JP3910760B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気弁，排気弁の開閉時期を機関運転状態に応じて可変にするベーンタイプのバルブタイミング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のバルブタイミング制御装置としては、例えば特開平９１４１０２２号公報に記載されているベーンタイプのものが知られている。
【０００３】
図２０及び図２１に基づいて概略を説明すれば、このバルブタイミング制御装置は、外周に歯部を有するタイミングスプロケット９０と、シリンダヘッドの上端部に回転自在に軸受けされて、タイミングスプロケット９０から伝達された回転力によって吸気弁を開作動させるカムシャフト１０２と、該カムシャフト１０２の前端部にボルト１２０によって軸方向から固定されて、前記タイミングスプロケット９０内部に正逆回転自在に収容された回転部材１０４とを備えている。
【０００４】
前記タイミングスプロケット９０は、筒状のハウジング９１と、該ハウジング９１の前端部と後端部とを閉塞するフロントカバー９２及びリアカバー９３とによって構成され、この３者９１、９２、９３は、ボルト９４によって共締め固定されている。また、前記ハウジング９１の内周面には、径方向から互いに内方へ突出した断面ほぼ台形状の４つの突状部９１ａ〜９１ｄが一体に設けられている一方、前記回転部材１０４の外周面には、各突状部９１ａ〜９１ｄ間に配置された４つのベーン１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄが一体に設けられている。さらに、各突状部９１ａ〜９１ｄと各ベーン１０４ａ〜１０４ｄとの間には、それぞれ４つの遅角側油室１０５と遅角側油室１０６が隔成されている。
【０００５】
また、この各遅角側油室１０５と遅角側油室１０６は、油圧回路１０７の各油通路１０８、１０９を介して油圧が相対的に給排されて回転部材１０４を正逆回転制御されるようになっており、この油圧回路１０７には、各油通路１０８，１０９の流路を機関運転状態に応じて切り換える電磁切換弁１１０が設けられている。
【０００６】
この電磁切換弁１１０は、筒状のバルブボディ１１１の内部にスプール弁体１１２が摺動自在に設けられていると共に、該スプール弁体１１２を所定の摺動ストローク位置制御する電磁アクチュエータ１１０ａを有している。また、スプール弁体１１２に一体に設けられた４つの弁部１１３〜１１６が、バルブボディ１１１の各ポートＰ１〜Ｐ５を開閉制御して、各油圧室１０５、１０６への油圧の供給、排出を制御している。また、この電磁切換弁１１０は、電磁アクチュエータ１１０ａが機関運転状態に応じてコントローラ１１７によるデュティー制御されて、スプール弁体１１２の摺動ストローク位置を適宜決定するようになっている。
【０００７】
なお、前記４つのベーン１０４ａ〜１０４ｄ中１つのベーン１０４ａとタイミングスプロケット９０との間には、タイミングスプロケット９０と回転部材１０４との相対回転を規制ロックあるいはロックを解除するロック機構１１８が設けられている。
【０００８】
そして、機関運転状態に応じて前記進角側と遅角側の各液圧室１０５，１０６に前記油圧回路１０７及び電磁切換弁１１０を介して油圧が給排されて回転部材１０４を正逆回転させることにより、タイミングスプロケット９０とカムシャフト１０２との相対回動位相を変化させて、吸気弁の開閉時期を可変にするようになっている。
【０００９】
また、例えば機関定常運転時には、スプール弁体１１２の摺動ストローク位置が中間位置に保持されて、各弁部１１１〜１１６がすべてのポートＰ１〜Ｐ５を閉止して各油圧室１０５、１０６内に作動油を封止することにより、回転部材１０４を所定の中間回転位置に保持するようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のバルブタイミング制御装置にあっては、回転部材１０４を所定の中間回転位置に保持するには、前述のように、スプール弁体１１２の各弁部１１３〜１１６が全てのポートＰ１〜Ｐ５を閉止するようになっているため、ハウジング９１と回転部材１０４との間のシール性能が低下するなどの技術的課題を招いている。
【００１１】
すなわち、一般に、機関作動中において、カムシャフト１０２には吸気弁を閉方向に付勢するバルブスプリングのばね力に起因して正及び負の回転変動トルク（交番トルク）が発生していることは周知のとおりであるが、この装置においても、前記回転部材１０４の中間回転位置に保持された状態において、カムシャフト１０２に発生した交番トルクが回転部材１０４に作用して、該回転部材１０４を正逆回転させる力が発生する。このため、各油圧室１０５、１０６内に封止されたそれぞれの油圧（作動油）に正負の交番トルクによって圧縮力が交番状態に掛かって、この高圧となった一方の油圧室の作動油が、フロントカバー９２とリアカバー９３の対向内面９２ａ，９３ａと回転部材１０４の両端面との間の微小隙間Ｓ１，Ｓ２を通って、低圧な他方の油圧室にリークしようとするが、この各油圧室１０５，１０６内の圧縮力は互いに交番トルクにより交互に発生するため、両者Ｓ１，Ｓ２間に流入した作動油は各油圧室１０５，１０６方向へ交番状態、つまり一方の油圧室１０５から他方の油圧室１０６へ流入する前に、他方の油圧室１０６から一方の油圧室１０５へ逆流移動を開始して互いに両者Ｓ１，Ｓ２内を行き来流動する形になる。
【００１２】
したがって、各ベーン１０４ａ〜ｄの両端面とフロントカバー９２及びリアカバー９３の対向内面９２ａ、９３ａとの摺動によって発生して作動油に混入した金属摩耗粉も、前記交互移動の作動油と一緒に両微小隙間Ｓ１，Ｓ２間内を行き来移動するようになる。
【００１３】
この結果、かかる金属摩耗粉によって前記各対向内面９２ａ，９３ａとベーン１０４ａ〜ｄの両端面との間に、摺動による細かな擦過傷が発生して、該内面９２ａ，９３ａと両端面との間のシール性能が低下してしまう。
【００１４】
そこで、両者間にシール部材を介装して各油圧室１０５，１０６方向への作動油の流動を規制することも考えられるが、このようにシール部材を介装した場合は、回転部材１０４とフロントカバー９２及びリアカバー９３との間のフリクションが大きくなって、回転部材１０４の円滑な回転が阻害されて、タイミングスプロケット９０とカムシャフト１０２との相対回動の応答性が低下してしまう虞れがある。特に、かかるベーンタイプの装置は、軸方向の運動を回転運動に変換するヘリカルギアタイプのものに比較して回転部材１０４の回転量がそのまま両者９０、１０２の相対回動応答性に影響してしまうため、大きなフリクションを発生させる前述のようなシール部材を介装することは不可能である。
【００１５】
また、このベーンタイプの装置にあっては、前記正負の交番トルクを回転部材１０４が直接受けるため、該交番トルクによって各油圧室１０５、１０６の容積変化が大きくなる。したがって、前述のような回転部材１０４の中間保持状態では前記トルク変動によって一方の油圧室が増大しようとすると、該油圧室内が負圧になって前記各油通路１０８、１０９の途中の接合部などから前記油圧室内にエアーを吸い込んでしまう虞れがある。この結果、回転部材１０４が、交番トルクによって回転方向へ大きく振動して、中間位置を保持できなくなり、バルブタイミング制御精度が低下してしまう。また、回転部材１０４の回転方向の振動によって、前述のように該回転部材１０４とフロントカバー９２、リアカバー９３との間に金属摩耗粉による擦過傷が発生し易くなる。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来の回転部材型におけるバルブタイミング制御装置の実情に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、機関のクランクシャフトによって回転駆動する回転体と、該回転体と相対回動可能なカムシャフトと、該カムシャフトあるいは回転体に固定されて、ベーンがカムシャフトの直径方向に延出した回転部材と、前記ベーンの両側面側に形成された少なくとも一対の液圧室と、該両液圧室に相対的に液圧を給排して前記回転部材を正逆回転させる液圧回路と、該液圧回路に設けられて、前記各液圧室に液圧を選択的に給排して回転部材を正転あるいは逆回転方向に切り換え制御する切換弁と、を備え、前記切換弁は、ほぼ筒状に形成されて、その周壁に、液圧源に接続された供給通路に連通する供給ポートと、該供給ポートと前記各液圧室に夫々連通する給排用の第１ポート及び第２ポートと、を有するバルブボディと、該バルブボディ内の弁孔内に摺動自在に設けられて、その軸方向位置に応じて前記供給ポートに対して第１，第２ポートを選択的に切り換えて供給ポートと前記各液圧室とを連通，遮断するほぼ円柱状の弁部を有する弁体と、該弁体における弁部の外周面が供給ポートの開口端全体に対向する軸方向の摺動位置で、前記弁部の軸方向の両端部と供給ポートの開口端との間に形成されて、前記各液圧室に連通する隙間部と、を有し、前記両隙間部の各開口面積のうち、前記回転変動トルクのいずれか大きい方に対応する一方の開口面積を他方の開口面積よりも大きく設定すると共に、前記両隙間部によって前記両液圧室に所定量の液圧を常時供給し、前記カムシャフトから伝達された正あるいは負の回転変動トルクによって回動した前記ベーンに押圧されて前記各液圧室から液圧がリークした際に、その減少分を供給するようにしたことを特徴としている。
【００１７】
したがって、回転部材の中間保持時には、カムシャフトに発生した交番トルクが各液圧室内に圧縮力として作用したとしても、両方の液圧室内には所定量の作動液が常時供給されているため、該両液圧室内の作動液がリークして減少した分が各両室内の作動液の置換流動によって行われるのではなく、各液圧室に直接に供給された作動液によって行われる。換言すれば、各液圧室間方向への作動液の置換流動が行われることがなくなるため、摺動による金属摩耗粉も回転部材の両端面とハウジング内面などの間に侵入して各液圧室方向へ交番状に流動することがなくなる。
【００１８】
しかも、回転部材の中間保持状態時において、交番トルクのうち大きい方のトルクが作用する液圧室への液圧の供給を多くしたことにより、かかる液圧によって回転部材の安定した支持が得られるとともに、一方の液圧室内の液圧が回転部材の両端面とこれが摺動する摺動面との間の微小隙間を通って他方の液圧室内に一方的に流入するため、各液圧室内に交互に高低圧変化が生じても、該各液圧室内の作動液とともに金属摩耗粉が回転部材の両端面とハウジングの内面との間を交番状に流動することがより確実に防止される。
【００１９】
請求項２記載の発明は、機関のクランクシャフトによって回転駆動する回転体と、該回転体と相対回動可能なカムシャフトと、該カムシャフトの端部あるいは回転体に固定されて、ベーンがカムシャフトの直径方向に延出した回転部材と、前記ベーンの両側面側に形成された少なくとも一対の液圧室と、該両液圧室に相対的に液圧を給排して前記回転部材を正逆回転させる液圧回路と、該液圧回路に設けられて、前記各液圧室に液圧を選択的に給排して回転部材を正転あるいは逆回転方向に切り換え制御する切換弁とを備えたバルブタイミング制御装置において、前記切換弁を作動制御することにより前記回転部材を所定の回転途中位置に保持した際に、前記切換弁によって前記一方の液圧室に所定量の液圧を常時供給する一方、他方の液圧室への液圧の供給を遮断したことを特徴としている。
【００２０】
したがって、回転部材の中間保持状態時において、一方の液圧室に流入した作動液は、変動トルクにより他方の液圧室が負圧になった際に、回転部材の両端面とハウジングなどの内面との微小隙間を通って他方の液圧室内に一方的に流入する。これにより、各液圧室内が交互に高低圧変化が生じても前記両端面と内面との間を交番状態に流動することがなくなる。
【００２１】
請求項３記載の発明は、前記切換弁を、ほぼ筒状のバルブボディと、該バルブボディ内の弁孔内に摺動自在に設けられたスプール状の弁体と唐構成し、バルブボディの周壁には、液圧源に接続された供給通路に連通する供給ポートと、該供給ポートと前記各液圧室に夫々連通する給排用の第１ポート及び第２ポートを形成する一方、前記弁体には、該弁体の摺動に伴い前記供給ポートに対して第１，第２ポートとを選択的に切り換えて供給ポートと前記各液圧室とを連通，遮断するほぼ円柱状の弁部を設け、該弁部の外周面が供給ポートの開口端全体に対向する位置で前記回転部材を回転途中位置に保持制御すると共に、該弁部の外周面と供給ポートの開口端が対向した位置において、前記弁部の軸方向の両端部と供給ポートの開口端との間に、前記一方の液圧室に連通する隙間部を形成したことを特徴としている。
【００２２】
請求項４記載の発明は、前記弁部の軸方向の長さを、供給ポート開口端の弁部軸方向の長さよりも小さく設定するか、あるいは前記開口端の弁部軸方向の長さを、弁部の軸方向の長さよりも大きくして前記両隙間部を形成したことを特徴としている。
【００２３】
請求項５記載の発明は、前記弁部両端部の周方向の少なくとも一カ所に、切欠溝あるいは貫通孔を設けて前記隙間部を形成したことを特徴としている。
【００２４】
請求項６記載の発明は、前記弁部の軸方向の両端部と対向する供給ポートの開口端の一端縁に切欠溝を設けて、該切欠溝により前記隙間部を形成したことを特徴としている。
【００２５】
請求項７記載の発明は、機関のクランクシャフトによって回転駆動する回転体と、該回転体と相対回動可能なカムシャフトと、該カムシャフトあるいは回転体に固定されて、ベーンがカムシャフトの直径方向に延出した回転部材と、前記ベーンの両側面側に形成された少なくとも一対の液圧室と、該両液圧室に相対的に液圧を給排して前記回転部材を正逆回転させる液圧回路と、該液圧回路に設けられて、前記各液圧室に液圧を選択的に給排して回転部材を正転あるいは逆回転方向に切り換え制御する切換弁と、を備え、前記切換弁は、ほぼ筒状に形成されて、その周壁に、液圧源に接続された供給通路に連通する供給ポートと、該供給ポートと前記各液圧室に夫々連通する給排用の第１ポート及び第２ポートと、を有するバルブボディと、該バルブボディ内の弁孔内に摺動自在に設けられて、その軸方向位置に応じて前記供給ポートに対して第１，第２ポートを選択的に切り換えて供給ポートと前記各液圧室とを連通，遮断するほぼ円柱状の一対の弁部を有する弁体と、該弁体における両弁部の外周面が各第１，第２ポートの各開口端全体に対向する軸方向の摺動位置で、前記各弁部の軸方向の一端部と第１，第２ポートの各開口端との間に形成されて、前記各液圧室に連通する隙間部と、を有し、前記両隙間部の各開口面積のうち、前記各液圧室にカムシャフトを介して作用する正あるいは負の回転変動トルクのいずれか大きい方のトルクが作用する側の液圧室に連通した一方の隙間部の開口面積を、小さい方のトルクが作用する側の液圧室に連通した他方の隙間部の開口面積よりも大きく設定すると共に、前記両隙間部によって前記両液圧室に所定量の液圧を常時供給し、前記カムシャフトから伝達された正あるいは負の回転変動トルクによって回動した前記ベーンに押圧されて前記各液圧室から液圧がリークした際に、その減少分を供給するようにしたことを特徴としている。
【００２６】
したがって、回転部材を介して大きな変動トルクを受ける一方の液圧室側には、他方の液圧室よりも多くの作動液が供給されるため、液圧剛性が高くなって回転部材を安定に支持することができるため、回転部材の挙動の不安定化を防止できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１〜図７は、本願請求項１の発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の実施形態を示し、吸気弁側に適用したものを示している。
【００２８】
すなわち、機関の図外のクランクシャフトによりタイミングチェーンを介して回転駆動される回転体たるタイミングスプロケット１と、該タイミングスプロケット１に対して相対回動可能に設けられたカムシャフト２と、該カムシャフト２の端部に固定されてタイミングスプロケット１内に回転自在に収容された回転部材３と、該回転部材３を油圧によって正逆回転させる油圧回路４と、タイミングスプロケット１と回転部材３との相対回動を所定位置でロックするか、あるいはロックを解除するロック機構１０とを備えている。
【００２９】
前記タイミングスプロケット１は、図３にも示すように、外周にタイミングベルトが噛合する歯部５ａを有する回転部５と、該回転部５の前方に配置されて回転部材３を回転自在に収容したハウジング６と、該ハウジング６の前端開口を閉塞する蓋体たる円板状のフロントカバー７と、ハウジング６と回転部５との間に配置されてハウジング６の後端開口を閉塞するほぼ円板状のリアカバー８とから構成され、これら回転部５とハウジング６及びフロントカバー７，リアカバー８は、４本の小径ボルト９によって軸方向から一体的に結合されている。
【００３０】
前記回転部５は、ほぼ円環状を呈し、周方向の約９０°の等間隔位置に各小径ボルト９が螺着する４つの雌ねじ孔５ｂが前後方向へ貫通形成されていると共に、内部中央位置に後述する通路構成用のスリーブ２５が嵌合する段差径状の嵌合孔１１が貫通形成されている。さらに、前端面には、前記リアカバー８が嵌合する円板状の嵌合溝１２が形成されている。
【００３１】
また、前記ハウジング６は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面の周方向の９０°位置には４つの隔壁部１３が突設されている。この隔壁部１３は、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング６の軸方向に沿って設けられて、各両端縁がハウジング６の両端縁と同一面になっていると共に、基端側には、小径ボルト９が挿通する４つのボルト挿通孔１４が軸方向へ貫通形成されている。さらに、各隔壁部１３の内端面中央位置に軸方向に沿って切欠形成された保持溝１３ａ内にコ字形のシール部材１５と該シール部材１５を内方へ押圧する板ばね１６が嵌合保持されている。
【００３２】
さらに、前記フロントカバー７は、中央に比較的大径なボルト挿通孔１７が穿設されていると共に、前記ハウジング６の各ボルト挿通孔１４と対応する位置に４つのボルト孔１８が穿設されている。
【００３３】
また、リアカバー８は、後端面に前記回転部材５の嵌合溝１２内に嵌合保持される円板部８ａを有していると共に、中央にスリーブ２５の小径な円環部２５ａが嵌入する嵌入孔８ｃが穿設され、さらに前記ボルト挿通孔１４に対応する位置に４つのボルト孔１９が同じく形成されている。
【００３４】
前記カムシャフト２は、シリンダヘッド２２の上端部にカム軸受２３を介して回転自在に支持され、外周面所定位置に、吸気弁をバルブリフターを介して開作動させる図外のカムが一体に設けられていると共に、前端部にはフランジ部２４が一体に設けられている。
【００３５】
前記回転部材３は、焼結合金材で一体に形成され、フランジ部２４と嵌合孔１１に夫々前後部が嵌合した前記スリーブ２５を介して軸方向から挿通した固定ボルト２６によってカムシャフト２の前端部に固定されており、中央に前記固定ボルト２６が挿通するボルト挿通孔２７ａを有する円環状の基部２７と、該基部２７の外周面周方向の９０°位置に一体に設けられた４つのベーン２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄとを備えている。
【００３６】
前記第１〜第４ベーン２８ａ〜２８ｄは、夫々断面ほぼ逆台形状を呈し、各隔壁部１３間に配置されていると共に、各外周面の中央に軸方向に切欠された保持溝２９にハウジング６の内周面６ａに摺接するコ字形のシール部材３０と該シール部材３０を外方に押圧する板ばね３１が夫々嵌着保持されている。また、この各ベーン２８ａ〜２８ｄの両側と各隔壁部１３の両側面との間に夫々４つの進角側油室３２と遅角側油室３３が隔成されている。
【００３７】
前記ロック機構１０は、前記回転部５の嵌合溝１２の外周側所定位置に形成された係合溝２０と、前記係合溝２０に対応した前記リアカバー８の所定位置に貫通形成されて、内周面がテーパ状の係合穴２１と、該係合穴２１に対応した前記１つのベーン２８のほぼ中央位置に内部軸方向に沿って貫通形成された摺動用孔３５と、該１つのベーン２８の前記摺動用孔３５内に摺動自在に設けられたロックピン３４と、該ロックピン３４の後端側に弾装されたばね部材であるコイルスプリング３９と、ロックピン３４と摺動用孔３５との間に形成された受圧室４０とから構成されている。
【００３８】
前記ロックピン３４は、鋼材で成形され、図１〜図３に示すように中央側の中径状の本体３４ａと、該本体３４ａの先端側にほぼ先細り円錐状に形成された係合部３４ｂと、本体３４ａの後端側に形成された段差大径状のストッパ部３４ｃとから構成されており、ストッパ部３４ｃの内部凹溝３４ｄの底面とフロントカバー７の内端面との間に弾装された前記コイルスプリング３９のばね力によって係合穴２１方向へ付勢されるようになっていると共に、前記本体３４ａとストッパ３４ｃとの間の外周面及び摺動用孔３５の内周面との間に形成された前記受圧室４０内の油圧によって係合穴２１から抜け出る方向に摺動するようになっている。また、この受圧室４０は、前記ベーン２８の側部に形成された通孔３６によって前記遅角側油室３３に連通している。また、ロックピン３４の係合部３４ｂは、回転部材３の最大遅角側の回動位置において係合部３４ｂが係合穴２１内に係入するようになっている。
【００３９】
前記油圧回路４は、図１〜図３に示すように進角側油室３２に対して油圧を給排する第１油通路４１と、遅角側油室３３に対して油圧を給排する第２油通路４２との２系統の油通路を有し、この両油通路４１，４２には、供給通路４３とドレン通路４４とが夫々通路切替用の電磁切換弁４５を介して接続されている。前記供給通路４３には、オイルパン４６内の油を圧送するオイルポンプ４７が設けられている一方、ドレン通路４４の下流端がオイルパン４６に連通している。
【００４０】
前記第１油通路４１は、シリンダヘッド２２内からカムシャフト２の軸心内部に形成された第１通路部４１ａと、固定ボルト２６の内部軸線方向を通って頭部２６ａ内で分岐形成されて第１通路部４１ａと連通する第１油路４１ｂと、該頭部２６ａの小径な外周面と回転部材３の基部２７内に有するボルト挿通孔２７ａの内周面との間に形成されて、第１油路４１ｂに連通する油室４１ｃと、回転部材３の基部２７内にほぼ放射状に形成されて油室４１ｃと各進角側油室３２に連通する４本の分岐路４１ｄとから構成されている。
【００４１】
一方、第２油通路４２は、シリンダヘッド２２内及びカムシャフト２の内部一側に形成された第２通路部４２ａと、前記スリーブ２５の内部にほぼＬ字形状に折曲形成されて第２通路部４２ａと連通する第２油路４２ｂと、回転部材５の嵌合孔１１の外周側孔縁に形成されて第２油路４２ｂと連通する４つの油通路溝４２ｃと、リアカバー８の周方向の約９０°の位置に形成されて、各油通路溝４２ｃと遅角側油室３３とを連通する４つの油孔４２ｄとから構成されている。
【００４２】
前記電磁切換弁４５は、内部のスプール弁体が各油通路４１，４２と供給通路４３及びドレン通路４４ａ，４４ｂとを相対的に切り換え制御するようになっていると共に、コントローラ４８からの制御信号によって切り換え作動されるようになっている。
【００４３】
具体的に説明すれば、図４〜図６に示すようにシリンダブロック４９の保持孔５０内に挿通固定された筒状のバルブボディ５１と、該バルブボディ５１内の弁孔５２に摺動自在に設けられて流路を切り換えるスプール弁体５３と、該スプール弁体５３を作動させる比例ソレノイド型の電磁アクチュエータ５４とから構成されている。
【００４４】
前記バルブボディ５１は、周壁のほぼ中央位置に前記供給通路４３の下流端と弁孔５２とを連通する供給ポート５５が貫通形成されていると共に、該供給ポート５５の両側に前記第１，第２油通路４１，４２の他端部と弁孔５２とを連通する第１ポート５６及び第２ポート５７が夫々貫通形成されている。また、周壁の両端部には、両ドレン通路４４ａ，４４ｂと弁孔５２とを連通する第３，第４ポート５８，５９が貫通形成されている。
【００４５】
前記スプール弁体５３は、小径軸部の中央に供給ポート５５を開閉するほぼ円柱状の第１弁部６０を有していると共に、両端部に第３，第４ポート５８，５９を開閉するほぼ円柱状の第２，第３弁部６１，６２を有している。また、スプール弁体５３は、前端側の支軸５３ａの一端縁に有する傘部５３ｂと弁孔５２の前端側内周壁に有するスプリングシート５１ａとの間に弾装された円錐状の弁ばね６３によって図中右方向、つまり第１弁部６０で供給ポート５５と第２油通路２５とを連通する方向に付勢されている。
【００４６】
また、前記第１弁部６０は、軸方向の両端部６０ａ、６０ｂが周方向へ円環状に切欠されて、図５に示すようにスプール弁体５３が前後ストローク方向の中間位置に存する場合において、前記両端部６０ａ、６０ｂの端縁間の軸方向の長さＬが、対向する供給ポート５５の弁孔５２側開口端５５ａの図中横方向の長さＬ１よりも小さくなるように設定されている。したがって、該スプール弁５３のストローク中間位置おける前記両端部６０ａ、６０ｂ端縁との間に、環状の隙間部６８、６９がそれぞれ形成されるようになっている。
【００４７】
この隙間部６８、６９は、第１弁部６０が図示の中間位置で開口端５５ａに対向している時点において、その断面積が異なるように形成されている。すなわち、前記隙間部６８、６９は、図７に示すように、第１弁部６０の両端部６０ａ，６０ｂに切欠された円環状の溝の幅を互いに異ならしめて、前記カムシャフト２に発生する正負の交番トルクのうち、たとえば大きい方の正のトルクが作用する遅角側油室３３と連通する一方の隙間部６８側の溝幅Ｚ１が他方の隙間部６９の溝幅Ｚ２よりも大きく設定され、一方の隙間部６８の通路断面積が大きく形成されている。
【００４８】
前記電磁アクチュエータ５４は、コア６４と移動プランジャ６５と、コイル６６，コネクタ６７などを備え、移動プランジャ６５の先端に前記スプール弁体５３の傘部５３ｂを押圧する駆動ロッド６５ａが固定されている。
【００４９】
前記コントローラ４８は、機関回転数を検出するクランク角センサや吸入空気量を検出するエアフローメータからの信号によって現在の運転状態を検出すると共に、クランク角及びカム角センサからの信号によってタイミングプーリ１とカムシャフト２との相対回動位置を検出している。
【００５０】
したがって、この実施態様によれば、機関低速負荷時には、コントローラ４８から電磁アクチュエータ５４にＯＦＦ信号が出力され、スプール弁体５３が弁ばね６３のばね力で図４に示す位置つまり最大右方向に移動する。これによって、第１弁部６０が供給ポート５５の開口端５５ａを一方の隙間部６８を介して開成して第２ポート５７と連通させると同時に、第２弁部６１が第３ポート５８の開口端を開成すると共に、第４弁部６２が第４ポート５９を閉止する。
【００５１】
このため、オイルポンプ４７から圧送された作動油は、供給ポート５５、弁孔５２，第２ポート５７，第２油通路４２を通って遅角側油室３３に速やかに供給されると共に、進角側油室３２内の作動油が第１油通路４１，第１ポート５６，弁孔５２，第３ポート５８を通って第１ドレン通路４４ａからオイルパン４６内に排出される。
【００５２】
したがって、遅角側油室３３の内圧が高、進角側油室３２が低となって、回転部材３は、ベーン２８ａ〜２８ｄを介して最大一方向に回転する。これによって、スプロケット１とカムシャフト２とは一方側へ相対回動して位相が変換され、この結果、吸気弁の開時期が遅くなり、排気弁とのオーバラップが小さくなって燃焼効率が良好になり、安定した駆動と燃費の向上が図れる。
【００５３】
一方、機関低速低負荷域から高速高負荷域に移行した場合は、電磁アクチュエータ５４に最大パルス巾のＯＮ信号が出力されて、スプール弁体５３が弁ばね６３のばね力に抗して図６に示すように左方向へ最大に摺動して、第３弁部６１が第３ポート５８を閉止すると同時に、第４弁部６２が第４ポート５９を開成すると共に、第１弁部６０が供給ポート５５と第２ポート５７との連通を遮断すると共に、他方の隙間部６９を介して供給ポート５５と第１ポート５６とを連通させる。このため、作動油は、供給ポート５５，第１ポート５６，第１油通路４１を通って進角側油室３２内に供給されると共に、遅角側油室３３内の作動油が第２油通路４２，第２ポート５７，第４ポート５９，第２ドレン通路４４ｂを通ってオイルパン４６に排出され、遅角側油室３３が低圧になる。このため、回転部材３は、ベーン２８ａ〜２８ｄを介して他方向へ最大に回転する。これにより、両者１，２の相対位相変換が行われ、吸気弁の開時期と閉時期が進角制御されて、オーバラップが大となり、吸気充填効率の向上によって出力が高くなる。
【００５４】
次に、例えば機関中速中負荷時に移行した場合は、コントローラ４８からの制御信号に基づいてスプール弁体５３が、図５に示すように中間位置に移動保持されて第３，第４ポート５８，５９を閉止するが、第１弁部６０が供給ポート５５の開口端５５ａ全体に対向するため、両隙間部６８、６９によって供給ポート５５と第１、第２ポート５６、５７を連通させる。
【００５５】
したがって、回転部材３は、所定の中間位置に保持され、これによって吸気弁も所定の開閉時期に制御される。したがって、運転状態に応じた機関性能を十分に発揮させることが可能になる。
【００５６】
また、ここで、前記両方の油室３２、３３内には、両隙間部６８、６９を介して供給ポート５５から所定量の作動油が常時供給される。このため、回転部材３を、各油室３２、３３内の油圧によって中間回転位置に安定に保持することが可能になる。
【００５７】
しかも、前記大きな正のトルクによって遅角側油室３３が比較的強く圧縮された場合でも、多く供給された作動油によってベーン２８ａ〜２８ｄを支持して不用意な遅角側油室３３方向への回転を十分に規制することができ、回転部材３が中間回転位置により安定に保持される。
【００５８】
そして、この中間回転位置においてカムシャフト２に発生した正負の交番トルクが回転部材３を介して進角側油室３２と遅角側油室に作用して、該各油室３２、３３内の作動油がリークした場合には、その補充が各油室３２、３３内の作動油が互いに置換流動して行われるのではなく、前記供給作動油によって行われる。さらに、このとき、大きな正の交番トルクが作用する遅角側油室３３への油圧の供給を多くすることにより、かかる油圧によって回転部材３の安定した支持が得られるとともに、前記遅角側油室３３内の油圧が各微小隙間Ｓ１，Ｓ２を通って進角側油室３２内に一方的に流入させることが可能になる。
【００５９】
換言すれば、各油室３２、３３の作動油は、交番トルクによってベーン２８ａ〜２８ｄの両端面６ａ，６ｂと、フロントカバー７の内面７ａ及びリアカバー８の内面８ｄとの間の微小隙間Ｓ１，Ｓ２内を行き来状態（交番状態）に流動することがなくなる。このため、ベーン２８ａ〜２８ｄの摺動により発生した金属摩耗粉も、微小隙間Ｓ１，Ｓ２間で各油室３２、３３方向へ互いに交番状に流動することがなくなる。
【００６０】
したがって、各対向面間での金属摩耗粉による擦過傷の発生が十分に防止され、この結果、各対向面６ａ，７ａ、６ｂ，８ｄ間のシール性能の低下を抑制することができる。
【００６１】
また、前記各隙間部６８、６９は、第１弁部６０の両端部６０ａ，６０ｂを単に軸方向に研磨するだけで形成することができるため、この成形加工作業が容易になり、コストの上昇を抑制できる。
【００６２】
さらに、スプール弁体５３の第１弁部６０を軸方向へ大きく設定する必要がなくなるため、その分スプール弁体５３の軸方向の長さを短尺化でき、電磁切換弁４５全体のコンパクト化が図れる。
【００６３】
尚、機関停止時には、アイドリング運転等を経るため回転部材３は、進角側油室３２方向へ回転して図３に示す状態となり、ロックピン３４の係合部３４ｂがコイルスプリング３９のばね力で係合孔２１に係合する。また、万一アイドリング運転等を経ないで機関が停止しても、カムシャフト２に発生する変動トルクにより回転部材３が進角側油室３２方向へ回動して、ロックピン３４が係合穴２１に係合する。
【００６４】
図８〜図１０は、隙間部を片側のみに形成した本願請求項２に対応する第１実施形態を示し、第１弁部６０の一端部６０ａ外周面に矩形状の切欠溝７３を周方向の４カ所に形成し、この各切欠溝７３によって開口端５５ａの一端縁間との間に１つの隙間部６８を形成した。
【００６５】
したがって、この実施形態では、図示のようにスプール弁５３の中間ストローク位置においては、第１弁部６０の他端部６０ｂによって供給ポート５５と第１ポート５６との連通が遮断されて、進角側油室３２への作動油の流入が規制されて該進角側油室３２内が封止されているものの、第２ポート５７は、切欠溝７３によって構成された隙間部６８によって供給ポート５５と連通しているため、供給ポート５５から弁孔５２に流入した少量の作動油は、第２ポート５７、第２油通路４２を通って遅角側油室３３に供給される。このため、交番トルクによって交互に圧縮された各油室３２、３３の作動油は、進角側油室３２から遅角側油室３３への流入はないが、遅角側油室３３から進角側油室３２へ各微小隙間Ｓ１，Ｓ２を通って一方的に流入する。なお、進角側油室３２内には、前記圧縮によりハウジング６の外部にリークした作動油の不足分も遅角側油室３３から補充される。
【００６６】
このように、この実施形態では、遅角側油室３３の作動油が進角側油室３２内へ一方的に流入するため、同じく該作動油に混入した金属摩耗粉も遅角側から進角側油室３２へ一方的に流動する。したがって、各油室３２、３３に交番トルクによる交互の圧縮が作用しても微小隙間Ｓ１，Ｓ２内での交番状態での流動が抑制できるので、擦過傷によるシール性能の低下を防止できる。
【００６７】
図９は本願請求項２に対応する第２実施形態を示し、第１弁部６０の一端部６０ａに、切欠溝に代えて比較的大径な２つの貫通孔７４を直径方向に形成し、この貫通孔７４を利用して片側に隙間部６８を形成したものである。したがって、この実施形態も前記第１実施形態と同様な作用効果が得られることは勿論のこと、単にドリルなどによって孔開け加工するだけであるから、加工作業が容易になる。
【００６８】
図１０は本願請求項２に対応する第３実施形態を示し、供給ポート５５の開口端５５ａ一端縁に円環状の溝７５を形成し、この円環状溝７５を利用して一方側のみに隙間部６８を形成したものである。よって、この実施形態によれば、少ない研磨加工によって隙間部６８，６９の通路断面積を大きく設定することができるため、車両の仕様によって電磁切換弁４５から各油室３２、３３への作動油の要求量が多い場合にも、十分に対応することができる。
【００６９】
図１１は前記本願請求項１に対応する実施形態において前記スプール弁体５３の構造が異なった本願請求項７に対応する実施形態を示し、第１弁部を、前記各実施形態のように中央に１つではなく、各第１、第２ポート５６、５７にそれぞれ対応した位置に２つ設けて、それぞれの弁部７６、７７が各ポート５６、５７の開口端５６ａ，５７ａを直接開閉するように構成したものである。
【００７０】
すなわち、前記各第１弁部７６、７７間の軸方向の長さＬ１が、各開口端５６ａ，５７ａの供給ポート５５側両端縁間の長さＬ２よりも短かく設定されて、図示のように、スプール弁体５３の中間ストローク位置において、対向する端部７６ａ，７７ａが各開口端５６ａ，５７ａの両端縁よりも外側に配置されている。したがって、ここに一対の隙間部６８，６９が形成されるようになっている。なお、この実施形態においても、前記各隙間部６８，６９は、それぞれ前記本願請求項１に対応する実施形態と同様に互いに異なる断面積に設定されている。
【００７１】
よって、この実施形態においても、回転部材３の中間回転位置において両隙間部６８、６９を介して各油室３２、３３にそれぞれ少量の作動油が供給されるため、たとえ交番トルクが作用しても該各油室６８、６９内の作動油が微小隙間Ｓ１，Ｓ２を交番状態で流動することがなく、金属摩耗粉による擦過傷の発生を防止できる。
【００７２】
また、スプール弁体５３が摺動ストロークして、第１弁部６０、７６、７８の両端部のいずれか一方が供給ポート５５と第１あるいは第２ポート５６、５７を連通させると、同時に供給ポート５５と他方のポート５６あるいは５７との連通を遮断するようになっているため、作動油の無駄な循環を押さえることができる。
【００７３】
なお、本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、隙間部を形成するための構造を電磁切換弁の仕様などに応じて自由に変更することができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１記載の発明によれば、回転部材の中間保持時には、両方の液圧室内に所定量の液圧を常時供給するようにしたため、カムシャフトに発生する正負の交番トルクが各液圧室に作用しても、回転部材と該回転部材の両端面が摺動する摺動面との間から各液圧室間方向への作動液の置換流動が行われることがなくなることから、摺動により発生した金属摩耗粉も、回転部材の両端面とたとえば回転体の摺動面との間に入り込んで各液圧室方向へ交番状に流動することがない。
【００７５】
しかも、回転部材の中間保持状態時において、交番トルクのうち大きい方のトルクが作用する液圧室への液圧の供給を多くしたことにより、かかる液圧によって回転部材の安定した支持が得られるとともに、一方の液圧室内の液圧が回転部材の両端面とこれが摺動する摺動面との間の微小隙間を通って他方の液圧室内に一方的に流入することになるため、各液圧室内に交互に高低圧変化が生じても、該各液圧室内の作動液とともに金属摩耗粉が回転部材の両端面とハウジングの内面との間を交番状態に流動することがより効果的に防止される。
【００７６】
この結果、回転部材の両端面と摺動面に対して金属摩耗粉による擦過傷の発生が防止されて、前記両面間のシール性能の低下を防止できる。
【００７７】
請求項２及び３記載の発明によれば、回転部材の中間保持状態時において、一方の液圧室に流入した作動液は、交番トルクにより他方の液圧室が負圧になった際に、回転部材の両端面とハウジングなどの内面との微小隙間を通って他方の液圧室内に一方的に流入する。これにより、各液圧室内が交互に高低圧変化が生じても前記両端面と内面との間を交番状態に流動することがなくなる。
【００７８】
請求項４〜６に記載の発明によれば、隙間部の通路断面積を高い寸法精度で形成できると共に、加工コストの低減化が図れる。
【００７９】
請求項７に記載の発明によれば、切換弁の仕様に応じてスプール弁体の構造を自由に変えたとしても、前記請求項１に記載の発明と同様な優れた作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本願請求項１に対応する実施形態を示す図２のＡ−Ａ線断面図。
【図２】 図１のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】 本実施形態の分解斜視図。
【図４】 本実施態様に供せられる電磁切換弁の縦断面図。
【図５】 本実施態様に供せられる電磁切換弁の縦断面図。
【図６】 本実施態様に供せられる電磁切換弁の縦断面図。
【図７】 本実施態様に供せられる電磁切換弁の要部断面図。
【図８】 本願請求項２に対応する第１実施態様を示す電磁切換弁の要部断面図。
【図９】 本願請求項２に対応する第２実施態様を示す電磁切換弁の要部断面図。
【図１０】 本願請求項２に対応する第３実施態様を示す電磁切換弁の要部断面図。
【図１１】 本願請求項７に対応する実施態様を示す電磁切換弁の要部断面図。
【図１２】 従来のバルブタイミング制御装置を示す断面図。
【図１３】 図１２のＣ−Ｃ線断面図。
【符号の説明】
１…タイミングスプロケット（回転体）
２…カムシャフト
３…回転部材
４…油圧回路
６…ハウジング
７…フロントカバー
１３…隔壁部
２８ａ〜２８ｄ…ベーン
３２…進角側油室
３３…遅角側油室
４５…電磁切換弁
４７…オイルポンプ
５１…バルブボディ
５２…弁孔
５３…スプール弁体
５５…供給ポート
５５ａ…開口端
５６…第１ポート
５７…第２ポート
６０…第１弁部
６８、６９…隙間部

Claims (7)

1. 機関のクランクシャフトによって回転駆動する回転体と、
   該回転体と相対回動可能なカムシャフトと、
   該カムシャフトあるいは回転体に固定されて、ベーンがカムシャフトの直径方向に延出した回転部材と、
   前記ベーンの両側面側に形成された少なくとも一対の液圧室と、
   該両液圧室に相対的に液圧を給排して前記回転部材を正逆回転させる液圧回路と、
   該液圧回路に設けられて、前記各液圧室に液圧を選択的に給排して回転部材を正転あるいは逆回転方向に切り換え制御する切換弁と、
   を備え、
   前記切換弁は、ほぼ筒状に形成されて、その周壁に、液圧源に接続された供給通路に連通する供給ポートと、該供給ポートと前記各液圧室に夫々連通する給排用の第１ポート及び第２ポートと、を有するバルブボディと、
   該バルブボディ内の弁孔内に摺動自在に設けられて、その軸方向位置に応じて前記供給ポートに対して第１，第２ポートを選択的に切り換えて供給ポートと前記各液圧室とを連通，遮断するほぼ円柱状の弁部を有する弁体と、
   該弁体における弁部の外周面が供給ポートの開口端全体に対向する軸方向の摺動位置で、前記弁部の軸方向の両端部と供給ポートの開口端との間に形成されて、前記各液圧室に連通する隙間部と、を有し、
   前記両隙間部の各開口面積のうち、前記回転変動トルクのいずれか大きい方に対応する一方の開口面積を他方の開口面積よりも大きく設定すると共に、
   前記両隙間部によって前記両液圧室に所定量の液圧を常時供給し、前記カムシャフトから伝達された正あるいは負の回転変動トルクによって回動した前記ベーンに押圧されて前記各液圧室から液圧がリークした際に、その減少分を供給するようにし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。
2. 機関のクランクシャフトによって回転駆動する回転体と、
   該回転体と相対回動可能なカムシャフトと、
   該カムシャフトあるいは回転体に固定されて、ベーンがカムシャフトの直径方向に延出した回転部材と、
   前記ベーンの両側面側に形成された少なくとも一対の液圧室と、
   該両液圧室に相対的に液圧を給排して前記回転部材を正逆回転させる液圧回路と、
   該液圧回路に設けられて、前記各液圧室に液圧を選択的に給排して回転部材を正転あるいは逆回転方向に切り換え制御する切換弁と、
   を備え、
   前記切換弁を作動制御することにより前記回転部材を所定の回転途中位置に保持した際に、前記切換弁によって前記一方の液圧室に所定量の液圧を常時供給する一方、他方の液圧室への液圧の供給を遮断し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。
3. 前記切換弁は、ほぼ筒状のバルブボディと、該バルブボディ内の弁孔内に摺動自在に設けられた弁体とを備え、バルブボディの周壁には、液圧源に接続された供給通路に連通する供給ポートと、該供給ポートと前記各液圧室に夫々連通する給排用の第１ポート及び第２ポートを形成する一方、前記弁体には、該弁体の摺動に伴い前記供給ポートに対して第１，第２ポートとを選択的に切り換えて供給ポートと前記各液圧室とを連通，遮断するほぼ円柱状の弁部を設け、該弁部の外周面が供給ポートの開口端全体に対向する位置で前記回転部材を回転途中位置に保持すると共に、該弁部の外周面と供給ポートの開口端全体が対向した位置において、前記弁部の軸方向の両端部と供給ポートの開口端との間に、前記一方の液圧室に連通する隙間部を形成したことを特徴とする請求項２記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
4. 前記弁部の軸方向の長さを、供給ポート開口端の弁部軸方向の長さより も小さく設定するか、あるいは前記開口端の弁部軸方向の長さを、弁部の軸方向の長さよりも大きくして前記１つの隙間部を形成したことを特徴とする請求項３記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
5. 前記弁部両端部の周方向の少なくとも一カ所に、切欠溝あるいは貫通孔を設けて前記隙間部を形成したことを特徴とする請求項３記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
6. 前記弁部の軸方向の両端部と対向する供給ポートの開口端の一端縁に切欠溝を設けて、該切欠溝により前記隙間部を形成したことを特徴とする請求項３記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
7. 機関のクランクシャフトによって回転駆動する回転体と、
   該回転体と相対回動可能なカムシャフトと、
   該カムシャフトあるいは回転体に固定されて、ベーンがカムシャフトの直径方向に延出した回転部材と、
   前記ベーンの両側面側に形成された少なくとも一対の液圧室と、
   該両液圧室に相対的に液圧を給排して前記回転部材を正逆回転させる液圧回路と、
   該液圧回路に設けられて、前記各液圧室に液圧を選択的に給排して回転部材を正転あるいは逆回転方向に切り換え制御する切換弁と、
   を備え、
   前記切換弁は、ほぼ筒状に形成されて、その周壁に、液圧源に接続された供給通路に連通する供給ポートと、該供給ポートと前記各液圧室に夫々連通する給排用の第１ポート及び第２ポートと、を有するバルブボディと、
   該バルブボディ内の弁孔内に摺動自在に設けられて、その軸方向位置に応じて前記供給ポートに対して第１，第２ポートを選択的に切り換えて供給ポートと前記各液圧室とを連通，遮断するほぼ円柱状の一対の弁部を有する弁体と、
   該弁体における両弁部の外周面が各第１，第２ポートの各開口端全体に対向する軸方向の摺動位置で、前記各弁部の軸方向の一端部と第１，第２ポートの各開口端との間に形成されて、前記各液圧室に連通する隙間部と、を有し、
   前記両隙間部の各開口面積のうち、前記各液圧室にカムシャフトを介して作用する正あるいは負の回転変動トルクのいずれか大きい方のトルクが作用する側の液圧室に連通した一方の隙間部の開口面積を、小さい方のトルクが作用する側の液圧室に連通した他方の隙間部の開口面積よりも大きく設定すると共に、
   前記両隙間部によって前記両液圧室に所定量の液圧を常時供給し、前記カムシャフトから伝達された正あるいは負の回転変動トルクによって回動した前記ベーンに押圧されて前記各液圧室から液圧がリークした際に、その減少分を供給するようにし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。