JP3018890B2

JP3018890B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置及びバルブタイミング制御用オイルコントロールバルブ

Info

Publication number: JP3018890B2
Application number: JP2065594A
Authority: JP
Inventors: 嘉人守谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-02-17
Filing date: 1994-02-17
Publication date: 2000-03-13
Anticipated expiration: 2015-03-13
Also published as: JPH07229408A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸気・排気
バルブの開閉時期を運転状態に応じて可変とする内燃機
関のバルブタイミング制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術として、例えば、特
開昭５７−２１２３１０号公報に開示されたものが知ら
れている。

【０００３】このバルブタイミング制御装置では、入力
歯車とカムシャフトとの間に、カムシャフトを回転制御
する相対回転制御装置が設けられている。この相対回転
制御装置には、スライダが軸方向に往復動可能に介装さ
れ、同スライダの内外周に設けられた歯の少なくとも一
方が、スプライン状に形成されている。入力歯車の回転
はこのスライダを介してカムシャフトに伝達される。前
記スライダにはピストンが連結され、同ピストンの前後
にはそれぞれ圧力室が形成されている。各々の圧力室に
油圧を供給する２系統の油圧回路が形成され、この油圧
回路により油圧が前記圧力室に供給されると、両圧力室
の圧力バランスにより、スライダはカムシャフトの軸方
向に移動する。このため、カムシャフトは入力歯車に対
して相対回動し、吸気・排気バルブの開閉時期が制御さ
れる。

【０００４】ここで、吸気・排気バルブの開閉時期を中
間位置に制御する場合、一方の圧力室に油圧を供給する
と同時に他方の圧力室の油圧を抜くようにして、その位
置が制御される。このため、スライダは急激に移動を開
始し、スライダの歯による打音が発生する虞がある。ま
た、油圧の抜けが早く行われるため、油圧を抜く側の圧
縮室に空気が混入され、次に進遅角制御を行う時に、油
圧応答遅れが発生する虞がある。さらに、中間位置に保
持された状態でカムトルクが変動すると、カムシャフト
が回動しようとしてバックラッシによる打音が発生する
という問題があった。

【０００５】このバックラッシによる打音を解決するた
め、タイミングプーリとカムシャフトとの間に引きずり
を発生させる構造のバルブタイミング制御装置が特開平
４−１８３９０７号公報に開示されている。このバルブ
タイミング制御装置は、機関により駆動されるタイミン
グプーリの回転体の一端部を、当該一端部に対向するカ
ムシャフトの端部にスラスト方向から圧接させる弾性部
材を設けている。このため、カムシャフトの回転トルク
の変動によるカムシャフトとタイミングプーリとの急激
な正逆相対回転が抑制され、リングギヤとタイミングプ
ーリとの各歯同士の衝突打音を低減することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、弾性部材によりタイミングプーリの一端部は常
にカムシャフトの端部に圧接されており、バルブタイミ
ング制御時の遅れを生じさせ応答性を低下させることに
なる。さらに、弾性部材を付加して設けるため、構造が
複雑になるとともに、バルブタイミング制御装置の小型
化が容易でないという問題がある。

【０００７】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、制御の応答性を高めることの
できる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載した発明では、オイルポンプ（４
１）に接続される供給ポート（５４）、内燃機関の可変
バルブタイミングアクチュエータ（４８）の制御用通路
にそれぞれ接続される第１の吐出ポート（５５）及び第
２の吐出ポート（５６）、並びに第１のドレーンポート
（５７）及び第２のドレーンポート（５８）が形成され
たスリーブ（５１）と、一対の弁体（６３，６４）を有
してスリーブ（５１）内に摺動可能に配設されたスプー
ル（５２）とを備え、前記各弁体（６３，６４）のうち
一方の弁体（６３）が第１の吐出ポート（５５）を閉塞
し他方の弁体（６４）が第２の吐出ポート（５６）を閉
塞する状態において、第１の吐出ポート（５５）及び第
１のドレーンポート（５７）の連通を遮断するためのス
リーブ（５１）と一方の弁体（６３）とのラップ代をδ
１とし、第２の吐出ポート（５６）及び供給ポート（５
４）の連通を遮断するためのスリーブ（５１）と他方の
弁体（６４）とのラップ代をδ４とするとき、それらδ
１とδ４との間がδ１＞δ４なる関係に設定されたオイ
ルコントロールバルブ（４４）の、前記供給ポート（５
４）と前記第２の吐出ポート（５６）との連通並びに前
記第１の吐出ポート（５５）と前記第１のドレーンポー
ト（５７）との連通に基づいて作動タイミングが遅角さ
れる内燃機関のバルブタイミング制御装置をその要旨と
している。請求項２に記載した発明では、オイルポンプ
（４１）に接続される供給ポート（５４）、内燃機関の
可変バルブタイミングアクチュエータ（４８）の制御用
通路にそれぞれ接続される第１の吐出ポート（５５）及
び第２の吐出ポート（５６）、並びに第１のドレーンポ
ート（５７）及び第２のドレーンポート（５８）が形成
されたスリーブ（５１）と、一対の弁体（６３，６４）
を有してスリーブ（５１）内に摺動可能に配設されたス
プール（５２）とを備え、前記各弁体（６３，６４）の
うち一方の弁体（６３）が第１の吐出ポート（５５）を
閉塞し他方の弁体（６４）が第２の吐出ポート（５６）
を閉塞する状態において、第１の吐出ポート（５５）及
び第１のドレーンポート（５７）の連通を遮断するため
のスリーブ（５１）と一方の弁体（６３）とのラップ代
をδ１とし、第２の吐出ポート（５６）及び第２のドレ
ーンポート（５８）の連通を遮断するためのスリーブ
（５１）と他方の弁体（６４）とのラップ代をδ２と
し、第１の吐出ポート（５５）及び供給ポート（５４）
の連通を遮断するためのスリーブ（５１）と一方の弁体
（６３）とのラップ代をδ３とし、第２の吐出ポート
（５６）及び供給ポート（５４）の連通を遮断するため
のスリーブ（５１）と他方の弁体（６４）とのラップ代
をδ４とするとき、それらδ１、δ２、δ３、δ４との
間がδ１＝δ２＞δ３＝δ４なる関係に設定されたオイ
ルコントロールバルブ（４４）の前記供給ポート（５
４）と前記第１の吐出ポート（５５）との連通並びに前
記第２の吐出ポート（５６）と前記第２のドレーンポー
ト（５８）との連通に基づいて作動タイミングが進角さ
れ、前記供給ポート（５４）と前記第２の吐出ポート
（５６）との連通並びに前記第１の吐出ポート（５５）
と前記第１のドレーンポート（５７）との連通に基づい
て作動タイミングが遅角される内燃機関のバルブタイミ
ング制御装置をその要旨としている。請求項３に記載し
た発明では、オイルポンプ（４１）に接続される供給ポ
ート（５４）、内燃機関の可変バルブタイミングアクチ
ュエータ（４８）の制御用通路にそれぞれ接続される第
１の吐出ポート（５５）及び第２の吐出ポート（５
６）、並びに第１のドレーンポート（５７）及び第２の
ドレーンポート（５８）が形成されたスリーブ（５１）
と、一対の弁体（６３，６４）を有してスリーブ（５
１）内に摺動可能に配設されたスプール（５２）とを備
え、前記可変バルブタイミングアクチュエータ（４８）
による作動タイミングの遅角制御時に前記供給ポート
（５４）と前記第２の吐出ポート（５６）とが連通され
るとともに前記第１の吐出ポート（５５）と前記第１の
ドレーンポート（５７）とが連通されるバルブタイミン
グ制御用オイルコントロールバルブであって、前記各弁
体（６３，６４）のうち一方の弁体（６３）が第１の吐
出ポート（５５）を閉塞し他方の弁体（６４）が第２の
吐出ポート（５６）を閉塞する状態において、第１の吐
出ポート（５５）及び第１のドレーンポート（５７）の
連通を遮断するためのスリーブ（５１）と一方の弁体
（６３）とのラップ代をδ１とし、第２の吐出ポート
（５６）及び供給ポート（５４）の連通を遮断するため
のスリーブ（５１）と他方の弁体（６４）とのラップ代
をδ４とするとき、それらδ １とδ４との間がδ１＞δ
４なる関係に設定されたバルブタイミング制御用オイル
コントロールバルブをその要旨としている。請求項４に
記載した発明では、オイルポンプ（４１）に接続される
供給ポート（５４）、内燃機関の可変バルブタイミング
アクチュエータ（４８）の制御用通路にそれぞれ接続さ
れる第１の吐出ポート（５５）及び第２の吐出ポート
（５６）、並びに第１のドレーンポート（５７）及び第
２のドレーンポート（５８）が形成されたスリーブ（５
１）と、一対の弁体（６３，６４）を有してスリーブ
（５１）内に摺動可能に配設されたスプール（５２）と
を備え、前記可変バルブタイミングアクチュエータ（４
８）による作動タイミングの進角制御時に前記供給ポー
ト（５４）と前記第１の吐出ポート（５５）とが連通さ
れるとともに前記第２の吐出ポート（５６）と前記第２
のドレーンポート（５８）とが連通され、前記可変バル
ブタイミングアクチュエータ（４８）による作動タイミ
ングの遅角制御時に前記供給ポート（５４）と前記第２
の吐出ポート（５６）とが連通されるとともに前記第１
の吐出ポート（５５）と前記第１のドレーンポート（５
７）とが連通されるバルブタイミング制御用オイルコン
トロールバルブであって、前記各弁体（６３，６４）の
うち一方の弁体（６３）が第１の吐出ポート（５５）を
閉塞し他方の弁体（６４）が第２の吐出ポート（５６）
を閉塞する状態において、第１の吐出ポート（５５）及
び第１のドレーンポート（５７）の連通を遮断するため
のスリーブ（５１）と一方の弁体（６３）とのラップ代
をδ１とし、第２の吐出ポート（５６）及び第２のドレ
ーンポート（５８）の連通を遮断するためのスリーブ
（５１）と他方の弁体（６４）とのラップ代をδ２と
し、第１の吐出ポート（５５）及び供給ポート（５４）
の連通を遮断するためのスリーブ（５１）と一方の弁体
（６３）とのラップ代をδ３とし、第２の吐出ポート
（５６）及び供給ポート（５４）の連通を遮断するため
のスリーブ（５１）と他方の弁体（６４）とのラップ代
をδ４とするとき、それらδ１，δ２、δ３、δ４との
間がδ１＝δ２＞δ３＝δ４なる関係に設定されたバル
ブタイミング制御用オイルコントロールバルブをその要
旨としている。

【０００９】

【００１０】

【実施例】以下、本発明におけるバルブタイミング制御
装置を具体化した第１実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。

【００１１】図１はこの実施例において、エンジンに搭
載された可変バルブタイミングアクチュエータ（ＶＶＴ
アクチュエータ）を含むバルブタイミング制御装置を中
心として示す断面図である。エンジン（図示しない）に
は吸気バルブあるいは排気バルブを駆動するためのカム
シャフト１が設けられている。同カムシャフト１のジャ
ーナル２はシリンダヘッド３の軸受部４とベアリングキ
ャップ５との間で回転可能に支持されている。ジャーナ
ル２には２本のジャーナル溝６，７が、同ジャーナル２
の外周に沿って延びるように形成されている。また、シ
リンダヘッド３には、各ジャーナル溝６，７及びジャー
ナル２に潤滑油を供給するための、制御用通路を構成す
る第１のヘッド油路８及び第２のヘッド油路９が形成さ
れている。

【００１２】第１のヘッド油路８及び第２のヘッド油路
９の一端は、切換手段及び抑制手段を構成するオイルコ
ントロールバルブ（以下、単にＯＣＶという）４４に接
続されている。このＯＣＶ４４は、オイルフィルタ４
３、オイルポンプ４１、そして、オイルストレーナ４５
を介してオイルパン４２に接続されている。また、ＯＣ
Ｖ４４には、電子制御装置（以下、ＥＣＵという）７１
が接続されている。このＥＣＵ７１には各種センサが接
続されており、同センサの検出信号に基づき、そのとき
どきのエンジンの状態を検知しＯＣＶ４４が制御される
ようになっている。

【００１３】オイルポンプ４１は、エンジンに駆動連結
されており、エンジンの作動に連動して潤滑油を汲み上
げ、吐出する。そして、オイルポンプ４１が駆動される
ことにより、オイルパン４２からオイルストレーナ４５
を介して潤滑油が汲み上げられる。その潤滑油がオイル
フィルタ４３を通過した後、ＯＣＶ４４の作動により、
所定の圧力をもって各ヘッド油路８，９に供給されて各
ジャーナル溝６，７及びジャーナル２に供給されるよう
になっている。ここで、ヘッド油路８，９に対する潤滑
油の供給は、前記ＯＣＶ４４により任意に調節すること
ができる。このＯＣＶ４４の詳しい構成については、後
述する。

【００１４】次に、バルブタイミングを調整するための
機構、すなわちＶＶＴアクチュエータ４８について説明
する。カムシャフト１の先端部には、プーリを構成する
タイミングプーリハウジング１０が設けられている。こ
のタイミングプーリハウジング１０はプーリ本体１１
と、そのプーリ本体１１の一側面及びカムシャフト１の
先端部を覆うように組み付けられたカバー１２とを備え
ている。プーリ本体１１はほぼ円板状をなし、その外周
には複数の外歯１３が形成され、中央にはボス１４が形
成されている。プーリ本体１１はそのボス１４によりカ
ムシャフト１に対して相対回動可能に装着されている。
また、外歯１３にはタイミングベルト１５が装着されて
おり、同ベルト１５を介してタイミングプーリハウジン
グ１０がエンジンの図示しないクランクシャフトに駆動
連結されている。

【００１５】一方、カバー１２は有底円筒状をなし、そ
の外周にはフランジ１６が形成され、底部中央には連通
孔１７が形成されている。また、カバー１２の内周に
は、複数の内歯１２ａが形成されている。カバー１２は
そのフランジ１６にて複数のボルト１８及びピン１９に
より、プーリ本体１１の一側面に固定されている。ま
た、連通孔１７には蓋２０が取り外し可能に装着されて
いる。そして、プーリ本体１１とカバー１２とにより囲
まれた空間が、タイミングプーリハウジング１０の内部
に形成された収容空間２１となっている。

【００１６】この収容空間２１において、カムシャフト
１の先端には、有底筒状をなすインナキャップ２２が中
空ボルト２３により締めつけられると共に、ピン２４に
より回り止めされている。このインナキャップ２２の周
壁２２ａは、プーリ本体１１のボス１４を内包するよう
に装着されており、両者１１，１２は相対回動可能とな
っている。また、プーリ本体１１のスラスト面１１ａと
インナキャップ２２の端面２２ｂとが前記相対回動に伴
い摺動可能である。さらに、インナキャップ２２の周壁
２２ａの外周には、複数の外歯２２ｂが形成されてい
る。

【００１７】タイミングプーリハウジング１０とカムシ
ャフト１との間にはリングギヤ２５が介在され、そのリ
ングギヤ２５により両者１０，１が連結されている。す
なわち、リングギヤ２５は、環状をなし、タイミングプ
ーリハウジング１０の収容空間２１にて、カムシャフト
１の軸方向に沿って往復動可能に収容されている。この
リングギヤ２５はその内外周に設けられた複数の歯２５
ａ，２５ｂの両方がヘリカル歯となっており、軸方向へ
の移動によってカムシャフト１と相対回動可能になって
いる。そして、リングギヤ２５の内周の歯２５ａはイン
ナキャップ２２の外歯２２ｂに、リングギヤ２５の外周
の歯２５ｂはカバー１２の内歯１２ａにそれぞれ噛合し
ている。従って、タイミングプーリハウジング１０が回
動駆動されることにより、リングギヤ２５で連結された
タイミングプーリハウジング１０とインナキャップ２２
とが一体的に回転され、更にカムシャフト１がタイミン
グプーリハウジング１０と一体的に回転駆動される。

【００１８】収容空間２１において、リングギヤ２５の
軸方向一端とカバー１２の底壁との間には、第１の油圧
室２６が形成されている。同じく、収容空間２１におい
て、リングギヤ２５の軸方向他端とプーリ本体１１との
間には、第２の油圧室２７が形成されている。

【００１９】ここで、第１の油圧室２６に潤滑油を供給
して油圧を発生させるために、カムシャフト１にはその
中心に沿って延びる第１のシャフト油路２８が形成され
ている。このシャフト油路２８の先端側は中空ボルト２
３の中心孔２３ａを通じて第１の油圧室２６に連通され
ている。また、このシャフト油路２８の基端側は、カム
シャフト１の半径方向に延びる油孔２９を通じてジャー
ナル溝６に連通されている。

【００２０】一方、第２の油圧室２７に潤滑油を供給し
て油圧を発生させるために、カムシャフト１には第１の
シャフト油路２８と平行に延びる第２のシャフト油路３
０が形成されている。また、カムシャフト１の先端寄り
位置には、その外周に沿って延びる一つの周溝３１が形
成されている。この周溝３１の一部は第２のシャフト油
路３０に連通されている。更に、プーリ本体１１のボス
１４の一部には、上記の周溝３１と第２の油圧室２７と
を連通させる油孔３２が形成されている。また、第２の
シャフト油路３０の基端側は他方のジャーナル溝７に連
通されている。加えて、第２の油圧室２７において、リ
ングギヤ２５とプーリ本体１１との間には、リングギヤ
２５を図１に示す初期位置（遅角側位置）へ復帰させる
ために付勢する付勢手段としてのスプリング３３が弾装
されている。

【００２１】次に、前述したＯＣＶ４４について説明す
る。ＯＣＶ４４は、第１のヘッド油路８及び第２のヘッ
ド油路９を選択的に開閉して、リングギヤ２５の停止位
置を制御するものである。図２に示すように、ＯＣＶ４
４は、スリーブ５１、スプール５２及びスプール５２を
駆動する駆動手段としてのソレノイド５３を備えてい
る。スリーブ５１には、供給ポート５４、第１の吐出ポ
ート５５、第２の吐出ポート５６、第１のドレーンポー
ト５７及び第２のドレーンポート５８が形成されてい
る。供給ポート５４は前記オイルポンプ４１に接続され
ている。また、第１の吐出ポート５５は第１のヘッド油
路８に接続され、第２の吐出ポート５６は第２のヘッド
油路９に接続されている。さらに、第１のドレーンポー
ト５７及び第２のドレーンポート５８はオイルパン４２
に接続されている。

【００２２】前記スリーブ５１内において、略円筒状を
なすスプール５２は図中左右方向へ摺動可能に配設され
ている。ＯＣＶ４４の後半部（図の右側部）にはソレノ
イド５３が内蔵されており、このソレノイド５３には前
記スプール５２が連結されている。ソレノイド５３はＥ
ＣＵ７１によってデューティ制御され、スプール５２
は、このデューティ比に応じてスリーブ５１内を移動す
る。

【００２３】前記スプール５２の外周には、三本の環状
凹部５９，６０，６１により、弁体６３，６４が形成さ
れている。弁体６３，６４の軸方向の長さは、第１の吐
出ポート５５、第２の吐出ポート５６のそれぞれの開口
の軸方向の長さより大きく設定されている。従って、弁
体６３，６４により、第１の吐出ポート５５、第２の吐
出ポート５６のそれぞれの開口が閉塞可能である。

【００２４】図２（ａ）に示すように、スプール５２が
スリーブ５１の中央に配置され、第１の吐出ポート５
５、第２の吐出ポート５６の両開口を閉塞する状態にお
いて、スリーブ５１と弁体６３，６４とのラップ代δ
１，δ２，δ３，δ４の関係はδ１＝δ２＞δ３＝δ
４、で表される。従って、ソレノイド５３により、スプ
ール５２が図中左方に移動されると、まず、第１の吐出
ポート５５が開口され、所定の遅延時間の後、第２の吐
出ポート５６が開口される。逆に、ソレノイド５３によ
り、スプール５２が図中右方に移動されると、まず、第
２の吐出ポート５６が開口され、所定の遅延時間の後、
第１の吐出ポート５５が開口される。このように、スリ
ーブ５１と弁体６３，６４とのラップ代δ１，δ２，δ
３，δ４がδ１＝δ２＞δ３＝δ４の関係となるように
形成されたスプール５２により、抑制手段が構成される
ことになる。

【００２５】次に、上記のように構成されたバルブタイ
ミング制御装置の作用を詳細に説明する。図１に示すよ
うに、リングギヤ２５が図中左方に保持されていると
き、ＯＣＶ４４のスプール５２は、図２（ａ）に示す状
態に保持されている。この場合、ソレノイド５３はＥＣ
Ｕ７１によりデューティ比（励磁電圧のＯＮ／ＯＦＦ比
を示す）５０％の励磁電圧で励磁されており、両吐出ポ
ート５５，５６は閉じられている。

【００２６】この状態からソレノイド５３を励磁する励
磁電圧のデューティ比を増加させると、スプール５２は
スプリング６２の付勢力に抗して図中左方に移動し、図
２（ｂ）に示すように、第１の吐出ポート５５と供給ポ
ート５４とが連通され、第１のヘッド油路８に潤滑油が
供給される。潤滑油はジャーナル溝６、油孔２９、第１
のシャフト油路２８及び中空ボルト２３の中心孔２３ａ
を通じて第１の油圧室２６に供給される。このため、第
１の油圧室２６に発生している油圧がリングギヤ２５の
一端に加えられることになり、リングギヤ２５がスプリ
ング３３の付勢力と第２の油圧室２７の油圧に抗して軸
方向へ押圧される。ところが、スリーブ５１と弁体６
３，６４とのラップ代δ２，δ３において、δ２＞δ３
であるため、第２の吐出ポート５６は未だ開口されてお
らず、潤滑油が排出されないためリングギヤ２５の移動
は抑制される。

【００２７】さらに、デューティ比を増加させると、ス
プール５２は、図２（ｃ）に示す位置に保持され、第２
の吐出ポート５６と第２のドレーンポート５８とが連通
される。すると、第２のヘッド油路９がオイルパン４２
へ開放され、潤滑油は、第２の油圧室２７から、油孔３
２、周溝３１、第２のシャフト油路３０、ジャーナル溝
７、第２のヘッド油路９及び第２のドレーンポート５８
を通じてオイルパンに排出される。従って、第２の油圧
室２７の油圧は低下し、第１の油圧室２６の油圧により
リングギヤ２５はスプリング３３の付勢力に抗して軸方
向へ移動する。

【００２８】リングギヤ２５が軸方向へ移動すると、同
リングギヤ２５の内外周に設けられたヘリカル歯２５
ａ，２５ｂと、インナキャップ２２の外歯２２ｂ、カバ
ー１２の内歯１２ａとの噛合により、リングギヤ２５は
回動され、カムシャフト１に捩じりが付与される。この
結果、カムシャフト１とタイミングプーリハウジング１
０との回転方向における相対位置が変えられ、吸気バル
ブあるいは排気バルブの作動タイミングが進角されるこ
とになる。

【００２９】そして、リングギヤ２５が中間位相のバル
ブタイミング位置に到達すると、ソレノイド５３を励磁
する励磁電圧のデューティ比は再び５０％に戻される。
すると、スプール５２は付勢手段であるスプリング６２
の付勢力により図中右方に、図２（ｂ）の位置まで移動
し、最初に第２の吐出ポート５６と第２のドレーンポー
ト５８との連通が遮断される。この状態では、第１の吐
出ポート５５は供給ポート５４と連通されており、第１
の油圧室２６の油圧は上昇している。一方、第２の油圧
室２７には潤滑油が残留しているため、第２の油圧室２
７の油圧も第１の油圧室２６とともに上昇する。さら
に、スプール２５は、図２（ａ）の位置まで移動し，両
吐出ポート５５，５６は閉じられる。従って、第１及び
第２の油圧室２６，２７内の油圧は高い状態で保持され
ることになる。このとき、第１の油圧室２６側の油圧に
よる力（第１の油圧室２６の圧力と受圧面積Ａ１との
積）は、第２の油圧室２７側の油圧による力（第２の油
圧室２７の圧力と受圧面積Ａ１との積）、スプリング３
３の付勢力及びヘリカル歯２５ａ，２５ｂからのカム駆
動トルクを加えた力とバランスしている。さらに、最初
に第２の吐出ポート５６と第２のドレーンポート５８と
の連通が遮断されるため、第２の油圧室２７に空気が混
入される虞はない。

【００３０】一方、リングギヤ２５が最進角状態にある
とき、ソレノイド５３の励磁電圧のデューティ比を減少
させると、スプール５２は、図３（ａ）に示す状態か
ら、スプリング６２の付勢力により、図中右方に移動す
る。そして、図３（ｂ）に示す位置にスプール５２は移
動し、第２の吐出ポート５６と供給ポート５４とが連通
される。第２のヘッド油路９に潤滑油が供給されると、
潤滑油はジャーナル溝７、第２のシャフト油路３０、周
溝３１及び油孔３２を通じて第２の油圧室２７に供給さ
れる。このため、第２の油圧室２７に発生している油圧
がリングギヤ２５の一端に加えられることになり、リン
グギヤ２５がスプリング３３の付勢力とともに、第１の
油圧室２６の油圧に抗して軸方向へ押圧される。ところ
が、スリーブ５１と弁体６３，６４とのラップ代δ１，
δ４において、δ１＞δ４であるため、第１の吐出ポー
ト５５は未だ開口されておらず、潤滑油が排出されない
ためリングギヤ２５の移動は抑制される。

【００３１】さらに、励磁電圧のデューティ比を減少さ
せると、スプール５２は、図３（ｃ）に示す位置に保持
され、第１の吐出ポート５５と第１のドレーンポート５
７とが連通される。すると、第１のヘッド油路８がオイ
ルパン４２へ開放され、潤滑油は、第１の油圧室２６か
ら、中空ボルト２３の中心孔２３ａ、第１のシャフト油
路２８、油孔２９、ジャーナル溝６、第１のヘッド油路
８及び第１のドレーンポート５７を通じてオイルパンに
排出される。従って、第１の油圧室２６の油圧は低下
し、第２の油圧室２７の油圧及びスプリング３３の付勢
力によりリングギヤ２５は軸方向へ移動する。

【００３２】リングギヤ２５が軸方向へ移動すると、同
リングギヤ２５の内外周に設けられたヘリカル歯２５
ａ，２５ｂと、インナキャップ２２の外歯２２ｂ、カバ
ー１２の内歯１２ａとの噛合により、リングギヤ２５は
回動され、カムシャフト１に捩じりが付与される。この
結果、カムシャフト１とタイミングプーリハウジング１
０との回転方向における相対位置が変えられ、吸気バル
ブあるいは排気バルブの作動タイミングが遅角されるこ
とになる。

【００３３】さらに、リングギヤ２５が中間位相の位置
に到達すると、ソレノイド５３の励磁電圧のデューティ
比は再び５０％に戻される。すると、スプール５２はス
プリング６２の付勢力に抗して図中左方に、図３（ｂ）
の位置まで移動し、最初に第１の吐出ポート５５と第１
のドレーンポート５７との連通が遮断される。この状態
では、第２の吐出ポート５６は供給ポート５４と連通さ
れており、第２の油圧室２７の油圧は上昇している。さ
らに、第１の油圧室２６には潤滑油が残留しているた
め、第１の油圧室２６の油圧も第２の油圧室２７ととも
に上昇する。その後、スプール２５は、図３（ａ）の位
置まで移動し，両吐出ポート５５，５６は閉じられる。
従って、第１及び第２の油圧室２６，２７内の油圧は高
い状態で保持されることになる。このとき、最初に第１
の吐出ポート５５と第１のドレーンポート５７との連通
が遮断されるため、第１の油圧室２６に空気が混入され
る虞はない。

【００３４】前述のように、リングギヤ２５が進角方向
及び遅角方向に移動して中間位相に制御される両者の場
合において、制御完了後の第１及び第２の油圧室２６，
２７内の油圧は高い状態で保持される。このとき、図１
に示すＶＶＴアクチュエータ４８にはスラスト力が発生
している。すなわち、第１の油圧室２６内の圧力と受圧
面積Ａ２との積に等しいスラスト力がプーリ本体１１の
スラスト面１１ａとインナキャップ２２の端面２２ｃと
の間に作用する。第１の油圧室２６内の圧力が高いた
め、スラスト力が大きくなりスラスト面１１ａとインナ
キャップ２２の端面２２ｃとの間に比較的大きな摺動摩
擦抵抗が発生する。

【００３５】カムシャフト１は、エンジンの駆動力と図
示しないバルブスプリングのばね反力とによってプーリ
本体１１に対して急激に正逆回転しようとするが、前記
スラスト面１１ａとインナキャップ２２の端面２２ｃと
の摺動摩擦抵抗により、急激な正逆回転が十分に抑制さ
れる。このため、リングギヤ２５の停止中には、リング
ギヤ２５のヘリカル歯２５ａ，２５ｂと、インナキャッ
プ２２の外歯２２ｂ、カバー１２の内歯１２ａとのバッ
クラッシに起因する打音を低減することができる。

【００３６】さらに、リングギヤ２５の移動中において
は、第１あるいは、第２の油圧室２６、２７内の油圧に
より、リングギヤ２５の一端が押圧されているため、ヘ
リカル歯２５ａ，２５ｂは、インナキャップ２２の外歯
２２ｂ及びカバー１２の内歯１２ａに押圧され、バック
ラッシに起因する打音は発生しない。

【００３７】以上詳述したように、スリーブ５１と弁体
６３，６４とのラップ代δ１，δ２，δ３，δ４がδ１
＝δ２＞δ３＝δ４の関係となるように形成されたスプ
ール５２により抑制手段を構成したため、第１及び第２
の油圧室２６，２７内の油圧は高い状態で保持されるこ
とになる。このため、スラスト力が大きくなりスラスト
面１１ａとインナキャップ２２の端面２２ｃとの間に比
較的大きな摺動摩擦抵抗が発生する。従って、ＶＶＴア
クチュエータ側に何ら変更を加えることなく回転ひきず
りを発生させることができ、バックラッシに起因する打
音を低減することができる。また、最初に第１の吐出ポ
ート５５と第１のドレーンポート５７との連通が遮断さ
れる、すなわち、潤滑油の排出側が先に遮断されるた
め、第１の油圧室２６に空気が混入される虞はない。従
って、リングギヤ２５のダンピングが防止され安定化が
可能であるとともに、次回の制御時における油圧応答遅
れが防止され、制御の応答性が向上される。

【００３８】次に、本発明におけるバルブタイミング制
御装置を具体化した第２実施例について説明する。な
お、以下には前記第１実施例と同様な構成については図
面に同一番号を記すのみで説明は省略する。

【００３９】図４に示すように、ＶＶＴアクチュエータ
４８の第１のヘッド油路８及び第２のヘッド油路９は、
電磁弁である第１及び第２の３方切換弁６５，６６の吐
出ポートにそれぞれ接続されている。両３方切換弁６
５，６６の供給ポートは、オイルフィルタ４３、オイル
ポンプ４１、オイルストレーナ４５を介してオイルパン
４２と接続されている。さらに、両３方切換弁６５，６
６のドレーンポートはドレーン配管６７，６８を介して
オイルパン４２と接続されている。

【００４０】前記３方切換弁６５，６６はＥＣＵ７２に
接続され、ＥＣＵ７２の制御により、ａ，ｂ，ｃのそれ
ぞれの位置に切り換え可能である。３方切換弁６５，６
６が図４に示す、ｂの位置に制御されると、吐出ポー
ト、供給ポート、ドレーンポートは遮断される。また、
３方切換弁６５，６６がａの位置に制御されると、吐出
ポートとドレーンポートとが連通され、ｃの位置に制御
されると、吐出ポートと供給ポートとが連通される。

【００４１】次に、上記のように構成されたバルブタイ
ミング制御装置の作用を説明する。なお、リングギヤ２
５を移動させ、バルブタイミングを進角側あるいは遅角
側に制御する作用は前記第１実施例と同様なため、リン
グギヤ２５の移動開始時及び停止時のみに限って図５に
示すフローチャートに基づいて説明する。このフローチ
ャートの処理動作は、ＥＣＵ７２内に記憶されたプログ
ラムにより実行される。

【００４２】リングギヤ２５を、収容空間２１左方（図
１中）の最遅角位置に保持されている状態から進角側に
移動する場合（ａ）、最初に第１の３方切換弁６５はｃ
位置に切り換えられる（ステップ１００）。すると、第
１の油圧室２６に潤滑油が供給され、油圧がリングギヤ
２５の一端に加えられることになり、リングギヤ２５が
スプリング３３の付勢力と第２の油圧室２７の油圧に抗
して軸方向へ押圧される。ところが、第２の３方切換弁
６６はｂ位置に保持されたままであり、第２の油圧室２
７の潤滑油は排出されないため、リングギヤ２５の移動
は抑制される。そして、所定の遅延時間の後（ステップ
１０１）、３方切換弁６６はａ位置に切り換えられ（ス
テップ１０２）、第２の油圧室２７の潤滑油が排出され
ることにより、リングギヤ２５は進角側に移動する。

【００４３】そして、リングギヤ２５が中間位相位置に
到達すると（ステップ１０３）、３方切換弁６６はｂ位
置に切り換えられる（ステップ１０４）。このとき３方
切換弁６５はｃ位置に保持されているため、第１の油圧
室２６に潤滑油が供給され続け、第１及び第２の油圧室
２６，２７の内圧を上昇させる。さらに、所定の遅延時
間の後（ステップ１０５）、３方切換弁６５がｂ位置に
切り換えられると（ステップ１０６）、第１及び第２の
油圧室２６，２７の内圧は高い状態で保持される。

【００４４】一方、リングギヤ２５を遅角側に移動する
場合、最初に第２の３方切換弁６６はｃ位置に切り換え
られる（ステップ２００）。すると、第２の油圧室２７
に潤滑油が供給され、油圧がリングギヤ２５の一端に加
えられることになり、リングギヤ２５がスプリング３３
の付勢力とともに、第１の油圧室２６の油圧に抗して軸
方向へ押圧される。ところが、第１の３方切換弁６５は
ｂ位置に保持されており、第１の油圧室２６の潤滑油は
排出されないため、リングギヤ２５の移動は抑制され
る。そして、所定の遅延時間の後（ステップ２０１）、
３方切換弁６５はａ位置に切り換えられ（ステップ２０
２）、第１の油圧室２６の潤滑油が排出されることによ
り、リングギヤ２５は遅角側に移動する。

【００４５】そして、リングギヤ２５が中間位相位置に
到達すると（ステップ２０３）、３方切換弁６５はｂ位
置に切り換えられる（ステップ２０４）。このとき３方
切換弁６６はｃ位置に保持されているため、第２の油圧
室２７に潤滑油が供給され続け、第１及び第２の油圧室
２６，２７の内圧を上昇させる。さらに、所定の遅延時
間の後（ステップ２０５）、３方切換弁６６がｂ位置に
切り換えられると（ステップ２０６）、第１及び第２の
油圧室２６，２７の内圧は高い状態で保持される。

【００４６】この処理動作において、ステップ１０１、
２０１により、リングギヤ２５の始動時の抑制手段が等
価的に構成され、ステップ１０６、２０６により、停止
時の抑制手段が等価的に構成される。

【００４７】以上のように、第１及び第２の油圧室２
６，２７の油圧を２つの３方切換弁６５，６６によって
制御する場合においても、ＥＣＵ７２により抑制手段を
構成したため、前記第１実施例と同様の効果を得ること
ができる。

【００４８】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一
部を適宜に変更して次のように実施することもできる。（１）前記第実施例では、抑制手段としてＯＣＶ４４あ
るいは３方切換弁６５，６６を使用したが、代わりに、
オリフィス等の流体抵抗手段または流体制限手段をドレ
ーン配管に設けてもよい。

【００４９】（２）前記第２実施例では、ＥＣＵ７２に
より抑制手段を構成したが、代わりに、３方切換弁とし
て、ｂ位置からａ位置への切り換えが他の動作より遅い
特性の切換弁を使用してもよい。

【００５０】上記実施例から把握できる請求項以外の技
術的思想について以下にその効果とともに記載する。（ｉ）前記抑制手段の代わりに、開閉手段により、一
方の圧力室に流体を導入した後、他方の圧力室から流体
を排出する別の抑制手段を設けた請求項１のバルブタイ
ミング制御装置。この構成によれば、リングギヤ２５の
移動開始が緩やかになり、ヘリカル歯の打音が低減され
る。

【００５１】（ｉｉ）前記切換手段及び開閉手段は、弁
体を有するスプールがスリーブ内を移動し通路の切換及
び開閉を行う三位置切換弁で構成され、さらに、前記抑
止手段はスリーブと弁体とのラップ代により構成した請
求項１のバルブタイミング制御装置。この構成によれ
ば、スリーブと弁体とのラップ代による極めて簡単な抑
制手段の構成ができ、極めて低コストで実施が可能であ
る。（ｉｉｉ）内燃機関のバルブ駆動用カムシャフトの外
周に設けられたプーリと、前記カムシャフト及びプーリ
間に介在されるとともに、内外周面に歯を有し、かつ少
なくともその一方がヘリカル歯である円筒状のリングギ
ヤと、加圧流体供給源からの流体をリングギヤの両端に
設けられた圧力室のいずれか一方へ導き、当該流体を前
記リングギヤの一端側に作用させ、他方からは排出する
ための一対の制御用通路と、前記制御用通路を、流体が
圧力室へ導入される導入側と、圧力室から排出される排
出側とのいずれか一方に連通すべく切り換え可能な切換
手段と、前記制御用通路を開閉する開閉手段とを備え、
加圧流体供給源からの流体圧の付勢力により、リングギ
ヤをカムシャフトの軸方向へ移動させ、プーリの駆動力
をヘリカル歯にてカムシャフトに伝達し、同プーリ及び
カムシャフトの回転位相を変化させてバルブの開閉時期
を調整するようにした可変バルブタイミング制御装置に
おいて、前記開閉手段により、排出側に連通された制御
用通路を閉じた後、導入側に連通された制御用通路を閉
じる抑制手段を設けたことを特徴とする内燃機関のバル
ブタイミング制御装置。本構成により前記実施例と同様
な効果を得ることが可能である。

【００５２】なお、上記実施例において、内燃機関はガ
ソリンエンジン、ディーゼルエンジンを含む。

【００５３】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、制御の応答性を高めることのできる内燃機関のバル
ブタイミング制御装置を提供できるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を具体化した第１実施例におけるバル
ブタイミング制御装置を示す概略構成図である。

【図２】（ａ）は第１及び第２の吐出ポート両方が閉状
態、（ｂ）は第１の吐出ポートが開状態で、かつ第２の
吐出ポートが閉状態、（ｃ）は第１及び第２の吐出ポー
トの両方が開状態である図２におけるオイルコントロー
ルバルブを示す断面図である。

【図３】（ａ）は第１及び第２の吐出ポート両方が閉状
態、（ｂ）は第２の吐出ポートが開状態で、かつ第１の
吐出ポートが閉状態、（ｃ）は第１及び第２の吐出ポー
トの両方が開状態である図２におけるオイルコントロー
ルバルブを示す断面図である。

【図４】この発明を具体化した第２実施例におけるバル
ブタイミング制御装置を示す概略構成図である。

【図５】図４のバルブタイミング制御装置において、
（ａ）はリングギヤを進角側に移動させる場合の、
（ｂ）はリングギヤを遅角側に移動させる場合の処理動
作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…カムシャフト、８…（制御用通路を構成する）第１
のヘッド油路、９…（制御用通路を構成する）第２のヘ
ッド油路、１０…（プーリを構成する）タイミングプー
リハウジング、２５…リングギヤ、２６…第１の油圧
室、２７…第２の油圧室、２８…（制御用通路を構成す
る）第１のシャフト油路、３０…（制御用通路を構成す
る）第２のシャフト油路、４４…（切換手段である）Ｏ
ＣＶ、５１…（抑制手段を構成する）スプール、６５，
６６…（切換手段を構成する）３方切換弁、７２…（抑
制手段を構成する）ＥＣＵ。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01L 1/34

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】オイルポンプ（４１）に接続される供給
ポート（５４）、内燃機関の可変バルブタイミングアク
チュエータ（４８）の制御用通路にそれぞれ接続される
第１の吐出ポート（５５）及び第２の吐出ポート（５
６）、並びに第１のドレーンポート（５７）及び第２の
ドレーンポート（５８）が形成されたスリーブ（５１）
と、一対の弁体（６３，６４）を有してスリーブ（５
１）内に摺動可能に配設されたスプール（５２）とを備
え、前記各弁体（６３，６４）のうち一方の弁体（６
３）が第１の吐出ポート（５５）を閉塞し他方の弁体
（６４）が第２の吐出ポート（５６）を閉塞する状態に
おいて、第１の吐出ポート（５５）及び第１のドレーン
ポート（５７）の連通を遮断するためのスリーブ（５
１）と一方の弁体（６３）とのラップ代をδ１とし、第
２の吐出ポート（５６）及び供給ポート（５４）の連通
を遮断するためのスリーブ（５１）と他方の弁体（６
４）とのラップ代をδ４とするとき、それらδ１とδ４
との間がδ１＞δ４なる関係に設定されたオイルコント
ロールバルブ（４４）の、前記供給ポート（５４）と前
記第２の吐出ポート（５６）との連通並びに前記第１の
吐出ポート（５５）と前記第１のドレーンポート（５
７）との連通に基づいて作動タイミングが遅角される内
燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項２】オイルポンプ（４１）に接続される供給
ポート（５４）、内燃機関の可変バルブタイミングアク
チュエータ（４８）の制御用通路にそれぞれ接続される
第１の吐出ポート（５５）及び第２の吐出ポート（５
６）、並びに第１のドレーンポート（５７）及び第２の
ドレーンポート（５８）が形成されたスリーブ（５１）
と、一対の弁体（６３，６４）を有してスリーブ（５
１）内に摺動可能に配設されたスプール（５２）とを備
え、前記各弁体（６３，６４）のうち一方の弁体（６
３）が第１の吐出ポート（５５）を閉塞し他方の弁体
（６４）が第２の吐出ポート（５６）を閉塞する状態に
おいて、第１の吐出ポート（５５）及び第１のドレーン
ポート（５７）の連通を遮断するためのスリーブ（５
１）と一方の弁体（６３）とのラップ代をδ１とし、第
２の吐出ポート（５６）及び第２のドレーンポート（５
８）の連通を遮断するためのスリーブ（５１）と他方の
弁体（６４）とのラップ代をδ２とし、第１の吐出ポー
ト（５５）及び供給ポート（５４）の連通を遮断するた
めのスリーブ（５１）と一方の弁体（６３）とのラップ
代をδ３とし、第２の吐出ポート（５６）及び供給ポー
ト（５４）の連通を遮断するためのスリーブ（５１）と
他方の弁体（６４）とのラップ代をδ４とするとき、そ
れらδ１、δ２、δ３、δ４との間がδ１＝δ２＞δ３
＝δ４なる関係に設定されたオイルコントロールバルブ
（４４）の前記供給ポート（５４）と前記第１の吐出ポ
ート（５５）との連通並びに前記第２の吐出ポート（５
６）と前記第２のドレーンポート（５８）との連通に基
づいて作動タイミングが進角され、前記供給ポート（５
４）と前記第２の吐出ポート（５６）との連通並びに前
記第１の吐出ポート（５５）と前記第１のドレーンポー
ト（５７）との連通に基づいて作動タイミングが遅角さ
れる内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項３】オイルポンプ（４１）に接続される供給
ポート（５４）、内燃機関の可変バルブタイミングアク
チュエータ（４８）の制御用通路にそれぞれ接続される
第１の吐出ポート（５５）及び第２の吐出ポート（５
６）、並びに第１のドレーンポート（５７）及び第２の
ドレーンポート（５８）が形成されたスリーブ（５１）
と、一対の弁体（６３，６４）を有してスリーブ（５
１）内に摺動可能に配設されたスプール（５２）とを備
え、前記可変バルブタイミングアクチュエータ（４８）
による作動タイミングの遅角制御時に前記供給ポート
（５４）と前記第２の吐出ポート（５６）とが連通され
るとともに前記第１の吐出ポート（５５）と前記第１の
ドレーンポート（５７）とが連通されるバルブタイミン
グ制御用オイルコントロールバルブであって、前記各弁体（６３，６４）のうち一方の弁体（６３）が
第１の吐出ポート（５５）を閉塞し他方の弁体（６４）
が第２の吐出ポート（５６）を閉塞する状態において、
第１の吐出ポート（５５）及び第１のドレーンポート
（５７）の連通を遮断するためのスリーブ（５１）と一
方の弁体（６３）とのラップ代をδ１とし、第２の吐出
ポート（５６）及び供給ポート（５４）の連通を遮断す
るためのスリーブ（５１）と他方の弁体（６４）とのラ
ップ代をδ４とするとき、それらδ１とδ４との間がδ
１＞δ４なる関係に設定されたバルブタイミング制御用
オイルコントロールバルブ。
【請求項４】オイルポンプ（４１）に接続される供給
ポート（５４）、内燃機関の可変バルブタイミングアク
チュエータ（４８）の制御用通路にそれぞれ接続される
第１の吐出ポート（５５）及び第２の吐出ポート（５
６）、並びに第１のドレーンポート（５７）及び第２の
ドレーンポート（５８）が形成されたスリーブ（５１）
と、一対の弁体（６３，６４）を有してスリーブ（５
１）内に摺動可能に配設されたスプール（５２）とを備
え、前記可変バルブタイミングアクチュエータ（４８）
による作動タイミングの進角制御時に前記供給ポート
（５４）と前記第１の吐出ポート（５５）とが連通され
るとともに前記第２の吐出ポート（５６）と前記第２の
ドレーンポート（５８）とが連通され、前記可変バルブ
タイミングアクチュエータ（４８）による作動タイミン
グの遅角制御時に前記供給ポート（５４）と前記第２の
吐出ポート（５６）とが連通されるとともに前記第１の
吐出ポート（５５）と前記第１のドレーンポート（５
７）とが連通されるバルブタイミング制御用オイルコン
トロールバルブであって、前記各弁体（６３，６４）のうち一方の弁体（６３）が
第１の吐出ポート（５５）を閉塞し他方の弁体（６４）
が第２の吐出ポート（５６）を閉塞する状態において、
第１の吐出ポート（５５）及び第１のドレーンポート
（５７）の連通を遮断するためのスリーブ（５１）と一
方の弁体（６３）とのラップ代をδ１とし、第２の吐出
ポート（５６）及び第２のドレーンポート（５８）の連
通を遮断するためのスリーブ（５１）と他方の弁体（６
４）とのラップ代をδ２とし、第１の吐出ポート（５
５）及び供給ポート（５４）の連通を遮断するためのス
リーブ（５１）と一方の弁体（６３）とのラップ代をδ
３とし、第２の吐出ポート（５６）及び供給ポート（５
４）の連通を遮断するためのスリーブ（５１）と他方の
弁体（６４）とのラップ代をδ４とするとき、それらδ
１，δ２、δ３、δ４との間がδ１＝δ２＞δ３＝δ４
なる関係に設定されたバルブタイミング制御用オイルコ
ントロールバルブ。