JP2013256929A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】相対回転位相を変化させるときのレスポンスを速くす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】弁開閉時期制御装置１０がロック状態にある場合において、進角室Ｃａおよび遅角室Ｃｂにある作動流体によって相対回転位相を所定範囲内に保持する制御が可能な位相保持状態であることを表す位相保持信号をＥＣＵが出力したときは、中間ロック機構Ｌをロック解除状態に切り換え且つ相対回転位相を中間ロック位相Ｐに保持する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関のクランクシャフトと同期して回転する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を制御する弁開閉時期制御装置に関する。

近年、内燃機関（以下エンジンとも称する）の運転状況に応じて吸気弁および排気弁の開閉時期を変更可能とする弁開閉時期制御装置が実用化されている。この弁開閉時期制御装置は、例えば、エンジンの作動による駆動側回転部材の回転に対する従動側回転部材の相対回転位相を変化させることにより、従動側回転部材の回転に伴って開閉される吸排気弁の開閉時期を変更する機構を有している。

一般に、吸排気弁の最適な開閉時期はエンジンの始動時や車両の走行時などエンジンの運転状況により異なる。そこで、例えば、エンジンの始動時には、駆動側回転体の回転に対する従動側回転体の相対回転位相を最進角位相と最遅角位相の間の所定位相に拘束することにより、エンジンの始動に最適な吸排気弁の開閉時期を実現すると共に、駆動側回転体と従動側回転体によって形成される流体圧室の仕切部が揺動して打音が発生するのを抑制している。エンジンの始動後は、暖機等のため車両が停止している間は相対回転位相は拘束状態を維持しているが、車両を走行させると相対回転位相を変化させる必要が生じるので拘束状態は解除される。

特許文献１においては、外部ロータと内部ロータとの相対回転位相がロック位相に近づく相対回転を許容し、離間する相対回転を規制する回転位相規制機構を複数備えた弁開閉時期制御装置が開示されている。この弁開閉時期制御装置においては、エンジン停止時には相対回転位相は最遅角位相にあるが、その位相でロックはされていない。エンジンの始動時にはクランクシャフトのクランキングにより相対回転位相が最遅角位相から進角側に変化して、最遅角位相と最進角位相の中間の位相であるロック位相で拘束される。その後、相対回転位相を変化させるときにはロック解除される。

特開２００４−２５７３１３号公報

特許文献１に開示された弁開閉時期制御装置において、外部ロータと内部ロータとの相対回転位相がロック状態（例えば、アイドリング運転時）にあるときにおいてドライバーがアクセルを踏み込んで通常運転を開始したときには、相対回転位相を進角側に変化させる制御が実行される。具体的には、ドライバーが踏み込むアクセル開度を検出した信号が電子制御ユニットＥＣＵに入力され、その検出信号に応じてＥＣＵがオイルコントロールバルブＯＣＶのスプール位置をＷ２にするよう制御する。ＯＣＶのスプール位置がＷ２になると、溝および進角室に作動油が供給されることにより移動体が溝から退出してロック状態が解除され、相対回転位相が進角側に変化する。

図７に、この弁開閉時期制御装置について、エンジンＥの始動から通常運転に至るまでにおける位相制御弁２４の制御、解除制御弁２５の制御、相対回転位相の変位、中間ロック機構Ｌの状態のタイムチャートを示す。図７に示すように、ドライバーがアクセルを踏み込むと直ちに位相制御弁と解除制御弁が切り替わり、ロック部材と嵌合している溝と進角室に作動油が供給され、溝と進角室に作動油が満たされると中間ロック機構のロック状態が解除されて相対回転位相が進角側に変化する。位相制御弁と解除制御弁が切り替わってから溝と進角室に作動油が満たされるまでには多少の時間を要する。従って、アクセルを踏み込んでから実際に相対回転位相が中間ロック位相から進角側に変位するまでの間、すなわち車両が加速を始めるまでの間にタイムラグが生じ、アクセルレスポンス（以下レスポンスと称する場合もある）が悪くなるという問題があった。

また、特許文献１に開示された、プレート状のロック部材を内部ロータの径方向に沿って出退させるタイプの弁開閉時期制御装置においては、エンジンの回転による遠心力がロック部材に付与されたスプリングの付勢力を上回ったときに、溝に作動油が供給されていないにもかかわらず、ロック部材が溝から誤退出し、ロックが解除されて相対回転位相が変位するという誤作動の問題があった。そのため、従前は、嵌合状態にあるロック部材を作動油の油圧で発生させた剪断力により溝の端部に押しつけて、ロック部材と溝の間の摩擦力によりロック部材の誤退出を防止していた。作動油の温度（以下、油温と称する）が低いときは油圧が高く剪断力が高くなるので、摩擦力も大きくなり誤退出が発生しにくい。しかし、油温が高くなると油圧が低下し、それに伴い剪断力も低下するので、油圧による剪断力では十分な摩擦力が得られず誤退出を十分に防止できないという問題があった。

上記問題に鑑み、本発明は、相対回転位相を変化させるときのレスポンスを速くすることができる弁開閉時期制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、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と同期回転する駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材と同軸上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと同期回転する従動側回転部材と、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とで形成される流体圧室と、前記駆動側回転部材および前記従動側回転部材の少なくとも一方に設けられた仕切部で前記流体圧室を仕切ることにより形成される進角室および遅角室と、前記駆動側回転部材または前記従動側回転部材のいずれか一方の回転部材に収容され且つ前記駆動側回転部材または前記従動側回転部材のいずれか他方の回転部材に対して出退可能なロック部材と、前記ロック部材が突出したときに嵌合可能となるように前記他方の回転部材に形成された凹部とを有しており、前記ロック部材が突出して前記凹部と嵌合することにより前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相が最遅角位相と最進角位相との間の中間ロック位相に拘束されるロック状態と、前記ロック部材が前記凹部から退出することにより前記拘束が解除されるロック解除状態とに切換え可能な中間ロック機構と、前記進角室への作動流体の給排および前記遅角室への前記作動流体の給排を制御する制御部と、を備え、前記ロック状態において前記進角室および前記遅角室にある前記作動流体によって前記相対回転位相を所定角度範囲内に保持する制御が可能な位相保持状態であることを表す位相保持信号を前記制御部が出力したときは、前記中間ロック機構を前記ロック解除状態に切り換え且つ前記相対回転位相を前記中間ロック位相に保持する点にある。

このような特徴構成とすれば、中間ロック機構をロック解除状態とした後でも、相対回転位相は中間ロック位相に保持される。ドライバーがアクセルを踏み込んでからロック解除する必要が無いので、アクセルを踏むと直ちに相対回転位相が中間ロック位相から進角側に変位する。従って、アクセルを踏み込んでから相対回転位相が変位するまでの間にタイムラグが生じることなく、良好なアクセルレスポンスを得ることができる。

本発明に係る弁開閉時期制御装置においては、前記制御部は、前記作動流体の温度が所定温度以上になったときに、前記位相保持信号を出力すると好適である。

このような構成とすれば、アクセルを踏み込んでから相対回転位相が変位するまでの間にタイムラグが生じることなく、良好なアクセルレスポンスを得ることができる。さらに、プレート状のロック部材を内部ロータの径方向に沿って出退させるタイプの弁開閉時期制御装置においては、ロック部材の誤退出が発生しうる温度まで油温が上昇する前に、換言すると誤退出が発生しうる油圧まで油圧が低下する前に、予めロック解除して相対回転位相を中間ロック位相に保持することができる。この結果、ロック部材の誤退出や、相対回転位相が変位する誤作動を防止することができる。

本発明に係る弁開閉時期制御装置においては、前記制御部は、前記内燃機関を冷却する冷却水の温度が所定温度以上になったときに、前記位相保持信号を出力すると好適である。

油温を検出する油温センサは限られた車両にのみ搭載されているが、冷却水の温度（以下、水温と称する）を検出する水温センサは全ての車両に搭載されている。そして、油温と水温とは相関関係があるので、水温から油温を算出することは容易に可能である。従って、油温の代わりに水温をトリガーにして位相保持信号を出力する構成であっても、アクセルを踏み込んでから相対回転位相が変位するまでの間にタイムラグが生じることなく、良好なアクセルレスポンスを得ることができる。さらに、プレート状のロック部材を内部ロータの径方向に沿って出退させるタイプの弁開閉時期制御装置においては、ロック部材の誤退出や、相対回転位相が変位する誤作動を防止することができる。

本発明に係る弁開閉時期制御装置においては、前記制御部は、前記クランクシャフトの回転数が所定回転数以上になったときに、前記位相保持信号を出力すると好適である。

プレート状のロック部材を内部ロータの径方向に沿って出退させるタイプの弁開閉時期制御装置においては、クランクシャフトの回転数、すなわちエンジンの回転数が上昇するとそれに伴い遠心力も増加する。従って、このような構成とすれば、ロック部材の誤退出が発生しうる遠心力になる前に、予めロック解除して相対回転位相を中間ロック位相に保持することにより、ロック部材の誤退出や、相対回転位相が変位する誤作動を防止することができる。

第１実施形態に係る弁開閉時期制御装置の構成を表す縦断面図である。 図１のII−II線断面図で、ロック状態を表す。 弁開閉時期制御装置のロック解除状態を表す横断面図である。 弁開閉時期制御装置の制御のタイムチャートである。 第２実施形態に係る弁開閉時期制御装置のロック状態を表す横断面図である。 第２実施形態に係る弁開閉時期制御装置のロック解除状態を表す横断面図である。 従来の弁開閉時期制御装置の制御のタイムチャートである。

１．第１実施形態
〔基本構成〕
以下、本発明の第１の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１に、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１０の構成を表す縦断面図を示し、図２に、図１のII-II線断面図を示す。図１および図２に示すように、内燃機関としてのエンジンＥの吸気バルブ（不図示）の開閉時期を設定する弁開閉時期制御装置１０と、エンジンＥとを制御するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）４０を備えた内燃機関制御システムが構成されている。ＥＣＵ４０は本発明に係る制御部の一例である。

図１に示すエンジンＥは、乗用車等の車両に備えられるものであり、クランクシャフト１に駆動回転力を伝えるスタータモータＭと、インテークポートあるいは燃焼室に対する燃料の噴射を制御する燃料制御装置５と、点火プラグ（不図示）による点火を制御する点火制御装置６と、クランクシャフト１の回転角と回転速度とを検出するシャフトセンサ１Ｓとを備えている。弁開閉時期制御装置１０には外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転位相を検出する位相検出センサ４６が備えられている。

ＥＣＵ４０は、機関制御部４１と位相制御部４２とを備えている。機関制御部４１はエンジンＥの自動始動と自動停止とを行い、位相制御部４２は弁開閉時期制御装置１０の相対回転位相とロック機構とを制御する。このＥＣＵ４０に関連する制御構成と、制御形態については後述する。

〔弁開閉時期制御装置〕
図１に示すように、弁開閉時期制御装置１０は、エンジンＥのクランクシャフト１と同期回転する駆動側回転部材としての外部ロータ１１と、エンジンＥの燃焼室の吸気バルブ（不図示）を開閉するカムシャフト３に連結ボルト１３により連結する従動側回転部材としての内部ロータ１２とを備えている。内部ロータ１２は、カムシャフト３の軸芯Ｘと同軸芯に配置され、この内部ロータ１２と外部ロータ１１とは軸芯Ｘを中心にして相対回転自在に構成されている。

外部ロータ１１と内部ロータ１２とは軸芯Ｘと同軸芯上に配置され、これらはフロントプレート１４とリヤプレート１５とに挟み込まれる状態で締結ボルト１６により締結されている。リヤプレート１５の外周にはタイミングスプロケット１５Ｓが形成されている。内部ロータ１２の中心部位がリヤプレート１５の中央部に形成された開口を貫通する状態で配置され、内部ロータ１２のリヤプレート１５側の端部に吸気側のカムシャフト３が連結される。

図２に示すように、外部ロータ１１には、軸芯Ｘの方向（径方向内側）に向けて突出する複数の突出部１１Ｔが一体的に形成されている。内部ロータ１２は複数の突出部１１Ｔの突出端に密接する外周を有する円柱状に形成されている。これにより、回転方向で隣接する突出部１１Ｔの間に流体圧室Ｃが形成される。内部ロータ１２の外周には、流体圧室Ｃに向けて突出するように嵌め込まれている仕切部としてのベーン１７を複数備えている。このベーン１７により仕切られた流体圧室Ｃは、回転方向で進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに分割されている。

図１に示すように、内部ロータ１２とフロントプレート１４とに亘って、外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転位相（以下、相対回転位相と称する）が最遅角にある状態から相対回転位相を中間ロック位相Ｐに達するまで付勢力を作用させるトーションスプリング１８が備えられている。なお、トーションスプリング１８の付勢力が作用する範囲は、中間ロック位相Ｐを超えるものでも良く、中間ロック位相Ｐに達しないものであっても良い。

この弁開閉時期制御装置１０は、エンジンＥのクランクシャフト１に設けた出力スプロケット７と、外部ロータ１１のタイミングスプロケット１５Ｓとに亘ってタイミングチェーン８を巻回することで、外部ロータ１１はクランクシャフト１と同期回転する。図面には示していないが、排気側のカムシャフト３の前端にも弁開閉時期制御装置１０と同様の構成の装置が備えられており、この装置に対してもタイミングチェーン８から回転力が伝達される。

図２に示すように、弁開閉時期制御装置１０は、クランクシャフト１からの駆動力により外部ロータ１１が駆動回転方向Ｓに向けて回転する。また、外部ロータ１１に対して内部ロータ１２が駆動回転方向Ｓと同方向へ回転する方向を進角方向Ｓａと称し、この逆方向への回転方向を遅角方向Ｓｂと称する。この弁開閉時期制御装置１０では、相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する際に変位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Ｓｂに変位する際に変位量の増大に伴い吸気圧縮比を低減するようにクランクシャフト１とカムシャフト３との関係が設定されている。

ベーン１７で仕切られた流体圧室Ｃのうち、作動流体としての作動油が供給されることで相対回転位相を進角方向Ｓａに変位させる空間が進角室Ｃａであり、これとは逆に、作動油が供給されることで相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させる空間が遅角室Ｃｂである。ベーン１７が進角方向Ｓａ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位相を最進角位相と称し、ベーン１７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位相を最遅角位相と称する。

内部ロータ１２には進角室Ｃａに連通する進角制御油路２１と、遅角室Ｃｂに連通する遅角制御油路２２と、後述する３つのロック機構に作動油を供給するロック解除油路２３とが形成されている。この弁開閉時期制御装置１０では、エンジンＥのオイルパン１Ａに貯留される潤滑油を作動油（作動流体）として用いており、この作動油が進角室Ｃａまたは遅角室Ｃｂに供給される。

〔弁開閉時期制御装置：ロック機構〕
この弁開閉時期制御装置１０は、中間ロック機構Ｌを備えている。中間ロック機構Ｌは、外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転位相を図２に示す中間ロック位相Ｐにロックし、ロック状態を解除する機能を有する。中間ロック位相Ｐは、相対回転位相が進角方向Ｓａの作動端となる最進角位相と遅角方向Ｓｂの作動端となる最遅角位相との間の所定位相に設定され、低温状態のエンジンＥの始動を良好に行うことができる相対回転位相である。

図２に示すように、中間ロック機構Ｌは、第１ロック部材３１ａと第２ロック部材３１ｂを備えたロック部材３１と、第１凹部３２ａと第２凹部３２ｂを備えた凹部３２と、第１スプリング３３ａと第２スプリング３３ｂを備えたスプリング３３から構成される。第１ロック部材３１ａと第２ロック部材３１ｂはプレート状の同じ大きさの部材で構成され、軸芯Ｘに平行な姿勢で軸芯Ｘ方向に向けて接近・離間できるように外部ロータ１１に対し出退自在に支持されている。第１ロック部材３１ａは第１スプリング３３ａの付勢力により内部ロータ１２の方向に突出し、第２ロック部材３１ｂは第２スプリング３３ｂの付勢力により内部ロータ１２の方向に突出する。

第１凹部３２ａは、内部ロータ１２の外周の軸芯方向に沿って第１ロック部材３１ａの幅よりやや幅広に形成されている。そして、第１凹部３２ａの遅角方向Ｓｂの端部から内部ロータ１２の外周の周方向に沿って連続的に浅い溝が形成されている。第２凹部３２ｂは、内部ロータ１２の外周の軸芯方向に沿って第２ロック部材３１ｂの幅よりやや幅広に形成されている。そして、第２凹部３２ｂの遅角方向Ｓｂの端部から内部ロータ１２の外周の周方向に沿って連続的に浅い溝が形成されている。第１凹部３２ａと第２凹部３２ｂの溝深さは同じである。

図２に示すように、中間ロック位相Ｐでは、第１凹部３２ａと嵌合した第１ロック部材３１ａが第１凹部３２ａの内面の進角方向Ｓａの端部に当接すると共に、第２凹部３２ｂと嵌合した第２ロック部材３１ｂが第２凹部３２ｂの内面の遅角方向Ｓｂの端部に当接している。このように、相対回転位相を中間ロック位相Ｐに拘束（ロック）して、ロック状態を実現する。

〔弁開閉時期制御装置：油路構成〕
図２に示すように、作動油を凹部３２（第１凹部３２ａと第２凹部３２ｂの両方）に給排するロック解除油路２３が内部ロータ１２に形成されている。ロック解除油路２３を介して凹部３２に作動油の供給および排出が行われる。

〔弁開閉時期制御装置の流体制御機構〕
図１に示すように、エンジンＥには、エンジンＥの駆動力でオイルパン１Ａの潤滑油を吸引して作動油として送り出す油圧ポンプ２０を備えている。本実施形態に係る内燃機関制御システムでは、油圧ポンプ２０から吐出された作動油を弁開閉時期制御装置１０の進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの一方を選択して供給する電磁操作型の位相制御弁２４と、油圧ポンプ２０から吐出された作動油をロック解除油路２３に供給する電磁操作型の解除制御弁２５とを備えている。特に、油圧ポンプ２０と、位相制御弁２４と、解除制御弁２５と、作動油が給排される油路とを併せて弁開閉時期制御装置１０の流体制御機構が構成されている。

位相制御弁２４は、制御信号によりスプール位置が変化して、進角ポジションと遅角ポジションと中立ポジションとに切換操作可能な電磁弁として構成されている。つまり、進角ポジションでは、油圧ポンプ２０から吐出される作動油が進角制御油路２１を流通して進角室Ｃａに供給されると共に、遅角室Ｃｂの作動油が遅角制御油路２２から排出される。遅角ポジションでは、油圧ポンプ２０から吐出される作動油が遅角制御油路２２を流通して遅角室Ｃｂに供給されると共に、進角室Ｃａの作動油が進角制御油路２１から排出される。中立ポジションでは、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂのいずれにも作動油の給排はない。なお、位相制御弁２４へ１００％デューティで通電がなされたときには位相制御弁２４は進角ポジションとなり、通電が切断されたときは遅角ポジションとなる。

解除制御弁２５は、ＥＣＵ４０からの制御信号によりアンロックポジションとロックポジションとに切換操作可能な電磁弁として構成されている。つまり、アンロックポジションでは、油圧ポンプ２０から吐出される作動油がロック解除油路２３を流通して凹部３２に供給される。ロックポジションでは、ロック解除油路２３を流通して凹部３２から作動油が排出されることにより、ロック部材３１（第１ロック部材３１ａと第２ロック部材３１ｂの両方）が凹部３２に嵌合可能になる。なお、解除制御弁２５への通電がなされたときは、解除制御弁２５はロックポジションとなり、通電が切断されたときはアンロックポジションとなる。図３に、解除制御弁２５がアンロックポジションになって、弁開閉時期制御装置１０のロックが解除された状態を表す断面図を示す。

〔制御構成〕
図１に示すように、ＥＣＵ４０には、シャフトセンサ１Ｓと、イグニッションスイッチ４３と、アクセルペダルセンサ４４と、ブレーキペダルセンサ４５と、位相検出センサ４６と、油温センサ４７と、水温センサ４８からの信号が入力される。ＥＣＵ４０は、スタータモータＭと、燃料制御装置５と、点火制御装置６のそれぞれを制御する信号を出力すると共に、位相制御弁２４と解除制御弁２５を制御する信号を出力する。

イグニッションスイッチ４３は、内燃機関制御システムを起動させるスイッチとして構成され、ＯＮ操作によりエンジンＥを始動し、ＯＦＦ操作によりエンジンＥを停止させる。アクセルペダルセンサ４４は、アクセルペダル（不図示）の踏み込み量を検出し、ブレーキペダルセンサ４５は、ブレーキペダル（不図示）の踏み込みを検出する。油温センサ４７は、不図示のオイルフィルタ近傍を流通する油温を検出し、水温センサ４８は、エンジンＥの内部を流通する水温を検出する。

機関制御部４１は、イグニッションスイッチ４３の操作に基づいてエンジンＥの始動と停止とを実現する。位相制御部４２は、エンジンＥの稼動時に弁開閉時期制御装置１０による吸気弁のタイミング制御を行い、エンジンＥが停止する際の状況に基づいて弁開閉時期制御装置１０の相対回転位相を設定し、中間ロック機構Ｌによる中間ロック状態への移行を実現する。

〔制御形態〕
次に、本実施形態に係る内燃機関制御システムの制御形態について説明する。なお、エンジンＥの始動から通常運転に至るまでにおける位相制御弁２４の制御、解除制御弁２５の制御、相対回転位相の変位、中間ロック機構Ｌの状態のタイムチャートを図４に示す。

エンジンＥが低温で停止している状態では、相対回転位相は中間ロック機構Ｌにより中間ロック位相Ｐにロックされている。エンジンＥが低温で停止している状態では、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂから作動油が排出されている。また、解除制御弁２５はアンロックポジションになっているが、凹部３２から作動油は排出されている。そして第１凹部３２ａと嵌合した第１ロック部材３１ａが第１凹部３２ａの内面の進角方向Ｓａの端部に当接すると共に、第２凹部３２ｂと嵌合した第２ロック部材３１ｂが第２凹部３２ｂの内面の遅角方向Ｓｂの端部に当接した状態にある。

この状態で、イグニッションスイッチ４３が人為的にＯＮ操作された場合には、機関制御部４１が、スタータモータＭを回転駆動させ、燃料制御装置５による燃焼室への燃料供給を行い、点火制御装置６により点火プラグでの点火を行う。これにより、エンジンＥが始動して、アイドリング運転が開始される。このとき、イグニッションスイッチ４３のＯＮ操作と同時に解除制御弁２５に通電がなされ、解除制御弁２５はロックポジションに切り替わり、中間ロック機構Ｌによる中間ロック位相Ｐの状態が維持される。このように、中間ロック機構Ｌにより相対回転位相を最進角位相と最遅角位相の間の中間ロック位相Ｐに拘束することができるので、エンジンＥを安定して始動させることができる。

位相制御部４２は、位相制御弁２４への通電切断を継続して遅角ポジションを維持し、遅角制御を行う。このとき、油圧ポンプ２０は既に作動しており、作動油を吐出して遅角室Ｃｂへ作動油を供給している。通常スタート制御では、油温が低く且つ粘性が高い状況で、エンジンＥを始動する。アイドリング運転を継続することにより、油温が上昇し粘度も低下する。そして、油温が所定温度に到達したことを油温センサ４７が検出したときには、油温センサ４７の検出信号に基づいて、ＥＣＵ４０は位相保持信号を出力する。なお、所定温度とは、ロック状態が解除されても、ベーン１７に作用する油圧によって相対回転位相を所定の角度範囲内に保持できる温度を指す。詳細は後述する。

位相保持信号に基づき、位相制御部４２は遅角室Ｃｂへの作動油の充填がなされたことを予め決められた所定時間経過したことにより確認した後に、位相制御弁２４に１００％デューティ通電の制御を行う。これにより、スプールが進角ポジションに切り換わり進角室Ｃａへの作動油の供給が開始される。位相制御部４２は、予め決められた所定時間経過後に、進角室Ｃａが作動油で充填されたと判断して位相制御弁２４に５０％デューティの通電を行い、中立ポジションに切り換える。これにより、進角室Ｃａ、遅角室Ｃｂにも作動油が充填された状態で保持される。なお、本実施形態では所定時間の経過により進角室Ｃａ、遅角室Ｃｂの充填を判断したが、油圧センサその他の方法により充填を判断してよいことは言うまでもない。

位相制御弁２４が中立ポジションに切り替わった後、位相制御部４２は解除制御弁２５への通電を遮断する制御を行う。この遮断により、解除制御弁２５はロックポジションからアンロックポジションに切り換えられ、ロック解除油路２３に作動油が供給される。

ロック解除油路２３供給された作動油が凹部３２に供給されることにより、作動油は直接的にロック部材３１に作用してロック部材３１を凹部３２から退出させる。これにより、中間ロック機構Ｌのロック状態が解除され、ロック解除状態になる。このとき、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂには所定の油温以上の作動油が充填された状態で密封保持されているので、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂ内の作動油がベーン１７に作用する油圧により、相対回転位相は中間ロック位相Ｐから仕様で決められた所定の角度範囲内、例えば±３°ＣＡ（クランクアングル）内に保持される。なお、位相制御弁２４により進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとが密封保持された状態（図３に示す中立ポジション）において、進角室Ｃａおよび遅角室Ｃｂの少なくとも１つの室内の作動油が不足した場合には、位相制御部４２は位相制御弁２４を制御することによって不足分を補充する。従って、中間ロック機構Ｌはロック解除状態にあるものの、中間ロック位相Ｐでのアイドリング運転が継続される。なお、ロック解除状態において相対回転位相を中間ロック位相Ｐに保持するとは、相対回転位相が中間ロック位相Ｐから変位しないだけではなく、中間ロック位相Ｐが前述の所定の角度範囲内で変位することも含まれるものとする。

中間ロック機構Ｌがロック解除状態にあって中間ロック位相Ｐが保持されているアイドリング運転から、ドライバーがアクセルを踏み込んで通常運転を行うと直ちに相対回転位相が中間ロック位相Ｐから進角側に変位する。従って、アクセルを踏み込んでから相対回転位相が中間ロック位相Ｐから進角側に変位するまでの間、すなわち車両が加速を始めるまでの間にタイムラグが生じることなく、良好なアクセルレスポンスを得ることができる。

また、油温が所定温度以上になったときに、換言すると、ロック部材３１の誤退出が発生しうる油圧まで油圧が低下する前に、中間ロック位相Ｐを保持したままロック状態を解除するので、エンジンＥの回転による遠心力でロック部材３１がスプリング３３の付勢力に抗して凹部３２から誤退出し、相対回転位相が変位する誤作動を防止することができる。

本実施形態においては、作動油の油温に基づいてＥＣＵ４０が位相保持信号を出力したが、これに限られない。例えば、水温センサ４８が検出した冷却水の水温に基づいてＥＣＵ４０が位相保持信号を出力してもよい。油温センサ４７は限られた車両にのみ搭載されているが、水温センサ４８は全ての車両に搭載されており、作動油の油温と冷却水の水温との間の相関関係から水温に基づいて油温を算出することは容易に可能だからである。

また、エンジンＥの回転数、すなわちクランクシャフト１の回転数に基づいてＣＵ４０が位相保持信号を出力してもよい。エンジンＥの回転数が上昇するとそれに伴い遠心力も増加し、ロック部材３１がスプリング３３の付勢力およびロック部材３１に作用する剪断力に抗して凹部３２から誤退出し、相対回転位相が変位する誤作動が発生する可能性が高まるからである。また、エンジンＥの回転数と油圧ポンプ２０の吐出力は正の相関関係があり、エンジンＥの回転数が上昇すると作動油の進角室Ｃａ、遅角室Ｃｂへの充填が短時間で完了するからである。

２．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。本実施形態の説明においては、第１実施形態と同じ構成の箇所には同じ符号を付し、同様の構成に関する説明は省略する。

図５，６に、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１０の横断面図を示す。図５，６に示すように、弁開閉時期制御装置１０は、ロック解除油路２３と解除制御弁２５を有しておらず、進角制御油路２１により凹部３２へ作動油が給排されている。凹部３２へつながる進角制御油路２１はその一部の流路断面積が小さくなっている。これは、凹部３２への作動油の供給を進角室Ｃａへの供給より遅延させ、進角室Ｃａに作動油が充填された後に、ロック部材３１が凹部３２から退出してロック状態が解除されるようするためである。この後、位相制御弁２４を中立ポジションに切り換える。弁開閉時期制御装置１０がこのような構造であっても、ロック解除の状態で相対回転位相を中間ロック位相Ｐから仕様で決められた所定の角度範囲内に保持することができる。

上述した２つの実施形態は、プレート状のロック部材３１を内部ロータ１２に形成された凹部３２に向かって内部ロータ１２の径方向に沿って出退させるタイプの弁開閉時期制御装置１０であったが、これに限られるものではない。カムシャフト３の軸芯方向に沿ってロック部材３１が出退するピンタイプの弁開閉時期制御装置１０にも適用可能であるのは当然である。ピンタイプの弁開閉時期制御装置１０においては、エンジンＥの回転による遠心力がロック部材３１に付勢力を付与するスプリング３３の付勢力を上回ったときに、ロック部材３１が凹部３２から誤退出し、ロック解除されて相対回転位相が変位するという誤作動の問題は発生しない。

本発明は、内燃機関のクランクシャフトと同期して回転する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を制御する弁開閉時期制御装置に利用することができる。

１ クランクシャフト
３ カムシャフト
１０ 弁開閉時期制御装置
１１ 外部ロータ（駆動側回転部材）
１２ 内部ロータ（従動側回転部材）
１７ ベーン（仕切部）
３１ ロック部材
３２ 凹部
４０ ＥＣＵ（制御部）
Ｃ 流体圧室
Ｃａ 進角室
Ｃｂ 遅角室
Ｅ エンジン（内燃機関）
Ｌ 中間ロック機構
Ｐ 中間ロック位相

Claims (4)

1. 内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転部材と、
   前記駆動側回転部材と同軸上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと同期回転する従動側回転部材と、
   前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とで形成される流体圧室と、
   前記駆動側回転部材および前記従動側回転部材の少なくとも一方に設けられた仕切部で前記流体圧室を仕切ることにより形成される進角室および遅角室と、
   前記駆動側回転部材または前記従動側回転部材のいずれか一方の回転部材に収容され且つ前記駆動側回転部材または前記従動側回転部材のいずれか他方の回転部材に対して出退可能なロック部材と、前記ロック部材が突出したときに嵌合可能となるように前記他方の回転部材に形成された凹部とを有しており、前記ロック部材が突出して前記凹部と嵌合することにより前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相が最遅角位相と最進角位相との間の中間ロック位相に拘束されるロック状態と、前記ロック部材が前記凹部から退出することにより前記拘束が解除されるロック解除状態とに切換え可能な中間ロック機構と、
   前記進角室への作動流体の給排および前記遅角室への前記作動流体の給排を制御する制御部と、を備え、
   前記ロック状態において前記進角室および前記遅角室にある前記作動流体によって前記相対回転位相を所定角度範囲内に保持する制御が可能な位相保持状態であることを表す位相保持信号を前記制御部が出力したときは、前記中間ロック機構を前記ロック解除状態に切り換え且つ前記相対回転位相を前記中間ロック位相に保持する弁開閉時期制御装置。
2. 前記制御部は、前記作動流体の温度が所定温度以上になったときに、前記位相保持信号を出力する請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
3. 前記制御部は、前記内燃機関を冷却する冷却水の温度が所定温度以上になったときに、前記位相保持信号を出力する請求項１または２に記載の弁開閉時期制御装置。
4. 前記制御部は、前記クランクシャフトの回転数が所定回転数以上になったときに、前記位相保持信号を出力する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。

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