(57)【要約】【課題】  駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回動を拘束手段が拘束可能な所定角度位置において拘束手段を構成する部材の摩耗を防止するバルブタイミング調整装置を提供する。【解決手段】  ストッパピストン３２が嵌合リング３６に嵌合する最進角位置が目標位相であり、かつ目標位相と実位相との偏差が小さい場合、各遅角油圧室および各進角油圧室に作動油を供給するとともに、第１圧力室４０および第２圧力室４２にも作動油を供給する。したがって、ストッパピストン３２は嵌合リング３６側に突出しない。ベーンロータ１６が目標位相に到達すると、各遅角油圧室および第１圧力室４０から作動油を排出するように制御する。作動油圧が所定圧以下の場合、ストッパピストン３２が第２圧力室４２から受ける力は小さいので、ストッパピストン３２は嵌合リング３６に嵌合する。【選択図】      図１
2005146911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の駆動軸から吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置において、
前記駆動軸とともに回転する駆動側回転部材と、
前記従動軸とともに回転する従動側回転部材であって、前記駆動側回転部材および前記従動側回転部材の一方に形成した収容室に他方の回転部材のベーンが収容され、前記ベーンにより前記収容室を仕切って形成された遅角室および進角室の作動流体圧力により前記駆動側回転部材に対し遅角側および進角側に相対回動駆動される従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材または前記従動側回転部材の一方に設けられている嵌合穴、前記駆動側回転部材または前記従動側回転部材の他方に収容され前記駆動側回転部材に対し前記従動側回転部材が所定角度位置にあるとき前記嵌合穴に嵌合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動を拘束する嵌合部材、前記嵌合穴に嵌合する方向に前記嵌合部材を付勢する拘束付勢手段、ならびに前記遅角室と連通する第１圧力室および前記進角室と連通する第２圧力室の少なくとも一方を有し前記嵌合穴との嵌合状態を解除する方向に前記嵌合部材に作動流体圧力を加える解除室を有する拘束手段と、
電磁駆動部、および前記電磁駆動部の駆動力により位置が変位する弁部材を有し、前記弁部材の変位により、前記遅角室、前記進角室および前記解除室への作動流体の供給、ならびに前記遅角室、前記進角室および前記解除室からの作動流体の排出を切り換える切換弁と、
前記電磁駆動部に供給する駆動電流を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記電磁駆動部に供給する駆動電流をデューティ制御することにより、前記駆動側回転部材に対し前記従動側回転部材が目標位相として前記所定角度位置に到達するとき、前記遅角室、前記進角室および前記解除室に作動流体を供給する位相制御を行うことを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【請求項２】
内燃機関の駆動軸から吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置において、
前記駆動軸とともに回転する駆動側回転部材と、
前記従動軸とともに回転する従動側回転部材であって、前記駆動側回転部材および前記従動側回転部材の一方に形成した収容室に他方の回転部材のベーンが収容され、前記ベーンにより前記収容室を仕切って形成された遅角室および進角室の作動流体圧力により前記駆動側回転部材に対し遅角側および進角側に相対回動駆動される従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材または前記従動側回転部材の一方に設けられている嵌合穴、前記駆動側回転部材または前記従動側回転部材の他方に収容され前記駆動側回転部材に対し前記従動側回転部材が所定角度位置にあるとき前記嵌合穴に嵌合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動を拘束する嵌合部材、前記嵌合穴に嵌合する方向に前記嵌合部材を付勢する拘束付勢手段、ならびに前記遅角室と連通する第１圧力室および前記進角室と連通する第２圧力室の少なくとも一方を有し前記嵌合穴との嵌合状態を解除する方向に前記嵌合部材に作動流体圧力を加える解除室を有する拘束手段と、
電磁駆動部、および前記電磁駆動部の駆動力により位置が変位する弁部材を有し、前記弁部材の変位により、前記遅角室、前記進角室および前記解除室への作動流体の供給、ならびに前記遅角室、前記進角室および前記解除室からの作動流体の排出を切り換える切換弁と、
前記電磁駆動部に供給する駆動電流を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記電磁駆動部に供給する駆動電流をデューティ制御することにより、前記駆動側回転部材に対し前記従動側回転部材が前記所定角度位置から目標位相に相対回動するとき、前記遅角室、前記進角室および前記解除室に作動流体を供給してから、目標位相に前記従動側回転部材を駆動するために前記遅角室または前記進角室の一方に作動流体を供給するとともに前記遅角室または前記進角室の他方から作動流体を排出する位相制御を行うことを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【請求項３】
内燃機関の駆動軸から吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置において、
前記駆動軸とともに回転する駆動側回転部材と、
前記従動軸とともに回転する従動側回転部材であって、前記駆動側回転部材および前記従動側回転部材の一方に形成した収容室に他方の回転部材のベーンが収容され、前記ベーンにより前記収容室を仕切って形成された遅角室および進角室の作動流体圧力により前記駆動側回転部材に対し遅角側および進角側に相対回動駆動される従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材または前記従動側回転部材の一方に設けられている嵌合穴、前記駆動側回転部材または前記従動側回転部材の他方に収容され前記駆動側回転部材に対し前記従動側回転部材が所定角度位置にあるとき前記嵌合穴に嵌合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動を拘束する嵌合部材、前記嵌合穴に嵌合する方向に前記嵌合部材を付勢する拘束付勢手段、ならびに前記遅角室と連通する第１圧力室および前記進角室と連通する第２圧力室の少なくとも一方を有し前記嵌合穴との嵌合状態を解除する方向に前記嵌合部材に作動流体圧力を加える解除室を有する拘束手段と、
電磁駆動部、および前記電磁駆動部の駆動力により位置が変位する弁部材を有し、前記弁部材の変位により、前記遅角室、前記進角室および前記解除室への作動流体の供給、ならびに前記遅角室、前記進角室および前記解除室からの作動流体の排出を切り換える切換弁と、
前記電磁駆動部に供給する駆動電流を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記電磁駆動部に供給する駆動電流をデューティ制御することにより、前記駆動側回転部材に対し前記従動側回転部材が目標位相として前記所定角度位置に到達するとき、前記遅角室、前記進角室および前記解除室に作動流体を供給し、前記駆動側回転部材に対し前記従動側回転部材が前記所定角度位置から目標位相に相対回動するとき、前記遅角室、前記進角室および前記解除室に作動流体を供給してから目標位相に前記従動側回転部材を駆動するために前記遅角室または前記進角室の一方に作動流体を供給するとともに前記遅角室または前記進角室の他方から作動流体を排出する位相制御を行うことを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記電磁駆動部に供給する駆動電流をデューティ制御することにより、前記駆動側回転部材に対し前記従動側回転体が目標位相として前記所定角度位置に到達すると、前記遅角室または前記進角室の一方から作動油を排出することにより、前記嵌合部材が前記嵌合穴から抜け出る方向に前記解除室から受ける力を低下することを特徴とする請求項１または３記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項５】
前記解除室は前記第１圧力室および前記第２圧力室を有し、前記制御手段は、作動流体圧力が所定圧以下のとき前記位相制御を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）の吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミング（以下、「開閉タイミング」をバルブタイミングという）を変更するためのバルブタイミング調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンのクランクシャフトと同期回転するタイミングプーリやチェーンスプロケット等を介してカムシャフトを駆動し、タイミングプーリやチェーンスプロケットとカムシャフトとの相対回動による位相差により吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方のバルブタイミングを油圧制御するバルブタイミング調整装置としてたとえばベーン式のものが知られている。このような作動流体として作動油を用いたベーン式のバルブタイミング調整装置では、例えばベーンロータに収容したストッパピストンをハウジング部材に形成した嵌合穴に所定角度位置で嵌合させることによりハウジング部材に対するベーンロータの相対回動を拘束するものが公知である（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ストッパピストンは、遅角側にベーンロータを駆動する遅角油圧、ならびに進角側にベーンロータを駆動する進角油圧の少なくともいずれか一方の油圧から嵌合穴との嵌合状態を解除する方向に力を受ける。特許文献１には、遅角油圧および進角油圧の両方がストッパピストンに加わる構成が開示されている。
特許文献１では、遅角側または進角側に位相制御の方向を切り換えるときに、遅角油圧および進角油圧の両方をベーンロータに加え、その後一方側の油圧を低下させて遅角側または進角側に位相制御している。これにより、位相制御の方向を切り換えるときに嵌合穴との嵌合状態を解除する方向にストッパピストンが受ける遅角油圧および進角油圧の両油圧が低下することを防止し、嵌合穴と嵌合する方向にストッパピストンが押し付けられることを防止している。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２１７６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１のようにストッパピストンが嵌合穴に嵌合することにより、ハウジング部材に対してベーンロータが相対回動することを防止するバルブタイミング調整装置において、目標位相としてストッパピストンが嵌合穴に嵌合する所定角度位置にベーンロータが到達するとき、ならびに所定角度位置から目標位相にベーンロータが相対回動する作動について、図８に基づいて説明する。
【０００６】
図８において、ストッパピストン３１０は所定角度位置において嵌合穴３０３を有する嵌合リング３０２に嵌合する。またストッパピストン３１０は、油圧室３２０および油圧室３２２にそれぞれ導入される遅角油圧または進角油圧により、嵌合穴３０３から抜け出る。図８の（Ａ）に示すようにハウジング部材３００に対してベーンロータ３０４を目標位相として所定角度位置に駆動する位相制御において、ベーンロータ３０４に遅角油圧または進角油圧だけを加えて所定角度位置に駆動する場合、嵌合リング３０２から抜け出る方向にストッパピストン３１０が受ける作動油圧は油圧室３２０または油圧室３２２の一方の油圧だけである。したがって、例えば作動油の油温が高く作動油の粘性が低下することにより作動油圧が低下している場合、ベーンロータ３０４が所定角度位置に近づくとストッパピストン３１０はスプリング３１２の付勢力により嵌合リング３０２側に突出した状態になる。
【０００７】
ここで、カムシャフトは吸気弁または排気弁を開閉駆動するときにクランクシャフトに対して遅角側および進角側に変動する変動トルクを受ける。したがって、図８の（Ａ）に示す状態でベーンロータ３０４がカムシャフトから変動トルクを受けベーンロータ３０４が遅角側または進角側に相対回動すると、図８の（Ｂ）に示すようにストッパピストン３１０は嵌合リング３０２の内壁に衝突する。ストッパピストン３１０が嵌合穴３０３に衝突すると、ストッパピストン３１０および嵌合リング３０２が摩耗する。次にベーンロータ３０４が所定角度位置側に変動トルクを受けると、図８の（Ｃ）に示すようにストッパピストン３１０は嵌合リング３０２に嵌合する。
【０００８】
また、所定角度位置から目標位相にベーンロータ３０４を位相制御するとき、ベーンロータ３０４に遅角油圧または進角油圧を加えると、ストッパピストン３１０は嵌合リング３０２から抜け出る方向に油圧室３２０または油圧室３２２の一方の油圧を受ける。所定角度位置でストッパピストン３１０が嵌合リング３０２に嵌合している場合、ストッパピストン３１０が嵌合リング３０２から抜け出るよりも早くベーンロータ３０４が目標位相に向けて相対回動することがある。すると、図８の（Ｂ）に示すように、ストッパピストン３１０が嵌合リング３０２の内壁に衝突するので、ストッパピストン３１０および嵌合リング３０２は摩耗する。
【０００９】
エンジン始動時に所定角度位置から目標位相にベーンロータ３０４を位相制御することは、特許文献１では位相制御の方向の切り換えではないと特許文献１の図７から判断できる。その結果、特許文献１においても、遅角油圧または進角油圧の一方の油圧でベーンロータ３０４を所定角度位置から目標位相に駆動するので、ストッパピストン３１０が嵌合リング３０２の内壁に衝突する恐れがある。
【００１０】
また、図８において、油圧室３２２を設けず、油圧室３２０の遅角油圧または進角油圧だけで嵌合リング３０２からストッパピストン３１０を抜け出させる構成のバルブタイミング調整装置も知られている。例えば最進角位置でストッパピストン３１０が嵌合リング３０２に嵌合可能な構成の場合、最進角位置から遅角側にベーンロータ３０４が相対回動するときに嵌合リング３０２からストッパピストン３１０を抜くために、油圧室３２０には遅角油圧が加わる。このような構成では、ベーンロータ３０４に進角油圧だけを加えて最進角位置に駆動すると、ストッパピストン３１０は油圧室３２０から遅角油圧を受けないので、ベーンロータ３０４が最進角位置に近づくと、ストッパピストン３１０は嵌合リング３０２側に突出する。その結果、ベーンロータ３０４が受ける変動トルクにより、ストッパピストン３１０が嵌合リング３０２の内壁に衝突することがある。
【００１１】
また、最進角位置でストッパピストン３１０が嵌合リング３０２に嵌合した状態から、遅角側にベーンロータ３０４を位相制御するとき、ベーンロータ３０４に遅角油圧を加えると、ストッパピストン３１０は嵌合リング３０２から抜け出る方向に油圧室３２０から遅角油圧を受ける。このとき、ストッパピストン３１０が嵌合リング３０２から抜け出るよりも早くベーンロータ３０４が遅角側に相対回動すると、ストッパピストン３１０は嵌合リング３０２の内壁に衝突する。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、駆動側回転部材と従動側回転部材との相対回動を拘束手段が拘束可能な所定角度位置において拘束手段を構成する部材の摩耗を防止するバルブタイミング調整装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１、３および４記載の発明によると、目標位相として、駆動側回転部材に対する従動側回転部材拘束手段の相対回動を拘束手段が拘束可能な所定角度位置に従動側回転部材が到達するとき、制御手段は、切換弁に供給する駆動電流をデューティ制御することにより、遅角室、進角室および解除室に作動流体を供給する。これにより、駆動側回転部材に対し従動側回転部材が目標位相として所定角度位置に到達するときに、拘束手段の嵌合部材は嵌合穴から抜け出る方向に作動流体圧力を受けているので、駆動側回転部材に対し従動側回転部材が所定角度位置に到達するときに嵌合部材が嵌合穴側に突出することを防止できる。したがって、駆動側回転部材に対し従動側回転部材が所定角度位置に到達するときに従動側回転部材が従動軸から変動トルクを受けて遅角側または進角側に相対回動しても、嵌合部材が嵌合穴に衝突することを防止する。これにより、嵌合部材および嵌合穴の摩耗を防止できる。
【００１３】
請求項２および３記載の発明によると、駆動側回転部材に対し従動側回転部材が所定角度位置から目標位相に相対回動するとき、制御手段は、切換弁に供給する駆動電流をデューティ制御することにより、遅角室、進角室および解除室に作動流体を供給する。したがって、所定角度位置において嵌合穴に嵌合部材が嵌合している場合、嵌合穴から嵌合部材が抜け出るときに従動側回転部材が目標位相に急激に相対回動しない。そして、嵌合部材が嵌合穴から抜け出てから、目標位相に従動側回転部材を駆動するために遅角室または進角室の一方に作動流体を供給し他方から作動流体を排出するので、嵌合穴から嵌合部材が抜け出る前に従動側回転部材が目標位相に相対回動し、嵌合部材が嵌合穴に衝突することを防止できる。これにより、嵌合部材および嵌合穴の摩耗を防止できる。
【００１４】
請求項４記載の発明によると、駆動側回転部材に対し従動側回転体が目標位相として所定角度位置に到達すると、遅角室または進角室の一方から作動油を排出し、嵌合部材が嵌合穴から抜け出る方向に解除室から受ける力を低下する。これにより、所定角度位置において、嵌合部材が嵌合穴に嵌合可能になる。
請求項５記載の発明によると、解除室は遅角室と連通する第１圧力室および進角室と連通する第２圧力室の両方を有しているので、遅角油圧または進角油圧の少なくとも一方が嵌合部材に加わっている。したがって、作動流体圧力が所定圧以上であれば第１圧力室または第２圧力室の一方の作動流体圧力により、嵌合部材は嵌合穴から抜け出る。しかし、作動流体圧力が例えば流体温度の上昇に伴う粘性の低下により低下していると、遅角油圧または進角油圧の一方の圧力では嵌合部材が嵌合穴側に突出することがある。したがって、作動油圧が低下している場合に、請求項１から４の位相制御を行えばよい。逆に言うと、作動流体圧力が所定圧より大きいときに請求項１から４の位相制御を行わないことにより、従動側回転部材が目標位相として所定角度位置に到達する位相制御、ならびに所定角度位置から目標位相に相対回動する位相制御の応答性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態によるエンジン用バルブタイミング調整装置を図３に示す。本実施形態のバルブタイミング調整装置１０は油圧制御式であり、排気弁のバルブタイミングを制御するものである。
図３に示す駆動側回転部材の一方の側壁であるチェーンスプロケット１１は、図示しないチェーンにより図示しないエンジンの駆動軸としてのクランクシャフトから駆動力を伝達され、クランクシャフトと同期して回転する。従動軸としてのカムシャフト１は、チェーンスプロケット１１から駆動力を伝達され、図示しない排気弁を開閉駆動する。カムシャフト１は、チェーンスプロケット１１に対し所定角度範囲内の位相差をおいて相対回動可能である。チェーンスプロケット１１およびカムシャフト１は図３に示す矢印Ｘ方向からみて反時計方向に回転する。以下この回転方向を進角方向とする。
【００１６】
チェーンスプロケット１１およびシューハウジング１２は駆動側回転部材としてハウジング部材を構成し、ボルト２０により同軸上に固定されている。シューハウジング１２は周壁１３とハウジング部材の他方の側壁であるフロントプレート１４とからなり一体に形成されている。図２に示すように、シューハウジング１２は周方向にほぼ等間隔に周壁１３から内周側に突出したシュー１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを有している。図２は、ベーンロータ１６のフロントプレート１４側端面に沿って切断したバルブタイミング調整装置１０を示す断面図である。シュー１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの周方向の４箇所の間隙にはそれぞれベーン部材としてのベーン１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを収容する扇状の収容室５０が形成されており、シュー１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの内周面は断面円弧状に形成されている。
【００１７】
従動側回転部材としてのベーンロータ１６は周方向にほぼ等間隔にベーン１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを有し、ベーン１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは各収容室５０内に回動可能に収容されている。各ベーンは、各収容室５０を遅角油圧室と進角油圧室とに二分している。図２に示す遅角方向、進角方向を表す矢印は、シューハウジング１２に対するベーンロータ１６の遅角方向、進角方向を表している。図３に示すように、ベーンロータ１６、フロントブッシュ１８およびリアブッシュ１９は従動側回転部材を構成し、カムシャフト１とボルト２２により一体に固定されている。カムシャフト１、ベーンロータ１６、フロントブッシュ１８およびリアブッシュ１９は、チェーンスプロケット１１およびシューハウジング１２に対し同軸に相対回動可能である。
【００１８】
シール部材２４は、図２に示すようにベーンロータ１６の外周壁に嵌合している。ベーンロータ１６の外周壁と周壁１３の内周壁との間には微小クリアランスが設けられており、このクリアランスを介して油圧室間に作動油が漏れることをシール部材２４により防止している。図３に示すように、シール部材２４はそれぞれ板ばね２５の付勢力により周壁１３に向けて押されている。
【００１９】
進角付勢手段としてのスプリング２６は一端をシューハウジング１２に係止され、他端をベーンロータ１６に係止されている。スプリング２６の付勢力は、シューハウジング１２に対しベーンロータ１６を進角側に回転させるトルクとして働く。
カムシャフト１が排気弁を駆動するときに受ける負荷トルクは正・負に変動している。ここで、負荷トルクの正方向はシューハウジング１２に対しベーンロータ１６の遅角方向を表し、負荷トルクの負方向はシューハウジング１２に対しベーンロータ１６の進角方向を表している。負荷トルクの平均は正方向、つまり遅角方向に働く。スプリング２６がベーンロータ１６に加える進角方向のトルクはカムシャフト１が受ける負荷トルクの平均とほぼ同じ大きさである。
【００２０】
ガイドリング３０は収容孔３８を形成するベーン１６ａの内壁に圧入保持されている。円筒状に形成された嵌合部材としてのストッパピストン３２は、ガイドリング３０にカムシャフト１の回転軸方向に摺動可能に収容されている。拘束付勢手段としてのスプリング３４は嵌合リング３６に向けてストッパピストン３２を付勢する。嵌合リング３６は、チェーンスプロケット１１に圧入保持されている。嵌合リング３６には、ストッパピストン３２が嵌合可能な嵌合穴３７が形成されている。
【００２１】
ストッパピストン３２の先端部は嵌合リング３６との嵌合方向に向かうにしたがい縮径するテーパ状に形成されていることが望ましく、嵌合リング３６の嵌合穴３７もストッパピストン３２の先端部の傾斜に合わせほぼ同じテーパ角で形成されていることが望ましい。これにより、ストッパピストン３２は嵌合リング３６に滑らかにがたなく嵌合できる。
【００２２】
ストッパピストン３２が嵌合リング３６に嵌合した状態では、シューハウジング１２に対するベーンロータ１６の相対回動は拘束される。ストッパピストン３２が嵌合リング３６に嵌合する所定角度位置は、クランクシャフトに対するカムシャフト１の位相がエンジンを始動するときに最適な始動位相であり、本実施形態の排気弁用のバルブタイミング調整装置１０では最進角位置である。ストッパピストン３２の反嵌合リング３６側の収容孔３８は、最進角位置においてフロントプレート１４に形成した連通孔１４ａと連通し大気開放されている。したがって、最進角位置におけるストッパピストン３２の往復移動は妨げられない。
【００２３】
嵌合リング３６側に形成された第１圧力室４０は遅角油圧室５１と連通し、ストッパピストン３２の周囲に形成された第２圧力室４２は進角油圧室５５と連通している。第１圧力室４０および第２圧力室４２の油圧は嵌合リング３６からストッパピストン３２が抜け出る方向に働く。第１圧力室４０および第２圧力室４２は解除室を構成し、ストッパピストン３２、スプリング３４、嵌合穴３７、第１圧力室４０および第２圧力室４２は拘束手段を構成している。
【００２４】
図２に示すように、シュー１２ａとベーン１６ａとの間に遅角油圧室５１が形成され、シュー１２ｂとベーン１６ｂとの間に遅角油圧室５２が形成され、シュー１２ｃとベーン１６ｃとの間に遅角油圧室５３が形成され、シュー１２ｄとベーン１６ｄとの間に遅角油圧室５４が形成されている。また、シュー１２ｄとベーン１６ａとの間に進角油圧室５５が形成され、シュー１２ａとベーン１６ｂとの間に進角油圧室５６が形成され、シュー１２ｂとベーン１６ｃの間に進角油圧室５７が形成され、シュー１２ｃとベーン１６ｄの間に進角油圧室５８が形成されている。
【００２５】
油供給路１０４は油ポンプ１０２と接続しており、油排出路１０６はドレイン１００に向け開放されている。油ポンプ１０２はドレイン１００から汲み上げた作動油を切換弁１２０を介し油路１１０または油路１１２から各油圧室に供給する。図２では油路１１０は遅角油圧室５１と連通し、油路１１２は進角油圧室５５と連通しているが、実際には、油路１１０は遅角油圧室５１から５４および第１圧力室４０と連通し、油路１１２は進角油圧室５５から５８および第２圧力室４２と連通している。
【００２６】
切換弁１２０は、スプール１２２、スプリング１２４および電磁駆動部１２６とを有している。コイルを有する電磁駆動部１２６は、スプリング１２４の付勢力に抗して弁部材としてのスプール１２２を変位させる電磁力を発生する。制御手段としてのエンジン制御装置（ＥＣＵ）１３０は、図４および図５に示す位相制御ルーチン等を実行して電磁駆動部１２６に供給する駆動電流をデューティ制御し、スプール１２２の位置を制御する。電磁駆動部１２６への通電をオフ、つまり電磁駆動部１２６に供給する駆動電流のデューティを０％にすると、スプール１２２はスプリング１２４の付勢力により図２に示す位置にある。
【００２７】
次に、バルブタイミング調整装置１０の位相制御について説明する。
まず、切換弁１２０の電磁駆動部１２６に供給する駆動電流をＥＣＵ１３０が制御するデューティと、各遅角油圧室および各進角油圧室に供給される流量との関係を図７を参照して説明する。通常のフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御による位相制御では、電磁駆動部１２６に供給する駆動電流のデューティを制御することにより、実位相と目標位相との偏差が大きいと目標位相に駆動する遅角側または進角側の油量を多くし、実位相と目標位相との偏差が小さいと目標位相に駆動する遅角側または進角側の油量を少なくする。
【００２８】
次に、シューハウジング１２に対するベーンロータ１６の目標位相が始動位相である最進角位置であるときの位相制御を図１、図４および図６に基づいて説明する。
図４のステップ２００において、例えば油温センサの検出信号から油温が高温であり作動油の粘性が低下していることにより作動油の油圧が低下していると判断するとステップ２０２に移行し、油圧が所定圧よりも大きいと本位相制御ルーチンを終了する。
【００２９】
ステップ２０２において、目標位相が始動位相であり、かつ目標位相と実位相との偏差が小さいか、つまり目標位相が近いかを判定し、偏差が小さい場合はステップ２０４に移行する。目標位相と実位相との偏差が大きい場合は本位相制御ルーチンを終了する。
ステップ２０４において、現在のデューティｄがｄ＜ａ１またはｄ＞ａ２かを判定する。ａ１、ａ２は図７に示すａ１、ａ２に対応している。ｄ＜ａ１またはｄ＞ａ２であればステップ２０６に移行し、デューティｄをａ１≦ｄ≦ａ２の範囲で設定する。デューティｄがａ１≦ｄ≦ａ２の範囲では、各遅角油圧室および各進角油圧室への作動油の供給が完全には遮断されないので、各遅角油圧室および各進角油圧室に作動油が供給されるとともに、第１圧力室４０および第２圧力室４２にも作動油が供給される。したがって、ストッパピストン３２は嵌合リング３６側に突出しない。デューティｄがｄ＜ａ１またはｄ＞ａ２の範囲では、各遅角油圧室または各進角油圧室の一方にだけ作動油が供給される。通常のＦ／Ｂ制御による位相制御では、目標位相に到達するまで、デューティをｄ＜ａ１またはｄ＞ａ２の範囲で制御する。ステップ２０４においてａ１≦ｄ≦ａ２であればステップ２０８に移行する。
【００３０】
ステップ２０８では、実位相が始動位相か、つまりベーンロータ１６が始動位相に到達したかを判定し、到達している場合、本実施形態のＥＣＵ１３０は、ステップ２１０においてデューティを０％、つまり各進角油圧室および第２圧力室４２に作動油を供給し、各遅角油圧室および第１圧力室４０から作動油を排出するように切換弁１２０に供給する駆動電流を制御する。切換弁１２０の構成によって、デューティを１００％に設定することもある。ステップ２１０は作動油圧が所定圧以下のとき実行されるので、第２圧力室４２に作動油が供給されても第１圧力室４０から作動油が排出されると、嵌合リング３６から抜け出る方向にストッパピストン３２が第２圧力室４２から受ける力は小さい。したがって、図１の（Ｃ）に示すようにストッパピストン３２は嵌合リング３６に嵌合する。ステップ２０８で実位相が始動位相に到達していない場合、本ルーチンを終了する。
【００３１】
本実施形態では、実位相が目標位相に近づいていない場合は、図７に示すように始動位相側に駆動する作動油の流量を多くして素早くベーンロータ１６が始動位相近傍に到達するために、デューティｄをｄ＜ａ１またはｄ＞ａ２の範囲で制御する。そして、実位相が目標位相に近づくと、デューティｄを保持デューティ近傍のａ１≦ｄ≦ａ２の範囲に設定することにより、各遅角油圧室および各進角油圧室の両方に作動油を供給した状態で目標位相である始動位相に徐々に近づく。ここで図６は、始動位相に到達するときの位相（符号１４０）、デューティ（符号１４２）およびストッパピストン３２の位置（１４４）の変化を示している。デューティｄを保持デューティ近傍のａ１≦ｄ≦ａ２の範囲に設定し各遅角油圧室および各進角油圧室に作動油を供給することにより、第１圧力室４０および第２圧力室４２の両方に作動油が供給されている。したがって、作動油圧が所定圧以下であっても、図１の（Ａ）および（Ｂ）に示すようにストッパピストン３２は嵌合リング３６側に突出しない。
【００３２】
図４に示す位相制御ルーチンでは、作動油圧が所定圧以下の場合、始動位相に近づいてからデューティｄを保持デューティ近傍のａ１≦ｄ≦ａ２の範囲に設定するので、始動位相に到達するまで第１圧力室４０および第２圧力室４２に作動油が供給される。したがって、始動位相に近づくときにストッパピストン３２が嵌合リング３６側に突出し、ベーンロータ１６が変動トルクを受けることにより嵌合穴３７にストッパピストン３２が衝突することを防止できる。これにより、ストッパピストン３２および嵌合リング３６の摩耗を防止できる。
【００３３】
また図４に示す位相制御ルーチンは、作動油圧が所定圧よりも大きい場合、ステップ２００以外のステップを実行しない。それは、本実施形態のように遅角油圧および進角油圧の両方を嵌合穴３７から抜け出る方向に受けるストッパピストン３２の構成では、作動油圧が所定圧よりも大きい場合、遅角油圧または進角油圧の一方がストッパピストン３２に加わっていれば、ストッパピストン３２は嵌合リング３６側に突出しないからである。
【００３４】
本実施形態では、作動油圧が所定圧よりも大きい場合、通常のＦ／Ｂ制御による位相制御により、速やかに始動位相に到達するように切換弁１２０に供給する駆動電流をデューティ制御する。これにより、作動油圧が所定圧よりも大きい場合は始動位相に速やかに到達するので、位相制御の応答性が向上する。
次に、始動位相である最進角位置から目標位相にベーンロータを相対回動するときの位相制御について図５に基づいて説明する。
【００３５】
ステップ２２０において、作動油の油圧が低下していると判断するとステップ２２２に移行し、油圧が所定圧よりも大きいと本位相制御ルーチンを終了する。
ステップ２２２の判定において、目標位相が始動位相以外であり、かつ初期デューティｄがｄ＜ａ１またはｄ＞ａ２であると判断すると、ステップ２２４に移行しデューティｄをａ１≦ｄ≦ａ２に設定する。目標位相が始動位相か、初期デューティｄがａ１≦ｄ≦ａ２であれば本移動制御ルーチンを終了する。
【００３６】
デューティｄをａ１≦ｄ≦ａ２に設定すると、ステップ２２６で所定時間待機する。この待機時間は、ストッパピストン３２が嵌合リング３６から完全に抜け出るために十分な値に設定されている。デューティｄがａ１≦ｄ≦ａ２の範囲では、ベーンロータ１６は最進角位置から遅角側に急激に相対回動しない。ストッパピストン３２が嵌合リング３６から抜け出ると、ステップ２２８で通常のＦ／Ｂ制御による位相制御に移行する。
【００３７】
図５に示す位相制御ルーチンでは、作動油圧が所定圧以下の場合、始動位相から始動位相以外の目標位相にベーンロータ１６が相対回動する場合、デューティｄを保持デューティ近傍のａ１≦ｄ≦ａ２の範囲に所定時間設定するので、各遅角油圧室および各進角油圧室に作動油が供給される。したがって、始動位相である最進角位置からベーンロータ１６が急激に遅角側に駆動されることを防止する。さらに、第１圧力室４０および第２圧力室４２に作動油が供給されるので、作動油圧が所定圧以下であっても、ストッパピストン３２がが嵌合リング３６から抜け出ることができる。したがって、始動位相から目標位相にベーンロータ１６が相対回動するとき、ストッパピストン３２が嵌合穴３７に衝突する前にストッパピストン３２は嵌合リング３６から抜け出る。これにより、ストッパピストン３２および嵌合リング３６の摩耗を防止できる。
【００３８】
また図５に示す位相制御ルーチンでは、作動油圧が所定圧よりも大きい場合、ステップ２２０以外の主要部分を実行しない。それは、作動油圧が所定圧よりも大きい場合、本実施形態のストッパピストン３２は、ベーンロータ１６が始動位相から遅角側に相対回動する前に、遅角油圧または進角油圧の一方の油圧で嵌合リング３６から抜け出ているからである。
【００３９】
本実施形態では、作動油圧が所定圧よりも大きい場合、通常のＦ／Ｂ制御による位相制御ルーチンにおいて速やかに始動位相から目標位相に到達するように切換弁１２０に供給する駆動電流をデューティ制御する。これにより、作動油圧が所定圧よりも大きい場合、図５に示す位相制御ルーチンの収容部分の実行を省略し、始動位相から速やかに目標位相に到達するので、位相制御の応答性が向上する。
【００４０】
（他の実施形態）
上記実施形態では、図４および図５のルーチンにおいて作動油圧が所定圧よりも大きい場合、主要部分の位相制御ルーチンの実行を省略したが、作動油圧の高低に関わらず、各位相制御ルーチンの主要部分を実行してもよい。
上記実施形態では、遅角油圧室と連通する第１圧力室４０および進角油圧室と連通する第２圧力室４２の両方を解除室として、ストッパピストン３２は嵌合リング３６から抜け出る方向に油圧を受けた。これに対し、遅角油圧室または進角油圧室の一方と連通する圧力室だけを解除室とする構成でもよい。この場合、始動位相として最遅角位置でストッパピストンが嵌合穴に嵌合する構成では進角油圧室と連通する圧力室を解除室とし、始動位相として最進角位置でストッパピストンが嵌合穴に嵌合する構成では遅角油圧室と連通する圧力室を解除室とすることが望ましい。遅角油圧室または進角油圧室の一方と連通する圧力室だけを解除室とする場合、図４および図５に示す位相制御ルーチンにおいて、作動油圧の判定を行うステップを省略する。
【００４１】
本実施形態では排気弁を駆動するバルブタイミング調整装置について説明したが、本発明を吸気弁だけ、あるいは吸気弁および排気弁の両方を駆動するバルブタイミング調整装置に適用することも可能である。この場合、ストッパピストンが所定角度位置で嵌合穴に嵌合する始動位相は、最遅角位置、最進角位置、あるいは最遅角位置と最進角位置との中間でもよい。
【００４２】
上記実施形態では、ストッパピストン３２がカムシャフト１の軸方向に移動して嵌合リング３６に嵌合したが、ストッパピストンが径方向に移動して嵌合リングに嵌合する構成にすることも可能である。また、ストッパピストンを駆動側回転部材に収容し、嵌合穴を従動側回転部材に設けてもよい。
また上記実施形態では、チェーンスプロケットによりクランクシャフトの回転駆動力をカムシャフトに伝達する構成を採用したが、タイミンプーリまたはタイミングギア等を用いる構成にすることも可能である。また、駆動軸としてのクランクシャフトの駆動力をベーンロータで受け、従動軸としてのカムシャフトとシューハウジングとを一体に回転させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（Ａ）から（Ｃ）は本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置のストッパピストンと嵌合穴との位置関係を示す断面図である。
【図２】ベーンロータのフロントプレート側端面に沿って切断したバルブタイミング調整装置を示す断面図である。
【図３】図２のIII−Ｏ−III線断面図である。
【図４】目標位相として始動位相にベーンロータが相対回動するときの位相制御を示すルーチンである。
【図５】始動位相から目標位相にベーンロータが相対回動するときの位相制御を示すルーチンである。
【図６】デューティと流量との関係を示す特性図である。
【図７】ストッパピストンが嵌合穴に嵌合するときの位相角度、デューティおよびストッパピストンの位置を示す特性図である。
【図８】（Ａ）から（Ｃ）は従来例のバルブタイミング調整装置のストッパピストンと嵌合穴との位置関係を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  カムシャフト（従動軸）、１０  バルブタイミング調整装置、１１  チェーンスプロケット（ハウジング部材、駆動側回転部材）、１２  シューハウジング（ハウジング部材、駆動側回転部材）、１２ａ、１２、１２ｃ、１２ｄ  シュー、１３  周壁（ハウジング部材、駆動側回転部材）、１４  フロントプレート（ハウジング部材、駆動側回転部材）、１６  ベーンロータ（従動側回転部材）、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ  ベーン、１８  フロントブッシュ（従動側回転部材）、１９  リアブッシュ（従動側回転部材）、２６  スプリング（進角付勢手段）、３０  ガイドリング、３２  ストッパピストン（嵌合部材、拘束手段）、３４  スプリング（拘束付勢手段）、３６  嵌合リング、３７  嵌合穴（拘束手段）
【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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