(57)【要約】  【課題】  駆動回転体と従動回転体をクランクキング時に中間位相で速やかロックできるようにして、内燃機関の始動性能の向上を図る。  【解決手段】  従動回転体側に操作突起２８を設け、駆動回転体側に解除突起２１を設ける。コイルばね３０に付勢された制御ピン２９をＶＴＣカバー８に進退自在に設け、突出時に、操作突起２８と解除突起２１の回転軌道上に位置されるようにする。解除突起２１は操作突起２８よりも高く形成し、両者がオーバーラップする領域では解除突起２１が制御ピン２９を押し上げて制御ピン２９と操作突起２８を非接触にする。操作突起２８が基準位置よりも進み側にあって解除突起２１とオーバーラップしていないときには、操作突起２８が制御ピン２９に当接し、操作突起２８が中立位相に操作される。操作ピンはそこで解除突起２１によって押し上げられ、位相を固定するロック機構１０はこのときロックされる。  【選択図】  図１
2005133544.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によって回転駆動される駆動回転体と、
この駆動回転体の動力を受けて従動回転し、その回転をカムシャフトに伝達する従動回転体と、
前記駆動回転体と従動回転体の組付角を操作することによって両者の回転位相を変更する位相変更機構と、
内燃機関の始動後に前記位相変更機構を機関運転状態に応じて制御する操作制御手段と、
前記駆動回転体と従動回転体を、内燃機関のクランキング時に、最進角位相と最遅角位相の間の機関始動可能な中間位相でロックするロック機構と、を備え、
前記駆動回転体から従動回転体への動力伝達時に、両回転体を進角側と遅角側の一方に付勢する力が作用する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
内燃機関のクランキング時に、駆動回転体と従動回転体が機関始動可能な中間位相に対して進角側、遅角側の一方の位相状態にあるときに、従動回転体の回転を拘束して回転位相を中間位相側に操作し、駆動回転体と従動回転体が前記中間位相に対して他方の位相状態にあるときに、従動回転体の回転を非拘束にする始動準備手段を設け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】
前記始動準備手段は、
非回転部材に進退自在に設けられ、突出時に前記駆動回転体と従動回転体の両者に当接可能な部位までストロークする制御突起部材と、
この制御突起部材を突出方向に付勢する付勢手段と、
機関始動後に前記制御突起部材を後退させる突起戻し手段と、
前記従動回転体に一体に設けられ、内燃機関のクランキング時に、駆動回転体と従動回転体が機関始動可能な中間位相に対して進角側、遅角側の一方の位相状態にあるときに、突出した前記制御突起部材に回転方向から当接する位相操作部と、
前記駆動回転体に一体に設けられ、駆動回転体と従動回転体が前記中間位相に対して他方の位相状態にあるときに、前記制御突起部材を押し上げて同突起部材と前記位相操作部の当接を解除する解除操作部と、
を備えた構成としたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項３】
前記駆動回転体と従動回転体の間には、両回転体の回転位相が進角、遅角の一方側に変更されるように付勢する付勢手段を介装したことを特徴とする請求項１または２に記載の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】
この出願の発明は、内燃機関の吸気側または排気側の機関弁の開閉タイミングを運転状態に応じて可変制御する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】
この種のバルブタイミング制御装置として、特許文献１に記載されるようなものがある。
【０００３】
この装置は、クランクシャフトの動力を受けて回転するハウジング（駆動回転体）がカムシャフトに相対回動可能に組み付けられ、カムシャフトの端部に一体に結合されたベーンロータがハウジング内に収容され、ベーンロータに突設されたベーンがハウジング内に進角室と遅角室を隔成している。進角室と遅角室には油圧給排手段によって作動油が適宜選択的に給排され、その油圧の給排制御によってハウジングとベーンロータの組付角、即ち、両者の回転位相を変更し得るようになっている。
【０００４】
また、この装置の場合、内燃機関の始動可能な位相が最遅角位相と最進角位相の中間位相に設定されており、機関停止時またはクランキング時にハウジングとベーンロータが所定の中間位相に固定されるようになっている。この両者を中間位相に固定するためのロック機構は、ベーンロータとハウジングの一方に進退自在に設けられた係止ピンと、他方に設けられて係止ピンを受容するロック穴と、前記係止ピンを突出方向に付勢する付勢スプリングとによって構成されている。そして、機関停止時に係止ピンがロック穴に嵌合されなかった場合には、クランクキング時にベーンロータがバタ付く間に係止ピンがロック穴に嵌合される。つまり、クランキング時には進角室や遅角室の油圧が高圧になっていないため、ベーンロータはカムシャフトの交番トルクを受けて回転方向にバタ付き、この間に係止ピンがロック穴に嵌合されることとなる。
【特許文献１】特開２００３-８３０１２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、この従来のバルブタイミング制御装置は、クランキング時における係止ピンとロック穴の嵌合をベーンロータの自然なバタ付きにまかせて行っているため、冷寒始動時のように作動油の粘度が高い場合には、クランキング時にベーンロータを円滑に往復作動させる（バタ付かせる。）ことが難しく、係止ピンをロック穴に速やかに嵌合させることができない。また、機関停止の間に油路内の作動油が完全に抜けてしまった場合には、ベーンロータのバタ付き速度が非常に速くなるため、やはり、係止ピンをロック穴に速やかに嵌合させることができない。
【０００６】
そこでこの出願の発明は、駆動回転体と従動回転体をクランクキング時に中間位相で速やかロックできるようにして、内燃機関の始動性能の向上を図ることのできるバルブタイミング制御装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するための手段として、この出願の発明は、内燃機関のクランキング時に、駆動回転体と従動回転体が機関始動可能な中間位相に対して進角側、遅角側の一方の位相状態にあるときに、従動回転体の回転を拘束して回転位相を中間位相側に操作し、駆動回転体と従動回転体が前記中間位相に対して他方の位相状態にあるときに、従動回転体の回転を非拘束にする始動準備手段を設けるようにした。
【０００８】
この発明の場合、内燃機関のクランクキング時に、駆動回転体と従動回転体の回転位相が中間位相に対して進角側、遅角側の一方の位相状態にあるときには、始動準備手段が従動回転体の回転を拘束して両回転体の回転位相を中間位相側に操作する。このとき、両回転体の回転位相が中間位相を越えようとすると、始動準備手段による従動回転体の拘束が解除されるため、両回転体の回転位相は中間位相付近で停止する。一方、クランキング時に、両回転体の回転位相が中間位相に対して進角側、遅角側の他方の位相状態にあるときには、始動準備手段による従動回転体の拘束が解除された状態で両回転体の間に進角側、遅角側の一方に付勢する力が作用するため、このとき両回転体の回転位相は中間位相側に変更される。そして、クランキング時にこのように操作されて両回転体の回転位相が中間位相になると、両回転体はロック機構によって速やかにロックされる。
【０００９】
前記始動準備手段は、請求項２に記載のように、非回転部材に進退自在に設けられ、突出時に前記駆動回転体と従動回転体の両者に当接可能な部位までストロークする制御突起部材と、この制御突起部材を突出方向に付勢する付勢手段と、機関始動後に前記制御突起部材を後退させる突起戻し手段と、前記従動回転体に一体に設けられ、内燃機関のクランキング時に、駆動回転体と従動回転体が機関始動可能な中間位相に対して進角側、遅角側の一方の位相状態にあるときに、突出した前記制御突起部材に回転方向から当接する位相操作部と、前記駆動回転体に一体に設けられ、駆動回転体と従動回転体が前記中間位相に対して他方の位相状態にあるときに、前記制御突起部材を押し上げて同突起部材と前記位相操作部の当接を解除する解除操作部と、を備えた構成としても良い。
【００１０】
この場合、クランキング時に、両回転体の回転位相が中間位相に対して進角側、遅角側の一方の位相状態であったときには、従動回転体の位相操作部が突出した制御突起部材に対して回転方向から当接し、その結果、両回転体の回転位相は中間位相方向に操作される。また、両回転体の回転位相が中間位相に対して他方の位相状態になると、解除操作部が制御突起部材を押し上げて同突起と位相操作部を非接触状態にする。したがって、両回転体はクランキング時に速やかに中間位相に操作され、そこでロック機構によって相互にロックされる。
【００１１】
また、請求項３に記載のように、駆動回転体と従動回転体の間には、両回転体の回転位相が進角、遅角の一方側に変更されるように付勢する付勢手段を介装することが望ましい。
【００１２】
この場合、クランキング時に、駆動回転体と従動回転体の回転位相が中間位相に対して他方の位相状態になると、始動準備手段による従動回転体の拘束が解除された状態で両回転体の間に付勢手段の付勢力が作用するようになる。この付勢力は両回転体を進角、遅角の一方側に変更するものであるため、両回転体の回転位相は、始動準備手段の前述の操作力と付勢手段の力によって常時中間位相方向に操作される。
【発明の効果】
【００１３】
この出願の発明は、内燃機関のクランキングに始動準備手段によって両回転体の回転位相を中間位相方向に操作することができるため、クランキング時における両回転体の中間位相でのロックを速やかに完了することができる。したがって、この出願の発明によれば内燃機関の始動性能を確実に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、この出願の発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
最初に、図１〜図８に示す第１の実施形態について説明する。尚、この実施形態は、この発明にかかるバルブタイミング制御装置を内燃機関の吸気側の動弁系に適用したものであるが、排気側の動弁系に同様に適用することも可能である。
【００１６】
バルブタイミング制御装置は、内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフト（図示せず）の前端部に配置され、図１に示すように、クランクシャフト（図示せず）に連係されるタイミングスプロケット１を外周に有する駆動リング２と、カムシャフトの前端部に一体に結合され、その基部側外周で前記駆動リング２を相対回動可能に支持する従動軸部材４と、駆動リング２の前方側（図１中左側）に配置されて、駆動リング２と従動軸部材４の組付角を操作する位相変更機構５と、この位相変更機構５のさらに前方側に配置されて、同機構５を機関運転状態に応じて制御する操作制御手段３と、内燃機関の機関ブロックの前面に取り付けられて上記の各構成部材の前面と周域を覆うＶＴＣカバー８と、を備え、さらに、内燃機関の始動時に前記位相変更機構５を機関の始動に適した回転位相に矯正する始動準備手段９と、位相変更機構５が始動準備手段９によって適正位相に矯正されたところで同機構５をロックするロック機構１０と、を備えている。
【００１７】
尚、この内燃機関の吸気側の回転位相はバルブタイミング制御装置によって任意に制御されるが、この内燃機関の吸気側の始動可能な位相は、図８に示すように最遅角位相と最進角位相の間の所定の中間位相に設定されている。
【００１８】
駆動リング２は、段差状の挿通孔２ａを備えた略円盤状に形成され、この挿通孔２ａ部分が従動軸部材４の基部側外周に回転可能に組み付けられている。そして、駆動リング２の前端面には３つの径方向溝１１（図１，図２参照）が同リング２のほぼ半径方向に沿うように形成されている。
【００１９】
また、従動軸部材４は、カムシャフトの前端部に突き合わされる基部側外周に拡径部が形成されると共に、その各径部よりも前方側の外周面に放射状に突出する３つのレバー１２が一体に形成されている。各レバー１２には、リンク１３の基端が回動可能にピン枢支され、各リンク１３の先端には前記各径方向溝１１に摺動自在に係合する円筒状の突出部１４が一体に形成されている。
【００２０】
各リンク２は、突出部１４が対応する径方向溝１１に係合した状態において従動軸部材４に揺動自在に連結されているため、リンク１３の先端側が外力を受けて径方向溝１１に沿って変位すると、駆動リング２と従動軸部材４はリンク１３とレバー１２の作用でもって突出部１４の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００２１】
また、各リンク１３の先端部には、軸方向前方側に開口する収容孔が設けられ、この収容孔に、後述する渦巻き溝１８（渦巻き状ガイド）に係合する係合ピン１６と、この係合ピン１６を前方側（渦巻き溝１８側）に付勢するコイルばね１７とが収容されている。尚、この実施形態の場合、リンク１３の先端の突出部１４と係合ピン１６、コイルばね１７等によって径方向に変位可能な可動案内部が構成されている。
【００２２】
一方、従動軸部材４のレバー１２の突設位置よりも前方側には、後面に断面半円状の渦巻き溝１８を有する渦巻きプレート１９が回転自在に支持されている。この渦巻きプレート１９の渦巻き溝１８には、前記各リンク１３の先端の係合ピン１６が転動自在に案内係合されている。この渦巻き溝１８の渦巻きは、機関回転方向Ｒ（図２参照。）に沿って次第に縮径するように形成されている。したがって、各リンク１３先端の係合ピン１６が渦巻き溝１８に係合した状態において、渦巻きプレート１９が駆動リング２に対して遅れ方向に相対回転すると、リンク１３の先端部は径方向溝１１に案内されつつ、渦巻き溝１８の渦巻き形状に誘導されて半径内側に移動し、渦巻きプレート１９が進み方向に相対変位すると、逆に半径方向外側に移動する。
【００２３】
この実施形態の場合、位相変更機構５は、以上説明した駆動リング２の径方向溝１１、リンク１３、突出部１４、係合ピン１６、レバー１２、渦巻きプレート１９、渦巻き溝１８等によって構成されている。この位相変更機構５は、後述する操作制御手段３から渦巻きプレート１９に回転方向の操作力が入力されると、その操作力が渦巻き溝１８と係合ピン１６の係合部を通して各リンク１３の先端部を径方向に変位させ、このときリンク１３とレバー１２の作用でもって駆動リング２と従動軸部材４に相対的な回動力を作用させる。
【００２４】
また、駆動リング２の前端部には、前記各リンク１３と渦巻きプレート１９の外周側を覆う円筒ハウジング２０が固定され、渦巻きプレート１９の前方側には円筒状の小径基部１９ａが一体に形成されている。そして、円筒ハウジング２０と小径基部１９ａの間には、操作制御手段３の一部を成す図３に示すようなゼンマイばね６が収容されている。このゼンマイばね６は、その内周側と外周側の各端部が小径基部１９ａと円筒ハウジング２０に夫々係止され、円筒ハウジング２０から渦巻きプレート１９に機関回転方向Ｒに沿うばね力を作用させるようになっている。また、円筒ハウジング２０の前端側の外周面には、後述する始動準備手段９の解除操作部を成す解除突起２１が一体に設けられている。尚、この実施形態においては、駆動リング２と円筒ハウジング２０がこの発明における駆動回転体を構成している。
【００２５】
渦巻きプレート１９とゼンマイばね６の前方側には、電磁ブレーキの一形態を成すヒステリシスブレーキ７が配置されている。このヒステリシスブレーキ７は図外のコントローラによって通電制御されて制動力を渦巻きプレート１９に適宜作用させるものであり、前記コントローラとゼンマイばね６と共に操作制御手段３を構成している。そして、このヒステリシスブレーキ７は渦巻きプレート１９に作用するゼンマイばね６の付勢力とのバランスによって駆動リング２に対する渦巻きプレート１９の回転位相を制御する。
【００２６】
ヒステリシスブレーキ７は、非回転部材であるＶＴＣカバー８に固定設置され、略円筒状の隙間を挟んで対向する一対の周面状の対向面を有する磁気誘導部材２２と、前記両対向面に夫々設けられた内側極歯、及び、外側極歯（図示省略）と、磁気誘導部材２２に取り付けられて内側極歯と外側極歯の間に通電電流に応じた磁界を生じさせる電磁コイル２３と、前記極歯間に非接触状態で挿入配置された有底円筒状の制動ロータ２４と、を備え、電磁コイル２３が図外のコントローラによって通電制御されるようになっている。
【００２７】
内側極歯と外側極歯は夫々軸方向に沿って延出する複数の極歯要素を有し、両極歯の極歯要素相互は円周方向に相互にオフセットされている。したがって、電磁コイル２３が通電されると、両極歯間には、オフセットした位置関係にある相手極歯要素に向かう磁界が発生する。
【００２８】
制動ロータ２４は、磁気的ヒステリシス特性を有するヒステリシス材から成り、内周縁部が軸部材２５を介して磁気誘導部材２２に軸受支持されると共に、前記渦巻きプレート１９にゴムブッシュ２６と連結ピン２７を介して一体回転可能に結合されている。したがって、このヒステリシスブレーキ７においては、前記電磁コイル２３の通電によって内側極歯と外側極歯の間に磁界が発生すると、制動ロータ２４には通電電流に応じた制動力が作用し、その制動力が渦巻きプレート１９を減速させることとなる。また、制動ロータ２４の円筒ハウジング２０側の外周コーナには、後述する始動準備手段９の位相操作部を成す操作突起２８が径方向外側に突出して設けられている。尚、この実施形態においては、渦巻きプレート１９と制動ロータ２４が中間回転部材を構成し、この中間回転部材と本体回転部材である従動軸部材４とがこの発明における従動回転体を構成している。
【００２９】
一方、ＶＴＣカバー８には、制御突起部材である制御ピン２９が進退自在に設けられている。この制御ピン２９は、ＶＴＣカバー８の周壁に径方向内側方向に向かって進退自在に配置され、径方向内側に突出した状態において、その先端部が解除突起２１と操作突起２８の回転軌道上に位置されるようになっている。つまり、制御ピン２９は、円筒ハウジング２０と制動ロータ２４の対向位置の外周側に配置され、先端部が解除突起２１と操作突起２８に当接可能な位置までストロークするようになっている。
【００３０】
また、制御ピン２９は付勢手段であるコイルばね３０によって突出方向に付勢されると共に、基部側が電磁バルブ３１のアーマチュア３１ａに連結されている。電磁バルブ３１は通電によってアーマチュア３１ａを後退方向に吸引し、制御ピン２９をコイルばね３０の力に抗して後退させるようになっている。したがって、制御ピン２９は、電磁バルブ３１が非通電の状態のときに解除突起２１と位相操作突起２８の回転軌道上に突出し、この状態から通電が為されると、その回転軌道上から後退して両突起２１，２８に対して非接触の状態に維持される。尚、電磁バルブ３１は機関始動後に制御ピン２９を後退させる突起戻し手段を構成している。
【００３１】
始動準備手段９は、上記の操作突起２８、解除突起２１、制御ピン２９、コイルばね３０、電磁バルブ３１等によって構成されているが、この始動準備手段９の詳細については後に説明する。
【００３２】
ロック機構１０は、駆動リング２の前端面に軸方向に進退自在に設けられた係止ピン３２（係止部材）と、渦巻きプレート１９の後面側に設けられ、前記係止ピン３２の先端部が挿入係合される長孔状のロック穴３３（係合受部）と、を備えている。係止ピン３２は、図４，図５に示すように駆動リング２側のピン穴３４内に摺動自在に収容され、付勢手段であるコイルばね３５によって突出方向に付勢されている。駆動リング２上における係止ピン３２と渦巻きプレート１９上におけるロック穴３３の位置関係は、回転位相が中間位相に変更された時点で係止ピン３２がロック穴３３内に挿入係合されるように設定されている。
【００３３】
また、係止ピン３２の基部側には拡径部が形成され、この拡径部とピン穴３４内の段差部との間に圧力室３６が形成されている。この圧力室３６には機関駆動されるポンプから圧送された潤滑オイルが導入されるようになっている。内燃機関のクランキング直後には、ポンプの圧力が立ち上がっていないため、係止ピン３２はこのときコイルばね３５に付勢されて前方に突出しており、この状態から内燃機関が始動されてポンプの圧力が立ち上がると、圧力室３６の昇圧に伴なって係止ピン３２が後退する。したがって、クランキング時に駆動リング２と渦巻きプレート１９の回転位相が中間位相に変更されると、その時点で係止ピン３２がロック穴３３に挿入係合され、内燃機関が始動された後には係止ピン３２がロック穴３３から速やかに離脱する。
【００３４】
また、ピン穴３４内の段差部には、圧力室３６に潤滑オイルを導入するための導入孔３７が設けられ、係止ピン３２の先端側外周には軸方向に沿って先端部まで延びる案内溝３８が形成されている。係止ピン３２は、先端がピン穴３４から突出した状態においては、図５に示すようにその付根部がピン穴３４を閉塞しているが、図４に示すように係止ピン３２が後退すると、前記案内溝３８によってピン穴３４内に通路ができ、導入孔３７から供給された潤滑オイルが案内溝３８を通して位相変更機構５側に吐出されるようになっている。つまり、この実施形態の場合、位相変更機構５側に潤滑オイルを供給するための通路３９にロック機構１０が介装され、ロック機構１０のロック解除動作によって潤滑オイルの通路３９を開口する。
【００３５】
ここで、このバルブタイミング制御装置の機関運転中における作動について説明する。
【００３６】
内燃機関の回転位相を進角側に変更する場合には、ヒステリシスブレーキ７の通電電流を増大させ、ゼンマイばね６の力に抗する制動力を制動ロータ２４と渦巻きプレート１９に作用させる。これにより、渦巻きプレート１９が減速され、駆動リング２に対して相対回動することととなり、その結果、位相変更機構５が操作され、駆動リング２と従動軸部材４が進角位相になるように回動制御される。
【００３７】
また、回転位相を遅角側に変更する場合には、ヒステリシスブレーキ７の通電電流を減少させ、制動ロータ２４と渦巻きプレート１９に作用するゼンマイばね６の付勢力を相対的に増大させる。これにより、渦巻きプレート１９が増速されることよって位相変更機構５が操作され、駆動リング２と従動軸部材４が遅角位相になるように回動制御される。
【００３８】
以下、前記の始動準備手段９の詳細について説明する。
【００３９】
円筒ハウジング２０側の解除突起２１は、図１〜図３に示すように、径方向外側に突出し、かつ、円筒ハウジング２０の円周方向に沿って円弧状に形成されている。ここで、操作突起２８と解除突起２１の回転方向の相対位置関係は、制動ロータ２４と円筒ハウジング２０、延いては、渦巻きプレート１９と駆動リング２の相対位置関係に他ならないが、操作突起２８は、渦巻きプレート１９と駆動リング２が機関始動可能な中間位相となる位置関係にあるときに、図２に示すように解除突起２１の一端側付近（以下、この位置を「基準位置ｐ」と呼ぶ。）とオーバーラップするように設定されている。したがって、最遅角位相状態のときには、操作突起２８は基準位置ｐに対して機関回転方向Ｒに進んだ位置に位置され、最進角位相状態のときには、逆に基準位置ｐに対して遅れた位置に位置される。尚、この実施形態の場合、制動ロータ２４に対するゼンマイばね６の作用方向は機関回転方向Ｒに沿う方向であり、制動ロータ２４を逆向きに操作するときには、ゼンマイばね６の付勢力に抗することとなる。
【００４０】
また、解除突起２１はほぼ全域において突出高さが操作突起２８よりも高くなるように形成されており、その円周方向の両端部には円筒ハウジング２０の一般面に滑らかに連続する傾斜面４０，４１が夫々形成されている。このため、制御ピン２９が突出した状態において円筒ハウジング２５が機関回転方向Ｒに回転すると、制御ピン２９は解除突起２１によって上方に押し上げられる。そして、このとき操作突起２８が解除突起２１とオーバーラップする位置にあるとき、つまり、操作突起２８が基準位置ｐに対して遅れた位置にあるとき（中間位相に対して進角した位相状態のとき）には、制御ピン２９と操作突起２１は非接触状態に維持される。したがって、このとき制動ロータ２４と渦巻きプレート１９には、操作突起２８が基準位置ｐ方向に変位するようなゼンマイばね６の付勢力のみが作用する。
【００４１】
また、操作突起２８が基準位置ｐに対して回転方向に進んだ位置にあるとき（中間位相に対して遅角した位相状態のとき）には、操作突起２８が解除突起２１とオーバーラップしていないため、操作突起２８は制御ピン２９に対してゼンマイばね６の付勢力に抗する方向から当接し、それによって操作突起２８が基準位置ｐ方向に押し動かされる。
【００４２】
即ち、今、例えば、図６に示すように操作突起２８が基準位置ｐに対して進んだ位置にあり、この状態で操作突起２８と解除突起２１の前端部の間の領域に臨むタイミングで制御ピン２９が突出したとすると、制御ピン２９は、先ず、前方側の斜面４０を通して解除突起２１に押し上げられ、そうして所定回転角度間押し上げられた後に後方側の斜面４１を通して再び突出状態に戻される。この状態は図７に示す状態であり、この状態で制動ロータ２４と円筒ハウジング２０の回転がさらに進むと、制御ピン２９が操作突起２８に当接して操作突起２８の変位を拘束するようになる。これにより、操作突起２８がゼンマイばね６の付勢力に抗して遅れ方向に相対的に押し動かされ、制動ロータ２４と円筒ハウジング２０の回転位相が中間位相に近づけられる。
【００４３】
そして、制動ロータ２４と円筒ハウジング２０の回転がさらに進むと、制御ピン２９が再び前方側の斜面４０を通して解除突起２１に押し上げられ、操作突起２８が基準位置ｐ付近まで押し動かされたところで、制御ピン２９が操作突起２８に対して非接触状態とされる。
【００４４】
したがって、電磁バルブ３１が非通電状態となるクランキング時には、操作突起２８が基準位置ｐに対して進み方向、遅れ方向のいずれにあっても、操作突起２８の位置を基準位置ｐ付近に確実に矯正することができる。こうして操作突起２８の位置が矯正され、回転位相がほぼ中間位相になると、そこでロック機構１０の係止ピン３２がロック穴３３に挿入係合し、渦巻きプレート１９と駆動リング２の相対回動がロックされる。
【００４５】
よって、このバルブタイミング制御装置においては、内燃機関のクランキング時に渦巻きプレート１９と駆動リング２が速やかに中間位相でロックされるため、内燃機関の迅速でかつ確実な始動が可能となる。
【００４６】
また、内燃機関の始動直後には、始動準備手段９の電磁バルブ３１が即時に通電され、それによって制御ピン２９が操作突起２８や解除突起２１と干渉する位置から後退する。そして、機関の始動後、潤滑オイルの圧力が立ち上がると、ロック機構１０の係止ピン２９がロック穴３３との係合位置から後退し、この後、ヒステリシスブレーキ７の通電制御による回転位相制御が可能となる。
【００４７】
このバルブタイミング制御装置は、以上で説明したように、内燃機関のクランキング時に、始動準備手段９によって駆動リング２と制動ロータ２４を中間位相になるように操作し、その状態で駆動リング２と従動軸部材４をロック機構１０でロックするものであるが、駆動リング２と従動軸部材４は、リンク機構（リンク１３及びレバー１２）と、係合ピン１６、渦巻きプレート１９等から成る減速機構を介して操作される構造となっているため、クランキング時に駆動リング２と制動ロータ２４が中間位相付近で変動することがあっても、ロック機構１０の係止ピン３２とロック穴３３の位置ずれ量は少なくなる。したがって、ロック穴３３が周方向に長く形成されていることも関係し、内燃機関のクランキング時には駆動リング２と従動軸部材４がより容易にロックされることとなる。尚、係止ピン３２のロック穴３３に挿入係合される部分は先端側が縮径するようにテーパ状に形成すれば、クランキング時におけるロックはより容易になる。
【００４８】
また、このバルブタイミング制御装置においては、クランキング時に、駆動リング２と制動ロータ２４の回転位相を始動準備手段９によって中間位相に機械的に変更操作するため、例え、電気系統の故障があったとしても確実な内燃機関の始動を保証することができる。とりわけ、この実施形態の装置の場合、始動準備手段９の制御ピン２９（制御突起部材）を突出方向にコイルばね３０（付勢手段）によって付勢し、電磁バルブ３１の通電によって制御ピン２９を後退させるようにしているため、電磁バルブ３１に通電不良等が生じても、クランキング時には回転位相を確実に中間位相に操作することができる。
【００４９】
また、この実施形態の始動準備手段９は、円筒ハウジング２０に設けられる解除突起２１を円周方向に沿って円弧状に形成し、その解除突起２１の前後の端部夫々に斜面４０，４１を設けるようにしているため、クランキング時における制御ピン２９の進退作動をスムーズにすることができ、打音や振動の発生をも抑えることができるという利点がある。
【００５０】
この実施形態においては、ロック機構１０の係止ピン３２を後退させるためのアクチュエータとして潤滑オイルの供給圧で作動するシリンダ機構を採用しているが、係止ピン３２を後退させるアクチュエータはこれに限らず、電磁ソレノイド等を用いることも可能である。ただし、この実施形態のように潤滑オイルの供給圧を利用するようにした場合には、電磁ソレノイド等を別設する場合に比較して構造が簡素になると共に、車両の消費電力を抑えることが可能となる。
【００５１】
また、ロック機構１０は、係止ピン３２とロック穴３３の組み合わせに限らず、ブロック形状やプレート形状のものを進退作動させて相手受容部に係合させるようにしたり、レバー状部材を一方に揺動自在に支持させ、そのレバー状部材を他方に噛み込ませて相互の動きをロックするようにしても良い。
【００５２】
さらに、この実施形態では、位相変更機構５等に潤滑オイルを供給するための通路３９にロック機構１０を介装し、クランキング時に係止ピン３２が突出しているときにはその係止ピン３２によって通路３９を閉塞し、機関の始動後に係止ピン３２が後退したところで通路３９を開口するようにしているため、潤滑オイルの供給通路３９と、係止ピン３２を後退させるための油圧通路を別々に設ける場合に比較し、通路構造を簡素化し、装置の製造コストを削減できるという利点がある。
【００５３】
この実施形態では、ゼンマイばね６に抗する力を付与するアクチュエータとしてヒステリシスブレーキ７を採用したが、ヒステリシスブレーキ７以外の電磁ブレーキを採用することも可能である。さらに、操作制御手段３のアクチュエータとしては電磁ブレーキ以外にもモータ等も採用可能であるが、この実施形態のように付勢手段と電磁ブレーキを採用した場合には構造が簡素なものになるという利点がある。さらに、駆動回転体と従動回転体を進角、遅角の一方側に付勢する付勢手段はゼンマイばね６に限らず、捩りコイルばね等の他のばね手段を採用することも可能である。
【００５４】
また、この実施形態においては、渦巻きプレート１９と従動軸部材４の間にリンク１３や係合ピン１６、渦巻き溝１８等から成る減速機構を介装したが、この他にも減速機構として遊星歯車機構等も採用可能である。ただし、この実施形態の減速機構は係合ピン１６と係合する渦巻き溝１８の傾斜を緩く設定することにより、カムシャフト側の交番トルク（バルブスプリングと駆動カムのプロフィールに起因する変動トルク）を中間回転部材（渦巻きプレート１９）側に伝達されにくくすることができる。したがって、この構造を採用した場合には、所望の回転位相を安定維持することができる。また、逆に渦巻き溝１８の傾斜が急になるように設定した場合には、内燃機関のクランキング時にカムシャフト側の交番トルクが渦巻きプレート１９に大きく作用するようになるため、この交番トルクを渦巻きプレート１９のクランキング時の作動に利用することもできる。とりわけ、この実施形態のように本装置を吸気側の動弁系に適用する場合には、交番トルクの遅角成分が進角成分よりも大きいことから、ゼンマイばね６等の付勢手段の付勢力を弱めたり、付勢手段を廃止することも可能となる。
【００５５】
また、この実施形態では、始動準備手段９の解除突起２１の両端部に斜面４０，４１を形成したが、この斜面４０，４１は平坦なものに限らず曲面であっても良い。さらに後端側の斜面４１は必ずしも設けなくても良い。一方、位相操作部（操作突起２８）についても、必ずしも突起形状である必要はなく、窪み形状であっても良い。そして、位相操作部は突起形状と窪み形状のいずれの場合にも、テーパや曲面が形成されていてもかまわず、回転方向の操作力を確実に伝達できれば良い。さらに、制御突起部材も制御ピン２９に限らず、ブロック形状やプレート形状のものであっても良い。
【００５６】
また、始動準備手段９やロック機構１０でピン２９，３２を突出方向に付勢する付勢手段はコイルばね３０，３５に限らず、空気ばねや板ばね等であっても良い。また、クランクシャフトから駆動リング２への回転力の伝達はチェーンとスプロケットによる噛合い伝達に限らず、ギヤ同士の噛合い伝達や、ベルトとプーリーによる摩擦伝達であっても良い。
【００５７】
つづいて、図９〜図１３に示す実施形態について説明する。この実施形態のバルブタイミング制御装置は基本的な構成は第１の実施形態のものとほぼ同様であるが、始動準備手段１０９、とりわけ、その突起戻し手段部分の構成が第１の実施形態のものと異なっている。したがって、以下では始動準備手段１０９を中心に説明し、第１の実施形態と同一部分に同一符号を付して重複する説明を省略するものとする。
【００５８】
この実施形態の始動準備手段１０９は、第１の実施形態と同様に、ＶＴＣカバー８に制御ピン２９がコイルばね３０に付勢された状態で進退自在に設けられ、突出した制御ピン２９の先端部が制動ロータ２４側の操作突起２８と円筒ハウジング２０側の解除突起２１の回転軌道上に位置されるようになっているが、制御ピン２９を後退位置に戻す突起戻し手段が、作動油の供給によって作動するシリンダ機構４５によって構成されている。
【００５９】
シリンダ機構４５は、図１０〜図１３に拡大して示すように、制御ピン２９を進退自在に収容する円筒壁４６がＶＴＣカバー８に設けられ、制御ピン２９の基部側に形成された拡径部と円筒壁４６の内側の段差部との間に作動油を給排するための圧力室４７が形成されている。この圧力室４７には機関駆動されるポンプから作動油が圧送される通路４８が接続され、内燃機関が始動して作動油の圧力が立ち上がると、制御ピン２９が圧力室４７の圧を受けてコイルばね３０の力に抗して後退作動するようになっている（図１３参照）。
【００６０】
この始動準備手段１０９の場合、機関のクランキング時には制御ピン２９がコイルばね３０の付勢力によって突出しているため、図１０〜図１２に連続して示すように制御ピン２９はこのとき操作突起２８に当接し、その突起２８を基準位置ｐまで変位させる。シリンダ機構４５は基本的な機能は第１の実施形態の電磁バルブ３１とほぼ同様であるが、別途電気的なアクチュエータである電磁バルブ３１を設ける場合に比較して装置構成を簡素化することができ、しかも、車両の消費電力をより低く抑えることができる。
【００６１】
さらに、図１４に示す第３の実施形態について説明する。この実施形態についても第１，第２の実施形態と同一部分に同一符号を付し、重複する部分については説明を省略するものとする。
【００６２】
この実施形態のバルブタイミング制御装置は、基本的な構成は第２の実施形態のものとほぼ同様であるが、始動準備手段２０９の制御ピン２９Ａ，２９Ｂ，２９ＣがＶＴＣカバー８の周壁に円周方向等間隔に３つ設けられている点で異なっている。各制御ピン２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃは、第２の実施形態と同様に制動ロータ２４の操作突起２８と円筒ハウジングの解除突起２１の回転軌道に臨むように設けられ、突出作動時に操作突起２８と解除突起２１に当接し得るようになっている。
【００６３】
したがって、このバルブタイミング制御の場合、操作突起２８が、図１４に示すように基準位置ｐに対して進み側に位置されているときにクランキングが行われると、その操作突起２８は回転方向前方側で最も近接した制御ピン２９Ｃに当接する。そして、この状態から制動ロータ２４の回転がさらに進むと、操作突起２８は解除突起２１に対して遅れ方向に相対回動し、その操作突起２８の位置が基準位置ｐと合致するように（回転位相が中間位相となるように）速やかに矯正される。即ち、図１４中の制御ピンが２９Ａのみであった場合（第２の実施形態と同構成の場合）、この状態から制御ピン２９Ａが操作突起２８を相対回動させ得るのは、制動ロータ２４（操作突起２８）と円筒ハウジング（解除突起２１）がほぼ２７０°回転した後であるが、制御ピン２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃが円周方向等間隔に配置されていれば、制動ロータ２４と円筒ハウジングがほぼ３０°回転したところで相対回動させることができる。
【００６４】
よって、このバルブタイミング制御装置は、クランキング時に回転位相をより迅速に中間位相でロックすることができるため、内燃機関の始動性能をさらに向上させることができる。
【００６５】
尚、以上説明した各実施形態は従動回転体側に操作突起２８を設けると共に、駆動回転体側に解除突起２１を設け、操作突起２８が解除突起２１の基準位置よりも進み側にあるときに制御ピン２９で解除突起２１を基準位置ｐまで戻すようにしているが、駆動回転体と従動回転体の回転位相を電気的に検出し、中間位相に対して進角側、遅角側の一方にずれているときに制御ピン等の操作手段によって回転位相を中間位相に戻すようにしても良い。
【００６６】
また、上記の各実施形態では、制御突起部材である制御ピン２９を径方向内側に向けて進退自在に設け、突出した制御ピン２９に当接し得るように操作突起２８と解除突起２１を径方向外側に向けて突出させているが、制御ピン２９等の制御突起部材を軸方向に進退自在に設け、操作突起と解除突起を制御突起部材と当接し得るように軸方向に突出させるようにしても良い。
【００６７】
さらに、上記の実施形態はいずれも位相変更機構としてリンク１３及びレバー１２と、渦巻きプレート１９を用いたものを採用したが、位相変更機構はこれに限らず、例えば、駆動回転体と従動回転体の一方側にベーンを設けると共に、他方にそのベーンによって進角室と遅角室とに隔成されるハウジングを設け、油圧給排手段から進角室と遅角室に選択的に作動油を給排するようにした所謂ベーンタイプのものであっても良い。また、駆動回転体と従動回転体の間に、この両者に対して夫々ヘリカルスプラインによって係合するピストンを設け、そのピストンを油圧で進退作動させることによって駆動回転体と従動回転体の回転位相を変更するものであっても良い。
【００６８】
次に、上記の実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【００６９】
（イ）  前記解除操作部を回転方向に沿った円弧状の解除突起によって構成し、その解除突起のうちの、クランキング時に前記制御突起部材に回転方向から当接する側の端面に斜面を形成したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００７０】
この場合、クランキング時に、制御突起部材が位相操作部を押し動かしつつ解除突起の斜面に当接すると、その制御突起部材はその斜面に沿って円滑に押し上げられるようになる。
【００７１】
（ロ）  前記従動回転体は、
クランキング時に前記制御突起部材が当接する位相操作部を有する中間回転部材と、
カムシャフトに連結される一方で、中間回転部材が減速機構を介して連係される本体回部材と、を備え、
前記ロック機構は、駆動回転体と本体回転部材の間にロック及びロック解除可能に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００７２】
この場合、中間回転部材と本体回転部材の間に減速機構を介装したため、駆動回転体と中間回転部材が中間位相付近で変動しても、駆動回転体と中間回転部材の変動に対する駆動回転体と本体回転部材の変動が小さいため、このときロック機構を容易にロックすることができる。
【００７３】
（ハ）  前記ロック機構は、本体回転部材と駆動回転体の一方に設けられた係止部材と、他方に設けられて係止部材と係合する係合受部と、を備えた構成とし、
係止部材と係合受部の係合時のクリアランスは径方向よりも周方向の方が大きくなるように設定したことを特徴とする前記（ロ）に記載の内燃機関のバルブタミング制御装置。
【００７４】
この場合、クランキング時に係止部材が係合受部に容易に係合されるようになる。
【００７５】
（ニ）  前記係止部材の係合受部に係合される部分は先端側が縮径していることを特徴とする前記（ハ）に記載の内燃機関のバルブタミング制御装置。
【００７６】
この場合、係止部材が係合受部にクランキング時にさらに係合され易くなる。
【００７７】
（ホ）  前記解除操作部を回転方向に沿った円弧状の解除突起によって構成し、その解除突起のうちの、クランキング時に前記制御突起部材に回転方向から当接する端面と逆側の端面に斜面を形成したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタミング制御装置。
【００７８】
この場合、制御突起部材が解除突起に乗り上げた状態から駆動回転体と従動回転体の回転が進むと、制御突起部材は解除突起の端面の斜面に案内されて緩やかに突出状態に戻される。したがって、このとき制御突起部材が急激に突出することによる打音や振動の発生を未然に防止することができる。
【００７９】
（ヘ）  前記操作制御手段は電流の通電によって制御されることを特徴とする請求項１〜３、（イ）〜（ホ）のいずれかに記載の内燃機関のバルブタミング制御装置。
【００８０】
この場合、電気系統の故障があると、操作制御手段による位相変更機構の制御が行われなくなり、始動準備手段による中間位相での機関運転が行われるようになる。
【００８１】
（ト）  前記制御突起部材は内燃機関の始動直後に突起戻し手段によって後退位置に戻されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタミング制御装置。
【００８２】
この場合、内燃機関の始動後に制御突起部材が解除操作部から即時に離反するため、機関運転中に制御突起部材が解除操作部に接触することによる、振動騒音の発生や部材摩耗を未然に防止することができる。
【００８３】
（チ）  前記突起戻し手段は、内燃機関の潤滑オイルが供給されることによって制御突起部材を後退位置に戻すことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタミング制御装置。
【００８４】
この場合、制御突起部材を後退させるために電磁バルブ等の電気的なアクチュエータを追加する必要がなく、その分、構造を簡素化することができると共に、車両の電力消費を抑えることができる。
【００８５】
（リ）  前記ロック機構は、内燃機関の潤滑オイルが供給されることによってロックを解除することを特徴とする請求項１〜３、（イ）〜（チ）のいずれかに記載の内燃機関のバルブタミング制御装置。
【００８６】
この場合、ロック機構を解除するために電磁バルブ等の新たなアクチュエータを追加する必要がなく、その分、構造を簡素化することができると共に、車両の電力消費を抑えることができる。
【００８７】
（ヌ）  前記ロック機構の油圧導入部は、位相変更機構等の潤滑部に対する潤滑オイルの供給通路中に設けられ、ロック機構のロック解除時に潤滑部側へのオイル供給口を開口することを特徴とする前記（リ）に記載の内燃機関のバルブタミング制御装置。
【００８８】
この場合、ロック機構に対する油圧供給と潤滑部に対するオイル供給を共通の供給通路によって行うことができるため、装置の通路構造を簡素化して製造コストの低減を図ることができる。
【００８９】
（ル）  前記操作制御手段は、駆動回転体と従動回転体を進角側、遅角側の一方に付勢する付勢手段と、この両回転体に付勢手段と逆方向の操作力を作用させる電磁ブレーキによって構成されていることを特徴とする請求項１〜３、（イ）〜（ヌ）のいずれかに記載の内燃機関のバルブタミング制御装置。
【００９０】
この場合、電磁ブレーキと付勢手段の力のバランスによって位相変更機構を制御するものであるため、装置構造が簡素なものとなる。したがって、低コストでの製造が可能となる。
【００９１】
（ヲ）  前記位相変更機構は、
駆動回転体と従動回転体の本体回転部材のうちの、いずれか一方に設けられた径方向ガイドと、
従動回転体の中間回転部材のうちの、前記径方向ガイドに対峙する側の面に設けられた渦巻き状ガイドと、
前記径方向ガイドと渦巻き状ガイドに変位可能に案内係合される可動案内部と、
駆動回転体と前記本体回転部材のいずれか他方のものの回転中心から離間した部位と前記可動案内部とを揺動可能に連結するリンクと、を備えた構成としたことを特徴とする前記（ロ）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００９２】
この場合、中間回転部材を駆動回転体や本体回転部材に対して相対回転させると、可動案内部が渦巻き状ガイドに案内されて径方向に変位し、それに伴なってリンクが揺動して駆動回転体と本体回転部材が相対回動する。このとき、渦巻き状ガイドの渦巻き形状を径方向変位に対して周方向変位が大きくなるように設定しておけば、中間回転部材の回転変位はリンクの作動に容易変換されるものの、カムシャフト側からリンクに入力される変動トルクは中間回転部材の回転変位に変換されにくくなる。したがって、前述のような渦巻き状ガイドの設定により、駆動回転体と本体回転部材の回転位相を所望位相に確実に維持することができる。
【００９３】
（ワ）  制御突起部材を複数設け、その複数の制御突起部材を位相操作部と解除操作部の回転軌道に臨む位置に離間させて配置したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００９４】
この場合、クランキング時に、駆動回転体と従動回転体が中間位相に対して進角側、遅角側の一方の位相状態にあるときに、位相操作部が、突出したいずれかの制御突起部材に回転方向から当接する。制御突起部材が位相操作部と解除操作部の回転軌道に臨む位置に一つのみ設けられている場合に比較し、位相操作部がいずれかの制御突起部材に早期に当接するため、駆動回転体と従動回転体の回転位相を迅速に中間位相に変更することができる。
【００９５】
（カ）  前記位相変更機構は、
駆動回転体と従動回転体のいずれか一方に一体に設けられたベーンと、
駆動回転体と従動回転体のいずれか他方に一体に設けられ、前記ベーンの回動方向両側に進角室と遅角室を形成するハウジングと、を備え、
前記進角室と遅角室に対して作動油を選択的に給排することを特徴とする請求項１〜３、前記（イ）〜（ル）、（ヲ）、（ワ）のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００９６】
この場合、進角室や遅角室の油圧が立ち上がる前であっても、クランキング時に駆動回転体と従動回転体を中間位相で確実にロックすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】この出願の発明の第１の実施形態を示す縦断面図。
【図２】同実施形態を示す図１のＡ−Ａ断面に対応する断面図。
【図３】同実施形態を示す図１のＢ矢視に対応する端面図。
【図４】同実施形態を示す図１のＣ部のロック解除状態の拡大断面図。
【図５】同実施形態を示す図１のＣ部のロック状態の拡大断面図。
【図６】同実施形態の作動状態を示す図２に対応の断面図。
【図７】同実施形態の作動状態を示す図２に対応の断面図。
【図８】この出願の発明の機関始動位相を示すリフト量−クランク角特性図。
【図９】この出願の発明の第２の実施形態を示す縦断面図。
【図１０】同実施形態の要部の作動を示す拡大断面図。
【図１１】同実施形態の要部の作動を示す拡大断面図。
【図１２】同実施形態の要部の作動を示す拡大断面図。
【図１３】同実施形態の要部の作動を示す拡大断面図。
【図１４】この出願の発明の第３の実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
【００９８】
２…駆動リング（駆動回転体）
３…操作制御手段
４…従動軸部材（従動回転体）
５…位相変更機構
６…ゼンマイばね（付勢手段）
８…ＶＴＣカバー（非回転部材）
９，１０９，２０９…始動準備手段
１０…ロック機構
１９…渦巻きプレート（従動回転体）
２０…円筒ハウジング（駆動回転体）
２１…解除突起（解除操作部）
２４…制動ロータ（従動回転体）
２８…操作突起（位相操作部）
２９…制御ピン（制御突起部材）
３０…コイルばね（付勢手段）
３１…電磁バルブ（突起戻し手段）
４５…シリンダ機構（突起戻し手段）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2005133544.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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