JP5012584B2 - 逆止弁及びバルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、作動流体を利用して内燃機関のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置に好適な逆止弁並びにそれを備えた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軸及びカム軸と連動して回転する駆動回転体及び従動回転体の間に流体室を区画形成して、当該流体室に流体供給源から作動流体を供給することにより、カム軸が開閉する動弁のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置が知られている。

こうしたバルブタイミング調整装置として特許文献１には、流体供給源側から流体室側への作動流体の順流を許容し且つ流体室側から流体供給源側への作動流体の逆流を規制する逆止弁を設けて、バルブタイミングの調整応答性を高めるようにした装置が開示されている。具体的に特許文献１の逆止弁は、筐体において流体供給源及び流体室にそれぞれ連通する第一ポート及び第二ポートの間に弁座部を設け、当該筐体内に弁体とコイルスプリングとを収容させている。そして、特許文献１の逆止弁では、弁体を挟んで弁座部とは反対側のコイルスプリングが発生する復原力を弁体に与えることにより、弁体を弁座部に向かって押圧するようにしている。

このような特許文献１の逆止弁では、復原力に抗して弁体が弁座部から離座することで第一ポート及び第二ポートの間が連通するので、そのときには、流体供給源側から流体室側への順流が許容されて流体室に作動流体が供給されることになる。また一方、特許文献１の逆止弁では、復原力により押圧される弁体が弁座部に着座することで第一ポート及び第二ポートの間が遮断されるので、そのときには、流体室側から流体供給源側への逆流が規制されて流体室から作動流体が漏れ難くなる。これらのことから、従動回転体にカム軸から作用する変動トルクによって流体室が容積拡大したときには、流体室への作動流体供給を実現し得ると共に、当該変動トルクによって流体室が圧縮されたときには、流体室からの作動流体漏れを抑制し得る。したがって、バルブタイミングの調整応答性を高めることが可能となるのである。
特開２００７−３１５３７３号公報

さて、特許文献１の逆止弁では、流体供給源から第一ポートに供給された作動流体が、その圧力によって弁座部から離座する弁体の外周側を通じて第二ポートに向かう際に、弁体の第二ポート側にあるコイルスプリングの線間を外周側から内周側へと抜けようとする。このとき、作動流体は大きな流動抵抗を受けることになるので、第二ポートから流体室に供給される作動流体の圧力損失が増大して、バルブタイミングの調整応答性が低下するおそれがあった。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、バルブタイミング調整装置において逆止弁によりバルブタイミングの調整応答性を向上させるための技術的思想を、提供することにある。

請求項１に記載の発明は、内燃機関のクランク軸及びカム軸とそれぞれ連動して回転する駆動回転体及び従動回転体の間に区画形成される流体室に流体供給源から作動流体を供給することにより、カム軸が開閉する動弁のバルブ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、流体供給源側から流体室側への作動流体の順流を許容し且つ流体室側から流体供給源側への作動流体の逆流を規制する逆止弁であって、流体供給源に連通する第一ポート及び前記流体室に連通する第二ポートを形成し、前記第一ポート及び第二ポートの間に弁座部を有する筐体と、筐体内において弁座部の第二ポート側に収容されて第一通路を外周側に形成し、弁座部から離座することにより第一ポート及び第一通路の間を連通し且つ弁座部に着座することにより第一ポート及び第一通路の間を遮断する球状の弁体と、筐体内において弁体の第二ポート側に収容されて当該第二ポートと連通する第二通路を内周側に形成し、圧縮変形により復原力を発生するコイルスプリングと、筐体内において弁体及びコイルスプリングの間に介装されて第一通路及び第二通路の間を連通する連通通路を形成し、コイルスプリングから復原力を受けることにより弁体を弁座部に向かって押圧する介装体と、を備え、介装体は、筐体の周方向に間隔をあけた複数箇所において径方向の外側から弁体を保持する保持部を、有し、各保持部には、径方向の弁体と反対側にて筐体の内周面と摺接する摺接面が設けられ、各保持部の間において筐体の内周面と弁体の外周面との間に挟まれた連通通路が形成されることを特徴とする逆止弁である。

この発明によると、筐体において第一ポート及び第二ポート間の弁座部に対して第二ポート側の弁体が、コイルスプリングの復原力に抗して弁座部から離座するときには、第一ポート及び第二ポートにそれぞれ連通する第一通路及び第二通路の間が連通通路を介して連通状態となる。ここで第一通路は、筐体内の球状弁体の外周側に形成され、また第二通路は、筐体内のコイルスプリングの内周側に形成され、さらに連通通路は、筐体内において弁体と第二ポート側のコイルスプリングとの間に介装される介装体によって形成される。したがって、流体供給源から第一ポートに供給された作動流体は、その圧力によって弁座部から離座する球状弁体の外周側から介装体の連通通路を抜けてコイルスプリングの内周側へと流入することになるので、当該スプリング内周側から第二ポートに直接的に向かうことができる。故に、流体供給源側から流体室側への順流を逆止弁によって許容する際には、流体供給源及び流体室にそれぞれ連通する第一ポート及び第二ポートの間で流動抵抗を小さくして、流体室に供給される作動流体の圧力損失を減少させることが可能となるのである。

また、請求項１に記載の発明によると、コイルスプリングの復原力によって押圧される弁体が弁座部に着座するときには、第二通路及び連通通路を介して第二ポートに連通することになる第一通路が、第一ポートとの間を遮断される。これによれば、流体室から第二ポートに逆流した作動流体は、コイルスプリングの内周側に流入して介装体に圧力を作用させることにより、弁体を弁座部に向かって押圧できる。故に、第二ポートへの逆流流体は、その圧力並びに復原力によって弁座部に着座する弁体の外周側に連通通路を通じて流入することになるが、当該弁体外周側から第一ポートには流入し得ない。その結果、第一ポートに連通する流体供給源への逆流が規制され、それに応じて流体室から第二ポートへの逆流も止まることになる。以上により、流体供給源側への逆流を規制される流体室については、作動流体の漏れが抑制された状態となるのである。
以上、請求項１に記載の発明では、従動回転体にカム軸から作用する変動トルクによって流体室が容積拡大したときには、流体室への作動流体供給を少ない圧力損失にて実現し得ると共に、当該変動トルクによって流体室が圧縮されたときには、流体室からの作動流体漏れを抑制し得る。したがって、バルブタイミングの調整に必要な作動流体供給を流体室に対し迅速に行って、その調整応答性を向上させることができるのである。

さらに請求項１に記載の発明のように、弁体を保持する複数の保持部を有する介装体が、それら保持部の間に連通通路を形成することによれば、弁体は、介装体の複数の保持部に保持されて当該介装体と一体に変位可能となる。こうした弁体及び介装体の一体変位によれば、作動流体の順流を許容するに際し、それら弁体及び介装体間に作動流体が流入して流動抵抗を受けることによって発生する圧力損失の増大を抑えて、調整応答性の向上に貢献することができる。しかも、弁体を保持するための各保持部間を利用して連通通路が形成されるので、調整応答性の向上を低コストにて達成することが可能となるのである。
またさらに請求項１に記載の発明ように、筐体の内周面と摺接する摺接面が各保持部に設けられることによれば、保持部の摺接面が筐体の内周面と摺接することにより、介装体が当該内周面に沿って案内されることになるので、介装体の傾きによる弁体の変位異常を回避して所望の調整応答性を確保することができる。しかも、弁体と一体変位する介装体が、当該一体変位のために弁体を保持する保持部を利用して案内されることによれば、そうした調整応答性の確保効果を低コストにて享受することが可能となるのである。

請求項２に記載の発明によると、コイルスプリングは、弁体よりも大きなコイル内径を有し、連通通路は、コイルスプリングの軸方向において第一通路及び第二通路の間に挟まれる。これによれば、球状弁体よりも大きなコイル内径を有するコイルスプリング内周側の第二通路は、当該コイルスプリングの軸方向において弁体外周側の第一通路との間に連通通路が挟まれた状態となるので、第二通路及び第一通路の各々と連通通路との連通部分において流動抵抗を可及的に小さくできる。故に、流体供給源から第一ポートへの供給流体は、その圧力によって弁座部から離座する弁体外周側の第一通路から連通通路を抜けることにより、第二ポートと連通するコイルスプリング内周側の第二通路へは、小さな圧力損失にて到達し得る。したがって、逆止弁により作動流体の順流を許容する際には、流体室に供給される作動流体の圧力損失の減少効果を高めて、調整応答性の向上に貢献することができるのである。

請求項３に記載の発明によると、弁体及び介装体は、それぞれ第一通路及び連通通路を筐体の内周面との間に形成する。これによれば、第一通路及び連通通路が共に筐体の内周面に沿って形成されて相互連通することになるので、当該連通部分における流動抵抗を可及的に小さくできる。したがって、逆止弁により作動流体の順流を許容する際には、流体室に供給される作動流体の圧力損失の減少効果を高めて、調整応答性の向上に貢献することができるのである。

請求項４に記載の発明によると、保持部には、弁体の外表面に沿って当接する当接面が設けられる。このような保持部によれば、弁体の外表面に沿って当接面を当接させた状態で弁体を保持することができるので、弁体と介装体との間への流体流入自体を抑制し得る。したがって、弁体及び介装体間への流体流入に起因する圧力損失の増大を回避して、調整応答性の向上を確かなものとすることができるのである。

請求項５に記載の発明によると、保持部は、コイルスプリングの周方向に複数配置される。これによれば、流体室から第二ポートに逆流してコイルスプリング内周側の第二通路に流入した作動流体は、コイルスプリングの周方向に配置されて当該第二通路に連通する連通通路を間に挟んだ複数の保持部に対して、衝突し易くなる。こうした衝突の結果、第二通路への流入流体の圧力損失が大きくなる分、当該流入流体及び復原力によって押圧される弁体の弁座部に対する着座速度が速くなるのである。したがって、流体室側から流体供給源側への逆流が発生したときには、逆止弁によって迅速に逆流規制を行って調整応答性を向上させることができるのである。

請求項６に記載の発明によると、保持部には、第二通路を通じて第二ポートと対向する対向面が設けられる。これによれば、コイルスプリング内周側の第二通路を通じて第二ポートと対向する保持部の対向面には、流体室から第二ポートに逆流した作動流体が確実に衝突し得る。したがって、流体室からの逆流規制による調整応答性の向上を、確かなものとすることができるのである。

請求項７に記載の発明によると、平坦面状の対向面が筒孔状の第二ポートの軸方向に対して垂直となるように、介装体が配置される。このように筒孔状の第二ポートの軸方向に垂直な平坦面状の対向面が設けられる介装体では、第二ポートへの逆流流体が当該対向面に衝突して弁体に与えることになる押圧力を、容易に増大し得る。したがって、弁座部に対する弁体の着座速度を速めて、流体室からの逆流をその発生初期から規制することが可能になるので、調整応答性の飛躍的な向上を期待することができる。

請求項８に記載の発明によると、筐体は、その内周面から突出してコイルスプリングの介装体とは反対側端を係止する係止部を有し、介装体は、弁体とは反対側に突出して係止部に対して摺動する摺動部を有する。これによれば、筐体の内周面から突出する係止部に対して、保持部から弁体とは反対側に突出する摺動部が摺動することにより、介装体が当該係止部に沿って案内されることになるので、介装体の傾きによる弁体の変位異常を回避して所望の調整応答性を確保することができる。しかも、コイルスプリングの介装体とは反対側端を係止する係止部を利用して介装体が案内されることによれば、そうした調整応答性の確保効果を低コストにて享受することが可能となるのである。

請求項９に記載の発明によると、保持部において摺動部が突出する面は、係止部と当接することにより介装体の変位を規制する規制面を形成する。これによれば、弁体とは反対側に摺動部が突出する保持部の規制面が、筐体の内周面から突出する係止部と当接することで、当該保持部によって保持される弁体が、介装体と共に変位規制され得る。したがって、弁体及び介装体が弁座部とは反対側に変位可能な変位量を、当該介装体によって圧縮されるコイルスプリングの最大変形量に対して小さく設定することが可能となるので、その場合には、所望の調整応答性を長期に亘って確保することができる。しかも、弁体及び介装体の一体変位が、当該一体変位のために弁体を保持する保持部を利用して規制されることによれば、そうした調整応答性の確保効果を低コストにて得ることが可能となる。

請求項１０に記載の発明は、内燃機関のクランク軸と連動して回転する駆動回転体と、内燃機関のカム軸と連動して回転し、駆動回転体との間に流体室を区画形成し、当該流体室に流体供給源から作動流体を供給することにより、カム軸が開閉する動弁のバルブタイミングを調整する従動回転体と、請求項１〜９のいずれか一項に記載の逆止弁と、を備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置である。

この発明によると、従動回転体にカム軸から作用する変動トルクによって流体室が容積拡大したときには、請求項１〜９のいずれか一項に記載の逆止弁によって、流体室への作動流体供給を少ない圧力損失にて実現し得る。また一方、変動トルクによって流体室が圧縮されたときには、請求項１〜９のいずれか一項に記載の逆止弁によって、流体室からの作動流体漏れを抑制し得る。したがって、バルブタイミング調整に必要な作動流体供給を流体室に対し迅速に行って、その調整応答性を向上することができるのである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置１を車両の内燃機関に適用した例を示している。バルブタイミング調整装置１は、「作動流体」として作動油を用いる流体駆動式であり、カム軸２が開閉する「動弁」としての吸気弁のバルブタイミングを調整する。

（基本構成）
以下、バルブタイミング調整装置１の基本構成を説明する。バルブタイミング調整装置１は、内燃機関のクランク軸（図示しない）からカム軸２に機関トルクを伝達する伝達系に設置されて作動油により駆動される駆動部１０、並びに当該駆動部１０への作動油供給を制御する制御部３０を備えている。

（駆動部）
図１，２に示す駆動部１０において、「駆動回転体」としてのハウジング１１は、シューハウジング１２、スプロケット１３及びフロントプレート１８等から構成されている。

シューハウジング１２は、円筒状の筒壁部１２ａ並びに仕切部として複数のシュー１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを有している。各シュー１２ｂ〜１２ｄは、筒壁部１２ａにおいて回転方向に略等間隔となる箇所から径方向内側に突出している。各シュー１２ｂ〜１２ｄの突出側端面は円弧面状であり、ベーンロータ１４のボス部１４ａの外周面に摺接する。回転方向において隣り合うシュー１２ｂ〜１２ｄの間には、それぞれ収容室５０が形成される。

スプロケット１３及びフロントプレート１８は共に円環板状に形成されており、それぞれシューハウジング１２の両端部に同軸固定されている。ここで、複数の歯１９が径方向外側に突出してなるスプロケット１３は、それらの歯１９に掛けられるタイミングチェーン（図示しない）を介してクランク軸と連繋する。これにより内燃機関の運転中は、クランク軸からスプロケット１３に機関トルクが伝達されることで、ハウジング１１がクランク軸と連動して図２の時計方向に回転するようになっている。

図１，２に示すように、「従動回転体」としてのベーンロータ１４はハウジング１１内に同心収容されており、軸方向においてハウジング１１と摺接する。ベーンロータ１４は、円柱状のボス部１４ａ並びにベーン１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを有している。

ボス部１４ａは、カム軸２に対して同軸固定されている。これによりベーンロータ１４は、カム軸２と連動して図２の時計方向に回転すると共に、ハウジング１１に対して相対回転可能となっている。各ベーン１４ｂ〜１４ｄは、ボス部１４ａにおいて回転方向に略等間隔となる箇所から径方向外側に突出し、それぞれ対応する収容室５０内に収容されている。各ベーン１４ｂ〜１４ｄの突出側端面は円弧面状に形成され、筒壁部１２ａの内周面と摺接する。

各ベーン１４ｂ〜１４ｄは、それぞれ対応する収容室５０を回転方向に二分することによって、「流体室」としての進角室５２，５３，５４及び遅角室５６，５７，５８をハウジング１１との間に区画形成している。具体的には、シュー１２ｂとベーン１４ｂの間に進角室５２、シュー１２ｃとベーン１４ｃの間に進角室５３、シュー１２ｄとベーン１４ｄの間に進角室５４がそれぞれ形成されている。また、シュー１２ｃとベーン１４ｂの間に遅角室５６、シュー１２ｄとベーン１４ｃの間に遅角室５７、シュー１２ｂとベーン１４ｄの間に遅角室５８がそれぞれ形成されている。

こうした構成の駆動部１０では、進角室５２〜５４への作動油供給並びに遅角室５６〜５８からの作動油排出によりベーンロータ１４がハウジング１１に対する進角方向に相対回転することで、バルブタイミングが進角する。また一方、遅角室５６〜５８への作動油供給並びに進角室５２〜５４からの作動油排出によりベーンロータ１４がハウジング１１に対して遅角方向に相対回転することで、バルブタイミングが遅角する。

（制御部）
図１に示す制御部３０において、カム軸２及びその軸受（図示しない）を通して設けられる進角通路７２は、進角室５２〜５４と常時連通している。また、カム軸２及びその軸受を通して設けられる遅角通路７４は、遅角室５６〜５８と常時連通している。

供給通路７６は、「流体供給源」としてのポンプ４の吐出口と連通しており、オイルパン５からポンプ４の吸入口に吸入された作動油が当該吐出口から吐出されるようになっている。ここで本実施形態のポンプ４は、クランク軸によって駆動されるメカポンプであり、故に内燃機関の運転中は、作動油が継続して供給通路７６に供給されることになる。また、ドレン通路７８は、オイルパン５に作動油を排出可能に設けられている。

制御弁８０は、ソレノイド８２の発生する電磁駆動力及びリターンスプリング８４の発生する復原力を利用してスプール駆動する、所謂スプール弁である。制御弁８０には、進角通路７２、遅角通路７４、供給通路７６及びドレン通路７８が接続されている。制御弁８０は、ソレノイド８２への通電に従って作動することにより、供給通路７６及びドレン通路７８にそれぞれ連通する通路を進角通路７２及び遅角通路７４の間で切換える。

制御回路９０は、マイクロコンピュータを主体に構成されており、制御弁８０のソレノイド８２と電気接続されている。制御回路９０は、ソレノイド８２への通電を制御する機能と共に、内燃機関の運転を制御する機能を備えている。

こうした構成の制御部３０では、内燃機関の運転中に制御回路９０によって制御されたソレノイド８２への通電に従って制御弁８０が作動することで、供給通路７６及びドレン通路７８に対する進角通路７２及び遅角通路７４の連通状態が切り換えられることになる。ここで、制御弁８０が進角通路７２及び遅角通路７４をそれぞれ供給通路７６及びドレン通路７８に連通させるときには、ポンプ４からの作動油が通路７６，７２を通じて進角室５２〜５４に供給されると共に、遅角室５６〜５８の作動油が通路７４，７８を通じてオイルパン５に排出される。故にこのときには、バルブタイミングが進角するのである。また一方、制御弁８０が遅角通路７４及び進角通路７２をそれぞれ供給通路７６及びドレン通路７８に連通させるときには、ポンプ４からの作動油が通路７６，７４を通じて遅角室５６〜５８に供給されると共に、進角室５２〜５４の作動油が通路７２，７８を通じてオイルパン５に排出される。故にこのときには、バルブタイミングが遅角するのである。

（特徴）
以下、バルブタイミング調整装置１の特徴を詳細に説明する。

（変動トルク）
内燃機関の運転中は、カム軸２により開閉駆動される吸気弁からのスプリング反力等に起因して生じる変動トルクが、当該カム軸２を通じて駆動部１０のベーンロータ１４に作用する。ここで、図３に示すように変動トルクは、ハウジング１１に対する進角方向に作用する負トルクと、ハウジング１１に対する遅角方向に作用する正トルクとの間において交番変動するものである。尚、変動トルクは、例えば、正トルクのピークトルクＴ＋が負トルクのピークトルクＴ−と実質的に等しくなることにより平均トルクが実質的に零となるものであってもよいし、正トルクのピークトルクＴ＋が負トルクのピークトルクＴ−よりも大きくなることにより平均トルクが正トルク側に偏るものであってもよい。

（逆止弁）
図１に示すように供給通路７６の中途部には、逆止弁１００が設置されており、それによって供給通路７６は、逆止弁１００を境に二分されている。ここで、供給通路７６において逆止弁１００よりもポンプ４側の通路部７６ａは、当該ポンプ４と常時連通するポンプ側通路部７６ａを形成している。また一方、供給通路７６において逆止弁１００よりも制御弁８０側の通路部７６ｂは、当該制御弁８０の作動に応じて進角室５２〜５４又は遅角室５６〜５８と連通する流体室側通路部７６ｂを形成している。

図４〜６に示すように逆止弁１００は、筐体１１０、弁体１５０、リテーナ１６０及びコイルスプリング１８０を備えている。

筐体１１０は、収容部材１２０、シート部材１３０及び係止部材１４０等から構成されている。収容部材１２０は金属により形成されて、有底の円筒状を呈している。収容部材１２０において底壁部１２２を円筒孔状に貫通する中心孔１２４は、供給通路７６のうちポンプ側通路部７６ａと接続されてポンプ４に常時連通する第一ポート１２４を形成している。また、収容部材１２０において円錐孔状の開口１２６は、供給通路７６のうち流体室側通路部７６ｂと接続されて制御弁８０の作動に応じて進角室５２〜５４又は遅角室５６〜５８に連通する第二ポート１２６を形成している。

シート部材１３０は金属により形成されて、厚肉の円環板状を呈している。シート部材１３０は収容部材１２０内に同心圧入されて、一端面１３２を収容部材１２０の底壁部１２２に密着させている。シート部材１３０の内周面は、第一ポート１２４の軸方向において底壁部１２２側に向かうほど縮径する円錐面状の弁座部１３４を形成している。これにより弁座部１３４は、収容部材１２０の第一ポート１２４と第二ポート１２６との間に設けられた形となっている。尚、シート部材１３０については、例えば、収容部材１２０よりも高硬度の金属を形成材料とすることにより又は形成金属の表面硬化処理により、少なくとも弁座部１３４についての硬度を高めておくことが望ましい。

係止部材１４０は金属により形成され、筒部１４２及びフランジ部１４４を一体に有している。筒部１４２は、収容部材１２０の周壁部１２８（以下、「収容周壁部１２８」という）よりも小径の円筒状を呈しており、収容部材１２０内に同心配置されている。フランジ部１４４は、筒部１４２の第二ポート１２６側に同軸接続された円環板状を呈しており、収容周壁部１２８のうち第二ポート１２６を形成する開口側端部に外周縁部がかしめ固定されている。これにより係止部材１４０は、収容周壁部１２８の内周面１２９から径方向内側に突出するフランジ部１４４によって、収容周壁部１２８と筒部１４２との間が周方向に連続して接続された形となっている。

弁体１５０は金属又はセラミックにより形成されて、全球状を呈している。弁体１５０は、収容部材１２０内において弁座部１３４の第二ポート１２６側に収容されている。弁体１５０は、リテーナ１６０によって収容部材１２０と同心上に保持されることで、収容部材１２０の軸方向に往復変位可能且つ弁座部１３４に対して離着座可能となっている。また、リテーナ１６０によって保持された弁体１５０は、その外表面１５２と収容周壁部１２８の内周面１２９との間に第一通路１５４を形成している。以上により、弁体１５０の外周側を収容部材１２０内にて囲む第一通路１５４は、図６に示すように弁体１５０が弁座部１３４から離座するときには、弁座部１３４の内周側を通じて第一ポート１２４と連通することになる。また一方、第一通路１５４は、図４に示すように弁体１５０が弁座部１３４に着座するときには、第一ポート１２４との間の連通を遮断されることになる。尚、弁体１５０の形成材料については、例えば弁座部１３４への着座による磨耗が少なくなるように、シート部材１３０の形成金属に応じた硬度の金属又はセラミックを選択することが望ましい。

図４〜６に示すリテーナ１６０は樹脂又は金属により形成されており、収容部材１２０内において弁体１５０の第二ポート１２６側に収容されて軸方向に往復変位可能となっている。リテーナ１６０は、保持部１６１及び摺動部１６９を一体に有している。ここで本実施形態のリテーナ１６０には、保持部１６１及び摺動部１６９がそれぞれ三つずつ設けられている。

リテーナ１６０の各保持部１６１において直線板状を呈する保持ベース１６２は、収容部材１２０の径方向に沿う形態で放射状に配置されており、当該部材１２０の中心線上にて一端同士が接続されている。また、各保持部１６１の保持ベース１６２は、本実施形態では収容部材１２０の周方向に略等間隔をあけており、弁体１５０の外周側において第一通路１５４と常時連通する連通通路１６３を、相互間並びに収容周壁部１２８の内周面１２９との間に扇形断面をもって形成している。

各保持部１６１の保持ベース１６２において第二ポート１２６と軸方向に対向する対向面１６４は、当該軸方向に略垂直な平坦面状に形成されている。これにより各保持部１６１の保持ベース１６２は、係止部材１４０の筒部１４２においてフランジ部１４４とは反対側の端面１４６に対向面１６４を正対させており、特にリテーナ１６０の図６の変位位置では、対向面１６４が当該端面１４６に当接するようになっている。このように対向面１６４が筒部１４２の端面１４６に当接することで、リテーナ１６０が係止部材１４０により係止されて第二ポート１２６側への変位を規制されることになる。即ち本実施形態では、各保持部１６１の対向面１６４が「規制面」としても機能するようになっている。

図４〜６に示す各保持部１６１において、保持ベース１６２の相互接続端とは反対側端に略Ｌ字状に接続される保持爪１６５は、弁体１５０の外周側において第一通路１５４に突入している。また、各保持部１６１において保持爪１６５は、弁体１５０の球面状の外表面１５２に沿って当接する円弧面状の当接面１６６を、保持ベース１６２と共に形成している。これにより各保持部１６１は、収容部材１２０の周方向の三箇所において径方向の外側から並びに軸方向の第二ポート１２６側から、弁体１５０を保持する形となっている。

各保持部１６１の保持爪１６５において径方向の当接面１６６と反対側には、収容周壁部１２８の内周面１２９に摺接する摺接面１６７が設けられている。この摺接によってリテーナ１６０は、収容周壁部１２８の内周面１２９に沿って収容部材１２０の軸方向に案内されるようになっている。また、各保持部１６１の保持爪１６５において摺接面１６７よりも第二ポート１２６側には、収容周壁部１２８の内周面１２９に対して径方向内側に隙間をあける段差面１６８が設けられている。

リテーナ１６０の各摺動部１６９は、それぞれ対応する保持部１６１の対向面１６４から、収容部材１２０の軸方向において弁体１５０とは反対側にのびる直線板状に突出している。各摺動部１６９は、係止部材１４０の筒部１４２の内周面１４７に摺動可能に同心嵌合している。この嵌合によってリテーナ１６０は、筒部１４２の内周面１４７に沿って収容部材１２０の軸方向に案内されるようになっている。

尚、以上のリテーナ１６０の形成材料については、収容部材１２０及び係止部材１４０との接触抵抗が小さくなるように、それら部材１２０，１４０の形成金属に応じた樹脂又は金属を選択することが望ましい。

コイルスプリング１８０は金属により形成され、収容部材１２０内に同心収容されている。コイルスプリング１８０の一端は、「係止部」としての係止部材１４０においてフランジ部１４４の筒部１４２側の端面１４８並びに筒部１４２の外周面１４９に係止されている。コイルスプリング１８０の他端は、リテーナ１６０の段差面１６８に係止されている。これによりリテーナ１６０は、弁体１５０の第二ポート１２６側においてコイルスプリング１８０と弁体１５０との間に「介装体」として介装された状態下、要素１４０，１６０間での圧縮変形によってコイルスプリング１８０が発生する復原力を、段差面１６８にて受けるようになっている。したがって、コイルスプリング１８０の復原力は、第二ポート１２６側からリテーナ１６０によって保持される弁体１５０を弁座部１３４に向かって押圧する押圧力として、段差面１６８に作用することとなる。

上述の如く係止部材１４０及びリテーナ１６０によって係止されるコイルスプリング１８０は、リテーナ１６０が突入すると共に第二ポート１２６に対してリテーナ１６０の対向面１６４を対向させるための内周側空間１８２を、第二通路１８２として形成している。これにより第二通路１８２は、係止部材１４０の配置された第二ポート１２６と、同心上要素１２０，１８０の周方向にリテーナ１６０が複数形成する連通通路１６３とに対して、常時連通するようになっている。またここで、本実施形態によるコイルスプリング１８０のコイル内径は、全球状の弁体１５０の外径よりも大きく設定されている。これによりリテーナ１６０の各連通通路１６３は、コイルスプリング１８０の軸方向において第二通路１８２と第一通路１５４との間に挟まれて、それら通路１８２，１５４間を相互連通させる形となっている。

このような構成の逆止弁１００において弁体１５０は、ポンプ４からポンプ側通路部７６ａを通じて第一ポート１２４に供給される作動油の圧力が外表面１５２に作用することにより、弁座部１３４とは反対側に向かう押圧力を受けることになる。

これに対して弁体１５０は、制御弁８０の作動に応じた進角室５２〜５４又は遅角室５６〜５８から流体室側通路部７６ｂを通じて第二ポート１２６及び第二通路１８２に順次流入する作動油の圧力が対向面１６４に作用することにより、弁座部１３４に向かう押圧力をリテーナ１６０を介して受けることになる。またそれと共に本実施形態では、第二ポート１２６への流入油が第二通路１８２からリテーナ１６０の各連通通路１６３に流入して弁体１５０に圧力を作用させることによっても、当該弁体１５０は弁座部１３４に向かう押圧力を受けることになる。

したがって、第二ポート１２６への流入油圧による押圧力とコイルスプリング１８０の復原力との和に対し、第一ポート１２４への供給油圧による押圧力が大きくなるときには、リテーナ１６０と共に弁体１５０がコイルスプリング１８０を圧縮変形させつつ弁座部１３４とは反対側に一体変位する。その結果、弁体１５０が弁座部１３４から離座するので、図７の矢印の如く第一ポート１２４への供給油は弁座部１３４の内周側を通じて、第一通路１５４、リテーナ１６０の各連通通路１６３及び第二通路１８２へと順次流入し、第二ポート１２６から流体室側通路部７６ｂに排出されることになる。即ち、逆止弁１００は、ポンプ４側から進角室５２〜５４側又は遅角室５６〜５８側に向かう作動油の順流を許容する状態となるのである。

こうした順流許容状態下、球状の弁体１５０の外周側に第一通路１５４が形成される逆止弁１００では、当該弁体１５０の外表面１５２に沿う円滑な作動油流れが第一通路１５４において発生することになる。また、弁体１５０及びリテーナ１６０と収容周壁部１２８の内周面１２９との間に第一通路１５４及び連通通路１６３が形成される逆止弁１００の順流許容状態では、それら第一通路１５４及び連通通路１６３が収容部材１２０の軸方向に連通する部分において、作動油の流動抵抗が小さくなる。さらに、順流許容状態の逆止弁１００では、コイルスプリング１８０の軸方向において第一通路１５４と第二通路１８２との間に連通通路１６３が挟まれていることから、それら第一通路１５４及び第二通路１８２が連通通路１６３と当該軸方向に連通する部分において、作動油の流動抵抗が小さくなる。またさらに、順流許容状態の逆止弁１００では、当接面１６６を弁体１５０の外表面１５２に沿って当接させた状態でリテーナ１６０が弁体１５０を保持して一体に変位することから、それらリテーナ１６０及び弁体１５０間への作動油流入による流動抵抗の増大が抑制されることになる。

これらのことより、逆止弁１００の順流許容状態においては、ポンプ４から第一ポート１２４への供給油が各通路１５４，１６３，１８２を小さな圧力損失にて抜けて、第二ポート１２６へと達することが可能となるので、圧力損失の少ない作動油を進角室５２〜５４又は遅角室５６〜５８に供給し得る。故に、バルブタイミングの進角時には、負トルクによって容積拡大する進角室５２〜５４に十分な圧力の作動油を供給して進角応答性を向上させることができる。また一方、バルブタイミングの遅角時には、正トルクによって容積拡大する遅角室５６〜５８に十分な圧力の作動油を供給して遅角応答性を向上させることができるのである。

以上の順流許容の一方で、第一ポート１２４への供給油圧による押圧力に対し、第二ポート１２６への流入油圧による押圧力とコイルスプリング１８０の復原力との和が大きくなるときには、リテーナ１６０と共に弁体１５０がコイルスプリング１８０を復原させつつ弁座部１３４側に一体変位する。その結果、弁体１５０が弁座部１３４に着座するので、図８の矢印の如く第二ポート１２６への流入油は第二通路１８２、リテーナ１６０の各連通通路１６３及び第一通路１５４には順次流入するが、当該第一通路１５４から第一ポート１２４には流入し得なくなる。即ち、逆止弁１００は、進角室５２〜５４側又は遅角室５６〜５８側からポンプ４側に向かう作動油の逆流を規制する状態となるのである。

こうした逆流規制状態下、第二ポート１２６に対しその軸方向に略垂直に対向するリテーナ１６０の各対向面１６４が同心上要素１２０，１８０の周方向に配置されてなる逆止弁１００では、第二ポート１２６から第二通路１８２への流入油がそれら対向面１６４に確実に衝突し得る。この衝突の結果、第二通路１８２への流入油の圧力損失が大きくなる分、当該流入油及びコイルスプリング１８０によって押圧される弁体１５０は、弁座部１３４への着座速度が速くなる。これによれば、進角室５２〜５４又は遅角室５６〜５８からの作動油漏れによる逆流を、その発生初期から規制することが可能となる。故に、バルブタイミングの進角時には、正トルクによって圧縮される進角室５２〜５４からの作動油漏れを抑制して進角応答性を向上させる一方、バルブタイミングの遅角時には、負トルクによって圧縮される遅角室５６〜５８からの作動油漏れを抑制して遅角応答性を向上させることができるのである。

ここまで説明したように逆止弁１００は、バルブタイミングの調整応答性としての進角応答性及び遅角応答性について、飛躍的な向上を可能にする。しかも、図７，８に示すように逆止弁１００では、リテーナ１６０の摺接面１６７及び摺動部１６９が収容周壁部１２８及び筒部１４２の各内周面１２９，１４７に沿って収容部材１２０の軸方向に案内されることにより、リテーナ１６０の傾きによる弁体１５０の変位異常が回避されるので、そうした変位異常によって調整応答性の向上が妨げられることがない。加えて逆止弁１００では、図７に示すようにリテーナ１６０が係止部材１４０に係止されて第二ポート１２６側への変位を規制されることにより、コイルスプリング１８０の変形量を最大変形量未満に維持できるので、調整応答性の向上効果を長期に亘って享受できるのである。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は説明の実施形態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することができる。

例えば、「介装体」としてのリテーナ１６０において、相互間に連通通路１６３を形成する保持部１６１の数については、三つ以外の複数に設定してもよく、また連通通路１６３を区画する一つの保持部１６１を設けるようにしてもよい。また、リテーナ１６０において保持部１６１に設けられる対向面１６４の形状については、第二ポート１２６の軸方向に略垂直な平坦面状以外にも、当該軸方向に対して傾斜する傾斜面状や、曲面状等であってもよい。さらに、リテーナ１６０において摺接面１６７及び摺動部１６９のうち少なくとも一方を、設けないようにしてもよい。またさらに、リテーナ１６０の対向面１６４については、「規制面」として係止部材１４０に当接させないようにしてもよい。

筐体１１０については、その構成要素である収容部材１２０、シート部材１３０及び係止部材１４０のうち少なくとも二つを、同一材料によって一体に形成してもよい。また、筐体１１０のシート部材１３０に設けられる弁座部１３４の形状については、第一ポート１２４の軸方向に沿った円錐面状以外にも、当該軸方向に略垂直な平坦面状等であってもよい。さらに、筐体１１０の「係止部」としての係止部材１４０については、筒部１４２を設けないようにしてもよい。

そして、本発明は、吸気弁のバルブタイミングを調整する装置及びその逆止弁以外にも、「動弁」としての排気弁のバルブタイミングを調整する装置及びその逆止弁や、吸気弁及び排気弁の双方のバルブタイミングを調整する装置及びその逆止弁にも、適用することができる。

本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す構成図である。 図１のII−II線断面図である。 図１の駆動部に作用する変動トルクについて説明するための模式図である。 本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置の逆止弁を示す断面図である。 図１のV−V線断面図である。 本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置の逆止弁を示す一部切り欠き斜視図である。 図４の逆止弁の特徴的作動を説明するための模式図である。 図４の逆止弁の特徴的作動を説明するための模式図である。

符号の説明

１ バルブタイミング調整装置、２ カム軸、４ ポンプ（流体供給源）、１０ 駆動部、１１ ハウジング（駆動回転体）、１４ ベーンロータ（従動回転体）、３０ 制御部、５０ 収容室、５２，５３，５４ 進角室（流体室）、５６，５７，５８ 遅角室（流体室）、７２ 進角通路、７４ 遅角通路、７６ 供給通路、７６ａ ポンプ側通路部、７６ｂ 流体室側通路部、７８ ドレン通路、８０ 制御弁、９０ 制御回路、１００ 逆止弁、１１０ 筐体、１２０ 収容部材、１２２ 底壁部、１２４ 第一ポート・中心孔、２６ 第二ポート・開口、１２８ 周壁部、１２９ 内周面、１３０ シート部材、１３２ 端面、１３４ 弁座部、１４０ 係止部材（係止部）、１４２ 筒部、１４４ フランジ部、１４６ 端面、１４７ 内周面、１４８ 端面、１４９ 外周面、１５０ 弁体、１５２ 外表面、１５４ 第一通路、１６０ リテーナ（介装体）、１６１ 保持部、１６２ 保持ベース、１６３ 連通通路、１６４ 対向面（規制面）、１６５ 保持爪、１６６ 当接面、１６７ 摺接面、１６８ 段差面、１６９ 摺動部、１８０ コイルスプリング、１８２ 第二通路・内周側空間

Claims (10)

1. 内燃機関のクランク軸及びカム軸とそれぞれ連動して回転する駆動回転体及び従動回転体の間に区画形成される流体室に流体供給源から作動流体を供給することにより、前記カム軸が開閉する動弁のバルブ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、前記流体供給源側から前記流体室側への作動流体の順流を許容し且つ前記流体室側から前記流体供給源側への作動流体の逆流を規制する逆止弁であって、
   前記流体供給源に連通する第一ポート及び前記流体室に連通する第二ポートを形成し、前記第一ポート及び第二ポートの間に弁座部を有する筐体と、
   前記筐体内において前記弁座部の前記第二ポート側に収容されて第一通路を外周側に形成し、前記弁座部から離座することにより前記第一ポート及び前記第一通路の間を連通し且つ前記弁座部に着座することにより前記第一ポート及び前記第一通路の間を遮断する球状の弁体と、
   前記筐体内において前記弁体の前記第二ポート側に収容されて前記第二ポートと連通する第二通路を内周側に形成し、圧縮変形により復原力を発生するコイルスプリングと、
   前記筐体内において前記弁体及び前記コイルスプリングの間に介装されて前記第一通路及び前記第二通路の間を連通する連通通路を形成し、前記コイルスプリングから前記復原力を受けることにより前記弁体を前記弁座部に向かって押圧する介装体と、
   を備え、
   前記介装体は、前記筐体の周方向に間隔をあけた複数箇所において径方向の外側から前記弁体を保持する保持部を、有し、
   各前記保持部には、径方向の前記弁体と反対側にて前記筐体の内周面と摺接する摺接面が設けられ、
   各前記保持部の間において前記筐体の内周面と前記弁体の外周面との間に挟まれた前記連通通路が形成されることを特徴とする逆止弁。
2. 前記コイルスプリングは、前記弁体よりも大きなコイル内径を有し、
   前記連通通路は、前記コイルスプリングの軸方向において前記第一通路及び前記第二通路の間に挟まれることを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。
3. 前記弁体及び前記介装体は、それぞれ前記第一通路及び前記連通通路を前記筐体の内周面との間に形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の逆止弁。
4. 前記保持部には、前記弁体の外表面に沿って当接する当接面が設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の逆止弁。
5. 前記保持部は、前記コイルスプリングの周方向に複数配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の逆止弁。
6. 前記保持部には、前記第二通路を通じて前記第二ポートと対向する対向面が設けられることを特徴とする請求項５に記載の逆止弁。
7. 平坦面状の前記対向面が筒孔状の前記第二ポートの軸方向に対して垂直となるように、前記介装体が配置されることを特徴とする請求項６に記載の逆止弁。
8. 前記筐体は、内周面から突出して前記コイルスプリングの前記介装体とは反対側端を係止する係止部を有し、
   前記介装体は、前記保持部から前記弁体とは反対側に突出して前記係止部に対して摺動する摺動部を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の逆止弁。
9. 前記保持部において前記摺動部が突出する面は、前記係止部と当接することにより前記介装体の変位を規制する規制面を形成することを特徴とする請求項８に記載の逆止弁。
10. 内燃機関のクランク軸と連動して回転する駆動回転体と、
    前記内燃機関のカム軸と連動して回転し、前記駆動回転体との間に流体室を区画形成し、当該流体室に流体供給源から作動流体を供給することにより、前記カム軸が開閉する動弁のバルブタイミングを調整する従動回転体と、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の逆止弁と、
    を備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。

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