JP2010248976A - カム位相可変装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カム位相可変装置において、進角側および遅角側において、バルブの中立ポジションからの作動量に対するロータの作動特性を同一にする。
【解決手段】 カム位相可変装置２０であって、ハウジング２２と、ハウジングとの間に進角側油室６１Ａ，６２Ａおよび遅角側油室６１Ｂ，６２Ｂを画成するロータ２１と、進角側油室に作動油を流入させるための進角側油路９１，９２，９５と、遅角側油室に作動油を流入させるための遅角側油路９３，９４，９６と、進角側油路に作動油を流入させる進角ポジションと、遅角側油路に作動油を流入させる遅角ポジションと、中立ポジションとの間で連続的に作動するスプールバルブ２３とを有し、スプールバルブは、中立ポジションからの作動量が同一である場合、進角側油路に対する作動油流通面積と、遅角側油路に対する作動油流通面積とが異なることを特徴とする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、内燃機関のカム位相可変装置に係り、詳しくは進角側と遅角側とで油圧制御バルブの作動量に対するロータの作動特性を略同一にする技術に関する。

自動車等に搭載される内燃機関では、その運転状態に応じて吸気バルブや排気バルブの開閉タイミング（バルブタイミング）を変化させるべく、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を可変制御するカム位相可変装置（可変バルブタイミング装置，ＶＴＣ）を装備したものがある。一般に、カム位相可変装置は、クランクシャフトと同期して回転するハウジングと、カムシャフトと一体に回転するロータと、油圧の供給を制御する油圧制御バルブとを備えている。ハウジングの内部には、ベーン室が形成されており、ベーン室はロータに立設されたベーンによって進角側油室（以下、進角室という）と遅角側油室（以下、遅角室という）とに区画されている。油圧制御バルブは、進角室または遅角室に油圧を供給することによって、ハウジングに対するロータの回転位相（すなわち、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相）を変化させることでバルブタイミングを連続的に可変制御する（例えば、特許文献１）。

特許文献１に記載のカム位相可変装置では、スプールバルブによって進角室または遅角室への油圧の供給が行われている。スプールバルブでは、進角室または遅角室に対応する油路の開度は、スプールの作動量に応じて制御することができる。

特開２００２−２３５５１３号

カムシャフトには、バルブスプリングによるカムトルクが回転負荷として作用するため、ロータを進角側に駆動する際には、遅角側に駆動する際よりも大きな駆動力が必要となる。また、ロータを遅角側に付勢するバイアススプリングが設けられている場合には、上述した駆動力の差が増大する。そのため、進角室に対応する油路の開度（開口断面積）と、遅角室に対応する油路の開度とを同一にしても、進角側と遅角側とではロータの作動特性に差が生じる。よって、進角室に対応する油路の開度と、遅角室に対応する油路の開度とをスプールの中立ポジションからの作動量に応じて、進角側と遅角側とで同じ特性をもって変化させるようにした場合（図９（ａ）参照）、スプールの作動量に対して、進角側と遅角側とでロータの駆動特性が異なるという問題が発生する（図９（ｂ）参照）。この問題に対して、ロータの作動特性を進角側と遅角側とで同一にしようとする場合、スプールの作動量を進角側と遅角側とで変更しなければならず、制御が複雑になっていた。

本発明は以上の背景を鑑みてなされたものであって、進角側および遅角側において、バルブの中立ポジションからの作動量に対するロータの作動特性を同一にし、カム位相可変装置の制御の容易化を図ることを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明は、内燃機関（１）のカム位相を所定の角度範囲をもって変化させるカム位相可変装置（２０）であって、クランクシャフト（５）に同期して回転するとともに、その内周側に複数のベーン室（６１，６２，６３）が形成されたハウジング（２２）と、カムシャフト（９）と一体に回転するとともに、前記複数のベーン室を進角側油室（６１Ａ，６２Ａ，６３Ａ）と遅角側油室（６１Ｂ，６２Ｂ，６３Ｂ）とに区画するベーン（３２，３３，３４）がその外周側にそれぞれ立設され、最進角位置と最遅角位置との間で相対回転可能に前記ハウジングに収容されたロータ（２１）と、前記進角側油室に作動油を流入させるための進角側油路（９１，９２，９５）と、前記遅角側油室に作動油を流入させるための遅角側油路（９３，９４，９６）と、前記進角側油路に作動油を流入させる進角ポジションと、前記遅角側油路に作動油を流入させる遅角ポジションと、前記両油路への作動油の流入を禁止する中立ポジションとの間で連続的に作動する油路切換手段（２３）とを有し、前記油路切換手段は、前記中立ポジションからの作動量が同一である場合、前記進角ポジション側における前記進角側油路に対する作動油流通面積と、前記遅角ポジション側における前記遅角側油路に対する作動油流通面積とが異なることを特徴とする。

この構成によれば、油路切換手段の中立ポジションから進角側または遅角側への作動量が同一である場合に、進角側油路と遅角側油路とに流入させる作動油に差を生じさせ、進角側への駆動と遅角側への駆動とでロータの作動特性を同一にすることができる。油路切換手段の作動量に応じてロータの作動特性が定まるため、カム位相可変装置の制御の容易化が図れる。

第２の発明は第１の発明において、前記ベーンの少なくとも１つは、対応する前記ベーン室とともにカムトルク駆動型位相可変手段（６６）をなすことを特徴とする。第３の発明は第１の発明において、前記ベーンの少なくとも１つは、対応する前記ベーン室とともに油圧駆動型位相可変手段（６４，６５）をなし、前記進角側油路または前記遅角側油路と、前記油路切換手段とを介して、前記油圧駆動型位相可変手段に作動油を供給する油圧源（１７）を有することを特徴とする。

この構成によれば、カムトルク駆動型位相可変手段および油圧駆動型位相可変手段においてカム位相可変装置の制御の容易化が図れる。

第４の発明は第３の発明において、前記油圧源から前記油圧切換手段に対する作動油流通面積は、前記油圧切換手段の前記進角側油路に対する作動油流通面積および前記遅角側油路に対する作動油流通面積のそれぞれより大きいことを特徴とする。

この構成によれば、油圧切換手段によって信頼性良くロータの作動特性を変更することができる。

第５の発明は第３または第４の発明において、前記油路切換手段は、前記中立ポジションからの作動量が同一である場合、前記進角ポジション側における前記カムトルク駆動型位相可変手段の前記進角側油路に対する作動油流通面積と、前記遅角ポジション側における前記カムトルク駆動型位相可変手段の前記遅角側油路に対する作動油流通面積とが異なり、前記進角ポジション側における前記油圧駆動型位相可変手段の前記進角側油路に対する作動油流通面積と、前記遅角ポジション側における前記油圧駆動型位相可変手段の前記遅角側油路に対する作動油流通面積とが異なることを特徴とする。

この構成によれば、カムトルク駆動型位相可変手段および油圧駆動型位相可変手段の両方においてロータの作動特性を変更することができ、カム位相可変装置の制御の容易化が図れる。

第６の発明は第１〜５の発明のいずれかにおいて、前記油路切換手段は、スプールバルブであることを特徴とする。

この構成によれば、簡素な構造で油路切換手段を構成することができる。

以上の構成によれば、進角側および遅角側においてバルブの中立ポジションからの作動量に対してロータの動作特性を同一とすることができるため、カム位相可変装置の制御を容易化することができる。

第１実施形態に係るエンジンの要部透視斜視図 第１実施形態に係るカム位相可変装置の分解斜視図 第１実施形態に係るカム位相可変装置の断面図 第１実施形態に係るカム位相可変装置の概略構成図 第１実施形態に係るスプールバルブの概略説明図 （ａ）第１実施形態に係るスプールストロークに対するスプールバルブの開口面積を示すグラフ（ｂ）第１実施形態に係るスプールストロークに対するロータ回転速度を示すグラフ 第２実施形態に係るスプールバルブの概略説明図 （ａ）第２実施形態に係るスプールストロークに対するスプールバルブの開口面積を示すグラフ（ｂ）第２実施形態に係るスプールストロークに対するロータ回転速度を示すグラフ （ａ）従来技術に係るスプールストロークに対するスプールバルブの開口面積を示すグラフ（ｂ）従来技術に係るスプールストロークに対するロータ回転速度を示すグラフ

以下、図面を参照して、本発明にカム位相可変装置を自動車用エンジンに適用した第１実施形態を詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
＜全体構成＞
図１は、実施形態に係るエンジン（内燃機関）１の斜視図である。図１に示すエンジン１は、ＤＯＨＣ４バルブ型の４サイクル直列４気筒ガソリンエンジンである。なお、エンジンはディーゼルエンジンやＨＣＣＩエンジンでもよく、気筒数等は任意に設定可能である。エンジン１のシリンダブロック２は４つの気筒を備え、各気筒にはピストン３が摺動自在に収容されている。ピストン３は、コネクティングロッド４を介して、シリンダブロック２に回転自在に軸支されたクランクシャフト５に連結されている。

シリンダブロック２の上部に設けられたシリンダヘッド６には、各気筒２本ずつの吸気バルブ７および排気バルブ８と、吸気バルブ７および排気バルブ８を駆動する吸気カムシャフト９および排気カムシャフト１０とが設けられている。クランクシャフト５の一端には、クランクシャフト５と一体に回転するクランクスプロケット１１が設けられ、吸気カムシャフト９のクランクスプロケット１１に対応する一端には吸気カムスプロケット１２を備えたカム位相可変装置２０が設けられている。また、排気カムシャフト１０のクランクスプロケット１１に対応する一端には排気カムスプロケット１３が設けられている。クランクスプロケット１１、吸気カムスプロケット１２および排気カムスプロケット１３には、カムチェーン１４が掛け渡されており、クランクシャフト５が１回転する間に吸気カムシャフト９および排気カムシャフト１０が１／２回転する。

エンジン１は、その下部にオイルポンプ１７を備えている。オイルポンプ１７と、クランクシャフト５とにはオイルポンプチェーン１８が掛け渡されており、クランクシャフト５が回転すると、オイルポンプ１７が駆動されてオイルパンに貯留されたエンジンオイル（作動油）がエンジン１の各部に圧送される。

＜カム位相可変装置＞
図２は実施形態に係るカム位相可変装置２０の分解斜視図であり、図３は実施形態に係るカム位相可変装置２０の断面図であり、図４は実施形態に係るカム位相可変装置２０を示す概略構成図である。図２に示すように、カム位相可変装置２０は、ロータ２１、ハウジング２２、スプールバルブ（油路切換手段）２３、リードバルブ２４、リニアソレノイド２５を主要構成要素として備えている。以下、説明の便宜上、吸気カムシャフト９の軸線方向を基準として、カム位相可変装置２０が設けられた側（図２中においては左下側、図３および図４においては紙面奥側）を前方として説明する。

ロータ２１は、円柱状の基軸部３１と、基軸部３１の外周面より放射状に突設された３つのベーン３２〜３４とを備えている。各ベーン３２〜３４は、ロータ２１の回転軸に対して約１２０°の角度間隔をもって配置されている。基軸部３１の中心部には、スプールバルブ２３を収容するための貫通孔３５が中心軸に沿って形成されている。

ロータ２１は、吸気カムシャフト９の前端に、吸気カムシャフト９と同軸に配置されている。吸気カムシャフト９の前端には、円板状のフランジ部４４が形成されており、その中心にロータ２１の貫通孔３５と同一径の孔４１が形成されている。ロータ２１は、ボルト５８によって吸気カムシャフト９に締結されている。吸気カムシャフト９の孔４１およびロータ２１の貫通孔３５には、スプールバルブ２３が収容される。

ロータ２１を収容するハウジング２２は、ロータ２１の後方に配置されたバックプレート５１と、ロータ２１の周囲を覆うとともに、その外周面に吸気カムスプロケット１２が形成された円筒状のシリンダ５２と、ロータ２１の前方に配置されたフロントプレート５３とを備えている。バックプレート５１と、シリンダ５２と、フロントプレート５３とは、ロータ２１を収容した状態でボルト５４により一体に締結されており、各部材の接合部は液密になっている。バックプレート５１は、その中心部に貫通孔５５が形成されており、貫通孔５５の内周面は吸気カムシャフト９のフランジ部４４の外周面と摺接している。フロントプレート５３の中心部には、貫通孔５６が形成されている。

図４に示すように、シリンダ５２の内周面には、第１〜第３ベーン３２〜３４を相対回転可能に収容する第１〜第３ベーン室６１〜６３が中心軸まわりに概ね等間隔に凹設されている。本実施形態の場合、第１ベーン３２および第１ベーン室６１は第１ＯＰＡ（油圧駆動型位相可変手段）６４を構成し、第２ベーン３３および第２ベーン室６２は第２ＯＰＡ（油圧駆動型位相可変手段）６５を構成要素し、第３ベーン３４および第３ベーン室６３はＣＴＡ（カムトルク駆動型位相可変手段）６６を構成する。

第１，第２ベーン３２，３３はそれぞれ、第１，第２ベーン室６１，６２を第１，第２ＯＰＡ側進角室（進角側油室）６１Ａ，６２Ａと第１，第２ＯＰＡ側遅角室（遅角側油室）６１Ｂ，６２Ｂとに区画する。また、第３ベーン３４は、第３ベーン室６３をＣＴＡ側進角室６３Ａと、ＣＴＡ側遅角室６３Ｂとに区画する。ロータ２１は、ハウジング２２に対して、第１ＯＰＡ側進角室６１Ａ（第２ＯＰＡ側進角室６２Ａ）の容積が最大となる最進角位置から、第１ＯＰＡ側進角室６１Ａ（第２ＯＰＡ側進角室６２Ａ）の容積が最小となる最遅角位置の間で相対回転可能となっている。

第１，第２ＯＰＡ側進角室６１Ａ，６２Ａは、それぞれ第１，第２ＯＰＡ側進角油路９１，９２を介してスプールバルブ２３に連通されており、第１，第２ＯＰＡ側遅角室６１Ｂ，６２Ｂは、それぞれ第１，第２ＯＰＡ側遅角油路９３，９４を介してスプールバルブ２３に連通されており、ＣＴＡ側進角室６３ＡおよびＣＴＡ側遅角室６３Ｂは、それぞれ第１，第２ＣＴＡ油路９５，９６を介してスプールバルブ２３に連通されている。

また、第１ＣＴＡ油路９５と第２ＣＴＡ油路９６とは、それぞれ中央油路９７（図３参照）を介してスプールバルブ２３に連通されている。第１ＣＴＡ油路９５と中央油路９７との間にはリードバルブ２４の第１弁体２４ａが介装されており、中央油路９７から第１ＣＴＡ油路９５への作動油の流れは許容されている一方、第１ＣＴＡ油路９５から中央油路９７への作動油の流れは禁止されている。第２ＣＴＡ油路９６と中央油路９７との間にはリードバルブ２４の第２弁体２４ｂが介装されており、中央油路９７から第２ＣＴＡ油路９６への作動油の流れは許容されている一方、第２ＣＴＡ油路９６から中央油路９７への作動油の流れは禁止されている。

第１ベーン３２にはロックピン７１とロックピンスプリング７２（図２参照）とを収容する貫通孔３２ａが形成されており、バックプレート５１にはロックピン７１が嵌入するロック孔（図示しない）が形成されている。各ベーン３２〜３４の先端部には、シリンダ５２の内周面に摺接するロータ側シール７６が設けられており、シリンダ５２のロータ２１の基軸部３１との摺接面にはハウジング側シール７７が設けられている。

ロータ２１の基軸部３１の前面にはリードバルブ２４が配置され、リードバルブ２４の前面にはリードバルブカバー５７が配置されている。リードバルブカバー５７は、円柱形状を呈し、フロントプレート５３の貫通孔５６に遊嵌する。リードバルブカバー５７は、その中心部にロータ２１の貫通孔３５と同一径の貫通孔が形成されている。

リードバルブカバー５７と、ロータ２１と、吸気カムシャフト９とは、ボルト５８によって締結・一体化されており、リードバルブ２４はロータ２１の基軸部３１とリードバルブカバー５７との間に挟持されている。

リードバルブカバー５７とフロントプレート５３との間にはねじりコイルばねであるバイアススプリング５９が介装されており、ハウジング２２とロータ２１とはバイアススプリング５９によって遅角方向に相対回転するように付勢されている。リードバルブカバー５７の前方にはリニアソレノイド２５が設けられている。リニアソレノイド２５の出力軸であるロッド２５ａは、リードバルブカバー５７の貫通孔の軸線後方へと延び、ロータ２１の貫通孔３５および吸気カムシャフト９の孔４１内に配置されるスプールバルブ２３の前端に当接している。リニアソレノイド２５は、図示しないエンジンＥＣＵによって制御され、ロッド２５ａを前後方向に進退する。

＜スプールバルブ＞
図２および図３に示すように、スプールバルブ２３は、吸気カムシャフト９の孔４１と、ロータ２１の貫通孔３５と、リードバルブカバー５７の貫通孔に圧入されるバルブスリーブ８１と、バルブスリーブ８１に摺動自在に内嵌したスプール８２と、スプール８２を前方（リニアソレノイド２５側）に付勢すべく、バルブスリーブ８１内のスプール８２の後方に配置されたリターンスプリング８３とを備えている。スプール８２は、リターンスプリング８３側が開口した有底円筒形状を呈するとともに、その内部に中空部８４を形成すべく開口端がプラグ（図示しない）によって閉鎖されている。エンジン１の運転時において、スプールバルブ２３には、オイル通路１９を介してオイルポンプ１７から作動油が常時供給される。オイル通路１９は、シリンダブロック２、吸気カムシャフト軸受１０１、吸気カムシャフト９の内部に形成されている。

バルブスリーブ８１には、オイル通路１９に連通する供給ポート１０５と、ＯＰＡ側進角油路９１，９２に連通するＯＰＡ側進角ポート１０６と、ＯＰＡ側遅角油路９３，９４に連通するＯＰＡ側遅角ポート１０７と、第１ＣＴＡ油路９５に連通するＣＴＡ側遅角ポート１０８と、第２ＣＴＡ油路９６に連通するＣＴＡ側進角ポート１０９と、中央油路９７に連通するＣＴＡ側中央ポート１１０とが穿設されている。

スプール８２は、供給ポート１０５からの作動油を中空部８４に導入するための４つの供給孔１２１と、進角ポジション（スプール８２が図３中で右方に移動した状態）で供給ポート１０５とＯＰＡ側進角ポート１０６とを連通させるＯＰＡ側進角グルーブ１２２と、遅角ポジション（スプール８２が図３中で左方に移動した状態）で中空部８４とＯＰＡ側遅角ポート１０７とを連通させるＯＰＡ側遅角グルーブ１２３と、進角ポジションで第２ＣＴＡ油路９６と中央油路９７とを連通させるとともに遅角ポジションで第１ＣＴＡ油路９５と中央油路９７とを連通させるＣＴＡ側グルーブ１２４と、中空部８４とＣＴＡ側グルーブ１２４とを連通させる４つのオリフィス１２５とを有している。なお、中立ポジションにおいては、中央油路９７のみがＣＴＡ側グルーブ１２４に開口する。中立ポジションから最進角ポジションまたは最遅角ポジションまでのスプール８２の作動量は等しくなっている。

図５は、実施形態に係るスプールバルブ３２の側面を示す概略説明図である。ＯＰＡ側進角ポート１０６およびＯＰＡ側遅角ポート１０７はそれぞれ矩形を呈している。ＯＰＡ側進角ポート１０６はＯＰＡ側遅角ポート１０７よりもバルブスリーブ８１の周方向に幅広に（すなわち、開口面積が大きくなるように）形成されている。以下、各ポート１０６，１０７の周方向における長さを幅という。

また、スプール８２が中立ポジションに位置する状態からＯＰＡ側進角グルーブ１２２とＯＰＡ側進角ポート１０６とが連通する（すなわち、ＯＰＡ側進角ポート１０６が開き始める）までに必要な作動量と、スプール８２が中立ポジションに位置する状態からＯＰＡ側遅角グルーブ１２３とＯＰＡ側遅角ポート１０７とが連通する（すなわち、ＯＰＡ側遅角ポート１０７が開き始める）までに必要な作動量とが同じになるように、各ポート１０６，１０７および各グルーブ１２２，１２３の相対位置が設定されている。また、スプール８２の最進角ポジションではＯＰＡ側進角ポート１０６が全開になり、最遅角ポジションではＯＰＡ側遅角ポート１０７が全開になるように、各ポート１０６，１０７および各グルーブ１２２，１２３の相対位置が設定されている。最進角ポジションでのＯＰＡ側進角ポート１０６の開口面積（最大開口面積）は、最遅角ポジションでのＯＰＡ側遅角ポート１０７の開口面積（最大開口面積）よりも大きくなっている。

ＯＰＡ側進角ポート１０６およびＯＰＡ側遅角ポート１０７のそれぞれの最大開口面積は、オイル通路１９、供給ポート１０５、ＯＰＡ側進角グルーブ１２２、供給孔１２１（４つの合計）、中空部８４、ＯＰＡ側遅角グルーブ１２３のいずれの流路断面積よりも小さく設定されている。

＜第１実施形態の作用効果＞
次に、第１実施形態の作用について説明する。図６（ａ）は実施形態に係るスプール作動量に対するスプールバルブ２３の開口面積を示すグラフであり、図６（ｂ）は実施形態に係るスプール作動量に対するロータ回転速度を示すグラフである。図６（ａ），（ｂ）では、スプール８２の進角側への作動量を正、遅角側への作動量を負として表し、ロータ２１の進角側への回転速度を正、遅角側への回転速度を負として表す。図６（ａ）に示すように、第１実施形態では、ＯＰＡ側進角ポート１０６の幅がＯＰＡ側遅角ポート１０７の幅に対して広いため、スプール８２の進角側または遅角側への作動量が等しい場合、ＯＰＡ側進角ポート１０６の方がＯＰＡ側遅角ポート１０７の開口面積（作動油流通面積）よりも大きくなる。

ＯＰＡ側進角ポート１０６およびＯＰＡ側遅角ポート１０７は、矩形を呈し、ＯＰＡ側進角グルーブ１２２およびＯＰＡ側遅角グルーブ１２３はバルブスリーブ８１の周方向にわたって延在しているため、ＯＰＡ側進角ポート１０６またはＯＰＡ側遅角ポート１０７の開口面積はスプール８２の作動量に比例して増加する。

図６（ｂ）に示すように、スプール８２の作動量に対するロータ２１の回転速度は、進角側と遅角側とで概ね同一となっている。カムトルクおよびバイアススプリング５９の付勢力によって、ロータ２１の進角側への駆動は遅角側への駆動よりも大きな駆動力を必要とするが、ＯＰＡ側進角ポート１０６の開口面積がＯＰＡ側遅角ポート１０７の開口面積よりも大きいため、第１，第２ＯＰＡ側進角室６１Ａ，６２Ａには第１，第２ＯＰＡ側遅角室６１Ｂ，６２Ｂよりも大きな油圧が加わり、進角側と遅角側とにおけるロータ２１の回転に必要な駆動力の差が補われる。

第１実施形態では、ロータの回転速度は、スプール８２の作動量に対して進角側と遅角側とのいずれでも概ね同一であるため、進角側と遅角側とでスプール８２の作動量を変化させる必要がなく、制御が容易となる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、ＯＰＡ側進角ポート１０６の幅とＯＰＡ側遅角ポート１０７の幅とが等しく、かつＣＴＡ側遅角ポート１０８の幅とＣＴＡ側進角ポート１０９の幅とが異なる点で第１実施形態と相違する。ＣＴＡ側遅角ポート１０８およびＣＴＡ側進角ポート１０９の幅とは、それぞれバルブスリーブ８１の周方向における長さをいう。第２実施形態の他の構成については第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

図７は、第２実施形態に係るスプールバルブの側面を示す概略説明図である。ＣＴＡ側進角ポート１０９、ＣＴＡ側遅角ポート１０８、ＣＴＡ側中央ポート１１０はそれぞれ矩形を呈している。ＣＴＡ側進角ポート１０９はＣＴＡ側遅角ポート１０８よりもバルブスリーブ８１の周方向に幅広に（すなわち、開口面積が大きくなるように）形成されており、ＣＴＡ側中央ポート１１０はＣＴＡ側進角ポート１０９よりもバルブスリーブ８１の周方向に幅広に形成されている。

また、スプール８２が中立ポジションに位置する状態からＣＴＡ側グルーブ１２４とＣＴＡ側進角ポート１０９とが連通するまでに必要な作動量と、スプール８２が中立ポジションに位置する状態からＣＴＡ側グルーブ１２４とＣＴＡ側遅角ポート１０８とが連通するまでに必要な作動量とが同じになるように、各ポート１０８，１０９およびＣＴＡ側グルーブ１２４の相対位置が設定されている。また、スプール８２の最進角ポジションではＣＴＡ側進角ポート１０９が全開となり、最遅角ポジションではＣＴＡ側遅角ポート１０８が全開となるとなるように、各ポート１０８，１０９およびＣＴＡ側グルーブ１２４の相対位置が設定されている。最進角ポジションでのＣＴＡ側進角ポート１０９の開口面積（最大開口面積）は、最遅角ポジションでのＣＴＡ側遅角ポート１０８の開口面積（最大開口面積）よりも大きくなっている。ＣＴＡ側中央ポート１１０は、スプール８２の全可動範囲内で、ＣＴＡ側グルーブ１２４に対して常時全開となっている。

ＣＴＡ側進角ポート１０９およびＣＴＡ側遅角ポート１０８のそれぞれの最大開口面積は、第１ＣＴＡ油路９５、第２ＣＴＡ油路９６、中央油路９７、ＣＴＡ側グルーブ１２４のいずれの流路断面積よりも小さく設定されている。

＜第２実施形態の作用効果＞
次に、第２実施形態の作用について説明する。スプール８２が進角側へ移動すると、ＣＴＡ側進角ポート１０９とＣＴＡ側グルーブ１２４とが連通し、ＣＴＡ側遅角室６３Ｂ内の作動油は、第２ＣＴＡ油路９６、ＣＴＡ側グルーブ１２４、中央油路９７、第１ＣＴＡ油路９５を順に通過してＣＴＡ側進角室６３Ａ内に流入可能となる。そのため、ロータ２１に進角方向へのカムトルクが加わった際に、ロータ２１は進角方向に回転する。一方、ロータ２１に遅角方向へのカムトルクが加わった際には、第１弁体２４ａが第１ＣＴＡ油路９５から中央油路９７への作動油の流れを禁止するため、ＣＴＡ側進角室６３Ａ内とＣＴＡ側遅角室６３Ｂ内との作動油が保持され、ロータ２１は遅角方向に回転することはできない。

スプール８２が遅角側へ移動すると、ＣＴＡ側遅角ポート１０８とＣＴＡ側グルーブ１２４とが連通し、ＣＴＡ側進角室６３Ａ内の作動油は、第１ＣＴＡ油路９５、ＣＴＡ側グルーブ１２４、中央油路９７、第２ＣＴＡ油路９６を順に通過してＣＴＡ側遅角室６３Ｂ内に流入可能となる。そのため、ロータ２１に遅角方向へのカムトルクが加わった際に、ロータ２１は進角方向に回転する。一方、ロータ２１に遅角方向へのカムトルクが加わった際には、第２弁体２４ｂが逆流を禁止するため、各油室６３Ａ，６３Ｂ内の作動油が保持され、ロータ２１は遅角方向に回転することはできない。

図８（ａ）は実施形態に係るスプール作動量に対するスプールバルブ２３の開口面積を示すグラフであり、図８（ｂ）は実施形態に係るスプール作動量に対するロータ回転速度を示すグラフである。図８（ａ），（ｂ）では、スプール８２の進角側への作動量を正、遅角側への作動量を負として表し、ロータ２１の進角側への回転速度を正、遅角側への回転速度を負として表す。図８（ａ）に示すように、第２実施形態では、ＣＴＡ側進角ポート１０９の幅がＣＴＡ側遅角ポート１０８の幅に対して広いため、スプール８２の進角側または遅角側への作動量が等しい場合、ＣＴＡ側進角ポート１０９の方がＣＴＡ側遅角ポート１０８よりも開口面積（作動油流通面積）が大きくなる。

上述したように、ロータ２１の進角方向への回転は、遅角方向への回転に比較して大きな駆動力を必要とするが、スプール８２の進角側または遅角側への作動量が等しい場合、ＣＴＡ側進角ポート１０９の開口面積はＣＴＡ側遅角ポート１０８の開口面積に対して大きいため、作動油がＣＴＡ側遅角室６３ＢからＣＴＡ側遅角室６３Ａへと流れる際の抵抗を低減することができる。

ＣＴＡ側進角ポート１０９およびＣＴＡ側遅角ポート１０８が矩形を呈し、ＣＴＡ側グルーブ１２４がバルブスリーブ８１の周方向にわたって延在しているため、ＣＴＡ側進角ポート１０９またはＣＴＡ側遅角ポート１０８の開口面積はスプール８２の作動量に比例して増加する。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１実施形態と同様にＯＰＡ側進角ポート１０６の幅をＯＰＡ側遅角ポート１０７の幅よりも広く設定し、第２実施形態と同様にＣＴＡ側進角ポート１０９の幅をＣＴＡ側遅角ポート１０８の幅よりも広く設定している。第３実施形態の他の構成は、第１実施形態と同様である。

このように、ＯＰＡ側の各ポート１０６，１０７と、ＣＰＡ側の各ポート１０８，１０９とで流路断面積（作動油流通面積）を変更することによって、ＯＰＡ側進角ポート１０６とＯＰＡ側遅角ポート１０７との幅の差、およびＣＴＡ側進角ポート１０９とＣＴＡ側遅角ポート１０８との幅の差を小さくすることができる。また、スプール８２の作動量に対するロータ２１の作動特性の制御幅を向上させることができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。本実施形態では、スプール８２の作動量に比例してＯＰＡ側進角ポート１０６またはＯＰＡ側遅角ポート１０７の開口面積が増加するようにしたが、増加の態様は適宜選択することができる。

１・・エンジン（内燃機関）、５・・クランクシャフト、９・・吸気カムシャフト、２０・・カム位相可変装置、２１・・ロータ、２２・・ハウジング、２３・・スプールバルブ（油路切換手段）、２４・・リードバルブ、２５・・リニアソレノイド、３２，３３，３４・・第１〜第３ベーン、５２・・シリンダ、６１〜６３・・第１〜第３ベーン室、６１Ａ，６２Ａ・・ＯＰＡ側進角室（進角側油室）、６１Ｂ，６２Ｂ・・ＯＰＡ側遅角室（遅角側油室）、６４，６５・・第１、第２ＯＰＡ（油圧駆動型位相可変手段）、６６・・ＣＴＡ（カムトルク駆動型位相可変手段）、８１・・バルブスリーブ、８２・・スプール、９１，９２・・第１，第２ＯＰＡ側進角油路、９３，９４・・第１，第２ＯＰＡ側遅角油路、１０６・・ＯＰＡ側進角ポート、１０７・・ＯＰＡ側遅角ポート

Claims (6)

1. 内燃機関のカム位相を所定の角度範囲をもって変化させるカム位相可変装置であって、
   クランクシャフトに同期して回転するとともに、その内周側に複数のベーン室が形成されたハウジングと、
   カムシャフトと一体に回転するとともに、前記複数のベーン室を進角側油室と遅角側油室とに区画するベーンがその外周側にそれぞれ立設され、最進角位置と最遅角位置との間で相対回転可能に前記ハウジングに収容されたロータと、
   前記進角側油室に作動油を流入させるための進角側油路と、
   前記遅角側油室に作動油を流入させるための遅角側油路と、
   前記進角側油路に作動油を流入させる進角ポジションと、前記遅角側油路に作動油を流入させる遅角ポジションと、前記両油路への作動油の流入を禁止する中立ポジションとの間で連続的に作動する油路切換手段と
   を有し、
   前記油路切換手段は、前記中立ポジションからの作動量が同一である場合、前記進角ポジション側における前記進角側油路に対する作動油流通面積と、前記遅角ポジション側における前記遅角側油路に対する作動油流通面積とが異なることを特徴とするカム位相可変装置。
2. 前記ベーンの少なくとも１つは、対応する前記ベーン室とともにカムトルク駆動型位相可変手段をなすことを特徴とする、請求項１に記載のカム位相可変装置。
3. 前記ベーンの少なくとも１つは、対応する前記ベーン室とともに油圧駆動型位相可変手段をなし、
   前記進角側油路または前記遅角側油路と、前記油路切換手段とを介して、前記油圧駆動型位相可変手段に作動油を供給する油圧源を有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のカム位相可変装置。
4. 前記油圧源から前記油圧切換手段に対する作動油流通面積は、前記油圧切換手段の前記進角側油路に対する作動油流通面積および前記遅角側油路に対する作動油流通面積のそれぞれより大きいことを特徴とする、請求項３に記載のカム位相可変装置。
5. 前記油路切換手段は、前記中立ポジションからの作動量が同一である場合、前記進角ポジション側における前記カムトルク駆動型位相可変手段の前記進角側油路に対する作動油流通面積と、前記遅角ポジション側における前記カムトルク駆動型位相可変手段の前記遅角側油路に対する作動油流通面積とが異なり、前記進角ポジション側における前記油圧駆動型位相可変手段の前記進角側油路に対する作動油流通面積と、前記遅角ポジション側における前記油圧駆動型位相可変手段の前記遅角側油路に対する作動油流通面積とが異なることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載のカム位相可変装置。
6. 前記油路切換手段は、スプールバルブであることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のカム位相可変装置。

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