JP3741169B2

JP3741169B2 - 内燃機関用バルブタイミング調整装置

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Publication number: JP3741169B2
Application number: JP17392196A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　　修; 秋二水谷; 憲堀
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-07-03
Filing date: 1996-07-03
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2016-07-03
Also published as: JPH1018815A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブ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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）の吸気バルブまたは排気バルブの開閉時期（以下、「開閉時期」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では、エンジンの駆動軸としてのクランクシャフトから駆動力伝達手段を介して従動軸としてのカムシャフトに駆動力を伝達している。駆動力伝達手段としては、例えばリング状歯車またはベーンが採用されている。
【０００３】
リング状歯車は、タイミングプーリおよびカムシャフトのスプラインと噛合っており、そのうち少なくとも一方はヘリカルスプラインで噛み合っている。そして、リング状歯車を油圧により軸方向に移動させることにより、カムシャフトとタイミングプーリとを相対的に回動させ、エンジンの運転条件に応じて吸気バルブまたは排気バルブのバルブタイミングを調整している。
【０００４】
また特開平１−９２５０４号公報に開示されているベーン式のものは、タイミングプーリとともに回転するハウジング内に、カムシャフトとともに回転するベーンを収容している。そして、ハウジングに対するベーンの相対回転位相差を油圧で調整することにより、カムシャフトとタイミングプーリとを相対的に回動させ、エンジンの運転条件に応じて排気バルブのバルブタイミングを調整している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バルブを開閉駆動するカムシャフトに加わる駆動トルクにより、従動軸としてのカムシャフトは駆動軸に対し遅角側に力を受ける。したがって、クランクシャフトに対しカムシャフトを進角側に移動させるには大きな力が必要になる。前述した従来のバルブタイミング調整装置のように、油圧により位相差を調整する場合、例えばエンジンの回転数が低く、油圧ポンプの吐出圧が低いときには、クランクシャフトに対しカムシャフトを進角側に移動できず、バルブタイミングを調整不能になることがある。このような低油圧の場合にもバルブタイミングの調整を可能にするには、油圧の受圧面積を大きくすることが考えられる。しかし、低油圧でバルブタイミングを調整可能になっても、エンジン高回転で油圧ポンプの吐出量および吐出圧が十分にある場合では、作動油の流量が増大し、バルブタイミングの変化に要する時間が増加する。つまり、応答性が低下するという問題が生じる。さらに、装置の体格が増大するという問題も生じる。また、油圧ポンプの故障等により作動油圧が低下すると、バルブタイミングを調整不能になり、エンジンが停止することも考えられる。
【０００６】
また、排気バルブを開閉するバルブタイミング調整装置では、エンジン始動時および低負荷時において、クランクシャフトに対しカムシャフトを進角させる必要がある。しかし、低回転や油圧ポンプの故障等により、最適なバルブタイミングに対しカムシャフトが遅角すると、排気バルブと吸気バルブとがともに開弁する期間が増加する。すると、燃焼室内に排気ガスが残ってしまい燃焼室内に必要量の空気が吸入されなかったり、排気ガスが吸気側に逆流するという現象が生じる。また、未燃燃料が排気ガス中に排出されるという問題も生じる。
【０００７】
その結果、エンジンの気筒内に残留する燃焼ガス、所謂内部ＥＧＲ量が過多となるため、燃焼が不安定になり、排気ガス中に含まれる有害成分量が増加したり、著しい場合にはエンジンが停止することが考えられる。エンジン始動時においては、始動性が悪化する。
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、従動軸を確実に進角側に回転可能なバルブタイミング調整装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のエンジン用バルブタイミング調整装置によると、駆動側回転体に対し従動側回転体を進角させる方向にのみ駆動軸の駆動力を伝達するワンウェイクラッチを駆動力伝達手段に配したことにより、ワンウェイクラッチが結合した状態では、吸気バルブまたは排気バルブを開閉駆動する際に従動軸が遅角側に駆動トルクを受けると、駆動軸に対し従動軸が遅角側に回転することを防止する。また、従動軸が進角側に駆動トルクを受けると、駆動軸に対し従動軸は進角側に回転可能である。したがって、エンジン始動時やエンジンの低回転時において、駆動軸に対し従動軸を進角側に確実に回転させることができるので、エンジンを正常に始動可能であるとともに、エンジンの運転状態を継続することができる。
【０００９】
本発明の請求項２記載のエンジン用バルブタイミング調整装置によると、ワンウェイクラッチを結合させた状態において、排気バルブを開閉駆動する際に従動軸が受ける駆動トルクにより駆動軸に対し従動軸は進角側にのみ回転する。したがって、少なくともエンジン始動可能、またはエンジン運転状態を継続可能な程度に排気バルブと吸気バルブとが重複して開弁する期間を減少できるので、エンジンの始動性が向上するとともに、低回転時においてもエンジン運転状態を継続できる。また、エンジンの不良燃焼を低減できるので、排気ガス中への有害成分の排出量が減少する。
【００１０】
本発明の請求項３または４記載のエンジン用バルブタイミング調整装置によると、ロック機構が駆動側回転体と従動側回転体とを結合することにより、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相差を安定して保持できる。したがって、駆動力伝達手段における部材間の衝突音の発生およびワンウェイクラッチの摩耗を防止できる。
【００１１】
また、ロック機構は、吸気バルブと排気バルブとの開弁期間が重複しない位置、もしくは排気ガスが燃焼室内に逆流してもエンジンの始動性に影響を与えない程度の重複期間となる位置で駆動側回転体と従動側回転体とを結合する。
本発明の請求項５記載のエンジン用バルブタイミング調整装置によると、油圧によって前記ワンウェイクラッチを解除することにより、駆動軸と従動軸との相対回動制御が可能になる。
【００１２】
本発明の請求項６記載のエンジン用バルブタイミング調整装置によると、ベーン式の駆動力伝達手段を用いることにより、駆動軸から従動軸への駆動力の伝達効率が向上するので、駆動軸と従動軸との相対回動制御の応答性が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例によるエンジン用バルブタイミング調整装置を図１〜図５に示す。
【００１４】
図１に示すチェーンスプロケット１は、図示しないチェーンにより図示しないエンジンの駆動軸としてのクランクシャフトから駆動力を伝達され、クランクシャフトと同期して回転する。従動軸としてのカムシャフト２は、チェーンスプロケット１から駆動力を伝達され、図示しない排気バルブを開閉駆動する。カムシャフト２は、チェーンスプロケット１に対し所定の位相差をおいて回動可能である。チェーンスプロケット１およびカムシャフト２は図１に示す矢印Ｘ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。
【００１５】
図１および図２に示すように、チェーンスプロケット１、シューハウジング３、フロントプレート４、およびリアプレート６は、ボルト２０により同軸上に固定されており、駆動側回転体を構成し、かつ駆動力伝達手段の一部を構成している。
図２に示すように、シューハウジング３は、周方向にほぼ等間隔に台形状のシュー３ａ、３ｂ、３ｃを有している。シュー３ａ、３ｂ、３ｃの内周面は、断面円弧状に形成されており、シュー３ａ、３ｂ、３ｃの周方向の三箇所の間隙にはそれぞれベーン９ａ、９ｂ、９ｃの収容室である扇状空間部が形成されている。
【００１６】
図１および図２に示すようにベーンロータ９は周方向にほぼ等間隔にベーン９ａ、９ｂ、９ｃを有し、このベーン９ａ、９ｂ、９ｃがシュー３ａ、３ｂ、３ｃの周方向の間隙に形成されている扇状空間部内に回動可能に収容されている。ベーンロータ９およびブッシュ５は、ボルト２１によりカムシャフト２に一体に固定されており、従動側回転体を構成し、かつ駆動力伝達手段の一部を構成している。ベーンロータ９と一体に固定されるブッシュ５は、フロントプレート４の内周壁に相対回動可能に嵌合している。図２に示すように、ベーンロータ９の外周壁とシューハウジング３の内周壁との間には微小クリアランスが設けられており、ベーンロータ９はシューハウジング３と相対回動可能である。ベーン９ａ、９ｂ、９ｃの外周壁、およびベーンロータ９のボス部９ｄの外周壁にはそれぞればね１８で付勢されたシール部材１６、１７が嵌合しており、各油圧室間の作動油の漏れを防止している。
【００１７】
シュー３ａとベーン９ａとの間に遅角油圧室１０が形成され、シュー３ｂとベーン９ｂとの間に遅角油圧室１１が形成され、シュー３ｃとベーン９ｃとの間に遅角油圧室１２が形成されている。また、シュー３ａとベーン９ｂとの間に進角油圧室１３が形成され、シュー３ｂとベーン９ｃとの間に進角油圧室１４が形成され、シュー３ｃとベーン９ａとの間に進角油圧室１５が形成されている。
【００１８】
以上の構成により、カムシャフト２およびベーンロータ９はチェーンスプロケット１、シューハウジング３、フロントプレート４およびリアプレート６に対して同軸に相対回動可能である。
図１に示すように、ストッパとしてのストッパピストン７は、ベーンロータ９のベーン９ａの内壁にフランジ部７ａが摺動自在に支持されており、スプリング８の付勢力によりフロントプレート４に形成されたストッパ穴２２に嵌合可能である。リアプレート６に形成された連通路２４はフランジ部７ａよりも右側の収容孔２３に連通するとともに大気解放されているので、ストッパピストン７の移動が妨げられない。ガイドリング１９は、収容孔２３を形成するベーン９ａの内壁に圧入保持され、このガイドリング１９にストッパピストン７が挿入されている。従って、ストッパピストン７はカムシャフト２の軸方向に摺動可能にベーン９ａに収容され、かつスプリング８によりフロントプレート４側に付勢されている。フランジ部７ａの左側の収容孔２３は、図２に示すように油路２５を介して遅角油圧室１０と連通している。遅角油圧室１０に作動油が供給されると、スプリング８の付勢力に抗してストッパピストン７はストッパ穴２２から抜け出す。
【００１９】
ストッパピストン７の位置とストッパ穴２２の位置とは、クランクシャフトに対してカムシャフト２が最進角位置にあるとき、つまりフロントプレート４に対してベーンロータ９が最進角位置にあるときにストッパピストン７がストッパ穴２２に嵌合するように設定されている。ストッパピストン７とストッパ穴２２とはロック機構を構成している。
【００２０】
クラッチピストン４０は、ブッシュ５に対して回転不能であるが軸方向へは移動可能にキー４２により固定されている。クラッチピストン４０の外周縁部には環状のシール部材４５が嵌合しており、解除油圧室４３内の作動油の漏れを防止している。図３および図４に示すように、フロントプレート４とクラッチピストン４０との対向面には、それぞれギア歯４ａ、ギア歯４０ａが形成されている。フロントプレート４とクラッチピストン４０とは結合した状態でワンウェイクラッチを構成している。
【００２１】
解除油圧室４３に作動油が供給されない状態では、クラッチピストン４０はスプリング４１の付勢力によりフロントプレート４と結合している。図５の（Ａ）に示すようにフロントプレート４とクラッチピストン４０とが結合し、ギア歯４ａとギア歯４０とが噛合った状態では、フロントプレート４は進角方向にだけクラッチピストン４０に駆動力を伝達する。つまり、フロントプレート４に対してクラッチピストン４０が遅角側に回転しようとすると、ギア歯４０ａがギア歯４ａに係止されるので、フロントプレート４に対するクラッチピストン４０の遅角側への動きが規制される。すなわち、クランクシャフトに対するカムシャフト２の遅角側への動きが規制される。一方、フロントプレート４に対してクラッチピストン４０が進角側に回転しようとすると、ギア歯４０ａはギア歯４ａと滑り合うので、フロントピレート４に対しクラッチピストン４０は進角側に回転可能である。すなわち、クランクシャフトに対しカムシャフト２は進角側に回転可能である。
【００２２】
図１および図２に示すようにベーンロータ９のボス部９ｄには、カムシャフト２との当接部において油路２９が設けられており、ブッシュ５との当接部において油路３３が設けられている。油路２９および３３はそれぞれ円弧状に形成されている。油路２９は、油路３０、３１、３２により遅角油圧室１０、１１、１２と連通し、油路２５によりフランジ部７ａよりも左側の収容孔２３と連通している。油路２９は、油路２７、環状油路２５を介して油路５７と連通している。
【００２３】
油路３３は油路３４、３５、３６により進角油圧室１３、１４、１５と連通している。油路３３は、油路２８、環状油路２６を介して油路５８と連通している。
油圧制御弁５２は、電磁制御式のスプール弁であり、エンジン運転状態に応じてＥＣＵから送出される制御信号により油路を切替制御する。油タンク５０内の油をポンプ５１から圧送する供給油通路５５と油タンク５０内へ油を排出する排出油通路５３または５４とは、油圧制御弁５２の切替操作により油路５７および５８と選択的に連通または遮断可能である。クラッチ油路５６は供給油通路５５と連通しており、油路２１ａ、油路５ａを介して、解除油圧室４３と連通している。供給油通路５５は、エンジン各部へ作動油を供給する供給油通路５９と絞りを介して連通している。ただし、絞りはなくてもよい。
【００２４】
次に、バルブタイミング調整装置の作動を説明する。
１．エンジン正常停止時
(1-1) エンジンが正常停止するときには、遅角油圧室１０、１１、１２はドレン側に解放され、進角油圧室１３、１４、１５には作動油圧が加わった状態で保持されるように油圧制御弁５２が切替制御される。すると、シューハウジング３に対しベーンロータ９が最進角位置に移動し、ロック機構としてのストッパピストン７がストッパ穴２２に嵌合してフロントプレート４とベーンロータ９とが結合されるので、クランクシャフトに対してカムシャフト２が最進角位置に保持されてエンジンは停止する。
【００２５】
エンジン停止後、すなわちポンプ５１の停止後は油圧制御弁５２によって各遅角油圧室の油圧は低下させられており、ベーンロータ９とシューハウジング３の間の油漏れによって各進角油圧室の圧力は減少するので、各進角油圧室と連通する供給油通路５５の圧力は大気圧相当になる。したがって、クラッチ通路５６、油路２１ａ、油路５ａを介して供給油通路５５と連通する解除油圧室４３の油圧も大気圧になるので、クラッチピストン４０はスプリング４１の付勢力によりフロントプレート４と結合する。
【００２６】
(1-2) エンジンが始動されても、各油路および各油圧室に所定圧の作動油が供給されるまではストッパピストン７はストッパ穴２２に嵌合したままであり、クランクシャフトに対しカムシャフト２は最進角位置に保持されている。第１実施例では、図１に示す最進角状態において排気バルブと吸気バルブとの開弁期間が重複しないように設計されている。したがって、排気ガスの燃焼室内への逆流を防止し内部ＥＧＲ量を低減できるので、エンジンは正常に始動する。
【００２７】
フロントプレート４とクラッチピストン４０との解除油圧は、ベーンロータ９を進角させるのに必要な圧力で、かつストッパピストン７の解除圧力よりも低く設定してあるので、この設定圧の作動油が解除油圧室４３に供給されるまではスプリング４１の付勢力によりクラッチピストン４０はフロントプレート４０と結合している。ストッパピストン７がストッパ穴２２に嵌合した状態では、フロントプレート４とクラッチピストン４０との結合または解除に関わらずクランクシャフトに対しカムシャフト２は最進角位置にある。
【００２８】
エンジンが正常運転に移行し各油路および各油圧室に所定圧よりも油圧の大きい作動油が導入されると、ストッパピストン７はストッパ穴２２から抜け出し、ロック機構によるフロントプレート４とベーンロータ９との結合が解除される。また、解除油圧室４３内の油圧も上昇するので、スプリング４１の付勢力に抗してクラッチピストン４０は図１の左側に移動し、フロントプレート４とクラッチピストン４０との結合が解除される。したがって、遅角油圧室１０、１１、１２、進角油圧室１３、１４、１５に加わる作動油圧によりシューハウジング３に対してベーンロータ９が相対回動し、クランクシャフトに対するカムシャフト２の相対位相差が調整される。
【００２９】
２．エンジン異常停止時
エンジンが異常停止した場合、油圧制御が途中で打ち切られるので、ベーンロータ９はシューハウジング３に対して最進角位置では停止せず、ストッパピン７がストッパ穴２２に嵌合しないことがある。ただし、油圧制御弁５２によって各遅角油圧室の圧力はドレンに解放するように制御され、その結果前述したベーンロータ９とシューハウジング３の間の油漏れにより各進角油圧室の圧力は低下する。よって、各進角油圧室と連通する供給油通路５５の圧力は大気圧相当になり、フロントプレート４とクラッチピストン４０とは結合する。
【００３０】
この状態でエンジンを再始動すると、解除油圧室４３の油圧が低い場合、ポンプ５１が正常に作動し、クラッチ油路５６、油路２１ａ、油路５ａを介して解除油圧室４３に作動油が供給され、その圧力が解除油圧の設定よりも低い間、クラッチピストン４０はスプリング４１の付勢力によりフロントプレート４と結合している。
【００３１】
ここで、図５の（Ｂ）に示すようにフロントプレート４とクラッチピストン４０との結合が解除されている場合、排気バルブを開閉駆動するときに受ける駆動トルクにより図６の（Ｂ）に示すようにカムシャフト２の回転速度は変化する。図５の（Ａ）に示すようにフロントプレート４とクラッチピストン４０とが結合した状態で図６の（Ｂ）に示すような回転速度の変動を生成する駆動トルクをカムシャフト２が受けた場合について説明する。
【００３２】
▲１▼進角側への回転速度減少方向、つまり遅角側にカムシャフト２が駆動トルクを受けると、ギア歯４０ａが遅角側でギア歯４ａに係止されるので、カムシャフト２の回転速度は低下せずに保持される。
▲２▼進角側への回転速度増加方向、つまり進角側にカムシャフト２が駆動トルクを受けると、ギア歯４０ａはギア歯４ａに対し進角側には滑るので、カムシャフト２の回転速度は増加する。
【００３３】
カムシャフト２が受ける駆動トルクによりカムシャフト２が▲１▼および▲２▼の動きを繰り返すことにより、図６の（Ｂ）に示すようにカムシャフト２の回転速度は増加する。そして、クランクシャフトに対しカムシャフト２が速やかに最進角位置に移動すると、ストッパピストン７がストッパ穴２２に嵌合する。したがって、エンジン正常停止時と同様に、内部ＥＧＲ量を低減でき、エンジンは正常に始動する。
【００３４】
３．また、エンジンの低回転やポンプ５２の故障等により、作動油の油圧が所定圧よりも低下するような場合、解除油圧室４３の油圧も低下しフロントプレート４とクラッチプレート４０とが結合する。すると、前述したようにカムシャフト２が受ける駆動トルクによりカムシャフト２が最進角位置に回転するので、内部ＥＧＲ量が増加せずエンジンの運転状態を継続することができる。
【００３５】
以上説明した第１実施例では、エンジンが正常停止する場合は、油圧制御弁の切替えによりクランクシャフトに対してカムシャフト２を最進角位置に移動させ、ストッパ穴２２にストッパピストン７を嵌合させることによりクランクシャフトに対しカムシャフト２を最進角位置に保持する。したがって、エンジン始動時において排気バルブの開弁期間が吸気バルブの開弁期間と重複することを防止し、内部ＥＧＲ量が低減するので、エンジンの始動性が向上するとともに、排気ガス中への有害成分の排出量を低減できる。
【００３６】
また、エンジンが異常停止して油圧制御が途中で打ち切られクランクシャフトに対しカムシャフト１が最進角位置で停止できず、ストッパピストン７がストッパ穴２２に嵌合できない場合においても、ワンウェイクラッチを構成するフロントプレート４とクラッチプレート４０とが結合し、クランクシャフトに対しカムシャフト２が速やかに最進角位置に回転するので、エンジンの始動応答性が向上するとともにエンジンが正常に始動する。
【００３７】
また、エンジンの低回転時やポンプの故障等により作動油圧が低下しても、作動油圧の低下にともないワンウェイクラッチが結合するので、クランクシャフトに対しカムシャフト２が速やかに最進角位置に回転し、エンジンの運転状態を継続可能である。
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図７、図８および図９に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。第２実施例は、第１実施例と同一構成のロック機構を備えている。
【００３８】
図７に示すように、チェーンスプロケット６０は二連のチェーンと連結するスップロケットである。フロントプレート６１は、第１実施例のフロントプレート４と異なりギア歯を設けておらず、チェーンスプロケット６０、シューハウジング３およびリアプレート６とボルト２０により固定されている。
ブッシュ６２はボルト２１によりベーンロータ９とともにカムシャフト２に固定されている。ギア歯車６３は、ブッシュ６２に対して回転不能であるが軸方向へは移動可能にキー６８により固定されている。スプリング６４はフロントプレート６１側にギア歯車６３を付勢している。図９に示すように、ギア歯車６３は円筒状に形成されており、軸方向の反フロントプレート側から所定長さ分だけ外周壁にギア歯６３ａが形成されている。図７に示す油路６２ａを介して解除油圧室４３に導入される作動油の油圧がベーン９を進角させるのに必要な圧力以上になると、スプリング６４の付勢力に抗してギア歯車６３は図７の左側に移動する。
【００３９】
図７および図８に示すように、爪６５はフロントプレート６１に固定された支持軸６７に回動可能に取り付けられており、渦巻きスプリング６６により径方向内側のギア歯車６３に向けて付勢されている。爪６５は、解除油圧室４３に所定圧の作動油が導入されていない図７に示す状態では、ギア歯車６３のギア歯６３ａと噛合い、解除油圧室４３に作動油が導入されギア歯車６３が図７の左側に移動すると、ギア歯６３ａとの噛合いが不可となる。排気バルブを開閉駆動するときにカムシャフト２が受ける駆動トルクにより、カムシャフト２が図８に示す遅角側に相対回動しようとすると、ギア歯車６３のギア歯６３ａが爪６５に係止され遅角側への動きを規制される。爪６５は、カムシャフト２の進角側への動きは規制しない。このように、ギア歯車６３、爪６５およびスプリング６６は、カムシャフト２の遅角側への動きを規制し、進角側への動きを規制しないワンウェイクラッチを構成している。
【００４０】
以上説明した第２実施例では、クランクシャフトに対しカムシャフト２が最進角位置で停止できず、ストッパピストン７がストッパ穴２２に嵌合できない場合においても、ワンウェイクラッチを構成するギア歯車６３と爪６５とが噛合うことにより、クランクシャフトに対しカムシャフト２が速やかに最進角位置に回転するので、エンジン始動時において排気バルブの開弁期間が吸気バルブの開弁期間と重複することを防止し、内部ＥＧＲ量が低減する。したがって、エンジンの始動性が向上するとともに、排気ガス中への有害成分の排出量が低減する。
【００４１】
また、エンジン低回転やポンプの故障等により作動油圧が低下しても、ワンウェイクラッチが結合することによりクランクシャフトに対しカムシャフト２を最進角位置に回転できるので、エンジンの運転状態を継続可能である。
（第３実施例）
本発明の第３実施例を図１０に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。第３実施例は、第１実施例と同一構成のロック機構を備えている。
【００４２】
第３実施例のワンウェイクラッチ７０は、所謂摩擦式ワンウェイクラッチである。ワンウェイクラッチ７０の外輪７２に対し、内輪７１はカムシャフト２の遅角側への動きは規制され、進角側への動きは規制されないようにベアリング７３で支持されている。ブッシュ７６はボルト２１によりベーンロータ９とともにカムシャフト２に固定されており、内輪７１は、ブッシュ７６に対して回転不能であるが軸方向へは移動可能にキー７５により固定されている。
【００４３】
ワンウェイクラッチ７０はスプリング７７によりフロントプレート７８側に付勢されている。スプリング７７の付勢力により外輪７２がフロントプレート７８に押圧されることにより、外輪７２とフロントプレート７８との接触部に摩擦力が働く。この摩擦力によりフロントプレート７８と外輪７２がともに回転する。 (1) 解除油圧室４３に所定圧の作動油が導入されていない図１０に示す状態では、スプリング７７の付勢力によりフロントプレート７８に外輪７２が押圧されており、摩擦力によりフロントプレート７８と外輪７２がともに回転する。
【００４４】
カムシャフト２が遅角側に相対回動しようとすると、内輪７１の遅角側への動きが外輪７２により係止される。一方、カムシャフト２が進角側に相対回動しようとしても、内輪７１の進角側への動きは外輪７２により規制されない。
(2) 解除油圧室４３に作動油が導入されワンウェイクラッチ７０が図１０の左側に移動すると、フロントプレート７８と外輪７２とが離隔する。このとき、ストッパピストン７もストッパ穴２２から抜け出しており、各進角油圧室および各遅角油圧室への油圧制御によりクランクシャフトとカムシャフト２との相対位相制御が可能になる。
【００４５】
以上説明した第３実施例では、クランクシャフトに対しカムシャフト１が最進角位置で停止できず、ストッパピストン７がストッパ穴２２に嵌合できない場合においても、ワンウェイクラッチ７０がフロントプレート７８に押圧されることにより、クランクシャフトに対しカムシャフト２が速やかに最進角位置に回転するので、エンジン始動時において排気バルブの開弁期間が吸気バルブの開弁期間と重複することを防止し、内部ＥＧＲ量が低減する。したがって、エンジンの始動性が向上するとともに、排気ガス中への有害成分の排出量が低減する。
【００４６】
また、エンジン低回転やポンプの故障等により作動油圧が低下しても、ワンウェイクラッチが結合することによりクランクシャフトに対しカムシャフト２を最進角位置に回転できるので、エンジンの運転状態を継続可能である。
（第４実施例）
本発明の第４実施例を図１１に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。第４実施例では、油路２１ａと各遅角油圧室に連通する油路２７とを連通させることにより、解除油圧室４３に各遅角油圧室と同じ油圧を加えている。これ以外の構成は実質的に第１実施例と同一である。
【００４７】
フロントプレート４とクラッチプレート４０とは、各遅角油圧室に加わる油圧が低下、つまりクランクシャフトに対しカムシャフト２を進角側に回動させるときに結合し、カムシャフト２を速やかに進角方向に回動させる。一方、フロントプレート４とクラッチプレート４０とは、各遅角油圧室に加わる油圧が上昇、つまりクランクシャフトに対しカムシャフト２を遅角側に回動させるときに結合を解除し、カムシャフト２の遅角側への回動を可能にする。
【００４８】
第４実施例では、第１実施例と同様に、クランクシャフトに対しカムシャフト１が最進角位置で停止できず、ストッパピストン７がストッパ穴２２に嵌合できない場合においても、フロントプレート４にクラッチピストン４０が結合することにより、クランクシャフトに対しカムシャフト２が速やかに最進角位置に回転するので、エンジンが正常に始動する。
【００４９】
（第５実施例）
本発明の第５実施例を図１２に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。第５実施例は、第１実施例と同一構成のロック機構を備えている。
第５実施例では、ポンプ５２の出力油圧を直接解除油圧室４３に加えるのではなく、エンジン運転状態に応じたＥＣＵからの指令信号により油圧制御弁８０を制御し、解除油圧室４３に加える油圧を調整している。これにより、エンジン運転中においてポンプ５１の出力油圧が高い場合にも、クラッチ通路５６と排出油通路８１とを連通させ解除油圧室４３の圧力が低下するように油圧制御弁８０を制御することによりワンウェイクラッチを結合させ、クランクシャフトに対しカムシャフト２を速やかに最進角位置に回転させることができる。クラッチ通路５６の油圧を増加させるときはクラッチ通路５６と供給油通路８２とが連通するように油圧制御弁８０を制御し、ワンウェイクラッチの結合を解除する。
【００５０】
（第６実施例）
本発明の第６実施例を図１３に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。第６実施例は、第１実施例と同一構成のロック機構を備えている。
第６実施例の油圧制御弁９０は、クラッチ通路５６と連通する通路の切替えをＥＣＵからの指令信号ではなく油圧により機械的に行うスプール弁である。つまり、ポンプ５１の出力油圧が低い場合、油圧制御弁８０がポンプ５１から図１３の右方向に受ける力よりもスプリング９１の付勢力が勝るためクラッチ通路５６と排出油通路８１とが連通する。また、ポンプ５１の出力油圧が高く、油圧制御弁８０がポンプ５１から図１３の右方向に受ける力がスプリング９１の付勢力よりも大きいときはクラッチ通路５６と供給油通路８２とが連通される。
【００５１】
また、クラッチピストン４０には残圧を速やかに抜くための穴４０ａが設けられている。これにより、ポンプ停止後、すなわちエンジン停止後は解除油圧室４３の圧力がすぐに低下する。
以上説明した本発明の第１実施例〜第６実施例では、クランクシャフトに対しカムシャフトが最進角位置に回転したときにロック機構を結合させ排気バルブと吸気バルブとの開弁期間が重複しないようにしたが、エンジンを始動可能およびエンジンの運転状態を継続可能な範囲であれば、排気バルブと吸気バルブとの開弁期間は重複してもよく、ロック機構の結合位置は最進角位置よりも遅角側でもよい。
【００５２】
（第７実施例）
本発明の第７実施例を図１４に示す。第７実施例は、ベーンロータ９とフロントプレート７８とを結合するロック機構を備えておらず、これ以外の構成は第３実施例と実質的に同一である。
(1) エンジンが正常停止すると、クランクシャフトに対しカムシャフト２は最進角位置で停止し、ワンウェイクラッチ７０は結合される。この状態でエンジンを始動すると、解除油圧室４３に作動油が導入されるまではワンウェイクラッチ７０は結合したままなので、ロック機構を備えていなくてもカムシャフト２は最進角位置に保持される。したがって、エンジンが正常に始動する。
【００５３】
(2) クランクシャフトに対しカムシャフト２が最進角位置で停止できない場合においても、ワンウェイクラッチ７０によりクランクシャフトに対しカムシャフト２が速やかに最進角位置に回転するので、ロック機構を備えていなくてもエンジンが正常に始動する。
以上説明した本発明の上記各実施例では、駆動力伝達手段としてベーン式の構成を用いたが、ヘリカルスプラインの噛合わせにより駆動力を伝達することも可能である。
【００５４】
また本実施例では、ストッパピストンを軸方向に変位させるロック機構について説明したが、ストッパピストンを径方向に変位させる構成のロック機構を用いることも可能である。
また本実施例では、排気バルブを開閉するバルブタイミング装置について説明したが、吸気バルブを開閉するバルブタイミング装置に本発明を適用してもよい。
【００５５】
また、クランクシャフトの駆動力を伝達する手段としてチェーンスプロケットを用いたが、チェーンスプロケットに代えてタイミングプーリを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例によるバルブタイミング調整装置を示す縦断面図である。
【図２】第１実施例によるバルブタイミング調整装置を示す横断面図である。
【図３】図１のIII −III 線断面図である。
【図４】第１実施例のワンウェイクラッチを示す斜視図である。
【図５】第１実施例のワンウェイクラッチの作動を示す説明図であり、（Ａ）は結合時、（Ｂ）は解除時の状態を示す。
【図６】第１実施例のカムシャフトの回転速度を示し、（Ａ）はワンウェイクラッチの結合時、（Ｂ）はワンウェイクラッチの解除時の状態を示す。
【図７】本発明の第２実施例によるバルブタイミング調整装置を示す縦断面図である。
【図８】図７のVIII方向矢視図である。
【図９】第２実施例のワンウェイクラッチのギア歯車を示す模式的斜視図である。
【図１０】本発明の第３実施例によるバルブタイミング調整装置を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の第４実施例によるバルブタイミング調整装置を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の第５実施例によるバルブタイミング調整装置を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の第６実施例によるバルブタイミング調整装置を示す縦断面図である。
【図１４】本発明の第７実施例によるバルブタイミング調整装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１チェーンスプロケット（駆動側回転体）
２カムシャフト（従動軸）
３シューハウジング（駆動側回転体）
３ａ、３ｂ、３ｃシュー
４フロントプレート（駆動側回転体、ワンウェイクラッチ）
７ストッパピストン（ストッパ、ロック機構）
８スプリング（付勢手段）
９ベーンロータ（従動側回転体）
９ａ、９ｂ、９ｃベーン
２２ストッパ穴（ロック機構）
４０クラッチピストン（ワンウェイクラッチ）
６３ギア歯車（ワンウェイクラッチ）
６５爪（ワンウェイクラッチ）
７１内輪（ワンウェイクラッチ）
７２外輪（ワンウェイクラッチ）
７３ベアリング（ワンウェイクラッチ）

Claims

内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブを開閉する従動軸に駆動軸の駆動力を伝達する駆動力伝達手段を有し、この駆動力伝達手段により前記駆動軸と前記従動軸とを相対的に回動させ、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するバルブタイミング調整装置であって、
前記駆動力伝達手段は、前記駆動軸とともに回転する駆動側回転体と、前記従動軸とともに回転する従動側回転体と、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間に配設され前記駆動側回転体に対し前記従動側回転体を進角させる方向にのみ前記駆動軸の駆動力を伝達するワンウェイクラッチとを有し、
前記ワンウェイクラッチの結合が解除されると、前記駆動側回転体に対して前記従動側回転体を遅角方向および進角方向に相対回動し、前記駆動軸に対する前記従動軸の相対回転位相差を調整可能にな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。
排気バルブの開閉時期を調整す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。
前記吸気バルブと前記排気バルブとの開弁期間が略重複しない前記駆動軸と前記従動軸との相対回転位相差の調整範囲内において、前記駆動側回転体と前記従動側回転体とを結合可能なロック機構を有する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。
前記ロック機構は、
前記駆動側回転体または前記従動側回転体の一方に形成されたストッパ穴と、
前記駆動側回転体または前記従動側回転体の他方に変位可能に収容され、前記ストッパ穴に嵌合可能なストッパと、
前記ストッパ穴との嵌合側に前記ストッパを付勢する付勢手段とを有することを特徴とする請求項３記載の内燃機関用バルブタイミング調整装置。
油圧によって前記ワンウェイクラッチを解除することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の内燃機関用バルブタイミング調整装置。
前記駆動力伝達手段はベーン式であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の内燃機関用バルブタイミング調整装置。