JP2009103107A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関に適したバルブタイミングを実現するバルブタイミング調整装置の提供。
【解決手段】 制御弁１００は、スプール１２０と、ポンプ４から作動油供給される供給ポート１１６を有し、供給ポート１１６に対する進角室及び遅角室の接続状態をスプール１２０の移動位置により制御する。スプール１２０は、供給ポート１１６に対して進角室が接続されるとき進角室から供給ポート１１６への作動油流れを規制し且つ供給ポート１１６から進角室への作動油流れを許容する進角逆止弁１５０と、供給ポート１１６に対して遅角室が接続されるとき遅角室から供給ポート１１６への作動油流れを規制し且つ供給ポート１１６から遅角室への作動油流れを許容する遅角逆止弁１６０を内蔵し、クランク軸に対するカム軸の位相を目標位相領域に保持する場合、供給ポート１１６に対して進角室及び遅角室を接続する位置に移動する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動弁のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置に関する。

従来、クランク軸と連動して回転する第一回転体としてのハウジング並びにカム軸と連動して回転する第二回転体としてのベーンロータを備えた流体駆動式のバルブタイミング調整装置が、広く用いられている。この種のバルブタイミング調整装置では、ハウジングのシューとベーンロータのベーンとの間において回転方向に形成した進角室又は遅角室に作動流体を供給することにより、カム軸をクランク軸に対する進角側又は遅角側に駆動してバルブタイミングを調整するようにしている。

さて、一般にバルブタイミング調整装置では、特許文献１に開示されるように、クランク軸に対してカム軸を進角させる側と遅角させる側とに変動する変動トルクが、作用することになる。ここで変動トルクは、例えばカム軸によって開閉駆動される動弁からのスプリング反力等によって、内燃機関の運転中に常に発生するものである。したがって、流体駆動式のバルブタイミング調整装置では、そのような変動トルクや、進角室及び遅角室への作動流体供給により発生する駆動トルク等、カム軸に作用するトルクがバランスすることによって、クランク軸に対するカム軸の位相（以下、「機関位相」という）が決まることになる。
特開２００６−６３８３５号公報

上述した流体駆動式のバルブタイミング調整装置において、特許文献１のように流体供給源から進角室及び遅角室への作動流体供給を電磁スプール弁で制御することによれば、それら各室への作動流体供給を停止して機関位相を目標位相領域に保持することで、バルブタイミングを実質的に保持可能となる。しかし、その場合には、ピークトルクに達する等して比較的大きくなった変動トルクの伝達により、進角室及び遅角室の一方が圧縮されて作動流体が流出すると、その他方が負圧となることで隙間から空気が吸引されて、ベーンロータがハウジングに対して大きく揺動するおそれがある。こうした大きな揺動が生じると、機関位相を目標位相領域に正確に保持して、内燃機関に適したバルブタイミングを実現することが困難になることから、改善が望まれている。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、内燃機関に適したバルブタイミングを実現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に記載の発明は、内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動弁のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置であって、クランク軸と連動して回転する第一回転体と、カム軸と連動して回転し、第一回転体との間において進角室及び遅角室を回転方向に形成し、進角室又は遅角室に作動流体が供給されることによりカム軸をクランク軸に対する進角側又は遅角側に駆動する第二回転体と、往復移動するスプール並びに流体供給源から作動流体が供給される供給ポートを有し、供給ポートに対する進角室及び遅角室の各々の接続状態をスプールの移動位置により制御する制御弁と、を備える装置において、スプールは、供給ポートに対して進角室が接続されるとき、進角室から供給ポートへの作動流体流れを規制し且つ供給ポートから進角室への作動流体流れを許容する進角逆止弁と、供給ポートに対して遅角室が接続されるとき、遅角室から供給ポートへの作動流体流れを規制し且つ供給ポートから遅角室への作動流体流れを許容する遅角逆止弁と、を内蔵し、制御弁は、機関位相を目標位相領域に保持する場合に、供給ポートに対して進角室及び遅角室の双方を接続する位置に、スプールを移動させることを特徴とする。

このように請求項１に記載の発明では、機関位相を目標位相領域に保持する場合に、流体供給源から作動流体が供給される供給ポートに対して、進角室及び遅角室の双方が接続されることになる。故に、カム軸を遅角させる側の変動トルクにより進角室が圧縮されたとしても、進角逆止弁が進角室から供給ポートへの作動流体流れを規制して進角室に作動流体を留めさせると同時に、遅角逆止弁が供給ポートから遅角室への作動流体流れを許容して遅角室を正圧に保つことができる。また一方、カム軸を進角させる側の変動トルクにより遅角室が圧縮されたとしても、遅角逆止弁が遅角室から供給ポートへの作動流体流れを規制して遅角室に作動流体を留めさせると同時に、進角逆止弁が供給ポートから進角室への作動流体流れを許容して進角室を正圧に保つことができる。

以上によれば、機関位相を目標位相領域に保持する場合には、進角室及び遅角室から作動流体が流出することと、進角室及び遅角室が負圧になることとの双方を抑制し得るので、第一回転体に対する第二回転体の揺動が小さく抑えられることになる。したがって、機関位相を目標位相領域に正確に保持して、内燃機関に適したバルブタイミングを実現することができるのである。

請求項２に記載の発明によると、制御弁は、進角室及び遅角室にそれぞれ連通する進角ポート及び遅角ポートを有し、スプールは、進角逆止弁が配設され、進角ポート及び供給ポートの間を接続することにより進角ポートから供給ポートに向かう方向が当該進角逆止弁の閉弁方向となる進角接続路と、遅角逆止弁が配設され、遅角ポート及び供給ポートの間を接続することにより遅角ポートから供給ポートに向かう方向が当該遅角逆止弁の閉弁方向となる遅角接続路と、を形成する。

このような請求項２に記載の発明では、進角室に連通する進角ポートと供給ポートとがスプールの進角接続路を通じて接続されるとき、当該進角接続路に配設の進角逆止弁は、進角ポートから供給ポートに向かう閉弁方向の作動流体流れを規制し且つ当該閉弁方向とは逆方向の作動流体流れを許容し得る。また一方、遅角室に連通する遅角ポートと供給ポートとがスプールの遅角接続路を通じて接続されるとき、当該遅角接続路に配設の遅角逆止弁は、遅角ポートから供給ポートに向かう閉弁方向の作動流体流れを規制し且つ当該閉弁方向とは逆方向の作動流体流れを許容し得る。以上、請求項２に記載の発明によれば、スプールに内蔵した進角逆止弁及び遅角逆止弁により、進角室及び遅角室から供給ポートへの作動流体流れを規制し且つ逆方向の作動流体流れを許容する構成が、確実に得られることとなる。

請求項３に記載の発明によると、制御弁は、機関位相をクランク軸に対するカム軸の進角側に変化させる場合に、供給ポートに対して進角ポートを接続する位置に、スプールを移動させ、機関位相をクランク軸に対するカム軸の遅角側に変化させる場合に、供給ポートに対して遅角ポートを接続する位置に、スプールを移動させ、機関位相を目標位相領域に保持する場合に、機関位相をクランク軸に対するカム軸の進角側に変化させる場合よりも進角ポートの開度を絞り且つ機関位相をクランク軸に対するカム軸の遅角側に変化させる場合よりも遅角ポートの開度を絞る位置に、スプールを移動させる。

このような請求項３に記載の発明では、機関位相をクランク軸に対するカム軸の進角側に変化させる場合には、進角ポートが供給ポートに対して接続されることになる。故に、進角ポートと連通する進角室への供給ポートからの作動流体流れを進角逆止弁により許容して、カム軸をクランク軸に対する進角側に駆動するための作動流体を当該進角室に確実に供給できる。またこのときには、カム軸を遅角させる側の変動トルクにより進角室が圧縮されたとしても、進角室から供給ポートへの作動流体流れを進角逆止弁により規制して、進角室からの作動流体の流出を抑制することができる。

また、上述したように請求項３に記載の発明では、機関位相をクランク軸に対するカム軸の遅角側に変化させる場合には、遅角ポートが供給ポートに対して接続されることになる。故に、遅角ポートと連通する遅角室への供給ポートからの作動流体流れを遅角逆止弁により許容して、カム軸をクランク軸に対する遅角側に駆動するための作動流体を当該遅角室に確実に供給できる。またこのときには、カム軸を進角させる側の変動トルクにより遅角室が圧縮されたとしても、遅角室から供給ポートへの作動流体流れを遅角逆止弁により規制して、遅角室からの作動流体の流出を抑制することができる。

さらに、上述したように請求項３に記載の発明では、機関位相を目標位相領域に保持する場合には、進角ポート及び遅角ポートの開度が、それぞれ機関位相をカム軸の進角側及び遅角側に変化させる場合よりも絞られる。故に、進角室及び遅角室への作動流体供給は、機関位相をカム軸の進角側及び遅角側に変化させる場合よりも制限されることになるので、作動流体圧力が突発的に増減するようなことがあっても、作動流体供給によって発生する駆動トルクの変動が抑制され得る。したがって、機関位相を目標位相領域に正確に保持することが可能となるのである。

請求項４に記載の発明によると、作動流体を排出するドレンポートを有し、供給ポート及びドレンポートに対する進角室及び遅角室の各々の接続状態をスプールの移動位置により制御する制御弁は、機関位相をクランク軸に対するカム軸の進角側に変化させる場合に、供給ポートに対して進角室を接続し且つドレンポートに対して遅角室を接続する位置に、スプールを移動させ、機関位相をクランク軸に対するカム軸の遅角側に変化させる場合に、供給ポートに対して遅角室を接続し且つドレンポートに対して進角室を接続する位置に、スプールを移動させる。

このような請求項４に記載の発明では、機関位相をクランク軸に対するカム軸の進角側に変化させる場合に、進角室は供給ポートに対して接続されるが、遅角室は作動流体を排出するドレンポートに対して接続されることになる。故に、カム軸を進角させる側の変動トルクにより遅角室が圧縮されるときには、進角逆止弁が供給ポートから進角室への作動流体流れを許容して当該進角室への作動流体供給を継続しつつ、遅角室の作動流体をドレンポートから排出することができる。また一方、カム軸を遅角させる側の変動トルクにより進角室が圧縮されるときには、進角逆止弁が進角室から供給ポートへの作動流体流れを規制することで、進角室からの作動流体の流出を抑制することができる。これらによれば、機関位相をカム軸の進角側に変化させる際の変化速度を高めて、バルブタイミングを内燃機関に適したタイミングまで速やかに進角させることが可能となる。

また、上述したように請求項４に記載の発明では、機関位相をクランク軸に対するカム軸の遅角側に変化させる場合には、遅角室が供給ポートに対して接続されるが、進角室はドレンポートに対して接続されることになる。故に、カム軸を遅角させる側の変動トルクにより進角室が圧縮されるときには、遅角逆止弁が供給ポートから遅角室への作動流体流れを許容して当該遅角室への作動流体供給を継続しつつ、進角室の作動流体をドレンポートから排出することができる。また一方、カム軸を進角させる側の変動トルクにより遅角室が圧縮されるときには、遅角逆止弁が遅角室から供給ポートへの作動流体流れを規制することで、遅角室からの作動流体の流出を抑制することができる。これらによれば、機関位相をカム軸の遅角側に変化させる際の変化速度を高めて、バルブタイミングを内燃機関に適したタイミングまで速やかに遅角させることが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置１を車両の内燃機関に適用した例を示している。バルブタイミング調整装置１は、「作動流体」として作動油を用いる流体駆動式であり、「動弁」としての吸気弁のバルブタイミングを調整する。

（基本構成）
以下、バルブタイミング調整装置１の基本部分について説明する。バルブタイミング調整装置１は、内燃機関のクランク軸（図示しない）の駆動力を内燃機関のカム軸２に伝達する駆動力伝達系に設置されて作動油により駆動される駆動部１０と、駆動部１０への作動油供給を制御する制御部３０とを備えている。

（駆動部）
駆動部１０において、「第一回転体」としてのハウジング１２は、円筒状のスプロケット部１２ａと、仕切部として複数のシュー１２ｂ，１２ｃ，１２ｄとを有している。

スプロケット部１２ａは、図示しないタイミングチェーンを介してクランク軸と連繋している。これにより内燃機関の運転中は、クランク軸からスプロケット部１２ａに駆動力が伝達されることで、ハウジング１２がクランク軸と連動して図１の時計方向に回転する。

各シュー１２ｂ〜１２ｄは、スプロケット部１２ａにおいて回転方向に略等間隔となる箇所から径方向内側に突出している。各シュー１２ｂ〜１２ｄの突出側端面は、図１の紙面垂直方向から見て円弧形の凹面状であり、ベーンロータ１４のボス部１４ａの外周壁面に摺接する。回転方向において隣り合うシュー１２ｂ〜１２ｄの間には、それぞれ収容室５０が形成される。

「第二回転体」としてのベーンロータ１４はハウジング１２内に収容されており、軸方向においてハウジング１２と摺接する。ベーンロータ１４は、円柱状のボス部１４ａと、ベーン１４ｂ，１４ｃ，１４ｄとを有している。

ボス部１４ａは、カム軸２に対して同軸上にボルト固定される。これによりベーンロータ１４は、カム軸２と連動して図１の時計方向に回転すると共に、ハウジング１２に対して相対回転可能となっている。

各ベーン１４ｂ〜１４ｄは、ボス部１４ａにおいて回転方向に略等間隔となる箇所から径方向外側に突出し、それぞれ対応する収容室５０内に収容されている。各ベーン１４ｂ〜１４ｄの突出側端面は、図１の紙面垂直方向から見て円弧形の凸面状に形成され、スプロケット部１２ａの内周壁面に摺接する。

各ベーン１４ｂ〜１４ｄは、それぞれ対応する収容室５０を回転方向に二分することによって、進角室及び遅角室をハウジング１２との間に形成している。具体的には、シュー１２ｂとベーン１４ｂの間に進角室５２、シュー１２ｃとベーン１４ｃの間に進角室５３、シュー１２ｄとベーン１４ｄの間に進角室５４がそれぞれ形成されている。また、シュー１２ｃとベーン１４ｂの間に遅角室５６、シュー１２ｄとベーン１４ｃの間に遅角室５７、シュー１２ｂとベーン１４ｄの間に遅角室５８がそれぞれ形成されている。

このような構成の駆動部１０では、各進角室５２〜５４への作動油供給によりベーンロータ１４がハウジング１２に対して進角側に相対回転することで、カム軸２がクランク軸に対して進角側に駆動されることになる。したがって、この場合には、バルブタイミングが進角するのである。また一方、駆動部１０では、各遅角室５６〜５８への作動油供給によりベーンロータ１４がハウジング１２に対して遅角側に相対回転することで、カム軸２がクランク軸に対して遅角側に駆動されることになる。したがって、この場合には、バルブタイミングが遅角するのである。

（制御部）
制御部３０において、カム軸２を貫通して設けられる進角通路７２は、カム軸２を軸受するジャーナル３を貫通して設けられる進角通路７３と連通し、当該通路７３と反対側において進角室５２〜５４と連通している。また、カム軸２を貫通して設けられる遅角通路７６は、ジャーナル３を貫通して設けられる遅角通路７７と連通し、当該通路７７と反対側において遅角室５６〜５８と連通している。

供給通路８０は、「流体供給源」であるポンプ４の吐出口と連通しており、ポンプ４によってオイルパン５から汲み上げられた作動油が吐出供給されるようになっている。ここで本実施形態のポンプ４は、クランク軸によって駆動されるメカポンプであり、故に内燃機関の運転中は、作動油が継続して供給通路８０に供給されることとなる。また、ドレン通路８２，８３は、オイルパン５に作動油を排出可能に設けられている。

制御弁１００は、スリーブ１１０内に収容された串状のスプール１２０を、ソレノイド１３０の発生する電磁駆動力を利用して往復直線駆動する、所謂電磁スプール弁である。ここでスリーブ１１０には、進角通路７３と連通する進角ポート１１２、遅角通路７７と連通する遅角ポート１１４、供給通路８０と連通してポンプ４からの作動油供給を受ける供給ポート１１６、並びに作動油排出のためにドレン通路８２，８３とそれぞれ連通するドレンポート１１８，１１９が設けられている。したがって、制御弁１００は、ソレノイド１３０への通電に応じてスプール１２０を往復移動させることで、供給ポート１１６及びドレンポート１１８，１１９に対する進角ポート１１２及び遅角ポート１１４の各々の接続状態を制御する。

制御回路２００は、例えばマイクロコンピュータ等からなり、制御弁１００のソレノイド１３０と電気的に接続されている。制御回路２００は、ソレノイド１３０への通電を制御する機能と共に、内燃機関の運転を制御する機能を備えている。

このような構成の制御部３０では、制御回路２００によって制御されたソレノイド１３０への通電に従ってスプール１２０が移動し、ポート１１６，１１８，１１９に対するポート１１２，１１４の接続状態が制御されることになる。その結果、進角ポート１１２が供給ポート１１６に対して接続されるときには、ポンプ４から供給通路８０への供給作動油を、進角通路７３，７２を順次経由して進角室５２〜５４に供給可能となる。また、遅角ポート１１４が供給ポート１１６に対して接続されるときには、ポンプ４から供給通路８０への供給作動油を、遅角通路７７，７６を順次経由して遅角室５６〜５８に供給可能となる。さらに、進角ポート１１２がドレンポート１１８に対して接続されるときには、進角室５２〜５４の作動油を、進角通路７２，７３を順次経由してドレン通路８２からオイルパン５へ排出可能となる。またさらに、遅角ポート１１４がドレンポート１１９に対して接続されるときには、遅角室５６〜５８の作動油を、遅角通路７６，７７を順次経由してドレン通路８３からオイルパン５へ排出可能となる。

以上、バルブタイミング調整装置１の基本部分について説明した。以下、バルブタイミング調整装置１の特徴部分について詳細に説明する。

（変動トルク）
本実施形態において内燃機関の運転中は、カム軸２によって開閉駆動される吸気弁からのスプリング反力等により生じる変動トルクが、カム軸２を通じて駆動部１０のベーンロータ１４に作用する。ここで、図２に例示するように変動トルクは、クランク軸に対してカム軸２を進角させる側に作用する負トルクと、クランク軸に対してカム軸２を遅角させる側に作用する正トルクとの間において、周期的に変動するものである。そして、特に本実施形態の変動トルクは、正トルクのピークトルクＴ＋が負トルクのピークトルクＴ−と実質的に等しくなる又は当該ピークトルクＴ−よりも僅かに大きくなる傾向を示しており、故に変動トルクの平均トルクは、実質的に零又は僅かに正トルク側（即ち、カム軸２の遅角側）に偏るものとなる。尚、このような変動トルクは、例えば内燃機関がローラロッカタイプの動弁系を備えるものである場合や、ベアリングの介装によりカム軸２及びジャーナル３の間のフリクションが零又は僅かに存在する場合等に、現出する。

（制御弁）
本実施形態による制御弁１００において、図３に示すようにスリーブ１１０内には、リターンスプリング１４０が収容されている。リターンスプリング１４０は金属製の圧縮コイルスプリングからなり、スリーブ１１０においてソレノイド１３０とは反対側の端部１１０ａ及びスプール１２０の間に介装されている。リターンスプリング１４０は、スプール１２０を軸方向のソレノイド１３０側に向かって付勢する復原力を、圧縮変形により発生する。また、これに対してソレノイド１３０は、スプール１２０を軸方向のリターンスプリング１４０側（端部１１０ａ側）に向かって付勢する電磁駆動力を、通電により発生する。したがって、制御弁１００においては、リターンスプリング１４０が発生する復原力と、ソレノイド１３０が発生する電磁駆動力との釣り合いに応じて、スプール１２０が駆動されることとなる。

金属製のスリーブ１１０には、ドレンポート１１８、進角ポート１１２、供給ポート１１６、遅角ポート１１４及びドレンポート１１９が、リターンスプリング１４０側からソレノイド１３０側に向かう軸方向にこの順で設けられている。また、金属製のスプール１２０には、進角支持ランド１２２、進角切換ランド１２３、進角内蔵ランド１２４、遅角内蔵ランド１２５、遅角切換ランド１２６及び遅角支持ランド１２７が、リターンスプリング１４０側からソレノイド１３０側に向かう軸方向にこの順で設けられている。

進角支持ランド１２２はドレンポート１１８の端部１１０ａ側において、また進角内蔵ランド１２４は供給ポート１１６の進角ポート１１２側において、スリーブ１１０により常時摺動支持される。進角切換ランド１２３は、進角ポート１１２を挟む供給ポート１１６側及びドレンポート１１８側のうち少なくとも一方において、スリーブ１１０により摺動支持されるようになっている。ここで、図４に示すように進角切換ランド１２３が進角ポート１１２の供給ポート１１６側のみにて支持されるときには、ドレンポート１１８に対して進角ポート１１２が進角切換ランド１２３及び進角支持ランド１２２の間隙を通じて連通し接続されることになる。また一方、図３，５に示すように進角切換ランド１２３が進角ポート１１２のドレンポート１１８側のみにて支持されるときには、進角ポート１１２が進角切換ランド１２３及び進角内蔵ランド１２４の間隙に連通することになる。

図３に示すように、遅角内蔵ランド１２５は供給ポート１１６の遅角ポート１１４側において、また遅角支持ランド１２７はドレンポート１１９のソレノイド１３０側において、スリーブ１１０により常時摺動支持される。遅角切換ランド１２６は、遅角ポート１１４を挟む供給ポート１１６側及びドレンポート１１９側のうち少なくとも一方において、スリーブ１１０により摺動支持されるようになっている。ここで、図５に示すように遅角切換ランド１２６が遅角ポート１１４の供給ポート１１６側のみにて支持されるときには、ドレンポート１１９に対して遅角ポート１１４が遅角切換ランド１２６及び遅角支持ランド１２７の間隙を通じて連通し接続されることになる。また一方、図３，４に示すように遅角切換ランド１２６が遅角ポート１１４のドレンポート１１９側のみにて支持されるときには、遅角ポート１１４が遅角切換ランド１２６及び遅角内蔵ランド１２５の間隙に連通することになる。

以上により、ソレノイド１３０への通電電流が基準値Ｉ_ｂとなるときには、図３に示すように、進角ポート１１２がランド１２３，１２４の間隙に連通すると共に、遅角ポート１１４がランド１２６，１２５の間隙に連通する。また、ソレノイド１３０への通電電流が基準値Ｉ_ｂよりも大きな値となるときには、図５に示すように、進角ポート１１２がランド１２３，１２４の間隙に連通する一方、遅角ポート１１４がドレンポート１１９に連通接続される。さらに、ソレノイド１３０への通電電流が基準値Ｉ_ｂよりも小さな値となるときには、図４に示すように、進角ポート１１２がドレンポート１１８に連通接続される一方、遅角ポート１１４がランド１２６，１２５の間隙に連通するのである。

そして、このような構成の下、本実施形態では、図３に示すように逆止弁１５０，１６０を各内蔵ランド１２４，１２５に内蔵させたところに、大きな特徴がある。

具体的に、スプール１２０において内蔵ランド１２４，１２５間を接続する接続軸部１２８には、スプール１２０の移動位置によらず常時供給ポート１１６と連通する共通接続路１７０が形成されている。

進角内蔵ランド１２４には、当該ランド１２４及び進角切換ランド１２３の間隙を共通接続路１７０に連通させるための進角接続路１５２が形成されている。これにより、図５（ａ）の如く進角ポート１１２が進角内蔵ランド１２４及び進角切換ランド１２３の間隙に連通するときには、進角接続路１５２及び共通接続路１７０によって当該ポート１１２が供給ポート１１６と接続されることになる。

進角接続路１５２には、進角ポート１１２及び供給ポート１１６間の接続時に前者１１２から後者１１６に向かう方向が閉弁方向となるように、進角逆止弁１５０が配設されている。ここで、本実施形態の進角逆止弁１５０は、弁座１５４と弁体１５６と付勢部材１５８とを組み合わせて構成されている。

弁座１５４は、進角接続路１５２の内周壁面のうち共通接続路１７０に向かうほど縮径する円錐面によって、形成されている。金属製の弁体１５６はボール状を呈しており、弁座１５４を挟んで共通接続路１７０とは反対側に配置されて、弁座１５４に対して軸方向に離着座可能となっている。付勢部材１５８は金属製の圧縮コイルスプリングからなり、進角接続路１５２において弁座１５４と軸方向に対向する内壁面１５９と、弁体１５６との間に介装されている。付勢部材１５８は、弁体１５６を弁座１５４側に向かって付勢する復原力を、圧縮変形により発生する。

こうした構成の進角逆止弁１５０は、進角ポート１１２及び供給ポート１１６間の接続時において、図３（ａ）及び図５（ｂ）の如く閉弁して前者１１２から後者１１６への作動油流れを規制する一方、図３（ｂ）及び図５（ａ）の如く開弁して後者１１６から前者１１２への作動油流れを許容することができるのである。

一方、図３に示すように遅角内蔵ランド１２５には、当該ランド１２５及び遅角切換ランド１２６の間隙を共通接続路１７０に連通させるための遅角接続路１６２が形成されている。これにより、図４（ａ）の如く遅角ポート１１４が遅角内蔵ランド１２５及び遅角切換ランド１２６の間隙に連通するときには、遅角接続路１６２が共通接続路１７０によって当該ポート１１４が供給ポート１１６と接続されることになる。

遅角接続路１６２には、遅角ポート１１４及び供給ポート１１６間の接続時に前者１１４から後者１１６に向かう方向が閉弁方向となるように、遅角逆止弁１６０が配設されている。ここで、本実施形態の遅角逆止弁１６０は、進角逆止弁１５０に準じた構成、即ち弁座１６４と弁体１６６と付勢部材１６８とを組み合わせてなる構成を有している。

但し、遅角逆止弁１６０では、弁座１６４は、遅角接続路１６２の内周壁面のうち共通接続路１７０に向かうほど縮径する円錐面によって、形成されている。また、弁体１６６は、弁座１６４を挟んで共通接続路１７０とは反対側に配置されて、弁座１６４に対して軸方向に離着座可能となっている。さらに、付勢部材１６８は、遅角接続路１６２において弁座１６４と軸方向に対向する内壁面１６９と、弁体１６６との間に介装されており、弁体１６６を弁座１６４側に向かって付勢する復原力を発生する。

こうした構成の遅角逆止弁１６０は、遅角ポート１１４及び供給ポート１１６間の接続時において、図３（ｂ）及び図４（ｂ）の如く閉弁して前者１１４から後者１１６への作動油流れを規制する一方、図３（ａ）及び図４（ａ）の如く開弁して後者１１６から前者１１４への作動油流れを許容することができるのである。

（バルブタイミング調整作動）
本実施形態においてポンプ４が駆動される内燃機関の運転中は、制御回路２００がクランク軸に対するカム軸２の機関位相について実位相及び目標位相を算出し、その算出結果に応じて制御弁１００のソレノイド１３０への通電電流を制御する。これにより、制御弁１００のスプール１２０が移動し、その移動位置に応じた作動油供給又は排出が進角室５２〜５４及び遅角室５６〜５８に対して実現されることで、バルブタイミングが調整されることになる。以下、本実施形態のバルブタイミング調整装置１によるバルブタイミング調整作動について、詳細に説明する。

（１）進角作動
以下、機関位相をクランク軸に対するカム軸２の進角側に変化させてバルブタイミングを進角させる場合の作動を、説明する。

内燃機関において車両のアクセルのオフ状態又は出力トルクが必要な低・中速高負荷状態を表す運転条件が成立すると、制御回路２００は、ソレノイド１３０への通電電流を基準値Ｉ_ｂよりも大きな値に制御する。その結果、スプール１２０は、供給ポート１１６に対して進角ポート１１２を接続し且つドレンポート１１９に対して遅角ポート１１４を接続する図５の位置に移動する。

故に、変動トルクのうち負トルクがベーンロータ１４に作用しているときには、図５（ａ）に示すように、供給ポート１１６から進角ポート１１２への作動油流れが進角逆止弁１５０によって許容されることで、ポンプ４から進角室５２〜５４への作動油供給が継続される。またこのとき、負トルクの作用を受けるベーンロータ１４によって圧縮される遅角室５６〜５８の作動油は、図５（ａ）に示すように遅角ポート１１４及びドレンポート１１９を通じて、オイルパン５まで排出されることになる。

これに対し、変動トルクのうち正トルクがベーンロータ１４に作用して当該ロータ１４により進角室５２〜５４が圧縮されるときには、図５（ｂ）に示すように、進角ポート１１２から供給ポート１１６への作動油流れが進角逆止弁１５０によって規制される。したがって、進角室５２〜５４からの作動油の流出が抑制されることになる。

尚、図５に示すように、変動トルクが負トルク、正トルクのいずれの場合にも、供給ポート１１６からの作動油流れによって遅角逆止弁１６０が開弁する。しかし、スプール１２０の図５の移動位置においては、遅角内蔵ランド１２５及び遅角切換ランド１２６の間隙が遅角ポート１１４に対して遮断されることになるため、ポンプ４から遅角室５６〜５８への作動油供給は停止した状態となる。

以上によれば、図６に示すように、機関位相をカム軸２の進角側に変化させる際の変化速度（同図の実線グラフ参照）が、進角逆止弁１５０をスプール１２０に内蔵させない従来構成の変化速度（同図の破線グラフ参照）に比べて高くなる。したがって、バルブタイミングを内燃機関に適したタイミングまで速やかに進角させることができるのである。
する。

（２）遅角作動
以下、機関位相をクランク軸に対するカム軸２の遅角側に変化させてバルブタイミングを遅角させる場合の作動を、説明する。

内燃機関において軽負荷となる通常運転状態を表す運転条件が成立すると、制御回路２００は、ソレノイド１３０への通電電流を基準値Ｉ_ｂよりも小さな値に制御する。その結果、スプール１２０は、供給ポート１１６に対して遅角ポート１１４を接続し且つドレンポート１１８に対して進角ポート１１２を接続する図４の位置に移動する。

故に、変動トルクのうち正トルクがベーンロータ１４に作用しているときには、図４（ａ）に示すように、供給ポート１１６から遅角ポート１１４への作動油流れが遅角逆止弁１６０によって許容されることで、ポンプ４から遅角室５６〜５８への作動油供給が継続される。またこのとき、正トルクの作用を受けるベーンロータ１４によって圧縮される進角室５２〜５４の作動油は、図４（ａ）に示すように進角ポート１１２及びドレンポート１１８を通じて、オイルパン５まで排出されることになる。

これに対し、変動トルクのうち負トルクがベーンロータ１４に作用して当該ロータ１４により遅角室５６〜５８が圧縮されるときには、図４（ｂ）に示すように、遅角ポート１１４から供給ポート１１６への作動油流れが遅角逆止弁１６０によって規制される。したがって、遅角室５６〜５８からの作動油の流出が抑制されることになる。

尚、図４に示すように、変動トルクが正トルク、負トルクのいずれの場合にも、供給ポート１１６からの作動油流れによって進角逆止弁１５０が開弁する。しかし、スプール１２０の図４の移動位置においては、進角内蔵ランド１２４及び進角切換ランド１２３の間隙が進角ポート１１２に対して遮断されることになるため、ポンプ４から進角室５２〜５４への作動油供給は停止した状態となる。

以上によれば、機関位相をカム軸２の遅角側に変化させる際の変化速度が、遅角逆止弁１６０をスプール１２０に内蔵させない従来構成の場合に比べて高くなるので、バルブタイミングを内燃機関に適したタイミングまで速やかに遅角させることができるのである。

（３）保持作動
以下、機関位相を所定の目標位相領域に保持してバルブタイミングを実質的に保持する場合の作動を、説明する。

車両のアクセルの保持状態等、内燃機関の安定運転状態を表す運転条件が成立すると、制御回路２００は、ソレノイド１３０への通電電流を基準値Ｉ_ｂに制御する。その結果、スプール１２０は、供給ポート１１６に対して進角ポート１１２及び遅角ポート１１４の双方を接続する図３の位置に移動する。

故に、変動トルクのうち正トルクが作用するベーンロータ１４によって進角室５２〜５４が圧縮されるときには、図３（ａ）に示すように、進角ポート１１２から供給ポート１１６への作動油流れが進角逆止弁１５０によって規制されることで、進角室５２〜５４に作動油が留められる。またこのときには、図３（ａ）に示すように、供給ポート１１６から遅角ポート１１４への作動油流れが遅角逆止弁１６０によって許容されるが、スプール１２０によって遅角ポート１１４の開度が遅角作動の場合（図４参照）よりも絞られた状態となる。したがって、油圧の増減にかかわらず、遅角室５６〜５８の内圧を機関位相の保持に必要な程度の正圧に保つようにして、それら遅角室５６〜５８への作動油供給を実現することが可能になる。

これに対し、変動トルクのうち負トルクが作用するベーンロータ１４によって遅角室５６〜５８が圧縮されるときには、図３（ｂ）に示すように、遅角ポート１１４から供給ポート１１６への作動油流れが遅角逆止弁１６０によって規制されることで、遅角室５６〜５８に作動油が留められる。またこのときには、図３（ｂ）に示すように、供給ポート１１６から進角ポート１１２への作動油流れが進角逆止弁１５０によって許容されるが、スプール１２０によって進角ポート１１２の開度が進角作動の場合（図５参照）よりも絞られた状態となる。したがって、油圧の増減にかかわらず、進角室５２〜５４の内圧を機関位相の保持に必要な程度の正圧に保つようにして、それら進角室５２〜５４への作動油供給を実現することが可能になる。

以上によれば、進角室５２〜５４及び遅角室５６〜５８から作動油が流出することも、進角室５２〜５４及び遅角室５６〜５８が負圧になることも抑制されるので、ハウジング１２に対するベーンロータ１４の揺動が小さく抑えられる。故に、図７に示すように機関位相の変動幅（同図の実線グラフ参照）は、逆止弁１５０，１６０をスプール１２０に内蔵させない従来構成の変動幅（同図の破線グラフ参照）に比べて小さくなる。したがって、機関位相を目標位相領域に正確に保持して、内燃機関に適したバルブタイミングを実現することができるのである。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

具体的には、駆動部１０には、平均トルクが正トルク側に大きく偏る変動トルクがカム軸２を通じて作用するようにしてもよい。また、駆動部１０には、例えばそうした変動トルクの平均トルクの偏り側とは反対側へカム軸２を付勢するアシストスプリング等の弾性部材を設けるようにしてもよい。さらに、駆動部１０については、ハウジング１２がカム軸２と連動して回転し、ベーンロータ１４がクランク軸と連動して回転するように構成してもよい。

制御弁１００については、ソレノイド１３０によりスプール１２０を駆動する以外にも、例えばピエゾアクチュエータや油圧アクチュエータによりスプール１２０を駆動するように構成してもよい。

そして、本発明は、吸気弁のバルブタイミングを調整する装置以外にも、「動弁」としての排気弁のバルブタイミングを調製する装置や、吸気弁及び排気弁の双方のバルブタイミングを調整する装置にも、適用することもできる。

本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す構成図である。 図１の駆動部に作用する変動トルクについて説明するための模式図である。 図１の制御弁の構成及び作動状態を模式的に示す断面図である。 図１の制御弁の作動状態を模式的に示す断面図である。 図１の制御弁の作動状態を模式的に示す断面図である。 機関位相の時間的推移について、図１のバルブタイミング調整装置と従来構成とで比較して示す模式図である。 機関位相の時間的推移について、図１のバルブタイミング調整装置と従来構成とで比較して示す模式図である。

符号の説明

１ バルブタイミング調整装置、２ カム軸、３ ジャーナル、４ ポンプ（流体供給源）、５ オイルパン、１０ 駆動部、１２ ハウジング（第一回転体）、１２ａ スプロケット部、１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ シュー、１４ ベーンロータ（第二回転体）、１４ａ ボス部、１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ ベーン、３０ 制御部、５０ 収容室、５２，５３，５４ 進角室、５６，５７，５８ 遅角室、７２，７３ 進角通路、７６，７７ 遅角通路、８０ 供給通路、８２，８３ ドレン通路、１００ 制御弁、１１０ スリーブ、１１０ａ 端部、１１２ 進角ポート、１１４ 遅角ポート、１１６ 供給ポート、１１８，１１９ ドレンポート、１２０ スプール、１２２ 進角支持ランド、１２３ 進角切換ランド、１２４ 進角内蔵ランド、１２５ 遅角内蔵ランド、１２６ 遅角切換ランド、１２７ 遅角支持ランド、１２８ 接続軸部、１３０ ソレノイド、１４０ リターンスプリング、１５０ 進角逆止弁、１５２ 進角接続路、１５４ 弁座、１５６ 弁体、１５８ 付勢部材、１５９ 内壁面、１６０ 遅角逆止弁、１６２ 遅角接続路、１６４ 弁座、１６６ 弁体、１６８ 付勢部材、１６９ 内壁面、１７０ 共通接続路、２００ 制御回路

Claims (4)

1. 内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動弁のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置であって、
   前記クランク軸と連動して回転する第一回転体と、
   前記カム軸と連動して回転し、前記第一回転体との間において進角室及び遅角室を回転方向に形成し、前記進角室又は前記遅角室に作動流体が供給されることにより前記カム軸を前記クランク軸に対する進角側又は遅角側に駆動する第二回転体と、
   往復移動するスプール並びに流体供給源から作動流体が供給される供給ポートを有し、前記供給ポートに対する前記進角室及び前記遅角室の各々の接続状態を前記スプールの移動位置により制御する制御弁と、
   を備えるバルブタイミング調整装置において、
   前記スプールは、
   前記供給ポートに対して前記進角室が接続されるとき、前記進角室から前記供給ポートへの作動流体流れを規制し且つ前記供給ポートから前記進角室への作動流体流れを許容する進角逆止弁と、
   前記供給ポートに対して前記遅角室が接続されるとき、前記遅角室から前記供給ポートへの作動流体流れを規制し且つ前記供給ポートから前記遅角室への作動流体流れを許容する遅角逆止弁と、
   を内蔵し、
   前記制御弁は、前記クランク軸に対する前記カム軸の位相を目標位相領域に保持する場合に、前記供給ポートに対して前記進角室及び前記遅角室の双方を接続する位置に、前記スプールを移動させることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記制御弁は、前記進角室及び前記遅角室にそれぞれ連通する進角ポート及び遅角ポートを有し、
   前記スプールは、
   前記進角逆止弁が配設され、前記進角ポート及び前記供給ポートの間を接続することにより前記進角ポートから前記供給ポートに向かう方向が当該進角逆止弁の閉弁方向となる進角接続路と、
   前記遅角逆止弁が配設され、前記遅角ポート及び前記供給ポートの間を接続することにより前記遅角ポートから前記供給ポートに向かう方向が当該遅角逆止弁の閉弁方向となる遅角接続路と、
   を形成することを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整装置。
3. 前記制御弁は、
   前記位相を前記クランク軸に対する前記カム軸の進角側に変化させる場合に、前記供給ポートに対して前記進角ポートを接続する位置に、前記スプールを移動させ、
   前記位相を前記クランク軸に対する前記カム軸の遅角側に変化させる場合に、前記供給ポートに対して前記遅角ポートを接続する位置に、前記スプールを移動させ、
   前記位相を目標位相領域に保持する場合に、前記位相を前記クランク軸に対する前記カム軸の進角側に変化させる場合よりも前記進角ポートの開度を絞り且つ前記位相を前記クランク軸に対する前記カム軸の遅角側に変化させる場合よりも前記遅角ポートの開度を絞る位置に、前記スプールを移動させることを特徴とする請求項２に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 作動流体を排出するドレンポートを有し、前記供給ポート及び前記ドレンポートに対する前記進角室及び前記遅角室の各々の接続状態を前記スプールの移動位置により制御する前記制御弁は、
   前記位相を前記クランク軸に対する前記カム軸の進角側に変化させる場合に、前記供給ポートに対して前記進角室を接続し且つ前記ドレンポートに対して前記遅角室を接続する位置に、前記スプールを移動させ、
   前記位相を前記クランク軸に対する前記カム軸の遅角側に変化させる場合に、前記供給ポートに対して前記遅角室を接続し且つ前記ドレンポートに対して前記進角室を接続する位置に、前記スプールを移動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。

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