JP2006322409A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関が停止している際においても第二ポンプを動作させて作動流体の適切な供給を行うことができるとともに、内燃機関が動作している際には第二ポンプの停止状態においても作動流体の適切な供給を行うことができる弁開閉時期制御装置を提供する。
【解決手段】 作動流体の供給を受けて駆動側回転部材２と従動側回転部材３との相対回転位相を制御するための動作を行う位相制御動作機構４、５、６、３２、７４、７５と、内燃機関により駆動されて作動流体を供給する第一ポンプ７１と、該第一ポンプ７１に対して下流側に設けられて内燃機関とは異なる動力により駆動されて作動流体を供給する第二ポンプ７２と、第一ポンプ７１と第二ポンプ７２との間に設けられ作動流体が貯留可能な流体貯留部７３と、を備え、流体貯留部７３は、第一ポンプ７１と連通する第一連通口７３ｂよりも高い位置に内燃機関の潤滑系７８に連通する潤滑系連通口７３ｄを有する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、該駆動側回転部材に対して同軸状に配置され、カムシャフトに対して同期回転する従動側回転部材と、作動流体の供給を受けて前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との相対回転位相を制御するための動作を行う位相制御動作機構と、を備えた弁開閉時期制御装置に関する。

自動車用エンジン等の内燃機関において、クランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材とカムシャフトに対して同期回転する従動側回転部材との相対回転位相を変位させることにより、バルブタイミングを適切に調節して好適な運転状態を達成することができる弁開閉時期制御装置が知られている。この種の内燃機関の弁開閉時期制御装置として、例えば、下記特許文献１には以下のような構成が開示されている。

図１４に示すように、この弁開閉時期制御装置は、内燃機関のクランクシャフトの回転に対するカムシャフトの回転位相を作動油の油圧を利用して変化させ、カムシャフトにて駆動される弁の開閉時期を調整する弁開閉時期制御機構１０１と、弁開閉時期制御機構１０１に作動油を供給するためにクランクシャフトの回転が伝達されて駆動する第一ポンプ１０２と、弁開閉時期制御機構１０１と第一ポンプ１０２とを連通する動弁系油路１０３と、動弁系油路１０３から分岐してシリンダブロック部１０４に作動油を供給するシリンダブロック系油路１０５と、動弁系油路１０３の途中に配設され第一ポンプ１０２から吐出される作動油をろ過するフィルタ１０６と、動弁系油路１０３の弁開閉時期制御機構１０１とフィルタ１０６の間に配設された第二ポンプ１０７とを備えた構成となっている。

ここで、第一ポンプ１０２と第二ポンプ１０７とは直列に配列され、第二ポンプ１０７はフィルタ１０６の下流側に設置されているので、作動油に含まれる異物が第二ポンプ１０７に吸い込まれることを防止できる構成となっている。そして、この弁開閉時期制御装置は、第一ポンプ１０２が内燃機関の回転数に相関する回転数で駆動され、内燃機関の回転数が低い際には作動油の吐出量が不足する場合があることから、内燃機関の回転数が低いときに第二ポンプ１０７を動作させることによって弁開閉時期制御機構１０１へ送られる作動油の圧力の不足を補う構成となっている。

特開２００４−０６０５７２号公報（第４−５頁、図１）

ところで、内燃機関の始動時の前後において弁開閉時期が適切になるように弁開閉時期制御機構１０１を動作させたい場合がある。しかしながら、上記の弁開閉時期制御装置の構成では、内燃機関が停止しており第一ポンプ１０２が動作していない状態では、第二ポンプ１０７に供給される作動油がなくなるために、第二ポンプ１０７により作動油を吐出することができないという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関が停止している際においても第二ポンプを動作させて作動流体の適切な供給を行うことができるとともに、内燃機関が動作している際には第二ポンプの停止状態においても作動流体の適切な供給を行うことができる弁開閉時期制御装置を提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る弁開閉時期制御装置の特徴構成は、内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、該駆動側回転部材に対して同軸状に配置され、カムシャフトに対して同期回転する従動側回転部材と、作動流体の供給を受けて前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との相対回転位相を制御するための動作を行う位相制御動作機構と、前記内燃機関により駆動されて前記位相制御動作機構に作動流体を供給する第一ポンプと、該第一ポンプに対して下流側に設けられて前記内燃機関とは異なる動力により駆動されて前記位相制御動作機構に作動流体を供給する第二ポンプと、前記第一ポンプと前記第二ポンプとの間に設けられて作動流体が貯留可能な流体貯留部と、を備え、前記流体貯留部は、前記第一ポンプと連通する第一連通口よりも高い位置に前記内燃機関の潤滑系に連通する潤滑系連通口を有する点にある。

この特徴構成によれば、内燃機関の潤滑系は外気に連通しているので、それを介して潤滑系連通口から空気が流入可能となり、第二ポンプによる作動流体の吸入抵抗を小さくすることができる。したがって、作動流体の温度が低いために作動流体の粘性が高い場合等であっても、第二ポンプを良好に動作させることができる。また、第一ポンプにより流体貯留部に作動流体が供給される際には、第一ポンプからの作動流体が流入する第一連通口よりも高い位置に設けた潤滑系連通口から流体貯留部の内部の空気を外部に排出することができる。更に、内燃機関の潤滑系は作動流体の流れに対する流路抵抗を有しているので、流体貯留部の内部に作動流体が充満した後は、当該流路抵抗により、流体貯留部の内部の作動流体の圧力が一定範囲内に保たれる。したがって、第二ポンプの停止状態においても、十分な圧力の作動流体を流体貯留部の下流側に供給することが可能となる。

ここで、前記流体貯留部は、前記第一連通口より低い位置に前記第二ポンプと連通する第二連通口を有する構成とすると好適である。
これにより、第二ポンプは、流体貯留部の第一連通口を介して第一ポンプから供給されて流体貯留部の内部に貯留された作動流体を第二連通口から吸入することができる。

ここで、前記流体貯留部は、前記第一連通口より低く前記第二連通口より高い領域の容量が、前記第一ポンプの停止状態で前記第二ポンプにより前記位相制御動作機構に供給する作動流体の量以上である構成とすると好適である。

これにより、流体貯留部の内部の第一連通口より低い位置に貯留されている作動流体を用いて、第一ポンプの停止状態で、第二ポンプのみにより位相制御動作機構を動作させ、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相が目標の位相となるように変位させることが可能となる。

ここで、前記第二ポンプの上流側の流路と下流側の流路とを連通させるバイパス流路を備える構成とすると好適である。

これにより、第一ポンプにより流体貯留部に作動流体が供給され、流体貯留部の内部に作動流体が充満した後は、流体貯留部の内部の作動流体の圧力により、第二ポンプの停止状態においても、バイパス流路を介して位相制御動作機構に対して十分な圧力の作動流体を供給することができる。

ここで、前記位相制御動作機構は、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材の少なくとも一方に形成されて前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との相対回転位相を変位させる動作を行うための流体圧室を含む第一位相制御動作機構と、該第一位相制御動作機構とは独立して動作する第二位相制御動作機構と、前記第一位相制御動作機構への作動流体の供給を制御する第一流体制御弁と、前記第二位相制御動作機構への作動流体の供給を制御する第二流体制御弁と、を備える構成とすると好適である。

これにより、流体圧室を含む第一位相制御動作機構への作動流体の供給、及び第一位相制御動作機構とは独立して動作する第二位相制御動作機構への作動流体の供給を、各流体制御弁により任意のタイミングで制御することが可能となる。したがって、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相の制御の確実性を高めることができる。

ここで、前記位相制御動作機構は、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材の少なくとも一方に形成されて前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との相対回転位相を変位させるための流体圧室を含む第一位相制御動作機構と、該第一位相制御動作機構とは独立して動作する第二位相制御動作機構と、前記第一位相制御動作機構への作動流体の供給を制御する流体制御弁と、前記流体貯留部の潤滑系連通口と前記第二位相制御動作機構とを連通させる連通流路と、を備える構成とすると好適である。

これにより、内燃機関の始動前後の第一ポンプの停止状態又は十分に動作していない状態では、流体貯留部の内部に作動流体は充満していないので、前記連通流路に作動流体は流れない。一方、内燃機関が始動して第一ポンプにより十分な量の作動油が吐出されると、流体貯留部の内部に作動流体が充満し、その後に流体貯留部の内部から溢れた作動流体が前記連通流路にも充満するので、第二位相制御動作機構に作動流体が供給される。したがって、第二位相制御動作機構を制御するための制御弁等を用いることなく、第二ポンプによる作動流体の供給開始に対して遅れたタイミングで位相変位規制機構を解除状態とする動作を行わせることが可能となる。

〔第一の実施形態〕
以下に、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。ここでは、本発明を自動車用エンジンの弁開閉時期制御装置１に適用した場合について説明する。図１は、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１の全体構成を示す側断面図である。図２〜５は、図１のＡ−Ａ断面に相当し、この弁開閉時期制御装置１の各状態を示す図である。図６は、ロック機構５及び位相変位規制機構６の拡大図である。

（基本構成）
本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１は、エンジンのクランクシャフト（図示省略）に対して同期回転する駆動側回転部材としての外部ロータ２と、外部ロータ２に対して同軸状に配置され、カムシャフト１１に対して同期回転する従動側回転部材としての内部ロータ３とを備えて構成されている。

内部ロータ３は、エンジンの吸気弁又は排気弁の開閉を制御するカムの回転軸を構成するカムシャフト１１の先端部に一体的に組付けられている。このカムシャフト１１は、エンジンのシリンダヘッドに回転自在に組み付けられている。

外部ロータ２は、内部ロータ３に対して所定の相対回転可能範囲内で相対回転可能に外装される。そして、カムシャフト１１が接続される側にリアプレート２１が、カムシャフト１１が接続される側の反対側にフロントプレート２２が、それぞれ一体的に取り付けられている。また、外部ロータ２の外周にはタイミングスプロケット２３が形成されている。このタイミングスプロケット２３とエンジンのクランクシャフトに取り付けられたギアとの間には、タイミングチェーンやタイミングベルト等の動力伝達部材１２が架設されている。

そして、エンジンのクランクシャフトが回転駆動すると、動力伝達部材１２を介してタイミングスプロケット２３に回転動力が伝達され、外部ロータ２が図２に示す回転方向Ｓに沿って回転駆動し、ひいては、内部ロータ３が回転方向Ｓに沿って回転駆動してカムシャフト１１が回転し、カムシャフト１１に設けられたカムがエンジンの吸気弁又は排気弁を押し下げて開弁させる。

図２に示すように、外部ロータ２には、径内方向に突出するシューとして機能する複数個の突部２４が回転方向に沿って互いに離間して並設されている。外部ロータ２の隣接する突部２４の夫々の間には、外部ロータ２と内部ロータ３で規定される流体圧室４が形成されている。図示するものにあっては、流体圧室４は、４室備えられている。

内部ロータ３の外周部の、各流体圧室４に対面する箇所にはベーン溝３１が形成されており、このベーン溝３１には、流体圧室４を相対回転方向（図２における矢印Ｓ１、Ｓ２方向）において進角室４１と遅角室４２とに仕切るベーン３２が放射方向に沿って摺動可能に挿入されている。このベーン３２は、図１に示すように、その内径側に備えられるスプリング３３により、径方向外側に向けて付勢されている。

流体圧室４の進角室４１は内部ロータ３に形成された進角通路４３に連通し、遅角室４２は内部ロータ３に形成された遅角通路４４に連通している。これらの進角通路４３及び遅角通路４４は、後述する油圧回路７に接続されている。なお、図２に示すように、本例では、４個の進角室４１の内、ロック機構５に隣接する位置にある進角室４１の進角通路４３は、ロック機構５の係合凹部５１と進角室４１とを連通するように内部ロータ３における外部ロータ４との摺動面に沿って形成された流路となっており、ロック通路５５を介して油圧回路７に接続されている。そして、進角室４１及び遅角室４２の一方又は双方に対して油圧回路７からの作動油が供給又は排出されることにより、内部ロータ３と外部ロータ２との相対回転位相（以下、単に「相対回転位相」ともいう）を、進角方向Ｓ１（ベーン３２の相対位置の変位方向が図２において矢印Ｓ１で示される方向）又は遅角方向Ｓ２（ベーン２の相対位置の変位方向が図２において矢印Ｓ２で示される方向）へ変位させ、或いは任意の位相で保持する付勢力が発生する。本実施形態においては、この作動油が本発明における「作動流体」に相当する。なお、内部ロータ３と外部ロータ２との相対回転位相が変位可能な相対回転可能範囲は、流体圧室４内でベーン３２が変位可能な範囲、すなわち最遅角位相と最進角位相との間の範囲に相当する。

図１に示すように、内部ロータ３と、外部ロータ２に固定されたフロントプレート２２との間にはトーションスプリング１３が設けられている。このトーションスプリング１３の両端部は、内部ロータ３とフロントプレート２２とにそれぞれ形成された保持部により保持されている。そして、このトーションスプリング１３は、相対回転位相が進角方向Ｓ１に変位する方向に内部ロータ３及び外部ロータ２を常時付勢するトルクを与えている。

（ロック機構の構成）
また、外部ロータ２と内部ロータ３との間には、内部ロータ３と外部ロータ２との相対回転位相の変位を所定のロック位相で拘束可能なロック機構５が設けられている。本実施形態においては、図２に示すようにロック位相は最遅角位相に設定している。このロック機構５は、外部ロータ２に設けられた摺動溝５２と、この摺動溝５２に沿って摺動可能に設けられたロック部材５３と、このロック部材５３を径方向内側に付勢する付勢ばね５４と、内部ロータ３に設けられ、相対回転位相がロック位相の状態でロック部材５３が係合可能に形成された係合凹部５１とを有して構成されている。本実施形態においては、ロック部材５３は平板形状としており、摺動溝５２及び係合凹部５１の形状は、このロック部材５３の形状に適合する形状に形成されている。なお、ロック部材５３の形状は、その用途に従って、ピン形状等、他の形状を採用することができる。

係合凹部５１は、内部ロータ３に設けられ、ロック部材５３の径方向内側端部が係合可能に形成されている。この係合凹部５１は、内部ロータ３と外部ロータ２との相対回転位相がロック位相の状態（本実施形態においては最遅角位相の状態）でロック部材５３が係合可能な位置に設けられている。そして、ロック部材５３が付勢ばね５４の付勢力により係合凹部５１内に突入して係合することにより、ロック機構５はロック状態となり、相対回転位相がロック位相（最遅角位相）に拘束される。ここで、ロック位相は、燃焼室の温度等のエンジンの状態がある一定の条件を満たすときにエンジンの良好な始動性が得られる位相に設定する。ここでは、ロック位相は、燃焼室の温度が全ての温度領域でエンジンを始動可能な限界角である最遅角位相に設定している。

また、係合凹部５１は、内部ロータ３に形成されたロック通路５５に連通している。このロック通路５５は、後述する油圧回路７に接続されている。本実施形態においては、ロック通路５５は、進角通路４３及び進角室４１に連通している。そして、このロック通路５５を介して係合凹部５１に対して油圧回路７からの作動油が供給されることにより、ロック部材５３が係合凹部５１から引退してロックが解除された解除状態となる。すなわち、係合凹部５１内に作動油が供給されて充満し、この作動油の圧力によってロック部材５３を径方向外側に付勢する力が、付勢ばね５４の付勢力より大きくなると、図３に示すように、ロック部材５３は係合凹部５１から引退して、内部ロータ３と外部ロータ２との相対回転位相の変位を許容する解除状態となる。一方、係合凹部５１内の作動油が排出されると、ロック部材５３は付勢ばね５４の付勢力により係合凹部５１内に突入してロック状態となる。

（位相変位規制機構の構成）
また、外部ロータ２と内部ロータ３との間には、所定の位相変位許容範囲Ｒ内での相対回転位相の変位を許容するとともに位相変位許容範囲Ｒを超える相対回転位相の変位を規制する規制状態とすることが可能な位相変位規制機構６が設けられている。ここでは、位相変位規制機構６は、ロック機構５とは独立して動作可能としている。また、位相変位許容範囲Ｒは、ロック位相（最遅角位相）を含んで設定している。本実施形態においては、位相変位許容範囲Ｒは、一方端を後述する中間規制（中間ロック）位相（図４に示す位相）とし、他方端をロック位相（最遅角位相）としている。

この位相変位規制機構６は、外部ロータ２側から内部ロータ３側に突出可能な突出部材６３と、内部ロータ３に設けられて突出部材６３が突入可能な規制凹部６１と、を備えている。ここでは、突出部材６３は、ロック機構５のロック部材５３と同様の構成を有しており、外部ロータ２に設けられた摺動溝６２に沿って摺動可能に設けられており、付勢ばね６４により径方向内側に付勢されている。本実施形態においては、突出部材６３は平板形状としており、摺動溝６２及び規制凹部６１の形状は、この突出部材６３の形状に適合する形状に形成されている。なお、突出部材６３の形状は、その用途に従って、ピン形状等、他の形状を採用することができる。

規制凹部６１は、内部ロータ３と外部ロータ２との相対回転位相が位相変位許容範囲Ｒ内にある状態で突出部材６３が突入可能に形成されている。そのため、規制凹部６１は、位相変位許容範囲Ｒに対応する相対回転位相の変位方向の長さＬを有する。ここで、位相変位許容範囲Ｒに対応する相対回転位相の変位方向の長さＬとは、内部ロータ３と外部ロータ２との相対回転位相が位相変位許容範囲Ｒ内で変位する際に突出部材６３の両側面（摺動溝６２との摺動面）が相対変位する範囲に対応する相対回転位相の変位方向の長さに相当する。なお、位相変位許容範囲Ｒが狭すぎるとロック位相（最遅角位相）からの変位を許容する角度範囲も狭くなって弁開閉時期の調整による実効性が低くなるので、位相変位許容範囲Ｒは、相対回転位相の変位角度で５°以上の角度範囲を有する設定とすると好適である。

また、規制凹部６１は、内部ロータ３の外周面から一定の深さに形成され、図２に示す断面で円弧状となる底面６１ａ（図６参照）を有して形成されている。これにより、突入した突出部材６３の先端面が底面６１ａに沿って摺動可能となり、突出部材６３が規制凹部６１に突入した規制状態で、相対回転位相が位相変位許容範囲Ｒ内で変位可能となっている。一方、突出部材６３が規制凹部６１に突入した規制状態では、位相変位許容範囲Ｒを超える相対回転位相の変位は、突出部材６３の側面が規制凹部６１の端面６１ｂ（図６参照）に当接することにより規制される。

また、規制凹部６１は、内部ロータ３に形成された規制通路６５に連通している。この規制通路６５は、後述する油圧回路７に接続されている。本実施形態においては、位相変位規制機構６をロック機構５とは独立して動作可能とするために、規制通路６５は、ロック通路５５とは異なる系統の作動油の通路を構成している。そして、この規制通路６５を介して規制凹部６１に対して油圧回路７からの作動油が供給されることにより、突出部材６３が規制凹部６１から引退して規制状態が解除される。すなわち、規制凹部６１内に作動油が供給されて充満し、この作動油の圧力によって突出部材６３を径方向外側に付勢する力が、付勢ばね６４の付勢力より大きくなると、突出部材６３は規制凹部６１から引退して、図５に示すように、位相変位許容範囲Ｒを超える相対回転位相の変位を許容する解除状態となる。一方、規制凹部６１内の作動油が排出されると、突出部材６３は付勢ばね６４の付勢力により規制凹部６１内に突入して規制状態となる。

（ロック機構及び位相変位規制機構の動作）
次に、エンジンの状態に応じて始動時の最適な弁開閉時期が得られる位相を選択するためのロック機構５及び位相変位規制機構６の動作について、図２〜５に基づいて説明する。エンジンの停止状態では、油圧回路７からの作動油の供給がないため、図２に示すように、ロック機構５は、ロック部材５３が係合凹部５１内に突入したロック状態にあり、位相変位規制機構６は、突出部材６３が規制凹部６１内に突入した規制状態にある。

ここで、ロック位相（最遅角位相）をエンジン始動時の相対回転位相として選択する場合には、油圧回路７から進角通路４３及びこれと連通するロック通路５５、並びに規制通路６５に作動油を供給せず、図２に示す状態のままでエンジンの始動のためのクランキングを行う。そして、エンジンが始動した後、ロック通路５５及び規制通路６５に作動油を供給すると、ロック機構５はロック部材５３が係合凹部５１から引退して解除状態となり、位相変位規制機構６は、突出部材６３が規制凹部６１から引退して解除状態となる。これにより、図５に示すように、相対回転位相を相対回転可能範囲内、すなわち最遅角位相と最進角位相との間の範囲内において任意の位相に変位させることが可能となる。

一方、ロック位相（最遅角位相）とは異なる位相（本実施形態においては、ロック位相よりも進角側の中間規制位相）をエンジン始動時の相対回転位相として選択する場合には、エンジンの始動のためのクランキング開始時又はその前に、油圧回路７から進角通路４３及びこれと連通しているロック通路５５に作動油を供給する。これにより、図３に示すように、ロック機構５は、ロック部材５３が係合凹部５１から引退して解除状態となる。また、この際、作動油は進角通路４３を介して進角室４１にも供給されるので、ロック機構５が解除状態となった後に、相対回転位相は進角方向Ｓ１に変位する。しかし、位相変位規制機構６は、このとき規制状態のままであるので、位相変位許容範囲Ｒを超える相対回転位相の変位が規制され、図４に示すように、突出部材６３の側面が規制凹部６１の端面６１ｂ（図６参照）に当接することにより、相対回転位相が、位相変位許容範囲Ｒの一方端の中間規制位相（図４に示す位相）に拘束される。ここで、中間規制位相は、例えば、燃焼室の温度が低温であるときにエンジンの安定燃焼を行うことができる位相に設定する。そして、エンジンが始動した後、規制通路６５に作動油を供給すると、位相変位規制機構６は、突出部材６３が規制凹部６１から引退して解除状態となる。これにより、図５に示すように、相対回転位相を相対回転可能範囲内、すなわち最遅角位相と最進角位相との間の範囲内において任意の位相に変位させることが可能となる。

（油圧回路の構成）
次に、本実施形態に係る油圧回路７の構成について説明する。油圧回路７は、図７に示すように、エンジンにより駆動されて作動油の供給を行う第一ポンプ７１と、この第一ポンプ７１に対して下流側に設けられ、エンジンとは異なる動力により駆動されて作動油の供給を行う第二ポンプ７２と、第一ポンプ７１と第二ポンプ７２との間に設けられて作動油が貯留可能な作動油貯留部７３とを有している。また、油圧回路７は、流体圧室４及びロック機構５への作動油の供給を制御する第一制御弁７４と、位相変位規制機構６への作動油の供給を制御する第二制御弁７５と、を有している。また、この油圧回路７は、制御手段として、第二ポンプ７２、第一制御弁７４及び第二制御弁７５の動作制御を行う制御ユニット８０を有している。本実施形態においては、第一制御弁７４及び第二制御弁７５、上記流体圧室４及びその内部構造（ベーン３２等）、ロック機構５、並びに位相変位規制機構６が本発明における「位相制御動作機構」を構成する。また、本実施形態においては、これらのうち、流体圧室４及びその内部構造（ベーン３２等）、並びにロック機構５が本発明における「第一位相制御動作機構」を構成し、位相変位規制機構６が本発明における「第二位相制御動作機構」を構成する。また、本実施形態においては、この作動油貯留部７３が本発明における「流体貯留部」を構成する。

ここでは、第一ポンプ７１は、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達されることにより駆動される機械式の油圧ポンプとしている。この第一ポンプ７１は、オイルパン７６に貯留された作動油を吸入ポートから吸入し、その作動油を吐出ポートから下流側に吐出する。第一ポンプ７１の吐出ポートは、フィルタ７７を介して、エンジン潤滑系７８及び作動油貯留部７３に連通している。ここで、エンジン潤滑系７８には、エンジン及びその周囲の作動油の供給を必要とする全ての部位が含まれる。

また、第二ポンプ７２は、エンジンとは異なる動力、ここでは電動モータにより駆動される電動ポンプとしている。これにより、第二ポンプ７２は、エンジンの動作状態に関係なく制御ユニット８０からの動作信号に従って動作可能となっている。この第二ポンプ７２は、作動油貯留部７３に貯留された作動油を吸入ポートから吸入し、その作動油を吐出ポートから下流側に吐出する。第二ポンプ７２の吐出ポートは、第一制御弁７４及び第二制御弁７５に連通している。また、油圧回路７は、第二ポンプ７２に対して並行するように、第二ポンプの上流側の流路と下流側の流路とを連通させるバイパス流路７９を有している。このバイパス流路７９には、チェックバルブ７９ａを設けている。

作動油貯留部７３は、第一ポンプ７１と第二ポンプ７２との間に設けられ、一定量の作動油を貯留可能な貯留室７３ａを有している。また、作動油貯留部７３は、貯留室７３ａを第一ポンプ７１の下流側の流路に連通させる第一連通口７３ｂ、この第一連通口７３ｂより低い位置に設けられ、貯留室７３ａを第二ポンプ７２の上流側の流路に連通させる第二連通口７３ｃ、及び第一連通口７３ｂより高い位置に設けられ、貯留室７３ａをエンジン潤滑系７８に連通させる潤滑系連通口７３ｄを有している。そして、作動油貯留部７３の貯留室７３ａの容量は、第一連通口７３ｂより低く第二連通口７３ｃより高い領域の容量が、第一ポンプ７１の停止状態で第二ポンプ７２により供給する必要がある作動油の量以上となるように設定する。後述するように、本実施形態においては、エンジンの停止状態、すなわち第一ポンプ７１の停止状態において、第二ポンプ７２は、流体圧室４及びロック機構５に対して作動油を供給する動作を行う。したがって、作動油貯留部７３の貯留室７３ａの容量は、第一連通口７３ｂより低く第二連通口７３ｃより高い領域の容量は、流体圧室４及びロック機構５の係合凹部５１の容量と、これらから第二ポンプ７２までの間の配管等の容量とを合わせた容量以上となるように設定する。これにより、第一ポンプ７１の停止状態で、第二ポンプ７２のみより内部ロータ３と外部ロータ２との相対回転位相を、目標の位相に変位させることが可能となる。

作動油貯留部７３の潤滑系連通口７３ｄが連通するエンジン潤滑系７８の部位は、外気に連通するとともに作動油の流れに対する流路抵抗を有している部位とする。ここで、エンジン潤滑系７８による流路抵抗は、第一ポンプ７１が動作状態であって第二ポンプ７２が停止状態である際に、第一ポンプ７１から吐出された作動油が貯留室７３ａ内に作動油が充満し、更にバイパス流路７９を介して流体圧室４等に十分な圧力の作動油が供給される程度の流路抵抗とすることが望ましい。例えば、第二ポンプ７２が停止状態であってエンジンが２０００〔ｒｐｍ〕以上で動作している状態において、貯留室７３ａ内の作動油の圧力が１００〜４００〔ｋＰａ〕となる程度の流路抵抗があると適当である。このようなエンジン潤滑系７８の部位としては、例えば、エンジンのメインギャラリ部、チェーンテンショナ部、ピストンジェット部等が該当する。本実施形態においては、このエンジン潤滑系７８が本発明における「内燃機関の潤滑系」を構成する。

図８に、エンジンの各状態に従って変化する作動油貯留部７３内の作動油の状態を示す。図８（ａ）は、エンジンの停止状態での作動油貯留部７３の作動油の状態を示している。エンジンの停止状態では、第一ポンプ７１からの作動油の供給はない。ここで、エンジン潤滑系７８及び第一ポンプ７１は外気に連通しているため、潤滑系連通口７３ｄ及び第一連通口７３ｂからは作動油が流出し、貯留室７３ａ内には空気が流入する。一方、第二ポンプ７２及びチェックバルブ７９ａは密閉構造となっているため第一連通口７３ｂより低い領域の作動油は流出しない。したがって、エンジンの停止状態での作動油貯留部７３の有効容量は、第一連通口７３ｂより低く第二連通口７３ｃより高い領域の容量となる。

そして、エンジンの始動前後の第一ポンプ７１が停止状態又は十分に動作していない状態で、第二ポンプ７２を動作させて作動油を流体圧室４等に供給すると、図８（ｂ）に示すように、作動油貯留部７３の貯留室７３ａ内の作動油が第二ポンプ７２に吸入され、作動油の量は減少する。この際、潤滑系連通口７３ｄが連通するエンジン潤滑系７８の部位は外気に連通しているので、エンジン潤滑系７８を介して潤滑系連通口７３ｄから空気が流入可能となっている。したがって、第二ポンプ７２による作動油の吸入抵抗は小さくなっている。そのため、作動油の温度が低いために作動油の粘性が高い場合等であっても、第二ポンプ７２は良好に動作することが可能となる。

一方、エンジンの始動後は、第一ポンプ７１により十分な量の作動油が吐出されることになる。そのため、図８（ｃ）に示すように、作動油貯留部７３の貯留室７３ａ内には、作動油が充満する。この際、潤滑系連通口７３ｄが連通するエンジン潤滑系７８の部位は外気に連通しているので、貯留室７３ａ内にあった空気は潤滑系連通口７３ｄからエンジン潤滑系７８を介して放出される。また、エンジン潤滑系７８は作動油の流れに対する流路抵抗を有しているので、貯留室７３ａ内に作動油が充満した後は、エンジン潤滑系７８の流路抵抗により、貯留室７３ａ内の作動油は一定範囲内の圧力に保たれる。したがって、第二ポンプ７２の停止状態においても、バイパス流路７９を介して流体圧室４、ロック機構５、位相変位規制機構６等に対して十分な圧力の作動油が供給される。なお、エンジンの回転数が低くなり、第一ポンプ７１により十分な圧力の作動油を供給できない状態となった場合には、第二ポンプ７２も動作して作動油を供給することも当然に可能である。その後、エンジンが停止し、第二ポンプ７２も停止状態となると、貯留室７３ａ内の作動油は、図８（ａ）に示す状態に戻る。

第一制御弁７４としては、例えば、制御ユニット８０からのソレノイドへの通電によってスリーブ内に摺動可能に配置されたスプールをスプリングに抗して変位させる可変式電磁スプールバルブを用いることができる。この第一制御弁７４は、進角通路４３及びロック通路５５に連通する進角ポートと、遅角通路４４に連通する遅角ポートと、第二ポンプ７２の下流側の流路に連通する供給ポートと、オイルパン７６に連通するドレインポートとを有している。そして、この第一制御弁７４は、進角ポートを供給ポートと連通し、遅角ポートをドレインポートと連通する進角制御、遅角ポートを供給ポートと連通し、進角ポートをドレインポートと連通する遅角制御、及び進角ポート及び遅角ポートを閉塞するホールド制御の３つの状態制御を行うことが可能な３位置制御弁としている。そして、第一制御弁７４は、制御ユニット８０により制御されて動作することにより、進角室４１及びロック機構５の係合凹部５１、又は遅角室４２に対する作動油の供給又は排出の制御を行う。これにより、第一制御弁７４は、ロック機構５のロック状態又は解除状態の切替制御、及び内部ロータ３と外部ロータ２との相対回転位相の制御を行う。

第二制御弁７５としては、第一制御弁７４と同様に可変式電磁スプールバルブを用いることができる。この第二制御弁７５は、規制通路６５に連通する規制ポートと、第二ポンプ７２の下流側の流路に連通する供給ポートと、オイルパン７６に連通するドレインポートとを有している。そして、この第二制御弁７５は、規制ポートを供給ポートと連通する解除制御、及び規制ポートをドレインポートと連通する規制制御の２つの状態制御を行うことが可能な２位置制御弁としている。そして、第二制御弁７５は、制御ユニット８０により制御されて動作することにより、位相変位規制機構６の規制凹部６１に対する作動油の供給又は排出の制御を行う。これにより、第二制御弁７５は、位相変位規制機構６の規制状態又は解除状態の切替制御を行う。

（弁開閉時期制御装置の動作）
次に、図９に示すタイミングチャートに基づいて、中間規制位相をエンジン始動時の相対回転位相として選択する場合における弁開閉時期制御装置１の動作例について説明する。まず、通常のエンジン停止状態では、第一ポンプ７１及び第二ポンプ７２も停止しており、図２に示すように、相対回転位相はロック位相（最遅角位相）であり、ロック機構５はロック部材５３が突出したロック状態、位相変位規制機構６は突出部材６３が突出した規制状態となっている。そして、イグニッションキーのオン等のエンジンの始動又は始動を予測させる信号を始動トリガとし、制御ユニット８０は、第二ポンプ７２の動作を開始させるとともに、第二制御弁７５を、位相変位規制機構６を規制状態とさせる制御状態である規制制御状態とする。また、この際、第一制御弁７４は、進角室４１及びロック機構５の係合凹部５１に作動油を供給する進角制御状態となっている。したがって、図３に示すように、第二ポンプ７２からの作動油によりロック機構５はロック部材５３が突出したロック状態からロック部材５３が引退して解除状態となる。

そして、ロック機構５が解除状態となった後、相対回転位相は進角方向に変位する。しかし、位相変位規制機構６は規制状態となっているので、位相変位許容範囲Ｒを超える相対回転位相の変位が規制され、図４に示すように、相対回転位相は、位相変位許容範囲Ｒの一方端の中間規制位相に拘束される。また、クランキングが開始され、エンジン回転数は上昇する。そして、相対回転位相が中間規制位相にある状態で、エンジンに着火される。これにより、エンジン始動時の相対回転位相を中間規制位相とすることができる。エンジンの始動後、制御ユニット８０は、第二制御弁７５を、解除制御状態として図５に示すように位相変位規制機構６を解除状態とし、第一制御弁７４を制御して相対回転位相を任意の位相に変位させる制御を行う。また、エンジン回転数が上昇して第一ポンプ７１による作動油の吐出量が十分に得られるようになれば、制御ユニット８０は第二ポンプ７２を停止させる。

〔第二の実施形態〕
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図１０は、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１のロック機構５及び位相変位規制機構６の拡大図である。この図に示すように、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１では、位相変位規制機構６により相対回転位相の変位が許容される位相変位許容範囲Ｒは、ロック機構５により相対回転位相が拘束されるロック位相を間に含み、このロック位相に対して進角側に設定された第一中間規制位相と遅角側に設定された第二中間規制位相とを両端とする範囲として設定されている。この場合、ロック位相は最遅角位相とはせず、ロック位相と第二中間規制位相との間の角度よりも大きい角度範囲だけ進角側の位相に設定している。また、ここでは、ロック機構５の解除を相対回転位相の変位方向に関係なく行うことを可能にするため、ロック通路５５は、進角通路４３及び遅角通路４４に対して独立した通路とすると好適である。このような位相変位規制機構６の構成によれば、相対回転位相は、ロック機構５をロック状態とすることによりロック位相に拘束され、ロック機構５を解除状態として位相変位規制機構６を規制状態とし、相対回転位相を進角方向に変位させることにより第一中間規制位相に拘束され、この状態で相対回転位相を遅角方向に変位させることにより第二中間規制位相に拘束される。したがって、この位相変位規制機構６の構成によれば、エンジンの状態に応じて始動時の最適な弁開閉時期が得られるように、３つの位相を選択することが可能となる。なお、その他の構成については、上記第一の実施形態と同様とすることができる。

〔第三の実施形態〕
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。図１１は、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１の油圧回路７の構成を示す図である。この図に示すように、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１の油圧回路７は、上記第一の実施形態と比較して、第二制御弁７５を有しておらず、それに代えて、作動油貯留部７３の潤滑系連通口７３ｄと位相変位規制機構６とを連通させる連通流路８２を備えている点で相違している。具体的には、この連通流路８２は、作動油貯留部７３の潤滑系連通口７３ｄとエンジン潤滑系７８とを連通させる潤滑系連通流路８１から分岐し、規制通路６５を介して位相変位規制機構６の規制凹部６１に連通する作動油の流路として構成している。その他の構成については、上記第一の実施形態と同様である。

この油圧回路７の構成によると、エンジンの始動前後の第一ポンプ７１の停止状態又は十分に動作していない状態では、作動油貯留部７３の貯留室７３ａ内に作動油は充満していないので、潤滑系連通流路８１及び連通流路８２には作動油は流れない。しかしその後、エンジンが始動して第一ポンプ７１により十分な量の作動油が吐出されると、作動油貯留部７３の貯留室７３ａ内には作動油が充満し、その後に貯留室７３ａから溢れた作動油は潤滑系連通流路８１及び連通流路８２にも充満する。これにより、位相変位規制機構６の規制凹部６１にも作動油が供給され、位相変位規制機構６は解除状態となる。したがって、上記第一の実施形態の第二制御弁７５のような、位相変位規制機構６を制御するための制御弁を用いることなく、第二ポンプ７２からの作動油により動作するロック機構５に対して遅れたタイミング、すなわち第一ポンプ７１により十分な量の作動油が吐出されるようになったタイミングで位相変位規制機構６を解除状態とする動作を行わせることが可能となる。

次に、図１２に示すタイミングチャートに基づいて、中間規制位相をエンジン始動時の相対回転位相として選択する場合における本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１の動作例について説明する。まず、通常のエンジン停止状態では、第一ポンプ７１及び第二ポンプ７２も停止しており、図２に示すように、相対回転位相はロック位相（最遅角位相）であり、ロック機構５はロック部材５３が突出したロック状態、位相変位規制機構６は突出部材６３が突出した規制状態となっている。そして、イグニッションキーのオン等のエンジンの始動又は始動を予測させる信号を始動トリガとし、制御ユニット８０は、第二ポンプ７２の動作を開始させる。この際、第一制御弁７４は、進角室４１及びロック機構５の係合凹部５１に作動油を供給する進角制御状態となっている。したがって、図３に示すように、第二ポンプ７２からの作動油によりロック機構５はロック部材５３が突出したロック状態からロック部材５３が引退して解除状態となる。この際、作動油貯留部７３の貯留室７３ａ内の作動油は第二ポンプ７２に吸入されて減少傾向にあるので、連通流路８２に作動油が流入することはなく、位相変位規制機構６は突出部材６３が突出した規制状態に保持されている。

そして、ロック機構５が解除状態となった後、相対回転位相は進角方向に変位する。しかし、位相変位規制機構６は規制状態のままであるので、位相変位許容範囲Ｒを超える相対回転位相の変位が規制され、図４に示すように、相対回転位相は、位相変位許容範囲Ｒの一方端の中間規制位相に拘束される。また、クランキングが開始され、エンジン回転数は上昇する。そして、相対回転位相が中間規制位相にある状態で、エンジンに着火される。これにより、エンジン始動時の相対回転位相を中間規制位相とすることができる。エンジンの始動後、第一ポンプ７１により十分な量の作動油が吐出されると、作動油貯留部７３の貯留室７３ａ内には作動油が充満し、溢れた作動油は潤滑系連通流路８１及び連通流路８２にも充満する。これにより、位相変位規制機構６の規制凹部６１にも作動油が供給され、突出部材６３が引退して位相変位規制機構６は解除状態となる。その後、制御ユニット８０は、第一制御弁７４を制御して相対回転位相を任意の位相に変位させる制御を行う。また、エンジン回転数が上昇して第一ポンプ７１による作動油の吐出量が十分に得られるようになれば、制御ユニット８０は第二ポンプ７２を停止させる。

〔第四の実施形態〕
次に、本発明の第四の実施形態について説明する。図１３は、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１の油圧回路７の構成を示す図である。この図に示すように、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１は、上記第一の実施形態と比較して、内部ロータ３と外部ロータ２との相対回転位相を拘束するためのロック機構５や位相変位規制機構６を備えておらず、それに伴って、第二制御弁７５も有していない点で相違している。その他の構成については、上記第一の実施形態と同様である。

〔その他の実施形態〕
（１）上記の各実施形態においては、ロック機構５と位相変位規制機構６とを同一の突部２４に隣接して配置する場合について説明したが、これらロック機構５及び位相変位規制機構６は、任意の位置に設けることが可能であり、それぞれ異なる突部２４に配置することも可能である。

（２）上記の各実施形態において説明した、ロック機構５により相対回転位相を拘束するロック位相や、位相変位規制機構６により相対回転位相の変位を規制する位相変位許容範囲Ｒの端部における中間規制位相は、単なる一例であり、これらの位相は、エンジンの特性や使用条件等に応じて適切な位置に設定すると好適である。

（３）上記の各実施形態においては、ロック機構５のロック部材５３、及び位相変位規制機構６の突出部材６３は、いずれも外部ロータ２側から内部ロータ３側に突出し、内部ロータ３側に設けられた係合凹部５１又は規制凹部６１に突入する構成とする場合について説明したが、内部ロータ３と外部ロータ２との関係を逆にすることも当然に可能である。すなわち、ロック機構５のロック部材５３、及び位相変位規制機構６の突出部材６３が内部ロータ３側から外部ロータ２側に突出し、外部ロータ２側に設けられた係合凹部５１又は規制凹部６１に突入する構成とすることも可能である。

本発明の第一の実施形態に係る弁開閉時期制御装置の全体構成を示す側断面図 図１のＡ−Ａ断面図（１） 図１のＡ−Ａ断面図（２） 図１のＡ−Ａ断面図（３） 図１のＡ−Ａ断面図（４） 本発明の第一の実施形態に係るロック機構及び位相変位規制機構の拡大図 本発明の第一の実施形態に係る油圧回路の構成を示す説明図 本発明の第一の実施形態に係る作動油貯留部内の作動油の状態を示す説明図 本発明の第一の実施形態に係る弁開閉時期制御装置の動作の一例を示すタイミングチャート 本発明の第二の実施形態に係るロック機構及び位相変位規制機構の拡大図 本発明の第三の実施形態に係る油圧回路の構成を示す説明図 本発明の第三の実施形態に係る弁開閉時期制御装置の動作の一例を示すタイミングチャート 本発明の第四の実施形態に係る油圧回路の構成を示す説明図 背景技術に係る弁開閉時期制御装置の構成を示す断面図

符号の説明

１：弁開閉時期制御装置
２：外部ロータ（駆動側回転部材）
３：内部ロータ（従動側回転部材）
４：流体圧室（位相制御動作機構、第一位相制御動作機構）
５：ロック機構（位相制御動作機構、第一位相制御動作機構）
６：位相変位規制機構（位相制御動作機構、第二位相制御動作機構）
７：油圧回路
３２：ベーン（位相制御動作機構、第一位相制御動作機構）
６１：規制凹部
６３：突出部材
７１：第一ポンプ
７２：第二ポンプ
７３：作動油貯留部（流体貯留部）
７３ｂ：第一連通口
７３ｃ：第二連通口
７３ｄ：潤滑系連通口
７４：第一制御弁（位相制御動作機構）
７５：第二制御弁（位相制御動作機構）
７８：エンジン潤滑系（内燃機関の潤滑系）
７９：バイパス流路
８０：制御ユニット
８１：潤滑系連通流路
８２：連通流路
Ｌ：規制凹部の相対回転位相の変位方向の長さ
Ｒ：位相変位許容範囲

Claims (6)

1. 内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、該駆動側回転部材に対して同軸状に配置され、カムシャフトに対して同期回転する従動側回転部材と、作動流体の供給を受けて前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との相対回転位相を制御するための動作を行う位相制御動作機構と、前記内燃機関により駆動されて前記位相制御動作機構に作動流体を供給する第一ポンプと、該第一ポンプに対して下流側に設けられて前記内燃機関とは異なる動力により駆動されて前記位相制御動作機構に作動流体を供給する第二ポンプと、前記第一ポンプと前記第二ポンプとの間に設けられて作動流体が貯留可能な流体貯留部と、を備え、
   前記流体貯留部は、前記第一ポンプと連通する第一連通口よりも高い位置に前記内燃機関の潤滑系に連通する潤滑系連通口を有する弁開閉時期制御装置。
2. 前記流体貯留部は、前記第一連通口より低い位置に前記第二ポンプと連通する第二連通口を有する請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
3. 前記流体貯留部は、前記第一連通口より低く前記第二連通口より高い領域の容量が、前記第一ポンプの停止状態で前記第二ポンプにより前記位相制御動作機構に供給する作動流体の量以上である請求項２に記載の弁開閉時期制御装置。
4. 前記第二ポンプの上流側の流路と下流側の流路とを連通させるバイパス流路を備える請求項１から３の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
5. 前記位相制御動作機構は、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材の少なくとも一方に形成されて前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との相対回転位相を変位させる動作を行うための流体圧室を含む第一位相制御動作機構と、該第一位相制御動作機構とは独立して動作する第二位相制御動作機構と、前記第一位相制御動作機構への作動流体の供給を制御する第一流体制御弁と、前記第二位相制御動作機構への作動流体の供給を制御する第二流体制御弁と、を備える請求項１から４の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
6. 前記位相制御動作機構は、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材の少なくとも一方に形成されて前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との相対回転位相を変位させるための流体圧室を含む第一位相制御動作機構と、該第一位相制御動作機構とは独立して動作する第二位相制御動作機構と、前記第一位相制御動作機構への作動流体の供給を制御する流体制御弁と、前記流体貯留部の潤滑系連通口と前記第二位相制御動作機構とを連通させる連通流路と、を備える請求項１から４の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。

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