(57)【要約】【課題】ハウジングに対するベーンロータの相対回転角をタイムリーに検出することが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。【解決手段】ハウジング５に対してベーンロータ７を相対回転させて回転位相を変更する位相変更機構と、ハウジングに対してベーンロータを進角方向または遅角方向に付勢するコイルスプリング５０と、該コイルスプリングの他端部５０ｂを支持し、コイルスプリングの付勢力に応じて歪み変形可能な支持部材５１と、該支持部材の歪みを検出すると共に、該歪みの検出信号をコントロールユニットに無線で送信する歪みセンサ５２と、を備えている。【選択図】図３
2013044296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトから回転力が伝達される駆動回転体と、
カムシャフトに結合された従動回転体と、
前記駆動回転体に対して従動回転体を相対回転させて回転位相を変更する位相変更機構と、
前記駆動回転体に対して従動回転体を進角方向または遅角方向に付勢する付勢部材と、
該付勢部材の端部を支持し、該付勢部材の付勢力に応じて歪み変形可能な支持部材と、
前記支持部材の歪みを検出すると共に、該歪みの検出信号をコントロールユニットに無線で送信する歪みセンサと、
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】
クランクシャフトから回転力が伝達され、内周に作動油室が設けられたハウジングと、
カムシャフトに固定されていると共に、前記ハウジング内に相対回転自在に収容され、該ハウジング内の作動油室を進角油室と遅角油室に隔成するベーンロータと、
前記ハウジングに対して前記ベーンロータを進角方向または遅角方向へ付勢するばね部材と、
該ばね部材の端部を支持し、該付勢部材の付勢力に応じて歪み変形可能な支持部材と、
前記支持部材の歪みを検出すると共に、該歪みの検出信号をコントロールユニットに無線で送信する歪みセンサと、
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３】
クランクシャフトから回転力が伝達され、内周に周方向へ所定間隔をおいて複数のシューが設けられたハウジングと、
カムシャフトに固定されたロータと、該ロータから径方向外周側に延出され、前記各シューとの間に進角油室と遅角油室を隔成する複数のベーンと、を備え、前記進角油室と遅角油室に選択的に油圧を給排することによって前記ハウジングに対して進角方向または遅角方向へ相対回転するベーンロータと、
前記ベーンの先端に設けられ、前記各油室の内周面に摺接するシール部材と、
該シール部材を前記各油室の内周面方向へ付勢する付勢部材と、
該付勢部材の歪みを検出すると共に、該歪みの検出信号をコントロールユニットに無線で送信する歪みセンサと、を備え、
前記シール部材が摺接する前記各油室の内周面は、周方向の位置によって前記ベーンの先端に対する隙間が漸次変化するよう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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁である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】
従来のバルブタイミング制御装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されたもののように、クランクシャフトからタイミングチェーンを介して回転力が伝達されるタイミングスプロケットと、該タイミングスプロケットに相対回転可能に設けられて各吸気弁と各排気弁を開閉作動させるカムシャフトと、該カムシャフトの先端に固定されて、前記タイミングスプロケットのハウジング内に相対回転自在に設けられたベーンロータと、備えている。
【０００３】
そして、コントロールユニットが、クランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサとカムシャフトの回転角を検出するカム角センサからのそれぞれの回転角信号に基づき、それらの差分からクランクシャフトとカムシャフトの相対回転位置を検出する。この検出信号に基づいて油圧切換弁を制御することにより、前記ハウジングとベーンロータとの間に形成された進角油室と遅角油室に油圧を選択的に給排して、ベーンロータをハウジングに相対回転させて、各吸気弁や各排気弁の開閉タイミングを制御す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２００７−１６２５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来のバルブタイミング制御装置にあっては、クランク角センサとカム角センサが、単位角度毎（パルス信号）に角度を検出しているため、例えば機関低回転時などの場合は、各センサによる分解能が低くなってしまう。これによって、前記相対回転角のタイムリーな検出ができなくなるおそれがある。
【０００６】
本発明は、前記相対回転角をタイムリーに検出することが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目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、クランクシャフトから回転力が伝達される駆動回転体と、カムシャフトに結合された従動回転体と、前記駆動回転体に対して従動回転体を相対回転させて回転位相を変更する位相変更機構と、前記駆動回転体に対して従動回転体を進角方向または遅角方向に付勢する付勢部材と、該付勢部材の端部を支持し、該付勢部材の付勢力に応じて歪み変形可能な支持部材と、前記支持部材の歪みを検出すると共に、該歪みの検出信号をコントロールユニットに無線で送信する歪みセンサと、を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、歪みセンサを用いたことによって、相対回転角をタイムリーに検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態におけるバルブタイミング制御装置を一部断面して示す概略図である。
【図２】本実施形態におけるバルブタイミング制御装置の最進角側への作動状態を示すフロントプレートを外した正面図である。
【図３】図２のＡ部拡大図である。
【図４】本実施形態に供される歪みセンサの概略図である。
【図５】本実施形態に供される歪みセンサが設けられる測定装置を示す斜視図である。
【図６】測定装置の他例を示す平面図である。
【図７】本実施形態におけるバルブタイミング制御装置の最遅角側への作動状態を示すフロントプレートを外した正面図である。
【図８】本発明の第２実施形態におけるバルブタイミング制御装置の最遅角側への作動状態を示すフロントプレートを外した正面図である。
【図９】図７のＢ部拡大図である。
【図１０】図９のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１１】本実施形態におけるバルブタイミング制御装置の最進角側への作動状態を示すフロントプレートを外した正面図である。
【図１２】図１１のＤ部拡大図である。
【図１３】測定装置のさらに異なる例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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の実施形態を図面に基づいて詳述する。
【００１１】
〔第１実施形態〕
本発明に係るバルブタイミング制御装置(ＶＴＣ)は、排気側の動弁装置に適用したもので、この排気側ＶＴＣは、図１に示すように、図外のクランクシャフトにより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と、該タイミングスプロケット１に対して相対回転可能に設けられた排気カムシャフト２と、タイミングスプロケット１と排気カムシャフト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を作動させる油圧回路４と、を備えている。
【００１２】
前記タイミングスプロケット１は、前記位相変更機構３の一部を構成する後述のリアーカバーによって構成されていると共に、図中矢印方向に回転するようになっている。
【００１３】
前記排気カムシャフト２は、図外のシリンダヘッドにカム軸受を介して回転自在に支持され、外周面所定位置にバルブリフターを介して排気弁を開作動させる複数の駆動カムが一体に設けられていると共に、一端部２ａ側に肉厚な円環状のフランジ部２ｂが一体に形成されている。また、前記一端部２ａの内部軸方向には、後述するベーンロータ７を軸方向から固定するカムボルト６が螺着する雌ねじ孔２ｃが形成されている。
【００１４】
前記位相変更機構３は、図１〜図４に示すように、前記排気カムシャフト２の一端部２ａに配置されたハウジング５と、前記カムシャフト２の一端部に前記カムボルト６によって軸方向から固定されて、前記ハウジング５内に回転自在に収容されたベーンロータ７と、前記ハウジング５の内周面に内方に向かって突出形成された４つのシュー８と、ハウジング５の内部に形成された作動油室が前記各シュー８とベーンロータ７の後述する４つのベーン２２〜２５とによって隔成されたそれぞれ２つの遅角油室９及び進角油室１０と、を備えている。
【００１５】
前記ハウジング５は、ほぼ円筒状のハウジング本体１１と、該ハウジング本体１１の前後開口端を閉塞するフロントプレート１２及び前記タイミングスプロケット１を兼用したリアプレート１３とを備えている。前記ハウジング本体１１とフロントプレート１２及びリアプレート１３が、４本のボルト１４によって軸方向から共締めにより一体的に結合されている。
【００１６】
前記ハウジング本体１１は、前記各シュー８を除く一般部がほぼ薄肉に形成されており、前記各シュー８は、円周方向のほぼ等間隔位置に形成されていると共に、それぞれが側面からみてほぼ台形状に形成されている、。また、各シュー８のそれぞれの先端部に軸方向に沿って形成されたシール溝内には、ほぼコ字形状のシール部材１６が嵌着されている。さらに、各シュー８の付け根部側の内部軸方向には、前記各ボルト１４が挿通する４つのボルト挿通孔１７が貫通形成されている。
【００１７】
さらに、前記１つのシュー８の円周方向の一側面には、突出部８ａが一体に形成されている。この突出部８ａは、ベーンロータ７の一つのベーン２２の進角側への回転方向の対向側面２２ａが適宜当接してベーンロータ７の最大図中右方向の回転位置（最大進角位置）を規制するようになっている。
【００１８】
前記フロントプレート１２は、プレス成形によって比較的薄肉な円板状に形成され、中央にベーンロータ７の後述するロータ２１の前端部２１ａが挿通する大径孔１２ａが穿設されていると共に、外周側の円周方向等間隔位置には、前記各ボルト１４が挿通する４つのボルト挿通孔(図示せず)が貫通形成されている。
【００１９】
前記リアプレート１３は、例えば焼結合金によりフロントプレート１１よりも肉厚な円板状に形成され、中央に前記ロータ２１の小径後端部２１ｂが回転自在に挿通する大径な支持孔１８が貫通形成されていると共に、外周部には前記タイミングチェーンが巻回されて回転力が伝達される複数の歯部１３ａが一体に形成されている。また、該各歯部１３ａの径方向内側の外周側には、前記各ボルト１４の先端部の雄ねじが螺着する図外の４つの雌ねじ孔が円周方向等間隔位置に形成されている。
【００２０】
また、このリアプレート１３の前記カムシャフト２側の後端面には、図１に示すように軽量化を図るための凹溝１９が形成されている。また、リアプレート１３の内面所定位置には、後述するロック機構のロック穴３１が形成されている。
【００２１】
前記ベーンロータ７は、焼結金属によって一体に形成され、図１〜図４に示すように、カムシャフト２方向に延びた段差径状のほぼ円筒状に形成されて、中央にカムボルト挿通用の挿通孔７ａが軸方向から貫通形成されたロータ２１と、該ロータ２１の外周面の円周方向のほぼ等間隔位置に放射状に突設された４枚のベーン２２〜２５と、から構成されている。
【００２２】
前記ロータ２１は、前端部２１ａが前記フロントプレート１２の大径孔１２ａに径方向の所定隙間をもって嵌挿されている一方、後端部２１ｂが前記挿通孔７ａを挿通したカムボルト６を介してカムシャフト２に締結固定されている。
【００２３】
すなわち、ロータ２１は、後端部２１ｂの内周側に円環状の支持壁２１ｃが一体に形成され、この支持壁２１ｃの中央にカムボルト６の軸部６ａが挿通する挿通孔２１ｄが軸方向に貫通形成されている。また、前記支持壁２１ｃの後面に、前記カムシャフト一端部２ａの先端部が嵌入する円環状の嵌入溝２１ｅが形成されている。
【００２４】
また、前記後端部２１ｂは、後端面がカムシャフト２のフランジ部２ｂの前端面に当接していると共に、前記支持壁２１ｃの後端面と前記カムシャフト一端部２ａの対向先端面との間に円環状の隙間Ｓが形成されている。したがって、ロータ２１を、カムシャフト２の一端部２ａに前記カムボルト６によって締結固定する際には、前記隙間Ｓの存在によって前記後端部２１ｂの後端面がフランジ部２ｂの前端面に圧接しつつカムボルト６の軸力が支持壁２１ｄに作用することから、該ロータ２１をカムシャフト２に強固に固定することができる。
【００２５】
また、ロータ２１は、外周面が前記各シュー８の先端部上面に嵌着された前記シール部材１６に摺動しつつ正逆回転すると共に、図２、図４に示すように、前端部２１ａ側の内部には、前記各遅角油室９に連通する４つの遅角側油孔２７と、各進角油室１０に連通する４つの進角側油孔２８が径方向へそれぞれ貫通形成されている。
【００２６】
前記各ベーン２２〜２５は、図２〜図４に示すように、それぞれが各シュー８間に配置されていると共に、各先端面に軸方向に形成されたシール溝２６内に前記ハウジング本体１１の内周面１１ａに摺接するほぼコ字形状のシール部材２９が嵌着されている。この各シール部材２９は、両端部が内方へ折曲されたほぼコ字形状に形成されていると共に、前記シール溝２６の底面とシール部材２９の内面との間に弾装された図外の板ばねによって前記ハウジング本体１１の内周面１１ａ方向へ付勢されている。
【００２７】
また、前記各ベーン２２〜２５は、１つベーン２２が最大巾に形成され、該ベーン２２以外の３枚のベーン２３〜２５の巾が最大巾のベーン２２よりも小さいほぼ同一の巾に設定されている。このように、各ベーン２２〜２５の巾をそれぞれ変化させることによってベーンロータ７全体の回転バランスを均一化するようになっている。
【００２８】
また、前記各ベーン２２〜２５の進角油室１０側の一側面と該一側面に周方向から対向する各シュー８の対向側面との間に、ベーンロータ７を最大進角側へ付勢する付勢部材である４つのコイルスプリング５０がそれぞれ配置されている。
【００２９】
この各コイルスプリング５０は、図３にも示すように、一端部５０ａが各ベーン２２〜２５の一側面に形成された円形状の第１ばね受け溝２２ａ〜２５ａに弾接支持されている一方、他端部５０ｂが前記各シュー８の対向側面にそれぞれ形成された円形状の第２ばね受け溝８ｂに弾接支持されている。ここで、前記最大巾のベーン２２の一側面に対向する第１シュー８の第２ばね受け溝８ｂの孔縁部には、コイルスプリング５０の他端部５０ｂを弾接支持する支持部材５１が配置されている。
【００３０】
この支持部材５１は、前記コイルスプリング５０の付勢力に応じて歪み変形可能な金属製の円形ばね板によって形成されていると共に、外周部一端面が前記第２ばね受け溝８ｂの円環状の段差孔縁部８ｃに載置されて、これと反対側の他端面のほぼ中央に前記コイルスプリング５０の他端部５０ｂが弾接している。したがって、前記支持部材５１は、コイルスプリング５１の付勢力の変化に応じて第２ばね受け溝８ｂ方向へ撓み変形可能になっている。
【００３１】
また、この支持部材５１の一端面のほぼ中央位置に歪みセンサ５２が取り付けられている。
【００３２】
前記歪みセンサ５２は、例えば、特開２００６−２２０５７４号公報などに記載されたものと構造的に同一のものである。
【００３３】
この歪みセンサ５２は、シリコン単結晶によって形成された一片が数ミクロン〜数ｍｍ角、厚さが１０〜数百ミクロンのチップ形状を有したものを拡散層などの素子形成面（シリコン基板）の裏面全体を前記支持部材５１の一端面に貼り付けて、前記コイルスプリング５０の圧縮、伸張変形による付勢力の変化に応じた支持部材５１の歪みを検出するようになっている。
【００３４】
この歪みセンサ５２の構造の一例を図４に基づいて簡単に説明すると、例えばｐ型の拡散抵抗４本を用いてホイートスンブリッジ回路を形成し、このホイートストンブリッジ回路を形成する４本のｐ型不純物拡散層による抵抗１５は、対向する一組の抵抗１５，１５がシリコン単結晶の〔−１１０〕方向が長手となるように配置されている。残りの一組の抵抗１５、１５は、〔−１１０〕方向に対して９０°回転させた〔１１０〕方向が長手となるように配置されている。すなわち、ホイートストンブリッジ回路を構成する半数の抵抗の各抵抗の両端子１０２を結ぶ直線が半導体単結晶の〔１１０〕方向とほぼ同一となるように形成されていると共に、該半数の抵抗の各抵抗の両端子を結ぶ線に対してほぼ直角が望ましいが、４５°より大きく１３５°より小さい角度で交わるように配置されている。
【００３５】
このように拡散抵抗のレイアウトにすることにより、４本すべての抵抗１５は周囲の影響をすべて等しくすることができることから、４本の抵抗１５のマスク形状を同一にエッチングすることができる。このため、不純物拡散層を形成した際に、４本の抵抗値を均一にすることができ、ホイートストンブリッジ回路のオフセットを小さくことを可能とし、精度の高い歪み量測定を行うことができる。
【００３６】
また、この測定装置としては、図５に示すように、前記歪みセンサ５２が貼り付けられた前記シリコン基板６０上に、電源６１や増幅器６２やＡ／Ｄ変換器、アナログ回路６３、通信制御部６４及びアンテナ６５が設けられて、後述するコントロールユニットとの情報のやり取りを無線形式で行うようになっている。この場合、前記電源６１は、蓄電池であっても良いし、電磁波を用いて自己発電を行うもので合っても良い。このような無線方式でコントロールユニットとの通信を行うことにより、コントロールユニットとの間に配線が必要なくなり、ベーンロータ７の回転を阻害することなく測定を行うことができる。
【００３７】
また、前記アンテナ６５は、図６に示すように、シリコン基板６０の外側に配置することも可能である。このように、アンテナ６５を外部に配置する場合には、アンテナ６５が取り囲む面積を大きくすることができることから、通信距離を長くすることができる。
【００３８】
さらに、前記最大巾のベーン２２と前記リアプレート１３との間には、ベーンロータ７の自由な回転を拘束するロック機構が設けられている。
【００３９】
このロック機構は、図１及び図２に示すように、前記最大巾ベーン２２の内部軸方向に貫通形成された摺動用孔２２ｂ内に摺動自在に収容されて、リアプレート１３側に対して進退自在が設けられたロックピン３０と、前記リアプレート１３に形成されて、前記ロックピン３０の先端部が進出して係合し、あるいは後退して係合が解除される前記ロック穴３１と、機関の始動状態に応じて前記ロックピン３０をロック穴３１に係合あるいは係合を解除する係脱機構とから構成されている。
【００４０】
前記ロックピン３０は、先端部を含めた全体がほぼ円柱状に形成されて、前記ロック穴３１内に軸方向から係合し易い形状になっている。
【００４１】
なお、前記摺動用孔２２ｂのフロントプレート１２側の孔縁には、切欠孔２２ｃが形成され、この切欠孔２２ｃと前記フロントプレート１２の大径孔１２ａがベーンロータ７の回転範囲で常に連通してロックピン３０の良好な摺動を確保するための空気抜き孔として機能するようになっている。
【００４２】
前記ロック穴３１は、円周方向の前記進角油室１０側に偏倚した位置に形成され、前記ロックピン３０が係合した場合には、ハウジング５とベーンロータ７の相対変換角度が最大進角側の位置となるように設定されている。
【００４３】
前記係脱機構は、ロックピン３０の後端部とフロントプレート１２の内端面との間に弾装されて、ロックピン３０を進出方向(係合する方向)へ付勢するロックばね３２と、前記ロック穴３１内に油圧を供給してロックピン３０を後退させる図外の解除用油圧回路とから構成されており、この解除用油圧回路は、前記遅角油室９と進角油室１０にそれぞれ選択的に供給された油圧が所定の油孔を介してロック孔３１に供給されて前記ロックピン３０に後退方向へ作用するようになっている。
【００４４】
前記油圧回路４は、前記各遅角油室９と進角油室１０に対して油圧を選択的に供給するか、あるいは各油室９，１０内の油を排出するもので、図１に示すように、前記遅角側油孔２７に連通する遅角通路３３と、前記各進角側油孔２８に連通する進角通路３４と、該各通路３３，３４に電磁切換弁３５を介して油圧を選択的に供給するオイルポンプ３６と、前記各通路３３，３４に電磁切換弁３５を介して選択的に連通するドレン通路３７と、を備えている。
【００４５】
前記両通路３３、３４は、先端部３８ａが前記ロータ２１の前端部２１ａ内に挿通された円柱状の通路構成部３８の内部に形成されている。この通路構成部３８は、シリンダヘッドに保持されて、前記先端部３８ａに形成された径方向孔３３ａと外周に形成されたグルーブ溝３３ｂを介して前記遅角通路３３と各遅角側油孔２７とを連通するようになっている。また、前記ロータ２１の内部には、前記先端部３８ａの先端面とカムボルト６の頭部６ｂとによって隔成された油室３４ａが形成され、該油室３４ａを介して前記進角通路３４と各進角側油孔２８とを連通するようになっている。また、前記先端部３８ａの外周には、外部とグルーブ溝３３ｂとの間、該グルーブ溝３３ｂと油室３４ａとの間をそれぞれシールする３つのシール部材３９がそれぞれ嵌着固定されている。
【００４６】
前記オイルポンプ３６は、吐出通路３６ａが図外の濾過フィルターを介して前記両通路３３，３４に適宜選択的に連通すると共に、機関の摺動部などに潤滑油を供給するメインオイルギャラリーにそれぞれ連通している。また、前記オイルポンプ３６には、過大な吐出圧を抑制する図外のリリーフ弁が設けられている。
【００４７】
前記電磁切換弁３５は、２方向弁であって、図外のコントロールユニットからの出力信号によって各通路３３，３４とオイルポンプ３６の吐出通路３６ａ下流の供給通路４１とドレン通路３７とを選択的に切り換え制御するようになっている。
【００４８】
前記コントロールユニットは、内部のマイクロコンピュータが図外のクランク角センサやエアーフローメータ、水温センサ、スロットルバルブ開度センサなどの各種センサ類からの情報信号を入力して現在の機関運転状態を検出すると共に、前記歪みセンサ５２で検出した支持部材５１の歪み変化値に基づいて前記ハウジング５に対するベーンロータ７の相対回転位置を演算によって算出するようになっている。
【００４９】
このような機関運転状態とベーンロータ７の相対回転位置に応じて前記電磁切換弁３５の電磁コイルに制御パルス電流を出力するようになっている。
【００５０】
以下、本実施形態の作用を説明すれば、まず、機関停止時には、遅角油室９と進角油室１０への油圧の供給が停止されると共に、各コイルスプリング５０の進角方向への付勢力によってベーンロータ７が図２及び図３に示すように最進角位置(初期位置)に相対回転してロックピン３０がロックばね３２のばね力によって進出し、先端部３０ａがロック穴３１内に係合する。これによって、ベーンロータ７の相対回転が規制される。
【００５１】
次に、イグニッションスイッチをオンして機関を始動させクランキングが開始されると、オイルポンプ３６の作動も開始される。この始動直後は、オイルポンプ３６の吐出圧が十分に立ち上がらないことから、図１に示すように、予めロックピン３０の先端部３０ａがロック穴３１内に係入した状態が維持されて、ベーンロータ７を始動に最適な進角側の位置に拘束している。このため、スムーズなクランキングによって良好な始動性が得られると共に、前記各カムシャフト２，２に作用する交番トルクによる各ベーンロータ７，７のばたつきを抑制できる。
【００５２】
そして、機関始動後の所定の低回転低負荷域では、コントロールユニットが電磁切換弁３５の電磁コイルへの非通電状態を維持する。これによって、オイルポンプ３６の吐出通路３６ａと進角側通路３４を連通させると同時に、遅角側通路３３とドレン通路３７とを連通させる。このため、オイルポンプ３６から吐出された作動油が、進角側通路３４を介して各進角油室１０内に流入して、該各進角油室１０が高圧になる一方、遅角油室９内の作動油が遅角側通路３６を通ってドレン通路３７からオイルパン４４内に排出されて、各遅角油室９内が低圧になる。
【００５３】
このとき、各進角油室１０内に流入した作動油圧が、ロック機構に供給されることから、ロックピン３０が後退動してロック穴３１から抜け出しロックが解除される。これにより、ベーンロータ７は、自由な回転が許容されて排気弁の開閉タイミングを任意に変更することができるが、この状態では、最進角側に保持される。
【００５４】
一方、機関が例えば中回転域に移行した場合は、コントロールユニットから電磁切換弁３５に所定のデューティ制御電流が出力されて、吐出通路３６ａと遅角側通路３３とを連通させると同時に、進角側通路３４とドレン通路３７とを連通させる。これにより、各進角油室１０内の作動油が排出されて低圧になると共に、各遅角油室９内に作動油が供給されて内部が高圧になる。このとき、各遅角油室９からロック機構に油圧が供給されることから、ロックピン３０はロック穴３１から抜け出した状態が維持される。
【００５５】
このため、ベーンロータ７は、図７に示すように、ハウジング５に対して反時計方向へ回転して、タイミングスプロケット１に対するカムシャフト２の相対回動位相が遅角側に変換される。
【００５６】
この結果、排気弁の開閉タイミングが遅角側に制御されて、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップが大きくなり、かかる中回転域における機関燃焼効率を向上させることができる。
【００５７】
そして、この実施形態によれば、クランクシャフトとカムシャフトの相対回転角を、前記特異な構成の歪みセンサ５２によってハウジング５に対するベーンロータ７の相対回転角を検出することによって行うようにしたため、前記従来のような、クランク角センサとカム角センサを用いた場合に比較して、相対回転角を連続かつタイムリーに検出することができる。
【００５８】
すなわち、前記ベーンロータ７が、図２に示す最進角の回転位置にある場合は、コイルスプリング５０による支持部材５１へのばね付勢力が小さく該支持部材５１の歪みが小さいため、かかる小さな歪みを前記歪みセンサ５２が検出してコントロールユニットに出力する。
【００５９】
その後、前述のように、機関運転状態に応じてベーンロータ７が各コイルスプリング５０のばね力に抗して、つまりコイルスプリング５０を圧縮変形させながら遅角側へ相対回転すると、前記支持部材５１に作用する反力が漸次大きくなって歪みが大きくなる。これを、歪みセンサ５２が精度良く検出してコントロールユニットに出力する。
【００６０】
これによって、コントロールユニットは、ハウジング５に対するベーンロータ７の相対回転角を演算によって算出して、前記電磁切換弁３５をフィードバック制御する。したがって、前記相対回転制御を高精度に行うことができると共に、連続かつタイムリーに検出することができる。
【００６１】
また、前記歪みセンサ５２を用いることによって、従来のような、クランク角センサとカム角センサを用いる場合に比較してコストの大幅な低減化が図れる。
【００６２】
さらに、前記歪みセンサ５２から検出された情報信号を無線によってコントロールユニットに出力することから、無用な配線が不要になると共に、断線などのトラブルの発生がない。
【００６３】
なお、前記４つのコイルスプリング５０を用いずに、歪みセンサ５２が配置されたコイルスプリング５０のみであってもよい。
【００６４】
また、この実施形態によれば、前述のように、前記ベーンロータ７が、各コイルスプリング５０のばね力によって進角方向に付勢されていることから、例えば機関停止時において排気弁の開閉タイミングを最進角側へ強制的に制御することができるので、前述したように機関の始動性が良好になる。
〔第２実施形態〕
図８〜図１２は本発明の第２実施形態を示し、排気ＶＴＣの基本構造は第１実施形態と同様であるが、異なるところは、前記各コイルスプリングを廃止し、前記最大肉厚の第１ベーン２２が位置するハウジング本体１１の内周面１１ａが遅角側から進角側に掛けて内方湾曲した円弧テーパ状に形成されていると共に、前記第１ベーン２２の外周側シール溝２６内に設けられたシール部材２９をハウジング本体１１の内周面方向に付勢する付勢部材である板ばね５３に歪みセンサ５２を設けたものである。
【００６５】
具体的に説明すれば、第１ベーン２２は、ハウジング本体１１の周方向の２つのシュー８，８の間に配置され、ほぼ円弧状の外周面の円周方向の遅角側の一端部に前記シール溝２６が軸方向に沿って形成されている。また、前記ハウジング本体１１の前記２つのシュー８，８間に有する前記内周面１１ａは、図９及び図１２に示すように、遅角側の一端部１１ｂから進角側の他端部１１ｃに沿って漸次内方へ湾曲状に入り込んだテーパ状に形成されている。したがって、図９、図１２に示すように、前記ベーンロータ７が最遅角側から最進角側へ回転するに連れて、前記ベーン２２の外周面とハウジング本体１１の内周面１１ａとの間の隙間Ｃが漸次小さくなるように形成されている。
【００６６】
一方、前記シール部材２９は、シール溝２６に沿って第１ベーン２２の軸方向に沿って配置されて、平坦な外面２９ａが前記内周面１１ａに前記板ばね５３のばね力によって弾接している。
【００６７】
また、前記板ばね５３は、図１０に示すように、同じくシール溝２６に沿って細い弓状に折曲形成されて、ほぼ平坦に折曲された両端部５３ｂ、５３ｃの外面が前記シール部材２９の内面に弾接していると共に、中央部５３ａの内面がシール溝２６の底面に弾接している。
【００６８】
さらに、この板ばね５３の中央部５３ａの外面には、歪みセンサ５２が設けられている。この歪みセンサ５２は、構造が第１実施形態のものと同じであるから、詳しい説明は省略する。
【００６９】
したがって、前述した機関運転状態の変化に伴って、前記ベーンロータ７が、図８、図９に示す最大遅角側の位置から図１１、図１２に示す時計方向（最進角側の位置）へ漸次回転して、前記シール部材２９が内周面１１ａの一端部１１ｂから他端部１１ｃまで湾曲テーパに沿って摺接すると、シール部材２９が漸次シール溝２６の内方へ押し込まれる。これによって、板ばね５３は、両端部５３ｂ、５３ｃを介して中央部５３ａを含む全体が圧縮変形する。
【００７０】
つまり、ベーンロータ７の最遅角から最進角側への回転に伴って板ばね５３の歪み量が漸次大きくなり、ここから逆回転した場合は歪み量が漸次小さくなることから、この歪みの変化を前記歪みセンサ５２が検出してコントロールユニットに出力する。
このため、ハウジング５に対するベーンロータ７の相対回転最大遅角位置から最大進角位置までの相対回転角を精度良く検出することができる。
【００７１】
なお、ロック機構は、本実施形態ではベーンロータ７の最遅角側の回転位置でロックするようになっており、図中２２ｂはロックピン３０が摺動する摺動用孔である、
その他は、第１実施形態と同様な作用効果が得られる。
【００７２】
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ＶＴＣの他に、吸気ＶＴＣに適用することも可能であり、この場合は、コイルスプリングがベーンロータを遅角側に付勢するように設け、このコイルスプリングの他端部を支持する支持部材に歪みセンサを配置する。
【００７３】
また、前記歪みセンサ５２を、ベーンロータ７のベーン２２側に支持部材５１を介して配置することもできる。
【００７４】
さらに、前記歪みセンサ５３を用いた測定装置を、図１３に示すように、前記カムシャフト２の外周側に配置することも可能である。
【００７５】
すなわち、カムシャフト２の外周面には、図５に示した前記歪みセンサ５２や電源６１や増幅器６２やＡ／Ｄ変換器、アナログ回路６３、通信制御部６４が設けられたシリコン基板６０が設けられ、前記カムシャフト２の外周を取り囲むように円環状の受信アンテナ６５が配置されていると共に、該受信アンテナ６５から出力された信号を受ける受信部６６が設けられている。前記歪みセンサ５３からの電磁波はカムシャフト２がどの位置に存在しても受信アンテナ６５で受信できる。したがって、電波が受信できないために、歪み量が測定不能となる領域が存在することがないといった、利点がある。
【００７６】
さらに、付勢部材としては、前記コイルスプリング５０以外にトーションスプリングを用いることも可能である。この場合は、前記トーションスプリングの一端部をハウジング５側に係止させ、他端部をベーンロータに係止させるが、例えばこの他端部側にばね力を受ける支持部材を設け、ここに歪みセンサを配置することも可能である。
【００７７】
また、前記支持部材５１は、その材質は限定されるものではなく、金属の他に合成樹脂材などであってもよく、また厚さなどを変えて、撓み変形率を種々変更することも可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１…タイミングスプロケット
２…カムシャフト
３…位相変更機構
４…油圧回路
５…ハウジング
７…ベーン部材
８…シュー
９…遅角油室
１０…進角油室
１１…ハウジング本体
１２…フロントプレート
１３…リアプレート
１４…ボルト
２１…ベーンロータ
２２〜２５…ベーン
３０…ロックピン
３１…ロック穴
５０…コイルスプリング（付勢部材）
５１…支持部材
５２…歪みセンサ
５３…板ばね（付勢部材）
【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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