(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相対回転可能に同軸に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに対して一体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により形成され、容積拡大により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遅角方向に移動させる遅角室、および、容積拡大により前記相対回転位相を進角方向に移動させる進角室と、
前記相対回転位相を所定のロック位相で拘束可能なロック機構とを備えると共に、
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が、最遅角位相から所定位相までの遅角領域において前記所定位相方向に付勢力を作用させ、かつ、前記所定位相から最進角位相において付勢力を作用させないゼンマイバネを備え、
前記駆動側回転部材に固定され、且つ円柱状をなす規制片が備えられ、前記ゼンマイバネは、前記ゼンマイバネの内端を折り曲げて形成された屈曲部でなる係合部を有し、前記相対回転位相が前記遅角領域から前記所定位相に達した際に、前記係合部の折曲げ内面側となる隅部に前記規制片が接当するように前記規制片と前記係合部との位置関係が設定されている弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記相対回転位相が、最遅角位相から前記ロック位相までの遅角領域において前記ロック位相方向に付勢力を作用させ、かつ、前記ロック位相から最進角位相において付勢力を作用させない前記ゼンマイバネを備えている請求項１記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項３】
前記従動側回転部材と一体回転する軸状体の外周に、前記ロック位相から前記最進角位相までの進角領域に対応する領域長となる係合凹部が形成され、
前記ゼンマイバネの内端を折り曲げて形成した前記係合部が前記係合凹部に係入され、前記ゼンマイバネの外端の支持部が前記駆動側回転部材と一体回転する支持体に支持され、
前記係合部が前記係合凹部に係合する方向に前記ゼンマイバネによって付勢されている請求項２記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項４】
前記係合部に接当することで前記係合部の前記進角領域の方向への変位を規制する前記規制片が備えられている請求項３記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項５】
前記ゼンマイバネのうち前記係合部の近傍部位に接当することで前記ゼンマイバネが膨らむ方向への前記係合部の変位を抑制する抑制片が備えられている請求項３又は４記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項６】
前記支持部が前記ゼンマイバネの中心方向に窪む凹状面で形成され、前記支持体が前記凹状面に嵌り込む突出面で形成され、
前記凹状面と前記係合部とが、バネ本体を半径方向に挟み込む位置に配置されている請求項３〜５のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車輌に用いられる内燃機関の吸気弁および排気弁の開閉タイミングを調節する弁開閉時期制御装置に関するものであり、詳しくは、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、この駆動側回転部材に対して相対回転可能に同軸に配置され、内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに対して一体回転する従動側回転部材と、これら駆動側回転部材と従動側回転部材とにより形成され、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遅角方向に移動させる遅角室と、両者の相対回転位相を進角方向に移動させる進角室、さらに、前記相対回転位相を所定のロック位相で拘束可能なロック機構を備えた弁開閉時期制御装置に関し、詳しくは、駆動側回転部材と従動側回転部材とをロック位相の方向に付勢する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のように構成された弁開閉時期制御装置として、特許文献１には、駆動側回転部材（文献ではシューハウジング）と、従動側回転部材（文献ではベーンロータ）とを備え、従動側回転部材に備えたベーンによって収容室を二分して進角室と遅角室とが形成されたものが示されている。駆動側回転部材と従動側回転部材との位相差を最適な中間位置に設定するように嵌合型の拘束手段が備えられ、駆動側回転部材に対し従動側回転部材を進角方向に回転させる進角手段としてのスプリングを備えている。このスプリングの一端側が駆動側回転部材の係止穴に係止され、このスプリングの他端側が長孔状の係止穴（第２実施例）に係止されている。
【０００３】
このような構成から、従動側回転部材（カムシャフト側）が中間位置より遅角側にある状態でエンジンを始動させると、スプリングの付勢力により従動側回転部材を中間位置の方向に回転させ、拘束手段を嵌合させてエンジンの速やかな始動を実現する。このようにエンジンを始動させた後には、拘束手段に作動油を供給して嵌合を解除し、進角室と遅角室との一方に作動油を供給することで駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転が実現する。
【０００４】
この特許文献１では、前述したように拘束手段の嵌合を解いて駆動側回転部材に対して従動側回転部材を進角側に相対回転させる際には、スプリングの他端側が長孔状の係止穴において移動することによりスプリングの付勢力を作用させない構造を備えている。
【０００５】
また、上記のように構成された弁開閉時期制御装置として特許文献２には、駆動側回転部材と、従動側回転部材とを備え、従動側回転部材に備えたベーンによって収容室を二分して進角室と遅角室とが形成されている。駆動側回転部材と従動側回転部材とを中間ロック位相に固定保持するロック機構を備えており、駆動側回転部材と従動側回転部材とを中間ロック位相の方向に付勢しアシスト力を作用させるトーションスプリングを設けている。
【０００６】
トーションスプリングは、中間ロック位相より遅角位相方向に位置する中間規制位相と最遅角位相との間の領域において遅角側の変位を抑制するとともに、エンジン始動後の中間ロック位相から中間規制位相への変位時におけるストッパーの機能を果たす。
【０００７】
この特許文献２では、前述したトーションスプリングは、一方の端部が駆動側回転部材に固定され、他方の端部が従動側回転部材に径方向に設けられた開口に対して接当可能に備えられ、この他方の端部が挿入するスプリング受け溝が駆動側回転部材に形成されている。この構成により中間規制位相と最遅角位相との間の有効範囲においてトーションスプリングの他方の端部が開口の接当面に接当することで、従動側回転部材に対して付勢力を作用させる。また、中間規制位相においては、他方の端部がスプリング受け溝のストッパ面に接当することにより、従動側回転部材に付勢力を作用させることはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００‐３４５８１６号公報  （段落番号〔００５７〕〜〔００６７〕、図１、図２、図３、図６）
【特許文献２】特開２００９‐７４３８４号公報  （段落番号〔００２６〕〜〔００２８〕、図３〜図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
駆動側回転部材と従動側回転部材との間に、これらを最遅角位相からロック位相の方向に付勢する付勢手段として、特許文献１あるいは特許文献２に記載されるようにトーションバネを用いるものでは、トーションバネのコイル部分にある程度の巻き数が必要であり、弁開閉時期制御装置全体の大型化を招くものであった。
【００１０】
つまり、駆動側回転部材に対する従動側回転部材が最遅角位相からロック位相のまでの相対回転領域におけるバネ荷重が大きく変動しないように、コイル部分にある程度の巻き数を必要とするため、この巻き数に対応した寸法だけ軸芯方向での空間を必要とし、装置全体の大型化を招いていたのである。
【００１１】
本発明の目的は、駆動側回転部材と従動側回転部材とを最遅角位相から所定位相の方向に付勢する機能を損なうことなく小型に弁開閉時期制御装置を構成する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の特徴は、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相対回転可能に同軸に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに対して一体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により形成され、容積拡大により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遅角方向に移動させる遅角室、および、容積拡大により前記相対回転位相を進角方向に移動させる進角室と、前記相対回転位相を所定のロック位相で拘束可能なロック機構とを備えると共に、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が、最遅角位相から所定位相までの遅角領域において前記所定位相方向に付勢力を作用させ、かつ、前記所定位相から最進角位相において付勢力を作用させないゼンマイバネを備え、前記駆動側回転部材に固定され、且つ円柱状をなす規制片が備えられ、前記ゼンマイバネは、前記ゼンマイバネの内端を折り曲げて形成された屈曲部でなる係合部を有し、前記相対回転位相が前記遅角領域から前記所定位相に達した際に、前記係合部の折曲げ内面側となる隅部に前記規制片が接当するように前記規制片と前記係合部との位置関係が設定されている点にある。
【００１３】
内燃機関の始動時には、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がロック位相にあることは好ましいが、必ずしもロック位相にある必要はなく、例えば、ロック位相を基準にしてロック位相近傍の遅角領域側でも、ロック位相近傍の進角領域側でも良い。つまり、内燃機関の始動時には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がロック位相を含む所定領域にあることが良好な始動を実現する。
これに対して本発明の特徴では、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が遅角領域にある状態で内燃機関を始動した場合には、ゼンマイバネの付勢力により相対回転位相を所定位相方向に作用させ、相対回転位相を早期に所定位相の方向に移動させ内燃機関の始動性を高めることが可能となる。また、相対回転位相が所定位相より進角領域にある場合にはゼンマイバネの付勢力を作用させない。特に、ゼンマイバネを用いることにより、トーションバネのコイル部分に対応するスペースを必要としないので装置の大型化を抑制できる。その結果、駆動側回転部材と従動側回転部材とを最遅角位相から所定位相の方向に付勢する機能を損なうことなく小型に弁開閉時期制御装置を構成できた。
また、相対回転位相が遅角領域から所定位相に達した際に、係合部の折り曲げ内面側となる隅部に前記規制片が接当することにより、所定位相から最進角位相において付勢力を作用させることがない。
【００１４】
本発明は、前記相対回転位相が、最遅角位相から前記ロック位相までの遅角領域において前記ロック位相方向に付勢力を作用させ、かつ、前記ロック位相から最進角位相において付勢力を作用させない前記ゼンマイバネを備えても良い。
【００１５】
この構成によると、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が遅角領域にある状態で内燃機関を始動した場合には、ゼンマイバネの付勢力により相対回転位相を前述した所定位相としてのロック位相方向に作用させ、相対回転位相を早期にロック位相で保持して内燃機関の始動性を高めることが可能となる。また、相対回転位相がロック位相より進角領域にある場合にはゼンマイバネの付勢力を作用させない。
【００１６】
本発明は、前記従動側回転部材と一体回転する軸状体の外周に、前記ロック位相から前記最進角位相までの進角領域に対応する領域長となる係合凹部が形成され、前記ゼンマイバネの内端を折り曲げて形成した前記係合部が前記係合凹部に係入され、前記ゼンマイバネの外端の支持部が前記駆動側回転部材と一体回転する支持体に支持され、前記係合部が前記係合凹部に係合する方向に前記ゼンマイバネによって付勢されても良い。
【００１７】
この構成によると、ゼンマイバネの係合部と、軸状体の係合凹部との位置関係の設定により、駆動側回転部材に対して従動側回転部材の相対回転位相が遅角領域にある場合に従動側回転部材をロック位相の方向に回転させる付勢力を作用させることが可能となる。また、駆動側回転部材に対して従動側回転部材の相対回転位相が進角位相にある場合には、従動側回転部材の自由回転が許される。更に、係合部が軸芯方向に付勢されているので、係合部が係合凹部から分離する不都合を招くこともない。
【００１８】
本発明は、前記係合部に接当することで前記係合部の前記進角領域の方向への変位を規制する前記規制片を備えても良い。
【００１９】
この構成によると、規制片を備えることで係合部の位置を規制してゼンマイバネの付勢力が作用する範囲を設定できる。
【００２０】
本発明は、前記ゼンマイバネのうち前記係合部の近傍部位に接当することで前記ゼンマイバネが膨らむ方向への前記係合部の変位を抑制する抑制片が備えられても良い。
【００２１】
この構成によると、ゼンマイバネの係合部が係合凹部から分離する方向への変位を抑制片が抑制することにより、係合部が係合凹部から分離する不都合を招くこともない。
【００２２】
本発明は、前記支持部が前記ゼンマイバネの中心方向に窪む凹状面で形成され、前記支持体が前記凹状面に嵌り込む突出面で形成され、前記凹状面と前記係合部とが、バネ本体を半径方向に挟み込む位置に配置されても良い。
【００２３】
この構成によると、突出面が凹状面に嵌り込むと同時に、係合部が係合凹部に係合する際には、バネ本体を半径方向に圧縮する力が作用する。この力の作用に起因するバネ荷重により、突出面を凹状面に嵌り込ませ、係合部を係合凹部に係入させる付勢力をバネ本体から作用させる。これにより、ゼンマイバネを確実に支持しながら、駆動側回転部材と従動側回転部材との間に確実に付勢力を作用させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】電磁制御弁を備えた弁開閉時期制御装置の断面図である。
【図２】最遅角位相において図１のIIａ線とIIｂ線との断面図である。
【図３】ロック位相における外部ロータと内部ロータを示す断面及びロック位相におけるゼンマイバネを示す断面図である。
【図４】最進角位相における外部ロータと内部ロータを示す断面及び最進角位相におけるゼンマイバネを示す断面図である。
【図５】ゼンマイバネの形状を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１及び図２に示すように、エンジン（内燃機関）のクランクシャフト（図示せず）と同期回転する駆動側回転部材としての外部ロータ１と、エンジンの燃焼室の吸気弁又は排気弁を開閉するためのカムシャフト３と同軸で一体回転する従動側回転部材としての内部ロータ２と、電磁制御弁Ｖとを備えて弁開閉時期制御装置が構成されている。
【００２６】
この弁開閉時期制御装置は、外部ロータ１（駆動側回転部材）に対して、内部ロータ２（従動側回転部材）を嵌め込んだ構成を有している。これにより外部ロータ１と内部ロータ２とが、回転軸芯Ｘを中心として所定の相対回転位相の範囲内で相対回転自在となる。外部ロータ１と内部ロータ２との間には流体圧室が形成され、この流体圧室は、内部に配置されるベーン５によって遅角室１１と進角室１２とに仕切られている。
【００２７】
ベーン５は内部ロータ２の外周に形成されたベーン溝に挿入されると共に、板バネにより突出方向に付勢されている。これにより外部ロータ１と内部ロータ２との相対回転時には、ベーン５の外端が流体圧室内で外部ロータの内面に摺接する。
【００２８】
回転軸芯Ｘと同軸芯に前述したカムシャフト３が配置され、このカムシャフト３は、連結ボルト４によって内部ロータ２に連結されている。外部ロータ１の一方の面にフロントプレート６が配置され、この外部ロータ１の他方の面にリヤプレート７が配置され、これらは複数の固定ボルト８によって外部ロータ１に固定されている。この構造から内部ロータ２は、フロントプレート６とリヤプレート７とに挟み込まれる位置に配置される。
【００２９】
また、フロントプレート６には、外部ロータ１（駆動側回転部材）と、内部ロータ２（従動側回転部材）とに付勢力を作用させるゼンマイバネＳ（渦巻きバネ）を備えており、これを覆う位置にカバー９を備えている。ゼンマイバネＳの詳細については後述する。
【００３０】
リヤプレート７の外周には、タイミングスプロケット７Ｓが一体的に形成されている。このタイミングスプロケット７Ｓとエンジンの前記クランクシャフトに取り付けられたギアとの間にはタイミングチェーンやタイミングベルト等の動力伝達部材（図示せず）が架設される。
【００３１】
この構成から、エンジンの稼働時にはクランクシャフトの回転駆動力が動力伝達部材を介してタイミングスプロケット７Ｓに伝達され、外部ロータ１が図２等に示す回転方向Ｔに回転駆動する。この回転と連係して内部ロータ２が回転方向Ｔに回転することによりカムシャフト３が回転し、カムシャフト３に設けられたカム（図示せず）の駆動回転によりエンジンの吸気弁又は排気弁の開閉作動が行われる。
【００３２】
このように弁開閉時期制御装置は、エンジンの稼働時に、進角室１２に作動油が供給されることによりベーン５に作用する圧力で進角室１２の容積が拡大するとともに外部ロータ１に対して内部ロータ２が矢印Ｔ１に移動する。これにより外部ロータ１と内部ロータ２との相対回転位相が進角方向に移動する。これとは逆に、遅角室１１に作動油が供給されることによりベーン５に作用する圧力で遅角室１１の容積が拡大するとともに外部ロータ１に対して内部ロータ２が矢印Ｔ２に移動する。これにより外部ロータ１と内部ロータ２との相対回転位相が遅角方向に移動する。このようにクランク軸の回転位相に対するカムシャフト３の回転位相を変化させて吸気弁又は排気弁の開閉時期の制御を実現する。
【００３３】
作動油としてエンジンオイルが利用され、弁開閉時期制御装置には、外部ロータ１と内部ロータ２との相対回転位相をエンジンの始動に適したロック位相に拘束するロック機構Ｌが設けられている。このロック機構Ｌはエンジンの始動直後において作動油の圧力が不安定な状況において外部ロータ１と内部ロータ２とを設定された相対回転位相に拘束（ロック）することで、クランクシャフトの回転位相に対するカムシャフト３の回転位相をエンジン始動に適した位相に維持し、エンジンの安定的な回転を現出する。
【００３４】
このロック機構Ｌは、外部ロータ１に出退自在に設けられたプレート状の一対のロック片１４と、夫々のロック片１４を突出方向（内部ロータ２の方向）に突出付勢するスプリング１５と、夫々のロック片１４が係合するように内部ロータ２の外周部位に凹状に形成された一対のロック凹部１６とで構成されている。尚、ロック片１４の形状としては、本実施形態に示されたプレート状の他にピン状などを適宜採用することができる。
【００３５】
この弁開閉時期制御装置では複数の遅角室１１に対する作動油の給排を行う遅角室側油路１１ａと、複数の進角室１２に対する作動の給排を行う進角室側油路１２ａと、前述したロック凹部１６に対して作動油の給排を行うロック解除用油路１６ａとが内部ロータに形成されている。
【００３６】
図１及び図２に示すように、カムシャフト３に対して相対回転自在に外嵌するブッシュ１８を備え、このブッシュ１８の供給油路１８ａからカムシャフト３の内部油と３ａと、内部ロータ２の内部油路２ａとに順次作動油を供給する油路系が形成されている。この油路系により供給油路１８ａに対して油圧ポンプＰから供給される作動油を内部ロータ２の円筒状空間２Ｓに供給する。また、内部ロータ２に供給された作動油は、電磁制御弁Ｖが前述した遅角室側油路１１ａと、進角室側油路１２ａと、ロック解除用油路１６ａとに供給し、また、この電磁制御弁Ｖが遅角室側油路１１ａと、進角室側油路１２ａと、ロック解除用油路１６ａとから排出する。
【００３７】
〔電磁制御弁〕
この電磁制御弁Ｖは、電磁ソレノイド２１で作動するスプール２２を有した作動油制御部Ｖａと、作動油の給排を行うように円柱状の作動油給排部Ｖｂとを一体的に形成した構造を有している。作動油給排部Ｖｂには、前述した内部油路２ａからの作動油を受け入れる主油路２３にチェック弁Ｃが備えられている。スプール２２で作動油の給排が制御される３つのポート２４、２５、２６が、この作動油給排部Ｖｂの外面の全周に溝状に形成され、夫々のポート２４、２５、２６の作動油の漏出を抑制するオイルシール２７が、この作動油給排部Ｖｂの外周に外嵌状態で備えられている。
【００３８】
前述した円筒状空間２Ｓは、回転軸芯Ｘを中心とする円筒状となるように内部ロータ２に形成され、この円筒状空間２Ｓに対して前述した電磁制御弁Ｖの作動油給排部Ｖｂが相対回転自在に挿嵌されている。尚、図面では、ポート２４、２５、２６に対応して遅角室側油路１１ａ、進角室側油路１２ａ、ロック解除用油路１６ａが連通しているが、油路の相対的な配置は、これに限るものではない。
【００３９】
この弁開閉時期制御装置では、内部ロータ２とフロントプレート６との間、及び、内部ロータ２とリヤプレート７との間に作動油が僅かにリークする程度の隙間が形成されており、この他、可動部分を介しても作動油が僅かにリークする。そして、リークした作動油はオイルパン（図示せず）で回収される。
【００４０】
〔制御系の概要〕
図面には示していないが、弁開閉時期制御装置の制御系には、エンジンのクランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサと、カムシャフト３の回転角を検出するカムシャフト角センサと、電磁制御弁Ｖを制御するＥＣＵ（図示せず）とを備えている。
【００４１】
ＥＣＵは、イグニッションキーのＯＮ／ＯＦＦ情報、エンジンオイルの油温を検出する油温センサからの情報等を取得する信号系が形成され、不揮発性メモリ内にエンジンの運転状態に応じた最適の相対回転位相の制御情報を記憶している。
【００４２】
そして、このＥＣＵは、運転状態（エンジン回転数、冷却水温など）の情報と、前述したクランク角センサとカムシャフト角センサとの検出結果から外部ロータ１と内部ロータ２との相対位相を検出する。そして、これらの情報に基づき電磁制御弁Ｖを操作して遅角室側油路１１ａと、進角室側油路１２ａと、ロック解除用油路１６ａとに対する作動油の給排を行い、外部ロータ１と内部ロータ２と相対回転位相を制御する。これにより、最遅角位相（遅角室１１の容積が最大となる相対回転位相）と最進角位相（進角室１２の容積が最大となる相対回転位相）との間で位相制御が実現し、ロック機構Ｌによるロック状態と非ロック状態とが実現する。
【００４３】
エンジンを停止させる操作が行われた場合にＥＣＵは、ロック解除用油路１６ａの作動油を排出した状態で、遅角室１１又は進角室１２に作動油の供給を行うことで外部ロータ１と内部ロータ２との相対位相をロック位相の方向に移動させる。これにより、一対のロック片１４が、これに対応する一対のロック凹部１６に係合した状態でエンジンが停止する。そして、この停止の後にエンジンを始動させた際には、ロック機構Ｌが外部ロータ１と内部ロータ２とを拘束して夫々の相対回転を阻止して安定的にエンジンが始動する。
【００４４】
エンジンの始動後には、ＥＣＵがロック解除用油路１６ａに作動油を供給することにより、ロック片１４をロック凹部１６から押し上げてロックを解除する。そして、ＥＣＵがロック解除用油路１６ａに作動油の圧力が作用する状態を継続した状態で、外部ロータ１と内部ロータ２との相対位相を変更することにより、ＥＣＵによる吸気弁、排気弁の開閉時期の制御が行われる。
【００４５】
前述したゼンマイバネＳは、外部ロータ１に対して内部ロータ２がロック位相より遅角側の領域にある場合に、内部ロータ２に対してロック位相方向（所定位相の方向）に付勢力を作用させる機能を有している。従って、カムシャフト３と一体回転する内部ロータ２の相対位相が、カムシャフト３がバルブスプリングから受ける抵抗のために、外部ロータ１の回転に対し、遅れ傾向になる不都合を解消する。
【００４６】
過大な負荷がエンジンに作用してエンジンストップの状態に陥った場合には、外部ロータ１に対して内部ロータ２が最遅角位相に達していることもある。このような状況でエンジンを始動した場合には、安定的なエンジン始動を行うために、ＥＣＵは、外部ロータ１に対する内部ロータの位相を早期にロック位相に移動させロック状態に設定する制御が行われる。
【００４７】
具体的な制御形態として、ＥＣＵの制御により電磁制御弁Ｖは、ロック解除用油路１６ａの作動油を排出し、遅角室側油路１１ａの作動油を排出すると共に、進角室側油路１２ａに作動油を供給することで、外部ロータ１に対して内部ロータ２をロック位相の方向に移動させる。この制御により、外部ロータ１と内部ロータ２とがロック位相に達したタイミングでロック片１４がロック凹部１６に係合してロック機構Ｌがロック状態に達する。尚、最遅角位相のうち内部ロータ２が最も遅角側にある回転位相を超遅角位相と称する。
【００４８】
しかしながら、内部ロータ２が超遅角位相にある状態においてエンジンを始動した場合に、相対回転位相がロック位相に達するまでに時間を要することになり、エンジンの始動が円滑に行われない。特に、寒冷地でのエンジン停止時に低温であることから作動油の粘性が高く、遅角室１１、進角室１２に対する作動油の給排が円滑に行われず、この理由からもエンジンの始動が円滑に行われない。このような不都合を改善するため、前述したゼンマイバネＳが外部ロータ１と内部ロータ２とのロック位相方向への相対移動をアシストしてロック位相に達するまでの時間の短縮を図っている。
【００４９】
〔ゼンマイバネ〕
図２（ｂ）及び図５に示すように、ゼンマイバネＳ（渦巻きバネ）は、外部ロータ１（駆動側回転部材）に対する内部ロータ２（従動側回転部材）の相対回転位相が、最遅角位相からロック位相までの遅角領域Ａでロック位相方向に付勢力を作用させる。更に、このゼンマイバネＳは、ロック位相から最進角位相までの進角領域Ｂでは付勢力を作用させないように機能する。尚、ゼンマイバネＳは、遅角領域Ａの全領域でロック位相方向に付勢力を作用させる必要はなく、例えば、超遅角位相からロック位相の近傍まで付勢力を作用させるものでも、ロック位相を基準にして進角側でロック位相の近傍の進角領域Ａまで付勢力を作用させるものでも良い。このようにゼンマイバネＳの付勢力が作用する位相が本発明の所定位相でありエンジン（内燃機関）の始動に適した位相（領域）となる。
【００５０】
このゼンマイバネＳは帯状のバネ材を渦巻き状に成形したものであるため、トーションバネのようにコイル部を備えたものと比較すると、厚み（回転軸芯Ｘ方向での寸法）を小さくでき、このゼンマイバネＳを備えた場合でも、回転軸芯Ｘの方向で大きいスペースを必要とせず、弁開閉時期制御装置の小型化を実現する。
【００５１】
内部ロータ２の軸状部１０（軸状体の一例）の外周に進角領域Ｂに対応する領域長の開口幅（周方向での開口幅）を有した係合凹部１０Ｇが形成され、外部ロータ１に連結するフロントプレート６には回転軸芯Ｘの方向に突出する突出面６Ｔが形成されている。
【００５２】
ゼンマイバネＳは、渦巻き状のバネ本体３０を備えると共に、その内端位置には係合凹部１０Ｇに係入する係合部３１が折曲げ加工により形成され、その外端位置には突出面６Ｔ（支持体の一例）が嵌り込むようにゼンマイバネＳの中心方向（回転軸芯Ｘ）に窪む凹状面３２（支持部の一例）が形成されている。
【００５３】
フロントプレート６には、係合部３１に接当することにより、この係合部３１の進角領域Ｂの方向への変位を規制するようにピンで成る規制片３３が備えられている。更に、フロントプレート６には、ゼンマイバネＳのうち係合部３１の近傍部位に接当することによりゼンマイバネＳの直径が膨らむ方向への係合部３１の変位を抑制するようにピンで成る抑制片３４が備えられている。
【００５４】
ゼンマイバネＳの中心位置を基準として同じ方向の領域において、前述した係合部３１と凹状面３２とがバネ本体３０を挟み込む位置に配置されている。また、ゼンマイバネＳは、無荷重の自由状態で係合部３１から凹状面３２までの距離が、係合凹部１０Ｇから突出面６Ｔまでの距離より少し長く設定されている。更に、ゼンマイバネＳの外周近傍のバネ本体３０の間隙にはスペーサ３５が挟み込まれている。
【００５５】
この配置とゼンマイバネＳの特性とにより、ゼンマイバネＳをセットする際には、係合部３１と凹状面３２との距離を少し小さくするようにバネ本体３０を半径方向に圧縮することになり、前述した付勢力が得られる。これにより、バネ本体３０の弾性力で係合部３１が係合凹部１０Ｇに嵌り込む方向（回転軸芯Ｘの方向）付勢される。これと同時に凹状面３２が突出面６Ｔに圧接する方向に付勢される。また、スペーサ３５によりバネ本体３０に適切な間隙が形成される。これにより、ゼンマイバネＳの両端が確実に支持されると共に、外部ロータ１と内部ロータ２との間に確実に付勢力を作用させることが可能となる。
【００５６】
そして、図２（ａ）に示すように、外部ロータ１に対して内部ロータ２が超遅角となる相対位相でエンジンが停止した状態では、図２（ｂ）に示すように、係合凹部１０Ｇの開口端部に係合部３１が接当する状態にあり、ゼンマイバネＳが外部ロータ１と内部ロータ２との相対回転位相をロック位相の方向に移動させる付勢力を作用させる。
【００５７】
この状態においてエンジンが始動した場合には、ロック位相に達するまでゼンマイバネＳの付勢力が、突出面６Ｔと軸状部１０とを介して外部ロータ１と内部ロータ２とに作用し続ける。そして、図３（ａ）に示すように、外部ロータ１と内部ロータ２との相対回転位相がロック位相に達すると、図３（ｂ）に示すように、係合部３１が規制片３３に接当する。このようにゼンマイバネＳからの付勢力が作用する領域が遅角領域Ａに対応する。
【００５８】
このロック位相に達し、係合部３１が規制片３３に接当することにより、軸状部１０にゼンマイバネＳの付勢力を作用させることはない。また、ロック機構Ｌのロック片１４がロック凹部１６に係入してロック状態に達し、安定的なエンジンの始動が実現する。ゼンマイバネＳの係合部３１が抑制片３４に接当することによりゼンマイバネＳの膨らみ方向への変位が抑制され、係合凹部１０Ｇから係合部３１が離間する不都合を招くこともない。
【００５９】
エンジンが始動した後において、図４（ａ）に示すように、内部ロータ２が進角方向の進角領域Ｂに移動した場合には、図４（ｂ）に示すように、係合凹部１０Ｇの開口端部から係合部３１が離間する位置に達し、ゼンマイバネＳの付勢力は内部ロータ２には作用せず、外部ロータ１と内部ロータ２との何れかへの作動油の供給による適正な相対移動を実現する。
【００６０】
特に、フロントプレート６に係合用の凹部や孔部を形成し、これに対してゼンマイバネＳの外端部を折り曲げて係合させるようにゼンマイバネＳの外端部の支持構造を構成しても良い。また、係合部３１としてゼンマイバネＳの内端部にピン等を突設することで係合凹部１０Ｇに係合するように構成しても良い。
【００６１】
このように本発明の弁開閉時期制御装置では、駆動ロータ１と内部ロータ２との相対回転位相をロック位相の方向に付勢するために、ゼンマイバネＳを備えることにより、トーションバネのようにコイル部分に対応するスペースを必要としないので装置の大型化を抑制している。
【００６２】
このゼンマイバネＳは、外部ロータ１（駆動側回転部材）に対する内部ロータ２（従動側回転部材）の相対回転位相が、最遅角位相からロック位相の近傍までの遅角領域Ａにある場合にのみ相対回転位相でロック位相方向に付勢力を作用させる。これにより、外部ロータ１に対する内部ロータ２の相対回転位相が最遅角位相にある状態でエンジンを始動した場合には、外部ロータ１に対して内部ロータ２をロック位相に達するまでの移動をアシストする。
【００６３】
そして、外部ロータ１と内部ロータ２との相対回転位相がロック位相を超えて進角領域Ｂにある場合には、ゼンマイバネＳからの付勢力を作用させず、この相対回転を円滑に行わせる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、エンジンの吸気弁と排気弁との少なくとも一方の開閉タイミングを設定する弁開閉時期制御装置全般に利用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１            駆動側回転部材（外部ロータ）
２            従動側回転部材（内部ロータ）
６Ｔ          支持体・突出面
１０          軸状体（軸状部）
１０Ｇ        係合凹部
３０          バネ本体
３１          係合部
３２          支持部・凹状面
３３          規制片
３４          抑制片
Ａ            遅角領域
Ｂ            進角領域
Ｌ            ロック機構
Ｓ            ゼンマイバネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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