JP2005330891A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 位相変換機構に対する交番トルクに起因した脈圧の影響を回避して、電動ポンプの駆動負荷の増加を抑制して、該電動ポンプの小型化とコストの低減化を図る。
【解決手段】 スプロケット１のハウジング５とカムシャフト２との間に設けられたベーン部材７を、遅角側油室９と進角側油室１０への相対的な油圧の給排により正逆回転させて前記スプロケットとカムシャフトの相対回動位相を変換する。各進角側、遅角側油室に作動油を電磁切換弁２２を介して選択的に供給する電動ポンプ１８の吐出通路１６に、吐出通路の下流側から上流方向へのみ流入を許容するチェック弁２３を設け、前記各油室内の作動油に発生した脈圧の電動ポンプへの伝達を阻止するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁である機関弁の開閉タイミングを運転状態に応じて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。

従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、種々提供されており、その一つとして本出願人が先に出願した、例えば以下の特許文献１に記載されたベーンタイプのものが知られている。

概略を説明すれば、この制御装置は、前記開口端がフロントカバーとリアカバーで閉塞されたタイミングプーリの筒状のハウジング内部に、カムシャフトの端部に固定されたベーン部材が回転自在に収納されていると共に、ハウジングの内周面に直径方向から互いに内方へ突出されたほぼ台形状の２つの隔壁部とベーン部材の２つの羽根部との間に進角側油室と遅角側油室が画成されている。

そして、機関運転状態に応じて前記進角側油室と遅角側油室のいずれか一方に、正逆回転駆動する電動ポンプから吐出された油圧を選択的に供給し、かかる駆動油圧によりベーン部材を正逆回転させることによりタイミングプーリとカムシャフトとの相対回動位相を変化させて、吸気弁の開閉タイミングを可変制御するようになっている。
特開２００１−２７１６１６号公報

しかしながら、前記従来のバルブタイミング制御装置にあっては、前記進角側油室や遅角側油室が、電動ポンプに油通路を介して直接的に連通していることから、前記カムシャフトに作用する正逆の回転トルク（交番トルク）に起因して前記各油室内の作動油に脈圧が発生する。

すなわち、周知のように、内燃機関の前記カムシャフトには、バルブスプリングのばね力やカムシャフトに設けられた駆動カムのリフト反力によって比較的大きな交番トルクが発生しているが、この交番トルクによって前記各油室内の作動油に脈圧が発生してしまう。

このため、かかる脈圧が油通路を介して電動ポンプに伝達されて、該電動ポンプの電動モータに対する駆動負荷になってしまう。

この結果、電動ポンプの電動モータを容量の大きなものとせざるを得ず、装置の大型化が余儀なくされると共に、コストの増加を招くおそれがある。

本発明は、前記従来装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、とりわけ、位相変換機構の進角側油室と遅角側油室に、進角側通路と遅角側通路を介して作動油を供給する電動ポンプと、該電動ポンプの吐出通路及び吸入通路と前記進角側通路及び遅角側通路との間に設けられて、前記吐出通路に対して前記進角側通路と遅角側通路のいずれか一方側に切り換えると同時に、前記吸入通路に対して前記進角側通路と遅角側通路の他方側に切り換える切換弁と、該切換弁を機関運転状態に応じて制御する制御機構と、前記吐出通路に設けられて、前記電動ポンプから前記切換弁方向へのみ作動油の流入を許容するチェック弁とを備えたことを特徴としている。

この発明によれば、機関作動時に、カムシャフトに発生する交番トルクによって前記進角側油室と遅角側油室内の作動油に脈圧が発生するが、吐出通路に設けられたチェック弁により前記脈圧が効果的に遮断されて吐出通路上流側への伝達を阻止することが可能になる。

この結果、電動ポンプの駆動負荷の増加を防止することができ、該電動ポンプの小型化とコストの高騰を抑制できる。

しかも、吸入通路側では交番トルクに起因した脈圧が伝達されており、この脈圧が電動ポンプの駆動アシスト力として作用することから、該電動ポンプの駆動負荷をさらに軽減させることができる。

請求項２に記載の発明にあっては、前記切換弁は、前記進角側通路と遅角側通路に対して前記吐出通路及び吸入通路との連通を遮断可能とすることを特徴としている。

この発明によれば、位相変換機構によって回転部材とカムシャフトとの、例えば中間回転位相制御中などに、電動ポンプの作動を停止した際に、切換弁によって前記各通路全体の連通を遮断することによって、前記交番トルクの伝達が確実に遮断されることから、電動ポンプの駆動負荷への影響がなくなり、駆動時における電動ポンプの電動モータへの供給通電量を少なくすることが可能になる。

請求項３に記載の発明は、前記吐出通路と吸入通路とを連通するバイパス通路を設けると共に、該バイパス通路に前記吸入通路から吐出通路方向へのみ作動油の流入を許容するバイパスチェック弁を設けたことを特徴としている。

この発明によれば、前記交番トルクに起因する吸入通路内の作動油の脈圧よってバイパスチェック弁を開弁させるため、吸入通路内の作動油がバイパス通路を介して吐出通路に流入して、進角側油室か遅角側油室内に作動油を供給することが可能になる。

したがって、例えば、電動ポンプの回転立ち上がり時や、電動ポンプが故障などによってポンプ駆動が不十分な場合であっても、切換弁などを介して位相変換機構を作動させることが可能になる。

図１は本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の位相変換機構を、従来と同じベーンタイプのものに適用した第１の実施形態を示している。

すなわち、このバルブタイミング制御装置は、機関の図外のクランク軸によりタイミングチェーンを介して回転駆動される回転部材であるスプロケット１と、該スプロケット１に対して相対回動可能に設けられたカムシャフト２と、スプロケット１とカムシャフト２との間に配置されて、該両者の相対回動位置を変換する位相変換機構３と、該位相変換機構３を作動させる油圧回路４とを備えている。

前記スプロケット１は、ほぼ円板状に形成され、外周にタイミングチェーンが噛合する歯部１ａを有していると共に、中央の挿通孔１ｂを介して前記カムシャフト２の外周面に相対回転自在に支持されている。また、スプロケット１の前端面側に前記位相変換機構３が配置されている。

前記カムシャフト２は、図外のシリンダヘッドにカム軸受を介して回転自在に支持され、外周面所定位置にバルブリフターを介して吸気弁を開作動させる複数の駆動カムが一体に設けられている。

前記位相変換機構３は、前記スプロケット１の前端面にボルトによって固定された円筒状のハウジング５と、前記カムシャフト２の前端部に固定用ボルト６により軸方向から固定されて前記ハウジング５内に回転自在に収容されたベーン部材７と、前記ハウジング５内に形成されて、該ハウジング５内周面に有する４つの隔壁部８とベーン部材７ととによって隔成されたそれそれ４つの遅角側油室９及び進角側油室１０とを備えている。

前記ハウジング５は、多孔性の焼結部材である焼結合金材によって形成され、後端開口が前記スプロケット１の前端面よって閉塞されていると共に、前端開口が４本のボルトによって固定された円板状のフロントカバー１１によって閉塞されている。

前記ベーン部材７は、金属材によって一体に形成され、中央に貫通形成された挿通孔を軸方向から挿通した前記固定用ボルト６によってカムシャフト２の前端部に軸方向から固定されたベーンロータ１２と、該ベーンロータ１２外周面の円周方向のほぼ９０°位置に放射状に突設された４つのベーン部１３とから構成されている。

前記ベーンロータ１２は、前記各隔壁部８の先端部上面に嵌着されたシール部材８ａに摺動しつつ回転支持されている一方、前記ベーン部１３は、それぞれが各隔壁部８間に配置されている。

この各ベーン部１３の正逆回転方向の両側面と各隔壁部８の両側面との間に、前記各遅角側油室９と各進角側油室１０が隔成されており、この各遅角側油室９と各進角側油室１０とは、ベーンロータ１２内にクロス状に貫通形成された図外の連通孔によって同じ油室同士がそれぞれ連通されている。

前記油圧回路４は、閉回路により構成され、前記各油室９，１０に対して油圧を選択的に供給あるいは各油室９，１０内の油を排出するもので、図１に示すように、１つの遅角側油室９に対して油圧を給排する遅角通路１４と、１つの進角側油室１０に対して油圧を給排する進角通路１５と、該各通路１４、１５に自身の吐出通路１６と吸入通路１７を介して作動油（油圧）を選択的に給排する電動ポンプ１８と、下流端が前記吸入通路１７に接続され、上流端がリザーバタンク１９内に接続された補給通路２０と、前記吐出通路１６と吸入通路１７とを電動ポンプ１８付近で連通するバイパス通路２１と、前記進角通路１５及び遅角通路１４と吐出通路１６及び吸入通路１７との間に設けられて、流路を切り換える電磁切換弁２２とを備えている。

前記進角通路１５と遅角通路１４とは、シリンダヘッドに固定された通路構成部３０の内部に平行に形成されて、その各一端部が前記フロントカバー１１の内部に傾斜状に形成された通路部１１ａ、１１ｂを介して対応する前記進角側油室１０と遅角側油室９にそれぞれ連通している。一方、各通路１４，１５の他端部は、電磁切換弁２２の後述する各通路孔にそれぞれ連通している。

前記吐出通路１６と吸入通路１７は、図１に示すように、電動ポンプ１８付近でほぼ垂直に折曲形成されていると共に、該折曲部位に重力方向の下方へ延びた延長部１６ａ、１７ａがそれぞれ設けられており、この延長部１６ａ、１７ａに、各通路１６，１７内を流入した作動油の内部に混入したコンタミ（金属粉）などの塵芥を捕集するようになっている。

また、前記吐出通路１６には、電動ポンプ１８から前記電磁切換弁２２方向へのみ作動油の流入を許容するチェック弁２３が設けられていると共に、電動ポンプ１８側寄りには吐出通路１６内の圧力を検出する圧力検出手段である圧力スイッチ２４が設けられている。

前記バイパス通路２１には、吸入通路１７から吐出通路１６方向へのみ作動油に流入を許容するバイパスチェック弁２５が設けられている。

さらに、前記補給通路２０にも、リザーバタンク１９から吸入通路１７方向へのみ作動油の流入を許容するリザーバチェック弁２６が設けられており、前記リザーバタンク１９の上端部には、内部の作動油の油面レベルＯよりも上方位置に濾過用のフィルター２７が設けられている。

前記電動ポンプ１８は、一方向へのみ回転可能な電動モータ３１と、該電動モータ３１で駆動されるトロコイドポンプ３２とからなり、前記電動モータ３１は、制御機構であるコントローラ３３から出力される制御電流によって回転制御されるようになっている。

前記トロコイドポンプ３２は、一般的なもので、図２にも示すように、ポンプボディ３２ａ内に電動モータ３１のモータ軸に連結されたポンプ軸３２ｂと、該ポンプ軸３２ｂに結合されて、外周に外歯が形成されたインナーロータ３２ｃと、該インナーロータ３２ｃに噛み合う内歯を有するアウターロータ３２ｄとを備えている。また、前記ポンプボディ３２ａの内部一端側に形成された吐出ポート３２ｅが、前記吐出通路１６に連通している一方、他端側に形成された吸入ポート３２ｆが、前記吸入通路１７に連通している。

前記電磁切換弁２２は、図１及び図６に示すように、シリンダヘッドの弁孔３４内に挿通保持された有底円筒状のバルブボディ３５と、該バルブボディ３５内に軸方向へ摺動自在に設けられたスプール弁体３６と、バルブボディ３５の外端部に設けられて前記スプール弁体３６をバルブスプリング３７のばね力に抗して図６中、左方向へ吸引移動させるソレノイド部３８とから構成されている。

前記バルブボディ３５は、その周壁に、前記遅角通路１４と進角通路１５のそれぞれの他端部と連通する第１、第２通路孔３５ａ、３５ｂと、前記吐出通路１６と吸入通路１７の各他端部と連通する第３、第４通路孔３５ｃ、３５ｄがそれぞれ径方向に沿って貫通形成されている。また、バルブボディ３５の底部付近の周壁には、前ドレン通路３９を介して前記吸入通路１７と連通するドレン孔３５ｅが形成されている。

前記スプール弁体３６は、外周面に前記各通路孔３５ａ〜３５ｄと、ドレン孔３５ｅをそれぞれ開閉する３つのランド部（弁部）３６ａ、３６ｂ、３６ｃが軸方向へ所定間隔をもって形成されている。また、スプール弁体３６の内部軸方向には、吸入側の第４通路孔３５ｄと大気解放のスプリング室との間を連通して、該スプール弁体３６の軸方向の移動抵抗の発生を防止する連通孔４０が穿設されている。なお、このスプール弁体３６は、バルブスプリング３７によって図中最大右方向に付勢された時点で、吐出通路１６と遅角通路１４を連通すると共に、吸入通路１４とドレン通路３９を連通するようになっている。

前記ソレノイド部３８は、ボディ３８ａ内部に電磁コイル３８ｂや該電磁コイル３８ｂへの通電（励磁）によって進出移動するプランジャ３８ｃなどによって構成されている。

前記電磁コイル３８ｂには、ボディ３８ａ外周のコネクター部３８ｄから前記コントローラ３３からの制御電流が適宜供給（オン）されてプランジャ３８ｃを介してスプール弁体３６を最大左方向に押圧すると共に、所定量の制御電流によってスプール弁体３６をバルブスプリング３７のばね力とバランスさせて軸方向のほぼ中央位置に保持するようになっている。

また、前記通路構成部３０先端部の前記フロントカバー１１の嵌合孔への嵌合部や、各通路の接続箇所及びハウジング５とスプロケット１、フロントカバーとの間などには前記各油室９，１０などからの作動油のリークを防止する複数のシール部材４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂがそれぞれ設けられている。

また、前記油圧回路４の一つとして、機関の潤滑油を供給するオイルポンプ４３から吐出された少量の潤滑油（作動油）を補給用として前記各油室９，１０に供給するようになっている。

すなわち、オイルポンプ４３の吐出ポートに連通する油通路である供給通路４４は、シリンダヘッド内部から前記通路構成部３０内に形成されて、その下流端４４ａが、ベーンロータ１２の前端側に有する油室４５に連通している。また、この油室４５は、各ベーン部１３の内部に形成された通路部４６，４６から該ベーン部１３の端面と該端面が摺動するスプロケット１の前端面との間のオリフィスであるサイドクリアランス４７を介して各油室９，１０に連通している。

したがって、前記オイルポンプ４３から吐出された少量の作動油は、供給通路４４、油室４５、通路部４６，４６及びサイドクリアランス４７から各油室９，１０に流入して、該各油室９，１０内に混入している空気を多孔性のハウジング５などを介して外部に排出すると共に、空気排出により不足した少量の作動油を補充するようになっている。

また、前記供給通路４４の上流側には、濾過用のフィルター４８が設けられていると共に、その下流側に下流側方向へのみ作動油の流入を許容する逆止弁４９が設けられている。

そして、前記コントローラ３３は、内部のコンピュータが図外のクランク角センサやエアーフローメータ、水温センサ、スロットルバルブ開度センサなどの各種センサ類からの情報信号を入力して現在の機関運転状態を検出すると共に、かかる機関運転状態に応じて前記電動モータ３１に制御電流を出力していると共に、電磁切換弁２２の電磁コイル３８ｂに制御パルス電流を出力するようになっている。

以下、本実施形態の作用を説明すれば、まず、機関始動後の低回転低負荷領域（アイドリング運転領域）では、この運転状態を検出したコントローラ３３が電動モータ３１に制御電流を供給すると共に、電磁切換弁２２のソレノイド部３８ｂへの通電をオフ状態にする。

これによって、スプール弁体３６は、図６Ａに示すように、バルブスプリング３７のばね力によって最大右方向に移動して、各ランド部３６ａ〜３６ｃが吐出通路１６と進角通路１５を連通させると同時に、吐出通路１６と遅角通路１４との連通を遮断し、かつ該遅角通路１４とドレン通路３９とを連通させる。

このため、トロコイドポンプ３２から吐出された作動油は、図３の矢印で示すように、吐出通路１６からチェック弁２３を通って、進角通路１５を介して進角側油室１０内に流入する一方、遅角側油室９内の作動油が遅角通路１４を通ってドレン通路３９から吸入通路１７に流入して、トロコイドポンプ３２の吸入ポート３２ｆに還流する。これにより、遅角側油室９内が低圧になる。

したがって、進角側油室１０の容積が拡大（高圧）して、各ベーン部１３を、図３に示すように、時計方向へ回転させる。したがって、カムシャフト２は、スプロケット１に対して相対回転位相を進角側に変換される。

この結果、吸気弁の開閉タイミングが進角側となり、かかる低回転低負荷時における慣性吸気の利用による燃焼効率が向上して機関回転の安定化と燃費の向上が図れる。

また、前述のように、各進角側油室１０内に作動油が充満してカムシャフト２が最大進角側に回動した場合は、この状態を検出した図外のタイミングセンサからの信号によってコントローラ３３が電動モータ３１の回転を停止させると同時に、電磁切換弁２２への通電量を制御してプランジャ３８ｃの押圧力を、バルブスプリング３７とのばね力とバランスさせて、スプール弁体３６を図６Ｂに示す中間位置に保持する。これにより、進角通路１５と遅角通路１４の各通路孔３５ａ、３５ｂがランド部３６ａ、３６ｂによって閉止される。これにより、ベーン部材７は、この最大遅角側の回転位置に保持される。

一方、機関が高回転高負荷域に移行した場合は、今度は、電動モータ３１に所定の制御電流を通電すると共に、電磁切換弁２２に制御パルス電流を出力する。

したがって、今度は、スプール弁体３６が、図６Ｃに示すように、バルブスプリング３７のばね力に抗して最大左方向に移動して、各進角側油室１０内の作動油が進角通路１５から吸入通路１７へ直接流入して戻されると同時に、吐出通路１６から遅角通路１４に流入して、各遅角側油室９内に供給されて、それぞれの内部が高圧になる。このため、ベーン部材７は、図４に示すように、ハウジング５に対して反時計方向へ回転して、スプロケット１に対する相対回動位相を遅角側に変換する。

この結果、吸気弁の開閉タイミングが遅角側に制御されて、かかる高回転高負荷域における機関の出力を向上させることができる。

また、カムシャフト２が最大遅角側に回動した場合は、前述のようにコントローラ３３が電動モータ３１の回転を停止させると共に、電磁切換弁２２を図６Ｂの中間位置に保持する。これにより、ベーン部材７は、この最大遅角側の回転位置に保持される。

さらに、例えば、機関中回転中負荷領域に移行した場合は、コントローラ３３が電動ポンプ１８と電磁切換弁２２を制御してベーン部材７を、図５に示す回転方向の中間回転位置に制御すると共に、この中間位置に回転制御した時点で、電磁切換弁２２のスプール弁体３６を図６Ｂに示す中間移動位置に保持することによって、ベーン部材７をかかる中間回転位置に保持することができる。

これによって、中回転中負荷域における最適なバルブタイミング制御が可能になり、燃費と機関出力の両方を満足させることか可能になる。

また、機関を停止させるまでの間のアイドリング運転では、前述のように、バルブタイミングは電動ポンプ１８と電磁切換弁２２によって遅角側に制御されるが、この時点からイグニッションキーをオフ操作して、機関の回転が停止までの間に、電動ポンプ１８が瞬間的に駆動してベーン部材７を図５に示すように僅かに進角側に回転制御して始動が可能な状態を保持する。このため、機関再始動性が良好になる。

本実施形態では、さらに以下のような作用効果が得られる。

すなわち、カムシャフト２には、例えば機関低回転域では、図７の波形に示すような比較的大きくかつ周期の大きな交番トルクが発生しており、したがって、前記ベーン部材７には、この交番トルクが常に伝達されて、遅角側油室９や進角側油室１０内の作動油に脈圧が発生している。

したがって、前述のように、例えば遅角側への制御中には、遅角通路１４から吐出通路１６側に前記脈圧が伝達されようとするが、チェック弁２３によってこの脈圧を効果的に遮断する。このため、電動ポンプ１８の駆動負荷の増加を防止できる。

しかも、このとき進角通路１５から流出した作動油は、前述のように、カムシャフト２に作用する交番トルクによる脈圧によって吸入通路１７方向へ流出し易くなることから、電動ポンプ１８のアシスト力として作用するため、該電動ポンプ１８の駆動負荷が軽減される。

この結果、電動ポンプ１８の小型化とコストの低廉化が図れる。

また、前述のように、例えば保持制御中において、電動ポンプ１８の駆動を停止した際に、電磁切換弁２２によって前記各通路全体の連通を遮断することによって前記交番トルクの伝達が確実に遮断されることから、電動ポンプ１８の駆動負荷への影響がなくなり、再駆動時における電動ポンプ１８の電動モータ３１への供給通電量を少なくすることが可能になる。

また、この実施形態では、電動ポンプ１８の回転立ち上がり時や、後述するように、電動ポンプ１８が故障などによってポンプ駆動が不十分な場合には、前記交番トルクに起因する吸入通路１７内の作動油の脈圧よってバイパスチェック弁２５を開弁させて、吸入通路１７内の作動油をバイパス通路２１を介して吐出通路１６に流入して、遅角側油室９か進角側油室１０内に作動油を供給することが可能になる。

したがって、例えば、前記電動ポンプ１８が故障して駆動不能の状態であっても、電磁切換弁２２などを介して位相変換機構３を作動させることが可能になる。

また、この実施形態では、ハウジング５を多孔性の焼結合金材によって形成したため、機関の停止時に、例えば前記位相調整機構３内及び電動ポンプ１８から位相変換機構３までの通路１４〜１７内の作動油が漏れて空気が混入してしまった場合でも、電動ポンプ１８が作動することによっていずれかの油室９，１０内の圧力上昇に伴ってハウジング５から空気を外部に排出させることが可能になる。

この結果、空気による位相変換機構３のバルブタイミング制御精度の低下を防止できる。また、ハウジング５は、その材質の点から、空気のみを排出するだけで、粘性のある作動油の漏れは殆どないから、吐出通路１６からいずれかの油室９，１０内の圧力低下が十分防止できる。

また、前記リザーバチェック弁２６を設けたことにより、機関停止時において、吸入通路１７内に作動油を充填保持することができるので、吸入通路１７内での空気の混入を防止できる。

前記リザーバタンク１９は、位相変換機構３よりも重力方向の高い位置に配置されていることから、機関停止時においても、リザーバタンク１９内の作動油が位相変換機構３と電動ポンプ１８との間に充填保持された状態になっている。このため、位相変換機構３と電動ポンプ１８との間に空気が混入するのを防止できる。

また、前記リザーバタンク１９の前記フィルター２７は、油面Ｏよりも高い位置に設けられていることから、動弁装置の作動によって跳ね上がられた作動油が前記フィルター２７上に滴下して作動油が効果的に濾過されることは勿論のこと、作動油がリザーバタンク１９から電動ポンプ１８へ送られる際に、流動抵抗となることがないので、電動ポンプ１８の作動負荷の発生が回避でき。この結果、電動ポンプ１８の作動応答性の低下を防止できる。

さらに、前記通路構成部３０に形成された各通路１４，１５、４４の接続箇所などにシール部材４１ａ、４１ｂ，４２ａ、４２ｂを設けて進角側油室１０や遅角側油室９内をシールするようにしたため、機関停止時に、該各油室９，１０内からの作動油のリークを防止できる。

また、この実施形態では、電動ポンプ１８の他に、オイルポンプ４３を設けて、該オイルポンプ４３から圧送された作動油によって例えば、各遅角側油室９あるいは進角側油室１０の作動油に混入した空気をハウジング５の多孔材から外部に排出することができると共に、排出された空気の分の作動油を補充することができるので、位相変換機構３の制御精度の低下を防止できる。

しかも、前述のように、電動ポンプ１８が故障したとしても、脈圧による吐出通路１６からの各油室９，１０への作動油の供給の他に、僅かながらも前記オイルポンプ４３からサイドクリアランス４７を経て補充作動油が供給されることから、各油室９，１０内に作動油を充填保持することが可能になる。

また、前記オイルポンプ４３から供給された作動油は、前述のサイドクリアランス４７によって大きく絞られるため、前記油室９，１０間で差圧が発生することがない。このため、オイルポンプ４３からの作動油によって位相変換機構３が不用意に作動することがない。前記サイドクリアランス４３は、既存のスプロケット１の前端面とベーン部材７との間に形成されることから、別途にオリフィスを形成する必要がないので、構造の簡素化が図れる。

さらに、前記オイルポンプ４３の供給通路４４にフィルター４８が設けられているため、オイルポンプ４３から吐出された作動油内のコンタミ等が効果的に捕集されて濾過される。なお、このフィルター４８によって流動抵抗が発生して圧損が生じるが、補充用の作動油であるから問題はない。

また、前記コントローラ３３は、以下のような機関停止時における制御と、電動モータ３１の故障による異常時における制御も行っている。

まず、機関停止時の制御を図８のフローチャート図に基づいて説明すると、アイドリング運転時において、ステップ１でイグニッションキーをオフさせると、ステップ２において図外のクランクセンサから現在の機関回転数を読み込む。

ステップ３では、前記機関の回転数が、下限回転数（例えば５０ｒｐｍ）よりも以下か否かを判別し、それよりも高いと判断した場合はステップ４に移行する。

このステップ４では、前記電磁切換弁２２に制御電流を出力して位相変換機構３を機関始動時の回転位相よりも進角側に制御する。

次に、ステップ５では、図外のカム角センサからの情報信号によって位相変換機構３によって進角側に制御されたか否かを判断し、進角側になっていないと判断した場合は、再びステップ４に戻って進角側への制御が行われるが、進角側になっていると判断した場合は、ステップ６に移行する。

このステップ６では、前記電磁切換弁２２を前述したような、各通路を遮断して保持する制御を行う。この制御が終了すると、前記ステップ２に移行して再び同じルーチン制御を行う。

また、前記ステップ３において機関回転数が下限回転数（５０ｒｐｍ）よりも低いと判断した場合は、ステップ７に移行し、このステップ７では、機関停止後の時間をタイマーを作動させて計測し、ステップ８に移行する。

このステップ８では位相変換機構３の前記電磁切換弁２２の作動制御を停止させて現状のままに固定し、ステップ９では、前記タイマーによって規定時間が経過したか否かを判断する。

ここで、規定時間が経過していないと判断した場合は、ステップ８に戻り、電磁切換弁２２の固定状態を維持するが、規定時間を経過したと判断した場合は、ステップ１０に移行し、ここで、タイマーをリセットする処理を行う。

次に、ステップ１１では、前記電動ポンプ１８の電動モータ３２に対する通電をオフして、電動ポンプ１８の作動を停止させる。その後、ステップ１２において電磁切換弁２２への通電をオフして制御を終了する。

これによって、機関停止において、位相変換機構３によりスプロケット１に対するカムシャフト２の相対回転位相を、最遅角側に近い所定の進角側に制御し、つまり、良好な始動性が得られる位相に制御する。したがって、機関の再始動が良好になる。

次に、図９に示すフローチャート図に基づいて、前記電動モータ３２の異常時の制御について説明する。

まず、イグニッションスイッチをオンさせた後に、ステップ２１において所定の検出時間を設定するためにタイマーを作動させ、ステップ２２に移行する。ここでは、電磁切換弁２２に制御電流を通電し、例えば、吐出通路１６と進角通路１５を連通させる一方、吸入通路１７と遅角通路１４を連通させて、進角側油室１０に作動油を供給して、相対回転位相を進角させる側に電磁切換弁２２を制御する。

その後、ステップ２３で、電動モータ３２に通電する処理を行い、ステップ２４において、前記圧力スイッチ２４の出力を確認し、ステップ２５では、圧力スイッチ２４がオンされているか否かを判断する。 ここで、オンされていないと判断した場合、つまり圧力スイッチ２４がオフ状態にあり、吐出通路１６内の圧力が上がっていないと判断した場合は、ステップ２６において規定時間経過したか否かを判断し、規定時間経過していないと判断した場合は、ステップ２４に戻るが、規定時間経過していると判断した場合は、電動モータ３２に通電しているにも拘わらず作動油が吐出されていない状態である。

したがって、ステップ２７においてタイマーをリセットし、ステップ２８で、電磁切換弁２２への通電を停止させ、さらにステップ２９において電動モータ３２への通電を停止させる。

次に、ステップ３０では、電動ポンプ１８が故障しているとしてフラグをオンし、さらにステップ３１で、電磁切換弁２２の制御マップを変更する処理を行う。すなわち、制御マップの変更は、機関運転状態に応じて電磁切換弁２２を作動制御することによって、各通路をそれぞれ開閉させて、各遅角側油室９と各進角側油室１０内に伝達された交番トルクによる脈圧を利用して各油室９または１０から流出した作動油を吸入通路１７からバイパス通路２１を介して吐出通路１６にリターンさせて、圧力上昇が必要な油室９または１０に作動油を選択的に供給させるのである。

続いて、ステップ３２では、電動ポンプ１８が故障していることを運転者に知らせるために、インスツルメントパネルに設けられた警告ランプを点灯させる。これによって、運転者は電動ポンプ１８の速やかな修理などの処理を行うことができる。

また、前記ステップ２５において圧力スイッチ２４がオンされていると判断した場合は、電動ポンプ１８が正常に作動している状態であるから、ステップ３３において前記タイマーをリセットすると共に、ステップ３４で電磁切換弁２２に通電して通常の制御を行い、さらにステップ３５では、位相変換機構３による相対回転位相の偏差を確認する処理を行う。

さらに、ステップ３６では、前記相対回転位相制御が不感帯以内であるか否かを判断し、以内であると判断した場合は、ステップ３７において電動モータ３２に駆動電流が出力されているか否かを判断する。ここで、駆動電流が出力されていると判断した場合は、ステップ３８において検出時間タイマーを作動させた後、ステップ２４に移行する。

また、前記ステップ３６で不感帯以外であると判断した場合及びステップ３７で電動モータ３２に駆動電流を出力していないと判断したした場合は、前記ステップ３５に戻って同じ制御を繰り返し行う。

以上のように、電動ポンプ１８が故障してしまった場合でも、コントローラ３３によって、特に電磁切換弁２２をそのまま制御して、作動油が必要な油室９，１０に選択的に供給できるため、機関の運転状態に応じてカムシャフト２の相対回転位相制御を継続的に行うことが可能になる。

また、コントローラ３３は、イグニッションのオフ以外の機関停止時、つまり突然のエンジンストップした際に、機関の再始動時に、電動モータ３２を駆動電流を出力すると共に、電磁切換弁２２にも制御電流を出力して、機関の始動可能な相対回転位相制御を行うようになっている。このため、エンジンストップ後における機関の再始動性が良好になる。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。

請求項（１）前記吸入通路をリザーバタンクに連通させると共に、前記位相調整機構と電動ポンプとの間の圧力発生部に、空気を外部に排出する空気抜き手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明によれば、機関の停止時に、例えば前記位相調整機構内及び電動ポンプから位相変換機構までの通路内の作動油が漏れて空気が混入してしまった場合でも、電動ポンプが作動することによって空気抜き手段から空気を外部に排出させることが可能になる。この結果、空気による位相変換機構のバルブタイミング制御精度の低下を防止できる。

請求項（２）前記空気抜き手段を、前記位相変換機構と電動ポンプとの間の圧力発生部の少なくとも一部を多孔性の焼結部材によって構成したことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明によれば、多孔性の焼結部材としたことから、作動油の漏れを可及的に防止しつつほぼ空気のみを排出することが可能になる。このため、電動ポンプによって位相変換機構に圧送した作動油の漏れによる圧力低下を防止することが可能になる。

請求項（３）前記吸入通路とリザーバタンクとの間に、前記吸入通路方向へのみ作動油の流れを許容するリザーバチェック弁を設けたことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明によれば、機関の停止時において、吸入通路内の作動油を保持することができるので、吸入通路に空気が混入してしまうことを極力防止することができる。

請求項（４） 前記リザーバタンクを、前記位相調整機構よりも重力方向の高い位置に配置したことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

機関の停止時であっても、リザーバタンク内の作動油が位相変換機構と電動ポンプとの間に充填された状態になって該両者間での負圧の発生が防止できるので、位相変換機構と電動ポンプとの間から空気が侵入するのを防止できる。

請求項（５） 前記リザーバタンクに、該リザーバタンク内に貯留された作動油の油面よりも重力方向の高い位置に濾過用のフィルターを設けたことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

動弁装置の作動によって跳ね上げられた作動油が前記フィルター上に滴下して、ここを通過した際に効果的に濾過されることは勿論のこと、該フィルターが油面よりも高い位置にあるので、作動油がリザーバタンクから電動ポンプへ送られる際に、流動抵抗となることがないので、電動ポンプへの作動負荷となることはない。このため、電動ポンプの作動応答性の低下を防止できる。

請求項（６） 前記位相変換機構には、少なくとも前記進角側油室と遅角側油室からの作動油の外部へのリークを防止するシール部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

機関停止時に、シール部材によって前記進角側油室や遅角側油室内などからの作動油のリークが防止されることから、前記各油室内への空気の混入を防止することが可能になる。

請求項（７） 前記位相変換機構内に対して前記電動ポンプの他に作動油を供給する機関潤滑油供給用のオイルポンプを設けると共に、前記位相調整機構に、内部の空気を外部に排出する空気抜き部を設け、前記オイルポンプから圧送された作動油によって位相変換機構内の空気を前記空気抜き部から排出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

前記位相調整機構内にたとえ空気が混入したとしても、前記オイルポンプから圧送された補充用の作動油によって、前記空気が空気抜き部から押し出されて外部に排出されることから、位相変換機構の制御精度の低下を防止できると共に、例えば電動ポンプが故障したとしても位相変換機構内に作動油を充填保持することが可能になる。

請求項（８） 前記空気抜き部を、多孔性の焼結部材によって形成したことを特徴とする請求項（７）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

空気抜き部を多孔性の焼結部材により形成したことから、位相変換機構内の空気を外部に効果的に排出できることは勿論のこと、粘性のある作動油は排出されることはなく、オイルポンプからの作動油を位相変換機構内に保持することが可能になる。

請求項（９） 前記オイルポンプから圧送された作動油を前記位相変換機構の内部に供給する油通路の下流側に、前記進角側油室と遅角側油室と連通するオリフィスを設けたことを特徴とする請求項（８）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

進角側油室と遅角側油室には、前記オイルポンプから油通路を介して作動油が供給されるが、この作動油はオリフィスによって大きく絞られるため、前記両油室間で差圧が発生することがなく、オイルポンプから供給された作動油によって位相変換機構が不用意に作動してしまうことがない。

請求項（１０） 前記油通路に、濾過用のフィルターを設けたことを特徴とする請求項（９）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

オイルポンプから圧送される作動油が、前記フィルターを通過する際に、コンタミなどの効果的な濾過作用が行われると共に、流動抵抗も発生して圧損が生じるが、補充用の作動油であるから問題はない。

請求項（１１） 前記位相調整機構は、前記回転部材またはカムシャフトのいずれか一方側に固定されて、内部に前記進角側油室と遅角側油室とを隔成するハウジングと、
前記回転部材またはカムシャフトの他方側に固定され、前記ハウジング内部に回転自在に配置されつつ前記進角側油室と遅角側油室とを隔成するベーン部材とによって構成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

ハウジングとベーン部材との間に形成された進角側油室と遅角側油室には、カムシャフトから伝達された交番トルクが直接回転方向へ作用するため、該各油室内は脈圧の影響を受けやすくなるが、この発明では、この脈圧を前記電動ポンプの吸入通路から導入して吐出通路側へ送り込むことによって、電動ポンプの駆動アシスト力として利用することができる。

請求項（１２） 前記オリフィスは、前記ハウジングの内面と該内面に摺接する前記ベーン部材の端面との間のクリアランスによって形成したことを特徴とする請求項（１０）または（１１）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

オリフィスを、既存のハウジングとベーン部材との間に形成することによって、特別に形成する必要がなくなることから、構造の簡素化が図れる。

請求項（１３） 前記吐出通路及び／又は前記吸入通路の所定位置を折曲形成すると共に、該折曲部位に重力方向の下方に延びる延長部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

吐出通路や吸入通路を通流した作動油内に混入したコンタミなどの塵芥が、自重によって前記延長部内に溜まるため、位相変換機構への侵入が防止されて、作動の影響を払拭できる。

請求項（１４） イグニッションをオフした後で、機関が停止するまでの間に、前記電動ポンプを駆動させて前記位相調整機構により機関が始動可能なバルブタイミングに制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

機関再始動時には、位相変換機構によってバルブタイミングが予め例えば零の基準位置から僅かに進角側に制御されていることから、該再始動性が良好になる。

請求項（１５） イグニッションのオフ以外の機関停止後に、機関を再始動した際に、電動ポンプを駆動することにより、前記位相調整機構を、機関始動可能なバルブタイミングに制御したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

例えば突然のエンストなどにより機関が停止した場合に、機関再始動に、これほぼ同時に電動ポンプを駆動させて位相変換機構を介して始動に適したバルブタイミングに制御することによって、再始動が不能になることを防止できる。

請求項（１６） 前記吐出通路に、内部を通流する作動油の圧力を検出する圧力検出手段を設け、前記電動ポンプの電動モータへの通電信号が出力された後に、前記圧力検出手段によって内部圧力が検出されない場合に、前記電動ポンプの異常を検出する異常検出手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

請求項（１７） 前記制御機構は、前記異常検出手段によって電動ポンプの異常が検出された後も、前記切換弁の制御を継続することを特徴とする請求項３または請求項（１６）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

したがって、カムシャフトの交番トルクによる作動油の脈圧によってバイパスチェック弁を開弁させて、バイパス通路から吐出通路を介して位相変換機構の各油室に作動油を選択的に供給して制御アシスト力付与し、バルブタイミング制御を継続して行うことが可能になる。

請求項（１８） 前記異常検出手段が異常を検出した後に、該異常状態を警告する警告手段を設けたことを特徴とする請求項（１６）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

前記警告手段である例えば警告ランプの点灯により運転者に電動ポンプの異常を知らせて、その後の早急な修理などの対応が可能になる。

また、前記オイルポンプ４３の供給通路４４の下流側は、図１０に示すように、固定ボルト６の頭部から軸部内に軸方向に形成された油孔４４ａと、該油孔４４ａから径方向に沿って形成された径方向孔４４ｂと、該径方向孔４４ｂとグルーブ溝を介して連通するカムシャフト２の径方向孔４４ｃとに連通されている。したがって、ここを通流した作動油は、カムシャフト１の外周面と該外周面に回転自在に支持されるスプロケット１の挿通孔１ｂ内周面との間の軸受面５０に供給されて、かかる軸受部位を潤滑するように構成してもよい。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、位相変換機構としてはベーンタイプの他に、例えばヘリカル歯車などを用いたものであってもよく、制御装置を吸気側ばかりか排気側に適用することも可能である。

本発明に係るバルブタイミング制御装置の一実施形態を示す概略断面図である。 本実施形態のバルブタイミング制御装置の油圧回路を示す概略図である。 本実施形態によるバルブタイミングを遅角側に制御した状態を示す作用説明図である。 本実施形態によるバルブタイミングを進角側に制御した状態を示す作用説明図である。 本実施形態によるバルブタイミングを中間制御位置に保持した状態を示す作用説明図である。 Ａは本実施形態に供される電磁切換弁の遅角側制御時の作動説明図、Ｂは各通路を閉止して保持状態の作動説明図、Ｃは進角側制御時の作動説明図である。 本実施形態におけるカムシャフトに発生する交番トルクを示す波形図である。 本実施形態に供されるコントローラの制御フローチャート図である。 電動ポンプの故障時における同コントローラの制御フローチャート図である。 オイルポンプの供給通路の他例を示す断面図である。

符号の説明

１…スプロケット（回転部材）
２…カムシャフト
３…位相変換機構
４…油圧回路
５…ハウジング
７…ベーン部材
９…遅角側油室
１０…進角側油室
１４…遅角通路
１５…進角通路
１６…吐出通路
１７…吸入通路
１８…電動ポンプ
２１…バイパス通路
２２…電磁切換弁（切換弁）
２３…チェック弁
２４…圧力スイッチ（圧力検出手段）
２５…バイパスチェック弁
３３…コントローラ（制御機構）
４３…オイルポンプ

Claims (3)

1. クランクシャフトによって回転駆動され、カムシャフトと相対回転自在に設けられた回転部材と、
   前記回転部材とカムシャフトとの間に配置されて、内部に形成された進角側油室と遅角側油室に、作動油を選択的に供給して前記回転部材とカムシャフトとの相対回転位相を変換する位相変換機構と、
   前記進角側油室と遅角側油室に、該各油室にそれぞれ対応する進角側通路と遅角側通路を介して作動油を供給する電動ポンプと、
   該電動ポンプの吐出通路及び吸入通路と前記進角側通路及び遅角側通路との間に設けられて、前記吐出通路に対して前記進角側通路と遅角側通路のいずれか一方側に切り換えると同時に、前記吸入通路に対して前記進角側通路と遅角側通路の他方側に切り換える切換弁と、
   該切換弁を機関運転状態に応じて制御する制御機構と、
   前記吐出通路に設けられて、前記電動ポンプから前記切換弁方向へのみ作動油の流入を許容するチェック弁と、
   を備えた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. 前記切換弁は、前記進角側通路と遅角側通路に対して前記吐出通路及び吸入通路との連通を遮断可能とすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 前記吐出通路と吸入通路とを連通するバイパス通路を設けると共に、該バイパス通路に前記吸入通路から吐出通路方向へのみ作動油の流入を許容するバイパスチェック弁を設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
   

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