JP5360080B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達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関する。

従来、クランク軸と連動回転するハウジング並びにカム軸と連動回転するベーンロータを備えたバルブタイミング調整装置が、知られている。例えば特許文献１には、ハウジング内にてベーンロータにより回転方向に区画した進角室又は遅角室へ作動液を導入することで、ハウジングに対するベーンロータの回転位相を進角側又は遅角側へ変化させるものが、開示されている。この特許文献１の装置では、スリーブ内に収容されるスプールの軸方向への往復移動により進角室及び遅角室に対する作動液の入出を制御する制御弁が、用いられている。

さて、特許文献１の装置においてスプールは、指令値に従って駆動源が発生する軸方向の駆動力と、当該駆動力に抗して付勢調整手段（設定手段）により調整される軸方向の付勢力との釣り合いに応じて、移動する。ここで、特に付勢調整手段は、スプールが移動する領域として軸方向に並ぶ二領域の境界位置にて付勢力をステップ状に変化させることで、それら各領域での必要性能を適正に発揮し得るよう、可動部材（可動リテーナ）と一対の弾性部材とをスリーブ内に収容させてなる。

具体的に可動部材は、第一領域（ロック領域）ではスプールに軸方向に係合することより当該スプールと共に移動する一方、第二領域（進角領域）ではスリーブに軸方向に係止されることによりスプールの相対移動を許容する。第一弾性部材は、第一領域及び第二領域にてスプールを軸方向に付勢する第一復原力を発生するのに対し、第二弾性部材は、第一領域及び第二領域にて可動部材を軸方向に付勢する第二復原力を発生する。こうした構成により第一領域では、第二復原力により可動部材と係合するスプールが軸方向に付勢されるので、駆動力に対抗する付勢力としては、当該第二復原力と第一復原力との合力が作用することになる。一方、第二領域では、第二復原力により可動部材がスリーブに係止されて当該第二復原力によるスプールの付勢が制限されるので、駆動力に対抗する付勢力としては、第一復原力のみが作用することになる。これらのことから、第一及び第二領域の境界位置では、第一及び第二復原力の合力作用と第一復原力の単独作用とが切り替わることで、付勢力がステップ状に変化し得る。

特開２０１０−１６３９４２号公報

さて、特許文献１の装置の付勢調整手段において筒状の可動部材は、スリーブにより径方向外側から支持される一方、スプールとは径方向外側に離間している。そのため、可動部材がスリーブに軸方向に係止される第二領域では、スプールが可動部材に対して径方向に接触することなく相対移動し得るので、当該スプールの受ける移動抵抗は小さくなる。故に、駆動源への指令値に対するスプールの移動位置につき、軸方向のうち往方向Ｄｇへの移動時と反対の復方向Ｄｒへの移動時とでは、図２１に示すようにヒステリシスが発生し難い。これに対し、可動部材とスプールとが軸方向に係合して共に移動する第一領域では、可動部材がスリーブに対して径方向に接触して発生する摺動抵抗を、スプールが移動抵抗として受ける。このとき、第二弾性部材から第二復原力を受けつつ移動する可動部材は、第二復原力の作用方向がスリーブの軸方向に対して傾斜すると、径方向のサイドフォースを受けて外側のスリーブに押し付けられ易くなる。このような可動部材のスリーブへの押し付けは、それら要素間に発生してスプールの移動抵抗となる摺動抵抗を、増大させる。その結果、スリーブの往方向Ｄｇへの移動時と復方向Ｄｒへの移動時とでは、それら移動方向とは反対に摺動抵抗が作用することで、図２１に示すように大きなヒステリシスが当該スプールの移動位置に発生して、制御弁の作動応答性にばらつきを与えてしまう。また、可動部材及びスリーブ間の摩擦抵抗がスプールの移動に従って変動することで、当該移動が間欠的となるスティックスリップを招来し易くなるので、それによっても、制御弁の作動応答性にばらつきを与えてしまうのである。

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、進角室及び遅角室に対する作動液の入出を制御する制御弁により必要性能を適正に発揮しつつ、当該制御弁の作動応答性のばらつきを抑制することにある。

請求項１に記載の発明は、内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達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であって、クランク軸と連動回転するハウジングと、カム軸と連動回転し、ハウジング内において進角室及び遅角室を回転方向に区画し、作動液が進角室又は遅角室へ導入されることによりハウジングに対する回転位相が進角側又は遅角側へ変化するベーンロータと、スリーブ内に収容されるスプールの軸方向への往復移動により進角室及び遅角室に対する作動液の入出を制御する制御弁と、スプールを軸方向に駆動する駆動力を指令値に従って発生する駆動源と、駆動力に抗してスプールを軸方向に付勢する付勢力を調整する付勢調整手段とを、備え、
スプールが移動する領域として、第一領域と第二領域とが軸方向に並んで設定され、付勢調整手段は、スリーブ内に収容され、第一領域においてスプールに軸方向に係合することよりスプールと共に移動する一方、第二領域においてスリーブに軸方向に係止されることによりスプールの相対移動を許容する可動部材であって、スリーブとは径方向内側に離間する一方、スプールにより径方向内側から支持される筒状の可動部材と、スリーブ内に収容され、第一領域及び第二領域においてスプールを軸方向に付勢する第一復原力を発生する第一弾性部材と、スリーブ内に収容され、第一領域及び第二領域において可動部材を軸方向に付勢する第二復原力を発生する第二弾性部材であって、第一領域において第二復原力により可動部材をスプールに係合させてスプールを軸方向に付勢する一方、第二復原力によるスプールの付勢を制限する第二領域において第二復原力により可動部材をスリーブに係止させる第二弾性部材とを、有し、第一領域及び第二領域のうち一方は、回転位相を変化させるための領域であり、第一領域及び第二領域のうち他方は、回転位相を最進角位相及び最遅角位相の間の中間位相にロックするための領域であり、カム軸からベーンロータへ作用する変動トルクは、ハウジングに対する遅角側に平均的に偏っており、他方の領域において制御弁は、遅角室の作動液を排出すると共に、進角室へ導入する作動液の量を一方の領域よりも絞ることを特徴とする。

このような発明によると、スプールの移動領域として軸方向に並ぶ第一及び第二領域では、スプールを軸方向に付勢する第一復原力をスリーブ内の第一弾性部材が発生するのに対し、可動部材を軸方向に付勢する第二復原力をスリーブ内の第二弾性部材が発生する。そして、特に第一領域では、第二復原力によりスプールがスリーブ内の可動部材と係合して軸方向に付勢されるので、駆動源の駆動力に抗してスプールを軸方向に付勢する付勢力は、当該第二復原力と第一復原力との合力になる。一方、第二領域では、第二復原力により可動部材がスリーブに係止されて当該第二復原力によるスプールの付勢が制限されるので、駆動力に抗する付勢力としては、第一復原力のみが作用することになる。これらのことから、第一及び第二領域の境界位置では、第一及び第二復原力の合力作用と第一復原力の単独作用とが切り替わることで、駆動力に抗する付勢力がステップ状に変化し得ることから、それら各領域での必要性能を適正に発揮可能となる。
しかも、こうした発明において筒状の可動部材は、スリーブとは径方向内側に離間する一方、スプールにより径方向内側から支持される。これにより、可動部材とスプールとが軸方向に係合して共に移動する第一領域では、可動部材がスリーブに対する径方向の接触を抑制されつつ移動し得るので、当該可動部材が係合するスプールに与えられる移動抵抗は、小さくなる。故に第一領域では、駆動源への指令値に対するスプールの移動位置につき、軸方向のうち往方向への移動時と反対の復方向への移動時とでヒステリシスが発生し難い。また、可動部材がスリーブに軸方向に係止される第二領域では、スプールが可動部材に対して径方向に接触しつつ相対移動するので、それら要素間の摺動抵抗がスプールの移動抵抗となる。しかし、このとき可動部材は、第二復原力によりスリーブに押し付けられて係止された状態にあるので、径方向のサイドフォースによる内側のスプールへの押し付けを抑制される。故に、スプールが可動部材との間に発生させて移動抵抗として受ける摺動抵抗は小さくなるので、指令値に対するスプールの移動位置について第二領域においても、往方向への移動時と復方向への移動時とでヒステリシスが発生し難い。また、第二領域において移動するスプールと、停止した可動部材との間にて変動発生する摩擦抵抗自体が小さいので、スティックスリップを招来し難い。以上のことから、スプールの移動抵抗に起因する制御弁の作動応答性のばらつきを抑制することも、可能となるのである。

さらに、請求項１に記載の発明では、第一領域及び第二領域のうち回転位相を変化させるための一方と、回転位相を最進角位相及び最遅角位相の間の中間位相にロックするための他方との境界位置において、駆動力に抗する付勢力のステップ状変化を現出させ得る。したがって、スプールの移動位置に従って明確に切り替わる各領域の必要性能、即ち回転位相の変化に必要な性能と、中間位相でのロックに必要な性能とをそれぞれ、適正に発揮可能となる。

請求項２に記載の発明によると、可動部材がスリーブとの間に形成する径方向隙間は、可動部材がスプールとの間に形成する径方向隙間よりも大きい。このように、スプールとの間の支持界面の径方向隙間よりもスリーブとの間の径方向隙間を大きく形成する可動部材は、スプールと共に移動する第一領域において当該大きな隙間分、スリーブとの接触確度が低下するので、スプールに与える移動抵抗を確実に小さくできる。また、より小さな径方向隙間がスプールとの間の支持界面に形成される可動部材であっても、第二領域ではスリーブに係止されることで、スプールに与える移動抵抗が小さくなる。これらによれば、スプールの移動抵抗に起因する制御弁の作動応答性のばらつきに対して、高い抑制効果を発揮可能である。

請求項３に記載の発明によると、スプールは、可動部材の最内周部を支持する。このように、最内周部をスプールに支持される可動部材については、当該スプールによる支持半径が小さくなる。故に、第二復原力の作用方向がスプールの軸方向に対して傾斜することで、第一領域での可動部材が径方向にサイドフォースを受けたとしても、可動部材を傾かせてスプールに押し付ける向きのモーメントが大きくなり難い。これにより可動部材は、共に移動するスプールへの押し付けを抑制されて、可動部材自身の傾きにより当該スプールに与える移動抵抗を小さくできる。したがって、スプールの移動抵抗に起因する制御弁の作動応答性のばらつきに対して、高い抑制効果を発揮可能である。

請求項４に記載の発明によると、スプールによる可動部材の支持半径は、スプールによる可動部材の軸方向における支持長さのうち第一領域での支持長さよりも、小さい。このように、軸方向の支持長さのうち第一領域での支持長さよりも小さい支持半径をスプールにより実現される可動部材は、傾き難い。故に、第一領域において可動部材は、第二復原力の作用方向がスプールの軸方向に対して傾斜することで径方向にサイドフォースを受けたとしても、共に移動するスプールへの押し付けを抑制されて、可動部材自身の傾きにより当該スプールに与える移動抵抗を小さくできる。したがって、スプールの移動抵抗に起因する制御弁の作動応答性のばらつきに対して、高い抑制効果を発揮可能である。

請求項５に記載の発明によると、駆動源は、軸方向のうち往方向にスプールを駆動する駆動力を発生し、第一弾性部材及び第二弾性部材は、軸方向のうち往方向とは反対の復方向にスプールを付勢する第一復原力及び第二復原力を、それぞれ発生する。このような発明の第一領域においては、軸方向のうち往方向の駆動力に抗してスプールを付勢する付勢力は、軸方向のうち当該往方向とは反対の復方向に作用する第一及び第二復原力の合力になる。また、第二領域において往方向の駆動力に抗する付勢力としては、第二復原力による付勢の制限により、当該往方向とは反対の復方向の第一復原力のみが作用する。これらによれば、第一及び第二領域の境界位置において、第一及び第二復原力の合力作用と第一復原力の単独作用とを確実に切り替えて、駆動力に抗する付勢力のステップ状変化を確固たるものとして現出させ得るので、それら各領域での必要性能を適正に発揮可能となる。

請求項６に記載の発明によると、駆動源は、軸方向のうち往方向にスプールを駆動する駆動力を発生し、第一弾性部材は、軸方向のうち往方向とは反対の復方向にスプールを付勢する第一復原力を発生し、第二弾性部材は、軸方向のうち往方向にスプールを付勢し且つ第一領域において第一復原力よりも小さい第二復原力を発生する。このような発明の第一領域においては、軸方向のうち往方向の駆動力に抗してスプールを付勢する付勢力は、軸方向のうち当該往方向とは反対の復方向に作用する第一復原力と、それよりも小さな当該往方向の第二復原力との合力になる。また、第二領域において往方向の駆動力に抗する付勢力としては、第二復原力による付勢の制限により、当該往方向とは反対の復方向の第一復原力のみが作用する。これらによれば、第一及び第二領域の境界位置において、第一及び第二復原力の合力作用と第一復原力の単独作用とを確実に切り替えて、駆動力に抗する付勢力のステップ状変化を確固たるものとして現出させ得るので、それら各領域での必要性能を適正に発揮可能となる。

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基本構成を示す図であって、図２のI−I線断面図である。 図１のII−II線断面図である。 図１のバルブタイミング調整装置に作用する変動トルクについて説明するため特性図である。 図１のバルブタイミング調整装置の制御弁の具体的構成を示す断面図である。 図４の制御弁の別の作動状態を示す断面図である。 図４の制御弁の別の作動状態を示す断面図である。 図４の制御弁の別の作動状態を示す断面図である。 図４の制御弁の別の作動状態を示す断面図である。 図４の制御弁の特徴を説明するための断面図である。 図４の制御弁の特性を示す特性図である。 図４の制御弁の特性を示す特性図である。 図４の制御弁の特性を示す特性図である。 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制御弁の具体的構成を示す断面図である。 図１３の制御弁の別の作動状態を示す断面図である。 図１３の制御弁の別の作動状態を示す断面図である。 図１３の制御弁の別の作動状態を示す断面図である。 図１３の制御弁の別の作動状態を示す断面図である。 図１３の制御弁の特徴を説明するための断面図である。 図１３の制御弁の特性を示す特性図である。 図５の制御弁の変形例を示す断面図である。 従来技術の課題を説明するための特性図である。

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。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第一実施形態）
図１は、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、「作動液」として作動油を用いる流体駆動式であり、「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）
まず、バルブタイミング調整装置１の基本構成について、説明する。図１，２に示すようにバルブタイミング調整装置１は、内燃機関においてクランク軸（図示しない）から出力される機関トルクをカム軸２へ伝達する伝達系に設置の回転機構部１０と、当該回転機構部１０を駆動するための作動油の入出を制御する制御部４０とを、組み合わせてなる。

（回転機構部）
回転機構部１０においてハウジング１１は、シューケーシング１２の軸方向両端部にリアプレート１３及びフロントプレート１５を締結してなる。シューケーシング１２は、円筒状のハウジング本体１２０と、仕切部である複数のシュー１２１，１２２，１２３と、スプロケット１２４とを有している。各シュー１２１，１２２，１２３は、ハウジング本体１２０において回転方向に所定間隔ずつあけた箇所から径方向内側へ突出している。回転方向において隣り合うシュー１２１，１２２，１２３の間には、それぞれ収容室２０が形成されている。スプロケット１２４は、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。かかる連繋により内燃機関の回転中は、クランク軸からスプロケット１２４へと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一定方向（図２の時計方向）に回転する。

ベーンロータ１４は、ハウジング１１内に同軸上に収容されており、軸方向両端部にてリアプレート１３及びフロントプレート１５と摺接する。ベーンロータ１４は、円筒状の回転軸１４０と、複数のベーン１４１，１４２，１４３とを有している。回転軸１４０は、カム軸２に対して同軸上に固定されている。これによりベーンロータ１４は、カム軸２と連動してハウジング１１と同一方向（図２の時計方向）に回転可能且つハウジング１１に対して相対回転可能となっている。ここで本実施形態の回転軸１４０は、軸本体１４０ａの両側に、リアプレート１３を軸方向に貫通してカム軸２に締結されるボス１４０ｂと、フロントプレート１５を軸方向に貫通してハウジング１１外に向かって開口するブッシュ１４０ｃとを、同軸上に締結してなる。

各ベーン１４１，１４２，１４３は、回転軸１４０の軸本体１４０ａにおいて回転方向に所定間隔ずつあけた箇所から径方向外側へ突出し、それぞれ対応する収容室２０に収容されている。各ベーン１４１，１４２，１４３は、それぞれ対応する収容室２０を回転方向に分割することにより、作動油が入出する進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８を、ハウジング１１内に区画している。具体的には、シュー１２１及びベーン１４１の間には進角室２２が形成され、シュー１２２及びベーン１４２の間には進角室２３が形成され、シュー１２３及びベーン１４３の間には進角室２４が形成されている。一方、シュー１２２及びベーン１４１の間には遅角室２６が形成され、シュー１２３及びベーン１４２の間には遅角室２７が形成され、シュー１２１及びベーン１４３の間には遅角室２８が形成されている。

ベーン１４１は、ハウジング１１に対するベーンロータ１４の回転位相をロックするためにリアプレート１３のロック孔１３０に嵌合するロック部材１６を、収容している。それと共にベーン１４１は、ロック部材１６をロック孔１３０から離脱させて回転位相のロックを解除するために作動油が導入されるロック解除室１７を、形成している。

以上の構成により回転機構部１０では、ロック部材１６による回転位相のロックが解除された状態にて、進角室２２，２３，２４への作動油導入且つ遅角室２６，２７，２８からの作動油排出により回転位相が進角側へ変化し、それに応じてバルブタイミングが進角する。一方、回転位相ロックが解除された状態にて、遅角室２６，２７，２８への作動油導入且つ進角室２２，２３，２４からの作動油排出により回転位相が遅角側へ変化し、それに応じてバルブタイミングが遅角することになる。

こうしたバルブタイミング調整において回転機構部１０により実現可能な回転位相のうち、内燃機関の始動時に規制する回転位相の領域として本実施形態では、最遅角位相及び最進角位相の間の所定位相から最進角位相に至るまでの規制位相領域が、設定されている。また特に本実施形態では、そうした規制位相領域の中でも特に最適な始動性を確保するための中間位相として、ロック部材１６によりロックが実現されるときのロック位相が、設定されている。こうした設定によれば、内燃機関の始動時に、気筒への吸入空気量が吸気弁の閉弁遅延により過度に減少する事態を抑制して、内燃機関の始動を許容することができるのである。

（制御部）
制御部４０において進角主通路４１は、回転軸１４０の内周部に沿って形成されている。進角分岐通路４２，４３，４４は回転軸１４０を貫通し、それぞれ対応する進角室２２，２３，２４及び共通の進角主通路４１と連通している。遅角主通路４５は、回転軸１４０の内周部に開口する溝により形成されている。遅角分岐通路４６，４７，４８は回転軸１４０を貫通し、それぞれ対応する遅角室２６，２７，２８及び共通の遅角主通路４５と連通している。ロック解除通路４９は回転軸１４０を貫通し、ロック解除室１７と連通している。

主供給通路５０は回転軸１４０を貫通し、供給源であるポンプ４にカム軸２の搬送通路３を介して連通している。ここでポンプ４は、内燃機関の回転に伴ってクランク軸により駆動されるメカポンプであり、当該回転中は、ドレンパン５から吸入した作動油を継続して吐出する。尚、搬送通路３は、カム軸２の回転に拘らず常にポンプ４の吐出口と連通可能となっており、内燃機関の回転中は、ポンプ４から吐出される作動油を主供給通路５０側に継続して搬送する。

副供給通路５２は回転軸１４０を貫通し、主供給通路５０から分岐している。副供給通路５２は、ポンプ４から供給される作動油を、主供給通路５０を通じて受ける。副供給通路５２の中途部と、主供給通路５０において当該副供給通路５２の分岐部分よりもポンプ４側の中途部とには、それぞれリード式の逆止弁（リード弁）５２０，５００が設けられている。ここで副逆止弁５２０は、副供給通路５２において作動油が主供給通路５０側に逆流するのを防止し、また主逆止弁５００は、主供給通路５０において作動油がポンプ４側に逆流するのを防止する。

ドレン回収通路５４は、回転機構部１０及びカム軸２の外部に設けられている。ドレン回収部としてのドレンパン５と共に大気に開放されるドレン回収通路５４は、当該ドレンパン５へ作動油を排出可能となっている。

制御弁６０は、弾性部材８０，８２の発生する復原力と、駆動源９０への通電により発生する駆動力とを利用して、スリーブ６６内のスプール７０を軸方向に往復移動させるスプール弁である。制御弁６０は、進角ポート６６１、遅角ポート６６２、ロック解除ポート６６３、主供給ポート６６４、副供給ポート６６５及びドレンポート６６６を有している。ここで、進角ポート６６１は進角主通路４１と連通し、遅角ポート６６２は遅角主通路４５と連通し、ロック解除ポート６６３はロック解除通路４９と連通している。また、主供給ポート６６４は主供給通路５０と連通し、副供給ポート６６５は副供給通路５２と連通し、一対のドレンポート６６６はドレン回収通路５４と連通している。制御弁６０は、スプール７０の移動位置の変化に応じて、これらポート６６１，６６２，６６３，６６４，６６５，６６６間の接続状態を切り替える。

制御回路９６は、例えばマイクロコンピュータ等を主体に構成される電子回路であり、駆動源９０及び内燃機関の各種電装品（図示しない）と電気接続されている。制御回路９６は、内部メモリに記憶のコンピュータプログラムに従って、駆動源９０への通電を含む内燃機関の回転を制御する。

（ベーンロータのへの変動トルク作用）
次に、カム軸２からベーンロータ１４に作用する変動トルクについて、説明する。内燃機関の回転中は、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を通じて回転機構部１０のベーンロータ１４へと作用する。図３に例示するように変動トルクは、ハウジング１１に対する進角側に作用する負トルクと、ハウジング１１に対する遅角側に作用する正トルクとの間において交番変動する。ここで、特に本実施形態の変動トルクについては、カム軸２及びそれを支持する軸受（図示しない）間のフリクション等に起因して、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−よりも大きくなっており、それらの平均トルクＴａｖｅが正トルク側に偏っている。したがって、内燃機関の回転中においてベーンロータ１４は、カム軸２から伝達される変動トルクにより、ハウジング１１に対する遅角側に平均的に偏って付勢されるようになっている。

（ベーンロータの付勢構造）
次に、ベーンロータ１４をロック位相に向かって付勢するための付勢構造について、説明する。図１に示す回転機構部１０において、ハウジング１１のフロントプレート１５には、第一係止ピン１５０が設けられている。第一係止ピン１５０は、ハウジング１１外へ向かってフロントプレート１５から突出する円柱状に形成され、要素１１，１４からなる回転機構部１０の回転中心線Ｏに対して偏心且つ実質平行に配置されている。また、ベーンロータ１４の回転軸１４０においてハウジング１１外へ向かってフロントプレート１５よりも突出するブッシュ１４０ｃには、アーム１４０ｄ及び第二係止ピン１４０ｅが設けられている。アーム１４０ｄは、フロントプレート１５に対して実質平行に対向する平板状に形成されている。第二係止ピン１４０ｅは、アーム１４０ｄからフロントプレート１５に向かって突出する円柱状に形成され、回転軸１４０の回転中心線Ｏに対して偏心且つ実質平行に配置されている。第二係止ピン１４０ｅは、回転中心線Ｏに対する偏心距離が第一係止ピン１５０の場合と実質同一距離となるように、且つ当該第一係止ピン１５０の回転軌跡上から回転機構部１０の軸方向に外れるように、配置されている。

ベーンロータ１４の回転軸１４０のうちブッシュ１４０ｃの外周側には、金属製のアシストスプリング１８が配置されている。アシストスプリング１８は、実質同一平面上にて素線を巻いてなる渦巻きスプリングであり、その渦巻き中心が回転中心線Ｏと心合わせされた状態でフロントプレート１５及びアーム１４０ｄの間に配置されている。アシストスプリング１８の内周側端部は、ブッシュ１４０ｃの外周部に巻装されて巻装部１８０を形成している。アシストスプリング１８の外周側端部は、Ｕ字状に屈曲されて係止部１８１を形成している。係止部１８１は、第一係止ピン１５０及び第二係止ピン１４０ｅのうち回転位相に応じたピンにより、係止可能となっている。

以上の構成下、ロック位相よりも遅角側に回転位相が変化した状態にてアシストスプリング１８の係止部１８１は、ハウジング１１の第一係止ピン１５０により係止される。このとき、ベーンロータ１４の第二係止ピン１４０ｅが係止部１８１から離間するので、当該ベーンロータ１４は、アシストスプリング１８がねじり弾性変形により発生する復原力を受けることで、進角側のロック位相へ向かって付勢される。ここで本実施形態では、ベーンロータ１４を進角側に付勢するアシストスプリング１８の復原力は、遅角側に偏った変動トルクの平均値よりも大きくなるように、設定されている。

一方、ロック位相よりも進角側に回転位相が変化した状態にてアシストスプリング１８の係止部１８１は、ベーンロータ１４の第二係止ピン１４０ｅにより係止される。このとき、ハウジング１１の第一係止ピン１５０が係止部１８１から離間するので、アシストスプリング１８によるベーンロータ１４の付勢は制限されることになる。

（回転位相のロック構造）
次に、回転位相のロック構造について、説明する。図１，２に示すように、ハウジング１１においてリアプレート１３は、回転方向に沿って延伸し且つ両端部が閉塞された有底溝状の規制孔１３１と、当該規制孔１３１の進角側端部の底面に開口する有底円筒孔状のロック孔１３０とを、有している（図４も参照）。

ベーンロータ１４においてベーン１４１は、円筒状のロック部材１６を回転機構部１０の回転中心線Ｏに対して平行に収容する収容孔１４１ａを、有している。収容孔１４１ａは、規制位相領域においてリアプレート１３の規制孔１３１と軸方向に対向し、また特に、ロック位相において同リアプレート１３のロック孔１３０と軸方向に対向する。

収容孔１４１ａには、金属製の圧縮コイルスプリングからなるロックスプリング１９が、ロック部材１６と同軸上に収容されている。ロックスプリング１９は、ベーン１４１に固定されるリテーナ１４１ｂと、ロック部材１６との間に介装されて圧縮弾性変形することにより、当該ロック部材１６をリアプレート１３側へ付勢する復原力を、発生する。また、収容孔１４１ａは、ロック部材１６を軸方向に挟んでロックスプリング１９と反対側に、ロック解除室１７を形成している。このロック解除室１７に導入される作動油の圧力を受けることでロック部材１６は、ロックスプリング１９の復原力に抗してリアプレート１３とは反対側へ移動可能となっている。

以上の構成により、ロック部材１６が規制孔１３１及びロック孔１３０の双方から離脱した状態にて、ロック解除室１７から作動油が排出されると、ロック部材１６はリアプレート１３側へ移動して、まず規制孔１３１に進入する。これにより規制位相領域に規制された回転位相が、変動トルク及びアシストスプリング１８の復原力等の作用を受けてロック位相に達すると、ロック部材１６はさらにリアプレート１３側へと移動して、ロック孔１３０に嵌合する。以上により、回転位相がロック位相にロックされることになるので、回転位相に応じたバルブタイミングの変化が確実に制限される。

一方、ロック部材１６が規制孔１３１を通してロック孔１３０に嵌合した状態にて、ロック解除室１７に所定圧以上の作動油が導入されると、ロック部材１６はリアプレート１３とは反対側へ移動して、それらの孔１３１，１３０から離脱する。これにより、回転位相の規制もロックも解除されるので、回転位相に応じたバルブタイミングの自由な調整が可能となる。

（制御弁の詳細構造）
次に、制御弁６０の詳細構造について、説明する。図１に示すように制御弁６０において、金属により円筒状に形成されるスリーブ６６は、連動回転要素２，１４に同軸上に内蔵されている。スリーブ６６は、カム軸２に螺着固定される雄螺子状の固定部６６７を一端部に有し、当該カム軸２との間にベーンロータ１４の回転軸１４０を挟持する円環鍔状のフランジ部６６８を他端部に有している。図４に示すようにスリーブ６６には、フランジ部６６８側の軸方向端部から固定部６６７側の軸方向端部に向かって順に、一方のドレンポート６６６、進角ポート６６１、主供給ポート６６４、遅角ポート６６２、ロック解除ポート６６３、副供給ポート６６５及び他方のドレンポート６６６が設けられている。

制御弁６０において、金属により円筒状に形成されるスプール７０は、スリーブ６６内に同軸上に収容されてスリーブ６６の内周面により摺動支持されることで、軸方向のうち往方向Ｄｇ（固定部６６７側に向かう方向）と復方向Ｄｒ（フランジ部６６８側に向かう方向）とに往復移動可能となっている。スプール７０は、所定の移動位置において進角ポート６６１及び主供給ポート６６４間の作動油の流通量を絞るために、絞り部７０４を有している。尚、図４に示すようにスリーブ６６の内周面の内径よりも絞り部７０４の外周面の外径を小さくして、それら周面間に径方向の隙間を形成することで、作動油の流通量を絞る構成としてもよいし、図示はしないが、スリーブ６６の内周面と絞り部７０４の外周面とを嵌合により摺動させて、当該摺動界面の軸方向のシール長さを短くすることで、作動油の流通量を絞る構成としてもよい。

スプール７０は、径方向中央部を軸方向に延伸する円筒孔状の連通通路７０５を、有している。連通通路７０５は、スプール７０の両側の軸方向端部に開口部７０５ａを形成しており、当該スプール７０の移動位置に拘らず両ドレンポート６６６と連通する。さらに連通通路７０５は、スプール７０の軸方向中間部に開口部７０５ｂを形成しており、遅角ポート６６２及びロック解除ポート６６３のうち当該スプール７０の移動位置に応じた少なくとも一方と連通可能となっている。

以上の構成下、図１０（ａ）のロック領域Ｒｌにスプール７０が移動した状態では、図４，５に示すように進角ポート６６１が主供給ポート６６４と接続される。かかる接続形態により、ポンプ４から通路３，５０へ供給される作動油は、ポート６６４，６６１及び通路４１，４２，４３，４４を通じて進角室２２，２３，２４に導入される。このとき、進角室２２，２３，２４への導入作動油の量は、絞り部７０４により絞られ得る。また、スプール７０のロック領域Ｒｌへの移動状態では、遅角ポート６６２が通路７０５を介して各ドレンポート６６６と接続される。かかる接続形態により遅角室２６，２７，２８の作動油は、通路４６，４７，４８，４５及びポート６６２，６６６を通じて通路５４の下流側のドレンパン５に排出される。さらに、スプール７０のロック領域Ｒｌへの移動状態では、ロック解除ポート６６３が通路７０５を介して各ドレンポート６６６と接続され得る。かかる接続形態によりロック解除室１７の作動油は、通路４９及びポート６６３，６６６を通じて通路５４の下流側のドレンパン５に排出される。

ロック領域Ｒｌに対して往方向Ｄｇにずれて並ぶ図１０（ａ）の進角領域Ｒａにスプール７０が移動した状態では、図６に示すように進角ポート６６１が主供給ポート６６４と接続される。かかる接続形態により、ポンプ４から通路３，５０へ供給される作動油は、ポート６６４，６６１及び通路４１，４２，４３，４４を通じて進角室２２，２３，２４に導入される。また、スプール７０の進角領域Ｒａへの移動状態では、遅角ポート６６２が通路７０５を介して各ドレンポート６６６と接続される。かかる接続形態により遅角室２６，２７，２８の作動油は、通路４６，４７，４８，４５及びポート６６２，６６６を通じて通路５４の下流側のドレンパン５に排出される。さらに、スプール７０の進角領域Ｒａへの移動状態では、ロック解除ポート６６３が副供給ポート６６５と接続される。かかる接続形態により、ポンプ４から通路３，５０，５２へ供給される作動油は、ポート６６５，６６３及び通路４９を通じてロック解除室１７に導入される。

進角領域Ｒａに対して往方向Ｄｇにずれて並ぶ図１０（ａ）の保持領域Ｒｈにスプール７０が移動した状態では、図７に示すように進角ポート６６１及び遅角ポート６６２が他のいずれのポートに対しても遮断され得る。かかる遮断形態により進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８には、作動油が留められる。また、スプール７０の保持領域Ｒｈへの移動状態では、ロック解除ポート６６３が副供給ポート６６５と接続される。かかる接続形態により、ポンプ４から通路３，５０，５２へ供給される作動油は、ポート６６５，６６３及び通路４９を通じてロック解除室１７に導入される。

保持領域Ｒｈに対して往方向Ｄｇにずれて並ぶ図１０（ａ）の遅角領域Ｒｒにスプール７０が移動した状態では、図８に示すように進角ポート６６１が通路７０５を介して各ドレンポート６６６と接続される。かかる接続形態により進角室２２，２３，２４の作動油は、通路４２，４３，４４，４１及びポート６６１，６６６を通じて通路５４の下流側のドレンパン５に排出される。また、スプール７０の遅角領域Ｒｒへの移動状態では、遅角ポート６６２が主供給ポート６６４と接続される。かかる接続形態により、ポンプ４から通路３，５０へ供給される作動油は、ポート６６４，６６２及び通路４５，４６，４７，４８を通じて遅角室２６，２７，２８に導入される。さらに、スプール７０の遅角領域Ｒｒへの移動状態では、ロック解除ポート６６３が副供給ポート６６５と接続される。かかる接続形態により、ポンプ４から通路３，５０，５２へ供給される作動油は、ポート６６５，６６３及び通路４９を通じてロック解除室１７に導入される。

（制御弁の駆動構造）
次に、制御弁６０の駆動構造について、説明する。図１に示すように、制御弁６０を駆動するために制御部４０には、駆動源９０と共に、「付勢調整手段」としての弾性部材８０，８２及び可動部材８４が設けられている。

電磁ソレノイドからなる駆動源９０は、内燃機関の固定節（例えばチェーンカバー）に固定されている。駆動源９０において金属によりロッド状に形成される駆動軸９１は、スプール７０を軸方向に挟んで固定部６６７とは反対側に同軸上に配置され、軸方向に往復移動可能となっている。駆動軸９１は、駆動源９０の内蔵スプリング（図示しない）から復原力を受けることで、スリーブ６６内となる一方のドレンポート６６６（以下、この一方のドレンポート６６６を、「ドレンポート６６６ａ」ともいう）に進入してスプール７０の軸方向端部と常に当接する。こうした構成により駆動源９０は、「指令値」として制御された通電電流を制御回路９６からソレノイドコイル（図示しない）に与えられることで、駆動軸９１によりスプール７０を図４の往方向Ｄｇに駆動するように、当該通電電流に従う駆動力を発生する。

図４〜８に示すように、金属製の圧縮コイルスプリングからなる第一弾性部材８０は、スリーブ６６内に同軸上に収容されている。第一弾性部材８０は、スリーブ６６の固定部６６７とスプール７０の固定部６６７側の軸方向端部との間に介装されて圧縮弾性変形することにより、当該スプール７０を復方向Ｄｒに付勢する第一復原力Ｆ１を、発生する。

金属製のコイルスプリングからなる第二弾性部材８２は、スリーブ６６のドレンポート６６６ａ内に同軸上に収容されている。第二弾性部材８２は、スリーブ６６のドレンポート６６６ａにより形成される受け部６６９と、可動部材８４との間に介装されて圧縮弾性変形することにより、当該可動部材８４を復方向Ｄｒに付勢する第二復原力Ｆ２を、発生する。

金属により段付円筒状に形成される可動部材８４は、スリーブ６６のドレンポート６６６ａ内に同軸上に収容されて、往方向Ｄｇ及び復方向Ｄｒに往復移動可能となっている。可動部材８４において「最内周部」となる小径部８４０は、スプール７０の一部としてフランジ付円筒状に形成されてなる金属製ブッシュ７０６に同軸上に嵌合することで、当該ブッシュ７０６の外周面により径方向内側から摺動支持されている。一方、可動部材８４において最外周部となる大径部８４１は、スリーブ６６のドレンポート６６６ａ内に同軸上に遊挿されることで、当該ドレンポート６６６ａの内周面から径方向内側に離間している。これらの構成により、図９に示すように大径部８４１とスリーブ６６との間に形成される径方向隙間Ｇｓｌは、小径部８４０とスプール７０との間の支持界面に形成される径方向隙間（即ち、摺動隙間）Ｇｓｐよりも、十分に大きく設定されている。尚、図９において、小径部８４０とスプール７０との間の径方向隙間Ｇｓｐについては、説明の理解を容易にするために、強調して広幅に描かれている。

図４〜９に示すように、可動部材８４において大径部８４１は、スリーブ６６の一部としてドレンポート６６６ａに固定される円環板状の金属製ストッパ６６０に対し、復方向Ｄｒに当接可能且つ往方向Ｄｇに離間可能に配置されている。一方、可動部材８４において大小径部８４１，８４０間を接続する段差部８４２は、スプール７０においてブッシュ７０６がフランジ部により形成するストッパ７０７に対し、復方向Ｄｒに当接可能且つ往方向Ｄｇに離間可能に配置されている。ここで段差部８４２は、第二弾性部材８２のうち復方向Ｄｒの端部（即ち、受け部６６９とは反対側の端部）と係合することで、当該復方向Ｄｒに第二復原力Ｆ２を受けている。これらの構成により、スプール７０の移動位置に応じて可動部材８４は、大径部８４１がスリーブ６６のストッパ６６０により軸方向に係止される状態（図９（ａ）参照）と、段差部８４２がスプール７０のストッパ７０７に軸方向に係合する状態（図９（ｂ）参照）とに、切り替わる。尚、スリーブ６６のストッパ６６０は、図４に示すように復方向Ｄｒの移動端Ｒ０に達したスプール７０のストッパ７０７を軸方向に係止する機能も、備えている。

ここまで説明した構成下、図４，５のロック領域Ｒｌにて可動部材８４は、当該部材８４からストッパ７０７が復方向Ｄｒへ離間するスプール７０の相対移動を許容することで、第二弾性部材８２の同方向Ｄｒの第二復原力Ｆ２によりスリーブ６６のストッパ６６０に係止される。これによりスプール７０は、可動部材８４を介した第二復原力Ｆ２による付勢を制限されて、第一弾性部材８０の第一復原力Ｆ１の作用により復方向Ｄｒに付勢された状態となる。したがって、ロック領域Ｒｌでは、スプール７０に対する復方向Ｄｒの付勢力として第一復原力Ｆ１が、図１１に示すように単独で作用するのである。尚、ロック領域Ｒｌにおいて駆動源９０の駆動力が消失するときには、図４に示すようにストッパ７０７がスリーブ６６のストッパ６６０に係止されることで、当該領域Ｒｌのうち復方向Ｄｒの移動端Ｒ０にスプール７０が定位させられる。

一方、図６，７，８の各領域Ｒａ，Ｒｈ，Ｒｒにて可動部材８４は、第二弾性部材８２の復方向Ｄｒの第二復原力Ｆ２によりスプール７０のストッパ７０７と係合して共に移動することで、スリーブ６６のストッパ６６０から往方向Ｄｇに離間する。これによりスプール７０は、第一弾性部材８０の第一復原力Ｆ１及び第二弾性部材８２の第二復原力Ｆ２の双方により、復方向Ｄｒへ付勢された状態となる。したがって、各領域Ｒａ，Ｒｈ，Ｒｒでは、図１１に示す如き第一及び第二復原力Ｆ１，Ｆ２の合力が、復方向Ｄｒの付勢力としてスプール７０に作用するのである。

以上の作動特性により、軸方向に並ぶロック領域Ｒｌ及び進角領域Ｒａの境界位置では、図１０，１１に示すように第一復原力Ｆ１の単独作用と第一及び第二復原力Ｆ１，Ｆ２の合力作用とが切り替わることで、駆動源９０の駆動力に抗する復方向Ｄｒの付勢力がステップ状に変化する。ここで図１１に示すように、付勢力のステップ状変化の幅Ｗ１については、領域Ｒｌ，Ｒａの境界位置にて駆動源９０がスプール７０に作用させる駆動力の製品ばらつきの予測幅よりも、大きく設定される。これによれば、予測幅内の駆動力を付勢力の変化幅Ｗ１内の付勢力に確実に釣り合わせ得るので、それら駆動力及び付勢力の釣り合いにより決まるスプール７０の移動位置（図１１の一点鎖線グラフと実線グラフとの交点）のうち領域Ｒｌ，Ｒａの境界位置は、駆動力の製品ばらつきには依存せず、付勢力の製品ばらつきのみに依存することとなる。尚、以上より第一実施形態では、進角領域Ｒａが「第一領域」に相当し、ロック領域Ｒｌが「第二領域」に相当する。

（バルブタイミング調整作動）
次に、バルブタイミング調整装置１によるバルブタイミング調整作動について、説明する。

（１）ロック作動
内燃機関にてポンプ４からの作動油の供給圧が低圧となる回転停止時、始動時、並びにアイドル運転時等には、制御回路９６が駆動源９０への通電を制御して図４，５のロック領域Ｒｌにスプール７０を駆動する。

その結果、通路４１，４２，４３，４４を介して進角室２２，２３，２４に連通する進角ポート６６１と、通路３，５０を介してポンプ４に連通する主供給ポート６６４とが接続されることで、絞り部７０４により絞られた作動油が進角室２２，２３，２４に導入される。また、通路４５，４６，４７，４８を介して遅角室２６，２７，２８に連通する遅角ポート６６２と、通路５４に連通する各ドレンポート６６６とが通路７０５を介して接続されることで、遅角室２６，２７，２８から作動油が排出される。さらにまた、通路４９を介してロック解除室１７に連通するロック解除ポート６６３と、通路５４に連通する各ドレンポート６６６とが通路７０５を介して接続されることで、ロック解除室１７から作動油が排出される。

以上によりロック領域Ｒｌにおいては、進角室２２，２３，２４への小流量の作動油導入と、遅角室２６，２７，２８からの作動油排出と、ロック解除室１７からの作動油排出とにより、ロック位相での回転位相のロックが実現され得る。ここで特に、ポンプ４による作動油の供給と駆動源９０による駆動力の発生とが止まる内燃機関の回転停止時にあっても、付勢力としての第一復原力Ｆ１がスプール７０に単独作用することで、ロック領域Ｒｌのうち復方向Ｄｒの移動端Ｒ０においてロック解除室１７からの作動油排出が進行する。このとき、進角側に向けたアシストスプリング１８の復原力並びに平均的に遅角側に偏った変動トルクをベーンロータ１４が受けることで、回転位相が規制位相領域に達すると、ロック部材１６が規制孔１３１に進入して回転位相を当該領域内に規制する。これによれば、規制位相領域内のロック位相にてロック部材１６がロック孔１３０に嵌合し易くなるので、内燃機関の回転が完全に停止するまでの間に確実に、ロック位相を実現可能となるのである。

（２）進角作動
内燃機関にて実位相が目標位相に対する許容偏差より遅角側にある等の運転条件が成立するときには、制御回路９６が駆動源９０への通電を制御して図６の進角領域Ｒａにスプール７０を駆動する。

その結果、通路４１，４２，４３，４４を介して進角室２２，２３，２４に連通する進角ポート６６１と、通路３，５０を介してポンプ４に連通する主供給ポート６６４とが接続されることで、上記（１）よりも大流量にて作動油が進角室２２，２３，２４に導入される。また、通路４５，４６，４７，４８を介して遅角室２６，２７，２８に連通する遅角ポート６６２と、通路５４に連通する各ドレンポート６６６とが通路７０５を介して接続されることで、遅角室２６，２７，２８から作動油が排出される。さらにまた、通路４９を介してロック解除室１７に連通するロック解除ポート６６３と、通路３，５０，５２を介してポンプ４に連通する副供給ポート６６５とが接続されることで、ロック解除室１７に作動油が導入される。

以上により進角領域Ｒａにおいては、ロック解除室１７への作動油導入による回転位相のロック解除下、進角室２２，２３，２４への大流量の作動油導入と、遅角室２６，２７，２８からの作動油排出とが実現され得る。これによれば、回転位相を迅速に進角側へと変化させて、バルブタイミングの進角応答性を高めることができるのである。

（３）保持作動
内燃機関にて実位相が目標位相に対する許容偏差内にある等の運転条件が成立するときには、制御回路９６が駆動源９０への通電を制御して図７の保持領域Ｒｈにスプール７０を駆動する。

その結果、通路４１，４２，４３，４４を介して進角室２２，２３，２４に連通する進角ポート６６１が他のポートに対して遮断されるので、それら進角室２２，２３，２４に作動油が留められる。また、通路４５，４６，４７，４８を介して遅角室２６，２７，２８に連通する遅角ポート６６２も他のポートに対して遮断されるので、それら遅角室２６，２７，２８にも作動油が留められる。さらにまた、上記（２）に準じてロック解除ポート６６３が副供給ポート６６５と接続されることで、ロック解除室１７に作動油が導入される。

以上により保持領域Ｒｈにおいては、ロック解除室１７への作動油導入による回転位相のロック解除下、進角室２２，２３，２４及び遅角室２６，２７，２８のいずれにも作動油が留められる。これによれば、変動トルクの影響による回転位相変化の範囲内にて、バルブタイミングを保持することができるのである。

（４）遅角作動
内燃機関にて実位相が目標位相に対する許容偏差より進角側にある等の運転条件が成立するときには、制御回路９６が駆動源９０への通電を制御して図８の遅角領域Ｒｒにスプール７０を駆動する。

その結果、通路４１，４２，４３，４４を介して進角室２２，２３，２４に連通する進角ポート６６１と、通路５４に連通する各ドレンポート６６６とが通路７０５を介して接続されることで、進角室２２，２３，２４から作動油が排出される。また、通路４５，４６，４７，４８を介して遅角室２６，２７，２８に連通する遅角ポート６６２と、通路３，５０を介してポンプ４に連通する主供給ポート６６４とが接続されることで、上記（２）に準ずる大流量にて作動油が遅角室２６，２７，２８に導入される。さらにまた、上記（２）に準じてロック解除ポート６６３が副供給ポート６６５と接続されることで、ロック解除室１７に作動油が導入される。

以上により遅角領域Ｒｒにおいては、ロック解除室１７への作動油導入による回転位相のロック解除下、遅角室２６，２７，２８への大流量の作動油導入と、進角室２２，２３，２４からの作動油排出とが実現され得る。これによれば、回転位相を迅速に遅角側へと変化させて、バルブタイミングの遅角応答性を高めることができるのである。

（作用効果）
ここまで説明した第一実施形態の制御弁６０によると、回転位相を進角側へ変化させるための進角領域Ｒａと、回転位相をロック位相にロックするためのロック領域Ｒｌとの境界位置では、スプール７０に作用する付勢力のステップ状変化を現出させ得ている。したがって、スプール７０の移動位置に従って明確に切り替わる各領域Ｒａ，Ｒｌの必要性能、即ち回転位相の進角側変化に必要な性能と、ロック位相でのロックに必要な性能とをそれぞれ、適正に発揮可能となっている。

さらに、円筒状の可動部材８４については、図９に示すように、スリーブ６６から径方向内側に大きな隙間Ｇｓｌをあけて離間している。これによれば、可動部材８４とスプール７０とが軸方向に係合して共に移動する進角領域Ｒａでは、可動部材８４がスリーブ６６に対して径方向に接触することなく移動し得るので、当該可動部材８４の係合するスプール７０が受ける移動抵抗は、確実に小さくなる。

またさらに、「最内周部」の小径部８４０がスプール７０に支持されている可動部材８４については、その支持半径が小さくなるので、径方向のサイドフォースにより傾いてスプール７０に押し付けられる向きに発生するモーメントは、大きくなり難い。こうした可動部材８４については、第二弾性部材８２による第二復原力Ｆ２の作用方向がスプール７０の軸方向に対して傾斜することで径方向にサイドフォースを受けても、スプール７０への押し付けを抑制されて当該スプール７０の移動抵抗を小さくできるのである。

このようにスプール７０の移動抵抗が小さくなる進角領域Ｒａでは、駆動源９０への通電電流に対するスプール７０の移動位置について図１２に示すように、往方向Ｄｇへの移動時と復方向Ｄｒへの移動時とでヒステリシスが発生し難い。尚、図１２に示すようにヒステリシスの低減効果は、進角領域Ｒａを挟んでロック領域Ｒｌとは反対側に設定される保持領域Ｒｈ及び遅角領域Ｒｒにおいても、同様の原理により発揮され得る。

加えて、円筒状の可動部材８４については、スプール７０により径方向内側から支持されている。これにより、可動部材８４がスリーブ６６に軸方向に係止されるロック領域Ｒｌでは、スプール７０が可動部材８４に対して径方向に接触しつつ相対移動するので、それら要素７０，８４間の摺動抵抗がスプール７０の移動抵抗となる。しかし、このとき可動部材８４は、第二弾性部材８２の第二復原力Ｆ２によりスリーブ６６のストッパ６６０に押し付けられて係止された状態にあるので、径方向のサイドフォースによるスプール７０への押し付けを抑制される。故に、スプール７０が可動部材８４との間に発生させて移動抵抗として受ける摺動抵抗は、小さくなるのである。

したがって、スプール７０の移動抵抗が小さくなるロック領域Ｒｌにおいても、通電電流に対するスプール７０の移動位置について図１２に示すように、往方向Ｄｇへの移動時と復方向Ｄｒへの移動時とでヒステリシスが発生し難い。また、ロック領域Ｒｌにおいて移動するスプール７０と、停止した可動部材８４との間にて変動発生する摩擦抵抗自体が小さくなるので、スティックスリップを招来し難い。

以上、スプール７０の移動に関して移動位置のヒステリシスやスティックスリップが低減され得る第一実施形態によれば、スプール７０の移動抵抗に起因する制御弁６０の作動応答性のばらつきに対し、高い抑制効果を発揮可能となるのである。

（第二実施形態）
図１３に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。

（制御弁の駆動構造）
以下、第二実施形態による制御弁２６０の駆動構造について、第一実施形態と異なる点を中心に説明する。図１３〜１７に示すように、第二実施形態の駆動構造を構成する「付勢調整手段」について、金属製のコイルスプリングからなる第二弾性部材２８２は、連動回転要素２，１４に内蔵されるスリーブ２６６内のうち、ドレンポート６６６ａに固定されるストッパ６６０と、可動部材２８４との間に同軸上に収容されている。第二弾性部材２８２は、ストッパ６６０及び可動部材２８４間にて圧縮弾性変形することにより、当該可動部材２８４を往方向Ｄｇに付勢する第二復原力Ｆ２を発生する。

また「付勢調整手段」について、金属によりフランジ付円筒状に形成される可動部材２８４は、スリーブ２６６のドレンポート６６６ａ内に同軸上に収容されて、往方向Ｄｇ及び復方向Ｄｒに往復移動可能となっている。可動部材２８４において「最内周部」となる本体筒部２８４０は、スプール２７０の軸方向端部２７０６に同軸上に嵌合することで、当該端部２７０６の外周面により径方向内側から摺動支持されている。一方、可動部材２８４において最外周部を形成するフランジ部２８４１は、スリーブ２６６のドレンポート６６６ａ内に同軸上に遊挿されることで、当該ドレンポート６６６ａの内周面から径方向内側に離間している。これらの構成により、図１８に示すようにフランジ部２８４１とスリーブ２６６との間に形成される径方向隙間Ｇｓｌは、本体筒部２８４０とスプール２７０との間の支持界面に形成される径方向隙間（即ち、摺動隙間）Ｇｓｐよりも、十分に大きく設定されている。尚、図１８において、本体筒部２８４０とスプール２７０との間の径方向隙間Ｇｓｐについては、説明の理解を容易にするために、強調して広幅に描かれている。

図１３〜１８に示すように、可動部材２８４においてフランジ部２８４１は、スリーブ２６６のドレンポート６６６ａにより形成される円環平面状のストッパ２６６０に対し、往方向Ｄｇに当接可能且つ復方向Ｄｒに離間可能に配置されている。また、フランジ部２８４１は、スプール２７０の軸方向端部２７０６により形成される円環平面状のストッパ２７０７に対し、往方向Ｄｇに当接可能且つ復方向Ｄｒに離間可能に配置されている。さらにフランジ部２８４１は、第二弾性部材２８２のうち往方向Ｄｇの端部（即ち、ストッパ６６０とは反対側の端部）と係合することで、当該往方向Ｄｇに第二復原力Ｆ２を受けている。これらの構成により、スプール２７０の移動位置に応じて可動部材２８４は、フランジ部２８４１がスリーブ２６６のストッパ２６６０により軸方向に係止される状態（図１８（ｂ）参照）と、フランジ部２８４１がスプール２７０のストッパ２７０７に軸方向に係合する状態（図１８（ａ）参照）とに、切り替わる。尚、図１３に示すようにスリーブ２６６のストッパ６６０は、復方向Ｄｒの移動端Ｒ０に達したスプール２７０のストッパ２７０７を、可動部材２８４を介して軸方向に係止する機能も、備えている。

ここまで説明した構成下、図１３，１７のロック領域Ｒｌにて可動部材２８４は、第二弾性部材２８２の往方向Ｄｇの第二復原力Ｆ２によりスプール２７０のストッパ２７０７と係合して共に移動することで、スリーブ２６６のストッパ２６６０から復方向Ｄｒに離間する。ここで図１９に示すように、第二実施形態のロック領域Ｒｌにおいて第二復原力Ｆ２は、それとは反対方向Ｄｒに第一弾性部材８０から作用する第一復原力Ｆ１よりも、小さく調整されている。これによりスプール２７０は、往方向Ｄｇに作用する第二復原力Ｆ２よりも大きな第一復原力Ｆ１が作用することにより、復方向Ｄｒへ付勢された状態となる。したがって、ロック領域Ｒｌでは、図１９に示す如き第一及び第二復原力Ｆ１，Ｆ２の合力が、復方向Ｄｒの付勢力としてスプール２７０に作用する。そして、特にこのとき第二実施形態では、スプール２７０により支持される可動部材２８４の本体筒部２８４０について、図１８（ａ）に示すロック領域Ｒｌでの軸方向の支持長さＬ（ここでは、進角領域Ｒａでの最大支持長さに実質的と一致する）よりも、支持半径φが小さくなるのである。

尚、ロック領域Ｒｌにおいて駆動源９０の駆動力が消失するときには、図１３に示すようにストッパ２７０７が可動部材２８４を介してスリーブ２６６のストッパ６６０に係止されることで、当該領域Ｒｌのうち復方向Ｄｒの移動端Ｒ０にスプール２７０が定位させられる。故に、第一実施形態の（１）に準ずるロック作動が内燃機関の回転停止時に実行される場合にあっても、第一及び第二復原力Ｆ１，Ｆ２の合力が付勢力としてスプール２７０に作用することで、復方向Ｄｒの移動端Ｒ０にてロック解除室１７からの作動油排出が進行する。したがって、第一実施形態と同様の原理により、内燃機関の回転が完全に停止するまでの間において確実に、ロック位相を実現可能となっている。

一方、図１５，１６，１７の各領域Ｒａ，Ｒｈ，Ｒｒにて可動部材２８４は、当該部材２８４からストッパ２７０７が往方向Ｄｇに離間するスプール２７０の移動を許容することで、第二弾性部材２８２の同方向Ｄｇの第二復原力Ｆ２によりスリーブ２６６のストッパ２６６０に係止される。これによりスプール２７０は、可動部材２８４を介した第二復原力Ｆ２による付勢を制限されて、第一弾性部材８０の第一復原力Ｆ１の作用により復方向Ｄｒに付勢された状態となる。したがって、各領域Ｒａ，Ｒｈ，Ｒｒでは、スプール２７０に対する復方向Ｄｒの付勢力として第一復原力Ｆ１が、図１９に示すように単独で作用するのである。

以上の作動特性により、軸方向に並ぶロック領域Ｒｌ及び進角領域Ｒａの境界位置では、図１９に示すように第一及び第二復原力Ｆ１，Ｆ２の合力作用と第一復原力Ｆ１の単独作用とが切り替わることで、駆動源９０の駆動力に抗する復方向Ｄｒの付勢力は、ステップ状に変化する。ここで、付勢力のステップ状変化の幅Ｗ２については、第一実施形態と同様、領域Ｒｌ，Ｒａの境界位置にて駆動源９０がスプール２７０に作用させる駆動力の製品ばらつきの予測幅よりも、大きく設定されるので、当該境界位置が付勢力の製品ばらつきのみに依存する。尚、以上より第二実施形態では、ロック領域Ｒｌが「第一領域」に相当し、進角領域Ｒａが「第二領域」に相当する。

（作用効果）
ここまで説明した第二実施形態の制御弁２６０によっても、ロック領域Ｒｌと進角領域Ｒａとの境界位置では、スプール２７０に作用する付勢力のステップ状変化を現出させ得ている。したがって、スプール２７０の移動位置に従って明確に切り替わる各領域Ｒｌ，Ｒａの必要性能、即ちロック位相でのロックに必要な性能と、回転位相の進角側変化に必要な性能とをそれぞれ、適正に発揮可能である。

さらに、円筒状の可動部材２８４については、図１８に示すように、スリーブ２６６から径方向内側に大きな隙間Ｇｓｌをあけて離間している。これによれば、可動部材２８４とスプール２７０とが軸方向に係合して共に移動するロック領域Ｒｌでは、可動部材２８４がスリーブ２６６に対して径方向に接触することなく移動し得るので、当該可動部材２８４の係合するスプール２７０が受ける移動抵抗は、確実に小さくなる。

またさらに、「最内周部」の本体筒部２８４０がスプール２７０に支持されている可動部材２８４については、その支持半径が小さくなるので、径方向のサイドフォースにより傾いてスプール２７０に押し付けられる向きに発生するモーメントは、大きくなり難い。しかも、軸方向の支持長さのうちロック領域Ｒｌでの支持長さＬよりも小さい支持半径φをスプール２７０により実現される可動部材２８４については、傾き自体が生じ難い。こうした可動部材２８４については、第二弾性部材２８２による第二復原力Ｆ２の作用方向がスプール２７０の軸方向に対して傾斜することで径方向にサイドフォースを受けても、スプール２７０への押し付けを抑制されて当該スプール２７０の移動抵抗を小さくできるのである。

このようにスプール２７０の移動抵抗が小さくなるロック領域Ｒｌでは、駆動源９０への通電電流に対するスプール２７０の移動位置について第一実施形態と同様に、往方向Ｄｇへの移動時と復方向Ｄｒへの移動時とでヒステリシスが発生し難くなる。

加えて、円筒状の可動部材２８４については、スプール２７０により径方向内側から支持されている。これにより、可動部材２８４がスリーブ２６６に軸方向に係止される進角領域Ｒａでは、スプール２７０が可動部材２８４に対して径方向に接触しつつ相対移動するので、それら要素２７０，２８４間の摺動抵抗がスプール２７０の移動抵抗となる。しかし、このとき可動部材２８４は、第二弾性部材２８２の第二復原力Ｆ２によりスリーブ２６６のストッパ２６６０に押し付けられて係止された状態にあるので、径方向のサイドフォースによるスプール２７０への押し付けを抑制される。故に、スプール２７０が可動部材２８４との間に発生させて移動抵抗として受ける摺動抵抗は、小さくなるのである。

したがって、スプール２７０の移動抵抗が小さくなる進角領域Ｒａにおいても、スプール２７０の移動位置について第一実施形態と同様に、往方向Ｄｇへの移動時と復方向Ｄｒへの移動時とでヒステリシスが発生し難くなる。また、進角領域Ｒａにおいて移動するスプール２７０と、停止した可動部材２８４との間にて変動発生する摩擦抵抗自体が小さくなるので、スティックスリップを招来し難いのである。尚、こうしたヒステリシス及びスティックスリップの低減効果は、第一実施形態と同様、進角領域Ｒａを挟んでロック領域Ｒｌとは反対側に設定される保持領域Ｒｈ及び遅角領域Ｒｒにおいても、発揮され得る。

以上、スプール２７０の移動に関して移動位置のヒステリシスやスティックスリップが低減され得る第二実施形態によれば、スプール２７０の移動抵抗に起因する制御弁２６０の作動応答性のばらつきに対し、高い抑制効果を発揮可能となるのである。

（他の実施形態）
ここまで、本発明の複数の実施形態について説明してきたが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

具体的に第一及び第二実施形態では、駆動源９０の駆動力に抗してスプール７０，２７０を付勢する付勢力をステップ状に変化させる位置につき、領域Ｒｌ，Ｒａの境界位置に設定する以外にも、領域Ｒａ，Ｒｈの境界位置又は領域Ｒｈ，Ｒｒの境界位置に設定してもよいし、領域Ｒｌ，Ｒａ，Ｒｈ，Ｒｒのうちいずれかをさらに二分割して、それら分割領域の境界位置に設定してもよい。

また、可動部材８４，２８４について第一及び第二実施形態では、「最内周部」となる部位８４０，２８４０をスプール７０，２７０に支持させる以外にも、当該「最内周部」よりも外周側部位をスプール７０，２７０に支持させてもよい。さらにまた、第一実施形態では、スプール７０による可動部材８４の支持半径について、スプール７０による可動部材８４の軸方向における支持長さのうち、それら可動部材８４及びスプール７０を共に移動させる領域での支持長さ以上となっているが、第二実施形態に準じて当該支持長さよりも小さく設定してもよい。一方、第二実施形態では、スプール２７０による可動部材２８４の支持半径について、スプール２７０による可動部材２８４の軸方向における支持長さのうち、それら可動部材２８４及びスプール２７０を共に移動させる領域での支持長さ以上に、設定してもよい。

さらに第一及び第二実施形態では、スプール７０，２７０と弾性部材８０，８２，２８２と可動部材８４，２８４とを収容するスリーブ６６，２６６を、上述の如く連動回転要素２，１４の双方に内蔵させる以外にも、当該スリーブ６６，２６６を、連動回転要素２，１４の一方に内蔵にさせる、あるいは連動回転要素２，１４の外部に配置してもよい。またさらに、第一実施形態では、図２０に変形例を示すように、フランジ付円筒状のブッシュ７０６に代えて円環板状のスナップリング３７０７を、スプール７０の一部として設けてもよい。この場合、スプール７０の軸方向端部３７０６により可動部材８４の小径部８４０が、径方向隙間Ｇｓｐをあけて径方向内側から支持されることとなる。それと共に、可動部材８４の段差部８４２は、スナップリング３７０７に対して復方向Ｄｒに当接可能且つ往方向Ｄｇに離間可能に配置されることとなる。

加えて、ロック位相について第一及び第二実施形態では、最遅角位相及び最進角位相の間となる中間位相に設定する以外にも、最遅角位相又は最進角位相に設定してもよく、またその場合等には、アシストスプリング１８によるベーンロータ１４の付勢構造を省いてもよい。さらに加えて、回転位相のロック構造について第一及び第二実施形態では、規制位相領域を設定するために規制孔１３１を設ける構造以外にも、当該規制孔１３１を設けない構造を採用してもよく、またそれ以外にも、ロック部材１６を複数に分割して各分割体を個別のロックスプリング１９により付勢する構造を、採用してもよい。

そして、本発明は、「動弁」としての吸気弁のバルブタイミングを調整する装置以外にも、「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や、それら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に、適用することができるのである。

１ バルブタイミング調整装置、２ カム軸、４ ポンプ、５ ドレンパン、１０ 回転機構部、１１ ハウジング、１３ リアプレート、１４ ベーンロータ、１６ ロック部材、１７ ロック解除室、１８ アシストスプリング、１９ ロックスプリング、２２，２３，２４ 進角室、２６，２７，２８ 遅角室、４０ 制御部、４１ 進角主通路、４２，４３，４４ 進角分岐通路、４５ 遅角主通路、４６，４７，４８ 遅角分岐通路、４９ ロック解除通路、６０，２６０ 制御弁、６６，２６６ スリーブ、７０，２７０ スプール、８０ 第一弾性部材（付勢調整手段）、８２，２８２ 第二弾性部材（付勢調整手段）、８４，２８４ 可動部材（付勢調整手段）、９０ 駆動源、９１ 駆動軸、９６ 制御回路、１３０ ロック孔、１３１ 規制孔、６６０，２６６０ ストッパ、６６１ 進角ポート、６６２ 遅角ポート、６６３ ロック解除ポート、６６６，６６６ａ ドレンポート、６６９ 受け部、７０６ ブッシュ、７０７，２７０７ ストッパ、８４０ 小径部（最内周部）、８４１ 大径部、８４２ 段差部、２７０６，３７０６ 軸方向端部、２８４０ 本体筒部（最内周部）、２８４１ フランジ部、３７０７ スナップリング、Ｄｇ 往方向、Ｄｒ 復方向、Ｆ１ 第一復原力、Ｆ２ 第二復原力、Ｇｓｌ，Ｇｓｐ 径方向隙間、Ｌ 支持長さ、Ｒａ 進角領域、Ｒｈ 保持領域、Ｒｌ ロック領域、Ｒｒ 遅角領域、Ｗ１，Ｗ２ 変化幅、φ 支持半径

Claims (6)

1. 内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達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であって、
   前記クランク軸と連動回転するハウジングと、
   前記カム軸と連動回転し、前記ハウジング内において進角室及び遅角室を回転方向に区画し、作動液が前記進角室又は前記遅角室へ導入されることにより前記ハウジングに対する回転位相が進角側又は遅角側へ変化するベーンロータと、
   スリーブ内に収容されるスプールの軸方向への往復移動により前記進角室及び前記遅角室に対する作動液の入出を制御する制御弁と、
   前記スプールを軸方向に駆動する駆動力を指令値に従って発生する駆動源と、
   前記駆動力に抗して前記スプールを軸方向に付勢する付勢力を調整する付勢調整手段とを、備え、
   前記スプールが移動する領域として、第一領域と第二領域とが軸方向に並んで設定され、
   前記付勢調整手段は、
   前記スリーブ内に収容され、前記第一領域において前記スプールに軸方向に係合することより前記スプールと共に移動する一方、前記第二領域において前記スリーブに軸方向に係止されることにより前記スプールの相対移動を許容する可動部材であって、前記スリーブとは径方向内側に離間する一方、前記スプールにより径方向内側から支持される筒状の可動部材と、
   前記スリーブ内に収容され、前記第一領域及び前記第二領域において前記スプールを軸方向に付勢する第一復原力を発生する第一弾性部材と、
   前記スリーブ内に収容され、前記第一領域及び前記第二領域において前記可動部材を軸方向に付勢する第二復原力を発生する第二弾性部材であって、前記第一領域において前記第二復原力により前記可動部材を前記スプールに係合させて前記スプールを軸方向に付勢する一方、前記第二復原力による前記スプールの付勢を制限する前記第二領域において前記第二復原力により前記可動部材を前記スリーブに係止させる第二弾性部材とを、有し、
   前記第一領域及び前記第二領域のうち一方は、前記回転位相を変化させるための領域であり、
   前記第一領域及び第二領域のうち他方は、前記回転位相を最進角位相及び最遅角位相の間の中間位相にロックするための領域であり、
   前記カム軸から前記ベーンロータへ作用する変動トルクは、前記ハウジングに対する遅角側に平均的に偏っており、
   前記他方の領域において前記制御弁は、前記遅角室の作動液を排出すると共に、前記進角室へ導入する作動液の量を前記一方の領域よりも絞ることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記可動部材が前記スリーブとの間に形成する径方向隙間は、前記可動部材が前記スプールとの間の支持界面に形成する径方向隙間よりも大きい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. 前記スプールは、前記可動部材の最内周部を支持す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。
4. 前記スプールによる前記可動部材の支持半径は、前記スプールによる前記可動部材の軸方向における支持長さのうち前記第一領域での支持長さよりも、小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
5. 前記駆動源は、軸方向のうち往方向に前記スプールを駆動する前記駆動力を発生し、
   前記第一弾性部材及び第二弾性部材は、軸方向のうち前記往方向とは反対の復方向に前記スプールを付勢する前記第一復原力及び前記第二復原力を、それぞれ発生す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バルブタイミング調整装置。
6. 前記駆動源は、軸方向のうち往方向に前記スプールを駆動する前記駆動力を発生し、
   前記第一弾性部材は、軸方向のうち前記往方向とは反対の復方向に前記スプールを付勢する前記第一復原力を発生し、
   前記第二弾性部材は、軸方向のうち前記往方向に前記スプールを付勢し且つ前記第一領域において前記第一復原力よりも小さい前記第二復原力を発生す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バルブタイミング調整装置。

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