(57)【要約】  最遅角位相にてベーンローターとハウジングとの相対回動をロックするロックピンを備える油圧式バルブタイミング可変機構において、ベーンローターに正のカムトルクが作用する時期にロックピンの解除が開始されるように規定角度αを設定する。そしてクランク角がその規定角度αとなったときに、ロックピンのロック穴への嵌合を解除するための進角油室への油圧供給を開始することで、バルブタイミングの変更開始に先立つロックピンの確実な解除を可能とした。
2012063312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトに一体回転可能に固定された第１の回転体と、その第１の回転体と相対回動可能な第２の回転体と、前記第２の回転体に対して前記第１の回転体を、バルブタイミングを遅角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される遅角油室と、前記第２の回転体に対して前記第１の回転体を、バルブタイミングを進角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される進角油室と、ロック穴への嵌合に応じて前記第１及び第２の回転体の相対回動を機械的にロックするとともに、油圧の供給に応じた前記ロック穴への嵌合の解除に応じて前記第１及び第２の回転体の相対回動を許容するロックピンと、を備え、前記第１及び第２の回転体の相対回動を通じて機関バルブのバルブタイミングを可変とする油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置において、
クランク角が規定の角度であるときに前記ロックピンの前記ロック穴への嵌合を解除するための油圧供給を開始する
ことを特徴とする油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置。
【請求項２】
カムシャフトに一体回転可能に固定された第１の回転体と、その第１の回転体と相対回動可能な第２の回転体と、前記第２の回転体に対して前記第１の回転体を、バルブタイミングを遅角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される遅角油室と、前記第２の回転体に対して前記第１の回転体を、バルブタイミングを進角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される進角油室と、ロック穴への嵌合に応じて前記第１及び第２の回転体の相対回動を機械的にロックするとともに、油圧の供給に応じた前記ロック穴への嵌合の解除に応じて前記第１及び第２の回転体の相対回動を許容するロックピンと、を備え、前記第１及び第２の回転体の相対回動を通じて機関バルブのバルブタイミングを可変とする油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置において、
クランク角に基づいて前記ロックピンの前記ロック穴への嵌合を解除するための油圧供給を開始する
ことを特徴とする油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置。
【請求項３】
前記ロックピンは、前記遅角油室及び前記進角油室のうちの一方の油室への油圧供給に応じて前記ロック穴への嵌合が解除されるように構成されてなる
請求項１又は２に記載の油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置。
【請求項４】
前記一方の油室は、機関始動後にバルブタイミングの変更を行うための油圧が最初に供給される油室である
請求項３に記載の油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置。
【請求項５】
前記一方の油室への油圧供給により相対回動される方向とは逆方向へのカムトルクが前記第１の回転体に作用する時期に前記ロック穴への嵌合の解除が開始されるように、前記油圧供給が開始される
請求項３又は４に記載の油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置。
【請求項６】
カムシャフトに一体回転可能に固定された第１の回転体と、その第１の回転体と相対回動可能な第２の回転体と、前記第２の回転体に対して前記第１の回転体を、バルブタイミングを遅角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される遅角油室と、前記第２の回転体に対して前記第１の回転体を、バルブタイミングを進角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される進角油室と、ロック穴への嵌合に応じて前記第１及び第２の回転体の相対回動を機械的にロックするとともに、前記遅角油室及び前記進角油室のうちの一方の油室への油圧の供給に応じた前記ロック穴への嵌合の解除に応じて前記第１及び第２の回転体の相対回動を許容するロックピンと、を備え、前記第１及び第２の回転体の相対回動を通じて機関バルブのバルブタイミングを可変とする油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置において、
前記一方の油室への油圧供給により相対回動される方向と逆方向へのカムトルクが前記第１の回転体に作用する時期に、前記一方の油室への油圧供給に応じた前記ロック穴への嵌合の解除が開始されるように、前記ロック穴への嵌合の解除のための前記一方の油室に対する油圧供給を開始する
ことを特徴とする油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置。
【請求項７】
前記一方の油室は、機関始動後にバルブタイミングの変更を行うための油圧が最初に供給される油室である
請求項６に記載の油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧により動作して機関バルブのバルブタイミングを可変とする油圧式バルブタイミング可変機構の制御を行う装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車載等の内燃機関に搭載される機構として、機関バルブ（吸排気バルブ）のバルブタイミングを可変とする、特許文献１、２に記載のようなバルブタイミング可変機構が知られている。そして実用化されたバルブタイミング可変機構として、特許文献１に記載のような、油圧に基づき動作する油圧式の機構が存在する。【０００３】
図６に示すように、油圧式バルブタイミング可変機構１では、カムシャフト２に一体回転可能に固定されたベーンローター３の外周には、カムスプロケット４に一体回転可能に固定された、略円環形状のハウジング５が相対回動可能に配設されている。ベーンローター３の外周には、複数のベーン６が径方向に向って突出形成されている。そして各ベーン６は、ハウジング５の内周に形成された、ベーン６と同数の凹部７にそれぞれ収容されている。【０００４】
各凹部７の内部には、ベーン６により区画されて２つの油室が形成されている。このうち、ベーン６のカムシャフト回転方向に形成された油室は、バルブタイミングを遅角させるための油圧が導入される遅角油室８となっている。またベーン６のカムシャフト反回転方向に形成された油室は、バルブタイミングを進角させるための油圧が導入される進角油室９となっている。そして、遅角油室８内の油圧及び進角油室９内の油圧は、機関制御用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０により制御されたオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）１１により調整される。【０００５】
こうした油圧式バルブタイミング可変機構には、十分な油圧が供給されない機関始動時にバルブタイミングを保持するための機械式のロック機構が設けられている。ロック機構は、ベーンローター３のベーン６の一つに摺動可能に配設されたロックピン１２と、カムスプロケット４に形成されてロックピン１２が嵌合可能なロック穴１３によって形成されている。ロックピン１２は、その基端側に設けられたスプリング１４によって、ロック穴１３に嵌合する方向に付勢されている。そしてロックピン１２には、遅角油室８又は進角油室９への油圧の供給に応じて、スプリング１４の付勢力に抗するように油圧が印加される。なお、こうした機械式のロック機構としては、ロックピンとロック穴とが、ハウジングの径方向内周部とベーンの径方向外周部とに設けられた構成なども知られている。【０００６】
同図に示す油圧式バルブタイミング可変機構１では、ロックピン１２及びロック穴１３は、ハウジング５に対してベーンローター３が最も遅角方向（カムシャフト２の反回転方向）に相対回動した際に、位置が合うように配設されている。なお、油圧式バルブタイミング可変機構としては、ハウジング５に対してベーンローター３が最もカムシャフト２の回転方向に回動した最進角位相にてロックを行うものや、最進角位相と最遅角位相との間の中間ロック位相にてロックを行うものなども知られている。【０００７】
こうしたロック機構を備える油圧式バルブタイミング可変機構では、機関始動後に遅角油室８、進角油室９に油圧を供給して、ロックピン１２を解除（ロック穴１３への嵌合を解除）させた上で、ハウジング５に対するベーンローター３の相対回動、すなわちバルブタイミングの変更を開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−４１０１２号公報
【特許文献２】特開２００５−７６５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図６に示すような最遅角位置でロックを行う油圧式バルブタイミング可変機構１では、機関始動後、ロックピン１２を解除した上で進角方向へのバルブタイミングの変更を開始することになる。しかし、このとき、図７に示すように、（ａ）進角油室９への油圧の供給によりロックピン１２の解除を開始した際に、（ｂ）ロックピン１２の解除前にベーンローター３が進角側に回動し始めてしまうと、（ｃ）ロックピン１２がロック穴１３の進角側の側周（図７（ｃ）の円Ｂの部分）に引っ掛かってしまい、ロックピン１２の解除不良が発生することがある。なお、こうした課題は、最遅角位置以外でロックを行う構成や、ロックピン及びロック穴がハウジング及びベーンの径方向に位置する構成等でも、同様に発生することがある。【００１０】
本発明の目的は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、バルブタイミングの変更開始に先立つロックピンの解除をより確実に行うことのできる油圧式バルブタイミング可変機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願に係る第１の発明は、以下（Ａ）〜（Ｅ）の構成を備え、下記のような第１及び第２の回転体の相対回動を通じて機関バルブのバルブタイミングを可変とする油圧式バルブタイミング可変機構をその制御対象とするものとなっている。
（Ａ）カムシャフトに一体回転可能に固定された第１の回転体。
（Ｂ）その第１の回転体と相対回動可能な第２の回転体。
（Ｃ）第２の回転体に対して第１の回転体を、バルブタイミングを遅角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される遅角油室。
（Ｄ）第２の回転体に対して第１の回転体を、バルブタイミングを進角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される進角油室。
（Ｅ）ロック穴への嵌合に応じて第１及び第２の回転体の相対回動を機械的にロックするとともに、油圧の供給に応じたロック穴への嵌合の解除に応じて第１及び第２の回転体の相対回動を許容するロックピン。【００１２】
そして上記課題を解決するため、本願の第１の発明に係る油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置は、クランク角が規定の角度であるときにロックピンのロック穴への嵌合を解除するための油圧供給を開始する。【００１３】
カムシャフトに一体回転可能に固定された第１の回転体には、カムトルクが作用する。そうしたカムトルクの大きさ及び方向は、クランク角に応じて変動する。そして、カムトルクの大きさ及び方向によっては、油圧供給に応じたロックピンのロック穴への嵌合の解除が容易となったり、難しくなったりする。【００１４】
その点、第１の発明では、クランク角が規定の角度となるときにロックピンのロック穴への嵌合を解除するための油圧供給を開始しているため、ロックピンの解除が容易な状態にカムトルクがなったときにロックピンの解除がなされるようにタイミングを合わせることができる。したがって、第１の発明によれば、バルブタイミングの変更開始に先立つロックピンの解除をより確実に行うことができる。【００１５】
なお、ここでの規定の角度とは、予め定められた特定の角度のみではなく、内燃機関の運転状況等に基づいて決定される可変値としても良い。
本願に係る第２の発明は、上記（Ａ）〜（Ｅ）の構成を備え、第１及び第２の回転体の相対回動を通じて機関バルブのバルブタイミングを可変とする油圧式バルブタイミング可変機構をその制御対象とするものとなっている。【００１６】
そして上記課題を解決するため、本願の第２の発明に係る油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置は、クランク角に基づいて前記ロックピンの前記ロック穴への嵌合を解除するための油圧供給を開始する。【００１７】
カムシャフトに一体回転可能に固定された第１の回転体には、カムトルクが作用する。そうしたカムトルクの大きさ及び方向は、クランク角に応じて変動する。そして、カムトルクの大きさ及び方向によっては、油圧供給に応じたロックピンのロック穴への嵌合の解除が容易となったり、難しくなったりする。【００１８】
その点、第２の発明では、クランク角に基づいてロックピンのロック穴への嵌合を解除するための油圧供給を開始しているため、ロックピンの解除が容易な状態にカムトルクがなったときにロックピンの解除がなされるように前記タイミングを合わせることができる。したがって、第１の発明によれば、バルブタイミングの変更開始に先立つロックピンの解除をより確実に行うことができる。【００１９】
なお、ロックピンは、遅角油室及び進角油室のうちの一方の油室への油圧供給に応じてロック穴への嵌合が解除されるように構成することができる。この場合、ロック穴への嵌合を解除すべく油圧が供給される上記一方の油室を、機関始動後にバルブタイミングの変更を行うための油圧が最初に供給される油室とすれば、ロックピンの解除からバルブタイミングの変更開始までの一連の動作を速やかに行うことができる。【００２０】
またこうした場合には、上記一方の油室への油圧供給により相対回動される方向とは逆方向へのカムトルクが第１の回転体に作用する時期にロックの解除が開始されるように、油圧供給の開始タイミングを設定することで、確実なロックの解除が可能となる。【００２１】
また本願に係る第３の発明は、以下（Ｆ）〜（Ｊ）の構成を備え、下記のような第１及び第２の回転体の相対回動を通じて機関バルブのバルブタイミングを可変とする油圧式バルブタイミング可変機構をその制御対象とするものとなっている。
（Ｆ）カムシャフトに一体回転可能に固定された第１の回転体。
（Ｇ）その第１の回転体と相対回動可能な第２の回転体。
（Ｈ）第２の回転体に対して第１の回転体を、バルブタイミングを遅角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される遅角油室。
（Ｉ）第２の回転体に対して第１の回転体を、バルブタイミングを進角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される進角油室。
（Ｊ）ロック穴への嵌合に応じて第１及び第２の回転体の相対回動を機械的にロックするとともに、遅角油室及び進角油室のうちの一方の油室への油圧の供給に応じたロック穴への嵌合の解除に応じて第１及び第２の回転体の相対回動を許容するロックピン。【００２２】
そして上記課題を解決するため、第３の発明は、上記一方の油室への油圧供給により相対回動される方向と逆方向へのカムトルクが第１の回転体に作用する時期に、上記一方の油室への油圧供給に応じたロック穴への嵌合の解除が開始されるように、ロック穴への嵌合の解除のための上記一方の油室に対する油圧供給を開始する。【００２３】
こうした第３の発明では、遅角油室及び進角油室の一方の油室への油圧供給に応じてロックピンのロック穴への嵌合が解除されるようになっているため、ロックピンの解除と同時に第１及び第２の回転体が相対回動し始めようとする。そして、ロックピンが解除される前に第１及び第２の回転体の相対回動が始まると、ロックピンがロック穴の側周に押し付けられてその嵌合の解除が困難となる。【００２４】
その点、上記第３の発明では、第１の回転体に対して、ロックピンの解除に伴い相対回動される方向とは逆方向にカムトルクが作用する時期にロック穴への嵌合の解除が開始される。そのため、カムトルクによって第１及び第２の相対回動が抑えられた状態でロックピンの解除がなされる。したがって上記第２の発明によれば、バルブタイミングの変更開始に先立つロックピンの解除をより確実に行うことができる。【００２５】
こうした場合にも、ロック穴への嵌合を解除すべく油圧が供給される上記一方の油室を、機関始動後にバルブタイミングの変更を行うための油圧が最初に供給される油室とすれば、ロックピンの解除からバルブタイミングの変更開始までの一連の動作を速やかに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】解除不良が発生するときのカムトルク、ＯＣＶ駆動デューティー、進角油圧及びロックピンの変位の推移を示すグラフ。
【図２】（ａ）〜（ｃ）解除不良が発生するときのロックピンの状態の推移を示す図。
【図３】本発明の一実施の形態におけるカムトルク、ＯＣＶ駆動デューティー、進角油圧及びロックピンの変位の推移を示すグラフ。
【図４】（ａ）〜（ｃ）同実施の形態における解除時のロックピンの動作を示す図。
【図５】同実施形態に採用されるロックピン解除ルーチンのフローチャート。
【図６】油圧式バルブタイミング可変機構の正面断面構造を示す断面図。
【図７】（ａ）〜（ｃ）解除不良が発生するときのロックピンの状態の推移を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置を具体化した一実施の形態を、図１〜図５を参照して説明する。なお、本実施の形態の制御装置の制御対象となる油圧式バルブタイミング可変機構は、吸気バルブのバルブタイミングを可変とするものとなっており、その構成は、図６に示したものと基本的に同様となっている。すなわち、本実施の形態の制御対象となる油圧式バルブタイミング可変機構１は、次の（Ａ）〜（Ｅ）の各構成を備えたものとなっている。
（Ａ）カムシャフト２に一体回転可能に固定された、第１の回転体としてのベーンローター３。
（Ｂ）ベーンローター３と相対回動可能な、第２の回転体としてのハウジング５。
（Ｃ）ハウジング５に対してベーンローター３を、バルブタイミングを遅角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される遅角油室８。
（Ｄ）ハウジング５に対してベーンローター３を、バルブタイミングを進角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される進角油室９。
（Ｅ）ロック穴１３への嵌合に応じてベーンローター３及びハウジング５の相対回動を機械的にロックするとともに、油圧の供給に応じたロック穴１３への嵌合の解除に応じてベーンローター３及びハウジング５の相対回動を許容するロックピン１２。
【００２８】
なお、この油圧式バルブタイミング可変機構では、ロックピン１２及びロック穴１３は、ハウジング５に対して最もカムシャフト反回転方向に回動した最遅角位相にベーンローター３が位置したときに位置が合うように配設されている。
【００２９】
またこの油圧式バルブタイミング可変機構は、遅角油室８及び進角油室９への油圧供給に応じて、ロックピン１２に解除油圧、すなわちスプリング１４の付勢力に抗してロックピン１２をロック穴１３から脱離させる方向に作用する油圧が印加されるように構成されている。具体的には、遅角油室８の一つをロック穴１３内に形成されたロックピン解除油室１６（図２、図４参照）に連通し、進角油室９への油路の一部をロックピン１２のロックピン解除油室１５（図６参照）に連通することで、上記油圧の印加を実現する。
【００３０】
そして制御部としてのＥＣＵ１０は、ＯＣＶ１１のデューティー制御による遅角油室８及び進角油室９の油圧調整を通じて、こうした油圧式バルブタイミング可変機構１の動作を制御する。具体的には、ＥＣＵ１０は、遅角油室８に油圧を供給し、進角油室９から油圧を抜くようにＯＣＶ１１を駆動することで、ハウジング５に対してベーンローター３を、カムシャフト２の反回転方向に相対回動させ、バルブタイミングを遅角する。またＥＣＵ１０は、遅角油室８から油圧を抜き、進角油室９に油圧を供給するようにＯＣＶ１１を駆動することで、ハウジング５に対してベーンローター３を、カムシャフト２の回転方向に相対回動させ、バルブタイミングを進角する。更にＥＣＵ１０は、遅角油室８及び進角油室９にそれぞれ保持油圧を供給して、ベーン６の両側に作用する油圧を均衡させることで、バルブタイミングを保持している。
【００３１】
なお、ＥＣＵ１０は、ベーンローター３を最遅角位相に回動し、ロックピン１２をロック穴１３に嵌合させた上で機関を停止する。そのため、この油圧式バルブタイミング可変機構１では、ロックピン１２がロック穴１３に嵌合された状態で機関始動が開始される。
【００３２】
こうした本実施の形態においてＥＣＵ１０は、機関始動後、次の手順でバルブタイミングの可変制御を開始する。すなわち、ＥＣＵ１０はまず、遅角油室８への油圧供給を行う。このときの遅角油室８への油圧の供給は、ロックピン１２が確実に解除されることを目的に行なうものではない。続いてＥＣＵ１０は、ロックピン１２のロック穴１３への嵌合を解除すべく、進角油室９への油圧供給を行う。そしてＥＣＵ１０は、ロックピン１２が解除された後も、進角油室９への油圧供給を継続することで、バルブタイミングを進角させる。
【００３３】
なお、こうした場合、ロックピン１２の解除のための進角油室９への油圧供給の開始タイミングによっては、ロックピン１２の解除不良が発生する虞がある。図１は、こうしたロックピン解除不良時のカムトルク、ロックピンの変位、ＯＣＶ駆動デューティー及び進角油圧の推移を示している。なお、ここでは、カムシャフト２の反回転方向を正としてカムトルクを表している。
【００３４】
ＥＣＵ１０は、時刻Ｔ０において、進角油室９への油圧供給を開始させるべく、ＯＣＶ１１の駆動デューティーを０％から１００％に変更している。ただし、油圧系の応答遅れのため、進角油室９の油圧が上昇するのは、その後の時刻Ｔ１からとなっている。このときのカムトルクは、負となっており、このときのベーンローター３は、カムトルクによって、カムシャフト２の回転方向（進角方向）へ付勢されている。
【００３５】
なお、このときの進角油室９の油圧の立ち上がり後には、ピンクリアランス分、ベーンローター３が回動し、それにより油圧変動が生じている。
図２（ａ）は、機関始動時のロックピン１２の状態を示している。同図に示すように、このときのロックピン１２は、スプリング１４の付勢力でロック穴１３に嵌合した状態となっている。
【００３６】
その後、進角油室９の油圧が上昇し始めると、スプリング１４の付勢力に抗する解除油圧がロックピン１２に印加され始める一方で、図２（ｂ）に示すように、ベーン６が進角方向に回動し始める。このとき、負のカムトルクが作用していると、ベーンローター３には、進角油室９の油圧に加え、カムトルクによっても、進角方向に付勢されることになる。そのため、このときの進角側へのベーンローター３の回動速度は、比較的高いものとなる。
【００３７】
そして図２（ｃ）に示すように、ロックピン１２が完全に解除される前に、ロックピン１２がロック穴１３の進角側の側周に当接する位置までベーンローター３が回動してしまうと、ロックピン１２はロック穴１３の側周（図２（ｃ）の円Ａの部分）に引っ掛かってしまう。そのため、このときには、ロックピン１２の解除不良が発生する虞がある。
【００３８】
このように、ロックピン１２の解除性には、ロックピン１２の解除が開始される時点のカムトルクの大きさ及び方向が大いに関係している。こうした知見を踏まえ、本実施の形態では、カムトルクが、ロックピン１２が解除され易い状態になったタイミングで、ロックピン１２の解除が開始されるように、進角油室９への油圧供給の開始タイミングをクランク角に基づいて設定する。
【００３９】
なお、クランク角は、クランク角センサーによって検出される。こうしたクランク角センサーの出力は、カム角センサーの出力に相関を有している。
図３は、こうした本実施の形態のカムトルク、ロックピンの変位、ＯＣＶ駆動デューティー及び進角油圧の推移を示している。ＥＣＵ１０は、同図の時刻Ｔ２において、進角油室９への油圧供給を開始させるべく、ＯＣＶ１１の駆動デューティーを０％から１００％に変更している。そしてそれから一定の応答遅れ期間が経過した時刻Ｔ３において、進角油室９の油圧が上昇し始める。このときのカムトルクは、正となっており、このときのベーンローター３は、カムトルクによって、カムシャフト２の反回転方向（遅角方向）へ付勢されている。
【００４０】
なお、このときの進角油室９の油圧の立ち上り後には、ロックピン１２が解除されて、ベーンローター３が進角側に回動し、それにより油圧変動が生じている。
図４（ａ）は、本実施の形態における機関始動時のロックピン１２の状態を示している。同図に示すように、本実施の形態においても、このときのロックピン１２は、スプリング１４の付勢力でロック穴１３に嵌合した状態となっている。
【００４１】
その後、進角油室９の油圧が上昇し始めると、スプリング１４の付勢力に抗する解除油圧がロックピン１２に印加され始める一方で、図4（ｂ）に示すように、ベーン６が進角方向に回動し始める。なお、本実施の形態では、上記のように、ベーンローター３には、進角油室９の油圧による進角方向への回動に抗するように正のカムトルクが作用している。そのため、このときのベーンローター３の回動速度は、図２（ｂ）の場合よりも低くなる。
【００４２】
ベーンローター３の進角方向への回動速度が遅ければ、ロックピン１２がロック穴１３の進角側の側周に当接する位置までベーンローター３が回動するまでに十分な時間的余裕が与えられる。そのため、このときのロックピン１２は、図４（ｃ）に示すように、ロック穴１３の側周に引っ掛かることなく順調に解除される。
【００４３】
なお、ロックピン１２によりバルブタイミングが固定されていれば、カムトルクが正となるタイミングは、クランク角から一義的に求めることができる。また、ロックピン１２の解除を行うときの機関回転速度は概ね一定であることから、進角油室９の油圧供給の開始の指令から進角油室９の油圧が実際に上昇するまでの油圧系の応答遅れの期間におけるクランク角の変化量は、予め１つの値に特定したり、種々の状態量から算出したりすることができる。したがって、進角油室９の油圧供給の開始タイミングをクランク角に基づいて設定すれば、カムトルクが正となるときにロックピン１２の解除が開始されるように、油圧供給の開始タイミングを合わせることが可能となる。すなわち、本実施の形態では、進角油室９への油圧供給により相対回動される方向とは逆方向へのカムトルクがベーンローター３に作用する時期にロック穴１３への嵌合の解除が開始されるように、ロックピン１２を解除するための進角油室９に対する油圧供給の開始タイミングが設定されている。
【００４４】
図５は、こうした本実施の形態に採用されるロックピン解除ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、機関始動後、バルブタイミング可変制御の開始条件が成立してから同可変制御が開始されるまでの期間において、所定の制御周期毎にＥＣＵ１０により繰り返し実行されるものとなっている。
【００４５】
さて、本ルーチンが開始されると、ＥＣＵ１０はまずステップＳ１００において、クランク角が規定角度αとなっているか否かを判断する。ここでクランク角が規定角度αとなっていなければ（Ｓ１００：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、そのまま今回の本ルーチンの処理を終了する。
【００４６】
一方、クランク角が規定角度αとなっていれば（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０１において、ＯＣＶ駆動デューティーを１００％に設定し、進角油室９への油圧供給を開始する。なお、規定角度αは、油圧供給に応じたロックピン１２の解除の開始タイミングが、進角油室９への油圧供給により相対回動される方向とは逆方向へのカムトルクがベーンローター３に作用する時期となるように設定されている。
【００４７】
なお、こうした本実施の形態では、進角油室９が機関始動後にバルブタイミングの変更を行うための油圧が最初に供給される上記一方の油室に相当する構成となっている。
ちなみに、上記のようにロックピン１２の解除油圧の供給開始タイミングを設定した場合には、進角油室９への油圧供給に先立って遅角油室８への油圧供給を行ってロックピン１２を予め解除しておかなくても、進角油室９への油圧供給だけでロックピン１２の解除を確実に行うことが可能である。そのため、遅角油室８をロックピン解除油室１５に連通し、遅角油室８への油圧供給に応じてはロックピン解除油圧が作用しない構成としても、油圧式バルブタイミング可変機構１の円滑な運用を行うことが可能となる。そして、遅角油室８とロック穴１３との連通を廃止すれば、次のようなメリットが生じる。
【００４８】
すなわち、遅角油室８内の油圧が十分に上昇する前にロックピン１２が解除されると、ベーンローター３の回動を保持することができず、ベーン６が揺動してハウジング５の凹部７の側壁に衝突してしまうことがあり、遅角油室８とロックピン解除油室１５との連通の廃止によれば、これを回避することができる。
【００４９】
また機関停止時にベーンローター３を最遅角位相に回動させながらロックピン１２をロック穴１３に嵌合させようとすると、遅角油室８の油圧が十分に低下するまでロックピン１２が嵌合しないため、その嵌合に時間が掛かる。こうした問題も、遅角油室８とロックピン解除油室１５との連通を廃止すれば、その回避が可能である。
【００５０】
以上説明した本実施の形態によれば、次の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態では、ＥＣＵ１０は、ロックピン１２のロック穴１３への嵌合を解除するための油圧供給の開始タイミングをクランク角に基づいて設定する。より具体的には、進角油室９への油圧供給により相対回動される方向とは逆方向へのカムトルクがベーンローター３に作用する時期に、ロック穴１３への嵌合の解除が開始されるように、ロックピン１２を解除するための進角油室９の油圧供給の開始タイミングを設定する。そのため、ロックピン１２の解除が容易な状態にカムトルクがなったときに、すなわちカムトルクが正となっているときにロックピン１２の解除がなされるようにタイミングを合わせることができる。したがって、本実施の形態によれば、バルブタイミングの変更開始に先立つロックピン１２の解除をより確実に行うことができる。
【００５１】
（２）本実施の形態では、機関始動後にバルブタイミングの変更を行うための油圧が最初に供給される進角油室９への油圧供給に応じてロックピン１２を解除する。そのため、ロックピン１２の解除からバルブタイミングの変更開始までの一連の動作を速やかに行うことができる。
【００５２】
（３）本実施の形態では、進角油室９への油圧供給だけでロックピン１２の解除が可能であるため、遅角油室８とロックピン解除油室１５との連通の廃止を、ひいてはロックピン解除油室１５の廃止を可能とすることができる。
【００５３】
以上説明した本実施の形態は、次のように変更して実施することができる。
・排気バルブのバルブタイミングを可変とする油圧式バルブタイミング可変機構には、ロックピン１２によるロックを最進角位相で行うものがある。こうした最進角位相でロックを行う油圧式バルブタイミング可変機構にも本発明の制御装置は、適用可能である。この場合には、機関始動後にバルブタイミングの変更を行うための油圧が最初に供給される油室は、遅角油室となる。この場合には、遅角油室への油圧供給に応じてロックピンを解除するとともに、カムトルクが負となる時期にロックピンの解除が開始されるように、ロックピンの解除のための遅角油室に対する油圧供給の開始タイミングを設定すれば、バルブタイミングの変更開始に先立つロックピンの解除をより確実に行うことができる。
【００５４】
・油圧式バルブタイミング可変機構には、最進角位相と最遅角位相との間の中間ロック位相でロックピンによるロックを行うものがある。こうした機構にも、本発明の制御装置は適用可能である。この場合、進角油室への油圧供給によりロックピンの解除を行うのであれば、カムトルクが正となる時期にロックピンの解除が開始されるように、進角油室に対する油圧供給の開始タイミングを設定すれば、バルブタイミングの変更開始に先立つロックピンの解除をより確実に行うことができる。また遅角油室への油圧供給によりロックピンの解除を行うのであれば、カムトルクが負となる時期にロックピンの解除が開始されるように、遅角油室に対する油圧供給の開始タイミングを設定すれば、バルブタイミングの変更開始に先立つロックピンの解除をより確実に行うことができる。
【００５５】
・本発明の制御装置は、下記（Ａ）〜（Ｅ）の構成を備えるものであれば、図６に示したものとは異なる構成の油圧式バルブタイミング可変機構にも、同様に適用することが可能である。
（Ａ）カムシャフトに一体回転可能に固定された第１の回転体。
（Ｂ）その第１の回転体と相対回動可能な第２の回転体。
（Ｃ）第２の回転体に対して第１の回転体を、バルブタイミングを遅角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される遅角油室。
（Ｄ）第２の回転体に対して第１の回転体を、バルブタイミングを進角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される進角油室。
（Ｅ）ロック穴への嵌合に応じて第１及び第２の回転体の相対回動を機械的にロックするとともに、油圧の供給に応じたロック穴への嵌合の解除に応じて第１及び第２の回転体の相対回動を許容するロックピン。
【符号の説明】
【００５６】
１…油圧式バルブタイミング可変機構、２…カムシャフト、３…ベーンローター（第１の回転体）、４…カムスプロケット、５…ハウジング（第２の回転体）、６…ベーン、７…凹部、８…遅角油室、９…進角油室、１０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、１１…オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）、１２…ロックピン、１３…ロック穴、１４…スプリング、１５…ロックピン解除油室、１６…ロックピン解除油室。
【図１】
2012063312.tif 000003
【図２】
2012063312.tif 000004
【図３】
2012063312.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年9月16日(2011.9.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトに一体回転可能に固定された第１の回転体と、その第１の回転体と相対回動可能な第２の回転体と、前記第２の回転体に対して前記第１の回転体を、バルブタイミングを遅角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される遅角油室と、前記第２の回転体に対して前記第１の回転体を、バルブタイミングを進角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される進角油室と、ロック穴への嵌合に応じて前記第１及び第２の回転体の相対回動を機械的にロックするとともに、油圧の供給に応じた前記ロック穴への嵌合の解除に応じて前記第１及び第２の回転体の相対回動を許容するロックピンと、を備え、前記第１及び第２の回転体の相対回動を通じて機関バルブのバルブタイミングを可変とする油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置において、
クランク角が規定の角度であるときに前記ロックピンの前記ロック穴への嵌合を解除するための油圧供給を開始する
ことを特徴とする油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置。
【請求項２】
カムシャフトに一体回転可能に固定された第１の回転体と、その第１の回転体と相対回動可能な第２の回転体と、前記第２の回転体に対して前記第１の回転体を、バルブタイミングを遅角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される遅角油室と、前記第２の回転体に対して前記第１の回転体を、バルブタイミングを進角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される進角油室と、ロック穴への嵌合に応じて前記第１及び第２の回転体の相対回動を機械的にロックするとともに、油圧の供給に応じた前記ロック穴への嵌合の解除に応じて前記第１及び第２の回転体の相対回動を許容するロックピンと、を備え、前記第１及び第２の回転体の相対回動を通じて機関バルブのバルブタイミングを可変とする油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置において、
クランク角に基づいて前記ロックピンの前記ロック穴への嵌合を解除するための油圧供給を開始する
ことを特徴とする油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置。
【請求項３】
前記ロックピンは、前記遅角油室及び前記進角油室のうちの一方の油室への油圧供給に応じて前記ロック穴への嵌合が解除されるように構成されてなる
請求項１又は２に記載の油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置。
【請求項４】
前記一方の油室は、機関始動後にバルブタイミングの変更を行うための油圧が最初に供給される油室である
請求項３に記載の油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置。
【請求項５】
前記一方の油室への油圧供給により相対回動される方向とは逆方向へのカムトルクが前記第１の回転体に作用する時期に前記ロック穴への嵌合の解除が開始されるように、前記油圧供給が開始される
請求項３又は４に記載の油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置。
【請求項６】
カムシャフトに一体回転可能に固定された第１の回転体と、その第１の回転体と相対回動可能な第２の回転体と、前記第２の回転体に対して前記第１の回転体を、バルブタイミングを遅角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される遅角油室と、前記第２の回転体に対して前記第１の回転体を、バルブタイミングを進角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される進角油室と、ロック穴への嵌合に応じて前記第１及び第２の回転体の相対回動を機械的にロックするとともに、前記遅角油室及び前記進角油室のうちの一方の油室への油圧の供給に応じた前記ロック穴への嵌合の解除に応じて前記第１及び第２の回転体の相対回動を許容するロックピンと、を備え、前記第１及び第２の回転体の相対回動を通じて機関バルブのバルブタイミングを可変とする油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置において、
前記一方の油室への油圧供給により相対回動される方向と逆方向へのカムトルクが前記第１の回転体に作用する時期に、前記一方の油室への油圧供給に応じた前記ロック穴への嵌合の解除が開始されるように、前記ロック穴への嵌合の解除のための前記一方の油室に対する油圧供給を開始する
ことを特徴とする油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置。
【請求項７】
カムシャフトに一体回転可能に固定された第１の回転体と、その第１の回転体と相対回動可能な第２の回転体と、前記第２の回転体に対して前記第１の回転体を、バルブタイミングを遅角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される遅角油室と、前記第２の回転体に対して前記第１の回転体を、バルブタイミングを進角させる方向に相対回動させるための油圧が導入される進角油室と、ロック穴への嵌合に応じて前記第１及び第２の回転体の相対回動を機械的にロックするとともに、前記遅角油室及び前記進角油室のうちの一方の油室への油圧の供給に応じた前記ロック穴への嵌合の解除に応じて前記第１及び第２の回転体の相対回動を許容するロックピンと、を備え、前記第１及び第２の回転体の相対回動を通じて機関バルブのバルブタイミングを可変とする油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置において、
前記一方の油室への油圧供給により相対回動される方向とは逆方向へのカムトルクが前記第１の回転体に作用する時期に前記ロック穴への嵌合の解除が開始されるよう、クランク角が規定の角度であるときに前記一方の油室に対する油圧供給を開始する
ことを特徴とする油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置。
【請求項８】
前記一方の油室は、機関始動後にバルブタイミングの変更を行うための油圧が最初に供給される油室である
請求項６又は７に記載の油圧式バルブタイミング可変機構の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
その点、第２の発明では、クランク角に基づいてロックピンのロック穴への嵌合を解除するための油圧供給を開始しているため、ロックピンの解除が容易な状態にカムトルクがなったときにロックピンの解除がなされるように前記タイミングを合わせることができる。したがって、第２の発明によれば、バルブタイミングの変更開始に先立つロックピンの解除をより確実に行うことができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
その点、上記第３の発明では、第１の回転体に対して、ロックピンの解除に伴い相対回動される方向とは逆方向にカムトルクが作用する時期にロック穴への嵌合の解除が開始される。そのため、カムトルクによって第１及び第２の回転体の相対回動が抑えられた状態でロックピンの解除がなされる。したがって上記第３の発明によれば、バルブタイミングの変更開始に先立つロックピンの解除をより確実に行うことができる。
【国際調査報告】
2012063312.tif 000010
2012063312.tif 000011
2012063312.tif 000012
2012063312.tif 000013