JP5093587B2

JP5093587B2 - 弁開閉時期制御装置

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Publication number: JP5093587B2
Application number: JP2007317086A
Authority: JP
Inventors: 祐司野口
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-12-07
Also published as: US8025036B2; US20090145385A1; EP2067945B1; EP2067945A1; CN101451450B; CN101451450A; JP2009138664A

Description

本発明は、内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材に対して同軸上に配置され、内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに同期回転する従動側回転部材と、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とにより形成され、作動油が供給されることにより前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を遅角方向に移動させる遅角室と同相対回転位相を進角方向に移動させる進角室と、前記進角室に作動油を給排する進角油路、及び、前記遅角室に作動油を給排する遅角油路と、進角油路及び遅角油路に作動油を供給可能なオイルポンプと、オイルポンプの出力部を進角油路と連通させる第１位置と、同出力部を遅角油路と連通させる第２位置との間で切換可能な流路切換弁と、を備えた弁開閉時期制御装置に関する。

この種の弁開閉時期制御装置に関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記された弁開閉時期制御装置では、例えば、相対回転位相を進角方向に移動させるべく進角油路から進角室に作動油を供給する際に、遅角室内の作動油が遅角油路から流路切換弁の一方排出制御路と第４ポートを通ってオイルパンに排出され、遅角側油圧室が低圧になり、相対回転位相の移動が実現して、吸気弁の開時期と閉時期が進角制御される。

また、この種の弁開閉時期制御装置に関連する別の先行技術文献情報として下記に示す特許文献２がある。この特許文献２に記された弁開閉時期制御装置では、例えば、相対回転位相を進角方向に移動させるべく進角油路から進角室に作動油を供給する際に、遅角室から排出される作動油（戻り油）が、流路切換弁を経てオイルパンに排出されることなく、遅角油路から流路切換弁を経ずにそのまま再び進角油路へと循環される構成となっている。同様に、相対回転位相を遅角方向に移動させるべく遅角油路から遅角室に作動油を供給する際も、進角室から排出される作動油（戻り油）は進角油路から流路切換弁を経ずに遅角油路へと循環される。その結果、例えば、進角方向への相対回転位相では、オイルポンプによってオイルパンから取り出して進角室などへ送り込む作動油の他に、遅角室から排出される作動油（戻り油）をも相対回転位相の移動のために利用できるので、弁開閉時期制御装置の応答性が高められるとされている。

特開平１０−２８０９１９号公報（段落番号００２９、図１）特表２００５−５１７１０９号公報（段落番号０００６、図２ａ）

しかし、特許文献１に記された弁開閉時期制御装置では、流路切換弁の比較的狭いポートを介してドレンが行われるため、相対回転位相を急速に進角方向に移動させるべく進角油路を介して進角室に作動油を迅速に供給しようとすると遅角油路内の作動油に背圧抵抗が生じる。同様に、相対回転位相を急速に遅角方向に移動させるべく遅角油路を介して遅角室に作動油を迅速に供給しようとすると進角油路内の作動油に背圧抵抗が生じる。したがって、相対回転位相を急速に移動させることが困難となり、その結果、弁開閉時期制御装置の応答性を十分に高められないという問題があった。

また、特許文献２に記された弁開閉時期制御装置では、流路切換弁に進角油路と遅角油路の双方をオイルポンプの出力部から遮断する位置が設けられていない。そのために、特に遅角室内の油圧が進角室内の油圧を上回る状況において、流路切換弁を直列状に含まずに進角油路と遅角油路を連結する回路が形成されてしまって、遅角室と進角室の間で作動油の授受が可能となり、最進角位置と最遅角位置の間にある中間位相へ十分に安定した形で位相保持することが困難という問題があった。

そこで、本発明の目的は、上に例示した各従来技術による弁開閉時期制御装置の持つ前述の欠点に鑑み、応答性がより高い弁開閉時期制御装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、中間位相へ十分に安定した形で位相保持することが可能な弁開閉時期制御装置を提供することにある。

本発明の第１の特徴構成による弁開閉時期制御装置は、
内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、
前記駆動側回転部材に対して同軸上に配置され、内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに同期回転する従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とにより形成され、作動油が供給されることにより前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を遅角方向に移動させる遅角室と同相対回転位相を進角方向に移動させる進角室と、
前記進角室に作動油を給排する進角油路、及び、前記遅角室に作動油を給排する遅角油路と、
前記進角油路及び前記遅角油路に作動油を供給可能なオイルポンプと、
前記オイルポンプの出力部を前記進角油路と連通させる第１位置と、同出力部を前記遅角油路と連通させる第２位置との間で切換可能な流路切換弁とを備え、
前記オイルポンプによる前記進角油路から前記進角室への作動油の供給時に前記遅角油路からの作動油の排出促進を行う遅角油路ドレン機構が前記遅角室と前記流路切換弁との間に設けられ、且つ、前記オイルポンプによる前記遅角油路から前記遅角室への作動油の供給時に前記進角油路からの作動油の排出促進を行う進角油路ドレン機構が前記進角室と前記流路切換弁との間に設けられており、
前記相対回転位相を最遅角位置及び最進角位置以外の所定位相に保持する時には、前記進角油路ドレン機構は前記遅角油路の作動油に対する遅角用加圧力は作用せずに前記進角油路の作動油に対する進角用加圧力に基づいて非ドレン状態となり、且つ前記遅角油路ドレン機構は前記進角油路の作動油に対する進角用加圧力は作用せずに前記遅角油路の作動油に対する遅角用加圧力に基づいて非ドレン状態となる点にある。

本発明の第１の特徴構成による弁開閉時期制御装置では、例えば、オイルポンプによって進角室に作動油を供給しようとする際には、反対側にある遅角室の作動油が遅角油路と流路切換弁を通過後に排出促進されるのではなく、流路切換弁よりも手前で排出促進されるので、遅角油路内の作動油に背圧抵抗が生じ難くなり、相対回転位相を急速に移動させることができ、従って弁開閉時期制御装置の応答性をより高めることが可能となる。オイルポンプによって遅角室に作動油を供給しようとする際も全く同様に、弁開閉時期制御装置の応答性をより高めることが可能となる。

本発明の他の特徴構成は、前記進角油路ドレン機構は前記非ドレン状態と前記進角用加圧力の不在に基づくドレン状態とに切り換えられる進角ドレン弁を有し、前記遅角油路ドレン機構は、前記非ドレン状態と前記遅角用加圧力の不在に基づくドレン状態とに切り換えられる遅角ドレン弁を有する点にある。

本構成であれば、流路切換弁の切換操作に応じて、例えば、進角油路の作動油に進角用加圧力が保持されれば、進角ドレン弁は自動的に非ドレン状態となって、進角室への作動油供給が滞りなく行え、同時に、この時は遅角油路では必然的に遅角用加圧力が不在となるので、遅角ドレン弁は自動的にドレン状態に切り換えられて、遅角油路内の作動油の背圧上昇が確実に防がれる。遅角油路の作動油に遅角用加圧力が生じた場合も、同様の原理で、遅角室への作動油供給が滞りなく行え、進角油路内の作動油の背圧上昇が確実に防がれる。その結果、少なくとも、エンジン回転数が著しく高くはなく、油路から排出すべき作動油流量も少なめの、弁開閉時期制御装置の低速作動の状況では、弁開閉時期制御装置の応答性を十分に高めることが可能となる。

本発明の他の特徴構成は、前記流路切換弁が前記オイルポンプの出力部を前記進角油路及び前記遅角油路の双方に対して遮断する第３位置を備えている点にある。

本構成であれば、オイルポンプの出力部を進角油路及び遅角油路の双方に対して遮断できる。したがって、進角油路及び遅角油路の双方に対する加圧力を高めることで進角ドレン弁及び遅角ドレン弁を非ドレン状態に保持した上で、流路切換弁を第３位置に位置させれば、最進角位置と最遅角位置との間にある中間位相へ十分に安定した形で位相保持することが可能となる。

本発明の他の特徴構成は、前記進角ドレン弁及び前記遅角ドレン弁は、ドレン位置と非ドレン位置との間で変位可能な弁体と、前記弁体を前記ドレン位置に向けて付勢するバネとを備え、
前記バネの付勢力に抗して前記弁体を前記非ドレン位置に押し操作する操作油路が、前記進角ドレン弁の前記弁体と前記進角油路の間、及び、前記遅角ドレン弁の前記弁体と前記遅角油路の間に設けられている点にある。

本構成であれば、進角ドレン弁及び遅角ドレン弁を作動させるに際して、電動モータなどのアクチュエータを用いることなく、オイルポンプからの油圧に基づいて進角油路や遅角油路の作動油に作用する加圧力によって作動させることができる。

本発明の他の特徴構成は、前記進角油路の作動油に対する前記進角用加圧力に基づいて前記遅角ドレン弁を前記ドレン状態に保持する遅角補助弁、及び、前記遅角油路の作動油に対する前記遅角用加圧力に基づいて前記進角ドレン弁を前記ドレン状態に保持する進角補助弁が設けられている点にある。
本構成であれば、流路切換弁の切換操作に応じて、例えば、進角油路の作動油に進角用加圧力が生じている状況が維持されれば、遅角ドレン弁はドレン位置に保持されるので、遅角油路の背圧除去が安定して行われる。同様に、遅角油路の作動油に遅角用加圧力が生じている状況が維持されれば、進角ドレン弁はドレン位置に保持されるので、進角油路の背圧除去が安定して行われる。その結果、エンジン回転数が著しく高く、油路から大きなドレン流量が必要な、弁開閉時期制御装置の高速作動の状況でも、弁開閉時期制御装置の応答性を十分に高めることが可能となる。

本発明の第２の特徴構成による弁開閉時期制御装置は、
内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、
前記駆動側回転部材に対して同軸上に配置され、内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに同期回転する従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とにより形成され、作動油が供給されることにより前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を遅角方向に移動させる遅角室と同相対回転位相を進角方向に移動させる進角室と、
前記進角室に作動油を給排する進角油路、及び、前記遅角室に作動油を給排する遅角油路と、
前記進角油路及び前記遅角油路に作動油を供給可能なオイルポンプと、
前記オイルポンプの出力部を前記進角油路と連通させる第１位置と、同出力部を前記遅角油路と連通させる第２位置と、同出力部を前記進角油路及び前記遅角油路の双方に対して遮断する第３位置との間で切換可能な流路切換弁とを備え、
前記オイルポンプによる前記進角油路から前記進角室への作動油の供給時に前記遅角油路からの作動油の排出促進を行う遅角油路ドレン機構が前記遅角室と前記流路切換弁との間に設けられ、且つ、前記オイルポンプによる前記遅角油路から前記遅角室への作動油の供給時に前記進角油路からの作動油の排出促進を行う進角油路ドレン機構が前記進角室と前記流路切換弁との間に設けられており、
前記進角油路ドレン機構は、前記進角油路の作動油に対する進角用加圧力に基づく非ドレン状態と前記進角用加圧力の不在に基づくドレン状態とに切り換えられる進角ドレン弁を有し、前記遅角油路ドレン機構は、前記遅角油路の作動油に対する遅角用加圧力に基づく非ドレン状態と前記遅角用加圧力の不在に基づくドレン状態とに切り換えられる遅角ドレン弁を有しており、
前記進角ドレン弁及び前記遅角ドレン弁は、ドレン位置と非ドレン位置との間で変位可能な弁体と、前記弁体を前記ドレン位置に向けて付勢するバネとを備え、
前記バネの付勢力に抗して前記弁体を前記非ドレン位置に押し操作する操作油路が、前記進角ドレン弁の前記弁体と前記進角油路の間、及び、前記遅角ドレン弁の前記弁体と前記遅角油路の間に設けられており、
前記進角油路の作動油に対する前記進角用加圧力に基づいて前記遅角ドレン弁を前記ドレン状態に保持する遅角補助弁、及び、前記遅角油路の作動油に対する前記遅角用加圧力に基づいて前記進角ドレン弁を前記ドレン状態に保持する進角補助弁が設けられており、
前記相対回転位相を最遅角位置及び最進角位置以外の所定位相に保持する時には、前記進角油路ドレン機構は前記遅角油路の作動油に対する前記遅角用加圧力は作用せずに前記進角油路の作動油に対する前記進角用加圧力に基づいて前記非ドレン状態となり、かつ前記遅角油路ドレン機構は前記進角油路の作動油に対する前記進角用加圧力は作用せずに前記遅角油路の作動油に対する前記遅角用加圧力に基づいて前記非ドレン状態となる点にある。

本発明に係る弁開閉時期制御装置は、図１に示すように、自動車用エンジンのクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材としての外部ロータ２と、外部ロータ２に対して同軸状に配置され、カムシャフト３に対して一体回転する従動側回転部材としての内部ロータ１とからなるアクチュエータ１００を備え、その外部ロータ２と内部ロータ１の相対回転位相が可変制御可能に構成されている。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ位置における断面図を示す。

内部ロータ１は、エンジンのシリンダヘッドに一体回転するように支持されたカムシャフト３の先端部に一体的に組付けられており、外部ロータ２は、内部ロータ１に対して所定の相対回転位相の範囲内で相対回転可能に外装されている。
外部ロータ２は、フロントプレート２２、リアプレート２３、及び、外部ロータ２の外周に一体的に設けたタイミングスプロケット２０を備えている。タイミングスプロケット２０はタイミングチェーンやタイミングベルト等の動力伝達部材２４によってエンジンのクランクシャフト（不図示）と同期回転する。

したがって、エンジンのクランクシャフトが回転駆動されると、タイミングスプロケット２０を備えた外部ロータ２が図２に示す回転方向Ｓに回転駆動し、それに応じて内部ロータ１とカムシャフト３も回転方向Ｓに回転し、カムシャフト３に設けられたカムがエンジンの吸気弁又は排気弁を押し下げて開弁させる。

図２に示すように、外部ロータ２には、径内方向に突出するシューとして機能する複数の突部４が回転方向に沿って互いに離間して並設されている。そして、外部ロータ２の各突部４の間には、外部ロータ２と内部ロータ１とによって囲まれた複数の流体圧室４０が形成されている。

内部ロータ１の外周部の各流体圧室４０に対面する個所にはベーン溝４１が形成されている。ベーン溝４１には流体圧室４０を進角室４２と遅角室４３とに仕切るベーン５が径方向に沿って摺動可能に挿入されている。ベーン５は、その内径側に備えられるバネ５ａにより径方向外側に付勢されている。ここで、進角・遅角とはクランク軸の回転位相に対するバルブの開閉時期の関係を指す。内部ロータ１の外部ロータ２に対する相対回転位相の変化に基づいて、進角室４２の容積が増す方向（矢印Ｒ１）に相対移動させるほど、バルブの開閉時期はクランク軸の回転位相に対して早められる。逆に、遅角室４３の容積が増す方向（矢印Ｒ２）に相対移動させるほど、バルブの開閉時期は遅くなる。

進角室４２は内部ロータ１に形成された進角通路１０に連通し、遅角室４３は内部ロータ１に形成された遅角通路１１に連通する。進角通路１０及び遅角通路１１は、後述する油圧回路７に接続されている。

内部ロータ１と外部ロータ２との間には、相対回転位相が最進角位相と最遅角位相との間に設定された所定のロック位相（図２に示す位相）にあるときに、内部ロータ１と外部ロータ２との相対回転を拘束可能なロック機構６が設けられている。なお、図２には最遅角ロック位相の状態を示し、このロック位相は、エンジンの吸気弁の開閉時期がエンジンの円滑な始動性が得られるような位相に設定されている。

ロック機構６は、バネ６１の働きにより外部ロータ２から内部ロータ１の係合凹部５１内に突出して前記両回転部材（内部ロータ１と外部ロータ２）の相対回転を拘束するロック姿勢と、進角通路１０の作動油に加えられる圧力に基づいてバネ６１の付勢力に抗して係合凹部５１から抜け出て前記両回転部材の相対回転を許容するロック解除姿勢とに姿勢変更自在なロック体６０を備えている。

進角室４２及び遅角室４３に対する作動油の給排操作を行うための油圧回路７は、基本的に、進角通路１０及び遅角通路１１を介して進角室４２及び遅角室４３の一方若しくは両方に対する作動油の給排出を実行する。これにより、ベーン５の流体圧室４０での位置を変更して外部ロータ２と内部ロータ１との相対回転位相を最進角位相（進角室４２の容積が最大となる相対回転位相）と最遅角位相（遅角室４３の容積が最大となる相対回転位相）との間で調整可能な相対回転位相調整機構として機能する。油圧回路７は、ロック体６０のロック解除動作の実行にも用いられる。

図１に示すように、油圧回路７は、進角通路１０を介して進角室４２に作動油を給排する進角油路５２、遅角通路１１を介して遅角室４３に作動油を給排する遅角油路５３、エンジンの駆動力で駆動されて作動油を送り出すオイルポンプ７０を備える。さらに、オイルポンプ７０の出力部を進角油路５２の基端部と連通させる第１位置と、同出力部を遅角油路５３の基端部と連通させる第２位置と、オイルポンプ７０の出力部を進角油路５２及び遅角油路５３の双方から遮断させる第３位置との間で切換可能な流路切換弁７６を備える。オイルポンプ７０の入力部は作動油を貯留するオイルパン７５に連通されている。

流路切換弁７６は、ＥＣＵ９による給電量制御に基づいて図１の左右方向にソレノイド（不図示）で位置を切り換え可能なスプール７６ａを備える。スプール７６ａは互いに形状の異なる３つのセクション７７ａ，７７ｂ，７７ｃを有する。図１及び図３のように、スプール７６ａが最も右の第１位置にある時は、オイルポンプ７０の出力部は第１セクション７７ａの給油ポートを介して進角油路５２に接続される。他方、図４のように、スプール７６ａが最も左の第２位置にある時は、オイルポンプ７０の出力部は第２セクション７７ｂの給油ポートを介して遅角油路５３に接続される。また、図５のように、スプール７６ａが中間の第３位置にある時は、オイルポンプ７０の出力部は第３セクション７７ｃによって進角油路５２と遅角油路５３の双方と遮断される。オイルポンプ７０によって進角室４２に作動油が供給されると相対回転位相は進角側に変位し、オイルポンプ７０によって遅角室４３に作動油が供給されると相対回転位相は遅角側に変位する。

尚、スプール７６ａが最も右の第１位置にある時は、遅角油路５３から第１セクション７７ａの排油ポートを経てオイルパン７５へ達するドレン流路が形成される。同様に、スプール７６ａが最も左の第２位置にある時は、進角油路５２から第２セクション７７ｂの排油ポートを経てオイルパン７５へ達するドレン流路が形成される。因みに、スプール７６ａが中間の第３位置にある時は、進角油路５２及び遅角油路５３からオイルパン７５へのドレン流路はいずれも第３セクション７７ｃによって遮断される。

（圧抜きドレン機構８０）
本発明に係る弁開閉時期制御装置の最大の特徴は、オイルポンプ７０による進角油路５２から進角室４２への作動油の供給時における遅角油路５３の作動油の大気開放、及び、遅角油路５３から遅角室４３への作動油の供給時における進角油路５２の作動油の大気開放を行うための圧抜きドレン機構８０が、流路切換弁７６とオイルポンプ７０との間ではなく、アクチュエータ１００と流路切換弁７６との間に設けられている点である。言い換えれば、このドレン機構は、オイルポンプ７０による作動油の供給方向に関して流路切換弁７６よりも下流側に設けられている。圧抜きドレン機構８０は、ベーン５の移動によって遅角室４３または進角室４２の容積が縮小されようとする際に、遅角油路５３や進角油路５２からの作動油の排出促進を行うことで、遅角油路５３内の背圧を必要に応じて迅速に解消（大気開放）する。圧抜きドレン機構８０によって進角油路５２や遅角油路５３から作動油が抜け落ちることはない。圧抜きドレン機構８０からドレンされた作動油はエンジンのジャーナルなどに排出され、最終的にオイルパン７５に戻される。

図１に示すように、圧抜きドレン機構８０は内部ロータ１の基端側に設けられている。
図３−５に示す圧抜きドレン機構８０の回路展開図から理解されるように、進角油路５２及び遅角油路５３には各々短い進角用ドレン油路５４及び遅角用ドレン油路５５がバイパス状に形成されている。圧抜きドレン機構８０は、これらのバイパス油路５４，５５の一部に配置され、油圧によって操作される合計４個のパイロット弁からなる。

（主ドレン弁）
圧抜きドレン機構８０に含まれる４個のパイロット弁のうちで、実際にドレン作用を発揮するのは、進角油路５２の第１バイパス油路５４の中間に介装された進角ドレン弁８１Ａ（主ドレン弁の一例）、及び、遅角油路５３の第２バイパス油路５５の中間に介装された遅角ドレン弁８１Ｒ（主ドレン弁の一例）である。

進角ドレン弁８１Ａは、ドレン位置と非ドレン位置との間で変位可能な弁体８２ａと、弁体８２ａをドレン位置に向けて付勢する進角第１バネ８３ａを備える。また、弁体８２ａと進角油路５２の間には、進角油路５２に加えられる加圧力に基づいて、進角第１バネ８３ａの付勢力に抗して弁体８２ａを非ドレン位置に押し操作するドレン解除油路５６（操作油路の一例）が設けられている。また、弁体８２ａの一部には圧抜きドレン受けＤＡが隣接配置されている。したがって、進角用ドレン油路５４及び圧抜きドレン受けＤＡと弁体８２ａに形成された複数のポートとの位置関係の作用によって、基本的に進角ドレン弁８１Ａは、進角油路５２の作動油に対する進角用加圧力が不在の場合には、図４に示すように進角第１バネ８３ａの付勢力によってドレン状態に操作され、進角用加圧力が生じると図３に示すようにドレン解除油路５６によって非ドレン状態に切り換えられる。

同様に、遅角ドレン弁８１Ｒは、ドレン位置と非ドレン位置との間で変位可能な弁体８２ｒと、弁体８２ｒをドレン位置に向けて付勢する遅角第１バネ８３ｒを備える。また、弁体８２ｒと遅角油路５３の間には、遅角油路５３に加えられる加圧力に基づいて、遅角第１バネ８３ｒの付勢力に抗して弁体８２ｒを非ドレン位置に押し操作するドレン解除油路５７（操作油路の一例）が設けられている。また、弁体８２ｒの一部には圧抜きドレン受けＤＲが隣接配置されている。したがって、遅角用ドレン油路５５及び圧抜きドレン受けＤＲと弁体８２ｒに形成された複数のポートとの位置関係の作用によって、基本的に遅角ドレン弁８１Ｒは、遅角油路５３の作動油に対する進角用加圧力が不在の場合には、図３に示すように遅角第１バネ８３ｒの付勢力によってドレン状態に操作され、遅角用加圧力が生じると図４に示すようにドレン解除油路５７によって非ドレン状態に切り換えられる。

（補助ドレン弁）
進角油路５２と進角用ドレン油路５４のアクチュエータ１００寄りの分岐部ＣＡには、進角ドレン弁８１Ａの動作を助けるための進角補助弁９１Ａが配置されており、同様に、遅角油路５３と遅角用ドレン油路５５のアクチュエータ１００寄りの分岐部ＣＲには、遅角ドレン弁８１Ｒの動作を助けるため遅角補助弁９１Ｒが配置されている。

進角補助弁９１Ａは、ドレン位置と非ドレン位置との間で変位可能な弁体９２ａを備える。この進角補助弁９１Ａのドレン位置では、図４に示すように、進角油路５２の分岐部ＣＡと進角用ドレン油路５４とが開通され、同時に、進角油路５２の分岐部ＣＡと流路切換弁７６とを接続する進角油路５２の部位が遮断される。他方、進角補助弁９１Ａの非ドレン位置では、図３に示すように、進角油路５２の分岐部ＣＡと流路切換弁７６とを接続する進角油路５２の部位が開通され、同時に、進角油路５２の分岐部ＣＡと進角用ドレン油路５４とが遮断される。
進角補助弁９１Ａは、弁体９２ａを非ドレン位置に向けて付勢する進角第２バネ９３ａを備える。また、進角第２バネ９３ａの付勢力に抗して弁体９２ａをドレン位置に押し操作する進角補助操作油路５８が、弁体９２ａと遅角油路５３の間に設けられている。

同様に、遅角補助弁９１Ｒは、ドレン位置と非ドレン位置との間で変位可能な弁体９２ｒを備える。この遅角補助弁９１Ｒのドレン位置では、図３に示すように、遅角油路５３の分岐部ＣＲと遅角用ドレン油路５５とが開通され、同時に、遅角油路５３の分岐部ＣＲと流路切換弁７６とを接続する遅角油路５３の部位が遮断される。他方、遅角補助弁９１Ｒの非ドレン位置では、図４に示すように、遅角油路５３の分岐部ＣＲと流路切換弁７６とを接続する遅角油路５３の部位が開通され、同時に、遅角油路５３の分岐部ＣＲと遅角用ドレン油路５５とが遮断される。
遅角補助弁９１Ｒは、弁体９２ｒを非ドレン位置に向けて付勢する遅角第２バネ９３ｒを備える。また、遅角第２バネ９３ｒの付勢力に抗して弁体９２ｒをドレン位置に押し操作する遅角補助操作油路５９が、弁体９２ｒと進角油路５２の間に設けられている。

そこで、図３に示すように、流路切換弁７６のソレノイドがＯＮ状態に切り換えられると、流路切換弁７６はオイルポンプ７０の出力部を進角油路５２と接続する第１位置になり、オイルポンプ７０によってオイルパン７５の作動油が、進角油路５２に供給される。流路切換弁７６が第１位置に保持されれば、進角油路５２の作動油への加圧力が高まるので、ドレン解除油路５６を介した油圧によって進角ドレン弁８１Ａは非ドレン位置に保持される。同時に、この状態では進角油路５２の作動油に作用している加圧力が、遅角補助操作油路５９を介して、遅角補助弁９１Ｒをドレン位置に保持する。オイルポンプ７０からの加圧力も遅角油路５３に作用していない。したがって、進角補助操作油路５８への油圧が働かないので、進角補助弁９１Ａも非ドレン位置に保持される。同様に、ドレン解除油路５７への油圧も働かないので、遅角ドレン弁８１Ｒもドレン位置に保持される。その結果、遅角油路５３に存在する背圧は遅角ドレン弁８１Ｒを介して瞬時に大気開放され、進角室４２への作動油の供給が高効率で実施される。尚、遅角補助弁９１Ｒがドレン位置に切り換えられる直前の短い期間には、遅角補助弁９１Ｒと流路切換弁７６との間にある作動油の背圧が、流路切換弁７６の排油ポートからオイルパン７５へドレンされることが可能となっている。

逆に、図４に示すように、流路切換弁７６のソレノイドがＯＦＦ状態に切り換えられると、流路切換弁７６はオイルポンプ７０の出力部を遅角油路５３と接続する第２位置になり、オイルポンプ７０によってオイルパン７５の作動油が、遅角油路５３に供給される。流路切換弁７６が第２位置に保持されれば、遅角油路５３の作動油への加圧力が高まるので、ドレン解除油路５７を介した油圧によって遅角ドレン弁８１Ｒは非ドレン位置に保持される。同時に、この状態では遅角油路５３の作動油に作用している加圧力が、進角補助操作油路５８を介して、進角補助弁９１Ａをドレン位置に保持する。オイルポンプ７０からの加圧力も進角油路５２に作用していない。したがって、遅角補助操作油路５９への油圧が働かないので、遅角補助弁９１Ｒも非ドレン位置に保持される。同様に、ドレン解除油路５６への油圧も働かないので、進角ドレン弁８１Ａもドレン位置に保持される。その結果、進角油路５２に存在する背圧は進角ドレン弁８１Ａを介して瞬時に大気開放され、遅角室４３への作動油の供給が高効率で実施される。尚、進角補助弁９１Ａがドレン位置に切り換えられる直前の短い期間には、進角補助弁９１Ａと流路切換弁７６との間にある作動油の背圧が、流路切換弁７６の排油ポートからオイルパン７５へドレンされることが可能となっている。

図５は、流路切換弁７６がソレノイドによって、オイルポンプ７０の出力部を進角油路５２及び遅角油路５３の双方に対して遮断する第３位置に切り換えられた状態を示す。
この図５の状態では、進角油路５２と遅角油路５３との双方において作動油に正圧が作用している。したがって、進角油路５２の作動油に作用している加圧力が、ドレン解除油路５６を介した油圧として働くので進角ドレン弁８１Ａは非ドレン位置に保持される。同様に、遅角油路５３の作動油に作用している加圧力が、ドレン解除油路５７を介した油圧として働くので遅角ドレン弁８１Ｒも非ドレン位置に保持される。また、進角油路５２の作動油に作用している加圧力は、遅角補助操作油路５９を介した油圧としても働くので、遅角補助弁９１Ｒも非ドレン位置に保持される。同様に、遅角油路５３の作動油に作用している加圧力は、進角補助操作油路５８を介した油圧としても働くので、進角補助弁９１Ａも非ドレン位置に保持される。

このように４つのパイロット弁８１Ａ，９１Ａ，８１Ｒ，９１Ｒの全てが非ドレン位置に保持され、進角油路５２と遅角油路５３とは、完全遮断状態の流路切換弁７６を直列状態で含む閉回路を形成するので、進角油路５２と遅角油路５３との間での作動油の移動、及び、相対回転位相の移動が阻止される。その結果、クランク軸の回転位相に対するバルブの開閉時期を最進角位置と最遅角位置との間の任意の中間位置などで一定に保持することができる。このような、進角油路５２と遅角油路５３との双方で作動油に正圧が作用している状態は、流路切換弁７６を比較的高速で第１位置と第２位置との間で往復操作することで、進角油路５２と遅角油路５３との双方に実質的に同時に作動油を送り込むことで実現される。

〔別実施形態〕
図６−８に示す圧抜きドレン機構１８０は、前述した実施形態の圧抜きドレン機構８０に設けられていた一対の補助ドレン弁９１Ａ，９１Ｒがともに省略され、進角ドレン弁８１Ａと遅角ドレン弁８１Ｒという主ドレン弁のみで構成されている。この簡略化された構成を持つ圧抜きドレン機構１８０でも、少なくとも、エンジン回転数が著しく高くなく、油路から大きなドレン流量が不要な、弁開閉時期制御装置の低速作動の状況において弁開閉時期制御装置の応答性を十分に高めることが可能である。

この簡略化された構成でも、進角油路５２及び遅角油路５３には各々短い進角用ドレン油路５４及び遅角用ドレン油路５５がバイパス状に形成されている。
進角ドレン弁８１Ａは進角油路５２の第１バイパス油路５４の中間に介装されており、遅角ドレン弁８１Ｒは遅角油路５３の第２バイパス油路５５の中間に介装されている。

進角ドレン弁８１Ａ及び遅角ドレン弁８１Ｒが、ドレン位置と非ドレン位置との間で変位可能な弁体８２ａ，８２Ｒと、弁体８２ａ，８２Ｒをドレン位置に向けて付勢するバネ８３ａ，８３ｒを備える点なども前述した実施形態と同様である。弁体８２ａと進角油路５２の間には、やはり、進角油路５２に加えられる加圧力に基づいて、進角第１バネ８３ａの付勢力に抗して弁体８２ａを非ドレン位置に押し操作するドレン解除油路５６が設けられている。同様に、弁体８２ｒと遅角油路５３の間には、遅角油路５３に加えられる加圧力に基づいて、遅角第１バネ８３ｒの付勢力に抗して弁体８２ｒを非ドレン位置に押し操作するドレン解除油路５７が設けられている。

基本的に進角ドレン弁８１Ａは、進角油路５２の作動油に対する進角用加圧力が不在の場合には、図７に示すように進角第１バネ８３ａの付勢力によってドレン状態に操作され、進角用加圧力が生じると図６に示すようにドレン解除油路５６によって非ドレン状態に切り換えられる。また、基本的に遅角ドレン弁８１Ｒは、遅角油路５３の作動油に対する進角用加圧力が不在の場合には、図６に示すように遅角第１バネ８３ｒの付勢力によってドレン状態に操作され、遅角用加圧力が生じると図７に示すようにドレン解除油路５７によって非ドレン状態に切り換えられる。

そこで、図６に示すように、流路切換弁７６のソレノイドがＯＮ状態に切り換えられると、流路切換弁７６はオイルポンプ７０の出力部を進角油路５２と接続する第１位置になり、オイルポンプ７０によってオイルパン７５の作動油が、進角油路５２に供給される。流路切換弁７６が第１位置に保持されれば、進角油路５２の作動油への加圧力が増すので、ドレン解除油路５６を介した油圧によって進角ドレン弁８１Ａが非ドレン位置に保持される。

他方、オイルポンプ７０によって作動油が進角油路５２のみに供給されるこの状態では、遅角油路５３の作動油には加圧力が作用しないので、ドレン解除油路５７への油圧も働かず、遅角ドレン弁８１Ｒはドレン位置に保持される。その結果、遅角油路５３に存在する背圧は遅角ドレン弁８１Ｒを介して瞬時に大気開放され、進角室４２への作動油の供給が高効率で実施される。尚、遅角ドレン弁８１Ｒがドレン位置に切り換えられる直前の短い期間には、遅角ドレン弁８１Ｒと流路切換弁７６との間にある作動油が、流路切換弁７６の排油ポートからオイルパン７５へドレンされることが可能となっている。

他方、図７に示すように、流路切換弁７６のソレノイドがＯＦＦ状態に切り換えられると、流路切換弁７６はオイルポンプ７０の出力部を遅角油路５３と接続する第２位置になり、オイルポンプ７０によってオイルパン７５の作動油が、遅角油路５３に供給される。流路切換弁７６の第２位置が維持されれば、遅角油路５３の作動油への加圧力が増すので、ドレン解除油路５７を介した油圧によって遅角ドレン弁８１Ｒが非ドレン位置に保持される。

他方、オイルポンプ７０によって作動油が遅角油路５３のみに供給されるこの状態では、進角油路５２の作動油には加圧力が作用しないので、ドレン解除油路５６への油圧も働かず、進角ドレン弁８１Ａはドレン位置に保持される。その結果、進角油路５２に存在する背圧は進角ドレン弁８１Ａを介して瞬時に大気開放され、遅角室４３への作動油の供給が高効率で実施される。尚、進角ドレン弁８１Ａがドレン位置に切り換えられる直前の短い期間には、進角ドレン弁８１Ａと流路切換弁７６との間にある作動油の背圧が、流路切換弁７６の排油ポートからオイルパン７５へドレンされることが可能となっている。

図８は、流路切換弁７６がソレノイドによって、オイルポンプ７０の出力部を進角油路５２及び遅角油路５３の双方に対して遮断する第３位置に切り換えられた状態を示す。
この図８の状態では、進角油路５２と遅角油路５３との双方において作動油に正圧が作用している。したがって、進角油路５２の作動油に作用している加圧力が、ドレン解除油路５６を介した油圧として働くので進角ドレン弁８１Ａは非ドレン位置に保持される。同様に、遅角油路５３の作動油に作用している加圧力が、ドレン解除油路５７を介した油圧として働くので遅角ドレン弁８１Ｒも非ドレン位置に保持される。このように２つのパイロット弁８１Ａ，９１Ａが同時に非ドレン位置に保持され、進角油路５２と遅角油路５３とは、完全遮断状態の流路切換弁７６を直列状態で含む閉回路を形成するので、進角油路５２と遅角油路５３との間での作動油の移動、及び、相対回転位相の移動が阻止される。その結果、クランク軸の回転位相に対するバルブの開閉時期を最進角位置と最遅角位置との間の任意の中間位置などで一定に保持することができる。このような、進角油路５２と遅角油路５３との双方で作動油に正圧が作用している状態は、流路切換弁７６を比較的高速で第１位置と第２位置との間で往復操作することで、進角油路５２と遅角油路５３との双方に実質的に同時に作動油を送り込むことで実現される。

弁開閉時期制御装置の概略構成を示す縦断側面図図１に示された弁開閉時期制御装置のＩＩ−ＩＩ側面図Ｒ１方向への相対変位時の圧抜きドレン機構を示す略図Ｒ１方向への相対変位時の圧抜きドレン機構を示す略図中間位相へ保持する時の圧抜きドレン機構を示す略図別実施形態による圧抜きドレン機構の図３に対応する状態を示す略図別実施形態による圧抜きドレン機構の図４に対応する状態を示す略図別実施形態による圧抜きドレン機構の図５に対応する状態を示す略図

符号の説明

１内部ロータ
２外部ロータ
３カムシャフト
５ベーン
７油圧回路
１０進角通路
１１遅角通路
２０タイミングスプロケット
４２進角室
４３遅角室
５２進角油路
５３遅角油路
５４進角用ドレン油路
５５遅角用ドレン油路
５６ドレン解除油路（操作油路）
５７ドレン解除油路（操作油路）
５８進角補助操作油路
５９遅角補助操作油路
７０オイルポンプ
７６流路切換弁
７６ａスプール
８０圧抜きドレン機構
８１Ａ進角ドレン弁（主ドレン弁）
８１Ｒ遅角ドレン弁（主ドレン弁）
８２ａ弁体
８２ｒ弁体
８３ａ進角第１バネ
８３ｒ遅角第１バネ
９１Ａ進角補助弁
９１Ｒ遅角補助弁
９２ａ弁体
９２ｒ弁体
１００アクチュエータ
１８０圧抜きドレン機構
ＣＡ分岐部
ＣＲ分岐部
ＤＡ圧抜きドレン受け
ＤＲ圧抜きドレン受け

Claims

内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、
前記駆動側回転部材に対して同軸上に配置され、内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに同期回転する従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とにより形成され、作動油が供給されることにより前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を遅角方向に移動させる遅角室と同相対回転位相を進角方向に移動させる進角室と、
前記進角室に作動油を給排する進角油路、及び、前記遅角室に作動油を給排する遅角油路と、
前記進角油路及び前記遅角油路に作動油を供給可能なオイルポンプと、
前記オイルポンプの出力部を前記進角油路と連通させる第１位置と、同出力部を前記遅角油路と連通させる第２位置との間で切換可能な流路切換弁とを備え、
前記オイルポンプによる前記進角油路から前記進角室への作動油の供給時に前記遅角油路からの作動油の排出促進を行う遅角油路ドレン機構が前記遅角室と前記流路切換弁との間に設けられ、且つ、前記オイルポンプによる前記遅角油路から前記遅角室への作動油の供給時に前記進角油路からの作動油の排出促進を行う進角油路ドレン機構が前記進角室と前記流路切換弁との間に設けられており、
前記相対回転位相を最遅角位置及び最進角位置以外の所定位相に保持する時には、前記進角油路ドレン機構は前記遅角油路の作動油に対する遅角用加圧力は作用せずに前記進角油路の作動油に対する進角用加圧力に基づいて非ドレン状態となり、且つ前記遅角油路ドレン機構は前記進角油路の作動油に対する進角用加圧力は作用せずに前記遅角油路の作動油に対する遅角用加圧力に基づいて非ドレン状態となる弁開閉時期制御装置。
前記進角油路ドレン機構は、前記非ドレン状態と前記進角用加圧力の不在に基づくドレン状態とに切り換えられる進角ドレン弁を有し、前記遅角油路ドレン機構は、前記非ドレン状態と前記遅角用加圧力の不在に基づくドレン状態とに切り換えられる遅角ドレン弁を有する請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
前記流路切換弁が前記オイルポンプの出力部を前記進角油路及び前記遅角油路の双方に対して遮断する第３位置を備えている請求項２に記載の弁開閉時期制御装置。
前記進角ドレン弁及び前記遅角ドレン弁は、ドレン位置と非ドレン位置との間で変位可能な弁体と、前記弁体を前記ドレン位置に向けて付勢するバネとを備え、
前記バネの付勢力に抗して前記弁体を前記非ドレン位置に押し操作する操作油路が、前記進角ドレン弁の前記弁体と前記進角油路の間、及び、前記遅角ドレン弁の前記弁体と前記遅角油路の間に設けられている請求項２または３に記載の弁開閉時期制御装置。
前記進角油路の作動油に対する前記進角用加圧力に基づいて前記遅角ドレン弁を前記ドレン状態に保持する遅角補助弁、及び、前記遅角油路の作動油に対する前記遅角用加圧力に基づいて前記進角ドレン弁を前記ドレン状態に保持する進角補助弁が設けられている請求項２から４のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、
前記駆動側回転部材に対して同軸上に配置され、内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに同期回転する従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とにより形成され、作動油が供給されることにより前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を遅角方向に移動させる遅角室と同相対回転位相を進角方向に移動させる進角室と、
前記進角室に作動油を給排する進角油路、及び、前記遅角室に作動油を給排する遅角油路と、
前記進角油路及び前記遅角油路に作動油を供給可能なオイルポンプと、
前記オイルポンプの出力部を前記進角油路と連通させる第１位置と、同出力部を前記遅角油路と連通させる第２位置と、同出力部を前記進角油路及び前記遅角油路の双方に対して遮断する第３位置との間で切換可能な流路切換弁とを備え、
前記オイルポンプによる前記進角油路から前記進角室への作動油の供給時に前記遅角油路からの作動油の排出促進を行う遅角油路ドレン機構が前記遅角室と前記流路切換弁との間に設けられ、且つ、前記オイルポンプによる前記遅角油路から前記遅角室への作動油の供給時に前記進角油路からの作動油の排出促進を行う進角油路ドレン機構が前記進角室と前記流路切換弁との間に設けられており、
前記進角油路ドレン機構は、前記進角油路の作動油に対する進角用加圧力に基づく非ドレン状態と前記進角用加圧力の不在に基づくドレン状態とに切り換えられる進角ドレン弁を有し、前記遅角油路ドレン機構は、前記遅角油路の作動油に対する遅角用加圧力に基づく非ドレン状態と前記遅角用加圧力の不在に基づくドレン状態とに切り換えられる遅角ドレン弁を有しており、
前記進角ドレン弁及び前記遅角ドレン弁は、ドレン位置と非ドレン位置との間で変位可能な弁体と、前記弁体を前記ドレン位置に向けて付勢するバネとを備え、
前記バネの付勢力に抗して前記弁体を前記非ドレン位置に押し操作する操作油路が、前記進角ドレン弁の前記弁体と前記進角油路の間、及び、前記遅角ドレン弁の前記弁体と前記遅角油路の間に設けられており、
前記進角油路の作動油に対する前記進角用加圧力に基づいて前記遅角ドレン弁を前記ドレン状態に保持する遅角補助弁、及び、前記遅角油路の作動油に対する前記遅角用加圧力に基づいて前記進角ドレン弁を前記ドレン状態に保持する進角補助弁が設けられており、
前記相対回転位相を最遅角位置及び最進角位置以外の所定位相に保持する時には、前記進角油路ドレン機構は前記遅角油路の作動油に対する前記遅角用加圧力は作用せずに前記進角油路の作動油に対する前記進角用加圧力に基づいて前記非ドレン状態となり、かつ前記遅角油路ドレン機構は前記進角油路の作動油に対する前記進角用加圧力は作用せずに前記遅角油路の作動油に対する前記遅角用加圧力に基づいて前記非ドレン状態となる弁開閉時期制御装置。