(57)【要約】【課題】第２ロックピンを第１ロックピンよりも先にロック穴から退出させて、ベーンロータの自由な相対回転を速やかに確保できる。【解決手段】ハウジング７のスプロケット１の内側面に形成されて、周方向に長い長溝状の第１ロック穴２０ａ及び円形状の第２ロック穴２０ｂと、第ベーンロータ８の内部に摺動可能に配置され、第１コイルスプリング２３ａの付勢力により第１ロック穴に挿入し、第１受圧面２２ｅに油圧が作用することによって第１ロック穴から退出する第１ロックピン２２ａと、ベーンロータの内部に摺動可能に配置され、第２コイルスプリング２３ｂの付勢力により第２ロック穴に挿入し、第１受圧面よりも受圧面積の大きな第２受圧面２２ｆに油圧が作用することによって第２ロック穴から退出する第２ロックピン２２ｂと、を備えている。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材及び第２部材を有し、前記第１部材と前記第２部材の相対回転によってクランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相を変更可能な内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
前記第１部材に形成された第１ロック穴及び第２ロック穴と、
前記第２部材の内部に摺動可能に配置され、第１付勢部材の付勢力により第１先端部が前記第１ロック穴に挿入し、第１受圧部に油圧が作用することによって前記第１付勢部材の付勢力に抗して退出可能であって、前記第１先端部の外周と前記第１ロック穴の内周面との間に第１隙間を形成可能な第１ロック部材と、
前記第２部材の内部に摺動可能に配置され、第２付勢部材の付勢力により第２先端部が前記第２ロック穴に挿入し、前記第１受圧部よりも受圧面積の大きな第２受圧部に油圧が作用することによって前記第２付勢部材の付勢力に抗して退出可能であって、前記第２先端部の外周と前記第２ロック穴の内周面との間に前記第１隙間よりも小さな第２隙間を形成可能な第２ロック部材と、
を備えたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記第１部材はクランクシャフトからの回転力が伝達され、内部に作動室を有するハウジングであって、
前記第２部材はカムシャフトに固定されるロータ及び該ロータの外周に設けられて前記作動室を複数に分けるベーンを有するベーンロータであって、
前記第２部材は、前記複数に分けられた作動室のうち、隣接する遅角作動室と進角作動室とを連通する連通路を有すると共に、第３付勢部材の付勢力により一方向へ移動することによって前記連通路を遮断し、第３受圧部に油圧が作用することにより前記第３付勢部材の付勢力に抗して後退移動して前記連通路を連通させる連通部材を有することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記第３受圧部の受圧面積は、前記第２受圧部の受圧面積よりも大きいことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記第１ロック穴は周方向に長い長溝状であって、
前記第１ロック穴の前記第１部材の回転軸に対して径方向の巾は、円形状の前記第２ロック穴の内径よりも小さく形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記第１、第２付勢部材の付勢力は、ほぼ同じ大きさに設定されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記第１ロック穴は、深さが遅角側から進角側に掛けて深くなる階段状に形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項７】
請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記第１受圧部と第２受圧部は、前記第１ロック部材と第２ロック部材のそれぞれの先端部の軸線に直交する径方向の横断面積によってそれぞれ形成されている一方、前記第３受圧部は、前記連通部材の先端部の軸線に直交する径方向の横断面積によって形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項８】
請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記第２部材は、前記第１、第２ロック部材をそれぞれ収容する第１、第２収容孔と、前記連通部材を収容する第３収容孔と、を有することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項９】
クランクシャフトからの回転力が伝達され、内部に作動室を有するハウジングと、
カムシャフトに固定されるロータ及び該ロータの外周に設けられて前記作動室を複数に分けるベーンを有するベーンロータと、
前記ハウジングとベーンロータのうちの一方を第１部材とし、前記ハウジングとベーンロータのうち他方を第２部材とし、
前記第１部材に形成され、周方向に長い長溝状の１ロック穴と、
前記第１部材に形成され、横断面形状が円形状の第２ロック穴と、
前記第２部材の内部に摺動可能に配置され、第１付勢部材の付勢力によって前記第１ロック穴に挿入し、第１受圧部に油圧が作用することによって前記第１付勢部材の付勢力に抗して退出する第１ロック部材と、
前記第２部材の内部に摺動可能に配置され、第２付勢部材の付勢力によって前記第２ロック穴に挿入し、前記第１受圧部と受圧面積がほぼ同一の第２受圧部に油圧が作用することによって前記第２付勢部材の付勢力に抗して退出する第２ロック部材と、
を備え、
前記第２付勢部材の付勢力は、第１付勢部材の付勢力よりも大きいことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、以下の特許文献１に記載された従来のバルブタイミング制御装置は、クランクシャフトから回転力が伝達されるハウジングと、カムシャフトに固定され、前記ハウジング内に相対回転可能に配置されたベーンロータと、前記ハウジングのスプロケットの内端面に周方向に沿って長溝状に形成された第１ロック穴と、該第１ロック穴の側部に配置され、前記スプロケットの内端面に円形状に形成された第２ロック穴と、前記ベーンロータの内部にそれぞれ摺動可能に設けられ、第１、第２付勢部材の付勢力によって第１、第２ロック穴に進出する一方、第１、第２受圧部に油圧が作用することによって第１、第２付勢部材の付勢力に抗して後退移動する第１ロックピン及び第２ロックピンと、を備えている。この第１ロックピンと第２ロックピンは、外径及び軸方向の長さがほぼ同一に設定されており、第１ロックピンは、長溝状の第１ロック穴に対して移動可能な状態で挿入されるのに対して、第２ロックピンは、円形状の第２ロック穴に挿入されるようになっている。
【０００３】
そして、機関停止時においてイグニッションスイッチをオフした直後には、カムシャフトに作用する交番トルクによって、第１ロックピンと第２ロックピンが、第１、第２付勢部材の付勢力によって第１ロック穴と第２ロック穴にそれぞれ入り込む。これによって、ベーンロータが、ハウジングに対して最進角と最遅角の間の中間の相対回転位置にロックされて、機関の良好な始動性を得るようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−８０８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来のバルブタイミング制御装置にあっては、前記第１ロックピンと第２ロックピンが、前述のように外径がほぼ同一に設定されている。このため、第１、第２ロックピンは、第１、第２ロック穴から退出するタイミングが基本的にほぼ同時になるように設定されているが、例えば、油圧の流動性などに起因して、第１ロックピンが第２ロックピンよりも先に第１ロック穴から抜け出てしまう場合がある。
【０００６】
そうすると、カムシャフトの正負の交番トルクによって、ベーンロータが進角側と遅角側に作動する力(ばたつき力)が働いて、第２ロックピンが挿入された第２ロック穴の孔縁に引っ掛かって第２ロック穴から抜け難くなるおそれがある。
【０００７】
本発明は、第２ロックピンを、第１ロックピンより先にロック穴から退出させて、ベーンロータの相対回転を速やかに確保できる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを一つの目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の好ましい態様としては、第１部材に形成された第１ロック穴及び第２ロック穴と、前記第２部材の内部に摺動可能に配置され、第１付勢部材の付勢力により第１先端部が前記第１ロック穴に挿入し、第１受圧部に油圧が作用することによって前記第１付勢部材の付勢力に抗して退出可能であって、前記第１先端部の外周と前記第１ロック穴の内周面との間に第１隙間を形成可能な第１ロック部材と、前記第２部材の内部に摺動可能に配置され、第２付勢部材の付勢力により第２先端部が前記第２ロック穴に挿入し、前記第１受圧部よりも受圧面積の大きな第２受圧部に油圧が作用することによって前記第２付勢部材の付勢力に抗して退出可能であって、前記第２先端部の外周と前記第２ロック穴の内周面との間に前記第１隙間よりも小さな第２隙間を形成可能な第２ロック部材と、を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の好ましい態様によれば、ベーンロータのハウジングに対する２つのロック部材によるロック状態を速やかに解除することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るバルブタイミング制御装置の第１実施形態の油圧回路を示す概略図である。
【図２】本実施形態のバルブタイミング制御装置の縦断面図である。
【図３】同実施形態のバルブタイミング制御装置の要部を示す分解斜視図である。
【図４】スプロケットの内側面側から視た背面図である。
【図５】本実施形態に供される第１ロック機構を示す断面図である。
【図６】本実施形態に供される第２ロック機構を示す断面図である。
【図７】本実施形態に供される連通制御機構の断面図である。
【図８】図８〜図１０は連通制御機構と各ロック機構の作動順序を示し、Ａは連通ピンによる連通が解除され状態を示す断面図、Ｂは第１ロックピンが第１ロック穴に挿入されている状態を示す断面図、Ｃは第２ロックピンが僅かに後退移動した状態を示す断面図である。
【図９】Ａは連通ピンによる連通が解除され状態を示す断面図、Ｂは第１ロックピンが第１ロック穴から僅かに後退した状態を示す断面図、Ｃは第２ロックピンが第２ロック穴から完全に抜け出た状態を示す断面図である。
【図１０】Ａは連通ピンによる連通が解除され状態を示す断面図、Ｂは第１ロックピンが第１ロック穴から完全に抜け出た状態を示す断面図、Ｃは第２ロックピンが第２ロック穴から完全に抜け出た状態を示す断面図である。
【図１１】機関停止時にベーンロータが最進角と最遅角の間の中間位置に保持された状態を示す作動説明図である。
【図１２】ベーンロータが最遅角の回転位置に保持された状態を示す作動説明図である。
【図１３】第２実施形態に供される第１ロック機構を示す断面図である。
【図１４】第２実施形態に供される第２ロック機構を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置を排気弁側に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１は本発明に係るバルブタイミング制御装置と油圧回路を示す概略図、図２は同実施形態のバルブタイミング装置の縦断面図、図３は本実施形態のバルブタイミング制御装置の主要な構成部材を示す分解斜視図である。
【００１２】
バルブタイミング制御装置は、図１〜図３に示すように、機関のクランクシャフトにより図外のタイミングチェーンを介して回転駆動される駆動回転体であるタイミングスプロケット１(以下、スプロケット１という。)と、機関前後方向に沿って配置されて、スプロケット１に対して相対回転可能に設けられた排気側のカムシャフト２と、スプロケット１とカムシャフト２との間に配置されて、該両者１，２の相対回転位相を変換する位相変更機構３と、該位相変更機構３を最遅角と最進角との間の中間位相位置でロックさせる一対の第１、第２ロック機構４ａ、４ｂと、位相変更機構３の後述する一部の遅角作動室１０と進角作動室１１との連通または遮断を切り換え制御する２つの連通制御機構５、５と、位相変更機構３と第１，第２ロック機構４ａ、４ｂ及び２つの連通制御機構５、５を作動させる油圧回路６と、を備えている。なお、駆動回転体としては、タイミングベルトによって回転力が伝達されるタイミングプーリであっても良い。
【００１３】
スプロケット１は、円盤状に形成されて、外周にタイミングチェーンが巻回される歯車部１ａと、中央に貫通形成されて、カムシャフト２の一端部２ａの外周に回転自在に支持される軸受孔１ｂとを有している。また、スプロケット１は、外周部の円周方向４箇所に雌ねじ孔１ｃが周方向の等間隔位置に形成されている(図４参照)。また、スプロケット１は、内側面１ｄの一つの雌ねじ孔１ｃの側部には、位相変更機構３の後述するハウジング本体１２と位置決めを行うロケートピン１ｅが固定されている。
【００１４】
また、このスプロケット１は、後述するハウジングの後端開口を、液密的に閉塞するリアカバーとして構成されている。
【００１５】
カムシャフト２は、シリンダヘッド０１上に複数のカム軸受０２を介して回転自在に支持され、外周面には図外の機関弁である排気弁を開作動させる複数の卵型の回転カムが軸方向の位置に一体的に固定されている。また、カムシャフト２の一端部２ａの内部軸心方向には、後述するカムボルト２５が螺着される雌ねじ孔２ｂが形成されている。
【００１６】
位相変更機構３は、図１及び図２に示すように、スプロケット１に軸方向から一体的に設けられ、内部に作動室が形成された第１部材であるハウジング７と、カムシャフト２の一端部２ａにカムボルト２５を介して軸方向から固定され、ハウジング７内に回転自在に収容された第２部材であるベーンロータ８と、ハウジング７の内部の作動室が、後述するハウジング本体１２の内周面に突設された４つのシュー９とベーンロータ８とによって仕切られたそれぞれ４つの作動室である遅角作動室１０ａ〜１０ｄ及び第２作動室である進角作動室１１ａ〜１１ｄと、を備えている。
【００１７】
ハウジング７は、圧粉金属を焼結して成形されたいわゆる焼結金属材によって一体に形成された円筒状のハウジング本体１２と、プレス成形によって形成され、ハウジング本体１２の前端開口を閉塞するフロントプレート１３と、後端開口を閉塞する前述したスプロケット１と、から構成されている。
【００１８】
ハウジング本体１２は、ほぼ円筒状に形成されて、内周面に４つのシュー９が突設されていると共に、該各シュー９の内部軸方向に４つのボルト挿入孔１２ａがそれぞれ貫通形成されている。各シュー９は、円周方向のほぼ等間隔位置に設けられて、側面視ほぼ台形状に形成されている。また、ハウジング本体１２は、周方向の巾の大きな一つのシュー９（９ｂ）の外周面にロケートピン１ｅが挿入されてスプロケット１との位置決めを行う位置決め用の凹溝１２ｂが設けられている。
【００１９】
フロントプレート１３は、スプロケット１よりも小さな肉厚の円盤プレート状に形成されて、中央にカムボルト２５が挿入される大径な挿入孔１３ａが貫通形成されている。また、フロントプレート１３は、前記挿入孔１３ａを除く内周面とベーンロータ８の対向一側面との間で各遅角、進角作動室１０(１０ａ〜１０ｄ)、１１(１１ａ〜１１ｄ)内をシールするようになっている。また、外周部の周方向４箇所に、それぞれボルト１４が挿入される４つのボルト挿入孔１３ｂが貫通形成されている。
【００２０】
そして、スプロケット１とハウジング本体１２及びフロントプレート１３は、それぞれのボルト挿入孔１２ａ、１３ｂに挿入してスプロケット１の各雌ねじ孔１ｃに螺着する４本のボルト１４によって軸方向から結合されている。
【００２１】
ベーンロータ８は、同じく焼結金属材によって一体に形成され、カムシャフト２の一端部２ａに後述するカムボルト２５によって固定されたロータ部１５と、該ロータ部１５の外周面に円周方向のほぼ９０°等間隔位置に放射方向へ突設された４つのベーン１６ａ〜１６ｄと、から構成されている。なお、各ベーン１６ａ〜１６ｄは、ロータ部１５とは別体に形成することも可能である。
【００２２】
ロータ部１５は、比較的大径な円筒状に形成され、外周の径方向から対向する位置に一対の大径突部１５ａ、１５ｂが一体に設けられている。この２つの大径突部１５ａ、１５ｂは、それぞれほぼ同一長さの円弧状に形成されている。一方の大径突部１５ａは、第１ベーン１６ａの付け根部から第２ベーン１６ｂ方向へ周方向に沿って延出している。他方の大径突部１５ｂは、第３ベーン１６ｃの付け根部から第４ベーン１６ｄ方向へ周方向に沿って延出している。
【００２３】
また、ロータ部１５の中央の内部軸方向には、カムボルト２５が挿入されるボルト挿入孔１５ｃが貫通形成されている。ロータ部１５の後端面に形成された円形状の嵌合溝１５ｄには、カムシャフト２の一端部２ａの先端部が回転軸方向から嵌合している。
【００２４】
各ベーン１６ａ〜１６ｄの外周面と各シュー９の先端には、それぞれハウジング本体１２の内周面とロータ部１５の外周面との間をシールするシール部材１７ａ、１７ｂがそれぞれ設けられている。
【００２５】
第１〜第４ベーン１６ａ〜１６ｄは、それぞれが各シュー９の間に配置されている。そして、ベーンロータ８が、図１に示す位置から遅角側(反時計方向)へ相対回転すると、第２ベーン１６ｂの他側面が対向する第２シュー９(９ｂ)の段差状の対向側面９ｃに当接して最大遅角側の回転位置が規制されるようになっている。一方、ベーンロータ８が、図１に示すように、進角側(時計方向)へ相対回転すると、第１ベーン１６ａの一側面が対向する第１シュー９ａの段差状の対向側面９ｄに当接して最大遅角側の回転位置が規制されるようになっている。
【００２６】
このとき、他のベーン１６ｃ、１６ｄは、両側面が円周方向から対向する各シュー９の対向面に当接せずに離間状態にある。したがって、各ベーン１６ａ〜１６ｄと各シュー９との当接精度が向上すると共に、後述する各作動室１０，１１への作動油（油圧）の供給速度が速くなってベーンロータ８の正逆回転の応答性が良好になる。
【００２７】
各ベーン１６ａ〜１６ｄの正逆回転方向の両側面と各シュー９の両側面との間に、前述したそれぞれ４つの遅角作動室１０ａ〜１０ｄと進角作動室１１ａ〜１１ｄが設けられている。この各遅角作動室１０ａ〜１０ｄと各進角作動室１１ａ〜１１ｄは、ロータ部１５の内周面から内部径方向に沿って形成されたそれぞれ４つの遅角通路孔１８と進角通路孔１９に連通している。この各遅角、進角通路孔１８，１９は、後述する油圧制御弁３６を介して油圧回路６に連通している。
【００２８】
さらに、ロータ部１５のフロントプレート１３側の端面には、フロントプレート１３の挿入孔１３ａの内周に挿入される円筒状の突起部１５ｅが一体に設けられている。
【００２９】
大径突部１５ａ、１５ｂには、２つの第１、第２ロック機構４ａ，４ｂの一部が設けられている。第１、第２ロック機構４ａ、４ｂは、ハウジング７に対してベーンロータ８を最遅角と最進角の間の中間の相対回転位置に保持するようになっている。
【００３０】
図４はスプロケットの内側面側から視た背面図、図５は第１ロック機構４ａを示す断面図、図６は第２ロック機構４ｂを示す断面図である。
【００３１】
すなわち、この第１、第２ロック機構４ａ、４ｂは、図１〜図６に示すように、スプロケット１の内側面の所定位置に形成された２つの第１、第２ロック穴２０ａ、２０ｂと、ロータ部１５の第１大径突部１５ａと第２大径突部１５ｂの内部軸方向にそれぞれ形成された第１、第２ピン収容孔２１ａ、２１ｂと、該各ピン収容孔２１ａ，２１ｂに進退動自在に設けられ、小径な先端部２２ｃ、２２ｄが第１、第２ロック穴２０ａ、２０ｂに挿入あるいは退出する第１，第２ロック部材である第１、第２ロックピン２２ａ、２２ｂと、を備えている。
【００３２】
さらに、第１、第２ロック機構４ａ、４ｂは、第１、第２ロックピン２２ａ、２２ｂを第１、第２ロック穴２０ａ、２０ｂ方向へ付勢する第１、第２付勢部材である第１、第２コイルスプリング２３ａ、２３ｂと、第１、第２ロック穴２０ａ、２０ｂに油圧を供給して第１、第２ロックピン２２ａ、２２ｂを第１、第２コイルスプリング２３ａ、２３ｂのばね力に抗して第１、第２ロック穴２０ａ、２０ｂから後退移動させてロックを解除する第１、第２ロック解除通路２４ａ、２４ｂと、を備えている。
【００３３】
第１ロック穴２０ａと第２ロック穴２０ｂは、図４〜図６にも示すように、スプロケット１の内側面１ｄのベーンロータ８の最遅角と最進角との間の中間の相対回転位置に対応した位置に形成されている。また、両ロック穴２０ａ、２０ｂは、互いのスプロケット１の円周方向の約１８０°反対側の位置に形成されている。この両ロック穴２０ａ、２０ｂは、第１、第２ロック解除通路２４ａ、２４ｂからの油圧が供給される受圧室として機能するようになっている。
【００３４】
第１ロック穴２０ａは、スプロケット１の円周方向に沿った長穴(長溝)状に形成されている。これに対して、第２ロック穴２０ｂは、第２ロックピン２２ｂの軸心に対して径方向の横断面形状が円形状に形成されている。この第２ロック穴２０ｂは、内径が第２ロックピン２２ｂの先端部２２ｄの外径よりも僅かに大径な円形状に形成されている。これによって、第２ロックピン２２ｂは、先端部２２ｄが第２ロック穴２０ｂに挿入された際には、外周面が第２ロック穴２０ｂの内周面に対して大きなクリアランスを有さず緊密状態になるように形成されている。換言すれば、第２ロック穴２０ｂの内周面と第２ロックピン２２ｂの外周面との間の第２隙間Ｃ１は、第１ロック穴２０ａの円形状穴２０ｄの内周面と第１ロックピン２２ａの外周面との間の第１隙間Ｃよりも小さくなっている。
【００３５】
また、この第１ロック穴２０ａは、図６に示すように、底面が階段状に形成されて図中左側（遅角側）の円弧状突部２０ｃの底面が浅溝状に形成され、図中右側(進角側)の円形状穴２０ｄの底面が深溝状に形成されている。
【００３６】
これによって、第１ロックピン２２ａの先端部２２ｃは、第１ロック穴２０ａに油圧が供給されない状態では、カムシャフト２の正負の交番トルクに起因したベーンロータ８のばたつきによって第１ロック穴２０ａ内を移動可能になっている。つまり、第１ロックピン２２ａは、先端部２２ｃが第１ロック穴２０ａから抜け出た状態では、ベーンロータ８のばたつきによってスプロケット１の内側面１ｄの上面から円弧状突部２０ｃの底面に降下移動し、さらに円形状穴２０ｄの底面に段階的に降下移動(ラチェット式)するように形成されている。
【００３７】
一方、第２ロックピン２２ｂの先端部２２ｄは、スプロケット１の内側面１ｄの上面を移動しつつ、第１ロックピン２２ａが第１ロック穴２０ａの円形状穴２０ｄに移動した時点で、第２ロック穴２０ｂに挿入するようになっている。
【００３８】
第１、第２ロックピン２２ａ、２２ｂは、各先端部２２ｃ、２２ｄの各外径が段差小径状に形成されている。また、両ロックピン２２ａ、２２ｂは、各先端部２２ｃ、２２ｄの先端面に有する第１、第２受圧部である第１、第２受圧面２２ｅ、２２ｆと前記段差に対して、各ロック解除通路２４ａ、２４ｂから各ロック穴２０ａ、２０ｂに供給された油圧が作用する。これによって、両ロックピン２２ａ、２２ｂは、後退移動して各ロック穴２０ａ、２０ｂから抜け出すようになっている。
【００３９】
また、各ロックピン２２ａ、２２ｂは、各ロック穴２０ａ、２０ｂに油圧が供給されない場合は、第１、第２付勢部材である第１、第２コイルスプリング２３ａ、２３ｂのばね力によって各先端部２２ｃ、２２ｄが各ロック穴２０ａ、２０ｂ内に挿入されて、ベーンロータ８のハウジング７に対する相対回転を規制するようになっている。なお、各ロックピン２２ａ、２２ｂは、第１、第２コイルスプリング２３ａ、２３ｂの一端部を収容するばね収容穴２２ｇ、２２ｈが後端面から内部軸心方向に沿って形成されている。
【００４０】
第１、第２コイルスプリング２３ａ、２３ｂは、それぞれのコイル長さとばね定数（ばね力）がほぼ同一に設定されている。
【００４１】
そして、第１ロックピン２２ａと第２ロックピン２２ｂは、図５及び図６に示すように、ピン本体の外径Ｄ，Ｄ１の大きさが相違している。すなわち、第２ロックピン２２ｂは、外径Ｄが第１ロックピン２２ａの外径Ｄ１よりも大きく設定されている。この実施形態では、第１ロックピン２２ａは、外径Ｄ１が約５ｍｍであるのに対して、第２ロックピン２２ｂの外径Ｄが約７ｍｍに設定されて、第１ロックピン２２ａの外径Ｄ１よりも約２ｍｍ大きく設定されている。
【００４２】
したがって、同じ比率で小径化された第２ロックピン２２ｂの先端部２２ｄは、第２受圧面２２ｆの表面積(受圧面積)が、第１ロックピン２２ａの先端部２２ｃの第１受圧面２２ｅの表面積(受圧面積)よりも大きく形成されている。よって、第１ロックピン２２ａの受圧面積は直径Ｄ１の円形、第２ロックピン２２ｂの受圧面積は直径Ｄの円形となり、第２ロックピン２２ｂの受圧面積は第１ロックピンの受圧面積２２ａよりも広くなっている。
【００４３】
また、図４に示すように、第１ロック穴２０ａの円形状穴２０ｄの内径ｄと第２ロック穴２０ｂの内径ｄ１は、それぞれ第１、第２ロックピン２２ａ、２２ｂの外径Ｄ、Ｄ１の差に対応して相違している。つまり、第２ロック穴２０ｂは、内径ｄ１が第１ロック穴２０ａの円形状穴２０ｄの内径ｄよりも大きく設定されている。なお、第１ロック穴２０ａは、長溝状に形成されていることから、円弧状突部２０ｃの径方向の巾も円形状穴２０ｄの内径ｄと同じ大きさになっている。
【００４４】
ここで、図５及び図６に示すように、第１ロック穴２０ａの円形状穴２０ｄの内径ｄと第１ロックピン２２ａの先端部２２ｃの外径との間の第１隙間Ｃ（特にベーンロータ８の回転軸に対する周方向の隙間）が、第２ロック穴２０ｂの内径ｄ１と第２ロックピン２２ｂの先端部２２ｄの外径との間の第２隙間Ｃ１（特にベーンロータ８の回転軸に対する周方向の隙間）よりも大きく設定されている。
【００４５】
また、第１、第２ロック穴２０ａ、２０ｂは、図４に示すように、それぞれの内径ｄ、ｄ１が第１、第２ロックピン２２ａ、２２ｂの外径Ｄ、Ｄ１の差に対応して相違している。つまり、第２ロック穴２０ｂは、内径ｄ１が第１ロック穴２０ａの円形状穴２０ｄの内径よりも大きく設定されている。なお、第１ロック穴２０ａは、長溝状に形成されていることから、円弧状突部２０ｃの周方向の巾も円形状穴２０ｄの内径ｄと同じ大きさになっている。
【００４６】
図７は図１のＡ−Ａ線断面図であって、各連通制御機構５、５の構成を示している。各連通制御機構５，５は、同一の構造であるから図７では便宜上一方のものを示し、以下では主として一方のものについて説明する。
【００４７】
各連通制御機構５，５は、第１ベーン１６ａと第３ベーン１６ｃのロータ部１５に対する根元部にそれぞれ設けられている。
【００４８】
連通制御機構５は、図１、図３及び図７に示すように、第１、第３ベーン１６ａ、１６ｃの幅方向中央位置に貫通形成され、該各ベーン１６ａ、１６ｃを挟んで隣り合う第１遅角作動室１０ａと第１進角作動室１１ａ及び第３遅角作動室１０ｃと第３進角作動室１１ｃをそれぞれ連通する連通路である連通孔２６と、該各連通孔２６のほぼ中間位置に軸方向に沿って貫通形成された第３収容孔である弁体収容孔２７にそれぞれ摺動自在に設けられる弁体としての連通部材である連通ピン２８と、該連通ピン２８とフロントプレート１３との間に介装され、連通ピン２８をスプロケット１側へ付勢する第３付勢部材であるコイルスばね２９と、から主として構成されている。
【００４９】
連通孔２６は、各ベーン１６ａ、１６ｃにおいて、ロータ部１５側のそれぞれの付け根部近傍に形成されている。すなわち、この連通孔２６は、各ベーン１６ａ、１６ｃの幅方向に沿って形成されている。
【００５０】
連通ピン２８は、図７に示すように、先端側に向かって段差縮径状に形成され、その大径部２８ａの後端側内周にコイルスばね２９を収容する細長い円柱状のばね収容穴２８ｄが形成されている。さらに、大径部２８ａの軸方向の中間部には、周方向に連続する環状溝３０が切欠形成されている。この環状溝３０は、連通孔２６の内径とほぼ同じ溝幅に設定されて、連通ピン２８が最も進出した状態において連通孔２６の開口部とほぼ過不足なく重なるようになっている。また、環状溝３０は、連通ピン２８の後退に伴い重合量が減少して、一定以上後退(図７中、上方移動)することで連通ピン２８の大径部２８ａによって連通孔２６の連通が遮断されるようになっている。
【００５１】
このようにして、環状溝３０と連通孔２６との重なる量である連通孔２６の通路断面積に基づいて、第１遅角作動室１０ａと第１進角作動室１１ａ及び第３遅角作動室１０ｃと第３進角作動室１１ｃのそれぞれの連通切換制御が可能となっている。
【００５２】
さらに、連通ピン２８は、外径Ｄ２が約１０ｍｍに設定されて、前記第２ロックピン２２ｂの外径Ｄ（約７ｍｍ）よりも約３ｍｍ程度大きく形成されている。
【００５３】
コイルばね２９は、そのばね定数が第１、第２コイルスプリング２３ａ、２３ｂとほぼ同じに設定されている。
【００５４】
また、弁体収容孔２７には、連通ピン２８の段部２８ｃに基づいて、小径部２８ｂの周域に、弁体収容孔２７との間に受圧室３１が隔成されている。該受圧室３１は、各ロック解除通路２４ａ、２４ｂから分岐形成された連通機構通路３２と連通している。そして、該連通機構通路３２から導入される解除圧としての油圧がそれぞれ連通ピン２８の段部２８ｃ(受圧室３１)へ作用することで、該連通ピン２８がコイルスばね２９の付勢力に抗して後退可能となっている。
【００５５】
この際、各連通ピン２８は、各ロックピン２２ａ、２２ｂよりも早く後退可能な構成となっている。具体的には、連通ピン２８の外径Ｄ２が各ロックピン２２ａ、２２ｂの外径Ｄ，Ｄ１よりも大きいことから、連通ピン２８の段部２８ｃと小径部２８ｂ全体の受圧面積が、第１、第２ロックピン２２ａ、２２ｂの各受圧面２２ｅ、２２ｆの受圧面積よりも大きく設定されている。このため、受圧室３１を介して連通ピン２８の段部２８ｃと小径部２８ｂ全体に、各ロック穴２０ａ、２０ｂと同じ作動油が同時期に作用すると、各連通ピン２８が最先に後退するのである。
なお、かかる設定以外にも、その他の手段として、例えば連通制御機構５のコイルスばね２９のばね定数自体やセット荷重を、それぞれ各ロック機構４ａ、４ｂの各コイルスプリング２３ａ、２３ｂのばね定数やセット荷重よりも小さく設定することにより、各連通ピン２８を相対的に早く後退させることも可能である。
【００５６】
油圧回路６は、図１及び図２に示すように、カムシャフト２の内部径方向及び軸方向などに形成された供給通路３４と、該供給通路３４の下流側に設けられて、吐出通路３５ａから供給通路３４に作動油圧を吐出するオイルポンプ３５と、一部がロータ部１５の内部軸方向に設けられて、機関運転状態に応じて供給通路３４に対して各遅角通路孔１８と各進角通路孔１９及び各ロック解除通路２４ａ、２４ｂなどの流路を切り換える油圧制御弁３６と、各遅角、進角作動室１０ａ〜１０ｄ，１１ａ〜１１ｄからの作動油を、油圧制御弁３６を介してオイルパン３３に排出する排出通路４０と、を備えている。
【００５７】
供給通路３４は、カムシャフト２の軸受部やカムシャフト２の内部軸方向に形成されて、上流端部がオイルポンプ３５の吐出通路３５ａと連通している。また、この供給通路３４は、下流端部がカムシャフト２の雌ねじ孔２ｂを介して油圧制御弁３６に連通している。
【００５８】
オイルポンプ３５は、一般的な例えばベーンタイプあるいはトロコイドタイプのものが用いられている。
【００５９】
油圧制御弁３６は、図１に基づいて概略を説明すると、前記カムボルト２５によって構成された弁機構３７と、該弁機構３７を作動させる電磁アクチュエータ３８と、該電磁アクチュエータ３８に制御電流を出力するコントロールユニット(ＥＣＵ)３９と、を備えている。
【００６０】
カムボルト２５は、フランジ部２５ｂを有する頭部２５ａと、該頭部２５ａのフランジ部２５ｂに一体に設けられた軸部２５ｃと、該軸部２５ｂｃの先端外周に設けられて、カムシャフト２の雌ねじ孔２ｂに螺着する雄ねじ部２５ｄと、から構成されている。
【００６１】
弁機構３７は、具体的には図示していないが、カムボルト２５の内部に収容配置されたスリーブと、該スリーブの外周面とバルブ孔の内周面との間に配置されたスプール弁と、該スプール弁を一方向へ付勢するバルブスプリングと、を有している。
【００６２】
電磁アクチュエータ３８は、同じく具体的に図示していないが、合成樹脂材のケーシングと、該ケーシングの内部に磁性材のボビンを介して収容されたソレノイドと、ボビンの内部に軸方向へ摺動可能に設けられた円柱状の可動鉄心と、該可動鉄心の先端部に一体的に結合されて、先端部の押圧部が円筒部材の底壁に軸方向から当接するプッシュロッドと、を備えている。
【００６３】
ケーシングは、ＥＣＵであるコントロールユニット３９に電気的に接続されるコネクタ部を有している。このコネクタ部は、端子の一端部が前記ソレノイドに接続されている一方、外部に露出した他端部がコントロールユニットの雄コネクタの端子に接続されている。
【００６４】
ソレノイドは、コントロールユニット３９から通電されることによって励磁されて可動鉄心を進出移動、つまりバルブスプリングのばね力に抗して他方向へ移動させるようになっている。
【００６５】
可動鉄心は、ソレノイドに通電されることによって他方向へ移動し、非通電時には、バルブスプリングのばね力によって一方向へ移動するようになっている。
【００６６】
スプール弁は、コントロールユニット３９からソレノイドへの非通電と通電中の通電量に応じて可動鉄心とプッシュロッドを介して最大一方向位置から最大他方向位置の間で連続的に移動制御されるようになっている。
【００６７】
コントロールユニット３９は、内部のコンピュータが図外のクランク角センサ（機関回転数検出）やエアーフローメータ、機関水温センサ、機関温度センサ、スロットルバルブ開度センサおよびカムシャフト２の現在の回転位相を検出するカム角センサなどの各種センサ類からの情報信号を入力している。これによって、現在の機関運転状態を検出するようになっている。また、コントロールユニット３９は、前述したように、電磁アクチュエータ３８のソレノイドへの通電を遮断してスプール弁を最大一方向の位置に制御するか、ソレノイドへ通電(デューティ比)して、その通電量によって他方向の所定位置に連続的に可変制御するようになっている。
〔本実施形態の作用効果〕
図８〜図１０は機関始動初期における連通制御機構の連通解除と各ロック機構のロック解除の順序を示す断面図であって、図８は連通制御機構の連通ピンによる連通解除と第２ロック機構の第２ロックピンが僅かに後退移動した状態を示す断面図、図９は同じく第２ロックピンが第２ロック穴から抜け出た状態と第１ロックピンが僅かに後退移動した状態を示す断面図、図１０は第１ロックピンが第２ロック穴から抜け出た状態を示す断面図である。
【００６８】
また、図１１は機関停止時にベーンロータが最進角と最遅角の間の中間位置にロック状態を示す作動説明図、図１２はベーンロータが最遅角の回転位置に保持された状態を示す作動説明図である。
【００６９】
すなわち、イグニッションスイッチがオフされて機関停止状態になると、オイルポンプ３５も停止されて吐出通路３５ａから作動油が供給されないと共に、コントロールユニット３９からソレノイドへの通電もなく非通電状態となっている。
【００７０】
したがって、スプール弁は、バルブスプリングのばね力で最大一方向の移動位置に保持されている。この最大一方向の移動位置は、一方向へ後退移動した可動鉄心がケーシングの底壁に皿ばねを介して弾接することによって規制される。
【００７１】
そして、この機関停止時において、例えば、第１、第２ロックピン２２ａ、２２ｂの先端部２２ｃ、２２ｄが各ロック穴２０ａ、２０ｂに入り込むことなくロックが解除されていた場合は、カムシャフト２に発生する正負の交番トルクによってばたつきによるラチェット作用によってベーンロータ８を中間回転位置に移動させることができる。
【００７２】
すなわち、ベーンロータ８がばたつくと、一方向の交番トルクによって、最初に第１ロックピン２２ａが第１ロック穴２０ａに入り込んで先端面(受圧面２２ｅ）が円弧状突部２０ｃの底面に当接する。その後、他方向の交番トルクが作用しても第１ロックピン２２ａは、円弧状突部２０ｃの内側壁で規制されて同じ位置に保持される。このとき、第２ロックピン２２ｂは、先端部２２ｄがスプロケット１の内側面１ｄに当接している。
【００７３】
続いて、再び一方向の交番トルクが作用すると、第１ロックピン２２ａが、第１ロック穴２０ａの円形状穴２０ｄに下降移動してこの底面に当接する。これと同時に、第２ロックピン２２ｂの先端部２２ｄが第２ロック穴２０ｂに入り込む(図５、図６参照)。したがって、ベーンロータ８は、図１１に示すように、最進角位置と最遅角位置の間の中間位置で保持される。
【００７４】
次に、イグニッションスイッチがオンされて機関が始動を開始すると、オイルポンプ３５も駆動して吐出通路３５ａに作動油を圧送する。同時にコントロールユニット３９から電磁アクチュエータ３８のソレノイドに通電されて弁機構３７のスプール弁を制御する。つまり、弁機構３７のスプール弁が、図１に示す第１ポジション(Ｐ１)に制御される。
【００７５】
このため、始動初期の作動油は、供給通路３４から弁機構３７を介して各進角通路孔１９を通って各進角作動室１１ａ〜１１ｄ内に供給される。
【００７６】
また、この状態では、弁機構３７のスプール弁によって、各遅角作動室１０ａ〜１０ｄは作動油の排出及び供給が阻止されている。
【００７７】
同時に、各ロック穴２０ａ、２０ｂ内の作動油が、弁機構３７を介してロック解除通路２４ａ、２４ｂを通って排出通路４０からオイルパン３３内に排出された状態になっている。
【００７８】
このため、ベーンロータ８は、各ロックピン２２ａ、２２ｂによる各ロック穴２０ａ、２０ｂへの挿入状態によるロック状態が維持されると共に、各ロック解除通路２４ａ、２４ｂから各連通制御機構５の各受圧室３１に油圧が供給されない。したがって、各連通ピン２８は、図７で示すように、各コイルスばね２９のばね力によって最大下方位置に保持されて各連通孔２６と各環状溝３０を連通状態としている。
【００７９】
各進角作動室１１ａ〜１１ｄは、供給された作動油によって内圧が上昇すると共に、第１、第３進角作動室１１ａ、１１ｃ内の作動油が環状溝３０と連通孔２６を通って第１、第３遅角作動室１０ａ、１０ｃに供給される。
【００８０】
このため、ベーンロータ８は、第１、第３進角作動室１１ａ、１１ｃ内と第１、第３遅角作動室１０ａ、１０ｃ内が連通している状態のため、カムシャフト２に作用する正負の交番トルクによってばたつきが発生し易くなる。
【００８１】
しかし、この状態では、ベーンロータ８は、各ロック機構４ａ、４ｂによって予めロックされていることからばたつきが十分に抑制されている。
【００８２】
このように、機関の再始動時は、ベーンロータ８は、各ロック機構４ａ、４ｂによって中間回転位置にロックされていることから、特に冷機時の始動性が良好になる。また、例えば、機関の異常停止時などに各ロック機構４ａ、４ｂによって中間回転位置にロックされずに機関が停止した場合においても、機関の再始動時にカムシャフト２に作用する正負の交番トルクによるばたつきによって各ロック機構４ａ、４ｂによって中間回転位置にロックされ易く始動性が良好になる。
【００８３】
次に、機関始動後の運転状態の変化に伴って、コントロールユニット３９から電磁アクチュエータ３８のソレノイドへの通電量が大きくなると、スプール弁は、僅かに他方向へ移動して図１に示す第２ポジション(Ｐ２)となる。
【００８４】
この状態では、弁機構３７によって供給通路３４と各進角通路孔１９との連通状態が維持されていることから、各進角作動室１１ａ〜１１ｄ内に作動油が供給されて内圧が上昇している。
【００８５】
同時に、弁機構３７が、供給通路３４と各ロック解除通路２４ａ、２４ｂを連通させる。したがって、オイルポンプ３５から供給通路３４に供給された作動油は、各ロック解除通路２４ａ、２４ｂを通って各ロック穴２０ａ、２０ｂに導入される。
【００８６】
また、各ロック解除通路２４ａ、２４ｂ内の作動油は、各連通制御機構５の各連通機構通路３２を介して各受圧室３１内に流入する。これによって、各連通ピン２８は、図８Ａに示すように、各コイルばね２９のばね力に抗して後退移動する。このため、各連通ピン２８は、大径部２８ａの外周面が連通孔２６を閉塞して、該連通孔２６と環状溝３０との連通を遮断する。よって、第１、第３遅角作動室１０ａ、１０ｃと第１、第３進角作動室１１ａ、１１ｃとの連通が遮断されて、各遅角作動室１０ａ、１０ｃから各進角作動室１１ａ、１１ｃへの作動油の流入が規制される。この連通遮断状態は、図９Ａ及び図１０Ａに示すように、各連通機構通路３２に作動油圧が供給されている限り継続する。なお、各連通ピン２８は、最大後退移動位置がフロントプレート１３の内端面１３ｃによって規制されるようになっている。
【００８７】
各ロックピン２２ａ、２２ｂは、各ロック穴２０ａ、２０ｂにそれぞれ供給された作動油圧によって各ロック穴２０ａ、２０ｂからそれぞれ後退して抜け出す状態になっている。
【００８８】
すなわち、前述のように、各ロック解除通路２４ａ、２４ｂを介して各ロック穴２０ａ、２０ｂに作動油圧がそれぞれ供給される。そうすると、作動油圧の供給初期にあっては、第２ロックピン２２ｂは、図８Ｃに示すように、受圧面積の大きな受圧面２２ｆで作動油圧を受けて第２コイルスプリング２３ｂのばね力に抗して僅かに後退(上昇)移動して第１ロック穴２０ａの底面から離れた状態になる。
【００８９】
一方、受圧面２２ｅの小さな第１ロックピン２２ａは、図８Ｂに示すように、いまだ後退移動せずに第１ロック穴２０ａ内に留まっている。
【００９０】
次に、各ロック穴２０ａ、２０ｂに同じく作動油が連続して供給されて作動油圧が上昇すると、第２ロックピン２２ｂは、図９Ｃに示すように、さらに上昇移動して第２ロック穴２０ｂから完全に抜け出す。第２ロックピン２２ｂの最大後退移動位置は、フロントプレート１３の内端面１３ｃによって規制される。
【００９１】
一方、第１ロックピン２２ａは、図９Ｂに示すように、第１コイルスプリング２３ａのばね力に抗して僅かに後退移動して先端部２２ｃが第１ロック穴２０ａの円形状穴２０ｄの底面から離れた状態になるが、いまだ第１ロック穴２０ａから抜け出ていない。
【００９２】
その後、各ロック穴２０ａ、２０ｂへの作動油圧が高くなると、第１ロックピン２２ａは、図１０Ｂに示すように、さらに後退移動して先端部２２ｃが第１ロック穴２０ａから完全に抜け出す。この時点における第２ロックピン２２ｂは、図１０Ｃに示すように、第２ロック穴２０ｂから完全に抜け出た状態を維持している。
【００９３】
したがって、この状態で初めて第１、第２ロックピン２２ａ、２２ｂの両方が、両ロック穴２０ａ、２０ｂから抜け出て、ハウジングに７に対するベーンロータ８のロック状態が解除されて自由な相対回転が確保されるのである。
【００９４】
要するに、各ロック穴２０ａ、２０ｂに作動油圧が供給されると、最初に第２ロックピン２２ｂが第２ロック穴２０ｂから抜け出し、次に、第１ロックピン２２ａが第１ロック穴２０ａから抜け出すのである。
【００９５】
この状態から、さらに機関が運転変化して、コントロールユニット３９からソレノイドへの通電量がさらに大きくなると、弁機構３７のスプール弁はさらに他方向へ移動して図１に示す第３ポジション(Ｐ３)となる。これによって、供給通路３４と各進角通路孔１９との連通が維持されている一方、各遅角通路孔１９と排出通路４０を連通させる。したがって、各進角作動室１１ａ〜１１ｄ内の油圧が上昇する一方、各遅角作動室１０ａ〜１０ｄ内の作動油がオイルパン３３内に排出され内圧が低下する。このため、ベーンロータ８は、図１に示すように、時計方向へ回転して最大進角側へ相対回転する。
【００９６】
この状態では、供給通路３４と各ロック解除通路２４ａ、２４ｂの連通状態が維持されてロックが解除されている。また、各連通制御機構５によって各遅角作動室１０ａ、１０ｃと各進角作動室１１ａ、１１ｃとの連通遮断状態も維持されている。
【００９７】
次に、この状態でさらに機関の運転が変化して、コントロールユニット３９からソレノイドへの通電量がさらに大きくなると、弁機構３７のスプール弁が他方向へさらに移動して図１に示す第４ポジション(Ｐ４)となる。この第４ポジション(Ｐ４)では、供給通路３４に対して各進角通路孔１９と各遅角通路孔１８及び各ロック解除通路２４ａ、２４ｂの全てが連通される。このため、各ロックピン２２ａ、２２ｂによるベーンロータ８のロック解除状態が維持され、各進角作動室１１ａ〜１１ｄの内圧も高く維持されている。また、各遅角作動室１０ａ〜１０ｄにも作動油圧が供給されて内圧が上昇する。これによって、各遅角作動室１０ａ〜１０ｄと各進角作動室１１ａ、１１ｃ内に作動油が保持された状態になる。なお、この状態時にも各連通制御機構５によって各遅角作動室１０ａ、１０ｃと各進角作動室１１ａ、１１ｃとの連通が遮断されている。
【００９８】
この状態は、機関運転状態を検出したコントロールユニット３９によって弁機構３７のスプール弁が所定の特定移動位置から移行される場合であって、前記各遅角、進角作動室１０ａ〜１０ｄ，１１ａ〜１１ｄ内の油圧変動がなくなる。このため、ベーンロータ８は、例えば図１１に示すように、最遅角と最進角の間の中間回転位置に保持される。したがって、各排気弁は、バルブタイミングが最遅角と最進角の間の所定の中間位相位置に制御される。なお、この状態でのベーンロータ８の中間位相位置は、図１１に示す機関始動時における中間回転位置も含むが、実際には、図１１に示す以外のいずれの中間回転位置であってもよい。
【００９９】
さらに、機関の運転変化に伴いコントロールユニット３９からソレノイドへの通電量がさらに大きくなると、スプール弁は、さらに他方向へ僅かに移動して第５ポジション(Ｐ５)となる。この第５ポジションでは、第４ポジションと同じく供給通路３４と各ロック解除通路２４ａ、２４ｂとの連通が維持されてロックが解除されていると共に、第１、第３遅角作動室１０ａ、１０ｃと第１進角作動室１１ａ、１１ｃとの連通が遮断されている。
【０１００】
同時に、供給通路３４と各遅角通路孔１８が連通されると共に、各進角通路孔１９と排出通路４０が連通される。したがって、各遅角作動室１０ａ〜１０ｄは、内圧が上昇する一方、各進角作動室１１ａ〜１１ｄは、内部の作動油がオイルパン３３に排出されてそれぞれの内圧が低下する。
【０１０１】
よって、ベーンロータ８は、図１２に示すように、反時計方向へ回転して最大遅角側へ相対回転する。
【０１０２】
これらの制御は、コントロールユニット３９からの通電量(デューティ比)を制御してスプール弁の移動位置を適宜変更することができる。したがって、各遅角作動室１０ａ〜１０ｄあるいは各進角作動室１１ａ〜１１ｄに対してオイルポンプ３５の吐出圧を供給通路３４から選択的に供給することにより、ベーンロータ８の相対回転位相を変更する、いわゆる通常制御であるＯＰＡ制御を行うようになっている。
【０１０３】
また、油圧制御弁３６によってベーンロータ８を最遅角位置と最進角位置の間のいずれの位置にも保持することができる。つまり、例えば、最遅角位置寄りとか最進角位置寄り、さらには最遅角位置と最進角位置のほぼ中間位置などに自由に制御することが可能である。
【０１０４】
この結果、機関運転状態の変化に応じて各排気弁の開閉タイミングを自由に設定できるので、燃費の向上や高い機関性能を引き出すことが可能になる。
【０１０５】
そして、本実施形態では、前述のように、第２ロックピン２２ｂの外径Ｄ(第２受圧面２２ｆ)を、第１ロックピン２２ａの外径Ｄ１(第１受圧面２２ｅ)よりも大きく形成したことから、各ロック穴２０ａ、２０ｂ抜け出す順序が第２ロックピン２２ｂの方が早くなる。
【０１０６】
すなわち、各ロック穴２０ａ、２０ｂに対してほぼ同一の作動油圧がほぼ同時に供給されると、まず、受圧面２２ｆの大きな第２ロックピン２２ｂが先に第２ロック穴２０ｂから抜け出す。その後、受圧面２２ｅの小さな第１ロックピン２２ａが第１ロック穴２０ａから抜け出す。したがって、第２ロックピン２２ｂは、カムシャフト２の交番トルクに影響を受けずに第２ロック穴２０ｂから速やかに後退移動することが可能になる。この結果、バルブタイミング制御精度の安定化が図れると共に、信頼性が向上する。
【０１０７】
つまり、従来技術のように、第１ロックピン２２ａが第１ロック穴２０ａから先に抜け出した場合に、後から抜け出そうとする第２ロックピン２２ｂは、カムシャフト２に発生する交番トルクによって第２ロック穴２０ｂの孔縁に引っ掛かって抜け出し難くなるといった技術的課題の発生を解消できる。
【０１０８】
また、前述したように、機関停止時に、第１、第２ロックピン２２ａ、２２ｂが、各ロック穴２０ａ、２０ｂに挿入していない場合でも、カムシャフト２の交番トルクを利用してラチェット式に自動的に各ロック穴２０ａ、２０ｂに順に挿入させることができる。このため、ベーンロータ８は、機関の始動時には、最遅角と最進角の間の中間回転位置に予め保持されていることから、この機関再始動の始動性が向上する。
【０１０９】
また、本実施形態では、各連通制御機構５、５の各連通ピン２８の外径Ｄ２を、各ロックピン２２ａ、２２ｂの各外径Ｄ，Ｄ１よりも大きく設定した。したがって、各連通ピン２８は、ベーンロータ８のロック解除よりも先に各遅角作動室１０ａ、１０ｃと各進角作動室１１ａ、１１ｃとの連通を遮断することができる。
【０１１０】
これによって、ベーンロータ８のロック解除前のカムシャフト２の交番トルクによる大きなばたつきを抑制することができる。すなわち、第１、第３進角作動室１１ａ、１１ｃと第１、第３遅角作動室１０ａ、１０ｃが、各連通ピン２８によって連通された状態でベーンロータ８のロックが解除されると、ベーンロータ８は油圧に保持されることなくフリーな状態になる。このため、ベーンロータ８は、カムシャフト２の交番トルクによってばたつきが大きくなって制御が困難になるおそれがある。
【０１１１】
しかし、本実施形態では、ベーンロータ８のロックが解除される前に、各作動室１０ａ、１０ｃ、１１ａ、１１ｃの連通が遮断されることから、各作動室に供給された作動油によってベーンロータ８のフリーな状態を抑制することができる。したがって、このベーンロータ８の大きなばたつきを効果的に抑制できることからバルブタイミングの制御が可能になる。
【０１１２】
このため、各ロックピン２２ａ、２２ｂが、各ロック穴２０ａ、２０ｂから抜け出てロックが解除されている状態で、カムシャフト２の交番トルクなどがベーンロータ８に作用したとしても、各ロック穴２０ａ、２０ｂ内の作動油がロック通路２４に逆流してしまうことがなくなる。
【０１１３】
したがって、各ロックピン２２ａ、２２ｂが、不意に第１、第２ロック穴２０ａ、２０ｂに入り込んでロックされことがなくなり、ベーンロータ８の常時円滑かつ自由な相対回転が得られる。
【０１１４】
換言すれば、各ロック機構４ａ、４ａの挙動の不安定化を抑制することができることから、排気弁のバルブタイミング制御精度を向上させることが可能になる。
【０１１５】
また、この実施形態は、両コイルスプリング２３ａ、２３ｂのばね定数がほぼ同一であるから両者の共用化が図れる。したがって、各構成部材の組付時において各コイルスプリング２３ａ、２３ｂの誤組み付けの発生を抑制できると共に、製造コストの低減化も図れる。
〔第２実施形態〕
図１３及び図１４は本発明の第２実施形態を示し、前記第１、第２ロックピン２２ａ、２２ｂの長さや外径Ｄ，Ｄ１がほぼ同一に設定されている。つまり、両者２２ａ、２２ｂの第１、第２受圧面２２ｅ、２２ｆの面積が、ほぼ同一に設定されている。
【０１１６】
また、第１コイルスプリング２３ａ、２３ｂのばね定数が変更されている。
【０１１７】
すなわち、第２ロックピン２２ｂを付勢する第２コイルスプリング２３ｂは、そのばね定数(ばね力)が第１ロックピン２２ａを付勢する第１コイルスプリング２３ａのばね定数よりも小さく設定されている。
【０１１８】
なお、第１、第２ロック穴２０ａ、２０ｂは、第１、第２ロックピン２２ａ、２２ｂの外径Ｄ，Ｄ１が等しいことに対応して互いに内径がほぼ同一に設定されている。また、第１ロック穴２０ａは、第１実施形態と同じく長溝状に形成されている。
【０１１９】
したがって、弁機構３７のスプール弁が、前述のように、第２ポジション(Ｐ２)に移動した場合に、作動油が各ロック解除通路２４ａ、２４ｂを介して各ロック穴２０ａ、２０ｂに同時に供給されると、第２ロックピン２２ｂの方が第１ロックピン２２ａよりも早く第２ロック穴２０ｂから抜け出す。
【０１２０】
つまり、第２ロックピン２２ｂは、第１コイルスプリング２３ａのばね定数よりも小さな第２コイルスプリング２３ｂによって付勢されているので、同じ作動油圧が作用すると、第１ロックピン２２ａよりも早い段階で後退移動する。
【０１２１】
したがって、第２ロックピン２２ｂは、カムシャフト２の交番トルクに影響を受けずに第２ロック穴２０ｂから速やかに後退移動することが可能になる。この結果、バルブタイミング制御精度の安定化が図れると共に、信頼性が向上する。よって、第１実施形態と同じ作用効果が得られる。
【０１２２】
また、第１コイルスプリング２３ａと第２コイルスプリング２３ｂのセット荷重を変更することも可能である。
【０１２３】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、排気弁側ばかりか吸気弁側に適用することも可能である。
【０１２４】
また、第１、第２ロックピン２２ａ、２２ｂの各外径Ｄ、Ｄ１の相違は、機関の仕様や大きさなどによって任意に変更することも可能である。
【０１２５】
さらに、アクチュエータとしては、電磁アクチュエータの他に、油圧を用いた油圧アクチュエータであっても良い。
【０１２６】
また、本発明は、前記連通制御機構５を有さないバルブタイミング制御装置に適用することも可能である。
【０１２７】
また、前記実施形態では、ハウジング７に第１ロック穴２０ａ、第２ロック穴２０ｂが設けられ、ベーンロータ８に第１、第２ピン収容孔２１ａ、２１ｂが設けられる構成となっているが、逆にハウジング７に第１、第２ピン収容孔２１ａ、２１ｂが設けられ、ベーンロータ８に第１ロック穴２０ａ、第２ロック穴２０ｂが設けられる構成でも良い。この場合、ハウジング７が第２部材、ベーンロータ８が第１部材となる。
【０１２８】
以上説明した実施形態に基づく内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。
【０１２９】
その一つの態様において、第１部材及び第２部材を有し、前記第１部材と前記第２部材の相対回転によってクランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相を変更可能な内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
前記第１部材に形成された第１ロック穴及び第２ロック穴と、
前記第２部材の内部に摺動可能に配置され、第１付勢部材の付勢力により第１先端部が前記第１ロック穴に挿入し、第１受圧部に油圧が作用することによって前記第１付勢部材の付勢力に抗して退出可能であって、前記第１先端部の外周と前記第１ロック穴の内周面との間に第１隙間を形成可能な第１ロック部材と、
前記第２部材の内部に摺動可能に配置され、第２付勢部材の付勢力により第２先端部が前記第２ロック穴に挿入し、前記第１受圧部よりも受圧面積の大きな第２受圧部に油圧が作用することによって前記第２付勢部材の付勢力に抗して退出可能であって、前記第２先端部の外周と前記第２ロック穴の内周面との間に前記第１隙間よりも小さな第２隙間を形成可能な第２ロック部材と、を備えている。
【０１３０】
この発明の態様によれば、第１受圧部と第２受圧部に同時に油圧が作用しても、これらの受圧面積の相違によって第１ロック部材よりも第２ロック部材の方が先に第２ロック穴から退出する。このため、カムシャフトに発生する交番トルクによる第２ロック部材の第２ロック穴からの退出作用に対する影響を抑制することが可能になる。この結果、バルブタイミング制御の不安定化を回避でき、信頼性の向上が図れる。
【０１３１】
さらに好ましくは、前記第１部材はクランクシャフトからの回転力が伝達され、内部に作動室を有するハウジングであって、
前記第２部材はカムシャフトに固定されるロータ及び該ロータの外周に設けられて前記作動室を複数に分けるベーンを有するベーンロータであって、
前記第２部材は、前記複数に分けられた作動室のうち、隣接する遅角作動室と進角作動室とを連通する連通路を有すると共に、第３付勢部材の付勢力により一方向へ移動することによって前記連通路を遮断し、第３受圧部に油圧が作用することにより前記第３付勢部材の付勢力に抗して後退移動して前記連通路を連通させる連通部材を有している。
【０１３２】
この態様によれば、機関の停止の際あるいは再始動の際に、前記進角作動室と遅角作動室を連通させて、両作動室への作動油の置換流動によってベーンロータをばたつきし易くする。これによって、第１、第２ロック部材が、第１、第２ロック穴に挿入されていない場合であっても、機関始動のカムシャフトに作用する交番トルクでベーンロータがばたついて各ロック部材が対応する各ロック穴に対して挿入し易くなる。この結果、機関の始動に適した相対回転位相に速やかに復帰させることが可能になる。
【０１３３】
さらに好ましくは、前記第３受圧部の受圧面積は、前記第２受圧部の受圧面積よりも大きくなっている。
【０１３４】
この態様によれば、第３受圧部の受圧面積を最大に大きくすることで、第１、第２受圧部と共に同時に作用する油圧によって、連通部材が最初に移動して遅角作動室と遅角作動室の連通を速やかに遮断する。このため、第１ロック部材よりも先に第２ロック部材が第２ロック穴から退出してロックを解除する順序を精度良く行うことが可能になる。
【０１３５】
さらに好ましくは、前記第１ロック穴は周方向に長い長溝状であって、
前記第１ロック穴の前記第１部材の回転軸に対して径方向の巾は、円形状の前記第２ロック穴の内径よりも小さく形成されている。
【０１３６】
さらに好ましくは、前記第１、第２付勢部材の付勢力は、ほぼ同じ大きさに設定されている。
【０１３７】
この態様は、請求項１の発明が成立するための前提構成であって、各付勢部材の付勢力がほぼ同一であるからこそ、各受圧部の受圧面積の差による各ロックピンの退出順序を、第２ロックピンを先にすることが可能になるのである。
【０１３８】
この態様によれば、両付勢部材の付勢力がほぼ同一であるから、両者の共用化が図れる。したがって、各構成部材の組付時において各付勢部材の誤組み付けの発生を抑制できると共に、製造コストの低減化も図れる。
【０１３９】
さらに好ましくは、前記第１ロック穴は、深さが遅角側から進角側に掛けて深くなる階段状に形成されている。
【０１４０】
さらに好ましくは、前記第１受圧部と第２受圧部は、前記第１ロック部材と第２ロック部材の各先端部の軸線に直交する径方向の横断面積によってそれぞれ形成されている一方、前記第３受圧部は、前記連通部材の先端部の軸線に直交する径方向の横断面積によって形成されている。
【０１４１】
さらに好ましくは、前記第２部材は、前記第１、第２ロック部材をそれぞれ収容する第１、第２収容孔と、前記連通部材を収容する第３収容孔と、を有している。
【０１４２】
別の好ましい態様としては、クランクシャフトからの回転力が伝達され、内部に作動室を有するハウジングと、カムシャフトに固定されるロータと、該ロータの外周に設けられて前記作動室を複数に分けるベーンを有するベーンロータと、前記ハウジングとベーンロータのうちの一方を第１部材とし、前記ハウジングとベーンロータのうち他方を第２部材とし、前記第１部材に形成され、周方向に長い長溝状の１ロック穴と、前記第１部材に形成され、横断面形状が円形状の第２ロック穴と、前記第２部材の内部に摺動可能に配置され、第１付勢部材の付勢力により前記第１ロック穴に挿入し、第１受圧部に油圧が作用することによって前記第１付勢部材の付勢力に抗して退出する第１ロック部材と、前記第２部材の内部に摺動可能に配置され、第２付勢部材の付勢力により前記第２ロック穴に挿入し、前記第１受圧部と受圧面積がほぼ同一の第２受圧部に油圧が作用することによって前記第２付勢部材の付勢力に抗して退出する第２ロック部材と、前記第２付勢部材の付勢力は、第１付勢部材の付勢力よりも大きく設定されている。
【符号の説明】
【０１４３】
１…タイミングプーリ、  ２…カムシャフト、  ２ａ…一端部、  ２ｂ…雌ねじ孔、  ３…位相変更機構、  ４…ロック機構、  ５…連通制御機構、  ６…油圧回路、  ７…ハウジング、  ８…ベーンロータ、  ９…シュー、  １０ａ〜１０ｄ…遅角作動室、  １１ａ〜１１ｄ…進角作動室、  １５…ロータ部、  １６ａ〜１６ｄ…ベーン、  １８…遅角通路孔、  １９…進角通路孔、  ２０ａ・２０ｂ…第１、第２ロック穴、  ２１ａ・２１ｂ…ピン収容孔、２２ａ・２２ｂ…第１、第２ロックピン、２２ｃ…先端部(第１、第２先端部)  ２３ａ・２３ｂ…第１、第２コイルスプリング(付勢部材)、  ２６…連通孔、  ２７…弁体収容孔、  ２８…連通ピン(連通部材)、  ２９…コイルばね(付勢部材)、  ３０…環状溝  、Ｄ…第１ロックピンの外径、Ｄ１…第２ロックピンの外径、Ｄ２…連通ピンの外径、Ｃ…第１隙間、Ｃ２…第２隙間。
【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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【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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【図１３】
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【図１４】
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