(57)【要約】【課題】規制部材を規制凹部から迅速に引退させる弁開閉時期制御装置を提供する。【解決手段】弁開閉時期制御装置１０は、クランクシャフトと同期回転する外部ロータ１１と、外部ロータ１１と同軸芯に配置され、カムシャフトと同期回転する内部ロータ１２と、外部ロータ１１に設けられた第１規制部材３１と内部ロータ１２に設けられた第１規制凹部３５と第１規制凹部３５に載置された部分を有するピストン３７とを含み、外部ロータ１１に対する内部ロータ１２の相対回転位相を最進角位相から中間ロック位相までの範囲に規制する状態と規制が解除された状態とに切り替え可能な第１規制機構Ｌ１と、第１規制凹部３５に繋がり且つ作動流体が流通する通路である第１規制解除通路２３とを備える。第１規制解除通路２３から供給された作動流体の圧力により、ピストン３７が第１規制凹部３５の底面から離間する方向に変位して第１規制部材３１を加圧する。【選択図】図２
2014047755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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部材と、
前記駆動側回転部材と同軸芯上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと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る流体圧室と、
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で前記流体圧室を仕切ることにより形成される進角室及び遅角室と、
前記進角室に給排される作動流体の通路である進角制御通路と、
前記遅角室に給排される作動流体の通路である遅角制御通路と、
前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材のいずれか一方に設けられた規制部材と前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材のいずれか他方に設けられた規制凹部と前記規制凹部に載置された部分を有する加圧部材とを含み、前記規制部材が突出して前記規制凹部に嵌入して前記加圧部材と当接すること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最進角位相及び最遅角位相のいず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状態と前記規制部材が前記加圧部材による加圧で前記規制凹部から引退することにより規制が解除された状態とに切り替え可能な規制機構と、
前記規制凹部に繋がり且つ作動流体が流通する通路であって、前記進角室と前記遅角室と前記進角制御通路と前記遅角制御通路のいずれとも連通していない規制解除通路と、を備え、
前記規制解除通路から供給された作動流体の圧力により、前記加圧部材が前記規制凹部の底面から離間する方向に変位して前記規制部材を加圧する弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記加圧部材は前記規制凹部内にある加圧部分と前記規制解除通路に挿入されている摺動部分とを備え、前記加圧部分のうち前記規制部材と当接している加圧面の面積が、前記摺動部分における作動流体の流通方向に垂直方向の断面積よりも大きい請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項３】
前記加圧部分と前記規制凹部の底面とが当接した状態で作動流体の流通方向に沿って見たときに、前記加圧部分と前記規制凹部との間には間隙を有し、前記加圧面が前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材の境界に到達するまで前記加圧部材が変位したときに前記加圧面は前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材のいずれか他方側の境界面と面一である請求項２に記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項４】
前記摺動部分及び前記規制解除通路における作動流体の流通方向に垂直方向の断面形状は、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材のいずれか他方の周方向に沿って前記加圧部分の全体に亘って延在する形状である請求項２又は３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、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関（以下エンジンとも称する）の運転状況に応じて吸気弁及び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実用化されている。この弁開閉時期制御装置は、例えば、エンジンの作動による駆動側回転部材の回転に対する従動側回転部材の相対回転位相を変化させることにより、従動側回転部材の回転に伴って開閉される吸排気弁の開閉時期を変更する機構を有している。
【０００３】
一般に、吸排気弁の最適な開閉時期はエンジンの始動時や車両の走行時などエンジンの運転状況により異なる。そこで、エンジンの始動時には、駆動側回転部材の回転に対する従動側回転部材の相対回転位相を最遅角位相と最進角位相との間の所定位相に拘束することにより、エンジンの始動に最適な吸排気弁の開閉時期を実現している。また、通常運転中にブレーキペダルを踏み込んで停車した際にエンジンを一時的に停止するアイドルストップ時には、高温状態のエンジンを再始動させることが容易になる最遅角位相に変化させることが望ましい。
【０００４】
特許文献１には、内燃機関の状態に応じて始動時の最適な弁開閉時期が得られる位相を選択して駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回転位相を拘束することが可能な弁開閉時期制御装置が開示されている。この弁開閉時期制御装置では、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する外部ロータと、該外部ロータと同軸状に配置されカムシャフトと同期回転する内部ロータと、外部ロータと内部ロータとの相対回転位相の変位を所定のロック位相で拘束可能なロック機構と、該ロック機構とは独立して動作可能であってロック位相を含んで設定された位相変位許容範囲を超える前記相対回転位相の変位を規制可能な位相変位規制機構とを備えている。
【０００５】
位相変位規制機構は、外部ロータ側から内部ロータ側に出退可能な突出部材（本発明の規制部材に相当）と、内部ロータに設けられて突出部材と嵌入可能な規制凹部とを備えている。突出部材は、外部ロータに設けられた摺動溝に沿って摺動可能に設けられており、付勢ばねにより径方向内側に付勢されている。規制凹部は、内部ロータに形成され、作動油を給排する通路である規制通路に連通している。規制通路への作動油の給排の切り換えは第二制御弁（本発明の解除制御弁に相当）により行われる。第二制御弁への通電が遮断されてこの規制通路を作動油が流通して規制凹部に供給されると、突出部材の受圧面に作動油の規制解除油圧が作用し、突出部材が規制凹部から引退して規制状態が解除される。すなわち、規制凹部内に作動油が供給されて充填され、この作動油が受圧面に作用して突出部材を径方向外側に付勢する力が付勢ばねの付勢力より大きくなると、突出部材は規制凹部から引退して解除状態となる。
【０００６】
図１２に、第二制御弁の動作の変化、最遅角位相において規制状態から規制解除状態になるまでの突出部材の端面に作用する作動油の圧力（規制解除油圧）、突出部材の動作を表すタイムチャートを示す。図１２に示すように、第二制御弁の通電が遮断されて作動油が規制通路を流通し、突出部材の受圧面に作動油が到達すると、規制解除油圧が上昇し始める。規制解除油圧が解除油圧に到達すると、突出部材は規制凹部の底面から離間し始める。突出部材が規制凹部の底面から離間して作動油が規制凹部内に流入すると、作動油の規制凹部内への広がりにより突出部材の受圧面に作用していた規制解除油圧が低下する。そして、規制凹部内に作動油が充填されるにつれて再度突出部材の受圧面に作用する規制解除油圧が元に戻り、突出部材の規制凹部からの引退が完了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３４８９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された弁開閉時期制御装置においては、図１２に示すように、第二制御弁の通電を遮断してから突出部材が引退するまでの時間Ｔは、規制凹部の容積を作動油で満たすまでは突出部材の引退は完了しないことから長時間を要し、迅速に相対回転位相を変化させることが困難であるという問題があった。もし、突出部材の引退完了までに相対回転位相を変化させる制御が始まると、突出部材が規制凹部内に残ったままなので、突出部材に周方向の力、すなわち剪断力が作用して相対回転位相を変化させることはできず、不具合が生じるという問題があった。
【０００９】
上記問題に鑑み、本発明は、規制部材を規制凹部から迅速に引退させることが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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、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と同期回転する駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材と同軸芯上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと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る流体圧室と、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で前記流体圧室を仕切ることにより形成される進角室及び遅角室と、前記進角室に給排される作動流体の通路である進角制御通路と、前記遅角室に給排される作動流体の通路である遅角制御通路と、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材のいずれか一方に設けられた規制部材と前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材のいずれか他方に設けられた規制凹部と前記規制凹部に載置された部分を有する加圧部材とを含み、前記規制部材が突出して前記規制凹部に嵌入して前記加圧部材と当接すること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最進角位相及び最遅角位相のいず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状態と前記規制部材が前記加圧部材による加圧で前記規制凹部から引退することにより規制が解除された状態とに切り替え可能な規制機構と、前記規制凹部に繋がり且つ作動流体が流通する通路であって、前記進角室と前記遅角室と前記進角制御通路と前記遅角制御通路のいずれとも連通していない規制解除通路と、を備え、前記規制解除通路から供給された作動流体の圧力により、前記加圧部材が前記規制凹部の底面から離間する方向に変位して前記規制部材を加圧する点にある。
【００１１】
このような特徴構成とすれば、規制部材を引退させるために作動流体を規制凹部に充填する必要がない。加圧部材に油圧が作用すると加圧部材が変位して、規制部材が引退する。従って、作動流体が規制凹部に充填されるまで規制部材の引退が完了しないといった時間遅れはなく、短時間で規制部材の引退を完了させ、規制解除状態にすることができる。これにより、迅速に相対回転位相を変化させることができる。
【００１２】
本発明に係る弁開閉時期制御装置においては、前記加圧部材は前記規制凹部内にある加圧部分と前記規制解除通路に挿入されている摺動部分とを備え、前記加圧部分のうち前記規制部材と当接している加圧面の面積が、前記摺動部分における作動流体の流通方向に垂直方向の断面積よりも大きいと好適である。
【００１３】
このような構成とすれば、作動流体の油圧により摺動部分の端面に作用する力は端面と加圧面の面積比に応じて増大し、加圧面においては大きな力を発生させることができる。従って、端面に作用した油圧が小さいものであっても、規制部材の受圧面には増大した力が加えられるので、短時間で規制部材の引退を完了させることができる。この結果、吐出能力の低い小型の油圧ポンプを用いても、迅速な相対回転位相の変化を実現することができる。
【００１４】
本発明に係る弁開閉時期制御装置においては、前記加圧部分と前記規制凹部の底面とが当接した状態で作動流体の流通方向に沿って見たときに、前記加圧部分と前記規制凹部との間には間隙を有し、前記加圧面が前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材の境界に到達するまで前記加圧部材が変位したときに前記加圧面は前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材のいずれか他方側の境界面と面一であると好適である。
【００１５】
このような構成とすれば、規制部材がどの相対回転位相で規制凹部から引退しても、相対回転位相を変化させたときに、規制部材が駆動側回転部材及び従動側回転部材のいずれか他方に引っかかることも、加圧部材が動側回転部材及び従動側回転部材のいずれか一方に引っかかることもなく、滑らかに相対回転位相を変化させることができる。
【００１６】
本発明に係る弁開閉時期制御装置においては、前記摺動部分及び前記規制解除通路における作動流体の流通方向に垂直方向の断面形状は、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材のいずれか他方の周方向に沿って前記加圧部分の全体に亘って延在する形状であると好適である。
【００１７】
このような構成とすれば、規制部材が加圧部材の周方向の端部に突出してきた場合であっても、摺動部分が規制部材から作用される力を受け止めるので、加圧部材は傾くことなく摺動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る弁開閉時期制御装置の構成を表す縦断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図で、中間ロック位相でのロック状態を表す。
【図３】弁開閉時期制御装置の最遅角位相の状態を表す断面図である。
【図４】弁開閉時期制御装置の最進角位相の状態を表す断面図である。
【図５】弁開閉時期制御装置の中間ロック位相でのロック解除状態を表す断面図である。
【図６】第１規制機構の構造を表す斜視図である。
【図７】弁開閉時期制御装置の制御のタイムチャートである。
【図８】第１実施形態の変形例に係る弁開閉時期制御装置で用いられるピストンの形状を表す斜視図である。
【図９】第２実施形態に係る弁開閉時期制御装置で用いられるピストンの形状を表す斜視図である。
【図１０】第３実施形態に係る弁開閉時期制御装置の第２規制機構の構造を表す部分拡大断面図である。
【図１１】第３実施形態に係る弁開閉時期制御装置で用いられるピストンの形状を表す斜視図である。
【図１２】従来の弁開閉時期制御装置の制御のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
１．第１実施形態
〔基本構成〕
以下、本発明の第１の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１に、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１０の構成を表す縦断面図を示し、図２に、図１のII-II線断面図で中間ロック位相Ｐ１でのロック状態を表す断面図を示す。図１及び図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（不図示）の開閉時期を設定する弁開閉時期制御装置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を備えた内燃機関制御システムが構成されている。
【００２０】
図１に示すエンジンＥは、乗用車等の車両に備えられるものであり、クランクシャフト１に駆動回転力を伝えるスタータモータＭと、インテークポートあるいは燃焼室に対する燃料の噴射を制御する燃料制御装置５と、点火プラグ（不図示）による点火を制御する点火制御装置６と、クランクシャフト１の回転角と回転速度とを検出するシャフトセンサ１Ｓとを備えている。弁開閉時期制御装置１０には外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転位相を検出する位相検出センサ４６が備えられている。位相検出センサ４６は直接的に相対回転位相を検出するものだけに限定されるのではなく、例えばカム角センサのように間接的に相対回転位相を算出可能なものも含んでいる。
【００２１】
ＥＣＵ４０は、機関制御部４１と位相制御部４２とを備えている。機関制御部４１はエンジンＥの自動始動と自動停止とを行い、位相制御部４２は弁開閉時期制御装置１０の相対回転位相とロック機構とを制御する。このＥＣＵ４０に関連する制御構成と、制御形態については後述する。
【００２２】
〔弁開閉時期制御装置〕
図１に示すように、弁開閉時期制御装置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（不図示）を開閉するカムシャフト３に連結ボルト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。内部ロータ１２は、カムシャフト３の軸芯Ｘと同軸芯に配置され、この内部ロータ１２と外部ロータ１１とは軸芯Ｘを中心にして相対回転自在に構成されている。
【００２３】
外部ロータ１１と内部ロータ１２とは軸芯Ｘと同軸芯上に配置され、外部ロータ１１はフロントプレート１４とリヤプレート１５とに挟み込まれる状態で締結ボルト１６により締結されている。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。内部ロータ１２の中心部位がリヤプレート１５の中央部に形成された開口を貫通する状態で配置され、内部ロータ１２のリヤプレート１５側の端部に吸気側のカムシャフト３が連結されている。
【００２４】
図２に示すように、外部ロータ１１には、軸芯Ｘの方向（径方向内側）に向けて突出する複数（本実施形態では３つ）の第１突出部１１Ｔが一体的に且つ周方向で間隙をおいて形成されている。第１突出部１１Ｔは、内部ロータ１２の外周面に近接している。これにより、外部ロータ１１と内部ロータ１２とで囲まれる空間を、第１突出部１１Ｔで仕切って、複数の流体圧室Ｃが形成される。流体圧室Ｃを形成する内部ロータ１２の外周面には、径方向外方側に突出する複数（本実施形態では３つ）の第２突出部１２Ｔが一体的に且つ周方向で間隙をおいて形成されている。第２突出部１２Ｔは仕切部の一例である。第２突出部１２Ｔは、外部ロータ１１の内周面に近接している。これにより、各流体圧室Ｃは第２突出部１２Ｔで仕切られて、回転方向で進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに分割されている。また、第１突出部１１Ｔのうち内部ロータ１２に対向する先端部分には、内部ロータ１２に当接するようにシール部材１７が配設され、第２突出部１２Ｔのうち外部ロータ１１に対向する先端部分には、外部ロータ１１に当接するようにシール部材１７が配設されている。本実施形態においては、流体圧室Ｃは３つであるが、３つに限られず、３つより多くても少なくてもよいことは言うまでもない。
【００２５】
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（以下、相対回転位相と称する）が最遅角位相Ｐ２の状態から相対回転位相を中間ロック位相Ｐ１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Ｐ１を超えるものでも良く、中間ロック位相Ｐ１に達しないものであっても良い。
【００２６】
この弁開閉時期制御装置１０は、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、外部ロータ１１のタイミングスプロケット１５Ｓ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装置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。
【００２７】
図２に示すように、弁開閉時期制御装置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。また、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。この弁開閉時期制御装置１０では、相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する際に変位量の増大に伴い吸気圧縮比を高め、相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位する際に変位量の増大に伴い吸気圧縮比を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。
【００２８】
進角室Ｃａは作動流体としての作動油が供給されることで相対回転位相を進角方向Ｓａに変位させ、逆に遅角室Ｃｂは作動油が供給されることで相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させる。第２突出部１２Ｔが進角方向Ｓａの移動端（軸芯Ｘを中心にした揺動端）に達した状態での相対回転位相を最進角位相Ｐ３と称し、第２突出部１２Ｔが遅角側の移動端（軸芯Ｘを中心にした揺動端）に達した状態での相対回転位相を最遅角位相Ｐ２と称する。なお、最進角位相Ｐ３は第２突出部１２Ｔの進角方向Ｓａの移動端だけはなく、この近傍を含む概念である。これと同様に、最遅角位相Ｐ２は第２突出部１２Ｔの遅角方向Ｓｂでの移動端だけではなく、この近傍を含む概念である。
【００２９】
図１，図２に示すように、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、後述する２つの規制機構である第１規制機構Ｌ１に作動油を給排する第１規制解除油路２３と、第２規制機構Ｌ２に作動油を給排する第２規制解除油路２４とが形成されている。また、リヤプレート１５には、遅角室Ｃｂに連通する遅角制御油路２２が形成されている。この弁開閉時期制御装置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、この作動油が進角室Ｃａ又は遅角室Ｃｂに供給される。
【００３０】
〔弁開閉時期制御装置：規制機構〕
この弁開閉時期制御装置１０は、第１規制機構Ｌ１と、第２規制機構Ｌ２の規制機構を備えている。図３に、弁開閉時期制御装置１０の最遅角位相Ｐ２の状態を表す断面図を示す。図４に、弁開閉時期制御装置１０の最進角位相Ｐ３の状態を表す断面図を示す。図５に、弁開閉時期制御装置１０の中間ロック位相Ｐ１でのロック解除状態を表す断面図を示す。図６に、第１規制機構Ｌ１の構造を表す斜視図を示す。第１規制機構Ｌ１は、外部ロータ１１と内部ロータ１２との相対回転位相を中間ロック位相Ｐ１から最進角位相Ｐ３までの間に規制する機能と、その規制を解除する機能とを有する。第２規制機構Ｌ２は、相対回転位相を中間ロック位相Ｐ１から最遅角位相Ｐ２までの間に規制する機能と、その規制を解除する機能とを有する。
【００３１】
中間ロック位相Ｐ１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Ｐ３と遅角方向Ｓｂの作動端となる最遅角位相Ｐ２との間の所定位相に設定され、低温状態のエンジンＥの始動を良好に行うことができる相対回転位相である。最遅角位相Ｐ２は、高温状態で停止しているエンジンＥ（停止から時間が経過していない状態のエンジンＥ）を低トルクでクランキングする相対回転位相である。
【００３２】
図２〜図４に示すように、第１規制機構Ｌ１は、第１規制部材３１と第１規制凹部３５の組み合わせにより構成され、第２規制機構Ｌ２は、第２規制部材３２と第２規制凹部３６の組み合わせにより構成される。
【００３３】
図６に示すように、第１規制部材３１はプレート状の部材で構成され、外部ロータ１１に形成された溝に収容されている。第１規制部材３１は、軸芯Ｘに平行な姿勢で軸芯Ｘ方向に向けて接近，離間できるように外部ロータ１１に対し出退自在に支持されている。第１規制部材３１は第１スプリング３１Ｓの付勢力により内部ロータ１２の方向に突出する。
【００３４】
図２〜図６に示すように、第１規制凹部３５は、内部ロータ１２の外周に沿い且つ軸芯Ｘ方向全体に亘る溝状であり、２つの側面３５ａ，３５ａと底面３５ｂを備えて形成されている。側面３５ａ，３５ａは、それらを径方向内側へ延長した平面が軸芯Ｘで交差するように形成されている。よって、径方向外側に向かうにつれ、側面３５ａ，３５ａ間の距離は長くなる。第１規制凹部３５の溝幅（周方向長さ）は、第１規制部材３１の厚みよりも十分大きい。第１規制凹部３５に嵌入した第１規制部材３１は相対回転位相を中間ロック位相Ｐ１から最進角位相Ｐ３までの間に規制し、中間ロック位相Ｐ１では図２に示すように、側面３５ａ，３５ａのうち進角方向Ｓａの側面３５ａに当接し、最進角位相Ｐ３では図４に示すように、遅角方向Ｓｂの側面３５ａに近接する。第１規制解除油路２３は、底面３５ｂの中央で第１規制凹部３５に繋がっている。
【００３５】
第１規制凹部３５及び第１規制解除油路２３には、加圧部材の一例であるピストン３７が取り付けられている。ピストン３７は、第１規制凹部３５内にある加圧部分３７ａと第１規制解除油路２３に挿入されている摺動部分３７ｃとを備えている。加圧部分３７ａの厚みは第１規制凹部３５の深さの約半分である。図６に示すように、加圧部分３７ａが底面３５ｂに当接している状態において内部ロータ１２の径方向に沿って見たときに、加圧部分３７ａの加圧面３７ｂは第１規制凹部３５全体をほぼ覆っており、第１規制部材３１は、第１規制凹部３５に対向又は嵌入している限り必ず加圧面３７ｂに当接する。第１規制部材３１の面のうち、加圧面３７ｂと当接する面を受圧面３１ａと称する。加圧部分３７ａと第１規制凹部３５との間及び摺動部分３７ｃと第１規制解除油路２３との間には間隙を有している。図６に示すように、内部ロータ１２の径方向に沿って見たときに、加圧部分３７ａの面積は摺動部分３７ｃの面積に比べて相当大きい。
【００３６】
ピストン３７は、図２に示すように、加圧部分３７ａが底面３５ｂに当接した状態（以下、この状態を「ピストン３７が引退した状態」と称する）から、図５に示すように、加圧面３７ｂが内部ロータ１２の外周面に到達した状態（以下、この状態を「ピストン３７が突出した状態」と称する）まで、第１規制凹部３５内を径方向に摺動する。ピストン３７が突出した状態においては、加圧面３７ｂが内部ロータ１２の外周面と面一になっている。加圧面３７ｂが内部ロータ１２の外周面と面一になるとは、加圧面３７ｂが内部ロータ１２の外周面の曲率と同じ曲率を有しており、内部ロータ１２の外周面と加圧面３７ｂとが滑らかに連続した曲面を構成する状態のことである。以下、ピストン３７が内部ロータ１２の径方向外側に向かって動くことを「ピストン３７が上昇する」と称し、ピストン３７が径方向内側に向かって動くことを「ピストン３７が下降する」と称する。なお、加圧面３７ｂが内部ロータ１２の外周面と面一になっても、摺動部分３７ｃは第１規制解除油路２３から外れることのない長さを有している。
【００３７】
第２規制部材３２は、図１に示すように、外径の異なる２種類の円柱を同芯で重ねたピン形状を有している。第２規制部材３２は、内部ロータ１２に軸芯Ｘに平行に開孔された２段階の段付き貫通孔であるスリーブ３３に挿入され、内部ロータ１２に対し出退自在に支持されている。第２規制部材３２のうち、外径の大きい円柱には同芯で有底の穴が開けられており、その穴に第２スプリング３２Ｓが挿入されている。第２規制部材３２は、第２スプリング３２Ｓの付勢力により、リヤプレート１５に向けて突出する。第２規制解除油路２４は、スリーブ３３の側面のうち段が形成されている付近でスリーブ３３に繋がっている。
【００３８】
第２規制凹部３６は、図２〜図４に示すように、リヤプレート１５の内部ロータ１２側の面にその中心線が軸芯Ｘを中心とした円弧を形成するように若干湾曲した長円状に形成された溝である。第２規制凹部３６の深さは第１規制凹部３５の約半分である。第２規制凹部３６に嵌入した第２規制部材３２は相対回転位相を中間ロック位相Ｐ１から最遅角位相Ｐ２までの間に規制する。中間ロック位相Ｐ１では、図２に示すように、第２規制凹部３６の側面の進角方向Ｓａの端部に当接し、最遅角位相Ｐ２では、図３に示すように、遅角方向Ｓｂの端部に当接する。
【００３９】
図２に示すように、中間ロック位相Ｐ１では、第１規制凹部３５に嵌入した第１規制部材３１が進角方向Ｓａの側面３５ａと加圧面３７ｂに当接すると共に、第２規制凹部３６に嵌入した第２規制部材３２が第２規制凹部３６の側面の進角方向Ｓａの端部に当接している。すなわち、第１規制機構Ｌ１は遅角方向Ｓｂへの変位を規制し、第２規制機構Ｌ２は進角方向Ｓａへの変位を規制する。このように、第１規制機構Ｌ１と第２規制機構Ｌ２が両方とも規制状態にあるときは、相対回転位相を中間ロック位相Ｐ１から進角方向Ｓａへも遅角方向Ｓｂへも変化させることができないロック状態となる。ロック状態ではピストン３７は引退した状態にある。
【００４０】
図３に示すように、最遅角位相Ｐ２では、第１規制部材３１は第１規制凹部３５から引退すると共に、第２規制凹部３６に嵌入した第２規制部材３２が第２規制凹部３６の側面の遅角方向Ｓｂの端部に当接している。このとき、ピストン３７は突出した状態にある。図４に示すように、最進角位相Ｐ３では、第１規制凹部３５に嵌入した第１規制部材３１が遅角方向Ｓｂ側の側面３５ａに近接しつつ加圧面３７ｂに当接すると共に、第２規制部材３２は第２規制凹部３６から引退している。このとき、ピストン３７は引退した状態にあるが、エンジンＥが高回転になってピストン３７に作用する遠心力が第１スプリング３１Ｓの付勢力を上回ったときには、ピストン３７は突出した状態になる。ピストン３７が突出した状態になっても相対回転位相が最進角位相Ｐ３で固定されているので問題はない。なお、最遅角位相Ｐ２と最進角位相Ｐ３では、相対回転位相は第１規制機構Ｌ１や第２規制機構Ｌ２によってはロックされていない。遅角室Ｃｂ又は進角室Ｃａに供給された作動油の圧力により第２突出部１２Ｔが第１突出部１１Ｔに押しつけられることにより相対回転位相が固定されている。
【００４１】
〔弁開閉時期制御装置：流体制御機構〕
図１に示すように、エンジンＥには、エンジンＥの駆動力でオイルパン１Ａの潤滑油を吸引して作動油として送り出す油圧ポンプ２０を備えている。本実施形態に係る内燃機関制御システムでは、油圧ポンプ２０から吐出された作動油を弁開閉時期制御装置１０の進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの一方を選択して供給する電磁操作型の位相制御弁２５と、油圧ポンプ２０から吐出された作動油を第１規制解除油路２３に供給する電磁操作型の第１解除制御弁２６と、油圧ポンプ２０から吐出された作動油を第２規制解除油路２４に供給する電磁操作型の第２解除制御弁２７と、を備えている。特に、油圧ポンプ２０と、位相制御弁２５と、第１解除制御弁２６と、第２解除制御弁２７と、作動油が給排されるそれぞれの油路とを併せて弁開閉時期制御装置１０の流体制御機構が構成されている。
【００４２】
位相制御弁２５は、制御信号により進角ポジションと遅角ポジションと中立ポジションとに切換操作可能な電磁弁として構成されている。つまり、進角ポジションでは、油圧ポンプ２０から吐出される作動油が進角制御油路２１を流通して進角室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。遅角ポジションでは、油圧ポンプ２０から吐出される作動油が遅角制御油路２２を流通して遅角室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。中立ポジションでは、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂのいずれにも作動油の給排はない。なお、位相制御弁２５へ１００％デューティで通電がなされたときには位相制御弁２５は進角ポジションとなり、通電が切断されたときは遅角ポジションとなる。
【００４３】
第１解除制御弁２６と第２解除制御弁２７は、ＥＣＵ４０からの制御信号によりアンロックポジションとロックポジションとに切換操作可能な電磁弁として構成されている。第１解除制御弁２６は、アンロックポジションでは、油圧ポンプ２０から吐出される作動油が第１規制解除油路２３を流通してピストン３７の摺動部分３７ｃの端面３７ｄに油圧を作用させる。これにより、ピストン３７は第１規制凹部３５の底面３５ｂから離間して上昇し突出状態になる。ロックポジションでは、第１規制解除油路２３からそれぞれ作動油が排出される。これにより、ピストン３７は下降して停止し引退状態となる。なお、第１解除制御弁２６への通電がなされたときには第１解除制御弁２６はロックポジションとなり、通電が切断されたときにはアンロックポジションとなる。
【００４４】
第２解除制御弁２７は、アンロックポジションでは、油圧ポンプ２０から吐出される作動油が第２規制解除油路２４を流通して第２規制凹部３６に供給される。ロックポジションでは、図１に示すように、第２規制解除油路２４を流通して第２規制凹部３６からそれぞれ作動油が排出される。なお、第２解除制御弁２７への通電がなされたときには第２解除制御弁２７はロックポジションとなり、通電が切断されたときにはアンロックポジションとなる。
【００４５】
本実施形態では、第１規制機構Ｌ１の規制制御のために第１解除制御弁２６を用い、第２規制機構Ｌ２の規制制御のために第２解除制御弁２７を用いたが、この構成に限られない。第１規制機構Ｌ１と第２規制機構Ｌ２のそれぞれを独立して制御することが可能であれば、１つのソレノイドの弁を用いて、その弁に２系統の油路を接続してもよい。
【００４６】
〔制御構成〕
図１に示すように、ＥＣＵ４０には、シャフトセンサ１Ｓと、イグニッションスイッチ４３と、アクセルペダルセンサ４４と、ブレーキペダルセンサ４５と、位相検出センサ４６とからの信号が入力される。ＥＣＵ４０は、スタータモータＭと、燃料制御装置５と、点火制御装置６のそれぞれを制御する信号を出力すると共に、位相制御弁２５と第１解除制御弁２６と第２解除制御弁２７を制御する信号を出力する。
【００４７】
イグニッションスイッチ４３は、内燃機関制御システムを起動させるスイッチとして構成され、ＯＮ操作によりエンジンＥを始動し、ＯＦＦ操作によりエンジンＥを停止させる。また、ＯＮ操作された場合には、アイドリングストップ制御によるエンジンＥの自動停止と自動始動とが可能な状態になる。
【００４８】
アクセルペダルセンサ４４は、アクセルペダル（不図示）の踏み込み量を検出し、ブレーキペダルセンサ４５は、ブレーキペダル（不図示）の踏み込みを検出する。
【００４９】
機関制御部４１は、イグニッションスイッチ４３の操作に基づいてエンジンＥの始動と停止とを実現すると共に、エンジンＥがアイドリング状態で停車した際にエンジンＥを一時的に停止するアイドリングストップ制御を実現する。
【００５０】
位相制御部４２は、エンジンＥの稼動時に弁開閉時期制御装置１０による吸気弁のタイミング制御を行い、エンジンＥが停止する際の状況に基づいて弁開閉時期制御装置１０の相対回転位相を設定し、第１規制機構Ｌ１と第２規制機構Ｌ２による中間ロック位相Ｐ１への移行を実現する。また、エンジンＥの運転中には、アクセルペダルの踏み込み量及び踏み込み量の変化に基づいて相対回転位相を進角方向Ｓａ又は遅角方向Ｓｂへ変化させる。
【００５１】
〔制御形態：中間ロック位相から最遅角位相へ〕
次に、本実施形態に係る内燃機関制御システムの制御形態のうち、中間ロック位相Ｐ１から最遅角位相Ｐ２へ相対回転位相を変化させるときの制御について図面を用いて説明する。図７に、第１解除制御弁２６の動作の変化、中間ロック位相Ｐ１において規制状態から規制解除状態になるまでの摺動部分３７ｃの端面３７ｄに作用する作動油の圧力（規制解除油圧）、第１規制部材３１の動作を表すタイムチャートを示す。
【００５２】
図２に示すように、中間ロック位相Ｐ１のときは、第１解除制御弁２６，第２解除制御弁２７ともロックポジションにあり、第１規制部材３１が第１規制凹部３５に、第２規制部材３２が第２規制凹部３６にそれぞれ嵌入している。中間ロック位相Ｐ１でロックされた状態から位相制御部４２が相対回転位相を最遅角位相Ｐ２に変化させる遅角制御を行うときは、位相制御部４２は、まず第１解除制御弁２６をアンロックポジションへ切り換える制御、すなわち第１解除制御弁２６への通電を遮断する制御を行う。第１解除制御弁２６のアンロックポジションへの切り換えの後、位相制御弁２５への通電を遮断し、位相制御弁２５を遅角ポジションに切り換える制御を行う。位相制御弁２５が遅角ポジションに切り換えられると、遅角制御油路２２を通って作動油が遅角室Ｃｂに供給され、充填されていく。しかし、遅角室Ｃｂに作動油が充填されても、第１規制部材３１が第１規制凹部３５に嵌入したままであるため相対回転位相は変化しない。
【００５３】
第１解除制御弁２６がアンロックポジションへ切り換えられると、作動油が第１規制解除油路２３を流通して引退状態にあるピストン３７の端面３７ｄに油圧を作用させる。端面３７ｄに作用した油圧により、加圧面３７ｂに力が伝達され、加圧面３７ｂは第１規制部材３１の受圧面３１ａに力を作用させる。端面３７ｄに作用する油圧が上昇し加圧面３７ｂが受圧面３１ａに作用させる力が第１スプリング３１Ｓの付勢力を上回ると、ピストン３７が上昇を開始し、第１規制部材３１が引退し始める。そして図５に示すように、加圧面３７ｂが内部ロータ１２の外周面と面一になるまで上昇してピストン３７が突出状態になる、すなわち第１規制部材３１が完全に引退して規制が解除されると、既に行われている遅角制御により相対回転位相は遅角方向Ｓｂに変位し、図３で示すように最遅角位相Ｐ２で固定される。なお、第２規制機構Ｌ２については、図２，図３で示すように、第２規制部材３２は第２規制凹部３６内に嵌入したまま遅角方向Ｓｂに変位可能である。従って、第２解除制御弁２７はロックポジションを維持している。
【００５４】
図７に示すように、図１２のタイムチャートと比較すると、第１解除制御弁２６をアンロックポジションに切り換えてから第１規制部材３１が引退するまでの時間Ｔが短縮されている。このように、ピストン３７を用いて第１規制部材３１を引退させる構成であれば、第１規制部材３１を引退させるために作動油を第１規制凹部３５に充填する必要がない。従って、図１２に示したような作動油が第１規制凹部３５に充填されるまで第１規制部材３１の引退が完了しないといった時間遅れはなく、短時間で第１規制部材３１の引退を完了させ、規制解除状態にすることができる。これにより、迅速な相対回転位相の変化を実現することができる。
【００５５】
図６に示すように、内部ロータ１２の径方向に沿って見たときに、摺動部分３７ｃの端面３７ｄの面積に比較して加圧面３７ｂの面積は相当大きい。そのため、油圧により端面３７ｄに作用する力は端面３７ｄと加圧面３７ｂの面積比に応じて増大し、加圧面３７ｂにおいては大きな力を発生させることができる。従って、端面３７ｄに作用した油圧が小さいものであっても、第１規制部材３１の受圧面３１ａには増大した力が加えられるので、短時間で第１規制部材３１の引退を完了させることができる。この結果、吐出能力の低い小型の油圧ポンプ２０を用いても、迅速な相対回転位相の変化を実現することができる。
【００５６】
本実施形態においては、第１規制部材３１がプレート状で、第２規制部材３２はピン状であったが、これに限られるものではない。第１規制部材３１と第２規制部材３２の両方がプレート状であってもよいし、両方がピン状であってもよい。また、ピストン３７は第１規制機構Ｌ１にだけ設けられたが、これに限られるものではない。第２規制機構Ｌ２だけに設けてもよいし、第１規制機構Ｌ１と第２規制機構Ｌ２の両方に設けてもよい（第３実施形態参照）。第１規制部材３１，第２規制部材３２の形状とピストン３７との組み合わせは可能な限り自由に選択することができる。
【００５７】
２．第１実施形態の変形例
以下、本発明の第１の実施の形態の変形例について、図面を用いて詳細に説明する。以下の実施形態の説明においては、第１実施形態と同じ構成の箇所には同じ符号を付し、同様の構成に関する説明は省略する。本実施形態においては、ピストン３７及び第１規制解除油路２３の形状が第１実施形態とは異なっており、その他の構造は同じである。図８に、ピストン３７及び第１規制解除油路２３の形状を表す斜視図を示す。
【００５８】
図８に示すように、本実施形態においては、ピストン３７の摺動部分３７ｃが、内部ロータ１２の軸芯方向に沿って加圧部分３７ａの全体に亘って延在する直方体形状を有している。このため、第１規制解除油路２３のうち摺動部分３７ｃが挿入される部分については、他の部分と比較して作動油の流通方向に垂直な断面積が大きく、摺動部分３７ｃの形状に合わせた直方体形状になっている。
【００５９】
このような構成においても、作動油が第１規制解除油路２３を流通して引退状態にあるピストン３７の端面３７ｄ全体に広がり、端面３７ｄに油圧を作用させると、その油圧により、加圧面３７ｂに力が伝達され、加圧面３７ｂは第１規制部材３１の受圧面３１ａに力を作用させる。端面３７ｄに作用する油圧が上昇し加圧面３７ｂが受圧面３１ａに作用させる力が第１スプリング３１Ｓの付勢力を上回ると、ピストン３７が上昇を開始し、第１規制部材３１が引退し始める。そして、加圧面３７ｂが内部ロータ１２の外周面と面一になるまで上昇してピストン３７が突出状態になる。
【００６０】
このように、端面３７ｄに作用した油圧が小さいものであっても、第１規制部材３１の受圧面３１ａには増大した力が加えられるので、短時間で第１規制部材３１の引退を完了させることができる。この結果、吐出能力の低い小型の油圧ポンプ２０を用いても、迅速な相対回転位相の変化を実現することができる。また、本変形例においては、内部ロータ１２の径方向に沿って見たときに、第１実施形態と比較して加圧部分３７ａに対する摺動部分３７ｃの占める面積が大きいので、ピストン３７を安定して摺動させることができる。
【００６１】
３．第２実施形態
以下、本発明の第２の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。本実施形態においては、ピストン３７及び第１規制解除油路２３の形状が第１実施形態とは異なっており、その他の構造は同じである。図９に、ピストン３７及び第１規制解除油路２３の形状を表す斜視図を示す。
【００６２】
図９に示すように、本実施形態においては、ピストン３７の摺動部分３７ｃが内部ロータ１２の周方向に沿って加圧部分３７ａの全体に亘って延在する長円柱形状を有している。この摺動部分３７ｃに対応して、第１規制解除油路２３の形状のうち、摺動部分３７ｃが挿入される部分については、摺動部分３７ｃの形状に合わせた長円柱形状になっている。上述したように、第１規制凹部３５の側面３５ａ，３５ａ間の距離は内部ロータ１２の径方向外側に向かうにつれて長くなる。そのため、図５に示すように、ピストン３７が突出状態にあるときの加圧部分３７ａと側面３５ａ，３５ａの間隙は、図２に示すように、ピストン３７が引退状態にあるときと比較して大きくなる。このとき、ピストン３７の周方向の端部に力が加えられるとピストン３７が傾くおそれがある。
【００６３】
しかし、図９に示すように、ピストン３７の摺動部分３７ｃが内部ロータ１２の周方向に沿って加圧部分３７ａの全体に亘って延在する長円柱形状を有しているので、第１規制部材３１が中間ロック位相Ｐ１近傍や最進角位相Ｐ３近傍といったピストン３７の端部に突出してきた場合であっても、摺動部分３７ｃが第１規制部材３１から作用される力を受け止める。従って、ピストン３７は傾かずに摺動することができる。
【００６４】
４．第３実施形態
以下、本発明の第３の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。本実施形態においては、ピストン３７を第２規制機構Ｌ２に適用した点が第１実施形態とは異なっており、その他の構造は同じである。図１０に、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１０の第２規制機構Ｌ２の構造を表す部分拡大断面図を示す。図１１に、ピストン３７及び第２規制解除油路２４の形状を表す斜視図を示す。
【００６５】
図１０，図１１に示すように、本実施形態においては、第２規制解除油路２４がリヤプレート１５に形成され、第２規制凹部３６の底面に繋がっている。このため、リヤプレート１５の軸芯Ｘ方向の厚さは他の実施形態と比較して厚くなっている。第２規制凹部３６の深さは第１実施形態における第２規制凹部３６の２倍である。第２規制部材３２は段のない円柱状を有しており、内部ロータ１２のリヤプレート１５と対向する側から形成された有底の開口であるスリーブ３３に挿入されている。スリーブ３３の底面と第２規制部材３２のリヤプレート１５と対向していない側との間には、第２規制部材３２に付勢力を付与する第２スプリング３２Ｓが挿入されている。
【００６６】
図１１に示すように、第２規制凹部３６及び第２規制解除油路２４には、ピストン３７が取り付けられている。ピストン３７の加圧部分３７ａと第２規制凹部３６との間及び摺動部分３７ｃと第２規制解除油路２４との間には間隙を有している。加圧面３７ｂは湾曲しておらず平面状である。
【００６７】
図２に示す中間ロック位相Ｐ１の状態から図４に示す最進角位相Ｐ３へ相対回転位相を変位させるときは、短時間で第２規制部材３２の引退を完了させる必要がある。なぜなら、進角方向Ｓａへの相対回転位相の変位はアクセルペダルを踏み込んでの加速時に発生するため、アクセルを踏み込んで（第２解除制御弁２７をアンロックポジションへ切り換えて）から、実際の加速が始まる（相対回転位相が変化し始める）までの時間は短い方がドライバーにレスポンスの良さを体感させることができるからである。そこで、第２規制機構Ｌ２のように軸芯Ｘの方向に出退する構造を有していても、本実施形態に係るピストン３７を使用することにより、短時間で第２規制部材３２の引退を完了させることができ、迅速な相対回転位相の変化を実現することができる。
【００６８】
本発明に係る弁開閉時期制御装置１０を排気側の弁開閉時期制御装置１０に適用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
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に利用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１          クランクシャフト
３          カムシャフト
１０        弁開閉時期制御装置
１１        外部ロータ（駆動側回転部材）
１２        内部ロータ（従動側回転部材）
１２Ｔ      第２突出部（仕切部）
２１        進角制御油路
２２        遅角制御油路
２３        第１規制解除油路
２４        第２規制解除油路
３１        第１規制部材
３２        第２規制部材
３５        第１規制凹部
３６        第２規制凹部
３７        ピストン（加圧部材）
３７ａ      加圧部分
３７ｂ      加圧面
３７ｃ      摺動部分
Ｅ          エンジン（内燃機関）
Ｃ          流体圧室
Ｃａ        進角室
Ｃｂ        遅角室
Ｌ１        第１規制機構
Ｌ２        第２規制機構
Ｐ１        中間ロック位相
Ｐ２        最遅角位相
Ｐ３        最進角位相
【図１】
2014047755.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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