JP5817784B2 - 液圧式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、作動液の圧力により調整する液圧式バルブタイミング調整装置に、関する。

従来、クランク軸と連動して回転するハウジングロータ、並びにカム軸と連動して回転するベーンロータを備えた液圧式バルブタイミング調整装置が、知られている。こうした装置の一種として特許文献１には、ハウジングロータ内においてベーンロータにより回転方向に区画した進角室及び遅角室に対する作動液の入出により、ハウジングロータに対するベーンロータの回転位相（以下、単に「回転位相」ともいう）を調整するものが、開示されている。

さて、特許文献１の開示装置では、進角室及び遅角室に対する作動液の入出を、制御弁により制御している。具体的には、制御弁において進角室及び遅角室に個別に連通するポートを、それぞれ大気ポートに対して内燃機関の停止時に連通させている。このとき、各大気ポートを通じた進角室及び遅角室からの作動液排出がブロック弁により規制されるので、内燃機関の次の始動時には、遅角室への作動液導入を即座に行なって、ベーンロータの暴れによる異音の発生を抑制することが可能となっている。ここで、特許文献１の開示装置において内燃機関の停止時及び始動時には、ロック機構により回転位相が所定のロック位相にロックされるようになっている。

特開平１１−１４１３１５号公報

しかし、本発明者が鋭意研究を行ったところ、内燃機関の始動時にベーンロータが暴れる主要因は、カム軸からベーンロータへの変動トルク作用に起因して生じる負圧にあることが、判明したのである。即ち、特許文献１の開示装置において逆止弁機能を有したブロック弁は、同文献の図面から、負圧の作用により開弁可能とも考えられる。故に、内燃機関の始動時にロック機構による回転位相ロックが誤って解除されている場合には、作動液を導入する遅角室とは反対の進角室が変動トルク作用により容積拡大して、当該進角室に負圧が発生することで、ブロック弁を開弁させる事態が懸念される。ブロック弁が開弁した場合、大気ポートの空気が進角室に吸込まれることで、ベーンロータが暴れてハウジングロータと衝突するため、異音が惹起されてしまう。尚、回転位相ロックが誤って解除されている場合とは、例えば回転位相がロック位相から外れた状態で内燃機関が瞬間的に停止するエンストの場合や、進角室又は遅角室への空気導入によりロック機構が内燃機関の始動中に回転位相ロックを解除する場合等である。

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、内燃機関の始動時に、ベーンロータの暴れによる異音の発生を抑制することにある。

そこで、開示された一つの発明は、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（２）が開閉する動弁のバルブタイミングを、作動液の圧力により調整する液圧式バルブタイミング調整装置において、クランク軸と連動して回転するハウジングロータ（１１）と、カム軸と連動して回転し、ハウジングロータ内において進角室（２１）及び遅角室（２５）を回転方向に区画し、進角室及び遅角室に対する作動液の入出により、ハウジングロータに対する回転位相が調整されるベーンロータ（１４）と、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（６０）と、内燃機関の停止時及び始動時に回転位相をロックするロック機構（３０）とを、備え、制御弁は、大気に開放される大気ポート（６６４）と、進角室及び遅角室のうち内燃機関の停止時に連通する一方としての排出室から作動液が排出され、内燃機関の始動時に当該連通が維持される排出ポート（６６１）と、大気ポート及び排出ポートの間の連通及び遮断を切替える逆止弁（７０，２０７０）であって、内燃機関の始動時に排出ポートを通じて排出室から負圧を受けることにより、大気ポート及び排出ポートの間を遮断する逆止弁とを、有し、制御弁は、軸方向移動することにより、進角室及び遅角室に対する作動液の入出を制御する筒状の制御部材（６８）を、有し、逆止弁を構成する筒状の逆止部材（７２，２０７２）は、制御部材内に同軸上に収容され、受圧部（７２５，２７２５）及び連通内孔（７２４）を形成し、排出室からの負圧を受圧部に受けることにより、大気ポート及び排出ポートの間において連通内孔が閉塞される閉弁位置（Ｌｃ）へ、軸方向移動することを特徴とする。

この発明によると、内燃機関の停止時には、進角室及び遅角室のうち排出ポートと連通する一方としての排出室から作動油が排出され、さらにその後となる内燃機関の始動時には、当該連通が維持される。かかる始動時にロック機構による回転位相ロックが誤って解除されていても、変動トルク作用により排出室が容積拡大して負圧が発生すると、排出ポートを通じて当該負圧を受ける逆止弁は、大気ポート及び排出ポートの間を遮断する。このように負圧を逆に利用した遮断機能によれば、大気開放された大気ポートの空気が排出室に吸込まれる速度及び量を低減できるので、ベーンロータの暴れによる異音の発生を抑制可能となる。

また、開示された他の一つの発明は、逆止弁は、内燃機関の始動時に排出ポートを通じて排出室から正圧を受けることにより、大気ポートに対して排出ポートを連通させることを特徴とする。

この発明によると、内燃機関の始動時には、変動トルク作用により排出室が容積縮小して正圧が発生すると、排出ポートを通じて当該正圧を受ける逆止弁は、大気ポート及び排出ポートの間を連通させる。これによれば、内燃機関の始動時のうち負圧の発生時に、低量の空気が排出室へ吸込まれたとしても、正圧の発生時に当該吸込空気を大気ポートから大気中へと放出できる。したがって、ベーンロータの暴れによる異音の発生抑制効果を高めることが、可能である。

第一実施形態を示す図であって、図２のI−I線断面図である。 図１のII−II線断面図である。 変動トルクについて説明するため特性図である。 図１の要部を拡大して示す断面図である。 図４とは異なる作動状態を示す断面図である。 図４，５とは異なる作動状態を示す断面図である。 第二実施形態を示す図であって、図４に対応する断面図である。 第二実施形態を示す図であって、図５に対応する断面図である。

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に示すように、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は、車両の内燃機関に搭載される。装置１は、「作動液」の圧力として作動油の圧力を利用する液圧式である。装置１は、機関トルクの伝達によりカム軸２が開閉する「動弁」のバルブタイミングとして、吸気弁のバルブタイミングを調整する。装置１は、回転機構系１０と回転制御系４０とを組み合わせてなる。

（回転機構系）
まず、回転機構系１０の基本構成を説明する。回転機構系１０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へ伝達する伝達経路に、設置される。図１，２に示すように回転機構系１０は、ハウジングロータ１１及びベーンロータ１４を備えている。

ハウジングロータ１１は、シューハウジング１２及びスプロケットプレート１３等から構成されている。一部金属部分を除いて大半部分が樹脂製のシューハウジング１２は、有底円筒状を呈するハウジング本体１２０と、略扇型板状を呈する複数のシュー１２１とを有している。図２に示すように各シュー１２１は、ハウジング本体１２０のうち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の間には、それぞれ収容室２０が形成されている。

図１，２に示すように金属製のスプロケットプレート１３は、ハウジング本体１２０の開口端部を覆う円環板状を呈している。スプロケットプレート１３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、機関トルクがクランク軸からスプロケットプレート１３へ伝達されることで、ハウジングロータ１１がクランク軸と連動して一定方向（図２の反時計方向）に回転する。

図１，２に示すようにベーンロータ１４は、ハウジングロータ１１内に同軸上に収容され、軸方向両端部においてシューハウジング１２の底壁とスプロケットプレート１３とに摺接する。ベーンロータ１４は、円筒状を呈する回転軸１４０と、略扇型板状を呈する複数のベーン１４１とを有している。金属製の回転軸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ロータ１１と同一方向（図２の反時計方向）に回転しつつ、ハウジングロータ１１に対して相対回転可能となっている。

樹脂製の各ベーン１４１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ている。図２に示すように各ベーン１４１は、それぞれ対応する収容室２０をハウジングロータ１１内にて回転方向に区画することで、進角室２１と遅角室２５とを形成している。即ち、複数のベーン１４１により本実施形態では、進角室２１と遅角室２５とが回転方向に交互に、それぞれ複数ずつ形成されている。

図１，２に示すように回転機構系１０は、ロック機構３０をさらに備えている。ロック機構３０は、回転軸１４０に内蔵されるロック部材３１及びロックスプリング３２と、スプロケットプレート１３に形成されるロック孔３３とを、有している。

ロック部材３１は、ロックスプリング３２の付勢力（復原力）により付勢されることで、ロック孔３３へと嵌入可能となっている。それと共にロック部材３１は、複数の進角室２１のうち特定の一進角室２１ａからロック作動正圧以上の圧力を受けることで、ロックスプリング３２の付勢力に抗してロック孔３３から脱出可能となっている。

こうた構成によりロック部材３１は、ロック位相において進角室２１ａから受ける圧力がロック作動正圧未満となる場合に、ロック孔３３へ嵌入する。かかる嵌入によりロック部材３１は、ハウジングロータ１１に対するベーンロータ１４の回転位相を所定のロック位相、具体的には図２の最遅角位相にロックする。一方でロック部材３１は、進角室２１ａから受ける圧力がロック作動正圧以上となる場合には、ロック孔３３から脱出することで、ロック位相における回転位相ロックを解除する。尚、ロック位相以外の回転位相においてロック部材３１は、進角室２１ａから受ける圧力がロック作動正圧未満となる場合に、ロックスプリング３２の付勢力によりスプロケットプレート１３へと押当てられることで、回転位相ロックの解除状態を維持する。

以上の構成を備えた回転機構系１０では、ロック機構３０による回転位相ロックの解除下、進角室２１及び遅角室２５に対する作動油の入出により、回転位相が調整されてバルブタイミングが決まる。具体的に、進角室２１への作動油の導入及び遅角室２５からの作動油の排出により、ベーンロータ１４は、ハウジングロータ１１に対して進角方向へ相対回転する。即ち、回転位相が進角調整されるので、それに応じてバルブタイミングが進角調整される。一方、遅角室２５への作動油の導入及び進角室２１からの作動油の排出により、ベーンロータ１４は、ハウジングロータ１１に対して遅角方向へ相対回転する。即ち、回転位相が遅角調整されるので、それに応じてバルブタイミングが遅角調整される。

（制御系）
次に、回転制御系４０の基本構成を説明する。回転制御系４０は、回転機構系１０を駆動するための作動油の入出を制御する。図１，２に示すように回転制御系４０は、通路４１，４５，５０，５４、制御弁６０及び制御回路８０を備えている。

図１に示すように進角通路４１は、回転軸１４０に形成され、進角室２１と連通している。遅角通路４５は、回転軸１４０に形成され、遅角室２５と連通している。

導入通路５０は、回転軸１４０に形成され、供給源としてのポンプ４に搬送通路３を介して連通している。ここでポンプ４は、内燃機関の回転中に機関トルクを受けることで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吐出供給する。また、カム軸２及びその軸受を貫通する搬送通路３は、ポンプ４の吐出口と連通している。これらの構成から本実施形態では、内燃機関がクランキングにより始動するのに伴って、ポンプ４から導入通路５０への作動油の導入が開始される一方、内燃機関が停止するのに伴って、当該導入が停止する。また、始動完了後の停止までの間に内燃機関が実現する通常運転では、ポンプ４から導入通路５０への作動油の導入圧力は、上述の如く回転位相のロック解除を実現するロック作動正圧以上となる。

ドレン回収通路５４は、回転機構系１０及びカム軸２の外部に設けられることで、大気に開放されている。ドレン回収通路５４は、ドレンパン５へ作動油を排出可能となっている。

図１，２に示すように制御弁６０は、「制御ハウジング」としてのスリーブ６６内において「制御部材」としてのスプール６８を駆動する、所謂スプール弁である。制御弁６０は、図１に示すリニアソレノイド６２への通電により発生する駆動力と、リターンスプリング６４の弾性変形により当該駆動力とは反対方向に発生する付勢力（復原力）とを利用して、スプール６８を軸方向に往復駆動する。図１に示すように制御弁６０は、複数のポート６６１，６６２，６６３，６６４をスリーブ６６に形成している。ここで、進角ポート６６１は進角通路４１と連通し、遅角ポート６６２は遅角通路４５と連通し、導入ポート６６３は導入通路５０と連通し、大気ポート６６４はドレン回収通路５４と連通している。こうした連通形態の制御弁６０は、スプール６８の軸方向位置に応じて、ポート６６１，６６２，６６３，６６４間の状態を切替えることで、各室２１，２５に対する作動油の入出を制御する。

制御回路８０は、マイクロコンピュータを主体に構成される電子回路であり、リニアソレノイド６２及び内燃機関の各種電装品（図示しない）等に電気接続されている。制御回路８０は、リニアソレノイド６２への通電を含む内燃機関の制御を、内部メモリに記憶のコンピュータプログラムに従って実行する。

以上の構成を備えた回転制御系４０では、制御回路８０からリニアソレノイド６２への通電制御に従って、ポート６６１，６６２，６６３，６６４間の状態が切替えられる。かかる切替えにより、各室２１，２５に対する作動油の入出が後に詳述の如く制御されることになる。

（ベーンロータへの変動トルク作用）
次に、カム軸２からベーンロータ１４へと作用する変動トルクについて、詳細に説明する。

内燃機関の回転中、吸気弁のスプリング反力等に起因してカム軸２に発生する変動トルクは、ベーンロータ１４に伝達される。図３に例示するように変動トルクは、ハウジングロータ１１に対する進角方向へ作用する負トルクと、ハウジングロータ１１に対する遅角方向へ作用する正トルクとの間において、交番変動する。本実施形態の変動トルクについては、カム軸２及びその軸受間のフリクション等に起因して正トルク及び負トルクの平均トルクが正トルク側（遅角方向）に偏っている。

（制御弁）
次に、制御弁６０の構造について、詳細に説明する。

図１，４に示すように制御弁６０は、スリーブ６６及びスプール６８に加え、逆止弁７０を有している。尚、以下の説明では、スリーブ６６及びスプール６８に共通の軸方向、径方向及び周方向を、それぞれ単に「軸方向」、「径方向」及び「周方向」という。

有底円筒状を呈する金属製のスリーブ６６は、互いに連動回転する連動回転要素２，１４に、同軸上に内蔵されている。かかる内蔵形態によりスリーブ６６は、水平面上の車両内では水平方向（図１，４の左右方向）に延伸配置される。スリーブ６６は、底側の軸方向一端部に固定部６６５を有し、開口側の軸方向他端部にフランジ部６６６を有している。固定部６６５は、雄螺子状に形成され、カム軸２に同軸上に螺入されている。フランジ部６６６は、円環鍔状に形成され、固定部６６５との間において回転軸１４０を軸方向に挟持している。かかる挟持形態により、ベーンロータ１４がカム軸２に対して軸方向に固定されている。

図４に示すようにスリーブ６６は、軸方向のうちフランジ部６６６側へと向かって開口する有底円筒孔状の中心孔６６７を、外側収容孔６６７として有している。それと共にスリーブ６６には、軸方向の固定部６６５側からフランジ部６６６側へ向かって順に、進角ポート６６１、導入ポート６６３、遅角ポート６６２及び大気ポート６６４が設けられている。進角ポート６６１、導入ポート６６３及び遅角ポート６６２は、スリーブ６６を径方向に貫通する円筒孔状に、複数ずつ形成されている。一方、大気ポート６６４は、外側収容孔６６７の開口部６６７ａにより形成されることで、ドレン回収通路５４（図１参照）と共に大気開放されている。

図１，４に示すように、有底円筒状を呈する金属製のスプール６８は、スリーブ６６と同軸上に設けられている。スプール６８は、外側収容孔６６７内において軸方向に往復摺動可能に収容されている。かかる収容形態によりスプール６８は、水平面上の車両内では、水平方向（図１，４の左右方向）に延伸配置される。スプール６８は、底側の軸方向一端部に軸当接部６８０を有し、開口側の軸方向中間部乃至は他端部にスプリング受部６８１を有している。軸当接部６８０は、リニアソレノイド６２のうち大気ポート６６４に突入した円柱状の金属製駆動軸６２０に対して、軸方向に当接している。スプリング受部６８１は、外側収容孔６６７の底部６６７ｂとの間において、コイルスプリング状の金属製リターンスプリング６４を軸方向に挟持している。これら当接及び挟持形態下、リニアソレノイド６２への通電制御に従って駆動軸６２０に発生する駆動力がリターンスプリング６４の付勢力と釣合う位置へ、スプール６８が軸方向移動する（図４〜６参照）。

図４に示すようにスプール６８は、軸方向のうち底部６６７ｂ側へと向かって開口する有底円筒孔状の中心孔６８２を、内側収容孔６８２として有している。それと共にスプール６８は、軸方向一端部乃至は中間部に横孔６８３を有し、軸方向他端部に縦孔６８４を有している。横孔６８３は、スプール６８を径方向に貫通する矩形孔状に、複数形成されている。かかる貫通形態の横孔６８３はいずれも、図４〜６に示すスプール６８の移動位置に拘らず、大気ポート６６４を通じて大気開放される。一方、縦孔６８４は、内側収容孔６８２の開口部６８２ａにより形成されている。

図４に示すように逆止弁７０は、逆止部材７２及び付勢部材７４等から構成されている。有底円筒状を呈する金属製の逆止部材７２は、スリーブ６６及びスプール６８と同軸上に設けられている。逆止部材７２は、内側収容孔６８２内において軸方向に往復摺動可能に収容されている。かかる収容形態により逆止部材７２は、水平面上の車両内では、水平方向（図４の左右方向）に延伸配置される。逆止部材７２の底端部７２０は、大気開放の横孔６８３を通じて外側収容孔６６７内へと入力される大気圧等の圧力を、受圧可能となっている。また、逆止部材７２の開口端部７２６は、図５の如く外側収容孔６６７の底部６６７ｂから離間することで、当該底部６６７ｂ周辺と連通可能となっている。

図４に示すように逆止部材７２は、軸方向のうち底部６６７ｂ側へと向かって開口する有底円筒孔状の中心孔７２１を、有している。それと共に逆止部材７２は、軸方向一端部に横孔７２２を有し、軸方向他端部に別の横孔７２３を有している。横孔７２２，７２３は、逆止部材７２を径方向に貫通する円筒孔状に複数ずつ形成されることで、いずれも中心孔７２１の内周面に開口している。

本実施形態では、これら横孔７２２，７２３及び中心孔７２１から、逆止部材７２の連通内孔７２４が形成されていると共に、当該内孔７２４のうち中心孔７２１の底部７２１ｂから、逆止部材７２の受圧部７２５が形成されている。ここで、受圧部７２５に受ける圧力に応じて逆止部材７２が図４の如き閉弁位置Ｌｃへと軸方向移動するときには、内側収容孔６８２の内周面により全ての横孔７２２が閉塞されることで、連通内孔７２４が大気ポート６６４に対して遮断される。一方、受圧部７２５に受ける圧力に応じて逆止部材７２が図５の如き開弁位置Ｌｏへと軸方向移動するときには、全ての横孔７２２がいずれかの横孔６８３に対して開放されることで、連通内孔７２４が大気ポート６６４と連通する。

図４に示すようにコイルスプリング状の金属製付勢部材７４は、スリーブ６６及びスプール６８と同軸上に設けられている。付勢部材７４は、内側収容孔６８２内において軸方向に弾性変形可能に収容されている。付勢部材７４は、内側収容孔６８２の底部６８２ｂと逆止部材７２の底端部７２０との間において、軸方向に挟持されている。かかる挟持形態により付勢部材７４は、付勢力（復原力）を発生して逆止部材７２を軸方向に付勢することで、特に図４の閉弁位置Ｌｃでは、スリーブ６６内の底部６６７ｂに対して逆止部材７２を押当てる。一方、図５の開弁位置Ｌｏにおいて逆止部材７２は、付勢部材７４の付勢力に抗して底部６６７ｂから離間することになる。

こうした構成により逆止弁７０では、底端部７２０に作用する大気圧に対して、それよりも小さな負圧が受圧部７２５に作用するとき等には、図４の如く逆止部材７２が付勢部材７４の付勢力に応じて閉弁位置Ｌｃに移動する。一方、底端部７２０に作用する大気圧に対して、設定差圧以上の正圧が受圧部７２５に作用するときには、図５の如く逆止部材７２が付勢部材７４の付勢力に抗して開弁位置Ｌｏに移動する。尚、本実施形態による付勢部材７４のばね定数及びセット荷重は、車両振動下において閉弁位置Ｌｃの逆止部材７２を底部６６７ｂに押当可能な程度に、小さく設定されている。かかる設定により逆止部材７２は、受圧部７２５への作用圧力が大気圧より僅かに大きい正圧になると、開弁位置Ｌｏへの移動を開始するようになっている。

ここで、図５の開弁位置Ｌｏにおいて受圧部７２５は、中心孔７２１の開口部７２１ａと横孔７２３との双方を通じて連通内孔７２４内に入力される圧力を、受圧する。これに対し、図４の閉弁位置Ｌｃにおいて受圧部７２５は、開口部７２１ａの閉塞状態下、横孔７２３を通じて連通内孔７２４内に入力される圧力を、受圧する。かかる閉弁位置Ｌｃでの受圧形態により逆止部材７２は、押当先の底部６６７ｂに貼付いてしまった場合でも、上述の如き受圧部７２５への圧力作用として正圧作用を、横孔７２３を通じて許容することで、開弁位置Ｌｏ側へ移動可能となっている。

以上説明の制御弁６０において、リニアソレノイド６２への通電制御に従う遅角調整では、スプール６８が図４，５の遅角位置Ｌｒに駆動される。遅角位置Ｌｒのスプール６８により遅角ポート６６２は、進角ポート６６１及び大気ポート６６４に対して遮断されると共に、外側収容孔６６７のうち軸方向中間部を介して導入ポート６６３と連通する。

また、遅角位置Ｌｒのスプール６８により進角ポート６６１は、遅角ポート６６２及び導入ポート６６３に対して遮断されると共に、外側収容孔６６７のうち底部６６７ｂ周辺を介して連通内孔７２４と連通する。その結果、進角室２１からの負圧が進角通路４１、進角ポート６６１及び連通内孔７２４を通じて受圧部７２５に作用するときには、逆止部材７２が図４の閉弁位置Ｌｃへ移動する。かかる移動により連通内孔７２４は、進角ポート６６１と大気ポート６６４との間において、閉塞されることになる。即ち逆止弁７０は、進角ポート６６１と大気ポート６６４との間を遮断する遮断状態へと切替わる。一方、進角室２１からの正圧が進角通路４１、進角ポート６６１及び連通内孔７２４を通じて受圧部７２５に作用するときには、逆止部材７２が図５の開弁位置Ｌｏへ移動可能となる。かかる移動により連通内孔７２４は、進角ポート６６１と大気ポート６６４との間において、開放されることになる。即ち逆止弁７０は、進角ポート６６１と大気ポート６６４の間を連通させる連通状態へと切替わる。

このような遅角調整に対して、リニアソレノイド６２への通電制御に従う進角調整では、スプール６８が図６の進角位置Ｌａに駆動される。進角位置Ｌａのスプール６８により進角ポート６６１は、遅角ポート６６２及び大気ポート６６４に対して遮断されると共に、外側収容孔６６７のうち軸方向中間部を介して導入ポート６６３と連通する。また、進角位置Ｌａのスプール６８により遅角ポート６６２は、進角ポート６６１及び導入ポート６６３に対して遮断されると共に、外側収容孔６６７のうち開口部６６７ａ周辺を介して大気ポート６６４と連通する。

（作動）
次に、装置１の全体作動について、詳細に説明する。

（１） 通常運転
内燃機関の通常運転中は、制御回路８０がリニアソレノイド６２への通電を制御することで、遅角調整又は進角調整が実現される。

具体的に遅角調整（図４，５参照）においては、ポート６６２，６６３との連通状態となる遅角室２５に、ポンプ４からの作動油が導入される。このとき、進角室２１ａから受ける圧力がロック作動正圧未満となるロック部材３１は、ロック位相以外の回転位相では、スプロケットプレート１３に押当てられることで、回転位相のロック解除状態を維持する。かかるロック解除維持下では、遅角室２５への作動油導入に応じて進角室２１が容積縮小することで、受圧部７２５には、当該進角室２１の正圧が作用しつつ、底端部７２０には、外部の大気圧が作用する。その結果、逆止部材７２が図５の開弁位置Ｌｏに移動するので、ポート６６１，６６４との連通状態の進角室２１から作動油がドレンパン５へと排出される。

尚、遅角調整においてポンプ４からの作動油の導入圧力が低いことに起因して、ロック解除維持下では、変動トルクのうち負トルクの作用により進角室２１が容積拡大して、負圧が受圧部７２５に作用する可能性がある。この場合、底端部７２０に大気圧を受ける逆止部材７２が図４の閉弁位置Ｌｃへ移動することで、進角室２１からの作動油排出が一時的には止まる。しかし、変動トルクが負トルクから正トルクに交番することで、進角室２１が容積縮小して正圧が受圧部７２５に作用するので、進角室２１からの作動油排出を断続的に達成可能となる。

また遅角調整では、ロック位相としての最遅角位相に到達した回転位相が即座に進角調整される場合には、進角室２１ａから受ける圧力がロック作動正圧未満のロック部材３１であっても、ロック孔３３には嵌入しないで、回転位相のロック解除状態を維持する。一方、遅角調整において回転位相がロック位相に留められる場合、進角室２１ａから受ける圧力がロック作動正圧未満のロック部材３１は、ロック孔３３に嵌入して回転位相をロックすることになる。

以上の進角調整に対して進角調整（図６参照）においては、ポート６６１，６６３との連通状態となる進角室２１に、ポンプ４からの作動油が導入される。このとき、進角室２１ａからロック作動正圧以上の圧力を受けることになるロック部材３１は、ロック孔３３から脱出することで、回転位相ロックの解除状態を維持する。かかるロック解除維持下では、ポート６６２，６６４との連通状態の遅角室２５が進角室２１への作動油導入に応じて容積縮小することで、当該遅角室２５から作動油がドレンパン５へと排出される。

尚、進角調整において底端部７２０に作用する圧力は、変化する。例えば底端部７２０は、遅角室２５から排出される作動油の正圧を、横孔６８３を通じて受ける場合がある。あるいは底端部７２０は、ポンプ４からの作動油の導入圧力が低いことに起因して、変動トルクのうち正トルクの作用により容積拡大する遅角室２５から、横孔６８３を通じて負圧を受ける場合がある。しかし、いずれの場合でも、底端部７２０への作用圧力に応じた位置へ逆止部材７２が移動するのに拘らず、遅角室２５からの作動油排出が当該逆止部材７２によっては妨げられることがない。

（２） 正常停止後の正常始動
通常運転中の内燃機関は、エンジンスイッチのオフ指令又はアイドルストップシステムのアイドルストップ指令等といった停止指令に応じて、制御回路８０が停止制御に入る。本実施形態の停止制御では、内燃機関を慣性回転状態とする前に、遅角調整（図４，５参照）が実現される。その結果、上記（１）の遅角調整の場合と同様にして、ポート６６２，６６３との連通状態となる遅角室２５には、作動油が導入されつつ、ポート６６１，６６４との連通状態となる進角室２１からは、作動油が排出される。

これら遅角側の作動油導入且つ進角側の作動油排出により回転位相は、ロック位相としての最遅角位相に向かって調整される。こうして回転位相が最遅角位相に到達したとき、ロック部材３１は、進角室２１ａから受ける圧力がロック作動正圧未満となることにより、ロック孔３３へと嵌入して回転位相をロックする。

さらに停止制御では、燃料カットにより内燃機関が慣性回転状態となることで、遅角室２５への作動油の導入圧力が漸次低下する。故に、かかる慣性回転により内燃機関が完全に停止すると、遅角室２５の作動油がポンプ４を通じてドレンパン５に排出される。

以上により正常停止した内燃機関では、エンジンスイッチのオン指令又はアイドルストップシステムの再始動指令等といった始動指令に応じて、制御回路８０が始動制御に入ることで、遅角調整（図４，５参照）が実現される。その結果、ポート６６２，６６３との連通状態を維持する遅角室２５には、作動油の導入が開始されると共に、ポート６６１，６６４との連通状態を維持する進角室２１からは、作動油が排出されたままとなる。

このとき、進角室２１ａから受ける圧力がロック作動正圧未満となるロック部材３１は、ロック孔３３への嵌入状態を維持して、ロック位相での回転位相ロックを保持する。こうして回転位相ロックが保持された状態にて内燃機関が完爆すると、始動が完了する。

（３） エンスト後始動時のフェイルセーフ作動
クラッチの締結異常等により内燃機関は、ロック位相以外の回転位相にて瞬間的に停止する可能性がある。こうしたエンスト時には、上記（１）の遅角調整又は進角調整の場合と同様にして進角室２１及び遅角室２５の一方から作動油が排出されつつ、進角室２１及び遅角室２５の他方からも作動油がポンプ４を通じてドレンパン５へと排出される。その結果、進角室２１ａからの正圧作用が止まるロック部材３１は、スプロケットプレート１３に押当てられることで、回転位相のロック解除状態を維持する。

こうしたロック位相以外でのエンスト後においては、始動制御により遅角調整（図４，５参照）が実現されることで、上記（２）の始動制御の場合と同様に、遅角室２５への作動油の導入が開始されると共に、進角室２１から作動油が排出されたままとなる。

このとき、進角室２１ａから受ける圧力がロック作動正圧未満となるロック部材３１は、ロック位相以外の回転位相では、スプロケットプレート１３への押当状態を維持する。その結果、回転位相ロックが誤って解除されている間は、負トルク作用により進角室２１が容積拡大することで、負圧が受圧部７２５に作用する。故に、底端部７２０に大気圧を受ける逆止部材７２は、図４の閉弁位置Ｌｃへ移動するので、大気ポート６６４への負圧の作用が規制される。また、回転位相ロックが解除されている間に負トルクが正トルクへ交番すると、進角室２１が容積縮小することで、正圧が空気の排出に伴って受圧部７２５に作用する。故に、底端部７２０に大気圧を受ける逆止部材７２は、図５の開弁位置Ｌｏへと移動するので、大気ポート６６４への正圧の作用が許容される。

以上、負圧作用の規制及び正圧作用の許容がフェイルセーフ作動として実現されることで、大気ポート６６４から進角室２１へ向かう空気の吸込が抑制される。こうして進角室２１への空気吸込が抑制される中、平均的に正トルク側（遅角側）へと偏った変動トルクの作用により、回転位相がロック位相としての最遅角位相に到達する。このとき、進角室２１ａから受ける圧力がロック作動正圧未満となるロック部材３１は、ロック孔３３への嵌入により回転位相をロックするので、当該ロック状態にて内燃機関の始動が完了する。

（４） 異常始動時のフェイルセーフ作動
上記（２）の場合と同様な停止制御により正常停止した内燃機関の始動時には、始動制御によって作動油が遅角室２５へ導入される代わりに、ポンプ４内の空気が遅角室２５へ多量に導入される可能性がある。このような異常始動時には、遅角室２５への導入空気がロータ１１，１４間の隙間から進角室２１にも導入されることで、ロック部材３１は、進角室２１ａへの導入空気からロック作動正圧以上の圧力を受ける場合がある。この場合、ロック部材３１がロック孔３３から脱出すると、回転位相ロックが早期に誤って解除されてしまう。

しかし、こうして回転位相ロックが解除されたとしても、上記（３）の場合と同様なフェイルセーフ作動が実現されることで、大気ポート６６４から進角室２１への空気の吸込が抑制される。またこのときには、正トルクの作用に応じて進角室２１の空気が大気ポート６６４から排出されるので、進角室２１ａからロック部材３１の受ける圧力がロック作動正圧未満となることで、回転位相が再度ロックされる。その結果、回転位相がロック位相としての最遅角位相にロックされた状態にて、内燃機関の始動が完了する。

（作用効果）
以上説明した第一実施形態の作用効果について、説明する。

第一実施形態によると、内燃機関の停止時には、進角ポート６６１と連通する進角室２１から作動油が排出され、さらにその後となる内燃機関の始動時には、当該連通が維持される。かかる始動時にロック機構３０による回転位相ロックが誤って解除されていても、変動トルク作用により進角室２１が容積拡大して負圧が発生すると、進角ポート６６１を通じて当該負圧を受ける逆止弁７０は、ポート６６４，６６１の間を遮断する。このように負圧を逆に利用した遮断機能によれば、大気開放された大気ポート６６４の空気が進角ポート６６１に吸込まれる速度及び量を低減できるので、ベーンロータ１４の暴れによる異音の発生を抑制可能となる。

また、第一実施形態によると、内燃機関の始動時には、変動トルク作用により進角室２１が容積縮小して正圧が発生すると、進角ポート６６１を通じて当該正圧を受ける逆止弁７０は、ポート６６４，６６１の間を連通させる。これによれば、内燃機関の始動時のうち負圧の発生時に、低量の空気が進角室２１へ吸込まれたとしても、正圧の発生時に当該吸込空気を大気ポート６６４から大気中へと放出できる。したがって、ベーンロータ１４の暴れによる異音の発生抑制効果を高めることが、可能である。

さらに第一実施形態によると、スプール６８内に同軸上に収容される逆止部材７２は、進角室２１からの負圧を受圧部７２５に受けて閉弁位置Ｌｃへと軸方向移動することで、ポート６６４，６６１間を遮断するように連通内孔７２４を閉塞することになる。これによれば、受圧部７２５及び連通内孔７２４を形成する筒状逆止部材７２を、筒状スプール６８内に収容させてなる簡素な構造によっても、ベーンロータ１４の暴れによる異音の発生抑制効果の発揮が可能となる。

またさらに第一実施形態によると、有底筒状スリーブ６６内に同軸上に収容されるスプール６８内にて逆止部材７２は、同スプール６８内に収容される付勢部材７４により軸方向に付勢されることで、閉弁位置Ｌｃではスリーブ６６内の底部６６７ｂに押当てられる。これにより内燃機関の始動時には、進角室２１からの負圧を受圧部７２５が受けることで逆止部材７２に働く駆動力に、付勢部材７４による付勢力が加わって、逆止部材７２が閉弁位置Ｌｃに確実に留められ得る。故に、ポート６６４，６６１間の遮断が維持される負圧の発生中は、進角室２１への空気の吸込速度及び吸込量を低減し続けて、ベーンロータ１４の暴れによる異音の発生抑制効果を高めることが、可能となる。

加えて第一実施形態によると、進角室２１とは反対の遅角室２５に対して、作動油の導入が内燃機関の始動に伴って開始されるため、特に始動初期（クランキング初期）には、当該導入量が不足する。その結果、進角室２１では、容積拡大により負圧を発生し易くなるが、当該負圧の逆利用によりポート６６１，６６４間が遮断されることで、進角室２１への空気の吸込速度及び吸込量は低減され得る。したがって、進角室２１に負圧が発生し易い状況にあっても、ベーンロータ１４の暴れによる異音の発生抑制効果を発揮可能である。

また加えて第一実施形態によると、連動回転する回転要素２，１４に制御弁６０が内蔵されることで、当該制御弁６０の大気ポート６６４は、ベーンロータ１４の形成する進角室２１に近づくことになる。故に、大気ポート６６４と近い進角室２１に負圧が発生すると、大気ポート６６４から吸込まれた場合の空気は、短時間で進角室２１に到達し易くなる。しかし、そうした負圧の逆利用によりポート６６１，６６４間が遮断される第一実施形態では、進角室２１への空気の吸込速度及び吸込量が低減され得る。したがって、負圧の発生した進角室２１に空気が到達し易くなる状況にあっても、ベーンロータ１４の暴れによる異音の発生抑制効果を発揮可能である。

尚、ここまで説明の第一実施形態では、進角室２１が「排出室」に相当し、進角ポート６６１が「排出ポート」に相当する。

（第二実施形態）
図７に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。

第二実施形態の逆止弁２０７０において、内側収容孔６８２内に同軸上に収容される逆止部材２０７２は、両端閉塞の円筒状を呈している。逆止部材２０７２のうち底端部７２０とは反対側の底端部２７２０は、外側収容孔６６７のうち底部６６７ｂ側へ向かうほど縮径するテーパ状に、形成されている。かかるテーパ状の採用により、底部６６７ｂへの逆止部材２０７２の貼付きが抑制されている。

以上説明した第二実施形態にあっても、第一実施形態に準ずる全体作動を実現し得るので、当該第一実施形態と同様な作用効果の発揮が可能となる。

（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、第一及び第二実施形態に関する変形例１としては、進角と遅角との関係を、説明のものとは逆に読替（入替）えてもよい。かかる変形例１の場合、読替後の遅角室２１が「排出室」に相当し、読替後の遅角ポート６６１が「排出ポート」に相当することになる。但し、変形例１の場合の停止制御及び始動制御においては、読替後の進角調整により回転位相を最進角位相及び最遅角位相間の中間位相に調整してもよいし、読替後の遅角調整により回転位相を最遅角位相に調整してもよい。ここで特に、後者の遅角調整では、読替後の遅角室２１において作動油導入量の不足により負圧が発生することで、第一及び第二実施形態と同様な作用効果の発揮が可能となる。

第一及び第二実施形態に関する変形例２としては、付勢部材７４を設けないで、圧力作用のみにより逆止部材７２，２０７２を駆動してもよい。また、第一及び第二実施形態に関する変形例３としては、コイルスプリング以外の種類の金属製スプリングの他、例えばゴム製部材等を付勢部材７４に採用してもよい。

第一及び第二実施形態に関する変形例４としては、付勢部材７４のばね定数乃至はセット荷重を大きく設定することで、内燃機関の始動時には、空気の排出に伴う正圧作用に拘らずポート６６１，６６４間を遮断してもよい。尚、かかる変形例４において内燃機関の通常運転時には、作動油の排出に伴う正圧作用によりポート６６１，６６４間が連通可能となるように、付勢部材７４のばね定数乃至はセット荷重が設定される。

第一及び第二実施形態に関する変形例５としては、ポンプ４に電動ポンプ等を採用してもよい。また、かかる変形例５の場合には、内燃機関の始動に伴って電動ポンプを作動させることで、作動油の導入を開始する以外にも、変形例６として内燃機関の始動とは無関係に、例えば始動制御の直前等に電動ポンプを作動させることで、作動油の導入を開始してもよい。

第一及び第二実施形態に関する変形例７としては、連動回転要素２，１４のうち一方のみに制御弁６０を内蔵させてもよい。また、第一及び第二実施形態に関する変形例８としては、連動回転要素２，１４の外部に制御弁６０を配置してもよい。

第一及び第二実施形態に関する変形例９としては、逆止弁７０，２０７０（逆止部材７２，２０７２）を、スリーブ６６内のうちスプール６８外に配置してもよい。また、第一及び第二実施形態に関する変形例１０としては、逆止弁７０，２０７０（逆止部材７２，２０７２）を、スリーブ６６外に配置してもよい。

第一実施形態に関する変形例１１としては、連通内孔７２４のうち横孔７２３を設けなくてもよい。また、第一及び第二実施形態に関する変形例１２としては、外側収容孔６６７内において底部６６７ｂよりも開口部６６７ａ側に、円環状等のストッパを同軸上に設けて、閉弁位置Ｌｃの逆止部材７２，２０７２を当該ストッパに係止させてもよい。さらにまた、第一及び第二実施形態に関する変形例１３としては、本発明の実施に必要な機能を発揮可能な限りにおいて、説明のものとは異なる形式の逆止弁、例えば負圧で開弁するリード弁等を採用してもよい。

第一及び第二実施形態に関する変形例１４としては、「動弁」として排気弁のバルブタイミングを調整する装置や、「動弁」として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も、本発明を適用してもよい。

１ バルブタイミング調整装置、２ カム軸・連動回転要素、４ ポンプ、１０ 回転機構系、１１ ハウジングロータ、１４ ベーンロータ・連動回転要素、２１ 進角室・読替後の遅角室、２５ 遅角室、３０ ロック機構、４０ 回転制御系、６０ 制御弁、６６ スリーブ、６８ スプール、７０，２０７０ 逆止弁、７２，２０７２ 逆止部材、７４ 付勢部材、６６１ 進角ポート・読替後の遅角ポート、６６２ 遅角ポート、６６４ 大気ポート、６６７ｂ 底部、７２０，２７２０ 底端部、７２４ 連通内孔、７２５ 受圧部、Ｌｃ 閉弁位置、Ｌｏ 開弁位置

Claims (5)

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（２）が開閉する動弁のバルブタイミングを、作動液の圧力により調整する液圧式バルブタイミング調整装置において、
   前記クランク軸と連動して回転するハウジングロータ（１１）と、
   前記カム軸と連動して回転し、前記ハウジングロータ内において進角室（２１）及び遅角室（２５）を回転方向に区画し、前記進角室及び前記遅角室に対する作動液の入出により、前記ハウジングロータに対する回転位相が調整されるベーンロータ（１４）と、
   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（６０）と、
   前記内燃機関の停止時及び始動時に前記回転位相をロックするロック機構（３０）とを、備え、
   前記制御弁は、
   大気に開放される大気ポート（６６４）と、
   前記進角室及び前記遅角室のうち前記内燃機関の停止時に連通する一方としての排出室から作動液が排出され、前記内燃機関の始動時に当該連通が維持される排出ポート（６６１）と、
   前記大気ポート及び前記排出ポートの間の連通及び遮断を切替える逆止弁（７０，２０７０）であって、前記内燃機関の始動時に前記排出ポートを通じて前記排出室から負圧を受けることにより、前記大気ポート及び前記排出ポートの間を遮断する逆止弁とを、有し、
   前記制御弁は、
   軸方向移動することにより、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筒状の制御部材（６８）を、有し、
   前記逆止弁を構成する筒状の逆止部材（７２，２０７２）は、
   前記制御部材内に同軸上に収容され、受圧部（７２５，２７２５）及び連通内孔（７２４）を形成し、
   前記排出室からの負圧を前記受圧部に受けることにより、前記大気ポート及び前記排出ポートの間において前記連通内孔が閉塞される閉弁位置（Ｌｃ）へ、軸方向移動することを特徴とする液圧式バルブタイミング調整装置。
2. 前記逆止弁は、
   前記内燃機関の始動時に前記排出ポートを通じて前記排出室から正圧を受けることにより、前記大気ポート及び前記排出ポートの間を連通させることを特徴とする請求項１に記載の液圧式バルブタイミング調整装置。
3. 前記制御弁は、
   前記制御部材が内部に同軸上に収容される有底筒状の制御ハウジング（６６）を、有し、
   前記逆止弁を構成する付勢部材（７４）は、
   前記制御部材内に収容され、前記逆止部材を軸方向に付勢することにより、前記閉弁位置において前記逆止部材を前記制御ハウジング内の底部（６６７ｂ）に押当てることを特徴とする請求項１又は２に記載の液圧式バルブタイミング調整装置。
4. 前記進角室及び前記遅角室のうち前記排出室とは反対の導入室には、前記内燃機関の始動に伴って作動液の導入が開始さ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液圧式バルブタイミング調整装置。
5. 前記制御弁は、前記ベーンロータ及び前記カム軸のうち少なくとも一方である回転要素に、内蔵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液圧式バルブタイミング調整装置。

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