JP2005155373A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アシストスプリングに負担をかけることなく、過度の曲げを防ぎ、大きな回動角度に設定しても、その角度変化に対応してアシストスプリングの直線的な伸縮を保証するバルブタイミング調整装置を提供する。
【解決手段】 この発明のバルブタイミング調整装置１は、エンジンのクランクシャフトと同期回転する第１回転体３と、この第１回転体３内で所定角度だけ相対回動可能でありかつ吸気または排気カムシャフト５の端面に固定された第２回転体７と、両回転体３および７の相対位置を調整するアシストスプリング９としての引張ばねとを含むものである。
【選択図】 図２

Description

この発明は、エンジン等の内燃機関（以下、エンジンという）の吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを制御するバルブタイミング調整装置に関するものである。

従来のバルブタイミング調整装置は、エンジンのクランクシャフトとチェーン等の回転駆動力伝達部材により連結されてクランクシャフトと同期回転する第１回転体と、この第１回転体内に所定角度だけ相対回動可能に配されかつ上記エンジンの吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの端面に一体に固定された第２回転体と、この第２回転体と上記第１回転体との間に区画された複数の油圧室とから概略構成されている。油圧室には、エンジン摺動部分へ油を供給するオイルポンプの油圧が給排され、この油圧により第１回転体に対する第２回転体の相対位置が制御されるように構成されている。

このようなバルブタイミング調整装置には、油圧が小さいエンジン始動時などにおいて、第１回転体と第２回転体とが不用意に接触して異音が発生するのを防止するため、第１回転体と第２回転体との相対回動を初期位置に規制するロック機構を備えたものがある。このロック機構は、一方の回転体に形成されたロック穴と、このロック穴に嵌合可能に他方の回転体に設けられたロックピンとから概略構成されている。さらに、油圧室内の油圧が小さい場合でも、第１回転体に対して第２回転体を初期位置へ速やかに回動させて戻す必要から、油圧室内に例えば第２回転体を第１回転体の回転方向の進角側に付勢するアシストスプリングを備えたものがある。従来のアシストスプリングとしては、圧縮ばねが用いられている。

ところが、第２回転体が第１回転体に対して相対的に（例えば遅角側へ）回動する場合に、アシストスプリングとしての圧縮ばねの一端の座も回動することから、圧縮ばねの伸縮時に両端の座を平行に保持することができない。このため、圧縮ばねが曲げられてしまい、内周面に接触する可能性もあり、アシストスプリングとしての機能を果たさなくなるおそれがある。さらに、このような圧縮ばねを備えたバルブタイミング調整装置では、回動角度を大きくすると、圧縮ばねが曲がり易くなるため、大きな回動角度を設定することが困難である。この改善策としては、圧縮ばねが過度に曲がらないように、圧縮ばねを直線状にガイドする機構を付与することが考えられる。しかし、このガイド機構は、圧縮ばねが過度に曲がることを防ぐことはできるものの、圧縮ばねを無理に直線状に補正することになるため、圧縮ばねへの負担が大きくなり、圧縮ばねの耐久性が低下するという不都合がある。

特開２００２−２９５２１０号公報 特開２００２−２７６３１２号公報 特開平１１−３２５３０９号公報

この発明は、アシストスプリングとして圧縮ばねを備えた従来のバルブタイミング調整装置の欠点を克服するためになされたもので、その目的とするところは、アシストスプリングに負担をかけることなく、過度の曲げを防ぎ、大きな回動角度に設定しても、その角度変化に対応してアシストスプリングの直線的な伸縮を保証するバルブタイミング調整装置を提供する点にある。

この発明に係るバルブタイミング調整装置は、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する第１回転体と、この第１回転体内で所定角度だけ相対回動可能でありかつ上記内燃機関の吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの端面に一体に固定された第２回転体と、この第２回転体と上記第１回転体との相対位置を調整するアシストスプリングとを含み、このアシストスプリングを引張ばねとしたものである。

この発明によれば、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する第１回転体と、内燃機関の吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの端面に一体に固定された第２回転体との相対位置を調整するアシストスプリングとして引張ばねを採用するように構成したので、引張ばねの過度の曲げを防ぎ、大きな回動角度に設定しても、その角度変化に対応して引張ばねの直線的な伸縮を保証することができるという効果がある。また、この発明によれば、伸縮時の引張ばねに対する負担を軽減することができるので、引張ばねの耐久性を向上させることができるという効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるバルブタイミング調整装置の内部構成を示す軸方向断面図であり、図２は第１回転体に対して第２回転体が最進角位置にある状態を示す図１のＩＩ−ＩＩ線で見た径方向断面図であり、図３は第１回転体に対して第２回転体が最遅角位置にある状態を示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で見た径方向断面図であり、図４は図２および図３の要部を拡大して示す斜視図である。なお、この明細書において単に軸方向とはバルブタイミング調整装置の軸方向をいい、径方向とは同装置の径方向をいうものとする。

この実施の形態１によるバルブタイミング調整装置１は、図１乃至図３に示すように、エンジン（図示せず）のクランクシャフト（図示せず）とチェーン（図示せず）を介して同期回転する第１回転体３と、この第１回転体３内に配設されかつ吸気まはた排気カムシャフト（以下、単にカムシャフトという）５の端面に一体に固定された第２回転体７と、この第２回転体７と上記第１回転体３との相対回動を調整する引張ばね（アシストスプリング）９とから概略構成されている。

第１回転体３は、クランクシャフト（図示せず）の回転駆動力を受けるスプロケット１１ａを外側に有しかつ上記カムシャフト５の端面近傍の外周面に摺接する軸受部（図示せず）を内側に有するハウジング１１と、このハウジング１１に隣接して配され、内側に径方向内方へ突出して複数の空間を形成するための複数（この実施の形態１においては図２および図３に示すように２つ）のシュー１３ａを有するケース１３と、このケース１３の内空間を塞ぐカバー１５とから概略構成されており、ボルト１７により一体に締結固定されている。

第２回転体７は、矢印Ａで示す方向に回転するカムシャフト５の端面にワッシャ１８を介してボルト１９により一体に締結されたボス部７ａとこのボス部７ａの外周部から径方向外方へ突出する複数のベーン７ｂとを有するロータ（以下、第２回転体７をベーンロータ７ともいう）である。ベーンロータ７の各ベーン７ｂはケース１３のシュー１３ａにより形成された複数の内空間を、ベーンロータ７を第１回転体３に対して進角側に相対回動させる際に油圧の供給を受ける複数の進角油圧室２１と、ベーンロータ７を第１回転体３に対して遅角側に相対回動させる際に油圧の供給を受ける複数の遅角油圧室２３とに区画している。各進角油圧室２１には、カムシャフト５の内部に形成された第１油路２５の一端が接続されており、各遅角油圧室２３には、同じくカムシャフト５の内部に形成された第２油路２７の一端が接続されている。第１油路２５および第２油路２７の各他端はオイルコントロールバルブ（図示せず。以下、ＯＣＶという）を介してオイルポンプ（図示せず）およびオイルパン（図示せず）まで達している。

また、このバルブタイミング調整装置１におけるケース１３の１つのシュー１３ａには、装置径方向に貫通する収納孔２９が形成されている。収納孔２９は、径方向内側に位置する小径部２９ａと、この小径部２９ａよりも装置径方向外側に位置する大径部２９ｂとから概略構成されている。収納孔２９の小径部２９ａ内には、その軸方向に沿って往復摺動可能に略円柱状のロックピン３１が配設されている。ロックピン３１の径方向外側に位置する底部には有底孔３１ａが形成されている。また、収納孔２９の大径部２９ｂ内には、径方向外側からストッパ３３が圧入され、シャフト３５により固定されている。ストッパ３３は、径方向内側に有底孔３３ａを有しており、この有底孔３３ａの底部には、その軸方向に貫通してロックピン３１の後方に位置する収納孔２９内の空間を大気に連通させる背圧排出孔３７が形成されている。また、ロックピン３１の有底孔３１ａとブッシュ３３の有底孔３３ａとの間には、ロックピン３１を径方向内方へ常に付勢するコイルスプリング３９が配設されている。

一方、ベーンロータ７のボス部７ａの外周部には、ケース１３に対するベーンロータ７の相対位置が最進角位置と最遅角位置との間（中間位置）にあるときに、上記ロックピン３１がコイルスプリング３９の付勢力により径方向内方へ前進して係合する係合孔４１が形成されている（中間ロック）。なお、この係合孔４１と第２油路２７との間には、ロック解除油路４２が設けられている。

また、各遅角油圧室２３の一側壁を構成するベーンロータ７のベーン部７ｂには、図２および図３に示すように、遅角油圧室２３の一部を軸方向で仕切るベーン側の仕切壁（仕切部）４３が設けられ、この仕切壁４３にはその厚さ方向に貫通するベーン側のピン４５が突設されている。同様に、各遅角油圧室２３の他側壁を構成するケース１３のシュー１３ａには、図２乃至図４に示すように、遅角油圧室２３の一部を軸方向で仕切るシュー側の仕切壁（仕切部）４７が設けられ、この仕切壁４７にはその厚さ方向に貫通するシュー側のピン４９が突設されている。ベーン側の仕切壁４３の両面から突出するベーン側のピン４５とシュー側の仕切壁４７の両面から突出するシュー側のピン４９との間には、２つの引張ばね９が並列した状態で配設されている。引張ばね９の両端部９ａおよび９ｂはそれぞれフック状に形成され、フック状端部９ａはベーン側のピン４５の周囲に回転可能に保持され、フック状端部９ｂはシュー側のピン４９の周囲に回転可能に保持されている。引張ばね９のフック状端部９ａおよび９ｂの径はベーン側のピン４５またはシュー側のピン４９のそれぞれの径よりも大きく設定されている。ベーン側の仕切壁４３およびシュー側の仕切壁４７は、伸縮時における２つの引張ばね９が相互干渉するのを防止する機能を備えている。

なお、ベーンロータ７におけるベーン部７ｂの最外周部およびケース１３におけるシュー１３ａの最内周部は、進角油圧室２１と遅角油圧室との間におけるオイルの流動を阻止するためにクリアランスを微少にしているが、シール手段（図示せず）を設けることで対処してもよい（後述の実施の形態２、３も同様）。

次に動作について説明する。
まず、エンジン停止時あるいはエンジン始動直後においては、バルブタイミング調整装置１の進角油圧室２１および遅角油圧室２３内のオイルが第１油路２５、第２油路２７およびＯＣＶ（図示せず）等を経由してオイルパン（図示せず）へ戻されるため、ロックピン３１がコイルスプリング３９の付勢力により係合孔４１に係合して第１回転体３と第２回転体７との相対回動が最進角位置と最遅角位置との間に存在する中間位置に規制されている（ロック状態）。

次に、エンジン始動によりオイルポンプ（図示せず）が運転されると、オイルがオイルパン（図示せず）からＯＣＶ（図示せず）、第２油路２７を経由してバルブタイミング調整装置１の遅角油圧室２３に供給される。第２油路２７からロック解除油路４２を経由してロックピン３１の先端部分に遅角油圧が作用すると、ロックピン３１がコイルスプリング３９の付勢力に抗して押し戻されて係合孔４１から抜け出る。このとき、第１回転体３と第２回転体７は相対回動可能となる（ロック解除状態）。

ロック解除状態における第１回転体３と第２回転体７は、そのときに進角油圧室２１へ供給される進角油圧および遅角油圧室２３へ供給される遅角油圧により、所定の回動角度だけ、進角側あるいは遅角側への相対回動が許される。

ロック解除状態において、図２に示すように、第１回転体３に対して第２回転体７の相対位置を進角側あるいは最進角位置にする場合には、進角油圧とこれに加えて、アシストスプリングとしての引張ばね９の付勢力（定常状態への戻り力）により第２回転体７を矢印Ａ方向へ回動させる。このとき、引張ばね９のフック状端部９ａおよび９ｂは、ベーン側のピン４５およびシュー側のピン４９の周囲を回転して外側に送られる。このため、収縮時における引張ばね９には曲げが発生せず、直線状態に維持される。

同じくロック解除状態において、図３に示すように、第１回転体３に対して第２回転体７の相対位置を遅角側あるいは最遅角位置にする場合には、遅角油圧により、引張ばね９の付勢力（定常状態への戻り力）に抗して第２回転体７を矢印Ａ方向とは逆方向へ回動させる。このとき、引張ばね９のフック状端部９ａおよび９ｂは、ベーン側のピン４５およびシュー側のピン４９の周囲を回転して内側に戻される。このため、引張ばね９は伸張時において、どの部分も均等に伸ばされることから、弛みなく確実に直線状態に維持される。

さらに、並列した２つの引張ばね９同士は、その間に存在するベーン側の仕切壁４３あるいはシュー側の仕切壁４７により相互干渉状態に陥ることを確実に防止される。これにより、引張ばね９同士の偶発的な干渉により発生するおそれのあるバルブタイミング調整装置１全体の動作不良を未然に防止することが可能となる。

以上のように、この実施の形態１によれば、エンジン（図示せず）のクランクシャフト（図示せず）と同期回転する第１回転体３と、この第１回転体３内で所定角度だけ相対回動可能でありかつ上記エンジン（図示せず）のカムシャフト５の端面に一体に固定された第２回転体７と、この第２回転体７と上記第１回転体３との相対位置を調整する引張ばね９とを含むように構成したので、引張ばね９の過度の曲げを防ぎ、大きな回動角度に設定しても、その角度変化に対応して引張ばね９の直線的な伸縮を保証することができるという効果がある。また、この実施の形態１によれば、伸縮時の引張ばね９に対する負担を軽減することができるので、引張ばね９の耐久性を向上させることができるという効果がある。

この実施の形態１では、引張ばね９のフック状端部９ａおよび９ｂをそれぞれ回転可能に保持するように構成したので、引張ばね９を直線状態に維持でき、伸縮に伴う引張ばね９に対する負荷を確実に軽減することができるという効果がある。また、この実施の形態１によれば、簡単な構造で引張ばね９に対する負荷を軽減することができるので、製造コストを安価に抑えることができるという効果がある。

この実施の形態１では、引張ばね９のフック状端部９ａおよび９ｂの径をピン４５および４９の径より大きく設定するように構成したので、フック状端部９ａおよび９ｂがピン４５および４９の周囲を大きく回転することで、フック状端部９ａおよび９ｂがピン４５および４９の外表面からの摩擦を大きく受けることなく、速やかに回転することができ、これにより引張ばね９を直線状態に維持でき、引張ばね９に対する負荷を確実に軽減することができるという効果がある。

この実施の形態１では、第１回転体３と第２回転体７との間に区画された遅角油圧室２３内ごとに２つの引張ばね９を配設するように構成したので、２つの引張ばね９による付勢力により第１回転体３に対して第２回転体７を確実にかつ速やかに相対回動させることができるという効果がある。さらに、ばね１個当りの負荷（アシストトルク）を軽減することができる効果がある。なお、この実施の形態１では、２つの引張ばね９を遅角油圧室２３内に配設したが、引張ばね９を１つとしてもよく、あるいは３つ以上としてもよい。また、この実施の形態１では、引張ばね９を遅角油圧室２３内に配設したが、場合によっては、引張ばね９を進角油圧室２１内に配設してもよい。

この実施の形態１では、２つの引張ばね９の間に仕切壁４３および４７を設けるように構成したので、２つの引張ばね９の伸縮時に、互いに接触して干渉することを確実に防止することができ、これにより各引張ばね９を直線状態に維持でき、バルブタイミング調整装置１の動作不良の発生を未然に防止することができるという効果がある。

なお、この実施の形態１では、第１回転体３と第２回転体７との相対回動規制位置（初期位置）を中間位置に設定するように構成したが、初期位置を最進角位置または最遅角位置に設定するように構成してもよい。また、引張ばね９を進角油圧室２１内に配設した場合も同様に、初期位置を最遅角位置または最遅角位置に設定するように構成してもよい。

また、この実施の形態１では、引張ばね９のフック状端部９ａおよび９ｂをピン４５および４９の外周面上に回転可能に配設するように構成したが、ピン４５および４９の外周面に周方向に延びる凹部を設け、この凹部内にフック状端部９ａおよび９ｂを配設するようにしてもよい。この場合には、フック状端部９ａおよび９ｂが凹部内に回転可能に保持されることから、引張ばね９の伸縮時にフック状端部９ａおよび９ｂがピン４５および４９から不用意に外れてバルブタイミング調整装置１が動作不良に陥るのを確実に防止することができるという効果がある。

さらに、この実施の形態１では、ベーンロータ７に２枚のベーン７ｂを設け、ケース１３に２枚のシュー１３ａを設けるように構成したが、この発明はこれに限定されることなく、３枚以上のベーン７ｂおよびシュー１３ａを設けるようにしてもよい。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２によるバルブタイミング調整装置の内部構成を示し、第１回転体に対して第２回転体が最進角位置にある状態を示す径方向断面図であり、図６は図５に示したバルブタイミング調整装置において第１回転体に対して第２回転体が最遅角位置にある状態を示す径方向断面図であり、図７は図５および図６の要部を拡大して示す斜視図である。なお、この実施の形態２の構成要素のうち、実施の形態１の構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。

この実施の形態２の特徴は、実施の形態１におけるベーンロータ７の仕切壁４３およびケース１３の仕切壁４７に、ピン４５および４９を回動可能に配設すると共に、両ピン４５および４９に引張ばね９のフック状端部９ａおよび９ｂを固定した点にある。すなわち、ピン４５の両端面には、それぞれの端面から軸方向に沿って所定の深さだけ切れ込まれて形成された切込溝５１が設けられており、同様に、ピン４９の両端面には、それぞれの端面から軸方向に沿って所定の深さだけ切れ込まれて形成された切込溝５３が設けられている。切込溝５１および５３には、引張ばね９のフック状端部９ａおよび９ｂが夾着されており、これによりフック状端部９ａおよび９ｂはピン４５および４９と共に回転可能となっている。

次に動作について説明する。
ロック解除状態において、図５に示すように、第１回転体３に対して第２回転体７の相対位置を進角側あるいは最進角位置にする場合には、進角油圧とこれに加えて、アシストスプリングとしての引張ばね９の付勢力（定常状態への戻り力）により第２回転体７を矢印Ａ方向へ回動させる。このとき、引張ばね９のフック状端部９ａおよび９ｂは、ベーン側のピン４５およびシュー側のピン４９と共に矢印Ｂ方向に回転して各ピンの外表面に巻き込まれて外側に送られる。このため、収縮時における引張ばね９には曲げが発生せず、直線状態に維持される。

同じくロック解除状態において、図６に示すように、第１回転体３に対して第２回転体７の相対位置を遅角側あるいは最遅角位置にする場合には、遅角油圧により、引張ばね９の付勢力（定常状態への戻り力）に抗して第２回転体７を矢印Ａ方向とは逆方向へ回動させる。このとき、引張ばね９のフック状端部９ａおよび９ｂは、ベーン側のピン４５およびシュー側のピン４９と共に矢印Ｃ方向（矢印Ｂ方向の逆方向）に回転して各ピンの外表面から巻き戻される。このため、引張ばね９は伸張時において、どの部分も均等に伸ばされることから、弛みなく確実に直線状態に維持される。

さらに、並列した２つの引張ばね９同士は、その間に存在するベーン側の仕切壁４３あるいはシュー側の仕切壁４７により相互干渉状態に陥ることを確実に防止される。これにより、引張ばね９同士の偶発的な干渉により発生するおそれのあるバルブタイミング調整装置１全体の動作不良を未然に防止することが可能となる。

以上のように、この実施の形態２によれば、ベーンロータ７の仕切壁４３およびケース１３の仕切壁４７に、ピン４５および４９を回動可能に配設すると共に、両ピン４５および４９に引張ばね９のフック状端部９ａおよび９ｂを固定するように構成したので、引張ばね９を直線状態に維持でき、伸縮に伴う引張ばね９に対する負荷を確実に軽減することができるという効果がある。また、この実施の形態２によれば、簡単な構造で引張ばね９に対する負荷を軽減することができるので、製造コストを安価に抑えることができるという効果がある。

なお、この実施の形態２では、実施の形態１における収納孔２９、ロックピン３１および係合孔４１等により構成されるロック機構およびロック解除油路４２等により構成されるロック解除機構と同様のロック機構およびロック解除機構を備えているが、ロック機構およびロック解除機構の図示は図５および図６において省略されている。また、実施の形態１におけるロック機構およびロック解除機構とは異なるロック機構およびロック解除機構を備えてもよい。

実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３によるバルブタイミング調整装置の内部構成を示し、第１回転体に対して第２回転体が最進角位置にある状態を示す径方向断面図であり、図９は図８に示したバルブタイミング調整装置において第１回転体に対して第２回転体が最遅角位置にある状態を示す径方向断面図であり、図１０は図８および図９の要部を拡大して示す斜視図である。なお、この実施の形態３の構成要素のうち、実施の形態１等の構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。

この実施の形態３の特徴は、ベーンロータ７に２枚の仕切壁４３を設け、各仕切壁４３に、実施の形態１におけるピン４５に代えて、貫通孔（穴）５５を設けると共に、ケース１３に２枚の仕切壁４７を設け、各仕切壁４７に、実施の形態１におけるピン４９に代えて、貫通孔（穴）５７を設け、貫通孔５５および５７に、引っ張りばね９のフック状端部９ａおよび９ｂを挿通して回転可能に保持するように構成した点にある。

次に動作について説明する。
ロック解除状態において、図８に示すように、第１回転体３に対して第２回転体７の相対位置を進角側あるいは最進角位置にする場合には、進角油圧とこれに加えて、アシストスプリングとしての引張ばね９の付勢力（定常状態への戻り力）により第２回転体７を矢印Ａ方向へ回動させる。このとき、引張ばね９のフック状端部９ａおよび９ｂは、ベーン側の貫通孔５５およびシュー側の貫通孔５７の周囲を矢印Ｄ方向に回転して外側に送られる。このため、収縮時における引張ばね９には曲げが発生せず、直線状態に維持される。

同じくロック解除状態において、図９に示すように、第１回転体３に対して第２回転体７の相対位置を遅角側あるいは最遅角位置にする場合には、遅角油圧により、引張ばね９の付勢力（定常状態への戻り力）に抗して第２回転体を矢印Ａ方向とは逆方向へ回動させる。このとき、引張ばね９のフック状端部９ａおよび９ｂは、ベーン側の貫通孔５５およびシュー側の貫通孔５７の周囲を矢印Ｅ方向（矢印Ｄ方向の逆方向）に回転して内側に送られる。このため、引張ばね９は伸張時において、どの部分も均等に伸ばされることから、弛みなく確実に直線状態に維持される。

さらに、並列した２つの引張ばね９同士は、２枚の仕切壁４３および４７により所定距離だけ離間した状態におかれるため、相互干渉状態に陥ることを確実に防止される。これにより、引張ばね９同士の偶発的な干渉により発生するおそれのあるバルブタイミング調整装置１全体の動作不良を未然に防止することが可能となる。

以上のように、この実施の形態３によれば、２枚の仕切壁４３に貫通孔５５を設けると共に、２枚の仕切壁４７に貫通孔５７を設け、貫通孔５５および５７に、引っ張りばね９のフック状端部９ａおよび９ｂを挿通して回転可能に保持するように構成したので、引張ばね９を直線状態に維持でき、伸縮に伴う引張ばね９に対する負荷を確実に軽減することができるという効果がある。また、この実施の形態３によれば、簡単な構造で引張ばねに対する負荷を軽減することができるので、製造コストの高騰を抑えることができるという効果がある。

なお、この実施の形態３では、実施の形態１における収納孔２９、ロックピン３１および係合孔４１等により構成されるロック機構およびロック解除油路４２等により構成されるロック解除機構と同様のロック機構およびロック解除機構を備えているが、ロック機構およびロック解除機構の図示は図８および図９において省略されている。また、実施の形態１におけるロック機構およびロック解除機構とは異なるロック機構およびロック解除機構を備えてもよい。

実施の形態４．
図１１はこの発明の実施の形態４によるバルブタイミング調整装置の内部構成を示す軸方向断面図であり、図１２は図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線で見た径方向断面図であり、図１３は図１１に示したバルブタイミング調整装置において第１回転体に対して第２回転体が最進角位置にある状態を、プレート６９を取り外して見た正面図であり、図１４は図１１に示したバルブタイミング調整装置において第１回転体に対して第２回転体が最遅角位置にある状態を、プレート６９を取り外して見た正面図である。なお、この実施の形態４の構成要素のうち、実施の形態１等の構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。

この実施の形態４の特徴は、実施の形態１から実施の形態３までにおける引張ばね９が遅角油圧室２３内に配設された構成とは異なり、遅角油圧室２３等の油圧室から離れた箇所に引張ばね９を配設するように構成した点にある。すなわち、進角油圧室２１および遅角油圧室２３を塞ぐカバー（第１回転体）１５の外面には、周方向に沿って等間隔に複数（この実施の形態４では４つ）のピン取付部１５ａが形成されており、各ピン取付部１５ａにはピン５９が立設されている。各ピン５９の外周面には、図１１に示すように周方向に沿って凹部５９ａが形成されており、この凹部５９ａには引張ばね９のフック状端部９ｂが嵌合により保持されている。

また、カバー１５の外側には、４つの角部６１ａを有する板状のホルダ６１が配設されている。ホルダ６１は、図１３および図１４に示すように、４つの角部６１ａを有する略矩形状の板部材であり、その中央部分には凸部６１ｃを有する略円筒状の開口部６１ｂが形成されている。図１１、図１３および図１４に示すように、ホルダ６１の各角部６１ａには、それぞれにピン６３が立設されている。各ピン６３の外周面には、図１１に示すように周方向に沿って凹部６３ａが形成されており、この凹部６３ａには引張ばね９のフック状端部９ａが嵌合により保持されている。

一方、この実施の形態４では、ベーンロータ７におけるボス部７ａの両端面のうち、ハウジング１１側とは反対側の端面には軸方向に突出する略円筒状の周壁７ｃが形成されており、この周壁７ｃには、切込溝（凹部）７ｅと周方向に沿って凹部７ｄが形成されている。この切込溝（凹部）７ｅにはホルダ６１の凸部６１ｃが嵌合され、ホルダ６１のベーンロータ７に対する回転移動が規制される。さらに、凹部７ｄには止め輪（固定部材）６５が嵌合され、ホルダ６１のベーンロータ７に対する軸方向への移動が規制される。これにより、ホルダ６１とベーンロータ７が一体化し、ホルダ６１はベーンロータ７との同期回転が可能である。

ホルダ６１、引張ばね９および止め輪６５は、ボルト６７でホルダ６１に締結固定されたプレート６９に覆われている。プレート６９は、図１１に示すように、略ドーナツ状の部材であって、その断面は略Ｕ字状をなしている。

なお、この実施の形態４では、実施の形態１乃至実施の形態３とは異なり、図１２に示すように、ベーンロータ７に３枚のベーン７ｂを設けると共にケース１３に３枚のシュー１３ａを設けるように構成されているが、この発明はこれに限定されることなく２枚または４枚以上のベーン７ｂおよびシュー１３ａを設けるようにしてもよい。各ベーン７ｂの先端部（最外周部）には、進角油圧室２１と遅角油圧室２３との間でオイルの流動を阻止するシール手段が設けられているが、ケース１３とのクリアランスを微少にすることでオイルの流動を阻止してもよい。一方、ケース１３の各シュー１３ａの最外周部では、ベーンロータ７とのクリアランスを微少にすることでオイルの流動が阻止されているが、シール手段を設けることでオイルの流動を阻止してもよい。

次に動作について説明する。
ロック解除状態において、図１３に示すように、第１回転体３に対して第２回転体７の相対位置を進角側あるいは最進角位置にする場合には、進角油圧とこれに加えて、アシストスプリングとしての引張ばね９の付勢力（定常状態への戻り力）により第２回転体７を矢印Ａ方向へ回動させる。このとき、引張ばね９のフック状端部９ａおよび９ｂは、第１回転体側のピン５９および第２回転体側のピン６３と共に矢印Ｂ方向に回転して各ピンの外表面に巻き込まれて外側に送られる。このため、収縮時における引張ばね９には曲げが発生せず、直線状態に維持される。

同じくロック解除状態において、図１４に示すように、第１回転体３に対して第２回転体７の相対位置を遅角側あるいは最遅角位置にする場合には、遅角油圧により、引張ばね９の付勢力（定常状態への戻り力）に抗して第２回転体７を矢印Ａ方向とは逆方向へ回動させる。このとき、引張ばね９のフック状端部９ａおよび９ｂは、ベーン側のピン４５およびシュー側のピン４９と共に矢印Ｃ方向（矢印Ｂ方向の逆方向）に回転して各ピンの外表面から巻き戻される。このため、引張ばね９は伸張時において、どの部分も均等に伸ばされることから、弛みなく確実に直線状態に維持される。

以上のように、この実施の形態４によれば、進角油圧室２１あるいは遅角油圧室２３内から離れた箇所に引張ばね９を配設するように構成したので、進角油圧室２１あるいは遅角油圧室２３内に引張ばね９を配設しない分、バルブタイミング調整装置１の内部構造を簡素化することができると共に引張ばね９に対するメンテナンス作用を容易に行うことができるという効果がある。また、この実施の形態４によれば、動作角度（回動角度）を大きくする場合でも、エンジン（図示せず）の出力トルクを維持するために必要な第２回転体７側のベーン７ｂの枚数を確保することができると共に、第１回転体３側のシュー１３ａの強度を容易に確保することができるという効果がある。さらに、この実施の形態４によれば、引張ばね９の設置可能な空間を大きく確保することができることから、引張ばね９に対する負担を軽減することが可能となり、設計の自由度を増大させることができるという効果がある。

この実施の形態４によれば、第１回転体３に設けたピン５９とホルダ６１に設けたピン６３との間に引張ばね９を配設すると共に、ホルダ６１と第２回転体７を各々の凸部、凹部および止め輪６５により、一体化するように構成したので、バルブタイミング調整装置１への圧縮ばね９の組立性を格段に向上させることができるという効果がある。

この実施の形態４によれば、引張ばね９を複数とするように構成したので、複数の引張ばね９による付勢力により第１回転体３に対して第２回転体７を確実にかつ速やかに相対回動させることができるという効果がある。

この実施の形態４によれば、複数の引張ばね９を角度等間隔に配置するように構成したので、ホルダ６１と一体化されている第２回転体の傾きを抑制することができることから、第１回転体３と第２回転体７との円滑な相対回動を保証することができるという効果がある。

なお、この実施の形態４では、実施の形態１における収納孔２９、ロックピン３１および係合孔４１等により構成されるロック機構およびロック解除油路４２等により構成されるロック解除機構と同様のロック機構およびロック解除機構を備えているが、ロック機構およびロック解除機構の図示は図１２において省略されている。また、実施の形態１におけるロック機構およびロック解除機構とは異なるロック機構およびロック解除機構を備えてもよい。

また、この実施の形態４では、第１回転体３側に固定したピン５９と第２回転体７側に固定したピン６３との間に引張ばね９を配設したが、実施の形態２のように回転可能なピンに引張ばね９のフック状端部９ａおよび９ｂを固定するように構成してもよい。さらに、この実施の形態４では、第１回転体３側のピン５９と第２回転体７側のピン６３との間に引張ばね９を配設したが、実施の形態３のようにピンを貫通孔（穴）に代えて引張ばね９のフック状端部９ａおよび９ｂを回転可能に保持するように構成してもよい。

この発明の実施の形態１によるバルブタイミング調整装置の内部構成を示す軸方向断面図である。 第１回転体に対して第２回転体が最進角位置にある状態を示す図１のＩＩ−ＩＩ線で見た径方向断面図である。 第１回転体に対して第２回転体が最遅角位置にある状態を示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で見た径方向断面図である。 図２および図３の要部を拡大して示す斜視図である。 この発明の実施の形態２によるバルブタイミング調整装置の内部構成を示し、第１回転体に対して第２回転体が最進角位置にある状態を示す径方向断面図である。 図５に示したバルブタイミング調整装置において第１回転体に対して第２回転体が最遅角位置にある状態を示す径方向断面図である。 図５および図６の要部を拡大して示す斜視図である。 この発明の実施の形態３によるバルブタイミング調整装置の内部構成を示し、第１回転体に対して第２回転体が最進角位置にある状態を示す径方向断面図である。 図８に示したバルブタイミング調整装置において第１回転体に対して第２回転体が最遅角位置にある状態を示す径方向断面図である。 図８および図９の要部を拡大して示す斜視図である。 この発明の実施の形態４によるバルブタイミング調整装置の内部構成を示す軸方向断面図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線で見た径方向断面図である。 図１１に示したバルブタイミング調整装置において第１回転体に対して第２回転体が最進角位置にある状態を、プレートを取り外して見た正面図である。 図１１に示したバルブタイミング調整装置において第１回転体に対して第２回転体が最遅角位置にある状態を、プレートを取り外して見た正面図である。

符号の説明

１ バルブタイミング調整装置、３ 第１回転体、５ カムシャフト、７ ベーンロータ（第２回転体）、７ａ ボス部、７ｂ ベーン部、７ｃ 周壁、７ｄ 凹部、７ｅ 切込溝（凹部）、９ 引張ばね（アシストスプリング）、９ａ フック状端部、９ｂ フック状端部、１１ ハウジング、１１ａ スプロケット、１３ ケース、１３ａ シュー、１５ カバー、１５ａ ピン取付部、１７ ボルト、１８ ワッシャ、１９ ボルト、２１ 進角油圧室、２３ 遅角油圧室、２５ 第１油路、２７ 第２油路、２９ 収納孔、２９ａ 小径部、２９ｂ 大径部、３１ ロックピン、３１ａ 有底孔、３３ ストッパ、３３ａ 有底孔、３５ シャフト、３７ 背圧排出孔、３９ コイルスプリング、４１ 係合孔、４２ ロック解除油路、４３ 仕切壁（ベーン側）、４５ ピン（ベーン側）、４７ 仕切壁（シュー側）、４９ ピン（シュー側）、５１ 切込溝（ベーン側）、５３ 切込溝（シュー側）、５５ 貫通孔（穴）、５７ 貫通孔（穴）、５９ ピン、５９ａ 凹部、６１ ホルダ、６１ａ 角部、６１ｂ 開口部、６１ｃ 凸部、６３ ピン、６３ａ 凹部、６５ 止め輪（固定部材）、６５ａ 内周突起、６７ ボルト、６９ プレート、７１ シール手段。

Claims (12)

1. 内燃機関のクランクシャフトと同期回転する第１回転体と、該第１回転体内で所定角度だけ相対回動可能でありかつ前記内燃機関の吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの端面に一体に固定された第２回転体と、該第２回転体と前記第１回転体との相対位置を調整する引張ばねとを備えたバルブタイミング調整装置。
2. 引張ばねの両端はフック状に形成され、該フック状の両端はそれぞれ回転可能に保持されていることを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
3. 引張ばねのフック状端部は第１回転体および第２回転体のそれぞれに設けられたピンの周囲に回転可能に保持されていることを特徴とする請求項２記載のバルブタイミング調整装置。
4. 引張ばねのフック状端部の径はピンの径より大きく設定されていることを特徴とする請求項３記載のバルブタイミング調整装置。
5. 引張ばねのフック状端部は第１回転体および第２回転体のそれぞれに回転可能に設けられたピンに固定されていることを特徴とする請求項２記載のバルブタイミング調整装置。
6. 引張ばねのフック状端部は第１回転体および第２回転体のそれぞれに設けられた穴内に回転可能に保持されていることを特徴とする請求項２記載のバルブタイミング調整装置。
7. 第１回転体と第２回転体との間に区画された油圧室内ごとに複数の引張ばねを配設したことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載のバルブタイミング調整装置。
8. 複数の引張ばねの間に仕切部を設けたことを特徴とする請求項７記載のバルブタイミング調整装置。
9. 第１回転体と第２回転体との間に区画された油圧室内から離れた箇所に引張ばねを配設したことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載のバルブタイミング調整装置。
10. 第１回転体に設けたピンとホルダに設けたピンとの間に引張ばねを配設すると共に、前記ホルダと第２回転体とを両者の凹部、凸部の嵌合及び固定部材により一体化したことを特徴とする請求項９記載のバルブタイミング調整装置。
11. 引張ばねは複数であることを特徴とする請求項９記載のバルブタイミング調整装置。
12. 複数の引張ばねは等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１１記載のバルブタイミング調整装置。

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