３５がさらに進角方向に回転すると、図８に示すように、可動ピン部材１０２の先端が仕切壁３０に当接することとなる。

その場合に、この可動ピン部材１０２の背部の作動油は、逆止弁１０４により進角用油圧室３８側に戻るのが阻止されると共に、エンジン始動時等のエンジン温度が所定温度以下の状態においては、有底孔部１０１ａの内周面と可動ピン部材１０２のフランジ部１０２ｂの外周面との間からも漏れることがないので、可動ピン部材１０２が遅角用油圧室３９内に進出した図８に示す状態が保持され、この結果、ベーン３７の進角用油圧室３８側の側面に進角用油圧が加わっても、ベーン３７がハウジング３１に対してこれ以上進角方向に回転するのが規制されることとなる。したがって、エンジン１のクランキング時に、吸気バルブ１２…１２の位相が最進角位相よりも所定量遅角側の中間位相領域に保持され、良好な始動性が得られることとなる。

そして、エンジン１の始動完了後、時間が経過してエンジン１が温まってくると、ホルダ１０１の熱膨張係数が可動ピン部材１０２の熱膨張係数よりも大きくされていることに起因して、ホルダ１０１が可動ピン部材１０２よりも大きく膨張し、有底孔部１０１ａの内周面と可動ピン部材１０２のフランジ部１０２ｂの外周面との間に隙間Ｘ（図９参照）が生じることとなる。したがって、可動ピン部材１０２の先端が仕切壁３０に当接した状態において、ベーン３７の進角用油圧室３９側の側面に進角用油圧が加わると、可動ピン部材１０２の背部の作動油がこの隙間Ｘを介して矢印イで示すように遅角用油圧室３９内へ漏れ、可動ピン部材１０２が有底孔部１０１ａ内に後退することとなる。すなわち、エンジン１の温間状態においては、図５に示すマップにしたがって、吸気バルブ１２…１２の開弁位相を、最進角位相と最遅角位相の間の範囲で制御することが可能となる。

以上のように、本実施の形態によれば、簡易な構成で、エンジン始動時における吸気バルブ１２…１２の開弁位相を最進角側よりも所定量遅角側に規制することができる。

加えて、背景技術に記載の位置規制機構のような、エンジンのクランキング時にロータに作用する回転トルク変動によって前記鋸歯状部と係合部との噛み合いを一歯ずつずれさせるような複雑な構成ではなく、簡易な構成とされているので、耐久性が向上することとなる。

また、油圧保持手段は逆止弁１０４であるから、可動ピン部材１０２の背部に導入された油圧を確実に保持することができる。また、油圧保持手段を容易に構成することができる。

また、有底孔部１０１ａを有するホルダ１０１がアルミニウム合金であり、可動ピン部材１０２がスチールであるから、一般的な素材を用いて容易に位置規制機構１００を構成することができる。

また、前記位置規制機構１００は、複数のベーン３７…３７のうちの１つのベーン３７にのみ設けられているから、可動ピン部材１０２とホルダ１０１の有底孔部１０１ａとの隙間Ｘから作動油が漏れたとしても、位置規制機構１０１が設けられていない残りのベーン３７…３７によって位相制御が安定して行われることとなる。

また、有底孔部１０１ａが形成されたホルダ１０１のみがアルミニウム合金を用いた別部材とされ、ベーン３７とハウジング３１とは同一の素材（スチール）を用いて形成されているから、例えば、ロータ３５全体をアルミニウム合金で構成した場合のように、エンジン温度の変化によってベーン３７の先端とハウジング３１内面との間に隙間が生じるほど収縮したり、これらが摺動不能なほど膨張する虞がない。

なお、第１の実施の形態においては、特許請求の範囲の油圧保持手段を、逆止弁１０４で構成したが、例えば、オリフィスで構成してもよく、以下、この例について、第２、第３の実施の形態として説明する。なお、説明に際しては、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。また、位置規制機構以外のものについては、第１の実施の形態と同一であるので、説明は省略すると共に、引用する必要がある場合は同一の符号を用いる。

すなわち、第２の実施の形態に係る位置規制機構１１０においては、図１０に示すように、連通路１１３の進角用油圧室３８側の部分に絞り部（オリフィス）１１３ａが設けられている。なお、スプリングシート１１４の孔１１４ａは、連通路１１３とほぼ同径の円形孔とされている。

これによれば、イグニッションスイッチのＯＮにより、クランキングが開始すると、進角用油圧室３８内に作動油が供給され始め、矢印ウで示すように、ロータ３７がハウジング３１に対して進角方向に回転（つまり遅角用油圧室３９側に回転）し始める。また、これと同時に、可動ピン部材１１２が進角用油圧室３８から絞り部１１３ａを有する連通路１１３を介して背部に供給される進角用油圧で付勢されて遅角用油圧室３９内に進出することとなる。そして、ロータ３５がさらに進角方向に回転すると、図１１に示すように、可動ピン部材１１２の先端が仕切壁３０に当接することとなる。

その場合に、第２の実施の形態においては、油圧保持手段が絞り部（オリフィス）１１３ａにより構成されているから、可動ピン部材１１２の先端が仕切壁３０に当接した場合、ベーン３７の進角用油圧室３８側の側面に進角用油圧が加わると、可動ピン部材１１２の背部の作動油が、絞り部１１３ａを有する連通路１１３を介して矢印エで示すように進角用油圧室３８内に徐々に漏れ、ベーン３７がハウジング３１に対して徐々に進角方向に回転することとなる。その場合に、この漏れに要する時間が、エンジン１の始動完了に要する時間に若干の余裕を加えた所定時間となるように絞り部１１３ａの径を設定しておけば、エンジン１のクランキング中、可動ピン部材１１２が遅角用油圧室３９内に進出した状態に保持され、吸気バルブ１２…１２の位相が最進角位相でない中間位相領域近傍に保持され、良好な始動性が得られることとなる。

そして、エンジン１のクランキング開始後、上記所定時間を経過すれば、該エンジン１が温まったか否かにかかわらず、最進角位相への制御が可能となる。また、第１の実施の形態同様、油圧保持手段を容易に構成することができる。

そして、エンジン１の始動完了後、時間が経過してエンジン１が温まってくると、ホルダ１１１の熱膨張係数が可動ピン部材１１２の熱膨張係数よりも大きくされていることに起因して、ホルダ１１１が可動ピン部材１１２よりも大きく膨張し、有底孔部１１１ａの内周面と可動ピン部材１１２のフランジ部１１２ｂの外周面との間に隙間が生じることとなる。したがって、可動ピン部材１１２の先端が仕切壁３０に当接した状態において、ベーン３７の進角用油圧室３８側の側面に進角用油圧が加わると、可動ピン部材１１２の背部の作動油が、前記絞り部１１３ａを有する連通路１１３を介して進角用油圧室３８内に漏れるだけでなく、前記隙間を介して遅角用油圧室３９内へ漏れ、可動ピン部材１１２が有底孔部１１１ａ内に、第１の実施の形態の場合よりも、早く後退することとなる。したがって、より速やかに、最進角位相への制御が可能となる。

次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態に係る位置規制機構１２０においては、図１２に示すように、スプリングシート１２６に、ホルダ１２１に形成された連通路１２３の径よりも小径の孔１２６ａが設けられている。これによれば、ロータ３５が進角方向に（遅角用油圧室３９側に）回転して可動ピン部材１２２の先端が仕切壁３０に当接すると、可動ピン部材１２２の背部の作動油が、スプリングシート１２６の孔１２６ａを介して漏れることとなり、また、エンジン１が温まってくると、有底孔部１２１ａの内周面と可動ピン部材１２２のフランジ部１２２ｂの外周面との間に隙間が生じ、第２の実施の形態同様の作用効果が得られることとなる。

なお、前記各実施の形態においては、1つのベーンにのみ位置規制機構を設けたが、全てのベーンに設けない限り、２つのベーンや３つのベーンに設けてもよい。

また、位置規制機構１００，１１０，１２０をベーン３７に設けたが、ベーン３７における遅角油圧室３９側の側面に対向する仕切壁３０の側面に設けてもよい。なお、この場合、可動ピン部材１０２，１１２，１２２は、仕切壁３０から遅角用油圧室３９内に所定量突出するようにすればよい。また、この場合においても、全ての仕切壁３０…３０に設けない限り、２つの仕切壁３０，３０や３つの仕切壁３０…３０に設けてもよい。

また、有底孔部１０１ａ，１１１ａ，１２１ａはホルダ１０１，１１１，１２１に設けたが、前述した膨張による問題が許容範囲内であれば、ベーン３７に直接設けてもよい。

最後に、特許請求の範囲の構成要素と実施の形態の構成要素との対応について説明しておく。まず、特許請求の範囲の請求項１におけるクランクシャフトは実施の形態のクランクシャフト２に対応し、吸気カムシャフトは吸気カムシャフト５に対応し、排気弁は排気バルブ１３…１３に対応し、吸気弁は吸気バルブ１２…１２に対応し、仕切壁は仕切壁３０…３０に対応し、回転ハウジング部材はハウジング３１に対応し、ロータはロータ３５に対応し、ベーンはベーン３７…３７に対応し、進角用油圧室は進角用油圧室３８に対応し、遅角用油圧室は遅角用油圧室３９に対応し、位置規制機構は位置規制機構１００，１１０，１２０に対応し、有底孔部を形成する部材はホルダ１０１，１１１，１２１に対応し、有底孔部は有底孔部１０１ａ，１１１ａ，１２１ａに対応し、可動部材は可動ピン部材１０２，１１２，１２２に対応し、連通路は連通路１０３，１１３，１２３に対応し、油圧保持手段は、第１の実施の形態の逆止弁１０４、第２の実施の形態の連通路の絞り部１１３ａ、第３の実施の形態のスプリングシートの孔１２６ａに対応する。また、請求項２の逆止弁は逆止弁１０４に対応する。また、請求項３のオリフィスは、第２の実施の形態の連通路の絞り部１１３ａ、第３の実施の形態のスプリングシートの孔１２６ａに対応する。

本発明は、エンジンの吸気カムシャフト上に設けられた可変バルブタイミング装置に広く適用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの可変バルブタイミング装置の平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 油圧制御弁の説明図である。 エンジン回転数及びエンジン負荷に応じた吸気バルブの開弁位相を示すマップである。 図３のＣ−Ｃ断面図である。 スプリングシートの単品平面図である。 吸気弁の開弁位相が位置規制機構によって最進角位相よりも所定量遅角側に規制されているときの図６相当の図である。 吸気弁の開弁位相が最進角位相に制御されているときの図６相当の図である。 第２の実施の形態に係るエンジンの可変バルブタイミング装置についての図６相当の図である。 第２の実施の形態について、吸気弁の開弁位相が位置規制機構によって最進角位相よりも所定量遅角側に規制されているときの図６相当の図である。 第３の実施の形態に係るエンジンの可変バルブタイミング装置についての図６相当の図である。 吸気バルブの開弁位相制御の説明図である。

符号の説明

１ エンジン
２ クランクシャフト
５ 吸気カムシャフト
１２…１２ 吸気バルブ（吸気弁）
１３…１３ 排気バルブ（排気弁）
３０…３０ 仕切壁
３１ ハウジング（回転ハウジング部材）
３５ ロータ
３７…３７ ベーン
３８ 進角用油圧室
３９ 遅角用油圧室
１００，１１０，１２０ 位置規制機構
１０１，１１１，１２１ ホルダ（有底孔部を形成する部材）
１０１ａ，１１１ａ，１２１ａ 有底孔部
１０２，１１２，１２２ 可動ピン部材（可動部材）
１０３，１１３，１２３ 連通路
１０４ 逆止弁（油圧保持手段）
１１３ａ 連通路の絞り部（オリフィス）
１２６ａ スプリングシートの孔（オリフィス）

Claims (6)

1. 吸気カムシャフト上に該シャフトに対して相対回転可能に設けられ、クランクシャフトに連動して回転する回転ハウジング部材と、吸気カムシャフトに固定され、前記回転ハウジング部材内で該ハウジング部材に対して相対回転可能とされたロータとを有し、前記回転ハウジング部材の内周面から半径方向内方へ延びる仕切壁とロータの半径方向外方へ延びるベーンとでハウジング部材内に進角用油圧室及び遅角用油圧室が形成されていると共に、これらの油圧室への作動油の給排を制御することにより、吸気弁の開弁位相を、該吸気弁と排気弁の開弁時期がオーバーラップする最進角位相と、吸気弁が圧縮上死点を超えてから閉弁される最遅角位相との間で可変とするエンジンの可変バルブタイミング装置であって、
   吸気弁の開弁位相が最進角位相よりも所定量遅角側となるように前記ベーンの回転ハウジング部材に対する位置を規制する位置規制機構が設けられており、
   該位置規制機構が、
   前記ロータのベーンの遅角用油圧室を形成する側面またはこの側面に対向する回転ハウジング部材仕切壁の側面に設けられた有底孔部と、
   該有底孔部に前記遅角用油圧室に対して進出後退可能に装着された可動部材と、
   前記有底孔部における可動部材の背部に進角用油圧室から油圧を供給する連通路と、
   該連通路を介して可動部材の背部に導入された油圧を保持する油圧保持手段とを有し、
   かつ、前記有底孔部を形成する部材の熱膨張係数が、可動部材の熱膨張係数よりも大きくされていることを特徴とするエンジンの可変バルブタイミング装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの可変バルブタイミング装置であって、
   前記油圧保持手段は、連通路上に設けられ、進角用油圧室側から前記有底孔部側へのみ作動油を流通させる逆止弁であることを特徴とするエンジンの可変バルブタイミング装置。
3. 請求項１に記載のエンジンの可変バルブタイミング装置であって、
   前記油圧保持手段は、連通路上に設けられたオリフィスであることを特徴とするエンジンの可変バルブタイミング装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンジンの可変バルブタイミング装置であって、
   前記有底孔部を形成する部材がアルミニウム合金であり、
   可動部材がスチールであることを特徴とするエンジンの可変バルブタイミング装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のエンジンの可変バルブタイミング装置であって、
   前記ロータのベーンと回転ハウジング部材の仕切壁との対が複数組設けられており、
   前記位置規制機構は、この複数組の対のうちの一部にのみ設けられていることを特徴とするエンジンの可変バルブタイミング装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のエンジンの可変バルブタイミング装置であって、
   前記有底孔部を形成する部材は、ベーンまたは回転ハウジング部材とは別部材とされていることを特徴とするエンジンの可変バルブタイミング装置。

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