JP2000179313A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の始動時におけるベーンによる打音
の発生及び始動不良を防止しつつ、その可変制御領域を
拡大させることができる弁開閉時期制御装置を提供す
る。 【解決手段】 回転部材（内部ロータ２０）と前記回転
伝達部材（外部ロータ３０）の相対位相をベーン８０が
凹部３２ａの略中間に位置されて内燃機関が始動可能な
弁開閉時期にある時の所定の相対位相に規制可能な相対
位相規制機構を設け、相対位相規制機構を、回転部材と
回転伝達部材の相対位相が所定の相対位相から所定角度
進角側へ変化した相対位相迄の所定範囲にて回転部材と
回転伝達部材の相対回転を許容する第１規制状態と、所
定の相対位相に回転部材と回転伝達部材の相対位相を規
制する第２規制状態と、第１規制状態及び第２規制状態
における規制を解除する解除状態とに進角用室Ｒ１又は
遅角用室Ｒ２の少なくとも一方の流体圧に応じて切換え
られるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の動弁装
置において吸気弁又は排気弁の開閉時期を制御するため
に使用される弁開閉時期制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の弁開閉時期制御装置の１つとし
て、カムシャフトと共に回転する回転部材に所定範囲で
相対回転可能に外装されクランクシャフトのクランクス
プロケット又はプーリからの回転動力が伝達されると共
に内周部に凹部を有する回転伝達部材と、回転部材に設
けられた複数のベーンと、凹部と回転部材との間に形成
されベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される
複数の流体圧室と、進角用室に流体を給排する第１流体
通路と、遅角用室に流体を給排する第２流体通路と、回
転部材と回転伝達部材の相対位相が所定の位相である時
に回転部材と回転伝達部材の相対位相を規制する相対位
相規制機構とを備えたものがあり、例えば特開平１−９
２５０４号公報や特開平９−２５０３１０号公報に開示
されている。

【０００３】上記した各公報に開示されている弁開閉時
期制御装置においては、第１流体通路を介して進角用室
へ作動流体を供給すると共に第２流体通路を介して遅角
用室から作動油を排出することにより、回転部材が回転
伝達部材に対してベーンが凹部の進角側の周方向端面に
当接する最大進角位置までの任意な位置に進角方向へ回
転して弁開閉時期が進角され、第２流体通路を介して遅
角用室へ作動流体を供給すると共に第１流体通路を介し
て進角用室から作動油を排出することにより、回転部材
が回転伝達部材に対してベーンが凹部の遅角側の周方向
端面に当接する最大遅角位置までの任意な位置に遅角方
向へ回転して弁開閉時期が遅角される。

【０００４】また、上記した各公報に開示されている弁
開閉時期制御装置においては、内燃機関の運転中、カム
シャフトに作用する変動トルクにより回転部材には常に
遅角方向への力が作用しており、内燃機関の停止時に流
体圧室への作動油の供給が停止されると、流体圧室の油
圧によってベーンを保持できなくなり、回転部材は回転
伝達部材に対して遅角方向へ回転し（クランクシャフト
が完全に停止するまでの間）、回転部材と回転伝達部材
は停止直前の両者の相対位相に応じた相対位相で停止す
る。この状態にて内燃機関が始動されると、上記した遅
角方向への力により回転部材は回転伝達部材に対して遅
角方向へ回転し、ベーンが凹部の遅角側の周方向端面に
当接する最大遅角位置での位相となる。この状態にて内
燃機関が始動されると、流体圧室の油圧が上昇し該油圧
によりベーンを保持することができるようになるまでは
不安定な状態となり、カムシャフトに作用する変動トル
クによってベーンが振動し、凹部の周方向端面と繰り返
して衝突して打音が生じたりするので、これを回避する
ために、相対位相規制機構により回転部材と回転伝達部
材との相対位相が最大遅角位置にて規制されるようにな
っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関の
高速回転域では、ピストンが上死点に向かい始めても、
吸気が慣性により更にシリンダ内へ入り込もうとするた
め、吸気弁の閉時期を遅らせることにより体積効率が向
上して内燃機関の出力向上を図ることができることが知
られている。

【０００６】しかしながら、上記した各公報に開示され
る弁開閉時期制御装置を吸気弁の開閉時期を制御するた
めに用いる場合には、最大遅角位置での弁開閉時期は、
上記したように内燃機関の始動時に吸気が可能な時期に
設定される必要があるため、高速回転域において吸気弁
の閉時期を遅らせて吸気の慣性による体積効率の向上を
図ることができない。これは、最大遅角位置での弁開閉
時期を吸気の慣性による体積効率の向上が可能な時期に
設定すると、最大遅角位置での内燃機関の始動時に、ピ
ストンが下死点を過ぎ上死点に向かい始めても吸気弁が
開いていて、また吸気に慣性がないため、一度吸入した
吸気が逆流して排出してしまい、圧縮比が上がらずに、
燃焼ができない状態が発生し、内燃機関の始動が困難と
なるからである。尚、この問題は、最大遅角位置での弁
開閉時期を吸気の慣性による体積効率の向上が可能な時
期に設定しなくても、上記した各公報に開示される弁開
閉時期制御装置のように、最大遅角位置での弁開閉時期
を始動時に吸気が可能な時期に設定した場合であって
も、吸気弁の閉時期がピストンの下死点後に設定されて
いると、気圧の低い高所等では発生しやすい。

【０００７】また、上記した各公報に開示される弁開閉
時期制御装置を排気弁の開閉時期を制御するために用い
る場合にも、排気弁の閉時期を同様に遅らせると、吸気
弁と排気弁のオーバーラップ期間が長くなり、内部ＥＧ
Ｒ量（排気ガス再循環量）が増大して内燃機関の始動性
の低下を招く。

【０００８】これら問題を解消すべく、回転部材と回転
伝達部材との相対位相が吸気の慣性による体積効率の向
上が可能な弁開閉時期に対応する最遅角位置よりも所定
角度だけ進角した中間位置にて相対位相規制機構により
規制されるようにした装置が特開平９−３２４６１３号
公報に提案されている。しかしながら、この装置におい
ては、内燃機関の停止時に上記したように回転部材が回
転伝達部材に対して遅角方向へ回転する際、回転部材と
回転伝達部材の相対位相が所定の中間位置になるのは一
瞬であるため、相対位相規制機構により所定の中間位置
に回転部材と回転伝達部材の相対位相を規制することが
できない場合があり、内燃機関の始動不良及び内燃機関
の始動時におけるベーンと回転伝達部材の凹部の周方向
端面との衝突による打音の発生を確実に防止することは
できない。

【０００９】それゆえ、本発明は、内燃機関の始動時に
おけるベーンによる打音の発生及び始動不良を確実に防
止しつつ、その可変制御領域を拡大させることができる
弁開閉時期制御装置を提供することを、その課題とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に講じた本発明の技術的手段は、内燃機関のクランクシ
ャフト又はカムシャフトの一方と共に回転する回転部材
と、該回転部材に所定範囲で相対回転可能に装着され前
記クランクシャフト又は前記カムシャフトの他方と共に
回転すると共に、内部に凹部を有する回転伝達部材と、
前記回転部材に設けられ前記凹部を進角用室と遅角用室
とに二分するベーンと、前記回転部材と前記回転伝達部
材の相対位相を前記ベーンが前記凹部の略中間に位置さ
れて前記内燃機関が始動可能な弁開閉時期にある時の所
定の相対位相に規制可能な相対位相規制機構とを備え、
前記進角用室及び前記遅角用室へ印加される流体圧によ
って前記回転部材と前記回転伝達部材が相対回転し、前
記クランクシャフトの回転位相に対する前記カムシャフ
トの回転位相が変更させられることによって前記カムシ
ャフトにより駆動される弁の開閉時期を変更制御する弁
開閉時期制御装置において、前記相対位相規制機構を、
前記回転部材と前記回転伝達部材の相対位相が前記所定
の相対位相から所定角度進角側へ変化した相対位相迄の
所定範囲にて前記回転部材と前記回転伝達部材の相対回
転を許容する第１規制状態と、前記所定の相対位相に前
記回転部材と前記回転伝達部材の相対位相を規制する第
２規制状態と、前記第１規制状態及び前記第２規制状態
における規制を解除する解除状態とに前記進角用室又は
前記遅角用室の少なくとも一方の流体圧に応じて切換え
られるようにしたことである。

【００１１】上記した手段によれば、内燃機関の停止時
に流体圧室への作動流体の供給が停止されると、進角用
室及び遅角用室の流体圧によってベーンを保持できなく
なり、回転部材は回転伝達部材に対して遅角方向へ回転
する。このとき、内燃機関の停止直前の回転部材と回転
伝達部材の相対位相が上記所定の相対位相から所定角度
進角側へ変化した相対位相迄の所定範囲内又は上記所定
の相対位相から最進角時の相対位相迄の範囲内にあれ
ば、相対位相規制機構は、内燃機関の停止により先ず第
１規制状態となる。回転部材が回転伝達部材に対して遅
角方向に回転して所定の相対位相になると、相対位相規
制機構は第２規制状態となり、回転部材と回転伝達部材
の相対位相を所定の相対位相に規制する。また、回転部
材と回転伝達部材の相対位相が所定の相対位相から最遅
角時の相対位相迄の範囲内に位置される状態で内燃機関
が停止した場合には、内燃機関の始動時にカムシャフト
に作用する変動トルクにより回転部材が回転伝達部材に
対して進角方向に回転して回転部材と回転伝達部材の相
対位相が所定の相対位相になった時に、相対位相規制機
構が第２規制状態となり回転部材と回転伝達部材の相対
位相を所定の相対位相に規制する。従って、内燃機関の
始動時には相対位相規制機構により回転部材と回転伝達
部材の相対位相が内燃機関が始動可能な弁開閉時期にあ
る時の所定の相対位相に規制され、内燃機関の始動時に
ベーンが回転伝達部材の凹部の周方向端面に衝突して打
音が発生するのが的確に防止される。

【００１２】また、内燃機関の始動時の弁開閉時期が上
記した所定の相対位相時に得られるので、最遅角位置で
は所定の相対位相時よりも更に弁の開閉時期を遅らせる
ことができ、吸気の慣性を利用して体積効率の向上を図
ることが可能となると共に、始動時の弁開閉時期を進角
させることができ、圧縮比低下等による内燃機関の始動
不良を防止することが可能となる。

【００１３】上記した手段においては、相対位相規制機
構を、回転伝達部材に所定角度相対回転可能且つ進角用
室又は遅角用室の少なくとも一方の流体圧に応じて軸方
向に相対移動可能に設けられる可動部材と、該可動部材
を回転部材に向けて付勢する付勢部材と、可動部材に設
けられ、回転部材に形成された受容孔に回転部材と回転
伝達部材の相対位相が所定の相対位相の時に嵌入可能で
あると共に、回転伝達部材に形成されて周方向に延在す
る制限孔に回転部材と回転伝達部材の相対位相が所定範
囲にある時に嵌入可能である第１規制部材と、該第１規
制部材の制限孔への嵌入時に回転部材の回転伝達部材に
対する遅角側への相対回転を規制する第２規制部材とか
ら構成しても良い。この場合には、付勢部材は、可動部
材を回転伝達部材に対して進角側に付勢するのが望まし
い。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従った弁開閉時期
制御装置の一実施形態を図面に基づき、説明する。

【００１５】図１乃至図１２に示した弁開閉時期制御装
置の一実施形態は、当該内燃機関のシリンダヘッド１３
０に回転自在に支持されたカムシャフト１０の先端部
（図１の左端）に一体的に組付けた内部ロータ２０から
なる回転部材と、内部ロータ２０に所定範囲で相対回転
可能に外装された外部ロータ３０、フロントプレート４
０、ケース５０、リアプレート６０及び外部ロータ３０
の外周に一体的に設けたタイミングスプロケット３１か
ら成る回転伝達部材と、内部ロータ２０に組付けた４枚
のベーン８０と、ケース５０内に収容される可動プレー
ト（可動部材）７０等からなる相対位相規制機構等によ
って構成されている。尚、タイミングスプロケット３１
には、周知のように、クランクシャフト１４０から図示
しないクランクスプロケットとタイミングチェーン１４
１を介して図２の時計方向に回転動力が伝達されるよう
に構成されている。

【００１６】カムシャフト１０は、吸気弁を開閉する図
示しない周知のカムを有していて、内部にはカムシャフ
ト１０の軸方向に延びる進角通路１１と遅角通路１２が
設けられている。進角通路１１は、カムシャフト１０に
設けた径方向の通路及び環状溝１４とシリンダヘッド１
３０に設けた接続通路１３２を通して制御弁１００の接
続ポート１０１に接続されている。また、遅角通路１２
は、カムシャフト１０に設けた径方向の通路及び環状溝
１３とシリンダヘッド１３０に設けた接続通路１３１及
び切換弁１２０を介して制御弁１００の接続ポート１０
２に接続されている。

【００１７】制御弁１００は、ソレノイド１０３へ通電
することにより図示しないハウジング内に軸方向に移動
可能に嵌挿されたスプール１０４をスプリング１０５に
抗して図１の左方向へ移動できるものであり、非通電時
には当該内燃機関によって駆動されるオイルポンプＰに
接続された供給ポート１０６が接続ポート１０２に連通
すると共に、接続ポート１０１が排出ポート１０７に連
通するように、また通電時には供給ポート１０６が接続
ポート１０１に連通すると共に、接続ポート１０２が排
出ポート１０７に連通するように構成されている。この
ため、ソレノイド１０３の非通電時には遅角通路１２に
作動油が供給され、通電時には進角通路１１に作動油が
供給され、ソレノイド９５の通電が図示しない制御装置
によりデューティ制御される。

【００１８】切換弁１２０は、接続通路１３１中に介装
されていて、ソレノイド１２２へ通電することにより図
示しないハウジング内に軸方向に移動可能に嵌挿された
スプール１２１をスプリング１２３に抗して図１の右側
へ移動できるものである。切換弁１２０は、ソレノイド
１２２の非通電時には接続通路１３１と制御弁１００の
接続ポート１０２とを連通し、ソレノイド１２２の通電
時には接続通路１３１と制御弁１００の接続ポート１０
２との連通を遮断し且つ、接続通路１３１を分岐通路１
３３を介してドレンに連通するように構成されている。
尚、ソレノイド１２２への通電は図示しない制御装置に
よりオン・オフ制御される。

【００１９】内部ロータ２０は、単一の取付ボルト８２
によってスリーブ８３を介してカムシャフト１０に一体
的に固着されている。内部ロータ２０は、４枚の各ベー
ン８０を夫々径方向に移動可能に取り付けるためのベー
ン溝２０ａを有すると共に、図１及び図２に示すよう
に、カムシャフト１０及び内部ロータ２０と外部ロータ
３０の相対位相が後述する所定の位相（図２に示すベー
ンの中立位置）となったときロックピン（第１規制部
材）９０の頭部が所定量嵌入可能な受容孔２５と、各ベ
ーン８０によって区画された進角用室Ｒ１に進角通路１
１から作動油を給排する通路２４と、カムシャフト１０
の先端面に対向する側の一端面に形成され遅角通路１２
に連通する環状溝２１と、該環状溝２１から軸方向に内
部ロータ２０の他端面側に延びる４つの通路２２と、各
ベーン８０によって区画された遅角用室Ｒ２に遅角通路
１２から作動油を環状溝２１及び通路２２を通して給排
するように各通路２２と各遅角用室Ｒ２を夫々連通する
通路２３と、１つの通路２４に一端を連通されて他端が
内部ロータ２０の他端面に開口する通路２７とを有して
いる。受容孔２５は、内部ロータ２０の他端面に開口す
るように軸方向に形成されていて、受容孔２５の内周面
には軸方向に延びる連通溝２８が形成されている。ま
た、内部ロータ２０の他端面には、周方向に延びる長孔
状の規制孔２６が形成されている。尚、各ベーン８０
は、ベーン溝２０ａの底部に収容したベーンスプリング
８１（図１参照）によって径方向外方に付勢されてい
る。

【００２０】外部ロータ３０は、内部ロータ２０の外周
に所定範囲で相対回転可能に組付けられていて、その一
側にフロントプレート４０とケース５０が接合されると
共に、その他側にリアプレート６０が接合されている。
これら外部ロータ３０、フロントプレート４０、ケース
５０及びリアプレート６０は、４本の連結ボルト８５に
よって一体的に連結されている。また、外部ロータ３０
の内周には所定の周方向間隔で４個の突部３２が径方向
内方に向けて夫々突出形成されていて、これら突部３２
の内周面が内部ロータ２０の外周面に摺接する構成で外
部ロータ３０が内部ロータ２０に回転自在に支承されて
いる。

【００２１】各ベーン８０は、先端の断面形状が円弧形
状であり、両プレート４０、６０間にて内部ロータ２０
のベーン溝２０ａに径方向に移動可能に取り付けられて
いて、外部ロータ３０の各突部３２間の凹部３２ａと、
内部ロータ２０と、フロントプレート４０と、リアプレ
ート６０との間に形成される流体圧室Ｒ０を進角用室Ｒ
１と遅角用室Ｒ２とに二分している。本実施形態におい
ては、外部ロータ３０に形成した１つの突部（図２にお
いて左側の突部）３２の周方向端面にベーン８０が当接
することにより、当該弁開閉時期制御装置により調整さ
れる位相（内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対回転
量）が所定範囲に制限されるようになっている。

【００２２】フロントプレート４０には、図２に示すよ
うに、内部ロータ２０と外部ロータ３０の上記した所定
範囲の相対回転時に内部ロータ２０の通路２７に常時連
通する長孔４３が周方向に延在して形成されている（最
遅角時を示す図７及び最進角時を示す図９参照）。ま
た、フロントプレート４０には、内部ロータ２０と外部
ロータ３０の相対位相が後述する図２に示す所定の位相
から図９に示す最進角時の位相迄の範囲にあるときにロ
ックピン９０の頭部が嵌入可能な制限孔４２が周方向に
延在して形成されていると共に、図２に示す所定の位相
にあるときに内部ロータ２０の規制孔２６に重なり合う
ように周方向に延びる規制孔４１が形成されている。
尚、図２には両規制孔２６、４１が理解し易いように両
規制孔２６、４１を周方向にずらして示してあるが、図
３に後述する規制ピン９１と両規制孔２６、４１の関係
を示すように両規制孔２６、４１は周方向に重なり合う
ように形成される。制限孔４２の内周には、図１及び図
２に示すように、内部ロータ２０と外部ロータ３０の相
対位相が図２に示す所定の位相にあるときに連通溝２８
と連通可能な連通溝４４が形成されている。尚、本実施
形態においては、内部ロータ２０と外部ロータ３０の相
対位相が後述する図２に示す所定の位相から図９に示す
最進角時の位相の範囲にあるときにロックピン９０の頭
部が嵌入可能であるように制限孔４２を設けたが、制限
孔４２を所定の位相から所定角度進角した位相迄の範囲
にあるときにロックピン９０の頭部が嵌入可能であるよ
うに形成しても良い。

【００２３】ケース５０は、円筒状を呈し、その一端側
に形成される外方フランジ部にて連結ボルト８５により
両プレート４０、６０と共に外部ロータ３０に連結され
ている。ケース５０の他端側には、スリーブ８３が回転
自在に嵌挿される内孔を有する内方フランジ部が形成さ
れている。ケース５０内には、その外周面をシール部材
７２を介してケース５０内周面に液密的に摺接すると共
に、その内周面をスリーブ８３の外周面に液密的に摺接
する可動プレート７０が、軸方向に移動可能且つ、回転
可能に収容されている。これにより、ケース５０内にて
フロントプレート４０とフロントプレート４０に対向す
る可動プレート７０の一側面との間に、通路２７、制限
孔４２及び受容孔２５に常時連通し、進角通路１１より
作動油が給排される作動室Ｒ３が区画形成されている
（図５、図６、図１１、図１２参照）。尚、図示はして
いないが、可動プレート７０の一側面の内周端には環状
又は同心円上に位置する複数の凸部が形成されていて、
作動室Ｒ３に作動油が供給されていないときにはトーシ
ョンコイルスプリング８４により凸部がフロントプレー
ト４０に当接することで作動室Ｒ３の容積（可動プレー
ト７０の受圧面積）が確保されるようになっている。ケ
ース５０の内方フランジ部に対向する可動プレート７０
の他側面の内周端には、ケース５０の内方フランジ部に
当接して可動プレート７０の軸方向移動を制限する筒部
７１が設けられている。また、可動プレート７０には、
図４に示すように、内部ロータ２０の規制孔２６及びフ
ロントプレート４０の規制孔４１に嵌入される規制ピン
９１が軸方向に圧入固定されている。これにより、可動
プレート７０はケース５０に対して所定の角度だけ相対
回転可能とされている。尚、規制ピン９１は、可動プレ
ート７０がトーションコイルスプリング８４に抗して最
大量軸方向に移動した図６に示す状態にあっても、常に
規制孔２６、４１に嵌入している。図６において、５０
ａは可動プレート７０がトーションコイルスプリング８
４に抗して最大量軸方向に移動した時に規制ピン９１が
当接するようにケース５０に一体に設けられたストッパ
である。

【００２４】ケース５０内には、一端８４ａをケース５
０の内方フランジ部に係止され、他端８４ｂを可動プレ
ート７０に係止されたトーションコイルスプリング８４
が配設されている。これにより、可動プレート７０はフ
ロントプレート４０側に常時軸方向に付勢されていると
共に、ケース５０に対して進角側（図２において時計方
向）に常時付勢されている。

【００２５】内部ロータ２０の規制孔２６とフロントプ
レート４０の規制孔４１は、トーションコイルスプリン
グ８４により可動プレート７０及び規制ピン９１を介し
て内部ロータ２０が外部ロータ３０に対して図７に示す
最遅角位置から図２に示す所定の位相迄の範囲にて進角
側に所定の付勢力で付勢されるように位置決めされてい
る。即ち、内部ロータ２０が外部ロータ３０に対して図
２に示す所定の位相から遅角側に相対回転する時にはト
ーションコイルスプリング８４の付勢力が内部ロータ２
０に進角側に作用し（内部ロータ２０が可動プレート７
０と共に外部ロータ３０に対して遅角側に回転する）、
内部ロータ２０が外部ロータ３０に対して図２に示す所
定の位相から進角側に相対回転する時にはトーションコ
イルスプリング８４の付勢力が内部ロータ２０に作用し
ないようになっている（内部ロータ２０が外部ロータ３
０及び可動プレート７０に対して進角側に回転する）。

【００２６】ロックピン９０は、図１及び図２に示すよ
うに、内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が図
２に示す所定の位相にあるときに制限孔４２及び受容孔
２５にその頭部を嵌入可能となるように可動プレート７
０に圧入固定されている。

【００２７】ところで、カムシャフト１０を駆動するた
めに必要なトルクは、一定ではなく、図示しない吸気弁
の開閉駆動に基いて変動している。即ち、このトルク
は、カムシャフト１０が吸気弁を開弁する際に生じる遅
角側トルク（カムシャフト１０を遅角方向へ回転させる
ように作用するトルク）の最大値とカムシャフト１０が
吸気弁を閉弁させる際に生じる進角側トルクの最大値と
の間で周期的に変動している。この変動トルクの遅角側
トルクの最大値は進角側トルクの最大値よりも大きく、
そのため、変動トルクの平均値は遅角側トルク側に存在
している。従って、内燃機関の運転中、変動トルクは、
平均的にカムシャフト１０を遅角側に回転させるように
作用している。本実施形態においては、トーションコイ
ルスプリング８４のねじれ方向（回転方向）の付勢力
が、上記変動トルクの平均値相当に設定されている。

【００２８】また、本実施形態においては、上記したよ
うにカムシャフト１０及び内部ロータ２０と外部ロータ
３０の相対位相が、各ベーン８０が各流体圧室Ｒ０内に
て中立位置にある図２に示す所定の位相の時（ベーンが
図２の左側の突部３１の進角側の周方向端面及び遅角側
の周方向端面にも当接しない位置にある中間位相の時）
にロックピン９０の頭部と受容孔２５が対向するように
なっていて、この所定の相対位相にある時、図示しない
吸気弁の開閉時期が内燃機関の始動が可能な時期になる
ように設定されている。

【００２９】上記のように構成した本実施形態の弁開閉
時期制御装置においては、内燃機関が始動され各進角用
室Ｒ１及び各遅角用室Ｒ２に所定油圧が供給される所定
の中間位相（図２において、作動室Ｒ３に設定油圧（上
記した所定油圧よりも低い油圧）以上の作動油が供給さ
れて可動プレート７０がトーションコイルスプリング８
４の付勢力に抗して移動し、ロックピン９０の頭部が受
容孔２５及び制限孔４２から図５に示すように抜け出て
いて、外部ロータ３０と内部ロータ２０の相対回転が許
容されている状態）でのバランス状態（各進角用室Ｒ１
内の進角油圧による押圧力が、各遅角用室Ｒ２内の遅角
油圧による押圧力と、カムシャフト１０に作用する変動
トルクにより内部ロータ２０に作用している遅角方向へ
の力との和とバランスしている状態）において、内燃機
関の運転状態に応じて、制御弁１００のソレノイド１０
３へ供給される電流のデューティ比を適宜調整すること
で、カムシャフト１０により駆動される図示しない吸気
弁の開閉時期が制御される。

【００３０】即ち、制御弁１００のソレノイド１０３へ
供給される電流のデューティ比を高くすると、進角通路
１１と通路２４を通して各進角用室Ｒ１に作動油が供給
されると共に、各遅角用室Ｒ２から各通路２３、２２と
遅角通路１２と制御弁１００等を通して作動油が排出さ
れ、内部ロータ２０と各ベーン８０が外部ロータ３０、
両プレート４０、６０、ケース５０及び可動プレート７
０に対して進角側（図２の時計方向）に相対回転する。
これにより、クランクシャフト１４０の回転位相に対す
るカムシャフト１０の回転位相が進められ、カムシャフ
ト１０により駆動される吸気弁の開閉時期が進角され
る。尚、この進角側への位相変更時には、規制ピン９１
はトーションコイルスプリング８４により図１０に示す
ようにフロントプレート４０の規制孔４１の進角側端面
に弾撥的に当接していて、内部ロータ２０は規制孔２６
によりトーションコイルスプリング８４の付勢力を受け
ることなく外部ロータ３０等に対して相対的に回転され
る。また、この進角側への相対回転量（最大進角量）
は、図９に示すように、１つのベーン（図９の左下のベ
ーン）８０が突部（図９の左側の突部）３２の遅角側端
面に当接することにより制限される。

【００３１】また、制御弁１００のソレノイド１０３へ
供給される電流のデューティ比を低くすると、遅角通路
１２と各通路２２、２３を通して各遅角用室Ｒ２に作動
油が供給されると共に、各進角用室Ｒ１から各通路２４
と進角通路１１と制御弁１００等を通して作動油が排出
され、内部ロータ２０と各ベーン８０が可動プレート７
０と一体となって外部ロータ３０、両プレート４０、６
０及びケース５０に対してトーションコイルスプリング
８４の付勢力に抗して遅角側（図２の反時計方向）に相
対回転する。これにより、クランクシャフト１４０の回
転位相に対するカムシャフト１０の回転位相が遅らさ
れ、カムシャフト１０により駆動される吸気弁の開閉時
期が遅角される。尚、この遅角側への位相変更時には、
図８に示すように、規制ピン９１がトーションコイルス
プリング８４により内部ロータ２０の規制孔２６の進角
側端面に弾撥的に当接することで、内部ロータ２０と可
動プレート７０が一体となって外部ロータ３０等に対し
て相対的に回転される。また、この遅角側への相対回転
量（最大遅角量）は、図７に示すように、１つのベーン
（図示左上のベーン）８０が突部（図７の左側の突部）
３２の進角側端面に当接することにより制限される。
尚、最遅角位置を除く進角側及び遅角側への位相変換制
御中は、可動プレート７０の大きな受圧面積に作用する
作動室Ｒ３内の作動油圧によりロックピン９０の頭部が
図５に示すように受容孔２５及び制限孔４２から抜け出
ていて、ロックピン９０によるロックが解除されてい
る。最遅角位置にては、作動室Ｒ３がドレンに連通され
て可動プレート７０がフロントプレート４０側に移動す
るものの、ロックピン９０の頭部とフロントプレート４
０の制限孔４２が対向していないため、ロックされず、
最遅角位置から進角側への位相変換時に進角通路１１か
ら作動室Ｒ３に供給される作動油圧により可動プレート
７０は直ぐに図５に示す位置に移動する。また、上記し
た位相変更制御中、切換弁１２０は非通電状態にあり、
接続通路１３１とドレンとの連通を遮断している。

【００３２】本実施形態においては、上記したように内
部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が、各ベーン
８０が各流体圧室Ｒ０内にて中立位置（図２に示す位
置）にあり、ロックピン９０の頭部と受容孔２５及び制
限孔４２が対向する所定位相にある時、図示しない吸気
弁の開閉時期が内燃機関の始動が可能な時期になるよう
に設定されている。そのため、この中立位置から１つの
ベーン８０が突部３２の進角側端面に当接する最遅角位
置までは内燃機関が始動可能な弁開閉時期よりも更に弁
の開閉時期を遅らせることができ、内燃機関の高速回転
時に、上記したように制御弁１００を制御して中立位置
より遅角側へ位相変更し、内燃機関の始動が困難な時期
まで図示しない吸気弁の閉時期を遅らせることで、吸気
の慣性により体積効率が向上し、内燃機関の出力向上を
図ることができる。

【００３３】内燃機関の停止時には、オイルポンプＰの
駆動が停止されて流体圧室Ｒ０への作動油の供給が停止
されると共に、制御弁１００が非通電状態とされる。こ
れにより、進角用室Ｒ１内の進角油圧による押圧力と遅
角用室Ｒ２内の遅角油圧による押圧力がベーン８０に作
用しなくなり、内部ロータ２０及びカムシャフト１０に
は、上記した変動トルクの平均値（内燃機関のクランク
シャフト１４０が完全に停止するまでの間）とトーショ
ンコイルスプリング８４の付勢力（内部ロータ２０と外
部ロータ３０の相対位相が所定の中間位相から最遅角位
置の位相迄の範囲にあるとき）のみが作用しており、停
止直前の内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相に
応じて停止時の内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対
位相が決まることになる。この時、停止時の内部ロータ
２０と外部ロータ３０の相対位相が、ロックピン９０の
頭部と受容孔２５及び制限孔４２が対向する所定位相に
あれば、図１に示すように、トーションコイルスプリン
グ８４によりロックピン９０の頭部が制限孔４２及び受
容孔２５内に嵌入し（第２規制状態）、内部ロータ２０
と外部ロータ３０の相対位相が保持（ロック）される。
尚、このとき、連通溝４４、２８により受容孔２５内に
作動油が閉じ込められることがないので、ロックピン９
０の嵌入が阻害されることはない。また、停止直前の内
部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が、ロックピ
ン９０の頭部と受容孔２５及び制限孔４２が対向する所
定位相よりも進角側にある場合には、停止時に作動室Ｒ
３がドレンに連通されることで可動プレート７０がフロ
ントプレート４０側に移動してロックピン９０の頭部が
制限孔４２内に嵌入する（第１規制状態）。図１１及び
図１２に、この第１規制状態におけるロックピン９０と
制限孔４２及び受容孔２５との関係、規制ピン９１と各
規制孔４１、２６との関係を夫々示す。同時に、カムシ
ャフト１０に作用する変動トルクの遅角側トルクにより
内部ロータ２０及びカムシャフト１０が外部ロータ３０
に対して遅角側へ回転するが、ロックピン９０の頭部と
受容孔２５が対向すると共に内部ロータ２０の規制孔２
６の進角側端面が規制ピン９１に当接する所定位相にな
った時に、上記のようにロックピン９０の制限孔４２へ
の嵌入によりフロントプレート４０に対する可動プレー
ト７０の所定位相から遅角側への相対回転が阻止されて
いるため、所定位相から遅角側への内部ロータ２０の外
部ロータ３０に対する相対回転が阻止される。これによ
り、トーションコイルスプリング８４によりロックピン
９０の頭部が制限孔４２及び受容孔２５内に嵌入し（第
２規制状態）、内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対
位相が保持（ロック）される。尚、この時、内燃機関の
クランクシャフト１４０が完全に停止するまでの間は、
変動トルクがカムシャフト１０に作用するが、制御弁１
００が非通電状態とされているため、カムシャフト１０
に作用する進角側トルクにより内部ロータ２０及びカム
シャフト１０は外部ロータ３０に対して進角側には回転
し難く、遅角側には遅角側トルクにより回転し易くな
る。

【００３４】本実施形態においては、内燃機関の始動時
に図示しないスタータスイッチがオンされると、スター
タスイッチがオンされてから所定時間だけ切換弁１２０
のソレノイド１２２へ通電されて、遅角通路１２に連通
される接続通路１３１と制御弁１００の接続ポート１０
２との連通が遮断されて、接続通路１３１が分岐通路１
３３を介してドレンに接続される。これにより、内燃機
関の始動時には、制御弁１００は非通電状態にあること
から、進角用室Ｒ１及び遅角用室Ｒ２は共にドレンに連
通される。このため、トーションコイルスプリング８４
の進角側への変動トルクの平均値相当の付勢力によりそ
の遅角側トルクの最大値を減少された、カムシャフト１
０に作用する変動トルクにより、内燃機関の始動時には
内部ロータ２０が外部ロータ３０に対して遅角側及び進
角側に大きくばたつき易くなる（振動し易くなる）。こ
の時、上記したように、内燃機関の停止時の内部ロータ
２０と外部ロータ３０の相対位相がロックピン９０の頭
部と受容孔２５及び制限孔４２が対向する所定位相、或
いは内燃機関の停止直前の内部ロータ２０と外部ロータ
３０の相対位相が所定位相よりも進角側にある場合に
は、ロックピン９０の頭部が受容孔２５内に嵌入してい
るため、内部ロータ２０及びベーン８０のばたつきが防
止される。

【００３５】ところで、内燃機関の停止直前の内部ロー
タ２０と外部ロータ３０の相対位相が、所定位相よりも
遅角側にある場合には、ロックピン９０の頭部が受容孔
２５に嵌入されない状態で内燃機関が停止されることが
ある。この状態にて内燃機関が始動されると、カムシャ
フト１０に作用する変動トルクにより内部ロータ２０及
びカムシャフト１０が外部ロータ３０に対して遅角側に
回転し、最大遅角状態となり、内燃機関の始動が困難と
なる恐れがある。本実施形態においては、上記したよう
に、内燃機関の始動時に進角用室Ｒ１と遅角用室Ｒ２が
共にドレンに連通されていると共に内部ロータ２０がト
ーションコイルスプリング８４により外部ロータ３０に
対して変動トルクの平均値相当の付勢力で進角側に付勢
されているため、変動トルクにより内部ロータ２０及び
カムシャフト１０が進角側及び遅角側に大きくばたつき
（振動し）、進角側へばたついた時に、ロックピン９０
の頭部と受容孔２５及び制限孔４２が対向してロックピ
ン９０の頭部が受容孔２５内に嵌入し、内部ロータ２０
と外部ロータ３０の相対位相が保持（ロック）される。
或いは、進角側へばたついた時に、所定位相よりの進角
側の位相にてロックピン９０の頭部が制限孔４２内に嵌
入して、遅角側トルクにより内部ロータ２０が外部ロー
タ３０に対して遅角側へ回転する時にロックピン９０の
頭部と受容孔２５が対向してロックピン９０の頭部が受
容孔２５内に嵌入される。

【００３６】よって、内燃機関の始動時には、内部ロー
タ２０から成る回転部材と、外部ロータ３０、フロント
プレート４０及びリアプレート６０等から成る回転伝達
部材の不必要な相対回転が規制され、カムシャフト１０
に作用する変動トルクに起因する回転部材と回転伝達部
材の不必要な相対回転に伴うベーン８０による打音の発
生を防止することができる。

【００３７】以上のように、本実施形態によれば、内燃
機関の始動時におけるベーン８０と突部３２の周方向端
面との衝突による打音の発生を防止しつつ、内燃機関の
高速回転域において体積効率の向上を図ることができ
る。

【００３８】上記した実施形態においては、ベーンが内
部ロータと別体に設けられる弁開閉時期制御装置に本発
明を実施したが、本発明はベーンが周方向に厚肉とされ
て内部ロータに一体に設けられる弁開閉時期制御装置に
も同様に実施し得るものである。

【００３９】また、上記した実施形態においては、作動
室Ｒ３と進角通路１１とが常時連通されるようにフロン
トプレート４０に長孔４３を設けた弁開閉時期制御装置
に本発明を実施したが、本発明は作動室Ｒ３と遅角通路
１２とを常時連通するように構成された弁開閉時期制御
装置や、作動室Ｒ３と進角通路１１又は遅角通路１２と
が所定の中間位相時のみに連通するように構成された弁
開閉時期制御装置にも同様に実施し得るものである。

【００４０】また、更に、上記実施形態においては、吸
気用のカムシャフト１０に組付けられる弁開閉時期制御
装置に本発明を実施したが、本発明は排気用のカムシャ
フトに組付けられる弁開閉時期制御装置にも同様に実施
し得るものである。

【００４１】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、内燃機関
の始動時に相対位相規制機構により回転部材と回転伝達
部材の相対位相を内燃機関が始動可能な弁開閉時期にあ
る時の所定の中間的な相対位相に確実に規制することが
でき、始動時にベーンが回転伝達部材の凹部の周方向端
面に衝突して打音が発生するのを的確に防止することが
できる。

【００４２】また、内燃機関の始動時の弁開閉時期が上
記した中間的な相対位相時に得られるので、最遅角位置
では中間的な相対位相時よりも更に弁の開閉時期を遅ら
せることができ、内燃機関の高速回転時に吸気の慣性を
利用して体積効率の向上を図ることで内燃機関の出力を
向上することができると共に、始動時の弁開閉時期を進
角させることができ、圧縮比低下等による内燃機関の始
動不良を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従った弁開閉時期制御装置の一実施形
態の相対位相規制機構の第２規制状態を示す縦断面図で
ある。

【図２】図１の２−２断面図である。

【図３】図２における規制ピンと規制孔との関係を示す
断面図である。

【図４】図２の４−４断面図である。

【図５】図１の一実施形態の相対位相規制機構の解除状
態を示す縦断面図である。

【図６】図１の一実施形態の相対位相規制機構の解除状
態を示す縦断面図である。

【図７】図１の一実施形態の最遅角位置にある状態を示
す断面図である。

【図８】図７における規制ピンと規制孔との関係を示す
断面図である。

【図９】図１の一実施形態の最進角位置にある状態を示
す断面図である。

【図１０】図９における規制ピンと規制孔との関係を示
す断面図である。

【図１１】図１の一実施形態の相対位相規制機構の第１
規制状態を示す縦断面図である。

【図１２】図１の一実施形態の相対位相規制機構の第１
規制状態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１０ カムシャフト １１ 進角通路 １２ 遅角通路 ２０ 内部ロータ（回転部材） ２２、２３、２４、２７ 通路 ２５ 受容孔 ２６ 規制孔（相対位相規制機構） ３０ 外部ロータ（回転伝達部材） ３１ タイミングスプロケット（回転伝達部材） ３２ 突部 ３２ａ 凹部 ４０ フロントプレート（回転伝達部材） ４１ 規制孔（相対位相規制機構） ４２ 制限孔（相対位相規制機構） ５０ ケース（回転伝達部材） ６０ リアプレート（回転伝達部材） ７０ 可動プレート（相対位相規制機構、可動部材） ８０ ベーン ８４ トーションコイルスプリング（相対位相規制機
構、付勢部材） ９０ ロックピン（相対位相規制機構、第１規制部材） ９１ 規制ピン（相対位相規制機構、第２規制部材） １００ 制御弁 １２０ 切換弁 １３０ シリンダヘッド １４０ クランクシャフト Ｒ０ 流体圧室 Ｒ１ 進角用室 Ｒ２ 遅角用室 Ｒ３ 作動室

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のクランクシャフト又はカムシ
   ャフトの一方と共に回転する回転部材と、該回転部材に
   所定範囲で相対回転可能に装着され前記クランクシャフ
   ト又は前記カムシャフトの他方と共に回転すると共に、
   内部に凹部を有する回転伝達部材と、前記回転部材に設
   けられ前記凹部を進角用室と遅角用室とに二分するベー
   ンと、前記回転部材と前記回転伝達部材の相対位相を前
   記ベーンが前記凹部の略中間に位置されて前記内燃機関
   が始動可能な弁開閉時期にある時の所定の相対位相に規
   制可能な相対位相規制機構とを備え、前記進角用室及び
   前記遅角用室へ印加される流体圧によって前記回転部材
   と前記回転伝達部材が相対回転し、前記クランクシャフ
   トの回転位相に対する前記カムシャフトの回転位相が変
   更させられることによって前記カムシャフトにより駆動
   される弁の開閉時期を変更制御する弁開閉時期制御装置
   において、 前記相対位相規制機構は、前記回転部材と前記回転伝達
   部材の相対位相が前記所定の相対位相から所定角度進角
   側へ変化した相対位相迄の所定範囲にて前記回転部材と
   前記回転伝達部材の相対回転を許容する第１規制状態
   と、前記所定の相対位相に前記回転部材と前記回転伝達
   部材の相対位相を規制する第２規制状態と、前記第１規
   制状態及び前記第２規制状態における規制を解除する解
   除状態とに前記進角用室又は前記遅角用室の少なくとも
   一方の流体圧に応じて切換えられることを特徴とする弁
   開閉時期制御装置。
2. 【請求項２】 前記相対位相規制機構は、前記回転伝達
   部材に所定角度相対回転可能且つ前記進角用室又は前記
   遅角用室の少なくとも一方の流体圧に応じて軸方向に相
   対移動可能に設けられる可動部材と、該可動部材を前記
   回転部材に向けて付勢する付勢部材と、前記可動部材に
   設けられ、前記回転部材に形成された受容孔に前記回転
   部材と前記回転伝達部材の相対位相が前記所定の相対位
   相の時に嵌入可能であると共に、前記回転伝達部材に形
   成されて周方向に延在する制限孔に前記回転部材と前記
   回転伝達部材の相対位相が前記所定範囲にある時に嵌入
   可能である第１規制部材と、該第１規制部材の前記制限
   孔への嵌入時に前記回転部材の前記回転伝達部材に対す
   る遅角側への相対回転を規制する第２規制部材とから成
   ることを特徴とする請求項１に記載の弁開閉時期制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記付勢部材は、前記可動部材を前記回
   転伝達部材に対して進角側に付勢することを特徴とする
   請求項２に記載の弁開閉時期制御装置。