JP2005105936A

JP2005105936A - バルブタイミング調整装置

Info

Publication number: JP2005105936A
Application number: JP2003339948A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yaosachi; 誠二八百幸; Jun Yamada; 潤山田; Takao Nojiri; 孝男野尻
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: US7143729B2; JP4175987B2; US20050066923A1

Abstract

【課題】位相制御の応答性が高く供給通路および排出通路を切り換える切換弁を小型化するバルブタイミング調整装置を提供する。
【解決手段】供給切換弁１４０は、供給通路１０４と遅角供給通路１１０との連通、あるいは供給通路１０４と進角供給通路１２０との連通を切換選択可能である。遅角供給通路１１０および進角供給通路１２０にはそれぞれ逆止弁１１１、１２１が設置されている。逆止弁１１１、１２１は油ポンプ１０２から各油圧室への作動油の供給を許可し、各油圧室から油ポンプ１０２側に作動油が逆流することを禁止する。排出切換弁１５０は供給切換弁１４０と別体に構成されており、遅角排出通路１３０と排出通路１３４との連通、あるいは進角排出通路１３２と排出通路１３４との連通を切換選択可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミング（以下、「開閉タイミング」をバルブタイミングという）を運転条件に応じて変更するためのバルブタイミング調整装置に関する。

従来、内燃機関のクランクシャフトの駆動力を受ける駆動側回転体と、カムシャフトにクランクシャフトの駆動力を伝達する従動側回転体とを備え、遅角室および進角室の作動流体圧力により駆動側回転体に対し遅角側および進角側に従動側回転体を相対回動駆動することにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相を調整するバルブタイミング調整装置が知られている。

このようなバルブタイミング調整装置では、吸気弁または排気弁を開閉駆動するときにカムシャフトが受けるトルク変動が従動側回転体に伝わり、駆動側回転体に対し従動側回転体が遅角側および進角側にトルク変動を受ける。従動側回転体がこのトルク変動を受けると、遅角室または進角室の作動流体は遅角室または進角室から排出される力を受ける。すると、例えばカムシャフトの位相を遅角側から進角側に変更する場合、図１６の点線に示すように従動側回転体がトルク変動により遅角側に戻され、目標の位相に達するまでの応答時間が長くなるという問題がある。

そこで特許文献１のように、遅角室および進角室に作動流体を供給する供給通路に逆止弁を設けることにより、従動側回転体がトルク変動を受けても遅角室または進角室から作動流体が排出されることを防止することが考えられる。これにより、図１６に示すように、位相制御中に従動側回転体が駆動側回転体に対し目標位相と反対側に戻ることを防止し、位相制御の応答性を高めることが知られている。

特開２００３−１０６１１５号公報

しかしながら、供給通路に逆止弁を設置すると、遅角室および進角室から作動流体を排出するための排出通路が供給通路とは別に必要になる。特許文献１では、供給通路および排出通路における通路の切換を一つの切換弁で行うので、切換弁に接続する通路の数が多くなる。その結果、切換弁が大型化するという問題がある。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、位相制御の応答性が高く供給通路および排出通路を切り換える切換弁を小型化するバルブタイミング調整装置を提供することを目的とする。

請求項１から１１記載の発明によると、流体供給源から遅角室および進角室への作動流体の流れを許容し、遅角室および進角室から流体供給源への作動流体の流れを禁止する逆止弁を供給通路に設置しているので、駆動側回転体に対して従動側回転体を目標位相に相対回動駆動するとき、従動側回転体が従動軸からトルク変動を受けても作動流体が供給されている遅角室または進角室から作動流体が流出することを防止する。これにより従動側回転体が目標位相と反対側に戻ることを防止するので、駆動側回転体に対し従動側回転体が目標位相に速やかに到達する。したがって、位相制御の応答性が向上する。
さらに、供給通路を切換制御する供給切換弁と、排出通路を切換制御する排出切換弁とを別体に構成したので、供給切換弁と排出切換弁とをそれぞれ小型化できる。

請求項３記載の発明によると、逆止弁は第１ベーンロータに設置されており、遅角室および進角室と逆止弁との通路長が短くなるので、遅角室および進角室と逆止弁との間の供給通路が形成するデッドボリュームが小さくなる。したがって、位相制御時に従動側回転体がトルク変動を受けても作動流体が供給されている遅角室または進角室の圧力低下を防止できる。したがって、位相制御の応答性が向上する。

請求項４から８記載の発明によると、排出切換弁は作動流体圧力により切換制御される機械弁である。したがって、排出切換弁を極力小型化できる。
請求項５または６記載の発明によると、排出切換弁はスプール弁であり、第１ベーンロータまたは第１ハウジングに設置されている。遅角室および進角室と排出切換弁との通路長が短くなるので、遅角室および進角室から作動流体が速やかに排出される。遅角室または進角室の一方から作動流体を排出し遅角室または進角室の他方に作動流体を供給し位相制御をする場合、遅角室または進角室の一方から作動流体が速やかに排出されれば、遅角室または進角室の他方に速やかに作動流体を供給できる。したがって、位相制御の応答性が向上する。

ところで、目標位相に従動側回転体が到達し目標位相で従動側回転体を保持する場合、排出切換弁であるスプール弁のスプールを中間位置に保持して排出通路を閉塞し遅角室および進角室から排出側に作動流体が流出しないようにする。しかし、例えばスプールの加工誤差またはスプールを付勢するスプリングの付勢力の誤差等によりスプールが中間位置から遅角側または進角側の一方に移動してしまい、遅角室の作動流体を排出する遅角排出通路、あるいは進角室の作動流体を排出する進角排出通路の一方が排出側と連通することがある。すると遅角室または進角室の一方だけから作動流体が流出するので、従動側回転体を目標位相に保持できなくなる。

そこで請求項７記載の発明によると、排出切換弁のスプールが中立位置にあるとき、遅角室および進角室とそれぞれ連通している各排出通路の作動流体が排出切換弁から排出側に漏れるようにしている。これにより、スプールの加工誤差またはスプールを付勢するスプリングの付勢力の誤差等によりスプールが中間位置から僅かに移動しても、遅角室および進角室の両方から排出側に作動流体が流出するので、誤差の影響を吸収できる。したがって、位相保持のロバスト(robust)性が向上し、従動側回転体を目標位相に保持しやすくなる。
請求項９記載の発明によると、排出切換弁は供給通路の作動流体圧力により切換制御されるので、既存の供給通路を利用することができ、さらに排出切換弁を小型化できる。

請求項１０記載の発明によると、排出切換弁は供給切換弁と逆止弁との間の供給通路の作動流体圧力により切換制御される。つまり、排出切換弁は逆止弁の上流側の供給通路の作動流体圧力により切換制御される。従動側回転体が従動軸からトルク変動を受けて遅角室および進角室の作動流体圧力が変動し遅角室または進角室の作動流体圧力が流体供給源よりも高圧になると逆止弁が供給通路を閉塞するので、遅角室および進角室の圧力変動は逆止弁の上流側に伝達しない。したがって、従動側回転体がトルク変動を受けても、排出切換弁を切換制御する作動流体圧力の圧力変動を防止できる。

請求項１１記載の発明によると、逆止弁は従動軸の軸受よりも供給通路の下流側に設置されているので、従動側回転体が変動トルクを受けると、軸受よりも下流側で逆止弁が供給通路を閉塞する。従動側回転体が変動トルクを受け遅角室および進角室の作動流体の圧力が変動しても、この圧力変動は逆止弁の上流側に位置する従動軸と軸受との摺動部に伝達しない。したがって、従動側回転体が変動トルクを受けても遅角室または進角室の作動流体が従動軸と軸受との摺動部から漏れることを防止するので、位相制御の応答性が向上する。

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１および図２に示す。図２は、図１に示す横断面図をストッパピストン３１、ピン２２、ボルト２１、シール部材２５およびボルト２０を通って切断した縦断面図である。本実施形態のバルブタイミング調整装置１は作動流体として作動油を用いる油圧制御式であり、吸気弁のバルブタイミングを調整するものである。

図２に示すように、駆動側回転体であり第１ハウジングとしてのハウジング１０は、チェーンスプロケット１１およびシューハウジング１２を有している。シューハウジング１２は、仕切部材としてのシュー１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、環状の周壁１３と、周壁１３を挟んでチェーンスプロケット１１と反対側に位置するフロントプレート１４とを有し、一体に形成されている。チェーンスプロケット１１とシューハウジング１２とはボルト２０により同軸上に固定されている。チェーンスプロケット１１は、図示しないチェーンにより図示しない内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）の駆動軸としてのクランクシャフトと結合して駆動力を伝達され、クランクシャフトと同期して回転する。

従動軸としてのカムシャフト２は、バルブタイミング調整装置１を介しクランクシャフトの駆動力を伝達され、図示しない吸気弁を開閉駆動する。カムシャフト２は、チェーンスプロケット１１に対し所定の位相差をおいて回動可能である。ハウジング１０およびカムシャフト２は図２に示す矢印Ａ方向からみて時計方向に回転する。以下この回転方向を進角方向とする。

図１に示すように、台形状に形成されたシュー１２ａ、１２ｂ、１２ｃは周壁１３から径方向内側に延びており、周壁１３の回転方向にほぼ等間隔に配置されている。シュー１２ａ、１２ｂ、１２ｃにより回転方向に三箇所形成された間隙にはそれぞれベーン１５ａ、１５ｂ、１５ｃを収容する扇状の第１収容室である収容室５０が形成されている。

第１ベーンロータとしてのベーンロータ１５は、ボス部１５ｄと、ボス部１５ｄの外周側に回転方向にほぼ等間隔に配置された第１ベーンであるベーン１５ａ、１５ｂ、１５ｃとを有している。ベーンロータ１５は、ハウジング１０内にハウジング１０に対し相対回動可能に収容されている。ベーン１５ａ、１５ｂ、１５ｃは各収容室５０内に回動可能に収容されている。各ベーンは、各収容室５０を仕切り遅角油圧室と進角油圧室とに二分している。図１に示す遅角方向、進角方向を表す矢印は、ハウジング１０に対するベーンロータ１５の遅角方向、進角方向を表している。従動側回転体としてのベーンロータ１５はカムシャフト２の回転軸方向端面と当接し、ボルト２１によりカムシャフト２に一体に固定されている。カムシャフト２に対するベーンロータ１５の回転方向の位置決めは、図２に示すピン２２により行われている。

図１に示すように、シール部材２５は半径方向に向き合う各シューとボス部１５ｄとの間、ならびに各ベーンと周壁１３の内周壁との間に形成されている摺動隙間に配設されている。シール部材２５は、ボス部１５ｄおよび各ベーンの外周壁に設けた溝に嵌合しており、ばね等により各シューおよび周壁１３の内周壁に向けて付勢されている。この構成により、シール部材２５は各遅角油圧室と各進角油圧室との間に作動油が漏れることを防止している。

図２に示すように、円筒状のガイドリング３０がベーン１５ａに圧入されている。円筒状に形成されたストッパピストン３１はガイドリング３０に回転軸方向に摺動可能に収容されている。嵌合リング３６はチェーンスプロケット１１に形成された凹部１１ａに圧入保持されている。ストッパピストン３１は嵌合リング３６に当接し嵌合可能である。ストッパピストン３１および嵌合リング３６の当接側はテーパ状に形成されているので、ストッパピストン３１は嵌合リング３６に滑らかに嵌合する。付勢手段としてのスプリング３７は嵌合リング３６側にストッパピストン３１を付勢している。ストッパピストン３１、嵌合リング３６およびスプリング３７はハウジング１０に対するベーンロータ１５の相対回動を拘束する拘束手段を構成している。

油圧室４０および油圧室４１に供給される作動油の圧力は、嵌合リング３６からストッパピストン３１が抜け出す方向に働く。油圧室４０は後述する進角油圧室のいずれかと連通し、油圧室４１は遅角油圧室５１（図１参照）と連通している。ストッパピストン３１の先端部は、ハウジング１０に対し最遅角位置にベーンロータ１５が位置するとき嵌合リング３６に嵌合可能である。ストッパピストン３１が嵌合リング３６に嵌合した状態においてハウジング１０に対するベーンロータ１５の相対回動は拘束されている。

ハウジング１０に対しベーンロータ１５が最遅角位置から進角側に回転するとストッパピストン３１と嵌合リング３６との回転方向位置がずれることにより、ストッパピストン３１は嵌合リング３６に嵌合不能になる。
図１に示すように、シュー１２ａとベーン１５ａとの間に遅角油圧室５１が形成され、シュー１２ｂとベーン１５ｂとの間に遅角油圧室５２が形成され、シュー１２ｃとベーン１５ｃとの間に遅角油圧室５３が形成されている。また、シュー１２ｃとベーン１５ａとの間に進角油圧室５４が形成され、シュー１２ａとベーン１５ｂとの間に進角油圧室５５が形成され、シュー１２ｂとベーン１５ｃとの間に進角油圧室５６が形成されている。

流体供給源としての油ポンプ１０２はドレイン１００から汲み上げた作動油を供給通路１０４に供給する。供給切換弁１４０は公知の電磁スプール弁であり、供給通路１０４と遅角供給通路１１０および進角供給通路１２０との間に設置されている。供給切換弁１４０は、エンジン制御装置（ＥＣＵ）１６０から供給されるデューティ比制御された駆動電流により切換制御される。供給切換弁１４０のスプール１４２は、駆動電流のデューティ比に基づいて変位する。このスプール１４２の位置により、供給切換弁１４０は、供給通路１０４と遅角供給通路１１０との連通、あるいは供給通路１０４と進角供給通路１２０との連通を切換選択可能である。供給切換弁１４０への通電をオフした状態では、スプリング１４４の付勢力によりスプール１４２は図１に示す位置にある。

遅角供給通路１１０および進角供給通路１２０は、カムシャフト２の軸受３からカムシャフト２を通り、各遅角油圧室および各進角油圧室にそれぞれ作動油を供給する。遅角供給通路１１０は各遅角油圧室と連通しており、進角供給通路１２０は各進角油圧室と連通している。遅角供給通路１１０および進角供給通路１２０にはそれぞれ逆止弁１１１、１２１が設置されている。逆止弁１１１は油ポンプ１０２から各遅角油圧室への作動油の供給を許可し、各遅角油圧室から油ポンプ１０２側に作動油が逆流することを禁止する。逆止弁１２１は油ポンプ１０２から各進角油圧室への作動油の供給を許可し、各進角油圧室から油ポンプ１０２側に作動油が逆流することを禁止する。遅角供給通路１１０および進角供給通路１２０は逆止弁１１１、１２１の下流側で各遅角油圧室および各進角油圧室に分岐している。したがって、逆止弁１１１、１２１の下流側で遅角油圧室同士および進角油圧室同士は互いに連通している。

遅角排出通路１３０は遅角油圧室５２と連通し、進角排出通路１３２は進角油圧室５５と連通している。機械式スプール弁である排出切換弁１５０は供給切換弁１４０と別体に構成されており、遅角排出通路１３０および進角排出通路１３２と排出通路１３４との間に設置されている。排出通路１３４はドレイン１００に開放されている。排出切換弁１５０のスプール１５２はスプリング１５４、１５６からそれぞれ反対方向に付勢されている。また、遅角供給通路１１０と連通する遅角制御通路１１３と、進角供給通路１２０と連通する進角制御通路１２３はそれぞれ絞り１１４、１２４を介してスプール１５２の両端に反対方向に作動油圧を加えている。絞り１１４、１２４を介してスプール１５２に油圧を加えるので、排出切換弁１５０に伝達する油ポンプ１０２の吐出圧の変動を低減できる。
以上の油路構成により、油ポンプ１０２から遅角油圧室５１、５２、５３、進角油圧室５４、５５、５６ならびに油圧室４０、４１に作動油を供給可能になるとともに、各油圧室からドレイン１００へ作動油を排出可能になる。

次に、バルブタイミング調整装置１の作動を説明する。
エンジン停止状態ではストッパピストン３１は嵌合リング３６に嵌合している。エンジンを始動直後の状態では、遅角油圧室５１、５２、５３、進角油圧室５４、５５、５６、油圧室４０および油圧室４１に油ポンプ１０２から作動油が十分に供給されないので、ストッパピストン３１は嵌合リング３６に嵌合したままであり、クランクシャフトに対しカムシャフト２は最遅角位置に保持されている。これにより、作動油が各油圧室に供給されるまでの間、ハウジング１０とベーンロータ１５とがカムシャフト２が受ける変動トルクにより衝突することを防止する。

エンジン始動後、油ポンプ１０２から作動油が十分に供給されると、油圧室４０または油圧室４１に供給される作動油の油圧によりストッパピストン３１は嵌合リング３６から抜け出すので、ハウジング１０に対しベーンロータ１５は相対回動自在である。そして、各遅角油圧室および各進角油圧室に加わる油圧を制御することにより、クランクシャフトに対するカムシャフト２の位相差を調整する。

供給切換弁１４０への通電をオフした図１に示す状態では、スプール１４２はスプリング１４４の付勢力により図１に示す位置にある。この状態において、供給通路１０４から遅角供給通路１１０に作動油が供給され、逆止弁１１１を通り各遅角油圧室に作動油が供給される。そして、遅角供給通路１１０から遅角制御通路１１３に作動油が供給され、進角供給通路１２０から進角制御通路１２３に作動油が供給されないので、排出切換弁１５０のスプール１５２は図１に示す位置にある。この状態において、進角油圧室５５の作動油は、進角排出通路１３２、排出切換弁１５０、排出通路１３４を通りドレイン１００に排出される。進角油圧室５４、５６の作動油は進角油圧室５５を通って排出される。このように各遅角油圧室に作動油が供給され、各進角油圧室から作動油が排出されることにより、ハウジング１０に対しベーンロータ１５は遅角側に回転する。

図１に示すように各遅角油圧室に作動油を供給し、各進角油圧室から作動油を排出することにより遅角側の目標位相に位相制御するとき、カムシャフト２が受けるトルク変動により、ベーンロータ１５はハウジング１０に対し遅角側および進角側にトルク変動を受ける。ベーンロータ１５が進角側にトルク変動を受けると、各遅角油圧室の作動油は遅角供給通路１１０側に押し出される力を受ける。しかし、遅角供給通路１１０に逆止弁１１１が設置されているので、各遅角油圧室から遅角供給通路１１０側に作動油は流出しない。その結果、ベーンロータ１５がカムシャフト２からトルク変動を受けても、ハウジング１０に対してベーンロータ１５が目標位相と反対の進角側に戻ることを防止できるので、目標位相に速やかに到達する。

次に、供給切換弁１４０への通電をオンすると、図３に示すように、スプリング１４４の付勢力に抗して加わる電磁力によりスプール１４２は図３に示す位置にある。この状態において、供給通路１０４から進角供給通路１２０に作動油が供給され、逆止弁１２１を通り各進角油圧室に作動油が供給される。そして、進角供給通路１２０から進角制御通路１２３に作動油が供給され、遅角供給通路１１０から遅角制御通路１１３に作動油が供給されないので、排出切換弁１５０のスプール１５２は図３に示す位置にある。この状態において、遅角油圧室５２の作動油は、遅角排出通路１３０、排出切換弁１５０、排出通路１３４を通りドレイン１００に排出される。遅角油圧室５１、５３の作動油は遅角油圧室５２を通って排出される。このように各進角油圧室に作動油が供給され、各遅角油圧室から作動油が排出されることにより、ハウジング１０に対しベーンロータ１５は進角側に回転する。

図３に示すように各進角油圧室に作動油を供給し、各遅角油圧室から作動油を排出することにより進角側の目標位相に位相制御するとき、遅角制御と同様に、ベーンロータ１５はハウジング１０に対し遅角側および進角側にトルク変動を受ける。ベーンロータ１５が遅角側にトルク変動を受けると、各進角油圧室の作動油は進角供給通路１２０側に押し出される力を受ける。しかし、進角供給通路１２０に逆止弁１２１が設置されているので、各進角油圧室から進角供給通路１２０側に作動油は流出しない。その結果、ベーンロータ１５がカムシャフト２からトルク変動を受けても、図１６に示すようにハウジング１０に対してベーンロータ１５が目標位相と反対の遅角側に戻ることを防止できるので、目標位相に速やかに到達する。

ベーンロータ１５が目標位相に到達すると、ＥＣＵ１６０は供給切換弁１４０に供給する駆動電流のデューティ比を制御し、スプール１４２を図４に示す位置に保持する。図４に示す状態では、油ポンプ１０２から遅角供給通路１１０および進角供給通路１２０への作動油の供給は遮断される。また、遅角制御通路１１３および進角制御通路１２３にも作動油が供給されないので、排出切換弁１５０のスプール１５２は図４に示す位置にある。したがって、遅角排出通路１３０および進角排出通路１３２と排出通路１３４との連通が遮断される。図４に示す状態では、逆止弁１１１、１２１が各遅角油圧室および各進角油圧室から遅角供給通路１１０および進角供給通路１２０に作動油が流出することを防止し、排出切換弁１５０が各遅角油圧室および各進角油圧室から遅角排出通路１３０および進角排出通路１３２を通りドレイン１００に作動油が排出されることを防止するので、ベーンロータ１５は目標位相に保持される。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図５に示す。第１実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
図５に示す逆止弁１７０は、第１実施形態で説明した逆止弁１１１、１２１を具体的に構成した一例である。第２実施形態では逆止弁１１１、１２１は実質的に同一構成である。逆止弁１７０は、ベーンロータ１５のボス部１５ｄ内に形成された凹部内に設置されており、遅角油圧室５３および進角油圧室５５から油ポンプ１０２側に作動油が逆流することを防止する。遅角油圧室５３と他の遅角油圧室５１、５２とは逆止弁１７０の下流側で連通路１１２を介して連通し、進角油圧室５５と他の進角油圧室５４、５６とは逆止弁１７０の下流側で連通路１２２を介して連通している。したがって、逆止弁１７０は各遅角油圧室および各進角油圧室からから油ポンプ１０２側に作動油が逆流することを防止する。連通路１１２は遅角供給通路１１０の一部であり、連通路１２２は進角供給通路１２０の一部である。

逆止弁１７０は、上流連通孔１７３を有する弁ボディ１７２と、弁ボディ１７２の内壁に着座し上流連通孔１７３を閉塞可能なボール１７４と、ボール１７４の上流連通孔１７３と反対側を覆い下流連通孔１７７を有する板状の封止部材１７６とを有している。一方の逆止弁１７０の下流連通孔１７７の下流側は、遅角油圧室５３と連通するとともに、ボス部１５ｄ内をフロントプレート１４側に向けて延びる連通路１１２と連通している。連通路１１２は、さらにボス部１５ｄのフロントプレート１４側の端面に円弧状に形成され、他の遅角油圧室５１、５２と連通している。他方の逆止弁１７０の下流連通孔１７７の下流側は、進角油圧室５５と連通するとともに、ボス部１５ｄ内をチェーンスプロケット１１側に向けて延びる連通路１２２と連通している。連通路１２２は、さらにボス部１５ｄのチェーンスプロケット１１側の端面に円弧状に形成され、他の進角油圧室５４、５６と連通している。ボール１７４が弁ボディ１７２の上流連通孔１７３周囲の内壁に着座することにより各遅角油圧室および各進角油圧室から油ポンプ１０２側に作動油が逆流することを防止する。

第２実施形態では、ベーンロータ１５に逆止弁１７０を設置したので、各遅角油圧室、各進角油圧室と逆止弁１７０との通路長が短くなる。これにより、各遅角油圧室および各進角油圧室と逆止弁１７０との間の両供給通路１１０、１２０が形成するデッドボリュームが小さくなる。したがって、位相制御時にベーンロータ１５がトルク変動を受けても作動油が供給されている各遅角油圧室または各進角油圧室の圧力低下を防止できる。したがって、位相制御の応答性が向上する。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図６から図９に示す。図９は図７と図８とを重ねた図である。第１実施形態および第２実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
第３実施形態では、第１実施形態の排出切換弁１５０としてベーン式の排出切換弁１８０を用いている。図６および図７に示すように、排出切換弁１８０は、シューハウジング１８２、ベーンロータ１８４および板ばね１８６を有し、シューハウジング１２のフロントプレート１４の外壁に設置されている。各遅角油圧室および各進角油圧室はそれぞれ逆止弁１７０の下流側で連通している。

第２ハウジングとしてのシューハウジング１８２は、シューハウジング１２と同一外径でありシューハウジング１２と同軸上に固定されている。そして、シューハウジング１８２はシューハウジング１２と一体となって回転する。シュー１８２ａ、１８２ｂはシューハウジング１８２の径方向反対側に設置され中心に向けて突出している。シュー１８２ａとシュー１８２ｂとの間に扇状の第２収容室である収容室１９０が２室形成されている。

第２ベーンロータとしてのベーンロータ１８４は、ボス部１８４ｃと、ボス部１８４ｃの径方向反対側に形成されボス部１８４ｃから径方向外側に突出するベーン１８４ａ、１８４ｂとを有している。第２ベーンとしてのベーン１８４ａは一方の収容室１９０を遅角制御室１９２と、進角制御室１９４の２室に仕切っている。ベーンロータ１８４は遅角制御室１９２と進角制御室１９４とから受ける油圧によりシューハウジング１８２に対して相対回動する。
板ばね１８６はシュー１８２ａ、１８２ｂの内周壁にそれぞれ固定され、シューハウジング１８２に対しベーン１８４ａを相対回動の両方向に付勢する。

図６および図８に示すように、遅角制御通路２００および進角制御通路２０４はシューハウジング１２のフロントプレート１４を貫通して形成されている。図６および図７に示すように、遅角制御通路２０２および進角制御通路２０６は、ボス部１８４ｃのフロントプレート１４側の端面に形成されている。図７および図９に示すように、遅角制御通路２０２は遅角制御通路２００と遅角制御室１９２とを連通し、進角制御通路２０６は進角制御通路２０４と進角制御室１９４とを連通している。図６および図８に示すように、遅角排出通路２１０および進角排出通路２１２は、フロントプレート１４を貫通して形成されている。遅角排出通路２１０は遅角油圧室５１と連通し、進角排出通路２１２は進角油圧室５４と連通している。図７および図９に示すように、排出通路２１４は、円弧通路２１５および直線通路２１６を有し、ベーン１８４ｂのフロントプレート１４側の端面に形成されている。円弧通路２１５が回転方向に形成する円弧角度は、遅角排出通路２１０と進角排出通路２１２とが形成する回転方向の角度よりも僅かに小さい。

第３実施形態において、遅角制御通路２００、２０２は第１実施形態の遅角制御通路１１３に相当し、進角制御通路２０４、２０６は第１実施形態の進角制御通路１２３に相当する。また、遅角排出通路２１０は第１実施形態の遅角排出通路１３０に相当し、進角排出通路２１２は第１実施形態の進角排出通路１３２に相当する。また、排出通路２１４は第１実施形態の排出通路１３４に相当する。

遅角供給通路１１０から各遅角油圧室に作動油を供給し遅角位相制御を行うとき、遅角供給通路１１０から遅角制御通路２００、２０２を通り遅角制御室１９２に作動油が供給されるので、図７において、ベーンロータ１８４はシューハウジング１８２に対し矢印Ａ方向に相対回動する。すると、排出通路２１４の円弧通路２１５は進角排出通路２１２と連通し、遅角排出通路２１０はベーン１８４ｂにより閉塞される。したがって、進角油圧室５４と、進角油圧室５４を通り進角油圧室５５、５６の作動油は円弧通路２１５、直線通路２１６からドレイン孔２１７に排出される。

また、進角供給通路１２０から各進角油圧室に作動油を供給し進角位相制御を行うとき、進角供給通路１２０から進角制御通路２０４、２０６を通り進角制御室１９４に作動油が供給されるので、図７において、ベーンロータ１８４はシューハウジング１８２に対し矢印Ｂ方向に相対回動する。すると、排出通路２１４の円弧通路２１５は遅角排出通路２１０と連通し、進角排出通路２１２はベーン１８４ｂにより閉塞される。したがって、遅角油圧室５１と、遅角油圧室５１を通り遅角油圧室５２、５３の作動油は円弧通路２１５、直線通路２１６からドレイン孔２１７に排出される。

目標位相に達すると、遅角制御通路２００および進角制御通路２０４に作動油が供給されないので、互いに反対方向にベーン１８４ｂに働く板ばね１８６の付勢力により、ベーンロータ１８４は図７に示す中間位置に保持される。このとき、遅角排出通路２１０および進角排出通路２１２はベーン１８４ｂに閉塞され円弧通路２１５と連通しないので、各遅角油圧室および各進角油圧室からドレイン１００側に作動油は排出されない。

第３実施形態では、ベーン式の排出切換弁１８０をシューハウジング１２に直接取り付けたので、フロントプレート１４を貫通して形成され遅角油圧室５１と排出切換弁１８０とを接続する遅角排出通路２１０、ならびに進角油圧室５４と排出切換弁１８０とを接続する進角排出通路２１２の通路長が短くなる。したがって、各遅角油圧室および各進角油圧室から排出切換弁１８０を通り作動油が速やかに排出される。位相制御をするとき、各遅角油圧室または各進角油圧室の一方から作動流体が速やかに排出されるので、各遅角油圧室または各進角油圧室の他方に速やかに作動油を供給できる。したがって、位相制御の応答性が向上する。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図１０から図１２に示す。第１実施形態および第２実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
第４実施形態では、ベーン１５ｂ内に機械式スプール弁である排出切換弁２３０が設置されている。図１２に示すように、排出切換弁２３０は、スプール２３２とスプリング２３６とを有している。スプール２３２は、スプール２３２の往復移動方向両側に設置された大径部２３３と、スプール２３２の中央部に設置され大径部２３３同士を連結する小径部２３４とを有している。スプリング２３６は、各大径部２３３をそれぞれ往復移動方向の反対方向に付勢してる。各遅角油圧室および各進角油圧室はそれぞれ逆止弁１７０の下流側で連通している。

図１０および図１１に示すように、遅角制御通路１１３はベーンロータ１５のフロントプレート１４側に遅角供給通路１１０と連通して形成されている。遅角制御通路１１３は、ボス部１５ｄのフロントプレート１４側端面に形成された円弧部からスプール２３２の一方の大径部２３３の端面まで延びて形成されている。進角制御通路１２３はベーンロータ１５のチェーンスプロケット１１側に進角供給通路１２０と連通して形成されている。進角制御通路１２３は、ボス部１５ｄのチェーンスプロケット１１側端面に形成された円弧部からスプール２３２の他方の大径部２３３の端面まで延びて形成されている。排出通路１３４はスプール２３２の小径部２３４の周囲に形成された環状室２３８と連通しており、環状室２３８からベーンロータ１５内をドレイン孔２１７に向けて延びている。

遅角供給通路１１０から各遅角油圧室に作動油を供給し遅角位相制御を行うとき、遅角供給通路１１０から遅角制御通路１１３に作動油が供給されるので、図１２においてスプール２３２は矢印Ａ方向に移動する。すると、一方の大径部２３３が遅角排出通路１３０と環状室２３８との連通を遮断し、他方の大径部２３３が進角排出通路１３２と環状室２３８とを連通する。したがって、遅角油圧室５２からの作動油の排出は禁止され、進角油圧室５５から排出切換弁２３０を通り作動油がドレイン１００に排出される。

また、進角供給通路１２０から各進角油圧室に作動油を供給し進角位相制御を行うとき、進角供給通路１２０から進角制御通路１２３に作動油が供給されるので、図１２においてスプール２３２は矢印Ｂ方向に移動する。すると、他方の大径部２３３が進角排出通路１３２と環状室２３８との連通を遮断し、一方の大径部２３３が遅角排出通路１３０と環状室２３８とを連通する。遅角排出通路１３０は遅角油圧室５２と連通し、進角排出通路１３２は進角油圧室５５と連通している。したがって、進角油圧室５５からの作動油の排出は禁止され、遅角油圧室５２から排出切換弁２３０を通り作動油がドレイン１００に排出される。

目標位相に達すると、遅角制御通路１１３および進角制御通路１２３に作動油が供給されないので、互いに反対方向にスプール２３２に働くスプリング２３６の付勢力により、スプール２３２は図１２に示す中間位置に保持される。このとき、両大径部２３３により遅角排出通路１３０および進角排出通路１３２と環状室２３８との連通が遮断されるので、各遅角油圧室および各進角油圧室からドレイン１００側に作動油は排出されない。

第４実施形態では、ベーン１５ｂ内に機械式スプール弁である排出切換弁２３０が設置されているので、遅角油圧室５２と排出切換弁２３０とを接続する遅角排出通路１３０、ならびに進角油圧室５５と排出切換弁２３０とを接続する進角排出通路１３２の通路長が短くなる。その結果、位相制御をするとき、各遅角油圧室または各進角油圧室の一方から作動流体が速やかに排出されるので、各遅角油圧室または各進角油圧室の他方に速やかに作動油を供給できる。したがって、位相制御の応答性が向上する。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図１３および図１４に示す。第４実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
第５実施形態では、第４実施形態と実質的に同一構成である排出切換弁２３０がシュー１２ａ内に設置されている。また、各遅角油圧室および各進角油圧室はそれぞれ逆止弁１７０の下流側で連通している。
図１３および図１４に示すように、遅角制御通路１１３はフロントプレート１４のベーンロータ１５側の内側面に遅角供給通路１１０と連通して形成されている。遅角制御通路１１３は、ボス部１５ｄと向き合うフロントプレート１４の内側面に形成された円弧部からスプール２３２の一方の大径部２３３の端面まで延びて形成されている。進角制御通路１２３はチェーンスプロケット１１のベーンロータ１５側の内側面に進角供給通路１２０と連通して形成されている。進角制御通路１２３は、ボス部１５ｄと向き合うチェーンスプロケット１１の内端面に形成された円弧部からスプール２３２の他方の大径部２３３の端面まで延びて形成されている。遅角排出通路１３０は遅角油圧室５１と連通し、進角排出通路１３２は進角油圧室５５と連通している。排出通路１３４は排出切換弁２３０からシュー１２ａの径方向外側に向けて延びており、スプール２３２の小径部２３４の周囲に形成された環状室２３８とシューハウジング１２の外側とを連通している。位相制御時の排出切換弁２３０の作動は第４実施形態と同様である。

第５実施形態では、シュー１２ａ内に機械式スプール弁である排出切換弁２３０が設置されているので、遅角油圧室５１と排出切換弁２３０とを接続する遅角排出通路１３０、ならびに進角油圧室５５と排出切換弁２３０とを接続する進角排出通路１３２の通路長が短くなる。その結果、位相制御をするとき、各遅角油圧室または各進角油圧室の一方から作動流体が速やかに排出されるので、各遅角油圧室または各進角油圧室の他方に速やかに作動油を供給できる。したがって、位相制御の応答性が向上する。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態を図１５に示す。第４実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
機械式スプール弁である排出切換弁２４０は、第４実施形態で説明した排出切換弁２３０の大径部２３３に代えて、大径部２４４の小径部２３４側に大径部２４４と小径部２３４の中間の径を有する段差２４５を形成している。
遅角位相制御時には一方の大径部２４４が遅角排出通路１３０と環状室２３８との連通を遮断し、進角排出通路１３２と環状室２３８とは連通する。進角位相制御時には、他方の大径部２４４が進角排出通路１３２と環状室２３８との連通を遮断し、遅角排出通路１３０と環状室２３８とは連通する。

目標位相に達すると、遅角制御通路１１３および進角制御通路１２３に作動油が供給されないので、互いに反対方向にスプール２４２に働くスプリング２３６の付勢力により、スプール２４２は図１５に示す中間位置に保持される。このとき、大径部２４４の小径部２３４側に段差２４５が形成されているので、図１５に示す中間位置において遅角排出通路１３０および進角排出通路１３２は環状室２３８を介して排出通路１３４と連通している。したがって、位相保持状態において、各遅角油圧室および各進角油圧室から僅かずつ作動油がドレイン１００側に排出される。

ここで、機械式スプール弁である排出切換弁のスプールの加工誤差、あるいはスプリングの付勢力の誤差により、スプールが中間位置からずれ遅角排出通路１３０または進角排出通路１３２の一方だけが排出通路１３４と連通すると、各遅角油圧室または各進角油圧室の一方だけから作動油がドレイン１００側に漏れ出る。位相保持制御において、ベーンロータ１５を目標位相に保持できない。

そこで第６実施形態では、スプール２４２の加工誤差、あるいはスプリング２３６の付勢力の誤差により、位相保持状態において図１５に示す中間位置から大径部２４４が矢印Ａ、Ｂのいずれか一方に僅かに偏っても、遅角排出通路１３０および進角排出通路１３２と環状室２３８とは連通する。この構成により、位相保持状態において、各遅角油圧室および各進角油圧室の両油圧室から僅かではあるが作動油がドレイン１００側に漏れ出る。これにより、スプール２４２の加工誤差、あるいはスプリング２３６の付勢力の誤差によりスプールが中間位置から僅かに移動しても、各遅角室および各進角室の両方から排出側に作動油が流出するので、誤差の影響を吸収できる。したがって、位相保持のロバスト性が向上し、ベーンロータ１５を目標位相に保持しやすくなる。

以上説明した本発明の上記複数の実施形態では、各遅角油圧室および各進角油圧室に作動油を供給する供給通路に油ポンプ１０２に作動油が逆流することを防止する逆止弁を設けている。したがって、ベーンロータ１５がカムシャフト２から変動トルクを受けても、位相制御時に目標位相と反対側にベーンロータ１５が戻ることを防止できる。したがって、目標位相に速やかに到達できる。

また、各遅角油圧室と油ポンプ１０２との連通、あるいは各進角油圧室と油ポンプ１０２との連通を切換選択可能な供給切換弁と、各遅角油圧室とドレイン１００側との連通、あるいは各進角油圧室とドレイン１００側との連通を切換選択可能な排出切換弁とを別体に構成したので、供給切換弁および排出切換弁のそれぞれに接続する通路数が減少している。したがって、供給切換弁および排出切換弁をそれぞれ小型化できる。

（他の実施形態）
上記複数の実施形態では、遅角供給通路１１０および進角供給通路１２０に設置した逆止弁の下流側で遅角供給通路１１０および進角供給通路１２０が分岐し各遅角油圧室および各進角油圧室に作動油を供給した。しかし、ベーンロータ１５がカムシャフト２からトルク変動を受けても各遅角油圧室および各進角油圧室から油ポンプ１０２側に作動油が逆流することを防止するためなら、各遅角油圧室に作動油を供給するために分岐した遅角供給通路１１０の少なくとも一つ、ならびに各進角油圧室に作動油を供給するために分岐した進角供給通路１２０の少なくとも一つに逆止弁を設置すればよい。

また上記複数の実施形態では、カムシャフト２と軸受３との摺動部よりも供給通路の下流側から排出切換弁の制御圧を導入したが、カムシャフト２と軸受３との摺動部よりも供給通路の上流側から制御圧を導入してもよい。また、逆止弁よりも下流側の供給通路から排出切換弁の制御圧を導入してもよい。、また、遅角供給通路１１０および進角供給通路１２０の油圧で排出切換弁を切換制御したが、排出切換弁を電磁駆動式にしＥＣＵ等の制御装置からの制御信号に基づいて切換制御を行ってもよい。

上記複数の実施形態では、ベーン式のバルブタイミング調整装置について説明したが、駆動側回転体と従動側回転体とがはす歯結合するバルブタイミング調整装置に本発明を適用してもよい。回転体同士がはす歯結合するバルブタイミング調整装置では、遅角室および進角室の作動流体圧力を制御することにより一方の回転体に対し他方の回転体を回転軸方向に移動し、はす歯に沿って駆動側回転体に対し従動側回転体を相対回動させる。

また上記複数の実施形態では、チェーンスプロケットによりクランクシャフトの回転駆動力をカムシャフトに伝達する構成を採用したが、タイミンプーリまたはタイミングギア等を用いる構成にすることも可能である。また、駆動軸としてのクランクシャフトの駆動力を第１ベーンロータで受け、従動軸としてのカムシャフトと第１ハウジングとを一体に回転させることも可能である。

上記複数の実施形態では、ストッパピストンが軸方向に移動して嵌合リングに嵌合したが、ストッパピストンが半径方向に移動し嵌合リングに嵌合する構成にすることも可能である。また、ストッパピストン３１、嵌合リング３６およびスプリング３７からなる拘束手段によりハウジング１０に対するベーンロータ１５の相対回動を拘束したが、バルブタイミング調整装置が拘束手段を持たない構成も可能である。

図２のＩ−Ｉ線断面図である。本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す縦断面図である。遅角位相制御時のバルブタイミング調整装置の状態を示す断面図である。位相保持状態のバルブタイミング調整装置の状態を示す断面図である。第２実施形態のバルブタイミング調整装置において逆止弁の一例を示す断面図である。第３実施形態のバルブタイミング調整装置を示す図９のVI−VI線断面図である。図６のVII−VII線断面図である。図６のVIII−VIII線断面図である。図７と図８とを重ねた説明図である。第４実施形態のバルブタイミング調整装置をフロントプレートの内側面で切断した断面図である。図１０のXI−XI線断面図である。第４実施形態の排出切換弁を示す説明図である。第５実施形態のバルブタイミング調整装置をフロントプレートの内側面で切断した断面図である。図１３のXIV−XIV線断面図である。第６実施形態の排出切換弁を示す説明図である。逆止弁の有無による目標位相到達時間の違いを示す特性図である。

符号の説明

１バルブタイミング調整装置、２カムシャフト（従動軸）、３軸受、１０ハウジング（第１ハウジング）、１１チェーンスプロケット（第１ハウジング）、１２ハウジング（第１ハウジング）、１２ａ、１２、１２ｃシュー（第１ハウジング）、１３周壁（第１ハウジング）、１４フロントプレート、１５ベーンロータ（第１ベーンロータ）、１５ａ、１５ｂ、１５ｃベーン（第１ベーン）、１１１、１２１、１７０逆止弁、５０収容室、５１、５２、５３遅角油圧室、５４、５５、５６進角油圧室、１１０遅角供給通路、１２０進角供給通路、１４０供給切換弁、１５０排出切換弁、１８０排出切換弁、１８２シューハウジング（第２ハウジング）、１８４ベーンロータ（第２ベーンロータ）、１８４ａベーン（第２ベーン）

Claims

内燃機関の駆動軸から吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置において、
前記駆動軸の駆動力を受けて回転する駆動側回転体と、
遅角室および進角室の作動流体圧力により前記駆動側回転体に対して遅角側および進角側に相対回動駆動され、前記従動軸に前記駆動軸の駆動力を伝達する従動側回転体と、
流体供給源から前記遅角室および前記進角室に作動流体を供給する供給通路に設置され、前記遅角室と前記流体供給源との連通、あるいは前記進角室と前記流体供給源との連通を切換選択可能な供給切換弁と、
前記供給通路に設置され、前記流体供給源から前記遅角室および前記進角室への作動流体の流れを許容し、前記遅角室および前記進角室から前記流体供給源への作動流体の流れを禁止する逆止弁と、
前記供給切換弁と別体に構成されて前記遅角室および前記進角室から作動流体を排出する排出通路に設置され、前記遅角室と流体排出側との連通、あるいは前記進角室と流体排出側との連通を切換選択可能な排出切換弁と、
を備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
前記駆動側回転体または前記従動側回転体の一方は所定の回動角度範囲に形成されている第１収容室を有する第１ハウジングであり、
前記駆動側回転体または前記従動側回転体の他方は、前記従動側回転体を遅角側に駆動する遅角室、ならびに前記従動側回転体を進角側に駆動する進角室に前記第１収容室を仕切る第１ベーンを有し、前記遅角室および前記進角室の作動流体圧力により前記ハウジングに対し相対回動駆動される第１ベーンロータであることを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
前記逆止弁は、前記第１ベーンロータに設置されていることを特徴とする請求項２記載のバルブタイミング調整装置。
前記排出切換弁は、作動流体圧力によりスプールが往復移動し前記遅角室と流体排出側との連通、あるいは前記進角室と流体排出側との連通を切換選択可能なスプール弁であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。
前記排出切換弁は、作動流体圧力によりスプールが往復移動し前記遅角室と流体排出側との連通、あるいは前記進角室と流体排出側との連通を切換選択可能なスプール弁であり、前記第１ベーンロータに設置されていることを特徴とする請求項２または３記載のバルブタイミング調整装置。
前記排出切換弁は、作動流体圧力によりスプールが往復移動し前記遅角室と流体排出側との連通、あるいは前記進角室と流体排出側との連通を切換選択可能なスプール弁であり、前記第１ハウジングに設置されていることを特徴とする請求項２または３記載のバルブタイミング調整装置。
前記スプールが中立位置にあるとき、前記遅角室および前記進角室の作動流体は前記排出切換弁から排出側に漏れることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。
前記排出切換弁は、所定の回動角度範囲に形成されている第２収容室を有する第２ハウジングと、前記第２収容室を２個の圧力室に仕切る第２ベーンを有し、少なくとも一方の前記圧力室の作動流体圧力により前記第２ハウジングに対し相対回動する第２ベーンロータとを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。
前記排出切換弁は、前記供給通路の作動流体圧力により切換制御されることを特徴とする請求項４から８のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。
前記排出切換弁は、前記供給切換弁と前記逆止弁との間の前記供給通路の流体圧力により切換制御されることを特徴とする請求項９記載のバルブタイミング調整装置。
前記供給通路は前記従動軸の軸受から前記従動軸を通って前記遅角室および前記進角室に作動流体を供給し、前記逆止弁は、前記軸受よりも前記供給通路の下流側に設置されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。