JPH1150820A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ロック機構付きのベーン式可変バルブタイミン
グ（ＶＶＴ）機構の相対回転の切り換え時にロック機構
が不用意に作動して回転不能となることを未然に防止可
能な内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供する。 【解決手段】VVT機構11は、カムシャフト12に接続され
た内部ロータ29と、エンジンの出力軸に接続されたハウ
ジング28からなり、更に内部ロータ29とハウジング28と
の相対回転を制限するロック機構43,49が設けられてい
る。電子制御装置(ECU)17はＶＶＴ機構11を駆動制御す
ると共に、ロック機構43,49が作動する特定の相対回転
角において、相対回転方向の切り換えを行う場合、進角
側及び遅角側油圧室に所定量の油を供給する保持制御を
所定時間実行した後、進角制御に切り換える。切り換え
中、常にロック機構を解除する為に必要な油圧が供給さ
れ続けることとなり、ロック機構の不用意な作動を防止
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気バ
ルブ又は排気バルブの開閉時期を可変とする内燃機関の
バルブタイミング制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関のバルブタイミング制御装置
は、カムシャフトの回転位相を変更することで、吸気バ
ルブ又は排気バルブの開閉時期を調整するものである。
これにより、負荷や回転数などの内燃機関の運転状態に
応じて吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期を最適化す
ることが可能となる。したがって、幅広い運転状態にわ
たり、内燃機関の燃費や出力、エミッション等を向上さ
せることが可能となる。

【０００３】この様にバルブタイミングを変更する可変
バルブタイミング機構には様々な形式のものが存在して
いるが、特開平１−９２５０４号公報に記載された「弁
開閉調整装置」などがその一例として掲げられる。

【０００４】前記公報に掲げられたような形式の可変バ
ルブタイミング機構は、内燃機関のクランクシャフトか
ら駆動力を受ける第１の回転体と、カムシャフトと一体
となって回転する第２の回転体とを備えている。

【０００５】前記両回転体のどちらか一方に形成された
凹部内には、もう一方の回転体に形成されたベーンが配
設されている。前記凹部を前記ベーンによって区画する
ことで、同ベーンの両側には第１の油圧室及び第２の油
圧室が形成されている。

【０００６】これら第１及び第２の油圧室内の油圧を変
化させることで、前記第２の回転体は前記第１の回転体
に対して相対回転させられる。この相対回転により第１
の回転体に対する第２の回転体の相対回転角度が変化
し、よって同カムシャフトにより開閉駆動される吸気・
排気バルブの開閉タイミングが変更される。

【０００７】より具体的には、前記第１の回転体及び第
２の回転体を相対回転させる際には、前記第１あるいは
第２の油圧室のどちらか一方の油圧室に油圧を供給し、
同時に他方の油圧室から油圧を排出する。この油圧の供
給・排出により発生する圧力差に基づき、前記ベーンが
低油圧の油圧室側に移動し、第１の回転体が第２の回転
体に対して相対回転する。

【０００８】前記相対回転角度が適当な位相となると、
前記第１及び第２の油圧室内の油圧が均等となるよう油
圧制御を行う。これにより前記ベーンの移動が制限さ
れ、相対回転角度が固定される。

【０００９】以上のような構成の可変バルブタイミング
機構は、一般に「ベーン式可変バルブタイミング機構」
と呼ばれている。このベーン式可変バルブタイミング機
構では、内燃機関の始動時等に同可変バルブタイミング
機構への油圧の供給が十分に行えない場合があり、同可
変バルブタイミング機構の動作が不安定となることがあ
る。これを防止するため、特開平１−９２５０４号公報
に開示されるように、内燃機関の始動直後等、前記油圧
室内に供給される油圧が十分でない場合に、前記第１の
回転体に対する第２の回転体の相対回転を固定しておく
ためのロック機構を設けているものがある。

【００１０】このロック機構としては、前記両回転体の
どちらか一方に形成された係止孔と、他方に形成された
収容孔内に収容され、スプリングにより付勢されること
で前記係止孔内に嵌入可能なロックピンとによって構成
される機構が広く採用されている。このようなロックピ
ンを備えるロック機構では、前記第１及び第２の油圧室
への油圧供給経路に連通する第１のロック解除用の油圧
室及び第２のロック解除用の油圧室を設けている。これ
らロック解除用の油圧室内に油圧を供給することによっ
て、前記スプリングの付勢力に抗して前記ロックピンが
移動し、前記係止穴内から離脱してロック状態が解除さ
れる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなロック機構を備えるバルブタイミング制御装置で
は、前記第１の回転体に対する第２の回転体の相対回転
の方向を切り換える際に、前記ロック機構のロック状態
解除が一時的に不能となることがあった。このようなロ
ック解除不能状態は、円滑なバブルタイミング制御を阻
害する。

【００１２】以下に、この問題発生のメカニズムについ
て、例を挙げて、より具体的に説明する。ここでは前記
第１の油圧室に油圧を供給して第２の油圧室側に前記ベ
ーンを付勢している状態から、第２の油圧室に油圧を供
給して第１の油圧室側に同ベーンを付勢する状態に切り
替える場合について述べる。

【００１３】はじめの状態では、前記第１の油圧室内に
油圧が供給されており、前記第２の油圧室内の油圧は抜
けている。このとき前記ロックピンも第１の油圧室内に
供給される油圧に基づき、スプリングの付勢力に抗して
移動しており、ロック解除された状態となっている。

【００１４】この状態で相対回転方向の切替を行う制御
指令が出されると、第１の油圧室に連通する油圧経路が
開放され、それと共に第２の油圧室に連通する油圧経路
に対して油圧の供給が開始される。このことで、前記第
１の油圧室及び同油圧室と連通する第１のロック解除用
油圧室内の油圧の排出、第２の油圧室内への油圧の供
給、第２のロック解除用油圧室への油圧の供給に基づく
ロック機構のロック状態の解除が行われる。

【００１５】しかしながら、実際には上記の一連の作用
が実行されるのは同時ではなく、若干のタイムラグを伴
っている。第１の油圧室及びこれと連通する第１のロッ
ク解除用油圧室内からの油圧の排出は、直ちに行われ
る。

【００１６】第２の油圧室内への油圧の供給は、先ず同
第２の油圧室と連通する油圧経路内を油圧が満たしてか
ら該油圧室内への油の流入が開始されるため、前述の第
１の油圧室等からの油圧の排出よりも遅れて実行され
る。

【００１７】第２のロック解除用油圧室への油圧の供給
に基づくロック機構のロック状態の解除は、同油圧室内
の油圧が前記スプリングの付勢力に抗する程度まで蓄圧
されるのには時間がかかる為、上記の第２油圧室への油
圧供給よりもさらに遅れて実行される。

【００１８】このように、第１のロック解除用油圧室の
油圧が無くなってから第２のロック解除用の油圧室の油
圧が十分に上昇するまでの間には、タイムラグが存在し
ている。このため第１の回転体に対する第２の回転体の
相対回転方向を直接切り替える際には、一時的にせよロ
ック解除不能となっている。

【００１９】したがって、もし前記ロックピンと前記係
止穴との位置が合致する相対回転角度において上記の相
対回転方向の切替が行われると、一時的に同ロックピン
が同係止穴内に嵌入する場合がある。

【００２０】さらに、前記第２のロック解除用油圧室内
の油圧が上昇して前記ロックピンが前記係止穴から完全
に離脱する以前に、前記第２の油圧室内の油圧が上昇し
て前記第１の回転体に対する第２の回転体の相対回転が
開始されるような事態も発生し得る。このような場合、
前記ロックピンが挟み込まれることで前記係止穴から離
脱不能となり、第１の回転体に対する第２の回転体の相
対回転が円滑に行われなくなる。

【００２１】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、その目的は円滑なバルブタイミング制御を行
って、高い信頼性を有するバルブタイミング制御装置を
提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、内燃機関の回転駆動力を
受け取る第１の回転体と、前記第１の回転体の回転に連
動して回転すると共に、前記第１の回転体に対して相対
回転角度の変位可能な第２の回転体と、前記第１の回転
体に対する前記第２の回転体の相対回転角度を油圧によ
って変更する相対回転角度変更手段と、前記第１の回転
体に対する前記第２の回転体の特定の相対回転角度の状
態にて前記第１の回転体と前記第２の回転体との間の相
対回転を許容する許容状態と許容しない非許容状態とに
油圧によって切換制御されるロック手段と、前記相対回
転角度変更手段を作動する油圧及び前記ロック機構を作
動する油圧を制御する油圧供給制御手段とを備え、吸気
バルブ又は排気バルブを駆動するカムシャフトに前記内
燃機関の回転駆動力を前記内燃機関の回転駆動力を前記
第１の回転体及び第２の回転体を介して伝達する内燃機
関のバルブタイミング制御装置において、前記第２の回
転体の相対回転角度を遅らせる第１の油圧制御と、前記
第２の回転体の相対回転角度を進める第２の油圧制御
と、前記第２の相対回転角度を保持する第３の油圧制御
とのいずれかを行って前記相対回転角度を制御し、少な
くとも前記第３の油圧制御によって前記ロック機構を前
記許容状態に規制し、前記第１の油圧制御、前記第２の
油圧制御及び前記第３の油圧制御のいずれもしないとき
には前記ロック機構を非許容状態に規制するようにし、
前記特定の相対回転角度の状態にあって前記第１の油圧
制御又は前記第２の油圧制御を開始する際には、前記第
３の油圧制御を先に行って前記ロック機構を許容状態に
してから前記第１の油圧制御又は前記第２の油圧制御を
行うようにしたことを特徴とするものである。

【００２３】請求項２記載の発明では、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
第１の油圧制御及び第２の油圧制御の一方から他方へ切
り替える際には、前記第３の油圧制御を先に行って前記
ロック機構を許容状態にしてから前記他方の油圧制御を
行うようにしたことを特徴とするものである。

【００２４】請求項３記載の発明では、請求項１及び請
求項２のいずれか１項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、前記特定の相対回転角度は最遅
角状態であり、前記第２の油圧制御を開始する際には前
記第３の油圧制御を先に行って前記ロック機構を許容状
態にしてから前記第２の油圧制御を行うようにしたこと
を特徴とするものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を多気筒ガソリン
エンジンに設けられたバルブタイミング制御装置として
具体化した実施の形態について説明する。

【００２６】図１は、可変バルブタイミング機構（以
下、「ＶＶＴ機構」という）１１、油圧通路Ｐ１，Ｐ２
を通じて油を供給するためのオイルポンプ１５、各油圧
通路Ｐ１，Ｐ２の途中に設けられたオイルコントロール
バルブ（以下、「ＯＣＶ」という）１６、及び前記ＯＣ
Ｖ１６をエンジンの運転状態に応じて制御するための電
子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）１７等を示す。

【００２７】吸気側カムシャフト１２のジャーナル１２
ａは、シリンダヘッド１８の上端面とベアリングキャッ
プ１９とによって回転可能に支持されている。図６に示
すように、吸気側カムシャフト１２の基端側（図６の右
側）には、その外周部に一対のカム２０が４組設けられ
ている。これらカム２０は吸気側カムシャフト１２とと
もに回転し、気筒毎に設けられた吸気バルブ（図示しな
い）を開閉駆動するようになっている。

【００２８】吸気側カムシャフト１２において、ジャー
ナル２０ａより基端側の部分には拡径部２１が形成され
ている。拡径部２１の外周にはドリブンギヤ２２が回転
可能に取り付けられている。ドリブンギヤ２２の外周部
には複数の外歯２２ａが形成されている。図３に示すよ
うに、この外歯２２ａは排気側カムシャフト２３に設け
られたドライブギヤ２４の外歯２４ａに噛み合わされて
いる。排気側カムシャフト２３には吸気側カムシャフト
１２と同様に一対のカム２５が４組形成されている。こ
れらカム２５は排気側からカムシャフト２３の回転と共
に回転して気筒毎に設けられた図示しない排気バルブを
開閉駆動するようになっている。

【００２９】排気側カムシャフト２３は、吸気側カムシ
ャフト１２と同様、シリンダヘッド１８及びベアリング
キャップ（図示しない）によって回転可能に支持されて
いる。排気側カムシャフト２３の一端部には、カムプー
リ２６が固定されており、同プーリ２６にはタイミング
ベルト２７が掛装されている。タイミングベルト２７
は、クランクシャフト（図示しない）に取り付けられた
クランクプーリ（図示しない）に掛装されている。

【００３０】エンジンの運転が開始されると、排気側カ
ムシャフト２３にはカムプーリ２６を介してクランクシ
ャフトの回転駆動力が伝達される。同時に、その回転駆
動力はドライブギヤ２４及びＶＶＴ機構１１を介して吸
気側カムシャフト１２に伝達される。

【００３１】図４に示すように、ＶＶＴ機構１１は、円
筒形状のハウジング２８と同ハウジング２８内に配置さ
れた内部ロータ２９とを備えている。内部ロータ２９
は、内部ロータ２９の中心に位置した円柱部３１と、円
柱部３１の外周に突出形成された４つのベーン３２とを
備えている。各ベーン３２は吸気側カムシャフト１２の
軸心Ｌの周りに等角度間隔に配置されている。

【００３２】ハウジング２８の内部には４つの凸部３３
が吸気側カムシャフト１２の周方向において所定間隔を
隔てた位置に、吸気側カムシャフト１２の軸心に向けて
突出形成されている。これら各凸部３３の先端面は円柱
部３１の外周面に摺接されている。各凸部３３の間は溝
部３４となっており、各ベーン３２は各溝部３４内に配
置されている。

【００３３】各ベーン３２の先端面はハウジング２８の
内周壁に摺接されている。図４に示すように、各ベーン
３２の先端面及び各凸部３３の先端面には、断面矩形状
をなす外周溝３５，８５が形成されている。外周溝３
５，８５内にはシール部材３６，８６が配設され、シー
ル部材３６，８６は板ばね３７，８７によって溝３５，
８５から吸気側カムシャフト１２の半径方向へ離脱する
方向へ付勢されている。その結果、シール部材３６，８
６によってベーン３２の先端面とハウジング２８の内周
面との間がシールされている。そして、進角側油圧室１
３及び遅角側油圧室１４間での油の移動が規制されてい
る。

【００３４】図１に示すように、ハウジング２８は、そ
の一端面がドリブンギヤ２２の一端面（図１の右側端
面）に当接ている。前記ハウジング２８及び内部ロータ
２９の外端面を覆うようにして、円盤形状をなすカバー
３８が設けられている。カバー３８の中央部には挿通孔
３９が形成されている。カバー３８の中央部には挿通孔
３９が形成されている。また、円柱部３１の中央部には
挿通孔４０が形成されており、挿通孔３９，４０には取
付ボルト８４が挿通されている。取付ボルト８４は、吸
気側カムシャフト１２の先端部に形成されたボルト孔４
１にて螺合される。これにより内部ロータ２９は吸気側
カムシャフト１２の先端部に固定される。内部ロータ２
９及び吸気側カムシャフト１２には図示しない凹部及び
凸部が形成されている。その凹凸の関係によって両者２
９，１２は一体回転する。複数のボルト３０によりドリ
ブンギヤ２２，ハウジング２８及びカバー３８が一体的
に固定されている。したがって、ハウジング２８、ドリ
ブンギヤ２２、カバー３８は吸気側カムシャフト１２の
軸回りに一体回転可能となっている。ドリブンギア２２
及びハウジング２８は第１の回転体を構成し、内部ロー
タ２９は第２の回転体となる。

【００３５】ハウジング２８の内部には、カバー３８及
びドリブンギア２２の各端面と、各溝部３４の内周壁と
によって囲まれた４つの空間が形成されている。これら
の空間は、溝部３４内に配置された各ベーン３２によっ
て進角側油圧室１３と遅角側油圧室１４とに区画されて
いる。内部ロータ２９は、各油圧室１３，１４に供給さ
れた油の油圧の大きさに応じて、吸気側カムシャフト１
２の軸回りの双方向に回動可能となっている。

【００３６】内部ロータ２９が吸気側カムシャフト１２
の回転方向と同方向（以下、この回転方向を「進角回転
方向」とする）に回転すると、内部ロータ２９に固定さ
れた吸気側カムシャフト１２の回転位相がドリブンギヤ
２２に対して進められ、吸気バルブの開閉タイミングが
早められる。内部ロータ２９が吸気側カムシャフト１２
の回転方向と逆方向（以下、この回転方向を「遅角回転
方向」とする）に回転すると、吸気側カムシャフト１２
の回転位相がドリブンギヤ２２に対して遅れ、吸気バル
ブの開閉タイミングが遅れることとなる。

【００３７】図７に示すように、ベーン３２の一つには
吸気側カムシャフト１２の軸方向に延びる断面円形状の
貫通孔４２が形成されており、貫通孔４２内にはロック
ピン４３が配設されている。貫通孔４２は大径部４２ａ
と小径部４２ｂとからなる。ロックピン４３は大径部４
２ａと小径部４２ｂとからなる有底円筒状をしている。
ロックピン４３の大径部４３ａは貫通孔４２の大径部４
２ａに、小径部４３ｂは小径部４２ｂに摺接可能に嵌合
している。

【００３８】貫通孔４２において大径部４２ａとロック
ピン４３の小径部４３ｂとの間の空間は、油圧室４４と
なっている。油圧室４４は、内部ベーン３２の側部に形
成された第１圧力油路４５を介して、遅角側油圧室１４
の一つと連通されており、油圧室４４内には遅角側油圧
室１４内の油の一部が供給可能となっている。

【００３９】ロックピン４３の内部には軸方向に延びる
収容空間４７が形成されており、収容空間４７内にはス
プリング４８が配設されている。ロックピン４３は、ス
プリング４８により吸気側カムシャフト１２の基端側に
向けて付勢されている。

【００４０】内部ロータ２９に対向するドリブンギヤ２
２の端面には、係止穴４９が形成されている。この係止
穴４９には、ロックピン４３の先端部分が嵌入可能であ
る。スプリング４８により付勢されたロックピン４３が
係止穴４９内に嵌入すると、内部ロータ２９とドリブン
ギヤ２２との相対回転が規制される。その結果、内部ロ
ータ２９はドリブンギヤ２２及びハウジング２８と一体
的に回転するようになる。ロックピン４３、スプリング
４８及び係止穴４９はロック機構を構成する。

【００４１】図７に示すように、係止穴４９は前記ドリ
ブンギア２２内部に形成された第２圧力油路５０によっ
て進角側油圧室１３の一つと連通されており、係止穴４
９内には進角側油圧室１３内の油の一部が供給可能とな
っている。

【００４２】ロックピン４３が係止穴４９にて嵌入され
ると、内部ロータ２９及びハウジング２８の両者は、図
４に示す位置関係に保持される。すなわち、内部ロータ
２９はハウジング２８内部において、吸気側カムシャフ
ト１２の回転位相がハウジング２８に対して最も遅れた
状態となる位置（以下、この内部ロータ２９の位置を
「最遅角位置」という）に配置される。

【００４３】以下に、進角側油圧室１３及び遅角側油圧
室１４に油を供給するための進角側油圧通路Ｐ１、遅角
側油圧通路Ｐ２、及びＯＣＶ１６等の構成について説明
する。

【００４４】図１に示すように、シリンダヘッド１８の
内部には進角側ヘッド油路５３及び遅角側ヘッド油路５
４が形成されている。進角側ヘッド油路５３は油圧通路
Ｐ１に通じており、遅角側ヘッド通路５４は油圧通路Ｐ
２に通じている。各ヘッド油路５３，５４はＯＣＶ１
６、オイルフィルタ５５、オイルポンプ１５、及びオイ
ルストレーナ５６を介してオイルパン５７に接続可能と
なっている。エンジンの運転に伴ってオイルポンプ１５
が駆動されると、オイルパン５７内に貯留されている油
は同ポンプ１５によって吸引される。油はオイルストレ
ーナ５６を介してオイルポンプ１５内に導入されるとと
もに、オイルポンプ１５から加圧吐出される。加圧吐出
された油はオイルフィルタ５５を介してＯＣＶ１６に送
られ、送られた油はＯＣＶ１６よって各ヘッド油路５
３，５４へと選択的に供給されるようになっている。

【００４５】シリンダヘッド１８の上端部及びベアリン
グキャップ１９には、各ヘッド油路５３，５４の開口位
置に対応する環状の油溝５８，５９がそれぞれ形成され
ている。

【００４６】吸気側カムシャフト１２の内部には、その
軸方向に延びる遅角側シャフト油路６０が形成されてい
る。遅角側シャフト油路６０はボルト孔４１に通じてい
る。ドリブンギア２２には、環状の周溝６１が吸気側カ
ムシャフト１２の拡径部１２ａの外周に沿って形成され
ており、周溝６１と遅角側シャフト油路６０とは連通油
路６２により連通されている。

【００４７】ジャーナル１２ａの内部には吸気側カムシ
ャフト１２の径方向に延びる遅角側油孔６３が形成され
ている。遅角側シャフト油路６０は、この遅角側油孔６
３によって油溝５９に通じている。したがって、遅角側
シャフト油路６０内には、遅角側ヘッド油路５４の油が
油溝５９及び遅角側油孔６３を介して供給されるように
なっている。

【００４８】吸気側カムシャフト１２の内部には、軸方
向に対して平行に延びる進角側シャフト油路６４が形成
されている。ジャーナル１２ａの内部には吸気側カムシ
ャフト１２の径方向に延びる進角側油孔６５が形成され
ている。進角側シャフト油路６４は、進角側油孔６５を
介して油溝５８に通じている。したがって、進角側シャ
フト油路６４内には、進角側ヘッド油路５３内の油が油
溝５８及び進角側油孔６５を介して供給されるようにな
っている。

【００４９】図４及び図５に示すようにドリブンギヤ２
２の内部には、放射状に延びる４つの遅角側供給路６６
が形成されている。各遅角側供給油路６６は周溝６１及
び各遅角側油圧室１４に通じている。遅角側シャフト油
路６０から連通油路６２を通じて周溝６１内に供給され
た油は、遅角側供給路６６を介して各遅角側油圧室１４
内に供給される。

【００５０】図１に示すように吸気側カムシャフト１２
の拡径部２１の先端面には、突出部６７が形成されてい
る。拡径部２１の端面に対向する内部ロータ２９の端面
には突出部６７と嵌合する穴６８が形成されている。穴
６８は取付ボルト８４を包囲しており、孔６８内は円環
状をなす進角側環状通路４６となっている。進角側シャ
フト油路６４は進角側環状通路４６に開口している。

【００５１】図４及び図５に示すように、内部ロータ２
９の内部には、放射状に延びる４つの進角側供給油孔６
９が形成されており、進角側供給油孔６９の内周側は進
角側環状通路４６及び各進角側油圧室１３に連通してい
る。したがって、進角側シャフト油路６４内に供給され
た油は、進角側供給油孔６９を通じて各進角側油圧室１
３内に供給されるようになっている。

【００５２】ＯＣＶ１６は、その開度がデューティ制御
されることにより、各進角側油圧室１３、及び各遅角側
油圧室１４に供給される油圧を制御するものである。以
下、このＯＣＶ１６の構成について説明する。

【００５３】ＯＣＶ１６を構成するケーシング７０は、
第１〜第５のポート７１〜７５を有している。第１のポ
ート７１は遅角側ヘッド油路５４に連通され、第２のポ
ート７２は進角側ヘッド油路５３に連通されている。ま
た、第３及び第４のポート７３，７４はオイルパン５７
に連通され、第５のポート７５はオイルフィルタ５５を
介してオイルポンプ１５の吐出側に連通されている。

【００５４】ケーシング７０の内部にはスプール７６が
その軸方向に往復動可能に設けられている。スプール７
６は円柱形状の４つの弁体７７を有している。ケーシン
グ７０には、スプール７６を図２に示す第１の作動位置
から、図１に示す第２の作動位置までの間を移動させる
ための電磁ソレノイド７８が設けられている。ケーシン
グ７０内にはスプリング７９が設けられており、このス
プリング７９によりスプール７６は第１の作動位置側へ
向けて付勢されている。

【００５５】ＯＣＶ１６は図１に示すＥＣＵ１７によっ
て制御されるようになっている。ＥＣＵ１７にはエンジ
ンの運転状態を検出するための回転数センサ８０，吸気
圧センサ８１，吸気側カムシャフト１２の回転位相角を
検出するためのクランク角センサ８２及びカム角センサ
８３が接続されている。ＥＣＵ１７は各センサ８０〜８
３の検出信号に基づいて、エンジンの運転状態、吸気側
カムシャフト１２の回転位相を検出するようになってい
る。そしてＥＣＵ１７は、吸気側カムシャフト１２にお
ける実際の回転位相角とエンジンの運転状態に適合する
目標回転位相角との偏差を判断し、同偏差が所定値以下
となるようにＯＣＶ１６及びＶＶＴ機構１１を制御す
る。

【００５６】以下に、ＥＣＵ１７が行うＯＣＶ１６の作
動制御について説明する。まず、実際の回転位相角が目
標回転位相角に対して進んでいる場合について説明す
る。

【００５７】このとき、ＥＣＵ１７はＯＣＶ１６に設け
られた電磁ソレノイド７８への供給電流値を最大値とす
るよう指令信号を発信する。以下、この指令信号を１０
０％デューティ信号という。電磁ソレノイド７８への供
給電流値が最大となることで、スプール７６はスプリン
グ７９の付勢力に抗して図１に示す第２の作動位置に移
動する。このことで第１のポート７２と第５のポート７
５とが連通される一方で、第２のポート７２と第４のポ
ート７４とが連通される。したがって、各遅角側油圧室
１４には油圧が供給される一方で、進角側油圧室１３の
油はオイルパン５７に還流される。その結果、ベーン３
２は各進角側油圧室１３の油圧よりも相対的に増加した
各遅角側油圧室１４内の油圧により付勢され、内部ロー
タ２９は吸気側カムシャフト１２の回転方向に回動させ
られる。

【００５８】以上の制御を以下では第１の油圧制御とし
ての遅角制御ということとする。つぎに、実際の回転位
相角が前記目標回転位相角に対して遅れている場合の制
御について説明する。

【００５９】このとき、ＥＣＵ１７はＯＣＶ１６に設け
られた電磁ソレノイド７８への供給電流値をゼロとする
よう指令信号を発信する。以下、この指令信号を０％デ
ューティ信号という。電磁ソレノイド７８への供給電流
値がゼロとなることで、スプール７６はスプリング７９
の付勢力によって図２に示す第１の作動位置に移動す
る。このことで第２のポート７２と第５のポート７５と
が連通される一方で、第１のポート７１と第３のポート
７３とが連通される。したがって、各進角側油圧室１３
には油圧が供給される一方で、遅角側油圧室１４の油は
オイルパン５７に還流される。その結果、ベーン３２は
各遅角側油圧室１４の油圧よりも相対的に増加した各進
角側油圧室１３内の油圧により付勢され、内部ロータ２
９は吸気側カムシャフト１２の回転方向とは逆方向に回
動させられる。

【００６０】以上の制御を以下では第２の油圧制御とし
ての進角制御ということとする。つぎに、実際の回転位
相角と前記目標回転位相角とが一致している場合の制御
について説明する。

【００６１】このとき、ＥＣＵ１７はＯＣＶ１６に設け
られた電磁ソレノイド７８への供給電流値をあらかじめ
定められた所定電流値とするよう指令信号を発信する。
以下、この指令信号を保持デューティ信号という。電磁
ソレノイド７８への供給電流値が所定電流値となること
で、スプール７６はスプリング７９の付勢力と電磁ソレ
ノイド７８の発生する付勢力とのつり合いによって図３
に示す中間保持位置に移動する。このとき第１のポート
７１及び第２のポート７２は第５のポート７５に連通さ
れる。このことで、各進角側油圧室１３及び遅角側油圧
室１４には所定量の油が供給される。その結果、各遅角
側油圧室１４内の油圧と各進角側油圧室１３内の油圧と
がつり合うことで、前記ベーン３２にかかる付勢力は打
ち消され、内部ロータ２９は現在の回転位相に保持され
る。

【００６２】以上の制御を以下では第３の油圧制御とし
ての保持制御ということとする。なお回転位相の保持中
にも、両油圧室１３，１４に油圧を供給するのは下記の
理由のためである。

【００６３】ＶＶＴ機構１１等の可動部材間には、その
動作を保証するため若干のクリアランスが設けられてい
る。このクリアランスからは、常に油が漏出している。
両油圧室１３，１４への油圧供給を中止すると、油漏出
の為、該油圧室１３，１４内の油圧が徐々に低下してし
まう。このままの状態では最終的に各油圧室１３，１４
内の油圧では前記内部ロータ２９の回動位置を保持でき
なくなってしまう。したがって、漏出した油を補充する
ために、前記保持中にも油を供給する必要があるのであ
る。

【００６４】本実施の形態にかかるバルブタイミング制
御装置では、ＯＣＶ１６の以上の３つの作動制御を適宜
切り替えることにより回転位相角を変更させている。本
実施の形態では、遅角制御から進角制御への切替時に
は、前述のロック機構の解除が一時的に停止する不具合
を解消するための補助制御を行っている。以下、この補
助制御について、図９に示すフローチャートに基づいて
説明する。なお、このフローチャートでは、ＥＣＵ１７
が遅角制御から進角制御に切り換える制御状態にあるこ
とを前提としている。

【００６５】遅角制御が行われているため、遅角側油圧
室１４内には油が供給されている。これに加え、第１圧
力通路４５を介して油圧室４４内にも油が供給されてい
る。この油圧室４４内の油圧により、ロックピン４３は
スプリング４８の付勢力に抗して係止穴４９から離脱す
る方向に移動させられている。

【００６６】ＥＣＵ１７は、カム角センサ８３の出力信
号より、現在の内部ロータ２９とドリブンギア２２との
相対回転角を算出する。なお、この相対回転角は、最遅
角位置、すなわち前記ロックピン４３と前記係止穴４９
とが一致し、ロック機構が作動可能な位置を基準とし、
その位置からの内部ロータ２９の相対回転角度として数
量化される。以後これをＶＶＴ進角値とよび、単位は
「゜ＣＡ」として、最遅角位置という特定の相対回転角
にある場合を「０゜ＣＡ」と定義する。

【００６７】ＥＣＵ１７は算出したＶＶＴ進角値が０゜
ＣＡであるか、それ以外であるかを判断する。もし、Ｖ
ＶＴ進角値が０゜ＣＡ以外であれば、ＥＣＵ１７はその
まま１００％デューティ信号を出力し、すぐに進角制御
へと移行する。

【００６８】一方、ＶＶＴ進角値が０゜ＣＡであれば、
ＥＣＵ１７は一定時間の間保持デューティ信号を出力す
る。この間、進角側及び遅角側の両油圧通路Ｐ１，Ｐ２
に油が供給される。したがって、遅角側油圧室１４に加
え、進角側油圧室１３内にも油が供給される。さらに、
第２圧力通路５０を介して係止穴４９内にも油圧が供給
される。したがって、ロックピン４３は、油圧室４４内
の油圧と係止穴４９内の油圧との両方により、スプリン
グ４８の付勢力に抗して係止穴４９から離脱する方向に
移動させられている。

【００６９】保持デューティ信号が出力されている時間
は、係止穴４９内の油圧がスプリング４８の付勢力に打
ち勝つ程に増加する為に必要な時間である。この保持デ
ューティ信号を所定時間出力した後、ＥＣＵ１７は１０
０％デューティ信号を出力し、進角制御に移行する。こ
の移行によって前記油圧室４４内の油圧が低下するが、
このとき既に係止穴４９内の油圧が増加しているため、
ロックピン４３はスプリング４８の付勢力に抗して現在
の離脱状態を維持することができる。

【００７０】上記の補助制御はエンジン起動時にも実行
される。このエンジン起動時のバルブタイミング制御装
置の作用について以下に説明する。エンジン起動時に
は、ＶＶＴ機構１１は最遅角位置にあり、ロックピン４
３が係止穴４９内に嵌入して回転位相が固定された状態
にある。これは下記の理由のためである。

【００７１】まず、ＥＣＵ１７は図示しないイグニッシ
ョンスイッチがＯＦＦ状態となったことからエンジンの
運転停止を検出すると、ＥＣＵ１７は０％デューティ信
号を出力し、遅角制御を行う。

【００７２】その結果、ハウジング２８に対する内部ロ
ータ２９の相対回転における位置は図４に示す最遅角位
置となる。これは、オイルポンプ１５から油が吐出され
なくなるため、各進角側油圧室１３及び遅角側油圧室１
４内の油圧が低下して、内部ロータ２９が各油圧室１
３，１４の油圧により保持されなくなるためである。

【００７３】また、オイルポンプ１５の駆動が停止する
と、前記油圧室４４及び係止穴４９内における油圧が低
下する。その結果、前記ロックピン４３は、スプリング
４８の付勢力によって吸気側カムシャフト１２の基端側
に移動し、その基端側部分が図１に示すように係止穴４
９内に嵌入される。したがって、内部ロータ２９とドリ
ブンギヤ２２との相対回転が規制された状態となる。

【００７４】以上の為、エンジン起動時にはＶＶＴ機構
１１は最遅角位置で、回転位相角が固定された状態とな
っている。エンジン起動直後はオイルポンプ１５から吐
出供給される油が十分でなく、各油圧室１３，１４内に
おける油の油圧が低下している。そのために内部ロータ
２９を固定することができず、内部ロータ２９が吸気側
あるいは排気側カムシャフト１２，２３のトルク変動に
より振動してハウジング２８と衝突したり、あるいはそ
の衝突によって異音を生じてしまうことが起こりうる。
しかしながら、ロックピン４３と係止穴４９とにより相
対回転が規制された状態とすることで、これを未然に回
避しているのである。

【００７５】また、エンジン起動直後には各油圧室１
３，１４内には油が入っておらず、この状態で進角制御
を実行してロックピン４３を離脱させてもベーン３２を
遅角側油圧室１４内の油圧によって支えることができな
いため、非常に不安定な状態となる。その結果、カムシ
ャフト１２の回転トルクの変動により内部ロータ２９が
振動し、前記ハウジング２８と衝突することがある。

【００７６】これを防止するため、エンジン起動直後、
ＥＣＵ１７は所定時間０％デューティ信号を出力して遅
角制御することで、内部ロータ２９を最遅角位置に保持
している。

【００７７】この状態で進角制御を行うと、前述したロ
ック機構が作動する回転位相角での遅角制御から進角制
御への切替となる。ＥＣＵ１７は、先の補助制御、すな
わち保持デューティ信号を所定時間出力した後に１００
％デューティ信号を出力する制御を実行する。これによ
り、ロックピン４３には常にスプリング４８の付勢力に
抗する油圧力が働き、係止穴４９から離脱した状態が維
持される。

【００７８】以上詳述した本実施の形態のバルブタイミ
ング制御装置は以下に示す特徴を有すものである。 ・遅角制御から進角制御の切替の際、前記ロックピン４
３をカムシャフト１２先端側に付勢する油圧力が低下す
ることによって進角動作が妨げられる不具合を好適に回
避することができる。このことで、ＶＶＴ機構１１の応
答性や信頼性をさらに向上せしめることができる。

【００７９】特に、本実施の形態ではエンジン起動直後
には、進角側油圧室１３内や係止穴４９内には油が全く
入っておらず、同係止穴４９内の油圧が充分増加するの
には時間が必要となるため前述の補助制御を実行するこ
とは有効である。

【００８０】なお、本実施の形態は以下のように変更し
て実施することも可能である。 ・最遅角位置以外の特定の相対回転角においてロックピ
ン４３と係止穴４９とを一致させる機構の場合、前記特
定の相対回転角にて進角制御から遅角制御へ切り換える
際にも先の補助制御と同様の制御を行うようにするこ
と。すなわち、制御の切替時に現在のＶＶＴ進角が前記
特定の相対回転角と一致するか否かを判断し、もし一致
するならば一定時間保持デューティ信号を出力した後に
０％デューティ信号を出力する制御が必要である。

【００８１】・内部ロータ２９とドリブンギア２２とが
一体回転し、ハウジング２８とカムシャフト１２とが一
体回転する構成としてもよい。 ・ＶＶＴ機構１１に対してカムプーリを設けるととも
に、同プーリをクランクシャフトの回転駆動力によって
回転させるようにしてもよい。

【００８２】・ベーン３２を３つ以下あるいは５つ以上
有する構成としてもよい。 ・ハウジング２８とドリブンギア２２とを一体として構
成することも可能である。同様にカバー３８とハウジン
グ２８とを一体とする構成も、吸気側カムシャフト１２
と内部ロータ２９とを一体とする構成も可能である。

【００８３】・吸気側カムシャフト１２とハウジング２
８とが一体回転する構成としたり、、ドリブンギア２２
と内部ロータ２９とが一体回転する構成としてもよい。 ・カムプーリ２６をスプロケットに変更し、タイミング
ベルト２７をタイミングチェーンに変更するよう構成し
てもよい。

【００８４】・ＶＶＴ機構を排気側カムシャフトに設け
て排気バルブの開閉時期を変更する構造としてもよい。
また、ＶＶＴ機構を吸気カムシャフト１２及び排気カム
シャフト２３の双方に設けて、吸気バルブ及び排気バル
ブの双方の開閉時期を変更するよう構成してもよい。

【００８５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、バ
ルブタイミング制御装置において、第１の回転体に対す
る第２の回転体の相対回転を行わせる際に、ロック機構
が不用意に非許容状態となることによる不具合を好適に
回避することにより、バルブタイミング制御装置の信頼
性をさらに向上せしめるという優れた効果を奏すること
ができる。

【００８６】特に請求項２に記載の発明によれば、第１
の回転体に対する第２の回転体の相対回転方向の切り換
え時に、一時的にロック機構を非許容状態とするために
必要な油圧が不足することを防止することができる。

【００８７】さらに請求項３に記載の発明によれば、第
１の回転体に対する第２の回転体の相対回転を最遅角状
態において非許容とするバルブタイミング制御装置にお
いて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】吸気カムシャフト及びＶＶＴ機構等を示す断面
図。

【図２】ＯＣＶを示す断面図。

【図３】ＯＣＶを示す断面図。

【図４】ＶＶＴ機構の断面図。

【図５】ＶＶＴ機構の断面図。

【図６】吸気カムシャフト及び排気カムシャフトを示す
平面図。

【図７】ロックピン、係止穴等を示す拡大断面図。

【図８】ロックピン、油圧通路等を示す拡大断面図。

【図９】補助制御ルーチンを示すフローチャート図。

【符号の説明】

１１…ＶＶＴ機構、１２…吸気側カムシャフト、１３…
進角側油圧室、１４…遅角側油圧室、１５…オイルポン
プ、１６…ＯＣＶ、１８…シリンダヘッド、２２…ドリ
ブンギア、２８…ハウジング、２９…内部ロータ、４３
…ロックピン、４４…油圧室、４９…係止穴。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の回転駆動力を受け取る第１の回
   転体と、前記第１の回転体の回転に連動して回転すると
   共に、前記第１の回転体に対して相対回転角度の変位可
   能な第２の回転体と、前記第１の回転体に対する前記第
   ２の回転体の相対回転角度を油圧によって変更する相対
   回転角度変更手段と、前記第１の回転体に対する前記第
   ２の回転体の特定の相対回転角度の状態にて前記第１の
   回転体と前記第２の回転体との間の相対回転を許容する
   許容状態と許容しない非許容状態とに油圧によって切換
   制御されるロック手段と、前記相対回転角度変更手段を
   作動する油圧及び前記ロック機構を作動する油圧を制御
   する油圧供給制御手段とを備え、吸気バルブ又は排気バ
   ルブを駆動するカムシャフトに前記内燃機関の回転駆動
   力を前記内燃機関の回転駆動力を前記第１の回転体及び
   第２の回転体を介して伝達する内燃機関のバルブタイミ
   ング制御装置において、 前記第２の回転体の相対回転角度を遅らせる第１の油圧
   制御と、 前記第２の回転体の相対回転角度を進める第２の油圧制
   御と、 前記第２の相対回転角度を保持する第３の油圧制御との
   いずれかを行って前記相対回転角度を制御し、少なくと
   も前記第３の油圧制御によって前記ロック機構を前記許
   容状態に規制し、前記第１の油圧制御、前記第２の油圧
   制御及び前記第３の油圧制御のいずれもしないときには
   前記ロック機構を非許容状態に規制するようにし、前記
   特定の相対回転角度の状態にあって前記第１の油圧制御
   又は前記第２の油圧制御を開始する際には、前記第３の
   油圧制御を先に行って前記ロック機構を許容状態にして
   から前記第１の油圧制御又は前記第２の油圧制御を行う
   ようにした内燃機関のバルブタイミング制御装置。
2. 【請求項２】前記第１の油圧制御及び第２の油圧制御の
   一方から他方へ切り替える際には、前記第３の油圧制御
   を先に行って前記ロック機構を許容状態にしてから前記
   他方の油圧制御を行うようにした請求項１に記載の内燃
   機関のバルブタイミング制御装置。
3. 【請求項３】前記特定の相対回転角度は最遅角状態であ
   り、前記第２の油圧制御を開始する際には前記第３の油
   圧制御を先に行って前記ロック機構を許容状態にしてか
   ら前記第２の油圧制御を行うようにした請求項１及び請
   求項２のいずれか１項に記載の内燃機関のバルブタイミ
   ング制御装置。