JP3620684B2 - 内燃機関用バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）の吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミング（以下、「開閉タイミング」をバルブタイミングという）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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンのクランクシャフトと同期回転するタイミングプーリやチェーンスプロケットを介してカムシャフトを駆動し、タイミングプーリやチェーンスプロケットとカムシャフトとの相対回動による位相差により吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方のバルブタイミングを制御するベーン式のバルブタイミング調整装置として、特開平１−９２５０４号公報に開示されているものが知られている。
【０００３】
特開平１−９２５０４号公報に開示されているバルブタイミング調整装置では、ベーンとともに回動するカムシャフト側回転体である内部ロータに穴を設け、この穴に嵌合可能なノックピンをクランクシャフト側回転体であるタイミングプーリに設け、タイミングプーリに対してカムシャフトが最遅角位置または最進角位置にあるときにノックピンが穴に嵌合することにより両回転体の相対回動を拘束している。これにより、タイミングプーリに対してカムシャフトが最遅角位置または最進角位置にあるときに吸気弁または排気弁の駆動に伴いカムシャフトが正負のトルク変動を受けても、タイミングプーリとベーンとの打音発生を防止することができる。
【０００４】
ノックピンが穴に嵌合した状態からタイミングプーリに対するカムシャフトの位相を変化させるときには、油路を切り換えることによりノックピンが穴から抜け出し、タイミングプーリとカムシャフトとの相対回動が可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１−９２５０４号公報に開示されているようなベーン式のバルブタイミング調整装置において、例えばタイミングプーリに対して最遅角位置にあるカムシャフトを進角側に回転させる際に進角側にベーンを駆動する油圧で同時にノックピンを抜く方式では、ベーンおよびノックピンへの油圧の加わり方によってはノックピンが抜ける前に内部ロータが回転を開始することもある。この場合、内部ロータの回転力がノックピンに加わることによりノックピンおよびノックピン周囲の部材が損傷する恐れがある。
【０００６】
また、油路を切り換えてからノックピンを穴から抜き進角側または遅角側にカムシャフトを回転させるので、タイミングプーリに対するカムシャフトの位相制御の応答性を向上させることが困難であるという問題がある。
本発明の目的は、ハウジング部材とベーン部材との相対回動を拘束する拘束手段の損傷を防止し、応答性に優れるバルブタイミング調整装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、加工が容易なバルブタイミング調整装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のエンジン用バルブタイミング調整装置によると、ベーン部材を収容する収容室の他方の周方向端部側にベーン部材を回転させる第１モードにおける第１流体圧力よりも収容室の一方の周方向端部にベーン部材を保持する端部保持モードにおける第１流体圧力が低く、端部保持モードにおいて第１流体圧力を少なくとも含む圧力により付勢手段の付勢力に抗して拘束手段による拘束状態を解除している。
【０００９】
したがって、ベーン部材が一方の周方向端部から他方の周方向端部側に移動する前に当接部と被当接部との拘束状態が解除されているので、当接部と被当接部とが当接したままハウジング部材に対してベーン部材が相対回動し、当接部および被当接部が損傷することを防止できる。
さらに、端部保持モードにおいて当接部と被当接部との拘束状態が解除されていても端部保持モードにおける第１流体圧力は第１モードにおける第１流体圧力よりも低いので、ベーン部材は一方の周方向端部側に押圧されている。したがって、従動軸が正負のトルク変動を受けても一方の周方向端部においてハウジング部材とベーン部材とがばたつくことを抑制することができる。
【００１０】
さらに、端部保持モードにおいて当接部と被当接部とによる拘束状態が予め解除されており、かつ第１流体圧力がベーン部材に作用していることにより、流路を切り換えることなく第１流体圧力を上昇させるだけで速やかにベーン部材が他方の周方向端部側に回転する。したがって、端部保持モードから第１モードへの制御モード切り換えの応答性が向上する。
【００１１】
本発明の請求項２記載のエンジン用バルブタイミング調整装置によると、第１流体圧力だけで当接部と被当接部との拘束状態を解除することにより、当接部は拘束状態の解除方向に圧力を受ける受圧面を第１流体圧力だけに対して設けるだけでよいので、当接部の構造が簡単になる。したがって、当接部の加工が容易になり製造コストが低下する。さらに、第１流体圧力を受ける受圧面積を大きくできるので、第１流体圧力の低圧時においても当接部と被当接部との拘束状態を確実に解除できる。
【００１２】
本発明の請求項３記載のエンジン用バルブタイミング調整装置によると、アイドル運転時のような低圧時においても当接部と被当接部との拘束状態を確実に解除できる。
本発明の請求項４記載のエンジン用バルブタイミング調整装置によると、一方の周方向端部以外の位置においてベーン部材を相対回動させることなく確実に保持できる。
【００１３】
本発明の請求項５記載のエンジン用バルブタイミング調整装置によると、一方の周方向端部側に前記ベーン部材を回転させる第２モードを有することにより、ハウジング部材に対するベーン部材の進角側および遅角側への両方向の位相制御を高精度に行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例によるエンジン用バルブタイミング調整装置を図１、図２および図３に示す。第１実施例のバルブタイミング調整装置は油圧制御式であり、吸気弁のバルブタイミングを制御するものである。
【００１５】
図２に示すタイミングプーリ１は、図示しないタイミングベルトにより図示しないエンジンの駆動軸としてのクランクシャフトと結合して駆動力を伝達され、クランクシャフトと同期して回転する。リア部材４はプレート部４ａおよび筒部４ｂからなり、筒部４ｂの外周にタイミングプーリ１が嵌合している。従動軸としてのカムシャフト２は、タイミングプーリ１から駆動力を伝達され、図示しない吸気弁を開閉駆動する。カムシャフト２は、タイミングプーリ１に対し所定の位相差をおいて相対回動可能である。タイミングプーリ１およびカムシャフト２は図２に示す矢印Ｘ方向からみて時計方向に回転する。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３およびベーンロータ９の軸方向両端面はリア部材４のプレート部４ａおよびフロントプレート５により覆われている。タイミングプーリ１、シューハウジング３、リア部材４およびフロントプレート５は駆動側回転体を構成し、互いにボルト２０により同軸上に固定されている。また、シューハウジング３、リア部材４およびフロントプレート５は特許請求の範囲に記載した「ハウジング部材」を構成している。
【００１７】
図１に示すように、シューハウジング３は周方向にほぼ等間隔に台形状に形成されたシュー３ａ、３ｂ、３ｃを有している。シュー３ａ、３ｂ、３ｃの周方向の三箇所の間隙にはそれぞれベーン部材としてのベーン９ａ、９ｂ、９ｃを収容する収容室としての扇状空間部４０が形成されており、シュー３ａ、３ｂ、３ｃの内周面は断面円弧状に形成されている。
【００１８】
ベーン部材としてのベーンロータ９は周方向にほぼ等間隔にベーン９ａ、９ｂ、９ｃを有し、このベーン９ａ、９ｂ、９ｃがシュー３ａ、３ｂ、３ｃの周方向の間隙に形成されている扇状空間部４０に回動可能に収容されている。図１に示す遅角方向、進角方向を表す矢印は、シューハウジング３に対するベーンロータ９の遅角方向、進角方向を表している。図２に示すように、ベーンロータ９およびブッシュ６は、ボルト２１によりカムシャフト２に一体に固定されており、従動側回転体を構成している。
【００１９】
カムシャフト２およびブッシュ６はそれぞれリア部材４の筒部４ｂおよびフロントプレート５の内周壁５ａに相対回動可能に嵌合している。リア部材４の筒部４ｂおよびフロントプレート５の内周壁５ａは従動側回転体の軸受け部を構成している。したがって、カムシャフト２およびベーンロータ９はタイミングプーリ１およびシューハウジング３に対して同軸に相対回動可能である。
【００２０】
図１に示すように、シール部材１６はベーンロータ９の外周壁に嵌合している。ベーンロータ９の外周壁とシューハウジング３の内周壁との間には微小クリアランスが設けられており、このクリアランスを介して油圧室間に作動油が漏れることをシール部材１６により防止している。シール部材１６はそれぞれ板ばね１７の付勢力によりシューハウジング３の内周壁に向けて押されている。
【００２１】
図２に示すように、ガイドリング１９は収容孔２３を形成するベーン９ａの内壁に圧入保持され、このガイドリング１９に当接部としてのストッパピストン７が挿入されている。ストッパピストン７は有底の円筒部７ａと円筒部７ａの開口端部に設けられたフランジ部７ｂとからなる。ストッパピストン７はカムシャフト２の軸方向に摺動可能にガイドリング１９に収容され、かつ付勢手段としてのスプリング８によりフロントプレート５側に付勢されている。フロントプレート５に被当接部としてのストッパ穴５ｂが形成されており、ストッパピストン７はストッパ穴５ｂに嵌合可能である。ストッパピストン７がストッパ穴５ｂに嵌合した状態ではシューハウジング３に対するベーンロータ９の相対回動は拘束される。ストッパピストン７、ストッパ穴５ｂおよびスプリング８は拘束手段を構成している。
【００２２】
フランジ部７ｂの左側の油圧室２９は、図示しない油路を介して後述する遅角油圧室１０と連通している。また、円筒部７ａのフロントプレート側に形成された油圧室３０は、図示しない油路を介して後述する進角油圧室１３と連通している。油圧室３０の油圧を受ける円筒部７ａの第１の受圧面の面積は、油圧室２９の油圧を受けるフランジ部７ｂの第２の受圧面の面積よりも大きくなるように設定されている。第１の受圧面および第２の受圧面がそれぞれ油圧室３０および油圧室２９の作動油から受ける力はストッパ穴５ｂからストッパピストン７を抜け出させる方向に働く。第１の受圧面の受圧面積は円筒部７ａの断面積にほぼ等しく、第２の受圧面の受圧面積はフランジ部７ｂと円筒部７ａの径差に相当する環状部の面積にほぼ等しい。遅角油圧室１０または進角油圧室１３に所定圧以上の作動油が供給されると、これら作動油の油圧によりスプリング８の付勢力に抗してストッパピストン７はストッパ穴５ｂから抜け出す。
【００２３】
ストッパピストン７の位置とストッパ穴５ｂの位置とは、シューハウジング３に対してベーンロータ９が最遅角位置にあるとき、つまりクランクシャフトに対してカムシャフト２が最遅角位置にあるときにスプリング８の付勢力によりストッパピストン７がストッパ穴５ｂに嵌合可能なように設定されている。第１実施例において、最遅角位置とは特許請求の範囲に記載した「収容室の一方の周方向端部」を表し、最進角位置は「収容室の他方の周方向端部」を端部を表している。
【００２４】
筒部４ｂに形成された連通路２５はフランジ部７ｂよりもリア部材側の収容孔２３に連通するとともに大気開放されているので、ストッパピストン７の移動が妨げられない。
図１に示すように、シュー３ａとベーン９ａとの間に遅角油圧室１０が形成され、シュー３ｂとベーン９ｂとの間に遅角油圧室１１が形成され、シュー３ｃとベーン９ｃとの間に遅角油圧室１２が形成されている。また、シュー３ｃとベーン９ａとの間に進角油圧室１３が形成され、シュー３ａとベーン９ｂとの間に進角油圧室１４が形成され、シュー３ｂとベーン９ｃとの間に進角油圧室１５が形成されている。
【００２５】
各遅角油圧室に連通する油圧通路１０１、ならびに各進角油圧室に連通する油圧通路１０２は、電磁弁５０のスプール５１の移動により、油圧通路１０３またはドレイン通路１０４、１０５との連通を断続される。油圧通路１０３は油圧ポンプ６０によりドレイン６１から汲み上げた作動油を供給する通路であり、ドレイン通路１０４、１０５は作動油をドレイン６１に排出する通路である。図示しないエンジン制御装置（以下、「エンジン制御装置」をＥＣＵという）は、エンジン運転状態に応じて電磁弁５０のコイル５２に供給する制御電流のデューティ比を調整することによりスプール５１の位置を制御している。
【００２６】
図２に示すようにベーンロータ９のボス部９ｄには、カムシャフト２との当接部において油路３１が設けられており、ブッシュ６との当接部において油路３２が設けられている。油路３１および３２はそれぞれ円弧状に形成されている。油路３１および油路２６は図１に示す油路１０１の一部を構成し、図示しない油路により遅角油圧室１０、１１、１２ならびに油圧室２９と連通している。遅角油圧室１０、１１、１２に供給される作動油の油圧は第２流体圧力である。
【００２７】
油路３２および油路２７は図１に示す油路１０２の一部を構成し、油路３３、３４、３５を介して進角油圧室１３、１４、１５ならびに油圧室３０と連通している。進角油圧室１３、１４、１５に供給される作動油の油圧は第１流体圧力である。
次に、電磁弁５０に供給する制御電流のデューティ比と、各遅角油圧室および各進角油圧室に加わる油圧との関係を説明する。
【００２８】
デューティ比が０％のとき、スプール５１は図３に示す位置にあり、図４に示すように各遅角油圧室に供給される作動油の油圧は最大値になり、各進角油圧室には作動油が供給されない。
デューティ比が上昇すると、スプール５１は図３に示す位置から左側に移動する。すると各遅角油圧室に供給される作動油の油圧は減少し、各進角油圧室に作動油が供給されるようになる。そして各遅角油圧室と各進角油圧室との差圧から各ベーンが受ける力とカムシャフト２が受ける正負の変動トルクの平均値とが釣り合うと、図４に示すようにベーンロータ９は進角側および遅角側のどちらにも回転しない応答速度が０になる平衡状態に保持される。各遅角油圧室の油圧よりも各進角油圧室の油圧が高くなった状態で平衡状態になるのは、カムシャフト２が受ける正負の変動トルクの平均値が遅角側に働くためである。さらにデューティ比が上昇すると、ベーンロータ９は進角側に回転する。
【００２９】
ストッパピストン７は、油圧室２９または油圧室３０の油圧が所定圧以上であれば、デューティ比に関係なくストッパ穴５ｂから抜け出た状態にある。
このように、電磁弁５０に供給する制御電流のデューティ比を調整することにより、各遅角油圧室および各進角油圧室の油圧を制御し、シューハウジング３に対するベーンロータ９の位相、つまりクランクシャフトに対するカムシャフト２の位相を制御する。
【００３０】
次に、具体的な油圧制御について説明する。図５および図６はシューハウジング３に対するベーンロータ９の位相制御を行う制御ルーチンであり、これら制御ルーチンおよびＥＣＵにより特許請求の範囲に記載した「制御手段」を構成している。
エンジンが始動されると、電磁弁５０に供給される制御電流のデューティ比の初期値は０％に設定される。したがって、電磁弁５０は図３に示す油路切り換え状態にあり、油路１０１は油圧通路１０３と連通し、油路１０２はスプール５１により閉塞されている。したがって、各遅角油圧室および油圧室２９に作動油を供給可能であり、各進角油圧室および油圧室３０に作動油は供給されない。
【００３１】
ＥＣＵは、エンジン始動直後におけるデューティ比０％のときのクランクシャフトとカムシャフト２との位相差をベーンロータ９の最遅角位置として学習し、その位相差を基準値として以後の位相制御を行う。この基準値としての位相差を正しく得るためには、シューハウジング３に対してベーンロータを正しく最遅角位置に保持する必要がある。しかし、エンジン始動直後の油圧ポンプ６０からまだ十分に作動油が導入されない状態においてシューハウジング３に対するベーンロータ９の相対位置を油圧により確実に制御することは困難である。
【００３２】
ベーンロータ９を最遅角位置に保持しストッパ穴５ｂにストッパピストン７を嵌合させてからエンジンの運転を終了させる方式では、エンジン始動直後においてエンジン回転数が低くアイドル回転数の範囲内に達しておらず油圧ポンプ６０から各遅角油圧室および油圧室２９に作動油が十分に導入されていなくてもストッパ穴５ｂにストッパピストン７が嵌合しているので、ベーンロータ９が確実に最遅角位置に保持されており、ベーンロータ９のばたつきによる各ベーンと各シューとの衝突による打音も発生しない。一方、ストッパ穴５ｂにストッパピストン７を強制的に嵌合させないでエンジンの運転を終了させる方式では、ストッパ穴５ｂにストッパピストン７が嵌合していない状態でエンジンが始動されることもある。この場合にも、カムシャフト２が受ける正負の変動トルクの平均値はベーンロータ９を遅角側に付勢する力として働くので、油圧ポンプ６０から各遅角油圧室および油圧室２９に作動油が十分に導入されていない状態でベーンロータ９が遅角側に回転し最遅角位置でストッパ穴５ｂにストッパピストン７が嵌合可能である。ベーンロータ９が最遅角位置に回転すればストッパ穴５ｂにストッパピストン７が嵌合するので、ベーンロータ９が確実に最遅角位置に保持され、打音も発生しない。
【００３３】
ＥＣＵでは、ストッパ穴５ｂにストッパピストン７が嵌合しベーンロータ９の最遅角位置が保持されていてもいなくても、エンジン回転数がアイドル回転数の範囲内に上昇し各遅角油圧室に作動油が十分に導入されることにより確実に最遅角位置に油圧制御でベーンロータ９を保持できるまで待機する。図５に示す制御ルーチンはエンジン始動直後に一度だけ実行されるルーチンであり、ステップ１００がこの待機処理を表している。各遅角油圧室および油圧室２９に作動油が十分に導入され、スプリング８の付勢力に抗してストッパピストン７がストッパ穴５ｂから抜け出しベーンロータ９とシューハウジング３との拘束が解除された状態においても、デューティ比が０％に設定されているので、各遅角油圧室と各進角油圧室との差圧から受ける力、およびカムシャフト２が受ける正負の変動トルクの平均値とから受ける力により、ベーンロータ９はシューハウジング３に対して最遅角位置に保持される。
【００３４】
エンジン回転数がアイドル回転数の範囲内まで上昇すると、目標進角量（以下、「ＶＴＴ」という）を０°ＣＡに設定する（ステップ１０１）。ＶＴＴを０°ＣＡに設定することは、ベーンロータ９を最遅角位置に保持することを意味する。
次に、実際にベーンロータ９が最遅角位置から変動していないことを確認するために、実進角量（以下、「ＶＴ」という）の変化が所定値以下であるかを判定し、カムシャフト２が正負の変動トルクを受けても各遅角油圧室から受ける油圧によりベーンロータ９が最遅角位置に保持されているかを判定する（ステップ１０２）。例えストッパピストン７がストッパ穴５ｂに嵌合していても、ストッパピストン７またはストッパ穴５ｂの摩耗によりベーンロータ９の最遅角位置が変動している場合は、このステップ１０２における判定を抜けることができない。
【００３５】
ベーンロータ９が最遅角位置に保持されていれば、このときのクランクシャフトとカムシャフト２との位相差を最遅角位置として学習し（ステップ１０３）、この位相差を以後の位相制御の基準値とする。最遅角位置における位相差を設定し終えたら（ステップ１０４）、図５に示す制御ルーチンを終了する。
図６に示す制御ルーチンは、図５に示す制御ルーチン実行後の通常運転状態において、タイマ割り込みで定期的に実行される制御ルーチンであり、エンジン運転状態に基づいて電磁弁５０に供給する制御電流のデューティ比を変化させて各遅角油圧室および各進角油圧室に供給する作動油の油圧を調整し、シューハウジング３に対するベーンロータ９の位相制御を行う。
【００３６】
ＶＴを算出し（ステップ１１１）、エンジン運転状態に基づいてＶＴＴを算出する（ステップ１１２）。そしてＶＴＴ＝０°ＣＡを判定し（ステップ１１３）、ＶＴＴ＝０°ＣＡであれば図４に示すシューハウジング３に対するベーンの相対応答速度が０、つまりベーンロータ９がシューハウジング３に対して平衡状態にあるときのデューティ比から所定値αを減じたデューティ比に設定する（ステップ１１４）。
【００３７】
ステップ１１４で設定されるデューティ比は、図４に示すように、ベーンロータ９がシューハウジング３に対して進角側にも遅角側にも回動しない平衡状態を保持するデューティ比よりも低く各遅角油圧室と各進角油圧室との油圧が等しくなるデューティ比よりも高くなるように設定されている。このデューティ比によりスプール５１は図３に示す位置から左に移動して図１に示す状態になる。すると、油路１０１に加え油路１０２も油圧通路１０３と連通する。このとき、各遅角油圧室と各進角油圧室との差圧から各ベーンが受ける力とカムシャフト２が受ける正負の変動トルクの平均との合力は依然として各ベーンを遅角側に付勢する力として働くので、各ベーンは図１に示す最遅角位置、つまり収容室４０の一方の周方向端部側に保持される。
【００３８】
▲１▼したがって、カムシャフト２が正負の変動トルクを受けても各ベーンがばたつくことを防止し、各ベーンと各シューとの衝突による打音の発生を抑制できる。▲２▼また、各進角油圧室に予め油圧が加わっているので、油路を切り換えることなく各進角油圧室に供給される作動油の油圧を上昇させるだけで、最遅角位置から進角側にベーンロータ９を回転させることができる。▲３▼さらに、ベーンロータ９が最遅角位置に保持されるステップ１１４における端部保持モードにおいて、ストッパピストン７は遅角油圧室１０および進角油圧室１３の両方から油圧を受けストッパ穴５ｂから抜け出しているので、ベーンロータ９が最遅角位置から進角側に回転するときにストッパピストン７およびストッパ穴５ｂが損傷することを防止できる。
【００３９】
ステップ１１３においてＶＴＴ≠０°ＣＡであれば、ＶＴとＶＴＴとの差の絶対値が所定値以下であるかを判定する（ステップ１１５）。これは、シューハウジング３に対するベーンロータ９の位相差が、ＶＴＴの近傍に到達したか否かを判定するステップである。差の絶対値が所定値以下であれば、電磁弁５０に供給されている制御電流のデューティ比を増減することなくそのまま保持学習デューティ比として設定し、制御電流のデューティ比として用いる（ステップ１１６）。ＶＴとＶＴＴとの差の絶対値が所定値以下であれば、ベーンロータ９が目標進角位置にあることを意味し、この位置を保持するステップ１１６の処理は保持モードを表している。
【００４０】
ＶＴとＶＴＴとの差の絶対値が所定値よりも大きい、つまりシューハウジング３に対するベーンロータ９の位相差がＶＴＴにまだ近づいていないのであればＶＴＴとＶＴの大小関係を判定し、ＶＴＴ＞ＶＴであれば、ベーンを進角させるためにデューティ比を増加させる（ステップ１１８）。ステップ１１８の処理は、第１モードとしての進角モードを表している。
【００４１】
ＶＴＴ＜ＶＴであれば、ベーンを遅角させるためにデューティ比を低下させる（ステップ１１９）。ステップ１１９の処理は、第２モードとしての遅角モードを表している。
ＶＴＴとＶＴとの大小関係によりベーンロータ９を遅角側または進角側に回転させるステップ１１５、１１７、１１８、１１９における処理はＦ／Ｂ（フィードバック）モードを表している。
【００４２】
第１実施例では、遅角側および進角側の両方の油圧をそれぞれ受ける受圧面をストッパピストン７に設けたことにより、油圧ポンプ６０から作動油が導入されている状態において、電磁弁５０に供給する制御電流のデューティ比に関係なく確実にストッパ穴５ｂからストッパピストン７を抜け出させることができる。
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図７および図８に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
【００４３】
第２実施例のストッパピストン７０は、軸方向にほぼ同一外径を有するように形成されており、ガイドリング７１に往復移動可能に支持されている。ストッパピストン７０は、付勢手段としてのスプリング７２の付勢力に抗してストッパ穴５ｂから抜け出す方向に受ける油圧として油圧室３０からの油圧だけを受ける構成である。したがって、油圧室３０から油圧を受ける受圧面の面積を第１実施例のストッパピストン７よりも大きくすることができる。
【００４４】
第２実施例においてもシューハウジング３に対するベーンロータ９の位相制御は、第１実施例で説明した図５および図６の制御ルーチンにより行う。第２実施例のストッパピストン７０は遅角側にベーンロータ９を回転させる油圧から力を受けないので、エンジンが始動後にエンジン回転数がアイドル回転数の範囲内に達しベーンロータ９が最遅角位置に位置すると、端部保持モードが実行される前の状態ではストッパピストン７０がストッパ穴５ｂに嵌合している。そして、端部保持モードが実行されると、油圧室３０の油圧によりストッパピストン７０はストッパ穴５ｂから抜け出すので、シューハウジング３に対するベーンロータ９の位相制御が可能になる。
【００４５】
第２実施例では、ストッパピストン７０をほぼ同一外径に形成しているので、ストッパピストン７０の加工が容易になり、製造コストを低減できる。
また、第１実施例のストッパピストン７のように遅角側および進角側の両方の油圧を受ける受圧面を設けるものでは、エンジン回転数が減少し作動油の油圧が低下すると、最遅角位置においてストッパピストンがストッパ穴に嵌合することがある。これを避けるためには、ストッパピストンの径を拡大し受圧面積を大きくすればよいのであるが、バルブタイミング装置が大径化するという問題がある。また、油圧ポンプ６０の駆動力を高めることも考えられるが、エンジンの負荷増大を招き燃費が低下するという問題がある。
【００４６】
これに対し第２実施例では、進角側の油圧を受ける受圧面を大きくできるので、エンジン回転数が低下し進角側の油圧が低下しても、確実にストッパ穴５ｂからストッパピストン７を抜け出させることができる。
以上説明した本発明の複数の実施例では、エンジン始動後、ベーンロータ９を最遅角位置から進角側に回転駆動する前に、端部保持モードにおいて予めストッパピストンをストッパ穴５ｂから抜け出させシューハウジング３とベーンロータ９との拘束状態を解除している。したがって、ストッパピストンがストッパ穴５ｂに嵌合したままベーンロータ９が進角側に回転し、ストッパピストンおよびストッパ穴５ｂが損傷することを防止できる。
【００４７】
また、ベーンロータ９が最遅角位置にある端部保持モードにおいてシューハウジング３とベーンロータ９との拘束状態が解除されていても、端部保持モードにおける各進角油圧室の油圧はベーンロータ９を進角側に回転させる進角モードにおける各進角油圧室の油圧よりも低いので、ベーンロータ９は遅角側に押圧されている。したがって、カムシャフト２が正負のトルク変動を受けても最遅角位置においてハウジング部材とベーン部材とがばたつくことを抑制することができる。
【００４８】
さらに、端部保持モードにおいて電磁弁５０に供給する制御電流のデューティ比を、図４に示すように、ベーンロータ９がシューハウジング３に対して進角側にも遅角側にも回動しない平衡状態を保持するデューティ比よりも低く各遅角油圧室と各進角油圧室との油圧が等しくなるデューティ比よりも高くなるように設定している。したがって、最遅角位置から進角側にベーンロータ９を回転させる場合、各進角油圧室の油圧が僅かに上昇するだけでベーンロータ９が進角側に回転するので、最遅角位置から進角側への位相制御の応答性が向上する。
【００４９】
また本発明の複数の実施例では、ストッパピストンがベーンロータ９の軸方向に移動してハウジング部材としてのフロントプレート５に設けたストッパ穴５ｂに嵌合する構成としたが、例えばストッパピストンをシューハウジングに収容し、ストッパピストンがシューハウジングの径方向に移動してベーンロータに設けたストッパ穴に嵌合する構成としてもよい。
【００５０】
また本発明の複数の実施例では、タイミンプーリによりクランクシャフトの回転駆動力をカムシャフトに伝達する構成を採用したが、チェーンスプロケットやタイミングギア等を用いる構成にすることも可能である。また、駆動軸としてのクランクシャフトの駆動力をベーン部材で受け、従動軸としてのカムシャフトとハウジング部材とを一体に回転させることも可能である。
【００５１】
また本発明の複数の実施例では、吸気弁を駆動するバルブタイミング調整装置について説明したが、本発明のバルブタイミング調整装置により排気弁を駆動することも、吸気弁および排気弁の両方を駆動することも可能である。排気弁を駆動する場合、シューハウジング３に対してベーンロータ９が最進角位置に位置するときにストッパピストンはストッパ穴に嵌合可能であり、端部保持モードが実行される。そしてストッパピストンは、遅角側の油圧からだけ力を受ける受圧面を設ければよい。
【００５２】
また本発明の複数の実施例では、エンジンを終了するときにシューハウジング３に対しベーンロータ９を最遅角位置に保持し、スプリング８の付勢力によりストッパ穴５ｂにストッパピストンを嵌合させた状態でエンジンを終了してもよいし、最遅角位置以外の位置でベーンロータ９が停止した状態でエンジンを終了してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例によるバルブタイミング調整装置を示す図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【図２】第１実施例によるバルブタイミング調整装置を示す縦断面図である。
【図３】図１と同じ断面位置における、第１実施例によるエンジン始動直後のバルブタイミング調整装置を示す断面図である。
【図４】デュ−ティ比と遅角室圧および進角室圧との関係を示す特性図である。
【図５】第１実施例によるエンジン始動直後に実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】第１実施例による定期的に実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施例によるバルブタイミング調整装置を示す図８のＶＩＩ −ＶＩＩ 線断面図である。
【図８】第２実施例によるバルブタイミング調整装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ タイミングプーリ
２ カムシャフト（従動軸）
３ シューハウジング（ハウジング部材）
３ａ、３ｂ、３ｃ シュー
４ リア部材（ハウジング部材）
５ フロントプレート（ハウジング部材）
５ｂ ストッパ穴（被当接部）
６ ブッシュ
７ ストッパピストン（当接部）
９ ベーンロータ（ベーン部材）
９ａ、９ｂ、９ｃ ベーン（ベーン部材）
４０ 扇状空間部（収容室）
７０ ストッパピストン（当接部）

Claims (5)

1. 内燃機関の駆動軸から内燃機関の吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記駆動軸または前記従動軸のいずれか一方とともに回転するハウジング部材と、
   前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転し、前記ハウジング部材内に形成された収容室に所定角度範囲に限って前記ハウジング部材に対して相対回動可能に収容されるベーン部材と、
   前記ハウジング部材と前記ベーン部材とにそれぞれ設けられる当接部および被当接部であって、前記収容室の一方の周方向端部に前記ベーン部材が位置するときに互いに当接することにより前記ハウジング部材に対する前記ベーン部材の相対回動を拘束する当接部および被当接部、ならびに前記被当接部との当接方向へ前記当接部を付勢する付勢手段を有し、前記当接部の変位により拘束状態を解除可能に構成される拘束手段と、
   前記収容室の他方の周方向端部側に前記ベーン部材を付勢する第１流体圧力、ならびに前記一方の周方向端部側に前記ベーン部材を付勢する第２流体圧力を調整し前記ハウジング部材に対する前記ベーン部材の相対回動を制御する制御手段であって、前記他方の周方向端部側に前記ベーン部材を回転させる第１モードと、前記一方の周方向端部に前記ベーン部材を保持する端部保持モードとを有する制御手段とを備え、
   前記端部保持モードにおける前記第１流体圧力は前記第１モードにおける前記第１流体圧力よりも低く、前記端部保持モードにおいて、前記第１流体圧力を少なくとも含む流体圧力により前記付勢手段の付勢力に抗して前記当接部と前記被当接部との拘束状態を解除することを特徴とする内燃機関用バルブタイミング調整装置。
2. 前記端部保持モードにおいて、前記第１流体圧力だけで前記当接部と前記被当接部との拘束状態を解除することを特徴とする請求項１記載の内燃機関用バルブタイミング調整装置。
3. 前記端部保持モードはアイドル運転時に実施されることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関用バルブタイミング調整装置。
4. 前記一方の周方向端部以外の位置で前記ベーン部材を保持する際の前記第１流体圧力は前記端部保持モードにおける前記第１流体圧力よりも高いことを特徴とする請求項１、２または３記載の内燃機関用バルブタイミング調整装置。
5. 前記制御手段は前記一方の周方向端部側に前記ベーン部材を回転させる第２モードを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の内燃機関用バルブタイミング調整装置。

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