JPH11229828A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、通常時の応答性を悪化させる
ことなく、低温時のフェイルセーフ性を向上可能なバル
ブタイミング調整装置を提供する。 【解決手段】 チェック弁１１０はベーン４ｂの進角油
圧室８３と遅角油圧室８１とを連通する位置に設けられ
ており、チェック弁１２０はベーン４ｃの進角油圧室８
４と遅角油圧室８２とを連通する位置に設けられてい
る。チェック弁１１０とチェック弁１２０とは、低温時
にのみ、進角油圧室８３と遅角油圧室８１とを連通し、
進角油圧室８４と遅角油圧室８２とを連通することが可
能である。このため、フェイル後の再始動時、進角油圧
室８３から遅角油圧室８１、および進角油圧室８４から
遅角油圧室８２に作動油が流れ、シューハウジング７に
対しベーンロータ４が最遅角位置に移動し、カムシャフ
トがクランクシャフトに対して最遅角位置に保持され
る。したがって、エンジンが確実に始動し、正常運転に
移行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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
ミング調整装置が知られている。

【０００３】ベーン式のバルブタイミング調整装置は、
タイミングプーリとともに回転するハウジング内に、カ
ムシャフトとともに回転するベーンを収容している。そ
して、ハウジングに対するベーンの相対回転位相差を油
圧により調整することにより、カムシャフトとタイミン
グプーリとを相対的に回動させ、エンジンの運転条件に
応じて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調整している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】エンジンバルブの開閉
時期を制御する位相制御のバルブタイミング調整装置で
は、エンジンの安定性向上、燃費の向上、あるいは排気
エミッションを低減することを目的としており、エンジ
ンの低負荷時においては吸入空気量が少ないため、エン
ジンのシリンダ内に燃焼を悪化させる残留排気ガスが少
ないことが望ましい。吸気弁と排気弁とが同時に開いて
いる期間（オーバーラップ期間）において、吸気側はス
ロットルにより負圧であり、排気側は正圧であるので、
排ガスが吸気側に吹き返し、燃焼が悪化したり、失火し
たりする場合がある。このため、排気弁の閉じる時期が
早く、吸気弁の開く時期が遅いことが要求される。ま
た、吸気弁の閉じる時期が遅いと、ポンピングロスを低
減し、燃費を向上することができる。したがって、アイ
ドル運転および始動時には、排気弁の閉じる時期が早
く、吸気弁の開く時期が遅い基本位相に制御する必要が
ある。ここで、この基本位相の吸気側の条件を最遅角と
し、排気側の条件を最進角とする。

【０００５】しかし、エンジンの中負荷以上においては
ＥＧＲ量を制御し、ポンピングロスの低減を内部ＥＧＲ
により行い、燃費の向上と排気エミッションの低減をさ
せるため、吸気側の開弁時期を早くしたり、排気側の閉
弁時期を遅くする必要がある。すなわち、吸気弁を進角
方向に制御し、排気弁を遅角方向に制御する。さらに、
エンジンの全負荷においては、大量の空気をエンジンの
シリンダ内に入れる必要があるため、低速においては早
く吸気弁を閉じてマニホールドへの逆流を防止し、高速
においては空気の慣性を利用して遅く吸気弁を閉じる必
要がある。また排気側は、排気脈動を最大限利用できる
位相に排気弁を制御し、排気脈動を利用することができ
ない場合、最進角に制御する必要がある。すなわち排気
側は、エンジンの低負荷から負荷に応じて、排気弁を最
進角から遅角方向に制御し、再び進角方向に制御する必
要がある。

【０００６】しかしながら、このとき運転条件が変化し
た場合、素早く要求位相に吸排気弁を制御可能なことが
望ましい。吸排気弁の制御が不可能な場合、エンジンの
失火や燃焼不安定などの問題が発生する。通常、エンジ
ンの油圧ポンプはクランクシャフトによって駆動され
る。しかし結果として、エンジンの回転数によって吐出
油量が変化し、低回転時において、吐出油量は低下す
る。このため、特に高油温時、漏れと粘度の低下により
油圧が減少し、アクチュエータの作動が行われなくなる
場合がある。このとき吸気側は、カムシャフトの駆動ト
ルクによって遅角されるため、基本位相となり得る。し
かし排気側は、吸気側と同じ油圧ピストン面積のアクチ
ュエータを適用した場合、基本位置に制御することが不
可能となり、エンジンのシリンダ内に残留ガスが増大
し、失火したり、エンジンが停止したりすることがあ
る。

【０００７】そこで、特開平９−２６４１１０号公報に
開示されるバルブタイミング調整装置では、スプリング
による付勢力を用いて、吸気側を遅角位置あるいは排気
側を進角位置に移動させることにより、上記の課題を解
決している。しかし、上記の従来技術においては、エン
ジンが運転中で、かつバルブタイミングをロックピンが
ロックしない位置で、例えば運転者のクラッチ制御のミ
ス等によりエンジンが停止し、そのまま低温状態に放置
された場合、油圧アクチュエータの特性上、油圧室が密
閉されているため、オイルがアクチュエータ内部に残留
する。このため、作動油は温度が低くなると粘度が高く
なるので、その作動の際に作動油を排出または流入させ
ようとすると、非常に大きな圧力損失が発生する。した
がって、低温時においては、エンジンのオイルポンプが
発生させた作動油は、圧力損失によって油圧アクチュエ
ータの搭載位置まで到達できないため、作動に必要な力
をスプリングによる付勢力だけでは発生することができ
ず、作動が不可能になるという問題があった。

【０００８】さらに、排気側を進角位置に移動させるた
めの付勢力を用いた場合、必要な荷重が増加し体格が大
きくなったり、温度が上昇して粘度が低下した場合、ス
プリング荷重が大きすぎるため、作動に必要な圧力が増
加し、実際の運転条件における応答性が悪化するという
問題があった。また、スプリングによる付勢力の替わり
に機械的なワンウェイクラッチを用いた場合、カムシャ
フトのトルク変動により発生した荷重が圧力損失によっ
てワンウェイクラッチの作動に必要な力を発生すること
ができず、ワンウェイクラッチが作動不能になるという
問題があった。

【０００９】本発明はこのような問題を解決するために
なされたものであり、簡単な構成で、通常時の応答性を
悪化させることなく、低温時のフェイルセーフ性を向上
可能なバルブタイミング調整装置を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
バルブタイミング調整装置によると、進角室と遅角室と
を連通する位置に低温時のみに作動流体を一方向に流す
ことが可能な逆止弁が設けられるので、エンジン暖気後
の比較的高温な通常時には進角室と遅角室とが連通せ
ず、低温時のみに進角室と遅角室とが連通する。このた
め、通常時には、素早く要求位相に吸気弁あるいは排気
弁を制御することが可能であり、低温時には、駆動手段
が発生させた作動流体は圧力損失が少なく、作動に必要
な力を容易に発生することができる。したがって、簡単
な構成で、通常時の応答性を悪化させることなく、低温
時のフェイルセーフ性を向上することができる。

【００１１】本発明の請求項２記載のバルブタイミング
調整装置によると、従動軸は吸気弁を開閉する従動軸で
あって、逆止弁は作動流体が進角室から遅角室に流れる
ように設けられる。このため、低温時には、駆動手段が
発生させた作動流体は進角室から遅角室に流れ、吸気側
を遅角位置に移動させることができる。したがって、低
温時において、排気弁と吸気弁とが重複して開弁するオ
ーバーラップ期間を少なくともエンジン始動可能な程度
に減少可能であるため、フェイル時の再始動を可能なも
のとすることができる。

【００１２】本発明の請求項３記載のバルブタイミング
調整装置によると、従動軸は排気弁を開閉する従動軸で
あって、逆止弁は作動流体が遅角室から進角室に流れる
ように設けられる。このため、低温時には、駆動手段が
発生させた作動流体は遅角室から進角室に流れ、排気側
を進角位置に移動させることができる。したがって、低
温時において、排気弁と吸気弁とが重複して開弁するオ
ーバーラップ期間を少なくともエンジン始動可能な程度
に減少可能であるため、フェイル時の再始動を可能なも
のとすることができる。

【００１３】本発明の請求項４記載のバルブタイミング
調整装置によると、逆止弁はベーン部材に設けられるの
で、簡単な構成で、通常時の応答性を悪化させることな
く、低温時のフェイルセーフ性を効率よく向上すること
ができる。本発明の請求項５記載のバルブタイミング調
整装置によると、逆止弁はハウジング部材に設けられる
ので、簡単な構成で、通常時の応答性を悪化させること
なく、低温時のフェイルセーフ性を効率よく向上するこ
とができる。

【００１４】本発明の請求項６記載のバルブタイミング
調整装置によると、逆止弁が作動する方向に従動軸を付
勢する、すなわち、駆動軸に対して遅角する方向に吸気
側の従動軸を付勢する、あるいは、駆動軸に対して進角
する方向に排気側の従動軸を付勢する付勢手段を設ける
ことにより、エンジン低回転時の吐出油量が少ないとき
や高油温時の油圧が低下したときにおいても、排気弁と
吸気弁とが重複して開弁するオーバーラップ期間を少な
くともエンジン始動可能な程度に減少可能である。した
がって、エンジンの始動性が向上し、エンジンの失火や
燃焼不安定を防止することができる。さらに、吸気弁か
ら吸入した燃料が未燃燃料となって排気弁から排出され
る量を低減することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】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６に示す。図１およ
び図６に示すように、第１実施例のエンジン用バルブタ
イミング調整装置は、ベーン式の吸気用バルブタイミン
グ調整装置１００とベーン式の排気用バルブタイミング
調整装置２００とから構成される。

【００１６】まず、図１、２および図３を用いて吸気用
バルブタイミング調整装置１００について説明する。図
２に示すタイミングプーリ８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
ンクシャフトから駆動力を伝達され、クランクシャフト
と同期して回転する。リア部材５０はプレート部５１お
よび軸受部５２からなり、ボルト５３によりプレート部
５１とタイミングプーリ８と後述するシューハウジング
７とが結合されている。従動軸としてのカムシャフト１
は、タイミングプーリ８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１は、図示し
ないシリンダヘッドにジャーナル部２を介して支持さ
れ、タイミングプーリ８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８およびカムシャ
フト１は図２の左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。

【００１７】シューハウジング７は周壁７１とフロント
部７２とが一体に形成されており、リア部材５０ととも
にハウジング部材を構成している。ベーンロータ４の軸
方向両端面はシューハウジング７のフロント部７２およ
びリア部材５０のプレート部５１により覆われている。
タイミングプーリ８、シューハウジング７およびリア部
材５０は駆動側回転体を構成し、互いにボルト５３によ
り同軸上に結合されている。

【００１８】図３に示すように、シューハウジング７は
周方向にほぼ等間隔に台形状に形成されたシュー７ａ、
７ｂ、７ｃを有している。シュー７ａ、７ｂ、７ｃ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４ａ、４ｂ、４ｃを収容する扇状空間部５５が形成
されており、シュー７ａ、７ｂ、７ｃの内周面は断面円
弧状に形成されている。

【００１９】ベーンロータ４は周方向にほぼ等間隔にベ
ーン４ａ、４ｂ、４ｃを有し、このベーン４ａ、４ｂ、
４ｃがシュー７ａ、７ｂ、７ｃの周方向の間隙に形成さ
れている扇状空間部５５に回動可能に収容されている。
図２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７に対するベーンロータ４の遅角方向、進角方
向を表している。図３において、各ベーンは各扇状空間
部５５の一方の周方向端部に位置し、ベーンロータ４は
シューハウジング７に対し最遅角位置にある。最遅角位
置は、ベーン４ｂの遅角側側面がシュー７ａの進角側側
面に係止されることにより規定されている。図２に示す
ように、ベーンロータ４およびブッシュ６は、ボルト５
によりカムシャフト１に一体に結合されており、従動側
回転体を構成している。ブッシュ６を軸受けするシュー
ハウジング７の反タイミングプーリ側にはカバー５８で
覆われており、カバー５８はボルト５９によりシューハ
ウジング７にねじ固定されている。ボルト５に設けられ
た穴３２はベーンロータ４の周方向端部から漏れた作動
油をシリンダヘッドに戻すものである。

【００２０】カムシャフト１およびブッシュ６はそれぞ
れリア部材５０の軸受部５２およびフロント部７２の内
周壁７２ａに相対回動可能に嵌合している。したがっ
て、カムシャフト１およびベーンロータ４はタイミング
プーリ８およびシューハウジング７に対して同軸に相対
回動可能である。図３に示すように、シール部材９はベ
ーンロータ４の外周壁に嵌合している。ベーンロータ４
の外周壁とシューハウジング７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９によ
り防止している。シール部材９はそれぞれ板ばね１０の
付勢力により周壁７１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９１はベ
ーン４ａの内壁に圧入保持され、このガイドリング９１
にストッパピストン１７が挿入されている。ストッパピ
ストン１７はほぼ同一外径の有底円筒状に形成されてお
り、カムシャフト１の軸方向に摺動可能にガイドリング
９１に収容されている。ストッパピストン１７はスプリ
ング１６によりフロント部７２側に付勢されている。嵌
合リング５４はフロント部７２に形成した嵌合穴に嵌合
しており、嵌合リング５４の内周壁にテーパ穴５４ａが
形成されている。ストッパピストン１７は図３に示す最
遅角位置においてテーパ穴５４ａに嵌合可能である。ス
トッパピストン１７がテーパ穴５４ａに嵌合し、ストッ
パピストン１７がテーパ穴５４ａに回転方向で当接した
状態ではシューハウジング７に対するベーンロータ４の
相対回動は拘束される。つまり、ストッパピストン１７
とテーパ穴５４ａとは最遅角位置において拘束位置にあ
る。ストッパピストン１７、テーパ穴５４ａおよびスプ
リング１６はロック機構を構成している。

【００２２】フランジ部１７ｂの左側の油圧室１８は、
図３に示す油路１９を介して後述する進角油圧室８５と
連通している。また、円筒部１７ａの先端側に形成され
た油圧室２７は、図３に示す油路３１を介して後述する
遅角油圧室８０と連通している。油圧室２７の油圧を受
ける円筒部１７ａの受圧面と、油圧室１８の油圧を受け
るフランジ部１７ｂの受圧面とがそれぞれ油圧室２７と
油圧室１８との作動油から受ける力はテーパ穴５４ａか
らストッパピストン１７を抜け出させる方向に働く。遅
角油圧室８０または進角油圧室８５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１６の付勢力に抗してストッパピストン１７はテーパ
穴５４ａから抜け出す。

【００２３】ストッパピストン１７の位置とテーパ穴５
４ａの位置とは、シューハウジング７に対してベーンロ
ータ４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１が最遅角位置にあるときにス
プリング１６の付勢力によりストッパピストン１７がテ
ーパ穴５４ａに嵌合可能な位置に設定されている。ベー
ン４ａのリア部材５０側にストッパピストン１７の背圧
室３０と連通する連通路２９が形成されている。連通路
２９は最遅角位置において軸受部５２に形成した連通路
２８と連通する。連通路２８は図示しないエンジンの油
潤滑空間に大気開放されているので、最遅角位置におい
て背圧室３０は大気開放されている。したがって、最遅
角位置においてストッパピストン１７の移動が妨げられ
ない。ベーンロータ４が最遅角位置から進角側に回転す
る、つまりストッパピストン１７とテーパ穴５４ａとが
嵌合不能な非拘束位置にベーンロータ４が回転すると、
連通路２９と連通路２８との連通は遮断される。

【００２４】図３に示すように、シュー７ａとベーン４
ａとの間に遅角油圧室８０が形成され、シュー７ｂとベ
ーン４ｂとの間に遅角油圧室８１が形成され、シュー７
ｃとベーン４ｃとの間に遅角油圧室８２が形成されてい
る。また、シュー７ａとベーン４ｂとの間に進角油圧室
８３が形成され、シュー７ｂとベーン４ｃとの間に進角
油圧室８４が形成され、シュー７ｃとベーン４ａとの間
に進角油圧室８５が形成されている。

【００２５】図２に示すように、ベーンロータ４のボス
部４ｄには、ブッシュ６との当接部において円弧状に形
成される油路１３が設けられている。油路１３は、油路
１２を介して全周溝１１を経由して図示しない駆動手段
としての油圧ポンプまたはドレインと連通している。油
圧ポンプはエンジン潤滑油の駆動源を兼ねている。さら
に油路１３は、図３に示すように油路５６、５７を介し
て進角油圧室８３、８４と連通している。また、油圧室
１８は油路４０を介して進角油圧室８５と連通してい
る。

【００２６】図１に示すように、ベーンロータ４には、
カムシャフト１との当接部において円弧状の油路２２と
単独穴２３とが設けられており、油路２２と単独穴２３
とは、ジャーナル部２の全周溝２０を経由して油圧ポン
プまたはドレインと連通している。さらに油路２２と単
独穴２３とは、油路６０、６１、６２によりそれぞれ遅
角油圧室８０、８１、８２と連通しており、図３に示す
油路３１を介して油圧室２７と連通している。

【００２７】ベーンロータ４のベーン４ｂには、進角油
圧室８３と遅角油圧室８１とを連通する位置に逆止弁と
してのチェック弁１１０が設けられている。また、ベー
ン４ｃには、進角油圧室８４と遅角油圧室８２とを連通
する位置に逆止弁としてのチェック弁１２０が設けられ
ている。チェック弁１１０とチェック弁１２０とは、低
温時のみに作動油を一方向に流すことが可能な逆止弁で
あって、低温時にのみ、進角油圧室８３と遅角油圧室８
１とを連通し、進角油圧室８４と遅角油圧室８２とを連
通することが可能である。

【００２８】次に、図４および図５を用いて、チェック
弁１１０の構成を詳細に説明する。ここで、図４は高温
時のチェック弁１１０を示すものであって、図５は低温
時のチェック弁１１０を示すものである。また、チェッ
ク弁１２０はチェック弁１１０と同様の構成であるの
で、説明を省略する。図４および図５に示すように、チ
ェック弁１１０は、ハウジング１１１とボール１１２と
ガイド１１３と形状記憶合金ばね１１４とバイアススプ
リング１１５とから構成されている。ハウジング１１１
は、内部にボール１１２、ガイド１１３、形状記憶合金
ばね１１４およびバイアススプリング１１５を収容して
いる。形状記憶合金ばね１１４は、公知の形状記憶合金
からなり、ガイド１１３の内部に配置されている。バイ
アススプリング１１５は、形状記憶合金ばね１１４の内
側に配置されており、ボール１１２の重量等に逆らっ
て、ボール１１２をハウジング１１１に押付け、ボール
１１２の初期位置を決定するものである。

【００２９】図４に示すように、高温時には、形状記憶
合金ばね１１４は膨張しており、バイアススプリング１
１５とともにボール１１２をハウジング１１１に押付け
ている。このとき、バイアススプリング１１５と形状記
憶合金ばね１１４のばね荷重はカムシャフト１の駆動ト
ルク変動により発生し、進角油圧室８３に加わる油圧が
ボール１１２に作用する力よりも大きく設定されている
ため、進角油圧室８３と遅角油圧室８１との連通は遮断
される。このため、両方向ともに作動油が流れることは
ない。

【００３０】図５に示すように、低温時には、形状記憶
合金ばね１１４は収縮し、ボール１１２とは接触しなく
なる。このため、ボール１１２に作用する荷重はバイア
ススプリング１１５のみとなる。ところが、この荷重は
前述のように、ボール１１２の重量等に逆らう力しかな
く、進角油圧室８３に加わる油圧が上昇すると（このと
き、遅角油圧室８１に加わる油圧は下降する）、容易に
ボール１１２がハウジング１１１から離れて開弁し、進
角油圧室８３から遅角油圧室８１に作動油が流れるのが
可能となる。しかしながら、逆に遅角油圧室８１に加わ
る油圧が上昇し、進角油圧室８３に加わる油圧が下降し
ても、ボール１１２はハウジング１１１に押付けられ、
遅角油圧室８１から進角油圧室８３に作動油が流れるこ
とはない。

【００３１】上述のように、チェック弁１１０は、低温
時にのみ、進角油圧室８３から遅角油圧室８１に作動油
が流れることが可能な構成となっており、また、チェッ
ク弁１２０は、低温時にのみ、進角油圧室８４から遅角
油圧室８２に作動油が流れるのが可能な構成となってい
る。次に、図６を用いて排気用バルブタイミング調整装
置２００について説明する。吸気用バルブタイミング調
整装置１００と実質的に同一構成部分には同一符号を付
す。

【００３２】図６に示すように、ベーンロータ４には、
カムシャフトとの当接部において円弧状の油路２２と単
独穴２３とが設けられており、油路２２と単独穴２３と
は油圧ポンプまたはドレインと連通している。さらに油
路２２と単独穴２３とは、油路６０、６１、６２により
それぞれ進角油圧室８５、８４、８３と連通している。

【００３３】ベーンロータ４のベーン４ｂには、遅角油
圧室８１と進角油圧室８３とを連通する位置に逆止弁と
してのチェック弁１３０が設けられている。また、ベー
ン４ｃには、遅角油圧室８２と進角油圧室８４とを連通
する位置に逆止弁としてのチェック弁１４０が設けられ
ている。チェック弁１３０および１４０は、図４および
図５に示すチェック弁１１０と同様の構成の逆止弁が逆
向きに設置されている。

【００３４】したがって、チェック弁１３０は、低温時
にのみ、遅角油圧室８１から進角油圧室８３に作動油が
流れるのが可能な構成となっており、また、チェック弁
１４０は、低温時にのみ、遅角油圧室８２から進角油圧
室８４に作動油が流れるのが可能な構成となっている。
次に、バルブタイミング調整装置の作動を説明する。

【００３５】(1) エンジン停止時 (1-1) 吸気用バルブタイミング調整装置１００ エンジンが停止すると、進角油圧室８３、８４、８５は
ドレン側に解放され、各遅角油圧室８０、８１、８２に
は作動油圧が加わった状態で保持されるように油圧制御
弁が切替制御される。すると、チェック弁１１０および
１２０により遅角油圧室８１と進角油圧室８３との連
通、および遅角油圧室８２と進角油圧室８４との連通は
遮断されているので、遅角油圧室８１から進角油圧室８
３に作動油が流れることはなく、また、遅角油圧室８２
から進角油圧室８４に作動油が流れることもない。した
がって、シューハウジング７に対しベーンロータ４が図
１に示す最遅角位置に移動し、ロック機構によりリア部
材５０のフロント部７２とベーンロータ４とが結合され
るため、タイミングプーリ８に対してカムシャフト１が
最遅角位置に保持される。

【００３６】(1-2) 排気用バルブタイミング調整装置２
００ エンジンが停止すると、遅角油圧室８０、８１、８２は
ドレン側に解放され、各進角油圧室８３、８４、８５に
は作動油圧が加わった状態で保持されるように油圧制御
弁が切替制御される。すると、チェック弁１３０により
遅角油圧室８１と進角油圧室８３との連通は遮断されて
おり、チェック弁１４０により遅角油圧室８２と進角油
圧室８４との連通は遮断されているので、進角油圧室８
３から遅角油圧室８１に作動油が流れることはなく、ま
た、進角油圧室８４から遅角油圧室８２に作動油が流れ
ることはない。したがって、シューハウジング７に対し
ベーンロータ４が図６に示す最進角位置に移動し、ロッ
ク機構によりリア部材のフロント部とベーンロータ４と
が結合されるので、タイミングプーリに対してカムシャ
フトが最進角位置に保持される。

【００３７】(1-3) 吸気側のカムシャフト１の最遅角状
態と排気側のカムシャフトの最進角状態において、排気
弁と吸気弁との開弁期間が重複しないように設計されて
いるので、エンジンの気筒内に残留する燃焼ガス、いわ
ゆる内部ＥＧＲ量を低減することができ、エンジンは正
常に始動する。 (2) エンジン通常運転時 (2-1) 吸気用バルブタイミング調整装置１００ 各油路および各油圧室に加わる作動油圧が所定圧より大
きくなるまでは、ロック機構によりフロント部７２とベ
ーンロータ４とは結合された状態に保持されているの
で、タイミングプーリ８に対してカムシャフト１は最遅
角位置にある。

【００３８】各油路および各油圧室に所定圧よりも油圧
の大きい作動圧油が導入されると、ロック機構によるフ
ロント部７２とベーンロータ４との結合が解除される。
したがって、遅角油圧室８０、８１、８２、進角油圧室
８３、８４、８５に加わる作動油圧により、シューハウ
ジング７に対してベーンロータ４が相対回動し、タイミ
ングプーリ８に対するカムシャフト１の相対位相差が調
整される。このとき、吸気用バルブタイミング調整装置
１００は高温状態にあるので、チェック弁１１０により
遅角油圧室８１と進角油圧室８３との連通は遮断されて
おり、チェック弁１２０により遅角油圧室８２と進角油
圧室８４との連通は遮断されている。したがって、両方
向ともに作動油が流れることはない。

【００３９】(2-2) 排気用バルブタイミング調整装置２
００ 各油路および各油圧室に加わる作動油圧が所定圧より大
きくなるまでは、ロック機構によりフロント部とベーン
ロータ４とは結合された状態に保持されているので、タ
イミングプーリに対してカムシャフトは最進角位置にあ
る。各油路および各油圧室に所定圧よりも油圧の大きい
作動圧油が導入されると、ロック機構によるフロント部
とベーンロータ４との結合が解除される。したがって、
遅角油圧室８０、８１、８２、進角油圧室８３、８４、
８５に加わる作動油圧により、シューハウジング７に対
してベーンロータ４が相対回動し、タイミングプーリに
対するカムシャフトの相対位相差が調整される。このと
き、排気用バルブタイミング調整装置２００は高温状態
にあるので、チェック弁１３０により遅角油圧室８１と
進角油圧室８３との連通は遮断されており、チェック弁
１４０により遅角油圧室８２と進角油圧室８４との連通
は遮断されている。したがって、両方向ともに作動油が
流れることはない。

【００４０】(2-3) エンジン通常運転時において、素早
く要求位相に吸気弁あるいは排気弁を制御することが可
能であり、内部ＥＧＲ量を低減することができる。した
がって、未燃燃料が排ガス中に排出されることを防止す
るので、排ガスの浄化効果が向上する。 (3) フェイル時 (3-1) 吸気用バルブタイミング調整装置１００ エンジン通常運転中にロック機構によりバルブタイミン
グをロックしない位置で、例えば運転者のクラッチ制御
のミス等によりエンジンが停止し、そのまま低温状態に
放置された場合、チェック弁１１０により進角油圧室８
３から遅角油圧室８１に作動油が流れるのが可能とな
り、チェック弁１２０により進角油圧室８４から遅角油
圧室８２に作動油が流れるのが可能となる。このため再
始動時、図７（Ａ）に示すように、ｔ１においてカムシ
ャフト１に正トルクが作用するとき、進角油圧室８３か
ら遅角油圧室８１に作動油が流れ、また、進角油圧室８
４から遅角油圧室８２に作動油が流れる。したがって、
シューハウジング７に対しベーンロータ４が最遅角位置
に移動し、ロック機構によりリア部材５０のフロント部
７２とベーンロータ４とが結合されるため、最終的にタ
イミングプーリ８に対してカムシャフト１が最遅角位置
に保持される。

【００４１】(3-2) 排気用バルブタイミング調整装置２
００ チェック弁１３０により遅角油圧室８１から進角油圧室
８３に作動油が流れるのが可能となり、チェック弁１４
０により遅角油圧室８２から進角油圧室８４に作動油が
流れるのが可能となる。したがって再始動時、図７
（Ｂ）に示すように、ｔ２においてカムシャフトに負ト
ルクが作用するとき、遅角油圧室８１から進角油圧室８
３に作動油が流れ、遅角油圧室８２から進角油圧室８４
に作動油が流れる。このため、シューハウジング７に対
しベーンロータ４が最進角位置に移動し、ロック機構に
よりリア部材のフロント部とベーンロータ４とが結合さ
れる。したがって、最終的にタイミングプーリに対して
カムシャフトが最進角位置に保持される。

【００４２】(3-3) フェイル後の再始動時において、排
気弁と吸気弁とが重複して開弁するオーバーラップ期間
を少なくともエンジン始動可能な程度に減少可能である
ため、エンジンの気筒内に残留する燃焼ガス、内部ＥＧ
Ｒ量を低減することができ、エンジンを再始動すること
ができる。 以上説明した第１実施例では、フェイル後のエンジン再
始動時において、吸気側のカムシャフト１がクランクシ
ャフトに対して最遅角位置に保持され、排気側のカムシ
ャフトがクランクシャフトに対して最進角位置に保持さ
れるのでエンジンが確実に始動し正常運転状態に移行す
る。

【００４３】（第２実施例）本発明の第２実施例による
エンジン用バルブタイミング装置を図８〜図１１に示
す。図８および図１１に示すように、第２実施例のエン
ジン用バルブタイミング装置は、ベーン式の吸気用バル
ブタイミング装置３００とベーン式の排気用バルブタイ
ミング装置４００とから構成される。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。

【００４４】図８に示すように、ベーンロータ４には、
カムシャフトとの当接部において円弧状の油路２２と単
独穴２３とが設けられており、油路２２と単独穴２３と
は油圧ポンプまたはドレインと連通している。さらに油
路２２と単独穴２３とは、油路６０、６１、６２により
それぞれ遅角油圧室８０、８１、８２と連通している。

【００４５】シューハウジング７のシュー７ｂには、進
角油圧室８４と遅角油圧室８１とを連通する位置に逆止
弁としてのチェック弁３１０が設けられている。チェッ
ク弁３１０は、低温時のみに作動油を一方向に流すこと
が可能な逆止弁であって、低温時にのみ、進角油圧室８
４と遅角油圧室８１とを連通することが可能である。次
に、図９および図１０を用いて、チェック弁３１０の構
成を詳細に説明する。ここで、図９は高温時のチェック
弁３１０を示すものであって、図１０は低温時のチェッ
ク弁３１０を示すものである。

【００４６】図９および図１０に示すように、チェック
弁３１０は、ハウジング３１１とボール３１２とバイア
ススプリング３１３とワックスエレメント３１４とホー
ルドスプリング３１５とから構成されている。ハウジン
グ３１１は、内部にボール３１２、バイアススプリング
３１３、ワックスエレメント３１４およびホールドスプ
リング３１５を収容している。バイアススプリング３１
３は、ボール３１２とワックスエレメント３１４との間
に配置されており、ボール３１２の重量等に逆らって、
ボール３１２をハウジング３１１に押付け、ボール３１
２の初期位置を決定するものである。ワックスエレメン
ト３１４は、公知のワックスエレメントであり、ピスト
ン３１６、シール３１７、スリーブ３１８、ワックス３
１９およびカップ３２０から構成されている。

【００４７】図９に示すように、高温時には、ワックス
エレメント３１４のワックス３１９が膨張しており、ピ
ストン３１６を図９の上方向に押上げている。このピス
トン３１６がバイアススプリング３１３とともにボール
３１２をハウジング３１１に押付けている。このとき、
バイアススプリング３１３のばね荷重とピストン３１６
に働く荷重とはカムシャフトの駆動トルク変動により発
生し、進角油圧室８４に加わる油圧がボール３１２に作
用する力よりも大きく設定されているため、進角油圧室
８４と遅角油圧室８１との連通は遮断される。このた
め、両方向ともに作動油が流れることはない。ただし、
ワックス３１９は温度変化によって膨張し続けるため、
ワックスエレメント３１４は非常に大きな荷重を発生
し、カップ３２０が破損する恐れがある。しかし、必要
以上にピストン３１６に働く荷重はホールドスプリング
３１５がたわむことにより、過大な応力の上昇を防ぐこ
とが可能である。

【００４８】図１０に示すように、低温時には、ワック
ス３１９が収縮してピストン３１６は図１０の下方向に
下降し、ボール３１２とは接触しなくなる。このため、
ボール３１２に作用する荷重はバイアススプリング３１
３のみとなる。ところが、この荷重は前述のように、ボ
ール３１２の重量等に逆らう力しかなく、進角油圧室８
４に加わる油圧が上昇すると（このとき、遅角油圧室８
１に加わる油圧は下降する）、容易にボール３１２がハ
ウジング３１１から離れて開弁し、進角油圧室８４から
遅角油圧室８１に作動油が流れるのが可能となる。しか
しながら、逆に遅角油圧室８１に加わる油圧が上昇し、
進角油圧室８４に加わる油圧が下降しても、ボール３１
２はハウジング３１１に押付けられ、遅角油圧室８１か
ら進角油圧室８４に作動油が流れることはない。

【００４９】上述のように、チェック弁３１０は、低温
時にのみ、進角油圧室８４から遅角油圧室８１に作動油
が流れることが可能な構成となっている。次に、図１１
を用いて排気用バルブタイミング調整装置４００につい
て説明する。吸気用バルブタイミング調整装置３００と
実質的に同一構成部分には同一符号を付す。

【００５０】図１１に示すように、ベーンロータ４に
は、カムシャフトとの当接部において円弧状の油路２２
と単独穴２３とが設けられており、油路２２と単独穴２
３とは油圧ポンプまたはドレインと連通している。さら
に油路２２と単独穴２３とは、油路６０、６１、６２に
よりそれぞれ進角油圧室８５、８４、８３と連通してい
る。

【００５１】シューハウジング７のシュー７ｂには、遅
角油圧室８１と進角油圧室８４とを連通する位置に逆止
弁としてのチェック弁３３０が設けられている。チェッ
ク弁３３０は、図８に示すチェック弁３１０と同様の構
成の逆止弁が逆向きに設置されている。したがって、チ
ェック弁３３０は、低温時にのみ、遅角油圧室８１から
進角油圧室８４に作動油が流れるのが可能な構成となっ
ている。

【００５２】第２実施例においては、フェイル時、吸気
用バルブタイミング調整装置３００はチェック弁３１０
により進角油圧室８４から遅角油圧室８１に作動油が流
れるのが可能となり、排気用バルブタイミング調整装置
４００はチェック弁３３０により遅角油圧室８１から進
角油圧室８４に作動油が流れるのが可能となる。したが
って再始動時、吸気用バルブタイミング調整装置３００
は進角油圧室８４から遅角油圧室８１に作動油が流れ、
シューハウジング７に対しベーンロータ４が最遅角位置
に移動し、ロック機構によりリア部材のフロント部とベ
ーンロータ４とが結合されるため、タイミングプーリに
対してカムシャフトが最遅角位置に保持される。また、
排気用バルブタイミング調整装置４００は遅角油圧室８
１から進角油圧室８４に作動油が流れ、シューハウジン
グ７に対しベーンロータ４が最遅角位置に移動し、ロッ
ク機構によりリア部材のフロント部とベーンロータ４と
が結合されるため、最終的にタイミングプーリに対して
カムシャフトが最遅角位置に保持される。

【００５３】したがって、フェイル後の再始動時におい
て、排気弁と吸気弁とが重複して開弁するオーバーラッ
プ期間を少なくともエンジン始動可能な程度に減少可能
であるため、エンジンの気筒内に残留する燃焼ガス、内
部ＥＧＲ量を低減することができ、エンジンを再始動す
ることができる。以上説明した第２実施例では、フェイ
ル後のエンジン再始動時において、吸気側のカムシャフ
トがクランクシャフトに対して最遅角位置に保持され、
排気側のカムシャフトがクランクシャフトに対して最進
角位置に保持されるのでエンジンが確実に始動し正常運
転状態に移行する。

【００５４】本発明においては、チェック弁が作動する
方向にカムシャフトを付勢する、すなわち、クランクシ
ャフトに対して遅角する方向に吸気側のカムシャフトを
付勢する、あるいは、クランクシャフトに対して進角す
る方向に排気側のカムシャフトを付勢するスプリング等
の付勢手段を設けてもよい。上記の構成とすることで、
エンジン低回転時の吐出油量が少ないときや高油温時の
油圧が低下したときにおいても、排気弁と吸気弁とが重
複して開弁するオーバーラップ期間を少なくともエンジ
ン始動可能な程度に減少可能である。したがって、エン
ジンの始動性が向上し、エンジンの失火や燃焼不安定を
防止することができる。さらに、吸気弁から吸入した燃
料が未燃燃料となって排気弁から排出される量を低減す
ることができる。

【００５５】以上説明した本発明の上記複数の実施例で
は、吸気弁および排気弁の両方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、吸気弁のみを駆動す
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
し、排気弁のみを駆動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。また上記複数の実施例では、
ロック機構を備えたものとして説明したが、ロック機構
を備えない構成にすることも可能である。

【００５６】また上記複数の実施例では、ベーンを三つ
有するベーンロータ４について説明したが、本発明で
は、ベーンの数は構成上可能であれば一つまたはそれ以
上のいくつでも構わない。また上記複数の実施例では、
タイミング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ロータで受け、従動軸としてのカム
シャフトとシューハウジングとを一体に回転させること
も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による吸気用バルブタイミ
ング調整装置を示すものであって、図２のＩ−Ｉ線断面
図である。

【図２】本発明の第１実施例による吸気用バルブタイミ
ング調整装置を示す縦断面図である。

【図３】図２の III−III 線断面図である。

【図４】本発明の第１実施例の高温時のチェック弁を示
す断面図である。

【図５】本発明の第１実施例の低温時のチェック弁を示
す断面図である。

【図６】本発明の第１実施例による排気用バルブタイミ
ング調整装置を示す断面図である。

【図７】本発明の第１実施例の作動を説明するためのも
のであって、（Ａ）は吸気用バルブタイミング調整装置
であり、（Ｂ）は排気用バルブタイミング調整装置であ
る。

【図８】本発明の第２実施例による吸気用バルブタイミ
ング調整装置を示す断面図である。

【図９】本発明の第２実施例の高温時のチェック弁を示
す断面図である。

【図１０】本発明の第２実施例の低温時のチェック弁を
示す断面図である。

【図１１】本発明の第２実施例による排気用バルブタイ
ミング調整装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１ カムシャフト（従動軸） ４ ベーンロータ ４ａ、４ｂ、４ｃ ベーン（ベーン部材） ７ シューハウジング（ハウジング部材） ８ タイミングプーリ ５０ リア部材（ハウジング部材） ５５ 扇状空間部（収容室） ８０、８１、８２ 遅角油圧室（遅角室） ８３、８４、８５ 進角油圧室（進角室） １００、３００ 吸気用バルブタイミング調整装
置 １１０、１２０、１３０、１４０ チェック弁
（逆止弁） １１１ ハウジング １１２ ボール １１３ ガイド １１４ 形状記憶合金ばね １１５ バイアススプリング ２００、４００ 排気用バルブタイミング調整装
置 ３１０、３３０ チェック弁（逆止弁） ３１１ ハウジング ３１２ ボール ３１３ バイアススプリング ３１４ ワックスエレメント ３１５ ホールドスプリング ３１６ ピストン ３１７ シール ３１８ スリーブ ３１９ ワックス ３２０ カップ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、 流体圧力によって前記ハウジング部材と前記ベーン部材
   とのいずれか一方を他方に対して進角方向に相対回動さ
   せる進角室、および流体圧力によって前記ハウジング部
   材と前記ベーン部材とのいずれか一方を他方に対して遅
   角方向に相対回動させる遅角室に作動流体を供給する流
   体駆動式の駆動手段と、 前記進角室と前記遅角室とを連通する位置に設けられ、
   低温時のみに作動流体を一方向に流すことが可能な逆止
   弁と、 を備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 【請求項２】 前記従動軸は吸気弁を開閉する従動軸で
   あって、前記逆止弁は、作動流体が前記進角室から前記
   遅角室に流れるように設けられ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. 【請求項３】 前記従動軸は排気弁を開閉する従動軸で
   あって、前記逆止弁は、作動流体が前記遅角室から前記
   進角室に流れるように設けられ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。
4. 【請求項４】 前記逆止弁は、前記ベーン部材に設けら
   れることを特徴とする請求項１、２または３記載のバル
   ブタイミング調整装置。
5. 【請求項５】 前記逆止弁は、前記ハウジング部材に設
   けられることを特徴とする請求項１、２または３記載の
   バルブタイミング調整装置。
6. 【請求項６】 前記逆止弁が作動する方向に前記従動軸
   を付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項１
   〜５のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。