(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に対して同期回転する駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材に対して同軸上に配置され、前記内燃機関の吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を開閉するカムシャフトに対して一体回転する従動側回転部材との相対位相を、可動する仕切りによって容積が相補的に可変する２種類の圧力室のそれぞれに対する作動流体の給排によって変位させる位相変換機構と、
前記内燃機関により駆動されて前記位相変換機構に作動流体を供給する第１ポンプと、
前記内燃機関とは異なる動力により駆動されて前記位相変換機構に作動流体を供給する第２ポンプと、
前記内燃機関の始動時の初期位相において前記相対位相を固定可能にするとともに固定解除を作動流体によって行い、かつ前記相対位相の変位範囲を段階的に制限する状態を作り出すロック機構と、
前記位相変換機構を進角位相方向へ付勢する付勢機能を最遅角位相から前記初期位相の間に限定しているとともに、この限定された付勢力有効範囲における最小付勢力が前記第１ポンプによる最低圧力の作動流体が供給された前記位相変換機構による遅角位相方向への変位力を超えるように設定されている付勢機構と、を有する弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記ロック機構は、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との一方の回転部材に設けられた第１ロック片及び第２ロック片と、及び前記第１ロック片及び第２ロック片とが突入可能なように他方の回転部材に設けられた係止溝とを有し、前記係止溝は、進角位相方向での前記初期位相から所定範囲の前記第１ロック片の相対変位を許容する第１補助係止溝と、遅角位相方向での前記初期位相から所定範囲の前記第２ロック片の相対変位を許容する第２補助係止溝とを有する請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項３】
前記ロック機構のための作動流体の流路が前記位相変換機構のための作動流体の流路から独立した流路である請求項１又は２に記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項４】
内燃機関に対する停止要求時に前記相対位相が前記初期位相領域から外れている場合、内燃機関に対する停止要求から内燃機関の停止検出までの間に前記第２ポンプを始動し、前記相対位相を前記初期位相に戻す動作を支援する請求項１から３のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項５】
第１ポンプによって供給される作動流体が最低圧力の状況下で前記相対位相を遅角位相方向へ前記初期位相を超えて変位させる場合には、前記第２ポンプが始動させられる請求項１から４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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉時期を制御するための弁開閉時期制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関（エンジン）の運転状態に応じて吸気弁や排気弁の開閉時期を変更する弁開閉時期制御装置が実用化されている。例えば、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることによりカムシャフトの回転に伴って開閉される吸排気弁の開閉時期を変更する機構が知られている。ところで、吸気弁及び排気弁にはそれぞれ、エンジン始動時に好適な開閉時期が存在している。この開閉時期は一般的に車両の走行時などエンジンが運転中の場合とは異なることが多い。始動時のカムシャフトの回転位相は、進角側と遅角側との中間に位置することが多いが、この位置をエンジン始動に適した初期位相として機械的に定めるために、カムシャフトの回転位相をその初期位相で固定するロック機構を有する可変バルブタイミング機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。この可変バルブタイミング機構では、エンジンが初期位相で始動し、運転状態となって油圧が上昇するとロック機構が解除され、運転状態に応じた適切な位相制御が可能となる。
【０００３】
さらに、エンジン始動時に、遅角位相側からエンジン始動に適した相対位相である中間ロック位置（初期位相）への変位を確実にするため、進角側への位相変位を支援する進角アシストスプリングを備えたバルブタイミング調整装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。このバルブタイミング調整装置では、進角アシストスプリングの付勢位相の範囲を最大遅角位相から中間ロック位置（初期位相）＋１０°の範囲とし、エンジン停止時に油圧力が低下しても、進角アシストスプリングの付勢力によって相対位相を中間ロック位置（初期位相）を超えたところまで変位させておき、エンジン始動時には、カム反力により進角アシストスプリングの付勢力に抗して相対位相が遅角側に変位され、中間ロック位置（初期位相）でロックされる。
【特許文献１】特許第３２１１７１３号公報（第３６〜５７段落等）
【特許文献２】特開２００２−２２７６２１号公報（第５０〜５９段落等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献２による弁開閉時期制御技術では、エンジン停止時に進角アシストスプリングの付勢力を利用してクランクシャフトとカムシャフトの相対位相を初期位相をわずかに超える位相に変位させ、エンジン始動時には、カム反力やオイル粘性等による遅角位相方向に作用する力でカムシャフトの相対位相を初期位相にロックさせる。また、エンジン停止時に相対位相を遅角位相側から初期位相に素早く変位させるには、進角アシストスプリングの付勢力が強いことが好ましい。しかし、カム反力やオイル粘性等による遅角位相方向に作用する力が弱いと、進角アシストスプリングの抗力により初期位相にロックするのに時間がかかる。また、場合によっては、動作困難になる。そのため、さらに、進角アシストスプリングの強さは、最低油圧で遅角位相方向への制御が可能な程度に設定しなければならない。また、この弁開閉時期制御技術では、エンジン始動時に初期位相にロックさせることを意図しているが、より確実な始動のためには、エンジン停止時に初期位相へのロックが完了していることが好ましい。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上に例示した従来の弁開閉時期制御装置が持つ問題点に鑑み、エンジン停止時に初期位相へのロックを完了させることができるとともに、強い付勢力を有する付勢機構を採用しながらも最低流体圧状況下でも遅角位相方向への制御がスムーズに行われる弁開閉時期制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係る弁開閉時期制御装置の特徴構成は、
内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材に対して同軸上に配置され、前記内燃機関の吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を開閉するカムシャフトに対して一体回転する従動側回転部材との相対位相を、可動する仕切りによって容積が相補的に可変する２種類の圧力室のそれぞれに対する作動流体の給排によって変位させる位相変換機構と、
前記内燃機関により駆動されて前記位相変換機構に作動流体を供給する第１ポンプと、前記内燃機関とは異なる動力により駆動されて前記位相変換機構に作動流体を供給する第２ポンプと、
前記内燃機関の始動時の初期位相において前記相対位相を固定可能にするとともに固定解除を作動流体によって行い、かつ前記相対位相の変位範囲を段階的に制限する状態を作り出すロック機構と、
前記位相変換機構を進角位相方向へ付勢する付勢機能を最遅角位相から前記初期位相の間に限定しているとともに、この限定された付勢力有効範囲における最小付勢力が前記第１ポンプによる最低圧力の作動流体が供給された前記位相変換機構による遅角位相方向への変位力を超えるように設定されている付勢機構とを有する点にある。
【０００７】
通常、内燃機関（エンジン）の停止は、アイドリング状態で行われるので、位相変換機構における相対位相は遅角位相領域となっている。本発明では、遅角位相領域でエンジン停止要求がなされると、付勢機構による進角側への付勢力により、迅速にその相対位相はエンジン始動に適した初期位相領域に変位する。初期位相を超えてしまうと付勢機構による付勢力は機能しなくなるので、従動側回転部材はカム反力により遅角側に戻され、最終的に初期位相でロック機構によりロックされる。また、エンジン停止に伴う作動流体の圧力不足は第２ポンプにより補償することができるので、上述した特許文献１による装置のように、付勢機構の付勢力を第１ポンプによる最低圧力の作動流体による遅角位相方向への変位力を下回るように制限する必要がなく、より大きな付勢力を有する付勢機構を採用することができる。これにより、遅角位相領域から初期位相への戻りが迅速に行われる。また、ロック機構が相対位相の変位範囲を段階的に制限する状態を作り出すように構成されているので、相対位相の変位範囲が初期位相に対して段階的に狭められることになり、カム反力が交番的に変動したとしても初期位相への変位と初期位相でのロックがスムーズに行われる。
【０００８】
叙述した作用効果をもたらすロック機構の好適な形態の１つは、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との一方の回転部材に設けられた第１ロック片及び第２ロック片と、及び前記第１ロック片及び第２ロック片とが突入可能なように他方の回転部材に設けられた係止溝とを有し、前記係止溝は、進角位相方向での前記初期位相から所定範囲の前記第１ロック片の相対変位を許容する第１補助係止溝と、遅角位相方向での前記初期位相から所定範囲の前記第２ロック片の相対変位を許容する第２補助係止溝とを有する。
本構成であれば、第１ロック片と第２ロック片のいずれか一方が係止溝に突入することで相対位相の変位幅が係止溝の長さに限定され、次に他方のロック片が補助係止溝に突入することで、相対位相の変位幅が補助係止溝の長さに限定され、さらに第１ロック片と第２ロック片の両方が係止溝に突入することで相対位相は初期位相でロックされる。
【０００９】
前記ロック機構のための作動流体の流路が前記位相変換機構のための作動流体の流路から独立した流路として形成されると、ロック機構のロック状態とロック解除状態とが圧力室への作業流体の給排と関係なく行うことができ、ロック制御の自由度が高まる。
【００１０】
また、本発明に係わる弁開閉時期制御装置は、さらに、内燃機関に対する停止要求時に前記相対位相が前記初期位相領域から外れている場合、内燃機関に対する停止要求から内燃機関の停止検出までの間に前記第２ポンプを始動し、前記相対位相を前記初期位相に戻す動作を支援するように構成することができる。
内燃機関が停止する際には、内燃機関に連動する第１ポンプも動作を停止する。この第１ポンプによる作動流体の圧力が失われていくが、内燃機関とは異なる動力により駆動される第２ポンプによる作動流体の圧力がこれを補償する。よって、例えば、遅角位相でエンジンを停止する場合には、付勢機構の付勢力と合わせた遅角位相領域から初期位相への変位力は大きなものとなり、初期位相への戻りが迅速に行われる。さらに、この第２ポンプによる作動流体の圧力は、位相変換機構における相対位相を、初期位相を超えて最遅角側に変位させる時には、付勢機構の付勢力に打ち勝つための補助力としても利用することができる。このように本構成であれば、遅角位相領域から初期位相への変位力及び進角位相領域から初期位相への変位力が補強され、初期位相への戻りが迅速なものとなる。
【００１１】
本発明では、付勢力有効範囲における最小付勢力が、前記第１ポンプによる最低圧力の作動流体が供給された前記位相変換機構による遅角位相方向への変位力を超えるように設定されている。このため、遅角制御を確実にすべく、第１ポンプによって供給される作動流体が最低圧力の状況下で前記相対位相を遅角位相方向へ前記初期位相を超えて変位させる場合には、前記第２ポンプを始動するように設定しておくと好都合である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態の１つを図面に基づいて説明する。図１は、本発明の弁開閉時期制御装置の構成を模式的に示す破断断面図である。図２は、図１のII−II断面図であり、１つの作動状態における位相変換機構の状態を模式的に示す平面図である。図中の符号１は、位相変換機構を示す。位相変換機構１は、内燃機関（エンジン）に対して同期回転する駆動側回転部材１２と、駆動側回転部材１２に対して同軸上に配置される従動側回転部材１１とを有している。本例では、駆動側回転部材１２の内側に従動側回転部材１１が配置された場合を示している。駆動側回転部材１２は、プーリや図示のようなスプロケットとなっている。不図示のベルトやチェーンを介して駆動側回転部材１２に、エンジンのクランクシャフトからの回転が伝達される。カムシャフト１０にボルト１４で固定される従動側回転部材１１が駆動側回転部材１２と連動回転し、カムシャフト１０を回転させてエンジンの吸気弁や排気弁を開閉する。
【００１３】
駆動側回転部材１２と従動側回転部材１１との間には、空間２が形成されている。この空間２は、可動する仕切りであるベーン１３によって２種類の圧力室２Ａ及び２Ｂに分割されている。空間の容積は決まっており、空間の中でベーン１３の位置が変化することによって、２種類の圧力室２Ａ及び２Ｂは、相補的にその容積が変わる。容積が変わることによって、駆動側回転部材１２と従動側回転部材１１との相対的な回転位相である相対位相が変位され、ピストン運動するエンジンに対する吸気弁や排気弁の開閉タイミングが変更される。尚、圧力室２Ａ及び２Ｂとの仕切りは図２に示すようなブロック状のベーン１３に限らず、板状のものでもよい。
【００１４】
この実施形態では、位相変換機構全体は時計回りに回転する。図２は、内燃機関の始動に適した相対位相として設定されている初期位相の状態を示している。この初期位相は、駆動側回転部材１２に対して従動側回転部材１１の位相が最も遅れた最遅角位相と駆動側回転部材１２に対して従動側回転部材１１の位相が最も進んだ最進角位相との間の中間領域に設定されており、後述するロック機構６によって固定保持される。本発明による弁開閉時期制御装置では、エンジン停止時に駆動側回転部材１２と従動側回転部材１１との間の相対位相が初期位相に変位され、ロック機構６により保持される。従って、初期位相状態において確実にエンジンを始動することができる。
【００１５】
図２の状態から、ロック機構６を解除し、圧力室２Ａに作動流体が供給されるとともに圧力室２Ｂから作動流体が排出されると、圧力室２Ａの圧力室２Ｂに対する相対的な容積が増加することによって従動側回転部材１１の位相が駆動側回転部材１２に対して遅角側に制御される。逆に、圧力室２Ｂに作動流体が供給されるとともに圧力室２Ｂから作動流体が排出されると、従動側回転部材１１の位相が駆動側回転部材１２に対して進角側に制御される。従って、本例では、以下、圧力室２Ａを遅角室、圧力室２Ｂを進角室と称する。また、図１において、遅角室２Ａに通じる流路２１を遅角流路、進角室２Ｂに通じる流路２２を進角流路と称する。尚、遅角室２Ａ及び進角室２Ｂは完全密閉されてはおらず、各圧力室の容量を超える作動流体が供給されると、作動流体は位相変換機構１の外側へ漏れ出す。作動流体は例えばエンジンオイルであり、漏れ出した作動流体はエンジンの各部へ供給される作動流体と共に回収される。
【００１６】
駆動側回転部材１２と従動側回転部材１１との間には、位相変換機構１を初期位相の方向へ付勢する付勢機構として、トーションスプリング３が設けられている。トーションスプリング３は、従動側回転部材１１を駆動側回転部材１２に対して進角側に付勢力（アシストトルク）を与えている。従動側回転部材１１は、吸気弁や排気弁のバルブスプリングや位相変換機構１から受ける抵抗により、駆動側回転部材１２に対して遅れがちになる。トーションスプリング３は、この遅れ、即ち遅角側へ位相の変位を抑制するとともに、エンジン始動時の初期位相への復帰を円滑に行うことに寄与する。
【００１７】
油圧回路７は、図１に示すように、エンジンにより駆動されて作動流体としての作動油（エンジンオイルでもある）の供給を行う第１ポンプ７１と、第２ポンプ７２と、第１ポンプ７１と第２ポンプ７２との間に設けられて作動油が貯留可能な作動油貯留部７３とを有している。第２ポンプ７２は第１ポンプ７１に対して下流側に設けられ、エンジンとは異なる動力により駆動されて作動油の供給を行う。さらに、油圧回路７は、圧力室２への作動油の供給を制御する第１制御弁７４と、ロック機構６への作動油の供給を制御する第２制御弁７５とを有している。また、この油圧回路７は、制御手段として、第２ポンプ７２、第１制御弁７４及び第２制御弁７５の動作制御を行う制御ユニット（ＥＣＵ）８を有している。
【００１８】
制御ユニット８には、クランク角を検出するセンサとカム軸の角度位相を検出するセンサからの信号が入力され、これらのセンサの検出結果から従動側回転部材１１と駆動側回転部材１２との相対位相が算出され、算出された相対位相と初期位相との差違もそのズレ方向（進角側の位相方向または遅角側の位相方向）とともに算定される。制御ユニット８は、エンジン停止時には、エンジン停止時に駆動側回転部材１２と従動側回転部材１１との間の相対位相が初期位相に変位され、ロック機構６によりロックされるように動作する。また、制御ユニット８はそのメモリ内に、エンジンの運転状態に応じた最適の相対位相を格納・記憶しており、別途検出される運転状態（エンジン回転数、冷却水温など）に対して、最適の相対位相が取得できるように構成されている。したがって、制御ユニット８は、その時のエンジンの運転状態に適合した最適の相対位相になるようにも動作する。更に、この制御ユニット８には、イグニッションキーのＯＮ／ＯＦＦ情報、エンジン油温を検出する油温センサからの情報等も入力される。
【００１９】
第１ポンプ７１は、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達されることにより駆動される機械式の油圧ポンプであり、オイルパン７６に貯留された作動油を吸入ポートから吸入し、その作動油を吐出ポートから下流側に吐出する。第１ポンプ７１の吐出ポートは、フィルタ７７を介して、エンジン潤滑系７８及び作動油貯留部７３に連通している。ここで、エンジン潤滑系７８には、エンジン及びその周囲の作動油の供給を必要とする全ての部位が含まれる。
【００２０】
また、第２ポンプ７２は、エンジンとは異なる動力、ここでは電動モータにより駆動される電動ポンプとしている。これにより、第２ポンプ７２は、エンジンの動作状態に関係なく制御ユニット８からの動作信号に従って動作可能となっている。この第２ポンプ７２は、作動油貯留部７３に貯留された作動油を吸入ポートから吸入し、その作動油を吐出ポートから下流側に吐出する。第２ポンプ７２の吐出ポートは、第１制御弁７４及び第２制御弁７５に連通している。また、油圧回路７は、第２ポンプ７２に対して並行するように、第２ポンプの上流側の流路と下流側の流路とを連通させるバイパス流路７９を有している。このバイパス流路７９には、チェックバルブ７９ａを設けている。
【００２１】
作動油貯留部７３は、第１ポンプ７１と第２ポンプ７２との間に設けられ、一定量の作動油を貯留可能な貯留室７３ａを有している。また、作動油貯留部７３は、貯留室７３ａを第１ポンプ７１の下流側の流路に連通させる第１連通口７３ｂ、この第１連通口７３ｂより低い位置に設けられ、貯留室７３ａを第２ポンプ７２の上流側の流路に連通させる第２連通口７３ｃ、及び第１連通口７３ｂより高い位置に設けられ、貯留室７３ａをエンジン潤滑系７８に連通させる潤滑系連通口７３ｄを有している。そして、作動油貯留部７３の貯留室７３ａの容量は、第１連通口７３ｂより低く第２連通口７３ｃより高い領域の容量が、第１ポンプ７１の停止状態で第２ポンプ７２により供給する必要がある作動油の量以上となるように設定する。
【００２２】
エンジンの停止状態、すなわち第１ポンプ７１の停止状態において、第２ポンプ７２は、流体圧室４及びロック機構６に対して作動油を供給する動作を行う。したがって、作動油貯留部７３の貯留室７３ａの容量は、第１連通口７３ｂより低く第２連通口７３ｃより高い領域の容量は、流体圧室４及びロック機構５の係合凹部５１の容量と、これらから第２ポンプ７２までの間の配管等の容量とを合わせた容量以上となるように設定する。これにより、第１ポンプ７１の停止状態で、第２ポンプ７２により、駆動側回転部材１２と従動側回転部材１１との間相対位相を目標の相対位相に変位させることが可能となる。
【００２３】
第１制御弁７４としては、例えば、制御ユニット８からのソレノイドへの通電によってスリーブ内に摺動可能に配置されたスプールをスプリングに抗して変位させる可変式電磁スプールバルブを用いることができる。この第１制御弁７４は、進角流路２２に連通する進角ポートと、遅角流路２１に連通する遅角ポートと、第２ポンプ７２の下流側の流路に連通する供給ポートと、オイルパン７６に連通するドレインポートとを有している。そして、この第１制御弁７４は、進角ポートを供給ポートと連通し、遅角ポートをドレインポートと連通する進角制御、遅角ポートを供給ポートと連通し、進角ポートをドレインポートと連通する遅角制御、及び進角ポート及び遅角ポートを閉塞するホールド制御の３つの状態制御を行うことが可能な３位置制御弁としている。そして、第１制御弁７４は、制御ユニット８により制御されて動作することにより、進角制御や遅角制御を行う。
【００２４】
第２制御弁７５としては、第１制御弁７４と同様に可変式電磁スプールバルブを用いることができる。この第２制御弁７５は、ロック機構６の作動油流路であるロック流路６３に連通するロックポートと、第２ポンプ７２の下流側の流路に連通する供給ポートと、オイルパン７６に連通するドレインポートとを有している。そして、この第２制御弁７５は、ロックポートを供給ポートと連通するロック解除制御、及び規制ポートをドレインポートと連通するロック制御の２つの状態制御を行うことが可能な２位置制御弁としている。そして、第２制御弁７５は、制御ユニット８により制御されて動作することにより、ロック機構６の制御を行う。この第２制御弁７５とロック機構６を接続するロック流路６３は、位相変換機構１内の進角流路２２や遅角流路２１と第１制御弁７５を接続する流路とは独立しており、ロック機構６に対する作動油の給排制御は、遅角室２Ａや進角室２Ｂへの作動油の給排制御に対して独立して可能である。
【００２５】
トーションスプリング３は、図１と図３に示されているように、その一方の端部３ａが駆動側回転部材１２に固定されているとともに、その他方の端部３ｂが従動側回転部材１１に設けられた径方向開口部１５の軸方向に沿った側面である接当面１５ａに接当可能となっている。さらに端部３ｂの先端部が駆動側回転部材１２に径方向に延びるように形成されたスプリング受け溝１６の中に挿入されている。トーションスプリング３は、従動側回転部材１１を進角位相方向へ付勢する付勢力が最遅角位相から初期位相の間だけ機能するように設定されている。つまり、従動側回転部材１１と駆動側回転部材１２との相対位相が最遅角位相（図３の（ａ）参照）からほぼ初期位相（図３の（ｂ）参照）までの間（付勢力有効範囲）は、トーションスプリング３の端部３ｂが接当面１５ａに接当して、従動側回転部材１１を進角位相方向に付勢する。しかしながら、ほぼ初期位相において、トーションスプリング３の端部３ｂの先端がスプリング受け溝１６のストッパ面１６ａに接当してそれ以上従動側回転部材１１を付勢することができなくなる。従って、ほぼ初期位相（図３の（ｂ）参照）から最進角位相（図３の（ｃ）参照）の間では、トーションスプリング３による従動側回転部材１１に対する付勢力は０となる。この相対位相とトーションスプリング３による付勢力の関係は図４のグラフに示されている。さらに、図４でも示しているように、このように限定された付勢力有効範囲におけるこのトーションスプリング３による最小付勢力が、最低圧力の作動流体が供給された前記位相変換機構１による遅角位相方向への変位力を超える値となる程度に、強力なばね特性を有するトーションスプリング３が選択されている。このような強力なトーションスプリング３を採用したことにより、遅角位相から初期位相への位相変位がトーションスプリング３の強いアシスト力をもって迅速に行われる。また、進角位相から初期位相への位相変位時は、この変位領域においてはトーションスプリング３のバネ力は効かないので、カム反力と、必要に応じて動作する第２ポンプ７２の油圧力とによって迅速に行われる。さらに、第１ポンプ７１の最低圧力（アイドリング時など）による遅角位相方向への力では、トーションスプリング３の強いバネ力のため遅角領域で相対位相を保持することができないので、初期位相を超えて遅角位相方向に変位させる場合には、第２ポンプ７２の油圧力が補助力として用いられる。
【００２６】
駆動側回転部材１２と従動側回転部材１１との相対位相を初期位相に固定保持するロック機構６は、図２に示されているように、駆動側回転部材１２に設けられた遅角用ロック部６Ａ及び進角用ロック部６Ｂと、従動側回転部材１１の最外周面の一部に形成されたロック凹部６２とを備える。遅角方向への位相変化を規制する遅角用ロック部６Ａ及び進角方向への位相変化を規制する進角用ロック部６Ｂは、駆動側回転部材１２上に径方向に摺動変位可能に支持された各ロック片６０Ａと６０Ｂ、および、各ロック片６０Ａと６０Ｂを径方向内向きに突出付勢するバネ６１を有する。ロック凹部６２は従動側回転部材１１の周方向に延びており、ロック片６０Ａと６０Ｂとが係入される一段の溝ではなく、本来のロック機能を果たすための係止溝６２Ｍと、係止溝６２Ｍよりもロック片６０Ａと６０Ｂによる係止深度が浅くなっている第１補助係止溝６２ａと第２補助係止溝６２ｂとを備えた二段状の溝である。第１補助係止溝６２ａと第２補助係止溝６２ｂとは、係止溝６２Ｍの最進角側の端部と最遅角側の端部とから各々進角側及び遅角側に向かって延設されており、周方向の長さは僅かである。また、ロック片６０Ａと６０Ｂの先端が押し当てられる係止溝６２Ｍおよび第１補助係止溝６２ａと第２補助係止溝６２ｂの底面は、従動側回転部材１１の最外周面と略平行に延びている。なお、ロック片６０Ａと６０Ｂの形状としては、プレート形状、ピン形状などを適宜採用することができる。
【００２７】
遅角用ロック部６Ａは、遅角用ロック片６０Ａを係止溝６２Ｍまたは第１補助係止溝６２ａと第２補助係止溝６２ｂ内に係入させることで、従動側回転部材１１が駆動側回転部材１２に対して前記初期位相から遅角位相方向へ変位することを阻止する。他方、進角用ロック片６Ｂは、進角用ロック片６０Ｂをロック凹部６２内に係入させることで、従動側回転部材１１が駆動側回転部材１２に対して前記初期位相から進角側へ相対回転することを阻止する。即ち、遅角用ロック部６Ａまたは進角用ロック部６Ｂのいずれか一方が、ロック凹部６２内に係入している状態にあっては、前記初期位相から遅角側または進角側の何れか一方への位相変位が規制される。
【００２８】
第１補助係止溝６２ａと第２補助係止溝６２ｂよりも深い係止溝６２Ｍの幅は、遅角用ロック片６０Ａと進角用ロック片６０Ｂとの、互いに従動側回転部材１１の周方向に離間した側面どうしの距離と略一致させてある。したがって、図２および図３（ｂ）に示すように、遅角用ロック片６０Ａ及び進角用ロック片６０Ｂの両方を同時に係止溝６２Ｍに係入させることで、従動側回転部材１１と駆動側回転部材１２との相対位相を、実質的に許容幅を持たない初期位相に拘束する、いわゆるロック状態とすることができる。
【００２９】
他方、係止溝６２Ｍよりも係止深度の浅い第１補助係止溝６２ａと第２補助係止溝６２ｂとは、係止溝６２Ｍに係入されなかったロック片６０Ａと６０Ｂとを第１補助係止溝６２ａと第２補助係止溝６２ｂとに係止させることで、従動側回転部材１１と駆動側回転部材１２との相対位相をロック状態としないが、初期位相に近接した所定の相対位相範囲内に保持する役目を果たす。
【００３０】
尚、ロック凹部６２は従動側回転部材１１に形成されたロック流路６３に連通しており、ロック流路６３は油圧回路７の第２制御弁７５に接続されている。第２制御弁７５からロック流路６３を通じてロック凹部６２に作動油が供給されると、ロック凹部６２に係入していた一対のロック片６０Ａと６０Ｂは、その先端が従動側回転部材１１の最外周面よりも僅かに径方向外側に位置するまで駆動側回転部材１２側に退避する。これにより、駆動側回転部材１２と従動側回転部材１１との間のロック状態が解除され、相対位相の変位が可能な状態になる。
【００３１】
上述した弁開閉時期制御装置は、駆動側回転部材１２と従動側回転部材１１との間の相対位相がロック機構６によってロックされる初期位相に対して進角側と遅角側とのいずれの位相にあるかを示す位相検出結果に基づいて、エンジン停止時に、その相対位相を初期位相に戻してロックすることができる。エンジン停止時に初期位相でロックされているので、確実にエンジン始動に適した初期位相で再びエンジンを始動することができる。
以下に、エンジンの始動時および停止時になされる弁開閉時期制御装置の制御動作の例を説明する。
【００３２】
（始動制御）
一般には、エンジン停止時に初期位相でロックされているので、イグニッションキーがＯＮ操作される以前では、相対位相は、位相変換機構１はロック機構６によって初期位相に拘束されたロック状態にある。また、第１制御弁７４は中立位置にあり、進角室２Ｂ及び遅角室２Ａに対する作動油の給排は停止されている。そして、イグニッションキーのＯＮ操作によりエンジンの始動が指令されると、セルモータによるクランキングが実施され、エンジンが始動し、第１ポンプ７１が回転し、進角室２Ｂ及び遅角室２Ａへの作動油の供給が可能となる。また、制御ユニット８は、ロック機構６の作動油を排出するように第２制御弁７５を作動させるので、エンジン始動時には、バネ６１によりロック機構６はロック状態のままである。エンジンが始動して、アイドリング回転に入ると、制御ユニット８は、ロック流路６３に作動油を供給するように第２制御弁７５を作動させ、ロック機構６のロック状態が解除される。ロック解除後は相対位相の変位制御が可能となるので、制御ユニット８は、進角室２Ｂ及び遅角室２Ｃに対する作動油の供給を適宜行って、相対位相を調整し、通常運転が開始される。
【００３３】
（停止制御）
エンジンの停止時になされる弁開閉時期制御装置の制御動作の例を、図５のフローチャートを用いて説明する。停止制御は、イグニッションキーのＯＦＦ操作によるエンジン停止指令が要求されることにより開始される。イグニッションキーのＯＦＦ操作時は、一般的にはエンジンはアイドリング回転となっており、イグニッションキーのＯＦＦ操作により、その回転数は停止に向かって低下し始める。
まず、停止制御がスタートすると、制御ユニット８は、ロック機構６の作動油を排出するように第２制御弁７５を作動させ、ロック機構６のロック片６０Ａと６０Ｂの動きをバネ６１による突出方向の力に委ねておく（＃０１）。エンジン停止による第１ポンプ７１の停止による油圧低下を補償するため、第２ポンプ７２を始動する（＃０２）。制御ユニット８は、クランク角を検出するセンサとカム軸の角度位相を検出するセンサからの信号に基づいて現在の相対位相（現相対位相）を求め、その現相対位相と初期位相とズレに応じた制御動作を行う（＃０３）。
【００３４】
現相対位相が遅角位相領域である場合、進角室２Ｂへ作動油を供給するとともに遅角室２Ａから作動油を排出するように第１制御弁７４を動作させる進角制御が行われる（＃０４）。なお、前述したようにエンジンがアイドリング状態にある時に実施されることが一般的であるので、アイドリング状態では、相対位相が最遅角付近にある可能性が高い。この進角制御では、ロック位置である初期位相へ変位させようとする力がトーションスプリング３のバネ力と第２ポンプ７２による油圧力であり、これに対抗する力がカム反力やオイル粘性負荷が大きい場合での粘性反力であるので、初期位相へ変位させようとする力が非常に大きく、迅速に初期位相に戻されることになる。進角制御の最初の段階では既に係止溝６２Ｍの内部に係入されている進角用ロック片６０Ｂが、初期位相に戻された段階で係止溝６２Ｍの遅角側端部に突き当たる。同様に、最初の段階では、従動側回転部材１１の表面に押し付けられていた遅角用ロック片６０Ａも、第１補助係止溝６２ａの底面を経て、初期位相に戻された段階で係止溝６２Ｍに係入されて、係止溝６２Ｍの進角側端部に接当した状態となる。
【００３５】
現相対位相が初期位相領域である場合、保持制御が行われるが、この保持制御では第１制御弁７４は中立位置に設定しておくことができ、第２ポンプもこの段階で停止することができる（＃０５）。現相対位相が初期位相領域においては、遅角用ロック片６０Ａが第１補助係止溝６２ａの底面を押し付けている状態、又は進角用ロック片６０Ｂが第１補助係止溝６２ｂの底面を押し付けている状態かのいずれか、あるいは遅角用ロック片６０Ａと進角用ロック片６０Ｂとの両方が係止溝６２Ｍに係入されている状態となる。遅角用ロック片６０Ａと進角用ロック片６０Ｂのと両方が係止溝６２Ｍに係入されている状態は既にロック状態が完成している。遅角用ロック片６０Ａと進角用ロック片６０Ｂのいずれかが第１補助係止溝６２ａ又は第２補助係止溝６２ｂに入っている場合、相対位相の変位幅はわずかに補助係止溝の長さ分だけであるので、第１制御弁７４や第２制御弁７５を中立にしておいても、トーションスプリング３のバネ力ないしはカム反力により、その相対位相は初期位相に戻され、遅角用ロック片６０Ａと進角用ロック片６０Ｂの両方が係止溝６２Ｍに係入されることになる。
【００３６】
現相対位相が進角位相領域である場合、遅角室２Ａへ作動油を供給するとともに進角室２Ｂから作動油を排出するように第１制御弁７４を動作させる遅角制御が行われる（＃０６）。なお、この状況は、エンジンがアイドリング状態にない時にイグニッションのＯＦＦ操作がなされた場合などで生じやすい。この遅角制御では、ロック位置である初期位相へ変位させようとする力が第２ポンプ７２による油圧力に加え、カム反力やオイル粘性負荷が大きい場合での粘性反力であり、トーションスプリング３のバネ力は無関係となるので、迅速に初期位相に戻されることになる。
【００３７】
進角制御（＃０４）、保持制御（＃０５）、遅角制御（＃０６）のいずれかの制御が現相対位相の検出結果に基づいて実行されると、まず、１秒の経過チェックを行い（＃０７）、１秒が経過されていないと（＃０７No分岐）、さらに現相対位相が初期位相に戻ったかどうかがチェックされる（＃０８）。現相対位相が初期位相に戻っており、結果的にロックされると（＃０８Yes分岐）、エンジン停止処理が行われ（＃０９）、次いで第２ポンプ７２、第１制御弁７４、第２制御弁７４の動作停止などの終了処理が行われる（＃１２）。ステップ＃０７において、現相対位相が初期位相に戻らないうちに１秒が経過すると（＃０７Yes分岐）、エンジン停止処理が行われ（＃１０）、次いで１秒の経過チェックが行われる（＃１１）。つまり、１秒間の猶予を与えた後（＃１１Yes分岐）、ステップ＃１２にジャンプし、終了処理が行われる。
【００３８】
上述した停止制御により、エンジン停止時に通常は初期位相でロックされることになるので、次回の始動時には初期位相にするための相対位相変位制御を行う必要はない。しかしながら、エンストなどイレギュラーなエンジン停止によって、相対位相が初期位相に戻れなかった場合でも、上述した進角制御又は遅角制御により、第１ポンプ７１によって十分な油圧が確保されていない状況下でも、確実に初期位相にロックして、エンジン始動することができる。
【００３９】
〔別実施形態〕
〈１〉図２に例示する実施形態では、ロック機構６のロック片６０Ａ及び６０Ｂの先端が押し当てられる第１補助係止溝６２ａと第２補助係止溝６２ｂとのそれぞれの底面が、内部ロータ２の最外周面２Ａと略平行に延びた形状であったが、隣接する係止溝６２Ｍに向かって次第に深度を増す平坦な傾斜面としてもよい。この傾斜のために、第１補助係止溝６２ａと第２補助係止溝６２ｂとに一度係入されたロック片６０Ａと６０Ｂは、係止溝６２Ｍの方向に容易に移動することができる。
〈２〉図２に例示する実施形態では、ロック片６０Ａと６０Ｂに対して共通の係合溝６２Ｍが設けられていたが、それぞれ別個の係合溝６２Ｍを設けてもよい。
〈３〉図２に例示する実施形態では、ロック機構６は２つのロック片６０Ａと６０Ｂを備えていたが、ロック片を１個にし、係止溝６２Ｍの長さをほぼロック片の幅とし、その係止溝６２Ｍの両側に比較的長い補助係止溝を段差をつけて１つ以上を設け、相対位相の変位範囲を段階的に制限するようにしてもよい。
【００４０】
本発明は、エンジン停止時に初期位相へのロックを完了させることができるとともに、強い付勢力を有する付勢機構を採用しながらも最低油圧状況下でも遅角位相方向への制御がスムーズに行われる弁開閉時期制御装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による弁開閉時期制御装置の全体構成を示す破断断面図
【図２】弁開閉時期制御装置の一つの作動状態における図１のII−II断面図
【図３】種々の相対位相における弁開閉時期制御装置の模式図
【図４】トーションスプリングのバネ特性を示す説明図
【図５】停止制御のフローチャート
【符号の説明】
【００４２】
１  位相変換機構
２Ａ  遅角室
２Ｂ  進角室
３    トーションスプリング（付勢機構）
６  ロック機構
６Ａ  遅角用ロック部
６Ｂ  進角用ロック部
７  油圧回路
８  制御ユニット
１０  カム軸
１１  従動側回転部材
１２  駆動側回転部材
１３  ベーン
２１  遅角流路
２２  進角流路
６０Ａ  遅角用ロック片
６０Ｂ  進角用ロック片
６２Ｍ  係止溝
６２ａ  第１補助係止溝
６２ｂ  第２補助係止溝
６３  ロック流路
７１  第１ポンプ
７２  第２ポンプ
７４  第１制御弁
７５  第２制御弁
【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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