JP2009221983A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＯＣＶのクリアランスによるオイルリークを抑え、カムシャフトの進角保持の安定性の向上を図ることのできるＶＶＴを提供する。
【解決手段】 ＯＣＶ２２は、固定部材２７に形成された丸穴２８の内部に直接挿入され、この丸穴２８の内部において回転角度を変更することで、油路の切替えを実施するスプール３１と、このスプール３１の回転角度を第１〜第４回転パターンに切替えて進角室Ａおよび遅角室Ｂの油圧制御を実施する回転駆動手段３２とを備える。保持状態に、ＯＣＶ２２が進角室Ａおよび遅角室Ｂのオイルをリークさせる可能性があるクリアランスの数は、固定部材２７とスプール３１の間の摺動クリアランスγの１箇所のみであるため、進角室Ａおよび遅角室Ｂの油圧低下を防ぐことができ、例え油温が上昇してオイル粘度が低下してもカムシャフトの進角保持の安定性を向上できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関（以下、エンジンと称す）のカムシャフトの進角量を油圧制御によってコントロールし、吸気バルブまたは排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを可変させるバルブタイミング調整装置（以下、ＶＶＴと称す）に関する。

従来技術を、図６を参照して説明する（図中における各符号は後述する実施例と共通）。
ＶＶＴは、エンジンのカムシャフトに取り付けられて、バルブの開閉タイミングを連続的に可変可能なバルブタイミング可変機構（以下、ＶＣＴと称す）２と、このＶＣＴ２の作動を油圧制御する油圧制御手段３と、この油圧制御手段３に設けられるオイル・フロー・コントロール・バルブ（以下、ＯＣＶと称す）２２を電気的に制御するＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニットの略：制御装置）４とから構成されている（例えば、特許文献１、２参照）。

ＶＣＴ２は、エンジンのクランクシャフトによって回転駆動される入力側ロータ５と、エンジンのカムシャフトを回転駆動する出力側ロータ６とを備え、進角室Ａ（出力側ロータ６を進角側へ変位させる油圧室）と遅角室Ｂ（出力側ロータ６を遅角側へ変位させる油圧室）に与えられる油圧差により、入力側ロータ５に対して出力側ロータ６を相対回転させて、クランクシャフトに対するカムシャフトの進角量の調整を行うものである。

ここで、従来のＯＣＶ２２は、図７に示すように、スプール弁Ｊ１と電磁アクチュエータＪ２を結合してなる電磁スプール弁を用いたものであった。
スプール弁Ｊ１は、筒状のスリーブＪ３と、その内部で軸方向へ摺動するスプールＪ４とを組み合わせたものである。スリーブＪ３は、エンジン側の部材である固定部材（シリンダヘッド、カムカバー等）２７に形成された丸穴２８の内部に挿入配置されるものであるため、丸穴２８の内周面と、スリーブＪ３の外周面との間に、スリーブＪ３を固定部材２７に挿入組付するための第１クリアランスαが存在する。
一方、スプールＪ４は、スリーブＪ３の内部において軸方向に摺動可能なものであるため、スリーブＪ３の内周面と、スプールＪ４の大径部の外周面との間に、スプール摺動のための第２クリアランスβが存在する。

このため、従来の技術では、ＯＣＶ２２が進角室Ａに通じる進角油路２３、および遅角室Ｂに通じる遅角油路２４を遮断した保持状態（目標値で進角量を固定している状態）であっても、第１クリアランスαによるオイルリークと、第２クリアランスβによるオイルリークとが同時に生じてしまう。このため、進角油路２３および遅角油路２４の閉塞状態が甘くなり、結果的にカムシャフトの進角保持の安定性が劣化する要因となっていた。
特に、油温が上昇するとオイルの粘度が低くなり、第１、第２クリアランスα、βのそれぞれのリーク量が増加することになるため、カムシャフトの進角保持の安定性が劣化し易い状態となる不具合があった。
特開２００１−２７１０７号公報 特開２００５−５４７９７号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＯＣＶのクリアランスによるオイルリークを抑え、カムシャフトの進角保持の安定性の向上を図ることのできるＶＶＴの提供にある。

〔請求項１の手段〕
請求項１の手段を採用するＶＶＴのＯＣＶは、ドレン油路が形成された固定部材の丸穴内においてスプールが直接回転することで、油路の切替えを行って進角室および遅角室の油圧をコントロールする。
このように、ＯＣＶは、油路が形成される固定部材に対して回転駆動されるスプールによって構成されるものである。このため、進角油路および遅角油路が他の油路と連通するのが遮断された保持状態（第１回転パターン設定時）に、ＯＣＶが進角油路および遅角油路のオイルをリークさせる可能性があるクリアランスの数を、固定部材とスプールの間の摺動クリアランスの１箇所のみにすることができる。
これにより、保持状態に進角油路および遅角油路のオイルリークを抑えることができ、その結果、保持状態において進角室および遅角室の油圧低下を防ぐことができ、カムシャフトの進角保持の安定性を向上できる。
また、保持状態において進角油路および遅角油路のオイルリークが抑えられるため、油温が上昇してオイルの粘度が低くなっても、進角室および遅角室の油圧低下を防ぐことができ、油温上昇時におけるカムシャフトの進角保持の安定性を向上できる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の手段を採用するＶＶＴにおける進角切替部および遅角切替部は、それぞれスプールの外周面に溝として設けられる。

〔請求項３の手段〕
請求項３の手段を採用するＶＶＴにおいて進角切替部および遅角切替部を成すそれぞれの溝は、スプールの回転軸を垂直方向から見て傾斜する傾斜溝である。
これにより、進角室および遅角室の急激な油圧変動が抑えられ、例えば暖機時において急激なカムシャフトの進角量の変化の発生を防ぐことができる。また、スプールの回転変化によって、進角切替部および遅角切替部を成すそれぞれの溝と、各油路との重なり量を可変することが可能となり、進角室および遅角室の油圧制御の精度を高めることが可能となる。

〔請求項４の手段〕
オイルは、オイルの温度が低下することで粘度が高くなる。その結果、オイルの濾過を行うフィルタの通過抵抗が大きくなる。
このため、オイルの温度が低いエンジンの始動直度では、オイルポンプの発生油圧がフィルタにおいて流れ難くなり、ＯＣＶおよびＶＣＴ（具体的には進角室および遅角室）への油圧供給が遅れてしまい、エンジン始動直後に進角量調整の応答性が遅れてしまう不具合があった。

そこで、請求項４を採用する。
請求項４の手段を採用するＶＶＴは、固定部材にフィルタをバイパスしたオイルポンプの発生油圧が導かれるサブ油圧発生路を設けるとともに、進角油路に合流して進角室に通じるサブ進角油路を設ける。
また、スプールは、進角切替部と遅角切替部の他に、回転角度に応じてサブ進角油路とサブ油圧発生路の連通状態を切替えるサブ切替部を備える。
さらに、回転駆動手段は、第１〜第３回転パターンの他に、スプールを第４回転パターンに切替え可能に設けられる。スプールは、第１〜第３回転パターンに設定された際にはサブ油圧発生路とサブ進角油路が遮断された状態を保ち、第４回転パターンに設定されると、サブ切替部がサブ油圧発生路とサブ進角油路を連通する。
このように、第４回転パターンに設定されて、フィルタをバイパスしたオイルが進角室に供給されることで、進角室の油圧供給能力を高められる。
これにより、低温始動時などオイルの粘度が高い状態であっても、第４回転パターンに設定されることで、進角室の油圧供給能力を高めることができ、ＶＣＴの進角側への応答性を高めることができる。

〔請求項５の手段〕
請求項５の手段を採用するＶＶＴのサブ切替部は、エンジンの暖機後にサブ油圧発生路とサブ進角油路を連通しない。
これにより、オイルの粘度が高い状態の時だけフィルタを通過しないオイルがＶＣＴ側へ供給されることになり、フィルタを通過しないオイルがＶＣＴ側に供給される率を小さく抑えることができる。

ＶＶＴは、エンジンのクランクシャフトによって回転駆動される入力側ロータに対してエンジンのカムシャフトを回転駆動する出力側ロータを油圧によって進角側に駆動する進角室、および入力側ロータに対して出力側ロータを油圧によって遅角側に駆動する遅角室を備えるＶＣＴと、進角室に通じる進角油路、遅角室に通じる遅角油路、オイルポンプの発生油圧が導かれる油圧発生路、およびオイルの排出を行うドレン油路が形成され、エンジンの一部を成す固定部材と、この固定部材に形成された油路の切替えを行って進角室および遅角室の油圧をコントロールするＯＣＶを備える油圧制御手段とを具備する。

ＯＣＶは、固定部材に形成された丸穴の内部に直接挿入され、この丸穴の内部において回転可能に支持されるスプールと、このスプールを、第１回転パターン、第２回転パターン、第３回転パターンに回転切替え可能な回転駆動手段とからなる。
スプールは、回転角度に応じて進角油路を油圧発生路またはドレン油路に連通させる進角切替部と、回転角度に応じて遅角油路を油圧発生路またはドレン油路に連通させる遅角切替部とを備える。
スプールは、第１回転パターンに設定されると、進角油路および遅角油路が他の油路と連通するのが遮断されるように設けられている。
また、スプールは、第２回転パターンに設定されると、進角切替部が進角油路とドレン油路を連通するとともに、遅角切替部が遅角油路と油圧発生路を連通するように設けられている。
さらに、スプールは、第３回転パターンに設定されると、進角切替部が進角油路と油圧発生路を連通するとともに、遅角切替部が遅角油路とドレン油路を連通するように設けられている。

本発明を適用した実施例１を、図１〜図５を参照して説明する。
（ＶＶＴの説明）
先ず、ＶＶＴの構造を図４、図５を参照して説明する。
ＶＶＴは、エンジンのカムシャフト（吸気バルブ用、排気バルブ用、吸排気兼用カムシャフトのいずれか）１に取り付けられて、吸気バルブまたは排気バルブの少なくとも一方のバルブの開閉タイミングを連続的に可変可能なＶＣＴ２と、このＶＣＴ２の作動を油圧によって制御する油圧制御手段３と、この油圧制御手段３を電気的に制御するＥＣＵ４とから構成される。

（ＶＣＴ２の説明）
ＶＣＴ２は、エンジンのクランクシャフトに同期して回転駆動される入力側ロータ（ハウジングロータ）５と、この入力側ロータ５に対して相対回転可能に設けられ、カムシャフト１と一体に回転する出力側ロータ（ベーンロータ）６とを備えるものであり、入力側ロータ５内に構成される油圧アクチュエータによって入力側ロータ５に対して出力側ロータ６を相対的に回転駆動して、カムシャフト１を進角側あるいは遅角側へ変化させるものである。

入力側ロータ５は、エンジンのクランクシャフトにタイミングベルトやタイミングチェーン等を介して回転駆動されるスプロケット７と、略リング円盤形状のフロントプレート８と、スプロケット７とフロントプレート８に軸方向に挟まれるシューハウジング９との３部品が複数のボルト１０によって結合されて、スプロケット７と一体回転するものである。なお、フロントプレート８とシューハウジング９とを、１つの部品で形成したものであっても良い。
シューハウジング９は、図５に示すように、内径方向に仕切り部材として複数（この実施例では４つ）のシュー９ａを有しており、各シュー９ａの間に略扇状凹部が形成される。なお、入力側ロータ５は、図５において時計方向に回転するものであり、この回転方向が進角方向である。

出力側ロータ６は、カムシャフト１の端部にノックピン１１で一体回転するように位置決めされた後、センターボルト１２によってカムシャフト１の端部に固定されるものであり、カムシャフト１と一体に回転する。
出力側ロータ６は、各シュー９ａの間に形成される略扇状凹部を進角室Ａと遅角室Ｂに区画する複数（この実施例では４つ）のベーン６ａを備えるものであり、出力側ロータ６は入力側ロータ５に対して所定角度内で回転可能に設けられている。
進角室Ａは、油圧によってベーン６ａを進角側へ駆動するための油圧室であってベーン６ａの反回転方向側の略扇状凹部内に形成される。逆に、遅角室Ｂは、油圧によってベーン６ａを遅角側へ駆動するための油圧室である。各ベーン６ａの外周面には、シューハウジング９の内周面に摺動するシール部材１３が設けられており、進角室Ａと遅角室Ｂの連通を遮断している。

ＶＣＴ２は、出力側ロータ６を最遅角位置で入力側ロータ５に係合させるストッパピン１４を備える。
ストッパピン１４は、略円柱棒状を呈し、４つのベーン６ａのうちの１つにおいて軸方向に貫通形成された略円穴形状のストッパ挿入穴１５の内部に軸方向に摺動自在に挿入されている。このストッパピン１４は、スプリング１６によってスプロケット７側に付勢されており、最遅角位置においてスプロケット７に圧入固定されたストッパブッシュ１７内に嵌合するように設けられている。なお、ストッパピン１４とストッパブッシュ１７の嵌合部にはテーパ部が形成されており、ストッパピン１４がストッパブッシュ１７に滑らかに嵌合するようになっている。

ストッパピン１４の図４右側先端とスプロケット７との間に形成される第１ストッパ解除油室１８は、進角室Ａと連通しており、進角室Ａに印加される油圧によりストッパピン１４を図４左側へ押し戻し、ストッパピン１４とストッパブッシュ１７の嵌合を解除するように設けられている。
また、ストッパピン１４は、図４左側が大径に設けられており、このストッパピン１４の段差部とストッパ挿入穴１５との間に形成される第２ストッパ解除油室１９は、遅角室Ｂと連通しており、遅角室Ｂに印加される油圧によりストッパピン１４を図４左側へ押し戻し、ストッパピン１４とストッパブッシュ１７の嵌合を解除するように設けられている。

（油圧制御手段３の説明）
次に、油圧制御手段３を説明する。
油圧制御手段３は、進角室Ａおよび遅角室Ｂのオイルを給排して、進角室Ａと遅角室Ｂに油圧差を発生させて出力側ロータ６を入力側ロータ５に対して相対回転させるための手段であり、クランクシャフト等によって駆動されるオイルポンプ（油圧発生源）２１から圧送されるオイル（油圧）を進角室Ａまたは遅角室Ｂに切替えて供給するＯＣＶ２２を備える。

具体的に、ＯＣＶ２２は、（ａ）進角室Ａに通じる進角油路２３が他の油路と連通するのを遮断して進角室Ａの油圧保持を行う進角保持状態、（ｂ）進角室Ａに通じる進角油路２３とオイルの排出を行うドレン油路２５の連通を行う進角排圧状態、（ｃ）進角室Ａに通じる進角油路２３とオイルが導かれる油圧発生路２６の連通を行う進角昇圧状態の設定を行うとともに、（ａ’）上記（ａ）の状態の時に遅角室Ｂに通じる遅角油路２４が他の油路と連通するのを遮断して遅角室Ｂの油圧保持を行う遅角保持状態、（ｂ’）上記（ｂ）の状態の時に遅角室Ｂに通じる遅角油路２４とオイルが導かれる油圧発生路２６の連通を行う遅角昇圧状態、（ｃ’）上記（ｃ）の状態の時に遅角室Ｂに通じる遅角油路２４とオイルの排出を行うドレン油路２５の連通を行う遅角排圧状態の設定を行うものである。 即ち、ＯＣＶ２２は、上記（ａ）、（ａ’）による進角・遅角保持状態（保持状態）と、上記（ｂ）、（ｂ’）による進角排圧・遅角昇圧状態（遅角状態）と、上記（ｃ）、（ｃ’）による進角昇圧・遅角排圧状態（進角状態）との設定を行うものである。

（実施例１の背景１）
ここで、従来のＯＣＶ２２は、図７に示すように、スプール弁Ｊ１と電磁アクチュエータＪ２を結合してなる電磁スプール弁を用いたものであった。
スプール弁Ｊ１は、筒状のスリーブＪ３と、その内部で軸方向へ摺動するスプールＪ４とを組み合わせたものである。スリーブＪ３は、エンジン側の部材である固定部材（シリンダヘッド、カムカバー等）２７に形成された丸穴２８の内部に挿入配置されるものであるため、丸穴２８の内周面と、スリーブＪ３の外周面との間に、スリーブＪ３を固定部材２７に挿入組付するための第１クリアランスαが存在していた。一方、スプールＪ４は、スリーブＪ３の内部において軸方向に摺動可能なものであるため、スリーブＪ３の内周面と、スプールＪ４の大径部の外周面との間に、スプール摺動のための第２クリアランスβが存在していた。

このため、従来の技術では、進角油路２３および遅角油路２４が他の油路に連通するのを遮断する進角・遅角保持状態に設定されても、第１クリアランスαによるオイルリークと、第２クリアランスβによるオイルリークとが同時に生じ、特にオイル粘度が低下する油温上昇時において、進角油路２３および遅角油路２４の遮断状態が甘くなり、結果的にカムシャフトの進角保持の安定性の劣化を招く懸念があった。

（実施例１の特徴１）
上記の不具合を解決するために、この実施例１では、図１に示すＯＣＶ２２を採用している。この実施例１のＯＣＶ２２は、油路（進角油路２３、遅角油路２４、ドレン油路２５、油圧発生路２６）が設けられる固定部材２７に形成された丸穴２８の内部に直接挿入され、この丸穴２８の内部において回転角度を変更することで、油路（進角油路２３、遅角油路２４、ドレン油路２５、油圧発生路２６）の連通状態の切替えを実施するスプール３１と、このスプール３１の回転角度を、第１回転パターン、第２回転パターン、第３回転パターンに切替える回転駆動手段３２とを備える。なお、第４回転パターンの関連事項については後述する。

この回転駆動手段３２は、ＥＣＵ４により通電状態が制御されてスプール３１を正逆両方向に回転駆動して、固定部材２７に対してスプール３１を所定の回転角度に設定するものである。具体的に、回転駆動手段３２は、通電により回転力を発生する電動モータだけ、あるいは電動モータと減速機とを組み合わせたものである。なお、ＥＣＵ４によるスプール３１の角度制御は、角度センサと電動モータの通電制御を組み合わせたフィードバック制御であっても良いし、基準位置の検出手段とステッピングモータの角度制御とを組み合わせたフィードフォワード制御であっても良い。

スプール３１は、固定部材２７の丸穴２８の内周面との間に小さな摺動クリアランスγを介して直接挿入される円柱形状を呈するロータリバルブであり、回転角度に応じて進角油路２３を油圧発生路２６またはドレン油路２５へ切替える進角切替部３３と、回転角度に応じて遅角油路２４を油圧発生路２６またはドレン油路２５へ切替える遅角切替部３４とを備えるものである。
この進角切替部３３および遅角切替部３４のそれぞれは、スプール３１の外周面に形成された溝によって設けられるものであり、この進角切替部３３および遅角切替部３４を成すそれぞれの溝は、図１に示すように、スプール３１の回転軸を垂直方向から見て傾斜する傾斜溝として設けられている。

以下では、固定部材２７の配置方向に対する各油路の位置関係を、図２のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向として、各回転パターン毎における進角切替部３３および遅角切替部３４の位置を図３を用いて説明する。
先ず、回転駆動手段３２によってスプール３１が第１回転パターン（図３中、パターン１）に設定されると、図３の最上段に示すように、油圧発生路２６およびドレン油路２５がスプール３１によって閉塞され、進角油路２３および遅角油路２４が他の油路と連通するのが遮断される。これにより、スプール３１が第１回転パターンに設定されることで、上記（ａ）、（ａ’）による進角・遅角保持状態（保持状態）となる。

また、回転駆動手段３２によってスプール３１が第２回転パターン（図３中、パターン２：例えば、第１回転パターンを起点にしてスプール３１を−５０°回転させた位置）に設定されると、図３の上から２段目に示すように、進角切替部３３が進角油路２３とドレン油路２５を連通するとともに、遅角切替部３４が遅角油路２４と油圧発生路２６を連通する。これにより、上記（ｂ）、（ｂ’）による進角排圧・遅角昇圧状態（遅角状態）となる。

さらに、回転駆動手段３２によってスプール３１が第３回転パターン（図３中、パターン３：例えば、第１回転パターンを起点にしてスプール３１を＋５０°回転させた位置）に設定されると、図３の上から３段目に示すように、進角切替部３３が進角油路２３と油圧発生路２６を連通するとともに、遅角切替部３４が遅角油路２４とドレン油路２５を連通する。これにより、上記（ｃ）、（ｃ’）による進角昇圧・遅角排圧状態（進角状態）となる。

（実施例１の背景２）
オイルは、温度が低下することで粘度が高くなる。このため、冬期におけるエンジン始動直後などの低温環境下ではオイルの粘度が高く、オイルの濾過を行うフィルタ３５の通過抵抗が大きくなる。これにより、低温環境下におけるエンジン始動直後では、オイルポンプ２１の発生油圧がフィルタ３５において流れ難くなり、フィルタ３５→ＯＣＶ２２→ＶＣＴ２への油圧供給が遅れ、進角量調整の応答性が遅れてしまう。
特に、エンジンの始動時においてＶＣＴ２は、出力側ロータ６が最遅角に設定されており、ストッパピン１４が入力側ロータ５のストッパブッシュ１７に嵌合した状態になっているため、出力側ロータ６を進角側へ変位させるにはストッパピン１４の嵌合状態を油圧上昇で解除させ、さらに出力側ロータ６を進角側へ駆動するために進角室Ａの油圧上昇を行う必要があり、低温始動直後において進角側への応答速度が遅くなってしまう。

（実施例１の特徴２）
上記の不具合を解決するために、この実施例１の油圧制御手段３では、図１に示すように、オイルの濾過を行うフィルタ３５を通過したオイルポンプ２１の発生油圧をＯＣＶ２２へ導く油圧発生路２６の他に、フィルタ３５をバイパスしたオイルポンプ２１の発生油圧が導かれるサブ油圧発生路３６が設けられるとともに、進角油路２３に合流して進角室Ａに連通するサブ進角油路３７が設けられ、サブ油圧発生路３６とサブ進角油路３７との連通状態をスプール３１によって切替えるように設けられている。

具体的に、スプール３１には、進角切替部３３と遅角切替部３４の他に、回転角度に応じてサブ進角油路３７とサブ油圧発生路３６の連通状態を切替えるサブ切替部３８が設けられている。このサブ切替部３８は、スプール３１に穴として形成されており、スプール３１を第１〜第３回転パターンとは異なる第４回転パターンに設定した時のみ、サブ進角油路３７とサブ油圧発生路３６を連通するように設けられている。
実際には、スプール３１が第４回転パターン（図３中、パターン４：例えば、第１回転パターンを起点にしてスプール３１を１８０°回転させた位置）に設定されると、図３の最下段に示すように、進角油路２３と遅角油路２４がスプール３１によって閉塞されて、進角油路２３と遅角油路２４が他の油路と連通するのが遮断され、サブ切替部３８がサブ進角油路３７とサブ油圧発生路３６を連通するように設けられている。

ここで、サブ油圧発生路３６およびサブ進角油路３７は、オイルの温度が低くてオイルの粘度が高く、オイルが流れ難い状態の時に、オイルポンプ２１の発生油圧を進角室Ａへ導く油路であるため、油圧発生路２６や進角油路２３に比較して油路径が大きく設けられ、オイルが流れ易く設けられている。
なお、図１における符号４１は、スプール３１とは別体に設けられ、固定部材２７に形成された丸穴２８の端部を閉塞するプラグである。このプラグ４１の周囲にはＯリング４２が設けられて、丸穴２８とプラグ４１の間からオイルが漏れ出るのを防いでいる。また、プラグ４１の内部には、回転駆動手段３２とスプール３１とを結合するシャフト４３が貫通配置されており、プラグ４１の中心部においてシャフト４３が回転可能に設けられている。

（ＥＣＵ４の説明）
ＥＣＵ４は、周知のコンピュータである。このＥＣＵ４は、各種センサ等により読み込まれたエンジン運転状態（乗員の運転状態を含む）と、メモリに記憶されたプログラムとに基づいて第１〜第４回転パターンの決定を行い、決定された設定位置が得られるように回転駆動手段３２に内蔵された電動モータを通電制御するＶＶＴ制御機能を備えている。即ち、ＥＣＵ４は、回転駆動手段３２の電動モータを制御することでスプール３１を第１〜第４回転パターンのいずれかに設定して進角室Ａおよび遅角室Ｂの油圧の制御を行い、カムシャフト１の進角位相（進角量）をエンジン運転状態に応じた進角位相に制御する。

また、ＶＶＴ制御機能には、エンジンの始動直後で、エンジンの暖機が完了していない状態（例えば、エンジン始動後の所定時間内、あるいはエンジン冷却水温が所定温度以下の状態）、即ち低温始動時などオイルの粘度が高い状態で、且つ出力側ロータ６を進角側へ変位させる場合に、スプール３１を第４回転パターンに設定することで進角室Ａを急速に昇圧させる昇圧プログラムが設けられている。
これにより、オイルの粘度が高く、オイルの流れがフィルタ３５で阻害される状態であっても、サブ油圧発生路３６から進角室Ａに油圧を供給することができ、フィルタ３５を通過していないオイルポンプ２１の吐出オイルを進角室Ａに供給することができる。

なお、この昇圧プログラムには、エンジンの運転時に、第２回転パターンの設定でカムシャフト１を最遅角させ、ストッパピン１４をストッパブッシュ１７に嵌合させ、エンジンの停止によりオイルポンプ２１の油圧供給が停止すると、スプール３１を第４回転パターンに設定してＶＶＴの運転を停止する機能が設けられている。
これにより、次回のエンジンの始動時にスプール３１を動かさない状態で、スプール３１が第４回転パターンに設定された状態になるため、回転駆動手段３２を通電制御することなく進角室Ａへフィルタ３５をバイパスした油圧を供給できる。即ち、低温始動時などオイルの粘度が高い状態で、スプール３１の動きが鈍い状態であっても、スプール３１を移動させることなく素早く進角室Ａへ油圧の供給を行うことができる。

一方、ＥＣＵ４のＶＶＴ制御機能には、エンジンの暖機が完了した状態（例えば、エンジン始動後の所定時間後、あるいはエンジン冷却水温が所定温度より高い状態）、即ちオイルの粘度が低い状態の時に、ＯＣＶ２２が第４回転パターンに設定されるのを禁止するプログラムが設けられている。
これにより、暖機後にフィルタ３５を通過していないオイルがＶＣＴ２側へ流れる不具合が生じない。

（エンジン始動時におけるＶＶＴの作動説明）
エンジンの停止状態では、ストッパピン１４はストッパブッシュ１７に嵌合している。エンジンのクランキング状態では、オイルポンプ２１から油圧が十分に供給されないため、ストッパピン１４はストッパブッシュ１７に嵌合したままであり、カムシャフト１は最遅角位置に保持されている。
エンジンが始動（完爆）することでオイルポンプ２１の吐出油圧が上昇するが、オイルが冷えている状態ではオイルの粘度が高く、フィルタ３５がオイルの流れを阻害する。しかるに、スプール３１を動かさない状態で、スプール３１が第４回転パターンに保たれることでフィルタ３５をバイパスした油圧が進角室Ａに供給される。
その後、スプール３１を第３回転パターンに設定することで、遅角室Ｂのドレンが開始され、素早くカムシャフト１を進角させることができる。

第３回転パターンの設定により、出力側ロータ６が目標位相に到達すると、ＥＣＵ４はスプール３１を第１回転パターンに設定して、進角室Ａおよび遅角室Ｂの駆動油圧を保持し、出力側ロータ６を目標位相に保持する。
なお、その後、出力側ロータ６をさらに進角側へ変位させる際、ＥＣＵ４はスプール３１を第３回転パターンに設定し、逆に、出力側ロータ６を遅角側へ変位させる際、ＥＣＵ４はスプール３１を第２回転パターンに設定して、カムシャフト１の進角量を制御する。

（実施例１の効果１）
上述したように、この実施例１のＯＣＶ２２は、固定部材２７の丸穴２８内においてスプール３１が回転制御されることで、油路（進角油路２３、遅角油路２４、ドレン油路２５、油圧発生路２６）の切替えを行って進角室Ａおよび遅角室Ｂの油圧をコントロールする。
このように、ＯＣＶ２２は、固定部材２７に対して回転駆動されるスプール３１によって構成されるものであるため、進角油路２３および遅角油路２４を他の油路と遮断した保持状態（第１回転パターン設定時）に、ＯＣＶ２２が進角油路２３および遅角油路２４のオイルをリークさせる可能性があるクリアランスの数を、固定部材２７とスプール３１の間の摺動クリアランスγの１箇所のみにすることができる。

これにより、保持状態に進角油路２３および遅角油路２４のオイルリークを従来の半分に抑えることができ、その結果、保持状態において進角室Ａおよび遅角室Ｂの油圧低下を防ぐことができ、カムシャフト１の進角保持の安定性を向上できる。
また、保持状態において進角油路２３および遅角油路２４のオイルリークが抑えられるため、油温が上昇してオイルの粘度が低くなっても、進角室Ａおよび遅角室Ｂの油圧低下を防ぐことができ、油温上昇時におけるカムシャフト１の進角保持の安定性を向上できる。

また、進角切替部３３および遅角切替部３４のそれぞれの溝をスプール３１の回転軸を垂直方向から見て傾斜する傾斜溝として設けている。
これにより、進角室Ａおよび遅角室Ｂの急激な油圧変動が抑えられ、例えば暖機時において急激なカムシャフト１の進角量の変化の発生を防ぐことができる。また、スプール３１を連続的に可変するように設け、スプール３１の回転角度によって、進角切替部３３および遅角切替部３４を成すそれぞれの溝と、各油路との重なり量を可変することが可能となり、進角室Ａおよび遅角室Ｂの油圧制御の精度を高めることができる。

（実施例１の効果２）
一方、この実施例１のＶＶＴは、低温始動時などオイルの粘度が高い状態の時にスプール３１を第４回転パターンに設定することで、フィルタ３５をバイパスしたオイルポンプ２１の吐出油圧を進角室Ａに供給することができ、進角室Ａの油圧を高めることができ、ＶＣＴ２を進角側へ応答性良く可変することが可能になる。

また、エンジンの停止時にスプール３１が第４回転パターンに設定されるため、次回のエンジン始動時にスプール３１を駆動することなく進角室Ａへフィルタ３５をバイパスした油圧を供給できる。これにより、オイルの粘度が高いことによって生じるスプール３１の応答遅れによる進角室Ａの油圧上昇の遅れを防ぐことができ、スプール３１の応答遅れに起因する進角応答性の劣化を防ぐことができる。

一方、ＥＣＵ４によってエンジンの暖機後にスプール３１が第４回転パターンに設定されないように設けられている。即ち、ＥＣＵ４がエンジンの暖機を判断し、オイルの粘度低下を判定した場合に、第４回転パターンの設定が禁止される。これにより、オイルの粘度が高い状態の時だけフィルタ３５を通過しないオイルがＶＣＴ２側へ供給されることになり、フィルタ３５を通過しないオイルがＶＣＴ２側に供給される率を小さく抑えることができる。
さらに、進角室Ａとサブ油圧発生路３６の連通を行う第４回転パターンは、第１回転パターンを起点にしてスプール３１を１８０°回転させた位置で達成されるものであり、暖機の完了後に進角量の制御のためにスプール３１の変位する角度範囲が−５０°〜＋５０°の範囲内であるため、暖機後の進角制御中においてスプール３１が進角室Ａとサブ油圧発生路３６の連通を行わない。このため、暖機後にフィルタ３５を通過しないオイルがＶＣＴ２側へ供給される不具合を回避することができる。

〔変形例〕
上記の実施例では、第４回転パターンの設定時に、進角油路２３が他の油路と連通するのを遮断した例を示したが、進角油路２３と油圧発生路２６とを連通するように設けても良い。
上記の実施例では、第４回転パターンの設定時に、進角油路２３が他の油路と連通するのを遮断した例を示したが、遅角油路２４とドレン油路２５とを連通するように設けても良い。

上記の実施例では、油圧制御手段３に、フィルタ３５をバイパスしたオイルを進角室Ａへ導く手段を設ける例を示したが、フィルタ３５をバイパスしたオイルを進角室Ａへ導く手段を廃止しても良い。
または、フィルタ３５をバイパスしたオイルを遅角室Ｂへ導入可能に設け、フィルタ３５をバイパスしたオイルを遅角室Ｂへ導くか否かをスプール３１で切替えるように設けても良い。
あるいは、フィルタ３５をバイパスしたオイルを進角室Ａへ導く手段を設けるとともに、フィルタ３５をバイパスしたオイルを遅角室Ｂへ導く手段を設け、フィルタ３５をバイパスしたオイルを進角室Ａへ導くか否かをスプール３１で切替えるとともに、フィルタ３５をバイパスしたオイルを遅角室Ｂへ導くか否かをスプール３１で切替えるように設けても良い。

上記の実施例では、ＶＣＴ２をカムシャフト１に設ける例を示したが、ＶＣＴ２をエンジンのクランクシャフトに設けるなど、他の部位に設けるものであっても良い。
上記の実施例では、入力側ロータ５内を４つのシュー９ａにより４つの略扇状凹部に区画し、出力側ロータ６の外周部に４つのベーン６ａを設けた例を示したが、シュー９ａの数やベーン６ａの数は構成上１つあるいはそれ以上であればいくつでも構わないものであり、シュー９ａおよびベーン６ａの数を他の数にしても良い。
上記の実施例では、ハウジングロータ（入力側ロータ５）がクランクシャフトと同期回転し、ベーンロータ（出力側ロータ６）がカムシャフト１と一体回転する例を示したが、逆にベーンロータをクランクシャフトと同期回転させ、ハウジングロータがカムシャフト１と一体回転するように構成しても良い。

油圧制御手段の概略図である（実施例１）。 固定部材に設けられる各油路の配置とスプールを示す概略斜視図である（実施例１）。 各回転パターンと油路の切替状態を示す説明図である（実施例１）。 ＶＣＴの軸方向に沿う断面を用いたＶＶＴの概略図である（実施例１）。 軸方向から見たＶＣＴの説明図である（実施例１）。 ＶＶＴの概略図である（従来例）。 固定部材に設けられたＯＣＶの断面図である（従来例）。

符号の説明

１ カムシャフト
２ ＶＣＴ（バルブタイミング可変機構）
３ 油圧制御手段
４ ＥＣＵ
５ 入力側ロータ
６ 出力側ロータ
２１ オイルポンプ
２２ ＯＣＶ（オイルフローコントロールバルブ）
２３ 進角油路
２４ 遅角油路
２５ ドレン油路
２６ 油圧発生路
２７ 固定部材
２８ 丸穴
３１ スプール
３２ 回転駆動手段
３３ 進角切替部
３４ 遅角切替部
３５ フィルタ
３６ サブ油圧発生路
３７ サブ進角油路
３８ サブ切替部
Ａ 進角室
Ｂ 遅角室

Claims (5)

1. 内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動される入力側ロータに対して前記内燃機関のカムシャフトを回転駆動する出力側ロータを油圧によって進角側に駆動する進角室、および前記入力側ロータに対して前記出力側ロータを油圧によって遅角側に駆動する遅角室を備えるバルブタイミング可変機構と、
   前記進角室に通じる進角油路、前記遅角室に通じる遅角油路、オイルポンプの発生油圧が導かれる油圧発生路、およびオイルの排出を行うドレン油路が形成され、前記内燃機関の一部を成す固定部材と、
   この固定部材に形成された油路の切替えを行って前記進角室および前記遅角室の油圧をコントロールするオイルフローコントロールバルブを備える油圧制御手段と
   を具備するバルブタイミング調整装置において、
   前記オイルフローコントロールバルブは、
   前記固定部材に形成された丸穴の内部に直接挿入され、この丸穴の内部において回転可能に支持されるスプールと、
   このスプールを、第１回転パターン、第２回転パターン、第３回転パターンに回転切替え可能な回転駆動手段とからなり、
   前記スプールは、回転角度に応じて前記進角油路を前記油圧発生路または前記ドレン油路に連通させる進角切替部と、回転角度に応じて前記遅角油路を前記油圧発生路または前記ドレン油路に連通させる遅角切替部とを備えるものであり、
   前記スプールが前記第１回転パターンに設定されると、前記進角油路および前記遅角油路が他の油路と連通するのが遮断され、
   前記スプールが前記第２回転パターンに設定されると、前記進角切替部が前記進角油路と前記ドレン油路を連通するとともに、前記遅角切替部が前記遅角油路と前記油圧発生路を連通し、
   前記スプールが前記第３回転パターンに設定されると、前記進角切替部が前記進角油路と前記油圧発生路を連通するとともに、前記遅角切替部が前記遅角油路と前記ドレン油路を連通することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 請求項１に記載のバルブタイミング調整装置において、
   前記進角切替部および前記遅角切替部は、それぞれ前記スプールの外周面に溝として設けられることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
3. 請求項２に記載のバルブタイミング調整装置において、
   前記進角切替部および前記遅角切替部を成すそれぞれの溝は、前記スプールの回転軸を垂直方向から見て傾斜する傾斜溝であることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のバルブタイミング調整装置において、
   前記油圧発生路は、前記オイルポンプから供給されるオイルを濾過するフィルタを備え、
   前記固定部材は、前記フィルタをバイパスした前記オイルポンプの発生油圧が導かれるサブ油圧発生路を備えるとともに、前記進角油路と合流して前記進角室に通じるサブ進角油路を備え、
   前記スプールは、前記進角切替部と前記遅角切替部の他に、回転角度に応じて前記サブ進角油路と前記サブ油圧発生路の連通状態を切替えるサブ切替部を備え、
   前記回転駆動手段は、前記第１〜第３回転パターンの他に、前記スプールを第４回転パターンに切替え可能に設けられ、
   前記スプールが前記第１〜第３回転パターンに設定された際は、前記サブ油圧発生路と前記サブ進角油路が遮断された状態を保ち、前記スプールが前記第４回転パターンに設定されると、前記サブ切替部が前記サブ油圧発生路と前記サブ進角油路を連通することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
5. 請求項４に記載のバルブタイミング調整装置において、
   前記サブ切替部は、前記内燃機関の暖機後に前記サブ油圧発生路と前記サブ進角油路を連通しないことを特徴とするバルブタイミング調整装置。

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