JPH09280017A - 内燃機関のバルブタイミング変更装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルブの開閉タイミングを所定のタイミング
に保持するためのロックピン及び係止穴の損傷を防止す
る。 【解決手段】 吸気側カムシャフト１１に設けられたベ
ーン１９の各突状部２５をスプロケット１８の溝部２６
内に配設する。突状部２５の両側に油圧室を形成し、油
圧室の油圧によりベーン１９とスプロケット１８とを相
対回転可能とする。スプロケット１８に貫通孔３２を形
成し、同孔３２の内部にロックピン３３を配設する。側
板１７にロックピン３３が嵌入可能な係止穴３７を形成
し、同ピン３３をスプリング３６の付勢力により係止穴
３７側へ付勢する。係止穴３７に供給される油圧により
ロックピン３３を係止穴３７から押し出す。ロックピン
３３の係止が係止が解除された後に、ベーン１９とスプ
ロケット１８が相対回転するようにスプリング３６の付
勢力を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の運転中
に同機関の気筒に設けられた吸気・排気バルブの開閉タ
イミングを変更するためのバルブタイミング変更装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の気筒に設けられた
吸気・排気バルブの開閉タイミングを変更するためのバ
ルブタイミング変更装置に関する技術として種々のもの
が提案されている。例えば、特開平１−９２５０４号公
報には「弁開閉時期制御装置」が開示されている。この
「弁開閉時期制御装置」は、図１１及び図１２に示すよ
うに、カムシャフト１０１の先端部に設けられた内部ロ
ータ１０２と、同ロータ１０２に対して相対回転可能に
外嵌されたタイミングプーリ１０３とを備えている。内
部ロータ１０２の外周部には径方向に延びる複数のベー
ン１０５が固定されている。

【０００３】又、図１２に示すように、タイミングプー
リ１０３の内周部には複数のオイル溝１０６が形成され
ており、各ベーン１０５は同溝１０６内にそれぞれ配置
されている。更に、各ベーン１０５の両側には、内部ロ
ータ１０２に対して回転力を付与するための圧力室１０
９が形成されている（図１２では各ベーン１０５の片側
に形成された圧力室１０９のみを示す）。

【０００４】前記各圧力室１０９は圧力通路１２０（図
１２では一部のみを示す）を介して切換バルブ及びオイ
ルポンプ（いずれも図示しない）に接続されており、各
圧力室１０９の内部には前記ポンプから加圧された油が
供給される。

【０００５】又、タイミングプーリ１０３の内部には径
方向に延びる二つの挿入孔１１１，１１２が形成されて
おり、同挿入孔１１１，１１２内にはロックピン１１
３，１１４が配設されている。ロックピン１１３，１１
４は前記挿入孔１１１，１１２内のスプリング１１５，
１１６によって、カムシャフト１０１の軸心側に向けて
付勢されている。

【０００６】更に、内部ロータ１０２の外周部には各ロ
ックピン１１３，１１４の前記軸心側部分が嵌入する係
止穴１１７，１１８が形成されている。又、各係止穴１
１７，１１８は前記各圧力室１０９内と連通されてい
る。従って、オイルポンプから各圧力室内に供給される
油の一部は、前記係止穴１１７，１１８内にも供給され
るようになっている。

【０００７】上記「弁開閉時期制御装置」では、各係止
穴１１７，１１８のいずれかの内部にロックピン１１
３，１１４の一方が嵌入され同ピン１１３，１１４が係
止されることによって、内部ロータ１０２及びタイミン
グプーリ１０３の相対回転が規制され、バルブの開閉タ
イミングが早められた状態、或いは遅れた状態のいずれ
かの状態に固定される。又、バルブタイミングを変更す
る際には、係止穴１１７，１１８内に供給された油の圧
力によってロックピン１１３，１１４を係止穴１１７，
１１８から押し出すとともに、前記各圧力室１０９の油
圧を各ベーン１０５に作用させて内部ロータ１０２を回
転させることによりバルブ開閉タイミングを変更するこ
とができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の「弁開閉時
期制御装置」において、内部ロータ１０２がタイミング
プーリ１０３に対して相対的に回転する場合、ロックピ
ン１１３，１１４が係止穴１１７，１１８から押し出さ
れることによって、同穴１１７，１１８におけるロック
ピン１１３，１１４の係止が確実に解除されている必要
がある。

【０００９】しかしながら、上記「弁開閉時期制御装
置」では前記内部ロータ１０２とタイミングプーリ１０
３とが相対回転する際に、ロックピン１１３，１１４の
係止を確実に解除する構成については示唆されていな
い。

【００１０】ロックピン１１３，１１４の係止が解除さ
れないまま、即ち、同ピン１１３，１１４が係止穴１１
７，１１８内に嵌入された状態で、内部ロータ１０２と
タイミングプーリ１０３との相対回転が生じてしまう
と、ロックピン１１３，１１４の外周面と係止穴１１
７，１１８の内周壁とが衝突して同ピン１１３，１１４
が損傷する虞がある。ロックピン１１３，１１４が損傷
すると、同ピン１１３，１１４を係止穴１１７，１１８
内に円滑に挿脱することが困難となって、内部ロータ１
０２とタイミングプーリ１０３との相対回転を規制する
ことができなくなったり、逆に相対回転不能となってバ
ルブの開閉タイミングを変更することができなるという
問題が生じる。

【００１１】本発明は、上記事情を鑑みてなされたもの
であり、その目的は、第１回転体及び第２回転体を備
え、両回転体を相対回転させることによりバルブの開閉
タイミングを変更し、又、第１回転体に設けられたロッ
クピン等の可動部材を第２回転体の係止凹部にて係止す
ることにより、両回転体の相対回転を規制してバルブの
開閉タイミングを所定のタイミングに保持可能な内燃機
関のバルブタイミング変更装置において、前記可動部材
の損傷を防止することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、同一の回転軸心を有した第１回転体及び
第２回転体と、前記第１回転体に形成された挿通空間内
に配設された、受圧部を有する可動部材と、前記第２回
転体に形成された係止凹部と、前記可動部材を前記係止
凹部に近接する方向へと付勢する付勢手段と、前記両回
転体のうち一方に形成された凹部内に、他方に形成され
た前記回転軸心の径方向に延びる凸部が配設されること
により、前記回転軸心の周方向において前記凸部の少な
くとも一方側に区画形成された圧力室と、前記圧力室に
所定流体圧の流体を供給するとともに、該流体圧と等し
い流体圧を前記受圧部に対して作用させるための流体圧
供給手段とを備え、内燃機関のクランクシャフト、及び
同機関のバルブを開閉駆動するためのカムシャフトのう
ち、一方が前記第１回転体に駆動連結されると共に、他
方が第２回転体に駆動連結され、圧力室に供給された流
体の流体圧を前記凸部に作用させて前記両回転体を相対
回転させることにより前記クランクシャフトに対するカ
ムシャフトの回転位相を変更して前記バルブの開閉タイ
ミングを変更し、更に、前記可動部材が前記付勢手段に
より付勢され前記係止凹部にて係止されることによって
前記両回転体の相対回転が規制された状態と、前記受圧
部に作用する流体圧により前記可動部材に駆動力を付与
し同部材を前記係止凹部から離間する方向に移動させる
ことによって前記係止凹部における可動部材の係止が解
除され前記両回転体の相対回転が許容された状態と、を
切換可能な内燃機関のバルブタイミング変更装置におい
て、前記付勢手段によって前記可動部材に作用する付勢
力を、前記両回転体に相対回転が生じる時の前記圧力室
内における流体圧と等しい流体圧が前記受圧部に作用し
た際に前記可動部材に生じる駆動力よりも小さく設定し
たことをその要旨とするものである。

【００１３】（作用）以下、本発明の作用について説明
する。本発明では、流体圧供給手段から圧力室内に流体
が供給されると、その流体の流体圧が前記凸部に作用し
両回転体は相対的に回転する。この相対回転によりクラ
ンクシャフトに対するカムシャフトの回転位相が変更さ
れ、バルブの開閉タイミングが変更される。

【００１４】第１回転体の挿通空間内に配置された可動
部材は、付勢手段により付勢されて移動し第２回転体に
形成された係止凹部にて係止される。その結果、前記両
回転体の相対回転が規制される。従って、バルブの開閉
タイミングは所定のタイミングに保持される。又、可動
部材の受圧部に、流体圧供給手段からの流体圧が作用す
ると、その流体圧によって生じる駆動力により可動部材
は前記付勢手段の付勢力に抗して前記係止凹部から離間
する方向に移動する。その結果、係止凹部における可動
部材の係止が解除されて、前記両回転体の相対回転が許
容される。従って、バルブの開閉タイミングが変更可能
な状態となる。

【００１５】可動部材が係止凹部にて係止され、両回転
体の回転が規制されている状態から、前記突状部及び受
圧部に作用する流体圧を増加させると、前記可動部材の
係止が解除されると共に、前記両回転体は相対回転して
バルブの開閉タイミングが変更される。

【００１６】ここで、付勢手段により可動部材に作用す
る付勢力は本発明において以下のように設定されてい
る。即ち、前記両回転体に相対回転が生じる時の圧力室
内における流体圧を流体圧Ｐとした場合、前記付勢力
は、その流体圧Ｐが受圧部に作用することによって前記
可動部材に生じる駆動力よりも小さくなるよう設定され
ている。

【００１７】従って、前記凸部及び受圧部に作用する流
体圧を増加させた場合、先ず、前記可動部材の係止が解
除される。そして、この時の凸部に作用する流体圧によ
っては、前記両回転体は相対回転しない。その後、前記
流体圧が更に増加すると前記可動部材の係止が解除され
たままの状態で、前記両回転体が相対回転する。そし
て、この相対回転によってバルブの開閉タイミングの変
更が行われる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を内燃機関としての
多気筒ガソリンエンジンに設けられたバルブタイミング
変更装置として具体化した実施の形態について説明す
る。

【００１９】図１は、吸気側カムシャフト１１、及びそ
の先端部に設けられた位相変更機構（以下、「ＶＶＴ機
構」という）１２等を示す断面図であり、図２はＶＶＴ
機構１２を分解して示す斜視図である。尚、吸気側カム
シャフト１１は本発明におけるカムシャフトに相当する
ものである。

【００２０】吸気側カムシャフト１１のジャーナル１１
ａは、シリンダヘッド１３の上端面とベアリングキャッ
プ１４によって回転可能に支持されている。吸気側カム
シャフト１１の基端側（図１の右側）には、その外周部
に図示しないカムが形成されている。各カムには、気筒
毎に設けられた吸気バルブ（図示しない）の上端部が当
接されており、同カムの回転により吸気バルブが開閉駆
動されるようになっている。

【００２１】吸気側カムシャフト１１の最先端部にはフ
ランジ１６が形成されている。このフランジ１６の先端
面には図１及び図２に示すように、側板１７、スプロケ
ット１８、ベーン１９、及びカバー２０がボルト２１に
より取り付けられている。

【００２２】前記側板１７は図２に示すように全体が略
円板状をなしており、前記フランジ１６の先端側側面に
接している。この側板１７とフランジ１６とはノックピ
ン２２により相対回転が規制されて一体回転可能となっ
ている。又、側板１７の中央部にはボス１７ａが形成さ
れており、前記ベーン１９はこのボス１７ａに外嵌され
ている。

【００２３】ベーン１９は図２に示すように、中央部に
形成された円柱状の固定部２４と、同固定部２４の外周
側に十字形状となるように延設された４つの突状部２５
とを有している。又、図５に示すように、前記スプロケ
ット１８には内周側へ延びる４つの突状部１５が形成さ
れており、更に各突状部１５の間には溝部２６がそれぞ
れ形成されている。ベーン１９に形成された各突状部２
５は、この各溝部２６内にそれぞれ配設されている。

【００２４】又、図１に示すように、各突状部２５はノ
ックピン２３により前記側板１７に固定されており、両
者２５，１７は一体回転するようになっている。尚、本
実施形態において、ベーン１９及び側板１７は本発明に
おける第２回転体に相当し、前記スプロケット１８は第
１回転体に相当するものである。又、ベーン１９に形成
された各突状部２５、及び前記各溝部２６はそれぞれ本
発明における凸部及び凹部に相当する。

【００２５】各溝部２６の内周壁と前記側板１７及びカ
バー２０によって形成された空間内は、前記突状部２５
により２つの油圧室に区画されている。各突状部２５の
両側に形成されたそれぞれの油圧室のうち、吸気側カム
シャフト１１の回転方向（図５にて示す）と同方向側に
形成された油圧室は遅角側油圧室２８、又、前記回転方
向と逆方向側に形成された油圧室は進角側油圧室２７と
なっている。これら各油圧室２７，２８内には後述する
進角側油圧通路Ｓ１或いは遅角側油圧通路Ｓ２を通じて
所定圧力の油が供給される。

【００２６】そして、ベーン１９は突状部２５に作用す
る各油圧室２７，２８内の油圧の大きさに応じて、吸気
側カムシャフト１１の回転方向と同方向（以下、この回
転方向を「進角回転方向」とする）、或いは、同シャフ
ト１１の回転方向と逆方向（以下、この回転方向を「遅
角回転方向」とする）に回転する。又、このように、ベ
ーン１９が回転することにより、前記スプロケット１８
と側板１７とは、スプロケット１８の基端側側面が前記
側板１７に摺接した状態で相対回転する。

【００２７】各突状部２５の外周側部分には、図２に示
すように外周溝２９が形成されている。各外周溝２９内
には、断面コ字形状をなすシール部材３０がそれぞれ配
設されるとともに、各シール部材３０は板バネ３１によ
ってスプロケット１８が内周壁面に押圧されている。従
って、各突状部２５の外周側面とスプロケット１８の内
周壁面との各面間はシールされ、前記各油圧室２７，２
８間における油の移動が規制されている。

【００２８】前記スプロケット１８の外周部に形成され
た外歯１８ａにはタイミングチェーン（図示しない）が
掛装されている。タイミングチェーンはクランクシャフ
ト（図示しない）に設けられたクランクスプロケット
（図示しない）に掛装されており、前記スプロケット１
８には同チェーンを介してクランクシャフトの回転駆動
力が伝達される。スプロケット１８に伝達された回転駆
動力は、前記各油圧室２７，２８内に供給された油によ
りベーン１９に伝達され、更に、ベーン１９から側板１
７を介して吸気側カムシャフト１１に伝達される。

【００２９】図１、２及び図５に示すように、スプロケ
ット１８に形成された突状部１５の一つには吸気側カム
シャフト１１の軸方向に延びる断面円形状の貫通孔３２
が形成されており、同孔３２内にはロックピン３３が配
設されている。より詳細に説明すると、貫通孔３２は、
その途中に段部３２ａが形成されるとともに、同段部３
２ａより先端側（図１の左側）の部分が拡径された形状
を有している。尚、本実施形態において、前記貫通孔３
２は挿通空間に相当し、又、ロックピン３３は可動部材
に相当する。

【００３０】ロックピン３３は有底円筒状をなし、その
先端側の部分には拡径部３３ａが形成されている。又、
ロックピン３３は、その外周側面が貫通孔３２の内周側
面に摺接した状態で、吸気側カムシャフト１１の軸方向
に移動するようになっている。

【００３１】前記貫通孔３２において拡径された部分の
内周側面と、前記ロックピン３３の外周側面等とによっ
て囲まれた環状の空間により、ロックピン３３の係止を
解除するための油圧室３４が区画形成されている。この
油圧室３４は、図４及び図５に示すように、突状部１５
の側壁に形成された連通孔１５ａにより前記遅角側油圧
室２８の一つと連通されている。尚、図５は、図１のV
−V 断面図であり、又、図４は図５のIV−IV断面図であ
る。（図１は図５のI −I 断面図に相当する。）図１に
示すように、スプロケット１８には、一端側がロックピ
ン３３の先端側に該当する貫通孔３２の内部に開口し、
他端側が外部に通じた空気給排通路３９が形成されてい
る。ロックピン３３が貫通孔３２内で移動する際には、
この空気給排通路３９を通じて貫通孔３２内部と外部と
の間で空気の流通及び油の排出が行われるため、ロック
ピン３３の移動が円滑に行われる。

【００３２】ロックピン３３の内部には図７、８に示す
ように、軸方向に延びる収容孔３５が形成されており、
同孔３５内には付勢手段としてのスプリング３６が配設
されている。このスプリング３６により、前記ロックピ
ン３３は吸気側カムシャフト１１の基端側に向けて付勢
されている。尚、本実施形態において上記ロックピン３
３の基端面は本発明の受圧部に相当する。

【００３３】図７、８に示すように、スプロケット１８
の先端側側面において、ロックピン３３の基端面に対向
する位置には、同ピン３３の基端側部分が嵌入可能な係
止凹部としての係止穴３７が形成されている。スプリン
グ３６により付勢されたロックピン３３がこの係止穴３
７内に嵌入すると、スプロケット１８と側板１７との相
対回転が規制される。その結果、スプロケット１７、側
板１７、ベーン１９、及び吸気側カムシャフト１１は一
体的に回転可能となる。この際、ベーン１９はスプロケ
ット１８に対して最も遅角回転方向に回転した位置（以
下、このベーン１９の位置を「最遅角位置」という）に
固定される。

【００３４】又、前記係止穴３７の周縁部分は２度にわ
たって面取加工が施されおり、図９（ａ）に示すよう
に、第１傾斜部３７ａ及び第２傾斜部３７ｂが形成され
ている。

【００３５】次に、前記進角側油圧室２７に及び遅角側
油圧室２８に油を供給するための進角側、遅角側油圧通
路Ｓ１，Ｓ２、及び前記ＯＣＶ３８等の構成について説
明する。

【００３６】図１に示すように、シリンダヘッド１３の
内部には進角側ヘッド油路４０及び遅角側ヘッド油路４
１が形成されている。各ヘッド油路４０，４１は前記Ｏ
ＣＶ３８、オイルフィルタ４２、オイルポンプ４３、及
びオイルストレーナ４４を介してオイルパン４５に接続
可能となっている。エンジンの運転に伴ってオイルポン
プ４３が駆動されると、オイルパン４５に貯留されてい
る油は同ポンプ４３によって吸引される。そして、油は
前記オイルストレーナ４４を介してオイルポンプ４３内
に導入されるとともに、同ポンプ４３から加圧されて吐
出される。そして、吐出された油はオイルフィルタ４２
を介してＯＣＶ３８によって前記各ヘッド油路４０，４
１へと選択的に圧送されるようになっている。

【００３７】シリンダヘッド１３の上端部及びベアリン
グキャップ１４には、前記ジャーナル１１ａの外周を囲
むようにして油溝４６が形成されており、又、前記ジャ
ーナル１１ａの外周部には周方向に延びる油溝４７が形
成されている。前記各ヘッド油路４０，４１はこれら各
油溝４６，４７にそれぞれ開口している。

【００３８】図４に示すように、吸気側カムシャフト１
１の内部には、その軸心方向に延びる進角側シャフト油
路４８が形成されており、同油路４８の基端側は前記ジ
ャーナル１１ａに形成された油孔４９によって前記一方
の油溝４６に連通されている。又、前記ボス１７ａの内
周面と前記ボルト２１の外周面との間には隙間５０が形
成されており、この隙間５０は側板１７の内周側部分に
形成された切欠部５１によって前記進角側シャフト油路
４８の先端側と連通されている。

【００３９】図４及び図５に示すように、ベーン２９の
先端側部分には吸気側カムシャフト１１の径方向に延び
る４つの切溝５２が形成されている。これら各切溝５２
によって各進角側油圧室２７内と前記隙間５０とが連通
されている。従って、進角側ヘッド油路４０から油溝４
６内に供給された油は、油孔４９、進角側シャフト油路
４８、切欠部５１、隙間５０、及び各切溝５２を通じて
各進角側油圧室２７内に供給される。

【００４０】又、図１に示すように、吸気側カムシャフ
ト１１のフランジ１６に接している側板１７の基端側側
面には同シャフト１１の径方向に延びる油溝５７が形成
されている。この油溝５７は内周側は前記隙間５０に通
じており、又、その外周側は側板１７に形成された油孔
５８を介して前記係止穴３７内に通じている。従って、
前記隙間５０内に供給された油は、この油溝５７及び油
孔５８を介して係止穴３７内に導入される。

【００４１】図４に示すように、吸気側カムシャフト１
１の内部には、前記進角側シャフト油路４８と平行に延
びる遅角側シャフト油路５３が形成されており、同油路
５３の基端側はジャーナル１１ａに形成された油溝４７
に通じている。又、ベーン２９の基端側部分と側板１７
とによって、前記ボス１７ａを周方向に囲む遅角側環状
通路５４が形成されている。この環状通路５４は、図６
に示すように側板１７に形成された連通孔５５によって
前記遅角側シャフト油路５３の先端側に通じている。

【００４２】ベーン２９の基端側部分には、図４に示す
ように、径方向に延びる４つの切溝５６が形成されてい
る。この各切溝５６により前記各遅角側油圧室２８内は
前記環状通路５４と連通されている。従って、遅角側ヘ
ッド油路４１から油溝４７内に供給された油は、遅角側
シャフト油路４９、連通孔５５、環状通路５４、及び各
切溝５６を通じて各遅角側油圧室２８内に供給される。

【００４３】本実施形態では、進角側ヘッド油路４０、
油溝４６、油孔４９、進角側シャフト油路４８、切欠部
５１、隙間５０、及び各切溝５２により進角側油圧通路
Ｓ１が構成され、又、遅角側ヘッド油路４１、油溝４
７、遅角側シャフト油路５３、連通孔５５、環状通路５
４、及び各切溝５６によって遅角側油圧通路Ｓ２が構成
されている。そして、ＯＣＶ３８によって各油圧通路Ｓ
１，Ｓ２と、オイルポンプ４３及びオイルパン４５との
接続状態を切り換えることによってオイルポンプ４３か
ら各油圧室２７，２８内へ油を供給し、或いは各油圧室
２７，２８内から油を排出してオイルパン４５に戻すよ
うにしている。尚、前記各油圧通路Ｓ１，Ｓ２、オイル
ポンプ４３、ＯＣＶ３８によって流体圧供給手段が構成
されている。

【００４４】前記ＯＣＶ３８は、その開度がデューティ
制御されることにより、各進角側、遅角側油圧室１３，
１４に供給される油圧を制御するものである。以下、こ
のＯＣＶ３８の構成について説明する。

【００４５】図１に示すように、ＯＣＶ３８のケーシン
グ６０は、第１〜第５ポート６１〜６５を有している。
第１ポート６１は進角側ヘッド油路４０に連通され、第
２ポート６２は遅角側ヘッド油路４１に連通されてい
る。又、第３及び第４ポート６３，６４はオイルパン４
５に連通され、第５ポート６５はオイルフィルタ４２を
介してオイルポンプ４３の吐出側に連通されている。

【００４６】ケーシング６０の内部には串形のスプール
６６が設けられている。このスプール６６は円筒状をな
す４つの弁体６７を有しており、その軸方向に往復動可
能となっている。ケーシング６０には、スプール６６を
図１に示す第１の作動位置と、図３に示す第２の作動位
置との間で移動させるための電磁ソレノイド６８が設け
られている。ケーシング６０内にはスプリング６９が設
けられており、このスプリング６９によりスプール６６
は第１の作動位置側へ向けて付勢されている。

【００４７】ＯＣＶ３８は図１に示す電子制御装置（以
下、「ＥＣＵ」という）７０によって制御される。この
ＥＣＵ７０にはエンジンの回転数を検出するための回転
数センサ７１、及び吸気圧を検出するための吸気圧セン
サ７２、更に、吸気側カムシャフト１１の回転位相を検
出するためのクランク角センサ７３及びカム角センサ７
４が接続されており、ＥＣＵ７０は各センサ７１〜７４
の検出信号に基づいて、エンジンの運転状態、及び吸気
側カムシャフト１１の回転位相を検出する。そして、Ｅ
ＣＵ７０は、吸気側カムシャフト１１における実際の回
転位相と、エンジンの運転状態に適合する目標回転位相
との偏差を判断し、同偏差が所定値以下となるように前
記ＯＣＶ３８を制御する。尚、本実施形態におけるＥＣ
Ｕ７０は制御手段に相当するものである。

【００４８】本実施形態において、エンジンの運転が開
始されると、オイルポンプ４３が駆動されて同ポンプ４
３から油が吐出される。この際、前記ＯＣＶ３８は、ス
プール６６の位置が図３に示す第２の作動位置となるよ
うに制御される。従って、オイルポンプ４３から吐出さ
れた油は、ＯＣＶ３８によって前記進角側油圧通路Ｓ１
内に導かれて進角側油圧室２７内に供給され、各遅角側
油圧室２８内の油は遅角側油圧通路Ｓ２を介してオイル
パン４５に戻される。

【００４９】ここで、前記進角側油圧室２７或いは係止
穴３７内における油圧が、定常時の作動油圧にまで増加
するには所定の時間を要する。即ち、エンジンの運転が
停止されると、前記進角側油圧通路Ｓ１、進角側油圧室
２７、或いは係止穴３７の内部の油は外部に徐々に漏出
する。従って、エンジンが始動されてから進角側油圧通
路Ｓ１、進角側油圧室２７、及び係止穴３７内が油によ
って満たされるまでは、それらの内部における油圧が増
加しないからである。

【００５０】進角側油圧室２７及び係止穴３７内におけ
る油圧が増加すると、先ず、係止穴３７内に供給された
油の油圧により、ロックピン３３が前記スプリング３６
の付勢力に抗して吸気側カムシャフト１１の先端側に移
動する。その結果、図７に示すようにロックピン３３の
係止は解除された状態となり、スプロケット１８は側板
１７、吸気側カムシャフト１１に対して相対回転可能と
なる。従って、ベーン１９とスプロケット１８は相対回
転可能となる。

【００５１】次に、進角側油圧室２７及び係止穴３７内
における油圧が更に増加すると、ベーン１９は、増加し
た進角側油圧室２７内の油圧が突状部２５に作用するこ
とにより、前記「進角回転方向」に回転する。その結
果、吸気側カムシャフト１１の回転位相はスプロケット
１８よりも進む結果、吸気バルブの開閉タイミングが早
められる。

【００５２】本実施形態では、ロックピン３３の係止穴
３７における係止が解除された後、前記ベーン１９がス
プロケット１８に対して相対回転するように前記スプリ
ング３６の付勢力が調整されている。以下、このスプリ
ング３６の付勢力について説明する。

【００５３】ロックピン３３がスプリング３６の付勢力
に抗して吸気側カムシャフト１１の先端側に移動し、そ
の係止が解除される際における係止穴３７内の油圧をＰ
1 、ロックピン３３の基端側側面の面積をＡ1 で表す
と、ロックピン３３の係止が解除される時の付勢力Ｆ1
は、次式のように表すことができる。

【００５４】

【数１】

【００５５】一方、吸気側カムシャフト１１をスプロケ
ット１８に対して相対回転させるためのトルクをＴ、機
械効率をη（本実施形態では、η＝０．９５）、進角側
油圧室２７における油圧を受圧する各突状部２５の側面
の面積をＡ2 、各突状部２５の数をＮ（本実施形態で
は、Ｎ＝４）、ベーン１９が進角側油圧室２７内の油圧
によりスプロケット１８に対して相対回転し始める時の
油圧をＰ2 、吸気側カムシャフト１１の中心から突状部
２５の外周部分までの長さをＲ1 、前記固定部２４の半
径をＲ2 （図５にて示す）とすると、前記トルクＴは次
式のように表される。

【００５６】

【数２】

【００５７】更に、Ａ2 ＝（Ｒ1 −Ｒ2 ）・Ｂ（Ｂは吸
気側カムシャフト１５の軸方向における突状部２５の長
さであり、図２にて示す）とし、又、各油圧室２７，２
８の総容積（各突状部２５の体積分を除く）をＶ、ベー
ン１９の回転可能角度をα（rad ）とすると、（２）式
は次式（３）となる。

【００５８】

【数３】

【００５９】上記（３）式に示す油圧Ｐ2 がロックピン
３３の基端側側面に作用した場合に、ロックピン３３を
先端側に付勢する駆動力Ｆ2 は以下のようになる。

【００６０】

【数４】

【００６１】本実施形態では、前記付勢力Ｆ1 が次式に
示すように前記駆動力Ｆ2 よりも小さく設定されてい
る。即ち、付勢力Ｆ1 は、スプリング３６の弾性係数、
或いは同スプリング３６の初期弾性力（スプリング３６
が図８に示す状態にあるときに、同スプリング３６に作
用している弾性力）を調整することにより、次式（５）
の関係を満たすように設定されている。

【００６２】

【数５】

【００６３】従って、（５）式より、（６）式が導かれ
る。

【００６４】

【数６】

【００６５】上記（６）式において、左項は、（１）式
より、係止穴３７での係止が解除される際の油圧Ｐ1 を
示しており、又、右項は前述したように、ベーン１９が
進角側油圧室２７内の油圧によりスプロケット１８に対
して相対回転し始める時の油圧Ｐ2 を示している。

【００６６】従って、（６）式から明らかなように、本
実施形態では、エンジンの運転が開始されて前記進角側
油圧室２７と係止穴３７内における油圧を増加させた場
合、最初にロックピン３３の係止穴３７における係止が
解除され、その後に、前記ベーン１９がスプロケット１
８に対して相対回転することとなる。

【００６７】又、吸気バルブの開閉タイミングを遅らせ
る場合には、図１に示すように、スプリング６９の付勢
力によりスプール６６が第１の作動位置に配置される。
すると、オイルポンプ４３の吐出側と遅角側ヘッド油路
４１とが連通され、進角側ヘッド油路４０とオイルパン
４５とが連通される。従って、各遅角側油圧室２８には
遅角側油圧通路Ｓ２を通じて油が供給される一方で、各
進角側油圧室２７の油は進角側油圧通路Ｓ１を介してオ
イルパン４５に戻される。

【００６８】その結果、前記突状部２５は各進角側油圧
室２７の油圧よりも相対的に増加した各遅角側油圧室２
８内の油圧により付勢されるため、ベーン１９は前記
「遅角回転方向」に回転する。このようにベーン１９が
スプロケット１８に対して回転することにより、吸気側
カムシャフト１１の回転位相がスプロケット１８よりも
遅れる結果、吸気バルブの開閉タイミングが遅れるよう
になる。

【００６９】以上のようにして、吸気側カムシャフト１
１の回転位相が変更され、その回転位相とエンジンの運
転状態に適応する目標回転位相との偏差が所定値以下と
なると、ＥＣＵ７０はＯＣＶ３８の第１ポート６１及び
第２ポート６２の双方が、前記弁体６７によって閉塞さ
れた状態となるように、スプール６６の位置を制御する
（以下、このスプール６６の位置を「中間保持位置」と
いう）。このように、スプール６６の位置が「中間保持
位置」となると、各油圧室２７，２８への油の供給、或
いは各油圧室２７，２８からの油の排出は行われなくな
る。そして、各突状部２５は各油圧室２７，２８におけ
る油圧によって両側から保持されるため、ベーン１９と
スプロケット１８との相対回転が規制される。その結
果、吸気バルブの開閉タイミングが所定のタイミングに
保持される。

【００７０】以上、説明したように本実施形態における
バルブタイミング変更装置では、ＯＣＶ３８を制御する
ことにより、吸気バルブの開閉タイミングを連続的（無
段階）に変更するとともに、その開閉タイミングを保持
することができる。

【００７１】更に、本実施形態では、エンジンが所定の
運転状態にある場合に、前記ロックピン３３が前記係止
穴３７にて係止されることにより、スプロケット１８と
側板１７と一体回転する吸気側カムシャフト１１との相
対回転が規制され、ベーン１９の回転方向における位置
が前記「最遅角位置」に固定されるようになっている。

【００７２】より詳細に説明すると、エンジンが停止す
るとＯＣＶ３８のスプール６６はスプリング７９の付勢
力により図１に示す第１の作動位置に移動する。その結
果、各進角側油圧室２７は進角側油圧通路Ｓ１によりオ
イルパン４５と連通され、又、各遅角側油圧室２８は遅
角側油圧通路Ｓ２によりオイルポンプ４３の吐出側と連
通される。そして、クランクシャフトの回転が停止する
と、オイルポンプ４３からの油の吐出が停止し、更に、
吸気側カムシャフト１１の回転も停止する。この際、ベ
ーン１９は、スプロケット１８に対して前記「遅角回転
方向」に相対的に回転する。その結果、スプロケット１
８に対するベーン１９の回転方向における位置は「最遅
角位置」となる。

【００７３】更に、オイルポンプ４３の駆動が停止する
と、前記油圧室３４及び係止穴３７内における油圧が低
下する。その結果、前記ロックピン３３は、スプリング
３６の付勢力によって移動し、その基端側部分が図８に
示すように係止穴３７内に嵌入される。従って、スプロ
ケット１８と側板１７との相対回転が規制された状態と
なり、吸気バルブの開閉タイミングはクランクシャフト
の回転位相に対して最も遅れた状態に固定される。そし
て、再びエンジンの運転が開始され、係止穴３７内の油
圧が所定値以上に増加するまで、吸気バルブの開閉バル
ブタイミングは最も遅れた状態に保持される。

【００７４】以上説明した本実施形態は以下に示す特徴
を有するものである。 （ａ）本実施形態では、ベーン１９がスプロケット１８
に対して相対回転してバルブの開閉タイミングの変更が
なされる前に、係止穴３７におけるロックピン３３の係
止が確実に解除される。従って、ロックピン３３が係止
穴３７内に嵌入されたままの状態で、ベーン１９とスプ
ロケット１８とが相対的に回転して同ピン３３の外周部
が係止穴３７の内周壁に衝突し、その外周部或いは内周
壁が損傷してしまうことを防止することができる。

【００７５】（ｂ）本実施形態では、前記係止穴３７の
周縁部分に面取加工を施すことによって、同部分に傾斜
角の異なる各傾斜部３７ａ，３７ｂを形成した。従っ
て、係止穴３７の内周壁に変形が生じた場合でも、スプ
ロケット１８と側板１７との相対回転が阻害され難いも
のとなっている。

【００７６】即ち、係止穴３７に対してロックピン３３
が挿脱される総回数が増加するにつれて、係止穴３７の
内周壁、特に同穴３７の周縁部分には変形が生じること
がある。

【００７７】ここで、例えば、図９（ｂ）に示すよう
に、その周縁部分に面取加工を行わない係止穴を採用し
た場合、同穴の周縁部分が二点鎖線で示すように変形す
ると、その変形部分によってスプロケット１８と側板１
７との相対回転が阻害されてしまうこととなる。尚、図
９（ｂ），（ｃ）は係止穴３７の形状変更例を示す拡大
断面図である（同図において、側板１７、ロックピン３
３の図示は省略している）。又、図９（ｃ）に示すよう
に、面取加工を施した場合であってもその面取量が小さ
い場合には、やはり二点鎖線で示すような変形が生じる
と同様にスプロケット１８と側板１７との相対回転が阻
害されてしまう虞がある。

【００７８】しかしながら、本実施形態では、前述した
ように、面取加工を２回行うことにより第１傾斜部３７
ａと第２傾斜部３７ｂを形成したため、係止穴３７の内
周壁が変形した場合でも、その変形部分は図９（ａ）の
二点鎖線で示すように第２傾斜部３７ｂの一部のみに留
まる。従って、変形部分が、側板１７の先端側側面より
も隆起して、同板１７とスプロケット１８との相対回転
を阻害してしまうことを防止することができる。

【００７９】加えて、係止穴３７の周縁部分に各傾斜部
３７ａ，３７ｂを形成することによって、ロックピン３
３と係止穴３７との間に若干の位置ズレが生じている場
合でも、同ピン３３を各傾斜部３７ａ，３７ｂの面に沿
って係止穴３７内に円滑に嵌入させることができる。

【００８０】（ｃ）本実施形態では、エンジンの運転が
開始されてから前記進角側油圧室２７内における油圧が
所定値以上に増加し、その油圧によりベーン１９とスプ
ロケット１８との相対回転が規制されるまでの間、ロッ
クピン３３は係止穴３３にて係止されてスプロケット１
８とベーン１９との相対回転が規制される。その結果、
各吸気側カムシャフト１１に生じるトルク変動により、
ベーン１９が回転方向に揺動して、同ベーン１５の突状
部２５とスプロケット１８の突状部１５とが衝突して異
音が生じてしまうことを防止することができる。

【００８１】以上説明した実施形態は、以下のように構
成を変更して実施することができる。 （１）上記実施形態は、吸気側カムシャフト１１にＶＶ
Ｔ機構１２が設けられているが、例えば、図１０に示す
ように、排気側カムシャフト７５にＶＶＴ機構１２を設
ける構成に変更することもできる。

【００８２】即ち、図１０に示すように、排気側カムシ
ャフト７５の一端部にはカムプーリ７６が一体回転可能
に固定されており、同プーリ７６の外周にはタイミング
ベルト７７が掛装されている。排気側カムシャフト７５
には、このタイミングベルト７７によってクランクシャ
フトの回転駆動力が伝達される。

【００８３】排気側カムシャフト７５の他端部にはＶＶ
Ｔ機構１２が取り付けられている。同機構１２には上記
実施形態にて説明したスプロケット１８に換えて、第１
回転体としてのドライブギヤ７８が設けられている。
又、吸気側カムシャフト１１の端部には外歯７９ａを有
したドリブンギヤ７９が設けられており、この外歯７９
ａは前記ドライブギヤ７８の外歯７８ａに噛合されてい
る。又、吸気側カムシャフト１１と前記排気側カムシャ
フト７５には吸気バルブ、排気バルブ（いずれも図示し
ない）を開閉駆動するためのカム８０，８１が設けられ
ている。

【００８４】上記構成によれば、クランクシャフトの回
転駆動力は排気側カムシャフト７５に伝達されるととも
に、同シャフト７５からドライブギヤ７８及びドリブン
ギヤ７９を介して吸気側カムシャフト１１に伝達され
る。そして、吸気側カムシャフト１１の回転に伴って吸
気バルブが前記カム８０によって開閉駆動される。

【００８５】又、排気側カムシャフト７５に対するドラ
イブギヤ７８の相対的な回転位相がＶＶＴ機構１２によ
って変更される。従って、クランクシャフトに対する吸
気側カムシャフト１１の回転位相が変更され、吸気バル
ブの開閉タイミングが変更される。

【００８６】以上のように構成しても、上記実施形態と
略同様の作用効果を奏することができる。 （２）上記実施形態では、ロックピン３３が係止穴３７
に嵌入してスプロケット１８とベーン１９との相対回転
が規制されると、回転方向におけるベーン１９の位置は
前述したように「最遅角位置」に固定されるが、同ベー
ン１９が固定される位置は必ずしも「最遅角位置」に限
定されない。即ち、ベーン１９が固定される位置は、側
板１７に形成される係止穴３７の位置を変更することに
より、エンジンの始動時における吸気バルブの開閉タイ
ミングが最適となるように適宜変更することができる。

【００８７】（３）上記実施形態では、スプロケット１
８に、ロックピン３３が配設される貫通孔３２が形成さ
れる構成を採用したが、同孔３２はベーン１９に設けら
れるものであってもよい。

【００８８】（４）上記実施形態では、ベーン１９に４
つの突状部２５が形成される構成を採用したが、同突状
部２５を３つ以下、或いは５つ以上有した構成とするこ
ともできる。突状部２５の数を上記実施形態より少なく
した場合には、前記各油圧通路Ｓ１，Ｓ２の構成を簡略
化することができ、上記実施形態より多くした場合に
は、ベーン１９に対してより大きな回転トルクを付与す
ることができる。

【００８９】（５）上記実施形態において、ＶＶＴ機構
１２のスプロケット１８は、タイミングチェーンによっ
て駆動されるものであったが、このスプロケット１８を
プーリに変更し、同プーリがクランクシャフトのクラン
クプーリに掛装されたタイミングベルトによって回転駆
動される構成を採用してもよい。又、スプロケット１８
をギヤに変更し、同ギヤを別個のカムシャフトに設けら
れたギヤによって回転駆動する構成としてもよい。

【００９０】（６）上記実施形態はいずれも吸気バルブ
の開閉タイミングを変更するものであったが、排気バル
ブの開閉タイミングを変更するようにしてもよい。又、
ＶＶＴ機構１２を吸気側カムシャフト１１及び排気側カ
ムシャフト７５の双方に設け、吸気バルブ及び排気バル
ブの双方のバルブ開閉タイミングをそれぞれ変更するよ
うにしてもよい。

【００９１】（７）上記実施形態において、係止穴３７
内に進角側油圧通路Ｓ１の油圧を供給し、その油圧によ
りロックピン３３を駆動させて係止穴３７における係止
を解除するようにしたが、遅角側油圧室２８に通じる油
圧室３４の油圧、或いは、係止穴３７及び油圧室３４双
方の油圧によりその解除を行うようにしてもよい。

【００９２】以上、本発明を具体化した各実施形態につ
いて説明したが、上各実施形態から把握できる技術的思
想について、その効果と共に以下に記載する。 （イ）請求項１に記載した内燃機関のバルブタイミング
変更装置において、前記係止凹部は、前記可動部材が嵌
入する側における開口周縁部分に傾斜部を有したもので
あることを特徴とする。

【００９３】上記（イ）に記載した構成によれば、可動
部材が係止凹部に嵌入する際に、同部材と係止凹部との
間に位置ズレがある場合でも、同可動部材は傾斜部に沿
って係止凹部に円滑に嵌入して、両回転体の相対回転を
規制することができる。

【００９４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
バルブの開閉タイミングの変更を行う際、係止凹部にお
ける前記可動部材の係止が解除された後に、第１回転体
と第２回転体とが相対回転し始める。即ち、可動部材の
係止が解除されないまま、換言すれば同部材が係止凹部
にて係止されたまま両回転体が相対回転してしまうこと
がない。その結果、本発明によれば、可動部材、或いは
係止凹部の損傷を防止すできるという効果を奏すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】バルブタイミング変更装置を示す断面図。

【図２】バルブタイミング変更装置の分解斜視図。

【図３】ＯＣＶ等を示す部分断面図。

【図４】バルブタイミング変更装置の主要部を示す断面
図。

【図５】図１のV −V 断面図。

【図６】遅角側シャフト油路、切溝等を示す部分拡大断
面図。

【図７】貫通孔、ロックピン等を示す部分拡大断面図。

【図８】貫通孔、ロックピン等を示す部分拡大断面図。

【図９】係止穴の周縁部分を示す部分拡大断面図。

【図１０】吸気側カムシャフト及び排気側カムシャフト
を示す平面図。

【図１１】従来の技術における「弁開閉時期制御装置」
を示す断面図。

【図１２】図１１のXII −XII 断面図。

【符号の説明】

１１…吸気側カムシャフト、１７…側板（第２回転
体）、１８…スプロケット（第１回転体）、１９…ベー
ン（第２回転体）、２５…突状部（凸部）、２６…溝部
（凹部）、３２…貫通孔（挿通空間）、３３…ロックピ
ン（可動部材）、３７…係止穴（係止凹部）、３８…Ｏ
ＣＶ（流体圧供給手段）、４３…オイルポンプ（流体圧
供給手段）、Ｓ１…進角側油圧通路（流体圧供給手
段）、Ｓ２…遅角側油圧通路（流体圧供給手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一の回転軸心を有した第１回転体及び
   第２回転体と、 前記第１回転体に形成された挿通空間内に配設された、
   受圧部を有する可動部材と、 前記第２回転体に形成された係止凹部と、 前記可動部材を前記係止凹部に近接する方向へと付勢す
   る付勢手段と、 前記両回転体のうち一方に形成された凹部内に、他方に
   形成された前記回転軸心の径方向に延びる凸部が配設さ
   れることにより、前記回転軸心の周方向において前記凸
   部の少なくとも一方側に区画形成された圧力室と、 前記圧力室に所定流体圧の流体を供給するとともに、該
   流体圧と等しい流体圧を前記受圧部に対して作用させる
   ための流体圧供給手段とを備え、内燃機関のクランクシ
   ャフト、及び同機関のバルブを開閉駆動するためのカム
   シャフトのうち、一方が前記第１回転体に駆動連結され
   ると共に、他方が第２回転体に駆動連結され、圧力室に
   供給された流体の流体圧を前記凸部に作用させて前記両
   回転体を相対回転させることにより前記クランクシャフ
   トに対するカムシャフトの回転位相を変更して前記バル
   ブの開閉タイミングを変更し、 更に、前記可動部材が前記付勢手段により付勢され前記
   係止凹部にて係止されることによって前記両回転体の相
   対回転が規制された状態と、前記受圧部に作用する流体
   圧により前記可動部材に駆動力を付与し同部材を前記係
   止凹部から離間する方向に移動させることによって前記
   係止凹部における可動部材の係止が解除され前記両回転
   体の相対回転が許容された状態と、を切換可能な内燃機
   関のバルブタイミング変更装置において、 前記付勢手段によって前記可動部材に作用する付勢力
   を、前記両回転体に相対回転が生じる時の前記圧力室内
   における流体圧と等しい流体圧が前記受圧部に作用した
   際に前記可動部材に生じる駆動力よりも小さく設定した
   ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング変更装
   置。