JP5763432B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気弁や排気弁の開閉タイミングを運転状態に応じて可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。

いわゆるハイブリッド車両に搭載された内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、以下の特許文献１に記載したものがある。

これは、イグニッションスイッチの操作による機関の始動の際には、吸気弁のバルブタイミングを最遅角位置と最進角位置の中間位置に保持することによって始動性を向上させ、走行モードの切り換え要求の基づき機関を自動的に始動させる際には、前記バルブタイミングを中間位置よりも遅角側に保持することによって始動時の振動を低減させるようになっている。

特開２０１０−１９５３０８号公報

しかしながら、特許文献１に記載のバルブタイミング制御装置は、吸気弁のバルブタイミングを中間位置に保持するためには、ロックピンと中間ロック穴を用いて保持するようになっているものの、機関の自動停止時に遅角側の位置に保持するためには油圧を利用している。したがって、機関の自動停止中であっても油圧によって遅角側へ保持する必要があり、このために遅角側への保持油圧の油圧源を別途に設けなければならない。

本発明は、前記従来のバルブタイミング制御装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、機関が自動的に停止した場合にも、油圧によらずバルブタイミングを遅角側へ保持することができる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、とりわけ、ベーン部材に軸方向へ進退動自在に設けられた第１ロック部材と、ハウジングの軸方向一端面に設けられ、前記ベーン部材が最進角側と最遅角側の間の中間位置に相対回転した際に、前記第１ロック部材が係合する第１ロック凹部と、前記ベーン部材の内部に、軸方向へ進退動自在に設けられた第２ロック部材と、前記ハウジングの軸方向一端面に設けられ、前記ベーン部材が最進角側と最遅角側の間の中間位相位置に相対回転した際に、前記第２ロック部材が係合する第２ロック凹部と、
前記ハウジングの軸方向一端面に前記第１ロック凹部から周方向の遅角側に設けられ、前記第１ロック部材が係合されることによってベーン部材の相対回転位置を最遅角側で規制する第３ロック凹部と、を備え、
前記ベーン部材が中間位置に相対回転した際において、
前記第１ロック凹部は、前記第１ロック部材が係合した状態で、進角側の内面と該内面と対向する前記第１ロック部材の外面が非接触になると共に、遅角側の内面と該内面と対向する第１ロック部材の外面が当接規制する一方、前記第２ロック凹部は、前記第２ロック部材が係合した状態で、遅角側の内面と該内面と対向する前記第２ロック部材の外面が非接触になると共に、進角側の内面と該内面と対向する第２ロック部材の外面が当接規制することを特徴としている。

本発明によれば、機関が自動的に停止した場合にも、油圧によらずバルブタイミングを遅角側へ保持することができる。

本発明に係るバルブタイミング制御装置の実施形態を示す全体構成図である。 本実施形態に供されるベーン部材が中間位相の回転位置に保持された状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。 本実施形態に供されるベーン部材が最遅角位相の位置に回転した状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。 本実施形態に供されるベーン部材が最進角位相の位置に回転した状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。 本実施形態の各ロックピンの作動を示す図２のＢ−Ｂ線断面図及びＣ−Ｃ線断面図である。 本実施形態の各ロックピンの別の作動を示す図３のＤ−Ｄ線断面図及びＥ−Ｅ線断面図である。 第１ロック穴と第２ロック穴の形成位置が本実施形態とは異なるものを参考に示す図２のＢ−Ｂ線断面図及びＣ−Ｃ線断面図である。

以下、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置を、例えばハイブリット車やアイドルストップ車などの吸気弁側に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明のバルブタイミング制御装置は、図１〜図４に示すように、機関のクランクシャフトによりタイミングチェーンを介して回転駆動される駆動回転体であるスプロケット１と、機関前後方向に沿って配置されて、前記スプロケット１に対して相対回動可能に設けられた吸気側カムシャフト２と、前記スプロケット１とカムシャフト２との間に配置されて、該両者の相対回動位相を変換する位相変更機構３と、該位相変更機構３を作動させる第１油圧回路４と、を備えている。

前記スプロケット１は、ほぼ肉厚円板状に形成されて、外周に前記タイミングチェーンが巻回された歯車部５を有していると共に、後述するハウジングの後端開口を閉塞するリアカバーとして構成され、中央には前記カムシャフト２に固定された後述のベーン部材の外周に回転自在に支持される支持孔６が貫通形成されている。

前記カムシャフト２は、図外のシリンダヘッドにカム軸受を介して回転自在に支持され、外周面には吸気弁を開閉作動させる複数のカムが軸方向の所定位置に一体に固定されていると共に、一端部の内部軸心方向に雌ねじ孔２ａが形成されている。

前記位相変更機構３は、図１及び図２に示すように、前記スプロケット１に軸方向から結合されて、内部に作動室を有するハウジング７と、前記カムシャフト２の一端部の雌ねじ孔２ａに螺着するカムボルト８を介して固定されて、前記ハウジング７内に相対回転自在に収容された従動回転体であるベーン部材９と、前記ハウジング７の内周面に有する３つのシュー１０とベーン部材９によって前記作動室が隔成されたそれぞれ３つの遅角油圧室１１及び進角油圧室１２と、を備えている。

前記ハウジング７は、焼結金属によって円筒状に形成されたハウジング本体７ａと、プレス成形によって形成され、前記ハウジング本体７ａの前端開口を閉塞するフロントカバー１３と、後端開口を閉塞するリアカバーとしての前記スプロケット１とからなり、ハウジング本体７ａとフロントカバー１３及びスプロケット１とは、前記各シュー１０の各ボルト挿通孔１０ａを貫通する３本のボルト１４によって共締め固定されている。前記フロントカバー１３は、中央に挿通孔１３ａが貫通形成されている。

前記ベーン部材９は、金属材によって一体に形成され、カムシャフト２の一端部にカムボルト８によって固定されたベーンロータ１５と、該ベーンロータ１５の外周面に円周方向のほぼ１２０°等間隔位置に放射状に突設された３つの第１〜第３ベーン１６ａ〜１６ｃとから構成されている。

前記ベーンロータ１５は、前後方向に長いほぼ円筒状に形成されており、前端面１５ｂのほぼ中央位置に薄肉円筒状のシール部材挿入ガイド部１５ａが一体に設けられていると共に、後端部１５ｃがカムシャフト２方向へ延設されている。また、前記ベーンロータ１５の前端側の内部には、円柱状の嵌合溝１５ｄが形成されている。

一方、前記第１〜第３ベーン１６ａ〜１６ｃは、図２〜図４に示すように、それぞれが各シュー１０の間に配置されていると共に、円周方向の巾がそれぞれ異なっており、最大幅の第１ベーン１６ａと中幅の第２ベーン１６ｂは、ほぼ扇状に形成されていると共に、最小巾の第３ベーン１６ｃは、厚肉なプレート状に形成されている。前記第１ベーン１６ａと、第２ベーン１６ｂは、外周面が軽量化を図るための切欠部１６ｆがそれぞれ形成されていると共に、切り欠かれた外周面の周方向一側部に凸部１６ｇがそれぞれ設けられ、この各凸部１６ｇと第３ベーン１６ｃの外周部に形成されたシール溝内に、ハウジング本体７ａの内周面に摺動しつつシールするシール部材１７ａがそれぞれ嵌着されている。一方、前記各シュー１０の先端内周部に形成されたシール溝には、ベーンロータ１５の外周面に摺動しつつシールするシール部材１７ｂがそれぞれ嵌着されている。

また、前記ベーン部材９は、図３に示すように、最遅角側へ相対回転すると、第１ベーン１６ａの一側面１６ｄが対向する前記一つのシュー１０の対向側面に形成された突起面１０ｂに当接して最大遅角側の回転位置が規制され、図４に示すように、最進角側へ相対回転すると、第１ベーン１６ａの他側面１６ｅが対向する他のシュー１０の突起面１０ｃに当接して最大進角側の回転位置が規制されるようになっている。

このとき、他の第２，第３ベーン１６ｂ、１６ｃは、両側面が円周方向から対向する各シュー１０の対向面に当接せずに離間状態にある。したがって、ベーン部材９とシュー１０との当接精度が向上すると共に、後述する各油圧室１１，１２への油圧の供給速度が速くなってベーン部材９の正逆回転応答性が高くなる。

前記第１〜第３ベーン１６ａ〜１６ｃの正逆回転方向の両側面と各シュー１０の両側面との間に、前述した各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２が隔成されており、各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２とは、前記ベーンロータ１５の内部にほぼ放射状に形成された第１連通孔１１ａと第２連通孔１２ａを介して前記第１油圧回路４にそれぞれに連通している。

前記第１油圧回路４は、前記各遅角、進角油圧室１１，１２に対して作動油（油圧）を選択的に供給あるいは排出するもので、図１に示すように、各遅角油圧室１１に対して第１連通路１１ａを介して油圧を給排する遅角油通路１８と、各進角油圧室１２に対して第２連通路１２ａを介して油圧を給排する進角油通路１９と、該各通路１８，１９に作動油を選択的に供給する流体圧供給源であるオイルポンプ２０と、機関の作動状態に応じて前記遅角油通路１８と進角油通路１９の流路を切り換える第１電磁切換弁２１とを備えている。前記オイルポンプ２０は、機関のクランクシャフトによって回転駆動するトロコイドポンプなどの一般的なものである。

前記遅角油通路１８と進角油通路１９とは、それぞれの一端部が前記第１電磁切換弁２１の通路孔に接続されている一方、他端側が前記ベーン部材９のベーンロータ１５の内部及び前記シール部材挿入ガイド部１５ａ内に挿通保持されたほぼ円柱状の通路構成部３７内に軸方向に沿って平行に形成された通路部１８ａ、１９ａ及び前記第１，第２連通路１１ａ、１２ａを介して前記各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２にそれぞれ連通している。

前記通路構成部３７は、外側の端部が図外のチェーンカバーに固定されて非回転部として構成されており、その内部軸方向には、前記各通路部１８ａ、１９ａの他に、後述するロック機構のロックを解除する第２油圧回路２８の通路が形成されている。

前記第１電磁切換弁２１は、図１に示すように、４ポート２位置の比例型弁であって、図外の電子コントローラによって、バルブボディ内に軸方向へ摺動自在に設けられた図外のスプール弁体を前後方向に移動させて、オイルポンプ２０の吐出通路２０ａと前記いずれかの油通路１８，１９と連通させると同時に、該他方の油通路１８，１９とドレン通路２２とを連通させるようになっている。また、機関停止時などには、前記スプール弁体が軸方向の中間移動位置に保持されて前記油通路１８，１９と吐出通路２０ａ、ドレン通路２２との連通を全て遮断し、各油圧室１１，１２内に作動油を封止するようになっている。

オイルポンプ２０の吸入通路２０ｂとドレン通路２２とはオイルパン２３内に連通している。また、オイルポンプ２０の前記吐出通路２０ａの下流側には、濾過フィルタ５０が設けられていると共に、この下流側で内燃機関の摺動部などに潤滑油を供給するメインオイルギャラリーＭ／Ｇに連通している。さらに、オイルポンプ２０は、吐出通路２０ａから吐出された過剰な作動油をオイルパン２３に排出して適正な流量に制御する流量制御弁５１が設けられている。

前記電子コントローラは、内部のコンピュータが図外のクランク角センサ（機関回転数検出）やエアーフローメータ、機関水温センサ、機関温度センサ、スロットルバルブ開度センサおよびカムシャフト２の現在の回転位相を検出するカム角センサなどの各種センサ類からの情報信号を入力して現在の機関運転状態を検出すると共に、第１電磁切換弁２１や後述する第２電磁切換弁３６の各電磁コイルに制御パルス電流を出力してそれぞれのスプール弁体の移動位置を制御して前記各通路を切換制御させるようになっている。

そして、この実施形態では、ハウジング７に対してベーン部材９を最遅角側の回転位置（図３の位置）と最進角側の回転位置（図４の位置）との間の所定の中間回転位相位置（図２の位置）に保持すると共に、前記最遅角側の回転位置に保持する位置保持手段が設けられている。

この位置保持手段は、図２〜図６に示すように、まず、前記中間回転位相位置に保持するための第１保持手段としては、前記スプロケット１の内側面の円周方向の所定位置に設けられた円環状の２つの第１，第２ロック穴構成部材１ａ、１ｂと、該各ロック穴構成部材１ａ、１ｂにそれぞれ形成されたロック凹部である第１、第２ロック穴２４，２５と、前記ベーン部材９の２つの第１、第２ベーン１６ａ，１６ｂの内部に設けられて、前記各ロック穴２４，２５にそれぞれ係脱する２つのロック部材である第１、第２ロックピン２６，２７と、該各ロックピン２６，２７の前記各ロック穴２４，２５に対する係合を解除する前記第２油圧回路２８（図１参照）と、から主として構成されている。

また、前記最遅角側の回転位置に保持するための第２保持手段としては、前記第１ロック穴構成部材１ａの円周方向の図５、図６中の左側に設けられた円環状の第３ロック穴構成部材１ｃと、該第３ロック穴構成部材１ｃに形成されたロック凹部である第３ロック穴４７と、該第３ロック穴４７に係脱する前記第１ロックピン２６と、前記第２油圧回路２８と、から構成されている。なお、第２油圧回路２８が係脱手段の一つを構成している。

前記第１ロック穴２４は、図２〜図６に示すように、第１ロック穴構成部材１ａの内周面に沿って円形状に形成されていると共に、スプロケット１の内側面１ｃの前記ベーン部材９の最遅角側の回転位置よりも進角側に寄った中間位置に形成されている。

前記第２ロック穴２５は、第２ロック穴構成部１ｂの内周面に沿って第１ロック穴２４と同じ内径の円形状に形成されていると共に、スプロケット１の内側面１ｃの前記ベーン部材９の最遅角側の回転位置よりも進角側に寄った中間位置に形成されている。

前記第３ロック穴４７は、第３ロック穴構成部材１ｃの内周面に沿って第１ロック穴２４と同じ内径の円形状に形成されていると共に、隔壁部４８を介して前記第１ロック穴２４の形成位置よりも図中左側の最遅角側の位置に形成されている。前記隔壁部４８は、第１ロック穴形成部材１ａと第３ロック穴形成部材１ｃとの間に形成されて、その幅が比較的大きく形成されており、この比較的大きな幅は、後述するように、第１、第２ロックピン２６，２７の第１，第２ロック穴２４，２５への係合状態によって創成されるようになっている。

前記第１ロックピン２６は、図１、図５などに示すように、外周面が段差形状の円筒状に形成されて、第１ベーン１６ａの内部軸方向に貫通形成された第１ピン孔３１ａ内に摺動自在に配置されており、最小径の先端部２６ａと、該先端部２６ａより後部側の中径部２６ｂと、該中径部２６ｂの後端側の外周面に大径フランジ状の第１受圧部２６ｃとによって一体に形成されている。

前記先端部２６ａは、小径なほぼ円柱状に形成されて、外径が前記第１ロック穴２４の内径よりも小さく設定されている。また、この先端部２６ａは、先端面２６ｆが前記第１ロック穴２４の各底面に密着状態に当接可能な平坦面状に形成されている。

前記中径部２６ｂは、先端部２６ａ側が前記第１ピン孔３１ａの先端側に圧入固定されたスリーブ４０の内周面を液密的に摺動するようになっていると共に、後端部２６ｄが第１ピン孔３１ａの小径端部に液密的に摺動するようになっている。

また、この第１ロックピン２６は、中径部２６ｂの後端側から内部軸方向に形成された凹溝底面とフロントカバー１３の内面との間に弾装された付勢部材である第１スプリング２９のばね力によって第１ロック穴２４に係合する方向へ付勢されている。

また、この第１ロックピン２６は、先端部２６ａと後端部２６ｄが前記第１ベーン１６ａに形成された前後の油孔４５ａ、４５ｂを介して前記進角油圧室１２からの同一油圧が作用するようになっている。

すなわち、前記一方の油孔４５ａに臨む前記先端部２６ａの先端面２６ｆと中径部２６ｂの環状先端面２６ｇとを合わせた受圧面積と、他方の油孔４５ｂに臨む後端部２６ｄの後端面２６ｈとスプリング溝の底面２６ｉとを合わせた受圧面積が、同一に設定されて、これらにそれぞれ進角油圧室１２の同一の油圧が同時に作用するようになっている。

さらに、前記第１受圧部２６ｃは、図中下端面が後述する第１解除受圧室３２に臨む第１受圧面２６ｅとして構成されている一方、上端面が前記第１ベーン１６ａ内部とフロントカバー１３内とに連通状態に形成された呼吸孔４３を介して大気開放されている。

また、第１ロックピン２６は、図５に示すように、第１ロック穴２４に係合した時点で、先端部２６ａの一側縁が第１ロック穴２４の遅角側（第３ロック穴４７側）の対向内側面２４ａに当接して遅角側への移動が規制されるようになっている一方、先端部２６ａの他側縁が第１ロック穴２４の進角側の対向内側面２４ｂから所定の隙間Ｃ１をもって係合し、この隙間Ｃ１を介して進角方向への僅かな移動が許容されるようになっている。

前記第２ロックピン２７は、第２ベーン１６ｂの内部軸方向に貫通形成された第２ピン孔３１ｂ内に摺動自在に配置され、第１ロックピン２６と同じく、外径が段差径状に形成されており、最小径の前記先端部２７ａと、該先端部２７ａより後部側の中径部２７ｂと、該中径部２６ｂの後端側の外周面に大径フランジ状の第２受圧部２７ｃと、によって一体に形成されている。

前記先端部２７ａは、円柱状に形成されていると共に、先端面２７ｆが前記第２ロック穴２５の底面に密着状態に当接可能な平坦面状に形成されている。

また、前記中径部２７ｂは、先端部２７ａ側が前記第２ピン孔３１ｂの先端側に圧入固定されたスリーブ４１の内周面を液密的に摺動するようになっていると共に、後端部２７ｄが第２ピン孔３１ｂの小径端部に液密的に摺動するようになっている。

また、この第２ロックピン２７は、中径部２７ｂの後端側から内部軸方向に形成された凹溝底面とフロントカバー１３の内面との間に弾装された付勢部材である第２スプリング３０のばね力によって第２ロック穴２５に係合する方向へ付勢されている。

また、この第２ロックピン２７は、先端部２７ａと後端部２７ｄが前記ベーン１６ｂに形成された前後の油孔４６ａ、４６ｂを介して前記進角油圧室１２からの同一油圧が作用するようになっている。

すなわち、前記一方の油孔４６ａに臨む前記先端部２７ａの先端面２７ｆと中径部２７ｂの環状先端面２７ｇとを合わせた受圧面積と、他方の油孔４６ｂに臨む後端部２７ｄの後端面２７ｈとスプリング溝の底面２７ｉとを合わせた受圧面積が、同一に設定されて、これらにそれぞれ進角油圧室１２の同一の油圧が同時に作用するようになっている。

さらに、前記第２受圧部２７ｃは、図中下端面が後述する第２解除受圧室３３に臨む第２受圧面２７ｅとして構成されている一方、上端面が前記ベーン１６ｂ内部とフロントカバー１３内とに跨って形成された呼吸孔４４を介して大気開放されている。

また、この第２ロックピン２７は、図５に示すように、第２ロック穴２５に係入した時点で、先端部２７ａの一側縁が第２ロック穴２５の進角側の対向内側面２５ａに当接して進角側への移動が規制されるようになっている一方、先端部２６ａの他側縁が第２ロック穴２５の遅角側の対向内側面２５ｂから所定の隙間Ｃ２をもって係合し、この隙間Ｃ２を介して遅角方向への僅かな移動が許容されるようになっている。

以上のように、前記第１、第２ロックピン２６、２７がそれぞれ対応する第１、第２ロック穴２４，２５にそれぞれ同時に係合することによって、ベーン部材９がハウジング７に対して最遅角位相と最進角位相との間の中間位相位置に保持されるようになっている。

また、第１ロックピン２６が第３ロック穴４７に係合した場合は、図６に示すように、第２ロックピン２７が第２ロック穴２５から抜け出して第２スプリング３０のばね力で先端部２７ａの先端面がスプロケット１の内面に弾接おり、この状態では前記第１ロックピン２６の先端部２６ａの一側縁が前記第３ロック穴４７の進角側の対向内側面４７ａに当接して進角方向の移動が規制されている一方、遅角側の内側面４７ｂとは所定の隙間Ｃ３をもって僅かに遅角方向へ移動可能になっている。

前記第２油圧回路２８は、図１及び図５に示すように、前記第１ピン孔３１ａの大径段差部と第１ロックピン２６の第１受圧部２６ｃとの間に形成された前記第１解除用受圧室３２と、第２ピン孔３１ｂの大径段差部と第２ロックピン２７の第２受圧部２７ｂとの間に形成された前記第２解除用受圧室３３と、第１、第２解除用受圧室３２，３３に対して前記オイルポンプ２０の吐出通路２０ａから分岐した供給通路３５ａを介して油圧を供給し、また、前記ドレン通路２２から分岐した排出通路３５ｂを介して作動油を排出する給排通路３４と、機関の状態に応じて前記給排通路３４と各通路３５ａ、３５ｂを選択的に切り換える第２制御弁である前記第２電磁切換弁３６と、を備えている。

前記第１解除用受圧室３２と前記第２解除用受圧室３３は、内部にそれぞれ供給された油圧を前記第１、第２受圧面２６ｅ、２７ｅに作用させて、第１、第２ロックピン２６，２７を各スプリング２９，３０のばね力に抗して第１、第２ロック穴２４，２５から後退させてそれぞれの係合を解除するようになっている。

前記給排通路３４は、一端側が前記第２電磁切換弁３６の対応する通路孔に接続されている一方、分岐した他端側の給排通路部３４ａが前記通路構成部３７の内部軸方向から径方向に折曲されて、前記ベーンロータ１５内に分岐形成された第１、第２油通路孔３８ａ、３８ｂを介して前記各第１、第２解除用受圧室３２，３３にそれぞれ連通している。

さらに、前記通路構成部３７は、外周面の軸方向の前後位置に円環状の複数の嵌着溝が形成されていると共に、該各嵌着溝に前記各通路部１８ａ、１９ａと第１給排通路部３４ａの支持孔１５ｄ側に形成されたそれぞれの開口端の間などをシールする３つの環状シール部材３９がそれぞれ嵌着固定されている。

前記第２電磁切換弁３６は、４ポート３位置の比例型弁であって、前記電子コントローラから出力されたオン−オフの制御電流や内部のバルブスプリングのばね力によってスプール弁体により、前記給排通路３４と前記通路３５ａ、３５ｂとを適宜選択的に連通させると共に、給排通路３４と各通路３５ａ、３５ｂとの連通を遮断して前記各解除用受圧室３２，３３内に作動油を封止するようになっている。

以下、本実施形態の作用を説明する。
〔短時間停止後の作動制御〕
まず、イグニッションスイッチのオフ操作に依らずに機関が自動停止した場合（アイドルストップ時）。

この場合には、完全に自動停止する直前の時点では、前記ベーン部材９は、正逆自由な回転が許容されており、前記電子コントローラから第１電磁切換弁２１に制御電流が出力されて、吐出通路２０ａと遅角油通路１８を連通させると共に、ドレン通路２２と進角油通路１９とを連通させる。これによって、各遅角油圧室１１が高圧となる一方、各進角油圧室１２が低圧状態になる。このため、前記ベーン部材９は、図３に示すように、遅角側へ相対回転して第１ベーン１６ａが回転方向と反対側に位置する一つのシュー１０の突起面１０ｂに当接して最遅角側の位置でそれ以上の回転が規制される。

このとき、第１ロックピン２６が、図６に示すように、スプリング２９のばね力によって進出動して先端部２６ａが第３ロック穴４７に係合することから、ベーン部材９を、ハウジング７に対して最遅角側の位置に保持する。一方、第２ロックピン２７は、第２ロック穴２５の位置から抜けで出て係合が解除されていると共に、前記第２スプリング３０のばね力によって先端部２７ａがスプロケット１の内面に弾接した後退位置に保持されている。

この最遅角位相の変換状態を、前記電子コントローラが前記カム角センサからの検出信号によって確認した後に機関を停止させる。

その後、短時間で内燃機関が自動的にクランキング開始された場合には、この時点では、前記ベーン部材９が、前記第１ロックピン２６の第３ロック穴４７への係合状態が継続し、図３に示す最遅角側の回転位相位置に保持されていることから、吸気弁はその閉時期がピストン下死点よりも最大遅角側になる。これによって、有効圧縮比が低下して、ポンピングロスが少なくなると共に、始動時の振動が十分に低減されて良好な始動性が得られる。

また、第１ロックピン２６の第３ロック穴４への係合状態の維持により、交番トルク変動などによる前記ベーン部材９のばたつきを十分に抑制することができ、特に、第１ロックピン２６の一側縁が対向内側面４７ａに当接していることから、進角側へのばたつきを十分に抑制できる。

この再始動が開始された後は、電子コントローラが、第２電磁切換弁３６に制御電流を通電して、前記供給通路３５ａと給排通路３４を連通させ、各受圧室３２、３３に油圧が供給されることから、この油圧によって第２ロックピン２７は第２ロック穴２５からの抜け出し状態が維持されるが、第１ロックピン２６が後退動して第１ロック穴２４との係合が解除される。これにより、ベーン部材９は自由な回転が許容され、機関運転状態に応じて第１油圧回路４によってベーン部材９の相対回転位相を任意に変換制御することができる。
〔長時間経過後の作動制御〕
車両走行後に、イグニッションスイッチをオフ操作して機関を停止させた場合には、次の再始動時には冷機状態になっている確率が高い。

そこで、イグニッションスイッチをオフ操作して機関を停止しようした場合には、完全に停止する直前に、電子コントローラから第１電磁切換弁２１に制御電流を出力して、スプール弁体を軸方向の一方向に移動させて吐出通路２０ａと遅角油通路１８あるいは進角油通路１９の一方と連通させると共に、ドレン通路２２と前記いずれか他方の油通路１８，１９を連通させる。つまり、電子コントローラがカム角センサやクランク角センサからの情報信号に基づいて現在のベーン部材９の相対回転位置を検出し、これに基づいて前記各遅角油圧室１１か各進角油圧室１２に油圧を供給する。これによって、前記ベーン部材９を、図２に示すように、最遅角側と最進角側の所定の中間位置まで回転制御する。

同時に、第２電磁切換弁３６に通電して給排通路３４と排出通路３５ｂとを連通させる。これによって、第１、第２解除用受圧室３２，３３内の作動油が排出されて低圧となり、各ロックピン２６、２７は、図５に示すように、各スプリング２９，３０のばね力によって進出方向（ロック穴２４，２５に係合する方向）へ付勢されて、各ロックピン２６、２７が各ロック穴２４，２５にそれぞれ係合する。

この状態では、図５に示すように、前記第１ロックピン２６の先端部２６ａの一側縁が、第１ロック穴２４の遅角側の対向内側面２４ａに当接して遅角方向への移動が規制される一方、前記第２ロックピン２７の先端部２７ａの一側縁が、第２ロック穴２５の進角側の対向内側面２５ａに当接して進角方向への移動が規制される。

この作動によってベーン部材９は、図２に示すように、中間位相位置に保持され、吸気弁の閉弁時期がピストン下死点よりも前の進角側に制御される。

したがって、機関停止から十分に時間が経って、機関の冷機再始動した場合には、前記吸気弁の特異な閉時期によって機関の有効圧縮比が高められて燃焼が良好になり、始動の安定化と始動性の向上が図れる。

また、機関の暖機完了後における通常運転に移行して、例えば高回転域になると、第１電磁切換弁２１が、吐出通路２０ａと進角油通路１９を連通させると共に、遅角油圧室１８とドレン通路２２を連通させる。

これによって、各遅角油圧室１１が低圧となる一方、各進角油圧室１２が高圧となることから、前記ベーン部材９は、図４に示すように最進角側に回転移動する。これによって、吸気弁の開時期が早くなって、排気弁とのバルブオーバーラップが大きくなり、吸入空気量が増加して出力が向上する。

この時点では、前述のように、第２電磁切換弁３６が、給排通路３４と供給通路３５ａを連通させて各受圧室３２，３３に油圧が供給されていると共に、排出通路３５ｂを閉止した状態を維持していることから、ベーン部材９は自由な回転が確保されている。

以上のように、本実施形態では、機関の停止時間、つまり機関の温度に応じて再始動時の機関圧縮比を変更するようにしたことから、イグニッションスイッチによる再始動時におけるトルク負荷の低減化などによって始動性が向上すると共に、アイドルストップからの再始動における振動の低減化や排気エミッション性能を向上させることができる。

また、位置保持手段によってベーン部材９の中間位相位置での保持性が向上すると共に、アイドルストップ時などでの暖機状態では、最遅角位相位置で第１ロックピン２６が第３ロック穴４７に係合することからこの最遅角位相位置おける油圧に依らない保持性も向上する。

さらに、前述したように、前記中間位相での保持状態では、前記第１ロックピン２６の先端部２６ａの一側縁が、第１ロック穴２４の遅角側の対向内側面２４ａに当接して遅角方向への移動が規制される一方、前記第２ロックピン２７の先端部２７ａの一側縁が、第２ロック穴２５の進角側の対向内側面２５ａに当接して進角方向への移動が規制されて、両ロックピン２６，２７が互いに近づく方向に配置するようになっていることから、前記隔壁部４８の肉厚を可及的に大きくすることが可能になる。

すなわち、冷機始動に適した前記中間位相での前記ハウジング７に対するベーン部材９の回転位置は、図５に示す位置となるが、もし仮に、図７に示すように、第１ロックピン２６の先端部２６ａの側縁が第１ロック穴２４の進角側の対向内側面２４ｂに当接し、第２ロックピン２７の先端部２７ａの側縁が第２ロック穴２５の遅角側の対向内側面２５ｂに当接するように構成した場合、つまり、第１ロックピン２６と第２ロックピン２７が、隙間Ｃ３、Ｃ４を介して互いに離れる方向になるように構成した場合には、第１ロック穴構成部材１ａ（第１ロック穴２４）と第３ロック穴構成部材１ｃ（第３ロック穴４７）との間の距離を短くしなければならない。このため、前記隔壁部４８’の肉厚を狭小幅にせざるを得なくなる。この結果、強度が低下するばかりか、場合によってはレイアウト上、第３ロック穴４７を形成することができなくなるおそれがある。

これに対して、本実施形態では、前述の特異な構成によって、第１ロック穴２４と第３ロック穴４７との間の距離を十分に長くできるので、前記隔壁部４８の肉厚を大きくできるので、高い強度が得られると共に、レイアウト上の制約を回避できる。

さらに、前記各受圧室３２，３３に作用する油圧を、前記各油圧室１１，１２の油圧とは別系統の油圧を用いるため、各油圧室１１，１２の油圧を用いる場合に比較して、前記各受圧室３２，３３に対する油圧の供給応答性が良好になり、各ロックピン２６，２７の後退移動の応答性が向上する。また、各油圧室１１，１２から各受圧室３２，３３間のシール機構が不要になる。

さらに、本実施形態では、前記各ロックピン２６、２７の軸方向両端側に、各油孔４５ａ、４５ｂを介して前記進角油圧室１２に連通させて各ロックピン２６，２７のそれぞれの前後に同一の油圧が掛かるようにして軸方向にバランスさせるようにしたことから、前記各スプリング２９，３０のばね力と前記第１，第２解除受圧室３２、３３に供給された油圧との差圧によって各ロックピン２６，２７を速やかに進退動させることが可能になる。

なお、前記各受圧部２６ｃ、２７ｃの各受圧面２６ｅ、２７ｅと反対側の上端面側を大気開放にする前記各呼吸孔４３，４４は、各ベーン１６ａ、１６ｂの内部とフロントカバー１３内に形成されて、前記進角油圧室１２とは全く連通することがないので、ここからの作動油のリークはない。

前記ロックピン２６，２７の軸方向の両端には進角油圧室１２内の油圧が供給されるので、各ロックピン２６，２７の挙動の安定化が図れる。

すなわち、機関始動時に前記遅角油圧室１１に供給される作動油には、エアーが混入している場合があり、これらをロックピン２６，２７の両端に供給すると、前記油圧に混入されたエアーによってロックピン２６，２７の挙動が不安定になって打音等の発生するおそれがある。

しかし、機関始動後の定常運転中に進角油圧室１２に供給される油圧にはエアーの混入が殆どないことから、前記ロックピン２６，２７の挙動が安定化して打音などの発生を抑制できるのである。

さらに、本実施形態では、機関停止から再始動までの経過時間をパラメータとしたが、経過時間ではなく、直接、機関温度センサからの温度情報をパラメータとして制御し、所定温度以下と所定温度以上に分けて作動を制御することも可能である。

また、本実施形態では、位置保持手段を、第１ロックピン２６と第１ロック穴２４、並びに第２ロックピン２７と第２ロック穴２５との２つに分けて形成したことによって、各ロック穴２４，２５が形成される前記スプロケット１の肉厚を小さくすることができる。したがって、バルブタイミング制御装置の軸方向の長さを短くでき、レイアウトの自由度が向上する。

また、前記各ロックピン２６，２７を円錐状ではなく円柱状に形成する一方、各ロック穴２４，２５もこれら対応して円形状に形成したことから、係合解除時における各ロックピン２６、２７の各ロック穴２４，２５の孔縁での引っ掛かり現象が抑制されて、常時スムーズな係合解除作用が得られる。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、バルブタイミング制御装置を吸気側ばかりか排気側に適用することも可能である。

また、前記位相変更機構３としては、ベーン部材９を用いたものに限定されるものではなく、たとえばヘリカルギアを軸方向に移動させて位相を変換するものなどに本発明を適用することも可能である。

さらに、機関が自動停止する車両としては、前記アイドルストップ車の他に、車両の走行モードによって駆動源を電動モータと内燃機関に切り換えるいわゆるハイブリッド車に本発明を適用することも可能である。

前記実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項ａ〕請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記第１ロック部材と第２ロック部材の前記各ロック凹部に係合する各先端部を、円柱状に形成したことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

各先端部を円柱状に形成したことによって、各凹部からの後退動をスムーズに行うことが可能になる。
〔請求項ｂ〕請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記第１ロック部材と第２ロック部材は、任意に進退動させることができることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
〔請求項ｃ〕請求項ｂに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記第１ロック部材と第２ロック部材のそれぞれの軸方向両端部には、同一圧力が作用するようになっていると共に、
各ロック部材のそれぞれの外側面に設けられたフランジ状の受圧部に油圧を作用させることによって軸方向へ移動させるようになっていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明によれば、各ロック部材両端部に同一の圧力が作用するようになっていることから、前記各受圧部に作用する油圧によって各ロック部材を速やかに作動させることが可能になる。
〔請求項ｄ〕請求項ｃに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記第１ロック部材と第２ロックは、各ロック凹部の方向へ付勢部材によって付勢されていると共に、
前記受圧部の受圧側と反対側が大気に開放されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
〔請求項ｅ〕請求項ｄに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記受圧部への油圧の給排を、専用の油圧回路に設けられた油圧制御弁によって行うことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明によれば、位相変更機構に用いられる油圧回路以外の専用の油圧回路を用いて各ロック部材を後退動させるため、位相変更機構の油圧に左右されることがなくなる。
〔請求項ｆ〕請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記第１ロック部材と第２ロック部材は、前記ベーン部材に設けられていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
〔請求項ｇ〕請求項ｆに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記進角、遅角油圧室とベーンは複数設けられ、前記第１ロック部材と第２ロック部材は異なるベーンに設けられていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
〔請求項ｈ〕請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記機関はイグニッションスイッチの操作によらずに自動的に停止するものであって、イグニッションスイッチの操作によって機関が停止された場合には、前記第１ロック部材が第３ロック凹部に係合し、第２ロック部材が後退した状態を維持するように制御したことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
〔請求項ｉ〕請求項ｈに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記機関は第１ロック部材が第１ロック凹部または第３ロック凹部に挿入されていることを電子コントローラによって確認して後に停止されることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

１…スプロケット
１ａ〜１ｃ…第１〜第３ロック穴構成部材
２…カムシャフト
３…位相変更機構
４…第１油圧回路
７…ハウジング
７ａ…ハウジング本体
９…ベーン部材
１０…シュー
１１…遅角油圧室
１２…進角油圧室
１６ａ〜１６ｃ…ベーン
１８…遅角油通路
１９…進角油通路
２０…オイルポンプ
２０ａ…吐出通路
２１…第１電磁切換弁
２２…ドレン通路
２４…第１ロック穴
２５…第２ロック穴
２６…第１ロックピン
２６ａ…先端部
２６ｂ…後端部
２６ｃ…第１受圧部
２６ｅ…第１受圧面
２７…第２ロックピン
２７ａ…先端部
２７ｂ…後端部
２７ｃ…第２受圧部
２７ｅ…第２受圧面
２８…第２油圧回路
２９・３０…第１、第２スプリング（付勢部材）
３１ａ、３１ｂ…第１、第２ピン孔
３２・３３…第１、第２解除用受圧室
３４…給排通路
３６…第２電磁切換弁
３７…通路構成部
４３、４４…呼吸孔
４７…第３ロック穴（第３ロック凹部）
４７ａ…対向内側面

Claims (1)

1. クランクシャフトから回転力が伝達され、内部に作動室を有するハウジングと、
   吸気弁を開閉作動させるカムシャフトに固定され、前記作動室を進角油圧室と遅角油圧室に隔成すると共に、前記進角油圧室と遅角油圧室に作動油が選択的に給排されることによって、前記ハウジングに対して進角、遅角側に相対回転するベーン部材と、
   前記ベーン部材に軸方向へ進退動自在に設けられた第１ロック部材と、
   前記ハウジングの軸方向一端面に設けられ、前記ベーン部材が最進角側と最遅角側の間の中間位置に相対回転した際に、前記第１ロック部材が係合する第１ロック凹部と、
   前記ベーン部材の内部に、軸方向へ進退動自在に設けられた第２ロック部材と、
   前記ハウジングの軸方向一端面に設けられ、前記ベーン部材が最進角側と最遅角側の間の中間位相位置に相対回転した際に、前記第２ロック部材が係合する第２ロック凹部と、
   前記ハウジングの軸方向一端面に前記第１ロック凹部から周方向の遅角側に設けられ、前記第１ロック部材が係合されることによってベーン部材の相対回転位置を最遅角側で規制する第３ロック凹部と、を備え、
   前記ベーン部材が中間位置に相対回転した際において、
   前記第１ロック凹部は、前記第１ロック部材が係合した状態で、進角側の内面と該内面と対向する前記第１ロック部材の外面が非接触になると共に、遅角側の内面と該内面と対向する第１ロック部材の外面が当接規制する一方、前記第２ロック凹部は、前記第２ロック部材が係合した状態で、遅角側の内面と該内面と対向する前記第２ロック部材の外面が非接触になると共に、進角側の内面と該内面と対向する第２ロック部材の外面が当接規制することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

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