JP2018091226A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】単一のスプールで位相回転位相とロック機構との制御を行う構成において、ロック機構のロック状態への移行を確実に行える弁開閉時期制御装置を提供する。【解決手段】駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を流体圧により設定し、ロック機構を流体圧により設定する弁ユニットＶｂが連結ボルト４０に備えられる。弁ユニットＶｂが、ロック機構からの流体を排出するロックドレン流路ＤＬと、進角室あるいは遅角室からの流体を排出するドレン流路Ｄとを異なる流路として形成した。【選択図】図８

Description

本発明は、流体圧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し、ロック機構により相対回転位相を所定の位相に保持する弁開閉時期制御装置に関する。
上記構成の弁開閉時期制御装置として、特許文献１には回転軸芯と同軸芯にスプールが配置され、このスプールを回転軸芯に沿う方向に操作することにより相対回転位相を進角方向と遅角方向とに制御し、スプールを進角方向の操作端または遅角方向の操作端に設定することによりロック機構をロック状態に移行する技術が記載されている。
この特許文献１では、スプールの内部にドレン流路（文献では主排出流路）が形成され、進角流路と遅角流路とから排出された流体と、ロック機構から排出された流体とが、ドレン流路を介して排出される構成を備えている。
特開２０１５‐７８６３５号公報
特許文献１に記載されるように、弁開閉時期制御装置の回転軸芯と同軸芯に単一のスプールを備え、スプールの内部のドレン流路から流体を排出するようものでは、例えば、スプールの操作により進角室に流体を供給してロック状態に移行する場合には遅角室からの流体がドレン流路に流れると同時に、ロック解除流路からの流体もドレン流路に流れることになる。
特許文献１にはスプールの内部に比較的大きい流路断面積となるドレン流路が示されているが、このように大径のドレン流路を備えていてもドレン排出能力が追いつかない場合にはドレン流路の圧力が上昇し、更に、内燃機関の稼動時には弁開閉時期制御装置と共にスプールが高速回転するため、ドレン流路では遠心力により流体がスプールの内周壁に押し付けられ、ドレン流路で流体の圧力が上昇するものであった。従って、このドレン流路にロック解除流路を合流させる構成では、合流した流体の流れが阻害され、結果としてロック解除を適正に行えないこともあった。
特に、進角室へ流体を供給した際に、この供給に伴い遅角室から排出される流体には圧力が作用するものであるが、ロック時にロック流路から排出される流体には、ロック部材に作用するスプリングの付勢力に起因する圧力だけが作用するため、流体の排出時の圧力が低く、この流体の流れが阻害された場合には、ロック機構のロック状態への移行が適正に行われない現象を招いていたのである。
ここで、中間ロック固有のロック状態への移行の難しさについて説明する。最遅角ロックあるいは最進角ロックのように、例えば、ベーンが壁部に当接して位相が停止した状態でロック移行を行うことが可能である。このような構成と比較して最進角あるいは最遅角以外にロック位相を備える構成においては、ロックへ移行する際には、ロック部材とロック凹部とが常に相対変位する状況においてロック部材とロック凹部とが係合可能な位相に達した時点で迅速にロック状態に移行する必要があり、この理由からロック状態への移行が困難であった。
この不都合は、車両においてエンジンオイルを流体として用いる構成において、低温環境でエンジンを始動した直後のように流体の温度が低く、流体の粘性が高い場合に顕著となる。
この不適正な作動を抑制するため、例えば進角室と遅角室とに給排される作動油を制御する位相制御用の油圧バルブと、ロック機構を制御するロック制御用の油圧バルブとを備えることも考えられる。このような構成では、ロック制御用の油圧バルブから流体を排出する状態で位相制御用の流体バルブを開弁制御することにより、相対回転位相がロック位相に達したタイミングでロック状態に確実に移行させることが可能となる。
しかしながら、このような構成では２つの油圧バルブを必要とするため部品点数が増大し、油路構成が複雑化し、大型化を招くものであった。
このような理由から、単一のスプールで流体を制御することにより位相回転位相の制御とロック機構の制御を行う構成でありながらロック機構のロック状態への移行を確実に行え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形成される進角室および遅角室と、
前記駆動側回転体および前記従動側回転体の一方に形成された凹部に係合可能なロック部材を前記駆動側回転体および前記従動側回転体の他方に備えたロック機構と、
前記回転軸芯と同軸芯に配置され前記従動側回転体を前記カムシャフトに連結する連結ボルトとを備え、
前記連結ボルトは、前記回転軸芯と同軸芯で形成された内部空間を有し、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、前記凹部に連通するロックポートとが前記内部空間と外周とを結ぶ貫通孔として形成され、
前記連結ボルトの前記内部空間に前記回転軸芯に沿う方向に移動自在にスプールを収容して弁ユニットが構成され、
前記弁ユニットは、前記スプールが前記回転軸芯を中心として流体が供給される内部流路を有し、前記ロックポートから流体を排出するロックドレン流路と、前記進角室または前記遅角室から流体を排出する位相制御ドレン流路とが異なる流路として形成されている点にある。
この特徴構成によると、スプールがロックポートから流体を排出するポジションに設定された場合には、流体がロックドレン流路を介して排出される。このロックドレン流路は、進角室または遅角室からの流体を排出する位相制御ドレン流路とは異なる流路であるため、進角室または遅角室から排出される流体と合流することがなくロックドレン流路において抑制されることなく流体を排出できる。
従って、単一のスプールで流体を制御することにより位相回転位相の制御とロック機構の制御を行う構成でありながらロック機構のロック状態への移行を迅速確実に行える弁開閉時期制御装置が構成された。
他の構成として、前記スプールを前記回転軸芯に沿う方向に最も押し込んだ位置が前記ロックポートからの流体を排出するロックポジションとして設定され、前記ロックポジションにおいて前記ロックポートからの流体を、前記スプールの外端位置から排出する領域に前記ロックドレン流路が形成されても良い。
これによると、スプールを最も押し込んだロックポジションに設定した場合には、流体をスプールの外端位置からロックドレン流路に流体を排出できるため、ロックドレン流路を形成するための溝状や孔状に形成しなくて済み、弁開閉時期制御装置の構成が単純で製造も容易となる。
他の構成として、前記連結ボルトの内面と、前記スプールの外面との間にスリーブが配置され、前記ロックドレン流路および前記位相制御ドレン流路が前記連結ボルトの内面と前記スリーブの外面との境界に形成されても良い。
これによると、例えば、連結ボルトの内面に溝を形成することや、スリーブの外面に溝を形成するだけでロックドレン流路および位相制御ドレン流路を形成することが可能となり、例えば、貫通孔でロックドレン流路や位相制御ドレン流路を形成するものと比較して弁開閉時期制御装置の製造が容易となる。
他の構成として、前記進角室と前記進角ポートとの間に進角流路が形成され、前記遅角室と前記遅角ポートとの間に遅角流路が形成され、前記ロックポートと前記凹部との間にロック制御流路が形成され、前記ロック制御流路の流路断面積が、前記進角流路の流路断面積と前記遅角流路の流路断面積との何れよりも大きく設定されても良い。
これによると、ロック制御流路の流路断面積が、進角流路と遅角流路との何れの流路の流路断面積より大きいため、ロック制御流路から流体が排出される際の流路抵抗を小さくしてロック状態への移行を一層迅速に行える。
弁開閉時期制御装置を示す断面図である。 図１のII−II線断面図である。 スプールのポジションと作動油の給排の関係を一覧化した図である。 スプールが第１進角ポジションにある弁ユニットの断面図である。 スプールが第２進角ポジションにある弁ユニットの断面図である。 スプールが中立ポジションにある弁ユニットの断面図である。 スプールが第２遅角ポジションにある弁ユニットの断面図である。 スプールが第１遅角ポジションにある弁ユニットの断面図である。 弁ユニットの分解斜視図である。 別実施形態（ａ）の弁ユニットの断面図である。 図１０のＸI−ＸI線断面図である。 別実施形態（ａ）のスリーブの斜視図である。 別実施形態（ｂ）における流路を示す断面図である。
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、図２に示すように、駆動側回転体としての外部ロータ２０と、従動側回転体としての内部ロータ３０と、作動流体としての作動油を制御する電磁制御弁Ｖとを備えて弁開閉時期制御装置Ａが構成されている。
この弁開閉時期制御装置Ａは乗用車等の車両のエンジンＥ（内燃機関の一例）の吸気カムシャフト５の開閉タイミング（開閉時期）を設定するため吸気カムシャフト５の回転軸芯Ｘと同軸芯に備えられている。
内部ロータ３０（従動側回転体の一例）は、吸気カムシャフト５の回転軸芯Ｘと同軸芯に配置され、連結ボルト４０で吸気カムシャフト５に連結することにより吸気カムシャフト５と一体回転する。外部ロータ２０が内部ロータ３０を内包しており、この外部ロータ２０（駆動側回転体の一例）は、回転軸芯Ｘと同軸芯上に配置されエンジンＥのクランクシャフト１と同期回転する。この構成から外部ロータ２０と内部ロータ３０とは相対回転自在となる。
弁開閉時期制御装置Ａは、外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相を図２に示す中間ロック位相Ｍに保持するロック機構Ｌを備えている。この中間ロック位相ＭはエンジンＥの始動に適した開閉タイミングであり、エンジンＥの停止制御時に中間ロック位相Ｍに移行する制御が行われる。
電磁制御弁Ｖは、エンジンＥに支持される電磁ユニットＶａと弁ユニットＶｂとで構成されている。弁ユニットＶｂは、連結ボルト４０と、この連結ボルト４０の内部空間４０Ｒに収容されるスプール５５とを備えている。
電磁ユニットＶａは、ソレノイド部５０と、回転軸芯Ｘと同軸芯に配置されソレノイド部５０の駆動制御により出退作動するプランジャ５１を備えている。弁ユニットＶｂは、作動油（作動流体の一例）の給排を制御するスプール５５を回転軸芯Ｘと同軸芯に配置しており、プランジャ５１の突出端がスプール５５の外端に当接するように各々の位置関係が設定されている。
電磁制御弁Ｖは、ソレノイド部５０に供給する電力の制御によりプランジャ５１の突出量を設定してスプール５５を操作する。この操作により作動油の流れを制御して吸気バルブ５Ｖの開閉時期を設定し、ロック機構Ｌのロック状態への移行とロック状態の解除との切換を行う。この電磁制御弁Ｖの構成と作動油の制御形態は後述する。
〔エンジンと弁開閉時期制御装置〕
図１に示すように、エンジンＥは、上部位置のシリンダブロック２のシリンダボアにピストン３を収容し、このピストン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ている。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、図示されない排気カムシャフトとを備えている。
吸気カムシャフト５を回転自在に支持するエンジン構成部材１０にはエンジンＥで駆動される油圧ポンプＰからの作動油を供給する供給流路８が形成されている。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、供給流路８を介して作動油（作動流体の一例）として弁ユニットＶｂ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、外部ロータ２０のタイミングスプロケット２１Ｓ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。尚、排気側の排気カムシャフトの前端にも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が巻回されている。
図２に示すように、クランクシャフト１から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。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と称する。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、吸気カムシャフト５に備えた弁開閉時期制御装置Ａを示しているが、弁開閉時期制御装置Ａは排気カムシャフトに備えて良く、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。
〔外部ロータ・内部ロータ〕
図１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。外部ロータ本体２１の外周にはタイミングスプロケット２１Ｓが形成されている。
図２に示すように、外部ロータ本体２１には径方向の内側に突出する複数の突出部２１Ｔが一体的に形成されている。内部ロータ３０は、外部ロータ本体２１の突出部２１Ｔ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の外周から径方向の外方に突出する複数のベーン部３２とを有している。
このように外部ロータ２０が内部ロータ３０を内包し、回転方向で隣接する突出部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。この流体圧室Ｃがベーン部３２で仕切られることで進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとが区画形成される。更に、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。
図１、図２に示すように、ロック機構Ｌは、外部ロータ２０の２つの突出部２１Ｔの各々に対し半径方向に出退自在に支持されるロック部材２５と、ロック部材２５を突出付勢するロックスプリング２６と、内部ロータ本体３１の外周に形成したロック凹部２７とで構成されている。内部ロータ本体３１には、ロック凹部２７に連通するロック制御流路３５が形成されている。
このロック機構Ｌは、２つのロック部材２５がロックスプリング２６の付勢力で対応するロック凹部２７に同時に係合することで相対回転位相を中間ロック位相Ｍに規制するように機能する。このロック状態においてロック制御流路３５に作動油を供給することでロックスプリング２６の付勢力に抗してロック部材２５をロック凹部２７から離脱させロック状態の解除が可能となる。これとは逆に、ロック制御流路３５から作動油を排出することによりロックスプリング２６の付勢力でロック部材２５をロック凹部２７に係合させロック状態への移行を可能にする。
尚、ロック機構Ｌは単一のロック部材２５を対応する単一のロック凹部２７に係合するように構成されるものでも良い。また、ロック機構Ｌは、ロック部材２５が回転軸芯Ｘに沿う方向に沿って移動するようにガイドされる構成のものでも良い。
〔連結ボルト〕
図１、図４、図９に示すように連結ボルト４０は、全体的に筒状となるボルト本体４１と、外端部（図４で左側）のボルト頭部４２とが一体形成されている。連結ボルト４０の内部には回転軸芯Ｘに沿う方向に貫通する内部空間４０Ｒが形成され、ボルト本体４１の内端部（図４で右側）の外周に雄ネジ部４１Ｓが形成されている。
図１に示すように吸気カムシャフト５には回転軸芯Ｘを中心にするシャフト内空間５Ｒが形成され、このシャフト内空間５Ｒの内周に雌ネジ部５Ｓが形成されている。シャフト内空間５Ｒは、供給流路８と連通しており油圧ポンプＰから作動油が供給される。
この構成から、ボルト本体４１を内部ロータ３０に挿通し、その雄ネジ部４１Ｓを吸気カムシャフト５の雌ネジ部５Ｓに螺合させ、ボルト頭部４２の回転操作により内部ロータ３０が吸気カムシャフト５に締結される。この締結により内部ロータ３０が吸気カムシャフト５に締結固定され、シャフト内空間５Ｒと連結ボルト４０の内部空間４０Ｒ（厳密には流体供給管５４の内部の空間）とが連通する。
連結ボルト４０の内部空間４０Ｒの内周面のうち回転軸芯Ｘに沿う方向での外端側には回転軸芯Ｘに近接する方向に突出する壁部としての規制壁４４が形成されている。また、連結ボルト４０の内周で中間位置から先端に達する領域には複数（４つ）のドレン流路Ｄが回転軸芯Ｘに沿う姿勢で溝状に形成されている。これにより規制壁４４のうち４つのドレン流路Ｄと重複する部位に係合凹部４４Ｔが形成される。
この構成では、後述するようにスプール５５が第１進角ポジションＰＡ１に設定された場合に遅角室Ｃｂからの作動油と、ロック凹部２７からの作動油とがドレン流路Ｄに流れるため、このスプール５５が第１進角ポジションＰＡ１に設定された場合だけドレン流路Ｄがロックドレン流路ＤＬに共用される。
ボルト本体４１には、進角流路３３に連通する進角ポート４１ａと、遅角流路３４に連通する遅角ポート４１ｂと、ロック制御流路３５に連通するロックポート４１ｃとが内部空間４０Ｒと外周面とを結ぶ貫通孔として形成されている。
規制壁４４は、後述するスリーブ５３の外端側の端部（図４で左側の端部）が当接することでスリーブ５３の位置を規制し、後述するスプール５５のランド部５５ｂが当接することにより突出側の位置を規制する。
〔弁ユニット〕
図１、図４、図９に示すように弁ユニットＶｂは、連結ボルト４０と、ボルト本体４１の内周面に密着状態で嵌め込まれるスリーブ５３と、回転軸芯Ｘと同軸芯で内部空間４０Ｒに収容される流体供給管５４と、スリーブ５３の内周面と流体供給管５４の管路部５４Ｔの外周面に案内される状態で回転軸芯Ｘに沿う方向にスライド移動自在に配置されるスプール５５とを備えている。
また、弁ユニットＶｂは、スプール５５を突出方向に付勢する付勢部材としてのスプールスプリング５６と、逆止弁ＣＶと、オイルフィルター５９と、固定リング６０を備えている。
図９に示すように、逆止弁ＣＶは等しい外径の金属板で形成される開口プレート５７と弁プレート５８とを備えている。開口プレート５７の中央位置には回転軸芯Ｘを中心とする円形の開口部５７ａが穿設されている。弁プレート５８は中央位置には前述した開口部５７ａより大径となる円形の弁体５８ａが配置され、外周に環状部５８ｂが配置されると共に、弁体５８ａと環状部５８ｂとを繋ぐバネ部５８Ｓを備えている。
逆止弁ＣＶは、これより下流側の圧力が上昇した場合や、油圧ポンプＰの吐出圧が低下した場合に、バネ部５８Ｓの付勢力により弁体５８ａが開口プレート５７に密着して開口部５７ａを閉じるように構成されている。
オイルフィルター５９は開口プレート５７と弁プレート５８と等しい外径で中央部が作動油の供給方向の上流側に膨らむ網状部材を有する濾過部を備えて構成されている。固定リング６０は連結ボルト４０の内周に圧入固定され、この固定リング６０でオイルフィルター５９と開口プレート５７と弁プレート５８との位置が決まる。
〔弁ユニット：スリーブ〕
図１、図４、図９に示すようにスリーブ５３は、回転軸芯Ｘを中心とする筒状であり、外端側（図４、図９で左側）に回転軸芯Ｘに沿う方向に突出する複数（２つ）の係合突起５３Ｔを形成し、内端側（図４で右側）を回転軸芯Ｘに直交する姿勢に屈曲させて端部壁５３Ｗを絞り加工等により形成している。
前述した規制壁４４は環状の領域に形成されるものであるが、ドレン流路Ｄに対応する部位を切り欠くことで４箇所の係合凹部４４Ｔが形成されている。
また、スリーブ５３には進角ポート４１ａを内部空間４０Ｒに連通させる複数の進角連通孔５３ａと、遅角ポート４１ｂに内部空間４０Ｒを連通させる複数の遅角連通孔５３ｂと、ロックポート４１ｃを内部空間４０Ｒに連通させる複数のロック連通孔５３ｃとが形成されている。更に、スリーブ５３のうち、内端側に第１ドレン孔５３ｄａが形成され、これより外端側に第２ドレン孔５３ｄｂが形成されている。
進角連通孔５３ａと遅角連通孔５３ｂとロック連通孔５３ｃとは、回転軸芯Ｘを中心とする周方向の４箇所で、回転軸芯Ｘに沿う方向に並列して形成されている。また、第１ドレン孔５３ｄａと第２ドレン孔５３ｄｂとは、回転軸芯Ｘを中心とする周方向の４箇所で進角連通孔５３ａと遅角連通孔５３ｂとロック連通孔５３ｃとに対して異なる位相で形成されている。
前述した係合突起５３Ｔは、４箇所に形成される第１ドレン孔５３ｄａと第２ドレン孔５３ｄｂのうち回転軸芯Ｘを挟んで対向する位置の２箇所のものと同位相で回転軸芯Ｘに沿う方向での延長線上に配置されている。
この構成から、係合突起５３Ｔを規制壁４４の係合凹部４４Ｔに係合させ、規制壁４４にスリーブ５３の前端縁を当接させる状態でスリーブ５３を嵌め込んでいる。
そして、進角連通孔５３ａと進角ポート４１ａとが連通し、遅角連通孔５３ｂと遅角ポート４１ｂとが連通し、ロック連通孔５３ｃがロックポート４１ｃに連通する。更に、第１ドレン孔５３ｄａと第２ドレン孔５３ｄｂとがドレン流路Ｄに連通する。
〔弁ユニット：流体供給管〕
図４、図９に示すように流体供給管５４は、内部空間４０Ｒに嵌め込まれる基端部５４Ｓおよび基端部５４Ｓより小径の管路部５４Ｔが一体形成され、この管路部５４Ｔの先端部の外周で基端部５４Ｓに近い位置に複数（３つ）の第１供給口５４ａが形成され、これより外端側に複数（３つ）の第２供給口５４ｂが形成されている。
基端部５４Ｓは、回転軸芯Ｘを中心とする嵌合筒部５４Ｓａと、この嵌合筒部５４Ｓａから管路部５４Ｔに亘る領域に形成され回転軸芯Ｘに直交する姿勢の中間壁５４Ｓｂとで構成されている。
３つの第１供給口５４ａは周方向で幅広で、回転軸芯Ｘに沿う方向に伸びる長孔状であり、これに対応する位置においてスプール５５に形成される４つの中間孔部５５ｃは円形状である。このような構成から管路部５４Ｔからの作動油を、中間孔部５５ｃに対して確実に作動油を供給できる。
第２供給口５４ｂも第１供給口５４ａと同様に、回転軸芯Ｘに沿う方向に伸びる形状であり、これに対応する位置においてスプール５５に形成される４つの端部孔部５５ｄは円形である。このような構成から管路部５４Ｔから端部孔部５５ｄに対して確実に作動油を供給できる。
〔弁ユニット：スプール・スプールスプリング〕
図４、図９に示すようにスプール５５は、筒状で外端側に当接面が形成されたスプール本体５５ａと、この外周に突出状態で形成された４つのランド部５５ｂとが形成されている。また、スプール５５の内部には内部流路が形成され、回転軸芯Ｘに沿う方向で内端側の一対のランド部５５ｂの中間位置には内部流路に連通する複数の（４つの）中間孔部５５ｃが形成され、回転軸芯Ｘに沿う方向での外端側の一対のランド部５５ｂの中間位置には内部流路に連通する端部孔部５５ｄが形成されている。
スプール５５のうち、当接面と反対側にはスプール５５が押し込み方向に操作された際に、端部壁５３Ｗに当接して作動限界を決める当接端部５５ｒが形成されている。この当接端部５５ｒは、スプール本体５５ａを延長した領域の端部に備えられるものであり、スプール５５が過大な力で押し込み操作された場合でも、スプール５５が作動限界を超えて作動する不都合を抑制する。なお、スプール５５が押し込み方向に操作された際に作動限界を決めるものとして、スプール５５が押し込み方向に操作された際にスプール５５の外端側の内面（図４の左側の内端）と、流体供給管５４の突出側の端部（図４の左側の外端）とが当接する構成を採用しても良い。
スプールスプリング５６は、圧縮コイル型であり内端側のランド部５５ｂとスリーブ５３の端部壁５３Ｗとの間に配置されている。この付勢力の作用により、電磁ユニットＶａのソレノイド部５０に電力が供給されない場合には、スプール５５は外端側のランド部５５ｂが規制壁４４に当接して図４に示す第１進角ポジションＰＡ１に維持される。
この弁ユニットＶｂでは、スリーブ５３の端部壁５３Ｗと、流体供給管５４の中間壁５４Ｓｂとが互いに当接するように位置関係が設定され、このように当接する端部壁５３Ｗと中間壁５４Ｓｂとの平面精度を高くすることにより作動油の流れを阻止できるように構成されている。
つまり、この構成では、流体供給管５４の基端部５４Ｓの位置が固定リング６０によって固定されるため、この基端部５４Ｓがリテーナとして機能する。また、スリーブ５３の端部壁５３Ｗにはスプールスプリング５６の付勢力が作用するため、この端部壁５３Ｗが基端部５４Ｓの中間壁５４Ｓｂに対して圧接する。従って、スプールスプリング５６の付勢力を利用して端部壁５３Ｗを中間壁５４Ｓｂに密着させ、この部位での作動油のリークを抑制できるのである。
〔弁ユニットの詳細〕
このような構成から、弁ユニットＶｂを組み立てる場合には、スリーブ５３の内部にスプールスプリング５６とスプール５５とを挿入しておき、これらを連結ボルト４０の内部空間４０Ｒに挿入する。この挿入時にはスリーブ５３の係合突起５３Ｔが規制壁４４の係合凹部４４Ｔに係合することで連結ボルト４０とスリーブ５３との回転軸芯Ｘを中心にした相対的な回転姿勢が決まる。
次に、流体供給管５４の管路部５４Ｔをスプール５５のスプール本体５５ａの内周に挿入するように流体供給管５４を配置する。これにより流体供給管５４の基端部５４Ｓが連結ボルト４０の内部空間４０Ｒの内周壁に嵌り込む位置関係となる。
この位置関係において、逆止弁ＣＶを構成する開口プレート５７と弁プレート５８とを重ね合わせ、オイルフィルター５９を更に重ねるように内部空間４０Ｒに配置し、固定リング６０を内部空間４０Ｒの内周に圧入固定する。
このように固定リング６０で固定することによりスリーブ５３の外側の端部が規制壁４４に当接する状態となり、回転軸芯Ｘに沿う方向での位置が決まる。尚、固定リング６０に代えて、スナップリングを用いても良い。
〔作動形態〕
この弁開閉時期制御装置Ａでは電磁ユニットＶａのソレノイド部５０に電力が供給されない状態では、プランジャ５１からスプール５５に押圧力が作用することはなく、図４に示すようにスプールスプリング５６の付勢力により、その外側位置のランド部５５ｂが規制壁４４に当接する状態にスプール５５の位置が維持される。
このスプール５５の位置が第１進角ポジションＰＡ１であり、電磁ユニットＶａのソレノイド部５０に供給する電力を増大することにより、図３に示すように、第２進角ポジションＰＡ２と、中立ポジションＰＮと、第２遅角ポジションＰＢ２と、第１遅角ポジションＰＢ１とに、この順序で操作自在となる。つまり、電磁ユニットＶａのソレノイド部５０に供給する電力の設定により５つの操作ポジションの何れか１つの位置に操作できるように構成されている。
また、この弁ユニットＶｂでは第１進角ポジションＰＡ１と、第１遅角ポジションＰＢ１とがロックポジションとしており、これらのロックポジションではロック機構Ｌのロック状態への移行を可能にする。尚、スプール５５を第１遅角ポジションＰＢ１に操作する場合にソレノイド部５０に供給する電力が最大となる。
第１進角ポジションＰＡ１と第２進角ポジションＰＡ２との何れかに操作された場合には、油圧ポンプＰから供給される作動油がスプール５５の中間孔部５５ｃと進角連通孔５３ａとを介して進角ポート４１ａに送られ、更に進角流路３３から進角室Ｃａに供給される。これと同時に遅角室Ｃｂの作動油が遅角流路３４から遅角ポート４１ｂに流れ第１ドレン孔５３ｄａからドレン流路Ｄに排出される。
特に、第１進角ポジションＰＡ１では、図４に示すように、ロック凹部２７の作動油がロック制御流路３５からロックポート４１ｃに流れ、第２ドレン孔５３ｄｂからドレン流路Ｄに排出される。つまり、第１ドレン孔５３ｄａより第２ドレン孔５３ｄｂの位置が下流側にあり、第２ドレン孔５３ｄｂが連結ボルト４０の外端位置に近いため、ロック凹部２７から作動油が排出されやすい。このような作動油の給排の結果、相対回転位相が進角方向Ｓａに変位しつつ、中間ロック位相Ｍに達した時点でロック機構Ｌがロック状態に移行する。
更に、第２進角ポジションＰＡ２では、図５に示すように、進角室Ｃａへの作動油の供給と連係して作動油がロックポート４１ｃからロック制御流路３５を介してロック凹部２７に流れ、ロック部材２５に作動油の圧力を作用させるため、ロック機構Ｌのロックが解除された状態での進角方向Ｓａへの作動が継続的に行われる。
スプール５５が中立ポジションＰＮに操作された場合には、図６に示すように一対のランド部５５ｂがスリーブ５３の進角連通孔５３ａと遅角連通孔５３ｂとを閉じる位置関係となり、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに対する作動油の給排が遮断され相対回転位相が維持される。
また、この中立ポジションＰＮでは、作動油がロックポート４１ｃからロック制御流路３５を介してロック凹部２７に流れ、ロック部材２５に作動油の圧力を作用させ、ロック機構Ｌのロックが解除される状態が継続される。
第２遅角ポジションＰＢ２と第１遅角ポジションＰＢ１との何れかに操作された場合には、油圧ポンプＰから供給される作動油がスプール５５の中間孔部５５ｃと遅角連通孔５３ｂとを介して遅角ポート４１ｂに送られ、更に遅角流路３４から遅角室Ｃｂに供給される。これと同時に進角室Ｃａの作動油が進角流路３３から進角ポート４１ａに流れ第２ドレン孔５３ｄｂからドレン流路Ｄに排出される。
特に、第２遅角ポジションＰＢ２では、図７に示すように、遅角室Ｃｂへの作動油の供給と連係して作動油がロックポート４１ｃからロック制御流路３５を介してロック凹部２７に流れ、ロック部材２５に作動油の圧力を作用させるため、ロック機構Ｌのロックが解除された状態での遅角方向Ｓｂへの作動が継続的に行われる。
更に、第１遅角ポジションＰＢ１では、図８に示すように、ロック凹部２７の作動油がロック制御流路３５からロックポート４１ｃに流れ、スプール５５の外端位置から連結ボルト４０の外端側に直接的に排出される。このような作動油の給排の結果、相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位しつつ、中間ロック位相Ｍに達した時点でロック機構Ｌがロック状態に移行する。
特に、スプール５５の外端位置から連結ボルト４０の外端側に作動油を直接的に排出する領域がロックドレン流路ＤＬであり、このロックドレン流路ＤＬは、進角室Ｃａから作動油が排出されるドレン流路Ｄと異なる領域に形成されているため、作動油が迅速に排出されロック機構Ｌを迅速にロック状態に移行する。
〔実施形態の作用・効果〕
このようにスプール５５の内部流路の作動油を進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとロック凹部２７とに供給し、各々からの作動油を単一のスプール５５の操作で排出できるように構成しているため、弁開閉時期制御装置Ａの小型化を可能にしている。
また、流体供給管５４に対して回転軸芯Ｘに沿って直線的に作動油を供給できるため、圧損が小さく進角室Ｃａと遅角室Ｃｂに対して圧力低下のない作動油を供給して応答性を高く維持する。この逆止弁ＣＶの開口プレート５７の開口部５７ａが回転軸芯Ｘと同軸芯に配置されているため、逆止弁ＣＶが油路抵抗として作用することもない。
スリーブ５３に形成された第１ドレン孔５３ｄａあるいは第２ドレン孔５３ｄｂから排出された作動油を、スリーブ５３の外面と連結ボルト４０の内面との境界のドレン流路Ｄを介して連結ボルト４０の頭部側から排出するため、ドレン流路の構成が簡素化し部品点数の増大や、加工行程の複雑化を招くことがない。
特に、ドレン流路Ｄとは異なる流路としてロックドレン流路ＤＬを形成しているため、ロック機構Ｌのロック状態を解除する場合には、ロック凹部２７からの作動油を妨げられることなく排出し、作動油の温度が低く粘性が高い場合でもロック機構Ｌのロック状態への移行を迅速確実に行える。
〔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、実施形態と共通の番号、符号を付している）。
（ａ）図１０〜図１２に示すように、第２ドレン孔５３ｄｂを、回転軸芯Ｘを中心として進角連通孔５３ａと遅角連通孔５３ｂと異なる位相にあり、また、第１ドレン孔５３ｄａに対しても異なる位相にあるようにスリーブ５３に形成する。更に、この第２ドレン孔５３ｄｂが連通するように連結ボルト４０の内周にロックドレン流路ＤＬを溝状に形成する。
この別実施形態（ａ）では、スリーブ５３に対して一対の第１ドレン孔５３ｄａと一対の第２ドレン孔５３ｄｂとを形成しており、連結ボルト４０の内周面には、一対の第１ドレン孔５３ｄａに連通する一対のドレン流路Ｄが形成されると共に、一対の第１ドレン孔５３ｄａに連通する一対のロックドレン流路ＤＬが溝状に形成される。
このようにドレン流路Ｄとロックドレン流路ＤＬとが異なる位置に形成されるため、ドレン流路Ｄとロックドレン流路ＤＬとに作動油が流れる場合に、作動油が混じり合うことがなく作動油を個別に排出することが可能となる。
従って、図１０に示すようにスプール５５が第１進角ポジションＰＡ１にある場合には、ロック凹部２７の作動油がロック制御流路３５からロックポート４１ｃに流れ、第２ドレン孔５３ｄｂからロックドレン流路ＤＬに流れ、連結ボルト４０の外端側に排出される。また、この別実施形態（ａ）の構成においても、スプール５５が第１遅角ポジションＰＢ１に操作された場合には、スプール５５の外端位置からロックドレン流路ＤＬ（図８を参照）を介して連結ボルト４０の外端側に作動油を排出することも可能である。
このため、例えば、スプール５５が他の操作ポジションから第１進角ポジションＰＡ１に操作された場合のように、遅角室Ｃｂから作動油が排出される場合にも、この作動油の流れがロックポート４１ｃから排出される作動の流れを抑制する不都合を解消してロック機構Ｌのロック状態への移行を迅速確実に行えることになる。
別実施形態（ａ）の変形例として、ドレン流路Ｄとロックドレン流路ＤＬと溝を深く形成することや、ドレン流路Ｄとロックドレン流路ＤＬとの数を多くすることで流路断面積を拡大しても良い。
また、別実施形態（ａ）の変形例として、ドレン流路Ｄとロックドレン流路ＤＬとを形成する溝をスリーブ５３の外周に形成しても良い。
（ｂ）図１３に示すように、進角流路３３の流路断面積と遅角流路３４の流路断面積との何れよりもロック制御流路３５の流路断面積を大きく設定する。この別実施形態（ｂ）では進角流路３３の直径と遅角流路３４の直径とをＤＭ１としており、ロック制御流路３５の直径をＤＭ２として示しており、ＤＭ１＜ＤＭ２となるように関係を設定する。
つまり、孔状に形成される流路では、流路断面積が大きいほど流路抵抗を小さくするため、ロック制御流路３５の流路断面積を大きくすることで作動油の排出を迅速に行わせロック機構Ｌのロック状態への移行を迅速確実に行わせるのである。尚、流路抵抗から考えると、進角流路３３と遅角流路３４とロック制御流路３５との直径を拡大することが有効であるものの弁開閉時期制御装置Ａの大型化を招くことになるため、流路の直径に差を作ることにより弁開閉時期制御装置Ａの大型化を抑制している。
（ｃ）上述した実施形態では、スプール５５が５つのポジションに操作できる構成であるが、例えば、第１進角ポジションＰＡ１が存在しないように操作領域を設定することでスプール５５を４つの操作ポジションに操作するように構成しても良い。
尚、第１進角ポジションＰＡ１を備えない４つの操作ポジションにスプール５５を操作する構成では、中間ロック位相Ｍでロック状態に移行する場合には、相対回転位相を中間ロック位相Ｍより進角側にセットしておき、スプール５５を第１遅角ポジションＰＢ１に操作することにより相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位しつつロック状態に移行する制御形態となる。
（ｄ）上述の実施形態と比較して、進角ポート４１ａと遅角ポート４１ｂとの配置が逆になり、進角連通孔５３ａと遅角連通孔５３ｂとの配置が逆になるように弁ユニットＶｂを構成しても良い。
本発明は、流体圧により駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相が制御され、ロック機構により相対回転位相を所定の位相に保持する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 吸気カムシャフト（カムシャフト）
２０ 外部ロータ（駆動側回転体）
２５ ロック部材
２７ ロック凹部（凹部）
３０ 内部ロータ（従動側回転体）
３３ 進角流路
３４ 遅角流路
３５ ロック制御流路
４０ 連結ボルト
４１ａ 進角ポート
４１ｂ 遅角ポート
４１ｃ ロックポート
５３ スリーブ
５５ スプール
Ｃａ 進角室
Ｃｂ 遅角室
Ｄ ドレン流路（位相制御ドレン流路）
ＤＬ ロックドレン流路
Ｅ エンジン（内燃機関）
Ｌ ロック機構
Ｖｂ 弁ユニット
Ｘ 回転軸芯

Claims (4)

  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形成される進角室および遅角室と、
    前記駆動側回転体および前記従動側回転体の一方に形成された凹部に係合可能なロック部材を前記駆動側回転体および前記従動側回転体の他方に備えたロック機構と、
    前記回転軸芯と同軸芯に配置され前記従動側回転体を前記カムシャフトに連結する連結ボルトとを備え、
    前記連結ボルトは、前記回転軸芯と同軸芯で形成された内部空間を有し、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、前記凹部に連通するロックポートとが前記内部空間と外周とを結ぶ貫通孔として形成され、
    前記連結ボルトの前記内部空間に前記回転軸芯に沿う方向に移動自在にスプールを収容して弁ユニットが構成され、
    前記弁ユニットは、前記スプールが前記回転軸芯を中心として流体が供給される内部流路を有し、前記ロックポートから流体を排出するロックドレン流路と、前記進角室または前記遅角室から流体を排出する位相制御ドレン流路とが異なる流路として形成されている弁開閉時期制御装置。
  2. 前記スプールを前記回転軸芯に沿う方向に最も押し込んだ位置が前記ロックポートからの流体を排出するロックポジションとして設定され、前記ロックポジションにおいて前記ロックポートからの流体を、前記スプールの外端位置から排出する領域に前記ロックドレン流路が形成されている請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
  3. 前記連結ボルトの内面と、前記スプールの外面との間にスリーブが配置され、前記ロックドレン流路および前記位相制御ドレン流路が前記連結ボルトの内面と前記スリーブの外面との境界に形成されている請求項１又は２に記載の弁開閉時期制御装置。
  4. 前記進角室と前記進角ポートとの間に進角流路が形成され、前記遅角室と前記遅角ポートとの間に遅角流路が形成され、前記ロックポートと前記凹部との間にロック制御流路が形成され、前記ロック制御流路の流路断面積が、前記進角流路の流路断面積と前記遅角流路の流路断面積との何れよりも大きく設定されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
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