(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、
前記駆動側回転部材に対して同軸上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに同期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で形成された流体圧室と、
前記流体圧室を進角室と遅角室とに仕切るよう前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材の少なくとも一方に設けられた仕切部と、
前記駆動側回転部材又は前記従動側回転部材の何れか一方の回転部材に配置されると共に、何れか他方の回転部材に対して出退可能な規制部材と、
前記他方の回転部材に形成され、前記規制部材が突入して、前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を最進角位相又は最遅角位相の何れか一方から前記最進角位相と前記最遅角位相との間の所定位相までの範囲に規制する規制凹部と、
前記規制部材を設けた前記一方の回転部材に配置されると共に、前記他方の回転部材に対して出退可能なロック部材と、
前記他方の回転部材に形成され、前記ロック部材が突入して、前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を前記所定位相にロックするロック凹部と、
前記規制部材と前記ロック部材との間に形成された連通流路と、を備え、
前記連通流路に流体を供給して、前記規制部材による規制を解除し、前記ロック部材によるロックを解除する第１状態と、
前記進角室及び前記遅角室のうち何れか一方に流体を供給して、前記ロック部材によるロックを解除し、前記規制部材により規制する第２状態と、
前記連通流路に流体を供給せず且つ前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方に流体を供給せず、前記規制部材を規制し、前記ロック部材をロックする第３状態と、に切換可能で、
前記進角室及び前記遅角室のうち何れか他方に流体を供給する流路の最小断面積が、前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方に流体を供給する流路の最小断面積よりも大きくなるように構成されている弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、
前記駆動側回転部材に対して同軸上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに同期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で形成された流体圧室と、
前記流体圧室を進角室と遅角室とに仕切るよう前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材の少なくとも一方に設けられた仕切部と、
前記駆動側回転部材又は前記従動側回転部材の何れか一方の回転部材に配置されると共に、何れか他方の回転部材に対して出退可能な規制部材と、
前記他方の回転部材に形成され、前記規制部材が突入して、前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を最進角位相又は最遅角位相の何れか一方から前記最進角位相と前記最遅角位相との間の所定位相までの範囲に規制する規制凹部と、
前記規制部材を設けた前記一方の回転部材に配置されると共に、前記他方の回転部材に対して出退可能なロック部材と、
前記他方の回転部材に形成され、前記ロック部材が突入して、前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を前記所定位相にロックするロック凹部と、
前記規制部材と前記ロック部材との間に形成された連通流路と、
前記進角室及び前記遅角室のうち何れに流体を供給するかを切り換える進遅角制御弁と、を備え、
前記連通流路に流体を供給して、前記規制部材による規制を解除し、前記ロック部材によるロックを解除する第１状態と、
前記進角室及び前記遅角室のうち何れか一方に流体を供給して、前記ロック部材によるロックを解除し、前記規制部材により規制する第２状態と、
前記連通流路に流体を供給せず且つ前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方に流体を供給せず、前記規制部材を規制し、前記ロック部材をロックする第３状態と、に切換可能で、
前記進遅角制御弁と前記進角室及び前記遅角室のうち何れか他方との間の流路の最小断面積が、前記進遅角制御弁と前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方との間の流路の最小断面積よりも大きくなるように構成されている弁開閉時期制御機構。
【請求項３】
前記連通流路は、前記進角室及び前記遅角室のうち前記他方と連通して流体が供給される請求項１に記載の弁開閉時期制御装置又は請求項２に記載の弁開閉時期制御機構。
【請求項４】
前記仕切部は前記従動側回転部材に複数設けられ、
前記ロック部材及び前記規制部材は共に、複数の前記仕切部のうちの１つの前記仕切部に設けられた請求項１に記載の弁開閉時期制御装置又は請求項２に記載の弁開閉時期制御機構。
【請求項５】
前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材のうち少なくとも前記規制部材が設けられた側の回転部材には、前記駆動側回転部材よりも外部に連通するドレン流路を備え、前記ドレン流路は前記規制凹部と連通する請求項１に記載の弁開閉時期制御装置又は請求項２に記載の弁開閉時期制御機構。
【請求項６】
前記ドレン流路は、前記相対回転位相が前記最進角位相を含む前記最進角位相から前記所定位相までの範囲を除く位相範囲内、又は前記相対回転位相が前記最遅角位相を含む前記最遅角位相から前記所定位相までの範囲を除く位相範囲内の何れか一方の位相範囲内にあって前記規制部材が前記規制凹部に対して出退可能な位相範囲内にあるとき、前記駆動側回転部材よりも外部に連通することが遮断される請求項５に記載の弁開閉時期制御装置又は弁開閉時期制御機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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部材に対する従動側回転部材の相対回転位相を制御する弁開閉時期制御装置及び弁開閉時期制御機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転位相を所定の位相（ロック位相）に保持するためのロック機構とは別に、従動側回転部材に形成された規制凹部と、駆動側回転部材に配設され、規制凹部に対して出退可能な規制部材とからなる規制機構を備えた弁開閉時期制御装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の弁開閉時期制御装置は、規制部材５と規制凹部５２とからなる規制機構を有している。規制機構を設けていることにより、従動側回転部材の駆動側回転部材に対する相対回転位相を一定範囲に規制してから、ロック機構を動作させることができるので、ロック状態をより容易に達成できる利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１１／００１７０２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このような弁開閉時期制御装置において規制機構を適切に機能させるためには、規制部材５を規制凹部５２に突入させる際に、突入動作が迅速に実現される必要がある。規制部材５の突入動作が迅速になされなければ、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転位相を一定範囲に規制することができなくなり、ひいてはロック状態を迅速に実現することができなくなる。すると、弁開閉時期制御装置をロック状態にできないままエンジンが終動してしまい、次のエンジン始動時に支障をきたすおそれがある。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑み、規制機構を備えた弁開閉時期制御装置又は弁開閉時期制御機構において、規制状態を迅速に実現できるように構成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る弁開閉時期制御装置の特徴構成は、内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材に対して同軸上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに同期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で形成された流体圧室と、前記流体圧室を進角室と遅角室とに仕切るよう前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材の少なくとも一方に設けられた仕切部と、前記駆動側回転部材又は前記従動側回転部材の何れか一方の回転部材に配置されると共に、何れか他方の回転部材に対して出退可能な規制部材と、前記他方の回転部材に形成され、前記規制部材が突入して、前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を最進角位相又は最遅角位相の何れか一方から前記最進角位相と前記最遅角位相との間の所定位相までの範囲に規制する規制凹部と、前記規制部材を設けた前記一方の回転部材に配置されると共に、前記他方の回転部材に対して出退可能なロック部材と、前記他方の回転部材に形成され、前記ロック部材が突入して、前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を前記所定位相にロックするロック凹部と、前記規制部材と前記ロック部材との間に形成された連通流路と、を備え、前記連通流路に流体を供給して、前記規制部材による規制を解除し、前記ロック部材によるロックを解除する第１状態と、前記進角室及び前記遅角室のうち何れか一方に流体を供給して、前記ロック部材によるロックを解除し、前記規制部材により規制する第２状態と、前記連通流路に流体を供給せず且つ前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方に流体を供給せず、前記規制部材を規制し、前記ロック部材をロックする第３状態と、に切換可能で、前記進角室及び前記遅角室のうち何れか他方に流体を供給する流路の最小断面積が、前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方に流体を供給する流路の最小断面積よりも大きくなるように構成されている点にある。
【０００８】
本構成によると、進角室及び遅角室への流体の給排の切り換え、及び、連通流路への流体の給排の切り換えによって、規制部材による規制状態とロック部材によるロック状態が何れも解除されている第１状態と、ロック部材によるロック状態のみが解除されている第２状態と、ロック部材によってロックされている第３状態とを作り出すことができる。よって、エンジン終動前にロック状態を達成することが可能であり、次のエンジン始動時に円滑な始動が可能となる。また、仮にロック状態の実現に失敗したとしても、流体の給排制御によって各状態に移行する構成となっているので、エンジン稼動中に再度ロック状態の実現を図ることができる。
【０００９】
本構成によれば、第２状態に移行する際には、進角室及び遅角室のうち何れか一方に流体を供給する必要がある。すなわち、規制状態に円滑に移行するためには、進角室及び遅角室のうち何れか他方から流体が迅速に排出されることが好ましい。そこで、本構成においては、進角室及び遅角室のうち何れか他方に流体を供給する流路の最小断面積が、進角室及び遅角室のうち何れか一方に流体を供給する流路の最小断面積よりも大きくなるように構成している。従って、進角室及び遅角室のうち何れか他方からは流体が排出されやすくなり、その結果、規制状態を迅速に実現することが可能となる。
【００１０】
本発明に係る弁開閉時期制御機構の特徴構成は、内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材に対して同軸上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに同期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で形成された流体圧室と、前記流体圧室を進角室と遅角室とに仕切るよう前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材の少なくとも一方に設けられた仕切部と、前記駆動側回転部材又は前記従動側回転部材の何れか一方の回転部材に配置されると共に、何れか他方の回転部材に対して出退可能な規制部材と、前記他方の回転部材に形成され、前記規制部材が突入して、前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を最進角位相又は最遅角位相の何れか一方から前記最進角位相と前記最遅角位相との間の所定位相までの範囲に規制する規制凹部と、前記規制部材を設けた前記一方の回転部材に配置されると共に、前記他方の回転部材に対して出退可能なロック部材と、前記他方の回転部材に形成され、前記ロック部材が突入して、前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を前記所定位相にロックするロック凹部と、前記規制部材と前記ロック部材との間に形成された連通流路と、前記進角室及び前記遅角室のうち何れに流体を供給するかを切り換える進遅角制御弁と、を備え、前記連通流路に流体を供給して、前記規制部材による規制を解除し、前記ロック部材によるロックを解除する第１状態と、前記進角室及び前記遅角室のうち何れか一方に流体を供給して、前記ロック部材によるロックを解除し、前記規制部材により規制する第２状態と、前記連通流路に流体を供給せず且つ前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方に流体を供給せず、前記規制部材を規制し、前記ロック部材をロックする第３状態と、に切換可能で、前記進遅角制御弁と前記進角室及び前記遅角室のうち何れか他方との間の流路の最小断面積が、前記進遅角制御弁と前記進角室及び前記遅角室のうち前記一方との間の流路の最小断面積よりも大きくなるように構成されている点にある。
【００１１】
本構成によると、進角室及び遅角室への流体の給排の切り換え、及び、連通流路への流体の給排の切り換えによって、規制部材による規制状態とロック部材によるロック状態が何れも解除されている第１状態と、ロック部材によるロック状態のみが解除されている第２状態と、ロック部材によってロックされている第３状態とを作り出すことができる。よって、エンジン終動前にロック状態を達成することが可能であり、次のエンジン始動時に円滑な始動が可能となる。また、仮にロック状態の実現に失敗したとしても、流体の給排制御によって各状態に移行する構成となっているので、エンジン稼動中に再度ロック状態の実現を図ることができる。
【００１２】
本構成によれば、第２状態に移行する際には、進角室及び遅角室のうち何れか一方に流体を供給する必要がある。すなわち、規制状態に円滑に移行するためには、進角室及び遅角室のうち何れか他方から流体が迅速に排出されることが好ましい。そこで、本構成においては、進角室及び遅角室のうち何れに流体を供給するかを切り換える進遅角制御弁と進角室及び遅角室のうち何れか他方との間の流路の最小断面積が、進遅角制御弁と進角室及び遅角室のうち一方との間の流路の最小断面積よりも大きくなるように構成している。従って、進角室及び遅角室のうち何れか他方からは流体が排出されやすくなり、その結果、規制状態を迅速に実現することが可能となる。
【００１３】
本発明に係る弁開閉時期制御装置又は弁開閉時期制御機構のさらなる特徴構成は、前記連通流路は、前記進角室及び前記遅角室のうち前記他方と連通して流体が供給される点にある。
【００１４】
本構成によれば、連通流路への流体の給排は、進角室及び遅角室への流体の給排と連動することになる。従って、連通流路への流体の給排を切り換える専用弁が不要となり、コスト面及び搭載性の面において有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】弁開閉時期制御装置の全体構成を示す側断面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】規制機構及びロック機構の構成を示す分解図である。
【図４】規制機構及びロック機構の構成を示す斜視図である。
【図５】エンジン始動時の規制機構及びロック機構の状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【図６】ロック状態を解除するときの規制機構及びロック機構の状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【図７】規制状態を解除するときの規制機構及びロック機構の状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【図８】規制解除状態及びロック解除状態を保持するときの規制機構及びロック機構の状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【図９】通常運転状態における進角制御時の規制機構及びロック機構の状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【図１０】通常運転状態における遅角制御時の規制機構及びロック機構の状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【図１１】ロック動作開始時における規制機構及びロック機構の状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【図１２】規制状態を実現するときの規制機構及びロック機構の状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【図１３】ロック状態における規制機構及びロック機構の状態を示す（ａ）平面図と（ｂ）断面図である。
【図１４】リトライ制御時の位相変化を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る実施形態について図１から図１４に基づいて説明する。まずは、図１及び図２に基づいて、弁開閉時期制御装置１の全体構成について説明する。
【００１７】
（全体構成）
弁開閉時期制御装置１は、内燃機関としてのエンジン１２のクランクシャフト１１に対して同期回転する駆動側回転部材としての外部ロータ２と、外部ロータ２に対して同軸上に配置され、カムシャフト９と同期回転する従動側回転部材としての内部ロータ３とを備えている。
【００１８】
外部ロータ２は、カムシャフト９が接続される側に取り付けられるリアプレート２１と、カムシャフト９が接続される側とは反対側に取り付けられるフロントプレート２２と、リアプレート２１とフロントプレート２２とで挟まれるハウジング２３とから構成される。外部ロータ２に内装される内部ロータ３は、カムシャフト９の先端部に一体的に組み付けられ、外部ロータ２に対して一定の範囲内で相対回転が可能である。
【００１９】
クランクシャフト１１が回転駆動すると、動力伝達部材１０を介してリアプレート２１のスプロケット部２１ａにその回転駆動力が伝達され、外部ロータ２が図２に示すＳ方向に回転駆動する。外部ロータ２の回転駆動に伴い、内部ロータ３がＳ方向に回転駆動してカムシャフト９が回転する。
【００２０】
外部ロータ２のハウジング２３には、径内方向に突出する複数個の突出部２４をＳ方向に沿って互いに離間させて形成してある。この突出部２４と内部ロータ３とにより流体圧室４が形成される。本実施形態においては、流体圧室４を３箇所に設けてあるが、これに限られるものではない。
【００２１】
各流体圧室４は、内部ロータ３の一部をなす仕切部３１又は内部ロータ３に取り付けられるベーン３２によって、進角室４１と遅角室４２とに二分されている。仕切部３１に形成された規制部材収容部５１とロック部材収容部６１には、それぞれ規制部材５とロック部材６が収容され、規制機構５０及びロック機構６０を構成している。これらの構成については後述する。
【００２２】
内部ロータ３に形成された進角通路４３は、進角室４１に連通している。同様に、内部ロータ３に形成された遅角通路４４は、遅角室４２に連通している。弁開閉時期制御装置１と流体給排機構７との間は、進角通路４３に接続する進角接続路４５及び遅角通路４４に接続する遅角接続路４６が形成される。これら進角接続路４５及び遅角接続路４６は、カムシャフト９や流体給排機構７が設けられている不図示のシリンダヘッド等に形成されている。ここでは、弁開閉時期制御装置１と流体給排機構７とを有した機構を、弁開閉時期制御機構１００と称する。
【００２３】
進角通路４３及び遅角通路４４は、流体給排機構７の進遅角制御弁７２を介して、進角室４１及び遅角室４２に流体を供給又は排出して、仕切部３１又はベーン３２に流体圧を作用させる。このようにして、外部ロータ２に対する内部ロータ３の相対回転位相（以下、単に「相対回転位相」と称する）を、図２の進角方向Ｓ１又は遅角方向Ｓ２へ変位させ、或いは、任意の位相に保持する。なお、流体としてはエンジンオイルが用いられるのが一般的である。
【００２４】
外部ロータ２と内部ロータ３とが相対回転移動可能な一定の範囲は、流体圧室４の内部で仕切部３１又はベーン３２が変位可能な範囲に対応する。進角室４１の容積が最大となるのが最進角位相であり、遅角室４２の容積が最大となるのが最遅角位相である。すなわち、相対回転位相は最進角位相と最遅角位相との間で変位可能である。
【００２５】
内部ロータ３とフロントプレート２２とに亘ってトーションスプリング８を設けてある。内部ロータ３及び外部ロータ２は、トーションスプリング８により、相対回転位相が進角方向Ｓ１に変位するよう付勢されている。
【００２６】
次に、流体給排機構７の構成について説明する。流体給排機構７は、エンジン１２により駆動されて流体の供給を行うポンプ７１と、進角通路４３及び遅角通路４４に対する流体の供給及び排出を制御する進遅角制御弁７２と、流体を貯留する貯留部７４とを備えている。
【００２７】
進遅角制御弁７２は、ＥＣＵ７３（エンジンコントロールユニット）による制御に基づいて作動する。進遅角制御弁７２は、進角通路４３への流体の供給を許可し、遅角通路４４からの流体の排出を許可して進角制御を行う第１の位置７２ａと、進角通路４３及び遅角通路４４への流体の給排を禁止して位相保持制御を行う第２の位置７２ｂと、進角通路４３からの流体の排出を許可し、遅角通路４４への流体の供給を許可して遅角制御を行う第３の位置７２ｃとを備えている。本実施形態の進遅角制御弁７２は、ＥＣＵ７３からの制御信号のない状態においては、第１の位置７２ａで進角制御を行うよう構成されている。
【００２８】
（規制機構）
相対回転位相を最遅角位相から中間ロック位相（本発明における「所定位相」）までの範囲（以下、「規制範囲Ｒ」と称する）に規制する規制機構５０の構成について、図３及び図４に基づき説明する。中間ロック位相とは、後述のロック機構６０によってロックされるときの相対回転位相を指す。
【００２９】
規制機構５０は、主に段付き円筒形の規制部材５と、内部ロータ３の仕切部３１に形成された規制部材５を収容する規制部材収容部５１と、規制部材５が突入可能となるようリアプレート２１の表面に形成された長孔形状の規制凹部５２とから構成される。
【００３０】
規制部材５は、例えば径が異なる円筒を４段積み重ねた形状である。この４段の円筒をリアプレート２１の側から順に、第１段部５ａ、第２段部５ｂ、第３段部５ｃ及び第４段部５ｄと称する。第２段部５ｂは第１段部５ａよりも径が小さくなるよう構成され、それよりフロントプレート２２の側では、第２段部５ｂ、第３段部５ｃ、第４段部５ｄと順に径が大きくなるように構成されている。なお、第３段部５ｃは、後述する第１流体室５５の容積を小さくして、第１流体室５５に流体が供給されたときの規制部材５の動作性を向上させるために設けてある。
【００３１】
第１段部５ａは規制凹部５２に突入可能に形成され、第１段部５ａが規制凹部５２に突入しているときは、相対回転位相が規制範囲Ｒ内に規制される。第４段部５ｄには円筒形の凹部５ｆが形成され、スプリング５３が収容される。また、規制部材５が付勢方向に移動するときの流体の抵抗を緩和し、動作性を向上させるため、規制部材５の中心部には貫通孔５ｇが形成されている。
【００３２】
規制部材５とフロントプレート２２との間には栓部材５４を設け、この栓部材５４と凹部５ｆの底面との間にスプリング５３が配設される。栓部材５４に形成した切欠部５４ａは、規制部材５がフロントプレート２２の側に移動する際に、流体を不図示の排出流路により弁開閉時期制御装置１の外部に排出可能とし、規制部材５の動作性の向上に寄与する。
【００３３】
規制部材収容部５１は、カムシャフト９の回転軸芯（以下、「回転軸芯」と称する）の方向に沿って内部ロータ３の仕切部３１に形成され、フロントプレート２２の側からリアプレート２１の側に亘って仕切部３１を貫通している。規制部材収容部５１は、例えば径が異なる円筒状の空間を２段積み重ねた形状であって、規制部材５がその内部で移動可能なように形成してある。
【００３４】
規制凹部５２は、回転軸芯を中心とした円弧状であって、その径方向における位置は後述のロック凹部６２とはわずかに異なるよう形成してある。規制凹部５２は、規制部材５が規制凹部５２の第１端部５２ａと当接状態のときには相対回転位相が中間ロック位相となるように、規制部材５が規制凹部５２の第２端部５２ｂと当接状態のときには、相対回転位相が最遅角位相となるように構成されている。すなわち、規制凹部５２は規制範囲Ｒに対応している。
【００３５】
規制部材５は、規制部材収容部５１に収容されると共に、スプリング５３によってリアプレート２１の側に常時付勢されている。規制部材５の第１段部５ａが規制凹部５２に突入すると、相対回転位相が規制範囲Ｒの範囲内に規制され、「規制状態」が作り出される。スプリング５３による付勢力に抗して、第１段部５ａが規制凹部５２から退出すると、規制状態が解除され、「規制解除状態」となる。
【００３６】
規制部材５を規制部材収容部５１に収容すると、規制部材５の外周面と規制部材収容部５１の内周面との間に環状の第１流体室５５が形成される。第１流体室５５に流体が供給され、流体圧が第１受圧面５ｅに作用すると、規制部材５がスプリング５３の付勢力に抗してフロントプレート２２の側に移動し、規制解除状態となる。第１流体室５５に流体を給排する流路の構成については後述する。
【００３７】
（ロック機構）
相対回転位相を中間ロック位相にロックするロック機構６０の構成について、図３及び図４に基づき説明する。
【００３８】
ロック機構６０は、主に段付き円筒形のロック部材６と、内部ロータ３の仕切部３１に形成されたロック部材６を収容するロック部材収容部６１と、ロック部材６が突入可能となるようリアプレート２１の表面に形成された円孔形状のロック凹部６２とから構成される。
【００３９】
ロック部材６は、例えば径が異なる円筒を３段積み重ねた形状である。この３段の円筒をリアプレート２１の側から順に、第１段部６ａ、第２段部６ｂ及び第３段部６ｃと称する。第１段部６ａ、第２段部６ｂ、第３段部６ｃと順に径が大きくなるように構成されている。
【００４０】
第１段部６ａはロック凹部６２に突入可能に形成され、第１段部６ａがロック凹部６２に突入している状態のときは、相対回転位相が中間ロック位相にロックされる。第３段部６ｃから第２段部６ｂの一部に亘って、円筒形の凹部６ｆが形成され、スプリング６３が収容される。また、ロック部材６が付勢方向に移動するときの流体の抵抗を緩和し、動作性を向上させるため、ロック部材６の中心部には貫通孔６ｇが形成されている。
【００４１】
ロック部材６とフロントプレート２２との間には栓部材６４を設け、この栓部材６４と凹部６ｆの底面との間にスプリング６３が配設される。栓部材６４に形成した切欠部６４ａは、ロック部材６がフロントプレート２２の側に移動する際に、流体を不図示の排出流路により弁開閉時期制御装置１の外部に排出可能とし、ロック部材６の動作性の向上に寄与する。
【００４２】
ロック部材収容部６１は、回転軸芯の方向に沿って内部ロータ３の仕切部３１に形成され、フロントプレート２２の側からリアプレート２１の側に亘って仕切部３１を貫通している。ロック部材収容部６１は、例えば径が異なる円筒状の空間を３段積み重ねた形状であって、ロック部材６がその内部で移動可能なように形成してある。
【００４３】
ロック部材６は、ロック部材収容部６１に収容されると共に、スプリング６３によってリアプレート２１の側に常時付勢されている。ロック部材６の第１段部６ａがロック凹部６２に突入すると、相対回転位相が中間ロック位相にロックされ、「ロック状態」が作り出される。スプリング６３による付勢力に抗して、第１段部６ａがロック凹部６２から退出すると、ロック状態が解除され、「ロック解除状態」となる。
【００４４】
ロック部材６をロック部材収容部６１に収容すると、ロック部材６の外周面とロック部材収容部６１の内周面との間に環状の第２流体室６５及び第３流体室６６が形成される。第２流体室６５に流体が供給され、流体圧が第２受圧面６ｄに作用すると、ロック部材６がスプリング６３の付勢力に抗してフロントプレート２２の側に移動し、ロック解除状態となる。また、第３流体室６６に流体が供給され、流体圧が第３受圧面６ｅに作用すると、ロック部材６のロック解除状態が保持される。第２流体室６５及び第３流体室６６に流体を給排する流路の構成については後述する。
【００４５】
次に、規制解除流路、ドレン流路、ロック解除流路及び連通流路について、図３〜図１３に基づき説明する。
【００４６】
（規制解除流路）
規制解除状態を実現するための規制解除流路は、規制時連通路８２と解除時連通路８３とを備えている。規制時連通路８２は、後述するリアプレート通路８４、第１貫通路８５ａ及び供給路８５ｃからなり、規制状態を解除するために第１流体室５５に流体を供給する流路である。また、解除時連通路８３は、規制部材５が規制凹部５２から退出しているときに、規制解除状態を保持するために第１流体室５５に流体を供給する流路である。
【００４７】
リアプレート通路８４は、リアプレート２１の内部ロータ３の側の表面に形成された溝状の通路であり、進角室４１と連通している。リアプレート通路８４は、規制部材５が規制範囲Ｒの所定の遅角側の範囲（以下、「規制解除可能範囲Ｔ」と称する）内にあるときにのみ、後述するロータ通路８５の一部をなす第１貫通路８５ａと連通可能なように構成されている。なお、規制解除可能範囲Ｔの範囲内に規制部材５があるとは、規制部材５の第１段部５ａが完全に規制解除可能範囲Ｔの領域内に位置していることをいう。
【００４８】
ロータ通路８５は、内部ロータ３に形成される通路であり、第１貫通路８５ａ、第２貫通路８５ｂ、供給路８５ｃ及び排出路８５ｄからなる。第１貫通路８５ａ及び第２貫通路８５ｂは、内部ロータ３の仕切部３１の径方向外側の側面に、回転軸芯の方向に沿って連続的に直線溝をなすように形成される。この直線溝のうち、供給路８５ｃよりもリアプレート２１の側が第１貫通路８５ａであり、供給路８５ｃよりもフロントプレート２２の側が第２貫通路８５ｂである。第１貫通路８５ａのリアプレート２１の側の端部は、規制部材５が規制解除可能範囲Ｔの範囲内にあるときに、リアプレート通路８４と連通するよう構成されている。また、第２貫通路８５ｂのフロントプレート２２の側の端部は、排出路８５ｄと接続している。
【００４９】
供給路８５ｃは、第１貫通路８５ａと第２貫通路８５ｂとの境界部から分岐し、第１流体室５５に連通している。排出路８５ｄは、内部ロータ３の仕切部３１のフロントプレート２２の側の表面に平面視でＬ字状に形成されており、規制部材５が規制解除可能範囲Ｔよりも進角側の所定の範囲にあるときにのみ、後述の排出孔８７と連通するよう構成されている。
【００５０】
上述のように、規制時連通路８２は、リアプレート通路８４、第１貫通路８５ａ及び供給路８５ｃからなる。したがって、規制部材５が規制解除可能範囲Ｔの範囲内にあるときに、リアプレート通路８４と第１貫通路８５ａとが連通することにより、規制時連通路８２は第１流体室５５に連通して進角室４１から流体を供給し、第１受圧面５ｅに流体圧を作用させて規制状態を解除する。
【００５１】
解除時連通路８３は、内部ロータ３の仕切部３１に形成された管状の通路であり、進角室４１と連通している。解除時連通路８３は、規制部材５が規制凹部５２から退出して規制解除状態となっているときに、第１流体室５５に連通して進角室４１から流体を供給し、第１受圧面５ｅに流体圧を作用させて規制解除状態を保持する。
【００５２】
なお、規制部材５がスプリング５３の付勢力に抗してフロントプレート２２の側に移動するとき、解除時連通路８３が第１流体室５５と連通するタイミングで、供給路８５ｃが第１段部５ａによって第１流体室５５との連通を断たれるように構成してある。すなわち、第１流体室５５に流体を供給する通路は、規制時連通路８２及び解除時連通路８３の何れかとなるよう択一的に構成されている。この構成により、第１流体室５５から流体を排出したい場合に、第１流体室５５から供給路８５ｃ（後述のドレン流路８６の一部でもある）を介して流体を排出しつつ、解除時連通路８３からの流体の供給を断つことができる。
【００５３】
ただし厳密には、規制時連通路８２と解除時連通路８３との切換時においては、規制時連通路８２及び解除時連通路８３の何れからも流体が第１流体室５５に供給されるように構成してある。これは、規制時連通路８２と解除時連通路８３との切換時に何れの連通路も第１流体室５５に接続されない状況が生じると、第１流体室５５が一時的に密閉状態となり、規制部材５の規制・解除動作の円滑性が損なわれてしまうのを防止するためである。
【００５４】
（ドレン流路）
ドレン流路８６は弁開閉時期制御装置１の外部に対して大気開放されており、規制部材５が規制凹部５２に突入するときに、規制部材５の移動抵抗を緩和し、第１流体室５５の内部の流体を速やかに排出するための流路である。ドレン流路８６は、供給路８５ｃ、第２貫通路８５ｂ、排出路８５ｄ及び排出孔８７からなる。排出孔８７は、フロントプレート２２を回転軸芯の方向に亘って貫通している。
【００５５】
排出路８５ｄと排出孔８７とは、規制部材５が規制解除可能範囲Ｔよりも進角側の所定の範囲にあるときにのみ連通し、規制部材５が規制解除可能範囲Ｔの範囲内にあるときには連通しないように構成してある。この構成により、リアプレート通路８４と第１貫通路８５ａが連通しているときに、進角室４１から供給された流体が、そのままドレン流路８６を経由して排出されるのを防止する。
【００５６】
（ロック解除流路）
ロック解除流路８８は、内部ロータ３の仕切部３１に形成された管状の通路であり、遅角室４２と連通している。ロック解除流路８８は、第２流体室６５に遅角室４２から流体を供給して、第２受圧面６ｄに流体圧を作用させ、ロック部材６をロック凹部６２から退出させるための流路である。
【００５７】
（連通流路）
連通流路８９は、規制部材収容部５１とロック部材収容部６１とを接続するように形成された管状の通路である。規制部材５が規制凹部５２から退出し、且つロック部材６がロック凹部６２から退出した状態において、連通流路８９は第１流体室５５と第３流体室６６とを連通させる。解除時連通路８３、第１流体室５５、連通流路８９及び第３流体室６６が連通すると、進角室４１から第１流体室５５に供給された流体が第３流体室６６にも供給されるため、規制解除状態とロック解除状態を保持することができる。
【００５８】
（ロック解除時及び規制解除時の動作）
以上説明した規制機構５０、ロック機構６０及び各流路を用いて、ロック状態を解除する手順について、図５〜図８に基づき説明する。
【００５９】
エンジン始動時の状態を図５に示す。エンジン始動時には、進遅角制御弁７２が第１の位置７２ａにあるため進角制御を行う。しかし、規制部材５は規制解除可能範囲Ｔの範囲外にあるため、規制時連通路８２からは第１流体室５５に流体が供給されない。また、解除時連通路８３も第１流体室５５と連通していないため、第１流体室５５に流体が供給されない。よって、ロック状態が維持される。
【００６０】
エンジン始動後、まずロック状態を解除するために、遅角制御に切り換えたときの状態を図６に示す。このとき、ロック解除流路８８を介して遅角室４２から第２流体室６５に流体が供給され、ロック部材６がロック凹部６２から退出してロック状態が解除される。ロック状態が解除されると、規制部材５は規制凹部５２内で遅角方向に移動する。
【００６１】
図示しないカムシャフト９の回転角度を検出する角度センサが、規制部材５が規制解除可能範囲Ｔの範囲内に位置する相対回転位相となったことを検知すると、ＥＣＵ７３は進角制御に切り換える。このときの状態を図７に示す。リアプレート通路８４と第１貫通路８５ａとが連通するため、規制時連通路８２を介して進角室４１から第１流体室５５に流体が供給される。すると、規制部材５は規制凹部５２から退出し、規制状態が解除される。
【００６２】
上記角度センサでの検出角度と実際の相対回転位相とに誤差があると、規制部材５が規制解除可能範囲Ｔの範囲内に位置する相対回転位相であることを角度センサが検知したにもかかわらず、実際は規制部材５が規制解除可能範囲Ｔの範囲内に至っていない場合がある。このような場合に進角制御に切り換えても、規制時連通路８２と第１流体室５５とが連通していないため、規制時連通路８２を介して進角室４１から第１流体室５５に流体が供給されず、規制状態を解除することができない。
【００６３】
このような問題を解決すべく、本実施形態においては、規制部材５が規制解除可能範囲Ｔの範囲内に位置する相対回転位相となったことを角度センサが検知後すぐに進角制御に切り換えることはせず、検知した時点から所定時間遅角制御を継続することにより、規制部材５が規制解除可能範囲Ｔの範囲内に確実に位置するよう構成している。このように構成することにより、規制状態を確実に解除することができる。なお、相対回転位相を検出するためのセンサは、カムシャフトの回転角度を検出する角度センサに限らず、他のセンサを用いることも可能である。
【００６４】
進角制御によって、規制解除状態及びロック解除状態を保持しているときの状態を図８に示す。このとき、第１流体室５５と第３流体室６６とは連通流路８９により連通するから、進角室４１から第１流体室５５に供給される流体は、第３流体室にも供給されることになる。その結果、規制解除状態及びロック解除状態が保持される。
【００６５】
（通常運転状態における動作）
次に、上述の手順により規制解除状態及びロック解除状態が実現され、通常の運転状態となったときの動作について、図９及び図１０に基づき説明する。
【００６６】
通常の運転状態において、進角制御を行ったときの状態を図９に示す。進角制御のときには上述のとおり、進角室４１、解除時連通路８３、第１流体室５５、連通流路８９及び第３流体室６６が連通するから、規制解除状態及びロック解除状態が保持された状態で進角作動する。
【００６７】
通常の運転状態において、遅角制御を行ったときの状態を図１０に示す。このとき、遅角室４２から第２流体室６５に流体が供給されるので、ロック解除状態が保持される。一方、第１流体室５５には流体が供給されないので、規制部材５はスプリング５３によってリアプレート２１の側に付勢され、リアプレート２１と当接する。しかし、規制部材５はリアプレート２１の表面上を滑動するので、運転に支障をきたすことはない。また、規制凹部５２とロック凹部６２は径方向にずらした位置に形成しているため、規制部材５がロック凹部６２に突入することはない。
【００６８】
（規制時及びロック時の動作）
最後に、規制状態を実現してから、ロック状態とする手順について、図１１〜図１３に基づき説明する。
【００６９】
排出路８５ｄと排出孔８７とが連通して、ドレン流路８６が機能する位置するまで進角制御により位相回転させた状態を図１１に示す。このとき、進角室４１から第１流体室５５及び第３流体室６６に流体が供給されるため、規制解除状態及びロック解除状態を保持している（本発明における「第１の状態」）。ドレン流路８６が連通しているため、次の手順において規制部材５を規制凹部５２に突入させるときに、円滑に規制状態とすることができる。
【００７０】
遅角制御に切り換えて、規制状態が実現した状態（本発明における「第２の状態」）を図１２に示す。ここで、規制部材５が規制凹部５２に突入する動作に多くの時間を要すると、規制状態が実現できたときには既に規制部材５が規制解除可能範囲Ｔの範囲内に位置している場合がある。そうすると、次にロック状態を実現すべく進角制御に切り換えた際に、規制時連通路８２を介して進角室４１から第１流体室５５に流体が供給され、規制状態が解除されるおそれがある。
【００７１】
このような問題を回避するため、本実施形態においては、進角室４１に流体を供給する進角通路４３の最小断面積が、遅角室４２に流体を供給する遅角通路４４の最小断面積よりも大きくなるように構成している。このように構成すると、遅角制御のときに進角室４１から流体が排出されやすくなり、さらには解除時連通路８３を介して第１流体室５５の流体の排出も促進される。したがって、遅角制御に切り換えた際に、迅速に規制部材５を規制凹部５２に突入させることができ、確実に規制状態を実現することができる。
【００７２】
次に規制部材５が規制解除可能範囲Ｔに入る前に、進角制御に切り換えると、規制時連通路８２を介して進角室４１から第１流体室５５に流体が供給されることがないので、規制部材５は規制凹部５２から退出せずに進角作動する。その結果、図１３に示すように、規制部材５が規制凹部５２の第１端部５２ａに当接する。このとき、連通流路８９への流体供給が断たれているので、ロック部材６はスプリング６３によって付勢され、ロック凹部６２に突入し、規制状態及びロック状態（本発明における「第３の状態」）が実現される。
【００７３】
以上のように、本実施形態においては、進遅角制御により第１の状態、第２の状態及び第３の状態を自在に切換可能となる。このため、仮に規制部材５やロック部材６の動作が想定どおり行われず、ロック状態とならなかった場合でも、進遅角制御を繰り返すことにロック状態を実現することができる。よって、エンジン作動中に確実にロック状態を達成することができる。
【００７４】
上述のように、規制状態を実現した後は、規制部材５が規制解除可能範囲Ｔの範囲内に位置して、リアプレート通路８４と第１貫通路８５ａとが連通する前に進角制御に切り換える必要がある。しかし、例えば、図示しないカムシャフト９の回転角度を検出する角度センサで相対回転位相を検知する場合、上記角度センサでの検出角度と実際の相対回転位相とに誤差が生じ得る。この誤差が原因で、規制部材５が規制範囲Ｒのうち規制解除可能範囲Ｔを除く範囲に位置する相対回転位相であることを角度センサが検知しているにもかかわらず、実際は規制部材５が規制解除可能範囲Ｔの範囲内に至っている場合がある。このような場合に進角制御に切り換えると、規制時連通路８２と第１流体室５５とが連通しているため、規制時連通路８２を介して進角室４１から第１流体室５５に流体が供給され、規制状態が解除されてしまう。
【００７５】
このような問題を解決すべく、本実施形態において実行するリトライ制御について、図１４に基づいて説明する。図１４のＡは最進角位相、Ｂは最遅角位相、Ｃはロック位相、Ｄはリアプレート通路８４と第１貫通路８５ａとが連通する位相範囲（以下、「規制解除可能位相Ｄ」と称す）を示している。なお、規制解除可能位相Ｄは、規制解除可能範囲Ｔと対応する位相である。
【００７６】
角度センサが規制解除可能位相Ｄに至っていないと検知しているものの、実際の相対回転位相は規制解除可能位相Ｄに至っている場合に進角制御に切り換えると（ｐ点）、ロック位相Ｃを超えて進角側に相対回転移動する。すると、ＥＣＵ７３はロック状態が実現されなかったと判断し、遅角制御に切り換える（ｑ点）。次の進角制御への切り換え（ｒ点）は、ｐ点よりも所定間隔ｘ分だけ進角側の相対回転位相で行う。しかし、ｒ点における相対回転位相も規制解除可能位相Ｄに属すると、再度ロック位相Ｃを超えて進角側に相対回転移動する。すると、ＥＣＵ７３は再度遅角制御に切り換える（ｓ点）。次に、ｒ点よりもさらに所定間隔ｘ分だけ進角側の相対回転位相で進角制御に切り換える（ｔ点）。ｔ点における相対回転位相は規制解除可能位相Ｄの範囲外なので、規制状態が実現でき、その後ロック状態が実現できることになる。
【００７７】
以上のように、ロック状態を実現すべく進角制御に切り換える相対回転位相を、所定間隔ｘずつロック位相Ｃの側にずらしながらリトライ制御を実行することにより、確実にロック状態を実現できる。しかし、角度センサでの検出角度と実際の相対回転位相との誤差が一時的な場合は、必ずしも所定間隔ｘずつロック位相Ｃの側にずらしながらリトライ制御を実行する必要はなく、リトライ制御の度に角度センサの検出角度に基づいて進角制御への切り換え位相を決定してもよい。また、所定間隔ｘは常に一定である必要はなく、漸増したり漸減したりするように設定してもよい。
【００７８】
なお、本実施形態は規制機構５０をロック機構６０よりも遅角側に配設する構成としたが、進角側に配設してもよい。このとき、「進角」と「遅角」とを読み替えることにより、本実施形態と同様に、エンジン終動前にロック状態を実現することができる。
【００７９】
［別の実施形態］
上述の実施形態においては、規制部材５を規制凹部５２に迅速に突入させるために、弁開閉時期制御装置１の内部ロータ３に形成された進角通路４３の最小断面積が、遅角通路４４の最小断面積よりも大きくなるように構成した。しかし、このような構成に代えて、弁開閉時期制御装置１と進遅角制御弁７２との間において、進角接続路４５の最小断面積を、遅角接続路４６の最小断面積よりも大きくなるように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
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部材に対する従動側回転部材の相対回転位相を制御する弁開閉時期制御装置及び弁開閉時期制御機構に適用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１        弁開閉時期制御装置
２        外部ロータ（駆動側回転部材）
３        内部ロータ（従動側回転部材）
４        流体圧室
５        規制部材
６        ロック部材
９        カムシャフト
１１      クランクシャフト
１２      エンジン（内燃機関）
３１      仕切部
４１      進角室
４２      遅角室
４３      進角通路（進角室に流体を供給する流路）
４４      遅角通路（遅角室に流体を供給する流路）
４５      進角接続路（進遅角制御弁と進角室との間の流路）
４６      遅角接続路（進遅角制御弁と遅角室との間の流路）
５２      規制凹部
６２      ロック凹部
７２      進遅角制御弁
８９      連通流路
１００    弁開閉時期制御機構
【図１】
0005483119.tif 000002
【図２】
0005483119.tif 000003
【図３】
0005483119.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005483119.tif 000008
【図８】
0005483119.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005483119.tif 000011
【図１１】
0005483119.tif 000012
【図１２】
0005483119.tif 000013
【図１３】
0005483119.tif 000014
【図１４】
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