(57)【要約】【課題】  エンジンの始動時に所定のカム位相でＶＴＣアクチュエータが確実にロックされるようにしたカム位相可変型内燃機関を提供する。【解決手段】  第３ベーン４３にはロックピン３３とロックピンスプリング３４とが収容される一方、バックプレート２５にはロックピン３３が嵌入するロック孔２５ａが穿設されている。また、第４ベーン４３には回転制限ピン３６と制限ピンスプリング３７とが収容される一方、バックプレート２５には回転制限ピン３６が嵌入する円弧状の回転制限溝２５ｂが穿設されている。回転制限範囲θ２（回転制限ピン３６が回転制限溝２５ｂに嵌入した際のハウジング２２とロータ２３との回転範囲）は２０°（クランク角では、４０°））であり、ハウジング２２とロータ２３との最大回転範囲θ１（本実施形態では、３５°（クランク角では、７０°））に対して有意に小さく設定されている。【選択図】      図６
2009222024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトに同期して回転する第１回転部材と、カムシャフトと一体に回転するとともに前記第１回転部材に相対回転可能に連結される第２回転部材と、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを所定の第１角度範囲内で相対回転させる駆動手段とを有するカム位相可変型内燃機関であって、
前記第１回転部材と前記第２回転部材との相対回転を前記第１角度範囲より狭い第２角度範囲内に制限する相対回転制限手段と、
前記第１回転部材と前記第２回転部材とを前記第２角度範囲内における所定の結合角度をもって結合／一体化するカム位相固定手段と
を備えたことを特徴とするカム位相可変型内燃機関。
【請求項２】
前記結合角度が前記第２角度範囲の一方の端に設定されたことを特徴とする、請求項１に記載されたカム位相可変型内燃機関。
【請求項３】
前記相対回転制限手段は、前記第１回転部材と前記第２回転部材とのどちらか一方に保持されたストッパ部材と、前記第１回転部材と前記第２回転部材とのどちらか他方に形成されて前記ストッパ部材が嵌入する回転制限溝とからなり、
前記ストッパ部材の作動方向が前記カムシャフトの軸心と略平行であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載されたカム位相可変型内燃機関。
【請求項４】
前記相対回転制限手段は、前記第１回転部材と前記第２回転部材とのどちらか一方に保持されたストッパ部材と、前記第１回転部材と前記第２回転部材とのどちらか他方に形成されて前記ストッパ部材が嵌入する回転制限溝とからなり、
前記ストッパ部材の作動方向が前記カムシャフトの軸心と略直交することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載されたカム位相可変型内燃機関。
【請求項５】
前記ストッパ部材は、前記第１回転部材または前記第２回転部材の回転に伴う遠心力と、圧油供給手段から供給された作動油との少なくとも一方によって駆動されることを特徴とする、請求項４に記載されたカム位相可変型内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カム位相可変型内燃機関に係り、詳しくは、エンジンの始動時に所定のカム位相でＶＴＣアクチュエータを確実にロックするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
４サイクルエンジン（以下、単にエンジンと記す）では、出力および燃費の向上や有害排出ガス成分の低減等を図るべく、種々の可変動弁機構を搭載したものが多くなっている。可変動弁機構としては、低速型カムと高速型カムとを切り換えるものが従来より存在するが、近年ではカム位相とバルブリフトとを個別に連続可変制御することで過渡特性の更なる向上やスロットルレス化等を実現したものが主流となってきている。カム位相の可変制御に供されるバルブタイミングコントロール装置（Variable Timing Control Device：以下、ＶＴＣと記す）は、シリンダヘッドにおけるカムシャフトの端部付近に設置された油圧アクチュエータ（以下、ＶＴＣアクチュエータと記す）や、ＶＴＣアクチュエータへの供給油圧（エンジン油圧）を制御するためのリニアソレノイド等から構成されている（特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１，２のＶＴＣアクチュエータは、複数枚のベーンを有するロータと、ロータを相対回転可能に収納するハウジングとを有し、ハウジングに形成された進角室と遅角室とに作動油（エンジンオイル）が適宜供給されるとロータとハウジングとが相対回転する構造が採られており、ロータがカムシャフト側に固着される一方でハウジングにカムスプロケットが一体化されている。この種のＶＴＣアクチュエータでは、エンジン停止後の再始動時において、進角室や遅角室内の油圧が無くなることから、ロータとハウジングとが自由に相対回転してしまう虞がある。そこで、特許文献２のＶＴＣアクチュエータは、ロータに設置されたスプリング駆動のロックピンがエンジン停止時にハウジングに形成されたロック孔に嵌入することにより、最進角側と最遅角側との間のカム位相（中間カム位相）でロックされた状態でエンジンの再始動が行われるようにしている。
【特許文献１】特開２００２−２８５８７２号公報
【特許文献２】特開２００１−５００６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２のＶＴＣアクチュエータでは、予期せぬ原因によるエンジンのストールやエンジン油圧の急激な低下が生じた場合、ロックピンがロック孔に嵌入するための時間が十分に確保できず、エンジン停止時にＶＴＣアクチュエータが例えば最遅角側に移動したままとなってしまう可能性がある。この状態でエンジンが始動されると、エンジン油圧が十分に上昇するまでの間、カムシャフトの暴れによる騒音の他、バルブタイミングの狂いに起因する有害排出ガス成分の増加やエンジンの失火等が生じる虞があった。
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、エンジンの始動時に所定のカム位相でＶＴＣアクチュエータが確実にロックされるようにしたカム位相可変型内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、クランクシャフトに同期して回転する第１回転部材と、カムシャフトと一体に回転するとともに前記第１回転部材に相対回転可能に連結される第２回転部材と、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを所定の第１角度範囲内で相対回転させる駆動手段とを有するカム位相可変型内燃機関であって、前記第１回転部材と前記第２回転部材との相対回転を前記第１角度範囲より狭い第２角度範囲内に制限する相対回転制限手段と、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを前記第２角度範囲内における所定の結合角度をもって結合／一体化するカム位相固定手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記結合角度が前記第２角度範囲の一方の端に設定されたことを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記相対回転制限手段は、前記第１回転部材と前記第２回転部材とのどちらか一方に保持されたストッパ部材と、前記第１回転部材と前記第２回転部材とのどちらか他方に形成されて前記ストッパ部材が嵌入する回転制限溝とからなり、前記ストッパ部材の作動方向が前記カムシャフトの軸心と略平行であることを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１または第２の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記相対回転制限手段は、前記第１回転部材と前記第２回転部材とのどちらか一方に保持されたストッパ部材と、前記第１回転部材と前記第２回転部材とのどちらか他方に形成されて前記ストッパ部材が嵌入する回転制限溝とからなり、前記ストッパ部材の作動方向が前記カムシャフトの軸心と略直交することを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第４の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記ストッパ部材は、前記第１回転部材または前記第２回転部材の回転に伴う遠心力と、圧油供給手段から供給された作動油との少なくとも一方によって駆動されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、例えばエンジン油圧が低下した場合には、先ず相対回転制限手段の作動によって第１回転部材と第２回転部材とが第１角度範囲内で相対回転するようになった後、カム位相固定手段の作動によって第１回転部材と第２回転部材とが所定の相対角度で結合／一体化される。また、第２の発明によれば、第１回転部材と第２回転部材とが第２角度範囲内で正逆両方向に交番的に相対回転した場合にも、カム位相固定手段が結合角度で一旦制動され、第１回転部材と第２回転部材と結合されやすくなる。また、第３の発明によれば、第１回転部材や第２回転部材の回転に伴う遠心力がストッパ部材に作用し難くなり、カム位相固定手段による第１回転部材と第２回転部材との結合が円滑に行われる。また、第４および第５の発明によれば、第１回転部材や第２回転部材の回転に伴う遠心力を利用することで、ストッパ部材の駆動に要する部品を削減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明に係るカム位相可変型内燃機関の実施形態とその一部変形例とを詳細に説明する。
【００１３】
［実施形態］
図１は実施形態に係る自動車用エンジンの要部透視斜視図であり、図２は実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの分解斜視図であり、図３は実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの概略構成図であり、図４は実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの要部分解斜視図であり、図５は実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの要部分解斜視図であり、図６は実施形態に係るハウジングとロータとの相対回転範囲を示す説明図である。
【００１４】
≪実施形態の構成≫
＜全体構成＞
図１に示すエンジン（カム位相可変型内燃機関）Ｅは、自動車に搭載されるＤＯＨＣ４バルブ型の４サイクル直列４気筒ガソリンエンジンであり、そのシリンダヘッド１に、各気筒２本ずつの吸気バルブ２および排気バルブ３、これら吸排気バルブ２，３を駆動する吸気カムシャフト４および排気カムシャフト５を備えている。両カムシャフト４，５は、クランクスプロケット６、カムチェーン７、吸気カムスプロケット８、排気カムスプロケット９を介して、クランクシャフト１０によって１／２の回転速度をもって回転駆動される。また、クランクシャフト１０は、コネクティングロッド１１を介してピストン１２に連結されるとともに、チェーン１３を介して斜め下方に設置されたオイルポンプ１４を駆動する。また、吸気カムシャフト４の前端にはＶＴＣアクチュエータ２１が取り付けられ、シリンダヘッド１およびシリンダブロック１５にはオイルポンプ１４からの作動油（エンジンオイル）をＶＴＣアクチュエータ２１に供給するための油路１６が形成されている。
【００１５】
＜ＶＴＣアクチュエータ＞
図２に示すように、ＶＴＣアクチュエータ２１は、外周に吸気カムスプロケット８が形成されたハウジング（第１回転部材）２２、ハウジング２２内に回転自在に保持されるとともに吸気カムシャフト４の前端にその後面が締結されるロータ（第２回転部材）２３、ハウジング２２の前面を覆うフロントプレート２４、ハウジング２２の後面を覆うバックプレート２５、フロントプレート２４の内周側に配置されたリードバルブ２６、リードバルブ２６をロータ２３に固定するリードバルブカバー２７、ハウジング２２とロータ２３とを進角方向に相対回動させるバイアススプリング２８、吸気カムシャフト４およびロータ２３の軸心に保持されたバルブスリーブ２９、バルブスリーブ２９に摺動自在に内嵌したスプールバルブ（油圧制御弁）３０、エンジンＥＣＵによって制御されることによってスプールバルブ３０を軸方向に駆動するリニアソレノイド３１、スプールバルブ３０をリニアソレノイド３１側に付勢するリターンスプリング３２、ロータ２３に保持されたロックピン（カム位相固定手段）３３、ロックピン３３をバックプレート２５側に付勢するロックピンスプリング３４、ロータ２３に保持されてロータ２３内の油路から油路１６への作動油の逆流を防止するチェックバルブ３５、ロータ２３に保持された回転制限ピン（ストッパ部材）３６、回転制限ピン３６をバックプレート２５側に付勢する制限ピンスプリング３７を主要構成要素としている。
【００１６】
図３に示すように、ロータ２３の外周には比較的薄幅の第１，第２ベーン４１，４２と比較的厚幅の第３，第４ベーン４３，４４とが立設される一方、ハウジング２２の内周にはこれらベーン４１〜４４を所定角度（本実施形態では、３５°）をもって相対回動自在に収容する第１〜第４ベーン室４５〜４８が形成されている。本実施形態の場合、第１ベーン４１および第１ベーン室４５は第１油圧駆動型位相可変機構（Oil Pressure Actuated phaser：以下、ＯＰＡと記す）６１の構成要素であり、第２ベーン４２および第２ベーン室４６は第２ＯＰＡ６２の構成要素であり、第３ベーン４３および第３ベーン室４７はカムトルク駆動型位相可変機構（Cam Torque Actuated phaser：以下、ＣＴＡと記す）６３の構成要素である。図３中、符号４９で示す部材はロータ２３の外周に設けられたロータ側シールであり、符号５０で示す部材はハウジング２２の内周に設けられたハウジング側シールである。
【００１７】
第１，第２ベーン室４５，４６は、第１，第２ベーン４１，４２により、スプールバルブ３０からの作動油が供給油路５１，５２を介して供給される進角側油圧室４５ａ，４６ａと、ドレイン通路５３，５４に連通する遅角室４５ｂ，４６ｂとにそれぞれ区画されている。また、第３ベーン室４７は、第３ベーン４３により、進角側油路５６を介してスプールバルブ３０に連通する進角側油圧室４７ａと、遅角側油路５５を介してスプールバルブ３０に連通する遅角側油圧室４７ｂとに区画されている。
【００１８】
＜ロックピンおよび回転制限ピン＞
図４，図５にも示すように、第３ベーン４３にはロックピン３３とロックピンスプリング３４（図２参照）とが収容される一方、バックプレート２５にはロックピン３３が嵌入するロック孔２５ａが穿設されている。また、第４ベーン４３には回転制限ピン３６と制限ピンスプリング３７（図２参照）とが収容される一方、バックプレート２５には回転制限ピン３６が嵌入する円弧状の回転制限溝２５ｂが穿設されている。実施形態の場合、ロックピン３３および回転制限ピン３６は、エンジンＥの運転時に吸気カムシャフト４の回転に伴う遠心力が殆ど作用しないように、ＶＴＣアクチュエータ２１の軸心（すなわち、吸気カムシャフト４の軸心）と平行に設置されている。
【００１９】
後述するように、ロックピン３３は、ＣＴＡ６３内の油圧が低下した場合にのみ、ロックピンスプリング３４のばね力によってその先端がロック孔２５ａに嵌入可能となる。また、回転制限ピン３６は、ＶＴＣアクチュエータ２１への供給油圧が低下した場合にのみ、制限ピンスプリング３７のばね力によってその先端が回転制限溝２５ｂに嵌入可能となる。なお、本実施形態の場合、ロックピン３３の解除圧（ロック孔２５ａへの嵌入が始まる油圧）は５０ｋＰａに設定され、回転制限ピン３６の解除圧は３５ｋＰａに設定されている。また、ロックピン３３は、始動に適したカム位相（始動時カム位相）が得られる相対角度（結合角度：本実施形態では、最進角と最遅角との中間の角度）において、ロック孔２５ａに嵌入する。
【００２０】
図６に示すように、回転制限範囲θ２（回転制限ピン３６が回転制限溝２５ｂに嵌入した際のハウジング２２とロータ２３との回転範囲：第２角度範囲）は２０°（クランク角では、４０°））であり、ハウジング２２とロータ２３との最大回転範囲θ１（本実施形態では、３５°（クランク角では、７０°）：第１角度範囲）に対して有意に小さく設定されている。そして、回転制限範囲θ２は、進角側の端が最大回転範囲θ１の最進角位置と一致し、遅角側の端が結合角度と一致している。
【００２１】
≪実施形態の作用≫
以下、図７〜図１５の模式図やグラフを参照して本実施形態の作用を説明する。
＜進角作動＞
エンジンＥの運転中に吸気カムシャフト４を進角させる場合、エンジンＥＣＵは、図７に示すように、リニアソレノイド３１によってスプールバルブ３０を進角位置（図中、右方）に移動させる。すると、オイルポンプ１４から油路１６を経由して供給された作動油は、スプールバルブ３０を介して第１，第２ＯＰＡ６１，６２側の進角側油圧室４５ａ，４６ａに流入して第１，第２ベーン４１，４２を進角側に付勢する。一方、ＣＴＡ６３では、吸気カムシャフト４に進角側のカムトルクが作用し、ハウジング２２に対してロータ２３が進角側に相対回転するごとにリードバルブ２６の第２弁体２６ｂが開き、遅角側油圧室４７ｂ内の作動油が進角側油圧室４７ａに流入して第３ベーン４３（すなわち、ロータ２３）を進角側に相対回転させる。また、遅角側のカムトルクが作用した場合には、リードバルブ２６の第１，第２弁体２６ａ，２６ｂは閉じ、作動油の移動は起こらずにカム位相が保持される。これら第１，第２ＯＰＡ６１，６２およびＣＴＡ６３の作動により、ロータ２３がハウジング２２に対して図中時計回りに相対回転し、吸気カムシャフト４が進角する。なお、ＣＴＡ６３への作動油の供給は、エンジンＥの運転開始時に、チェックバルブ３５を介してＣＴＡ６３が満たされるまで行われる。また、エンジンＥの通常運転時において、ロックピン３３はＣＴＡ６３から供給された油圧によって解除側に移動し（ロック孔２５ａから外れ）、回転制限ピン３６は油路１６から供給された油圧によって解除側に移動し（回転制限溝２５ｂから外れ）、ハウジング２２とロータ２３とが最大回転範囲θ１内で相対回転可能となる。
【００２２】
＜遅角作動＞
エンジンＥの運転中に吸気カムシャフト４を遅角させる場合、エンジンＥＣＵは、図８に示すように、リニアソレノイド３１によってスプールバルブ３０を遅角位置（図中、左方）に移動させる。すると、第１，第２ＯＰＡ６１，６２では、進角側油圧室４５ａ，４６ａ内の作動油がスプールバルブ３０を介してドレイン通路５３，５４から排出され、第１，第２ベーン４１，４２を進角側に付勢する付勢力がなくなる。一方、ＣＴＡ６３では、吸気カムシャフト４に遅角側のカムトルクが作用し、ハウジング２２に対してロータ２３が遅角側に相対回転するごとにリードバルブ２６の第１弁体２６ａが開き、進角側油圧室４７ａ内の作動油が遅角側油圧室４７ｂに流入して第３ベーン４３（すなわち、ロータ２３）を遅角側に相対回転させる。また、進角側のカムトルクが作用した場合には、リードバルブ２６の第１，第２弁体２６ａ，２６ｂは閉じ、作動油の移動は起こらずにカム位相が保持される。これら第１，第２ＯＰＡ６１，６２およびＣＴＡ６３の作動により、ロータ２３がハウジング２２に対して図中反時計回りに相対回転し、吸気カムシャフト４が遅角する。
【００２３】
＜保持作動＞
上述した進角作動や遅角作動によって目標とするカム位相が得られると、エンジンＥＣＵは、図９に示すように、リニアソレノイド３１によってスプールバルブ３０を保持位置（図中、中央）に移動させる。すると、第１，第２ＯＰＡ６１，６２では、進角側油圧室４５ａ，４６ａ内の作動油がスプールバルブ３０によって封じ込められ、第１，第２ベーン４１，４２が移動できなくなる。一方、ＣＴＡ６３では、進角側油圧室４７ａと遅角側油圧室４７ｂとの間で作動油が移動できなくなり、第３ベーン４３も移動できなくなる。これら第１，第２ＯＰＡ６１，６２およびＣＴＡ６３の作動により、ロータ２３がハウジング２２に対して相対回転しなくなり、吸気カムシャフト４のカム位相が保持される。
【００２４】
＜停止時作動＞
運転者がイグニッションキーをＯＦＦにしてエンジンＥを停止させると、エンジンＥＣＵからリニアソレノイド３１への電流供給が断たれると同時に、エンジンＥの回転速度も急速に低下する。すると、図１０に示すように、回転制限ピン３５に供給されていた作動油が排出され、制限ピンスプリング３６のばね力によって回転制限ピン３５がバックプレート２５側に付勢されるようになる。また、また、ＣＴＡ６３ではロータ２３やハウジング２２間の間隙等から作動油がリークし、ＣＴＡ油圧が低下することになり、ロックピンスプリング３４のばね力によってロックピン３３もバックプレート２５側に付勢されるようになる。一方、第１，第２ＯＰＡ６１，６２では、スプールバルブ３０が遅角位置に移動することにより、進角側油圧室４５ａ，４６ａ内の作動油がスプールバルブ３０を介してドレイン通路５３，５４から排出される。また、ＣＴＡ６３では、上述したリークによって進角側油圧室４７ａおよび遅角側油圧室４７ｂの作動油が比較的急速に減少し、第３ベーン４３（すなわち、ロータ２３）がハウジング２２に対して相対回転できるようになる。これにより、吸気カムシャフト４が受けるカムトルクによってロータ２３とハウジング２２とが進角側と遅角側との間で交番的に相対回転し、先ず制限ピンスプリング３７に付勢された回転制限ピン３６が回転制限溝２５ｂ内に嵌入した後、ロックピンスプリング３４に付勢されたロックピン３３がロック孔２５ａに嵌入してロータ２３とハウジング２２とがロックされる。
【００２５】
図１１に示すように、エンジンＥの停止時においては、エンジン回転速度の低下に伴なってＶＴＣアクチュエータ２１への供給油圧が比較的速く低下するため、供給油圧が解除圧（３５ｋＰａ）を下回った時点で回転制限ピン３６が回転制限溝２５ｂに係合し、ハウジング２２とロータ２３との相対回転範囲が最大回転範囲θ１から回転制限範囲θ２に移行する。次いで、ＣＴＡ６３からの作動油のリークによってロックピン３３に印加されているＣＴＡ油圧が低下し、ＣＴＡ油圧が解除圧（５０ｋＰａ）を下回った時点でロックピン３３がロックピンスプリング３４によってバックプレート２５側に付勢される。そして、回転制限範囲θ２の遅角側の端が結合角度と一致しているため、ハウジング２２とロータ２３とが回転制限範囲θ２で交番的に相対回転して最遅角側で一瞬停止した瞬間（すなわち、相対回転方向が反転する瞬間）に、ロックピン３３がロック孔２５ａに嵌入してハウジング２２とロータ２３とが結合／一体化される。
【００２６】
＜再始動時作動＞
自動車が長時間停車された後に、運転者がイグニッションキーをＳＴＡＲＴにすると、吸気カムシャフト４が始動時カム位相で固定されていることにより、エンジンＥが円滑に始動する。すると、図１２に示すように、オイルポンプ１４から油路１６に供給された作動油は、回転制限ピン３６に対して直接に供給される一方、ロックピン３３に対してはＣＴＡ６３を経由して供給される。これにより、回転制限ピン３６とロックピン３３とによるハウジング２２とロータ２３との結合が解除され、ＶＴＣアクチュエータ２１による運転状態に応じたカム位相の制御が行われる。
【００２７】
図１３に示すように、エンジンＥの再始動時においては、エンジン回転速度の上昇に伴なってＶＴＣアクチュエータ２１への供給油圧が比較的速く上昇し、供給油圧が解除圧（３５ｋＰａ）を上回った時点で回転制限ピン３６が回転制限溝２５ｂから外れる。しかしながら、この時点では、ロックピン３３がロック孔２５ａに嵌入しており、ハウジング２２とロータ２３とは結合角度で一体化されたままであるため、エンジンＥは始動時カム位相によって運転される。エンジンＥの始動後に作動油がＣＴＡ６３内に満たされると、ＣＴＡ６３からロックピン３３に供給されるＣＴＡ油圧が上昇し、ＣＴＡ油圧が解除圧（５０ｋＰａ）を上回った時点でロックピン３３がロック孔２５ａから外れ、ハウジング２２とロータ２３とが最大回転範囲θ１で相対回転できるようになる。
【００２８】
＜エンジンストール後の再始動＞
坂道等でエンジンＥがストールした場合、エンジンＥが正常に停止された場合とは異なり、停止に至るまでのエンジン回転速度の低下割合が大きく、吸気カムシャフト４のカム位相も最進角から最遅角までの範囲をとり得る。この場合、本実施形態では以下のような手順で、再始動時に始動時カム位相を確立する。
【００２９】
（ストール後再始動１）
エンジンＥのストール後にあまり時間が経過しておらず、ＣＴＡ６３内に十分な量の作動油が存在し、かつ、カム位相が最遅角側（回転制限ピン３６が回転制限溝２５ｂに嵌入できない位置）にあった場合、図１４に示すように、エンジンＥがクランキングを始めると同時にリニアソレノイド３１に駆動電流を供給する。すると、スプールバルブ３０が進角位置に移動し、ＣＴＡ６３が進角側に作動するようになる。これにより、吸気カムシャフト４に進角側のカムトルクが作用し、ハウジング２２に対してロータ２３が進角側に相対回転するごとにリードバルブ２６の第２弁体２６ｂが開き、遅角側油圧室４７ｂ内の作動油が進角側油圧室４７ａに流入して第３ベーン４３（すなわち、ロータ２３）を進角側に相対回転させる。また、遅角側のカムトルクが作用した場合には、リードバルブ２６の第１，第２弁体２６ａ，２６ｂは閉じ、作動油の移動は起こらずにカム位相が保持される。そして、ハウジング２２とロータ２３との相対角度が結合角度となった瞬間に、ロックピンスプリング３４に付勢されたロックピン３３がロック孔２５ａに嵌入し、吸気カムシャフト４の始動時カム位相が確立されて円滑な再始動が実現される。なお、ロックピン３３がロック孔２５ａに嵌入した瞬間には、回転制限ピン３６も回転制限溝２５ｂに嵌入する。
【００３０】
（ストール後再始動２）
エンジンＥのストール後にある程度の時間が経過し、ＣＴＡ６３内に十分な量の作動油が存在せず、かつ、カム位相が最遅角側にあった場合、図１５に示すように、エンジンＥがクランキングを始めると、吸気カムシャフト４が受けるカムトルクによってロータ２３とハウジング２２とが進角側と遅角側との間で交番的に相対回転し、先ず回転制限ピン３６が回転制限溝２５ｂ内に嵌入して相対回転が回転制限範囲θ２内で行われるようになる。次に、ハウジング２２とロータ２３との相対角度が結合角度となった瞬間に、ロックピンスプリング３４に付勢されたロックピン３３がロック孔２５ａに嵌入し、吸気カムシャフト４の始動時カム位相が確立されて円滑な再始動が実現される。
【００３１】
（ストール後再始動３）
エンジンＥのストール後にある程度の時間が経過し、ＣＴＡ６３内に十分な量の作動油が存在せず、かつ、カム位相が回転制限範囲θ２内にあった場合、回転制限ピン３６が回転制限溝２５ｂ内に嵌入していることから、エンジンＥがクランキングを始めると、吸気カムシャフト４が受けるカムトルクによってロータ２３とハウジング２２とが回転制限範囲θ２内で進角側と遅角側との間で交番的に相対回転する、そして、ハウジング２２とロータ２３との相対角度が結合角度となった瞬間に、ロックピンスプリング３４に付勢されたロックピン３３がロック孔２５ａに嵌入し、吸気カムシャフト４の始動時カム位相が確立されて円滑な再始動が実現される。
【００３２】
［一部変形例］
図１６は一部変形例に係るＶＴＣアクチュエータの要部拡大断面図である。
一部変形例は、上述した実施形態と略同様の構成を採っているが、回転制限ピンの設置形態等が異なっている。
【００３３】
図１６に示すように、一部変形例の回転制限ピン３６は、ハウジング２２側に保持されており、エンジンＥの運転時に吸気カムシャフト４の回転に伴う遠心力が作用するように、ＶＴＣアクチュエータ２１の軸心（すなわち、吸気カムシャフト４の軸心）と略直交するかたちで設置されている。ロータ２３には回転制限ピン３６の先端が嵌入する回転制限溝２３ａが形成される一方、制限ピンスプリング３７は回転制限ピン３６をロータ２３側に常時付勢している。そして、回転制限ピン３６の先端が回転制限溝２３ａに嵌入すると、ハウジング２２とロータ２３との相対回転が回転制限範囲θ２内で行われるようになる。なお、一部変形例の回転制限範囲θ２も、実施形態と同様に設定されている。
【００３４】
一部変形例の場合、エンジンＥの通常運転時には、遠心力によって回転制限ピン３６が外周側に移動し、ハウジング２２とロータ２３とが最大回転範囲θ１内で相対回転する。また、エンジンＥの停止時やクランキング時には、エンジン回転速度が低下することにより、制限ピンスプリング３７に付勢された回転制限ピン３６が回転制限溝２３ａに嵌入し、ハウジング２２とロータ２３とが回転制限範囲θ２内で相対回転するようになる。一部変形例では、このような構成を採ったことにより、回転制限ピン３６に作動油を供給する油路が不要となり、ＶＴＣアクチュエータ２１の構造が簡素化される。
【００３５】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態や一部変形例に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態は本発明を直列４気筒ＤＯＨＣガソリンエンジンに適用したものであるが、Ｖ型エンジンやディーゼルエンジン等にも当然に適用可能である。また、上記実施形態は吸気カムシャフト側のみにＶＴＣを備えたエンジンに本発明を適用したものであるが、排気カムシャフト側にもＶＴＣを備えたエンジンに適用してもよい。その他、ＶＴＣアクチュエータをはじめ、エンジンや動弁機構の具体的構成等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。進角側油圧室からの作動油の迅速かつ確実な排出を図るべく、ＯＰＡ側にも油圧開放バルブを設置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態に係る自動車用エンジンの要部透視斜視図である。
【図２】実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの分解斜視図である。
【図３】実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの概略構成図である。
【図４】実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの要部分解斜視図である。
【図５】実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの要部分解斜視図である。
【図６】実施形態に係るハウジングとロータとの相対回転範囲を示す説明図である。
【図７】実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの進角作動状態を示す模式図である。
【図８】実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの遅角作動状態を示す模式図である。
【図９】実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの保持作動状態を示す模式図である。
【図１０】実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの停止作動状態を示す模式図である。
【図１１】ロックピンおよび回転制限ピンのエンジン停止時での作動状態を示すグラフである。
【図１２】実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの再始動時での作動状態を示す模式図である。
【図１３】ロックピンおよび回転制限ピンのエンジン始動時での作動状態を示すグラフである。
【図１４】実施形態に係るＶＴＣアクチュエータのストール後の再始動状態を示す模式図である。
【図１５】実施形態に係るＶＴＣアクチュエータのストール後の再始動状態を示す模式図である。
【図１６】一部変形例に係るハウジングとロータとの相対回転範囲を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１      シリンダヘッド
４      吸気カムシャフト
８      吸気カムスプロケット
１０    クランクシャフト
１４    オイルポンプ
１６    油路
２１    ＶＴＣアクチュエータ
２２    ハウジング（第１回転部材）
２３    ロータ（第２回転部材）
３０    スプールバルブ
３１    リニアソレノイド
３２    リターンスプリング
３３    ロックピン
３４    ロックピンスプリング
３６    回転制限ピン
３７    制限ピンスプリング
６１    第１ＯＰＡ
６２    第２ＯＰＡ
６３    ＣＴＡ
Ｅ      エンジン
【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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【図１５】
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【図１６】
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