JP2021092157A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置のコンパクト化を図りながら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】弁開閉時期制御装置は、駆動側回転体と、従動側回転体と、進角室および遅角室と、ロック機構と、流体供給管５４およびスプール５５を有する弁ユニットＶｂと、弁ケース４０と、を備え、流体供給管５４には、進角室および遅角室に流体を供給可能な第一開口部５４ａが形成されており、弁ケース４０には、スプール５５を介して第一開口部５４ａと連通可能で、且つ、進角室および遅角室の何れか一方と連通している第二開口部４１ａが形成されており、ロック機構がロック状態にあるとき、スプール５５と連通する第一開口部５４ａの流路断面積Ａ１は、スプール５５と連通する第二開口部４１ａの流路断面積Ａ２よりも小さい。【選択図】図４

Description

本発明は、弁の開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置に関する。

弁開閉時期制御装置は、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、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を備え、駆動側回転体と従動側回転体との間に形成される進角室および遅角室に対して流体を給排することにより、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を制御する。この弁開閉時期制御装置として、最遅角位相と最進角位相との間の中間位相に拘束するロック状態と、中間位相の拘束が解除されるロック解除状態とに切替可能なロック機構を備えたものが知られている（例えば、特許文献１〜２参照）。

特許文献１に記載の弁開閉時期制御装置は、従動側回転体の回転軸芯と同軸芯に位相制御弁およびロック制御弁を配置している。

特許文献２には、位相制御弁とロック制御弁とを兼用した弁ユニットを備えた弁開閉時期制御装置が開示されている。この弁開閉時期制御装置は、ロック機構、進角室および遅角室に対する流体の給排を制御する弁ユニットと、回転軸芯に沿う方向に延在する内部空間に弁ユニットを収容した連結ボルトと、を備え、弁ユニットとして、連結ボルトの内部空間に、スリーブ、回転軸芯方向に沿って移動自在のスプール、および流体供給管を径方向外側から内側に向かって順番に配置している。また、特許文献１には、ロック状態において、ロック機構から流体を排出するロック用ドレン流路が、連結ボルトの回転軸芯方向に沿って延在しており、進角室から流体を排出する進角室ドレン流路が、ロック用ドレン流路とは異なる流路として連結ボルトの回転軸芯方向に沿って延在する実施形態が開示されている。このロック用ドレン流路は、遅角室から流体を排出する遅角室ドレン流路と兼用されている。

特開２０１２−１９３７３１号公報 特開２０１８−９１２２６号公報

特許文献１に記載の弁開閉時期制御装置は、ロック制御弁を独立して作動させるため、ロック状態への移行を速やかに行うことができるが、位相制御弁およびロック制御弁を作動させる２つのソレノイドが必要となり、装置が大型化してしまう。

一方、特許文献２に記載の弁開閉時期制御装置は、位相制御弁とロック制御弁とを兼用した弁ユニットを備えているため、装置のコンパクト化が図られる。しかしながら、特許文献２に記載の弁開閉時期制御装置のように、ロック用ドレン流路と遅角室ドレン流路とを兼用する形態である場合、ロック機構からの流体排出が円滑に行われないおそれがある。その結果、相対回転位相が中間位相となるまでの間にロック機構からの流体排出が行われず、ロック機構のロック状態への移行が適正に行えないこともあった。

そこで、装置のコンパクト化を図りながら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望まれている。

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、前前記駆動側回転体の回転軸芯と同軸芯に配置された状態で内包され、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、前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回転位相を、最進角位相と最遅角位相との間の中間位相に拘束するロック状態と、前記中間位相の拘束が解除されるロック解除状態とに切替可能なロック機構と、内部に流体が供給される流体供給管、および、前記流体供給管の外周側で前記回転軸芯方向に沿って移動自在のスプールを有し、前記ロック機構、前記進角室および前記遅角室に対する流体の給排を制御する弁ユニットと、前記従動側回転体の径方向内側で前記回転軸芯に沿う方向に延在する内部空間を有し、該内部空間に前記弁ユニットを収容した筒状の弁ケースと、を備え、前記流体供給管には、前記進角室および前記遅角室に流体を供給可能な第一開口部が形成されており、前記弁ケースには、前記スプールを介して前記第一開口部と連通可能で、且つ、前記進角室および前記遅角室の何れか一方と連通している第二開口部が形成されており、前記ロック機構が前記ロック状態にあるとき、前記スプールと連通する前記第一開口部の流路断面積は、前記スプールと連通する前記第二開口部の流路断面積よりも小さい点にある。

本構成では、従動側回転体の径方向内側で回転軸芯方向に沿う弁ケースの内部空間に弁ユニットを内蔵しているため、弁ユニットを従動側回転体の外部に設ける場合に比べて、装置のコンパクト化が図られる。また、本構成では、流体供給管およびスプールを有する弁ユニットが、ロック機構、進角室および遅角室に対する流体の給排を制御するため、特許文献２に記載の弁開閉時期制御装置と同様に、更にコンパクト化を図ることができる。

また、本構成では、弁ケースには、流体が供給される流体供給管の第一開口部と連通可能で、且つ、例えば進角室と連通している第二開口部を弁ケースに形成し、ロック機構がロック状態にあるとき、第一開口部の流路断面積が第二開口部の流路断面積よりも小さい。つまり、流体供給管の第一開口部を絞っているため、第一開口部が全開の場合に比べて進角室に供給される流体量が少なくなる。その結果、相対回転位相が中間位相となるまでの期間を確保することが可能となり、その期間にロック機構からの流体排出を確実に行うことができる。よって、装置のコンパクト化を図りながら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できた。

他の特徴構成は、前記ロック機構が前記ロック状態にあるとき、前記スプールが移動始端および移動終端の少なくとも何れか一方である点にある。

本構成のように、スプールが移動始端又は移動終端の位置にあるときにロック状態とすれば、ドレン流路の位置設定が容易となる。

他の特徴構成は、前記流体供給管には、前記ロック機構に流体を供給可能な第三開口部が形成されており、前記弁ケースには、前記スプールを介して前記第三開口部と連通可能で、且つ、前記ロック機構と連通している第四開口部が形成されており、前記ロック機構が前記ロック解除状態から前記ロック状態に移行するとき、前記第一開口部が前記スプールを介して前記第二開口部と連通する最大流路断面積から絞られるタイミングよりも、前記第三開口部が前記スプールを介して前記第四開口部と連通する最大流路断面積から絞られるタイミングの方が早い点にある。

本構成のように、ロック機構への流体供給を減らすタイミングを早めることで、相対回転位相が中間位相となるまでの期間に、ロック解除状態からロック状態への移行を確実に行うことができる。

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。 弁ユニットの開口面積（流路断面積）を説明する図である。

以下に、本発明に係る弁開閉時期制御装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

［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の給排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（カムシャフトの一例）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（外部ロータ２０）の回転軸芯Ｘと同軸芯に配置され、連結ボルト４０（弁ケースの一例）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（以下、単に「相対回転位相」と言う。）を図２に示す中間ロック位相Ｍ（中間位相の一例）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、最遅角位相と最進角位相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して、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。尚、この中間ロック位相Ｍへの移行制御は、エンジンＥの始動時に実行されても良い。

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。

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（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の開閉時期を設定すると共に、ロック機構Ｌを中間ロック位相Ｍに拘束するロック状態と、中間ロック位相Ｍの拘束が解除されるロック解除状態との切替を行う。この電磁制御弁Ｖの構成と制御形態は後述する。

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支持部材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も良く、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。

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には径方向内側に突出する複数（本実施形態では３つ）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の外周から径方向外側に突出する複数（本実施形態では３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、回転方向で隣り合う一対の突出部２１Ｔの間の位置で、内部ロータ本体３１の外周側に複数（本実施形態では３つ）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および図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の付勢力により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により、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から離脱させてロック状態の解除（ロック解除状態）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の付勢力を受けたロック部材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に係合させて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および図４に示すように連結ボルト４０（弁ケースの一例）は、全体的に筒状となるボルト本体４１と、外端側（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の内端側（図４で右側）の外周に雄ネジ部４１Ｓが形成されている。また、ボルト本体４１の雄ネジ部４１Ｓと隣接する外端側には、ボルト本体４１の外周に沿った環状溝となる環状くびれ部４１Ａ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の内部空間）とが連通する。

図４に示すように、連結ボルト４０の内部空間４０Ｒの内周面のうち回転軸芯Ｘ方向の外端側には回転軸芯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。規制壁４４は、後述するスプール５５の外端側のランド部５５ｂが当接することにより突出位置を規制する。また、連結ボルト４０の中間位置から外端側の端部に達する領域には複数（本実施形態では４つ）の第一ドレン流路Ｄ１が回転軸芯Ｘに沿う姿勢で一端が閉塞された長孔状に形成されている。

ボルト本体４１には、ロック制御流路３５に連通する複数（本実施形態では４つ）のロックポート４１ｃ（第四開口部の一例）と、進角流路３３に連通する複数（本実施形態では４つ）の進角ポート４１ａ（第二開口部の一例）と、遅角流路３４に連通する複数（本実施形態では４つ）の遅角ポート４１ｂとが、連結ボルト４０の外端側から内端側へと順番に、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（図１も参照）。また、ボルト本体４１の遅角ポート４１ｂよりも内端側には、複数（本実施形態では４つ）の第二ドレン流路Ｄ２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おり、環状くびれ部４１Ａと連通している。この環状くびれ部４１Ａは、吸気カムシャフト５の端部に貫通形成されたドレン連通路５Ａと連通しており、第二ドレン流路Ｄ２からの作動油がドレン連通路５Ａを介して外部に排出される（図１も参照）。つまり、本実施形態では、第一ドレン流路Ｄ１が回転軸芯Ｘ方向に延在しており、第二ドレン流路Ｄ２が回転軸芯Ｘ方向に直交する径方向に延在している構成により、第一ドレン流路Ｄ１と第二ドレン流路Ｄ２とは、回転軸芯Ｘ方向で異なる位置において互いに交差する方向に延在している。尚、ドレン連通路５Ａは、内部ロータ３０の端部に形成しても良いし、内部ロータ３０と吸気カムシャフト５との境界位置に形成しても良い。

［弁ユニット］
図１および図４に示すように、弁ユニットＶｂは、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、連結ボルト４０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とを備えている。

流体供給管５４は、スプール５５に内挿された管路部５４Ｔと管路部５４Ｔの内端側を環状に屈曲させたフランジ状の基端部５４Ｓとを有しており、これら管路部５４Ｔおよび基端部５４Ｓが一体形成されている。この基端部５４Ｓは、連結ボルト４０の雄ネジ部４１Ｓと環状くびれ部４１Ａとの内周側の境界位置に設けられた規制段部４１Ｄに当接する。管路部５４Ｔには、基端部５４Ｓに近い位置に複数（本実施形態では３つ）の第１供給口５４ａ（第一開口部の一例）が形成され、これより外端側に複数（本実施形態では３つ）の第２供給口５４ｂ（第三開口部の一例）が形成されている。

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。

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（本実施形態では４つ）の中間孔部５５ｃが形成され、回転軸芯Ｘ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複数（本実施形態では４つ）の端部孔部５５ｄが形成されている。また、中間孔部５５ｃと端部孔部５５ｄとの間にある一対のランド部５５ｂの中間位置には内部流路に連通しない中間環状溝５５ｆが形成されており、回転軸芯Ｘ方向で最も内端側のランド部５５ｂよりも更に内端側には、内部流路に連通しない長溝状の端部環状溝５５ｇが形成されている。

スプール５５には、スプール５５が押し込み方向に操作された際に、流体供給管５４の基端部５４Ｓ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。

スプールスプリング５６は圧縮コイル型であり、スプール５５の外端側の底壁５５ｅと流体供給管５４の管路部５４Ｔの外端側の底壁５４Ｔａ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。

［逆止弁］
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および弁プレート５８と、案内部材６１と、筒状部材６２と、弁スプリング６３とを備えている。開口プレート５７の外周位置には回転軸芯Ｘを中心とする円環状の開口部５７ａが穿設されている。弁プレート５８の外周位置には開口部５７ａより大径となる円形の弁体５８ａが配置され、中央位置には回転軸芯Ｘを中心とする円形の開口部５８ｂが穿設されている。

案内部材６１は、底部６１ａと底部６１ａから突出した円筒状の突出部６１ｂとを有しており、突出部６１ｂの側壁には複数のスリット６１ｂａが形成されている。この突出部６１ｂが弁プレート５８の開口部５８ｂに内挿されており、弁プレート５８が突出部６１ｂに案内されて移動する。筒状部材６２は、底部６２ａと底部６２ａの外周から環状に突出する環状部６２ｂとを有しており、底部６２ａの中央には、流体供給管５４の管路部５４Ｔの内径と略同径の開口部６２ａ１が形成されている。環状部６２ｂの内側には、開口プレート５７および弁プレート５８と案内部材６１と弁スプリング６３とが収容されており、環状部６２ｂの端部にはオイルフィルター５９が当接している。

弁スプリング６３は、圧縮コイル型であり、案内部材６１の底部６１ａと弁プレート５８の弁体５８ａとの間に配置されている。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、弁スプリング６３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、金属製の網体を樹脂製のフレーム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。固定リング６０は連結ボルト４０の端部内周に圧入固定され、この固定リング６０によりオイルフィルター５９と開口プレート５７と弁プレート５８との位置が決まる。逆止弁ＣＶを構成する筒状部材６２と案内部材６１と弁スプリング６３と開口プレート５７と弁プレート５８とをこの順で配置し、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、流体供給管５４の基端部５４Ｓがボルト本体４１と筒状部材６２との間に挟まれて固定され、流体供給管５４の底壁５４Ｔａと当接するスプールスプリング５６の付勢力により、スプール５５の外端側のランド部５５ｂが規制壁４４に当接して、回転軸芯Ｘ方向での位置が決まる。

［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の移動始端位置が第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、遅角ポジションＰＢ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４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。尚、スプール５５を遅角ポジションＰＢに操作する場合にソレノイド部５０に供給する電力を最大とした移動終端位置となる。

また、この弁ユニットＶｂでは第１進角ポジションＰＡ１をロックポジションとしており、こ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。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、スプール５５の端部環状溝５５ｇを経由して第二ドレン流路Ｄ２から、環状くびれ部４１Ａおよびドレン連通路５Ａを介して外部に排出される。

第１進角ポジションＰＡ１では、図４に示すように、進角室Ｃａへの作動油の供給および遅角室Ｃｂからの作動油の排出と連係して、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の中間環状溝５５ｆを経由して第一ドレン流路Ｄ１から排出される。その結果、内部ロータ３０のベーン部３２が進角方向Ｓａに移動して中間ロック位相Ｍに達したとき、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２７に係合してロック状態となる。

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。その結果、ロック機構Ｌのロックが解除された状態で、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。

遅角ポジションＰＢに操作された場合には、図７に示すように、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、スプール５５の中間環状溝５５ｆを経由して第一ドレン流路Ｄ１から排出される。

このように、４つの操作ポジションの何れの場合でも、第一ドレン流路Ｄ１にロック機構Ｌの作動油と進角室Ｃａ又は遅角室Ｃｂの作動油とが同時に排出されることがなく、第二ドレン流路Ｄ２についても同様である。このため、ロック機構Ｌからの作動油の排出が円滑に行われて確実にロック状態に移行することができる。また、進角室Ｃａ又は遅角室Ｃｂからの作動油の排出も円滑に行われて位相制御の応答性を高めることができる。

上述したように、エンジンＥの始動に適した開閉タイミングとして、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。エンジンＥの停止制御時には、電磁ユニットＶａのソレノイド部５０に供給する電力を停止することにより、スプール５５の位置を、第２進角ポジションＰＡ２、中立ポジションＰＮ又は遅角ポジションＰＢの何れかの操作ポジションから第１進角ポジションＰＡ１へと移行させる。

本実施形態では、図４および図８に示すように、第１進角ポジションＰＡ１に移行してロック機構Ｌがロック状態にあるとき、スプール５５の中間孔部５５ｃと連通する流体供給管５４の第１供給口５４ａの流路断面積Ａ１（複数の第１供給口５４ａの流路断面積Ａ１の合計）は、スプール５５の中間孔部５５ｃと連通する進角ポート４１ａの流路断面積Ａ２（複数の進角ポート４１ａの流路断面積Ａ２の合計）よりも小さい。つまり、流体供給管５４の第１供給口５４ａを絞っているため、第１供給口５４ａが全開の場合に比べて進角室Ｃａに供給される単位時間当たりの作動油の流量が少なくなる。その結果、相対回転位相が中間ロック位相Ｍとなるまでの期間を確保することが可能となり、その期間にロック機構Ｌからの作動油の排出を確実に行うことができる。

また、本実施形態では、進角室Ｃａからスプール５５を経由した作動油を排出する第一ドレン流路Ｄ１と、遅角室Ｃｂからスプール５５を経由した作動油を排出する第二ドレン流路Ｄ２とを、連結ボルト４０のうち回転軸芯Ｘ方向で異なる位置において互いに交差する方向に延在させている。その結果、連結ボルト４０にドレン流路Ｄ１，Ｄ２を設けるための場所を十分確保することが可能となり、第一ドレン流路Ｄ１および第二ドレン流路Ｄ２の流路断面積を大きくすることができる。よって、進角室Ｃａ又は遅角室Ｃｂから作動油を排出するドレン流路Ｄ１，Ｄ２の流路断面積を増やして、位相制御の応答性を高めることができる。しかも、ロック機構Ｌからの作動油の排出を第一ドレン流路Ｄ１で兼用することにより、連結ボルト４０の回転軸芯Ｘ方向に延在するロック用ドレン流路を別途設ける必要がないため、第一ドレン流路Ｄ１の流路断面積を十分に確保することができる。その結果、相対回転位相が中間ロック位相Ｍとなるまでの期間にロック機構Ｌからの作動油の排出を確実に行うことができる。

さらに本実施形態では、図８に示すように、スプール５５が第２進角ポジションＰＡ２から第１進角ポジションＰＡ１に移行する（ロック機構Ｌがロック解除状態からロック状態に移行する）とき、第１供給口５４ａのスプール５５と連通する開口面積が低下するタイミング（図では第２進角ポジションＰＡ２と第１進角ポジションＰＡ１との境界位置）よりも、第２供給口５４ｂのスプール５５と連通する開口面積が低下するタイミング（図では第２進角ポジションＰＡ２と第１進角ポジションＰＡ１との境界位置よりも第２進角ポジションＰＡ２側）の方が早い。換言すると、第１供給口５４ａがスプール５５を介して進角ポート４１ａと連通する最大流路断面積から絞られるタイミングよりも、第２供給口５４ｂがスプール５５を介してロックポート４１ｃと連通する最大流路断面積から絞られるタイミングの方が早い。このように、ロック機構Ｌへの作動油の供給を減らすタイミングを早めることで、相対回転位相が中間ロック位相Ｍとなるまでの期間に、ロック解除状態からロック状態への移行を確実に行うことができる。

［その他の実施形態］
（１）上述した実施形態における第一ドレン流路Ｄ１と第二ドレン流路Ｄ２とは、回転軸芯Ｘ方向で異なる位置において互いに交差する方向に延在していれば、第一ドレン流路Ｄ１が回転軸芯Ｘ方向に対して傾斜させても良いし、第二ドレン流路Ｄ２を径方向に対して傾斜させても良い。
（２）上述した実施形態では、筒状の弁ケースとしての連結ボルト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。これに代えて、例えば吸気カムシャフト５に圧入等で固定された筒状の弁ケースに、弁ユニットＶｂと逆止弁ＣＶとを収容しても良い。
（３）上述した実施形態におけるロック機構Ｌは、相対回転位相を最進角位相又は最遅角位相で拘束可能にする構成を採用しても良い。
（４）上述した第１進角ポジションＰＡ１をスプール５５の移動終端位置とし、遅角ポジションＰＢをスプール５５の移動始端位置としても良い。また、遅角ポジションＰＢとして、スプール５５の移動終端位置にあるとき、進角室Ｃａからの作動油の排出および遅角室Ｃｂへの作動油の供給と連係して、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の中間環状溝５５ｆを経由して第一ドレン流路Ｄ１から排出されるロックモードを設けても良い。この場合は、進角室Ｃａからの作動油とロック機構Ｌからの作動油とが第一ドレン流路Ｄ１から同時に排出されることとなり、スプール５５は上記４つの操作ポジションに遅角ポジションでのロックモードを追加した５つの操作ポジションを有することとなる。
（５）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との配置が逆になるように弁ユニットＶｂを構成しても良い。
（６）上述した実施形態におけるロック機構Ｌは、中間ロック位相Ｍ、最遅角位相又は最進角位相の何れか１つの位相で拘束可能に構成した。これに代えて、ロック機構Ｌは、相対回転位相を複数の位相で拘束可能なマルチロックシステムであっても良い。

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を制御する弁開閉時期制御装置に利用可能である。

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）
４０ ：連結ボルト（弁ケース）
４０Ｒ ：内部空間
５４ ：流体供給管
５５ ：スプール
Ａ ：弁開閉時期制御装置
Ａ１ ：流路断面積
Ａ２ ：流路断面積
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
Ｘ ：回転軸芯

Claims (3)

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た状態で内包され、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、
   前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回転位相を、最遅角位相と最進角位相との間の中間位相に拘束するロック状態と、前記中間位相の拘束が解除されるロック解除状態とに切替可能なロック機構と、
   内部に流体が供給される流体供給管、および、前記流体供給管の外周側で前記回転軸芯方向に沿って移動自在のスプールを有し、前記ロック機構、前記進角室および前記遅角室に対する流体の給排を制御する弁ユニットと、
   前記従動側回転体の径方向内側で前記回転軸芯に沿う方向に延在する内部空間を有し、該内部空間に前記弁ユニットを収容した筒状の弁ケースと、を備え、
   前記流体供給管には、前記進角室および前記遅角室に流体を供給可能な第一開口部が形成されており、
   前記弁ケースには、前記スプールを介して前記第一開口部と連通可能で、且つ、前記進角室および前記遅角室の何れか一方と連通している第二開口部が形成されており、
   前記ロック機構が前記ロック状態にあるとき、前記スプールと連通する前記第一開口部の流路断面積は、前記スプールと連通する前記第二開口部の流路断面積よりも小さい、弁開閉時期制御装置。
2. 前記ロック機構が前記ロック状態にあるとき、前記スプールが移動始端および移動終端の少なくとも何れか一方である請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
3. 前記流体供給管には、前記ロック機構に流体を供給可能な第三開口部が形成されており、
   前記弁ケースには、前記スプールを介して前記第三開口部と連通可能で、且つ、前記ロック機構と連通している第四開口部が形成されており、
   前記ロック機構が前記ロック解除状態から前記ロック状態に移行するとき、前記第一開口部が前記スプールを介して前記第二開口部と連通する最大流路断面積から絞られるタイミングよりも、前記第三開口部が前記スプールを介して前記第四開口部と連通する最大流路断面積から絞られるタイミングの方が早い請求項１又は２に記載の弁開閉時期制御装置。

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