(57)【要約】【課題】カムシャフトに生じるカムトルクの変動を利用したバルブタイミング制御装置において、機関運転状態に対応した適切なバルブタイミング制御を行い得るようにする。【解決手段】第１ワンウェイクラッチ３０ａ及び第１スライドロータ３１ａにより構成される第１の機構は、カムシャフト１３の相対回転のうち遅角側の相対回転のみを禁止した状態と、カムトルクの変動を利用して少なくとも遅角側の相対回転が可能な状態とに切替可能とされている。また、第２ワンウェイクラッチ３０ｂ及び第２スライドロータ３１ｂにより構成される第２の機構は、カムシャフト１３の相対回転のうち進角側の相対回転のみを禁止した状態と、カムトルクの変動を利用して少なくとも進角側の相対回転が可能な状態とに切替可能とされている。上記各機構は、ＥＣＵ４１によって上記各状態に各別に制御され得るようになっている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の機関バルブを開閉駆動するカムシャフトに生じるカムトルクの変動を利用してバルブタイミングを変更するバルブタイミング制御装置において、
前記カムシャフトの相対回転のうち、遅角側の相対回転のみを禁止した状態と前記カムトルクの変動を利用して少なくとも遅角側の相対回転が可能な状態とに切替可能な第１の機構と、
前記カムシャフトの相対回転のうち、進角側の相対回転のみを禁止した状態と前記カムトルクの変動を利用して少なくとも進角側の相対回転が可能な状態とに切替可能な第２の機構と、
前記各機構についてそれらを前記各状態に各別に制御可能な制御手段と、
を備えることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブタイミング制御装置において、
前記第１の機構は前記内燃機関のクランクシャフトと前記カムシャフトとの間の動力伝達経路に配設されて前記カムシャフトが遅角側に相対回転するのを禁止するワンウェイクラッチと、前記動力伝達経路に配設されて同経路における動力伝達を断接するフリクションクラッチとを備えるものであり、
前記第２の機構は前記内燃機関のクランクシャフトと前記カムシャフトとの間の動力伝達経路に配設されて前記カムシャフトが進角側に相対回転するのを禁止するワンウェイクラッチと、前記動力伝達経路に配設されて同経路における動力伝達を断接するフリクションクラッチとを備えるものである
ことを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のバルブタイミング制御装置において、
前記第１の機構のフリクションクラッチは前記カムシャフトと一体回転する回転板と同回転板の板面に対して接離可能な摩擦部材とを有し、第２の機構のフリクションクラッチは前記回転板と前記回転板の反対側の板面に対して接離可能な摩擦部材とを有して構成される
ことを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のバルブタイミング制御装置において、
前記第１及び第２の各機構において前記ワンウェイクラッチと前記フリクションクラッチとは一体的に構成される
ことを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項に記載のバルブタイミング制御装置において、
前記第１及び第２の機構の各ワンウェイクラッチはそれらの重心が前記カムシャフトの回転軸線と同軸線上に位置するように配設される
ことを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか一項に記載のバルブタイミング制御装置において、
前記第１及び第２の機構の各フリクションクラッチはそれらの重心が前記カムシャフトの回転軸線と同軸線上に位置するように配設される
ことを特徴とする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、内燃機関の機関バルブを開閉駆動するカムシャフトに生じるカムトルクの変動を利用してバルブタイミングを変更するバルブタイミング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
こうしたバルブタイミング制御装置としては、例えば、特許文献１に示されたものが知られている。同制御装置においては、内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転を規制する二つのクラッチが設けられている。そして、バルブタイミングの変更を行う際には、一方のクラッチを進角側及び遅角側の一方のみ上記相対回転を許容する状態とし、他方のクラッチを進角側及び遅角側の双方への上記相対回転を許容する状態とするようにしている。
【０００３】
例えば、バルブタイミングを進角側に変更する際には、一方のクラッチを進角側のみ相対回転を許容する片側許容状態とするとともに他方のクラッチを両側許容状態とする。この状態では、上記カムトルクの変動の発生時に進角側への相対回転のみがカムシャフトに生じることとなって進角側へのバルブタイミング変更が行われる。このとき、進角側に設けられた機械的ストッパ（当接規制部材）により上記相対回転が制限されてバルブタイミングがその制御許容範囲内での最進角側に保持されるようになっている。
【０００４】
また、バルブタイミングを遅角側に変更する際には、他方のクラッチを遅角側のみ相対回転を許容する片側許容状態とするとともに上記一方のクラッチを両側許容状態とする。この状態では、上記カムトルクの変動の発生時に遅角側への相対回転のみがカムシャフトに生じることとなって遅角側へのバルブタイミング変更が行われる。このとき、遅角側に設けられた機械的ストッパ（当接規制部材）により上記相対回転が制限されてバルブタイミングがその制御許容範囲内での最遅角側に保持されるようになっている。
【特許文献１】特開平５−１５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、上記機械的ストッパによりそれ以上の相対回転が制限されることで進角側或いは遅角側へのバルブタイミング変更が完遂される。即ち、バルブタイミングの保持が、上記制御許容範囲内における最進角側のタイミングと最遅角側のタイミングとのどちらかでなされるようになっている。従って、上記制御許容範囲内において任意のバルブタイミングに設定することができず、換言すれば機関運転状態に対応した適切なタイミングをもって機関バルブを開閉することができず、この点において改善の余地を残すものとなっていた。
【０００６】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、カムシャフトに生じるカムトルクの変動を利用したバルブタイミング制御装置において、機関運転状態に対応した適切なバルブタイミング制御を行い得るようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
先ず、請求項１に係る発明は、内燃機関の機関バルブを開閉駆動するカムシャフトに生じるカムトルクの変動を利用してバルブタイミングを変更するバルブタイミング制御装置において、前記カムシャフトの相対回転のうち、遅角側の相対回転のみを禁止した状態と前記カムトルクの変動を利用して少なくとも遅角側の相対回転が可能な状態とに切替可能な第１の機構と、前記カムシャフトの相対回転のうち、進角側の相対回転のみを禁止した状態と前記カムトルクの変動を利用して少なくとも進角側の相対回転が可能な状態とに切替可能な第２の機構と、前記各機構についてそれらを前記各状態に各別に制御可能な制御手段とを備えることをその要旨とする。
【０００８】
同構成によれば、例えば、第１の機構を「遅角側の相対回転のみを禁止した状態」となるようにし、且つ、第２の機構を「少なくとも進角側の相対回転が可能な状態」となるように切替制御することにより、カムトルクによってカムシャフトを進角側に相対回転させることができる（以下、この状態を「進角状態」という）。また一方、第１の機構を「少なくとも遅角側の相対回転が可能な状態」となるようにし、且つ、第２の機構を「進角側の相対回転のみを禁止した状態」となるように切替制御することにより、カムトルクによってカムシャフトを遅角側に相対回転させることができる（以下、この状態を「遅角状態」という）。そして、第１の機構を「遅角側の相対回転のみを禁止した状態」となるようにし、且つ、第２の機構を「進角側の相対回転のみを禁止した状態」となるように切替制御することにより、カムシャフトの相対回転を双方向について規制することができる（以下、この状態を「保持状態」という）。
【０００９】
従って、装置が上記進角状態或いは遅角状態にあるとき、適宜の時期をもってこれを上記保持状態に切り替えることにより、カムシャフトの相対回転、換言すればそれにより開閉駆動される機関バルブのバルブタイミングを任意のタイミングに変更保持することができるようになる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１の機構は前記内燃機関のクランクシャフトと前記カムシャフトとの間の動力伝達経路に配設されて前記カムシャフトが遅角側に相対回転するのを禁止するワンウェイクラッチと、前記動力伝達経路に配設されて同経路における動力伝達を断接するフリクションクラッチとを備えるものであり、前記第２の機構は前記内燃機関のクランクシャフトと前記カムシャフトとの間の動力伝達経路に配設されて前記カムシャフトが進角側に相対回転するのを禁止するワンウェイクラッチと、前記動力伝達経路に配設されて同経路における動力伝達を断接するフリクションクラッチとを備えるものであることをその要旨とする。
【００１１】
同構成によれば、第１の機構においては、フリクションクラッチを接続することで、ワンウェイクラッチの作用により上記「遅角側の相対回転のみを禁止した状態」とすることができる。この状態で第２の機構においてフリクションクラッチを遮断すると、同機構を上記「少なくとも進角側の相対回転が可能な状態」とすることができ、上記進角状態が実現されることとなる。
【００１２】
また一方、第１の機構においては、フリクションクラッチを遮断することで上記「少なくとも遅角側の相対回転が可能な状態」とすることができる。この状態で第２の機構においてフリクションクラッチを接続すると、ワンウェイクラッチの作用により同機構を上記「進角側の相対回転のみを禁止した状態」とすることができ、上記遅角状態が実現されることとなる。
【００１３】
そして、第１及び第２双方の機構において各フリクションクラッチを接続することで、第１の機構を上記「遅角側の相対回転のみを禁止した状態」とし、且つ、第２の機構を上記「進角側の相対回転のみを禁止した状態」とすることができるようになり、上記保持状態が実現されることとなる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第１の機構のフリクションクラッチは前記カムシャフトと一体回転する回転板と同回転板の板面に対して接離可能な摩擦部材とを有し、第２の機構のフリクションクラッチは前記回転板と前記回転板の反対側の板面に対して接離可能な摩擦部材とを有して構成されることをその要旨とする。
【００１５】
同構成によれば、第１及び第２双方の機構においてフリクションクラッチの構成部材である回転板が共用されるため、装置の小型化が図られるようになる。
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記第１及び第２の各機構において前記ワンウェイクラッチと前記フリクションクラッチとは一体的に構成されることをその要旨とする。
【００１６】
同構成によれば、更なる装置の小型化が図られるようになる。
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記第１及び第２の機構の各ワンウェイクラッチはそれらの重心が前記カムシャフトの回転軸線と同軸線上に位置するように配設されることをその要旨とする。また、請求項６に記載の発明は、請求項２〜５のいずれか一項に記載の発明において、前記第１及び第２の機構の各フリクションクラッチはそれらの重心が前記カムシャフトの回転軸線と同軸線上に位置するように配設されることをその要旨とする。
【００１７】
これらの構成によれば、上記回転軸線に対する上記重心の偏心に起因して生じるカムシャフトの振れ回りを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図１は上述した発明が適用された内燃機関の機関バルブ（本実施形態では吸気バルブ）１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄにおける動弁機構及びバルブタイミング制御装置１２を示す正面図である。なお、排気バルブにもバルブタイミング制御装置１２と同じ機構が適用されているが、機構的には実質的に同じであるので、吸気バルブ側の構成を代表として説明する。
【００１９】
本内燃機関は、四気筒四バルブエンジンであり、カムシャフト１３には各気筒毎に二つのカム１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが設けられている。各カム１４ａ〜１４ｄは、カムシャフト１３が回転することによりカムノーズ部分にて、ローラロッカーアーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを介して機関バルブ１１ａ〜１１ｄを押し下げることにより開弁させる。この時、バルブスプリング１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの付勢力に抗してカムシャフト１３が回転するため、当該カムシャフト１３はバルブスプリング１６ａ〜１６ｄにより回転方向とは逆方向の駆動力を受けることになる。
【００２０】
また、カム１４ａ〜１４ｄによる機関バルブ１１ａ〜１１ｄの押下量（バルブリフト量）が最大に至った後は、バルブスプリング１６ａ〜１６ｄの付勢力により機関バルブ１１ａ〜１１ｄがローラロッカーアーム１５ａ〜１５ｄと共に押し上げられることにより閉弁される。この時、カムシャフト１３はバルブスプリング１６ａ〜１６ｄにより回転方向の駆動力を受けることになる。
【００２１】
なお、同図では、機関バルブ１１ａ〜１１ｄの開閉状態を示すためにバルブシート１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを各機関バルブ１１ａ〜１１ｄに対応してリング形状で示している。また、バルブスプリング１６ａ〜１６ｄについては中間の一部のみを示している。
【００２２】
カムシャフト１３の回転駆動力は、バルブタイミング制御装置１２を介して内燃機関のクランクシャフトＣ側から得られる。ここで、バルブタイミング制御装置１２について説明する。図２に示されるように、バルブタイミング制御装置１２は、クランクシャフトＣとチェーンを介して駆動連結されるスプロケット２０の形成された略円筒状の第１ロータ２１と、カムシャフト１３の前端（図面左端）にボルト固定された第２ロータ２２とを有している。クランクシャフトＣと同期回転する第１ロータ２１を介して同クランクシャフトＣの回転トルクが第２ロータ２２に伝達されることでカムシャフト１３が回転され機関バルブ１１ａ〜１１ｄが開閉駆動される。バルブタイミング制御装置１２においては、第１ロータ２１に対する第２ロータ２２の相対回転位相の調節を通じて機関バルブ１１ａ〜１１ｄのバルブタイミングを制御するようにしている。
【００２３】
第１ロータ２１は、第２ロータ２２の中間部に一体形成された略円環状のフランジ２３の外周面２４上において摺動回転可能に支持されている。この回転支持により第１ロータ２１は第２ロータ２２即ちカムシャフト１３の回転中心軸線Ｌ周りにおいてこれと相対回転可能となっている。第１ロータ２１は、フランジ２３の外周面２４上に形成された凸環２５によりその前後方向への移動が規制されている。
【００２４】
第１ロータ２１の内周面２６と第２ロータ２２の外周面２７との間には、第１ワンウェイクラッチ３０ａ、第２ワンウェイクラッチ３０ｂ、及び第１スライドロータ３１ａ、第２スライドロータ３１ｂが配設されている。第１ワンウェイクラッチ３０ａ及び第１スライドロータ３１ａはフランジ２３よりも前方側に、第２ワンウェイクラッチ３０ｂ及び第２スライドロータ３１ｂはフランジ２３よりも後方側に配置されている。各スライドロータ３１ａ，３１ｂは第２ロータ２２の外周面２７上において摺動回転可能かつ前後方向にスライド移動可能に支持されている。この支持により各スライドロータ３１ａ，３１ｂはカムシャフト１３の回転中心軸線Ｌ周りにおいてこれと相対回転可能となっているとともに、同回転中心軸線Ｌ方向にスライド移動可能となっている。
【００２５】
なお、これら各ワンウェイクラッチ３０ａ，３０ｂ、各スライドロータ３１ａ，３１ｂ、及びフランジ２３は、それらの重心がカムシャフト１３の回転中心軸線Ｌと同軸線上に位置するように配設されている。これにより、上記回転中心軸線Ｌに対する上記重心の偏心に起因して生じるカムシャフト１３の振れ回りが抑制されるようになっている。
【００２６】
各ワンウェイクラッチ３０ａ，３０ｂは、各対応するアウタレース３２ａ，３２ｂ、及びインナレース３３ａ，３３ｂを備えている。各アウタレース３２ａ，３２ｂはそれぞれ第１ロータ２１の内周面２６に固定され、第１ロータ２１と一体回転可能となっている。他方、各インナレース３３ａ，３３ｂは、各対応するスライドロータ３１ａ，３１ｂの外周面上においてこれと一体回転可能かつ前後方向にスライド移動可能にスプライン連結されている。
【００２７】
各ワンウェイクラッチ３０ａ，３０ｂは、それぞれアウタレース３２ａ，３２ｂに対するインナレース３３ａ，３３ｂの相対回転が許容される方向が逆となるように構成されている。即ち、第１ワンウェイクラッチ３０ａにおいて許容されるインナレース３３ａの上記相対回転の方向が例えば時計回転方向である場合には、第２ワンウェイクラッチ３０ｂにおいて許容されるインナレース３３ｂの上記相対回転の方向は反時計回転方向となる。
【００２８】
各ワンウェイクラッチ３０ａ，３０ｂにおいては、上記許容される相対回転方向と反対の方向へのインナレース３３ａ，３３ｂの上記相対回転が禁止される。従って、各ワンウェイクラッチ３０ａ，３０ｂにおいて各インナレース３３ａ，３３ｂに上記相対回転の禁止される方向への相対回転力が作用するときには、第１ロータ２１と各スライドロータ３１ａ，３１ｂとの間でのトルク伝達が行われることとなる。即ち、こうしたワンウェイクラッチ３０ａ，３０ｂの作用により、第１スライドロータ３１ａと第２スライドロータ３１ｂとにおいては、第１ロータ２１との間でトルク伝達の可能な回転方向が逆になっている。
【００２９】
各スライドロータ３１ａ，３１ｂは、フランジ２３との当接に伴う摩擦力によって同フランジ２３との間でトルク伝達を行うようになっている。そしてこのトルク伝達は、上述したスライド移動によってこれらスライドロータ３１ａ，３１ｂがフランジ２３から離間されることで遮断即ち禁止される。
【００３０】
即ち、第１ワンウェイクラッチ３０ａ及び第１スライドロータ３１ａを介した第１ロータ２１と第２ロータ２２との間でのトルク伝達は、第１スライドロータ３１ａの後面であるテーパ面３４ａとフランジ２３の前面２３ａとの当接により可能となる。他方、第２ワンウェイクラッチ３０ｂ及び第２スライドロータ３１ｂを介した第１ロータ２１と第２ロータ２２との間でのトルク伝達は、第２スライドロータ３１ｂの前面であるテーパ面３４ｂとフランジ２３の後面２３ｂとの当接により可能となる。
【００３１】
第１スライドロータ３１ａの前側、及び第２スライドロータ３１ｂの後側には、これらスライドロータ３１ａ，３１ｂをフランジ２３に押し付けるための押圧ばね３５ａ，３５ｂが各対応して配設されている。押圧ばね３５ａは、第１スライドロータ３１ａのテーパ面３４ａをフランジ２３の前面２３ａに押し付けるためのものであり、第１ロータ２１の前端に固定された蓋板２８ａの後面に対しスラスト軸受２９ａを介して当接されている。また、押圧ばね３５ｂは、第２スライドロータ３１ｂのテーパ面３４ｂをフランジ２３の後面２３ｂに押し付けるためのものであり、第１ロータ２１の後端に固定された蓋板２８ｂの前面に対しスラスト軸受２９ｂを介して当接されている。
【００３２】
また、バルブタイミング制御装置１２は、各スライドロータ３１ａ，３１ｂとフランジ２３とのトルク伝達を禁止すべくこれらを離間させるための電磁吸引力を発生可能な第１電磁コイル４０ａ、及び第２電磁コイル４０ｂを備えている。第１電磁コイル４０ａは、内燃機関の前側に配設されたチェーンカバー１８の内壁面に固定されており、第１スライドロータ３１ａをフランジ２３の前面２３ａから離間させるための電磁吸引力をＥＣＵ（電子制御装置）４１からの駆動信号に基づき発生する。また、第２電磁コイル４０ｂは、内燃機関のシリンダヘッドに形成されたカムシャフト軸受１９の前面に固定され、第２スライドロータ３１ｂをフランジ２３の後面２３ｂから離間させるための電磁吸引力をＥＣＵ４１からの駆動信号に基づき発生する。
【００３３】
なお、本実施形態では、第１ワンウェイクラッチ３０ａが、クランクシャフトＣに対してカムシャフト１３が遅角側に相対回転するのを禁止するものとして構成されている。他方、第２ワンウェイクラッチ３０ｂは、クランクシャフトＣに対してカムシャフト１３が進角側に相対回転するのを禁止するものとして構成されている。
【００３４】
従って、本実施形態では、両スライドロータ３１ａ，３１ｂの双方がフランジ２３と当接した状態（図２の状態）では、両ワンウェイクラッチ３０ａ，３０ｂの一方が許容する相対回転を他方が禁止することになるため、クランクシャフトＣに対するカムシャフト１３の相対回転がいずれの方向についても禁止されることとなる。その結果、カムシャフト１３がクランクシャフトＣと同期回転され得るようになって、バルブタイミングの保持が可能な状態（バルブタイミング保持状態）となる。この状態は、ＥＣＵ４１からの駆動信号（ＯＮ信号）がどちらの電磁コイル４０ａ，４０ｂに対しても出力されていないことを以て実現される。
【００３５】
また、図３（ａ）に示されるようにフランジ２３と第１スライドロータ３１ａとが当接し且つフランジ２３と第２スライドロータ３１ｂとが離間した状態では、第２ワンウェイクラッチ３０ｂによる上記相対回転の禁止が解除されてカムシャフト１３は上記進角側方向への相対回転のみ許可されることとなる。即ち、バルブタイミングの変更が進角側のみ可能な状態（進角状態）となる。この状態は、ＥＣＵ４１からの駆動信号（ＯＮ信号）が第２電磁コイル４０ｂにのみ出力されることを以て実現される。
【００３６】
他方、図３（ｂ）に示されるようにフランジ２３と第２スライドロータ３１ｂとが当接し且つフランジ２３と第１スライドロータ３１ａとが離間した状態では、第１ワンウェイクラッチ３０ａによる上記相対回転の禁止が解除されてカムシャフト１３は上記遅角側方向への相対回転のみ許可されることとなる。即ち、バルブタイミングの変更が遅角側のみ可能な状態（遅角状態）となる。この状態は、ＥＣＵ４１からの駆動信号（ＯＮ信号）が第１電磁コイル４０ａにのみ出力されることを以て実現される。
【００３７】
上述した構成においては、請求項との関係に関し、フランジ２３、及び第１スライドロータ３１ａが、クランクシャフトＣとカムシャフト１３との間の動力伝達経路のうち第１ワンウェイクラッチ３０ａの配設される経路に配設されて同経路における動力伝達を断接するフリクションクラッチを構成する。そしてこれら第１ワンウェイクラッチ３０ａ及びフリクションクラッチは、「第１の機構」を構成する。また、フランジ２３、及び第２スライドロータ３１ｂは、クランクシャフトＣとカムシャフト１３との間の動力伝達経路のうち第２ワンウェイクラッチ３０ｂの配設される経路に配設されて同経路における動力伝達を断接するフリクションクラッチを構成する。そしてこれら第２ワンウェイクラッチ３０ｂ及びフリクションクラッチは、「第２の機構」を構成する。
【００３８】
なお、フランジ２３はカムシャフト１３と一体回転する回転板に相当し、第１スライドロータ３１ａは第１の機構のフリクションクラッチにおける摩擦部材に、第２スライドロータ３１ｂは第２の機構のフリクションクラッチにおける摩擦部材に相当する。更には、フランジ２３の前面２３ａは第１スライドロータ３１ａの接離される板面、後面２３ｂは第２スライドロータ３１ｂの接離される、上記板面と反対側の板面に相当する。
【００３９】
また、「制御手段」に関しては、各電磁コイル４０ａ，４０ｂ及びＥＣＵ４１がこれを構成する。
ところで、カムシャフト１３の回転時には、バルブスプリング１６ａ〜１６ｄの付勢力、気筒内圧力及び摩擦力などの関係により、カムシャフト１３にトルク変動（以下、これをカムトルク変動と称する）が生じる。即ち図４のタイムチャートに示されるように、正のカムトルク（例えば期間Ｐのカムトルク）と負のカムトルク（例えば期間Ｍのカムトルク）とが交互に周期的に発生する。なお、同図においてはクランクシャフトＣが略一定の回転速度で回転されている状態が示されている。
【００４０】
これらカムトルクは、機関バルブ１１ａ〜１１ｄを介してバルブスプリング１６ａ〜１６ｄの付勢力がカムシャフト１３に伝達されることが主因となって生じるものである。上記正のカムトルクは、例えば、クランクシャフトＣによるカムシャフト１３の回転駆動時にその抵抗となる方向に作用するものであり、上記負のカムトルクは、その回転駆動を順方向にアシストするように作用するものである。
【００４１】
従って、このカムトルク変動が生じたときには、当該バルブタイミング制御装置１２が上記遅角状態にあれば、上記正のカムトルクのみがバルブタイミングの変更に有効に作用して同バルブタイミングが遅角側に変更される。逆に、上記進角状態にあるときには、上記負のカムトルクのみがバルブタイミングの変更に有効に作用して同バルブタイミングが進角側に変更される。
【００４２】
このように、本実施形態では、ＥＣＵ４１によってその駆動信号（ＯＮ信号）の出力先となる電磁コイル４０ａ，４０ｂが選択されることにより、進角側及び遅角側双方へのバルブタイミング変更、及びその保持が可能となっている。ＥＣＵ４１は、カム角センサ４２により検出されるカム角情報と、クランク角センサ４３により検出される機関回転速度情報とに基づき実カム角θｃを定期的に把握し、これを目標カム角θｔに一致させるべくバルブタイミングを制御する。なお、目標カム角θｔは機関運転状態に基づき算出される。
【００４３】
ＥＣＵ４１は、実カム角θｃと目標カム角θｔとが一致していないときに、これを「バルブタイミングの変更要求有り」と判断し、電磁コイル４０ａ，４０ｂのいずれかに対して駆動信号（ＯＮ信号）を出力する。逆に、実カム角θｃと目標カム角θｔとが一致しているときにはこれを「バルブタイミングの変更要求無し」と判断し、いずれの電磁コイル４０ａ，４０ｂに対しても駆動信号（ＯＮ信号）を出力しない。
【００４４】
例えば、同図のタイミングチャートの期間（ｔ０〜ｔ３）に示されるように、実カム角θｃよりも目標カム角θｔが小さい即ち遅角側にあるとき、ＥＣＵ４１は第１電磁コイル４０ａに駆動信号（ＯＮ信号）を出力する。これにより、バルブタイミング制御装置１２においてバルブタイミング変更が遅角方向のみ許容される。この状態においては、負のカムトルク時（ｔ１〜ｔ２）には実カム角θｃが変化しないものの、正のカムトルク時（ｔ０〜ｔ１，ｔ２〜ｔ３）には実カム角θｃが小さくなって目標カム角θｔに近づくことになる。即ちバルブタイミングは遅角側に変更されることになる。
【００４５】
また、同タイミングチャートの期間（ｔ４〜ｔ７）に示されるように、実カム角θｃよりも目標カム角θｔが大きい即ち進角側にあるとき、ＥＣＵ４１は第２電磁コイル４０ｂに駆動信号（ＯＮ信号）を出力する。これにより、バルブタイミング制御装置１２においてバルブタイミング変更が進角方向のみ許容される。この状態においては、正のカムトルク時（ｔ５〜ｔ６）には実カム角θｃが変化しないものの、負のカムトルク時（ｔ４〜ｔ５，ｔ６〜ｔ７）には実カム角θｃが大きくなって目標カム角θｔに近づくことになる。即ちバルブタイミングは進角側に変更されることになる。
【００４６】
また、実カム角θｃと目標カム角θｔとが一致しているとき（図４：ｔ０前、ｔ３〜ｔ４、ｔ７以降）には、ＥＣＵ４１は両電磁コイル４０ａ，４０ｂのいずれにも駆動信号（ＯＮ信号）を出力しない。これにより、バルブタイミング制御装置１２においてバルブタイミングが保持される。
【００４７】
上述したように、本実施形態では、各電磁コイル４０ａ，４０ｂへの駆動信号につきこれをＯＮ又はＯＦＦとすることで、バルブタイミングを当該バルブタイミング制御装置１２における制御許容範囲内において任意のものに変更できるとともに、こうした任意のバルブタイミングを保持することができるようになる。その結果、機関運転状態に対応した適切なバルブタイミング制御が実現可能となる。
【００４８】
また、本実施形態のバルブタイミング制御装置１２は上記制御許容範囲での最進角側バルブタイミングや最遅角側バルブタイミングを規定する機械的なストッパ（当接規制部材）を必要としない。そのため、例えば、カムシャフト１３に固定したベーンを油圧駆動によりクランクシャフトＣに対し相対回転させることでバルブタイミングを変更する態様等、上記機械的なストッパを有する態様と比較して、上記制御許容範囲を拡大することが容易となる。
【００４９】
また、フランジ２３とスライドロータ３１ａ，３１ｂとが摩擦当接を通じて接続されるため、これら両者間の相対回転位相を無段階に変更できるようになる。仮に、凹凸係合を通じてこれら両者間でのトルク伝達がなされるように構成した場合には、これら両者間の相対回転位相の変更量がその凹凸形状に応じた段階的なものになる、即ち上記相対回転位相を段階的にしか変更できなくなる。その点、本実施形態では、例えば、バルブタイミングを保持するとき、フランジ２３とスライドロータ３１ａ，３１ｂとを離間した状態から当接させる際に、これら両者間の相対回転位相が上述のような段階的なものに拘束されなくなる。これにより、より高精度なバルブタイミングの保持が可能となり、ひいては、より機関運転状態に対応した適切なバルブタイミング制御が可能となる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、電磁コイル４０ａ，４０ｂへの給電電圧（デューティ制御の場合はデューティ比）の変更を通じて電磁吸引力の大きさを調節する等により摩擦力の調節を行うことで、フランジ２３とスライドロータ３１ａ，３１ｂとの間でのトルク伝達効率を変更することができるようになる。この摩擦力の調節に基づくトルク伝達効率の変更においては、これを無段階に変化させることが可能となるため、バルブタイミングの変更速度（時間あたり変化量）を自在に調節することができるようになる。
【００５１】
ところで、例えば上述のような、ベーンを油圧駆動するといった、内燃機関の出力を利用して昇圧される油圧によってバルブタイミングの制御を図る態様では、油圧の確保が困難であったり油粘度が低いといった問題から同内燃機関の始動時や冷間時には同制御に関しての制御性が不充分となる懸念がある。本実施形態ような、カムトルクの変動を利用したバルブタイミング制御装置においては、上記油圧を利用した態様に比べてこうした始動時や冷間時の制御性の問題を解消し易いものとなっている。しかし、仮に、各スライドロータ３１ａ，３１ｂを油圧により移動させるようにした場合には、やはり制御性について同様の懸念を残すこととなる。その点、本実施形態では、電磁コイル４０ａ，４０ｂを利用して、即ち電力により上記フリクションクラッチを駆動するようにしたため、内燃機関の始動時や冷間時においてバルブタイミングの制御性を高めることができる。
【００５２】
以下、本実施形態により得られる効果のうち特に請求項に対応するものを列記する。
（１）本実施形態では、上記第１の機構におけるフリクションクラッチを接続し、且つ上記第２の機構におけるフリクションクラッチを遮断すると、上記進角状態が実現されることとなる。また一方、第１の機構におけるフリクションクラッチを遮断し、且つ第２の機構におけるフリクションクラッチを接続すると、上記遅角状態が実現されることとなる。そして、第１及び第２双方の機構において各フリクションクラッチを接続することで、上記バルブタイミング保持状態が実現されることとなる。
【００５３】
従って、バルブタイミング制御装置１２が上記進角状態或いは遅角状態にあるとき、適宜の時期をもってこれを上記バルブタイミング保持状態に切り替えることにより、機関バルブ１１ａ〜１１ｄのバルブタイミングを任意のタイミングに変更保持することができるようになる。
【００５４】
（２）本実施形態では、第１及び第２双方の機構においてフリクションクラッチの構成部材であるフランジ２３が共用されるため、バルブタイミング制御装置１２の小型化が図られるようになる。
【００５５】
（３）第１及び第２の各機構においては、各ワンウェイクラッチ３０ａ，３０ｂを構成する各インナレースが各対応するスライドロータ３１ａ，３１ｂとスプライン連結される等、各ワンウェイクラッチ３０ａ，３０ｂと、これらに各対応するフリクションクラッチとが一体的に構成されている。そのため、更なるバルブタイミング制御装置１２の小型化が図られるようになる。
【００５６】
（４）本実施形態では、第１及び第２の機構における各フリクションクラッチ、及び各ワンウェイクラッチ３０ａ，３０ｂに関し、それらの重心がカムシャフト１３の回転中心軸線Ｌと同軸線上に位置するように配設されている。これにより、回転中心軸線Ｌに対する上記重心の偏心に起因して生じるカムシャフト１３の振れ回りが抑制されるようになる。
【００５７】
なお、実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば、以下の様態としてもよい。
・上記各フリクションクラッチを駆動するアクチェータとしては、電磁コイル４０ａ，４０ｂに限らず、電動モータを用いるようにしてもよい。また、こうした電気駆動型のアクチェータに限らず、例えば、油圧駆動型のアクチェータ等を用いるようにしてもよい。
【００５８】
・例えば、フランジ２３とスライドロータ３１ａ，３１ｂとの当接面（前面２３ａ、後面２３ｂ、テーパ面３４ａ，３４ｂ）に凹凸形状部を形成し、これらによる凹凸係合を通じて上記両者間でのトルク伝達を行うようにしてもよい。
【００５９】
・各ワンウェイクラッチ３０ａ，３０ｂや各フリクションクラッチの重心がカムシャフト１３の回転中心軸線Ｌに対して偏心する位置にあってもよい。
・各ワンウェイクラッチ３０ａ，３０ｂと、これらに各対応するフリクションクラッチとは、これら両者が離間して設けられる等、必ずしも一体的に構成されるものでなくともよい。
【００６０】
・上記実施形態では、上記第１の機構と第２の機構とで、各フリクションクラッチの構成部材としてフランジ２３を共用したが、これに代えて、例えば上記各機構専用のフランジ（回転板）２３を格別に設けるようにしてもよい。
【００６１】
・上記実施形態において第１及び第２の各機構のフリクションクラッチは、カムシャフト１３に関し「進角側及び遅角側双方への相対回転を許容する状態」と「相対回転を進角側及び遅角側双方につき禁止する状態（以下これを両側禁止状態という）」とを切り替えるものであった。が、例えば、こうしたフリクションクラッチに代えて、第１の機構においては「遅角側への相対回転のみ許容する状態」と上記両側禁止状態とを切替可能なクラッチを、第２の機構においては「進角側への相対回転のみ許容する状態」と上記両側禁止状態とを切替可能なクラッチを採用するようにしてもよい。
【００６２】
・本発明のバルブタイミング制御装置を、吸気バルブについてのみ適用するようにしてもよく、排気バルブについてのみ適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】一実施形態の動弁機構及びバルブタイミング制御装置を示す正面図。
【図２】バルブタイミング制御装置を示す拡大断面図。
【図３】（ａ），（ｂ）はバルブタイミング制御装置の動作を説明する図。
【図４】カムトルクに基づくバルブタイミング制御の一例を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【００６４】
１１ａ〜１１ｄ…機関バルブ、１２…バルブタイミング制御装置、１３…カムシャフト、１４ａ〜１４ｄ…カム、２３…フランジ、２３ａ…前面、２３ｂ…後面、３０ａ…第１ワンウェイクラッチ、３０ｂ…第２ワンウェイクラッチ、３１ａ…第１スライドロータ、３１ｂ…第２スライドロータ、３４ａ，３４ｂ…テーパ面、４０ａ…第１電磁コイル、４０ｂ…第２電磁コイル、４１…ＥＣＵ（電子制御装置）、Ｃ…クランクシャフト、Ｌ…回転中心軸線。
【図１】
2005325787.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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