JP5617780B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関においてクランク軸からの機関トルクの伝達によりカム軸が開閉する動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関する。

従来、クランク軸及びカム軸とそれぞれ連動して周方向に回転する一対のロータ間に、作動液の入出される作動室を区画してなるバルブタイミング調整装置が、知られている。このような構成では、作動室に対する作動液の入出により、一方の第一ロータに対して他方の第二ロータの回転位相が変化し、当該回転位相に応じてバルブタイミングが調整されることになる。

さて、特許文献１に開示されるバルブタイミング調整装置では、第二ロータを周方向に係止するストッパが、第一ロータに一体に設けられている。こうしたストッパの係止作用により第二ロータは、第一ロータに対する周方向の相対回転を止められることで、第一ロータに対する回転位相を所定の位相範囲内に規制されることになる。

特開２０１０−２０３２３３号公報

しかし、特許文献１の開示装置では、ストッパによる第二ロータの係止時に、それらストッパ及び第二ロータの衝突による衝撃力が、発生する。このとき衝撃力が過大となると、ストッパや第二ロータの変形等に起因する係止フェイルにより、回転位相がその規制位相範囲から外れてしまい、内燃機関の始動性等の運転性能に影響を与えるおそれがある。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、フェイルセーフ性を発揮する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、内燃機関のクランク軸及びカム軸の一方と連動して周方向に回転する第一ロータと、クランク軸及びカム軸の他方と連動して周方向に回転する第二ロータであって、第一ロータとの間に区画される作動室に対して作動液が入出されることにより、第一ロータに対する回転位相が変化する第二ロータと、第一ロータに一体に設けられ、第二ロータを周方向に係止することにより、回転位相を所定の規制位相範囲内に規制するストッパとを、備え、クランク軸からの機関トルクの伝達によりカム軸が開閉する動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であって、
第一ロータは、周方向に延伸する第一嵌合面を、有し、第二ロータは、第一嵌合面よりも長く周方向に延伸して第一嵌合面と摺動嵌合する第二嵌合面、並びに第二嵌合面から第一嵌合面を超えて径方向に突出する突起を、有し、規制位相範囲内において、第二嵌合面の周方向の一部である摺動面部が、第一嵌合面に摺動し、規制位相範囲外において、第二嵌合面の周方向の残部である基面部から突出する突起が、第一嵌合面及び第二嵌合面の間に挟持されることを特徴とする。

この発明によると、第一ロータの第一嵌合面よりも第二ロータの第二嵌合面が周方向に長いので、第一ロータに一体のストッパが第二ロータを係止することによって決まる規制位相範囲内では、第二嵌合面の周方向の一部である摺動面部に第一嵌合面が摺動する。このとき、第二嵌合面の周方向の残部である基面部から突出する突起は、第一嵌合面とは接触し得ないので、規制位相範囲内における第一嵌合面及び第二嵌合面の摺動、ひいては第一ロータ及び第二ロータの相対回転による回転位相変化を、妨げることがない。

一方、ストッパによる第二ロータの係止フェイルが万が一生じて回転位相が規制位相範囲内から規制位相範囲外へ変化すると、第二嵌合面のうち基面部から突出の突起は、嵌合摺動する第一嵌合面及び第二嵌合面の間に挟持されて第一嵌合面から圧縮力を受ける。その結果、圧縮力に対する反力（抗力）が突起から第一嵌合面に作用することで、当該第一嵌合面及び第二嵌合面の摺動、ひいては第一ロータ及び第二ロータの相対回転による回転位相変化が制限され得る。これによれば、回転位相が規制位相範囲外へ変化しても、その変化を制限してフェイルセーフ性を発揮できるので、係止フェイルの発生に拘らず、内燃機関の始動性等の運転性能に与える影響を抑制可能となるのである。

請求項２に記載の発明によると、第一ロータは、第一嵌合面と連接する箇所に周方向に近接するほど第二嵌合面との間隔が狭くなる楔面を、有し、規制位相範囲内において突起は、楔面の間隔をあけて向き合う。

この発明では、規制位相範囲内において第二ロータの突起は、第一ロータのうち第一嵌合面と連接する楔面に間隔をあけて向き合うことで、第一ロータ及び第二ロータの相対回転による回転位相の変化を、妨げることがない。一方、回転位相が規制位相範囲内から規制位相範囲外へ変化する場合に、第二嵌合面から突出の突起は、第一嵌合面との連接箇所に周方向に近接するほど当該第二嵌合面との間隔が狭くなる楔面に対して、押付けられることになる。これにより突起は、第一嵌合面及び第二嵌合面の間での挟持箇所まで、楔面に沿って案内され易くなるのみならず、挟持後には、楔面から楔作用を受けることで第一嵌合面から離脱し難くなる。その結果、第一嵌合面及び第二嵌合面の摺動と共に回転位相変化が確実に制限され得るので、フェイルセーフ性の信頼度を高めて内燃機関への影響を抑制可能となる。

請求項３に記載の発明によると、規制位相範囲内において突起は、摺動面部に対して周方向に近接するほど楔面との間隔が狭くなる側面を、有する。

この発明の規制位相範囲内では、第一嵌合面と摺動する摺動面部に周方向に近接するほど楔面との間隔が狭くなる突起の側面は、回転位相が規制位相範囲外へ変化する場合に、第一嵌合面と連接の当該楔面に沿って第一嵌合面及び第二嵌合面の間に侵入し易い。その結果、楔面から楔作用を受ける状態で第一嵌合面及び第二嵌合面の間に挟持されることになる突起は、第一嵌合面から離脱し難くなるので、回転位相変化が確実に制限されて、内燃機関への影響を抑制し得るフェイルセーフ性の発揮が可能となる。

請求項４に記載の発明によると、突起は、基面部のうち摺動面部と連接する箇所から突出する。

この発明の突起は、第二嵌合面の基面部のうち、規制位相範囲内において第一嵌合面と摺動する摺動面部との連接箇所から突出することで、当該摺動面と連接の楔面に対しては、回転位相が規制位相範囲内から規制位相範囲外へ変化した直後に、押付けられ得る。これによれば、回転位相が規制位相範囲外へ変化しても、第一嵌合面及び第二嵌合面の間に突起を即座に挟持させて、その位相変化を制限できるので、内燃機関への影響を確実に抑制し得るフェイルセーフ性の発揮が可能となる。

請求項５に記載の発明によると、突起は、規制位相範囲外のうち内燃機関の始動を許容する回転位相において、第一嵌合面及び第二嵌合面の間に挟持される。

この発明では、回転位相が規制位相範囲内から規制位相範囲外へ変化する場合に、当該規制位相範囲外のうち内燃機関の始動を許容する回転位相において、突起が第一嵌合面及び第二嵌合面の間に挟持されることで、その位相変化が制限され得る。即ち、内燃機関の始動を許容する回転位相にロックできるので、当該内燃機関において係止フェイルに起因する始動性の悪化を、フェイルセーフ性の発揮により確実に抑制可能となる。

本発明の第一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、図２のI−I線縦断面図である。 本発明の第一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、図１のII−II線横断面図である。 図２の要部を拡大して示す横断面図である。 図２とは異なる作動状態を示す横断面図である。 図３とは異なる作動状態を示す図であって、図４の要部を拡大して示す横断面図である。 本発明の第二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、図２に対応する横断面図である。 図６の要部を拡大して示す横断面図である。 図７とは異なる作動状態を示す横断面図である。 本発明の第三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、図２に対応する横断面図である。 図９の要部を拡大して示す横断面図である。 図１０とは異なる作動状態を示す横断面図である。 本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置の変形例を示す図であって、図２に対応する横断面図である。 本発明の第三実施形態によるバルブタイミング調整装置の変形例を示す図であって、図９に対応する横断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置１を、車両の内燃機関に適用した例を示している。装置１は、内燃機関においてカム軸２を駆動するための機関トルクをクランク軸（図示しない）から伝達する伝達系に設置され、当該カム軸２が開閉する「動弁」としての吸気弁のバルブタイミングを調整する。

（基本構成）
まず、装置１の基本構成を説明する。装置１は、アウタロータ１０に対するインナロータ２０の回転位相を変化させることにより、バルブタイミングを調整する。

アウタロータ１０は、ハウジング部材１２及びスプロケット部材１３の間が結合部材１４により結合されてなる、所謂スプロケットハウジングである。ハウジング部材１２は、周壁１２０の一端部に底壁１２２を有する有底円筒状に、金属によって形成されている。図１，２に示すようにハウジング部材１２は、円筒状の周壁１２０において周方向に所定間隔ずつをあけた複数個所に、シュー１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅを有している。ここで各シュー１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅは、周壁１２０が径方向の内側に凹むと共に底壁１２２が軸方向に凹んでなる矩形凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅによって、それぞれ形成されている。かかる凹み形態により、各シュー１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅ間には、収容室３０が区画されている。

スプロケット部材１３は、金属によって段付円筒状に形成され、ハウジング部材１２及びカム軸２と同軸上に配置されている。スプロケット部材１３は、周方向に等間隔ずつをあけた複数個所から径方向外側へ突出するスプロケット歯１３２を、有している。スプロケット部材１３は、それらスプロケット歯１３２とクランク軸の複数の歯との間にタイミングチェーン（図示しない）が掛け渡されることで、クランク軸と連繋する。かかる連繋形態により、クランク軸から出力の機関トルクがタイミングチェーンを通じてスプロケット部材１３に伝達されると、アウタロータ１０がクランク軸と連動して周方向に回転する。したがって、アウタロータ１０の回転方向は、常に一定（図２の時計方向）となる。

結合部材１４は、結合筒１４０の一端部に結合フランジ１４２を有するハット状に、金属によって形成されている。図１に示すように円筒状の結合筒１４０は、スプロケット部材１３の中心孔１３４に対して同軸上に嵌合固定され、カム軸２により径方向の内側から軸受されている。円環平板状の結合フランジ１４２は、ハウジング部材１２の周壁１２０のうち底壁１２２とは反対側の開口部１２０ｆに対して、同軸上に螺子固定されている。図１，２に示すように結合フランジ１４２には、周方向に互いに所定間隔をあけた箇所からシュー１２０ａ，１２０ｅ間の収容室３０に突入する形態に、円柱状の遅角ストッパ１４６及び進角ストッパ１４７が一体に設けられている。

インナロータ２０は、金属によって形成されてアウタロータ１０内に同軸上に収容される、所謂ベーンロータである。インナロータ２０の軸方向の両端面は、それぞれハウジング部材１２の底壁１２２と結合フランジ１４２とに摺動自在に嵌合している。インナロータ２０は、回転軸２００と、複数のベーン２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ，２０１ｅとを有している。円筒状の回転軸２００は、各シュー１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅの突出側端面に摺動自在に嵌合した状態で、カム軸２に同軸上に連結されている。かかる連結形態によりインナロータ２０は、カム軸２と連動して周方向のうちアウタロータ１０と同一方向（図２の時計方向）に回転しながら、アウタロータ１０に対して周方向の両側に相対回転可能となっている。

各ベーン２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ，２０１ｅは、回転軸２００のうち周方向に所定間隔ずつをあけた箇所から径方向外側へ突出して、それぞれ対応する収容室３０に収容されている。各ベーン２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ，２０１ｅの突出側端面は、ハウジング部材１２の周壁１２０に摺動自在に嵌合している。以上の形態により各ベーン２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ，２０１ｅは、それぞれ対応する収容室３０内を周方向に区画することで、「作動液」としての作動油が入出する複数の作動室３１，３２をアウタロータ１０との間に区画している。ここで装置１では、要素１２０ａ，２０１ａの間、要素１２０ｂ，２０１ｂの間、要素１２０ｃ，２０１ｃの間、要素１２０ｄ，２０１ｄの間、並びに要素１２０ｅ，２０１ｅの間に、それぞれ遅角作動室３１が形成されている。また装置１では、要素１２０ｅ，２０１ａの間、要素１２０ａ，２０１ｂの間、要素１２０ｂ，２０１ｃの間、要素１２０ｃ，２０１ｄの間、並びに要素１２０ｄ，２０１ｅの間に、それぞれ進角作動室３２が形成されている。

このような各作動室３１，３２のうち、ベーン２０１ａを周方向に挟む進角作動室３２ａ及び遅角作動室３１ａには、それぞれ遅角ストッパ１４６及び進角ストッパ１４７が配置されている。図２に実線で示すように遅角ストッパ１４６は、アウタロータ１０に対して遅角方向へ相対回転したインナロータ２０のベーン２０１ａを、周方向において係止可能となっている。一方、図２に二点鎖線で示すように進角ストッパ１４７は、アウタロータ１０に対して進角方向へ相対回転したインナロータ２０のベーン２０１ａを、周方向において係止可能となっている。これらの係止作用によれば、凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅの形成する薄板状のシュー１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅにつき、各ベーン２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ，２０１ｅとの衝突よる破損が回避され得る。

以上の構成下、各遅角作動室３１への作動油の導入と各進角作動室３２からの作動油の排出とによりインナロータ２０は、アウタロータ１０に対する遅角方向へ相対回転する。その結果、回転位相が遅角方向へ変化し、それに応じてバルブタイミングが遅角するので、図２の実線の如くベーン２０１ａが遅角ストッパ１４６に係止されるときには、回転位相が最遅角位相に規制される。一方、各遅角作動室３１からの作動油の排出と各進角作動室３２への作動油の導入とによりインナロータ２０は、アウタロータ１０に対する進角方向へ相対回転する。その結果、回転位相が進角方向へ変化し、それに応じてバルブタイミングが進角するので、図２の二点鎖線の如くベーン２０１ａが進角ストッパ１４７に係止されるときには、回転位相が最進角位相に規制される。以上より装置１では、アウタロータ１０と一体の各ストッパ１４６，１４７がインナロータ２０を周方向に係止することで、最遅角位相及び最進角位相の間となる規制位相範囲Ｒｐ内に回転位相が制限されるのである。

（特徴）
次に、本発明に従う第一実施形態の特徴につき、詳細に説明する。図２，３に示すように第一実施形態では、「第一ロータ」としてのアウタロータ１０及び「第二ロータ」としてのインナロータ２０はそれぞれ、互いに摺動嵌合する第一嵌合面１２４及び第二嵌合面２０４を、有している。ここで第一嵌合面１２４は、シュー１２０ｅの突出側端面に形成され、アウタロータ１０の周方向に沿って円弧凹面状に延伸している。一方、第二嵌合面２０４は、ベーン２０１ａ，２０１ｅの間において回転軸２００の外周面に形成され、インナロータ２０の周方向に沿って、第一嵌合面１２４よりも長い長さの円弧凸面状に延伸している。これにより、図３に示す第二嵌合面２０４の一部である周方向中間部２０４ａは、規制位相範囲Ｒｐ内において第一嵌合面１２４と摺動可能な摺動面部２０４ａとして、機能する。一方、第二嵌合面２０４のうち摺動面部２０４ａよりも進角方向に位置するベーン２０１ａ側の残部２０４ｂは、規制位相範囲Ｒｐ内では第一嵌合面１２４とは周方向にずれて位置する基面部２０４ｂとして、機能する。

図２，３に示すようにアウタロータ１０は、第一嵌合面１２４と周方向に連接する楔面１２５を、さらに有している。この楔面１２５は、シュー１２０ｅにおいて第一嵌合面１２４よりもベーン２０１ａ側の側面に形成され、図３の如く当該第一嵌合面１２４と連接する連接箇所１２６から湾曲斜面状に延伸している。これにより楔面１２５は、第一嵌合面１２４との連接箇所１２６に周方向に近接するほど、第二嵌合面２０４との間の径方向間隔が狭くなる形態に、設けられている。

図２，３に示すようにインナロータ２０は、ベーン２０１ａ，２０１ｅの間において第二嵌合面２０４の基面部２０４ｂから進角作動室３２内へ突出する突起２０５を、さらに有している。この突起２０５は、図３に示す基面部２０４ｂのうち摺動面部２０４ａと連接する連接箇所２０６に形成され、規制位相範囲Ｒｐ内では第一嵌合面１２４を超える高さであって、楔面１２５と径方向に間隔をあけて向き合う高さまで、突出している。それと共に、横断面の輪郭が山形を呈する突起２０５において遅角方向の側面２０５ａは、規制位相範囲Ｒｐ内では摺動面部２０４ａに周方向に近接するほど、楔面１２５との間の径方向間隔が狭くなる略平坦の斜面状に、設けられている。

ここまで説明したように第一実施形態では、嵌合面１２４，２０４と楔面１２５と突起２０５との組からなるフェイルセーフ構造５０が、装置１に設けられている。この構造５０の下、規制位相範囲Ｒｐ内での突起２０５は、第二嵌合面２０４のうち第一嵌合面１２４と摺動する摺動面部２０４ａより進角方向の基面部２０４ｂから突出し、当該第一嵌合面１２４より進角方向の楔面１２５から離間した状態となる。故に、規制位相範囲Ｒｐ内では第一嵌合面１２４にも楔面１２５にも接触し得ない突起２０５によれば、嵌合面１２４，２０４同士の摺動、ひいてはロータ１０，２０の相対回転による回転位相変化を、妨げることがない。

一方、遅角ストッパ１４６によるインナロータ２０の係止時に、図４に示すように、それら要素１４６，２０の変形等に起因する係止フェイルが万が一発生すると、回転位相が規制位相範囲Ｒｐ内から遅角方向の規制位相範囲Ｒｐ外へと変化する。すると、第二嵌合面２０４から突出する突起２０５は、図３の如く第一嵌合面１２４との連接箇所１２６に近接するほど当該第二嵌合面２０４との間隔を狭くしている楔面１２５に対して、押付けられることになる。このとき、第二嵌合面２０４の基面部２０４ｂのうち摺動面部２０４ａとの連接箇所２０６から突出する突起２０５の側面２０５ａは、回転位相が規制位相範囲Ｒｐ内から規制位相範囲Ｒｐ外へと変化した直後に、楔面１２５に対して押付けられ得る。またこのとき、第一嵌合面１２４と摺動する摺動面部２０４ａに近接するほど楔面１２５との間隔を狭くしている側面２０５ａは、第一嵌合面１２４と連接の当該楔面１２５に沿って案内されることで、嵌合面１２４，２０４の間に侵入し易くなる。

以上より、回転位相が規制位相範囲Ｒｐ内から規制位相範囲Ｒｐ外へ変化する場合に突起２０５は、図５の如く自身の側面２０５ａ乃至はシュー１２０ｅの各面１２５，１２４を塑性変形（例えば圧潰）させつつ、嵌合面１２４，２０４の間に即座に侵入し得る。故に、こうして侵入先の嵌合面１２４，２０４間に挟持されることにより突起２０５は、第一嵌合面１２４から圧縮力の作用を受けると共に、楔面１２５から楔作用を受ける状態となる。この状態下、各作用に対する反力（抗力）を各作用元１２４，１２５に与えることで第一嵌合面１２４から離脱し難くなる突起２０５によれば、嵌合面１２４，２０４同士の摺動、ひいてはロータ１０，２０の相対回転による回転位相変化が確実に制限され得る。その結果、特に本実施形態では、摺動面部２０４ａとの連接箇所２０６から突出する突起２０５が嵌合面１２４，２０４間に挟持されることで、図５の回転位相乃至はその近傍位相にロックされることになる。ここでロックされる位相は、始動時における内燃機関の制御を通常通りに実施しても、その始動を許容可能な回転位相に、予め設定されている。したがって、内燃機関において係止フェイルに起因する運転性能の悪化、特に始動性の悪化を、信頼度の高いフェイルセーフ性の発揮により確実に抑制できるのである。

（第二実施形態）
図６に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態では、第一実施形態で説明したフェイルセーフ構造５０に加えて、別のフェイルセーフ構造２０５０が、装置１に設けられている。以下、フェイルセーフ構造２０５０を構成する嵌合面２１２４，２２０４と楔面２１２５と突起２２０５とにつき、詳細に説明する。

図６，７に示すように第二実施形態では、「第一ロータ」としてのアウタロータ１０及び「第二ロータ」としてのインナロータ２０はそれぞれ、互いに摺動嵌合する第一嵌合面２１２４及び第二嵌合面２２０４を、有している。ここで第一嵌合面２１２４は、シュー１２０ａの突出側端面に形成され、アウタロータ１０の周方向に沿って円弧凹面状に延伸している。一方、第二嵌合面２２０４は、ベーン２０１ａ，２０１ｂの間において回転軸２００の外周面に形成され、インナロータ２０の周方向に沿って、第一嵌合面２１２４よりも長い長さの円弧凸面状に延伸している。これにより、図７に示す第二嵌合面２２０４の一部である周方向中間部２２０４ａは、規制位相範囲Ｒｐ内において第一嵌合面２１２４と摺動可能な摺動面部２２０４ａとして、機能する。一方、第二嵌合面２２０４のうち摺動面部２２０４ａよりも遅角方向に位置するベーン２０１ａ側の残部２２０４ｂは、規制位相範囲Ｒｐ内では第一嵌合面２１２４とは周方向にずれて位置する基面部２２０４ｂとして、機能する。

図６，７に示すようにアウタロータ１０は、第一嵌合面２１２４と周方向に連接する楔面２１２５を、さらに有している。この楔面２１２５は、シュー１２０ａにおいて第一嵌合面２１２４よりもベーン２０１ａ側の側面に形成され、図７の如く当該第一嵌合面２１２４と連接する連接箇所２１２６から湾曲斜面状に延伸している。これにより楔面２１２５は、第一嵌合面２１２４との連接箇所２１２６に周方向に近接するほど、第二嵌合面２２０４との間の径方向間隔が狭くなる形態に、設けられている。

図６，７に示すようにインナロータ２０は、ベーン２０１ａ，２０１ｂの間において第二嵌合面２２０４の基面部２２０４ｂから遅角作動室３１内へ突出する突起２２０５を、さらに有している。この突起２２０５は、図７に示す基面部２２０４ｂのうち摺動面部２２０４ａと連接する連接箇所２２０６に形成され、規制位相範囲Ｒｐ内では第一嵌合面２１２４を超える高さであって、楔面２１２５と径方向に間隔をあけて向き合う高さまで、突出している。それと共に、横断面の輪郭が山形を呈する突起２２０５において進角方向の側面２２０５ａは、規制位相範囲Ｒｐ内では摺動面部２２０４ａに周方向に近接するほど、楔面２１２５との間の径方向間隔が狭くなる略平坦の斜面状に、設けられている。

ここまで説明したように第二実施形態では、嵌合面２１２４，２２０４と楔面２１２５と突起２２０５との組から、フェイルセーフ構造２０５０が構成されている。この構造２０５０の下、規制位相範囲Ｒｐ内での突起２２０５は、第二嵌合面２２０４のうち第一嵌合面２１２４と摺動する摺動面部２２０４ａより遅角方向の基面部２２０４ｂから突出し、当該第一嵌合面２１２４より遅角方向の楔面２１２５から離間した状態となる。故に、規制位相範囲Ｒｐ内では第一嵌合面２１２４にも楔面２１２５にも接触し得ない突起２２０５によれば、嵌合面２１２４，２２０４同士の摺動、ひいてはロータ１０，２０の相対回転による回転位相変化を、妨げることがない。

一方、進角ストッパ１４７によるインナロータ２０の係止時に、それら要素１４７，２０の変形等に起因する係止フェイルが万が一発生すると、回転位相が規制位相範囲Ｒｐ内から進角方向の規制位相範囲Ｒｐ外へと変化する。すると、第二嵌合面２２０４から突出する突起２２０５は、図７の如く第一嵌合面２１２４との連接箇所２１２６に近接するほど当該第二嵌合面２２０４との間隔を狭くしている楔面２１２５に対して、押付けられることになる。このとき、第二嵌合面２２０４の基面部２２０４ｂのうち摺動面部２２０４ａとの連接箇所２２０６から突出する突起２２０５の側面２２０５ａは、回転位相が規制位相範囲Ｒｐ内から規制位相範囲Ｒｐ外へと変化した直後に、楔面２１２５に対して押付けられ得る。またこのとき、第一嵌合面２１２４と摺動する摺動面部２２０４ａに近接するほど楔面２１２５との間隔を狭くしている側面２２０５ａは、第一嵌合面２１２４と連接の当該楔面２１２５に沿って案内されることで、嵌合面２１２４，２２０４の間に侵入し易くなる。

以上より、回転位相が規制位相範囲Ｒｐ内から規制位相範囲Ｒｐ外へ変化する場合に突起２２０５は、図８の如く自身の側面２２０５ａ乃至はシュー１２０ｅの各面２１２５，２１２４を塑性変形（例えば圧潰）させつつ、嵌合面２１２４，２２０４の間に即座に侵入し得る。故に、こうして侵入先の嵌合面２１２４，２２０４間に挟持されることにより突起２２０５は、第一嵌合面２１２４から圧縮力の作用を受けると共に、楔面２１２５から楔作用を受ける状態となる。この状態下、各作用に対する反力（抗力）を各作用元２１２４，２１２５に与えることで第一嵌合面２１２４から離脱し難くなる突起２２０５によれば、嵌合面２１２４，２２０４同士の摺動、ひいてはロータ１０，２０の相対回転による回転位相変化が確実に制限され得る。その結果、特に本実施形態では、摺動面部２２０４ａとの連接箇所２２０６から突出する突起２２０５が嵌合面２１２４，２２０４間に挟持されることで、図８の回転位相乃至はその近傍位相にロックされることになる。ここでロックされる位相は、始動時における内燃機関の制御を通常とは異なるフェイルセーフ制御（例えば内燃機関の気筒への燃料噴射量を通常よりも増大させる等）に切替えることで、その始動を許容可能な回転位相に、予め設定されている。したがって、内燃機関において係止フェイルに起因する運転性能の悪化、特に始動性の悪化を、信頼度の高いフェイルセーフ性の発揮とフェイルセーフ制御の実施とにより確実に抑制できるのである。

（第三実施形態）
図９に示すように、本発明の第三実施形態は第一実施形態の変形例である。第三実施形態では、第一実施形態で説明したフェイルセーフ構造５０に代わるフェイルセーフ構造３０５０が、装置１に設けられている。以下、フェイルセーフ構造３０５０を構成する嵌合面３２０４，３１２４と楔面３２０５と突起３１２５とにつき、詳細に説明する。

図９，１０に示すように第三実施形態では、「第一ロータ」としてのインナロータ２０及び「第二ロータ」としてのアウタロータ１０はそれぞれ、互いに摺動嵌合する第一嵌合面３２０４及び第二嵌合面３１２４を、有している。ここで第一嵌合面３２０４は、ベーン２０１ａの突出側端面に形成され、インナロータ２０の周方向に沿って円弧凸面状に延伸している。一方、第二嵌合面３１２４は、ハウジング部材１２のうちシュー１２０ａ，１２０ｅの間において周壁１２０の内周面に形成され、アウタロータ１０の周方向に沿って、第一嵌合面３２０４よりも長い長さの円弧凹面状に延伸している。これにより、図１０に示す第二嵌合面３１２４の一部である周方向中間部３１２４ａは、規制位相範囲Ｒｐ内において第一嵌合面３２０４と摺動可能な摺動面部３１２４ａとして、機能する。一方、第二嵌合面３１２４のうち摺動面部３１２４ａよりも遅角方向に位置するシュー１２０ｅ側の残部３１２４ｂは、規制位相範囲Ｒｐ内では第一嵌合面３２０４とは周方向にずれて位置する基面部３１２４ｂとして、機能する。

図９，１０に示すようにインナロータ２０は、第一嵌合面３２０４と周方向に連接する楔面３２０５を、さらに有している。この楔面３２０５は、ベーン２０１ａにおいて第一嵌合面３２０４よりもシュー１２０ｅ側の側面に形成され、図１０の如く当該第一嵌合面３２０４と連接する連接箇所３２０６から湾曲斜面状に延伸している。これにより楔面３２０５は、第一嵌合面３２０４との連接箇所３２０６に周方向に近接するほど、第二嵌合面３１２４との間の径方向間隔が狭くなる形態に、設けられている。

図９，１０に示すようにアウタロータ１０は、シュー１２０ａ，１２０ｅの間において第二嵌合面３１２４の基面部３１２４ｂから進角作動室３２内へ突出する突起３１２５を、さらに有している。この突起３１２５は、図１０に示す基面部３１２４ｂのうち摺動面部３１２４ａと連接する連接箇所３１２６に形成され、規制位相範囲Ｒｐ内では第一嵌合面３２０４を超える高さであって、楔面３２０５と径方向に間隔をあけて向き合う高さまで、突出している。それと共に、横断面の輪郭が山形を呈する突起３１２５において進角方向の側面３１２５ａは、規制位相範囲Ｒｐ内では摺動面部３１２４ａに周方向に近接するほど、楔面３２０５との間の径方向間隔が狭くなる略平坦の斜面状に、設けられている。

ここまで説明したように第三実施形態では、嵌合面３２０４，３１２４と楔面３２０５と突起３１２５との組から、フェイルセーフ構造３０５０が構成されている。この構造３０５０の下、規制位相範囲Ｒｐ内での突起３１２５は、第二嵌合面３１２４のうち第一嵌合面３２０４と摺動する摺動面部３１２４ａより遅角方向の基面部３１２４ｂから突出し、当該第一嵌合面３２０４より遅角方向の楔面３２０５から離間した状態となる。故に、規制位相範囲Ｒｐ内では第一嵌合面３２０４にも楔面３２０５にも接触し得ない突起３１２５によれば、嵌合面３２０４，３１２４同士の摺動、ひいてはロータ１０，２０の相対回転による回転位相変化を、妨げることがない。

一方、遅角ストッパ１４６によるインナロータ２０の係止時に、それら要素１４６，２０の変形等に起因する係止フェイルが万が一発生すると、回転位相が規制位相範囲Ｒｐ内から遅角方向の規制位相範囲Ｒｐ外へと変化する。すると、第二嵌合面３１２４から突出する突起３１２５は、図１０の如く第一嵌合面３２０４との連接箇所３２０６に近接するほど当該第二嵌合面３１２４との間隔を狭くしている楔面３２０５に対して、押付けられることになる。このとき、第二嵌合面３１２４の基面部３１２４ｂのうち摺動面部３１２４ａとの連接箇所３１２６から突出する突起３１２５の側面３１２５ａは、回転位相が規制位相範囲Ｒｐ内から規制位相範囲Ｒｐ外へと変化した直後に、楔面３２０５に対して押付けられ得る。またこのとき、第一嵌合面３２０４と摺動する摺動面部３１２４ａに近接するほど楔面３２０５との間隔を狭くしている側面３１２５ａは、第一嵌合面３２０４と連接の当該楔面３２０５に沿って案内されることで、嵌合面３２０４，３１２４の間に侵入し易くなる。

以上より、回転位相が規制位相範囲Ｒｐ内から規制位相範囲Ｒｐ外へ変化する場合に突起３１２５は、図１１の如く自身の側面３１２５ａ乃至はベーン２０１ａの各面３２０５，３２０４を塑性変形（例えば圧潰）させつつ、嵌合面３２０４，３１２４の間に即座に侵入し得る。故に、こうして侵入先の嵌合面３２０４，３１２４間に挟持されることにより突起３１２５は、第一嵌合面３２０４から圧縮力の作用を受けると共に、楔面３２０５から楔作用を受ける状態となる。この状態下、各作用に対する反力（抗力）を各作用元３２０４，３２０５に与えることで第一嵌合面３２０４から離脱し難くなる突起３１２５によれば、嵌合面３２０４，３１２４同士の摺動、ひいてはロータ１０，２０の相対回転による回転位相変化が確実に制限され得る。その結果、特に本実施形態では、摺動面部３１２４ａとの連接箇所３１２６から突出する突起３１２５が嵌合面３２０４，３１２４間に挟持されることで、図１１の回転位相乃至はその近傍位相にロックされることになる。ここでロックされる位相は、始動時における内燃機関の制御を通常通りに実施しても、その始動を許容可能な回転位相に、予め設定されている。したがって、内燃機関において係止フェイルに起因する運転性能の悪化、特に始動性の悪化を、信頼度の高いフェイルセーフ性の発揮により確実に抑制できるのである。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

具体的に第一実施形態では、シュー１２０ｅ以外のシューのうち少なくも一つに第一嵌合面１２４及び楔面１２５を設け、それに応じて、ベーン２０１ａ，２０１ｅの間以外のベーン間のうち少なくとも一箇所に第二嵌合面２０４及び突起２０５を設けてもよい。例えば図１２に変形例を示すように、全てのシュー１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅの各々に第一嵌合面１２４及び楔面１２５を設け、全てのベーン２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ，２０１ｅ間の各々に第二嵌合面２０４及び突起２０５を設けることができる。

第二実施形態では、シュー１２０ａ以外のシューのうち少なくも一つに第一嵌合面２１２４及び楔面２１２５を設け、それに応じて、ベーン２０１ａ，２０１ｂの間以外のベーン間のうち少なくとも一箇所に第二嵌合面２２０４及び突起２２０５を設けてもよい。また、第二実施形態では、フェイルセーフ構造５０をなす嵌合面１２４，２０４と楔面１２５と突起２０５との組を、設けなくてもよい。

第三実施形態では、ベーン２０１ａ以外のベーンのうち少なくも一つに第一嵌合面３２０４及び楔面３２０５を設け、それに応じて、シュー１２０ａ，１２０ｅの間以外のシュー間のうち少なくとも一箇所に第二嵌合面３１２４及び突起３１２５を設けてもよい。また、第二実施形態に準じて第三実施形態では、第一嵌合面３２０４と楔面３２０５との周方向の位置関係並びに第二嵌合面３１２４と突起３１２５との周方向の位置関係がそれぞれ逆となるフェイルセーフ構造４０５０を、図１３に示す変形例の如くフェイルセーフ構造３０５０に加えて、又は図示はしないがフェイルセーフ構造３０５０に代えて、設けてもよい。

第一〜第三実施形態では、規制位相範囲Ｒｐ内において楔面１２５，２１２５，３２０５と向かい合う突起２０５，２２０５，３１２５の横断面形状につき、第一嵌合面１２４，２１２４，３２０４及び第二嵌合面２０４，２２０４，３１２４間での挟持が可能となる限りにて、適宜な形状を採用してもよい。例えば、突起２０５，２２０５，３１２５の側面２０５ａ，２２０５ａ，３１２５ａを、規制位相範囲Ｒｐ内において摺動面部２０４ａ，２２０４ａ，３１２４ａに近接するほど、楔面１２５，２１２５，３２０５との間の間隔が狭くなる湾曲斜面状とするような、横断面形状であってもよい。あるいは、突起２０５，２２０５，３１２５の側面２０５ａ，２２０５ａ，３１２５ａを、径方向に沿って延伸する平坦面状とするような、横断面形状であってもよい。

第一〜第三実施形態では、基面部２０４ｂ，２２０４ｂ，３１２４ｂのうち摺動面部２０４ａ，２２０４ａ，３１２４ａとの連接箇所２０６，２２０６，３１２６よりも周方向に離間した箇所から、突起２０５，２２０５，３１２５を突出させてもよい。また、第一〜第三実施形態では、楔面１２５，２１２５，３２０５を設けなくてもよい。そして、本発明は、「動弁」としての吸気弁のバルブタイミングを調整する装置以外にも、「動弁」としての排気弁のバルブタイミングを調整する装置や、それら吸気弁及び排気弁の双方のバルブタイミングを調整する装置に適用してもよい。

１ バルブタイミング調整装置、２ カム軸、１０ アウタロータ（第一・第二実施形態：第一ロータ、第三実施形態：第二ロータ）、１２ ハウジング部材、１３ スプロケット部材、１４ 結合部材、２０ インナロータ（第一・第二実施形態：第二ロータ、第三実施形態：第一ロータ）、３１ 遅角作動室、３２ 進角作動室、５０，２０５０，３０５０，４０５０ フェイルセーフ構造、１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅ シュー、１２０ 周壁、１２４，２１２４，３２０４ 第一嵌合面、１２５，２１２５，３２０５ 楔面、１２６，２１２６，３２０６ 連接箇所、１４６ 遅角ストッパ、１４７ 進角ストッパ、２００ 回転軸、２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ，２０１ｅ ベーン、２０４，２２０４，３１２４ 第二嵌合面、２０４ａ，２２０４ａ，３１２４ａ 周方向中間部・摺動面部、２０４ｂ，２２０４ｂ，３１２４ｂ 残部・基面部、２０５，２２０５，３１２５ 突起、２０５ａ，２２０５ａ，３１２５ａ 側面、２０６，２２０６，３１２６ 連接箇所

Claims (5)

1. 内燃機関のクランク軸及びカム軸の一方と連動して周方向に回転する第一ロータと、
   前記クランク軸及びカム軸の他方と連動して周方向に回転する第二ロータであって、前記第一ロータとの間に区画される作動室に対して作動液が入出されることにより、前記第一ロータに対する回転位相が変化する第二ロータと、
   前記第一ロータに一体に設けられ、前記第二ロータを周方向に係止することにより、前記回転位相を所定の規制位相範囲内に規制するストッパとを、
   備え、前記クランク軸からの機関トルクの伝達により前記カム軸が開閉する動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であって、
   前記第一ロータは、周方向に延伸する第一嵌合面を、有し、
   前記第二ロータは、前記第一嵌合面よりも長く周方向に延伸して前記第一嵌合面と摺動嵌合する第二嵌合面、並びに前記第二嵌合面から前記第一嵌合面を超えて径方向に突出する突起を、有し、
   前記規制位相範囲内において、前記第二嵌合面の周方向の一部である摺動面部が、前記第一嵌合面に摺動し、
   前記規制位相範囲外において、前記第二嵌合面の周方向の残部である基面部から突出する前記突起が、前記第一嵌合面及び前記第二嵌合面の間に挟持されることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記第一ロータは、前記第一嵌合面と連接する箇所に周方向に近接するほど前記第二嵌合面との間隔が狭くなる楔面を、有し、
   前記規制位相範囲内において前記突起は、前記楔面と間隔をあけて向き合う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. 前記規制位相範囲内において前記突起は、前記摺動面部に対して周方向に近接するほど前記楔面との間隔が狭くなる側面を、有することを特徴とする請求項２に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 前記突起は、前記基面部のうち前記摺動面部と連接する箇所から突出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
5. 前記突起は、前記規制位相範囲外のうち前記内燃機関の始動を許容する前記回転位相において、前記第一嵌合面及び前記第二嵌合面の間に挟持されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。

Images