JP2011214563A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロックピンの嵌合作動時に生じるリンキング力を低減することの可能なバルブタイミング調整装置を提供する。
【解決手段】ベーンロータ２０に設けられた収容孔２２１に軸方向に往復移動可能に収容されるロックピン３０は、一方の端部がリヤプレート１９の内壁に設けられた嵌合穴３１に嵌合することで、ハウジング１１とベーンロータ２０との相対回動を規制する。ロックピン３０が嵌合穴３１に非嵌合のときにフロントプレート１８の内壁とロックピン３０の他方の端部とが接触する接触面３００の面積は、ロックピン３０の他方の端部をフロントプレート１８の内壁に投影したときの面積よりも小さい。これにより、ハウジング１１とロックピン３０とが離れようとするときに発生するリンキング力が低減し、予め設定した遅角解除圧又は進角解除圧の低下が抑制される。
【選択図】図４

Description

本発明は、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを調整する内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という）のバルブタイミング調整装置に関する。

従来、エンジンの駆動軸としてのクランクシャフトから吸気弁および排気弁を開閉する従動軸としてのカムシャフトへ駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、吸気弁及び排気弁の少なくとも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が公知である。
バルブタイミング調整装置には、カムシャフトに接続されるベーンを正方向（遅角方向）と逆方向（進角方向）に揺動するカムトルクが交互に作用している。このため、バルブタイミング調整装置は、ベーンに設けたロックピンをハウジングの嵌合穴に嵌合することで、エンジンの始動を可能にすると共に、エンジン始動時等の低油圧時にカムトルクにより正逆方向に揺動するベーンとハウジングとの打音を防止している。

特許文献１に記載には、吸気バルブの開閉タイミングを調整する吸気用のバルブタイミング調整装置が記載されている。このバルブタイミング調整装置は、進角室及び遅角室の少なくともいずれか一方の油圧室に供給される油圧でロックピンの嵌合を解除する方式を採用している。具体的に、ロックピンの外壁には、進角室から供給される油圧を受ける受圧面と、遅角室から供給される油圧を受ける受圧面とが形成されている。バルブタイミング調整装置は、目標とする位相へ位相制御可能な油圧室と反対の油圧室に油圧を供給し、その油圧によりロックピンを解除した後、目標とする位相へ位相制御をしている。
このとき、進角室の油圧によりロックピンの嵌合が解除可能となる進角解除圧Ｐａは、
進角室から供給される油圧がロックピンの解除方向に作用する受圧面の受圧面積をＡａとし、ロックピンを嵌合穴に付勢するスプリングの付勢力をＦｓとすると、
Ｐａ＝Ｆｓ／Ａａ である。
一方、遅角室の油圧によりロックピンの嵌合が解除可能となる遅角解除圧Ｐｒは、遅角室から供給される油圧がロックピンの解除方向に作用する受圧面の受圧面積をＡｒとすると、
Ｐｒ＝Ｆｓ／Ａｒ である。

吸気用のバルブタイミング調整装置は、エンジン停止作動時において、ロックピンと嵌合穴との位置が一致するロック位相である最遅角位置にベーンを位相制御する。このロック位相を保持した状態で、バルブタイミング調整装置に供給される油圧Ｐｖｃｔがエンジンの回転低下に伴って次第に低くなり、（１）Ｐｒ＞Ｐｖｃｔ の関係になると、ロックピンが嵌合穴に嵌合する。
一方、通常運転時では、バルブタイミング調整装置に供給される油圧Ｐｖｃｔが高く、（２）Ｐｒ＜Ｐｖｃｔ の関係となっているので、ロックピンは嵌合穴に嵌合しない。
つまり、吸気用のバルブタイミング調整装置において、遅角解除圧Ｐｒは、ロックピンが嵌合穴に嵌合可能となる油圧である。

ところで、ロックピンが嵌合穴に嵌合するためには、バルブタイミング調整装置に供給される油圧Ｐｖｃｔが遅角解除圧Ｐｒより小さくなり、（１）の関係を満たすまで上述したカムトルクに抗し、ベーンがロック位相に保持されていなければならない。このため、遅角解除圧Ｐｒは、ベーンをロック位相へ保持可能な油圧Ｐｋよりも大きく設定されていなければならない。
つまり、遅角解除圧Ｐｒと、ベーンをロック位相へ保持可能な油圧Ｐｋとは、
（３）Ｐｒ＞Ｐｋ の関係を満たしている必要がある。

なお、ベーンをロック位相へ保持可能な油圧Ｐｋは、バルブタイミング調整装置の発生トルクをＴｖｃｔとし、カムトルクをＴｃａｍとし、バルブタイミング調整装置に供給される油圧をＰｖｃｔとすると、
Ｐｋ＞（Ｔｃａｍ／Ｔｖｃｔ）×Ｐｖｃｔ である。
バルブタイミング調整装置の発生トルクＴｖｃｔは、バルブタイミング調整装置のベーンの受圧面積と、バルブタイミング調整装置に供給される油圧Ｐｖｃｔによって定まる。したがって、ベーンをロック位相へ保持可能な油圧Ｐｋは、カムトルクＴｃａｍとバルブタイミング調整装置のベーンの受圧面積によって定まるものである。

特許第３０３３５８２号公報

引用文献１に記載のバルブタイミング調整装置では、ベーンに形成された有底筒状の収容穴にロックピンが収容されている。このロックピンは、嵌合穴と反対側のロックピンの端部がドーナツ状の平面となっている。このドーナツ状の平面は、ロックピンの嵌合が解除された状態で嵌合穴と反対側のベーンの穴の底面に面接触する。また、ドーナツ状の平面とベーンの穴の底面との周囲は、進角室及び遅角室と連通する圧力室等から漏れた作動油で充満している。このため、ロックピンが嵌合方向へ移動を始めると、スプリングの付勢力Ｆｓと反対方向へリンキング力Ｆｌが発生する場合がある。
ここで、リンキング力とは、流体内で接触している物体が離れようとするとき、接触部の隙間の圧力が低下することで、物体の進行方向と逆方向に発生する力である。

バルブタイミング調整装置は、上記（３）の関係を満たすように、ロックピンの付勢力Ｆｓが設定されている。しかし、リンキング力Ｆｌが発生した場合、遅角解除圧Ｐｒは、
Ｐｒ＝（Ｆｓ−Ｆｌ）／Ａｒとなり、見かけ上の遅角解除圧Ｐｒが低下する。
これにより、（３）Ｐｒ＞Ｐｋ の関係を満たすように設定されていた遅角解除圧Ｐｒは、
（４）Ｐｒ＜Ｐｋ になることがある。
この状態では、エンジン停止作動時にバルブタイミング調整装置に供給される油圧Ｐｖｃｔが低下し、（１）の関係を満たす前に、バルブタイミング調整装置に供給される油圧Ｐｖｃｔがベーンをロック位相へ保持可能な油圧Ｐｋよりも小さくなる。このため、ロックピンが嵌合穴に嵌合する前に、ロックピンと嵌合穴の位置がずれることで、ロックピンが嵌合穴に嵌合することができないという問題が発生する。この場合、次回のエンジン始動時に、エンジンが始動不能となるおそれがある。また、カムトルクによりベーンとハウジングとの打音が発生することが懸念される。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロックピンの嵌合作動時に生じるリンキング力を低減することの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。

請求項１に係る発明によると、バルブタイミング調整装置は、内燃機関の駆動軸の駆動力により回転駆動されるカム機構を経由して吸気弁および排気弁の少なくとも一方を開閉するとともに駆動軸と従動軸との回転位相を変えることで吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを調整する。駆動軸または従動軸の一方とともに回転するハウジングは、回転方向に所定角度範囲で形成される圧力室を有する。駆動軸または従動軸の他方とともに回転するベーンロータは、圧力室を遅角室および進角室に仕切るベーンを有し、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ハウジングに対して相対回動する。ベーンに形成された収容孔に往復移動可能に収容される規制部材は、一方の端部がハウジングの回転軸方向の一方の内壁に形成された嵌合穴に嵌合することで、ハウジングとベーンロータとの相対回動を拘束する。規制部材の他方の端部に設けられた凹部に収容される付勢部材は、一端が凹部の内壁に当接し、他端がハウジングの回転軸方向の他方の内壁に当接し、規制部材を嵌合穴に嵌合する方向に付勢する。規制部材は、作動流体の圧力が規制部材と嵌合穴との嵌合を解除する方向へ作用する受圧面を有する。作動流体の圧力が受圧面に作用する力が付勢部材の付勢力より大きく、ハウジングの回転軸方向の他方の内壁と規制部材の他方の端部とが接触するときの接触面の面積は、規制部材の他方の端部をハウジングの他方の内壁に投影したときの面積よりも小さい。

一般に円形接触部のリンキング力Ｆｌは、作動流体の粘性係数をμ、物体の移動速度をＶ、２つの物体間のクリアランスをｈ、物体の半径をＲ、２つの物体の接触面積をπＲ²とすると、
Ｆｌ＝（３／２π）・（μＶ／ｈ³）・（πＲ²）² である。
このため、ハウジングと規制部材との接触面の面積を小さくすることで、ハウジングと規制部材とが離れようとするときに発生するリンキング力が低減する。このため、作動流体の圧力が規制部材の嵌合を解除する方向に作用する受圧面と付勢手段の付勢力とにより、予め設定された遅角解除圧及び進角解除圧が、リンキング力によって低下することが抑制される。したがって、バルブタイミング調整装置に供給される油圧が遅角解除圧及び進角解除圧より小さくなるまでベーンロータがロック位相に保持されるので、規制部材は嵌合穴に確実に嵌合することができる。この結果、次回のエンジン始動時に、エンジンを確実に始動することが可能となり、また、カムトルクによるベーンとハウジングとの打音の発生を抑制することができる。

請求項２に係る発明によると、規制部材の他端は、径外側から径内側に向かって嵌合穴側に傾斜する凹テーパ部を有する。これにより、ハウジングの回転軸方向の他方の内壁と規制部材の凹テーパ部の径外側とが当接するとき、ハウジングと規制部材との接触面積が小さくなり、かつ、ハウジングと凹テーパ部との距離が遠くなり、クリアランスが大きくなる。このため、ハウジングと規制部材とが離れようとするときに発生するリンキング力を低減することができる。
さらに、規制部材の嵌合を解除する方向に作動流体の圧力が作用する受圧面を有し、規制部材の径外方向の外壁に設けられた圧力室と、凹テーパ部の径外側との距離が遠くなる。これにより、圧力室のシール性を高めることができる。したがって、遅角解除圧及び進角解除圧の低下を抑制することができる。

請求項３に係る発明によると、ハウジングの回転軸方向の他方の内壁と規制部材の他方の端部とは線接触する。
ハウジングと規制部材との接触する面積を小さくすることで、ハウジングと規制部材とが離れようとするときに発生するリンキング力を大幅に低減することができる。

ところで、径外側から径内側に向かって嵌合穴側に傾斜する凹テーパ部の傾斜角を大きくすると、ハウジングと規制部材との間のクリアランスが大きくなり、リンキング力を大幅に低減することができる。しかし、凹テーパ部の傾斜角を大きくすれば、規制部材の凹部が浅くなり、凹部の内壁が付勢部材の姿勢を保持することが困難になる。これにより、付勢部材の姿勢が傾き、付勢部材とハウジングの内壁および規制部材の凹部の内壁との局部的な摩耗が生じるおそれがある。
そこで、請求項４に係る発明によると、規制部材と嵌合穴との嵌合が解除されているとき、ハウジングの回転軸方向の他方の内壁と、規制部材の凹テーパ部の径内側との距離は、付勢部材としてのコイルスプリングの線径よりも短い。これにより、規制部材の凹部の内壁がコイルスプリングのコイル線を案内することで、付勢部材の姿勢が保持される。このため、付勢部材とハウジングの内壁および規制部材の凹部の内壁との局部的な摩耗を抑制することができる。

請求項５に係る発明によると、規制部材の他端は、径内側から径外側に向かって嵌合穴側に傾斜する凸テーパ部を有する。
これにより、ハウジングと規制部材との接触面積が小さくなり、かつ、ハウジングと凸テーパ部との距離が遠くなるので、ハウジングと規制部材とが離れようとするときに発生するリンキング力を低減することができる。
さらに、ハウジングとベーンロータとが相対回動するとき、凸テーパ部とハウジングの内壁との摩耗を低減することができる。

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のロックピンの断面図である。 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の適用される内燃機関の模式図である。 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の断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線の断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線の断面図である。 本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整装置のロックピンの断面図である。 本発明の第３施形態によるバルブタイミング調整装置のロックピンの断面図である。 本発明の第４実施形態によるバルブタイミング調整装置のロックピンの断面図である。 図８のＩＸ方向矢視図である。 本発明の第５実施形態によるバルブタイミング調整装置のロックピンの断面図である。

以下、本発明による複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（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５に示す。本実施形態のバルブタイミング調整装置は、作動流体として作動油を用いる油圧制御式である。本実施形態のバルブタイミング調整装置の設けられる駆動力伝達系では、図２に示すように、エンジン１の駆動軸としてのクランクシャフト２に固定されるギヤ３と、従動軸としてのカムシャフト４、５に固定されるギヤ６、１９１とにチェーン７が巻き掛けられ、クランクシャフト２からカムシャフト４、５に駆動力が伝達される。一方のカムシャフト４はカム機構を経由して吸気弁８を開閉駆動し、他方のカムシャフト５はカム機構を経由して排気弁９を開閉駆動する。本実施形態のバルブタイミング調整装置１０は、ギヤ１９１をチェーン７に、ベーンロータをカムシャフト４に接続し、吸気弁８の開閉タイミングを調整する。

図３および図４に示すように、バルブタイミング調整装置１０は、ハウジング１１、ベーンロータ２０、及び規制部材としてのロックピン３０等を備えている。
ハウジング１１は、環状の周壁１２及び仕切り部材としてのシュー１３〜１６から一体に形成されたシューハウジング１７、フロントプレート１８、並びにリヤプレート１９等から構成されている。
略台形に形成されたシュー１３〜１６は、周壁１２から径方向内側へ延びており、周壁１２の周方向に略等間隔に設けられている。周方向に隣接するシュー同士の間隙には略扇状の圧力室５０が形成されている。
リヤプレート１９は、径外側にギヤ１９１を備え、周壁１２の回転軸方向の一方に設けられている。リヤプレート１９は、軸方向にカムシャフト４を通す軸孔１９２を有している。
フロントプレート１８は、略円盤状に形成され、周壁１２の回転軸方向の他方に設けられている。フロントプレート１８は、円盤の中心に板厚方向に通じる円孔１８１を有している。
シューハウジング１７、フロントプレート１８及びリヤプレート１９は、ボルト１１１によって同軸上に固定されている。

ベーンロータ２０は、ハウジング１１と略同軸に設けられ、ハウジング１１の内側に相対回転可能に収容されている。ベーンロータ２０は、略円筒状のロータ２１、及びこのロータ２１から径外方向に突出する４個のベーン２２〜２５を有している。
ベーンロータ２０とカムシャフト４とはボルト２６によって固定されている。ベーンロータ２０とカムシャフト４とは、ノックピン２７によって周方向の位置決めがされている。これにより、ベーンロータ２０は、カムシャフト４とともに回転する。
各ベーン２２〜２５は、各圧力室５０を、それぞれ遅角室５１〜５４と進角室５５〜５８とに仕切っている。
遅角室５１〜５４に油圧を供給する遅角通路６１、６２は、ベーンロータ２０のロータ２１に形成されている。進角室５５〜５８に油圧を供給する進角通路６３、６４は、ロータ２１のリヤプレート１９側の外壁に溝油路として形成されている。遅角通路６１、６２及び進角通路６３、６４は、それぞれカムシャフト４に形成された遅角通路６５及び進角通路６６に連通している。

シール部材２８、２９は、例えば樹脂で形成され、各ベーン２２〜２５の径外方向の外壁と、各シュー１３〜１６の径内方向の内壁とに嵌合している。各ベーン２２〜２５の径外方向の外壁に嵌合するシール部材２８は、板ばね２８１の弾性力により周壁１２に押し付けられている。各シュー１３〜１６の径内方向の内壁とに嵌合するシール部材２９は、板ばね２９１の弾性力によりロータ２１に押し付けられている。このため、シール部材２８、２９は、遅角室５１〜５４と進角室５５〜５８との間の作動油の漏れを抑制している。

ロックピン３０は、有底円筒状に形成され、ベーン２２を回転軸方向に通じる収容孔２２１に軸方向に往復移動可能に収容されている。
リヤプレート１９には、ベーンロータ２０が最遅角位置に位相制御されている状態で、ロックピン３０に対応する位置に嵌合穴３１が形成されている。この嵌合穴３１に嵌合リング３２が設けられている。ロックピン３０は、一方の端部に嵌合リング３２の径内側に嵌合する嵌合部３３を有している。
ロックピン３０の他方の端部には、嵌合穴３１側に凹む凹部３４が設けられている。この凹部３４には、付勢部材としてのコイルスプリング３５が収容されている。コイルスプリング３５は、一端が凹部３４の内壁に当接し、他端がフロントプレート１８の内壁に当接する圧縮コイルスプリングであり、ロックピン３０をリヤプレート１９側へ付勢している。
フロントプレート１８には、背圧抜き穴１８２が設けられている。背圧抜き穴１８２は、ロックピン３０とフロントプレート１８との間に形成される背圧室３４１を大気開放する。これにより、ロックピン３０の往復移動が背圧室３４１内の作動油によって妨げられ難くなる。

図１に示すように、ロックピン３０は、他方の端部に径外側から径内側に向かい嵌合穴３１側に傾斜する凹テーパ部３６を有している。凹テーパ部３６は、旋盤加工等により形成される。
凹テーパ部３６は、ロックピン３０の最外周から形成されている。このため、フロントプレート１８の内壁とロックピン３０の他方の端部とは線接触する。
また、凹テーパ部３６の軸方向の長さＨｔは、コイルスプリングの線径Ｄｓよりも短く形成されている。このため、フロントプレート１８の内壁とロックピン３０の他方の端部とが当接しているとき、凹部３４の内壁がコイルスプリング３５の径外側をガイドし、コイルスプリング３５の姿勢が保たれる。

ロックピン３０の径外方向の外壁と、ベーン２２の収容孔２２１との間には、遅角室連通路５１１を経由して遅角室５１と連通する遅角側圧力室３７が形成されている。
遅角側圧力室３７の凹テーパ部３６側のロックピン３０の外径Ｄ１と、遅角側圧力室３７の嵌合穴３１側のロックピン３０の外径Ｄ２との差分に相当する面の面積が第１受圧面積Ａｒである。遅角室５１から遅角側圧力室３７に供給される油圧が第１受圧面積Ａｒに作用することで、ロックピン３０が嵌合穴３１から抜け出す方向の力が生じる。
遅角室５１の油圧によりロックピン３０の嵌合が解除可能となる遅角解除圧Ｐｒは、コイルスプリング３５の付勢力をＦｓとすると、
Ｐｒ＝Ｆｓ／Ａｒ である。

一方、ロックピン３０の嵌合部３３の外壁と、嵌合穴３１との間には、進角室５５と進角室連通路５５１を経由して連通する進角側圧力室３８が形成されている。
進角側圧力室３８の嵌合穴３１側のロックピン３０の外径Ｄ２に相当する面の面積が第２受圧面積Ａａである。進角室５５から進角側圧力室３８に供給される油圧が第２受圧面積Ａａに作用することで、ロックピン３０が嵌合穴３１から抜け出す方向の力が生じる。
進角室５５の油圧によりロックピン３０の嵌合が解除可能となる進角解除圧Ｐａは、
Ｐａ＝Ｆｓ／Ａａ である。

次に、バルブタイミング調整装置１０の作動を説明する。
＜エンジン始動時＞
エンジン１が停止している状態では、図５に示すように、ロックピン３０は嵌合穴３１の嵌合リング３２に嵌合している。エンジン１を始動した直後の状態では、遅角室５１〜５４及び進角室５５〜５８に油圧ポンプ９０から十分に作動油が供給されない。このため、ロックピン３０は嵌合リング３２に嵌合した状態を維持し、クランクシャフト２に対しカムシャフト４は最遅角位置に保持されている。これにより、作動油が各圧力室５０に供給されるまでの間、カムシャフト４が正逆方向のカムトルクを受け、ハウジング１１とベーンロータ２０とが衝突して打音が発生することが防止される。

＜エンジン始動後＞
エンジン始動後、油圧ポンプ９０からバルブタイミング調整装置１０の各圧力室５０に供給される油圧Ｐｖｃｔが遅角解除圧Ｐｒまたは進角解除圧Ｐａよりも高くなると、その油圧Ｐｖｃｔが第１受圧面積Ａｒ及び第２受圧面積Ａａに作用し、図４に示すように、ロックピン３０は嵌合穴３１から抜け出す。これにより、ベーンロータ２０とハウジング１１とが相対回動可能となる。その後、遅角室５１〜５４及び進角室５５〜５８の油圧を制御することにより、クランクシャフト２に対するカムシャフト４の位相差が調整可能となる。

＜進角作動時＞
バルブタイミング調整装置１０を進角制御するとき、電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という。）９１は、切換弁９２に供給する駆動電流を制御する。切換弁９２は、油圧ポンプ９０と進角通路９３とを接続し、遅角通路９４とオイルパン９５とを接続する。油圧ポンプ９０から吐出される作動油は、進角通路９３、６６、６３、６４を経由し、進角室５５〜５８に供給される。一方、遅角室５１〜５４の作動油は、遅角通路６１、６２、６５、９４を経由し、オイルパン９５に排出される。進角室５５〜５８の油圧はベーン２２〜２５に作用し、ベーンロータ２０を進角方向に付勢するトルクを発生する。これにより、ベーンロータ２０は、ハウジング１１に対し進角方向に回転する。

＜遅角作動時＞
バルブタイミング調整装置１０を遅角制御するとき、ＥＣＵ９１は、切換弁９２に供給する駆動電流を制御する。切換弁９２は、油圧ポンプ９０と遅角通路９４とを接続し、進角通路９３とオイルパン９５とを接続する。油圧ポンプ９０から吐出される作動油は、遅角通路９４、６５、６１、６２を経由し、遅角室５１〜５４に供給される。一方、進角室５５〜５８の作動油は進角通路６３、６４、６６、９３を経由し、オイルパン９５に排出される。遅角室５１〜５４の油圧がベーン２２〜２５に作用し、ベーンロータ２０を遅角方向に付勢するトルクを発生する。これにより、ベーンロータ２０は、ハウジング１１に対して遅角方向に回転する。

＜中間保持作動時＞
ベーンロータ２０が目標位相に到達すると、ＥＣＵ９１は切換弁９２に供給する駆動電流のデューティ比を制御する。切換弁９２は、油圧ポンプ９０と、遅角通路９４および進角通路９３との接続を遮断し、遅角室５１〜５４および進角室５５〜５８からオイルパン９５に作動油が排出されることを規制する。このため、ベーンロータ２０は目標位相に保持される。
なお、進角作動時、遅角作動時及び中間保持作動時では、油圧ポンプ９０からバルブタイミング調整装置１０の遅角側圧力室３７及び進角側圧力室３８に供給される油圧Ｐｖｃｔが遅角解除圧Ｐｒ及び進角解除圧Ｐａよりも高いので、ロックピン３０と嵌合穴３１との嵌合は解除されている。

＜エンジン停止時作動＞
バルブタイミング調整装置１０の作動中にエンジン停止が指示されると、上記遅角作動時と同じように、ベーンロータ２０はハウジング１１に対して遅角方向に回転し、ロック位相である最遅角位置に位相制御される。また、エンジン停止指示後、エンジンの回転低下に伴って、バルブタイミング調整装置１０に供給される油圧Ｐｖｃｔが次第に低くなり、ロックピン３０に印加される遅角側圧力室３７及び進角側圧力室３８の圧力も低下する。
ここで、遅角解除圧Ｐｒと、ベーンをロック位相へ保持可能な油圧Ｐｋは、
（３）Ｐｒ＞Ｐｋ の関係を満たすように設定されている。そのため、バルブタイミング調整装置１０に供給される油圧Ｐｖｃｔが、カムトルクに抗してベーンをロック位相に保持可能な油圧Ｐｋよりも高く、ベーンロータ２０はロック位相に保持された状態において、バルブタイミング調整装置１０に供給される油圧Ｐｖｃｔが遅角解除圧Ｐｒよりも低くなったとき、図５に示すように、ロックピン３０はコイルスプリング３５の付勢力により嵌合穴３１に嵌合する。

ところで、背圧室３４１は大気開放されているが、遅角室５１及び進角室５５からベーンロータ２０とフロントプレート１８の隙間を通って漏れた作動油や遅角側圧力室３７からロックピン３０の径方向外側の外壁とベーン２２の収容穴２２１の内壁との隙間を通って漏れた作動油により、背圧室３４１には作動油が充満している。このため、ロックピン３０が嵌合穴３１側へ移動を始めるとき、ロックピン３０とフロントプレート１８との間の隙間の圧力が低下することで、ロックピン３０の移動方向と逆方向にリンキング力が発生する。このリンキング力は、コイルスプリング３５の付勢力と反対向きに作用するので、予め設定された遅角解除圧Ｐｒが低下することがある。
遅角解除圧Ｐｒがカムトルクに抗してベーンをロック位相に保持可能な油圧Ｐｋよりも小さくなると、バルブタイミング調整装置１０に供給される油圧Ｐｖｃｔは遅角解除圧Ｐｒより小さくなる前に、カムトルクに抗してベーンをロック位相に保持可能な油圧Ｐｋよりも小さくなる。このため、ロックピン３０が嵌合穴３１に嵌合する前に、ベーンロータ２０がロック位相に保持されなくなり、ロックピン３０が嵌合穴３１に嵌合することができなくなるおそれがある。

本実施形態では、ロックピン３０は、フロントプレート１８側の端部に径外側から径内側に向かって嵌合穴３１側に傾斜する凹テーパ部３６を有している。このため、フロントプレート１８とロックピン３０とが当接しているとき、フロントプレート１８の内壁とロックピン３０の端部とは線接触するので、フロントプレート１８とロックピン３０との接触面３００の面積が小さくなる。また、ロックピン３０が嵌合穴３１側へ移動を始めるとき、フロントプレート１８の内壁と凹テーパ部３６の径外側とのクリアランスに対し、フロントプレート１８の内壁と凹テーパ部３６の径内側とのクリアランスが大きくなる。これにより、フロントプレート１８とロックピン３０とが離れようとするときにロックピン３０の移動方向と逆方向に発生するリンキング力を低減することができる。したがって、予め設定された遅角解除圧Ｐｒがリンキング力によって低下することを抑制することができる。これにより、エンジン停止作動時、バルブタイミング調整装置に供給される油圧Ｐｖｃｔが遅角解除圧Ｐｒよりも小さくなるまでベーンロータ２０がロック位相に保持されるので、ロックピン３０は嵌合穴３１に確実に嵌合することができる。したがって、次回のエンジン始動時に、エンジンを確実に始動することが可能となり、また、カムトルクによるベーンロータ２０とハウジング１１との打音の発生を抑制することができる。

また、本実施形態では、凹テーパ部３６は、径外側から径内側に向かって嵌合穴３１側に傾斜している。このため、遅角側圧力室３７と凹テーパ部３６の径外側との距離が遠くなる。したがって、ロックピン３０の径方向外側の外壁及びベーン２２の収容孔２２１の内壁による遅角側圧力室３７のシール性が高まる。これにより、遅角解除圧Ｐｒの低下を抑制することができる。また、圧力低下に伴なうベーンロータ２０とハウジング１１との相対回動時の応答性の低下を抑制することができる。
さらに、本実施形態では、凹テーパ部３６は、旋盤加工等の簡便な加工で形成される。このため、ロックピン３０の端部に溝等を形成することと比較して製造コストを低減することができる。

さらに、本実施形態では、凹テーパ部３６の軸方向の長さＨｔは、コイルスプリングの線径Ｄｓよりも短く形成されている。このため、凹部３４の内壁がコイルスプリング３５の径外側を確実にガイドし、コイルスプリング３５の姿勢が保たれる。これにより、コイルスプリング３５とフロントプレート１８の内壁との局部的な摩耗、およびコイルスプリング３５とロックピン３０の凹部３４の内壁との局部的な摩耗を抑制することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整装置のロックピンを図６に示す。
以下、複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、ロックピン３０１は、フロントプレート側の端部に、凹部３４の開口から径外側に向かい嵌合穴側に傾斜する凸テーパ部３６１を有している。このため、フロントプレートと凸テーパ部３６１の径内側とは線接触する。

本実施形態では、ロックピン３０１が嵌合穴側へ移動を始めるとき、フロントプレートの内壁と凸テーパ部３６１の径内側とのクリアランスに対し、フロントプレートの内壁と凸テーパ部３６１の径外側とのクリアランスが大きくなる。このため、フロントプレートとロックピン３０１とが離れようとするときにロックピン３０１の移動方向と逆方向に発生するリンキング力を低減することができる。

また、本実施形態では、フロントプレートとロックピン３０１とが当接した状態で、ロックピン３０１の径外側とフロントプレートの内壁との間にクリアランスが形成されるので、仮にロックピン３０１が回転軸に対して傾いた状態でハウジングとベーンロータとが相対回動するとき、ロックピン３０１とフロントプレートの内壁との接触による局部的な摩耗を低減することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態によるバルブタイミング調整装置のロックピンを図７に示す。
本実施形態では、ロックピン３０２は、フロントプレート側の端部の径外側と径内側との間の所定位置３６２でフロントプレートに線接触する。ロックピンは、所定位置３６２よりも径方向外側に凸テーパ部３６３を有し、所定位置３６２よりも径方向内側に凹テーパ部３６４を有している。

本実施形態においても、フロントプレートとロックピン３０２の所定位置３６２とが線接触する。また、ロックピン３０２が嵌合穴側へ移動を始めるとき、フロントプレートの内壁と所定位置３６２とのクリアランスに対し、フロントプレートの内壁と凸テーパ部３６３の径外側との間のクリアランス、及びフロントプレートの内壁と凹テーパ部３６４の径内側との間のクリアランスが大きくなる。これにより、フロントプレートとロックピン３０２とが離れようとするときにロックピン３０２の移動方向と逆方向に発生するリンキング力を低減することができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態によるバルブタイミング調整装置のロックピンを図８及び図９に示す。本実施形態では、ロックピン３０３は、フロントプレート側の端部に、径方向内側から径方向外側に延びる複数の溝３６５を放射状に有している。
このような構成においても、フロントプレートとロックピン３０３とが当接するとき、フロントプレートの内壁とロックピン３０３の端部との接触面の面積は、ロックピン３０３のフロントプレート側の端部をフロントプレートの内壁に投影したときの面積よりも小さくすることが可能である。
このため、フロントプレートとロックピン３０３とが離れようとするときにロックピン３０３の移動方向と逆方向に発生するリンキング力を低減することができる。したがって、予め設定された遅角解除圧Ｐｒがリンキング力によって低下することを抑制することができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態によるバルブタイミング調整装置のロックピンを図１０に示す。
本実施形態では、ロックピン３０４は、フロントプレート側の端部に、凹部の開口及び径方向外側から互いに嵌合穴側に傾斜する凹テーパ部３６６を有している。ロックピン３０４は、凹テーパ部３６６の径外側及び径内側でフロントプレートに線接触する。
本実施形態においても、フロントプレートとロックピン３０４とが離れようとするときにロックピン３０４の移動方向と逆方向に発生するリンキング力を低減することができる。

（他の実施形態）
上述した実施形態では、吸気弁８のバルブタイミングを調節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、本発明は、排気弁のバルブタイミングを調節するバルブタイミング調整装置に適用してもよい。
上述した実施形態では、ロックピンの嵌合する嵌合穴をリヤプレートに設けた。これに対し、本発明は、嵌合穴をフロントプレートに設けても良い。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１：内燃機関、２：クランクシャフト（駆動軸）、４、５：カムシャフト（従動軸）、８：吸気弁、９：排気弁、１０：バルブタイミング調整装置、１１：ハウジング、２０：ベーンロータ、２２〜２５：ベーン、３０：ロックピン（規制部材）、３１：嵌合穴、３４：凹部、３５：コイルスプリング（付勢部材）、３６：凹テーパ部、５０：圧力室、５１〜５４：遅角室、５５〜５８：進角室、２２１：収容孔、３００：接触面

Claims (5)

1. 内燃機関の駆動軸の駆動力により回転駆動されるカム機構を経由して吸気弁および排気弁の少なくとも一方を開閉するとともに駆動軸と従動軸との回転位相を変えることで吸気弁及び排気弁の少なくとも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であって、
   前記駆動軸または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圧力室を有するハウジングと、
   前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転し、前記圧力室を遅角室および進角室に仕切るベーンを有し、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前記ハウジングに対して相対回動可能なベーンロータと、
   前記ベーンに形成された収容孔に往復移動可能に収容され、前記ハウジングの回転軸方向の一方の内壁に形成された嵌合穴に嵌合することで前記ハウジングに対する前記ベーンロータの相対回動を拘束する規制部材と、
   前記規制部材の前記嵌合穴と反対側に設けられた凹部に収容され、一端が前記凹部の内壁に当接し、他端が前記ハウジングの回転軸方向の他方の内壁に当接し、前記規制部材を前記嵌合穴に嵌合する方向に付勢する付勢部材と、を備え、
   前記規制部材は、作動流体の圧力が前記規制部材と前記嵌合穴との嵌合を解除する方向へ作用する受圧面を有し、
   作動流体の圧力による前記受圧面に作用する力が前記付勢部材の付勢力より大きく、前記ハウジングの回転軸方向の他方の内壁と前記規制部材の他方の端部とが接触するときの接触面の面積は、前記規制部材の他方の端部を前記ハウジングの他方の内壁に投影したときの面積よりも小さいことを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記規制部材の他端は、径外側から径内側に向かって嵌合穴側に傾斜する凹テーパ部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. 前記ハウジングの回転軸方向の他方の内壁と前記規制部材の他方の端部とは線接触することを特徴とする請求項１または２に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 前記付勢部材はコイルスプリングであり、
   前記規制部材と前記嵌合穴との嵌合が解除されているとき、前記ハウジングの回転軸方向の他方の内壁と前記規制部材の凹テーパ部の径内側との距離は、前記コイルスプリングの線径よりも短いことを特徴とする請求項２または３に記載のバルブタイミング調整装置。
5. 前記規制部材の他端は、径内側から径外側に向かって前記嵌合穴側に傾斜する凸テーパ部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。

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