JP4297619B2 - 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）を調整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】
近年、エンジンの燃費向上および排気ガスの低減等の要求から、吸気弁および排気弁の少なくとも一方のバルブタイミングを可変に調整する油圧式のバルブタイミング調整装置が知られている。バルブタイミング調整装置は、例えばエンジンの駆動軸としてのクランクシャフトからベーン部材を介して従動軸としてのカムシャフトに駆動トルクを伝達している。
【０００３】
べ一ン部材は、例えばタイミングプーリやチェーンスプロケットとともに回転するハウジング部材内に収容され、カムシャフトとともに回転する。そして、ハウジング部材に対するべーン部材の相対回転位相差を油圧室の油圧で調整することにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相差を調整する。
【０００４】
このようなバルブタイミング調整装置では、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・負に変動する変動トルクをカムシャフトが受ける。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油が充分に供給されず作動圧が低い場合、ハウジング部材に対しベーン部材を進角側または遅角側に油圧制御すると、カムシャフトが受ける変動トルクによりハウジング部材に対しベーン部材が揺動しながら目標位相角度位置に回転するので、バルブタイミング制御の応答性が低下する。
【０００５】
そこで、特開平１１−３３６５１６号公報に開示されるバルブタイミング調整装置では、ベーン部材のベーンに往復移動可能に収容したプランジャが揺動回転方向の一方に突出して一方側のハウジング部材内壁に当接することにより、プランジャが当接している側にベーン部材およびカムシャフトが揺動することを防止している。これにより、油圧が低いときにもベーン部材が作動回転方向と反対方向に揺動することを防止し、バルブタイミングを素早く制御しようとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、相対回動方向の一方のハウジング部材内壁に当接することによりプランジャがベーン部材の一方向側への揺動を防止できる相対回動角度範囲はプランジャの長さにより限定される。ハウジング部材に対しベーン部材の相対回動角度範囲が大きいときにすべての相対回動角度範囲でベーン部材の一方向側への揺動を防止するためには、プランジャを長くしプランジャの往復移動量を増加する必要がある。しかし、プランジャが長くなりプランジャの往復移動量が増加すると、プランジャを往復移動可能に収容し支持するベーン部材を大径化する必要がある。ベーン部材が大径化すると、バルブタイミング調整装置が大型化するという問題がある。
本発明の目的は、位相制御時の従動側回転部材の揺動を防止し低圧時においても速やかに目標位相角度位置に達する小型のバルブタイミング調整装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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、進角突部は駆動側回転部材に設けられ、進角ピストンは従動側回転部材に収容されている。そして、進角突部と向き合う進角ピストンの対向面は駆動側回転部材に対し従動側回転部材が進角する方向に向けて進角突部側に近づいている。駆動側回転部材に対し従動側回転部材を進角側に回転させる進角制御をするときに進角室から進角ピストン室に作動流体が供給され進角ピストン室の流体圧力が上昇すると、進角ピストン室の流体圧力から受ける力により進角ピストンの対向面が進角突部に押し付けられる。
【０００８】
この状態で進角ピストンを収容している従動側回転部材が進角突部を設けている駆動側回転部材に対し遅角側に相対回転しようとすると、進角ピストンの対向面が進角突部に向けて近づいている側に進角突部が相対回転することになるので、進角ピストンの対向面が進角突部に係止され従動側回転部材が遅角側に回転することが防止される。一方、従動側回転部材が進角側に相対回転しようとすると、進角ピストンの対向面が進角突部から離れていく側に進角突部が相対回転することになるので、進角ピストンの対向面は進角突部に係止されない。したがって、駆動側回転部材に対し従動側回転部材を進角制御するときに従動軸が受ける変動トルクが従動側回転部材に加わっても、進角ピストンが進角突部に係止されることにより従動側回転部材が遅角側に揺動することを防止するので、速やかに目標位相角度位置に従動側回転部材を回転できる。
【０００９】
また、進角突部は従動側回転部材に向け径方向または回転軸方向に突出し、進角ピストンは進角突部に当接可能である。駆動側回転部材と従動側回転部材とが形成する間隔がほぼ変わらず小さい箇所に進角突部および進角ピストンが設けられているので、進角ピストンが進角突部に当接するために往復移動する量は僅かである。したがって、駆動側回転部材に対する従動側回転部材のすべての相対回動角度範囲において、進角ピストンを収容する従動側回転部材を大型化することなく進角ピストンと進角突部とを当接させ、進角制御時の遅角側への揺動を防止できる。
【００１０】
本発明の請求項２または３記載のバルブタイミング調整装置によると、遅角突部は駆動側回転部材に設けられ、遅角ピストンは従動側回転部材に収容されている。そして、遅角突部と向き合う遅角ピストンの対向面は駆動側回転部材に対し従動側回転部材が遅角する方向に向けて遅角突部側に近づいている。駆動側回転部材に対し従動側回転部材を遅角側に回転させる遅角制御をするときに遅角室から遅角ピストン室に作動流体が供給され遅角ピストン室の流体圧力が上昇すると、遅角ピストン室の流体圧力から受ける力により遅角ピストンの対向面が遅角突部に押し付けられる。
【００１１】
この状態で遅角ピストンを収容している従動側回転部材が進角側に相対回転しようとすると、遅角ピストンの対向面が遅角突部に向けて近づいている側に遅角突部が相対回転することになるので、遅角ピストンの対向面が遅角突部に係止され従動側回転部材が進角側に回転することが防止される。一方、従動側回転部材が遅角側に回転しようとすると、遅角ピストンの対向面が遅角突部から離れていく側に遅角突部が回転することになるので、遅角ピストンの対向面は遅角突部に係止されない。したがって、駆動側回転部材に対し従動側回転部材を遅角制御するときに従動軸が受ける変動トルクが従動側回転部材に加わっても、従動側回転部材が進角側に揺動することを防止するので、速やかに目標位相角度位置に従動側回転部材を回転できる。
【００１２】
また、遅角突部は従動側回転部材に向け径方向または回転軸方向に突出し、遅角ピストンは遅角突部に当接可能である。駆動側回転部材と従動側回転部材とが形成する間隔がほぼ変わらず小さい箇所に遅角突部および遅角ピストンが設けられているので、遅角ピストンが遅角突部に当接するために往復移動する量は僅かである。したがって、駆動側回転部材に対する従動側回転部材のすべての相対回動角度範囲において、遅角ピストンを収容する従動側回転部材を大型化することなく遅角ピストンと遅角突部とを当接させ、遅角制御時の進角側への揺動を防止できる。
【００１３】
なお、本発明の変形例のバルブタイミング調整装置によると、進角突部は従動側回転部材に設けられ、進角ピストンは駆動側回転部材に収容されている。そして、進角突部と向き合う進角ピストンの対向面は駆動側回転部材に対し従動側回転部材が遅角する方向に向けて進角突部側に近づいている。駆動側回転部材に対し従動側回転部材を進角制御するために進角室から進角ピストン室に作動流体が供給され進角ピストン室の流体圧力が上昇すると、進角ピストン室の流体圧力から受ける力により進角ピストンの対向面が進角突部に押し付けられる。
【００１４】
この状態で進角突部を設けている従動側回転部材が遅角側に相対回転しようとすると、進角ピストンの対向面が進角突部に向けて近づいている側に進角突部が相対回転することになるので、進角ピストンの対向面が進角突部に係止され遅角側への回転が防止される。一方、進角突部を設けている従動側回転部材が進角側に相対回転しようとすると、進角ピストンの対向面が進角突部から離れていく側に進角突部が回転することになるので、進角ピストンの対向面は進角突部に係止されない。したがって、駆動側回転部材に対し従動側回転部材を進角制御するときに従動軸が受ける変動トルクが従動側回転部材に加わっても、従動側回転部材が遅角側に揺動することを防止するので、速やかに目標位相角度位置に従動側回転部材を回転できる。
【００１５】
また、進角突部は従動側回転部材に向け径方向または回転軸方向に突出し、進角ピストンは進角突部に当接可能である。駆動側回転部材と従動側回転部材とが形成する間隔がほぼ変わらず小さい箇所に進角突部および進角ピストンが設けられているので、進角ピストンが進角突部に当接するために往復移動する量は僅かである。したがって、駆動側回転部材に対する従動側回転部材のすべての相対回動角度範囲において、進角ピストンを収容する従動側回転部材を大型化することなく進角ピストンと進角突部とを当接させ、進角制御時の遅角側への揺動を防止できる。
【００１６】
本発明の他の変形例のバルブタイミング調整装置によると、遅角突部は従動側回転部材に設けられ、遅角ピストンは駆動側回転部材に収容されている。そして、遅角突部と向き合う遅角ピストンの対向面は駆動側回転部材に対し従動側回転部材が進角する方向に向けて遅角突部側に近づいている。駆動側回転部材に対し従動側回転部材を遅角制御するために遅角室から遅角ピストン室に作動流体が供給され遅角ピストン室の流体圧力が上昇すると、遅角ピストン室の流体圧力から受ける力により遅角ピストンの対向面が遅角突部に押し付けられる。
【００１７】
この状態で遅角突部を設けている従動側回転部材が進角側に相対回転しようとすると、遅角ピストンの対向面が遅角突部に向けて近づいている側に遅角突部が相対回転することになるので、遅角ピストンの対向面が遅角突部に係止され従動側回転部材の進角側への回転が防止される。一方、従動側回転部材が遅角側に回転しようとすると、遅角ピストンの対向面が遅角突部から離れていく側に遅角突部が回転することになるので、遅角ピストンの対向面は遅角突部に係止されない。したがって、駆動側回転部材に対し従動側回転部材を遅角制御するときに従動軸が受ける変動トルクが従動側回転部材に加わっても、従動側回転部材が進角側に揺動することを防止するので、速やかに目標位相角度位置に従動側回転部材を回転できる。
【００１８】
また、遅角突部は従動側回転部材に向け径方向または回転軸方向に突出し、遅角ピストンは遅角突部に当接可能である。駆動側回転部材と従動側回転部材とが形成する間隔がほぼ変わらず小さい箇所に遅角突部および遅角ピストンが設けられているので、遅角ピストンが遅角突部に当接するために往復移動する量は僅かである。したがって、駆動側回転部材に対する従動側回転部材のすべての相対回動角度範囲において、遅角ピストンを収容する従動側回転部材を大型化することなく遅角ピストンと遅角突部とを当接させ、遅角制御時の進角側への揺動を防止できる。
【００１９】
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、請求項１または２記載のバルブタイミング調整装置において、進角室または遅角室の流体圧力が所定値以上になると進角圧力制御弁が進角室と進角ピストン室とを連通する。進角制御を行うときは、進角ピストン室に作動流体を供給して進角突部に進角ピストンを押し付け従動側回転部材が遅角側に揺動することを防止する。また、遅角制御を行うときには、遅角室に作動流体を供給するとともに進角ピストン室の作動流体と進角室とが連通することにより進角ピストン室が密封されないので、従動側回転部材が遅角側に相対回転し進角突部が進角ピストンの対向面に当接しても、進角ピストンは進角ピストン室に向けて押し下げられる。したがって、従動側回転部材は遅角側に滑らかに相対回転する。
【００２０】
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、進角室または遅角室の流体圧力が所定値以上になると遅角圧力制御弁が遅角室と遅角ピストン室とを連通する。遅角制御を行うときは、遅角ピストン室に作動流体を供給して遅角突部に遅角ピストンを押し付け従動側回転部材が進角側に揺動することを防止する。また、進角制御を行うときには、進角室に作動流体を供給するとともに遅角ピストン室の作動流体と遅角室とが連通することにより遅角ピストン室が密封されないので、従動側回転部材が進角側に相対回転し遅角突部が遅角ピストンの対向面に当接しても、遅角ピストンは遅角ピストン室に向けて押し下げられる。したがって、従動側回転部材は進角側に滑らかに相対回転する。
【００２１】
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、作動流体が十分に供給されておらず流体圧力の低いエンジン始動開始直後において拘束手段により駆動側回転部材に対し従動側回転部材の相対回動を拘束すれば、従動軸が受ける変動トルクが従動側回転部材に加わっても、従動側回転部材がばたつくことを防止する。したがって、駆動側回転部材に従動側回転部材が衝突することにより打音が発生することを防止する。さらに、エンジン始動に好適な相対回動位置で駆動側回転部材に対し従動側回転部材の相対回動を拘束すれば、エンジンの始動不良を防止できる。
【００２２】
【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１に示す。本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。
【００２３】
駆動側回転部材でありハウジング部材としてのシューハウジング１０は、図示しないタイミングプーリとボルト等で固定されており一体に回転する。タイミングプーリはエンジンの駆動軸としてのクランクシャフトと図示しないタイミングベルトで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クランクシャフトとともに回転する。
【００２４】
シューハウジング１０は、周壁１１と周壁１１に対し反カムシャフト側に位置するフロントプレート１２（図２参照）とを有している。シューハウジング１０は周方向にほぼ等間隔に台形状に形成された仕切部としてのシュー１０ａ、１０ｂ、１０ｃを有している。シュー１０ａ、１０ｂ、１０ｃの周方向の３箇所の間隙にはそれぞれベーン１５ａ、１５ｂ、１５ｃを収容する扇状の収容室が形成されており、シュー１０ａ、１０ｂ、１０ｃの内周面は断面円弧状に形成されている。
【００２５】
従動側回転部材でありベーン部材としてのベーンロータ１５は図示しない従動軸としてのカムシャフトにボルト等で固定されカムシャフトとともに回転する。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は各収容室内に回動可能に収容されている。各ベーンは、各収容室を作動圧室である遅角油圧室２０、２１、２２と進角油圧室２５、２６、２７とに仕切っている。図１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１０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１において、シューハウジング１０およびベーンロータ１５は進角方向に回転する。
【００２６】
カムシャフトが吸気弁を駆動するときに受ける変動トルクは正・負に変動している。ここで、変動トルクの正方向はシューハウジング１０に対しベーンロータ１５の遅角方向を表し、変動トルクの負方向はシューハウジング１０に対しベーンロータ１５の進角方向を表している。変動トルクの平均は正方向、つまり遅角方向に加わる。
【００２７】
シール部材１６は、各ベーンの外周壁に嵌合している。各ベーンの外周壁とシューハウジング１０の周壁１１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１６により防止している。
【００２８】
図２に示すように、ガイドリング３０は収容孔３８を形成するベーン１５ｂの内壁に圧入保持され、このガイドリング３０に円筒状に形成された当接部としてのストッパピストン３１がカムシャフト２の回転軸方向に摺動可能に収容されている。被当接部としての嵌合リング３５はシューハウジング１０のフロントプレート１２に形成された凹部１２ａに圧入保持されている。ストッパピストン３１は嵌合リング３５に当接し嵌合可能である。ストッパピストン３１および嵌合リング３５の当接側はテーパ状に形成されているので、ストッパピストン３１は嵌合リング３５に滑らかに嵌合する。当接付勢手段としてのスプリング３７は嵌合リング３５側にストッパピストン３１を付勢している。ストッパピストン３１、嵌合リング３５およびスプリング３７は拘束手段を構成している。ストッパピストン３１は、シューハウジング１０に対しベーンロータ１５が最遅角位置に位置するとき嵌合リング３５に嵌合可能である。ストッパピストン３１が嵌合リング３５に嵌合した状態においてシューハウジング１０に対するベーンロータ１５の相対回動は拘束される。
【００２９】
油圧室４０および油圧室４１に供給される作動油の圧力は、嵌合リング３５からストッパピストン３１が抜け出す方向に働く。油圧室４０は後述する進角油圧室２５と連通し、油圧室４１は後述する遅角油圧室２０と連通している。遅角油圧室２０または進角油圧室２５の油圧が所定圧以上になると、ストッパピストン３１は嵌合リング３５から抜け出す。
シューハウジング１０に対しベーンロータ１５が最遅角位置から進角側に回転するとストッパピストン３１と嵌合リング３５との回転方向位置がずれることにより、ストッパピストン３１は嵌合リング３５に嵌合不能になる。
【００３０】
図３に示すように、シューハウジング１０の周壁１１の内周壁に進角突部としてのピン５０が嵌合固定されており、シューハウジング１０に対するピン５０の回転方向位置は変化しない。ピン５０はベーン１５ａに向け径方向内側に突出している。進角ピストン５１は摺動部材５２および受圧部材５３を有しており、ピン５０に向け往復移動可能にベーン１５ａに収容されている。摺動部材５２は径方向でピン５０と向き合っており、受圧部材５３が進角ピストン室４５の油圧を受けることにより摺動部材５２はピン５０に押し付けられ、ピン５０と当接する。ピン５０と向き合う摺動部材５２の対向面５２ａはピン５０側に向かう凸曲面であり、シューハウジング１０に対しベーンロータ１５が進角する回転方向に向けピン５０に近づき、遅角回転方向に向けピン５０から離れている。周壁１１の内周面１１ａと対向面５２ａとの間隔は、進角側が狭く遅角側が広くなっている。したがって、ピン５０と摺動部材５２とが図３に示すように当接した状態で摺動部材５２が進角ピストン室４５側に押し込まれないと、ベーンロータ１５はシューハウジング１０に対し遅角側に回転できない。
【００３１】
進角圧力制御弁６０はベーン１５ａに収容されており、ハウジング６１、弁部材６２、スプリング６４およびスプリング座６５を有している。弁部材６２はハウジング６１内に往復移動可能に収容されている。弁部材６２は有底筒状に形成されている。弁部材６２の底側は油路４７を介して進角油圧室２５の油圧を受け、弁部材６２の開口側に位置するフランジ６３は油路４６、４８を介して遅角油圧室２０の油圧を受ける。弁部材６２が受ける進角油圧および遅角油圧は弁部材６２が弁座６１ａから離座する方向に働く。スプリング６４はスプリング座６５に当接し、ハウジング６１に形成されている弁座６１ａに向け弁部材６２を付勢している。
【００３２】
油路４７は進角油圧室２５と進角ピストン室４５とを連通可能である。弁部材６２が弁座６１ａに着座すると油路４７と進角ピストン室４５との連通が遮断され、進角ピストン室４５が閉塞される。進角油圧室２５または遅角油圧室２０の油圧が所定圧以上になると、スプリング６４の付勢力に抗し弁部材６２は弁座６１ａから離座する。弁部材６２が弁座６１ａから離座すると、進角ピストン室４５と進角油圧室２５とが連通する。
【００３３】
図１に示す油圧制御弁７０は、スプリング７２の付勢力と電磁駆動部７３の磁気吸引力との釣り合いによりスプール７１の位置を制御している。電磁駆動部７３に供給する電流値は、制御手段としてのエンジン制御装置（ＥＣＵ）７５により制御される。スプリング７２は図１の右方向にスプール７１を付勢している。
【００３４】
電磁駆動部７３への通電をオフすると、スプリング７２の付勢力によりスプール７１は図１の右方向に移動する。すると、ポンプ８０から油路１１０、１００を通り遅角油圧室２０、２１、２２、油圧室４１に作動油が供給されるとともに、進角油圧室２５、２６、２７、油圧室４０の作動油が油路１０１、１１１を通りドレイン８１に排出される。
【００３５】
電磁駆動部７３への通電をオンすると、電磁駆動部７３が発生する磁気吸引力によりスプール７１はスプリング７２の付勢力に抗し図１の左方向に移動する。すると、ポンプ８０から油路１１０、１０１を通り進角油圧室２５、２６、２７、油圧室４０に作動油が供給されるとともに、遅角油圧室２０、２１、２２、油圧室４１の作動油が油路１００、１１２を通りドレイン８１に排出される。
【００３６】
次に、バルブタイミング調整装置１の作動について図４、図５および図６に基づいて説明する。図４に示す位相制御ルーチンは、タイマ割り込みより定期的に実行される。
エンジンを始動するためにイグニション（ＩＧ）をオンし（ステップ２００）、始動が完了したかを判定する（ステップ２０１）。始動が完了しない間、油圧制御弁７０の電磁駆動部７３への通電をオフする。電磁駆動部７３への通電をオフすると、図５の（Ｂ）に示すように遅角油圧室２０に作動油が供給され進角油圧室２５の作動油が排出されるので、シューハウジング１０に対しベーンロータ１５は遅角側に付勢され最遅角位置にある。このとき、ストッパピストン３１が嵌合リング３５に嵌合しているので、ベーンロータ１５のばたつきを防止し打音の発生を防止する。
【００３７】
エンジンの始動が完了すると、各遅角油圧室または各進角油圧室に作動油が十分に供給されるので、油圧室４０または油圧室４１から受ける油圧により、ストッパピストン３１は嵌合リング３５から抜け出す。これにより、シューハウジング１０に対するベーンロータ１５の相対回動制御が可能になる。
【００３８】
エンジン始動が完了するとステップ２０３に移行し、エンジンの運転状態により決定される目標位相角度を読み込む。目標位相角度とカム角度センサで検出した実際のカム位相角度とを比較する（ステップ２０４）。等しければ、図５の（Ｃ）に示すように、遅角油圧室２０および進角油圧室２５とポンプ８０およびドレイン８１との接続が遮断されるように電磁駆動部７３への通電量を中程度にし、シューハウジング１０に対するベーンロータの位相を保持する。
【００３９】
カム位相角度と目標位相角度が等しくなくカム位相角度が目標位相角度よりも遅角しているとステップ２０６で判定すると、電磁駆動部７３への通電量を増大する（ステップ２０７）。すると、図５の（Ａ）に示すように、進角油圧室２５に作動油が供給され、遅角油圧室２０の作動油が排出される。これにより、ベーンロータ１５はシューハウジング１０に対し進角側に回転する。
【００４０】
カム位相角度と目標位相角度が等しくなくカム位相角度が目標位相角度よりも進角しているとステップ２０８で判定すると、電磁駆動部７３への通電量を減少する（ステップ２０９）。すると、図５の（Ｂ）に示すように、遅角油圧室２０に作動油が供給され、進角油圧室２５の作動油が排出される。これにより、ベーンロータ１５はシューハウジング１０に対し遅角側に回転する。ステップ２０８においてカム位相角と目標位相角との比較ができない場合はステップ２０４に戻る。
【００４１】
次に、シューハウジング１０に対しベーンロータ１５を進角制御および遅角制御するときの進角ピストン５１および進角圧力制御弁６０の作動を説明する。
(1) 進角制御をする場合、前述したように油圧制御弁７０の電磁駆動部７３への通電をオンし、スプリング７２の付勢力に抗しスプール７１を図１の左方向に移動させる。すると、進角油圧室２５に作動油が供給され、遅角油圧室２０から作動油が排出される。図６の（Ａ）に示すように、進角圧力制御弁６０の弁部材６２は進角油圧室２５の油圧から受ける力により弁座６１ａから離座する。油路４７を介し進角油圧室２５と進角ピストン室４５とが連通し進角ピストン室４５の油圧が上昇するので、摺動部材５２がピン５０に押し付けられる。
【００４２】
前述したように、ピン５０と向き合う摺動部材５２の対向面５２ａは、シューハウジング１０に対しベーンロータ１５が進角する回転方向に向けピン５０に近づき、遅角回転方向に向けピン５０から離れている凸曲面である。したがって、進角油圧室２５から油圧を受け摺動部材５２がピン５０に向けて押し付けられても、シューハウジング１０に対しベーンロータ１５が進角側に回転するとき摺動部材５２の対向面５２ａはピン５０に係止されず、シューハウジング１０に対しベーンロータ１５は進角側に滑らかに回転する。カムシャフトが吸気弁を駆動するときに受ける正負の変動トルクのうち、負側つまり進角側の変動トルクがベーンロータ１５に加わっても、ベーンロータ１５は進角側に滑らかに回転する。
【００４３】
一方、進角油圧室２５の油圧が低く、図６の（Ａ）に示す状態から変動トルクが正側、つまり遅角側に加わると、シューハウジング１０に対しベーンロータ１５が遅角側に回転しようとする。すると、ピン５０により摺動部材５２が進角ピストン室４５側に押されるので、進角ピストン室４５の油圧が進角油圧室２５の油圧よりも高くなる。すると、進角ピストン室４５と進角油圧室２５との圧力差により図６の（Ｂ）に示すように弁部材６２が弁座６１ａに着座する。これにより、進角ピストン室４５は閉塞され進角ピストン室４５の作動油は進角油圧室２５側に流出しないので、摺動部材５２は進角ピストン室４５側に押し込まれない。したがって、進角油圧室２５の油圧が低いときに遅角側の変動トルクを受けても摺動部材５２がピン５０に係止されるので、ベーンロータ１５はシューハウジング１０に対し遅角側に回転しない。
【００４４】
次に変動トルクが負側、つまり進角側に加わると、ピン５０により摺動部材５２が進角ピストン室４５側に押し込まれないので、図６の（Ｂ）に示す状態から図６の（Ｃ）に示すようにベーンロータ１５が進角側に滑らかに回転する。
このように進角制御をするときに遅角側に変動トルクを受けても、摺動部材５２がピン５０に係止されベーンロータ１５がシューハウジング１０に対し遅角側に回転しないので、ベーンロータ１５は図７に示すように目標進角位置に速やかに到達する。したがって、進角制御の応答性が向上する。
【００４５】
第１実施例に対し、進角制御中に受ける変動トルクにより遅角側に回転することを防止する手段を持たない従来例では、図７に示すようにベーンロータが進角側および遅角側に揺動しながら目標進角位置に達するので、目標進角位置に達するまでに要する時間が長くなり、応答性が低下する。
【００４６】
(2) 遅角制御をする場合、油圧制御弁７０の電磁駆動部７３への通電をオフし、スプリング７２の付勢力によりスプール７１は図１の右方向に移動する。すると、遅角油圧室２０に作動油が供給され、進角油圧室２５の作動油が排出される。弁部材６２は、遅角油圧室２０の油圧を油路４６、４８を介しフランジ６３に受けるので、弁座６１ａから離座する。遅角油圧室２０の油圧から受ける力によりベーンロータ１５がシューハウジング１０に対し遅角側に回転しようとすると、摺動部材５２がピン５０に押される。弁部材６２は弁座６１ａから離座しているので、進角ピストン室４５は油路４７を介し進角油圧室２５と連通している。したがって、摺動部材５２がピン５０に押されると、進角ピストン室４５の作動油は進角油圧室２５に排出され、摺動部材５２および受圧部材５３は進角ピストン室４５側に押し込まれる。これにより、摺動部材５２がピン５０に係止されることなくベーンロータ１５はシューハウジング１０に対し遅角側に滑らかに回転する。
【００４７】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図８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。
駆動側回転部材でありハウジング部材としてのシューハウジング９０は周方向にほぼ等間隔に台形状に形成された４個の仕切部としてのシュー９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄを有している。シュー９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄの周方向の４箇所の間隙にはそれぞれベーン９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄを収容する扇状の収容室が形成されている。各収容室は、各ベーンにより、遅角油圧室２０、２１、２２、２３、進角油圧室２５、２６、２７、２８に仕切られている。
【００４８】
進角突部としてのピン５０はベーン９５ａと径方向に向き合うシューハウジング９０の周壁９１の内周壁に嵌合固定されている。遅角突部としてのピン５０はベーン９５ｃと径方向に向き合う周壁９１の内周壁に嵌合固定されている。ベーン９５ａに進角ピストン５１が収容され、ベーン９５ｃに遅角ピストン５１が収容されている。遅角ピストン５１は進角ピストン５１と同一構成である。遅角ピストン５１はベーン９５ｃに形成した遅角ピストン室４５の油圧によりピン５０に押し付けられる。ピン５０と径方向に向き合う遅角ピストン５１の摺動部材５２の対向面５２ａはピン５０側に向かう凸曲面であり、シューハウジング９０に対しベーンロータ９５が遅角する回転方向に向けピン５０に近づき、進角回転方向に向けピン５０から離れている。
【００４９】
進角圧力制御弁６０はベーン９５ａに収容されており、遅角圧力制御弁６０はベーン９５ｃに収容されている。ベーン９５ａに収容されている進角圧力制御弁６０は第１実施例の進角圧力制御弁６０と同一構成であり、進角制御を行うときに進角油圧室２５と進角ピストン室４５とを連通する。
【００５０】
ベーン９５ｃに収容されている遅角圧力制御弁６０は進角圧力制御弁６０と同一構成である。ただし、遅角圧力制御弁６０の弁部材６２が弁座６１ａから離座すると、遅角ピストン室４５は遅角油圧室２２と連通する。したがって、遅角制御を行う場合、遅角油圧室２２の油圧から受ける力により遅角ピストン５１の摺動部材５２がピン５０に向けて押し付けられ、シューハウジング９０に対しベーンロータ９５が進角側に揺動することを防止する。
【００５１】
第２実施例では、油圧が低い場合に変動トルクを受けながら進角制御または遅角制御を行っても、反対方向への揺動を防止する。したがって、進角制御および遅角制御のいずれにおいても目標位相角度位置に速やかに到達することができる。
【００５２】
（第３実施例）
本発明の第３実施例を図９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３実施例では進角ピストン室４５と進角油圧室２５との連通を断続する進角圧力制御弁を持たず、油路４９を介し進角ピストン室４５は常に進角油圧室２５と連通している。スプリング５４は受圧部材５３をピン５０側に付勢している。
【００５３】
進角制御を行う場合、進角油圧室２５から油路４９を通り作動油が進角ピストン室４５に供給されるので、進角ピストン室４５の油圧が上昇する。これにより、摺動部材５２がピン５０に押し付けられるので、油圧が低いときに変動トルクを受けても、進角制御中にベーンロータ１５はシューハウジング１０に対し遅角側に揺動しない。したがって、速やかに目標進角位置に達することができる。
【００５４】
遅角制御をする場合、摺動部材５２がピン５０に進角ピストン室４５側に押される。さらに、ピン５０の遅角油圧室２０側にシール部材１６が設けられていないので、遅角油圧室２０の油圧が進角ピストン室４５に摺動部材５２を押し込む方向に加わる。したがって、摺動部材５２および受圧部材５３が進角ピストン室４５側に押し込まれ、進角ピストン室４５の作動油が進角油圧室２５に流出する。シューハウジング１０に対しベーンロータ１５が遅角側に回転しても摺動部材５２はピン５０に係止されない。したがって、ベーンロータ１５は滑らかに遅角側に回転する。
【００５５】
（第４実施例）
本発明の第４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同一符号を付し、説明を省略する。
第４実施例の進角圧力制御弁１２０は、複数の貫通油路を有する筒状のハウジング１２１と、ハウジング１２１内に往復移動可能に収容されているスプール１３０とを有している。ハウジング１２１内をスプール１３０が移動することにより貫通油路の連通が切り替わる。
【００５６】
進角制御を行う場合、進角油圧室２５から油路１４０を介し油圧室１４１に作動油が供給されるので、図１０の（Ａ）に示すようにスプール１３０は図１０の右方向に移動する。すると、油路１４２を通り進角油圧室２５の作動油が進角ピストン室４５に供給されるので、進角ピストン室４５の油圧により摺動部材５２はピン５０に向けて押し付けられる。油圧が低いときに遅角側に変動トルクを受けピン５０が摺動部材５２を進角ピストン室４５側に押し込もうとすると、進角ピストン室４５の油圧が油路１４３を介し油圧室１４４に加わる。すると、図１０の（Ｂ）に示すようにスプール１３０は図１０の左方向に移動し、進角ピストン室４５と油路１４２との連通が遮断される。これにより、摺動部材５２は進角ピストン室４５側に押し込まれないので、進角制御中にベーンロータ１５はシューハウジング１０に対し遅角側に揺動しない。したがって、速やかに目標進角位置に達することができる。
【００５７】
遅角制御をする場合、油路１４５を介し遅角油圧室２０の油圧がスプール１３０に加わるので、図１０の（Ｃ）に示すようにスプール１３０は図１０の右方向に移動する。すると進角油圧室２５と進角ピストン室４５とが連通するので、ベーンロータ１５がシューハウジング１０に対し遅角側に回転するときに摺動部材５２は進角ピストン室４５側に押し込まれ、ベーンロータ１５が遅角側に滑らかに回転する。
【００５８】
（第５実施例）
本発明の第５実施例を図１１に示す。第４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５実施例の進角圧力制御弁１５０は、複数の貫通油路を有する筒状のハウジング１５１と、ハウジング１５１内に往復移動可能に収容されているスプール１６０とを有している。ハウジング１２１内をスプール１３０が移動することにより貫通油路の連通が切り替わる。
【００５９】
進角制御を行う場合、進角油圧室２５の油圧によりスプール１６０が図１１の右方向に移動すると、スプール１６０の端部のランドではなく中間ランド１６１がハウジング１５１の隔壁１５２に係止される。これ以外の構成および作動は第４実施例と同様である。したがって、進角制御中にベーンロータ１５はシューハウジング１０に対し遅角側に揺動せず、速やかに目標進角位置に達することができる。
【００６０】
以上説明した本発明の上記実施例では、ピン５０と進角ピストン５１または遅角ピストン５１とが、シューハウジングとベーンロータとの間隔がほほ一定で小さい径方向で向き合っているので、進角ピストン５１または遅角ピストン５１がベーンロータの相対回動に伴いピン５０と摺動しながら往復移動する移動量が小さい。したがって、進角ピストンまたは遅角ピストンを大型化することなく、言い換えればベーンロータを大型化することなく、シューハウジングに対し可能な限り広いベーンロータの相対回動範囲においてピンと進角ピストンまたは遅角ピストンとの当接を維持できる。したがって、バルブタイミング調整装置を大型化することなく、相対回動範囲の広い進角制御または遅角制御において、反対方向にベーンロータが揺動することを防止できる。
【００６１】
上記複数の実施例では、油圧が低い状態で進角制御を行う場合、シューハウジングに対しベーンロータが遅角側に揺動することを防止し速やかに目標進角位置に達する構成を有している。第２実施例では、油圧が低い状態で遅角制御を行う場合、シューハウジングに対しベーンロータが進角側に揺動することを防止し速やかに目標遅角位置に達する構成を有している。
これに対し、遅角制御中にシューハウジングに対しベーンロータが進角側に揺動することを防止し速やかに目標遅角位置に達する構成だけを実現してもよい。
【００６２】
上記複数の実施例では、シューハウジング側にピン５０、ベーンロータ側に進角ピストン５１または遅角ピストン５１を設けた。これに対し、シューハウジング側に進角ピストン５１または遅角ピストン５１、ベーンロータ側にピン５０を設けてもよい。また上記複数の実施例では、回転軸と直交する径方向に進角突部または遅角突部としてのピン５０が突出し、径方向でピン５０と進角ピストン５１または遅角ピストン５１とが向き合う構成にした。これに対し、回転軸と平行に進角突部または遅角突部が突出し、回転軸方向で進角突部と進角ピストン、あるいは遅角突部と遅角ピストンとが向き合う構成にしてもよい。
上記複数の実施例ではシューハウジングに進角突部または遅角突部であるピン５０を嵌合したが、シューハウジングと一体に進角突部または遅角突部を形成してもよい。
【００６３】
上記実施例では、吸気弁の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について説明した。これ以外にも、吸気弁、あるいは吸気弁および排気弁両方のバルブタイミング調整装置として本発明のバルブタイミング調整装置を用いてもよい。
本実施例では、タミングプーリ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、チェーンスプロケット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を示す断面図である。
【図２】第１実施例のストッパピストン周囲を示す断面図である。
【図３】第１実施例のピンおよび進角ピストン周囲を示す断面図である。
【図４】第１実施例の位相制御ルーチンである。
【図５】（Ａ）は進角制御を示す断面図であり、（Ｂ）は遅角制御を示す断面図であり、（Ｃ）は保持制御を示す断面図である。
【図６】第１実施例の進角制御を示す断面図であり、（Ａ）および（Ｃ）は進角制御中に遅角側の変動トルクを受けていない状態を示し、（Ｂ）は進角制御中に遅角側の変動トルクを受けた状態を示している。
【図７】進角制御時におけるシューハウジングに対するベーンロータの位相変化を示す特性図である。
【図８】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断面図である。
【図９】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断面図である。
【図１０】本発明の第４実施例を示す断面図であり、（Ａ）は進角制御中に遅角側の変動トルクを受けていない状態を示し、（Ｂ）は進角制御中に遅角側の変動トルクを受けた状態を示し、（Ｃ）は遅角制御状態を示している。
【図１１】本発明の第５実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ バルブタイミング調整装置
１０ シューハウジング（ハウジング部材、駆動側回転部材）
１０ａ、１０、１０ｃ シュー（仕切部）
１５ ベーンロータ（ベーン部材、従動側回転部材）
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ ベーン
２０、２１、２２、２３ 遅角油圧室
２５、２６、２７、２８ 進角油圧室
５０ ピン（進角突部、遅角突部）
５１ 進角ピストン、遅角ピストン
５２ 摺動部材
５３ 受圧部材
６０ 進角圧力制御弁、遅角圧力制御弁
７５ ＥＣＵ
９０ シューハウジング（ハウジング部材、駆動側回転部材）
９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ シュー（仕切部）
９５ ベーンロータ（ベーン部材、従動側回転部材）
９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄ ベーン
１２０、１５０ 進角圧力制御弁

Claims (6)

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であって、
   前記駆動軸または前記従動軸の一方と回転し、回転中心に向け突出する仕切部を回転方向に設け、前記仕切部と前記仕切部との間に収容室を形成しているハウジング部材と、
   前記駆動軸または前記従動軸の他方と回転し、所定角度範囲に限り前記ハウジング部材に対し相対回動可能に前記収容室に収容され、前記収容室を仕切って作動圧室を形成しているベーンを有するベーン部材と、
   前記駆動軸と回転する駆動側回転部材のハウジング部材に設けられ、前記従動軸と回転する従動側回転部材のベーン部材に向け径方向に突出する進角突部と、
   前記進角突部と向き合い前記進角突部と当接可能に前記従動側回転部材に収容され、前記駆動側回転部材に対し前記従動側回転部材を進角側に付勢する進角室と連通可能な進角ピストン室から受ける流体圧力により前記進角突部に向けて押される進角ピストンとを備え、
   前記進角突部と向き合う前記進角ピストンの対向面は、前記駆動側回転部材に対し前記従動側回転部材が進角する回転方向に向けて前記進角突部側に近づいていることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記駆動側回転部材に設けられ前記従動側回転部材に向け径方向に突出する遅角突部と、前記遅角突部と向き合い前記遅角突部と当接可能に前記従動側回転部材に収容され、前記駆動側回転部材に対し前記従動側回転部材を遅角側に付勢する遅角室と連通可能な遅角ピストン室から受ける流体圧力により前記遅角突部に向けて押される遅角ピストンとを備え、前記遅角突部と向き合う前記遅角ピストンの対向面は、前記駆動側回転部材に対し前記従動側回転部材が遅角する回転方向に向けて前記遅角突部側に近づい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. 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であって、
   前記駆動軸または前記従動軸の一方と回転し、回転中心に向け突出する仕切部を回転方向に設け、前記仕切部と前記仕切部との間に収容室を形成しているハウジング部材と、
   前記駆動軸または前記従動軸の他方と回転し、所定角度範囲に限り前記ハウジング部材に対し相対回動可能に前記収容室に収容され、前記収容室を仕切って作動圧室を形成しているベーンを有するベーン部材と、
   前記駆動軸と回転する駆動側回転部材のハウジング部材に設けられ、前記従動軸と回転する従動側回転部材のベーン部材に向け径方向に突出する遅角突部と、
   前記遅角突部と向き合い前記遅角突部と当接可能に前記従動側回転部材に収容され、前記駆動側回転部材に対し前記従動側回転部材を遅角側に付勢する遅角室と連通可能な遅角ピストン室から受ける流体圧力により前記遅角突部に向けて押される遅角ピストンとを備え、
   前記遅角突部と向き合う前記遅角ピストンの対向面は、前記駆動側回転部材に対し前記従動側回転部材が遅角する回転方向に向けて前記遅角突部側に近づいていることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
4. 前記進角室と前記進角ピストン室との連通を断続し、前記進角室または前記遅角室の流体圧力が所定値以上になると前記進角室と前記進角ピストン室とを連通する進角圧力制御弁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。
5. 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であって、
   前記駆動軸または前記従動軸の一方と回転し、回転中心に向け突出する仕切部を回転方向に設け、前記仕切部と前記仕切部との間に収容室を形成しているハウジング部材と、
   前記駆動軸または前記従動軸の他方と回転し、所定角度範囲に限り前記ハウジング部材に対し相対回動可能に前記収容室に収容され、前記収容室を仕切って作動圧室を形成しているベーンを有するベーン部材と、
   前記ハウジング部材および前記ベーン部材のうち前記駆動軸と回転する駆動側回転部材に設けられ前記ハウジング部材および前記ベーン部材のうち前記従動軸と回転する従動側回転部材に向け径方向または回転軸方向に突出する進角突部と、
   前記進角突部と向き合い前記進角突部と当接可能に前記従動側回転部材に収容され、前記駆動側回転部材に対し前記従動側回転部材を進角側に付勢する進角室と連通可能な進角ピストン室から受ける流体圧力により前記進角突部に向けて押される進角ピストンと、
   前記駆動側回転部材に設けられ前記従動側回転部材に向け径方向または回転軸方向に突出する遅角突部と、
   前記遅角突部と向き合い前記遅角突部と当接可能に前記従動側回転部材に収容され、前記駆動側回転部材に対し前記従動側回転部材を遅角側に付勢する遅角室と連通可能な遅角ピストン室から受ける流体圧力により前記遅角突部に向けて押される遅角ピストンと、
   前記遅角室と前記遅角ピストン室との連通を断続し、前記遅角室または前記進角室の流体圧力が所定値以上になると前記遅角室と前記遅角ピストン室とを連通する遅角圧力制御弁を備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
6. 前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とにそれぞれ設けられ、前記駆動側回転部材に対し前記従動側回転部材が所定角度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部材に対する前記従動側回転部材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を備え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ング調整装置。

Images