JP2018159346A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】回転軸芯と同軸芯にスプールを配置する有効な面を損なうことなく小型で、ロック機構を応答性良くロック状態に移行可能な弁開閉時期制御装置を提供する。【解決手段】相対回転位相を制御し、ロック機構を制御する弁ユニットＶｂを連結ボルト４０に備えた。連結ボルト４０に進角ポート４１ａと遅角ポート４１ｂとロックポート４１ｃと第１ポンプポート４１Ｐ１と第２ポンプポート４１Ｐ２とを形成している。ロックポート４１ｃが回転軸芯Ｘに沿う方向で第２ポンプポート４１Ｐ２に重複し、ロックポート４１ｃと第２ポンプポート４１Ｐ２とを周方向で異なる位置に形成した。【選択図】図４

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を配置し、このスプールの操作により進角室と遅角室に対する流体の給排を制御して相対回転位相の制御を行うと共に、中間ロック機構の制御を行う技術が示されている。
この特許文献１では、中間ロック機構を制御するためロック流路と、ロック排出流路とを備えており、ロック流路に流体を供給することにより中間ロック機構のロック状態が解除され、ロック排出流路から流体を排出することにより中間ロック機構がロック状態に移行する。
特開２０１６‐８９６６４号公報
特許文献１にも示されるように弁開閉時期制御装置の回転軸芯と同軸芯上に単一のスプールを配置し、このスプールの操作により相対位相の制御とロック機構の制御とを行うものでは、弁開閉時期制御装置の外部の制御弁により相対回転位相の制御とロック機構の制御とを行うものと比較して、応答性の良い作動を可能にする。
ここでロック機構のロック状態への移行について考えると、特許文献１の構成ではロック機構のロック部材をスプリング等の付勢力により凹部に係合させてロック状態に達する構成であるため、応答性良くロック状態に移行するために流体を凹部から迅速に排出することが求められる。
しかしながら、特許文献１を例に挙げると、ロック排出流路の流路抵抗が高い場合や、ロック排出流路からスプール内部の排出流路での流体の流れが抑制される場合には、ロック状態への移行が迅速に行われない現象を招くこともあった。特に、この現象は低温時において流体の粘性が高まった際に顕著になるものであった。
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。中間ロックへの移行の際には、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、中間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置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。
また、弁開閉時期制御装置は回転軸芯に沿う方向での小型化が望まれるものであるが、スプールのサイズが、流体を給排するポートの数と、流体の制御量等により決まるため、スプールの小型化には限界があり装置の一層の小型化は困難であった。
このような理由から回転軸芯と同軸芯にスプールを配置する利点を損なうことなく、小型でロック機構を応答性良くロック状態に移行可能な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の間とに形成される進角室および遅角室と、
前記駆動側回転体と前記従動側回転体との一方に形成された凹部に係脱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、前記進角ポートおよび前記遅角ポートに対して外部からの流体の供給が可能な第１ポンプポートと、前記ロックポートに対して外部からの流体の供給が可能な第２ポンプポートとを当該連結ボルトの内部空間と外周面とを結ぶ貫通孔として形成され、
前記ロックポートは、前記回転軸芯に沿う方向で前記第２ポンプポートに重複すると共に、前記ロックポートと前記第２ポンプポートとが周方向で異なる位置に形成され、
外周に複数のランド部を有し内部にドレン流路が形成されるスプールを、前記連結ボルトの前記内部空間に対し前記回転軸芯に沿う方向に移動自在に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ロック機構のロック状態を解除するロック解除ポジションに設定された場合に前記第２ポンプポートと前記ロックポートとを連通させ、前記スプールが前記ロック機構のロック状態への移行を許すロックポジションに設定された場合に前記第２ポンプポートを前記スプールのランド部で閉塞すると同時に前記ロックポートを前記ドレン流路に連通させる点にある。
この特徴構成によると、スプールの操作により進角ポートと遅角ポートとの一方に第１ポンプポートからの流体の供給を制御し、進角ポートと遅角ポートとの他方からの流体をスプールの内部のドレン流路に排出することにより相対回転位相を設定できる。また、スプールの操作により第２ポンプポートからの流体をロックポートに供給してロック機構のロック状態の解除を行え、ロックポートからの流体をスプールの内部のドレン流路に排出してロック機構のロック状態への移行が可能になる。特に、この構成では回転軸芯と同軸芯に配置したスプールで流体の給排を制御する構成であり、進角室、遅角室、及び、ロック凹部とスプールとの距離を短くできるため高い応答性を得る。
更に、この特徴構成では、第２ポンプポートとロックポートとが回転軸芯に沿う方向で重複する位置に配置した構成に拘わらず、これらを周方向で異なる位置に配置している。このため、例えば、第２ポンプポートとロックポートとを回転軸芯に沿う方向に並列的に配置した構成と比較して回転軸芯方向での寸法の短縮が可能となる。
従って、回転軸芯と同軸芯にスプールを配置する利点を損なうことなく、小型でロック機構を応答性良くロック状態に移行可能な弁開閉時期制御装置が構成された。
他の構成として、前記ロック機構がロック状態にある際に、前記ロックポートの連通部と、前記スプールのドレン孔部または前記スプールの先端部外周とを連通させても良い。
これによると、ロック機構がロック状態にある際には、ロックポートの連通部が、スプールのドレン孔部に連通する状態、あるいは、ロックポートの連通部がスプールの先端部外周と連通することによりロックポートから流体を排出しロック状態を維持できる。
他の構成として、前記スプールの前記ドレン流路が、前記スプールの外端側の端部の排出口から流体を排出するように構成され、前記ロックポートが前記回転軸芯に沿う方向で前記進角ポートと前記遅角ポートとの何れよりも外端側に配置されても良い。
この構成では、ドレン流路の内部において排出口の近傍での流体の圧力は小さく、この排出口の近傍のドレン流路にロックポートから流体を排出することになるので、ドレン流路に存在する流体の影響を小さくしてロック機構のロック状態への移行を迅速に行える。特に、ドレン流路は進角ポートと遅角ポートと何れよりも排出口に近いので、進角室と遅角室との何れから流体が排出されても、排出された流体の影響を受け難く、流体を円滑に排出できる。
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。
他の構成として、前記ロックポートが、前記連結ボルトの内周面において周方向に複数備えられても良い。
これによると、複数のロックポートを介して流体の排出が可能となるため、例えば、単一のロックポートを備えたものと比較するとロック状態への移行を迅速に行える。
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。 ロックポートの部位の拡大断面図である。 図９のＸ−Ｘ線断面図である。 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
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のロック状態とロック解除状態との切換を行う。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（流体の一例）として電磁制御弁Ｖ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２３Ｓ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。リヤプレート２３の外周にはタイミングスプロケット２３Ｓ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１１に示すように、連結ボルト４０は、一部が筒状となるボルト本体４１と、このボルト本体４１の筒状部分に外嵌する円筒状のスリーブ４５とを備えている。この連結ボルト４０とスリーブ４５とは嵌合構造等により回転軸芯Ｘを中心に相対回転不能に構成されている。
吸気カムシャフト５には回転軸芯Ｘを中心にする雌ネジ部５Ｓが形成されると共に、スリーブ４５が密嵌合するように雌ネジ部５Ｓより大径となるシャフト内空間５Ｔが形成されている。シャフト内空間５Ｔには、前述した供給流路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。
ボルト本体４１の外端部にはボルト頭部４２が形成され、内端部の外周に雄ネジ部４３が形成されている。この構成から、ボルト本体４１の雄ネジ部４３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。この締結状態ではボルト本体４１に外嵌するスリーブ４５の外周の内端側（雄ネジ側）がシャフト内空間５Ｔの内周面に密接すると共に、スリーブ４５の外端側（ボルト頭側）の外周面が内部ロータ本体３１の内周面に密接する。
ボルト本体４１の内部には、ボルト頭部４２から雄ネジ部４３の方向に向けて孔状の内部空間４０Ｒが形成され、この内部空間４０Ｒにリテーナ４６が圧入固定されることにより、内部空間４０Ｒがリテーナ４６により分割され、ボルト本体４１の内部空間４０Ｒと作動油室４１Ｔとが非連通状態となる。
内部空間４０Ｒは、シリンダ内面状に形成され、回転軸芯Ｘに沿って往復移動自在にスプール５５が収容され、このスプール５５の内端とリテーナ４６との間にスプールスプリング５６が配置される。これにより、スプール５５は外端側（ボルト頭部４２の方向）の方向に突出するように付勢される。
ボルト本体４１には、作動油室４１Ｔとシャフト内空間５Ｔとを連通させる複数の導入流路４１ｍが形成されると共に、作動油室４１Ｔと複数（４つ）の供給路４５Ｐとを結ぶ複数（４つ）の中間流路４１ｎが形成されている。
また、作動油室４１Ｔのうち、導入流路４１ｍから中間流路４１ｎに作動油を送る流路に逆止弁ＣＶが備えられる。この逆止弁ＣＶは、弁ホルダ６１と、弁スプリング６２と、ボール状の弁体６３とで構成されている。
この逆止弁ＣＶでは、弁スプリング６２がリテーナ４６と弁体６３との間に配置され、弁スプリング６２の付勢力で弁体６３を弁ホルダ６１の開口に圧接して流路を閉塞する。また、導入流路４１ｍの外端より外側には作動油から塵埃を除去するオイルフィルタ６４が設けられている。
逆止弁ＣＶは、作動油室４１Ｔに供給される作動油の圧力が所定値を超える場合に弁スプリング６２の付勢力に抗して流路を開放し、圧力が所定値未満まで低下した場合に弁スプリング６２の付勢力により流路を閉塞する。この作動により、作動油の圧力低下時には進角室Ｃａ又は遅角室Ｃｂから作動油の逆流を阻止し、弁開閉時期制御装置Ａの位相の変動が抑制される。また、逆止弁ＣＶは、この逆止弁ＣＶより下流側の圧力（例えば進角室Ｃａの圧力）が所定値を超える場合にも閉塞する。
〔弁ユニット〕
図１、図４、図１１に示すように弁ユニットＶｂは、連結ボルト４０と、連結ボルト４０の内部空間４０Ｒに対して回転軸芯Ｘに沿う方向に移動自在に収容されたスプール５５と、スプールスプリング５６とを備えている。
連結ボルト４０のボルト本体４１には、前述した導入流路４１ｍと中間流路４１ｎとの他に、進角ポート４１ａと遅角ポート４１ｂとロックポート４１ｃと第１ポンプポート４１Ｐ１と第２ポンプポート４１Ｐ２とがボルト本体４１の内部空間４０Ｒと外周面とを結ぶ貫通孔として形成されている。
スリーブ４５には、進角ポート４１ａに対応する進角補助流路４５ａが貫通孔状に形成され、これに進角流路３３が連通している。これと同様に、スリーブ４５には、遅角ポート４１ｂにする遅角補助流路４５ｂが貫通孔状に形成され、これに遅角流路３４が連通し、ロックポート４１ｃに対応するロック補助流路４５ｃが貫通孔状に形成され、これにロック制御流路３５が連通している。
進角ポート４１ａと遅角ポート４１ｂとロックポート４１ｃとはボルト本体４１に対して複数（４つ）形成されている。第１ポンプポート４１Ｐ１と第２ポンプポート４１Ｐ２とも同様に複数個（４つ）形成されている。ボルト本体４１の外周とスリーブ４５との境界に複数（４つ）供給路４５Ｐが形成され、各々の供給路４５Ｐからの作動油が第１ポンプポート４１Ｐ１と第２ポンプポート４１Ｐ２とに供給される。尚、供給路４５Ｐはスリーブ４５の内周に形成された溝で構成されているが、この供給路４５Ｐを連結ボルト４０の外周に形成した溝で構成しても良い。
スプール５５は外端を除く部位が中空であり、外端側にプランジャ５１が当接する当接面を形成し、内部にドレン流路５５ｄを形成している。このスプール５５は、回転軸芯Ｘに沿う方向での複数箇所にランド部５５ａを形成し、これらのランド部５５ａの中間のグルーブ部に内部のドレン流路５５ｄに連通するドレン孔部５５ｃを形成している。
また、スプール５５の突出端の近傍にはドレン流路５５ｄからの作動油を排出する排出口５５ｅが形成されている。このスプール５５は連結ボルト４０の外端側の開口内周に備えたストッパー４４に当接することにより図４に示すように突出側の位置が決まる。この位置が第１進角ポジションＰＡ１である。尚、ストッパー４４は連結ボルト４０の内部空間４０Ｒの外端側の内周に取り付けた止め輪で構成されている。
特に、図９、図１０に示すようにロックポート４１ｃのうち、連結ボルト４０の内部空間４０Ｒに露出する部位には、連通部４１ｃａが形成されている。また、ロックポート４１ｃと第２ポンプポート４１Ｐ２とは回転軸芯Ｘに沿う方向で重複する位置に配置されるものの周方向で異なる位置に配置されている。
図９に示すように、ロックポート４１ｃと第２ポンプポート４１Ｐ２との回転軸芯Ｘに沿う方向での幅（開口径）が第１開口幅Ｗ１に設定され、連通部４１ｃａの第２開口幅Ｗ２が第１開口幅Ｗ１より大きく設定されている。
また。この構成では、ロックポート４１ｃが回転軸芯Ｘに沿う方向で進角ポート４１ａと遅角ポート４１ｂとの何れより外端側（連結ボルト４０の最も外端側・図１で左側）に配置されている。このような配置からロック機構Ｌのロック解除時においてロック制御流路３５の作動油をドレン流路５５ｄに排出する場合（図４の第１進角ポジションＰＡ１にある場合）や、作動油をスプール５５の外端位置から作動油を排出する場合（図８の第１遅角ポジションＰＢ１にある場合）に排出された作動油が、進角室Ｃａや遅角室Ｃｂから排出された作動油の影響で排出が抑制される不都合を解消している。
〔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５５ａがストッパー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の位置が図４に示す第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、弁ユニットＶｂでは図４、図８に示すように、第１進角ポジションＰＡ１と、第１遅角ポジションＰＢ１とをロックポジションとし、図５〜図７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とをロック解除ポジションとしている。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し、ロック解除ポジションではロック状態を解除する（既に解除状態にある場合には解除状態を継続する）。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。
図４、図５に示すように、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、第１ポンプポート４１Ｐ１からの作動油がスプール５５を介して進角ポート４１ａに流れ、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、スプール５５の内端側の開口からドレン流路５５ｄに流れて排出口５５ｅから排出される。
特に、第１進角ポジションＰＡ１では、図４に示すように、第２ポンプポート４１Ｐ２がランド部５５ａで閉塞され、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のドレン孔部５５ｃからドレン孔部５５ｃに流れる。これにより、ロックポート４１ｃの連通部４１ｃａからランド部５５ａの端部を超えた位置のドレン孔部５５ｃに作動油が流れ、この作動油は最終的にドレン流路５５ｄに流れ、排出口５５ｅから排出される。これにより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、第２ポンプポート４１Ｐ２からの作動油がロックポート４１ｃに供給され、この作動油がロック制御流路３５を介してロック凹部２７に供給される。これにより、ロック部材２５をロック凹部２７から抜き出し、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５５ａが進角ポート４１ａと遅角ポート４１ｂ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、第２ポンプポート４１Ｐ２からの作動油がロックポート４１ｃに供給され、この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に供給される。これにより、ロック部材２５をロック凹部２７から抜き出す状態が維持され、ロック機構Ｌのロックが解除される状態が継続される。
図７、図８に示すように、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、第１ポンプポート４１Ｐ１からの作動油がスプール５５を介して遅角ポート４１ｂに流れ、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、スプール５５の内端側の開口からドレン流路５５ｄに流れ、排出口５５ｅから排出される。
特に、第２遅角ポジションＰＢ２では、図７に示すように、第２ポンプポート４１Ｐ２からの作動油がロックポート４１ｃに供給され、この作動油がロック制御流路３５を介してロック凹部２７に供給される。これにより、ロック部材２５をロック凹部２７から抜き出し、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、第２ポンプポート４１Ｐ２がランド部５５ａで閉塞され、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の外部に排出される。このように作動油が流れる場合には、ロックポート４１ｃの連通部４１ｃａからランド部５５ａの端部を超えることにより、作動油の外部への排出が可能となる。これにより相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位しつつ、中間ロック位相に達した時点でロック機構Ｌがロック状態に移行する。
〔実施形態の作用・効果〕
このような構成から、例えばロックポート４１ｃと第２ポンプポート４１Ｐ２とを回転軸芯Ｘに沿う方向で並列的に連結ボルト４０に形成する構成と比較すると、連結ボルト４０の回転軸芯Ｘに沿う方向での寸法を短縮できるため、スプール５５も短縮し、結果として弁開閉時期制御装置Ａの小型化を可能にする。
特に、このような作動油の流れを可能にするために、ロックポート４１ｃのうちボルト本体４１の内周面に連通部４１ｃａを形成したことにより、例えば、特許文献１に記載さる構成のようにロック制御流路を２つ形成するものと比較して油路構成が単純化する。
ロックポート４１ｃが、進角ポート４１ａと遅角ポート４１ｂとの何れより回転軸芯Ｘに沿う方向で連結ボルト４０の外端側に配置されているため、ロック機構Ｌがロック状態に移行する際には、ロック制御流路３５から排出される作動油をスプール５５のドレン流路５５ｄの内部において既に存在する作動油の流れの影響を受けずに排出し、ロック状態への移行を迅速に行える。
つまり、進角ポート４１ａに作動油を供給しつつ、遅角ポート４１ｂから排出される作動油がドレン流路５５ｄに排出する構成では、ドレン流路５５ｄにおける作動油の圧力が高まることになる。これに対して、ロックポート４１ｃから排出される作動油をドレン流路５５ｄの下流側で圧力が低下した領域に送り出すことが可能となり、ドレン流路５５ｄに流れる作動油の圧力の影響を低減してロック制御流路３５の圧力を低減してロック状態への移行を迅速に行えるのである。
このようにドレン流路５５ｄの作動油の影響を受けずにロック制御流路３５からの作動油を排出する構成では、例えば、作動油の油温が低く粘性が高い場合にも迅速な排出を可能にしてロック機構Ｌのロック状態への移行を確実に行わせる。
〔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１２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（ａ）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とすることで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。
（ｂ）連結ボルト４０に形成されるロックポート４１ｃを連通部４１ｃａ（図９を参照）の断面形状となる貫通孔として形成する。つまり、全体的に第２開口幅Ｗ２となる貫通孔としてロックポート４１ｃを形成することによりロックポート４１ｃを形成する加工を容易にする。
（ｃ）実施形態では、スプール５５が５つの操作ポジションに操作できる構成を説明したが、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、進角補助流路４５ａと遅角補助流路４５ｂ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）
４０ 連結ボルト
４０Ｒ 内部空間
４１ａ 進角ポート
４１ｂ 遅角ポート
４１ｃ ロックポート
４１ｃａ 連通部
４１Ｐ１ 第１ポンプポート
４１Ｐ２ 第２ポンプポート
５５ スプール
５５ａ ランド部
５５ｄ ドレン流路
５５ｃ ドレン孔部
５５ｅ 排出口
Ｃａ 進角室
Ｃｂ 遅角室
Ｅ エンジン（内燃機関）
Ｌ ロック機構
Ｖｂ 弁ユニット
Ｗ１ 第１開口幅（開口幅）
Ｗ２ 第２開口幅（開口幅）
Ｘ 回転軸芯

Claims (5)

  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の間とに形成される進角室および遅角室と、
    前記駆動側回転体と前記従動側回転体との一方に形成された凹部に係脱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、前記進角ポートおよび前記遅角ポートに対して外部からの流体の供給が可能な第１ポンプポートと、前記ロックポートに対して外部からの流体の供給が可能な第２ポンプポートとを当該連結ボルトの内部空間と外周面とを結ぶ貫通孔として形成され、
    前記ロックポートは、前記回転軸芯に沿う方向で前記第２ポンプポートに重複すると共に、前記ロックポートと前記第２ポンプポートとが周方向で異なる位置に形成され、
    外周に複数のランド部を有し内部にドレン流路が形成されるスプールを、前記連結ボルトの前記内部空間に対し前記回転軸芯に沿う方向に移動自在に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ロック機構のロック状態を解除するロック解除ポジションに設定された場合に前記第２ポンプポートと前記ロックポートとを連通させ、前記スプールが前記ロック機構のロック状態への移行を許すロックポジションに設定された場合に前記第２ポンプポートを前記スプールのランド部で閉塞すると同時に前記ロックポートを前記ドレン流路に連通させる弁開閉時期制御装置。
  2. 前記ロック機構がロック状態にある際に、前記ロックポートの連通部と、前記スプールのドレン孔部または前記スプールの先端部外周とを連通させる請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
  3. 前記スプールの前記ドレン流路が、前記スプールの外端側の端部の排出口から流体を排出するように構成され、前記ロックポートが前記回転軸芯に沿う方向で前記進角ポートと前記遅角ポートとの何れよりも外端側に配置されている請求項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。
  5. 前記ロックポートが、前記連結ボルトの内周面において周方向に複数備えられている請求項１〜４のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
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