JP2007291987A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気弁及び吸気弁の少なくとも一方の遅角側への位相転換の応答速度を改善できるバルブタイミング調整装置を提供する。
【解決手段】クランクシャフトとともに回転する駆動側回転部材であるハウジング部材２と、カムシャフトとともに回転し、クランクシャフト２と所定の相対回転変位範囲内で相対回転可能に組み付けられたロータ部材３と、進角方向に向けてハウジング部材２に対してロータ部材３を付勢する付勢力を有する進角アシストバネ５と、ハウジング部材２に一端が係合しロータ部材３に他端が係合して、進角アシストバネ５の付勢力に抗して遅角方向に向けてハウジング部材２に対してロータ部材３を付勢する戻しバネ１１とを有する。戻しバネ１１の少なくとも一端は、進角アシストバネ５の少なくとも一端と同じ部位に係合されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気弁及び吸気弁の少なくとも一方の開閉時期を調整するバルブタイミング調整装置に関する。

従来、エンジンの運転条件に応じて内燃機関の吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉時期を調整するベーン式のバルブタイミング調整装置が提供されている。ベーン式の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ともに回転するハウジング部材と、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を開閉駆動するカムシャフトと、ハウジング部材の内部に収容されカムシャフトとともに回転するロータ部材とを有している。ハウジング部材に対するロータ部材の相対回転位相差を油圧により調整することにより、エンジンの運転条件に応じて吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉時期を調整している。内燃機関の燃費向上のため、アイドル時は、スロットル弁をほとんど全閉にして吸入空気量を調整しているため吸気管内の負圧が高い。

吸気行程始めの吸／排気弁とも開いたバルブオーバラップ期間に、負圧により排気がシリンダ内および吸気ポート内に吸い戻され、その後にピストンの動きによって新気およびこの排気がシリンダ内に流入する。

このためシリンダ内の残留ガス割合が高くなり、燃焼速度が遅く燃焼変動も大きくなる。このため、オーバーラップ期間を短くすることにより燃焼改善、燃費改善が得られる。したがって、エンジン始動時には、排気弁については閉じる時期を早くする進角側へ、吸気弁については開く時期を遅くする遅角側へ制御する必要がある。 ここで、カムシャフトの正トルクにより、ロータ部材は遅角側に戻る性質がある。このため、特許文献１、２では、排気弁とともに回転するロータ部材については、カムシャフトの平均トルク以上のばね荷重をもった進角アシストバネをロータ部材とハウジング部材との間に搭載してロータ部材を進角側に付勢することにより、次のエンジン始動時にロータ部材が最進角に位置するようにしている。

吸気弁とともに回転するロータ部材については、カムシャフトから正トルクを受けると、基本位相である最遅角位置へ戻り得る。しかし、エンジン停止時の最遅角位置よりも更に遅角側の位置へ位相転換して、エンジンを最高出力にしたいときがある。その後、再び最高出力の位置から最遅角位置へすばやく戻すため、進角アシストバネを搭載することがある。
特開平１０−６８３０６号公報 特開２００２−２９５２１０号公報

しかしながら、エンジンの運転条件が急に変化した場合、排気弁の開閉時期をすばやく最進角から遅角側へ調整する必要がある場合がある。たとえば、排気弁の場合、エンジンの高負荷状態の際に、遅角側へ位相転換してオーバーラップ期間を長くすることにより、排気脈動を利用してエンジン回転数を急速に上げたいときがある。吸気弁では、エンジン停止時の最遅角位置からそれよりも更に遅角側の位置へ位相転換してエンジンの出力を最高にしたいときがある。この場合、進角アシストバネの進角側への付勢力が、ベーンの遅角側への素早い位相転換を妨げている。特に、高温で作動油の粘性が低くなり油圧が下がったときには、油圧によるベーンの位相転換速度が遅くなる。このため、高温時の排気弁の進角側から遅角側への位相転換の応答速度が遅くなるという問題がある。

本発明の目的は、排気弁及び吸気弁の少なくとも一方の遅角側への位相転換の応答速度を改善できるバルブタイミング調整装置を提供しようとするものである。

本発明は、内燃機関の駆動軸から排気弁及び吸気弁の少なくとも一方を開閉駆動する従動軸に駆動力を伝達する経路に回転可能に設けられ、駆動軸とともに回転する駆動側回転部材と、従動軸とともに回転し、駆動側回転部材と相対回転可能に組み付けられた従動側回転部材と、進角方向に向けて駆動側回転部材に対して従動側回転部材を付勢する付勢力を有する進角アシストバネと、を具備するバルブタイミング調整装置において、駆動側回転部材に一端が係合し従動側回転部材に他端が係合して、進角アシストバネの付勢力に抗して遅角方向に向けて駆動側回転部材に対して従動側回転部材を付勢する戻しバネを有することを特徴とする。

上記構成によると、進角アシストバネの付勢力に抗して遅角方向に向けて従動側回転部材を付勢する戻しバネを設けている。このため、戻しバネの遅角方向の付勢力は進角アシストバネの進角方向の付勢力に抗して発揮される。それゆえ、従動側回転部材に加わる進角方向の付勢力が弱まる。したがって、油圧などによる従動側回転部材の遅角方向への位相転換は、従動側回転部材に加わる進角方向の付勢力に遮られることなく、迅速に行われる。ゆえに、従動側回転部材により駆動回転される排気弁及び吸気弁の少なくとも一方の遅角側への位相転換の応答速度を改善することができる。

本発明によれば、排気弁及び吸気弁の少なくとも一方の遅角側への位相転換の応答速度が改善される。このため、排気弁については、エンジンの高付加状態のときにオーバーラップ期間を急速に長くできる。このため、たとえば、エンジンの高負荷状態の際に排気脈動を利用してエンジン回転数を急速に上げることができる。また、吸気弁については、たとえば、エンジン停止時の最遅角位置よりも更に遅角側の位置へ急速に位相転換して、エンジンを迅速に最高出力にあげることができる。

戻しバネは、進角アシストバネのばね荷重よりも小さいばね荷重を有することが好ましい。戻しバネのばね荷重が、進角アシストバネのばね荷重と同じかそれよりも高い場合には、戻しバネの付勢力が進角アシストバネの付勢力に勝り、バネ全体として遅角方向に付勢することになる。この場合には、進角アシストバネを駆動側回転部材と従動側回転部材との間に設けた意義が失われる。すなわち、排気弁については、エンジン始動時に従動側回転部材を駆動側回転部材に対して最進角に位置させることができない場合がある。吸気弁については、エンジン停止時の最遅角位置よりも更に遅角側の位置へ位相転換しにくくなる場合がある。

戻しバネは、低温時には高温時のばね荷重よりも小さいばね荷重を発揮することが好ましい。低温時には作動油の粘性が高く油圧が高くなる。このため、低温時には、高い油圧を利用して、進角側から遅角側へ急速に位相変換することができる。しかし、高温時には作動油の粘性が低くなるため、油圧が下がり、油圧による遅角側への変換応答が遅れるおそれがある。そこで、高温時に戻しバネのばね特性を発揮させることにより低油圧による変換応答の遅れを補う。低温時には、戻しバネのばね特性をさほど発揮させなくても、高油圧により、進角アシストバネの付勢力に抗して遅角側へ急速に位相転換することができる。

戻しバネは、形状記憶合金製であり、高温時に最遅角時の形状になるように設定されていることが好ましい。戻しバネは、高温時には、最遅角時の設定形状に戻ろうとするばね特性を発揮し、低温時には、高温時よりも小さいばね特性を示す。このため、戻しバネは、高温時に、従動側回転部材を、進角アシストバネの進角側へ付勢する付勢力に抗して、遅角側へ付勢する付勢力をもつことになり、低温時にはその付勢力は高温時よりも小さくなる。かかる戻しバネの特性は、たとえば、材料、熱処理などにより設定することができる。

戻しバネの少なくとも一端は、進角アシストバネの少なくとも一端と同じ部位に係合されていることが好ましい。これにより、戻しバネを取付けるための部品を増やす必要がなく、部品点数の増加を防止できる。

（実施例１）
本発明を具体化した実施例１に係るバルブタイミング調整装置について図１〜図６を参照して説明する。本実施例は、車両等の内燃機関の駆動軸であるクランクシャフトから排気弁を開閉駆動する従動軸であるカムシャフトに駆動力を伝達する経路に回転可能に設けられた、内燃機関のバルブタイミング調整装置である。まずバルブタイミング調整装置の全体構成について説明する。図１は、駆動側回転部材及び従動側回転部材の軸方向に沿って切断したバルブタイミング調整装置の断面図を示す。図２は、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最進角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図１のＸ方向側から視認した図を示す。図３は、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最遅角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図１のＸ方向側から視認した図を示す。図４は、進角アシストバネと戻しバネのばね特性を示す説明図を示す。図５は、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最進角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を駆動側回転部材におけるフロント部側端面に沿って切断した断面図を示す。図６は、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最遅角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を駆動側回転部材におけるフロント部側端面に沿って切断した断面図を示す。

図１に示すように、バルブタイミング調整装置は、クランクシャフトとともに回転する駆動側回転部材であるハウジング部材２と、カムシャフトとともに回転し、クランクシャフトと所定の相対回転変位範囲内で相対回転可能に組み付けられたロータ部材３とを備えている。ハウジング部材２及びロータ部材３は図１に示すＸ方向からみて時計回りに回転する。この回転方向を進角方向といい、この回転方向と反対側の方向を遅角方向という。

また、図１、図２、図３に示すように、バルブタイミング調整装置は、進角方向に向けてハウジング部材２に対してロータ部材３を付勢する付勢力を有する進角アシストバネ５と、ハウジング部材２に一端が係合しロータ部材３に他端が係合して、進角アシストバネ５の付勢力に抗して遅角方向に向けてハウジング部材２に対してロータ部材３を付勢する戻しバネ１１とを有する。戻しバネ１１の一端は、進角アシストバネ５の両端と同じ部位に係合されている。

図４に示すように、戻しバネは、進角アシストバネのばね荷重よりも低いばね荷重を有する。戻しバネは、高温時には低温時のばね荷重よりも大きいばね荷重を発揮する。戻しバネは、形状記憶合金製であり、図３に示すように、高温時に最遅角時の形状になるように設定されている。したがって、戻しバネ１１のばね荷重は、図３に示す最遅角時の形状では小さく、図２に示す最進角時の形状では大きくなる。本例において低温とは、作動油の粘性が高く高油圧であって、ロータ部材の位相転換を急速にする必要があるときに高油圧によって十分な変換応答速度が得られる場合、たとえば８０℃以上をいう。高温とは、作動油の粘性が低く低油圧であって、ロータ部材の位相転換を急速にする必要があるときに、作動油の油圧だけでは十分な変換応答速度が得られない場合、たとえば８０℃未満をいう。

図１、図５、図６に示すように、ハウジング部材２は、周壁部２１２の内部に複数の油圧室６７とロータ部材３を収容するロータ室７６とを有し軸方向の一端が開口するハウジング本体２１と、ハウジング本体２１に固定されロータ室６７及び油圧室７６の軸方向の一端開口を閉じるスプロケット２０とを有する。ハウジング本体２１の軸方向の他端はフロント部２１１により閉塞されている。フロント部２１１はハウジング本体２１に対して一体的に成形されている。ハウジング本体２１は、ボルト２２にてスプロケット２０を一体的に固定している。

図１に示すように、ロータ部材３におけるベーンロータ３４とブッシングベーン３１とは、カムシャフト８１に対して、ボルト８２により一体的に固定される。カムシャフト８１は、ハウジング部材２のスプロケット２０の中心に設けたカムシャフト挿入穴２０２に、摺動可能に挿入される。ボルト８２は、後述のバネ室３０の穴部３１３の方から嵌入され、ベーンロータ３４の穴部３４２及びカムシャフト８１の端面に開口する穴部８１１を固定する。

ハウジング部材２とロータ部材３とは、相対回転変位可能であり、ハウジング部材２の内壁とロータ部材３の外壁とは互いに所定角度範囲内で摺動する。

ロータ部材３は、ロータ室７６に回動自在に保持されたベーンロータ３４と、ベーンロータ３４に保持されて遠心方向に延び各油圧室６７内に周方向に往復動可能に収容されたベーン３５とを有する。油圧室６７は、ロータ室７６の遠心方向側に周方向に、シュー２３を介して、４つ設けられている。各油圧室６７は、ベーン３５により、それぞれ進角室６と遅角室７とに仕切られている。ハウジング部材２の４つのシュー２３のうちの２つのシュー２３は、ベーン３５と当接して相対回転変位範囲の両端を規定するストッパ面２３６，２３７を有する。ストッパ面２３６は最進角位置、ストッパ面２３７は最遅角位置を規定する。

図１、図２、図３に示すように、ロータ部材３のカムシャフト挿入穴２０２と反対側の端面には、その軸方向に開口し進角アシストバネ５及び戻しバネ１１を収容する円筒状のバネ室３０を備えたブッシングベーン３１が設けられている。ブッシングベーン３１は、バネ室３０の側壁を構成する筒状のバネ室壁部３１１と、バネ室３０の底面の外周部に設けられた着座部３１２と、バネ室３０の底面の中心部に設けられ軸方向に開口しカムシャフト挿入穴２０２と連通する穴部３１３と、着座部３１２と穴部３１３との間に設けられ着座部３１２と対面する側に進角アシストバネ５の内周面を当接させ着座部３１２よりも軸方向に突出している突出部３１４とを有する。バネ室壁部３１１には、進角アシストバネ５の一端である第１フック部５２をバネ室３０内から外側へ突出させる切欠凹部３１７が設けられている。切欠凹部３１７は、ハウジング部材２に対してロータ部材３が回動するときに進角アシストバネ５の第１フック部５２がバネ室３０の周方向に最進角位置から最遅角位置まで回動することを許容する幅を有する。ブッッシングベーン３１の外側で切欠凹部３１７の周方向の幅の範囲内に進角アシストバネ５の第１フック部５２を係合するピン２５が設けられている。ピン２５は、ハウジング部材２におけるフロント部２１１に設けた穴部に圧入されている。ピン２５の脚部２５１は、その先端部をハウジング部材２のフロント部２１１の内部に嵌入させている。脚部２５１の中間部２５３は穴部には嵌入されずフロント部２１１から軸方向に突出している。

進角アシストバネ５は断面円形状の金属線材を螺旋状に巻回して形成されたものであり、ロータ部材３の軸と同一軸であるコイルバネ部５１と、その軸長方向の一端からコイルバネ部５１の径外方向にフック状に湾曲させた第１フック部５２と、その軸長方向の他端からコイルバネ部５１の径内方向に屈曲させた第２フック部５３とを有する。コイルバネ部５１はバネ室３０の着座部３１２に着座させてその内周側を突出部３１４に当接させその外周側をバネ室壁部３１１の内周面に当接させる。第１フック部５２はバネ室壁部３１１から切欠凹部３１７を通ってピン２５の脚部２５１の中間部２５３と頭部２５２との間に係止する。第２フック部５３は、リング状の突出部３１４の一部を切欠いて形成された凹状の挟持部３１５に保持させる。挟持部３１５に保持された第２フック部５３は、カムシャフト８１を固定するボルト８２の頭部８２１に押圧されて固定される。

戻しバネ１１は、断面円形状の線材をリング状に湾曲させた巻きバネ部１１１と、その軸長方向の一端から巻きバネ部１１１の径外方向に導出されフック状に湾曲された第１フック部１１２と、その軸長方向の他端から巻きバネ部１１１の径内方向に屈曲された第２フック部１１３とを有する。巻きバネ部１１１は、ブッシングベーン３１のバネ室壁部３１１の外周面３１０に、切欠凹部３１７を除いてほぼ全周にわたって巻回されている。巻き回数は１回である。戻しバネ１１の第１フック部１１２は、進角アシストバネ５の第１フック部５２が係止されている部位と同じ部位、すなわちピン２５の脚部２５１の中間部２５３と頭部２５２との間に巻き付けてある。第１フック部１１２が巻き付けてあるのは、第１フック部１１２がピン２５から脱落するのを防止するためである。戻しバネ１１の第２フック部１１３は、ブッシングベーン３１の上端の一部を切り欠いて形成された切欠凹部３１７の進角側の側端部３１６に係止されている。戻しバネ１１は、形状記憶合金であり、ニッケル、チタンなどを含み、所定温度で熱処理が施されている。戻しバネ１１は、図３に示す形状になるように設定されている。図３に示す最遅角時の戻しバネ１１の巻きバネ部１１１は、バネ室壁部３１１の外周面３１０にゆるく巻回されている。図２に示す最進角時の戻しバネ１１の巻きバネ部１１１は、進角方向（図２，図３では時計回り）にシフトした第２フック部１１３により引っ張られ、外周面３１０に巻回されて、図３の最遅角時のばね荷重よりも大きいばね荷重を発揮している。

図１、図５、図６に示すように、ハウジング部材２の周壁部２１２とロータ部材３のベーン３５との間の間隙、及びハウジング部材２のシュー２３とロータ部材３のベーンロータ３４との間の間隙には、隣接する油圧室間で作動油が漏れ出ることを防止するシール部材３６が設けられている。シール部材３６は、長板状の板ばねの付勢力により径方向に対向する摺動面に向けて押圧している。

図５、図６に示すように、進角室６及び遅角室７は、図示しない別々の油路と連通しており、エンジンの運転状態などに応じて適宜作動油を供給排出することにより、進角室６と遅角室７との間に油圧差を生じさせる。この油圧差によりベーン３５が油圧室６７内で周方向に相対的に回動して、駆動側のハウジング部材２に対する従動側のロータ部材３の相対回転位相を調整する。

図１、図５に示すように、ロータ部材３のベーン３５の中には、ハウジング部材２に対して最進角位置でロータ部材３を拘束するストッパピン４が設けられている。ロータ部材３におけるベーン３５に設けられた穴部３５０には、円筒状のスリーブピンガイド４２が嵌入されている。スリーブピンガイド４２はストッパピン４を軸方向に摺動可能に収容している。ハウジング部材２におけるスプロケット２０に設けられたストレート状の凹部２００には、ブッシュ４３が埋設されている。ストッパピン４は、ブッシュ４３の中に出入り可能である。ストッパピン４の内部にはバネ室４１を設けている。バネ室４１には、ストッパピン４の先端部をブッシュ４３の側へ付勢するバネが装着されている。ベーン３５の穴部３５０及びスリーブピンガイド４２には進角油路４２１が形成されている。またスプロケット２０の凹部２００には、遅角室７と連通する遅角油路２０１が形成されている。進角油及び遅角油は、進角油路４２１及び遅角油路２０１を経由してスリーブピンガイド４２とストッパピン４との間及びブッシュ１１９とストッパピン４との間の間隙に供給排出され、ストッパピン４がブッシュ４３から抜け出る方向に油圧を発生させる。この進角油及び遅角油の供給排出量とバネ室４１内のバネの付勢力とのバランスにより、ストッパピン４がブッシュ４３の中に進退する。

ここで、本実施例では、排気弁のバルブタイミングを調整し、エンジン始動時における吸気弁と排気弁との開弁オーバーラップ期間を短くするため、図５に示すように、ベーン３５がシュー２３のストッパ面２３６と当接する最進角位置でストッパピン４がブッシュ４３の中に進入すると、ストッパピン４の先端部４０がストレート状のブッシュ４３の壁面と当接する。この位置で、ストッパピン４はロータ部材３をハウジング部材２に対して拘束する。これにより、ハウジング部材２に対してロータ部材３が最進角位置で固定される。このようにロータ部材３がロックされた状態で内燃機関が始動されることが好ましい。内燃機関の始動の際には、内燃機関の油圧が十分に安定しないため、ベーン３５がロータ部材３の周方向に移動してバタツキが発生しようとするが、前述したようにストッパピン４がロータ部材３をハウジング部材２に対して拘束するため、内燃機関の始動直後におけるベーン３５のバタツキを抑制する。

再度、ロータ部材３の相対回転位相を変える場合には、進角油路４２１及び遅角油路２０１を通じて、スリーブピンガイド４２とストッパピン４との間及びブッシュ１１９とストッパピン４との間の間隙に進角油及び遅角油を供給して、ストッパピン４の先端部４０をブッシュ４３から外す。このようにストッパピン４がブッシュ４３から外されているときには、ハウジング部材２に対するロータ部材３の相対回転が許される。この結果、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を遅角方向に調整することができる。

ここで、進角アシストバネ及び戻しバネのばね特性について図４を用いて説明する。図４の線グラフは、いずれも、横軸にハウジング部材に対するロータ部材の相対回転位相を示し、右側へいくほど遅角側に、左側へいくほど進角側に近くなる。縦軸は、ばね荷重を示す。

図４に示すように、進角アシストバネは、ロータ部材を進角方向に付勢する付勢力を持つため、ばね荷重が最進角に近い進角側では小さく、最遅角に近い遅角側では大きい。高温時の戻しバネのばね荷重は、進角側では、進角アシストバネの進角側のばね荷重よりも小さく、遅角側では、進角アシストバネの遅角側のばね荷重よりも小さい。低温時の戻しバネのばね荷重は、進角側及び遅角側ともに、ほぼゼロに等しい。このような進角方向に付勢する進角アシストバネのばね荷重から、遅角方向に付勢して付勢力の方向が逆の戻しバネのばね荷重を引いた値が、ロータ部材に加わるばね荷重である。この結果、低温時のロータ部材に加わるばね荷重は、戻しバネのばね荷重がほぼゼロであるため、ほぼ進角アシストバネのばね荷重に等しい。このため、低温時には、進角アシストバネのばね特性を最大限発揮させることができる。一方、高温時のロータ部材に加わるばね荷重は、進角アシストバネのばね荷重から高温時の戻しバネのばね荷重を引いた値になる。この結果、高温時のロータ部材に加わる進角方向のばね荷重は、各々の回転位相時において、低温時の場合よりも低く抑えられ、高温で低油圧となった作動油の遅角方向の油圧に負ける。このため、作動油の遅角方向の油圧により、ロータ部材を遅角方向へ急速に位相転換することができる。したがって、排気弁の遅角方向への応答速度が改善され、すばやく進角側から遅角側へ位相転換することができる。

なお、本実施例では、低温時の戻しバネのばね荷重は、進角側及び遅角側ともにほぼゼロに等しいが、ばね荷重があってもよい。この場合、戻しバネのばね荷重は、進角側では進角アシストバネの進角側のばね荷重よりも低く、遅角側では遅角アシストバネの遅角側のばね荷重よりも低ければよい。

このように、本実施例のバルブタイミング調整装置は、高温時に、進角アシストバネの付勢力に抗して遅角方向に向けてロータ部材を付勢する戻しバネを設けている。このため、戻しバネの遅角方向の付勢力が進角アシストバネの進角方向の付勢力に抗して発揮され、ロータ部材に加わる進角方向のばね荷重を弱める。このため、ロータ部材により駆動される排気弁は、進角アシストバネの進角方向の付勢力に遮られることなく、遅角側への位相転換の応答速度を改善できる。

また、高温時にロータ部材に加わる進角アシストバネと戻しバネとを合わせたばね特性は、戻しバネのばね常数を進角アシストバネのばね常数よりも小さいものを用いれば、低温時よりも小さくなる。このため、作動油の高温時の粘性が低下して油圧が低下したときでも、装置に大きな改造を施すことなく、遅角側への変換応答速度を改善できる。一方、低温時では、戻しバネのばね荷重が高温時よりも小さくなる。しかし、低温で粘性の高い作動油によって高い油圧を発揮できるため、この高油圧によってロータ部材を遅角側へ迅速に位相転換させることができる。

さらに、図１〜図３に示すように、既存のブッシングベーン３１の切欠凹部３１７と、進角アシストバネ５の第１フック部５２を係止するピン２５に対して、戻しバネ１１を巻き付けている。このため、既存の部品の数を増加させることなく、既存の装置に対して戻しバネを搭載することができる。このため、設計変更の手間を省くことができる。

なお、戻しバネ１１は、断面円形状の線材を巻回して作製したものであるが、断面が長方形、正方形、線径の線材でもよい。

（実施例２）
本実施例と実施例１との相違点は、戻しバネを巻きバネから松葉ばねに変えた点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。

図７は駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最進角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図９のＸ方向側から視認した図を示す。図８は、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最遅角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図９のＸ方向側から視認した図を示す。図９は駆動側回転部材及び従動側回転部材の軸方向に沿って切断したバルブタイミング調整装置の断面図を示す。

図７、図８に示すように、戻しバネ１２は、略Ｕ字状に屈曲させた形状の松葉バネである。戻しバネ１２は、断面円形状の線材を略Ｕ字状に屈曲させた屈曲部１２１と、その軸長方向の一端から屈曲部１２１の屈曲方向と反対側にフック状に湾曲された第１フック部１２２と、その軸長方向の他端から屈曲部１２１から直線状に延びる第２フック部１２３とを有する。屈曲部１２１は、ブッシングベーン３１よりも外側に配置されている。図７、図８、図９に示すように、戻しバネ１２の第１フック部１２２は、進角アシストバネ５の第１フック部５２に係止されている部位と同じ部位、すなわちピン２５の脚部２５１の中間部２５３と頭部２５２との間に巻き付けてある。戻しバネ１２の第２フック部１２３は、ブッシングベーン３１の切欠凹部３１７の進角側の側端部３１６に係止されている。

戻しバネ１２は、形状記憶合金であり、高温時に図８に示す最遅角時の形状になるように設定されている。図８に示す最遅角時の戻しバネ１２の屈曲部１２１は、ゆるやかに屈曲している。図７に示す最進角時の戻しバネ１２の屈曲部１２１は、進角方向にシフトした第２フック部１２３により曲げモーメントを受け、屈曲度合いが最遅角時よりも大きくなる。このため、最進角時の戻しバネ１２のばね荷重は、最遅角時よりも大きい。したがって、高温時の戻しバネ１２のばね荷重は、図８に示す最遅角時の形状では小さく、図７に示す最進角時の形状では大きくなる。一方、低温時の戻しバネのばね荷重は、進角側及び遅角側ともに、ほぼゼロに等しい。したがって、本実施例においても、高温時には戻しバネ１２が進角アシストバネ５に抗して遅角方向に付勢する付勢力を発揮する。このため、ロータ部材に加わるばね荷重が弱まり、排気弁の遅角側への位相転換の応答速度を改善できる。低温時には、高い粘性で高油圧の作動油によって、進角アシストバネの進角方向への付勢力に抗して、ロータ部材を遅角方向に急速に位相転換できる。

なお、戻しバネ１２は、断面円形状の線材を巻回して作製したものであるが、断面が長方形、正方形、線径の線材でもよい。

（実施例３）
本実施例と実施例１との相違点は、戻しバネをねじりコイルばねに変えた点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。

図１０は駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最進角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図１２のＸ方向側から視認した図を示す。図１１は、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最遅角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図１２のＸ方向側から視認した図を示す。図１２は駆動側回転部材及び従動側回転部材の軸方向に沿って切断したバルブタイミング調整装置の断面図を示す。

図１０、図１１に示すように、戻しバネ１３は、断面円形状の線材をねじりコイル状にしたねじり部１３１と、その軸長方向の一端からねじり部１３１のねじり方向と反対側にフック状に湾曲された第１フック部１３２と、その軸長方向の他端からねじり部１３１から直線状に延びる第２フック部１３３とを有する。ねじり部１３１は、ブッシングベーン３１よりも外側で、切欠凹部３１７の周方向の幅の範囲内に配置されている。戻しバネ１３の第１フック部１３２は、進角アシストバネ５の第１フック部５２が係止されている部位と同じ部位、すなわちピン２５の脚部２５１の中間部２５３と頭部２５２との間に巻き付けてある。戻しバネ１３の第２フック部１３３は、ブッシングベーン３１の切欠凹部３１７の進角側の側端部３１６に係止されている。

戻しバネ１３は、形状記憶合金であり、高温時に図１１に示す最遅角時の形状になるように設定されている。図１１に示す最遅角時の戻しバネ１３のねじり部１３１は、ゆるやかにねじられている。図１０に示す最進角時の戻しバネ１２のねじり部１３１は、進角方向にシフトした第２フック部１３３によりねじりモーメントを受けて、ねじり度合いが最遅角時よりも大きくなる。このため、最進角時の戻しバネ１３のばね荷重は、最遅角時よりも大きい。したがって、高温時の戻しバネ１３のばね荷重は、図１１に示す最遅角時よりも図１０に示す最進角時の方が大きく、遅角側へ付勢する付勢力を持つ。低温時の戻しバネのばね荷重は、進角側及び遅角側ともに、ほぼゼロに等しい。したがって、本実施例においても、高温時に、戻しバネ１３の遅角方向の付勢力が進角アシストバネ５の進角方向の付勢力に抗して発揮され、ロータ部材に加わるばね荷重が弱くなる。このため、排気弁の遅角側への位相転換の応答速度を改善できる。低温時には、高い粘性の作動油の高油圧によって、進角アシストバネの進角方向への付勢力に抗して、ロータ部材を急速に遅角側へ位相転換できる。

（実施例４）
本実施例と実施例１との相違点は、戻しバネをコイルバネに変えた点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。

図１３は駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最進角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図１５のＸ方向側から視認した図を示す。図１４は、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最遅角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図１５のＸ方向側から視認した図を示す。図１５は駆動側回転部材及び従動側回転部材の軸方向に沿って切断したバルブタイミング調整装置の断面図を示す。

図１３、図１４に示すように、戻しバネ１４は、断面円形状の線材をコイル状に巻回したコイル部１４１と、その軸長方向の一端から導出されフック状に湾曲された第１フック部１４２と、その軸長方向の他端から導出され第１フック部１４２と同じ方向に屈曲させた第２フック部１４３とを有する。戻しバネ１４は、コイル中心線の方向に圧縮荷重を受ける圧縮コイルバネである。コイル部１４１は、ブッシングベーン３１よりも外側で、切欠凹部３１７の周方向の幅の範囲内に配置されている。戻しバネ１４の第１フック部１４２は、進角アシストバネ５の第１フック部５２が係止されている部位と同じ部位、すなわちピン２５の脚部２５１の中間部２５３と頭部２５２に巻き付けてある。戻しバネ１４の第２フック部１４３は、バネ室壁部３１１の切欠凹部３１７よりも遅角側に設けられた溝部３１８に係止されている。

戻しバネ１４は、形状記憶合金であり、高温時に図１４に示す最遅角時の形状になるように設定されている。図１４に示す最遅角時の戻しバネ１４のコイル部１４１は、圧縮荷重を殆ど受けず自然状態に近い状態である。図１３に示す最進角時の戻しバネ１２のコイル部１４１は、第２フック部１４３によりコイル中心線の方向に圧縮される。このため、最進角時の戻しバネ１４のばね荷重は、最遅角時よりも大きい。したがって、高温時の戻しバネ１４のばね荷重は、図１４に示す最遅角時よりも図１３に示す最進角時の方が大きく、遅角側へ付勢する付勢力を持つ。低温時の戻しバネのばね荷重は、進角側及び遅角側ともに、ほぼゼロに等しい。したがって、本実施例においても、高温時に、戻しバネ１４の遅角方向の付勢力が進角アシストバネ５の進角方向の付勢力に抗して発揮され、ロータ部材に加わるばね荷重が弱くなる。このため、排気弁の遅角側への位相転換の応答速度を改善できる。低温時には、高い粘性の作動油の高油圧によって、進角アシストバネの進角方向への付勢力に抗して、ロータ部材３を急速に遅角側へ位相転換できる。

（実施例５）
本実施例と実施例１との相違点は、戻しバネを渦巻きバネに変えた点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。

図１６は駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最進角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図１８のＸ方向側から視認した図を示す。図１７は、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最遅角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図１８のＸ方向側から視認した図を示す。図１８は駆動側回転部材及び従動側回転部材の軸方向に沿って切断したバルブタイミング調整装置の断面図を示す。

図１６、図１７に示すように、戻しバネ１５は、断面円形状の線材を渦巻き状に数回巻回しブッシングベーン３１のバネ室壁部３１１の外周面３１０に沿わせた渦巻き部１５１と、その軸長方向の一端から渦巻き部１５１の径外方向に導出されフック状に屈曲された第１フック部１５２と、その軸長方向の他端から渦巻き部１５１の径内方向に屈曲された第２フック部１５３とを有する。なお、実施例１の戻しバネの巻きバネ部１１１が巻き数が１回であるのに対して、本例の戻しバネ１５の渦巻き部１５１は巻き数が２回以上である。

戻しバネ１５の第１フック部１５２は、進角アシストバネ５の第１フック部５２が係止されている部位、すなわちピン２５の脚部２５１の中間部２５３と頭部２５２に巻き付けてある。戻しバネ１５の第２フック部１５３は、バネ室壁部３１１の切欠凹部３１７よりも遅角側に設けられた溝部３１６に係止されている。

戻しバネ１５は、形状記憶合金であり、高温時に図１７に示す最遅角時の形状になるように設定されている。図１７に示す最遅角時の戻しバネ１５の巻きバネ部１５１は、バネ室壁部３１１の外周面３１０にゆるく巻回している。図１６に示す最進角時の巻きバネ部１５１は、進角方向にシフトした第２フック部１５３により引っ張られ、外周面３１０に巻回される。このため、最進角時の戻しバネ１５のばね荷重は、最遅角時よりも大きい。したがって、高温時の戻しバネ１５のばね荷重は、図１７に示す最遅角時よりも図１６に示す最進角時の方が大きく、遅角側へ付勢する付勢力を持つ。低温時の戻しバネのばね荷重は、進角側及び遅角側ともに、ほぼゼロに等しい。したがって、本実施例においても、高温時に、戻しバネ１５の遅角方向の付勢力が進角アシストバネ５の進角方向の付勢力に抗して発揮され、ロータ部材に加わるばね荷重が弱くなる。このため、排気弁の遅角側への位相転換の応答速度を改善できる。低温時には、高い粘性の作動油の高油圧によって、進角アシストバネの進角方向への付勢力に抗して、ロータ部材３を急速に遅角側へ位相転換できる。

なお、戻しバネ１５は、断面円形状の線材を巻回して作製したものであるが、断面が長方形、正方形、線径の線材でもよい。

実施例１における、駆動側回転部材及び従動側回転部材の軸方向に沿って切断したバルブタイミング調整装置の断面図である。 実施例１における、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最進角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図１のＸ方向側から視認した図である。 実施例１における、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最遅角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図１のＸ方向側から視認した図である。 実施例１における、進角アシストバネと戻しバネのばね特性を示す説明図である。 実施例１における、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最進角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を駆動側回転部材におけるフロント部側端面に沿って切断した断面図である。 実施例１における、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最遅角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を駆動側回転部材におけるフロント部側端面に沿って切断した断面図である。 実施例２における、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最進角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図９のＸ方向側から視認した図である。 実施例２における、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最遅角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図９のＸ方向側から視認した図である。 実施例２における、駆動側回転部材及び従動側回転部材の軸方向に沿って切断したバルブタイミング調整装置の断面図である。 実施例３における、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最進角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図１２のＸ方向側から視認した図である。 実施例３における、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最遅角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図１２のＸ方向側から視認した図である。 実施例３における、駆動側回転部材及び従動側回転部材の軸方向に沿って切断したバルブタイミング調整装置の断面図である。 実施例４における、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最進角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図１５のＸ方向側から視認した図である。 実施例４における、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最遅角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図１５のＸ方向側から視認した図である。 実施例４における、駆動側回転部材及び従動側回転部材の軸方向に沿って切断したバルブタイミング調整装置の断面図である。 実施例５における、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最進角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図１８のＸ方向側から視認した図である。 実施例５における、駆動側回転部材に対して従動側回転部材が最遅角位相に回転した状態のバルブタイミング調整装置を図１８のＸ方向側から視認した図である。 実施例５における、駆動側回転部材及び従動側回転部材の軸方向に沿って切断したバルブタイミング調整装置の断面図である。

符号の説明

図中、１１，１２，１３、１４、１５は戻しバネ、１１２，１２２，１３２，１４２、１５２，５２は第１フック部、１１３、１２３，１３３，１４３、１５３，５３は第２フック部、２はハウジング部材、２０はスプロケット、２１はハウジング本体、２１１はフロント部、２５はピン、３はロータ部材、３１はブッシングベーン、３１１はバネ室壁部、３１２は着座部、３１７は切欠凹部、４はストッパピン、５は進角アシストバネを示す。

Claims (5)

1. 内燃機関の駆動軸から排気弁及び吸気弁の少なくとも一方を開閉駆動する従動軸に駆動力を伝達する経路に回転可能に設けられ、
   前記駆動軸とともに回転する駆動側回転部材と、前記従動軸とともに回転し、前記駆動側回転部材と相対回転可能に組み付けられた従動側回転部材と、進角方向に向けて前記駆動側回転部材に対して前記従動側回転部材を付勢する付勢力を有する進角アシストバネと、を具備するバルブタイミング調整装置において、
   前記駆動側回転部材に一端が係合し前記従動側回転部材に他端が係合して、前記進角アシストバネの付勢力に抗して遅角方向に向けて前記駆動側回転部材に対して前記従動側回転部材を付勢する戻しバネを有することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記戻しバネは、前記進角アシストバネのばね荷重よりも小さいばね荷重を有す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調整装置。
3. 前記戻しバネは、低温時には高温時のばね荷重よりも小さいばね荷重を発揮することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 前記戻しバネは、形状記憶合金製であり、高温時に最遅角時の形状になるように設定されていることを特徴とする請求項３に記載のバルブタイミング調整装置。
5. 前記戻しバネの少なくとも一端は、前記進角アシストバネの少なくとも一端と同じ部位に係合されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のバルブタイミング調整装置。

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