JP4378774B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、クランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する吸気弁及び排気弁のうち少なくとも一方の開閉タイミング（以下、バルブタイミングという）を調整する内燃機関のバルブタイミング調整装置に関する。

従来、クランク軸と連動して回転する回転体と、カム軸と連動して回転する回転体との間の相対回転位相を変化させることにより、バルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置が知られている。例えば特許文献１には、電動モータを備えた制御系によりリンク機構のリンク作動を制御して二つの回転体の相対回転位相変化を発生するバルブタイミング調整装置が開示されている。このバルブタイミング調整装置では、カム軸側から受けるトルクの変動がリンク作動の制御に及ぼす影響を小さくすることができる。

さて、特許文献１に開示のバルブタイミング調整装置では、クランク軸との連動回転体の内部にリンク機構を収容し、当該リンク機構を構成するリンクをクランク軸との連動回転体に対して密接させている。これにより、リンク機構の構成リンクの位置ずれを規制してリンク機構の作動不良を防止している。

特開２００５−９８１４２号公報

しかし、特許文献１に開示のようにリンク機構の構成リンクをクランク軸との連動回転体に密接させた場合、それら密接要素同士の相対摺動によって磨耗が生じる。
そこで磨耗を抑制するには、クランク軸との連動回転体の内部に潤滑流体を供給する方法が考えられる。ところが、低温時等においては、潤滑流体が高粘度化して密接要素間に滞留し易くなるため、密接要素間の摺動抵抗が増大する。また、高粘度化した潤滑流体と共に磨耗粉等の異物が密接要素間に滞留する場合、摺動抵抗の増大は顕著になる。このように大きな摺動抵抗が発生した場合、リンク機構の作動不良を招来するおそれがあるので、望ましくない。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、作動不良を防止するバルブタイミング調整装置を提供することにある。

請求項１〜１２に記載の発明では、クランク軸及びカム軸の一方と連動して回転する第一回転体と、クランク軸及びカム軸の他方と連動して回転する第二回転体との間の相対回転位相がリンク機構のリンク作動によって変化する。したがって、リンク作動を制御することによりバルブタイミングを調整できる。

そして請求項１に記載の発明では、第一回転体の内部へ供給された潤滑流体を第一回転体の外部へ排出する排出孔が、第一回転体の内壁面においてリンク機構の摺接リンクが摺接する部分に開口する。そのため、第一回転体と摺接リンクとの間へ入り込んだ潤滑流体は、摺接リンクと第一回転体とが相対摺動することにより排出孔の開口付近まで導かれて、排出孔の内部へ流入することとなる。これにより、第一回転体と摺接リンクとの間には潤滑流体が滞留し難くなるので、低温時等に潤滑流体が高粘度化したとしても、第一回転体と摺接リンクとの間において摺動抵抗が増大することを抑制できる。また、磨耗粉が発生し易い第一回転体と摺接リンクとの摺接部分に排出孔が開口しているので、そうした磨耗粉は潤滑流体と共に第一回転体と摺接リンクとの間から除去されることとなる。このことによっても、第一回転体と摺接リンクとの間に発生する摺動抵抗の増大を抑制できる。以上、請求項１に記載の発明によれば、摺動抵抗の増大が抑制されるので、リンク機構の作動不良を防止できる。

通常、内燃機関の始動時において潤滑流体は低温であるため、高粘度化している蓋然性が高い。
請求項２に記載の発明では、第一回転体の内壁面において内燃機関の始動時に摺接リンクが摺接する部分に排出孔が開口するので、当該機関始動時に潤滑流体が高粘度化していたとしても、第一回転体と摺接リンクとの間における摺動抵抗の増大を確実に抑制できる。

請求項３に記載の発明では、回転径方向及び回転軸方向が第一回転体と略一致した第二回転体から回転径方向外側へ突出する摺接リンクの回転軸方向の一面が摺接する第一回転体の内壁面において、摺接リンクの回転径方向外側端部の摺接部分に排出孔が開口する。これにより、第一回転体と摺接リンクとの間へ入り込んだ潤滑流体は、回転する第一回転体に働く遠心力によって回転径方向外側へと移動するため、摺接リンクの回転径方向外側端部が摺接する部分の排出孔に到達し易くなる。このように第一回転体に不可避的に発生する遠心力を利用することによって、潤滑流体の排出効率を高めることができる。

請求項４に記載の発明では、第一及び第二回転体の回転周方向に排出孔が複数設けられるので、第一回転体の強度低下を抑えつつ、第一回転体の内壁面と摺接リンクの回転径方向外側端部との複数の摺接位置において潤滑流体の排出作用を得ることができる。
請求項５に記載の発明では、第一及び第二回転体の回転周方向へ延伸する形状に排出孔が形成されるので、第一回転体の内壁面と摺接リンクの回転径方向外側端部との摺接位置によることなく、潤滑流体の排出作用を得ることが可能となる。

請求項６，７に記載の発明では、第一回転体のストッパ面が、第一及び第二回転体の回転周方向において摺接リンクの回転径方向外側端部の側面（以下、リンク端部側面という）から離間することにより、第一及び第二回転体間の相対回転位相変化を許容する。また、このストッパ面は、リンク端部側面を係止することにより第一及び第二回転体間の相対回転位相変化を規制する。このようなストッパ面を設けた構成によると、第一及び第二回転体の回転周方向において、ストッパ面とリンク端部側面との間に磨耗粉等の異物が滞留し易くなる。しかしながら、請求項６，７に記載の発明では、例えば、ストッパ面のリンク端部側面側に近接して排出孔が設けられれば、ストッパ面とリンク端部側面との間の異物は、摺接リンクのストッパ面側への回転により排出孔の開口付近に集められて、排出孔の内部へと押し出されることとなる。それ故、ストッパ面とリンク端部側面との間には異物が滞留し難くなるので、それらの面間に異物が噛み込まれて第一及び第二回転体間の相対回転位相が所望の規制位相からずれるような事態を防止できる。

請求項８に記載の発明では、リンク機構において連繋リンクが摺接リンクと回り対偶により連繋し、当該回り対偶を実現するための軸体が摺接リンクの対偶素を嵌通する。このような構成によると、摺接リンクの対偶素と軸体との間では回転摺動による磨耗粉が発生し易く、またそうした磨耗粉は、リンク作動に伴って摺接リンクと第一回転体との間へと入り込み易い傾向がある。しかしながら、請求項８に記載の発明では、軸体が嵌通した摺接リンクの対偶素が摺接する第一回転体の内壁面部分に排出孔が開口するので、対偶素と軸体との間に発生した磨耗粉は、リンク作動に伴って排出孔へと導出され易くなる。故に、対偶素と軸体との間から摺接リンクと第一回転体との間へ磨耗粉が移動することによる摺動抵抗の増大を抑制できるのみならず、対偶素と軸体との相対回転が円滑となるので、リンク機構の作動不良の防止効果が高められる。

請求項９に記載の発明では、摺接リンクの対偶素と軸体との境界を孔内部に露出させる位置に排出孔が設けられるので、その境界から排出孔への磨耗粉の導出効率が高くなる。
尚、請求項８，９に記載の発明において軸体は、例えば連繋リンクとは別体に設けられて相対回転自在に連繋リンクに嵌合するものであってもよいし、連繋リンクに固定される又は連繋リンクと一体に形成されるものであってもよい。

請求項１０に記載の発明では、第二回転体において第一回転体を内外に貫通する貫通部に、第一回転体内部への供給潤滑流体を流通させる供給流路が設けられる。このような構成によると、例えば第二回転体と連動するクランク軸又はカム軸を通じて内燃機関用の
潤滑流体を供給流路へ導くようにすることで、潤滑流体の供給経路の一部をバルブタイミング調整装置と内燃機関とで共有化できる。このような共有化はコストの低減に繋がるため、望ましい。

請求項１１に記載の発明では、第一回転体において、それと連動する回転体との間で回転伝達部材が巻き掛けられる巻掛部と向き合った外壁面部分に排出孔が開口するので、潤滑流体は排出孔から巻掛部へ向かって排出されることとなる。その結果、排出流体は、巻掛部と回転伝達部材との回転に伴って排出孔と巻掛部との間から速やかに取り除かれることとなるため、排出孔の出口側開口付近には潤滑流体が滞留し難くなる。故に、第一回転体内部の潤滑流体を排出孔の内部に留めることなく、逐次排出できる。また、巻掛部へ向かって排出される潤滑流体によって、巻掛部と回転伝達部材との接触部分を潤滑することが可能となる。
尚、回転伝達部材としては、例えばタイミングチェーンやタイミングベルト等が用いられる。

請求項１２に記載の発明では、リンク機構のリンク作動を制御するための制御トルクを電動モータにより発生するので、制御トルクの調整、ひいてはバルブタイミングの調整を高精度に行うことができる。
潤滑流体の高粘度化に起因して第一回転体と摺接リンクとの間に働く摺動抵抗が増大する場合、制御ユニットが発生する制御トルクによりリンク機構を迅速に作動させるには、当該制御トルクを増大する必要が生じる。しかし、請求項１〜１１に記載の発明では、第一回転体と摺接リンクとの間における摺動抵抗の増大を抑制できるので、請求項１２に記載の発明の如く電動モータにより制御トルクを発生させるようにしても、電動モータの発生トルクを小さく抑えることができる。したがって、省電力且つ小型の電動モータを使用することが可能になる。
尚、制御トルクの発生手段としては、電動モータ以外にも、例えば油圧モータや電磁ブレーキ装置等の公知のトルク発生手段を用いることができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
図２は、本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置１を示している。バルブタイミング調整装置１は、内燃機関のクランク軸からカム軸２へ機関トルクを伝達する伝達系に設けられる。バルブタイミング調整装置１は、クランク軸とカム軸２との間の相対回転位相を変化させることにより、内燃機関の吸気弁についてバルブタイミングを調整する。
バルブタイミング調整装置１は、スプロケット１１、出力軸１６、電動モータ３０、遊星歯車機構４０及びリンク機構５０を備えている。

スプロケット１１は全体として中空形状であり、遊星歯車機構４０、リンク機構５０等を収容している。このスプロケット１１は、入力筒部１３、入力筒部１３よりも小径筒状の軸部１２、入力筒部１３と軸部１２との間を階段状に接続する接続部１４、入力筒部１３の接続部１４とは反対側に固定されたカバー部１５を有している。入力筒部１３の外周壁には、複数の歯１７を有する入力巻掛部１８が設けられており、この入力巻掛部１８の複数の歯１７とクランク軸の複数の歯との間で環状のタイミングチェーン１９が巻き掛けられる。これにより、クランク軸から出力された機関トルクがタイミングチェーン１９を通じて入力巻掛部１８へ入力されるときには、スプロケット１１がクランク軸との間の相対回転位相を保ちつつ、図３の時計方向へ回転軸線Ｏ周りに回転する。

図２に示すように軸部１２は、出力軸１６の外周側に同軸嵌合している。軸部１２の外周部には、複数の歯２０を有する同期巻掛部２１が設けられており、この同期巻掛部２１の複数の歯２０と、排気弁用バルブタイミング調整装置のスプロケットが備える複数の歯との間で環状のタイミングチェーン２２が巻き掛けられる。これにより、スプロケット１１と排気弁用バルブタイミング調整装置のスプロケットとが連動して回転し、吸気弁用バルブタイミング調整装置１と排気弁用バルブタイミング調整装置との間で同期が取られることとなる。
接続部１４は、回転軸線Ｏに対して垂直な平板状に形成されている。カバー部１５は有底筒状に形成されており、回転軸線Ｏに対して底壁が垂直となる形態で周壁によって入力筒部１３に嵌合固定されている。

出力軸１６はカム軸２に同軸固定されていると共に、スプロケット１１の軸部１２を内外に貫通している。これにより出力軸１６は、カム軸２に対する相対回転位相を保ちつつ回転軸線Ｏ周りに回転可能となっており、またスプロケット１１に対して相対回転可能となっている。尚、以下の説明では、図３に示すスプロケット１１に対して出力軸１６が進角する相対回転方向を進角方向Ｘといい、スプロケット１１に対して出力軸１６が遅角する相対回転方向を遅角方向Ｙという。
以上、スプロケット１１が、クランク軸と連動して回転する第一回転体に相当し、出力軸１６が、カム軸２と連動して回転する第二回転体に相当し、出力軸１６の軸部１２を貫通する部分が第二回転体の貫通部に相当する。

図２，４に示すように電動モータ３０は、ハウジング３１、軸受３２、モータ軸３３、ステータ３４、図示しない制御回路等から構成されている。
ハウジング３１はステー３５を介して内燃機関に固定されている。ハウジング３１には、二つの軸受３２及びステータ３４が収容固定されている。モータ軸３３はスプロケット１１及び出力軸１６と同軸に配置され、各軸受３２によって回転軸方向の二箇所を支持されている。モータ軸３３は、遊星歯車機構４０の入力軸４２に軸継手３６を介して連結固定されており、回転軸線Ｏ周りに入力軸４２と共に回転可能となっている。モータ軸３３は、その軸本体３３ａから回転径方向外側へ突出する平板状のロータ部３３ｂを有している。ロータ部３３ｂには、その回転軸線Ｏ周りの回転周方向に等間隔に並ぶ形態で複数の永久磁石３７が埋設されている。

ステータ３４はモータ軸３３の外周側に同軸配置されており、コア３８及びコイル３９を有している。コア３８は複数枚の鉄片を積層して形成され、回転軸線Ｏ周りに等間隔に並ぶ形態で複数設けられている。各コア３８には、制御回路に接続されたコイル３９が巻装されている。制御回路は、各永久磁石３７へ作用する回転磁界を各コイル３９の所定順序での励磁によって形成するように、各コイル３９への通電状態を切替制御する。したがって、各コイル３９への通電が切替制御されるときには、回転磁界の方向に応じた方向Ｘ，Ｙの制御トルクがモータ軸３３へ付与されることとなる。尚、制御回路については、ハウジング３１の内部に収容させてもよいし、ハウジング３１の外部に配置してもよい。

図２，５に示すように遊星歯車機構４０は、太陽歯車４１、入力軸４２、遊星歯車４３、ベアリング４４、減速回転体４５を組み合わせて構成されている。
太陽歯車４１は、歯先曲面が歯底曲面の内周側にある内歯車で構成され、入力筒部１３の内周壁に同軸固定されている。これにより太陽歯車４１は、回転軸線Ｏ周りにスプロケット１１と共に回転可能となっている。電動モータ３０のモータ軸３３に連結固定されている入力軸４２の外周壁面は、回転軸線Ｏに対して偏心している。

遊星歯車４３は、歯先曲面が歯底曲面の外周側にある外歯車で構成され、自転軸方向においてスプロケット１１のカバー部１５に隣接している。遊星歯車４３の歯先曲面の曲率半径は太陽歯車４１の歯底曲面の曲率半径よりも小さく、遊星歯車４３の歯数は太陽歯車４１の歯数よりも一つ少ない。これにより遊星歯車４３は、太陽歯車４１の内周側に遊星運動可能に噛み合っている。回転軸線Ｏに対して自転軸線Ｐが偏心する遊星歯車４３の中心孔には、入力軸４２がベアリング４４を介して嵌合している。これにより、入力軸４２及びモータ軸３３がスプロケット１１に対して相対回転可能となっている。

減速回転体４５は回転軸線Ｏに対して垂直な平板状に形成され、回転軸方向において遊星歯車４３のカバー部１５とは反対側に隣接している。減速回転体４５の複数箇所には、円筒孔状の係合孔部４６が設けられている。各係合孔部４６は減速回転体４５の回転軸線Ｏ周りに等間隔に設けられ、減速回転体４５をその回転軸方向へ貫通している。遊星歯車４３においてそれら係合孔部４６と向き合う複数箇所には、円柱状の係合突部４７が設けられている。各係合突部４７は遊星歯車４３の自転軸線Ｐ周りに等間隔に設けられており、それぞれ向き合う係合孔部４６の内部に突入している。減速回転体４５は、後述の案内回転体５４に固定されることによって回転軸線Ｏ周りに回転可能となっており、またスプロケット１１に対して相対回転可能となっている。

このような遊星歯車機構４０の減速作動としては、スプロケット１１に対してモータ軸３３が相対回転しないときには、スプロケット１１の回転に伴い遊星歯車４３が太陽歯車４１との噛合位置を保ちつつスプロケット１１及び入力軸４２と共に回転する。すると、係合突部４７が係合孔部４６を回転側へ押圧するため、減速回転体４５がスプロケット１１に対する相対回転位相を保ちつつ回転軸線Ｏ周りに図５の時計方向へ回転する。一方、制御トルクの増大等によりモータ軸３３がスプロケット１１に対して遅角方向Ｙへ相対回転するときには、遊星運動によって遊星歯車４３が入力軸４２に対して図５の時計方向へ相対回転する。すると、係合突部４７が係合孔部４６を回転側へ押圧する力が増大するため、減速回転体４５がスプロケット１１に対して進角方向Ｘへ相対回転する。また一方、制御トルクの増大等によりモータ軸３３がスプロケット１１に対して進角方向Ｘへ相対回転するときには、遊星運動によって遊星歯車４３が入力軸４２に対して図５の反時計方向へ相対回転する。すると、係合突部４７が反回転側へ係合孔部４６を押圧するようになるため、減速回転体４５がスプロケット１１に対して遅角方向Ｙへ相対回転する。

図２，３，６に示すようにリンク機構５０は、リンク５１〜５３、案内回転体５４及び可動軸体５５等から構成されている。尚、図３，６では、断面を表すハッチングを省略している。
第一リンク５１は、出力軸１６の回転軸線Ｏを挟む二箇所から相反方向へ突出する形態で二つ設けられている。各第一リンク５１は、回転軸線Ｏに対して垂直な平板状に形成されている。第二リンク５２は、スプロケット１１の接続部１４において回転軸線Ｏを挟む二箇所に回り対偶により連繋する形態で二つ設けられている。各第二リンク５２は、回転軸線Ｏに対して垂直な平板状に形成されている。第三リンク５３は、二つの第一リンク５１のうち対応するものと、二つの第二リンク５２のうち対応するものとに回り対偶によって連繋する形態で二つ設けられている。各第三リンク５３は、回転軸線Ｏに対して垂直な平板状に形成されている。以上より、スプロケット１１の回転軸方向においては、接続部１４と第一及び第二リンク５１，５２とが隣接していると共に、第一及び第二リンク５１，５２と第三リンク５３とが隣接している。

案内回転体５４は回転軸線Ｏに対して垂直な平板状に形成されており、出力軸１６の外周側に同軸嵌合している。案内回転体５４は、その回転軸方向において第三リンク５３と減速回転体４５との間に挟持される形態で減速回転体４５の遊星歯車４３とは反対側に嵌合固定されている。したがって、案内回転体５４は、回転軸線Ｏ周りに減速回転体４５と共に回転可能となっており、またスプロケット１１に対して減速回転体４５と共に相対回転可能となっている。案内回転体５４の回転軸線Ｏを挟む二箇所には、案内回転体５４を軸方向へ貫通する案内通路５６が設けられている。各案内通路５６は、回転軸線Ｏを対称軸とした１８０°の回転対称形状、より具体的には案内回転体５４の回転径方向の軸線に対し傾斜して直線状に延伸し且つ当該延伸方向で回転軸線Ｏからの径方向距離が変化する長孔状に形成されている。

円柱状の可動軸体５５は二つ設けられており、それぞれ回転軸線Ｏに対して偏心する形態でスプロケット１１の接続部１４と減速回転体４５との間に挟持されている。各可動軸体５５の軸方向の一端部は、それぞれ対応する案内通路５６に嵌合することで案内回転体５４に滑り回り対偶によって連繋している。また、各可動軸体５５の軸方向他端部側は、それぞれ対応する第二及び第三リンク５２，５３に回り対偶によって連繋している。

このようなリンク機構５０のリンク作動としては、スプロケット１１に対して減速回転体４５が相対回転しないときには、可動軸体５５が案内通路５６に対して相対滑りせず、案内回転体５４と共に回転する。このとき、回り対偶をなす第二及び第三リンク５２，５３の対偶素と回転軸線Ｏとの相対位置関係が変化しないため、第一リンク５１と出力軸１６とはスプロケット１１に対して相対回転しない。一方、スプロケット１１に対して減速回転体４５が進角方向Ｘへ相対回転するときには、案内通路５６に対して可動軸体５５が回転軸線Ｏからの離間方向へ相対滑りする。このとき、第二及び第三リンク５２，５３の対偶素が回転軸線Ｏからの離間方向へずれるため、第一リンク５１と出力軸１６とがスプロケット１１に対して遅角方向Ｙへ相対回転する。また一方、スプロケット１１に対して減速回転体４５が遅角方向Ｙへ相対回転するときには、案内通路５６に対して可動軸体５５が回転軸線Ｏへの接近方向へ相対滑りする。このとき、第二及び第三リンク５２，５３の対偶素が回転軸線Ｏへの接近方向へずれるため、第一リンク５１と出力軸１６とがスプロケット１１に対して進角方向Ｘへ相対回転する。

次に、第一実施形態によるスプロケット１１及び出力軸１６の特徴部分について説明する。
図１，３に示すようにスプロケット１１及び出力軸１６には、潤滑流体である内燃機関用潤滑油をスプロケット１１の内部へ供給するための供給流路６０〜６４が設けられている。具体的に供給流路６０は、スプロケット１１の回転周方向へ連続して延伸する環状に形成されており、スプロケット１１の接続部１４の内壁面７０に開口してスプロケット１１の内部に連通している。スプロケット１１の軸部１２をその回転軸方向へ延伸する供給流路６１は、延伸方向の一端部において供給流路６０に連通していると共に、出力軸１６と嵌合する軸部１２の内周面に開口している。軸部１２と嵌合する出力軸１６の外周面に開口する供給流路６２は、出力軸１６の回転周方向へ連続して延伸する環状に形成されており、スプロケット１１の供給流路６１に常時連通可能となっている。出力軸１６をその回転軸方向へ貫通する供給流路６３は、出力軸１６に固定のカム軸２において潤滑油が導入される導入流路６と連通している。出力軸１６を回転径方向へ貫通する供給流路６４は、供給流路６２，６３間を連通している。

スプロケット１１の接続部１４は、回転軸線Ｏに垂直な内壁面７０から島状に突出する部分により、遅角側ストッパ７１と進角側ストッパ７２とを形成している。ここで、遅角側ストッパ７１において進角方向Ｘを向くストッパ面７３は、出力軸１６から突出する一方の第一リンク５１の回転径方向外側端部７４において遅角方向Ｙを向く側面７５に対し、当接可能に設けられている。また、進角側ストッパ７２において遅角方向Ｙを向くストッパ面７６は、第一リンク５１の外側端部７４において進角方向Ｘを向く側面７７に対し、当接可能に設けられている。したがって、スプロケット１１及び出力軸１６の回転周方向において、図７のように第一リンク５１の外側端部側面７５，７７がストッパ７１，７２のストッパ面７３，７６から離間するときには、スプロケット１１と出力軸１６との間の相対回転位相変化が許容される。一方、図３のように第一リンク５１の外側端部側面７５が遅角側ストッパ７１のストッパ面７３に当接して係止されるときには、出力軸１６がスプロケット１１に対する最遅角位置に保持されるため、位相変化が規制される。また一方、図８のように第一リンク５１の外側端部側面７７が進角側ストッパ７２のストッパ面７６に当接して係止されるときには、出力軸１６がスプロケット１１に対する最進角位置に保持されるため、位相変化が規制される。
尚、吸気弁用のバルブタイミング調整装置１では、内燃機関の停止時に出力軸１６がスプロケット１１に対する最遅角位置に保持され、内燃機関の始動時に出力軸１６が当該最遅角位置からスプロケット１１に対する相対回転を開始することとなる。

図１，３に示すように、スプロケット１１においてストッパ７１，７２の間に位置する二箇所には、接続部１４を回転軸方向へ貫通する排出孔８０，８１が設けられている。各排出孔８０は、断面真円形の円筒孔状に形成されている。接続部１４の内壁面７０において各排出孔８０，８１の入口側は、ストッパ７１，７２間を動く第一リンク５１の外側端部７４に形成された回転軸方向の一面８３が摺接する部分に開口している。特に第一実施形態では、一方の排出孔８０の入口側開口がストッパ面７３の側面７５側に近接して位置しており、他方の排出孔８１の入口側開口がストッパ面７６の側面７７側に近接して位置している。これにより排出孔８０，８１は、スプロケット１１及び出力軸１６の回転周方向に所定間隔をあけて並んでいる。各排出孔８０，８１の出口側は、接続部１４の外壁面８２において軸部１２の同期巻掛部２１と向き合う部分に開口している。

こうした特徴的な構成下、カム軸２の導入流路６へ導入される潤滑油は、出力軸１６の供給流路６３，６４，６２及びスプロケット１１の供給流路６１，６０を順次経由して、スプロケット１１の内部へと供給される。かくして供給された潤滑油は、スプロケット１１の内部の遊星歯車機構４０、リンク機構５０等を潤滑することにより磨耗粉等の異物を含んだ状態となる。しかし、潤滑油は、リンク機構５０の構成要素によって押圧されたり、スプロケット１１の内部へ逐次供給される潤滑油の油圧を受けたりすること等により、排出孔８０，８１から同期巻掛部２１へ向かって排出されることとなる。このように第一実施形態では、潤滑油の交換が可能となっている。尚、第一実施形態において同期巻掛部２１へ向かって排出された潤滑油は、当該同期巻掛部２１とタイミングチェーン２２との潤滑機能も果たすことができる。
以上、ストッパ７１，７２間を動く第一リンク５１が摺接リンクに相当し、タイミングチェーン２２が回転伝達部材に相当する。

ここまで説明した第一実施形態によると、スプロケット１１の内壁面７０において第一リンク５１の回転径方向外側端部７４が摺接する部分に、排出孔８０，８１が開口している。故に、スプロケット１１と第一リンク５１との間へ入り込んだ後、回転するスプロケット１１に働く遠心力によって径方向外側へ移動した潤滑油は、スプロケット１１と第一リンク５１との相対摺動に伴って排出孔８０，８１の内部へと容易に導かれる。これにより、スプロケット１１と第一リンク５１との間には潤滑油が滞留し難くなるので、低温時等に潤滑油が高粘度化したとしても、スプロケット１１と第一リンク５１との間において摺動抵抗が増大することを抑制できる。また特に、機関停止時に出力軸１６を最遅角位置に保持するストッパ７１近傍の排出孔８０は、通常、低温状態となる機関始動時に第一リンク５１の外側端部７４が摺接する部分に開口した形となっているので、摺動抵抗の増大抑制効果を有効に得ることができる。しかも、上述したようにスプロケット１１に不可避的に発生する遠心力を利用することで、潤滑油の排出効率が高くなるので、結果的に摺動抵抗の増大抑制効果も高くなる。さらに、磨耗粉が発生し易いスプロケット１１と第一リンク５１との摺接部分に排出孔８０，８１が開口しているので、そうした磨耗粉は潤滑油と共に要素１１，５１間から除去されることとなる。したがって、このことによっても、摺動抵抗の増大抑制効果が高められる。

また、第一実施形態によると、スプロケット１１及び出力軸１６の回転周方向に排出孔８０，８１が二つ設けられているので、排出孔８０，８１を設けることによるスプロケット１１の強度低下を抑えつつ、摺動抵抗の増大抑制効果を高めることができる。
このように摺動抵抗の増大が抑制される第一実施形態によれば、リンク機構５０の作動不良を防止できる。

さらに第一実施形態によると、第一リンク５１の外側端部７４が回転周方向の両側でストッパ７１，７２により係止されることによって、出力軸１６がスプロケット１１に対して最遅角位置又は最進角位置に保持される。このような構成では、スプロケット１１及び出力軸１６の回転周方向においてストッパ７１，７２のストッパ面７３，７６と第一リンク５１の外側端部側面７５，７７との間に磨耗粉等の異物が滞留し易い。しかし、第一実施形態によると、各ストッパ面７３，７６の側面７５，７７側に近接して排出孔８０，８１が設けられているので、異物は、第一リンク５１のストッパ面７３，７６側への回転により排出孔８０，８１の入口側開口付近に集められて、排出孔８０，８１の内部へと押し出される。これにより、ストッパ面７３，７６と側面７５，７７との間には異物が滞留し難くなるので、それらの面間に異物が噛み込まれてスプロケット１１に対する出力軸１６の保持位置が最遅角位置や最進角位置からずれる事態を防止できる。

またさらに第一実施形態によると、スプロケット１１の外壁面８２においてタイミングチェーン２２が巻き掛けられる同期巻掛部２１と向き合う部分に排出孔８０，８１が開口しているので、潤滑油は排出孔８０，８１から同期巻掛部２１へ向かって排出される。その結果、排出油は、同期巻掛部２１とタイミングチェーン２２との回転に伴って排出孔８０，８１と同期巻掛部２１との間から速やかに取り除かれることとなるため、排出孔８０，８１の出口側開口付近には潤滑油が滞留し難くなる。これにより、スプロケット１１の内部の潤滑油を排出孔８０，８１の内部に留めることなく、逐次排出できる。しかも第一実施形態によると、スプロケット１１の内部へ潤滑油を供給するための流路がスプロケット１１とそれを内外に貫通する出力軸１６とに設けられ、そのうちの一流路６３へカム軸２の導入流路６から内燃機関用の潤滑油が導入されるようになっている。こうした構成によれば、潤滑油の供給経路の一部をバルブタイミング調整装置１と内燃機関とで共有化できるので、コストの削減に繋がる。

加えて第一実施形態によると、上述の如くスプロケット１１と第一リンク５１との間の摺動抵抗が低く抑えられるので、リンク機構５０を迅速に作動させるために電動モータ３０の発生トルクを増大させなくても済む。したがって、省電力且つ小型の電動モータ３０を使用することが可能になる。

（第二実施形態）
図９に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付すことで説明を省略する。
第二実施形態によるスプロケット１００の接続部１０１においてストッパ７１，７２間に位置する箇所には、円筒孔状の排出孔８０，８１の代わりに、長孔状の排出孔１１０が設けられている。この排出孔１１０は、スプロケット１００及び出力軸１６の回転周方向へ連続して延伸する断面円弧形の長孔状であり、当該延伸方向の両端部が各ストッパ７１，７２のストッパ面７３，７６に近接して位置している。第一実施形態の排出孔８０，８１と同様に、排出孔１１０の入口側は、接続部１０１の内壁面７０における第一リンク５１の外側端部７４の摺接部分に開口し、また排出孔１１０の出口側は、接続部１０１の外壁面８２において同期巻掛部２１と向き合う部分に開口している。

このような第二実施形態によると、スプロケット１００及び出力軸１６の回転周方向へ延伸する形状に排出孔１１０が形成されているので、スプロケット１００の内壁面７０と第一リンク５１の外側端部７４との摺接位置によることなく、潤滑油の排出作用が得られる。さらに第二実施形態では、排出孔１１０が遅角側ストッパ７１の近くまで延びていることにより、第一リンク５１の外側端部７４が機関始動時に摺接する部分に排出孔１１０が開口した形となっている。それ故、通常、低温状態となる機関始動時において摺動抵抗の増大抑制効果を確実に得ることができる。
以上、スプロケット１００が、クランク軸と連動して回転する第一回転体に相当する。

（第三実施形態）
図１０，１１に示すように、本発明の第三実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付すことで説明を省略する。
第三実施形態のスプロケット２００は、第一実施形態の排出孔８０，８１とは異なる箇所に、複数の排出孔２１０，２１１を有している。

具体的に排出孔２１０は、スプロケット２００の接続部２０１において回転軸線Ｏを挟む二箇所に設けられている。各排出孔２１０は接続部２０１を回転軸方向に貫通しており、接続部２０１の回転周方向へ連続して延伸する断面円弧形の長孔状に形成されている。接続部２０１の内壁面７０において各排出孔２１０の入口側が開口する部分は、第一リンク５１において第三リンク５３と回り対偶をなす対偶素２２０の回転軸方向の一面２２２が摺接する部分となっている。ここで対偶素２２０は、回り対偶を実現するために第一及び第三リンク５１，５３を共に嵌通する軸体２２１の第一リンク５１における嵌通部分である。そこで本実施形態では、軸体２２１の可動範囲の略全域に亘る長さに排出孔２１０の延伸方向の長さを設定していると共に、軸体２２１と対偶素２２０との境界２２３を孔内部に露出させる位置に排出孔２１０の径方向位置を設定している。尚、各排出孔２１０の出口側は、第一実施形態の排出孔８０，８１と同様に、接続部２０１の外壁面８２において同期巻掛部２１と向き合う部分に開口している。また、軸体２２１については、第三リンク５３に固定されていてもよいし、第三リンク５３と一体に形成されていてもよい。

排出孔２１１は、接続部２０１において回転軸線Ｏを挟む二箇所であって、直近の排出孔２１０とは接続部２０１の回転周方向へずれた箇所に設けられている。各排出孔２１１は接続部２０１を回転軸方向に貫通しており、接続部２０１の回転径方向に長い断面小判形の長孔状に形成されている。内壁面７０において各排出孔２１１の入口側が開口する部分は、第二リンク５２において第三リンク５３と回り対偶をなす対偶素２２４の回転軸方向の一面２２６が摺接する部分となっている。ここで対偶素２２４は、回り対偶を実現するために第二及び第三リンク５２，５３を共に嵌通する可動軸体５５の第二リンク５２における嵌通部分である。そこで本実施形態では、可動軸体５５の可動範囲の略全域に亘る長さに排出孔２１１の長手方向の長さを設定していると共に、可動軸体５５と対偶素２２４との境界２２５を孔内部に露出させる位置に排出孔２１１の径方向位置を設定している。尚、各排出孔２１１の出口側は、第一実施形態の排出孔８０，８１と同様、外壁面８２において同期巻掛部２１と向き合う部分に開口している。また、可動軸体５５については、第三リンク５３に固定されていてもよいし、第三リンク５３と一体に形成されていてもよい。

こうした構成の第三実施形態によると、スプロケット２００の内壁面７０においてリンク５１，５２の対偶素２２０，２２４の摺接部分に排出孔２１０，２１１が開口している。それ故、対偶素２２０，２２４とそれらを嵌通する軸体２２１，５５との間に発生した磨耗粉は、リンク機構５０のリンク作動に伴って排出孔２１０，２１１へと導出され易くなっている。これにより、対偶素２２０，２２４と軸体２２１，５５との間からリンク５１，５２とスプロケット２００との間へ向かう磨耗粉の移動が抑制されるので、リンク５１，５２とスプロケット２００との間における摺動抵抗の増大を抑制できる。また、対偶素２２０，２２４と軸体２２１，５５との間に磨耗粉が蓄積されないので、対偶素２２０，２２４と軸体２２１，５５との相対回転が円滑となる。

さらに第三実施形態では、排出孔２１０，２１１の延伸方向長さが軸体２２１，５５の可動範囲の略全域に亘る長さに設定されていることで、リンク５１，５２の待遇素２２０，２２４が機関始動時に摺接する部分に排出孔２１０，２１１が開口した形となっている。したがって、通常、低温状態となる機関始動時において摺動抵抗の増大抑制効果を確実に得ることができる。

このように、摺動抵抗の増大抑制と相対回転の円滑化とが実現される第三実施形態によれば、リンク機構５０の作動不良を防止できる。
以上、スプロケット２００が、クランク軸と連動して回転する第一回転体に相当し、一対の第一リンク５１及び一対の第二リンク５２がそれぞれ摺接リンクに相当し、一対の第三リンク５３がそれぞれ連繋リンクに相当する。

（第四実施形態）
図１２，１３に示すように、本発明の第四実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付すことで説明を省略する。
第四実施形態では、リンク機構３００に第二リンク５２が設けられず、その代わりにスライド通路３１０がスプロケット３２０の接続部３２１に設けられている。このスライド通路３１０は、接続部３２１において回転軸線Ｏを挟む二箇所に設けられている。各スライド通路３１０は、接続部３２１の内壁面７０から回転軸方向へ突出する二条の突条３１１の間に形成されており、接続部３２１の回転径方向へ連続して延伸する有底長孔状を呈している。各スライド通路３１０には、二つの第三リンク５３に連繋する二つの可動軸体５５のうち対応するものが滑り回り対偶によって連繋している。

リンク機構３００のリンク作動としては、可動軸体５５が案内通路５６に対して相対滑りしないときには、可動軸体５５がスライド通路３１０に対しても相対滑りしないため、出力軸１６はスプロケット３２０に対して相対回転しない。一方、案内通路５６に対して可動軸体５５が回転軸線Ｏからの離間方向へ相対滑りするときには、可動軸体５５がスライド通路３１０に対しても回転軸線Ｏからの離間方向へ相対滑りすることとなるため、出力軸１６がスプロケット３２０に対して遅角方向Ｙへ相対回転する。また一方、案内通路５６に対して可動軸体５５が回転軸線Ｏへの接近方向へ相対滑りするときには、可動軸体５５がスライド通路３１０に対しても回転軸線Ｏへの接近方向へ相対滑りすることとなるため、出力軸１６がスプロケット３２０に対して進角方向Ｘへ相対回転する。

このような第四実施形態においても排出孔８０，８１は、図１２，１３に示すように、接続部３２１の内壁面７０で第一リンク５１の外側端部７４が摺接する部分と、接続部３２１の外壁面８２で同期巻掛部２１と向き合う部分とに開口している。したがって、第一実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
以上、スプロケット３２０が、クランク軸と連動して回転する第一回転体に相当する。

ここまで本発明の複数の実施形態について説明してきたが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。
例えば第一〜第四実施形態では、スプロケット１１，１００，２００，３２０及びタイミングチェーン１９，２２の代わりにプーリ及びタイミングベルトを用い、プーリとクランク軸との間、並びにプーリと他の装置のプーリとの間でタイミングベルトを掛け渡すようにしてもよい。尚、この場合、プーリを中空形状に形成し、スプロケット１１，１００，２００，３２０の収容要素を当該プーリの内部に収容させる。

さらに第一〜第四実施形態では、スプロケット１１，１００，２００，３２０がクランク軸と連動回転すると共に出力軸１６がカム軸２と連動回転するするバルブタイミング調整装置１に本発明を適用した例を説明した。これに対し、スプロケット１１，１００，２００，３２０がカム軸２と連動回転すると共に出力軸１６がクランク軸と連動回転するするバルブタイミング調整装置に本発明を適用してもよい。また、第一〜第四実施形態では、吸気弁についてバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置１に本発明を適用した例を説明した。これに対し、排気弁についてバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置や、吸気弁及び排気弁の双方についてバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置に本発明を適用してもよい。

またさらに第一〜第四実施形態では、ストッパ７１，７２のうち一方又は双方を形成しないようにしてもよい。また、第一〜第四実施形態では、遊星歯車機構４０を設けないで、モータ軸３３を案内回転体５４に直接に連結する又はモータ軸３３と案内回転体５４とを一体に形成してもよい。

加えて第一実施形態では、排出孔８０，８１の間において、接続部１４を内外に貫通する別の排出孔を一つ以上設けてもよい。また、第一実施形態では、横断面が略真円形である円筒孔状の排出孔８０，８１を設ける代わりに、横断面が楕円形、小判形、多角形等の排出孔を設けてもよい。さらにまた、第一実施形態では、排出孔８０，８１のうち一方を設けないようにしてもよい。

また加えて第二及び第三実施形態では、排出孔１１０，２１０の延伸方向の長さを図９，１０に示したものよりも短く又は長く設定してもよいし、排出孔１１０，２１０をその延伸方向において複数に分割してもよい。また、第三実施形態では、排出孔２１１の長手方向の長さを図１０に示したものよりも短く又は長く設定してもよいし、横断面が小判形である長孔状の排出孔２１１を設ける代わりに、横断面が真円形、楕円形、多角形等の排出孔を設けてもよい。さらにまた、第三実施形態では、排出孔２１０，２１１のうち一方を設けないようにしてもよい。

さらに加えて第四実施形態では、円筒孔状の排出孔８０，８１の代わりに、第二実施形態に準ずる長孔状の排出孔１１０を設けてもよい。また、第四実施形態では、スプロケット３２０において第一リンク５１の外側端部７４が摺接する部分に設けられる排出孔８０，８１の代わりに、スプロケット２００において第一リンク５１の対偶素２２０が摺接する部分に設けられる第三実施形態に準じた排出孔２１０を設けてもよい。

第一実施形態のバルブタイミング調整装置を拡大して示す図であって、図３のI−I線断面図である。 第一実施形態のバルブタイミング調整装置を示す図であって、図３のII−II線断面図である。 図２のIII−III線断面図である。 図２のIV−IV線断面図である。 図２のV−V線断面図である。 図２のVI−VI線断面図である。 第一実施形態のリンク機構の作動を説明するための図である。 第一実施形態のリンク機構の作動を説明するための図である。 第二実施形態のバルブタイミング調整装置を示す断面図である。 第三実施形態のバルブタイミング調整装置を示す断面図である。 第三実施形態のバルブタイミング調整装置を拡大して示す図であって、図１０のXI−XI線断面図である。 第四実施形態のバルブタイミング調整装置を示す断面図である。 第四実施形態のバルブタイミング調整装置を拡大して示す図であって、図１２のXIII−XIII線断面図である。

符号の説明

１ バルブタイミング調整装置、２ カム軸、６ 導入流路、１１，１００，２００，３２０ スプロケット（第一回転体）、１２ 軸部、１４，１０１，２０１，３２１ 接続部、１６ 出力軸（第二回転体）、２０ 歯、２１ 同期巻掛部（巻掛部）、２２ タイミングチェーン（回転伝達部材）、３０ 電動モータ、４０ 遊星歯車機構、５０，３００ リンク機構、５１ 第一リンク（摺接リンク）、５２ 第二リンク（摺接リンク）、５３ 第三リンク（連繋リンク）、５５ 可動軸体（軸体）、６２，６３，６４ 供給流路、７０ 内壁面、７１ 遅角側ストッパ、７２ 進角側ストッパ、７３，７６ ストッパ面、７４ 回転径方向外側端部、７５，７７ 側面、８０，８１，１１０，２１０，２１１ 排出孔、８２ 外壁面、８３，２２２，２２６ 一面、２２０，２２４ 対偶素、２２１ 軸体、２２３，２２５ 境界、３１０ スライド通路

Claims (12)

1. クランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する吸気弁及び排気弁のうち少なくとも一方の開閉タイミングを調整する内燃機関のバルブタイミング調整装置であって、
   内部へ供給された潤滑流体を外部へ排出する排出孔を有し、前記クランク軸及び前記カム軸の一方と連動して回転する第一回転体と、
   前記クランク軸及び前記カム軸の他方と連動して回転する第二回転体と、
   前記第一回転体の内部に収容されており、リンク作動によって前記第一回転体と前記第二回転体との間の相対回転位相を変化させるリンク機構と、
   を備え、
   前記リンク機構は、前記リンク作動に伴って前記第一回転体の内壁面に摺接する摺接リンクを有し、
   前記排出孔は、前記内壁面において前記摺接リンクが摺接する部分に開口することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記排出孔は、前記内壁面において前記内燃機関の始動時に前記摺接リンクが摺接する部分に開口することを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整装置。
3. 前記摺接リンクは、回転径方向及び回転軸方向が前記第一回転体と略一致する前記第二回転体から前記回転径方向の外側へ突出し、当該摺接リンクの前記回転軸方向の一面が前記内壁面に摺接し、
   前記排出孔は、前記内壁面において前記摺接リンクの前記回転径方向の外側端部が摺接する部分に開口することを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 前記排出孔は、前記第一回転体及び前記第二回転体の回転周方向に複数設けられることを特徴とする請求項３に記載のバルブタイミング調整装置。
5. 前記排出孔は、前記第一回転体及び前記第二回転体の回転周方向へ延伸する形状に形成されることを特徴とする請求項３又は４に記載のバルブタイミング調整装置。
6. 前記第一回転体及び前記第二回転体の回転周方向において前記外側端部の側面から離間することにより前記相対回転位相の変化を許容し、前記側面を係止することにより前記相対回転位相の変化を規制するストッパ面を、前記第一回転体は有することを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
7. 前記ストッパ面は、前記回転周方向において前記外側端部を挟む両側に設けられることを特徴とする請求項６に記載のバルブタイミング調整装置。
8. 前記リンク機構は、前記摺接リンクと回り対偶により連繋する連繋リンクを有し、当該回り対偶を実現するための軸体が前記摺接リンクの対偶素を嵌通し、
   前記排出孔は、前記内壁面において前記対偶素が摺接する部分に開口することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
9. 前記排出孔は、前記対偶素と前記軸体との境界を孔内部に露出させる位置に設けられることを特徴とする請求項８に記載のバルブタイミング調整装置。
10. 前記第二回転体は、前記第一回転体を内外に貫通する貫通部を有し、前記第一回転体の内部へ供給する潤滑流体を流通させる供給流路が当該貫通部に設けられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
11. 前記第一回転体は、連動する回転体との間で回転伝達部材が巻き掛けられる巻掛部を有し、
    前記排出孔は、前記第一回転体の外壁面において前記巻掛部と向き合う部分に開口することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
12. 前記リンク作動を制御するための制御トルクを発生する電動モータを備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置
    

Images