JP5246528B2 - 弁開閉時期制御装置及び弁開閉時期制御機構 - Google Patents

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及び弁開閉時期制御機構に関する。

従来より、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を所定の位相（ロック位相）に保持するためのロック機構とは別に、従動側回転部材に形成された規制凹部と、駆動側回転部材に配設され、規制凹部に対して出退可能な規制部材とからなる規制機構を備えた弁開閉時期制御装置が知られている。

例えば、特許文献１に記載されている係合ピン９１（規制部材）と係合溝２８（規制凹部）とからなる規制機構がある。このような構成により、従動側回転部材の駆動側回転部材に対する相対回転位相を一定範囲に規制してから、ロック機構を動作させることができるので、ロック状態をより容易に達成できる利点がある。

又、特許文献１に記載の弁開閉時期制御装置は、エンジン始動時に相対回転位相がロック位相でない場合に、進角室及び遅角室から流体を排出する構成をとっている。この構成は、エンジン始動直後に従動側回転部材を駆動側回転部材に対して積極的に相対回転できる状態として、その回転中にロック状態を実現しようというものである。

特許第３９１８９７１号公報

しかし、特許文献１に記載の弁開閉時期制御装置においては、エンジン始動直後に進角室及び遅角室から流体を排出するために、専用の切換弁１１０を設けている。このため、弁開閉時期制御装置の搭載性の低下やコストの上昇を招来するおそれがある。又、エンジン始動時にロック状態を実現するとなると、速やかに運転状態に移行できないおそれがあるので、エンジン終動前にロック状態を実現できる構成が望ましい。更に、このような流体を排出してロックするロック機構を、エンジン停止時に実施しようとすると、流体が排出される一方で、従動側回転部材及び駆動側回転部材の回転数も急激に低下し、確実なロックが行われない可能性もあった。

本発明は上記実情に鑑み、エンジン作動中に規制機構及びロック機構を制御することにより、エンジン終動前に速やかにロック状態を実現するとともに、規制機構及びロック機構を制御するための専用の切換弁を不要とする弁開閉時期制御装置及び弁開閉時期制御機構を提供することを目的とする。

本発明に係る弁開閉時期制御装置の第１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、前記駆動側回転部材に対して同軸上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに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た流体圧室と、前記流体圧室を進角室と遅角室とに仕切るよう前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材のうち少なくとも一方に設けられた仕切部と、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材のうち何れか一方の回転部材に配置されるとともに、何れか他方の回転部材に対して出退可能な規制部材と、前記他方の回転部材に形成され、前記規制部材が突入して、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を最進角位相及び最遅角位相のうち何れか一方から所定位相までの範囲に規制する規制凹部と、前記規制部材を設けた前記一方の回転部材に配置されるとともに、前記他方の回転部材に対して出退可能なロック部材と、前記他方の回転部材に形成され、前記ロック部材が突入して、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を前記所定位相にロックするロック凹部と、前記規制部材と前記ロック部材との間に形成した連通流路と、前記規制部材を前記規制凹部に突入させる流体を供給する付勢流路と、を備え、前記連通流路に流体を供給して、前記ロック部材によるロックを解除し、前記規制部材による規制を解除する第１状態と、前記連通流路に流体を供給せず且つ前記付勢流路に流体を供給して、前記規制部材を規制し、前記ロック部材によるロックを解除する第２状態と、前記連通流路及び前記付勢流路に流体を供給せずに、前記規制部材を規制し、前記ロック部材をロックする第３状態と、に切換可能に構成されている点にある。

本特徴構成によると、連通流路への流体の供給の有無と付勢流路への流体の供給の有無とによって、第１状態、第２状態及び第３状態に切り換えることができる。例えば、連通流路及び付勢流路への流体の供給を、進角制御と遅角制御との切り換えによって行うこととすれば、規制機構及びロック機構を制御するための専用の切換弁が不要となり、搭載性やコスト面において好適な弁開閉時期制御装置を提供することができる。

更に、本特徴構成によれば、付勢流路に流体を供給することにより規制部材を規制凹部に速やかに突入させることが可能となるので、想定したタイミングで規制部材を規制凹部に突入させて第２状態、ひいては第３状態を実現することが容易となる。その結果、速やかにエンジンを終動させることが可能となる。

第２特徴構成は、前記連通流路は、前記進角室及び前記遅角室のうち何れか一方と連通して流体が供給され、前記付勢流路は、前記進角室及び前記遅角室のうち何れか他方と連通して流体が供給される点にある。

以下、連通流路は進角室と連通して流体が供給され、付勢流路は遅角室と連通して流体が供給されるものとする。この場合、本特徴構成によれば、ロック部材によるロックを解除し、規制部材による規制を解除する第１状態において遅角制御を行うと、規制部材を規制し、ロック部材によるロックを解除する第２状態に移行する。この時、付勢流路により規制部材を規制凹部に速やかに突入させることができる。

そして、第２状態を維持したまま、ロック部材が所定位相に位置するように進遅角制御すると、規制部材を規制し、ロック部材をロックする第３状態に移行させることができる。即ち、進遅角制御を適切に行うことにより第３状態を実現することができるので、仮に第３状態への移行に失敗したとしても、エンジン終動前に繰り返し第３状態への移行制御を行うことができるので確実に第３状態を実現することができる。

第３特徴構成は、前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方と連通し、前記規制部材の規制を解除する流体を供給する規制解除流路と、前記進角室及び前記遅角室のうち前記他方と連通し、前記ロック部材のロックを解除する流体を供給するロック解除流路と、を備えた点にある。

本特徴構成によれば、規制解除流路は進角室と連通して流体が供給され、ロック解除流路は遅角室と連通して流体が供給される。従って、第３状態において遅角制御を行うと、ロック解除流路に流体が供給され第２状態に移行する。次に、第２状態において進角制御を行うと、規制解除流路に流体が供給されるとともに、連通流路にも流体が供給され第１状態に移行する。即ち、エンジン始動時に第１状態に移行する際にも、規制機構及びロック機構を制御するための専用の切換弁が不要となり、移行に失敗した場合にも再度制御を繰り返すことにより、確実に第１状態を実現できる。

第４特徴構成は、前記規制解除流路は、前記規制部材が前記規制凹部に突入している状態で、前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方と連通し、前記規制部材の規制を解除する流体を供給する規制時連通路と、前記規制部材が前記規制凹部から退出している状態で、前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方と連通し、前記規制部材の規制を解除する流体を供給する解除時連通路と、を備えた点にある。

本特徴構成によると、規制部材が規制凹部から退出している時に規制状態を解除する流体を供給する解除時連通路が、規制部材が規制凹部に突入している時に規制状態を解除する流体を供給する規制時連通路とは別に設けられている。従って、何れの連通路により規制状態を解除する流体を供給するかによって、制御に多様性を持たせることができ、より制御性を向上させることができる。

第５特徴構成は、前記規制時連通路は、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とが前記所定位相にある状態から、最進角位相及び最遅角位相の何れか一方の位相に向かって予め設定した位相以内にある時、前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方と非連通となるように構成されている点にある。

本特徴構成によると、規制部材が規制凹部の所定位相側の一定範囲にある時に、規制部材が規制凹部から退出しなくなる。このため、所定位相近傍で第２状態から第３状態への移行制御を行っている時に、規制部材による規制が解除されることがなく、第３状態への移行をより確実に行うことができる。

第６特徴構成は、前記進角室及び前記遅角室のうち前記他方に流体を供給する流路又は前記付勢流路の最小断面積が、前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方に流体を供給する流路の最小断面積よりも大きくなるように構成されている点にある。

本特徴構成によると、進角制御により連通流路に流体を供給し、規制部材を規制凹部から退出させる場合に、付勢流路から遅角室を介して流体が排出されやすくなる。従って、付勢流路から供給された流体による残圧により規制部材が規制凹部から退出し難くなるということがなく、速やかに第２状態から第３状態に移行することができる。

本発明に係る弁開閉時期制御機構の特徴構成は、第１特徴構成から第６特徴構成の何れかを備えた弁開閉時期制御装置と、前記弁開閉時期制御装置に流体を供給するポンプと、前記進角室及び前記遅角室のうち何れに流体を供給するかを切り換える進遅角制御弁と、前記ポンプと前記進遅角制御弁との間に、前記ポンプの側への流体の流れを禁止する逆止弁と、を備えた点にある。

進角制御により規制時連通路に流体を供給し、規制部材を規制凹部から退出させる場合に、進角室における流体圧の上昇はカムトルクの影響を受け、変動するのが一般的である。この時、進角室の流体圧の変動下限値が遅角室の流体圧よりも小さくなってしまうと、付勢流路により供給される流体圧により規制部材が円滑に規制凹部から退出できない場合がある。本特徴構成によると、逆止弁を設けたことにより上記流体圧の変動を抑えることができるので、進角室の流体圧の変動下限値を上昇させることができ、より速やかに第２状態から第３状態に移行することができる。

本発明に係る弁開閉時期制御機構の特徴構成は、第２特徴構成から第５特徴構成の何れかを備えた弁開閉時期制御装置と、前記進角室及び前記遅角室のうち何れに流体を供給するかを切り換える進遅角制御弁と、を備え、前記進遅角制御弁と前記進角室及び前記遅角室のうち前記他方との間の流路の最小断面積が、前記進遅角制御弁と前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方との間の流路の最小断面積よりも大きくなるように構成されている点にある。

本特徴構成によると、進角制御により連通流路に流体を供給し、規制部材を規制凹部から退出させる場合に、付勢流路から遅角室を介して流体が排出されやすくなる。従って、付勢流路から供給された流体による残圧により規制部材が規制凹部から退出し難くなるということがなく、速やかに第２状態から第３状態に移行することができる。

弁開閉時期制御装置の全体構成を示す断面図である。 図１のII−II断面図である。 規制機構及びロック機構の構成を示す分解図である。 内部ロータの斜視図である。 図６〜図１３の状態を示すチャートである。 第３状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。 第３状態から第２状態への移行を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。 第２状態から第１状態への移行を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。 第１状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。 通常運転時における進角制御を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。 通常運転時における遅角制御を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。 第１状態から第２状態への移行を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。 第２状態から第３状態への移行を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。

本発明に係る実施形態について図１から図１３に基づいて説明する。まずは、図１及び図２に基づいて、弁開閉時期制御装置１の全体構成について説明する。

（全体構成）
弁開閉時期制御装置１は、不図示のエンジン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しての外部ロータ２と、外部ロータ２に対して同軸上に配置され、カムシャフト９と同期回転する従動側回転部材としての内部ロータ３とを備えている。

外部ロータ２は、カムシャフト９が接続される側に取り付けられるリアプレート２１と、カムシャフト９が接続される側とは反対側に取り付けられるフロントプレート２２と、リアプレート２１とフロントプレート２２とで挟まれるハウジング２３とから構成される。外部ロータ２に内装される内部ロータ３は、カムシャフト９の先端部に一体的に組み付けられ、外部ロータ２に対して一定の範囲内で相対回転が可能である。

クランクシャフトが回転駆動すると、動力伝達部材１０を介してリアプレート２１のスプロケット部２１ａにその回転駆動力が伝達され、外部ロータ２が図２に示すＳ方向に回転駆動する。外部ロータ２の回転駆動に伴い、内部ロータ３がＳ方向に回転駆動してカムシャフト９が回転する。

外部ロータ２のハウジング２３には、径内方向に突出する複数個の突出部２４をＳ方向に沿って互いに離間させて形成してある。この突出部２４と内部ロータ３とにより流体圧室４が形成される。本実施形態においては、流体圧室４を３箇所に設けてあるが、これに限られるものではない。

各流体圧室４は、内部ロータ３の一部をなす仕切部３１又は内部ロータ３に取り付けられるベーン３２によって、進角室４１と遅角室４２とに二分されている。仕切部３１に形成された規制部材収容部５１とロック部材収容部６１には、それぞれ規制部材５とロック部材６が収容され、規制機構５０及びロック機構６０を構成している。これらの構成については後述する。

カムシャフト９及びリアプレート２１に形成された進角通路４３は、進角室４１に連通している。同様に、カムシャフト９及び内部ロータ３に形成された遅角通路４４は、遅角室４２に連通している。弁開閉時期制御装置１と流体給排機構７との間は、進角通路４３に接続する進角接続路４５及び遅角通路４４に接続する遅角接続路４６が形成される。これら進角接続路４５及び遅角接続路４６は、カムシャフト９や流体給排機構７が設けられている不図示のシリンダヘッド等に形成されている。ここでは、弁開閉時期制御装置１と流体給排機構７とを有した機構を、弁開閉時期制御機構１００と称する。

進角通路４３及び遅角通路４４は、流体給排機構７を介して、進角室４１及び遅角室４２に流体を供給又は排出して、仕切部３１又はベーン３２に流体圧を作用させる。このようにして、外部ロータ２に対する内部ロータ３の相対回転位相を、図２の進角方向Ｓ１又は遅角方向Ｓ２へ変位させ、或いは、任意の位相に保持する。尚、流体としてはエンジンオイルが用いられるのが一般的である。

外部ロータ２と内部ロータ３とが相対回転可能な一定の範囲は、流体圧室４の内部で仕切部３１又はベーン３２が変位可能な範囲に対応する。進角室４１の容積が最大となるのが最進角位相であり、遅角室４２の容積が最大となるのが最遅角位相である。即ち、相対回転位相は最進角位相と最遅角位相との間で変位可能である。

内部ロータ３とフロントプレート２２とに亘ってトーションスプリング８を設けてある。内部ロータ３及び外部ロータ２は、トーションスプリング８により、相対回転位相が進角方向Ｓ１に変位するよう付勢されている。

次に、流体給排機構７の構成について説明する。流体給排機構７は、エンジンにより駆動されて流体の供給を行うポンプ７１と、進角通路４３及び遅角通路４４に対する流体の供給及び排出を制御する進遅角制御弁７２と、流体を貯留する貯留部７４と、ポンプ７１と進遅角制御弁７２との間に設けられた逆止弁７５とを備えている。この逆止弁７５は、進遅角制御弁７２の側からポンプ７１の側への流体の流れを防止するように設けられている。

進遅角制御弁７２は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）７３による制御に基づいて作動する。進遅角制御弁７２は、進角通路４３への流体の供給を許可し、遅角通路４４からの流体の排出を許可して進角制御を行う第１の位置７２ａと、進角通路４３及び遅角通路４４への流体の給排を禁止して位相保持制御を行う第２の位置７２ｂと、進角通路４３からの流体の排出を許可し、遅角通路４４への流体の供給を許可して遅角制御を行う第３の位置７２ｃとを備えている。本実施形態の進遅角制御弁７２は、ＥＣＵ７３からの制御信号のない状態においては、第１の位置７２ａで進角制御を行うよう構成されている。

（規制機構）
相対回転位相を最遅角位相から中間ロック位相までの範囲（以下、「規制範囲Ｒ」と称する）に規制する規制機構５０の構成について、図３、図４及び図６〜１３に基づき説明する。尚、中間ロック位相とは、後述のロック機構６０によってロックされる時の相対回転位相を指す。

規制機構５０は、主に段付き円筒形の規制部材５と、規制部材５を収容する規制部材収容部５１と、規制部材５が突入可能となるようリアプレート２１の表面に形成された長孔形状の規制凹部５２とから構成される。

規制部材５は、径が異なる円筒を４段積み重ねた形状である。この４段の円筒をリアプレート２１の側から順に、第１段部５ａ、第２段部５ｂ、第３段部５ｃ及び第４段部５ｄと称する。第２段部５ｂは第１段部５ａよりも径が小さくなるよう構成され、それよりフロントプレート２２の側では、第２段部５ｂ、第３段部５ｃ、第４段部５ｄと順に径が大きくなるように構成されている。

第１段部５ａは規制凹部５２に突入可能に形成され、第１段部５ａが規制凹部５２に突入している時は、後述のごとく相対回転位相が規制範囲Ｒの範囲内に規制される。第４段部５ｄには円筒形の凹部５ｅが形成され、スプリング５３が収容される。

規制部材収容部５１は、カムシャフト９の回転軸芯（以下、「回転軸芯」と称する）の方向に沿って内部ロータ３に形成され、フロントプレート２２の側からリアプレート２１の側に亘って内部ロータ３を貫通している。規制部材収容部５１は、例えば径が異なる円筒状の空間を３段積み重ねた形状であって、規制部材５がその内部で移動可能なように形成してある。規制部材収容部５１の内周面のうち、後述する連通流路８５と接続する部分には、断面半円状の縦溝部５１ａが形成される。この縦溝部５１ａと連通流路８５とを介して、後述する第１流体室５４、第２流体室５５及び第４流体室６５は連通するよう構成されている。

規制凹部５２は、回転軸芯を中心とした円弧状であって、その径方向における位置は後述のロック凹部６２とはわずかに異なるよう形成してある。規制凹部５２には、進角側の端部である第１端部５２ａと、遅角側の端部である第２端部５２ｂとが形成されている。規制部材５が第１端部５２ａと当接状態にある時は、相対回転位相が中間ロック位相となるように、規制部材５が第２端部５２ｂと当接状態にある時は、相対回転位相が最遅角位相となるように構成されている。即ち、規制凹部５２は規制範囲Ｒに対応している。

規制部材５は、規制部材収容部５１に収容されるとともに、スプリング５３によってリアプレート２１の側に常時付勢されている。規制部材５の第１段部５ａが規制凹部５２に突入すると、相対回転位相が規制範囲Ｒの範囲内に規制され、「規制状態」が作り出される。スプリング５３による付勢力に抗して、第１段部５ａが規制凹部５２から退出すると、規制状態が解除され、「規制解除状態」となる。

規制部材５を規制部材収容部５１に収容すると、規制部材５と規制部材収容部５１とによって第１流体室５４及び第２流体室５５が形成される。第１流体室５４は規制部材５の第２段部５ｂの外側に形成され、第１流体室５４に供給された流体は、規制部材５の第３段部５ｃの底面である第１受圧面５ｆに流体圧を作用させて規制部材５を規制凹部５２から退出させる。第２流体室５５は規制部材５の第３段部５ｃの外側に形成され、第２流体室５５に供給された流体は、規制部材５の第４段部５ｄの底面である第２受圧面５ｇに流体圧を作用させて規制部材５を規制凹部５２から退出させる。尚、第１流体室５４と第２流体室５５とは、縦溝部５１ａを介して連通している。

又、規制部材５を規制部材収容部５１に収容すると、規制部材５とフロントプレート２２とによって背面流体室５６が形成される。この背面流体室５６は、規制部材５の凹部５ｅと一体の空間となっており、後述する付勢流路８６から流体が供給されることによって、規制部材５をリアプレート２１の側に付勢するよう作用する。

（ロック機構）
相対回転位相を中間ロック位相にロックするロック機構６０の構成について、図３、図４及び図６〜１３に基づき説明する。ロック機構６０は、主に段付き円筒形のロック部材６と、ロック部材６を収容するロック部材収容部６１と、ロック部材６が突入可能となるようリアプレート２１の表面に形成された円孔形状のロック凹部６２とから構成される。

ロック部材６は、例えば径が異なる円筒を２段積み重ねた形状である。この２段の円筒をリアプレート２１の側から順に、第１段部６ａ及び第２段部６ｂと称する。第１段部６ａの径は、第２段部６ｂの径よりも小さくなるように構成されている。

第１段部６ａはロック凹部６２に突入可能に形成され、第１段部６ａがロック凹部６２に突入している状態の時は、相対回転位相が中間ロック位相にロックされる。第２段部６ｂには円筒形の凹部６ｃが形成され、スプリング６３が収容される。

ロック部材収容部６１は、回転軸芯の方向に沿って内部ロータ３に形成され、フロントプレート２２の側からリアプレート２１の側に亘って内部ロータ３を貫通している。ロック部材収容部６１は、径が異なる円筒状の空間を２段積み重ねた形状であって、ロック部材６がその内部で移動可能なように形成してある。

ロック部材６は、ロック部材収容部６１に収容されるとともに、スプリング６３によってリアプレート２１の側に常時付勢されている。ロック部材６の第１段部６ａがロック凹部６２に突入すると、相対回転位相が中間ロック位相にロックされ、「ロック状態」が作り出される。スプリング６３による付勢力に抗して、第１段部６ａがロック凹部６２から退出すると、ロック状態が解除され、「ロック解除状態」となる。

ロック部材６をロック凹部６２に突入させると、ロック部材６とロック凹部６２とによって第３流体室６４が形成される。第３流体室６４はロック部材６のリアプレート２１の側に形成され、第３流体室６４に供給された流体は、規制部材５の第１段部６ａの底面である第１受圧面６ｄに流体圧を作用させてロック部材６をロック凹部６２から退出させる。

ロック部材６をロック部材収容部６１に収容すると、ロック部材６とロック部材収容部６１とによって第４流体室６５が形成される。第４流体室６５はロック部材６の第１段部６ａの外側に形成され、第４流体室６５に供給された流体は、ロック部材６の第２段部６ｂの底面である第２受圧面６ｅに流体圧を作用させてロック部材６をロック凹部６２から退出させたロック解除状態が保持される。

次に各流路の構成について、図３、図４及び図６〜１３に基づき説明する。

（規制解除流路）
規制解除状態を実現するための規制解除流路８１は、規制時連通路８２と解除時連通路８３とを備えている。規制時連通路８２は、後述するリアプレート通路９１とＵ字状通路９２とからなり、規制状態を解除するために進角室４１から第１流体室５４に流体を供給する流路である。又、解除時連通路８３は、規制部材５が規制凹部５２から退出している時に、規制解除状態を保持するために進角室４１から第１流体室５４に流体を供給する流路である。

第１流体室５４は縦溝部５１ａを介して第２流体室５５と連通するとともに、縦溝部５１ａ及び後述する連通流路８５を介して第４流体室６５と連通している。従って、規制解除流路８１、即ち規制時連通路８２及び解除時連通路８３のうち何れかから第１流体室５４に供給された流体は、第２流体室５５及び第４流体室６５にも供給されることになる。

リアプレート通路９１は、リアプレート２１の内部ロータ３の側の表面に形成された円弧溝状の通路であり、進角室４１と連通している。又、Ｕ字状通路９２は、内部ロータ３のリアプレート２１の側の表面に形成されたＵ字溝状の通路であり、第１流体室５４に連通している。リアプレート通路９１は、規制部材５が規制範囲Ｒの範囲内における所定の遅角側の範囲（以下、「規制解除可能範囲Ｔ」と称する）内にある時にのみ、Ｕ字状通路９２と連通するように構成されている。尚、規制解除可能範囲Ｔの範囲内に規制部材５があるとは、第１段部５ａの全領域が規制解除可能範囲Ｔの範囲内にあることをいう。

即ち、規制時連通路８２は、規制部材５が規制解除可能範囲Ｔの範囲内にあり、リアプレート通路９１とＵ字状通路９２とが連通状態の時に進角室４１に流体が供給されると、第１流体室５４及び第２流体室５５に流体を供給し、第１受圧面５ｆ及び第２受圧面５ｇに流体圧を作用させて規制部材５による規制状態を解除する。

解除時連通路８３は、内部ロータ３内に形成された管状の通路であり、進角室４１と連通している。規制部材５が規制凹部５２に突入して規制状態となっている時には、規制部材５の第３段部５ｃの側壁によって、解除時連通路８３と第１流体室５４との連通が遮断されるように構成されている。一方、規制部材５が規制凹部５２から退出して規制解除状態となっている時には、解除時連通路８３は第１流体室５４に連通し、進角室４１から供給される流体により規制解除状態を保持する。

進角室４１から第１流体室５４に流体が供給される場合、規制時連通路８２と解除時連通路８３とのうち何れから第１流体室５４に流体が供給されるかは、基本的には規制部材５の動作に応じて択一的となるように構成されている。しかし、厳密には、規制時連通路８２と解除時連通路８３との切換時においては、規制時連通路８２及び解除時連通路８３の何れからも流体が第１流体室５４に供給されるように構成してある。これは、規制時連通路８２と解除時連通路８３との切換時に何れの連通路も第１流体室５４と連通しない状況が生じると、第１流体室５４が一時的に密閉状態となり、規制部材５の動作の円滑性が損なわれてしまうのを防止するためである。

（ドレン流路）
ドレン流路８７は、規制部材５が規制凹部５２に突入する時に、規制部材５の移動抵抗となる第１流体室５４及び第２流体室５５の内部の流体を速やかに排出するための流路である。ドレン流路８７は、リアプレート２１を回転軸芯の方向に貫通するよう形成されている。

ドレン流路８７は、規制部材５が規制解除可能範囲Ｔよりも進角側の所定の範囲にある時にのみＵ字状通路９２と連通し、第１流体室５４及び第２流体室５５の内部の流体がＵ字状通路９２及びドレン流路８７を介して排出される。規制部材５が規制解除可能範囲Ｔの範囲内にある時には、ドレン流路８７とＵ字状通路９２とが連通しないように構成してあるため、リアプレート通路９１とＵ字状通路９２とが連通している時に、進角室４１から供給された流体が、そのままドレン流路８７に排出されるのを防止する。

（ロック解除流路）
ロック解除流路８４は、リアプレート２１に形成された溝状の通路であり、第３流体室６４と連通している。ロック部材６がロック凹部６２に突入したロック状態の時には、ロック解除流路８４は遅角室４２と連通するよう構成されており、遅角室４２からロック解除流路８４を介して第３流体室６４に供給された流体が、ロック部材６の第１受圧面６ｄに流体圧を作用させ、ロック部材６をロック凹部６２から退出させてロック解除状態とする。

（連通流路）
連通流路８５は、内部ロータ３内に形成された管状の通路であり、規制部材収容部５１の縦溝部５１ａと第４流体室６５とを連通している。規制解除流路８１、即ち規制時連通路８２及び解除時連通路８３のうち何れかから第１流体室５４に流体が供給されると、第１流体室５４内の流体が縦溝部５１ａを介して連通流路８５に供給され、その結果、第４流体室６５に流体が供給されるため、ロック解除状態を保持することができる。

（付勢流路）
付勢流路８６は、内部ロータ３のフロントプレート２２の側の表面に形成された溝状の通路であり、遅角室４２と背面流体室５６とを連通している。従って、遅角室４２に流体が供給されると、付勢流路８６を介して背面流体室５６に流体が供給され、規制部材５をリアプレート２１の側に付勢するので速やかに規制状態を実現することができる。一方、進角室４１に流体が供給されると、背面流体室５６の流体は付勢流路８６を介して遅角室４２から排出されるので、速やかに規制解除状態を実現することができる。

（規制機構及びロック機構の動作）
図５は弁開閉時期制御装置１を用いた制御の一例を示すチャートであり、縦軸は外部ロータ２に対する内部ロータ３の相対回転位相を示すものである。相対回転位相は、エンジン始動時と終動時には中間ロック位相でロック状態とされる。上述のごとく、始動時には規制解除可能範囲Ｔの範囲内に変位させてから進角制御に切り換えることによりロック状態を解除することができ、規制範囲Ｒのうち規制解除可能範囲Ｔに含まれない範囲内で進角制御に切り換えることによりロック状態を実現することができる。チャート上にプロットした各状態について、図６〜図１３を用いて説明する。

（ロック解除時及び規制解除時の動作）
ロック状態を解除した後に規制状態を解除する手順、即ち第３状態から第２状態を経て第１状態に移行する手順について、図６〜図９に基づき説明する。

図６は、エンジン始動時及びエンジン終動時のロック状態、即ち第３状態における規制機構５０及びロック機構６０を示す。エンジン始動時には、進遅角制御弁７２が第１の位置７２ａにあるため進角制御を行う。しかし、規制部材５は規制解除可能範囲Ｔの範囲外にあるため、規制時連通路８２からは第１流体室５４に流体が供給されない。又、解除時連通路８３も第１流体室５４と連通していないため、第１流体室５４に流体が供給されない。よって、ロック状態が維持される。

図７は、エンジン始動後、ロック状態を解除するため、即ち第３状態から第２状態へ移行するために遅角制御に切り換えた時の状態を示す。この時、ロック解除流路８４を介して遅角室４２から第３流体室６４に流体が供給され、ロック部材６の第１受圧面６ｄに流体圧が作用し、ロック部材６がロック凹部６２から退出してロック状態が解除される。ロック状態が解除されると、規制部材５は遅角方向に移動する。

図示しない位相センサが、規制部材５が規制解除可能範囲Ｔの範囲内に位置する相対回転位相となったことを検知すると、ＥＣＵ７３は進角制御に切り換え、第２状態から第１状態へ移行する。この時の状態を図８に示す。リアプレート通路９１とＵ字状通路９２とが連通しているため、規制時連通路８２から第１流体室５４に流体が供給される。すると、規制部材５の第１受圧面５ｆに流体圧が作用し、規制部材５は規制凹部５２から退出し、規制状態が解除される。

この時、第１流体室５４内の流体は、縦溝部５１ａを介して第２流体室５５にも供給されるので、規制部材５の第２受圧面５ｇにも流体圧が作用するとともに、背面流体室５６からは付勢流路８６を介して流体が排出されるので、規制部材５は規制凹部５２から速やかに退出することができる。又、第１流体室５４内の流体は、縦溝部５１ａ及び連通流路８５を介して第４流体室６５にも供給されるので、ロック部材６の第２受圧面６ｅにも流体圧が作用し、ロック解除状態を保持する。

遅角通路４４及び付勢流路８６の最小断面積が、進角通路４３の最小断面積よりも大きくなるように構成されていると、第２状態から第１状態と移行する時に、背面流体室５６の内部の流体が付勢流路８６を介して遅角室４２から排出されやすくなるので好適である。即ちこのような構成により、背面流体室５６の内部の流体による残圧により規制部材５を規制凹部５２から退出させ難くなるということがなく、より速やかに規制状態の解除を実現することができる。

又、本実施形態においては、ポンプ７１と進遅角制御弁７２との間に、ポンプ７１の側への流体の流れを禁止する逆止弁７５を備えている。従って、進角制御時に、カムトルクの影響による進角室４１における流体圧の変動を抑えることができるので、進角室４１の流体圧の変動下限値を上昇させることができ、より速やかに規制状態の解除を実現することができる

図９は、進角制御によって、規制解除状態及びロック解除状態を保持している時の状態、即ち第１状態における規制機構５０及びロック機構６０を示す。この時、解除時連通路８３を介して進角室４１の流体が第１流体室５４に供給される。第１流体室５４と第４流体室６５とは縦溝部５１ａ及び連通流路８５により連通するから、進角室４１から第１流体室５４に供給される流体は、第４流体室６５にも供給されることになる。その結果、規制解除状態及びロック解除状態が保持される。

（通常運転状態における動作）
次に、規制解除状態及びロック解除状態、即ち第１状態が実現され通常の運転状態となった時の動作について、図１０及び図１１に基づき説明する。

通常の運転状態において、進角制御を行った時の状態を図１０に示す。進角制御の時には、進角室４１、解除時連通路８３、第１流体室５４、縦溝部５１ａ、連通流路８５及び第４流体室６５が連通するから、規制解除状態及びロック解除状態が保持された状態で進角作動する。

通常の運転状態において、遅角制御を行った時の状態を図１１に示す。この時、遅角室４２から第３流体室６４に流体が供給されるので、ロック解除状態が保持される。一方、第１流体室５４には流体が供給されないので、規制部材５は付勢流路８６から供給される流体及びスプリング５３によって付勢され、リアプレート２１と当接する。この動作の際、第１流体室５４、第２流体室５５及び縦溝部５１ａの内部の流体は、解除時連通路８３を介して進角室４１に排出される。

尚、上記のように規制部材５がリアプレート２１と当接するように付勢されても、規制部材５はリアプレート２１の表面上を滑動するので、弁開閉時期制御装置１の動作に支障をきたすことはない。又、規制凹部５２とロック凹部６２は径方向にずらした位置に形成しているため、規制部材５がロック凹部６２に突入することはない。

（規制時及びロック時の動作）
最後に、規制状態とした後にロック状態とする手順、即ち第１状態から第２状態を経て第３状態に移行する手順について、図１２及び図１３に基づき説明する。

図示しない位相センサが、規制機構５０及びロック機構６０が規制解除状態及びロック解除状態を保持している状態、即ち第１状態の時に、規制部材５が規制範囲Ｒの範囲内且つ規制解除可能範囲Ｔの範囲外に位置する相対回転位相となったことを検知すると、ＥＣＵ７３は遅角制御に切り換える。

図１２は、遅角制御に切り換えて、規制状態が実現した状態、即ち第２状態における規制機構５０及びロック機構６０を示す。このように規制部材５を規制凹部５２に突入させる際に、付勢流路８６から背面流体室５６に供給される流体及びスプリング５３によってリアプレート２１の側に付勢されるとともに、Ｕ字状通路９２とドレン流路８７とが連通し、第１流体室５４、第２流体室５５及び縦溝部５１ａの内部の流体がドレン流路８７から排出されるので、規制部材５は速やかに規制凹部５２に突入することができる。

規制状態を実現してからも遅角制御を維持すると、規制部材５が規制解除可能範囲Ｔの範囲内に移動し、リアプレート通路９１とＵ字状通路９２とが連通するので、次に進角制御に切り換えた時に規制状態が解除されてしまう。このため、規制状態を実現した後は、規制部材５が規制解除可能範囲Ｔの範囲内に移動する前に進角制御に切り換える必要がある。

規制部材５が規制解除可能範囲Ｔに入る前に進角制御に切り換えると、図１３に示すように、規制部材５は規制凹部５２から退出せずに進角作動する。その結果、規制部材５が規制凹部５２の第１端部５２ａに当接し、中間ロック位相に保持される。この時、連通流路８５への流体供給が断たれているので、ロック部材６はスプリング６３によって付勢されロック凹部６２に突入し、図６に示したロック状態、即ち第３状態が実現される。この時、第３流体室６４の内部の流体はロック解除流路８４を介して遅角室４２から排出され、第４流体室６５の内部の流体は連通流路８５、縦溝部５１ａ、第１流体室５４、Ｕ字状通路９２及びドレン流路８７を介して排出されるので、ロック部材６の突入動作を妨げることがない。

以上のように、本実施形態においては、進遅角制御により第１状態、第２状態及び第３状態を自在に切換可能となる。このため、仮に規制部材５やロック部材６の動作が想定どおり行われず、ロック状態とならなかった場合でも、再度ロック状態を実現すべく進遅角制御を繰り返すことができる。

又、付勢流路８６を設けたことにより、より速やかに規制部材５を規制凹部５２に突入させることができる。従って、第１状態から第２状態への移行が素早く行われることになるため、リアプレート通路９１とＵ字状通路９２とが連通しない範囲（規制範囲Ｒから規制解除可能範囲Ｔを差し引いた範囲）を狭くしても、エンジン終動時にロック状態を実現しやすくなる。その結果、エンジン始動時に第３状態から第２状態へ移行させる際に、リアプレート通路９１とＵ字状通路９２とを連通させるための遅角制御が短時間で済むので、通常運転に移行するまでの時間を短縮化できるという効果もある。

尚、本実施形態は規制機構５０をロック機構６０よりも遅角側に配設する構成としたが、進角側に配設してもよい。この時、「進角」と「遅角」とを読み替えることにより、本実施形態と同様に、エンジン終動前にロック状態を実現することができる。

［別の実施形態］
上述の実施形態においては、背面流体室５６の内部の流体による残圧の影響を抑制し速やかに規制状態を解除するため、遅角通路４４及び付勢流路８６の最小断面積が、進角通路４３の最小断面積よりも大きくなるように構成した。しかし、このような構成に代えて、弁開閉時期制御装置１と進遅角制御弁７２との間において、遅角接続路４６の最小断面積が、進角接続路４５の最小断面積よりも大きくなるように構成してもよい。

本発明は、エンジン作動中に規制機構及びロック機構を制御することにより、エンジン終動前に速やかにロック状態を実現するとともに、規制機構及びロック機構を制御するための専用の切換弁を不要とする弁開閉時期制御装置及び弁開閉時期制御機構に利用することができる。

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
５ 規制部材
６ ロック部材
９ カムシャフト
１１ クランクシャフト
１２ エンジン（内燃機関）
３１ 仕切部
４１ 進角室
４２ 遅角室
４３ 進角通路（進角室に流体を供給する流路）
４４ 遅角通路（遅角室に流体を供給する流路）
４５ 進角接続路（進遅角制御弁と進角室との間の流路）
４６ 遅角接続路（進遅角制御弁と遅角室との間の流路）
５２ 規制凹部
６２ ロック凹部
７１ ポンプ
７２ 進遅角制御弁
７５ 逆止弁
８１ 規制解除流路
８２ 規制時連通路（規制解除流路）
８３ 解除時連通路（規制解除流路）
８４ ロック解除流路
８５ 連通流路
８６ 付勢流路
１００ 弁開閉時期制御機構

Claims (8)

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、
   前記駆動側回転部材に対して同軸上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに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た流体圧室と、
   前記流体圧室を進角室と遅角室とに仕切るよう前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材のうち少なくとも一方に設けられた仕切部と、
   前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材のうち何れか一方の回転部材に配置されるとともに、何れか他方の回転部材に対して出退可能な規制部材と、
   前記他方の回転部材に形成され、前記規制部材が突入して、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を最進角位相及び最遅角位相のうち何れか一方から所定位相までの範囲に規制する規制凹部と、
   前記規制部材を設けた前記一方の回転部材に配置されるとともに、前記他方の回転部材に対して出退可能なロック部材と、
   前記他方の回転部材に形成され、前記ロック部材が突入して、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を前記所定位相にロックするロック凹部と、
   前記規制部材と前記ロック部材との間に形成した連通流路と、
   前記規制部材を前記規制凹部に突入させる流体を供給する付勢流路と、
   を備え、
   前記連通流路に流体を供給して、前記ロック部材によるロックを解除し、前記規制部材による規制を解除する第１状態と、
   前記連通流路に流体を供給せず且つ前記付勢流路に流体を供給して、前記規制部材を規制し、前記ロック部材によるロックを解除する第２状態と、
   前記連通流路及び前記付勢流路に流体を供給せずに、前記規制部材を規制し、前記ロック部材をロックする第３状態と、
   に切換可能に構成されている弁開閉時期制御装置。
2. 前記連通流路は、前記進角室及び前記遅角室のうち何れか一方と連通して流体が供給され、
   前記付勢流路は、前記進角室及び前記遅角室のうち何れか他方と連通して流体が供給される請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
3. 前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方と連通し、前記規制部材の規制を解除する流体を供給する規制解除流路と、
   前記進角室及び前記遅角室のうち前記他方と連通し、前記ロック部材のロックを解除する流体を供給するロック解除流路と、
   を備えた請求項２に記載の弁開閉時期制御装置。
4. 前記規制解除流路は、
   前記規制部材が前記規制凹部に突入している状態で、前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方と連通し、前記規制部材の規制を解除する流体を供給する規制時連通路と、
   前記規制部材が前記規制凹部から退出している状態で、前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方と連通し、前記規制部材の規制を解除する流体を供給する解除時連通路と、
   を備えた請求項３に記載の弁開閉時期制御装置。
5. 前記規制時連通路は、
   前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とが前記所定位相にある状態から、最進角位相及び最遅角位相の何れか一方の位相に向かって予め設定した位相以内にある時、
   前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方と非連通となるように構成されている請求項４に記載の弁開閉時期制御装置。
6. 前記進角室及び前記遅角室のうち前記他方に流体を供給する流路又は前記付勢流路の最小断面積が、前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方に流体を供給する流路の最小断面積よりも大きくなるように構成されている請求項２〜５の何れか１項に記載の弁開閉時期制御装置。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の弁開閉時期制御装置と、
   前記弁開閉時期制御装置に流体を供給するポンプと、
   前記進角室及び前記遅角室のうち何れに流体を供給するかを切り換える進遅角制御弁と、
   前記ポンプと前記進遅角制御弁との間に、前記ポンプの側への流体の流れを禁止する逆止弁と、
   を備えた弁開閉時期制御機構。
8. 請求項２〜５の何れか１項に記載の弁開閉時期制御装置と、
   前記進角室及び前記遅角室のうち何れに流体を供給するかを切り換える進遅角制御弁と、を備え、
   前記進遅角制御弁と前記進角室及び前記遅角室のうち前記他方との間の流路の最小断面積が、前記進遅角制御弁と前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方との間の流路の最小断面積よりも大きくなるように構成されている弁開閉時期制御機構。

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