(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に組付けられる弁開閉用の回転軸と、該回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装されクランク軸からの回転動力が伝達される回転伝達部材と、前記回転軸又は前記回転伝達部材の一方に設けられたベーンと、前記回転軸と前記回転伝達部材との間に形成され前記ベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される流体圧室と、前記進角用室に流体を給排する第１流体通路と、前記遅角用室に流体を給排する第２流体通路と、前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相が所定の位相である時に前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相を保持する位相保持機構とを備えた弁開閉時期制御装置において、前記遅角用室の容積が最小とされる最大進角状態における前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相と前記進角用室の容積が最小とされる最大遅角状態における相対位相の間の中間的な相対位相であって、前記内燃機関の始動時の弁開閉時期に対応する所定の中間的な相対位相時に前記位相保持機構により前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相が保持されるようにすると共に、前記内燃機関の始動時にて前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相が前記所定の中間的な相対位相にある時に前記第１流体通路を遮断して前記進角用室を密封状態とし前記回転軸と前記回転伝達部材の相対回転を制限する相対回転制限手段を設けたことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記弁開閉時期制御装置は、前記第１流体通路を流体圧源に連通すると共に前記第２流体通路をドレンに連通する第１制御位置と、前記第１流体通路をドレンに連通すると共に前記第２流体通路を流体圧源に連通する第２制御位置とに切換制御可能な制御弁を備え、前記内燃機関の停止時に所定時間、前記制御弁を前記第１制御位置に切換え、所定時間経過後に前記制御弁を前記第２制御位置に切換え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。
【請求項３】
前記弁開閉時期制御装置は、前記回転軸に作用する平均変動トルク相当のトルクを前記回転軸に付与すべく前記回転軸を前記回転伝達部材に対して進角側に所定の付勢力で付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項４】
前記第１流体通路を、前記中間的な相対位相時から前記回転軸が前記回転伝達部材に対して遅角側に相対回転するとその進角用室側開口が前記回転軸と前記回転伝達部材の摺動部により閉塞される主第１流体通路と、前記最大遅角状態から前記最大進角状態に至る全位相変換範囲にわたり常にその進角用室側開口が前記進角用室に開口される副第１流体通路とから構成すると共に、前記相対回転制限手段を前記副第１流体通路に介装されて前記内燃機関の始動時に前記副第１流体通路の流体流通を遮断する切換弁で構成したことを特徴とする請求項２又は３に記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項５】
前記第１流体通路を、前記中間的な相対位相時に前記回転軸と前記回転伝達部材の摺動部によりその進角用室側開口が閉塞され、前記中間的な相対位相時から前記回転軸が前記回転伝達部材に対して進角側に相対回転するとその進角用室側開口が前記進角用室に開口し、前記中間的な相対位相時から前記回転軸が前記回転伝達部材に対して遅角側に相対回転すると前記回転伝達部材に設けた連通路を介して前記進角用室に連通するように構成したことを特徴とする請求項２又は３に記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項６】
前記第１流体通路を、前記中間的な相対位相時から前記回転軸が前記回転伝達部材に対して進角側に相対回転するとその進角用室側開口が前記進角用室に開口し、前記中間的な相対位相時から前記回転軸が前記回転伝達部材に対して遅角側に相対回転すると前記回転伝達部材に設けた連通路を介して前記進角用室に連通するように構成すると共に、前記相対回転制限手段を前記連通路に介装されて前記第１流体通路及び前記第２流体通路の流体圧が低下した時に前記連通路を遮断する開閉弁で構成したことを特徴とする請求項２又は３に記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項７】
前記第１流体通路に所定の流体圧を蓄圧可能なアキュームレータを接続すると共に、該アキュームレータと前記第１流体通路間に両者間の連通を開閉可能な弁手段を設け、内燃機関の停止時に所定時間、前記弁手段を開放して前記アキュームレータの蓄圧流体を前記第１流体通路に供給することを特徴とする請求項４乃至６に記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項８】
前記位相保持機構は、前記中間的な相対位相時において前記第１流体通路及び前記第２流体通路の流体圧が低下した時に前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相を保持することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項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、弁開閉用の回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装されクランク軸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回転伝達部材と、前記回転軸に取り付けられた複数のベーンと、前記回転伝達部材に設けられた突部と前記回転軸との間に形成され前記ベーンによって進角用室と遅角用室とに夫々二分される複数の流体圧室と、前記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、前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相が所定の位相である時に前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相を保持する位相保持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、回転軸が回転伝達部材に対してベーンが突部の進角側の周方向端面に当接する最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早められ、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、回転軸が回転伝達部材に対してベーンが突部の遅角側の周方向端面に当接する最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らされる。
【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、回転伝達部材から回転軸への回転伝達経路に流体圧室及びベーンが介在していることから、内燃機関の運転中、回転軸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、回転軸は回転伝達部材に対して遅角方向へ回転し、回転軸と回転伝達部材の相対位相はベーンが突部の遅角側の周方向端面に当接する最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、回転軸に生じる変動トルクによってベーンが振動し、突部の周方向端面と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、位相保持機構により回転軸と回転伝達部材との相対位相が最遅角位置にて保持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。
【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にように、最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】
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。
【０００９】
【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、内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に組付けられる弁開閉用の回転軸と、該回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装されクランク軸からの回転動力が伝達される回転伝達部材と、前記回転軸又は前記回転伝達部材の一方に設けられたベーンと、前記回転軸と前記回転伝達部材との間に形成され前記ベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される流体圧室と、前記進角用室に流体を給排する第１流体通路と、前記遅角用室に流体を給排する第２流体通路と、前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相が所定の位相である時に前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相を保持する位相保持機構とを備えた弁開閉時期制御装置において、前記遅角用室の容積が最小とされる最大進角状態における前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相と前記進角用室の容積が最小とされる最大遅角状態における相対位相の間の中間的な相対位相であって、前記内燃機関の始動時の弁開閉時期に対応する所定の中間的な相対位相時に前記位相保持機構により前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相が保持されるようにすると共に、前記内燃機関の始動時にて前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相が前記所定の中間的な相対位相にある時に前記第１流体通路を遮断して前記進角用室を密封状態とし前記回転軸と前記回転伝達部材の相対回転を制限する相対回転制限手段を設けたことである。
【００１０】
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、流体圧室の流体圧によってベーンを保持できなくなり、回転軸は回転伝達部材に対して遅角方向へ回転するものの、最大進角状態での回転軸と回転伝達部材の相対位相と最大遅角状態での相対位相の間の中間的な相対位相であって、内燃機関の始動時の弁開閉時期に対応する所定の中間的な相対位相になると、進角用室が密封状態となり、回転伝達部材に対する回転軸の遅角側への相対回転が制限され、位相保持機構により回転軸と回転伝達部材の相対位相が中間的な相対位相に保持される。これにより、内燃機関の始動時にベーンが流体圧室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。
【００１１】
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、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。
【００１２】
【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実施形態を図面に基づき、説明する。
【００１３】
図１乃至図７に本発明の第１実施形態を示す。図１乃至図５において、弁開閉時期制御装置は、内燃機関のシリンダヘッド７０に回転自在に支持されたカムシャフト１０とこれの先端部（図１の右端）に一体的に組付けた内部ロータ２０とからなる弁開閉用の回転軸と、カムシャフト１０及び内部ロータ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、リアプレート５０及びリアプレート５０の外周に一体的に設けたタイミングスプロケット５１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６０と、外部ロータ３０に組付けたロック機構（位相保持機構）１００等によって構成されている。尚、タイミングスプロケット５１には、周知のように、図示省略したクランク軸からクランクスプロケットとタイミングチェーンを介して図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。
【００１４】
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の軸方向に延びる第１進角通路１１、第２進角通路１３及び遅角通路１２が設けられている。図２に示すように、第１進角通路１１は軸対称に二本形成されていて、カムシャフト１０に設けた径方向の通路１７ａ及び環状溝１７ｂとシリンダヘッド７０に設けた接続通路７１を通して切換弁９０の接続ポート９１ａに接続されている。遅角通路１２は、カムシャフト１０に設けた取付ボルト８５用の取付孔と該取付ボルト８５間の空隙により形成されていて、カムシャフト１０に設けた径方向の通路１６ａ及び環状溝１６ｂとシリンダヘッド７０に設けた接続通路７２を介して制御弁８０の接続ポート８１ａに接続されている。また、第２進角通路１３は、カムシャフト１０に設けた径方向の通路１８ａ及び環状溝１８ｂとシリンダヘッド７０に設けた接続通路７３を通して切換弁９０の接続ポート９１ｂに接続されている。尚、図１中、１４及び１５は第１進角通路１１及び第２進角通路１３の一端開口を閉塞するボールである。
【００１５】
制御弁８０は、ソレノイド８２へ通電することにより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８１をスプリング８３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８１ｃが接続ポート８１ａに連通すると共に、接続ポート８１ｂが排出ポート８１ｄに連通するように、また通電時には供給ポート８１ｃが接続ポート８１ｂに連通すると共に、接続ポート８１ａが排出ポート８１ｄに連通するように構成されている。尚、制御弁８０のソレノイド８２への通電は図示しない制御装置により内燃機関の運転状態に応じてデューティ制御され、各ポートの連通がリニアに制御されるようにスプール８１の移動が制御されると共に、各ポートを閉塞する位置にスプール８１を保持することも可能である。
【００１６】
また、切換弁９０は、ソレノイド９２へ通電することにより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９１をスプリング８３に抗して図１の左方向へ移動できるものであり、非通電時には制御弁８０の接続ポート８１ｂに通路７４を介して接続された接続ポート９１ｃが接続ポート９１ａに連通すると共に、接続ポート９１ｂが閉塞されるように、また通電時には接続ポート９１ｃが接続ポート９１ａ及び９１ｂに連通するように構成されている。このため、制御弁８０のソレノイド８２の非通電時には遅角通路１２に作動油が供給され、ソレノイド８２の通電時には切換弁９０のソレノイド９２の通電状態に応じて第１進角通路１１又は、第１進角通路１１及び第２進角通路１３に作動油が供給される。尚、ソレノイド９２への通電は図示しない制御装置により内燃機関の運転状態に応じて制御される。また、本第１実施形態では、接続通路７１を３ポート２位置弁タイプの切換弁９０の接続ポート９１ａに接続したが、接続通路７１を制御弁８０の接続ポート８１ｂに接続し、切換弁９０を制御弁８０の接続ポート８１ｂと接続通路７３との連通を開閉制御する２ポート２位置弁タイプとして実施することも可能である。また、本第１実施形態では、制御弁８０と切換弁９０の２つの弁を用いるが、両弁の機能を集約した１つの制御弁を用いることもできる。
【００１７】
本実施形態においては、通路７４に通路７５を介してアキュームレータ９５が接続されている。通路７５には通路７４とアキュームレータ９５との連通を選択的に開閉する開閉弁９４が介装されている。開閉弁９４は、内燃機関の運転時にアキュームレータ９５内に常に所定圧の作動油が蓄えられるように図示しない制御装置によりソレノイド９４ａへの通電を制御されて開閉制御される。
【００１８】
内部ロータ２０は、図１に示すように、筒状を呈し、カムシャフト１０の先端部に嵌合されて、その一端に形成される内方フランジをカムシャフト１０の先端部端面に当接された状態で、カムシャフト１０との相対回転を規制する様、単一の取付ボルト８１によってカムシャフト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６０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（図１参照）を有すると共に、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（中間位置）で同期したときロック機構１００のロックピン１０１の小径部１０１ａの頭部が所定量嵌入される受容孔３３と、この受容孔３３に遅角通路１２からカムシャフト１０の先端部端面に形成される径方向通路２２を通して作動油を給排する環状溝２１及び通路２３ａ（図１、図２及び図３参照）と、各ベーン６０によって区画された遅角用室Ｒ２に遅角通路１２から作動油を給排する通路２３（図２及び図３参照）と、各ベーン６０によって区画された進角用室Ｒ１、Ｒ１０に第１進角通路１１からカムシャフト１０に形成される径方向通路２４と該径方向通路２４に連通する環状溝２５を通して作動油を給排する通路２６、２６ａ（図４参照）と、ベーン６０によって区画された進角用室Ｒ１０（図示右上側）に第２進角通路１３からカムシャフト１０に形成される径方向通路２７と該径方向通路２７に連通する環状溝２８を通して作動油を給排する通路２９（図５参照）を有している。各環状溝２１、２５及び２８、これらに対応する径方向通路２３、２６及び２９は、図１に示すように、夫々軸方向に所定距離離間して設けられており、互いに連通することはない。尚、受容孔３３は、内部ロータ２０の外周に径方向に形成されていて、各ベーン６０は、ベーン溝２０ａの底部に収容したベーンスプリング６１（図１参照）によって径方向外方に付勢されている。
【００１９】
外部ロータ３０は、筒状を呈し、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、その両側にはフロントプレート４０とリアプレート５０が接合され、５本の連結ボルト８４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３１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３１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。そして、一つの突部３１にはロックピン１０１とスプリング１０２を収容する段付状の退避孔３２が外部ロータ３０の径方向に形成されている。
【００２０】
各ベーン６０は、先端の断面形状が円弧形状であり、両プレート４０、５０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と、外部ロータ３０の各突部３１と、内部ロータ２０と、フロントプレート４０と、リアプレート５０との間に形成される流体圧室Ｒ０を進角用室Ｒ１（Ｒ１０）と遅角用室Ｒ２とに二分しており、図６及び図７に示すように、１つのベーン６０（右下側）が各突部３１の周方向端面に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（相対回転量）が制限されるようになっている。即ち、図示右下側のベーン６０が収容される流体圧室Ｒ０を区画する遅角側の突部３１の周方向端面に同ベーン６０が当接することで最遅角の位相が得られ、図示右下側のベーン６０が収容される流体圧室Ｒ０を区画する進角側の突部３１の周方向端面に同ベーン６０が当接することで最進角の位相が得られる。
【００２１】
ロックピン１０１は、その小径部１０１ａ及び大径部１０１ｂを段付状の退避孔３２内に軸方向へ摺動可能に組み付けられていて、スプリング１０２によって内部ロータ２０に向けて付勢されている。スプリング１０２はロックピン１０１とリテーナ１０３間に介装されていて、リテーナ１０３は退避孔３２内にてスナップリング１０４により抜け止め固定されている。ロックピン１０１の小径部１０１ａと大径部１０１ｂ間の段部には環状の窪みが形成されていて、カムシャフト１０及び内部ロータ２０と、外部ロータ３０との相対位相が、受容孔３３と退避孔３２が同期する所定の位相（中間位置）にて、ロックピン１０１の小径部１０１ａの頭部が受容孔３３に嵌入された図２の状態にて、退避孔３２の段部との間で環状空間３５が形成されるようになっている。この環状空間３５は、突部３１に形成される連通孔３４を介して隣設された進角用室Ｒ１に連通されている。
【００２２】
内部ロータ２０の後端面に対向するリアプレート５０の部分には、内部ロータ２０側に開口する環状の中空部５２が形成されており、該中空部５２内には中空部５２の底部に形成される係止孔５０ａにその一端が係止され、中空部５２の開口に対向する内部ロータ２０の端面に形成される係止孔２０ａにその他端を係止されるトーションコイルスプリング６２が収容されていて、該トーションコイルスプリング６２は、内部ロータ２０、ベーン６０及びカムシャフト１０等からなる回転軸を外部ロータ３０、フロントプレート４０及びリアプレート５０等からなる回転伝達部材に対して進角方向（図２における時計方向）に常時所定の付勢力（内燃機関の運転中、カムシャフト１０に作用する平均変動トルク相当）でもって付勢している。
【００２３】
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との相対位相が、各ベーン６０が各流体圧室Ｒ０内にて中間位置にある時（図２の右下側のベーン６０が各突部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）に退避孔３２と受容孔３３が同期するようになっていて、こ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に適した時期（吸気弁の開閉時期がわずかに進められる（中間進角）時期）になるように設定されている。
【００２４】
図４に示すように、第１進角通路１１を右上側の進角用室Ｒ１０に連通する通路２６ａは、この中間位置にある時には、その進角用室側開口が突部３１の内周摺動面により閉塞されるように形成されている。通路２６ａは、中間位置から、内部ロータ２０が外部ロータ３０に対して時計方向（進角方向）に相対回転すると、その進角用室側開口が進角用室Ｒ１０内に開口して第１進角通路１１と進角用室Ｒ１０とを連通し（図６参照）、内部ロータ２０が外部ロータ３０に対して中間位置から反時計方向（遅角方向）に相対回転すると、その進角用室側開口は突部３１の内周摺動面により閉塞された状態を維持する（図７参照）。一方、図５、図６及び図７に示すように、第２進角通路１３を右上側の進角用室Ｒ１０に連通する通路２９は、上記した最遅角から最進角の状態にわたって、常にその進角用室側開口が進角用室Ｒ１０内に開口するように形成されている。
【００２５】
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、図３に示した状態、すなわち内燃機関が始動され各進角用室Ｒ１、Ｒ１０及び各遅角用室Ｒ２に所定油圧が供給される中間位相でのバランス状態（各進角用室Ｒ１、Ｒ１０内の進角油圧による押圧力とトーションコイルスプリング６２の付勢力との和が、各遅角用室Ｒ２内の遅角油圧による押圧力と、外部ロータ３０から内部ロータ２０への回転伝達経路に流体圧室Ｒ０及びベーン６０が介在していることから内部ロータ２０及びカムシャフト１０には常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８０のソレノイド８２を通電状態とする又はソレノイド８２へ供給される電流のデューティ比を高くすること、更に切換弁９０のソレノイド９２を通電状態とすることにより、第１進角通路１１と通路２６、２６ａを通して各進角用室Ｒ１、Ｒ１０に、又第２進角通路１３と通路２９を通して進角用室Ｒ１０に夫々作動油が供給されると共に、各遅角用室Ｒ２から各通路２３と遅角通路１２と制御弁８０等を通して作動油が排出されると、内部ロータ２０と各ベーン６０が外部ロータ３０、両プレート４０、５０等に対して進角側（図３の時計方向）に相対回転し、この相対回転量（最大進角量）は図示右下側のベーン６０が突部３１の進角側の周方向端面に図６に示すように当接することにより制限される。また、制御弁８０のソレノイド８２を非通電状態とする又はソレノイド８２へ供給される電流のデューティ比を低くすること、更に切換弁９０のソレノイド９２を通電状態とすることにより、遅角通路１２と通路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、Ｒ１０から各通路２６、２６ａ及び通路２９と第１及び第２進角通路１１、１３と切換弁９０及び制御弁８０等を通して作動油が排出されると、内部ロータ２０と各ベーン６０が外部ロータ３０、両プレート４０、５０等に対して遅角側（図３の反時計方向）に相対回転し、この相対回転量（最大遅角量）は図示右下側のベーン６０が突部３１の遅角側の周方向端面に図７に示すように当接することにより制限される。尚、この位相変換制御中は、受容孔３３或いは退避孔３２内の環状空間３５の少なくともいずれか一方に通路２３ａ或いは連通孔３４を通して所定油圧が供給されており、ロックピン１０１がスプリング１０２に抗して移動し、ロックピン１０１の小径部１０１ａの頭部が受容孔３３から退避孔３２に退避して、ロックピン１０１によるロックが解除されている。また、上記位相変換制御中は、切換弁９０のソレノイド９２は常に通電状態とされ、進角用室Ｒ１０が常に制御弁８０の接続ポート８１ｂに連通されていて、切換弁９０により進角用室Ｒ１０と接続ポート８１ｂの連通が遮断されて進角用室Ｒ１０が密封状態とされることにより進角速度及び遅角速度が低下することのないようにされている。また、上記位相変換制御中には、上記したように制御弁８０のソレノイド８２への通電をデューティ制御することで、ベーン６０を流体圧室Ｒ０中の任意の位置に保持することも可能である。
【００２６】
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６０が各流体圧室Ｒ０内にて中間位置（図３に示す位置）にあり、退避孔３２と受容孔３３が同期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、この中間位置からベーン６０が遅角側の突部３１の周方向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８０及び切換弁９０を制御して中間位置より遅角側へ位相変換し、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。
【００２７】
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８０及び切換弁９０が所定時間、通電状態（ソレノイド８２へ供給される電流のデューティ比を高くする）とされ、所定時間経過後に非通電状態とされる。これと同時に、内燃機関の停止時には開閉弁９４のソレノイド９４ａが所定時間、通電状態とされる。これにより、各進角用室Ｒ１、Ｒ１０に第１進角通路１１と通路２６、２６ａ又は第２進角通路１３と通路２９を通して、アキュームレータ９５内に蓄えられた所定圧の作動油が供給されて進角側への押圧力がベーン６０に作用する。この結果、内部ロータ２０及びカムシャフト１０が、この進角側への押圧力及びトーションコイルスプリング６２の付勢力により上記した遅角方向への力（内燃機関のクランク軸が完全に停止するまでの間）に抗して、カムシャフト１０及び内部ロータ２０と外部ロータ３０等の相対位相が上記した最進角状態での相対位相になるまで、外部ロータ３０等に対して進角側に回転され、停止時の内部ロータ２０と外部ロータ３０の相対位相が最進角状態の相対位相とされる。尚、このときには、アキュームレータ９５内に蓄えられた所定圧の作動油が退避孔３２内の環状空間３５に連通孔３４を通して供給されて、ロックピン１０１によるロックが解除されていて、最進角状態への位相変換が妨げられない。
【００２８】
内燃機関の始動時には、オイルポンプＰが駆動されると共に、制御弁８０及び切換弁９０が非通電状態とされる。これにより、各進角用室Ｒ１、Ｒ１０は各通路２６、２６ａ、第１進角通路１１、切換弁９０及び制御弁８０等を介してドレンに連通されるため、内燃機関の始動時のクランキング時に図示しないクランク軸からの動力が図示しないタイミングチェーンを介してタイミングスプロケット５１へ伝達されると、上記した遅角方向への力によりトーションコイルスプリング６２の付勢力に抗して、カムシャフト１０及び内部ロータ２０が外部ロータ３０に対して遅角側へ相対回転する。尚、このクランキング時にはオイルポンプＰから吐出され、受容孔３３へ供給される作動油の圧力は、ロックピン１０１をスプリング１０２に抗して退避孔３２側へ移動させる圧力にまで上昇してはいない。そのため、カムシャフト１０及び内部ロータ２０が外部ロータ３０に対して遅角側へ相対回転し、受容孔３３と退避孔３２が同期する所定の相対位相になった時に、通路２６ａが突部３１の内周摺動部に閉塞されて（図４参照）進角用室Ｒ１０が密封され、密封状態となった進角用室Ｒ１０の減衰効果により相対回転速度が緩やかになる（相対回転が制限される）ことで、スプリング１０２によりロックピン１０１の小径部１０１ａの頭部が受容孔３３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。
【００２９】
よって、内燃機関の始動時には、大きな回転変動を伴うカムシャフト１０、内部ロータ２０及び各ベーン６０等から成る回転軸と、外部ロータ３０、フロントプレート４０及びリアプレート５０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、回転軸と回転伝達部材の不必要な相対回転に伴うベーン６０による打音の発生を防止することができる。
【００３０】
以上のように、本第１実施形態によれば、内燃機関の始動時におけるベーン６０と突部３１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。
【００３１】
図８乃至図１０に本発明の第２実施形態を示す。図８において、弁開閉時期制御装置は、内燃機関のシリンダヘッド１７０に回転自在に支持されたカムシャフト１１０とこれの先端部（図８の右端）に一体的に組付けた内部ロータ１２０とからなる弁開閉用の回転軸と、カムシャフト１１０及び内部ロータ１２０に所定範囲で相対回転可能に外装された外部ロータ１３０、フロントプレート１４０、リアプレート１５０及びリアプレート１５０の外周に一体的に設けたタイミングスプロケット１５１から成る回転伝達部材と、内部ロータ１２０に組付けた４枚のベーン１６０と、外部ロータ１３０に組付けたロック機構（位相保持機構）２００等によって構成されている。尚、タイミングスプロケット１５１には、周知のように、図示省略したクランク軸からクランクスプロケットとタイミングチェーンを介して図９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。
【００３２】
カムシャフト１１０は、吸気弁を開閉する周知のカム１１１を有していて、内部にはカムシャフト１１０の軸方向に延びる進角通路１１２及び遅角通路１１３が設けられている。図９に示すように、進角通路１１２は、カムシャフト１１０に設けた径方向の通路及び環状溝とシリンダヘッド１７０に設けた接続通路１７１を通して制御弁１９０の接続ポート１９１ａに接続されている。遅角通路１１３は、カムシャフト１１０に設けた径方向の通路及び環状溝とシリンダヘッド１７０に設けた接続通路１７２を介して制御弁１９０の接続ポート１９１ｂに接続されている。尚、図８中、１１４は遅角通路１１３の一端開口を閉塞するボールである。
【００３３】
制御弁１９０は、ソレノイド１９５へ通電することによりハウジング１９１内に軸方向に移動可能に嵌挿されたスプール１９２を可動コア１９４を介してスプリング１９３に抗して図８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図示しないオイルポンプに接続された供給ポート１９１ｃが接続ポート１９１ｂに連通すると共に、接続ポート１９１ａが排出ポート１９１ｄに連通するように、また通電時には供給ポート１９１ｃが接続ポート１９１ａに連通すると共に、接続ポート１９１ｂが排出ポート１９１ｄに連通するように構成されている。尚、制御弁１９０のソレノイド１９５への通電は図示しない制御装置によりデューティ制御され、各ポートの連通がリニアに制御されるようにスプール１９２の移動が制御されると共に、各ポートを閉塞する位置にスプール１９２を保持することも可能である。このため、制御弁１９０のソレノイド１９２の非通電時には遅角通路１１３に作動油が供給され、ソレノイド１９２の通電時には進角通路１１２に作動油が供給される。
【００３４】
本実施形態においては、通路１７１に通路１７４を介してアキュームレータ１９７が接続されている。通路１７４には通路１７１とアキュームレータ１９７との連通を選択的に開閉する開閉弁１９６が介装されている。開閉弁１９６は、内燃機関の運転時にアキュームレータ１９７内に常に所定圧の作動油が蓄えられるように図示しない制御装置によりソレノイド１９６ａへの通電を制御されて開閉制御される。
【００３５】
内部ロータ１２０は、図８に示すように、筒状を呈し、カムシャフト１１０の先端部に嵌合されて、その一端に形成される内方フランジをカムシャフト１１０の先端部端面に当接された状態で、カムシャフト１１０との相対回転を規制され、単一の取付ボルト１８１によってカムシャフト１１０に一体的に固着されている。内部ロータ１２０は、４枚の各ベーン１６０を夫々径方向に移動可能に取り付けるためのベーン溝１２０ａ（図８参照）を有すると共に、図９に示すように、カムシャフト１１０及び内部ロータ１２０と外部ロータ１３０の相対位相が後述する所定の位相（中間位置）で同期したときロック機構２００のロックピン２０１の小径部２０１ａの頭部が所定量嵌入される受容孔１２６と、この受容孔１２６に遅角通路１１３からカムシャフト１１０に形成される径方向通路及び環状溝１２３を通して作動油を給排する通路１２７と、各ベーン６０によって区画された遅角用室Ｒ２に遅角通路１１３から作動油を給排する通路１２５と、各ベーン１６０によって区画された進角用室Ｒ１、Ｒ１０に進角通路１１２からカムシャフト１１０に形成される径方向通路１２２と該径方向通路に連通する環状溝を通して作動油を給排する通路１２４、１２４ａを有している。各環状溝（１２３）、これらに対応する径方向通路１２４、１２５は、図１に示すように、夫々軸方向に所定距離離間して設けられており、互いに連通することはない。尚、受容孔１２６は、内部ロータ１２０の外周に径方向に形成されていて、各ベーン１６０は、ベーン溝１２０ａの底部に収容したベーンスプリング１６１（図８参照）によって径方向外方に付勢されている。
【００３６】
外部ロータ１３０は、筒状を呈し、内部ロータ１２０の外周に所定範囲で相対回転可能に組付けられていて、その両側にはフロントプレート１４０とリアプレート１５０が接合され、５本の連結ボルト１８２によって一体的に連結されている。また、外部ロータ１３０の内周には所定の周方向間隔で４個の突部１３１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１３１の内周面が内部ロータ１２０の外周面に摺接する構成で外部ロータ１３０が内部ロータ１２０に回転自在に支承されている。そして、一つの突部１３１にはロックピン２０１とスプリング２０２を収容する段付状の退避孔１３２が外部ロータ１３０の径方向に形成されている。
【００３７】
各ベーン１６０は、先端の断面形状が円弧形状であり、両プレート１４０、１５０間にて内部ロータ１２０のベーン溝１２０ａに径方向に移動可能に取り付けられていて、外部ロータ１３０と、外部ロータ１３０の各突部１３１と、内部ロータ１２０と、フロントプレート１４０と、リアプレート１５０との間に形成される流体圧室Ｒ０を進角用室Ｒ１（Ｒ１０）と遅角用室Ｒ２とに二分しており、各突部１３１の周方向端面に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（相対回転量）が制限されるようになっている。
【００３８】
ロックピン２０１は、その小径部２０１ａ及び大径部２０１ｂを段付状の退避孔１３２内に軸方向へ摺動可能に組み付けられていて、スプリング２０２によって内部ロータ１２０に向けて付勢されている。スプリング２０２はロックピン２０１とリテーナ２０３間に介装されていて、リテーナ２０３は退避孔１３２内にてスナップリング２０４により抜け止め固定されている。ロックピン２０１の小径部２０１ａと大径部２０１ｂ間の段部には環状の窪みが形成されていて、カムシャフト１１０及び内部ロータ１２０と、外部ロータ１３０との相対位相が、受容孔１２６と退避孔１３２が同期する所定の位相（中間位置）にて、ロックピン２０１の小径部２０１ａの頭部が受容孔１２６に嵌入された図９の状態にて、退避孔１３２の段部との間で環状空間１３４が形成されるようになっている。この環状空間１３４は、突部１３１に形成される連通孔１３３を介して隣設された進角用室Ｒ１に連通されている。
【００３９】
内部ロータ１２０の後端面に対向するリアプレート１５０の部分には、内部ロータ１２０側に開口する環状の中空部１５２が形成されており、該中空部１５２内には中空部１５２の底部に形成される係止孔１５０ａにその一端が係止され、中空部１５２の開口に対向する内部ロータ１２０の端面に形成される係止孔１２０ｂにその他端を係止されるトーションコイルスプリング１８０が収容されていて、該トーションコイルスプリング１８０は、内部ロータ１２０、ベーン１６０及びカムシャフト１１０等からなる回転軸を外部ロータ１３０、フロントプレート１４０及びリアプレート１５０等からなる回転伝達部材に対して進角方向（図９における時計方向）に常時所定の付勢力（内燃機関の運転中、カムシャフト１１０に作用する平均変動トルク相当）でもって付勢している。
【００４０】
本第２実施形態においても上記した第１実施形態と同様に、上記したようにカムシャフト１１０及び内部ロータ１２０と、外部ロータ１３０との相対位相が、各ベーン１６０が各流体圧室Ｒ０内にて中間位置にある時に退避孔１３２と受容孔１２６が同期するようになっていて、こ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に適した時期（吸気弁の開閉時期がわずかに進められる（中間進角）時期）になるように設定されている。
【００４１】
図９に示すように、進角通路１１２を右上側の進角用室Ｒ１０に連通する通路１２４ａは、この中間位置にある時には、その進角用室側開口が突部１３１の内周摺動面により閉塞されるように形成されている。通路１２４ａは、中間位置から、内部ロータ１２０が外部ロータ１３０に対して時計方向（進角方向）に所定量ａ相対回転すると、その進角用室側開口が進角用室Ｒ１０内に開口して進角通路１１２と進角用室Ｒ１０とを連通する。また、進角用室Ｒ１０の遅角側に位置する突部１３１には、内周摺動部にその一端が開口し、他端が進角用室Ｒ１０に開口する連通路１２４ｂが形成されていて、内部ロータ１２０が外部ロータ１３０に対して反時計方向（遅角方向）に所定量ａ相対回転すると、通路１２４ａの進角用室側開口が連通路１２４ｂの一端と連通するようになっている。尚、ここで所定量ａは、受容孔１２６の開口に形成される面取り幅と同一に設定されていて、後述するロックピン２１０の挿入が良好になされるようになっている。
【００４２】
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、図１０に示した状態、すなわち内燃機関が始動され各進角用室Ｒ１、Ｒ１０及び各遅角用室Ｒ２に所定油圧が供給される中間位相でのバランス状態（各進角用室Ｒ１、Ｒ１０内の進角油圧による押圧力とトーションコイルスプリング１８０の付勢力との和が、各遅角用室Ｒ２内の遅角油圧による押圧力と、外部ロータ３０から内部ロータ１２０への回転伝達経路に流体圧室Ｒ０及びベーン１６０が介在していることから内部ロータ１２０及びカムシャフト１１０には常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１９０のソレノイド１９５を通電状態とする又はソレノイド１９５へ供給される電流のデューティ比を高くすることにより、進角通路１１２と通路１２４、１２４ａを通して各進角用室Ｒ１、Ｒ１０に作動油が供給されると共に、各遅角用室Ｒ２から各通路１２５と遅角通路１１３と制御弁１９０等を通して作動油が排出されると、内部ロータ１２０と各ベーン１６０が外部ロータ１３０、両プレート１４０、１５０等に対して進角側（図１０の時計方向）に相対回転し、この相対回転量（最大進角量）はベーン１６０が突部１３１の進角側の周方向端面に当接することにより制限される。また、制御弁１９０のソレノイド１９５を非通電状態とする又はソレノイド１９５へ供給される電流のデューティ比を低くすることにより、遅角通路１１３と通路１２５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、Ｒ１０から各通路１２４、１２４ａ及び連通路１２４ｂ等を通して作動油が排出されると、内部ロータ１２０と各ベーン１６０が外部ロータ１３０、両プレート１４０、１５０等に対して遅角側（図１０の反時計方向）に相対回転し、この相対回転量（最大遅角量）はベーン６０が突部３１の遅角側の周方向端面に当接することにより制限される。尚、この位相変換制御中は、受容孔１２６或いは退避孔１３２内の環状空間１３４の少なくともいずれか一方に通路１２７或いは連通孔１３３を通して所定油圧が供給されており、ロックピン２０１がスプリング２０２に抗して移動し、ロックピン２０１の小径部２０１ａの頭部が受容孔１２６から退避孔１３２に退避して、ロックピン２０１によるロックが解除されている。また、上記位相変換制御中には、ベーン１６０を流体圧室Ｒ０中の任意の位置に保持することも可能である。
【００４３】
本実施形態においては、上記したように内部ロータ１２０と外部ロータ１３０の相対位相が、各ベーン１６０が各流体圧室Ｒ０内にて中間位置（図９に示す位置）にあり、退避孔１３２と受容孔１２６が同期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、この中間位置からベーン１６０が遅角側の突部１３１の周方向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１９０を制御して中間位置より遅角側へ位相変換し、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。
【００４４】
内燃機関の停止時には、図示しないオイルポンプ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１９０が所定時間、通電状態（ソレノイド１９５へ供給される電流のデューティ比を高くする）とされ、所定時間経過後に非通電状態とされる。これと同時に、内燃機関の停止時には開閉弁１９６のソレノイド１９６ａが所定時間、通電状態とされる。これにより、各進角用室Ｒ１、Ｒ１０に進角通路１１２と通路１２４、１２４ａを通して、アキュームレータ１９７内に蓄えられた所定圧の作動油が供給されて進角側への押圧力がベーン１６０に作用する。この結果、内部ロータ１２０及びカムシャフト１１０が、この進角側への押圧力及びトーションコイルスプリング１８０の付勢力により上記した遅角方向への力（内燃機関のクランク軸が完全に停止するまでの間）に抗して、カムシャフト１１０及び内部ロータ１２０と外部ロータ１３０等の相対位相が上記した最進角状態での相対位相になるまで、外部ロータ１３０等に対して進角側に回転され、停止時の内部ロータ１２０と外部ロータ１３０の相対位相が最進角状態の相対位相とされる。尚、このときには、アキュームレータ１９７内に蓄えられた所定圧の作動油が退避孔１３２内の環状空間１３４に連通孔１３３を通して供給されて、ロックピン２０１によるロックが解除されていて、最進角状態への位相変換が妨げられない。内燃機関の始動時には、図示しないオイルポンプが駆動されると共に、制御弁１９０が非通電状態とされる。これにより、各進角用室Ｒ１、Ｒ１０は各通路１２４、１２４ａ、進角通路１１２及び制御弁１９０を介してドレンに連通されるため、内燃機関の始動時のクランキング時に図示しないクランク軸からの動力が図示しないタイミングチェーンを介してタイミングスプロケット１５１へ伝達されると、上記した遅角方向への力によりトーションコイルスプリング１８０の付勢力に抗して、カムシャフト１１０及び内部ロータ１２０が外部ロータ１３０に対して遅角側へ相対回転する。尚、このクランキング時には図示しないオイルポンプから吐出され、受容孔１２６へ供給される作動油の圧力は、ロックピン２０１をスプリング２０２に抗して退避孔１３２側へ移動させる圧力にまで上昇してはいない。そのため、カムシャフト１１０及び内部ロータ１２０が外部ロータ１３０に対して遅角側へ相対回転し、受容孔１３２と退避孔３２が同期する所定の相対位相よりも所定量ａだけ進角側の相対位相になった時に、通路１２４ａが突部１３１の内周摺動部に閉塞されて（図９参照）進角用室Ｒ１０が密封され、密封状態となった進角用室Ｒ１０の減衰効果により相対回転速度が緩やかになる（相対回転が制限される）ことで、スプリング２０２によりロックピン２０１の小径部２０１ａの頭部が受容孔１２６内に嵌入し、内部ロータ１２０と外部ロータ１３０の相対位相が保持（ロック）される。以上のように、第２実施形態においては、退避孔１３２と受容孔１２６が完全に同期していなくとも、受容孔１２６の開口に形成される面取りにより小径部２０１ａの頭部が受容孔１２６内に嵌入し得て、内部ロータ１２０と外部ロータ１３０の遅角側及び進角側への相対回転が、通路１２４ａが突部１３１により閉塞されて進角用室Ｒ１０が密封された時点、即ち退避孔１３２と受容孔１２６が完全に同期した位置から面取り幅ａだけ進角側に両ロータが位置される時点で、制限されることにより良好に嵌入される。
【００４５】
以上のように、本第２実施形態によれば、内燃機関の始動時におけるベーン１６０と突部１３１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。尚、上記した第２実施形態においては、各ベーン１６０が各突部１３１の周方向端面に当接することにより、内部ロータ１２０等の回転軸と外部ロータ１３０等の回転伝達部材の相対回転量が制限さ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１枚のベーンのみが対応する突部の周方向端面に当接することにより回転軸と回転伝達部材の相対回転量が制限さ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。
【００４６】
図１１乃至図１４に本発明の第３実施形態を示す。図１１乃至図１４において、弁開閉時期制御装置は、内燃機関のシリンダヘッド３７０に回転自在に支持されたカムシャフト３１０とこれの先端部（図１１の左端）に一体的に組付けた内部ロータ３２０とからなる弁開閉用の回転軸と、カムシャフト３１０及び内部ロータ３２０に所定範囲で相対回転可能に外装された外部ロータ３３０、フロントプレート３４０、リアプレート３５０及びリアプレート３５０の外周に一体的に設けたタイミングスプロケット３５１から成る回転伝達部材と、内部ロータ３２０に組付けた４枚のベーン３６０と、外部ロータ３３０に組付けたロック機構（位相保持機構）３９０等によって構成されている。尚、タイミングスプロケット３５１には、周知のように、図示省略したクランク軸からクランクスプロケットとタイミングチェーンを介して図１２乃至図１４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。
【００４７】
カムシャフト３１０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３１０の軸方向に延びる遅角通路３１１及び進角通路３１２が設けられている。進角通路３１２は、カムシャフト３１０に設けた取付ボルト３１６用の取付孔内に形成されていて、カムシャフト３１０に設けた径方向の通路３１３及び環状溝３１４とシリンダヘッド３７０に設けた接続通路３７２を通して制御弁３８０の接続ポート３８１ｂに接続されている。遅角通路３１１は、カムシャフト３１０に設けた環状溝３１５とシリンダヘッド３７０に設けた接続通路３７１を介して制御弁３８０の接続ポート３８１ａに接続されている。
【００４８】
制御弁３８０は、ソレノイド３８２へ通電することにより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３８１をスプリング３８３に抗して図１１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３８１ｃが接続ポート３８１ａに連通すると共に、接続ポート３８１ｂが排出ポート３８１ｄに連通するように、また通電時には供給ポート３８１ｃが接続ポート３８１ｂに連通すると共に、接続ポート３８１ａが排出ポート３８１ｄに連通するように構成されている。このため、制御弁３８０のソレノイド３８２の非通電時には遅角通路３１１に作動油が供給され、ソレノイド３８２の通電時には進角通路３１２に作動油が供給され、ソレノイド３８２へ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。
【００４９】
通路３１３に通路３７３を介してアキュームレータ３８６が接続されている。通路３７３には通路３１３とアキュームレータ３８６との連通を選択的に開閉する開閉弁３８５が介装されている。開閉弁３８５は、内燃機関の運転時にアキュームレータ３８６内に常に所定圧の作動油が蓄えられるように図示しない制御装置によりソレノイド３８５ａへの通電を制御されて開閉制御される。
【００５０】
内部ロータ３２０は、単一の取付ボルト３１６によってカムシャフト３１０に一体的に固着されていて、４枚の各ベーン３６０を夫々径方向に移動可能に取り付けるためのベーン溝３２０ａを有すると共に、カムシャフト３１０及び内部ロータ３２０と外部ロータ３３０の相対位相が後述する所定の位相（ベーンの中立位置）で同期したときロック機構３９０のロックピン３９１の小径部の頭部が所定量嵌入される受容孔３２４と、この受容孔３２４に進角通路３１２から作動油を給排するように受容孔３２４と進角通路３１２を連通する通路３２５と、各ベーン３６０によって区画された進角用室Ｒ１に進角通路３１２から作動油を給排するように進角通路３１２と各進角用室Ｒ１、Ｒ１０を連通する通路３２３、３２３ａと、カムシャフト３１０の先端面に対向する側の一端面に形成され遅角通路３１１に連通する環状溝３２１と、該環状溝３２１から軸方向に他端面側に延びる４つの通路３２２と、各ベーン３６０によって区画された遅角用室Ｒ２に遅角通路３１１から作動油を環状溝３２１及び通路３２２を通して給排するように各通路３２２と各遅角用室Ｒ２を連通する通路３２６を有している。受容孔３２４は、内部ロータ３２０の外周に径方向に形成されていて、また各ベーン３６０は、ベーン溝３２０ａの底部に収容した図示しないベーンスプリングによって径方向外方に付勢されている。
【００５１】
外部ロータ３３０は、内部ロータ３２０の外周に所定範囲で相対回転可能に組付けられていて、その両側にはフロントプレート３４０とリアプレート３５０が接合され、貫通孔３３２を貫通する図示しない４本の連結ボルトによって一体的に連結されている。また、外部ロータ３３０の内周には所定の周方向間隔で４個の突部３３１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３３１の内周面が内部ロータ３２０の外周面に摺接する構成で外部ロータ３３０が内部ロータ３２０に回転自在に支承されており、一つの突部３３１にはロックピン３９１とスプリング３９２を収容する退避孔３３３が外部ロータ３３０の径方向に形成されている。
【００５２】
各ベーン３６０は、先端の断面形状が円弧形状であり、両プレート３４０、３５０間にて内部ロータ３２０のベーン溝３２０ａに径方向に移動可能に取り付けられていて、外部ロータ３３０と、外部ロータ３３０の各突部３３１と、内部ロータ３２０と、フロントプレート３４０と、リアプレート３５０との間に形成される流体圧室Ｒ０を進角用室Ｒ１、Ｒ１０と遅角用室Ｒ２とに二分しており、外部ロータ３３０に形成した一対の突部３３１の互いに対向する周方向端面のストッパ部３３１ａに１つのベーン３６０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（相対回転量）が制限されるようになっている。
【００５３】
ロックピン３９１は、退避孔３３３内に軸方向へ摺動可能に組み付けられていて、スプリング３９２によって内部ロータ３２０に向けて付勢されている。スプリング３９２はロックピン３９１とリテーナ３９３間に介装されていて、リテーナ３９３は退避孔３３３内にてスナップリング３９４により抜け止め固定されている。ロックピン３９１の小径部と大径部間の段部には環状の窪みが形成されていて、カムシャフト３１０及び内部ロータ３２０と、外部ロータ３３０との相対位相が、受容孔３２４と退避孔３３３が同期する所定の位相（中間位置）にて、ロックピン３９１の小径部の頭部が受容孔３２４に嵌入された図１２の状態にて、退避孔３３３の段部との間で環状空間３３３ａが形成されるようになっている。この環状空間３３３ａは、突部３３１に形成される連通孔３３４を介して隣設された遅角用室Ｒ２に連通されている。
【００５４】
フロントプレート３４０には、取付ボルト３１６の頭部を収容する筒部３４１が形成されており、該筒部３４１内には内部ロータ３２０の端面に形成される係止孔３２０ｂにその一端が係止され、筒部３４１の先端のフランジ部３４２に形成される切欠部３４２ａにその他端を係止されるトーションコイルスプリング３６０が収容されていて、該トーションコイルスプリング３６０は、内部ロータ３２０、ベーン３６０及びカムシャフト３１０等からなる回転軸を外部ロータ３３０、フロントプレート３４０及びリアプレート３５０等からなる回転伝達部材に対して進角方向（図１２乃至図１４における時計方向）に常時所定の付勢力（内燃機関の運転中、カムシャフト３１０に作用する平均変動トルク相当）でもって付勢している。
【００５５】
本第３実施形態においても上記した第１及び第２実施形態と同様に、上記したようにカムシャフト３１０及び内部ロータ３２０と、外部ロータ３３０との相対位相が、各ベーン３６０が各流体圧室Ｒ０内にて中間位置にある時に退避孔３３３と受容孔３２４が同期するようになっていて、こ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に適した時期になるように設定されている。
【００５６】
図１２に示すように、進角通路３１２を右上側の進角用室Ｒ１０に連通する通路３２３ａは、この中間位置にある時には、その進角用室側開口が進角用室Ｒ１０に開口せずに突部３３１の内周摺動面により閉塞されるように形成されている。通路３２３ａは、中間位置から、内部ロータ３２０が外部ロータ３３０に対して時計方向（進角方向）に相対回転すると、その進角用室側開口が進角用室Ｒ１０内に開口して進角通路３１２と進角用室Ｒ１０とを直接連通する。
【００５７】
また、進角用室Ｒ１０の遅角側に位置する突部３３１には、相対回転制限機構４００の遮断ピン４０１を収容する段付状の収容孔３３５が径方向外方より内方に向けて形成されており、該収容孔３３５の小径部の底部は突部３３１の内周摺動面に形成される連通溝３３８と連通されている。連通溝３３８は、所定の中間位置にあるとき及び中間位置から内部ロータ３２０が外部ロータ３３０に対して反時計方向（遅角方向）に相対回転するときに、通路３２３ａと連通する。また、収容孔３３５の小径部の側部は突部３３１に形成される連通孔３３６を介して進角用室Ｒ１０と連通されていて、連通溝３３８と進角用室Ｒ１０が収容孔３３５の小径部及び連通孔３３６を介して連通可能となっている。
【００５８】
収容孔３３５には段付状の遮断ピン４０１が軸方向に摺動可能に組付けられていて、遮断ピン４０１とスナップリング４０３間に介装されるスプリング４０２によって内部ロータ３２０に向けて付勢されている。開閉ピン４０１は、その小径部先端が収容孔３３５の底部に当接することにより、収容孔３３５の小径部及び連通孔３３６を介した連通溝３３８と進角用室Ｒ１０との連通を遮断可能であり（図１２参照）、この遮断状態にて、収容孔３３５の段部との間で環状空間３３５ａが形成されるようになっている。この環状空間３３５ａは、突部３３１に形成される連通孔３３７を介して隣設された遅角用室Ｒ２に連通されている。
【００５９】
本第３実施形態においても上記した第１及び第２実施形態と同様に、上記したようにカムシャフト３１０及び内部ロータ３２０と外部ロータ３３０の相対位相が、各ベーン３６０が各流体圧室Ｒ０内にて中立位置にある時（各ベーンが各突部３３１の進角側の周方向端面及び遅角側の周方向端面のストッパ部３３１ａにも当接しない位置にある中間位相の時）に退避孔３３３と受容孔３２４が同期し、ロックピン３９１の頭部が受容孔３２４に嵌入可能であ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（吸気弁の開閉時期がわずかに進められる（中間進角）時期）になるように設定されている。
【００６０】
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、Ｒ１０及び各遅角用室Ｒ２に所定油圧が供給される中間位相でのバランス状態（各進角用室Ｒ１、Ｒ１０内の進角油圧による押圧力とトーションコイルスプリング３６０の付勢力との和が、各遅角用室Ｒ２内の遅角油圧による押圧力と、外部ロータ３３０から内部ロータ３２０への回転伝達経路に流体圧室Ｒ０及びベーン３６０が介在していることから内部ロータ３２０及びカムシャフト３１０に常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３８０のソレノイド３８２へ供給される電流のデューティ比を高くすることにより、進角通路３１２と通路３２３、３２３ａを通して各進角用室Ｒ１、Ｒ１０に作動油が供給されると共に、各遅角用室Ｒ２から各通路３２６、３２２と遅角通路３１１と制御弁３８０等を通して作動油が排出されると、内部ロータ３２０と各ベーン３６０が外部ロータ３３０、両プレート３４０、３５０等に対して進角側（図１２の時計方向）に相対回転し、この相対回転量（最大進角量）は、図１４に示すように、１つのベーン３６０が突部３３１の進角側の周方向端面のストッパ部３３１ａに当接することにより制限される。また、制御弁３８０のソレノイド３８２へ供給される電流のデューティ比を低くすることにより、遅角通路３１１と各通路３２２、３２６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、Ｒ１０から各通路２３、２３ａと進角通路３１２と制御弁３８０等を通して作動油が排出されると、内部ロータ３２０と各ベーン３６０が外部ロータ３３０、両プレート３４０、３５０等に対して遅角側（図１２の反時計方向）に相対回転し、この相対回転量（最大遅角量）は、図１３に示すように、１つのベーン３６０が突部３３１の遅角側の周方向端面のストッパ部３３１ａに当接することにより制限される。尚、この位相変換制御中は、受容孔３２４或いは退避孔３３３内の環状空間３３３ａの少なくともいずれか一方に通路３２５或いは連通孔３３４を通して所定油圧が供給されており、ロックピン３９１がスプリング３９２に抗して移動し、ロックピン３９１の小径部の頭部が受容孔３２４から退避孔３３３に退避して、ロックピン３９１によるロックが解除されている。また、上記位相変換制御中には、ベーン３６０を流体圧室Ｒ０中の任意の位置に保持することも可能である。また、この位相変換制御中は、収容孔３３５の小径部底部或いは収容孔３３５内の環状空間３３５ａの少なくともいずれか一方に通路３２３ａ及び連通溝３３８或いは連通孔３３７を通して所定油圧が供給されており、遮断ピン４０１がスプリング４０２に抗して移動し、遮断ピン４０１の小径部先端が収容孔３３５の外方に退避して、連通溝３３８と連通孔３３６間が連通されている。
【００６１】
本第３実施形態においては、上記したように内部ロータ３２０と外部ロータ３３０の相対位相が、各ベーン３６０が各流体圧室Ｒ０内にて中立位置（図１２に示す位置）にあり、退避孔３３３と受容孔３２４が同期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、この中立位置からベーン３６０が突部３３１の遅角側の周方向端面のストッパ部３３１ａ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３８０を制御して中立位置より遅角側へ位相変換し、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。
【００６２】
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３８０が所定時間、通電状態（ソレノイド３８２へ供給される電流のデューティ比を高くする）とされ、所定時間経過後に非通電状態とされる。これと同時に、内燃機関の停止時には開閉弁３８５のソレノイド３８５ａが所定時間、通電状態とされる。これにより、各進角用室Ｒ１、Ｒ１０に進角通路３１２と通路３２３、３２３ａを通して、アキュームレータ３８６内に蓄えられた所定圧の作動油が供給されて進角側への押圧力がベーン３６０に作用する。尚、このとき、内燃機関の停止直前の内部ロータ３２０と外部ロータ３３０の相対位相が所定の中間位相と最大遅角状態における相対位相の間にあっても、通路３２３ａ及び連通溝３３８を介して収容孔３３５の小径部の底部にアキュームレータ３８６からの所定圧の作動油が供給されることにより、遮断ピン４０１が外方に移動し連通溝３３８と連通孔３３６とを連通する。この結果、内部ロータ３２０及びカムシャフト３１０が、この進角側への押圧力及びトーションコイルスプリング３６０の付勢力により上記した遅角方向への力（内燃機関のクランク軸が完全に停止するまでの間）に抗して、カムシャフト３１０及び内部ロータ３２０と外部ロータ３３０等の相対位相が上記した最進角状態での相対位相になるまで、外部ロータ３３０等に対して進角側に回転され、停止時の内部ロータ３２０と外部ロータ３３０の相対位相が最進角状態の相対位相とされる。尚、このときには、アキュームレータ３８６内に蓄えられた所定圧の作動油が受容孔３２４に通路３２５を通して供給されて、ロックピン３９１によるロックが解除されていて、最進角状態への位相変換が妨げられない。内燃機関の始動時には、オイルポンプＰが駆動されると共に、制御弁３８０が非通電状態とされる。これにより、各進角用室Ｒ１、Ｒ１０は各通路３２３、３２３ａ、進角通路３１２及び制御弁３８０を介してドレンに連通されるため、内燃機関の始動時のクランキング時に図示しないクランク軸からの動力が図示しないタイミングチェーンを介してタイミングスプロケット３５１へ伝達されると、上記した遅角方向への力によりトーションコイルスプリング３６０の付勢力に抗して、カムシャフト３１０及び内部ロータ３２０が外部ロータ３３０に対して遅角側へ相対回転する。尚、このクランキング時にはオイルポンプＰから吐出され、退避孔３３３の環状空間３３３ａへ供給される作動油の圧力は、ロックピン３９１をスプリング３９２に抗して退避孔３３３側へ移動させる圧力にまで上昇してはいない。また、同様にクランキング時にオイルポンプＰから吐出され、収容孔３３５の環状空間３３５ａへ供給される作動油の圧力は、遮断ピン４０１をスプリング４０２に抗して外方へ移動させる圧力にまで上昇しておらず、遮断ピン４０１により連通溝３３８と連通孔３３６間の連通を遮断している。そのため、カムシャフト３１０及び内部ロータ３２０が外部ロータ３３０に対して遅角側へ相対回転し、受容孔３２４と退避孔３３３が同期する所定の相対位相になった時に、通路３２３ａの開口が突部３３１の内周摺動部に覆われ（図１２参照）進角用室Ｒ１０が密封され、密封状態となった進角用室Ｒ１０の減衰効果により相対回転速度が緩やかになる（相対回転が制限される）ことで、スプリング３９２によりロックピン３９１の小径部の頭部が受容孔３２４内に嵌入し、内部ロータ３２０と外部ロータ３３０の相対位相が保持（ロック）される。
【００６３】
以上のように、本第３実施形態によれば、内燃機関の始動時におけるベーン３６０と突部３３１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。尚、上記した第３実施形態においては、位相変換制御中は進角通路或いは遅角通路の作動油圧により遮断ピンが連通溝と連通孔とを連通するようにしたが、遮断ピンをスプリングに抗して遠心力により収容孔外方に退避するように構成することも可能である。この場合には、遮断ピンの重量及びスプリングの荷重は、内燃機関のアイドル回転時における外部ロータの回転よりも低い所定の回転数（内燃機関の始動時のクランク時の外部ロータの回転数＜外部ロータの所定の回転数＜内燃機関のアイドル回転時の外部ロータの回転数）で外部ロータが回転しているときに、遠心力により遮断ピンがスプリングに抗して収容孔外方に退避されるように設定される。これによれば、内燃機関の停止時及び内燃機関の始動時のクランキング時には、上記した実施形態と同様に遮断ピンが連通溝と連通孔の連通を遮断し、カムシャフト及び内部ロータと外部ロータ間の相対回転が規制され、同じ作用効果が得られる。
【００６４】
上記した各実施形態においては、ベーンと内部ロータとが別体で、ロックピンが径方向に移動す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、該ベーン又はリアプレート（又はフロントプレート）に退避孔を軸方向に形成し、リアプレート（又はフロントプレート）又はベーンに受容孔を軸方向に形成し、ロックピンが軸方向に移動す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。また、上記各実施形態においては、一つのベーンが一つの突部の進角側の周方向端面に形成されるストッパ部に当接することにより制限される弁開閉時期制御装置に本発明を実施したが、本発明は最大進角量が進角用室と遅角用室の油圧を制御することによりベーンがストッパ部に当接する前に制限されるように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。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。
【００６５】
【発明の効果】
以上の如く、請求項１の発明によれば、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、流体圧室の流体圧によってベーンを保持できなくなり、回転軸は回転伝達部材に対して遅角方向へ回転しようとするものの、ベーンが突部の進角側及び遅角側の周方向端面に当接しない中間位置にある時であって、内燃機関の始動時の弁開閉時期に対応する回転軸と回転伝達部材の所定の相対位相に位置される時に、相対回転制限手段により進角用室が密封状態とされて回転軸と回転伝達部材の相対回転が制限されることによって、この所定の相対位相が位相保持機構により的確に保持される。これにより、内燃機関の始動時にベーンが突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。
【００６６】
また、内燃機関の始動時の弁開閉時期が上記したベーンの中立位置で得られるので、当該弁開閉時期制御装置による可変制御領域を拡大させることができ、始動時の位相に制約を受けることなく、中立位置よりも弁の開閉時期が遅れる位相へ制御することができて、吸気の慣性を利用して体積効率の向上を図り内燃機関の出力を向上させることができる。
【００６７】
請求項２の発明によれば、内燃機関の停止時の回転軸と回転伝達部材の相対位相を所定の中間的な相対位相よりも進角側の相対位相とすることができ、内燃機関の始動時には確実に位相保持機構により所定の中間的な相対位相を保持することができる。
【００６８】
請求項３の発明によれば、回転軸と回転伝達部材の相対位相を進角側に変換する際の応答性を向上することができると共に、確実に内燃機関の停止時の回転軸と回転伝達部材の相対位相を所定の中間的な相対位相よりも進角側の相対位相とすることができる。
【００６９】
請求項４乃至６の発明によれば、回転軸が回転伝達部材に対して遅角方向へ回転しようとするときに、所定の相対位相に位置される時に確実に進角用室を密封状態とすることができ、密封された進角用室の減衰効果により回転軸と回転伝達部材の相対回転を確実に制限し、同相対位相を位相保持機構により保持することができる。
【００７０】
請求項７の発明によれば、内燃機関の停止時の回転軸と回転伝達部材の相対位相を確実に所定の中間的な相対位相よりも進角側の相対位相とすることができ、内燃機関の始動時にはより確実に位相保持機構により所定の中間的な相対位相を保持することができる。請求項８の発明によれば、内燃機関の停止時の回転軸と回転伝達部材の相対位相を所定の中間的な相対位相よりも進角側の相対位相とする際に、回転軸と回転伝達部材の相対回転を妨げることがないので、所定の中間的な相対位相の保持をより確実にすることができる。
【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第１実施形態を示す縦断側面図である。
【図２】位相保持機構により位相が保持されている状態を示す図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】位相保持機構が解除されている状態を示す図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】位相保持機構が解除されている状態を示す図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】位相保持機構が解除されている状態を示す図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】位相保持機構が解除され、最進角状態にあるときを示す図１のＡ−Ａ断面図である。
【図７】位相保持機構が解除され、最遅角状態にあるときを示す図１のＡ−Ａ断面図である。
【図８】本発明に従った弁開閉時期制御装置の第２実施形態を示す縦断側面図である。
【図９】位相保持機構により位相が保持されている状態を示す図８のＤ−Ｄ断面図である。
【図１０】位相保持機構が解除されている状態を示す図８のＤ−Ｄ断面図である。
【図１１】本発明に従った弁開閉時期制御装置の第３実施形態を示す縦断側面図である。
【図１２】位相保持機構により位相が保持されている状態を示す図１１のＥ−Ｅ断面図である。
【図１３】位相保持機構が解除され、最遅角状態にあるときを示す図１１のＥ−Ｅ断面図である。
【図１４】位相保持機構が解除され、最進角状態にあるときを示す図１１のＥ−Ｅ断面図である。
【符号の説明】
１０  カムシャフト（回転軸）
１１  第１進角通路（第１流体通路）
１２  遅角通路（第２流体通路）
１３  第２進角通路（第１流体通路）
２０  内部ロータ（回転軸）
２３  通路（第２流体通路）
２６、２６ａ  通路（第１流体通路）
３０  外部ロータ（回転伝達部材）
３１  突部
３２  退避孔
３３  受容孔
４０  フロントプレート（回転伝達部材）
５０  リアプレート（回転伝達部材）
５１  タイミングスプロケット（回転伝達部材）
６０  ベーン
６２  トーションコイルスプリング（付勢手段）
７０  シリンダヘッド
８０  制御弁
９０  切換弁（相対回転制限手段）
９４  開閉弁
９５  アキュームレータ
１００  ロック機構（位相保持機構）
Ｒ０  流体圧室
Ｒ１、Ｒ１０  進角用室
Ｒ２  遅角用室
【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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【図１４】
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