JP6003439B2 - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のクランクシャフトと同期して回転する駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転位相を制御する弁開閉時期制御装置に関する。

近年、内燃機関（以下、エンジンとも称する）の運転状況に応じて吸気弁及び排気弁の開閉時期を変更可能とする弁開閉時期制御装置が実用化されている。この弁開閉時期制御装置は、例えば、エンジンの作動による駆動側回転部材の回転に対する従動側回転部材の相対回転位相を変化させることにより、従動側回転部材の回転に伴って開閉される吸排気弁の開閉時期を変更する機構を有している。

弁開閉時期制御装置には、進角室又は遅角室に対する流体としての作動油の供給又は排出を制御する流体制御弁部と、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転がロックされたロック状態とそのロック状態が解除されたロック解除状態とに切換えるロック機構及びこのロック機構に対する作動油の供給又は排出を制御するロック弁部を備えたものがある（特許文献１参照）。

弁開閉時期制御装置は、エンジン自身の動力により駆動されるポンプを利用し、進角室又は遅角室に対して作動油を供給する。ただ、エンジンの始動直後はポンプからの作動油がすぐには供給できないため、進角室又は遅角室に対する作動油の供給が十分に行えない。この対策として、特許文献２に示すように、エンジンの始動時に進角室又は遅角室に作動油を供給する補助油圧発生装置としてアキュムレータを備える弁開閉時期制御装置が存在する。

アキュムレータは、作動油を加圧した状態で蓄えることの可能な容器である。アキュムレータは、並列に接続された逆止弁及びオイルスイッチングバルブ（ソレノイドバルブ）を介して油圧通路に接続されている。逆止弁はアキュムレータへの作動油流入用の弁となっており、アキュムレータ内からの作動油の流出を防止している。一方、オイルスイッチングバルブはアキュムレータからの作動油放出用の弁となっている。オイルスイッチングバルブは、所定の電流を印加したときに開弁し、電流の印加を停止したときに閉弁する。

特開２０１０−１９６６９８号公報 特開平１１−１３４２９号公報

アキュムレータに蓄積された作動油を放出するためには、特許文献２に示す方式以外に、オイルスイッチングバルブを持たずソレノイドで直接逆止弁を開く方式がある。後者の方式を採用するときには、アキュムレータ内に蓄積された作動油の圧力を上回るソレノイドによる圧力を逆止弁に作用させ、逆止弁を確実に開弁させる。しかしながら、脈動等により想定外の油圧がアキュムレータに作用したときに、油圧が高い状態で作動油がアキュムレータ内に蓄積され、アキュムレータ内の作動油の圧力がソレノイドにより逆止弁に作用可能な圧力を上回ってしまうことがある。このような場合にはソレノイドで逆止弁を開くことはできず、作動油が放出できないという問題があった。

上記問題に鑑み、本発明は、ソレノイドで逆止弁を開くことによりアキュムレータに蓄積された作動油を放出するときに、アキュムレータ内の作動油の圧力をソレノイドによって逆止弁に作用させる圧力より小さくする弁開閉時期制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る弁開閉時期制御装置の特徴構成は、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材と同軸上に配置され前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと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で形成される流体圧室と、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材の少なくとも一方に設けられた仕切部で前記流体圧室を仕切ることにより形成される進角室及び遅角室と、前記進角室又は前記遅角室に流体の供給又は排出を行う流体制御弁部と、前記内燃機関の作動中にポンプから前記流体制御弁部に供給される流体の一部を流体貯留部に蓄積し且つ前記内燃機関の始動時に前記流体貯留部に蓄積された流体を前記流体制御弁部に供給するアキュムレータと、前記ポンプと前記流体制御弁部と前記アキュムレータとを直列に繋いで流体を流通させる供給流路を備え、前記アキュムレータは、前記流体貯留部に蓄積された流体の圧力を所定値以下に維持するリリーフ制御弁部を含んでおり、前記リリーフ制御弁部を介して前記流体貯留部と前記供給流路又は前記流体制御弁部とを繋ぐ環流流路をさらに備える点にある。

弁開閉時期制御装置においては、内燃機関の作動中に、想定外の脈動等によりソレノイドで逆止弁を開弁可能な油圧を上回る油圧で流体が流体貯留部に蓄積されるおそれがある。しかし、アキュムレータがリリーフ制御弁部を含むことにより、ソレノイドで開弁可能な油圧を上回る油圧で流体が流体貯留部に蓄積されたときでも、リリーフ制御弁部を介して流体を放出することができ、これにより、流体貯留部に蓄積された流体の圧力をソレノイドで開弁可能な油圧以下に維持することができる。その結果、確実にソレノイドで逆止弁を開弁することができる。

このような構成とすれば、ソレノイドで逆止弁を開弁可能な油圧よりもポンプからの流体の吐出圧力を高くすることができる。これは、ポンプの作動中には、ポンプから吐出された流体が環流流路に流れ込んで吐出圧力をリリーフ制御弁部に作用させるので、ソレノイドで開弁可能な油圧を上回る油圧で流体が流体貯留部に蓄積されたときでもリリーフ制御弁部は開弁できないからである。ポンプが停止した後には、環流流路内の流体の圧力が低下するので、リリーフ制御弁部が開弁し流体を放出して流体貯留部に蓄積された流体の圧力を低下させることができる。その結果、内燃機関の始動前、すなわちソレノイドを作動させる前には、流体貯留部に蓄積された流体の圧力をソレノイドで開弁可能な油圧以下にすることができる。このように、環流流路を設けることにより、ポンプの性能とアキュムレータの性能とを独立させることができ、設計の自由度を高めることができる。

本発明に係る弁開閉時期制御装置においては、前記リリーフ制御弁部は前記アキュムレータの可動壁部に設けられていると好適である。

このような構成とすれば、リリーフ制御弁部を設けるための新たなスペースは不要となり、可動壁部への追加工だけでリリーフ制御弁部を設けることができる。また、リリーフ制御弁部から放出した作動油は、可動壁部の移動による背圧を逃がすための孔を使って外部に放出することができるので、作動油放出のための新たな流路を形成する必要もない。従って、既存の弁開閉時期制御装置に対して最小限の設計変更でリリーフ制御弁部を設けることができる。リリーフ制御弁部を設けることにより、想定外の脈動等が発生しても流体貯留部に蓄積された作動油をソレノイドで開弁可能な油圧以下にすることができ、確実にソレノイドで逆止弁を開弁することができる。

本発明に係る弁開閉時期制御装置においては、前記リリーフ制御弁部は前記アキュムレータのアキュムレータ収納部に設けられていると好適である。

このような構成とすれば、可動壁部にリリーフ制御弁部を設けるスペースがない場合にでもリリーフ制御弁部を設けることができる。リリーフ制御弁部を設けることにより、想定外の脈動等が発生しても流体貯留部に蓄積された作動油をソレノイドで開弁可能な油圧以下にすることができ、確実にソレノイドで逆止弁を開弁することができる。

第１実施形態に係る弁開閉時期制御装置における流体制御弁側の構造を表す縦断面図である。 第１実施形態に係る弁開閉時期制御装置におけるロック制御弁側の構造を表す縦断面図である。 図２のIII-III線断面図である。 図２のIV-IV線断面図である。 図１及び図２のV-V線断面図である。 エンジン作動中におけるロック制御弁部及びアキュムレータの動作を表す拡大断面図である。 エンジン停止時におけるロック制御弁部及びアキュムレータの動作を表す拡大断面図である。 エンジン始動時におけるロック制御弁部及びアキュムレータの動作を表す拡大断面図である。 第２実施形態に係る弁開閉時期制御装置のリリーフ制御弁部の構造を表す拡大断面図である。 第３実施形態に係る弁開閉時期制御装置のリリーフ制御弁部の構造を表す拡大断面図である。 第４実施形態に係る弁開閉時期制御装置のリリーフ制御弁部の構造を表す拡大断面図である。

１．第１実施形態
以下、第１実施形態に係る弁開閉時期制御装置１を図面に基づいて説明する。図１に、弁開閉時期制御装置１における流体制御弁側の構造を表す縦断面図を示す。図２に、弁開閉時期制御装置１におけるロック制御弁側の構造を表す縦断面図を示す。

〔全体構成〕
図１及び図２に示すように、弁開閉時期制御装置１は「内燃機関」としてエンジンＥのクランクシャフト１０と同期回転する「駆動側回転部材」としての外部ロータ３と、外部ロータ３と同軸芯に配置され、エンジンＥの弁開閉用のカムシャフト８と同期回転する「従動側回転部材」としての内部ロータ５とを備えて構成されている。

内部ロータ５は、エンジンＥの吸気弁又は排気弁の開閉を制御するカム（図示しない）の回転軸であるカムシャフト８の先端部に一体的に組付けられている。内部ロータ５のフロントプレート４に対向する側から同軸芯の凹部１４が形成されており、凹部１４の底面にはカムシャフト８の側に向かって貫通した固定用穴１２が開けられている。カムシャフト８の内部ロータ５と対向する側には固定用穴１２と嵌合する凸部分が設けられており、該凸部分から軸芯方向に沿ってねじ溝が切られている。凸部分と固定用穴１２とを嵌合させた状態で凹部１４側からボルト１３を挿入し、内部ロータ５とカムシャフト８とを締結して固定する。カムシャフト８は、エンジンＥのシリンダヘッド（図示しない）に回転自在に組み付けられている。

図２に示すように、外部ロータ３は、内部ロータ５と同軸芯になるように配置され、且つフロントプレート４及びリヤプレート１１によって挟み込まれてボルト１６によって締結されて一体となっている。外部ロータ３は、内部ロータ５に対して所定の範囲内で相対回転可能である。リヤプレート１１の外周にはスプロケット部１１ａが形成されている。図１，図２に示すように、スプロケット部１１ａとクランクシャフト１０に設けられた出力スプロケット１０ａとの間には、動力伝達部材の一種であるタイミングチェーンＣが巻回されている。

クランクシャフト１０が回転駆動すると、出力スプロケット１０ａからタイミングチェーンＣを介してスプロケット部１１ａに回転動力が伝達され、外部ロータ３がクランクシャフト１０と同期回転駆動する。そして、外部ロータ３の回転駆動に伴って内部ロータ５が回転駆動してカムシャフト８が回転する。そして、カムシャフト８に設けられたカムがエンジンＥの吸気弁又は排気弁を押し下げて開弁させる。

図３に、図２のIII-III線断面図を示す。図４に、図２のIV-IV線断面図を示す。図３に示すように、外部ロータ３には、径内方向に突出する複数個の凸部が回転方向に沿って互いに離間して形成され、隣接する凸部と内部ロータ５とにより流体圧室６が形成されている。本実施形態においては、流体圧室６を４個備えているがこの個数に限られるものではない。

図３，図４に示すように、内部ロータ５の外周部において各流体圧室６に対向する箇所には溝が形成され、この溝に、「仕切部」としてのベーン７が挿入されている。流体圧室６は、ベーン７によって仕切られることにより、相対回転方向の進角方向Ｓ１側に進角室６ａが形成され、遅角方向Ｓ２側に遅角室６ｂが形成される。進角方向Ｓ１とは、図３，図４において矢印Ｓ１で示されるベーン７が変位する方向を示し、遅角方向Ｓ２とは、矢印Ｓ２で示されるベーン７が変位する方向を示す。

図１，図３，図４に示すように、内部ロータ５には、進角室連通孔１７と遅角室連通孔１８とが形成されている。進角室連通孔１７は凹部１４と進角室６ａとを連通させ、遅角室連通孔１８は凹部１４と遅角室６ｂとを連通させる。

図１に示すように、ポンプＰからの「流体」としての作動油を、進角室６ａ又は遅角室６ｂに供給又は排出することにより、内部ロータ５と外部ロータ３との相対回転位相（以下、「相対回転位相」と称する）を、進角方向Ｓ１又は遅角方向Ｓ２へ変位させる。

進角室６ａに作動油を供給した場合は、相対回転位相は進角方向Ｓ１に変位し、遅角室６ｂに作動油を供給した場合は、相対回転位相は遅角方向Ｓ２に変位する。なお、相対回転位相が変位可能な範囲は、流体圧室６の内部でベーン７が変位可能な範囲であり遅角室６ｂの容積が最大となる最遅角位相と、進角室６ａの容積が最大となる最進角位相との間の範囲に相当する。

〔流体制御弁機構〕
図１に示すように、流体制御弁機構は流体制御弁部２を備え、流体制御弁部２によって、進角室６ａ又は遅角室６ｂに対する作動油の供給又は排出を制御する。流体制御弁機構は、凹部１４に相対回転可能に挿入されると共に、エンジンＥのフロントカバー等の静止系に固定されている。即ち、流体制御弁機構は静止したままであって、内部ロータ５の回転には追従しない。

流体制御弁部２は、ソレノイド２１，ロッド２２，ハウジング２３，スプール２５，及びスプリング２６を備えている。スプール２５は有底の円筒形状を有する。ハウジング２３はスプール２５を収納する第１スプール収納部２３ａと、凹部１４に同軸芯に挿入される凸部２３ｂとを備えている。第１スプール収納部２３ａには、スプール２５を同軸芯に収納する中空部２４が形成されている。中空部２４は、一方に開口する有底の円筒形状を有する。また、凸部２３ｂは、凹部１４の形状に対応した円柱形状を有する。第１スプール収納部２３ａの中空部２４と凸部２３ｂとは互いの軸芯の方向が垂直になるように形成されている。スプール２５は、中空部２４の軸芯方向に沿って直線移動可能である。

図１に示すように、流体制御弁部２は、内部ロータ５の凹部１４に凸部２３ｂが相対回転可能に挿入されると共に、ハウジング２３が、エンジンＥのフロントカバー等に固定される。これにより内部ロータ５が凸部２３ｂにより相対回転可能に支持される。

図１に示すように、スプール２５と中空部２４の底面との間に亘ってスプリング２６が配置されている。スプリング２６の付勢力により、スプール２５は中空部２４の開口側に付勢されている。第１スプール収納部２３ａの開口側の端部にはソレノイド２１が配置されており、ソレノイド２１に通電することにより、スプール２５を往復運動させることができる。スプール２５の底部には、ソレノイド２１の先端部のロッド２２が当接されている。ソレノイド２１に通電すると、ロッド２２がソレノイド２１から延出してスプール２５の底部を押圧し、スプール２５はソレノイド２１から離れる方向（図１で下方）に移動する。ソレノイド２１への通電を停止すると、ロッド２２はソレノイド２１の方向に引退し、スプリング２６の付勢力により、スプール２５はロッド２２の動きに追従してソレノイド２１に向かう方向（図１で上方）に移動する。

図１に示すように、凸部２３ｂの外周面には、外周一周に亘る環状の４本の溝が平行に形成され、夫々の溝には作動油漏れ防止用のシールリング２７が取り付けられている。隣接する前記溝の夫々の間には、同様に環状の溝である進角用外周溝３１と遅角用外周溝３２とロック用外周溝９６とが形成されている。シールリング２７によって、進角用外周溝３１，遅角用外周溝３２，ロック用外周溝９６の夫々から他の溝への作動油の漏れは発生しない。進角用外周溝３１は、進角室連通孔１７と常時連通している。遅角用外周溝３２は、遅角室連通孔１８と常時連通している。ロック用外周溝９６についての詳細は後述する。

図５に、図１及び図２のV-V線断面図を示す。図１，図５に示すように、第１スプール収納部２３ａの軸芯方向及び凸部２３ｂの軸芯方向の両方に垂直な方向に、第１供給流路４７が形成されている。第１供給流路４７は、一端が第１スプール収納部２３ａの中空部２４に繋がっており、他端側からポンプＰにより作動油が供給される。第１供給流路４７の途中にはスリーブ１５ａが設けられ、これらスリーブ１５ａの空間に球形弁体１５ｂが設けられている。球形弁体１５ｂとスリーブ１５ａの第１供給流路４７下流側との間には、スプリング１５ｃが介装され、スリーブ１５ａの第１供給流路４７の上流側に付勢される。これにより、第１供給流路４７内の作動油がポンプＰに向けて逆流するのを防止する。

凸部２３ｂの内部には、凸部２３ｂの延在方向、すなわち、カムシャフト８の延在方向に沿って進角側流路４２及び遅角側流路４３が形成されている。進角側流路４２は、一端が中空部２４に繋がると共に他端が進角用外周溝３１に繋がっている。進角側流路４２は進角用外周溝３１の一部を構成している。また、遅角側流路４３は、一端が中空部２４に繋がると共に他端が遅角用外周溝３２に繋がっている。遅角側流路４３は遅角用外周溝３２の一部を構成している。

スプール２５の外周面には、図１，図５に示すように、外周一周に亘る環状の排出用外周溝５３ａ，５３ｂ、及び供給用外周溝５４が形成されている。排出用外周溝５３ａ，５３ｂには、スプール２５の内部から中空部２４に繋がる貫通孔５５ａ，５５ｂが夫々設けられている。

排出用外周溝５３ａ，５３ｂ及び供給用外周溝５４の位置関係は、次の通りである。ソレノイド２１の非通電時には、図１に示すように、供給用外周溝５４によって第１供給流路４７と進角側流路４２とが連通すると共に、排出用外周溝５３ｂが遅角側流路４３と連通するよう構成されている。ソレノイド２１の通電時には、供給用外周溝５４によって第１供給流路４７と遅角側流路４３とが連通すると共に、排出用外周溝５３ａが進角側流路４２と連通するよう構成されている。

〔中間ロック機構〕
外部ロータ３と内部ロータ５との間には、外部ロータ３と内部ロータ５との相対回転を最遅角位置と最進角位置との間の中間位置にロックするロック状態とそのロック状態を解除するロック解除状態とに切換える中間ロック機構９が設けられている。図４に示すように、中間ロック機構９によって、相対回転位相は最進角位相と最遅角位相との間の中間ロック位相にロックされる。

中間ロック機構９は、図３，図４に示すように、ロック用収納部９１ａ，９１ｂ、出退部材９２ａ，９２ｂ、ロック用凹部９３及びスプリング９４ａ，９４ｂを備えている。ロック用収納部９１ａ，９１ｂは外部ロータ３に形成され、ロック用凹部９３は内部ロータ５に形成されている。ロック状態は、出退部材９２ａ，９２ｂがロック用凹部９３に突入して相対回転が拘束された状態である。ロック解除状態は、ロック用凹部９３から出退部材９２ａ，９２ｂがロック用収納部９１ａ、９１ｂに引退して相対回転が可能になった状態である。出退部材９２ａ，９２ｂは、ロック用収納部９１ａ，９１ｂに配置したスプリング９４ａ，９４ｂによって、ロック用凹部９３に向けて突出するよう常時付勢されている。

〔ロック制御弁部〕
ハウジング２３には、流体制御弁部２に加えて、図２，図５に示すように、中間ロック機構９の中間ロック流路９９を流通する作動油の供給又は排出の制御を行うロック制御弁部１００が併設されている。ロック制御弁部１００は、ソレノイド１０１，ロッド１０２，ハウジング２３，スプール１０５,及びスプリング１０６を備えている。スプール１０５は有底の円筒形状を有する。ハウジング２３はスプール１０５を収納する第２スプール収納部２３ｃと、後述のアキュムレータ１１０を収納するアキュムレータ収納部２３ｄとを備える。第２スプール収納部２３ｃには、スプール１０５を収納する中空部１０４が形成されている。中空部１０４は一方に開口する有底の円筒形状を有する。スプール１０５は、中空部１０４の軸芯方向に沿って直線移動可能である。

中空部１０４の底面からはアキュムレータ１１０に向かう貫通孔である連通部１０７が形成されており、連通部１０７にはアキュムレータ１１０を開放作動させる押圧部材１０８が配置されている。押圧部材１０８の外周には軸受部材１０９が設けられており、押圧部材１０８が滑らかに軸芯方向に沿って移動することを可能にしている。スプール１０５と軸受部材１０９との間に亘ってスプリング１０６が配置されている。スプリング１０６によってスプール１０５はソレノイド１０１の方向に付勢されている。押圧部材１０８はスプリング１０６によって保持されており、ソレノイド１０１が通電されていない状態では押圧部材１０８はスプール１０５の先端部から離間した位置に保持されている。

第２スプール収納部２３ｃの開口側の端部にはソレノイド１０１が配置されており、スプール１０５を往復運動させる。スプール１０５の底部には、ソレノイド１０１の先端部のロッド１０２が当接されている。ソレノイド１０１に通電すると、ロッド１０２がソレノイド１０１から延出してスプール１０５の底部を押圧し、スプール１０５はソレノイド１０１から離れる方向（図２で下方）に移動する。ソレノイド１０１への通電を停止すると、ロッド１０２はソレノイド１０１の方向に引退し、上述したスプリング１０６の付勢力により、スプール１０５はロッド１０２の動きに追従してソレノイド１０１に向かう方向（図２で上方）に移動する。なお、第２スプール収納部２３ｃの開口側には、外部と繋がり空気を流通させてスプール１０５の高速での往復運動を可能にする貫通孔１０３が形成されている。この貫通孔１０３は、漏出した作動油を外部に排出することもできる。

図１，図２，図５に示すように、ハウジング２３はスプール２５を収納する第１スプール収納部２３ａと、凹部１４に挿入される凸部２３ｂと、に加え、ロック制御弁部１００のスプール１０５を収納する第２スプール収納部２３ｃと、アキュムレータ１１０を収納するアキュムレータ収納部２３ｄとを備えている。第２スプール収納部２３ｃは、凸部２３ｂの延在方向に垂直な方向、すなわち、カムシャフト８の延在方向に垂直な方向において、第１スプール収納部２３ａと並設されている。図５に示すように、第１スプール収納部２３ａの軸芯と第２スプール収納部２３ｃの軸芯とは、共に凸部２３ｂの延在方向に垂直で、且つ略同一平面上に位置するように配置されている。

図２に示すように、ロック用外周溝９６は、ロック用凹部９３に繋がるロック連通孔９５と常時連通している。また、中間ロック流路９９が凸部２３ｂの延在方向に沿って形成されている。中間ロック流路９９は、一端が中空部１０４に繋がると共に他端がロック用外周溝９６に繋がっている。中間ロック流路９９は、ロック用外周溝９６の一部を構成している。また、図５に示すように、第１供給流路４７と中空部１０４との間には第２供給流路４８が形成されている。

〔アキュムレータ〕
図２，図５に示すように、ロック制御弁部１００の押圧部材１０８に対してスプール１０５と反対側にアキュムレータ１１０が配置されている。アキュムレータ１１０は、エンジンＥの始動時に流体制御弁部２に供給する作動油を加圧した状態で蓄える流体貯留部１１５を備えた円筒形状の容器である。流体貯留部１１５の押圧部材１０８側の開口にはアキュムレータ制御弁部１２０が取り付けられている。ソレノイド１０１は、ロック制御弁部１００を制御すると共にアキュムレータ制御弁部１２０も制御する。すなわち、弁開閉時期制御装置１において、ロック制御弁部１００を制御するソレノイド１０１とアキュムレータ制御弁部１２０を制御するソレノイド１０１とは共有されている。

アキュムレータ制御弁部１２０はいわゆる逆止弁であり、具体的には、仕切壁部１１１と、仕切壁部１１１に形成された貫通孔１１２と、球形弁体１１３と、スプリング１１４とを備えて構成されている。球形弁体１１３の中心は押圧部材１０８の軸芯と同軸芯上に位置する。スプリング１１４は球形弁体１１３を閉じ方向（図２，図５で上方向）に付勢する。これにより、流体貯留部１１５に蓄積された作動油が貫通孔１１２から漏出することを防止する。

アキュムレータ１１０は、流体貯留部１１５のアキュムレータ制御弁部１２０とは反対側の開口に可動壁部１１６を備えている。可動壁部１１６は、流体貯留部１１５の内周面に密接しており、アキュムレータ１１０の軸芯方向に沿って移動することにより流体貯留部１１５の容量を変化させる。また、可動壁部１１６には流体貯留部１１５内の作動油を加圧するために、流体貯留部１１５の容量が小さくなる方向に可動壁部１１６を付勢するスプリング１１７が設けられている。可動壁部１１６の外周面にはＯリングが取り付けられており、流体貯留部１１５から作動油が漏出することを防止している。

可動壁部１１６よりさらに軸芯方向外側には、ストッパ１１９が取り付けられている。ストッパ１１９は有底の円筒形状を有している。ストッパ１１９の開口側の上面は可動壁部１１６が当接することにより可動壁部１１６の軸芯方向の移動を規制する。可動壁部１１６がストッパ１１９に当接した状態で流体貯留部１１５の容量は最大になる。ストッパ１１９の内側の空間にはスプリング１１７が収容されてストッパ１１９の底面はその一端を支持し、可動壁部１１６に付勢力を付与している。底面の中央には、可動壁部１１６の移動による空気を流通させるための背圧孔１２１が形成されている。

図５に示すように、アキュムレータ１１０には、流体貯留部１１５の内周面から径方向外側にあるアキュムレータ収納部２３ｄ内にリリーフ制御弁部１３０が設けられている。リリーフ制御弁部１３０は、流体貯留部１１５の内周面から第２供給流路４８にかけて形成された環流流路１３１と、球形弁体１３２と、スプリング１３３とを備えている。スプリング１３３は球形弁体１３２を閉じ方向（図５で右方向）に付勢する。これにより、流体貯留部１１５に蓄積された作動油が所定圧力以下のときに貫通孔１１２から流出することを防止する。流体貯留部１１５に蓄積された作動油の油圧が所定圧力を超えるときは、球形弁体１３２がスプリング１３３の付勢力に抗して開き方向（図５で左方向）に動いてリリーフ制御弁部１３０は開弁し、作動油を環流流路１３１に放出する。そして、油圧が所定圧力以下になると、スプリング１３３の付勢力によりリリーフ制御弁部１３０は閉弁する。

〔ロック制御弁部及びアキュムレータの動作〕
次に、ロック制御弁部１００及びアキュムレータ１１０の夫々の動作を図６Ａ〜図６Ｃに基づいて説明する。図６Ａに、エンジン作動中におけるロック制御弁部１００及びアキュムレータ１１０の動作を表す拡大断面図を示す。図６Ｂに、エンジン停止時におけるロック制御弁部１００及びアキュムレータ１１０の動作を表す拡大断面図を示す。図６Ｃに、エンジン始動時におけるロック制御弁部１００及びアキュムレータ１１０の動作を表す拡大断面図を示す。

ロック制御弁部１００は、スプール１０５の位置が、中間ロック流路９９に作動油が供給されてロック解除状態となるデューティー位置（図６Ａ）と、中間ロック流路９９から作動油が排出されてロック状態となる中間ロック位置（図６Ｂ）と、アキュムレータ１１０が開放作動するアキュムレータ作動位置（図６Ｃ）とに切り換え可能に構成されている。

図６Ａは、エンジンＥの通常作動中におけるロック制御弁部１００のスプール１０５の位置（デューティー位置）を示している。ここでは、ソレノイド１０１への通電が中程度の状態であり、スプール１０５の位置が図６Ｂの位置よりもアキュムレータ１１０側にある。このとき、流出ポートＰ２と中間ロック流路９９は連通された状態である。ポンプＰは作動しており、ポンプＰの吐出圧力（例えば、５００ｋＰａ）により、作動油が第１供給流路４７から第２供給流路４８にかけて流通している。第２供給流路４８から流入ポートＰ１に流入した作動油は流出ポートＰ２から中間ロック流路９９に供給されている。一方、中間ロック流路９９とドレン孔Ｐ３，Ｐ４との連通は遮断されるので、流入ポートＰ１に流入した作動油は中間ロック流路９９を流通し、ロック用凹部９３に供給され、出退部材９２ａ，９２ｂをロック用凹部９３から引退させる。こうして、相対回転位相のロック状態が解除されるロック解除状態となる。

第２供給流路４８はアキュムレータ１１０のアキュムレータ制御弁部１２０に作動油を供給する注入流路１１８に繋がっている。注入流路１１８に供給された作動油の圧力、すなわちポンプＰの吐出圧力がスプリング１１４の付勢力を上回っているときは、球形弁体１１３は図６Ａの下方に移動し、アキュムレータ制御弁部１２０は開弁状態となる。この結果、作動油が流体貯留部１１５に注入され始める。作動油が注入される前は、可動壁部１１６はスプリング１１７の付勢力により図６Ａの上方に位置している、すなわち、流体貯留部１１５の容量は最小になっている。しかし、作動油が注入されて流体貯留部１１５が満たされても新たな作動油が注入流路１１８に供給され続けるので、アキュムレータ制御弁部１２０は開弁状態のままである。そのため、作動油の圧力がスプリング１１７の付勢力を上回ると、可動壁部１１６は図６Ａの下方に移動して流体貯留部１１５の容量は増大し、それにより新たな作動油が流体貯留部１１５に注入される。そして、最終的には、可動壁部１１６がストッパ１１９に当接した状態で、流体貯留部１１５が作動油で満たされる。このように流体貯留部１１５内の作動油はスプリング１１７の付勢力に抗して蓄積されており、作動油は加圧された状態にある。なお、この最終的な状態でもポンプＰが作動している限り、アキュムレータ制御弁部１２０は開弁状態が維持される。

流体貯留部１１５に蓄積された作動油が保有する油圧を保持油圧と定義し、押圧部材１０８によって球形弁体１１３を下方に移動させてアキュムレータ制御弁部１２０を開弁させることができる上限の保持油圧を限界保持油圧と定義する。本実施形態においては、上限保持油圧を３００ｋＰａと設定する。すなわち、ソレノイド１０１に最大電流を通電したときに押圧部材１０８が球形弁体１１３に作用させることができる圧力が３００ｋＰａである。一方、リリーフ制御弁部１３０は、保持油圧が３００ｋＰａを超えると開弁し、保持油圧が３００ｋＰａ以下になるまで作動油を放出して閉弁するように作動する。つまり、ソレノイド１０１で発生可能な最大圧力よりも、リリーフ制御弁部１３０が開弁する圧力を同等以下に設定する必要がある。

本実施形態においては、ポンプＰの吐出圧力が５００ｋＰａであるため、通常であれば保持油圧が３００ｋＰａを超えた段階で、リリーフ制御弁部１３０が開弁して作動油が放出され、流体貯留部１１５内の保持油圧が３００ｋＰａ以下に維持されるはずである。しかし、作動油が流体貯留部１１５へ注入されている過程においては、注入流路１１８に供給されている５００ｋＰａの圧力を持つ作動油が環流流路１３１にも流れ込み、球形弁体１３２にも５００ｋＰａの圧力を作用させている。このため、限界保持油圧である３００ｋＰａを超える圧力で作動油が流体貯留部１１５に注入されてもリリーフ制御弁部１３０は開弁することができず、アキュムレータ１１０には５００ｋＰａの保持油圧で作動油が蓄積される。

図６Ｂは、イグニッションがオフになったエンジンＥの停止時におけるロック制御弁部１００のスプール１０５の状態を示している。図４で示すように、この状態は、相対回転位相が中間ロック位相でロックされた状態である。このとき、ソレノイド１０１は通電されておらず、スプール１０５の位置は最もソレノイド１０１に近い側にある。ポンプＰは停止しており、新たな作動油は供給されない。既にポンプＰから供給され、第１供給流路４７から第２供給流路４８にかけて残っている作動油の一部は、流入ポートＰ１からスプール１０５内に流入するものの、流出ポートＰ２は中間ロック流路９９との連通が遮断されており、中間ロック流路９９には供給されない。一方、中間ロック流路９９はドレン孔Ｐ４に連通しており、中間ロック流路９９に残っている作動油はドレン孔Ｐ４に排出され、オイルパンに回収される。この結果、ロック用凹部９３には作動油は供給されず、相対回転位相が最遅角位相と最進角位相との間にある中間位相で拘束されたロック状態となる。

ポンプＰが停止していることから第１供給流路４７から第２供給流路４８にかけて残っている作動油には油圧が発生しておらず、これら作動油の大半はオイルパンに回収される。注入流路１１８に残った作動油にも油圧が発生していないので、スプリング１１４の付勢力により球形弁体１１３が上方に移動し、アキュムレータ制御弁部１２０は閉弁する。

ポンプＰが停止すると、環流流路１３１に残っている作動油にも圧力が発生しなくなるので、環流流路１３１の作動油の圧力が球形弁体１３２に作用しなくなり、リリーフ制御弁部１３０は開弁可能となる。アキュムレータ１１０の流体貯留部１１５に蓄積された作動油は５００ｋＰａの保持油圧を有しているので、球形弁体１３２が図６Ｂの左方に移動してリリーフ制御弁部１３０は開弁する。そして、流体貯留部１１５内の作動油の一部を環流流路１３１に放出して流体貯留部１１５内の保持油圧を低下させる。環流流路１３１に放出された作動油は上述した経路によりオイルパンに回収される。保持油圧が限界保持油圧である３００ｋＰａまで低下するとスプリング１３３の付勢力が保持油圧を上回り、球形弁体１３２が図６Ｂの右方に移動して閉弁する。こうして、流体貯留部１１５には、限界保持油圧以下の作動油が蓄積された状態となる。

図６Ｃは、イグニッションをオンにしてエンジンＥを始動させた時におけるロック制御弁部１００のスプール１０５の位置（アキュムレータ作動位置）を示している。これは、ソレノイド１０１への通電が最大の状態であり、スプール１０５の位置が図６Ａの位置よりもさらにアキュムレータ１１０の方向に移動している。このとき、流体貯留部１１５内の作動油は限界保持油圧以下であるため、スプール１０５の先端部に取り付けられている押圧部材１０８が逆止弁である球形弁体１１３を押し込み、アキュムレータ制御弁部１２０が開放作動（開弁）される。すなわち、流体貯留部１１５と注入流路１１８とが貫通孔１１２を介して連通し、流体貯留部１１５に蓄積された作動油が注入流路１１８に放出される。

エンジンＥの始動直後は、第１供給流路４７からは第２供給流路４８を介するアキュムレータ１１０への注入流路１１８には作動油がまだ供給されていない。従って、アキュムレータ制御弁部１２０が開弁すると、流体貯留部１１５内から注入流路１１８へ放出された作動油は、第２供給流路４８を経由して流体制御弁部２に供給される。このとき、スプール２５は、作動油が進角室６ａに供給される位置にある。なお、ロック制御弁部１００においては、スプール１０５は、第２供給流路４８から流入ポートＰ１に作動油が流入しない位置にある。

ロック制御弁部１００のスプール１０５の位置がアキュムレータ作動位置に切換えられると、中間ロック流路９９がドレン状態に切換わりロック状態になるように、中間ロック機構９が構成されている。すなわち、ロック制御弁部１００のスプール１０５がアキュムレータ作動位置にあるときは、中間ロック流路９９はドレン孔Ｐ３と連通し、作動油がドレン孔Ｐ３に排出される。このように、ロック制御弁部１００のスプール１０５の位置がアキュムレータ作動位置に切換えられると、中間ロック流路９９から作動油が排出され、中間ロック機構９の出退部材９２ａ，９２ｂがロック用凹部９３に入り込み易くなる。一方、アキュムレータ１１０から放出された作動油を流体制御弁部２から進角室６ａに供給することで、中間ロック機構９をエンジンＥ始動時に確実に作動させることができ、エンジンＥの始動性が高まる。

その後、ロック制御弁部１００のスプール１０５の位置をデューティー位置（図６Ａの位置）に切換えることで、アキュムレータ１１０から放出された作動油は中間ロック流路９９にも供給されるようになる。従って、エンジンＥの始動時であってもアキュムレータ１１０に貯留された作動油を用いて、流体制御弁部２による進角遅角制御を迅速に行うことができる。

上記実施形態のように、ポンプＰから吐出される作動油の圧力（５００ｋＰａ）よりアキュムレータ１１０における限界保持油圧（３００ｋＰａ）が低い場合であっても、リリーフ制御弁部１３０から作動油を放出して圧力を低下させることにより、エンジンＥの始動前には、限界保持油圧以下の作動油が流体貯留部１１５に蓄積された状態にすることができる。従って、ポンプＰの性能とアキュムレータ１１０の性能とを独立させることができ、設計の自由度が高まる。

本実施形態では、ポンプＰから吐出される作動油の圧力を５００ｋＰａとし、限界保持油圧を３００ｋＰａとした。しかし、圧力はこの数値に限定されることはなく、仕様により最適な圧力値を設定することができる。例えば、ポンプＰから吐出される作動油の油圧と限界保持油圧とを共に３００ｋＰａとしてもよい。ただしこのときでも、想定外の脈動等により３００ｋＰａを上回る保持油圧で作動油が流体貯留部１１５に蓄積されるおそれがある。しかし、アキュムレータ１１０がリリーフ制御弁部１３０を備えることにより、想定外の脈動等に対しても流体貯留部１１５に蓄積された作動油を限界保持油圧以下に維持することができ、確実に押圧部材１０８でアキュムレータ制御弁部１２０を開弁することができる。

本実施形態では、環流流路１３１を第２供給流路４８に繋がるように形成したが、これに限られるものではない。環流流路１３１を流体制御弁部２に直接繋がるように形成したり、第１供給流路４７に繋がるように形成してもよい。

本実施形態においては、ロック制御弁部１００を用いてアキュムレータ制御弁部１２０を開放作動させるよう構成したが、この構成に限られるものではない。アキュムレータ制御弁部１２０の操作をロック制御弁部１００とは別のソレノイドで行うように構成してもよい。

本実施形態においては、ロック制御弁部１００のスプール１０５の往復移動方向の延長上にアキュムレータ１１０（流体貯留部１１５）を配置したが、アキュムレータ１１０をロック制御弁部１００のスプール１０５の往復移動方向の延長上以外の位置に配置するように構成してもよい。

２．弁開閉時期制御装置の動作
次に、第１実施形態に係る弁開閉時期制御装置１の動作を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、進角室６ａに作動油を供給して、相対回転位相を進角方向Ｓ１へ変位させる場合には、流体制御弁部２のソレノイド２１に通電しない非通電状態にする。このとき、スプリング２６の付勢力により、スプール２５は、ソレノイド２１のロッド２２と共に、ソレノイド２１の側に移動する。非通電状態において、ポンプＰから第１供給流路４７に作動油を供給すると、図１，図３に示すように、作動油は、第１供給流路４７から供給用外周溝５４，進角側流路４２，進角用外周溝３１，進角室連通孔１７を経由して、各進角室６ａへと圧送される。このとき、ベーン７が進角方向Ｓ１に相対回転して、各遅角室６ｂの作動油は排出される。その作動油は、各遅角室６ｂから各遅角室連通孔１８，遅角用外周溝３２，遅角側流路４３，排出用外周溝５３ｂ，貫通孔５５ｂ，ドレン流路（図示せず）を経由して外部に排出され、オイルパンに回収される。

一方、遅角室６ｂに作動油を供給して、相対回転位相を遅角方向Ｓ２へ変位させる場合には、流体制御弁部２のソレノイド２１への通電を行う。このとき、スプール２５は、ソレノイド２１のロッド２２に押されて、図１で下方に移動した状態となる。通電状態において、ポンプＰから第１供給流路４７に作動油を供給すると、ポンプＰから第１供給流路４７，供給用外周溝５４，遅角側流路４３，遅角用外周溝３２，遅角室連通孔１８を経由して、遅角室６ｂへと圧送される。このとき、ベーン７が遅角方向Ｓ２に相対回転して、各進角室６ａの作動油は排出される。その作動油は、各進角室６ａから各進角室連通孔１７，進角用外周溝３１，進角側流路４２，排出用外周溝５３ａ，貫通孔５５ａ，ドレン流路（図示せず）を経由して外部へ排出され、オイルパンに回収される。

上述したように、外部ロータ３又は内部ロータ５を挟んでカムシャフト８とは反対側に流体制御弁部２、ロック制御弁部１００及びアキュムレータ制御弁部１２０を備えたので、内燃機関の始動時において流体制御弁部２にアキュムレータ１１０から作動油を確実に供給することができる。これにより、エンジンＥの始動直後から流体制御弁部２による弁開閉特性を得ることができる。また、ロック制御弁部１００を制御するソレノイド１０１とアキュムレータ制御弁部１２０を制御するソレノイド１０１とを共有したので、弁開閉時期制御装置１自体をコンパクトに構成することができる。

また、ロック制御弁部１００に備えられたスプール１０５の往復移動により、スプール１０５の位置を、中間ロック流路９９から作動油が排出されるロック状態と、中間ロック流路９９に作動油が供給されるロック解除状態とに切換えることができ、さらに、アキュムレータ制御弁部１２０を開放作動させることができる。すなわち、ロック制御弁部１００のスプール１０５をロック制御弁部１００及びアキュムレータ制御弁部１２０の制御に共有でき、アキュムレータ制御弁部１２０を制御するための別部品が不要になる。これにより、ロック制御弁部１００及びアキュムレータ制御弁部１２０の操作機構が簡略化されると共に、ロック制御弁部１００及びアキュムレータ制御弁部１２０の操作も簡易になる。

本実施形態においては、図４に示すように、一つのロック用凹部９３に対して、二つの出退部材９２ａ，９２ｂが突入してロック状態となるように構成したが、これに限られるものではない。図示はしないが、例えば、一つのロック用凹部９３に対して一つの出退部材だけを備える構成であってもよい。この場合は、ロック用凹部９３の周方向の幅を出退部材の周方向の幅とほぼ同じ程度に設定することができる。

３．第２実施形態
図７に第２実施形態に係る弁開閉時期制御装置１のリリーフ制御弁部１３０の構造を表す拡大断面図を示す。以下の実施形態の説明においては、第１実施形態と同じ構成の箇所には同じ符号を付し、同様の構成に関する説明は省略する。本実施形態においては、リリーフ制御弁部１３０を設ける箇所が第１実施形態と異なっており、その他の構造は同じである。

本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１のリリーフ制御弁部１３０は、仕切壁部１１１に形成されている。このようにすることで、アキュムレータ収納部２３ｄ内に環流流路１３１等を形成した第１実施形態と比較して、仕切壁部１１１をアキュムレータ１１０に組み込む前に環流流路１３１等の加工をすることができ、加工が容易になる。また、第１実施形態と比較して環流流路１３１の距離が短く、さらに貫通孔１１２の加工と同時に行うこともできるため、全体の加工工数が削減され、弁開閉時期制御装置１を安価に製造することができる。

４．第３実施形態
図８に第３実施形態に係る弁開閉時期制御装置１のリリーフ制御弁部１３０の構造を表す拡大断面図を示す。本実施形態においては、リリーフ制御弁部１３０を設ける箇所が第１，第２実施形態と異なっており、その他の構造は同じである。

本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１のリリーフ制御弁部１３０は、可動壁部１１６に形成されている。本実施形態においては、リリーフ制御弁部１３０から放出された作動油は第２供給流路４８等に環流されず、弁開閉時期制御装置１の外部に放出されてオイルパンに回収される。本実施形態のリリーフ制御弁部１３０では、可動壁部１１６の中央に、第１，第２実施形態の環流流路１３１に相当する放出流路１３４を形成し、その中に、球形弁体１３２とスプリング１３３とを備えている。

図８に示すように、リリーフ制御弁部１３０をスプリング１１７の内部空間に形成することにより既存の空間を活用でき、リリーフ制御弁部１３０を設けるための新たなスペースは不要となる。また、放出した作動油は背圧孔１２１を通って外部に排出されるので、新たな流路を形成する必要もない。このような構成とすることにより、可動壁部１１６への追加工以外は新たな加工は不要で新たなスペースも不要となる。従って、既存の弁開閉時期制御装置１を最小限の設計変更で改造することによりリリーフ制御弁部１３０を設けることができる。

なお、本実施形態の場合は、放出した作動油は環流されないため、ポンプＰの吐出圧力がアキュムレータ１１０の限界保持油圧を上回るように設定することはできない。例えば、エンジンＥの作動中に限界保持油圧である３００ｋＰａを超える油圧の作動油が流体貯留部１１５に流入すると、リリーフ制御弁部１３０は自動的に開弁して作動油を放出し、保持油圧を３００ｋＰａ以下になるまで低下させてしまう。このため、ポンプＰの吐出圧力をいくら高めても、限界保持油圧を上回る圧力はリリーフ制御弁部１３０から全て逃げてしまうので、ポンプＰから供給される作動油全体の油圧の上限は、限界保持油圧による制限を受けることになる。これは、リリーフ制御弁部１３０の球形弁体１３２がポンプＰの吐出により供給される作動油の圧力を受けないからである。このため、本実施形態においては、ポンプＰの吐出圧力をアキュムレータ１１０の限界保持油圧以下に設定する必要がある。逆に言うと、ポンプＰの吐出圧力がアキュムレータ１１０の限界保持油圧以下でよい場合には、既存の弁開閉時期制御装置１を最小限の設計変更でリリーフ制御弁部１３０を設けることができる。そして、想定外の脈動等に対しても流体貯留部１１５に蓄積された作動油を限界保持油圧以下に維持することができ、確実に押圧部材１０８でアキュムレータ制御弁部１２０を開弁することができる。

５．第４実施形態
図９に第４実施形態に係る弁開閉時期制御装置１のリリーフ制御弁部１３０の構造を表す拡大断面図を示す。本実施形態においては、リリーフ制御弁部１３０を設ける箇所が第１，第２，第３実施形態と異なっており、その他の構造は同じである。

本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１のリリーフ制御弁部１３０は、第１実施形態と同じアキュムレータ収納部２３ｄに設けられているが、本実施形態のリリーフ制御弁部１３０から放出された作動油は環流されずに弁開閉時期制御装置１の外部に放出されてオイルパンに回収されるところが異なっている。本実施形態のリリーフ制御弁部１３０ではアキュムレータ収納部２３ｄに放出流路１３４を形成し、その中に、球形弁体１３２とスプリング１３３とを備えている。

本実施形態においては、ポンプＰの吐出圧力がアキュムレータ１１０の限界保持油圧以下でよく、可動壁部１１６にリリーフ制御弁部１３０を設けるスペースがない場合に有効である。リリーフ制御弁部１３０を設けることにより、想定外の脈動等に対しても流体貯留部１１５に蓄積された作動油を限界保持油圧以下に維持することができ、確実に押圧部材１０８でアキュムレータ制御弁部１２０を開弁することができる。

本発明は、内燃機関のクランクシャフトと同期して回転する駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転位相を制御する弁開閉時期制御装置に利用することが可能である。

１ 弁開閉時期制御装置
２ 流体制御弁部
３ 外部ロータ（駆動側回転部材）
５ 内部ロータ（従動側回転部材）
６ 流体圧室
６ａ 進角室
６ｂ 遅角室
７ ベーン（仕切部）
８ カムシャフト
１０ クランクシャフト
２３ｄ アキュムレータ収納部
４７ 第１供給流路（供給流路）
４８ 第２供給流路（供給流路）
１１０ アキュムレータ
１１５ 流体貯留部
１１６ 可動壁部
１３０ リリーフ制御弁部
１３１ 環流流路
Ｅ エンジン（内燃機関）
Ｐ ポンプ

Claims (3)

1. 内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転部材と、
   前記駆動側回転部材と同軸上に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと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で形成される流体圧室と、
   前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材の少なくとも一方に設けられた仕切部で前記流体圧室を仕切ることにより形成される進角室及び遅角室と、
   前記進角室又は前記遅角室に流体の供給又は排出を行う流体制御弁部と、
   前記内燃機関の作動中にポンプから前記流体制御弁部に供給される流体の一部を流体貯留部に蓄積し且つ前記内燃機関の始動時に前記流体貯留部に蓄積された流体を前記流体制御弁部に供給するアキュムレータと、
   前記ポンプと、前記流体制御弁部と、前記アキュムレータとを直列に繋いで流体を流通させる供給流路を備え、
   前記アキュムレータは、前記流体貯留部に蓄積された流体の圧力を所定値以下に維持するリリーフ制御弁部を含んでおり、
   前記リリーフ制御弁部を介して前記流体貯留部と前記供給流路又は前記流体制御弁部とを繋ぐ環流流路をさらに備える弁開閉時期制御装置。
2. 前記リリーフ制御弁部は前記アキュムレータの可動壁部に設けられている請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
3. 前記リリーフ制御弁部は前記アキュムレータのアキュムレータ収納部に設けられている請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。

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