(57)【要約】【課題】バルブタイミング可変機構が中間ロック位相に係止されることなく機関が停止されるとき、同機構を好適に中間ロック位相に位相変更し、同位相に係止することのできる回転手段を備える内燃機関を提供する。【解決手段】タイミングチェーンを押圧することにより、バルブタイミング可変機構のハウジングロータを回転させ、バルブタイミング可変機構を中間ロック位相に相対回転させる。吸気カムシャフトを積極的に回転させることなく上記相対回転を行うことにより、交番トルクによるベーンロータの揺動に伴う、ロックピンと係止孔との衝突を抑制しつつ、バルブタイミング可変機構を中間ロック位相に向けて相対回転させることができる。【選択図】図２
2011153555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に少なくとも１つの凹部を有する第１回転体と、前記凹部を第１油圧室と第２油圧室とに区画するベーンを有するとともに前記第１回転体と相対回転可能に設けられた第２回転体とからなるとともに、前記第１回転体及び前記第２回転体の一方がカムシャフトに連結され、前記第１回転体及び前記第２回転体の他方が動力伝達部材を介してクランクシャフトに駆動連結され、前記第１油圧室及び前記第２油圧室に、クランクシャフトの回転によって加圧され吐出される作動油が給排されて前記第１回転体及び前記第２回転体が相対回転されることによって機関バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構であって、前記第１回転体及び前記第２回転体の一方に形成された収容部に収容された移動体が前記第１回転体及び前記第２回転体の他方に形成された規制部に突出されることによって、前記第１回転体と前記第２回転体との相対回転をそれらの相対回転可能範囲の間であって両端を除く位相に設定された中間ロック位相に固定する中間ロック機構を有するバルブタイミング可変機構を備えた内燃機関において、
前記内燃機関の回転速度が所定値以下のときに、前記クランクシャフトに駆動連結された前記第１回転体及び前記第２回転体の前記他方を、前記第１油圧室及び前記第２油圧室に作動油を給排する機構とは独立して、前記内燃機関が通常運転中に回転する方向とは逆の方向に回転させる回転手段をさらに備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
内部に少なくとも１つの凹部を有する第１回転体と、前記凹部を第１油圧室と第２油圧室とに区画するベーンを有するとともに前記第１回転体と相対回転可能に設けられた第２回転体とからなるとともに、前記第１回転体及び前記第２回転体の一方がカムシャフトに連結され、前記第１回転体及び前記第２回転体の他方が動力伝達部材を介してクランクシャフトに駆動連結され、前記第１油圧室及び前記第２油圧室に、クランクシャフトの回転によって加圧され吐出される作動油が給排されて前記第１回転体及び前記第２回転体が相対回転されることによって機関バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構であって、前記第１回転体及び前記第２回転体の一方に形成された収容部に収容された移動体が前記第１回転体及び前記第２回転体の他方に形成された規制部に突出されることによって、前記第１回転体と前記第２回転体との相対回転をそれらの相対回転可能範囲の間であって両端を除く位相に設定された中間ロック位相に固定する中間ロック機構を有するバルブタイミング可変機構を備えた内燃機関において、
前記バルブタイミング可変機構が前記中間ロック位相に固定されない状態で機関が停止されるときに、機関の次回始動完了までに、前記クランクシャフトに駆動連結された前記第１回転体及び前記第２回転体の前記他方を、前記第１油圧室及び前記第２油圧室に作動油を給排する機構とは独立して、前記内燃機関が通常運転中に回転する方向とは逆の方向に回転させる回転手段をさらに備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
前記動力伝達部材はベルトまたはチェーンであって、前記回転手段は、前記動力伝達部材の緊張状態を変更するように作用することを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブタイミング可変機構を備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００１−４１０１２号等に開示されているように、内燃機関において、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を可変とすることで、吸気バルブや排気バルブといった機関バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング可変機構が実用化されている。このバルブタイミング可変機構は、動力伝達部材を介してクランクシャフトに駆動連結された第１回転体とカムシャフトに連結された第２回転体とからなる。そして、第１回転体と第２回転体とによって区画され形成された油圧室に、作動油が、クランクシャフトの回転に伴って加圧され供給され、または排出されることによって、第１回転体と第２回転体とを相対回転させるようにしている。これにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相が変更され、その結果、バルブタイミングが変更される。
【０００３】
また、第１回転体と第２回転体との相対回転位相を、両回転体の相対回転可能な位相範囲の間であって両端を除く、「中間ロック位相」に固定する中間ロック機構を備えたバルブタイミング可変機構が検討されている。この中間ロック機構としては、バルブタイミング可変機構の位相固定時に、第１回転体及び第２回転体の一方に設けられた係合部に、他方から移動体を突出させて嵌合するようにしたものが考えられる。このように中間ロック位相にバルブタイミング可変機構を固定することで、例えば内燃機関の始動時のように油圧室内に作動油がないときに、第１回転体と第２回転体とがバタつくことで互いに衝突を繰り返し破損するといった虞が抑制される。また、固定される位相である中間ロック位相としては、機関の始動に適したバルブタイミングに対応する位相とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−４１０１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなバルブタイミング可変機構においては、上記破損の虞があることから、機関の始動が完了する前に同機構を中間ロック位相に固定するように相対回転させる必要がある。一方、機関の始動前や始動中のように、機関の回転速度が低いときには、、同作動油は十分に加圧されず、供給量は少ない。そのため、機関の始動完了までに、バルブタイミング可変機構が中間ロック位相まで相対回転されない虞がある。
【０００６】
上記のような不都合を回避するために、通常のバルブタイミング可変機構の相対回転に用いる作動油とは別に、補助作動油を用いるものがある。具体的には、機関の運転中に、機関に設けられたアキュムレータに上記作動油の一部を補助作動油として蓄圧しておき、機関の停止時等、回転速度が低下したときに、同補助作動油を上記油圧室に供給するというものである。このとき、機関の回転数が低下し十分な作動油が供給されなくとも、バルブタイミング可変機構を、補助作動油によって中間ロック位相まで相対回転させ、固定することができる。
【０００７】
ここで、このような補助作動油による相対回転は、バルブタイミング可変機構の第１回転体と第２回転体との双方を回転させるものであり、このとき、第２回転体が回転するのと同時に同回転体に連結されたカムシャフトも回転することになる。そして、カムシャフトの回転に伴って、カムシャフトに設けられたカムの頂点部がカムと機関バルブとの当接部を乗り超えるとき、同機関バルブからカムシャフトにかかる反力が、それまでと逆回転の方向に変化する。すなわち、カムの頂点部が上記当接部に到達する前には、バルブからの反力がカムシャフトの回転方向と逆の方向に作用しているが、同当接部を超えた後は、バルブからの反力がカムシャフトの回転方向と同一の方向に作用する。
【０００８】
このような反力の反転（交番トルク）がカムシャフトに設けられた複数のカムに生じることによって、カムシャフト及び第２回転体は揺動しながら回転することになる。そのため、バルブタイミング可変機構を固定する移動体が、第１回転体または第２回転体の一方に設けられた係合部に嵌合するために突出されたとき、交番トルクによる揺動によって、同移動体と同係合部との側面同士が衝突し、カタカタといった異音が生じてしまう虞がある。
【０００９】
本願はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関の運転中にバルブタイミング可変機構が中間ロック位相に固定されなかった場合に、カムシャフトに生じる交番トルクに起因するバルブタイミング可変機構の異音を抑制しつつ、同機構を中間ロック位相に固定することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、内部に少なくとも１つの凹部を有する第１回転体と、前記凹部を第１油圧室と第２油圧室とに区画するベーンを有するとともに前記第１回転体と相対回転可能に設けられた第２回転体とからなるとともに、前記第１回転体及び前記第２回転体の一方がカムシャフトに連結され、前記第１回転体及び前記第２回転体の他方が動力伝達部材を介してクランクシャフトに駆動連結され、前記第１油圧室及び前記第２油圧室に、クランクシャフトの回転によって加圧され吐出される作動油が給排されて前記第１回転体及び前記第２回転体が相対回転されることによって機関バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構であって、前記第１回転体及び前記第２回転体の一方に形成された収容部に収容された移動体が前記第１回転体及び前記第２回転体の他方に形成された規制部に突出されることによって、前記第１回転体と前記第２回転体との相対回転をそれらの相対回転可能範囲の間であって両端を除く位相に設定された中間ロック位相に固定する中間ロック機構を有するバルブタイミング可変機構を備えた内燃機関において、前記内燃機関の回転速度が所定値以下のときに、前記クランクシャフトに駆動連結された前記第１回転体及び前記第２回転体の前記他方を、前記第１油圧室及び前記第２油圧室に作動油を給排する機構とは独立して、前記内燃機関が通常運転中に回転する方向とは逆の方向に回転させる回転手段をさらに備えたことを特徴とする内燃機関である。
【００１２】
上記構成により、バルブタイミング可変機構の相対回転位相を、クランクシャフトに連結された回転体を回転させることによって変更させることができる。その結果、カムシャフトの回転に伴って生じる交番トルクによって、カムシャフトに連結された回転体が揺動されるとこが抑制される。したがって、移動体が規制部に突出するときに、移動体及び規制部の側面同士が上記揺動によって衝突し、カタカタといった異音が生じることが抑制される。
【００１３】
なお、同回転手段による前記クランクシャフトに駆動連結された回転体の回転は、同回転体が、機関が通常運転中に回転する方向とは逆の方向の回転である。
【００１４】
機関の通常運転に伴って、クランクシャフトに駆動連結された回転体は一方向に回転される。同方向への回転によって、バルブタイミング可変機構の相対回転位相が中間ロック位相に向けて変更される場合は、同変更に伴って中間ロック位相にて相対回転が固定されうる。しかしながら、上記方向への回転によって、バルブタイミング可変機構の相対回転が中間ロック位相から遠ざかる方向へ変更される場合が問題となる。この点、上記構成によれば、クランクシャフトに駆動連結された回転体は、機関の通常運転中の回転方向とは逆の方向へと回転されることから、相対回転位相が中間ロック位相へ向けて変更され、固定されることができる。なお、同逆の方向への回転によって中間ロック位相から遠ざかるように相対回転位相が変更されたとしても、機関の通常運転に伴って、クランクシャフトに駆動連結された回転体の回転方向は、通常運転中の回転方向へと変更され、中間ロック位相に向けた方向とされる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、内部に少なくとも１つの凹部を有する第１回転体と、前記凹部を第１油圧室と第２油圧室とに区画するベーンを有するとともに前記第１回転体と相対回転可能に設けられた第２回転体とからなるとともに、前記第１回転体及び前記第２回転体の一方がカムシャフトに連結され、前記第１回転体及び前記第２回転体の他方が動力伝達部材を介してクランクシャフトに駆動連結され、前記第１油圧室及び前記第２油圧室に、クランクシャフトの回転によって加圧され吐出される作動油が給排されて前記第１回転体及び前記第２回転体が相対回転されることによって機関バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構であって、前記第１回転体及び前記第２回転体の一方に形成された収容部に収容された移動体が前記第１回転体及び前記第２回転体の他方に形成された規制部に突出されることによって、前記第１回転体と前記第２回転体との相対回転をそれらの相対回転可能範囲の間であって両端を除く位相に設定された中間ロック位相に固定する中間ロック機構を有するバルブタイミング可変機構を備えた内燃機関において、前記バルブタイミング可変機構が前記中間ロック位相に固定されない状態で機関が停止されるときに、機関の次回始動完了までに、前記クランクシャフトに駆動連結された前記第１回転体及び前記第２回転体の前記他方を、前記第１油圧室及び前記第２油圧室に作動油を給排する機構とは独立して、前記内燃機関が通常運転中に回転する方向とは逆の方向に回転させる回転手段をさらに備えたことを特徴とする内燃機関である。
【００１６】
上記構成によれば、回転手段は、バルブタイミング可変機構が中間ロック位相に固定されていない状態のときに、同機構を相対回転させる。したがって、移動体が規制部に突出されているにもかかわらず、同機構が相対回転させられることによって、移動体及び規制部が損傷する虞が抑制される。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関において、前記動力伝達部材はベルトまたはチェーンであって、前記回転手段は、前記動力伝達部材の緊張状態を変更するように作用することを要旨とする。
【００１８】
上記構成によれば、ベルトまたはチェーンの緊張状態が変更されることに伴って、同ベルトまたはチェーンを介してクランクシャフトに駆動連結されている回転体が回転される。そのため、バルブタイミング可変機構に不具合が生じ相対回転ができないような場合に、回転手段による作用力は、ベルトまたはチェーンに駆動連結された部材のうち、クランクシャフトに駆動連結されている回転体以外の部材を回転させるように働く。その結果、バルブタイミング可変機構に過大な負荷がかからず、同機構の損傷を予防することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の内燃機関を具体化した第１の実施形態について、バルブタイミング可変機構を備える内燃機関の構造を示す断面図
【図２】同実施形態について、内燃機関の側面示す模式図。
【図３】同実施形態のバルブタイミング可変機構について、（ａ）はその構造を示す平面図、（ｂ）はＤＡ−ＤＡ線に沿う断面図、（ｃ）はＤＢ−ＤＢ線に沿う断面図。
【図４】同実施形態のバルブタイミング可変機構について、（ａ）はベーンロータの相対回転位相が規制部よりも遅角側の位相にあるときの断面図、（ｂ）はロックピンがラチェット溝に嵌った状態のときの断面図、（ｃ）はロックピンが係止穴に固定された状態のときの断面図。
【図５】同実施形態の油圧供給経路を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明にかかるバルブタイミング可変装置を具体化した実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２１】
図１に示されるように、内燃機関１には、吸気及び燃料からなる混合気の燃焼を通じてクランクシャフト１６を回転させる機関本体１０と、機関本体１０に作動油を供給する油圧機構６０と、これら装置をはじめとして各種装置を統括的に制御する制御装置１００とが設けられている。
【００２２】
機関本体１０のシリンダブロック１１には、混合気を燃焼させる燃焼室１４が形成されている。混合気の燃焼にともなうピストン１５の直線運動はクランクシャフト１６の回転運動に変換される。シリンダブロック１１の上部には、動弁系の部品が配置されるシリンダヘッド１３が取り付けられている。
【００２３】
シリンダヘッド１３には、燃焼室１４を吸気通路に対して開閉する吸気バルブ２１及びこれを開弁方向に駆動する吸気カムシャフト２２と、燃焼室１４を排気通路に対して開閉する排気バルブ２３及びこれを開弁方向に駆動する排気カムシャフト２４とが設けられている。また、吸気カムシャフト２２の一端には、バルブタイミング可変機構３０が連結されている。
【００２４】
シリンダブロック１１の下部には、内燃機関１の各部位に供給される作動油を貯留するオイルパン１２が取り付けられている。オイルパン１２に貯留される作動油は、油圧機構６０を介して、バルブタイミング可変機構３０をはじめとする各供給部位に供給される。そして、同可変機構３０から排出された作動油は油圧機構６０を介する等により再びオイルパン１２に戻される。
【００２５】
制御装置１００には、機関運転状態等をモニタする各種センサ、すなわちクランクポジションセンサ１０２及びカムポジションセンサ１０３を含む各種センサと、これらセンサ等の出力に基づいて各装置の動作を制御する電子制御装置１０１とが設けられている。クランクポジションセンサ１０２はクランクシャフト１６の付近に設けられて、機関回転速度ＮＥに応じた信号を出力する。カムポジションセンサ１０３は吸気カムシャフト２２の付近に設けられて、同シャフト２２の回転角度に応じた信号を出力する。
【００２６】
電子制御装置１０１は、バルブタイミングを調整するバルブタイミング制御等の各種制御を行う。バルブタイミング制御においては、機関運転状態（機関負荷及び機関回転速度ＮＥ）に基づいてバルブタイミングの目標値を設定する。そして、クランクポジションセンサ１０２及びカムポジションセンサ１０３の出力に基づいて算出されるバルブタイミングを目標値に一致させるべく油圧機構６０を介してバルブタイミング可変機構３０の制御を行う。また、電子制御装置１０１は、後述するソレノイド１８の突出状態と収容状態とを切り換える信号を出力する。
【００２７】
また、図２に示すように、クランクシャフト１６、バルブタイミング可変機構３０が連結された吸気カムシャフト２２、排気カムシャフト２４は、タイミングチェーン１７によって駆動連結されている。クランクシャフト１６と排気カムシャフト２４との間であってタイミングチェーン１７の近傍には、周知のテンショナー１９が設けられている。そして、吸気カムシャフト２２と排気カムシャフト２４との間であってタイミングチェーン１７の近傍には、同チェーン１７を押圧することにより緊張状態を変更するソレノイド１８が備えられている。なお、タイミングチェーン１７は、上記動力伝達部材を構成する。
【００２８】
図３及び図４を参照して、バルブタイミング可変機構３０の構成について説明する。なお図３（ａ）は、ハウジング本体３２から図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示されるカバー３４を取り外した状態での同可変機構３０の平面構造を示す。また同図３（ａ）において、矢印ＲＡは吸気カムシャフト２２及びスプロケット３３の回転方向（以下、「回転方向ＲＡ」）を示す。
【００２９】
図３（ａ）に示されるように、バルブタイミング可変機構３０は、クランクシャフト１６に同期して回転するハウジングロータ３１と、吸気カムシャフト２２の端部に固定されることにより同シャフト１６に同期して回転するベーンロータ３５とにより構成されている。なお、ハウジングロータ３１は上記第１回転体を、ベーンロータ３５は上記第２回転体を構成する。
【００３０】
ハウジングロータ３１は、タイミングチェーン１７（図示略）を介してクランクシャフト１６と連結されることにより同シャフト１６に同期して回転するスプロケット３３と、このスプロケット３３の内側に組み付けられてこれと一体をなす態様で回転するハウジング本体３２と、この本体３２に取り付けられるカバー３４とにより構成されている。
【００３１】
ベーンロータ３５は、ハウジング本体３２内の空間に配置され、同本体３２とカバー３４とにより形成される空間に収容される。
【００３２】
ハウジング本体３２には、径方向においてベーンロータ３５に向けて突出する３つの区画壁３１Ａが設けられている。ベーンロータ３５には、ハウジング本体３２に向けて突出し、区画壁３１Ａの間にある３つのベーン収容室３７をそれぞれ進角室３８及び遅角室３９に区画する３つのベーン３６が設けられている。
【００３３】
進角室３８は、１つのベーン収容室３７内においてベーン３６よりも吸気カムシャフト２２の回転方向ＲＡの後方側に位置するものであり、油圧機構６０によるバルブタイミング可変機構３０についての作動油の給排状態に応じて容積が変化する。遅角室３９は、１つのベーン収容室３７内においてベーン３６よりも吸気カムシャフト２２の回転方向ＲＡの前方側に位置するものであり、進角室３８と同じく油圧機構６０によるバルブタイミング可変機構３０についての作動油の給排状態に応じて容積が変化する。
【００３４】
バルブタイミング可変機構３０は、上記の構成に基づいてハウジングロータ３１に対するベーンロータ３５の相対的な回転位相を変更することにより、バルブタイミングを変更する。同可変機構３０によるバルブタイミングの変更は具体的には以下のように行われる。
【００３５】
進角室３８への作動油の供給及び遅角室３９からの作動油の排出により、ベーンロータ３５がハウジングロータ３１に対して進角側すなわち吸気カムシャフト２２の回転方向ＲＡに回転するとき、バルブタイミングは進角側に変化する。ベーンロータ３５がハウジングロータ３１に対して限界まで進角側に回転したとき、すなわちベーンロータ３５の回転位相が最進角の位相にあるとき、バルブタイミングは最も進角側のタイミングに設定される。
【００３６】
進角室３８からの作動油の排出及び遅角室３９への作動油の供給により、ベーンロータ３５がハウジングロータ３１に対して遅角側すなわち吸気カムシャフト２２の回転方向ＲＡの後方側に回転するとき、バルブタイミングは遅角側に変化する。ベーンロータ３５がハウジングロータ３１に対して限界まで遅角側に回転したとき、すなわちベーンロータ３５の回転位相が最遅角の位相にあるとき、バルブタイミングは最も遅角側のタイミングに設定される。
【００３７】
進角室３８及び遅角室３９のそれぞれと油圧機構６０との間における作動油の流通が遮断されることにより、すなわち進角室３８及び遅角室３９のそれぞれに作動油が保持されることにより、ハウジングロータ３１とベーンロータ３５との相対的な回転が不能とされるとき、バルブタイミングはそのときのタイミングに維持される。
【００３８】
ここで、バルブタイミング可変装置３には、ベーンロータ３５を中間ロック位相に係止する中間ロック機構４０が設けられている。
【００３９】
中間ロック機構４０は、油圧機構６０からの作動油の供給に基づいて動作するものであり、バルブタイミングが中間ロック位相にあるときに、ハウジングロータ３１とベーンロータ３５とを互いに固定することで同バルブタイミングを中間ロック位相に固定する。バルブタイミング可変機構３０が中間ロック位相に係止されることによって、次回の機関始動時に、ハウジングロータ３１及びベーンロータ３５がバタついて衝突することが抑制される。
【００４０】
具体的には、図３（ｂ）に示されるように、中間ロック機構４０は、ベーン３６に設けられて同ベーン３６に対して移動するロックピン４２（上記移動体を構成する）と、同じくベーン３６に設けられて油圧機構６０により作動油が給排される収容孔４４（上記収容部を構成する）と、また同じくベーン３６に設けられてロックピン４２を収容孔４４から突出させる方向に付勢する付勢部材としてのロックばね４３とを含む。また図３（ｃ）に示すように、ハウジングロータ３１に固定されたスプロケット３３にあって進角室３８及び遅角室３９に対向する面には、係止穴４１と同係止穴４１よりも遅角側の所定位置までとの間においてロックピン４２の周方向の軌跡に沿うようにして、係止穴４１よりも底の浅いラチェット溝５０が形成されている。なお、これら係止穴４１とラチェット溝５０によって、規制部５５が構成される。このラチェット溝５０の深さは、係止穴４１の深さよりも小さく（浅く）設定されている。つまり、係止穴４１の側方には、ベーンロータ３５が中間ロック位相から進角側に向かって回転したときにおけるロックピン４２の周方向の軌跡に沿うように形成されてかつ係止穴４１よりも底の浅いラチェット溝５０が設けられている。同ラチェット溝５０にロックピン４２が嵌入されると、バルブタイミングの位相変更可能範囲は、中間ロック位相と同中間ロック位相よりも遅角側の上記所定位置に対応する位相との間の範囲に規制される。
【００４１】
ロックピン４２は、収容孔４４の作動油の力とロックばね４３の力との関係に基づいて、ベーン３６から突出する方向とベーン３６に引込む方向との間で動作する。収容孔４４の油圧は、ロックピン４２に対して収容方向Ｚ１に作用する。ロックばね４３の力は、ロックピン４２に対して突出方向Ｚ２に作用する。
【００４２】
次に、中間ロック機構４０の動作を説明する。油圧機構６０により収容孔４４から作動油が排出されて収容孔４４が作動油で満たされないときには、ロックばね４３による突出方向の力が収容孔４４の作動油による収容方向の力を上回るようになる。これにより、ロックピン４２は収容孔４４から突出可能な状態になる。逆に、油圧機構６０により収容孔４４に作動油が供給されて収容孔４４が作動油で満たされているときには、収容孔４４の作動油による収容方向の力がロックばね４３による突出方向の力を上回るようになる。これにより、ロックピン４２は収容孔４４に収容される状態になる。
【００４３】
ベーンロータ３５の相対回転位相が中間ロック位相よりも遅角側の位相にあるときに（図４（ａ）参照）、油圧機構６０によって進角室３８に作動油が供給される一方で、収容孔４４及び遅角室３９からは作動油が排出されると、図４（ｂ）に示すように、ベーンロータ３５は進角側に回転するとともに、ロックピン４２が収容孔４４から突出されてラチェット溝５０に嵌る。
【００４４】
そして、油圧機構６０による同油圧制御の状態が続くと、ベーンロータ３５は中間ロック位相まで進角側に相対回転する。このとき、ロックピン４２の側面が、係止穴４１の回転方向ＲＡの前方方向の壁面に当接し、ベーンロータ３５がそれ以上進角側に相対回転することが制限される。一方、収容孔４４への油圧の供給は停止されていることから、ロックピン４２の先端は、ラチェット溝５０の底部から係止穴４１の底部に向けてさらに突出されて係止穴４１に嵌入される（図４（ｃ）参照）。これにより、ロックピン４２と係止穴４１とが係合してハウジングロータ３１とベーンロータ３５とが互いに固定されるため、ハウジングロータ３１に対するベーンロータ３５の相対回転位相は中間ロック位相に保持（係止）される。
【００４５】
次に、図５を参照して、バルブタイミング可変機構３０と油圧機構６０との間における作動油の流通構造について説明する。なお、同図５は、これら装置の間における油路の構成を模式的に示している。
【００４６】
オイルパン１２に貯留される作動油は、吸込油路７１を介してオイルポンプ６１に汲み上げられる。そして、オイルポンプ６１で加圧され吐出された作動油は、バルブタイミング可変機構３０を含む各部位に供給される。
【００４７】
オイルパン１２とオイルポンプ６１とは上記吸込油路７１で接続されており、オイルポンプ６１とオイルコントロールバルブ６３とは第１供給油路７２で接続されている。また、オイルコントロールバルブ６３とオイルパン１２とは第１排出油路７３で接続されており、オイルコントロールバルブ６３と進角室３８とは進角油路７４で接続されている。そして、オイルコントロールバルブ６３と遅角室３９とは遅角油路７５で接続されており、オイルコントロールバルブ６３と収容孔４４とはロック油路７６で接続されている。
【００４８】
オイルコントロールバルブ６３は、第１供給油路７２及び第１排出油路７３と進角油路７４及び遅角油路７５及びロック油路７６との接続状態を切り替えることにより、進角室３８及び遅角室３９及び収容孔４４に対する作動油の給排状態を変更する。
【００４９】
さて、上述したようなバルブタイミング可変機構３０の中間ロック位相への保持は、機関がアイドル状態であるときや、機関の停止信号が出力されたときなど、機関の停止が予測されるときに行われる。これは、機関が停止されると、バルブタイミング可変機構３０を相対回転させるための作動油がオイルポンプ６１によって十分に加圧されないため、同機構３０への作動油の供給量が減少し、同機構３０を相対回転することができなくなるためである。
【００５０】
しかしながら、機関のストール等によって急停止した場合や、機関の停止を予測後、実際に機関が停止されるまでに急激に作動油の油圧が減少してしまった場合には、機関の停止完了までに、同機構３０を中間ロック位相に係止することができない虞がある。
【００５１】
そこで、本実施形態の内燃機関は、同機構３０の進遅角室に作動油を給排する油圧機構とは別に、バルブタイミング可変機構３０の、特にハウジングロータ３１を回転させる回転手段であるソレノイド１８を備える。
【００５２】
ソレノイド１８は、電子制御装置１０１の信号に基づいて突出状態と収容状態とが切り替えられる。電子制御装置１０１からソレノイド１８に突出状態切替信号が出力されると、ソレノイド１８は突出状態とされ、その先端部が、タイミングチェーン１７のうち吸気カムシャフト２２と排気カムシャフト２４との間に張られた部分を押圧する。同押圧によって、タイミングチェーン１７の緊張状態が変更され、吸気カムシャフト２２及び排気カムシャフト２４には、同チェーン１７を介して、ソレノイド１８によって押圧されている方向へ回転される力が作用する。ここで、吸気カムシャフト２２においては、タイミングチェーン１７が当接しているハウジングロータ３１が回転される。なお、この回転方向は、機関が通常状態のときに回転するRAとは逆の方向である。すなわち、ベーンロータ３５が進角側に位相変更されることになる。
【００５３】
このようにソレノイド１８によって回転されることにより、バルブタイミング可変機構３０が中間ロック位相よりも遅角側の位相にあるとき、同機構３０は中間ロック位相に向けて相対回転される。その結果、作動油の供給が十分でない状態であっても、同機構３０を中間ロック位相に係止し、次回の始動に備えることができる。すなわち、図４（ａ）の状態から、図４（ｂ）、図４（ｃ）の状態へと変更される。
【００５４】
一方、同機構３０が中間ロック位相よりも進角側の位相にあるときには、機関の停止動作中や次回始動時において、機関の通常回転に伴ってハウジングロータ３１が回転方向RAの方向に回転する。同回転により、バルブタイミング可変機構３０は自立的に中間ロック位相に近づき、同位相に係止される。なお、このとき、ソレノイド１８によってハウジングロータ３１が回転方向RAとは逆の方向へ回転されたとしても、バルブタイミング可変機構３０は、結果的には機関の回転によって中間ロック位相に向けて相対回転される。
【００５５】
以上のように、バルブタイミング可変機構３０はハウジングロータ３１が回転されることによって中間ロック位相に位相変更される。すなわち、ベーンロータ３５に連結された吸気カムシャフト２２はソレノイド１８によっては積極的に回転されないため、同シャフト２２の回転に伴って生じる交番トルクによるベーンロータ３５の揺動が抑制される。その結果、ロックピン４２が係止穴４１に係合しているときに、ロックピン４２と係止穴４１との側面同士が衝突し、カタカタといった異音が生じてしまう虞が抑制される。
【００５６】
また、ソレノイド１８は、機関の回転速度が所定値以下となってときに突出されるように制御される。具体的には、電子制御装置１０１において、機関の回転速度が所定値以下と判断されると、同電子制御装置１０１は、ソレノイド１８に対して突出指令を出力する。このときの所定値は、バルブタイミング可変機構３０の油圧室に十分な作動油を供給することができないような機関の回転速度である。また、同所定値は、ソレノイド１８によるタイミングチェーン１７の押圧によって、ハウジングロータ３１が回転方向RAとは逆の方向へ、ベーンロータ３５に対して相対回転できるような機関の回転速度であってもよい。すなわち、機関の回転速度がある程度速いとき、ベーンロータ３５は、ハウジングロータ３１に伴って、ある程度の速さで回転方向RAの方向に回転している。このような状態のときにハウジングロータ３１を回転方向RAと反対の方向に回転するような力を作用させたとしても、依然としてベーンロータ３５はハウジングロータ３１に追従して回転するため、両者に位相差が生じない。したがって、機関の回転速度がある程度速いときにソレノイド１８を突出させたとしても、バルブタイミング可変機構３０を中間ロック位相に相対回転させることができない虞がある。この点、本実施例のように、機関の回転速度が所定値以下のときにソレノイド１８を突出させることによって、ハウジングロータ３１がベーンロータ３５に対して相対回転できない虞が抑制される。
【００５７】
以上説明したように、第１実施形態に係る内燃機関によれば、以下の効果を得ることができる。
【００５８】
（１）バルブタイミング可変機構３０の進遅角室に作動油を給排する油圧機構とは別に、同機構３０を回転させる回転手段であるソレノイド１８を備えている。それにより、バルブタイミング可変機構３０が、十分な作動油が供給されない状態で中間ロック位相とは異なる位相にある場合でも、同機構３０を、ソレノイド１８によって中間ロック位相に相対回転させ係止させることができる。その結果、機関の次回始動時に同機構３０が中間ロック位相に係止された状態とすることができるので、始動に伴ってハウジングロータ３１とベーンロータ３５とのバタつきによって両者の側面同士が衝突し、損傷する虞が抑制される。
【００５９】
（２）ソレノイド１８は、タイミングチェーン１７を押圧することによってバルブタイミング可変機構３０を相対回転させるようにしている。したがって、バルブタイミング可変機構３０に不具合が生じ相対回転ができないような場合、ソレノイド１８の押圧に起因する回転力は、タイミングチェーン１７に連結された部材のうち、ハウジングロータ３１以外の部材を回転させるように働く。すなわち、第１実施形態においては、排気カムシャフト２４を回転させるように働く。その結果、バルブタイミング可変機構３０に過大負荷がかからず、同機構３０の損傷が抑制される。
【００６０】
（３）ソレノイド１８はタイミングチェーン１７の緊張状態を変更するように押圧することによって、ハウジングロータ３１を回転させるようにしている。そのため、ベーンロータ３５に連結された吸気カムシャフト２２は、ソレノイド１８によっては積極的に回転されない。したがって、同シャフト２２の回転に伴って生じる交番トルクによるベーンロータ３５の揺動が抑制される。その結果、ロックピン４２が係止穴４１に係合しているときに、ロックピン４２と係止穴４１との側面同士が衝突し、カタカタといった異音が生じる虞が抑制される。
【００６１】
（４）ソレノイド１８は、機関の回転速度が所定値以下となったときに突出されるように制御される。機関の回転速度がある程度速いとき、ソレノイド１８の押圧によってベーンハウジング３１を回転させても、ベーンロータ３５が同ハウジング３１に追従してしまい、両者を相対回転することができない虞がある。その点、第１実施形態では、上記構成によって、ハウジングロータ３１をベーンロータ３５に対して相対回転させるようにしている
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について、先に説明した第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６２】
第１実施形態では、機関の回転速度が所定値以下となったときにソレノイド１８が突出されるように制御されていた。一方、本実施形態では、バルブタイミング可変機構３０が中間ロック位相に固定されない状態で機関が停止されようとするときに、ソレノイド１８を突出するようにしている。以下、具体的に説明する。
【００６３】
機関のバルブタイミングは、機関の運転中、クランクポジションセンサ１０２及びカムポジションセンサ１０３により検出されるクランク角及びカム角から測定される。そして、例えば、バルブタイミングが中間ロック位相であって、かつ、バルブタイミング可変機構３０を進角側または遅角側に相対回転させるように作動油を給排しているにもかかわらず同機構３０の相対回転位相が変更されない場合、同機構３０は中間ロック位相に係止されていると判定される。同判定がされると、本実施形態では、中間ロックフラグ１が電子制御装置１０１に格納される。一方、中間ロック位相に係止されていないと判定されると、中間ロックフラグ０が電子制御装置１０１に格納される。同フラグの格納は、機関の回転速度が、クランク角及びカム角を検出することができないような回転速度以下に低下するまで、定期的に行われる。
【００６４】
そして、機関の停止動作に伴って機関の回転速度が低下しているとき、最終的に電子制御装置１０１に格納された中間ロックフラグが０である場合、ソレノイド１８は突出される。すなわち、本実施形態では、バルブタイミング可変機構３０が中間ロック位相に係止されずに機関が停止される場合にソレノイド１８が突出されるように制御される。
【００６５】
このように制御されることによって、バルブタイミング可変機構３０は、同機構３０が中間ロック位相に係止されているときには、ソレノイド１８の突出による作用によって回転されない。したがって、ロックピン４２と係止穴４１とが係合しているときに、ソレノイド１８の突出によってバルブタイミング可変機構３０が相対回転されるように回転力が加えられることによって、ロックピン４２と係止穴４１との側面が衝突し損傷する虞が抑制される。
【００６６】
以上説明した本実施形態に係る内燃機関によれば、上記（１）−（３）に記載した効果と同等の効果を得ることができるとともに、これに加えて以下の効果を得ることもできる。
（５）ソレノイド１８は、バルブタイミング可変機構３０が中間ロック位相に係止されずに機関が停止される場合に突出される。したがって、ロックピン４２と係止穴４１とが係合しているときに、ソレノイド１８の突出によってバルブタイミング可変機構３０が相対回転されるように回転力が加えられることによって、ロックピン４２と係止穴４１との側面が衝突し損傷する虞が抑制される。
【００６７】
なお、上記各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
【００６８】
・上記各実施形態では、ソレノイド１８がタイミングチェーン１７を押圧することによってハウジングロータ３１を回転させるようにしていた。しかし、タイミングチェーン１７の緊張状態が一定でなく、同チェーン１７の押圧によってハウジングロータ３１を常に所望の位相だけ回転させることが困難であるような場合には、同ロータ３１の回転は、同チェーン１７の押圧によらなくてもよい。例えば、モータが接続されたギアをタイミングチェーン１７に噛み合うように設け、機関の停止時に、同ギアを、機関の通常運転中の回転方向とは逆の方向に回転させてもよい。同回転によって、タイミングチェーン１７及びハウジングロータ３１を回転させ、バルブタイミング可変機構３０を中間ロック位相に位相変更して、同位相に係止することができる。
【００６９】
また、ソレノイド１８や上記ギアといった回転手段による作用を、タイミングチェーン１７ではなく、ハウジングロータ３１に直接作用させるようにしてもよい。例えば、上記ギアをハウジングロータ３１に噛み合うように設け、機関の停止時に、同ギアを、機関の通常運転中の回転方向とは逆の方向に回転させてもよい。
【００７０】
・上記各実施形態では、テンショナー１９が、クランクシャフト１６と排気カムシャフト２４との間であってタイミングチェーン１７の近傍に設けられるようにしていた。しかし、このような構成では、タイミングチェーン１７の緩みがクランクシャフト１６と排気カムシャフト２４との間にできる場合がある。そのため、ハウジングロータ３１を回転させるためには、クランクシャフト１６をも回転させる必要があり、ソレノイド１８の大型化を招く可能性がある。そこで、同テンショナー１９を、クランクシャフト１６と吸気カムシャフト２２との間であってタイミングチェーン１７の近傍に設けるようにしてもよい。これにより、タイミングチェーン１７の緩みがクランクシャフト１６と吸気カムシャフト２２との間に発生し、ハウジングロータ３１を、上述の場合に比較して小さな力で回転させることができる。したがって、ソレノイド１８を小型化することができ、部品コストを抑制することができる。
【００７１】
・上記各実施時形態では、ソレノイド１８によるバルブタイミング可変機構３０の回転を、機関の停止中におこなうようにしていた。しかし、機関が故障等によって不測の理由で停止する場合、上記回転を行えない場合がある。そこで、上記回転を、機関の次回始動時に行うようにしてもよい。なお、機関の始動時としては、例えば、機関の始動信号が検出された後や、クランキング中といった、機関の回転速度が低下している期間がある。
【００７２】
・上記各実施形態では、ソレノイド１８によってタイミングチェーン１７を押圧するようにしていたが、その他、油圧等によって作動される機構によって同チェーン１７１７を押圧してもよい。例えば、バルブタイミング可変機構３０を駆動する作動油が供給されることによって、突出部が収容されるような押圧機構をもつ回転手段であって、電子制御装置１０１からの指令に基づき同作動油を排出し、突出部が突出されるような回転手段でもよい。
【００７３】
・上記各実施形態では、ハウジングロータ３１がクランクシャフト１６に駆動接続され、ベーンロータ３５が吸気カムシャフト２２に連結されるようにしていた。しかし、ハウジングロータ３１が吸気カムシャフトに連結され、ベーンロータ３５がクランクシャフト１６に駆動連結されるようにしてもよい。
【００７４】
・上記各実施形態では、ロックピン４２及び収容孔４４がベーンロータ３５に設けられ、規制部５５がハウジングロータ３１に設けられるようにしていた。しかし、ロックピン４２及び収容孔４４がハウジングロータ３１に設けられ、規制部５５がベーンロータ３５に設けられるようにしてもよい。
【００７５】
・上記各実施形態では、収容孔４４からのロックピン４２の突出を、付勢ばね４３による付勢力を利用して行うようにした。この他、付勢ばね４３を省略して、油圧供給により収容孔４４からのロックピン４２の突出を行うようにしてもよい。
【００７６】
・上記各実施形態では、ロックピン４２は、ベーンロータ３５から、ベーンロータ３５の中心軸方向に突出するようにしたが、ベーンロータ３５の中心軸に対して垂直方向に突出するようにしてもよい。また、ロックピン４２は、ハウジングロータ３１からベーンロータ３５に、 ベーンロータ３５の中心軸に対して垂直方向に突出するようにしてもよい。
【００７７】
・タイミングチェーン１７の代わりに、タイミングベルトや、その他動力を伝達可能な部材を適宜用いてもよい。
【００７８】
・  ロックピン４２は複数あってもよい。
【００７９】
・バルブタイミング可変機構３０に接続されるオイルコントロールバルブは複数でもよい。例えば、同機構３０の位相を制御するオイルコントロールバルブと、ロックピン４２の突出状態を制御するオイルコントロールとを備えていてもよい。
【００８０】
・排気カムシャフト２４にも、バルブタイミング可変機構が設けられていてもよい。また、上記バルブタイミング可変機構３０を排気カムシャフト２４に設ける場合でも、本発明は同様に適用することができる
【符号の説明】
【００８１】
１…内燃機関、３…バルブタイミング可変装置、１０…機関本体、１１…シリンダブロック、１２…オイルパン、１３…シリンダヘッド、１４…燃焼室、１５…ピストン、１６…クランクシャフト、１７…タイミングチェーン、１８…ソレノイド、１９…テンショナー、２１…吸気バルブ、２２…吸気カムシャフト、２３…排気バルブ、２４…排気カムシャフト、３０…バルブタイミング可変機構、３１…ハウジングロータ、３１Ａ…区画壁、３２…ハウジング本体、３３…スプロケット、３４…カバー、３５…ベーンロータ、３６…ベーン、３７…ベーン収容室、３８…進角室、３９…遅角室、４０…中間ロック機構、４１…係止穴、４２…ロックピン、４３…ロックばね、４４…収容孔、５０、５１…ラチェット溝、５５…規制部、６０…油圧機構、６１…オイルポンプ、６３…オイルコントロールバルブ、７０…油路、７１…吸込油路、７２…第１供給油路、７３…第１排出油路、７４…進角油路、７５…遅角油路、７６…ロック油路、１００…制御装置、１０１…電子制御装置、１０２…クランクポジションセンサ、１０３…カムポジションセンサ。
【図１】
2011153555.tif 000003
【図２】
2011153555.tif 000004
【図３】
2011153555.tif 000005
【図４】
2011153555.tif 000006
【図５】
2011153555.tif 000007