JP6312568B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁の開閉タイミングを運転状態に応じて可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。

従来のバルブタイミング制御装置としては、例えば、吸気弁側に適用された以下の特許文献１に記載されているものがある。

概略を説明すると、クランク軸から回転力が伝達されるハウジングと、該ハウジングの内部に相対回転自在に収容されて、カムシャフトの端部に固定されたベーンロータと、を備え、前記ハウジングの内周面に直径方向から互いに内方へ突出された複数のシューと前記ベーンロータの複数のベーンとの間に進角油室と遅角油室が隔成されている。

また、前記ハウジングとベーンロータとの間には、例えば機関停止時に、ベーンロータがハウジングに対して最遅角側の相対回転位置でロックさせるロック機構が設けられている。

このロック機構は、前記一つのベーンの内部軸方向に形成された摺動用孔に摺動自在に設けられたロックピンと、前記ハウジング本体の一端開口を閉塞するリアプレートに設けられて、前記ロックピンの先端部がコイルばねのばね力によって係合するロック穴とを備えている。

そして、機関始動時には、オイルポンプから電磁切換弁を介して前記遅角油室に供給された油圧が、同時に前記ロック穴に形成された受圧室にも供給される。この油圧によって、前記ロックピンがコイルばねのばね力に抗して後退移動してロック穴に対するロックが解除されるようになっている。

これにより、前記ハウジングに対するベーンロータの自由な相対回転が許容されて、機関運転状態に応じて進角側あるいは遅角側に相対回転することにより、吸気弁の開閉タイミングを制御するようになっている。

特開２０１１−２２０１３７号公報 特許第４１６８４５０号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載のバルブタイミング制御装置は、機関停止後の再始動までに、比較的長い時間放置した場合には、前記各遅角油室や各進角油室内の作動室及び油圧回路内の作動油がオイルパン内に自然落下して、前記各作動室や油圧回路内に空気が溜まってしまう。

したがって、機関始動時のクランキング時に、例えば前記油圧回路を介して前記各遅角油室にオイルポンプから油圧が供給されるが、このとき、前記油圧回路内や各遅角油室に溜まっていた空気が、前記油圧によって圧縮空気となってロック機構の前記記受圧室内に前記油圧よりも先に入り込んで前記ロックピンを不用意に後退移動させてしまうおそれがある。

これによって、前記各遅角油室に油圧が供給される前に、前記ベーンロータのハウジングに対するロックが解除されてしまう。この結果、ベーンロータの挙動が不安定となって前記カムシャフトに作用する交番トルクなどに起因してベーンロータのベーン部がハウジングの各シューに干渉して大きな打音が発生するおそれがある。

特に、冷機始動時には、前記オイルポンプから圧送される作動油の粘性も高いことから、油圧回路内での流動抵抗が大きくなって各遅角油室への油圧の供給が遅れるため、前記圧縮空気によるベーンロータの誤った早期解除が行われ易くなる。

そこで、特許文献２に記載されている発明のように、遅角油室と受圧室との間に空気抜き通路を形成し、この空気抜き通路は、ロータの周方向においてベーンの中間部に形成された溝部によって形成されていると共に、ロータを貫通して形成された大気通路に連通するようになっている。

そして、機関始動時に、前記遅角油室から受圧室側へ作動油に混在した空気が流入すると、前記空気抜き通路から大気通路を通って大気に排出されることにより、ロックピンの不用意な抜けだしを抑制するようになっている。

しかしながら、前記特許文献２に記載されている発明は、前記空気抜き通路が大気通路と常時連通して状態になっているか、あるいは連通状態から所定時間経過した後に連通が遮断されるようになっている。つまり、比較的長い連通状態が維持されている。

このため、遅角油室に供給された空気が排出された後には、作動油もそのまま排出されてしまうおそれがある。この結果、チェーンスプロケットに対するロータの相対回転変換の応答性が低下してしまう。

本発明は、機関始動におけるロック早期解除の発生を抑制して、ベーンロータによる干渉打音の発生を抑制すると共に、エア排出後におけるベーンロータの相対回転変換の良好な作動応答性を確保し得るバルブタイミング制御装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、とりわけ、ハウジングに対してベーンロータの相対回転位置をロックするか、または、進角作動室または遅角作動室の少なくとも一方側の作動室からの油圧によって前記ベーンロータのロックを解除するロック機構と、ロータ部の前記ハウジングとの接触面に形成されて、前記進角作動室または遅角作動室の一方と連通する連通溝と、前記ハウジングに設けられ、前記連通溝と大気とを適宜連通する連通孔と、を備え、
前記ロック機構によってベーンロータがロックされている場合は、前記連通溝の一部と連通孔が重なるように形成すると共に、前記連通溝の一部の重なり長さを、前記連通孔の半径長さよりも短く形成し、
前記ロック状態が解除されて、前記ベーンロータが相対回転した際には、前記連通溝の一部と連通孔との連通を規制するように形成し、
前記ロック機構は、前記ベーンロータの最遅角側の相対回転位置でハウジングに対してロックさせると共に、前記連通溝は前記進角作動室と連通することを特徴としている。

本発明によれば、機関始動におけるベーンロータのロックの誤った早期解除を抑制して、ベーンロータによる干渉打音の発生を抑制することができると共に、エア排出後におけるベーンロータの相対回転変換の良好な作動応答性を確保することができる。

本発明に係るバルブタイミング制御装置の一実施形態を示す分解斜視図である。 同実施形態のバルブタイミング制御装置の油圧回路を示す概略図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 Ａは本実施形態に供されるロータ部のエア抜き溝を示す断面図、Ｂはエア抜き溝の他の構造を示す断面図である。 第２エア抜き溝と第２連通孔との関係を示し、Ａは要部拡大図、ＢはＡのＢ−Ｂ線断面図である。 同実施形態によるバルブタイミングを遅角側に制御した状態を、フロントプレートを外して示す正面図である。 同実施形態によるバルブタイミングを進角側に制御した状態を、フロントプレートを外して示す正面図である。 同実施形態によるバルブタイミングを遅角側に制御した状態を、フロントプレートを取り付けた状態で示す正面図である。 同実施形態によるバルブタイミングを進角側に制御した状態を、フロントプレートを取り付けた状態で示す正面図である。 本発明の第２実施形態におけるバルブタイミングを遅角側に制御した状態を、フロントプレートを取り付けた状態で示す正面図である。 本実施形態によるバルブタイミングを進角側に制御した状態を、フロントプレートを取り付けた状態で示す正面図である。 第３実施形態におけるバルブタイミングを遅角側に制御した状態を、フロントプレートを取り付けた状態で示す正面図である。 第４実施形態における第２エア抜き溝と第２連通孔との関係を示し、Ａは要部拡大図、ＢはＡのＢ−Ｂ線断面図である。 第５実施形態に供される第２エア抜き溝と第２連通孔を示す拡大図である。

以下、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置を吸気弁側に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。

このバルブタイミング制御装置は、図１、図２、図６〜図９に示すように、機関の図外のクランクシャフトによってタイミングチェーンを介して回転駆動されるスプロケット１と、該スプロケット１に対して相対回動可能に設けられたカムシャフト２と、スプロケット１とカムシャフト２との間に配置されて、該両者１，２の相対回動位置を変換する位相変換機構３と、該位相変更機構３の作動をロックするロック機構４と、を備えている。

前記スプロケット１は、後述するハウジング本体１１と一体に形成されており、外周にギア部が形成されている。

前記カムシャフト２は、図外のシリンダヘッドにカム軸受を介して回転自在に支持され、外周面所定位置に図外の吸気弁をバルブスプリングのばね力に抗して開作動させる複数の駆動カムが一体に設けられていると共に、一端部２ａの内部軸方向に後述するカムボルト６の雄ねじ部６ａが螺着する雌ねじ孔２ｂが形成されている。

前記位相変換機構３は、カムシャフト２の一端部２ａ側に配置されたハウジング５と、前記カムシャフト２の一端部２ａに前記カムボルト６によって軸方向から固定されて、前記ハウジング５内に回転自在に収容されたベーンロータ７と、前記ハウジング５内に形成されて、後述するハウジング本体１１の内周面に一体に有する５つの第１〜第４シュー８ａ〜８ｅとベーンロータ７の後述する５枚のベーン２２〜２６とによって隔成されたそれぞれ５つの遅角作動室である遅角油室９及び進角作動室である進角油室１０と、前記各遅角油室９と各進角油室１０にそれぞれ油圧を選択的に給排する油圧回路と、を備えている。

前記ハウジング５は、軸方向両端が開口されたほぼ円筒状の前記ハウジング本体１１と、該ハウジング本体１１の軸方向前端開口を閉塞するフロントプレート１２と、ハウジング本体１１の軸方向後端開口を閉塞するリアプレート１３とを備え、該ハウジング本体１１に対してフロントプレート１２とリアプレート１３が５本のボルト１４によって軸方向から共締めにより一体的に結合されている。

前記ハウジング本体１１は、焼結金属材によって一体に形成され、外周に前記スプロケット１が一体に設けられていると共に、内周面の円周方向のほぼ等間隔位置に前記５つの第１〜第４シュー８ａ〜８ｅが内方へ一体に突設されている。

この各シュー８ａ〜８ｅは、それぞれが側面視ほぼ台形状に形成されて、それぞれの先端部に軸方向に沿って形成されたシール溝内にほぼコ字形状のシール部材１６がそれぞれ嵌着固定されている。また、各シュー８ａ〜８ｅの径方向外周側、つまりハウジング本体１１の内周面に対する結合部である付け根部側の内部軸方向には、前記各ボルト１４が挿通するボルト挿通孔１７が貫通形成されている。

前記フロントプレート１２は、金属板をプレス成形によって比較的薄肉な円板状に形成され、中央に前記カムボルト６の頭部６ｂが嵌入する大径孔１２ａが穿設されていると共に、外周側の円周方向等間隔位置には、前記各ボルト１４が挿通する５つのボルト孔１２ｂが貫通形成されている。

前記リアプレート１３は、全体が焼結合金によって形成されていると共に、中央に前記カムシャフト２の一端部２ａが挿通して回転自在に支持される支持孔１３ａが貫通形成されていると共に、外周側の円周方向等間隔位置には、前記各ボルト１４の先端部の雄ねじが螺着する５つの雌ねじ孔１３ｂが形成されている。

また、前記リアプレート１３の内端面には、前記各進角油室１０に連通する５つの進角側油溝１８が前記支持孔１３ａの中心から放射状に形成されている。

前記ベーンロータ７は、金属材によって一体に形成されており、中央に形成された挿通孔７ａ内に軸方向から挿通した前記カムボルト６によってカムシャフト２の一端部２ａに軸方向から固定された円筒状のロータ部２１と、該ロータ部２１の外周面の円周方向のほぼ等間隔位置に放射状に突設された５枚の第１〜第５ベーン２２〜２６と、を備えている。

前記ロータ部２１は、前記各シュー８ａ〜８ｅの先端部上面に嵌着固定された前記シール部材１６に摺動しつつ回転するようになっている。また、ロータ部２１は、図６〜図９に示すように、前記各ベーン２２〜２６のそれぞれの両側の径方向に前記各遅角油室９に連通する５つの遅角側油孔１９が径方向に沿ってそれぞれ貫通形成されている。また、ロータ部２１のカムシャフト２側の端面中央には、図２に示すように、前記カムシャフト２の一端部２ａ先端が嵌合する嵌合溝２１ａが形成されている。

前記各ベーン２２〜２６は、図６にも示すように、それぞれが各シュー８ａ〜８ｅ間に配置されていると共に、各先端面に軸方向に形成されたシール溝内に前記ハウジング本体１１の内周面１１ａに摺接するほぼコ字形状のシール部材２０がそれぞれ嵌着されている。

また、この各ベーン２２〜２６は、第１ベーン２２が最大幅に形成され、他の４枚の第２〜第５ベーン２３〜２６が第１ベーン２２よりも十分に小さい幅でかつほぼ同一の幅に設定されている。このように、最大幅の第１ベーン２２に対して他の４つのベーン２３〜２６の幅をそれぞれ小さくすることによってベーンロータ７全体の重量バランスを均一化するようになっている。

前記第１ベーン２２は、ベーンロータ７が図６、図８に示す最大反時計方向へ回転した際に、一側面が前記第１シュー８ａの対向側面に当接して前記ハウジング５に対する最大遅角側の相対回転位置が規制され、ベーンロータ７が図７、図９に示す最大時計方向へ回転した際に、他側面が前記第２シュー８ｂの対向側面に当接して最大進角側の相対回転位置が規制されるようになっている。

なお、前記第１ベーン２２が第１、第２シュー８ａ、８ｂに当接した状態では、図６，図７に示すように、他のベーン２３〜２５は円周方向で対向するいずれのシュー８ａ〜８ｅにも当接しないようになっている。

前記ロック機構４は、図１〜図３及び図６〜図９に示すように、前記第１ベーン２２の内部軸方向に貫通形成された摺動用孔２９と、該摺動用孔２９内に摺動自在に収容されて、リアプレート１３側に対して進退自在が設けられたロックピン３０と、前記リアプレート１３の径方向のほぼ中央所定位置に形成され、前記ロックピン３０の先端部３０ａが係合してベーンロータ７をロックするロック凹部であるロック穴３１と、機関の始動状態に応じて前記ロックピン３０の先端部３０ａをロック穴３１に係合させ、あるいは係合を解除させる係脱機構と、から構成されている。

前記摺動用孔２９は、図３に示すように、内周面が段差径状に形成されて、リアプレート１３側の前端側の小径孔２９ａと後端側の大径孔２９ｂとを有し、該小径孔２９ａと大径孔２９ｂとの間に環状の第１段差部２９ｃが形成されている。

前記ロックピン３０は、図２、図３に示すように、前記ロック穴３１と摺動用孔２９に対応して外周面が段差径状に形成され、最小径の前記先端部３０ａと、該先端部３０ａ側より後ろ側の中空状の小径部３０ｂ及び大径部３０ｃと、該小径部３０ｂと大径部３０ｃとの間に形成された第２段差部３０ｄを有し、前記先端部３０ａは、中実になっており、この外周面が円錐状に形成されて前記ロック穴３１内に係合し易い形状になっている。

また、前記摺動用孔２９の第１段差部２９ｃとロックピン３０の第２段差部３０ｄとの間に環状の第１受圧室３３ａが形成されていると共に、前記ロックピン３０の先端部３０ａとロック穴３１との間に第２受圧室３３ｂが形成されている。これら第１、第２受圧室３３ａ、３３ｂは、後述する解除用油圧回路の一部を構成している。

前記ロック穴３１は、リアプレート１３に穿設された保持孔３ｃに圧入固定された有底円筒状のロック穴構成部３４の内部に形成されて、ロック穴構成部３４を介して円周方向の前記進角油室１０側寄り、つまり、ベーンロータ７が最大遅角側に相対回転した場合に前記ロックピン３０と軸方向から対向する位置に形成されている。

したがって、前記ロックピン３０がロック穴３１係合した場合には、ハウジング５とベーンロータ７の相対回転角度が機関始動に最適な最大遅角の変換角度となるように設定されている。

また、前記摺動用孔２９の後端側のベーンロータ７の後面には、図１及び図２に示すように、切欠溝３５がロック穴３１の径方向に沿って形成されている。この切欠溝３５は、前記フロントプレート１３の挿通孔１２ａの孔縁に周方向に沿って円弧状に切欠形成された溝状の第１連通孔５０を介して外気と連通させることによって、ベーンロータ７の回転範囲内で常にロックピン３０の摺動用孔２９内での良好な摺動性を確保するようになっている。

前記第１連通孔５０は、その円弧長さが前記ベーンロータ７の最遅角側と最進角の相対回転する範囲内において常時切欠溝３５と連通する長さに設定されていると共に、後述する連通機構の一部を構成している。これによって、前記ロックピン３０の摺動用孔２９内での良好な摺動性を確保されるようになっている。

前記係脱機構は、前記ロックピン３０の後端部とフロントプレート１２の内端面との間に弾装されて、ロックピン３０を進出方向(ロック穴３１方向)へ付勢するコイルスプリング３２と、前記ロック穴３１と第１、第２受圧室３３ａ、３３ｂ内にそれぞれ油圧を供給してロックピン３０を後退させる解除用油圧回路と、から構成されている。

前記コイルスプリング３２は、前記ベーンロータ７が最大遅角位相位置に相対回転した際に、そのばね力によって前記ロックピン３０を進出移動させて、ロックピン３０の先端部３０ａをロック穴３１内に係入させて、ハウジング５に対してベーンロータ７をロックさせるようになっている。

この解除用油圧回路は、図３に示すように、前記遅角油室９と進角油室１０にそれぞれ供給された油圧を、第１ベーン２２の内部及び側面に形成された第１油孔４１ａと第２油孔４１ｂを介して前記第１受圧室３３ａと第２受圧室３３ｂにそれぞれ供給する。これによって、前記ロックピン３０を、前記コイルスプリング３２のばね力に抗して後退移動させて、先端部３０ａと前記ロック穴３１との係合を解除して、ハウジング５に対してベーンロータ７の相対回転を許容するようになっている。

また、前記ハウジング本体１１とリアプレート１３との間には、これらの各構成部材を前記各ボルト１４によって組み付ける際に、ハウジング本体１１とリアプレート１３の回転位置、つまり前記ロックピン３０の先端部３０ａとロック穴３１との円周方向の位置決めなどを行う位置決め手段が設けられている。

この位置決め手段は、図１に示すように、前記ハウジング本体１１の一つのシュー２２に形成された図外の位置決め溝と、前記リアプレート１３の外周部側の内端面の前記位置決め溝と対応する位置に設けられた位置決めピン４２と、から構成されている。

前記油圧回路は、前記各遅角、進角油室９，１０に対して油圧を選択的に供給するか、あるいは各遅角、進角油室９，１０内の油を排出するもので、図２に示すように、前記各遅角側油孔１９に連通する遅角側通路３６と、前記各進角側油溝１８に連通する進角側通路３７と、該各通路３６，３７に設けられた電磁切換弁３８と、各通路３６，３７に電磁切換弁３８を介して油圧を選択的に供給するオイルポンプ３９と、前記各遅角側、進角側通路３６，３７に電磁切換弁３８を介して選択的に連通するドレン通路４０と、を備えている。なお、前記オイルポンプ３９の吸入通路３９ｂとドレン通路４０はオイルパン４１に連通している。

前記両遅角側、進角側通路３６、３７は、一端部がカムシャフト一端部２ａの径方向や内部軸方向に沿って形成された油通路孔３６ａ、３７ａ及び外周側のグルーブ溝３６ｂ、３７ｂ介して前記各油溝１８及び各油孔１９に連通している。

前記電磁切換弁３８は、２方向弁であって、図外のコントローラかからの出力信号によって各通路３６，３７とオイルポンプ３９の吐出通路３９ａとドレン通路４０とを選択的に切り換え制御するようになっている。

前記コントローラは、内部のコンピュータが図外のクランク角センサやエアーフローメータ、水温センサ、スロットルバルブ開度センサなどの各種センサ類からの情報信号を入力して現在の機関運転状態を検出すると共に、かかる機関運転状態に応じて前記電磁切換弁３８の電磁コイルに制御電流を出力するようになっている。

そして、前記フロントプレート１２とロータ部２２との間には、機関の始動初期に前記遅角油室９と進角油室１０内に供給された圧縮空気を大気に排出する連通機構が設けられている。

具体的に説明すれば、前記連通機構は、図１、図３、図５〜図９に示すように、前記ベーンロータ７のロータ部２１の前記フロントプレート１２の内側面１２ｃに対向した一端面２１ｂに形成された２つの連通溝である第１、第２エア抜き溝５１，５２と、前記フロントプレート１２の挿通孔１２ａの内周縁に形成されて、前記第１エア抜き溝５１に適宜連通する前記第１連通孔５０と、フロントプレート１２の前記第１連通孔５０の側部に形成されて、前記第２エア抜き溝５２に適宜連通する第２連通孔５３と、から構成されている。

前記第１、２エア抜き溝５１、５２は、図４及び図５Ａ，Ｂに示すように、前記一端面２１ｂの前記第１ベーン２２を挟んだ周方向両側に形成されていると共に、横断面ほぼ矩形状に形成され、前記ロータ部２１の外周縁から径方向内側へ細長く形成されている。この第１エア抜き溝５１，５２は、前記ロータ部２１の一端面２１ｂとサイドクリアランスをもって対向した前記フロントプレート１２の内側面１２ｃと協働して通路孔を構成している。

また、各エア抜き溝５１，５２は、図６及び図８に示すように、前記ベーンロータ７が最大遅角側の相対回転位置において、それぞれの径方向の各外側の各一端部５１ａ、５２ａが前記一つの遅角油室９と進角油室１０にそれぞれ連通する一方、径方向の各内側の各他端部５１ｂ、５２ｂが前記第１連通孔５０と第２連通孔５３にそれぞれ連通するようになっている。

すなわち、図５Ａ，Ｂに示す第２エア抜き溝５２側を例に取ると、該第２エア抜き溝５２は、ベーンロータ７が最大遅角側の相対回転位置にある場合には、一端部５２ａが前記ロータ部２１と第１シュー８ａの径方向内端面との間に隙間Ｃを介して前記進角油室９に連通していると共に、他端部５２ｂが前記第２連通孔５３に重なり合っている（オーバーラップ領域）。この他端部５２ｂのオーバーラップ領域長さＬは、前記第２連通孔５３の中心Ｐからの半径ｒの長さよりも僅かに短く形成されている。

一方、前記第１エア抜き溝５１は、図８に示すように、進角油室９側の一側縁が円弧状の第１連通孔５０の周方向の進角油室９側の端縁に沿って形成されていると共に、一端部が進角油室９に連通し、他端部の先端縁が第１連通孔５０に連通している。

なお、本実施形態では、第１連通孔５０は、円弧状に形成されているが、この第１連通孔５０も第２連通孔５３と同じく小径な円形孔としてもよく、この場合も第１エア抜き溝５１の他端部５１ｂと第１連通孔５０との重なり合うオーバーラップ領域が前記Ｌとｒと同じ関係になるように構成することも可能である。

そして、図７及び図９に示すように、前記ベーンロータ７が最遅角側の相対回転位置から進角側へ相対回転すると、各フロントプレート１２と位置ずれが生じて各内端開口がフロントプレート１２の内側面１２ｃによって閉塞されて連通が規制されるようになっている。

特に、前記第２エア抜き溝５２は、前記Ｌとｒとの関係で第２連通孔５３とのオーバーラップ領域が小さくなっており、また、第１エア抜き溝５１も一側縁が第２連通孔５０の側縁に配置されていることから、前記ベーンロータ７の最遅角側から進角側へ僅かな位置ずれが生じると、即座に第２エア抜き溝５２との連通が遮断されることになる。また、前記第２連通孔５３の内径も比較的小さく形成されていることから、第２エア抜き溝５２との連通の規制速度の向上に貢献している。

また、前記各エア抜き溝５１，５２は、巾寸法が約１ｍｍ程度であって断面積が極めて小さく形成されていることから、前記遅角油室９と進角油室１０内の空気を通流させることはできるが、作動油は粘度に拘わらず殆ど通流させることができないような大きさになっている。

なお、前記第１、第２エア抜き溝５１，５２は、図４Ｂに示すように、横断面ほぼＶ字形状に形成することも可能であり、このようにすればベーンロータ７の焼結成形時の型抜き性が良好になると共に、断面積を小さくできるので、作動油の通流をさらに制限することが可能になる。
〔本実施形態の作用〕
以下、本実施形態の作用を説明すれば、まず、機関停止時には、図６及び図８に示すように、カムシャフト２に作用する交番トルクによってベーンロータ７が最大遅角位置に相対回転し、この位置でコイルスプリング３２のばね力によってロックピン３０の先端部３０ａがロック穴３１内に係入して、ベーンロータ７を始動に最適な最遅角側の位置にロックする。

かかる機関停止状態が例えば１日間などの比較的長時間継続されていると、この時点で最大容積となっている前記各遅角油室９や最小容積の各進角油室１０及び油圧回路内の作動油が自然にオイルパン４１内に落下して、各油室９、１０や各通路３６、３７などの油圧回路内に空気が流入して滞留する。

次に、イグニッションスイッチをオン操作して始動が開始されると、つまり、クランキング初期の段階において、コントローラが電磁切換弁３８の電磁コイルへの非通電状態が維持される。これによって、図２に示すように、オイルポンプ３９の吐出通路３９ａと遅角側通路３６を連通させると同時に、進角側通路３７とドレン通路４０を連通させる。

このため、オイルポンプ３９から吐出された作動油は、遅角側通路３６などを介して各遅角油室９内に流入して、該各遅角油室９が高圧になる一方、各進角油室１０内の作動油が進角側通路３７を通ってドレン通路４０からオイルパン４１内に排出されて、各進角油室１０内が低圧になる。

このとき、前記各遅角油室９や遅角側通路３６などの油圧回路内に溜まった空気は、前記油圧によって押し込まれて圧縮空気となり、前記油圧よりも先に各遅角油室９に圧縮空気として供給されるが、この圧縮空気は、一つの遅角油室９ａから前記第１エア抜き溝５１を通って、第１連通孔５０から大気中へ速やかに排出される。

このように、前記一つの遅角油室９ａに流入し、また、この遅角油室９ａで形成された圧縮空気は、前記第１エア抜き溝５１を通って第１連通孔５０から大気中に速やかに排出されるため、前記圧縮空気は、第１油孔４１ａからロック穴３１の第１受圧室３３ａに流入することがなくなる。したがって、前記ロックピン３０は、後退移動することなく、先端部３０ａが早期にロック穴３１から抜けだしてロックが解除されることがなくなる。

このため、ベーンロータ７は、かかる機関始動のクランキン初期の時点ではロック状態が維持されて、最遅角の相対回転位置になっていることから、スムーズなクランキングによって良好な始動性が得られることは勿論のこと、ばたつきが抑制されると共に、各ベーン２２〜２６と各シュー８ａ〜８ｅとの間の干渉が抑制される。この結果、斯かる激しい干渉打音の発生を十分に抑制することができる。特に、前記第１ベーン２２と各シュー８ａ８ｂとの間の干渉打音の発生を十分に抑制できる。

前記一つの遅角油室９ａから圧縮空気が外部に排出されると同時に、前記ポンプ吐出油圧が前記各油孔１９から各遅角油室９に供給されると共に、この油圧が前記第１油孔４１ａから第１受圧室３３ａ内にも流入して高圧となり、これにより、ロックピン３０が後退動して先端部３０ａがロック穴３１から抜け出して、ベーンロータ７の自由な回転が確保される。

したがって、各遅角油室９の容積の拡大状態が維持させることに伴い、ベーンロータ７が、図６及び図８に示すように、反時計方向へ回転した状態となって、第１ベーン２２の一側面が第１シュー８ａの対向側面に当接して、それ以上の反時計方向の回転が規制される。これにより、ベーンロータ７、つまりカムシャフト２は、スプロケット１(リアプレート１３)に対して相対回転角度が最遅角側に維持される。

次に、機関が例えばアイドリング運転などの所定の機関運転状態に移行した場合は、コントローラから電磁切換弁３８に制御電流が出力されて、吐出通路３９ａと進角側通路３７を連通させると同時に、遅角側通路３６とドレン通路４０を連通させる。これにより、各遅角油室９内の作動油が排出されて低圧になると共に、各進角油室１０に作動油が供給されて内部が高圧になる。このとき、一つの進角油室１０ａから第２油孔４１ｂを介して第２受圧室３３ｂに油圧が供給されることから、この油圧によってロックピン３０はロック穴３１から抜け出した状態が維持される。

このため、ベーンロータ７は、図７，図９に示すように、ハウジング５に対して時計方向へ回転して、第１ベーン２２の他側面が第２シュー８ｂの対向側面に当接して、それ以上の時計方向の回転が規制される。これによって、カムシャフト２のスプロケット１に対する相対回動位相が最進角側に変換される。この結果、吸気弁の開閉タイミングが最進角側に制御されて、かかる運転域における機関の性能を向上させることができる。

以上のように、本実施形態では、機関始動のクランキング初期には、油圧回路の遅角側通路３６や遅角油室９内の圧縮空気が、連通機構の第１エア抜き溝５１と第１連通孔５０を介して大気中に速やかに排出されるため、ロックピン３０がロック穴３１から誤って早期に抜け出してロックが解除されることがなくベーンロータ７は安定に最遅角側の相対回転位置に保持される。

この結果、カムシャフト２に発生する交番トルクなどに起因したベーンロータ７のばたつきが抑制されると共に、各ベーン２２〜２６や各シュー８ａ〜８ｅとの干渉による打音(騒音)の発生を十分に抑制することができる。

また、前記機関の始動初期(クランキング初期)にオイルポンプ３９から吐出された油圧によって油圧回路内で圧縮された空気は、油圧回路側のクリアランスなどによって前記進角側通路３７に流入して進角油室１０にも供給されるおそれがあるが、この一つの進角油室１０ａに供給された圧縮空気は、前述した第２エア抜き溝５２から第２連通孔５３を通って大気中に排出される。このため、前記一つの進角油室１０ａから第２油孔４１ｂを介して第２受圧室３３ｂに流入することがなくなるので、この状態においても、ロックピン３０のロック穴３１からの早期の抜け出しによるロック解除を抑制することが可能になる。

特に、本実施形態では、前述した機関の始動開始後に、各油室９，１０内のエア抜きが完了した後に、ロック機構によるロックが解除されて遅角油室９内の油圧によって前記ベーンロータ７が、進角側へ僅かに相対回転すると、図７及び図９に示すように、前記第１エア抜き溝５１と第２エア抜き溝５２がフロントプレート１２の内側面１２ｃによって速やかに閉止されることから、前記各エア抜き溝５１，５２からのエアの排出作用はなくなる。

つまり、前記ベーンロータ７が僅かに進角側へ相対回転してフロントプレート１２との周方向へ相対的に位置ずれが生じると、前述した特異な構成によって、前記第１エア抜き溝５１と第１連通孔５０の連通と、第２エア抜き溝５２と第２連通孔５３との連通が即座に遮断されることから、前記各油室９，１０に供給された作動油が前記各エア抜き溝５１，５２や各連通孔５０、５３から大気に排出することがない。

したがって、作動油によるベーンロータ７の進角側への作動応答性が向上して、バルブタイミング制御の良好な応答性を確保できる。
〔第２実施形態〕
図１０及び図１１は本発明の第２実施形態を示し、第１実施形態の構造を前提として、前記ロータ部２１側の第１、第２エア抜き溝５１、５２と、フロントプレート１２側の第１、第２連通孔５０、５３の他に、他の４つの遅角油室９と大気を連通する複数のエア抜き溝を形成したものである。

すなわち、前記ロータ部２１の一端面２１ｂに、他のベーン２３〜２６の一側に各遅角油室９に連通する４つのエア抜き溝５４〜５７が形成されていると共に、フロントプレート１２の前記各エア抜き溝５４〜５７に対応した位置に小径な連通孔５８〜６１が貫通形成されている。この各エア抜き溝５４〜５７は、前記第１エア抜き溝５１と同じ構造であって、断面積も同じであるが、前記各連通孔５８〜６１は、前記第２連通孔５３の内径と同じく大きさに形成されている。

したがって、この実施形態によれば、第１実施形態と同じく機関の始動初期において、遅角側通路３６などの油圧回路と他の遅角油室９からの圧縮空気を速やかに大気に排出することができる。したがって、各遅角油室９内での油圧によってベーンロータ７の最遅角側への相対回転位置の保持性を向上させることが可能になる。

また、本実施形態では、前記第１連通孔５０を、ロックピン３０の摺動性を確保するための空気抜き孔を利用したが、これに限定されるものでなく、第２連通孔５３と同じく、前記空気抜き孔とは別個に小径な連通孔を形成することも可能である。
〔第３実施形態〕
図１２は第３実施形態を示し、第２実施形態における前記ロータ部２１の一端面２１ｂに形成された５つのエア抜き溝とフロントプレート１２に形成された５つの連通孔をそれぞれ４つとしたものである。

つまり、第１実施形態における第１、第２エア抜き溝５１，５２と第１、第２連通孔５０，５３の他に、他の遅角油室９に連通する第２実施形態における第３、第４エア抜き溝５４、５７が形成されていると共に、これらに対応してフロントプレート１２に第３、第４に小径な連通孔５８、６１が貫通形成されている。この各エア抜き溝５４、５７は、前記第１エア抜き溝５１と同じ構造であって、断面積も同じであるが、前記各連通孔５８、６１は、前記第２連通孔５３の内径と同じく大きさに形成されている。

したがって、この実施形態によれば、前記各実施形態と同じく機関の始動初期において、遅角側通路３６などの油圧回路と他の遅角油室９からの圧縮空気を速やかに大気に排出することができる。したがって、各遅角油室９内での油圧によってベーンロータ７の最遅角側への相対回転位置の保持性を向上させることが可能になる。

また、本実施形態では、前記第１連通孔５０を、ロックピン３０の摺動性を確保するための空気抜き孔を利用したが、これに限定されるものでなく、第２連通孔５３と同じく、前記空気抜き孔とは別個に小径な連通孔を形成することも可能である。
〔第４実施形態〕
図１３Ａ，Ｂは第４実施形態を示し、第１実施形態を基本構成として、前記第２エア抜き溝５２の長さを短く形成して、ベーンロータ７が最遅角位置にある場合に、他端部５２ｂの前記第２連通孔５３に臨む長さＬを第２連通孔５３の半径ｒ長さよりもさらに短く形成して両者５２ｂ、５３の重合面積、つまり、オーバーラップ領域をさらに小さくしたものである。

したがって、この実施形態によれば、前記他端部５２ｂと第２連通孔５３とのオーバーラップ領域を小さくすることによって、前記機関始動時における良好なエア抜き効果を確保できることは勿論のこと、前記ベーンロータ７が進角側へ僅かに相対回転した際には、前記他端部５２ｂがフロントプレート１２によって即座に遮断されて、他端部５２ｂと第２連通孔５３との連通がさらに速やかに規制される。したがって、作動油の大気への排出をさらに抑制することができる。
〔第５実施形態〕
図１４は第５実施形態を示し、前記第２エア抜き溝５２の基本形状は第１実施形態と同じく他端部５２ｂの第２連通孔５３に臨む長さＬは第２連通孔５３の半径ｒ長さよりも短く形成されているが、異なるところは、他端部５２ｂの形状を先端先細り状の流線形状、つまり放物線状に形成したものである。

したがって、この実施形態では、前記他端部５２ｂの特殊形状によってベーンロータ７の進角側への相対回転直後から第２連通孔５３との連通を遮断することができる。したがって、この実施形態でも、作動油の大気への排出をさらに抑制することができる。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、バルブタイミング制御装置を排気弁側に適用した場合も、機関始動時には、ベーンロータ７が例えば最進角側に相対回転している際にも、圧縮空気の排出によってベーンロータ７のばたつきや各シューとの干渉を効果的に抑制することが可能になる。

１…スプロケット
２…カムシャフト
３…位相変換機構
４…ロック機構
５…ハウジング
７…ベーンロータ
８ａ〜８ｅ…第１〜第４シュー
９…遅角油室（遅角作動室）
１０…進角油室（進角作動室）
１１…ハウジング本体
１２…フロントプレート(プレート)
１３…リアプレート
１４…ボルト
１８…進角側油溝
１９…遅角側油孔
２１…ロータ部
２２…第１ベーン
２３〜２６…第２〜第５ベーン
２９…摺動用孔
３０…ロックピン
３１…ロック穴
３２…コイルスプリング(付勢部材)
３３ａ・３３ｂ…第１、第２受圧室
３５…切欠溝
３６…遅角側通路
３７…進角側通路
３８…電磁切換弁
３９…オイルポンプ
４０…ドレン通路
５０・５８・５９・６０・６１…連通孔
５１・５２・５４・５５・５６・５７…エア抜き溝(連通溝)
Ｌ…他端部の連通孔に臨む長さ
ｒ…連通孔の半径長さ

Claims (2)

1. クランクシャフトから回転力が伝達され、内周面に複数のシューが突設されたハウジングと、
   前記ハウジングの内部に相対回転自在に収容されている共に、カムシャフトの一端部に固定されたロータ部及び該ロータ部の外周面から放射状に設けられたベーンと、を有し、前記各シューと協働してハウジング内部に遅角作動室と進角作動室を隔成するベーンロータと、
   前記ハウジングに対して前記ベーンロータの相対回転位置をロックするか、または、前記進角作動室または遅角作動室の少なくとも一方側の作動室からの油圧によって前記ベーンロータのロックを解除するロック機構と、
   前記ロータ部の前記ハウジングとの接触面に形成されて、前記進角作動室または遅角作動室の一方と連通する連通溝と、
   前記ハウジングに設けられ、前記連通溝と大気とを適宜連通する連通孔と、
   を備え、
   前記ロック機構によってベーンロータがロックされている場合は、前記連通溝の一部と連通孔が重なるように形成すると共に、前記連通溝の一部の重なり長さを、前記連通孔の半径長さよりも短く形成し、
   前記ロック状態が解除されて、前記ベーンロータが相対回転した際には、前記連通溝の一部と連通孔との連通を規制するように形成し、
   前記ロック機構は、前記ベーンロータの最遅角側の相対回転位置でハウジングに対してロックさせると共に、前記連通溝は前記進角作動室と連通することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
2. クランクシャフトから回転力が伝達され、内周面に複数のシューが突設されたハウジングと、
   外周に機関弁を開閉する駆動カムを有するカムシャフトの一端部に固定されたロータ部及び該ロータ部の外周面から放射状に設けられたベーン部と、を有し、前記ハウジングの内部に相対回転自在に収容されて前記各シューと協働してハウジング内部に遅角作動室と進角作動室を隔成するベーンロータと、
   前記ハウジングに対する前記ベーンロータの相対回転を最進角位相位置または最遅角位相位置でロックし、前記進角作動室と遅角作動室の両方の作動室を介して供給された油圧によってロックを解除するロック機構と、
   前記ロータ部の前記ハウジングとの接触面に形成されて、前記進角作動室または遅角作動室のいずれか一方と連通する連通溝と、
   前記ハウジングに設けられ、前記連通溝の一部と重なって大気とを連通させる連通孔と、
   を備え、
   前記連通孔に対する前記連通溝の一部の重なり長さを、前記連通孔の半径長さよりも短く形成し、
   前記ロック機構によってベーンロータがロック状態になっている場合は、前記連通溝と連通孔を介して前記一方の作動室を前記大気と連通させると共に、
   前記ロック状態が解除されて前記ベーンロータが所定角度だけ相対回転した際には、前記連通溝と連通孔との位置ずれによって前記一方の作動室と大気との連通が規制されるように構成した連通機構と、
   を備え、
   前記連通機構は、前記カムシャフトに固定された前記ベーンロータのロータ部に設けられて、前記両方の作動室にそれぞれ連通する一対の連通溝と、前記ハウジングに形成され、前記各連通溝と大気とを連通する一対の連通孔と、を有していることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

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