JPWO2010109971A1 - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

内周部材と外周部材の相対位相を、最進角位相と最遅角位相との中間の所定の位相に保持する位相保持機構と、第一流体通路または第二流体通路を介して進角用室または遅角用室に流体を供給する流体供給装置と、流体供給装置から吐出された流体の通路を第一流体通路または第二流体通路に切替えるとともに、流体の供給量を制御する流体制御弁と、を備え、位相保持機構は、流体制御弁が流体の供給を開始する第一流体通路及び第二流体通路のいずれか一方の流体圧力により相対位相の保持状態が解除され、相対位相の保持状態が解除された後に、第一流体通路及び第二流体通路のうち少なくともいずれかから作用する流体圧力により解除状態が維持される。

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁及び排気弁の開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置に関するものである。

近年、内燃機関の運転状態に応じて吸気弁または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カムシャフトの一端に取り付けられるようになっている。

この種の弁開閉時期制御装置の一方式に、クランクシャフトからの機関回転動力をタイミングチェーン等の動力伝達手段によりカムシャフトに伝達する弁開閉時期制御装置において、エンジン始動時のポンプから油圧室に圧油が供給されていない状態では、ストッパピストン（ロックピン）の先端部がストッパ穴（受容孔）に嵌合しシューハウジング（外部ロータ）とベーンロータ（内部ロータ）とが拘束されて一体に回転し、ハウジング部材とベーン部材との打音発生を防止する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、内燃機関の始動時に受容孔と退避孔が同期するとともに進角用室に第一流体通路を通して流体が供給される或いは遅角用室に第二流体通路を通して流体が供給されるように構成し、また受容孔と退避孔の位置が同期時に第３流体通路が第一流体通路或いは第二流体通路に連通し、受容孔と退避孔とが非同期時に第３流体通路が第一流体通路或いは第二流体通路との連通を遮断される構成として、圧力変動によるロックピンの退避孔内でのバタツキによって音が発生すること及びロックピンが摩耗することを抑制する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、ベーンにより遅角用室の容積が最小とされる最大進角状態における回転軸（カムシャフト及び内部ロータ）と回転伝達部材（外部ロータ）の相対位相とベーンにより進角用室の容積が最小とされる最大遅角状態における相対位相の間の中間的な相対位相時であって、内燃機関が始動可能な弁開閉時期にある時の回転軸と回転伝達部材の所定の相対位相時に位相保持機構（ロックピン、スプリング）により回転軸と回転伝達部材の相対位相が保持されるようにすると共に、内燃機関の停止時及び始動時に回転伝達部材に対する回転軸の所定の相対位相から遅角側への相対回転を規制する相対回転規制手段（係合ピン、スプリング、係合溝）を設け、内燃機関の始動時におけるベーンによる打音の発生及び始動不良を確実に防止しつつ、その可変制御領域を拡大させる技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０００−２１０４号公報 特開平１１−１３２０１５号公報 特開平１１−３１１１０７号公報

しかしながら、特許文献１の構成を最進角位相と最遅角位相との間の所定の位相でロックする弁開閉時期制御装置に適用した場合には、内燃機関始動時に弁開閉時期制御装置に作動油が送られると同時に進角油圧または遅角油圧が印加されてロックピンが解除される構造のため、中間位相で保持したい場合に、ロックピンが解除する虞があった。

また、特許文献２の構成を最進角位相と最遅角位相との間の所定の位相でロックする弁開閉時期制御装置に適用した場合には、進角油圧または遅角油圧の片側油圧によるロック解除構成のため、進角位相から遅角位相、あるいは、遅角位相から進角位相への作動中にロックピンが受容孔をまたぐ際、ロックピンが受容孔に誤嵌入してしまうという虞があった。

さらに、特許文献３の構成によれば、中間位相でロックするロックピンの解除油路が進角油圧と遅角油圧とは別の専用回路となっているため、弁開閉時期制御装置の作動のための油圧制御弁以外にロックピン解除用の油圧制御弁あるいは油圧切替弁が必要となり、システム搭載性の悪化、コストアップ、質量アップにつながる虞があった。

そこで本発明は弁開閉時期制御装置において、内燃機関始動時に進角油圧または遅角油圧で不用意にロックピンが誤作動せず、簡単な構成で所定の中間位相に確実にロックできる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講じた第一の技術的手段は、内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に組付けられる弁開閉用のカムシャフトと一体回転する内周部材と、前記内周部材と一体回転するベーンと、前記内周部材と相対回転する外周部材と、前記内周部材と前記外周部材との間に位置し、前記ベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される複数の流体圧室と、前記進角用室に流体を給排する第一流体通路と、前記遅角用室に流体を給排する第二流体通路と、前記内周部材と前記外周部材との相対位相を、最進角位相と最遅角位相との間の所定の位相に保持する位相保持機構と、前記第一流体通路または前記第二流体通路を介して、前記進角用室または前記遅角用室に流体を供給する流体供給装置と、前記流体供給装置から吐出された流体の通路を前記第一流体通路または前記第二流体通路に切替えるとともに、流体の供給量を制御する流体制御弁と、を備え、前記位相保持機構は、前記流体制御弁が流体の供給を開始する前記第一流体通路及び前記第二流体通路のいずれか一方の流体圧力により前記相対位相の保持状態が解除され、前記相対位相の保持状態が解除された後に、前記第一流体通路及び前記第二流体通路のうち少なくともいずれかから作用する流体圧力により解除状態が維持されることである。

第二の技術的手段は、第一の技術的手段において、前記位相保持機構が、前記位相保持機構が、前記相対位相を規制する規制体と、前記内周部材に設けられ前記規制体を摺動可能に収容する収容孔と、前記外周部材に設けられ前記規制体の先端が嵌入する受容孔と、前記規制体を前記外周部材方向に付勢する付勢部材と、から構成され、前記規制体は、前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか一方を受ける第一受圧面と、前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか他方を受ける第二受圧面とを有し、前記流体供給装置からの流体の供給が、前記進角用室及び前記遅角用室のいずれか一方から前記進角用室及び前記遅角用室のいずれか他方に切り替わると、前記第二受圧面に前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか他方が作用して前記位相保持機構の保持状態が解除されることである。

第三の技術的手段は、第二の技術的手段において、前記位相保持機構の保持状態が解除された後に、前記第一受圧面への前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか一方の流体圧の作用、及び、前記第二受圧面への前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか他方の流体圧の作用のうち、少なくともいずれかの作用により、前記位相保持機構の保持状態の解除が維持されることである。

第四の技術的手段は、第一の技術的手段において、前記位相保持機構が、前記相対位相を規制する規制体と、前記内周部材に設けられ前記規制体を摺動可能に収容する収容孔と、前記外周部材に設けられ前記規制体の先端が嵌入する受容孔と、前記規制体を前記外周部材方向に付勢する付勢部材と、から構成され、前記規制体は、前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか一方を受ける第一受圧面と、前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか他方を受ける第二受圧面とを有し、前記第一受圧面と前記第二受圧面とは、受圧面積が異なるよう構成されていることである。

第五の技術的手段は、第四の技術的手段において、前記流体供給装置は、前記内燃機関のクランクシャフトの回転力が伝達されて回転駆動され、前記内燃機関のアイドリング運転時において、前記流体供給装置から供給される流体が前記第一受圧面及び前記第二受圧面のうち受圧面積が小さい受圧面側に作用することによって前記規制体を前記付勢部材の付勢力と抗する方向に押圧する押圧力は、前記付勢部材の付勢力よりも小さいことである。

第六の技術的手段は、第五の技術的手段において、前記内燃機関のアイドリング運転時において、前記流体供給装置から供給される流体が前記第一受圧面及び前記第二受圧面のうち受圧面積が大きい受圧面側に作用することによって前記規制体を前記付勢部材の付勢力と抗する方向に押圧する押圧力は、前記付勢部材の付勢力よりも大きいことである。

第七の技術的手段は、第四から六の技術的手段のうち何れか１つにおいて、前記流体供給装置からの流体の供給が、前記進角用室及び前記遅角用室のいずれか一方から前記進角用室及び前記遅角用室のいずれか他方に切り替わると、前記第二受圧面に前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか他方が作用して前記位相保持機構の保持状態が解除されることである。

第八の技術的手段は、第七の技術的手段において、前記位相保持機構の保持状態が解除された後に、前記第一受圧面への前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか一方の流体圧の作用、及び、前記第二受圧面への前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか他方の流体圧の作用のうち、少なくともいずれかの作用により、前記位相保持機構の保持状態の解除が維持されることである。

本発明によれば、位相保持機構は、流体制御弁が流体の供給を開始する第一流体通路及び第二流体通路のいずれか一方の流体圧力のみにより相対位相の保持状態が解除されるので、内燃機関始動と同時に作動を開始する流体供給装置から供給される進角油圧または遅角油圧でロックピンが不用意に誤作動せず、簡単な構成で所定の中間位相を確実に保持することができる。

また、相対位相の保持状態が解除された後は、第一流体通路及び第二流体通路の少なくともいずれかから作用する流体圧力により解除状態が維持されるので、進角位相から遅角位相、あるいは、遅角位相から進角位相への作動中にロックピンが受容孔をまたぐ際、ロックピンが受容孔に誤嵌入するのを抑制することができる。

また、位相保持機構が、相対位相を規制する規制体と、内周部材に設けられ規制体を摺動可能に収容する収容孔と、外周部材に設けられ規制体の先端が嵌入する受容孔と、規制体を外周部材方向に付勢する付勢部材と、から構成され、規制体は、進角用室の流体圧及び遅角用室の流体圧のいずれか一方を受ける第一受圧面と、進角用室の流体圧及び遅角用室の流体圧のいずれか他方を受ける第二受圧面とを有し、流体供給装置からの流体の供給が、進角用室及び遅角用室のいずれか一方から進角用室及び遅角用室のいずれか他方に切り替わると、第二受圧面に進角用室の流体圧及び遅角用室の流体圧のいずれか他方が作用して位相保持機構の保持状態が解除される構成としたので、ロックピン解除用の流体制御弁あるいは油圧切替弁が不要となり、システム搭載性の悪化、コストアップ、質量アップを抑制することができる。

また、位相保持機構の保持状態が解除された後に、第一受圧面への進角用室の流体圧及び遅角用室の流体圧のいずれか一方の流体圧の作用、及び、第二受圧面への進角用室の流体圧及び遅角用室の流体圧のいずれか他方の流体圧の作用のうち、少なくともいずれかの作用により、位相保持機構の保持状態の解除が維持される構成としたので、簡素な構成で位相保持の解除状態を維持することができる。

また、第一受圧面と第二受圧面とは、受圧面積が異なるよう構成されていると良い。例えば、第一受圧面及び第二受圧面のうち大きい受圧面積を有する側に流体圧を作用させて規制体による内周部材と外周部材との規制を解除する際、所定の流体圧以上でなければ規制体による規制を解除できないようにすることができる。また、第一受圧面及び第二受圧面のうち大きい受圧面積を有する側に流体圧を作用させつつ規制体による内周部材と外周部材との規制を行いたい場合においても、所定の流体圧未満で規制体による規制を行うことができる。このように、第一受圧面と第二受圧面とで、受圧面積が異なることで、第一受圧面または第二受圧面と進角用室または遅角用室との連通とは別に、規制体による規制または規制解除が設定可能となる。

また、内燃機関のアイドリング運転時において、流体供給装置から供給される流体が第一受圧面及び第二受圧面のうち受圧面積が小さい受圧面側に作用することによって規制体を付勢部材の付勢力と抗する方向に押圧する押圧力は、付勢部材の付勢力よりも小さいと良い。このように構成することにより、内燃機関のアイドリング運転時に規制体による内周部材と外周部材との規制が行える。従って、内燃機関停止後に規制体による内周部材と外周部材との規制を行う場合と比べ、規制体による規制が行えなかった場合でも再度、規制体による規制を行う動作を実行できる。よって、意図せず規制体による規制が行えないフェール状態となっても、より確実に規制体による規制が行える。

また、内燃機関のアイドリング運転時において、流体供給装置から供給される流体が第一受圧面及び第二受圧面のうち受圧面積が大きい受圧面側に作用することによって規制体を付勢部材の付勢力と抗する方向に押圧する押圧力は、付勢部材の付勢力よりも大きいと良い。このように構成することにより、前述したように、規制体による規制が行えないフェール状態を回避できるように第一受圧面及び第二受圧面のうち受圧面積が小さい側の受圧面積を設定しても、規制体による規制解除が行えなくなることを防止できる。

は、本発明に従った弁開閉時期制御装置の一実施形態を示す縦断面図である（図２のＩ−Ｉ断面図に相当）。 は、位相保持機構により回転軸と回転伝達部材の所定の中間的な相対位相が保持されている状態を示す図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。 は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 は、ロック解除状態を示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 は、最大遅角状態を示す図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。 は、最大進角状態を示す図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明は、内燃機関の吸気側及び排気側の少なくとも一方の弁開閉時期を制御するものであるが、ここでは主に吸気側に適用した場合を説明する。

図１、図２において、弁開閉時期制御装置は、内燃機関のシリンダヘッド７０に回転自在に支持されたカムシャフト１０と、これの先端部（図１の左端）に一体的に組付けた内部ロータ２０とからなる弁開閉用の回転軸と、カムシャフト１０及び内部ロータ２０に所定範囲で相対回転可能に外装された外部ロータ３０、フロントプレート４０、リアプレート５０及びリアプレート５０の外周に一体的に設けたタイミングスプロケット５１から成る回転伝達部材と、内部ロータ２０に一体的に形成された３つのベーン６０、６１、６２と、内部ロータ２０に組付けたロック機構（位相保持機構）８０と、外部ロータ３０に組付けた規制キー９１等からなる相対回転規制機構９０等によって構成されている。尚、タイミングスプロケット５１には、周知のように、図示省略したクランク軸からクランクスプロケットとタイミングチェーンを介して図２の時計方向に回転動力が伝達されるように構成されている。

カムシャフト１０は、図示しない吸気弁を開閉する周知のカムを有していて、内部にはカムシャフト１０の軸方向に延びる遅角通路１１及び進角通路１２が設けられている。進角通路１２は、カムシャフト１０に設けた取付ボルト１６用の取付孔内に形成されていて、カムシャフト１０に設けた径方向の通路１３とシリンダヘッド７０に設けた環状溝１４及び接続通路７２を通して制御弁１００の接続ポート１０１ｂに接続されている。遅角通路１１は、カムシャフト１０に設けた通路１５とシリンダヘッド７０に設けた環状溝１７及び接続通路７１を介して制御弁１００の接続ポート１０１ａに接続されている。

制御弁１００は、ソレノイド１０２へ通電することにより制御弁１００のハウジング内に軸方向に移動可能に嵌挿されたスプール１０１をスプリング１０３に抗して図１の左方向へ移動できるものであり、通電時には当該内燃機関によって駆動されるオイルポンプＰに接続された供給ポート１０１ｃが接続ポート１０１ａに連通すると共に、接続ポート１０１ｂが排出ポート１０１ｄに連通するように、また非通電時には供給ポート１０１ｃが接続ポート１０１ｂに連通すると共に、接続ポート１０１ａが排出ポート１０１ｄに連通するように構成されている。そして、制御弁１００のソレノイド１０２の通電時には遅角通路１１に作動油が供給され、ソレノイド１０２の非通電時には進角通路１２に作動油が供給され、ソレノイド１０２への通電が制御装置ＥＣＵによりデューティ制御される。

内部ロータ２０は、取付ボルト１６によってカムシャフト１０に一体的に固着されていて、３つのベーン６０、６１、６２が一体的に形成されている。さらに、内部ロータ２０の一つのベーン６１には、カムシャフト１０及び内部ロータ２０と外部ロータ３０との相対位相が所定の位相で同期したとき相対位相を保持するロック機構８０のロックピン８１とスプリング８２を収容する退避孔２４がベーン６１の軸方向に形成されている。また、３つのベーン６０、６１、６２によって区画された進角用室Ｒ１に進角通路１２から作動油を給排するように進角通路１２と各進角用室Ｒ１とを連通する通路２３と、カムシャフト１０の先端面に対向する側の一端面に形成され遅角通路１１に連通する環状溝２１と、環状溝２１から軸方向に他端面側に延びる３つの通路２２と、３つのベーン６０、６１、６２によって区画された遅角用室Ｒ２に遅角通路１１から作動油を環状溝２１及び通路２２を通して給排するように各通路２２と各遅角用室Ｒ２とを連通する通路２６と、を有している。

退避孔２４は、その内径がフロントプレート４０側の大径部とリアプレート５０側の大径部より一回り小さな中径部とからなり、大径部には進角用室Ｒ１と連通する通路２４ａと中径部には遅角用室Ｒ２と連通する通路２４ｂとが形成されている。

ロックピン８１は、退避孔２４内に軸方向へ摺動可能に組み付けられていて、その外径が退避孔２４の大径部とほぼ等しい大径部と退避孔２４の中径部とほぼ等しい中径部とその中径部より一回り小さな小径部とからなり、その大径部の内部にロックピン８１をリアプレート５０側に付勢するスプリング８２が配設されている。その小径部は、所定の位相でリアプレート５０の内部ロータ２０との摺動面に軸方向に形成された受容孔２９に嵌入する。また、ロックピン８１の大径部と中径部の段差面が進角用室Ｒ１の油圧を受ける第一受圧面８１ａに相当し、中径部と小径部との段差面が遅角用室Ｒ２の油圧を受ける第二受圧面８１ｂに相当する。

また、本実施形態においては、ベーン６０の外周には、相対回転規制機構９０の係合溝２８が周方向に形成されていて、カムシャフト１０及び内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が所定の範囲で同期したとき、係合溝２８に後述する規制キー９１の先端が係合するようになっている。

外部ロータ３０は、内部ロータ２０の外周に所定範囲で相対回転可能に組付けられていて、その両側にはフロントプレート４０とリアプレート５０が接合され、貫通孔３２を貫通する図示省略した連結ボルトによって一体的に連結されている。また、外部ロータ３０の内周には所定の周方向間隔で３個の突部３１が径方向内方に向けて夫々突出形成されていて、これら突部３１の内周面が内部ロータ２０の外周面に摺接する構成で外部ロータ３０が内部ロータ２０に回転自在に支承されている。また、ベーン６０の外側には、相対回転規制機構９０の規制キー９１を収容する収容溝３５が径方向に形成されている。

３つのベーン６０、６１、６２は、外部ロータ３０と、外部ロータ３０の各突部３１と、内部ロータ２０と、フロントプレート４０と、リアプレート５０との間に形成される流体圧室Ｒ０を進角用室Ｒ１と遅角用室Ｒ２とに二分しており、外部ロータ３０に形成した一対の突部３１の互いに対向する周方向端面のストッパ部３１ａ、３１ｂに１つのベーン６０が当接することにより、当該弁開閉時期制御装置により調整される位相（相対回転量）が制限されるようになっている。

規制キー９１は、収容溝３５内に径方向へ摺動可能に組付けられていて、スプリング９２によって内部ロータ２０に向けて付勢されており、スプリング９２の付勢力は、所定の回転数にて規制キー９１に発生する遠心力と略同一となっている。

本実施形態においては、上記したようにカムシャフト１０及び内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が、３つのベーン６０、６１、６２が各流体圧室Ｒ０内にて中立位置にある時（各ベーンが各突部３１の進角側の周方向端面及び遅角側の周方向端面にも当接しない位置にある間の位相の時）に退避孔２４と受容孔２９が同期し、ロックピン８１の小径部が受容孔２９に嵌入可能になっていて、この所定の相対位相にある時、図示しない吸気弁の開閉時期が内燃機関の始動が可能な時期（吸気弁の開閉時期がわずかに進められる（中間進角）時期）になるように設定されている。また、本実施形態においては、上記した所定の相対位相から最大進角状態における相対位相の範囲にある時、規制キー９１の先端部が係合溝２８に嵌入可能となるように、係合溝２８及び収容溝３５の位置が設定されている。

つぎに、上記のように構成した本実施形態の弁開閉時期制御装置の作動について説明する。

内燃機関始動時は制御装置ＥＣＵから制御弁１００のソレノイド１０２への通電が非通電であり、内燃機関によって駆動されるオイルポンプＰから吐出された作動油は、供給ポート１０１ｃ、接続ポート１０１ｂ、接続通路７２、通路１３、進角通路１２、通路２３を介して進角用室Ｒ１に供給される。しかし、進角用室Ｒ１と退避孔２４とを連通する通路２４ａはロックピン８１の大径部により閉塞されているので、ロックピン８１の第一受圧面８１ａに油圧が印加されることなく、ロックピン８１の小径部はリアプレートの受容孔２９に嵌入した状態を維持する。

内燃機関が始動すると、相対回転規制機構９０の規制キー９１は遠心力により収容溝３５に収容され、係合溝２８との係合が解除される。つぎに、制御装置ＥＣＵから制御弁１００のソレノイド１０２へ通電すると、スプール１０１はスプリング１０３に抗して左方向へ移動し図１に示す状態となり、オイルポンプＰから吐出された作動油は、供給ポート１０１ｃ、接続ポート１０１ａ、接続通路７１、遅角通路１１、通路２２、通路２６を介して遅角用室Ｒ２に供給される。遅角用室Ｒ２と退避孔２４とを連通する通路２４ｂは、図３に示すように、ロックピン８１の小径部に開口している。よって、遅角用室Ｒ２に作用する作動油圧は、通路２４ｂを介してロックピン８１の第二受圧面８１ｂに作用する。その結果、図４に示すように、ロックピン８１は退避孔２４内をフロントプレート４０側に移動し、ロックピン８１の小径部はリアプレート５０の受容孔２９との係合が解除される。この状態（ロック解除状態）で、退避孔２４の大径部の進角用室Ｒ１と連通する通路２４ａが開口する。

ロック解除状態では、進角作動時には進角用室Ｒ１の油圧が通路２４ａを介して第一受圧面８１ａに作用し、遅角作動時には遅角用室Ｒ２の油圧が通路２４ｂを介して第二受圧面８１ｂに作用する。すなわち、進角油圧及び遅角油圧のいずれの油圧でも解除状態を維持することができる。

内燃機関の運転状態に応じて、制御弁１００のソレノイド１０２へ供給される電流のデューティ比を高くすることにより、遅角通路１１と通路２６を通して各遅角用室Ｒ２に作動油が供給されると共に、各進角用室Ｒ１から通路２３と進角通路１２と制御弁１００等を通して作動油が排出されると、内部ロータ２０と各ベーン６０、６１、６２が外部ロータ３０、両プレート４０、５０等に対して遅角側（図２の反時計方向）に相対回転し、この相対回転量（最大遅角量）は、図５に示すように、１つのベーン６０が突部３１の進角側の周方向端面のストッパ部３１ａに当接することにより制限される。また、制御弁１００のソレノイド１０２へ供給される電流のデューティ比を低くすることにより、進角通路１３と通路２３を通して各進角用室Ｒ１に作動油が供給されると共に、各遅角用室Ｒ２から各通路２６、２２と遅角通路１１と制御弁１００等を通して作動油が排出されると、内部ロータ２０と各ベーン６０、６１、６２が外部ロータ３０、両プレート４０、５０等に対して進角側（図２の時計方向）に相対回転し、この相対回転量（最大進角量）は、図６に示すように、１つのベーン６０が突部３１の遅角側の周方向端面のストッパ部３１ｂに当接することにより制限される。尚、この位相変換制御中は、前述したように、進角油圧及び遅角油圧のいずれかの油圧によりロックピン８１によるロックが解除されている。また、規制キー９１は遠心力により径外方向に付勢されており、スプリング９２に抗して移動し、規制キー９１の先端部が係合溝２８から収容溝３５内に退避して、規制キー９１による係合が解除されている。

次に内燃機関の停止時の作動を説明する。内燃機関停止前のアイドリング状態では規制キー９１に作用する遠心力が減少し、規制キー９１はスプリング９２の付勢力により径内方向に移動し、その先端部が係合溝２８に係合して遅角位相への相対回転が規制される。この状態で制御弁１００のソレノイド１０２に通電し、遅角用室Ｒ２に作動油を供給することによりロック位相に移動する。

内燃機関が停止すると、オイルポンプＰの駆動が停止されて流体圧室Ｒ０への作動油の供給が停止されると共に、制御弁１００が非通電状態となる。これにより、進角用室Ｒ１内の進角油圧による押圧力と遅角用室Ｒ２内の遅角油圧による押圧力がベーン６０、６１、６２に作用しなくなり、ロックピン８１の第一受圧面及び第二受圧面に圧力が作用しなくなるので、図３に示すように、スプリング８２によりロックピン８１の小径部が受容孔２９内に嵌入し、内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が保持（ロック）される。

以上のように、本発明によれば、ロックピン８１は、制御装置ＥＣＵからの電気信号により制御弁１００が作動油の供給を開始する遅角通路１１の流体圧力のみにより相対位相の保持状態が解除されるので、内燃機関始動と同時に作動を開始するオイルポンプＰから供給される進角油圧でロックピン８１が不用意に誤作動せず、簡単な構成で所定の中間位相を確実に保持することができる。

尚、上記実施形態においては、制御弁１００が非通電時に進角用室Ｒ１に流体を供給し、制御弁１００が通電時に遅角用室Ｒ２に供給する弁開閉時期制御装置に本発明を実施したが、本発明は制御弁１００が通電時に進角用室Ｒ１に流体を供給し、制御弁１００が非通電時に遅角用室Ｒ２に供給する弁開閉時期制御装置にも同様に実施し得るものである。

本発明のその他の実施の形態について説明する。尚、その他の実施形態は、第一受圧面８１ａ及び第二受圧面８１ｂの受圧面積が異なるのみであるため、図面については図１〜図６を援用する。

第一受圧面８１ａと第二受圧面８２ｂとは、受圧面積が異なるよう構成されている。
また、第二受圧面８１ｂに作動油圧が作用すると、ロックピン８１の小径部とリアプレート５０の受容孔２９との係合が解除されるよう構成されている。

ここで、第二受圧面８１ｂは第一受圧面８１ａよりも大きく設定してある。具体的には、内燃機関のアイドリング運転時におけるオイルポンプＰ（流体供給装置）から供給される流体が第一受圧面８１ａに作用してスプリング８２（付勢部材）の付勢力と抗する方向に押圧する押圧力は、スプリング８２の付勢力よりも小さく設定されている。また、内燃機関のアイドリング運転時におけるオイルポンプＰから供給される流体が第二受圧面８１ｂに作用してスプリング８２（付勢部材）の付勢力と抗する方向に押圧する押圧力は、スプリング８２の付勢力よりも大きく設定されている。

このように第一受圧面８１ａ及び第二受圧面８１ｂの受圧面積を設定することにより、内燃機関のアイドリング運転時であって、オイルポンプＰから作動流体がロックピン８１（規制体）に供給されていても、ロックピン８１による内部ロータ２０（内周部材）と外部ロータ３０（外周部材）との相対位相の保持が行える。従って、内燃機関停止後にロックピン８１による内周ロータ２０と外周ロータ３０との相対位相の保持を行う場合とは異なり、ロックピン８１による相対位相の保持が行えなかった場合でも、再度ロックピン８１による相対位相の保持を行う動作を実行できる。

ロックピン８１による相対位相の保持が行えなかった場合の制御は、外部ロータ３０に対する内部ロータ２０の相対回転位相を所定の中間位相まで移動させる。この時、進角油室Ｒ１に作動油圧を供給して所定の中間位相まで移動させた場合、そのままロックピン８１の小径部がリアプレート５０の受容孔２９に係合される。一方、遅角油室Ｒ２に作動油圧を供給して所定の中間位相まで移動させた場合、第二受圧面８１ｂに作動油圧が作用して引退状態となっているため、ロックピン８１の小径部がリアプレート５０の受容孔２９に係合されない。この時、供給する作動油圧を遅角油室Ｒ２から進角油室Ｒ１に切換える制御を制御弁１００（流体制御弁）が行うことにより、作動油圧が第一受圧面８１ａに作用するが、第一受圧面８１ａに作用する押圧力よりもスプリング８２の付勢力の方が勝るため、ロックピン８１の小径部がリアプレート５０の受容孔２９に係合される。

よって、意図せずロックピン８１による相対位相の保持が行えないフェール状態となっても、より確実にロックピン８１による相対位相の保持が行える。

また、逆にロックピン８１の小径部とリアプレート５０の受容孔２９との係合を解除したい場合、第二受圧面８１ｂに作動油圧を作用させればロックピン８１の係合が解除できる。従って、ロックピン８１による相対位相の保持が行えないフェール状態を回避できるように第一受圧面８１ａの受圧面積を設定しても、逆にロックピン８１による相対位相の保持の解除が行えなくなることを防止できる。

上述の実施形態においては、規制キー９１が外部ロータ３０からベーン６０に対して出退するように構成したが、これに限られるものではない。図示はしないが、例えば、規制キーが突部３１から内部ロータ２０に対して出退するように構成してあっても良い。

本発明は、内燃機関の吸気弁及び排気弁の開閉を制御する弁開閉時期制御装置に適用可能である。

１０ カムシャフト
１１ 遅角通路（第二流体通路）
１２ 進角通路（第一流体通路）
２０ 内部ロータ（内周部材）
２４ 退避孔（収容孔）
２９ 受容孔
３０ 外部ロータ（外周部材）
３５ 収容溝
４０ フロントプレート（外周部材）
５０ リアプレート（外周部材）
６０、６１、６２ ベーン
７０ シリンダヘッド
８０ ロック機構（位相保持機構）
８１ ロックピン（規制体）
８１ａ 第一受圧面
８１ｂ 第二受圧面
８２ スプリング（付勢部材）
１００ 制御弁（流体制御弁）
Ｐ オイルポンプ（流体供給装置）
Ｒ０ 流体圧室
Ｒ１ 進角用室
Ｒ２ 遅角用室

Claims (8)

1. 内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に組付けられる弁開閉用のカムシャフトと一体回転する内周部材と、
   前記内周部材と一体回転するベーンと、
   前記内周部材と相対回転する外周部材と、
   前記内周部材と前記外周部材との間に位置し、前記ベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される複数の流体圧室と、
   前記進角用室に流体を給排する第一流体通路と、
   前記遅角用室に流体を給排する第二流体通路と、
   前記内周部材と前記外周部材との相対位相を、最進角位相と最遅角位相との間の所定の位相に保持する位相保持機構と、
   前記第一流体通路または前記第二流体通路を介して、前記進角用室または前記遅角用室に流体を供給する流体供給装置と、
   前記流体供給装置から吐出された流体の通路を前記第一流体通路または前記第二流体通路に切替えるとともに、流体の供給量を制御する流体制御弁と、を備え、
   前記位相保持機構は、前記流体制御弁が流体の供給を開始する前記第一流体通路及び前記第二流体通路のいずれか一方の流体圧力により前記相対位相の保持状態が解除され、前記相対位相の保持状態が解除された後に、前記第一流体通路及び前記第二流体通路のうち少なくともいずれかから作用する流体圧力により解除状態が維持されることを特徴とする弁開閉時期制御装置。
2. 請求項１において、
   前記位相保持機構が、前記相対位相を規制する規制体と、前記内周部材に設けられ前記規制体を摺動可能に収容する収容孔と、前記外周部材に設けられ前記規制体の先端が嵌入する受容孔と、前記規制体を前記外周部材方向に付勢する付勢部材と、から構成され、
   前記規制体は、前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか一方を受ける第一受圧面と、前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか他方を受ける第二受圧面とを有し、
   前記流体供給装置からの流体の供給が、前記進角用室及び前記遅角用室のいずれか一方から前記進角用室及び前記遅角用室のいずれか他方に切り替わると、前記第二受圧面に前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか他方が作用して前記位相保持機構の保持状態が解除されることを特徴とする弁開閉時期制御装置。
3. 請求項２において、
   前記位相保持機構の保持状態が解除された後に、前記第一受圧面への前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか一方の流体圧の作用、及び、前記第二受圧面への前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか他方の流体圧の作用のうち、少なくともいずれかの作用により、前記位相保持機構の保持状態の解除が維持されることを特徴とする弁開閉時期制御装置。
4. 請求項１において、
   前記位相保持機構が、前記相対位相を規制する規制体と、前記内周部材に設けられ前記規制体を摺動可能に収容する収容孔と、前記外周部材に設けられ前記規制体の先端が嵌入する受容孔と、前記規制体を前記外周部材方向に付勢する付勢部材と、から構成され、
   前記規制体は、前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか一方を受ける第一受圧面と、前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか他方を受ける第二受圧面とを有し、
   前記第一受圧面と前記第二受圧面とは、受圧面積が異なるよう構成されていることを特徴とする弁開閉時期制御装置。
5. 請求項４において、
   前記流体供給装置は、前記内燃機関のクランクシャフトの回転力が伝達されて回転駆動され、
   前記内燃機関のアイドリング運転時において、前記流体供給装置から供給される流体が前記第一受圧面及び前記第二受圧面のうち受圧面積が小さい受圧面側に作用することによって前記規制体を前記付勢部材の付勢力と抗する方向に押圧する押圧力は、前記付勢部材の付勢力よりも小さいことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
6. 請求項５において、
   前記内燃機関のアイドリング運転時において、前記流体供給装置から供給される流体が前記第一受圧面及び前記第二受圧面のうち受圧面積が大きい受圧面側に作用することによって前記規制体を前記付勢部材の付勢力と抗する方向に押圧する押圧力は、前記付勢部材の付勢力よりも大きいことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
7. 請求項４から６の何れか一項において、
   前記流体供給装置からの流体の供給が、前記進角用室及び前記遅角用室のいずれか一方から前記進角用室及び前記遅角用室のいずれか他方に切り替わると、前記第二受圧面に前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか他方が作用して前記位相保持機構の保持状態が解除されることを特徴とする弁開閉時期制御装置。
8. 請求項７において、
   前記位相保持機構の保持状態が解除された後に、前記第一受圧面への前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか一方の流体圧の作用、及び、前記第二受圧面への前記進角用室の流体圧及び前記遅角用室の流体圧のいずれか他方の流体圧の作用のうち、少なくともいずれかの作用により、前記位相保持機構の保持状態の解除が維持されることを特徴とする弁開閉時期制御装置。

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