JP2010255584A - 内燃機関のカム位相可変装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で実現でき、油圧アクチュエータの応答性能を高めることができる内燃機関のカム位相可変装置を提供する。
【解決手段】ＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａおよびＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂとのどちから一方に作動油が供給されることにより、カム位相を変化させるＶＴＣアクチュエータ２０，２１と、作動油供給油路１６を介してＶＴＣアクチュエータ２０，２１に作動油を供給するオイルポンプ１４とを有するＶＴＣ装置１００において、作動油を貯留するアキュムレータ７６を作動油供給油路１６に設けるとともに、作動油供給油路１６におけるアキュムレータ７６の接続部の上流に、オイルポンプ１４への作動油の逆流を防止する第１チェックバルブ７１を設け、作動油供給油路１６におけるアキュムレータ７６の接続部の下流に、ＶＴＣアクチュエータ２０，２１からの作動油の逆流を防止する第２チェックバルブ７２を設ける。
【選択図】図９

Description

本発明は、油圧アクチュエータを駆動源とするＶＴＣを備えたカム内燃機関のカム位相可変装置に係り、詳しくは、エンジン回転速度が低い状態や油温が高い状態における低油圧時にＶＴＣの応答性能を高める技術に関する。

ガソリンエンジンを始め、ディーゼルエンジンやＨＣＣＩ(Homogeneous Charge Compression Ignition：予混合圧縮着火)エンジンにおいては、出力および燃費の向上や有害排出ガス成分の低減等を実現すべく、運転状態に応じて吸排気バルブのリフト量や開弁タイミングを変化させる可変動弁装置を搭載したもの（開弁特性可変型内燃機関）が増加している。可変動弁装置としては、バルブリフトを段階的あるいは無段階に可変制御する可変バルブリフト装置（Variable valve Lift Control device：以下、ＶＬＣと記す）が従来より存在する他、カム位相（開弁タイミング）を連続的に可変制御するバルブタイミングコントロール装置（Variable Timing Control device：以下、ＶＴＣと記す）も出現している。

ＶＬＣとしては、カムシャフトに動弁特性の異なる複数のカムを形成するとともに、各カムに対応するロッカアームをバルブに対して選択的に連結させるものが知られている（特許文献１参照）。また、ＶＴＣとしては、高速運転に向いた油圧アクチュエータ（油圧駆動型位相可変機構（Oil Pressure Actuated phaser）：以下、ＯＰＡと記す）と、低速運転に向いたカムトルクアクチュエータ（カムトルク駆動型位相可変機構（Cam Torque Actuated phaser）：以下、ＣＴＡと記す）とを内装し、カムシャフトの端部に設置されるベーン式のものが知られている（特許文献２参照）。この種のＶＴＣでは、スプールバルブやリニアソレノイド等からなる油路切換制御機構を用いて、ＯＰＡへの油圧供給経路とＣＴＡ内での作動油流動方向とを同時に切り換えることが一般的である。

ところが、上記したようなＶＴＣでは、エンジン停止中にＯＰＡの油室から作動油が漏出し、入り込んだ空気がエンジン始動時にクッションとなってＯＰＡが正常に作動しなくなることがある。このようなエンジン始動時における作動油の不足を解消するために、エンジンによって駆動されるオイル供給源とＯＰＡとを連通する油路にアキュムレータを接続するとともに、油路（アキュムレータが接続された接続部）とアキュムレータとの間に駆動制御可能な逆止弁を介装し、エンジン始動前、すなわちオイル供給源の始動前にアキュムレータから油圧アクチュエータに作動油を供給させるようにした発明が知られている（特許文献３参照）。

また、例えば油温が上昇して作動油の粘度が低下したような状態で、エンジン回転速度が低下すると、オイル供給源からＯＰＡに供給される作動油の油圧が低下し、ＶＴＣに応答速度の低下や作動安定性の悪化が生じる場合がある。このような問題を解決するために、オイル供給源とＯＰＡとを連通する油路にアキュムレータを設けるとともに、アキュムレータよりも上流側の油路に逆止弁を介装した発明が提案されている（特許文献４参照）。この発明によれば、オイル供給源から供給される作動油の油圧が低下しても、アキュムレータによってＯＰＡの油圧が高く保持されるために、応答速度低下などを防止することができる。

特開２００８−１２１５８５号公報 特開２００２−２３５５１３号公報 米国特許第５９１５３４８号明細書 特開平１０−５４２１５号公報

しかしながら、特許文献３の発明では、アキュムレータに作動油を供給する際に逆止弁を開弁駆動する必要があり、開弁用の駆動装置を別途設けなければならない。また、この発明では、エンジン始動時には、自動的にＯＰＡに対してアキュムレータから作動油が供給されるが、オイル供給源が駆動される通常運転時には逆止弁が閉弁するため、エンジン回転速度や作動油粘度の低下などによってＯＰＡの油圧が不足した場合にアキュムレータに油圧を補わせることはできない。したがって、エンジン回転速度や作動油粘度の低下時におけるＶＴＣの応答速度を向上させることはできない。

一方、特許文献４の発明では、エンジン回転速度の低下や作動油の油温上昇による油圧低下などに対しては、アキュムレータによる蓄圧効果によりＯＰＡの応答速度を一定時間維持する効果があるが、常時その効果が得られるわけではない。また、アキュムレータの設置によりオイルポンプ脈動やオイルを使用する他の機器の影響を緩和することでＯＰＡの応答速度を向上させる効果は多少あるが、根本的に応答性能を変えるものではない。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、簡単な構成で実現でき、ＶＴＣの応答性能を高めることができる内燃機関のカム位相可変装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、内燃機関（Ｅ）のカム位相可変装置（ＶＴＣ装置１００）において、クランクシャフト（１０）に同期して回転する第１回転部材（ハウジング２２）と、カムシャフト（４，５）と一体に回転するとともに、第１回転部材（２２）に相対回転可能に連結された第２回転部材（ロータ２３）と、第１回転部材（２２）と第２回転部材（２３）との間に形成された進角側油室（ＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａ）および遅角側油室（ＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂ）とを有し、進角側油室（４５ａ，４６ａ）と遅角側油室（４５ｂ，４６ｂ）とのどちから一方に作動油が供給されることにより、カム位相を変化させる油圧アクチュエータ（２０，２１）と、油路（１６）を介して油圧アクチュエータ（２０，２１）に作動油を供給する作動油供給手段（１４）と、油路（１６）に設けられ、作動油の貯留に供されるアキュムレータ（７６）と、油路（１６）におけるアキュムレータ（７６）の設置部位の上流に介装され、作動油供給手段（１４）への作動油の逆流を防止する第１逆流防止手段（７１）と、油路（１６）におけるアキュムレータ（７６）の設置部位の下流に介装され、油圧アクチュエータ（２０，２１）からの作動油の逆流を防止する第２逆流防止手段（７２）とを備えたことを特徴とする。

第１の発明によれば、作動油供給手段が作動している間、第１逆流防止手段を通過した作動油は、第２逆流防止手段を通過して油圧アクチュエータに供給されるとともに、油圧保持手段にも常に供給されるため、作動油供給手段から供給される作動油の油圧が低下しても、油圧アクチュエータには所定の油圧をもってアキュムレータから作動油が供給される。また、油圧アクチュエータの油室内の作動油にカムトルクに起因して正および負の圧力が交番的に作用しても、負の圧力が作用した場合には、油圧保持手段から作動油が供給されるため、油室内に空気が流入し、或いは油室内に真空部が発生することが防止される一方、正の圧力が作用した場合には、油圧アクチュエータから油圧保持手段へ作動油が逆流することが第２逆流防止手段によって防止されるため、油圧アクチュエータが振動的に作動することを抑制し、その作動を円滑にすることができる。

また、第２の発明は、第１の発明に係る内燃機関（Ｅ）のカム位相可変装置（１００）において、アキュムレータ（７６）は、その容積が進角側油室（４５ａ，４６ａ）の容積と遅角側油室（４５ｂ，４６ｂ）の容積との和以下に設定されたことを特徴とする。

油圧アクチュエータの油室に空気が流入、或いは真空部分が発生するほど大きなカムトルクが作用し、油圧アクチュエータが最も進角側または遅角側から移動したような場合であっても、進角側油室の容積と遅角側油室の容積との和分だけ作動油が供給されれば、油室に空気が流入し、或いは真空部分が発生することが防止される。そこで、この発明は、アキュムレータの容積を進角側油室の容積と遅角側油室の容積との和以下とすることで、空気の流入或いは真空部分の発生を抑制しつつ、アキュムレータの小型化を図ることができる。

また、第３の発明は、第１または第２の発明に係る内燃機関（Ｅ）のカム位相可変装置（１００）において、アキュムレータ（７６）は、その最高保持油圧が内燃機関（Ｅ）の定常動作時における作動油の最低油圧以下に設定されたことを特徴とする。

この発明によれば、内燃機関が定常動作をしている間、アキュムレータに作動油が貯留され、作動油の油圧が内燃機関の定常動作時の最低油圧よりも低下したときに、アキュムレータに貯留された作動油が油圧アクチュエータに供給される。そのため、カムトルクが作用して油圧アクチュエータの油圧が低下しても、油圧アクチュエータの油室に空気が流入し、或いは真空部分が発生することが防止される。

また、第４の発明は、第１〜第３の発明に係る内燃機関（Ｅ）のカム位相可変装置（１００）において、アキュムレータ（７６）、第１逆流防止手段（７１）および第２逆流防止手段（７２）が、カムシャフト（４，５）を保持するカムホルダ（１１０）に設けられたことを特徴とする。

また、第５の発明は、第１〜第３の発明に係る内燃機関（Ｅ）のカム位相可変装置（１００）において、アキュムレータ（７６）、第１逆流防止手段（７１）および第２逆流防止手段（７２）が、油圧アクチュエータ（２０，２１）に設けられたことを特徴とする。

第４の発明によれば、アキュムレータ、第１逆流防止手段および第２逆流防止手段を設けるために別途空間を確保する必要がないため、カム位相可変装置の小型化を実現できる。また、第５の発明によれば、アキュムレータ、第１逆流防止手段および第２逆流防止手段を油圧アクチュエータに設置することにより、第４の発明と同様にカム位相可変装置の小型化を実現できる。

本発明によれば、簡単な構成で、エンジン回転速度が低い状態や油温が高い状態における低油圧時であっても内燃機関のカム位相可変装置における油圧アクチュエータの応答性能を高めることができる。

実施形態に係るエンジンの要部透視斜視図である。 実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの分解斜視図である。 実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの概略構成図である。 実施形態に係るバイパスバルブの作動態様を示す断面図である。 実施形態に係る電磁シャットバルブの作動態様を示す断面図である。 実施形態に係るアキュムレータおよびチェックバルブを示す模式図である。 実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの進角作動を示す模式図である。 実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの遅角作動を示す模式図である。 実施形態に係るＯＰＡの作動状態を示す模式図である。 実施形態に係るＯＰＡに作用するカムトルクを示すグラフである。 実施形態に係るＯＰＡの進角時における位相変化を示すグラフである。 実施形態に係るＯＰＡの進角時の状態を示す模式図である。 従来技術に係るＯＰＡの進角時における位相変化を示すグラフである。 従来技術に係るＯＰＡの進角時の状態を示す模式図である。 作動油の粘度と応答速度との関係を示すグラフである。 変形実施形態に係るアキュムレータおよびチェックバルブを示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るカム位相可変型内燃機関の一実施形態を詳細に説明する。

≪実施形態の構成≫
＜全体構成＞
図１に示すエンジンＥ（カム位相可変型内燃機関）は、自動車に搭載される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り、そのシリンダヘッド１に、各気筒２本ずつの吸気バルブ２および排気バルブ３、これら吸排気バルブ２，３を駆動する吸気カムシャフト４および排気カムシャフト５を備えている。両カムシャフト４，５は、シリンダヘッド１に立設されたカムホルダ（図６参照）に回転自在に保持され、クランクスプロケット６、カムチェーン７、吸気カムスプロケット８、排気カムスプロケット９を介し、クランクシャフト１０の１／２の回転速度をもって回転駆動される。また、クランクシャフト１０は、コネクティングロッド１１を介してピストン１２に連結されるとともに、チェーン１３を介して斜め下方に設置されたオイルポンプ１４を駆動する。

シリンダヘッド１およびシリンダブロック１５には、後述するＶＴＣアクチュエータ２０，２１にオイルポンプ１４からの作動油（エンジンオイル）を供給するための作動油供給油路１６が形成されている。また、シリンダヘッド１にはノーマルオープン型の電磁シャットバルブ１７が装着されており、この電磁シャットバルブ１７が作動することによってＶＴＣアクチュエータ２０，２１に対する作動油の供給形態が切り換えられる。また、作動油供給油路１６における電磁シャットバルブ１７の下流側には、第１および第２チェックバルブ７１，７２が介装され、両チェックバルブ７１，７２の間には、分岐油路１６ｃを介してアキュムレータ７６が設けられている（図６，図７参照）。これらＶＴＣアクチュエータ２０，２１、オイルポンプ１４、作動油供給油路１６、第１および第２チェックバルブ７１，７２およびアキュムレータ７６などが、エンジンＥのＶＴＣ装置１００を構成している。

吸気カムシャフト４の後端には吸気側カム角センサ１８が設置され、排気カムシャフト５の後端には排気側カム角センサ１９が設置されている。一方、吸気カムシャフト４の前端には吸気側ＶＴＣアクチュエータ２０が取り付けられ、排気カムシャフト５の前端には排気側ＶＴＣアクチュエータ２１が取り付けられている。また、吸気カムシャフト４と吸気バルブ２との間には吸気側ＶＬＣ機構５０が介装され、排気カムシャフト５と排気バルブ３との間には排気側ＶＬＣ機構５１が介装されている。

車室内には、各種センサ（両カム角センサ１８，１９、図示しないアクセルセンサ、吸気量センサ、クランク角センサ等）の出力情報に基づき、エンジンＥに付設された各種被制御装置（電磁シャットバルブ１７、両ＶＴＣアクチュエータ２０，２１、両ＶＬＣ機構５０，５１、図示しない燃料噴射弁や点火コイル等）の制御量を決定して駆動電流を出力するエンジンＥＣＵ７０が設置されている。

＜ＶＴＣアクチュエータ＞
図２に示すように、排気側ＶＴＣアクチュエータ２１は、外周に排気カムスプロケット９が形成されたハウジング２２、ハウジング２２内に回転自在に保持されるとともに排気カムシャフト５の前端にその後端面が締結されるロータ２３、ハウジング２２の前面を覆うフロントプレート２４、ハウジング２２の後面を覆うバックプレート２５、フロントプレート２４の内側に配置されたリードバルブ２６、リードバルブ２６をロータ２３に固定するリードバルブカバー２７、ハウジング２２とロータ２３とを遅角方向に相対回転させるバイアススプリング２８、排気カムシャフト５およびロータ２３の軸心に設置されたスプールバルブ２９、エンジンＥＣＵ７０によって制御されることによってスプールバルブ２９を駆動するリニアソレノイド３１、ロータ２３に保持されたロックピン３３、ロックピン３３をバックプレート２５側に付勢するロックピンスプリング３４、ロータ２３に保持されたバイパスバルブ３６、バイパスバルブ３６をフロントプレート２４側に付勢するバイパスバルブスプリング３７等を構成要素としている。なお、スプールバルブ２９は、排気カムシャフト５やロータ２３の軸心に保持されたバルブスリーブ３８と、バルブスリーブ３８に摺動自在に内嵌したスプール３９と、スプール３９をリニアソレノイド３１側に付勢するリターンスプリング４０とから構成されている。

図３に示すように、ロータ２３の外周には第１ベーン４１と第２ベーン４２と第３ベーン４３とが立設される一方、ハウジング２２の内周にはこれらベーン４１〜４３を所定角度をもって相対回転可能に収容する第１〜第３ベーン室４５〜４７が形成されている。本実施形態の場合、第１ベーン４１および第１ベーン室４５は第１ＯＰＡ６１の構成要素であり、第２ベーン４２および第２ベーン室４６は第２ＯＰＡ６２の構成要素であり、第３ベーン４３および第３ベーン室４７はＣＴＡ６３の構成要素である。

第１，第２ベーン室４５，４６は、スプールバルブ２９からの作動油がＯＰＡ側進角油路５１，５２を介して供給されるＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａと、スプールバルブ２９からの作動油がＯＰＡ側遅角油路５３，５４を介して供給されるＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂとに、第１，第２ベーン４１，４２によってそれぞれ区画されている。また、第３ベーン室４７は、第１ＣＴＡ油路５６を介してスプールバルブ２９に連通するＣＴＡ側進角室４７ａと、第２ＣＴＡ油路５５を介してスプールバルブ２９に連通するＣＴＡ側遅角室４７ｂとに、第３ベーン４３によって区画されている。また、ＯＰＡ側進角油路５１，５２は、後述するように、作動油排出路８１〜８３を介して電磁シャットバルブ１７に接続している。

第１ベーン４１にはロックピン３３とロックピンスプリング３４（図２参照）とが収容されており、ロックピン解除油路への作動油の供給が行われない場合にのみ、ロックピンスプリング３４のばね力によってロックピン３３の先端がバックプレート２５に形成されたロック孔２５ａに嵌入する。なお、ロック孔２５ａは、ロータ２３がハウジング２２に対して始動時カム位相（本実施形態では、最遅角位相）となった際に、ロックピン３３が嵌入する位置に穿設されている。

（バイパスバルブ）
図４に示すように、バイパスバルブ３６は、その中間部に連通溝３６ａを有しており、第３ベーン４３に排気カムシャフト５の軸心と平行に穿設されたバルブ保持孔内に摺動自在に保持されている。また、バイパスバルブスプリング３７は、バイパスバルブ３６の軸心に形成されたスプリング保持孔に収容されており、バイパスバルブ３６をバックプレート２５側に常時付勢している。第３ベーン４３には、バイパスバルブ３６の一端に電磁シャットバルブ１７からの油圧を導入するための油圧導入孔４３ｂと、ＣＴＡ側進角室４７ａとバルブ保持孔４３ａとを接続する連通油路４３ｄと、後述する中央油路５７とバルブ保持孔４３ａとを接続する連通油路４３ｃとが形成されている。図４（ａ）に示すように、油圧導入孔４３ｂに油圧が導入されると、バイパスバルブ３６がフロントプレート２４側に移動して両連通油路４３ｃ，４３ｄが遮断される。また、図４（ｂ）に示すように、油圧導入孔４３ｂから油圧が排出されると、バイパスバルブスプリング３７のばね力によってバイパスバルブ３６がバックプレート２５側に移動し、バイパスバルブ３６の連通溝３６ａを介して両連通油路４３ｃ，４３ｄが連通する。

（電磁シャットバルブ）
図５に示すように、電磁シャットバルブ１７は、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１と、２つのランド９２ａ，９２ｂおよび連通溝９２ｃを有するスプール９２と、スプール９２をＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１側に付勢するリターンスプリング９３と、ドレイン通路９４とを備えている。図５（ａ）に示すように、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１が非励磁の状態では、リターンスプリング９３に付勢されたスプール９２が図中右方に位置するため、作動油供給油路１６（１６ａ，１６ｂ）が連通溝９２ｃを介して連通してオイルポンプ１４からの作動油が両ＶＴＣアクチュエータ２０，２１に供給される一方、作動油排出路８３がランド９２ｂによって閉鎖される。また、図５（ｂ）に示すように、ＯＮ／ＯＦＦソレノイド９１が励磁されるとスプール９２が図中左方に移動するため、作動油供給油路１６ａがランド９２ａによって閉鎖される一方、作動油供給油路１６ｂおよび作動油排出路８３が連通溝９２ｃを介してドレイン通路９４に連通する。これにより、両ＶＴＣアクチュエータ２０，２１から作動油が排出され、特に、ＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａからは作動油が速やかに排出される。

（作動油供給油路）
図６に示すように、カムホルダ１１０は、シリンダヘッド１に立設された下部カムホルダ１１１と、下部カムホルダ１１１に締結された上部カムホルダ１１２とから構成され、カムシャフト４，５の前端側のカムジャーナル４ａ，５ａを回転自在に支持している。下部カムホルダ１１１には、作動油供給油路１６が穿設されており、両カムホルダ１１１，１１２には、作動油供給油路１６がその外周に開口する環状溝１２５が形成されている。一方、カムシャフト４，５には、ジャーナル側油孔１３１，１３２が形成されている。ジャーナル側油孔１３１，１３２は等角度間隔（１８０°間隔）で配置されており、作動油供給油路１６から流入した作動油が環状油路１０７を介してスプールバルブ２９に導入される。なお、図６においては、表示が煩雑になることを避けるため、カムシャフト４，５や両カムホルダ１１１，１１２の断面にハッチングを施していない。

（アキュムレータ）
下部カムホルダ１１１に形成された作動油供給油路１６からは分岐油路１６ｃが分岐しており、この分岐油路１６ｃの先端にアキュムレータ７６が設けられている。アキュムレータ７６は、作動油を貯留する筒状の蓄圧室７７と、蓄圧室７７に軸方向へ摺動自在に摺設された蓄圧ピストン７８と、蓄圧ピストン７８を蓄圧室７７の容積を小さくする側へ付勢するスプリング７９とから構成される。作動油供給油路１６の油圧が上昇すると蓄圧ピストン７８が図中右方へ移動して蓄圧室７７の容積が大きくなるとともに、スプリング７９が圧縮されてアキュムレータ７６の保持油圧が高くなる。そして、作動油供給油路１６の油圧が低下するとスプリング７９が蓄圧ピストン７８を図中左方へ駆動して作動油供給油路１６の油圧を所定値以上に保持する。なお、アキュムレータ７６の最高保持油圧、すなわち蓄圧ピストン７８が図中右端へ移動したときの油圧は、エンジンＥの定常動作時における作動油の最低油圧と同等もしくはそれ以下とされている。また、アキュムレータ７６の容積、すなわち蓄圧ピストン７８が図中右端へ移動したときの最大容積は、ＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａの容積とＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂの容積の和よりも若干小さく設定されている。

（チェックバルブ）
第１および第２チェックバルブ７１，７２は、下部カムホルダ１１１に形成された作動油供給油路１６に介装され、作動油供給油路１６を分断する態様で形成された弁室７３と、弁室７３内に配置された球状の弁体７４と、弁体７４を作動油供給油路１６の上流側（図中下方）へ付勢するスプリング７５とからそれぞれ構成される。第１チェックバルブ７１は、作動油供給油路１６における分岐油路１６ｃの接続部位の上流側（図中下方）に配置され、オイルポンプ１４へ作動油が逆流するのを防止する。一方、第２チェックバルブ７２は、作動油供給油路１６における分岐油路１６ｃの接続部位の下流側（図中上方）に配置され、ＯＰＡ６１，６２からアキュムレータ７６側へ作動油が逆流するのを防止する。

このような構成のエンジンＥによれば、エンジンＥＣＵ７０によって次のようなカム位相可変制御が行われる。すなわち、エンジンＥＣＵ７０は、入力インタフェースを介して入力したアクセル開度や吸気量、冷却水温等の各種運転情報の他、吸気側カム角センサ１８や排気側カム角センサ１９の検出信号に基づいて、吸排気カムシャフト４，５の目標カム位相をそれぞれ設定し、出力インタフェースを介して両ＶＴＣアクチュエータ２０，２１に駆動信号を出力する。また、エンジンＥＣＵ７０は、各種入力情報に基づいて吸排気バルブ２，３の目標リフト量を設定し、出力インタフェースを介して両ＶＬＣ機構５０，５１に駆動信号を出力する。

≪実施形態の作用≫
以下、図７、図８を参照して、本実施形態の作用を説明する。
＜通常運転時制御＞
エンジンＥの通常運転時において、エンジンＥＣＵ７０は、両ＶＴＣアクチュエータ２０，２１の通常運転時制御を所定の制御インターバル（例えば、１０ｍｓ）をもって繰り返し実行する。通常運転時制御を開始すると、エンジンＥＣＵ７０は、上述した各種運転情報に基づき両カムシャフト４，５の目標カム位相を決定した後、目標カム位相を実現するための駆動電流を両ＶＴＣアクチュエータ２０，２１のリニアソレノイド３１に対して適宜出力する。また、エンジンＥＣＵ７０は、両カム角センサ１８，１９の出力信号に基づき、両カムシャフト４，５に対するカム位相のフィードバック制御を実行する。

（進角作動）
例えば、エンジンＥの運転中に排気カムシャフト５を進角させる場合、エンジンＥＣＵ７０は、図７に示すように、リニアソレノイド３１によってスプール３９を進角ポジション（図中、右方）に移動させる。すると、オイルポンプ１４から作動油供給油路１６を経由して供給された作動油は、スプール３９およびＯＰＡ側進角油路５１，５２を介してＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａに流入し、第１，第２ベーン４１，４２を進角側に相対回転させる。なお、ＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂ内の作動油は、ＯＰＡ側遅角油路５３，５４を介してスプール３９の左方から外部に排出される。

一方、ＣＴＡ６３では、進角ポジションに移動したスプール３９を介して、第２ＣＴＡ油路５５と中央油路５７とが連通する。そして、排気カムシャフト５に進角側のカムトルクが作用し、ハウジング２２に対してロータ２３が進角側に相対回転するごとにリードバルブ２６の第２弁体２６ｂが開き、ＣＴＡ側遅角室４７ｂ内の作動油がＣＴＡ側進角室４７ａに流入して第３ベーン４３を進角側に相対回転させる。また、遅角側のカムトルクが作用した場合には、リードバルブ２６の第１，第２弁体２６ａ，２６ｂは閉じ、作動油の移動は起こらずにカム位相が保持される。

これら第１，第２ＯＰＡ６１，６２およびＣＴＡ６３の作動により、ロータ２３はハウジング２２に対して図中時計回りに相対回転し、排気カムシャフト５が進角する。なお、ＣＴＡ６３への作動油の供給は、エンジンＥの運転開始時に、ＣＴＡ６３が満たされるまで行われる。また、エンジンＥの通常運転時には電磁シャットバルブ１７に駆動電流が供給されず（作動油供給油路１６ａ，１６ｂが連通され）、オイルポンプ１４からの作動油によって、保持されるとともに、バイパスバルブ３６がフロントプレート２４側に移動して連通油路４３ｃ，４３ｄ間での作動油の流通を遮断する。

（遅角作動）
エンジンＥの運転中に排気カムシャフト５を遅角させる場合、エンジンＥＣＵ７０は、図８に示すように、リニアソレノイド３１によってスプール３９を遅角ポジション（図中、左方）に移動させる。すると、オイルポンプ１４から作動油供給油路１６を経由して供給された作動油は、スプール３９およびＯＰＡ側遅角油路５３，５４を介してＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂに流入し、第１，第２ベーン４１，４２を遅角側に相対回転させる。なお、ＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａ内の作動油は、ＯＰＡ側進角油路５１，５２を介してスプール３９の右方から外部に排出される。

一方、ＣＴＡ６３では、遅角ポジションに移動したスプール３９を介して、第１ＣＴＡ油路５６と中央油路５７とが連通する。そして、排気カムシャフト５に遅角側のカムトルクが作用し、ハウジング２２に対してロータ２３が遅角側に相対回転するごとにリードバルブ２６の第１弁体２６ａが開き、ＣＴＡ側進角室４７ａ内の作動油がＣＴＡ側遅角室４７ｂに流入して第３ベーン４３を遅角側に相対回転させる。また、進角側のカムトルクが作用した場合には、リードバルブ２６の第１，第２弁体２６ａ，２６ｂは閉じ、作動油の移動は起こらずにカム位相が保持される。

次に、図９〜図１５（模式的作動図やグラフ）を参照して、オイルポンプ１４から作動油が供給された際の第１，第２チェックバルブ７１，７２およびアキュムレータ７６の状態変化について説明する。図９に示すように、スプールバルブ２９がスプール３９のポジションに応じて作動油供給油路１６とＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａまたはＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂと連通（図９ではＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａと連通）させると、作動油供給油路１６を流通する作動油は、第１チェックバルブ７１を開弁させ、アキュムレータ７６の油圧を高めつつ第２チェックバルブ７２を開弁させてＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａまたはＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂへ流入する。

ここで、ロータ２３にはカムシャフト４，５の回転角の変化に応じて図１０に示すようなカムトルクが作用する。つまり、カムが吸排気バルブ２，３を押し下げる際には負のカムトルクが作用し、カムが吸排気バルブ２，３に押し戻される際には正のカムトルクが作用し、これら正および負のカムトルクがカムシャフト４，５の回転に伴って第１，第２ベーン４１，４２をＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａ側およびＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂ側へ交番的に付勢する。

したがって、作動油供給油路１６にアキュムレータ７６などが設けられていない場合、例えば、カムシャフト４，５を進角させようとすると、第１および第２ＯＰＡ６１，６２では、カムトルク変化の影響により、図１３に実線で示すような位相変化を示す。なお、図１３では、図９に示したカムトルクを一点鎖線で示しているが、Ｙ軸の基準線は省略する。すなわち、正のカムトルクが作用するＡの期間では、図１４（Ａ）の模式図に示すように、ロータ２３に正のカムトルクが作用し始めることにより、第１，第２ベーン４１，４２が進角側へ進み易くなり、正のカムトルクが大きくなるＢの期間では、図１４（Ｂ）に符号４９示すように、ＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａに空気が流入し、或いは真空部分が発生して第１，第２ベーン４１，４２が大きく進角側へ進む。そして、ロータ２３に負のカムトルクが作用するＣの期間では、図１４（Ｃ）に示すように、流入した空気が圧縮され、あるいは真空部分が消滅するため、第１，第２ベーン４１，４２が遅角側へ戻ってしまう。したがって、カムシャフト４，５は、進角側と遅角側への移動を繰り返しながら進角側へ位相変化する。

一方、本実施形態に係るＶＬＣ機構５０，５１では、カムシャフト４，５を進角させようとすると、図１１に実線で示すような位相変化を示す。なお、破線は上記したアキュムレータ７６などが設けられていない場合の位相変化を示し、一点鎖線は図１３と同様に図９に示したカムトルクを示している。すなわち、正のカムトルクが作用するＡの期間では、図１２（Ａ）に示すように、作動油が第１，第２チェックバルブ７１，７２を開弁させてアキュムレータ７６およびＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａに供給され、ロータ２３に正のカムトルクが作用し始めることにより、アキュムレータ７６などが設けられていない場合と同様にカムシャフト４，５の位相が進み易くなる。

そして、正のカムトルクが大きくなるＢの期間では、図１２（Ｂ）に示すように、カムシャフト４，５の位相変化は大きくなり、オイルの供給が間に合わなくなるため油圧が低下し、第１チェックバルブが閉じる。一方、アキュムレータ７６に貯留された作動油は第２チェックバルブ７２を経由してＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａへ流入する。そのため、ＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａに空気が流入し、或いは真空部分が発生することがなく、ＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａは作動油で満たされる。

そのため、ロータ２３に負のカムトルクが作用するＣの期間では、図１２（Ｃ）に示すように、第１，第２ベーン４１，４２が遅角側へ戻ろうとしても、第２チェックバルブ７２が閉じることにより、カムシャフト４，５の位相が遅角側へ戻ることが抑制される。したがって、アキュムレータ７６などが設けられていない場合と比べ、カムシャフト４，５が円滑に進角側へ位相変化する。また、Ｃの期間では、第２チェックバルブ７２は閉弁するが、オイルポンプ１４から供給される作動油が第１チェックバルブ７１を開弁させてアキュムレータ７６へ流通するため、（Ｂ）の期間に油圧（油量）の低下したアキュムレータ７６の油圧および油量が再び（Ａ）の状態に戻る。これにより、次のサイクルにおいても、Ｂの期間ではアキュムレータ７６に貯留された作動油が再びＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａへ供給される。

このように、本実施形態に係るＯＰＡ６１，６２では、ロータ２３に正のカムトルクが作用する期間に第１，第２チェックバルブ７１，７２が開弁状態となり、オイルポンプ１４およびアキュムレータ７６からＯＰＡ６１，６２に作動油が供給される。また、ロータ２３に負のカムトルクが作用する期間に第１チェックバルブ７１が開弁し、第２チェクバルブ７２が閉弁し、オイルポンプ１４からアキュムレータ７６に作動油が供給される一方、ＯＰＡ６１，６２からアキュムレータ７６側に作動油が逆流するのが防止される。なお、カムシャフト４，５を遅角させる場合には、ロータ２３に負のカムトルクが作用する期間にオイルポンプ１４およびアキュムレータ７６からＯＰＡ６１，６２に作動油が供給され、ロータ２３に負のカムトルクが作用する期間にオイルポンプ１４からアキュムレータ７６に作動油が供給される。そのため、図１５に実線で示すように、エンジン回転速度が低下して油圧が低下した場にもＯＰＡ６１，６２の応答速度を高くすることができる。一方、従来技術として記載した特許文献４では、図１５に破線で示すように、エンジン回転速度が低いときに油圧アクチュエータの応答性能を向上させることはできない。

ＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａまたはＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂに空気が流入、或いは真空部分が発生するほど大きなカムトルクが作用し、ＯＰＡ６１，６２が最も進角側または遅角側から移動したような場合であっても、ＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａの容積とＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂの容積との和分だけ作動油が供給されれば、空気が流入し、或いは真空部分が発生することが防止される。そして、アキュムレータ７６の容積がＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａの容積と遅角側油室ＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂの容積との和以下に設定されたことにより、空気の流入或いは真空部分の発生を抑制しつつ、アキュムレータ７６、すなわちＶＴＣ装置１００の小型化が図られている。

また、アキュムレータ７６は、その最高保持油圧がエンジンＥの定常動作時における作動油の最低油圧以下に設定されているため、エンジンＥが定常動作をしている間、アキュムレータ７６に作動油が貯留され、作動油の油圧がエンジンＥの定常動作時の最低油圧よりも低下したときに、アキュムレータ７６に貯留された作動油がＯＰＡ６１，６２に供給される。そのため、カムトルクが作用してＯＰＡ６１，６２の油圧が低下しても、ＯＰＡ６１，６２の油室内に空気が流入すること、或いは真空部分が発生することが防止される。

さらに、アキュムレータ７６、第１チェックバルブ７１および第２チェックバルブ７２が、カムシャフト４，５を保持するカムホルダ１１０に設けられたことにより、これらを設置するスペースを別途確保する必要がなく、ＶＴＣ装置１００の小型化が実現される。

≪変形実施形態≫
次に、図１６を参照して変形実施形態について説明する。なお、上記した実施形態と同一の構成および作用について重複する説明は省略する。図１６に示すように、本変形実施形態では、アキュムレータ７６、第１チェックバルブ７１および第２チェックバルブ７２が、ロータ２３の内部に設けられている。アキュムレータ７６、第１チェックバルブ７１および第２チェックバルブ７２をこのように配置することによっても、ＶＴＣ装置１００の小型化を実現することができる。

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。例えば、上記実施形態は本発明を直列４気筒ＤＯＨＣガソリンエンジンに適用したものであるが、Ｖ型エンジンやディーゼルエンジン等にも当然に適用可能である。また、上記実施形態では、ＯＰＡとＣＴＡとが併設されたＶＴＣアクチュエータを用いたが、ＯＰＡのみを有するＶＴＣアクチュエータを採用してもよい。また、上記実施形態ではＯＰＡを２基用いているが、１基だけ用いる形態や３基以上用いる形態にしてもよい。また、上記実施形態では、逆流防止手段として球状の弁体７４を有するチェックバルブを用いているが、舌状の弁体を有するリフト式のリードバルブや、スイング式逆止弁など、他の方式の逆流防止手段を用いてもよい。その他、ＶＴＣアクチュエータをはじめ、エンジンやＶＬＣ機構の具体的構成等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。

４ 吸気カムシャフト
５ 排気カムシャフト
１０ クランクシャフト
１４ オイルポンプ（作動油供給手段）
１６ 作動油供給油路
１６ｃ 分岐油路
２０ 吸気側ＶＴＣアクチュエータ
２１ 排気側ＶＴＣアクチュエータ
２２ ハウジング（第１回転部材）
２３ ロータ（第２回転部材）
４５ａ，４６ａ ＯＰＡ側進角室（進角側油室）
４５ｂ，４６ｂ ＯＰＡ側遅角室（遅角側油室）
６１ 第１ＯＰＡ
６２ 第２ＯＰＡ
７１ 第１チェックバルブ（第１逆流防止手段）
７２ 第２チェックバルブ（第２逆流防止手段）
７６ アキュムレータ
１００ ＶＴＣ装置（カム位相可変装置）
１１０ カムホルダ
Ｅ エンジン

Claims (5)

1. クランクシャフトに同期して回転する第１回転部材と、
   カムシャフトと一体に回転するとともに、前記第１回転部材に相対回転可能に連結された第２回転部材と、
   前記第１回転部材と前記第２回転部材との間に形成された進角側油室および遅角側油室と
   を有し、当該進角側油室と当該遅角側油室とのどちから一方に作動油が供給されることにより、カム位相を変化させる油圧アクチュエータと、
   油路を介して前記油圧アクチュエータに作動油を供給する作動油供給手段と、
   前記油路に設けられ、作動油の貯留に供されるアキュムレータと、
   前記油路における前記アキュムレータの設置部位の上流に介装され、当該作動油供給手段への作動油の逆流を防止する第１逆流防止手段と、
   前記油路における前記アキュムレータの設置部位の下流に介装され、前記油圧アクチュエータからの作動油の逆流を防止する第２逆流防止手段と
   を備えたことを特徴とする内燃機関のカム位相可変装置。
2. 前記アキュムレータは、その容積が前記進角側油室の容積と前記遅角側油室の容積との和以下に設定されたことを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関のカム位相可変装置。
3. 前記アキュムレータは、その最高保持油圧が前記内燃機関の定常動作時における作動油の最低油圧以下に設定されたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の内燃機関のカム位相可変装置。
4. 前記アキュムレータ、前記第１逆流防止手段および第２逆流防止手段が、前記カムシャフトを保持するカムホルダに設けられたことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関のカム位相可変装置。
5. 前記アキュムレータ、前記第１逆流防止手段および第２逆流防止手段が、前記油圧アクチュエータに設けられたことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関のカム位相可変装置。

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