JP4465899B2

JP4465899B2 - 弁開閉時期制御装置

Info

Publication number: JP4465899B2
Application number: JP2001046981A
Authority: JP
Inventors: 修駒沢
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: US20020124821A1; JP2002250208A; US6532922B2; DE10207363A1

Description

【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気弁または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（内燃機関用バルブ開閉タイミング調整装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の弁開閉時期制御装置の一つとして、内燃機関のクランク軸から内燃機関の吸気弁または排気弁を開閉するカム軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記クランク軸または前記カム軸と一体的に回転するハウジング部材と、このハウジング部材内に相対回転可能に組付けられてハウジング部材内との間に流体圧室を形成し、該流体圧室を進角油室と遅角油室に区画するベーン部を有し、前記カム軸または前記クランク軸と一体的に回転するロータ部材と、作動油の供給によりアンロック作動して前記ハウジング部材と前記ロータ部材の相対回転を許容し作動油の排出によりロック作動して前記ハウジング部材と前記ロータ部材の相対回転を最進角位相位置と最遅角位相位置間の中間位相位置にて規制する相対回転制御機構と、前記進角油室及び前記遅角油室への作動油の給排を制御するとともに前記相対回転制御機構への作動油の給排を制御する油圧回路を備えたものがあり、例えば特開平９−３２４６１３号公報に示されている。
【０００３】
上記した弁開閉時期制御装置においては、相対回転制御機構がハウジング部材とロータ部材の相対回転を最進角位相位置と最遅角位相位置間の中間位相位置にて規制する状態にて、内燃機関の良好な始動性が得られるように、吸気弁及び排気弁の開閉時期が設定されている。このため、内燃機関の始動時において、相対回転制御機構がハウジング部材とロータ部材の相対回転を中間位相位置にて規制しない場合には、内燃機関の始動性が損なわれるおそれがある。
【０００４】
ところで、内燃機関の始動時において、相対回転制御機構がハウジング部材とロータ部材の相対回転を中間位相位置にて規制することを阻害する要因としては、油圧回路の設定に起因するものや、進角油室及び遅角油室と相対回転制御機構に作動油が残留することに起因するものがある。因みに、従来の油圧回路においては、油圧回路が備える制御弁の非通電時に作動油が進角油室または遅角油室に供給されるように設定されているものがあり、かかる設定の油圧回路においては、内燃機関の始動時に制御弁が非通電状態であると、作動油が進角油室または遅角油室に供給されて、ハウジング部材に対してロータ部材が中間位相位置に相対回転しないおそれがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した問題に対処すべく、本願出願人は、特願２０００−１７９０５５にて、上記した弁開閉時期制御装置において、進角油室及び遅角油室への作動油の給排を制御するとともに相対回転制御機構への作動油の給排を制御する油圧回路として、内燃機関の始動時に、前記進角油室及び前記遅角油室と前記相対回転制御機構から作動油を排出可能かつ前記進角油室及び前記遅角油室と前記相対回転制御機構に作動油を供給不能な制御弁を備えた油圧回路を採用し、前記制御弁として図７に示した可変式電磁スプールバルブ１００を採用したものを提案した。
【０００６】
図７に示した可変式電磁スプールバルブ１００は、内燃機関における吸気弁の弁開閉時期を制御するためのものであり、通電制御装置ＥＣＵによるソレノイド１０３への通電によってスプール１０４をスプリング１０５に抗して図７の左方向へ移動できるものであり、進角油室に連通する進角ポート１０１と、遅角油室に連通する遅角ポート１０２と、内燃機関によって駆動されるオイルポンプに連通する供給ポート１０６と、内燃機関のオイル溜に連通する排出（ドレイン）ポート１０７を有している。
【０００７】
また、スプール１０４は、５個のランド部１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅと、各ランド部間に形成した４個の環状溝１０４ｆ，１０４ｇ，１０４ｈ，１０４ｉと、両端の環状溝１０４ｆ，１０４ｉを排出ポート１０７に連通させる一対の連通孔１０４ｊ，１０４ｋを有していて、非通電時における各部のラップ量がＬ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４＜Ｌ５＜Ｌ６となるように設定されている。このため、図８の（ｃ）に示したように、スプール１０４のストローク量に応じて、各ポート１０１，１０２が各ポート１０６，１０７との連通・遮断を制御される。
【０００８】
上記した可変式電磁スプールバルブ１００は、内燃機関の始動時に図示状態とされて、油圧回路にて進角油室及び遅角油室と相対回転制御機構から作動油を排出可能かつ進角油室及び遅角油室と相対回転制御機構に作動油を供給不能である。このため、内燃機関の始動時において進角油室及び遅角油室に残る作動油を排出することができて、同作動油によりハウジング部材とロータ部材の相対回転が阻害されることはなく、駆動力伝達系のトルク変動により、ハウジング部材に対してロータ部材を最進角位相位置と最遅角位相位置間の中間位相位置に素早く相対回転させることができる。また、内燃機関の始動時において相対回転制御機構から作動油を排出することができて、相対回転制御機構にて的確なロック作動が得られ、ハウジング部材とロータ部材の相対回転を上記した中間位相位置にて的確に規制することができる。したがって、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【０００９】
ところで、内燃機関の停止前におけるアイドリング時には、通常、吸気弁の弁開閉時期が遅角側となり、排気弁の弁開閉時期が進角側となるように設定されていて、吸気弁の弁開閉時期を制御するための可変式電磁スプールバルブ１００では、遅角ポート１０２に連通する遅角油室の容積が、進角ポート１０１に連通する進角油室の容積より大きくされている。このため、内燃機関の停止時および始動時にも、遅角油室に多量の作動油（エアーを含んでいることもある）が残留していて、これを的確に排出させるために、上記ラップ量Ｌ１を十分に確保する必要がある。
【００１０】
上記したラップ量Ｌ１の増大は、両ドレイン機能領域全体の増大となって、スプール１０４のストローク量およびソレノイド１０３の増大要因となり、可変式電磁スプールバルブ１００の全長が長くなって、可変式電磁スプールバルブ１００の大型化、コストアップを招く。なお、内燃機関における排気弁の弁開閉時期を制御するためのものでは、上述した説明の進角と遅角が逆となるが、上記した問題と同様の問題が生じ得る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した可変式電磁スプールバルブの小型化、低コスト化を図るためになされたものであり、上記した可変式電磁スプールバルブ（制御弁）として、前記進角油室と前記遅角油室から作動油を排出可能な両ドレイン機能領域での各排出開口幅を異にして、内燃機関のアイドリング時に容積を大とされる前記遅角油室または前記進角油室に連通する油路側の開口を大とする可変式電磁スプールバルブを採用したこと（請求項１に係る発明）に特徴がある。
【００１２】
また、本発明の実施に際しては、前記可変式電磁スプールバルブの非通電時に前記可変式電磁スプールバルブにおけるスプールが前記両ドレイン機能領域を形成する位置に制御されていること（請求項２に係る発明）が可能であり、また、前記可変式電磁スプールバルブの通電時に前記可変式電磁スプールバルブにおけるスプールが最大限移動する位置に制御されるときに前記両ドレイン機能領域が形成され、前記可変式電磁スプールバルブの非通電時に前記スプールが供給・ドレイン機能領域を形成すること（請求項３に係る発明）が可能である。
【００１３】
【発明の作用・効果】
本発明による弁開閉時期制御装置（請求項１に係る発明）においては、内燃機関の始動時に、可変式電磁スプールバルブにて進角油室及び遅角油室と相対回転制御機構から作動油を排出可能かつ進角油室及び遅角油室と相対回転制御機構に作動油を供給不能である。このため、内燃機関の始動時において進角油室及び遅角油室に残る作動油を排出することができて、同作動油によりハウジング部材とロータ部材の相対回転が阻害されることはなく、駆動力伝達系のトルク変動により、ハウジング部材に対してロータ部材を最進角位相位置と最遅角位相位置間の中間位相位置に素早く相対回転させることができる。また、内燃機関の始動時において相対回転制御機構から作動油を排出することができて、相対回転制御機構にて的確なロック作動が得られ、ハウジング部材とロータ部材の相対回転を上記した中間位相位置にて的確に規制することができる。したがって、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明による弁開閉時期制御装置（請求項１に係る発明）においては、可変式電磁スプールバルブとして、前記進角油室と前記遅角油室から作動油を排出可能な両ドレイン機能領域での各排出開口幅を異にして、内燃機関のアイドリング時に容積を大とされる前記遅角油室または前記進角油室に連通する油路側の開口を大とするものを採用したため、内燃機関のアイドリング時に容積を大とされる油室に残留している作動油（エアーを含んでいることもある）を的確に排出させる機能を備えた上で、両ドレイン機能領域全体を小さくすることができる。したがって、可変式電磁スプールバルブにおけるスプールのストローク量およびソレノイドを小さくすることができて、可変式電磁スプールバルブの大型化、低コスト化を図ることができる。
【００１５】
また、本発明の実施に際して、可変式電磁スプールバルブの非通電時に可変式電磁スプールバルブにおけるスプールが両ドレイン機能領域を形成する位置に制御されるようにした場合（請求項２に係る発明）には、電気的な異常で非通電となっても、内燃機関の始動時には正常時と同等の機能が得られて、相対回転制御機構がハウジング部材とロータ部材の相対回転を最進角位相位置と最遅角位相位置間の中間位相位置にて規制した状態で内燃機関を駆動し続けることができる。
【００１６】
また、本発明の実施に際して、可変式電磁スプールバルブの通電時に可変式電磁スプールバルブにおけるスプールが最大限移動する位置に制御されるときに両ドレイン機能領域が形成され、可変式電磁スプールバルブの非通電時にスプールが供給・ドレイン機能領域を形成する場合（請求項３に係る発明）には、電気的な異常で非通電となっても、可変式電磁スプールバルブにて供給・ドレイン機能が得られて、ハウジング部材とロータ部材の相対回転を最進角位相位置または最遅角位相位置に固定保持することができ、始動時やアイドリング時に支障が少ない状態（吸気弁の開閉時期制御に際しては最遅角位相位置、排気弁の開閉時期制御に際しては最進角位相位置）で内燃機関を駆動し続けることが可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図５に示した本発明による弁開閉時期制御装置は、カム軸１０の先端部（図１の左端）に一体的に組付けたロータ部材２０と、このロータ部材２０に所定範囲で相対回転可能に外装されたハウジング部材３０と、ハウジング部材３０とロータ部材２０間に介装したトーションスプリングＳと、ハウジング部材３０とロータ部材２０の相対回転を制御する相対回転制御機構Ｂを備えるとともに、後述する進角油室Ｒ１及び遅角油室Ｒ２への作動油の給排を制御するとともに相対回転制御機構Ｂへの作動油の給排を制御する油圧回路Ｃを備えている。
【００１８】
カム軸１０は、吸気弁（図示省略）を開閉する周知のカム（図示省略）を有していて、内燃機関のシリンダヘッド４０に回転自在に支持されており、内部にはカム軸１０の軸方向に延びる進角通路１１と遅角通路１２が設けられている。進角通路１１は、径方向の通孔１３と環状の通路１４と接続通路Ｐ１を介して油圧制御弁１００の進角ポート１０１に接続されている。また、遅角通路１２は、径方向の通孔１５と環状の通路１６と接続通路Ｐ２を介して油圧制御弁１００の遅角ポート１０２に接続されている。なお、径方向の通孔１３，１５と環状の通路１６はカム軸１０に形成されており、環状の通路１４はカム軸１０とシリンダヘッド４０の段部間に形成されている。
【００１９】
ロータ部材２０は、メインロータ２１と、このメインロータ２１の前方（図１の左方）に一体的に組付けた段付筒状のフロントロータ２２によって構成されていて、ボルト５０によってカム軸１０の前端に一体的に固着されており、ボルト５０の頭部によって前端を閉塞された各ロータ２１，２２の中心内孔はカム軸１０に設けた進角通路１１に連通している。
【００２０】
メインロータ２１は、フロントロータ２２が同軸的に組付けられる内孔２１ａを有するとともに、４個のベーン２３とこれを径外方へ付勢するスプリング２４（図１参照）を組付けるためのベーン溝２１ｂを有している。各ベーン２３は、ベーン溝２１ｂに組付けられて径外方に延びており、ハウジング部材３０内に４個の進角油室Ｒ１及び遅角油室Ｒ２を区画形成している。また、メインロータ２１には、径方向内端にて中心内孔を通して進角通路１１に連通し径方向外端にて進角油室Ｒ１に連通する径方向の通孔２１ｃが４個設けられるとともに、遅角通路１２に連通する軸方向の通孔２１ｄと、径方向内端にて通孔２１ｄに連通し径方向外端にて遅角油室Ｒ２に連通する径方向の通孔２１ｅがそれぞれ４個設けられている。
【００２１】
ハウジング部材３０は、ハウジング本体３１と、フロントプレート３２と、リヤ薄肉プレート３３と、これらを一体的に連結する５本のボルト３４（図２参照）によって構成されていて、ハウジング本体３１の後方外周にはスプロケット３１ａが一体的に形成されている。スプロケット３１ａは、周知のように、タイミングチェーン(図示省略)を介して内燃機関のクランク軸(図示省略)に連結されていて、クランク軸からの駆動力が伝達されて図２の時計方向へ回転されるように構成されている。
【００２２】
ハウジング本体３１は、径内方に突出する４個のシュー部３１ｂを有していて、各シュー部３１ｂの径方向内端にてメインロータ２１を相対回転可能に支承している。フロントプレート３２とリヤ薄肉プレート３３は、軸方向の対向する端面にて、メインロータ２１の軸方向端面外周および各ベーン２３の軸方向端面全体にそれぞれ摺動可能に接している。また、ハウジング本体３１には、図２に示したように、最遅角位相位置をベーン２３との当接によって規定する突起３１ｃが形成されるとともに、最進角位相位置をベーン２３との当接によって規定する突起３１ｄが形成されている。
【００２３】
相対回転制御機構Ｂは、作動油の供給によりアンロック作動してハウジング部材３０とロータ部材２０の相対回転を許容し、作動油の排出によりロック作動してハウジング部材３０とロータ部材２０の相対回転を最進角位相位置と最遅角位相位置間の中間位相位置（図２の状態）にて規制するものであり、図２〜図４に示したように、一対のロックピン６１，６２及びロックスプリング６３，６４を備えている。
【００２４】
各ロックピン６１，６２は、フロントプレート３２に設けた軸方向の退避孔３２ａ，３２ｂに軸方向へ摺動可能に組付けられていて、退避孔３２ａ，３２ｂに収容したロックスプリング６３，６４によって退避孔３２ａ，３２ｂから突出するように付勢されている。なお、各退避孔３２ａ，３２ｂには、ロックピン６１，６２を円滑に軸方向移動させるための通孔３２ｃ，３２ｄが設けられている。
【００２５】
また、各ロックピン６１，６２は、先端部がメインロータ２１に設けた円弧状ロック溝２１ｆ，２１ｇに摺動可能で抜き差し可能（嵌合・離脱可能）であり、円弧状ロック溝２１ｆ，２１ｇに作動油が供給されることによりロックスプリング６３，６４の付勢力（小さい値に設定されている）に抗して軸方向へ移動して退避孔３２ａ，３２ｂに退避収容されるようになっている。また、各ロックピン６１，６２の先端は、メインロータ２１の端面に当接可能であり、当接状態では摺動可能である。
【００２６】
各円弧状ロック溝２１ｆ，２１ｇは、図２に示したように、ハウジング部材３０に対してロータ部材２０が中間位相位置にあるとき、端部が各退避孔３２ａ，３２ｂに対向一致するように設けられていて、底部には円弧状連通溝２１ｈ，２１ｉと軸方向の通孔２１ｊ，２１ｋが設けられている。円弧状ロック溝２１ｆは、図２及び図３にて示したように、円弧状連通溝２１ｈと軸方向の通孔２１ｊと径方向の通孔２１ｃを通して進角通路１１に連通するとともに、径外方に延びる連通溝２１ｍを通して進角油室Ｒ１に連通している。円弧状ロック溝２１ｇは、図２及び図４にて示したように、円弧状連通溝２１ｉと軸方向の通孔２１ｋと径方向の通孔２１ｅと軸方向の通孔２１ｄを通して遅角通路１２に連通するとともに、径外方に延びる連通溝２１ｎを通して遅角油室Ｒ２に連通している。
【００２７】
ハウジング部材３０とロータ部材２０間に介装したトーションスプリングＳは、ハウジング部材３０に対してロータ部材２０を進角側に回転付勢するものであり、その付勢力は吸気弁を閉方向に付勢するスプリング（図示省略）の付勢力に起因してカム軸１０及びロータ部材２０が遅角側に回転付勢されるのを打ち消す程度の値とされている。このため、ロータ部材２０のハウジング部材３０に対する相対回転位相を進角側へ変更する場合の作動応答性が良好とされている。
【００２８】
図１に示した油圧制御弁１００は、内燃機関によって駆動されるオイルポンプ１１０、内燃機関のオイル溜１２０等とにより油圧回路Ｃを構成していて、通電制御装置ＥＣＵによるソレノイド１０３への通電によってスプール１０４をスプリング１０５に抗して図１の左方向へ移動できる可変式電磁スプールバルブであり、デューティ値（％）を変えることにより、スプール１０４のストローク量（図１左方向への移動量）を変えて、各ポート１０１，１０２，１０６，１０７間の連通・遮断を制御するように構成されている。通電制御装置２００は、各種センサ（クランク角、カム角、スロットル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温、車速等を検出するセンサ）からの検出信号に基づき、予め設定した制御パターンに従い、内燃機関の運転状態に応じて出力（デューティ値）を制御するようになっている。
【００２９】
スプール１０４は、図５にて拡大して示したように、５個のランド部１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅと、各ランド部間に形成した４個の環状溝１０４ｆ，１０４ｇ，１０４ｈ，１０４ｉと、両端の環状溝１０４ｆ，１０４ｉを排出ポート１０７に連通させる一対の連通孔１０４ｊ，１０４ｋを有していて、図５に示した各部のラップ量（ストローク量ゼロでのラップ量）がＬ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４＜Ｌ５＜Ｌ６となるように設定されている。
【００３０】
ところで、スプール１０４のストローク量がゼロで図５に示した状態（デューティ値０％で非通電の状態）にあるときには、オイルポンプ１１０の吐出口に接続された供給ポート１０６が両ランド部１０４ｂ，１０４ｃによって進角ポート１０１および遅角ポート１０２との連通を遮断される（進角ポート１０１および遅角ポート１０２に作動油を供給不能とされる）とともに、両ポート１０１，１０２がオイル溜１２０に接続された排出ポート１０７に両環状溝１０４ｆ，１０４ｉと両連通孔１０４ｊ，１０４ｋを通して連通していて、両ポート１０１，１０２から排出ポート１０７に作動油が排出可能である。このため、各進角油室Ｒ１及び各遅角油室Ｒ２と相対回転制御機構Ｂの両円弧状ロック溝２１ｆ，２１ｇから油圧制御弁１００を通して作動油をオイル溜１２０に排出可能であり、かつ各進角油室Ｒ１及び各遅角油室Ｒ２と相対回転制御機構Ｂの両円弧状ロック溝２１ｆ，２１ｇに油圧制御弁１００を通して作動油を供給不能である。
【００３１】
また、スプール１０４のストローク量がＬ１以上Ｌ２未満であるときには、図８の（ａ）からも明らかなように、供給ポート１０６が両ランド部１０４ｂ，１０４ｃによって両ポート１０１，１０２との連通を遮断されるとともに、遅角ポート１０２が排出ポート１０７に環状溝１０４ｆと連通孔１０４ｊを通して連通していて、遅角ポート１０２から排出ポート１０７に作動油が排出可能であるものの、進角ポート１０１が両ランド部１０４ｄ，１０４ｅによって排出ポート１０７との連通を遮断される。このため、各遅角油室Ｒ２と相対回転制御機構Ｂの円弧状ロック溝２１ｇから油圧制御弁１００を通して作動油をオイル溜１２０に排出可能であり、各進角油室Ｒ１と相対回転制御機構Ｂの円弧状ロック溝２１ｆに作動油を封止可能である。
【００３２】
また、スプール１０４のストローク量がＬ２以上Ｌ３未満であるときには、図８の（ａ）からも明らかなように、供給ポート１０６がランド部１０４ｂによって遅角ポート１０２との連通を遮断された状態にて進角ポート１０１に環状溝１０４ｈを通して連通するとともに、遅角ポート１０２が排出ポート１０７に環状溝１０４ｆと連通孔１０４ｊを通して連通していて、供給ポート１０６から進角ポート１０１に作動油が供給可能であり、遅角ポート１０２から排出ポート１０７に作動油が排出可能である。このため、各進角油室Ｒ１と相対回転制御機構Ｂの円弧状ロック溝２１ｆに油圧制御弁１００を通して作動油が供給可能であり、各遅角油室Ｒ２と相対回転制御機構Ｂの円弧状ロック溝２１ｇから油圧制御弁１００を通して作動油をオイル溜１２０に排出可能である。
【００３３】
また、スプール１０４のストローク量がＬ３以上Ｌ４未満であるときには、図８の（ａ）からも明らかなように、供給ポート１０６がランド部１０４ｂによって遅角ポート１０２との連通を遮断された状態にて進角ポート１０１に環状溝１０４ｈを通して連通するとともに、遅角ポート１０２がランド部１０４ｂによって排出ポート１０７との連通を遮断され、供給ポート１０６から進角ポート１０１に作動油が供給可能である。このため、各進角油室Ｒ１と相対回転制御機構Ｂの円弧状ロック溝２１ｆに油圧制御弁１００を通して作動油が供給可能であり、各遅角油室Ｒ２と相対回転制御機構Ｂの円弧状ロック溝２１ｇに作動油を封止可能である。
【００３４】
また、スプール１０４のストローク量がＬ４以上Ｌ５未満であるときには、図８の（ａ）からも明らかなように、供給ポート１０６が両ランド部１０４ｂ，１０４ｄによって両ポート１０１，１０２との連通を遮断されるとともに、両ポート１０１，１０２が各ランド部１０４ｂ，１０４ｄ，１０４ｅによって排出ポート１０７との連通を遮断される。このため、各進角油室Ｒ１及び各遅角油室Ｒ２と相対回転制御機構Ｂの両円弧状ロック溝２１ｆ，２１ｇに作動油を封止可能である。
【００３５】
また、スプール１０４のストローク量がＬ５以上Ｌ６未満であるときには、図８の（ａ）からも明らかなように、供給ポート１０６がランド部１０４ｄによって進角ポート１０１との連通を遮断された状態にて遅角ポート１０２に環状溝１０４ｇを通して連通するとともに、進角ポート１０１が両ランド部１０４ｄ，１０４ｅによって排出ポート１０７との連通を遮断されていて、供給ポート１０６から遅角ポート１０２に作動油が供給可能である。このため、各遅角油室Ｒ２と相対回転制御機構Ｂの円弧状ロック溝２１ｇに油圧制御弁１００を通して作動油が供給可能であり、各進角油室Ｒ１と相対回転制御機構Ｂの円弧状ロック溝２１ｆに作動油を封止可能である。
【００３６】
また、スプール１０４のストローク量がＬ６以上であるときには、図８の（ａ）からも明らかなように、供給ポート１０６がランド部１０４ｄによって進角ポート１０１との連通を遮断された状態にて遅角ポート１０２に環状溝１０４ｇを通して連通するとともに、進角ポート１０１が排出ポート１０７に環状溝１０４ｉと連通孔１０４ｋを通して連通していて、供給ポート１０６から遅角ポート１０２に作動油が供給可能であり、進角ポート１０１から排出ポート１０７に作動油が排出可能である。このため、各遅角油室Ｒ２と相対回転制御機構Ｂの円弧状ロック溝２１ｇに油圧制御弁１００を通して作動油が供給可能であり、各進角油室Ｒ１と相対回転制御機構Ｂの円弧状ロック溝２１ｆから油圧制御弁１００を通して作動油を排出可能である。
【００３７】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、図５および図８の（ａ）に示したように、油圧制御弁（可変式電磁スプールバルブ）１００として、各進角油室Ｒ１と各遅角油室Ｒ２から作動油を排出可能な両ドレイン機能領域での各排出開口幅（図５のＬ１，Ｌ３参照）を異にして、内燃機関のアイドリング時に容積を大とされる各遅角油室Ｒ２に連通する遅角ポート１０２側の開口を大とし、かつスプール１０４の非通電ストローク端側に両ドレイン機能領域を形成したものが採用されている。
【００３８】
上記のように構成した本実施形態においては、内燃機関の駆動時、油圧制御弁１００のソレノイド１０３への通電が通電制御装置ＥＣＵによって制御されることにより、ロータ部材２０のハウジング部材３０に対する相対回転位相が最遅角位相（進角油室Ｒ１の容積が最小となり遅角油室Ｒ２の容積が最大となる位相）から最進角位相（進角油室Ｒ１の容積が最大となり遅角油室Ｒ２の容積が最小となる位相）までの範囲の任意の位相に調整保持することができて、内燃機関の駆動時における吸気弁の弁開閉時期を最遅角制御状態での作動と最進角制御状態での作動間で適宜に調整保持することができる。
【００３９】
この場合において、ロータ部材２０のハウジング部材３０に対する相対回転位相の進角側への調整は、スプール１０４がストローク量をＬ２以上Ｌ３未満とされて、各進角油室Ｒ１と相対回転制御機構Ｂの円弧状ロック溝２１ｆに油圧制御弁１００を通して作動油が供給されるとともに、各遅角油室Ｒ２と相対回転制御機構Ｂの円弧状ロック溝２１ｇから油圧制御弁１００を通して作動油が排出（ドレイン）されることによりなされる。
【００４０】
このときには、作動油が相対回転制御機構Ｂの円弧状ロック溝２１ｆに供給されロックピン６１がロックスプリング６３に抗してアンロック作動して退避孔３２ａに退避収容された状態、またはロックピン６１がメインロータ２１の端面に摺動可能に当接した状態、およびロックピン６２がメインロータ２１の端面に摺動可能に当接した状態、またはロックピン６２が円弧状ロック溝２１ｇに摺動可能に嵌合した状態にて、作動油が各進角油室Ｒ１に供給されるとともに、各遅角油室Ｒ２から作動油が排出されることにより、ロータ部材２０がハウジング部材３０に対して進角側に相対回転する。
【００４１】
また、ロータ部材２０のハウジング部材３０に対する相対回転位相の遅角側への調整は、スプール１０４がストローク量をＬ６以上とされて、各遅角油室Ｒ２と相対回転制御機構Ｂの円弧状ロック溝２１ｇに油圧制御弁１００を通して作動油が供給されるとともに、各進角油室Ｒ１と相対回転制御機構Ｂの円弧状ロック溝２１ｆから油圧制御弁１００を通して作動油が排出されることによりなされる。
【００４２】
このときには、作動油が相対回転制御機構Ｂの円弧状ロック溝２１ｇに供給されロックピン６２がロックスプリング６４に抗してアンロック作動して退避孔３２ｂに退避収容された状態、またはロックピン６２がメインロータ２１の端面に摺動可能に当接した状態、およびロックピン６１がメインロータ２１の端面に摺動可能に当接した状態、またはロックピン６１が円弧状ロック溝２１ｆに摺動可能に嵌合した状態にて、作動油が各遅角油室Ｒ２に供給されるとともに、各進角油室Ｒ１から作動油が排出されることにより、ロータ部材２０がハウジング部材３０に対して遅角側に相対回転する。
【００４３】
ところで、本実施形態においては、内燃機関の始動時に、通電制御装置ＥＣＵによる油圧制御弁１００のソレノイド１０３への通電が予め設定した制御パターンに従って制御されて、油圧制御弁１００が設定時間（スタータによってクランク軸がクランキングされている時間より僅かに長い時間）デューティ値０％で作動するように設定されていて、各進角油室Ｒ１及び各遅角油室Ｒ２と相対回転制御機構Ｂの両円弧状ロック溝２１ｆ，２１ｇから油圧制御弁１００を通して作動油をオイル溜１２０に排出可能かつ各進角油室Ｒ１及び各遅角油室Ｒ２と相対回転制御機構Ｂの両円弧状ロック溝２１ｆ，２１ｇに作動油を供給不能である。
【００４４】
このため、内燃機関の始動時において各進角油室Ｒ１及び各遅角油室Ｒ２に残る作動油を排出することができて、同作動油によりハウジング部材３０とロータ部材２０の相対回転が阻害されることはなく、駆動力伝達系のトルク変動により、ハウジング部材３０に対してロータ部材２０を最進角位相位置と最遅角位相位置間の中間位相位置に素早く相対回転させることができる。また、内燃機関の始動時において相対回転制御機構Ｂの円弧状ロック溝２１ｆ，２１ｇから作動油を排出することができて、相対回転制御機構Ｂにて的確なロック作動（各ロックスプリング６３，６４による各ロックピン６１，６２の押動）が得られ、ハウジング部材３０とロータ部材２０の相対回転を上記した中間位相位置にて的確に規制することができる。したがって、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００４５】
また、本実施形態においては、油圧制御弁（可変式電磁スプールバルブ）１００として、各進角油室Ｒ１と各遅角油室Ｒ２から作動油を排出可能な両ドレイン機能領域での各排出開口幅（図５のＬ１，Ｌ３参照）を異にして、内燃機関のアイドリング時に容積を大とされる各遅角油室Ｒ２に連通する遅角ポート１０２側の開口を大とするものを採用したため、内燃機関のアイドリング時に容積を大とされる各遅角油室Ｒ２に残留している作動油（エアーを含んでいることもある）を的確に排出させる機能を備えた上で、両ドレイン機能領域全体を小さくすることができる。したがって、スプール１０４のストローク量およびソレノイド１０３を小さくすることができて、油圧制御弁（可変式電磁スプールバルブ）１００の大型化、低コスト化を図ることができる。
【００４６】
また、本実施形態においては、油圧制御弁（可変式電磁スプールバルブ）１００の非通電時にスプール１０４が両ドレイン機能領域を形成する位置に制御されるようにした（スプール１０４の非通電ストローク端側に両ドレイン機能領域を形成した）ため、電気的な異常で非通電となっても、内燃機関の始動時には正常時と同等の機能が得られて、相対回転制御機構Ｂがハウジング部材３０とロータ部材２０の相対回転を最進角位相位置と最遅角位相位置間の中間位相位置にて規制した状態（内燃機関が最低限必要とする機能を発揮する状態）で内燃機関を駆動し続けることができる。
【００４７】
上記した電気的な異常状態は、例えば、通電制御装置２００に検出信号を出力する各種センサ（クランク角、カム角、スロットル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温、車速等を検出するセンサ）の断線等によるセンシング異常や、油圧不足、異物噛み込み等による油圧制御弁１００の制御性不良や、断線による油圧制御弁１００への通電異常などが含まれる。
【００４８】
上記実施形態においては、油圧回路Ｃの制御弁１００として、図５および図８（ａ）に示した可変式電磁スプールバルブを採用して実施したが、これに代えて図６および図８（ｂ）に示した制御弁（可変式電磁スプールバルブ）１００Ａを採用して実施することも可能である。この制御弁１００Ａは、通電時にスプール１０４が最大限移動する位置に制御されるときに両ドレイン機能領域が形成され、非通電時にスプール１０４が供給・ドレイン機能領域を形成すること（スプール１０４の通電ストローク端側に両ドレイン機能領域が形成され、スプール１０４の非通電ストローク端側に供給・ドレイン機能領域が形成されていること）を除いて、上記実施形態の制御弁１００と実質的に同じであり、同一符号を付して説明は省略する。なお、図６はスプール１０４が非通電ストローク端にある状態を示している。
【００４９】
図６および図８（ｂ）に示した制御弁１００Ａを採用して実施した場合には、電気的な異常で非通電となっても、供給・ドレイン機能が得られて、ハウジング部材３０とロータ部材２０の相対回転を最遅角位相位置に固定保持することができ、始動時やアイドリング時に支障が少ない状態で内燃機関を駆動し続けることが可能である。
【００５０】
また、上記実施形態においては、ハウジング部材３０がクランク軸と一体的に回転し、ロータ部材２０がカム軸１０と一体的に回転するように構成した弁開閉時期制御装置に本発明を実施したが、ハウジング部材がカム軸と一体的に回転し、ロータ部材がクランク軸と一体的に回転するように構成した弁開閉時期制御装置にも、本発明は同様に実施することが可能である。また、本発明は、ベーンがロータ本体に一体的に形成されるタイプの装置にも同様に実施し得るものである。
【００５１】
また、上記実施形態においては、吸気弁を開閉するカム軸に装着される弁開閉時期制御装置に本発明を実施したが、本発明は排気弁を開閉するカム軸に装着される弁開閉時期制御装置にも実施し得るものである。排気弁を開閉するカム軸に装着される弁開閉時期制御装置においては、内燃機関のアイドリング時に進角油室が遅角油室に比して容積を大とされるため、上記制御弁１００，１００Ａの進角ポート１０１が遅角ポートとされ、遅角ポート１０２が進角ポートとされて油圧回路Ｃに組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による弁開閉時期制御装置の一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】図１の要部縦断正面図である。
【図３】図２に示した上方のロックピン部位の断面図である。
【図４】図２に示した下方のロックピン部位の断面図である。
【図５】図１に示した油圧制御弁の拡大断面図である。
【図６】本発明による弁開閉時期制御装置の他の実施形態を示す図５相当の断面図である。
【図７】特願２０００−１７９０５５の実施形態にて例示した油圧制御弁の断面図である。
【図８】図５、図６および図７に示した各油圧制御弁における進角ポートと遅角ポートの連通・遮断関係を示す図である。
【符号の説明】
１０…カム軸、１１…進角通路、１２…遅角通路、２０…ロータ部材、２１…ロータ本体、２３…ベーン、３０…ハウジング部材、３１…ハウジング本体、３１ｂ…シュー部、Ｂ…相対回転制御機構、６１，６２…ロックピン、６３，６４…ロックスプリング、Ｒ１…進角油室、Ｒ２…遅角油室、Ｃ…油圧回路、１００，１００Ａ…油圧制御弁、１０１…進角ポート、１０２…遅角ポート、１０３…ソレノイド、１０４…スプール、１０５…スプリング、１０６…供給ポート、１０７…排出ポート、１１０…オイルポンプ、１２０…オイル溜。

Claims

内燃機関のクランク軸から内燃機関の吸気弁または排気弁を開閉するカム軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記クランク軸または前記カム軸と一体的に回転するハウジング部材と、このハウジング部材内に相対回転可能に組付けられてハウジング部材内との間に流体圧室を形成し、該流体圧室を進角油室と遅角油室に区画するベーン部を有し、前記カム軸または前記クランク軸と一体的に回転するロータ部材と、作動油の供給によりアンロック作動して前記ハウジング部材と前記ロータ部材の相対回転を許容し作動油の排出によりロック作動して前記ハウジング部材と前記ロータ部材の相対回転を最進角位相位置と最遅角位相位置間の中間位相位置にて規制する相対回転制御機構と、前記進角油室及び前記遅角油室への作動油の給排を制御するとともに前記相対回転制御機構への作動油の給排を制御する油圧回路を備えた弁開閉時期制御装置において、
前記油圧回路として、内燃機関の始動時に、前記進角油室及び前記遅角油室と前記相対回転制御機構から作動油を排出可能かつ前記進角油室及び前記遅角油室と前記相対回転制御機構に作動油を供給不能な制御弁を備えた油圧回路を採用し、前記制御弁として、前記進角油室と前記遅角油室から作動油を排出可能な両ドレイン機能領域での各排出開口幅を異にして、内燃機関のアイドリング時に容積を大とされる前記遅角油室または前記進角油室に連通する油路側の開口を大とする可変式電磁スプールバルブを採用したことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
請求項１に記載の弁開閉時期制御装置において、前記可変式電磁スプールバルブの非通電時に前記可変式電磁スプールバルブにおけるスプールが前記両ドレイン機能領域を形成する位置に制御されていることを特徴とする弁開閉時期制御装置。
請求項１に記載の弁開閉時期制御装置において、前記可変式電磁スプールバルブの通電時に前記可変式電磁スプールバルブにおけるスプールが最大限移動する位置に制御されるときに前記両ドレイン機能領域が形成され、前記可変式電磁スプールバルブの非通電時に前記スプールが供給・ドレイン機能領域を形成することを特徴とする弁開閉時期制御装置。