バルブタイミング調整装置
【課題】進角室と遅角室との間の作動流体の漏れを抑制しつつ、ハウジングに対するベーンロータの位相を高精度に制御可能なバルブタイミング調整装置を提供する。
【解決手段】特定形状部２０は、ベーン１６１のボス部１６０側の端部から、カムシャフトの回転に応じてベーンロータ１６に対し遅角方向または進角方向に周期的に作用する変動トルクの平均の方向とは反対の方向、すなわち進角方向へボス部１６０の外壁に沿って延びるよう形成されている。特定溝部６０は、特定形状部２０の形状に対応するよう、シュー１３１の周壁１３０とは反対側の端部のベーン１６１側から進角方向へ切り欠かれるよう形成されている。
【解決手段】特定形状部２０は、ベーン１６１のボス部１６０側の端部から、カムシャフトの回転に応じてベーンロータ１６に対し遅角方向または進角方向に周期的に作用する変動トルクの平均の方向とは反対の方向、すなわち進角方向へボス部１６０の外壁に沿って延びるよう形成されている。特定溝部６０は、特定形状部２０の形状に対応するよう、シュー１３１の周壁１３０とは反対側の端部のベーン１６１側から進角方向へ切り欠かれるよう形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関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。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関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。例えば特許文献１に開示されたバルブタイミング調整装置では、ハウジング内に形成される収容室を、ベーンロータのボス部から径外方向に突出するベーンによって仕切ることで、ベーンの両側に遅角室および進角室を形成している。そして、遅角室および進角室に作動流体を供給することにより、ベーンロータをハウジングに対し遅角方向または進角方向へ相対回転させている。このバルブタイミング調整装置では、ベーンの遅角室側の壁面の面積と進角室側の壁面の面積とは、ほぼ同じである。そのため、ベーンロータがハウジングに対し中立位置にあるとき、すなわちベーンが収容室の中間位置にあるとき、ベーンの両側の遅角室と進角室とは、ほぼ同じ形状および容積となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２８７０７号公報
【特許文献２】特開２０００−１７９３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、バルブタイミング調整装置が回転するとき、従動軸の回転に応じて遅角方向または進角方向に周期的に変動する変動トルクがベーンロータに対し作用する。この変動トルクの平均の方向は、遅角方向または進角方向のいずれかの方向となる。特許文献１には、ベーンロータに対し作用する変動トルクの平均の方向が遅角方向であることが例示されている。このバルブタイミング調整装置では、ベーンロータを最進角位置または最遅角位置以外の目標の位相で保持するとき、進角室の作動流体の圧力を遅角室の作動流体の圧力より大きくすることにより、ベーンロータに作用する変動トルクの平均の力を打ち消すことでベーンロータが相対回転しないようにしている。このとき、進角室と遅角室との間に差圧が生じるため、進角室の作動流体が遅角室に漏れるおそれがある。進角室と遅角室との間で作動流体の漏れがあると、ベーンロータを目標の位相で保持するのが困難になる。その結果、燃費の悪化や排ガス性能の悪化を招くおそれがある。
【０００５】
特許文献２に記載のバルブタイミング調整装置では、ベーンロータをハウジングに対し進角方向へ付勢するスプリングを設け、内燃機関の停止時にスプリングの付勢力によりベーンロータを最進角位置に移動させることで、内燃機関の始動性を確保しようとしている。このバルブタイミング調整装置では、変動トルクの平均の力は特許文献１のバルブタイミング調整装置と同様、ベーンロータに対し遅角方向に作用するが、当該変動トルクの平均の力はスプリングの付勢力により打ち消される。しかしながら、変動トルクの平均の力よりもスプリングの付勢力のほうが大きく設定されているため、ベーンロータを目標の位相で保持するとき、遅角室の作動流体の圧力を進角室の作動流体の圧力より大きくする必要がある。このとき、進角室と遅角室との間に差圧が生じるため、特許文献１のバルブタイミング調整装置と同様の問題が生じるおそれがある。
【０００６】
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、進角室と遅角室との間の作動流体の漏れを抑制しつつ、ハウジングに対するベーンロータの位相を高精度に制御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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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特定形状部と特定溝部とを備えている。ハウジングは、筒部、当該筒部の両端を塞ぐ板部、および、筒部の内壁から径内方向へ延び板部と筒部との間において収容室を形成するシューを有している。ハウジングは、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、シューの筒部とは反対側の端部と摺接可能な外壁を有する円筒状のボス部、および、当該ボス部の外壁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りボス部とは反対側の端部が筒部の内壁と摺接可能なベーンを有している。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。特定形状部は、ベーンのボス部側の端部から進角方向または遅角方向へボス部の外壁に沿って延びるよう形成されている。特定溝部は、特定形状部の形状に対応するよう、シューの筒部とは反対側の端部のベーン側から進角方向または遅角方向へ切り欠かれるよう形成されている。
そして、本発明では、特定形状部は、ベーンから、従動軸の回転に応じてベーンロータに対し遅角方向または進角方向に周期的に作用する変動トルクの平均の方向とは反対の方向へ延びるよう形成されている。そのため、ベーンの遅角室側の壁面または進角室側の壁面のうち特定形状部が形成された壁面は、特定形状部が形成されていない壁面と比べ、遅角室または進角室に露出する面積が特定形状部の分小さい。
【０００８】
よって、遅角室および進角室に供給される作動流体の圧力のうちベーンに対し遅角方向または進角方向、すなわちベーンロータの周方向の圧力が有効に作用する面積（以下、「有効作用面積」という。）は、ベーンの、特定形状部が形成された壁面側よりも特定形状部が形成されていない壁面側のほうが大きい。なお、有効作用面積は、ベーンが接する遅角室または進角室の、ボス部の軸を含む仮想平面による断面の面積と一致する。そのため、進角室の作動流体の圧力と遅角室の作動流体の圧力とが同じ場合、ベーンが作動流体から受ける力は、特定形状部が形成された壁面側からよりも、特定形状部が形成されていない壁面側からのほうが大きくなる。これにより、ベーンロータに対し作用する変動トルクの平均の力を所定量打ち消すことができる。したがって、進角室の作動流体と遅角室の作動流体との差圧を大きくすることなく、ベーンロータを目標の位相で保持するのが容易になる。よって、進角室と遅角室との間の作動流体の漏れを抑制しつつ、ハウジングに対するベーンロータの位相を高精度に制御することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、特定形状部は、ボス部とは反対側に、ボス部の軸を中心とする仮想円筒面の一部と一致する特定曲面を有している。ここで、ハウジングの筒部の内径をＲ、ボス部の外径をｒ1、仮想円筒面の外径をｒ2、ボス部の軸方向の長さをｔ、遅角室および進角室の作動流体の平均の圧力をＰ、変動トルクの平均値をΔＴとすると、ベーンロータ、特定形状部およびハウジングは、｛（Ｒ−ｒ1）−（Ｒ−ｒ2）｝×ｔ×Ｐ＝ΔＴの関係を満たすよう形成されている。この関係は、「ベーンの進角室側の有効作用面積と遅角室側の有効作用面積との差分に相当する面積」に作用する作動流体の平均の力が、変動トルクの平均値と等しいことを表している。よって、この関係を満たす構成の本発明では、進角室の作動流体の圧力と遅角室の作動流体の圧力とを同じにすることのみで、ベーンロータに対し作用する変動トルクの平均の力を打ち消すことができる。したがって、進角室の作動流体と遅角室の作動流体との差圧をなくすことができるとともに、ベーンロータを目標の位相で保持するのがさらに容易になる。よって、進角室と遅角室との間の作動流体の漏れをさらに抑制しつつ、ハウジングに対するベーンロータの位相をさらに高精度に制御することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、ハウジングの板部は、特定形状部、特定溝部、ボス部、および、板部により囲まれる空間とハウジングの外部とを連通する連通孔を有している。本発明では、ベーンロータがハウジングに対し相対回転するとき、前記空間の容積は増減する。そのため、仮に前記空間が密閉空間であった場合、前記空間の圧力が増減することで、ベーンロータのハウジングに対する円滑な相対回転が妨げられるおそれがある。そこで、本発明では、前記空間とハウジングの外部とを連通する連通孔を形成することにより、ベーンロータがハウジングに対し相対回転するとき、連通孔を経由して前記空間の圧力をハウジングの外部へ逃がすことができる。したがって、ベーンロータがハウジングに対し相対回転するときの前記空間の圧力の変動を抑制でき、ベーンロータを円滑に相対回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の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、ベーンロータが最進角位置にある状態を示す図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】（Ａ）は本発明の一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、（Ｂ）はバルブタイミング調整装置のベーンロータに作用する変動トルクの時間の経過に伴う変化を示す図。
【図４】本発明の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、ベーンロータが中間位置にある状態を示す図。
【図５】本発明の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、ベーンロータが最遅角位置にある状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１〜５に示す。
【００１３】
図３（Ａ）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、内燃機関（以下、「エンジン」という。）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。
【００１４】
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、特定形状部２０、および、特定溝部６０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１８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、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。
【００１５】
前述のギア１３８は、シューハウジング１３の周壁１３０の外壁に形成されている。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。
【００１６】
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から径内方向に突出した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。ここで、周壁１３０は、特許請求の範囲における「筒部」に対応している。
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。
【００１７】
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やや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やや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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
図１に示すように、各ベーンは、ボス部１６０とは反対側の端部にシール部材２８を有している。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、各ベーンのボス部１６０とは反対側の端部に形成された溝部に嵌合している。シール部材２８は、それぞれ板ばねの付勢力により周壁１３０の内壁に向けて押されている。つまり、シール部材２８（各ベーンのボス部１６０とは反対側の端部）は、周壁１３０の内壁と摺接可能である。これにより、各ベーンの端部と周壁１３０の内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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。つまり、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）。
【００２７】
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。つまり、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５参照）。
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。なお、図４は、ベーンロータ１６が最進角位置と最遅角位置との間、すなわち中間位置にある状態を示している。
【００２８】
図３（Ａ）に示すように、カムシャフト７に設けられたカムは、略卵形に形成されている。そのため、カムシャフト７は、排気弁７１を開閉駆動するとき、排気弁７１から変動トルク（カムトルク）を受ける。図３（Ｂ）に示すように、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・負に変動する。当該変動トルクは、カムシャフト７を経由してベーンロータ１６に作用する。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。本実施形態では、変動トルクの平均は正方向、つまり遅角方向に働く（図１および図３（Ｂ）参照）。
【００２９】
図１に示すように、特定形状部２０は、複数のベーン（１６１、１６２、１６３、１６４）のうち特定のベーンであるベーン１６１のボス部１６０側の端部から進角方向、すなわちカムシャフト７の回転に応じてベーンロータ１６に対し遅角方向または進角方向に周期的に作用する変動トルクの平均の方向（遅角方向）とは反対の方向（進角方向）へボス部１６０の外壁に沿って延びるよう形成されている。特定形状部２０は、ボス部１６０およびベーン１６１と同じ材料で、ボス部１６０およびベーン１６１と一体に形成されている。
【００３０】
特定形状部２０は、円筒状の部材の周方向の一部を切り取ったような形状であり、図１に示すように、ボス部１６０の軸Ａｘ方向から見て略円弧状に形成されている。特定形状部２０は、ボス部１６０とは反対側に、ボス部１６０の軸Ａｘを中心とする仮想円筒面Ｃの一部と一致する特定曲面２１を有している。
【００３１】
特定溝部６０は、特定形状部２０の形状に対応するよう、シュー１３１の周壁１３０とは反対側の端部のベーン１６１側から進角方向へ切り欠かれるよう形成されている。そのため、特定溝部６０は、ボス部１６０の軸Ａｘ方向から見て略円弧状に形成されている。特定溝部６０は、特定形状部２０の特定曲面２１に対向または摺接する曲面６１を有している。曲面６１は、特定曲面２１と同様、ボス部１６０の軸Ａｘを中心とする仮想円筒面の一部と一致するよう形成されている。
【００３２】
ここで、遅角油圧室５１および進角油圧室５５に供給される作動油の圧力のうちベーン１６１に対し遅角方向または進角方向、すなわちベーンロータ１６の周方向の圧力が有効に作用する面積（「有効作用面積」）は、ベーン１６１の、特定形状部２０が形成された壁面１６６側よりも特定形状部２０が形成されていない壁面１６７側のほうが大きい。そのため、進角油圧室５５の作動油の圧力と遅角油圧室５１の作動油の圧力とが同じ場合、ベーン１６１が作動油から受ける力は、特定形状部２０が形成された壁面１６６側（遅角油圧室５１側）からよりも特定形状部２０が形成されていない壁面１６７側（進角油圧室５５側）からのほうが大きくなる。
【００３３】
本実施形態では、図４および図２に示すように、周壁１３０の内径をＲ、ボス部１６０の外径をｒ1、仮想円筒面Ｃの外径をｒ2、ボス部１６０の軸方向の長さ（ベーンロータ１６の厚さ）をｔ、各遅角油圧室および進角油圧室の作動油の平均の圧力をＰ、変動トルクの平均値をΔＴとすると、ベーンロータ１６および特定形状部２０は、下記式１の関係を満たすよう形成されている。
｛（Ｒ−ｒ1）−（Ｒ−ｒ2）｝×ｔ×Ｐ＝ΔＴ ・・・式１
式１より、
（ｒ2−ｒ1）×ｔ×Ｐ＝ΔＴ ・・・式２
【００３４】
すなわち、本実施形態では、ベーン１６１の進角油圧室５５側の有効作用面積（（Ｒ−ｒ1）×ｔ）は、ベーン１６１の遅角油圧室５１側の有効作用面積（（Ｒ−ｒ2）×ｔ）よりも（ｒ2−ｒ1）×ｔ大きく、ベーン１６１の進角油圧室５５側の有効作用面積とベーン１６１の遅角油圧室５１側の有効作用面積との差分に相当する面積（（ｒ2−ｒ1）×ｔ）に作用する作動油の平均の力（（ｒ2−ｒ1）×ｔ×Ｐ）は、変動トルクの平均値（ΔＴ）と等しい。
なお、ベーン１６１の進角油圧室５５側の有効作用面積は、ボス部１６０の軸Ａｘを含む仮想平面による進角油圧室５５の断面の面積と一致する。また、ベーン１６１の遅角油圧室５１側の有効作用面積は、ボス部１６０の軸Ａｘを含む仮想平面による遅角油圧室５１の断面の面積と一致する。
【００３５】
また、本実施形態では、図５に示すように、ハウジング１１のリアプレート１２は、特定形状部２０、特定溝部６０、ボス部１６０、フロントプレート１４、および、リアプレート１２により囲まれる空間Ｓとハウジング１１の外部とを連通する連通孔１２２を有している。空間Ｓは、ベーンロータ１６がハウジング１１に対し相対回転するとき、容積が増減する。このとき、連通孔１２２を経由して空間Ｓの圧力をハウジング１１の外部へ逃がすことができる。
【００３６】
次に、バルブタイミング調整装置１０の作動を図１〜５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。
【００３７】
＜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。
【００３８】
＜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。
【００３９】
＜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により、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。
【００４０】
＜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。
【００４１】
＜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。このとき、ベーンロータ１６に対し遅角方向に変動トルクの平均が作用しているが、本実施形態ではベーン１６１の進角油圧室５５側の有効作用面積とベーン１６１の遅角油圧室５１側の有効作用面積との差分に相当する面積に作用する作動油の平均の力が変動トルクの平均値（ΔＴ）と等しいため、各進角油圧室と各遅角油圧室との間に差圧を形成することなく、ベーンロータ１６を目標位相に保持することができる。
【００４２】
＜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。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態では、特定形状部２０は、ベーン１６１から、カムシャフト７の回転に応じてベーンロータ１６に対し遅角方向または進角方向に周期的に作用する変動トルクの平均の方向とは反対の方向へ延びるよう形成されている。そのため、ベーン１６１の遅角油圧室５１側の壁面１６６または進角油圧室５５側の壁面１６７のうち特定形状部２０が形成された壁面１６６は、特定形状部２０が形成されていない壁面１６７と比べ、遅角油圧室５１または進角油圧室５５に露出する面積が特定形状部２０の分小さい。
【００４４】
よって、遅角油圧室５１および進角油圧室５５に供給される作動油の圧力のうちベーン１６１に対し遅角方向または進角方向、すなわちベーンロータ１６の周方向の圧力が有効に作用する面積（「有効作用面積」）は、ベーン１６１の、特定形状部２０が形成された壁面１６６側よりも、特定形状部２０が形成されていない壁面１６７側のほうが大きい。なお、有効作用面積は、ベーン１６１が接する遅角油圧室５１または進角油圧室５５の、ボス部１６０の軸Ａｘを含む仮想平面による断面の面積と一致する。そのため、各進角油圧室の作動油の圧力と各遅角油圧室の作動油の圧力とが同じ場合、ベーン１６１が作動油から受ける力は、特定形状部２０が形成された壁面１６６側からよりも、特定形状部２０が形成されていない壁面１６７側からのほうが大きくなる。これにより、ベーンロータ１６に対し作用する変動トルクの平均の力を所定量打ち消すことができる。したがって、各進角油圧室の作動油と各遅角油圧室の作動油との差圧を大きくすることなく、ベーンロータ１６を目標の位相で保持するのが容易になる。よって、進角油圧室と遅角油圧室との間の作動油の漏れを抑制しつつ、ハウジング１１に対するベーンロータ１６の位相を高精度に制御することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、特定形状部２０は、ボス部１６０とは反対側に、ボス部１６０の軸Ａｘを中心とする仮想円筒面Ｃの一部と一致する特定曲面２１を有している。ここで、ハウジング１１の周壁１３０の内径をＲ、ボス部１６０の外径をｒ1、仮想円筒面Ｃの外径をｒ2、ボス部１６０の軸方向の長さをｔ、遅角油圧室および進角油圧室の作動油の平均の圧力をＰ、変動トルクの平均値をΔＴとすると、ベーンロータ１６、特定形状部２０およびハウジング１１は、｛（Ｒ−ｒ1）−（Ｒ−ｒ2）｝×ｔ×Ｐ＝ΔＴの関係を満たすよう形成されている。この関係は、「ベーン１６１の進角油圧室５５側の有効作用面積と遅角油圧室５１側の有効作用面積との差分に相当する面積」に作用する作動油の平均の力が、変動トルクの平均値と等しいことを表している。よって、この関係を満たす構成の本実施形態では、各進角油圧室の作動油の圧力と各遅角油圧室の作動油の圧力とを同じにすることのみで、ベーンロータ１６に対し作用する変動トルクの平均の力を打ち消すことができる。したがって、進角油圧室の作動油と遅角油圧室の作動油との差圧をなくすことができるとともに、ベーンロータ１６を目標の位相で保持するのがさらに容易になる。よって、進角油圧室と遅角油圧室との間の作動油の漏れをさらに抑制しつつ、ハウジング１１に対するベーンロータ１６の位相をさらに高精度に制御することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、ハウジング１１のリアプレート１２は、特定形状部２０、特定溝部６０、ボス部１６０、フロントプレート１４、および、リアプレート１２により囲まれる空間Ｓとハウジング１１の外部とを連通する連通孔１２２を有している。本実施形態では、ベーンロータ１６がハウジング１１に対し相対回転するとき、空間Ｓの容積は増減する。そのため、仮に空間Ｓが密閉空間であった場合、空間Ｓの圧力が増減することで、ベーンロータ１６のハウジング１１に対する円滑な相対回転が妨げられるおそれがある。そこで、本実施形態では、空間Ｓとハウジング１１の外部とを連通する連通孔１２２を形成することにより、ベーンロータ１６がハウジング１１に対し相対回転するとき、連通孔１２２を経由して空間Ｓの圧力をハウジング１１の外部へ逃がすことができる。したがって、ベーンロータ１６がハウジング１１に対し相対回転するときの空間Ｓの圧力の変動を抑制でき、ベーンロータ１６を円滑に相対回転させることができる。
【００４７】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、特定形状部がベーンのボス部側の端部から、変動トルクの平均の方向とは反対の方向、すなわち進角方向へボス部の外壁に沿って延びるよう形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、変動トルクの平均の方向が進角方向である場合、特定形状部は、ベーンのボス部側の端部から、変動トルクの平均の方向とは反対の方向、すなわち遅角方向へ延びるよう形成されていてもよい。
【００４８】
また、本発明の他の実施形態では、特定形状部がベーンのボス部側の端部から変動トルクの平均の方向とは反対の方向へボス部の外壁に沿って延びるよう形成されているのであれば、ベーンロータ、特定形状部およびハウジングは、｛（Ｒ−ｒ1）−（Ｒ−ｒ2）｝×ｔ×Ｐ＝ΔＴの関係を満たしていなくてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、特定形状部は、ボス部とは反対側に特定曲面を有していなくてもよい。すなわち、特定形状部のボス部とは反対側の壁面は、ボス部の軸を中心とする仮想円筒面の一部に一致していなくてもよい。
【００４９】
また、上述の実施形態では、特定形状部が、ストッパピストンが設けられたベーン（特定のベーン）からボス部の外壁に沿って延びるよう形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、ストッパピストンが設けられていないベーンから延びるよう形成されることとしてもよい。また、特定形状部は、１つのベーンからのみでなく、複数のベーンから延びるよう形成されていてもよい。この場合、ベーンロータ、特定形状部およびハウジングは、各ベーンの進角室側の有効作用面積と遅角室側の有効作用面積との差分に相当する面積の合計に作用する作動流体の平均の力と変動トルクの平均値とが等しくなるよう形成されることが望ましい。
【００５０】
また、上述の実施形態では、ハウジングが４つのシューを有し、ベーンロータが４つのベーンを有する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、ハウジングおよびベーンロータは、それぞれシューおよびベーンを１つずつ有する構成であってもよい。この場合、ハウジング内に収容室が１つ形成され、当該収容室が１つのベーンによって遅角室と進角室とに仕切られる。また、本発明の他の実施形態では、ハウジングおよびベーンロータは、それぞれシューおよびベーンを２つずつ、３つずつ、あるいは、５つ以上ずつ有する構成であってもよい。
【００５１】
また、上述の実施形態では、ハウジングの２つの板部の一方であるリアプレートに連通孔が形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、連通孔は、リアプレートに加え、ハウジングの板部の他方であるフロントプレートにも形成されていてもよい。または、連通孔は、リアプレートではなく、フロントプレートに形成されていてもよい。あるいは、連通孔は、リアプレートおよびフロントプレートのどちらにも形成されていなくてもよい。
【００５２】
また、本発明の他の実施形態では、ベーンは、遅角室と進角室との間をシールするシール部材を有していなくてもよい。この場合、ベーンは、ボス部とは反対側の端部がハウジングの筒部の内壁に摺接可能に形成されることが望ましい。
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。
【００５３】
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。
【符号の説明】
【００５４】
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
１３０ ・・・周壁（筒部）
１２ ・・・・リアプレート（板部）
１４ ・・・・フロントプレート（板部）
１３１、１３２、１３３、１３４ ・・・シュー
５０ ・・・・収容室
１６ ・・・・ベーンロータ
１６０ ・・・ボス部
１６１、１６２、１６３、１６４ ・・・ベーン
５１、５２、５３、５４ ・・・遅角油圧室（遅角室）
５５、５６、５７、５８ ・・・進角油圧室（進角室）
２０ ・・・・特定形状部
６０ ・・・・特定溝部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関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。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関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。例えば特許文献１に開示されたバルブタイミング調整装置では、ハウジング内に形成される収容室を、ベーンロータのボス部から径外方向に突出するベーンによって仕切ることで、ベーンの両側に遅角室および進角室を形成している。そして、遅角室および進角室に作動流体を供給することにより、ベーンロータをハウジングに対し遅角方向または進角方向へ相対回転させている。このバルブタイミング調整装置では、ベーンの遅角室側の壁面の面積と進角室側の壁面の面積とは、ほぼ同じである。そのため、ベーンロータがハウジングに対し中立位置にあるとき、すなわちベーンが収容室の中間位置にあるとき、ベーンの両側の遅角室と進角室とは、ほぼ同じ形状および容積となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２８７０７号公報
【特許文献２】特開２０００−１７９３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、バルブタイミング調整装置が回転するとき、従動軸の回転に応じて遅角方向または進角方向に周期的に変動する変動トルクがベーンロータに対し作用する。この変動トルクの平均の方向は、遅角方向または進角方向のいずれかの方向となる。特許文献１には、ベーンロータに対し作用する変動トルクの平均の方向が遅角方向であることが例示されている。このバルブタイミング調整装置では、ベーンロータを最進角位置または最遅角位置以外の目標の位相で保持するとき、進角室の作動流体の圧力を遅角室の作動流体の圧力より大きくすることにより、ベーンロータに作用する変動トルクの平均の力を打ち消すことでベーンロータが相対回転しないようにしている。このとき、進角室と遅角室との間に差圧が生じるため、進角室の作動流体が遅角室に漏れるおそれがある。進角室と遅角室との間で作動流体の漏れがあると、ベーンロータを目標の位相で保持するのが困難になる。その結果、燃費の悪化や排ガス性能の悪化を招くおそれがある。
【０００５】
特許文献２に記載のバルブタイミング調整装置では、ベーンロータをハウジングに対し進角方向へ付勢するスプリングを設け、内燃機関の停止時にスプリングの付勢力によりベーンロータを最進角位置に移動させることで、内燃機関の始動性を確保しようとしている。このバルブタイミング調整装置では、変動トルクの平均の力は特許文献１のバルブタイミング調整装置と同様、ベーンロータに対し遅角方向に作用するが、当該変動トルクの平均の力はスプリングの付勢力により打ち消される。しかしながら、変動トルクの平均の力よりもスプリングの付勢力のほうが大きく設定されているため、ベーンロータを目標の位相で保持するとき、遅角室の作動流体の圧力を進角室の作動流体の圧力より大きくする必要がある。このとき、進角室と遅角室との間に差圧が生じるため、特許文献１のバルブタイミング調整装置と同様の問題が生じるおそれがある。
【０００６】
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、進角室と遅角室との間の作動流体の漏れを抑制しつつ、ハウジングに対するベーンロータの位相を高精度に制御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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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特定形状部と特定溝部とを備えている。ハウジングは、筒部、当該筒部の両端を塞ぐ板部、および、筒部の内壁から径内方向へ延び板部と筒部との間において収容室を形成するシューを有している。ハウジングは、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、シューの筒部とは反対側の端部と摺接可能な外壁を有する円筒状のボス部、および、当該ボス部の外壁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りボス部とは反対側の端部が筒部の内壁と摺接可能なベーンを有している。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。特定形状部は、ベーンのボス部側の端部から進角方向または遅角方向へボス部の外壁に沿って延びるよう形成されている。特定溝部は、特定形状部の形状に対応するよう、シューの筒部とは反対側の端部のベーン側から進角方向または遅角方向へ切り欠かれるよう形成されている。
そして、本発明では、特定形状部は、ベーンから、従動軸の回転に応じてベーンロータに対し遅角方向または進角方向に周期的に作用する変動トルクの平均の方向とは反対の方向へ延びるよう形成されている。そのため、ベーンの遅角室側の壁面または進角室側の壁面のうち特定形状部が形成された壁面は、特定形状部が形成されていない壁面と比べ、遅角室または進角室に露出する面積が特定形状部の分小さい。
【０００８】
よって、遅角室および進角室に供給される作動流体の圧力のうちベーンに対し遅角方向または進角方向、すなわちベーンロータの周方向の圧力が有効に作用する面積（以下、「有効作用面積」という。）は、ベーンの、特定形状部が形成された壁面側よりも特定形状部が形成されていない壁面側のほうが大きい。なお、有効作用面積は、ベーンが接する遅角室または進角室の、ボス部の軸を含む仮想平面による断面の面積と一致する。そのため、進角室の作動流体の圧力と遅角室の作動流体の圧力とが同じ場合、ベーンが作動流体から受ける力は、特定形状部が形成された壁面側からよりも、特定形状部が形成されていない壁面側からのほうが大きくなる。これにより、ベーンロータに対し作用する変動トルクの平均の力を所定量打ち消すことができる。したがって、進角室の作動流体と遅角室の作動流体との差圧を大きくすることなく、ベーンロータを目標の位相で保持するのが容易になる。よって、進角室と遅角室との間の作動流体の漏れを抑制しつつ、ハウジングに対するベーンロータの位相を高精度に制御することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、特定形状部は、ボス部とは反対側に、ボス部の軸を中心とする仮想円筒面の一部と一致する特定曲面を有している。ここで、ハウジングの筒部の内径をＲ、ボス部の外径をｒ1、仮想円筒面の外径をｒ2、ボス部の軸方向の長さをｔ、遅角室および進角室の作動流体の平均の圧力をＰ、変動トルクの平均値をΔＴとすると、ベーンロータ、特定形状部およびハウジングは、｛（Ｒ−ｒ1）−（Ｒ−ｒ2）｝×ｔ×Ｐ＝ΔＴの関係を満たすよう形成されている。この関係は、「ベーンの進角室側の有効作用面積と遅角室側の有効作用面積との差分に相当する面積」に作用する作動流体の平均の力が、変動トルクの平均値と等しいことを表している。よって、この関係を満たす構成の本発明では、進角室の作動流体の圧力と遅角室の作動流体の圧力とを同じにすることのみで、ベーンロータに対し作用する変動トルクの平均の力を打ち消すことができる。したがって、進角室の作動流体と遅角室の作動流体との差圧をなくすことができるとともに、ベーンロータを目標の位相で保持するのがさらに容易になる。よって、進角室と遅角室との間の作動流体の漏れをさらに抑制しつつ、ハウジングに対するベーンロータの位相をさらに高精度に制御することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、ハウジングの板部は、特定形状部、特定溝部、ボス部、および、板部により囲まれる空間とハウジングの外部とを連通する連通孔を有している。本発明では、ベーンロータがハウジングに対し相対回転するとき、前記空間の容積は増減する。そのため、仮に前記空間が密閉空間であった場合、前記空間の圧力が増減することで、ベーンロータのハウジングに対する円滑な相対回転が妨げられるおそれがある。そこで、本発明では、前記空間とハウジングの外部とを連通する連通孔を形成することにより、ベーンロータがハウジングに対し相対回転するとき、連通孔を経由して前記空間の圧力をハウジングの外部へ逃がすことができる。したがって、ベーンロータがハウジングに対し相対回転するときの前記空間の圧力の変動を抑制でき、ベーンロータを円滑に相対回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の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、ベーンロータが最進角位置にある状態を示す図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】（Ａ）は本発明の一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、（Ｂ）はバルブタイミング調整装置のベーンロータに作用する変動トルクの時間の経過に伴う変化を示す図。
【図４】本発明の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、ベーンロータが中間位置にある状態を示す図。
【図５】本発明の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、ベーンロータが最遅角位置にある状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１〜５に示す。
【００１３】
図３（Ａ）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、内燃機関（以下、「エンジン」という。）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。
【００１４】
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、特定形状部２０、および、特定溝部６０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１８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、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。
【００１５】
前述のギア１３８は、シューハウジング１３の周壁１３０の外壁に形成されている。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。
【００１６】
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から径内方向に突出した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。ここで、周壁１３０は、特許請求の範囲における「筒部」に対応している。
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。
【００１７】
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やや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やや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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
図１に示すように、各ベーンは、ボス部１６０とは反対側の端部にシール部材２８を有している。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、各ベーンのボス部１６０とは反対側の端部に形成された溝部に嵌合している。シール部材２８は、それぞれ板ばねの付勢力により周壁１３０の内壁に向けて押されている。つまり、シール部材２８（各ベーンのボス部１６０とは反対側の端部）は、周壁１３０の内壁と摺接可能である。これにより、各ベーンの端部と周壁１３０の内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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。つまり、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）。
【００２７】
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。つまり、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５参照）。
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。なお、図４は、ベーンロータ１６が最進角位置と最遅角位置との間、すなわち中間位置にある状態を示している。
【００２８】
図３（Ａ）に示すように、カムシャフト７に設けられたカムは、略卵形に形成されている。そのため、カムシャフト７は、排気弁７１を開閉駆動するとき、排気弁７１から変動トルク（カムトルク）を受ける。図３（Ｂ）に示すように、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・負に変動する。当該変動トルクは、カムシャフト７を経由してベーンロータ１６に作用する。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。本実施形態では、変動トルクの平均は正方向、つまり遅角方向に働く（図１および図３（Ｂ）参照）。
【００２９】
図１に示すように、特定形状部２０は、複数のベーン（１６１、１６２、１６３、１６４）のうち特定のベーンであるベーン１６１のボス部１６０側の端部から進角方向、すなわちカムシャフト７の回転に応じてベーンロータ１６に対し遅角方向または進角方向に周期的に作用する変動トルクの平均の方向（遅角方向）とは反対の方向（進角方向）へボス部１６０の外壁に沿って延びるよう形成されている。特定形状部２０は、ボス部１６０およびベーン１６１と同じ材料で、ボス部１６０およびベーン１６１と一体に形成されている。
【００３０】
特定形状部２０は、円筒状の部材の周方向の一部を切り取ったような形状であり、図１に示すように、ボス部１６０の軸Ａｘ方向から見て略円弧状に形成されている。特定形状部２０は、ボス部１６０とは反対側に、ボス部１６０の軸Ａｘを中心とする仮想円筒面Ｃの一部と一致する特定曲面２１を有している。
【００３１】
特定溝部６０は、特定形状部２０の形状に対応するよう、シュー１３１の周壁１３０とは反対側の端部のベーン１６１側から進角方向へ切り欠かれるよう形成されている。そのため、特定溝部６０は、ボス部１６０の軸Ａｘ方向から見て略円弧状に形成されている。特定溝部６０は、特定形状部２０の特定曲面２１に対向または摺接する曲面６１を有している。曲面６１は、特定曲面２１と同様、ボス部１６０の軸Ａｘを中心とする仮想円筒面の一部と一致するよう形成されている。
【００３２】
ここで、遅角油圧室５１および進角油圧室５５に供給される作動油の圧力のうちベーン１６１に対し遅角方向または進角方向、すなわちベーンロータ１６の周方向の圧力が有効に作用する面積（「有効作用面積」）は、ベーン１６１の、特定形状部２０が形成された壁面１６６側よりも特定形状部２０が形成されていない壁面１６７側のほうが大きい。そのため、進角油圧室５５の作動油の圧力と遅角油圧室５１の作動油の圧力とが同じ場合、ベーン１６１が作動油から受ける力は、特定形状部２０が形成された壁面１６６側（遅角油圧室５１側）からよりも特定形状部２０が形成されていない壁面１６７側（進角油圧室５５側）からのほうが大きくなる。
【００３３】
本実施形態では、図４および図２に示すように、周壁１３０の内径をＲ、ボス部１６０の外径をｒ1、仮想円筒面Ｃの外径をｒ2、ボス部１６０の軸方向の長さ（ベーンロータ１６の厚さ）をｔ、各遅角油圧室および進角油圧室の作動油の平均の圧力をＰ、変動トルクの平均値をΔＴとすると、ベーンロータ１６および特定形状部２０は、下記式１の関係を満たすよう形成されている。
｛（Ｒ−ｒ1）−（Ｒ−ｒ2）｝×ｔ×Ｐ＝ΔＴ ・・・式１
式１より、
（ｒ2−ｒ1）×ｔ×Ｐ＝ΔＴ ・・・式２
【００３４】
すなわち、本実施形態では、ベーン１６１の進角油圧室５５側の有効作用面積（（Ｒ−ｒ1）×ｔ）は、ベーン１６１の遅角油圧室５１側の有効作用面積（（Ｒ−ｒ2）×ｔ）よりも（ｒ2−ｒ1）×ｔ大きく、ベーン１６１の進角油圧室５５側の有効作用面積とベーン１６１の遅角油圧室５１側の有効作用面積との差分に相当する面積（（ｒ2−ｒ1）×ｔ）に作用する作動油の平均の力（（ｒ2−ｒ1）×ｔ×Ｐ）は、変動トルクの平均値（ΔＴ）と等しい。
なお、ベーン１６１の進角油圧室５５側の有効作用面積は、ボス部１６０の軸Ａｘを含む仮想平面による進角油圧室５５の断面の面積と一致する。また、ベーン１６１の遅角油圧室５１側の有効作用面積は、ボス部１６０の軸Ａｘを含む仮想平面による遅角油圧室５１の断面の面積と一致する。
【００３５】
また、本実施形態では、図５に示すように、ハウジング１１のリアプレート１２は、特定形状部２０、特定溝部６０、ボス部１６０、フロントプレート１４、および、リアプレート１２により囲まれる空間Ｓとハウジング１１の外部とを連通する連通孔１２２を有している。空間Ｓは、ベーンロータ１６がハウジング１１に対し相対回転するとき、容積が増減する。このとき、連通孔１２２を経由して空間Ｓの圧力をハウジング１１の外部へ逃がすことができる。
【００３６】
次に、バルブタイミング調整装置１０の作動を図１〜５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。
【００３７】
＜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。
【００３８】
＜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。
【００３９】
＜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により、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。
【００４０】
＜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。
【００４１】
＜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。このとき、ベーンロータ１６に対し遅角方向に変動トルクの平均が作用しているが、本実施形態ではベーン１６１の進角油圧室５５側の有効作用面積とベーン１６１の遅角油圧室５１側の有効作用面積との差分に相当する面積に作用する作動油の平均の力が変動トルクの平均値（ΔＴ）と等しいため、各進角油圧室と各遅角油圧室との間に差圧を形成することなく、ベーンロータ１６を目標位相に保持することができる。
【００４２】
＜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。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態では、特定形状部２０は、ベーン１６１から、カムシャフト７の回転に応じてベーンロータ１６に対し遅角方向または進角方向に周期的に作用する変動トルクの平均の方向とは反対の方向へ延びるよう形成されている。そのため、ベーン１６１の遅角油圧室５１側の壁面１６６または進角油圧室５５側の壁面１６７のうち特定形状部２０が形成された壁面１６６は、特定形状部２０が形成されていない壁面１６７と比べ、遅角油圧室５１または進角油圧室５５に露出する面積が特定形状部２０の分小さい。
【００４４】
よって、遅角油圧室５１および進角油圧室５５に供給される作動油の圧力のうちベーン１６１に対し遅角方向または進角方向、すなわちベーンロータ１６の周方向の圧力が有効に作用する面積（「有効作用面積」）は、ベーン１６１の、特定形状部２０が形成された壁面１６６側よりも、特定形状部２０が形成されていない壁面１６７側のほうが大きい。なお、有効作用面積は、ベーン１６１が接する遅角油圧室５１または進角油圧室５５の、ボス部１６０の軸Ａｘを含む仮想平面による断面の面積と一致する。そのため、各進角油圧室の作動油の圧力と各遅角油圧室の作動油の圧力とが同じ場合、ベーン１６１が作動油から受ける力は、特定形状部２０が形成された壁面１６６側からよりも、特定形状部２０が形成されていない壁面１６７側からのほうが大きくなる。これにより、ベーンロータ１６に対し作用する変動トルクの平均の力を所定量打ち消すことができる。したがって、各進角油圧室の作動油と各遅角油圧室の作動油との差圧を大きくすることなく、ベーンロータ１６を目標の位相で保持するのが容易になる。よって、進角油圧室と遅角油圧室との間の作動油の漏れを抑制しつつ、ハウジング１１に対するベーンロータ１６の位相を高精度に制御することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、特定形状部２０は、ボス部１６０とは反対側に、ボス部１６０の軸Ａｘを中心とする仮想円筒面Ｃの一部と一致する特定曲面２１を有している。ここで、ハウジング１１の周壁１３０の内径をＲ、ボス部１６０の外径をｒ1、仮想円筒面Ｃの外径をｒ2、ボス部１６０の軸方向の長さをｔ、遅角油圧室および進角油圧室の作動油の平均の圧力をＰ、変動トルクの平均値をΔＴとすると、ベーンロータ１６、特定形状部２０およびハウジング１１は、｛（Ｒ−ｒ1）−（Ｒ−ｒ2）｝×ｔ×Ｐ＝ΔＴの関係を満たすよう形成されている。この関係は、「ベーン１６１の進角油圧室５５側の有効作用面積と遅角油圧室５１側の有効作用面積との差分に相当する面積」に作用する作動油の平均の力が、変動トルクの平均値と等しいことを表している。よって、この関係を満たす構成の本実施形態では、各進角油圧室の作動油の圧力と各遅角油圧室の作動油の圧力とを同じにすることのみで、ベーンロータ１６に対し作用する変動トルクの平均の力を打ち消すことができる。したがって、進角油圧室の作動油と遅角油圧室の作動油との差圧をなくすことができるとともに、ベーンロータ１６を目標の位相で保持するのがさらに容易になる。よって、進角油圧室と遅角油圧室との間の作動油の漏れをさらに抑制しつつ、ハウジング１１に対するベーンロータ１６の位相をさらに高精度に制御することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、ハウジング１１のリアプレート１２は、特定形状部２０、特定溝部６０、ボス部１６０、フロントプレート１４、および、リアプレート１２により囲まれる空間Ｓとハウジング１１の外部とを連通する連通孔１２２を有している。本実施形態では、ベーンロータ１６がハウジング１１に対し相対回転するとき、空間Ｓの容積は増減する。そのため、仮に空間Ｓが密閉空間であった場合、空間Ｓの圧力が増減することで、ベーンロータ１６のハウジング１１に対する円滑な相対回転が妨げられるおそれがある。そこで、本実施形態では、空間Ｓとハウジング１１の外部とを連通する連通孔１２２を形成することにより、ベーンロータ１６がハウジング１１に対し相対回転するとき、連通孔１２２を経由して空間Ｓの圧力をハウジング１１の外部へ逃がすことができる。したがって、ベーンロータ１６がハウジング１１に対し相対回転するときの空間Ｓの圧力の変動を抑制でき、ベーンロータ１６を円滑に相対回転させることができる。
【００４７】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、特定形状部がベーンのボス部側の端部から、変動トルクの平均の方向とは反対の方向、すなわち進角方向へボス部の外壁に沿って延びるよう形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、変動トルクの平均の方向が進角方向である場合、特定形状部は、ベーンのボス部側の端部から、変動トルクの平均の方向とは反対の方向、すなわち遅角方向へ延びるよう形成されていてもよい。
【００４８】
また、本発明の他の実施形態では、特定形状部がベーンのボス部側の端部から変動トルクの平均の方向とは反対の方向へボス部の外壁に沿って延びるよう形成されているのであれば、ベーンロータ、特定形状部およびハウジングは、｛（Ｒ−ｒ1）−（Ｒ−ｒ2）｝×ｔ×Ｐ＝ΔＴの関係を満たしていなくてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、特定形状部は、ボス部とは反対側に特定曲面を有していなくてもよい。すなわち、特定形状部のボス部とは反対側の壁面は、ボス部の軸を中心とする仮想円筒面の一部に一致していなくてもよい。
【００４９】
また、上述の実施形態では、特定形状部が、ストッパピストンが設けられたベーン（特定のベーン）からボス部の外壁に沿って延びるよう形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、ストッパピストンが設けられていないベーンから延びるよう形成されることとしてもよい。また、特定形状部は、１つのベーンからのみでなく、複数のベーンから延びるよう形成されていてもよい。この場合、ベーンロータ、特定形状部およびハウジングは、各ベーンの進角室側の有効作用面積と遅角室側の有効作用面積との差分に相当する面積の合計に作用する作動流体の平均の力と変動トルクの平均値とが等しくなるよう形成されることが望ましい。
【００５０】
また、上述の実施形態では、ハウジングが４つのシューを有し、ベーンロータが４つのベーンを有する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、ハウジングおよびベーンロータは、それぞれシューおよびベーンを１つずつ有する構成であってもよい。この場合、ハウジング内に収容室が１つ形成され、当該収容室が１つのベーンによって遅角室と進角室とに仕切られる。また、本発明の他の実施形態では、ハウジングおよびベーンロータは、それぞれシューおよびベーンを２つずつ、３つずつ、あるいは、５つ以上ずつ有する構成であってもよい。
【００５１】
また、上述の実施形態では、ハウジングの２つの板部の一方であるリアプレートに連通孔が形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、連通孔は、リアプレートに加え、ハウジングの板部の他方であるフロントプレートにも形成されていてもよい。または、連通孔は、リアプレートではなく、フロントプレートに形成されていてもよい。あるいは、連通孔は、リアプレートおよびフロントプレートのどちらにも形成されていなくてもよい。
【００５２】
また、本発明の他の実施形態では、ベーンは、遅角室と進角室との間をシールするシール部材を有していなくてもよい。この場合、ベーンは、ボス部とは反対側の端部がハウジングの筒部の内壁に摺接可能に形成されることが望ましい。
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。
【００５３】
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。
【符号の説明】
【００５４】
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
１３０ ・・・周壁（筒部）
１２ ・・・・リアプレート（板部）
１４ ・・・・フロントプレート（板部）
１３１、１３２、１３３、１３４ ・・・シュー
５０ ・・・・収容室
１６ ・・・・ベーンロータ
１６０ ・・・ボス部
１６１、１６２、１６３、１６４ ・・・ベーン
５１、５２、５３、５４ ・・・遅角油圧室（遅角室）
５５、５６、５７、５８ ・・・進角油圧室（進角室）
２０ ・・・・特定形状部
６０ ・・・・特定溝部
【特許請求の範囲】
【請求項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、前記筒部の内壁から径内方向へ延び前記板部と前記筒部との間において収容室を形成するシューを有し、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、前記シューの前記筒部とは反対側の端部と摺接可能な外壁を有する円筒状のボス部、および、当該ボス部の外壁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り前記ボス部とは反対側の端部が前記筒部の内壁と摺接可能なベーンを有し、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、
前記ベーンの前記ボス部側の端部から進角方向または遅角方向へ前記ボス部の外壁に沿って延びるよう形成される特定形状部と、
前記特定形状部の形状に対応するよう、前記シューの前記筒部とは反対側の端部の前記ベーン側から進角方向または遅角方向へ切り欠かれるよう形成される特定溝部と、を備え、
前記特定形状部は、前記ベーンから、前記従動軸の回転に応じて前記ベーンロータに対し遅角方向または進角方向に周期的に作用する変動トルクの平均の方向とは反対の方向へ延びるよう形成されていることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【請求項２】
前記特定形状部は、前記ボス部とは反対側に、前記ボス部の軸を中心とする仮想円筒面の一部と一致する特定曲面を有し、
前記筒部の内径をＲ、前記ボス部の外径をｒ1、前記仮想円筒面の外径をｒ2、前記ボス部の軸方向の長さをｔ、前記遅角室および前記進角室の作動流体の平均の圧力をＰ、前記変動トルクの平均値をΔＴとすると、
前記ベーンロータ、前記特定形状部および前記ハウジングは、
｛（Ｒ−ｒ1）−（Ｒ−ｒ2）｝×ｔ×Ｐ＝ΔＴ
の関係を満たすよう形成さ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。
【請求項３】
前記板部は、前記特定形状部、前記特定溝部、前記ボス部、および、前記板部により囲まれる空間と前記ハウジングの外部とを連通する連通孔を有す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。
【請求項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、前記筒部の内壁から径内方向へ延び前記板部と前記筒部との間において収容室を形成するシューを有し、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、前記シューの前記筒部とは反対側の端部と摺接可能な外壁を有する円筒状のボス部、および、当該ボス部の外壁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り前記ボス部とは反対側の端部が前記筒部の内壁と摺接可能なベーンを有し、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、
前記ベーンの前記ボス部側の端部から進角方向または遅角方向へ前記ボス部の外壁に沿って延びるよう形成される特定形状部と、
前記特定形状部の形状に対応するよう、前記シューの前記筒部とは反対側の端部の前記ベーン側から進角方向または遅角方向へ切り欠かれるよう形成される特定溝部と、を備え、
前記特定形状部は、前記ベーンから、前記従動軸の回転に応じて前記ベーンロータに対し遅角方向または進角方向に周期的に作用する変動トルクの平均の方向とは反対の方向へ延びるよう形成されていることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【請求項２】
前記特定形状部は、前記ボス部とは反対側に、前記ボス部の軸を中心とする仮想円筒面の一部と一致する特定曲面を有し、
前記筒部の内径をＲ、前記ボス部の外径をｒ1、前記仮想円筒面の外径をｒ2、前記ボス部の軸方向の長さをｔ、前記遅角室および前記進角室の作動流体の平均の圧力をＰ、前記変動トルクの平均値をΔＴとすると、
前記ベーンロータ、前記特定形状部および前記ハウジングは、
｛（Ｒ−ｒ1）−（Ｒ−ｒ2）｝×ｔ×Ｐ＝ΔＴ
の関係を満たすよう形成さ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。
【請求項３】
前記板部は、前記特定形状部、前記特定溝部、前記ボス部、および、前記板部により囲まれる空間と前記ハウジングの外部とを連通する連通孔を有す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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−８７６２６（Ｐ２０１３−８７６２６Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２５７０７（Ｐ２０１１−２２５７０７）
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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