JP4459893B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁及び排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミング（以下、バルブタイミングという）を調整するバルブタイミング調整装置に関する。

従来、内燃機関のクランクシャフトの駆動力を受けるハウジングと、ハウジング内に収容され、クランクシャフトの駆動力をカムシャフトへ伝達するベーンロータとを備えたバルブタイミング調整装置が知られている。この種のバルブタイミング調整装置では、ベーンロータのベーン間に形成された流体室の作動流体圧（以下、単に流体圧という）に応じてベーンロータをハウジングに対し相対回転駆動することにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相、即ちバルブタイミングを調整している。

さて、上記種のバルブタイミング調整装置では一般に、吸気弁又は排気弁を開閉駆動するとき生じる変動トルクがカムシャフトを通じてベーンロータへと伝わってくる。そのため、例えばベーンロータが遅角方向のトルクを受けると、ベーンロータの進角時に流体供給される流体室には、内部流体を圧縮して外部へ押し出す力が作用する。また逆に、ベーンロータが進角方向のトルクを受けると、ベーンロータの遅角時に流体供給される流体室には、内部流体を圧縮して外部へ押し出す力が作用する。こうした流体の押し出しは、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相が目標位相に向かうことを妨げるものであるため、目標位相を達成するのに必要な時間が長くなる。即ち、応答性が低下してしまう。そこで、特許文献１に開示されるように、流体室への作動流体の供給経路上に逆止弁を設けることによって、カムシャフトが変動トルクを受けたときに流体室から作動流体が流出することを規制し、目標位相を迅速に達成する技術が考えられている。

また、上記種のバルブタイミング調整装置では、内燃機関の始動直後等、流体室の流体圧が低いときには、ベーンロータへ伝わる変動トルクによってハウジング内部のベーンロータがばたつき、打音が生じることが懸念されている。そこで、特許文献２に開示されるように、ベーンロータに収容させたロック部材をハウジングに嵌合させることによって、ハウジングに対してベーンロータをロックする技術が考えられている。尚、特許文献２に開示の技術では、内燃機関の始動直後に作動流体が供給される流体室の流体圧を利用してロック部材をハウジングから離脱させることにより、ベーンロータのロックを解除している。

特開２００３−１０６１１５号公報 特開２００３−３４３２１８号公報

さて、内燃機関が始動した後、特定流体室へ流体が逆止弁を通じて供給される前にベーンロータのロックが解除されるような場合、特定流体室内に流体が存在しない場合があるために、特定流体室からの流体流出を逆止弁が規制する機能は発揮されなくなる。この場合、ロック解除直後にベーンロータをハウジングに対して相対回転させようとすると、変動トルクによって、ハウジング内部のベーンロータがばたつき、打音が発生するという問題が生じる。
本発明は、このような問題を回避するためになされたものであり、その目的は、打音の発生防止と応答性の向上とを両立するバルブタイミング調整装置を提供することにある。

請求項１〜３に記載の発明によると、ハウジング又はベーンロータの一方からロック部材が離脱する前に逆止弁が開弁する。これにより、遅角室又は進角室のうち特定流体室への作動流体流れを逆止弁の開弁によって許容した状態において、ロック部材の離脱によってベーンロータのロックを解除することができる。故に、ロックが解除されるまでは、ロック部材によってベーンロータのばたつきを防止し、またロックが解除された時点からは特定流体室から流体供給源側への作動流体流れの規制機能（以下、流体流出規制機能という）を逆止弁により即座に発揮させることができるので、打音の発生防止と応答性の向上との両立が図られる。
また、ロック部材は、特定流体室とは別の流体室から作動流体圧を受け、逆止弁の影響を受けずに離脱するよう構成されている。

請求項３に記載の発明によると、ロック部材は、流体供給源から流体供給通路を通じて受ける流体圧が離脱圧以上となるときに、ハウジング又はベーンロータの一方から離脱する。これに対して逆止弁は、流体供給源から流体供給通路を通じて受ける流体圧が開弁圧以上となるときに、開弁する。ここで逆止弁の開弁圧はロック部材の離脱圧以下に設定されるので、ハウジング又はベーンロータの一方からロック部材が離脱する前に必ず逆止弁が開弁する。したがって、ロックの解除時点から逆止弁による流体流出規制機能を確実に発揮させて応答性を飛躍的に向上させることができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置を図２、３に示す。本実施形態のバルブタイミング調整装置１０は、作動流体として作動油を用いる油圧制御式であり、内燃機関の吸気弁（図示しない）のバルブタイミングを調整する。

駆動側回転体としてのハウジング１１は、スプロケット１２、シューハウジング１３及びフロントプレート１５から構成されている。シューハウジング１３は、仕切部材としてのシュー１３１、１３２、１３３、１３４と、環状の周壁１４とを有している。シュー１３１、１３２、１３３、１３４は、周壁１４から径方向内側へ突出する台形状に形成されている。シュー１３１、１３２、１３３、１３４は、ハウジング１１の回転方向に所定間隔ずつあけて配置されており、それによって当該回転方向の所定角度範囲毎に扇状の収容室１３５が四室形成されている。フロントプレート１５は、周壁１４を挟んでスプロケット１２とは反対側に位置しており、ボルト１６によってスプロケット１２及びシューハウジング１３と結合されている。スプロケット１２は、内燃機関の駆動軸としてのクランクシャフト（図示しない）にタイミングチェーン（図示しない）を介して連繋しており、クランクシャフトの駆動力が伝達されることによりクランクシャフトと連動して回転する。尚、本実施形態においてハウジング１１は、図３の時計方向へ回転する。

従動軸としてのカムシャフト２０は、バルブタイミング調整装置１０を経由してクランクシャフトの駆動力が伝達され、吸気弁を開閉駆動する。カムシャフト２０は、スプロケット１２の内周側にスプロケット１２に対して相対回転可能に嵌合している。従動側回転体としてのベーンロータ２１は、ハウジング１１の内部にハウジング１１に対して相対回転可能に収容されている。カムシャフト２０に対してベーンロータ２１は、ボルト２２によって同軸固定されると共に位置決めピン２３によって回転方向に位置決めされており、カムシャフト２０と連動して回転する。尚、本実施形態においてベーンロータ２１及びカムシャフト２０は、図３の時計方向へ回転する。したがって、ベーンロータ２１及びカムシャフト２０がハウジング１１に対して図１の時計方向へ相対回転するときを進角方向とする。一方、ベーンロータ２１及びカムシャフト２０がハウジング１１に対して図１の反時計方向へ相対回転するときを遅角方向とする。

ベーンロータ２１は、カムシャフト２０と結合するボス部２４と、ボス部２４から径方向外側へ突出し回転方向に所定間隔ずつあけて配置されたベーン２１１、２１２、２１３、２１４とを有している。ベーン２１１、２１２、２１３、２１４は各収容室１３５の内部に収容され、各収容室１３５を遅角油圧室と進角油圧室とに仕切っている。具体的には、シュー１３１とベーン２１１との間に遅角油圧室４１が形成され、シュー１３２とベーン２１２との間に遅角油圧室４２が形成され、シュー１３３とベーン２１３との間に遅角油圧室４３が形成され、シュー１３４とベーン２１４との間に遅角油圧室４４が形成されている。また、シュー１３４とベーン２１１との間に進角油圧室５１が形成され、シュー１３１とベーン２１２との間に進角油圧室５２が形成され、シュー１３２とベーン２１３との間に進角油圧室５３が形成され、シュー１３３とベーン２１４との間に進角油圧室５４が形成されている。このように本実施形態では、ハウジング１１の内部において、遅角室としての遅角油圧室４１、４２、４３、４４並びに進角室としての進角油圧室５１、５２、５３、５４がベーンロータ２１の回転方向に交互に形成されている。
シール部材２５は、シュー１３１、１３２、１３３、１３４とボス部２４との間、並びにベーン２１１、２１２、２１３、２１４と周壁１４との間に配設されている。これにより、シール部材２５は遅角油圧室４１、４２、４３、４４と進角油圧室５１、５２、５３、５４との間で作動油が漏れることを防止している。

図２、３に示すように、ロック部材としてのストッパピストン３１は有底円筒状に形成されており、ベーン２１１を貫通する収容孔３８にベーンロータ２１の回転中心軸０に沿って往復移動可能に嵌合収容されている。嵌合リング３２は、スプロケット１２に圧入保持されてハウジング１１の一部を構成している。本実施形態では、ハウジング１１に対するベーンロータ２１の相対回転位置が最遅角位置となるときにストッパピストン３１のスプロケット１２側の端部３９が嵌合リング３２に嵌合可能であり、当該嵌合によってベーンロータ２１がハウジング１１に対してロックされる。

弾性部材３３はスプリング等からなり、ストッパピストン３１をスプロケット１２側へ押圧している。一方、ストッパピストン３１のスプロケット１２側に形成された駆動油圧室３４の油圧による力と、ストッパピストン３１の外周側に形成された駆動油圧室３５の油圧による力は、ストッパピストン３１に対してフロントプレート１５側へ作用する。したがって、ベーンロータ２１の最遅角位置においては、ストッパピストン３１が嵌合リング３２に嵌合した状態でそれらの油圧による力のいずれか一方又は両方がストッパピストン３１に作用することにより、ストッパピストン３１が嵌合リング３２から離脱可能である。そして、ストッパピストン３１が嵌合リング３２から離脱した状態では、ハウジング１１に対するベーンロータ２１のロックが解除されるので、ベーンロータ２１の相対回転が許容される。尚、ストッパピストン３１を嵌合リング３２からの離脱状態に保持するための流体室である駆動油圧室３４及び駆動油圧室３５は、それぞれ進角通路８５及び遅角通路７５を通じて進角油圧室５１及び遅角油圧室４１に連通している。

図２、４に示すように、流体供給源としてのポンプ１は作動油をオイルタンク２から汲み上げて供給通路３へと吐出する。また、作動油は、排出通路４を通じてオイルタンク２へ排出可能である。切換弁６０は、カムシャフト２０を支持する軸受８よりもポンプ１側において供給通路３及び排出通路４と、外部遅角通路５及び外部進角通路６との間に設置されている。切換弁６０は電磁駆動式スプール弁であり、電子制御ユニット（ＥＣＵ）７によってデューティ比制御された駆動電流を受けて作動する。具体的に切換弁６０は、スプール６２を図２、４に示す第一位置へ移動させることにより、外部遅角通路５を供給通路３に連通させると共に外部進角通路６を排出通路４に連通させる。一方、切換弁６０は、スプール６２を図５に示す第二位置へ移動させることにより、外部進角通路６を供給通路３に連通させると共に外部遅角通路５を排出通路４に連通させる。また一方、切換弁６０は、スプール６２を第一位置と第二位置との間の中間位置へ移動させることにより、供給通路３及び排出通路４と、外部遅角通路５及び外部進角通路６との間の連通を禁止する。尚、本実施形態において切換弁６０への通電がオフされた状態では、スプリング６３の押圧力によってスプール６２が第一位置に定位する。

図２に示すように、カムシャフト２０に形成されている遅角通路７０及び進角通路８０はそれぞれ外部遅角通路５及び外部進角通路６に連通している。図３、４に示すように、遅角通路７０からは遅角通路７１、７２、７３、７４が分岐し、それら遅角通路７１、７２、７３、７４がそれぞれ遅角油圧室４１、４２、４３、４４と連通している。したがって、外部遅角通路５と供給通路３との連通時に遅角通路７１、７２、７３、７４は、供給通路３から通路５、７０を通じて圧送されてくる作動油を遅角油圧室４１、４２、４３、４４へ供給する。一方、外部遅角通路５と排出通路４との連通時に遅角通路７１、７２、７３、７４は、遅角油圧室４１、４２、４３、４４の作動油を通路７０、５を通じて排出通路４へ排出する。また、図３、４に示すように、進角通路８０からは進角通路８１、８２、８３、８４が分岐し、それら進角通路８１、８２、８３、８４がそれぞれ進角油圧室５１、５２、５３、５４と連通している。したがって、外部進角通路６と供給通路３との連通時に進角通路８１、８２、８３、８４は、供給通路３から通路６、８０を通じて圧送されてくる作動油を進角油圧室５１、５２、５３、５４へ供給する。一方、外部進角通路６と排出通路４との連通時に進角通路８１、８２、８４は、進角油圧室５１、５２、５４の作動油を通路８０、６を通じて排出通路４へ排出する。また、進角油圧室５３から排出通路４への作動油の排出は、後述する進角通路８６及び通路８０、６を経由して実現される。
このように本実施形態では、遅角油圧室４１、４２、４３、４４又は進角油圧室５１、５２、５３、５４への作動油の供給、並びに遅角油圧室４１、４２、４３、４４又は進角油圧室５１、５２、５３、５４からの作動油の排出が切換弁６０のスプール位置に応じて切り換わるようになっている。

図２、３に示すように逆止弁９０は、ストッパピストン３１を収容するベーン２１１とは回転中心軸０を挟んで反対側のベーン２１３に内蔵されている。図３、４に示すように逆止弁９０は、進角通路８０と進角油圧室５３とを接続する進角通路８３の中途部に設置されており、それによって切換弁６０よりも進角油圧室５３側に位置している。即ち、進角油圧室５３は特許請求の範囲に記載の特定流体室であり、進角通路８０が特許請求の範囲に記載の流体供給通路であり、進角通路８３は特許請求の範囲に記載の接続通路である。図２、６に示すように逆止弁９０は、ホルダ９４、弾性部材９５及び弁部材９３を有している。ホルダ９４は筒状に形成され、ベーン２１３に圧入保持されている。ホルダ９４は、進角通路８３の進角油圧室５３側部分である第一通路８３ａと進角通路８０側部分である第二通路８３ｂとに連通する弁通路９７を内部に形成しており、当該弁通路９７の外周側に弁座９６を有している。弾性部材９５はスプリング等からなり、弁通路９７に収容されている。弁部材９３はボール状に形成されており、回転中心軸０に沿って往復移動可能に且つ弁座９６に着座して弁座口９８を閉塞可能に、弁通路９７に収容されている。これにより、第一通路８３ａの油圧による力は弁部材９３に対して弁座９６側へ作用し、第二通路８３ｂの油圧による力は弁部材９３に対して弁座９６とは反対側へ作用する。また、弁部材９３は、弾性部材９５の復原力によって弁座９６側へ押圧されている。

このような構成の逆止弁９０は、図６（Ｃ）に示すように、弁部材９３が第二通路８３ｂの油圧による力を受けて弁座９６から離座することにより開弁する。故に、この開弁状態において逆止弁９０は、進角通路８０側から弁座口９８を経由して進角油圧室５３へ向かう作動油流れを許容する。一方、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように逆止弁９０は、弁部材９３が弾性部材９５の復原力や第一通路８３ａの油圧による力を受けて弁座９６に着座することにより閉弁する。故に、この閉弁状態において逆止弁９０は、進角油圧室５３から弁座口９８を経由して進角通路８０側へ向かう作動油流れを規制する。

図３、４に示すように、制御弁１００は、逆止弁９０と同じベーン２１３に内蔵されて進角通路８６の中途部に設置されている。図２、６に示すように制御弁１００はスプール弁であり、スプール孔１０２及び弁部材としてのスプール１０１を有している。スプール孔１０２はベーン２１３に形成されており、進角通路８６の進角油圧室５３側部分である第三通路８６ａと第二通路８３ｂ側部分である第四通路８６ｂとに連通している。したがって、進角通路８６は逆止弁９０を迂回して、進角油圧室５３と進角通路８０とを制御弁１００及び第二通路８３ｂを経由して接続している。また、スプール孔１０２は遅角通路７６にも連通している。スプール１０１は有底円筒状に形成され、回転中心軸０に沿って往復移動可能にスプール孔１０２に収容されている。スプール１０１は、図６（Ａ）に示す位置へ移動したときに第三通路８６ａに連通可能且つ第四通路８６ｂに常時連通可能な連通路１０３を内部に形成している。また、スプール１０１は、第四通路８６ｂの油圧と遅角通路７６の油圧をパイロット油圧として受ける。ここで第四通路８６ｂの油圧による力はスプール１０１に対してスプロケット１２側へ作用し、遅角通路７６の油圧による力はスプール１０１に対してフロントプレート１５側へ作用する。

このような構成の制御弁１００は、図６（Ａ）に示す許容位置にスプール１０１が移動することにより、連通路１０３を通じて第三通路８６ａを第四通路８６ｂに連通させ、進角通路８６を開放する。故に、この許容位置において制御弁１００は、進角油圧室５３から逆止弁９０の弁座口９８を迂回して進角通路８０側へ向かう作動油流れを許容する。一方、制御弁１００は、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示す遮断位置にスプール１０１が移動することにより、連通路１０３を通じた通路８６ａ、８６ｂの連通を禁止し、進角通路８６を遮断する。故に、この遮断位置において制御弁１００は、弁座口９８を迂回した進角油圧室５３から進角通路８０側への作動油流れを規制する。

次に、第一実施形態によるストッパピストン３１の離脱圧Ｐ１と逆止弁９０の開弁圧Ｐ２の設定方法について、図１を参照しつつ説明する。
ストッパピストン３１の離脱圧Ｐ１は、本実施形態では、駆動油圧室３４の油圧による力を受けてストッパピストン３１が嵌合リング３２から離脱をするときの当該油圧である。したがって、離脱圧Ｐ１は、ストッパピストン３１が嵌合リング３２に嵌合した状態で弾性部材３３が発生させる復原力Ｆ１と、ストッパピストン３１のスプロケット１２側の端部３９において駆動油圧室３４の油圧を受ける面積Ａ１を用いた下記式（１）にて表される。尚、ここで受圧面積Ａ１は、ストッパピストン３１の端部３９の最大直径ｄ１を用いた下記式（２）にて表される面積である。
Ｐ１＝Ｆ１／Ａ１ ・・・（１）
Ａ１＝ｄ１²・π／４ ・・・（２）

一方、逆止弁９０の開弁圧Ｐ２は、第二通路８３ｂの油圧による力を受けて弁部材９３が弁座９６から離座するときの当該油圧である。したがって、開弁圧Ｐ２は、弁部材９３が弁座９６に着座した状態で弾性部材９５が発生させる復原力Ｆ２と、当該着座状態の弁部材９３において第二通路８３ｂの油圧を受ける面積Ａ２を用いた下記式（３）にて表される。尚、ここで受圧面積Ａ２は、着座状態の弁部材９３において第二通路８３ｂに露出する部分の最大直径ｄ２を用いた下記式（４）にて表される面積である。
Ｐ２＝Ｆ２／Ａ２ ・・・（３）
Ａ２＝ｄ２²・π／４ ・・・（４）

そして本実施形態では、上記式（１）にて表されるストッパピストン３１の離脱圧Ｐ１と、上記式（３）にて表される逆止弁９０の開弁圧Ｐ２とが、下記の式（５）にて表される大小関係を満たすように設定される。
Ｐ１≧Ｐ２ ・・・（５）
このような設定によれば、ストッパピストン３１が嵌合リング３２に嵌合し且つ逆止弁９０が閉弁した状態から進角通路８０の油圧が上昇していくときには、ストッパピストン３１が嵌合リング３２から離脱する前に逆止弁９０が開弁することとなる。

次に、第一実施形態によるバルブタイミング調整装置１０の作動を説明する。尚、内燃機関の停止状態ではベーンロータ２１は最遅角位置の位相であり、ストッパピストン３１が嵌合リング３２に嵌合しているものとする。また、内燃機関の停止状態ではポンプ１が停止し、内燃機関の作動状態では、ポンプ１が継続して駆動されるものとする。

（I）内燃機関の始動時
内燃機関の始動時は、遅角油圧室４１、４２、４３、４４、進角油圧室５１、５２、５３、５４及び駆動油圧室３４、３５にポンプ１から十分な圧力の作動油が供給されない。そのため、弾性部材３３の押圧によりストッパピストン３１は嵌合リング３２に嵌合したままであり、ハウジング１１に対してベーンロータ２１は最遅角位置にロックされている。これにより、吸気弁からカムシャフト２０を通じてベーンロータ２１へ伝わる変動トルクによってハウジング１１とベーンロータ２１とが相対回転振動して衝突することによる打音の発生が防止される。

（II）進角作動
ＥＣＵ７が切換弁６０への通電をオンすると、スプール６２はスプリング６３の復原力に抗して加わる電磁駆動力によって図５に示す第二位置へ移動する。この状態においてポンプ１から吐出された作動油は、供給通路３から外部進角通路６へ供給され、さらに進角通路８０を経由して通路８１、８２、８３ｂ、８４へ供給される。その結果、第二通路８３ｂ及び第四通路８６ｂの油圧が上昇することによって、図６（Ｃ）に示すように制御弁１００が進角通路８６を遮断する。それと共に、第二通路８３ｂの油圧が逆止弁９０の開弁圧Ｐ２に達すると、逆止弁９０が開弁するため、第二通路８３ｂへの供給油が第一通路８３ａを経由して進角油圧室５３へ流入する。また、進角通路８１、８２、８４への供給油は進角油圧室５１、５２、５４へ流入し、さらに進角油圧室５１から進角通路８５を経由して駆動油圧室３４へ流入する。尚、この開弁時点においては、駆動油圧室３４の油圧は開弁圧Ｐ２と実質的に同一か、それ以下である。さらにこの開弁時点においては、駆動油圧室３５の油圧によりストッパピストン３１に働く力は、駆動油圧室３４の油圧によりストッパピストン３１に働く力に比べて無視できる程度に小さい。したがって、ストッパピストン３１は嵌合リング３２に嵌合したままである。
この後、さらに作動油が供給されて駆動油圧室３４の油圧が上昇し、ストッパピストン３１の離脱圧Ｐ１に達すると、ストッパピストン３１が嵌合リング３２から離脱し、ハウジング１１に対するベーンロータ２１のロックが解除される。
一方、遅角油圧室４１、４２、４３、４４の作動油は、遅角通路７１、７２、７３、７４から通路７０、５を経由して排出通路４へ排出される。このように、進角油圧室５１、５２、５３、５４へ作動油が供給され、遅角油圧室４１、４２、４３、４４から作動油が排出されることにより、ベーンロータ２１は四室ある進角油圧室５１、５２、５３、５４の油圧による力を受ける。その結果、ベーンロータ２１はハウジング１１に対して進角方向へ相対回転する。

進角油圧室５１、５２、５３、５４へ作動油を供給し、遅角油圧室４１、４２、４３、４４から作動油を排出することによりベーンロータ２１を進角側の目標位相に位相制御するとき、ベーンロータ２１はハウジング１１に対して遅角方向及び進角方向に変動トルクを受ける。このとき、ベーンロータ２１が受ける変動トルクは、平均すると遅角側に大きく作用する。ベーンロータ２１が遅角方向の変動トルクを受ける場合、進角油圧室５１、５２、５３、５４の作動油は圧縮されて、通路８１、８２、８３ａ、８４へ流出する力を受ける。しかし、このときには、図６（Ｂ）に示すように逆止弁９０が閉弁して進角通路８３を遮断し、また制御弁１００が進角通路８６を遮断するので、進角油圧室５３の作動油は進角通路８０側へ排出されなくなる。したがって、ポンプ１から供給される作動油の油圧が十分に高くなっていないときには、ベーンロータ２１はハウジング１１に対して遅角方向の変動トルクを受けても、遅角側へ戻されない。また、それにより進角油圧室５１、５２、５４からも作動油が排出されなくなるので、ベーンロータ２１は遅角方向の変動トルクを受けても、ハウジング１１に対し目標位相とは反対の遅角側へ戻ることを防止される。その結果、ベーンロータ２１は、進角側の目標位相へ速やかに到達する。

（III）遅角作動
ＥＣＵ７が切換弁６０への通電をオフすると、スプール６２はスプリング６３の復原力によって図４に示す第一位置へ移動する。この状態のとき、供給通路３から外部遅角通路５へ作動油が供給され、さらに作動油が遅角通路７０、７１、７２、７３、７４を経由して遅角油圧室４１、４２、４３、４４へ供給される。また、この状態のとき進角油圧室５１、５２、５４の作動油は、進角通路８１、８２、８４から通路８０、６を経由して排出通路４へ排出される。それと共に、第二通路８３ｂ及び第四通路８６ｂの作動油は通路８０、６を経由して排出通路４へ排出される。そのため、逆止弁９０では、第二通路８３ｂ側の油圧よりも第一通路８３ａ側の油圧が高くなるので、逆止弁９０は、図６（Ａ）に示すように弁部材９３が弁座９６に着座することによって閉弁し、進角通路８３を遮断する。一方、このとき制御弁１００では、遅角油圧室４３に接続する遅角通路７６側の油圧が第四通路８６ｂ側の油圧よりも高くなるので、制御弁１００は、図６（Ａ）に示すように進角通路８６を開放する。これにより進角油圧室５３の作動油は、通路８６、８３ｂ、８０、６を経由して排出通路４へ排出される。このように、遅角油圧室４１、４２、４３、４４へ作動油が供給され、進角油圧室５１、５２、５３、５４から作動油が排出されることにより、ベーンロータ２１は四室ある遅角油圧室４１、４２、４３、４４の油圧による力を受ける。その結果、ベーンロータ２１はハウジング１１に対して遅角方向へ相対回転する。

（IV）保持作動
上記（II）又は（III）の作動によってベーンロータ２１が目標位相に達すると、ＥＣＵ７が切換弁６０へ供給する駆動電流のデューティ比を制御し、スプール６２を中間位置に保持する。その結果、切換弁６０は、外部遅角通路５及び外部進角通路６と、ポンプ１及び排出通路４との接続を遮断し、遅角油圧室４１、４２、４３、４４及び進角油圧室５１、５２、５３、５４から排出通路４へ作動油が排出されることを防止する。したがって、ベーンロータ２１が目標位相に保持される。

以上説明した第一実施形態によれば、逆止弁９０の開弁圧Ｐ２がストッパピストン３１の離脱圧Ｐ１以下に設定されているため、ストッパピストン３１が嵌合リング３２から離脱するより先に逆止弁９０が開弁する。そのため、ストッパピストン３１によるベーンロータ２１のロックは、逆止弁９０を通じて作動油が進角油圧室５３へと流入する状態で解除されることとなる。故にロックが解除されるまでは、ベーンロータ２１のばたつきを防止することができ、またロックの解除時点からは、上記（II）の進角作動で説明した逆止弁９０による流体流出規制機能を即座に発揮させることができる。したがって、打音の発生防止を防止しつつ応答性を飛躍的に向上させることができる。

（第二実施形態）
図７に示すように、本発明の第二実施形態によるバルブタイミング調整装置１０は第一実施形態の変形例である。尚、第一実施形態と実質的に同一の構成部位には同一符号を付し、説明を省略する。
第二実施形態では、ストッパピストン３１がベーン２１３に内蔵され、進角通路８５及び遅角通路７５がそれぞれ進角油圧室５３及び遅角油圧室４３に連通している。但し、模式的な図７からは明らかでないが、ベーン２１３においてストッパピストン３１及び通路８５、７５は、弁９０、１００及び通路８３、８６、７６を避けて設けられている。また、ストッパピストン３１の離脱圧Ｐ１については、逆止弁９０の開弁圧Ｐ２との関係において、第一実施形態で説明した式（５）を満たすように設定されている。

こうした構成の第二実施形態において、切換弁６０への通電がオンされると、第一実施形態と同様にして作動油が通路８１、８２、８３ｂ、８４へ供給される。その結果、制御弁１００が進角通路８６を遮断すると共に、第二通路８３ｂの油圧が逆止弁９０の開弁圧Ｐ２に達すると、逆止弁９０が開弁するため、第二通路８３ｂへの供給油が第一通路８３ａを経由して進角油圧室５３へ流入する。また、進角通路８１、８２、８４への供給油は進角油圧室５１、５２、５４へ流入する。尚、この逆止弁９０の開弁時点においては、進角油圧室５３から進角通路８５を通じて連通する駆動油圧室３４へは作動油が達しておらず、故にストッパピストン３１は嵌合リング３２に嵌合したままである。そしてこの後、進角油圧室５３を通じて作動油が駆動油圧室３４へ供給されて、駆動油圧室３４の油圧が上昇し、ストッパピストン３１の離脱圧Ｐ１に達すると、ストッパピストン３１が嵌合リング３２から離脱してベーンロータ２１のロックが解除される。

以上説明した第二実施形態によれば、逆止弁９０が油流入の許容並びに油流出の規制をする進角油圧室５３から油圧が進角通路８５及び駆動油圧室３４を通じてストッパピストン３１に作用し、それによりストッパピストン３１が嵌合リング３２から離脱する。そのため、ストッパピストン３１が嵌合リング３２から離脱するより先に逆止弁９０が開弁する。しかも第二実施形態によれば、逆止弁９０の開弁圧Ｐ２がストッパピストン３１の離脱圧Ｐ１以下に設定されているため、逆止弁９０の開弁タイミングとストッパピストン３１の離脱タイミングとの間に確実に時間をあけることができる。したがって、ストッパピストン３１の離脱によってロックが解除されるまでは、ベーンロータ２１のばたつきを防止することができ、またロックの解除時点からは、逆止弁９０による流体流出規制機能を即座に発揮させることができる。故に第二実施形態によっても、打音の発生防止を防止しつつ応答性を飛躍的に向上させることができる。

尚、第二実施形態については、ストッパピストン３１の離脱圧Ｐ１と逆止弁９０の開弁圧Ｐ２とが下記の式（６）を満たすように、変形することができる。即ち、離脱圧Ｐ１を開弁圧Ｐ２以下に設定してもよい。
Ｐ１≦Ｐ２ ・・・（６）
このように設定した場合でも、逆止弁９０が油流入の許容並びに油流出の規制をする進角油圧室５３の油圧によってストッパピストン３１が嵌合リング３２から離脱することになるため、ストッパピストン３１の離脱よりも先に逆止弁９０を開弁することができる。

また、第一、第二実施形態では、逆止弁９０又は制御弁１００の少なくともいずれか一方について、ボス部２４やカムシャフト２０に内蔵させてもよい。さらに第一、第二実施形態では、逆止弁９０及び制御弁１００をベーン間の複数の油圧室に連通させてそれら油圧室からの油流出を制御してもよい。またさらに第一、第二実施形態では、逆止弁９０及び制御弁１００の組を複数組設けて互いに同じ又は相異なる油圧室に連通させてよい。尚、第一実施形態において弁９０、１００の組を複数組設ける場合には、全ての逆止弁９０の開弁圧Ｐ２が式（５）を満たすことが望ましい。また一方、第二実施形態において弁９０、１００の組を複数組設ける場合には、各逆止弁９０の開弁圧Ｐ２が式（５）及び（６）のいずれを満たすものであってもよい。

加えて第一実施形態では、ストッパピストン３１の駆動油圧室３４を進角油圧室５１を介さないで直接に進角通路８１と連通させてもよい。さらに第一、第二実施形態では、進角通路８６の第三通路８６ａを進角油圧室５３に直接連通させる代わりに、進角通路８３の第一通路８３ａを通じて進角油圧室５３に連通させてもよい。またさらに第一、第二実施形態では、遅角通路７６を遅角油圧室４３に連通させる代わりに、遅角通路７０や当該通路７０から分岐する遅角通路７１、７２、７３、７４のいずれかに遅角通路７６を連通させてもよい。

また加えて第一、第二実施形態では、進角通路８０と進角油圧室５３とを接続する進角通路８３に逆止弁９０を設置する代わりに、遅角通路７０と遅角油圧室４３とを接続する遅角通路７３に逆止弁９０を設置してもよい。尚、この場合、進角通路８６に制御弁１００を配置する代わりに、逆止弁９０の弁座口９８を迂回して遅角通路７０と遅角油圧室４３とを接続する遅角通路を設け、その遅角通路に制御弁１００を配置してもよい。

さらに加えて第一、第二実施形態では、ハウジング１１とカムシャフト２０とを連動回転させると共に、ベーンロータ２１とクランクシャフトとを連動回転させてもよい。また、第一、第二実施形態では、ストッパピストン３１をハウジング１１に嵌合収容させて、ベーンロータ２１に対して嵌合又は離脱させるようにしてもよい。

またさらに加えて第一、第二実施形態では、吸気弁のバルブタイミングを調整する装置に本発明を適用した例を説明したが、本発明は、排気弁のバルブタイミングを調整する装置や、吸、排気弁の双方のバルブタイミングを調整する装置にも適用してもよい。
以上、本発明について説明してきたが、本発明は上述の実施形態や変形例に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用可能である。

本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置の特徴を説明するための模式図である。 本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す断面図である。 本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す図であって、図２のIII−III線断面図である。 本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置の概略構成及び一作動状態を示す模式図である。 本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置の別の作動状態を示す模式図である。 本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置の作動を説明するための要部拡大断面図である。 本発明の第二実施形態によるバルブタイミング調整装置の概略構成を示す模式図である。

符号の説明

１ ポンプ（流体供給源）、１０ バルブタイミング調整装置、１１ ハウジング、１２ スプロケット、１３ シューハウジング、１５ フロントプレート、２０ カムシャフト（従動軸）、２１ ベーンロータ、２４ ボス部、３１ ストッパピストン（ロック部材）、３２ 嵌合リング、３３ 弾性部材、３４、３５ 駆動油圧室、３９ 端部、４１、４２、４３、４４ 遅角油圧室（流体室）、５１、５２、５４ 進角油圧室（流体室）、５３ 進角油圧室（流体室、特定流体室）、６０ 切換弁、６２ スプール、７５ 遅角通路、８０ 進角通路（流体供給通路）、８３ 進角通路（接続通路）、８５ 進角通路、８３ａ 第一通路、８３ｂ 第二通路、９０ 逆止弁、９３ 弁部材、９４ ホルダ、９５ 弾性部材、９６ 弁座、９７ 弁通路、１００ 制御弁、１３５ 収容室、２１１、２１２、２１３、２１４ ベーン、Ｐ１ 離脱圧、Ｐ２ 開弁圧

Claims (3)

1. 内燃機関の駆動軸から吸気弁及び排気弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記吸気弁及び前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置において、
   前記駆動軸又は前記従動軸の一方と共に回転し、所定の角度範囲で回転方向に形成された収容室を回転方向に複数有するハウジングと、
   前記駆動軸又は前記従動軸の他方と共に回転し、前記収容室に収容されるベーンを有し、前記ベーンにより各収容室を仕切って形成された複数の流体室としての進角室及び遅角室の作動流体圧により前記ハウジングに対して遅角側又は進角側に相対回転駆動されるベーンロータと、
   前記ハウジング及び前記ベーンロータに嵌合することにより前記ベーンロータを前記ハウジングに対してロックし、前記流体室の作動流体圧を受けて前記ハウジング又は前記ベーンロータの一方から離脱することにより前記ベーンロータのロックを解除するロック部材と、
   作動流体を供給する流体供給源と前記流体室のうちの予め定められた流体室である特定流体室とを接続する接続通路と
   前記接続通路に設置され、開弁することにより前記流体供給源側から前記特定流体室への作動流体の流れを許容し、閉弁することにより前記特定流体室から前記流体供給源側への作動流体の流れを規制する逆止弁であって、前記ハウジング又は前記ベーンロータの一方から前記ロック部材が離脱する前に開弁するよう構成された逆止弁と、を備え、
   前記ロック部材は、前記特定流体室とは別の前記流体室から作動流体圧を受け、前記逆止弁の影響を受けずに離脱するよう構成されていること
   を特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記逆止弁は、前記遅角室又は前記進角室への作動流体の供給、並びに前記遅角室又は前記進角室からの作動流体の排出を切り換える切換弁よりも前記特定流体室側に設けられることを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整装置。
3. 前記流体供給源から流体が供給される流体供給通路を備え、
   前記ロック部材は、前記流体供給通路を通じて受ける作動流体圧が離脱圧以上となるとき前記ハウジング又は前記ベーンロータの一方から離脱し、
   前記逆止弁は、前記流体供給通路を通じて受ける作動流体圧が開弁圧以上となるとき開弁し、
   前記開弁圧は前記離脱圧以下に設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブタイミング調整装置。

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