JP5979115B2 - 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シャフトと同期して回転する駆動側回転体に対する従動側回転体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及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体の回転に対する従動側回転体の相対回転位相（以下、単に「相対回転位相」とも称する）を変化させることにより、従動側回転体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。エンジンの始動時には、相対回転位相を最遅角位相と最進角位相と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。そのため、エンジンを停止させる前には、相対回転位相を所定位相に拘束しておくことが望まれる。

特許文献１には、エンジンの停止信号に基づいて相対回転位相を中間ロック位相にロックさせることができる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、１個の油圧制御弁（電磁弁）で進角制御、遅角制御、中間位相保持制御、中間ロック位相でのロック制御を行う。これらの制御は、油圧制御弁のスプールの位置をソレノイドへの給電量に応じて変化させることにより行われる。具体的には、ソレノイドへの給電量を０から増加させるにつれて、（１）「全ドレイン」、「進角作動による中間ロック位相へのロック」、「ロック解除した状態での進角作動」、「中間位相保持」、「ロック解除した状態での遅角作動」の順に制御される場合と、（２）「ロック解除した状態での遅角作動」、「中間位相保持」、「ロック解除した状態での進角作動」、「進角作動による中間ロック位相へのロック」、「全ドレイン」の順に制御される場合とが開示されている。

特開２００３−１７２１０９号公報

特許文献１に開示された弁開閉時期制御装置の上記（１）、（２）の制御においては、「遅角作動による中間ロック位相へのロック」の状態はない。そのため、相対回転位相が中間ロック位相より進角側にあって中間ロック位相でロック状態にするためには、一旦「ロック解除した状態での遅角作動」の制御を行って相対回転位相を中間ロック位相より遅角側に変化させ、その後「進角作動による中間ロック位相へのロック」の制御に切り換える、いわゆる折り返し制御によりロック状態にする必要があった。そのため、ロック状態に到達するまで長時間を要するという問題があった。

特許文献１の図２１には、ソレノイドへの給電量が０の時に「遅角作動による中間ロック位相へのロック」となり、給電量が最大の時に「進角作動による中間ロック位相へのロック」となるように制御される油圧制御弁の作動工程図が開示されている。しかし、図２１では、油圧制御弁の作動工程が描かれているにすぎず、図２１の説明が記載されている明細書の段落〔００６７〕には、この油圧制御弁の作動工程の制御を実現するための油圧制御弁の具体的な構造が一切開示されていない。他の実施形態で開示されている油圧制御弁においても「遅角作動による中間ロック位相へのロック」と「進角作動による中間ロック位相へのロック」の両方の制御が可能な構造は開示されておらず、当業者が開示に基づいて想到することもできなかった。従って、特許文献１に基づいて、１個の油圧制御弁で「遅角作動による中間ロック位相へのロック」と「進角作動による中間ロック位相へのロック」の両方の制御が可能な構造は実施することができず、当該構造を実現するために弁開閉時期制御装置を更に改良する余地があった。

上記問題に鑑み、本発明は、１個の電磁弁で「遅角作動による中間ロック位相へのロック」と「進角作動による中間ロック位相へのロック」の両方の制御が可能な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、内燃機関の駆動軸と同期回転する駆動側回転体と、前記駆動側回転体の内側で前記駆動側回転体の軸心と同軸心に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間に区画形成される流体圧室と、作動流体の給排により、前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回転位相が最進角位相と最遅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中間ロック位相の拘束が解除されたロック解除状態とが選択的に切り替えられる中間ロック機構と、前記中間ロック機構に給排される前記作動流体の流通を許容するロック解除流路と、前記中間ロック機構へ供給される前記作動流体の流通を許容せずに、前記中間ロック機構から外部へ排出される前記作動流体の流通を許容するロック排出流路と、前記従動側回転体の内側で前記軸心と同軸心に配置され、給電量を変化させることにより、前記流体圧室及び前記中間ロック機構に対する前記作動流体の給排を制御する電磁弁と、を備え、前記電磁弁への前記給電量が０及び最大の場合に、前記ロック排出流路は前記作動流体が外部へ排出されるように前記作動流体の流通を許容する点にある。

このような特徴構成とすれば、給電量が０と最大の場合に中間ロック機構から作動流体が外部へ排出されるように作動流体の流通が許容されるので、中間ロック機構はロック可能な状態になる。そして、例えば、給電量が０の場合に進角制御を行い、給電量が最大の場合に遅角制御を行うように電磁弁を構成することにより、相対回転位相が中間ロック位相より遅角側にある場合でも進角側にある場合でも、特許文献１の弁開閉時期制御装置のように折り返し制御を行うことなく、直接中間ロック位相に到達させることができる。すなわち、「遅角作動による中間ロック位相へのロック」と「進角作動による中間ロック位相へのロック」の両方の制御が可能になる。これにより、短時間でロック状態を実現することができる。

本発明に係る弁開閉時期制御装置においては、前記電磁弁への前記給電量が０の場合に、前記ロック解除流路は前記作動流体が外部へ排出されるように前記作動流体の流通を許容すると好適である。

このような構成とすれば、給電量が０の場合には、ロック解除流路とロック排出流路の両方の流路において、作動流体が外部へ排出されるように作動流体の流通を許容する状態になる。従って、従前のロック解除流路だけを備えた弁開閉時期制御装置と比較すると、短時間で中間ロック機構から作動流体を排出することができる。そのため、駆動回転体に対する従動回転体の相対回転位相を短時間で変化させても確実に中間ロック位相でロック状態を実現することができる。

駆動回転体に対する従動回転体の相対回転位相が中間ロック位相よりも遅角方向の側にあるときに内燃機関がストールすると、カム平均トルクは相対回転位相が遅角方向になるように発生することから、相対回転位相は遅角方向に向かって最遅角位相近傍まで変化する。このように、相対回転位相が最遅角位相近傍にある状態で放置した後に内燃機関を再始動する場合には、カム変動トルクにより相対回転位相を中間ロック位相まで変化させてロック状態にすることが必要であり、確実にロック状態にするために中間ロック機構に残存している作動流体を短時間で排出する必要がある。本発明に係る弁開閉時期制御装置においては、給電量が０で作動流体がロック解除流路とロック排出流路の両方を流通して外部に排出されるので、内燃機関の再始動時における排出流路の断面積を従前の構造と比較して大きくすることができ、短時間で作動流体を排出することができる。これにより、内燃機関の再始動時の中間ロック位相でのロック状態を確実に実現することができる。特に、マイナス２０℃のような低温下で内燃機関の再始動を行う場合には、作動流体の粘性が大きく排出されにくいため、給電量が０で排出流路の断面積を大きくすることができる本発明に係る弁開閉時期制御装置の構造は特に望ましい。

本発明に係る弁開閉時期制御装置においては、前記電磁弁への前記給電量が最大且つ前記中間ロック機構が前記ロック状態にある場合に前記内燃機関の運転が停止したときには、前記中間ロック機構に作用する前記作動流体の流体圧が前記ロック解除状態に切り換わらない前記流体圧以下に低下してから前記給電量が最大から０にされると好適である。

このような制御を行うと、内燃機関の運転の停止前に駆動回転体に対する従動回転体の相対回転位相を中間ロック位相に変化させてロック状態にし、その後に内燃機関の運転を停止しても、ロック解除状態に切り換わることなく、相対回転位相を中間ロック位相に維持したままにすることが可能になる。その結果、次回の内燃機関の始動は、最適な給排気弁の開閉時期を実現する相対回転位相である中間ロック位相にロックされた状態で開始することができ、スムーズな内燃機関の始動が可能になる。

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線断面図である。 ＯＣＶの作動による、各流路における作動油の流通状態を表す図である。 Ｗ１におけるＯＣＶの作動状態を表す拡大断面図である。 Ｗ２におけるＯＣＶの作動状態を表す拡大断面図である。 Ｗ３におけるＯＣＶの作動状態を表す拡大断面図である。 Ｗ４におけるＯＣＶの作動状態を表す拡大断面図である。 Ｗ５におけるＯＣＶの作動状態を表す拡大断面図である。 第１実施形態の変形例に係る弁開閉時期制御装置の構成を表す拡大断面図である。

１．第１実施形態
以下に、自動車用エンジン（以下、単に「エンジン」と称する）における吸気弁側の弁開閉時期制御装置に本発明を適用した第１実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態の説明において、エンジンＥは内燃機関の一例である。

〔全体構成〕
図１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Ｃと同期回転するハウジング１と、ハウジング１の内側でハウジング１の軸心Ｘと同軸心に配置され、エンジンＥの弁開閉用のカムシャフト１０１と一体回転する内部ロータ２とを備えている。カムシャフト１０１は、エンジンＥの吸気弁１０３の開閉を制御するカム１０４の回転軸であり、内部ロータ２、及び固定ボルト５と同期回転する。カムシャフト１０１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。なお、クランクシャフトＣは駆動軸の一例であり、ハウジング１は駆動側回転体の一例であり、内部ロータ２は従動側回転体の一例である。

固定ボルト５のカムシャフト１０１に近い側の端部には雄ねじ５ｂが形成されている。ハウジング１と内部ロータ２を組み合わせた状態で固定ボルト５を中心に挿通し、固定ボルト５の雄ねじ５ｂとカムシャフト１０１の雌ねじ１０１ａとを螺着することで、固定ボルト５がカムシャフト１０１に対して固定されると共に、内部ロータ２とカムシャフト１０１も固定される。

ハウジング１は、カムシャフト１０１が接続される側とは反対側に配置されているフロントプレート１１と、内部ロータ２に外装される外部ロータ１２と、タイミングスプロケット１５を一体的に備えカムシャフト１０１が接続される側に配置されているリヤプレート１３とを締結ボルト１６により組み付けて構成される。ハウジング１には内部ロータ２が収容され、内部ロータ２と外部ロータ１２との間に、後述する流体圧室４が形成される。内部ロータ２と外部ロータ１２とは、軸心Ｘを中心にして相対回転自在に構成されている。なお、リヤプレート１３にタイミングスプロケット１５を備えずに、外部ロータ１２の外周部にタイミングスプロケット１５を備えていてもよい。

ハウジング１とカムシャフト１０１との間に軸心Ｘを中心とする回転方向に付勢力を作用させる戻しばね７０を備えている。この戻しばね７０は、ハウジング１に対する内部ロータ２の相対回転位相（以下、単に「相対回転位相」とも称する）が最遅角にある状態から進角側の所定の相対回転位相に達するまで付勢力を作用させ、相対回転位相が所定回転位相より進角側の領域では付勢力を作用させない機能を有するものであり、例えば、トーションばねやゼンマイばねが用いられる。なお、戻しばね７０は、ハウジング１と内部ロータ２との間に配置されていてもよい。

クランクシャフトＣが回転駆動すると、動力伝達部材１０２を介してタイミングスプロケット１５にその回転駆動力が伝達され、ハウジング１が図２に示す回転方向Ｓに回転駆動する。ハウジング１の回転駆動に伴い、内部ロータ２が回転方向Ｓに回転駆動してカムシャフト１０１が回転し、カムシャフト１０１に設けられたカム１０４がエンジンＥの吸気弁１０３を押し下げて開弁させる。

図２に示すように、外部ロータ１２に、径方向内側に突出し且つ内部ロータ２の外周面に当接する３個の突出部１４を回転方向Ｓに沿って互いに離間させて形成することにより、内部ロータ２と外部ロータ１２との間に流体圧室４が形成されている。突出部１４は、内部ロータ２の外周面に対するシューとしても機能する。内部ロータ２の外周面のうち流体圧室４に面する部分に、外部ロータ１２の内周面に当接する突出部２１が形成されている。突出部２１によって、流体圧室４は進角室４１と遅角室４２とに分割されている。なお、本実施形態においては、流体圧室４が３箇所となるよう構成されているが、これに限られるものではない。

進角室４１及び遅角室４２には作動油（作動流体の一例）が供給、排出され、又はその給排が遮断されることにより、突出部２１に作動油の油圧を作用させ、その油圧により相対回転位相を進角方向又は遅角方向へ変化させ、あるいは、任意の位相に保持する。進角方向とは、進角室４１の容積が大きくなる方向であり、図２に矢印Ｓ１で示す方向である。遅角方向とは、遅角室４２の容積が大きくなる方向であり、図２に矢印Ｓ２で示す方向である。突出部２１が進角方向Ｓ１の移動端（軸心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、突出部２１が遅角方向Ｓ２の移動端（軸心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。なお、最進角位相は突出部２１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、最遅角位相は突出部２１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。

図２に示すように、内部ロータ２には、進角室４１に連通する進角流路４３と、遅角室４２に連通する遅角流路４４と、後述する中間ロック機構８に給排する作動油が流通するロック解除流路４５と、中間ロック機構８から弁開閉時期制御装置１０の外部へ排出される作動油が流通するロック排出流路４６が形成されている。図１に示すように、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６１に貯留される潤滑油を作動油として用いており、この作動油が進角室４１、遅角室４２、中間ロック機構８に供給される。

〔中間ロック機構〕
弁開閉時期制御装置１０は、ハウジング１に対する内部ロータ２の相対回転位相の変化を拘束することにより、相対回転位相を最進角位相と最遅角位相との間にある中間ロック位相Ｐに拘束する中間ロック機構８を備えている。エンジン始動直後の作動油の油圧が安定しない状況で相対回転位相が中間ロック位相Ｐに拘束されることによって、クランクシャフトＣの回転位相に対するカムシャフト１０１の回転位相を適正に維持し、エンジンＥの安定的な回転を実現することができる。

図２に示すように、中間ロック機構８は、第１ロック部材８１と、第１スプリング８２と、第２ロック部材８３と、第２スプリング８４と、第１凹部８５と、第２凹部８６により構成される。

第１ロック部材８１と第２ロック部材８３はプレート状の部材で構成され、軸心Ｘに平行な姿勢で内部ロータ２の方向に向けて接近、離間できるように外部ロータ１２に対し移動自在に支持されている。第１ロック部材８１は第１スプリング８２の付勢力により内部ロータ２の方向に移動し、第２ロック部材８３は第２スプリング８４の付勢力により内部ロータ２の方向に移動する。

第１凹部８５は、内部ロータ２の外周に軸心Ｘの方向に沿って溝状に区画形成されている。第１凹部８５は周方向で遅角方向Ｓ２に向かって浅い溝と深い溝が連続して形成されている。浅い溝の溝幅は第１ロック部材８１の厚みより広く、深い溝の溝幅は浅い溝と同等の溝幅で第１ロック部材８１の厚みよりも広い。第２凹部８６は、内部ロータ２の外周に軸心Ｘの方向に沿って溝状に区画形成されている。第２凹部８６は周方向で遅角方向Ｓ２に向かって浅い溝と深い溝が連続して形成されている。浅い溝の溝幅は第２ロック部材８３の厚みと同程度で、深い溝の溝幅は第２ロック部材８３の厚みよりも十分に広く、第１凹部８５の深い溝の溝幅よりも広い。

図２に示すように、第１凹部８５と第２凹部８６に作動油がない状態における中間ロック位相Ｐでは、第１スプリング８２の付勢力により内部ロータ２に向けて移動した第１ロック部材８１が第１凹部８５と嵌合し、第１ロック部材８１が第１凹部８５の深い溝の進角方向Ｓ１の端部に当接して内部ロータ２の遅角方向Ｓ２への変化を規制する。また、第２スプリング８４の付勢力により内部ロータ２に向けて移動した第２ロック部材８３が第２凹部８６と嵌合し、第２ロック部材８３が第２凹部８６の深い溝の遅角方向Ｓ２の端部に当接して内部ロータ２の進角方向Ｓ１への変化を規制する。このように、内部ロータ２の進角方向Ｓ１と遅角方向Ｓ２への変化を同時に規制することにより相対回転位相を中間ロック位相Ｐに拘束する。これがロック状態である。

ロック解除流路４５は、第１凹部８５の深い溝と第２凹部８６の深い溝のそれぞれの底面に接続されており、ロック状態にあるときに作動油がロック解除流路４５を流通して第１凹部８５と第２凹部８６に供給されると、第１ロック部材８１と第２ロック部材８３は作動油の油圧を受ける。この油圧が第１スプリング８２と第２スプリング８４の付勢力を上回ると第１ロック部材８１と第２ロック部材８３は第１凹部８５と第２凹部８６からそれぞれ離間し、ロック解除状態となる。また、ロック解除状態において第１凹部８５と第２凹部８６にある作動油は、ロック解除流路４５を流通して弁開閉時期制御装置１０の外部に排出されうる。このように、ロック解除流路４５は、第１凹部８５と第２凹部８６へ給排される作動流体の流通を許容する。

ロック排出流路４６も、第１凹部８５の深い溝と第２凹部８６の深い溝のそれぞれの底面に接続されているが、ロック排出流路４６は第１凹部８５と第２凹部８６に供給される作動油の流通を許容せず、第１凹部８５と第２凹部８６から弁開閉時期制御装置１０の外部へ排出される作動油の流通を許容する。

〔ＯＣＶ〕
図１に示すように、本実施形態においては、ＯＣＶ（オイルコントロールバルブ）５１が、内部ロータ２の内側で且つ軸心Ｘと同軸心に配設されている。ＯＣＶ５１は電磁弁の一例である。ＯＣＶ５１は、スプール５２と、スプール５２を付勢する第１スプリング５３ａと、スプール５２を駆動する電磁ソレノイド５４とを備えて構成される。なお、電磁ソレノイド５４については、公知の技術であるので詳細な説明を省略する。

スプール５２は、固定ボルト５のカムシャフト１０１から遠い側の端部である頭部５ｃ側から軸心Ｘの方向に沿って形成された断面円形の孔である収容空間５ａに収容されており、収容空間５ａの内部で軸心Ｘの方向に沿って摺動可能である。スプール５２も軸心Ｘの方向に沿った断面円形の有底穴である主排出流路５２ｂを有している。主排出流路５２ｂは入口付近では奥に比べて内径が大きくなっており、段差が形成されている。

第１スプリング５３ａは収容空間５ａの奥部に配設されており、スプール５２を電磁ソレノイド５４の方向（図１の左方向）に常時付勢している。スプール５２は、収容空間５ａに取り付けられたストッパ５５により、収容空間５ａから飛び出さない。主排出流路５２ｂに形成された段差が第１スプリング５３ａの一方を保持している。収容空間５ａとそこから連続して形成されている内径の小さい有底穴である第２貫通孔４７ｃとの境界にはパーティション５ｄが挿入されており、パーティション５ｄは第１スプリング５３ａの他方を保持している。電磁ソレノイド５４に給電すると、電磁ソレノイド５４に設けられたプッシュピン５４ａが、スプール５２の端部５２ａを押圧する。その結果、スプール５２は第１スプリング５３ａの付勢力に抗してカムシャフト１０１の方向に摺動する。ＯＣＶ５１は、電磁ソレノイド５４への給電量を０から最大まで変化させることにより、スプール５２の位置調節ができるよう構成されている。電磁ソレノイド５４への給電量は、不図示のＥＣＵ（電子制御ユニット）によって制御される。

ＯＣＶ５１は、スプール５２の位置に応じて進角室４１及び遅角室４２への作動油の供給、排出、保持を切り換えると共に、中間ロック機構８への作動油の供給と排出を切り換える。図３に、電磁ソレノイド５４へ給電量に応じてスプール５２の位置がＷ１〜Ｗ５に変化したときのＯＣＶ５１の作動構成を示す。

〔油路構成〕
図１に示すように、オイルパン６１に貯留されている作動油は、クランクシャフトＣの回転駆動力が伝達されることにより駆動する機械式のオイルポンプ６２によって汲み上げられ、後述する供給流路４７を流通する。そして、供給流路４７を流通した作動油は、ＯＣＶ５１を経由して、進角流路４３、遅角流路４４、ロック解除流路４５に供給される。

図１、図４〜図８に示すように、進角室４１に接続される進角流路４３は、固定ボルト５に形成された第１貫通孔４３ａと、第１貫通孔４３ａに繋がり内部ロータ２に形成された第２貫通孔４３ｂとにより構成されている。遅角室４２に接続される遅角流路４４は、固定ボルト５に形成された第１貫通孔４４ａと、第１貫通孔４４ａに繋がり内部ロータ２に形成された第２貫通孔４４ｂとにより構成されている。第１凹部８５、第２凹部８６に接続されるロック解除流路４５は、固定ボルト５に形成された第１貫通孔４５ａと、第１貫通孔４５ａに繋がり内部ロータ２に形成された第２貫通孔４５ｂとにより構成されている。第１凹部８５、第２凹部８６に接続されるロック排出流路４６は、固定ボルト５に形成された第１貫通孔４６ａと、第１貫通孔４６ａに繋がり内部ロータ２に形成された第２貫通孔４６ｂとにより構成されている。

供給流路４７は、カムシャフト１０１に形成された第１貫通孔４７ａと、カムシャフト１０１と固定ボルト５との間の空間である第１環状流路４７ｂと、固定ボルト５に形成された第２貫通孔４７ｃと、固定ボルト５の周囲に形成された第２環状流路４７ｄと、内部ロータ２に形成された第１流路４７ｅと、固定ボルト５に形成された第３貫通孔４７ｆとにより構成され、各流路はこの順で繋がっている。

第２貫通孔４７ｃは、軸心Ｘの方向に沿って固定ボルト５に形成された有底穴と、これに対して軸心Ｘ方向の異なる２箇所で外周まで貫通する複数の孔とにより構成されている。該有底穴の途中にはチェックバルブ４８が備えられており、パーティション５ｄとチェックバルブ４８とで保持される第２スプリング５３ｂにより、チェックバルブ４８は第２貫通孔４７ｃの有底穴を閉じる方向に付勢されている。

第１流路４７ｅは、軸心Ｘの方向に沿って固定ボルト５に形成され且つ両端が閉塞された流路と、該流路から軸心Ｘ方向の異なる３箇所で径方向内側に向かって内周面まで形成された３個の環状溝により構成されている。３個の環状溝のうちの１個は第２環状流路４７ｄに対向しており、残りの２個の環状溝は第３貫通孔４７ｆに対向している。すなわち、第３貫通孔４７ｆは固定ボルト５の軸心Ｘの方向に沿った異なる２箇所に形成されている。

スプール５２には、供給流路４７を流通する作動油を進角流路４３、遅角流路４４、ロック解除流路４５のいずれかに供給する第１環状溝５２ｃ、第２環状溝５２ｄが形成されている。スプール５２には、さらに、進角流路４３、遅角流路４４、ロック解除流路４５、ロック排出流路４６を流通する作動油を主排出流路５２ｂに排出する第１貫通孔５２ｅと第２貫通孔５２ｆが形成されている。さらに、主排出流路５２ｂを流通する作動油を弁開閉時期制御装置１０の外部に排出する第３貫通孔５２ｇが形成されている。

〔ＯＣＶの動作〕
図４に示すように、電磁ソレノイド５４に給電を行わない場合（給電量が０）においてＯＣＶ５１は図３のＷ１の状態にあり、第１スプリング５３ａの付勢力によりスプール５２はストッパ５５に当接し、最も左方に位置している。この状態において供給流路４７に作動油を供給すると、作動油は第１貫通孔４７ａ、第１環状流路４７ｂ、第２貫通孔４７ｃを流通する。第２貫通孔４７ｃにおいてチェックバルブ４８に作用する油圧が第２スプリング５３ｂの付勢力を上回ると、チェックバルブ４８は開弁する。そして作動油は、第２環状流路４７ｄ、第１流路４７ｅ、第３貫通孔４７ｆを流通し、第１環状溝５２ｃ、第２環状溝５２ｄに到達する。第１環状溝５２ｃはいずれの流路にも繋がっておらずそれ以上作動油は流れない。第２環状溝５２ｄは進角流路４３に繋がっているので、作動油は進角流路４３を流通し、進角室４１に供給される。すなわち、進角流路４３は供給状態である。一方、遅角流路４４は第２貫通孔５２ｆと、ロック解除流路４５は第１貫通孔５２ｅと、ロック排出流路４６は主排出流路５２ｂに繋がる収容空間５ａと、それぞれ繋がっている。そのため、遅角室４２、第１凹部８５、第２凹部８６にある作動油は、主排出流路５２ｂから第３貫通孔５２ｇを通って、弁開閉時期制御装置１０の外部に排出される。すなわち、遅角流路４４、ロック解除流路４５、ロック排出流路４６はいずれもドレン状態である。

突出部２１が中間ロック位相Ｐよりも遅角方向Ｓ２の側にあるときにＯＣＶ５１が上記Ｗ１の状態に制御されると、内部ロータ２は進角方向Ｓ１に変化して、相対回転位相が中間ロック位相Ｐになった時に第１ロック部材８１と第１凹部８５、第２ロック部材８３と第２凹部８６がそれぞれ嵌合し、ロック状態となる。これは、「進角作動による中間ロック位相Ｐへのロック」に相当する。なお、「電磁ソレノイド５４に給電を行わない」場合とは、Ｗ１の状態を維持する範囲で電磁ソレノイド５４に給電を行う場合も含むものとする。

図５に示すように、電磁ソレノイド５４に給電を行ってＯＣＶ５１が図３のＷ２の状態になった場合には、スプール５２はＷ１の状態よりも少し右方に移動している。この状態において供給流路４７に作動油を供給すると、作動油は第１環状溝５２ｃ、第２環状溝５２ｄに到達する。第１環状溝５２ｃはロック解除流路４５に繋がっているので、作動油はロック解除流路４５を流通し、第１凹部８５、第２凹部８６に供給される。すなわち、ロック解除流路４５は供給状態である。このとき、ロック排出流路４６は第１貫通孔５２ｅ、第２貫通孔５２ｆ、収容空間５ａのいずれの流路にも繋がっておらず、作動油がロック排出流路４６を流通して弁開閉時期制御装置１０の外部に排出されることはない。すなわち、ロック排出流路４６は閉状態である。従って、作動油の油圧が第１スプリング８２、第２スプリング８４の付勢力を上回ると、第１ロック部材８１と第２ロック部材８３は第１凹部８５と第２凹部８６からそれぞれ離間し、ロック解除状態になる。

第２環状溝５２ｄは依然として進角流路４３に繋がっているので、作動油は進角流路４３を流通し、進角室４１に供給される。すなわち、進角流路４３は供給状態である。一方、遅角流路４４も依然として第２貫通孔５２ｆと繋がっているので、遅角室４２にある作動油は、主排出流路５２ｂから第３貫通孔５２ｇを通って、弁開閉時期制御装置１０の外部に排出される。すなわち、遅角流路４４はドレン状態である。

突出部２１が中間ロック位相Ｐよりも遅角方向Ｓ２の側にあるときにＯＣＶ５１が上記Ｗ２の状態に制御されると、内部ロータ２は進角方向Ｓ１に変化する。このとき、第１凹部８５と第２凹部８６は作動油で満たされてロック解除状態になっているので、相対回転位相が中間ロック位相Ｐに到達してもロック状態になることはない。これは、「ロック解除した状態での進角作動」に相当する。

図６に示すように、電磁ソレノイド５４にさらに給電を行ってＯＣＶ５１が図３のＷ３の状態になった場合には、スプール５２はＷ２の状態よりも少し右方に移動している。この状態において供給流路４７に作動油を供給すると、作動油は第１環状溝５２ｃ、第２環状溝５２ｄに到達する。第１環状溝５２ｃは依然としてロック解除流路４５に繋がっているので、作動油はロック解除流路４５を流通し、第１凹部８５、第２凹部８６に供給される。すなわち、ロック解除流路４５は供給状態である。このとき、ロック排出流路４６はＷ２の状態の時と同様、第１貫通孔５２ｅ、第２貫通孔５２ｆ、収容空間５ａのいずれの流路にも繋がっておらず、作動油がロック排出流路４６を流通して弁開閉時期制御装置１０の外部に排出されることはない。すなわち、ロック排出流路４６は閉状態である。従って、作動油の油圧が第１スプリング８２、第２スプリング８４の付勢力を上回ると、第１ロック部材８１と第２ロック部材８３は第１凹部８５と第２凹部８６からそれぞれ離間し、ロック解除状態になる。

第２環状溝５２ｄはいずれの流路にも繋がっておらずそれ以上作動油は流れない。すなわち、進角流路４３と遅角流路４４には作動油は供給されない。また、進角流路４３と遅角流路４４は、第１貫通孔５２ｅ、第２貫通孔５２ｆのいずれの流路とも繋がっていないので、進角室４１、遅角室４２の作動油が弁開閉時期制御装置１０の外部に排出されることはない。従って、ＯＣＶ５１が上記Ｗ３の状態に制御されると、進角室４１、遅角室４２への作動油の給排は行われないため、内部ロータ２はそのままの相対回転位相を保持し、進角方向Ｓ１にも遅角方向Ｓ２にも変化しない。すなわち、進角流路４３と遅角流路４４は共に閉状態であり、これは、「中間位相保持」に相当する。

図７に示すように、電磁ソレノイド５４にさらに給電を行ってＯＣＶ５１が図３のＷ４の状態になった場合には、スプール５２はＷ３の状態よりも少し右方に移動している。この状態において供給流路４７に作動油を供給すると、作動油は第１環状溝５２ｃ、第２環状溝５２ｄに到達する。第１環状溝５２ｃは依然としてロック解除流路４５に繋がっているので、作動油はロック解除流路４５を流通し、第１凹部８５、第２凹部８６に供給される。すなわち、ロック解除流路４５は供給状態である。このとき、ロック排出流路４６はＷ２、Ｗ３の時と同様、第１貫通孔５２ｅ、第２貫通孔５２ｆ、収容空間５ａのいずれの流路にも繋がっておらず、作動油がロック排出流路４６を流通して弁開閉時期制御装置１０の外部に排出されることはない。すなわち、ロック排出流路４６は閉状態である。従って、作動油の油圧が第１スプリング８２、第２スプリング８４の付勢力を上回ると、第１ロック部材８１と第２ロック部材８３は第１凹部８５と第２凹部８６からそれぞれ離間し、ロック解除状態になる。

第２環状溝５２ｄは遅角流路４４に繋がっているので、作動油は遅角流路４４を流通し、遅角室４２に供給される。すなわち、遅角流路４４は供給状態である。一方、進角流路４３は第１貫通孔５２ｅと繋がっているので、進角室４１にある作動油は、主排出流路５２ｂから第３貫通孔５２ｇを通って、弁開閉時期制御装置１０の外部に排出される。すなわち、進角流路４３はドレン状態である。

突出部２１が中間ロック位相Ｐよりも進角方向Ｓ１の側にあるときにＯＣＶ５１が上記Ｗ４の状態に制御されると、内部ロータ２は遅角方向Ｓ２に変化する。このとき、第１凹部８５と第２凹部８６は作動油で満たされてロック解除状態になっているので、相対回転位相が中間ロック位相Ｐに到達してもロック状態になることはない。これは、「ロック解除した状態での遅角作動」に相当する。

図８に示すように、電磁ソレノイド５４への給電量を最大にしてＯＣＶ５１が図３のＷ５の状態になった場合には、スプール５２はＷ４の状態よりも少し右方に移動している。この状態において供給流路４７に作動油を供給すると、作動油は第２環状溝５２ｄには到達するが、第１環状溝５２ｃは第３貫通孔４７ｆと繋がっていないため、第１環状溝５２ｃには作動油は到達しない。第２環状溝５２ｄは依然として遅角流路４４に繋がっているので、作動油は遅角流路４４を流通し、遅角室４２に供給される。すなわち、遅角流路４４は供給状態である。一方、進角流路４３は第１貫通孔５２ｅと、ロック排出流路４６は第２貫通孔５２ｆと、それぞれ繋がっている。そのため、遅角室４２、第１凹部８５、第２凹部８６にある作動油は、主排出流路５２ｂから第３貫通孔５２ｇを通って、弁開閉時期制御装置１０の外部に排出される。すなわち、進角流路４３とロック排出流路４６は共にドレン状態である。ロック解除流路４５は依然として第１環状溝５２ｃに繋がっているが、上述したように、第１環状溝５２ｃは第３貫通孔４７ｆと繋がっていないため、ロック解除流路４５には作動油の供給も排出も行われない。すなわち、ロック解除流路４５は閉状態である。ただし、ロック排出流路４６が第２貫通孔５２ｆと繋がっているため、第１凹部８５、第２凹部８６にある作動油は、ロック排出流路４６を流通して弁開閉時期制御装置１０の外部に排出される。

突出部２１が中間ロック位相Ｐよりも進角方向Ｓ１の側にあるときにＯＣＶ５１が上記Ｗ５の状態に制御されると、内部ロータ２は遅角方向Ｓ２に変化して、相対回転位相が中間ロック位相Ｐになった時に第１ロック部材８１と第１凹部８５、第２ロック部材８３と第２凹部８６がそれぞれ嵌合し、ロック状態となる。これは、「遅角作動による中間ロック位相Ｐへのロック」に相当する。なお、「電磁ソレノイド５４への給電量を最大にする」場合とは、Ｗ５の状態を維持する範囲で給電量を最大から下げて給電を行う場合も含むものとする。

以上のように構成した弁開閉時期制御装置１０においては、突出部２１が中間ロック位相Ｐよりも遅角方向Ｓ２の側にあるときに内部ロータ２を進角方向Ｓ１に変化させて中間ロック位相Ｐでロック状態にすることも、突出部２１が中間ロック位相Ｐよりも進角方向Ｓ１の側にあるときに内部ロータ２を遅角方向Ｓ２に変化させて中間ロック位相Ｐでロック状態にすることも可能になる。従って、突出部２１の位置に関わらず、短時間で中間ロック位相Ｐでのロック状態を実現することができる。

本実施形態においては、ロック解除流路４５とロック排出流路４６の両方が、第１凹部８５の深い溝と第２凹部８６の深い溝のそれぞれの底面に接続されている。そして、給電量が０であるＷ１の状態では、作動油はロック解除流路４５とロック排出流路４６の両方を流通して弁開閉時期制御装置１０の外部に排出されるので、従前のロック解除流路４５だけを備えた弁開閉時期制御装置１０と比較して、第１凹部８５と第２凹部８６にある作動油を短時間で排出することができる。そのため、相対回転位相を短時間で変化させても確実に中間ロック位相Ｐでロック状態を実現することができる。

突出部２１が中間ロック位相Ｐよりも遅角方向Ｓ２の側にあるときにエンジンＥがストールすると、カム平均トルクは相対回転位相が遅角方向Ｓ２になるように発生することから、相対回転位相は遅角方向Ｓ２に向かって最遅角位相近傍まで変化する。進角方向Ｓ１に向かって変化して、中間ロック位相Ｐに到達することはほとんどない。このように、相対回転位相が最遅角位相近傍にある状態で放置した後にエンジンＥを再始動する場合には、カム変動トルクにより相対回転位相を中間ロック位相Ｐまで変化させてロック状態にすることが必要であり、確実にロック状態にするためには第１凹部８５と第２凹部８６に残存している作動油を短時間で排出する必要がある。弁開閉時期制御装置１０においては、給電量が０で作動油が第１凹部８５と第２凹部８６の両方を流通して外部に排出されるので、エンジンＥの再始動時における排出流路の断面積を従前の構造と比較して大きくすることができ、短時間で作動油を排出することができる。これにより、エンジンＥの再始動時の中間ロック位相Ｐでのロック状態を確実に実現することができる。特に、マイナス２０℃のような低温下でエンジンＥの再始動を行う場合には、作動油の粘性が大きく排出されにくいため、給電量が０で排出流路の断面積を大きくすることができる弁開閉時期制御装置１０の構造は特に望ましい。

本実施形態において、Ｗ５の状態で中間ロック位相Ｐのロック状態にある時にエンジンＥのイグニッションをオフにした場合、オイルポンプ６２から吐出される作動油の油圧は低下して最終的に０になる。イグニッションのオフと同時に電磁ソレノイド５４への給電量を最大から０にすると、第１スプリング５３ａの付勢力により、ＯＣＶ５１はＷ５の状態からＷ１の状態へと変化する。この変化過程におけるＷ２、Ｗ３、Ｗ４の状態にあるときに、作動油がロック解除流路４５を通って第１凹部８５と第２凹部８６に供給されるので、オイルポンプ６２から吐出される作動油の油圧が十分に低下していないと、第１ロック部材８１と第２ロック部材８３に第１スプリング８２、第２スプリング８４の付勢力を上回る油圧が作用し、ロック解除状態になるおそれがある。

このような意図しないロック解除状態に至るのを避けるために、電磁ソレノイド５４の給電量を最大から０にするのは、イグニッションオフと同時ではなく、第１ロック部材８１と第２ロック部材８３に作用する油圧が第１スプリング８２、第２スプリング８４の付勢力以下に低下してから後に実行することが望ましい。このような制御を行うことにより、イグニッションオフの前のロック状態をイグニッションオフの後も維持することができ、最適な給排気弁の開閉時期を実現する相対回転位相である中間ロック位相Ｐにロックされた状態で次回のエンジンＥの始動を行うことができる。その結果、スムーズにエンジンＥを始動させることができる。なお、第１ロック部材８１と第２ロック部材８３に作用する油圧が第１スプリング８２、第２スプリング８４の付勢力以下に低下したことを判断するのは、油圧センサによる作動油の油圧の検出や、イグニッションオフ後の所定時間の経過など、任意の方法を採ることができる。

２．第１実施形態の変形例
次に、第１実施形態の変形例について、図面を用いて説明する。本変形例においては、ロック排出流路４６の構成が第１実施形態とは異なっており、その他の構造は同じである。よって、本変形例の説明においては、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９に示すように、本変形例に係る弁開閉時期制御装置１０においては、ロック排出流路４６の第２貫通孔４６ｂはロック解除流路４５の第２貫通孔４５ｂに接続されており、第１凹部８５、第２凹部８６に接続されていない。このような構造であっても、第１実施形態の弁開閉時期制御装置１０と同じ効果を得ることができる。特に、第２貫通孔４６ｂが接続された箇所から第１凹部８５、第２凹部８６までの第２貫通孔４５ｂの断面積を、第２貫通孔４６ｂの接続前の第２貫通孔４５ｂの断面積と第２貫通孔４６ｂの断面積の合計に拡大することにより、エンジンＥのストール後の再始動時における作動油の排出性も同等にすることができる。

上記の実施形態と変形例においては、給電量が０の場合に、進角流路４３が供給状態で、遅角流路４４、ロック解除流路４５、ロック排出流路４６がドレン状態であったが、この構造に限られるものではない。進角流路４３と遅角流路４４の配置を逆にすることにより、給電量が０の場合に、遅角流路４４が供給状態で、進角流路４３、ロック解除流路４５、ロック排出流路４６がドレン状態となる構成を得ることができる。このような構成にすることにより、突出部２１が中間ロック位相Ｐよりも進角方向Ｓ１の側にあるときにエンジンＥがストールした場合にでも、給電量が０で作動油が第１凹部８５と第２凹部８６の両方を流通して弁開閉時期制御装置１０の外部に排出されるので、エンジンＥの再始動時における排出流路の断面積を従前の構造と比較して大きくすることができ、短時間で作動油を排出することができる。

上記の実施形態と変形例においては、第１ロック部材８１と第２ロック部材８３はいずれも径方向に移動するように構成されていたが、これだけに限られるものではない。第１ロック部材８１と第２ロック部材８３が軸心Ｘに沿う方向に移動するように中間ロック機構８が構成されていてもよい。

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体に対する従動側回転体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可能である。

１ ハウジング（駆動側回転体）
２ 内部ロータ（従動側回転体）
４ 流体圧室
８ 中間ロック機構
１０ 弁開閉時期制御装置
４５ ロック解除流路
４６ ロック排出流路
５１ ＯＣＶ（電磁弁）
１０１ カムシャフト
Ｃ クランクシャフト（駆動軸）
Ｅ エンジン（内燃機関）
Ｐ 中間ロック位相
Ｘ 軸心

Claims (3)

1. 内燃機関の駆動軸と同期回転する駆動側回転体と、
   前記駆動側回転体の内側で前記駆動側回転体の軸心と同軸心に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
   前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間に区画形成される流体圧室と、
   作動流体の給排により、前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回転位相が最進角位相と最遅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中間ロック位相の拘束が解除されたロック解除状態とが選択的に切り替えられる中間ロック機構と、
   前記中間ロック機構に給排される前記作動流体の流通を許容するロック解除流路と、
   前記中間ロック機構へ供給される前記作動流体の流通を許容せずに、前記中間ロック機構から外部へ排出される前記作動流体の流通を許容するロック排出流路と、
   前記従動側回転体の内側で前記軸心と同軸心に配置され、給電量を変化させることにより、前記流体圧室及び前記中間ロック機構に対する前記作動流体の給排を制御する電磁弁と、を備え、
   前記電磁弁への前記給電量が０及び最大の場合に、前記ロック排出流路は前記作動流体が外部へ排出されるように前記作動流体の流通を許容する弁開閉時期制御装置。
2. 前記電磁弁への前記給電量が０の場合に、前記ロック解除流路は前記作動流体が外部へ排出されるように前記作動流体の流通を許容する請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
3. 前記電磁弁への前記給電量が最大且つ前記中間ロック機構が前記ロック状態にある場合に前記内燃機関の運転が停止したときには、前記中間ロック機構に作用する前記作動流体の流体圧が前記ロック解除状態に切り換わらない前記流体圧以下に低下してから前記給電量が最大から０にされる請求項１又は２に記載の弁開閉時期制御装置。

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