JP2011001852A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】相対回転位相を、最進角位相と最遅角位相との間の所定位相に拘束できると共に、所定位相よりも遅角側の位相、または進角側の位相に確実に規制できる弁開閉時期制御装置を提供する。
【解決手段】駆動側回転体２と従動側回転体３とで形成され、仕切部により進角室と遅角室とに仕切られた流体圧室と、流体圧室への作動流体の給排を制御する相対回転用流体制御機構と、相対回転位相を最進角位相と最遅角位相との間の所定位相から所定位相よりも遅角側の位相までの第一規制範囲に規制可能な第一位相規制部７と、相対回転位相を所定位相から所定位相よりも進角側の位相までの第二規制範囲に規制可能な第二位相規制部８と、第一位相規制部７及び第二位相規制部８への作動流体の給排を個別に制御する規制部用流体制御機構６と、を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関のクランクシャフトと同期して回転する駆動側回転体に対する従動側回転体の相対回転位相を制御する弁開閉時期制御装置に関する。

従来、特許文献１に示すように、流体圧室に対する作動流体の給排を制御可能な相対回転用の流体制御弁（７４）と、相対回転位相を最進角位相と最遅角位相との間の所定位相から所定位相よりも遅角側の位相までの第一規制範囲（Ｒ１）に規制し、またはその規制を解除する第一位相規制部（６Ａ）と、相対回転位相を所定位相から所定位相よりも進角側の位相までの第二規制範囲（Ｒ２）に規制し、またはその規制を解除する第二位相規制部（６Ｂ）と、第一位相規制部及び第二位相規制部に対する作動流体の給排を制御可能な規制部用の流体制御弁（７５）と、を備えた弁開閉時期制御装置があった。なお、本段落における符号は、特許文献１に記載された符号を示している。

第一位相規制部は、駆動側回転体から従動側回転体に対して出退する第一規制部材と、第一規制部材が突出可能となるよう従動側回転体に形成された第一規制溝とを有している。第一規制部材が第一規制溝に突出したとき、相対回転位相は第一規制範囲に規制される。第二位相規制部は、駆動側回転体から従動側回転体に対して出退する第二規制部材と、第二規制部材が突出可能となるよう従動側回転体に形成された第二規制溝とを有している。第二規制部材が第二規制溝に突出したとき、相対回転位相は第二規制範囲に規制される。第一規制部材と第二規制部材とが同時に突出したとき、相対回転位相は最進角位相と最遅角位相との間の所定位相に拘束される。

この技術によると、第一規制部材と第二規制部材とをそれぞれ第一規制溝と第二規制溝とから引退させて相対回転位相の拘束を解除した後、例えば、相対回転位相が遅角側に変位し、第二規制部材が第二規制溝に対向する位置から外れていても、第一規制部材が第一規制溝に対向している状態がある。この間に、第一規制溝から作動流体を排出すれば、第一規制部材を第一規制溝に突出させることができる。即ち、相対回転位相を第一規制範囲に規制することができる。このように、規制部用の流体制御弁を制御するだけで、相対回転位相を所定位相、及び所定位相と最遅角位相との間の位相に拘束、規制できる。

冷間時における内燃機関の始動において、例えば、吸気側の弁開閉時期制御装置では、最進角位相と最遅角位相との間の位相であって、内燃機関が適切に始動できる限界の位相よりも進角側の所定位相に相対回転位相を拘束すれば、始動直後から数十秒間のＨＣ排出量を低減することができる。ただし、この位相のままアイドリング運転を継続すると、内燃機関の温度上昇により逆にＨＣ排出量が増加する虞がある。この技術を適用すると、相対回転位相を所定位相よりも遅角側の位相であって、ＨＣ排出量の増加を防止可能な位相に規制することができる。このように、内燃機関の運転状態に応じた弁開閉時期制御装置の制御が可能であるとされていた。

また、特許文献２に示すように、流体圧室に対する作動流体の給排を制御可能な相対回転用の流体制御弁と、相対回転位相を最進角位相と最遅角位相との間の所定位相に拘束し、またはその拘束を解除するロック機構と、従動側回転体を進角側に付勢するスプリングと、を備えた弁開閉時期制御装置があった。付勢機構の付勢機能は、所定位相と最遅角位相との間の位相から最遅角位相までの範囲に限定されている。

この技術であれば、相対回転位相の拘束を解除した後、例えば、相対回転位相が所定位相と最遅角位相との間の位相となったとき、スプリングによる付勢力が従動側回転体に作用し、相対回転位相を所定位相と最遅角位相との間の位相に規制することができる。即ち、規制部材と規制溝とによる規制機構を備えずとも、相対回転位相を所定位相と最遅角位相との間の位相に規制することができる。

特開２００６−３４８９２６号公報（段落「００６３」〜段落「００７６」、図７、図１５〜図１９） 特開２００９−７４３８４号公報

特許文献１の技術では、第一位相規制部と第二位相規制部とは同時に制御されるため、相対回転位相の拘束を解除するときには、第一規制部材と第二規制部材との両方が規制凹部から引退することとなる。したがって、相対回転位相の拘束を解除した直後に、再度双方の規制部材を動作させたとき、例えば、相対回転位相を所定位相と最遅角位相との間の位相に規制できるか否かは、第一規制部材が第一規制溝に対向しているか否かに左右される。しかし、内燃機関始動直後等の作動流体の粘性が高い場合等は、位相制御と規制制御のタイミングがずれてしまって第一規制部材が第一規制溝に対向する位置から外れてしまう虞がある。このような場合は、もはや相対回転位相を所定位相と最遅角位相との間の位相に規制することができない。

また、特許文献２の技術であっても、相対回転位相の規制をスプリングの付勢機能に頼っているため、スプリングの設定・設置精度が要求される上、付勢力を相当大きくしなければ確実な規制ができない虞がある。しかし、付勢機構の付勢力を過度に大きくすると、通常運転時の相対回転位相の変位に余計な負荷が掛かってしまう。

本発明は上記実情に鑑み、相対回転位相を、最進角位相と最遅角位相との間の所定位相に拘束できると共に、所定位相よりも遅角側の位相、または進角側の位相に確実に規制できる弁開閉時期制御装置を提供する。

上記目的を達成するための本発明に係る弁開閉時期制御装置の第一特徴構成は、内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転体と、前記駆動側回転体に対して同軸上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに同期回転する従動側回転体と、前記駆動側回転体と前記従動側回転体とで形成された流体圧室と、前記流体圧室を進角室と遅角室とに仕切るよう前記駆動側回転体及び前記従動側回転体の少なくとも一方に設けられた仕切部と、前記流体圧室に対する作動流体の給排を制御可能な相対回転用流体制御機構と、前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回転位相を最進角位相と最遅角位相との間の所定位相から前記所定位相よりも遅角側の位相までの第一規制範囲に規制し、またはその規制を解除する第一位相規制部と、前記相対回転位相を前記所定位相から前記所定位相よりも進角側の位相までの第二規制範囲に規制し、またはその規制を解除する第二位相規制部と、前記第一位相規制部及び前記第二位相規制部に対する作動流体の給排を個別に制御可能な規制部用流体制御機構と、を備えたことにある。

本構成によると、規制部用流体制御機構によって第一位相規制部及び第二位相規制部に対する作動流体の給排を個別に制御可能である。例えば、第一位相規制部と第二位相規制部との両方が相対回転位相を規制したとき、相対回転位相は最進角位相と最遅角位相との間の所定位相に拘束される。一方、第一位相規制部による規制及び第二位相規制部による規制のうち何れか一方を解除したときには、相対回転位相の所定位相への拘束を解除しつつ、第一位相規制部による規制及び第二位相規制部による規制のうち何れか他方の規制を維持することできる。よって、所定位相への拘束を解除した直後に、所定位相よりも遅角側の位相、もしくは、所定位相よりも進角側の位相に相対回転位相を確実に規制することができる。

本発明に係る弁開閉時期制御装置の第二特徴構成は、前記第一位相規制部が、前記駆動側回転体または前記従動側回転体の何れか一方に形成された第一収容部に配設され、前記第一収容部とは反対側の回転体に対して出退する第一規制部材と、前記第一規制部材が突出可能となるよう前記第一収容部とは反対側の回転体に形成された第一規制溝と、を有し、前記第二位相規制部が、前記駆動側回転体または前記従動側回転体の何れか一方に形成された第二収容部に配設され、前記第二収容部とは反対側の回転体に対して出退する第二規制部材と、前記第二規制部材が突出可能となるよう前記第二収容部とは反対側の回転体に形成された第二規制溝と、を有し、前記第一規制部材が前記第一規制溝から引退するよう前記第一規制溝に対して作動流体を供給する第一通路と、前記第二規制部材が前記第二規制溝から引退するよう前記第二規制溝に対して作動流体を供給する第二通路と、を備えたことにある。

本構成によると、第一規制部材が第一規制溝に突出することにより相対回転位相は第一規制範囲に規制され、第二規制部材が第二規制溝に突出することにより相対回転位相は第二規制範囲に規制される。このように、第一規制溝の進角側の端部及び遅角側の端部と第一規制部材との物理的な当接で、第一位相規制部による相対回転位相の第一規制範囲への規制がなされる。また、第二規制溝の進角側の端部及び遅角側の端部と第二規制部材との物理的な当接で、第二位相規制部による相対回転位相の第二規制範囲への規制がなされる。よって、スプリング等の付勢力を用いた規制機構に比べて、相対回転位相の規制の確実性が高い。

また、第一通路を介して第一規制溝に作動流体を供給するだけで、第一規制部材は第一規制溝から第一収容部に引退する。第二通路を介して第二規制溝に作動流体を供給するだけで、第二規制部材は第二規制溝から第二収容部に引退する。このように、第一位相規制部と第二位相規制部とが、流体用通路と規制溝と規制部材といった簡易な構成であるため、規制部用流体制御機構による作動流体の給排を制御しやすい。

本発明に係る弁開閉時期制御装置の第三特徴構成は、前記規制部用流体制御機構が、直線移動によって少なくとも第一姿勢と第二姿勢と第三姿勢とに姿勢変更するよう前記第一通路及び前記第二通路に亘って配設された直動部材を有し、前記直動部材が第一姿勢のとき、前記第一規制溝及び前記第二規制溝に対して作動流体が供給され、前記直動部材が第二姿勢のとき、前記第一規制溝及び前記第二規制溝のうち何れか一方に対して作動流体が供給されると共に何れか他方から作動流体が排出され、前記直動部材が第三姿勢のとき、前記第一規制溝及び前記第二規制溝から作動流体が排出されるよう構成したことにある。

本構成によると、直動部材が第一姿勢と第二姿勢と第三姿勢とに姿勢変更することにより、第一規制溝及び第二規制溝への作動流体の供給と、第一規制溝及び第二規制溝のうち何れか一方への作動流体の供給及び何れか他方からの作動流体の排出と、第一規制溝及び第二規制溝からの作動流体の排出と、がなされる。このように、一つの規制部用流体制御機構を備えるだけで、第一位相規制部と第二位相規制部とを個別に制御することができる。よって、第一位相規制部と第二位相規制部とのそれぞれに専用の制御弁を備える場合と比べて、スペース的にもコスト的にも優れた弁開閉時期制御装置とすることができる。

本発明に係る弁開閉時期制御装置の第四特徴構成は、前記規制部用流体制御機構を前記駆動側回転体または前記従動側回転体を挟んで前記カムシャフトとは反対側に配設し、かつ、前記直動部材が前記カムシャフトに垂直な方向に直線移動するよう構成したことにある。

本構成によると、規制部用流体制御機構は駆動側回転体または従動側回転体を挟んでカムシャフトとは反対側に配設する。即ち、内燃機関の外側であっても規制部用流体制御機構を配設できる。よって、スペースの余裕が十分でない内燃機関にも適用が可能な弁開閉時期制御装置を提供できる。

また、一般的に直動部材が直線移動方向に長いと、直動部材の移動範囲を大きくでき、直動部材の各状態の差異が明確になる。即ち、直動部材の各状態の切換えが確実となる。本構成によると、直動部材はカムシャフトに垂直な方向に直線移動するため、カムシャフトの方向における駆動側回転体または従動側回転体の長さに影響を与えることなく、直動部材の長さを確保することができる。この結果、第一位相規制部及び第二位相規制部に対して給排する作動流体の制御性を向上させつつも、小型で内燃機関への搭載性の良い弁開閉時期制御装置とすることができる。

本発明に係る弁開閉時期制御装置の第五特徴構成は、前記規制部用流体制御機構に対する作動流体の給排を、前記カムシャフトを介さずに、前記駆動側回転体または前記従動側回転体を挟んで前記カムシャフトとは反対側から行うよう構成したことにある。

カムシャフトとは反対側にある規制部用流体制御機構に対して、例えば、カムシャフトの側からカムシャフトを介して規制部用流体制御機構に作動流体を給排する構成であると、カムシャフトと規制部用流体制御機構との間に作動流体用の流路が必要となる。しかしながら、本構成であると、カムシャフトとは反対側から、カムシャフトを介さずに規制部用流体制御機構に作動流体を給排するため、カムシャフトと規制部用流体制御機構との間に作動流体用の流路は不要である。したがって、第一通路や第二通路などを含めた作動流体の流路の構成が容易となる。

相対回転用ＯＣＶを含む弁開閉時期制御装置の側断面図である。 規制部用ＯＣＶを含む弁開閉時期制御装置の側断面図である。 図１のIII−III断面図である。 中間ロック位相の時の図１のIＶ−IＶ断面図である。 規制位相の時の図１のIＶ−IＶ断面図である。 最遅角位相の時の図１のIＶ−IＶ断面図である。 最進角位相付近の時の図１のIＶ−IＶ断面図である。 規制部用ＯＣＶの各姿勢を示す側断面図である。 弁開閉時期制御装置の制御のタイムチャートである。 別実施形態に係る弁開閉時期制御装置を示す側断面図である。

本発明に係る弁開閉時期制御装置を、排気弁側の弁開閉時期制御装置として自動車用エンジンに適応した実施形態について図面に基づいて説明する。

〔全体構成〕
この弁開閉時期制御装置１は、図１に示すごとく、不図示のエンジンのクランクシャフトに対して同期回転する「駆動側回転体」としてのハウジング２と、ハウジング２に対して同軸上に配置され、カムシャフト１０１と同期回転する「従動側回転体」としての内部ロータ３とを備えている。カムシャフト１０１は、エンジンの吸気弁の開閉を制御する不図示のカムの回転軸である。なお、カムシャフト１０１は、不図示のエンジンのシリンダヘッドに回転自在に組み付けられている。

〔内部ロータ及びハウジング〕
内部ロータ３は、カムシャフト１０１の先端部に一体的に組付けられている。内部ロータ３の内径側には、カムシャフト１０１とは反対の側に開放された有底円筒形状の凹部１４がカムシャフト１０１の回転軸芯方向に沿って形成してある。凹部１４の底面にカムシャフト１０１の側への孔を貫通させ、この孔を介して内部ロータ３とカムシャフト１０１とをボルトで締め付けて連結してある。

ハウジング２は、カムシャフト１０１が接続される側とは反対側のフロントプレート１１と、タイミングスプロケット１３ａを一体的に備えた外部ロータ１２と、カムシャフト１０１が接続される側のリアプレート１３と、を備えている。外部ロータ１２を内部ロータ３に外装し、フロントプレート１１とリアプレート１３とで挟み込んでいる。そして、ボルトによってフロントプレート１１と外部ロータ１２とリアプレート１３とを締結してある。この結果、内部ロータ３はハウジング２に対して一定の範囲内で相対回転移動可能である。

クランクシャフトが回転駆動すると、動力伝達部材１０２を介してタイミングスプロケット１３ａにその回転駆動力が伝達され、ハウジング２が図４に示す回転方向Ｓに回転駆動する。ハウジング２の回転駆動に伴い、内部ロータ３が回転方向Ｓに回転駆動してカムシャフト１０１が回転し、カムシャフト１０１に設けられたカムがエンジンの吸気弁を押し下げて開弁させる。

図４に示すごとく、外部ロータ１２には、径内方向に突出する複数個の突出部１２ａを回転方向Ｓに沿って互いに離間させて形成してある。突出部１２ａと内部ロータ３とにより流体圧室４が形成されている。本実施形態においては、流体圧室４が三箇所となるよう構成してあるが、これに限られるものではない。

それぞれの流体圧室４に面する内部ロータ３の外周面には、「仕切部」としてのベーン９が径方向外側に向けて配設されている。ベーン９によって、流体圧室４は回転方向Ｓに沿って進角室４ａと遅角室４ｂとに仕切られている。

弁開閉時期制御装置１は、図１に示すように、エンジンにより駆動されて「作動流体」としての作動油の供給を行うポンプ９１と、作動油を貯留するオイルパン９２とを備えている。ポンプ９１は、クランクシャフトの回転駆動力が伝達されることにより駆動する機械式の油圧ポンプ９１である。カムシャフト１０１に流体供給通路１０１ａを形成してある。流体供給通路１０１ａの一端をポンプに接続し、他端を上述の凹部１４の底面に開放してある。ポンプ９１は、オイルパン９２に貯留された作動油を吸入し、その作動油を下流側の流体供給通路１０１ａへ吐出する。流体供給通路１０１ａを介して凹部１４に供給された作動油は、後述する供給用通路４１等を介して進角室４ａ、遅角室４ｂ、第一位相規制部７、第二位相規制部８に供給される。

内部ロータ３には、進角室４ａと凹部１４とを接続する進角室連通路１６を形成してある。また、内部ロータ３には、遅角室４ｂと凹部１４とを接続する遅角室連通路１７を形成してある。

後述する相対回転用ＯＣＶ５によって、進角室連通路１６を介した進角室４ａに対する作動油の供給または排出、及び、遅角室連通路１７を介した遅角室４ｂに対する作動油の供給または排出を制御して、ベーン９にその作動油の油圧を作用させる。このようにして、ハウジング２に対して内部ロータ３を図４の進角方向Ｓ１または遅角方向Ｓ２へ相対回転移動させ、或いは、任意の位相に保持する。進角方向Ｓ１とは、ベーン９が外部ロータ１２に対して相対回転移動し、進角室４ａの容積が大きくなる方向である。遅角方向Ｓ２とは、遅角室４ｂの容積が大きくなる方向である。

ハウジング２と内部ロータ３とが相対回転移動可能な一定の範囲、即ち最進角位相と最遅角位相との位相差は、流体圧室４の内部でベーン９が変位可能な範囲に対応する。遅角室４ｂの容積が最大となるのが最遅角位相であり、進角室４ａの容積が最大となるのが最進角位相である。即ち、相対回転位相は最進角位相と最遅角位相との間で変位可能である。

図１に示すごとく、内部ロータ３とフロントプレート１１とに亘ってトーションスプリング１０３を設けてある。ハウジング２及び内部ロータ３は、トーションスプリング１０３により、相対回転位相が進角方向Ｓ１に変位するよう付勢されている。

〔第一位相規制部及び第二位相規制部〕
弁開閉時期制御装置１は、図２及び図４に示すごとく、相対回転位相を最進角位相と最遅角位相との間の所定位相（以下、「中間ロック位相」と称する）から中間ロック位相よりも遅角側の位相（以下、「遅角側規制位相」と称する）までの第一規制範囲に規制し、またはその規制を解除する第一位相規制部７を備えている。また、弁開閉時期制御装置１は、相対回転位相を中間ロック位相から中間ロック位相よりも進角側の位相（以下、「進角側規制位相」と称する）までの第二規制範囲に規制し、またはその規制を解除する第二位相規制部８を備えている。

本実施形態において、遅角側規制位相は中間ロック位相と最遅角位相との間の位相である。また、進角側規制位相は中間ロック位相と最進角位相との間の位相である。

第一位相規制部７は、外部ロータ１２に形成され、内部ロータ３の側に開放された第一収容部７１と、第一収容部７１に配設された第一規制部材７２と、内部ロータ３に形成された第一規制溝７３と、を備えている。第一規制部材７２は、第一収容部７１の形状に沿って第一規制溝７３に対して出退可能である。第一収容部７１と第一規制部材７２との間にスプリング７４を配設し、第一規制溝７３に突出するよう第一規制部材７２を付勢してある。内部ロータ３には、第一規制溝７３と凹部１４と接続する第一連通路１８が形成してある。

後述する規制部用ＯＣＶ６によって、第一連通路１８に対する作動油の供給または排出を制御する。第一規制溝７３に作動油を供給すると、その作動油圧が第一規制部材７２に作用し、第一規制部材７２は第一収容部７１に引退する。第一規制溝７３の作動油が排出され、かつ、第一規制部材７２が第一規制溝７３に対向すると、第一規制部材７２はスプリング７４の付勢力によって第一規制溝７３に突出する。第一規制溝７３の作動油が排出されていても、第一規制部材７２が第一規制溝７３に対向していないときは、第一規制部材７２は内部ロータ３の外周面に当接し、内部ロータ３が相対回転移動すれば、内部ロータ３の外周面に沿って摺動するだけである。

第一規制溝７３は、回転方向Ｓに沿って内部ロータ３の外周面に形成してある。第一規制部材７２が第一規制溝７３に突出した状態で内部ロータ３が相対回転し、第一規制溝７３の遅角方向Ｓ２の側の端部に当接したときの位相が上述した「中間ロック位相」である。また、第一規制部材７２が第一規制溝７３の進角方向Ｓ１の側の端部に当接したときの位相が上述した「遅角側規制位相」である。

第二位相規制部８は、外部ロータ１２に形成され、内部ロータ３の側に開放された第二収容部８１と、第二収容部８１に配設された第二規制部材８２と、内部ロータ３に形成された第二規制溝８３と、を備えている。第二規制部材８２は、第二収容部８１の形状に沿って第二規制溝８３に対して出退可能である。第二収容部８１と第二規制部材８２との間にスプリング８４を配設し、第二規制溝８３に突出するよう第二規制部材８２を付勢してある。内部ロータ３には、第二規制溝８３と凹部１４と接続する第二連通路１９が形成してある。

後述する規制部用ＯＣＶ６によって、第二連通路１９に対する作動油の供給または排出を制御する。第二規制溝８３に作動油を供給すると、その作動油圧が第二規制部材８２に作用し、第二規制部材８２は第二収容部８１に引退する。第二規制溝８３の作動油が排出され、かつ、第二規制部材８２が第二規制溝８３に対向すると、第二規制部材８２はスプリング８４の付勢力によって第二規制溝８３に突出する。第二規制溝８３の作動油が排出されていても、第二規制部材８２が第二規制溝８３に対向していないときは、第二規制部材８２は内部ロータ３の外周面に当接し、内部ロータ３が相対回転移動すれば、内部ロータ３の外周面に沿って摺動するだけである。

第二規制溝８３は、回転方向Ｓに沿って内部ロータ３の外周面に形成してある。第二規制部材８２が第二規制溝８３に突出した状態で内部ロータ３が相対回転し、第二規制溝８３の進角方向Ｓ１の側の端部に当接したときの位相が上述した「中間ロック位相」である。また、第二規制部材８２が第二規制溝８３の進角方向Ｓ２の側の端部に当接したときの位相が上述した「進角側規制位相」である。

第一規制部材７２と第二規制部材８２とが同時に第一規制溝７３と第二規制溝８３とに突出した状態では、内部ロータ３は進角方向Ｓ１にも遅角方向Ｓ２にも相対回転移動できない。即ち、相対回転位相は中間ロック位相に拘束される。

〔相対回転用ＯＣＶ〕
弁開閉時期制御装置１は、図１及び図３に示すごとく、「相対回転用流体制御機構」としての相対回転用ＯＣＶ５（オイルコントロールバルブ）を備えている。相対回転用ＯＣＶ５は、不図示のＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）による給電量の制御に基づいて動作する。相対回転用ＯＣＶ５によって、進角室４ａまたは遅角室４ｂに対する作動油の供給または排出を制御する。

相対回転用ＯＣＶ５は、ソレノイド２１、ロッド２２、中空部２３を形成したバルブボディ２０、及び、有底の円筒形状であるスプールバルブ２４を備えている。バルブボディ２０は、凹部１４に相対回転可能に挿入される凸部４０を備えている。凸部４０は凹部１４の形状に対応した円柱形状であって、カムシャフト１０１の回転軸芯方向に沿っている。相対回転用ＯＣＶ５は、凸部４０を内部ロータ３に対して挿入した上で、バルブボディ２０をエンジンのフロントカバー等の静止系に固定してある。即ち、相対回転用ＯＣＶ５は静止したままであって、内部ロータ３の回転には追従しない。

凸部４０の外周面には、図１及び図２に示すごとく、外周一周に亘る環状の溝が四本平行に形成されている。これらの溝と凹部１４の内周面とによって、カムシャフト１０１の側から順に進角用外周溝４６、第一外周溝４８、第二外周溝４９、遅角用外周溝４７が構成されている。進角用外周溝４６は進角室連通路１６と常時連通している。遅角用外周溝４７は遅角室連通路１７と常時連通している。第一外周溝４８は第一連通路１８と常時連通している。第二外周溝４９は第二連通路１９と常時連通している。各溝間での作動油の漏れを防止するべく、夫々の溝と溝との間にシールリング５０を配設してある。

凸部４０の内径部には、図１〜図４に示すごとく、カムシャフト１０１の回転軸芯方向に沿って、供給用通路４１、進角用通路４２、遅角用通路４３、第一通路４４及び第二通路４５を形成してある。進角用通路４２、遅角用通路４３、第一通路４４及び第二通路４５は、供給用通路４１を中心として凸部４０にバランスよく配列してある。

供給用通路４１は、図１〜図３に示すごとく、一端が凹部１４の底面に向けて開口し、他端が中空部２３及び中空部３３に連通している。供給用通路４１のうちカムシャフト１０１の側に逆止弁１５を備えている。逆止弁１５は、カムシャフト１０１の側のスリーブ１５ａと、中空部２３の側のスリーブ１５ｂと、スリーブ１５ａとスリーブ１５ｂとの間の空間に配設された球形弁体１５ｃと、球形弁体１５ｃとスリーブ１５ｂとの間に配設されたスプリング１５ｄと、を備えている。球形弁体１５ｃは、スプリング１５ｄの付勢力によってスリーブ１５ａに付勢される。スリーブ１５ａの内径を球形弁体１５ｃの外径よりも小さく設定してあり、球形弁体１５ｃがスプリング１５ｄの付勢力によって付勢されてスリーブ１５ａに当接している間は、供給用通路４１は閉塞される。よって、流体供給通路１０１ａの側からの作動油は、供給用通路４１を介して中空部２３及び中空部３３に流入するが、中空部２３及び中空部３３の側からの作動油は、逆止弁１５の作用によって流体供給通路１０１ａの側に逆流しない。

図１に示すごとく、進角用通路４２は、一端が進角用外周溝４６を介して進角室連通路１６に連通し、他端が中空部２３に連通している。遅角用通路４３は、一端が遅角用外周溝４７を介して遅角室連通路１７に連通し、他端が中空部２３に連通している。図２に示すごとく、第一通路４４は、一端が第一外周溝４８を介して第一連通路１８に連通し、他端が中空部３３に連通している。第二通路４５は、一端が第二外周溝４９を介して第二連通路１９に連通し、他端が中空部３３に連通している。

中空部２３は略円筒形状の孔であってバルブボディを貫通している。中空部２３は凸部４０に対して直交する方向、即ち、カムシャフト１０１の回転軸芯方向に対して垂直な方向に延在している。スプールバルブ２４は、中空部２３の内部形状に沿いつつ、カムシャフト１０１の回転軸芯方向に対して垂直な方向に直線移動可能である。

ソレノイド２１は、中空部２３の一方の端部に配設されている。中空部２３の他方の端部は作動油を排出する系に接続されている。排出された作動油はオイルパン９２に回収される。中空部２３の他方の端部付近にスプリング２５を配設し、スプールバルブ２４をソレノイド２１の側に付勢してある。

ソレノイド２１に給電すると、ロッド２２がソレノイド２１の側から突出し、スプールバルブ２４の底部を押圧する。ソレノイド２１への給電を停止すると、スプリング２５の付勢力によりスプールバルブ２４はソレノイド２１の側に引退する。このように、スプールバルブ２４は往復直線運動を行う。

スプールバルブ２４の外周面には、外周一周に亘る環状の溝が三本平行に形成されている。これらの溝と中空部２３の内周面とによって、ソレノイド２１の側から順に排出用外周溝５３、供給用外周溝５４、排出用外周溝５２が構成されている。供給用外周溝５４と供給用通路４１とは常時連通している。スプールバルブ２４の移動によって、供給用外周溝５４は、進角用通路４２と連通したり、遅角用通路４３と連通したり、何れとも連通しなかったりする。

スプールバルブ２４の外周面に、中空部５１に貫通する排出孔５５，５６が形成されている。排出用外周溝５２，５３は排出孔５５，５６を介してそれぞれ中空部５１に開放されている。スプールバルブ２４の移動によって、排出用外周溝５３と進角用通路４２との連通、非連通が切り換わる。また、スプールバルブ２４の移動によって、排出用外周溝５２と遅角用通路４３との連通、非連通が切り換わる。進角室４ａ及び遅角室４ｂに供給した作動油は、排出用外周溝５２，５３、排出孔５５，５６、及び中空部５１を介して排出することができる。

以上の構成より、相対回転用ＯＣＶ５の切換えとポンプ９１の制御とによって、「進角室４ａへの作動油供給・遅角室４ｂからの作動油排出」、「進角室４ａからの作動油排出・遅角室４ｂへの作動油供給」、「進角室４ａ及び遅角室４ｂへの作動油給排遮断」の三種類の制御が可能である。「進角室４ａへの作動油供給・遅角室４ｂからの作動油排出」を行う制御が「進角制御」である。進角制御を行うと、ベーン９は外部ロータ１２に対して進角方向Ｓ１に相対回転移動し、相対回転位相は進角側へ変位する。「進角室４ａからの作動油排出・遅角室４ｂへの作動油供給」を行う制御が「遅角制御」である。遅角制御を行うと、ベーン９は外部ロータ１２に対して遅角方向Ｓ２に相対回転移動し、相対回転位相は遅角側へ変位する。「進角室４ａ及び遅角室４ｂへの作動油の給排を遮断」する制御が「ＨＯＬＤ制御」である。ＨＯＬＤ制御を行うと、ベーン９は相対回転移動せず、相対回転位相は任意の位相に保持される。

なお、本実施形態においては、Ｄｕｔｙ比を変化させることにより相対回転用ＯＣＶ５に供給する給電量を制御し、進角用通路４２・遅角用通路４３への作動油の供給量、進角用通路４２・遅角用通路４３からの作動油の排出量を自在に制御できる。

〔規制部用ＯＣＶ〕
弁開閉時期制御装置１は、図２及び図３に示すごとく、「規制部用流体制御機構」としての規制部用ＯＣＶ６（オイルコントロールバルブ）を備えている。規制部用ＯＣＶ６は、ＥＣＵによる給電量の制御に基づいて動作する。規制部用ＯＣＶ６によって、第一位相規制部７と第二位相規制部８とを制御する。

規制部用ＯＣＶ６は、相対回転用ＯＣＶ５とバルブボディ２０を共有しつつ、ソレノイド３１と、ロッド３２、有底の円筒形状である「直動部材」としてのスプールバルブ３４と、を備えている。

バルブボディ２０には、スプールバルブ３４を収納する中空部３３が形成してある。中空部３３は略円筒形状の孔であってバルブボディを貫通している。中空部３３は凸部４０に対して直交する方向、即ち、カムシャフト１０１の回転軸芯方向に対して垂直な方向に延在している。スプールバルブ３４は、中空部３３の内部形状に沿いつつ、カムシャフト１０１の回転軸芯方向に対して垂直な方向に直線移動可能である。

ソレノイド３１は、中空部３３の一方の端部に配設されている。中空部３３の他方の端部は作動油を排出する系に接続されている。中空部３３の他方の端部付近にスプリング３５を配設し、スプールバルブ３４をソレノイド３１の側に付勢してある。上述したように、中空部３３には第一通路４４と第二通路４５とが連通しているため、スプールバルブ３４は第一通路４４と第二通路４５に亘って配設されていることとなる。

スプールバルブ３４の外周面には、外周一周に亘る環状の溝が五本平行に形成されている。これらの溝と中空部３３の内周面とによって、ソレノイド３１の側から順に排出用外周溝６３、二本の供給用外周溝６４、二本の排出用外周溝６２が構成されている。供給用外周溝６４と供給用通路４１とは常時連通している。スプールバルブ３４の外周面には、中空部６１に貫通する排出孔６５，６６が形成されている。スプリング３５側の排出用外周溝６２，排出用外周溝６３は排出孔６５，６６を介してそれぞれ中空部６１に開放されている。

ソレノイド３１に給電すると、ロッド３２がソレノイド３１の側から突出し、スプールバルブ３４の底部を押圧する。ソレノイド３１への給電を停止すると、スプリング３５の付勢力によりスプールバルブ３４はソレノイド３１の側に引退する。このように、スプールバルブ３４は往復直線運動を行う。

規制部用ＯＣＶ６に給電していないとき、図８（ａ）に示すごとく、スプールバルブ３４は第一姿勢となる。規制部用ＯＣＶ６に給電すると、図８（ｃ）に示すごとく、スプールバルブ３４は第三姿勢となる。ＤＵＴＹ比を第三姿勢のときのＤＵＴＹ比の半分程度（以下、中間ＤＵＴＹと称する）とすると、図８（ｂ）に示すごとく、スプールバルブ３４は第二姿勢となる。

スプールバルブ３４が第一姿勢のとき、供給用通路４１が供給用外周溝６４を介して第一通路４４及び第二通路４５と連通する。このとき、スプリング３５側の排出用外周溝６２，排出用外周溝６３は何れの通路とも連通しない。ソレノイド３１側の排出用外周溝６２とスプリング３５側の排出用外周溝６２とは連通していない。スプールバルブ３４が第二姿勢のとき、供給用通路４１が供給用外周溝６４を介して第二通路４５と連通し、第一通路４４が排出用外周溝６３を介し中空部３３に連通する。このとき、排出用外周溝６５は何れの通路とも連通しない。スプールバルブ３４が第三姿勢のとき、第一通路４４が排出用外周溝６３を介して中空部３３に連通し、第二通路４５が排出用外周溝６２を介して中空部３３に連通する。このとき、供給用通路４１は何れの通路とも連通しない。

以上の構成より、規制部用ＯＣＶ６へ給電しない場合、第一規制溝７３及び第二規制溝８３に作動油が供給され、第一規制部材７２及び第二規制部材８２は共に、第一規制溝７３及び第二規制溝８３から引退する。規制部用ＯＣＶ６への給電のＤＵＴＹ比が中間ＤＵＴＹの場合、第一規制溝７３の作動油は排出され、第二規制溝８３にのみ作動油が供給される。よって、第一規制部材７２は第一規制溝７３に突出するか若しくは突出可能な状態となり、第二規制部材８２のみが第二規制溝８３から引退する。規制部用ＯＣＶ６へ給電した場合、第一規制溝７３及び第二規制溝８３の作動油が排出され、第一規制部材７２及び第二規制部材８２は共に、第一規制溝７３及び第二規制溝８３に突出するか若しくは突出可能な状態となる。

〔弁開閉時期制御装置の動作〕
弁開閉時期制御装置１の動作を図面に基づいて説明する。図９に、エンジン始動時、即ちクランキング開始時からの弁開閉時期制御装置１の制御タイムチャートを示す。

エンジン停止時は、図４に示すごとく、第一規制部材７２と第二規制部材８２とは共に、第一規制溝７３と第二規制溝８３とに突出しており、相対回転位相は中間ロック位相に拘束されている。このとき、相対回転用ＯＣＶ５には給電がされておらず、進角制御が可能な状態である。規制部用ＯＣＶ６にも給電がされておらず、スプールバルブ３４は第一姿勢となっている。しかし、ポンプ９１が停止しているため、作動油の給排はなく、第一位相規制部７及び第二位相規制部８は作動しない。

エンジンが始動されて、クランキングが開始すると、相対回転用ＯＣＶ５に給電がなされ、ＨＯＬＤ制御の状態となる。規制部用ＯＣＶ６にも給電がなされ、スプールバルブ３４は第三姿勢となる。第一規制溝７３及び第二規制溝８３に作動油が供給されることがなく、図４に示すごとく、相対回転位相は中間ロック位相に拘束されたままである。

エンジンが適切に始動してアイドリング運転となると、相対回転用ＯＣＶ５は遅角制御の状態となる。同時に、規制部用ＯＣＶ６への給電のＤＵＴＹ比が中間ＤＵＴＹとされ、スプールバルブ３４は第二姿勢となる。よって、第二規制溝８３に作動油が供給され、第二規制部材８２が第二規制溝８３から引退する。しかし、第一規制部材７２は第一規制溝７３に突入したままであり、相対回転位相は第一規制範囲に規制される。この結果、図５に示すごとく、内部ロータ３は遅角側規制位相に対応した位置となるまで相対回転移動し、相対回転位相は遅角側規制位相に規制される。

通常運転、例えば、加速時などにおいては、相対回転用ＯＣＶ５を進角制御の状態とすると共に、規制部用ＯＣＶ６への給電を止めて、第一規制溝７３及び第二規制溝８３に作動油を供給し、第二規制部材８２だけでなく第一規制部材７２も第一規制溝７３から引退させる。この結果、相対回転位相の第一規制範囲への規制は解除され、図７に示すごとく、内部ロータ３は中間ロック位相に対応した位置よりも進角方向Ｓ１へ相対回転移動し、相対回転位相は中間ロック位相よりも進角側に変位する。
ることができる。

このように、通常運転時は、相対回転用ＯＣＶ５と規制部用ＯＣＶ６とを制御し、図６及び図７に示すごとく、相対回転位相をエンジンの運転状態に応じた位相に変位させる。

図９のタイムチャートには特に記載していないが、エンジンが停止操作されても、規制部用ＯＣＶ６にはしばらく通電がなされる。よって、第一規制溝７３及び第二規制溝８３の作動油は排出される。本実施形態において、第二規制溝８３の周長は第一規制溝７３の周長よりも長く設定してある。このため、第二規制部材８２が第一規制部材７２よりも余裕をもって第二規制溝８３に突出する。この結果、相対回転位相は第二規制範囲に規制される。カムのトルク変動に基づいて内部ロータ３が第二規制範囲内でバタつき、相対回転位相が中間ロック位相となったときに第一規制部材７２が第一規制溝７３に突出する。このようにして、相対回転位相が中間ロック位相に拘束される。

上述の実施形態では、規制部用ＯＣＶ６のスプールバルブ３４は三段階に姿勢変更するものであったが、四段階に姿勢変更するものとしても良い。例えば、スプールバルブ３４が第四の姿勢のとき、供給用通路４１が供給用外周溝６４を介して第一通路４４と連通し、第二通路４５が排出用外周溝６２を介し中空部３３に連通するように構成する。この場合、相対回転位相を第二規制範囲に規制し、進角側規制位相を利用することができる。

上述したように、トーションスプリング１０３は内部ロータ３を進角方向Ｓ１に付勢するが、この付勢力を最遅角位相と遅角側規制位相との間に限定しても良い。このように構成すると、遅角制御と第一位相規制部７とによる相対回転位相の遅角側規制位相への規制がさらに確実なものとなる。

〔別実施形態〕
カムシャフト１０１を介さずに、相対回転用ＯＣＶ５及び規制部用ＯＣＶ６へ直接作動油を供給する弁開閉時期制御装置１を図１０に示す。この構成であると、凸部４０に供給用通路４１を形成する必要がなく、凸部４０には進角用通路４２、遅角用通路４３、第一通路４４、第二通路４５の四本の通路を形成するだけで良い。したがって、通路が煩雑とならず、通路形成が容易である。その他の構成は、上述の実施形態と同じであるため、説明は省略する。図１０において、同じ構成の箇所には同じ符号を付してある。

本発明は、吸気側の弁開閉時期制御装置だけでなく、排気側の弁開閉時期制御装置にも適用可能である。

１ 弁開閉時期制御装置
２ ハウジング（駆動側回転部材）
３ 内部ロータ（従動側回転部材）
４ 流体圧室
４ａ 進角室
４ｂ 遅角室
５ 相対回転用ＯＣＶ（相対回転用流体制御機構）
６ 規制部用ＯＣＶ（規制部用流体制御機構）
７ 第一位相規制部
８ 第二位相規制部
９ ベーン（仕切部）
３４ スプールバルブ（直動部材）
４４ 第一通路
４５ 第二通路
７１ 第一収容部
７２ 第一規制部材
７３ 第一規制溝
８１ 第二収容部
８２ 第二規制部材
８３ 第二規制溝
１０１ カムシャフト

Claims (5)

1. 内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転体と、
   前記駆動側回転体に対して同軸上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに同期回転する従動側回転体と、
   前記駆動側回転体と前記従動側回転体とで形成された流体圧室と、
   前記流体圧室を進角室と遅角室とに仕切るよう前記駆動側回転体及び前記従動側回転体の少なくとも一方に設けられた仕切部と、
   前記流体圧室に対する作動流体の給排を制御可能な相対回転用流体制御機構と、
   前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回転位相を最進角位相と最遅角位相との間の所定位相から前記所定位相よりも遅角側の位相までの第一規制範囲に規制し、またはその規制を解除する第一位相規制部と、
   前記相対回転位相を前記所定位相から前記所定位相よりも進角側の位相までの第二規制範囲に規制し、またはその規制を解除する第二位相規制部と、
   前記第一位相規制部及び前記第二位相規制部に対する作動流体の給排を個別に制御可能な規制部用流体制御機構と、を備えた弁開閉時期制御装置。
2. 前記第一位相規制部が、前記駆動側回転体または前記従動側回転体の何れか一方に形成された第一収容部に配設され、前記第一収容部とは反対側の回転体に対して出退する第一規制部材と、前記第一規制部材が突出可能となるよう前記第一収容部とは反対側の回転体に形成された第一規制溝と、を有し、
   前記第二位相規制部が、前記駆動側回転体または前記従動側回転体の何れか一方に形成された第二収容部に配設され、前記第二収容部とは反対側の回転体に対して出退する第二規制部材と、前記第二規制部材が突出可能となるよう前記第二収容部とは反対側の回転体に形成された第二規制溝と、を有し、
   前記第一規制部材が前記第一規制溝から引退するよう前記第一規制溝に対して作動流体を供給する第一通路と、前記第二規制部材が前記第二規制溝から引退するよう前記第二規制溝に対して作動流体を供給する第二通路と、を備えた請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
3. 前記規制部用流体制御機構が、直線移動によって少なくとも第一姿勢と第二姿勢と第三姿勢とに姿勢変更するよう前記第一通路及び前記第二通路に亘って配設された直動部材を有し、
   前記直動部材が第一姿勢のとき、前記第一規制溝及び前記第二規制溝に対して作動流体が供給され、前記直動部材が第二姿勢のとき、前記第一規制溝及び前記第二規制溝のうち何れか一方に対して作動流体が供給されると共に何れか他方から作動流体が排出され、前記直動部材が第三姿勢のとき、前記第一規制溝及び前記第二規制溝から作動流体が排出されるよう構成してある請求項２に記載の弁開閉時期制御装置。
4. 前記規制部用流体制御機構を前記駆動側回転体または前記従動側回転体を挟んで前記カムシャフトとは反対側に配設し、かつ、前記直動部材が前記カムシャフトに垂直な方向に直線移動するよう構成してある請求項３に記載の弁開閉時期制御装置。
5. 前記規制部用流体制御機構に対する作動流体の給排を、前記カムシャフトを介さずに、前記駆動側回転体または前記従動側回転体を挟んで前記カムシャフトとは反対側から行うよう構成してある請求項４に記載の弁開閉時期制御装置。

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