JP2000230408A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ロック機構を備える内燃機関のバルブタイミン
グ制御装置にあって、ロックの解除不全を確実に防止す
る。 【解決手段】カムシャフト１１に固定された内部ロータ
１２とクランクシャフトと同期回転するカムスプロケッ
ト１５に固定されたハウジング１６との間には、これら
を相対回動する作動油の圧力が供給される進角側及び遅
角側圧力室が形成されている。ロックピン３１は、最遅
角位置において、ロック穴３２内に嵌入することで相対
回動を規制し、上記進角側及び遅角側圧力室に対する圧
力の供給に伴いロック穴３２から離脱することで規制を
解除する。最遅角位置からのバルブタイミングの進角に
際しては、予め作動油を遅角側圧力室に所定期間供給し
た後に進角側圧力室に作動油を供給するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の運転状
態に応じて機関バルブの開閉弁時期（バルブタイミン
グ）を可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、こうしたバルブタイミン
グ制御装置にあっては、内燃機関の出力軸であるクラン
クシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更
することにより、同カムシャフトの回転に伴って開閉駆
動される機関バルブのバルブタイミングを可変とする。
こうしたバルブタイミング制御装置の一例として、特開
平９−３２４６１２号公報に記載されたようなベーン方
式の装置が知られている。以下、こうしたベーン方式の
バルブタイミング制御装置の動作原理について、図７に
基づき説明する。

【０００３】図７は、上記ベーン方式のバルブタイミン
グ制御装置の構造を模式的に示している。この図７に示
すように、上記バルブタイミング制御装置は、略円環形
状のハウジング１０３とその内部に収容された内部ロー
タ１０１とを有した可変バルブタイミング機構１００を
備えている。内部ロータ１０１は、カムシャフト（図示
略）に、またハウジング１０３はクランクシャフト（図
示略）に同期して回転するカムプーリ１０５に、それぞ
れ一体回転可能に連結されている。なおこの例では、カ
ムシャフトは同図７の時計回り方向に回転するものとす
る。

【０００４】内部ロータ１０１の外周には、その径方向
に延びる複数の（この例では２つの）ベーン（羽根）１
０２が形成されている。また、ハウジング１０３の内周
には、その周方向に延びる複数の（この例では同じく２
つの）凹部１０４が形成されており、上記ベーン１０２
はこの凹部１０４内にそれぞれ配設されている。そして
各凹部１０４内には、上記配設されるベーン１０２によ
って区画されることで、それぞれ２つの圧力室１０６，
１０７が形成されている。

【０００５】これら各圧力室１０６，１０７は油圧回路
上、それぞれ適宜の油通路を介して油圧制御弁１２０に
接続されている。この油圧制御弁１２０は、電子制御装
置１２２の指令信号に基づき動作し、各圧力室１０６，
１０７内にオイルポンプ１２１から送られる作動油を供
給、あるいは各圧力室１０６，１０７内から作動油を排
出する。そして、ベーン１０２は、その両側面に形成さ
れた各圧力室１０６，１０７内の圧力の相対的な関係に
より、上記凹部１０４内における相対回動位相が所望の
位相に設定される。その結果、内部ロータ１０１はハウ
ジング１０３に対して相対回動される、ひいてはカムプ
ーリ１０５に対するカムシャフトの相対回転位相が変更
されて、機関バルブのバルブタイミングが変更される。

【０００６】なお、バルブタイミング制御は、具体的に
は次のように行われる。電子制御装置１２２は、機関の
運転状態に応じて適切なバルブタイミングを演算し、そ
れに応じた内部ロータ１０１の相対回動位相の目標値を
算出する。この目標値が現在の位相と異なる場合、電子
制御装置１２２は、上記圧力室１０６，１０７のいずれ
か一方から作動油を排出するとともに、他方に対しては
作動油を供給するように油圧制御弁１２０を作動制御す
る。その結果生じる各圧力室１０６，１０７間の圧力の
偏差に応じて内部ロータ１０１はハウジング１０３に対
して相対回動し、バルブタイミングが調整される。

【０００７】そして、こうした調整の結果、目標値が現
在の位相と一致した場合、電子制御装置１２２は、上記
圧力室１０６，１０７に対する作動油の供給及び排出を
停止するよう油圧制御弁１２０を作動制御する。その結
果、ベーン１０２の両側部の圧力室１０６，１０７の圧
力は均等に保持され、内部ロータ１０１の相対回動位相
も維持されるようになる。

【０００８】ところでこうしたバルブタイミング制御装
置では、機関始動時にはオイルポンプ１２１が十分な作
動油を供給できないため、内部ロータ１０１が回動して
ベーン１０２と凹部１０４の側壁とが衝突し、異音が生
じることがある。そこでこのバルブタイミング制御装置
では、こうした異音を防止するため、圧力低下時に内部
ロータ１０１をカムプーリ１０５に締結し、その相対回
動を規制するロック機構が設けられている。

【０００９】このロック機構は、上記ベーン１０２の一
つに摺動可能に配設されたロックピン１１１と、内部ロ
ータ１０１が最遅角位置に位置するときに同ロックピン
１１１が挿入可能となるロック穴１１２とを備えてい
る。

【００１０】ロックピン１１１はコイルばね１１３によ
ってロック穴１１２に挿入される方向に付勢されてい
る。そして同ロックピン１１１がロック穴１１２に挿入
されることで、内部ロータ１０１とカムプーリ１０５と
が機械的に締結され、それらの相対回動が規制される。

【００１１】また、このロック機構には、ロックピン１
１１をロック穴１１２から離脱させる方向に押圧する圧
力が導入されるロック解除用の圧力室（図示略）が設け
られている。この圧力室は、上記ベーン１０２の両側部
に形成された圧力室１０６，１０７と連通している。

【００１２】機関の始動後にオイルポンプ１２１による
十分な作動油の供給が可能となり、圧力室１０６，１０
７の少なくとも一方の圧力が十分に高まると、上記ロッ
ク解除用の圧力室の圧力も高まるようになる。そして、
この圧力により、上記ロックピン１１１がコイルばね１
１３の付勢力に抗してロック穴１１２から離脱され、内
部ロータ１０１の相対回動の規制が解除される。こうし
て相対回動の規制が解除されると、内部ロータ１０１は
圧力室１０６，１０７の圧力差に基づく相対回動が可能
となり、同圧力室１０６，１０７の圧力調整に基づく上
記態様でのバルブタイミング制御が開始されるようにな
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうしたロ
ック機構を備えるバルブタイミング制御装置では、その
制御実行中、上記最遅角位置でバルブタイミングを保持
しているときに、摺接部などから作動油が漏洩すること
で、圧力室１０６，１０７内の圧力が低下することがあ
る。そして、漏洩する作動油の量が多い場合には、ロッ
クピン１１１を離脱させておくために必要な圧力が不足
して、ロックピン１１１がロック穴１１２内に挿入され
てしまうことがある。

【００１４】一方、こうしてロックピン１１１が挿入さ
れたまま、内部ロータ１０１を相対回動させようとする
と、同ロックピン１１１の離脱が完了する前に相対回動
が開始され、同ロックピン１１１がロック穴１１２の側
壁などに挟み込まれることがある。そして、こうしてロ
ックピン１１１が挟み込まれるような場合には、ロック
の解除不全によるバルブタイミング装置の作動不良が生
じることがある。

【００１５】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、ロック機構を備えるものに
あって、ロックの解除不全を確実に防止することのでき
る内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供すること
にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、機関出力軸及びカムシャ
フトの一方及び他方に駆動連結されて互いに相対回動可
能な第１及び第２の回転体と、前記第１の回転体に対す
る前記第２の回転体の回転位相を変更するための液圧が
導入される第１及び第２の圧力室とを備え、これら第１
及び第２の圧力室に対する液圧調整に基づき前記第１の
回転体と前記第２の回転体との回転位相を変更させて前
記機関出力軸に対する前記カムシャフトの回転位相を可
変とする内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
て、前記第１及び第２の回転体のバルブタイミング最大
制御位置に対応した回転位相においてこれら回転体の相
対回動を規制すると共に、前記第１及び第２の圧力室に
供給される液圧に基づき同規制を解除するロック機構を
備え、前記第１及び第２の回転体の該ロック機構による
相対回動の規制が行われる回転位相からの位相変更に際
し、前記第１及び第２の圧力室のうち、前記バルブタイ
ミング最大制御位置を維持する側の圧力室に対して所定
期間液圧を供給した後に当該制御位置を解除する側の圧
力室に液圧を供給することをその要旨とする。

【００１７】上記構成によれば、第１及び第２の回転体
のロック機構による相対回動の規制が行われるバルブタ
イミング最大制御位置からの位相変更に先立ち、予め当
該制御位置を維持する側の圧力室、すなわち回転位相を
変更しようとする方向とは逆方向に相対回動させる側の
圧力室に、所定期間液圧が供給されるようになる。

【００１８】このとき、第１及び第２の回転体の回転位
相は、バルブタイミングの最大制御位置に対応した回転
位相、すなわち相対回動範囲の上限若しくは下限にある
ため、この制御位置を維持する側の圧力室に対して液圧
を供給しても、これらの回転位相は維持される。こうし
てバルブタイミング最大制御位置を維持しながらその対
応する圧力室に対して液圧を供給することで、ロック機
構による相対回動の規制を確実に解除することができる
ようになる。

【００１９】そしてその後に、同制御位置を解除する
側、すなわち回転位相を変更しようとする側の圧力室に
液圧を供給するようにすることで、ロック機構が確実に
解除された状態で、第１及び第２の回転体の相対回動を
開始できるようになる。したがって、ロックの解除不全
を確実に防止し、バルブタイミング制御装置の円滑な作
動を図ることができるようになる。

【００２０】また、請求項２に記載の発明は、機関出力
軸及びカムシャフトの一方及び他方に駆動連結されて互
いに相対回動可能な第１及び第２の回転体と、前記第１
の回転体に対する前記第２の回転体の回転位相を変更す
るための液圧が導入される第１及び第２の圧力室とを備
え、これら第１及び第２の圧力室に対する液圧調整に基
づき前記第１の回転体と前記第２の回転体との回転位相
を変更させて前記機関出力軸に対する前記カムシャフト
の回転位相を可変とする内燃機関のバルブタイミング制
御装置において、前記第１及び第２の回転体のバルブタ
イミング最大制御位置に対応した回転位相においてこれ
ら回転体の相対回動を規制すると共に、前記第１及び第
２の圧力室に供給される液圧に基づき同規制を解除する
ロック機構を備え、前記第１及び第２の回転体の該ロッ
ク機構による相対回動の規制が行われる回転位相におい
ては、前記第１及び第２の圧力室のうち、当該制御位置
を維持する側の圧力室に対して液圧を供給しつつ当該回
転位相を保持することをその要旨とする。

【００２１】上記構成によれば、ロック機構による相対
回動の規制が行われる回動位相において、第１及び第２
の回転体の回転位相を保持している間、同規制が行われ
る制御位置を維持する側の圧力室に対して液圧が供給さ
れているようになる。このとき、当該制御位置を維持す
る側の圧力に対して液圧を供給しても、第１及び第２の
回転体はそれ以上相対回動しないため、それらの回転位
相は維持される。したがって、回転位相を維持しながら
もロックを解除しておくことができるため、この場合
も、ロックの解除不全による作動不良を確実に防止する
ことができ、バルブタイミング制御装置の円滑な作動を
図ることができるようになる。

【００２２】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明を具体化した第１の実施の形態について、詳細に説明
する。

【００２３】図１は、本実施の形態のバルブタイミング
制御装置の可変バルブタイミング機構の側部断面構造
と、同制御装置の油圧回路構造とを併せて示している。
また、図２は、上記可変バルブタイミング機構の正面断
面構造を示している。

【００２４】まず、図１に示すように、回転に伴い機関
バルブを開閉駆動するカムシャフト１１は、シリンダヘ
ッド２３の上端部及びベアリングキャップ２４によって
回転可能に支持されている。このカムシャフト１１の先
端には、内部ロータ１２がセンタボルト１４によって、
一体となって回転するように固定されている。

【００２５】このカムシャフト１１の先端部には、機関
出力軸であるクランクシャフト（図示略）と駆動連結さ
れ、これと同期して回転するカムスプロケット１５がカ
ムシャフト１１に対して相対回転可能に装着されてい
る。このカムスプロケット１５には、ハウジング１６及
びカバー１７が取付ボルト１８によって、一体となって
回転するように取り付けられている。ハウジング１６は
円環形状をなしており、その内周部に上記内部ロータ１
２を内包するように設けられている。また、カバー１７
は、これらハウジング１６及び内部ロータ１２の先端面
を覆っている。

【００２６】一方、図２に示すように、内部ロータ１２
の外周には、複数の（ここでは４つの）ベーン１３が設
けられている。このベーン１３は、ハウジング１６の内
周にその周方向に沿って形成された溝状の凹部１９内に
収容されている。この凹部１９は、ベーン１３によって
２つの圧力室２１，２２に区画されている。なお以下で
は、これら圧力室２１，２２のうち、ベーン１３から見
てカムシャフト１１の回転方向（同図２では時計回り方
向側）に形成される圧力室２２を「遅角側圧力室」、ま
たその反対側に形成される圧力室２１を「進角側圧力
室」という。

【００２７】内部ロータ１２の各ベーン１３の先端及び
ハウジング１６の凹部１９同士を区画する凸状の部分２
０の先端には、シール部材２８が装着されている。この
シール部材２８は、図１に示すように、板ばね２９によ
って上記各凹部１９の内壁面及び内部ロータ１２の外周
面にそれぞれ圧接されている。そのため、このシール部
材２８によって、上記進角側圧力室２１及び遅角側圧力
室２２の間がシールされる。また、こうして進角側圧力
室２１及び遅角側圧力室２２の間がシールされること
で、これら両圧力室２１，２２内に作動油が充填された
状態では、それら作動油を介して内部ロータ１２とハウ
ジング１６とが連結され、ハウジング１６に固定された
カムスプロケット１５の回転がカムシャフト１１へと伝
達されるようになる。

【００２８】また、このバルブタイミング制御装置で
は、これら圧力室２１，２２内の作動油の圧力によって
内部ロータ１２をハウジング１６に対して相対回動させ
るようにしている。

【００２９】すなわち、進角側圧力室２１内の圧力を遅
角側圧力室２２内の圧力に対して高くした場合、内部ロ
ータ１２はハウジング１６に対してカムシャフト１１の
回転方向に相対回動される。このとき、内部ロータ１２
に固定されたカムシャフト１１の回転位相は、ハウジン
グ１６に固定されたカムスプロケット１５と同期回転す
るクランクシャフトの回転位相に対して進角されるよう
になる。

【００３０】一方、遅角側圧力室２２内の圧力を進角側
圧力室２１内の圧力に対して高くした場合、内部ロータ
１２はハウジング１６に対してカムシャフト１１の回転
方向と逆方向に相対回動され、カムシャフト１１の回転
位相はクランクシャフトの回転位相に対して遅角される
ようになる。

【００３１】なお、このバルブタイミング制御装置で
は、内部ロータ１２は、ベーン１３が凹部１９の一方の
側壁に当接する位相から同凹部１９の反対側の側壁に当
接する位相までの範囲で相対回動できるようになってい
る。すなわち、この相対回動可能な位相の範囲が、この
バルブタイミング制御装置における回動位相の制御範囲
となる。以下では、内部ロータ１２が最も遅角方向（カ
ムシャフト１１の回転方向とは逆方向）に相対回動した
ときの位置、すなわち上記制御範囲の遅角側の最大制御
位置を「最遅角位置」といい、最も進角方向（カムシャ
フト１１の回転方向）に相対回動したときの位置、すな
わち上記制御範囲の進角側の最大制御位置を「最進角位
置」という。

【００３２】このように本実施の形態のバルブタイミン
グ制御装置では、上記各圧力室２１，２２内の圧力制御
に基づき、内部ロータ１２を上記「最遅角位置」から
「最進角位置」までの範囲で相対回動させている。そし
てこの相対回動によって、クランクシャフトに対するカ
ムシャフト１１の相対回転位相を変更し、同カムシャフ
ト１１の回転に伴い開閉駆動される機関バルブの開閉弁
時期（バルブタイミング）を可変としている。

【００３３】また、本実施の形態のバルブタイミング制
御装置では、機関始動時などの圧力低下時に、内部ロー
タ１２の相対回動を規制するようにロック機構が設けら
れている。

【００３４】図１及び図２に示すように、ベーン１３の
一つには、カムシャフト１１の軸方向と平行に延びる段
付きの収容孔３０が形成されており、この収容孔３０の
内部の空間には、ロックピン３１が往復摺動可能に配設
されている。

【００３５】このロックピン３１は、図３及び図４にそ
の断面構造を示すように、外周面が上記収容孔３０の内
周面に摺接した状態で、図３に示す位置から図４に示す
位置までの間をカムシャフト１１の軸方向に移動するよ
うになっている。また、ロックピン３１はコイルばね３
３によってカムスプロケット１５側に向けて付勢されて
いる。このロックピン３１のカムシャフト１の先端側の
端部には拡径された段部３１ａが形成されており、この
段部３１ａと上記収容孔３０の段部３０ａとの間には環
状の空間３７が形成されている。この環状の空間３７
は、上記ベーン１３に形成された油通路３６を通じて上
記進角側圧力室２１に接続されており、同圧力室２１内
の圧力が伝達されるようになっている。

【００３６】一方、カムスプロケット１５には、内部ロ
ータ１２が上記最遅角位置に位置するときに、上記ロッ
クピン３１が挿入可能なロック穴３２が形成されてい
る。図３に示すように、ロックピン３１がコイルばね３
３の付勢力によってこのロック穴３２内に挿入すること
で、内部ロータ１２はカムスプロケット１５に機械的に
締結され、その相対回動が規制（ロック）されるように
なる。

【００３７】このロック穴３２内の空間３８は、上記ベ
ーン１３とカムスプロケット１５との摺接面に形成され
た溝３５を通じて上記遅角側圧力室２２と接続されてお
り、同圧力室２２内の圧力が伝達されるようになってい
る。

【００３８】なお、上記環状の空間３７及びロック穴３
２内の空間３８は、ロックピン３１を収容孔３０から離
脱させるためのロック解除用の圧力室となっている。こ
れらロック解除用圧力室３７，３８内の作動油の圧力
は、上記ロックピン３１を収容孔３０から離脱させる方
向に作用する。したがって、上記進角側圧力室２１及び
遅角側圧力室２２の一方若しくは両方の圧力が高まり、
これらと接続されたロック解除用圧力室３７，３８内の
圧力が十分に高まると、図４に示すように、ロックピン
３１は収容孔３０から離脱する方向に移動して、上記相
対回動の規制（ロック）が解除される。

【００３９】こうして本実施の形態のバルブタイミング
制御装置では、機関始動直後の圧力低下時には内部ロー
タ１２の相対回動を最遅角位置で規制（ロック）し、オ
イルポンプ４１が十分な作動油を供給できるようになる
と直ちに上記相対回動の規制を解除して、バルブタイミ
ング制御を行えるようにしている。

【００４０】続いて、上記進角側及び遅角側圧力室２
１，２２、及びロック解除用圧力室３７，３８内の作動
油の圧力を調整するための油圧回路構成について、図１
に基づき説明する。

【００４１】同図１に示すように、進角側圧力室２１及
び遅角側圧力室２２は、カムシャフト１１の内部やシリ
ンダヘッド２３の内部などに形成された進角側油通路４
４及び遅角側油通路４５を通じて、それぞれ油圧制御弁
４２に接続されている。この油圧制御弁４２には、オイ
ルポンプ４１によってオイルパン４０から吸引吐出され
た潤滑油の一部が可変バルブタイミング機構の作動油と
して給油通路４６を通じて供給されるようになってい
る。更にこの油圧制御弁４２からは、同油圧制御弁４２
に接続されたドレイン通路４７を通じてオイルパン４０
へと作動油を還流するようになっている。

【００４２】そして油圧制御弁４２は、電子制御装置５
０のデューティ制御に基づき作動し、上記進角側及び遅
角側油通路４４，４５に対して給油通路４６及びドレイ
ン通路４７のいずれかを連結する。こうして進角側油通
路４４及び遅角側油通路４５に作動油を供給する、ある
いはこれら油通路４４，４５から作動油を排出すること
によって、油圧制御弁４２は上記進角側圧力室２１及び
遅角側圧力室２２内の圧力を調整している。

【００４３】次に、以上のように構成される本実施の形
態のバルブタイミング制御装置の制御態様について説明
する。図５は、本実施の形態におけるバルブタイミング
制御の処理手順を示すフローチャートである。

【００４４】油圧制御弁４２を作動制御する電子制御装
置５０には、図１に示すように、クランクシャフトの回
転位相を検出するクランク角センサ５１、カムシャフト
１１の回転位相を検出するカム角センサ５２、内燃機関
を冷却する冷却水の水温を検出する水温センサ５３、内
燃機関に導入される吸入空気量を調整するスロットル弁
の開度を検出するスロットル開度センサ５４などの各種
センサの検出信号が入力されている。

【００４５】バルブタイミング制御の開始にあたり、電
子制御装置５０は、現在の機関運転状態に応じたバルブ
タイミング（内部ロータ１２の進角量）の目標値を算出
する（図５のステップＳ１００）。具体的には、電子制
御装置５０は、上記クランク角センサ５１の検出結果か
ら算出される機関回転数と、スロットル開度センサ５４
が検出したスロットル開度との２次元マップから求めら
れる値を、水温センサ５３が検出した冷却水の水温によ
って補正することで上記目標値を算出している。なお、
上記２次元マップには、予め実験や理論などによって求
められた、機関回転数及びスロットル開度に応じた適切
なバルブタイミング（内部ロータ１２の進角量）が記憶
されている。

【００４６】こうして目標値を算出した後、電子制御装
置５０は、現時点における実際のバルブタイミング、す
なわちバルブタイミングの検出値を検出する（ステップ
Ｓ１１０）。ここでは、上記クランク角センサ５１の検
出結果から求められるクランクシャフトの回転位相と、
カム角センサ５２の検出結果から求められるカムシャフ
ト１１の回転位相との差から上記検出値を求めている。

【００４７】こうしてバルブタイミングの目標値と検出
値求めた後、電子制御装置５０は、これら目標値と検出
値とに基づき油圧制御弁４２の作動制御を行う。このと
き、電子制御装置５０は、次の（ａ１），（ｂ１）に示
す条件、すなわち（ａ１）実際のバルブタイミング、す
なわち上記検出値が上記最遅角位置に対応する値である
こと（ステップＳ１２０において「ＹＥＳ」）、及び
（ｂ１）バルブタイミングの目標値が上記最遅角位置に
対応する値以外であることテップＳ１３０において「Ｙ
ＥＳ」）、のいずれもが満たされている場合には、ステ
ップＳ１４０の処理を実行する。これら（ａ１），（ｂ
１）の条件が共に満たされるのは、内部ロータ１２が上
記最遅角位置に位置した状態で、バルブタイミングを進
角するように目標値が設定されているときである。

【００４８】そしてこの場合、電子制御装置５０は、油
圧制御弁４２に対して遅角指令信号を所定期間出力（ス
テップＳ１４０）した後に、次に説明するフィードバッ
ク制御を実行する（ステップＳ１５０）。すなわち、最
遅角位置からバルブタイミングを進角させるときには、
作動油を予め遅角側圧力室２２に所定期間供給してから
進角側圧力室２１に供給するようにしている。なお、本
実施の形態では、上記所定期間は、数ｍ秒程度の時間で
あり、ロックピン３１の離脱を十分に完了できるように
設定されている。

【００４９】他方、上記条件（ａ１），（ｂ１）のいず
れかが満たされていない場合（ステップＳ１２０におい
て「ＮＯ」若しくはステップＳ１３０において「ＮＯ」
の場合）、あるいは上記ステップＳ１４０の処理を終え
た後、電子制御装置５０は次のようなバルブタイミング
のフィードバック制御を行っている（ステップＳ１５
０）。このフィードバック制御は次のように行われる。

【００５０】まず、バルブタイミングの検出値が目標値
よりも遅角側にある場合、電子制御装置５０は、バルブ
タイミングを進角させるべく油圧制御弁４２に進角指令
信号を出力する。油圧制御弁４２は、この進角指令信号
が入力されると、進角側油通路４４を給油通路４６に連
結すると共に、遅角側油通路４５をドレイン通路４７連
結するように作動し、進角側圧力室２１には作動油が供
給され、遅角側圧力室２２からは作動油が排出されるよ
うになる。この結果、進角側圧力室２１内の圧力が遅角
側圧力室２２内の圧力に対して高められ、内部ロータ１
２はハウジング１６に対して進角方向に相対回動される
ようになる。したがって、内部ロータ１２に固定された
カムシャフト１１の回転位相は、ハウジング１６に固定
されたカムスプロケット１５と同期回転するクランクシ
ャフトの回転位相に対して進角され、機関バルブのバル
ブタイミングも進角されるようになる。

【００５１】一方、バルブタイミングの検出値が目標値
よりも進角側にある場合、電子制御装置５０は、油圧制
御弁４２に遅角指令信号を出力する。油圧制御弁４２は
この遅角指令信号が入力されると、遅角側油通路４５を
給油通路４６に連結すると共に進角側油通路４４をドレ
イン通路４７と連結するように作動する。この結果、進
角側圧力室２１からは作動油が排出され、遅角側圧力室
２２には作動油が供給されるようになるため、内部ロー
タ１２はハウジング１６に対して遅角方向に相対回動
し、バルブタイミングも遅角されるようになる。

【００５２】また、バルブタイミングの検出値が目標値
と一致する場合、電子制御装置５０は、油圧制御弁４２
に対して保持指令信号を出力する。油圧制御弁４２は、
この保持指令信号を入力すると、進角側油通路４４及び
遅角側油通路４５の両方に対する作動油の供給及び排出
を停止させるように作動する。この結果、進角側及び遅
角側圧力室２１，２２内の圧力は保持され、内部ロータ
１２の相対回動が停止されるため、機関バルブのバルブ
タイミングは現状に保持されるようになる。

【００５３】こうしてバルブタイミングを目標値に近づ
け、一致させるようにフィードバック制御が行われる。
ところで、本実施の形態において、上記ステップＳ１４
０の処理にかかる制御を行うのは、以下のような理由に
よる。

【００５４】先述のように、通常のフィードバック制御
では、バルブタイミングを保持するときには、進角側及
び遅角側圧力室２１，２２に対する作動油の供給及び排
出を停止し、これら圧力室２１，２２内の圧力を保持す
るようにしている。しかしながら、バルブタイミングの
保持動作が長時間にわたると、カムシャフト１１の軸受
け部などから作動油が漏洩して、各圧力室２１，２２内
の圧力が徐々に低下することがある。漏洩する作動油の
量が多い場合、バルブタイミングを保持させておくた
め、あるいはロックピン３１をロック穴３２から離脱さ
せておくために必要な圧力さえ確保できなくなることが
ある。

【００５５】ここで、最遅角位置以外で保持を行ってい
る場合には、バルブタイミングの保持に必要な圧力が不
足すると、内部ロータ１２はカムの駆動トルクによって
遅角方向に相対回動されてしまい、実際のバルブタイミ
ングが目標値からずれてしまうため、上記フィードバッ
ク制御が働き、ずれを保証すべく作動油の供給が行われ
る。そのため、上記圧力の不足も解消されるようにな
る。

【００５６】しかしながら、最遅角位置で保持が行われ
ている場合には、バルブタイミングの保持に必要な圧力
が不足したとしても、ベーン１３が凹部１９の側壁と当
接しており、内部ロータ１２はそれ以上遅角方向に相対
回動できないため、結果としてバルブタイミングは目標
値に留まるようになる。そのため、最遅角位置での保持
動作中は、作動油の供給が一切行われず、圧力不足を解
消することができない。したがって、やがてロックピン
３１を離脱させておくために必要な作動油の圧力も不足
して、同ロックピン３１がロック穴３２内に挿入してし
まう。こうした状態で、いきなりバルブタイミングを進
角させようとすると、ロックピン３１がロック穴３２内
から離脱しないまま、内部ロータ１２の相対回動が開始
され、ロック解除不全による作動不良が発生するおそれ
がある。

【００５７】そこで上記本実施の形態のバルブタイミン
グ制御のように、最遅角位置からの進角に先立ち、予め
遅角側圧力室２２に対して所定期間作動油を供給してお
くことで、実際に進角動作を開始するときに、確実にロ
ックを解除しておくことができるようになる。そのた
め、上記ロック解除不全による動作不良を確実に防止す
ることができる。

【００５８】なお、最遅角位置で遅角側圧力室２２に作
動油を供給しても、内部ロータ１２はそれ以上遅角方向
には相対回動できないため、バルブタイミングはそのま
ま維持されている。

【００５９】以上説明したように、本実施の形態のバル
ブタイミング制御装置によれば、以下の効果を得ること
ができる。 （１）最進角位置からのバルブタイミングの進角に先立
ち、予め作動油を遅角側圧力室２２に所定期間供給する
ようにすることで、最遅角位置からの進角動作の開始に
あたりロックピン３１を確実に離脱させておくことがで
き、ロックの解除不全による動作不良を確実に防止する
ことができる。

【００６０】（第２の実施の形態）続いて、本発明を具
体化したバルブタイミング制御装置の第２の実施の形態
について説明する。

【００６１】この第２の実施の形態のバルブタイミング
制御装置においても、適用対象となる制御装置の構成に
ついては、図１〜図４に示される先の第１の実施の形態
の制御装置と同様であり、それら構成に関する重複する
説明は省略する。

【００６２】図６は、本実施の形態のバルブタイミング
制御装置におけるバルブタイミング制御の処理手順を示
すフローチャートである。同図６に示すように、本実施
の形態のバルブタイミング制御装置でも、バルブタイミ
ング制御の開始にあたり、バルブタイミングの目標値と
検出値とを算出する（ステップＳ２００，ステップＳ２
１０）。

【００６３】そして、次の（ａ２），（ｂ２）に示す条
件、すなわち （ａ２）実際のバルブタイミング（検出値）が、上記最
遅角位置に対応する値となっていること（ステップＳ２
２０において「ＹＥＳ」）、（ｂ２）バルブタイミング
の目標値が、上記最遅角位置に対応する値となっている
こと（ステップＳ２３０において「ＹＥＳ」）、のいず
れもが満たされている場合には、電子制御装置５０は、
ステップＳ２４０の処理を実行する。これらの条件（ａ
２），（ｂ２）のいずれもが満たされるのは、内部ロー
タ１２が最遅角位置に位置した状態で、バルブタイミン
グをそのまま保持するように目標値が設定されていると
きである。

【００６４】そしてこの場合、電子制御装置５０は、最
遅角位置以外で保持を行うときとは異なる制御、すなわ
ち前述した通常のフィードバック制御とは異なる制御を
行う。前述のように、通常のフィードバック処理では、
保持時には、各圧力室２１，２２に対する作動油の供給
及び排出を停止している。これに対して最遅角位置で保
持を行う場合には、電子制御装置５０は、油圧制御弁４
２に対して遅角指令信号を出力し、遅角側圧力室２２に
対して作動油を供給するようにしている。

【００６５】なお、このとき、内部ロータ１２は最遅角
位置に位置しており、それ以上遅角方向に相対回動でき
ないため、上記のように遅角側圧力室２２に対して作動
油を供給しても、バルブタイミングは最遅角位置のまま
保持される。しかも、保持動作中、遅角側圧力室２２に
対して作動油が供給され続けているため、軸受け部など
からの作動油の漏洩があったとしても、必要なだけの圧
力を確保でき、ロックピン３１が解除された状態を維持
できるようになる。したがって、最遅角位置からバルブ
タイミングの進角動作を開始するときに、確実にロック
ピン３１が解除された状態としておくことができ、先述
のようなロックの解除不全による作動不良を確実に防止
することができるようになる。

【００６６】また、保持動作中も、ロックが確実に解除
されているため、保持終了後直ちにバルブタイミングを
進角させることができる。したがって、ロックの解除不
全を確実に防止しながらも、高い応答性能を維持するこ
とができる。

【００６７】他方、上記条件（ａ２），（ｂ２）のいず
れか一方でも満たされていない場合（ステップＳ２２０
において「ＮＯ」あるいはステップＳ２３０において
「ＮＯ」の場合）、電子制御装置５０は先述したような
バルブタイミングの通常のフィードバック制御を実行す
る（ステップＳ２５０）。

【００６８】以上説明したように、本実施の形態のバル
ブタイミング制御装置によれば、以下の効果を得ること
ができる。 （１）最遅角位置でのバルブタイミングの保持に際し
て、遅角側圧力室２２に作動油を供給するようにしたこ
とで、バルブタイミングを最遅角位置に保持しながら
も、保持動作中もロックピン３１を離脱させ続けておく
ことができ、ロック解除不全による動作不良を確実に防
止することができる。

【００６９】（２）保持動作中も、ロックが確実に解除
されているため、保持終了後直ちにバルブタイミングを
進角させることができ、ロックの解除不全を確実に防止
しながらも、高い応答性能を維持することができる。

【００７０】なお、上記各実施の形態では、ロック機構
は最遅角位置で内部ロータ１２及びハウジング１６の相
対回動を規制する構成としていたが、最進角位置で同内
部ロータ１２及びハウジング１６の相対回動を規制する
ロック機構を備える構成についても同様に適用可能であ
る。そしてこの場合も、上記各実施の形態に準じた態様
でバルブタイミング制御を行うことで、同様の効果が得
られるようになる。

【００７１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、ロック
機構による相対回動の規制が行われるバルブタイミング
最大制御位置からの位相変更に先立ち、予め当該制御位
置を維持する側の圧力室に対して所定期間液圧を供給す
るようにしたことで、ロック機構が確実に解除された状
態で、第１及び第２の回転体の相対回動を開始できるよ
うになる。したがって、ロックの解除不全を確実に防止
し、バルブタイミング制御装置の円滑な作動を図ること
ができるようになる。

【００７２】また、請求項２に記載の発明によれば、ロ
ック機構による相対回動の規制が行われる回動位相にお
いて第１及び第２の回転体の回転位相を保持している間
にも、当該制御位置を維持する側の圧力室に対して液圧
が供給するようにしたことで、回転位相を維持しながら
もロックを解除しておくことができる。したがって、ロ
ックの解除不全による動作不良を確実に防止し、バルブ
タイミング制御装置の円滑な作動を図ることができるよ
うになる。

【００７３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバルブタイミング制御装置の第１実施
形態について主にその可変バルブタイミング機構の側部
断面構造を示す図。

【図２】同可変バルブタイミング機構の正面断面構造を
示す断面図。

【図３】同可変バルブタイミング機構のロック機構の断
面構造を示す部分断面図。

【図４】同じくロック機構の断面構造を示す部分断面
図。

【図５】第１実施形態のバルブタイミング制御の処理手
順を示すフローチャート。

【図６】本発明のバルブタイミング制御装置の第２実施
形態についてそのバルブタイミング制御の処理手順を示
すフローチャート。

【図７】ベーン方式のバルブタイミング制御装置の構造
を模式的に示す略図。

【符号の説明】

１１…カムシャフト、１２…内部ロータ、１３…ベー
ン、１４…センタボルト、１５…カムスプロケット、１
６…ハウジング、１７…カバー、１８…取付ボルト、１
９…凹部、２１…進角側圧力室、２２…遅角側圧力室、
２３…シリンダヘッド、２４…ベアリングキャップ、２
８…シール部材、２９…板ばね、３０…収容孔、３１…
ロックピン、３２…ロック穴、３３…コイルばね、３
５，３６…油通路、３７，３８…ロック解除用圧力室、
４０…オイルパン、４１…オイルポンプ、４２…油圧制
御弁、４４…進角側油通路、４５…遅角側油通路、４６
…給油通路、４７，４８…ドレイン通路、５０…電子制
御装置、５１…クランク角センサ、５２…カム角セン
サ、５３…水温センサ、５４…スロットル開度センサ。

フロントページの続き (72)発明者 西脇 俊示 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G016 AA06 AA19 BA22 BA38 CA04 CA13 CA17 CA19 CA21 CA24 CA27 CA33 CA36 CA48 CA51 CA52 CA59 DA06 DA22 GA00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関出力軸及びカムシャフトの一方及び他
   方に駆動連結されて互いに相対回動可能な第１及び第２
   の回転体と、前記第１の回転体に対する前記第２の回転
   体の回転位相を変更するための液圧が導入される第１及
   び第２の圧力室とを備え、これら第１及び第２の圧力室
   に対する液圧調整に基づき前記第１の回転体と前記第２
   の回転体との回転位相を変更させて前記機関出力軸に対
   する前記カムシャフトの回転位相を可変とする内燃機関
   のバルブタイミング制御装置において、 前記第１及び第２の回転体のバルブタイミング最大制御
   位置に対応した回転位相においてこれら回転体の相対回
   動を規制すると共に、前記第１及び第２の圧力室に供給
   される液圧に基づき同規制を解除するロック機構を備
   え、 前記第１及び第２の回転体の該ロック機構による相対回
   動の規制が行われる回転位相からの位相変更に際し、前
   記第１及び第２の圧力室のうち、前記バルブタイミング
   最大制御位置を維持する側の圧力室に対して所定期間液
   圧を供給した後に当該制御位置を解除する側の圧力室に
   液圧を供給することを特徴とする内燃機関のバルブタイ
   ミング制御装置。
2. 【請求項２】機関出力軸及びカムシャフトの一方及び他
   方に駆動連結されて互いに相対回動可能な第１及び第２
   の回転体と、前記第１の回転体に対する前記第２の回転
   体の回転位相を変更するための液圧が導入される第１及
   び第２の圧力室とを備え、これら第１及び第２の圧力室
   に対する液圧調整に基づき前記第１の回転体と前記第２
   の回転体との回転位相を変更させて前記機関出力軸に対
   する前記カムシャフトの回転位相を可変とする内燃機関
   のバルブタイミング制御装置において、 前記第１及び第２の回転体のバルブタイミング最大制御
   位置に対応した回転位相においてこれら回転体の相対回
   動を規制すると共に、前記第１及び第２の圧力室に供給
   される液圧に基づき同規制を解除するロック機構を備
   え、 前記第１及び第２の回転体の該ロック機構による相対回
   動の規制が行われる回転位相においては、前記第１及び
   第２の圧力室のうち、当該制御位置を維持する側の圧力
   室に対して液圧を供給しつつ当該回転位相を保持するこ
   とを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。