JP2017008791A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】相対回転位相の制御と、ロック機構の制御とを小型の制御弁で実現する弁開閉時期制御装置を構成する。【解決手段】電磁式にポジションが切り換えられる第１弁と、第１弁で制御される流体圧によりポジションが切り換えられる第２弁とを備えている。第２弁が、流体圧ポンプＰの作動流体を進角室Ｃａ又は遅角室Ｃｂに供給することで相対回転位相を制御する位相制御弁４０と、流体圧ポンプＰの作動流体を制御することでロック機構Ｌのロック状態を制御するロック制御弁５０との少なくとも何れか一方で構成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相の制御、及び、駆動側回転体と従動側回転体とを所定の相対回転位相で拘束するロック機構の制御を作動流体により行う弁開閉時期制御装置に関する。

上記のように構成された弁開閉時期制御装置として特許文献１には、カムシャフトに連結する従動側回転体の内部に対し、軸芯に沿って作動するスプールを収容し、スプールを操作する電磁ソレノイドを、回転系の外部に備えたオイルコントロールバルブの技術が示されている。

この技術では、スプールの作動により相対回転位相を制御し、ロック機構を制御するように弁開閉時期制御装置の内部に進角室と遅角室とに連通するポート、及び、ロック機構のロック部材に連通するポートが形成されている。

特許文献２には、進角室と遅角室とに対する作動流体の給排により、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を制御する第１切換弁と、ロック機構に対する作動流体の給排によりロック機構を制御する第２切換弁とを備えた技術が示されている。

この技術では、第１切換弁と第２切換弁とが電磁ソレノイドに対する電力の給排により制御される電磁弁として構成され、これらが駆動側回転体と従動側回転体と外部に配置されたものである。

特許文献３には、カムシャフトと同軸芯上にスプールを配置した制御弁で流体を制御することにより駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相の制御を行い、従動側回転体の内部に備えたパイロット弁で流体を制御することにより、ロックピンの出退を制御する技術が示されている。

特開２０１５‐７８６３５号公報 特許第５２６７２６４号公報 特表２０１１−５１３６５１号公報

弁開閉時期制御装置では進角室と遅角室とに対する作動流体の給排により、相対回転位相を変位させる構成を有し、ロック機構を制御する流路に対する作動油の給排によりロック機構のロック状態の制御を行う構成を有するものである。

これらの制御を実現するため直線的に作動するスプールを備えた制御弁を考える。この構成の制御弁では、流体圧ポンプから作動流体が供給されるポンプポートと、流体を排出するドレンポートと、進角室に連通する進角ポートと、遅角室に連通する遅角ポートと、ロック流路に連通するロックポートとの複数のポートを必要とする。また、このような構成では、ポンプポートと、進角ポートと、遅角ポートと、ロックポートとは、スプールの作動方向に沿って所定の間隔で配置されることになる。

相対回転位相の変位を迅速に行わせ、ロック機構の作動を迅速に行わせるためには、充分な量の作動流体の給排を実現するように各々のポートに所定の開口面積を確保する必要がある。これと同様の理由から、スプールに形成される複数のランドの間隔も所定の間隔で形成する必要もある。しかしながら、このような構成ではスプールの軸芯方向での長寸化を招き、制御弁の大型化に繋がるものであった。

特に、特許文献１や特許文献２に示されるように、制御弁を装置内部に備えるものでは、制御弁に対する進角室と遅角室との距離が短縮するため、制御弁に対するロック機構の距離が短縮し、応答性の良い制御を実現するものである。しかしながら、この構成では、制御弁の小型化が望まれるものの、前述したように、スプールの長寸化等の理由から小型化が実現されていないのが現状であった。

また、特許文献３に示される２種の電磁弁を装置内部に備えることも考えるが、２種の電磁弁を制御するためには、電磁ソレノイドに電力を供給するドライバ回路を２組必要とするためコストの上昇も招き易いものであった。しかも、例えば、２種の電磁弁の個体差に起因する作動タイミングのズレを調節する必要となり、改善の余地があった。

このように、相対回転位相の制御と、ロック機構の制御とを小型の制御弁で実現する弁開閉時期制御装置が求められる。

本発明の特徴は、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、
前記駆動側回転体の回転軸芯と同軸芯に配置され前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと一体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の間に区画形成される流体圧室を、前記駆動側回転体又は前記従動側回転体の一方に形成された仕切部で仕切ることで形成される進角室及び遅角室と、
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所定のロック位相に拘束するロック状態又は拘束を解除するロック解除状態に切換自在なロック機構と、
電磁式にポジションが切り換えられる第１弁と、
前記第１弁で制御される流体圧によりポジションが切り換えられる第２弁とを備え、
流体圧ポンプから供給される作動流体を前記進角室又は前記遅角室に供給して前記相対回転位相を制御する位相制御弁と、前記流体圧ポンプから供給される作動流体を前記ロック機構に供給して前記ロック機構のロック状態を制御するロック制御弁との少なくとも一方が前記第２弁として構成されている点にある。

この構成として、例えば、第１弁で制御される流体圧で位相制御弁のポジションを切り換える構成では、第１弁の作動と連係して流体圧ポンプからの作動流体を位相制御弁から直接的に進角室又は遅角室に供給して相対回転位相を制御できる。また、例えば、第１弁で制御される流体圧でロック制御弁のポジションを切り換える構成では、第１弁の作動と連係して流体圧ポンプからの作動油を直接的にロック機構に供給してロック状態を制御できる。つまり、第１弁には流体圧を作用させるための流路面積が小さくて済むポートを形成するだけで済み、例えば、相対回転位相の制御と、ロック機構の制御とを行うように構成されたものと比較すると、進角室又は遅角室に作動流体を給排するポートと、ロック機構に作動流体を給排するポートとを必要とせず、弁の小型化が可能となる。
また、第２弁が電磁式にポジションを切り換えるものと比較すると、電磁ソレノイドが不要となり、構成が単純で低廉に構成できる。
従って、相対回転位相の制御と、ロック機構の制御とを小型の制御弁で実現する弁開閉時期制御装置が構成された。

本発明は、前記位相制御弁を構成する、前記進角室に連通する進角ポートと、前記遅角室に連通する遅角ポートと、前記流体圧を制御するパイロット圧ポートとが、前記第１弁に設けられると共に、
前記ロック制御弁が、前記パイロット圧ポートからの流体圧によりポジションが切り換えられる前記第２弁として設けられても良い。

これによると、第１弁を電磁式にポジションを切り換えることにより、進角室と遅角室とに対する作動流体の給排を直接的に行うことが可能となる。そして、この第１弁のポジションが切り換えに連係してパイロット圧ポートからの流体圧により、第２弁としてのロック制御弁のポジションを切換えてロック機構の制御が実現する。

本発明は、前記第１弁が、前記進角ポートと前記遅角ポートとを並列配置し、これらに続いて並ぶ位置に前記パイロット圧ポートが配置されても良い。

これによると、進角ポートと遅角ポートのうち隣接する位置のポートからリークする作動流体の影響をパイロット圧ポートが受けることもあっても、進角ポートと遅角ポートとの双方からリークする作動流体の影響を受けることはない。

本発明は、前記第１弁に対して前記流体圧ポンプから作動流体を供給する流路と、前記第２弁に対して前記流体圧ポンプから作動流体を供給する流路との少なくとも何れか一方に逆止弁を備えても良い。

これによると、例えば、逆止弁を備えた流路に作動流体を供給する状態で、他の流路に対する作動流体の供給を開始した場合のように、作動流体の圧力が一時的に低下する場合にも、逆止弁を備えた流路の圧力低下を抑制して円滑な作動を維持できる。

本発明は、前記ロック機構が、前記駆動側回転体に対してロック付勢部材により突出付勢されるロック部材と、前記ロック部材が係合するように前記従動側回転体に形成されたロック凹部とを備えて構成され、
前記従動側回転体が、前記カムシャフトに対して連結ボルトにより連結する構成を有し、前記ロック制御弁が、前記従動側回転体において、連結ボルト以外の箇所に備えられても良い。

これによると、従動側回転体において連結ボルト以外の箇所にロック制御弁を備えることにより、ロック機構に近接する位置から作動流体の給排が可能となる。また、ロック制御弁が回転軸芯から外れた位置に配置されるため、回転軸芯上に位相制御弁を備えることも可能となる。

本発明は、前記ロック制御弁が、前記従動側回転体において前記回転軸芯と平行する姿勢の軸芯に沿って形成された孔部に対して移動自在に挿入される弁体を備えて構成されても良い。

これによると、弁開閉時期制御装置の回転により弁体に遠心力が作用する場合でも、この遠心力は、弁体の移動方向に対して直交する方向に作用するため、非制御時に弁体が移動してロック機構に対する作動流体の給排を行うことはない。

本発明は、前記ロック制御弁から前記ロック機構に作動流体を供給してロック解除を行うロック解除流路と、前記ロック制御弁を介して前記ロック機構からの作動流体を排出してロック状態を維持するロックドレン流路と、前記ロック制御弁にパイロット圧を作用させるパイロット流路とが前記従動側回転体に形成されると共に、
前記ロック解除流路と、前記ロックドレン流路と、前記パイロット流路とが、この順序で並列的に配置されても良い。

これによると、パイロット流路にパイロット圧を作用させる作動流体がリークした場合に、リークした作動流体がロックドレン流路に流れ込むことは考えられるが、リークした作動流体がロック解除流路に流れ込むことはない。つまり、パイロット流路から作動流体がリークしても、ロックドレン流路に作動流体が流れ込むことにより、ロック状態に影響を与える不都合を招くことはない。

ロック制御弁がロックポジションにある弁開閉時期制御装置の断面図である。 ロック制御弁がロック解除ポジションにある弁開閉時期制御装置の断面図である。 図１のIII−III線断面図である。 図２のIV−IV線断面図である。 位相制御弁の各ポジションとポートとの関係を示す図である。 別実施形態（ａ）の弁開閉時期制御装置を示す図である。 別実施形態（ｂ）の弁開閉時期制御装置を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１及び図２に示すように、内燃機関としてのエンジンＥのクランクシャフト１と同期回転する外部ロータ２０（駆動側回転体の一例）と、エンジンＥの燃焼室の吸気カムシャフト５と一体回転する内部ロータ３０（従動側回転体の一例）とを、吸気カムシャフト５の回転軸芯Ｘを中心に相対回転自在に備えて弁開閉時期制御装置Ａが構成されている。

弁開閉時期制御装置Ａは、外部ロータ２０（駆動側回転体）に対して内部ロータ３０（従動側回転体）を内包しており、内部ロータ３０の中心位置には回転軸芯Ｘと同軸芯に第１弁としての電磁型の位相制御弁４０を備えている。この内部ロータ３０は、回転軸芯Ｘと同軸芯上に配置された連結ボルト３８より吸気カムシャフト５に連結しており、この連結ボルト３８より外方位置に、第２弁としてのパイロット圧作動型のロック制御弁５０を備えている。

尚、この構成では、電磁式にポジションが切り換えられる第１弁に位相制御弁４０の機能を持たせることで、第１弁を位相制御弁４０に兼用しており、第１弁で制御される油圧（流体圧）によりポジションが切り換えられる第２弁の具体例としてロック制御弁５０を備えている。

弁開閉時期制御装置Ａは、ＥＣＵとして機能する制御ユニットＧが位相制御弁４０（第１弁の一例）の電磁ソレノイド４４に供給する電力を制御することで、この位相制御弁４０（第１弁）が複数のポジションに切り換え自在に構成されている。これにより、油圧ポンプＰ（流体圧ポンプの一例）からの作動油（作動流体の一例）を制御して外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相（以下、相対回転位相と称する）を変更し、吸気バルブ５Ｖの開閉時期の制御を実現する。

位相制御弁４０は、複数のポジションに設定されることでパイロット圧（流体圧）を制御するようにも構成され、パイロット圧の制御によりロック制御弁５０（第２弁）を図１に示すロックポジションと、図２に示すロック解除ポジションとに切り換える。これにより、油圧ポンプＰ（流体圧ポンプ）からの作動油を制御してロック機構Ｌのロック状態の制御を行う。

エンジンＥ（内燃機関の一例）は、乗用車などの車両に備えられるものを示している。このエンジンＥは、下部にクランクシャフト１を備え、クランクシャフト１の上部位置のシリンダブロック２に形成されたシリンダボアの内部にピストン３を収容し、ピストン３とクランクシャフト１とをコネクティングロッド４で連結した４サイクル型に構成されたものである。

エンジンＥの上部には、吸気バルブ５Ｖを開閉作動させる吸気カムシャフト５と、排気バルブを開閉する排気カムシャフトとを備え、エンジンＥには、クランクシャフト１の駆動力で駆動される油圧ポンプＰ（流体圧ポンプの一例）を備えている。油圧ポンプＰは、エンジンＥのオイルパンに貯留される潤滑油を作動油とし、その作動油を、供給流路８を介して位相制御弁４０とロック制御弁５０とに供給する。

エンジンＥのクランクシャフト１に形成した出力スプロケット６と、タイミングスプロケット２３Ｐとに亘ってタイミングチェーン７が巻回されている。これにより外部ロータ２０はクランクシャフト１と同期回転する。図面には示していないが、排気側のカムシャフトの前端にもタイミングスプロケットが備えられ、このスプロケットにもタイミングチェーン７が巻回される。

図３、図４に示すように、弁開閉時期制御装置Ａは、クランクシャフト１の駆動力により外部ロータ２０が駆動回転方向Ｓに向けて回転する。また、内部ロータ３０が外部ロータ２０に対して駆動回転方向Ｓと同方向に相対回転する方向を進角方向Ｓａと称し、この逆方向を遅角方向Ｓｂと称している。この弁開閉時期制御装置Ａでは、相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する際に変位量の増大に伴い吸気圧縮比を高め、相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位する際に変位量の増大に伴い吸気圧縮比を低減するようにクランクシャフト１と吸気カムシャフト５との関係が設定されている。

尚、この実施形態では、弁開閉時期制御装置Ａを吸気カムシャフト５に備えているが、弁開閉時期制御装置Ａを排気カムシャフトに備えることや、吸気カムシャフト５と排気カムシャフトとの双方に備えても良い。

〔弁開閉時期制御装置〕
図１〜図４に示すように、外部ロータ２０は、外部ロータ本体２１と、フロントプレート２２と、リヤプレート２３とを有しており、これらが複数の締結ボルト２４の締結により一体化されている。この締結により、フロントプレート２２とリヤプレート２３とに挟み込まれる位置に内部ロータ３０が配置される。また、リヤプレート２３の外周にタイミングスプロケット２３Ｐが形成されている。

外部ロータ本体２１には、回転軸芯Ｘを基準にして径方向の内側に突出する複数の突出壁２１Ｔが一体形成されている。また、内部ロータ３０は、外部ロータ本体２１の突出壁２１Ｔの突出端に密接する円柱状の内部ロータ本体３１と、外部ロータ本体２１の内周面に接触するように内部ロータ本体３１の外周に突出して備えた複数（４つ）のベーン３２とを有している。

外部ロータ２０に対し内部ロータ３０を内包することにより、回転方向で隣接する突出壁２１Ｔの中間位置で内部ロータ本体３１の外周側に複数の流体圧室Ｃが形成される。そして、これらの流体圧室Ｃをベーン３２（仕切部の一例）で仕切ることで進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとが形成される。

この構成から、進角室Ｃａに作動油が供給されることにより相対回転位相は進角方向Ｓａに変位し、遅角室Ｃｂに作動油が供給されることにより相対回転位相は遅角方向Ｓｂに変位する。

内部ロータ３０には、回転軸芯Ｘを中心とする孔部が形成され、この孔部に鋼材で成る連結ボルト３８が挿通している。連結ボルト３８はボルト頭部３８Ｈと雄ネジ部３８Ｓとが形成され、この雄ネジ部３８Ｓが吸気カムシャフト５の雌ネジ部に螺合することで内部ロータ３０が吸気カムシャフト５に連結する。

連結ボルト３８は、回転軸芯Ｘを中心にする筒状に形成され、この内部空間に位相制御弁４０の位相制御スプール４１が収容されている。位相制御弁４０の構成は後述する。

ロック機構Ｌは、内部ロータ３０の内部ロータ本体３１の外周に形成されたロック凹部２５と、外部ロータ２０の突出壁２１Ｔに対し、半径方向に出退自在に支持されたプレート状のロック部材２６と、このロック部材２６をロック凹部２５に向けて付勢するロックスプリング２７（ロック付勢部材の一例）とを備えて構成されている。

このロック機構Ｌは、ロック凹部２５に対してロック部材２６の先端が係合することにより相対回転位相を中間ロック位相に拘束する。この実施形態では中間ロック位相に限らず、最遅角位相や最進角位相等の位相でロック状態に達すものでも良い。また、このロック機構Ｌでは、ロック凹部２５に作動油が供給される状態が維持されることで、ロック部材２６がロック凹部２５から離脱したロック解除状態に維持される。

尚、ベーン３２が進角方向Ｓａの作動端（ベーン３２の進角方向Ｓａの作動端の近傍の位相を含む）に達した状態での相対回転位相が最進角位相であり、ベーン３２が遅角方向Ｓｂの作動端（ベーン３２の遅角方向Ｓｂの作動端の近傍の位相を含む）に達した状態での相対回転位相が最遅角位相である。

図１に示すように、外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相を、最遅角位相から中間ロック位相まで付勢力を作用させるようにスプリングホルダ１５に支持されるトーションスプリング１６が備えられている。

スプリングホルダ１５は、その底壁１５ａを内部ロータ３０に嵌合させ、筒状のホルダ本体１５ｂを外方に突出させている。トーションスプリング１６は、ホルダ本体１５ｂを取り囲む領域に配置され、その基端部分をフロントプレート２２に係合させ、その先端部分をホルダ本体１５ｂに係合させている。これによりトーションスプリング１６は、最遅角位相から中間位相に向かう方向の付勢力を作用させる。

〔弁開閉時期制御装置：油路構成〕
内部ロータ本体３１には進角室Ｃａに連通する進角流路３３と、遅角室Ｃｂに連通する遅角流路３４とが形成されている。また、内部ロータ本体３１には、ロック凹部２５に連通するロック解除流路３５とロックドレン流路３６とが形成されている。

ロックドレン流路３６は、ロック制御弁５０から作動油を排出するドレン流路３６ａに連通している。更に、内部ロータ本体３１にはロック制御弁５０を操作するパイロット流路３７が形成されている。

油圧ポンプＰからの作動油を供給する供給流路８が、吸気カムシャフト５に相対回転自在に外嵌するジョイント９を介して、吸気カムシャフト５の内部で連結ボルト３８の外周の環状空間１０に連通している。

連結ボルト３８の内部には、環状空間１０（供給流路８）と連通する供給空間１１が形成されている。連結ボルト３８の内部には供給空間１１の圧力上昇に伴い開放して第１ポンプ流路１２に作動油を供給するようにスプリングとボールとで成る主逆止弁ＣＶａを備えている。また、環状空間１０（供給流路８）の作動油が供給される第２ポンプ流路１３と、ロック解除流路３５とが形成されている。第２ポンプ流路１３は連結ボルト３８に形成されている。

ロック解除流路３５は吸気カムシャフト５から内部ロータ本体３１に亘る領域に形成され、このロック解除流路３５には、作動油の逆流を阻止するロック用逆止弁ＣＶｂを備えている。更に、図３、図４に示すように（図１、図２には示していない）、油圧ポンプＰからの作動油が供給される第２ポンプ流路１３にパイロット圧を維持する圧力維持用逆止弁ＣＶｃが備えられている。

尚、図３，図４には、位相制御弁４０と、ロック制御弁５０とを断面で示すと同時に、油圧回路において位相制御弁４０とロック制御弁５０とをシンボルで示し、別実施形態（ａ）の図６には、ロック制御弁５０を断面で示すと同時に、油圧回路においてロック制御弁５０をシンボルで示している。

〔位相制御弁〕
図１、図２に示すように、位相制御弁４０は、位相制御スプール４１と、スプールスプリング４２と、電磁ソレノイド４４とで構成されている。位相制御スプール４１は、連結ボルト３８の内部空間で回転軸芯Ｘに沿う方向にスライド移動自在に配置されている。連結ボルト３８には位相制御スプール４１の外端側の操作位置を決めるために止め輪で成るストッパー４３が備えられている。スプールスプリング４２は、この位相制御スプール４１を吸気カムシャフト５から離間する方向に付勢力を作用させる。

電磁ソレノイド４４は、弁開閉時期制御装置Ａの外部に配置されるものであり、内部のソレノイドに供給された電力に比例した量だけ突出作動するプランジャ４４ａを備えており、このプランジャ４４ａの押圧力により位相制御スプール４１を操作する。

この構成では、位相制御スプール４１とスプールスプリング４２とは、内部ロータ３０と一体回転し、電磁ソレノイド４４はエンジンＥに回転不能に支持される。

位相制御スプール４１の内部は中空に形成され、位相制御スプール４１の突出端には内部空間に連通するドレン孔４１Ｄが形成されている。位相制御スプール４１の外周には、第１ポンプ流路１２に連通可能な第１グルーブ部４１Ａと、第２ポンプ流路１３に連通可能な第２グルーブ部４１Ｂとが全周に亘って溝状に形成されている。また、第１グルーブ部４１Ａと第２グルーブ部４１Ｂとの中間位置には、位相制御スプール４１の内部空間と連通する第１ドレン孔４１Ｅが形成されている。

連結ボルト３８には、進角流路３３に連通する進角ポート３８ａと、遅角流路３４に連通する遅角ポート３８ｂと、パイロット流路３７に連通するパイロット圧ポート３８ｃとが形成されている。

この位相制御弁４０では、図３〜図５に示すように、電磁ソレノイド４４に給電が行われず、この電磁ソレノイド４４のプランジャ４４ａの押圧力が作用しない状態（図１を参照）で位相制御スプール４１は第１制御ポジションＱ１に保持される。そして、電磁ソレノイド４４に対する給電量（電力）の増大に伴い第２制御ポジションＱ２、第３制御ポジションＱ３、第４制御ポジションＱ４、第５制御ポジションＱ５に保持される。

〔ロック制御弁〕
ロック制御弁５０は、前述したようにロックポジションと、ロック解除ポジションとの２位置切換型に構成され、内部ロータ３０において中心の連結ボルト３８より外方（連結ボルト３８以外で回転軸芯Ｘから離間する位置）に備えられている。具体的な構成として、ロック制御弁５０は、内部ロータ３０においてロック凹部２５の近傍位置に回転軸芯Ｘと平行する姿勢で形成されたスプール孔（孔部の一例）に対しスライド移動自在に収容されたロック制御スプール５１（弁体の一例）と、復帰スプリング５２とを備えている。

ロック制御スプール５１は、長手方向の中央位置に全周に亘って溝状となるグルーブ部を形成することで、両端位置にランド部を配置している。スプール孔には、ロック解除流路３５と、ロックドレン流路３６とが互いに異なる位置で接続している。更に、スプール孔のうち、復帰スプリング５２が配置された端部と反対側の端部に対してパイロット流路３７が連通している。

この構成から、パイロット流路３７からパイロット圧が作用しない状態では、復帰スプリング５２の付勢力でロック制御スプール５１が図１に示すロックポジションに保持される。これにより、ロックドレン流路３６の作動油をドレン流路３６ａに排出してロック機構Ｌがロック状態に維持される。

これに対して、パイロット流路３７にパイロット圧が作用する状態では、復帰スプリング５２の付勢力に抗してロック制御スプール５１が図２に示すロック解除ポジションに設定される。これにより、ロック解除流路３５に作動油が供給されるためロック機構Ｌのロック状態が解除される。

〔制御形態：第１制御ポジション〕
制御ユニットＧの制御により電磁ソレノイド４４に電力が供給されない状態では、位相制御スプール４１が図３に示す第１制御ポジションＱ１に保持される。尚、図１に示すように、スプールスプリング４２の付勢力により位相制御スプール４１がストッパー４３に当接する位置に達する位置が第１制御ポジションＱ１である。

この第１制御ポジションＱ１では、油圧ポンプＰから第１グルーブ部４１Ａに供給される作動油が、遅角ポート３８ｂから遅角流路３４を介して遅角室Ｃｂに作動油が供給されると共に、進角室Ｃａから作動油が進角ポート３８ａから進角流路３３を介して第１ドレン孔４１Ｅに排出される。

また、油圧ポンプＰから第２グルーブ部４１Ｂに供給された作動油は、パイロット圧ポート３８ｃに流れず、このパイロット圧ポート３８ｃが位相制御スプール４１の内端部を介して、位相制御スプール４１の内部空間に連通するため、パイロット流路３７のパイロット圧は低い状態（零圧）となり、ロック制御スプール５１が復帰スプリング５２の付勢力により図１に示す如くロックポジションに保持される。

このロックポジションでは、ロック解除流路３５は閉じられた状態で、ロックドレン流路３６がドレン流路３６ａに連通するため、ロック機構Ｌがロック状態に移行可能な状態に達する。従って、ロック機構Ｌが既にロック状態にある場合にはロック状態が維持される。また、ロック機構Ｌがロック状態にない場合には、相対回転位相が中間ロック位相に達したタイミングで、ロックスプリング２７の付勢力によりロック部材２６がロック凹部２５に嵌合し、ロック機構Ｌがロック状態へ移行する。

〔制御形態：第２制御ポジション〕
次に、電磁ソレノイド４４に対する給電量を増大することでスプールスプリング４２の付勢力に抗して位相制御スプール４１が、第２制御ポジションＱ２に保持される。尚、図２に示すように、スプールスプリング４２の付勢力に抗して僅かに変位した位置が第２制御ポジションＱ２である。

この第２制御ポジションＱ２では、油圧ポンプＰから第１グルーブ部４１Ａに供給される作動油が、遅角ポート３８ｂから遅角流路３４を介して遅角室Ｃｂに作動油が供給されると共に、進角室Ｃａの作動油が進角ポート３８ａから進角流路３３を介して第１ドレン孔４１Ｅに排出される。

また、油圧ポンプＰから第２グルーブ部４１Ｂに供給された作動油は、パイロット圧ポート３８ｃに流れるため、パイロット流路３７のパイロット圧はポンプ圧まで上昇し、ロック制御スプール５１が復帰スプリング５２の付勢力に抗してロック解除ポジションに操作される。

このロック解除ポジションでは、ロック解除流路３５が連通状態に達すると共に、ロックドレン流路３６が閉じられるため、ロック凹部２５に作動油が供給される。これにより、ロックスプリング２７の付勢力に抗してロック部材２６をロック凹部２５から離間させてロック機構Ｌのロック状態が解除され、油圧ポンプＰから遅角室Ｃｂに供給される作動油により相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位する。

〔制御形態：第３制御ポジション〕
次に、電磁ソレノイド４４に対する給電量を更に増大することでスプールスプリング４２の付勢力に抗して位相制御スプール４１が図５に示す第３制御ポジションＱ３に保持される。

この第３制御ポジションＱ３では、進角ポート３８ａと遅角ポート３８ｂとが閉じられるため、油圧ポンプＰからの作動油が進角ポート３８ａと遅角ポート３８ｂとの何れにも供給されず、何れのポートから作動油が排出されることもない。

また、油圧ポンプＰから第２グルーブ部４１Ｂに供給された作動油は、パイロット圧ポート３８ｃに流れるため、パイロット流路３７のパイロット圧はポンプ圧まで上昇し、ロック制御スプール５１が復帰スプリング５２の付勢力に抗してロック解除ポジションに維持される。

このロック解除ポジションでは、ロック機構Ｌのロック状態が解除されるものの、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに対する作動油の給排がないため相対回転位相は保持される。

〔制御形態：第４制御ポジション〕
次に、電磁ソレノイド４４に対する給電量を更に増大することでスプールスプリング４２の付勢力に抗して位相制御スプール４１が図５に示す第４制御ポジションＱ４に保持される。

この第４制御ポジションＱ４では、油圧ポンプＰから第１グルーブ部４１Ａに供給される作動油が、進角ポート３８ａから進角流路３３を介して進角室Ｃａに作動油が供給されると共に、遅角室Ｃｂの作動油が遅角ポート３８ｂから遅角流路３４を介して位相制御スプール４１の前端側に排出される。

また、油圧ポンプＰから第２グルーブ部４１Ｂに供給された作動油は、パイロット圧ポート３８ｃに流れるため、パイロット流路３７のパイロット圧はポンプ圧まで上昇し、ロック制御スプール５１が復帰スプリング５２の付勢力に抗して示すロック解除ポジションに操作される。

このロック解除ポジションでは、ロック解除流路３５が連通状態に達すると共に、ロックドレン流路３６が閉じられるため、ロック凹部２５に作動油が供給される。これにより、ロックスプリング２７の付勢力に抗してロック部材２６をロック凹部２５から離間させてロック機構Ｌのロック状態が解除され、油圧ポンプＰから進角室Ｃａに供給される作動油により相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する。

〔制御形態：第５制御ポジション〕
制御ユニットＧの制御により電磁ソレノイド４４に対する給電量を最も増大した状態では、スプールスプリング４２の付勢力に抗して位相制御スプール４１が図５に示す第５制御ポジションＱ５に保持される。

この第５制御ポジションＱ５では、油圧ポンプＰから第１グルーブ部４１Ａに供給される作動油が、進角ポート３８ａから進角流路３３を介して進角室Ｃａに作動油が供給されると共に、遅角室Ｃｂの作動油が遅角ポート３８ｂから遅角流路３４を介して位相制御スプール４１の前端側に排出される。

また、油圧ポンプＰから第２グルーブ部４１Ｂに供給された作動油は、パイロット圧ポート３８ｃに流れず、このパイロット圧ポート３８ｃが第１ドレン孔４１Ｅに連通するため、パイロット流路３７のパイロット圧は低い状態（零圧）となり、ロック制御スプール５１が復帰スプリング５２の付勢力によりロックポジションに保持される。

このロックポジションでは、ロック解除流路３５は閉じられた状態で、ロックドレン流路３６がドレン流路３６ａに連通するため、ロック機構Ｌがロック状態に移行可能な状態に達する。従って、ロック機構Ｌが既にロック状態にある場合にはロック状態が維持される。また、ロック機構Ｌがロック状態にない場合には、相対回転位相が中間ロック位相に達したタイミングで、ロックスプリング２７の付勢力によりロック部材２６がロック凹部２５に嵌合し、ロック機構Ｌのロック状態への移行が実現する。

〔実施形態の効果〕
例えば、位相制御弁４０がロック凹部２５に対する作動油の給排を行うように構成されたものでは、ロック機構Ｌに対する作動油の給排を行うためのポートの流路面積を所定値に維持するため位相制御スプール４１の軸芯方向での寸法の拡大を招くものである。

これに対して、実施形態の弁開閉時期制御装置Ａでは、第２弁としてのロック制御弁５０がパイロット圧により作動するものであり、第１弁として機能する位相制御弁４０に対してパイロット圧の作用と非作用との切換を行うため、比較的小径となるパイロット圧ポート３８ｃを形成するだけで済み、位相制御スプール４１の軸芯に沿う方向での短縮が可能となる。特に、実施形態に示すように位相制御弁４０を弁開閉時期制御装置Ａの内部に備えるものでは、弁開閉時期制御装置Ａの小型化を実現する。

また、この実施形態のようにロック凹部２５に近い位置にロック制御弁５０を配置することが可能である。このようにロック制御弁５０を配置したものでは、ロック制御弁５０に対して油圧ポンプＰからの作動油を供給するように流路を形成することも可能であるため、ロック機構Ｌのロック状態を解除する場合にも、迅速にロック部材２６に作動油の圧力を作用させてロック解除を実現する。

ロック解除流路３５にロック用逆止弁ＣＶｂを備えたものでは、ロック制御弁５０がロック解除ポジションにある状態で、油圧ポンプＰから供給される作動油の油圧が低下した場合にも、ロック凹部２５の圧力を低下させることがなく、ロック解除状態を良好に維持することが可能となる。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、前記実施形態と共通の番号、符号を付している）。

（ａ）図６に示すように、位相制御弁４０と、ロック制御弁５０との双方をパイロット圧で作動する第２弁として構成し、これらを作動させるパイロット圧を制御するため電磁式にポジションが切り換えられる第１弁６０を備える。この構成では、位相制御弁４０とロック制御弁５０とが２位置切換型に構成され、電磁ソレノイドに対する給電量の設定により第１弁６０が４ポジションの何れかに切換えられるように構成される。

この構成により、制御ユニットＧが第１弁６０を制御することで、パイロット圧により位相制御弁４０が作動し、この位相制御弁４０が進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに対する作動油の給排が実現する。また、第１弁６０が制御されパイロット圧によりロック制御弁５０が作動し、ロック機構Ｌに対する作動油の給排が実現する。

この別実施形態（ａ）では、第１弁６０はパイロット圧を制御する構成のため、小型化が可能となる。尚、同図にはロック制御弁５０を内部ロータ３０に備えたものを示しているが、このロック制御弁５０を装置の回転系の外部に備えることも可能である。更に、この別実施形態（ａ）の構成では、第１弁６０と位相制御弁４０との一部、又は、全てを内部ロータ３０に備えて構成することが可能であり、全ての弁を装置の回転系の外部に備えることも可能である。

（ｂ）図７に示すように、第１弁にロック制御弁５０の機能を持たせ（第１弁をロック制御弁５０に兼用し）、このロック制御弁５０で制御されるパイロット圧でポジションが切り換えられる第２弁として位相制御弁４０を備えても良い。この構成では、ロック制御弁５０が電磁ソレノイドに供給される電力により４ポジションに切換自在に構成され、位相制御弁４０が２位置切換型に構成されている。

この構成により、制御ユニットＧがロック制御弁５０を制御することで、ロック機構Ｌの制御が可能になると共に、これに連係してパイロット圧が制御されることにより位相制御弁４０が操作される。このように位相制御弁４０が操作されることにより進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに対する作動油の給排が行われ相対回転位相の制御が実現する。

本発明は、相対回転位相の制御とロック機構の制御とを流体圧により行う弁開閉時期制御装置に利用することができる。

１ クランクシャフト
５ カムシャフト（吸気カムシャフト）
８ 流路（供給流路）
２０ 駆動側回転体（外部ロータ）
２５ ロック凹部
２６ ロック部材
２７ ロック付勢部材（ロックスプリング）
３０ 従動側回転体（内部ロータ）
３２ 仕切部（ベーン）
３５ 流路・ロック解除流路
３６ ロックドレン流路
３７ パイロット流路
３８ 連結ボルト
３８ａ 進角ポート
３８ｂ 遅角ポート
３８ｃ パイロット圧ポート
４０ 第１弁・第２弁・位相制御弁
５０ 第２弁・ロック制御弁
５１ 弁体（ロック制御スプール）
６０ 第１弁・位相制御弁
Ｃ 流体圧室
Ｃａ 進角室
Ｃｂ 遅角室
ＣＶａ 逆止弁（主逆止弁）
ＣＶｂ 逆止弁（ロック用逆止弁）
Ｅ 内燃機関（エンジン）
Ｌ ロック機構
Ｐ 流体圧ポンプ
Ｘ 回転軸芯

Claims (7)

1. 内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、
   前記駆動側回転体の回転軸芯と同軸芯に配置され前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと一体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の間に区画形成される流体圧室を、前記駆動側回転体又は前記従動側回転体の一方に形成された仕切部で仕切ることで形成される進角室及び遅角室と、
   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所定のロック位相に拘束するロック状態又は拘束を解除するロック解除状態に切換自在なロック機構と、
   電磁式にポジションが切り換えられる第１弁と、
   前記第１弁で制御される流体圧によりポジションが切り換えられる第２弁とを備え、
   流体圧ポンプから供給される作動流体を前記進角室又は前記遅角室に供給して前記相対回転位相を制御する位相制御弁と、前記流体圧ポンプから供給される作動流体を前記ロック機構に供給して前記ロック機構のロック状態を制御するロック制御弁との少なくとも一方が前記第２弁として構成されている弁開閉時期制御装置。
2. 前記位相制御弁を構成する、前記進角室に連通する進角ポートと、前記遅角室に連通する遅角ポートと、前記流体圧を制御するパイロット圧ポートとが、前記第１弁に設けられると共に、
   前記ロック制御弁が、前記パイロット圧ポートからの流体圧によりポジションが切り換えられる前記第２弁として設けられている請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
3. 前記第１弁が、前記進角ポートと前記遅角ポートとを並列配置し、これらに続いて並ぶ位置に前記パイロット圧ポートが配置されている請求項２に記載の弁開閉時期制御装置。
4. 前記第１弁に対して前記流体圧ポンプから作動流体を供給する流路と、前記第２弁に対して前記流体圧ポンプから作動流体を供給する流路との少なくとも何れか一方に逆止弁を備えている請求項２又は３に記載の弁開閉時期制御装置。
5. 前記ロック機構が、前記駆動側回転体に対してロック付勢部材により突出付勢されるロック部材と、前記ロック部材が係合するように前記従動側回転体に形成されたロック凹部とを備えて構成され、
   前記従動側回転体が、前記カムシャフトに対して連結ボルトにより連結する構成を有し、前記ロック制御弁が、前記従動側回転体において、連結ボルト以外の箇所に備えられている請求項２〜４のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
6. 前記ロック制御弁が、前記従動側回転体において前記回転軸芯と平行する姿勢の軸芯に沿って形成された孔部に対して移動自在に挿入される弁体を備えて構成されている請求項２〜５のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
7. 前記ロック制御弁から前記ロック機構に作動流体を供給してロック解除を行うロック解除流路と、前記ロック制御弁を介して前記ロック機構からの作動流体を排出してロック状態を維持するロックドレン流路と、前記ロック制御弁にパイロット圧を作用させるパイロット流路とが前記従動側回転体に形成されると共に、
   前記ロック解除流路と、前記ロックドレン流路と、前記パイロット流路とが、この順序で並列的に配置されている請求項６に記載の弁開閉時期制御装置。

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