特開 2024-33054 内燃機関のバルブタイミング制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024033054

(43)【公開日】2024-03-13

(54)【発明の名称】内燃機関のバルブタイミング制御装置

(51)【国際特許分類】

   F01L 1/356 20060101AFI20240306BHJP

   F01L 1/04 20060101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

F01L1/356 E

F01L1/04 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022136430

(22)【出願日】2022-08-30

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100205682

【弁理士】

【氏名又は名称】高嶋 一彰

(72)【発明者】

【氏名】岡田 翔平

【テーマコード（参考）】

3G016

3G018

【Ｆターム（参考）】

3G016BA20

3G016CA05

3G016CA27

3G016CA51

3G016DA06

3G016EA09

3G016FA06

3G016FA11

3G016FA12

3G016FA39

3G018BA33

3G018DA20

3G018DA67

3G018DA71

3G018DA83

3G018DA85

3G018DA86

3G018FA01

3G018FA07

3G018GA17

(57)【要約】

【課題】密閉性能検査によるシールリングの欠損などを検知しつつオイルによるシールリングの影響を回避することができる。
【解決手段】ハウジング６の内周に設けられ、内部軸方向にボルト孔１２が貫通形成されたシュー１１と、シューの軸方向の一端面１１ａにボルト孔の孔縁を囲むように形成され、内部にシールリング３７を収容保持する第１シール溝３５と、ハウジングの内部に相対回転可能に配置されたベーンロータ９と、シューの軸方向の一端面に形成され、第１シール溝とボルト孔を連通する第１通気溝３９及び第１シール溝と遅角油圧室１５を連通する第２通気溝４０と、を備え、第２通気溝は、通路断面積が遅角油圧室内から第１シール溝内へのオイルの流入を抑制可能な大きさになっている。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

クランクシャフトからの回転力が伝達され、回転軸方向の一端開口部を有する筒状のハウジングと、
前記ハウジングの内周に複数設けられ、内部軸方向にボルト孔が貫通形成されたシューと、
前記シューの軸方向の一端面に前記ボルト孔の孔縁の少なくとも一部を囲むように形成され、内部にシール部材を収容保持するシール溝と、
前記ハウジングの一端開口部を覆うプレート部材と、
前記ハウジングの内部に相対回転可能に配置され、前記ハウジングの内部に作動油室の一部を形成するベーンを有し、カムシャフトに固定されるベーンロータと、
前記ボルト孔を介して前記ハウジングに前記プレート部材を締結するボルトと、
前記シューの軸方向の一端面に形成され、前記シール溝と前記ボルト孔を連通する第１通気溝と、
前記シューの軸方向の一端面に形成され、前記シール溝と前記作動油室を連通する第２通気溝と、
を備え、
少なくとも前記第２通気溝は、通路断面積が前記作動油室内から前記シール溝内へのオイルの流入を抑制可能な大きさになっていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング装置。

【請求項2】

請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング装置であって、
前記第２通気溝は、深さ寸法が幅長さよりも小さく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装置。

【請求項3】

請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング装置であって、
前記第１通気溝は、深さ寸法が幅長さよりも小さく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装置。

【請求項4】

請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング装置であって、
前記シューの軸方向の一端面に、前記第１通気溝と周方向で異なる部位に形成され、前記シール溝と前記ボルト孔とを連通する第３通気溝と、
前記シューを挟んだ前記作動油室と反対側の他の作動油室と前記シール溝とを連通する第４通気溝と、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装置。

【請求項5】

請求項４に記載の内燃機関のバルブタイミング装置であって、
前記第１、第２、第３、第４通気溝は、前記ベーンロータの回転軸の軸心と同心円上にあることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング装置。

【請求項6】

請求項４に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
複数の前記シューは、前記第１、第２、第３、第４通気溝をそれぞれ有し、
複数の前記シューの前記第１、第２、第３、第４通気溝の全てがベーンロータの回転軸の軸心と同心円上に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7】

請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング装置であって、
前記第１通気溝と第２通気溝の内底面は、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装置。

【請求項8】

請求項７に記載の内燃機関のバルブタイミング装置であって、
前記第１通気溝と第２通気溝の内底面の幅方向の両端部を、円弧面状に形成したことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング装置。

【請求項9】

請求項１記載の内燃機関のバルブタイミング装置であって、
前記第１通気溝と第２通気溝のそれぞれの内底面は、Ｖ字形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装置。

【請求項10】

請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング装置であって、
前記第１通気溝と第２通気溝は、旋盤加工またはレーザー加工によって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装置。

【請求項11】

請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング装置であって、
前記ハウジング及び前記シューは、焼結成形によって一体に形成されていると共に、前記第１通気溝と第２通気溝も焼結成形によって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装置。

【請求項12】

請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング装置であって、
前記第１通気溝と第２通気溝は、深さ寸法が幅長さよりも小さく形成されて、内底面が平面状またはＵ字形状あるいはＶ字形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装置。

【請求項13】

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であって、
前記第１通気溝と第２通気溝は、深さ寸法が幅長さよりも小さく形成されて、
前記深さ寸法をＤ，前記幅長さをＷとしたときに、
Ｗ／Ｄ≧１０
を満たす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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

例えば、以下の特許文献１に記載された従来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筒状のハウジングと、前記ハウジングの内周に複数設けられ、内部軸方向にボルト孔が貫通形成されたシューと、前記シューの軸方向の一端面に前記ボルト孔の周囲を囲むように形成されて、内部にシールリングを収容保持するシール溝と、前記ハウジングの回転軸方向の一端開口部を覆い、前記ボルト孔に挿通されたボルトによってハウジングに締結固定されたプレート部材と、前記ハウジングの内部に相対回転可能に配置され、前記ハウジングの内部に作動油室の一部を形成するベーンを有し、カムシャフトの回転軸方向の一端部に固定されるベーンロータと、を備えている。

【0003】

ところで、前記バルブタイミング制御装置は、前記ハウジングに対してプレート部材をボルトで締結するなど、各構成部品を組み付けた後に、密閉性能検査が行われるようになっている。これは、前記シール溝内へのシールリングの組付け忘れや、シールリングがシール溝内に適正に位置決めされて保持されているか否か、欠損がないかなどを検査するものである。この検査方法としては、検査用の圧縮エアーを、作動油室側からシール溝を経由してボルト孔の方向へ送って、圧縮エアーがボルト孔の方向へ流出するかしないかをみて、シールリングのシール溝内での状態を検査するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－３２２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１のバルブタイミング制御装置にあっては、ハウジングとプレート部材との間のボルトの締め付け力によって、プレート部材の内面と各シューの軸方向の一端面がいわゆるメタルタッチ状態になってしまう場合がある。このメタルタッチによって、作動油室からボルト孔方向への圧縮エアーが封止されてしまうことから、シールリングの状態を検知することができないおそれがある。

【0006】

本発明は、前記各従来の技術的課題に鑑みて案出されたもので、密閉性能検査によるシール部材の欠損などを検知しつつ油圧によるシール部材の影響を回避することが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を一つの目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の好ましい態様としては、とりわけ、ハウジングの内周に複数設けられ、内部軸方向にボルト孔が貫通形成されたシューと、前記シューの軸方向の一端面に前記ボルト孔の孔縁の少なくとも一部を囲むように形成され、内部にシール部材を収容保持するシール溝と、前記ハウジングの一端開口部を覆うプレート部材と、前記ハウジングの内部に相対回転可能に配置され、前記ハウジングの内部に作動油室の一部を形成するベーンを有し、カムシャフトに固定されるベーンロータと、前記ボルト孔を介して前記ハウジングに前記プレート部材を締結するボルトと、前記シューの軸方向の一端面に形成され、前記シール溝と前記ボルト孔を連通する第１通気溝と、前記シューの軸方向の一端面に形成され、前記シール溝と前記作動油室を連通する第２通気溝と、を備え、少なくとも前記第２通気溝は、通路断面積が前記作動油室内から前記シール溝内へのオイルの流入を抑制可能な大きさになっていることを特徴としている。

【発明の効果】

【0008】

本発明の好ましい態様によれば、密閉性能検査によるシール部材の欠損などを検知しつつ、油圧によるシール部材の摺動摩擦などによる耐久性の影響を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係るバルブタイミング制御装置の一実施形態の要部を示す分解斜視図である。

【図2】本実施形態のバルブタイミング制御装置の油圧回路を示す概略図である。

【図3】同バルブタイミング制御装置のベーンロータが最遅角位置に相対回転した状態を示す作用説明図である。

【図4】同じくベーンロータが最進角位置に相対回転した状態を示す作用説明図である。

【図5】本実施形態に供される第１、第２通気溝を示す図３の一部拡大図である。

【図6】図５のＡ－Ａ線断面図である。

【図7】本実施形態での密閉性能検査でのテスト用の圧縮エアーを送出する方向を示している。

【図8】本実施形態での密閉性能検査において、遅角油圧室側から第１、第２通気溝を介して圧縮エアーを送出した状態を示している。

【図9】通気溝の深さに応じてエアーリーク量とオイルリーク量が相対的に異なることを実験によって示した特性図である。

【図10】本発明の第２実施形態を示すシュー側の要部斜視図である。

【図11】同第２実施形態を示すシュー側の要部正面図である。

【図12】本実施形態に供される通気溝の変形例を示し、(ａ)は通気溝を横断面Ｕ字形状に形成したものを示し、(ｂ)は通気溝を横断面Ｖ字形状に形成したもの示し、(ｃ)は通気溝を横断面波形状に形成したものを示している。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。
〔第１実施形態〕
図１は本発明に係るバルブタイミング制御装置の実施形態の主要な構成部材を示す分解斜視図、図２は本実施形態のバルブタイミング制御装置の油圧回路を示す概略図、図３は同バルブタイミング制御装置のベーンロータが最遅角位置に相対回転した状態を示す作用説明図、図４は同じくベーンロータが最進角位置に相対回転した状態を示す作用説明図である。

【0011】

バルブタイミング制御装置は、図１及び図２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ベルトを介して回転駆動されるタイミングプーリ(以下、プーリという。)１と、機関前後方向に沿って配置されて、プーリ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、プーリ１とカムシャフト２との間に配置されて、プーリ１とカムシャフト２の相対回転位相を変換する位相変更機構３と、該位相変更機構３を作動させる油圧回路４と、を備えている。

【0012】

プーリ１は、後述するハウジング６の外周に一体に形成され、外周にタイミングベルトが巻回される歯車１ａを有している。

【0013】

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、外周には吸気弁を開閉作動させる複数の卵形カムが軸方向の所定位置に一体に固定されている。また、カムシャフト２は、図２に示すように、一端部２ａの内部軸心方向にボルト挿入孔２ｂが形成されており、このボルト挿入孔２ｂの先端側に雌ねじ孔２ｃが形成されている。

【0014】

位相変更機構３は、図１～図４にも示すように、プーリ１と一体に設けられて、内部に作動油室を有するハウジング６と、該ハウジング６の内部に相対回転自在に収容され、カムシャフト２の一端部２ａにカムボルト８を介して回転軸方向から固定されたベーンロータ９と、ハウジング６の作動油室がベーンロータ９によって複数（本実施形態ではそれぞれ４つ）に仕切られた第１作動油室である遅角油圧室１５及び第２作動油室である進角油圧室１６とを備えている。

【0015】

ハウジング６は、焼結金属によって円筒状に形成されており、回転軸方向の一端開口部がプレス成形によって形成されたプレート部材であるフロントプレート７によって封止されている。また、ハウジング６の他端開口部は、同じくプレス成形によって形成されたリアプレート１０によって封止されている。

【0016】

ハウジング６は、内周面に複数（本実施形態では４つ）のシュー１１が円周方向のほぼ等間隔位置に一体に設けられている。この各シュー１１は、正面から視てほぼ台形状に形成されて、円周方向の幅長さがほぼ同一に形成されて全体の重量バランスが図られている。この各シュー１１の内部には、複数(本実施形態では４本)のボルト５が挿入されるボルト孔１２がそれぞれ軸方向に貫通形成されている。

【0017】

また、各シュー１１は、前記各ボルト孔１２の前後の各孔縁部の周り、つまり軸方向の一端面１１ａと他端面１１ｂのボルト孔１２の各孔縁部の径方向外周側には、フロント側の第１シール溝３５とリア側の第２シール溝３６がそれぞれ形成されている。この第１、第２シール溝３５，３６は、各ボルト孔１２の孔縁部の周囲を囲むように円環状に形成され、内部にはシール部材(Ｏリング)である第１、第２シールリング３７，３８がそれぞれ収容保持されている。

【0018】

この第１、第２シールリング３７，３８は、フロントプレート７とリアプレート１０をハウジング６にボルト固定した際に、圧縮変形してシール機能を発揮するようになっている。

【0019】

図５は本実施形態に供される第１、第２通気溝を示す図３の一部拡大図、図６は図５のＡ－Ａ線断面図である。この図６では第２通気溝４０の横断面形状を示しているが、第１通気溝３９も同じ形状であるから、以下では両通気溝３９，４０として説明する。

【0020】

また、各シュー１１の一端面１１ａには、図３～図６に示すように、前記第１シール溝３５と一つのボルト孔１２とを連通する第１通気溝３９が形成されている。また、同じく一端面１１ａには、第１シール溝３５と遅角油圧室１５とを連通する第２通気溝４０が形成されている。この第１、第２通気溝３９，４０は、ハウジング６や各シュー１１の焼結成形時に一緒に成形されていると共に、ハウジング６の回転軸の軸心と同軸上に形成されて、それぞれがほぼ直線に近い円弧状に形成されている。また、第１、第２通気溝３９，４０は、図５及び図６に示すように、横断面形状が同じ長方形状に形成されて、それぞれの内底面３９ａ、４０ａが平面状に形成されている。

【0021】

なお、各通気溝３９，４０は、旋盤加工あるいはレーザー加工によって形成することも可能である。

【0022】

また、第１、第２通気溝３９，４０は、それぞれの通路断面積が遅角油圧室１５から第１シール溝３５及び第１シール溝３５からボルト孔１２内へのオイルの流入を抑制可能な大きさに形成されている。すなわち、第１、第２通気溝３９，４０は、図６に示すように、開口縁から内底面３９ａ、４０ａまでの深さＤが幅長さＷよりも十分に小さく形成されて、この通路断面積がオイルの粘性抵抗によって遅角油圧室１５から第１シール溝３５へ、さらに第１シール溝３５からボルト孔１２へのオイルの流入を抑制することが可能な大きさになっている。換言すれば、オイルは、エアーと異なり粘性を有していることから、少なくとも第２通気溝４０の小さな通路断面積が絞り部として機能し、オイルの粘性による流路抵抗となって第１シール溝３５への流入が抑制されるようになっている。

【0023】

なお、第１通気溝３９や第２通気溝４０は、シュー１１の軸方向の一端面１１ａ側だけでなく他端面１１ｂ側(リアプレート１０側)も横断面形状が同じく長方形状であり、通路断面積の大きさもオイルが通流し難い大きさになっている。

【0024】

各ボルト５は、後述するフロントプレート７のボルト挿入孔７ｂの孔縁に着座する頭部５ａと、該頭部５ａから延びた軸部５ｂと、該軸部５ｂの先端部外周に形成された雄ねじ部５ｃと、を有している。

【0025】

また、ハウジング６は、図１～図４に示すように、回転軸方向の一端部と他端部の各シュー１１の外周側には、２つの円環状の第１、第２大径シール溝６ａ、６ｂが形成されている。この第１、第２大径シール溝６ａ、６ｂには、フロントプレート７とリアプレート１０との間をシールする大径シールリング４１、４２が収容保持されている。

【0026】

フロントプレート７は、例えば鉄系金属板をプレス成形によって円盤状に形成されている。このフロントプレート７は、中央に大径な挿通孔７ａが貫通形成されていると共に、外周部の周方向ほぼ等間隔位置には４本のボルト５がそれぞれ挿通される４つのボルト挿入孔７ｂが貫通形成されている。

【0027】

また、フロントプレート７は、挿通孔７ａの孔縁から軸方向の外側に突出した円筒部７ｃが一体に設けられている。この円筒部７ｃは、外周面の周方向の１８０°位置に一対のボス部７ｄ、７ｄが一体に設けられ、この各ボス部７ｄ、７ｄに雌ねじ孔７ｅ、７ｅが形成されている。円筒部７ｃの前端には、蓋部材４３が２本の小径ボルト３７、３７介して着脱可能に取り付けられている。

【0028】

この蓋部材４３は、有蓋円筒状に形成され、軸方向の一端部に設けられた蓋部本体４３ａと、該蓋部本体４３ａの内端面に一体に設けられた筒部４３ｂとを有している。蓋部本体４３ａは、外周面の周方向の１８０°位置に一体に設けられた環状ボス部４３ｃ、４３ｃに前記各小径ボルト４５，４５が挿入されるボルト挿入孔４３ｄ、４３ｄが貫通形成されている。筒部４３ｂは、外周面に形成された小径なシール溝に収容された小径シールリング４４を介して円筒部７ｃの内周面に液密的に軸方向から嵌入している。蓋部材４３は、筒部４３ｂが円筒部７ｃの内部に嵌入した状態で２本の小径ボルト４５、４５によって円筒部７ｃに固定されている。なお、この蓋部材４３は、カムボルト８をカムシャフト２に螺着固定した後に、円筒部７ｃに固定されるようになっている。

【0029】

リアプレート１０は、鉄系金属材によってプレス成形により円盤状に形成され、中央にカムシャフト２の一端部２ａが摺動可能に挿入されるカムシャフト挿入孔１０ａが貫通形成されていると共に、このカムシャフト挿入孔１０ａの孔縁にはカムシャフト２の一端部２ａの外周面と摺動可能な筒状部１０ｂが設けられている。また、リアプレート１０は、外周部の周方向の等間隔位置に４本のボルト５の雄ねじ部５ｃが螺着される４つの雌ねじ孔１０ｃが形成されている。

【0030】

ハウジング６とフロントプレート７及びリアプレート１０は、４本のボルト５によって回転軸方向から締結固定されている。

【0031】

カムボルト８は、図２に示すように、フロントプレート７側の頭部８ａと、該頭部８ａからカムシャフト２側に延びた軸部８ｂと、該軸部８ｂの先端側に形成されて、カムシャフト２の雌ねじ孔２ｃに螺着する雄ねじ部８ｃと、を有している。また、カムボルト８の頭部８ａは、軸部８ｂとの付け根部に着座用のフランジ部８ｄを一体に有している。このフランジ部８ｄは、カムボルト８の締め付け時において軸部８ｂ側の着座面８ｅが、ベーンロータ９の後述するボルト挿入孔１３ａの孔縁部に着座するようになっている。

【0032】

ベーンロータ９は、例えば金属粉末を圧縮、焼結する焼結成形によって一体に形成され、図１～図４に示すように、カムシャフト２の一端部２ａにカムボルト８によって直接的に固定されたロータ１３と、該ロータ１３の外周面に一体に設けられ、円周方向のほぼ９０°等間隔位置に放射状に延びた複数（本実施形態では４枚）の第１～第４ベーン１４ａ～１４ｄと、から構成されている。

【0033】

ロータ１３は、回転軸方向に長いほぼ円筒状に形成されていると共に、中央にはカムボルト８の軸部８ｂが挿入されるボルト挿入孔１３ａが軸方向に沿って貫通形成されている。ロータ１３は、カムシャフト２側の後端部の内部に該カムシャフト２の一端部２ａが嵌入される円柱状の嵌合溝１３ｂが形成されている。

【0034】

ロータ１３は、嵌合溝１３ｂの底面所定位置に、カムシャフト２の一端部２ａの先端面に設けられた位置決め用の第２ピン２ｄが挿入される位置決め用の穴１３ｃが設けられている。ロータ１３の前端面には、カムボルト８のフランジ部８ｄの着座面８ｅが内底面に着座する円環溝１３ｄが形成されている。

【0035】

第１～第４ベーン１４ａ～１４ｄは、ロータ１３の外周に一体に設けられていると共に、それぞれが各シュー１１の間に配置されている。この各ベーン１４ａ～１４ｄは、各シュー１１との相対関係によって、それぞれ４つの遅角油圧室１５と進角油圧室１６に仕切っている。

【0036】

また、各ベーン１４ａ～１４ｄは、１つの第１ベーン１４ａが周方向へ幅広く形成されているが、他の３つの第２～第４ベーン１４ｂ～１４ｄは薄肉なほぼ同一の周方向幅に形成されて、全体の重量バランスを確保している。

【0037】

また、各ベーン１４ａ～１４ｄの各先端部の外面に形成されたシール溝内には、ハウジング６の内周面に摺動しつつシールするシール部材１７ａがそれぞれ嵌着固定されている。一方、前記各シュー１１の先端内周面に形成されたシール溝には、ロータ１３の外周面に摺動しつつシールするシール部材１７ｂがそれぞれ嵌着固定されている。

【0038】

ベーンロータ９は、図３に示すように、左方向へ相対回転すると、第１ベーン１４ａの一側面１４ｅが対向する一つのシュー１１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るようになっている。また、図４に示すように、ベーンロータ９が右方向へ相対回転すると、第１ベーン１４ａの他側面１４ｆが対向する他の一つのシュー１１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るようになっている。これら第１ベーン１４ａと２つのシュー１１、１１が、ベーンロータ９の最遅角位置と最進角位置を規制する機械的なストッパとして機能するようになっている。

【0039】

このとき、他の３つの第２～第４ベーン１４ｂ～１４ｄは、両側面が円周方向から対向する各シュー１１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１４ａと２つのシュー１１、１１との当接精度が向上すると共に、各遅角油圧室１５と各進角油圧室１６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。

【0040】

各遅角油圧室１５は、ロータ１３の内部に形成された図外の複数の遅角通路孔を介して油圧回路４にそれぞれに連通し、各進角油圧室１６は、リアプレート１０の内側面に形成された複数(本実施形態では４本)の進角通路孔１６ａを介して油圧回路４にそれぞれ連通している。

【0041】

各遅角通路孔は、カムシャフト２の一端部２ａからロータ１３の内部を径方向外側に向かって形成されており、それぞれの内側の各一端開口が後述する遅角油通路２１に臨んでいる一方、他端開口が各遅角油圧室１５にそれぞれ臨んでいる。

【0042】

各進角通路孔１６ａは、リアプレート１０のカムシャフト２の一端部２ａ側から径方向外側に向かって放射状に形成されており、それぞれの一端開口が後述する進角油通路２２に連通していると共に他端開口が各進角油圧室１６にそれぞれ臨んでいる。

【0043】

油圧回路４は、各遅角通路孔及び各進角通路孔１６ａを介して各遅角、進角油圧室１５，１６に作動油圧を選択的に供給あるいは排出するものであって、図２に示すように、各遅角通路孔に接続された遅角油通路２１と各進角通路孔１６ａに接続された進角油通路２２と、を有している。

【0044】

遅角油通路２１は、カムシャフト２の一端部２ａの内部軸方向に沿って形成された遅角油孔２１ａを有し、また、進角油通路２２は、カムシャフト２内に遅角油孔２１ａに並行に形成された進角油孔２２ａを有している。
また、油圧回路４は、遅角、進角油通路２１，２２に作動油を選択的に供給する流体圧供給源であるオイルポンプ２３と、機関の作動状態に応じて遅角油通路２１と進角油通路２２の流路を切り換える電磁切換弁２４と、を備えている。

【0045】

オイルポンプ２３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、オイルパン２７内から吸入通路２３ａに吸入した潤滑油を、吐出通路２３ｂからメインオイルギャラリー(Ｍ／Ｇ)と電磁切換弁２４に濾過フィルタ２５を介して供給するようになっている。なお、吐出通路２３ｂの下流側には、吐出圧が過剰に高くなるのを抑制するリリーフ弁２６が設けられている。

【0046】

電磁切換弁２４は、４ポート３位置の比例型弁であって、図外のバルブボディに形成された２つの給排ポートに、遅角油通路２１と進角油通路２２のそれぞれの端部が接続されている。また、電磁切換弁２４は、図外のコントロールユニットから出力されたパルス電流によって、バルブボディ内に軸方向へ摺動自在に設けられたスプール弁体を前後方向に移動させる。これによって、オイルポンプ２３の吐出通路２３ｂが、遅角油通路２１と進角油通路２２のいずれか一方と連通する。と同時に、ドレン通路２８が、遅角油通路２１と進角油通路２２のいずれか他方と連通するようになっている。

【0047】

コントロールユニットは、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。また、このコントロールユニットは、電磁切換弁２４の各コイルに制御電流を出力してスプール弁体の移動位置を制御して各油通路２１，２２を切換制御させるようになっている。

【0048】

また、ハウジング６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）にロックするロック機構が設けられている。

【0049】

このロック機構は、図１及び図４などに示すように、リアプレート１０の内側面に設けられた固定用孔内に固定されたロック穴構成部３２ａに形成されたロック穴３２と、第１ベーン１４ａの内部軸方向に設けられたピン収容孔３３と、該ピン収容孔３３内に摺動可能に設けられ、ロック穴３２に挿入あるいは抜け出すロックピン３４と、該ロックピン３４をロック穴３２から退出させてロックを解除する図外の第１、第２解除用通路と、ロックピン３４をロック穴３２方向へ付勢するスプリング５０と、から主として構成されている。

【0050】

ピン収容孔３３は、第１ベーン１４ａの内部にロータ１３の軸方向に沿って貫通形成されている。

【0051】

ロックピン３４は、ピン収容孔３３の内部に摺動自在に配置されたピン本体と、該ピン本体の先端側に円環状の段差面を介して一体に有する小径な先端部３４ａとから構成されている。

【0052】

第１解除用通路は、第１ベーン１４ａの一側部に形成されて遅角油圧室１５から受圧面に油圧を供給するようになっている。第２解除用通路は、リアプレート１０の内側面に形成されて、進角油圧室１６からロック穴３２に油圧を供給するようになっている。したがって、ロックピン３４は、遅角油圧室１５または進角油圧室１６に供給された作動油圧を各解除用通路から受けて、ロック穴３２から抜け出てベーンロータ９に対するロックを解除するようになっている。
〔本実施形態に係るバルブタイミング制御装置の作用〕
以下、本実施形態におけるバルブタイミング制御装置の作用について簡単に説明する。

【0053】

イグニッションスイッチをオフ操作すると、オイルポンプ２３は、駆動が停止されることから、各遅角油圧室１５や各進角油圧室１６への油圧の供給が停止される。そして、機関が完全に停止されるまでの間に発生する交番トルクの負のトルクによって、ベーンロータ９がハウジング６に対して遅角側へ相対回転する。したがって、ベーンロータ９は、図３に示すように、第１ベーン１４ａの一側面が特定のシュー１１の対向面に当接して最大遅角側の相対回転位置に規制される。

【0054】

この時点で、ロックピン３４は、スプリング５０のばね力でロック穴３２内に入り込んで、ベーンロータ９をハウジング６に対してロックして自由な相対回転を規制している。

【0055】

その後、イグニッションスイッチをオン操作して機関を再始動させた場合には、クランキング時の吸気弁の開閉タイミングが遅角側になっていることから、始動の安定化と始動性の向上が図れる。また、この時点では、コントロールユニットから出力された制御電流によって電磁切換弁２４が、吐出通路２３ｂと遅角油通路２１を連通させると共に、進角油通路２２とドレン通路２８を連通させる。このため、オイルポンプ２３から吐出通路２３ｂに吐出された油圧は、遅角油通路２１から各遅角通路孔を通って各遅角油圧室１５に流入する。

【0056】

さらにこの油圧は、第１解除用通路を通ってロックピン３４に作用することから、ロックピン３４はスプリング５０のばね力に抗して後退して、先端部３４ａがロック穴３２から抜け出してロックが解除される。これによって、ベーンロータ９は、自由な回転が確保される。

【0057】

また、各進角油圧室１６内の作動油は、進角通路孔１６ａから進角油通路２２へ流入し、ここからドレン通路２８に流入してオイルパン２７に排出される。

【0058】

したがって、各遅角油圧室１５内が高圧になる一方、各進角油圧室１６内が低圧になる。このため、ベーンロータ９は、図３に示すように、図中左側(遅角側)へ相対回転して第１ベーン１４ａの一側面が一方シュー１１の対向面に当接して、最遅角側の回転位置に維持される。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無くなって燃焼ガスの吹き返しが抑制されて、良好な燃焼状態が得られると共に、燃費の向上と機関回転の安定化が図れる。

【0059】

機関の運転状態がさらに変化すると、コントロールユニットから出力された制御電流によって電磁切換弁２４が、吐出通路２３ｂと進角油通路２２を連通させると共に、遅角油通路２１とドレン通路２８を連通させる。このため、オイルポンプ２３から吐出通路２３ｂに吐出された作動油は、進角油通路２２から各進角通路孔１６ａを通って各進角油圧室１６に流入する。

【0060】

さらにこの油圧は、第２解除用通路を通ってロック穴３２に流入してロックピン３４の先端部３４ａに作用する。したがって、ロックピン３４は、スプリング５０のばね力に抗して後退して、先端部３４ａがロック穴３２から抜け出してロックが解除された状態が維持される。

【0061】

また、各遅角油圧室１５の作動油は、遅角通路孔から遅角油通路２１を通ってドレン通路２８に入り、ここからオイルパン２７に排出される。

【0062】

したがって、各進角油圧室１６内が高圧になる一方、各遅角油圧室１５内が低圧になる。このため、ベーンロータ９は、図４に示すように、図中右方向(進角側)へ相対回転して第１ベーン１４ａの他側面１４ｆが他のシュー１１の対向側面に当接して、最進角側の回転位置に規制保持される。これによって、吸気弁と吸気弁のバルブオーバーラップが大きくなって、機関の高出力化などが図れる。
［本実施形態における密閉性能検査］
本実施形態では、前述したように、ハウジング６の各シュー１１の一端面１１ａに第１シール溝３５とボルト孔１２を連通する第１通気溝３９と、第１シール溝３５と各遅角油圧室１５とをそれぞれ連通する第２通気溝４０が形成されている。

【0063】

したがって、各第１シール溝３５にシールリング３７を収容保持した状態で、ハウジング６に対してフロントプレート７を各ボルト５によって締結した後に、シールリング３７の欠損などを密閉して性能検査を行う場合には、図７に示すように、図中矢印で示す方向から圧縮エアーＥを送り込んでチェックするようになっている。具体的には、図８に示すように、図中の実線矢印で示すように、遅角油圧室１５側から第２通気溝４０を介して第１シール溝３５内に検査用の圧縮エアーＥを送り込む。そうすると、この圧縮エアーＥが、一点鎖線矢印で示すように、第１シール溝３５内から第１通気溝３９を通ってそのままボルト孔１２(大気解放)内に流入した場合は、シールリング３７が適正に第１シール溝３５内に収容されていないとか欠損していると検知することができる。

【0064】

また、遅角油圧室１５側から第２通気溝４０を介して第１シール溝３５内に圧縮エアーＥを送り込んだ際に、この圧縮エアーＥが第１シール溝３５内に留まっている場合、つまり、第１シール溝３５内で封止された状態になっている場合には、シールリング３７のシール機能が発揮されており、シールリング３７に捻じれなどがなく適正に収容されている、あるいは欠損していないと検知することができる。

【0065】

さらには、バルブタイミング制御装置の作動時や停止時などに、交番トルクに起因して遅角油圧室１５には脈圧などの油圧が発生して、この作動油であるオイルが第２通気溝４０を介して第１シール溝３５内に流入しようとする。しかし、第２通気溝４０は、オイルが通流し難い通路断面積になっており、つまり、第２通気溝４０が絞り効果を発揮することから、遅角油圧室１５内のオイルの第１シール溝３５への流入が抑制される。したがって、シールリング３７は、第１シール溝３５内での径方向の無用な摺動による摩耗の発生がなくなり、この結果、耐久性が向上する。

【0066】

また、第１通気溝３９も第２通気溝４０と同じく、その通路断面積が、第１シール溝３５からボルト孔１２へのオイルの流入を抑制可能な大きさになっており、絞り効果を発揮することから、遅角油圧室１５内の脈圧がシールリング３７にさらに作用しにくくなる。これにより、シールリング３７は、第１シール溝３５内での無用な径方向の摺動・摩耗がなくなるので、耐久性の向上が図れる。

【0067】

特に、第１通気溝３９と第２通気溝４０は、前述したように、横断面ほぼ長方形状に形成されて、深さＤが幅長さＷよりも小さく形成されていると共に、それぞれの内底面３９ａ、４０ａが平面状に形成されていることから、全体の通路断面積を十分に小さくすることが可能になる。したがって、各通気溝３９，４０の絞り効果により粘性オイルの流動抵抗が大きくなることから、オイルの通流を抑制できる。

【0068】

第１、第２通気溝３９，４０は、ハウジング６などと一緒に焼結成形によって成形されることから、その成形作業が容易になる。

【0069】

第１、第２通気溝３９、４０は、ベーンロータ９の回転軸の軸心と同心円上に形成されていることから、これらを例えば旋盤加工で成形する場合などでは、容易に加工することが可能である。

【0070】

図９は本願発明者が、特に第２通気溝４０の通路断面積の大小変化、具体的には前述した溝の幅長さＷと深さＤの大小変化に応じて、エアーリーク量とオイルリーク量の相対的な量の変化特性を実験によって得た特性図である。この図９に示す実験結果からすると、第２通気溝４０の深さＤに対する幅長さＷの比、つまりＷ／Ｄが大きくなるほどエアーリーク量に対してオイルリーク量が少なくなることが明らかとなった。これは、第２通気溝４０の通路断面積が小さくなるほど、絞り効果が大きくなってオイルの粘性による流動抵抗が大きくなることから、オイルリーク量がエアーリーク量に比較して十分に抑制されるからである。さらに、Ｗ／Ｄが１０未満であると、急激にエアーリーク量に対するオイルリーク量が増えることから、Ｗ／Ｄを１０以下に設定することが望ましい。換言すれば、Ｗ／Ｄが１０までで特に改善効果が大きいため、Ｗ／Ｄを１０以上に設定することでオイルリーク量をエアーリーク量に比較して十分に抑制することができる。
［第２実施形態］
図１０及び図１１は本発明の第２実施形態を示し、第１実施形態の構成を前提として、各シュー１１の一端面１１ａと他端面１１ｂに、前記第１、第２通気溝３９，４０の他に第３、第４通気溝４６、４７を形成したものである。
なお、他端面１１ｂ側の第１～第４通気溝３９、４０、４６、４７については、一端面１１ａと同じ構成であるから説明を省略する。

【0071】

第３通気溝４６は、一端面１１ａに第１通気溝３９と周方向で１８０°の反対側の位置に形成され、第１シール溝３５とボルト孔１２とを連通している。第４通気溝４７は、一端面１１ａに第２通気溝４０と周方向で１８０°の反対側の位置に形成されて、進角油圧室１６と第１シール溝３５とを連通している。また、この第３、第４通気溝４６，４７は、横断面形状が第１、第２通気溝３９，４０と同じく図６に示すような長方形状に形成されていると共に、通路断面積はエアーが容易に通流可能になっているが、オイルの通流を抑制できる大きさになっている。つまり、進角油圧室１６内のオイルが、第４通気溝４７によって第１シール溝３５内への流入が抑制されていると共に、第３通気溝４６によって第１シール溝３５からボルト孔１２への流入が抑制されるようになっている。

【0072】

したがって、前述した密閉性能検査時には、第１～第４通気溝３９、４０、４６、４７を圧縮エアーは自由な通流可能になることから、第１シール溝３５内でのシールリング３７の欠損などの有無を検知できることは第１実施形態と同じである。

【0073】

また、バルブタイミング制御装置の駆動中などにおいて、各遅角油圧室１５の他に各進角油圧室１６内の油圧が高くなっても、各通気溝３９，４０、４６，４７の小さな通路断面積の絞り効果によって、各遅角、進角油圧室１５、１６から第１シール溝３５、さらにはボルト孔１２へのオイルの流入を抑えることが可能になる。

【0074】

また、第３，第４通気溝４６，４７は、第１、第２通気溝３９、４０と同じくベーンロータ９の回転軸の軸心と同心円上に形成されている。このため、これら４つの通気溝３９，４０、４６，４７を、例えば、旋盤加工によって同時に成形加工することができるので、加工作業能率の向上と加工コストの低減化が図れる。

【0075】

さらには、全ての各シュー１１の一端面１１ａと他端面１１ｂに４つの通気溝３９，４０，４６、４７が形成され、それらが全てベーンロータ９の回転軸の軸心と同心円上に形成されていることから、旋盤加工によって同時に成形加工することができるので、加工作業能率の向上と加工コストの低減化が図れる。
［通気溝の変形例］
図１２(ａ)～(ｃ)は第１～第４通気溝の変形例を示している。以下では説明の便宜上、第１通気溝３９の変形例について説明する。

【0076】

図１２(ａ)に示す第１通気溝３９は、内底面３９ａの横断面形状がほぼＵ字形状に形成されて、内底面３９ａの幅方向の両端部３９ｂ、３９ｃが円弧面状に形成されている。したがって、第１通気溝３９の通路断面積がさらに小さくなることから、オイルの流動抵抗が大きくなって通流性をさらに抑制することができる。

【0077】

図１２(ｂ)に示す第１通気溝３９は、内底面３９ａの横断面形状がＶ字形状に形成されて、通路断面積がさらに小さく形成されている。したがって、第１通気溝３９の通路断面積がさらに小さくなるので、オイルの通流をさらに抑制できる。

【0078】

図１２(ｃ)に示す第１通気溝３９は、横断面形状が波形状に形成されて、細長い複数(本実施形態では６本)の通気溝３９´によって形成されている。したがって、この変形例も、第１通気溝３９全体の通路断面積が小さくなるので、オイルの通流を抑制することができる。

【0079】

なお、変形例は第１通気溝３９のみを説明したが、他の第２通気溝４０や第３、第４通気溝４６，４７も同じ変形例が適用されている。

【0080】

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、例えば、各通気溝の通路断面積を小さくする構造としては、通気溝の流路途中に絞り部を設けることも可能である。さらに、通気溝を、ラビリンス溝状に形成してオイルの流動抵抗を増加させることも可能である。

【0081】

本発明は、バルブタイミング制御装置の吸気弁側ばかりか排気弁側に適用することも可能である。さらに、クランクシャフトからハウジングに対する回転力の伝達手段としては、タイミングプーリばかりかタイミングスプロケットとすることも可能である。この場合、スプロケットは、ハウジングではなく、リアプレートの外周に形成することもできる。

【符号の説明】

【0082】

１…タイミングスプロケット、２…カムシャフト、２ａ…一端部、３…位相変更機構、４…油圧回路、５…ボルト、６…ハウジング、７…フロントプレート(プレート部材)、９…ベーンロータ、１０…リアプレート、１１…シュー、１１ａ…軸方向の一端面、１１ｂ…他端面、１２…ボルト孔、１５…遅角油圧室(作動油室)、１６…進角油圧室（作動油室)、１３…ロータ、１４ａ～１４ｄ…ベーン、２１…遅角油通路、２２…進角油通路、３５…第１シール溝、３６…第２シール溝、３７…第１シールリング(シール部材)、３９…第１通気溝、３９ａ…内底面、４０…第２通気溝、４０ａ…内底面、４６…第３通気溝、４７…第４通気溝。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】