JP4177297B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁である機関弁の開閉タイミングなどを運転状態に応じ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。

従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置としては種々提供されており、その一つとして、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

このバルブタイミング制御装置は、ハウジングに対するベーンロータが最遅角位置と最進角位置との間に中間位相位置が設定され、この中間位相位置からベーンロータが遅角側または進角側へ回転するのを阻止するロータ回転制御手段を有している。

このロータ回転制御手段は、ベーンに進退可能に組み込まれ、自身の先端部がベーンから突出してハウジングの遅角制限溝や進角制限溝に係合することにより、ベーンロータの回転を制限する遅角制限ピン及び進角制限ピンと、この各制限ピンをベーンから押し出す方向へ付勢するスプリングと、専用通路を介して作動油が導入され、その油圧が各制限ピンをベーン内部に押し下げる方向に作用する制御室と、この制御室の油圧を制御する油圧制御手段とを備えている。

そして、機関停止には、前記制御室に作動油が導入されず、各制御ピンは各スプリングのばね力によってその先端部が対応する遅角制限溝や進角制限溝にそれぞれ係合してベーンロータを前記中間位相位置に保持するようになっている。

一方、機関始動後の所定運転状態時には、前記専用通路から両制御室に油圧が同時に供給されて、各制限ピンを各スプリングのばね力に抗して後退移動させて各制限溝との係合を解除すると共に、遅角油圧室あるいは進角油圧室へ供給された油圧に応じてベーンロータを正逆回転させて、所望の回転位置に保持することにより、ハウジングに対するベーンロータの回転位相を変更するようになっている。
特開２００２−３５７１０５号公報

しかしながら、前記従来のバルブタイミング制御装置にあっては、機関を長時間停止させた場合のように、各油圧室内の作動油が殆ど排出されてしまった状態のときに、機関を始動させようとした場合、各油圧室内に作動油が充填される前に、専用通路から各制御室に油圧が供給されて遅角制限ピンと進角制限ピンが各制限溝から退出して係合が解除されてしまう場合がある。

このため、前記遅角制限ピンと進角制限ピンの係合解除と同時に、ベーンロータにカムシャフトで発生した正逆の交番トルクが伝達されて、該ベーンロータが正逆回転方向へばたついて、比較的大きな異音が発生するおそれがある。

また、各油圧室内に作動油を充填させてから遅角制限ピンと進角制限ピンの係合を解除することも考えられるが、各油圧室に充填される作動油や外部から作用する前記交番トルクによってベーンロータに回転トルクが発生して、かかる回転トルクにより各制限ピンの外面が各制限溝の孔縁に押付けられて、いわゆるロックされた形になって各制限溝から解除できなくなるか、あるいは解除作動が遅くなってしまうおそれがある。

本発明は、前記従来装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、とりわけ、機関始動時に、遅角油圧室あるいは進角油圧室の一方に作動油を供給した後に、第１あるいは第２突出部のいずれか一方を、第１あるいは第２解除機構によって第１あるいは第２係合部との係合を解除し、その後、前記進角油圧室あるいは遅角油圧室の他方に作動油を供給して、前記ハウジングに対して前記ベーン部材が前記各係合部の範囲内で回動している状態で、前記第１突出部あるいは第２突出部の他方を前記第１あるいは第２解除機構によって前記第１あるいは第２係合部との係合を解除することを特徴としている。

この発明によれば、機関始動時には、第１、第２突出部を対応する各係合部から解除するには、従来のように、両突起部を同時に解除するのではなく、まず、いずれか一方の油圧室に作動油を供給した後に、いずれか一方の突出部を係合部との係合を解除し、その後、他方の油圧室に作動油を供給してベーン部材を前記係合部の回転許容範囲内で一方向に回転させた段階で、他方の突出部を他方の係合部との係合を順次解除するようにした。

このため、ベーン部材は、かかる始動時にはその自由回転が規制された状態になっていることから、各油圧室に供給された油圧や交番トルクによるばたつきの発生を十分に抑制することができる。この結果、異音の発生を防止できる。

請求項２に記載の発明は、とりわけ、機関始動時に、前記進角油圧室に作動油を供給した後に、前記第２突出部を第２解除機構によって第２係合溝との係合を解除し、その後、前記遅角油圧室に作動油を供給して、前記第１突出部を第１解除機構によって第１係合溝との係合を解除するように形成したことを特徴としている。

この発明によれば、例えば機関の始動時において、クランキング開始からアイドリング運転直前までの間に、押圧機構によって第１突出部の平行面が第１係合溝の内面に径方向から押し付けられて、その摩擦抵抗により、進角油圧室に作動油が供給された際にも、その係合状態が維持されている。

このため、ベーン部材は、かかる始動時にはその自由回転が規制された状態になっていることから、各油圧室に供給された油圧や交番トルクによるばたつきの発生を十分に抑制することができる。この結果、異音の発生を防止できる。

次に、アイドリング運転域になると、オイルポンプからの油圧を介して第２解除機構により第２突出部が第２係合溝から解除され、さらに遅角油圧室に作動油が供給されると、第１突出部が第１係合溝による範囲内で移動が許容され、これに伴ってベーン部材がハウジングに対して遅角側に回動する。これにより、第１突出部は、押圧機構による押圧作用が解除されて第１係合溝との係合がスムーズの解除される。このとき、進角油圧室及び遅角油圧室にはそれぞれ作動油が充填されている。

一方、例えば、イグニッションスイッチをオフ操作して機関が完全に停止されるまでの間では、カムの交番トルク及びカムシャフトに作用するバルブスプリングによるフリクションに起因して、該カムシャフト（ベーン部材）はクランクシャフトに対して最遅角側に回転する。このため、この回転位置では、第１突出部が第１係合溝に係合することになる。

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をベーンタイプのものに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明の一実施形態を示し、機関のクランクシャフトによりタイミングチェーンを介して回転駆動される回転部材であるスプロケット１と、機関前後方向に沿って配置されて、前記スプロケット１に対して相対回動可能に設けられた吸気側のカムシャフト２と、前記スプロケット１とカムシャフト２との間に配置されて、該両者の相対回動位相を変換する位相変換機構３と、該位相変換機構３を作動させる油圧回路４とを備えている。

前記スプロケット１は、ほぼ肉厚円板状の本体５と、該本体５の外周一端部に一体に設けられて、前記タイミングチェーンが巻回された歯車部６を有している。前記本体５は、後述するハウジングの後端開口を閉塞するリアカバーを構成し、外周部の円周方向所定位置に貫通孔５ａが形成されている。

前記カムシャフト２は、図外のシリンダヘッドにカム軸受を介して回転自在に支持され、外周面には機関弁である吸気弁を開作動させる複数のカムが軸方向の位置に一体に固定されていると共に、一端部の内部軸心方向に雌ねじ孔２ａが形成されている。

前記位相変換機構３は、図１及び図３に示すように、前記スプロケット１と一体に設けられたハウジング７と、前記カムシャフト２の一端部の雌ねじ孔２ａ螺着するカムボルト８を介して固定されて、前記ハウジング７内に回転自在に収容されたベーン部材９と、前記ハウジング７内に形成されて、該ハウジング７内周面に有する３つの隔壁部１０とベーン部材９とによって隔成されたそれぞれ３つの遅角油圧室１１及び進角油圧室１２とを備えている。

前記ハウジング７は、円筒状のハウジング本体と、該ハウジング本体の前端開口を閉塞するフロントカバー１３と、後端開口を閉塞する前記スプロケット本体５とからなり、ハウジング本体とフロントカバー１３及びスプロケット本体５とは前記隔壁部１０を貫通する３本のボルト１４によって共締め固定されている。前記フロントカバー１３は、中央の外面に円筒部１３ａが一体に設けられている。

前記ベーン部材９は、図１及び図３に示すように金属材によって一体に形成され、カムシャフト２の一端部にカムボルト８によって固定されたベーンロータ１５と、該ベーンロータ１５外周面の円周方向のほぼ１２０°の等間隔位置に放射状に突設された３つのベーン１６とから構成されている。

前記ベーンロータ１５は、ほぼ円筒状に形成され、外端面のほぼ中央位置に薄肉な段差小径な円筒状の支持部１５ａが一体に設けられており、この支持部１５ａの外面と段差面１５ｂとによって前記フロントカバー１３を回転自在に支持している。一方、前記ベーン１６は、それぞれが各隔壁部１０間に配置されていると共に、外周面にハウジング本体の内面との間をシールするシール部材１７がぞれぞれ設けられている。

また、前記各ベーン１６の正逆回転方向の両側面と各隔壁部１３の両側面との間に、前述した各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２が隔成されており、各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２とは、前記ベーンロータ１５の内部にほぼ放射状に形成された第１連通孔１１ａと第２連通孔１２ａによって同じ油圧室同士がそれぞれ連通されている。

前記油圧回路４は、前記各遅角、進角油圧室１１，１２に対して油圧を選択的に供給あるいは排出するもので、図１に示すように、各遅角油圧室１１に対して第１連通路１１ａを介して油圧を給排する遅角油通路１８と、各進角油圧室１２に対して第２連通路１２ａを介して油圧を給排する進角油通路１９と、該各通路１８，１９に作動油（油圧）を選択的に供給するオイルポンプ２０と、機関運転状態に応じて前記遅角油通路１８と進角油通路１９の流路を切り換える給排制御手段である電磁切換弁２１とを備えている。前記オイルポンプ２０は、機関の駆動によって回転駆動するトロコイドポンプなどの一般的なものである。

前記遅角油通路１８と進角油通路１９とは、それぞれの一端部が前記電磁切換弁２１に接続されている一方、他端側１８ａ、１９ａがカムシャフト２の一端部の内部軸方向に平行に形成されて、前記各第１、第２連通路１１ａ、１２ａに連通している。

前記電磁切換弁２１は、図１に示すように、４方向比例型弁であって、図外の電子コントローラによって、バルブボディ内に軸方向へ摺動自在に設けられたスプール弁体を前後方向に移動させて、オイルポンプ２０の吐出通路２０ａと前記いずれかの油通路１８，１９と連通させると同時に、該他方の油通路１８，１９とドレン通路２２とを連通させるようになっている。なお、オイルポンプ２０の吸入通路とドレン通路２２とはオイルパン２３内に連通している。

前記コントローラは、内部のコンピュータが図外のクランク角センサ（機関回転数検出）やエアーフローメータ、水温センサ、スロットルバルブ開度センサおよびカムシャフト２の現在の回転位相を検出するカム角センサなどの各種センサ類からの情報信号を入力して現在の機関運転状態を検出すると共に、電磁切換弁２１や後述する第２電磁切換弁３６の各電磁コイルに制御パルス電流を出力するようになっている。

そして、この実施形態では、図１、図３に示すように、ハウジング７に対してベーン部材９を最遅角側と最進角側の中間回転位相位置に保持する保持機構が設けられている。この保持機構は、前記スプロケット本体５の内側面の円周方向の所定位置に形成された第１、第２係合部である第１、第２係合溝２４，２５と、前記ベーン部材９の２つのベーン１６，１６の内部に設けられて、前記各係合溝２４，２５にそれぞれ係脱する第１、第２突出部である第１、第２係合ピン２６，２７と、該各係合ピン２６，２７を各係合溝２４，２５に対して係合あるいは係合を解除する油圧制御機構２８とを備えている。

前記第１係合溝２４は、スプロケット本体５の内側面の前記ベーン部材９の最遅角側の回転位置よりも進角側に寄った位置に対応した位置に形成されて、その内径が模式的な図６に示すように、前記第１係合ピン２６の先端部２６ｂの外径よりも大きく形成されて、ここに係合された第１係合ピン２６が円周方向へ僅かに移動可能になっている。

前記第２係合溝２５は、図６に示すように、その形成位置が同じくベーン部材９の最遅角側の回転位置よりも進角側に寄った位置、つまり第１係合ピン２６が第１係合溝２４に係合された位置で第２係合ピン２７が係合される位置に形成され、内周面２５ａが断面ほぼ台形状のテーパ面に形成されている。なお、この第２係合溝２５は、前記溝形成部の底壁に穿設された空気抜き孔２５ｂを介して外部に連通して第２係合ピン２７の係合を容易なものにしている。

前記第１係合ピン２６は、一つのベーン１６の内部軸方向に貫通形成された第１ピン孔１６ａ内に摺動自在に配置され、基端部の外周面に受圧部となる第１大径部２６ａが一体に形成されていると共に、ほぼ円柱状の先端部２６ｂの外周面が該第１係合ピン２６の摺動方向と平行な平行面に形成され、その先端面が平坦に形成されている。また、この第１係合ピン２６は、基端部側の凹溝底面とフロントカバー１３の内面との間に弾装された付勢部材である第１スプリング２９のばね力によって第１係合溝２４に係合する方向へ付勢されている。

前記第２係合ピン２７は、他のベーン１６の内部軸方向に貫通形成された第２ピン孔１６ｂ内に摺動自在に配置され、基端部の外周面に受圧部となる第２大径部２７ａが一体に形成されていると共に、先端部２７ｂが前記第２係合溝２５とほぼ同形の断面ほぼ台形状のテーパ面に形成されている。また、この先端部２７ｂの外径は、第２係合溝２５の内径よりも小さく形成されて遊嵌状態に係合して、ベーン部材９が円周方向へ僅かに回転可能になっている。また、この第２係合ピン２７は、基端部側の凹溝底面とフロントカバー１３の内面との間に弾装された付勢部材である第２スプリング３０のばね力によって第２係合溝２５に係合する方向へ付勢されている。

前記油圧制御機構２８は、図１及び図６に記載されているように、前記第１摺動孔１６ａ、１６ｂの前記スプリング２９が収容された押込用受圧室３１と、第１摺動孔１６ａの段差部と第１係合ピン２６の第１大径部２６ａとの間に形成された第１解除用受圧室３２と、第２摺動孔１６ｂの段差部と第２係合ピン２７の第２大径部２７ａとの間に形成された第２解除用受圧室３３と、該押圧用受圧室３１と第２解除用受圧室３３に対して前記オイルポンプ２０から吐出通路２０ａの分岐通路２０ｂから油圧を選択的に供給あるいはドレン通路２２を介して排出する第１、第２給排通路３４，３５と、機関の状態に応じて前記第１、第２給排通路３４，３５を切り換える第２電磁切換弁３６とを備えている。

前記押込用受圧室３１は、前記第１係合ピン２６を第２電磁切換弁３６を介して吐出通路２０ａから内部に供給された油圧とスプリング２９のばね力との合成力により第１係合溝２４方向へ押し込むようになっている。一方、第１解除用受圧室３２と前記第２解除用受圧室３３は、遅角油圧室１１や進角油圧室１２への供給油圧と一緒に内部にそれぞれ供給された油圧によって、第１、第２係合ピン２６，２７を各スプリング２９，３０のばね力に抗して第１、第２係合溝２４，２５から後退させてそれぞれの係合を解除するようになっている。

前記第１、第２給排通路３４，３５は、各一端側が前記第２電磁切換弁３６の対応する通路孔に接続されている一方、他端側が前記ベーン部材９の支持部１５ａ内に挿通されたほぼ円柱状の通路構成部３７に軸方向に沿って平行に形成された通路部３４ａ、３５ａとベーン部材９の内部に径方向に沿って形成された油通路孔３８、３９とを介して前記各受圧室３１，３３にそれぞれ連通している。また、前記第１解除用受圧室３２には、前記遅角油圧室１１に給排される油圧がベーン部材９内部に形成された油孔４０を介して給排されるようになっている。

前記第２電磁切換弁３６は、３方向２位置弁であって、前記電子コントローラから出力された制御電流（オン−オフ）や内部のバルブスプリングのばね力によってスプール弁体により、前記第１，第２給排通路３４，３５と前記吐出通路２０ａ及びドレン通路２２とを適宜選択的に連通させるようになっている。

なお、前記通路構成部３７の先端部と支持部１５ａの内面との間には、シールリング４１ａ，４１ｂが介装されている。

また、第１係合溝２４は、図６に示すように、ベーン部材９の内部に形成された導入孔４２を介して前記進角油圧室１２と連通しており、前記導入孔４２は、第１係合溝２４に対して周方向に沿って開口形成され、ここに供給された油圧によって係合状態にある第１係合ピンの先端部２６ｂの外面を第１係合溝２４の内面に周方向から押し付けるようになっている。

さらに、前記ベーン部材９の支持部１５ａの外周側には、図１に示すように、ベーン部材９を遅角側から中間位相方向へ回転付勢する捩りばね４３が装着されており、この捩りばね４３は、一端４３ａが前記フロントカバー１３の円筒部１３ａに形成された係止孔に係止され、他端４３ｂがベーンロータ１５に形成された円周方向の長孔１５ｃに係止されている（図３参照）。

なお、前記フロントカバー１３の円筒部１３ａの開口端側の内周には、前記捩りばね４３の一端側を保持するリング部材４４が嵌着固定されている。

以下、本実施形態の作用を図３〜図５及び図６〜１３に基づいて説明する。

まず、機関が停止している状態では、オイルポンプ２０が駆動していないので、図６に示すように、各油圧室１１，１２や第１係合溝２４及び各受圧室３１〜３３内には油圧が供給されることなく、したがって、第１、第２係合ピン２６，２７は、各スプリング２９，３０のばね力によってその先端部２６ｂ、２７ｂがそれぞれ第１、第２係合溝２４，２５内に係合状態になっている。

また、この状態における電磁切換弁２１は、スプール弁体がスプリングのばね力で最大一方向の摺動位置に保持されて吐出通路２０ａと進角油通路１９とを連通させ、遅角油通路１８とドレン通路２２とを連通している。一方、第２電磁切換弁３６は、スプール弁体がスプリングのばね力で最大一方向の摺動位置に保持されて吐出通路２０ａと第１給排通路３４を連通し、第２給排通路３５とドレン通路２を連通している。

したがって、機関始動する際に、イグニッションスイッチをオン操作すると、図７に示すように、その直後の機関の初爆（クランキング開始）によってオイルポンプ２０が駆動してその吐出油圧が、第１給排通路３４などを介して押込用受圧室３１と進角油圧室１２及び導入孔４２を介して第１係合溝２４内に供給される。このため、第１係合ピン２６は、押込用受圧室３１の油圧とスプリング２９のばね力との合成力によって第１係合溝２４内での係合状態を維持していると共に、第２係合ピン２７もスプリング３０のばね力によって第２係合溝２５内での係合状態が維持されている。

続いて、クランキングが完了してアイドリング運転が開始される直前では、図８に示すように、今度は第２電磁切換弁３６に電子コントローラから制御電流が出力されて、スプール弁体が他方向に摺動して第１給排通路３４をドレン通路２２と連通させ、第２給排通路３５と吐出通路２０ａとを連通路させる。このため、押込用受圧室３１内が低圧になる一方、第２解除用受圧室３３が高圧になり、これにより、第２係合ピン２７が第２係合溝２５からスムーズに退出して係合が解除される。

一方、第１係合ピン２６は、導入孔４２からの径方向からの油圧によって先端部２６ｂの外面の一部が、矢印で示すように、第１係合溝２４の内面に径方向から強く圧接し、その摩擦抵抗によって第１係合溝２４内に強固に係合保持される。

このとき、第１係合ピン２６は、平坦な先端面が第１係合溝２４の底面に密着状態に当接していることから、導入孔４２から導入された油圧は、第１係合ピン２６を解除させる方向へは力が働かない。

また、この機関始動時は、前述のように、両方あるいは一方の係合ピン２６，２７が各係合溝２４，２５に係合していることから、ベーン部材９は、図３に示すように、最遅角位相と最進角位相の中間位相位置に確実に保持されている。したがって、かかる機関の始動性が良好になる。

次に、アイドリング運転に移行した場合は、図９に示すように、第２電磁切換弁３６はそのままであるが、今度は電子コントローラから電磁切換弁２１に制御電流が出力されてスプール弁体を他方側へ僅かに移動させて、進角油通路１９を閉止して進角油圧室１２内に油圧を保持すると共に、吐出通路２０ａと遅角油通路１８とを連通する。

このため、遅角油圧室１１に油圧が供給されて高圧になり、ベーン部材９が遅角位相側へ僅かに回転し、これによって、第１係合ピン２６が第１係合溝２４内で同方向に移動しての先端部２６ｂの外面と第１係合溝２４の内面と圧接が解除される。

同時に、第１解除用受圧室３２に油孔４０を介して油圧が供給されて、該受圧室３２が高圧になり、これによって、第１係合ピン２６は、第１係合溝２４からスムーズに退出して係合が解除される。このため、ベーン部材９は、正逆方向の自由な回転が可能になる。

その後、例えば機関低回転低負荷域に移行した場合は、図１０に示すように、電磁切換弁２１にさらに大きな制御電流が出力されて、スプール弁体が進角油通路１９とドレン通路２２を連通させ、遅角油通路１８と吐出通路２０ａの連通状態を維持する。これによって、図４に示すように、進角油圧室１２内の油圧が排出されて低圧になる一方、遅角油圧室１１が高圧になって、ハウジング７に対してベーン部材９を最遅角側に回転させる。したがって、スプロケット１に対してカムシャフト２が最遅角側の回転位相に変換される。

これにより、吸排気弁のバルブオーバーラップが小さくなり、シリンダ内での残留ガスが減少して燃焼効率が向上し、機関回転の安定化と、燃費の向上が図れる。

また、例えば機関高回転高負荷域に移行すると、図１１に示すように、電磁切換弁２１により遅角油通路１８とドレン通路２２が連通されて遅角油圧室１１が低圧になる一方、進角油通路１９と吐出通路２０ａが連通されて進角油圧室１２が高圧になる。このため、ベーン部材９が、図５に示すように、ハウジング７に対して最進角側に回転してさせる。これにより、カムシャフト２が最進角側の回転位相に変換される。

したがって、バルブオーバーラップが大きくなって、吸気の充填効率が高くなり、機関の出力トルクの向上が図れる。

このように、カムシャフト２の遅角、進角位相への変換は、機関運転状態に応じて任意に設定することが可能になる。

さらに、機関を停止する際には、停止前の時点では、通常はアイドリング状態になるから、ベーン部材９が前記図９に示すほぼ中間回転位置に戻されている。この状態でイグニッションスイッチをオフ操作すると、図１２に示すように、機関の回転が完全に停止する前のいまだ僅かに回転している段階で、電磁切換弁２１のスプール弁体を中間位置に保持して遅角油通路１８と進角油通路１９とを閉止すると共に、第２電磁切換弁３６が第１給排通路３４と吐出通路２０ａを連通させる。

したがって、第１係合ピン２６は、押込用受圧室３１内の油圧とスプリング２９のばね力との合成力で係合方向に付勢されて第１係合溝２４内に係合する。同時に、第２係合ピン２７も、スプリング３０のばね力で同じく係合方向に付勢されているが、いまだ第２係合溝２５に係合していない。つまり、この時点では、ベーン部材９が、カムシャフト２に発生していた交番トルクによって遅角側へ僅かに回転した状態に位置しており（図６参照）、したがって、第１係合ピン２６も第１係合溝２４内で遅角側に位置した状態で係合している。

その後、機関が完全に停止する直前では、図１３に示すように、電磁切換弁２１によって進角油圧室１２に油圧が供給されて高圧になり、これによって、ベーン部材９は、第１係合ピン２６の第１係合溝２４での移動範囲内において進角側へ回転する。したがって、第２係合ピン２７は、先端部２７ｂが第２係合溝２５と合致した時点でスプリング３０のばね力によって該第２係合溝２５内に係合して、初期の移動位置（図６の中間位置）に保持される。

以上のように、本実施形態では、機関の始動時において両係合ピン２６，２７を解除する際には、両方を同時にではなく、クランキング開始からアイドリング運転直前までの間に、前述したように、第２係合ピン２７を第２係合溝２５から解除しても、第１係合ピン２６の先端部２６ｂ外面が第１係合溝２４の内面に周方向から押付けられてその摩擦抵抗により、係合状態が維持され、その後、油圧室１１，２に油圧が供給された段階で第１係合ピン２６を解除するようになっているため、ベーン部材９は、かかる始動時における各油圧室１１，１２に供給された油圧や交番トルクによるばたつきの発生を十分に抑制することができる。この結果、異音の発生を防止できる。

また、第２係合ピン２７が第２解除用受圧室３３内の油圧によって第２係合溝２５から解除された後に、第１係合ピン２６を解除するようにし、この解除までの間では第１係合ピン２６が第１係合溝２４に周方向から確実に押付けられているため、第１係合ピン２６が誤って解除されてしまうことがない。

一方、イグニッションスイッチをオフ操作して機関が完全に停止されるまでの間では、先に第１係合ピン２６が第１係合溝２４内に係合され、その後に第２係合ピン２７を係合するようになっているため、カムの交番トルクに起因したベーン部材９のばたつきの発生を十分に防止できる。

また、機関再始動時は、前記両係合ピン２６，２７が両係合溝２４，２５に係合した状態ではベーン部材９が中間回転位相位置に保持されていることから、始動性が良好になる。

さらに、この実施形態では、第２係合ピン２７の先端部２７ｂの外周面及び第２係合溝２５の内周面がテーパ面に形成されていることから、係脱性が良好になる。

また、前記電子コントローラは、機関始動時における前記図６〜図７に示す第２係合ピン２７を第２係合溝２５から係合解除させるタイミング制御方法としては以下のように種々考えられる。

まず、例えば、図１４に示すように、ステップ１において機関始動から所定時間経過したか否かをタイマーによって判断する。つまり前述のように、イグニッションスイッチのオン状態を検出するか、スタータモータの始動を検出して、この状態が所定時間経過した場合に、ステップ２で第２電磁切換弁３６に制御電流を出力して、第２解除用受圧室３３に油圧を供給して第２係合ピン２７を解除するようにする。

このように制御すれば、機関始動時に最初に進角油圧室１２に作動油が充填されるまでの時間を推定することが可能になる。このため、簡単な構成で第２係合ピン２７の解除タイミングを調整することができる。

また、図１５に示すように、ステップ１１において現在の機関回転数が所定回転以上になったか否かを判断し、所定以上になった場合には、ステップ１２において第２電磁切換弁３６に制御電流を出力して、第２解除用受圧室３３に油圧を供給して第２係合ピン２７を解除するようにする。

機関が始動している状態では、オイルポンプ２１が駆動されるため、機関始動時に最初に作動油が供給される進角油圧室１２に作動油が充填される。したがって、簡単な構成で第２係合ピン２７の解除タイミングを調整することができる。

さらに図１６に示すように、ステップ２１において進角油圧室１２に供給された油圧が所定以上になったか否かを判断し、所定以上になったと判断した場合は、ステップ２２において第２電磁切換弁３６に制御電流を出力して、第２解除用受圧室３３に油圧を供給して第２係合ピン２７を解除するようにする。

このようにすれば、進角油圧室１２から導入孔４２を経て第１係合溝２４内に導入された油圧が高いことから、第１係合ピン２６が第１係合溝２４の内面に強く押付けられている状態になる。したがって、第１係合ピン２６が誤って解除されることを防止できる。

また、電子コントローラは、前記図１２に示す機関停止の準備中においては、図１７に示すような制御を行っている。

すなわち、ステップ３１で現在の機関回転数が所定回転数以下か否かを判断し、所定回転数以下であると判断した場合は、ステップ３２に移行する。ここでは、カム角センサからの検出信号に基づいて検出されたカムシャフト２の回転位相が所定回転位相の範囲内か否かを判断し、所定回転位相の範囲内であると判断した場合は、ステップ３３において第２電磁切換弁３６に制御電流を供給して、吐出通路２０ａから押込用受圧室３１に油圧を供給して第１係合ピン２６を第１係合溝２４内に係合させる。

これによって、機関停止時には、ベーン部材９を中間位相の回転位置に保持して、機関再始動性を良好なものとすることができる。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。

請求項（１） 前記押圧機構は、前記第２突出部の先端外面に形成された第１テーパ面と、前記第２係合溝の内面に形成されて、前記第１テーパ面が接触する第２テーパ面によって構成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

請求項（２） 前記第１突出部の前記第１係合溝に係入される先端部は、その先端面が前記第１係合溝の底面と面接触によって摺動するように構成されていると共に、その外周面が該第１突出部の進退動方向と平行な平行面によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

前記第１係合溝内には、作動油が流入して油圧が発生するが、第１突出部には受圧面が形成されていないため、退出方向（解除方向）への押圧力が作用しない。したがって、第１突出部が第１係合溝の油圧によって第１係合溝との係合が解除されることがない。

請求項（３） 前記第１突出部は、大径部と小径部とを有する円筒状のピンによって形成され、前記大径部を作動油圧の受圧部として形成したことを特徴とする請求項（２）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

請求項（４） 前記第２突出部は、機関始動時のイグニッションスイッチをオン操作から所定時間経過後に、前記第２係合溝との係合を解除されるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明によれば、イグニッションスイッチのオン操作を検出し、あるはスタータモータの始動若しくは停止状態を検出してから所定時間後に第２突出部を解除するため、機関始動時に最初に作動油が供給される油圧室に作動油が充填されるまでの時間を推定することが可能になる。このため、簡単な構成で第２突出部の解除タイミングを調整することができる。

請求項（５） 前記第２突出部は、機関が始動を開始したことを検出した後に、前記第２係合溝との係合を解除されるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

機関が始動している状態では、オイルポンプが駆動されるため、機関始動時に最初に作動油が供給される油圧室に作動油が充填される。したがって、簡単な構成で第２突出部の解除タイミングを調整することができる。

請求項（６） 前記第２突出部は、最初に作動油が供給される前記油圧室内の油圧が所定以上になったことを検出した後に、前記第２係合溝との係合を解除されるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明によれば、第１突出部が前記第１係合溝に径方向から確実に押付けられていることを検出することが可能になる。したがって、第１突出部が誤って解除されてしまうことがない。

請求項（７） 前記第１係合溝には、機関始動後に最初に作動油が供給される前記油圧室内の油圧が常に導入される導入通路を連通させたことを特徴とする請求項（３）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

前記第１突出部が第１係合溝から退出した後に、ベーン部材がハウジングに対してどの位置にあったとしても、第１突出部の先端部に油圧が作用するので、第１係合溝との係合が解除されている状態を維持することができる。このため、ハウジングに対するベーン部材の回転をスムーズに行うことができる。

請求項（８） 前記イグニッションスイッチをオフ操作した直後の機関運転状態では、オイルポンプから吐出された油圧によって前記第１突出部が突出する方向へ作用させて第１係合溝と係合させるようにして、前記機関始動時の回転位相となるよう制御することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明では、機関を停止する際には、ベーン部材の回転位置を必ず機関始動時と同じ回転位相に制御することから、機関再始動性が良好になる。

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、バルブタイミング制御装置を吸気側ばかりか排気側に適用することも可能である。

本発明のバルブタイミング制御装置の一実施形態を示す要部縦断面図である。 同バルブタイミング制御装置の斜視図である。 本実施形態によるバルブタイミングを中間制御位置に保持した状態を示す作用説明図である。 本実施形態によるバルブタイミングを遅角側に制御した状態を示す作用説明図である。 本実施形態によるバルブタイミングを進角側に制御した状態を示す作用説明図である。 機関停止時におけるバルブタイミング制御装置の両係合ピンの係脱作用状態を模式的に示す断面図である。 機関始動直後における両係合ピンの係脱作用状態を模式的に示す断面図である。 機関始動時における両係合ピンの係脱作用状態を模式的に示す断面図である。 機関アイドリング運転時における両係合ピンの係脱作用状態を模式的に示す断面図である。 遅角制御時における両係合ピンの係脱作用状態を模式的に示す断面図である。 進角制御時における両係合ピンの係脱作用状態を模式的に示す断面図である。 機関停止準備中における両係合ピンの係脱作用状態を模式的に示す断面図である。 機関停止時における両係合ピンの係脱作用状態を模式的に示す断面図である。 機関始動時における電子コントローラの制御フローチャート図である。 機関始動時における電子コントローラの制御フローチャート図である。 機関始動時における電子コントローラの制御フローチャート図である。 機関停止準備中における電子コントローラの制御フローチャート図である。

符号の説明

１…スプロケット
２…カムシャフト
３…位相変換機構
４…油圧回路
７…ハウジング
９…ベーン部材
１０…隔壁部
１１…遅角油圧室
１２…進角油圧室
１３…フロントカバー
１５…ベーンロータ
１６…ベーン
１８…遅角油通路
１９…進角油通路
２０…オイルポンプ
２０ａ…吐出通路
２１…電磁切換弁（給排制御手段）
２２…ドレン通路
２４…第１係合溝（第１係合部）
２５…第２係合溝（第２係合部）
２６…第１係合ピン（第１突出部）
２７…第２係合ピン（第２突出部）
２８…油圧制御機構
３１…押込用受圧室
３２・３３…第１、第２解除用受圧室
３４・３５…第１、第２給排通路
３６…第２電磁切換弁

Claims (2)

1. クランクシャフトから回転力が伝達される回転部材と、
   機関弁を開閉させるためのカムを有するカムシャフトと、
   前記回転部材とカムシャフトの一方に一体的に設けられて、内部に油圧室が形成されたハウジングと、
   前記回転部材とカムシャフトの他方に一体的に設けられ、かつ前記ハウジング内に相対回転自在に収容されていると共に、放射状に延びるベーンによって前記油圧室を遅角油圧室と進角油圧室とに隔成するベーン部材と、
   機関運転状態に応じて前記遅角油圧室あるいは進角油圧室へ作動油を選択的に給排制御して、前記ハウジングに対する前記ベーン部材の相対回動位置を遅角側あるいは進角側に制御する給排制御手段と、
   該給排制御手段で制御される作動油の油圧源となり、機関によって駆動されるオイルポンプと、
   前記ハウジングもしくは前記ベーン部材の一方から付勢部材によって突出方向へ付勢される第１突出部と、
   前記ハウジングもしくは前記ベーン部材の一方から付勢部材によって突出方向へ付勢される第２突出部と、
   該第１突出部が係合した状態において、前記ベーン部材の最遅角制御位置と最進角制御位置の間のほぼ中間制御位置から進角方向への第１突出部の移動を規制すると共に、前記中間制御位置から遅角方向へ所定量の移動を許容する第１係合部と、
   該第２突出部が係合した状態において、前記ベーン部材の最遅角制御位置と最進角制御位置の間のほぼ中間制御位置から遅角方向への第２突出部の移動を規制すると共に、前記中間制御位置から進角方向へ所定量の移動を許容する第２係合部と、
   前記第１突出部と第２突出部とを前記第１係合部と第２係合部からそれぞれ退出させる第１解除機構と第２解除機構と、
   を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   機関始動時に、前記遅角油圧室あるいは進角油圧室の一方に作動油を供給した後に、前記第１あるいは第２突出部のいずれか一方を、前記第１あるいは第２解除機構によって前記第１あるいは第２係合部との係合を解除し、
   その後、前記進角油圧室あるいは遅角油圧室の他方に作動油を供給して、前記ハウジングに対して前記ベーン部材が前記各係合部の範囲内で回動している状態で、前記第１突出部あるいは第２突出部の他方を前記第１あるいは第２解除機構によって前記第１あるいは第２係合部との係合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。
2. クランクシャフトから回転力が伝達される回転部材と、
   吸気弁を開閉させるためのカムを有するカムシャフトと、
   前記回転部材とカムシャフトの一方に一体的に設けられて、内部に油圧室が形成されたハウジングと、
   前記回転部材とカムシャフトの他方に一体的に設けられ、かつ前記ハウジング内に相対回転自在に収容されていると共に、放射状に延びるベーンによって前記油圧室を遅角油圧室と進角油圧室とに隔成するベーン部材と、
   機関運転状態に応じて前記遅角油圧室あるいは進角油圧室へ作動油を選択的に給排制御して、前記ハウジングに対する前記ベーン部材の相対回動位置を遅角側あるいは進角側に制御する給排制御手段と、
   該給排制御手段で制御される作動油の油圧源となり、機関によって駆動されるオイルポンプと、
   前記ハウジングもしくは前記ベーン部材の一方から付勢部材によって突出方向へ付勢され、外面に自身の移動方向と平行な平行面を有する第１突出部と、
   前記ハウジングもしくは前記ベーン部材の一方から付勢部材によって突出方向へ付勢される第２突出部と、
   該第１突出部が係合した状態において、前記ベーン部材の最遅角制御位置と最進角制御位置の間のほぼ中間制御位置から進角方向への第１突出部の移動を規制すると共に、前記中間制御位置から遅角方向へ所定量の移動を許容する第１係合溝と、
   該第２突出部が係合した状態において、前記ベーン部材の最遅角制御位置と最進角制御位置の間のほぼ中間制御位置から遅角方向への第２突出部の移動を規制すると共に、前記中間制御位置から進角方向へ所定量の移動を許容する第２係合溝と、
   前記第２突出部を前記付勢部材の付勢力により突出方向へ移動させた際に、該第２突出部及び／または前記第２係合溝に形成されたテーパ面によって発生する周方向の力によって前記第１突出部の平行面を第１係合溝に押付ける押圧機構と、
   前記遅角油圧室に供給される作動油の油圧によって前記第１突出部を第１係合溝から退出させて係合を解除する第１解除機構と、
   独立して供給された作動油の油圧により前記第２突出部を第２係合溝から退出させて係合を解除する第２解除機構と、
   を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   機関始動時に、前記進角油圧室に作動油を供給した後に、前記第２突出部を第２解除機構によって第２係合溝との係合を解除し、
   その後、前記遅角油圧室に作動油を供給して、前記第１突出部を第１解除機構によって第１係合溝との係合を解除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。

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