特許 6589342 弁開閉時期制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6589342

(24)【登録日】2019年9月27日

(45)【発行日】2019年10月16日

(54)【発明の名称】弁開閉時期制御装置

(51)【国際特許分類】

   F01L 1/356 20060101AFI20191007BHJP

【ＦＩ】

   F01L1/356 E

【請求項の数】7

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-77016(P2015-77016)

(22)【出願日】2015年4月3日

(65)【公開番号】特開2016-196851(P2016-196851A)

(43)【公開日】2016年11月24日

【審査請求日】2018年3月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】アイシン精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】特許業務法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】藤脇 賢二

(72)【発明者】

【氏名】小林 昌樹

(72)【発明者】

【氏名】岩田 大祐

【審査官】 村山 禎恒

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１１９８４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｌ １／３４− １／３５６

９／００− ９／０４

１３／００−１３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、
弁開閉用のカムシャフトと同じ回転軸芯上で前記カムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
前記駆動側回転体及び前記従動側回転体との間に形成される少なくとも第１および第２流体圧室とを備え、
各流体圧室が、前記従動側回転体に形成された対応する仕切部で仕切られることにより進角室と遅角室とに区画され、流体が前記進角室に供給された場合に前記駆動側回転体及び前記従動側回転体の相対回転位相が進角方向に変位すること、流体が前記遅角室に供給された場合に前記相対回転位相が遅角方向に変位することと、
前記仕切部が前記第２流体圧室に形成された前記遅角室の周方向壁部に接するときの相対回転位相となる最進角位相と、前記仕切部が前記第１流体圧室に形成された前記進角室の周方向壁部に接するときの相対回転位相となる最遅角位相と、を除く前記最進角位相と前記最遅角位相との中間の所定の位相に前記相対回転位相が位置する場合に、前記仕切部を挟んで隣り合う前記進角室及び前記遅角室を連通する連通路が前記駆動側回転体に備えられている弁開閉時期制御装置。

【請求項2】

前記連通路が、前記駆動側回転体の内壁面に溝状に形成されている請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。

【請求項3】

第１および第２のいずれか一方の前記流体圧室を構成する前記駆動側回転体の部位に前記連通路が形成されている請求項１又は２に記載の弁開閉時期制御装置。

【請求項4】

前記相対回転位相が前記最遅角位相に対応する最遅角ロック位相にある場合に、前記相対回転位相の変位を阻止するロック機構を備え、
前記連通路は、前記相対回転位相が前記最遅角ロック位相より進角方向の領域にあるときに前記進角室と前記遅角室とを連通する請求項１〜３のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。

【請求項5】

前記相対回転位相が前記最進角位相と前記最遅角位相との間の任意の中間ロック位相にある場合に、前記相対回転位相の変位を阻止するロック機構を備え、
前記連通路は、前記相対回転位相が前記中間ロック位相より遅角方向の領域にあるときに前記進角室と前記遅角室とを連通する請求項１〜３のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。

【請求項6】

前記相対回転位相が前記最進角位相と前記最遅角位相との間の任意の中間ロック位相にある場合に、前記相対回転位相の変位を阻止するロック機構を備え、
前記連通路は、前記相対回転位相が前記中間ロック位相より進角方向の領域にあるときに前記進角室と前記遅角室とを連通する請求項１〜３のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。

【請求項7】

前記相対回転位相が前記最進角位相と前記最遅角位相との間の任意の中間ロック位相にある場合に、前記相対回転位相の変位を阻止するロック機構を備え、
前記連通路は、前記相対回転位相が前記中間ロック位相より遅角方向の領域、及び、前記相対回転位相が前記中間ロック位相より進角方向の領域にあるときに前記進角室と前記遅角室とを連通する請求項１〜３のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、弁開閉時期制御装置の相対回転位相を安定的に制御する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

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、シューハウジングの内周側に突出形成されたシューに対し進角室と遅角室とを結ぶ連通路を形成し、この連通路に対し、流体（文献ではオイル）が低圧である場合に開放する流量制御弁と、一方へ流体の流れを許容するチェック弁とを備えることにより、進角応答性を向上させる技術が示されている。

【0003】

この特許文献１では、流量制御弁とチェック弁とが直列に配置され、エンジンの回転数が低く、流体圧が低い状態で変動トルクが作用する場合には、連通路を介して遅角室から進角室に対して流体を流すことでベーンの進角側への変位を実現している。

【0004】

また、特許文献２は、弁開閉時期制御装置を制御するソレノイドバルブに関する技術であり、ソレノイド機構により摺動するスプールがスリーブに収容されている。スリーブには流体（文献では油圧）が供給される第１ポート、及び、弁開閉時期制御装置に対する圧油の給排を行う第２，第３ポートが形成されている。スプールには、油路経路をＤ字形状とすることで第２，第３ポートを連通させる連通路を形成している。

【0005】

この特許文献２では、弁開閉時期制御装置を最遅角位相と最進角位相との間の任意の中間位相に保持する中間保持動作時において、第１ポートからの流体を連通路から第２，第３ポートに対して同時に供給し、弁開閉時期制御装置のバタツキの低減を実現している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００２‐１６８１０３号公報

【特許文献2】特開２００３‐２１４５５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

位相制御弁による弁開閉時期制御装置の制御を例に挙げると、相対回転位相を、任意の中間位相に保持する場合には、位相制御弁の制御により進角室又は遅角室に流体を供給して相対回転位相を目標とする中間位相まで変位させる。そして、この中間位相に達した後には、位相制御弁の制御により進角室と遅角室とに対する流体の給排が停止される。

【0008】

このような制御として、例えば、進角室と遅角室とに流体が各別に供給される弁開閉時期制御装置では、内燃機関の始動時において進角室にのみ流体を供給した場合には、相対回転位相が目標とする中間位相まで変位した時点で進角室にのみ流体が充填されるものの、遅角室には流体が貯留されない状態となる。

【0009】

また、内燃機関の稼動時には、カムシャフトのカム変動トルクが進角方向と遅角方向とに交互に作用する。従って、内燃機関の始動直後のように、進角室及び遅角室に流体が殆ど貯留されない状態では、カム変動トルクの作用により相対回転位相が遅角方向の方向に大きく変動することになり、弁開閉時期制御装置の内部でベーンが限界まで変位して当接音を発生させることもあった。

【0010】

このような不都合に対して、特許文献１に示される構成では、相対回転位相を中間位相に保持する場合には、遅角室の流体の一部を進角室に送り、振動を抑制することも可能である。しかしながら、この特許文献１の技術では流体の圧力の値によっては流体を送れないことがあり、しかも、部品点数が多くコスト上昇を招くものである。

【0011】

更に、特許文献２に示される構成では、中間保持動作において進角室と遅角室とに対して流体を同時に供給できるため、相対回転位相の変動（バタツキ）の抑制が可能となる。しかしながら、この特許文献２の構成では、中間保持動作においては流体が継続的に流れるため流体を無駄に消費し、内燃機関の燃費を低下させる点で改善の余地がある。

【0012】

本発明の目的は、相対回転位相を任意の中間位相に保持する場合にも相対回転位相の変動を抑制し得る弁開閉時期制御装置を構成する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の特徴は、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、
弁開閉用のカムシャフトと同じ回転軸芯上で前記カムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
前記駆動側回転体及び前記従動側回転体との間に形成される少なくとも第１および第２流体圧室とを備え、
各流体圧室が、前記従動側回転体に形成された対応する仕切部で仕切られることにより進角室と遅角室とに区画され、流体が前記進角室に供給された場合に前記駆動側回転体及び前記従動側回転体の相対回転位相が進角方向に変位すること、流体が前記遅角室に供給された場合に前記相対回転位相が遅角方向に変位することと、
前記仕切部が前記第２流体圧室に形成された前記遅角室の周方向壁部に接するときの相対回転位相となる最進角位相と、前記仕切部が前記第１流体圧室に形成された前記進角室の周方向壁部に接するときの相対回転位相となる最遅角位相と、を除く前記最進角位相と前記最遅角位相との中間の所定の位相に前記相対回転位相が位置する場合に、前記仕切部を挟んで隣り合う前記進角室及び前記遅角室を連通する連通路が前記駆動側回転体に備えられている点にある。

【0014】

この構成によると、相対回転位相を最遅角位相から進角方向に変位させるため、進角室に流体を供給した場合には、相対回転位相が進角方向に変位すると共に、進角室に供給された流体の一部が連通路を介して遅角室に供給される。これにより、進角室だけではなく遅角室にも流体を貯留することが可能となり、相対回転位相が目標とする位相に達し、進角室と遅角室とに対する流体の給排が停止した場合でも進角室と遅角室とに流体が貯留された状態となる。これにより、カム変動トルクが作用しても進角室と遅角室とに貯留された流体がダンパーのように機能して相対回転位相が進角方向と遅角方向との何れの方向にも大きく変位する現象を阻止する。特に、本構成によると最遅角位相と最進角位相との中間の何れの位相においても、相対位相の変動を抑制できる。
従って、相対回転位相を最進角位相と最遅角位相との間の任意の中間位相に保持する場合にも相対回転位相の変動を抑制し得る弁開閉時期制御装置が構成された。

【0015】

本発明は、前記連通路が、前記駆動側回転体の内壁面に溝状に形成されても良い。

【0016】

これによると、駆動側回転体の内壁面に対して溝を形成するだけで連通路を形成できるため、例えば、専用の孔部や、専用の管路を形成するものと比較して単純な構成で連通路を形成できる。

【0017】

本発明は、第１および第２のいずれか一方の前記流体圧室を構成する前記駆動側回転体の部位に前記連通路が形成されても良い。

【0018】

弁開閉時期制御装置は、複数の流体圧室を備えた構成が多く、例えば、本発明のように少なくとも１つの前記流体圧室に対応する部位に連通路を形成することによっても相対回転位相の変動を抑制できる。また、複数の流体圧室に対応する位置に連通路を形成した場合には、相対回転位相の変動を一層良好に抑制できる。

【0019】

本発明は、前記相対回転位相が前記最遅角位相に対応する最遅角ロック位相にある場合に、前記相対回転位相の変位を阻止するロック機構を備え、
前記連通路は、前記相対回転位相が前記最遅角ロック位相より進角方向の領域にあるときに前記進角室と前記遅角室とを連通しても良い。

【0020】

これによると、ロック機構による最遅角ロック状態を解除した後に相対回転位相を進角方向に変位させる場合には、進角室への流体の供給に伴い、相対回転位相は直ちに進角方向に変位する。この時、進角室に供給された流体の一部が遅角室に供給されるため、カム変動トルクの作用による相対回転位相の変動を抑制し、相対回転位相を安定させた制御が可能となる。

【0021】

本発明は、前記相対回転位相が前記最進角位相と前記最遅角位相との間の任意の中間ロック位相にある場合に、前記相対回転位相の変位を阻止するロック機構を備え、
前記連通路は、前記相対回転位相が前記中間ロック位相より遅角方向の領域にあるときに前記進角室と前記遅角室とを連通しても良い。

【0022】

これによると、例えば、相対回転位相を最遅角位相と中間ロック位相との間で変位させる場合には、進角室と遅角室との何れに流体が供給されても、その流体の一部が連通路を介して他方に供給されるため、この流体供給時にカム変動トルクの作用による相対回転位相の変動を抑制できる。特に、内燃機関の停止時に中間ロック位相でロック状態に達していない場合には、この後の内燃機関の始動時に敢えて流体を供給しないことにより、進角室と遅角室との間で連通路に自由に空気を流し、相対回転位相を大きく変位させて中間ロック位相への移行を早期に行える。

【0023】

本発明は、前記相対回転位相が前記最進角位相と前記最遅角位相との間の任意の中間ロック位相にある場合に、前記相対回転位相の変位を阻止するロック機構を備え、
前記連通路は、前記相対回転位相が前記中間ロック位相より進角方向の領域にあるときに前記進角室と前記遅角室とを連通しても良い。

【0024】

これによると、例えば、内燃機関が中間ロック位相より進角側で停止した場合には、この後に内燃機関を始動する場合に、流体を遅角室に供給した場合には、その流体の一部が進角室に供給されるため、カム変動トルクにより相対回転位相が遅角方向に変位しやすい傾向にあるに拘わらず、遅角方向へ変位速度の抑制が可能となり、中間ロック位相でロック状態に移行することも容易となる。

【0025】

本発明は、前記相対回転位相が前記最進角位相と前記最遅角位相との間の任意の中間ロック位相にある場合に、前記相対回転位相の変位を阻止するロック機構を備え、
前記連通路は、前記相対回転位相が前記中間ロック位相より遅角方向の領域、及び、前記相対回転位相が前記中間ロック位相より進角方向の領域にあるときに前記進角室と前記遅角室とを連通しても良い。

【0026】

これによると、例えば、相対回転位相を最遅角位相と中間ロック位相との間で変位させる場合、及び、最進角位相と中間ロック位相との間で変位させる場合の何れの場合でも、進角室又は遅角室の一方に供給された流体の一部が連通路を介して他方に供給され、カム変動トルクの作用による相対回転位相の変動を抑制できる。また、相対回転位相が中間ロック位相にある場合ときに進角室と遅角室とを連通させないため、例えば、相対回転位相が中間ロック位相に接近する場合には、中間ロック位相に接近した時点で相対回転位相の変位速度を高速化して迅速なロック状態への移行が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】第１実施形態の弁開閉時期制御装置の断面と制御系を示す図である。

【図2】図１のII−II線断面図である。

【図3】遅角ポジションにある位相制御弁の断面図である。

【図4】中立ポジションにある位相制御弁の断面図である。

【図5】微小進角ポジションにある位相制御弁の断面図である。

【図6】進角ポジションにある位相制御弁の断面図である。

【図7】第１実施形態の変形例（ａ）を示す弁開閉時期制御装置の断面図である。

【図8】第１実施形態の変形例（ｂ）を示す弁開閉時期制御装置の部分断面図である。

【図9】第１実施形態の変形例（ｃ）を示す弁開閉時期制御装置の断面図である。

【図10】第２実施形態の弁開閉時期制御装置の断面と制御系を示す図である。

【図11】図１０のXI−XI線断面図である。

【図12】第２実施形態の変形例（ｃ）を示す弁開閉時期制御装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔全体構成〕
図１及び図２に示すように、駆動側回転体としての外部ロータ１０と、従動側回転体としての内部ロータ２０と、外部ロータ１０と内部ロータ２０との相対回転位相（以下、相対回転位相と称する）を最遅角ロック位相に保持するロック機構Ｌとを備えて弁開閉時期制御装置Ａが構成されている。

【0029】

弁開閉時期制御装置Ａは、外部ロータ１０（駆動側回転体の一例）と内部ロータ２０（従動側回転体の一例）との間に形成された流体圧室Ｃを、例えばベーン状の仕切部２２で仕切ることにより進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとが形成されている。弁開閉時期制御装置Ａは、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに対して位相制御弁Ｖａ（ＯＣＶ：オイルコントロールバルブ）で作動油（流体の一例）を給排することにより相対回転位相の設定が可能である。位相制御弁ＶａはＥＣＵとしての制御ユニット６０により制御される。

【0030】

制御ユニット６０は、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を検知する位相センサ６１からの信号がフィードバックすると共に、目標とする相対回転位相に基づいて位相制御弁Ｖａの電磁ソレノイドに供給する電力を設定する。

【0031】

エンジンＥ（内燃機関の一例）は、下部にクランクシャフト１を備え、上部にシリンダブロック２を備え、シリンダブロック２のシリンダボアにピストン３を収容しており、このピストン３の作動力をコネクティングロッド４でクランクシャフト１に伝える４サイクル型に構成されている。

【0032】

シリンダブロック２の上部には、吸気弁５と排気弁（図示せず）とを備え、吸気弁５を開閉作動させる吸気カムシャフト６と、排気弁を開閉作動させる排気カムシャフト（図示せず）とを備えている。尚、弁開閉時期制御装置Ａは、排気弁の開閉時期を制御するように排気カムシャフトに備えて良く、吸気カムシャフト６と排気カムシャフトとの双方に備えても良い。

【0033】

内部ロータ２０は、外部ロータ１０に内包され、各々が相対回転できるように回転軸芯Ｘと同軸芯上に配置されている。また、内部ロータ２０は吸気カムシャフト６と一体的に回転するように連結ボルト７により吸気カムシャフト６に連結されている。

【0034】

〔弁開閉時期制御装置〕
外部ロータ１０は、円筒状となるロータハウジング１１と、回転軸芯Ｘに沿う方向でエンジンＥから離間する位置のフロントプレート１２と、エンジンＥに近接する位置のリヤプレート１３とを備え、これらが複数の締結ボルト１４で締結されている。リヤプレート１３の外周にはタイミングスプロケット１３ｓが形成され、このタイミングスプロケット１３ｓと、クランクシャフト１の出力スプロケット１ｓとに亘ってタイミングチェーン８が巻回されている。

【0035】

ロータハウジング１１の内周には、回転軸芯Ｘの方向（中心方向）に突出する複数（実施形態では４つ）の突出部１１ａが形成されている。複数の突出部１１ａが形成されることにより、内部ロータ２０の外周部との間には複数の流体圧室Ｃが形成される。

【0036】

内部ロータ２０は、円柱状となる内部ロータ本体２１と、内部ロータ本体２１の外周から外方に突出形成された複数（実施形態では４つ）の仕切部２２とを備えている。この内部ロータ２０は、フロントプレート１２とリヤプレート１３とに挟まれる位置に配置されるものであり内部ロータ本体２１の外周が、外部ロータ１０の突出部１１ａの突出端に接触するように各々の直径が設定されている。

【0037】

また、仕切部２２は、内部ロータ本体２１の外周に嵌め込んだ状態で支持される板状部材で構成され、バネ材２３により突出端を外方に突出付勢されている。これにより仕切部２２の突出端がバネ材２３の付勢力によりロータハウジング１１の内周に接触し、各々の仕切部２２が流体圧室Ｃ（後述する４つの流体圧室の総称）を仕切ることにより、仕切部２２を挟む位置に進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとが形成される。つまり、図２に示すように、流体圧室Ｃを、第１流体圧室Ｃ１、第２流体圧室Ｃ２、第３流体圧室Ｃ３、第４流体圧室Ｃ４とした場合に、これらを、各々の仕切部２２が仕切ることにより、第１〜４流体圧室Ｃ１〜Ｃ４に対して進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとが形成される。

【0038】

弁開閉時期制御装置ＡはエンジンＥの稼働時には駆動回転方向Ｓに回転する。また、外部ロータ１０に対して内部ロータ２０が駆動回転方向Ｓと同方向に変位する方向を進角方向Ｓａと称し、外部ロータ１０に対して内部ロータ２０が駆動回転方向Ｓと逆方向に変位する方向を遅角方向Ｓｂと称する。

【0039】

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。

【0040】

図２に示すように、第１流体圧室Ｃ１のうち進角室Ｃａに面する突出部１１ａには第１周方向壁部Ｗ１が形成され、第２流体圧室Ｃ２のうち遅角室Ｃｂに面する突出部１１ａには第２周方向壁部Ｗ２が形成されている。この構成から、相対回転位相が進角方向Ｓａに変位し、第２流体圧室Ｃ２の仕切部２２が第２周方向壁部Ｗ２に接する位相が最進角位相Ｑａとなり、相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位し、第１流体圧室Ｃ１の仕切部２２が、第１周方向壁部Ｗ１に接する位相が最遅角位相Ｑｂとなる。なお、第２流体圧室Ｃ２の仕切部２２が最進角位相Ｑａまで移動した時点では、第１流体圧室Ｃ１の仕切部２２は同図に仮想線（二点鎖線）で示される位置まで移動するが突出部１１ａには当接しない。これと同様に、第１流体圧室Ｃ１の仕切部２２が最遅角位相Ｑｂまで位相した時点では、第２流体圧室Ｃ２の仕切部２２は同図に実線で示す位置まで移動するが突出部には当接しない。また、最進角位相Ｑａと最遅角位相Ｑｂとの中間において仕切部２２が移動可能となる領域を中間領域Ｑｅと称する。

【0041】

外部ロータ１０と内部ロータ２０との間には、相対回転位相を最遅角位相Ｑｂから図２に示す中間位相Ｑｍの方向に付勢するトーションスプリング１５を備えている。冷熱状態のエンジンＥの始動を良好に行うに最適な位相として中間位相Ｑｍを設定しており、トーションスプリング１５は相対回転位相が最遅角位相Ｑｂから中間位相Ｑｍまで付勢力を作用させるように構成されている。

【0042】

〔弁開閉時期制御装置：ロック機構〕
図２に示すように、ロック機構Ｌは、内部ロータ２０の内部ロータ本体２１の外周に形成された最遅角ロック凹部２５と、外部ロータ１０の突出部１１ａ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を最遅角ロック凹部２５に向けて付勢するロックスプリング２７とを備えて構成されている。

【0043】

最遅角ロック凹部２５は、内部ロータ本体２１の外周の１箇所に形成され、これに対応して、ロック部材２６も１箇所の突出部１１ａに備えられている。最遅角ロック凹部２５に対して、ロック部材２６が係合する相対姿勢が最遅角ロック位相であり、この最遅角ロック位相は最遅角位相Ｑｂと一致する。

【0044】

〔弁開閉時期制御装置：流路構成〕
内部ロータ２０の内部ロータ本体２１には進角室Ｃａに連通する進角流路３１と、遅角室Ｃｂに連通する遅角流路３２とが形成されている。特に、この弁開閉時期制御装置Ａでは、最遅角ロック位相（最遅角位相Ｑｂ）においてロック機構Ｌがロック状態に達する構成であるため、ロック解除のための専用の流路を備えず進角流路３１がロック解除流路に兼用されている。つまり、ロック機構Ｌに隣接する位置の進角室Ｃａに作動油を供給するための進角流路３１を、最遅角ロック凹部２５に連通させており、最遅角ロック凹部２５に供給された作動油を進角室Ｃａに供給するための補助流路３１ａが内部ロータ本体２１の外周に形成されている。

【0045】

これにより、最遅角ロック位相にある状態で、進角流路３１に作動油を供給することにより、流体圧によりロック部材２６を最遅角ロック凹部２５から離脱させ、この後に、進角室Ｃａに作動油が供給され、相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する。

【0046】

エンジンＥで駆動される油圧ポンプＰから作動油を位相制御弁Ｖａに供給する作動油供給流路３５が形成されている。位相制御弁Ｖａは、作動油供給流路３５からの作動油を進角流路３１と遅角流路３２との何れかに供給すると共に、進角流路３１と遅角流路３２とから作動油の排出を行う。尚、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て供給するように構成されている。

【0047】

〔位相制御弁〕
図３〜６に示すように、位相制御弁Ｖａは、円筒状のスリーブ５１と、これに収容される円柱状のスプール５２と、スプール５２を付勢するスプールスプリング５３と、スプール５２を作動させる電磁ソレノイド５４とを備えて構成されている。

【0048】

スリーブ５１には、油圧ポンプＰから作動油が供給されるポンプポート５１ｐと、進角流路３１に連通する進角ポート５１ａと、遅角流路３２に連通する遅角ポート５１ｂと、端部位置のドレンポート５１ｄとが形成されている。

【0049】

スプール５２には、進角ポート５１ａにおける作動油の給排を制御する第１ランド部５２ａと、遅角ポート５１ｂにおける作動油の給排を制御する第２ランド部５２ｂとが形成されている。

【0050】

電磁ソレノイド５４は、鉄等の磁性体で構成されるプランジャ５４ａの外周にソレノイドコイル５４ｂを配置して構成されている。この電磁ソレノイド５４は、ソレノイドコイル５４ｂに供給される電力が増大するほどスプールスプリング５３の付勢力に抗してスプール５２を変位させる。

【0051】

この位相制御弁Ｖａは、電磁ソレノイド５４に電力が供給されない状態でスプールスプリング５３の付勢力によりスプール５２が、遅角ポジションＲｂに設定される。そして、電磁ソレノイド５４に供給する電力を増大することにより、スプール５２が、中立ポジションＲｎと、微小進角ポジションＲｓと、進角ポジションＲａとに、この順序で設定される。

【0052】

この位相制御弁Ｖａではスプール５２が、図３に示す遅角ポジションＲｂに設定されることにより、第１ランド部５２ａが進角ポート５１ａを閉じ、第２ランド部５２ｂが遅角ポート５１ｂを開放する。これにより、ポンプポート５１ｐに供給された作動油を遅角ポート５１ｂから遅角室Ｃｂに送り出し、進角室Ｃａの作動油を進角ポート５１ａから受け入れドレンポート５１ｄから排出する。その結果、相対回転位相の遅角方向Ｓｂへの変位が実現する。

【0053】

尚、スプール５２を遅角ポジションＲｂに設定して、相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させ、最遅角位相Ｑｂに達した場合には、ロック部材２６がロックスプリング２７の付勢力により最遅角ロック凹部２５に係合し、ロック機構Ｌがロック状態に達する。

【0054】

また、スプール５２が、図４に示す中立ポジションＲｎに設定されることにより、第１ランド部５２ａが進角ポート５１ａを閉じ、第２ランド部５２ｂが遅角ポート５１ｂを閉じる。これにより、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに対する作動油の給排が阻止される。その結果、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに対する作動油の給排を阻止して相対回転位相の維持が実現する。

【0055】

また、スプール５２が、図５に示す微小進角ポジションＲｓに設定されることにより、第１ランド部５２ａが進角ポート５１ａを僅かに開放し、第２ランド部５２ｂが遅角ポート５１ｂを閉じる。これにより、進角室Ｃａに対して僅かな量の作動油を供給し、遅角室Ｃｂからの作動油の排出を阻止し、相対回転位相の維持が実現する。つまり、この微小進角ポジションＲｓでは、遅角室Ｃｂから流体が排出されないため、相対回転位相の維持を可能にする。尚、図２に示す連通路１７と微小進角ポジションＲｓとの機能については後述する。

【0056】

また、スプール５２が、図６に示す進角ポジションＲａに設定されることにより、第１ランド部５２ａが進角ポート５１ａを開放し、第２ランド部５２ｂが遅角ポート５１ｂを閉じる。これにより、ポンプポート５１ｐに供給された作動油を進角ポート５１ａから進角室Ｃａに送り出し、遅角室Ｃｂの作動油を遅角ポート５１ｂから受け入れドレンポート５１ｄから排出する。その結果、相対回転位相の進角方向Ｓａへの変位が実現する。

【0057】

〔連通路〕
弁開閉時期制御装置Ａでは、外部ロータ１０（駆動側回転体）に対し、仕切部２２を挟んで隣合う位置の進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとを連通させる連通路１７が溝状に形成されている。つまり、連通路１７は、外部ロータ１０を構成するリヤプレート１３のうち流体圧室Ｃに露出する内壁面に対して溝状に形成されている。特に、弁開閉時期制御装置Ａは比較的高速で回転するため、遠心力が作用する状況でも作動油を確実に流すために、連通路１７を流体圧室Ｃの外周側（回転軸芯Ｘから離間する側）に形成している。

【0058】

従って、例えば、エンジンＥの始動時に進角室Ｃａに作動油を供給した場合には、作動油が進角室Ｃａに対して充満する時間の経過後に、最遅角ロック凹部２５に供給される作動油の油圧が上昇しロック機構Ｌのロック状態が解除される。これに続いて相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する。また、進角方向Ｓａへの変位に伴い、連通路１７が仕切部２２を挟んで進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとを連通する相対回転位相に達した時点で、進角室Ｃａに供給された作動油の一部を仕切部２２の側端を通過させて遅角室Ｃｂに供給する。

【0059】

弁開閉時期制御装置Ａは、ロータハウジング１１とフロントプレート１２との間隙、あるいは、ロータハウジング１１とリヤプレート１３との間隙等から作動油がリークする。また、弁開閉時期制御装置Ａには、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとが連通路１７で連通している。この構成から、相対回転位相が目標とする中間位相Ｑｍに達した場合には、位相制御弁Ｖａのスプール５２を微小進角ポジションＲｓに設定することにより、カム変動トルクに抗するに必要な油量の作動油を進角室Ｃａに供給すると同時に、供給された作動油の一部を、連通路１７を介して遅角室Ｃｂに供給することで、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとから仕切部２２に作用する圧力をバランスさせて相対回転位相を目標とする中間位相Ｑｍに保持できるようにしている。

【0060】

つまり、相対回転位相を、最遅角位相Ｑｂから任意の中間位相Ｑｍまで変位させ、その中間位相Ｑｍに保持する場合の制御が以下のように行われる。この制御では、制御ユニット６０が位相制御弁Ｖａを進角ポジションＲａに設定して進角室Ｃａに作動油を供給し、ロック機構Ｌのロック状態を解除し、進角室Ｃａに供給した作動油の圧力により相対回転位相を進角方向Ｓａに変位させる。このように作動油が進角室Ｃａに供給された場合には、その作動油の一部が連通路１７を介して遅角室Ｃｂに供給される。

【0061】

遅角流路３２は内部ロータ２０の内部ロータ本体２１の外周に開口する構造であり、しかも、弁開閉時期制御装置Ａは、高速で回転するため、連通路１７を介して遅角室Ｃｂに供給された作動油は遠心力により遅角室Ｃｂの外周側に貯留される。このような理由から、遅角流路３２から排出されることはなく、連通路１７を介して遅角室Ｃｂに供給された作動油の多くは遅角室Ｃｂに残留する。

【0062】

このように、相対回転位相を進角方向Ｓａに変位させる過程でも、進角室Ｃａに作動油が充填され、遅角室Ｃｂにも作動油が貯留されるため、吸気カムシャフト６のカム変動トルクが作用する状況でも、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに存在する作動油がダンパーのように機能し、相対回転位相を変動させることはない。

【0063】

この後に、相対回転位相が目標とする中間位相Ｑｍに達した場合には、相対回転位相が中間位相Ｑｍに達したことを位相センサ６１で検出したタイミングで制御ユニット６０が位相制御弁Ｖａを微小進角ポジションＲｓに設定する。なお、このタイミングで位相制御弁Ｖａを中立ポジションＲｎに設定することも考えられる。しかしながら、弁開閉時期制御装置Ａは、ロータハウジング１１とフロントプレート１２との間隙、あるいは、ロータハウジング１１とリヤプレート１３との間隙等から作動油がリークするため、中立ポジションＲｎに設定した場合には、作動油がリークするため相対回転位相を中間位相Ｑｍに長時間維持することは困難となる。

【0064】

このような理由から、相対回転位相が中間位相Ｑｍに達したタイミングで位相制御弁Ｖａを微小進角ポジションＲｓに設定する制御が行われる。この微小進角ポジションＲｓは、前述したように、遅角室Ｃｂから作動油の排出を阻止する状態で、進角室Ｃａに対して制限された量の作動油を供給する。制限された量の作動油とは、カム変動トルクに抗して相対回転位相を維持するに必要な量である。つまり、カム変動トルクが作用する状況では進角室Ｃａに存在する作動油が連通路１７を介して遅角室Ｃｂに流れる現象を招くことになるため、前述したリーク量と、連通路１７を介して遅角室Ｃｂに流れる作動油の油量とを併せた量を超える値である。

【0065】

従って、位相制御弁Ｖａが微小進角ポジションＲｓに設定されることにより、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとからリークする作動油を充分に補いつつ、カム変動トルクに抗する力を進角室Ｃａに与え、しかも、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに貯留される作動油でカム変動トルクをダンパーのように受け止め、しかも、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに作動油を充満させることも可能となるため、振動を抑制しつつ相対回転位相を中間位相Ｑｍに維持することが可能となる。

【0066】

このように、連通路１７を形成し、位相制御弁Ｖａの微小進角ポジションＲｓと組み合わせることにより、相対回転位相を中間位相Ｑｍに保持するために専用のロック機構Ｌを備えずとも、相対回転位相を予め設定された中間位相Ｑｍに移行し、カム変動トルクの影響を抑制した状態で良好に保持することが可能となる。また、例えば、相対回転位相を最遅角位相Ｑｂから中間位相Ｑｍに変位させる場合にも、カム変動トルクにより変動させる不都合を招くことがない。

【0067】

〔第１実施形態の変形例〕
（ａ）本第１実施形態では、複数の流体圧室Ｃの１つに対応して連通路１７を形成していたが、図７に示すように、複数の流体圧室Ｃに対応して連通路１７を形成しても良い。このように複数の連通路１７を形成する場合には、全ての流体圧室Ｃに対応して連通路１７を形成することや、複数となる一部の流体圧室Ｃに対応して連通路１７を形成することが可能である。

【0068】

このように複数の流体圧室Ｃに対応して連通路１７を形成することにより、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに貯留される作動油をダンパーのように機能させて相対回転位相の変動を抑制できる。また、連通路１７は、フロントプレート１２に形成しても良い。このようにフロントプレート１２に連通路１７を形成する構成では、リヤプレート１３に連通路１７を併せて形成しても良い。

【0069】

（ｂ）図８に示すように、ロータハウジング１１のうち仕切部２２の突出端が接触する内壁面に連通路１７を形成しても良い。このようにロータハウジング１１に連通路１７を形成するものでは、更に、複数の流体圧室Ｃに連通路１７を形成して良く、フロントプレート１２とリヤプレート１３との少なくとも何れか一方に連通路１７を形成する構成と併せた構成であっても良い。

【0070】

（ｃ）図９に示すように、仕切部２２を内部ロータ２０の内部ロータ本体２１の外周から突出するブロック状で内部ロータ本体２１と一体的に形成する。この変形例の構成においても、前述した変形例（ａ），（ｂ）のように複数の連通路１７を形成することや、ロータハウジング１１の内壁面に連通路１７を形成しても良い。

【0071】

以下、本発明の第２実施形態を図１１及び図１２に基づいて説明する。
この第２実施形態は、第１実施形態と共通する構成を有するものであるが、ロック機構Ｌにより相対回転位相を、最遅角位相Ｑｂと中間位相Ｑｍとに保持する構成を有し、ロック機構Ｌを制御するためのロック制御弁Ｖｂ（ＯＳＶ：オイルスイッチングバルブ）を有する点が第１実施形態と異なっている。

【0072】

この第２実施形態において第１実施形態と同様に機能する構成には、第１実施形態と共通する符号を付しており、共通する構成の説明を省略して異なる点を以下に説明する。

【0073】

〔弁開閉時期制御装置：ロック機構〕
ロック機構Ｌは、最遅角位相Ｑｂに対応して内部ロータ本体２１の外周に形成された単一の最遅角ロック凹部２５と、中間位相Ｑｍに対応して内部ロータ本体２１の外周に形成された一対の中間ロック凹部２８と、外部ロータ１０の突出部１１ａに対し、半径方向に出退自在に支持されたプレート状の一対のロック部材２６と、各々のロック部材２６を凹部の方向に向けて付勢するロックスプリング２７とを備えて構成されている。

【0074】

この弁開閉時期制御装置Ａでは、一方のロック機構Ｌのロック部材２６が最遅角ロック凹部２５に係合することにより相対回転位相が最遅角ロック位相（最遅角位相Ｑｂと一致する）に保持される。また、２つのロック機構Ｌの各々のロック部材２６が対応する中間ロック凹部２８に係合することにより相対回転位相が中間ロック位相（中間位相Ｑｍと一致する）に保持される。

【0075】

〔弁開閉時期制御装置：流路構成〕
内部ロータ２０の内部ロータ本体２１には進角室Ｃａに連通する進角流路３１と、遅角室Ｃｂに連通する遅角流路３２と、一対の中間ロック凹部２８に連通するロック解除流路３３とが形成されている。特に、この弁開閉時期制御装置Ａでは、最遅角ロック位相において一方のロック機構Ｌがロック状態に達する構成であるため、ロック解除のための専用の流路を備えず進角流路３１がロック解除流路に兼用されている。

【0076】

これにより、最遅角ロック位相にある状態で、進角流路３１に作動油を供給することにより、流体圧によりロック部材２６を最遅角ロック凹部２５から離脱させ、この後に、進角室Ｃａに作動油が供給され、相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する。また、中間ロック位相にある状態でロック解除流路３３に作動油が供給されることにより一対の中間ロック凹部２８からロック部材２６が離脱する。

【0077】

この弁開閉時期制御装置Ａは、内部ロータ２０に対して回転軸芯Ｘを中心する連通用空間が形成され、この連通用空間には進角流路３１と遅角流路３２とロック解除流路３３とが連通するポートが形成されている。この連通用空間に対して流路形成軸部３６が挿通する状態で配置され、流路形成軸部３６には位相制御弁Ｖａとロック制御弁Ｖｂとが備えられている。

【0078】

この流路形成軸部３６の外周には、進角流路３１と遅角流路３２とロック解除流路３３とに連通する３種の流路（進角流路３１、遅角流路３２、ロック解除流路３３と）が形成されている。また、流路形成軸部３６の外周と連通用空間との間には、各ポートを流路とを各別に連通させるためのシール３７が配置されている。

【0079】

更に、エンジンＥで駆動される油圧ポンプＰから作動油を位相制御弁Ｖａとロック制御弁Ｖｂとに供給する作動油供給流路３５が形成されている。

【0080】

位相制御弁Ｖａは電磁弁として構成され、遅角ポジションＲｂと、中立ポジションＲｎと、微小進角ポジションＲｓと、進角ポジションＲａとに操作自在に構成されている。尚、この位相制御弁Ｖａの構成は第１実施形態で説明したものと共通する。

【0081】

ロック制御弁Ｖｂは、ロックポジションとロック解除ポジションとに操作自在に構成されている。このロック制御弁Ｖｂは電磁ソレノイドに電力を供給しない状態で、ロック解除流路３３から作動油を排出する状態となり、ロック解除ポジションではロック解除流路３３に作動油を供給する状態となる。

【0082】

〔連通路〕
この弁開閉時期制御装置Ａでは、外部ロータ１０（駆動側回転体）に対し、仕切部２２を挟んで隣合う位置の進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとを連通させる一対の連通路１７（第１連通路１７ａと第２連通路１７ｂの上位概念）が外部ロータ１０のうち流体圧室Ｃの内壁面に溝状に形成されている。

【0083】

第１連通路１７ａは、相対回転位相が、中間ロック位相（中間位相Ｑｍと一致する）と最遅角ロック位相（最遅角位相Ｑｂと一致する）との中間にある場合に、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとを連通させるようにリヤプレート１３のうち流体圧室Ｃに露出する部位に溝状に形成されている。

【0084】

第２連通路１７ｂは、相対回転位相が、中間ロック位相（中間位相Ｑｍと一致する）と最進角位相Ｑａとの間にある場合に進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとを連通させるようにリヤプレート１３のうち流体圧室Ｃに露出する部位に溝状に形成されている。

【0085】

第１連通路１７ａと第２連通路１７ｂとは、互いに作動油が流通しない位置関係に形成されるものであり、仕切部２２がこれら第１連通路１７ａ又は第２連通路１７ｂに重なり合う位置に存在する場合には、流体圧室Ｃの内部において、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの間で作動油が流動することはない、また、仕切部２２が中間ロック位相から外れた位置にある場合には、作動油を仕切部２２の側端を介して第１連通路１７ａ又は第２連通路１７ｂに流す。

【0086】

これにより、例えば、位相制御弁Ｖａを進角ポジションＲａに設定した場合には進角室Ｃａに作動油が供給され、遅角室Ｃｂの作動油を、遅角流路３２を介して排出できる状態となるため、相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する。しかしながら、遅角流路３２は内部ロータ２０の内部ロータ本体２１の外周に開口する構造であり、しかも、遅角室Ｃｂに供給された作動油は遠心力により遅角室Ｃｂの外周側に貯留されるため、第１連通路１７ａを介して遅角室Ｃｂに供給された作動油の殆どは遅角室Ｃｂに残留する。

【0087】

これにより、吸気カムシャフト６のカム変動トルクが作用する状況でも、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに存在する作動油がダンパーのように機能し、相対回転位相を変動させることはない。

【0088】

特に、微小進角ポジションＲｓは、前述した通り、微小進角ポジションＲｓに設定することにより、カム変動トルクに抗するに必要な油量の作動油を進角室Ｃａに供給すると同時に、供給された作動油の一部を、連通路１７を介して遅角室Ｃｂに供給することで、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとから仕切部２２に作用する圧力をバランスさせて相対回転位相を目標とする中間位相Ｑｍに保持することも可能となる。

【0089】

また、例えば、相対回転位相を最進角位相Ｑａから中間位相Ｑｍまで変位させて中間ロック位相に保持する場合には、位相制御弁Ｖａを遅角ポジションＲｂに設定して遅角室Ｃｂに作動油を供給する。このように遅角室Ｃｂに作動油を供給する場合には、作動油の一部が第２連通路１７ｂを介して進角室Ｃａに供給される。中間位相Ｑｍに達するまでは低速で相対回転位相が変位し、中間ロック位相に接近した時点で相対回転位相を高速化して迅速なロック状態へに移行が可能となる。

【0090】

このように、相対回転位相を最進角位相Ｑａから中間位相Ｑｍまで変位させる場合にも、遅角室Ｃｂと進角室Ｃａとに作動油を貯留することが可能であるため、カム変動トルクの作用による相対回転位相の変動を良好に抑制する。

【0091】

〔第２実施形態の変形例〕
（ａ）第２実施形態でも、第１実施形態の変形例（ａ）と同様に、複数の流体圧室Ｃに第１連通路１７ａと第２連通路１７ｂとを形成しても良い。また、連通路１７（第１連通路１７ａと第２連通路１７ｂとの上位概念）は、フロントプレート１２に形成しても良い。このようにフロントプレート１２に連通路１７を形成する構成では、リヤプレート１３に連通路１７を併せて形成しても良い。

【0092】

（ｂ）第１実施形態の変形例（ｂ）と同様に、ロータハウジング１１のうち仕切部２２の突出端が接触する内壁面に連通路１７を形成しても良い。このようにロータハウジング１１に連通路１７を形成するものでは、複数の流体圧室Ｃに連通路１７を形成して良く、フロントプレート１２とリヤプレート１３との少なくとも何れか一方に連通路１７を形成する構成と併せた構成であっても良い。

【0093】

（ｃ）図１２に示すように、仕切部２２を内部ロータ２０の内部ロータ本体２１の外周から突出するブロック状となるように内部ロータ本体２１と一体的に形成する。この変形例は、第２実施形態とは異なり、最遅角位相Ｑｂにおいて相対回転位相がロックされるものではない構成であり、油路構成が多少異なるものであるが、第１連通路１７ａと第２連通路１７ｂが形成されている点で第１実施形態と共通する。

【0094】

この変形例では、仕切部２２が周方向で幅を持つものであるため、中間位相Ｑｍを除く位相において、第１連通路１７ａと第２連通路１７ｂとが機能するように、これら第１連通路１７ａと第２連通路１７ｂとが周方向で重複する位置に形成されている。

【0095】

更に、この変形例（ｃ）の構成においても、前述した変形例（ａ），（ｂ）のように複数の連通路１７を形成することや、ロータハウジング１１の内壁面に連通路１７を形成しても良い。

【0096】

（ｄ）相対回転位相を中間位相Ｑｍに対応する中間ロック位相に保持するロック機構Ｌを備えた構成において、中間ロック位相より遅角方向Ｓｂ又は進角方向Ｓａの何れか一方にだけに連通路１７を形成しても良い。

【産業上の利用可能性】

【0097】

本発明は、作動油の給排により相対回転位相を設定する弁開閉時期制御装置に利用することができる。

【符号の説明】

【0098】

１ クランクシャフト
６ カムシャフト（吸気カムシャフト）
１０ 駆動側回転体（外部ロータ）
１７ 連通路
２０ 従動側回転体（内部ロータ）
２２ 仕切部
Ｅ 内燃機関（エンジン）
Ｃ 流体圧室
Ｃａ 進角室
Ｃｂ 遅角室
Ｌ ロック機構
Ｑａ 最進角位相
Ｑｂ 最遅角位相
Ｓａ 進角方向
Ｓｂ 遅角方向
Ｘ 回転軸芯

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】