JP4085221B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）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）を変更するためのバルブタイミング調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンのクランクシャフトと同期回転するタイミングプーリやチェーンスプロケット等を介してカムシャフトを駆動し、タイミングプーリやチェーンスプロケットとカムシャフトとの相対回動による位相差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バルブタイミングを油圧制御するバルブタイミング調整装置としてたとえばベーン式のものが知られている。このような作動流体を用いたベーン式のバルブタイミング装置では、吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を駆動することにより正・負に変動する負荷トルクをカムシャフトが受けるので、例えばエンジン始動開始時のクランキング時のように作動流体が充分に供給されていない状態において、ベーン部材を収容するハウジング部材に対しベーン部材が揺動しハウジング部材とベーン部材との衝突により打音が発生するという問題がある。ここで、正の負荷トルクはクランクシャフトに対しカムシャフトの遅角方向に働き、負の負荷トルクはクランクシャフトに対しカムシャフトの進角方向に働く。
【０００３】
そこで、バルブタイミング調整装置に作動流体が充分に供給されていない状態において、例えばベーン部材に収容したストッパピストンをハウジング部材に形成した嵌合穴に嵌合させることによりハウジング部材に対するベーン部材の揺動を防止し、打音の発生を防止するものが知られている。作動流体が充分に供給されると流体圧力によりストッパピストンがハウジング部材から抜けるので、ハウジング部材に対しベーン部材を相対回動制御できる。ハウジング部材にストッパピストンを嵌合させる位置は、ハウジング部材に対しベーン部材が最遅角か最進角にあるときである。つまり、クランクシャフトに対しカムシャフトが最遅角か最進角にあるときである。
【０００４】
しかし、例えば吸気弁のバルブタイミングを調整する場合、クランクシャフトに対しカムシャフトが最進角にある位置でストッパピストンがハウジング部材に嵌合する構成では、クランクシャフトに対しカムシャフトが最進角にある状態でエンジンを始動することになる。この場合、排気弁と吸気弁との開弁期間が重複し排気ガスが吸気側に還流するので、燃焼不良等を起こし始動が困難になる。
【０００５】
また、吸気弁のバルブタイミングを調整する場合、クランクシャフトに対しカムシャフトが最遅角にある位置でストッパピストンがハウジング部材に嵌合する構成では、クランクシャフトに対しカムシャフトが最遅角にある状態でエンジンを始動することになる。この場合、吸気弁が開弁しているときに圧縮行程が開始するので、圧縮比が低下し出力不足になることにより始動が困難になる。
【０００６】
そこで、本出願人が出願している特願平１１−１５２４６４号明細書に開示されるバルブタイミング調整装置では、クランクシャフトに対し最遅角と最進角との中間にカムシャフトが位置するときにハウジング部材にストッパピストンが嵌合することにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回動を規制している。最遅角と最進角の中間位置でエンジンを始動することにより、クランクシャフトに対しカムシャフトが好適な位相位置にある状態でエンジンを始動できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特願平１１−１５２４６４号明細書に開示されるバルブタイミング調整装置の構成では、嵌合穴に嵌合するためにストッパピストンに働く力はスプリングの付勢力だけであるから、短い嵌合時間で嵌合穴にストッパピストンを嵌合させることが困難である。また、当接部が嵌合穴から抜けた拘束解除状態を保持する油圧が低い場合、ハウジング部材に対しベーン部材を相対回動させる位相制御中にスプリングの付勢力によりストッパピストンが嵌合穴側に飛び出し嵌合穴に引っかかる恐れがある。
【０００８】
本発明の目的は、中間位置においてエンジンの始動を開始しエンジンを速やかに始動させるとともに、打音の発生を防止するバルブタイミング調整装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、位相制御中に拘束手段が拘束状態になることを防止するバルブタイミング調整装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１または３記載の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が最遅角と最進角との中間位置にあるとき、駆動側回転体に対する従動側回転体の相対回動を拘束可能な拘束手段を備えている。中間位置において駆動側回転体に対する従動側回転体の相対回動を拘束することにより、始動不良を防止し、排ガス中に発生する有害物質を低減できる。
【００１０】
さらに、第１作動流体圧力により被当接部と当接部との拘束状態を解除することに加え、第２作動流体圧力により被当接部と当接する方向に当接部を変位させる。したがって、例えばエンジンを停止するときに当接部に働く第１作動流体圧力を低下させ第２作動流体圧力を上昇させることにより、中間位置において当接部を被当接部に確実に当接させることができる。これにより、エンジンの始動を中間位置で開始できるので、エンジンを短時間で確実に始動できる。
【００１１】
また、エンジン始動開始時において当接部に働く第１作動流体圧力を低下させ第２作動流体圧力を上昇させることにより、中間位置において当接部が被当接部と当接している状態を保持できる。エンジン始動開始時のクランキング時において中間位相を保持できるので、エンジンを短時間で確実に始動できる。
また、本発明の請求項１記載のバルブタイミング調整装置によると、当接部が被当接部と拘束解除状態のとき第２作動流体通路は閉塞されている。エンジンの始動完了後、エンジン通常運転中の拘束解除状態において被当接部に当接部を当接させる第２作動流体圧力が当接部に加わらないので、当接部と被当接部との拘束解除状態を保持し、位相制御を滑らかに行うことができる。
エンジンの停止が指示されたときは第１作動流体圧力を低下させることにより当接部が被当接部との拘束解除状態から拘束状態に移行するとき、第２作動流体通路が開放され当接部に第２作動流体圧力が加わる。これにより、当接部を被当接部と確実に当接させることができる。
【００１２】
本発明の請求項２記載のバルブタイミング調整装置によると、第１作動流体圧力は遅角側に従動側回転体を回転させ、第２作動流体圧力は進角側に従動側回転体を回転させる。当接部に働く第１作動流体圧力を上昇させ第２作動流体圧力を低下させることにより、エンジン始動完了後、当接部と被当接部との拘束状態を解除し、駆動側回転体に対し従動側回転体を中間位置より遅角側に回転させる。エンジン始動完了後のアイドル運転において、駆動側回転体に対し従動側回転体を中間位置より遅角側に保持するので、アイドル運転中に作動流体圧力が低下しても当接部が被当接部に当接せず、中間位置よりも遅角側で位相制御を行うことができる。
【００１３】
本発明の請求項４記載のバルブタイミング調整装置によると、当接部と被当接部との拘束状態を解除する第１作動流体圧力を受ける受圧部を当接部に二箇所設けているので、第１作動流体圧力を受ける受圧面積を大きくすることができる。したがって、第１作動流体圧力が低下しても当接部と被当接部との拘束解除状態を保持できる。また、拘束状態を解除する方向に働く第１作動流体圧力から受ける力が大きくなるので、当接付勢手段の付勢力を増加できる。異物等が当接部に噛み込んでも当接付勢手段の付勢力により被当接部と当接する方向に当接部を変位させることができるので、当接部の固着を防止できる。
【００１６】
本発明の請求項５記載のバルブタイミング調整装置によると、第２作動流体通路の開閉を当接部の変位により行う。当接部自身の変位により当接部に第２作動流体を供給する第２作動流体通路の開閉を行うので、当接部の変位に応じ確実に第２作動流体通路を開閉できる。さらに、他の開閉弁や切換弁を用いないので、部品点数が減少し、組み付けが容易になり、製造コストが低減する。
【００１７】
本発明の請求項６記載のバルブタイミング調整装置によると、当接部または嵌合穴の少なくともいずれか一方の当接部分は、テーパ状かつ断面円形状に形成されている。当接部または嵌合穴に製造誤差があっても、当接部分のテーパ形状がその誤差を吸収し、嵌合状態におけるがたつきを防止する。したがって、エンジン始動時の中間位置における打音の発生を防止できる。
【００１８】
本発明の請求項７記載のバルブタイミング調整装置によると、当接部分のテーパ角度を１５°未満にしている。テーパ角度を鋭角にしたことにより、当接付勢手段および第２作動流体圧力から受ける力により従動軸が受ける負荷トルクに打ち勝つ摩擦力を発生し、当接部が嵌合穴に嵌合した状態を保持できる。また、嵌合穴に嵌合する当接部の深さのばらつきを低減できる。
【００１９】
本発明の請求項８記載のバルブタイミング調整装置によると、嵌合穴は回動方向と直交する方向に長穴状に形成されている。回動方向と直交する方向において嵌合穴または当接部に製造公差があっても、当接部は嵌合穴に確実に嵌合する。また、製造公差の限度をゆるめることができるので、製造が容易になり製造コストが低減する。
【００２０】
本発明の請求項９記載のバルブタイミング調整装置によると、嵌合穴の周囲に嵌合穴よりも浅く形成され、中間位置よりも遅角側に従動側回転体が回転することを禁止し、中間位置よりも進角側に従動側回転体が回転することを許容する拡大穴を有している。負荷トルクは従動側回転体を遅角側に回転させるので、中間位置から進角側に従動側回転体が位置していれば、拡大穴に嵌合した状態から中間位置において拘束手段により駆動側回転に対する従動側回転体の相対回動を確実に拘束できる。
【００２１】
本発明の請求項１０記載のバルブタイミング調整装置によると、拘束解除状態において、被当接部と当接する方向へ変位する当接部の速度を低減するダンパ室が当接部の外周に形成されている。通常運転中、エンジンの運転状態により第１作動流体圧力が低下しても、ダンパ室のダンパ作用により被当接部と当接する方向に当接部が変位することを防止し、位相制御中に駆動側回転体に対し従動側回転体の相対回動が拘束されることを防止する。
【００２２】
本発明の請求項１１記載のバルブタイミング調整装置によると、当接部が被当接部との拘束解除状態から拘束状態に移行するときダンパ室のダンパ作用を解消している。エンジン停止時において作動流体圧力が低下し当接部が被当接部との当接方向に変位するとき、ダンパ作用を解消することにより被当接部に当接部を確実に当接させることができる。
【００２３】
本発明の請求項１２記載のバルブタイミング調整装置によると、ダンパ室のダンパ作用の解消は当接部の変位により行われる。当接部の変位に応じて確実にダンパ室のダンパ作用を解消することができる。また、他の開閉弁や切換弁を用いないので、部品点数が減少し、組み付けが容易になり、製造コストが低減する。
【００２４】
本発明の請求項１３記載のバルブタイミング調整装置によると、従動側回転体を進角側に付勢する進角付勢手段を備える。エンジンを停止する指示が出されたとき、最遅角位置よりも進角側の中間位置に従動側回転体を回転させるトルクを補助するとともに、エンジン通常運転中において作動流体圧力が低下しても従動側回転体を進角側に回転させるトルクを補助する。
【００２５】
本発明の請求項１４記載のバルブタイミング調整装置によると、駆動側回転体に対する従動側回転体の相対回動角度範囲において、当接部を収容する空間の反被当接部側は大気開放されている。当接部の反被当接部側の空間に作動流体が漏れ出しても、この作動流体が被当接部に向け当接部を変位させる力とならないので、エンジン運転中において当接部と被当接部との拘束解除状態を保持できる。
【００２６】
【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４に示す。第１実施例のバルブタイミング調整装置１は油圧制御式であり、吸気弁のバルブタイミングを制御するものである。
【００２７】
図４に示す従動側回転体の一方の側壁であるチェーンスプロケット１０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と結合して駆動力を伝達され、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１０から駆動力を伝達され、図示しない吸気弁を開閉駆動する。カムシャフト２は、チェーンスプロケット１０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１０およびカムシャフト２は図４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。
【００２８】
チェーンスプロケット１０とシューハウジング１２およびベーンロータ１５との間には、薄板状に形成された中間プレート１７が介在している。中間プレート１７はチェーンスプロケット１０とシューハウジング１２およびベーンロータ１５との間からの油漏れを防止している。チェーンスプロケット１０、シューハウジング１２および中間プレート１７は駆動側回転体としてハウジング部材を構成し、ボルト２０により同軸上に固定されている。
【００２９】
シューハウジング１２は周壁１３とハウジング部材の他方の側壁であるフロントプレート１４とからなり一体に形成されている。図２に示すように、シューハウジング１２は周方向にほぼ等間隔に台形状に形成されたシュー１２ａ、１２ｂ、１２ｃを有している。シュー１２ａ、１２ｂ、１２ｃの周方向の三箇所の間隙にはそれぞれベーン部材としてのベーン１５ａ、１５ｂ、１５ｃを収容する扇状の収容室５０が形成されており、シュー１２ａ、１２ｂ、１２ｃの内周面は断面円弧状に形成されている。
【００３０】
従動側回転体としてのベーンロータ１５は周方向にほぼ等間隔にベーン１５ａ、１５ｂ、１５ｃを有し、ベーン１５ａ、１５ｂ、１５ｃは各収容室５０内に回動可能に収容されている。各ベーンは、各収容室５０を遅角油圧室と進角油圧室とに二分している。図２に示す遅角方向、進角方向を表す矢印は、シューハウジング１２に対するベーンロータ１５の遅角方向、進角方向を表している。図４に示すように、ベーンロータ１５およびブッシュ２２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ている。カムシャフト２に対するベーンロータ１５の回転方向の位置決めは、ピン２３により行われている。
【００３１】
カムシャフト２およびブッシュ２２はそれぞれチェーンスプロケット１０の内周壁１０ａおよびフロントプレート１４の内周壁１４ａに相対回動可能に嵌合している。したがって、カムシャフト２およびベーンロータ１５はチェーンスプロケット１０およびシューハウジング１２に対し同軸に相対回動可能である。チェーンスプロケット１０の内周壁１０ａおよびフロントプレート１４の内周壁１４ａは従動側回転体の軸受け部を構成している。
【００３２】
進角付勢手段としてのスプリング２４はチェーンスプロケット１０に形成された円筒状の凹部１１内に収容されている。スプリング２４の一端は凹部１１の係止穴１１ａに係止され、他端は中間プレート１７に形成されている図２に示す長穴１７ａ内を通りベーンロータ１５に係止されている。
【００３３】
カムシャフト２が吸気弁を駆動するときに受ける負荷トルクは正・負に変動している。ここで、負荷トルクの正方向はシューハウジング１２に対しベーンロータ１５の遅角方向を表し、負荷トルクの負方向はシューハウジング１２に対しベーンロータ１５の進角方向を表している。負荷トルクの平均は正方向、つまり遅角方向に働く。スプリング２４の付勢力はシューハウジング１２に対しベーンロータ１５を進角側に回転させるトルクとして働く。スプリング２４がベーンロータ１５に加える進角方向のトルクはカムシャフト２が受ける負荷トルクの平均とほぼ同じ大きさである。
【００３４】
シール部材２６は、図２に示すようにベーンロータ１５の外周壁に嵌合している。ベーンロータ１５の外周壁と周壁１３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、このクリアランスを介して油圧室間に作動油が漏れることをシール部材２６により防止している。シール部材２６はそれぞれ図４に示す板ばね２７の付勢力により周壁１３に向けて押されている。
【００３５】
ガイドリング３０、３１は収容孔３８を形成するベーン１５ａの内壁に圧入保持され、円筒状に形成された当接部としてのストッパピストン３２がガイドリング３０、３１にカムシャフト２の回転軸方向に摺動可能に収容されている。図１に示す被当接部としての嵌合部材４０は横断面円形状に形成されており、フロントプレート１４に形成された凹部１４ｂに圧入保持されている。嵌合部材４０には、ストッパピストン３２が当接し嵌合可能な嵌合穴４１と、嵌合穴４１よりも浅く嵌合穴４１の遅角側端面と同一平面上に遅角側端面を有し、進角側に延びる拡大穴４３が形成されている。
【００３６】
ストッパピストン３２の先端部３３は嵌合方向に向かうにしたがい縮径するテーパ状に形成されており、嵌合穴４１も先端部３３の傾斜に合わせほぼ同じテーパ角で形成されているので、ストッパピストン３２は嵌合穴４１に滑らかに嵌合する。さらに、嵌合穴４１とストッパピストン３２ががたなく嵌合するので、負荷トルクの変動による打音の発生を防止できる。さらに、嵌合穴４１と接触している先端部３３の面積が大きいので、先端部３３に加わる応力が低下し、ストッパピストン３２の寿命が延びる。
【００３７】
図１に示す当接付勢手段としてのスプリング３７は嵌合部材４０側にストッパピストン３２を付勢している。ストッパピストン３２、嵌合部材４０およびスプリング３７は拘束手段を構成している。また、ストッパピストン３２および嵌合部材４０は規制手段を構成している。
【００３８】
ストッパピストン３２は、有底の円筒状に形成されており、フロントプレート１４側から、先端部３３、大径摺動部３４、小径摺動部３５を有する。先端部３３の外周に環状のテーパ面３３ａが形成されている。テーパ面３３ａの角度は嵌合穴４１のテーパ角度とほぼ等しい。先端部３３に形成された第１受圧部としての先端面３３ｂは油圧室４２から第１作動流体圧力としての遅角油圧を受け、大径摺動部３４の嵌合穴側に形成された第３受圧部としての環状面３４ａは油圧室４５から遅角油圧を受ける。先端面３３ｂおよび環状面３４ａが受ける遅角油圧は嵌合穴４１からストッパピストン３２が抜け出す方向に働く。第２受圧部として大径摺動部３４の反嵌合穴側に形成されている環状面３４ｂは、ストッパピストン３２が嵌合穴４１または拡大穴４３と嵌合状態、つまり拘束状態にある図１の（Ａ）および（Ｂ）において、油路４８、貫通孔３０ｂを介し進角油圧室５４と連通する油圧室４６から第２作動流体圧力としての進角油圧を受ける。図１の（Ａ）および（Ｂ）において、油圧室４６の油圧は嵌合穴４１にストッパピストン３２を嵌合させる方向に働く。図１の（Ｃ）に示すように、ストッパピストン３２が拡大穴４３から抜け出す、つまりストッパピストン３２と嵌合部材４０との拘束解除状態と拘束状態との境界位置に達すると、大径摺動部３４により第２作動流体通路としての貫通孔３０ｂが閉塞され、油圧室４６は進角油圧室５４との連通を遮断される。このとき、油圧室４６の油圧は大気圧となるので、嵌合部材４０に向けてストッパピストン３２を押し込む力とならない。
【００３９】
また、ストッパピストン３２の反嵌合部材側の収容孔３８は、中間プレート１７に形成した長穴１７ａ、チェーンスプロケット１０に形成した油路１０ｂにより、ベーンロータ１５の相対回動角度範囲内、つまり、ベーンロータ１５がシューハウジング１２に対し図３に示す最進角位置にあっても、図示しない最遅角位置にあっても大気開放されている。したがって、小径摺動部３５とガイドリング３１との摺動クリアランスからストッパピストン３２の反嵌合部材側の収容孔３８に漏れ出た作動油の油圧は大気圧とほぼ等しい。したがって、ストッパピストン３２の反嵌合部材側の収容孔３８に漏れ出た作動油は、嵌合部材３２に向けストッパピストン３２を押し込む力として作用しない。
【００４０】
ストッパピストン３２の各摺動部はガイドリング３０またはガイドリング３１の内周壁と摺動する。ストッパピストン３２の先端部３３は、図２に示すようにシューハウジング１２に対し最遅角位置と最進角位置のほぼ中間位置にベーンロータ１５が位置するとき嵌合穴４１に嵌合可能である。ストッパピストン３２が嵌合穴４１嵌合した状態においてシューハウジング１２に対するベーンロータ１５の相対回動は拘束される。図１の（Ａ）に示すように、ストッパピストン３２が嵌合穴４１に嵌合することによりシューハウジング１２とベーンロータ１５との相対回動が拘束される中間位置は、エンジンを確実に始動可能にするように吸気弁のバルブタイミング、つまりクランクシャフトに対するカムシャフト２の位相差を最適に設定する位置である。
【００４１】
図１の（Ｃ）に示す状態からシューハウジング１２に対しベーンロータ１５が遅角側に回転するとストッパピストン３２と嵌合穴４１との周方向位置がずれることにより、ストッパピストン３２は嵌合穴４１に嵌合不能になる。シューハウジング１２に対しベーンロータ１５が中間位置から最進角まで回転しても、図１の（Ｂ）に示すようにストッパピストン３２は拡大穴４３上に位置している。
【００４２】
フロントプレート１４に形成した油路４４は遅角油圧室５１と油圧室４２とを連通している。ガイドリング３０にはガイドリング３０を貫通する貫通孔３０ａが形成されており、油路４７、貫通孔３０ａは遅角油圧室５１と油圧室４５とを連通している。ガイドリング３０に形成された貫通孔３０ｂは油圧室４６と油路４８とを連通可能である。
【００４３】
図２に示すように、シュー１２ａとベーン１５ａとの間に遅角油圧室５１が形成され、シュー１２ｂとベーン１５ｂとの間に遅角油圧室５２が形成され、シュー１２ｃとベーン１５ｃとの間に遅角油圧室５３が形成されている。また、シュー１２ｃとベーン１５ａとの間に進角油圧室５４が形成され、シュー１２ａとベーン１５ｂとの間に進角油圧室５５が形成され、シュー１２ｂとベーン１５ｃの間に進角油圧室５６が形成されている。
【００４４】
遅角油圧室５１は油路６１と連通し、遅角油圧室５２、５３は、油路６２、６３を介しボス部１５ｄのカムシャフト２側端面にＣ字状に形成された図２に示す油路６０と連通している。さらに遅角油圧室５１、５２、５３は油路６０、６１を介し図４に示すカムシャフト２に形成された油路２００と連通している。図２に示すように、進角油圧室５５は油路７２と連通している。進角油圧室５４、５６は、油路７１、７３を介しボス部１５ｄのブッシュ２２側端面にＣ字状に形成された油路７０と連通している。さらに進角油圧室５４、５５、５６は油路７０、７２からボス部１５ｄの軸方向に形成された図示しない油路を介し図４に示すカムシャフト２に形成された油路２０１と連通している。
【００４５】
油路２００はカムシャフト２の外周壁に形成された溝通路２０２と連通しており、油路２０１はカムシャフト２の外周壁に形成された溝通路２０３と連通している。溝通路２０２は油路２０４を介し、溝通路２０３は油路２０５を介し切換弁２１２と接続している。作動流体供給路としての油供給路２０６は油ポンプ２１０と接続しており、作動流体排出路としての油排出路２０７はドレイン２１１に向け開放されている。油ポンプ２１０はドレイン２１１から汲み上げた作動油を切換弁２１２を介し各油圧室に供給する。切換弁２１２は周知の４ポート案内弁である。
【００４６】
切換弁２１２の弁部材２１３は、スプリング２１４により一方向に付勢されており、ソレノイド２１５への通電を制御することにより往復移動する。ソレノイド２１５への通電は、エンジン制御装置（ＥＣＵ）３００により制御される。ＥＣＵ３００は、各種センサからの検出信号を入力し、エンジンの各装置に信号を送出している。弁部材２１３が往復移動することにより、油路２０４、２０５と油供給路２０６、油排出路２０７との連通の組み合わせ、および遮断が切り換わる。
以上の油路構成により、油ポンプ２１０から遅角油圧室５１、５２、５３あるいは進角油圧室５４、５５、５６、ならびに油圧室４２、４５、４６に作動油を供給可能になるとともに、各油圧室からドレイン２１１へ作動油を排出可能になる。
【００４７】
次に、バルブタイミング調整装置１の作動を説明する。
イグニションをオフしエンジン停止が指示されると、ＥＣＵ３００はソレノイド２１５への通電をオフするので、弁部２１３ａが選択される。すると各進角油圧室に作動油が供給され、各遅角油圧室および油圧室４２、４５はドレインに開放されるので、ベーンロータ１５はシューハウジング１２に対し進角側に回転する。このとき、図１の（Ｃ）に示す位置よりもストッパピストン３２がさらに嵌合部材４０から離れている、つまりストッパピストン３２が嵌合穴４１および拡大穴４３と拘束解除状態にあるとき、油圧室４６は進角油圧室５４との連通を大径摺動部３４により遮断されているので、油圧室４６の油圧は嵌合部材４０に向けストッパピストン３２を押し込む力にならない。しかし、油圧室４２、４５の油圧が低下するので、スプリング３７の付勢力によりストッパピストン３２は嵌合部材４０側に移動する。
【００４８】
ストッパピストン３２が嵌合穴４１に嵌合する中間位置（拘束位置）よりもシューハウジング１２に対しベーンロータ１５が遅角側に位置している状態（解除状態）でエンジン停止が指示されると、各進角油圧室に作動油が供給されるのでベーンロータ１５が進角側に回転する。ストッパピストン３２がスプリング３７の付勢力により嵌合部材４０に向けて移動し、図１の（Ｃ）に示すように，拘束解除状態から拘束状態に移行するとき、大径摺動部３４は貫通孔３０ｂの閉塞を解除し開放し始める。すると、油圧室４６は油路４８、貫通孔３０ｂを介し進角油圧室５４と連通し、進角油圧室５４から油圧室４６に作動油が供給される。したがって、油圧室４６の油圧は嵌合部材４０に向けストッパピストン３２を押し込む力として働く。シューハウジング１２に対しベーンロータ１５が図１の（Ａ）に示す中間位置（拘束位置）に達すると、スプリング３７の付勢力および油圧室４６から受ける力によりストッパピストン３２は嵌合穴４１と嵌合する。ストッパピストン３２が嵌合穴４１に嵌合できなかった場合、ベーンロータ１５は中間位置よりも進角側に回転し拡大穴４３と嵌合する。
【００４９】
ストッパピストン３２が嵌合穴４１に嵌合する中間位置よりもシューハウジング１２に対しベーンロータ１５が進角側に位置している状態でエンジン停止が指示されると、ベーンロータ１５が進角側に回転することによりストッパピストン３２は拡大穴４３と嵌合する。
エンジン始動前、ストッパピストン３２が嵌合穴４１に嵌合していると、シューハウジング１２に対するベーンロータ１５の位相差、つまりクランクシャフトに対するカムシャフト２の位相差がエンジンを始動するために最も好適な位相に保持されているので、エンジンは確実に短時間で始動する。
【００５０】
エンジン始動前にストッパピストン３２が嵌合穴４１に嵌合しておらず、クランクシャフトに対しカムシャフト２が中間位置よりも進角側にある状態でエンジンの始動を開始する場合を考える。このとき、ストッパピストン３２は拡大穴４３に嵌合している。スプリング２４がベーンロータ１５およびカムシャフト２に加える進角トルクは負荷トルクの平均とほぼ等しいので、正側の遅角方向に働く負荷トルクの最大値はスプリング２４の付勢力よりも大きい。したがって、負荷トルクの変動に伴い進角方向に働くスプリング２４の付勢力に抗しシューハウジング１２に対しベーンロータ１５は遅角側に揺動し、中間位置において拡大穴４３の遅角側の面に係止される。エンジン始動開始時のクランキング時において油圧室４２、４５に作動油は導入されていないので、ストッパピストン３２が中間位置に達すると、ストッパピストン３２はスプリング３７の付勢力および油圧室４６から受ける力により嵌合穴４１に嵌合する。
【００５１】
このように、エンジン始動前に嵌合穴４１に嵌合していなくても拡大穴４３にストッパピストン３２が嵌合しているので、エンジンの始動を開始すると速やかにストッパピストン３２が嵌合穴４１に嵌合し、クランクシャフトに対しカムシャフト２が中間位置に保持されるので、エンジンが確実に短時間で始動する。
【００５２】
エンジンの始動を開始するクランキング時には、切換弁２１２の弁部２１３ａが選択されるので、各進角油圧室および油圧室４６に作動油が供給され、各遅角油圧室および油圧室４２はドレインに開放される。したがって、ストッパピストン３２は嵌合穴４１または拡大穴４３から抜け出さない。
【００５３】
エンジンの始動開始後、各遅角油圧室に作動油が充填され油圧室４２、４５の油圧が所定圧に上昇してからストッパピストン３２は嵌合穴４１から抜け出し、シューハウジング１２に対するベーンロータ１５の相対回動、つまり位相制御が可能になる。ストッパピストン３２が嵌合穴４１から図１の（Ｃ）に示す拘束解除方向に移動すると大径摺動部３４により貫通孔３０ｂが閉塞されるので、油圧室４６は進角油圧室５４との連通を遮断され、油圧室４６は略密封される。
【００５４】
エンジン始動後作動油の油圧が充分に上昇すると、ＥＣＵ３００からの指示により、弁部材２１３の弁部２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃのいずれかが選択される。これにより、各油圧室への作動油の供給および各油圧室からの作動油の排出を制御し、シューハウジング１２に対するベーンロータ１５の相対回動を制御できる。
【００５５】
エンジン通常運転中、ストッパピストン３２は図１の（Ｃ）に示す位置よりもさらに嵌合穴４１から抜け出した位置にある。したがって、前述したように油圧室４６は略密封されているので、油圧室４２、４５の油圧の低下によりストッパピストン３２が嵌合部材４０に向け移動しようとしても、油圧室４６がダンパ室とし働き移動速度が低下する。したがって、シューハウジング１２に対しベーンロータ１５が相対回動しストッパピストン３２が嵌合部材４０上を通過するときに油圧が低下しストッパピストン３２が嵌合部材４０に向け移動しようとしても、油圧室４６がダンパ室として働くことにより嵌合部材４０に嵌合する前にストッパピストン３２は嵌合部材４０上を通過し、ストッパピストン３２が嵌合部材４０に嵌合することを防止する。
【００５６】
また、第１作動流体圧力を遅角側、第２作動流体圧力を進角側とすることで、エンジン停止時に進角圧を高めることにより停止時におけるストッパピストン３２の嵌合を助けることができる。
第１実施例では吸気弁を駆動するバルブタイミング調整装置について説明したが、第１実施例のバルブタイミング調整装置により排気弁だけ、あるいは吸気弁および排気弁の両方を駆動することも可能である。
【００５７】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図６に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付し、説明を省略する。
第２実施例では、ストッパピストン８１は遅角油圧を受ける受圧部を第１受圧部として先端部８２の先端面８２ａに一箇所しか設けていない。進角油圧を受ける第２受圧部は先端部８２の反嵌合部材８５側に環状面８２ｂとして形成している。ストッパピストン８１が嵌合穴８６および拡大穴４３から完全に抜け出し拘束解除状態になると、貫通孔８０ａが先端部８２により閉塞されるので、油圧室４６は進角油圧室５４との連通を遮断され、ダンパ室として働く。
【００５８】
また、先端部８２のテーパ角度θは１５°未満になるように形成されている。先端部８２のテーパ角度θが鋭角であるから、スプリング３７および油圧室４６の進角油圧から受ける力によりカムシャフト２が受ける負荷トルクに打ち勝つ摩擦力を嵌合部材８５に形成した嵌合穴８６との間に発生し、ストッパピストン８１が嵌合穴８６に嵌合した状態を保持できる。また、嵌合穴８６に嵌合するストッパピストン８１の深さのばらつきを低減できる。
【００５９】
嵌合部材８５に形成した嵌合穴８６は、図６の（Ｂ）に示すようにストッパピストン８１の回動方向、つまりベーンロータ１５の回動方向に直交する方向に延びる長穴状に形成されている。つまり、回動方向に直交する方向の嵌合穴８６の径ｂは回動方向の嵌合穴８６の径ａよりも大きい。回動方向に直交する方向の嵌合穴８６またはストッパピストン８１に製造公差が生じても、嵌合穴８６にストッパピストン８１が嵌合することができる。また、製造公差の限度をゆるめることができるので、製造が容易になり製造コストが低減する。
【００６０】
以上説明した本発明の実施の形態を示す上記複数の実施例では、嵌合穴および拡大穴から抜け出す方向にストッパピストンに遅角油圧を加えるとともに、嵌合部材に向け押し込む方向にストッパピストンに進角油圧を加えている。したがって、エンジンの停止が指示されたときに、遅角油圧室をドレイン開放し進角油圧室に作動油を供給することにより、中間位置において嵌合穴にストッパピストンを確実に嵌合させることができる。シューハウジングに対しベーンロータを中間位置に保持した状態でエンジンの始動を開始できるので、エンジンを短時間で確実に始動できる。
【００６１】
また、ストッパピストンが嵌合穴に嵌合することによりシューハウジングに対しベーンロータを中間位置に拘束する拘束手段以外に、中間位置からベーンロータが遅角側に回転することを禁止する一方、進角側への回転を許容する規制手段としての拡大穴を形成している。したがって、ストッパピストンが拡大穴に嵌合し、拡大穴の遅角側に係止されることにより、ストッパピストンが確実に嵌合穴に嵌合する。これにより、シューハウジングに対しベーンロータをエンジン始動に最適な中間位置に保持した状態でエンジンを停止できる。したがって、エンジンを短時間で確実に始動できる。
【００６２】
また、ストッパピストンの変位により油圧室４６と進角油圧室５４とを連通する貫通孔３０ｂ、８０ａを開閉するので、ストッパピストンの変位により貫通孔３０ｂ、８０ａを確実に開閉できる。さらに、油圧室４６と進角油圧室５４とを連通する第２作動流体通路を開閉するために他の開閉弁や切換弁が不要であるから、部品点数が減少し、組み付けが容易になり、製造コストが低減する。
【００６３】
上記複数の実施例では、ストッパピストンが軸方向に移動して嵌合穴に嵌合したが、ストッパピストンが径方向に移動し嵌合穴に嵌合する構成にすることも可能である。また、ハウジング部材側にストッパピストンを収容し、ベーンロータ側に嵌合穴および拡大穴を形成してもよい。
【００６４】
また上記複数の実施例では、チェーンスプロケットによりクランクシャフトの回転駆動力をカムシャフトに伝達する構成を採用したが、タイミンプーリまたはタイミングギア等を用いる構成にすることも可能である。また、駆動軸としてのクランクシャフトの駆動力をベーン部材で受け、従動軸としてのカムシャフトとハウジング部材とを一体に回転させ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の横断面を示す図２のＩ−Ｉ線断面図であり、（Ａ）は嵌合穴との嵌合状態を示し、（Ｂ）は拡大穴との嵌合状態を示し、（Ｃ）は拘束解除状態を示している。
【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】ベーンロータが最進角位置にある状態を示すバルブタイミング調整装置の横断面図である。
【図４】図２のIV−Ｏ−IV線断面図である。
【図５】図２のIV−Ｏ−Ｖ線断面図である。
【図６】（Ａ）は本発明の第２実施例によるバルブタイミング調整装置の嵌合穴周囲を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【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 チェーンスプロケット（ハウジング部材、駆動側回転体）
１２ シューハウジング（ハウジング部材、駆動側回転体）
１２ａ、１２、１２ｃ シュー
１３ 周壁（ハウジング部材、駆動側回転体）
１４ フロントプレート（ハウジング部材、駆動側回転体）
１５ ベーンロータ（ベーン部材、従動側回転体）
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ ベーン（ベーン部材、従動側回転体）
１７ 中間プレート（ハウジング部材、駆動側回転体）
２４ スプリング（進角付勢手段）
３０、３１ ガイドリング
３０ｂ 貫通孔（第２作動流体通路）
３２ ストッパピストン（当接部、拘束手段）
３３ 先端部
３３ｂ 先端面（第１受圧部）
３４ 大径摺動部
３４ａ 第３受圧部
３４ｂ 第２受圧部
３７ スプリング（当接付勢手段、拘束手段）
４０ 嵌合部材（被当接部、拘束手段）
４１ 嵌合穴（被当接部、拘束手段）
４３ 拡大穴
５０ 収容室
５１、５２、５３ 遅角油圧室
５４、５５、５６ 遅角油圧室
８１ ストッパピストン（当接部、拘束手段）
８２ 先端部
８２ａ 先端面（第１受圧部）
８２ｂ 環状面（第２受圧部）
８５ 嵌合部材（被当接部、拘束手段）
８６ 嵌合穴（被当接部、拘束手段）

Claims (14)

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であって、前記駆動側回転体および前記従動側回転体の一方に形成した収容室に他方の回転体のベーンが収容され、所定角度範囲に限り前記駆動側回転体に対し作動流体圧力により相対回動駆動される従動側回転体と、
   前記駆動側回転体と前記従動側回転体とにそれぞれ設けられ、所定角度範囲の周方向両端の間において前記駆動側回転体に対し前記従動側回転体が中間位置にあるとき互いに当接することにより前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回動を拘束する当接部および被当接部、ならびに前記被当接部に当接する方向に前記当接部を付勢する当接付勢手段を有する拘束手段とを備え、
   前記当接部は、前記駆動側回転体に対し前記従動側回転体を進角側または遅角側の一方に駆動する第１作動流体圧力により前記当接付勢手段の付勢力に抗し前記被当接部との拘束状態を解除する方向に力を受け、前記駆動側回転体に対し前記従動側回転体を進角側または遅角側の他方に駆動する第２作動流体圧力により前記被当接部と当接する方向に力を受け、
   前記当接部が前記被当接部と拘束解除状態のとき前記当接部に第２作動流体を供給する第２作動流体通路は閉塞され、前記当接部が前記被当接部との拘束解除状態から拘束状態に移行するとき前記第２作動流体通路は開放されることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記第１作動流体圧力は遅角側に前記従動側回転体を回転させ、第２作動流体圧力は進角側に前記従動側回転体を回転させ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. 前記当接部は、第１作動流体圧力を受ける第１受圧部と、前記第１受圧部が第１作動流体圧力を受ける方向と反対方向に第２作動流体圧力を受ける第２受圧部とを有す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. 前記当接部は、同一方向に第１作動流体圧力を受ける第１受圧部および第３受圧部と、前記第１受圧部が第１作動流体圧力を受ける方向と反対方向に第２作動流体圧力を受ける第２受圧部とを有す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。
5. 前記第２作動流体通路の開閉は前記当接部の変位により行われることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。
6. 前記被当接部は前記当接部が嵌合可能な嵌合穴を有し、前記当接部または前記嵌合穴の少なくともいずれか一方の当接部分は、テーパ状かつ断面円形状に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載のバルブタイミグ調整装置。
7. 前記当接部分のテーパ角度は、１５°未満であることを特徴とする請求項６記載のバルブタイミング調整装置。
8. 前記被当接部は前記当接部が嵌合可能な嵌合穴を有し、前記嵌合穴の周囲に前記嵌合穴よりも浅く形成され、最遅角と最進角の中間位置よりも遅角側に前記従動側回転体が回転することを禁止し、中間位置よりも進角側に前記従動側回転体が回転することを許容する拡大穴を有していることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。
9. 前記被当接部は前記当接部が嵌合可能な嵌合穴を有し、前記嵌合穴は回動方向と直交する方向に長穴状に形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。
10. 拘束解除状態において、前記被当接部と当接する方向へ変位する前 記当接部の速度を低減するダンパ室が前記当接部の外周に形成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。
11. 前記ダンパ室のダンパ作用は前記当接部が前記被当接部との拘束解除状態から拘束状態に移行するとき解消されることを特徴とする請求項１０記載のバルブタイミング調整装置。
12. 前記ダンパ室のダンパ作用の解消は前記当接部の変位により行われることを特徴とする請求項１１記載のバルブタイミング調整装置。
13. 前記従動側回転体を進角側に付勢する進角付勢手段を備えることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。
14. 前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回動角度範囲において、前記当接部を収容する空間の反被当接部側は大気開放されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。

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