(57)【要約】【課題】いかなる機関運転状態においても、安定した位相角保持性能と、迅速な位相変換性能が得られるバルブタイミング制御装置を提供する。【解決手段】第１電磁コイル２０への励磁によってヒステリシスリングを介して渦ディスク１３に電磁ブレーキ力を付与して、タイミングスプロケット２とカムシャフト１との相対回動位相を変更する装置である。機関運転状態に応じて皿ばね２９のばね力によって前記渦ディスクを係合ピン１１側へ押し付けて所定の相対回転位置に保持すると共に、第２電磁コイル３３への通電により発生する電磁吸引力によって前記渦ディスクを前記皿ばねのばね力に抗して前方へ移動させることによって前記保持力を解除して速やかな相対回転位相の変換を行う。【選択図】図１
2009091928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトによって回転駆動する駆動回転体と、
カムシャフトに前記駆動回転体からの回転力を伝達する従動回転体と、
前記駆動回転体と従動回転体との間に介装されて、周方向に縮径するガイドを備えた中間回転体と、
前記ガイドに係合する係合部材と、
該係合部材と前記従動回転体の回転中心から離間した位置とを揺動自在に連結するリンクと、
前記中間回転体を前記駆動回転体及び従動回転体に対して相対回転させることにより、前記係合部材を径方向へ移動させて前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を変更する組付角操作機構と、
前記中間回転体を前記駆動回転体及び従動回転体に対して相対回転駆動させる駆動機構と、
前記中間回転体を付勢して前記駆動回転体と従動回転体を所定の相対回転位置に保持する保持手段と、
該保持手段の保持状態を解除する解除手段と、
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】
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において、
前記保持手段は、金属ばねによって構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。
【請求項３】
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において、
前記解除手段は、電磁コイルと該電磁コイルの外周側に設けられたヨークとによって構成され、前記電磁コイルへの通電により発生する電磁吸引力によって前記中間回転体を吸引す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。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記駆動機構は、通電することによって駆動力を発生する電磁機構によって構成され、該電磁機構にベアリングを介して前記中間回転体が回転自在に支持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。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記電磁機構は、ブレーキによって前記中間回転体の回転位置を制御する電磁ブレーキ機構であ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。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記中間回転体は、付勢手段によって円周方向へ付勢され、前記電磁ブレーキ機構によるブレーキ力が作用した際に、前記付勢手段の付勢力に抗して一方向へ回転す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。
【請求項７】
請求項６に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記解除手段は、前記電磁ブレーキ機構を吸引することによって前記中間回転体を軸方向へ移動させ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。
【請求項８】
請求項７に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記解除手段は、前記電磁ブレーキ機構の内周側あるいは外周側のデッドスペースに配置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。
【請求項９】
クランクシャフトによって回転駆動する駆動回転体と、
カムシャフトに前記駆動回転体からの回転力を伝達する従動回転体と、
前記駆動回転体と従動回転体との間に介装されて、周方向に縮径するガイドを備えた中間回転体と、
前記ガイドに係合する係合部材と、
該係合部材と前記従動回転体の回転中心から離間した位置とを揺動自在に連結するリンクと、
前記中間回転体を前記駆動回転体及び従動回転体に対して相対回転させることにより、前記係合部材を径方向へ移動させて前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を変更する組付角操作機構と、
前記中間回転体を前記駆動回転体及び従動回転体に対して相対回転駆動させる駆動機構と、を備え、
前記中間回転体を軸方向の一方へ移動させることによって、該中間回転体と前記従動回転体の相対回転位置を保持し、あるいは保持を解除す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。
【請求項１０】
請求項９に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記中間回転体は、ばね部材のばね力によって軸方向の一方へ付勢されて、該ばね部材の付勢力によって前記従動回転体との相対回転位置を保持され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。
【請求項１１】
請求項１０に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記中間回転体は、電磁力により前記ばね部材の付勢力に抗して吸引されることによって前記従動回転体との保持状態が解除され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。
【請求項１２】
請求項１１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記ばね部材は、ばね力によって前記中間回転体のガイドと係合部材との間に摩擦抵抗力を付与することによって前記中間回転体と従動回転体との相対回転位置を保持す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。
【請求項１３】
請求項９に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記中間回転体は、電磁力によって発生する吸引力によって前記従動回転体との相対回転位置が保持され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。
【請求項１４】
請求項１３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記中間回転体は、前記電磁力を低下させるように制御することにより、ばね部材のばね付勢力によって前記従動回転体との相対回転位置の保持状態が解除され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。
【請求項１５】
請求項１４に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記電磁力は、前記中間回転体のガイドと係合部材との間に摩擦抵抗力を付与することによって前記中間回転体と従動回転体との相対回転位置を保持す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。
【請求項１６】
請求項１２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記ばね部材のばね力あるいは前記電磁力によって前記中間回転体と従動回転体との相対回転位置が保持されている状態では、前記係合部材は、前記従動回転体と前記中間回転体のガイドとの間に挟持され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。
【請求項１７】
請求項１６に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記係合部材は、付勢部材によって前記中間回転体側に付勢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。
【請求項１８】
請求項１４に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記駆動機構は、電磁吸引力よって前記中間回転体を前記ばね部材の付勢力に抗して移動させて摩擦材に接触させて、前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転させる電磁ブレーキ機構によって構成され、
前記中間回転体が電磁ブレーキ機構によって電磁吸引されていない状態では、前記ばね部材のばね力によって前記中間回転体と摩擦材が所定隙間をもって離間するように形成し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１９】
請求項１８に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記中間回転体が電磁ブレーキ機構によって電磁吸引されない状態では、機関の低温始動時に、前記中間回転体と前記摩擦材との間に潤滑油が介在しても前記中間回転体に駆動力が作用しないような大きさの前記所定隙間を形成し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２０】
請求項１８に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記中間回転体が電磁ブレーキ機構によって電磁吸引されない状態では、前記所定隙間を、前記中間回転体と前記摩擦材との間に潤滑油が介在しても前記中間回転体に駆動力が作用しないような大きさに設定し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２１】
クランクシャフトによって回転駆動する駆動回転体と、
カムシャフトに前記駆動回転体からの回転力を伝達する従動回転体と、
前記駆動回転体と従動回転体との間に介装されて、周方向に縮径するガイドを備えた中間回転体と、
前記ガイドに係合する係合部材と、
該係合部材と前記従動回転体の回転中心から離間した位置とを揺動自在に連結するリンクと、
前記中間回転体を前記駆動回転体及び従動回転体に対して相対回転させることにより、前記係合部材を径方向へ移動させて前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を変更する組付角操作機構と、
前記中間回転体を前記駆動回転体及び従動回転体に対して相対回転させる駆動機構と、
前記中間回転体に摩擦抵抗力を付与して、前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位置を任意の位置に保持する保持手段と、
電磁コイルへの通電状態に応じて前記保持手段を解除する解除手段と、
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２２】
請求項２１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記解除手段は、電磁コイルへの通電状態と非通電状態の２つのパターンに制御され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。
【請求項２３】
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において、
機関運転状態に応じて設定される前記駆動回転体と従動回転体との目標相対回転位相角と実際の相対回転位相角との偏差が規定以上である場合は、前記駆動機構の操作力を規定レベルまで上昇させた後に、前記解除手段により中間回転体の保持状態を解除し、その後、前記中間回転体に対する前記駆動機構の操作力と該操作力と前記中間回転体を一方向へ回転させる付勢力とのトルクバランスによって前記実際の相対回転位相角を保持し、その後、前記駆動機構の操作力を制御して前記目標相対回転位相角に収束させ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。
【請求項２４】
請求項２３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記駆動回転体と従動回転体との目標相対回転位相角と実際の相対回転位相角との偏差が規定以上である場合の収束制御を、機関停止時に行う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、吸気弁または排気弁の開閉タイミングを、例えばヒステリシスブレーキを用い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】
従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、本出願人が先に出願した以下の特許文献１に記載されるようなものがある。
【０００３】
このバルブタイミング制御装置は、機関のクランクシャフトから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対して所定の角度範囲内で相対回転自在に支持されたカムシャフトと、該カムシャフトに連結されたスリーブと、前記タイミングスプロケットと前記スリーブとの間に設けられ、機関運転状態に応じて前記タイミングスプロケットとカムシャフトの相対回転位相を変換させる位相変更機構とを備えている。
【０００４】
この位相変更機構は、前記タイミングスプロケットに形成された径方向ガイド窓と、渦ディスクに形成された渦巻き状ガイド（渦巻き溝）と、基端部が前記スリーブに回転自在に設けられて、先端部が前記径方向ガイド内を径方向移動可能に配置されたリンク部材と、該リンク部材の先端部に設けられて、先端の球状部が前記渦巻き状ガイドに係合した係合部と、機関運転状態に応じて前記渦ディスクにブレーキ力を付与するヒステリシスブレーキとを備えている。
【０００５】
そして、ヒステリシスブレーキの電磁コイルに通電して、ヒステリシス材を介して前記渦ディスクに電磁ブレーキを作用させる。これによって、前記係合部が径方向ガイド窓に沿って径方向に移動しつつ渦巻き状ガイド内を摺動して、前記タイミングスプロケットと前記スリーブ（カムシャフト）とを所定の角度範囲内で相対的に回転させる。これにより、吸気弁の開閉タイミングを機関運転状態に応じて可変制御するようになっている。
【特許文献１】特開２００５−２９９６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に前述のようなバルブタイミング制御装置にあっては、機関始動時に、特に前記タイミングスプロケットとスリーブとの相対回転位相の検出周期が長いクランキング時などの状況下では、始動に適した任意の位置で前記相対回転位置を保持した状態で機関を始動したいという要求と、機関始動後は、機関の運転変化に応じて前記相対回転位相を応答性良く高速で変換したいという要求の二律相反した制御が求められている。
【０００７】
ところが、前記従来の技術では、主として通常運転時の良好な応答性を得るために高速な位相変換速度になるように設定されている。したがって、例えば機関始動時の任意の相対回転位相角に保持することは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記従来の技術的課題を解決するために案出されたもので、とりわけ、クランクシャフトによって回転駆動する駆動回転体と、カムシャフトに前記駆動回転体からの回転力を伝達する従動回転体と、前記駆動回転体と従動回転体との間に介装されて、周方向に縮径するガイドを備えた中間回転体と、前記ガイドに係合する係合部材と、該係合部材と前記従動回転体の回転中心から離間した位置とを揺動自在に連結するリンクと、前記中間回転体を前記駆動回転体及び従動回転体に対して相対回転させることにより、前記係合部材を径方向へ移動させて前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を変更する組付角操作機構と、前記中間回転体を前記駆動回転体及び従動回転体に対して相対回転させる駆動機構と、前記中間回転体を付勢して前記駆動回転体と従動回転体を所定の相対回転位置に保持する保持手段と、該保持手段の保持状態を解除する解除手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
この発明によれば、前記中間回転体を、機関運転状態に応じて前記保持手段によって組付角操作機構側に押付け、あるいはと解除手段によって前記押付け力を解除することにより、駆動回転体とカムシャフトとの相対回転位相を任意の角度位置に保持することができると共に、保持解除後に所望の相対回転位相角に速やかに変換させることができる。
【００１０】
したがって、いかなる相対回転位相角の状態においても、該位相角を保持することによって安定した位相角保持性能が得られ、また保持の解除によってその後の迅速な位相変換性能が得られ、これらの両立が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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各実施例を図面に基づいて説明する。なお、この各実施例では、内燃機関の吸気側の動弁装置に適用したものであるが、排気側の動弁装置に同様に適用することも可能である。
〔第１実施例〕
このバルブタイミング制御装置(ＶＴＣ)は、図１及び図２に示すように、内燃機関の図外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１と、このカムシャフト１の前端側に配置されて、該カムシャフト１と相対回転可能な駆動回転体であるタイミングスプロケット２と、該タイミングスプロケット２の内周側に配置されて、両者１，２の相対回転位相を変更する位相変換機構３とを備えている。
【００１２】
前記カムシャフト１は、外周に図外の吸気弁を開作動させる一気筒当たり２つのカム１ａ、１ａを有すると共に、先端部に従動回転体である従動軸部材４がカムボルト５によって軸方向から結合され、この従動軸部材４の先端部にスリーブ６が圧入固定されている。
【００１３】
前記従動軸部材４は、前記カムボルト５が内部の貫通孔を介して挿通する円筒状の軸部４ａと、該軸部４ａのカムシャフト１側の端縁に一体に形成された大径フランジ状の拡径部４ｂとを備えている。
【００１４】
また、前記スリーブ６は、前記従動軸部材４の軸部４ａの先端部外周に圧入によって固定されていると共に、先端部の外周に環状溝６ａが形成されている。また、スリーブ６の先端部の内周縁には、前記カムボルト５の良好な挿通性を得るためのテーパ面６ｂが形成されていると共に、前記環状溝６ａの後方側近傍には、後述するコイルスプリング１６の一端部１６ａを係止させる係止孔６ｃが径方向から貫通形成されている。
【００１５】
前記タイミングスプロケット２は、外周に図外のタイミングチェーンを介してクランク軸に連係されるリング状のギア歯車２ａが外周に一体に形成されていると共に、このリング状歯車部２ａの内周側にほぼ円板状のプレート部材２ｂを有している。また、このプレート部材２ｂの中央に形成された挿通孔２ｃの内周面が前記従動軸部材４の軸部４ａの外周に回転自在に支持されている。
【００１６】
また、前記プレート部材２ｂには、対面する平行な側壁を有する径方向ガイドである２つ径方向窓孔７，７がタイミングスプロケット２のほぼ直径方向に沿うように貫通形成されていると共に、この２つの径方向窓孔７、７の間に、２つのリンク部材８，８の各基端部８ａ、８ａが周方向へ移動可能に係入保持される２つのガイド孔２ｄ、２ｄが貫通形成されている。この各ガイド孔２ｄ、２ｄは、前記挿通孔２ｃの外周部に円周方向に沿って円弧状に形成されて、その軸方向の長さが前記各基端部８ａ、８ａが移動する範囲内（カムシャフト１とタイミングスプロケット２の相対回動範囲内）の大きさに設定されている。
【００１７】
前記各リンク部材８は、それぞれがほぼ円弧状に折曲形成されて、一端側の前記各基端部８ａが円筒状に形成されている一方、他端側の各先端部８ｂ、８ｂも円筒状に形成されて、それぞれがプレート部材２ｂ方向に突設されている。また、前記従動軸部材４の拡径部４ｂのカムシャフト１側の端部内周側に２つの突起４ｃが一体に突設され、この各突起４ｃ、４ｃの内部にそれぞれ貫通形成された各保持孔に各ピン９、９の一端部が圧入固定されていると共に、該ピン９，９の他端部に前記各リンク部材８、８の各基端部８ａ、８ａが回転自在に連結されている。
【００１８】
また、各リンク部材８、８は、先端部８ｂ、８ｂが前記各径方向窓孔７，７に係入していると共に、この先端部８ｂ、８ｂには、軸方向前方側に開口する収容穴１０が形成され、この収容穴１０に、前記各径方向窓孔７，７を介して、後述する渦ディスク１３の渦巻き溝１５に係合する球面状の先端部を有する係合部材である係合ピン１１と、この係合ピン１１を前方側（渦巻き溝１５側）に付勢するコイルばね１２とが収容されている。
【００１９】
そして、各リンク部材８は、各先端部８ｂが対応する各径方向窓孔７に係入した状態において、各基端部８ａ、８ａがピン９、９を介して前記従動軸部材４に連結されているため、リンク部材８の先端部８ｂ、８ｂ側が、外力を受けて各径方向窓孔７に沿って変位すると、タイミングスプロケット２と従動軸部材４とは、各リンク部材８、８の基端部８ａ、８ａが各ガイド孔２ｄ、２ｄに沿って移動して、各先端部８ｂ、８ｂの変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００２０】
一方、前記軸部４ａの外周には、前記プレート部材２ｂの前方側に対向配置された中間回転体である円板状の渦ディスク１３が回転自在に支持されている。この渦ディスク１３は、軸部４ａの外周面に摺動自在に支持された内周部１３ａと、該内周部１３ａの外周側に有するディスク部１３ｂとから構成されている。前記内周部１３ａは、ほぼ円筒状に形成されていると共に、前端側内部に形成された円環溝１３ｃを介して内周側筒部と外周側筒部とを備えている。
【００２１】
また、前記ディスク部１３ｂのカムシャフト１側の後面に、渦巻き状ガイドである断面半円状の２条の渦巻き溝１５が形成されている。この各渦巻き溝１５には、前記各リンク部材８の各係合ピン１１の先端部が摺動自在に係合案内されている。
【００２２】
前記各渦巻き溝１５は、互いに分離されて、タイミングスプロケット２の回転方向に沿って次第に縮径するように形成されていると共に、最外周側の先端溝部１５ａが所定の角度をもって内方へ屈曲（偏曲）形成されており、該先端溝部１５ａは、その長手方向のほぼ中央位置から先端側がさらに内方へ小さな角度で内方に屈曲形成されている。
【００２３】
すなわち、この各渦巻き溝１５は、それぞれの先端溝部１５ａ以外の一般部位１５ｂは渦（位相）の変化率が一定に形成されているが、先端溝部１５ａは、渦の変化率が前記内方へ屈曲した偏曲部から先端に向かって一般部位１５ｂに比較して小さく形成されて渦ディスク１３の接線方向に沿ってほぼ直線状に形成されており、この先端溝部１５ａの長さが比較的長く設定されている。また、この先端溝部１５ａは、長手方向のほぼ中央部位（屈曲部）から先端部位がさらに極小さな角度で内方に屈曲形成されている。
【００２４】
そして、前記各係合ピン１１が渦巻き溝１５に係合した状態において、渦ディスク１３がタイミングスプロケット２に対して遅れ方向に相対回動すると、各リンク部材８の先端部８ｂは、各径方向窓孔７に案内されつつ渦巻き溝１５の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側（進角側）に移動し、逆に、渦ディスク１３が進み方向に相対変位すると、半径方向外側に移動して、係合ピン１１が前記渦巻き溝１５の偏曲部に位置した状態で最遅角側に制御される。
【００２５】
さらに、前記係合ピン１１が前記渦巻き溝１５の先端溝部１５ａの先端部域に位置すると、機関の始動に適した僅かに進角側の位置となるように制御されるようになっている。
【００２６】
前記渦ディスク１３は、カムシャフト１に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が各渦巻き溝１５と各係合ピン１１の先端部を通してリンク部材８の先端部８ｂを各径方向窓孔７内で径方向に変位させ、このときリンク部材８の作用でもってタイミングスプロケット２と従動軸部材４に相対的な回動力を伝達する。
【００２７】
前記回動操作力を付与する機構は、図１及び図２に示すように、渦ディスク１３を、前記スリーブ６を介してタイミングスプロケット２の回転方向(進角側)に付勢するトーションスプリング１６と、渦ディスク１３をタイミングスプロケット２の回転方向と逆方向(遅角側)に制動付勢する電磁駆動部であるヒステリシスブレーキ１７と、該ヒステリシスブレーキ１７の制動力を機関運転状態に応じて制御する図外のコントローラとを備え、機関の運転状態に応じてヒステリシスブレーキ１７の制動力を適宜制御することにより、渦ディスク１３をタイミングスプロケット２に対して相対回動させ、あるいは両者の回動位置を維持するようになっている。
【００２８】
前記トーションスプリング１６は、前記スリーブ６の外周側に配置され、その一端部１６ａが前記スリーブ６の係止孔６ｃに径方向から挿通係止されている一方、他端部１６ｂが前記内周部１３ａの内部軸方向に形成された係止孔に挿通係止されて、機関停止後に前記渦ディスク１３を始動用の回転位相方向へ回転付勢するようになっている。
【００２９】
一方、前記ヒステリシスブレーキ１７は、渦ディスク１３の外周側前端部にビスによって固定された非磁性材の環状プレート１４と、該環状プレート１４の前端面に固定されたヒステリシスリング１８と、該ヒステリシスリング１８の前端部に配置された円環状の第１コイルヨーク１９と、該第１コイルヨーク１９の内部に収容配置されて、該各コイルヨーク１９に磁気を誘導する第１電磁コイル２０と、を備えている。
【００３０】
前記環状プレート１４は、オーステナイト系ステンレス材によって所定幅の円環状に形成されて、前記渦ディスク１３の外周側前端面に溶接によって固定され、その外径が前記渦ディスク１３の外径よりも大きく設定されている。
【００３１】
前記ヒステリシスリング１８は、図１に示すように、その径方向の幅が前記環状プレート１４の幅よりも十分に小さく設定された小さな円筒状に形成されて、前記環状プレート１４の前端面の径方向の外周側に溶接によって固定されていると共に、前記外部の磁界の変化に対して位相遅れをもって磁束が変化する特性をもつヒステリシス材（半硬質材）によって形成されている。
【００３２】
前記第１コイルヨーク１９は、断面ほぼコ字形状に形成されており、内周側のインナーステータ２２と、外周側のアウターステータ２３と、該両ステータ２２，２３の前端側を一体に結合する環状ヨーク２４とから構成されて、これらの内部に前記第１電磁コイル２０を取り囲むように全体がほぼ円筒形状に形成されている。
【００３３】
前記インナーステータ２２は、外周側に圧入などによって一体的に固定された環状ステータ部２２ａを有すると共に、内周面と前記渦ディスク内周部１３ａとの間に、前記渦ディスク１３をインナーステータ２２に回転自在に支持させるボールベアリング２５が設けられている。このボールベアリング２５は、前記渦ディスク内周部１３ａの先端側外周面に嵌着固定されたＣリング４６によって軸方向外方への移動が規制されるようになっていると共に、前記ヒステリシスブレーキ１７と渦ディスク１３とを一緒に軸方向へ移動可能に連結するようになっている。
【００３４】
また、前記インナーステータ２２(環状ステータ部２２ａ)とアウターステータ２３は、内外周側に一定の所定幅の隙間を介して径方向から対向する凸状のＳ極となるインナー極歯２６と、Ｎ極となるアウター極歯２７がそれぞれ円周方向へ等間隔で複数設けられている。前記対向するインナー極歯２６とアウター極歯２７は、それぞれ円周方向へ交互に配置されて、対向する前記内外周面相互の近接する極歯２６，２７がすべて円周方向にずれている。
【００３５】
したがって、各極歯２６，２７の両対向面の近接する各極歯２６，２７間には、基本的に第１電磁コイル２０の励磁によってヒステリシスリング１８内を通る円周方向に傾きをもった磁界が発生する。
【００３６】
また、極歯２６，２７の各対向面と前記ヒステリシスリング１８の内外周面とは、エアーギャップをもって非接触状態で径方向から対向しており、このエアーギャップは、大きな磁力を確保するために微小隙間に設定されている。
【００３７】
前記環状ヨーク２４には、円周方向の所定位置に前記第１電磁コイル２０の図外のハーネスを貫通させて前記コントローラに案内する貫通孔２４ａが穿設されていると共に、後述するピンの一端部が圧入固定される挿通孔２４ｂが軸方向に沿って貫通形成されている。
【００３８】
前記第１電磁コイル２０は、前記ハーネスを介してコントローラから通電されると、コイルヨーク１９を介して磁界が発生し、この磁力によってヒステリシスリング１８にブレーキトルクを発生させるようになっている。すなわち、前記第１電磁コイル２０への通電によってヒステリシスリング１８が各極歯２６，２７間の磁界内を変位するときに、ヒステリシスリング１８の内部の磁束の向きと磁界の向きのずれによって制動力を発生するものであるが、その制動力は、ヒステリシスリング１８の回転速度（前記対向内外周面とヒステリシスリング１８の相対速度）に関係なく、磁界の強さ、すなわち、第１電磁コイル２０の励磁電流の大きさにほぼ比例した一定の値となる。
【００３９】
前記コントローラは、機関の回転数を検出するクランク角センサや機関の吸入空気量から負荷を検出エアーフローメーター、スロットルバルブ開度及び機関水温センサなどの各種のセンサ類からの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を検出していると共に、カム角センサなどから検出された前記タイミングスプロケット２とカムシャフト１の実際の相対回転位置と予め設定された目標相対回転位置とに基づいて第１電磁コイル２０に制御電流を出力している。
【００４０】
なお、前記位相変換機構３の組付角変換機構は、前記タイミングスプロケット２の径方向窓孔７、リンク部材８、係合ピン１１、レバー突起、渦ディスク１３、渦巻き溝１５及び前記ヒステリシスブレーキ１７によって構成されている。また、前記第１コイルヨーク１９は、環状ヨーク２４に穿設された挿通孔２４ｂに一端部が圧入されたピン４３によってＶＴＣカバー４４に係合穴４４ａを介して回り止めされているが、軸方向への移動は許容されている。
【００４１】
さらに、前記スリーブ６と渦ディスク１３との間には、該渦ディスク１３を付勢して前記タイミングスプロケット２とカムシャフト１（従動軸部材１３）を所定の相対回転位置に保持する保持手段が設けられていると共に、前記コイルヨーク１９の内周側には、前記保持手段による保持状態を解除する解除手段が設けられている。
【００４２】
前記保持手段は、前記スリーブ６の後端面と渦ディスク１３の内周部１３ａの前端面との間に形成された環状隙間２８と、該環状空間部２８内に設けられた金属ばねである皿ばね２９によって主として構成されている。
【００４３】
この皿ばね２９は、両側には撓み変形した際に良好な摺動性を確保するために円環状のリテーナ３０，３１が配置されていると共に、ばね力によって前記渦ディスク１３全体を図１中、右方向へ押圧付勢して前記渦巻き溝１５の内周面を前記各係合ピン１１の先端面に弾接させ、この摩擦抵抗力によって渦ディスク１３の回転を規制してその相対回転位置に保持するようになっている。この保持力、つまり摩擦抵抗力は、皿ばね２９のばねセット荷重によって大小自由に設定することが可能であるが、本実施例では、大きなものではなく比較的小さく設定されている。なお、前記金属ばねとしては、皿ばね２９以外にウエーブばねワッシャなどであってもよい。
【００４４】
一方、前記解除手段は、電磁石によって構成され、前記インナーステータ２２の内周側に有するデッドスペース内でかつ前記渦ディスク１３の内周部１３ｂの前方位置に配置された第２コイルヨーク３２と、該第２コイルヨーク３２の内部に収容された第２電磁コイル３３とから
構成されている。
【００４５】
前記第２コイルヨーク３２は、全体が断面ほぼコ字形状に形成され、ほぼフランジ状に形成された前端側ステータ３２ａと該前端側ステータ３２ａの後面ほぼ中央に一体に結合されたほぼ円筒状の後端側ステータ３２ｂと、を備えている。また、この第２コイルヨーク３２は、前記インナーステータ２２の内周に形成されたクランク状の段差面２２ｂに嵌合して軸方向と径方向の位置決めされつつ圧入固定されている。
【００４６】
前記前端側ステータ３２ａは、断面ほぼクランク状に折曲形成されて、外周部３２ｃが前記環状ヨーク２４の前端面に当接して全体のインナーステータ２２に対する最大圧入量を規制するようになっていると共に、該外周部３２ｃの外周縁に径方向に一体に延出した複数の突部３２ｄがボルト４５によって前記インナーステータ２２の内周側に固定されている。また、前端側ステータ３２ａの内周部の内周面３２ｅが前記スリーブ６の環状溝６ａと軸方向で位置ずれしていて、内周面３２ｅの後端側が前記環状溝６ａに臨み、前端側がスリーブ６の外周面に当接配置されている。一方、前記後端側ステータ３２ｂは、円環状の後端面が前記渦ディスク１３の内周部１３ｂの環状先端面に微小隙間を介して近接配置されている。
【００４７】
前記第２電磁コイル３３は、図外のハーネスを介して前記コントローラから通電（オン）あるいは非通電（オフ）の信号が出力されるようになっており、オン信号が出力されると、その磁力によって前記前端側ステータ３２ａの内周面３２ｅの環状溝６ａとの特異な配置構成に基づきスリーブ６に対して前記ヒステリシスブレーキ１７と渦ディスク１３をともに皿ばね２９のばね力に抗して前方側(ＶＴＣカバー４４方向)へ移動させるようになっている。
【００４８】
さらに、本実施例では、前記位相変換機構３に冷却オイルを供給する冷却装置(オイル供給手段)が設けられている。
【００４９】
前記冷却装置は、図１に示すように、カムシャフト１とカムボルト５との間に形成された環状通路３４と、前記従動軸部材４の軸部４ａの内周側から拡径部４ｂ内に傾斜状に穿設されて、上流端が前記環状通路３４と連通するオイル供給通路３５と、該オイル供給通路３５を通流する冷却用オイルの流量をオイルの温度に応じて制御する流量制御弁３６とから構成されている。
【００５０】
前記環状通路３４は、図外のオイルポンプから吐出された潤滑油を機関の各摺動部に供給するメインオイルギャラリーと連通しており、前記オイルポンプから吐出されたオイルの一部が導入されるようになっている。
【００５１】
前記オイル供給通路３５は、下流端が前記流量制御弁３６のバルブ孔３７を介して位相変換機構３の内部に連通している。
【００５２】
前記流量制御弁３６は、前記拡径部４ｂの内部軸方向に貫通形成されて、前記オイル供給通路３５の下流端と連通する前記バルブ孔３７と、該バルブ孔３７の内部に摺動自在(進退自在)に設けられた弁体３８と、供給されたオイルの温度を含む雰囲気温度によって撓み変形して前記弁体３８をバルブ孔３７内で進退動させる感温部材３９と、から主として構成されている。
【００５３】
前記バルブ孔３７は、前記拡径部４ｂの内周側に形成されて、内径がほぼ均一な円柱状に形成されており、内側の一端開口が前記拡径部４ｂとスプロケット２のプレート部材２ｂとの間の空間部Ｃに臨んでいると共に、軸方向のほぼ中央位置に前記オイル供給通路３５の下流端が開口形成されている。
【００５４】
前記弁体３８は、ほぼ段差径状の円柱状に形成され、ほぼ中央に有する小径な軸部と、該軸部の後端側に一体に形成されて、外周面が前記バルブ孔３７の内周面に摺接する円形状のランド部と、軸部の前端側に一体に形成されて、外周面がバルブ孔３７の内周面に摺接するほぼ円柱状の弁部３８ａと、該弁部３８ａの前端部に一体に形成された係止部と、を備えている。
【００５５】
前記軸部は、その外周面とバルブ孔３７の内周面との間に円環状のオイル導入室４０を形成し、該オイル導入室４０に前記オイル供給通路３５の下流端が常時臨んでいる。また、前記オイル供給通路３５の前記バルブ孔３７を挟んだ対向位置には、前記オイル導入室４０内に導入されたオイルの余剰分を外部に排出する排出通路４１が形成されている。この排出通路４１は、その断面積が前記オイル供給通路３５の断面積よりも十分に小さく形成されていると共に、低油温時に拡径部４ｂなどを介してオイルの温度が感温部材３９に伝達される程度の大きさに設定されている。
【００５６】
前記ランド部と弁部３８ａの対向する内端面が前記オイル導入室４０に導入されたオイルの受圧面として構成されており、これらの各受圧面積は投影面積では同一になっている。また、ランド部と弁部３８ａの各外径は、前記バルブ孔３７の内周面の内径よりも若干小さく設定されて、それぞれの間に良好な摺動性を確保するために微小クリアランスが形成されているが、この微小クリアランスは、互いの内外周面間に油膜を形成する程度の大きさに設定されている。
【００５７】
また、前記オイル導入室４０は、その断面積が前記オイル供給通路３５と排出通路４１及び後述する両制御通路溝のそれぞれの断面積の総和よりも大きく設定されている。
【００５８】
前記弁部３８ａは、外周面の円周方向ほぼ１８０°の位置に受圧面側から段階的に上方へ傾斜した前記一対の制御通路溝３８ｂが形成されている。この両制御通路溝３８ｂは、受圧面側に形成された最も低い平坦面と、ここから前方斜め上方向へ傾斜状に形成された傾斜面と、該傾斜面の先端側に形成されて僅かに傾斜状に形成された先端面とから構成されている。
【００５９】
前記感温部材３９は、バイメタルなど薄肉な長方形状の金属板材を４枚重ねによって構成され、外周が円弧状に形成された基端部にボルト挿通孔が形成されていると共に、矩形状の先端部に前記係止部にほぼＵ字形状の係止溝を介して挟み込むように係止する二股状の係止片が形成されている。前記基端部は、ボルト挿通孔に挿通されたボルト４２によってワッシャを介して拡径部４ｂに締結固定されている。
【００６０】
前記空間部Ｃに供給されたオイルは、前記リンク部材８の基端部８ａなどの周囲を通って前記プレート部材２ｂとディスク部２ｂとの間に供給され、さらにここから前記ディスク部２ｂに穿設された油孔４５を通ってボールベアリング２５やヒステリシスリング１８及び各極歯２６，２７間などに供給されるようになっている。
【００６１】
以下、この実施例の基本的な作動について説明する。まず、機関停止時には、コントローラから第１電磁コイル２０への通電が遮断されて電磁ブレーキ機構の作動が停止されることから、渦ディスク１３は、トーションスプリング１６のばね力によってタイミングスプロケット２に対して機関回転方向へ最大に回転する。これにより、係合ピン１１は、球状先端部が渦巻き溝１５の先端溝部１５ａの先端縁に当接位置して、クランク軸とカムシャフト１の相対回転位相（機関弁の開閉タイミング）が始動に最適な僅かに進角側寄りの位置となる。
【００６２】
一方、同時に前記第２電磁コイル３３に対して前記コントローラからオフ信号が出力されて、ヒステリシスブレーキ１７と渦ディスク１３が、図３Ａに示すように、皿ばね２９のばね力によって後方、つまり図１中、右方向へ付勢されて移動し、前記渦巻き溝１５の溝部内周面が前記係合ピン１１の先端面に軸方向から弾接する。したがって、渦ディスク１３は、前記所定の進角側寄りの位置に安定かつ確実に保持される。なお、かかる機関停止時の具体的な制御については後述する。
【００６３】
次に、イグニッションスイッチがオンされて機関のクランキングが開始されると、この時点ではいまだ前記コントローラから第２電磁コイル３３へ通電されず、非通電状態になっており、したがって、渦ディスク１３は、前記停止時の僅かに進角した回転位置に保持された状態を維持する。このため、カムシャフト１とタイミングスプロケット２との最適な相対回転位相によって機関の始動性が良好になる。
【００６４】
その後、クランキングが終了してファーストアイドリング運転に移行すると、第２電磁コイル３３に通電されて、第２コイルヨーク３２に発生する電磁吸引力によって前記渦ディスク１３を、図１及び図３Ｂに示すように、皿ばね２９のばね力に抗して前方へ僅かに移動させる。これにより、前記皿ばね２９による渦ディスク１３の渦巻き溝１５と係合ピン１１との弾接状態が解除されて、渦ディスク１３の自由な回転が許容される。
【００６５】
したがって、続くアイドル運転などの低回転域に移行すると、前記コントローラから第１電磁コイル２０にも通電されて、この励磁によって、ヒステリシスリング１８にブレーキトルクが発生して、トーションスプリング１６のばね力に抗する制動力が渦ディスク１３に付与される。
【００６６】
これによって、前記係合ピン１１は、渦巻き溝１５の先端溝部１５ａから速やかに脱出して偏曲部側に速やかに移動する。これにより、渦ディスク１３が、タイミングスプロケット２の回転方向に対して僅かに逆方向に回転する。これによってリンク部材８の先端の係合ピン１１が、各渦巻き溝１５に誘導されてリンク部材８の先端部８ｂが径方向窓孔７に沿って外側に揺動し、リンク部材８の作用によってタイミングスプロケット２と従動軸部材４の回転位相角が最遅角側に変更される。
【００６７】
この結果、クランク軸とカムシャフト１の相対回転位相が機関運転状態に応じた任意な位相に変更される。例えば、低回転に適した遅角側や最遅角状態など、運転状態に応じた位相である。これによって、アイドル運転時の機関回転の安定化と燃費の向上が図れる。
【００６８】
そして、この状態から機関の運転が通常運転に移行して、例えば高回転時になると、前記回転位相を最進角側に変更すべき指令が前記コントローラから発され、第１電磁コイル２０にさらに大きな電流が供給されて、トーションスプリング１６のばね力に抗する大きな制動力がヒステリシスリング１８を介して渦ディスク１３に付与される。
【００６９】
これにより、渦ディスク１３がタイミングスプロケット２に対してさらに逆方向に回転して、リンク部材８の先端の係合ピン１１が各渦巻き溝１５に誘導されてリンク部材８の先端部８ｂが径方向窓孔７に沿ってさらに内側に揺動し、リンク部材８の作用によってタイミングスプロケット２と従動軸部材４の相対回転角が最進角側に変更される。
【００７０】
この結果、クランク軸(タイミングスプロケット２)とカムシャフト１の回転位相が最進角側に変更され、それによって機関の高出力化が図られることになる。
【００７１】
そして、前記機関運転の変化に応じて渦ディスク１３が遅角側あるいは進角側へその回転位置を変更する際には、コントローラから予め前記第２電磁コイル３３に通電されて皿ばね２９による保持力を解除して渦ディスク１３の自由な回転を許容するが、前記タイミングスプロケット２とカムシャフト１の所望の相対回転位相に保持する場合には、前記第２電磁コイル３３にオフ信号（非通電）が出力されて、前記皿ばね２９によって渦ディスク１３の回転位置に保持する。
【００７２】
これによって、いかなる相対回転位相角の状態においても、該位相角を保持することによって安定した位相角保持性能が得られ、また、第２電磁コイル３３への通電による皿ばね２９の保持の解除によってその後の迅速な位相変換性能が得られ、これらの両立が可能になる。
【００７３】
以下、前述した機関の運転状態が変化した際における前記保持手段である皿ばね２９と、解除手段である第２電磁コイル３３などの電磁石による具体的な作動及び制御について説明する。
【００７４】
まず、前記第２電磁コイル３３に対する前記コントローラによるオン−オフ信号を送信する処理ルーチンを、図４のフローチャート図によって説明する。なお、この処理ルーチンは、例えば１０ｍｓ毎に実行される。
【００７５】
ステップ１では、機関始動後の通常運転中などにおいて、カム角センサとクランク角センサから検出された現在のクランク軸とカムシャフトとの実位相角と、予め設定されている目標相対回転位相角(ターゲット)との偏差値が規定値(しきい値)以上であるか否かを判別する。
【００７６】
ここで、偏差値が規定値以下であると判別した場合は、ステップ５に移行する。ここでは、前記目標相対回転位相角に近いので第２電磁コイル３３へオフ信号を出力し、その後、第１電磁コイル２０にもオフ信号を出力してステップ１にリターンする。したがって、渦ディスク１３は、ヒステリシスブレーキ１７とともに皿ばね２９のばね力によって前記図３Ａに示すように係合ピン１１側に押付けられて、渦巻き溝１５内周面が係合ピン１１の先端面に強く弾接する。これによって、タイミングスプロケット２とカムシャフト１は任意の相対回転角で保持(ロック)状態となるため、第１電磁コイル２０の操作力がなくなり前記位相角が保持される。
【００７７】
この状態では、トーションスプリング１６の復元力や第１電磁コイル２０への通電よる電磁ブレーキ力及び前記カムシャフト１に入力されるカムトルクなど、全ての入力による影響を受けない完全固定状態となる。
【００７８】
前記ステップ１において前記偏差値が規定値以上であると判別した場合は、ステップ２に移行する。ここでは、最初に第１電磁コイル２０へ通電してその操作力を上昇させる。つまり、渦ディスク１３に電磁ブレーキ力を付与してトーションスプリング１６のばね力に抗して前記渦ディスク１３を従動軸部材４に対して相対回転させる操作力を予め高めておく。
【００７９】
その後、第２電磁コイル３３にオン信号を出力して、皿ばね２９による押付け力（保持力）に抗して渦ディスク１３及びヒステリシスブレーキ１７を図３Ｂに示すように、前進(図中左方向へ移動)させ、渦巻き溝１５の内周面と係合ピン１１との弾接力を低減させて保持力を解除する。
【００８０】
続いて、ステップ３では、渦ディスク１３の保持が解除された状態で、前記第１電磁コイル２０による電磁ブレーキ力とトーションスプリング１６のばね力とのトルクバランスを一致させることによって前記実位相角を中間位置に保持する。
【００８１】
ステップ４では、第１電磁コイル２０への通電量、つまり操作力を制御する処理を行って、前記ターゲットへ迅速に実位相角を収束させて、ステップ１にリターンする。
【００８２】
したがって、機関運転状態の変化に応じてタイミングスプロケット２とカムシャフト１の相対回転位相角を速やかに変換させることが可能になる。
【００８３】
図５は前記保持、解除制御における第１電磁コイル２０の操作力とＶＴＣ位相角との関係を示し、この特性図からも明らかなように、前記保持手段によって渦ディスク１３が保持ロックされた状態(一点鎖線)から解除手段によって渦ディスク１３の保持が解除された際(太い実線間)には、第１電磁コイル２０による操作力が速やかに上昇する。したがって、ＶＴＣの作動応答性が大幅に向上する。
【００８４】
図６は前記図４に対応して前記ＶＴＣの進角側への操作時におけるタイムチャートを示しており、一点鎖線はＶＴＣ位相角、二点鎖線はターゲット角(目標相対回転角)、破線は第１電磁コイル２０への通電による操作量、実線は第２電磁コイル３３への通電による操作量である。
【００８５】
タイミングスプロケット２とカムシャフト１との実位相角とターゲット角との偏差値が小さい場合(ａ)は、前述のように、第１，第２電磁コイル２０，３３への通電がそれぞれオフされてＶＴＣがロックされている。また、前記偏差値が大きくなった場合(ｂ)は、先に第１電磁コイル２９に通電して操作力を大きくした段階で、第２電磁コイル３３に通電する。つまり、皿ばね２９による保持状態を解除する。その後、第１電磁コイル２０とトーションスプリング１６による作動によって前記偏差値を小さくする(Ｃ)。
【００８６】
続いて、機関高回転時などにおいて第１電磁コイル２０への通電量を増加させてＶＴＣの位相角が最進角側に制御されて偏差値も小さく位相角が安定した場合(ｄ)は、第１電磁コイル２０への通電をオフすると共に、第２電磁コイル３３への通電もオフする。これによって、皿ばね２９のばね力によってかかるＶＴＣが最進角状態で保持ロックされることになる。
【００８７】
図７は機関を停止してから再始動時までのタイムチャートを示し、機関停止時にイグニッションスイッチ(ＩＧＮ)をオフすると、第２電磁コイル３３に通電されて皿ばね２９による渦ディスク１３の保持状態を解除すると共に、第１電磁コイル２０への通電をオフする。したがって、渦ディスク１３は、トーションスプリング１６のばね力によって始動に適した前記渦巻き溝１５の先端溝部１５ａの内方へ屈曲した先端部の位置に回転移動してタイミングスプロケット２とカムシャフト１が僅かに進角側の相対回転位相角に制御される。
【００８８】
次に、機関始動時において、ＩＧＮをオンすると、スタータモータがオンされて作動しクランキングが開始され、さらにクランキングが終了してファーストアイドルが開始された直後の時点で、前記第２電磁コイル３３に初めて通電されて渦ディスク１３の保持状態を解除する。
【００８９】
つまり、ＩＧＮをオンしてファーストアイドルが開始されるまでの間は、皿ばね２９のばね力によって渦ディスク１３が係合ピン１１側に押し付けられて、機関停止時の位相角を保持している。したがって、機関のクランキング中の良好な始動性を安定かつ確実に得ることが可能になる。
【００９０】
その後、ファーストアイドルの開始直後に第２電磁コイル３３の吸引力によって前記保持状態が解除されることから、第１電磁コイル２０の電磁ブレーキ力とトーションスプリング１６のばね力とによってアイドリング運転時の最遅角制御及び通常運転時の最適な相対回転位相角を速やかに得ることが可能になる。
【００９１】
また、本実施例では、保持手段として皿ばね２９を用いたため、たとえばコイルスプリングなどを用いた場合に比較して装置の軸方向の長さを大きくする必要がなく十分に短尺化することができる。この結果、装置の機関への搭載性が向上する。
【００９２】
さらに、前記第２電磁コイル３３へは解除する場合にのみ通電するだけであるから、その電力消費を十分に低減できる。
【００９３】
また、保持手段と解除手段のそれぞれの構造が簡素化されているため、製造作業や組付作業が良好になり、コストの高騰も抑制できる。
【００９４】
前記各係合ピン１１は、その後端部に有するコイルスプリング１２のばね力によって常時前記渦ディスク１３の渦巻き溝１５の内周面方向へ押し付けられているため、両者間のガタ付きの発生を防止できる。
【００９５】
さらに、前記第２コイルヨーク３２及び第２電磁コイル３３を第１コイルヨーク１９の内周側のデッドスペースに配置したことから、該デッドスペースの有効利用が図れると共に、この点でも装置全体の大型化を抑制することが可能になる。
【００９６】
また、第１コイルヨーク１９にボールベアリング２５を介して渦ディスク１３を回転自在に支持するようにしたことから、渦ディスク１３の径方向の位置ズレを防止することができる。
【００９７】
また、この実施の形態によれば、機関の始動時において、前記オイル供給通路３５からオイル導入室４０に導入されたオイル温度(油温)が、例えば１０℃以下の極低温である場合は、感温部材３９が撓み変形せずにほぼ直線状になっている。このため、前記弁体３８は、弁部３８ａがオイル導入室４０を閉塞した状態となることから、前記オイル供給通路３５を経てオイル導入室４０内に導入されたオイルはここで流動が規制される。したがって、前記空間部Ｃへのオイル流入が阻止されると共に、オイル導入室４０内のオイルは排出通路４１を通ってシリンダヘッドの上部側へ排出される。なお、このとき、オイル供給通路３５からオイル導入室３８内に流入したオイルは、前述のように、排出通路４１から排出されるが、この排出通路４１の通路断面積がオイル供給通路３５よりも小さいため、オイル圧力が前記各内端面に均等に作用して、弁体３８が軸方向にバランスされて油圧による進退方向への力が作用しない。
【００９８】
この状態で、前記オイル導入室４０に流入したオイルの温度が所定以上になると、この油温が拡径部４ｂからボルト４２を介して感温部材３９に伝達されることから、該感温部材３９は油温と同じ温度に保持される。これにより、流量制御弁３６の作動開始温度のばらつきを抑制することができる。
【００９９】
そして、油温が所定以上に上昇すると、前記感温部材３９の先端部側が僅かに外方へ撓み変形して前記弁体３８を、係止部を介してタイミングスプロケット２のプレート部材２ｂ側へ引き出して僅かに進出動させる。これによって、前記弁部３８ａの各制御通路溝３８ｂの先端面と傾斜面の先端側が空間部Ｃ内に臨んでバルブ孔３７の小さな開口面積となる。これにより、オイル導入室４０内のオイルは、その一部が排出通路４１から排出され、他の一部が各制御通路溝３８ｂを通って空間部Ｃ内に流入する。
【０１００】
その後、さらに油温が上昇すると、この油温上昇に伴い感温部材３９の変形と共に弁体３８が進出動して前記制御通路溝３８ｂによりバルブ孔３７の開口面積が徐々に大きくなって、オイルの流量が漸次増加する。つまり、弁体３８が作動し始めた状態でも、空間部Ｃへのオイルの増加量は徐々に多くなることから、ヒステリシスブレーキ１７などへの供給量もなだらかな増加量になる。したがって、ヒステリシスリング１８のオイル粘性による引き摺りによる無用の制動力の発生を十分に防止できる。
【０１０１】
そして、さらに油温の上昇によって感温部材３９の変形が大きくなって弁体３８がさら進出すると、先端側の突部が前記プレート部材２ｂの一端面に当接してそれ以上の移動が規制される。この段階で制御通路溝３８ｂによるバルブ孔３７の開口面積が最大になり、空間部Ｃを介して位相変換機構３の内部には多くのオイルが供給される。したがって、ヒステリシスリング１８や第１電磁コイル２０などの各部材を効果的に冷却及び潤滑することが可能になる。
〔第２実施例〕
図８は本発明の第２の実施例を示し、保持手段である皿ばね２９の配置などは第１実施例と同じであるが、解除手段である電磁石をＶＴＣカバー４４に取り付けたものである。
【０１０２】
すなわち、前記ヒステリシスブレーキ１７の第１コイルヨーク１９及び第１電磁コイル２０が、前記ボールベアリング２５を介して前記渦ディスク１３と一緒に軸方向へ僅かに移動可能になっている。
【０１０３】
また、前記第２コイルヨーク３２は、断面ほぼコ字形状に形成され、ＶＴＣカバー４４の外周部に形成された円環状の支持溝４４ｂ内に嵌合保持されていると共に、ボルト４７によってＶＴＣカバー４４に固定されている。また、第２コイルヨーク３２の内部には、第２電磁コイル３３が固定されている。さらに、前記第２コイルヨーク３２の後端面３２ａが前記第１コイルヨーク１９の環状ヨーク２４の前端面２４ｃにエアーギャップを介して対向配置されている。他の構成は、第１実施例と同様である。
【０１０４】
したがって、この実施例によれば、第２電磁コイル３３への通電がオフされると、皿ばね２９のばね力によって渦ディスク１３と共にヒステリシスブレーキ１７も係合ピン１１側へ後退移動して渦ディスク１３が各係合ピン１１に弾接して保持状態となる一方、第２電磁コイル３３に通電されると、第１コイルヨーク１９(ヒステリシスブレーキ１７)が吸引され、これと一緒に渦ディスク１３も皿ばね２９のばね力に抗して前方へ移動して前記保持状態が解除される。よって、機関運転状態に応じて保持、解除制御が行われて、前記第１実施例と同様な作用効果が得られる。
【０１０５】
しかも、前記第２コイルヨーク３２と第２電磁コイル３３をＶＴＣカバー４４内側のデッドスペースに配置したことから、スペースの有効利用が図れると共に、装置の径方向の大型化を抑制できる。
〔第３実施例〕
図９は第３実施例を示し、保持手段を電磁石によって構成し、解除手段を皿ばねによって構成したものである。また、前記スリーブ６の先端部の外周面には、前述の環状溝が廃止されている。
【０１０６】
具体的に説明すれば、タイミングスプロケット２のプレート部材２ｂの筒状内周部２ｃの前端面と渦ディスク１３の内周部１３ａの後端側内周面に形成された環状溝の底面との間に、前記渦ディスク１３を係合ピン１１から離間する方向、つまり図１０Ｂに示すように、左方向の解除方向へ付勢する皿ばね４８が設けられている。この皿ばね４８は、撓み変形時の良好な摺動性を確保するために前後に円環状のスプリングリテーナ４９、５０が配置されている。
【０１０７】
一方、前記電磁石は、その基本構成は第１実施例とほぼ同じであって、第２コイルヨーク５１と第２電磁コイル５２とからなり、前記第２コイルヨーク５１は、前端側ヨーク５１ａと後端側ヨーク５１ｂとを有し、前端側ヨーク５１ａの外周部に有する突部５１ｃがボルト４５によって第１コイルヨーク１９に固定されていると共に、内周部の内周面５１ｄはその後端側のみが前記スリーブ６の外周面に当接している。
【０１０８】
前記第２電磁コイル５２は、図外のハーネスを介して前記コントローラからオン(通電)−オフ(非通電)のいずれか一方の信号が出力されるようになっており、オン信号が出力されると、前記内周面５１ｄのスリーブ６の外周面に対する特異な当接状態によって、スリーブ６に対してヒステリシスブレーキ１７と渦ディスク１３を、図９及び図１０Ａに示すように、前記皿ばね４８のばね力に抗して保持方向、つまり図中右方向へ吸引移動させるようになっている。
【０１０９】
以下、前記第２電磁コイル５２に対する前記コントローラによるオン−オフ信号を送信する処理ルーチンを、図１１のフローチャート図によって説明する。なお、この処理ルーチンも例えば１０ｍｓ毎に実行される。
【０１１０】
ステップ１１では、機関始動後の通常運転中などにおいて、カム角センサとクランク角センサから検出された現在のクランク軸とカムシャフトとの実位相角と、予め設定されている目標相対回転位相角(ターゲット)との偏差値が規定値(しきい値)以上であるか否かを判別する。
【０１１１】
ここで、偏差値が規定値以下であると判別した場合は、ステップ１５に移行する。ここでは、前記目標相対回転位相角に近いあるいは同じなので第２電磁コイル５２へオン信号を出力して印加し、その後、第１電磁コイル２０にオフ信号を出力してステップ１１にリターンする。したがって、渦ディスク１３は、ヒステリシスブレーキ１７とともに第２電磁コイル５２の電磁吸引力によって前記図１０Ａに示すように係合ピン１１側に押付けられて、渦巻き溝１５内周面が係合ピン１１の先端面に強く弾接する。これによって、タイミングスプロケット２とカムシャフト１は任意の相対回転角で保持(ロック)状態となるため、第１電磁コイル２０の操作力がなくなり前記位相角が保持される。
【０１１２】
この状態では、トーションスプリング１６の復元力や第１電磁コイル２０への通電よる電磁ブレーキ力及び前記カムシャフト１に入力されるカムトルクなど、全ての入力による影響を受けない完全固定状態となる。
【０１１３】
前記ステップ１１において前記偏差値が規定値以上であると判別した場合は、ステップ１２に移行する。ここでは、最初に第１電磁コイル２０へ通電してその操作力を上昇させる。つまり、渦ディスク１３に電磁ブレーキ力を付与してトーションスプリング１６のばね力に抗して前記渦ディスク１３を従動軸部材４に対して相対回転させる操作力を予め高めておく。
【０１１４】
その後、第２電磁コイル５２にオフ信号を出力して、皿ばね４８のばね力によって渦ディスク１３及びヒステリシスブレーキ１７を図１０Ｂに示すように、前進(図中左方向へ移動)させ、渦巻き溝１５の内周面と係合ピン１１との弾接力を低減させて保持力を解除する。
【０１１５】
続いて、ステップ１３では、渦ディスク１３の保持が解除された状態で、前記第１電磁コイル２０による電磁ブレーキ力とトーションスプリング１６のばね力とのトルクバランスを一致させることによって前記実位相角を中間位置に保持する。
【０１１６】
ステップ１４では、第１電磁コイル２０への通電量、つまり操作力を制御する処理を行って、前記ターゲットへ迅速に実位相角を収束させて、ステップ１１にリターンする。
【０１１７】
したがって、機関運転状態の変化に応じてタイミングスプロケット２とカムシャフト１の相対回転位相角を速やかに変換させることが可能になる。
【０１１８】
また、他の構成は第１実施例と同様であるから第１実施例と同様な作用効果が得られる。
〔第４実施例〕
図１２は第４実施例を示し、この実施例では、前記渦ディスク１３の回転ブレーキ制御をヒステリシスブレーキ１７に代えて、摩擦ブレーキ５３を用いたものである。
【０１１９】
すなわち、ＶＴＣカバー４４の内面に摩擦ブレーキ５３が固定されている。この摩擦ブレーキ５３は、断面ほぼコ字形状のコイルヨーク５４と、該コイルヨーク５４の内部に収容配置された電磁コイル５５と、前記コイルヨーク５４の後端開口を閉塞する状態で固定された円環状の摩擦材５６とから構成されている。
【０１２０】
前記コイルヨーク５４の内周面には、ニードルベアリング５７を介して前記渦ディスク１３が回転自在に支持されている。また、前記渦ディスク１３は、前記ニードルベアリング５７を介して軸方向へ僅かに移動可能になっている。
【０１２１】
前記電磁コイル５５は、図外のハーネスを介してコントローラから制御電流が出力あるいは遮断されるようになっている。
【０１２２】
前記摩擦材５６は、その後端面５６ａが前記渦ディスク１３の前端面１３ｃに所定の隙間Ｓを介して対向配置されており、前記電磁コイル５５への通電によって渦ディスク１３を電磁吸引して前方へ移動させて摩擦材５６の後端面５６ａに渦ディスク１３の前端面１３ｃを当接させてこの摩擦抵抗力によって渦ディスク１３にブレーキ力を付与するようになっている。前記所定隙間Ｓは、前記後端面５６ａと渦ディスク１３の前端面１３ｃとの間に前述のようなＶＴＣの内部に導入された潤滑油が介在しても前記渦ディスク１３に潤滑油の粘性に起因した連れ回りによる駆動力が作用しないような大きさに設定されている。
【０１２３】
また、渦ディスク１３は、前記各実施例と同じくトーションスプリング１６のばね力によってタイミングスプロケット２の回転方向とは反対方向へ回転付勢されている。
【０１２４】
さらに、第１実施例と同じく渦ディスク１３の内周部１３ａとスリーブ６の間には、渦ディスク１３を係合ピン１１側へ付勢して保持状態とする皿ばね２９がリテーナ３０，３１に挟持状態に配置されている。
【０１２５】
他の構成は第１実施例とほぼ同じである。
【０１２６】
したがって、この実施例によれば、機関運転状態の変化に応じて前記渦ディスク１３を保持する場合には、コントローラから前記電磁コイル５５にオン信号が出力されて渦ディスク１３が電磁吸引されて、図１３Ａに示すように、皿ばね２９のばね力に抗して図中左方向へ移動して摩擦材５６の後端面５６ａに渦ディスク１３の前端面１３ｃが当接する。
【０１２７】
これにより、摩擦材５６と渦ディスク１３との間に摩擦抵抗力が発生して渦ディスク１３の自由な回転が規制され、かかる回転位置に保持される。
【０１２８】
一方、渦ディスク１３の保持を解除する場合は、コントローラから電磁コイル５５にオフ信号が出力されて、渦ディスク１３に対する吸引力が消失することから、皿ばね２９のばね力によって渦ディスク１３が係合ピン１１側に付勢されて、図１３Ｂに示すように、右方向へ移動して摩擦材５６から離間する。これによって保持状態が解除される。
【０１２９】
以上のように、本実施例では、摩擦材５６を用いて渦ディスク１３の保持状態を確保し、さらに皿ばね２９によって解除状態を確保したため、前記各実施例と同様な作用効果が得られると共に、装置全体の構造が簡素化されると共に、軸方向の長さを十分短尺化することが可能になる。
【０１３０】
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、例えば金属ばねとして皿ばねの他にウエーブスプリングやコイルスプリング、その他、弾性力をもつ合成樹脂材などであってもよい。また、例えば感温部材３９としてバイメタル以外に形状記憶合金材やワックスペレットを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の第１実施例のバルブタイミング制御装置の縦断面図である。
【図２】同バルブタイミング制御装置の分解斜視図である。
【図３】本実施例の作用説明図であって、Ａは保持状態、Ｂは解除状態をそれぞれ示している。
【図４】本実施例におけるコントローラによる制御フローチャート図である。
【図５】本実施例の第１電磁コイルの操作力とＶＴＣの位相角との関係を示す特性図である。
【図６】本実施例における制御時のタイムチャート図である。
【図７】本実施例における機関停止時から再始動時の制御タイムチャート図である。
【図８】第２実施例のバルブタイミング制御装置の縦断面図である。
【図９】第３実施例のバルブタイミング制御装置の縦断面図である。
【図１０】本実施例の作用説明図であって、Ａは保持状態、Ｂは解除状態をそれぞれ示している。
【図１１】本実施例におけるコントローラによる制御フローチャート図である。
【図１２】第４実施例のバルブタイミング制御装置の縦断面図である。
【図１３】本実施例の作用説明図であって、Ａは保持状態、Ｂは解除状態をそれぞれ示している。
【符号の説明】
【０１３２】
１…カムシャフト
２…タイミングスプロケット（駆動回転体）
３…位相変更機構
４…従動軸部材（従動回転体）
１３…渦ディスク（中間回転体）
１４…環状プレート
１７…ヒステリシスブレーキ(電磁ブレーキ機構)
１９…第１コイルヨーク
２０…第２電磁コイル
２９…皿ばね(金属ばね)
３２・５１…第２コイルヨーク
３３・５２…第２電磁コイル
５４…コイルヨーク
５５…電磁コイル
５６…摩擦材
【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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