JP2013245612A

JP2013245612A - 弁開閉時期制御装置

Info

Publication number: JP2013245612A
Application number: JP2012119957A
Authority: JP
Inventors: Naoto Inama; 直人稲摩; Shigemitsu Suzuki; 重光鈴木; Hitoki Mukaide; 仁樹向出
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2013-12-09
Also published as: US20130312679A1; EP2666980B1; EP2666980A1; US8857394B2

Abstract

【課題】内燃機関の始動時でも安定に動作可能な弁開閉時期制御装置を提供する。
【解決手段】弁開閉時期制御装置１００は、進角室６ａ及び遅角室６ｂに対して、作動油の供給と排出とを交互に切替制御する制御弁１２４と進角室６ａとを連通する進角側油路４２の一部を、内燃機関Ｅのカム軸８と同芯軸上のスパイダ２３ｂに設けた第１油路８２で構成すると共に、作動油の供給と排出とを交互に切替制御する制御弁１２４と遅角室６ｂとを連通する遅角側油路４３の一部を、スパイダ２３ｂに設けた第２油路８３で構成し、第１油路８２及び第２油路８３のうち少なくとも一方がシール部材２９によって外部空間１１０と仕切られており、当該シール部材２９が、前記少なくとも一方の油路の圧力が外部空間１１０の気圧よりも低くなった場合に、前記少なくとも一方の油路への空気の進入を許容するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のクランク軸と同期回転する駆動側回転部材に対して、内燃機関のカム軸と一体回転する従動側回転部材の相対回転位相を制御する弁開閉時期制御装置に関する。

この種の弁開閉時期制御装置は、駆動側回転部材と従動側回転部材との間に形成された流体圧室と、流体圧室を進角室と遅角室とに仕切るように設けられた仕切部とを備えて構成される。進角室又は遅角室に対する作動油の供給と排出との切替を制御することにより、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転位相が制御される。この種の技術として、下記に出典を示す特許文献１に記載のものがある。

特許文献１に記載のバルブタイミング変更装置（上記「弁開閉時期制御装置」に相当）では、２本の流体圧通路により夫々作動流体が供給される２つの流体圧室の流体圧に応じて、同心状に配置された回転体（上記「従動側回転部材」に相当）と外側の外側回転体（上記「駆動側回転部材」に相当）との相対回転位置を変化させることにより、内燃機関の吸気弁又は排気弁のバルブタイミングを変更している。当該バルブタイミング変更装置は、回転体が略円柱状の軸体の外周に同心状に配置され、２本の流体圧通路の夫々が、軸体の内部通路から軸体と回転体との間に形成される環状通路へと連なっている。また、軸体と回転体の間に上記２本の流体圧通路の環状通路を仕切るシールリングが介装され、軸体の外周面又は回転体の内周面に断面略矩形に窪んだリング溝が形成される。シールリングは、このリング溝へ入り込むように配置される。

特開２００８−２７５０９３号公報

ここで、弁開閉時期制御装置には、内燃機関の始動前に回転体と外側回転体との相対回転位相を最遅角と最進角との中間位置で固定し、内燃機関の始動後、相対回転位相を最遅角側或いは最進角側に移行するよう制御するものがある。しかしながら、弁開閉時期制御装置により相対回転位相が制御される内燃機関の吸気弁或いは排気弁は、バルブスプリングに抗して押し下げられる（押し上げられる）ので、吸気或いは排気のタイミングが所期のタイミングから遅れる可能性がある。係る場合、内燃機関の動作が所期の動作からずれてしまう。このため、内燃機関の始動後、迅速に相対回転位相を中間位置から最遅角側或いは最進角側に移行するよう制御することが求められる。

例えば、このような弁開閉時期制御装置に上述の特許文献１に記載の技術を適用することが考えられる。弁開閉時期制御装置は作動油の供給と排出とが行われ、弁開閉時期制御装置の作動油の供給経路にはポンプがオイルパンから作動油を吸い上げるよう構成されている。このため、供給経路の流路抵抗によっては、ポンプの始動後、直ちに弁開閉時期制御装置に作動油が供給されるとは限らない。一方、弁開閉時期制御装置の作動油の排出経路は、ポンプ等を介さずに作動油が自由にオイルパンに戻るよう構成されている。このため、排出経路の流路抵抗は比較的小さく設定され、作動油が排出され易い（ドレーン性が良い）構成とされている。このような供給経路の流路抵抗と排出経路の流路抵抗とがアンバランスな構成のため、上述の中間位置から最遅角或いは最進角の側に相対回転位相を移行させる際に、進角室及び遅角室の一方に円滑に作動油が供給され難くなることがある。係る場合、外側回転体に対する回転体の相対回転位相を所期の相対回転位相に移行させ難くなり、所期の回転位相への移行に時間を要し、内燃機関の動作も所期の動作からずれてしまう。

そこで、本発明の目的は上記問題に鑑み、内燃機関の始動時であっても、安定に動作することが可能な弁開閉時期制御装置を提供することにある。

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軸と同期回転する駆動側回転部材と、
前記内燃機関のカム軸と一体回転すると共に前記駆動側回転部材に対して相対回転可能な従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との間に形成された進角室及び遅角室に対して、作動油の供給と排出とを交互に切替制御する制御弁と、
前記制御弁と前記進角室とを連通する進角側油路と、
前記制御弁と前記遅角室とを連通する遅角側油路と、を備え、
前記進角側油路の一部を、前記カム軸と同軸芯状のスパイダに設けた第１油路で構成すると共に、前記遅角側油路の一部を、前記スパイダに設けた第２油路で構成し、
前記第１油路及び前記第２油路のうち少なくとも一方がシール部材によって外部空間と仕切られており、
前記シール部材が、前記少なくとも一方の油路の圧力が前記外部空間の気圧よりも低くなった場合に、前記油路への空気の進入を許容するように構成してある点にある。

このような特徴構成とすれば、進角室及び遅角室の一方に円滑に作動油が供給され難くなり、第１油路及び第２油路の一方の圧力が外部空間の気圧よりも低くなった場合には、当該気圧が低くなった油路にシール部材を介して大気を導入することができる。このため、供給経路の流路抵抗と排出経路の流路抵抗とがアンバランスな構成であっても、第１油路及び第２油路の負圧状態が長時間に亘って継続することを防止できるので、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相を所期の位相に迅速に移行し易くすることができる。したがって、内燃機関の始動時であっても、弁開閉時期制御装置を安定に動作させることができるので、内燃機関に対して所期の動作を行うことが可能となる。

また、前記外部空間と前記油路とを仕切るシール部材は、前記スパイダの外周面及び前記従動側駆動部材の内周面の少なくとも一方に設けられた環状溝と、当該環状溝に少なくとも一部が嵌み込まれたシールリングとを有し、前記シールリングは前記外部空間と反対側を向く軸方向端面に径方向溝が形成されてあると好適である。

このような構成とすれば、外部空間よりも気圧が低くなった第１油路及び第２油路の一方にシールリングに形成された径方向溝を介して大気を導入することができる。したがって、第１油路及び第２油路の負圧状態を迅速に解消することが可能となるので、内燃機関の始動時であっても、弁開閉時期制御装置を安定に動作させることができる。

また、前記外部空間と前記油路とを仕切るシール部材は、前記スパイダの外周面及び前記従動側駆動部材の内周面の少なくとも一方に設けられた環状溝と、当該環状溝に少なくとも一部が嵌み込まれたシールリングとを有し、前記環状溝は前記外部空間の側を向く壁部に径方向溝が形成されてあると好適である。

このような構成とすれば、外部空間よりも気圧が低くなる前に第１油路及び第２油路の一方に環状溝に形成された径方向溝を介して大気を導入することができる。したがって、第１油路及び第２油路の負圧状態を迅速に解消することが可能となるので、内燃機関の始動時であっても、弁開閉時期制御装置を安定に動作させることができる。

弁開閉時期制御装置の断面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。径方向溝が形成されたシールリングの斜視図である。外部空間よりも第２油路の方が気圧が高い場合の例を示した図である。外部空間よりも第２油路の方が気圧が低い場合の例を示した図である。その他の実施形態に係る弁開閉時期制御装置の断面図である。その他の実施形態に係るシールリングを用いた場合の例を示した図である。その他の実施形態に係るシールリングを用いた場合の例を示した図である。その他の実施形態に係る径方向溝の例を示す図である。その他の実施形態に係る径方向溝の例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本発明に係る弁開閉時期制御装置１００は、内燃機関の始動直後の応答性を改善することが可能に構成されている。以下、このような弁開閉時期制御装置１００について図面を用いて説明する。

図１は本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１００の側方断面図が示され、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図が示される。図１に示されるように、弁開閉時期制御装置１００は、内燃機関としてのエンジンＥのクランク軸７１と同期回転する「駆動側回転部材」としての外部ロータ３及びフロントプレート４と、エンジンＥの燃焼室７３の吸気弁７２を開閉するカム軸８と同軸で一体回転する「従動側回転部材」としての内部ロータ５を、外部ロータ３及びフロントプレート４に対してカム軸８の軸芯Ｘを中心にして相対回転可能に組み合わせて構成されている。本実施形態では、弁開閉時期制御装置１００は、外部ロータ３と内部ロータ５との軸芯Ｘを中心にした相対回転位相（相対回転角）の設定により、吸気弁７２の開閉タイミングを制御する。

内部ロータ５は、エンジンＥの吸気弁７２の開閉を制御するカム８ａの回転軸を構成するカム軸８の先端部に一体的に組付けられている。内部ロータ５の径方向内側には凹部１４が設けられ、当該凹部１４と対向するようにカム軸８の先端部に固定用穴１２が設けられている。この固定用穴１２にボルト１３を通し、内部ロータ５をカム軸８に締結固定する。カム軸８は、エンジンＥのシリンダヘッドに回転自在に組み付けられている。

エンジンＥは、アトキンソンサイクルエンジンであり、シリーズ方式やシリーズ・パラレル方式と称されるハイブリッド型の駆動機構を有するハイブリッド型車輌に備えられている。吸気弁７２はバルブスプリング７２ａで閉じ方向に付勢され、カム８ａにより押し下げ方向に作動して開放する位置と、バルブスプリング７２ａの付勢力により閉塞する位置とに切換えられる。

クランク軸７１にはメインクラッチ７４を介して電動モータＭが連結しており、この電動モータＭを含めてエンジンＥは、ＥＣＵとして構成されるエンジン管理装置９０によって管理される。エンジン管理装置９０は、吸気系、燃料供給系、点火プラグ７５の点火タイミング、電動モータＭによるエンジンＥの始動、エンジンＥの停止等の管理を行う。

エンジン管理装置９０は、ソフトウェアでなる機関制御部９１と、ソフトウェアでなるタイミング制御部９２とを備えており、機関制御部９１はエンジンＥの自動始動と自動停止とを行い、タイミング制御部９２は、弁開閉時期制御装置１００の制御を行うことによりエンジンＥの吸気量の制御を行う。

電動モータＭは、イグニッションスイッチ９５の操作に応じてバッテリからの電力によりクランク軸７１を駆動回転してエンジンＥの始動を行うスタータモータとしての機能を有すると共に、クランク軸７１からの駆動力により発電を行うジェネレータの機能を有し、発電された電力はバッテリに充電される。

ハイブリッド型の駆動機構を有する車両では、エンジンＥの自動始動と自動停止とが頻繁に行われるものであり、図１に示す弁開閉時期制御装置１００は、エンジン管理装置９０によって自動停止が行われる際に、次の自動始動において電動モータＭの負荷を小さくして始動を行うために相対回転角を最遅角に設定する制御を行う。また、システム停止時には次にエンジンＥの始動を行う際に安定的な始動を実現するために相対回転角をロック角に設定する制御を行う。

外部ロータ３と内部ロータ５とは、軸芯Ｘと同軸芯上に配置すると共に、外部ロータ３の内部に内部ロータ５が嵌め込まれ、これらをフロントプレート４とリヤプレート１１とで挟み込まれた構成を有している。フロントプレート４とリヤプレート１１とは連結ボルト１５により外部ロータ３に連結されており、リヤプレート１１の外周にはタイミングスプロケット１６が形成されている。内部ロータ５とリヤプレート１１とは同軸芯上に配置され、内部ロータ５とカム軸８とが上述のボルト１３により連結固定されている。

エンジンＥのクランク軸７１に設けた出力スプロケット４６とタイミングスプロケット１６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７７が架設されている。これにより、クランク軸７１が回転駆動すると、動力伝達部材７７を介してタイミングスプロケット１６に回転動力が伝達され、外部ロータ３が回転駆動する。この外部ロータ３の回転駆動に伴って内部ロータ５が回転駆動してカム軸８が回転する。また、カム軸８に設けられたカム８ａがエンジンＥの吸気弁７２を押し下げて開弁させる。

図２に示すように、外部ロータ３には径方向内側に向けて突出する複数の突出部１１Ｔを形成することにより、回転方向で隣接する突出部１１Ｔの間に流体圧室６が形成されている。本実施形態においては、流体圧室６を４個備えている。内部ロータ５は複数の突出部１１Ｔに密接する外周を有した円柱状に形成されると共に、流体圧室６に嵌まり込むことで流体圧室６を回転方向で２つの空間に仕切る複数のベーン７を内部ロータ５に有している。流体圧室６は、このベーン７によって相対回転方向（図２における矢印Ｓ１、Ｓ２方向）に進角室６ａと遅角室６ｂとに仕切られる。

また、図２に示されるように、進角室６ａ及び遅角室６ｂは、内部ロータ５と外部ロータ３との間に形成される。また、内部ロータ５には、進角室連通孔１７と遅角室連通孔１８とが形成されている。進角室連通孔１７は円柱形状の凹部１４と進角室６ａとを連通する。遅角室連通孔１８は、凹部１４と遅角室６ｂとを連通する。

図２に示されるように、ポンプＰからの作動油が進角室６ａに供給されると共に遅角室６ｂの作動油が排出されることにより、内部ロータ５と外部ロータ３との相対回転位相を、進角方向Ｓ１に変位させる。一方、進角室６ａの作動油が排出されると共にポンプＰからの作動油が遅角室６ｂに供給されることにより、内部ロータ５と外部ロータ３との相対回転位相を遅角方向Ｓ２に変位させる。進角方向Ｓ１とは、図２において時計回りで示されるベーン７が相対変位する方向を示し、遅角方向Ｓ２とは、反時計回りで示されるベーン７が相対変位する方向を示す。相対回転位相が進角方向Ｓ１に変化する際に変化量の増大に伴い吸気圧縮比を高め、相対回転位相が遅角方向Ｓ２に変化する際に変化量の増大に伴い吸気圧縮比を低減するようにクランク軸７１とカム軸８との関係が設定されている。

ベーン７が進角方向Ｓ１の移動端（軸芯Ｘを中心にした揺動端）に達した状態での相対回転角を最進角と称し、ベーン７が遅角側の移動端（軸芯Ｘを中心にした揺動端）に達した状態での相対回転角を最遅角と称している。弁開閉時期制御装置１００は、相対回転角が最進角と最遅角との間の制御領域に設定可能に構成されている。なお、最進角は、ベーン７の進角方向Ｓ１の移動端だけはなく、この近傍を含む概念である。これと同様に最遅角はベーン７の遅角方向Ｓ２での移動端だけではなく、この近傍を含む概念である。

また、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１００は、外部ロータ３と内部ロータ５との相対回転角を最進角と最遅角との間（制御領域内）のロック角に拘束する中間ロック機構Ｌを備えている。この中間ロック機構Ｌは、軸芯Ｘと直交する姿勢で、突出端が軸芯Ｘに向けて接近・離間できるように外部ロータ３に対し出退自在に備えた一対のロック部材９２ａと、夫々のロック部材９２ａを突出方向に付勢するロックスプリング９４ａと、ロック部材９２ａが係脱するために内部ロータ５の外周に形成されたロック溝部１２Ｌとを備えて構成されている。

この中間ロック機構Ｌでは、一対のロック部材９２ａがロック溝部１２Ｌに同時に係入する形態で外部ロータ３と内部ロータ５との相対回転角をロック角に拘束した状態となり、エンジン温が低い状態でも適正なエンジン始動を実現する。また、エンジンＥを低い燃費で効率的に稼働させる吸気圧縮比が設定される。なお、中間ロック機構Ｌは、この構成に限るものではなく、例えば、軸芯Ｘと平行する姿勢でスライド移動となるロック部材を内部ロータ５に備え、このロック部材が係脱する凹部をフロントプレート４又はリヤプレート１１に形成する構成でも良い。

内部ロータ５には進角室６ａに連通する進角室連通孔１７と、遅角室６ｂに連通する遅角室連通孔１８と、ロック溝部１２Ｌに連通するロック解除油路１９とが形成されている。また、進角室連通孔１７には「第１油路」としての進角制御溝８２が連通し、遅角室連通孔１８には「第２油路」としての遅角制御溝８３が連通し、ロック解除油路１９にはロック制御溝８４が連通し、夫々環状に形成される。

図１に示されるように、エンジンＥには、当該エンジンＥの駆動力でオイルパン８０のオイルを吸引して、作動油として送り出すポンプＰを備えている。弁開閉時期制御装置１００は、電磁操作型の相対回転角制御弁１２４と、電磁操作型のロック制御弁１２５と、電磁操作型の蓄圧制御弁１２６と、アキュムレータ１２７と、この３つの制御弁を制御するエンジン管理装置９０（主としてタイミング制御部９２の制御）とを備えている。

ポンプＰの供給油路には、当該ポンプＰから送り出される作動油の流れを許容し、ポンプＰの方向への作動油の流れを阻止するチェック弁１２８が備えられている。このチェック弁１２８から送り出される作動油を回転角制御油路１２９と、ロック制御油路１３０と、接続油路１３１とに分岐して送り出す油路系が構成されている。回転角制御油路１２９は相対回転角制御弁１２４に接続し、ロック制御油路１３０はロック制御弁１２５に接続し、接続油路１３１は蓄圧制御弁１２６に接続している。更に、相対回転角制御弁１２４は上述した進角制御溝８２と、遅角制御溝８３とに接続し、ロック制御弁１２５は、上述したロック制御溝８４に接続している。

相対回転角制御弁１２４は、ポンプＰの作動油を進角側油路４２から進角室６ａに供給すると共に遅角室６ｂの作動油を遅角側油路４３によって排出する進角ポジションと、ポンプＰの作動油を遅角側油路４３から遅角室６ｂに供給するとともに進角室６ａの動油を進角側油路４２によって排出する遅角ポジションと、進角室６ａと遅角室６ｂとの何れにも作動油を供給しない中立ポジションとに操作自在に構成されている。

ロック制御弁１２５は、ポンプＰの作動油をロック解除油路１９を介してロック溝部１２Ｌに作動油を供給してロック解除を行うアンロックポジションと、ロック溝部１２Ｌから作動油を排出してロック可能にするロックポジションとに操作自在に構成されている。蓄圧制御弁１２６は、ポンプＰの作動油をアキュムレータ１２７に供給する（給排可能にする）開ポジションと、ポンプＰからの作動油のアキュムレータ１２７への供給を阻止する（給排を不能にする）閉ポジションとに操作自在に構成されている。

エンジンＥを始動するイグニッションスイッチ９５と、エンジンＥのクランク軸７１の回転角と回転速度とを計測可能なクランク軸センサ７６と、エンジンＥの冷却水の温度からエンジンＥの温度を計測するエンジン温センサ７９とを備え、これらからの信号をエンジン管理装置９０に入力する信号系が形成されている。また、エンジン管理装置９０から電動モータＭと、点火プラグ７５を駆動するイグニッション回路と、スロットル制御回路とに制御信号を出力する信号系が形成されると共に、相対回転角制御弁１２４と、ロック制御弁１２５と、蓄圧制御弁１２６とに制御信号を出力する信号系が形成されている。図面には示していないが、エンジン管理装置９０には、アクセルペダルの操作量を計測するアクセルセンサや、走行速度センサ等からの信号が入力する。

イグニッションスイッチ９５は、システムを起動させるスイッチとして構成され、ＯＮ操作によりシステムが起動し、電気系に電力を供給すると共にエンジンＥの自動始動と自動停止が可能なシステム起動状態となる。また、イグニッションスイッチ９５がＯＦＦ操作された際にはシステムが停止する。また、このＯＦＦ操作時にエンジンＥが稼動状態にある場合にはエンジンＥも停止する。特に、イグニッションスイッチ９５のＯＮ操作により取得される信号をシステム始動トリガと称する。ちなみに、イグニッションスイッチ９５は最初の押し操作がＯＮ操作となり、次の押し操作がＯＦＦ操作となるプッシュ操作型のものを想定しているが、キーを用いた回転操作型のものでも良く、ＯＮ操作とＯＦＦ操作とを異なるスイッチで行うものでも良い。

上述したように電動モータＭは、スタータモータの機能とジェネレータの機能とを有するため、エンジンＥが停止している状態でバッテリ電圧が低下した場合（始動条件が成立した場合）には自動始動トリガが生成され、エンジン管理装置９０が電動モータＭの駆動でエンジンＥを始動させてバッテリの充電を行う。また、バッテリが充電により所定の電圧まで上昇した場合（停止条件が成立した場合）には自動停止トリガが生成され、エンジン管理装置９０がエンジンＥを停止させる制御を行う。

相対回転角制御弁１２４は、本発明の「制御弁」に相当し、進角室６ａ及び遅角室６ｂに対して、作動油の供給と排出とを交互に切替制御する。すなわち、相対回転角制御弁１２４は、進角室６ａに作動油を供給する場合には遅角室６ｂから作動油を排出するように制御し、遅角室６ｂに作動油を供給する場合には進角室６ａから作動油を排出するように制御する。

弁開閉時期制御装置１００の前端に配置されるハウジング２３は、凸状のスパイダ２３ｂを有して構成される。スパイダ２３ｂは、凹部１４の形状に対応した円柱形状を有し、カム軸８と同軸芯上に設けられる。凹部１４の内周面とスパイダ２３ｂの外周面との間には、所定の隙間を有するように配設される。また、図１に示される例では、相対回転角制御弁１２４と進角室６ａとは、進角側油路４２により連通される。一方、相対回転角制御弁１２４と遅角室６ｂとは、遅角側油路４３により連通される。

内部ロータ５の凹部１４にスパイダ２３ｂが相対回転可能に挿入されると共に、ハウジング２３が、エンジンＥのフロントカバー等に固定される。これにより内部ロータ５がスパイダ２３ｂにより相対回転可能に支持される。スパイダ２３ｂには進角制御溝８２及び遅角制御溝８３が設けられる。本実施形態では、スパイダ２３ｂの外周面には環状溝１０２，１０３，１０４が形成される。これらの環状溝１０２，１０３，１０４は、スパイダ２３ｂと同様にカム軸８と同軸芯上に設けられ、スパイダ２３ｂの外周面に突出方向に位置をずらして設けられる。環状溝１０２，１０３，１０４には、後述するシールリング２７が配設される。このため、進角制御溝８２は、凹部１４の内周面とスパイダ２３ｂの外周面と環状溝１０２に配設されたシールリング２７とで閉じられた空間からなり、進角側油路４２の一部を構成する。一方、遅角制御溝８３は、凹部１４の内周面とスパイダ２３ｂの外周面と環状溝１０３に配設されたシールリング２７と環状溝１０４に配設されたシールリング２７とで閉じられた空間からなり、遅角側油路４３の一部を構成する。

環状溝１０２，１０３，１０４の夫々に設置される作動油漏れ防止用のシールリング２７は、環状溝１０２，１０３，１０４の夫々に少なくとも一部、本実施形態ではシールリング２７の径方向内側端部が嵌み込まれると共に、シールリング２７の径方向外側端部が凹部１４の内周面に当接するように設置される。本実施形態では環状溝１０３と、当該環状溝１０３に設置されたシールリング２７とは、本発明の「シール部材」２９を構成する。したがって、遅角制御溝８３はシール部材２９により外部空間１１０と仕切られる。外部空間１１０とは、外部ロータ３及びフロントプレート４よりも外側の大気圧環境の空間をいう。

また、図１に示されるように、スパイダ２３ｂの内部には、スパイダ２３ｂの延在方向、すなわち、カム軸８の延在方向に沿って、上述の進角側油路４２及び遅角側油路４３と共に、ロック側油路４７が形成されている。進角側油路４２は一方が相対回転角制御弁１２４に連通すると共に他端が進角制御溝８２に開口する。また、遅角側油路４３は一端が相対回転角制御弁１２４に連通すると共に他端が遅角制御溝８３に開口する。更に、ロック側油路４７は一端がロック制御弁１２５に連通すると共に他端がロック制御溝８４に開口する。

ここで、エンジンＥの始動時は、上述のように一対のロック部材９２ａがロック溝部１２Ｌに同時に係入する形態で外部ロータ３と内部ロータ５との相対回転角をロック角に拘束した状態で行われる。その後、電磁操作型のロック制御弁１２５及び電磁操作型の蓄圧制御弁１２６が、タイミング制御部９２により制御され、アキュムレータ１２７に蓄圧された作動油がロック側油路４７に供給される。これにより、ロック部材９２ａがロックスプリング９４ａの付勢力に抗して作動油によりロック溝部１２Ｌから退出される。

エンジンＥの始動直後は、外部ロータ３と内部ロータ５との相対回転位相は最遅角の側に設定される。このため、相対回転角制御弁１２４を介してポンプＰから遅角側油路４３に供給される。この結果、遅角室６ｂに作動油が供給され、内部ロータ５が外部ロータ３に対して遅角方向Ｓ２の方向に回転する。

これにより、動力伝達部材７７を介して伝達されるクランク軸７１の回転動力が、カム軸８に対して遅角方向Ｓ２に相対回転されて伝達される。カム軸８は、このように設定された相対回転位相に応じて、吸気弁７２に付設されたバルブスプリング７２ａに抗して吸気弁７２を押し下げる。この際、カム８ａとの位置関係によってカムトルクにより、弁開閉時期制御装置１００により設定された相対回転位相が所期の値からずれる可能性がある。そこで、本弁開閉時期制御装置１００は、相対回転位相を早急に最遅角に移行可能にシール部材２９が構成されている。

シール部材２９は、遅角制御溝８３の圧力が外部空間１１０よりも低くなった場合に、当該遅角制御溝８３への空気の進入を許容するように構成されている。本実施形態では図３に示されるように、シール部材２９を構成するシールリング２７は、外部空間１１０と反対側を向く軸方向端面２００に径方向溝２０１が形成されている。径方向溝２０１は、シールリング２７の内周面から外周面に亘って形成される。また、径方向溝２０１は、少なくとも径方向溝２０１が底部２０２を有するように構成される。一方、シールリング２７の外部空間１１０を向く軸方向端面２１０は径方向溝２０１が形成されず、平坦に構成される。このような、シールリング２７は例えばフッ素系の材料で形成される。

これにより、外部空間１１０よりも遅角制御溝８３の方が圧力が高い場合には、図４に示されるように、シールリング２７の外部空間１１０の側の軸方向端面２１０が環状溝１０３の外部空間１１０と反対側を向く壁部１０３ａに当接する。したがって、遅角制御溝８３と外部空間１１０とを仕切ることが可能となる。一方、外部空間１１０よりも遅角制御溝８３の方が圧力が低い場合には、図５に示されるように、シールリング２７の外部空間１１０と反対側の軸方向端面２００が環状溝１０３の外部空間１１０の側を向く壁部１０３ｂに当接する。したがって、この場合も遅角制御溝８３と外部空間１１０とを仕切ることが可能となる。また、この場合、径方向溝２０１を介して外部空間１１０から遅角制御溝８３に破線で示されるように空気が導入される。これにより、遅角制御溝８３の負圧状態を早急に解消して、相対回転位相を最遅角の側に移行させることができるので、弁開閉時期制御装置１００を安定して動作させることが可能となる。

このように本弁開閉時期制御装置１００によれば、遅角室６ｂに円滑に作動油が供給されず、遅角制御溝８３の圧力が外部空間１１０の気圧よりも低くなった場合には、遅角制御溝８３にシールリング２７の径方向溝２０１を介して大気を導入することができる。このため、進角制御溝８２の流路抵抗と遅角制御溝８３の流路抵抗とがアンバランスな構成であっても、遅角制御溝８３の負圧状態が長時間に亘って継続することを防止できるので、外部ロータ３と内部ロータ５との相対回転位相を所期の位相に迅速に移行し易くすることができる。したがって、エンジンＥの始動時であっても、弁開閉時期制御装置１００を安定に動作させることができるので、エンジンＥに対して所期の動作を行うことが可能となる。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、遅角制御溝８３がシール部材２９により外部空間１１０と仕切られているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は限定されるものではない。進角制御溝８２がシール部材２９により外部空間１１０と仕切られている構成とすることも当然に可能である。このような構成を有する弁開閉時期制御装置１００が図６に示される。係る場合には、シール部材２９は、環状溝１０２と、当該環状溝１０２に設置されたシールリング２７とが相当する。このような場合であっても、進角制御溝８２に連通する進角室６ａに作動油を供給し、相対回転位相を最進角の側に早急に移行させることができるので、弁開閉時期制御装置１００を安定に動作させることが可能である。

上記実施形態では、環状溝１０２，１０３，１０４がスパイダ２３ｂの外周面に設けられているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるのではない。環状溝１０２，１０３，１０４を凹部１４の内周面に設けることも可能であるし、凹部１４の内周面及びスパイダ２３ｂの外周面の双方に設ける構成とすることも当然に可能である。

上記実施形態では、シールリング２７の外部空間１１０側と反対側を向く軸方向端面２００に径方向溝２０１が形成されているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。シールリング２７の外部空間１１０側の軸方向端面２１０と、外部空間１１０側と反対側を向く軸方向端面２００とが互いに連通するように連通孔２０３を有するように構成することも可能である。

このように構成されたシールリング２７が図７及び図８に示される。図７及び図８に示されるように、連通孔２０３の軸方向端面２１０側の開口部は、凹部１４の内周面からの距離が凹部１４の内周面とスパイダ２３ｂの外周面との間隔よりも長くなるように設けられ、連通孔２０３の軸方向端面２００側の開口部は、凹部１４の内周面からの距離が凹部１４の内周面とスパイダ２３ｂの外周面との間隔よりも短くなるように設けられる。このように構成することにより、外部空間１１０よりも遅角制御溝８３の方が高い場合には、図７に示されるように、シールリング２７の外部空間１１０の側の軸方向端面２１０が環状溝１０３の外部空間１１０と反対側を向く壁部１０３ａに当接する。したがって、連通孔２０３の軸方向端面２１０側の開口部が閉弁されるので、遅角制御溝８３と外部空間１１０とを仕切ることが可能となる。一方、外部空間１１０よりも遅角制御溝８３の方が低い場合には、図８に示されるように、シールリング２７の外部空間１１０と反対側の軸方向端面２００が環状溝１０３の外部空間１１０の側を向く壁部１０３ｂに当接する。したがって、この場合も遅角制御溝８３と外部空間１１０とを仕切ることが可能となる。また、この場合、連通孔２０３の軸方向端面２００側の開口部が開弁されるので、連通孔２０３を介して外部空間１１０から遅角制御溝８３に破線で示されるように空気が導入される。これにより、遅角制御溝８３の負圧状態を早急に解消して最遅角の側に移行することができるので、弁開閉時期制御装置１００を安定して動作させることが可能となる。

上記実施形態では、シールリング２７の外部空間１１０側と反対側を向く軸方向端面２００に径方向溝２０１が形成されているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。環状溝１０３の外部空間１１０の側を向く壁部１０３ｂに径方向溝２０１を形成する構成とすることも当然に可能である。

このような構成を有する弁開閉時期制御装置１００が図９及び図１０に示される。係る場合、外部空間１１０よりも遅角制御溝８３の方が高い場合には、図９に示されるように、シールリング２７の外部空間１１０の側の軸方向端面２１０が環状溝１０３の外部空間１１０と反対側を向く壁部１０３ａに当接する。したがって、遅角制御溝８３と外部空間１１０とを仕切ることが可能となる。一方、外部空間１１０よりも遅角制御溝８３の方が低い場合には、図１０に示されるように、シールリング２７の外部空間１１０と反対側の軸方向端面２００が環状溝１０３の外部空間１１０の側を向く壁部１０３ｂに当接する。したがって、この場合も遅角制御溝８３と外部空間１１０とを仕切ることが可能となる。また、この場合、径方向溝２０１を介して外部空間１１０から遅角制御溝８３に破線で示されるように空気が導入される。これにより、遅角制御溝８３の負圧状態を早急に解消して最遅角の側に移行することができるので、弁開閉時期制御装置１００を安定して動作させることが可能となる。

また、本構成においても、環状溝１０２，１０３，１０４は凹部１４の内周面に設けることも可能であるし、凹部１４の内周面及びスパイダ２３ｂの外周面の双方に設ける構成とすることも当然に可能である。

上記実施形態では、シールリング２７の外部空間１１０側と反対側を向く軸方向端面２００に径方向溝２０１が形成されているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。径方向溝２０１を、シールリング２７の外部空間１１０側と反対側を向く軸方向端面２００に形成すると共に、環状溝１０３の外部空間１１０の側を向く壁部１０３ｂにも形成することが可能である。これにより、径方向溝２０１の数を増やすことができるので、負圧を更に早急に解消することが可能となる。

上記実施形態では、径方向溝２０１が周方向に４つ形成されているように図示した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。すなわち、径方向溝２０１を４つ未満で形成することも可能であるし、５つ以上備えるように形成することも当然に可能である。

上記実施形態では、弁開閉時期制御装置１００が、燃焼室７３の吸気弁７２のタイミングを制御する場合の例を挙げて説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。弁開閉時期制御装置１００を燃焼室７３の排気弁のタイミングを制御するよう構成することも可能であるし、燃焼室７３の吸気弁７２及び排気弁の双方のタイミングを制御するよう構成することも当然に可能である。

本発明は、内燃機関のクランク軸と同期回転する駆動側回転部材に対して、内燃機関のカム軸と一体回転する従動側回転部材の相対回転位相を制御する弁開閉時期制御装置に用いることが可能である。

４：フロントプレート（駆動側回転部材）
５：内部ロータ（従動側回転部材）
６ａ：進角室
６ｂ：遅角室
８：カム軸
２３ｂ：スパイダ
２７：シールリング
２９：シール部材
４２：進角側油路
４３：遅角側油路
７１：クランク軸
８２：進角制御溝（第１油路）
８３：遅角制御溝（第２油路）
１００：弁開閉時期制御装置
１０２：環状溝
１０３：環状溝
１０３ｂ：壁部
１０４：環状溝
１１０：外部空間
１２４：相対回転角制御弁（制御弁）
２００：軸方向端面
２０１：径方向溝
Ｅ：エンジン（内燃機関）

Claims

内燃機関のクランク軸と同期回転する駆動側回転部材と、
前記内燃機関のカム軸と一体回転すると共に前記駆動側回転部材に対して相対回転可能な従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との間に形成された進角室及び遅角室に対して、作動油の供給と排出とを交互に切替制御する制御弁と、
前記制御弁と前記進角室とを連通する進角側油路と、
前記制御弁と前記遅角室とを連通する遅角側油路と、を備え、
前記進角側油路の一部を、前記カム軸と同軸芯状のスパイダに設けた第１油路で構成すると共に、前記遅角側油路の一部を、前記スパイダに設けた第２油路で構成し、
前記第１油路及び前記第２油路のうち少なくとも一方がシール部材によって外部空間と仕切られており、
前記シール部材が、前記少なくとも一方の油路の圧力が前記外部空間の気圧よりも低くなった場合に、前記油路への空気の進入を許容するように構成してある弁開閉時期制御装置。
前記外部空間と前記油路とを仕切るシール部材は、前記スパイダの外周面及び前記従動側駆動部材の内周面の少なくとも一方に設けられた環状溝と、当該環状溝に少なくとも一部が嵌み込まれたシールリングとを有し、前記シールリングは前記外部空間と反対側を向く軸方向端面に径方向溝が形成されてある請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
前記外部空間と前記油路とを仕切るシール部材は、前記スパイダの外周面及び前記従動側駆動部材の内周面の少なくとも一方に設けられた環状溝と、当該環状溝に少なくとも一部が嵌み込まれたシールリングとを有し、前記環状溝は前記外部空間の側を向く壁部に径方向溝が形成されてある請求項１又は２に記載の弁開閉時期制御装置。