JP2019190353A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位相制御を行う際に誤ってロック状態に移行することのない弁開閉時期制御装置を構成する。【解決手段】スプールの作動領域が、ロックポートに流体を供給する状態で進角ポートまたは遅角ポートに流体を供給する位相制御領域Ｗ２、Ｗ４と、ロックポートから流体を排出する状態で進角ポートまたは遅角ポートに流体を供給するロック領域Ｗ１、Ｗ５と、ロックポートを封止する状態で進角ポートまたは遅角ポートに流体を供給する封止領域ＷＰ１、ＷＰ５とを形成しており、封止領域ＷＰ１、ＷＰ５が、位相制御領域Ｗ２、Ｗ４とロック領域Ｗ１、Ｗ５とに挟まれる領域に配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、単一のバルブの操作により相対回転位相を制御し、ロック機構を制御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１，２，３に示される制御弁は、単一のスプールと、このスプールを作動させる電磁ソレノイドとを備えて構成され、電磁ソレノイドに供給する電流の設定により、スプールのポジションを設定して位相制御と、ロック機構の制御とを可能にする技術が記載されている。

これらの特許文献の制御弁では、スプールの作動方向に沿ってロック機構をロック状態に設定するロック領域と、相対回転位相を遅角方向に作動させる遅角領域と、相対回転位相を保持する保持領域と、相対回転位相を進角方向に作動させる進角領域とが設定されている。

このような構成から、電磁ソレノイドに供給する電力を連続的に変化させることにより相対回転位相を遅角方向に変位させ、ロック機構をロック状態に移行することが可能となる。

特に、特許文献３には、弁開閉時期制御装置の回転軸芯と同軸芯にスプールを備え、静止系に支持した電磁ソレノイドの操作力によってスプールを作動させる構成が記載されている。

特開２００４−１１６４１１号公報 特開２０１０−１３８６９９号公報 特開２０１６−１８０３１８号公報

特許文献１，２，３に示される制御弁は、スプールの作動領域の中央部分に、相対回転位相の変位を停止する保持領域が形成され、この保持領域を挟む位置に進角領域と遅角領域とが配置され、更に、進角領域と遅角領域との少なくとも一方の外側に隣接してロック領域が配置されている。

このような配置であるため、例えば、相対回転位相を遅角方向に変位させる際に、操作領域の中央位置から離間する位置ほど（外端側ほど）、遅角ポートに作動油を供給する開度が大きくなり、相対回転位相の変位速度も増大する。従って、相対回転位相を遅角方向に高速で変位させる場合には、スプールを操作領域の中央位置から大きく離間する位置に設定させることになる。

しかしながら、遅角領域の外端側に隣接してロック領域が形成された制御弁では、意図に反してスプールがロック領域に設定される（誤ロックの状態に達する）ことがあり、位相制御を中断する不都合に繋がるものであった。

これら制御弁では、スプールを所定方向に付勢するスプリングを備え、このスプリングの付勢力に抗する方向に操作力を作用させる電磁ソレノイドを備えている。また、電磁ソレノイドに電力を供給する電力制御系がＰＷＭ式の制御回路を備えたものが多い。

誤ロックを招く原因として、電磁ソレノイドに供給する電力がＰＷＭ式に設定されるものでは、電源電圧が変動することにより、決まったデューティ比でＰＷＭ制御を行っても電磁ソレノイドに供給される電流値が変動し、スプールが適正に作動しないことが理由の一つである。また、経年劣化や環境温度の影響によって電磁ソレノイドの抵抗値が変化した場合や、スプリングの付勢力が経年劣化により変化した場合にも、スプールが適正に作動しない現象を招くことになる。

誤ロックを抑制するためには、スプールの位置を計測するストロークセンサを備えることや、電磁ソレノイドに流れる電流を計測する電流センサを備えることも考えられるが、制御系の設計を大きく変更する必要があり、また、部品点数が増大しコストの上昇を招く点で実現性の低いものとなる。

尚、特許文献１には、スプールの作動域のうち、ロック用のポートに作動油を供給する領域と、作動油をドレンする領域との中間に、ポートを閉鎖する領域が示されているが、明細書には閉鎖領域について説明されていない。

このような理由から、位相制御を行う際に誤ってロック状態に移行することのない弁開閉時期制御装置が求められる。

本発明に係る弁開閉時期制御装置の特徴構成は、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ロック凹部に対し、付勢部材の付勢力により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ることにより、前記駆動側回転体および前記従動側回転体の相対回転位相を最進角と最遅角との間の位相でロック状態に移行可能なロック機構と、前記進角室、前記遅角室、前記ロック凹部に対し流体の給排を各別に制御するバルブユニットとを備えると共に、前記バルブユニットが、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、前記ロック凹部に連通するロックポートとに対する流体の給排を制御するスプールと、前記スプールを作動させる電磁ソレノイドとを備え、前記スプールの作動領域が、前記ロックポートに流体を供給する状態で前記進角ポートまたは前記遅角ポートに流体を供給する位相制御領域と、前記ロックポートから流体を排出する状態で前記進角ポートまたは前記遅角ポートに流体を供給するロック領域と、前記ロックポートを封止する状態で前記進角ポートまたは前記遅角ポートに流体を供給する封止領域とを備えており、前記封止領域が、前記位相制御領域と前記ロック領域とに挟まれる領域に配置される点にある。

この特徴構成に対応して、例えば、位相制御領域として相対回転位相を遅角方向に変位させる遅角領域が設定され、この遅角領域とロック領域とに挟まれる位置に封止領域が配置された構成のものを想定する。このように想定した構成において相対回転位相を遅角方向に高速で変位させるために、スプールをロック領域に近い領域に設定した場合に、スプールが誤ってロック領域を超えても封止領域に達するだけでロック領域に達することはなく、誤ロック状態に陥ることはない。

つまり、電源電圧の影響により電磁ソレノイドに供給される電力が目標に達しない場合や、電力値が適正であっても電磁ソレノイドの経年劣化によりスプールが目標とする位置に設定できない場合には、スプールが封止領域に入り込むことが想像できるものの、ロック領域に達することがないため、誤ロックに陥る不都合を解消できる。また、スプールが封止領域に入り込んだ場合でも、電磁ソレノイドに供給する電力値を変更するだけで相対回転位相を戻すことも容易に行える。更に、この構成ではスプールの位置を計測するストロークセンサや、電磁ソレノイドに流れる電流値を計測する電流センサを用いずとも誤ロックに陥る不都合を解消できる。
従って、位相制御を行う際に誤ってロック状態に移行することのない弁開閉時期制御装置が構成された。

他の構成として、前記スプールの前記作動領域が、前記ロックポートに流体を供給する状態で前記進角ポートおよび前記遅角ポートへの流体の供給を阻止する保持領域を備え、前記位相制御領域が、前記ロックポートに流体を供給する状態で前記進角ポートに流体を供給する進角領域と、前記ロックポートに流体を供給する状態で前記遅角ポートに流体を供給する遅角領域とを、前記保持領域を挟む位置に備え、前記ロック領域が、前記進角領域より前記作動領域の外端に配置される進角側ロック領域と、前記遅角領域より前記作動領域の外端に配置される遅角側ロック領域とを備え、前記封止領域が、前記進角領域と前記進角側ロック領域とに挟まれる進角側封止領域と、前記遅角領域と前記遅角側ロック領域とに挟まれる遅角側封止領域とを備えても良い。

これによると、相対回転位相を進角方向と、遅角方向と、進角方向との何れの方向に変位させる場合に、誤ロックに陥ることはない。

弁開閉時期制御装置の断面図である。 図１のII−II線断面図である。 スプールが設定される領域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ロック領域にあるバルブユニットの断面図である。 スプールが第１封止領域の内端側にあるバルブユニットの断面図である。 スプールが第１封止領域の外端側にあるバルブユニットの断面図である。 スプールが進角領域にあるバルブユニットの断面図である。 スプールが保持領域にあるバルブユニットの断面図である。 スプールが遅角領域にあるバルブユニットの断面図である。 スプールが第２封止領域の内端側にあるバルブユニットの断面図である。 スプールが第２封止領域の外端側にあるバルブユニットの断面図である。 スプールが第２ロック領域にあるバルブ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、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、この内部ロータ３０は吸気カムシャフト５と一体回転する。外部ロータ２０が内部ロータ３０を相対回転自在に内包しており、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クランクシャフト１と同期回転する。

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は最進角と最遅角との間の位相であり、エンジンＥの始動に適した開閉タイミングとなり、エンジンＥを停止させる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に支持される電磁ソレノイドＶａとバルブユニットＶｂとで構成されている。バルブユニット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。

電磁ソレノイドＶａは、ソレノイド部５０と、出退作動するプランジャ５１とを備えている。バルブユニットＶｂは、作動油（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。

電磁ソレノイドＶａは、ソレノイド部５０に供給する電流（電力の一例）の設定によりプランジャ５１の突出量を制御し、プランジャ５１をスプール５５に当接させてスプール５５を操作する。この操作によりバルブユニットＶｂが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実現している。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９に貯留される潤滑油を作動油（流体の一例）として供給流路８からバルブユニット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端部に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に同時に係合し、相対回転位相を中間ロック位相Ｍに拘束できるように構成されている。また、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の内周面には、図２、図４に示すように、中間位置から先端に達する領域に複数（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。

〔バルブユニット〕
図１、図２、図４に示すようにバルブユニット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。尚、図４〜図１２にはバルブユニットＶｂにおいてスプール５５が順次操作された状態を示しており、バルブユニットＶｂの代表的な構成として図４を挙げている。

このバルブユニットＶｂは、スプール５５を突出方向に付勢するスプールスプリング５６と、逆止弁ＣＶと、オイルフィルターＦと、支持体６０とを備えている。

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には回転軸芯Ｘを中心とする環状領域に複数の開口部が穿設され、弁プレート５８には、圧力低下時に開口プレート５７の開口部を閉塞する環状の弁部を備えて構成されている。

この弁プレート５８はバネ材で構成され、作動油が供給された際に弁部が開口プレート５７の開口部から離間することで作動油の供給を実現する。そして、逆止弁ＣＶの上流側の作動油の圧力が、逆止弁ＣＶの下流側の圧力より低下した場合には。開口プレート５７の開口部に弁プレート５８の弁部が重なる状態で閉塞して作動油の逆流を阻止する。

オイルフィルターＦは、開口プレート５７及び弁プレート５８と等しい外径となる濾過体５９と、流体の流通を可能にする状態で濾過体５９を支持する支持体６０とを備えて構成されている。

このような構成から、連結ボルト４０の内部空間４０Ｒに対し、濾過体５９と、支持体６０と、開口プレート５７と、弁プレート５８とを挿入すると共に、流体供給管５４と、スリーブ５３と、スプールスプリング５６と、スプール５５とを挿入し、支持体６０を連結ボルト４０の外端部分に嵌合固定することにより、バルブユニットＶｂが組み立てられる。また、スプール５５の位置を決める規制壁４４が連結ボルト４０の外端部に備えられる。

このように組み立てられたバルブユニットＶｂは、図１、図２、図４に示すように、進角流路３３を介し進角室Ｃａに連通する進角ポートＰＡと、遅角流路３４を介し遅角室Ｃｂに連通する遅角ポートＰＢと、ロック制御流路３５を介しロック凹部２７に連通するロックポートＰＬとが、ボルト本体４１とスリーブ５３とに亘り径方向に貫通する貫通孔として形成される。

進角ポートＰＡは、ボルト本体４１に形成された進角連通孔４１ａと、スリーブ５３に形成された進角開口５３ａとで構成されている。遅角ポートＰＢはボルト本体４１に形成された遅角連通孔４１ｂと、スリーブ５３に形成された遅角開口５３ｂとで構成されている。ロックポートＰＬは、ボルト本体４１に形成されたロック連通孔４１ｃと、スリーブ５３に形成されたロック開口５３ｃとで構成されている。

ボルト本体４１の内周に形成された複数（４つ）のドレン流路Ｄは、作動油をボルト本体４１の外端側（図４で左側）に排出するように形成されている。

〔バルブユニット：スリーブ〕
図１、図４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、内端側（図４で右側）を絞り加工等により回転軸芯Ｘに直交する姿勢に屈曲する端部壁５３Ｗを形成している。

このスリーブ５３には、複数（４つ）の進角開口５３ａと、複数（４つ）の遅角開口５３ｂと、複数（４つ）のロック開口５３ｃとが形成されている。更に、スリーブ５３の中間部分に複数（４つ）の第１ドレン開口５３ｄａと、複数（４つ）の第２ドレン開口５３ｄｂとが形成されている。

進角開口５３ａと、遅角開口５３ｂと、ロック開口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に沿う方向に並んで配置され、これらと異なる位相で複数の第１ドレン開口５３ｄａと、複数の第２ドレン開口５３ｄｂとが回転軸芯Ｘに沿う方向に並んで形成されている。また、スリーブ５３は、ボルト本体４１に対して回転不能に支持されている。

ボルト本体４１にスリーブ５３が回転不能に保持されることにより、図４に示すように、進角開口５３ａと、遅角開口５３ｂと、ロック開口５３ｃとが、これらに対応する進角連通孔４１ａと、遅角連通孔４１ｂと、ロック連通孔４１ｃとに連通する関係となり、前述した進角ポートＰＡと遅角ポートＰＢとロックポートＰＬとが形成される。また、第１ドレン開口５３ｄａと第２ドレン開口５３ｄｂとがドレン流路Ｄに連通する関係が維持される。

〔バルブユニット：流体供給管〕
図４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が一体形成されている。管路部５４Ｔの外周で回転軸芯Ｘに沿う方向での中間位置に複数の第１供給口５４ａが形成され、これより外端側に複数の第２供給口５４ｂが形成されている。

複数の第１供給口５４ａは、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は、略矩形となる形状でありこれに対応する位置においてスプール５５に形成される複数の端部孔部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に対して作動油の供給を可能にしている。

〔バルブユニット：スプール、スプールスプリング〕
図４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、この外周に形成された４つのランド部５５ｂとを有している。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。

〔作動形態〕
この弁開閉時期制御装置Ａでは電磁ソレノイドＶａのソレノイド部５０に電流（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に当接する位置にスプール５５の位置が維持される。

図４に示すスプール５５の位置が第１ロック領域Ｗ１である。図３に示すように、ソレノイド部５０に供給する電流値（電力値）を増大することにより、第１ロック領域Ｗ１（進角側ロック領域の一例）を基準にして第１封止領域ＷＰ１（進角側封止領域の一例）と、進角領域Ｗ２と、保持領域Ｗ３と、遅角領域Ｗ４と、第２封止領域ＷＰ５（遅角側封止領域の一例）と、第２ロック領域Ｗ５（遅角側ロック領域の一例）とに、この順序で作動する。つまり、電磁ソレノイドＶａのソレノイド部５０に供給する電流値の設定により５つの領域の何れか１つに操作できることになる。

この電磁制御弁Ｖでは、複数の領域のうち、進角領域Ｗ２と遅角領域Ｗ４とが位相制御領域となる。第１ロック領域Ｗ１と第２ロック領域Ｗ５とがロック領域となる。また、第１封止領域ＷＰ１と第２封止領域ＷＰ５は封止領域の上位概念である。

尚、ソレノイド部５０に電流を供給しない状態では、図４に示すようにスプール５５は第１ロック領域Ｗ１の外端位置に保持される。そして、ソレノイド部５０に供給する電流値を最大にすることにより、図１２に示すようにスプール５５は第２ロック領域Ｗ５の外端に設定される。

また、このバルブユニットＶｂでは、スプール５５が第１ロック領域Ｗ１と、第２ロック領域Ｗ５との何れかに設定された場合には、相対回転位相が中間ロック位相Ｍに達したタイミングでロック機構Ｌのロック状態への移行が可能となる。

〔作動形態：第１ロック領域〕
スプール５５が第１ロック領域Ｗ１に設定された場合には、図４に示すように油圧ポンプＰからの作動油がスプール５５の中間孔部５５ｃと進角ポートＰＡとを介して進角室Ｃａに供給される。これと同時に遅角室Ｃｂの作動油が遅角ポートＰＢと第１ドレン開口５３ｄａとを介してドレン流路Ｄに流れ、外部に排出される。

更に、この第１ロック領域Ｗ１では、ロック凹部２７の作動油がロックポートＰＬと第２ドレン開口５３ｄｂとを介してドレン流路Ｄに流れ外部に排出される。

これにより相対回転位相が進角方向Ｓａに変位すると共に、相対回転位相が中間ロック位相Ｍに達した時点で、ロック凹部２７にロック部材２５が係合してロック状態に移行する。尚、既にロック状態にある場合には中間ロック位相Ｍが維持される（図２を参照）。

〔作動形態：第１封止領域〕
電磁ソレノイドＶａに供給される電流値の増大に伴い、スプール５５が第１封止領域ＷＰ１に設定された場合には、図５、図６に示すように油圧ポンプＰからの作動油がスプール５５の中間孔部５５ｃと進角ポートＰＡとを介して進角室Ｃａに供給される。これと同時に遅角室Ｃｂの作動油が遅角ポートＰＢと第１ドレン開口５３ｄａを介してとドレン流路Ｄに流れ、外部に排出される。

特に、図５には、スプール５５が第１ロック領域Ｗ１から第１封止領域ＷＰ１にスプール５５が移行した直後の位置（内端側）にある状態の第１境界Ｓ１を示しており、図６には、この第１封止領域ＷＰ１からスプール５５が進角領域Ｗ２に移行する直前の位置（外端側）にある状態の第２境界Ｓ２を示している。

図５に示すように、第１封止領域ＷＰ１に移行した直後のように、スプール５５が第１境界Ｓ１にある場合には、ロック連通孔４１ｃとランド部５５ｂとの境界部分（同図のＰ１）が閉じられ、ロックポートＰＬに作動油も供給されないため、ロックポートＰＬでの作動油の給排が停止する。

更に、電磁ソレノイドＶａに供給される電流値が増大するに伴い、ロックポートＰＬでの作動油の給排を停止したまま、図６に示すように、スプール５５が第１封止領域ＷＰ１のうち第２境界Ｓ２まで作動する。この後にスプール５５の作動が継続した場合には、直後に第２供給口５４ｂと端部孔部５５ｄとの境界部分（同図のＰ２）が開放することになり（スプール５５は進角領域Ｗ２に達する）、このように開放した場合には流体供給管５４の内部から作動油の供給がロックポートＰＬに供給され、ロック機構Ｌのロック状態は解除される。

〔作動形態：進角領域〕
電磁ソレノイドＶａに供給される電流値が更に増大するに伴い、スプール５５が進角領域Ｗ２に設定された場合には、図７に示すように第１ロック領域Ｗ１に設定された場合と同様に、油圧ポンプＰからの作動油がスプール５５の中間孔部５５ｃと進角ポートＰＡとを介して進角室Ｃａに供給される。これと同時に遅角室Ｃｂの作動油が遅角ポートＰＢと第１ドレン開口５３ｄａとを介してドレン流路Ｄに流れ、外部に排出される。

この進角領域Ｗ２では、油圧ポンプＰからの作動油がスプール５５の端部孔部５５ｄとロックポートＰＬと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をロック解除状態にして相対回転位相を進角方向Ｓａに変位させる。

〔作動形態：保持領域〕
電磁ソレノイドＶａに供給される電流値が更に増大するに伴い、スプール５５が保持領域Ｗ３に設定された場合には、図８に示すように進角ポートＰＡと遅角ポートＰＢとがスプール５５のランド部５５ｂで閉じられ、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに作動油が供給されず、また進角室Ｃａ及び遅角室Ｃｂから作動油が排出されない状態となる。また、この保持領域Ｗ３では、油圧ポンプＰからの作動油がスプール５５の端部孔部５５ｄとロックポートＰＬとを介してロック凹部２７に供給され、ロック部材２５をロック凹部２７から抜き出してロック解除状態が維持される。

従って、この保持領域Ｗ３では、相対回転位相が変位せず、相対回転位相が保持される。

〔作動形態：遅角領域〕
電磁ソレノイドＶａに供給される電流値が更に増大するに伴い、スプール５５が遅角領域Ｗ４に設定された場合には、図９に示すように油圧ポンプＰからの作動油がスプール５５の中間孔部５５ｃと遅角ポートＰＢとを介して遅角室Ｃｂに供給される。これと同時に進角室Ｃａの作動油が進角ポートＰＡと第２ドレン開口５３ｄｂとドレン流路Ｄに流れ、外部に排出される。

この遅角領域Ｗ４では、油圧ポンプＰからの作動油がスプール５５の端部孔部５５ｄとロックポートＰＬとを介してロック凹部２７に供給され、ロック部材２５をロック凹部２７から抜き出してロック機構Ｌをロック解除状態にして相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させる。

〔作動形態：第２封止領域〕
電磁ソレノイドＶａに供給される電流値が更に増大するに伴い、スプール５５が第２封止領域ＷＰ５に設定された場合には、図１０、図１１に示すように油圧ポンプＰからの作動油がスプール５５の中間孔部５５ｃと遅角ポートＰＢとを介して遅角室Ｃｂに供給される。これと同時に進角室Ｃａの作動油が進角ポートＰＡと第２ドレン開口５３ｄｂとを介してドレン流路Ｄに流れ、外部に排出される。

特に、図１０には、遅角領域Ｗ４から第２封止領域ＷＰ５にスプール５５が移行した直後の位置（内端側）にある状態の第３境界Ｓ３を示しており、図１１には、この第２封止領域ＷＰ５からスプール５５が第２ロック領域Ｗ５に移行する直前の位置（外端側）にある状態の第４境界Ｓ４を示している。

図１０に示すように、第２封止領域ＷＰ５に移行した直後のように、スプール５５が第３境界Ｓ３にある場合には、第２供給口５４ｂと端部孔部５５ｄとの境界部分（同図のＰ３）が閉じられるため、ロックポートＰＬへ作動油は供給されず、このロックポートＰＬから作動油が排出されないため、ロックポートＰＬでの作動油の給排が停止する。

更に、電磁ソレノイドＶａに供給される電流値が更に増大するに伴い、ロックポートＰＬでの作動油の給排を停止したまま、図１１に示すように、スプール５５が第２封止領域ＷＰ５のうち第４境界Ｓ４まで作動する。この後にスプール５５の作動が継続した場合には、直後にロック連通孔４１ｃと、外端位置のランド部５５ｂの外周との境界部分（同図のＰ４）が開放することになり（スプール５５は第２ロック領域Ｗ５に達する）、このように開放した場合にはロックポートＰＬから作動油が排出され、ロック機構Ｌはロック状態に移行する。

〔作動形態：第２ロック領域〕
スプール５５が第２ロック領域Ｗ５に設定された場合には、図１２に示すように、油圧ポンプＰからの作動油がスプール５５の中間孔部５５ｃと遅角ポートＰＢとを介して遅角室Ｃｂに供給される。これと同時に進角室Ｃａの作動油が進角ポートＰＡと第２ドレン開口５３ｄｂを介してドレン流路Ｄに流れ、外部に排出される。

この第２ロック領域Ｗ５では、ロック凹部２７の作動油がロックポートＰＬとからスリーブ５３の内部空間に流れ、スプール５５の外端（図１２で左側の端部）から規制壁４４の内周を通過する形態で外部に排出される。

これにより相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位すると共に、相対回転位相が中間ロック位相Ｍに達した時点で、ロック凹部２７にロック部材２５が係合してロック状態に移行する。尚、既にロック状態にある場合には中間ロック位相Ｍが維持される。

〔実施形態の作用効果〕
封止領域を形成したことにより、例えば、相対回転位相を進角方向Ｓａに高速で変位させるために、スプール５５を進角領域Ｗ２のうち、第１ロック領域Ｗ１に近い領域に設定した場合に、例えば、電源電圧が低下していた場合のようにスプール５５が意図せずに進角領域Ｗ２から外方に超えても、第１封止領域ＷＰ１にスプール５５が達するだけで、ロック凹部２７から作動油が排出されることはない。従って、ロック機構Ｌが意図せずにロック状態に陥ることはない。

この電磁制御弁Ｖでは、第２ロック領域Ｗ５に隣接する位置に、第２封止領域ＷＰ５を形成しており、スプール５５を遅角領域Ｗ４において設定した場合にも同様にロック機構Ｌが意図せずにロック状態に陥ることがない。

〔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）実施形態では、進角領域Ｗ２より外側と、遅角領域Ｗ４より外側とにロック領域（第１ロック領域Ｗ１と第２ロック領域Ｗ５）を形成していたが、何れか一方にだけロック領域を形成するように電磁制御弁Ｖを構成する。換言すると、図３においてＷ１〜Ｗ４の領域を備えた電磁制御弁Ｖ、またはＷ２〜Ｗ５の領域を備えた電磁制御弁Ｖであっても良い。このようにスプール５５を４つの領域において作動させるように電磁制御弁Ｖを構成しても誤ロックを防止できる。

（ｂ）実施形態では、内部ロータ３０の内部に回転軸芯Ｘと同軸芯でスプール５５を配置する構成となるように電磁制御弁Ｖを構成していたが、内部ロータ３０の外部に電磁制御弁Ｖを配置において、スプール５５の作動域に封止領域を形成することも可能である。更に、この構成の電磁制御弁Ｖとして、先に説明した別実施形態（ａ）のように４つの領域にスプール５５を作動させるように構成することも可能である。

本発明は、単一のバルブの操作により相対回転位相を制御し、ロック機構を制御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 カムシャフト（吸気カムシャフト）
２０ 外部ロータ（駆動側回転体）
２７ ロック凹部
２５ ロック部材
２６ ロックスプリング（付勢部材）
３０ 内部ロータ（従動側回転体）
５５ スプール
Ｃａ 進角室
Ｃｂ 遅角室
Ｌ ロック機構
ＰＡ 進角ポート
ＰＢ 遅角ポート
ＰＬ ロックポート
Ｖａ 電磁ソレノイド
Ｖｂ バルブユニット
Ｗ１ 第１ロック領域（進角側ロック領域）
Ｗ２ 進角領域（位相制御領域）
Ｗ３ 保持領域
Ｗ４ 遅角領域（位相制御領域）
Ｗ５ 第２ロック領域（遅角側ロック領域）
ＷＰ１ 第１封止領域（進角側封止領域）
ＷＰ５ 第２封止領域（遅角側封止領域）
Ｘ 回転軸芯

Claims (2)

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ロック凹部に対し、付勢部材の付勢力により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ることにより、前記駆動側回転体および前記従動側回転体の相対回転位相を最進角と最遅角との間の位相でロック状態に移行可能なロック機構と、
   前記進角室、前記遅角室、前記ロック凹部に対し流体の給排を各別に制御するバルブユニットとを備えると共に、
   前記バルブユニットが、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、前記ロック凹部に連通するロックポートとに対する流体の給排を制御するスプールと、前記スプールを作動させる電磁ソレノイドとを備え、
   前記スプールの作動領域が、前記ロックポートに流体を供給する状態で前記進角ポートまたは前記遅角ポートに流体を供給する位相制御領域と、前記ロックポートから流体を排出する状態で前記進角ポートまたは前記遅角ポートに流体を供給するロック領域と、前記ロックポートを封止する状態で前記進角ポートまたは前記遅角ポートに流体を供給する封止領域とを備えており、
   前記封止領域が、前記位相制御領域と前記ロック領域とに挟まれる領域に配置されている弁開閉時期制御装置。
2. 前記スプールの前記作動領域が、前記ロックポートに流体を供給する状態で前記進角ポートおよび前記遅角ポートへの流体の供給を阻止する保持領域を備え、
   前記位相制御領域が、前記ロックポートに流体を供給する状態で前記進角ポートに流体を供給する進角領域と、前記ロックポートに流体を供給する状態で前記遅角ポートに流体を供給する遅角領域とを、前記保持領域を挟む位置に備え、
   前記ロック領域が、前記進角領域より前記作動領域の外端に配置される進角側ロック領域と、前記遅角領域より前記作動領域の外端に配置される遅角側ロック領域とを備え、
   前記封止領域が、前記進角領域と前記進角側ロック領域とに挟まれる進角側封止領域と、前記遅角領域と前記遅角側ロック領域とに挟まれる遅角側封止領域とを備えている請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。

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