JP2020183746A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体の供給に伴い駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相の変位が迅速に行われる弁開閉時期制御装置を構成する。【解決手段】駆動側回転体２０と、従動側回転体３０とを備え、これらに相対回転自在な中間部材４１を従動側回転体３０の環状部３１の内周側に備えている。進角室Ｃａに連通する進角流路２３ａと、遅角室Ｃｂに連通する遅角流路２３ｂとが、駆動側回転体２０の壁部２３の内面に溝状に形成されている。中間部材４１の外周と従動側回転体３０の内周との間に加圧流体が供給される加圧空間ＰＳが形成され、回転軸芯を中心にした中間部材４１の姿勢の設定により、加圧空間ＰＳの加圧流体を進角流路２３ａと遅角流路２３ｂとの少なくとも一方へ供給する流体制御部４２が中間部材４１に備えられている。【選択図】図６

Description

本発明は、流体の給排により内燃機関のバルブタイミング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には、タイミングプーリの内周のギヤ部と、カムシャフトのインナギヤとに噛み合うヘリカルスプラインを内外面に有するカムフォロアを備え、カムフォロアをカムシャフトの軸芯に沿う方向に移動させる油圧型の作動系を備えた構成が示されている。

この特許文献１では、油圧型の作動系として、タイミングプーリが回転する状況において、油室の油圧が作用することによりブレーキにパワーピストンが固定され、カムフォロアの脚部がパワーピストンのカム面に当接した状態で移動（カムシャフトの軸芯に沿う方向への移動）し、油圧がカムフォロアに作用することにより、カムフォロアをカムシャフトの軸芯に沿う方向に移動させるものが示されている。

このような移動により、特許文献１では、ヘリカルスプラインの移動に伴いタイミングプーリとカムシャフトとの回転位相を変化させバルブタイミングの制御が実現される。

また、上記構成の弁開閉時期制御装置として特許文献２には、クランクシャフトと同期回転する外部ロータ（駆動側回転体）と、筒状の連結ボルトでカムシャフトに連結固定された内部ロータ（従動側回転体）と、をカムシャフトと同軸芯に配置し、カムシャフトの軸芯と同軸芯に電磁制御弁を配置した構成が示されている。

この特許文献２では、外部ロータと内部ロータとの間に流体圧室が形成され、内部ロータの外周に形成したベーンで流体圧室を区画することにより進角室と遅角室とが形成されている。また、電磁制御弁のスプールが、筒状の連結ボルトに収容され、このスプールを外部から電磁的に移動させることにより、進角室と遅角室とに対する作動油の給排を制御し、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ように構成されている。

特開平０２−１４９７０７号公報 特開２０１５−１６１２３１号公報

例えば、エンジンの吸気バルブに備えられる弁開閉時期制御装置では、クランクシャフトの回転速度（単位時間あたりの回転数）に拘わらず設定された最適なタイミングで吸気バルブを開閉することが理想である。

これに対し、特許文献１に記載される装置では、流体を供給した後に、 パワーピストンが作動して固定状態に達し、カムフォロアが変位することでタイミングプーリと、カムシャフトとの相対回転位相が変化するものであるため、流体の供給開始から相対回転位相の変化開始までのタイムラグが比較的大きいことが想像できる。

また、特許文献２に記載される装置では、スプールと、進角室あるいは遅角室との間に形成される流路長を比較的短くできるため、流体の供給開始から外部ロータ（駆動側回転体）と、内部ロータ（従動側回転体）との相対回転位相の変位開始までの時間を短縮できるものである。

しかしながら、特許文献２のように流路長を比較的短くできる構成であっても、流路の流路抵抗により圧損を招き、流体の相対回転位相の変位が開始されるまでに僅かなタイムラグを生ずるものであった。

このような理由から、流体の供給に伴い駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相の変位が迅速に行われる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、前記回転軸芯と同軸芯の環状部を有し、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、前記環状部の内周側に前記回転軸芯と同軸芯で配置され、前記駆動側回転体と前記従動側回転体とに対し相対回転自在である中間部材と、が備えられ、前記駆動側回転体の内周側で、且つ前記環状部の外周側に、流体供給により前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転位相を進角方向に変位させる進角室と、流体供給により前記相対回転位相を遅角方向に変位させる遅角室とが形成され、前記進角室に連通する進角流路と前記遅角室に連通する遅角流路とが、前記駆動側回転体のうち前記回転軸芯に直交する姿勢の壁部の内面に溝状に形成され、前記中間部材の外周と前記環状部の内周との間に加圧流体が供給される加圧空間と、流体の排出が可能なドレン空間とが形成され、前記中間部材の前記回転軸芯を中心に回動した姿勢の設定により、前記加圧空間の加圧流体を前記進角流路と前記遅角流路との一方へ供給すると共に、前記進角流路と前記遅角流路との他方からの流体を前記ドレン空間に排出する流体制御部が前記中間部材に備えられている点にある。

この特徴構成によると、加圧空間が中間部材の外周と従動側回転体の内周との間に形成され、駆動側回転体の内周側で従動側回転体の環状部の外周側に進角室と遅角室とが形成されるため、進角室および遅角室と加圧空間との距離を短縮でき、進角流路と遅角流路との流路抵抗も小さくできる。また、加圧空間には常に加圧流体が貯溜され、中間部材の姿勢の設定により、流体制御部が加圧空間の加圧流体を、進角流路または遅角流路に供給するため、流体の供給を開始する際にも圧力の立ち上がりを速くできる。更に、進角室または遅角室から流体を排出する際には、ドレン空間までの距離が短いため流体の排出に要する時間も短縮できる。
従って、流体の供給に伴い駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相の変位が迅速に行われる弁開閉時期制御装置が構成された。特に、相対回転位相の制御が迅速に行われるため、相対回転位相の制御の精度の向上が可能であり、しかも、流路抵抗が小さいため、例えば、温度低下に伴い流体の粘性が上昇する場合でも、相対回転位相の変位速度の低下も抑制できる。

他の構成として、前記中間部材が前記回転軸芯を中心とする環状であり、前記中間部材の内周側に前記カムシャフトと一体回転する基端部材が配置され、前記回転軸芯を中心にした前記中間部材の姿勢を設定するための前記加圧流体の流体圧を得る流体空間が、前記基端部材の外周部と前記中間部材の内周部との間に形成されても良い。

これによると、中間部材の内周部と基端部材の外周部との間に形成された流体空間に対する流体の給排により、流体圧によって回転軸芯を中心とした中間部材の姿勢を設定し、進角室または遅角室に対して流体を供給できる。また、この構成では、電磁弁等によって流体圧室に対する作動油の給排も可能となる。

他の構成として、前記進角流路と前記遅角流路との内端部が、前記従動側回転体の前記環状部より内周側まで延設され、前記中間部材が中立姿勢にある状態で、前記進角流路の内端部に重複して前記進角流路を閉塞するように当該中間部材の外周から外方に突出する進角側制御体と、前記遅角流路の内端部に重複して前記遅角流路を閉塞するように当該中間部材の外周から外方に突出する遅角側制御体とで、前記流体制御部が構成されても良い。

これによると、中間部材が中立姿勢にある状態では、中間部材の進角側制御体が進角流路を閉塞し、中間部材の遅角側制御体が遅角流路を閉塞するため、進角室と遅角室との何れにも流体は供給されず相対回転位相は維持される。これに対し、中間部材の姿勢が中立姿勢から何れかの方向に変化した場合には、進角側制御体と遅角側制御体との何れかによる閉塞を解除して加圧空間の加圧流体を進角流路と遅角流路とに何れか一方に供給でき、進角流路と遅角流路との何れか他方からの流体をドレン空間に排出できる。

他の構成として、前記ドレン空間から排出された流体を前記加圧空間に戻す還元流路が形成され、前記加圧空間の圧力が前記ドレン空間の圧力より高い場合に前記還元流路を閉塞し、前記ドレン空間の圧力が前記加圧空間の圧力より高い場合に前記還元流路での流体の流れを許容する逆止弁を、前記還元流路に備えても良い。

これによると、中間部材の姿勢の設定により加圧空間の流体を進角室または遅角室の一方に供給し、進角室または遅角室の他方からドレン空間に流体が排出される際に、ドレン空間の圧力が加圧空間の圧力より高い場合には、ドレン空間に排出された流体の一部を、逆止弁を介して加圧空間に戻し、加圧空間の流体量の低下を抑制して迅速な作動を維持できる。

他の構成として、前記進角側制御体の突出端と、前記遅角側制御体の突出端との少なくとも一方に、前記ドレン空間から前記加圧空間への流体の流れを可能にする還元流路が凹状に形成され、前記従動側回転体の内周に接するシール体が当該還元流路に嵌め込む状態で備えられ、前記加圧空間の圧力が前記ドレン空間の圧力より高い場合に前記シール体がシール位置に保持されることで前記還元流路が閉塞され、前記ドレン空間の圧力が前記加圧空間の圧力より高い場合に前記シール体が、非シール位置に変位することで前記還元流路での流体の流れが許容されても良い。

これによると、シール体を備えることにより、加圧空間の圧力がドレン空間の圧力より高い場合には、シール体がシール位置に保持されることにより、還元流路が閉塞される。また、ドレン空間の圧力が加圧空間の圧力より高い状況に達した場合には、シール体が非シール位置に変位することにより、ドレン空間の流体の一部が還元流路を介して加圧空間に供給される。このようにドレン空間の流体の一部が加圧空間に供給されることにより、加圧空間の流体量の低下を抑制して迅速な作動を維持できる。

弁開閉時期制御装置の全体図を示す断面図である。 進角方向に位相が変位する際の弁開閉時期制御装置の断面図である。 位相の変位が停止した状態の弁開閉時期制御装置の断面図である。 遅角方向に位相が変位する際の弁開閉時期制御装置の断面図である。 弁開閉時期制御装置のハウジングとロータとの分解斜視図である。 加圧室の作動油の給排が停止する状態を示す展開図である。 加圧室の作動油が進角室に供給される状態を示す展開図である。 加圧室の作動油が遅角室に供給される状態を示す展開図である。 別実施形態（ａ）の構成を示す図 別実施形態（ｂ）の弁開閉時期制御装置の一部を示す図である。 別実施形態（ｂ）の構成の分解斜視図である。

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５に示すように、駆動側回転体としてのハウジング２０と、従動側回転体としてのロータ３０と、このロータ３０のロータ本体３１（環状部の一例）の内周側に配置される環状の中間部材４１と、この中間部材４１の内周に配置される環状の基端部材４５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、環状部としてのロータ本体３１が、回転軸芯Ｘを中心とする環状に形成されている。また、弁開閉時期制御装置Ａは、ハウジング２０とロータ本体３１との間に形成される進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに対する作動油の給排を行う位相制御ユニット４０を備えており、この位相制御ユニット４０は、中間部材４１と基端部材４５とを備えている。更に、位相制御ユニット４０は、電磁制御弁Ｖによって作動油が給排されることにより中間部材４１の姿勢を変化させ、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに対する直接的な作動油の給排を実現する。位相制御ユニット４０の詳細は後述する。

ロータ３０（従動側回転体の一例）は、エンジンＥ（内燃機関の一例）の吸気カムシャフト５（カムシャフトの具体例）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筒状の連結ボルト１５により吸気カムシャフト５に連結固定されている。ハウジング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ると共に、回転軸芯Ｘを中心に相対回転自在にロータ３０を内包している。

ハウジング２０は、外周にタイミングスプロケット２１Ｓが形成され、このタイミングスプロケット２１Ｓと、エンジンＥのクランクシャフト１の駆動スプロケット６とに亘ってタイミングチェーン７が巻回している。これによりハウジング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。

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部５０を備えると共に、連結ボルト１５の内部空間に収容されたスプール５５を備えている。尚、連結ボルト１５は回転軸芯Ｘと同軸芯に配置されている。

電磁ソレノイド部５０は、内部のソレノイドに供給された電力に比例した量だけ回転軸芯Ｘに沿う方向に突出作動するように回転軸芯Ｘと同軸芯に配置されたプランジャ５１を備えている。スプール５５は、回転軸芯Ｘと同軸芯に配置され、プランジャ５１が当接することで回転軸芯Ｘに沿って移動し作動油の給排を実現する。

このように、弁開閉時期制御装置Ａは、エンジンＥが稼動する状況において、電磁制御弁Ｖを制御することで位相制御ユニット４０が、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂに対する作動油の給排を制御する。この作動油の給排によりハウジング２０とロータ３０との相対回転位相（以下、相対回転位相と略称する）を変位させ、吸気バルブ５Ｖの開閉時期（バルブタイミング）の制御を実現する。

〔エンジンと弁開閉時期制御装置〕
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）として電磁制御弁Ｖに供給する。

図２〜図４に示すように、エンジンＥが稼動する状況では、クランクシャフト１からの駆動力によりロータ３０が駆動回転方向Ｓに向けて回転する。ロータ３０がハウジング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、この逆方向への回転を遅角方向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に変位するほど吸気量を増大して吸気圧縮比を高め、相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位するほど吸気量を低減して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。

図１〜図５に示すように、ハウジング２０は、環状に形成されたハウジング本体２１と、フロントプレート２２と、リヤプレート２３（壁体の一例）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。前述したようにハウジング本体２１の外周にタイミングスプロケット２１Ｓが形成されている。

リヤプレート２３は、吸気カムシャフト５挿通する孔部が中央に形成され、外周側に４つの締結ボルト２４が挿通する４つのボルト挿通孔が形成されている。フロントプレート２２は、連結ボルト１５が挿通する孔部が中央に形成され、外周に４つの締結ボルト２４が螺合するネジ孔が形成されている。

この弁開閉時期制御装置Ａは、連結ボルト１５の雄ネジ部が、吸気カムシャフト５の雌ネジ部に螺合することによりボルト頭部１６と、吸気カムシャフト５の端部との間にロータ３０と基端部材４５とを挟み込む形態で、ロータ３０と基端部材４５と吸気カムシャフト５に連結される。

〔外部ロータ、内部ロータ〕
図２〜図５に示すように、ハウジング本体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。ロータ３０は、ハウジング本体２１の突出部２１Ｔに密接する環状のロータ本体３１と、ハウジング本体２１の内周面に接触するようにロータ本体３１の外周から径方向の外方に突出する複数（４つ）のベーン３２とを有している。また、複数のベーン３２の突出端には、棒状のシール３３を備えている。

特に、ロータ３０は、弁開閉時期制御装置Ａが組み立てられた状態で回転軸芯Ｘを中心とする位置の環状のロータ本体３１と、回転軸芯Ｘに直交する姿勢でフロントプレート２２に接触する位置に配置されるプレート部３１ｂとを一体形成しており、ロータ本体３１の内周側の空間に前述した中間部材４１と、基端部材４５とが配置される。

図２〜図４に示すように、ハウジング２０にロータ３０を内包した状態において、ロータ本体３１の外周側でハウジング２０の複数の突出部２１Ｔの中間（周方向での中間）に複数（４つ）の流体圧室Ｃが形成される。この流体圧室Ｃの各々が、対応するベーン３２で仕切られることで複数（４つ）の進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとが区画形成される。

図１に示すように、フロントプレート２２とリヤプレート２３とは回転軸芯Ｘに対して直交する姿勢で配置されるものであり、図２〜図５に示すようにハウジング２０に備えられた壁部としてのリヤプレート２３の内面に、進角室Ｃａに連通する溝状の進角流路２３ａと、遅角室Ｃｂに連通する溝状の遅角流路２３ｂとが形成されている。

また、リヤプレート２３には、貫通孔状となる複数（４つ）のドレン孔２３ｄが形成されている。進角流路２３ａと、遅角流路２３ｂとは、図２〜図４に示すように、各々の内端部がロータ本体３１より内側（回転軸芯Ｘに近接する側）まで延設されている。

図１〜図５に示すように、この弁開閉時期制御装置Ａ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、４つのベーン３２のうちの１つに対し回転軸芯Ｘに沿う姿勢で形成された支持孔部に対して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、フロントプレート２２に形成したロック凹部２２ａとで構成されている。尚、ロック機構Ｌは、ロック部材２５が径方向に沿って出退自在に支持されるものでも良い。

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、ロックスプリング２６の付勢力によりロック部材２５がロック凹部２２ａに係合してロック状態に達するように構成されている。このようにロック機構Ｌがロック状態に達することによりハウジング２０とロータ３０との相対回転位相が最遅角位相に保持され、例えば、エンジンＥの始動時のように油圧ポンプＰから供給される作動油の油量が少ない場合でも相対回転位相が大きく変動する不都合を解消できる。

また、ロック機構Ｌがロック状態にある状況において、進角室Ｃａに作動油が供給された場合には、作動油の圧力をロック部材２５に対しロック解除方向に作用させるため、図５に示すロック解除流路２２ｂがフロントプレート２２に溝状に形成されている。これにより、弁開閉時期制御装置Ａが最遅角位相にある状況で、進角室Ｃａに作動油が供給された場合には、進角室Ｃａの作動油の圧力でロック部材２５のロックが解除され、この後に相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する。

〔位相制御ユニット〕
前述したように、位相制御ユニット４０が中間部材４１と基端部材４５とで構成されている。図２〜図４に示すように、ロータ本体３１の内周側と、基端部材４５の外周側との間においてリヤプレート２３の方向に開放する環状の空間が形成され、この空間に環状の中間部材４１が配置されている。また、中間部材４１は、ハウジング２０とロータ３０との何れに対しても相対回転自在に（回転軸芯Ｘを中心とした姿勢を変更できるように）支持されている。

中間部材４１は、外周に対して流体制御部４２としての複数の進角側制御体４２ａと、複数の遅角側制御体４２ｂとが径方向の外方に突出形成されている。中間部材４１の内周には、複数の規制突起４３が径方向の内方に突出形成されている。中間部材４１の環状部分には、半径方向に貫通する中間流路４１ａが穿設されている。尚、進角側制御体４２ａと遅角側制御体４２ｂとは中間部材４１の周方向で交互に配置されている。

図２〜図５に示すように、環状の基端部材４５は、外周に一対の係合突起４６が径方向の外方に突出形成され、基端部材４５の環状部位のうち、一対の係合突起４６の周方向での中間部分に、半径方向に貫通する基端流路４５ａが形成されている。

中間部材４１は、進角側制御体４２ａと遅角側制御体４２ｂとが、流体圧室Ｃと等しい数だけ形成され、互いに隣接する位置の１つの進角側制御体４２ａと１つの遅角側制御体４２ｂとが、１つの流体圧室Ｃに対応する位置に配置されている。規制突起４３は、流体圧室Ｃと等しい数だけ形成され、１つの規制突起４３が１つの流体圧室Ｃに対応する位置に配置される。尚、「対応する位置」とは、ハウジング本体２１の内周において隣合う２つの突出部２１Ｔの中間の領域となる。

図２〜図４に示すように弁開閉時期制御装置Ａは４つの流体圧室Ｃが形成されているため、中間部材４１の外周には４つの進角側制御体４２ａと４つの遅角側制御体４２ｂとが形成されている。また、中間部材４１の内周には、４つの流体圧室Ｃの数と等しい数となる４つの規制突起４３が形成される。

中間部材４１において４つの規制突起４３によって４つの領域に分割された４つの内周領域のうち中間流路４１ａに連通しない２つの領域に対し、基端部材４５の２つの係合突起４６が嵌り込む状態で配置されている。

図２〜図４に示すように、係合突起４６が収容される一対の規制突起４３の周方向での間隔より、係合突起４６の周方向での長さが短く設定され、係合突起４６が収容される一対の規制突起４３の周方向での端部と、規制突起４３との間に進角制御室Ｇａと、遅角制御室Ｇｂとが形成されている。中間部材４１の姿勢を設定する流体圧を得るための流体空間として進角制御室Ｇａと、遅角制御室Ｇｂとが形成されている。

進角制御室Ｇａは、図６〜図８に示すように、弁ユニットＶｂの進角制御流路６３と連通し、遅角制御室Ｇｂは、弁ユニットＶｂの遅角制御流路６４と連通している。また、電磁制御弁Ｖのスプール５５の制御により、進角制御室Ｇａと、遅角制御室Ｇｂとに選択的に作動油を給排し、中間部材４１と基端部材４５とを、回転軸芯Ｘを中心に相対回転させ、結果として、中間部材４１の回転の制御を可能にしている。この流路構成と中間部材４１の作動形態の詳細は後述する。

図１、図５に示すように、中間部材４１は、ロータ本体３１のプレート部３１ｂの内面（リヤプレート２３に対向する面）と、リヤプレート２３の内面とに挟まれる位置に配置される。また、このように中間部材４１が配置された状態で、中間部材４１の複数の進角側制御体４２ａの突出端と、複数の遅角側制御体４２ｂの突出端とがロータ本体３１の内周側に接触する。

これと同様に、基端部材４５のうち、環状部位と一対の係合突起４６とは、ロータ本体３１のプレート部３１ｂの内面（リヤプレート２３に対向する面）と、リヤプレート２３の内面とに挟まれる位置に配置される。

これにより、中間部材４１の姿勢が回転軸芯Ｘを中心に変化した場合にも、中間部材４１の一方の端面がプレート部３１ｂの内面に密接し、中間部材４１の他方の端面がリヤプレート２３の内面に密接する状態が維持される。更に、複数の進角側制御体４２ａの突出端と複数の遅角側制御体４２ｂの突出端とが、ロータ３０の環状となるロータ本体３１の内周面に密接する状態が維持される。

位相制御ユニット４０は、中間部材４１の外周側で、１つの流体圧室Ｃに対応する進角側制御体４２ａと遅角側制御体４２ｂとの間に加圧空間ＰＳを形成している。この加圧空間ＰＳに対して油圧ポンプＰからの作動油が基端流路４５ａと中間流路４１ａとを介して供給される。また、中間部材４１の外周側で加圧空間ＰＳが形成されない部位にドレン空間ＤＳを形成しており、このドレン空間ＤＳがリヤプレート２３のドレン孔２３ｄと連通している。

位相制御ユニット４０は、図３に示すように、中間部材４１が中立姿勢にある場合に、進角側制御体４２ａが進角流路２３ａの内端部を覆う位置にあり、遅角側制御体４２ｂが遅角流路２３ｂの内端部を覆う位置にある。これにより、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの何れにも作動油が給排されず、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相が維持される。

〔電磁制御弁〕
図１に示すように、電磁制御弁Ｖは、電磁ソレノイド部５０を有すると共に、筒状の連結ボルト１５と、この連結ボルト１５に内嵌されたスリーブ１７と、スリーブ１７に収容され回転軸芯Ｘに沿って移動自在なスプール５５とを備えている。

連結ボルト１５は外端側（図１で左側）にボルト頭部１６が形成されると共に、内端側（図１で右側）に雄ネジ部が形成されている。スリーブ１７は、連結ボルト１５に内嵌固定され、作動油に含まれる異物を除去するフィルタ１８を内端に備えている。

図１に示すように、スリーブ１７の内端側に中間支持部材５３を備えている。この中間支持部材５３は一部に筒状部が形成され、この筒状部の内部にスプリングで閉じ方向に付勢されるチェック弁５４が備えられている。筒状部にはチェック弁５４を通過した作動油を送り出す連通孔が形成され、連通孔から送り出された作動油を連結ボルト１５の外周の吐出ポート１５ｃに供給する流路が形成されている。

この吐出ポート１５ｃから送り出された作動油は、図６〜図８に示す加圧流路６２を介して、加圧空間ＰＳに供給される。また、加圧流路６２に供給された作動油は、基端部材４５の基端流路４５ａと、中間部材４１の中間流路４１ａとを介して中間支持部材５３の外周の加圧空間ＰＳに供給される。

図１に示すようにスプール５５は、進角制御ランド５５ａと、遅角制御ランド５５ｂとが回転軸芯Ｘに沿う方向での端部に形成されている。また、スプール５５を突出方向（図１で左側）に付勢するスプールスプリング５６が連結ボルト１５の内部に収容されている。更に、連結ボルト１５の内周には、スプール５５の突出限界を決めるストッパー５７を備えている。

また、スプール５５の内部に回転軸芯Ｘを中心とする内部流路５５ｃが形成され、この内部流路５５ｃと連通するドレン開口５５ｄがスプール５５の突出側の端部に形成されている。図面には示していないが、フィルタ１８を通過した作動油をスプール５５の進角制御ランド５５ａと遅角制御ランド５５ｂとの中間に供給するセンター流路がスリーブ１７の外周と連結ボルト１５の境界に形成されている。

スプール５５は、電磁ソレノイド部５０のプランジャ５１から圧力が作用しない状態（非操作状態）で、遅角制御ランド５５ｂの外端がストッパー５７に当接することで図１に示す遅角ポジションに維持される。

また、遅角ポジションを基準にしてプランジャ５１が所定量突出することで、スプール５５が設定量だけ押し込まれ、中立ポジションに設定される。更に、この中立ポジションからプランジャ５１が更に突出することで、スプール５５が更に押し込まれ、進角ポジションに設定される。

図１に示すように連結ボルト１５には、進角ポート１５ａと、遅角ポート１５ｂと、前述した吐出ポート１５ｃとが形成されている。図６〜図７に示すように、吐出ポート１５ｃからの作動油を加圧流路６２に供給し、進角ポート１５ａからの作動油を進角制御流路６３に供給し、遅角ポート１５ｂからの作動油を遅角制御流路６４に供給するように流路が形成されている。

〔作動形態〕
このような構成から、例えば、スプール５５が図６に示す中立ポジションにある場合には、進角制御流路６３と遅角制御流路６４とに作動油が供給される。このため、進角制御室Ｇａと遅角制御室Ｇｂとに作動油の圧力が作用する状態が維持され、中間部材４１は中立姿勢に維持される。

このように中間部材４１が中立姿勢に維持されることで、進角側制御体４２ａが進角流路２３ａの内端側を閉塞し、遅角側制御体４２ｂが遅角流路２３ｂの内端側を閉塞する。この結果として、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの作動油の給排が行われず、相対回転位相は維持される。

これに対し、スプール５５が図７に示す進角ポジションに設定された場合には、進角ポート１５ａを介して進角制御流路６３に作動油が供給され、遅角制御流路６４から作動油が遅角ポート１５ｂからスプール５５の外周に流れ、スプール５５の前端部分から外部に排出される。

このため、進角制御室Ｇａの圧力が遅角制御室Ｇｂの圧力より上昇する。この圧力関係から、基端部材４５に対して中間部材４１が図２〜図４において反時計廻りに姿勢が変化し（図７では中間部材４１が左側に作動し）、進角側制御体４２ａの姿勢変化に伴い加圧空間ＰＳの作動油を、進角流路２３ａを介して進角室Ｃａに供給する。また、遅角側制御体４２ｂの姿勢変化に伴い遅角室Ｃｂの作動油を、遅角流路２３ｂを介してドレン孔２３ｄに排出する。

このように進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの間に作動油の給排が行われることにより、相対回転位相は進角方向Ｓａに変位する。特に、電磁ソレノイド部５０のプランジャ５１の突出量の制御により、進角ポート１５ａから供給される作動油の流量が多いほど（圧力が高いほど）、基端部材４５に対する中間部材４１の変位量が大きく、進角方向Ｓａへの変位速度の増大が可能となる。

これとは逆に、スプール５５が図８に示す遅角ポジションに設定された場合には、遅角ポート１５ｂを介して遅角制御流路６４に作動油が供給され、進角制御流路６３から作動油が進角ポート１５ａからスプール５５の内部に流れ、スプール５５の先端のドレン開口５５ｄから外部に排出される。

このため、遅角制御室Ｇｂの圧力が進角制御室Ｇａの圧力より上昇する。この圧力関係から、基端部材４５に対して中間部材４１が図２〜図４において時計廻りに姿勢が変化し（図８では中間部材４１が右側に作動し）、遅角側制御体４２ｂの姿勢変化に伴い加圧空間ＰＳの作動油を、遅角流路２３ｂを介して遅角室Ｃｂに供給する。また、進角側制御体４２ａの姿勢変化に伴い進角室Ｃａの作動油を、進角流路２３ａを介してドレン孔２３ｄに排出する。

このように進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの間に作動油の給排が行われることにより、相対回転位相は遅角方向Ｓｂに変位する。特に、電磁ソレノイド部５０のプランジャ５１の突出量の制御により、遅角ポート１５ｂから供給される作動油の流量が多いほど（圧力が高いほど）、基端部材４５に対する中間部材４１の変位量が大きく、遅角方向Ｓｂへの変位速度の増大が可能となる。

この弁開閉時期制御装置Ａでは、ロータ３０と基端部材４５とが一体的に回転する構造であり、例えば、相対回転位相が最進角位相に達した場合には、基端部材４５の係合突起４６が中間部材４１の規制突起４３の一方に当接することで中間部材４１を中立姿勢に保持する。これにより、進角制御室Ｇａに対して作動油の供給が継続しても進角室Ｃａに作動油が供給される不都合を解消している。

これと同様に、例えば、相対回転位相が最遅角位相に達した場合には、基端部材４５の係合突起４６が中間部材４１の規制突起４３の他方に当接することで中間部材４１を中立姿勢に保持する。これにより、遅角制御室Ｇｂに対して作動油の供給が継続しても遅角室Ｃｂに作動油が供給される不都合を解消している。

〔実施形態の作用効果〕
このように弁開閉時期制御装置Ａでは、ロータ３０の内周と、中間部材４１の外周との間に高圧の作動油が貯溜される加圧空間ＰＳを配置し、内端の位置が加圧空間ＰＳに達する進角流路２３ａと、内端位置が加圧空間ＰＳに達する遅角流路２３ｂとをリヤプレート２３に形成することで、進角流路２３ａと遅角流路２３ｂとの流路長を短縮して流路抵抗の低減を実現している。

更に、中間部材４１の姿勢の変更に伴い、加圧空間ＰＳの作動油を進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの一方に対して最短距離で供給すると同時に、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの他方から作動油を最短距離でドレン空間ＤＳに送り出すことで相対回転位相の迅速な変位を実現している。また、相対回転位相の制御が迅速に行われるため、相対回転位相の制御の精度の向上が可能であり、しかも、流路長を短縮できるため、温度低下に伴い作動油の粘性が上昇しても、相対回転位相の変位速度の低下を抑制できる。

この構成の弁開閉時期制御装置Ａでは、電磁制御弁Ｖでの作動油の給排によって中間部材４１の姿勢を制御するものであるが、例えば、制御弁によって進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに対する作動油の給排を制御する従来構成と比較すると、電磁制御弁Ｖで給排される作動油の油量を少なくでき、作動油の圧力の低減も可能である。

特に、特許文献２（特開２０１５‐１６１２３１号公報）に記載される従来構成のように、弁開閉時期制御装置Ａの回転軸芯Ｘと同軸芯に配置した制御弁で進角室Ｃａと遅角室Ｃｂに給排するものでは、制御弁と進角室Ｃａまたは遅角室Ｃｂとの間に形成される流路断面積が制限されるものである。これに対して本構成の弁開閉時期制御装置Ａでは、加圧空間ＰＳに作動油を供給するための加圧流路６２の断面積の拡大が容易であり、相対回転位相の制御時の作動を高速で行える。更に、相対回転位相を変化させる際に、カム変動トルクが作用しても、この変動に伴う圧力を加圧空間ＰＳで受け止めることが可能となりカム変動トルクの影響の低減も可能にする。

また、本構成の弁開閉時期制御装置Ａでは、特許文献２（特開２０１５−１６１２３１号公報）に記載される従来構成の一部を変更する程度の改良により、製造することが可能であるため、弁開閉時期制御装置Ａの設計時間も短縮でき、従来構成のパーツ類を流用して製造することも可能となる。

尚、本構成の弁開閉時期制御装置Ａでは、加圧空間ＰＳに対して加圧された作動油を常時供給しておき、中間部材４１の姿勢が変化した際に、進角室Ｃａまたは遅角室Ｃｂに対して迅速に作動油の供給できるように中間流路４１ａと基端流路４５ａと加圧流路６２との流路断面積を拡大することが望ましい。

更に、本構成の弁開閉時期制御装置Ａでは、相対回転位相が、最進角位相と最遅角位相との何れに達した場合でも、基端部材４５の係合突起４６が中間部材４１の規制突起４３に当接することで中間部材４１を強制的に中立姿勢に維持するため、進角制御室Ｇａと遅角制御室Ｇｂとの何れかに対して無駄に作動油を供給し続ける不都合が解消される。

〔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９に示すように、ドレン孔２３ｄから排出される作動油を、加圧空間ＰＳに戻す還元流路Ｒをリヤプレート２３に形成し、この還元流路Ｒの流路中に逆止弁７０を備え、加圧空間ＰＳの圧力がドレン空間ＤＳの圧力より高い場合に還元流路Ｒを閉塞し、ドレン空間ＤＳの圧力が加圧空間ＰＳの圧力より高い場合に還元流路Ｒでの流体の流れを許容するように構成する。

この別実施形態（ａ）の構成では、加圧空間ＰＳの圧力がドレン空間ＤＳの圧力より高い場合には、逆止弁７０が閉塞するため還元流路Ｒに作動油が流れることはなく、加圧空間ＰＳの圧力を高い状態に維持する。これに対して、例えば、進角室Ｃａに対し進角流路２３ａを介し加圧空間ＰＳの作動油が供給される状況のように、一時的に加圧空間ＰＳの圧力が低下した場合には、還元流路Ｒでの作動油の流れが許容されるため、ドレン空間ＤＳの作動油の一部が加圧空間ＰＳに戻される。

これにより、加圧空間ＰＳの作動油の油量が低下する状況でも、ドレン空間ＤＳの作動油を加圧空間ＰＳに戻し、作動油の油量の低下を抑制し、加圧空間ＰＳの作動油の圧力の低下も抑制できる。尚、図９には単一の還元流路Ｒを示しているが、隣接する全てのドレン空間ＤＳと加圧空間ＰＳとの間に還元流路Ｒを形成し、これらに逆止弁７０を備えるように構成しても良い。

（ｂ）図１０、図１１に示すように、中間部材４１に形成される複数の進角側制御体４２ａと複数の遅角側制御体４２ｂとの突出端に、回転軸芯Ｘに沿う方向に凹状となる還元流路Ｒを形成し、各々の還元流路Ｒに嵌め込む状態でブレード状のシール体７１を備えている。シール体７１は、保形性が良好で僅な弾性変形が可能なゴム板や、樹脂板で構成されている。

この別実施形態（ｂ）では、還元流路Ｒの幅Ｗ１（弁開閉時期制御装置Ａの回転方向に沿う方向の間隔）が、シール体７１の厚さ方向の寸法Ｗ２より大きく設定されている。また、還元流路Ｒの深さＤ１（中間部材４１の半径方向に沿う方向での溝深さ）がシール体７１の板幅Ｄ２（半径方向での寸法）より大きく設定されている。

更に、還元流路Ｒの一対の内壁のうち、加圧空間ＰＳから作用する圧力によりシール体７１が当接する面に平滑な内壁となるシール面Ｒｓが形成され、一対の内壁のうちドレン空間ＤＳから作用する圧力によりシール体７１が当接する面に突起Ｒｔが形成されている。この突起Ｒｔが形成されることにより、シール体７１が突起Ｒｔに当接した状態でシール体７１の当接側の外面に流路が形成される。

このような構成から、別実施形態（ｂ）では、加圧空間ＰＳの圧力がドレン空間ＤＳの圧力より高い場合には、加圧空間ＰＳから作用する圧力によってシール体７１がシール面Ｒｓに当接するシール位置に保持され、還元流路Ｒが閉塞された状態が維持される。また、シール体７１の突出側の端部がロータ３０（従動側回転体）の環状部としてのロータ本体３１の内周に接することにより、この部位での作動油のリークも抑制できる。

これに対して、ドレン空間ＤＳの圧力が加圧空間ＰＳの圧力より高い状態にある場合には、ドレン空間ＤＳから作用する圧力によってシール体７１が変位して突起Ｒｔに当接する非シール位置に保持されるため、ドレン空間ＤＳの作動油が還元流路Ｒを介して加圧空間ＰＳに供給可能となる。これにより、ドレン空間ＤＳに排出された作動油の一部を、還元流路Ｒを介して加圧空間ＰＳに戻し、加圧空間ＰＳの流体量の低下を抑制して迅速な作動を維持できる。

この別実施形態（ｂ）では、シール体７１と凹状の還元流路Ｒとの組み合わせにより、シール体７１を逆止弁として機能させている。尚、この構成のシール体７１は、進角側制御体４２ａと複数の遅角側制御体４２ｂと全てに備えずに弁開閉時期制御装置Ａを構成することも可能である。

（ｃ）中間部材４１を図３に示す中立姿勢に付勢する中立バネを備える。具体構成として、例えば、リヤプレート２３と中間部材４１との間にトーション型の中立バネを備える構成が考えられる。

このように構成することにより、進角制御室Ｇａあるいは遅角制御室Ｇｂに対する作動油の供給が停止したタイミングで、中間部材４１を中立姿勢に戻し、相対回転位相の変位を停止することが可能となる。

（ｄ）中間部材４１の姿勢の制御によって進角室Ｃａと遅角室Ｃｂに対する作動油の給排を制御するものでは、中間部材４１の姿勢を設定するために油圧を用いる必要はなく、例えば、電動モータの駆動力や、電磁ソレノイドの駆動力によって中間部材４１の姿勢を設定するように構成できる。

この別実施形態（ｄ）のように、油圧を用いないで中間部材４１の姿勢を制御するものでは、弁開閉時期制御装置Ａの内部に形成される流路を単純にできる。また、電動モータや電磁ソレノイドを用いるものでは、油圧を用いるものと比較して制御が容易で、迅速な作動も可能となる。

（ｅ）実施形態のように、進角流路２３ａと遅角流路２３ｂとをリヤプレート２３に形成する構成に代えて、例えば、進角流路と遅角流路とをフロントプレート２２に形成するように、弁開閉時期制御装置Ａを構成する。このように進角流路と遅角流路とを形成するものでは、フロントプレート２２にドレン孔を形成することが合理的となる。

本発明は、流体の給排により内燃機関のバルブタイミング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 吸気カムシャフト（カムシャフト）
２０ ハウジング（駆動側回転体）
２３ リヤプレート（壁体）
２３ａ 進角流路
２３ｂ 遅角流路
３０ ロータ（従動側回転体）
３１ ロータ本体（環状部）
４１ 中間部材
４２ａ 進角側制御体、流体制御部
４２ｂ 遅角側制御体、流体制御部
４５ 基端部材
７０ 逆止弁
７１ シール体
Ｃａ 進角室
Ｃｂ 遅角室
ＤＳ ドレン空間
Ｅ エンジン（内燃機関）
Ｇａ 進角制御室（流体空間）
Ｇｂ 遅角制御室（流体空間）
ＰＳ 加圧空間
Ｒ 還元流路
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、前記回転軸芯と同軸芯の環状部を有し、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、
   前記環状部の内周側に前記回転軸芯と同軸芯で配置され、前記駆動側回転体と前記従動側回転体とに対し相対回転自在である中間部材と、が備えられ、
   前記駆動側回転体の内周側で、且つ前記環状部の外周側に、流体供給により前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転位相を進角方向に変位させる進角室と、流体供給により前記相対回転位相を遅角方向に変位させる遅角室とが形成され、
   前記進角室に連通する進角流路と前記遅角室に連通する遅角流路とが、前記駆動側回転体のうち前記回転軸芯に直交する姿勢の壁部の内面に溝状に形成され、
   前記中間部材の外周と前記環状部の内周との間に加圧流体が供給される加圧空間と、流体の排出が可能なドレン空間とが形成され、
   前記中間部材の前記回転軸芯を中心に回動した姿勢の設定により、前記加圧空間の加圧流体を前記進角流路と前記遅角流路との一方へ供給すると共に、前記進角流路と前記遅角流路との他方からの流体を前記ドレン空間に排出する流体制御部が前記中間部材に備えられている弁開閉時期制御装置。
2. 前記中間部材が前記回転軸芯を中心とする環状であり、
   前記中間部材の内周側に前記カムシャフトと一体回転する基端部材が配置され、
   前記回転軸芯を中心にした前記中間部材の姿勢を設定するための前記加圧流体の流体圧を得る流体空間が、前記基端部材の外周部と前記中間部材の内周部との間に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. 前記進角流路と前記遅角流路との内端部が、前記従動側回転体の前記環状部より内周側まで延設され、
   前記中間部材が中立姿勢にある状態で、前記進角流路の内端部に重複して前記進角流路を閉塞するように当該中間部材の外周から外方に突出する進角側制御体と、前記遅角流路の内端部に重複して前記遅角流路を閉塞するように当該中間部材の外周から外方に突出する遅角側制御体とで、前記流体制御部が構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. 前記ドレン空間から排出された流体を前記加圧空間に戻す還元流路が形成され、前記加圧空間の圧力が前記ドレン空間の圧力より高い場合に前記還元流路を閉塞し、前記ドレン空間の圧力が前記加圧空間の圧力より高い場合に前記還元流路での流体の流れを許容する逆止弁を、前記還元流路に備えている請求項１〜３のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
5. 前記進角側制御体の突出端と、前記遅角側制御体の突出端との少なくとも一方に、前記ドレン空間から前記加圧空間への流体の流れを可能にする還元流路が凹状に形成され、前記従動側回転体の内周に接するシール体が当該還元流路に嵌め込む状態で備えられ、
   前記加圧空間の圧力が前記ドレン空間の圧力より高い場合に前記シール体がシール位置に保持されることで前記還元流路が閉塞され、前記ドレン空間の圧力が前記加圧空間の圧力より高い場合に前記シール体が、非シール位置に変位することで前記還元流路での流体の流れが許容される請求項３に記載の弁開閉時期制御装置。

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