JP6488915B2

JP6488915B2 - 弁開閉時期制御装置

Info

Publication number: JP6488915B2
Application number: JP2015130149A
Authority: JP
Inventors: 崇岩屋; 田中　浩和; 浩和田中
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2019-03-27
Anticipated expiration: 2035-06-29
Also published as: WO2017002743A1; JP2017014941A

Description

本発明は、クランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、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を有し、これら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。

弁開閉時期制御装置として、特許文献１には、進角室と遅角室とに対して選択的に作動流体を給排することで相対回転位相を制御し、ロック部材がロック凹部に係合することで駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を拘束するロック機構を備えた技術が示されている。

特許文献１では、エンジンの回転速度（回転数）の上昇に伴い、遠心力の作用でバネの付勢力に抗してロック部材がロック凹部から離脱するため、遠心力の作用でロック部材がロック凹部から離間する場合には、相対回転位相の変動を抑制する制御が行われる。

つまり、特許文献１では、エンジンの回転速度が、遠心力によりロック機構のロック状態が解除される値より低い値の敷居回転数を設定しており、回転速度が敷居回転数を超えた場合には、油圧制御弁の制御により進角室と遅角室とに作動流体を封入し、更に、作動油の供給によりロック機構のロック状態を解除する中間位相保持制御が行われる。

特許第３８３２７３０号公報

特許文献１に示される制御では、ロック機構のロック状態を解除した時点で進角室と遅角室とに作動流体が封入されており、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相の変動を抑制できるものである。

しかしながら、進角室と遅角室とに作動流体が封入する制御では、封入された作動油が時間経過とともに漏出し、ロック機構のロック状態を解除した場合に、カム変動トルク等の作用に抗することができず、相対回転位相の変動を招くことも考えられた。

また、この制御形態では、回転速度が敷居回転数を超えた後に、ロックを解除させる値に達しない場合でもロックが解除される場合があり、無駄な制御を行う不都合や、ロック解除を行うために作動流体が供給された際に流体圧を一時的に低下させる不都合を招くことも考えられた。

尚、ロック機構のロック状態が解除されたタイミングで駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相が変動した場合には、エンジンの吸気タイミングが乱れるため、エンジンの出力の変動にも繋がり、運転者に違和感を持たせることになる。

即ち、このような弁開閉時期制御装置では、ロック機構のロック状態が遠心力で解除される際に相対回転位相の変動を良好に抑制することが求められる。

本発明の特徴は、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、
前記駆動側回転体の回転軸芯と同軸芯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を、前記駆動側回転体又は前記従動側回転体の一方に形成された仕切部で仕切ることで形成される進角室及び遅角室と、
前記駆動側回転体に支持されたロック部材を付勢部材の付勢力により前記回転軸芯の方向に突出させ前記従動側回転体のロック凹部に係合させることで前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転位相を拘束するロック機構と、
前記進角室および前記遅角室に対する作動流体の給排により前記相対回転位相の制御、及び前記ロック凹部に対する作動流体の給排により前記ロック部材の係合又は係合の解除を制御する流体圧制御部と、
前記流体圧制御部を制御する制御ユニットと、
前記駆動側回転体又は前記従動側回転体の回転速度を検知する回転速度センサと、
作動流体の温度を計測する温度センサとを備えると共に、
前記制御ユニットは、前記温度センサで検知される検知温度が設定値を超え、かつ、前記回転速度センサで検知される回転速度が、遠心力により前記ロック部材が前記ロック凹部から離脱する際の前記回転速度に対応する離脱速度より低速となる基準速度を超えた場合に、前記ロック機構にロック解除のための作動流体の供給を行うことなく、前記流体圧制御部の制御により前記進角室と前記遅角室とに交互に作動流体を供給する位相保持制御を行う点にある。

この構成によると、作動流体の温度が低く作動流体の給排による適正な作動が望めない状態では位相保持制御を行わず、作動流体の温度が設定値を超え、回転速度が基準値を超えた場合には、位相保持制御により進角室と遅角室とに交互に作動流体が供給されることになる。これにより、作動流体の供給の後に遠心力でロック部材がロック凹部から離脱しても、進角室と遅角室とには既に作動流体が充填されており、カムシャフトからカム変動トルクが作用しても相対回転位相が大きく変動することはない。また、この位相保持制御では、ロック機構のロック状態を解除するための作動油を供給しないため、作動流体を無駄に消費せず、例えば、回転速度が基準速度を超えた後に離脱速度に達しない場合には、ロック状態が維持され相対回転位相の安定に繋がる。
従って、ロック機構のロック状態が遠心力で解除されても相対回転位相の変動を良好に抑制する弁開閉時期制御装置が構成された。

本発明は、前記制御ユニットは、遠心力により前記ロック部材が前記ロック凹部から離脱する際の前記回転速度に対応する離脱速度と、前記離脱速度より低速となる基準速度との少なくとも何れか一方を記憶しており、
前記制御ユニットは、前記離脱速度に基づいて、この離脱速度より低速となる基準速度を、前記温度センサで検知される検知温度に基づいて新たに設定する、又は、記憶した前記基準速度を、前記温度センサで検知される検知温度に基づいて補正することにより基準速度を新たに設定しても良い。

この構成によると、温度センサで検知される検知温度に基づいて基準速度が新たに設定されるため、作動流体の粘性を反映させた基準速度を適正に設定することが可能となる。また、回転速度センサで検知される回転速度が設定された基準速度を超えた場合には、位相保持制御により進角室と遅角室とに交互に作動流体が供給されるため、作動流体の供給の後に遠心力でロック部材がロック凹部から離脱するタイミングまでに進角室と遅角室とに対して作動流体を充分に充填することが可能となる。

本発明は、前記位相保持制御が、前記進角室と前記遅角室との何れか一方に供給される作動流体量を、他方に供給される作動流体量より多くしても良い。

これによると、進角室と遅角室とに供給される作動流体量の差から相対回転位相を所定方向に変位させる力が作用することになり、ロック部材をロック凹部の一方の側面に強く当接させることが可能となる。このような当接状態では、ロック部材に対してロック凹部の側面から摩擦力が作用するため、ロック部材がロック凹部から離脱し難くなり、実質的に離脱速度の値を高めたものと同様の効果を奏する。

本発明は、前記流体圧制御部が、電磁ソレノイドに対する給電によりスプールが作動して流量制御が行われる電磁弁を備えて構成され、
前記位相保持制御が、前記進角室に作動流体を供給する時間と、前記遅角室に作動流体を供給する時間との比率を所定値に設定する、又は、前記進角室に対して単位時間に供給される作動流体の流量と、前記遅角室に対して単位時間に供給される作動流体の流量との流量比を所定値に設定するように前記電磁ソレノイドに給電しても良い。

これによると、電磁ソレノイドに供給する電力の制御により、進角室と遅角室とに供給される作動流体量に差が作り出され、相対回転位相を所定方向に変位させる力によりロック部材がロック凹部の一方の側面に強く当接することになる。このような当接状態では、ロック部材に対してロック凹部の側面から摩擦力が作用するため、ロック部材がロック凹部から離脱し難くなり、実質的に離脱速度の値を高めたものと同様の効果を奏する。

本発明は、前記位相保持制御が、前記進角室と前記遅角室との何れか一方に対して設定時間だけ作動流体を供給した後に、前記進角室と前記遅角室との他方に対して継続的に作動流体を供給しても良い。

これによると、進角室と遅角室との一方に作動流体を供給した後に、進角室と遅角室との他方に作動流体を継続して供給することにより、遠心力の作用によりロック部材がロック凹部から離脱した時点では、進角室と遅角室との他方に対して継続的に作動流体が供給される状態にある。このように進角室と遅角室との何れかに継続的に作動が供給されることにより、ロック凹部からロック部材が離脱したタイミングにおいて、カム変動トルクの作用、あるいは、相対回転位相を中間位相に付勢するスプリングの付勢力が作用に抗する方向に作動流体からの力を作用させて相対回転位相の保持が可能となる。

弁開閉時期制御装置の制御構成を示す図である。弁開閉時期制御部と油圧回路とを示す図である。油圧によりロック状態が解除された弁開閉時期制御部と油圧回路とを示す図である。遠心力でロック状態が解除された弁開閉時期制御部と油圧回路とを示す図である。制御タイミングを示すチャートである。位相保持制御のフローチャートである。別実施形態（ａ）の制御タイミングを示すチャートである。別実施形態（ａ）の位相保持制御のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１、図２に示すように、内燃機関としてのエンジンＥの吸気バルブの開閉時期を設定する弁開閉時期制御部１０と、エンジンＥとを制御するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）４０を備えて弁開閉時期制御装置が構成されている。エンジン制御ユニット４０は本発明に係る制御ユニットの一例である。

エンジンＥは乗用車等の車両に備えられるものを想定しており、このエンジンＥで駆動される油圧ポンプ２０からの作動油（作動流体の一例）が、電磁弁として構成される位相制御弁２４と、電磁弁として構成されるロック制御弁２５とを介して弁開閉時期制御部１０に給排される。

位相制御弁２４とロック制御弁２５とで流体圧制御部が構成されるものであり、位相制御弁２４は、弁開閉時期制御部１０の外部ロータ１１（駆動側回転体の一例）と内部ロータ１２（従動側回転体）との相対回転位相（以下、相対回転位相と称する）の制御を実現する。また、ロック制御弁２５は、弁開閉時期制御部１０のロック機構Ｌの制御を実現する。

エンジン制御ユニット４０は、回転速度センサ１Ｓと、温度センサ４と、位相検知センサ４６とからの検知信号を取得し、更に、運転者の操作情報等を取得することにより、位相制御弁２４とロック制御弁２５とを操作して弁開閉時期制御部１０を制御する（この制御形態は後述する）。

〔弁開閉時期制御部〕
図１、図２に示すように、弁開閉時期制御部１０は、エンジンＥのクランクシャフト１と同期回転する駆動側回転部材としての外部ロータ１１と、エンジンＥの燃焼室の吸気バルブを開閉するカムシャフト３に対して連結ボルト１３により連結する従動側回転部材としての内部ロータ１２とを備えている。

カムシャフト３は、エンジンＥに対して回転軸芯Ｘを中心に回転自在に支持されている。弁開閉時期制御部１０では、外部ロータ１１に対して内部ロータ１２が内包され、外部ロータ１１の軸芯と、内部ロータ１２の軸芯とが回転軸芯Ｘと同軸芯上に配置されることにより、回転軸芯Ｘを中心にして夫々が相対回転自在に支持されている。

外部ロータ１１は、フロントプレート１４とリヤプレート１５とを締結ボルト１６で締結した構成を有し、フロントプレート１４とリヤプレート１５とに挟み込まれる位置に内部ロータ１２が配置されている。

また、内部ロータ１２のうち、回転軸芯Ｘと同軸芯で開口が形成され、この開口に挿通する連結ボルト１３により内部ロータ１２がカムシャフト３に連結している。リヤプレート１５の外周にはタイミングスプロケット１５Ｓが形成されている。

このタイミングスプロケット１５Ｓと、エンジンＥのクランクシャフト１に設けた出力スプロケット７とに亘ってタイミングチェーン８を巻回することで、外部ロータ１１はクランクシャフト１と同期回転する。図面には示していないが、排気側のカムシャフト３の前端にも弁開閉時期制御部１０と同様の構成の装置が備えられており、この装置に対してもタイミングチェーン８から回転力が伝達される。

図２に示すように、外部ロータ１１には、回転軸芯Ｘの方向（径方向内側）に向けて突出する複数の突出壁１１Ｔが一体的に形成されている。内部ロータ１２は複数の突出壁１１Ｔの突出端に密接する外周を有する円柱状に形成され、この内部ロータ１２の外周部分に複数のベーン１７（仕切部の一例）が外方に突出する形態で備えられている。

この構成から、外部ロータ１１に内部ロータ１２を内装した状態では、内部ロータ１２の外方において、回転方向で隣接する突出壁１１Ｔの間に流体圧室Ｃが形成される。この流体圧室Ｃがベーン１７で仕切られることにより進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとが区画形成される。

図２に示すように、弁開閉時期制御部１０は、クランクシャフト１からの駆動力により外部ロータ１１が駆動回転方向Ｓに向けて回転する。外部ロータ１１に対して内部ロータ１２が駆動回転方向Ｓと同方向へ回転する方向を進角方向Ｓａと称し、この逆方向への回転方向を遅角方向Ｓｂと称する。また、外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転位相で遅角方向の作動端を最遅角位相と称し、相対回転位相で進角方向の作動端を最進角位相と称している。

この弁開閉時期制御部１０では、進角室Ｃａに作動油（作動流体の一例）が供給されることで相対回転位相が進角方向Ｓａに変位し、吸気圧縮比が高められる。これとは逆に、遅角室Ｃｂに作動油を供給することで相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位し、吸気圧縮比が低減するようにクランクシャフト１とカムシャフト３との関係が設定されている。

図１に示すように、内部ロータ１２とフロントプレート１４とに亘って、外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転位相が、最遅角位相から中間ロック位相Ｐ（図２を参照）に達するまで付勢力を作用させるトーションスプリング１８が備えられている。なお、トーションスプリング１８の付勢力が作用する範囲は、中間ロック位相Ｐを超えるものでも良く、中間ロック位相Ｐに達しないものであっても良い。

内部ロータ１２には進角室Ｃａに連通する進角制御油路２１と、遅角室Ｃｂに連通する遅角制御油路２２と、後述する２つのロック機構Ｌに作動油を供給するロック解除油路２３とが形成されている。この弁開閉時期制御部１０では、エンジンＥのオイルパン１Ａに貯留される潤滑油を作動油として用いており、この作動油が油圧ポンプ２０から進角室Ｃａまたは遅角室Ｃｂに対して給排される。

〔弁開閉時期制御部：ロック機構〕
この弁開閉時期制御部１０のロック機構Ｌは、外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転位相を図２に示す中間ロック位相Ｐに拘束し、ロック解除油路２３に作動油が供給されることでロック状態が解除されるように構成されている。中間ロック位相Ｐは、相対回転位相が進角方向Ｓａの作動端となる最進角位相と遅角方向Ｓｂの作動端となる最遅角位相との間に設定されている。この中間ロック位相Ｐは、低温状態のエンジンＥの始動を良好に行う相対回転位相である。

図２に示すように、この弁開閉時期制御部１０では２つのロック機構Ｌを備えている。各々のロック機構Ｌは、外部ロータ１１に対して出退自在に支持されるロック部材３１と、内部ロータ１２の外周に形成されたロック凹部３２と、ロック部材３１を突出付勢する付勢部材としてのロックスプリング３３とを備えている。

ロック部材３１は、プレート状の部材が用いられ、回転軸芯Ｘに対する接近と離間とが可能なように外部ロータ１１に形成されたスリットに対してスライド移動自在に支持されている。ロック凹部３２は、ロック部材３１の板厚より幅広で回転軸芯Ｘと平行姿勢となる溝状に形成されている。また、各々のロック凹部３２の端部には、ロック凹部３２と連なる状態で浅い溝部が形成されている。この溝部はロック部材３１がロック凹部３２に嵌り込む以前に係合することによりロック凹部３２への嵌り込みを助けるラチェットとして機能する。

中間ロック位相Ｐでは、２つのロック部材３１が、対応するロック凹部３２に嵌り込むことで、相対回転位相を拘束（ロック）して、ロック状態を実現する。また、ロック解除油路２３は、２つのロック凹部３２に連通する。

〔弁開閉時期制御装置の流体制御機構〕
位相制御弁２４は、その電磁ソレノイドに供給される電力（制御信号）によりスプールを進角ポジションと遅角ポジションと中立ポジションとの３ポジションに切換操作自在に構成されている。

この位相制御弁２４は、電磁ソレノイドに電力を供給しない状態（デューティ比０％）でスプールが遅角ポジションに維持され、電磁ソレノイドに対して最大の電力（デューティ比１００％）を供給することでスプールが進角ポジションに操作され、デューティ比５０％程度の電力を供給することで中立ポジションに操作される。

この構成から、エンジン制御ユニット４０の制御により位相制御弁２４の電磁ソレノイドに電力が供給されない場合には、油圧ポンプ２０からの作動油が遅角制御油路２２を介して遅角室Ｃｂに供給されると共に、進角室Ｃａの作動油が進角制御油路２１から排出される。

これとは逆に、位相制御弁２４の電磁ソレノイドに最大の電力が供給された場合には、油圧ポンプ２０からの作動油が進角制御油路２１を介して進角室Ｃａに供給されると共に、遅角室Ｃｂの作動油が遅角制御油路２２から排出される。尚、図３に示すように、位相制御弁２４のスプールが中立ポジションに設定された場合には、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂのいずれにも作動油の給排は行われず相対回転位相が保持される。

ロック制御弁２５は、電磁ソレノイドに電力を供給しない状態（デューティ比０％）でスプールがロックポジションとなり、電磁ソレノイドに対して最大の電力（デューティ比１００％）を供給することでスプールがアンロックポジションとなる。

この構成から、エンジン制御ユニット４０の制御でスプールがアンロックポジションに設定された場合には、油圧ポンプ２０からの作動油がロック解除油路２３を介してロック凹部３２に供給される。これにより、ロック部材３１がロック凹部３２から離脱し、ロック機構Ｌのロック状態は解除される。これとは逆に、スプールがロックポジションに操作された場合には、ロック解除油路２３を介してロック凹部３２から作動油が排出される。これにより、ロック部材３１のロック凹部３２への嵌合が可能（ロック状態への移行が可能）となる。

〔制御構成〕
図１に示すように、エンジン制御ユニット４０には、エンジンＥのクランクシャフト１の回転速度（単位時間あたりの回転数）を検知する回転速度センサ１Ｓと、エンジンＥの冷却水の温度を検知する温度センサ４と、弁開閉時期制御部１０の相対回転位相を検知する位相検知センサ４６とからの信号が入力する。エンジン制御ユニット４０は、位相制御弁２４とロック制御弁２５とに制御信号を出力する。

尚、作動油はエンジンＥのオイルパン１Ａの潤滑油を用いるものであるため、温度センサ４で検知される冷却水の水温から作動油の温度を推定するため、温度センサ４で検知された値を作動油の温度として制御が行われる。

エンジン制御ユニット４０は、位相制御部４１と、ロック制御部４２と、位相保持制御部４３とを備えている。これらはソフトウエアで構成されるものであるが、各々の一部をロジック回路等のハードウエアで構成することや、全てをハードウエアで構成することも可能である。

位相制御部４１は、位相制御弁２４を制御することにより位相検知センサ４６からの信号をフィードバックする形態で相対回転位相を、目標とする位相に設定する制御を行う。ロック制御部４２は、位相制御弁２４とロック制御弁２５とを制御することによりロック機構Ｌをロック状態に移行する制御、及び、ロック状態を解除する制御を行う。

位相保持制御部４３は、ロック機構Ｌがロック状態にある状況でエンジンＥの回転速度が上昇し、遠心力によってロック部材３１がロック凹部３２から離脱する以前に相対回転位相を保持する制御を行う。

〔制御形態〕
図５のチャートには、回転速度センサ１Ｓで検知されるエンジン回転速度（単位時間あたりの回転数）と、温度センサ４で検知される水温（作動油の油温を推定）と、位相制御弁２４を操作する位相制御信号と、ロック制御弁２５を操作するロック制御信号と、位相検知センサ４６で検知される弁開閉時期制御部１０の相対回転位相とを示している。

チャートの前半には、エンジンＥの始動直後のように、ロック機構Ｌがロック状態にある状況でのエンジンＥの回転速度が増大し、エンジン制御ユニット４０がＴ１のタイミングでロック機構Ｌのロックを解除する制御を示している。

つまり、Ｔ１のタイミングではエンジンＥの回転速度が所定値に達しており、このタイミングでロック機構Ｌのロックを解除する場合には、図３に示すように、ロック制御部４２がロック制御弁２５をアンロックポジションに操作する。この制御により、作動油の圧力によりロック部材３１がロック凹部３２から離脱し、ロックが解除される。

この後には、エンジンＥの回転速度や、変速段、加速状況等の情報に基づいて最適な目標位相が設定され、エンジン制御ユニット４０の位相制御部４１が、位相検知センサ４６で検知される相対回転位相が目標位相に達するように位相制御弁２４を操作する制御が行われる。

また、エンジンＥの回転速度が低下し、Ｔ２のタイミングでロック機構Ｌをロック状態に移行する場合には、ロック制御部４２が、ロック制御弁２５をロックポジションに操作し、位相制御弁２４の制御により相対回転位相を中間ロック位相Ｐの方向に変位させる制御が行われる。

そして、ロック機構Ｌがロック状態にある状況でエンジンＥの回転数が上昇した場合には、遠心力によりロック部材３１がロック凹部３２から離脱する以前に、Ｔ３のタイミングで進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに対して交互に作動油を供給し、ロック状態が解除された後の相対回転位相を保持する位相保持制御が行われる。尚、Ｔ３のタイミングは、エンジンＥの回転速度が２５００ｒｐｍ程度に達したタイミングとなる。

この位相保持制御は、前述した位相保持制御部４３によって行われるものであり、その概要を図６のフローチャートに示している。つまり、この制御では、温度センサ４の検知信号を取得し、この検知信号から水温（推定された油温）が設定値以上にある場合には、この検知信号に基づいて基準速度Ｎｃをセットし、回転速度センサ１Ｓの検知結果に基づいて回転速度Ｎｒをセットする（＃１０１〜＃１０３ステップ）。

つまり、作動油の温度が設定値未満で、作動油の粘性が高く適正な作動が望めない状態では位相保持制御を行わず、作動油の温度が設定値を超えた場合に制御が行われる。

回転速度が離脱速度を超えることにより遠心力の作用でロック部材３１がロック凹部３２から離脱してロック機構Ｌのロックが自然に解除される。離脱速度は、所定の条件において、遠心力の作用によりロック部材３１がロック凹部３２から離脱してロックが解除する回転速度として予め計測されるものである。

また、作動油は低温で粘性が高く、温度上昇に従って粘性が低下するため、作動油の温度が高くなるほど離脱速度の値が低下する。基準速度Ｎｃは、離脱速度より低速の値に設定されるため、離脱速度の変化に連係して変化させる必要がある。

この理由から、エンジン制御ユニット４０には、制御の可否を決めるための油温の設定値が記憶されると共に、離脱速度に基づいて予め求められた基準速度が記憶されている。また、エンジン制御ユニット４０では、記憶されている基準速度を温度センサ４の検知信号に基づいて補正することにより新たに基準速度Ｎｃを求めている。

この制御では、離脱速度に基づいて離脱速度を算出する必要はなく、温度センサ４の検知結果に基づいて、既に記憶されている基準速度に係数を乗ずる演算や、既に記憶されている基準速度に基づいて演算により作られているテーブルを参照することで、離脱速度を算出せずに基準速度Ｎｃをセットするように構成されている。

尚、温度センサ４の検知信号に基づいて基準速度Ｎｃを求める処理として、エンジン制御ユニット４０に離脱速度を記憶しておき、この記憶されている離脱速度に対して、温度センサ４の検知信号に基づいて設定される係数を乗ずることで、新たに基準速度Ｎｃを求めても良い。また、このような制御においても、テーブルを参照することで、基準速度Ｎｃをセットしても良い。

このように基準速度Ｎｃがセットされ、回転速度Ｎｒとの比較結果、回転速度Ｎｒが基準速度Ｎｃを超えた場合には（このタイミングがＴ３）、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに交互に作動油を供給する。また、この供給時には一方の供給量を他方の供給量より多く設定する（＃１０４，＃１０５ステップ）。

具体的な制御形態として、位相制御弁２４の電磁ソレノイドが進角側（例えばデューティ比１００％）の状態と、遅角側（例えばデューティ比０％）の状態とに交互に切り換えられる。この制御では、進角室Ｃａに対して作動油を供給する時間より、遅角室Ｃｂに作動油を供給する時間が長くすることや、ポートの開度を調節することで進角室Ｃａに供給される油量より多くの油量が遅角室Ｃｂに供給される。

チャートでは、進角室Ｃａと、遅角室Ｃｂとに対して複数回作動油を供給しているが、１度ずつ作動油を供給するように位相保持制御の制御形態を設定しても良い。尚、流体圧室Ｃに供給された作動油は、遠心力により流体圧室Ｃの外周側に貯留される。

これにより、遠心力によりロック部材３１がロック凹部３２から離脱するまでベーン１７に対して遅角方向Ｓｂの方向に向かう力が作用し、図２に示すように、ロック機構Ｌのロック部材３１が、ロック凹部３２の側面に圧接する状態が作り出される。尚、この構成の弁開閉時期制御部１０では、カムシャフト３から遅角方向Ｓｂに向けてカム変動トルクが作用する。この理由からカム変動トルクと、遅角室Ｃｂから作動油の圧力とを合わせた力によりロック部材３１をロック凹部３２の側面に強く当接させ、ロック部材３１の離脱を抑制させている。

また、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに作動油を供給した後であっても、ロック機構Ｌのロックが解除されず、回転速度Ｎｒが基準速度Ｎｃより低下した場合には進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに対する作動油の供給を停止して位相保持制御の初期状態に戻る。そして、図４に示すように、Ｔ４のタイミングでロックが解除された後には、位相制御部４１による位相制御に移行する（＃１０６〜＃１０８ステップ）。

このようにロック機構Ｌのロック状態が解除されたタイミングでは、遅角室Ｃｂに対して作動油が供給される状態が継続するため、カム変動トルクに起因する相対回転位相の変位の抑制が可能である。尚、Ｔ４のタイミングは、エンジンＥの回転速度の変化により同図に示すタイミングと異なるものとなる。

図４に示す如く、ロック機構Ｌのロックが遠心力の作用によって解除された場合には、カム変動トルクが作用しても進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに貯留された作動油がベーン１７を拘束するように作用し、相対回転位相が保持され、エンジンＥの吸気タイミングを変動させる不都合を招くこともない。

尚、ロック機構Ｌのロックが解除されたこ場合には、位相検知センサ４６で検知される相対回転位相が中間ロック位相Ｐから外れ、変動することになる。このような変動を位相検知センサ４６で検知したタイミング（Ｔ４）をロック機構Ｌのロックが解除されたタイミングとして把握しており、このように把握した後に、位相制御（＃１０８ステップ）に移行することになる。

また、この位相保持制御では、ロック解除油路２３に作動油が供給されないため、例えば、ロック機構Ｌのロックが解除された後に、エンジンＥの回転速度が低下した場合には、Ｔ５のタイミングに示すようにロック部材３１がロック凹部３２に対して再び係合してロック状態に移行することも可能である。

〔実施形態の作用・効果〕
温度センサ４で検知される温度が設定値未満である場合には、位相保持制御を行わないため、作動不良に陥ることがない。また、温度センサ４で検知される温度に基づいて基準速度Ｎｃを新たに設定するため、基準速度Ｎｃに作動油の粘性を反映させ、ロック機構Ｌのロック状態が解除される回転速度より低い値となる基準速度を適正に設定できる。更に、回転速度センサ１Ｓで検知される回転速度Ｎｒが補正後の基準速度Ｎｃを超えた場合には、位相保持制御部４３による制御で進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに交互に作動油が供給されるため、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの外周側には遠心力により作動油が貯留される状態となる。

このように進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに作動油が貯留された後に、遠心力でロック部材３１がロック凹部３２から離脱しても、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに貯留された作動油からの圧力がベーン１７を拘束するように圧力を作用させることが可能となる。これにより、カムシャフト３からカム変動トルクが作用しても相対回転位相が大きく変動することがなく、エンジンＥの吸気時期を大きく変動させることもない。

この位相保持制御では、ロック解除油路２３に作動油を供給することがないため、作動油を無駄に消費せず、例えば、回転速度Ｎｒが基準速度Ｎｃを超えた後に離脱速度に達しない場合には、機械的なロック状態が維持され相対回転位相の安定に繋がる。

進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに作動油を供給する場合に、進角室Ｃａに対して遅角室Ｃｂより多い量の作動油を供給することで、ロック部材３１を、ロック凹部３２の一方の側面に当接させることになる。これによりロック部材３１の移動に抵抗力を作用させることが可能となり、遠心力によってロック部材３１がロック凹部３２から離脱する離脱速度を実質的に高め、相対回転位相を安定させる時間を長くすることも可能となる。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、前記実施形態と共通の番号、符号を付している）。

（ａ）図７のチャート及び図８のフローチャートに示すように、位相保持制御の処理形態を設定する。この位相保持制御では、実施形態で説明した＃１０１〜＃１０８ステップの制御と、この別実施形態（ａ）の＃２０１〜＃２０８ステップの制御とが共通するものであるが、＃２０５ステップの制御が実施形態と異なっている。

つまり、Ｔ３のタイミングで回転速度Ｎｒが基準速度Ｎｃを超えた場合には（＃２０４ステップ）、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに対して設定時間Ｋだけ交互に作動油を供給した後に、遅角室Ｃｂだけに継続的に作動油を供給するように制御形態を設定する（＃２０５ステップ）。

具体的な制御形態として、位相制御弁２４の電磁ソレノイドが進角側（例えばデューティ比１００％）の状態と、遅角側（例えばデューティ比０％）の状態とに設定時間Ｋの間に１度ずつ切り換えられる。この後に、電磁ソレノイドに電力を供給しない状態を継続することにより遅角室Ｃｂに対して供給する作動油の量を増大させる。

このように制御形態を設定することにより、遅角室Ｃｂに貯留される作動油の量を、進角室Ｃａに貯留される作動油の量より増大させ、ロック部材３１に対して遅角方向Ｓｂの方向に向かう力を作用させ、ロック部材３１のロック凹部３２から離脱を抑制する。

更に、この制御では、ロック部材３１がロック凹部３２から離脱するタイミングまで遅角室Ｃｂに対して継続的に作動油を供給することにより、ロック部材３１がロック凹部３２から離脱した後には、継続的に遅角方向Ｓｂの方向に回転力が作用する。これにより、トーションスプリング１８の付勢力により相対回転位相が変位する現象を抑制することも可能となる。

尚、この別実施形態では、この制御形態に代えて、ロック部材３１がロック凹部３２から離脱するタイミングまで進角室Ｃａに対して継続的に作動油を供給することも可能であり、この制御形態では、ロック部材３１がロック凹部３２から離脱した後には、カム変動トルクの作用により相対回転位相が変位する不都合を抑制することも可能となる。

（ｂ）進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの一方に供給する作動油の油量を、他方に供給する作動油の油量より多くするための手段として、位相制御弁２４から進角室Ｃａに作動油を供給する時間と、遅角室Ｃｂに作動油を供給する時間との比率を設定する。この比率を設定する場合には、電磁ソレノイドに電力を供給する時間と、電力供給を停止する時間との比率を任意に設定することになる。

（ｃ）進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの一方に供給する作動油の油量を、他方に供給する作動油の油量より多くするための手段として、位相制御弁２４から進角室Ｃａに供給する作動油の単位時間の流量と、遅角室Ｃｂに供給する作動油の単位時間の流量とを所定の比率に設定する。実施形態で説明した位相制御弁２４は電磁ソレノイドに供給される電力値により進角制御油路２１に連通するポートと、遅角制御油路２２に連通するポートとの開度を任意に設定することになる。

このような特性を利用して、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに交互に作動油を供給する場合に、電磁ソレノイドに供給する電力を設定することにより、各々に供給される作動油の油量に偏りを作り出すことが可能となる。

（ｄ）例えば、実施形態で説明した位相制御弁２４とロック制御弁２５との機能を有する単一の制御弁によって流体圧制御部を構成することが可能である。また、このように構成した位相制御弁２４を回転軸芯Ｘと同軸芯上に配置することや、内部ロータ１２（従動側回転体）の近傍に配置するように構成することも可能である。

本発明は、遠心力の作用によりロックが解除されるロック機構を備えた弁開閉時期制御装置に利用することができる。

１クランクシャフト
１Ｓ回転速度センサ
４温度センサ
１１駆動側回転体（外部ロータ）
１７仕切部（ベーン）
２４流体圧制御部・電磁弁（位相制御弁）
２５流体圧制御部（ロック制御弁）
３１ロック部材
３２ロック凹部
３３付勢部材（ロックスプリング）
４０制御ユニット（エンジン制御ユニット）
Ｃ流体圧室
Ｃａ進角室
Ｃｂ遅角室
Ｅ内燃機関（エンジン）
Ｌロック機構
Ｘ回転軸芯

Claims

内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、
前記駆動側回転体の回転軸芯と同軸芯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を、前記駆動側回転体又は前記従動側回転体の一方に形成された仕切部で仕切ることで形成される進角室及び遅角室と、
前記駆動側回転体に支持されたロック部材を付勢部材の付勢力により前記回転軸芯の方向に突出させ前記従動側回転体のロック凹部に係合させることで前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転位相を拘束するロック機構と、
前記進角室および前記遅角室に対する作動流体の給排により前記相対回転位相の制御、及び前記ロック凹部に対する作動流体の給排により前記ロック部材の係合又は係合の解除を制御する流体圧制御部と、
前記流体圧制御部を制御する制御ユニットと、
前記駆動側回転体又は前記従動側回転体の回転速度を検知する回転速度センサと、
作動流体の温度を計測する温度センサとを備えると共に、
前記制御ユニットは、前記温度センサで検知される検知温度が設定値を超え、かつ、前記回転速度センサで検知される回転速度が、遠心力により前記ロック部材が前記ロック凹部から離脱する際の前記回転速度に対応する離脱速度より低速となる基準速度を超えた場合に、前記ロック機構にロック解除のための作動流体の供給を行うことなく、前記流体圧制御部の制御により前記進角室と前記遅角室とに交互に作動流体を供給する位相保持制御を行う弁開閉時期制御装置。
前記制御ユニットは、遠心力により前記ロック部材が前記ロック凹部から離脱する際の前記回転速度に対応する離脱速度と、前記離脱速度より低速となる基準速度との少なくとも何れか一方を記憶しており、
前記制御ユニットは、前記離脱速度に基づいて、この離脱速度より低速となる基準速度を、前記温度センサで検知される検知温度に基づいて新たに設定する、又は、記憶した前記基準速度を、前記温度センサで検知される検知温度に基づいて補正することにより基準速度を新たに設定する請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
前記位相保持制御が、前記進角室と前記遅角室との何れか一方に供給される作動流体量を、他方に供給される作動流体量より多くする請求項１又は２に記載の弁開閉時期制御装置。
前記流体圧制御部が、電磁ソレノイドに対する給電によりスプールが作動して流量制御が行われる電磁弁を備えて構成され、
前記位相保持制御が、前記進角室に作動流体を供給する時間と、前記遅角室に作動流体を供給する時間との比率を所定値に設定する、又は、前記進角室に対して単位時間に供給される作動流体の流量と、前記遅角室に対して単位時間に供給される作動流体の流量との流量比を所定値に設定するように前記電磁ソレノイドに給電する請求項３に記載の弁開閉時期制御装置。
前記位相保持制御が、前記進角室と前記遅角室との何れか一方に対して設定時間だけ作動流体を供給した後に、前記進角室と前記遅角室との他方に対して継続的に作動流体を供給する請求項１〜４のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。