JP2009138685A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】付勢手段のトルクの影響を減少し、精密な位相制御が可能なバルブタイミング調整装置を提供する。
【解決手段】バルブタイミング調整装置１は、収容室２５、２６、２７、２８を有するハウジング１０と、油圧によりハウジング１０に対して相対回転駆動されるベーンロータ４０と、ベーンロータ４０の外周壁に設けられる案内溝５１、５２、５３、５４に摺動可能に案内され、先端がハウジングの内壁１６、１７、１８、１９に液蜜に摺接するシール部材６１、６２、６３、６４と、ベーンロータ４０をハウジング１０に対して進角側に付勢するトーションスプリング８０とを備える。そして、ハウジング１０の内周壁は、ベーンロータ４０の遅角方向に行くに従い、ベーンロータ回転中心軸から遠くなる曲面形状となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁および排気弁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いう）を調整するバルブタイミング調整装置に関する。

従来より、内燃機関のクランクシャフトの駆動力を受けるハウジングと、カムシャフトにクランクシャフトの駆動力を伝達するベーンロータとを備え、ハウジング内の遅角室および進角室の作動油の圧力によりハウジングに対し遅角側および進角側にベーンロータを相対回動駆動することにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相、つまりバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置が知られている。

一般に、内燃機関の排気弁側のカムシャフトの位相制御をするバルブタイミング調整装置では、内燃機関の始動時に位相を進角側に制御し、内燃機関を始動させている。このため、内燃機関の停止時にはバルブタイミング調整装置の位相は進角側へ制御される。しかし、フェール時等、位相を遅角側に制御している状態で内燃機関が停止した場合、始動時の低油圧のみでカムシャフトのトルクに抗して位相を進角側に移動させるのは困難となる。このため、ベーンロータをハウジングに対して進角側に付勢するトーションスプリングを装着し、位相を進角側に移動するバルブタイミング調整装置が知られている。

しかし、バルブタイミング調整装置にトーションスプリングを装着すると、ベーンロータを最進角側で位相保持するときの回転トルクと最遅角側で位相保持するときの回転トルクとの差異により、油圧による位相制御が困難になる。
特許文献１によると、内燃機関の始動時における低油圧のときにはすべての進角室または遅角室に油圧を供給し、内燃機関の通常運転時おける高油圧のときにはいずれかの進角室または遅角室に供給する油圧を遮断することによってベーンロータに作用する油圧を変更するバルブタイミング調整装置が知られている。しかし、このバルブタイミング調整装置は、トーションスプリングの回転トルクの影響を減少し、精密な位相制御を可能とするものではない。
特開２００５−３６７６０号公報

本発明の目的は、付勢手段の回転トルクの影響を減少し、精密な位相制御が可能なバルブタイミング調整装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、体格を小さくするバルブタイミング調整装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明によると、内燃機関の吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する従動軸に、内燃機関の駆動力が伝達される。この内燃機関の駆動軸から従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられるバルブタイミング調整装置は、駆動軸および従動軸の一方とともに回転し、回転方向に所定角度範囲で形成される収容室を有するハウジングと、駆動軸および従動軸の他方とともに回転し、収容室を遅角室および進角室に仕切り、遅角室および進角室に供給される作動流体の圧力により遅角側または進角側にハウジングに対して相対回動するように駆動されるベーンロータと、ベーンロータに形成される案内溝に摺動可能に案内され、先端がハウジングの内壁に液蜜に摺接するシール部材と、一端がベーンロータに係止され、他端がハウジングに係止され、ハウジングに対しベーンロータを進角側に付勢する付勢手段とを備える。収容室を形成するハウジングの内周壁は、ベーンロータの遅角側にいくに従い、ベーンロータ回転中心軸から遠くなる曲面形状になっている。

この発明によると、ハウジングの内周壁の形状に合わせ、シール部材がハウジングの内壁に液密に摺接する。このため、作動流体の圧力がベーンロータおよびシール部材に作用するトルクは、ベーンロータがハウジングに対して進角側で位相制御されている状態から遅角側で位相制御されている状態に移動するに従い大きくなる。これに対し、付勢手段のトルクは、ベーンロータを進角側で位相制御しているときの状態から遅角側で位相制御している状態になるに従い大きくなる。したがって、作動流体の圧力がベーンロータおよびシール部材に作用するトルクの増加は、付勢手段のトルクの増加がバルブタイミング調整装置の位相制御に与える影響を減少させる。これにより、吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置は精密な位相制御をすることができる。

請求項２に記載の発明によると、ベーンロータによって仕切られる収容室は、進角側から遅角側に収容室の有効半径が大きくなっている。このため、作動流体の圧力がベーンロータおよびシール部に作用するトルクは、ベーンロータがハウジングに対して進角側で位相制御されている状態から遅角側で位相制御されている状態に移動するに従い大きくなる。これにより、付勢手段のトルクの増加がバルブタイミング調整装置の位相制御に与える影響を減少することができる。その結果、バルブタイミング調整装置は、精密な位相制御をすることができる。

請求項３に記載の発明によると、バルブタイミング調整装置は、ベーンロータの案内溝にシール部材をベーンロータ径外方向に付勢する圧縮スプリングを備えている。これにより、シール部材は、確実に周壁の内壁と摺接する。このため、ベーンロータおよびシール部に作動流体の圧力を確実に作用させることができる。この結果、バルブタイミング調整装置は、精密な位相制御をすることができる。

請求項４に記載の発明によると、バルブタイミング調整装置は、駆動軸および従動軸の一方とともに回転し、回転方向に所定角度範囲で形成される収容室を有するハウジングと、駆動軸および従動軸の他方とともに回転し、収容室を遅角室および進角室に仕切り、遅角室および進角室に供給される作動流体の圧力により遅角側または進角側にハウジングに対して相対回動するように駆動されるベーンロータと、ベーンロータに形成される案内溝に摺動可能に案内され、先端がハウジングの内壁に液蜜に摺接するシール部材と、一端がベーンロータに係止され、他端がハウジングに係止され、ハウジングに対しベーンロータを進角側に付勢する付勢手段とを備える。収容室を形成するハウジングの内周壁は、ベーンロータの進角側にいくに従い、ベーンロータ回転中心軸から近くなる曲面形状になっている。

この発明によると、ハウジングの内周壁の形状に合わせ、シール部材がハウジングの内壁に液密に摺接する。このため、作動流体の圧力がベーンロータおよびシール部材に作用するトルクは、ベーンロータがハウジングに対して遅角側で位相制御されている状態から進角側で位相制御されている状態に移動するに従い大きくなる。これに対し、付勢手段のトルクは、ベーンロータを遅角側で位相制御しているときの状態から進角側で位相制御している状態になるに従い小さくなる。したがって、作動流体の圧力がベーンロータおよびシール部材に作用するトルクの減少は、付勢手段のトルクの減少がバルブタイミング調整装置の位相制御に与える影響を減少させる。これにより、吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置は精密な位相制御をすることができる。
さらに、収容室を形成するハウジングの内周壁を、ベーンロータの進角側に行くに従い、ベーンロータ回転中心に近くなる曲面形状とすることにより、バルブタイミング調整装置の体格を小さくすることができる。

以下、本発明の実施形態を図を用いて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１〜図７に示す。本実施形態のバルブタイミング調整装置１は作動流体として作動油を用いる油圧制御式であり、内燃機関の排気弁について始動時の位相を進角側に制御するバルブタイミングを調整するものである。

まず、バルブタイミング調整装置１の機械的構成を図１および図３に基づいて説明する。本実施形態のバルブタイミング調整装置１は、ハウジング１０と、ベーンロータ４０と、シール部材６１、６２、６３、６４、付勢手段としてのトーションスプリング８０等から構成される。
駆動側回転体であるハウジング１０は、チェーンスプロケット１１、シューハウジング１２から構成されている。チェーンスプロケット１１は、図示しない内燃機関の駆動軸としてのクランクシャフトとチェーンにより結合し、クランクシャフトと同期して回転する。カムシャフト２は、チェーンスプロケット１１に対し相対回転可能にチェーンスプロケット１１に挿入され、チェーンスプロケット１１に対し所定の位相差をおいて回転する。クランクシャフトの駆動力は、バルブタイミング装置１を経由して従動軸としてのカムシャフト２に伝達され、排気弁を開閉駆動する。チェーンスプロケット１１およびカムシャフト２は、図３に示す矢印Ｘ方向から見て時計回りに回転する。以下、この回転方向を進角方向とし、反回転方向を遅角方向とする。

シューハウジング１２は、周壁１６、１７、１８、１９と各周壁１６、１７、１８、１９の間に径方向内側に延びるシュー２１、２２、２３、２４と、フロントプレート１３とからなり、一体で形成されている。シューハウジング１２はボルト１４によってチェーンスプロケット１１と同軸上に固定されている。周壁１６は、シュー２１とシュー２２とを接続し、周壁１７は、シュー２２とシュー２３とを接続し、周壁１８は、シュー２３とシュー２４とを接続し、周壁１９は、シュー２４とシュー２１とを接続している。

周壁１６の内壁面は、シュー２２に接続している側からシュー２１に接続している側に行くに従い、ベーンロータ４０の回転中心軸Ｏから遠くなっている。周壁１７の内壁面は、シュー２３に接続している側からシュー２２に接続している側に行くに従い、回転中心軸Ｏから遠くなっている。周壁１８の内壁面は、シュー２４に接続している側からシュー２３に接続している側に行くに従い、回転中心軸Ｏから遠くなっている。周壁１９の内壁面は、シュー２１に接続している側からシュー２4に接続している側に行くに従い、回転中心軸Ｏ軸から遠くなっている。周壁１６、１７、１８、１９の内壁面は曲面形状になっている。この曲面の曲率半径は遅角方向に行くに従い大きくなっている。

シュー２１とシュー２２との間に収容室２５が設けられ、シュー２２とシュー２３との間に収容室２６が設けられ、シュー２３とシュー２４との間に収容室２７が設けられ、シュー２４とシュー２５の間に収容室２８が設けられている。収容室２５、２６、２７、２８は、遅角方向に向けて容積が大きくなっている。

従動側回転体としてのベーンロータ４０はカムシャフト２の軸方向端面と当接し、カムシャフト２およびベーンロータ４０はボルト孔４９に取り付けられる図示しないボルトにより同軸上に結合される。ベーンロータ４０とカムシャフト２との回転方向の位置決めは、ベーンロータ２０のピン穴４８およびカムシャフト２に位置決めピンを嵌合させること等により成される。

ベーンロータ４０はハウジング１０に対し相対回動可能にハウジング１０内に収容されている。ベーンロータ４０は、カムシャフト２に固定される円筒状のボス部４１と外周側にベーン４２、４３、４４、４５を有している。ベーン４２、４３、４４、４５は、収容室２５、２６、２７、２８内に回転可能に収容されている。ベーン４２は、収容室２５を進角室３１と遅角室３６とに仕切っている。ベーン４３は、収容室２６を進角室３２と遅角室３７とに仕切っているベーン４３は、収容室２７を進角室３３と遅角室３８とに仕切っているベーン４５は、収容室２８を進角室３４と遅角室３９とに仕切っている。

図１に示すように、ベーン４２のシュー２２側の面がシュー２２に当接することで、ベーンロータ４０の進角方向の回転範囲を規制している。ベーン４２とシュー２２が当接する位置がハウジング１０に対するベーンロータ４０の最進角位置である。ベーンロータ４０が最進角位置にあるとき、ベーンロータ４０の回転中心軸Ｏから後述するシール部材６４と周壁１９との接線までの距離はＬ１である。
図２に示すように、ベーン４２のシュー２１側の面がシュー２１に当接することで、ベーンロータ４０の遅角方向の回転範囲を規制している。ベーン４２とシュー２１が当接する位置がハウジング１０に対するベーンロータ４０の最遅角位置である。ベーンロータ４０が最遅角位置にあるとき、回転中心軸Ｏから後述するシール部材６４と周壁１９との接点までの距離はＬ２である。
ベーンロータ４０の回転中心軸Ｏと周壁１９の内壁面との距離は、シール部材６４がベーンロータ４０の最遅角位置で接する位置から、最遅角にあるときで接する位置までの間、穏やかな円弧で連続して大きくなっている。回転中心軸Ｏから周壁１９とシール部材６４との接線までの距離は、ベーンロータ４０が最進角位置から最遅角位置まで移動する間にＬ２−Ｌ１大きくなっている。

ベーン４２、４３、４４、４５は、径方向外側の外壁に径方向内側に向け回転軸方向に延びる案内溝５１、５２、５３、５４を形成している。シール部材６１、６２、６３、６４は、案内溝５１、５２、５３、５４に摺動可能に格納されている。案内溝５１、５２、５３、５４には、シール部材６１、６２、６３、６４とともに、このシール部材６１、６２、６３、６４を周壁２０に向けて付勢するコイルスプリング７１、７２、７３、７４が圧縮収容されている。周壁１６、１７、１８、１９の内壁面にシール部材６１、６２、６３、６４の先端が液密に摺接し、遅角室３６、３７、３８、３９と進角室３１、３２、３３、３４との作動油の流れを防止している。

シール部材の詳細を、図４から図７を用いて説明する。図４から図７は、シール部材６４およびコイルスプリング７４の拡大図を示している。シール部材６１、６２、６３およびコイルスプリング７１、７２、７３の構成もシール部材６４およびコイルスプリング７４と実質的に同様の構成である。
図４に示すように、ベーンロータ４０が最進角側に位置するとき、シール部材６４は、ベーン４５に形成された案内溝５４に大部分が収納され、案内溝５４から周壁１９に向けて僅かに突出している。ベーン４５は、径方向外側の外壁面から径方向内側に形成される案内溝５４にシール部材６４を収納可能である。

シール部材６４は、周壁１９と摺接する摺接面６４２の反対側に格納溝６４１を形成している。コイルスプリング７４は、格納溝６４１に圧縮された状態で格納され、シール部材を周壁１９の内壁に押し付けている。
シール部材６４の先端となる摺接面６４２は、曲面形状となっている。これにより、進角室３４と遅角室３９との作動油の流れを確実に防止できる。
図６に示すように、格納溝６４１には、２つのコイルスプリング７４ａ、７４ｂが格納されている。摺接面６４２は、コイルスプリング７４ａ、７４ｂの復元力により周壁１９の内壁面に押し付けられている。

図５に示すように、ベーンロータ４０が最遅角位置にあるとき、シール部材６４はベーン４５に形成された案内溝５４から半分ほどが押し出されている。コイルスプリング７４は伸びて、シール部材７４を周壁１９の内壁に押し付けている。摺接面６４２の円弧形状は、ベーンロータ４０が最遅角位置から最遅角位置に移動する間、いずれのときにも周壁１９の内壁の形状に適応している。
図７に示すように、摺接面６４２は、コイルスプリング７４ａ、７４ｂの復元力により周壁１９の内壁に押し付けられている。シール部材６４の摺接面６４２と反対側の面と案内溝５４の底面との隙間は大きく開いている。図６と図７の状態において、シール部材６４の摺接面６４２と反対側の面と案内溝５４の底面との間隔は、Ｌ２−Ｌ１大きくなっている。このため、シール部材６４の径方向の長さはＬ２−Ｌ１よりも大きく形成されている。

図２に示すように、有底円筒状に形成されたリテーナ４７は、ボス部４１のフロントプレート１３側に設けられ、フロントプレート１３の中央部に形成された孔に回転可能に嵌合している。リテーナ４７の底部８６に設けられた孔と、ベーンロータ４０に軸方向に設けられた穴とに位置決めピン４６を嵌合することにより、リテーナ４７とベーンロータ４０との位置決めがなされる。

付勢手段としてのトーションスプリング８０は、リテーナ４７に圧縮収容されている。トーションスプリング８０の一端８１は、フロントプレート１３に固定された固定ピン１５に係止され、他端８２は、リテーナ４７の底部８６に形成された取付溝８７に係止されている。
トーションスプリング８０の復元力はハウジング１０に対してベーンロータ４０を進角方向へ回転させる付勢トルクとして働いている。このトルクは、ベーンロータ４０が最遅角位置にあるときに最大となり、ベーンロータ４０が進角方向に移動するに従い小さくなる。なお、このトルクは、排気弁からカムシャフト２が受ける平均正トルクより常に大きい。排気弁からカムシャフト２が受ける平均正トルクとは、ハウジング１０に対してベーンロータ４０を遅角方向に相対回転させる向きのトルクをいう。

図１に示すように、シール部材６５、６６、６７、６８は、径方向に向き合うボス部４１とシュー２１、２２、２３、２４との間に形成されている隙間に配設されている。ボス部４１のシュー２１、２２、２３、２４と対面する外壁には回転軸方向に案内溝が形成されている。案内溝にはシール部材６５、６６、６７、６８と、このシール部材６５、６６、６７、６８をシュー２１、２２、２３、２４に向けて付勢する板ばねが嵌合している。この構成により、シール部材６５、６６、６７、６８は、進角室３１、３２、３３、３４と遅角室３６、３７、３８、３９との間の作動油の流れを防止する。

円筒状に形成されたストッパピストン９０は、４２ベーンに形成された孔に勘合するガイドリング９６に収容されている。ストッパピストン９０は、回転軸方向に往復移動可能である。嵌合リング９１は、チェーンスプロケット１１に形成された凹部に圧入保持されている。スプリング９２は嵌合リング９１側に向けてストッパピストン９０を付勢している。

ストッパピストン９０のチェーンスプロケット１１側に形成された油圧室９３、およびストッパピストン９０の外周に形成された油圧室９４に供給される作動油の圧力は、嵌合リングからストッパピストンが抜け出す方向に働く。油圧室９３、９４は遅角室３６と連通している。ストッパピストン９０は、ベーンロータ４０が最進角側に位置するときに嵌合リング９１に嵌合可能である。ストッパピストン９０が嵌合リング９１に嵌合した状態においてベーンロータ４０のハウジング１０に対する相対回転は拘束されている。ハウジング１０に対し、ベーンロータ４０が最進角位置から遅角側に移動するとストッパピストン９０と嵌合リング９１の位置がずれることによりストッパピストン９０は嵌合リング９１に嵌合できなくなる。

図示しない油圧ポンプから進角室３１、３２、３３、３４に作動油が供給されるとき、遅角室３６、３７、３８、３９からドレインに作動油が排出される。一方、油圧ポンプから遅角室３６、３７、３８、３９に作動油が供給されるとき、進角室３１、３２、３３、３４からドレインに作動油が排出される。ここで、進角室３１、３２、３３、３４および遅角室３６、３７、３８、３９のうち作動油を供給する方の油圧室は、図示しない切換弁の作動により切り換えられる。進角室３１、３２、３３、３４および遅角室３６、３７、３８、３９への作動油の供給バランスにより、ハウジング１０に対するベーンロータ４０の相対回転位置が変化する。

次に、バルブタイミング調整装置の作動について説明する。
＜最進角位置における位相保持制御時＞
バルブタイミング調整装置がベーンロータ４０の位相を最進角位置に保持している状態を図１、図４および図６を用いて説明する。図１では、切換弁の作動により進角室３１、３２、３３、３４および遅角室３６、３７、３８、３９から作動油が排出されるのを防止し、ベーンロータ４０を最進角位置で位相保持している。この状態におけるシール部材６４の詳細を図４および図６に示す。

遅角室３９に供給されている油圧は、ベーン４５の外壁４５２およびシール部材６４の外壁６４３に作用し、ベーンロータ４０を遅角側に付勢するトルクを発生する。また、進角室３４に供給されている油圧は、ベーン４５の外壁４５３およびシール部材６４の外壁６４４に作用し、ベーンロータ４０を進角側に付勢するトルクを発生する。この双方のトルク及びトーションスプリング８０がベーンロータ４０を進角方向へ回転させるトルクのバランスにより、ベーンロータ４０の位相は最進角位置に保持されている。

このとき、トーションスプリング８０のトルクは、ベーンロータ４０が進角方向に移動するに従い小さくなるので、最進角位置において最小となっている。
一方、シール部材６４は、案内溝５４から僅かに押し出され、周壁１９に液密に摺接している。このため、油圧がシール部材６４の外壁６４３、６４４に作用する面積は僅かとなっている。また、周壁１９の内壁と摺接面６４２とは常に当接し、遅角室３９と進角室３４との作動油の流れを常に遮断している。これにより、遅角室３９および進角室３４に供給される油圧は、確実にベーン４５の外壁４５２、４５３に作用し、トルクを発生させる。ここで、シール部材６４の外壁６４３、６４４に作用し、発生するトルクは僅かである。
このため、ベーンロータ４０を進角方向へ回転させるトーションスプリング８０のトルクが最小となっているとき、油圧がベーン４５の外壁４５２、４５３およびシール部材６４の外壁６４３、６４４に作用し、ベーンロータ４０を位相保持するトルクは小さい。

＜最遅角位置における位相保持制御時＞
バルブタイミング調整装置がベーンロータ４０の位相を最遅角位置に保持している状態を図２、図５および図７を用いて説明する。図２では、切換弁の作動により進角室３１、３２、３３、３４および遅角室３６、３７、３８、３９から作動油が排出されるのを防止し、ベーンロータ４０を最遅角位置で位相保持している。この状態におけるシール部材６４の詳細を図５および図７に示す。

遅角室３９に供給される油圧は、ベーン４５の外壁４５２、４５３およびシール部材６４の外壁６４３、６４４に作用し、トルクを発生させる。この双方のトルク及びトーションスプリング８０がベーンロータ４０を進角方向へ回転させるトルクのバランスにより、ベーンロータ４０の位相は最遅角位置に保持されている。
このとき、トーションスプリング８０のトルクは、ベーンロータ４０が遅角方向に移動するに従い大きくなるので、最遅角位置において最大となっている。

一方、シール部材６４は、ベーン４５と周壁１９との距離が遠くなるのに伴い、案内溝５４から大きく押し出され、周壁１９に液密に摺接している。このため、油圧がシール部材６４の外壁６４３、６４４に作用する面積は大きくなっている。また、周壁１９の内壁と摺接面６４２とは常に当接し、遅角室３９と進角室３４との作動油の流れを常に遮断している。これにより、遅角室３９および進角室３４に供給される油圧は、ベーン４５の外壁４５２、４５３およびシール部材６４の外壁６４３、６４４に作用し、大きいトルクを発生する。
このため、ベーンロータ４０を進角方向へ回転させるトーションスプリング８０のトルクが最大となっているとき、油圧がベーン４５の外壁４５２、４５３およびシール部材６４の外壁６４３、６４４に作用し、ベーンロータ４０を位相保持するトルクは大きい。
これにより、ベーンロータ４０が遅角方向に回転するに従い、トーションスプリング８０のトルクが増加し、このトルクが位相制御に与える影響を相対的に減少させることができる。

＜進角制御時＞
バルブタイミング調整装置がベーンロータ４０の位相を進角制御している状態を図１を用いて説明する。図１では、切換弁の作動により進角室３１、３２、３３、３４に作動油が供給され、油圧がベーン４２、４３、４４、４５およびシール部材６１、６２、６３、６４の進角室３１、３２、３３、３４側の外壁に作用し、ベーンロータ４０を進角側に付勢するトルクを発生する。一方、遅角室３６、３７、３８、３９から作動油が排出されている。これにより、ベーンロータ４０は、進角方向に回転する。

＜遅角制御時＞
バルブタイミング調整装置がベーンロータ４０の位相を遅角制御している状態を図２を用いて説明する。図２では、切換弁の作動により遅角室３６、３７、３８、３９に作動油が供給され、油圧がベーン４２、４３、４４、４５およびシール部材６１、６２、６３、６４の遅角室３６、３７、３８、３９側の外壁に作用し、ベーンロータ４０を遅角側に付勢するトルクを発生する。一方、進角室３１、３２、３３、３４から作動油が排出されている。これにより、ベーンロータ４０は、遅角方向に回転する。

従来のバルブタイミング調整装置に発生するトルクと本発明のバルブタイミング調整装置に発生するトルクの比較を図８に示す。
破線ａは、従来のバルブタイミング調整装置の位相を油圧で制御するときに発生するトルクの変化を示している。従来のバルブタイミング調整装置において、ベーンロータが最進角位置から最遅角位置に移動する間、油圧がベーンロータ及びシール部材に作用し、発生するトルクは一定である。

一方、実線ｂは、本発明のバルブタイミング調整装置の位相を油圧で制御するときに発生するトルクの変化を示している。本発明のバルブタイミング調整装置において、ベーンロータが最進角位置から最遅角位置に移動する間、油圧がベーンロータ及びシール部材に作用し、発生するトルクは、ベーンロータが最進角位置から最遅角位置に移動するに従い大きくなる。したがって、最遅角位置において本発明のバルブタイミング調整装置に発生するトルクは、従来のバルブタイミング調整装置に発生するトルクと比較してΔＴ大きい。

破線ｃは、従来のバルブタイミング調整装置において、位相制御に影響を与えるトルクの変化を示している。トーションスプリングの復元力がハウジングに対してベーンロータを進角方向へ回転させるトルクは、ベーンロータが最進角位置から最遅角位置に移動するに従い大きくなる。このトルクの変化は、バルブタイミング調整装置の位相制御に影響を与えるトルクとなり、位相制御を困難にしている。

実線ｄは、本発明のバルブタイミング調整装置において、位相制御に影響を与えるトルクの変化を示している。本願発明のバルブタイミング調整装置においても、トーションスプリングの復元力がハウジングに対してベーンロータを進角方向へ回転させるトルクは、ベーンロータが最進角位置から最遅角位置に移動するに従い大きくなる。しかし、本願発明のバルブタイミング調整措置では、作動油により位相制御するときに発生するトルクが、ベーンロータが最進角位置から最遅角位置に移動するに従い大きくなる。このため、最遅角位置では、位相制御に影響を与えるトルクをΔＴ減少させることができる。これにより、本発明のバルブタイミング調整装置は精密な位相制御をすることができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、周壁１９の内壁を、シール部材６４がベーンロータ４０の最遅角位置で接する位置から、最遅角にあるときで接する位置までの間、穏やかな円弧で連続して拡大するバルブタイミング調整装置１について説明した。これに対し、トーションスプリングのトルクがベーンロータの回転角度に比例して大きくなるのに対応し、周壁１９の内壁をインボリュート曲線状又は直線状に拡大させてもよい。これにより、トーションスプリングの付勢力の変化に対応してベーンロータに作用する作動油のトルクを大きくすることができる。

上記実施形態では、内燃機関の排気弁について始動時の位相を進角側に制御するバルブタイミング調整装置について説明した。これに対し、内燃機関の排気弁について始動時の位相を遅角側に制御するバルブタイミング調整装置に本発明を適用してもよい。また、内燃機関の吸気弁について始動時の位相を遅角側または進角側に制御するバルブタイミング調整装置に本発明を適用してもよい。
このように、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、上記複数の実施形態を組み合わせることに加え、他の種々の実施形態に適用可能である。

本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す図であって、図３のＡ−Ａ線断面図。 本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す図であって、図３のＡ−Ａ線断面図。 本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す図であって、図１のＢ−Ｂ線断面図。 本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置のシール部材の拡大図。 本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置のシール部材の拡大図。 本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置のシール部材の拡大図であって、図４のＣ−Ｃ線断面図。 本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置のシール部材の拡大図であって、図５のＤ−Ｄ線断面図。 従来のバルブタイミング調整装置に発生するトルクと本発明のバルブタイミング調整装置に発生するトルクを比較する特性図。

符号の説明

１：バルブタイミング調整装置、２：カムシャフト（従動軸）、１０：ハウジング、２５、２６、２７、２８：収容室、３１、３２、３３、３４：進角室、３６、３７、３８、３９：遅角室、４０：ベーンロータ、６１、６２、６３、６４：シール部材、５１、５２、５３、５４：案内溝、８０：トーションスプリング（付勢手段）

Claims (4)

1. 内燃機関の駆動軸から吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置において、
   前記駆動軸および前記従動軸の一方とともに回転し、回転方向に所定角度範囲で形成される収容室を有するハウジングと、
   前記駆動軸および前記従動軸の他方とともに回転し、前記収容室を遅角室および進角室に仕切り、前記遅角室および前記進角室に供給される作動流体の圧力により遅角側または進角側に前記ハウジングに対して相対回動するように駆動されるベーンロータと、
   前記ベーンロータに形成される案内溝に摺動可能に案内され、先端が前記ハウジングの内壁に液密に摺接するシール部材と、
   一端が前記ベーンロータに係止され、他端が前記ハウジングに係止され、前記ハウジングに対し前記ベーンロータを進角側に付勢する付勢手段と、を備え、
   前記収容室を形成するハウジングの内周壁は、前記ベーンロータの遅角側にいくに従い、ベーンロータ回転中心軸から遠くなる曲面形状であることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記ベーンロータによって仕切られる収容室は、進角側から遅角側に前記収容室の有効半径が大きくなっている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. 前記ベーンロータの前記案内溝に前記シール部材をベーンロータ径外方向に付勢する圧縮スプリングを備えることを特徴とする請求項１または２記載のバルブタイミング調整装置。
4. 内燃機関の駆動軸から吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置において、
   前記駆動軸および前記従動軸の一方とともに回転し、回転方向に所定角度範囲で形成される収容室を有するハウジングと、
   前記駆動軸および前記従動軸の他方とともに回転し、前記収容室を遅角室および進角室に仕切り、前記遅角室および前記進角室に供給される作動流体の圧力により遅角側または進角側に前記ハウジングに対して相対回動するように駆動されるベーンロータと、
   前記ベーンロータに形成される案内溝に摺動可能に案内され、先端が前記ハウジングの内壁に液密に摺接するシール部材と、
   一端が前記ベーンロータに係止され、他端が前記ハウジングに係止され、前記ハウジングに対し前記ベーンロータを進角側に付勢する付勢手段と、を備え、
   前記収容室を形成するハウジングの内周壁は、前記ベーンロータの進角側にいくに従い、ベーンロータ回転中心軸から近くなる曲面形状であることを特徴とするバルブタイミング調整装置。

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