JP4534157B2 - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のクランク軸に対して同期回転する第１回転体と、同内燃機関の吸／排気弁を駆動操作するカム軸と一体回転し、且つ、前記第１回転体と相対回転可能な第２回転体と、両回転体どうしの相対回転位相を最進角と最遅角との間にある制御領域内で変更する位相制御手段と、前記相対回転位相を前記最進角と前記最遅角との中間に位置する中間ロック位相に拘束可能なロック機構とを備え、前記ロック機構は、一方の回転体上に突出変位可能に支持されたロック片と、前記ロック片が係止可能なように他方の回転体上に形成された係止溝とを有し、
前記相対回転位相が前記中間ロック位相に対して進角側と遅角側とのいずれの位相にあるかを判定する位相判定機構を備え、前記位相判定機構による判定結果に基づいて、前記内燃機関の停止時または始動時に、前記相対回転位相を前記判定結果と反対の第１方向に変位させる能動ロック操作を実施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としては、本発明に関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記された弁開閉時期制御装置では、相対回転位相を内燃機関の始動に適した中間ロック位相に拘束可能なロック機構が設けられている。すなわち、内燃機関の停止過程中などに、ロック機構のロック片６０ａ，６０Ｂを係止溝６２に係止させることで、相対回転位相を中間ロック位相とすれば、吸／排気弁を開閉操作するためにカム軸に発生する周期的なカム変動トルクによって、両回転体１，２の間に設けられたベーンが振動することが防止され、しかも、両回転体の相対回転位相の調整幅を進角側と遅角側との双方に確保できるので、次回の始動をより円滑なものにできる。

また、特許文献１に記された弁開閉時期制御装置では、アイドリング時の位相は中間ロック位相よりも遅角側にあるという一般な知見に基づき、内燃機関の停止時に、イグニッションオフと同時に位相制御手段によって進角側に制御し、所定の位相まで進角させた所でクランク軸が停止するように制御することで、相対回転位相を中間ロック位相に導く、という制御動作を行っている。

さらに、特許文献１に記された弁開閉時期制御装置では、エンストやフェールが生じたために、相対回転位相を前記所定の位相まで進角させるという上記の基本制御が不成功に終わり、相対回転位相が中間ロック位相よりも進角側と遅角側のどちらかにずれて停止した場合には、この停止位相をＥＣＵなどで判定し、次回の始動時に、判定された停止位相と反対向きに相対回転位相を変位させることで、中間ロック位相まで最短距離で導く能動ロック操作を行っている。

特開２００２−３５７１０５号公報（段落番号００４７〜００５２、図２、図４）

しかし、実車の内燃機関においては、クランク軸の位相とカム軸の位相との間に数度の機械的な誤差が存在している可能性がある。したがって、特許文献１に記された弁開閉時期制御装置では、上述の停止時の制御動作において、位相制御手段が相対回転位相を前記所定の位相まで進角させたはずでも、実際には、その予定位相よりも前記誤差分だけ遅角側または進角側の位相に進角されている虞がある。この場合、相対回転位相をうまく中間ロック位相に導くことができない。
さらに、上述した始動時の制御動作においても、例えば、実際には中間ロック位相よりも僅かに進角側で停止しているにも拘らず、前記誤差に基づき位相判定機構が遅角側で停止との誤った判定を行ったために、相対回転位相を益々進角側に変位させてしまい、中間ロック位相への到達が困難となる虞がある。すなわち、図１０（ａ）に示す従来技術による弁開閉時期制御装置の例では、実際には、相対回転位相が、２つのロック片が同時に係止溝に係止される中間ロック位相よりも僅かに遅角側になっているにも拘らず、前記誤差に基づき位相判定機構が中間ロック位相よりも進角側であると判定した場合、この判定結果に基づく能動ロック操作によって、図１０（ｂ）に示すように、益々大きく遅角側に変位させられてしまい、いつまでも中間ロック位相に到達できないという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術による弁開閉時期制御装置の持つ前述した欠点に鑑み、クランク軸の位相とカム軸の位相との間に幾らかの機械的な誤差が存在している場合でも、相対回転位相をできるだけ早期に中間ロック位相に到達させることの可能な弁開閉時期制御装置を提供することにある。

本発明の第１の特徴構成は、内燃機関のクランク軸に対して同期回転する第１回転体と、同内燃機関のカム軸と一体回転し、且つ、前記第１回転体と相対回転可能な第２回転体と、両回転体どうしの相対回転位相を最進角と最遅角との間にある制御領域内で変更する位相制御手段と、前記相対回転位相を前記最進角と前記最遅角との中間に位置する中間ロック位相に拘束可能なロック機構とを備え、前記ロック機構は、一方の回転体上に突出変位可能に支持されたロック片と、前記ロック片が係止可能なように他方の回転体上に形成された係止溝とを有し、
前記相対回転位相が前記中間ロック位相に対して進角側と遅角側とのいずれの位相にあるかを判定する位相判定機構を備え、前記位相判定機構による判定結果に基づいて、前記内燃機関の停止時または始動時に、前記相対回転位相を前記判定結果と反対の第１方向に変位させる能動ロック操作を実施する弁開閉時期制御装置であって、
前記ロック片は前記一方の回転体上に互いに離間配置された一対のロック片からなり、前記係止溝は前記一対のロック片が共に係入することで前記相対回転位相を前記中間ロック位相に拘束し、
前記係止溝よりも前記ロック片による係止深度の浅い補助係止溝が、前記係止溝の最進角側の端部と最遅角側の端部とから、各々進角側及び遅角側に向かって延設されており、
前記能動ロック操作の実施から所定時間の経過後に、前記相対回転位相を前記第１方向と逆向きの第２方向に変位させる反転ロック操作を実施する点にある。

したがって、本発明の第１の特徴構成による弁開閉時期制御装置では、ロック片が係止され得る位相領域が本来の係止溝よりも最進角側と最遅角側との双方向に補助係止溝の長さ分だけ拡張されているので、イグニッションオフと同時に相対回転位相を前記所定の位相まで進角させた時に、前述の機械的な誤差等に起因して仮にロック片が係止溝よりも僅かに最進角側または最遅角側に位置しても、係止溝よりも最進角側または最遅角側の補助係止溝には係止されることが期待される。すなわち、ロック片が仮に係止溝には係止できなくても補助係止溝には係止されることで、相対回転位相を中間ロック位相に近似した位相範囲内に保持できる。その結果、次回の始動時には、内燃機関に生じる振動によって相対回転位相が変動した時も、ロック片が不用意に更に最進角側または最遅角側に離間した位置へと逃げ出すことなく、係止溝及びその両側の補助係止溝が形成する限られた移動領域内で動き回り、自然と補助係止溝に隣接した係止溝へ変位し、そこに係止される。したがって、複雑な制御や高精度の位相検出センサを設けなくても、始動開始後の比較的早期に中間ロック位相での拘束が実現する。

また、停止時の制御動作が不成功に終わった際に行われる、次回始動時における制御動作でも、ロック片が係止され得る位相領域が本来の係止溝よりも最進角側と最遅角側との双方向に補助係止溝の長さ分だけ拡張されているので、仮に位相判定機構が誤った判定をしても、相対回転位相が中間ロック位相から更に離間した最進角側あるいは最遅角側に変位操作されてしまうことがなく、中間ロック位相に近似した位相範囲内に保持される。そして、その後の内燃機関からの振動によって、ロック片は、係止溝及びその両側の補助係止溝が形成する限られた移動領域内で動き回り、自然と補助係止溝に隣接した係止溝へと変位し、そこに係止されるので、比較的早期に中間ロック位相での拘束が遂行される。

しかも、本発明の第１の特徴構成による弁開閉時期制御装置では、前記能動ロック操作の実施から所定時間の経過後に、前記相対回転位相を前記第１方向と逆向きの第２方向に変位させる反転ロック操作を実施するという特徴構成を有する。

したがって、停止時の制御動作あるいは次回始動時における制御動作で、前記誤差などに起因して、位相判定機構の判定結果とは反対側に位置していたために、位相制御手段によって相対回転位相を中間ロック位相に導く制御動作が成功しなかった場合にも、前記制御動作から所定時間の経過後に、前記相対回転位相を前記第１方向と逆向きの第２方向、すなわち正しい方向に変位させることによって、相対回転位相を中間ロック位相に導くことが可能となる。その結果、停止時の制御動作あるいは次回始動時における制御動作が不成功に終わった場合に、振動に頼って自然に中間ロック位相に変位させる場合に比して、早期に中間ロック位相での拘束が遂行される。
尚、仮に、停止時の制御動作あるいは次回始動時における制御動作で相対回転位相を中間ロック位相に導く制御動作が成功している場合においても、この所定時間の経過後の反転ロック操作は何らの障害とならないため、特に、相対回転位相を中間ロック位相に導く制御動作の不成功を検出するための未拘束検出機構等を設ける必要はない。

本発明の第２の特徴構成は、前記ロック片を前記係止溝および前記補助係止溝の底面に向けて付勢する付勢手段が設けられており、前記補助係止溝の底面が、前記係止溝に向かって次第に深度を増す傾斜面となっている点にある。

本構成であれば、内燃機関の停止時あるいは始動時において、補助係止溝の底面に押し付けられているロック片が、内燃機関からの振動などによって、傾斜面に沿ってより深度の増す側、すなわち係止溝の側に積極的に移動しようとするので、補助係止溝の底面が深度一定の非傾斜面とする場合より早期に中間ロック位相での拘束が遂行される。

以下に本発明による最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本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である。図２は、図１に示された弁開閉時期制御装置に設けられた流体制御弁（ＯＣＶ）の作動構成を示す図である。また、図３〜図７は、弁開閉時期制御装置の各作動状態における図１のＡ−Ａ断面図である。図８は、内燃機関の始動から、通常運転を経て、内燃機関の停止に至る一連の行程に対応した、内燃機関回転数と弁開閉時期制御装置の相対回転位相の変化を示すタイミング図である。

図１〜図７に示すように、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置は、エンジン（内燃機関）のクランクシャフト（図示せず）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１（第１回転体）と、外部ロータ１に対して相対回転可能に同軸に配置され、弁開閉用のカム軸３と一体回転する従動側回転部材としての内部ロータ２（第２回転体）とを備えて構成されている。外部ロータ１と内部ロータ２との間には、流体圧室４０が形成されており、この流体圧室４０は、内部に配置されるベーン５によって遅角室４２と進角室４３とに仕切られている。そして、流体が供給されることによって遅角室４２の容積が増大すると、外部ロータ１に対する内部ロータ２の相対回転位相が遅角側に変位し、進角室４３の容積が増大すると、同相対回転位相が進角側に変位する。

尚、外部ロータ１は、内部ロータ２に対して所定の相対回転位相の範囲内で相対回転可能に外装され、互いにネジ等で連結されたフロントプレート２２とリアプレート２３とからなり、リアプレート２３の外周にはタイミングスプロケット２０が一体的に設けられている。
タイミングスプロケット２０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、タイミングベルト等の動力伝達部材２４が架設されている。

エンジンのクランクシャフトが回転駆動されると、動力伝達部材２４を介してタイミングスプロケット２０に回転動力が伝達されるので、タイミングスプロケット２０を備えた外部ロータ１が図３などに示す回転方向Ｓに沿って回転駆動し、更には、内部ロータ２が回転方向Ｓに沿って回転駆動してカム軸３が回転し、カム軸３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。
また、弁開閉時期制御装置には、相対回転位相を内燃機関の始動に適した中間ロック位相に拘束するロック機構６が設けられている。中間ロック位相は、最進角と最遅角との中間に位置する。

尚、前記エンジンには現在のクランク角を検出するセンサとカム軸の角度位相を検出するセンサとが設けられており、本発明に係る弁開閉時期制御装置を制御するＥＣＵ９（電子制御ユニット）は、これらのセンサの検出結果から外部ロータ１と内部ロータ２の間の相対位相を検出し、相対回転位相が中間ロック位相に対して進角側と遅角側とのいずれの位相にあるかを判定する位相判定機構を構成している。
また、ＥＣＵ９はそのメモリ内に、エンジンの運転状態に応じた最適の相対回転位相を格納・記憶しており、別途検出される運転状態（エンジン回転数、冷却水温など）に対して、最適の相対回転位相が認識できるように構成されている。したがって、ＥＣＵ９は、その時のエンジンの運転状態に適合した最適の相対回転位相になるように、相対回転位相を制御する制御指令を生成及び出力する。更に、このＥＣＵ９には、イグニッションキーのＯＮ／ＯＦＦ情報、エンジン油温を検出する油温センサからの情報等が取りこまれるように構成されている。
以下、本発明に係る弁開閉時期制御装置の構成について具体的に説明する。

（流体圧室４０）
図３に示すように、外部ロータ１には、径内方向に突出するシューとして機能する複数の突部４が、回転方向に沿って互いに離間して並設されている。そして、外部ロータ１の隣接する突部４の夫々の間には、前述した流体圧室４０が形成されている。
内部ロータ２の外周部の、各流体圧室４０に対面する個所にはベーン溝４１が形成されており、このベーン溝４１には、流体圧室４０の内部を相対回転方向（図３の矢印Ｓ１及びＳ２方向）に沿って互いに隣接した進角室４３と遅角室４２とに仕切るベーン５が、径方向に沿って摺動可能に支持されている。
進角室４３は内部ロータ２に形成された進角通路１１に連通し、遅角室４２は内部ロータ２に形成された遅角通路１０に連通している。そして、遅角通路１０及び進角通路１１は、後述する油圧回路７に接続されている。

流体圧室４０（進角室４３及び遅角室４２）への流体の供給及び排出は、スプール式のＯＣＶ（流体制御弁）７６を介して行われる。図２に示すように、ＯＣＶ７６は、進角室４３へ流体を供給可能で、且つ、遅角室４２から流体を排出可能な第１状態Ｗ１と、進角室４３へ流体を供給可能であり且つ遅角通路を閉鎖する第２状態Ｗ２と、進角通路及び遅角通路の両方を閉鎖して、進角室４３及び遅角室４２の両方への流体の供給を停止する第３状態Ｗ３と、進角通路を閉鎖し且つ遅角室４２へ流体を供給可能な第４状態Ｗ４と、進角室４３から流体を排出可能であり且つ遅角室４２へ流体を供給可能な第５状態Ｗ５との間でスプール位置を切換制御することで、進角室４３及び遅角室４２への流体の供給量及び排出量を調節可能である。

具体的には、ＥＣＵ９がＯＣＶ７６に設けられたリニアソレノイド（不図示）への通電量を制御することで、ＯＣＶ７６のハウジング内に摺動可能に支持されたスプールの位置が前記リニアソレノイドによって図の左右方向で調節される。但し、図２において、Ｄｕｔｙ０％からＤｕｔｙ５０％へとスプール位置が移行するのに応じて、進角通路への開度は徐々に減少する。同様に、Ｄｕｔｙ１００％からＤｕｔｙ７５％へとスプール位置が移行するのに応じて、遅角通路への開度は徐々に減少する。

ロック機構６への流体の供給及び排出は、ＯＣＶ７６とは別のＯＳＶ（流体切換弁）７７を用いて行われる。ＯＳＶ７７は、進角室４３及び遅角室４２への流体の供給及び排出とは別に、ロック機構６への流体の供給及び排出を行って、相対回転位相の中間位相状態におけるロック及びロック解除を行う。すなわち、後述するロック片６０Ａ，６０Ｂのロック凹部６２への係入操作が、ＯＣＶ７６による進角油圧経路及び遅角油圧経路の油圧制御とは独立したＯＳＶ７７によって行われるため、エンジン停止直後の油圧が不安定となる状態においても、ロック片６０Ａ，６０Ｂをロック凹部６２に確実に係合させ易い。

（油圧回路）
図１〜図７に示すように、油圧回路７は、進角通路１１及び遅角通路１０を介して進角室４３及び遅角室４２の一方若しくは両方に対する作動油としてのエンジンオイルの給／排出を実行することで、ベーン５の流体圧室４０での位置を変更して、外部ロータ１に対する内部ロータ２の相対回転位相を最進角位相（進角室４３の容積が最大となる時の相対回転位相）と最遅角位相（遅角室４２の容積が最大となる時の相対回転位相）との間で変位調整可能な位相制御手段として機能する。
具体的には、油圧回路７は、図１に示すように、エンジンの駆動力で駆動し、作動油又は後述のロック油となるエンジンオイルをＯＣＶ７６及びＯＳＶ７７側に供給するポンプ７０を備えており、ＥＣＵ９からの制御指令に伴って、ポンプ７０の作動、非作動が制御される。

ＯＣＶ７６は、この油圧回路７のポンプ７０より下流側で、進角室４３及び遅角室４２の上流側に設けられている。他方、ＯＳＶ７７は、ポンプ７０より下流側で、ロック凹部６２に通じるロック油通路６３の上流側に設けられている。ポンプ７０は、エンジンオイルを貯留するオイルパン７５と接続されている。
この油圧回路７において、進角通路１１及び遅角通路１０がＯＣＶ７６の所定のポートに接続され、ロック油通路６３がＯＣＶ７６の所定のポートに接続されている。

（付勢機構）
図１に示すように、内部ロータ２と外部ロータ１との間には、両ロータ１，２の相対回転位相を進角側に付勢する付勢機構としてのトーションスプリング８が設けられている。
このトーションスプリング８は、例えば図３において、内部ロータ２を外部ロータ１に対してＳ２で示す方向（進角側）に付勢する。これによって、カム軸３と一体回転する内部ロータ２の相対位相が、カム軸３がバルブスプリングから受ける抵抗のために、外部ロータ１の回転に対し、遅れがちになるのを解消する役目を果たす。

（ロック機構６及びロック油室）
図３に示すように、ロック機構６は、外部ロータ１に設けられた遅角用ロック部６Ａ及び進角用ロック部６Ｂと、内部ロータ２の最外周面２Ａの一部に形成されたロック凹部６２とを備える。遅角用ロック部６Ａ及び進角用ロック部６Ｂは、外部ロータ１上に径方向に摺動変位可能に支持された各ロック片６０Ａ，６０Ｂ、および、各ロック片６０Ａ，６０Ｂを径方向内向きに突出付勢するバネ６１を有する。
本発明による弁開閉時期制御装置の特徴として、ロック凹部６２は、従来技術のように、単に内部ロータ２の周方向に長さを備え、ロック片６０Ａ，６０Ｂが係入される一段の溝ではなく、図４に示すように、本来のロック機能を果たすための係止溝６２Ｍと、係止溝６２Ｍよりもロック片６０Ａ，６０Ｂによる係止深度の浅い補助係止溝６２ａ，６２ｂとを備えた二段状の溝である。補助係止溝６２ａ，６２ｂは係止溝６２Ｍの最進角側の端部と最遅角側の端部とから各々進角側及び遅角側に向かって延設されており、周方向の長さは極僅かである。また、ロック片６０Ａ，６０Ｂの先端が押し当てられる係止溝６２Ｍおよび補助係止溝６２ａ，６２ｂの底面は、内部ロータ２の最外周面２Ａと略平行に延びている。
尚、ロック片６０Ａ，６０Ｂの形状としては、プレート形状、ピン形状などを適宜採用することができる。

遅角用ロック部６Ａは、遅角用ロック片６０Ａをロック凹部６２（係止溝６２Ｍまたは補助係止溝６２ａ，６２ｂ）内に係入させることで、内部ロータ２が外部ロータ１に対して中間ロック位相から遅角側（図３においてＳ１で示す方向）へ相対回転することを阻止する。他方、進角用ロック片６Ｂは、進角用ロック片６０Ｂをロック凹部６２内に係入させることで、内部ロータ２が外部ロータ１に対して中間ロック位相から進角側（図３においてＳ２で示す方向）へ相対回転することを阻止する。即ち、遅角用ロック部６Ａまたは進角用ロック部６Ｂのいずれか一方が、ロック凹部６２内に係入している状態にあっては、遅角側または進角側の何れか一方への位相変更が規制され、他方への位相変更は許容される。

ロック凹部６２の中でも補助係止溝６２ａ，６２ｂよりも深い係止溝６２Ｍの幅は、遅角用ロック片６０Ａと進角用ロック片６０Ｂとの、互いに内部ロータ２の周方向に離間した側面どうしの距離と略一致させてある。したがって、図３および図４に示すように、遅角用ロック片６０Ａ及び進角用ロック片６０Ｂの両方を同時に係止溝６２Ｍに係入させることで、両ロータ１，２の相対回転位相を、実質的に幅を持たない中間ロック位相に拘束する、所謂ロック状態とすることができる。
他方、係止溝６２Ｍよりもロック片６０による係止深度の浅い補助係止溝６２ａ，６２ｂは、係止溝６２Ｍに係入されなかったロック片６０Ａ，６０Ｂを補助係止溝６２ａ，６２ｂに係止させることで、両ロータ１，２の相対回転位相をロック状態としないまでも、中間ロック位相に近接した位相範囲内に保持する役目を果たす。

尚、ロック凹部６２は内部ロータ２に形成されたロック油通路６３に連通しており、ロック油通路６３は油圧回路７のＯＣＶ７６における所定のポートに接続されている。
したがって、油圧回路７は、ロック油通路６３を介して、ロック凹部６２にロック油としてのエンジンオイルを給／排出することが可能であり、ＯＣＶ７６からロック凹部６２にロック油が供給されると、図５に示すように、ロック凹部６２に係入していた一対のロック片６０Ａ，６０Ｂは、ロック片６０Ａ，６０Ｂの先端が内部ロータ２の最外周面２Ａよりも僅かに径方向外側に位置するまで外部ロータ１側に引退して、両ロータ１，２のロック状態が解除され、相対回転が可能な状態になる。

本発明の弁開閉時期制御装置では、前述した、相対回転位相が中間ロック位相に対して進角側と遅角側とのいずれの位相にあるかを判定する位相判定機構による判定結果に基づいて、内燃機関の停止時に、相対回転位相を位相判定機構の判定結果と反対の第１方向に変位させる能動ロック操作を実施することができる。
以下に、エンジンの始動時および停止時になされる本発明の弁開閉時期制御装置の制御動作について説明する。
図８は、エンジンの始動から、通常運転を経て、エンジンの停止に至る一連の行程に対応した、エンジン回転数と弁開閉時期制御装置の相対回転位相の変化を示すタイミング図である。

（始動制御）
図８に示すように、イグニッションキーがＯＮ操作される時刻ｔ０以前では、相対回転位相は、後述する停止制御の結果、ロック機構６によって中間ロック位相に拘束されたロック状態にある。また、ＯＣＶ７６による進角室４３及び遅角室４２に対する作動油の給／排出は停止されている。
そして、時刻ｔ０においてイグニッションキーのＯＮ操作によりエンジンの始動が指令されると、時刻ｔ１から時刻ｔ２までセルモータによるクランキングが実施される。時刻ｔ２からエンジンが始動し、進角室４３及び遅角室４２への作動油の供給が可能となる。また、ＥＣＵ９は、ロック油を排出する状態にＯＳＶ７７を作動させる結果、ロック機構６はロック状態のまま維持されるので、進角室４３及び遅角室４２の容積は変化せず、時刻ｔ２から進角室４３と遅角室４２とに作動油を満たすことができる。

次に、ＥＣＵ９は、時刻ｔ３にてロック油路にロック油を供給するようにＯＳＶ７７を作動させ、その結果、時刻ｔ４にてロック解除が行われる。図５には、ロック解除された状態が示されている。尚、ロック機構６がロック解除された時には既に進角室４３及び遅角室４２への作動油の充填が終了しているので、ロック解除後は即座に相対回転位相の制御を開始できる。
時刻ｔ５以降、ＥＣＵ９は、進角室４３及び遅角室４２に対する作動油の供給を適宜行って、相対回転位相を調整し、通常運転が開始される。

（停止制御）
次に、エンジンの停止時になされる本発明の弁開閉時期制御装置の制御動作について説明する。
図８のアイドリング期間中の時刻ｔ７においてイグニッションキーのＯＦＦ操作によりエンジンの停止が指令されると、クランキング回転数が０ｒｐｍに向かって低下し始める。このクランキング低下過程で、以下に示す能動ロック操作が行われる。
具体的には、イグニッションＯＦＦの信号入力に基づいて、ＥＣＵ９は、ＯＳＶ７７をロック油が排出される状態に作動させる結果、ロック機構６のロック片６０Ａ，６０Ｂはバネ６１によって径方向内向きに突出付勢される。また、ＥＣＵ９は、このＯＳＶ７７を作動させる操作と同時に、位相判定機構によって内部ロータ２の外部ロータ１に対する相対回転位相を検出し、その検出結果と反対側に相対回転位相を変位させるべくＯＣＶ７６を操作する。以下、具体的な状況に応じて、制御動作の説明を行う。

先ず、イグニッションのＯＦＦ操作は、図８に示すように、エンジンがアイドリング状態（時刻ｔ６〜時刻ｔ７）にある時に実施されることが一般的であり、アイドリング状態では、図６に示すように、相対回転位相が最遅角付近にある可能性が高い。したがって、通常は、ＥＣＵ９の位相判定機構は、相対回転位相が中間ロック位相よりも遅角側にあることを誤らずに検出でき、その検出結果と反対側である進角側（矢印Ｓ２の方向）に相対回転位相を変位させる能動ロック操作を実施する。すなわち、ここでは、ＯＣＶ７６を第１状態Ｗ１へと作動させることで、進角室４３へ流体を供給し、遅角室４２から流体を排出する。この進角変位によって、既に係止溝６２Ｍの内部に係入されている進角用ロック片６０Ｂが係止溝６２Ｍの遅角側端部に突き当たる。これと同時に、初め補助係止溝６２ａの底面に押し付けられていた遅角用ロック片６０Ａも、係止溝６２Ｍに係入されて、係止溝６２Ｍの進角側端部に略接当した状態となるため、クランクが完全に停止する時刻ｔ９より以前の時間ｔ８において、中間ロック位相（図３に示す状態）に到達する。この能動ロック操作から数秒間の所定時間経過後に、能動ロック操作とは反対向きの遅角側に変位させる反転ロック操作を実施するが、一対のロック片６０Ａ，６０Ｂは既に係止溝６２Ｍに係止されているため、中間ロック位相の維持状態に影響はない。

他方、クランク軸とカム軸３との間の機械的誤差などに起因する何らかの原因で、位相判定機構が、図６に示す相対回転位相を、最遅角付近ではなく、中間ロック位相よりも進角側にあると誤検出した場合、ＥＣＵ９は検出結果に基づいて、相対回転位相を検出結果と反対側である遅角側（矢印Ｓ１の方向）に変位させようとする能動ロック操作を実施する。すなわち、ここでは、ＯＣＶ７６を第５状態Ｗ５へと作動させることで、遅角室４２へ流体を供給し、進角室４３から流体を排出させる。しかし、既に遅角用ロック片６０Ａが補助係止溝６２ａに係入されているため、相対回転位相が更に遅角側に変位されることはない。そして、この能動ロック操作から数秒間の所定時間経過後、能動ロック操作とは反対向きの進角側に変位させる反転ロック操作を実施する。この反転ロック操作の結果、既に係止溝６２Ｍの内部に係入されている進角用ロック片６０Ｂが係止溝６２Ｍの遅角側端部に突き当たる。これと同時に、初め補助係止溝６２ａの底面に押し付けられていた遅角用ロック片６０Ａも、係止溝６２Ｍに係入されて、係止溝６２Ｍの進角側端部に略接当した状態となることで、結局は図３に示す中間ロック位相に到達する。

今度は、エンジンがアイドリング状態にない時にイグニッションのＯＦＦ操作がなされた場合など、図７に示すように、相対回転位相が中間ロック位相よりも進角側にある状態で停止指令が出された場合を考える。
この場合、位相判定機構が、相対回転位相が図７に示す通りに、中間ロック位相よりも進角側にあることを誤らずに検出できた場合、その検出結果と反対側である遅角側（矢印Ｓ１の方向）に相対回転位相を変位させる能動ロック操作を実施する。すなわち、ここでは、ＯＣＶ７６を第５状態Ｗ５へと作動させることで、遅角室４２へ流体を供給し、進角室４３から流体を排出させる。この遅角変位によって、既に係止溝６２Ｍの内部に係入されている遅角用ロック片６０Ａが係止溝６２Ｍの進角側端部に突き当たる。これと同時に、初め補助係止溝６２ｂの底面に押し付けられていた進角用ロック片６０Ｂも、係止溝６２Ｍに係入されて、係止溝６２Ｍの遅角側端部に略接当した状態となることで、時間ｔ８において、自動的に図３と同じ中間ロック位相に到達する。この能動ロック操作から数秒間の所定時間経過後に、能動ロック操作とは反対向きの進角側に変位させる反転ロック操作を実施するが、一対のロック片６０Ａ，６０Ｂは既に係止溝６２Ｍに係止されているため、中間ロック位相の維持状態に影響はない。

他方、クランク軸とカム軸３との間の機械的誤差などに起因する何らかの原因で、位相判定機構が、図７に示す相対回転位相を、中間ロック位相よりも遅角側にあると誤検出した場合、ＥＣＵ９は検出結果に基づいて、相対回転位相を検出結果と反対側である進角側（矢印Ｓ２の方向）に変位させようとする能動ロック操作を実施する。すなわち、ここでは、ＯＣＶ７６を第１状態Ｗ１へと作動させることで、進角室４３へ流体を供給し、遅角室４２から流体を排出する。しかし、既に進角用ロック片６０Ｂが補助係止溝６２ｂに係入しているため、進角用ロック片６Ｂは補助係止溝６２ｂの遅角側端部に突き当たり、相対回転位相が大きく進角側に変位されることはない。そして、この能動ロック操作から数秒間の所定時間経過後、能動ロック操作とは反対向きの遅角側に変位させる反転ロック操作を実施する。この反転ロック操作の結果、既に係止溝６２Ｍの内部に係入されている遅角用ロック片６０Ａが係止溝６２Ｍの進角側端部に突き当たる。これと同時に、初め補助係止溝６２ｂの底面に押し付けられていた進角用ロック片６０Ｂも、係止溝６２Ｍに係入されて、係止溝６２Ｍの遅角側端部に略接当した状態となることで、比較的短時間で中間ロック位相に到達する。

上記のいずれの場合も、停止制御の過程内で最終的には中間ロック位相に達しているので、次回の始動時には中間ロック位相にするための位相制御を行う必要はない。
尚、各補助係止溝６２ａ，６２ｂの周長さ（角度範囲）は、位相の機械的誤差から求めた所定の長さを僅かに上回る寸法に設定されている。

〔別実施形態〕
〈１〉図９に例示する実施形態では、上記の実施形態と異なり、ロック片６０Ａ，６０Ｂの先端が押し当てられる補助係止溝８２ａ，８２ｂの底面が、内部ロータ２の最外周面２Ａと略平行に延びた形状ではなく、隣接する係止溝６２Ｍに向かって次第に深度を増す平坦な傾斜面とされている。この傾斜のために、補助係止溝８２ａ，８２ｂに一度係入されたロック片６０Ａ，６０Ｂは、係止溝６２Ｍの方向に容易に移動する。

〈２〉上記の実施形態では、能動ロック操作に引き続いて反転ロック操作を実施する制御を説明したが、反転ロック操作は必ずしも行う必要はない。すなわち、補助係止溝は僅かな長さしか持たないので、能動ロック操作ではロック片が係止溝に係入されない場合でも、反転ロック操作を行うまでもなく、次回始動時にエンジンに生じる振動で自然にロック片が補助係止溝から落下して、係止溝に係入され、中間ロック位相に達することが十分に期待できる。

本発明は、内燃機関のクランク軸とカム軸との間に僅かな機械的な位相誤差が存在しても、相対回転位相が早期に中間ロック位相に到達し易い弁開閉時期制御装置として利用できる。

本発明による弁開閉時期制御装置の全体構成を示す破断断面図 流体制御弁（ＯＣＶ）の作動構成を示す略図 弁開閉時期制御装置の一つの作動状態における図１のＡ−Ａ断面図 図３に示された弁開閉時期制御装置のロック機構付近を示す部分拡大図 図３とは異なる作動状態におけるＡ−Ａ断面図 図３と更に異なる作動状態におけるＡ−Ａ断面図 更に異なる作動状態におけるＡ−Ａ断面図 内燃機関回転数と弁開閉時期制御装置の相対回転位相の変化を示すタイミング図 別実施形態による弁開閉時期制御装置のロック機構付近を示す部分拡大図 従来技術による弁開閉時期制御装置のロック機構付近を示す部分拡大図

符号の説明

Ｓ１ 遅角側
Ｓ２ 進角側
１ 外部ロータ（第１回転体）
２ 内部ロータ（第２回転体）
３ カム軸
５ ベーン
６ ロック機構
６Ａ 遅角用ロック部
６Ｂ 進角用ロック部
７ 油圧回路
９ ＥＣＵ（位相制御機構）
１０ 遅角通路
１１ 進角通路
２０ タイミングスプロケット
４０ 流体圧室（位相制御機構）
４２ 遅角室
４３ 進角室
６０Ａ 遅角用ロック片
６０Ｂ 進角用ロック片
６２ ロック凹部
６２Ｍ 係止溝
６２ａ，６２ｂ 補助係止溝
６３ ロック油通路
７０ ポンプ
７６ ＯＣＶ（位相制御機構）
７７ ＯＳＶ

Claims (2)

1. 内燃機関のクランク軸に対して同期回転する第１回転体と、同内燃機関のカム軸と一体回転、且つ、前記第１回転体と相対回転可能な第２回転体と、両回転体どうしの相対回転位相を最進角と最遅角との間にある制御領域内で変更する位相制御手段と、前記相対回転位相を前記最進角と前記最遅角との中間に位置する中間ロック位相に拘束可能なロック機構とを備え、前記ロック機構は、一方の回転体上に突出変位可能に支持されたロック片と、前記ロック片が係止可能なように他方の回転体上に形成された係止溝とを有し、
   前記相対回転位相が前記中間ロック位相に対して進角側と遅角側とのいずれの位相にあるかを判定する位相判定機構を備え、前記位相判定機構による判定結果に基づいて、前記内燃機関の停止時または始動時に、前記相対回転位相を前記判定結果と反対の第１方向に変位させる能動ロック操作を実施する弁開閉時期制御装置であって、
   前記ロック片は前記一方の回転体上に互いに離間配置された一対のロック片からなり、前記係止溝は前記一対のロック片が共に係入することで前記相対回転位相を前記中間ロック位相に拘束し、
   前記係止溝よりも前記ロック片による係止深度の浅い補助係止溝が、前記係止溝の最進角側の端部と最遅角側の端部とから、各々進角側及び遅角側に向かって延設されており、
   前記能動ロック操作の実施から所定時間の経過後に、前記相対回転位相を前記第１方向と逆向きの第２方向に変位させる反転ロック操作を実施する弁開閉時期制御装置。
2. 前記ロック片を前記係止溝および前記補助係止溝の底面に向けて付勢する付勢手段が設けられており、前記補助係止溝の底面が、前記係止溝に向かって次第に深度を増す傾斜面となっている請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。

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