JP6373464B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、内燃機関の吸気弁や排気弁の開閉タイミングを運転状態に応じて可変制御するバルブタイミング制御装置に関する。

従来から内燃機関のバルブタイミング制御装置に用いられる油圧制御弁としては種々提供されており、その一つとして以下の特許文献１に記載されたものがある。

概略を説明すれば、この油圧制御弁は、カムシャフトの軸方向一端部にベーンロータを固定するカムボルトとして機能する円筒状のバルブボディと、該バルブボディの内部に収容固定された円筒状のスリーブと、該スリーブの内部に軸方向に沿って摺動自在に設けられたスプール弁と、該スプール弁を一方向に付勢するバルブスプリングのばね力に抗して他方向へ押圧するソレノイドと、を備えている。

前記バルブボディは、周壁に進角油圧室や遅角油圧室などに連通する複数のポートが径方向に沿って貫通形成されている。一方、前記スリーブは、外周面の軸方向に前記複数の連通路が軸方向に沿って形成されていると共に、該各連通路の軸方向の端部や周壁に複数の連通孔が形成されている。

前記スプール弁は、コントロールユニットから前記ソレノイドに出力された制御電流によって軸方向に摺動して、周壁に形成された油孔などを介して前記スリーブの各連通孔や連通路の開口面積を制御するようになっている。

そして、機関運転状態に応じて前記スプール弁を軸方向へ移動させることによって、前記連通路と各ポートを適宜連通させて、オイルポンプから圧送されたオイルをベーンロータの進角油圧室と遅角油圧室に選択的に給排して、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更するようになっている。

ＵＳ ７，３８９，７５６ Ｂ２

しかしながら、特許文献１に記載の油圧制御弁にあっては、前記バルブボディの各ポートの軸方向のレイアウトの自由度を向上させるために、前記スリーブの外面に軸方向に沿った複数の連通路を形成すると共に、該連通路の軸方向端部などに前記ポートに連通する連通孔が形成され、前記スリーブの内部にスプール弁を摺動自在に設ける構造になっている。

このため、全体の構造が複雑になると共に、スリーブに連通路を形成すると共に、該スリーブの内周面にスプール弁の摺動性を確保する必要上、スリーブに高い寸法精度が要求されている。この結果、製造作業コストの高騰が余儀なくされている。

本発明は、バルブボディに形成されるポートの軸方向のレイアウトの自由度の向上を図りつつ構成部品の高い寸法精度を要求されることのない油圧制御弁を有する内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、クランクシャフトから回転力が伝達され、内部に作動室が形成された駆動回転体と、前記駆動回転体の内部に配置され、前記作動室を進角作動室と遅角作動室に分けるベーンを有する従動回転体と、前記従動回転体の内部に配置され、カムシャフトの軸方向の一端部に前記従動回転体を固定すると共に、周壁の径方向に作動油が通流する複数のポートが貫通形成された内部中空のカムボルトと、前記カムボルトの内部に軸方向へ摺動自在に設けられ、摺動位置に応じて前記複数のポートの開閉切り換えを行う筒状のスプール弁と、前記従動回転体の内側に配置され、前記カムボルトの外周面に前記カムボルトに対して回転方向と軸方向の位置決め固定された内部中空状のスリーブであって、前記スリーブの周壁の径方向に貫通形成されて前記複数のポートと連通する連通孔と、前記スリーブの内周面に軸方向に沿って形成されてオイルポンプの吐出通路と連通し、かつ、前記複数のポートのいずれかに連通する連通溝と、を有するスリーブと、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、ポートの軸方向のレイアウトの自由度の向上を図りつつ構成部品の高い寸法精度を要求されることがないことから、製造コストの低減化が図れる。

本発明に係る油圧制御弁が適用されるバルブタイミング制御装置を断面して示す全体構成図である。 本実施形態に供されるベーンロータが中間位相の回転位置に保持された状態を示す正面図である。 本実施形態に供される電磁切換弁のバルブボディなどの各構成部品の縦断面図である。 本実施形態に供される電磁切換弁のバルブボディとスリーブを分解して示す斜視図である。 スリーブの一方側分割部の斜視図である。 本実施形態に供されるバルブボディの平面図である。 Ａは図６のＡ−Ａ線断面図、Ｂは図６のＢ−Ｂ線断面図、Ｃは図６のＣ−Ｃ線断面図である。 本実施形態に供されるバルブボディの右側面図である。 本実施形態に供される電磁切換弁のスプール弁が最大右方向の位置に移動した状態を示すバルブボディ側の縦断面であって、Ａは図８のＤ−Ｄ線断面図、Ｂは図８のＥ−Ｅ線断面図である。 本実施形態に供される電磁切換弁のスプール弁が軸方向の中間位置に移動した状態を示すバルブボディ側の縦断面であって、Ａは図８のＤ−Ｄ線断面図、Ｂは図８のＥ−Ｅ線断面図である。 本実施形態に供される電磁切換弁のスプール弁が最大左方向の位置に移動した状態を示すバルブボディ側の縦断面であって、Ａは図８のＤ−Ｄ線断面図、Ｂは図８のＥ−Ｅ線断面図である。

以下、本発明に係る油圧制御弁を内燃機関のバルブタイミング制御装置に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。

前記バルブタイミング制御装置は、図１及び図２に示すように、機関のクランクシャフトにより図外のタイミングチェーンを介して回転駆動される駆動回転体であるスプロケット１と、機関前後方向に沿って配置されて、前記スプロケット１に対して相対回転可能に設けられた吸気側のカムシャフト２と、前記スプロケット１とカムシャフト２との間に配置されて、該両者１，２の相対回転位相を変換する位相変更機構３と、該位相変更機構３を最遅角位相位置でロックさせるロック機構４と、前記位相変更機構３とロック機構４をそれぞれ別個独立に作動させる油圧回路５と、を備えている。

前記スプロケット１は、ほぼ肉厚円板状に形成されて、外周に前記タイミングチェーンが巻回された歯車部１ａを有していると共に、後述するハウジングの後端開口を閉塞するリアカバーとして構成され、中央には前記カムシャフト２の一端部２ａが回転自在に支持される支持孔１ｂが貫通形成されている。

前記カムシャフト２は、シリンダヘッド０１に複数のカム軸受０２を介して回転自在に支持され、外周面には図外の機関弁である吸気弁を開作動させる複数の卵型の回転カムが軸方向の位置に一体的に固定されていると共に、一端部２ａの内部軸心方向に後述するカムボルト５０が螺着されるボルト孔６が形成されている。

このボルト孔６は、一端部２ａの先端側から内部軸線方向に沿って穿設されていると共に、開口された前端側から内底部に向かって段差縮径状に形成されて、先端側の均一径の雌ねじ部６ａと、該雌ねじ部６ａの後端から内方へ縮径テーパ状に形成された段差部６ｂと、から構成されて、前記雌ねじ部６ａの軸方向内側に雌ねじが切られている。

前記段差部６ｂは、内部に後述するオイルポンプ２０から圧送される油圧導入室６ｃが形成されている。

前記位相変更機構３は、図１及び図２に示すように、前記スプロケット１に軸方向から一体的に設けられたハウジング７と、前記カムシャフト２の一端部２ａにカムボルトとなる後述のバルブボディ５０を介して軸方向から固定され、前記ハウジング７内に回転自在に収容された従動回転体であるベーンロータ９と、前記ハウジング７の内部の作動室を、後述するハウジング本体７ａの内周面に突設された４つのシュー１０と前記ベーンロータ９とによって隔成された遅角作動室及び進角作動室であるそれぞれ４つの遅角油圧室１１及び進角油圧室１２と、を備えている。

前記ハウジング７は、焼結金属によって一体に形成された円筒状のハウジング本体７ａと、プレス成形によって形成され、前記ハウジング本体７ａの前端開口を閉塞するフロントカバー１３と、後端開口を閉塞するリアカバーである前記スプロケット１と、から構成されている。前記ハウジング本体７ａとフロントカバー１３及びスプロケット１とは、前記各シュー１０の各ボルト挿通孔１０ａを貫通する４本のボルト１４によって共締め固定されている。前記フロントカバー１３は、中央に比較的大径な挿通孔１３ａが貫通形成されていると共に、該挿通孔１３ａの外周側内周面で各油圧室１１，１２内をシールするようになっている。

前記ベーンロータ９は、金属材によって一体に形成され、前記カムシャフト２の一端部２ａにバルブボディ５０によって固定されたロータ部１５と、該ロータ部１５の外周面に円周方向のほぼ９０°等間隔位置に放射状に突設された４つのベーン１６ａ〜１６ｄとから構成されている。

前記ロータ部１５は、比較的大径な円筒状に形成され、中央の内部軸方向に前記カムシャフト２の雌ねじ孔６ｃと連続するボルト挿通孔１５ａが貫通形成されていると共に、後端面のカムシャフト２の一端部２ａ先端面が当接している。

一方、前記各ベーン１６ａ〜１６ｄは、その突出長さが比較的短く形成されて、それぞれが各シュー１０の間に配置されていると共に、円周方向の巾がほぼ同一に設定されて厚肉なプレート状に形成されている。前記各ベーン１６ａ〜１６ｄの外周面と各シュー１０の先端には、それぞれハウジング本体７ａの内周面とロータ部１５の外周面との間をシールするシール部材１７ａ、１７ｂがそれぞれ設けられている。

また、前記ベーンロータ９は、図２の一点鎖線で示すように、遅角側へ相対回転すると、第１ベーン１６ａの一側面が対向する前記一つのシュー１０の対向側面に形成された突起面１０ｂに当接して最大遅角側の回転位置が規制されるようになっている。また、図２の二点鎖線で示すように、進角側へ相対回転すると、同じく第１ベーン１６ａの他側面が対向する他のシュー１０の対向側面１０ｃに当接して最大進角側の回転位置が規制されるようになっている。

このとき、他のベーン１６ｂ〜１６ｄは、両側面が円周方向から対向する各シュー１０の対向面に当接せずに離間状態にある。したがって、ベーンロータ９とシュー１０との当接精度が向上すると共に、後述する各油圧室１１，１２への油圧の供給速度が速くなってベーンロータ９の正逆回転応答性が高くなる。

前記各ベーン１６ａ〜１６ｄの正逆回転方向の両側面と各シュー１０の両側面との間に、前述した各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２が隔成されており、各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２とは、前記ロータ部１５の内部にほぼ放射状に形成された遅角側連通路１１ａと進角側連通路１２ａを介して後述する油圧回路５にそれぞれに連通している。

前記ロック機構４は、ハウジング７に対してベーンロータ９を最遅角側の回転位置（図２の一点鎖線位置）に保持するものである。

すなわち、このロック機構４は、図１及び図２に示すように、前記スプロケット１の内周側の所定位置に圧入固定されたロック穴構成部１ｃ(図１のみに記載)と、該ロック穴構成部１ｃに形成されたロック穴２４と、前記ベーンロータ９の第１ベーン１６ａの内部軸方向に形成された摺動孔２７に進退動自在に設けられ、小径な先端部２５ａが前記各ロック穴２４にそれぞれ係脱するロックピン２５と、該ロックピン２５をロック穴２４方向へ付勢するコイルスプリング２６と、前記ロック穴２４の内部に形成され、供給された油圧によって前記ロックピン２５を前記コイルスプリング２６のばね力に抗して前記各ロック穴２４を後退移動させて係合を解除する図外の解除用受圧室と、該解除用受圧室に油圧を供給するロック通路と、から主として構成されている。

前記ロック穴２４は、ロックピン２５の小径な先端部２５ａの外径よりも十分に大径な円形状に形成されていると共に、スプロケット１の内側面の前記ベーンロータ９の最遅角側の回転位置に対応した位置に形成されている。

前記ロックピン２５は、先端部２５ａの受圧面に前記解除用受圧室に供給された油圧を受けて後退移動してロック穴２４から抜け出してロックが解除されると共に、後端側に設けられた前記コイルスプリング２６のばね力によって先端部２５ａが前記ロック穴２４の内部に係入してベーンロータ９をハウジング７に対してロックするようになっている。

前記油圧回路５は、図１及び図２に示すように、前記各遅角油圧室１１に対して遅角側連通路１１ａを介して油圧を給排する遅角通路１８と、各進角油圧室１２に対して進角側連通路１２ａを介して油圧を給排する進角通路１９と、前記解除用受圧室に対して油圧を給排する前記ロック通路と、前記各遅角、進角通路１８，１９に作動油を選択的に供給するオイルポンプ２０と、機関運転状態に応じて前記遅角通路１８と進角通路１９の流路を切り換える油圧制御弁である単一の電磁切換弁２１と、を備えている。

前記遅角通路１８と進角通路１９は、それぞれの一端部が前記電磁切換弁２１の後述するスリーブ５２の遅角、進角通路孔６４ａ、６４ｂに接続されている一方、他端側が前記遅角、進角側連通路１１ａ、１２ａを介して前記各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２にそれぞれ連通している。

前記ロック通路は、前記遅角通路１８に連通して、前記遅角油圧室１１に給排される油圧が前記解除用受圧室に給排されるようになっている。

前記オイルポンプ２０は、機関のクランクシャフトによって回転駆動するトロコイドポンプなどの一般的なものであって、アウター、インナーロータの回転によってオイルパン２３内から吸入通路２０ｂを介して吸入された作動油が吐出通路２０ａを介して吐出されて、その一部がメインオイルギャラリーＭ／Ｇから内燃機関の各摺動部などに供給されると共に、他が前記電磁切換弁２１側に供給されるようになっている。なお、吐出通路２０ａの下流側には、図外の濾過フィルタが設けられていると共に、該吐出通路２０ａから吐出された過剰な作動油を、ドレン通路２２を介してオイルパン２３に戻して適正な流量に制御する図外の流量制御弁が設けられている。

前記電磁切換弁２１は、図１及び図３などに示すように、３ポート３位置の比例型弁であって、円筒状のバルブボディ５０と、該バルブボディ５０の内部軸方向に摺動自在に設けられた円筒状のスプール弁５１と、前記バルブボディ５０の外周面に固定された円筒状のスリーブ５２と、前記スプール弁５１の先端部に一体に圧入固定されたドレンプラグ５３と、該ドレンプラグ５３と前記バルブボディ５０の内部に形成された環状段差面との間に弾装されて、該スプール弁体５１を図１中右方向へ付勢する付勢部材であるバルブスプリング５４と、前記バルブボディ５０の外側一端部に設けられて、前記スプール弁５１をバルブスプリング５４のばね力に抗して図中左方向へ移動させるアクチュエータであるソレノイド部５５と、から主として構成されている。

前記バルブボディ５０は、鉄系金属材によって形成されて、前述のようにカムボルトとして機能し、図１、図３及び図４に示すように、前記ソレノイド部５５側の頭部５０ａと、該頭部５０ａの付け根部から軸方向へ延出した円筒軸部５０ｂと、該円筒軸部５０ｂの先端側に形成されて、外周面に前記カムシャフト２の雌ねじ孔６ｂに螺着する雄ねじ部５０ｄが形成された大径円筒部５０ｃと、前記頭部５０ａ先端面側から内部軸方向に形成された摺動用孔５０ｅと、から主として構成されている。

前記頭部５０ａは、外周にスパナ等の締め付け治具が嵌合可能な六角部が形成されていると共に、内部先端側に形成された大径溝部の内周面に前記スプール弁５１のソレノイド部５５側への最大摺動位置を規制する円環状のストッパ５６が圧入固定されている。

前記円筒軸部５０ｂは、図７Ａ〜Ｃに示すように、周壁に前記雄ねじ部５０ｄ側から頭部５０ａ側に向かって順次、導入ポート５７と、前述の進角ポート１９ａ、再導入ポート５８及び遅角ポート１８ａがそれぞれ十字径方向に沿ってそれぞれ貫通形成されて、それぞれ４つずつ設けられている。なお、図７では前記導入ポート５７についての具体的な記載はないが、他のポートと同じく十字径方向に形成されている。

また、円筒軸部５０ｂは、図３に示すように、前記遅角ポート１８ａ近傍の外周面に、前記スリーブ５２の位置決めを行う嵌合穴である位置決め用穴５０ｆが径方向に沿って形成されている。

前記大径円筒部５０ｃは、内部に前記カムシャフト２の前記油圧導入室６ｃに軸方向から連通する導入通路５９が形成されて、前記オイルポンプ２０の吐出通路２０ａから圧送された油圧が油圧導入室６ｃを介して導入通路５９に供給されるようになっており、この導入通路５９は、段差径状に形成されて内部の小径部５９ａ側に前記各導入ポート５７が連通している。

前記スプール弁５１は、図３にも示すように、内部軸方向にドレン通路６０が貫通形成されていると共に、外周の前記小径部５９ａ側の軸方向一端部側に円柱状の２つのランド部(弁部)である第１ランド部５１ａ、第２ランド部５１ｂが形成されている。また、該両ランド部５１ａ、５１ｂの間には、スプール弁５１の摺動位置に応じて前記各遅角ポート１８ａ及び前記各進角ポート１９ａや各再導入ポート５８に適宜連通するグルーブ溝６１が形成されていると共に、前記第２ランド部５１ｂから前記ドレンプラグ５３までの間の外周面には排出用通路６２が軸方向に沿って形成されている。さらに、スプール弁５１の両ランド部５１ａ、５２ｂと軸方向反対側の周壁には、前記排出用通路６２とドレン通路６０と連通するドレン孔６３が径方向に沿って貫通形成されている。

前記ドレンプラグ５３は、図１及び図３に示すように、スプール弁５１と同じ金属材によってほぼ有底円筒状に形成されて、スプール弁５１の一端開口５１ｃを被嵌するように軸方向から圧入固定されていると共に、スプール弁５１側の一端部外周には、前記バルブスプリング５４の一端部を弾持するフランジ部５３ａが一体に設けられている。また、ドレンプラグ５３は、内部軸方向に前記ドレン通路６０と軸方向から連通するドレン室６６が形成されていると共に、先端部の周壁には、前記ドレン室６６と外部を連通する一対の開口孔６６ａが径方向に沿って貫通形成されている。

前記フランジ部５３ａは、前記ストッパ５６の内周部に軸方向から当接して、スプール弁５１の外方への最大移動位置を規制するようになっている。

前記スリーブ５２は、図３〜図５に示すように、合成樹脂材によって形成されていると共に、径方向から半割状に二分割形成されて、この該両分割部５２ａ、５２ｂを径方向から突き合わせて例えば溶着法によって接合されて円筒状一体に形成されていると共に、内周面がバルブボディ５０の円筒軸部５０ｂの外周面に外方から被嵌状態に固定されている。また、このスリーブ５２は、一方側の分割部５２ａの周方向ほぼ中央位置に設けられた突起部５２ｃが前記円筒軸部５０ｂの位置決め用穴５０ｆに嵌合してバルブボディ５０に対して全体の回転方向と軸方向の位置決め固定されるようになっている。

なお、前記両分割部５２ａ、５２ｂをスナップフィットなどによって接合させることも可能である。

また、前記スリーブ５２は、前記バルブボディ５０の遅角ポート１８ａと進角ポート１９ａにそれぞれに対応した位置、つまりこれらに重合した位置に、連通孔である遅角通路孔６４ａと進角通路孔６４ｂが貫通形成されていると共に、前記両分割部５２ａ、５２ｂの各内周面に前記４つの再導入ポート５８にそれぞれ連通する４つの連通溝６５が軸方向に沿って形成されている。

この各連通溝６５は、この内周面とバルブボディ５０の円筒軸部５０ｂの外周面との間に連通路を構成し、前記各分割部５２ａ、５２ｂのバルブボディ５０の大径円筒部５０ｃ側の外端部６５ａから軸方向に沿って延びて、その内端部６５ｂが、前記再導入ポート５８に重ね合わさる位置まで延設されていると共に、前記外端部６５ａが前記導入ポート５７に前記カムシャフト２のボルト孔６の雌ねじ部６ａ内周面の間の通路部を介して常時連通している。

前記ソレノイド部５５は、図１に示すように、図外のチェーンカバーにブラケット７０を介してボルトによって固定されたソレノイドケーシング７１と、該ソレノイドケーシング７１の内部に収容保持されて、機関のコントロールユニット(ＥＣＵ)３７から制御電流が出力されるコイル７２と、該コイル７２の内周側に固定された円筒状の固定ヨーク７３と、該固定ヨーク７３の内部に軸方向へ摺動自在に設けられた可動プランジャ７４と、該可動プランジャ７４の先端部に一体に形成されて、先端部７５ａが前記ドレンプラグ５３の底壁に軸方向から当接して前記バルブスプリング５４のばね力に抗して前記スプール弁５１を図１中、左方向へ押圧する駆動ロッド７５と、から主として構成されている。

前記ソレノイドケーシング７１は、シールリング７６によって前記チェーンカバーの保持孔内に保持されていると共に、後端側には、ＥＣＵ３７に電気的に接続される端子７８を内部に有する合成樹脂製のコネクタ７７が取り付けられている。

前記ソレノイド部５５は、図９〜図１１に示すように、ＥＣＵ３７の制御電流と前記バルブスプリング５４との相対的な圧力によって、前記スプール弁５１を前後軸方向の３つのポジジョンに移動させて、スプール弁５１の前記グルーブ溝６１と排出用通路６２と、これに径方向で対応する前記遅角ポート１８ａ及び進角ポート１９ａに連通させるか、あるいは前記各ランド部５１ａ、５１ｂによって遅角ポート１８ａ及び進角ポート１９ａの開口端を閉止して連通を遮断するようになっている。

前記導入通路５９と導入ポート５７及び連通溝６５、再導入ポート５８は、前記スプール弁５１のいずれの摺動位置においても常時連通されており、したがって、オイルポンプ２０から吐出された油圧は、前記導入通路５９から導入ポート５７、連通溝６５を通って再導入ポート５８内に常時供給されるようになっている。

前記ＥＣＵ３７は、内部のコンピュータが図外のクランク角センサ（機関回転数検出）やエアーフローメータ、機関水温センサ、機関温度センサ、スロットルバルブ開度センサおよびカムシャフト２の現在の回転位相を検出するカム角センサなどの各種センサ類からの情報信号を入力して現在の機関運転状態を検出すると共に、前述したように、前記電磁切換弁２１のコイル７２に制御電流を出力、または通電を遮断して前記スプール弁５１の移動位置を制御し、前記各ポートを選択的に切換制御するようになっている。
〔本実施形態の作動〕
以下、本実施形態のバルブタイミング制御装置の具体的な作動を説明する。

まず、例えば、イグニッションスイッチをオフ操作して機関を停止した場合には、ＥＣＵ３７からのソレノイド部５５への通電も遮断されることから、スプール弁５１は、図９Ａ，Ｂに示すように、バルブスプリング５４のばね力によって最大右方向の位置に保持される（第１ポジジョン）。このとき、スプール弁５１の第１ランド部５１ａによってバルブボディ５０の各進角ポート１９ａが開成されて、スプール弁５１のドレン通路６０を連通させる。このため、前記各進角油圧室１２内の作動油は、図９Ａの破線矢印に示すように、スリーブ５２の各進角通路孔６４ｂ、バルブボディ５０の各進角ポート１９ａ、スプール弁５１のドレン通路６０を通って、ドレンキャップ５３のドレン室６６内に流入して各開口孔６６ａから外部に排出される。これによって、各進角油圧室１２の内部が低圧になる。

同時に、前記スプール弁５１は、図９Ａ、Ｂに示すように、グルーブ溝６１に対して各遅角ポート１８ａと各再導入ポート５８を連通させる。したがって、この状態では、前記各再導入ポート５８と各連通溝６５、導入ポート５７、導入通路５９が連通することになる。

この機関停止時は、前記オイルポンプ２０の駆動も停止されることから、前記遅角、進角油圧室１１，１２には油圧が供給されることがないので、前記ベーンロータ９はカムシャフト２に作用する交番トルクの負のトルクによって、図２の一点鎖線で示すように、スプロケット１に対して反時計方向（最遅角方向）へ相対回転する。よって、吸気弁は、バルブタイミングが最遅角の位相に制御される。

なお、この時点においてベーンロータ９が最遅角位置に保持されると、ロックピン２５がコイルスプリング２６のばね力によって進出して、ロック穴２４に係入してベーンロータ９はハウジング７にロックされた状態になる。

次に、イグニッションスイッチをオン操作して機関を始動させると、これに伴いオイルポンプ２０も駆動して、吐出通路２０ａに吐出された油圧は、図９Ａ、Ｂの矢印で示すように、前記導入通路５９から導入ポート５７を通って各連通溝６５に流入し、ここから各再導入ポート５８、グルーブ溝６１、各遅角ポート１８ａ、各遅角通路孔６４ａから遅角通路１８を介して各遅角油圧室１１に供給される。これによって、各遅角油圧室１１内が高圧状態になる。したがって、前記ベーンロータ９は、最遅角の位置に相対回転した状態が維持されていることから、吸気弁のバルブタイミングが遅角側に制御された状態になり、よって、機関始動性が良好になる。

また、この時点では、前記ロック通路を介して解除用受圧室に遅角油圧室１１と同じ油圧が供給されるが、クランキング初期の時点では解除用受圧室内の油圧が上昇しないことから、ロックピン２５はロック穴２４内に係入してロックされた状態となる。したがって、前記交番トルクによるベーンロータ９のばたつきなどを抑制することできる。

その後、ロック通路を介して解除用受圧室に供給された油圧が高くなると、前記ロックピン２５をコイルスプリング２６のばね力に抗して後退移動させロック穴２４とのロック状態が解除され、これによって、ベーンロータ９はフリーな状態になる。

なお、このとき、前記各進角油圧室１２は、前述したように低圧状態が維持されている。

次に、機関が例えばアイドリング運転から定常運転に移行すると、前記ＥＣＵ３７からソレノイド部５５のコイル７２に所定量の電流が供給される。これにより、スプール弁５１は、駆動ロッド７５の押圧力によって、図１０Ａ，Ｂに示すように、バルブスプリング５４のばね力に抗して図中左方向へ僅かに移動する(第２ポジション)。この状態では、第１，第２ランド部５１ａ、５１ｂによって遅角ポート１８ａと進角ポート１９ａが閉止されると共に、各再導入ポート５８もグルーブ溝６１に連通しているものの、前記各ランド部５１ａ、５１ｂによって閉止された状態になる。

このため、前記各遅角油圧室１１と進角油圧室１２は、図１０Ａに示すように、それぞれの内部からの作動油の排出がなくなると同時に、オイルポンプ２０から圧送された作動油も、図１０Ｂに示すように、各油圧室１１，１２への供給が遮断される。

これにより、ベーンロータ９は、図２の実線で示すように、最遅角と最進角の間の中間位置に保持される。したがって、吸気弁は、バルブタイミングが最遅角と最進角の間の中間位相に制御され、定常運転時の機関回転の安定化と燃費の向上が図れる。

次に、例えば、機関の定常運転から高回転高負荷域に移行した場合は、ＥＣＵ３７からソレノイド部５５のコイル７２にさらに大きな電流が供給されて、駆動ロッド７５の押圧力によってスプール弁５１が、図１１Ａ，Ｂに示すように、バルブスプリング５４のばね力に抗して最大左方向へ移動する(第３ポジション)。これによって、遅角ポート１８ａが、排出用通路６２に連通すると共に、グルーブ溝６１に対して各再導入ポート５８と進角ポート１９ａがそれぞれ連通する。

したがって、各遅角油圧室１１内の油圧は、図１１Ａの破線矢印で示すように、前記遅角通路孔６４ａと遅角ポート１８ａから排出用通路６２を通って各ドレン孔６３及びドレン通路６０に流入してドレン室６６内に連続的に入り込み、ここから各開口孔６６ａを介して外部に排出される。このため、各遅角油圧室１１内が低圧になる。

一方、各進角油圧室１２には、オイルポンプ２０から圧送された作動油が、図１１Ａ、Ｂの矢印で示すように、前記グルーブ溝６１から各進角ポート１９ａ、各進角通路孔６４ｂ、進角通路１９を介して各進角油圧室１２に供給されて、該各進角油圧室１２内が高圧になる。

よって、ベーンロータ９は、図２の二点鎖線で示すように、時計方向へ回転して最大進角側へ相対回転する。これによって、吸気弁のバルブタイミングが最進角位相になって排気弁のバルブオーバーラップが大きくなり、吸気充填効率が高くなって機関の出力トルクの向上が図れる。

このように、機関の運転状態に応じて、ＥＣＵ３７が電磁切換弁２１に所定の通電量で通電、あるいは通電を遮断して前記スプール弁５１の軸方向の移動位置を制御する。これによって、前記位相変更機構３とロック機構４を制御してスプロケット１に対するカムシャフト２の最適な相対回転位置に制御することから、バルブタイミングの制御精度の向上が図れる。

また、本実施形態では、前記バルブボディ５０の内部にスプール弁５１を摺動自在に設け、バルブボディ５０の円筒軸部５０ｂの外周面にスリーブ５２を固定したため、電磁切換弁２１の全体構造を簡素にすることができる。また、各通路孔や各ポートなどの油圧回路も単純化できることから、製造作業能率の向上が図れ、製造作業コストの低減化が図れる。

また、前記スリーブ５２は、従来のように、スリーブ５２をバルブボディ５０の内部に設けるのではなく、単にバルブボディ５０の外周面に固定しただけであるから、スリーブ５２に高い寸法精度が要求されることがなくなるので、この点でも製造作業コストの低減が図れる。

しかも、前記スリーブ５２は、前記高い寸法精度が要求されないことから、合成樹脂材によって形成することができるので、電磁切換弁２１の軽量化が図れる。

さらに、前述したように、作動油の選択的な切換制御は、前記バルブボディ５０とスプール弁５１とによりなされているため、前記スリーブ５２の形成において作動油中に存在する異物の噛み込みを考慮する必要がない。つまり、前記バルブボディ５０やスプール弁５１よりも軟質な合成樹脂材のような材料で形成することが可能となる。

また、前記スリーブ５２を、２分割形成して、これらを溶着によって結合したことから、バルブボディ５０への組み付け性が良好になる。

さらに、前記ボルト孔６の軸方向の長さの短尺化と共に、縦断面形状の単純化によって、カムシャフト２の孔開け加工作業が容易になる。

本実施形態では、前記遅角油圧室１１や進角油圧室１２への油圧制御用と解除用受圧室への油圧制御用の２つの機能を単一の電磁切換弁２１によって行うようにしたため、機関本体へのレイアウトの自由度が向上すると共に、コストの低減化が図れる。

さらに、電磁切換弁２１のスプール弁５１の摺動位置によって各通路孔を閉止してベーンロータ９を中間位相位置に保持することから、この保持性が向上する。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、前記油圧制御弁をバルブタイミング制御装置に適用した場合を示したが、バルブタイミング制御装置以外の例えば車両の自動変速機などの他の機器類に適用することも可能である。

また、アクチュエータとしてソレノイド部５５の電磁力以外に油圧力を用いることも可能である。

さらに、バルブタイミング制御装置を吸気側ばかりか排気側に適用することも可能である。

前記スリーブ５２をアルミ合金材などの金属材による鋳造にて形成することも可能であり、また、単一な筒状部材によって形成することも可能である。前者は、高い寸法精度を必要とせずに製作可能であり、後者は部品点数の削減にもなる。

Claims (5)

1. クランクシャフトから回転力が伝達され、内部に作動室が形成された駆動回転体と、
   前記駆動回転体の内部に配置され、前記作動室を進角作動室と遅角作動室に分けるベーンを有する従動回転体と、
   前記従動回転体の内部に配置され、カムシャフトの軸方向の一端部に前記従動回転体を固定すると共に、周壁の径方向に作動油が通流する複数のポートが貫通形成された内部中空のカムボルトと、
   前記カムボルトの内部に軸方向へ摺動自在に設けられ、摺動位置に応じて前記複数のポートの開閉切り換えを行う筒状のスプール弁と、
   前記従動回転体の内側に配置され、前記カムボルトの外周面に前記カムボルトに対して回転方向と軸方向の位置決め固定された内部中空状のスリーブであって、前記スリーブの周壁の径方向に貫通形成されて前記複数のポートと連通する連通孔と、前記スリーブの内周面に軸方向に沿って形成されてオイルポンプの吐出通路と連通し、かつ、前記複数のポートのいずれかに連通する連通溝と、を有するスリーブと、
   を備えたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   前記カムボルトは、前記オイルポンプの吐出通路と前記カムボルトの内部を連通する導入通路と、前記導入通路から前記バルブボディの径方向へ貫通した導入ポートと、を有し、
   前記連通溝は、前記導入通路及び前記導入ポートを介して前記オイルポンプの吐出通路と連通していることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   前記複数のポートは、前記連通溝と前記カムボルトの内部を連通する再導入ポートと、前記進角作動室と連通する進角通路と、前記遅角作動室と連通する遅角通路と、
   を有することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
4. 請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   前記連通溝は、前記スリーブの周方向の位置に軸方向に沿って複数形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
5. 請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   前記スリーブは、アルミ合金材であることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

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