WO2018101155A1

WO2018101155A1 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置

Info

Publication number: WO2018101155A1
Application number: PCT/JP2017/042126
Authority: WO
Inventors: 孝太郎渡辺
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2018-06-07
Also published as: JP2018087554A

Abstract

内燃機関のバルブタイミング制御装置では、ロック機構を備えたベーンロータに設けられ、ロック部材を付勢する付勢部材が配置される背圧室とハウジングの外部とを連通する連通溝を、ハウジングの外部側の連通溝の断面積よりも背圧室に開口する開口部の断面積を小さくなるように形成した。

Description

内燃機関のバルブタイミング制御装置

　本発明は、内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。

　内燃機関のバルブタイミング制御装置として、特許文献１が知られている。この公報に記載のバルブタイミング制御装置は、幅広のベーンのフロントプレートとの対向端面に切欠形成され、ロック部材の収容孔とロック部材を付勢するばねの着座部とを連通する連通溝を有する。そして、連通溝の開口部がフロントプレートにより閉塞されることで、ロック部材の大径部外周面とロック部材収容孔の大径部内周面との間の僅かな隙間より背圧室側へと漏出した作動油の排出等に供する背圧逃がし通路として構成されている。

特開２０１４－５５５８６号公報

　しかしながら、特許文献１に記載のロック部材の大径部外周面とロック部材収容孔の大径部内周面との間の隙間より背圧室側へと漏出した作動油によって、作動室の油圧が低下するおそれがあった。また、作動油の漏出を抑制するために背圧逃がし通路の通路断面積を小さくすると、ロック部材が退出する際に作動油が抵抗となり、ロック部材の退出応答性が低下する懸念があった。
　本発明の目的は、作動室の油圧低下を抑制しつつ、ロック部材の退出応答性を確保可能な内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することにある。

　本発明の好ましい態様によれば、ロック機構を備えたベーンロータに設けられ、ロック部材を付勢する付勢部材が配置される背圧室とハウジングの外部とを連通する連通溝を、ハウジングの外部側の連通溝の断面積よりも背圧室に開口する開口部の断面積が小さくなっている。

　よって、本発明の好ましい態様によれば、背圧室からの作動油の漏出を抑制しつつ、ロック部材の退出応答性を確保できる。

実施例１のバルブタイミング制御装置（ＶＴＣ）の分解斜視図である。実施例１のバルブタイミング制御装置のシステム構成図である。実施例１のバルブタイミング制御装置を軸方向から見た正面図である。実施例１のバルブタイミング制御装置のフロントプレートを取り外した最遅角状態を表す図である。実施例１のバルブタイミング制御装置のフロントプレートを取り外した最進角状態を表す図である。実施例１のベーンロータの摺動用孔付近の拡大斜視図である。実施例１のベーンロータのシリンダ孔付近の拡大図である。実施例１のＴ－Ｔ断面及びＳ－Ｓ断面を表す断面図である。実施例１のロック機構のロック状態を表す拡大部分断面図である。実施例１のロック機構の解除状態を表す拡大部分断面図である。実施例１の傘付ピンの部分拡大断面図である。実施例２のロック機構付近を表す拡大図である。実施例３の傘付ピンの部分拡大断面図である。

　［実施例１］
図１は実施例１のバルブタイミング制御装置（ＶＴＣ）の分解斜視図、図２は実施例１のバルブタイミング制御装置のシステム構成図、図３は実施例１のバルブタイミング制御装置を軸方向から見た正面図、図４は実施例１のバルブタイミング制御装置のフロントプレートを取り外した最遅角状態を表す図、図５は実施例１のバルブタイミング制御装置のフロントプレートを取り外した最進角状態を表す図である。
排気側のバルブタイミング制御装置は、図外のクランクシャフトによりタイミングベルトを介して回転駆動される駆動回転体であるプーリ１と、該プーリ１に対して相対回転可能に設けられたカムシャフト２と、前記プーリ１とカムシャフト２との間に配置されて、該両者１、２の相対回転位相を変換する位相変更機構３と、位相変更機構３を作動させる油圧回路４と、を有する。

　プーリ１は、鉄系金属によって有底円筒状に形成されて、外周にタイミングベルトが巻回される歯車部１ａを有していると共に、中央には、カムシャフト２の外周に回転自在に支持される支持孔１ｂが貫通形成されている。また、プーリ１の外周部の周方向のほぼ等間隔位置には、後述する４本のボルト１２が螺着される４つの雌ねじ孔がそれぞれ形成されている。このプーリ１は、後述するハウジング５の後端開口を閉鎖するリアカバー１ｃとして構成されている。

　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、外周面には排気弁を開閉作動させる卵形の複数の駆動カムが軸方向の所定位置に一体に固定されていると共に、一端部２ａ側の内部軸心方向には、後述するベーンロータ７を軸方向から固定するカムボルト６の軸部６ａが挿通するボルト挿通孔２ｂが形成されている。なお、このボルト挿通孔２ｂの先端部には、カムボルト６の先端に形成された雄ねじが螺着する図外の雌ねじが形成されている。

　位相変更機構３は、内部に作動室を有するハウジング５と、カムシャフト２の一端部にカムボルト６によって固定され、ハウジング５内に相対回転自在に収容されたベーンロータ７と、ハウジング５の後述するハウジング本体５ａの内周面に一体に有する４つの第１～第４シュー８ａ～８ｄと、ベーンロータ７によって作動室が分けられ、それぞれ４つの遅角作動室である遅角油圧室９及び進角作動室である進角油圧室１０と、を有する。ハウジング５は、焼結金属によって円筒状に形成されたハウジング本体５ａと、ハウジング本体５ａの前端開口を閉塞するフロントプレート１１と、後端開口を閉塞するリアカバー１ｃとしてのプーリ１と、から構成されている。ハウジング本体５ａとフロントプレート１１及びプーリ１とは、各シュー８ａ～８ｄの各ボルト挿通孔８ｅを貫通する４本のボルト１２によって共締め固定されている。

　フロントプレート１１は、炭素鋼によって円盤状に形成されると共に、その中央位置には、後述する筒状円筒部１６が挿通する貫通孔１１ａが貫通形成されている。フロントプレート１１は、図１及び図３に示すように、外周部の円周方向等間隔位置に、ボルト１２が挿通する４つのボルト挿通孔１１ｂが貫通形成されており、フロントプレート１１の外端面１１ｃ側から軸方向に沿って前記ボルト１２が挿通される。フロントプレート１１は、その外端面１１ｃが平坦状に形成され、後述する渦巻ばね３３の内側縁が当接する。つまり、外端面１１ｃは、渦巻ばね３３の座面として機能する。これに伴い、各ボルト挿通孔１１ｂの外端面１１ｃ側の孔縁には、前記各ボルト１２の軸部の付け根部が嵌合するザグリ部１１ｄがそれぞれ設けられている。よって、ボルト挿通孔１１ｂに螺着する各ボルト１２の頭部１２ａが、外端面１１ｃに対する渦巻ばね３３の当接を妨げない。この各ザグリ部１１ｄは、図３に示すように、各ボルト挿通孔１１ｂを中心として各ボルト１２の頭部１２ａよりも大径な円弧状に形成されると共に、ここからフロントプレート１１径方向に沿って外周縁まで長溝状に形成されている。

　図１及び図３に示すように、フロントプレート１１の外端面１１ｃの外周側には、傘付ピン１３が軸方向から圧入固定されている。図１１は実施例１の傘付ピンの部分拡大断面図である。傘付ピン１３は、円筒状に形成されたピン本体１３ｂと、該ピン本体１３ｂの圧入側と反対側の端面に設けられた円板状の傘部１３ａと、から構成される。フロントプレート１１には、ピン用貫通孔１１０が形成され、外端面１１ｃ側から傘付ピン１３が圧入される。傘付ピン１３の圧入側端面１３ｃは、フロントプレート１１の外端面１１ｃと対向する内端面１１ｆと略同一面となる位置まで圧入され、その後、研削加工により圧入側端面１３ｃと内端面１１ｆとの面位置が平滑化される。

　すなわち、内端面１１ｆのピン用貫通孔１１０が形成される位置は、ベーンロータ７の相対的な回動によりベーン１５ｃがピン用貫通孔１１０を跨ぐ場面がある。このとき、仮に圧入側端面１３ｃが内端面１１ｆより外端面１１ｃ側に凹んだ位置となると、ベーン１５ｃで隔成された進角油圧室１０と遅角油圧室９との間で作動油がリークするおそれがある。そこで、内端面１１ｆと圧入側端面１３ｃとの面位置を略一致させることで、シール性を確保する。尚、ピン用貫通孔１１０を半穴ではなく、貫通孔とするのは、製造時の洗浄時に切り子やゴミ等を効果的に洗い流すためである。また、半穴にするとピン１３の圧入側端面１３ｃと半穴の底面との間に空間ができて、温度によってその空間内の空気が膨張し、ピン１３が抜けてしまうという不具合が生じるおそれがある。これに対し、貫通孔にすることで、このような不具合を回避することができる。ピン本体１３ｂの周囲には、後述する渦巻ばね３３の第２係止端部３３ｃが巻回されて係止される。傘部１３ａは、ピン本体１３ｂに巻回された第２係止端部３３ｃの軸方向端面のほぼ全体を覆うことが可能な径を有する。傘部１３ａは、渦巻ばね３３の第２係止端部３３ｃがフロントプレート１１の外端面１１ｃから脱落するのを規制する。

　ベーンロータ７は、例えば焼結金属材によって一体に形成され、軸方向中央に形成されたボルト挿通孔７ａに挿通されるカムボルト６によってカムシャフト２に固定されたロータ１４と、該ロータ１４の外周面に円周方向のほぼ９０°等間隔位置に放射状に突設された４枚の第１～第４ベーン１５ａ～１５ｄと、から構成されている。ロータ１４は、ほぼ円筒状に形成されると共に、フロントプレート１１側の前端面１４ａ側の中央位置には、ロータ１４と軸心を同じくする延出部である筒状円筒部１６が一体形成されている。

　筒状円筒部１６は、ほぼ円筒状に形成され、ロータ１４の前端面１４ａから前方へ一体に突設されている。筒状円筒部１６の外径は、フロントプレート１１の貫通孔１１ａの内径よりも僅かに小径に設定されている。また、筒状円筒部１６は、軸方向の長さが、フロントプレート１１の板厚及び後述する渦巻ばね３３の軸方向のばね巾Ｗ１の和よりも長い所定の大きさに設定されている。これにより、装置を組み付けた際に、筒状円筒部１６の先端部１６ａ側が貫通孔１１ａを介してハウジング５の外部へ突出する。また、筒状円筒部１６の内径は、カムボルト６の頭部６ｂの外径よりも大径に形成されており、装置を組み付けた際に、カムボルト６の頭部６ｂが筒状円筒部１６の内部へ収容配置される。また、筒状円筒部１６の先端部１６ａ側の端面には、後述する渦巻ばね３３の第１係止端部３３ｂが係止される係止溝１７を有する。

　係止溝１７は、図１及び図３に示すように、筒状円筒部１６の周方向の所定位置でかつ、外周面のほぼ中央位置から先端縁に亘って、筒状円筒部１６の軸心方向に向かって切欠形成されると共に、係止溝１７を構成する対向面１７ａ，１７ｂのうち、第１係止端部３３ｂが係止する側の対向面１７ａが円弧面に形成されている。また、プーリ１側の後端面１４ｂには、カムシャフト２の一端部２ａが嵌合する円形状の嵌合溝１４ｃが形成されている。

　ロータ１４は、後端面１４ｂがプーリ１の対向する内端面に微小なサイドクリアランスをもって摺接する一方、前端面１４ａがフロントプレート１１の対向する内端面に微小なサイドクリアランスをもって摺接する。これにより、プーリ１の内端面とフロントプレート１１の内端面との間でシール機能を発揮する。

　第１～第４ベーン１５ａ～１５ｄは、図４及び図５に示すように、それぞれが各シュー８ａ～８ｄの間に配置されていると共に、それぞれの円弧状外周面に形成されたシール溝内に、ハウジング本体５ａの内周面に摺動しつつシールするシール部材１８ａが嵌着されている。一方、各シュー８ａ～８ｄの先端内周面に形成されたシール溝には、ロータ１４の外周面に摺動しつつシールするシール部材１８ｂが嵌着されている。なお、この各ベーン１５ａ～１５ｄでの幅方向(ロータ軸方向)の各両側面は、プーリ１の内端面とフロントプレート１１の内端面に対してそれぞれ微小なサイドクリアランスをもって摺接しており、同様に、プーリ１の内端面とフロントプレート１１の内端面との間でシール機能を発揮する。各ベーン１５ａ～１５ｄは、第１ベーン１５ａが側面からみて扇状の最大巾に設定されて、最も重量が重く形成され、該第１ベーン１５ａ以外の３枚の第２～第４ベーン１５ｂ～１５ｄの巾が第１ベーン１５ａよりも小さいほぼ同一の巾に設定されている。

　ベーンロータ７は、最遅角側へ相対回転すると、図４に示すように、第１ベーン１５ａの一側面が周方向から対向する前記第１シュー８ａの対向一側面に当接して最大遅角側の回転位置が規制される。その一方で、図５に示すように、最進角側へ相対回転すると、第１ベーン１５ａの他側面が周方向から対向する第２シュー８ｂの対向一側面に当接して最大進角側の回転位置が規制される。これら第１ベーン１５ａと第１、第２シュー８ａ、８ｂがベーンロータ７の最遅角位置と最進角位置を規制するストッパとして機能する。このとき、他の第２～第４ベーン１５ｂ～１５ｄは、両側面が円周方向から対向する各シュー８ｃ、８ｄの対向側面に当接せずに離間状態にある。したがって、第１ベーン１５ａと第１、第２シュー８ａ、８ｂとの当接精度が向上すると共に、各遅角、進角油圧室９，１０への油圧の供給速度が速まり、ベーンロータ７の正逆方向の回転応答性が高くなる。各遅角油圧室９と各進角油圧室１０は、ロータ１４の内部に径方向に沿って形成された第１連通孔９ａ及び第２連通孔１０ａを介して油圧回路４と連通する。

　フロントプレート１１の外端面１１ｃには、図３に示すように、ベーンロータ７をハウジング５に対して進角方向へ付勢する渦巻ばね３３が装着されている。渦巻ばね３３は、いわゆる板状のゼンマイばねであって、縦断面ほぼ長方形状の扁平な角線を、長手方向の面が対向するようにほぼ同一平面上にて巻回させて形成されている。渦巻ばね３３は、内周側から外周側にかけて徐々に拡径する形状を有する渦巻ばね本体３３ａと、該渦巻ばね本体３３ａの最内周部３３ｄを径方向内側に湾曲状に折曲させた第１係止端部３３ｂと、渦巻ばね本体３３ａの最外周部３３ｆを径方向外側に半円フック状に湾曲させた第２係止端部３３ｃと、から構成されている。第１係止端部３３ｂは、筒状円筒部１６の係止溝１７に係入しつつ、円弧状の対向面１７ａに係止固定されている一方、第２係止端部３３ｃは、フロントプレート１１の外端面１１ｃに設けられた傘付ピン１３の外周面に係止固定されており、この渦巻ばね３３のばね力によって、ベーンロータ７を進角側の回転方向へ常時付勢する。渦巻ばね３３は、ベーンロータ７がハウジング５に対して遅角側へ相対回転した場合に縮径方向へ変形する。

　フロントプレート１１の外端面１１ｃには、渦巻ばね３３に生じるトルクを増大させることで、該渦巻ばね３３の付勢動作を補助するサポートピン３４が設けられている。サポートピン３４は、図３に示すように、ほぼ円筒状に形成され、傘付ピン１３から所定角度を隔てた位置に圧入固定されている。また、その外周面には、渦巻ばね３３の最外周部３３ｆが当接されている。これにより、渦巻ばね３３が縮径方向へ変形した際に、渦巻ばね３３のサポートピン３４との当接位置から第２係止端部３３ｃの間に生じるトルクを増大させる。そして、筒状円筒部１６の先端部１６ａの外周面には、渦巻ばね３３の最内周部３３ｄを内部に収容する凹部である環状溝３５が設けられている。

　油圧回路４は、各遅角、進角油圧室９，１０に対して作動油を選択的に供給あるいは排出する。図２に示すように、油圧回路４は、各遅角油圧室９に対して第１連通孔９ａを介して油圧を給排する遅角油通路１９と、各進角油圧室１０に対して前記第２連通孔１０ａを介して油圧を給排する進角油通路２０と、該各通路１９，２０に作動油を供給するオイルポンプ２１と、機関の作動状態に応じて遅角油通路１９と進角油通路２０の流路を切り換える電磁切換弁２２と、を有する。オイルポンプ２１は、機関のクランクシャフトによって回転駆動するトロコイドポンプなどの一般的なものである。

　遅角油通路１９と進角油通路２０とは、それぞれの一端部が電磁切換弁２２の通路ポートに接続されている。また、遅角油通路１９及び進角油通路２０の各他端部側は、図外のシリンダヘッドやシリンダブロックを介してカムシャフト２の内部に形成され、軸方向に沿って平行な遅角通路部１９ａと進角通路部２０ａと接続される。遅角通路部１９ａは、第１連通孔９ａを介して各遅角油圧室９に連通する。一方、進角通路部２０ａは、第２連通孔１０ａを介して各進角油圧室１０に連通する。

　電磁切換弁２２は、図２に示すように、２位置３ポート弁であって、図外の電子コントローラによって、バルブボディ内に軸方向へ摺動自在に設けられた図外のスプール弁体を前後方向に移動させて、オイルポンプ２１の吐出通路２１ａと前記いずれかの油通路１９，２０と連通させると同時に、該他方の油通路１９，２０とドレン通路２３とを連通させる。オイルポンプ２１の吸入通路２１ｂとドレン通路２３とは、オイルパン２４内に連通している。電子コントローラは、内部のコンピュータが図外のクランク角センサやエアフローメータ、機関水温センサ、スロットルバルブ開度センサ及びカムシャフト２の現在の回転位相を検出するカム角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、電磁切換弁２２の電磁コイルに制御パルス電流を出力してそれぞれのスプール弁体の移動位置を制御し、これによって、各通路を切り換え制御する。

　第１ベーン１５ａとプーリ１のリアカバー１ｃとの間には、ハウジング５に対してベーンロータ７を最進角位置に拘束するロック機構２７が設けられている。図９は、実施例１のロック機構のロック状態を表す拡大部分断面図、図１０は、実施例１のロック機構の解除状態を表す拡大部分断面図である。ロック機構２７は、第１ベーン１５ａの内部に軸方向に貫通形成されたシリンダ孔２８に摺動自在に収容され、リアカバー１ｃ側に対して進退自在に設けられたロックピン２９と、リアカバー１ｃの径方向のほぼ中央所定位置に形成され、ロックピン２９の先端部２９ａが係合してベーンロータ７をロックするロック凹部３０と、から構成されている。

　シリンダ孔２８は、前端面１４ａに開口する大径の第１シリンダ孔２８ａと、ロック凹部３０側に開口する小径の第２シリンダ孔２８ｂとを有する。ロックピン２９は、先端部２９ａより大径であって、第１シリンダ孔２８ａ内を摺動する大径部２９ｂと、先端部２９ａと大径部２９ｂとの段差である受圧部２９ｃと、を有する。ロック凹部３０はリアカバー１ｃに形成された有底円筒状の凹部であり、この凹部内に焼結材料により形成された環状のリング部材３０ａが圧入固定されている。先端部２９ａは、リング部材３０ａ内に挿入可能とされている。第１シリンダ孔２８ａと大径部２９ｂとの間の径方向隙間は、第２シリンダ孔２８ｂと先端部２９ａとの間の径方向隙間よりも小さくなるように形成される。これにより、第１シリンダ孔２８ａの中心と第２シリンダ孔２８ｂの中心が、製造誤差により僅かにずれたとしても、ロックピン２９の作動を阻害しない。

　ロックピン２９は、先端部２９ａを含めた全体がほぼ円柱状に形成されて、リング部材３０ａ内に軸方向から係合し易い形状になっていると共に、後端側から内部軸方向に形成された凹溝底面とフロントプレート１１の内面との間に弾装されて、ロックピン２９を進出方向（係合する方向）へ付勢するコイルスプリング３１が設けられている。リング部材３０ａは、ロックピン２９の先端部２９ａ外径よりも大きく形成され、円周方向の進角油圧室１０側に偏倚した位置に形成されている。よって、ロックピン２９が係合した場合には、ハウジング５とベーンロータ７の相対変換角度が最進角側の位置となるように設定されている。また、ロック凹部３０の側部（底部）には、ロックピン２９の外径よりも小径でロック凹部３０よりも一段下がった位置に半円弧状の受圧室３２が形成されている。

　第１シリンダ孔２８ａには、第１ベーン１５ａに貫通形成され遅角油圧室９と連通する遅角側油路９ｂが接続されるとともに、進角油圧室１０と連通する進角側油路１０ｂが接続されている。よって、遅角油圧室９もしくは進角油圧室１０に作動油が供給されると、この作動油は、遅角側油路９ｂもしくは進角側油路１０ｂを通って第１シリンダ孔２８ａ内に導入される。そして、受圧部２９ｃに作動油の油圧が作用すると、図１０に示すように、ロックピン２９を解除側に後退させ、ロックピン２９の係合を解除する。

　図６は実施例１のベーンロータの摺動用孔付近の拡大斜視図、図７は実施例１のベーンロータのシリンダ孔付近の拡大図である。シリンダ孔のロックピン２９の大径部２９ｂとフロントプレート１１との間には、背圧室が形成される。この背圧室は、ベーンロータ７に形成された連通溝１４０と接続されている。この連通溝１４０は、第１シリンダ孔２８ａの前端面１４ａ側開口から筒状円筒部１６の根元部１６ｂまで形成され、フロントプレート１１に閉塞されることで、油路を形成する。この連通溝１４０は、フロントプレート１１の貫通孔１１ａよりも軸心側まで延伸されているため、フロントプレート１１との間で形成された油路の端部は、大気解放部に接続される。すなわち、背圧室を大気解放とすることで、ロックピン２９が作動する際、背圧室内に漏出した作動油や空気を排出することで、ロックピン２９をスムーズに作動させる。

　図８は、実施例１のＴ－Ｔ断面及びＳ－Ｓ断面を表す断面図である。連通溝１４０は、底部が段差状となるように形成され、根元部１６ｂ側に延びる第１連通溝１４１と、第１シリンダ孔２８ａ側に開口する第２連通溝１４２とから構成されている。第１連通溝１４１の溝深さは、第２連通溝１４２の溝深さよりも深い。言い換えると、第１連通溝１４１の断面積は、第２連通溝１４２の断面積よりも大きい。また、Ｓ－Ｓ断面に示すように、第２連通溝１４２の第１シリンダ孔２８ａ側は、第１シリンダ孔２８ａの内壁と一致するシール壁１４２ａを有する。

　ここで、シール壁１４２ａを形成した理由について説明する。図１０に示すように、ロックピン２９が作動油によって後退すると、背圧室内の作動油等は、連通溝１４０から排出され、ロックピン２９が最大にストロークした場合であっても、大径部２９ｂの外周面によって連通溝１４０が閉塞される。このとき、大径部２９ｂと第１シリンダ孔２８ａとの間のロックピン油圧室２９ｆには、遅角油圧室９もしくは進角油圧室１０から供給された作動油が常時供給される。このとき、ロックピン油圧室２９ｆと第２連通溝１４２の開口までの間のシール面が短いと、ロックピン油圧室２９ｆから連通溝１４０への作動油の漏出が多くなり、燃費の悪化を招く。そこで、シール壁１４２ａを形成することで、シール面の面積を増大させ、シール性を向上する。また、第２連通溝１４２の第１シリンダ孔２８ａへの開口の断面積が狭く形成されるため、より作動油の漏出を抑制できる。

　尚、シール面を確保する観点から、大径部２９ｂの作動方向長さを増大することも考えられる。しかしながら、大径部２９ｂは作動するロックピン２９の一部であり、重量の増大を招くと、ロックピン２９の作動応答性が悪化するおそれがある。また、大径部２９ｂの作動方向長さが増大すると、第１シリンダ孔２８ａの作動方向長さが増大し、相対的に第２シリンダ孔２８ｂの作動方向長さが短くなる。ここで、ロックピン２９がロック凹部３０に挿入されている状態で倒れ方向への力を受ける際、ロックピン２９の倒れ方向に対する保持は、先端部２９ａと第２シリンダ孔２８ｂとの接触により担保されるため、第２シリンダ孔２８ｂの作動方向長さが短くなると、ロックピン２９の保持安定性が低下するおそれがある。以上から、実施例１のように、シール壁１４２ａを形成するほうが、大径部２９ｂの作動方向長さを増大する場合よりも有利である。また、第２連通溝１４２の断面積を小さくすると、ロックピン２９が係合状態から解除状態に移行する際に、背圧室からの作動油等の排出性が問題となる。実施例１では、第１連通溝１４１の断面積を第２連通溝１４２より大きくしたため、背圧室からの作動油等をスムーズに排出することができる。このように、第１連通溝１４１の溝の断面積を第２連通溝１４２の溝の断面積に対して大きくしたことによって、第２連通溝１４２では流路抵抗が大きいが、その後の第１連通路１４１は溝の断面積が大きいので流路抵抗が減り、第１連通溝１４１と第２連通溝１４２の断面積を全体的に小さくする場合と比較して流路抵抗が小さくなる。

　［実施例１の効果］
　以下、実施例１の車両制御装置が奏する効果を列挙する。
　（１）クランクシャフトから回転力が伝達されると共に、内周側に複数のシューが突出することによって複数の作動室が形成されるハウジング５と、カムシャフト２に固定されるロータ１４と、ベーンロータ７の外周側に設けられ、複数の作動室を進角作動室と遅角作動室とに隔成する複数のベーン１５ａ～１５ｄと、を有するベーンロータ７と、ベーン１５ｃ（複数のベーンの少なくとも１つ）に回転軸方向へ貫通形成されたシリンダ孔２８と、シリンダ孔２８内に摺動自在に設けられたロックピン２９（ロック部材）と、ロックピン２９をベーンロータ７からハウジング５側へ突出させる方向へ付勢するコイルスプリング３１（付勢部材）と、フロントプレート１１に設けられ、ロックピン２９が突出して挿入されることでハウジングとベーンロータ７との相対回転を規制するロック凹部３０と、を有し、ロックピン２９へと油圧を作用させることによってコイルスプリング３１の付勢力に抗してロックピン２９がロック凹部３０から退出するように構成されたロック機構２７と、ベーンロータ７に設けられ、コイルスプリング３１が配置される背圧室とハウジングの外部とを連通する連通溝１４０と、を備え、連通溝１４０は、外部側の連通溝である第１連通溝１４１の断面積よりも背圧室に開口する第２連通溝１４２の開口部の断面積が小さい。言い換えると、ベーンロータ７の回転軸方向一端側に設けられた連通溝１４０は、コイルスプリング３１が配置される背圧室と大気開放部を連通し、背圧室側の断面積よりも大気開放部側の断面積が大きい。
　よって、ロックピン２９のシール性を向上するとともに、ロックピン２９の退出応答性の低下を抑制できる。

　（２）連通溝１４０は、前記ベーンロータの回転軸方向において前記連通溝の底部が段差状である。よって、軸方向シール長さを長くでき、ロックピン２９側からの漏出を抑制できる。
　（３）ロータ１４はベーンロータ７の回転軸方向においてフロントプレート１１より外側に突出した筒状円筒部１６（円筒部）を有し、連通溝１４０は筒状円筒部１６の外周である根元部１６ｂまで延びている。よって、背圧室の作動油等の排出性を確保しつつ、容易に製造できる。
　（４）ベーンロータ７とフロントプレート１１との間に、一端がベーンロータ７の筒状円筒部１６に係止されると共に他端がフロントプレート１１に固定された傘付ピン１３（係止ピン）に係止され、フロントプレート１１に対してベーンロータ７を相対回転させる方向へ付勢力を作用させる渦巻ばね３３（バネ）が設けられている。よって、ベーンロータ７の作動応答性を確保できる。
（５）傘付ピン１３は、フロントプレート１１の作動室を形成する部分にベーンロータ７の回転軸方向に形成されたピン用貫通孔１１０（貫通孔）に圧入固定されていると共に、傘付ピン１３の作動室側の端面が研削により平面状に形成されている。すなわち、傘付ピン１３の先端である圧入側端面１３ｃを研削により平面状とすることで、傘付ピン１３の圧入側端面１３ｃを作動室に近づけることができる。よって、傘付ピン１３の圧入側端面１３ｃをベーン１５ｃが通り過ぎる際に、内端面１１ｆと圧入側端面１３ｃとの段差が抑制されているため、ベーン１５ｃを跨いで作動油が漏出することを抑制できる。
　（６）ロックピン２９は、背圧室側に設けられた大径部２９ｂと、大径部２９ｂよりもロック凹部３０側に設けられた先端部２９ａ（小径部）と、を有し、連通溝１４０の背圧室への開口部は、ロックピン２９がコイルスプリング３１の付勢力に抗して最大に退出した際にも大径部２９ｂによって閉塞される。よって、作動油の漏出を抑制できる。
　（７）大径部２９ｂの受圧部２９ｃには、進角作動室もしくは遅角作動室の油圧が作用する。よって、バルブタイミング制御装置が作動中は、ロックピン２９を解除状態としつつ、作動油の漏出を抑制できる。

　〔実施例２〕
　次に、実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。図１２は、実施例２のロック機構付近を表す拡大図である。実施例１では、連通溝１４０の底部を段差状とし、シール壁１４２ａを形成することでシール面を確保することとした。これに対し、実施例２では、連通溝１４０の全体の溝深さを、実施例１の第２連通溝１４２のように浅めに形成し、シール壁１４２ａを形成した。加えて、連通溝１４０を、第１シリンダ孔２８ａと接続する第３連通溝１４３と、軸心に向かうに連れて第３連通溝１４３よりも周方向幅が広くなる第４連通溝１４４と、から形成したものである。これにより、作動油の漏出を抑制しつつ、大気解放部側に向かって断面積が広くなる油路を形成することができ、ロックピン２９の退出応答性の低下を抑制するものである。

　実施例２にあっては、下記の作用効果が得られる。
　（８）連通溝１４０は、ベーンロータ７の周方向における幅がハウジングの外部への開口となる根元部１６ｂ側から第１シリンダ孔２８ａに形成される背圧室への開口部に向かって狭くなるように形成されている。よって、周方向のシール幅を広くできるので、ロックピン２９側から大気解放側への漏出を抑制できる。

　〔実施例３〕
　次に、実施例３について説明する。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。図１３は、実施例３の傘付ピンの部分拡大断面図である。実施例１では、ピン用貫通孔１１０を形成し、傘付ピン１３を圧入固定し、圧入側端面１３ｃと内端面１１ｆとを研削加工により平滑化した。これに対し、実施例３では、外端面１１ｃ側から有底加工された大径のピン圧入用孔１１１と、ピン圧入用孔１１１の底部と内端面１１ｆとを連通する小径の貫通孔１１２と、を形成した。すなわち、実施例１のように研削加工を行うと、加工工数及びコストが増大するおそれがある。また、ピン圧入用孔１１１を有底凹部として閉塞することも考えられるが、製造時の洗浄性が悪化する。有底凹部内に作動油や空気等が封入されると、温度変化によって体積変化が生じ、傘付ピン１３を押し出すおそれがある。加えて、ピン圧入用孔１１１をドリル穿設する際、ドリルの先端が摩耗してくると、ピン圧入用孔１１１に必要な径を確保した凹部の深さが浅くなる場合がある。そうすると、傘付ピン１３を圧入した際、圧入代（圧入された軸方向長さ）を確保することが難しく、傘付ピン１３の倒れ方向の強度を十分に確保することが困難となる。

　そこで、ピン圧入用孔１１１よりも小径の貫通孔１１２を形成することとした。このとき、貫通孔１１２の直径は、ベーン１５ｃの周方向幅よりも小さくする。よって、製造時の洗浄性を確保し、温度変化に伴う傘付ピン１３の抜けを防止できる。また、有底凹部とする場合に比べて、底部の板厚を気にする必要がなく、十分な圧入代を確保できる。また、ベーンロータ７の相対的な回動によりベーン１５ｃが貫通孔１１２を跨ぐ場面でも、貫通孔１１２の径が貫通孔１１２を跨いで移動する部分におけるベーン１５ｃの周方向幅よりも小さいため、ベーン１５ｃを跨いで作動油が漏出することがない。

　実施例３にあっては、下記の作用効果が得られる。
　（９）傘付ピン１３は、フロントプレート１１の作動室を形成する部分にベーンロータ７の回転軸方向に形成されたピン圧入用孔１１１（貫通孔）に圧入固定されており、ピン圧入用孔１１１の内径は、作動室側がその反対側に対して小さい小径部である貫通孔１１２を有する。よって、傘付ピン１３の先端側をベーンが通り過ぎる際にも、貫通孔１１２の径が小さいため、ベーン１５ｃを跨いで作動油が漏出することを抑制できる。
　（１０）貫通孔１１２の内径は、ベーン１５ｃのうちの前記貫通穴を跨いで移動する部分の周方向幅よりも小さい。よって、ベーン１５ｃを跨いで作動油が漏出することを抑制できる。

　［他の実施例］
以上、本発明を実現するための形態を、実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。例えば、実施例では、渦巻ばねを備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置に適用した例を示したが、渦巻ばねを備えていない構成に適用してもよい。また、実施例では、排気側のバルブタイミング制御装置を示したが、吸気側のバルブタイミング制御装置にも適用できる。また、実施例ではプーリを備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置に適用した例を示したが、スプロケットであってもよい。

　以上説明した実施形態から把握しうる技術思想について、以下に記載する。
　内燃機関のバルブタイミング制御装置は、クランクシャフトからの回転力が伝達され、内周側に複数の作動室を有するハウジングと、カムシャフトに固定されるロータと、該ロータの外周側に配置され、前記複数の作動室を進角作動室と遅角作動室とに分ける複数のベーンと、を有するベーンロータと、前記複数のベーンの少なくとも１つに回転軸方向へ貫通形成されたシリンダ孔と、前記シリンダ孔内に摺動可能に配置されたロック部材と、前記ロック部材を前記ベーンロータから前記ハウジング側へ突出させる方向へ付勢する付勢部材と、前記ハウジングに設けられ、前記ロック部材が挿入されることで前記ハウジングと前記ベーンロータとの相対回転が規制されるロック凹部と、を有し、前記ロック部材へ油圧が作用することによって前記付勢部材の付勢力に抗して前記ロック部材が前記ロック凹部から退出するロック機構と、前記シリンダ孔の前記付勢部材が配置される背圧室と前記ハウジングの外部とを連通する連通溝であって、前記外部側の断面積よりも前記背圧室に開口する開口部の断面積が小さい連通溝を有する。
　より好ましい態様では、上記態様において、前記連通溝は、前記ベーンロータの回転軸方向において前記連通溝の底部が段差状である。
　別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記連通溝は、前記ベーンロータの周方向における幅が前記ハウジングの外部への開口側から前記背圧室への開口部に向かって狭くなっている。
　更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記ロータは前記ベーンロータの回転軸方向において前記ハウジングより外側に突出した円筒部を有し、前記連通溝は前記円筒部の外周まで延びている。
　更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記ベーンロータと前記ハウジングとの間に、一端が前記ベーンロータに係止されると共に他端が前記ハウジングに固定された係止ピンに係止され、前記ハウジングに対して前記ベーンロータを相対回転させる方向へ付勢力を作用させるバネが設けられている。
　更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記係止ピンは、前記ハウジングの前記作動室を形成する部分に前記ベーンロータの回転軸方向に形成された貫通孔に圧入固定されていると共に、前記係止ピンの前記作動室側の端面が研削により平面状に形成されている。
　更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記係止ピンは、前記ハウジングの前記作動室を形成する部分に前記ベーンロータの回転軸方向に形成された貫通孔に圧入固定されており、前記貫通穴の内径は、前記作動室側がその反対側に対して小さい小径部を有する。
　更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記貫通穴の小径部の内径は、前記ベーンのうちの前記貫通穴を跨いで変換する部分の周方向幅よりも小さい。

　また、他の観点から、内燃機関のバルブタイミング制御装置は、クランクシャフトからの回転力が伝達されると共に、内周側に複数の作動室を有するハウジングと、カムシャフトに固定されるロータと、該ロータの径方向外側に設けられ、前記複数の作動室を進角作動室と遅角作動室とに分ける複数のベーンと、を有するベーンロータと、前記複数のベーンの少なくとも一つに回転軸方向へ貫通形成されたシリンダ孔と、前記シリンダ孔内に摺動可能に配置されたロック部材と、前記ロック部材を前記ベーンロータから前記ハウジング側へ突出させる方向へ付勢する付勢部材と、前記ハウジングに設けられ、前記ロック部材が挿入されるロック凹部と、を有し、前記ロック部材に前記付勢部材の付勢力と反対方向へ油圧が作用することによって前記付勢部材の付勢力に抗して前記ロック部材が移動するロック機構と、前記ハウジングに設けられ、前記ハウジングの外部と連通する大気開放部と、前記シリンダ孔の前記付勢部材が配置される背圧室と前記大気開放部を連通し、前記背圧室側の断面積よりも前記大気開放部側の断面積が大きい連通溝と、を有する。
　より好ましい態様では、上記態様において、前記連通溝は、前記大気開放部側から前記背圧室への開口部に向かって段差状である。
　別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記ロック部材は、前記背圧室側に設けられた大径部と、前記大径部よりも前記ロック凹部側に設けられた小径部と、を有し、前記連通溝の前記背圧室への開口部は、前記ロック部材が前記付勢部材の付勢力に抗して最大に退出した際にも前記大径部によって閉塞される。
　更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記ロック部材の大径部には、前記進角作動室もしくは遅角作動室の油圧が作用する。

　尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

　本願は、２０１６年１１月３０日付出願の日本国特許出願第２０１６－２３２０７１号に基づく優先権を主張する。２０１６年１１月３０日付出願の日本国特許出願第２０１６－２３２０７１号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。

１　　プーリ１ｃ　　リアカバー２　　カムシャフト２ａ　　一端部２ｂ　　ボルト挿通孔３　　位相変更機構４　　油圧回路５　　ハウジング７　　ベーンロータ８ａ-８ｄ　　シュー９　　遅角油圧室９ａ　　第１連通孔９ｂ　　遅角側油路１０　　進角油圧室１０ａ　　第２連通孔１０ｂ　　進角側油路１１　　フロントプレート１１ａ　　貫通孔１１ｃ　　外端面１１ｆ　　内端面１２　　ボルト１２ａ　　頭部１３　　傘付ピン１３ａ　　傘部１３ｂ　　ピン本体１３ｃ　　圧入側端面１４　　ロータ１４ａ　　前端面１４ｂ　　後端面１５ａ-１５ｄ　　ベーン１６　　筒状円筒部１６ａ　　先端部１６ｂ　　根元部１７　　係止溝２１　　オイルポンプ２２　　電磁切換弁２３　　ドレン通路２４　　オイルパン２７　　ロック機構２８　　シリンダ孔２８ａ　　第１シリンダ孔２８ｂ　　第２シリンダ孔２９　　ロックピン２９ａ　　先端部２９ｂ　　大径部２９ｃ　　受圧部２９ｆ　　ロックピン油圧室３０　　ロック凹部３０ａ　　リング部材３１　　コイルスプリング３２　　受圧室１１０　　ピン用貫通孔１１１　　ピン圧入用孔１１２　　貫通孔１４０　　連通溝１４１　　第１連通溝１４２　　第２連通溝１４２ａ　　シール壁１４３　　第３連通溝１４４　　第４連通溝

Claims

　内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、該バルブタイミング制御装置は、
　クランクシャフトからの回転力が伝達され、内周側に複数の作動室を有するハウジングと、
　カムシャフトに固定されるロータと、該ロータの外周側に配置され、前記複数の作動室を進角作動室と遅角作動室とに分ける複数のベーンと、を有するベーンロータと、
　ロック機構であって、該ロック機構は、前記複数のベーンの少なくとも１つに回転軸方向へ貫通形成されたシリンダ孔と、前記シリンダ孔内に摺動可能に配置されたロック部材と、前記ロック部材を前記ベーンロータから前記ハウジング側へ突出させる方向へ付勢する付勢部材と、前記ハウジングに設けられ、前記ロック部材が挿入されることで前記ハウジングと前記ベーンロータとの相対回転が規制されるロック凹部と、を有し、前記ロック部材へ油圧が作用することによって前記付勢部材の付勢力に抗して前記ロック部材が前記ロック凹部から退出する前記ロック機構と、
　前記シリンダ孔の前記付勢部材が配置される背圧室と前記ハウジングの外部とを連通する連通溝であって、前記外部側の断面積よりも前記背圧室に開口する開口部の断面積が小さい前記連通溝と、
　を有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。
　請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
　前記連通溝は、前記ベーンロータの回転軸方向において前記連通溝の底部が段差状であ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。
　請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
　前記連通溝は、前記ベーンロータの周方向における幅が前記ハウジングの外部への開口側から前記背圧室への開口部に向かって狭くなるように形成され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。
　請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
　前記ロータは、前記ベーンロータの回転軸方向において前記ハウジングより外側に突出した円筒部を有し、
　前記連通溝は、前記円筒部の外周まで延び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。
　請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
　前記ベーンロータと前記ハウジングとの間に、一端が前記ベーンロータに係止されると共に他端が前記ハウジングに固定された係止ピンに係止され、前記ハウジングに対して前記ベーンロータを相対回転させる方向へ付勢力を作用させるバネが設けられ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。
　請求項５に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
　前記係止ピンは、前記ハウジングの前記作動室を形成する部分に前記ベーンロータの回転軸方向に形成された貫通孔に圧入固定されており、
　前記係止ピンの前記作動室側の端面が、研削により平面状に形成され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。
　請求項５に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
　前記係止ピンは、前記ハウジングの前記作動室を形成する部分に前記ベーンロータの回転軸方向に形成された貫通孔に圧入固定されており、
　前記貫通穴の内径は、前記作動室側がその反対側に対して小さい小径部を有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。
　請求項７に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
　前記貫通穴の小径部の内径は、前記ベーンのうちの前記貫通穴を跨いで変換する部分の周方向幅よりも小さい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。
　内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、該バルブタイミング制御装置は、
　クランクシャフトからの回転力が伝達されると共に、内周側に複数の作動室を有するハウジングと、

　カムシャフトに固定されるロータと、該ロータの径方向外側に設けられ、前記複数の作動室を進角作動室と遅角作動室とに分ける複数のベーンと、を有するベーンロータと、
　ロック機構であって、該ロック機構は、前記複数のベーンの少なくとも１つに回転軸方向へ貫通形成されたシリンダ孔と、前記シリンダ孔内に摺動可能に配置されたロック部材と、前記ロック部材を前記ベーンロータから前記ハウジング側へ突出させる方向へ付勢する付勢部材と、前記ハウジングに設けられ、前記ロック部材が挿入されるロック凹部と、を有し、前記ロック部材に前記付勢部材の付勢力と反対方向へ油圧が作用することによって前記付勢部材の付勢力に抗して前記ロック部材が移動する前記ロック機構と、
　前記ハウジングに設けられ、前記ハウジングの外部と連通する大気開放部と、
　前記シリンダ孔の前記付勢部材が配置される背圧室と前記大気開放部を連通し、前記背圧室側の断面積よりも前記大気開放部側の断面積が大きい連通溝と、
　を有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。
　請求項９に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
　前記連通溝は、前記大気開放部側から前記背圧室への開口部に向かって段差状であ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。
　請求項９に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
　前記ロック部材は、前記背圧室側に設けられた大径部と、前記大径部よりも前記ロック凹部側に設けられた小径部と、を有し、
　前記連通溝の前記背圧室への開口部は、前記ロック部材が前記付勢部材の付勢力に抗して最大に退出した際にも前記大径部によって閉塞され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。
　請求項１１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
　前記ロック部材の大径部には、前記進角作動室もしくは遅角作動室の油圧が作用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。