(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクシャフトおよびカムシャフトのいずれか一方と共に回転する回転部材と、
該回転部材に所定範囲で相対回転可能に装着され前記クランクシャフトおよび前記カムシャフトのいずれか他方と共に回転すると共に、内部に凹部を有する回転伝達部材と、
前記回転部材に設けられ前記凹部を進角用室と遅角用室とに二分するベーンと、
前記回転部材と前記回転伝達部材の相対位相を前記ベーンが前記凹部の略中間に位置されて前記内燃機関が始動可能な弁開閉時期にある時の所定の相対位相に規制可能な相対位相規制機構とを備え、
前記進角用室及び前記遅角用室へ印加される流体圧によって前記回転部材と前記回転伝達部材が相対回転し、前記クランクシャフトの回転位相に対する前記カムシャフトの回転位相が変更させられることによって前記カムシャフトにより駆動される弁の開閉時期を変更制御する弁開閉時期制御装置において、
前記相対位相規制機構は、前記回転伝達部材に所定角度相対回転可能且つ前記進角用室又は前記遅角用室の少なくとも一方の流体圧に応じて軸方向に相対移動可能に設けられる可動部材と、
該可動部材を前記回転部材に向けて付勢する付勢部材と、
前記可動部材に設けられ、前記回転部材に形成された受容孔に前記回転部材と前記回転伝達部材の相対位相が前記所定の相対位相の時に嵌入可能であると共に、前記回転伝達部材に形成されて周方向に延在する制限孔に前記回転部材と前記回転伝達部材の相対位相が前記所定範囲にある時に嵌入可能である第１規制部材と、
該第１規制部材の前記制限孔への嵌入時に前記回転部材の前記回転伝達部材に対する遅角側への相対回転を規制する第２規制部材とから成り、
前記回転部材と前記回転伝達部材の相対位相が前記所定の相対位相から所定角度進角側へ変化した相対位相迄の所定範囲にて前記回転部材と前記回転伝達部材の相対回転を許容する第１規制状態と、
前記所定の相対位相に前記回転部材と前記回転伝達部材の相対位相を規制する第２規制状態と、
前記第１規制状態及び前記第２規制状態における規制を解除する解除状態とに前記進角用室および前記遅角用室の少なくとも一方の流体圧に応じて切換えられることを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記付勢部材は、前記可動部材を前記回転伝達部材に対して進角側に付勢することを特徴とする請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の動弁装置において吸気弁又は排気弁の開閉時期を制御するために使用される弁開閉時期制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の弁開閉時期制御装置の１つとして、カムシャフトと共に回転する回転部材に所定範囲で相対回転可能に外装されクランクシャフトのクランクスプロケット又はプーリからの回転動力が伝達されると共に内周部に凹部を有する回転伝達部材と、回転部材に設けられた複数のベーンと、凹部と回転部材との間に形成されベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される複数の流体圧室と、進角用室に流体を給排する第１流体通路と、遅角用室に流体を給排する第２流体通路と、回転部材と回転伝達部材の相対位相が所定の位相である時に回転部材と回転伝達部材の相対位相を規制する相対位相規制機構とを備えたものがあり、例えば特開平１−９２５０４号公報や特開平９−２５０３１０号公報に開示されている。
【０００３】
上記した各公報に開示されている弁開閉時期制御装置においては、第１流体通路を介して進角用室へ作動流体を供給すると共に第２流体通路を介して遅角用室から作動油を排出することにより、回転部材が回転伝達部材に対してベーンが凹部の進角側の周方向端面に当接する最大進角位置までの任意な位置に進角方向へ回転して弁開閉時期が進角され、第２流体通路を介して遅角用室へ作動流体を供給すると共に第１流体通路を介して進角用室から作動油を排出することにより、回転部材が回転伝達部材に対してベーンが凹部の遅角側の周方向端面に当接する最大遅角位置までの任意な位置に遅角方向へ回転して弁開閉時期が遅角される。
【０００４】
また、上記した各公報に開示されている弁開閉時期制御装置においては、内燃機関の運転中、カムシャフトに作用する変動トルクにより回転部材には常に遅角方向への力が作用しており、内燃機関の停止時に流体圧室への作動油の供給が停止されると、流体圧室の油圧によってベーンを保持できなくなり、回転部材は回転伝達部材に対して遅角方向へ回転し（クランクシャフトが完全に停止するまでの間）、回転部材と回転伝達部材は停止直前の両者の相対位相に応じた相対位相で停止する。この状態にて内燃機関が始動されると、上記した遅角方向への力により回転部材は回転伝達部材に対して遅角方向へ回転し、ベーンが凹部の遅角側の周方向端面に当接する最大遅角位置での位相となる。この状態にて内燃機関が始動されると、流体圧室の油圧が上昇し該油圧によりベーンを保持することができるようになるまでは不安定な状態となり、カムシャフトに作用する変動トルクによってベーンが振動し、凹部の周方向端面と繰り返して衝突して打音が生じたりするので、これを回避するために、相対位相規制機構により回転部材と回転伝達部材との相対位相が最大遅角位置にて規制されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関の高速回転域では、ピストンが上死点に向かい始めても、吸気が慣性により更にシリンダ内へ入り込もうとするため、吸気弁の閉時期を遅らせることにより体積効率が向上して内燃機関の出力向上を図ることができることが知られている。
【０００６】
しかしながら、上記した各公報に開示される弁開閉時期制御装置を吸気弁の開閉時期を制御するために用いる場合には、最大遅角位置での弁開閉時期は、上記したように内燃機関の始動時に吸気が可能な時期に設定される必要があるため、高速回転域において吸気弁の閉時期を遅らせて吸気の慣性による体積効率の向上を図ることができない。これは、最大遅角位置での弁開閉時期を吸気の慣性による体積効率の向上が可能な時期に設定すると、最大遅角位置での内燃機関の始動時に、ピストンが下死点を過ぎ上死点に向かい始めても吸気弁が開いていて、また吸気に慣性がないため、一度吸入した吸気が逆流して排出してしまい、圧縮比が上がらずに、燃焼ができない状態が発生し、内燃機関の始動が困難となるからである。尚、この問題は、最大遅角位置での弁開閉時期を吸気の慣性による体積効率の向上が可能な時期に設定しなくても、上記した各公報に開示される弁開閉時期制御装置のように、最大遅角位置での弁開閉時期を始動時に吸気が可能な時期に設定した場合であっても、吸気弁の閉時期がピストンの下死点後に設定されていると、気圧の低い高所等では発生しやすい。
【０００７】
また、上記した各公報に開示される弁開閉時期制御装置を排気弁の開閉時期を制御するために用いる場合にも、排気弁の閉時期を同様に遅らせると、吸気弁と排気弁のオーバーラップ期間が長くなり、内部ＥＧＲ量（排気ガス再循環量）が増大して内燃機関の始動性の低下を招く。
【０００８】
これら問題を解消すべく、回転部材と回転伝達部材との相対位相が吸気の慣性による体積効率の向上が可能な弁開閉時期に対応する最遅角位置よりも所定角度だけ進角した中間位置にて相対位相規制機構により規制されるようにした装置が特開平９−３２４６１３号公報に提案されている。しかしながら、この装置においては、内燃機関の停止時に上記したように回転部材が回転伝達部材に対して遅角方向へ回転する際、回転部材と回転伝達部材の相対位相が所定の中間位置になるのは一瞬であるため、相対位相規制機構により所定の中間位置に回転部材と回転伝達部材の相対位相を規制することができない場合があり、内燃機関の始動不良及び内燃機関の始動時におけるベーンと回転伝達部材の凹部の周方向端面との衝突による打音の発生を確実に防止することはできない。
【０００９】
それゆえ、本発明は、内燃機関の始動時におけるベーンによる打音の発生及び始動不良を確実に防止しつつ、その可変制御領域を拡大させることができる弁開閉時期制御装置を提供することを、その課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために講じた本発明の技術的手段は、内燃機関のクランクシャフトおよびカムシャフトのいずれか一方と共に回転する回転部材と、該回転部材に所定範囲で相対回転可能に装着され前記クランクシャフトおよび前記カムシャフトのいずれか他方と共に回転すると共に、内部に凹部を有する回転伝達部材と、前記回転部材に設けられ前記凹部を進角用室と遅角用室とに二分するベーンと、前記回転部材と前記回転伝達部材の相対位相を前記ベーンが前記凹部の略中間に位置されて前記内燃機関が始動可能な弁開閉時期にある時の所定の相対位相に規制可能な相対位相規制機構とを備え、前記進角用室及び前記遅角用室へ印加される流体圧によって前記回転部材と前記回転伝達部材が相対回転し、前記クランクシャフトの回転位相に対する前記カムシャフトの回転位相が変更させられることによって前記カムシャフトにより駆動される弁の開閉時期を変更制御する弁開閉時期制御装置において、前記相対位相規制機構を、前記回転伝達部材に所定角度相対回転可能且つ前記進角用室又は前記遅角用室の少なくとも一方の流体圧に応じて軸方向に相対移動可能に設けられる可動部材と、該可動部材を前記回転部材に向けて付勢する付勢部材と、前記可動部材に設けられ、前記回転部材に形成された受容孔に前記回転部材と前記回転伝達部材の相対位相が前記所定の相対位相の時に嵌入可能であると共に、前記回転伝達部材に形成されて周方向に延在する制限孔に前記回転部材と前記回転伝達部材の相対位相が前記所定範囲にある時に嵌入可能である第１規制部材と、該第１規制部材の前記制限孔への嵌入時に前記回転部材の前記回転伝達部材に対する遅角側への相対回転を規制する第２規制部材とから成し、前記回転部材と前記回転伝達部材の相対位相が前記所定の相対位相から所定角度進角側へ変化した相対位相迄の所定範囲にて前記回転部材と前記回転伝達部材の相対回転を許容する第１規制状態と、前記所定の相対位相に前記回転部材と前記回転伝達部材の相対位相を規制する第２規制状態と、前記第１規制状態及び前記第２規制状態における規制を解除する解除状態とに前記進角用室および前記遅角用室の少なくとも一方の流体圧に応じて切換えられるようにしたことである。
【００１１】
上記した手段によれば、内燃機関の停止時に流体圧室への作動流体の供給が停止されると、進角用室及び遅角用室の流体圧によってベーンを保持できなくなり、回転部材は回転伝達部材に対して遅角方向へ回転する。このとき、内燃機関の停止直前の回転部材と回転伝達部材の相対位相が上記所定の相対位相から所定角度進角側へ変化した相対位相迄の所定範囲内又は上記所定の相対位相から最進角時の相対位相迄の範囲内にあれば、相対位相規制機構は、内燃機関の停止により先ず第１規制状態となる。回転部材が回転伝達部材に対して遅角方向に回転して所定の相対位相になると、相対位相規制機構は第２規制状態となり、回転部材と回転伝達部材の相対位相を所定の相対位相に規制する。また、回転部材と回転伝達部材の相対位相が所定の相対位相から最遅角時の相対位相迄の範囲内に位置される状態で内燃機関が停止した場合には、内燃機関の始動時にカムシャフトに作用する変動トルクにより回転部材が回転伝達部材に対して進角方向に回転して回転部材と回転伝達部材の相対位相が所定の相対位相になった時に、相対位相規制機構が第２規制状態となり回転部材と回転伝達部材の相対位相を所定の相対位相に規制する。従って、内燃機関の始動時には相対位相規制機構により回転部材と回転伝達部材の相対位相が内燃機関が始動可能な弁開閉時期にある時の所定の相対位相に規制され、内燃機関の始動時にベーンが回転伝達部材の凹部の周方向端面に衝突して打音が発生するのが的確に防止される。
【００１２】
また、内燃機関の始動時の弁開閉時期が上記した所定の相対位相時に得られるので、最遅角位置では所定の相対位相時よりも更に弁の開閉時期を遅らせることができ、吸気の慣性を利用して体積効率の向上を図ることが可能となると共に、始動時の弁開閉時期を進角させることができ、圧縮比低下等による内燃機関の始動不良を防止することが可能となる。
【００１３】
上記した手段においては、相対位相規制機構を、回転伝達部材に所定角度相対回転可能且つ進角用室又は遅角用室の少なくとも一方の流体圧に応じて軸方向に相対移動可能に設けられる可動部材と、該可動部材を回転部材に向けて付勢する付勢部材と、可動部材に設けられ、回転部材に形成された受容孔に回転部材と回転伝達部材の相対位相が所定の相対位相の時に嵌入可能であると共に、回転伝達部材に形成されて周方向に延在する制限孔に回転部材と回転伝達部材の相対位相が所定範囲にある時に嵌入可能である第１規制部材と、該第１規制部材の制限孔への嵌入時に回転部材の回転伝達部材に対する遅角側への相対回転を規制する第２規制部材とから構成しても良い。この場合には、付勢部材は、可動部材を回転伝達部材に対して進角側に付勢するのが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従った弁開閉時期制御装置の一実施形態を図面に基づき、説明する。
【００１５】
図１乃至図１２に示した弁開閉時期制御装置の一実施形態は、当該内燃機関のシリンダヘッド１３０に回転自在に支持されたカムシャフト１０の先端部（図１の左端）に一体的に組付けた内部ロータ２０からなる回転部材と、内部ロータ２０に所定範囲で相対回転可能に外装された外部ロータ３０、フロントプレート４０、ケース５０、リアプレート６０及び外部ロータ３０の外周に一体的に設けたタイミングスプロケット３１から成る回転伝達部材と、内部ロータ２０に組付けた４枚のベーン８０と、ケース５０内に収容される可動プレート（可動部材）７０等からなる相対位相規制機構等によって構成されている。尚、タイミングスプロケット３１には、周知のように、クランクシャフト１４０から図示しないクランクスプロケットとタイミングチェーン１４１を介して図２の時計方向に回転動力が伝達されるように構成されている。
【００１６】
カムシャフト１０は、吸気弁を開閉する図示しない周知のカムを有していて、内部にはカムシャフト１０の軸方向に延びる進角通路１１と遅角通路１２が設けられている。進角通路１１は、カムシャフト１０に設けた径方向の通路及び環状溝１４とシリンダヘッド１３０に設けた接続通路１３２を通して制御弁１００の接続ポート１０１に接続されている。また、遅角通路１２は、カムシャフト１０に設けた径方向の通路及び環状溝１３とシリンダヘッド１３０に設けた接続通路１３１及び切換弁１２０を介して制御弁１００の接続ポート１０２に接続されている。
【００１７】
制御弁１００は、ソレノイド１０３へ通電することにより図示しないハウジング内に軸方向に移動可能に嵌挿されたスプール１０４をスプリング１０５に抗して図１の左方向へ移動できるものであり、非通電時には当該内燃機関によって駆動されるオイルポンプＰに接続された供給ポート１０６が接続ポート１０２に連通すると共に、接続ポート１０１が排出ポート１０７に連通するように、また通電時には供給ポート１０６が接続ポート１０１に連通すると共に、接続ポート１０２が排出ポート１０７に連通するように構成されている。このため、ソレノイド１０３の非通電時には遅角通路１２に作動油が供給され、通電時には進角通路１１に作動油が供給され、ソレノイド９５の通電が図示しない制御装置によりデューティ制御される。
【００１８】
切換弁１２０は、接続通路１３１中に介装されていて、ソレノイド１２２へ通電することにより図示しないハウジング内に軸方向に移動可能に嵌挿されたスプール１２１をスプリング１２３に抗して図１の右側へ移動できるものである。切換弁１２０は、ソレノイド１２２の非通電時には接続通路１３１と制御弁１００の接続ポート１０２とを連通し、ソレノイド１２２の通電時には接続通路１３１と制御弁１００の接続ポート１０２との連通を遮断し且つ、接続通路１３１を分岐通路１３３を介してドレンに連通するように構成されている。尚、ソレノイド１２２への通電は図示しない制御装置によりオン・オフ制御される。
【００１９】
内部ロータ２０は、単一の取付ボルト８２によってスリーブ８３を介してカムシャフト１０に一体的に固着されている。内部ロータ２０は、４枚の各ベーン８０を夫々径方向に移動可能に取り付けるためのベーン溝２０ａを有すると共に、図１及び図２に示すように、カムシャフト１０及び内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が後述する所定の位相（図２に示すベーンの中立位置）となったときロックピン（第１規制部材）９０の頭部が所定量嵌入可能な受容孔２５と、各ベーン８０によって区画された進角用室Ｒ１に進角通路１１から作動油を給排する通路２４と、カムシャフト１０の先端面に対向する側の一端面に形成され遅角通路１２に連通する環状溝２１と、該環状溝２１から軸方向に内部ロータ２０の他端面側に延びる４つの通路２２と、各ベーン８０によって区画された遅角用室Ｒ２に遅角通路１２から作動油を環状溝２１及び通路２２を通して給排するように各通路２２と各遅角用室Ｒ２を夫々連通する通路２３と、１つの通路２４に一端を連通されて他端が内部ロータ２０の他端面に開口する通路２７とを有している。受容孔２５は、内部ロータ２０の他端面に開口するように軸方向に形成されていて、受容孔２５の内周面には軸方向に延びる連通溝２８が形成されている。また、内部ロータ２０の他端面には、周方向に延びる長孔状の規制孔２６が形成されている。尚、各ベーン８０は、ベーン溝２０ａの底部に収容したベーンスプリング８１（図１参照）によって径方向外方に付勢されている。
【００２０】
外部ロータ３０は、内部ロータ２０の外周に所定範囲で相対回転可能に組付けられていて、その一側にフロントプレート４０とケース５０が接合されると共に、その他側にリアプレート６０が接合されている。これら外部ロータ３０、フロントプレート４０、ケース５０及びリアプレート６０は、４本の連結ボルト８５によって一体的に連結されている。また、外部ロータ３０の内周には所定の周方向間隔で４個の突部３２が径方向内方に向けて夫々突出形成されていて、これら突部３２の内周面が内部ロータ２０の外周面に摺接する構成で外部ロータ３０が内部ロータ２０に回転自在に支承されている。
【００２１】
各ベーン８０は、先端の断面形状が円弧形状であり、両プレート４０、６０間にて内部ロータ２０のベーン溝２０ａに径方向に移動可能に取り付けられていて、外部ロータ３０の各突部３２間の凹部３２ａと、内部ロータ２０と、フロントプレート４０と、リアプレート６０との間に形成される流体圧室Ｒ０を進角用室Ｒ１と遅角用室Ｒ２とに二分している。本実施形態においては、外部ロータ３０に形成した１つの突部（図２において左側の突部）３２の周方向端面にベーン８０が当接することにより、当該弁開閉時期制御装置により調整される位相（内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対回転量）が所定範囲に制限されるようになっている。
【００２２】
フロントプレート４０には、図２に示すように、内部ロータ２０と外部ロータ３０の上記した所定範囲の相対回転時に内部ロータ２０の通路２７に常時連通する長孔４３が周方向に延在して形成されている（最遅角時を示す図７及び最進角時を示す図９参照）。また、フロントプレート４０には、内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が後述する図２に示す所定の位相から図９に示す最進角時の位相迄の範囲にあるときにロックピン９０の頭部が嵌入可能な制限孔４２が周方向に延在して形成されていると共に、図２に示す所定の位相にあるときに内部ロータ２０の規制孔２６に重なり合うように周方向に延びる規制孔４１が形成されている。尚、図２には両規制孔２６、４１が理解し易いように両規制孔２６、４１を周方向にずらして示してあるが、図３に後述する規制ピン９１と両規制孔２６、４１の関係を示すように両規制孔２６、４１は周方向に重なり合うように形成される。制限孔４２の内周には、図１及び図２に示すように、内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が図２に示す所定の位相にあるときに連通溝２８と連通可能な連通溝４４が形成されている。尚、本実施形態においては、内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が後述する図２に示す所定の位相から図９に示す最進角時の位相の範囲にあるときにロックピン９０の頭部が嵌入可能であるように制限孔４２を設けたが、制限孔４２を所定の位相から所定角度進角した位相迄の範囲にあるときにロックピン９０の頭部が嵌入可能であるように形成しても良い。
【００２３】
ケース５０は、円筒状を呈し、その一端側に形成される外方フランジ部にて連結ボルト８５により両プレート４０、６０と共に外部ロータ３０に連結されている。ケース５０の他端側には、スリーブ８３が回転自在に嵌挿される内孔を有する内方フランジ部が形成されている。ケース５０内には、その外周面をシール部材７２を介してケース５０内周面に液密的に摺接すると共に、その内周面をスリーブ８３の外周面に液密的に摺接する可動プレート７０が、軸方向に移動可能且つ、回転可能に収容されている。これにより、ケース５０内にてフロントプレート４０とフロントプレート４０に対向する可動プレート７０の一側面との間に、通路２７、制限孔４２及び受容孔２５に常時連通し、進角通路１１より作動油が給排される作動室Ｒ３が区画形成されている（図５、図６、図１１、図１２参照）。尚、図示はしていないが、可動プレート７０の一側面の内周端には環状又は同心円上に位置する複数の凸部が形成されていて、作動室Ｒ３に作動油が供給されていないときにはトーションコイルスプリング８４により凸部がフロントプレート４０に当接することで作動室Ｒ３の容積（可動プレート７０の受圧面積）が確保されるようになっている。ケース５０の内方フランジ部に対向する可動プレート７０の他側面の内周端には、ケース５０の内方フランジ部に当接して可動プレート７０の軸方向移動を制限する筒部７１が設けられている。また、可動プレート７０には、図４に示すように、内部ロータ２０の規制孔２６及びフロントプレート４０の規制孔４１に嵌入される規制ピン９１が軸方向に圧入固定されている。これにより、可動プレート７０はケース５０に対して所定の角度だけ相対回転可能とされている。尚、規制ピン９１は、可動プレート７０がトーションコイルスプリング８４に抗して最大量軸方向に移動した図６に示す状態にあっても、常に規制孔２６、４１に嵌入している。図６において、５０ａは可動プレート７０がトーションコイルスプリング８４に抗して最大量軸方向に移動した時に規制ピン９１が当接するようにケース５０に一体に設けられたストッパである。
【００２４】
ケース５０内には、一端８４ａをケース５０の内方フランジ部に係止され、他端８４ｂを可動プレート７０に係止されたトーションコイルスプリング８４が配設されている。これにより、可動プレート７０はフロントプレート４０側に常時軸方向に付勢されていると共に、ケース５０に対して進角側（図２において時計方向）に常時付勢されている。
【００２５】
内部ロータ２０の規制孔２６とフロントプレート４０の規制孔４１は、トーションコイルスプリング８４により可動プレート７０及び規制ピン９１を介して内部ロータ２０が外部ロータ３０に対して図７に示す最遅角位置から図２に示す所定の位相迄の範囲にて進角側に所定の付勢力で付勢されるように位置決めされている。即ち、内部ロータ２０が外部ロータ３０に対して図２に示す所定の位相から遅角側に相対回転する時にはトーションコイルスプリング８４の付勢力が内部ロータ２０に進角側に作用し（内部ロータ２０が可動プレート７０と共に外部ロータ３０に対して遅角側に回転する）、内部ロータ２０が外部ロータ３０に対して図２に示す所定の位相から進角側に相対回転する時にはトーションコイルスプリング８４の付勢力が内部ロータ２０に作用しないようになっている（内部ロータ２０が外部ロータ３０及び可動プレート７０に対して進角側に回転する）。
【００２６】
ロックピン９０は、図１及び図２に示すように、内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が図２に示す所定の位相にあるときに制限孔４２及び受容孔２５にその頭部を嵌入可能となるように可動プレート７０に圧入固定されている。
【００２７】
ところで、カムシャフト１０を駆動するために必要なトルクは、一定ではなく、図示しない吸気弁の開閉駆動に基いて変動している。即ち、このトルクは、カムシャフト１０が吸気弁を開弁する際に生じる遅角側トルク（カムシャフト１０を遅角方向へ回転させるように作用するトルク）の最大値とカムシャフト１０が吸気弁を閉弁させる際に生じる進角側トルクの最大値との間で周期的に変動している。この変動トルクの遅角側トルクの最大値は進角側トルクの最大値よりも大きく、そのため、変動トルクの平均値は遅角側トルク側に存在している。従って、内燃機関の運転中、変動トルクは、平均的にカムシャフト１０を遅角側に回転させるように作用している。本実施形態においては、トーションコイルスプリング８４のねじれ方向（回転方向）の付勢力が、上記変動トルクの平均値相当に設定されている。
【００２８】
また、本実施形態においては、上記したようにカムシャフト１０及び内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が、各ベーン８０が各流体圧室Ｒ０内にて中立位置にある図２に示す所定の位相の時（ベーンが図２の左側の突部３１の進角側の周方向端面及び遅角側の周方向端面にも当接しない位置にある中間位相の時）にロックピン９０の頭部と受容孔２５が対向するようになっていて、この所定の相対位相にある時、図示しない吸気弁の開閉時期が内燃機関の始動が可能な時期になるように設定されている。
【００２９】
上記のように構成した本実施形態の弁開閉時期制御装置においては、内燃機関が始動され各進角用室Ｒ１及び各遅角用室Ｒ２に所定油圧が供給される所定の中間位相（図２において、作動室Ｒ３に設定油圧（上記した所定油圧よりも低い油圧）以上の作動油が供給されて可動プレート７０がトーションコイルスプリング８４の付勢力に抗して移動し、ロックピン９０の頭部が受容孔２５及び制限孔４２から図５に示すように抜け出ていて、外部ロータ３０と内部ロータ２０の相対回転が許容されている状態）でのバランス状態（各進角用室Ｒ１内の進角油圧による押圧力が、各遅角用室Ｒ２内の遅角油圧による押圧力と、カムシャフト１０に作用する変動トルクにより内部ロータ２０に作用している遅角方向への力との和とバランスしている状態）において、内燃機関の運転状態に応じて、制御弁１００のソレノイド１０３へ供給される電流のデューティ比を適宜調整することで、カムシャフト１０により駆動される図示しない吸気弁の開閉時期が制御される。
【００３０】
即ち、制御弁１００のソレノイド１０３へ供給される電流のデューティ比を高くすると、進角通路１１と通路２４を通して各進角用室Ｒ１に作動油が供給されると共に、各遅角用室Ｒ２から各通路２３、２２と遅角通路１２と制御弁１００等を通して作動油が排出され、内部ロータ２０と各ベーン８０が外部ロータ３０、両プレート４０、６０、ケース５０及び可動プレート７０に対して進角側（図２の時計方向）に相対回転する。これにより、クランクシャフト１４０の回転位相に対するカムシャフト１０の回転位相が進められ、カムシャフト１０により駆動される吸気弁の開閉時期が進角される。尚、この進角側への位相変更時には、規制ピン９１はトーションコイルスプリング８４により図１０に示すようにフロントプレート４０の規制孔４１の進角側端面に弾撥的に当接していて、内部ロータ２０は規制孔２６によりトーションコイルスプリング８４の付勢力を受けることなく外部ロータ３０等に対して相対的に回転される。また、この進角側への相対回転量（最大進角量）は、図９に示すように、１つのベーン（図９の左下のベーン）８０が突部（図９の左側の突部）３２の遅角側端面に当接することにより制限される。
【００３１】
また、制御弁１００のソレノイド１０３へ供給される電流のデューティ比を低くすると、遅角通路１２と各通路２２、２３を通して各遅角用室Ｒ２に作動油が供給されると共に、各進角用室Ｒ１から各通路２４と進角通路１１と制御弁１００等を通して作動油が排出され、内部ロータ２０と各ベーン８０が可動プレート７０と一体となって外部ロータ３０、両プレート４０、６０及びケース５０に対してトーションコイルスプリング８４の付勢力に抗して遅角側（図２の反時計方向）に相対回転する。これにより、クランクシャフト１４０の回転位相に対するカムシャフト１０の回転位相が遅らされ、カムシャフト１０により駆動される吸気弁の開閉時期が遅角される。尚、この遅角側への位相変更時には、図８に示すように、規制ピン９１がトーションコイルスプリング８４により内部ロータ２０の規制孔２６の進角側端面に弾撥的に当接することで、内部ロータ２０と可動プレート７０が一体となって外部ロータ３０等に対して相対的に回転される。また、この遅角側への相対回転量（最大遅角量）は、図７に示すように、１つのベーン（図示左上のベーン）８０が突部（図７の左側の突部）３２の進角側端面に当接することにより制限される。尚、最遅角位置を除く進角側及び遅角側への位相変換制御中は、可動プレート７０の大きな受圧面積に作用する作動室Ｒ３内の作動油圧によりロックピン９０の頭部が図５に示すように受容孔２５及び制限孔４２から抜け出ていて、ロックピン９０によるロックが解除されている。最遅角位置にては、作動室Ｒ３がドレンに連通されて可動プレート７０がフロントプレート４０側に移動するものの、ロックピン９０の頭部とフロントプレート４０の制限孔４２が対向していないため、ロックされず、最遅角位置から進角側への位相変換時に進角通路１１から作動室Ｒ３に供給される作動油圧により可動プレート７０は直ぐに図５に示す位置に移動する。また、上記した位相変更制御中、切換弁１２０は非通電状態にあり、接続通路１３１とドレンとの連通を遮断している。
【００３２】
本実施形態においては、上記したように内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が、各ベーン８０が各流体圧室Ｒ０内にて中立位置（図２に示す位置）にあり、ロックピン９０の頭部と受容孔２５及び制限孔４２が対向する所定位相にある時、図示しない吸気弁の開閉時期が内燃機関の始動が可能な時期になるように設定されている。そのため、この中立位置から１つのベーン８０が突部３２の進角側端面に当接する最遅角位置までは内燃機関が始動可能な弁開閉時期よりも更に弁の開閉時期を遅らせることができ、内燃機関の高速回転時に、上記したように制御弁１００を制御して中立位置より遅角側へ位相変更し、内燃機関の始動が困難な時期まで図示しない吸気弁の閉時期を遅らせることで、吸気の慣性により体積効率が向上し、内燃機関の出力向上を図ることができる。
【００３３】
内燃機関の停止時には、オイルポンプＰの駆動が停止されて流体圧室Ｒ０への作動油の供給が停止されると共に、制御弁１００が非通電状態とされる。これにより、進角用室Ｒ１内の進角油圧による押圧力と遅角用室Ｒ２内の遅角油圧による押圧力がベーン８０に作用しなくなり、内部ロータ２０及びカムシャフト１０には、上記した変動トルクの平均値（内燃機関のクランクシャフト１４０が完全に停止するまでの間）とトーションコイルスプリング８４の付勢力（内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が所定の中間位相から最遅角位置の位相迄の範囲にあるとき）のみが作用しており、停止直前の内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相に応じて停止時の内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が決まることになる。この時、停止時の内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が、ロックピン９０の頭部と受容孔２５及び制限孔４２が対向する所定位相にあれば、図１に示すように、トーションコイルスプリング８４によりロックピン９０の頭部が制限孔４２及び受容孔２５内に嵌入し（第２規制状態）、内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が保持（ロック）される。尚、このとき、連通溝４４、２８により受容孔２５内に作動油が閉じ込められることがないので、ロックピン９０の嵌入が阻害されることはない。また、停止直前の内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が、ロックピン９０の頭部と受容孔２５及び制限孔４２が対向する所定位相よりも進角側にある場合には、停止時に作動室Ｒ３がドレンに連通されることで可動プレート７０がフロントプレート４０側に移動してロックピン９０の頭部が制限孔４２内に嵌入する（第１規制状態）。図１１及び図１２に、この第１規制状態におけるロックピン９０と制限孔４２及び受容孔２５との関係、規制ピン９１と各規制孔４１、２６との関係を夫々示す。同時に、カムシャフト１０に作用する変動トルクの遅角側トルクにより内部ロータ２０及びカムシャフト１０が外部ロータ３０に対して遅角側へ回転するが、ロックピン９０の頭部と受容孔２５が対向すると共に内部ロータ２０の規制孔２６の進角側端面が規制ピン９１に当接する所定位相になった時に、上記のようにロックピン９０の制限孔４２への嵌入によりフロントプレート４０に対する可動プレート７０の所定位相から遅角側への相対回転が阻止されているため、所定位相から遅角側への内部ロータ２０の外部ロータ３０に対する相対回転が阻止される。これにより、トーションコイルスプリング８４によりロックピン９０の頭部が制限孔４２及び受容孔２５内に嵌入し（第２規制状態）、内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が保持（ロック）される。尚、この時、内燃機関のクランクシャフト１４０が完全に停止するまでの間は、変動トルクがカムシャフト１０に作用するが、制御弁１００が非通電状態とされているため、カムシャフト１０に作用する進角側トルクにより内部ロータ２０及びカムシャフト１０は外部ロータ３０に対して進角側には回転し難く、遅角側には遅角側トルクにより回転し易くなる。
【００３４】
本実施形態においては、内燃機関の始動時に図示しないスタータスイッチがオンされると、スタータスイッチがオンされてから所定時間だけ切換弁１２０のソレノイド１２２へ通電されて、遅角通路１２に連通される接続通路１３１と制御弁１００の接続ポート１０２との連通が遮断されて、接続通路１３１が分岐通路１３３を介してドレンに接続される。これにより、内燃機関の始動時には、制御弁１００は非通電状態にあることから、進角用室Ｒ１及び遅角用室Ｒ２は共にドレンに連通される。このため、トーションコイルスプリング８４の進角側への変動トルクの平均値相当の付勢力によりその遅角側トルクの最大値を減少された、カムシャフト１０に作用する変動トルクにより、内燃機関の始動時には内部ロータ２０が外部ロータ３０に対して遅角側及び進角側に大きくばたつき易くなる（振動し易くなる）。この時、上記したように、内燃機関の停止時の内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相がロックピン９０の頭部と受容孔２５及び制限孔４２が対向する所定位相、或いは内燃機関の停止直前の内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が所定位相よりも進角側にある場合には、ロックピン９０の頭部が受容孔２５内に嵌入しているため、内部ロータ２０及びベーン８０のばたつきが防止される。
【００３５】
ところで、内燃機関の停止直前の内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が、所定位相よりも遅角側にある場合には、ロックピン９０の頭部が受容孔２５に嵌入されない状態で内燃機関が停止されることがある。この状態にて内燃機関が始動されると、カムシャフト１０に作用する変動トルクにより内部ロータ２０及びカムシャフト１０が外部ロータ３０に対して遅角側に回転し、最大遅角状態となり、内燃機関の始動が困難となる恐れがある。本実施形態においては、上記したように、内燃機関の始動時に進角用室Ｒ１と遅角用室Ｒ２が共にドレンに連通されていると共に内部ロータ２０がトーションコイルスプリング８４により外部ロータ３０に対して変動トルクの平均値相当の付勢力で進角側に付勢されているため、変動トルクにより内部ロータ２０及びカムシャフト１０が進角側及び遅角側に大きくばたつき（振動し）、進角側へばたついた時に、ロックピン９０の頭部と受容孔２５及び制限孔４２が対向してロックピン９０の頭部が受容孔２５内に嵌入し、内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が保持（ロック）される。或いは、進角側へばたついた時に、所定位相よりの進角側の位相にてロックピン９０の頭部が制限孔４２内に嵌入して、遅角側トルクにより内部ロータ２０が外部ロータ３０に対して遅角側へ回転する時にロックピン９０の頭部と受容孔２５が対向してロックピン９０の頭部が受容孔２５内に嵌入される。
【００３６】
よって、内燃機関の始動時には、内部ロータ２０から成る回転部材と、外部ロータ３０、フロントプレート４０及びリアプレート６０等から成る回転伝達部材の不必要な相対回転が規制され、カムシャフト１０に作用する変動トルクに起因する回転部材と回転伝達部材の不必要な相対回転に伴うベーン８０による打音の発生を防止することができる。
【００３７】
以上のように、本実施形態によれば、内燃機関の始動時におけるベーン８０と突部３２の周方向端面との衝突による打音の発生を防止しつつ、内燃機関の高速回転域において体積効率の向上を図ることができる。
【００３８】
上記した実施形態においては、ベーンが内部ロータと別体に設けられる弁開閉時期制御装置に本発明を実施したが、本発明はベーンが周方向に厚肉とされて内部ロータに一体に設けられる弁開閉時期制御装置にも同様に実施し得るものである。
【００３９】
また、上記した実施形態においては、作動室Ｒ３と進角通路１１とが常時連通されるようにフロントプレート４０に長孔４３を設けた弁開閉時期制御装置に本発明を実施したが、本発明は作動室Ｒ３と遅角通路１２とを常時連通するように構成された弁開閉時期制御装置や、作動室Ｒ３と進角通路１１又は遅角通路１２とが所定の中間位相時のみに連通するように構成された弁開閉時期制御装置にも同様に実施し得るものである。
【００４０】
また、更に、上記実施形態においては、吸気用のカムシャフト１０に組付けられる弁開閉時期制御装置に本発明を実施したが、本発明は排気用のカムシャフトに組付けられる弁開閉時期制御装置にも同様に実施し得るものである。
【００４１】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、内燃機関の始動時に相対位相規制機構により回転部材と回転伝達部材の相対位相を内燃機関が始動可能な弁開閉時期にある時の所定の中間的な相対位相に確実に規制することができ、始動時にベーンが回転伝達部材の凹部の周方向端面に衝突して打音が発生するのを的確に防止することができる。
【００４２】
また、内燃機関の始動時の弁開閉時期が上記した中間的な相対位相時に得られるので、最遅角位置では中間的な相対位相時よりも更に弁の開閉時期を遅らせることができ、内燃機関の高速回転時に吸気の慣性を利用して体積効率の向上を図ることで内燃機関の出力を向上することができると共に、始動時の弁開閉時期を進角させることができ、圧縮比低下等による内燃機関の始動不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った弁開閉時期制御装置の一実施形態の相対位相規制機構の第２規制状態を示す縦断面図である。
【図２】図１の２−２断面図である。
【図３】図２における規制ピンと規制孔との関係を示す断面図である。
【図４】図２の４−４断面図である。
【図５】図１の一実施形態の相対位相規制機構の解除状態を示す縦断面図である。
【図６】図１の一実施形態の相対位相規制機構の解除状態を示す縦断面図である。
【図７】図１の一実施形態の最遅角位置にある状態を示す断面図である。
【図８】図７における規制ピンと規制孔との関係を示す断面図である。
【図９】図１の一実施形態の最進角位置にある状態を示す断面図である。
【図１０】図９における規制ピンと規制孔との関係を示す断面図である。
【図１１】図１の一実施形態の相対位相規制機構の第１規制状態を示す縦断面図である。
【図１２】図１の一実施形態の相対位相規制機構の第１規制状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０  カムシャフト
１１  進角通路
１２  遅角通路
２０  内部ロータ（回転部材）
２２、２３、２４、２７  通路
２５  受容孔
２６  規制孔（相対位相規制機構）
３０  外部ロータ（回転伝達部材）
３１  タイミングスプロケット（回転伝達部材）
３２  突部
３２ａ  凹部
４０  フロントプレート（回転伝達部材）
４１  規制孔（相対位相規制機構）
４２  制限孔（相対位相規制機構）
５０  ケース（回転伝達部材）
６０  リアプレート（回転伝達部材）
７０  可動プレート（相対位相規制機構、可動部材）
８０  ベーン
８４  トーションコイルスプリング（相対位相規制機構、付勢部材）
９０  ロックピン（相対位相規制機構、第１規制部材）
９１  規制ピン（相対位相規制機構、第２規制部材）
１００  制御弁
１２０  切換弁
１３０  シリンダヘッド
１４０  クランクシャフト
Ｒ０  流体圧室
Ｒ１  進角用室
Ｒ２  遅角用室
Ｒ３  作動室
【図１】
0004000696.tif 000002
【図２】
0004000696.tif 000003
【図３】
0004000696.tif 000004
【図４】
0004000696.tif 000005
【図５】
0004000696.tif 000006
【図６】
0004000696.tif 000007
【図７】
0004000696.tif 000008
【図８】
0004000696.tif 000009
【図９】
0004000696.tif 000010
【図１０】
0004000696.tif 000011
【図１１】
0004000696.tif 000012
【図１２】
0004000696.tif 000013