JP5500393B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

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一方の開閉タイミングを運転条件に応じて変更するため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同期回転するハウジングを介して従動軸を駆動し、ハウジングと従動軸との相対回転による位相差により吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングの調整を行うベーン式のバルブタイミング調整装置が知られている。また、特許文献１および２に開示されているように、ハウジングに対しベーンロータを最進角位置または最遅角位置側へ付勢する付勢部材を備えたバルブタイミング装置が知られている。

特開２００３−１２０２２９号公報 特表２００９−５２３９４３号公報

特許文献１に記載されたバルブタイミング装置では、渦巻状の付勢部材により、ハウジングに対しベーンロータを最進角位置側へ付勢している。ここで、付勢部材は、内周端がベーンロータのボス部に形成された溝に係合し、ハウジングの２箇所に設けられた固定ボルトに外周端側が係合するようにして設けられている。このバルブタイミング装置では、付勢部材の線間隙間が大きいため、エンジンの振動や回転時に付勢部材に作用する遠心力により内周端がボス部の溝から径外方向に抜ける、あるいは、位置ずれするおそれがある。付勢部材の内周端がボス部の溝から径外方向に位置ずれした場合、所定の回転角におけるトルク特性が狙い値に対し変化することが懸念される。

一方、特許文献２に記載されたバルブタイミング調整装置では、渦巻状の付勢部材の内周端をフック状に形成し、当該内周端をベーンロータに設けられたピンに引っ掛けることで係合している。この構成により、エンジンの振動や回転時に生じる遠心力が付勢部材に作用しても、内周端が径外方向に抜けたり、位置ずれしたりするのを抑制しようとしている。
しかしながら、特許文献２のバルブタイミング調整装置では、付勢部材の内周端を、素線に過大な応力負荷がかからない径または幅を確保した上でピンに引っ掛ける構成のため、径方向における設置スペースを要することとなる。そのため、バルブタイミング調整装置の体格が増大するおそれがある。また、このバルブタイミング調整装置では、付勢部材の外周端を係合させるためのピンに加え、内周端を係合させるためのピンを必要とするため、部品点数および組み付け工数が増大するおそれがある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で付勢部材の内周端の抜けおよび位置ずれを抑制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に記載の発明は、内燃機関の駆動力を駆動軸から従動軸に伝達する駆動力伝達系に設けられ、従動軸により開閉駆動される吸気弁およ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、ハウジングとベーンロータと付勢部材とを備えている。ハウジングは、筒部、当該筒部の両端を塞ぐ板部、および、当該板部に設けられる係合部を有している。ハウジングは、板部と筒部との間において筒部の周方向に所定の角度範囲毎に収容室を形成し、筒部の軸を回転中心として駆動軸および従動軸の一方とともに回転する。ベーンロータは、ハウジングに収容される略円筒状のボス部、当該ボス部から径外方向に突出することで収容室を遅角室および進角室に仕切る複数のベーン、および、ボス部の径外方向へ延びるようボス部に形成される係合溝を有している。ベーンロータは、ボス部の軸を回転中心として駆動軸および従動軸の他方とともに回転し、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遅角方向または進角方向に相対回転するよう駆動される。付勢部材は、素線を巻回すことにより略渦巻状に形成されている。付勢部材は、内周端が係合溝に係合し外周端が係合部に係合するよう板部の筒部とは反対側に設けられる。付勢部材は、ベーンロータをハウジングに対し進角方向または遅角方向に付勢する。

そして、本発明では、付勢部材の素線の芯を通る仮想円のうち最も内側の仮想円をＣ１、最も外側の仮想円をＣ２、Ｃ１の中心をＯ１、Ｃ２の中心をＯ２、付勢部材の内周端と係合溝との当接点をｐ０、ならびに、Ｏ１およびｐ０を通る仮想直線をＬとすると、付勢部材は、Ｏ２がＯ１およびｐ０からＬの方向に遠ざかるようＣ２がＣ１に対し所定の量（ｄ１、ｄ２）偏心することで、素線の巻き方向においてＬの近傍に形成される特定箇所の線間隙間がゼロとなり、素線の前記特定箇所間が軽接触した状態となるよう、内周端および外周端が係合溝および係合部に係合している。これにより、付勢部材の素線の巻き方向においてＬの近傍には、素線の線間隙間が所定の大きさ以下となる特定箇所が形成される。つまり、係合溝および付勢部材の内周端は、特定箇所の近傍に位置することとなる。上述のように付勢部材の素線は、特定箇所において線間隙間が所定の大きさ以下である。そのため、付勢部材の内周端は、バルブタイミング調整装置の回転時、径外方向に遠心力が作用しても、付勢部材の素線（特定箇所）によって径外方向への移動が規制される。これにより、付勢部材の内周端が係合溝から径外方向に抜けること、および、内周端が径外方向に位置ずれすることを抑制できる。また、付勢部材の内周端の径外方向への位置ずれを抑制することにより、所定の回転角におけるトルク特性が狙い値に対し変化するのを抑制することができる。したがって、バルブタイミング調整装置の作動に関する精度を高精度に維持することができる。
また、請求項１に記載の発明では、上述の通り、前記所定の量（Ｃ２のＣ１に対する偏心量ｄ１、ｄ２）は、素線の巻き方向においてＬの近傍に形成される特定箇所の線間隙間がゼロとなる程度の値に設定されている。すなわち、付勢部材は、素線の特定箇所間が軽接触した状態となっている。この構成では、付勢部材の素線（特定箇所）による、内周端の径外方向への移動を規制する効果をより高めることができる。また、共振時の付勢部材の過大振幅を抑えることができるため、付勢部材の耐疲労性を向上することができる。
また、本発明では、付勢部材の内周端を係合させるための係合手段を、ベーンロータのボス部に溝（係合溝）を形成することで実現している。これにより、付勢部材の内周端を係合させるための係合ピン等（部品）を不要にし、構成を簡単にすることができる。その結果、部品点数および組み付け工数を低減することができる。

請求項２に記載の発明では、係合部は、板部から筒部とは反対側へ突出するよう設けられる係合ピンである。そして、係合部は、付勢部材の素線の巻き方向においてＬの近傍に位置するよう設けられている。そのため、係合溝および付勢部材の内周端は特定箇所の近傍に位置することとなり、かつ、特定箇所は係合部（係合ピン）の近傍に位置することとなる。この構成では、付勢部材の素線（特定箇所）は、付勢部材の内周端の径外方向への移動を規制するとき内周端に押されて径外方向へ移動しても、係合部（係合ピン）によってその移動が規制される。つまり、係合部（係合ピン）は、付勢部材の内周端の抜け止めとしても機能する。したがって、付勢部材の内周端の抜けおよび位置ずれを抑制する効果をより高めることができる。

請求項３に記載の発明では、付勢部材は、板部に設けられる前の、内周端および外周端が係合溝および係合部のいずれにも係合していない状態では、素線の巻き方向に内周端から外周端に亘って線間隙間が略等しくなる形状に形成されている。このような形状の付勢部材を製造するのは容易である。よって、バルブタイミング調整装置の製造コスト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を示す図であって、ベーンロータが最進角位置にある状態を示す図。 図１のＩＩ−ＩＩ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およびその近傍を示す模式図。 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、ベーンロータが最遅角位置にある状態を示す図。 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付勢部材を示す図であって、自然状態を示す図。 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製造途中の状態を示す図であって、付勢部材をハウジングに設置した状態を示す図。 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製造完了後の状態を示す図であって、付勢部材の外周端を係合部に係合させた状態を示す図。 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を示す図。

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の部材または部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（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およびその一部を図１〜７に示す。

図３に示すように、本実施形態のバルブタイミング調整装置１０が設置される駆動力伝達系では、エンジン６の駆動軸としてのクランクシャフト８に固定されるチェーンスプロケット８１と、従動軸としてのカムシャフト７と同軸に設けられるギア１３８と、カムシャフト９に固定されるチェーンスプロケット９２とにチェーン５が巻き掛けられ、クランクシャフト８からカムシャフト７、９に駆動力が伝達される。前述のギア１３８および後述のベーンロータ１６は、それぞれ、バルブタイミング調整装置１０の一部を構成している。カムシャフト７は排気弁７１を開閉駆動し、カムシャフト９は吸気弁９１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、作動流体として作動油を用いる油圧制御式であり、ギア１３８をチェーン５に、ベーンロータ１６をカムシャフト７に接続し、排気弁７１の開閉タイミングを調整する。

図１および２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１６、および、付勢部材としてのスプリング２６などを備えている。
ハウジング１１は、図２に示すように、それぞれ別部材であるリアプレート１２、シューハウジング１３およびフロントプレート１４から構成されている。リアプレート１２、シューハウジング１３およびフロントプレート１４は、例えば鉄等の金属により焼結または鋳造等によって形成されている。ボルト２０は、フロントプレート１４のボルト穴、シューハウジング１３のボルト穴を通り、ボルト穴が形成されたリアプレート１２にねじ締め固定されている。これにより、リアプレート１２、シューハウジング１３およびフロントプレート１４は同軸上に固定されている。ここで、シューハウジング１３は、特許請求の範囲における「筒部」に対応している。また、リアプレート１２およびフロントプレート１４のそれぞれは、特許請求の範囲における「板部」に対応している。

前述のギア１３８は、シューハウジング１３の外周に形成されている。リアプレート１２の中央には、リアプレート１２を板厚方向に貫く穴１２８が形成されている。また、フロントプレート１４の中央には、フロントプレート１４を板厚方向に貫く穴１４８が形成されている。

ハウジング１１は、ベーンロータ１６を相対回転自在に収容している。ベーンロータ１６は、カムシャフト７に固定され、カムシャフト７とともに回転する。ハウジング１１、ベーンロータ１６およびカムシャフト７は図２に示す矢印Ｘ方向からみて時計回り方向に回転する。以下この回転方向を進角方向とする。

シューハウジング１３は、図１に示すように、略円筒状の周壁１３０から内周側に突出した４個のシュー１３１、１３２、１３３、１３４を周方向にほぼ等間隔で有している。周方向に隣接するシュー同士の間隙には扇状の収容室５０が形成されている。

ベーンロータ１６は、例えば鉄等の金属により焼結または鋳造等によって形成されている。ベーンロータ１６は、ハウジング１１に収容される略円筒状のボス部１６０と、ボス部１６０から径外方向に突出する４個のベーン１６１、１６２、１６３、１６４とを有している。ボス部１６０は、リアプレート１２の穴１２８の内側において略円筒状に延伸するよう形成される延伸部１６６を有している。

バルブタイミング調整装置１０は、リアプレート１２の穴１２８、ベーンロータ１６のボス部１６０、および、フロントプレート１４の穴１４８にカムシャフト７を通すことによりエンジン６に取り付けられる。

ベーンロータ１６の各ベーンにおける外径は、シューハウジング１３の周壁１３０における内径よりも小さく設定されている。また、ベーンロータ１６のボス部１６０における外径は、シューハウジング１３の各シューにおける内径よりも小さく設定されている。これにより、ベーンロータ１６とシューハウジング１３との間にはクリアランスが形成されている。

各ベーンは各収容室５０に相対回転自在に収容されており、各収容室５０を、遅角室としての遅角油圧室と進角室としての進角油圧室とに二分している。図１に示す遅角方向、進角方向を表す矢印は、ハウジング１１に対するベーンロータ１６の遅角方向、進角方向を表している。カムシャフト７およびベーンロータ１６は、ハウジング１１に対し同軸に相対回転自在である。

シュー１３１とベーン１６１との間に遅角油圧室５１が形成され、シュー１３２とベーン１６２との間に遅角油圧室５２が形成され、シュー１３３とベーン１６３との間に遅角油圧室５３が形成され、シュー１３４とベーン１６４との間に遅角油圧室５４が形成されている。また、シュー１３４とベーン１６１との間に進角油圧室５５が形成され、シュー１３１とベーン１６２との間に進角油圧室５６が形成され、シュー１３２とベーン１６３の間に進角油圧室５７が形成され、シュー１３３とベーン１６４の間に進角油圧室５８が形成されている。

図２に示すように、カムシャフト７およびベーンロータ１６のボス部１６０には、遅角油路１００および進角油路１１０が形成されている。各遅角油圧室には遅角油路１００から作動油が供給され、各進角油圧室には進角油路１１０から作動油が供給される。

両油路１００、１１０には切換弁３が設けられる。当該切換弁３には、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）４が接続される。ＥＣＵ４は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を有する小型のコンピュータであり、入力される各種情報に基づき、車両に搭載された装置および機器類を制御する。ＥＣＵ４は、切換弁３の駆動を制御することで両油路１００、１１０への作動油の供給、ならびに両油路１００、１１０からの作動油の排出を切り換えることにより、ハウジング１１に対してベーンロータ１６を相対回動し、クランクシャフト８に対するカムシャフト７の位相差を調整する。

ベーンロータ１６は、ボス部１６０の径外方向へ延びるよう、延伸部１６６の端部に形成される係合溝１６７を有している（図１参照）。また、ハウジング１１は、リアプレート１２に設けられる係合ピン２４を有している。係合ピン２４は、リアプレート１２からシューハウジング１３とは反対側へ突出するよう設けられている。ここで、係合ピン２４は、特許請求の範囲における「係合部」および「係合ピン」に対応している。

スプリング２６は、例えば鉄およびステンレス等の金属からなる素線２６０を巻回すことにより略渦巻状に形成されている。本実施形態では、素線２６０は、角線すなわち断面矩形状の線材である。スプリング２６は、内周端２６１が係合溝１６７に係合し外周端２６２が係合ピン２４に係合するよう、例えばリアプレート１２のシューハウジング１３とは反対側に設けられている。本実施形態では、スプリング２６の付勢力は、ハウジング１１に対しベーンロータ１６を進角方向に回転させるトルクとして働く。すなわち、スプリング２６は、ベーンロータ１６をハウジング１１に対し進角方向に付勢する。

ここで、カムシャフト７が排気弁７１を駆動するときに排気弁７１から受ける変動トルクは正・負に変動している。変動トルクの正方向はハウジング１１に対しベーンロータ１６の遅角方向を表し、変動トルクの負方向はハウジング１１に対しベーンロータ１６の進角方向を表している。変動トルクの平均は正方向、つまり遅角方向に働く。スプリング２６がベーンロータ１６に加える進角方向のトルクはカムシャフト７が受ける変動トルクの平均以上である。

図１に示すように、各ベーンの外周壁には、シール部材２８が設けられている。シール部材２８は、例えば樹脂、または、鉄等の金属により焼結または鋳造等によって形成されており、各ベーンの外周壁に嵌合している。シール部材２８は、それぞれ板ばねの付勢力によりシューハウジング１３の内周壁に向けて押されている。これにより、各ベーンの外周壁とシューハウジング１３の内周壁との間を通じて油圧室間に作動油が漏れることを防止している。

図１および図２に示すように、ベーン１６１には、規制部材としてのストッパピストン３０が設けられている。ストッパピストン３０は、有底円筒状に形成され、ベーン１６１を回転軸方向に貫通して形成された孔１７に回転軸方向に往復移動自在に収容されている。ストッパピストン３０は、内部にスプリング３４を収容する収容穴３１を有している。スプリング３４は、一端をフロントプレート１４に係止されており、他端をストッパピストン３０の収容穴３１の底に係止されている。

リアプレート１２のベーンロータ１６側端面、すなわちハウジング１１の内壁面には圧入穴１２１が形成され、圧入穴１２１にリング３６が圧入保持されている。リング３６には、ストッパピストン３０の端部３２が入り込む穴部３７が形成されている。つまり、ハウジング１１の内壁に、ベーンロータ１６側に開口する穴部３７が形成されている。スプリング３４は、リング３６に向けてストッパピストン３０を付勢する。なお、リング３６の穴部３７における内径は、ストッパピストン３０の端部３２の外径よりも大きく設定されている。

図２に示すストッパピストン３０がリング３６の穴部３７に入り込んだ状態では、ハウジング１１に対するベーンロータ１６の相対回転は拘束される。ストッパピストン３０がリング３６に入り込む所定角度位置は、クランクシャフト８に対するカムシャフト７の位相がエンジン６を始動するときに最適な始動位相であり、本実施形態の排気弁用のバルブタイミング調整装置１０では最進角位置である。

リング３６のベーンロータ１６とは反対側に形成された第１圧力室４０は遅角油圧室５１と連通し、ストッパピストン３０の周囲に形成された第２圧力室４１は進角油圧室５５と連通している。第１圧力室４０および第２圧力室４１の油圧は、リング３６の穴部３７からストッパピストン３０が抜け出る方向に働く。

シュー１３１は、ベーン１６１側にストッパ面１３５を有している。ストッパ面１３５は、バルブタイミング調整装置１０の作動時、ベーン１６１に当接することによりハウジング１１に対するベーンロータ１６の進角方向の相対回転を規制する。なお、ベーン１６１とストッパ面１３５とが当接しているとき、ベーンロータ１６は最進角位置にある（図１参照）。

また、シュー１３４は、ベーン１６１側にストッパ面１３６を有している。ストッパ面１３６は、バルブタイミング調整装置１０の作動時、ベーン１６１に当接することによりハウジング１１に対するベーンロータ１６の遅角方向の相対回転を規制する。なお、ベーン１６１とストッパ面１３６とが当接しているとき、ベーンロータ１６は最遅角位置にある（図４参照）。

このように、ベーンロータ１６は、ベーン１６１がストッパ面１３５に当接する位置からストッパ面１３６に当接する位置まで、ハウジング１１に対し相対回転可能である。本実施形態では、ベーンロータ１６の相対回転可能な角度範囲は約２０°に設定されている。

次に、スプリング２６、および、スプリング２６のハウジング１１への組み付けについて、図５、６、７に基づき説明する。
図５に示すように、本実施形態では、スプリング２６は、ハウジング１１のリアプレート１２に設けられる前の、内周端２６１および外周端２６２が係合溝１６７および係合ピン２４のいずれにも係合していない状態、すなわち自由状態では、素線２６０の巻き方向に内周端２６１から外周端２６２に亘って線間隙間が略等しくなる形状に形成されている。また、内周端２６１は、中心に向かって曲がるよう形成されている。外周端２６２は、径外側へ曲がった後、折り返すようにしてフック状に形成されている。

スプリング２６のハウジング１１への組み付け手順としては、まず、内周端２６１が係合溝１６７に係合するようスプリング２６をリアプレート１２に設置する。図６に示すように、スプリング２６を内周端２６１のみ係合溝１６７に係合するよう設置した状態では、スプリング２６の形状は、自由状態における形状と同じである。

続いて、係合ピン２４をリアプレート１２の圧入穴に圧入固定する。その後、スプリング２６の外周端２６２を進角方向に引っ張り、係合ピン２４に係合させる。これにより、スプリング２６は図７に示す状態となり、スプリング２６のハウジング１１への組み付けが完了する。この状態では、スプリング２６からベーンロータ１６に対し進角方向の付勢力が作用している。

図７に示すように、本実施形態では、スプリング２６の素線２６０の芯（中心部）を通る仮想円のうち最も内側の仮想円（一点鎖線で示す円）をＣ１、最も外側の仮想円（二点鎖線で示す円）をＣ２、Ｃ１の中心をＯ１、Ｃ２の中心をＯ２、内周端２６１と係合溝１６７との当接点をｐ０、ならびに、Ｏ１およびｐ０を通る仮想直線をＬとすると、スプリング２６は、Ｏ２がＯ１およびｐ０からＬの方向に遠ざかるようＣ２がＣ１に対し所定の量ｄ１偏心する形状となるよう、内周端２６１および外周端２６２が係合溝１６７および係合ピン２４に係合している。ここで、Ｏ１は、ボス部１６０の軸Ａｘ１上に位置している。また、Ｃ１とＬとの交点をｐ１、Ｃ２とＬとの交点をｐ２とする。

上記構成により、スプリング２６の素線２６０の巻き方向においてＬの近傍には、素線２６０の線間隙間が所定の大きさ以下となる特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４が形成される。つまり、係合溝１６７およびスプリング２６の内周端２６１は、特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４の近傍に位置することとなる。

図７は、ベーンロータ１６のベーン１６１がストッパ面１３５に当接しているとき、すなわち最進角位置にあるときの状態を示している。この状態で、特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４は、ボス部１６０の径外方向へ直線状に並んでいる。Ｏ１および特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４を通る仮想直線をｌ１とすると、本実施形態では、ベーンロータ１６が最進角位置にあるとき、ｌ１はＬよりも進角側にあり、ｌ１とＬとの角度差は約８°である。すなわち、特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４は、スプリング２６の素線２６０の巻き方向においてＬの近傍に形成されている。

また、本実施形態では、スプリング２６は、素線２６０の特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４間の線間隙間が略ゼロとなるよう設けられている。すなわち、スプリング２６は、素線２６０の特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４間が軽接触した状態となっている。つまり、上記所定の量ｄ１（Ｃ２のＣ１に対する偏心量）は、素線２６０の特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４間が軽接触した状態となる程度の値に設定されている。

次に、バルブタイミング調整装置１０の作動を図１〜４に基づき説明する。なお、図１および図２は、エンジン始動前、すなわちエンジン６が停止している時のバルブタイミング調整装置１０の状態を示している。
＜エンジン始動時＞
エンジン６が停止している状態ではストッパピストン３０はリング３６の穴部３７に入り込んでいる（図２参照）。エンジン６を始動した直後の状態では、遅角油圧室５１、５２、５３、５４、進角油圧室５５、５６、５７、５８、第１圧力室４０、第２圧力室４１に油圧ポンプ１から十分に作動油が供給されていないので、ストッパピストン３０はリング３６の穴部３７に入り込んだ状態を維持し、クランクシャフト８に対しカムシャフト７は最進角位置に保持されている。これにより、作動油が各油圧室に供給されるまでの間、カムシャフト７が受けるトルク変動によりハウジング１１とベーンロータ１６とが揺動振動して衝突し打音が発生することが防止されている。

＜エンジン始動後＞
エンジン始動後、油圧ポンプ１から作動油が十分に供給されると、第１圧力室４０および第２圧力室４１に供給される油圧によりストッパピストン３０がリング３６から抜け出すので、ハウジング１１に対しベーンロータ１６は相対回転自在となる。そして、各遅角油圧室および各進角油圧室に加わる油圧を制御することにより、クランクシャフト８に対するカムシャフト７の位相差を調整する。

＜遅角作動時＞
バルブタイミング調整装置１０が遅角作動するとき、ＥＣＵ４は、切換弁３に供給する駆動電流を制御する。切換弁３は、油圧ポンプ１と遅角油路１００とを接続し、進角油路１１０とオイルパン２とを接続する。油圧ポンプ１から吐出される作動油は、遅角油路１００を経由し、遅角油圧室５１、５２、５３、５４に供給される。遅角油圧室５１、５２、５３、５４の油圧がベーン１６１、１６２、１６３、１６４に作用し、ベーンロータ１６を遅角方向に付勢するトルクを発生する。このとき、進角油圧室５５、５６、５７、５８の作動油は進角油路１１０を経由し、オイルパン２に排出される。遅角油圧室５１、５２、５３、５４の油圧の発生するトルクが、スプリング２６の発生する進角方向のトルクに抗し、ベーンロータ１６は、ハウジング１１に対し遅角方向に回動する。

＜進角作動時＞
バルブタイミング調整装置１０が進角作動するとき、ＥＣＵ４は、切換弁３に供給する駆動電流を制御する。切換弁３は、油圧ポンプ１と進角油路１１０とを接続し、遅角油路１００とオイルパン２とを接続する。油圧ポンプ１から吐出される作動油は、進角油路１１０を経由し、進角油圧室５５、５６、５７、５８に供給される。進角油圧室５５、５６、５７、５８の油圧は、ベーン１６１、１６２、１６３、１６４に作用し、ベーンロータ１６を進角方向に付勢するトルクを発生する。このとき、遅角油圧室５１、５２、５３、５４の作動油は、遅角油路１００を経由し、オイルパン２に排出される。進角油圧室５５、５６、５７、５８の油圧の発生するトルクと、スプリング２６の付勢力（復元力）がベーンロータ１６を進角方向へ回動させるトルクとの合力により、ベーンロータ１６は、ハウジング１１に対し進角方向に回動する。

＜中間保持作動時＞
ベーンロータ１６が目標位相に到達すると、ＥＣＵ４は切換弁３に供給する駆動電流のデューティ比を制御する。これにより、切換弁３は、油圧ポンプ１と、遅角油路１００および進角油路１１０との接続を遮断し、遅角油圧室５１、５２、５３、５４および進角油圧室５５、５６、５７、５８からオイルパン２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１６は目標位相に保持される。

＜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、ベーンロータ１６は、上記進角作動時と同様の作動によりハウジング１１に対して進角方向に回転する。ベーンロータ１６は、ベーン１６１がシュー１３１のストッパ面１３５に当接するまで進角方向へ回転し、最進角位置で回動が停止する（図１参照）。この状態において、ＥＣＵ４は、油圧ポンプ１の作動を停止するとともに、切換弁３によって進角油路１１０とオイルパン２とを接続する。これにより、第２圧力室４１の圧力が低下し、ストッパピストン３０はスプリング３４の付勢力によりリング３６側へ移動する。その結果、ストッパピストン３０は、リング３６の穴部３７に入り込む。

本実施形態では、バルブタイミング調整装置１０の作動時、すなわち、ベーンロータ１６とハウジング１１とが相対回転しているとき、係合溝１６７およびスプリング２６の内周端２６１は、常に特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４の近傍に位置している。そのため、スプリング２６の内周端２６１は、バルブタイミング調整装置１０の回転時、径外方向に遠心力が作用しても、スプリング２６の素線２６０（特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４）によって径外方向への移動が規制される。これにより、スプリング２６の内周端２６１が係合溝１６７から径外方向に抜けること、および、内周端２６１が径外方向に位置ずれすることが抑制される。

また、本実施形態では、スプリング２６は、素線２６０の特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４間が軽接触した状態となっている。そのため、スプリング２６の内周端２６１の抜けおよび位置ずれを効果的に抑制できるとともに、共振時のスプリング２６の過大振幅を抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態では、スプリング２６の素線２６０の芯を通る仮想円のうち最も内側の仮想円をＣ１、最も外側の仮想円をＣ２、Ｃ１の中心をＯ１、Ｃ２の中心をＯ２、スプリング２６の内周端２６１と係合溝１６７との当接点をｐ０、ならびに、Ｏ１およびｐ０を通る仮想直線をＬとすると、スプリング２６は、Ｏ２がＯ１およびｐ０からＬの方向に遠ざかるようＣ２がＣ１に対し所定の量ｄ１偏心する形状となるよう、内周端２６１および外周端２６２が係合溝１６７および係合ピン２４に係合している。これにより、スプリング２６の素線２６０の巻き方向においてＬの近傍には、素線２６０の線間隙間が所定の大きさ以下となる特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４が形成される。つまり、係合溝１６７およびスプリング２６の内周端２６１は、特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４の近傍に位置することとなる。上述のようにスプリング２６の素線２６０は、特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４において線間隙間が所定の大きさ以下である。そのため、スプリング２６の内周端２６１は、バルブタイミング調整装置１０の回転時、径外方向に遠心力が作用しても、スプリング２６の素線２６０（特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４）によって径外方向への移動が規制される。これにより、スプリング２６の内周端２６１が係合溝１６７から径外方向に抜けること、および、内周端２６１が径外方向に位置ずれすることを抑制できる。また、スプリング２６の内周端２６１の径外方向への位置ずれを抑制することにより、所定の回転角におけるトルク特性が狙い値に対し変化するのを抑制することができる。したがって、バルブタイミング調整装置１０の作動に関する精度を高精度に維持することができる。

また、本実施形態では、スプリング２６の内周端２６１を係合させるための係合手段を、ベーンロータのボス部１６０に溝（係合溝１６７）を形成することで実現している。これにより、スプリング２６の内周端２６１を係合させるための係合ピン等（部品）を不要にし、構成を簡単にすることができる。その結果、部品点数および組み付け工数を低減することができる。

また、本実施形態では、スプリング２６は、Ｃ２をＣ１に対し所定の量ｄ１偏心させることで、素線２６０の特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４間の線間隙間が略ゼロとなるよう設けられている。すなわち、スプリング２６は、素線２６０の複数の特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４間が軽接触した状態となっている。この構成では、スプリング２６の素線２６０（特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４）による、内周端２６１の径外方向への移動を規制する効果をより高めることができる。また、共振時のスプリング２６の過大振幅を抑えることができるため、スプリング２６の耐疲労性を向上することができる。

また、本実施形態では、スプリング２６は、リアプレート１２に設けられる前の、内周端２６１および外周端２６２が係合溝１６７および係合ピン２４のいずれにも係合していない状態では、素線２６０の巻き方向に内周端２６１から外周端２６２に亘って線間隙間が略等しくなる形状に形成されている（図５参照）。このような形状のスプリング２６を製造するのは容易である。よって、バルブタイミング調整装置１０の製造コストを低減することができる。

（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について、図８に基づいて説明する。第２実施形態では、付勢部材の形状、および、付勢部材の外周端を係合させる係合部の位置等が第１実施形態と異なる。

第２実施形態では、付勢部材としてのスプリング２６は、第１実施形態と比べ、素線２６０の全長が短く設定されている。また、係合部としての係合ピン２４の位置が第１実施形態と異なっている。
図８に示すように、スプリング２６は、Ｏ２がＯ１およびｐ０からＬの方向に遠ざかるようＣ２がＣ１に対し所定の量ｄ２偏心する形状となるよう、内周端２６１および外周端２６２が係合溝１６７および係合ピン２４に係合している。係合ピン２４は、スプリング２６の素線２６０の巻き方向においてＬの近傍に位置するよう設けられている。本実施形態では、係合ピン２４は、軸Ａｘ２がｌ１に交わるような位置に設けられている。

図８は、ベーンロータ１６のベーン１６１がストッパ面１３５に当接しているとき、すなわち最進角位置にあるときの状態を示している。この状態で、特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４、および、係合ピン２４は、ボス部１６０の径外方向へ直線状に並んでいる。すなわち、係合溝１６７およびスプリング２６の内周端２６１は特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４の近傍に位置することとなり、かつ、特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４は係合ピン２４の近傍に位置している。

また、スプリング２６は、素線２６０の特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４間の線間隙間が略ゼロとなるよう設けられている。すなわち、スプリング２６は、素線２６０の特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４間が軽接触した状態となっている。つまり、上記所定の量ｄ２（Ｃ２のＣ１に対する偏心量）は、素線２６０の特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４間が軽接触した状態となる程度の値に設定されている。また、本実施形態では、素線２６０の特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４は、ボス部１６０の延伸部１６６と係合ピン２４との間に挟まれた状態となっている。

本実施形態では、バルブタイミング調整装置１０の作動時、すなわち、ベーンロータ１６とハウジング１１とが相対回転しているとき、係合溝１６７およびスプリング２６の内周端２６１は、常に特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４、および、係合ピン２４の近傍に位置している。そのため、スプリング２６の内周端２６１は、バルブタイミング調整装置１０の回転時、径外方向に遠心力が作用しても、スプリング２６の素線２６０（特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４）および係合ピン２４によって径外方向への移動が規制される。これにより、スプリング２６の内周端２６１が係合溝１６７から径外方向に抜けること、および、内周端２６１が径外方向に位置ずれすることが抑制される。

また、本実施形態では、スプリング２６は素線２６０の特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４間が軽接触した状態となっており、かつ、特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４と係合ピン２４とは直線状に並んでいる。そのため、スプリング２６の内周端２６１の抜けおよび位置ずれを効果的に抑制できるとともに、共振時のスプリング２６の過大振幅を抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態では、係合部としての係合ピン２４は、スプリング２６の素線２６０の巻き方向においてＬの近傍に位置するよう設けられている。そのため、係合溝１６７およびスプリング２６の内周端２６１は特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４の近傍に位置することとなり、かつ、特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４は係合ピン２４の近傍に位置することとなる。この構成では、スプリング２６の素線２６０（特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４）は、スプリング２６の内周端２６１の径外方向への移動を規制するとき内周端２６１に押されて径外方向へ移動しても、係合ピン２４によってその移動が規制される。つまり、係合ピン２４は、スプリング２６の内周端２６１の抜け止めとしても機能する。したがって、スプリング２６の内周端２６１の抜けおよび位置ずれを抑制する効果をより高めることができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、付勢部材としてのスプリング２６をリアプレート１２のシューハウジング１３とは反対側に設ける例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、スプリング２６をフロントプレート１４のシューハウジング１３とは反対側に設けることとしてもよい。
また、上述の実施形態では、付勢部材の素線として、角線すなわち断面矩形状の線材を用いる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、付勢部材の素線として、丸線すなわち断面円形状の線材を用いることとしてもよい。

上述の実施形態では、ベーンロータ１６が最進角位置にあるとき、スプリング２６の特定箇所ｓｐ１、ｓｐ２、ｓｐ３、ｓｐ４がＬよりも約８°進角側に位置する（ｌ１とＬとの角度差が約８°である）例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、スプリング２６が、Ｏ２がＯ１およびｐ０からＬの方向に遠ざかるようＣ２がＣ１に対し所定の量偏心する形状となるよう、係合溝１６７および係合ピン２４に係合しているのであれば、ｌ１とＬとの角度差は何度であってもよい。本発明では、ｌ１とＬとの角度差は、最大４５°程度を想定している（図７および８参照）。

また、上述の実施形態では、付勢部材が、素線の複数の特定箇所間の線間隙間が略ゼロとなるよう設けられる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、素線の複数の特定箇所間の線間隙間は、所定の大きさ以下であれば、略ゼロでなくてもよい。すなわち、付勢部材は、素線の複数の特定箇所間が軽接触していなくてもよい。

また、上述の実施形態では、付勢部材が、自然状態で、素線の巻き方向に内周端から外周端に亘って線間隙間が略等しくなるよう形成されている例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、付勢部材は、自然状態で、素線の巻き方向に内周端から外周端に亘って線間隙間が不均一に形成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、付勢部材の外周端を係合させる係合部として係合ピンを設ける例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、係合部は、ピン状の係合手段に限らず、溝等、他の係合手段であってもよい。
また、上述の実施形態では、付勢部材がベーンロータをハウジングに対し進角方向に付勢する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、付勢部材は、ベーンロータをハウジングに対し遅角方向に付勢することとしてもよい。

また、上述の実施形態では、エンジン始動時のベーンロータの位置が最進角位置である例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、ベーンロータは、エンジン始動時、最遅角位置、あるいは、最進角位置と最遅角位置との中間位置にあることとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、ベーンロータとハウジングとの相対回転を規制するストッパピストンを備えない構成であってもよい。

本発明のバルブタイミング調整装置は、吸気弁のバルブタイミングを調整するために用いることもできる。
このように、本発明は、上述の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種々の形態に適用可能である。

６ ・・・・・エンジン（内燃機関）
８ ・・・・・クランクシャフト（駆動軸）
７、９ ・・・カムシャフト（従動軸）
７１ ・・・・排気弁
９１ ・・・・吸気弁
１０ ・・・・バルブタイミング調整装置
１１ ・・・・ハウジング
１２ ・・・・リアプレート（板部）
１３ ・・・・シューハウジング（筒部）
１４ ・・・・フロントプレート（板部）
１６ ・・・・ベーンロータ
１６０ ・・・ボス部
１６１、１６２、１６３、１６４ ・・・ベーン
１６７ ・・・係合溝
２４ ・・・・係合ピン（係合部）
５０ ・・・・収容室
５１、５２、５３、５４ ・・・遅角油圧室（遅角室）
５５、５６、５７、５８ ・・・進角油圧室（進角室）
２６ ・・・・スプリング（付勢部材）
２６０ ・・・素線
２６１ ・・・内周端
２６２ ・・・外周端
Ｃ１、Ｃ２ ・・・仮想円
Ｏ１、Ｏ２ ・・・中心
ｐ０ ・・・・当接点
Ｌ ・・・・・仮想直線

Claims (3)

1. 内燃機関の駆動力を駆動軸から従動軸に伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記従動軸により開閉駆動される吸気弁およ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、
   筒部、当該筒部の両端を塞ぐ板部、および、当該板部に設けられる係合部を有し、前記板部と前記筒部との間において前記筒部の周方向に所定の角度範囲毎に収容室を形成し、前記筒部の軸を回転中心として前記駆動軸および前記従動軸の一方とともに回転するハウジングと、
   前記ハウジングに収容される略円筒状のボス部、当該ボス部から径外方向に突出することで前記収容室を遅角室および進角室に仕切る複数のベーン、および、前記ボス部の径外方向へ延びるよう前記ボス部に形成される係合溝を有し、前記ボス部の軸を回転中心として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遅角方向または進角方向に相対回転するよう駆動されるベーンロータと、
   素線を巻回すことにより略渦巻状に形成され、内周端が前記係合溝に係合し外周端が前記係合部に係合するよう前記板部の前記筒部とは反対側に設けられ、前記ベーンロータを前記ハウジングに対し進角方向または遅角方向に付勢する付勢部材と、を備え、
   前記素線の芯を通る仮想円のうち最も内側の仮想円をＣ１、最も外側の仮想円をＣ２、Ｃ１の中心をＯ１、Ｃ２の中心をＯ２、前記内周端と前記係合溝との当接点をｐ０、ならびに、Ｏ１およびｐ０を通る仮想直線をＬとすると、
   前記付勢部材は、Ｏ２がＯ１およびｐ０からＬの方向に遠ざかるようＣ２がＣ１に対し所定の量（ｄ１、ｄ２）偏心することで、前記素線の巻き方向においてＬの近傍に形成される特定箇所の線間隙間がゼロとなり、前記素線の前記特定箇所間が軽接触した状態となるよう、前記内周端および前記外周端が前記係合溝および前記係合部に係合していることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記係合部は、前記板部から前記筒部とは反対側へ突出するよう設けられる係合ピンであり、前記素線の巻き方向においてＬの近傍に位置するよう設けられてい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. 前記付勢部材は、前記板部に設けられる前の、前記内周端および前記外周端が前記係合溝および前記係合部のいずれにも係合していない状態では、前記素線の巻き方向に前記内周端から前記外周端に亘って線間隙間が略等しくなる形状に形成されてい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。

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