JP5464199B2

JP5464199B2 - バルブタイミング調整装置

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Publication number: JP5464199B2
Application number: JP2011256563A
Authority: JP
Inventors: 将紀鈴木; 善之村尾
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-11-24
Filing date: 2011-11-24
Publication date: 2014-04-09
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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、及び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。このような装置の一種として特許文献１には、ハウジング内においてベーンロータにより回転方向に区画され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。

さて、特許文献１の装置には、スリーブ内のスプールが軸方向に往復移動するのに応じ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と、当該スプールを軸方向に往復駆動するリニアソレノイドとが、設けられている。こうした制御弁駆動用のリニアソレノイドとしては、特許文献２に開示されるように、通電によりコイルの発生した磁束が筒状の固定コアと共に内周側の可動コアをも通過することで、出力軸が当該可動コアと共に軸方向に往復移動するものが、知られている。ここで、特許文献１に開示されるように出力軸には、スプリングにより軸方向の出力軸側へと付勢されるスプールが押し当てられることで、出力軸の往復移動に追従してスプールを迅速に往復駆動することが可能となるのである。

特開２０１０−２８５９１８号公報特開２００５−４５２１７号公報

上記特許文献２のリニアソレノイドでは、可動コアを外周側の固定コアへ引き付けるサイドフォースが発生した場合に、可動コア及び出力軸を一体組み付けしてなる可動体は、それを外周側から支持する軸受に押し付けられることとなる。このとき、特許文献１の装置の如くベーンロータ及びカム軸からなる連動回転体に内蔵の制御弁にて、スプールが当該連動回転体と連れ回りすることを想定すると、スプールから可動体の出力軸へ回転トルクが伝達された場合、回転状態となる可動体と軸受との間の摺動界面に動摩擦が生じる。

ここで特許文献１の装置では、出力軸のうち径方向に沿う平坦面状端面にスプールの球面状端面が中心線上にて接触しているため、それら端面同士の滑りが生じてしまい、スプールから可動体への回転トルクの伝達が断続的となり易い。そのため、スプールから回転トルクが伝達されるときの可動体は、軸受に対する動摩擦状態から軸方向移動を開始することになるので、移動抵抗が小さくなる。一方で、スプールから回転トルクが伝達されないときの可動体は、軸受に対する静摩擦状態から軸方向移動を開始することになるので、移動抵抗が大きくなってしまう。

このように移動抵抗が変動すると、可動体の移動位置に関して往方向の移動と復方向の移動との間で生じるヒステリシスが増大したり、可動体の移動が間欠的となるスティックスリップが惹起されることになる。これらヒステリシスやスティックスリップは、可動体によりスプールが往復駆動される制御弁の制御性を低下させる要因となるので、望ましくない。

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入出を制御する制御弁につき、高い制御性を確保することにある。

請求項１，２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、ベーンロータ及びカム軸からなる連動回転体に内蔵され、作動液が通過するスリーブ内のスプールが軸方向に往復移動するのに応じて、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と、スプールを軸方向に往復駆動するリニアソレノイドとを、備え、リニアソレノイドは、通電により磁束を発生するコイルと、コイルの発生磁束が通過する筒状の固定コアと、固定コアの内周側に配置される可動コアと、スプールが同軸上に押し当てられる出力軸とを一体組み付けしてなり、コイルの発生磁束が固定コアと共に可動コアを通過することにより、出力軸が当該可動コアと共に軸方向に往復移動する可動体と、可動体を往復移動可能に且つ回転可能に、外周側から支持する軸受と、を有し、出力軸は、軸方向に対して傾斜する斜面を形成し、スプールの中心線から偏心した箇所において斜面を、スプールの形成する球面状端面に軸方向に接触させる。

このような請求項１，２に記載の発明のリニアソレノイドでは、可動コアを外周側の固定コアへと引き付けるサイドフォースが発生すると、当該可動コアを出力軸に一体組み付けしてなる可動体は、それを外周側から支持する軸受に押し付けられることとなる。このとき、ベーンロータ及びカム軸からなる連動回転体に内蔵の制御弁では、スプールが当該連動回転体と連れ回りするため、スプールから可動体の出力軸へ回転トルクが伝達された場合、回転状態となる可動体と軸受との間の摺動界面に動摩擦が生じる。

そこで、請求項１，２に記載の発明では、出力軸のうち軸方向に対して傾斜する斜面に、スプールの球面状端面を中心線からの偏心箇所にて接触させているため、モーメントとしての回転トルクは、それら斜面及び球面状端面の間にて確実に伝達され易くなる。これにより、連動回転体と連れ回りするスプールから出力軸への回転トルク伝達が継続され得る可動体は、内燃機関の運転による当該伝達継続の間、軸受に対する動摩擦状態から軸方向移動を開始できるので、移動抵抗の変動を抑制されたものとなる。こうして移動抵抗の変動が抑制されることによれば、可動体の移動位置に関して往方向の移動と復方向の移動との間で生じるヒステリシスが低減され得るだけでなく、可動体移動時のスティックスリップが生じ難くなる。したがって、進角室及び遅角室に対する作動液入出を制御する制御弁として、ヒステリシス及びスティックスリップ問題の解決された可動体によりスプールが往復駆動される制御弁については、高い制御性を確保することが可能となる。

請求項１に記載の発明によると、斜面は、出力軸の軸方向においてスプールから離間するほど縮径するテーパ凹面により、形成される。この発明では、出力軸のうち軸方向においてスプールから離間するほど縮径する斜面として形成のテーパ凹面には、スプールの球面状端面を回転方向に沿って線接触させることで、それらテーパ凹面及び球面状端面の間の接触抵抗を増大させることができる。これにより、スプールからの回転トルクの伝達性が向上する可動体に対しては、回転トルクの伝達が確実に継続され得て移動抵抗の変動抑制効果が高められるので、ヒステリシス及びスティックスリップ問題の解決、ひいては制御弁の高い制御性の確保に貢献可能となるのである。

請求項２に記載の発明によると、斜面は、スプールからの離間距離が出力軸の一径方向に向かうほど増大する傾斜平面により、形成される。この発明では、スプールからの離間距離が出力軸の一径方向に向かうほど増大する斜面として形成の傾斜平面には、当該径方向と直交する中心線からの偏心箇所にて、スプールの球面状端面を点接触させることができる。かかる点接触状態の傾斜平面及び球面状端面の間では、モーメントとしての回転トルクの伝達が継続され得るので、可動体に対する移動抵抗の変動抑制効果を発揮して、ヒステリシス及びスティックスリップ問題を解決、さらには制御弁の高い制御性を確保することが可能となるのである。

請求項３に記載の発明によると、リニアソレノイドは、スリーブ内から作動液が流入する内室に、固定コア及び可動コアが収容されるケーシングを、有する。この発明において固定コア及び可動コアが収容されるケーシングの内室には、進角室及び遅角室に対して入出される作動液がスリーブ内から流入することで、当該作動液中の異物が侵入することも想定される。こうした侵入異物は、固定コア及び可動コアを通過する磁束の磁気回路をショートさせることで、可動コアを外周側の固定コアへと引き付けるサイドフォースを増大させて、軸受に対する可動体の押し付け力を強める要因となる。しかし、上述の原理によりスプールから出力軸への回転トルク伝達が継続され得る可動体は、内燃機関の運転による当該伝達継続の間、押し付け先の軸受との動摩擦状態から軸方向移動を開始できるので、移動抵抗の変動抑制効果を確実に受けられる。以上によれば、ケーシング内室への異物の侵入により可動体が軸受に強く押し付けられる状態となっても、当該可動体のヒステリシス及びスティックスリップ問題を解決して、制御弁の高い制御性を確保することが可能となるのである。

請求項４に記載の発明によると、制御弁は、軸方向のうち出力軸側へスプールを付勢することにより、球面状端面を斜面に押し当てる付勢部材を、有する。この発明では、軸方向のうち出力軸側へスプールを付勢する付勢部材により、当該スプールの球面状端面を可動体の出力軸の斜面に強く押し当てることができる。かかる強い押し当て状態では、球面状端面及び斜面の間の接触抵抗が増大することにより、スプールから可動体への回転トルクの伝達性が向上する。これにより可動体に対しては、回転トルクの伝達が確実に継続され得て移動抵抗の変動抑制効果が高められるので、ヒステリシス及びスティックスリップ問題の解決、ひいては制御弁の高い制御性の確保に貢献可能となる。

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の別の作動状態を示す断面図である。図１のバルブタイミング調整装置の別の作動状態を示す断面図である。図１のリニアソレノイドの要部を拡大して示す断面図である。本発明の第一実施形態の作用効果を説明するためのグラフである。本発明の第一実施形態の比較例を説明するためのグラフである。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リニアソレノイドの要部を拡大して示す断面図である。

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、機関トルクの伝達によりカム軸２が開閉する「動弁」として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、当該機構部１０を駆動するために作動油の入出を制御する制御部４０とを、備えている。

（回転機構部）
回転機構部１０において金属製のハウジング１１は、シューリング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。シューリング１２は、円筒状のハウジング本体１２０、仕切部である複数のシュー１２１，１２２，１２３並びにスプロケット１２４を、有している。図２に示すように各シュー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。かかる連繋形態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。

図１，２に示すように金属製のベーンロータ１４は、ハウジング１１内に同軸上に収容されており、軸方向両端部をそれぞれリアプレート１３とフロントプレート１５とに対して摺動させる。ベーンロータ１４は、円筒状の回転軸１４０並びに複数のベーン１４１，１４２，１４３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。かかる固定形態により、カム軸２と共に連動回転体６を構成するベーンロータ１４は、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。

図２に示すように各ベーン１４１，１４２，１４３は、回転軸１４０のうち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で、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、図１に示すように、リアプレート１３に設けられたロック孔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、図３，４の如くロック部材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。

（制御部）
図１，２に示す制御部４０において主進角通路４１は、回転軸１４０の内周部に沿って形成されている。分岐進角通路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及び共通の主進角通路４１と連通している。主遅角通路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。分岐遅角通路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及び共通の主遅角通路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。図１に示すようにドレン回収通路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、リニアソレノイド７０が発生する駆動力と、付勢部材６４が当該駆動力と反対向きに発生する復原力とを利用して、スプール６８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、スプール６８の往復移動に応じて、各室１７，２２，２３，２４，２６，２７，２８に対する作動油の入出を制御する。

制御回路９０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、リニアソレノイド７０及び内燃機関の各種電装品（図示しない）と電気的に接続されている。制御回路９０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、リニアソレノイド７０への通電を含む内燃機関の回転を制御する。

（制御弁の特徴）
次に、制御弁６０について、詳細に説明する。尚、図１，３，４はそれぞれ、スプール６８が所定の領域Ｒｌ，Ｒａ，Ｒｒに移動した状態を示している。

図１，２に示すように制御弁６０は、先述したスプール６８及び付勢部材６４に、スリーブ６６を組み合わせてなる。制御弁６０は、連動回転体６をなすカム軸２及びベーンロータ１４の双方に、同軸上に内蔵されている。かかる内蔵形態により制御弁６０の各構成要素６６，６８，６４は、連動回転体６と一体に回転可能となっている。

金属により有底円筒状に形成されるスリーブ６６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並びに一対のドレンポート６６６を、形成している。ここで図１に示すように、進角ポート６６１は主進角通路４１と連通し、遅角ポート６６２は主遅角通路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。

金属により円筒状に形成されるスプール６８は、スリーブ６６内に同軸上に収容されることで、中心線Oに沿う軸方向の両側Ｄｇ，Ｄｒへと往復移動可能となっている。本実施形態のスプール６８において復方向Ｄｒの端部には、図５に示すように、略半球面状を呈する球面状端面６８０が設けられている。

図１に示すように、金属製の圧縮コイルスプリングからなる付勢部材６４は、スリーブ６６内に同軸上に収容され、スプール６８の往方向Ｄｇの端部とスリーブ６６との間に軸方向において介装されている。かかる介装形態により付勢部材６４は、スプール６８を軸方向のうち復方向Ｄｒへ付勢している。

以上の如き構成の制御弁６０は、各ポート６６１，６６２，６６３，６６４，６６５，６６６間の連通状態を、図１，３，４の如きスプール６８の往復移動に応じて切り替える。かかる切り替えにより制御弁６０は、各室１７，２２，２３，２４，２６，２７，２８に対する作動油の入出を制御するのである。

具体的には、図１のロック領域Ｒｌでは、進角ポート６６１が主供給ポート６６４と連通することで、ポンプ４から供給の作動油が絞られて進角室２２，２３，２４に導入される。それと共にロック領域Ｒｌでは、遅角ポート６６２及びロック解除ポート６６３が共に各ドレンポート６６６と連通することで、遅角室２６，２７，２８及びロック解除室１７の作動油がドレンパン５に排出される。したがって、ロック領域Ｒｌでは、回転位相のロック状態となる。

図３の進角領域Ｒａでは、進角ポート６６１とロック解除ポート６６３とがそれぞれ主供給ポート６６４と副供給ポート６６５とに連通することで、ポンプ４から供給の作動油が進角室２２，２３，２４及びロック解除室１７に導入される。それと共に進角領域Ｒａでは、遅角ポート６６２が各ドレンポート６６６と連通することで、遅角室２６，２７，２８の作動油がドレンパン５に排出される。したがって、進角領域Ｒａでは、回転位相のロック解除下、回転位相が進角側へと変化してバルブタイミングが進角することになる。

図４の遅角領域Ｒｒでは、遅角ポート６６２とロック解除ポート６６３とがそれぞれ主供給ポート６６４と副供給ポート６６５とに連通することで、ポンプ４から供給の作動油が遅角室２６，２７，２８及びロック解除室１７に導入される。それと共に遅角領域Ｒｒでは、進角ポート６６１が各ドレンポート６６６と連通することで、進角室２２，２３，２４の作動油がドレンパン５に排出される。したがって、遅角領域Ｒｒでは、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、回転位相が遅角側へと変化してバルブタイミングが遅角することになる。

このような作動を実現する制御弁６０では、スリーブ６６の内部空間６６７を作動油が通過する。そのため、特に各ドレンポート６６６を作動油が通過する各領域Ｒｌ，Ｒａ，Ｒｒでは、スリーブ６６のうちリニアソレノイド７０側のドレンポート６６６を形成して内部空間６６７に連通する開口部６６８から、作動油が外部のドレン回収通路５４に排出されてドレンパン５へと導かれるようになっている。

（リニアソレノイド）
次に、制御弁６０のスプール６８を軸方向に往復駆動するリニアソレノイド７０について、詳細に説明する。尚、図１，３，４はそれぞれ、リニアソレノイド７０がスプール６８を各領域Ｒｌ，Ｒａ，Ｒｒへ移動させた状態を示している。

図１に示すように、扁平型のリニアソレノイド７０は、ケーシング７１、モールドケース７２、コイル７３、ターミナル７４、固定コア７５、一対の軸受７６，７７並びに可動体７８を、有している。

内燃機関のチェーンケース等の固定節に装着されるケーシング７１は、連動回転体６と一体回転する制御弁６０に対して常に位置固定された状態となっている。ケーシング７１は、磁性材から形成される一対のカップ７１０，７１１を互いに一体に組み付けることで、内室７１２を有する中空状に構成されている。

有底円筒状のリアカップ７１０は、制御弁６０のスリーブ６６において作動油が内部空間６６７から排出される開口部６６８に対し、底部を同軸上に対向させて配置されている。リアカップ７１０の底部には、内室７１２を外部の大気に開放させる呼吸孔７１３が、貫通している。これらの構成から、スリーブ６６内からリニアソレノイド７０側のドレンポート６６６へ排出される作動油の一部は、開口部６６８及び呼吸孔７１３等を通じてケーシング７１の内室７１２へ流入するようになっている。有底円筒状のフロントカップ７１１は、リアカップ７１０を軸方向に挟んでスリーブ６６とは反対側において、それら要素７１０，６６と同軸上に配置されている。

モールドケース７２は、非磁性の樹脂から形成され、ケーシング７１の内外に跨って配置されている。モールドケース７２においてケーシング７１の内室７１２に収容される部分は、コイル７３を内包するボビン７２０を形成している。また、モールドケース７２においてケーシング７１の外部へ突出する部分は、金属製のターミナル７４を覆うコネクタ７２１を形成している。

コイル７３は、金属線材の巻回により全体として円筒状に形成され、ケーシング７１の内室７１２に収容されて各カップ７１０，７１１と同軸上に配置されている。コイル７３を構成する線材は、ターミナル７４を介して制御回路９０と電気的に接続されている。かかる接続形態のコイル７３は、制御回路９０からの通電により励磁することで、磁束を発生する。

固定コア７５は、一対のコア部材７５０，７５１とスペーサ７５２とから構成され、ケーシング７１の内室７１２に収容されている。リアコア部材７５０は、磁性材から円筒状に形成され、コイル７３の内周側にボビン７２０を介して同軸上に配置されている。リアコア部材７５０の往方向Ｄｇの端部は、リアカップ７１０の底部と軸方向に接触している。フロントコア部材７５１は、磁性材から二重円筒状に形成され、コイル７３の内周側にボビン７２０を介して同軸上に配置されている。フロントコア部材７５１において内周側の内筒部７５１ａ及び外周側の外筒部７５１ｂの間を復方向Ｄｒの端部にて接続する接続部７５１ｃは、フロントカップ７１１の底部と軸方向に接触している。また、フロントコア部材７５１において外筒部７５１ｂの往方向Ｄｇの端部は、リアコア部材７５０の復方向Ｄｒの端部と軸方向に対向している。スペーサ７５２は、非磁性材から円筒状に形成され、コイル７３の内周側にボビン７２０を介して同軸上に配置されている。スペーサ７５２は、各コア部材７５０，７５１の外周面に同軸上に嵌合することで、それらコア部材７５０，７５１間のギャップにてコイル７３の発生磁束が短絡するのを規制している。

図１，５に示すように各軸受７６，７７は、金属により円筒状に形成されるブッシ式のメタル軸受であり、ケーシング７１の内室７１２に収容されている。リア軸受７６は、リアコア部材７５０に同軸上に嵌入されることで、当該コア部材７５０を介してケーシング７１に固定されている。フロント軸受７７は、固定コア７５を構成するフロントコア部材７５１のうち内筒部７５１ａに同軸上に嵌入されることで、当該コア部材７５１を介してケーシング７１に固定されている。

可動体７８は、出力軸７８０及び可動コア７８１を互いに一体に組み付けることで、構成されている。出力軸７８０は、金属から円柱状に形成され、リアカップ７１０の底部においてケーシング７１を内外に貫通している。出力軸７８０は、軸方向に離間した二箇所において、各軸受７６，７７に摺動可能に嵌入されている。かかる嵌入形態の出力軸７８０は、軸方向のうち往方向Ｄｇにも復方向Ｄｒにも往復移動可能に、且つ周方向に回転可能に、各軸受７６，７７によって外周側から支持されている。

図５に示すように本実施形態では、付勢部材６４の復原力Ｆによりスプール６８が同軸上に押し当てられる出力軸７８０の往方向Ｄｇの端部に、テーパ凹面７８２が設けられている。このテーパ凹面７８２は、出力軸７８０の軸方向においてスプール６８から離間するほど漸次縮径する円錐状を呈することで、出力軸７８０の軸方向に対して傾斜する「斜面」を形成している。これらの構成からテーパ凹面７８２は、付勢部材６４の復原力Ｆにより出力軸７８０側へ向かって付勢されているスプール６８のうち球面状端面６８０に対し、当該スプール６８の中心線Ｏから径方向に偏心した円周上箇所Ｃにて軸方向に接触している。こうして線接触形態を実現する出力軸７８０とスプール６８は、一体となって軸方向の両側Ｄｇ，Ｄｒへ移動又は所定位置に定位することになる。

図１に示すように可動コア７８１は、磁性材から円筒状に形成され、ケーシング７１の内室７１２に収容されている。可動コア７８１は、固定コア７５の内周側に配置されて出力軸７８０に同軸上に外嵌されることで、当該軸７８０と共に軸方向に往復移動可能となっている。可動コア７８１は、コイル７３の発生磁束が通過する磁気回路を固定コア７５の各コア部材７５０，７５１と共に形成することで、軸方向の両側Ｄｇ，Ｄｒへ往復駆動されるのである。

具体的には、通電の停止によりコイル７３の発生磁束が消失するときに可動コア７８１は、図１に示すように一端部をフロントコア部材７５１の接続部７５１ｃに当接させることで、復方向Ｄｒの移動を規制される。これによりスプール６８は、ロック領域Ｒｌに定位することになる。

一方、コイル７３への通電が開始されると、当該コイル７３の発生磁束がフロントコア部材７５１の接続部７５１ｃから可動コア７８１を通過し、さらにリアコア部材７５０へと通過する磁気回路が、形成される。これにより可動コア７８１が、付勢部材６４の復原力に抗して往方向Ｄｇに駆動されるので、出力軸７８０によってスプール６８も、当該復原力に抗して往方向Ｄｇに駆動される。その結果、可動コア７８１がフロントコア部材７５１の接続部７５１ｃから離間すると、コイル７３の発生磁束がフロントコア部材７５１の内筒部７５１ａから可動コア７８１を通過し、さらにリアコア部材７５０へと通過する磁気回路が、形成される。これにより可動コア７８１は、コイル７３への通電電流が増大するほど、図３，４の如く移動位置を往方向Ｄｇに変化させることになるので、当該移動位置の変化に応じてスプール６８は、図３，４の各領域Ｒａ，Ｒｒに移動することになる。そして特に、最大電流の通電によりコイル７３の発生磁束の密度が最大となるときに可動コア７８１は、図４に示す如く出力軸７８０を介してスプール６８の一端部をスリーブ６６に軸方向に当接させることで、往方向Ｄｇの移動を遅角領域Ｒｒにて規制されるのである。

（作用効果）
次に、以上説明した第一実施形態の作用効果について、詳細に説明する。第一実施形態のリニアソレノイド７０では、可動コア７８１を外周側の固定コア７５の各コア部材７５０，７５１へと引き付けるサイドフォースが発生すると、当該可動コア７８１を出力軸７８０に一体組み付けしてなる可動体７８は、それを外周側から支持する軸受７６，７７に押し付けられる。このとき連動回転体６に内蔵の制御弁６０では、スプール６８が当該回転体６と連れ回りするため、スプール６８から可動体７８の出力軸７８０へ回転トルクが伝達された場合、回転状態となる可動体７８の出力軸７８０と軸受７６，７７との間の摺動界面に動摩擦が生じる。

そこで第一実施形態では、出力軸７８０のうち軸方向に対して傾斜する「斜面」としてのテーパ凹面７８２に、スプール６８の球面状端面６８０を中心線Ｏからの偏心箇所Ｃにて接触させている。そのため、モーメントとしての回転トルクは、それらテーパ凹面７８２及び球面状端面６８０の間にて確実に伝達され易くなる。これにより、連動回転体６と連れ回りするスプール６８から出力軸７８０への回転トルク伝達が継続され得る可動体７８は、内燃機関の運転による当該伝達継続の間、軸受７６，７７に対する動摩擦状態から軸方向移動を開始できるので、移動抵抗の変動を抑制されたものとなる。

ここで特に、第一実施形態において固定コア７５及び可動コア７８１が収容されるケーシング７１の内室７１２には、作動油がスリーブ６６内から流入することで、当該作動油中の異物が侵入することも想定される。こうした侵入異物は、各コア部材７５０，７５１及び可動コア７８１を通過する磁束の磁気回路をショートさせることで、可動コア７８１を外周側の各コア部材７５０，７５１へと引き付けるサイドフォースを増大させて、軸受７６，７７に対する可動体７８の押し付け力を強める要因となる。しかし、上述の原理によりスプール６８から出力軸７８０への回転トルク伝達が継続され得る可動体７８は、内燃機関の運転による当該伝達継続の間、押し付け先の軸受７６，７７との動摩擦状態から軸方向移動を開始できるので、移動抵抗の変動抑制効果を確実に受けられる。

こうして移動抵抗の変動が抑制される第一実施形態によれば、図６と図７とに比較して示すように、可動体７８の移動に関するヒステリシス及びスティックスリップ問題が解決され得るのである。具体的に図６は、ケーシング７１の内室７１２へ異物が侵入した条件下、回転状態にある第一実施形態の可動体７８について、また図７は、同条件下、回転していない比較例の可動体７８について、コイル７３への通電量に対する移動位置の変化をそれぞれ示している。これらの図６，７から明らかなように、第一実施形態による回転状態からの移動（図６）では、非回転状態からの移動（図７）の場合と比較して、往方向Ｄｇの移動と復方向Ｄｒの移動との間に生じるヒステリシスＨｍが低減され得ている。それと共に、第一実施形態による回転状態からの移動（図６）では、非回転状態からの移動（図７）の場合に生じるスティックスリップＳｍが、生じ難くなっている。

以上より第一実施形態では、内室７１２への異物の侵入により可動体７８が軸受７６，７７に強く押し付けられる状態となっても、当該可動体７８のヒステリシス及びスティックスリップ問題を解決して、制御弁６０の高い制御性を確保することが可能となる。

さらに第一実施形態では、出力軸７８０のうち軸方向においてスプール６８から離間するほど縮径する「斜面」としてのテーパ凹面７８２に、回転方向に沿う円周上箇所Ｃにてスプール６８の球面状端面６８０を線接触させている。かかる線接触形態によれば、テーパ凹面７８２及び球面状端面６８０の間の接触抵抗を増大させることができるので、スプール６８から可動体７８への回転トルクの伝達性が向上する。これにより可動体７８に対しては、回転トルクの伝達が確実に継続され得て移動抵抗の変動抑制効果が高められるので、ヒステリシス及びスティックスリップ問題の解決、ひいては制御弁６０の高い制御性の確保に貢献可能となるのである。

しかも第一実施形態では、軸方向のうち出力軸７８０側へスプール６８を付勢する付勢部材６４により、当該スプール６８の球面状端面６８０が出力軸７８０の「斜面」としてのテーパ凹面７８２に強く押し当てられている。かかる強い押し当て状態では、球面状端面６８０及びテーパ凹面７８２の間の接触抵抗が増大することにより、スプール６８から可動体７８への回転トルクの伝達性が向上する。これによっても、可動体７８に対して回転トルクの伝達が確実に継続され得て移動抵抗の変動抑制効果が高められるので、ヒステリシス及びスティックスリップ問題の解決、ひいては制御弁６０の高い制御性の確保に貢献可能となるのである。

（第二実施形態）
図８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。第二実施形態の可動体２０７８において出力軸２７８０の往方向Ｄｇの端部には、テーパ凹面７８２の代わりに、傾斜平面２７８２が設けられている。この傾斜平面２７８２は、スプール６８からの軸方向の離間距離が出力軸２７８０の一径方向に向かうほど増大する平坦面状を呈することで、出力軸２７８０の軸方向に対して傾斜する「斜面」を形成している。これらの構成から傾斜平面２７８２は、付勢部材６４の復原力Ｆにより出力軸２７８０側へ向かって付勢されているスプール６８の球面状端面６８０に対し、当該スプール６８の中心線Ｏから径方向に偏心した一箇所Ｐにて軸方向に接触している。こうして点接触形態を実現する出力軸２７８０とスプール６８は、一体となって軸方向の両側Ｄｇ，Ｄｒへ移動又は所定位置に定位するのである。

このような第二実施形態では、出力軸２７８０のうち軸方向に対して傾斜する「斜面」としての傾斜平面２７８２に、スプール６８の球面状端面６８０を中心線Ｏからの偏心箇所Ｃにて接触させている。そのため、モーメントとしての回転トルクは、それら傾斜平面２７８２及び球面状端面６８０の間にて確実に伝達され易くなる。これにより、スプール６８からの回転トルク伝達が継続され得る可動体２０７８は、ケーシング７１の内室７１２への異物の侵入により軸受７６，７７に強く押し付けられる状態となっても、当該伝達継続の間、軸受７６，７７に対する動摩擦状態から軸方向移動を開始できる。したがって、移動抵抗の変動抑制効果を確実に受けられる第二実施形態の可動体２０７８によっても、ヒステリシス及びスティックスリップ問題を解決して、制御弁６０の高い制御性を確保することが可能となる。

さらに第二実施形態では、スプール６８からの離間距離が出力軸２７８０の一径方向に向かうほど増大する「斜面」としての傾斜平面２７８２に、当該径方向と直交する中心線Ｏからの偏心箇所Ｐにてスプール６８の球面状端面６８０を点接触させている。かかる点接触状態の傾斜平面２７８２及び球面状端面６８０の間では、モーメントとしての回転トルクの伝達が継続され得るので、付勢部材６４による球面状端面６８０の強い押し当て作用も相俟って、可動体２０７８に対する移動抵抗の高い変動抑制効果を発揮できる。したがって、ヒステリシス及びスティックスリップ問題の解決、ひいては制御弁６０の高い制御性の確保に貢献可能となるのである。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、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。

具体的に回転機構部１０については、連動回転体６を構成するカム軸２及びベーンロータ１４のうち一方のみに制御弁６０が内蔵される構造を、採用してもよい。また、制御弁６０については、リニアソレノイド７０によりスリーブ６６内のスプール６８が軸方向に往復駆動される構造であれば、各種の構造を採用することができる。

さらに、リニアソレノイド７０については、可動体７８，２０７８の出力軸７８０，２７８０が軸受７６，７７の一方のみにより支持される構造を採用してもよいし、可動体７８，２０７８の可動コア７８１が軸受により支持される構造を採用してもよい。またさらに、リニアソレノイド７０については、呼吸孔７１３がケーシング７１に設けられないこと等により、スリーブ６６内から作動油がケーシング７１の内室７１２へと流入しない構造を採用してもよい。

加えて、リニアソレノイド７０における「斜面」としてのテーパ凹面７８２及び傾斜平面２７８２については、サンドブラスト処理等により外表面が粗面化されることで、球面状端面６８０との接触抵抗が増大されていてもよい。さらに加えて、テーパ凹面７８２及び傾斜平面２７８２については、可動体７８，２０７８の出力軸７８０，２７８０のうちスプール６８の外周側を囲む往方向Ｄｇの端部よりも復方向Ｄｒに位置する中間部に、設けてもよい。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可能である。

１バルブタイミング調整装置、２カム軸、６連動回転体、１０回転機構部、１１ハウジング、１４ベーンロータ、２６，２７，２８遅角室、４０制御部、６０制御弁、６４付勢部材、６６スリーブ、６８スプール、７０リニアソレノイド、７１ケーシング、７３コイル、７５固定コア、７６リア軸受、７７フロント軸受、７８，２０７８可動体、９０制御回路、１４１，１４２，１４３ベーン、６６８開口部、６８０球面状端面、７１２内室、７５０リアコア部材、７５１フロントコア部材、７８０，２０８０出力軸、７８１可動コア、７８２テーパ凹面（斜面）、２７８２傾斜平面（斜面）、Ｃ，Ｐ箇所、Ｄｇ往方向、Ｄｒ復方向、Ｈｍヒステリシス、Ｏ中心線、Ｓｍスティックスリップ

Claims

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、
前記ベーンロータ及び前記カム軸からなる連動回転体に内蔵され、作動液が通過するスリーブ内のスプールが軸方向に往復移動するのに応じて、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往復駆動するリニアソレノイドとを、備え、
前記リニアソレノイドは、
通電により磁束を発生するコイルと、
前記コイルの発生磁束が通過する筒状の固定コアと、
前記固定コアの内周側に配置される可動コアと、前記スプールが同軸上に押し当てられる出力軸とを一体組み付けしてなり、前記コイルの発生磁束が前記固定コアと共に前記可動コアを通過することにより、前記出力軸が当該可動コアと共に軸方向に往復移動する可動体と、
前記可動体を往復移動可能に且つ回転可能に、外周側から支持する軸受と、を有し、
前記出力軸は、軸方向において前記スプールから離間するほど縮径するテーパ凹面により、軸方向に対して傾斜する斜面を形成し、前記スプールの中心線から偏心した箇所において前記斜面を、前記スプールの形成する球面状端面に軸方向に接触させることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
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、
前記ベーンロータ及び前記カム軸からなる連動回転体に内蔵され、作動液が通過するスリーブ内のスプールが軸方向に往復移動するのに応じて、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往復駆動するリニアソレノイドとを、備え、
前記リニアソレノイドは、
通電により磁束を発生するコイルと、
前記コイルの発生磁束が通過する筒状の固定コアと、
前記固定コアの内周側に配置される可動コアと、前記スプールが同軸上に押し当てられる出力軸とを一体組み付けしてなり、前記コイルの発生磁束が前記固定コアと共に前記可動コアを通過することにより、前記出力軸が当該可動コアと共に軸方向に往復移動する可動体と、
前記可動体を往復移動可能に且つ回転可能に、外周側から支持する軸受と、を有し、
前記出力軸は、前記スプールからの離間距離が一径方向に向かうほど増大する傾斜平面により、軸方向に対して傾斜する斜面を形成し、前記スプールの中心線から偏心した箇所において前記斜面を、前記スプールの形成する球面状端面に軸方向に接触させることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
前記リニアソレノイドは、
前記スリーブ内から作動液が流入する内室に、前記固定コア及び前記可動コアが収容されるケーシングを、有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。
前記制御弁は、軸方向のうち前記出力軸側へ前記スプールを付勢することにより、前記球面状端面を前記斜面に押し当てる付勢部材を、有す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バルブタイミング調整装置。