内燃機関のバルブタイミング制御装置
【課題】相対回転角度を拡大しつつ、ベーンの受圧面積を十分に確保することができる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供する。
【解決手段】ハウジング本体１０に設けられた４つのシュー１０ａ〜１０ｄとカムシャフトに固定されたベーンロータ９のロータ１５に設けられた４つのベーン１６ａ〜１６ｄとの間に遅角油圧室１１及び進角油圧室１２が隔成され、前記ロータの隣接する各ベーン間に、小径部１５ｃ、１５ｄと大径部１５ｅ、１５ｆを設けると共に、小径部の外周面に対向する一方のシューの先端部を、大径部の外周面に対向する他方のシューの先端部よりも内方へ突出形成し、各大径部にロックピン２７〜２９を設ける一方、スプロケット１の内側面に前記各ロックピンが係脱するロック穴２４〜２６を形成した。
【解決手段】ハウジング本体１０に設けられた４つのシュー１０ａ〜１０ｄとカムシャフトに固定されたベーンロータ９のロータ１５に設けられた４つのベーン１６ａ〜１６ｄとの間に遅角油圧室１１及び進角油圧室１２が隔成され、前記ロータの隣接する各ベーン間に、小径部１５ｃ、１５ｄと大径部１５ｅ、１５ｆを設けると共に、小径部の外周面に対向する一方のシューの先端部を、大径部の外周面に対向する他方のシューの先端部よりも内方へ突出形成し、各大径部にロックピン２７〜２９を設ける一方、スプロケット１の内側面に前記各ロックピンが係脱するロック穴２４〜２６を形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気弁や排気弁のバルブ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。
【背景技術】
【０００２】
この種の内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、種々提供されており、その一つとして以下の特許文献１に記載されたベーン式のものが知られている。
【０００３】
このバルブタイミング制御装置は、ハウジング内に回転自在に収容されたベーンロータの大径なロータの外周に５つのベーンが設けられていると共に、前記ロータとフロントプレートとの間にロック機構が設けられている。このロック機構は、前記ロータに２つのロックピンが摺動自在に保持されている一方、前記フロントプレートに前記ロックピンの先端部が係脱する２つのロック穴が形成されている。
【０００４】
このように、前記各ロックピンをベーンではなくロータに設けることによって、前記各ベーンの周方向幅の肉厚を薄く形成してスプロケット(ハウジング)とカムシャフトとの相対回転角度を拡大するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−５３７１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のバルブタイミング制御装置は、前記２つのロックピンの収容スペースを確保するために、前記ロータの外径の全体を大きく形成している。このため、ハウジングの外径も大きくしなければ前記ベーンの径方向の長さが自ずと制限されて、ベーンの遅角側、進角側の各油圧室内の油圧を受ける受圧面積が小さくなってしまう。この結果、前記相対回転位相の変換応答性が低下するおそれがある。
【０００７】
本発明は、相対回転角度を拡大しつつ、ベーンの受圧面積を十分に確保することができる内燃機関の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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、ベーンロータのロータに大径部と小径部を設け、ハウジング本体内周の各シューの先端部を、前記大径部と小径部のそれぞれの外径に対応して突出させると共に、ロック機構のロック部材を、前記ロータの大径部に設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、相対回転角度を拡大しつつベーンの受圧面積を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るバルブタイミング制御装置を示す全体構成図である。
【図２】本実施形態のバルブタイミング制御装置の要部の分解斜視図である。
【図３】本実施形態に供されるベーンロータが最遅角位相の位置に回転した状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】同ベーンロータが中間位相の回転位置に保持された状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】同ベーンロータが最進角位相の位置に回転した状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】本実施形態のベーンロータが最遅角寄りに位置する場合の各ロックピンの作動を示す展開断面図である。
【図７】同ベーンロータが交番トルクによってやや進角側に回転した場合の各ロックピンの作動を示す展開断面図である。
【図８】同ベーンロータがさらに進角側に回転した場合の各ロックピンの作動を示す展開断面図である。
【図９】同ベーンロータがさらに進角側に回転した場合の各ロックピンの作動を示す展開断面図である。
【図１０】同ベーンロータがさらに進角側に回転した場合の各ロックピンの作動を示す展開断面図である。
【図１１】同ベーンロータがさらに進角側に回転した場合の各ロックピンの作動を示す展開断面図である。
【図１２】第２実施形態に供されるベーンロータが中間位相の回転位置に保持された状態を示す断面図である。
【図１３】第３実施形態に供されるベーンロータが中間位相の回転位置に保持された状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
前記バルブタイミング制御装置は、図１〜図３に示すように、機関のクランクシャフトによりタイミングチェーンを介して回転駆動される駆動回転体であるスプロケット１と、機関前後方向に沿って配置されて、前記スプロケット１に対して相対回転可能に設けられた吸気側のカムシャフト２と、前記スプロケット１とカムシャフト２との間に配置されて、該両者の相対回動位相を変換する位相変更機構３と、該位相変更機構３を最進角位相と最遅角位相の間の中間位相位置でロックさせるロック機構４と、前記位相変更機構３とロック機構４にそれぞれ油圧を給排して別個独立に作動させる油圧回路５と、を備えている。
【００１３】
前記スプロケット１は、後述するハウジングの後端開口を閉塞するリアカバーとして構成され、ほぼ肉厚円板状に形成されて、外周に前記タイミングチェーンが巻回された歯車部１ａを有していると共に、中央には前記カムシャフト２の一端部２ａの外周に回転自在に支持される支持孔６が貫通形成されている。また、スプロケット１は、外周側の周方向等間隔位置には、４つの雌ねじ孔１ｂが形成されている。
【００１４】
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、外周面には機関弁である吸気弁を開作動させる複数のカムが軸方向の位置に一体に固定されていると共に、一端部の内部軸心方向に雌ねじ孔２ｂが形成されている。
【００１５】
前記位相変更機構３は、図１〜図３に示すように、前記スプロケット１に軸方向から一体的に設けられたハウジング７と、前記カムシャフト２の一端部の雌ねじ孔２ｂに螺着するカムボルト８を介して固定され、前記ハウジング７内に回転自在に収容された従動回転体であるベーンロータ９と、前記ハウジング７内の作動室に形成されて、該ハウジング７の内周面に内方(中心)に向かって突設された後述する４つのシューと前記ベーンロータ９とによって隔成されたそれぞれ４つの遅角油圧室１１及び進角油圧室１２と、を備えている。
【００１６】
前記ハウジング７は、円筒状のハウジング本体１０と、プレス成形によって形成され、前記ハウジング本体１０の前端開口を閉塞するフロントプレート１３と、後端開口を閉塞するリアカバーとしての前記スプロケット１と、から構成されている。
【００１７】
前記ハウジング本体１０は、焼結金属によって一体に形成され、内周面の円周方向ほぼ等間隔位置に４つの前記各シュー１０ａ〜１０ｄが一体に突設されていると共に、該各シュー１０ａ〜１０ｄの外周側にはボルト挿通孔１０ｅがそれぞれ軸方向に貫通形成されている。
【００１８】
前記フロントプレート１３は、金属製の薄板円盤状に形成されて、中央に貫通孔１３ａが形成されていると共に、外周側の周方向の等間隔位置に４つのボルト挿通孔１３ｂが貫通形成されている。
【００１９】
そして、前記スプロケット１とハウジング本体１０及びフロントプレート１３は、前記各ボルト挿通孔１３ｂ、１０ｅを挿通して前記各雌ねじ孔１ｂに螺着する４本のボルト１４によって共締め固定されている。
【００２０】
前記ベーンロータ９は、金属材によって一体に形成され、カムシャフト２の一端部に前記カムボルト８によって固定されたロータ１５と、該ロータ１５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つのベーン１６ａ〜１６ｄとから構成されている。
【００２１】
前記ロータ１５は、軸方向に比較的肉厚な異形円板状に形成され、ほぼ中央位置にボルト挿通孔１５ａが貫通形成されていると共に、前端に前記カムボルト８の頭部が着座する円形凹状の着座面１５ｂが形成されている。
【００２２】
そして、このロータ１５は、前記隣接する第１ベーン１６ａと第４ベーン１６ｄとの間、並びに第２ベーン１６ｂと第３ベーン１６ｃとの間の各部位が、基準円となる一対の第１、第２小径部１５ｃ、１５ｄとして形成されていると共に、前記隣接する第１ベーン１６ａと第２ベーン１６ｂとの間、並びに第３ベーン１６ｃと第４ベーン１６ｄとの間の部位が、前記小径部１５ｃ、１５ｄより大径な一対の第１、第２大径部１５ｅ、１５ｆとして形成されている。
【００２３】
第１，第２小径部１５ｃ、１５ｄは、互いに円周方向で約１８０°の角度位置、つまり径方向の反対側に位置し、それぞれの外周面が同一曲率半径の円弧状に形成されている。
【００２４】
一方、第１，第２大径部１５ｅ、１５ｆは、同じく互いに円周方向で約１８０°の角度位置、つまり径方向の反対側に位置し、外周面が小径部１５ｃ、１５ｄの外径よりも一回り大きく形成されて、同一の曲率半径の円弧状に形成されている。
【００２５】
したがって、前記第１、第２小径部１５ｃ、１５ｄの外周面に対向する前記一対の第１、第２シュー１０ａ、１０ｂは、各先端部が内方(ハウジング中心方向)へ長く突出して側面ほぼ長方形状に形成されている。これに対して、第１、第２大径部１５ｅ、１５ｆの外周面に対向する前記一対の第３，第４シュー１０ｃ、１０ｄは、各先端部が第１、第１シュー１０ａ、１０ｂよりも短く形成されて、全体が側面ほぼ円弧状に形成されている。
【００２６】
また、前記第１〜第４シュー１０ａ〜１０ｄの各先端縁には、前記第１，第２小径部１５ｃ、１５ｄと第１、第２大径部１５ｅ、１５ｆの各外周面に摺接するほぼシール部材１７ａがそれぞれ嵌着固定されている。この各シール部材１７ａは、ほぼコ字形状に形成されて、内側に設けられた図外の板ばねによって前記第１、第２小径部１５ｃ、１５ｄと第１、第２大径部１５ｅ、１５ｆの各外周面方向へ付勢されている。
【００２７】
前記各ベーン１６ａ〜１６ｄは、その全体の突出長さがほぼ同一に設定されてと共に、円周方向の巾がほぼ同一の比較的薄肉なプレート状に形成されて、それぞれが各シュー１０ａ〜１０ｄの間に配置されている。また、前記各ベーン１６ａ〜１６ｄの先端部には、ハウジング本体１０の内周面に摺接するほぼコ字形状のシール部材１７ｂがそれぞれ設けられている。
【００２８】
前記各シュー１０ａ〜１０ｄと各ベーン１６ａ〜１６ｄの各シール部材１７ａ、１７ｂによって、前記遅角油圧室１１と進角油圧室１２との間を常時シールするようになっている。
【００２９】
また、前記ベーンロータ９は、図３に示すように、遅角側へ相対回転すると第１ベーン１６ａの一側面が対向する前記第１シュー１０ａの対向側面に当接して最大遅角側の回転位置が規制され、図５に示すように、進角側へ相対回転すると第１ベーン１６ａの他側面が対向する他の第３シュー１０ｃの対向側面に当接して最大進角側の回転位置が規制されるようになっている。
【００３０】
このとき、他のベーン１６ｂ〜１６ｄは、両側面が円周方向から対向する各シュー１０の対向面に当接せずに離間状態にある。したがって、ベーンロータ９とシュー１０との当接精度が向上すると共に、後述する各油圧室１１，１２への油圧の供給速度が速くなってベーンロータ９の正逆回転応答性が高くなる。
【００３１】
前記各ベーン１６ａ〜１６ｄの正逆回転方向の両側面と各シュー１０の両側面との間に、前述した各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２が隔成されている。この各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２は、前記ロータ１５の各小径部１５ｃ、１５ｄに位置する各油圧室１１ａ，１２ａの容積が各大径部１５ｅ、１５ｆに位置する各油圧室１１ｂ，１２ｂの容積よりも大きくなっている。このため、前記小径部１５ｃ、１５ｄ側に位置する前記ベーン１６ａ〜１６ｄの各一側面１６ｅ〜１６ｈの受圧面積が、各大径部１５ｅ、１５ｆ側に位置する各ベーン１０ａ〜１０ｄの各側面よりも大きくなっている。
【００３２】
また、前記各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２とは、前記ロータ１５の内部にそれぞれ形成された第１連通孔１１ｃと第２連通孔１２ｃを介して後述する油圧回路５にそれぞれに連通している。
【００３３】
前記ロック機構４は、ハウジング７に対してベーンロータ９を最遅角側の回転位置（図３の位置）と最進角側の回転位置（図５の位置）との間の中間回転位相位置（図４の位置）に保持するものである。
【００３４】
すなわち、図２、図６〜図１１に示すように、前記スプロケット１の内側面１ｃの所定位置に形成された当接部である第１〜第３ロック穴２４、２５、２６と、前記ロータ１５の各大径部１５ｅ、１５ｆの内部周方向の３箇所に設けられて、前記各ロック穴２４〜２６にそれぞれ係脱する３つのロック部材である第１〜３ロックピン２７，２８、２９と、該各ロックピン２７〜２９の前記各ロック穴２４〜２６に対する係合を解除させるロック通路２０と、から主として構成されている。
【００３５】
前記第１ロック穴２４は、図２、図６〜図１１に示すように、前記一方の大径部１５ｅ側に前記スプロケット１の円周方向に延びた円弧長溝状に形成されていると共に、スプロケット１の内側面１ｃの前記ベーンロータ９の最遅角側の回転位置よりも進角側に寄った中間位置に形成されている。また、この第１ロック穴２４は、その底面が遅角側から進角側に亘って低くなる３段の階段状に形成されて、これがロック案内溝として機能するようになっている。
【００３６】
つまり、第１ロック穴２４は、スプロケット１の内側面１ｃを最上段として、これより一段ずつ低くなる第１底面２４ａ、第２底面２４ｂと順次低くなる階段状に形成され、遅角側の各内側面は垂直に立ち上がった壁面になっていると共に、第２底面２４ｂの進角側の内側縁２４ｃも垂直に立ち上がった壁面になっている。
【００３７】
前記第１ロックピン２７は、先端部２７ａの側縁が前記第２底面２４ｂから立ち上がった前記内側縁２４ｃから僅かに離間した状態で他の第２、第３ロックピン２８，２９の作用によってそれ以上の進角方向への移動が規制されるようになっている（図１１参照）。
【００３８】
前記第２ロック穴２５は、第１ロック穴２４よりも短い円周方向に沿った長溝状に形成され、スプロケット１の内側面１ｃを最上段として、これより一段ずつ低くなる第１底面２５ａ、第２底面２５ｂと順次低くなる階段状に形成され、遅角側の各内側面は垂直に立ち上がった壁面になっていると共に、第２底面２５ｂの進角側の内側縁２５ｃも垂直に立ち上がった壁面になっている。
【００３９】
前記第２底面２５ｂは、円周方向に沿って進角側へ僅かに長く形成されて、ここに係合した状態で前記第２ロックピン２８が図１０、図１１に示すように、進角方向へ僅かに移動可能になっている。
【００４０】
前記第３ロック穴２６は、第３ロックピン２９の小径な先端部２９ａの外径よりも大径な円形状に形成されて、係入した前記先端部２９ａが円周方向へ僅かに移動可能になっている。また、第３ロック穴２６は、スプロケット１の内側面１ｃの前記ベーンロータ９の最遅角側の回転位置よりも進角側に寄った中間位置に形成されている。
【００４１】
さらに、この第３ロック穴２６は、底面２６ａの深さは第１、第２ロック穴２４，２５の第２底面２４ｂ、２５ｂとほぼ同じ深さに設定されている。したがって、第３ロックピン２９は、ベーンロータ１５の進角方向の回転に伴って先端部２９ａが前記第３ロック穴２６に係入して底面２６ａに当接すると、先端部２９ａの側縁が第３ロック穴２６の周方向内側縁２６ｂに当接した時点でベーンロータ９の遅角方向への移動を規制するようになっている。
【００４２】
そして、第１〜第３ロック穴２４〜２６の相対的な形成位置の関係は、第１ロックピン２７が第１ロック穴２４の第１底面２４ａに係入している段階(図７)と第２底面２４ｂに係入した初期に段階(図８)では、第２、第３ロックピン２８、２９は、各先端部２８ａ、２９ａがスプロケット１の内側面１ｃに当接している。
【００４３】
その後、ベーンロータ９の進角側への僅かな回転に伴い第１ロックピン２７が第２ロック穴２４の第２底面２４ｂ上を摺動してほぼ中央に位置した時点(図９)で、第２ロックピン２８の先端部２８ａが第２ロック穴２５の第１底面２５ａに当接する。
【００４４】
さらに、第１ロックピン２７の先端部２７ａが第２底面２４ｂを摺接しながら進角側へ移動すると、図１０に示すように、第２ロックピン２８の先端部２８ａが第２ロック穴２５の第１底面２５ａに当接する。このとき、第１ロックピン２７は、第２底面２４ｂ上を進角側に向かって摺動する。
【００４５】
その後、ベーンロータ９の進角側へのさらなる回転に伴い第１、第２ロックピン２７，２８が進角側へ移動すると、図１１に示すように、第３ロックピン２９が第３ロック穴２６内に係入するように配置形成されている。このとき、第３ロックピン２９と第２ロックピン２８の対向側縁が、各ロック穴２５，２６の対向する側端縁２５ｃ、２６ｂに当接して、この間を挟持するように形成されている。
【００４６】
要するに、ベーンロータ９が所定の遅角側位置から進角側位置まで相対回転するにしたがって前記第１ロックピン２７が第１底面２４ａ、第２底面２４ｂに順次段階的に当接係合し、この第２底面２４ｂに係入しながら進角側に移動して、この途中から第２ロックピン２８が第２ロック穴２５に係入して第１，第２底面に順次段階的に当接係合する。その後、第３ロックピン２９が第３ロック穴２６に順次係合する。これによって、ベーンロータ９は、全体として４段階のラチェット作用によって遅角方向への回転を規制されながら進角方向へ相対回転して、最終的に最遅角位相と最進角位相との間の中間位相位置に保持されるようになっている。
【００４７】
前記第１ロックピン２７は、図１〜図６などに示すように、前記ロータ１５の第１大径部１５ｅの内部軸方向に貫通形成された第１ピン孔３１ａ内に摺動自在に配置され、外径が段差径状に形成されて、小径の前記先端部２７ａと、該先端部２７ａより後部側に位置する中空状の大径部位２７ｂと、先端部２７ａと大径部位２７ｂとの間の段差受圧面２７ｃと、によって一体に形成されている。前記先端部２７ａは、先端面が前記第１ロック穴２４の各底面２４ａ、２４ｂに密着状態に当接可能な平坦面状に形成されている。
【００４８】
また、この第１ロックピン２７は、大径部位２７ｂの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１３の内面との間に弾装された付勢部材である第１スプリング３６のばね力によって第１ロック穴２４に係合する方向へ付勢されている。
【００４９】
また、この第１ロックピン２７は、前記段差受圧面２７ｃに前記ロータ１５内に形成された第１解除用受圧室３２から油圧が作用するようになっている。この油圧によって、第１ロックピン２７が前記第１スプリング３６のばね力に抗して後退移動して第１ロック穴２４との係合が解除されるようになっている。
【００５０】
前記第２ロックピン２８は、ロータ１５の内部軸方向に貫通形成された第２ピン孔３１ｂ内に摺動自在に配置され、第１ロックピン２７と同じく、外径が段差径状に形成されて、小径の先端部２８ａと、該先端部２８ａの後側に位置する中空状の大径部位２７ｂと、先端部２８ａと大径部位２８ｂとの間に形成された段差受圧面２８ｃとによって一体に形成されている。前記先端部２８ａは、先端面が前記第２ロック穴２５の各底面２５ａ、２５ｂに密着状態に当接可能な平坦面状に形成されている。
【００５１】
また、この第２ロックピン２８は、大径部位２８ｂの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１３の内面との間に弾装された付勢部材である第２スプリング３７のばね力によって第２ロック穴２５に係合する方向へ付勢されている。
【００５２】
また、この第２ロックピン２８は、前記段差受圧面２８ｃに前記ロータ１５内に形成された第２解除用受圧室３３から油圧が作用するようになっている。この油圧によって、第２ロックピン２８が前記第２スプリング３７のばね力に抗して後退移動して第２ロック穴２５との係合が解除されるようになっている。
【００５３】
前記第３ロックピン２９は、ロータ１５の内部軸方向に貫通形成された第３ピン孔３１ｃ内に摺動自在に配置され、第１、第２ロックピン２７、２８と同じく、小径の前記先端部２９ａと、該先端部２９ａの後側に位置する中空状の大径部位２９ｂと、先端部２９ａと大径部位２９ｂとの間に形成された段差受圧面２９ｃと、によって一体に形成されている。前記先端部２９ａは、先端面が前記第３ロック穴２６の底面２６ａに密着状態に当接可能な平坦面状に形成されている。
【００５４】
また、この第３ロックピン２９は、大径部位２９ｂの内部の凹溝底面とフロントプレート１３の内面との間に弾装された付勢部材である第３スプリング３８のばね力によって第３ロック穴２６に係合する方向へ付勢されている。
【００５５】
また、この第３ロックピン２９は、前記段差受圧面２９ｃに前記ロータ１５内に形成された第３解除用受圧室３４から油圧が作用するようになっている。この油圧によって、第３ロックピン２９が前記第３スプリング３８のばね力に抗して後退移動して第３ロック穴２６との係合が解除されるようになっている。
【００５６】
なお、前記第１〜第３ピン孔３１ａ〜３１ｃの後端側には、各ロックピン２７、２８，２９の良好な摺動性を確保するために呼吸孔３９を介して大気に連通している。
【００５７】
前記油圧回路５は、図１に示すように、前記各遅角油圧室１１に対して第１連通路１１ｃを介して油圧を給排する遅角通路１８と、各進角油圧室１２に対して第２連通路１２ｃを介して油圧を給排する進角通路１９と、前記各第１、第２解除用受圧室３２〜３４に対して通路部２０ａを介してそれぞれ油圧を供給、排出するロック通路２０と、前記各通路１８，１９に作動油を選択的に供給すると共に、ロック通路２０に作動油を供給する流体圧供給源であるオイルポンプ４０と、機関運転状態に応じて前記遅角通路１８と進角通路１９の流路を切り換えると共に、前記ロック通路２０に対する作動油の給排を切り換える制御弁である単一の電磁切換弁４１と、を備えている。
【００５８】
前記遅角通路１８と進角通路１９とは、それぞれの一端部が前記電磁切換弁４１の図外の各ポートに接続されている一方、他端側が前記カムシャフト２の内部に形成された通路部１８ａ、１９ａと前記第１，第２連通路１１ｃ、１２ｃとを介して前記各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２にそれぞれ連通している。
【００５９】
前記ロック通路２０は、図１、図２に示すように、一端側が電磁切換弁４１のロックポートに接続されている一方、他端側の通路部２０ａが前記カムシャフト２の内部径方向から軸方向に折曲されて、前記ロータ１５内に径方向へ分岐形成された分岐通路孔を介して前記第１〜第３解除用受圧室３２〜３４にそれぞれ連通している。
【００６０】
前記オイルポンプ４０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って、アウター、インナーロータの回転によってオイルパン４２内から吸入通路を介して吸入された作動油が吐出通路４０ａを介して吐出されて、その一部がメインオイルギャラリーＭ／Ｇから内燃機関の各摺動部などに供給されると共に、他が前記電磁切換弁４１側に供給されるようになっている。なお、吐出通路４０ａの下流側には、図外の濾過フィルタが設けられていると共に、該吐出通路４０ａから吐出された過剰な作動油を、ドレン通路４３を介してオイルパン４２に戻して適正な流量に制御する図外の流量制御弁が設けられている。
【００６１】
前記電磁切換弁４１は、図１に示すように、６ポート６位置の比例型弁であって、ほぼ円筒状の軸方向に比較的長いバルブボディと、該バルブボディ内に軸方向へ摺動自在に設けられたスプール弁体と、バルブボディの内部一端側に設けられて、スプール弁体を一方向へ付勢する付勢部材であるバルブスプリングと、バルブボディの一端部に設けられて、前記スプール弁体をバルブスプリングのばね力に抗して他方向へ移動させる電磁ソレノイドと、から主として構成されている。
【００６２】
そして、この電磁切換弁４１は、電子コントローラ３４の制御電流と前記バルブスプリングとの相対的な圧力によって、前記スプール弁体を前後方向の６つのポジジョンに移動させて、オイルポンプ４０の吐出通路４０ａと前記いずれか一方の油通路１８，１９と連通させると同時に、他方の油通路１８，１９とドレン通路４３とを連通させるようになっている。また、前記ロック通路２０と吐出通路４０ａあるいはドレン通路４３とを選択的に連通させるようになっている。
【００６３】
このように、前記スプール弁体を、軸方向の６つポジションに移動させることによって、各ポートを選択的に切り換えてタイミングスプロケット１に対するベーンロータ９の相対回転角度を変化させると共に、各ロックピン２７〜２９の各ロック穴２４〜２６へのロックとロック解除を選択的に行ってベーンロータ９の自由な回転の許容と自由な回転を規制するようになっている。
【００６４】
前記電子コントローラ３４は、内部のコンピュータが図外のクランク角センサ（機関回転数検出）やエアーフローメータ、機関水温センサ、機関温度センサ、スロットルバルブ開度センサおよびカムシャフト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、前述したように、前記電磁切換弁４１の電磁コイルに制御パルス電流を出力して前記スプール弁体の移動位置を制御し、前記各ポートを選択的に切換制御するようになっている。
【００６５】
なお、図２及び図３中、５０はスプロケット１の内側面の外周側に取り付けられた位置決め用ピンであって、この位置決め用ピン５０は、前記ハウジング本体１０の第１シュー１０ａの外周面に形成された位置決め用溝５１に嵌入して、組付時のスプロケット１に対するハウジング本体１０の位置決めを行うようになっている。
〔本実施形態の作動〕
以下、本実施形態のバルブタイミング制御装置の具体的な作動を説明する。
【００６６】
まず、車両の通常走行後にイグニッションスイッチをオフ操作して機関を停止した場合には、電磁切換弁４１への通電も遮断されることから、スプール弁体は、バルブスプリングのばね力で、一方向の最大位置に移動する（第１ポジション）。これによって、吐出通路４０ａに対して遅角通路１８及び進角通路１９の両方を連通させると共に、ロック通路２０とドレン通路４３を連通させる。
【００６７】
また、オイルポンプ４０の駆動も停止されることから、いずれかの油圧室１１，１２や各第１〜第３解除用受圧室３２〜３４への作動油の供給が停止される。
【００６８】
そして、この機関停止前のアイドリング回転時には、各遅角油圧室１１に作動油圧が供給されてベーンロータ９が図３示す最遅角側の回転位置になっている。この状態で、イグニッションスイッチがオフ操作されると、機関の停止直前にカムシャフト２に作用する正負の交番トルクが発生する。特に、負のトルクによってベーンロータ９が遅角側から進角側へ回転して中間位相位置になると、第１〜第３ロックピン２７〜２９が、各スプリング３６〜３８のばね力で進出移動して各先端部２７ａ〜２９ａが対応する第１〜第３ロック穴２４〜２６に係合する。これによって、ベーンロータ９は、図２に示す最進角と最遅角の間の中間位相位置に保持される。
【００６９】
すなわち、図６に位置するベーンロータ９が、前記カムシャフト２に作用する負の交番トルクによって僅かに進角側に回転して前記第１ロックピン２７の先端部２７ａが、図７に示すように、第１ロック穴２４の第１底面２４ａに当接係合する。この時点で、ベーンロータ９に正の交番トルクが作用して遅角側へ回転しようとするが、第１ロックピン２７の先端部２７ａの側縁が第１底面２４ａの立ち上がり段差面に当接して遅角側への回転が規制される。
【００７０】
その後、負のトルクにしたがってベーンロータ９が進角側へ回転するに伴い第１ロックピン２７が、図８に示すように、順次階段を下りるように移動して第２底面２４ｂに当接係合する共に、第２底面２４ｂ上を進角方向へラチェット作用を受けながら中間位置まで移動する。そうすると、第２ロックピン２８の先端部２８ａが、図９に示すように、第２ロック穴２５の第１底面２５ａに当接係合する。
【００７１】
その後、ベーンロータ９がさらに進角側へ回転すると、図１０に示すように、第１ロックピン２７が内側縁２４ｃ近傍に移動すると共に、第２ロックピン２８が第２ロック穴２５の第２底面２５ｂにラチェット作用を受けながら当接係合する。
【００７２】
さらに、ベーンロータ９が負のトルクによってさらに進角側へ移動すると、図１１に示すように、第１、第２ロックピン２７，２８の同方向への移動と共に、第３ロックピン２９が第３ロック穴２６に当接係合すると共に、前述したように、該第３ロックピン２９と第２ロックピン２８によって各ロック穴２５，２６の対向内側縁２５ｃ、２６ｂの間を挟持するように配置される。これによって、ベーンロータ９は、図４に示しように、最遅角と最進角の中間位置に安定かつ確実に保持される。
【００７３】
その後、機関を始動するために、イグニッションスイッチをオン操作すると、その直後の初爆（クランキング開始）によってオイルポンプ４０が駆動し、その吐出油圧が、遅角通路１８と進角通路１９を介して各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２にそれぞれ供給される。一方、前記ロック通路２０とドレン通路４３は連通された状態になっていることから、各ロックピン２７〜２９は、各スプリング３６〜３８のばね力によって各ロック穴２４〜２６に係合した状態を維持している。
【００７４】
また、前記電磁切換弁４１は、油圧などの情報信号を入力して現在の機関運転状態を検出して電子コントローラ３４によって制御されているため、オイルポンプ４０の吐出油圧の不安定なアイドリング運転時は各ロックピン２７〜２９の係合状態を維持する。
【００７５】
続いて、例えば機関低回転低負荷域や高回転高負荷域に移行する直前には、電子コントローラ３４から電磁切換弁４１に制御電流が出力されて、スプール弁体が、バルブスプリングのばね力に抗して僅かに他方向へ移動する（第６ポジション）。これによって、吐出通路４０ａとロック通路２０が連通すると共に、吐出通路４０ａに対する遅角通路１８と進角通路１９との連通が維持される。
【００７６】
したがって、ロック通路２０から通路部２０ａを介して第１〜第３解除用受圧室３２〜３４に作動油（油圧）が供給されるので、各ロックピン２７〜２９は、各スプリング３６〜３８のばね力に抗して後退移動して先端部２７ａ〜２９ａが各ロック穴２４〜２６から抜け出してそれぞれの係合が解除される。したがって、ベーンロータ９の自由な正逆回転が許容されると共に、両油圧室１１，１２に作動油が供給される。
【００７７】
ここで、前記いずれか一方の油圧室１１，１２のみに油圧を供給した場合は、ベーンロータ９がいずれか一方に回転しようとして、ロータ１５内の第１〜第３ピン孔３１ａ〜３１ｃと第１〜第３ロック穴２４〜２６との間に発生した剪断力を第１〜第３ロックピン２７〜２９が受けていわゆる食い込み現象が発生して、速やかな係合解除ができないおそれがある。
【００７８】
また、両油圧室１１，１２のいずれにも油圧が供給されない場合は、前記交番トルクによってベーンロータ９がばたついてベーン１６ａとハウジング本体１０のシュー１０ａとの衝突打音が発生するおそれがある。
【００７９】
これに対して本実施形態では、両方の油圧室１１，１２に油圧を供給していることから、前記各ロックピン２７〜２９の各ロック穴２４〜２６への食い込み現象やばたつき等を十分に抑制できる。
【００８０】
その後、例えば機関低回転低負荷域に移行した場合は、電磁切換弁４１にさらに大きな制御電流が出力されて、スプール弁体が、バルブスプリングのばね力に抗してさらに他方側に移動し（第３ポジション）、吐出通路４０ａとロック通路２０及び遅角通路１８の連通状態を維持すると共に、進角通路１９とドレン通路４３を連通させる。
【００８１】
これによって、各ロックピン２７〜２９は、各ロック穴２４〜２６から抜け出た状態が維持される一方、進角油圧室１２の油圧が排出されて低圧になる一方、遅角油圧室１１が高圧になっていることから、ベーンロータ９をハウジング７に対して最遅角側に回転させる。
【００８２】
よって、バルブオーバーラップが小さくなって筒内の残留ガスが減少して燃焼効率が向上し、機関回転の安定化と燃費の向上が図れる。
【００８３】
その後、例えば機関高回転高負荷域に移行した場合は、電磁切換弁４１に小さな制御電流が供給されて、スプール弁体が、一方向へ移動する（第２ポジション）。これによって、遅角通路１８とドレン通路４３が連通されると共に、吐出通路４０ａに対してロック通路２０が連通状態を維持されていると共に、進角通路１９が連通する。
【００８４】
したがって、各ロックピン２７〜２９の係合が解除された状態になっていると共に、遅角油圧室１１が低圧になる一方、進角油圧室１２が高圧になる。このため、ベーンロータ９は、図５に示すように、ハウジング１１に対して最進角側に回転する。これにより、カムシャフト２は、スプロケット１に対して最進角の相対回転位相に変換される。
【００８５】
これによって、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップが大きくなって、吸気充填効率が高くなって機関の出力トルクの向上が図れる。
【００８６】
また、前記機関低回転低負荷域や高回転高負荷域からアイドリング運転に移行した場合は、電子コントローラ３４から電磁切換弁４１への制御電流の通電が遮断されて、スプール弁体５２が、図１２に示すように、バルブスプリングのばね力によって最大一方向に移動して（第１ポジション）、ロック通路２０とドレン通路４３を連通させると共に、吐出通路４０ａを遅角通路１８と進角通路１９の両方に連通させる。これによって、両油圧室１１，１２には、ほぼ均一圧の油圧が作用する。
【００８７】
このため、ベーンロータ９は、たとえ遅角側位置にあった場合でもカムシャフト２に作用する前記交番トルクによって進角側に回転する。これによって、各ロックピン２７〜２９が、各スプリング３６〜３８のばね力で進出移動して、前述したラチェット作用を得ながらロック穴２４〜２６に係合する。このため、ベーンロータ９は、図４に示す最進角と最遅角の間の中間位相位置にロック保持される。
【００８８】
また、機関を停止する際も、前述したように、イグニッションスイッチをオフ操作すると、各ロックピン２７〜２９は各ロック穴２４〜２６から抜け出すことなく係合状態を維持する。
【００８９】
さらに、所定の運転域が継続されている場合は、電磁切換弁４１に通電されて、スプール弁体が軸方向のほぼ中央位置に移動する（第４ポジション）と、吐出通路４０ａやドレン通路４３に対する前記遅角通路１８と進角通路１９の連通が遮断されると共に、吐出通路４０ａとロック通路２０が連通される。
【００９０】
これによって、各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２の内部にそれぞれ作動油が保持された状態になると共に、各ロックピン２７〜２９が、各ロック穴２４〜２６から抜け出してロック解除状態が維持される。
【００９１】
したがって、ベーンロータ９が所望の回転位置に保持されて、カムシャフト２もハウジング７に対して所望の相対回転位置に保持されることから、吸気弁の所定のバルブタイミングに保持される。
【００９２】
このように、機関の運転状態に応じて、電子コントローラ３４が電磁切換弁４１に所定の通電量で通電、あるいは通電を遮断して前記スプール弁体の軸方向の移動を制御して、前記第１ポジション〜第４ポジションの位置に制御する。これによって、前記位相変換機構と３とロック機構４を制御してスプロケット１に対するカムシャフト２の最適相対回転位置に制御することから、バルブタイミングの制御精度の向上が図れる。
【００９３】
さらに、機関がエンストなどで異常停止し、あるいは通常の機関停止した後に、再始動した場合において、通電された電磁切換弁４１のスプール弁体が、移動中に作動油に混入した金属粉などのコンタミを前記スプール弁体と各ポートの孔縁との間などに噛み込んでロックし、流路に切り換えができなくなった場合には、以下の作動を行う。
【００９４】
すなわち、前記スプール弁体の移動不能状態によって、ベーンロータ９の回転位相制御ができなくなることから、この異常状態をカムシャフト２の回転位置から検出した前記電子コントローラ３４が、前記電磁切換弁４１の電磁ソレノイドに最大の通電量の制御電流が出力される。これによって、スプール弁体は、他方向へ最大かつ強い力で移動して（第５ポジション）、前記コンタミを切断しつつ遅角通路１８と進角通路１９及びロック通路２０の全てをドレン通路４３に連通させる。これによって、各油圧室１１，１２や各受圧室３２〜３４の作動油がオイルパン４２に排出される。
【００９５】
以上のように、本実施形態では、ベーンロータ９のロータ１５に、第１ピン孔３１ａ〜３１ｃを介して第１〜第３ロックピン２７〜２９を設けたため、各ベーン１６ａ〜１６ｄの肉厚を十分に薄くすることができる。これによって、ベーンロータ９のハウジング７に対する相対回転角度を十分に拡大することが可能になる。
【００９６】
しかも、ベーンロータ９のロータ１５を、従来技術のように、ロックピンを保持するためにロータ全体を大径に形成するのではなく、第１大径部１５ｅと第２大径部１５ｆを部分的に形成し、ここにそれぞれ各ロックピン２７〜２９を設けるようにしたため、各小径部１５ｃ、１５ｄ領域に位置するそれぞれ２つの遅角油圧室１１ａ、１１ａと進角油圧室１２ａ、１２ａの各容積を、各大径部１５ｅ、１５ｆ領域に位置するそれぞれ２つの遅角油圧室１１ｂ、１１ｂと進角油圧室１２ｂ、１２ｂの各容積よりも大きく確保できる。
【００９７】
したがって、前記各大容積の遅角油圧室１１ａ、１１ａと進角油圧室１２ａ、１２ａに臨む各ベーン１６ａ〜１６ｄの各側面１６ｅ〜１６ｈの受圧面積が、これと反対側の各側面よりも十分に大きくなる。このため、制御時におけるベーンロータ９の相対回転速度が高くなって、吸気弁のバルブタイミング制御の応答性が十分に向上する。
【００９８】
また、前記ロータ１５の２つの小径部１５ｃ、１５ｄと２つの大径部１５ｅ、１５ｆを、それぞれ径方向の反対位置に形成したことから、ベーンロータ９全体の重量バランスを取ることができる。したがって、ベーンロータ９の常時円滑な相対回転作動が得られる。
【００９９】
さらに、前記両大径部１５ｅ、１５ｆは、円周方向の１２０°角度より大きな約１８０°角度位置に形成されていることから、大径部１５ｅ、１５ｆが加工機械に固定するためのチャックによって把持することができ、かかる加工作業が容易になる。
【０１００】
また、本実施形態では、各油圧室１１，１２への油圧制御用とロック解除受圧室３２〜３４への油圧制御用の２つの機能を単一の電磁切換弁４１によって行うようにしたため、機関本体へのレイアウトの自由度が向上すると共に、コストの低減化が図れる。
【０１０１】
さらに、前記ロック機構４によってベーンロータ９を中間回転位相位置への保持性が向上すると共に、各ロック穴２４、２５の階段状の各底面２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂによって第１ロックピン２７と第２ロックピン２８は必ず進角側の各底面２４ｂ、２５ｂ方向のみにラチェット式に案内移動されることから、かかる案内作用の確実性と安定性を担保できる。
【０１０２】
前記各ロック穴２４〜２６の階段状の各底面２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ、２６ａによる５段階の長いラチェット作用によって、ベーンロータ９が最遅角側寄りに回転移動していたとしても、中間位置へ安定かつ確実に案内することが可能になる。
【０１０３】
前記各受圧室３２〜３４に作用する油圧を、前記各油圧室１１，１２の油圧を用いるのではないことから、各油圧室１１，１２の油圧を用いる場合に比較して、前記各受圧室３２〜３４に対する油圧の供給応答性が良好になり、各ロックピン２７〜２９の後退移動の応答性が向上する。また、各油圧室１１，１２から各受圧室３２〜３４間のシール機構が不要になる。
【０１０４】
また、本実施形態では、ロック機構４を、第１ロックピン２７が係合する第１、第２底面２４ａ、２４ａ、並びに第２ロックピン２８が係合する第１、第２底面２５ａ、２５ｂ、さらに第３ロックピン２９が係合する底面２６ａとの３つに分けて形成したことによって、各ロック穴２４、２５、２６が形成される前記スプロケット１の肉厚を小さくすることができる。つまり、例えば、ロックピンを単一とし、体一のロック穴の階段状の各底面を連続的に形成する場合は、この階段状の高さを確保するために前記スプロケット１の肉厚を厚くしなければならないが、前述のように、３つに分けることによってスプロケット１の肉厚を小さくできるので、バルブタイミング制御装置の軸方向の長さを短くでき、レイアウトの自由度が向上する。
〔第２実施形態〕
図１２は本実施形態の第２実施形態を示し、ロック機構４の構造を変更したもので、前記第１大径部１５ｅと第１ピン孔３１ａ、第１ロックピン２７及び第１ロック穴２４を廃止して、第２大径部１５ｆのみとし、第２、第３ピン孔３１ｂ、３１ｃと第２、第３ロックピン２８，２９及び第１、第３ロック穴２５，２６を存置させたものである。そして、前記第１大径部１５ｅに代えて第３小径部１５ｇが形成されている。
【０１０５】
したがって、第１実施形態のように、イグニッションスイッチをオフした直後において、ベーンロータ９が最遅角側寄りに相対回転した位置からは前述のようなラチェット作用は得られないが、それより僅かながらも進角側の位置では、前記交番トルクの負のトルクによってベーンロータ９が進角側へ僅かに回転すると、図９の第１ロックピン２７側を除く作動状態を示すように、前記第２ロックピン２８が、第２ロック穴２５の第１底面２５ａに係入する。
【０１０６】
その後、前記負のトルクによって、図１０の第１ロックピン２７側を除く作動状態を示すように、第２底面２５ｂに段階的に係入する。
【０１０７】
続いて、第２ロックピン２８が第２底面２５ｂ上を進角側に移動すると、図１１に示すように、第３ロックピン２９が第３ロック穴２６内に係入する。これによって、第２ロックピン２８と第３ロックピン２９によって、第２ロック穴２５と第３ロック穴２６との間を挟持する状態で保持して、ベーンロータ９を中間位相の回転位置にロック保持する。
【０１０８】
他の構成は第１実施形態と同様であるから、第１実施形態と同じく各ベーン１６ａ〜１６ｄの肉厚を薄くできるので、ベーンロータ９のハウジング７に対する相対回転角度を十分に拡大することが可能になる。
【０１０９】
しかも、この第２実施形態では、第１、第２小径部１５ｃ、１５ｄの他に第３小径部１５ｇの領域に位置するそれぞれ３つの遅角油圧室１１ａ、１１ａ、１１ｂと進角油圧室１２ａ、１２ａ、１２ｂの各容積を、大径部１５ｅ領域に位置するそれぞれ１つの遅角油圧室１１ｂと進角油圧室１２ｂの各容積よりも大きく確保できる。
【０１１０】
したがって、前記各大容積の遅角油圧室１１ａ、１１ａと進角油圧室１２ａ、１２ａに臨む各ベーン１６ａ〜１６ｄの各側面１６ｅ〜１６ｈの受圧面積の他に、第３ベーン１６ｄの他側面１６ｉの受圧面積も大きくなる。このため、第１実施形態に比較して、制御時におけるベーンロータ９の相対回転速度をさらに高くすることができることか、吸気弁のバルブタイミング制御の応答性を一層向上させることができる。
〔第３実施形態〕
図１３は第３実施形態を示し、この実施形態では、第１実施形態を基本構成として、第１実施形態におけるロータ１５の第１小径部１５ｃの部位に、第１、第２大径部１５ｅ、１５ｆとほぼ同一曲率半径の第３大径部１５ｈが形成されている一方、スプロケット１の内側面に第４ロック穴２３が形成されている。
【０１１１】
前記第３大径部１５ｈには、内部に第４ロックピン３０を摺動自在に保持する第４ピン孔３１ｄが形成されており、前記第４ロックピン３０は、第４スプリング３５のばね力によって前記第４ロック穴２３方向に付勢されている。
【０１１２】
前記第４ロック穴２３は、第１ロック穴２４と同じく円周方向へ長溝状に形成されて、階段状の第１底面２３ａと第２底面２３ｂが形成されている。
【０１１３】
そして、前記第４ロックピン３０の第４ロック穴２３に対する作動は、第１実施形態における第１ロックピン２７と第１ロック穴２４の作動と同じであって、機関停止直後におけるベーンロータ９の交番トルクによる進角側への回転に伴って、第４ロックピン３０の先端部が第４ロック穴２３の第１底面２３ａから第２底面２３ｂへの移動に伴うラチェット作用によって安定かつ確実に進角側へ移動させることができる。
【０１１４】
他の構成は第１実施形態のものと同様な構成になっている。したがって、基本的に第１実施形態と同様な作用効果が得られるが、特に、この実施形態では第４ロックピン３０と第４ロック穴２３を設けたため、ベーンロータ９を中間回転位置により確実にロックすることが可能になる。
【０１１５】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、バルブタイミング制御装置を吸気側ばかりか排気側に適用することも可能である。
【０１１６】
また、前記ベーンロータ９のベーンの数を、４枚以下あるいは４枚以上のものに適用することも可能である。
【０１１７】
前記実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項ａ〕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、
前記ロータに前記ロック部材が設けられ、前記ハウジングにロック穴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ｂ〕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、
前記小径部を除く位置に配置された前記ロック部材とロック穴を複数有し、全てのロック部材が前記ロック穴に係入されることによって、前記ハウジングとベーンロータの相対回転が規制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ｃ〕請求項ｂ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、
前記大径部は対向して複数設けられ、複数の前記ロック部材のうち少なくとも１つは、他の前記ロック部材と異なる大径部に配置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。
【０１１８】
この発明によれば、ベーンロータ全体の重量バランスが良好になって、ベーンロータの円滑な回転が得られる。
〔請求項ｄ〕請求項ｂ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、
前記ベーンロータは、最進角位置と最遅角位置の間の位置に規制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ｅ〕請求項ｄ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、
前記ロック穴の少なくとも１つは、長溝状に形成されており、底面にはロック位置に向けて段差が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ｆ〕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、
前記ロータの大径部は、１２０°以上の角度範囲で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ｇ〕請求項ｆ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、
前記ロータにおける大径部は、加工機械に固定するためのチャックによって把持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。
【符号の説明】
【０１１９】
１…スプロケット
２…カムシャフト
３…位相変更機構
４…ロック機構
５…油圧回路
７…ハウジング
９…ベーンロータ
１０…ハウジング本体
１０ａ〜１０ｄ…シュー
１１…遅角油圧室
１２…進角油圧室
１５…ロータ
１５ｃ、１５ｄ、１５ｇ…小径部
１５ｅ、１５ｆ、１５ｈ…大径部
１６ａ〜１６ｃ…ベーン
１７ａ…シュー側のシール部材
１７ｂ…ベーン側のシール部材
１８…遅角通路
１９…進角通路
２０…ロック通路
２０ａ…通路部
２４…第１ロック穴
２４ａ・２４ｂ…第１、第２底面
２５…第２ロック穴
２５ａ・２５ｂ…第１、第２底面
２６…第３ロック穴
２７…第１ロックピン
２８…第２ロックピン
２９…第３ロックピン
３６・３７・３８…スプリング（付勢部材）
３１ａ・３１ｂ・３１ｃ…第１、第２、第３ピン孔
３２・３３・３４…第１、第２、第３解除用受圧室
３４…電子コントローラ
４０…オイルポンプ
４０ａ…吐出通路
４１…電磁切換弁
４３…ドレン通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気弁や排気弁のバルブ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。
【背景技術】
【０００２】
この種の内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、種々提供されており、その一つとして以下の特許文献１に記載されたベーン式のものが知られている。
【０００３】
このバルブタイミング制御装置は、ハウジング内に回転自在に収容されたベーンロータの大径なロータの外周に５つのベーンが設けられていると共に、前記ロータとフロントプレートとの間にロック機構が設けられている。このロック機構は、前記ロータに２つのロックピンが摺動自在に保持されている一方、前記フロントプレートに前記ロックピンの先端部が係脱する２つのロック穴が形成されている。
【０００４】
このように、前記各ロックピンをベーンではなくロータに設けることによって、前記各ベーンの周方向幅の肉厚を薄く形成してスプロケット(ハウジング)とカムシャフトとの相対回転角度を拡大するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−５３７１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のバルブタイミング制御装置は、前記２つのロックピンの収容スペースを確保するために、前記ロータの外径の全体を大きく形成している。このため、ハウジングの外径も大きくしなければ前記ベーンの径方向の長さが自ずと制限されて、ベーンの遅角側、進角側の各油圧室内の油圧を受ける受圧面積が小さくなってしまう。この結果、前記相対回転位相の変換応答性が低下するおそれがある。
【０００７】
本発明は、相対回転角度を拡大しつつ、ベーンの受圧面積を十分に確保することができる内燃機関の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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、ベーンロータのロータに大径部と小径部を設け、ハウジング本体内周の各シューの先端部を、前記大径部と小径部のそれぞれの外径に対応して突出させると共に、ロック機構のロック部材を、前記ロータの大径部に設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、相対回転角度を拡大しつつベーンの受圧面積を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るバルブタイミング制御装置を示す全体構成図である。
【図２】本実施形態のバルブタイミング制御装置の要部の分解斜視図である。
【図３】本実施形態に供されるベーンロータが最遅角位相の位置に回転した状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】同ベーンロータが中間位相の回転位置に保持された状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】同ベーンロータが最進角位相の位置に回転した状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】本実施形態のベーンロータが最遅角寄りに位置する場合の各ロックピンの作動を示す展開断面図である。
【図７】同ベーンロータが交番トルクによってやや進角側に回転した場合の各ロックピンの作動を示す展開断面図である。
【図８】同ベーンロータがさらに進角側に回転した場合の各ロックピンの作動を示す展開断面図である。
【図９】同ベーンロータがさらに進角側に回転した場合の各ロックピンの作動を示す展開断面図である。
【図１０】同ベーンロータがさらに進角側に回転した場合の各ロックピンの作動を示す展開断面図である。
【図１１】同ベーンロータがさらに進角側に回転した場合の各ロックピンの作動を示す展開断面図である。
【図１２】第２実施形態に供されるベーンロータが中間位相の回転位置に保持された状態を示す断面図である。
【図１３】第３実施形態に供されるベーンロータが中間位相の回転位置に保持された状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
前記バルブタイミング制御装置は、図１〜図３に示すように、機関のクランクシャフトによりタイミングチェーンを介して回転駆動される駆動回転体であるスプロケット１と、機関前後方向に沿って配置されて、前記スプロケット１に対して相対回転可能に設けられた吸気側のカムシャフト２と、前記スプロケット１とカムシャフト２との間に配置されて、該両者の相対回動位相を変換する位相変更機構３と、該位相変更機構３を最進角位相と最遅角位相の間の中間位相位置でロックさせるロック機構４と、前記位相変更機構３とロック機構４にそれぞれ油圧を給排して別個独立に作動させる油圧回路５と、を備えている。
【００１３】
前記スプロケット１は、後述するハウジングの後端開口を閉塞するリアカバーとして構成され、ほぼ肉厚円板状に形成されて、外周に前記タイミングチェーンが巻回された歯車部１ａを有していると共に、中央には前記カムシャフト２の一端部２ａの外周に回転自在に支持される支持孔６が貫通形成されている。また、スプロケット１は、外周側の周方向等間隔位置には、４つの雌ねじ孔１ｂが形成されている。
【００１４】
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、外周面には機関弁である吸気弁を開作動させる複数のカムが軸方向の位置に一体に固定されていると共に、一端部の内部軸心方向に雌ねじ孔２ｂが形成されている。
【００１５】
前記位相変更機構３は、図１〜図３に示すように、前記スプロケット１に軸方向から一体的に設けられたハウジング７と、前記カムシャフト２の一端部の雌ねじ孔２ｂに螺着するカムボルト８を介して固定され、前記ハウジング７内に回転自在に収容された従動回転体であるベーンロータ９と、前記ハウジング７内の作動室に形成されて、該ハウジング７の内周面に内方(中心)に向かって突設された後述する４つのシューと前記ベーンロータ９とによって隔成されたそれぞれ４つの遅角油圧室１１及び進角油圧室１２と、を備えている。
【００１６】
前記ハウジング７は、円筒状のハウジング本体１０と、プレス成形によって形成され、前記ハウジング本体１０の前端開口を閉塞するフロントプレート１３と、後端開口を閉塞するリアカバーとしての前記スプロケット１と、から構成されている。
【００１７】
前記ハウジング本体１０は、焼結金属によって一体に形成され、内周面の円周方向ほぼ等間隔位置に４つの前記各シュー１０ａ〜１０ｄが一体に突設されていると共に、該各シュー１０ａ〜１０ｄの外周側にはボルト挿通孔１０ｅがそれぞれ軸方向に貫通形成されている。
【００１８】
前記フロントプレート１３は、金属製の薄板円盤状に形成されて、中央に貫通孔１３ａが形成されていると共に、外周側の周方向の等間隔位置に４つのボルト挿通孔１３ｂが貫通形成されている。
【００１９】
そして、前記スプロケット１とハウジング本体１０及びフロントプレート１３は、前記各ボルト挿通孔１３ｂ、１０ｅを挿通して前記各雌ねじ孔１ｂに螺着する４本のボルト１４によって共締め固定されている。
【００２０】
前記ベーンロータ９は、金属材によって一体に形成され、カムシャフト２の一端部に前記カムボルト８によって固定されたロータ１５と、該ロータ１５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つのベーン１６ａ〜１６ｄとから構成されている。
【００２１】
前記ロータ１５は、軸方向に比較的肉厚な異形円板状に形成され、ほぼ中央位置にボルト挿通孔１５ａが貫通形成されていると共に、前端に前記カムボルト８の頭部が着座する円形凹状の着座面１５ｂが形成されている。
【００２２】
そして、このロータ１５は、前記隣接する第１ベーン１６ａと第４ベーン１６ｄとの間、並びに第２ベーン１６ｂと第３ベーン１６ｃとの間の各部位が、基準円となる一対の第１、第２小径部１５ｃ、１５ｄとして形成されていると共に、前記隣接する第１ベーン１６ａと第２ベーン１６ｂとの間、並びに第３ベーン１６ｃと第４ベーン１６ｄとの間の部位が、前記小径部１５ｃ、１５ｄより大径な一対の第１、第２大径部１５ｅ、１５ｆとして形成されている。
【００２３】
第１，第２小径部１５ｃ、１５ｄは、互いに円周方向で約１８０°の角度位置、つまり径方向の反対側に位置し、それぞれの外周面が同一曲率半径の円弧状に形成されている。
【００２４】
一方、第１，第２大径部１５ｅ、１５ｆは、同じく互いに円周方向で約１８０°の角度位置、つまり径方向の反対側に位置し、外周面が小径部１５ｃ、１５ｄの外径よりも一回り大きく形成されて、同一の曲率半径の円弧状に形成されている。
【００２５】
したがって、前記第１、第２小径部１５ｃ、１５ｄの外周面に対向する前記一対の第１、第２シュー１０ａ、１０ｂは、各先端部が内方(ハウジング中心方向)へ長く突出して側面ほぼ長方形状に形成されている。これに対して、第１、第２大径部１５ｅ、１５ｆの外周面に対向する前記一対の第３，第４シュー１０ｃ、１０ｄは、各先端部が第１、第１シュー１０ａ、１０ｂよりも短く形成されて、全体が側面ほぼ円弧状に形成されている。
【００２６】
また、前記第１〜第４シュー１０ａ〜１０ｄの各先端縁には、前記第１，第２小径部１５ｃ、１５ｄと第１、第２大径部１５ｅ、１５ｆの各外周面に摺接するほぼシール部材１７ａがそれぞれ嵌着固定されている。この各シール部材１７ａは、ほぼコ字形状に形成されて、内側に設けられた図外の板ばねによって前記第１、第２小径部１５ｃ、１５ｄと第１、第２大径部１５ｅ、１５ｆの各外周面方向へ付勢されている。
【００２７】
前記各ベーン１６ａ〜１６ｄは、その全体の突出長さがほぼ同一に設定されてと共に、円周方向の巾がほぼ同一の比較的薄肉なプレート状に形成されて、それぞれが各シュー１０ａ〜１０ｄの間に配置されている。また、前記各ベーン１６ａ〜１６ｄの先端部には、ハウジング本体１０の内周面に摺接するほぼコ字形状のシール部材１７ｂがそれぞれ設けられている。
【００２８】
前記各シュー１０ａ〜１０ｄと各ベーン１６ａ〜１６ｄの各シール部材１７ａ、１７ｂによって、前記遅角油圧室１１と進角油圧室１２との間を常時シールするようになっている。
【００２９】
また、前記ベーンロータ９は、図３に示すように、遅角側へ相対回転すると第１ベーン１６ａの一側面が対向する前記第１シュー１０ａの対向側面に当接して最大遅角側の回転位置が規制され、図５に示すように、進角側へ相対回転すると第１ベーン１６ａの他側面が対向する他の第３シュー１０ｃの対向側面に当接して最大進角側の回転位置が規制されるようになっている。
【００３０】
このとき、他のベーン１６ｂ〜１６ｄは、両側面が円周方向から対向する各シュー１０の対向面に当接せずに離間状態にある。したがって、ベーンロータ９とシュー１０との当接精度が向上すると共に、後述する各油圧室１１，１２への油圧の供給速度が速くなってベーンロータ９の正逆回転応答性が高くなる。
【００３１】
前記各ベーン１６ａ〜１６ｄの正逆回転方向の両側面と各シュー１０の両側面との間に、前述した各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２が隔成されている。この各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２は、前記ロータ１５の各小径部１５ｃ、１５ｄに位置する各油圧室１１ａ，１２ａの容積が各大径部１５ｅ、１５ｆに位置する各油圧室１１ｂ，１２ｂの容積よりも大きくなっている。このため、前記小径部１５ｃ、１５ｄ側に位置する前記ベーン１６ａ〜１６ｄの各一側面１６ｅ〜１６ｈの受圧面積が、各大径部１５ｅ、１５ｆ側に位置する各ベーン１０ａ〜１０ｄの各側面よりも大きくなっている。
【００３２】
また、前記各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２とは、前記ロータ１５の内部にそれぞれ形成された第１連通孔１１ｃと第２連通孔１２ｃを介して後述する油圧回路５にそれぞれに連通している。
【００３３】
前記ロック機構４は、ハウジング７に対してベーンロータ９を最遅角側の回転位置（図３の位置）と最進角側の回転位置（図５の位置）との間の中間回転位相位置（図４の位置）に保持するものである。
【００３４】
すなわち、図２、図６〜図１１に示すように、前記スプロケット１の内側面１ｃの所定位置に形成された当接部である第１〜第３ロック穴２４、２５、２６と、前記ロータ１５の各大径部１５ｅ、１５ｆの内部周方向の３箇所に設けられて、前記各ロック穴２４〜２６にそれぞれ係脱する３つのロック部材である第１〜３ロックピン２７，２８、２９と、該各ロックピン２７〜２９の前記各ロック穴２４〜２６に対する係合を解除させるロック通路２０と、から主として構成されている。
【００３５】
前記第１ロック穴２４は、図２、図６〜図１１に示すように、前記一方の大径部１５ｅ側に前記スプロケット１の円周方向に延びた円弧長溝状に形成されていると共に、スプロケット１の内側面１ｃの前記ベーンロータ９の最遅角側の回転位置よりも進角側に寄った中間位置に形成されている。また、この第１ロック穴２４は、その底面が遅角側から進角側に亘って低くなる３段の階段状に形成されて、これがロック案内溝として機能するようになっている。
【００３６】
つまり、第１ロック穴２４は、スプロケット１の内側面１ｃを最上段として、これより一段ずつ低くなる第１底面２４ａ、第２底面２４ｂと順次低くなる階段状に形成され、遅角側の各内側面は垂直に立ち上がった壁面になっていると共に、第２底面２４ｂの進角側の内側縁２４ｃも垂直に立ち上がった壁面になっている。
【００３７】
前記第１ロックピン２７は、先端部２７ａの側縁が前記第２底面２４ｂから立ち上がった前記内側縁２４ｃから僅かに離間した状態で他の第２、第３ロックピン２８，２９の作用によってそれ以上の進角方向への移動が規制されるようになっている（図１１参照）。
【００３８】
前記第２ロック穴２５は、第１ロック穴２４よりも短い円周方向に沿った長溝状に形成され、スプロケット１の内側面１ｃを最上段として、これより一段ずつ低くなる第１底面２５ａ、第２底面２５ｂと順次低くなる階段状に形成され、遅角側の各内側面は垂直に立ち上がった壁面になっていると共に、第２底面２５ｂの進角側の内側縁２５ｃも垂直に立ち上がった壁面になっている。
【００３９】
前記第２底面２５ｂは、円周方向に沿って進角側へ僅かに長く形成されて、ここに係合した状態で前記第２ロックピン２８が図１０、図１１に示すように、進角方向へ僅かに移動可能になっている。
【００４０】
前記第３ロック穴２６は、第３ロックピン２９の小径な先端部２９ａの外径よりも大径な円形状に形成されて、係入した前記先端部２９ａが円周方向へ僅かに移動可能になっている。また、第３ロック穴２６は、スプロケット１の内側面１ｃの前記ベーンロータ９の最遅角側の回転位置よりも進角側に寄った中間位置に形成されている。
【００４１】
さらに、この第３ロック穴２６は、底面２６ａの深さは第１、第２ロック穴２４，２５の第２底面２４ｂ、２５ｂとほぼ同じ深さに設定されている。したがって、第３ロックピン２９は、ベーンロータ１５の進角方向の回転に伴って先端部２９ａが前記第３ロック穴２６に係入して底面２６ａに当接すると、先端部２９ａの側縁が第３ロック穴２６の周方向内側縁２６ｂに当接した時点でベーンロータ９の遅角方向への移動を規制するようになっている。
【００４２】
そして、第１〜第３ロック穴２４〜２６の相対的な形成位置の関係は、第１ロックピン２７が第１ロック穴２４の第１底面２４ａに係入している段階(図７)と第２底面２４ｂに係入した初期に段階(図８)では、第２、第３ロックピン２８、２９は、各先端部２８ａ、２９ａがスプロケット１の内側面１ｃに当接している。
【００４３】
その後、ベーンロータ９の進角側への僅かな回転に伴い第１ロックピン２７が第２ロック穴２４の第２底面２４ｂ上を摺動してほぼ中央に位置した時点(図９)で、第２ロックピン２８の先端部２８ａが第２ロック穴２５の第１底面２５ａに当接する。
【００４４】
さらに、第１ロックピン２７の先端部２７ａが第２底面２４ｂを摺接しながら進角側へ移動すると、図１０に示すように、第２ロックピン２８の先端部２８ａが第２ロック穴２５の第１底面２５ａに当接する。このとき、第１ロックピン２７は、第２底面２４ｂ上を進角側に向かって摺動する。
【００４５】
その後、ベーンロータ９の進角側へのさらなる回転に伴い第１、第２ロックピン２７，２８が進角側へ移動すると、図１１に示すように、第３ロックピン２９が第３ロック穴２６内に係入するように配置形成されている。このとき、第３ロックピン２９と第２ロックピン２８の対向側縁が、各ロック穴２５，２６の対向する側端縁２５ｃ、２６ｂに当接して、この間を挟持するように形成されている。
【００４６】
要するに、ベーンロータ９が所定の遅角側位置から進角側位置まで相対回転するにしたがって前記第１ロックピン２７が第１底面２４ａ、第２底面２４ｂに順次段階的に当接係合し、この第２底面２４ｂに係入しながら進角側に移動して、この途中から第２ロックピン２８が第２ロック穴２５に係入して第１，第２底面に順次段階的に当接係合する。その後、第３ロックピン２９が第３ロック穴２６に順次係合する。これによって、ベーンロータ９は、全体として４段階のラチェット作用によって遅角方向への回転を規制されながら進角方向へ相対回転して、最終的に最遅角位相と最進角位相との間の中間位相位置に保持されるようになっている。
【００４７】
前記第１ロックピン２７は、図１〜図６などに示すように、前記ロータ１５の第１大径部１５ｅの内部軸方向に貫通形成された第１ピン孔３１ａ内に摺動自在に配置され、外径が段差径状に形成されて、小径の前記先端部２７ａと、該先端部２７ａより後部側に位置する中空状の大径部位２７ｂと、先端部２７ａと大径部位２７ｂとの間の段差受圧面２７ｃと、によって一体に形成されている。前記先端部２７ａは、先端面が前記第１ロック穴２４の各底面２４ａ、２４ｂに密着状態に当接可能な平坦面状に形成されている。
【００４８】
また、この第１ロックピン２７は、大径部位２７ｂの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１３の内面との間に弾装された付勢部材である第１スプリング３６のばね力によって第１ロック穴２４に係合する方向へ付勢されている。
【００４９】
また、この第１ロックピン２７は、前記段差受圧面２７ｃに前記ロータ１５内に形成された第１解除用受圧室３２から油圧が作用するようになっている。この油圧によって、第１ロックピン２７が前記第１スプリング３６のばね力に抗して後退移動して第１ロック穴２４との係合が解除されるようになっている。
【００５０】
前記第２ロックピン２８は、ロータ１５の内部軸方向に貫通形成された第２ピン孔３１ｂ内に摺動自在に配置され、第１ロックピン２７と同じく、外径が段差径状に形成されて、小径の先端部２８ａと、該先端部２８ａの後側に位置する中空状の大径部位２７ｂと、先端部２８ａと大径部位２８ｂとの間に形成された段差受圧面２８ｃとによって一体に形成されている。前記先端部２８ａは、先端面が前記第２ロック穴２５の各底面２５ａ、２５ｂに密着状態に当接可能な平坦面状に形成されている。
【００５１】
また、この第２ロックピン２８は、大径部位２８ｂの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１３の内面との間に弾装された付勢部材である第２スプリング３７のばね力によって第２ロック穴２５に係合する方向へ付勢されている。
【００５２】
また、この第２ロックピン２８は、前記段差受圧面２８ｃに前記ロータ１５内に形成された第２解除用受圧室３３から油圧が作用するようになっている。この油圧によって、第２ロックピン２８が前記第２スプリング３７のばね力に抗して後退移動して第２ロック穴２５との係合が解除されるようになっている。
【００５３】
前記第３ロックピン２９は、ロータ１５の内部軸方向に貫通形成された第３ピン孔３１ｃ内に摺動自在に配置され、第１、第２ロックピン２７、２８と同じく、小径の前記先端部２９ａと、該先端部２９ａの後側に位置する中空状の大径部位２９ｂと、先端部２９ａと大径部位２９ｂとの間に形成された段差受圧面２９ｃと、によって一体に形成されている。前記先端部２９ａは、先端面が前記第３ロック穴２６の底面２６ａに密着状態に当接可能な平坦面状に形成されている。
【００５４】
また、この第３ロックピン２９は、大径部位２９ｂの内部の凹溝底面とフロントプレート１３の内面との間に弾装された付勢部材である第３スプリング３８のばね力によって第３ロック穴２６に係合する方向へ付勢されている。
【００５５】
また、この第３ロックピン２９は、前記段差受圧面２９ｃに前記ロータ１５内に形成された第３解除用受圧室３４から油圧が作用するようになっている。この油圧によって、第３ロックピン２９が前記第３スプリング３８のばね力に抗して後退移動して第３ロック穴２６との係合が解除されるようになっている。
【００５６】
なお、前記第１〜第３ピン孔３１ａ〜３１ｃの後端側には、各ロックピン２７、２８，２９の良好な摺動性を確保するために呼吸孔３９を介して大気に連通している。
【００５７】
前記油圧回路５は、図１に示すように、前記各遅角油圧室１１に対して第１連通路１１ｃを介して油圧を給排する遅角通路１８と、各進角油圧室１２に対して第２連通路１２ｃを介して油圧を給排する進角通路１９と、前記各第１、第２解除用受圧室３２〜３４に対して通路部２０ａを介してそれぞれ油圧を供給、排出するロック通路２０と、前記各通路１８，１９に作動油を選択的に供給すると共に、ロック通路２０に作動油を供給する流体圧供給源であるオイルポンプ４０と、機関運転状態に応じて前記遅角通路１８と進角通路１９の流路を切り換えると共に、前記ロック通路２０に対する作動油の給排を切り換える制御弁である単一の電磁切換弁４１と、を備えている。
【００５８】
前記遅角通路１８と進角通路１９とは、それぞれの一端部が前記電磁切換弁４１の図外の各ポートに接続されている一方、他端側が前記カムシャフト２の内部に形成された通路部１８ａ、１９ａと前記第１，第２連通路１１ｃ、１２ｃとを介して前記各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２にそれぞれ連通している。
【００５９】
前記ロック通路２０は、図１、図２に示すように、一端側が電磁切換弁４１のロックポートに接続されている一方、他端側の通路部２０ａが前記カムシャフト２の内部径方向から軸方向に折曲されて、前記ロータ１５内に径方向へ分岐形成された分岐通路孔を介して前記第１〜第３解除用受圧室３２〜３４にそれぞれ連通している。
【００６０】
前記オイルポンプ４０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って、アウター、インナーロータの回転によってオイルパン４２内から吸入通路を介して吸入された作動油が吐出通路４０ａを介して吐出されて、その一部がメインオイルギャラリーＭ／Ｇから内燃機関の各摺動部などに供給されると共に、他が前記電磁切換弁４１側に供給されるようになっている。なお、吐出通路４０ａの下流側には、図外の濾過フィルタが設けられていると共に、該吐出通路４０ａから吐出された過剰な作動油を、ドレン通路４３を介してオイルパン４２に戻して適正な流量に制御する図外の流量制御弁が設けられている。
【００６１】
前記電磁切換弁４１は、図１に示すように、６ポート６位置の比例型弁であって、ほぼ円筒状の軸方向に比較的長いバルブボディと、該バルブボディ内に軸方向へ摺動自在に設けられたスプール弁体と、バルブボディの内部一端側に設けられて、スプール弁体を一方向へ付勢する付勢部材であるバルブスプリングと、バルブボディの一端部に設けられて、前記スプール弁体をバルブスプリングのばね力に抗して他方向へ移動させる電磁ソレノイドと、から主として構成されている。
【００６２】
そして、この電磁切換弁４１は、電子コントローラ３４の制御電流と前記バルブスプリングとの相対的な圧力によって、前記スプール弁体を前後方向の６つのポジジョンに移動させて、オイルポンプ４０の吐出通路４０ａと前記いずれか一方の油通路１８，１９と連通させると同時に、他方の油通路１８，１９とドレン通路４３とを連通させるようになっている。また、前記ロック通路２０と吐出通路４０ａあるいはドレン通路４３とを選択的に連通させるようになっている。
【００６３】
このように、前記スプール弁体を、軸方向の６つポジションに移動させることによって、各ポートを選択的に切り換えてタイミングスプロケット１に対するベーンロータ９の相対回転角度を変化させると共に、各ロックピン２７〜２９の各ロック穴２４〜２６へのロックとロック解除を選択的に行ってベーンロータ９の自由な回転の許容と自由な回転を規制するようになっている。
【００６４】
前記電子コントローラ３４は、内部のコンピュータが図外のクランク角センサ（機関回転数検出）やエアーフローメータ、機関水温センサ、機関温度センサ、スロットルバルブ開度センサおよびカムシャフト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、前述したように、前記電磁切換弁４１の電磁コイルに制御パルス電流を出力して前記スプール弁体の移動位置を制御し、前記各ポートを選択的に切換制御するようになっている。
【００６５】
なお、図２及び図３中、５０はスプロケット１の内側面の外周側に取り付けられた位置決め用ピンであって、この位置決め用ピン５０は、前記ハウジング本体１０の第１シュー１０ａの外周面に形成された位置決め用溝５１に嵌入して、組付時のスプロケット１に対するハウジング本体１０の位置決めを行うようになっている。
〔本実施形態の作動〕
以下、本実施形態のバルブタイミング制御装置の具体的な作動を説明する。
【００６６】
まず、車両の通常走行後にイグニッションスイッチをオフ操作して機関を停止した場合には、電磁切換弁４１への通電も遮断されることから、スプール弁体は、バルブスプリングのばね力で、一方向の最大位置に移動する（第１ポジション）。これによって、吐出通路４０ａに対して遅角通路１８及び進角通路１９の両方を連通させると共に、ロック通路２０とドレン通路４３を連通させる。
【００６７】
また、オイルポンプ４０の駆動も停止されることから、いずれかの油圧室１１，１２や各第１〜第３解除用受圧室３２〜３４への作動油の供給が停止される。
【００６８】
そして、この機関停止前のアイドリング回転時には、各遅角油圧室１１に作動油圧が供給されてベーンロータ９が図３示す最遅角側の回転位置になっている。この状態で、イグニッションスイッチがオフ操作されると、機関の停止直前にカムシャフト２に作用する正負の交番トルクが発生する。特に、負のトルクによってベーンロータ９が遅角側から進角側へ回転して中間位相位置になると、第１〜第３ロックピン２７〜２９が、各スプリング３６〜３８のばね力で進出移動して各先端部２７ａ〜２９ａが対応する第１〜第３ロック穴２４〜２６に係合する。これによって、ベーンロータ９は、図２に示す最進角と最遅角の間の中間位相位置に保持される。
【００６９】
すなわち、図６に位置するベーンロータ９が、前記カムシャフト２に作用する負の交番トルクによって僅かに進角側に回転して前記第１ロックピン２７の先端部２７ａが、図７に示すように、第１ロック穴２４の第１底面２４ａに当接係合する。この時点で、ベーンロータ９に正の交番トルクが作用して遅角側へ回転しようとするが、第１ロックピン２７の先端部２７ａの側縁が第１底面２４ａの立ち上がり段差面に当接して遅角側への回転が規制される。
【００７０】
その後、負のトルクにしたがってベーンロータ９が進角側へ回転するに伴い第１ロックピン２７が、図８に示すように、順次階段を下りるように移動して第２底面２４ｂに当接係合する共に、第２底面２４ｂ上を進角方向へラチェット作用を受けながら中間位置まで移動する。そうすると、第２ロックピン２８の先端部２８ａが、図９に示すように、第２ロック穴２５の第１底面２５ａに当接係合する。
【００７１】
その後、ベーンロータ９がさらに進角側へ回転すると、図１０に示すように、第１ロックピン２７が内側縁２４ｃ近傍に移動すると共に、第２ロックピン２８が第２ロック穴２５の第２底面２５ｂにラチェット作用を受けながら当接係合する。
【００７２】
さらに、ベーンロータ９が負のトルクによってさらに進角側へ移動すると、図１１に示すように、第１、第２ロックピン２７，２８の同方向への移動と共に、第３ロックピン２９が第３ロック穴２６に当接係合すると共に、前述したように、該第３ロックピン２９と第２ロックピン２８によって各ロック穴２５，２６の対向内側縁２５ｃ、２６ｂの間を挟持するように配置される。これによって、ベーンロータ９は、図４に示しように、最遅角と最進角の中間位置に安定かつ確実に保持される。
【００７３】
その後、機関を始動するために、イグニッションスイッチをオン操作すると、その直後の初爆（クランキング開始）によってオイルポンプ４０が駆動し、その吐出油圧が、遅角通路１８と進角通路１９を介して各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２にそれぞれ供給される。一方、前記ロック通路２０とドレン通路４３は連通された状態になっていることから、各ロックピン２７〜２９は、各スプリング３６〜３８のばね力によって各ロック穴２４〜２６に係合した状態を維持している。
【００７４】
また、前記電磁切換弁４１は、油圧などの情報信号を入力して現在の機関運転状態を検出して電子コントローラ３４によって制御されているため、オイルポンプ４０の吐出油圧の不安定なアイドリング運転時は各ロックピン２７〜２９の係合状態を維持する。
【００７５】
続いて、例えば機関低回転低負荷域や高回転高負荷域に移行する直前には、電子コントローラ３４から電磁切換弁４１に制御電流が出力されて、スプール弁体が、バルブスプリングのばね力に抗して僅かに他方向へ移動する（第６ポジション）。これによって、吐出通路４０ａとロック通路２０が連通すると共に、吐出通路４０ａに対する遅角通路１８と進角通路１９との連通が維持される。
【００７６】
したがって、ロック通路２０から通路部２０ａを介して第１〜第３解除用受圧室３２〜３４に作動油（油圧）が供給されるので、各ロックピン２７〜２９は、各スプリング３６〜３８のばね力に抗して後退移動して先端部２７ａ〜２９ａが各ロック穴２４〜２６から抜け出してそれぞれの係合が解除される。したがって、ベーンロータ９の自由な正逆回転が許容されると共に、両油圧室１１，１２に作動油が供給される。
【００７７】
ここで、前記いずれか一方の油圧室１１，１２のみに油圧を供給した場合は、ベーンロータ９がいずれか一方に回転しようとして、ロータ１５内の第１〜第３ピン孔３１ａ〜３１ｃと第１〜第３ロック穴２４〜２６との間に発生した剪断力を第１〜第３ロックピン２７〜２９が受けていわゆる食い込み現象が発生して、速やかな係合解除ができないおそれがある。
【００７８】
また、両油圧室１１，１２のいずれにも油圧が供給されない場合は、前記交番トルクによってベーンロータ９がばたついてベーン１６ａとハウジング本体１０のシュー１０ａとの衝突打音が発生するおそれがある。
【００７９】
これに対して本実施形態では、両方の油圧室１１，１２に油圧を供給していることから、前記各ロックピン２７〜２９の各ロック穴２４〜２６への食い込み現象やばたつき等を十分に抑制できる。
【００８０】
その後、例えば機関低回転低負荷域に移行した場合は、電磁切換弁４１にさらに大きな制御電流が出力されて、スプール弁体が、バルブスプリングのばね力に抗してさらに他方側に移動し（第３ポジション）、吐出通路４０ａとロック通路２０及び遅角通路１８の連通状態を維持すると共に、進角通路１９とドレン通路４３を連通させる。
【００８１】
これによって、各ロックピン２７〜２９は、各ロック穴２４〜２６から抜け出た状態が維持される一方、進角油圧室１２の油圧が排出されて低圧になる一方、遅角油圧室１１が高圧になっていることから、ベーンロータ９をハウジング７に対して最遅角側に回転させる。
【００８２】
よって、バルブオーバーラップが小さくなって筒内の残留ガスが減少して燃焼効率が向上し、機関回転の安定化と燃費の向上が図れる。
【００８３】
その後、例えば機関高回転高負荷域に移行した場合は、電磁切換弁４１に小さな制御電流が供給されて、スプール弁体が、一方向へ移動する（第２ポジション）。これによって、遅角通路１８とドレン通路４３が連通されると共に、吐出通路４０ａに対してロック通路２０が連通状態を維持されていると共に、進角通路１９が連通する。
【００８４】
したがって、各ロックピン２７〜２９の係合が解除された状態になっていると共に、遅角油圧室１１が低圧になる一方、進角油圧室１２が高圧になる。このため、ベーンロータ９は、図５に示すように、ハウジング１１に対して最進角側に回転する。これにより、カムシャフト２は、スプロケット１に対して最進角の相対回転位相に変換される。
【００８５】
これによって、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップが大きくなって、吸気充填効率が高くなって機関の出力トルクの向上が図れる。
【００８６】
また、前記機関低回転低負荷域や高回転高負荷域からアイドリング運転に移行した場合は、電子コントローラ３４から電磁切換弁４１への制御電流の通電が遮断されて、スプール弁体５２が、図１２に示すように、バルブスプリングのばね力によって最大一方向に移動して（第１ポジション）、ロック通路２０とドレン通路４３を連通させると共に、吐出通路４０ａを遅角通路１８と進角通路１９の両方に連通させる。これによって、両油圧室１１，１２には、ほぼ均一圧の油圧が作用する。
【００８７】
このため、ベーンロータ９は、たとえ遅角側位置にあった場合でもカムシャフト２に作用する前記交番トルクによって進角側に回転する。これによって、各ロックピン２７〜２９が、各スプリング３６〜３８のばね力で進出移動して、前述したラチェット作用を得ながらロック穴２４〜２６に係合する。このため、ベーンロータ９は、図４に示す最進角と最遅角の間の中間位相位置にロック保持される。
【００８８】
また、機関を停止する際も、前述したように、イグニッションスイッチをオフ操作すると、各ロックピン２７〜２９は各ロック穴２４〜２６から抜け出すことなく係合状態を維持する。
【００８９】
さらに、所定の運転域が継続されている場合は、電磁切換弁４１に通電されて、スプール弁体が軸方向のほぼ中央位置に移動する（第４ポジション）と、吐出通路４０ａやドレン通路４３に対する前記遅角通路１８と進角通路１９の連通が遮断されると共に、吐出通路４０ａとロック通路２０が連通される。
【００９０】
これによって、各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２の内部にそれぞれ作動油が保持された状態になると共に、各ロックピン２７〜２９が、各ロック穴２４〜２６から抜け出してロック解除状態が維持される。
【００９１】
したがって、ベーンロータ９が所望の回転位置に保持されて、カムシャフト２もハウジング７に対して所望の相対回転位置に保持されることから、吸気弁の所定のバルブタイミングに保持される。
【００９２】
このように、機関の運転状態に応じて、電子コントローラ３４が電磁切換弁４１に所定の通電量で通電、あるいは通電を遮断して前記スプール弁体の軸方向の移動を制御して、前記第１ポジション〜第４ポジションの位置に制御する。これによって、前記位相変換機構と３とロック機構４を制御してスプロケット１に対するカムシャフト２の最適相対回転位置に制御することから、バルブタイミングの制御精度の向上が図れる。
【００９３】
さらに、機関がエンストなどで異常停止し、あるいは通常の機関停止した後に、再始動した場合において、通電された電磁切換弁４１のスプール弁体が、移動中に作動油に混入した金属粉などのコンタミを前記スプール弁体と各ポートの孔縁との間などに噛み込んでロックし、流路に切り換えができなくなった場合には、以下の作動を行う。
【００９４】
すなわち、前記スプール弁体の移動不能状態によって、ベーンロータ９の回転位相制御ができなくなることから、この異常状態をカムシャフト２の回転位置から検出した前記電子コントローラ３４が、前記電磁切換弁４１の電磁ソレノイドに最大の通電量の制御電流が出力される。これによって、スプール弁体は、他方向へ最大かつ強い力で移動して（第５ポジション）、前記コンタミを切断しつつ遅角通路１８と進角通路１９及びロック通路２０の全てをドレン通路４３に連通させる。これによって、各油圧室１１，１２や各受圧室３２〜３４の作動油がオイルパン４２に排出される。
【００９５】
以上のように、本実施形態では、ベーンロータ９のロータ１５に、第１ピン孔３１ａ〜３１ｃを介して第１〜第３ロックピン２７〜２９を設けたため、各ベーン１６ａ〜１６ｄの肉厚を十分に薄くすることができる。これによって、ベーンロータ９のハウジング７に対する相対回転角度を十分に拡大することが可能になる。
【００９６】
しかも、ベーンロータ９のロータ１５を、従来技術のように、ロックピンを保持するためにロータ全体を大径に形成するのではなく、第１大径部１５ｅと第２大径部１５ｆを部分的に形成し、ここにそれぞれ各ロックピン２７〜２９を設けるようにしたため、各小径部１５ｃ、１５ｄ領域に位置するそれぞれ２つの遅角油圧室１１ａ、１１ａと進角油圧室１２ａ、１２ａの各容積を、各大径部１５ｅ、１５ｆ領域に位置するそれぞれ２つの遅角油圧室１１ｂ、１１ｂと進角油圧室１２ｂ、１２ｂの各容積よりも大きく確保できる。
【００９７】
したがって、前記各大容積の遅角油圧室１１ａ、１１ａと進角油圧室１２ａ、１２ａに臨む各ベーン１６ａ〜１６ｄの各側面１６ｅ〜１６ｈの受圧面積が、これと反対側の各側面よりも十分に大きくなる。このため、制御時におけるベーンロータ９の相対回転速度が高くなって、吸気弁のバルブタイミング制御の応答性が十分に向上する。
【００９８】
また、前記ロータ１５の２つの小径部１５ｃ、１５ｄと２つの大径部１５ｅ、１５ｆを、それぞれ径方向の反対位置に形成したことから、ベーンロータ９全体の重量バランスを取ることができる。したがって、ベーンロータ９の常時円滑な相対回転作動が得られる。
【００９９】
さらに、前記両大径部１５ｅ、１５ｆは、円周方向の１２０°角度より大きな約１８０°角度位置に形成されていることから、大径部１５ｅ、１５ｆが加工機械に固定するためのチャックによって把持することができ、かかる加工作業が容易になる。
【０１００】
また、本実施形態では、各油圧室１１，１２への油圧制御用とロック解除受圧室３２〜３４への油圧制御用の２つの機能を単一の電磁切換弁４１によって行うようにしたため、機関本体へのレイアウトの自由度が向上すると共に、コストの低減化が図れる。
【０１０１】
さらに、前記ロック機構４によってベーンロータ９を中間回転位相位置への保持性が向上すると共に、各ロック穴２４、２５の階段状の各底面２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂによって第１ロックピン２７と第２ロックピン２８は必ず進角側の各底面２４ｂ、２５ｂ方向のみにラチェット式に案内移動されることから、かかる案内作用の確実性と安定性を担保できる。
【０１０２】
前記各ロック穴２４〜２６の階段状の各底面２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ、２６ａによる５段階の長いラチェット作用によって、ベーンロータ９が最遅角側寄りに回転移動していたとしても、中間位置へ安定かつ確実に案内することが可能になる。
【０１０３】
前記各受圧室３２〜３４に作用する油圧を、前記各油圧室１１，１２の油圧を用いるのではないことから、各油圧室１１，１２の油圧を用いる場合に比較して、前記各受圧室３２〜３４に対する油圧の供給応答性が良好になり、各ロックピン２７〜２９の後退移動の応答性が向上する。また、各油圧室１１，１２から各受圧室３２〜３４間のシール機構が不要になる。
【０１０４】
また、本実施形態では、ロック機構４を、第１ロックピン２７が係合する第１、第２底面２４ａ、２４ａ、並びに第２ロックピン２８が係合する第１、第２底面２５ａ、２５ｂ、さらに第３ロックピン２９が係合する底面２６ａとの３つに分けて形成したことによって、各ロック穴２４、２５、２６が形成される前記スプロケット１の肉厚を小さくすることができる。つまり、例えば、ロックピンを単一とし、体一のロック穴の階段状の各底面を連続的に形成する場合は、この階段状の高さを確保するために前記スプロケット１の肉厚を厚くしなければならないが、前述のように、３つに分けることによってスプロケット１の肉厚を小さくできるので、バルブタイミング制御装置の軸方向の長さを短くでき、レイアウトの自由度が向上する。
〔第２実施形態〕
図１２は本実施形態の第２実施形態を示し、ロック機構４の構造を変更したもので、前記第１大径部１５ｅと第１ピン孔３１ａ、第１ロックピン２７及び第１ロック穴２４を廃止して、第２大径部１５ｆのみとし、第２、第３ピン孔３１ｂ、３１ｃと第２、第３ロックピン２８，２９及び第１、第３ロック穴２５，２６を存置させたものである。そして、前記第１大径部１５ｅに代えて第３小径部１５ｇが形成されている。
【０１０５】
したがって、第１実施形態のように、イグニッションスイッチをオフした直後において、ベーンロータ９が最遅角側寄りに相対回転した位置からは前述のようなラチェット作用は得られないが、それより僅かながらも進角側の位置では、前記交番トルクの負のトルクによってベーンロータ９が進角側へ僅かに回転すると、図９の第１ロックピン２７側を除く作動状態を示すように、前記第２ロックピン２８が、第２ロック穴２５の第１底面２５ａに係入する。
【０１０６】
その後、前記負のトルクによって、図１０の第１ロックピン２７側を除く作動状態を示すように、第２底面２５ｂに段階的に係入する。
【０１０７】
続いて、第２ロックピン２８が第２底面２５ｂ上を進角側に移動すると、図１１に示すように、第３ロックピン２９が第３ロック穴２６内に係入する。これによって、第２ロックピン２８と第３ロックピン２９によって、第２ロック穴２５と第３ロック穴２６との間を挟持する状態で保持して、ベーンロータ９を中間位相の回転位置にロック保持する。
【０１０８】
他の構成は第１実施形態と同様であるから、第１実施形態と同じく各ベーン１６ａ〜１６ｄの肉厚を薄くできるので、ベーンロータ９のハウジング７に対する相対回転角度を十分に拡大することが可能になる。
【０１０９】
しかも、この第２実施形態では、第１、第２小径部１５ｃ、１５ｄの他に第３小径部１５ｇの領域に位置するそれぞれ３つの遅角油圧室１１ａ、１１ａ、１１ｂと進角油圧室１２ａ、１２ａ、１２ｂの各容積を、大径部１５ｅ領域に位置するそれぞれ１つの遅角油圧室１１ｂと進角油圧室１２ｂの各容積よりも大きく確保できる。
【０１１０】
したがって、前記各大容積の遅角油圧室１１ａ、１１ａと進角油圧室１２ａ、１２ａに臨む各ベーン１６ａ〜１６ｄの各側面１６ｅ〜１６ｈの受圧面積の他に、第３ベーン１６ｄの他側面１６ｉの受圧面積も大きくなる。このため、第１実施形態に比較して、制御時におけるベーンロータ９の相対回転速度をさらに高くすることができることか、吸気弁のバルブタイミング制御の応答性を一層向上させることができる。
〔第３実施形態〕
図１３は第３実施形態を示し、この実施形態では、第１実施形態を基本構成として、第１実施形態におけるロータ１５の第１小径部１５ｃの部位に、第１、第２大径部１５ｅ、１５ｆとほぼ同一曲率半径の第３大径部１５ｈが形成されている一方、スプロケット１の内側面に第４ロック穴２３が形成されている。
【０１１１】
前記第３大径部１５ｈには、内部に第４ロックピン３０を摺動自在に保持する第４ピン孔３１ｄが形成されており、前記第４ロックピン３０は、第４スプリング３５のばね力によって前記第４ロック穴２３方向に付勢されている。
【０１１２】
前記第４ロック穴２３は、第１ロック穴２４と同じく円周方向へ長溝状に形成されて、階段状の第１底面２３ａと第２底面２３ｂが形成されている。
【０１１３】
そして、前記第４ロックピン３０の第４ロック穴２３に対する作動は、第１実施形態における第１ロックピン２７と第１ロック穴２４の作動と同じであって、機関停止直後におけるベーンロータ９の交番トルクによる進角側への回転に伴って、第４ロックピン３０の先端部が第４ロック穴２３の第１底面２３ａから第２底面２３ｂへの移動に伴うラチェット作用によって安定かつ確実に進角側へ移動させることができる。
【０１１４】
他の構成は第１実施形態のものと同様な構成になっている。したがって、基本的に第１実施形態と同様な作用効果が得られるが、特に、この実施形態では第４ロックピン３０と第４ロック穴２３を設けたため、ベーンロータ９を中間回転位置により確実にロックすることが可能になる。
【０１１５】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、バルブタイミング制御装置を吸気側ばかりか排気側に適用することも可能である。
【０１１６】
また、前記ベーンロータ９のベーンの数を、４枚以下あるいは４枚以上のものに適用することも可能である。
【０１１７】
前記実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項ａ〕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、
前記ロータに前記ロック部材が設けられ、前記ハウジングにロック穴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ｂ〕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、
前記小径部を除く位置に配置された前記ロック部材とロック穴を複数有し、全てのロック部材が前記ロック穴に係入されることによって、前記ハウジングとベーンロータの相対回転が規制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ｃ〕請求項ｂ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、
前記大径部は対向して複数設けられ、複数の前記ロック部材のうち少なくとも１つは、他の前記ロック部材と異なる大径部に配置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。
【０１１８】
この発明によれば、ベーンロータ全体の重量バランスが良好になって、ベーンロータの円滑な回転が得られる。
〔請求項ｄ〕請求項ｂ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、
前記ベーンロータは、最進角位置と最遅角位置の間の位置に規制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ｅ〕請求項ｄ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、
前記ロック穴の少なくとも１つは、長溝状に形成されており、底面にはロック位置に向けて段差が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ｆ〕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、
前記ロータの大径部は、１２０°以上の角度範囲で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ｇ〕請求項ｆ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、
前記ロータにおける大径部は、加工機械に固定するためのチャックによって把持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。
【符号の説明】
【０１１９】
１…スプロケット
２…カムシャフト
３…位相変更機構
４…ロック機構
５…油圧回路
７…ハウジング
９…ベーンロータ
１０…ハウジング本体
１０ａ〜１０ｄ…シュー
１１…遅角油圧室
１２…進角油圧室
１５…ロータ
１５ｃ、１５ｄ、１５ｇ…小径部
１５ｅ、１５ｆ、１５ｈ…大径部
１６ａ〜１６ｃ…ベーン
１７ａ…シュー側のシール部材
１７ｂ…ベーン側のシール部材
１８…遅角通路
１９…進角通路
２０…ロック通路
２０ａ…通路部
２４…第１ロック穴
２４ａ・２４ｂ…第１、第２底面
２５…第２ロック穴
２５ａ・２５ｂ…第１、第２底面
２６…第３ロック穴
２７…第１ロックピン
２８…第２ロックピン
２９…第３ロックピン
３６・３７・３８…スプリング（付勢部材）
３１ａ・３１ｂ・３１ｃ…第１、第２、第３ピン孔
３２・３３・３４…第１、第２、第３解除用受圧室
３４…電子コントローラ
４０…オイルポンプ
４０ａ…吐出通路
４１…電磁切換弁
４３…ドレン通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面から内方へ突設された複数のシューを有する筒状のハウジングと、
カムシャフトに固定されるロータと、該ロータの外周部に径方向に沿って延設され、前記各シューの間で進角油圧室と遅角油圧室に隔成する複数のベーンと、を有するベーンロータと、
前記ロータまたはハウジングの一方に軸方向へ摺動自在に設けられたロック部材と、
前記ロータまたはハウジングの他方に設けられ、前記ロック部材が係合して前記ハウジングとベーンロータとの相対回転を規制するロック穴と、を備え、
前記ロータの前記隣接するベーン間に大径部と小径部を設けると共に、前記小径部の外面が対向する前記一方のシューの先端部を、前記大径部の外面が対向する前記他方のシューの先端部よりも内方へ突出形成し、
前記ロータに設けられる前記ロック部材またはロック穴を、前記小径部を除く位置に設けた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２】
内周面から内方へ突設された複数のシューを有する筒状のハウジングと、
カムシャフトに固定されるロータと、該ロータの外周部に径方向に沿って延設され、前記各シューの間で進角油圧室と遅角油圧室に隔成する複数のベーンと、を有するベーンロータと、
前記ロータに軸方向へ摺動自在に設けられたロック部材と、
前記ハウジングの前記ロック部材と対向する位置に設けられ、前記ロック部材が係合されることによって前記ハウジングとベーンロータとの相対回転を規制するロック穴と、
前記シューの先端部に設けられて、前記ロータの外周面に摺接するシール部材と、
を備え、
前記ロータに大径部と小径部を設けると共に、
前記各シューの先端部を、前記シール部材が前記大径部と小径部の外周面に摺接できるように前記大径部と小径部のそれぞれの外径に対応して突出させ、
前記ロック部材を、前記ロータの大径部に設けた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３】
内周面から内方へ突設された複数のシューを有する筒状のハウジングと、
カムシャフトに固定されるロータと、該ロータの外周部に径方向に沿って延設され、前記各シューの間で進角油圧室と遅角油圧室に隔成する複数のベーンと、を有するベーンロータと、
前記ロータに軸方向へ摺動自在に設けられたロック部材と、
前記ハウジングに設けられ、前記ロック部材が係合して前記ハウジングとベーンロータとの相対回転を規制する当接部と、を備え、
前記各油圧室は、前記ベーンに対する受圧面積が大きな油圧室と、前記ベーンに対する受圧面積が小さな油圧室とが存在し、
前記ロック部材は、前記ロータの前記受圧面積が小さくなる油圧室側の内周側に配置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】
内周面から内方へ突設された複数のシューを有する筒状のハウジングと、
カムシャフトに固定されるロータと、該ロータの外周部に径方向に沿って延設され、前記各シューの間で進角油圧室と遅角油圧室に隔成する複数のベーンと、を有するベーンロータと、
前記ロータまたはハウジングの一方に軸方向へ摺動自在に設けられたロック部材と、
前記ロータまたはハウジングの他方に設けられ、前記ロック部材が係合して前記ハウジングとベーンロータとの相対回転を規制するロック穴と、を備え、
前記ロータの前記隣接するベーン間に大径部と小径部を設けると共に、前記小径部の外面が対向する前記一方のシューの先端部を、前記大径部の外面が対向する前記他方のシューの先端部よりも内方へ突出形成し、
前記ロータに設けられる前記ロック部材またはロック穴を、前記小径部を除く位置に設けた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２】
内周面から内方へ突設された複数のシューを有する筒状のハウジングと、
カムシャフトに固定されるロータと、該ロータの外周部に径方向に沿って延設され、前記各シューの間で進角油圧室と遅角油圧室に隔成する複数のベーンと、を有するベーンロータと、
前記ロータに軸方向へ摺動自在に設けられたロック部材と、
前記ハウジングの前記ロック部材と対向する位置に設けられ、前記ロック部材が係合されることによって前記ハウジングとベーンロータとの相対回転を規制するロック穴と、
前記シューの先端部に設けられて、前記ロータの外周面に摺接するシール部材と、
を備え、
前記ロータに大径部と小径部を設けると共に、
前記各シューの先端部を、前記シール部材が前記大径部と小径部の外周面に摺接できるように前記大径部と小径部のそれぞれの外径に対応して突出させ、
前記ロック部材を、前記ロータの大径部に設けた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３】
内周面から内方へ突設された複数のシューを有する筒状のハウジングと、
カムシャフトに固定されるロータと、該ロータの外周部に径方向に沿って延設され、前記各シューの間で進角油圧室と遅角油圧室に隔成する複数のベーンと、を有するベーンロータと、
前記ロータに軸方向へ摺動自在に設けられたロック部材と、
前記ハウジングに設けられ、前記ロック部材が係合して前記ハウジングとベーンロータとの相対回転を規制する当接部と、を備え、
前記各油圧室は、前記ベーンに対する受圧面積が大きな油圧室と、前記ベーンに対する受圧面積が小さな油圧室とが存在し、
前記ロック部材は、前記ロータの前記受圧面積が小さくなる油圧室側の内周側に配置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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−８７６４３（Ｐ２０１３−８７６４３Ａ）
【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２０１１−２２６５６１（Ｐ２０１１−２２６５６１）
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【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１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
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