JP6163712B2 - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、弁開閉時期制御装置に関する。

従来、クランクシャフトと同期して回転する駆動側回転部材と、駆動側回転部材に対して相対回転可能に配置され、カムシャフトとともに回転する従動側回転部材とを備えた弁開閉時期制御装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、クランクシャフトと同期して回転するハウジング（駆動側回転部材）と、ハウジングに対して相対回転可能に配置され、カムシャフトとともに回転するベーンロータ（従動側回転部材）と、ハウジングとベーンロータとの相対回転位相を、最遅角位相と最進角位相との間に位置するエンジン始動に適した位相（ロック位相）でロックする保持機構（ロック機構）とを備えた油圧駆動式可変動弁装置（弁開閉時期制御装置）が開示されている。この油圧駆動式可変動弁装置の保持機構は、エンジンを始動する際に、カムシャフトのトルク変動（交番トルク）によるベーンロータのばたつき動作を利用して、ハウジングとベーンロータとの相対回転位相を、複数の段部にピン（規制体）を順次係合させることにより段階的に規制しながら、最遅角位相からエンジン始動に適したロック位相に到達させるように構成されている。この特許文献１では、第１段目の相対回転量（最遅角位相から最初の段部までの第１相対回転量）θ１から最終段目の相対回転量（最終の１つ前の段部から最終の段部までの最終相対回転量）θ４までの各々の相対回転量θ１〜θ４のうち、最終段目の相対回転量θ４が最も小さくなるように設定されている。

特開２０１２−９２７２２号公報

しかしながら、上記特許文献１の油圧駆動式可変動弁装置（弁開閉時期制御装置）では、最終段目の相対回転量θ４が最も小さくなるように設定されていることから、最終段目よりも前の段目の相対回転量θ１〜θ３が、最終段目の相対回転量θ４よりも相対的に大きくなるので、その分、最終段目よりも前の段目に対応する段部にピンを係合させるために必要なベーンロータのばたつき量が大きくなる。

ここで、カムシャフトのトルク変動によるベーンロータのばたつき量は、クランキング開始直後（クランキング開始後間もないクランキング初期）には小さく、その後、徐々に大きくなる傾向がある。すなわち、エンジン始動時には、エンジン動作時に相対回転位相を油圧で調整するための作動油がベーンロータとハウジングとにより構成される油圧室に充填されており、この充填された作動油がエンジン始動時にカムシャフトのトルク変動を利用して徐々に排出される。

上記のように、ベーンロータのばたつき量は、クランキング開始直後（クランキング初期）の小さい状態から徐々に大きくなっていくので、最終段目よりも前の段目（たとえば、第１段目や第２段目）では、ベーンロータのばたつき量が十分に大きくなっていない場合がある。この場合に、上記特許文献１の油圧駆動式可変動弁装置のように、最終段目よりも前の段目に対応する段部にピンを係合させるために必要なばたつき量が大きいと、最終段目よりも前の段目に対応する段部にピンが係合するのに時間が掛かるので、相対回転位相を最遅角位相からエンジン始動に適したロック位相に近づけていくのに時間が掛かり、その結果、相対回転位相を速やかにエンジン始動に適したロック位相に到達させることができないという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、エンジンを始動する際に、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相を速やかにロック位相に到達させることが可能な弁開閉時期制御装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における弁開閉時期制御装置は、エンジン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と、駆動側回転部材と同軸上に駆動側回転部材に対して相対回転可能に配置され、エンジンの吸気弁および排気弁の少なくとも一方を開閉するカムシャフトとともに回転する従動側回転部材と、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相を、ロック位相においてロックするロック機構とを備え、ロック機構は、相対回転位相がロック位相に近づく相対回転を許容し、かつ、ロック位相から離間する相対回転を規制する、規制体および規制体が係合するｎ数（ｎは３以上の整数）の段部を含み、相対回転位相は、最遅角位相または最進角位相からロック位相に到達するまでに複数の段部に規制体が順次係合することにより段階的に規制され、最遅角位相または最進角位相からｎ数の段部のうちの第１段部により規制される第１相対回転位相までの第１相対回転量から、ｎ数の段部のうちの第ｎ−１段部により規制される第ｎ−１相対回転位相から第ｎ段部により規制されるロック位相までの最終相対回転量までの各々の相対回転量のうち、第１相対回転量と最終相対回転量とを除く第１所定相対回転量が最も小さくなるように、段部と規制体との位置関係が設定されている。

この発明の一の局面による弁開閉時期制御装置では、上記のように、駆動側回転部材と従動側回転部材との第１相対回転量から最終相対回転量までの各々の相対回転量のうち、最終相対回転量以外の第１所定相対回転量が最も小さくなるように構成することによって、最終相対回転量が最も小さくなるように構成する場合に比べて、最終段目よりも前の段目の相対回転量が小さくなり易い。これにより、最終段目よりも前の段目において、対応する段部に規制体を係合させるために必要なばたつき量が大きくなるのを抑制することができるので、カムシャフトのトルク変動による従動側回転部材のばたつき量がクランキング開始直後（クランキング初期）の小さい状態から徐々に大きくなっていく場合においても、最終段目よりも前の段部に対応する段部に規制体を速やかに係合させることができる。これにより、相対回転位相を最遅角位相（最進角位相）から速やかにロック位相に近づけていくことができ、その結果、エンジンを始動する際に、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相を速やかにロック位相に到達させることができる。特に、第１段目や第２段目などの初期の段目の相対回転量が最も小さくなるようにすれば、従動側回転部材のばたつき量が小さいクランキング開始後間もないクランキング初期でも速やかに規制体を初期の段目の段部に係合させることができるので、相対回転位相をより速やかにロック位相に到達させることができる。

上記一の局面による弁開閉時期制御装置において、好ましくは、第１相対回転量から最終相対回転量までの各々の相対回転量のうち、第１所定相対回転量から第２所定相対回転量までの相対回転量が順次大きくなるように構成されており、第１相対回転量は、最終相対回転量よりも小さい。このように構成すれば、最も小さい第１所定相対回転量を有する段目から段階的に順次相対回転量を大きくしていくことができるので、カムシャフトのトルク変動によるばたつき量が徐々に大きくなる傾向を有効に利用して、効率的に、相対回転位相を最遅角位相（最進角位相）からロック位相に近づけることができる。また、相対回転量を順次大きくすることにより、最遅角位相（最進角位相）からロック位相までの位相差が大きい場合にも、相対回転位相を容易にロック位相まで到達させることができる。

上記一の局面による弁開閉時期制御装置において、好ましくは、第１相対回転量から最終相対回転量までの各々の相対回転量のうち、複数の相対回転量が互いに等しくなるように構成されている。このように構成すれば、第１所定相対回転量を最も小さくした分を他の段目に振り分ける場合に、均等に振り分けることができるので、特定の段目の相対回転量が過度に大きくなるのを抑制することができる。これにより、特定の段目に対応する段部に規制体が係合し難くなるのを抑制することができるので、これによっても、相対回転位相をより速やかにロック位相に到達させることができる。また、第１所定相対回転量を有する段目と他の段目との相対回転量を互いに等しくして、第１所定相対回転量を有する段目に加えて他の段目も相対回転量が最も小さくなるようにすれば、規制体をより速やかに第１所定相対回転量を有する段目などの初期の段部に係合させることができる。

上記一の局面による弁開閉時期制御装置において、好ましくは、最終相対回転量が、２番目に小さくなるように構成されている。このように構成すれば、最終段目に対応する第ｎ−１段部から第ｎ段部までの最終相対回転量（位相差）を小さくすることができるので、第ｎ−１段部に規制体が係合した際に、エンジン始動に適したロック位相（第ｎ段部での相対回転位相）により近い位置で相対回転位相を規制することができる。これにより、相対回転位相がロック位相に到達していない状態でも第ｎ−１段部に規制されている状態であれば、エンジンを容易に始動させることができる。

上記最終相対回転量が２番目に小さい構成において、好ましくは、最終相対回転量に対応する第ｎ−１相対回転位相からロック位相までの範囲は、エンジンが始動可能な相対回転位相の範囲に設定されている。このように構成すれば、相対回転位相がロック位相に到達していない状態でも第ｎ−１段部に規制されている状態であれば、エンジンを円滑に始動させることができる。

上記一の局面による弁開閉時期制御装置において、好ましくは、最終相対回転量が、最も大きくなるように構成されている。このように構成すれば、最終相対回転量を大きくする分、最終段目よりも前の段目における相対回転量をより小さくすることができるので、最終段目よりも前の段目において、対応する段部に規制体を係合させるために必要なばたつき量が大きくなるのをより抑制することができる。これにより、カムシャフトのトルク変動による従動側回転部材のばたつき量がクランキング開始直後の小さい状態から徐々に大きくなっていく場合においても、相対回転位相を最遅角位相（最進角位相）から速やかにロック位相に近づけていくことができる。

この場合、好ましくは、第ｎ−１相対回転位相は、エンジンが始動可能な相対回転位相に設定されており、相対回転位相は、エンジンの始動時に、カムシャフトのトルク変動により最遅角位相または最進角位相から第ｎ−１相対回転位相まで移動され、エンジンが始動した後、第ｎ−１相対回転位相からロック位相まで油圧により移動されるように構成されている。このように構成すれば、最終相対回転量を最も大きくした場合に、最遅角位相（最進角位相）から第ｎ−１段部に対応する第ｎ−１相対回転位相までは、それぞれ、より小さいばたつき量で規制体が係合可能であるので、カムシャフトのトルク変動を利用して相対回転位相を速やかにロック位相に近づけることができるとともに、第ｎ−１相対回転位相からロック位相までは、油圧を利用して相対回転位相を確実にロック位相に到達させることができる。

なお、本出願では、上記一の局面による弁開閉時期制御装置とは別に、以下のような構成も考えられる。

（付記項１）
すなわち、本出願の他の構成による弁開閉時期制御装置は、エンジン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と、駆動側回転部材と同軸上に駆動側回転部材に対して相対回転可能に配置され、エンジンの吸気弁および排気弁の少なくとも一方を開閉するカムシャフトとともに回転する従動側回転部材と、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相を、ロック位相においてロックするロック機構とを備え、ロック機構は、相対回転位相がロック位相に近づく相対回転を許容し、かつ、ロック位相から離間する相対回転を規制する、規制体および規制体が係合するｎ数（ｎは自然数）の段部を含み、相対回転位相は、最遅角位相または最進角位相からロック位相に到達するまでに複数の段部に規制体が順次係合することにより段階的に規制され、最遅角位相または最進角位相からｎ数の段部のうちの第１段部により規制される第１相対回転位相までの第１相対回転量から、ｎ数の段部のうちの第ｎ−１段部により規制される第ｎ−１相対回転位相から第ｎ段部により規制されるロック位相までの最終相対回転量までの各々の相対回転量のうち、初期の段目における相対回転量が最も小さくなるように、段部と規制体との位置関係が設定されている。このように構成すれば、従動側回転部材のばたつき量が小さいクランキング初期でも、規制体を速やかに初期の段目の段部に係合させることができるので、相対回転位相をより速やかにロック位相に到達させることができる。

（付記項２）
上記本出願の他の構成による弁開閉時期制御装置において、好ましくは、初期の段目の相対回転量である第１相対回転量および第２段目の第２相対回転量のうちの少なくとも一方の相対回転量が最も小さくなるように構成されている。このように構成すれば、従動側回転部材のばたつき量が小さいクランキング初期でも、容易に、第１段目や第２段目の段部に規制体を速やかに係合させることができるので、相対回転位相をクランキング初期から確実にロック位相に近づけることができる。

本発明によれば、上記のように、エンジンを始動する際に、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相を速やかにロック位相に到達させることができる。

本発明の第１実施形態による弁開閉時期制御装置の全体構成を示した概略図である。 図１のII−II線に沿った概略断面において、エンジン始動時にロック位相にロックされた状態を示した図である。 図１のIII−III線に沿った概略断面において、ロックが解除された状態で保持されている状態を示した図である。 本発明の第１実施形態による弁開閉時期制御装置の外部ロータと内部ロータとの相対回転位相が最遅角位相に位置するロック動作開始時の状態を示した断面図である。 本発明の第１実施形態による弁開閉時期制御装置の外部ロータと内部ロータとの相対回転位相が最初の段部により規制された状態を示した断面図である。 本発明の第１実施形態による弁開閉時期制御装置の外部ロータと内部ロータとの相対回転位相が２番目の段部により規制された状態を示した断面図である。 本発明の第１実施形態による弁開閉時期制御装置の外部ロータと内部ロータとの相対回転位相が３番目の段部により規制された状態を示した断面図である。 本発明の第１実施形態による弁開閉時期制御装置の外部ロータと内部ロータとの相対回転位相が最終の段部により規制されることによりロック位相でロックされた状態を示した断面図である。 本発明の第１実施形態による弁開閉時期制御装置のエンジン始動時における制御状態を示したタイミングチャートである。 本発明の第１実施形態による弁開閉時期制御装置のオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）の作動構成を示した図である。 本発明の第２実施形態による弁開閉時期制御装置の各段目の相対回転量を示した図である。 本発明の第３実施形態による弁開閉時期制御装置の各段目の相対回転量を示した図である。 本発明の第４実施形態による弁開閉時期制御装置の各段目の相対回転量を示した図である。 本発明の第５実施形態による弁開閉時期制御装置の各段目の相対回転量を示した図である。 本発明の第６実施形態による弁開閉時期制御装置の各段目の相対回転量を示した図である。 本発明の第１実施形態の変形例による弁開閉時期制御装置の各段目の相対回転量を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図１０を参照して、本発明の第１実施形態による弁開閉時期制御装置１００の構成について説明する。

第１実施形態による弁開閉時期制御装置１００は、図１〜図３に示すように、外周部に一体的に形成されたタイミングスプロケット１１を含む外部ロータ１と、吸気弁２１を開閉するカムシャフト２（図１参照）と、カムシャフト２とともに一体的に回転する内部ロータ３とを備えている。この弁開閉時期制御装置１００は、自動車用のエンジン２００の吸気弁２１の開閉時期を制御可能に構成されている。なお、外部ロータ１は、本発明の「駆動側回転部材」の一例であり、内部ロータ３は、本発明の「従動側回転部材」の一例である。

外部ロータ１は、クランクシャフト１１０と同期して回転するように構成されている。具体的には、図１に示すように、タイミングスプロケット１１およびクランクシャフト１１０に取り付けられたギアには、環状のタイミングチェーン１１１が所定の張力を有した状態で装着されている。これにより、エンジン動作時において、クランクシャフト１１０が回転駆動すると、外部ロータ１がタイミングチェーン１１１を介してクランクシャフト１１０に同期して回転される。また、外部ロータ１には、図２および図３に示すように、外周部から径方向の内側に突出する４つの突部１２が一体的に設けられている。４つの突部１２は、周方向に沿って互いに離間して配置されている。また、図１に示すように、外部ロータ１の表側（カムシャフト２が配置される側とは反対側）にはフロントプレート１３が設けられ、外部ロータ１の裏側（カムシャフト２が配置される側）にはリアプレート１４が設けられている。フロントプレート１３およびリアプレート１４は、それぞれ、外部ロータ１の表面１ａおよび裏面１ｂに当接した状態で複数のボルト１２０により外部ロータ１に固定的に取り付けられている。

カムシャフト２は、図１に示すように、カムシャフト２の先端部２ａにおいて、カムシャフト２の回転軸上に配置されたボルト１３０により内部ロータ３に固定的に取り付けられている。これにより、カムシャフト２は、内部ロータ３と一体的に回転される。また、カムシャフト２は、エンジン動作時において、外部ロータ１の回転に伴って内部ロータ３とともに一体的に回転することによって、カムシャフト２に設けられたカムにより吸気弁２１を押し下げて開弁させるように構成されている。

カムシャフト２と一体的に回転する内部ロータ３は、図１〜図３に示すように、外部ロータ１と同軸上で外部ロータ１に対して相対回転可能に配置されている。また、内部ロータ３は、外部ロータ１の内側に配置されており、外周面３ａが外部ロータ１の４つの突部１２に対して摺動するように構成されている。また、図２および図３に示すように、外部ロータ１の４つの突部１２と内部ロータ３の外周面３ａとにより区画された４つの領域には、油圧室４が形成されている。内部ロータ３の４つの油圧室４に対応する位置には、それぞれ、ベーン溝３１が形成されている。各ベーン溝３１には、対応する油圧室４を周方向において進角室４１と遅角室４２とに仕切るベーン５が挿入されている。４つのベーン５は、それぞれ、内部ロータ３から径方向の外側に突出することにより、対応する油圧室４を進角室４１と遅角室４２とに仕切るように設けられている。また、ベーン５は、図１に示すように、ベーン溝３１の底部に配置された付勢部材５１により径方向の外側に向かって付勢されている。これにより、ベーン５の先端部５ａは、油圧室４の内周面４ａに摺動可能な状態で押し付けられている。

カムシャフト２および内部ロータ３には、図１〜図３に示すように、進角室４１に繋がる進角通路３２と、遅角室４２に繋がる遅角通路３３と、後述のロック機構６の段部６２ａ〜６２ｄに繋がるロック油通路３４とが形成されている。進角通路３２、遅角通路３３およびロック油通路３４は、それぞれ、後述する油圧回路７に接続されている。

弁開閉時期制御装置１００には、図２〜図８に示すように、エンジン２００を始動する際に、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相（クランクシャフト１１０とカムシャフト２との相対回転位相）を、最進角位相と最遅角位相との間に設定されたエンジン始動に適した（円滑なエンジン始動が可能な）ロック位相においてロック（保持）するロック機構６が設けられている。ロック機構６は、エンジン始動時に、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相を、最遅角位相からロック位相まで段階的に近づけていくように構成されている。また、ロック機構６は、外部ロータ１と内部ロータ３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、かつ、ロック位相から離間する相対回転を規制する一対の規制体６１ａおよび６１ｂと、一対の規制体６１ａおよび６１ｂが係合する４つの段部６２ａ〜６２ｄとを含んでいる。

一対の規制体６１ａおよび６１ｂは、周方向に互いに所定距離を隔てて配置されている。また、一対の規制体６１ａおよび６１ｂは、図２および図３に示すように、それぞれ、外部ロータ１の突部１２に設けられた規制体収容部１５ａおよび１５ｂに収容されている。また、一対の規制体６１ａおよび６１ｂは、外部ロータ１の突部１２から内部ロータ３側に突出するように、径方向に直線移動可能に構成されている。また、一対の規制体６１ａおよび６１ｂは、それぞれ、スプリング６３ａおよび６３ｂにより径方向の内側（内部ロータ３側）に向かって付勢されている。

４つの段部６２ａ〜６２ｄは、図２〜図８に示すように、内部ロータ３の外周に切欠状に形成されている。具体的には、４つの段部６２ａ〜６２ｄのうち、最初（１番目）の段部（第１段部）６２ａおよび３番目の段部（第３段部）６２ｃは、一方の規制体６１ａに対応する位置に設けられ、２番目の段部（第２段部）６２ｂおよび最終（４番目）の段部（第４段部）６２ｄは、他方の規制体６１ｂに対応する位置に設けられている。最初の段部６２ａは、内部ロータ３の外周面３ａから径方向内側に１段窪んだ位置に配置され、３番目の段部６２ｃは、段部６２ａよりもさらに径方向内側に１段窪んだ位置に配置されている。また、２番目の段部６２ｂは、内部ロータ３の外周面３ａから径方向内側に１段窪んだ位置に配置され、最終の段部６２ｄは、段部６２ｂよりもさらに径方向内側に１段窪んだ位置に配置されている。

ここで、第１実施形態では、ロック機構６は、エンジン２００を始動する際に、カムシャフト２のトルク変動（交番トルク）により内部ロータ３が遅角方向Ｓ１および進角方向Ｓ２にばたつくことを利用して、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相（外部ロータ１に対する内部ロータ３の相対回転位相）を、最遅角位相から段階的にロック位相に近づけていき、最終的にロック位相で保持する機能を有している。具体的には、ロック機構６は、一対の規制体６１ａおよび６１ｂが４つの段部６２ａ〜６２ｄ（最初の段部６２ａ、２番目の段部６２ｂ、３番目の段部６２ｃ、最終の段部６２ｄ）に順次係合することにより、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相を４段階でロック位相に到達させるように構成されている。なお、ロック動作の詳細については後述する。

また、第１実施形態では、一対の規制体６１ａおよび６１ｂと４つの段部６２ａ〜６２ｄとの位置関係は、最遅角位相から最初の段部６２ａにより規制される相対回転位相（第１相対回転位相）までの第１段目の相対回転量（第１相対回転量）から、最終の１つ前（３番目）の段部６２ｃにより規制される相対回転位相（第３相対回転位相）から最終の段部６２ｄにより規制される相対回転位相（ロック位相）までの最終段目（４段目）の相対回転量（最終相対回転量）までの各々の相対回転量のうち、最終段目以外の段目（第１実施形態では第１段目）における相対回転量が最も小さくなるように設定されている。詳細には、第１段目における相対回転量が最も小さいとともに、第２段目以降最終段目までの相対回転量は、第１段目の相対回転量の２倍の大きさで互いに等しくなるように設定されている。なお、第１段目の相対回転量（第１相対回転量）は、本発明の「第１所定相対回転量」の一例である。

具体的には、この第１実施形態では、図９に示すように、第１段目の相対回転量が相対角度（位相差）４度であり、第２段目以降最終段目までの相対回転量がそれぞれ相対角度８度である。すなわち、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相（外部ロータ１に対する内部ロータ３の相対回転位相）は、最遅角位相を基準として、最初の段部６２ａにより進角方向Ｓ２に相対角度４度の位相（第１相対回転位相）で規制され、２番目の段部６２ｂにより進角方向Ｓ２に相対角度１２度の位相（第２相対回転位相）で規制される。また、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相（外部ロータ１に対する内部ロータ３の相対回転位相）は、最遅角位相を基準として、３番目の段部６２ｃにより進角方向Ｓ２に相対角度２０度の位相（第３相対回転位相）で規制され、最終の段部６２ｄおよび３番目の段部６２ｃにより進角方向Ｓ２に相対角度２８度のロック位相で規制される。なお、上記相対角度は、クランクシャフト１１０の回転角度を基準とした回転角（クランク角）である。

弁開閉時期制御装置１００は、図１〜図３に示すように、エンジン動作時に、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相を油圧で調整するための作動油を、油圧室４に供給または排出するための油圧回路７を備えている。油圧回路７は、油圧室４の進角室４１および遅角室４２に充填される作動油の量を調整して、油圧室４内におけるベーン５の位置を調整するために設けられている。具体的には、油圧回路７は、進角通路３２を介して進角室４１内の作動油の量を調整するとともに、遅角通路３３を介して遅角室４２内の作動油の量を調整するように構成されている。これにより、エンジン動作時に、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相が調整されてエンジン２００の吸気弁２１の開閉時期が変更される。

また、油圧回路７は、上記のロック機構６によるロック動作およびロック解除動作を制御するように構成されている。具体的には、油圧回路７は、図１に示すように、作動油とロック機構６によるロック動作用のロック油とを供給するオイルポンプ７１と、スプール７２ａを有するソレノイド式のＯＣＶ（オイルコントロールバルブ）７２と、ＯＣＶ７２を制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）７３と、作動油およびロック油を貯留するオイルパン７４とを含んでいる。進角通路３２、遅角通路３３およびロック油通路３４は、それぞれ、ＯＣＶ７２に設けられた複数のポートのうちの所定のポートに接続されている。

ＯＣＶ７２は、図２、図３および図１０に示すように、ＥＣＵ７３による制御に基づいて、スプール７２ａ（図１０参照）の位置を位置Ｗ１から位置Ｗ４まで４段階に切り替えるように構成されている。これにより、進角室４１および遅角室４２の作動油の充填状態と、段部６２ａ〜６２ｄのロック油の充填状態とが調整される。具体的には、図１０に示すように、エンジン始動時に、スプール７２ａの位置が位置Ｗ１（ロック動作位置）に切り替えられた場合には、段部６２ａ〜６２ｄ内のロック油がオイルパン７４側に排出（ドレイン）されることにより、規制体６１ａおよび６１ｂが段部６２ａ〜６２ｄに挿入可能な状態になる。すなわち、規制体６１ａおよび６１ｂは、それぞれ、スプリング６３ａおよび６３ｂの付勢力により段部６２ａ〜６２ｄに挿入されてロック動作が可能な状態になる。また、進角室４１および遅角室４２に充填された作動油もオイルパン７４側に排出（ドレイン）されて油圧室４の油圧が低下する。

エンジン動作時に、スプール７２ａの位置が位置Ｗ２（進角方向移動位置）に切り替えられた場合には、段部６２ａ〜６２ｄ内にロック油が供給されることにより、規制体６１ａおよび６１ｂがロック油の油圧により径方向の外側に押し戻されて規制体６１ａおよび６１ｂによる相対回転位相のロック状態が解除される。そして、この位置Ｗ２では、遅角室４２の作動油は排出される一方、進角室４１には作動油が供給されることにより、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相が進角方向Ｓ２に移動される。

エンジン動作時またはエンジン停止時に、スプール７２ａの位置が位置Ｗ３（ロック解除保持位置）に切り替えられた場合には、段部６２ａ〜６２ｄ内にロック油が供給されることにより、図３に示すように、相対回転位相のロック状態が解除された状態で、進角室４１および遅角室４２への作動油の給排出が停止される。これにより、エンジン動作時またはエンジン停止時に、ロック状態が解除された状態で、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相が現状の位置で保持される。

また、エンジン動作時に、スプール７２ａの位置が位置Ｗ４（遅角方向移動位置）に切り替えられた場合には、段部６２ａ〜６２ｄ内にロック油が供給されることにより相対回転位相のロック状態が解除された状態で、進角室４１の作動油は排出される一方、遅角室４２には作動油が供給されることにより、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相が遅角方向Ｓ１に移動される。

ＥＣＵ７３は、図１に示すように、カムシャフト２の位相を検知するカム角センサ７３ａ、クランクシャフト１１０の位相を検知するクランク角センサ７３ｂ、エンジンオイルの温度を検知する温度センサ７３ｃ、クランクシャフト１１０の回転数（エンジン回転数）を検知する回転数センサ７３ｄおよびＩＧ／ＳＷ（イグニッションキースイッチ）７３ｅから、各種検知信号を取得可能に構成されている。さらに、ＥＣＵ７３は、上記以外のセンサ（車速センサや水温センサなど）からも検知信号を取得可能である。また、ＥＣＵ７３は、カム角センサ７３ａによるカムシャフト２の位相の検知結果と、クランク角センサ７３ｂによるクランクシャフト１１０の位相の検知結果とから、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相（クランクシャフト１１０とカムシャフト２との相対回転位相）を取得可能である。そして、ＥＣＵ７３は、上記各種センサから取得する検知信号に基づいて、ＯＣＶ７２のスプール７２ａの位置を制御することにより、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相をその時の動作状態に適した位相に調整（移動）するように構成されている。

次に、図４〜図９を参照して、本発明の第１実施形態による弁開閉時期制御装置１００のエンジン始動時におけるロック動作について説明する。

まず、ＥＣＵ７３は、図９に示すように、ＩＧ／ＳＷ７３ｅからイグニッションＯＮ信号が入力されると、クランクシャフト１１０をクランキングする制御（クランクシャフト１１０をスタータモータで強制回転させる動作制御）を行うとともに、ＯＣＶ７２のスプール７２ａの位置を位置Ｗ３（ロック解除保持位置）から位置Ｗ１（ロック動作位置）に切り替える制御を行う。これにより、段部６２ａ〜６２ｄ内のロック油と、進角室４１および遅角室４２の作動油とをオイルパン７４に排出させて規制体６１ａおよび６１ｂを段部６２ａ〜６２ｄに挿入可能な状態にしながら、クランクシャフト１１０をクランキングすることができる。この際、カムシャフト２で吸気弁２１を開閉駆動させるために発生する周期的なトルク変動（交番トルク）により、内部ロータ３が外部ロータ１に対して遅角方向Ｓ１および進角方向Ｓ２に交互にばたつく。すなわち、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相が遅角方向Ｓ１および進角方向Ｓ２に交互に変動する。この場合、内部ロータ３に生じる平均トルクは、クランキングによる回転動作とカムシャフト２のトルク変動とにより遅角方向Ｓ１のトルクとなり、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相は、遅角方向Ｓ１および進角方向Ｓ２に交互に変動しながら遅角方向Ｓ１に徐々に向かう傾向がある。

そして、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相が最遅角位相（相対回転位相：０度）に位置する図４の状態において、内部ロータ３のばたつき量が第１段目における相対回転量（第１相対回転量）（相対角度４度）以上になると、図５に示すように、スプリング６３ａにより付勢された一方の規制体６１ａが第１段目に対応する最初の段部６２ａに挿入（移動）されて係合される。この状態で、外部ロータ１に対する内部ロータ３の相対回転位相は４度になる。ここで、第１実施形態では、第１段目の相対回転量が最も小さくなるように設定されているので、一方の規制体６１ａが速やかに最初の段部６２ａに係合される。これにより、内部ロータ３は、ロック位相に近づく進角方向Ｓ２への相対回転が許容された状態で、最初の段部６２ａの壁部６２１ａが規制体６１ａに当接されることによりロック位相から離間する遅角方向Ｓ１への相対回転が規制される。その結果、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相は、最遅角位相を基準に進角方向Ｓ２に相対回転位相（相対角度）４度の位相で、ロック位相から離間する遅角方向Ｓ１への移動が規制される。

外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相（外部ロータ１に対する内部ロータ３の相対回転位相）が最初の段部６２ａにより規制された状態で、内部ロータ３のばたつき量が第２段目における相対回転量（第２相対回転量）（相対角度８度）以上になると、図６に示すように、スプリング６３ｂにより付勢された他方の規制体６１ｂが第２段目に対応する２番目の段部６２ｂに挿入されて係合される。この状態で、外部ロータ１に対する内部ロータ３の相対回転位相は、最遅角位相基準で１２度になる。この際、内部ロータ３は、最初の段部６２ａにより規制される相対回転位相よりも進角方向Ｓ２側の位置において、２番目の段部６２ｂの壁部６２１ｂが規制体６１ｂに当接されることによりロック位相から離間する遅角方向Ｓ１への移動が規制される。これにより、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相は、最遅角位相を基準に進角方向Ｓ２に相対回転位相（相対角度）１２度の位相で、ロック位相から離間する遅角方向Ｓ１への移動が規制される。

この状態で、内部ロータ３のばたつき量が第３段目における相対回転量（第３相対回転量）（相対角度８度）以上になると、図７に示すように、一方の規制体６１ａが第３段目に対応する３番目の段部６２ｃに挿入されて係合される。この状態で、外部ロータ１に対する内部ロータ３の相対回転位相は、最遅角位相基準で２０度になる。この際、内部ロータ３は、２番目の段部６２ｂにより規制される相対回転位相よりもさらに進角方向Ｓ２側の位置において、３番目の段部６２ｃの壁部６２１ｃが規制体６１ａに当接されることによりロック位相から離間する遅角方向Ｓ１への移動が規制される。これにより、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相は、最遅角位相を基準に進角方向Ｓ２に相対回転位相（相対角度）２０度の位相で、ロック位相から離間する遅角方向Ｓ１への移動が規制される。

そして、内部ロータ３のばたつき量が最終段目（第４段目）における相対回転量（最終相対回転量）（相対角度８度）以上になると、図８に示すように、他方の規制体６１ｂが最終段目（４段目）に対応する最終の段部６２ｄに挿入されて係合される。この状態で、外部ロータ１に対する内部ロータ３の相対回転位相は、最遅角位相基準で２８度（ロック位相）になる。この際、一方の規制体６１ａは３番目の段部６２ｃの壁部６２１ｅに当接し、他方の規制体６１ｂは最終の段部６２ｄの壁部６２１ｄに当接する。これにより、内部ロータ３は、３番目の段部６２ｃにのみ規制される相対回転位相よりもさらに進角方向Ｓ２側のロック位相において、遅角方向Ｓ１および進角方向Ｓ２の両方向の移動が規制される。その結果、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相は、最遅角位相を基準に進角方向Ｓ２に相対回転位相（相対角度）２８度のロック位相で、遅角方向Ｓ１および進角方向Ｓ２の両方への移動が規制される。このようにして、第１実施形態による弁開閉時期制御装置１００では、エンジン始動時に、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相が最遅角位相から段階的にロック位相に近づけられてロック位相（２８度）でロックされる。これにより、ロック動作が完了する。

第１実施形態では、上記のように、外部ロータ１と内部ロータ３との第１段目の相対回転量（第１相対回転量）から最終段目の相対回転量（最終相対回転量）までの各々の相対回転量のうち、最終段目の相対回転量以外の相対回転量（第１実施形態では第１段目の相対回転量）が最も小さくなるように構成することによって、最終段目の相対回転量が最も小さくなるように構成する場合に比べて、最終段目よりも前の段目の相対回転量が小さくなり易い。これにより、最終段目よりも前の段目において、対応する段部に規制体を係合させるために必要なばたつき量が大きくなるのを抑制することができるので、カムシャフト２のトルク変動による内部ロータ３のばたつき量がクランキング開始直後（クランキング初期）の小さい状態から徐々に大きくなっていく場合においても、最終段目よりも前の段部に対応する段部に規制体６１ａ（６１ｂ）を速やかに係合させることができる。これにより、相対回転位相を最遅角位相から速やかにロック位相に近づけていくことができ、その結果、エンジン２００を始動する際に、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相を速やかにロック位相に到達させることができる。

特に、第１実施形態のように、第１段目の相対回転量（第１相対回転量）が最も小さくなるように設定すれば、内部ロータ３のばたつき量が小さいクランキング開始後間もないクランキング初期でも速やかに規制体６１ａを最初の段部６２ａに係合させることができるので、より速やかにロック位相に到達させることができる。

また、第１実施形態では、第２段目以降最終段目まで相対回転量が互いに等しくなるように構成する。これにより、第１段目の相対回転量を最も小さくした分を他の段目に振り分ける場合に、第２段目以降の全ての段目に均等に振り分けることができるので、特定の段目の相対回転量が過度に大きくなるのを抑制することができる。これにより、特定の段目に対応する段部に規制体６１ａ（６１ｂ）が係合し難くなるのを抑制することができるので、これによっても、相対回転位相をより速やかにロック位相に到達させることができる。

特に、この第１実施形態の構成は、クランキング開始直後のカムシャフト２のトルク変動によるばたつき量が第２段目の相対回転量（第２相対回転量）未満であるとともに、規制体６１ａが最初の段部（第１段部）６２ａに係合された後、ばたつき量が安定して第２段目の相対回転量以上を確保可能である場合に有効である。

（第２実施形態）
次に、図１１を参照して、本発明の第２実施形態による弁開閉時期制御装置１００ａについて説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、第１段目から最終段目（第４段目）までの各々の段目の相対回転量のうち、第１段目の相対回転量が最も小さく、かつ、第２段目の相対回転量が２番目に小さいとともに、第３段目および最終段目の相対回転量が互いに等しくなるように設定されている。

第２実施形態では、図１１に示すように、エンジン始動時に、外部ロータ１と内部ロータ３（図２および図３参照）との相対回転位相（外部ロータ１に対する内部ロータ３の相対回転位相）が４段階でロック位相に到達されてロック位相においてロックされるように構成されている。また、最遅角位相を基準として、第１段目から最終段目までの各々の段目の相対回転量のうち、第１段目の相対回転量（第１相対回転量）が最も小さくなるように設定されている。なお、第１段目の相対回転量（第１相対回転量）は、本発明の「第１所定相対回転量」の一例である。また、第２段目の相対回転量（第２相対回転量）は、第１段目の相対回転量の２倍の大きさで、かつ、第１段目から最終段目までの各々の段目の相対回転量のうち、２番目に小さくなるように設定されている。また、第３段目および最終段目の相対回転量は、第１段目の相対回転量の３倍の大きさで互いに等しくなるように設定されている。具体的には、第１段目の相対回転量が相対角度（位相差）４度であり、第２段目の相対回転量が相対角度８度であるとともに、第３段目および最終段目の相対回転量がそれぞれ相対角度１２度である。また、ロック位相は３６度である。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、上記のように、第１段目の相対回転量（第１相対回転量）が最も小さいとともに、第２段目の相対回転量（第２相対回転量）が２番目に小さくなるように構成することによって、初期の段目の相対回転量を小さくすることができるので、内部ロータ３のばたつき量が小さいクランキング初期でも、規制体６１ａ（６１ｂ）を速やかに初期の段目の段部に係合させることができ、その結果、より速やかにロック位相に到達させることができる。また、第３段目および最終段目の相対回転量が互いに等しくなるように構成する。これによって、第１段目および第２段目の相対回転量を小さくした分を第３段目および最終段目の段目に均等に振り分けることができるので、第３段目および最終段目の相対回転量が過度に大きくなることなく、第３段目および最終段目の段部に対して規制体６１ａ（６１ｂ）が係合し易くなり、その結果、相対回転位相をより速やかにロック位相に到達させることができる。

特に、この第２実施形態の構成は、クランキング開始直後のカムシャフト２のトルク変動によるばたつき量が第２段目の相対回転量（第２相対回転量）未満であるとともに、規制体６１ａが最初の段部（第１段部）６２ａに係合された直後のばたつき量が第２段目の相対回転量以上第３段目の相対回転量（第３相対回転量）未満であり、かつ、規制体６１ｂが２番目の段部（第２段部）６２ｂに係合された後、ばたつき量が安定して第３段目の相対回転量以上を確保可能である場合に有効である。

また、第２実施形態の構成でも、上記第１実施形態と同様に、最終段目以外の段目（第１段目）における相対回転量が最も小さくなるように構成することによって、最終段目よりも前の段部に対応する段部に規制体６１ａ（６１ｂ）を速やかに係合させることができるので、エンジン２００を始動する際に、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相を速やかにロック位相に到達させることができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
次に、図１２を参照して、本発明の第３実施形態による弁開閉時期制御装置１００ｂについて説明する。この第３実施形態では、上記第１実施形態と異なり、第１段目から最終段目（第４段目）までの各々の段目の相対回転量のうち、第１段目から最終段目まで相対回転量が順次大きくなるように設定されている。

第３実施形態では、図１２に示すように、エンジン始動時に、外部ロータ１と内部ロータ３（図２および図３参照）との相対回転位相（外部ロータ１に対する内部ロータ３の相対回転位相）が４段階でロック位相に到達されてロック位相においてロックされるように構成されている。また、最遅角位相を基準として、第１段目から最終段目までの各々の段目の相対回転量のうち、第１段目の相対回転量（第１相対回転量）が最も小さく、第１段目から最終段目まで相対回転量が順次大きくなるように設定されている。詳細には、第２段目、第３段目および最終段目の相対回転量は、それぞれ、第１段目の相対回転量の２倍、２．５倍および３倍の大きさに設定されている。具体的には、第１段目の相対回転量が相対角度（位相差）４度であり、第２段目の相対回転量（第２相対回転量）が相対角度８度であり、第３段目の相対回転量（第３相対回転量）が相対角度１０度であるとともに、最終段目の相対回転量（最終相対回転量）が相対角度１２度である。また、ロック位相は３４度である。なお、第１段目の相対回転量（第１相対回転量）は、本発明の「第１所定相対回転量」の一例であり、最終段目の相対回転量（最終相対回転量）は、本発明の「第２所定相対回転量」の一例である。

なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第３実施形態では、上記のように、第１段目から最終段目まで相対回転量が順次大きくなるように構成する。これにより、最も小さい相対回転量を有する第１段目から段階的に順次相対回転量を大きくしていくことができるので、カムシャフト２のトルク変動によるばたつき量が徐々に大きくなる傾向を有効に利用して、効率的に、相対回転位相を最遅角位相からロック位相に近づけることができる。また、相対回転量を順次大きくすることにより、最遅角位相からロック位相までの位相差が大きい場合にも、相対回転位相を容易にロック位相まで到達させることができる。

特に、この第３実施形態の構成は、クランキング開始直後のカムシャフト２のトルク変動によるばたつき量が第２段目の相対回転量（第２相対回転量）未満であり、規制体６１ａが最初の段部（第１段部）６２ａに係合された直後のばたつき量が第２段目の相対回転量以上第３段目の相対回転量（第３相対回転量）未満であるとともに、規制体６１ｂが２番目の段部（第２段部）６２ｂに係合された直後のばたつき量が第３段目の相対回転量以上最終段目（第４段目）の相対回転量（最終相対回転量）未満であり、かつ、規制体６１ａが３番目の段部（第３段部）６２ｃに係合された後、ばたつき量が安定して最終段目の相対回転量以上を確保可能である場合に有効である。

また、第３実施形態の構成でも、上記第１実施形態と同様に、最終段目以外の段目（第１段目）における相対回転量が最も小さくなるように構成することによって、最終段目よりも前の段部に対応する段部に規制体６１ａ（６１ｂ）を速やかに係合させることができるので、エンジン２００を始動する際に、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相を速やかにロック位相に到達させることができる。

なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第４実施形態）
次に、図１３を参照して、本発明の第４実施形態による弁開閉時期制御装置１００ｃについて説明する。この第４実施形態では、上記第１実施形態と異なり、第１段目から最終段目（第４段目）までの各々の段目の相対回転量のうち、第１段目および第２段目の相対回転量が互いに等しくかつ最も小さくなるように設定されている。

第４実施形態では、図１３に示すように、エンジン始動時に、外部ロータ１と内部ロータ３（図２および図３参照）との相対回転位相（外部ロータ１に対する内部ロータ３の相対回転位相）が４段階でロック位相に到達されてロック位相においてロックされるように構成されている。また、最遅角位相を基準として、第１段目から最終段目までの各々の段目の相対回転量のうち、第１段目の相対回転量（第１相対回転量）と第２段目の相対回転量（第２相対回転量）とが互いに等しく、かつ、最も小さくなるように設定されている。なお、第１段目の相対回転量（第１相対回転量）および第２段目の相対回転量（第２相対回転量）は、本発明の「第１所定相対回転量」の一例である。また、第３段目および最終段目の相対回転量は、第１段目（第２段目）の相対回転量の３倍の大きさで互いに等しくなるように設定されている。具体的には、第１段目および第２段目の相対回転量がそれぞれ相対角度（位相差）４度であり、第３段目および最終段目の相対回転量がそれぞれ相対角度１２度である。また、ロック位相は３２度である。

なお、第４実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第４実施形態では、上記のように、第１段目と第２段目との相対回転量を互いに等しくして、第１段目に加えて第２段目も相対回転量が最も小さくなるように構成する。これにより、カムシャフト２のトルク変動によるばたつき量がクランキング開始直後（クランキング初期）の小さい状態においても、規制体６１ａ（６１ｂ）をより速やかに第１段目および第２段目の初期の段部に係合させることができるので、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相をより速やかにロック位相に到達させることができる。また、第３段目および最終段目の相対回転量が互いに等しくなるように構成する。これによって、第１段目および第２段目の相対回転量を小さくした分を第３段目および最終段目の段目に均等に振り分けることができるので、第３段目および最終段目の相対回転量が過度に大きくなることなく、第３段目および最終段目の段部に対して規制体６１ａ（６１ｂ）が係合し易くなり、その結果、相対回転位相をより速やかにロック位相に到達させることができる。

また、第４実施形態の構成でも、上記第１実施形態と同様に、最終段目以外の段目（第１段目）における相対回転量が最も小さくなるように構成することによって、最終段目よりも前の段部に対応する段部に規制体６１ａ（６１ｂ）を速やかに係合させることができる。

なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第５実施形態）
次に、図１４を参照して、本発明の第５実施形態による弁開閉時期制御装置１００ｄについて説明する。まず、第５実施形態による弁開閉時期制御装置１００ｄの内容を説明する前に、第５実施形態の前提となる技術について説明する。

従来、エンジンストール（エンジンの突然の停止）が発生するか否かを予測して、エンジンストールが発生すると予測した場合に、クランク軸（駆動側回転部材）と吸気側カム軸（従動側回転部材）との相対回転位相をエンジン始動に適した初期位相（ロック位相）に移動させるとともに、エンジンが停止しないように、変速機構をニュートラル状態に移行させる制御を行う技術が知られている（たとえば、特開２０１２−１３０５１号公報参照）。

しかしながら、上記従来の構成では、変速機構がニュートラル状態になる前にエンジンがストールしてしまう場合があり、この場合には、クランク軸と吸気側カム軸との相対回転位相を初期位相（ロック位相）まで到達させることができない場合があると考えられる。

そこで、この第５実施形態では、エンジンストール時に、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相をエンジン始動に適したロック位相に到達させることができない場合（非正常時）でも、エンジンを容易に再始動させることが可能な構成について説明する。この第５実施形態では、上記第１実施形態と異なり、第１段目から最終段目（第４段目）までの各々の段目の相対回転量のうち、第１段目の相対回転量（第１相対回転量）が最も小さく、かつ、最終段目の相対回転量（最終相対回転量）が２番目に小さくなるように設定されている。なお、第１段目の相対回転量（第１相対回転量）は、本発明の「第１所定相対回転量」の一例である。

第５実施形態では、図１４に示すように、エンジン始動時に、外部ロータ１と内部ロータ３（図２および図３参照）との相対回転位相（外部ロータ１に対する内部ロータ３の相対回転位相）が４段階でロック位相に到達されてロック位相においてロックされるように構成されている。また、エンジンストールが発生すると予測された場合には、エンジン２００が停止しないように、図示しない変速機構がニュートラル状態に移行される。また、第５実施形態による弁開閉時期制御装置１００ｄは、エンジン動作時（運転中）において、エンジンストールが発生すると予測された場合に、油圧室４（図２および図３参照）の作動油の油圧を利用して、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相をエンジン始動に適したロック位相に移動させるように構成されている。これにより、図１４に２点鎖線で示すように、エンジン２００が停止する前に、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相をロック位相に到達させることが可能である。

また、第５実施形態では、最遅角位相を基準として、第１段目から最終段目までの各々の段目の相対回転量のうち、第１段目の相対回転量（第１相対回転量）が最も小さく、第１段目から最終段目の１つ前の第３段目まで相対回転量が順次大きくなるように設定されている。なお、第３段目の相対回転量（第３相対回転量）は、本発明の「第２所定相対回転量」の一例である。また、第１段目から最終段目までの各々の段目の相対回転量のうち、最終段目の相対回転量（最終相対回転量）が２番目に小さくなるように設定されている。すなわち、最終段目の相対回転量は、カムシャフト２のトルク変動による内部ロータ３のばたつき量を考慮して最も小さくなるように設定された第１段目の相対回転量よりは大きいものの、第２段目および第３段目の相対回転量よりは小さくなるように設定されている。

また、上記のように、最終の段目の相対回転量を２番目に小さくなるように設定することにより、最終段目の相対回転量に対応する相対回転位相（第３相対回転位相からロック位相まで）の範囲は、エンジン２００が始動可能な相対回転位相の範囲に設定されている。また、第１段目から最終段目までの各々の段目の相対回転量は、エンジンストールが発生すると予測された後、変速機構がニュートラル状態に移行されるまでの時間や、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相を油圧によりロック位相に移動させる際の応答速度、および、エンジン始動可能な相対回転位相の範囲などを考慮して設定されている。具体的には、第１段目の相対回転量が相対角度（位相差）４度であり、第２段目の相対回転量（第２相対回転量）が第１段目の相対回転量の２倍の相対角度８度である。また、第３段目の相対回転量（第３相対回転量）が第１段目の相対回転量の２．５倍の相対角度１０度であり、最終段目の相対回転量が第１段目の相対回転量の１．５倍の相対角度６度である。また、ロック位相は２８度である。

なお、第５実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第５実施形態では、上記のように、第１段目の相対回転量（第１相対回転量）が最も小さいとともに、最終段目の相対回転量（最終相対回転量）が２番目に小さくなるように構成する。これにより、最終段目に対応する最終の１つ前の段部（第３段部）６２ｃから最終の段部（第４段部）６２ｄまでの相対回転量（位相差）を小さくすることができるので、最終の１つ前の段部６２ｃに規制体６１ａが係合した際に、エンジン始動に適したロック位相（最終の段部での相対回転位相）により近い位置で相対回転位相を規制することができる。これにより、変速機構がニュートラル状態になる前にエンジン２００が停止して、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相をエンジン始動に適したロック位相に到達させることができなかった場合（非正常時）でも、最終の１つ前の段部６２ｃに規制されている状態であれば、エンジン２００を容易に再始動させることができる。

また、第５実施形態では、上記のように、最終段目の相対回転量（最終相対回転量）に対応する相対回転位相（第３相対回転位相からロック位相まで）の範囲を、エンジン２００が始動可能な相対回転位相の範囲に設定する。これにより、相対回転位相がロック位相に到達していない状態でも最終の１つ前の段部（第３段部）６２ｃに規制されている状態であれば、エンジン２００を確実かつ円滑に始動させることができる。

また、第５実施形態の構成でも、上記第１実施形態と同様に、最終段目以外の段目（第１段目）における相対回転量が最も小さくなるように構成することによって、最終段目よりも前の段部に対応する段部に規制体６１ａ（６１ｂ）を速やかに係合させることができるので、エンジン２００を始動する際に、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相を速やかにロック位相に到達させることができる。

なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第６実施形態）
次に、図１５を参照して、本発明の第６実施形態による弁開閉時期制御装置１００ｅについて説明する。この第６実施形態では、上記第１実施形態と異なり、最終の１つ前の３番目の段部６２ｃに対応する相対回転位相が、エンジン２００が始動可能な相対回転位相に設定されている。

第６実施形態では、図１５に示すように、エンジン始動時に、外部ロータ１と内部ロータ３（図２および図３参照）との相対回転位相（外部ロータ１に対する内部ロータ３の相対回転位相）が４段階でロック位相に到達されてロック位相においてロックされるように構成されている。また、最遅角位相を基準として、第１段目から最終段目までの各々の段目の相対回転量のうち、第１段目の相対回転量（第１相対回転量）が最も小さく、第１段目から最終段目まで相対回転量が順次大きくなるように設定されている。すなわち、第１段目から最終段目までの各々の段目の相対回転量のうち、最終段目の相対回転量（最終相対回転量）が最も大きくなるように設定されている。詳細には、第２段目、第３段目および最終段目の相対回転量は、それぞれ、第１段目の相対回転量の２倍、２．５倍および４．５倍の大きさに設定されている。具体的には、第１段目の相対回転量が相対角度（位相差）４度であり、第２段目の相対回転量（第２相対回転量）が相対角度８度である。また、第３段目の相対回転量（第３相対回転量）が相対角度１０度であり、最終段目の相対回転量が相対角度１８度である。また、ロック位相は４０度である。なお、第１段目の相対回転量（第１相対回転量）は、本発明の「第１所定相対回転量」の一例であり、最終段目の相対回転量（最終相対回転量）は、本発明の「第２所定相対回転量」の一例である。

また、最終段目の起点となる相対回転位相である、最終の１つ前の３番目の段部（第３段部）６２ｃに対応する相対回転位相（第３相対回転位相）は、エンジン２００が始動可能な相対回転位相に設定されている。詳細には、３番目の段部６２ｃに対応する相対回転位相は、極低温（約−３０℃）時においてもエンジン２００が完爆可能（エンジン２００がスタータモータなしで自発駆動可能）な位相に設定されている。これにより、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相が３番目の段部６２ｃに対応する相対回転位相まで移動した後は、エンジン２００が始動されて油圧室４の油圧が利用可能となるので、油圧により外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相を容易に移動させることが可能である。そして、第６実施形態による弁開閉時期制御装置１００ｅは、エンジン始動時に、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相を、カムシャフト２のトルク変動により最遅角位相から最終の１つ前の３番目の段部６２ｃに対応する相対回転位相まで移動させ、エンジン２００が始動した後、３番目の段部６２ｃに対応する相対回転位相からロック位相まで油圧により移動させるように構成されている。

また、最終の１つ前のエンジン始動可能な３番目の段部６２ｃよりも遅角側の段部（最初の段部６２ａおよび２番目の段部６２ｂ）に対応する相対回転位相は、極低温（約−３０℃）時において、エンジン始動が不可能であるか、または、エンジン始動してもラフアイドル状態（エンジン２００の振動が正常始動時よりも大きい状態）になる相対回転位相に設定されている。すなわち、最初の段部６２ａおよび２番目の段部６２ｂに対応する相対回転位相では、極低温時において、正常にエンジン始動することができない。

なお、第６実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第６実施形態では、上記のように、最終段目の相対回転量（最終相対回転量）が最も大きくなるように構成する。これにより、最終段目の相対回転量を大きくする分、最終段目よりも前の段目における相対回転量をより小さくすることができるので、最終段目よりも前の段目において、対応する段部に規制体６１ａ（６１ｂ）を係合させるために必要なばたつき量が大きくなるのをより抑制することができる。これにより、カムシャフト２のトルク変動による内部ロータ３のばたつき量がクランキング開始直後の小さい状態から徐々に大きくなっていく場合においても、相対回転位相を最遅角位相から速やかにロック位相に近づけていくことができる。

また、第６実施形態では、上記のように、最終の１つ前の段部（第３段部）６２ｃに対応する相対回転位相（第３相対回転位相）をエンジン２００が始動可能な相対回転位相に設定する。そして、エンジン２００の始動時に、カムシャフト２のトルク変動により最遅角位相から最終の１つ前の段部６２ｃに対応する相対回転位相まで移動させ、エンジン２００が始動した後、最終の１つ前の段部６２ｃに対応する相対回転位相からロック位相に油圧により移動させる。これにより、最終段目の相対回転量を最も大きくした場合に、最遅角位相から最終の１つ前の段部６２ｃに対応する相対回転位相までは、それぞれ、より小さいばたつき量で規制体６１ａ（６１ｂ）が係合可能であるので、カムシャフト２のトルク変動を利用して相対回転位相を速やかにロック位相に近づけることができる。また、最終の１つ前の段部６２ｃに対応する相対回転位相からロック位相までは、油圧を利用して相対回転位相を確実にロック位相に到達させることができる。

また、第６実施形態の構成でも、上記第１実施形態と同様に、最終段目以外の段目（第１段目）における相対回転量が最も小さくなるように構成することによって、最終段目よりも前の段部に対応する段部に規制体６１ａ（６１ｂ）を速やかに係合させることができるので、エンジン２００を始動する際に、外部ロータ１と内部ロータ３との相対回転位相を速やかにロック位相に到達させることができる。

なお、第６実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１〜第６実施形態では、本発明のカムシャフトの一例として、エンジンの吸気弁を開閉するカムシャフトを示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、エンジンの排気弁を開閉するカムシャフトであってもよいし、吸気弁および排気弁の両方を開閉するカムシャフトであってもよい。

また、上記第１〜第６実施形態では、第１段目から最終段目（第４段目）までの各々の段目の相対回転量のうち、第１段目の相対回転量（第１相対回転量）が最も小さくなるように設定する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１段目から最終段目までの各々の段目の相対回転量のうち、最終相対回転量以外であれば、第１段目以外の段目における相対回転量が最も小さくなるように設定してもよい。たとえば、第２段目または第３段目の相対回転量が最も小さくなるように構成してもよい。

また、上記第１〜第６実施形態では、規制体を内部ロータ（従動側回転部材）の径方向に移動させることにより段部に係合させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、規制体を従動側回転部材の回転軸が延びる方向に沿って移動させることにより段部に係合させるようにしてもよい。

また、上記第１〜第６実施形態では、規制体を外部ロータ（駆動側回転部材）に設けるとともに、段部を内部ロータ（従動側回転部材）に設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、規制体を従動側回転部材に設けるとともに、段部を駆動側回転部材に設けるようにしてもよい。

また、上記第１〜第６実施形態では、外部ロータ（駆動側回転部材）と内部ロータ（従動側回転部材）との相対回転位相を最遅角位相から４段階でロック位相に到達させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、最遅角位相からロック位相まで段階的に規制される構成であれば、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相を最遅角位相からロック位相まで、４段階以外の段階数で到達させるようにしてもよい。たとえば、図１６に示す変形例による弁開閉時期制御装置１００ｆのように、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相を最遅角位相から６段階でロック位相に到達させてもよい。このように６段階でロック位相に到達させる場合には、最遅角位相からロック位相までの位相差が大きい（図１６では位相差を５８度に設定している）場合にも、４段階でロック位相に到達させる場合に比べて段目が多くなる分、容易にロック位相まで到達させることができる。

また、この変形例では、図１６に示すように、第１段目から最終段目（第６段目）までの各々の相対回転量のうち、第１段目の相対回転量（第１相対回転量）が最も小さく（４度）、かつ、第１段目から第４段目まで相対回転量が順次大きくなる（第２段目（８度）、第３段目（１０度）、第４段目（１２度））ように設定している。このように構成すれば、初期の段目（第１段目や第２段目）の相対回転量を小さくすることができるので、ばたつき量が小さいクランキング初期でも、規制体を速やかに初期の段目の段部に係合させることができ、その結果、より速やかにロック位相に到達させることができる。また、最も小さい相対回転量を有する第１段目から第４段目まで段階的に順次相対回転量を大きくしていくことができるので、カムシャフトのトルク変動によるばたつき量が徐々に大きくなる傾向を有効に利用して、効率的に、相対回転位相を最遅角位相からロック位相に近づけることができる。また、第４段目以降最終段目までの相対回転量を互いに等しく（１２度）することによって、第１段目から第３段目までの相対回転量を小さくした分を第４段目以降最終段目までに均等に振り分けることができるので、第４段目以降の相対回転量が過度に大きくなることなく、第４段目以降の段部に対して規制体が係合し易くなり、その結果、相対回転位相をより速やかにロック位相に到達させることができる。

特に、この図１６に示した変形例の構成は、クランキング開始直後のカムシャフトのトルク変動によるばたつき量が第２段目の相対回転量（第２相対回転量）（相対角度８度）未満であり、規制体が最初の段部（第１段部）に係合された直後のばたつき量が第２段目の相対回転量以上第３段目の相対回転量（第３相対回転量）（相対角度１０度）未満であるとともに、規制体が２番目の段部（第２段部）に係合された直後のばたつき量が第３段目の相対回転量以上第４段目の相対回転量（第４相対回転量）（相対角度１２度）未満であり、かつ、規制体が３番目の段部（第３段部）に係合された後、ばたつき量が安定して第４段目の相対回転量以上を確保可能である場合に有効である。

なお、図１６に示した変形例のように、段階数を増加させると、段目が多くなる分、容易にロック位相まで到達させることができるという効果を得ることができる一方で、段部が増加した分、構造が複雑化する。これに対して、上記第１〜第６実施形態では、最遅角位相からロック位相までの段階数を４段階と少なくすることにより、段階数が多い場合に比べて、段部の数を増やす必要がない分、構造を簡素化することができるとともに、ロック機構が大型化するのを抑制することができる。

また、上記第１〜第６実施形態では、外部ロータ（駆動側回転部材）と内部ロータ（従動側回転部材）との相対回転位相を最遅角位相から段階的にロック位相に到達させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相を最進角位相から段階的にロック位相に到達させる構成であってもよい。すなわち、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相を制御するための作動油の油圧が発生していない状態で、トーションスプリングなどの付勢力により相対回転位相を強制的に最進角位相に移動させるような構成においても、本発明を適用可能である。

また、上記第１〜第６実施形態では、一対の規制体を用いて、最遅角位相から段階的にロック位相に到達させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、最遅角位相から段階的にロック位相に到達させることが可能であれば、１つまたは３つ以上の規制体を用いて、最遅角位相から段階的にロック位相に到達させる構成であってもよい。

１ 外部ロータ（駆動側回転部材）
２ カムシャフト
３ 内部ロータ（従動側回転部材）
６ ロック機構
２１ 吸気弁
６１ａ、６１ｂ 規制体
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ 段部
１００ 弁開閉時期制御装置
１１０ クランクシャフト
２００ エンジン

Claims (7)

1. エンジン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と、
   前記駆動側回転部材と同軸上に前記駆動側回転部材に対して相対回転可能に配置され、前記エンジンの吸気弁および排気弁の少なくとも一方を開閉するカムシャフトとともに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の相対回転位相を、ロック位相においてロックするロック機構とを備え、
   前記ロック機構は、前記相対回転位相が前記ロック位相に近づく相対回転を許容し、かつ、前記ロック位相から離間する相対回転を規制する、規制体および前記規制体が係合するｎ数（ｎは３以上の整数）の段部を含み、
   前記相対回転位相は、最遅角位相または最進角位相から前記ロック位相に到達するまでに複数の段部に前記規制体が順次係合することにより段階的に規制され、
   前記最遅角位相または前記最進角位相から前記ｎ数の段部のうちの第１段部により規制される第１相対回転位相までの第１相対回転量から、前記ｎ数の段部のうちの第ｎ−１段部により規制される第ｎ−１相対回転位相から第ｎ段部により規制される前記ロック位相までの最終相対回転量までの各々の相対回転量のうち、前記第１相対回転量と前記最終相対回転量とを除く第１所定相対回転量が最も小さくなるように、前記段部と前記規制体との位置関係が設定されている、弁開閉時期制御装置。
2. 前記第１相対回転量から前記最終相対回転量までの前記各々の相対回転量のうち、前記第１所定相対回転量から第２所定相対回転量までの相対回転量が順次大きくなるように構成されており、
   前記第１相対回転量は、前記最終相対回転量よりも小さい、請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
3. 前記第１相対回転量から前記最終相対回転量までの前記各々の相対回転量のうち、複数の相対回転量が互いに等しくなるように構成されている、請求項１または２に記載の弁開閉時期制御装置。
4. 前記最終相対回転量が、２番目に小さくなるように構成されている、請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
5. 前記最終相対回転量に対応する前記第ｎ−１相対回転位相から前記ロック位相までの範囲は、前記エンジンが始動可能な相対回転位相の範囲に設定されている、請求項４に記載の弁開閉時期制御装置。
6. 前記最終相対回転量が、最も大きくなるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弁開閉時期制御装置。
7. 前記第ｎ−１相対回転位相は、前記エンジンが始動可能な相対回転位相に設定されており、
   前記相対回転位相は、前記エンジンの始動時に、前記カムシャフトのトルク変動により前記最遅角位相または前記最進角位相から前記第ｎ−１相対回転位相まで移動され、前記エンジンが始動した後、前記第ｎ−１相対回転位相から前記ロック位相まで油圧により移動されるように構成されている、請求項６に記載の弁開閉時期制御装置。

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