JP2020076356A - 逆止弁および弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化を招くことなく適正に作動し得る逆止弁を構成する。【解決手段】流体の流通を可能にする連通孔６１ｃが形成された壁体６１と、壁体６１に密着することで連通孔６１ｃを閉じる閉塞位置または壁体６１から離間することで連通孔６１ｃでの流体の流通を可能にする開放位置に移動自在な弁体６５と、弁体６５を壁体６１に密着させる方向に付勢するバネ体６４と、バネ体６４が付勢する際の反力を受け止めるバネ受部材６３とを備えると共に、バネ体６４が、弾性線材を円錐状に巻くことにより圧縮方向での一方の端部の巻径より他方の端部の巻径が大きい円錐バネとして構成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、逆止弁および弁開閉時期制御装置に関する。

弁開閉時期制御装置として特許文献１には、スプールの操作により、進角室と遅角室との一方に流体を供給し、他方から流体を作動する制御バルブを備え、進角室に流体を供給する際に、遅角室から戻される流体の一部を、進角室に供給する逆止弁を備えた技術が記載されている。

特許文献２には、制御バルブの制御により２つのチャンバーの一方に流体を供給する流路構成を有すると共に、制御バブルに流体を供給する開口部分に逆止弁を備えており、この逆止弁が、開口を有するプレートと、開口の閉塞が可能な閉部と、これを支持するバネの部位とをバネ板で形成した技術が記載されている。

米国特許出願公開第２０１７／００５８７２６号明細書 米国特許出願公開第２０１５／０３００２１２号明細書

流体の逆流を阻止する逆止弁（チェックバルブ）の構成としては、流体の流路に開口が形成されたプレート等と、開口の開閉が可能な位置に配置される弁体と、この弁体を閉じ方向に付勢するバネ体とが必要となる。

特許文献１に記載された技術では、弁体をコイルスプリング（バネ体）で付勢する構成であるため、弁体が開放する際のストロークを確保するためバネ体の配置スペースを大きくする必要があった。また、コイルスプリングはコイル径が一定であるため、圧縮時にスプリングを構成する線材同士が接触するため、所定の密着長より短縮することができず、逆止弁の大型化に繋がるものであった。

更に、弁体をコイルスプリングで付勢する構成の逆止弁では、弁体の作動時にコイルスプリングが、ケースの内面等に接触することによる摩擦を招くこともあり、このように摩擦を招いた場合には、弁体の適正な作動が行えないことも考えられるものであった。

また、特許文献２に記載された技術では、弁体とバネ体とが一体的に形成されるため、弁体の作動方向でのスペースの縮小が可能である反面、バネ体が弁体の外周縁から外方に張り出す構造となるため、却って逆止弁の大型化を招くものであった。

特に、特許文献１，２に記載されるように、回転軸芯と同軸芯にスプールを配置した制御バルブを有する弁開閉時期制御装置では、制御バルブの小型化の観点から逆止弁の小型化を必要とするものであった。

更に、特許文献１に記載の円筒状のコイルスプリングや、特許文献２に記載の板状のスプリングを逆止弁の付勢部材として用いる場合、当該スプリングが圧縮したときに流体の流れを阻害することになる。

このような理由から、大型化を招くことなく適正に作動し得る逆止弁が求められる。また、逆止弁の小型化により全体の小型化が可能な弁開閉時期制御装置が求められる。

本発明に係る逆止弁の特徴構成は、流体の流通を可能にする連通孔が形成された壁体と、前記壁体に密着することで前記連通孔を閉じる閉塞位置または前記壁体から離間することで前記連通孔での流体の流通を可能にする開放位置に移動自在な弁体と、前記弁体を前記壁体に密着させる方向に付勢するバネ体と、前記バネ体が前記弁体を付勢する際の反力を受け止めるバネ受部材とを備えると共に、前記バネ体が、弾性線材を円錐状に巻くことにより圧縮方向での一方の端部の巻径より他方の端部の巻径が大きい円錐バネとして構成されている点にある。

この特徴構成によると、バネ体の付勢力により弁体を壁体に密着させ、弁体で連通孔を閉塞する状態を作り出し、連通孔の内部の流体に作用する圧力が上昇した場合にはバネ体の付勢力に抗して弁体を壁体から離間させて連通孔からの流体を弁体が配置された空間に送り込むことが可能となる。特に、バネ体が円錐バネとして構成されているため、コイル径が一定であるバネ体（コイルバネ）と比較してバネ体が圧縮された状態における密着長を短くし、バネ体を収容する空間を小さくし、逆止弁全体の小型化を可能にする。
従って、大型化を招くことなく適正に作動し得る逆止弁が構成された。
更に、円錐バネを採用することにより、当該円錐バネが圧縮したときにおいて当該円錐バネの径方向の外側側から内側に（または径方向の内側から外側に）流れる流体の流れを阻害することがない。このように円錐バネを採用することにより、弁体の開閉時に円滑に流体を流通させることができる。

他の構成として、前記壁体が、筒状ケースの一方の端部に配置され、前記筒状ケースの内部に前記弁体と、前記バネ体と、前記バネ受部材とが、配置され、前記バネ受部材の外径より、前記バネ体のうち巻径が最大径となる部位の外径が小さくても良い。

これによると、バネ受部材にバネ体の巻径が大きい側（最大径の側）の端部を接触させる形態で配置した場合でも、バネ体の外周を筒状ケースの内周に強く接触させることがなく、バネ体からの力をバネ受部材で適正に受け止め、弁体に閉じ方向に付勢力することが可能となる。

他の構成として、前記バネ受部材の中央に中央孔部が形成され、前記中央孔部の内径より、前記バネ体の巻径が最小径となる部位の内径が大きくても良い。

これによると、バネ受部材に対してバネ体のうち巻径が小径側（最小径の側）の端部を接触させるように配置しても、バネ受部材の中央孔部にバネ体の小径となる部位が嵌まり込むことがない。また、この構成では、バネ受部材に対してバネ体のうち巻径が大きい側の部位を接触させるように配置しても、当然のことながら、バネ受部材の中央孔部にバネ体の大径となる部位が嵌まり込むことはない。これにより、姿勢を考慮せずにバネ体を配置することも可能となる。

他の構成として、自然状態にある前記バネ体において、圧縮方向に沿う方向の少なくとも一方の端部における隣接する二巻きの前記弾性線材の間隔が、前記端部を除く領域における隣接する二巻きの前記弾性線材の間隔より小さく設定されても良い。

これによると、バネ体を構成する弾性線材の間隔が一定にものと比較すると、例えば、複数のバネ体をケースに収容した状態でも、圧縮方向で弾性線材の間隔が小さく設定された部位が存在するバネ体では、弾性線材の一部が隣接するバネ体の弾性線材の隙間に入り込む現象を抑制できる。これにより、逆止弁を組み立てる際にバネ体を取り出す作業が容易となり組み立て時の作業効率を高めることも可能となる。

本発明に係る弁開閉時期制御装置の特徴構成は、請求項１〜４の何れかに記載の逆止弁を有する弁開閉時期制御装置であって、
前記弁開閉時期制御装置が、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、供給流路から供給される流体を、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た進角室と遅角室との一方に供給する制御弁ユニットとを備えており、前記制御弁ユニットに供給される流体の一方向への流れを許し、この逆方向への流れを阻止する前記逆止弁を備えている点にある。

これによると、供給流路から供給される流体を制御弁ユニットから進角室と遅角室との一方に流体を供給し、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を設定できる。また、制御弁ユニットに供給される流体の一方向への流れを許し、この逆方向への流れを逆止弁が阻止できる。特に、逆止弁が、弁体と、弁体を付勢するバネ体とで構成され、バネ体として円錐バネが用いられるため、バネ体が圧縮された状態における密着長を短くし、バネ体を収容する空間を小さくし、逆止弁の小型化を可能にする。
従って、逆止弁の小型化により全体の小型化が可能な弁開閉時期制御装置が構成された。

弁開閉時期制御装置の全体構成を示す断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。 スプールが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。 スプールが遅角ポジションにある弁ユニットの断面図である。 還元孔に作動油が流れる状態を示す拡大断面図である。 制御弁ユニットと逆止弁ユニットとの分解斜視図である。 逆止弁ユニットの分解斜視図である。 ユニットケースの一部切欠き斜視図である。 ユニットケース内の第１弁体を示す断面図である。 バネ受部材とバネ体との寸法関係を示す図である。

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〜図３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、外部ロータ２０が内部ロータ３０を内包しており、外部ロータ２０に対して内部ロータ３０は相対回転自在に支持されている。

具体的な構成として、内部ロータ３０（従動側回転体の一例）は、弁開閉用の吸気カムシャフト５の回転軸芯Ｘと同軸芯に配置され、この吸気カムシャフト５と一体回転するように連結ボルト４０により吸気カムシャフト５に連結されている。また、外部ロータ２０（駆動側回転体の一例）は、回転軸芯Ｘと同軸芯に配置され、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。

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を備えると共に、連結ボルト４０の内部空間４０Ｒに収容された制御弁ユニットＶｂとを備えて構成されている。特に、連結ボルト４０の内部空間において制御弁ユニットＶｂより作動油の供給方向での上流側（図１で右側）には、逆止弁ユニットＣＶが配置されている。

電磁ユニットＶａは、ソレノイド部５０とプランジャ５１とを備えている。このプランジャ５１は、ソレノイド部５０の制御により出退作動するように回転軸芯Ｘと同軸芯に配置されている。制御弁ユニット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いる。

この構成から、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、このプランジャ５１が当接することによりスプール５５が回転軸芯Ｘに沿う方向に操作される（図３〜図５を参照）。その結果、スプール５５で作動油が制御され、外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相が決まり、吸気バルブ５Ｖの開閉時期の制御を実現する。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。

図１のエンジン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。エンジンＥは、上部位置のシリンダブロック２のシリンダボアの内部にピストン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ポンプ流路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１１に貯留される潤滑油を作動油（流体の一例）としてポンプ流路８から、逆止弁ユニットＣＶと制御弁ユニットＶｂとに、この順序で供給する。

図１に示すように、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２２Ｓ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。

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もよい。また、弁開閉時期制御装置Ａは吸気カムシャフト５と排気カムシャフトとの双方に備えてもよい。

図１、図２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、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。フロントプレート２２の外周にはタイミングスプロケット２２Ｓが形成されている。また、フロントプレート２２の中央の内周には、環状部材９を嵌め込んでおり、この環状部材９に対して連結ボルト４０のボルト頭部４２を圧着することにより、環状部材９と内部ロータ本体３１と吸気カムシャフト５とが一体化する。

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４つのベーン部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、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３０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（以下、相対回転位相と称する）を最遅角位相から進角方向Ｓａに付勢力を作用させて進角方向Ｓａへの変位をアシストするトーションスプリング２８が、外部ロータ２０と環状部材９とに亘って備えられている。

図１、図２に示すように、この弁開閉時期制御装置Ａでは外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相を最遅角位相に保持するロック機構Ｌを備えている。このロック機構Ｌは、１つのベーン部３２に対し回転軸芯Ｘに沿う方向に出退自在に支持されるロック部材２５と、このロック部材２５を突出付勢するロックスプリング２６と、リヤプレート２３に形成したロック凹部２３ａとで構成されている。尚、ロック機構Ｌは、ロック部材２５が径方向に沿って移動するようにガイドして構成してもよい。

ロック機構Ｌは、相対回転位相が、最遅角位相に達した場合にロック部材２５がロックスプリング２６の付勢力によりロック凹部２３ａに係合してロック状態に達する。また、ロック機構Ｌは、ロック状態にある状況において、進角流路３３に作動油が供給された場合に、この進角流路３３の作動油の圧力をロック解除方向に作用させ、ロック状態の解除を実現するように構成されている。

〔連結ボルト〕
図１及び図３〜図５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の外端部（図３で左側の端部、電磁ユニットＶａに対向する側）にボルト頭部４２が形成されている。また、ボルト本体４１におけるボルト頭部４２とは反対の側の内端部の外周に雄ネジ部４１Ｓが形成されている。

図３〜図５に示すように、連結ボルト４０は、回転軸芯Ｘと同軸芯で配置され、回転軸芯Ｘに沿う方向に貫通する円筒状の内部空間４０Ｒに形成されている。この内部空間４０Ｒの内周面のうち回転軸芯Ｘに沿う方向で内端側（図３で右側の端部）には回転軸芯Ｘに近接する方向に突出する規制壁４４が形成されている。

また、連結ボルト４０のボルト頭部４２の内周には、内部空間４０Ｒより大径となる連結嵌合部４０Ｓが形成されている。

これにより、ボルト頭部４２で開放する開口から、連結ボルト４０の内部空間４０Ｒに対し、逆止弁ユニットＣＶと制御弁ユニットＶｂとを挿入し、連結嵌合部４０Ｓに固定リング５７を圧入固定することにより、これらが内部空間４０Ｒの内部に保持される。

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、シャフト内空間５Ｒは、前述したポンプ流路８と連通している。

この構成から、逆止弁ユニットＣＶと制御弁ユニットＶｂとをボルト本体４１の内部空間４０Ｒに収容しておく。そして、ボルト本体４１を環状部材９と外部ロータ２０と内部ロータ３０とに挿通する状態で、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を回転操作することにより内部ロータ３０が吸気カムシャフト５に締結される。

この締結により環状部材９と内部ロータ３０とが吸気カムシャフト５に固定され、シャフト内空間５Ｒからの作動油を、連結ボルト４０の内部の逆止弁ユニットＣＶと制御弁ユニットＶｂとに供給できる。

図１〜図５に示すように、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とが、このボルト本体４１の外周面から内部空間４０Ｒに亘る貫通孔状に形成されている。連結ボルト４０の内周には、連結ボルト４０の内端近くから外端の連結嵌合部４０Ｓに達する複数（４つ）のドレン溝Ｄが回転軸芯Ｘに沿う姿勢で形成されている。尚、複数のドレン溝Ｄは、固定リング５７に形成された連通空間を介してボルト本体４１の外部に連通する。

〔制御弁ユニット〕
図３〜図５及び図７に示すように、制御弁ユニットＶｂは、連結ボルト４０の内部空間４０Ｒに、スリーブ５３と、流体供給管５４と、スプール５５と、スプールスプリング５６とを備えて構成されている。

スリーブ５３は、全体的に筒状であり、連結ボルト４０の内部空間４０Ｒのうちボルト本体４１の内周面に密着状態で嵌め込まれる。流体供給管５４は、内部空間４０Ｒにおいて回転軸芯Ｘと同軸芯で配置される。スプール５５は、スリーブ５３の内周面と流体供給管５４の管路部５４Ｔの外周面にとの間において回転軸芯Ｘに沿って移動自在に配置される。スプールスプリング５６は、スプール５５を突出方向に付勢するように流体供給管５４とスプール５５との間に備えられる。

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、内部空間４０Ｒの作動油をスリーブ５３の外面側に排出する複数のドレン孔５３ｃとが形成されている。

尚、進角連通孔５３ａ及び遅角連通孔５３ｂは、周方向の４箇所に配置されている。ドレン孔５３ｃは、スリーブ５３の外端側と内端側とにおいて、進角連通孔５３ａ及び遅角連通孔５３ｂとは異なる位相となる周方向の４箇所に配置されている。

図３〜図５に示すように、スリーブ５３の外端側には、外周から回転軸芯Ｘに沿う方向に交差する姿勢で外方に突出する複数の係合突起５３Ｔが形成されている。また、スリーブ５３の内端側には、外方に張り出すフランジ状の端部壁５３Ｗが絞り加工等により形成されている。

この構成から、スリーブ５３の係合突起５３Ｔをボルト本体４１の内周面の所定の嵌合部に嵌合させることにより、進角ポート４１ａに進角連通孔５３ａが連通し、遅角ポート４１ｂに遅角連通孔５３ｂが連通し、ドレン溝Ｄにドレン孔５３ｃが連通する状態が維持される。

図３〜図５に示すように、流体供給管５４は、内部空間４０Ｒに嵌め込まれるフランジ状の基端部５４Ｓ、及び、基端部５４Ｓから内部空間４０Ｒにおける先端側に向けて延出する管路部５４Ｔが一体形成され、この管路部５４Ｔの先端近くの外周に供給口５４ａが形成されている。更に、流体供給管５４の外端側に小径となるスプリング支持部５４ｂが形成されている。

流体供給管５４の基端部５４Ｓは、円形ではなく、回転軸芯Ｘに沿う方向視において小判状に成形されている。この基端部５４Ｓの最も大径となる部位の外径が、内部空間４０Ｒの内径より僅かに小径に設定されている。尚、基端部５４Ｓは円板状に形成されても良い。

スプール５５は、先端が閉じた筒状のスプール本体５５ａを有している。このスプール本体５５ａの先端に操作端部５５ｓが形成されている。また、スプール本体５５ａの外周には、スプール本体５５ａより大径となる一対のランド部５５ｂが形成され、このスプール本体５５ａの外端位置にはストッパー部５５ｃが形成されている。

スプール本体５５ａのうち、一対のランド部５５ｂの中間位置には、スプール本体５５ａの内部空間と連通する複数（４つ）の中間孔部５５ｄが形成されている。更に、スプール本体５５ａのうちストッパー部５５ｃより外端側にはスプール本体５５ａの内部空間と連通するドレン孔部５５ｅが形成されている。

流体供給管５４は、基端部５４Ｓが逆止弁ユニットＣＶの端壁６１（壁体の一例）の突出体６１ａと、スリーブ５３の端部壁５３Ｗとに挟み込まれることで回転軸芯Ｘに沿う方向での位置が決まる。特に、連結ボルト４０の内部空間４０Ｒに逆止弁ユニットＣＶと制御弁ユニットＶｂとを挿入した状態では、流体供給管５４の基端部５４Ｓとスリーブ５３の端部壁５３Ｗとが重なり合うため、この部位でシール状態となり、スリーブ５３の内部と、圧力空間ＰＳとの間で直接的に作動油が流れる不都合を招くことがない。

スプールスプリング５６は、圧縮コイル型であり、流体供給管５４のスプリング支持部５４ｂと、スプール５５の内部空間で操作端部５５ｓの内側面との間に介装される。また、電磁ユニットＶａが駆動されない状態において、図３に示すようにスプールスプリング５６の付勢力により、スプール５５のストッパー部５５ｃが固定リング５７に当接する状態に達し、スプール５５の突出方向への作動限界が決まる。

〔逆止弁ユニット〕
図３〜図８に示すように、逆止弁ユニットＣＶは、ユニットケース６０（筒状ケースの一例）と、このユニットケース６０の内部に配置される還元逆止弁ＣＶａ（逆止弁の一例）と、供給逆止弁ＣＶｂ（逆止弁の一例）と、フィルタ部材７０とを備えて構成されている。

ユニットケース６０（筒状ケース）は、ユニットケース６０の端部に配置された端壁６１（壁体の一例）と連結ボルト４０の内部空間４０Ｒの内周に近接配置される円筒状の外側壁６２とを備えて構成されている。

このユニットケース６０は、シャフト内空間５Ｒから供給される作動油を、制御弁ユニットＶｂに供給する供給流路Ｒの一部を構成するものである。

端壁６１（壁体）は流体供給管５４の基端部５４Ｓに対向する位置に配置されている。この端壁６１の中央位置には基端部５４Ｓに向けて突出する環状の突出体６１ａが一体的に形成され、この突出体６１ａで取り囲まれる中央位置に流路孔６１ｂが形成されている。更に、突出体６１ａを取り囲む領域には複数の還元孔６１ｃ（連通孔の一例）が形成されている。

特に、突出体６１ａが、流体供給管５４の基端部５４Ｓに当接することにより、制御弁ユニットＶｂと逆止弁ユニットＣＶとの間で、突出体６１ａを取り囲む領域に圧力空間ＰＳを作り出している。この圧力空間ＰＳはドレン溝Ｄと連通している。つまり、圧力空間ＰＳは、連結ボルト４０の内部空間４０Ｒにおいて、基端部５４Ｓと、端壁６１（壁体）との間に配置され、突出体６１ａを取り囲む領域として形成されている。

このユニットケース６０の内部には、バネ受部材６３を収容しており、このバネ受部材６３を基準に電磁ユニットＶａが配置された側（図３で左側）に第１バネ体６４と、第１弁体６５とを配置して還元逆止弁ＣＶａが構成されている。これと同様に、バネ受部材６３を基準に還元逆止弁ＣＶａの反対側（図３で右側）に第２バネ体６６と、第２弁体６７と、弁座板６８とを配置して供給逆止弁ＣＶｂが構成されている。弁座板６８には複数の流通孔６８ａが形成されている。

還元逆止弁ＣＶａは、第１弁体６５として中央部に第１孔部６５ａが形成された板状材が用いられ、この第１弁体６５が第１バネ体６４の付勢力によって端壁６１の内面に密接し、複数の還元孔６１ｃ（連通孔）を閉じることで作動油の流れが阻止される。

これに対し、圧力空間ＰＳの圧力が上昇した場合には、第１バネ体６４の付勢力に抗して第１弁体６５が端壁６１の内面から離間し、還元孔６１ｃを開放し、圧力空間ＰＳからの作動油のユニットケース６０の内部への流入を可能にする。この構成では、圧力空間ＰＳから還元孔６１ｃを介してユニットケース６０の内部の供給流路Ｒに作動油を流す流路でリターン流路が形成されている。

また、供給逆止弁ＣＶｂは、第２弁体６７として中央部に第２孔部６７ａが形成された板状材が用いられ、シャフト内空間５Ｒの圧力が供給逆止弁ＣＶｂより下流側（図３において供給逆止弁ＣＶｂより左側の流路）の圧力より高い場合には、流通孔６８ａを開放し、シャフト内空間５Ｒから作動油のユニットケース６０の内部への流入を許すように構成されている。

これに対し、シャフト内空間５Ｒの圧力が供給逆止弁ＣＶｂより下流側の圧力より低下した場合、あるいは、供給逆止弁ＣＶｂより下流側の圧力がシャフト内空間５Ｒの圧力より上昇した場合には、この第２弁体６７が第２バネ体６６の付勢力により弁座板６８に密着し、複数の流通孔６８ａを閉じることでシャフト内空間５Ｒからユニットケース６０の内部への作動油の流れが阻止される。

フィルタ部材７０は、金属製の網体７０ａを、樹脂製の樹脂フレーム７０ｂで補強した構造を有し、作動油に含まれる塵埃を除去する。

〔逆止弁ユニットの詳細〕
図３〜図９に示すように、ユニットケース６０の端壁６１の中央において環状部材を、端壁６１の外面より外方に突出するように配置することにより、突出体６１ａを形成している。そして、環状部材の外周に沿って複数の還元孔６１ｃが形成されている。尚、突出体６１ａの内部空間が供給流路Ｒとして機能する。

また、外側壁６２のうち端壁６１と反対側の端部に開口部が形成され、この開口部の開口縁を等しく分割する複数箇所に、半径方向の内方に突出する複数の係合爪部６２ａが形成されている。更に、外側壁６２の内面には、内周を周方向で等しく分割する位置に対し、回転軸芯Ｘに平行となる姿勢の複数の突条６２ｂが形成されている。

ユニットケース６０には、第１バネ体６４と、第１弁体６５と、バネ受部材６３と、第２弁体６７と、弁座板６８とが配置される。特に、図１０に示すように（同図には第１弁体６５のみを示している）、第１弁体６５と、第２弁体６７とは、複数の突条６２ｂの突出端に軽く接触するため回転軸芯Ｘに沿う方向への滑らかな移動を実現している。

このユニットケース６０では、内部にバネ受部材６３を収容し、このバネ受部材６３の棒状となる複数（４つ）の脚部６３ｃの一方の端部が端壁６１（壁体）の内面に当接する構造であり、この当接位置が流路孔６１ｂを取り囲む領域である。

このような構成では、脚部６３ｃから作用する圧力によって流路孔６１ｂの部位の変形を招くおそれもあり、この変形を抑制するため、図６、図８、図９に示すように流路孔６１ｂの内周面に回転軸芯Ｘと平行する姿勢の複数のリブ６１ｂｆが形成されている。各々のリブ６１ｂｆは、脚部６３ｃが当接する部位から脚部６３ｃと反対側に延びる領域に配置されている。

フィルタ部材７０は、その外径が、ユニットケース６０の外側壁６２より僅かに小さい値に設定されている。これによりユニットケース６０の内部に第１バネ体６４と、第１弁体６５と、バネ受部材６３と、第２バネ体６６と、第２弁体６７と、弁座板６８とを収容し、フィルタ部材７０を嵌め込むことにより、複数の係合爪部６２ａがフィルタ部材７０の外周部分に係合され、フィルタ部材７０がユニットケース６０の開口部を閉じ、これらの脱落が阻止される。

図８、図１１に示すように、バネ受部材６３は、ユニットケース６０の外側壁６２の内周に嵌り込む外環状部６３ａと、中央位置の内環状部６３ｂと、内環状部６３ｂから供給流路Ｒにおける作動油の流動方向に沿って棒状となる複数（４つ）の脚部６３ｃを備えて構成されている。この複数の脚部６３ｃは内環状部６３ｂの表裏両面から突出する形態で備えられている。

このバネ受部材６３では、図３〜図５に示すように複数の脚部６３ｃの一方の端部が、第１弁体６５の第１孔部６５ａと第１バネ体６４とを挿通する状態で、端壁６１の内面（厳密には環状の突出体６１ａの内面）に当接し、複数の脚部６３ｃの他方の端部が、第２弁体６７の第２孔部６７ａと第２バネ体６６とを挿通する状態で弁座板６８の中央部分に当接する。これによりバネ受部材６３の位置が決まる。

更に、バネ受部材６３は、図８、図１１に示すように外環状部６３ａと内環状部６３ｂを半径方向に沿う姿勢のフレームで連結することにより、外環状部６３ａと内環状部６３ｂとの間に複数の開口部６３ｄを外周部に形成し、内環状部６３ｂで取り囲まれる領域に中央孔部６３ｅを形成している。

第１バネ体６４と第２バネ体６６とは、共通する構造であり、圧縮方向で一方の端部における弾性線材の巻径より、他方の端部における弾性線材の巻径が大きい円錐バネとして構成されている。

特に、第１バネ体６４と第２バネ体６６とは、自然長にある状態で、圧縮方向での両端部における弾性線材の間隔を、両端部を除く領域の弾性線材の間隔より小さく設定している。つまり、圧縮方向での両端部において、隣接する二巻きの弾性線材の間隔が、両端部を除く領域において隣接する二巻きの弾性線材の間隔より小さく設定されている。

具体的な構成として、図１１に示す第１バネ体６４と第２バネ体６６との一方の端部側を例に挙げると、弾性線材のうち圧縮方向での一方の端部に位置する第１巻位置Ｗ１と、これに隣接する第２巻位置Ｗ２との二巻きは、圧縮方向で極めて近接する位置関係にある。これに対し、第２巻位置Ｗ２と、これに隣接する第３巻位置Ｗ３との二巻きの間隔が圧縮方向で大きく設定されている。

また、この構成では、第１バネ体６４と第２バネ体６６との外周の外径ＤＳａ（最大径）は、バネ受部材６３の外環状部６３ａの外径ＤＨａより小さく設定されている。更に、第１バネ体６４と第２バネ体６６との内径ＤＳｂ（最小径）は、バネ受部材６３の中央孔部６３ｅの内径ＤＨｂより充分に大きく設定されている。

特に、第１バネ体６４と第２バネ体６６とは、バネ受部材６３の４つの脚部６３ｃが挿通する位置に配置されるため、第１バネ体６４と第２バネ体６６との内径（最小径）ＤＳｂは４つの脚部６３ｃが挿通可能な値となる。

〔作動油の制御形態〕
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に押圧力が作用しないため、図３に示すようにスプール５５の位置が進角ポジションＰａに保持される。

この進角ポジションＰａでは、スプールスプリング５６の付勢力によりスプール５５のストッパー部５５ｃが固定リング５７に当接しており、スプール５５の中間孔部５５ｄが進角連通孔５３ａに連通し、遅角連通孔５３ｂがスリーブ５３の内側の空間（内部空間４０Ｒ）に連通する。

この進角ポジションＰａでは、油圧ポンプＰから作動油が供給されると、作動油が供給逆止弁ＣＶｂを介して供給流路Ｒに流れ、制御弁ユニットＶｂに供給される。この作動油は、流体供給管５４の供給口５４ａからスプール５５の中間孔部５５ｄと進角連通孔５３ａと進角ポート４１ａとを介して、進角室Ｃａに供給される。

これにより弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相が進角方向Ｓａに変位を開始し、遅角室Ｃｂから排出される作動油が、遅角ポート４１ｂからドレン溝Ｄに戻され、このドレン溝Ｄの前端部分から外部に排出される。特に、ロック機構Ｌがロック状態にある場合には、進角室Ｃａに供給される作動油の一部が進角流路３３からロック機構Ｌに供給され、ロック部材２５をロック凹部２３ａから離脱させてロック解除が実現する。

尚、作動油が供給流路Ｒに流れる際には、圧力空間ＰＳの圧力が供給流路Ｒの圧力より上昇しない限り還元逆止弁ＣＶａの第１弁体６５は閉じ状態に維持される。

次に、電磁ユニットＶａのソレノイド部５０に所定の電力を供給することにより、プランジャ５１を突出作動させ、スプールスプリング５６の付勢力に抗してスプール５５を図４に示す中立ポジションＰｎに設定することが可能となる。

スプール５５が中立ポジションＰｎに設定された場合には、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とに作動油が給排されず相対回転位相が維持される。

更に、電磁ユニットＶａのソレノイド部５０に中立ポジションＰｎに設定する電力を超える電力を供給することにより、プランジャ５１を更に突出作動させ、スプール５５を図５に示す遅角ポジションＰｂに設定できる。

この遅角ポジションＰｂでは、スプール５５の中間孔部５５ｄが遅角連通孔５３ｂに連通し、進角連通孔５３ａがスリーブ５３の内側の空間（内部空間４０Ｒ）に連通する。

この遅角ポジションＰｂでは、油圧ポンプＰから供給される作動油が供給逆止弁ＣＶｂを介して供給流路Ｒに流れ、制御弁ユニットＶｂに供給される。この作動油は、流体供給管５４の供給口５４ａからスプール５５の中間孔部５５ｄと遅角連通孔５３ｂと遅角ポート４１ｂとを介して遅角室Ｃｂに供給される。

これにより、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位を開始し、進角室Ｃａから排出される作動油が、進角ポート４１ａからドレン溝Ｄに戻され、このドレン溝Ｄの前端部分（図５における左側）から外部に排出される。

尚、作動油が供給流路Ｒに流れる際には、圧力空間ＰＳの圧力が供給流路Ｒの圧力より上昇しない限り還元逆止弁ＣＶａの第１弁体６５は閉じ状態に維持される。

特に、例えば、スプール５５を遅角ポジションＰｂから進角ポジションＰａに切り換えた場合には、この切換に連係して進角室Ｃａに作動油が供給されると同時に、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相が進角方向Ｓａに変位するに伴い遅角室Ｃｂから比較的高圧の作動油がドレン溝Ｄに流れる。このように圧力空間ＰＳの圧力を上昇させる現象は、スプール５５を進角ポジションＰａから遅角ポジションＰｂに切り換えた場合にも発生する。

このようにドレン溝Ｄに連通する圧力空間ＰＳの圧力が上昇した場合には、この圧力により、図６に示すように第１弁体６５を端壁６１の内壁面から離間させ、流路孔６１ｂを介してユニットケース６０の内部に作動油を還元する形態で送り込み（リターン流路に作動油を流し）、このように送り込まれた作動油を供給流路Ｒに流れる作動油と合流させて制御弁ユニットＶｂに供給することも可能になる。

このような作動により作動油が、供給流路Ｒに戻された場合には、作動油の油量が低下する状況であっても、進角室Ｃａに充分な量の作動油を供給して相対回転位相の迅速な変位を可能にする。

〔実施形態の作用効果〕
還元逆止弁ＣＶａが、還元孔６１ｃ（連通孔）が形成された端壁６１（壁体）と、第１弁体６５と、第１バネ体６４とで構成されるため、圧力空間ＰＳの圧力がユニットケース６０の内部の圧力より上昇した場合には、第１弁体６５が還元孔６１ｃを開放することにより、弁開閉時期制御装置Ａの位相が変化する際に戻る作動油を再び利用することを可能にしている。

この弁開閉時期制御装置Ａでは、逆止弁ユニットＣＶを構成する還元逆止弁ＣＶａの第１バネ体６４と、供給逆止弁ＣＶｂの第２バネ体６６として同じ構成のものを使用できるため、コストの低減が可能となる。これと同様に第１弁体６５と第２弁体６７とに同じ構成のものを使用できるため、これによってもコストの低減が可能となる。

また、第１バネ体６４が円錐バネとして構成されるため、例えば、コイルバネと比較して第１バネ体６４の密着長を短くすることが可能となり、ユニットケース６０において第１バネ体６４を収容するための空間の縮小が可能となり、ユニットケース６０を小型化し、弁開閉時期制御装置Ａの小型化も可能にする。

更に、第１バネ体６４と第２バネ体６６とに円錐バネを採用することにより、これら第１バネ体６４と第２バネ体６６とが圧縮したときにおいて、バネの径方向の外側側から内側に（または径方向の内側から外側に）流れる流体の流れを阻害することがない。このように第１バネ体６４と第２バネ体６６とに円錐バネを採用することにより、弁体６５の開閉時に円滑に流体を流通させることができる。

更に、ユニットケース６０には、基本的に還元逆止弁ＣＶａと共通する構造の供給逆止弁ＣＶｂを収容しており、この還元逆止弁ＣＶａを構成する第２バネ体６６にも円錐バネとして構成されるため、ユニットケース６０の一層の小型化が可能となる。

図１１に示すように、バネ受部材６３の外径ＤＨａが、第１バネ体６４のうち巻径が最大となる外径ＤＳａより大きいため、第１バネ体６４の外周をユニットケース６０の内周に強く接触させることがなく、第１バネ体６４からの力をバネ受部材６３で適正に受け止められる。

バネ受部材６３の中央孔部６３ｅの内径ＤＨｂより、第１バネ体６４のうち巻径が最小となる内径ＤＳｂが大きいため、これらが接触する位置関係で配置しても、中央孔部６３ｅに第１バネ体６４のうち巻径が小径となる部位が嵌まり込む不都合がない。また、この構成では、第１バネ体６４を逆向きの姿勢でセットすることも可能となる。

自然状態にある第１バネ体６４のうち、圧縮方向での両端部において、隣接する二巻きの弾性線材の間隔が、両端部を除く領域において隣接する二巻きの弾性線材の間隔より小さく設定されている。これにより、例えば、逆止弁の組み立て工程において、複数の第１バネ体６４をケース等に収容した状態でも、バネ体同士の絡み付きを抑制でき、組み立てを容易にする。

〔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）逆止弁として、弁開閉時期制御装置Ａの他の装置において流体の流れを制御するように構成する。

（ｂ）バネ体の大径部と小径部とを実施形態と逆にする姿勢でバネ体を用いる。尚、実施形態に記載した逆止弁ユニットＣＶの構成は、第１バネ体６４と、第２バネ体６６との何れも実施形態に示した姿勢と逆向きとなる姿勢で備えることが可能である。

（ｃ）制御弁ユニットＶｂの内部でドレン溝Ｄと連通する空間と、圧力空間ＰＳとを結ぶ連通孔を、スリーブ５３の端部壁５３Ｗと、流体供給管５４の基端部５４Ｓとを貫通するように形成する。このように連通孔を形成するものでは、ドレン溝Ｄを圧力空間ＰＳに連通させる必要がないが、ドレン溝Ｄと圧力空間ＰＳとが連通しても良い。

（ｄ）円錐バネとなるバネ体として、圧縮方向での中間位置において隣り合う二巻きの弾性線材の間隔を、圧縮方向での端部において隣合う二巻きの弾性線材の間隔より小さくする。このように構成されるバネ体は、圧縮方向の両端における弾性線材の間隔より、中間部分における弾性線材の間隔が小さくなるため、例えば、複数のバネ体をケースに収容した状態でも、バネ体を構成する弾性線材の一部が、隣接するバネ体の弾性線材の隙間に入り込む現象を抑制できる。

（ｅ）実施形態では、連結ボルト４０のボルト本体４１に形成した雄ネジ部４１Ｓを、吸気カムシャフト５の雌ネジ部５Ｓに螺合させることでボルト本体４１を吸気カムシャフト５に固定する構成であったが、螺合によって固定する構成を用いずに、逆止弁ユニットＣＶと制御弁ユニットＶｂとを回転軸芯Ｘと同軸芯に配置するように構成する。

この別実施形態（ｅ）の構成の一例として、外端位置にフランジ部を有し、回転軸芯Ｘと同軸芯に配置可能な筒状部材を用い、この筒状部材の内部に逆止弁ユニットＣＶと制御弁ユニットＶｂとを収容し、この筒状部材を実施形態のボルト本体４１と同様の位置に配置する。この状態で、フランジ部を挿通する複数のビスをフロントプレート２２に螺合することにより筒状部材を固定する構成が考えられる。

これにより、筒状部材が実施形態のボルト本体４１と同様の位置に固定され、逆止弁ユニットＣＶと制御弁ユニットＶｂとを回転軸芯Ｘと同軸芯に配置することが可能となる。尚、筒状部材をフロントプレート２２等の固定する構成として、例えば、筒状体の外端部分に対して、回転不能、且つ、回転軸芯Ｘに沿う方向に移動不能に係合するブラケットを用い、このブラケットを複数のビス等でフロントプレート２２に固定する構成等を採用しても良い。

本発明は、流体の流れを制御する逆止弁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）
３０ 内部ロータ（従動側回転体）
６０ ユニットケース（筒状ケース）
６１ 端壁（壁体）
６１ｃ 還元孔（連通孔）
６４ 第１バネ体（バネ体）
６３ バネ受部材
６３ｅ 中央孔部
６５ 第１弁体（弁体）
Ａ 弁開閉時期制御装置
Ｅ エンジン（内燃機関）
Ｃａ 進角室
Ｃｂ 遅角室
ＣＶａ 還元逆止弁（逆止弁）
ＣＶｂ 供給逆止弁（逆止弁）
Ｖｂ 制御弁ユニット
Ｒ 供給流路
Ｘ 回転軸芯

Claims (5)

1. 流体の流通を可能にする連通孔が形成された壁体と、
   前記壁体に密着することで前記連通孔を閉じる閉塞位置または前記壁体から離間することで前記連通孔での流体の流通を可能にする開放位置に移動自在な弁体と、
   前記弁体を前記壁体に密着させる方向に付勢するバネ体と、
   前記バネ体が前記弁体を付勢する際の反力を受け止めるバネ受部材とを備えると共に、
   前記バネ体が、弾性線材を円錐状に巻くことにより圧縮方向での一方の端部の巻径より他方の端部の巻径が大きい円錐バネとして構成されている逆止弁。
2. 前記壁体が、筒状ケースの一方の端部に配置され、前記筒状ケースの内部に前記弁体と、前記バネ体と、前記バネ受部材とが、配置され、
   前記バネ受部材の外径より、前記バネ体のうち巻径が最大径となる部位の外径が小さい請求項１に記載の逆止弁。
3. 前記バネ受部材の中央に中央孔部が形成され、前記中央孔部の内径より、前記バネ体の巻径が最小径となる部位の内径が大きい請求項１又は２に記載の逆止弁。
4. 自然状態にある前記バネ体において、圧縮方向に沿う方向の少なくとも一方の端部における隣接する二巻きの前記弾性線材の間隔が、前記端部を除く領域における隣接する二巻きの前記弾性線材の間隔より小さく設定されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の逆止弁。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の逆止弁を有する弁開閉時期制御装置であって、
   前記弁開閉時期制御装置が、
   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、
   供給流路から供給される流体を、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た進角室と遅角室との一方に供給する制御弁ユニットとを備えており、
   前記制御弁ユニットに供給される流体の一方向への流れを許し、この逆方向への流れを阻止する前記逆止弁を備えている弁開閉時期制御装置。

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