WO2016204102A1 - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

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朝日丈雄
野口祐司
小林昌樹
山川芳明
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention controls the relative rotation phase between the drive-side rotator and the driven-side rotator, and the control of the lock mechanism that restrains the drive-side rotator and the driven-side rotator at a predetermined relative rotation phase, using the working fluid.
  • the present invention relates to a valve opening / closing timing control device.
  • Patent Document 1 discloses an electromagnetic that accommodates a spool that operates along the axis of the driven rotary body connected to a camshaft and operates the spool.
  • the technology of an oil control valve provided with a solenoid outside the rotating system is shown.
  • a port that communicates with the advance chamber and the retard chamber inside the valve opening / closing timing control device so as to control the relative rotation phase by the operation of the spool and control the lock mechanism, and the lock member of the lock mechanism A port communicating with the port is formed.
  • Patent Document 2 discloses a working fluid for a lock mechanism and a first switching valve that controls a relative rotational phase of a driving side rotating body and a driven side rotating body by supplying and discharging working fluid to and from an advance chamber and a retard chamber.
  • a technology including a second switching valve that controls the lock mechanism by supplying and discharging the gas is shown.
  • the first switching valve and the second switching valve are configured as electromagnetic valves that are controlled by supplying and discharging electric power to and from the electromagnetic solenoid, and these are arranged outside the driving side rotating body and the driven side rotating body. It is.
  • Patent Document 3 the relative rotation phase between the driving side rotating body and the driven side rotating body is controlled by controlling the fluid with a control valve in which a spool is arranged coaxially with the camshaft.
  • a technique for controlling the exit and withdrawal of a lock pin by controlling a fluid with a pilot valve provided inside is shown.
  • JP 2015-78635 A Japanese Patent No. 5267264 Special table 2011-513651 gazette
  • the valve opening / closing timing control device has a configuration in which the relative rotation phase is displaced by supplying and discharging the working fluid to and from the advance chamber and the retard chamber, and the lock mechanism is controlled by supplying and discharging hydraulic fluid to and from the flow path that controls the lock mechanism. It has the structure which controls a locked state.
  • control valve with a linearly acting spool to realize these controls.
  • the pump port to which the working fluid is supplied from the fluid pressure pump, the drain port for discharging the fluid, the advance port communicating with the advance chamber, and the retard port communicating with the retard chamber A plurality of ports with a lock port communicating with the lock channel are required.
  • the pump port, the advance port, the retard port, and the lock port are arranged at predetermined intervals along the operation direction of the spool.
  • valve opening / closing timing control device that realizes control of the relative rotation phase and control of the lock mechanism with a small control valve is required.
  • the characteristic configuration of the valve opening / closing timing control device includes a drive side rotating body that rotates synchronously with a crankshaft of the internal combustion engine, and a camshaft for opening / closing the valve of the internal combustion engine that is arranged coaxially with the rotation axis of the drive side rotating body.
  • a driven-side rotating body that rotates integrally with the drive-side rotating body, and a fluid pressure chamber defined between the driving-side rotating body and the driven-side rotating body, as either the driving-side rotating body or the driven-side rotating body.
  • a lock state or restriction that restricts the relative rotation phase of the driven-side rotator with respect to the drive-side rotator to a predetermined lock phase and the advance chamber and retard chamber formed by partitioning with the formed partition portion A lock mechanism that can be switched to an unlocked state, a first valve whose position is switched electromagnetically, and a second valve whose position is switched by the fluid pressure controlled by the first valve, from a fluid pressure pump Supplying a working fluid to be supplied to the advance chamber or the retard chamber to control the relative rotation phase; and supplying a working fluid supplied from the fluid pressure pump to the lock mechanism.
  • At least one of the lock control valve for controlling the lock state of the lock mechanism is configured as the second valve.
  • the working fluid from the fluid pressure pump is directly supplied from the phase control valve in conjunction with the operation of the first valve.
  • the relative rotation phase can be controlled by supplying the advance chamber or the retard chamber.
  • the hydraulic oil from the fluid pressure pump is directly supplied to the lock mechanism in conjunction with the operation of the first valve.
  • Lock state can be controlled. That is, it is only necessary to form a port that requires a small flow passage area for applying fluid pressure to the first valve.
  • the first valve is configured to control the relative rotation phase and the lock mechanism.
  • a port for supplying and discharging the working fluid to the advance chamber or the retard chamber and a port for supplying and discharging the working fluid to the lock mechanism are not required, and the valve can be downsized. Further, as compared with the second valve whose position is switched electromagnetically, an electromagnetic solenoid is not required, and the configuration is simple and inexpensive. Therefore, a valve opening / closing timing control device that realizes the control of the relative rotation phase and the control of the lock mechanism with a small control valve is configured.
  • the lock control valve may be provided as the second valve whose position is switched by the fluid pressure from the pilot pressure port.
  • the first valve may be configured such that the advance port and the retard port are arranged in parallel, and the pilot pressure port is arranged at a position next to the advance port and the retard port. good.
  • At least one of a flow path for supplying the working fluid from the fluid pressure pump to the first valve and a flow path for supplying the working fluid from the fluid pressure pump to the second valve One side may be provided with a check valve.
  • the pressure of the working fluid temporarily decreases. Even in this case, the smooth operation can be maintained by suppressing the pressure drop of the flow path provided with the check valve.
  • the lock mechanism is formed on the driven-side rotator so that the lock member engages with a lock member that is projected and urged by a lock urging member with respect to the drive-side rotator.
  • the driven-side rotating body is connected to the camshaft by a connecting bolt, and the lock control valve is provided at a location other than the connecting bolt in the driven-side rotating body. May be provided.
  • the lock control valve at a location other than the connecting bolt in the driven side rotating body, the working fluid can be supplied and discharged from a position close to the lock mechanism.
  • the lock control valve is disposed at a position away from the rotation axis, it is possible to provide a phase control valve on the rotation axis.
  • the lock control valve includes a valve body that is movably inserted into a hole formed along the shaft core in a posture parallel to the rotation shaft core in the driven-side rotating body. It may be configured.
  • this centrifugal force acts in a direction orthogonal to the moving direction of the valve body. It does not move and supply / discharge the working fluid to / from the lock mechanism.
  • a lock release flow path for releasing the lock by supplying a working fluid from the lock control valve to the lock mechanism, and a lock state by discharging the working fluid from the lock mechanism via the lock control valve
  • a lock drain flow path for maintaining the pressure control valve and a pilot flow path for applying a pilot pressure to the lock control valve are formed in the driven side rotating body, the unlocking flow path, the lock drain flow path,
  • the pilot flow paths may be arranged in parallel in this order.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2. It is a figure which shows the relationship between each position of a phase control valve, and a port. It is a figure which shows the valve opening / closing timing control apparatus of another embodiment (a). It is a figure which shows the valve opening / closing timing control apparatus of another embodiment (b).
  • an external rotor 20 (an example of a drive side rotating body) that rotates synchronously with a crankshaft 1 of an engine E as an internal combustion engine, and an intake camshaft 5 of a combustion chamber of the engine E rotate integrally.
  • the valve opening / closing timing control device A is configured to include an internal rotor 30 (an example of a driven side rotating body) that is relatively rotatable about the rotation axis X of the intake camshaft 5.
  • the valve opening / closing timing control device A includes an internal rotor 30 (driven side rotary body) with respect to the external rotor 20 (drive side rotary body), and a rotational axis X and a coaxial core at the center position of the internal rotor 30.
  • an electromagnetic phase control valve 40 as a first valve.
  • the internal rotor 30 is connected to the intake camshaft 5 by a connecting bolt 38 disposed on the same axis as the rotational axis X, and a pilot pressure operation as a second valve is performed at a position outward from the connecting bolt 38.
  • a lock control valve 50 of the type is provided.
  • the first valve that is electromagnetically switched in position has the function of the phase control valve 40, so that the first valve is also used as the phase control valve 40 and is controlled by the first valve.
  • a lock control valve 50 is provided as a specific example of the second valve whose position is switched by hydraulic pressure (fluid pressure).
  • the valve opening / closing timing control device A controls the electric power supplied from the control unit G functioning as an ECU to the electromagnetic solenoid 44 of the phase control valve 40 (an example of the first valve), whereby the phase control valve 40 (first valve). ) Can be switched to multiple positions.
  • the hydraulic oil (an example of the working fluid) from the hydraulic pump P (an example of the fluid pressure pump) is controlled to change the relative rotational phase (hereinafter referred to as a relative rotational phase) between the external rotor 20 and the internal rotor 30.
  • a relative rotational phase relative rotational phase
  • the phase control valve 40 is also configured to control the pilot pressure (fluid pressure) by being set at a plurality of positions, and the lock control valve 50 (second valve) is controlled as shown in FIG. Switching between the position and the unlock position shown in FIG. Thereby, the hydraulic fluid from the hydraulic pump P (fluid pressure pump) is controlled to control the lock state of the lock mechanism L.
  • An engine E (an example of an internal combustion engine) is provided in a vehicle such as a passenger car.
  • the engine E includes a crankshaft 1 at the lower portion, accommodates a piston 3 in a cylinder bore formed in a cylinder block 2 at an upper position of the crankshaft 1, and connects the piston 3 and the crankshaft 1 by a connecting rod 4. 4 cycle type.
  • the engine E is provided with an intake camshaft 5 that opens and closes an intake valve 5V and an exhaust camshaft that opens and closes an exhaust valve.
  • the engine E includes a hydraulic pump P that is driven by the driving force of the crankshaft 1. (An example of a fluid pressure pump).
  • the hydraulic pump P uses lubricating oil stored in an oil pan of the engine E as hydraulic oil, and supplies the hydraulic oil to the phase control valve 40 and the lock control valve 50 via the supply flow path 8.
  • the timing chain 7 is wound around the output sprocket 6 formed on the crankshaft 1 of the engine E and the timing sprocket 23P. As a result, the external rotor 20 rotates in synchronization with the crankshaft 1.
  • a timing sprocket is also provided at the front end of the camshaft on the exhaust side, and the timing chain 7 is wound around this sprocket.
  • the external rotor 20 rotates in the driving rotation direction S by the driving force of the crankshaft 1.
  • the direction in which the inner rotor 30 rotates relative to the outer rotor 20 in the same direction as the drive rotation direction S is referred to as an advance angle direction Sa, and the opposite direction is referred to as a retard angle direction Sb.
  • the intake compression ratio is increased as the displacement amount is increased, and when the relative rotational phase is displaced in the retard direction Sb, the displacement amount is increased.
  • the relationship between the crankshaft 1 and the intake camshaft 5 is set so as to reduce the intake compression ratio as it increases.
  • valve opening / closing timing control device A is provided on the intake camshaft 5.
  • valve opening / closing timing control device A is provided on the exhaust camshaft, and both the intake camshaft 5 and the exhaust camshaft are provided. You may be prepared for.
  • the external rotor 20 has an external rotor main body 21, a front plate 22, and a rear plate 23, which are integrated by fastening a plurality of fastening bolts 24. Yes. By this fastening, the internal rotor 30 is disposed at a position sandwiched between the front plate 22 and the rear plate 23. A timing sprocket 23 ⁇ / b> P is formed on the outer periphery of the rear plate 23.
  • the outer rotor main body 21 is integrally formed with a plurality of protruding walls 21T that protrude inward in the radial direction with respect to the rotation axis X. Further, the inner rotor 30 is provided on the outer periphery of the inner rotor body 31 so as to come into contact with a cylindrical inner rotor body 31 that is in close contact with the projecting end of the projecting wall 21T of the outer rotor body 21 and the inner peripheral surface of the outer rotor body 21 And a plurality of (four) vanes 32 provided in a protruding manner.
  • a plurality of fluid pressure chambers C are formed on the outer peripheral side of the internal rotor body 31 at an intermediate position between the protruding walls 21T adjacent in the rotational direction. Then, the advance chamber Ca and the retard chamber Cb are formed by partitioning these fluid pressure chambers C with vanes 32 (an example of a partition).
  • the inner rotor 30 is formed with a hole centered on the rotation axis X, and a connecting bolt 38 made of steel is inserted into the hole.
  • the connecting bolt 38 is formed with a bolt head 38 ⁇ / b> H and a male screw portion 38 ⁇ / b> S.
  • the male screw portion 38 ⁇ / b> S is screwed into the female screw portion of the intake camshaft 5, whereby the internal rotor 30 is connected to the intake camshaft 5.
  • the connecting bolt 38 is formed in a cylindrical shape centered on the rotation axis X, and the phase control spool 41 of the phase control valve 40 is accommodated in this internal space.
  • the configuration of the phase control valve 40 will be described later.
  • the lock mechanism L is a plate-like lock member 26 that is supported so as to be movable in and out in the radial direction with respect to the lock recess 25 formed on the outer periphery of the inner rotor body 31 of the inner rotor 30 and the protruding wall 21T of the outer rotor 20.
  • a lock spring 27 (an example of a lock urging member) that urges the lock member 26 toward the lock recess 25.
  • the lock mechanism L constrains the relative rotation phase to the intermediate lock phase by engaging the tip of the lock member 26 with the lock recess 25.
  • a phase that reaches the lock state at a phase such as the most retarded phase or the most advanced angle phase may be used.
  • the lock mechanism L the state in which the hydraulic oil is supplied to the lock recess 25 is maintained, so that the lock member 26 is maintained in the unlocked state in which the lock member 26 is detached from the lock recess 25.
  • the relative rotational phase when the vane 32 has reached the working end in the advance direction Sa (including the phase near the working end of the vane 32 in the advance direction Sa) is the most advanced angle phase.
  • the relative rotational phase in the state where the operating end in the retarding direction Sb (including the phase near the operating end of the vane 32 in the retarding direction Sb) is reached is the most retarded phase.
  • a torsion spring 16 supported by a spring holder 15 is provided so that an urging force acts on the relative rotational phase between the outer rotor 20 and the inner rotor 30 from the most retarded phase to the intermediate lock phase. ing.
  • the spring holder 15 has its bottom wall 15a fitted to the internal rotor 30, and the cylindrical holder body 15b protrudes outward.
  • the torsion spring 16 is disposed in a region surrounding the holder main body 15b, and has a base end portion engaged with the front plate 22 and a tip end portion engaged with the holder main body 15b. As a result, the torsion spring 16 applies a biasing force in a direction from the most retarded phase to the intermediate phase.
  • the internal rotor body 31 is formed with an advance passage 33 that communicates with the advance chamber Ca and a retard passage 34 that communicates with the retard chamber Cb. Further, the inner rotor body 31 is formed with an unlock passage 35 and a lock drain passage 36 that communicate with the lock recess 25.
  • the lock drain channel 36 communicates with a drain channel 36 a that discharges hydraulic fluid from the lock control valve 50. Further, a pilot flow path 37 for operating the lock control valve 50 is formed in the inner rotor body 31.
  • a supply flow path 8 for supplying hydraulic oil from the hydraulic pump P is connected to the intake camshaft 5 so as to be relatively rotatable so as to be relatively rotatable. Communicating with
  • a supply space 11 communicating with the annular space 10 (supply flow path 8) is formed inside the connecting bolt 38.
  • the connection bolt 38 is provided with a main check valve CVa composed of a spring and a ball so as to be opened as the pressure in the supply space 11 rises to supply hydraulic oil to the first pump passage 12.
  • a second pump flow path 13 to which hydraulic fluid in the annular space 10 (supply flow path 8) is supplied and a lock release flow path 35 are formed.
  • the second pump flow path 13 is formed in the connecting bolt 38.
  • the lock release passage 35 is formed in a region extending from the intake camshaft 5 to the inner rotor body 31, and the lock release passage 35 is provided with a lock check valve CVb for preventing the backflow of hydraulic oil. Further, as shown in FIGS. 3 and 4 (not shown in FIGS. 1 and 2), for maintaining the pilot pressure in the second pump passage 13 to which the hydraulic oil from the hydraulic pump P is supplied. A check valve CVc is provided.
  • phase control valve 40 and the lock control valve 50 are shown in cross section, and at the same time, the phase control valve 40 and the lock control valve 50 are shown by symbols in the hydraulic circuit.
  • FIG. 6 a the lock control valve 50 is shown in cross section, and at the same time, the lock control valve 50 is shown by a symbol in the hydraulic circuit.
  • the phase control valve 40 includes a phase control spool 41, a spool spring 42, and an electromagnetic solenoid 44.
  • the phase control spool 41 is slidably disposed in a direction along the rotation axis X in the internal space of the connecting bolt 38.
  • the connecting bolt 38 is provided with a stopper 43 formed of a retaining ring for determining an operation position on the outer end side of the phase control spool 41.
  • the spool spring 42 applies a biasing force in a direction in which the phase control spool 41 is separated from the intake camshaft 5.
  • the electromagnetic solenoid 44 is disposed outside the valve opening / closing timing control device A, and includes a plunger 44a that protrudes and operates in an amount proportional to the electric power supplied to the internal solenoid. The pressing force of the plunger 44a Thus, the phase control spool 41 is operated.
  • phase control spool 41 and the spool spring 42 rotate integrally with the internal rotor 30, and the electromagnetic solenoid 44 is supported by the engine E so as not to rotate.
  • phase control spool 41 The inside of the phase control spool 41 is formed hollow, and a drain hole 41D communicating with the internal space is formed at the protruding end of the phase control spool 41.
  • a first groove portion 41A that can communicate with the first pump flow path 12 and a second groove portion 41B that can communicate with the second pump flow path 13 are grooved over the entire circumference. Is formed.
  • a first drain hole 41E communicating with the internal space of the phase control spool 41 is formed at an intermediate position between the first groove portion 41A and the second groove portion 41B.
  • connection bolt 38 is formed with an advance port 38 a that communicates with the advance channel 33, a retard port 38 b that communicates with the retard channel 34, and a pilot pressure port 38 c that communicates with the pilot channel 37. Yes.
  • phase control valve 40 As shown in FIGS. 3 to 5, power is not supplied to the electromagnetic solenoid 44, and the phase control spool 40 is in a state where the pressing force of the plunger 44a of the electromagnetic solenoid 44 does not act (see FIG. 1). 41 is held at the first control position Q1. And with the increase in the amount of electric power (electric power) supplied to the electromagnetic solenoid 44, the second control position Q2, the third control position Q3, the fourth control position Q4, and the fifth control position Q5 are held.
  • the lock control valve 50 is configured to be a two-position switching type between the lock position and the unlock position, and is located outward from the central connection bolt 38 in the internal rotor 30 (from the rotational axis X other than the connection bolt 38). (Position to be separated).
  • the lock control valve 50 is slidably accommodated in a spool hole (an example of a hole) formed in a position parallel to the rotation axis X at a position near the lock recess 25 in the internal rotor 30.
  • a lock control spool 51 an example of a valve body
  • a return spring 52 are provided.
  • the lock control spool 51 has a land portion at both end positions by forming a groove portion having a groove shape over the entire circumference at a central position in the longitudinal direction.
  • the lock release channel 35 and the lock drain channel 36 are connected to the spool hole at different positions. Further, the pilot flow path 37 communicates with the end of the spool hole opposite to the end where the return spring 52 is disposed.
  • hydraulic oil supplied from the hydraulic pump P to the first groove portion 41A is supplied from the retard port 38b to the retard chamber Cb via the retard channel 34.
  • the hydraulic oil is discharged from the advance chamber Ca to the first drain hole 41E from the advance port 38a through the advance channel 33.
  • the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump P to the second groove portion 41B does not flow to the pilot pressure port 38c, and the pilot pressure port 38c passes through the inner end portion of the phase control spool 41 to Since the pilot pressure in the pilot flow path 37 is low (zero pressure) because it communicates with the internal space, the lock control spool 51 is held at the lock position as shown in FIG.
  • the lock drain channel 36 communicates with the drain channel 36a while the lock release channel 35 is closed, so that the lock mechanism L reaches a state where it can shift to the locked state. Therefore, when the lock mechanism L is already in the locked state, the locked state is maintained. Further, when the lock mechanism L is not in the locked state, the lock member 26 is fitted into the lock recess 25 by the urging force of the lock spring 27 at the timing when the relative rotation phase reaches the intermediate lock phase, and the lock mechanism L Transition to the locked state.
  • the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump P to the first groove portion 41A is supplied from the retard port 38b to the retard chamber Cb via the retard channel 34.
  • the hydraulic oil in the advance chamber Ca is discharged from the advance port 38a to the first drain hole 41E through the advance channel 33.
  • the unlocking channel 35 reaches a communicating state and the lock drain channel 36 is closed, so that hydraulic oil is supplied to the locking recess 25.
  • the lock member 26 is separated from the lock recess 25 against the urging force of the lock spring 27 to release the lock state of the lock mechanism L, and the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump P to the retard chamber Cb makes the relative movement.
  • the rotational phase is displaced in the retarding direction Sb.
  • the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump P to the first groove portion 41A is supplied from the advance port 38a to the advance chamber Ca via the advance channel 33.
  • the hydraulic oil in the retard chamber Cb is discharged from the retard port 38b to the front end side of the phase control spool 41 through the retard channel 34.
  • the unlocking channel 35 reaches a communicating state and the lock drain channel 36 is closed, so that hydraulic oil is supplied to the locking recess 25.
  • the lock member 26 is separated from the lock recess 25 against the urging force of the lock spring 27 to release the lock state of the lock mechanism L, and the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump P to the advance chamber Ca makes the relative movement.
  • the rotational phase is displaced in the advance direction Sa.
  • the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump P to the first groove portion 41A is supplied from the advance port 38a to the advance chamber Ca via the advance channel 33.
  • the hydraulic oil in the retard chamber Cb is discharged from the retard port 38b to the front end side of the phase control spool 41 through the retard channel 34.
  • the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump P to the second groove portion 41B does not flow to the pilot pressure port 38c, and the pilot pressure port 38c communicates with the first drain hole 41E. Becomes a low state (zero pressure), and the lock control spool 51 is held in the lock position by the urging force of the return spring 52.
  • the lock drain channel 36 communicates with the drain channel 36a while the lock release channel 35 is closed, so that the lock mechanism L reaches a state where it can shift to the locked state. Therefore, when the lock mechanism L is already in the locked state, the locked state is maintained.
  • the lock member 26 is fitted into the lock recess 25 by the urging force of the lock spring 27 at the timing when the relative rotation phase reaches the intermediate lock phase, and the lock mechanism L Transition to the locked state is realized.
  • the lock control valve 50 as the second valve is operated by the pilot pressure, and the pilot pressure is applied to the phase control valve 40 that functions as the first valve. Therefore, it is only necessary to form the pilot pressure port 38c having a relatively small diameter, so that the phase control spool 41 can be shortened in the direction along the axis.
  • the valve opening / closing timing control device A can be downsized.
  • the lock control valve 50 can be arranged at a position close to the lock recess 25 as in this embodiment.
  • a flow path can be formed so as to supply hydraulic oil from the hydraulic pump P to the lock control valve 50, so that the lock mechanism L is locked. Even when the operation is released, the lock oil is quickly applied to the lock member 26 to realize the lock release.
  • the lock control valve 50 is in the lock release position, and even when the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump P is lowered, the lock is released. It is possible to maintain the unlocked state satisfactorily without reducing the pressure in the recess 25.
  • both the phase control valve 40 and the lock control valve 50 are configured as second valves that operate with pilot pressure, and are electromagnetically positioned to control the pilot pressure that operates these valves. Is provided with a first valve 60 to be switched.
  • the phase control valve 40 and the lock control valve 50 are configured as a two-position switching type, and the first valve 60 is configured to be switched to one of four positions by setting the amount of power supplied to the electromagnetic solenoid.
  • the control unit G controls the first valve 60
  • the phase control valve 40 is operated by the pilot pressure
  • the phase control valve 40 supplies hydraulic oil to the advance chamber Ca and the retard chamber Cb. Elimination is realized.
  • the first valve 60 is controlled, and the lock control valve 50 is operated by the pilot pressure, so that supply and discharge of hydraulic oil to and from the lock mechanism L is realized.
  • the first valve 60 is configured to control the pilot pressure, and thus can be miniaturized.
  • the lock control valve 50 is provided in the internal rotor 30; however, the lock control valve 50 can be provided outside the rotation system of the apparatus.
  • a part or all of the first valve 60 and the phase control valve 40 can be provided in the internal rotor 30, and all the valves are installed in the device. It can also be provided outside the rotating system.
  • the first valve is provided with the function of the lock control valve 50 (the first valve is also used as the lock control valve 50), and the position is determined by the pilot pressure controlled by the lock control valve 50.
  • a phase control valve 40 may be provided as a second valve that is switched.
  • the lock control valve 50 is configured to be switchable to four positions by electric power supplied to the electromagnetic solenoid, and the phase control valve 40 is configured to be a two-position switching type.
  • control unit G controls the lock control valve 50, so that the lock mechanism L can be controlled, and the phase control valve 40 is operated by controlling the pilot pressure in conjunction therewith. .
  • the phase control valve 40 By operating the phase control valve 40 in this manner, the hydraulic oil is supplied to and discharged from the advance chamber Ca and the retard chamber Cb, and the relative rotation phase is controlled.
  • the present invention can be used in a valve opening / closing timing control device that controls the relative rotation phase and the lock mechanism by fluid pressure.

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Abstract

相対回転位相の制御と、ロック機構の制御とを小型の制御弁で実現する弁開閉時期制御装置を構成する。弁開閉時期制御装置は、電磁式にポジションが切り換えられる第１弁と、第１弁で制御される流体圧によりポジションが切り換えられる第２弁とを備えている。第２弁が、流体圧ポンプの作動流体を進角室又は遅角室に供給することで相対回転位相を制御する位相制御弁と、流体圧ポンプの作動流体を制御することでロック機構のロック状態を制御するロック制御弁との少なくとも何れか一方で構成されている。

Description

弁開閉時期制御装置
　本発明は、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相の制御、及び、駆動側回転体と従動側回転体とを所定の相対回転位相で拘束するロック機構の制御を作動流体により行う弁開閉時期制御装置に関する。
　上記のように構成された弁開閉時期制御装置として特許文献１には、カムシャフトに連結する従動側回転体の内部に対し、軸芯に沿って作動するスプールを収容し、スプールを操作する電磁ソレノイドを、回転系の外部に備えたオイルコントロールバルブの技術が示されている。
　この技術では、スプールの作動により相対回転位相を制御し、ロック機構を制御するように弁開閉時期制御装置の内部に進角室と遅角室とに連通するポート、及び、ロック機構のロック部材に連通するポートが形成されている。
　特許文献２には、進角室と遅角室とに対する作動流体の給排により、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を制御する第１切換弁と、ロック機構に対する作動流体の給排によりロック機構を制御する第２切換弁とを備えた技術が示されている。
　この技術では、第１切換弁と第２切換弁とが電磁ソレノイドに対する電力の給排により制御される電磁弁として構成され、これらが駆動側回転体と従動側回転体と外部に配置されたものである。
　特許文献３には、カムシャフトと同軸芯上にスプールを配置した制御弁で流体を制御することにより駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相の制御を行い、従動側回転体の内部に備えたパイロット弁で流体を制御することにより、ロックピンの出退を制御する技術が示されている。
特開２０１５‐７８６３５号公報 特許第５２６７２６４号公報 特表２０１１－５１３６５１号公報
　弁開閉時期制御装置では進角室と遅角室とに対する作動流体の給排により、相対回転位相を変位させる構成を有し、ロック機構を制御する流路に対する作動油の給排によりロック機構のロック状態の制御を行う構成を有するものである。
　これらの制御を実現するため直線的に作動するスプールを備えた制御弁を考える。この構成の制御弁では、流体圧ポンプから作動流体が供給されるポンプポートと、流体を排出するドレンポートと、進角室に連通する進角ポートと、遅角室に連通する遅角ポートと、ロック流路に連通するロックポートとの複数のポートを必要とする。また、このような構成では、ポンプポートと、進角ポートと、遅角ポートと、ロックポートとは、スプールの作動方向に沿って所定の間隔で配置されることになる。
　相対回転位相の変位を迅速に行わせ、ロック機構の作動を迅速に行わせるためには、充分な量の作動流体の給排を実現するように各々のポートに所定の開口面積を確保する必要がある。これと同様の理由から、スプールに形成される複数のランドの間隔も所定の間隔で形成する必要もある。しかしながら、このような構成ではスプールの軸芯方向での長寸化を招き、制御弁の大型化に繋がるものであった。
　特に、特許文献１や特許文献２に示されるように、制御弁を装置内部に備えるものでは、制御弁に対する進角室と遅角室との距離が短縮するため、制御弁に対するロック機構の距離が短縮し、応答性の良い制御を実現するものである。しかしながら、この構成では、制御弁の小型化が望まれるものの、前述したように、スプールの長寸化等の理由から小型化が実現されていないのが現状であった。
　また、特許文献３に示される２種の電磁弁を装置内部に備えることも考えるが、２種の電磁弁を制御するためには、電磁ソレノイドに電力を供給するドライバ回路を２組必要とするためコストの上昇も招き易いものであった。しかも、例えば、２種の電磁弁の個体差に起因する作動タイミングのズレを調節する必要となり、改善の余地があった。
　このように、相対回転位相の制御と、ロック機構の制御とを小型の制御弁で実現する弁開閉時期制御装置が求められる。
　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体と、前記駆動側回転体の回転軸芯と同軸芯に配置され前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間に区画形成される流体圧室を、前記駆動側回転体及び前記従動側回転体の何れか一方に形成された仕切部で仕切ることで形成される進角室及び遅角室と、前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回転位相を所定のロック位相に拘束するロック状態又は拘束を解除するロック解除状態に切換自在なロック機構と、電磁式にポジションが切り換えられる第１弁と、前記第１弁で制御される流体圧によりポジションが切り換えられる第２弁とを備え、　流体圧ポンプから供給される作動流体を前記進角室又は前記遅角室に供給して前記相対回転位相を制御する位相制御弁と、前記流体圧ポンプから供給される作動流体を前記ロック機構に供給して前記ロック機構のロック状態を制御するロック制御弁との少なくとも一方が前記第２弁として構成されている点にある。
　この構成として、例えば、第１弁で制御される流体圧で位相制御弁のポジションを切り換える構成では、第１弁の作動と連係して流体圧ポンプからの作動流体を位相制御弁から直接的に進角室又は遅角室に供給して相対回転位相を制御できる。また、例えば、第１弁で制御される流体圧でロック制御弁のポジションを切り換える構成では、第１弁の作動と連係して流体圧ポンプからの作動油を直接的にロック機構に供給してロック状態を制御できる。つまり、第１弁には流体圧を作用させるための流路面積が小さくて済むポートを形成するだけで済み、例えば、相対回転位相の制御と、ロック機構の制御とを行うように構成されたものと比較すると、進角室又は遅角室に作動流体を給排するポートと、ロック機構に作動流体を給排するポートとを必要とせず、弁の小型化が可能となる。また、第２弁が電磁式にポジションを切り換えるものと比較すると、電磁ソレノイドが不要となり、構成が単純で低廉に構成できる。従って、相対回転位相の制御と、ロック機構の制御とを小型の制御弁で実現する弁開閉時期制御装置が構成された。
　他の構成として、前記位相制御弁を構成する、前記進角室に連通する進角ポートと、前記遅角室に連通する遅角ポートと、前記流体圧を制御するパイロット圧ポートとが、前記第１弁に設けられると共に、前記ロック制御弁が、前記パイロット圧ポートからの流体圧によりポジションが切り換えられる前記第２弁として設けられても良い。
　これによると、第１弁を電磁式にポジションを切り換えることにより、進角室と遅角室とに対する作動流体の給排を直接的に行うことが可能となる。そして、この第１弁のポジションが切り換えに連係してパイロット圧ポートからの流体圧により、第２弁としてのロック制御弁のポジションを切換えてロック機構の制御が実現する。
　他の構成として、前記第１弁が、前記進角ポートと前記遅角ポートとを並列配置し、前記進角ポート及び前記遅角ポートに続いて並ぶ位置に前記パイロット圧ポートが配置されても良い。
　これによると、進角ポートと遅角ポートのうち隣接する位置のポートからリークする作動流体の影響をパイロット圧ポートが受けることもあっても、進角ポートと遅角ポートとの双方からリークする作動流体の影響を受けることはない。
　他の構成として、前記第１弁に対して前記流体圧ポンプから作動流体を供給する流路と、前記第２弁に対して前記流体圧ポンプから作動流体を供給する流路との少なくとも何れか一方に逆止弁を備えても良い。
　これによると、例えば、逆止弁を備えた流路に作動流体を供給する状態で、他の流路に対する作動流体の供給を開始した場合のように、作動流体の圧力が一時的に低下する場合にも、逆止弁を備えた流路の圧力低下を抑制して円滑な作動を維持できる。
　他の構成として、前記ロック機構が、前記駆動側回転体に対してロック付勢部材により突出付勢されるロック部材と、前記ロック部材が係合するように前記従動側回転体に形成されたロック凹部とを備えて構成され、前記従動側回転体が、前記カムシャフトに対して連結ボルトにより連結する構成を有し、前記ロック制御弁が、前記従動側回転体において、連結ボルト以外の箇所に備えられても良い。
　これによると、従動側回転体において連結ボルト以外の箇所にロック制御弁を備えることにより、ロック機構に近接する位置から作動流体の給排が可能となる。また、ロック制御弁が回転軸芯から外れた位置に配置されるため、回転軸芯上に位相制御弁を備えることも可能となる。
　他の構成として、前記ロック制御弁が、前記従動側回転体において前記回転軸芯と平行する姿勢の軸芯に沿って形成された孔部に対して移動自在に挿入される弁体を備えて構成されても良い。
　これによると、弁開閉時期制御装置の回転により弁体に遠心力が作用する場合でも、この遠心力は、弁体の移動方向に対して直交する方向に作用するため、非制御時に弁体が移動してロック機構に対する作動流体の給排を行うことはない。
　他の構成として、前記ロック制御弁から前記ロック機構に作動流体を供給してロック解除を行うロック解除流路と、前記ロック制御弁を介して前記ロック機構からの作動流体を排出してロック状態を維持するロックドレン流路と、前記ロック制御弁にパイロット圧を作用させるパイロット流路とが前記従動側回転体に形成されると共に、前記ロック解除流路と、前記ロックドレン流路と、前記パイロット流路とが、この順序で並列的に配置されても良い。
　これによると、パイロット流路にパイロット圧を作用させる作動流体がリークした場合に、リークした作動流体がロックドレン流路に流れ込むことは考えられるが、リークした作動流体がロック解除流路に流れ込むことはない。つまり、パイロット流路から作動流体がリークしても、ロックドレン流路に作動流体が流れ込むことにより、ロック状態に影響を与える不都合を招くことはない。
ロック制御弁がロックポジションにある弁開閉時期制御装置の断面図である。 ロック制御弁がロック解除ポジションにある弁開閉時期制御装置の断面図である。 図１のIII－III線断面図である。 図２のIV－IV線断面図である。 位相制御弁の各ポジションとポートとの関係を示す図である。 別実施形態（ａ）の弁開閉時期制御装置を示す図である。 別実施形態（ｂ）の弁開閉時期制御装置を示す図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
　図１及び図２に示すように、内燃機関としてのエンジンＥのクランクシャフト１と同期回転する外部ロータ２０（駆動側回転体の一例）と、エンジンＥの燃焼室の吸気カムシャフト５と一体回転する内部ロータ３０（従動側回転体の一例）とを、吸気カムシャフト５の回転軸芯Ｘを中心に相対回転自在に備えて弁開閉時期制御装置Ａが構成されている。
　弁開閉時期制御装置Ａは、外部ロータ２０（駆動側回転体）に対して内部ロータ３０（従動側回転体）を内包しており、内部ロータ３０の中心位置には回転軸芯Ｘと同軸芯に第１弁としての電磁型の位相制御弁４０を備えている。この内部ロータ３０は、回転軸芯Ｘと同軸芯上に配置された連結ボルト３８より吸気カムシャフト５に連結しており、この連結ボルト３８より外方位置に、第２弁としてのパイロット圧作動型のロック制御弁５０を備えている。
　尚、この構成では、電磁式にポジションが切り換えられる第１弁に位相制御弁４０の機能を持たせることで、第１弁を位相制御弁４０に兼用しており、第１弁で制御される油圧（流体圧）によりポジションが切り換えられる第２弁の具体例としてロック制御弁５０を備えている。
　弁開閉時期制御装置Ａは、ＥＣＵとして機能する制御ユニットＧが位相制御弁４０（第１弁の一例）の電磁ソレノイド４４に供給する電力を制御することで、この位相制御弁４０（第１弁）が複数のポジションに切り換え自在に構成されている。これにより、油圧ポンプＰ（流体圧ポンプの一例）からの作動油（作動流体の一例）を制御して外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相（以下、相対回転位相と称する）を変更し、吸気バルブ５Ｖの開閉時期の制御を実現する。
　位相制御弁４０は、複数のポジションに設定されることでパイロット圧（流体圧）を制御するようにも構成され、パイロット圧の制御によりロック制御弁５０（第２弁）を図１に示すロックポジションと、図２に示すロック解除ポジションとに切り換える。これにより、油圧ポンプＰ（流体圧ポンプ）からの作動油を制御してロック機構Ｌのロック状態の制御を行う。
　エンジンＥ（内燃機関の一例）は、乗用車などの車両に備えられるものを示している。
このエンジンＥは、下部にクランクシャフト１を備え、クランクシャフト１の上部位置のシリンダブロック２に形成されたシリンダボアの内部にピストン３を収容し、ピストン３とクランクシャフト１とをコネクティングロッド４で連結した４サイクル型に構成されたものである。
　エンジンＥの上部には、吸気バルブ５Ｖを開閉作動させる吸気カムシャフト５と、排気バルブを開閉する排気カムシャフトとを備え、エンジンＥには、クランクシャフト１の駆動力で駆動される油圧ポンプＰ（流体圧ポンプの一例）を備えている。油圧ポンプＰは、エンジンＥのオイルパンに貯留される潤滑油を作動油とし、その作動油を、供給流路８を介して位相制御弁４０とロック制御弁５０とに供給する。
　エンジンＥのクランクシャフト１に形成した出力スプロケット６と、タイミングスプロケット２３Ｐとに亘ってタイミングチェーン７が巻回されている。これにより外部ロータ２０はクランクシャフト１と同期回転する。図面には示していないが、排気側のカムシャフトの前端にもタイミングスプロケットが備えられ、このスプロケットにもタイミングチェーン７が巻回される。
　図３、図４に示すように、弁開閉時期制御装置Ａは、クランクシャフト１の駆動力により外部ロータ２０が駆動回転方向Ｓに向けて回転する。また、内部ロータ３０が外部ロータ２０に対して駆動回転方向Ｓと同方向に相対回転する方向を進角方向Ｓａと称し、この逆方向を遅角方向Ｓｂと称している。この弁開閉時期制御装置Ａでは、相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する際に変位量の増大に伴い吸気圧縮比を高め、相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位する際に変位量の増大に伴い吸気圧縮比を低減するようにクランクシャフト１と吸気カムシャフト５との関係が設定されている。
　尚、この実施形態では、弁開閉時期制御装置Ａを吸気カムシャフト５に備えているが、弁開閉時期制御装置Ａを排気カムシャフトに備えることや、吸気カムシャフト５と排気カムシャフトとの双方に備えても良い。
〔弁開閉時期制御装置〕
　図１～図４に示すように、外部ロータ２０は、外部ロータ本体２１と、フロントプレート２２と、リヤプレート２３とを有しており、これらが複数の締結ボルト２４の締結により一体化されている。この締結により、フロントプレート２２とリヤプレート２３とに挟み込まれる位置に内部ロータ３０が配置される。また、リヤプレート２３の外周にタイミングスプロケット２３Ｐが形成されている。
　外部ロータ本体２１には、回転軸芯Ｘを基準にして径方向の内側に突出する複数の突出壁２１Ｔが一体形成されている。また、内部ロータ３０は、外部ロータ本体２１の突出壁２１Ｔの突出端に密接する円柱状の内部ロータ本体３１と、外部ロータ本体２１の内周面に接触するように内部ロータ本体３１の外周に突出して備えた複数（４つ）のベーン３２とを有している。
　外部ロータ２０に対し内部ロータ３０を内包することにより、回転方向で隣接する突出壁２１Ｔの中間位置で内部ロータ本体３１の外周側に複数の流体圧室Ｃが形成される。そして、これらの流体圧室Ｃをベーン３２（仕切部の一例）で仕切ることで進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとが形成される。
　この構成から、進角室Ｃａに作動油が供給されることにより相対回転位相は進角方向Ｓａに変位し、遅角室Ｃｂに作動油が供給されることにより相対回転位相は遅角方向Ｓｂに変位する。
　内部ロータ３０には、回転軸芯Ｘを中心とする孔部が形成され、この孔部に鋼材で成る連結ボルト３８が挿通している。連結ボルト３８はボルト頭部３８Ｈと雄ネジ部３８Ｓとが形成され、この雄ネジ部３８Ｓが吸気カムシャフト５の雌ネジ部に螺合することで内部ロータ３０が吸気カムシャフト５に連結する。
　連結ボルト３８は、回転軸芯Ｘを中心にする筒状に形成され、この内部空間に位相制御弁４０の位相制御スプール４１が収容されている。位相制御弁４０の構成は後述する。
　ロック機構Ｌは、内部ロータ３０の内部ロータ本体３１の外周に形成されたロック凹部２５と、外部ロータ２０の突出壁２１Ｔに対し、半径方向に出退自在に支持されたプレート状のロック部材２６と、このロック部材２６をロック凹部２５に向けて付勢するロックスプリング２７（ロック付勢部材の一例）とを備えて構成されている。
　このロック機構Ｌは、ロック凹部２５に対してロック部材２６の先端が係合することにより相対回転位相を中間ロック位相に拘束する。この実施形態では中間ロック位相に限らず、最遅角位相や最進角位相等の位相でロック状態に達すものでも良い。また、このロック機構Ｌでは、ロック凹部２５に作動油が供給される状態が維持されることで、ロック部材２６がロック凹部２５から離脱したロック解除状態に維持される。
　尚、ベーン３２が進角方向Ｓａの作動端（ベーン３２の進角方向Ｓａの作動端の近傍の位相を含む）に達した状態での相対回転位相が最進角位相であり、ベーン３２が遅角方向Ｓｂの作動端（ベーン３２の遅角方向Ｓｂの作動端の近傍の位相を含む）に達した状態での相対回転位相が最遅角位相である。
　図１に示すように、外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相を、最遅角位相から中間ロック位相まで付勢力を作用させるようにスプリングホルダ１５に支持されるトーションスプリング１６が備えられている。
　スプリングホルダ１５は、その底壁１５ａを内部ロータ３０に嵌合させ、筒状のホルダ本体１５ｂを外方に突出させている。トーションスプリング１６は、ホルダ本体１５ｂを取り囲む領域に配置され、その基端部分をフロントプレート２２に係合させ、その先端部分をホルダ本体１５ｂに係合させている。これによりトーションスプリング１６は、最遅角位相から中間位相に向かう方向の付勢力を作用させる。
〔弁開閉時期制御装置：油路構成〕
　内部ロータ本体３１には進角室Ｃａに連通する進角流路３３と、遅角室Ｃｂに連通する遅角流路３４とが形成されている。また、内部ロータ本体３１には、ロック凹部２５に連通するロック解除流路３５とロックドレン流路３６とが形成されている。
　ロックドレン流路３６は、ロック制御弁５０から作動油を排出するドレン流路３６ａに連通している。更に、内部ロータ本体３１にはロック制御弁５０を操作するパイロット流路３７が形成されている。
　油圧ポンプＰからの作動油を供給する供給流路８が、吸気カムシャフト５に相対回転自在に外嵌するジョイント９を介して、吸気カムシャフト５の内部で連結ボルト３８の外周の環状空間１０に連通している。
　連結ボルト３８の内部には、環状空間１０（供給流路８）と連通する供給空間１１が形成されている。連結ボルト３８の内部には供給空間１１の圧力上昇に伴い開放して第１ポンプ流路１２に作動油を供給するようにスプリングとボールとで成る主逆止弁ＣＶａを備えている。また、環状空間１０（供給流路８）の作動油が供給される第２ポンプ流路１３と、ロック解除流路３５とが形成されている。第２ポンプ流路１３は連結ボルト３８に形成されている。
　ロック解除流路３５は吸気カムシャフト５から内部ロータ本体３１に亘る領域に形成され、このロック解除流路３５には、作動油の逆流を阻止するロック用逆止弁ＣＶｂを備えている。更に、図３、図４に示すように（図１、図２には示していない）、油圧ポンプＰからの作動油が供給される第２ポンプ流路１３にパイロット圧を維持する圧力維持用逆止弁ＣＶｃが備えられている。
　尚、図３，図４には、位相制御弁４０と、ロック制御弁５０とを断面で示すと同時に、油圧回路において位相制御弁４０とロック制御弁５０とをシンボルで示し、別実施形態（ａ）の図６には、ロック制御弁５０を断面で示すと同時に、油圧回路においてロック制御弁５０をシンボルで示している。
〔位相制御弁〕
　図１、図２に示すように、位相制御弁４０は、位相制御スプール４１と、スプールスプリング４２と、電磁ソレノイド４４とで構成されている。位相制御スプール４１は、連結ボルト３８の内部空間で回転軸芯Ｘに沿う方向にスライド移動自在に配置されている。連結ボルト３８には位相制御スプール４１の外端側の操作位置を決めるために止め輪で成るストッパー４３が備えられている。スプールスプリング４２は、この位相制御スプール４１を吸気カムシャフト５から離間する方向に付勢力を作用させる。
　電磁ソレノイド４４は、弁開閉時期制御装置Ａの外部に配置されるものであり、内部のソレノイドに供給された電力に比例した量だけ突出作動するプランジャ４４ａを備えており、このプランジャ４４ａの押圧力により位相制御スプール４１を操作する。
　この構成では、位相制御スプール４１とスプールスプリング４２とは、内部ロータ３０と一体回転し、電磁ソレノイド４４はエンジンＥに回転不能に支持される。
　位相制御スプール４１の内部は中空に形成され、位相制御スプール４１の突出端には内部空間に連通するドレン孔４１Ｄが形成されている。位相制御スプール４１の外周には、第１ポンプ流路１２に連通可能な第１グルーブ部４１Ａと、第２ポンプ流路１３に連通可能な第２グルーブ部４１Ｂとが全周に亘って溝状に形成されている。また、第１グルーブ部４１Ａと第２グルーブ部４１Ｂとの中間位置には、位相制御スプール４１の内部空間と連通する第１ドレン孔４１Ｅが形成されている。
　連結ボルト３８には、進角流路３３に連通する進角ポート３８ａと、遅角流路３４に連通する遅角ポート３８ｂと、パイロット流路３７に連通するパイロット圧ポート３８ｃとが形成されている。
　この位相制御弁４０では、図３～図５に示すように、電磁ソレノイド４４に給電が行われず、この電磁ソレノイド４４のプランジャ４４ａの押圧力が作用しない状態（図１を参照）で位相制御スプール４１は第１制御ポジションＱ１に保持される。そして、電磁ソレノイド４４に対する給電量（電力）の増大に伴い第２制御ポジションＱ２、第３制御ポジションＱ３、第４制御ポジションＱ４、第５制御ポジションＱ５に保持される。
〔ロック制御弁〕
　ロック制御弁５０は、前述したようにロックポジションと、ロック解除ポジションとの２位置切換型に構成され、内部ロータ３０において中心の連結ボルト３８より外方（連結ボルト３８以外で回転軸芯Ｘから離間する位置）に備えられている。具体的な構成として、ロック制御弁５０は、内部ロータ３０においてロック凹部２５の近傍位置に回転軸芯Ｘと平行する姿勢で形成されたスプール孔（孔部の一例）に対しスライド移動自在に収容されたロック制御スプール５１（弁体の一例）と、復帰スプリング５２とを備えている。
　ロック制御スプール５１は、長手方向の中央位置に全周に亘って溝状となるグルーブ部を形成することで、両端位置にランド部を配置している。スプール孔には、ロック解除流路３５と、ロックドレン流路３６とが互いに異なる位置で接続している。更に、スプール孔のうち、復帰スプリング５２が配置された端部と反対側の端部に対してパイロット流路３７が連通している。
　この構成から、パイロット流路３７からパイロット圧が作用しない状態では、復帰スプリング５２の付勢力でロック制御スプール５１が図１に示すロックポジションに保持される。これにより、ロックドレン流路３６の作動油をドレン流路３６ａに排出してロック機構Ｌがロック状態に維持される。
　これに対して、パイロット流路３７にパイロット圧が作用する状態では、復帰スプリング５２の付勢力に抗してロック制御スプール５１が図２に示すロック解除ポジションに設定される。これにより、ロック解除流路３５に作動油が供給されるためロック機構Ｌのロック状態が解除される。
〔制御形態：第１制御ポジション〕
　制御ユニットＧの制御により電磁ソレノイド４４に電力が供給されない状態では、位相制御スプール４１が図３に示す第１制御ポジションＱ１に保持される。尚、図１に示すように、スプールスプリング４２の付勢力により位相制御スプール４１がストッパー４３に当接する位置に達する位置が第１制御ポジションＱ１である。
　この第１制御ポジションＱ１では、油圧ポンプＰから第１グルーブ部４１Ａに供給される作動油が、遅角ポート３８ｂから遅角流路３４を介して遅角室Ｃｂに作動油が供給されると共に、進角室Ｃａから作動油が進角ポート３８ａから進角流路３３を介して第１ドレン孔４１Ｅに排出される。
　また、油圧ポンプＰから第２グルーブ部４１Ｂに供給された作動油は、パイロット圧ポート３８ｃに流れず、このパイロット圧ポート３８ｃが位相制御スプール４１の内端部を介して、位相制御スプール４１の内部空間に連通するため、パイロット流路３７のパイロット圧は低い状態（零圧）となり、ロック制御スプール５１が復帰スプリング５２の付勢力により図１に示す如くロックポジションに保持される。
　このロックポジションでは、ロック解除流路３５は閉じられた状態で、ロックドレン流路３６がドレン流路３６ａに連通するため、ロック機構Ｌがロック状態に移行可能な状態に達する。従って、ロック機構Ｌが既にロック状態にある場合にはロック状態が維持される。また、ロック機構Ｌがロック状態にない場合には、相対回転位相が中間ロック位相に達したタイミングで、ロックスプリング２７の付勢力によりロック部材２６がロック凹部２５に嵌合し、ロック機構Ｌがロック状態へ移行する。
〔制御形態：第２制御ポジション〕
　次に、電磁ソレノイド４４に対する給電量を増大することでスプールスプリング４２の付勢力に抗して位相制御スプール４１が、第２制御ポジションＱ２に保持される。尚、図２に示すように、スプールスプリング４２の付勢力に抗して僅かに変位した位置が第２制御ポジションＱ２である。
　この第２制御ポジションＱ２では、油圧ポンプＰから第１グルーブ部４１Ａに供給される作動油が、遅角ポート３８ｂから遅角流路３４を介して遅角室Ｃｂに作動油が供給されると共に、進角室Ｃａの作動油が進角ポート３８ａから進角流路３３を介して第１ドレン孔４１Ｅに排出される。
　また、油圧ポンプＰから第２グルーブ部４１Ｂに供給された作動油は、パイロット圧ポート３８ｃに流れるため、パイロット流路３７のパイロット圧はポンプ圧まで上昇し、ロック制御スプール５１が復帰スプリング５２の付勢力に抗してロック解除ポジションに操作される。
　このロック解除ポジションでは、ロック解除流路３５が連通状態に達すると共に、ロックドレン流路３６が閉じられるため、ロック凹部２５に作動油が供給される。これにより、ロックスプリング２７の付勢力に抗してロック部材２６をロック凹部２５から離間させてロック機構Ｌのロック状態が解除され、油圧ポンプＰから遅角室Ｃｂに供給される作動油により相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位する。
〔制御形態：第３制御ポジション〕
　次に、電磁ソレノイド４４に対する給電量を更に増大することでスプールスプリング４２の付勢力に抗して位相制御スプール４１が図５に示す第３制御ポジションＱ３に保持される。
　この第３制御ポジションＱ３では、進角ポート３８ａと遅角ポート３８ｂとが閉じられるため、油圧ポンプＰからの作動油が進角ポート３８ａと遅角ポート３８ｂとの何れにも供給されず、何れのポートから作動油が排出されることもない。
　また、油圧ポンプＰから第２グルーブ部４１Ｂに供給された作動油は、パイロット圧ポート３８ｃに流れるため、パイロット流路３７のパイロット圧はポンプ圧まで上昇し、ロック制御スプール５１が復帰スプリング５２の付勢力に抗してロック解除ポジションに維持される。
　このロック解除ポジションでは、ロック機構Ｌのロック状態が解除されるものの、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに対する作動油の給排がないため相対回転位相は保持される。
〔制御形態：第４制御ポジション〕
　次に、電磁ソレノイド４４に対する給電量を更に増大することでスプールスプリング４２の付勢力に抗して位相制御スプール４１が図５に示す第４制御ポジションＱ４に保持される。
　この第４制御ポジションＱ４では、油圧ポンプＰから第１グルーブ部４１Ａに供給される作動油が、進角ポート３８ａから進角流路３３を介して進角室Ｃａに作動油が供給されると共に、遅角室Ｃｂの作動油が遅角ポート３８ｂから遅角流路３４を介して位相制御スプール４１の前端側に排出される。
　また、油圧ポンプＰから第２グルーブ部４１Ｂに供給された作動油は、パイロット圧ポート３８ｃに流れるため、パイロット流路３７のパイロット圧はポンプ圧まで上昇し、ロック制御スプール５１が復帰スプリング５２の付勢力に抗して示すロック解除ポジションに操作される。
　このロック解除ポジションでは、ロック解除流路３５が連通状態に達すると共に、ロックドレン流路３６が閉じられるため、ロック凹部２５に作動油が供給される。これにより、ロックスプリング２７の付勢力に抗してロック部材２６をロック凹部２５から離間させてロック機構Ｌのロック状態が解除され、油圧ポンプＰから進角室Ｃａに供給される作動油により相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する。
〔制御形態：第５制御ポジション〕
　制御ユニットＧの制御により電磁ソレノイド４４に対する給電量を最も増大した状態では、スプールスプリング４２の付勢力に抗して位相制御スプール４１が図５に示す第５制御ポジションＱ５に保持される。
　この第５制御ポジションＱ５では、油圧ポンプＰから第１グルーブ部４１Ａに供給される作動油が、進角ポート３８ａから進角流路３３を介して進角室Ｃａに作動油が供給されると共に、遅角室Ｃｂの作動油が遅角ポート３８ｂから遅角流路３４を介して位相制御スプール４１の前端側に排出される。
　また、油圧ポンプＰから第２グルーブ部４１Ｂに供給された作動油は、パイロット圧ポート３８ｃに流れず、このパイロット圧ポート３８ｃが第１ドレン孔４１Ｅに連通するため、パイロット流路３７のパイロット圧は低い状態（零圧）となり、ロック制御スプール５１が復帰スプリング５２の付勢力によりロックポジションに保持される。
　このロックポジションでは、ロック解除流路３５は閉じられた状態で、ロックドレン流路３６がドレン流路３６ａに連通するため、ロック機構Ｌがロック状態に移行可能な状態に達する。従って、ロック機構Ｌが既にロック状態にある場合にはロック状態が維持される。また、ロック機構Ｌがロック状態にない場合には、相対回転位相が中間ロック位相に達したタイミングで、ロックスプリング２７の付勢力によりロック部材２６がロック凹部２５に嵌合し、ロック機構Ｌのロック状態への移行が実現する。
〔実施形態の効果〕
　例えば、位相制御弁４０がロック凹部２５に対する作動油の給排を行うように構成されたものでは、ロック機構Ｌに対する作動油の給排を行うためのポートの流路面積を所定値に維持するため位相制御スプール４１の軸芯方向での寸法の拡大を招くものである。
　これに対して、実施形態の弁開閉時期制御装置Ａでは、第２弁としてのロック制御弁５０がパイロット圧により作動するものであり、第１弁として機能する位相制御弁４０に対してパイロット圧の作用と非作用との切換を行うため、比較的小径となるパイロット圧ポート３８ｃを形成するだけで済み、位相制御スプール４１の軸芯に沿う方向での短縮が可能となる。特に、実施形態に示すように位相制御弁４０を弁開閉時期制御装置Ａの内部に備えるものでは、弁開閉時期制御装置Ａの小型化を実現する。
　また、この実施形態のようにロック凹部２５に近い位置にロック制御弁５０を配置することが可能である。このようにロック制御弁５０を配置したものでは、ロック制御弁５０に対して油圧ポンプＰからの作動油を供給するように流路を形成することも可能であるため、ロック機構Ｌのロック状態を解除する場合にも、迅速にロック部材２６に作動油の圧力を作用させてロック解除を実現する。
　ロック解除流路３５にロック用逆止弁ＣＶｂを備えたものでは、ロック制御弁５０がロック解除ポジションにある状態で、油圧ポンプＰから供給される作動油の油圧が低下した場合にも、ロック凹部２５の圧力を低下させることがなく、ロック解除状態を良好に維持することが可能となる。
〔別実施形態〕
　上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、前記実施形態と共通の番号、符号を付している）。
（ａ）図６に示すように、位相制御弁４０と、ロック制御弁５０との双方をパイロット圧で作動する第２弁として構成し、これらを作動させるパイロット圧を制御するため電磁式にポジションが切り換えられる第１弁６０を備える。この構成では、位相制御弁４０とロック制御弁５０とが２位置切換型に構成され、電磁ソレノイドに対する給電量の設定により第１弁６０が４ポジションの何れかに切換えられるように構成される。
　この構成により、制御ユニットＧが第１弁６０を制御することで、パイロット圧により位相制御弁４０が作動し、この位相制御弁４０が進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに対する作動油の給排が実現する。また、第１弁６０が制御されパイロット圧によりロック制御弁５０が作動し、ロック機構Ｌに対する作動油の給排が実現する。
　この別実施形態（ａ）では、第１弁６０はパイロット圧を制御する構成のため、小型化が可能となる。尚、同図にはロック制御弁５０を内部ロータ３０に備えたものを示しているが、このロック制御弁５０を装置の回転系の外部に備えることも可能である。更に、この別実施形態（ａ）の構成では、第１弁６０と位相制御弁４０との一部、又は、全てを内部ロータ３０に備えて構成することが可能であり、全ての弁を装置の回転系の外部に備えることも可能である。
（ｂ）図７に示すように、第１弁にロック制御弁５０の機能を持たせ（第１弁をロック制御弁５０に兼用し）、このロック制御弁５０で制御されるパイロット圧でポジションが切り換えられる第２弁として位相制御弁４０を備えても良い。この構成では、ロック制御弁５０が電磁ソレノイドに供給される電力により４ポジションに切換自在に構成され、位相制御弁４０が２位置切換型に構成されている。
　この構成により、制御ユニットＧがロック制御弁５０を制御することで、ロック機構Ｌの制御が可能になると共に、これに連係してパイロット圧が制御されることにより位相制御弁４０が操作される。このように位相制御弁４０が操作されることにより進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに対する作動油の給排が行われ相対回転位相の制御が実現する。
　本発明は、相対回転位相の制御とロック機構の制御とを流体圧により行う弁開閉時期制御装置に利用することができる。
１　　　　　クランクシャフト
５　　　　　カムシャフト（吸気カムシャフト）
８　　　　　流路（供給流路）
２０　　　　駆動側回転体（外部ロータ）
２５　　　　ロック凹部
２６　　　　ロック部材
２７　　　　ロック付勢部材（ロックスプリング）
３０　　　　従動側回転体（内部ロータ）
３２　　　　仕切部（ベーン）
３５　　　　流路・ロック解除流路
３６　　　　ロックドレン流路
３７　　　　パイロット流路
３８　　　　連結ボルト
３８ａ　　　進角ポート
３８ｂ　　　遅角ポート
３８ｃ　　　パイロット圧ポート
４０　　　　第１弁・第２弁・位相制御弁
５０　　　　第２弁・ロック制御弁
５１　　　　弁体（ロック制御スプール）
６０　　　　第１弁・位相制御弁
Ｃ　　　　　流体圧室
Ｃａ　　　　進角室
Ｃｂ　　　　遅角室
ＣＶａ　　　逆止弁（主逆止弁）
ＣＶｂ　　　逆止弁（ロック用逆止弁）
Ｅ　　　　　内燃機関（エンジン）
Ｌ　　　　　ロック機構
Ｐ　　　　　流体圧ポンプ
Ｘ　　　　　回転軸芯

Claims (7)

  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体と、
    　前記駆動側回転体の回転軸芯と同軸芯に配置され前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
    　前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間に区画形成される流体圧室を、前記駆動側回転体及び前記従動側回転体の何れか一方に形成された仕切部で仕切ることで形成される進角室及び遅角室と、
    　前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回転位相を所定のロック位相に拘束するロック状態又は拘束を解除するロック解除状態に切換自在なロック機構と、
    　電磁式にポジションが切り換えられる第１弁と、
    　前記第１弁で制御される流体圧によりポジションが切り換えられる第２弁とを備え、
    　流体圧ポンプから供給される作動流体を前記進角室又は前記遅角室に供給して前記相対回転位相を制御する位相制御弁と、前記流体圧ポンプから供給される作動流体を前記ロック機構に供給して前記ロック機構のロック状態を制御するロック制御弁との少なくとも一方が前記第２弁として構成されている弁開閉時期制御装置。
  2. 　前記位相制御弁を構成する、前記進角室に連通する進角ポートと、前記遅角室に連通する遅角ポートと、前記流体圧を制御するパイロット圧ポートとが、前記第１弁に設けられると共に、
    　前記ロック制御弁が、前記パイロット圧ポートからの流体圧によりポジションが切り換えられる前記第２弁として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. 　前記第１弁が、前記進角ポートと前記遅角ポートとを並列配置し、前記進角ポート及び前記遅角ポートに続いて並ぶ位置に前記パイロット圧ポートが配置されている請求項２に記載の弁開閉時期制御装置。
  4. 　前記第１弁に対して前記流体圧ポンプから作動流体を供給する流路と、前記第２弁に対して前記流体圧ポンプから作動流体を供給する流路との少なくとも何れか一方に逆止弁を備えている請求項２又は３に記載の弁開閉時期制御装置。
  5. 　前記ロック機構が、前記駆動側回転体に対してロック付勢部材により突出付勢されるロック部材と、前記ロック部材が係合するように前記従動側回転体に形成されたロック凹部とを備えて構成され、
    　前記従動側回転体が、前記カムシャフトに対して連結ボルトにより連結する構成を有し、前記ロック制御弁が、前記従動側回転体において、連結ボルト以外の箇所に備えられている請求項２～４のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
  6. 　前記ロック制御弁が、前記従動側回転体において前記回転軸芯と平行する姿勢の軸芯に沿って形成された孔部に対して移動自在に挿入される弁体を備えて構成されている請求項２～５のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
  7. 　前記ロック制御弁から前記ロック機構に作動流体を供給してロック解除を行うロック解除流路と、前記ロック制御弁を介して前記ロック機構からの作動流体を排出してロック状態を維持するロックドレン流路と、前記ロック制御弁にパイロット圧を作用させるパイロット流路とが前記従動側回転体に形成されると共に、
    　前記ロック解除流路と、前記ロックドレン流路と、前記パイロット流路とが、この順序で並列的に配置されている請求項６に記載の弁開閉時期制御装置。
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