JP2007138725A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転数が上昇すると、逆止弁の開弁状態を維持し、逆止弁の摩耗および異音を低減するバルブタイミング調整装置を提供する。
【解決手段】逆止弁９０の弁部材９３はベーンロータ２１の径方向へ往復移動し、進角通路８３と進角通路８７との間を開閉する。そのため、ベーンロータ２１の回転速度が上昇し、弁部材９３に加わる遠心力が弾性部材９５の押し付け力よりも大きくなると、逆止弁９０は常に進角通路８３と進角通路８７との間を開放する。その結果、カムシャフト２０に加わる吸気弁の駆動反力により作動油に油圧脈動が発生する場合でも、油圧の変化にともなう逆止弁９０の弁部材９３の移動は低減される。したがって、弁部材９３とホルダ９４との衝突による弁部材９３およびホルダ９４の摩耗ならびに異音を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの吸気弁または排気弁の開閉タイミング（以下、開閉タイミングを「バルブタイミング」という。）を変更するバルブタイミング調整装置に関する。

従来、エンジンのクランクシャフトの駆動力を受けるハウジングと、ハウジング内に収容され、カムシャフトにクランクシャフトの駆動力を伝達するベーンロータとを備えるバルブタイミング調整装置が知られている。このバルブタイミング調整装置では、遅角室および進角室の作動流体圧力によりハウジングに対し遅角側または進角側へベーンロータを相対回転駆動することにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相、つまりバルブタイミングを調整している（例えば、特許文献１参照）。

バルブタイミング調整装置では、吸気弁または排気弁を開閉駆動するとき、吸気弁または排気弁からカムシャフトが受けるトルク変動がベーンロータに伝わり、ハウジングに対しベーンロータが遅角側または進角側へトルク変動を受ける。ベーンロータが遅角側にトルク変動を受けると、進角室の作動流体は進角室から流出する力を受け、ベーンロータが進角側にトルク変動を受けると、遅角室の作動流体は遅角室から流出する力を受ける。すると、例えば流体供給源から供給される作動流体の圧力が低いときに、進角室に作動流体を供給し、クランクシャフトに対してカムシャフトの位相を遅角側から進角側の目標位置に変更する場合、ベーンロータがトルク変動により遅角側へ押し戻される。その結果、カムシャフトの位相が目標の位相に達するまでの応答時間が長くなる。

そこで、特許文献１に開示されているように、作動流体を遅角室および進角室に供給する供給通路に逆止弁を設け、ベーンロータがトルク変動を受けたとき、遅角室または進角室からの作動流体の流出を防止することが考えられる。これにより、位相制御中にベーンロータがハウジングに対し目標位相と反対側へ戻ることを防止し、位相制御の応答性を高めることが知られている。
通常、内燃機関においてオイルポンプはクランクシャフトによって回転駆動されている。そのため、クランクシャフトの回転速度が低いときはオイルポンプの吐出圧力は低く、クランクシャフトの回転速度が高いときはオイルポンプの吐出圧力は高くなっている。バルブタイミング調整装置は、このオイルポンプを流体供給源としている。したがって、カムシャフトの回転速度が低いときは作動流体圧が低いので、逆止弁による位相制御の応答性の向上が極めて有効である。しかし、カムシャフトの回転速度が高いときは作動流体圧が十分に高いので逆止弁の必要性は低くなる。

特開２００３−１０６１１５号公報

ところで、従動軸で吸気弁または排気弁を駆動する場合、従動軸には吸気弁または排気弁の駆動反力によるトルク変動が加わる。そのため、ハウジングとベーンロータとの間に形成される遅角室または進角室では、駆動軸のトルク変動にあわせて作動流体の圧力が変動する、いわゆる圧力脈動が生じる。その結果、遅角通路または進角通路に逆止弁を設ける場合、逆止弁の弁部材は作動流体の圧力脈動によって振動する。これにより、逆止弁の弁部材および弁部材の移動を案内する弁穴部の摩耗を招いたり、異音の発生を招くおそれがある。特に、従動軸の回転速度が上昇すると圧力脈動の周波数は上昇し、逆止弁の振動回数は増大し、逆止弁の弁部材および弁部材の移動を案内する弁穴部の摩耗や異音の発生は更に悪化するおそれがある。従動軸の回転速度が高い時は逆止弁は必要性がなくなるので、開放されたままの状態を維持して振動しない事が望ましい。

そこで、本発明の目的は、回転速度が上昇すると、逆止弁の開弁状態を維持し、逆止弁の摩耗および異音を低減するバルブタイミング調整装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、逆止弁の弁部材はベーンロータの径方向へ往復移動する。弁部材は、ベーンロータの回転によって発生する遠心力によって、ベーンロータの径方向外側へ移動する。シート部は、ベーンロータの径方向において弁穴部の内側の端部に設けられている。そのため、遠心力によって弁部材がベーンロータの径方向外側へ移動すると、弁部材はシート部から離座し、第一通路を開放する。これにより、ベーンロータの回転速度が上昇すると、逆止弁の弁部材は遠心力によって第一通路を開放した状態を維持する。その結果、第一通路を流れる作動流体に圧力脈動が生じる場合であっても、逆止弁の弁部材の振動は低減される。したがって、逆止弁および弁部材の移動を案内する弁穴部の摩耗および異音を低減することができる。

請求項２記載の発明では、逆止弁は弁部材をシート部側へ押し付ける弾性部材を有している。弾性部材は、ベーンロータの回転速度が所定値より大きくなると、弁部材の離座を維持する。そのため、逆止弁は、弾性部材の押し付け力を調整することにより、作動圧が調整される。したがって、逆止弁の離座を維持する作動流体の圧力を容易に制御することができる。

ところで、第一通路に逆止弁を設ける場合、遅角室または進角室から速やかに作動流体を排出するため、逆止弁の遅角室または進角室側から分岐する第二通路を設け、この通路に制御弁が設けられる。制御弁は、遅角室または進角室から作動流体を排出するとき、第二通路を開放し、遅角室または進角室からの作動流体の排出を促す。一方、制御弁は、遅角室または進角室に作動流体を供給するとき、第二通路を遮断し、遅角室または進角室からの作動流体の流出を防止する。このように、制御弁は、ベーンロータの進角側または遅角側への回転にともなって、第二通路を開閉する。しかしながら、制御弁を設ける場合でも、逆止弁と同様に作動流体の油圧脈動によって制御弁は振動および異音を生じるおそれがある。また、何らかの理由により制御弁の作動が制限されると、逆止弁の閉弁しているとき進角室または遅角室から作動流体が排出されず、ハウジングとベーンロータとの相対回転が阻害されるおそれがある。

請求項３記載の発明では、制御弁の弁部材はベーンロータの径方向へ往復移動する。弁部材は、ベーンロータの回転によって発生する遠心力によって、ベーンロータの径方向外側へ移動する。そのため、遠心力によって弁部材がベーンロータの径方向外側へ移動すると、弁部材は第二通路を開放する。これにより、ベーンロータの回転数が上昇すると、制御弁の弁部材は遠心力によって第二通路を開放した状態を維持する。その結果、第二通路を流れる作動流体に圧力脈動が生じる場合であっても、制御弁の弁部材の振動は低減される。したがって、制御弁の摩耗および異音を低減することができる。

また、請求項３記載の発明では、ベーンロータの回転数が上昇すると、制御弁は第二通路を開放した状態を維持する。そのため、ベーンロータが回転することにより、制御弁は第二通路を開放し、進角室または遅角室の作動流体は確実に排出される。したがって、制御弁の確実な作動を確保することができる。
請求項４記載の発明では、制御弁は弁部材を押し付ける弾性部材を有している。弾性部材は、ベーンロータの回転速度が所定値より大きくなると、弁部材の第二通路を開放する側への移動を維持する。そのため、制御弁は、弾性部材の押し付け力を調整することにより、作動圧が調整される。したがって、制御弁が第二通路を開放する側への移動を維持する作動流体の圧力を容易に制御することができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１から図６に示す。本実施形態のバルブタイミング調整装置１０は、作動流体として作動油を用いる油圧制御式であり、吸気弁のバルブタイミングを調整する。

図２に示すように、駆動側回転体であるハウジング１１は、チェーンスプロケット１２、シューハウジング１３およびフロントプレート１５を有している。シューハウジング１３は、図３に示す仕切部材としてのシュー１３１、１３２、１３３、１３４と、環状の周壁１４とを有している。チェーンスプロケット１２、シューハウジング１３およびフロントプレート１５は、ボルト１６により同軸上に固定されている。チェーンスプロケット１２は、図示しないチェーンにより図示しないエンジンの駆動軸としてのクランクシャフトと結合して駆動力が伝達され、クランクシャフトと同期して回転する。

従動軸としてのカムシャフト２０は、バルブタイミング調整装置１０を経由してクランクシャフトの駆動力が伝達される。カムシャフト２０は、図示しない吸気弁を開閉駆動する。カムシャフト２０は、チェーンスプロケット１２に対し所定の位相差をおいて回転可能にチェーンスプロケット１２に挿入されている。
従動側回転体としてのベーンロータ２１は、カムシャフト２０の回転軸方向端面と接している。カムシャフト２０およびベーンロータ２１は、ボルト２２により同軸上に固定されている。ベーンロータ２１とカムシャフト２０との回転方向の位置決めは、ベーンロータ２１およびカムシャフト２０に位置決めピン２３をはめ込むことにより行われる。カムシャフト２０、ハウジング１１およびベーンロータ２１は、図２に示す矢印Ｘ方向から見て時計方向へ回転する。以下、この回転方向をクランクシャフトに対するカムシャフト２０の進角方向とする。

図３に示すように、台形状に形成されたシュー１３１、１３２、１３３、１３４は、周壁１４から径方向内側に伸びている。シュー１３１、１３２、１３３、１３４は、周壁１４の回転方向にほぼ等間隔に配置されている。シュー１３１、１３２、１３３、１３４により回転方向に所定角度範囲で四個所に形成された間隙にはそれぞれベーンを収容する扇状の収容室１３５が四室形成されている。

ベーンロータ２１は、カムシャフト２０と軸方向端面で結合するボス部２４と、ボス部２４の外周側に回転方向へほぼ等間隔に配置されたベーン２１１、２１２、２１３、２１４とを有している。ベーンロータ２１は、ハウジング１１に対し相対回転可能にハウジング１１の内部に収容されている。ベーン２１１、２１２、２１３、２１４は、各収容室１３５の内部に回転可能に収容されている。ベーン２１１、２１２、２１３、２１４は、各収容室１３５を遅角油圧室と進角油圧室とに仕切っている。図３に示す遅角方向、進角方向を表す矢印は、ハウジング１１に対するベーンロータ２１の遅角方向および進角方向を示している。

シール部材２５は、半径方向に向き合うシュー１３１、１３２、１３３、１３４とボス部２４との間、ならびにベーン２１１、２１２、２１３、２１４と周壁１４の内周壁との間に形成されている摺動隙間に配設されている。シール部材２５は、シュー１３１、１３２、１３３、１３４の先端、およびベーン２１１、２１２、２１３、２１４の外周壁に設けた溝にはめ込まれており、例えばばねなどによりボス部２４の外周壁および周壁１４の内周壁に向けて押し付けられている。この構成により、シール部材２５は各遅角油圧室と各進角油圧室との間に作動油が漏れることを防止している。

図２に示すように、円筒状に形成されたストッパピストン３１は、ベーン２１１に回転軸方向へ摺動可能に収容されている。嵌合リング３２は、チェーンスプロケット１２に形成された凹部１７に圧入保持されている。ストッパピストン３１は、嵌合リング３２に嵌合可能である。ストッパピストン３１および嵌合リング３２の嵌合側はテーパ状に形成されている。そのため、ストッパピストン３１は、嵌合リング３２に滑らかに嵌合する。押し付け手段であるスプリング３３は、嵌合リング３２側にストッパピストン３１を押し付けている。ストッパピストン３１、嵌合リング３２およびスプリング３３は、ハウジング１１に対するベーンロータ２１の相対回転を拘束する拘束手段を構成している。

ストッパピストン３１のチェーンスプロケット１２側に形成された油圧室３４、ならびにストッパピストン３１の外周に形成された油圧室３５に供給される作動油の圧力は、嵌合リング３２からストッパピストン３１が抜け出す方向へ働く。油圧室３４は後述する進角油圧室のいずれかと連通し、油圧室３５は遅角油圧室のいずれかと連通している。ストッパピストン３１の先端部は、ハウジング１１に対し最も遅角側にベーンロータ２１が位置するとき嵌合リング３２に嵌合可能である。ストッパピストン３１が嵌合リング３２に嵌合した状態においてハウジング１１に対するベーンロータ２１の相対回転は拘束されている。

ハウジング１１に対しベーンロータ２１が最も遅角側から進角側へ回転すると、ストッパピストン３１と嵌合リング３２との回転方向の位置がずれる。そのため、ストッパピストン３１は、嵌合リング３２に嵌合不能となる。
図３に示すように、シュー１３１とベーン２１１との間に遅角油圧室４１が形成され、シュー１３２とベーン２１２との間に遅角油圧室４２が形成され、シュー１３３とベーン２１３との間に遅角油圧室４３が形成され、シュー１３４とベーン２１４との間に遅角油圧室４４が形成されている。また、シュー１３４とベーン２１１との間に進角油圧室５１が形成され、シュー１３１とベーン２１２との間に進角油圧室５２が形成され、シュー１３２とベーン２１３との間に進角油圧室５３が形成され、シュー１３３とベーン２１４との間に進角油圧室５４が形成されている。ここで、遅角油圧室４１、４２、４３、４４は特許請求の範囲の遅角室であり、進角油圧室５１、５２、５３、５４は特許請求の範囲の進角室である。

図２に示すように流体供給源としてのオイルポンプ１は、オイルタンク２から汲み上げた作動油を供給通路３に供給する。切換弁６０は、公知の電磁スプール弁であり、カムシャフト２０の軸受６よりもオイルポンプ１側において、供給通路３および排出通路４と、遅角通路７０、進角通路８０との間に設置されている。切換弁６０は、電子制御装置（ＥＣＵ）５から電磁駆動部６１に供給されるディーティ比制御された駆動電流により切換制御される。切換弁６０のスプール６２は、駆動電流のディーティ比に基づいて変位する。このスプール６２の位置により、切換弁６０は、遅角油圧室４１、４２、４３、４４および進角油圧室５１、５２、５３、５４への作動油の供給、ならびに遅角油圧室４１、４２、４３、４４および進角油圧室５１、５２、５３、５４からの作動油の排出を切り換える。切換弁６０への通電をオフした状態では、スプリング６３の押し付け力によりスプール６２は図２および図５に示す位置にある。

図２に示すように、軸受６により回転を支持されているカムシャフト２０の外周壁には、環状通路２６、２７が形成されている。遅角通路７１は切換弁６０から環状通路２６を通り、進角通路８１は切換弁６０から環状通路２７を通ってカムシャフト２０の内部およびベーンロータ２１のボス部２４の内部に形成されている。

図５および図６に示すように、遅角通路７０は、遅角油圧室４１、４２、４３、４４と接続する遅角通路７２、７３、７４、７５に分岐している。遅角通路７２、７３、７４、７５は、遅角油圧室４１、４２、４３、４４に作動油を供給するとともに、遅角油圧室４１、４２、４３、４４から流体排出側である排出通路４を経由して作動油を排出する。したがって、遅角通路７２、７３、７４、７５は、遅角供給通路と遅角排出通路とを兼ねている。

進角通路８０は、進角油圧室５１、５２、５３、５４と接続する進角通路８２、８３、８４、８５に分岐している。進角通路８２、８３、８４、８５は、進角油圧室５１、５２、５３、５４に作動油を供給するとともに、進角油圧室５１、５２、５３、５４から排出通路４を経由して作動油を排出する。したがって、進角通路８２、８３、８４、８５は、進角供給通路と進角排出通路とを兼ねている。

逆止弁９０は、進角通路８３において軸受６よりも進角油圧室５３側に設置されている。逆止弁９０は、進角通路８３と進角通路８７との間を開閉する。進角通路８３および進角通路８７は、特許請求の範囲の第一通路を構成している。逆止弁９０は、進角通路８３を経由して進角油圧室５３に接続している。すなわち、進角油圧室５３は特許請求の範囲の制御室である。逆止弁９０は、オイルポンプ１から進角通路８７および進角通路８３を通って進角油圧室５３に作動油が流入することを許容し、進角油圧室５３から進角通路８３および進角通路８７を通ってオイルポンプ１側へ作動油が逆流することを禁止する。

逆止弁９０は、図１、図２および図４に示すように弁部材９３および弁穴部としてのホルダ９４を有している。ホルダ９４は、ベーンロータ２１のベーン２１３に径方向へ形成された穴部２８に収容されている。ホルダ９４は、筒状に形成され、内周側に進角通路８３と進角通路８７とを接続する通路を形成している。ホルダ９４は、内周側に弁部材９３を移動可能に収容している。弁部材９３は、球形状に形成されている。弁部材９３は、例えばスプリングなどの弾性部材９５によってベーンロータ２１の径方向内側、すなわちボス部２４側へ押し付けられている。ホルダ９４は、ベーンロータ２１の径方向において内側の端部にシート部９６を有している。弁部材９３は、ホルダ９４のシート部９６に着座可能である。弁部材９３がシート部９６から離座、または弁部材９３がシート部９６へ着座することにより、進角通路８３と進角通路８７との間は開閉される。

弁部材９３を移動可能に収容するホルダ９４は、弁部材９３をベーンロータ２１の径方向へ移動可能に収容している。これにより、弁部材９３は、ホルダ９４の内部をベーンロータ２１の径方向へ往復移動可能である。そのため、ベーンロータ２１が回転すると、弁部材９３にはベーンロータ２１の径方向外側へ向けて遠心力が加わる。そして、弁部材９３に加わる遠心力が弾性部材９５の押し付け力よりも大きくなると、弁部材９３はベーンロータ２１の径方向外側すなわち周壁１４側へ移動する。したがって、弁部材９３は、ベーンロータ２１の回転速度が上昇すると、シート部９６から離座した状態を維持する。

逆止弁９０の進角油圧室５３側からは、図５および図６に示すように進角通路８３と進角通路８０とを接続する第二通路としての進角通路８８が分岐している。この進角通路８８には、制御弁１００が設置されている。制御弁１００は、図１から図３に示すようにベーンロータ２１の内部に往復移動可能に弁部材としてのスプール１０１を収容したスプール弁である。制御弁１００は、軸受６よりも進角油圧室５３側に設置されている。

制御弁１００には、図５および図６に示すように遅角通路７０から分岐する遅角パイロット油路１０２および進角通路８０から分岐する進角パイロット油路１０３が接続している。制御弁１００は、スプール１０１を有している。スプール１０１は、ベーンロータ２１の穴部２９に収容されている。穴部２９は、図１に示すようにベーンロータ２１のベーン２１３の内部をベーンロータ２１の径方向へ伸びて形成されている。これにより、スプール１０１は、ベーンロータ２１の内部を径方向へ往復移動可能である。

制御弁１００のスプール１０１は、遅角パイロット油路１０２および進角パイロット油路１０３を経由して供給される作動油から受ける力のバランスによって移動する。遅角パイロット油路１０２は、ベーンロータ２１の径方向においてスプール１０１の内周側に接続している。一方、進角パイロット油路１０３は、ベーンロータ２１の径方向においてスプール１０１の外周側に接続している。

遅角パイロット油路１０２から作動油が導入されると、図１（Ａ）に示すようにスプール１０１はベーンロータ２１の径方向外側すなわち周壁１４側へ移動する。そのため、進角通路８８は開放される。一方、進角パイロット油路１０３から作動油が導入されると、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）に示すようにスプール１０１はベーンロータ２１の径方向内側すなわちボス部２４側へ移動する。そのため、進角通路８８は遮断される。このように、制御弁１００は、進角油圧室５３と排出通路４とを接続する進角通路８８を開閉する。
以上の通路構成により、オイルポンプ１から遅角油圧室４１、４２、４３、４４、進角油圧室５１、５２、５３、５４、油圧室３４および油圧室３５に作動油を供給可能になるとともに、各油圧室から排出通路４へ作動油を排出可能になる。

次に、バルブタイミング調整装置１０の作動を説明する。
エンジンが停止しているとき、ストッパピストン３１は嵌合リング３２に嵌合している。エンジンを始動した直後の状態では、遅角油圧室４１、４２、４３、４４、進角油圧室５１、５２、５３、５４、油圧室３４および油圧室３５にオイルポンプ１から十分な圧力の作動油が供給されない。そのため、ストッパピストン３１は嵌合リング３２に嵌合したままであり、クランクシャフトに対しカムシャフト２０は最遅角位置に保持されている。これにより、作動油が各油圧室に供給されるまでの間、カムシャフト２０が受けるトルク変動によってハウジング１１とベーンロータ２１との相対回転振動により発生する衝突による異音の発生が防止される。

エンジンが始動され、オイルポンプ１から作動油が十分に供給されると、油圧室３４または油圧室３５に供給される作動油の油圧によってストッパピストン３１は嵌合リング３２から抜け出す。そのため、ベーンロータ２１は、ハウジング１１に対し回転可能となる。そして、遅角油圧室４１、４２、４３、４４および進角油圧室５１、５２、５３、５４に供給する作動油を制御することにより、クランクシャフトに対するカムシャフト２０の位相差が調整される。

切換弁６０への通電がオフのとき、スプール６２はスプリング６３の押し付け力によって図５に示す位置にある。この状態のとき、供給通路３から遅角通路７０に作動油が供給され、遅角通路７０から遅角油圧室４１、４２、４３、４４へ作動油が供給される。また、この状態のとき、進角油圧室５１、５２、５４の作動油は、進角通路８２、８４、８５から進角通路８０および切換弁６０を経由して排出通路４に排出される。進角油圧室５３の作動油は、進角通路８３に接続している逆止弁９０へ流入する。逆止弁９０では、進角通路８７側よりも進角油圧室５３側の進角通路８３の作動油の圧力が高くなる。そのため、逆止弁９０は、図１（Ａ）に示すように弁部材９３がシート部９６に着座し、進角油圧室５３と進角通路８７との間を遮断する。

一方、このとき、制御弁１００には、遅角通路７４に接続する遅角パイロット油路１０２から作動油が供給されている。そのため、制御弁１００は、図１（Ａ）および図５に示すように供給された作動油から受ける力によって進角通路８８を開放する。その結果、進角油圧室５３の作動油は、進角通路８３、進角通路８８、制御弁１００、進角通路８０および切換弁６０を経由して排出通路４へ排出される。このように、遅角油圧室４１、４２、４３、４４に作動油が供給され、進角油圧室５１、５２、５３、５４から作動油が排出されることにより、ベーンロータ２１は四室ある遅角油圧室４１、４２、４３、４４の作動油から力を受ける。その結果、ベーンロータ２１はハウジング１１に対し遅角側へ回転する。

切換弁６０への通電をオンすると、スプール６２はスプリング６３の押し付け力に抗して加わる電磁駆動部６１の駆動力によって図６に示す位置へ移動する。この状態において、供給通路３から進角通路８０に作動油が供給され、進角通路８０を経由して進角油圧室５１、５２、５３、５４へ作動油が供給される。進角油圧室５３の場合、進角通路８７から逆止弁９０を経由して作動油が供給される。一方、遅角油圧室４１、４２、４３、４４の作動油は、遅角通路７２、７３、７４、７５から遅角通路７０、切換弁６０、排出通路４を経由して排出通路４に排出される。このように、進角油圧室５１、５２、５３、５４に作動油が供給され、遅角油圧室４１、４２、４３、４４から作動油が排出されることにより、ベーンロータ２１は四室ある進角油圧室５１、５２、５３、５４の作動油から力を受ける。その結果、ベーンロータ２１はハウジング１１に対し進角側へ回転する。このとき、制御弁１００には、進角通路８０に接続する進角パイロット油路１０３から作動油が供給されている。そのため、制御弁１００は、図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示すように供給された作動油から受ける力によって進角通路８８を遮断している。

進角油圧室５１、５２、５３、５４に作動油を供給し、遅角油圧室４１、４２、４３、４４から作動油を排出することによりベーンロータ２１を進角側の目標位相に位相制御するとき、ベーンロータ２１はハウジング１１に対し遅角側および進角側にトルク変動を受ける。このとき、ベーンロータ２１が受けるトルク変動は、平均すると遅角側に大きく働く。ベーンロータ２１が進角側にトルク変動を受けるとき、ベーンロータ２１の回転によって進角油圧室５３における作動油の圧力は低下する。その結果、進角油圧室５３に接続する進角通路８３における作動油の圧力は低下し、進角通路８７における作動油の圧力は進角通路８３における作動油の圧力よりも高くなる。したがって、図１（Ｂ）に示すように逆止弁９０は開弁し、作動油は進角油圧室５３へ速やかに供給される。

一方、ベーンロータ２１が遅角側にトルク変動を受けると、進角油圧室５１、５２、５３、５４の作動油は進角通路８２、８３、８４、８５に流出する力を受ける。そのため、進角油圧室５３における作動油の圧力は上昇する。その結果、進角油圧室５３に接続する進角通路８３における作動油の圧力は上昇し、進角通路８７における作動油の圧力は進角通路８３における作動油の圧力よりも低くなる。したがって、図１に示すように逆止弁９０は進角通路８３と進角通路８７との間を遮断する。

上述のように、ベーンロータ２１が進角側へ移行するとき、制御弁１００は進角通路８８を遮断している。これにより、ベーンロータ２１が遅角側へトルク変動を受けると、逆止弁９０は進角通路８３を遮断し、制御弁１００は進角通路８８を遮断する。そのため、進角油圧室５３の作動油は進角通路８３側へ排出されない。したがって、オイルポンプ１から供給される作動油の油圧が低いときに、ベーンロータ２１が遅角側にトルク変動を受けても、ベーンロータ２１はハウジング１１に対して遅角側へ戻されない。その結果、進角油圧室５１、５２、５４からも作動油は排出されない。これにより、ベーンロータ２１がカムシャフト２０から遅角側へトルク変動を受けても、ベーンロータ２１がハウジング１１に対し目標位相と反対の遅角側へ戻ることが防止できる。その結果、ベーンロータ２１は、進角側の目標位相へ速やかに到達する。

ベーンロータ２１が目標位相に到達すると、ＥＣＵ５は切換弁６０に供給する駆動電流のデューティ比を制御し、スプール６２を図５と図６との中間位置に保持する。その結果、切換弁６０は、遅角通路７０および進角通路８０と、オイルポンプ１および排出通路４との接続を遮断し、遅角油圧室４１、４２、４３、４４および進角油圧室５１、５２、５３、５４から排出通路４へ作動油が排出されることを防止する。したがって、ベーンロータ２１は、目標位相に保持される。

第１実施形態では、逆止弁９０の弁部材９３はベーンロータ２１の径方向へ往復移動し、進角通路８３と進角通路８７との間を開閉する。そのため、ベーンロータ２１の回転速度の上昇によって、弁部材９３に加わる遠心力が弾性部材９５の押し付け力よりも大きくなると、逆止弁９０は常に進角通路８３と進角通路８７との間を開放した状態を維持する。その結果、カムシャフト２０に加わる吸気弁の駆動反力により発生するトルク変動により作動油に油圧脈動が発生する場合でも、逆止弁９０の弁部材９３の移動は低減される。したがって、弁部材９３とホルダ９４との衝突による弁部材９３およびホルダ９４の摩耗ならびに異音を低減することができる。また、第１実施形態では、弾性部材９５の押し付け力を調整することにより、ベーンロータ２１の回転速度の上昇による逆止弁９０の開弁時期を容易に設定することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整装置を図７、図８および図９に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第２実施形態では、制御弁１１０の構成が第１実施形態と異なっている。制御弁１１０は、ベーンロータ２１の内部に往復移動可能にスプール１１１を収容している。制御弁１１０には、図７および図８に示すように遅角通路７０から分岐する遅角パイロット油路１０２が接続している。一方、制御弁１１０には、進角通路８０からは油路が接続していない。スプール１１１は、ベーンロータ２１の穴部２９に収容されている。穴部２９は、ベーンロータ２１のベーン２１３の内部をベーンロータ２１の径方向へ伸びて形成されている。これにより、スプール１１１は、ベーンロータ２１の内部を径方向へ往復移動可能である。

制御弁１１０は、弾性部材１１２を有している。弾性部材１１２は、スプール１１１をベーンロータ２１の径方向内側へ押し付ける。遅角パイロット油路１０２は、ベーンロータ２１の径方向においてスプール１０１の内周側に接続している。これにより、スプール１１１は、遅角パイロット油路１０２を経由して導入される作動油からベーンロータ２１の径方向外側すなわち周壁１４側へ力を受ける。すなわち、スプール１１１は、弾性部材１１２によって遅角パイロット油路１０２を経由して導入される作動油から受ける力と反対側へ力を受ける。これらにより、スプール１１１は、遅角パイロット油路１０２を経由して供給される作動油から受ける力と、弾性部材１１２の押し付け力とのバランスによって穴部２９の内部を移動する。

遅角パイロット油路１０２から作動油が導入されると、スプール１１１はベーンロータ２１の径方向外側すなわち周壁１４側へ移動する。そのため、進角通路８８は開放される。一方、遅角パイロット油路１０２からの作動油の導入が停止されると、スプール１１１は弾性部材１１２の押し付け力によりベーンロータ２１の径方向内側すなわちボス部２４側へ移動する。そのため、進角通路８８は遮断される。このように、制御弁１１０は、進角油圧室５３と排出通路４とを接続する進角通路８８を開閉する。

ベーンロータ２１が遅角側へ移行するとき、逆止弁９０は弁部材９３がシート部９６に着座し、進角油圧室５３と進角通路８７との間を遮断する。このとき、制御弁１１０には、遅角パイロット油路１０２を経由してスプール１１１のボス部２４側に作動油が導入される。これにより、スプール１１１は周壁１４側へ移動し、制御弁１１０は進角通路８８を開放する。

ベーンロータ２１が進角側へ移行するとき、遅角パイロット油路１０２から制御弁１１０には作動油が供給されない。そのため、スプール１１１は弾性部材１１２の押し付け力によりボス部２４側へ移動し、制御弁１１０は進角通路８８を遮断する。このとき、ベーンロータ２１が進角側へトルク変動を受けると、逆止弁９０は開弁し、作動油は進角油圧室５３へ供給される。一方、ベーンロータ２１が遅角側へトルク変動を受けると、逆止弁９０は閉弁する。また、制御弁１１０は進角通路８８を遮断している。したがって、進角油圧室５３の作動油は排出されず、トルク変動によってベーンロータ２１がハウジング１１に対し遅角側へ押し戻されることはない。

ところで、ベーンロータ２１が遅角側へ移行するとき、遅角パイロット油路１０２から供給される作動油の油圧が低下すると、制御弁１１０のスプール１１１は弾性部材１１２の押し付け力によりボス部２４側へ移動し、進角通路８８が遮断されて進角油圧室５３から作動油が排出されず、遅角側へ移行できなくなるおそれがある。

第２実施形態では、制御弁１１０のスプール１１１は、ベーンロータ２１の径方向へ往復移動する。そのため、ベーンロータ２１の回転によってスプール１１１に遠心力が加わると、スプール１１１はベーンロータ２１の径方向外側すなわち周壁１４側へ移動する。このとき、弾性部材１１２の押し付け力を設定することにより、ベーンロータ２１の回転数が所定値まで上昇すると、スプール１１１は遠心力によって周壁１４側へ移動する。その結果、ベーンロータ２１が回転しているとき、すなわちカムシャフト２０が回転しているとき、スプール１１１は遠心力によって移動し、制御弁１１０は進角通路８８を開放する。これにより、遅角パイロット油路１０２から供給される作動油の油圧が低下しても、確実に進角油圧室５３から作動油が排出されて遅角させることができる。また、第２実施形態では、弾性部材１１２の押し付け力を調整することにより、ベーンロータ２１の回転速度の上昇による制御弁１１０の開弁時期を容易に設定することができる。

第２実施形態では、制御弁１１０のスプール１１１はベーンロータ２１の径方向へ往復移動し、進角通路８８を開閉する。そのため、ベーンロータ２１の回転速度の上昇によって、スプール１１１に加わる遠心力が弾性部材１１２の押し付け力よりも大きくなると、制御弁１１０は常に進角通路８８を開放した状態を維持する。したがって、カムシャフト２０に加わる吸気弁の駆動反力により作動油に油圧脈動が発生する場合でも、制御弁１１０のスプール１１１の移動は低減される。したがって、スプール１１１とベーンロータ２１との衝突によるスプール１１１およびベーンロータ２１の摩耗ならびに異音を低減することができる。

（その他の実施形態）
上述の複数の実施形態では、バルブタイミング調整装置１０を吸気バルブの駆動に適用する例について説明した。しかし、各実施形態によるバルブタイミング調整装置１０は、排気バルブのバルブタイミングの調整にも適用することができる。さらに、バルブタイミング調整装置１０は、例えばスプリングなどによりベーンロータを進角側へあらかじめ押し付ける構成としてもよく、遅角油圧室を制御室とし、そこに接続する遅角通路を第一通路および第二通路としてもよい。
以上のように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置の逆止弁および制御弁の近傍を拡大した図。 本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置の概略を示す断面図。 図２のIII−III線で切断した断面図であって、ベーンロータの位相が遅角側にある状態を示す図。 図２のＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図であって、ベーンロータの位相が遅角側にある状態を示し、逆止弁の近傍を示す図。 本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置およびその油圧回路の構成を示す概略図であって、ベーンロータの位相が遅角側にある状態を示す図。 本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置およびその油圧回路の構成を示す概略図であって、ベーンロータの位相が進角側にある状態を示す図。 本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整装置の概略を示す断面図。 図７のVIII−VIII線で切断した断面図であって、ベーンロータの位相が遅角側にある状態を示す図。 図７のＩＸ−ＩＸ線で切断した断面図であって、ベーンロータの位相が遅角側にある状態を示し、逆止弁の近傍を示す図。

符号の説明

１ オイルポンプ（流体供給源）、１０ バルブタイミング調整装置、１１ ハウジング、２０ カムシャフト（従動軸）、２１ ベーンロータ、４１、４２、４３、４４ 遅角油圧室（遅角室）、５１、５２、５４ 進角油圧室、５３ 進角油圧室（進角室、制御室）、７０、７１、７２、７３、７４、７５ 遅角通路、８０、８１、８２、８４ 進角通路、８３、８７ 進角通路（第一通路）、８８ 進角通路（第二通路）、９０ 逆止弁、９３ 弁部材、９４ ホルダ（弁穴部）、９５ 弾性部材、９６ シート部、１００、１１０ 制御弁、１０１、１１１ スプール（弁部材）、１１２ 弾性部材、１３５ 収容室、２１１、２１２、２１３、２１４ ベーン

Claims (4)

1. 内燃機関の駆動軸から吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置において、
   前記駆動軸または前記従動軸の一方とともに回転し、所定角度範囲で回転方向に形成された収容室を回転方向に複数有するハウジングと、
   前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転し、前記収容室に収容されるベーンを有し、前記ベーンにより各収容室を仕切って形成された複数の遅角室および進角室の作動流体圧力により前記ハウジングに対し遅角側または進角側に相対回転駆動されるベーンロータと、
   前記ベーンロータに設けられ、前記遅角室または前記進角室のうちの少なくともいずれか一つを制御室とし、前記遅角室または前記進角室と作動流体を供給する流体供給源とを接続する遅角通路または進角通路のうち前記制御室に接続する通路を第一通路とするとき、前記第一通路に設けられ前記流体供給源から前記制御室への作動流体の流れを許容し、前記制御室から前記流体供給源側への作動流体の流れを規制する逆止弁とを備え、
   前記逆止弁は、前記ベーンロータの径方向において内側の端部にシート部を形成する弁穴部と、前記弁穴部に案内され前記弁穴部の内部を前記ベーンロータの径方向へ往復移動可能であって前記ベーンロータの回転による遠心力によって前記ベーンロータの径方向において外側へ移動し前記シート部から離座する弁部材とを有するバルブタイミング調整装置。
2. 前記逆止弁は、前記弁部材を前記シート部側へ押し付け、前記ベーンロータの回転速度が所定値より大きくなると、前記弁部材の離座を維持する弾性部材を有する請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
3. 内燃機関の駆動軸から吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置において、
   前記駆動軸または前記従動軸の一方とともに回転し、所定角度範囲で回転方向に形成された収容室を回転方向に複数有するハウジングと、
   前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転し、前記収容室に収容されるベーンを有し、前記ベーンにより各収容室を仕切って形成された複数の遅角室および進角室の作動流体圧力により前記ハウジングに対し遅角側または進角側に相対回転駆動されるベーンロータと、
   前記ベーンロータに設けられ、前記遅角室または前記進角室のうちの少なくともいずれか一つを制御室とし、前記遅角室または前記進角室と作動流体を供給する流体供給源とを接続する遅角通路または進角通路のうち前記制御室に接続する通路を第一通路とするとき、前記第一通路に設置され前記流体供給源から前記制御室への作動流体の流れを許容し、前記制御室から前記流体供給源側への作動流体の流れを規制する逆止弁と、
   前記制御室と前記逆止弁との間から分岐して前記逆止弁よりも前記流体供給源側の前記進角通路または前記遅角通路に接続する第二通路に設置され、前記第二通路を開閉する制御弁とを備え、
   前記制御弁は、前記ベーンロータの内部を前記ベーンロータの径方向へ往復移動可能であって前記ベーンロータの回転による遠心力によって前記ベーンロータの径方向において外側へ移動し前記第二通路を開放する弁部材を有するバルブタイミング調整装置。
4. 前記制御弁は、前記第二通路を遮断する側へ前記弁部材を押し付け、前記ベーンロータの回転速度が所定値より大きくなると、前記弁部材の前記第二通路を開放する側への移動を維持する弾性部材を有する請求項３記載のバルブタイミング調整装置。

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