JP2019120230A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単一のスプールを用いる構成でありながら、ロック機構を確実にロック状態に移行できる弁開閉時期制御装置を構成する。【解決手段】バルブユニットＶｂにおいて、スプール５５の作動領域が、ロックポートＰＬに流体を供給する状態で進角ポートＰＡまたは遅角ポートＰＢに流体を供給する位相制御領域と、この位相制御領域に隣接する位置でロックポートＰＬから流体を排出する状態で進角ポートＰＡまたは遅角ポートＰＢに流体を供給するロック領域とを備え、スプール５５がロック領域に設定された場合に進角ポートＰＡと遅角ポートＰＢのうち流体が供給されるポートでの流体の流れを制限する流量制限部６５を備えた。【選択図】図４

Description

本発明は、流体圧により駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を制御し、ロック機構により相対回転位相を所定の位相に保持する弁開閉時期制御装置に関する。

上記構成の弁開閉時期制御装置として特許文献１には、駆動側回転体の軸芯と従動側回転体の軸芯とが同軸芯上に配置され、駆動側回転体の軸芯と同軸芯に配置された電磁弁の制御により駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を制御すると共に、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を中間ロック位相に保持する技術が記載されている。

この特許文献１では、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相が最進角位相と最遅角位相となる中間ロック位相でロック状態に移行できるように中間ロック機構が構成されている。この構成から、電磁弁のスプールを制御することで進角室と遅角室とに対する流体の給排を制御して相対回転位相を設定すると共に、中間ロック機構のロック状態への移行と、ロック状態の解除とを行える。

特開２０１５−０７８６３５号公報

特許文献１の技術では、スプールの作動領域の両端位置に中間ロック機構をロック状態に移行する領域（以下、ロック領域と称する）が設定され、何れか一方のロック領域にスプール位置を設定した場合には、進角室または遅角室に流体を供給する状態を継続したままロック凹部から流体を排出することになる。

例えば、進角領域に隣接する位置にロック領域を設定した電磁弁を備えた弁開閉時期制御装置では、スプールがロック領域に近接するほど進角室に供給する流体の流量が増大するように電磁弁が構成される。このようにスプールの作動に伴い流体が増大する特性は、進角領域からロック領域に亘る領域に設定されるものであり、スプールがロック領域の外端に達した状態で流量が最大となる。従って、スプールがロック位相に達した状態では、進角方向への相対回転位相の変位が高速で行われ、相対回転位相が中間ロック位相に達しても、ロック部材と凹部との相対速度が高速であるため、これらが係合できないこともあった。

また、ロック機構がロック状態に移行するためには凹部から流体が排出され、この凹部の圧力が充分に低下していることが肝要である。しかしながら、相対回転位相の変位が高速で行われる場合には、凹部の流体が充分に排出されず凹部の流体に圧力が作用する状況で相対回転位相が中間ロック位相に達することもあり、このような状況でもロック部材が凹部に係合できないこともあった。

このような不都合を抑制するため、例えば、進角室と遅角室とに給排する流体を制御する位相制御用のバルブと、ロック機構を制御するロック制御用のバルブとを備える構成も考えられる。この構成では、ロック機構をロック状態に移行する場合には、ロック制御用のバルブから流体を排出することでロック凹部の流体の圧力を低下させておき、この状態で位相制御用のバルブの制御で相対回転位相を比較的低速で変位させることにより、確実なロック状態への移行を可能にする。

しかしながら、２種のバルブを備える構成は、装置の大型化に繋がり、部品点数の増大を招くことから採用し難いものであった。

このような理由から、単一のスプールを用いる構成でありながら、ロック機構を確実にロック状態に移行できる弁開閉時期制御装置が求められる。

本発明の特徴は、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、
前記駆動側回転体の回転軸芯と同軸芯に配置され弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間に形成される進角室および遅角室と、
前記駆動側回転体および前記従動側回転体の一方に形成されたロック凹部に係合可能なロック部材を前記駆動側回転体および前記従動側回転体の他方に備えることにより前記駆動側回転体および前記従動側回転体の相対回転位相の中間となる中間位相でロック状態に移行可能なロック機構と、
前記回転軸芯と同軸芯に配置され前記従動側回転体を前記カムシャフトに連結し、前記回転軸芯と同軸芯で形成された内部空間が形成された連結ボルトと、
前記進角室、前記遅角室、前記ロック凹部に対する流体の給排を制御するバルブユニットとを備え、
前記バルブユニットは、前記連結ボルトの前記内部空間の内周に密接するスリーブと、このスリーブの内部において前記回転軸芯に沿って作動自在なスプールと、このスプールの位置を設定する電磁ソレノイドとを有すると共に、前記進角室に連通する進角ポートと、前記遅角室に連通する遅角ポートと、前記ロック凹部に連通するロックポートとが前記連結ボルトと前記スリーブとに亘る貫通孔として形成され、
前記スプールの作動領域が、前記ロックポートに流体を供給する状態で前記進角ポートまたは前記遅角ポートに流体を供給する位相制御領域と、この位相制御領域に隣接する位置において前記ロックポートから流体を排出する状態で前記進角ポートまたは前記遅角ポートに流体を供給するロック領域とを備えており、
前記スプールが前記ロック領域に設定された場合に、前記進角ポートと前記遅角ポートは、前記進角ポートと前記遅角ポートのうち流体が供給されるポートでの流体の流れを制限する流量制限部を備えた点にある。

この特徴構成によると、位相制御領域の一例として、例えば、バルブユニットのロック領域が進角領域に隣接する位置に形成されたものでは、スプールがロック領域に設定された場合には、ロック凹部からの流体がロックポートから排出される状況で進角室に流体が供給されるため、相対回転位相は進角方向に変位する。特に、この構成では、進角ポートに流れる流体の流れを流量制御部が制限するため、進角方向への相対変位速度の上昇を抑制し、この相対変位速度の抑制に伴い、ロック凹部からロックポートからの流体の排出時間を充分に確保できる。これにより、相対回転位相が中間位相に達するまでにロック凹部の流体圧を充分に低下させることが可能となり、ロック部材とロック凹部との相対回転速度を低下させることも可能となる。そして、相対回転位相が中間位相に達した際には、ロック凹部に対してロック部材を確実に係合させることが可能となる。
従って、単一のスプールを用いる構成でありながら、ロック機構を確実にロック状態に移行できる弁開閉時期制御装置が構成された。

他の構成として、前記流量制限部が、前記進角ポートと前記遅角ポートの少なくとも一方の内面に形成された突起体で構成されても良い。

この構成では、進角ポートと遅角ポートとのいずれもが、連結ボルトとスリーブとに亘る貫通孔として形成されるため、連結ボルトに形成される貫通孔の内周と、スリーブに形成される貫通孔の内周との少なくとも一方に流量制限部として突起体を形成することになる。この構成により、スプールがロック位相に操作された場合に進角室または遅角室に供給される流体の流量の増大を抑制し、相対回転位相の変位速度の増大を抑制することも可能となる。

他の構成として、前記流量制限部が、前記進角ポートと前記遅角ポートの少なくとも一方の内面において対向する面同士を結ぶブリッジ状部材で構成されても良い。

この構成では、進角ポートと遅角ポートとのいずれもが、連結ボルトとスリーブとに亘る貫通孔として形成されるため、連結ボルトに形成される貫通孔の内周と、スリーブに形成される貫通孔の内周との少なくとも一方に流量制限部としてブリッジ状部材を設けることになる。この構成により、スプールがロック位相に操作された場合に進角室または遅角室に供給される流体の流量の増大を抑制し、相対回転位相の変位速度の増大を抑制することも可能となる。

他の構成として、前記ロックポートから流体を排出するロックドレン流路と、前記進角ポートおよび前記遅角ポートの何れかから流体を排出する位相制御ドレン流路とが異なっても良い。

これによると、スプールがロック領域に設定された場合には、ロックポートから排出される流体が、位相制御ドレン流路に流れることなく排出できる。このため、進角ポートと遅角ポートとの何れかから排出される流体に妨げられることなくロックポートからの流体を迅速に排出し、ロック状態への移行を確実にする。

他の構成として、前記スプールの作動領域の両端部で、前記位相制御領域を挟み込む位置に前記ロック領域が配置されても良い。

これによると、スプールを作動領域の一方の端部に設定することで相対回転位相を進角方向に変位させつつロック状態に移行させ、他方の端部に設定することで相対回転位相を遅角方向に変位させつつロック状態に移行させることが可能となる。これにより、相対回転位相が、ロック機構がロック状態に移行させる中間位相より進角側と遅角側との何れにあっても、スプール作動領域の端部に設定するだけでロック状態に移行できる。

弁開閉時期制御装置の断面図である。 図１のII−II線断面図である。 スプールが設定される領域と作動油の給排の関係を一覧化した図である。 スプールが第１ロック領域にあるバルブユニットの断面図である。 スプールが進角領域にあるバルブユニットの断面図である。 スプールが保持領域にあるバルブユニットの断面図である。 スプールが遅角領域にあるバルブユニットの断面図である。 スプールが第２ロック領域にあるバルブユニットの断面図である。 バルブユニットの分解斜視図である。 進角開口と遅角開口との形状を示す図である。 別実施形態（ａ）〜（ｃ）の各ポートの形状を一覧化した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１、図２に示すように、駆動側回転体としての外部ロータ２０と、従動側回転体としての内部ロータ３０と、流体としての作動油を制御する電磁制御弁Ｖとを備えて弁開閉時期制御装置Ａが構成されている。

この弁開閉時期制御装置Ａは乗用車等の車両のエンジンＥ（内燃機関の一例）の吸気カムシャフト５の開閉タイミング（開閉時期）を設定するため吸気カムシャフト５の回転軸芯Ｘと同軸芯に備えられている。

内部ロータ３０（従動側回転体の一例）は、吸気カムシャフト５の回転軸芯Ｘと同軸芯に配置され、連結ボルト４０で吸気カムシャフト５に連結することにより吸気カムシャフト５と一体回転する。外部ロータ２０が内部ロータ３０を内包しており、この外部ロータ２０（駆動側回転体の一例）は、回転軸芯Ｘと同軸芯上に配置されエンジンＥのクランクシャフト１と同期回転する。この構成から外部ロータ２０と内部ロータ３０とは相対回転自在となる。

弁開閉時期制御装置Ａは、外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相を図２に示す中間ロック位相Ｍに保持するロック機構Ｌを備えている。この中間ロック位相ＭはエンジンＥの始動に適した開閉タイミングであり、エンジンＥの停止制御時に中間ロック位相Ｍに移行する制御が行われる。

電磁制御弁Ｖは、エンジンＥに支持される電磁ソレノイドＶａとバルブユニットＶｂとで構成されている。バルブユニットＶｂは、連結ボルト４０と、この連結ボルト４０の内部空間４０Ｒに収容されるスプール５５とを備えている。

電磁ソレノイドＶａは、ソレノイド部５０と、このソレノイド部５０に対して出退作動するプランジャ５１とを備えている。バルブユニットＶｂは、作動油（流体の一例）の給排を制御するスプール５５を回転軸芯Ｘと同軸芯に配置しており、プランジャ５１の突出端がスプール５５の外端に当接するように各々の位置関係が設定されている。

電磁制御弁Ｖは、ソレノイド部５０に供給する電力の制御によりプランジャ５１の突出量を設定してスプール５５を操作する。この操作により作動油の流れを制御して吸気バルブ５Ｖの開閉時期を設定し、ロック機構Ｌのロック状態への移行とロック状態の解除との切換を行う。この電磁制御弁Ｖの構成と作動油の制御形態は後述する。

〔エンジンと弁開閉時期制御装置〕
図１に示すように、エンジンＥは、上部位置のシリンダブロック２のシリンダボアにピストン３を収容し、このピストン３とクランクシャフト１とをコネクティングロッド４で連結した４サイクル型に構成されている。エンジンＥの上部には吸気バルブ５Ｖを開閉作動させる吸気カムシャフト５と、図示されない排気カムシャフトとを備えている。

吸気カムシャフト５を回転自在に支持するエンジン構成部材１０にはエンジンＥで駆動される油圧ポンプＰからの作動油を供給する供給流路８が形成されている。油圧ポンプＰは、エンジンＥのオイルパン９に貯留される潤滑油を、供給流路８を介して作動油（流体の一例）としてバルブユニットＶｂに供給する。

エンジンＥのクランクシャフト１に形成した出力スプロケット６と、外部ロータ２０のタイミングスプロケット２１Ｓとに亘ってタイミングチェーン７が巻回されている。これにより外部ロータ２０は、クランクシャフト１と同期回転する。尚、排気側の排気カムシャフトの前端にもスプロケットが備えられ、このスプロケットにもタイミングチェーン７が巻回されている。

図２に示すように、クランクシャフト１からの駆動力により外部ロータ２０が駆動回転方向Ｓに向けて回転する。内部ロータ３０が外部ロータ２０に対して駆動回転方向Ｓと同方向に相対回転する方向を進角方向Ｓａと称し、この逆方向を遅角方向Ｓｂと称する。この弁開閉時期制御装置Ａでは、相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する際に変位量の増大に伴い吸気圧縮比を高め、相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位する際に変位量の増大に伴い吸気圧縮比を低減するようにクランクシャフト１と吸気カムシャフト５との関係が設定されている。

尚、この実施形態では、吸気カムシャフト５に備えた弁開閉時期制御装置Ａを示しているが、弁開閉時期制御装置Ａは排気カムシャフトに備えて良く、吸気カムシャフト５と排気カムシャフトとの双方に備えても良い。

〔外部ロータ・内部ロータ〕
図１に示すように、外部ロータ２０は、外部ロータ本体２１と、フロントプレート２２と、リヤプレート２３とを有しており、これらが複数の締結ボルト２４の締結により一体化されている。外部ロータ本体２１の外周にはタイミングスプロケット２１Ｓが形成されている。

図２に示すように、外部ロータ本体２１には径方向の内側に突出する複数の突出部２１Ｔが一体的に形成されている。内部ロータ３０は、外部ロータ本体２１の突出部２１Ｔに密接する円柱状の内部ロータ本体３１と、外部ロータ本体２１の内周面に接触するように内部ロータ本体３１の外周から径方向の外方に突出する複数のベーン部３２とを有している。

このように外部ロータ２０が内部ロータ３０を内包し、回転方向で隣接する突出部２１Ｔの中間位置で、内部ロータ本体３１の外周側に複数の流体圧室Ｃが形成される。この流体圧室Ｃがベーン部３２で仕切られることで進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとが区画形成される。更に、内部ロータ本体３１には、進角室Ｃａに連通する進角流路３３と遅角室Ｃｂに連通する遅角流路３４とが形成されている。

図１、図２に示すように、ロック機構Ｌは、外部ロータ２０の２つの突出部２１Ｔの各々に対し半径方向に出退自在に支持されるロック部材２５と、ロック部材２５を突出付勢するロックスプリング２６と、内部ロータ本体３１の外周に形成したロック凹部２７とで構成されている。内部ロータ本体３１には、ロック凹部２７に連通するロック制御流路３５が形成されている。

このロック機構Ｌは、２つのロック部材２５がロックスプリング２６の付勢力で対応するロック凹部２７に同時に係合することで相対回転位相を中間ロック位相Ｍに拘束するように機能する。このロック状態においてロック制御流路３５に作動油を供給することでロックスプリング２６の付勢力に抗してロック部材２５をロック凹部２７から離脱させロック状態の解除が可能となる。これとは逆に、ロック制御流路３５から作動油を排出することによりロックスプリング２６の付勢力でロック部材２５をロック凹部２７に係合させロック状態への移行を可能にする。

尚、ロック機構Ｌは単一のロック部材２５を対応する単一のロック凹部２７に係合するように構成されるものでも良い。また、ロック機構Ｌは、ロック部材２５が回転軸芯Ｘに沿う方向に沿って移動するようにガイドされる構成のものでも良い。

〔連結ボルト〕
図１、図４、図９に示すように連結ボルト４０は、全体的に筒状となるボルト本体４１と、外端部（図４で左側）のボルト頭部４２とが一体形成されている。連結ボルト４０の内部には回転軸芯Ｘに沿う方向に貫通する内部空間４０Ｒが形成され、ボルト本体４１の内端部（図４で右側）の外周に雄ネジ部４１Ｓが形成されている。

図１に示すように吸気カムシャフト５には回転軸芯Ｘを中心にするシャフト内空間５Ｒが形成され、このシャフト内空間５Ｒの内周に雌ネジ部５Ｓが形成されている。シャフト内空間５Ｒは、供給流路８と連通しており油圧ポンプＰから作動油が供給される。

この構成から、ボルト本体４１を内部ロータ３０に挿通し、その雄ネジ部４１Ｓを吸気カムシャフト５の雌ネジ部５Ｓに螺合させ、ボルト頭部４２の回転操作により内部ロータ３０が吸気カムシャフト５に締結される。この締結により内部ロータ３０が吸気カムシャフト５に締結固定され、シャフト内空間５Ｒと連結ボルト４０の内部空間４０Ｒ（厳密には流体供給管５４の内部の空間）とが連通する。

連結ボルト４０の内部空間４０Ｒの内周面のうち回転軸芯Ｘに沿う方向での内端側（図４で右側）には回転軸芯Ｘに近接する方向に突出する規制壁４４が形成されている。また、図４、図９に示すように、連結ボルト４０の内周で中間位置から先端に達する領域に複数（４つ）のドレン流路Ｄａが回転軸芯Ｘに沿う姿勢で溝状に形成され、連結ボルト４０の内端側には径方向に貫通する複数（４つ）のドレン孔Ｄｂが形成されている。

〔バルブユニット〕
図１、図４、図９に示すようにバルブユニットＶｂは、連結ボルト４０と、ボルト本体４１の内周面に密着状態で嵌め込まれるスリーブ５３と、回転軸芯Ｘと同軸芯で内部空間４０Ｒに収容される流体供給管５４と、スリーブ５３の内周面と流体供給管５４の管路部５４Ｔの外周面に案内される状態で回転軸芯Ｘに沿う方向にスライド移動自在に配置されるスプール５５とを備えている。

このバルブユニットＶｂは、スプール５５を突出方向に付勢するスプールスプリング５６と、逆止弁ＣＶと、オイルフィルターＦと、固定リング６１を備えている。

図９に示すように、逆止弁ＣＶは等しい外径の金属板で形成される開口プレート５７と弁プレート５８とを備えている。開口プレート５７には回転軸芯Ｘを中心とする環状領域に複数の開口部５７ａが穿設され、弁プレート５８には、圧力低下時に開口プレート５７の開口部５７ａを閉塞する環状の弁部５８ａを備えて構成されている。

この弁プレート５８はバネ材で構成され、作動油が供給された際に弁部５８ａが開口プレート５７の開口部５７ａから離間することで作動油の供給を実現する。そして、逆止弁ＣＶの上流側の作動油の圧力が、逆止弁ＣＶの下流側の圧力より低下した場合には。開口プレート５７の開口部５７ａに弁プレート５８の弁部５８ａが重なる状態で閉塞して作動油の逆流を阻止する。

オイルフィルターＦは、開口プレート５７及び弁プレート５８と等しい外径となる濾過体５９と、流体の流通を可能にする状態で濾過体５９を支持する支持体６０とを備えて構成されている。

このような構成から、連結ボルト４０の内部空間４０Ｒに対し、濾過体５９と、支持体６０と、開口プレート５７と、弁プレート５８とを挿入すると共に、流体供給管５４と、スリーブ５３と、スプールスプリング５６と、スプール５５とを挿入し、固定リング６１を連結ボルト４０の外端部分に嵌合固定することにより、バルブユニットＶｂが組み立てられる。

このように組み立てられたバルブユニットＶｂは、進角流路３３を介し進角室Ｃａに連通する進角ポートＰＡと、遅角流路３４を介し遅角室Ｃｂに連通する遅角ポートＰＢと、ロック制御流路３５を介しロック凹部２７に連通するロックポートＰＬとが、ボルト本体４１とスリーブ５３とに亘り径方向に貫通する貫通孔として形成される。

進角ポートＰＡは、ボルト本体４１に形成された進角連通孔４１ａと、スリーブ５３に形成された進角開口５３ａとで構成されている。遅角ポートＰＢはボルト本体４１に形成された遅角連通孔４１ｂと、スリーブ５３に形成された遅角開口５３ｂとで構成されている。ロックポートＰＬは、ボルト本体４１に形成されたロック連通孔４１ｃと、スリーブ５３に形成されたロック開口５３ｃとで構成されている。

ボルト本体４１の内周に作動油をボルト本体４１の外端側（図４で左側）に排出する複数（４つ）のドレン流路Ｄａが溝状に形成されている。ボルト本体４１の内端側（図４で右側）に複数のドレン孔Ｄｂが貫通状に形成されている。

尚、ドレン流路Ｄａは、スプール５５が第１ロック領域Ｗ１にある場合にはロックポートＰＬからの作動油を排出してロックドレン流路として機能すると共に、スプール５５が第２ロック領域Ｗ５にある場合には進角ポートＰＡからの作動油を排出して位相制御ドレン流ととして機能する。ドレン孔Ｄｂは、スプール５５が第１ロック領域Ｗ１と進角領域Ｗ２にある場合に遅角ポートＰＢからの作動油を排出して位相制御ドレン流路として機能する。この作動油の流れはスプール５５が設定される領域に対応して後述する。

〔バルブユニット：スリーブ〕
図１、図４、図９に示すようにスリーブ５３は、回転軸芯Ｘを中心とする筒状であり、内端側（図４で右側）を絞り加工等により回転軸芯Ｘに直交する姿勢に屈曲する端部壁５３Ｗを形成している。

このスリーブ５３には、複数（４つ）の進角開口５３ａと、複数（４つ）の遅角開口５３ｂと、複数（４つ）のロック開口５３ｃとが形成されている。更に、スリーブ５３の中間部分に複数（４つ）の第１ドレン開口５３ｄが形成され、スリーブ５３の内端側には複数（４つ）の第２ドレン開口５３ｅが形成されている。

進角開口５３ａと、遅角開口５３ｂと、ロック開口５３ｃとは回転軸芯Ｘを中心とする周方向の４箇所で、回転軸芯Ｘに沿う方向に並んで配置され、これらと異なる位相で複数（４つ）の第１ドレン開口５３ｄと、複数（４つ）の第２ドレン開口５３ｅとが回転軸芯Ｘに沿う方向に並んで形成されている。

図９に示すように、スリーブ５３の外端位置に一対の係合突起５３Ｔが形成され、この係合突起５３Ｔをボルト本体４１の開口部位の係合凹部（図示せず）に係合させることでスリーブ５３をボルト本体４１に対して回転不能に保持している。

このようにボルト本体４１にスリーブ５３が回転不能に保持されることにより、図４に示すように、進角開口５３ａと、遅角開口５３ｂと、ロック開口５３ｃとが、これらに対応する進角連通孔４１ａと、遅角連通孔４１ｂと、ロック連通孔４１ｃとに連通する状態が維持される。また、第１ドレン開口５３ｄとドレン流路Ｄａとが連通してロックドレン流路となり、第２ドレン開口５３ｅとドレン孔Ｄｂとが連通して位相制御ドレン流路となる。これにより前述した進角ポートＰＡと遅角ポートＰＢとロックポートＰＬとが形成される。特に、ドレン孔Ｄｂは、吸気カムシャフト５に形成されたドレン貫通孔５ｄに連通する。

〔バルブユニット：流体供給管〕
図４、図９に示すように流体供給管５４は、内部空間４０Ｒに嵌め込まれる基端部５４Ｓおよび基端部５４Ｓより小径の管路部５４Ｔが一体形成されている。管路部５４Ｔの先端部の外周で基端部５４Ｓに近い位置に複数の第１供給口５４ａが形成され、これより外端側に複数の第２供給口５４ｂが形成されている。

複数の第１供給口５４ａは周方向で幅広で、回転軸芯Ｘに沿う方向に伸びる長孔状であり、これに対応する位置においてスプール５５に形成される４つの中間孔部５５ｃは円形状である。このような構成から管路部５４Ｔからの作動油を、中間孔部５５ｃに対して確実に作動油を供給できる。

第２供給口５４ｂは、略矩形となる形状であり、これに対応する位置においてスプール５５に形成される複数の端部孔部５５ｄは円形である。このような構成から管路部５４Ｔから端部孔部５５ｄに対して確実に作動油を供給できる。

〔バルブユニット：スプール・スプールスプリング〕
図４、図９に示すようにスプール５５は、筒状で外端側に当接面が形成されたスプール本体５５ａと、この外周に形成された４つのランド部５５ｂとを有している。スプール５５の内部には内部流路が形成され、回転軸芯Ｘに沿う方向で内端側の一対のランド部５５ｂの中間位置には内部流路に連通する複数の中間孔部５５ｃが形成され、回転軸芯Ｘに沿う方向での外端側の一対のランド部５５ｂの中間位置には内部流路に連通する端部孔部５５ｄが形成されている。

スプールスプリング５６は、圧縮コイル型であり内端側のランド部５５ｂとスリーブ５３の端部壁５３Ｗとの間に配置されている。

〔作動形態〕
この弁開閉時期制御装置Ａでは電磁ソレノイドＶａのソレノイド部５０に電力が供給されない状態では、プランジャ５１からスプール５５に押圧力が作用することはなく、図４に示すようにスプールスプリング５６の付勢力により、その外側位置のランド部５５ｂが固定リング６１に当接する位置にスプール５５の位置が維持される。

図４に示すスプール５５の位置が第１ロック領域Ｗ１の外端位置である。図３に示すように、ソレノイド部５０に供給する電力を増大することにより、第１ロック領域Ｗ１を基準にして進角領域Ｗ２と、保持領域Ｗ３と、遅角領域Ｗ４と、第２ロック領域Ｗ５とに、この順序で操作可能に構成されている。つまり、電磁ソレノイドＶａのソレノイド部５０に供給する電力の設定により５つの領域の何れか１つに操作できる。

尚、ソレノイド部５０に電力を供給しない状態では、図４に示すようにスプール５５は第１ロック領域Ｗ１の外端位置に保持される。また、ソレノイド部５０に供給する電力を最大にすることにより、図８に示すようにスプール５５は第２ロック領域Ｗ５の外端に設定される。

これらの複数の領域のうち、進角領域Ｗ２と遅角領域Ｗ４とが位相制御領域であり、第１ロック領域Ｗ１と第２ロック領域Ｗ５とがロック領域である。

また、このバルブユニットＶｂでは、スプール５５が第１ロック領域Ｗ１と、第２ロック領域Ｗ５との何れかに設定された場合には、相対回転位相が中間ロック位相Ｍに達したタイミングでロック機構Ｌのロック状態への移行が可能となる。

〔作動形態：第１ロック領域〕
スプール５５が第１ロック領域Ｗ１に設定された場合には、図４に示すように油圧ポンプＰからの作動油がスプール５５の中間孔部５５ｃと進角ポートＰＡと進角流路３３とを介して進角室Ｃａに供給される。これと同時に遅角室Ｃｂの作動油が遅角流路３４と遅角ポートＰＢと第２ドレン開口５３ｅとドレン孔Ｄｂとに流れ、外部に排出される。

この第１ロック領域Ｗ１では、ロック凹部２７の作動油がロック制御流路３５とロックポートＰＬと第１ドレン開口５３ｄとドレン流路Ｄａとに流れ外部に排出される。

つまり、この第１ロック領域Ｗ１では、ロックポートＰＬからの作動油が第１ドレン開口５３ｄを介してドレン流路Ｄａに流れる流路が、ロックドレン流路となる。また、遅角ポートＰＢからの作動油が第２ドレン開口５３ｅを介してドレン孔Ｄｂに流れる流路が位相制御ドレン流路となる。このロックドレン流路と位相制御ドレン流路とが異なることから、ロック機構Ｌのロック凹部２７から排出される作動油の流れを、遅角室Ｃｂから排出される作動油が妨げる不都合を回避し、ロック凹部２７の圧力低下を迅速に行わせロック状態への移行を容易にする。

これにより相対回転位相が進角方向Ｓａに変位すると共に、相対回転位相が中間ロック位相Ｍに達した時点で、ロック凹部２７にロック部材２５が係合してロック状態に移行する。尚、既にロック状態にある場合には相対回転位相が中間ロック位相Ｍに維持される。

〔作動形態：進角領域〕
スプール５５が進角領域Ｗ２に設定された場合には、図５に示すように第１ロック領域Ｗ１に設定された場合と同様に、油圧ポンプＰからの作動油がスプール５５の中間孔部５５ｃと進角ポートＰＡと進角流路３３とを介して進角室Ｃａに供給される。これと同時に遅角室Ｃｂの作動油が遅角流路３４と遅角ポートＰＢと第２ドレン開口５３ｅとドレン孔Ｄｂとに流れ、ドレン貫通孔５ｄから外部に排出される。

この進角領域Ｗ２では、油圧ポンプＰからの作動油がスプール５５の端部孔部５５ｄとロックポートＰＬとロック制御流路３５とを介してロック凹部２７に供給される。これによりロック部材２５をロック凹部２７から抜き出しロック機構Ｌをロック解除状態にして相対回転位相を進角方向Ｓａに変位させる。

〔作動形態：保持領域〕
スプール５５が保持領域Ｗ３に設定された場合には、図６に示すように進角ポートＰＡと遅角ポートＰＢとがスプール５５のランド部５５ｂで閉じられ、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに作動油が供給されない状態となる。また、この保持領域Ｗ３では、油圧ポンプＰからの作動油がスプール５５の端部孔部５５ｄとロックポートＰＬとロック制御流路３５とを介してロック凹部２７に供給され、ロック部材２５をロック凹部２７から抜き出してロック解除状態が維持される。

従って、この保持領域Ｗ３では、相対回転位相の変位が行われず、相対回転位相が保持される。

〔作動形態：遅角領域〕
スプール５５が遅角領域Ｗ４に設定された場合には、図７に示すように油圧ポンプＰからの作動油がスプール５５の中間孔部５５ｃと遅角ポートＰＢと遅角流路３４とを介して遅角室Ｃｂに供給される。これと同時に進角室Ｃａの作動油が進角流路３３と進角ポートＰＡと第１ドレン開口５３ｄとドレン流路Ｄａとに流れ、外部に排出される。

この遅角領域Ｗ４では、油圧ポンプＰからの作動油がスプール５５の端部孔部５５ｄとロックポートＰＬとロック制御流路３５とを介してロック凹部２７に供給され、ロック部材２５をロック凹部２７から抜き出してロック機構Ｌをロック解除状態にして相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させる。

〔作動形態：第２ロック領域〕
スプール５５が第２ロック領域Ｗ５に設定された場合には、図８に示すように、油圧ポンプＰからの作動油がスプール５５の中間孔部５５ｃと遅角ポートＰＢと遅角流路３４とを介して遅角室Ｃｂに供給される。これと同時に進角室Ｃａの作動油が進角流路３３と進角ポートＰＡと第１ドレン開口５３ｄとドレン流路Ｄａとに流れ外部に排出される。

この第２ロック領域Ｗ５では、ロック凹部２７の作動油がロック制御流路３５とロックポートＰＬとからスリーブ５３の内部空間に流れ、スプール５５の外端（図８で左側の端部）から固定リング６１の内周を通過する形態で外部に排出される。

つまり、この第２ロック領域Ｗ５では、ロックポートＰＬからの作動油がスリーブ５３の内部空間に流れ、スプール５５の外端に流れる流路がロックドレン流路となる。また、進角ポートＰＡからの作動油が第１ドレン開口５３ｄを介してドレン流路Ｄａに流れる流路が位相制御ドレン流路となる。このロックドレン流路と位相制御ドレン流路とが異なることから、ロック機構Ｌのロック凹部２７から排出される作動油の流れを、進角室Ｃａから排出される作動油が妨げる不都合を回避し、の圧力低下を迅速に行わせロック状態への移行を容易にする。

これにより相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位すると共に、相対回転位相が中間ロック位相Ｍに達した時点で、ロック凹部２７にロック部材２５が係合してロック状態に移行する。尚、既にロック状態にある場合には相対回転位相が中間ロック位相Ｍに維持される。

〔進角ポートと遅角ポートとの構造〕
前述したようにスプール５５を第１ロック領域Ｗ１と第２ロック領域Ｗ５との何れに設定した場合でも、相対回転位相が変位することで中間ロック位相Ｍに達した時点でロック機構Ｌがロック状態に達する。

この弁開閉時期制御装置Ａでは、スプール５５が第１ロック領域Ｗ１と第２ロック領域Ｗ５との何れに操作された場合でも、相対回転位相の変位速度の増大を抑制する流量制限部として、進角ポートＰＡを構成する進角開口５３ａと、遅角ポートＰＢを構成する遅角開口５３ｂとの開口内周に矩形となる突起体６５を形成している。

図９、図１０に示すように、突起体６５は、進角開口５３ａと遅角開口５３ｂとにおいて、スプール５５の作動方向（回転軸芯Ｘに沿う方向）での開口縁の１／２の位置を基準に所定幅で開口縁から突出する形状で一対形成されている。

尚、この突起体６５は、進角ポートＰＡとしてボルト本体４１に形成された進角連通孔４１ａの内面、あるいは、遅角ポートＰＢとしてボルト本体４１に形成された遅角連通孔４１ｂの内面の何れにも形成することが可能である。

このような構成から、例えば、スプール５５を進角領域Ｗ２から第１ロック領域Ｗ１に作動させた場合には、進角ポートＰＡの流路断面積の拡大を抑制して、進角ポートＰＡから進角室Ｃａに流れる作動油の流量の増大を抑制するだけでなく、突起体６５により圧損を発生させ、作動油の流れを乱すことから進角室Ｃａに供給される作動油の流量を減少させることも可能となる。

これと同様に、例えば、スプール５５を遅角領域Ｗ４から第２ロック領域Ｗ５に作動させた場合には、遅角ポートＰＢの流路断面積の拡大を抑制して、遅角ポートＰＢから遅角室Ｃｂに流れる作動油の流量の増大を抑制するだけでなく、突起体６５により圧損を発生させ、作動油の流れを乱すことから遅角室Ｃｂに供給される作動油の流量を減少させることも可能となる。

その結果、スプール５５を第１ロック領域Ｗ１と第２ロック領域Ｗ５との何れに設定した場合には、相対回転位相の変位速度を低減させるだけでなく、ロック凹部２７から作動油を排出させる時間を充分に確保し、相対回転位相が中間ロック位相Ｍに達したタイミングでロック凹部２７にロック部材２５を係合させロック状態への移行を確実に行わせるのである。

〔実施形態の作用効果〕
このように進角ポートＰＡと遅角ポートＰＢとの各々に突起体６５を形成する単純な構成を採用するだけで、単一のスプール５５を用いるものでありながら、スプール５５を第１ロック領域Ｗ１と、第２ロック領域Ｗ５との何れに設定した場合でも、相対回転位相の変化速度の増大を抑制することにより、相対回転位相が中間ロック位相Ｍに達したタイミングでロック機構Ｌを確実にロック状態に移行させることが可能となる。

また、スプール５５を第１ロック領域Ｗ１と第２ロック領域Ｗ５との何れの位相に設定した場合でも、ロックポートＰＬからの作動油をロックドレン流路から排出し、進角ポートＰＡまたは遅角ポートＰＢから排出される作動をロックドレン流路とは異なる流路である位相制御ドレン流路から排出するため、ロックドレン流路から排出される作動油を妨げられずに排出し、ロック凹部２７の圧力を確実に低下させロック機構Ｌのロック状態への移行を迅速に短時間で行える。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。

（ａ）図１１において（ａ）の欄に示すように、流量制限部として形成される突起体６５は矩形に限るものはなく、円弧状の突出部分を有するものや、先鋭となる歯形状であっても良い。これらの突起体６５は、スリーブ５３に形成するものを想定しているが、進角ポートＰＡの進角連通孔４１ａの内周面、あるいは、遅角ポートＰＢの遅角連通孔４１ｂの内周面の何れか若しくは両方に形成しても良い。

（ｂ）図１１において（ｂ）の欄に示すように、流量制限部として形成される突起体６５は単一であっても良く、円弧状の突出部分を有するものや、先鋭となる歯形状であっても良い。これらの突起体６５は、スリーブ５３に形成するものを想定しているが、進角ポートＰＡの進角連通孔４１ａの内周面、あるいは、遅角ポートＰＢの遅角連通孔４１ｂの内周面の何れか若しくは両方に形成しても良い。

（ｃ）図１１において（ｃ）の欄に示すように、流量制限部として形成されるブリッジ体６６を、進角開口５３ａと遅角開口５３ｂとの何れかにおいて、対向する面同士を結ぶように形成する。更に、ブリッジ体６６は、一定幅のものに限らず、（ｃ）の欄に示すように中央部分の狭幅となるものであっても良い。このブリッジ体６６は、スリーブ５３に形成するものを想定しているが、進角ポートＰＡの進角連通孔４１ａの内周面、あるいは、遅角ポートＰＢの遅角連通孔４１ｂの内周面の何れか若しくは両方に形成しても良い。

本発明は、流体圧により駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を制御し、ロック機構により相対回転位相を所定の位相に保持する弁開閉時期制御装置に利用することができる。

１ クランクシャフト
５ 吸気カムシャフト
２０ 外部ローラ（駆動側回転体）
２５ ロック部材
２７ ロック凹部
３０ 内部ロータ（従動側回転体）
４０ 連結ボルト
５３ スリーブ
５５ スプール
６５ 突起体（流量制限部）
６６ ブリッジ体（流量制限部）
Ｃａ 進角室
Ｃｂ 遅角室
Ｅ エンジン（内燃機関）
Ｍ 中間ロック位相
ＰＡ 進角ポート
ＰＢ 遅角ポート
ＰＬ ロックポート
Ｖａ 電磁ソレノイド
Ｖｂ バルブユニット
Ｗ１ 第１ロック領域
Ｗ５ 第２ロック領域
Ｘ 回転軸芯

Claims (5)

1. 内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、
   前記駆動側回転体の回転軸芯と同軸芯に配置され弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
   前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間に形成される進角室および遅角室と、
   前記駆動側回転体および前記従動側回転体の一方に形成されたロック凹部に係合可能なロック部材を前記駆動側回転体および前記従動側回転体の他方に備えることにより前記駆動側回転体および前記従動側回転体の相対回転位相の中間となる中間位相でロック状態に移行可能なロック機構と、
   前記回転軸芯と同軸芯に配置され前記従動側回転体を前記カムシャフトに連結し、前記回転軸芯と同軸芯で形成された内部空間が形成された連結ボルトと、
   前記進角室、前記遅角室、前記ロック凹部に対する流体の給排を制御するバルブユニットとを備え、
   前記バルブユニットは、前記連結ボルトの前記内部空間の内周に密接するスリーブと、このスリーブの内部において前記回転軸芯に沿って作動自在なスプールと、このスプールの位置を設定する電磁ソレノイドとを有すると共に、前記進角室に連通する進角ポートと、前記遅角室に連通する遅角ポートと、前記ロック凹部に連通するロックポートとが前記連結ボルトと前記スリーブとに亘る貫通孔として形成され、
   前記スプールの作動領域が、前記ロックポートに流体を供給する状態で前記進角ポートまたは前記遅角ポートに流体を供給する位相制御領域と、この位相制御領域に隣接する位置において前記ロックポートから流体を排出する状態で前記進角ポートまたは前記遅角ポートに流体を供給するロック領域とを備えており、
   前記スプールが前記ロック領域に設定された場合に、前記進角ポートと前記遅角ポートは、前記進角ポートと前記遅角ポートのうち流体が供給されるポートでの流体の流れを制限する流量制限部を備えている弁開閉時期制御装置。
2. 前記流量制限部が、前記進角ポートと前記遅角ポートの少なくとも一方の内面に形成された突起体で構成されている請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
3. 前記流量制限部が、前記進角ポートと前記遅角ポートの少なくとも一方の内面において対向する面同士を結ぶブリッジ体で構成されている請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
4. 前記ロックポートから流体を排出するロックドレン流路と、前記進角ポートおよび前記遅角ポートの何れかから流体を排出する位相制御ドレン流路とが異なる請求項１〜３のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
5. 前記スプールの作動領域の両端部で、前記位相制御領域を挟み込む位置に前記ロック領域が配置されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。

Images