JP2013064326A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作動油の順流時には逆止弁による圧力損失を抑え、作動油の逆流時には逆流する作動油の推力を活用して逆止弁の閉弁応答性を高める。
【解決手段】ＶＣＴは、スプール８内に配置される逆止弁として、バネ材が軸方向で接するように巻回された渦巻型逆止弁１８を用いる。渦巻型逆止弁１８を用いることにより、作動油の順流時には、開いた渦巻線によって多くの流路隙間を確保することができ、作動油が逆止弁１８を通過する際の圧力損失を小さくできる。また、作動油に逆流が生じると、作動油の逆流を長いバネ材において軸方向（閉弁方向）に受けるため、作動油の逆流を閉弁方向の推力として活用することができ、作動油の逆流時における逆止弁１８の閉弁応答性を高めることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、エンジン（内燃機関）によって駆動されるカムシャフト（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）の進角量を、油圧を用いて可変させるバルブタイミング調整装置（バリアブル・バルブ・タイミング：以下、ＶＶＴと称す）に関する。

カムシャフトの進角量を調整して吸気バルブ等（カムシャフトが駆動するバルブ）の開閉タイミングを可変させるＶＶＴは、
・進角室と遅角室の油圧差によってカムシャフトの進角量の可変を行なう可変カムシャフトタイミング機構（バリアブル・カムシャフト・タイミング：以下、ＶＣＴと称す）と、・進角室と遅角室の油圧差をコントロールするオイルフローコントロールバルブ（以下、ＯＣＶと称す）と、
・このＯＣＶを駆動する電動アクチュエータ（一般的には、電磁アクチュエータ）と、
を用いて構成される。

電動アクチュエータは、エンジン制御装置（エンジン・コントロール・ユニット：以下、ＥＣＵと称す）によって通電制御されるものであり、ＥＣＵによって電動アクチュエータが制御されることでＯＣＶの作動状態が制御され、その結果、進角室と遅角室の油圧がコントロールされて、カムシャフトの進角量が調整される。

ここで、エンジンの運転中、ＶＶＴのベーンロータは、カムシャフトに伝わるトルク変動（吸気バルブ等を閉弁させるスプリングの反力等）を受ける。このため、進角室および遅角室の油圧は、カムシャフトからベーンロータに伝わるトルク変動により上下変動する。
その結果、カムシャフトからベーンロータに伝わるトルク変動により、進角室および遅角室の油圧が上下に交番変動する。
そこで、作動油（ポンプ油圧）の供給途中に逆止弁を設けて、交番変動する油圧によって作動油がオイルポンプ側（油圧源側）へ逆流するのを防いで、ＶＶＴの応答性の劣化等を防いでいる。

逆止弁の配置技術として、
・スプールの内部にスプール内通路を設け、
・進角室および遅角室に供給される作動油がスプール内通路を通るように設け、
・スプール内通路の内部に逆止弁を配置する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示される逆止弁は、
・スプール内通路の途中の開閉を行うボールと、
・弁座から離座したボールに閉弁力（着座力）を付与するコイルスプリングと、
を用いて構成されている。

（順流時における問題点）
特許文献１に開示される逆止弁は、開弁時にはボールがバルブシートから離座するものであるため、開弁による流路隙間が少ない。
このため、作動油の順流時には、少ない流路隙間を作動油が流れることになるため、作動油が逆止弁を通過する際の圧力損失が大きくなってしまい、ＶＶＴの応答性の劣化を招いてしまう。

（逆流時における問題点）
特許文献１に開示される逆止弁は、作動油の逆流をボールで受けるものであるが、ボールでは逆流する作動油の流れを利用した推力がでない。
このため、作動油の逆流時における逆止弁の閉弁応答性が劣ってしまい、ＶＶＴの応答性の劣化を招いてしまう。
なお、逆止弁の閉弁応答性を高める目的でコイルスプリングのバネ力を強くすると、作動油の順流時には強化したバネ力が圧力損失として作用するため、ＶＶＴの応答性の劣化を招いてしまう。

特開２００５−３２５８４１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、
・作動油の順流時には逆止弁による圧力損失を抑えるとともに、
・作動油の逆流時には逆流する作動油の推力を活用して逆止弁の閉弁応答性を高めて、
ＶＶＴの応答性を向上できるＶＣＴの提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１のＶＣＴは、スプール内に配置される逆止弁として渦巻型逆止弁を用いる。
渦巻型逆止弁は、バネ材が軸方向で接するように巻回されたものであるため、ボールを用いた従来技術とは異なり、開弁時には渦巻線の離間によって多くの流路隙間を確保することができる。
このため、作動油の順流時には、作動油が逆止弁を通過する際の圧力損失を小さくすることができ、ＶＶＴの応答性を高めることができる。

また、渦巻型逆止弁は、上述したように、バネ材が軸方向で接するように巻回されたものであるため、ボールを用いた従来技術とは異なり、逆止弁の開弁状態で作動油に逆流が生じた際、作動油の逆流を、渦巻型逆止弁の広範囲で受けることができる。
このため、作動油の逆流を閉弁方向の推力として活用することができ、作動油の逆流時における逆止弁の閉弁応答性を高めることができるため、ＶＶＴの応答性を高めることができる。

一方、スプールに固定される摺動プラグには、ポンプポートから内径方向に供給される作動油の流れを軸方向に変換してスプール内通路に導く流方向変換部が設けられる。このため、作動油の順流時において、流方向変換部から渦巻型逆止弁に向かう作動油の流れを軸方向に変換することができる。
このように、作動油の順流時に、渦巻型逆止弁に向かう作動油の流れを軸方向に変換することにより、作動油の流れ方向と、渦巻型逆止弁の開弁方向を一致させることができる。このため、作動油の順流時における逆止弁の開弁性を高めることができ、ＶＶＴの応答性を高めることができる。

［請求項２の手段］
渦巻型逆止弁を成すバネ材は、軸方向に対して直交する方向に板面を有する断面が矩形を呈する。
これにより、逆止弁の開弁状態で作動油に逆流が生じた際、作動油の逆流を、作動油の流れ方向（軸方向）に対して直交する板面（平面）で受けることができる。このため、作動油の逆流を閉弁方向の推力として効率的に得ることができ、作動油の逆流時における逆止弁の閉弁応答性を高めることができる。

［請求項３の手段］
スプール内通路の内部に組付けられた渦巻型逆止弁は、摺動プラグから離反する方向に縮径する円錐形状を呈する。
これにより、逆止弁の開弁状態で作動油に逆流が生じた際、軸方向に向かって流れる作動油の逆流を、効率的に渦巻型逆止弁の全巻線（円錐状に巻回されたバネ材）に当てることができる。このため、作動油の逆流を閉弁方向の推力として効率的に得ることができ、作動油の逆流時における逆止弁の閉弁応答性を高めることができる。

［請求項４の手段］
渦巻型逆止弁は、スプール内通路の内壁に形成された環状段差と、摺動プラグに設けられる流方向変換部とに挟まれて固定される。
このため、渦巻型逆止弁をスプール内に固定するコストを抑えることができる。これによって、ＯＣＶのコストを抑えることができ、結果的にＶＣＴのコストを抑えることができる。即ち、応答性の優れたＶＣＴを、コストを抑えて提供することができる。

ＶＶＴおよびＯＣＶの軸方向に沿う断面図である。 （ａ）略円錐形状を呈する渦巻型逆止弁の断面図、（ｂ）略円錐形状を呈する渦巻型逆止弁を頂部方向から見た図である。 （ａ）渦巻型逆止弁が閉じた状態を示すスプール弁の断面図、（ｂ）渦巻型逆止弁が開いた状態を示すスプール弁の断面図である。

図面を参照して［発明を実施するための形態］を説明する。
ＶＶＴは、
・進角室と遅角室の油圧差によってシューハウジング１とベーンロータ２を回転方向に相対的に回動変移させることで、ベーンロータ２に結合されるカムシャフト３の進角量の可変を行なうＶＣＴ４と、
・進角室と遅角室の油圧制御を行なうＯＣＶ５と、
・このＯＣＶ５を駆動する電動アクチュエータ６と、
・エンジンの運転状態に応じて電動アクチュエータ６の作動を制御するＥＣＵ（図示しない）と、
を備える。

ＯＣＶ５は、スプール弁によって構成されるものであり、
・カムシャフト３（または、カムシャフト３に結合される部材）に挿入固定されるスリーブ７と、
・このスリーブ７の内部において軸方向へ摺動自在に支持され、各ポートの連通状態を調整するスプール８と、
・このスプール８を軸方向の一方（電動アクチュエータ６の駆動方向とは異なる方向）に付勢するリターンスプリング９と、
を備える。

スリーブ７は、内部に円筒状の摺動空間が形成された略円筒形状を呈するものであり、加圧された油圧が供給されるポンプポート（入力ポート）１１、ドレン空間（排出オイルがドレンパンに導かれる空間）に通じるドレンポート１２ａ、１２ｂ、進角室に通じる進角ポート１３、遅角室に通じる遅角ポート１４が設けられている。
ポンプポート１１、進角ポート１３、遅角ポート１４は、スリーブ７の径方向（半径方向）を貫通して設けられる。なお、ドレンポート１２ａ、１２ｂは、スリーブ７の径方向を貫通して設けられても良いし、スリーブ７の軸方向に設けられても良いし、スリーブ７の径方向と軸方向の両方に設けても良い。

スプール８の内部には、進角ポート１３および遅角ポート１４へ導かれる作動油が通過するスプール内通路１５が設けられる。
また、スプール８には、このスプール８に固定されてスプール内通路１５の一端を閉塞するとともに、電動アクチュエータ６の駆動軸６ａに接して駆動力を受ける摺動プラグ１６（図３参照）が設けられる。
この摺動プラグ１６には、ポンプポート１１から内径方向に供給される作動油の流れを軸方向に変換してスプール内通路１５に導く流方向変換部１７が設けられる。

スプール内通路１５の内部には、流方向変換部１７からスプール内通路１５へのオイルの流れを許容し、逆にスプール内通路１５から流方向変換部１７へのオイルの流れを遮断する逆止弁１８（図３参照）が配置される。
この逆止弁１８は、スプール内通路１５の内壁に形成された環状段差１９（図３参照）と、摺動プラグ１６に設けられる流方向変換部１７とに挟まれて固定されるものであり、バネ材が軸方向で接するように巻回された渦巻型逆止弁である。

以下において本発明が適用された具体的な一例（実施例）を図面を参照して説明する。以下の実施例は具体的な一例であって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。なお、以下の実施例において、上記［発明を実施するための形態］と同一符号は、同一機能物を示すものである。

以下の説明において、図１の左側を「前」、図１の右側を「後」と称して説明するが、この前後は実施例説明のための前後であって、実際の搭載方向とは関係がなく、限定されるものではない。
また、以下の実施例では、吸気バルブのバルブタイミングを調整する例を示すが、具体的な一例であって、限定されないことは言うまでもない。

（ＶＶＴの構成）
ＶＶＴは、車両走行用のエンジンに搭載されるものであり、
・吸気バルブ駆動用のカムシャフト３に取り付けられてカムシャフト３の進角量を連続的に可変することで吸気バルブの開閉タイミングを連続的に可変可能なＶＣＴ４と、
・このＶＣＴ４を油圧制御するＯＣＶ５と、
・このＯＣＶ５の発生油圧を制御する電磁アクチュエータ６（電動アクチュエータ６の一例）と、
・この電磁アクチュエータ６を電気的に制御するＥＣＵと、
を用いて構成されている。

（ＶＣＴ４の説明）
ＶＣＴ４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シューハウジング１と、このシューハウジング１に対して相対回転可能に設けられ、カムシャフト３と一体に回転するベーンロータ２とを備えるものであり、シューハウジング１内に構成される油圧アクチュエータによってシューハウジング１に対してベーンロータ２を相対的に回転駆動して、カムシャフト３を進角側あるいは遅角側へ変化させるものである。

シューハウジング１は、エンジンのクランクシャフトに駆動される入力側の回転体であり、具体的な一例として図１では、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２１、このスプロケット２１の前後に組付けられるフロントプレート２２およびリヤプレート２３で構成され、内部にベーンロータ２を組み入れた状態でボルト２４により締結固定されている。そして、ベーンロータ２を収容するシューハウジング１の内部には、略扇状の凹部が回転方向に複数形成されている。

一方、ベーンロータ２は、カムシャフト３の外周に位置決め固定されて、カムシャフト３と一体に回転する出力側の回転体である。
ベーンロータ２は、シューハウジング１の凹部内を、反回転側の進角室と、回転側の遅角室とに区画するベーン２ａを備えるものであり、ベーンロータ２はシューハウジング１に対して所定角度内で回動可能に設けられている。

進角室は、遅角室に対する相対的な油圧上昇によって、ベーン２ａを進角側へ駆動するための油圧室であって、ベーン２ａの反回転方向側の凹部内に形成されるものである。
同様に、遅角室は、進角室に対する相対的な油圧上昇によって、ベーン２ａを遅角側へ駆動するための油圧室であって、ベーン２ａの回転方向側の凹部内に形成されるものである。

なお、図１に示す符合２５は、エンジンの停止時にシューハウジング１に対するベーンロータ２の進角量（位相量）を、エンジン始動に適した進角量に保持するためのロック装置である。
このロック装置は、一つのベーン２ａに設けられたロックピン２６と、このロックピン２６が係合するロック孔２７と、ロックピン２６をロック孔２７の方向（後方）に向けて付勢するロックピン付勢バネ２８と、ロック孔２７に係合したロックピン２６をロック孔２７から油圧を用いて離脱（ロック解除）させるロック解除手段２９とを用いて構成される。

ロックピン２６は、１つのベーン２ａの内部で軸方向に摺動可能に支持されるものであり、先端（後端）がベーン２ａの後面より所定量だけ突出可能に設けられている。
ロック孔２７は、前面に設けられた凹部であり、ロックピン２６の係合部位が硬質リング２７ａで補強されている。
ロックピン付勢バネ２８は、ロックピン２６を後方へ付勢する圧縮コイルスプリングである。なお、ロックピン付勢バネ２８が配置される背圧室は、呼吸孔を介してドレン空間（ドレンパンに通じる空間）に連通している。
ロック解除手段２９は、ロックピン２６とロック孔２７の底の間に、「進角室または遅角室の一方の油圧」、あるいは「進角室および遅角室の両方の油圧」を供給する手段であり、供給油圧が所定油圧より高まることで、ロックピン付勢バネ２８の付勢力に抗してロックピン２６を前方へ移動させて、ロックピン２６とロック孔２７の係合解除を実行するものである。

（ＯＣＶ５の説明）
ＯＣＶ５は、進角室および遅角室のオイルを給排して、進角室と遅角室に油圧差を発生させてベーンロータ２をシューハウジング１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から圧送される作動油を進角室または遅角室の一方に調量供給するとともに、進角室または遅角室の油圧を調量排圧するものである。

このＯＣＶ５は、
・カムシャフト３に組付けられるスリーブ７と、
・このスリーブ７内で軸方向に摺動可能に支持されるスプール８と、
・このスプール８を前方（電磁アクチュエータ６の駆動方向とは逆方向）へ付勢するリターンスプリング９と、
を備える。

（スリーブ７の説明）
スリーブ７は、略円筒形状を呈するものであり、カムシャフト３の内側に形成された軸穴の内部に挿入され、カムシャフト３に螺合等により固定されてベーンロータ２およびカムシャフト３と一体に回転する。
スリーブ７の内部には、スプール８を軸方向へ摺動自在に支持するための円筒状の摺動空間が形成されている。

スリーブ７の径方向には、複数の入出力ポートが形成されている。
具体的にスリーブ７の径方向には、前側から後側に順に、オイルポンプが圧送した油圧が供給されるポンプポート１１、ドレン空間（ドレン空間）に作動油を戻すフロントドレンポート１２ａ、進角室に連通する進角ポート１３、遅角室に連通する遅角ポート１４が形成されている。
また、スリーブ７の後端には、カムシャフト３内に形成された軸穴を介してドレン空間に通じるリヤドレンポート１２ｂが形成されている。

さらに具体的に説明する。
ポンプポート１１は、図１に示すように、スリーブ７の軸方向中、後述する摺動プラグ１６の後端に最も近い箇所に設けられるものであり、ポンプポート１１の外径側開口部は、カムシャフト３に形成された第１ゲート３１と、カムシャフト３の軸受（エンジン側の固定部材）に形成されたポンプ油路を介してオイルポンプの吐出側に接続され、オイルポンプが吐出した作動油がポンプポート１１に供給される。

フロントドレンポート１２ａの外径側開口部は、カムシャフト３に形成された第２ゲート３２を介してドレン空間に接続され、フロントドレンポート１２ａに導かれた作動油をドレン空間内に排出する。
進角ポート１３の外径側開口部は、カムシャフト３に形成された第３ゲート３３と、ベーンロータ２内に形成された進角油路３４を介して進角室に接続される。
遅角ポート１４の外径側開口部は、カムシャフト３に形成された第４ゲート３５と、ベーンロータ２内に形成された遅角油路３６を介して遅角室に接続される。

（スプール８の説明）
スプール８は、略円筒形状を呈するものであり、スプール８の内部には、軸方向に伸びるスプール内通路１５が形成されている。
このスプール内通路１５は、その内部に供給される作動油を進角ポート１３および遅角ポート１４へ導くための内部通路である。

スプール８の外形形状は、略円柱形状を呈するものであり、外周面がスリーブ７の内周面に対して微細なクリアランスを介して挿入配置されるものである。そして、スプール８が前方から後方へスライド変位することで、進角状態（カムシャフト３を進角側へ駆動する状態）、保持状態（カムシャフト３の進角量を保持する状態）および遅角状態（カムシャフト３を遅角側へ駆動する状態）を達成する。

この各状態を達成する手段として、スプール８には、前方より後方に向かって、第１内外貫通孔４１、全周溝４２、第２内外貫通孔４３、排出用連通部４４、油穴閉塞壁４５が設けられている。
なお、排出用連通部４４の一例として、図１では「内外連通用スリット＋後方開口部」を示し、図３では「後方に向けて小径となる先端小径部」を示す。

第１内外貫通孔４１は、ポンプポート１１と常に連通するものであり、ポンプポート１１に供給されるオイルポンプの吐出した作動油を、スプール８内（後述する流方向変換部１７）に導くためのものである。
全周溝４２は、フロントドレンポート１２ａと常に連通するものであり、スプール８が後方へ移動した時のみフロントドレンポート１２ａと進角ポート１３を連通するものである。

第２内外貫通孔４３は、スプール８が前方へ移動した際に進角ポート１３と連通し、スプール８が後方へ移動した際に遅角ポート１４と連通するものであり、スプール内通路１５の内部に供給された作動油を、進角ポート１３または遅角ポート１４に切替調整するものである。
排出用連通部４４は、スプール８が前方へ移動した時のみ遅角ポート１４とリヤドレンポート１２ｂを連通するものである。
油穴閉塞壁４５は、スプール内通路１５が軸穴に連通するのを遮る隔壁である。

なお、第１内外貫通孔４１より前側におけるスプール８の外周壁は、ポンプポート１１に供給された作動油が軸穴の前方へ漏れるのを防ぐシール部（ランド部）として機能する。
第１内外貫通孔４１と全周溝４２の間の外周壁は、ポンプポート１１に供給された作動油がフロントドレンポート１２ａへ漏れるのを防ぐシール部（ランド部）として機能する。
全周溝４２と第２内外貫通孔４３の間の外周壁は、スプール８の軸方向位置に応じて進角ポート１３を閉塞可能な進角室閉塞部（ランド部）として機能する。
第２内外貫通孔４３と排出用連通部４４の間の外周壁は、スプール８の軸方向位置に応じて遅角ポート１４を閉塞可能な遅角室閉塞部（ランド部）として機能する。

（摺動プラグ１６の説明）
スプール８には、図１に示すように、電磁アクチュエータ６の駆動力を受けるとともに、スプール内通路１５の前側を閉塞する摺動プラグ１６が、圧入固定されている。
この摺動プラグ１６は、エンジン側の固定部材に固定支持される電磁アクチュエータ６における駆動軸６ａと常に摺接する耐摩耗性に優れた部材であり、電磁アクチュエータ６の駆動軸６ａとの接触部は面積を減らすべく前方に膨出して設けられている。

摺動プラグ１６の後部には、図３に示すように、ポンプポート１１および第１内外貫通孔４１を介して内径方向に供給される作動油の流れを軸方向（後方）に変換してスプール内通路１５に導く流方向変換部１７が設けられている。
この流方向変換部１７は、摺動プラグ１６の後部において摺動プラグ１６と一体に設けられたものであり、スプール内通路１５の内径寸法に略一致する外径部を有するリング部１７ａと、摺動プラグ１６とリング部１７ａの間に軸方向の隙間を隔てて摺動プラグ１６とリング部１７ａを結合する複数の橋絡部１７ｂとを備える。

摺動プラグ１６とリング部１７ａの間の空間は、第１内外貫通孔４１と常に連通するとともに、リング部１７ａの内側の軸方向の貫通穴と常に連通する。
このように設けられることにより、ポンプポート１１および第１内外貫通孔４１を通過した内径方向に向かう作動油の流れが、図３（ｂ）の矢印Ｘに示すように、「摺動プラグ１６とリング部１７ａの間の空間」でリング部１７ａの内側に向かう流れ（軸方向に向かう流れ）に変換される。

（逆止弁１８の説明）
ここで、エンジンの運転中、ＶＶＴのベーンロータ２は、カムシャフト３に伝わるトルク変動（吸気バルブを閉弁させるスプリングの反力）等を受けるため、進角室および遅角室の油圧は、カムシャフト３からベーンロータ２に伝わるトルク変動により上下変動する。その結果、カムシャフト３からベーンロータ２に伝わるトルク変動により、進角室および遅角室の油圧が上下に交番変動する。
油圧が交番変動する際、進角室および遅角室の油圧が、オイルポンプから供給される作動油の油圧に打ち勝つと、作動油の逆流が生じてＶＶＴの応答性が劣化するなどの不具合が発生するため、作動油の供給途中に逆止弁１８を設けて、交番変動する油圧によって作動油がオイルポンプ側へ逆流するのを防いで、ＶＶＴの応答性の劣化等の不具合を防ぐように設けられている。

この実施例では、逆止弁１８を、図３に示すように、スプール内通路１５の内部に配置している。
スプール内通路１５の内部に配置された逆止弁１８は、
・流方向変換部１７（具体的にはリング部１７ａの内側）からスプール内通路１５へのオイルの流れ（後方へ向かう流れ）を許容し、
・逆にスプール内通路１５から流方向変換部１７（具体的にはリング部１７ａの内側）へのオイルの流れ（前方への流れ）を遮断する。

具体的にこの実施例の逆止弁１８は、バネ材が軸方向から見て「重なり代」を有して接するように巻回された渦巻型逆止弁１８である。
この渦巻型逆止弁１８は、図３に示すように、スプール内通路１５の内壁に形成された環状段差１９と、摺動プラグ１６の後側に設けられる流方向変換部１７（具体的にはリング部１７ａ）の後端との間に挟まれて固定される。
渦巻型逆止弁１８の具体的な一例を、図２を参照して説明する。

この実施例において渦巻型逆止弁１８を成すバネ材は、軸方向（巻回軸方向）に対して直交する方向に板面（平面）を有する断面が矩形を呈する矩形線であり、負荷が加えられていないフリー状態において、「バネ材の板面」が隣接する「バネ材の板面」に軸方向で接触するものである。
なお、渦巻型逆止弁１８のバネ力は小さく設定されるものであり、バネに伸び方向の外力を加えると容易に軸方向に伸びて、軸方向に接していたバネ材が軸方向に離間するものである。

また、この実施例の渦巻型逆止弁１８は、略円錐状に設けられており、外周縁１８ａが環状段差１９と流方向変換部１７との間に挟まれることで、渦巻型逆止弁１８がスプール内通路１５の内部に固定される。
さらに、略円錐状の頂部（小径部）には、閉弁時（軸方向に縮んだ時）に頂部を閉塞する蓋部１８ｂが巻回されたバネ材と一体に設けられている。この蓋部１８ｂは、巻回されるバネ材（矩形線）と同様、軸方向に対して直交する方向に板面を有する円板形状を呈するものである。

（リターンスプリング９の説明）
リターンスプリング９は、スプール８を前方へ向けて付勢する圧縮コイルスプリングである。リターンスプリング９の配置位置は限定されるものではないが、具体的な一例として、この実施例では、スリーブ７の後端に設けられた垂直壁（中心にリヤドレンポート１２ｂが形成される壁）と、スプール８の後端（油穴閉塞壁４５の後面）との間のバネ室４６において、軸方向に圧縮された状態で組付けられるものである。

（電磁アクチュエータ６の説明）
電磁アクチュエータ６は、エンジン側の固定部材に固定され、スプール８に設けられた摺動プラグ１６を、リターンスプリング９の付勢力に抗して後方に駆動することで、スプール８の軸方向位置の駆動制御を実施するものであり、通電により磁力を発生するコイル、コイルの発生した磁束路を形成するステータ、ステータに磁気吸引されるプランジャ（ムービングコア）など、周知の構成を採用する。
なお、摺動プラグ１６を駆動する駆動軸６ａは、プランジャの一部であっても良いし、プランジャによって駆動されるシャフトであっても良い。

（ＥＣＵの説明）
ＥＣＵは、エンジンの運転状態に応じたカムシャフト３の進角量（進角位相）を求め、求めた進角量が得られるように電磁アクチュエータ６（具体的にはコイル）を通電制御してＶＣＴ４におけるカムシャフト３の進角量を可変制御するプログラムが設けられている。
ＥＣＵは、デューティ比制御等の電流量制御技術により電磁アクチュエータ６へ供給する電流量を制御するものであり、供給電流量を制御することで、スプール８の軸方向の位置をリニアにスライド変移させ、エンジン運転状態に応じた作動油圧を進角室および遅角室に発生させてカムシャフト３の進角量を可変制御する。

（進角作動の説明）
車両の運転状態に応じてＥＣＵがカムシャフト３を進角させる際、ＥＣＵは電磁アクチュエータ６への供給電流量を増加させる。すると、電磁アクチュエータ６の駆動軸６ａが後方へ移動し、スプール８も後方へ移動する。
これにより、
・ポンプポート１１と進角ポート１３が、第１内外貫通孔４１→スプール内通路１５→第２内外貫通孔４３を介して連通するとともに、
・遅角ポート１４とリヤドレンポート１２ｂが、排出用連通部４４→バネ室４６を介して連通する。

この連通が達成されることにより、進角室の油圧が高まるとともに、遅角室の油圧が低下して、進角室の油圧が増加し、逆に遅角室の油圧が減少して、ベーンロータ２がシューハウジング１に対して相対的に進角側へ変位し、カムシャフト３が進角側へ変位する。
この進角作動をより具体的に説明する。

上記進角時の接続状態において、カムシャフト３からベーンロータ２に伝わるトルク変動等により、進角室の容積を拡大させる負トルクが作用するなど、ポンプ油圧が進角室の油圧より高い状態では、図３（ｂ）に示すように、逆止弁１８が開弁して、進角室へ向かう「作動油の順流」が許容される。その結果、ベーンロータ２がシューハウジング１に対して相対的に進角側へ変位し、カムシャフト３が進角側へ変位する。

上記進角時の接続状態において、カムシャフト３からベーンロータ２に伝わるトルク変動により、進角室の容積を縮小させる正トルクが作用して、進角室の油圧がポンプ油圧より高まると、図３（ａ）に示すように、逆止弁１８が閉弁して、オイルポンプ側へ向かう「作動油の逆流」が規制される。その結果、作動油の逆流によるベーンロータ２の回転位相の戻りが抑制される。

（進角量保持の説明）
車両の運転状態に応じてＥＣＵがカムシャフト３の進角量を保持する際、ＥＣＵは、電磁アクチュエータ６への供給電流量を制御して、
・全周溝４２と第２内外貫通孔４３の間のスプール８の外周壁面（進角室閉塞部）で進角ポート１３を閉塞するとともに、
・第２内外貫通孔４３と排出用連通部４４の間のスプール８の外周壁面（遅角室閉塞部）で遅角ポート１４を閉塞する位置に、スプール８をスライドさせる。
このように、進角ポート１３と遅角ポート１４が閉塞されることで、進角室の油圧と遅角室の油圧が一定に保たれ、カムシャフト３の進角量が保持される。

（遅角作動の説明）
車両の運転状態に応じてＥＣＵがカムシャフト３を遅角させる際、ＥＣＵは電磁アクチュエータ６への供給電流量を減少させる。すると、電磁アクチュエータ６の駆動軸６ａが前方へ移動し、スプール８も前方へ移動する。
これにより、
・ポンプポート１１と遅角ポート１４が、第１内外貫通孔４１→スプール内通路１５→第２内外貫通孔４３を介して連通するとともに、
・進角ポート１３とフロントドレンポート１２ａが、全周溝４２を介して連通する。

この連通が達成されることにより、遅角室の油圧が高まるとともに、進角室の油圧が低下して、遅角室の油圧が増加し、逆に進角室の油圧が減少して、ベーンロータ２がシューハウジング１に対して相対的に遅角側へ変位し、カムシャフト３が遅角側へ変位する。
この遅角作動をより具体的に説明する。

上記遅角時の接続状態において、カムシャフト３からベーンロータ２に伝わるトルク変動等により、遅角室の容積を拡大させる正トルクが作用するなど、ポンプ油圧が遅角室の油圧より高い状態では、逆止弁１８が開弁して、遅角室へ向かう「作動油の順流」が許容される。その結果、ベーンロータ２がシューハウジング１に対して相対的に遅角側へ変位し、カムシャフト３が遅角側へ変位する。

上記進角時の接続状態において、カムシャフト３からベーンロータ２に伝わるトルク変動により、遅角室の容積を縮小させる負トルクが作用して、遅角室の油圧がポンプ油圧より高まると、逆止弁１８が閉弁して、オイルポンプ側へ向かう「作動油の逆流」が規制される。その結果、作動油の逆流によるベーンロータ２の回転位相の戻りが抑制される。

（実施例の効果１）
この実施例のＶＣＴ４は、上述したように、スプール内通路１５に渦巻型逆止弁１８を配置して作動油の逆流を防いでいる。
渦巻型逆止弁１８は、図２に示すように、バネ材が軸方向で接するように巻回されたものであるため、ボールを用いた従来技術とは異なり、開弁した際には、図３（ｂ）に示すように、開いた渦巻線によって多くの流路隙間を確保することができる。
このため、作動油の順流時には、作動油が逆止弁１８を通過する際の圧力損失を小さくすることができ、ＶＶＴの応答性を高めることができる。

（実施例の効果２）
渦巻型逆止弁１８は、上述したように、バネ材が軸方向で接するように巻回されたものであるため、ボールを用いた従来技術とは異なり、逆止弁１８の開弁状態で作動油に逆流が生じた際、図３（ａ）に示すように、作動油の逆流（閉弁方向の力）を、渦巻型逆止弁１８の広範囲で受けることができる。
このため、作動油の逆流を閉弁方向の推力として活用することができ、作動油の逆流時における逆止弁１８の閉弁応答性を高めることができ、ＶＶＴの応答性を高めることができる。

（実施例の効果３）
この実施例の摺動プラグ１６には、上述したように、ポンプポート１１から内径方向に供給される作動油の流れを軸方向に変換してスプール内通路１５に導く流方向変換部１７を設けている。このため、作動油の順流時において、図３（ｂ）の矢印Ｘに示すように、流方向変換部１７から渦巻型逆止弁１８に向かう作動油の流れを軸方向に変換する。
このように、作動油の順流時に、渦巻型逆止弁１８に向かう作動油の流れを軸方向に変換することにより、作動油の流れ方向と、渦巻型逆止弁１８の開弁方向を一致させることができる。このため、作動油の順流時における逆止弁１８の開弁性を高めることができ、ＶＶＴの応答性を高めることができる。

（実施例の効果４）
渦巻型逆止弁１８は、上述したように、スプール内通路１５の内壁に形成された環状段差１９と、スプール８内に圧入される摺動プラグ１６の流方向変換部１７とに挟まれて固定される。
これによって、渦巻型逆止弁１８をスプール８内に固定するためのコストを抑えることができる。このため、ＯＣＶ５のコストを抑えることができ、結果的にＶＣＴ４のコストを抑えることができる。即ち、応答性の優れたＶＣＴ４を、コストを抑えて提供することができる。

（実施例の効果５）
渦巻型逆止弁１８を成すバネ材は、上述したように、軸方向に対して直交する方向に板面を有する断面が矩形を呈する矩形線である。
これにより、逆止弁１８の開弁状態で作動油に逆流が生じた際、作動油の逆流を、作動油の流れ方向（軸方向）に対して直交する板面（平面）で受けることができる。このため、作動油の逆流を閉弁方向の推力として効率的に得ることができ、作動油の逆流時における逆止弁１８の閉弁応答性を高めることができる。

（実施例の効果６）
スプール内通路１５の内部に組付けられた渦巻型逆止弁１８は、上述したように、摺動プラグ１６から離反する方向に縮径する円錐形状を呈する。
これにより、逆止弁１８の開弁状態で作動油に逆流が生じた際、軸方向に向かって流れる作動油の逆流を、効率的に渦巻型逆止弁１８の全巻線（円錐状に巻回されたバネ材）に当てることができる。このため、作動油の逆流を閉弁方向の推力として効率的に得ることができ、作動油の逆流時における逆止弁１８の閉弁応答性を高めることができる。

上記の実施例では、渦巻型逆止弁１８のバネ材を矩形線で設ける例を示したが、断面が円や楕円など他の断面形状のバネ材を用いて渦巻型逆止弁１８を設けても良い。

上記の実施例では、渦巻型逆止弁１８を円錐形状に設ける例を示したが、円筒状に形成した引張コイルバネを用いるなど、他のバネ形状を採用しても良い。

上記の実施例では、摺動プラグ１６をスプール８に圧入によって固定する例を示したが、圧入に限定されるものではなく、螺合や溶接など、他の結合技術を用いて摺動プラグ１６をスプール８に固定しても良い。

上記の実施例では、スプール８を駆動する電動アクチュエータの一例として電磁アクチュエータ６（リニアソレノイド）を用いる例を示したが、電動モータと回転力を軸方向の力に変換する減速機を用いたアクチュエータを用いたり、油圧等の流体圧を電気的に調整して軸力を生じさせる流体アクチュエータを用いるなど、他の形式の電動アクチュエータを用いてスプール８を駆動しても良い。

上記の実施例では、具体的な一例として吸気バルブを駆動するカムシャフト３の進角量を調整する例を示したが、駆動対象となるカムシャフト３は限定されるものではなく、排気バルブを駆動するカムシャフト３の進角量を調整するように設けたり、吸気バルブと排気バルブの両方の開閉駆動を行うカムシャフト３の進角量を調整するように設けても良い。

１ シューハウジング
２ ベーンロータ
３ カムシャフト
４ ＶＣＴ（可変カムシャフトタイミング機構）
５ ＯＣＶ（オイルフローコントロールバルブ）
６ 電磁アクチュエータ（電動アクチュエータ）
６ａ 駆動軸
７ スリーブ
８ スプール
９ リターンスプリング
１１ ポンプポート
１２ａ フロントドレンポート
１２ｂ リヤドレンポート
１３ 進角ポート
１４ 遅角ポート
１５ スプール内通路
１６ 摺動プラグ
１７ 流方向変換部
１８ 渦巻型逆止弁
１９ 環状段差

Claims (4)

1. 進角室と遅角室の油圧差によってカムシャフト（３）の進角量の可変を行なう可変カムシャフトタイミング機構（４）と、
   前記進角室と前記遅角室の油圧差を調整するオイルフローコントロールバルブ（５）と、
   このオイルフローコントロールバルブ（５）を駆動する電動アクチュエータ（６）と、を具備するバルブタイミング調整装置において、
   （ａ）前記オイルフローコントロールバルブ（５）は、
   加圧された油圧が供給されるポンプポート（１１）、ドレン空間に通じるドレンポート（１２ａ、１２ｂ）、前記進角室に通じる進角ポート（１３）、前記遅角室に通じる遅角ポート（１４）を有するスリーブ（７）と、
   このスリーブ（７）の内部において軸方向へ摺動自在に支持され、各ポートの連通状態を調整するスプール（８）と、を備え、
   （ｂ）前記スプール（８）の内部には、前記進角ポート（１３）および前記遅角ポート（１４）へ導かれる作動油が通過するスプール内通路（１５）が設けられ、
   前記スプール（８）は、このスプール（８）に固定されて前記スプール内通路（１５）の一端を閉塞するとともに、前記電動アクチュエータ（６）の駆動軸（６ａ）に接する摺動プラグ（１６）を備え、
   この摺動プラグ（１６）は、前記ポンプポート（１１）から内径方向に供給される作動油の流れを軸方向に変換して前記スプール内通路（１５）に導く流方向変換部（１７）を備え、
   （ｃ）前記スプール内通路（１５）の内部には、前記流方向変換部（１７）から前記スプール内通路（１５）へのオイルの流れを許容し、逆に前記スプール内通路（１５）から前記流方向変換部（１７）へのオイルの流れを遮断する逆止弁（１８）が配置され、
   この逆止弁（１８）は、バネ材が軸方向で接するように巻回された渦巻型逆止弁（１８）であ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、
   前記渦巻型逆止弁（１８）を成す前記バネ材は、軸方向に対して直交する方向に板面を有する断面が矩形を呈す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１または請求項２に記載のバルブタイミング調整装置において、
   前記スプール内通路（１５）の内部に組付けられた前記渦巻型逆止弁（１８）は、前記摺動プラグ（１６）から離反する方向に縮径する円錐形状を呈す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、
   前記渦巻型逆止弁（１８）は、前記スプール内通路（１５）の内壁に形成された環状段差（１９）と、摺動プラグ（１６）に設けられる流方向変換部（１７）とに挟まれて固定されることを特徴とするバルブタイミング調整装置。

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