JP2008175128A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動箇所の作動不良および異常摩耗を防止するバルブタイミング調整装置を提供する。
【解決手段】位相切替弁６０が遅角通路２１０、進角通路２２０への作動油の供給、遅角通路２１０、進角通路２２０からの作動油の排出を切り替えることにより、遅角室５１、５２、５３、進角室５５、５６、５７の油圧が制御され、ハウジング１０に対してベーンロータ１５が遅角側、進角側に相対回動する。フィルタ１００は、カムシャフトの軸受２とカムシャフトとの摺動箇所よりもハウジング１０およびベーンロータ１５側に設置されている。フィルタ１００は、油圧ポンプ２０２からバルブタイミング調整装置１に供給される作動油中の異物を除去し、バルブタイミング調整装置１の摺動箇所の作動不良および異常摩耗を防止する。
【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）を調整する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ハウジングと、ハウジング内に収容され、カムシャフトにクランクシャフトの駆動力を伝達するベーンロータとを備え、遅角室および進角室の作動油圧によりハウジングに対し遅角側および進角側にベーンロータ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、つまりバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、エンジンヘッドおよびカムシャフトに油路を加工するときに発生するばり、または切削粉等の異物は、油路の加工後に洗浄することにより除去されはするものの、完全に除去することは困難である。また、バルブタイミング調整装置を内燃機関に搭載してからは、内燃機関の内部で脱落するばり、摺動部材の摩耗により発生する摩耗粉等、多くの異物が作動油に混入する恐れがある。

このような異物を除去するため、バルブタイミング調整装置と油路との接続を切り換える電磁スプール弁等を用いた切換弁（ＯＣＶ；Oil Control Valve)よりも油圧ポンプ側にフィルタを設置し、内燃機関側からＯＣＶ内およびバルブタイミング調整装置内に異物が混入することを防止することが知られている。また、特許文献２のように、ＯＣＶのポートに直接フィルタを設置することも知られている。

しかしながら、ＯＣＶからバルブタイミング調整装置までの間に形成されている油路に発生する異物は、上記のフィルタでは除去できない。その結果、バルブタイミング調整装置内に侵入した異物により、バルブタイミング調整装置の摺動箇所の作動不良および異常摩耗等の問題が発生する恐れがある。
特開２００６−４６３１５号公報 特開２００１−１７３８０６号公報

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、摺動箇所の作動不良および異常摩耗を防止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５に記載の発明では、従動軸の軸受と従動軸との摺動箇所から、従動軸、従動軸とハウジングまたはベーンロータとの結合部を通ってバルブタイミング調整装置に作動流体を供給する流体通路の、軸受と従動軸との摺動箇所よりもハウジングおよびベーンロータ側にフィルタを設置しているので、従動軸の軸受けよりも内燃機関側で発生する異物をフィルタにより除去できる。これにより、軸受と従動軸との摺動箇所、および内燃機関側において発生する異物がバルブタイミング調整装置内に侵入することを防止できる。その結果、バルブタイミング調整装置の摺動箇所に異物が侵入することを防止し、摺動箇所の作動不良および異常摩耗を防止できる。

請求項２に記載の発明では、従動軸とハウジングまたはベーンロータとの結合部から流体通路のハウジングおよびベーンロータ側にフィルタは設置されるので、従動軸の流体通路に発生する異物がバルブタイミング調整装置内に侵入することを防止できる。
請求項３に記載の発明では、従動軸とハウジングまたはベーンロータとを結合するときに結合部にフィルタを設置できるので、従動軸とハウジングまたはベーンロータとの結合工程とフィルタの設置工程とを兼ねることができる。

請求項４に記載の発明のように、ハウジングまたはベーンロータの一方に形成された嵌合穴にハウジングまたはベーンロータの他方に往復移動自在に支持される嵌合部材が嵌合することによりハウジングに対するベーンロータの相対回動を規制する構成では、バルブタイミング調整装置内への異物の侵入をフィルタが防止することにより、嵌合部材と嵌合部材を往復移動自在に支持する支持部との摺動箇所の作動不良および異常摩耗を防止できる。その結果、作動流体圧力により嵌合部材が正常に往復移動するので、例えば内燃機関の停止時に嵌合穴に嵌合部材を嵌合させ、内燃機関の始動時の流体圧力が低い状態において、ハウジングに対してベーンロータがばたつくことを防止できる。

また、請求項５に記載の発明のように、逆止弁を設置し、逆止弁が流体供給源または逆止弁接続室からの作動流体の供給許可または排出規制をする構成では、異物が逆止弁の摺動箇所に噛み込むと、逆止弁が作動不良となり排出規制の効果が損なわれる。また、ドレン制御弁を設置し、ドレン制御弁が流体供給源から流体通路を通って供給される作動流体から受けるパイロット圧力により作動する構成では、異物がドレン制御弁の摺動箇所に噛み込むと、ドレン制御弁が作動不良になる恐れがある。ドレン制御弁が作動不良になると、ドレン制御弁に加えるパイロット圧力を制御しても、逆止弁が接続している逆止弁接続室からの作動流体の排出許可または排出規制をドレン制御弁により制御できなくなる。そこで、バルブタイミング調整装置内への異物の侵入をフィルタが防止することにより、逆止弁およびドレン制御弁の摺動箇所に異物が侵入することを防止できる。これにより、逆止弁による作動流体の供給許可または排出規制、ならびに逆止弁接続室からの作動流体の排出許可または排出規制をドレン制御弁により良好に制御できる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面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〜図９に示す。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、駆動側回転体であるハウジング１０は、チェーンスプロケット１１、シューハウジング１２およびフロントプレート１４から構成されている。シューハウジング１２は、仕切部材としてのシュー１２１、１２２、１２３（図３参照）と、環状の周壁１３とを有している。フロントプレート１４は、周壁１３を挟んでチェーンスプロケット１１と反対側に位置しており、ボルト１６によってチェーンスプロケット１１およびシューハウジング１２と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ともに回転する。

従動軸としてのカムシャフト３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３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にチェーンスプロケット１１に挿入されている。
従動側回転体としてのベーンロータ１５はカムシャフトの軸方向端面と当接しており、カムシャフト３およびベーンロータ１５はボルト２３により同軸上に結合、固定されている。ベーンロータ１５とカムシャフト３との回転方向の位置決めは、ベーンロータ１５およびカムシャフト３に位置決めピン２４を嵌合することにより成される。カムシャフト３、ハウジング１０およびベーンロータ１５は、図２に示す矢印III方向からみて時計方向に回転する。以下この回転方向をクランクシャフトに対するカムシャフト３の進角方向とする。

図３に示すように、台形状に形成されたシュー１２１、１２２、１２３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設置されている。シュー１２１、１２２、１２３により回転方向に所定角度範囲で３箇所形成された間隙にはそれぞれベーン１５１、１５２、１５３を収容する扇状の収容室５０が３室形成されている。

ベーンロータ１５は、カムシャフト３と軸方向端面で結合するボス部１５４と、ボス部１５４の外周側に回転方向にほぼ等間隔に設置されたベーン１５１、１５２、１５３とを有している。ベーンロータ１５は、ハウジング１０に対し相対回動可能にハウジング１０内に収容されている。ベーン１５１、１５２、１５３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、各収容室５０を遅角室と進角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。

シール部材２５は半径方向に向き合う各シューとボス部１５４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設置されている。シール部材２５は、各シューの内周壁および各ベーンの外周壁に設けた溝に嵌合しており、ばね等によりボス部１５４の外周壁および周壁１３の内周壁に向けて押されている。この構成により、シール部材２５は各遅角室と各進角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、円筒状に形成された嵌合部材としてのストッパピストン３２は、ベーン１５３に形成された貫通孔に、回転軸方向に往復移動自在に収容されている。嵌合リング３４はチェーンスプロケット１１に形成された凹部に圧入保持されている。ストッパピストン３２は嵌合穴としての嵌合リング３４に嵌合可能である。ストッパピストン３２および嵌合リング３４の嵌合側はテーパ状に形成されているので、ストッパピストン３２は嵌合リング３４に滑らかに嵌合する。弾性部材としてのスプリング３６は嵌合リング３４側に向けてストッパピストン３２に荷重を加えている。ストッパピストン３２、嵌合リング３４およびスプリング３６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機構を構成している。

ストッパピストン３２のチェーンスプロケット１１側に形成された油圧室４０、ならびにストッパピストン３２の外周に形成された油圧室４２に供給される作動油の圧力は、嵌合リング３４からストッパピストン３２が抜け出す方向に働く。油圧室４０は後述する進角室５６と連通し、油圧室４２は遅角室５３と連通している。ストッパピストン３２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３４に嵌合可能である。ストッパピストン３２が嵌合リング３４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。尚、ストッパピストン３２に対して嵌合リング３４と反対側のベーンロータ１５には、ストッパピストン３２の摺動にともない変動する背圧を逃がす背圧抜き溝４３が形成されている。

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３２と嵌合リング３４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３２は嵌合リング３４に嵌合不能になる。
図３に示すように、シュー１２１とベーン１５１との間に遅角室５１が形成され、シュー１２２とベーン１５２との間に遅角室５２が形成され、シュー１２３とベーン１５３との間に遅角室５３が形成されている。また、シュー１２１とベーン１５２との間に進角室５５が形成され、シュー１２２とベーン１５３との間に進角室５６が形成され、シュー１２３とベーン１５１との間に進角室５７が形成されている。

図１に示す流体供給源としての油圧ポンプ２０２は、オイルパン２００から汲み上げた作動油を供給通路２０４に供給する。位相切替弁６０は、公知の電磁スプール弁であり、軸受２の油圧ポンプ２０２側に設置されている。位相切替弁６０は、電子制御装置（ＥＣＵ）７０から電磁駆動部６２に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。位相切替弁６０のスプール６３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６３の位置により、位相切替弁６０は、各遅角室および各進角室への作動油の供給、ならびに各遅角室および各進角室からの作動油の排出を切り換える。位相切替弁６０への通電をオフした状態では、スプリング６４の荷重によりスプール６３は図１に示す位置にある。

図２に示すように、軸受２により回転を支持されているカムシャフト３の外周壁には、環状通路２４０、２４２が形成されている。遅角通路２１０は位相切替弁６０から環状通路２４０を通り、進角通路２２０は位相切替弁６０から環状通路２４２を通り、カムシャフト３の内部およびベーンロータ１５のボス部１５４の内部に形成されている。

図１に示すように、遅角通路２１０は、遅角室５１、５２、５３と接続する遅角通路２１２、２１３、２１４に分岐している。遅角通路２１０、２１２、２１３、２１４は、供給通路２０４および位相切替弁６０から各遅角室に作動油を供給するとともに、各遅角室から流体排出側であるオイルパン２００側に、位相切替弁６０および排出通路２０６を介して作動油を排出する。したがって、遅角通路２１０、２１２、２１３、２１４は、遅角供給通路と遅角排出通路とを兼ねている。

進角通路２２０は、進角室５５、５６、５７と接続する進角通路２２２、２２３、２２４に分岐している。進角通路２２０、２２２、２２３、２２４は、供給通路２０４および位相切替弁６０から各進角室に作動油を供給するとともに、各進角室から流体排出側であるオイルパン２００側に、位相切替弁６０および排出通路２０６を介して作動油を排出する。したがって、進角通路２２０、２２２、２２３、２２４は、進角供給通路と進角排出通路とを兼ねている。

以上の通路構成により、油圧ポンプ２０２から遅角室５１、５２、５３、進角室５５、５６、５７ならびに油圧室４０、４２に作動油を供給可能になるとともに、各油圧室からオイルパン２００へ作動油を排出可能になる。また、遅角通路２１０、２１２、２１３、２１４、進角通路２２０、２２２、２２３、２２４、後述する遅角パイロット通路２３０、進角パイロット通路２３１、第１排出通路２２５、および第２排出通路２２６は、特許請求の範囲に記載した流体通路に相当する。

遅角室５１、５２、５３と接続する遅角通路２１２、２１３、２１４のうち遅角通路２１２には、逆止弁としての第１逆止弁８０が設置されている。第１逆止弁８０は、軸受２よりも遅角通路２１２の遅角室５１側に設置されている。つまり、遅角室５１は、特許請求の範囲に記載した逆止弁接続室に相当する。第１逆止弁８０は、油圧ポンプ２０２から遅角通路２１２を通って遅角室５１に作動油が流入することを許可し、遅角室５１から遅角通路２１２を通って油圧ポンプ２０２側に作動油が逆流することを禁止する。尚、第１逆止弁８０が設置された遅角通路２１２と接続する遅角室５１を、以下、制御遅角室５１と呼ぶ場合もある。

進角室５５、５６、５７と接続する進角通路２２２、２２３、２２４のうち進角通路２２２には、逆止弁としての第２逆止弁９０が設置されている。第２逆止弁９０は、軸受２よりも進角通路２２２の進角室５５側に設置されている。つまり、進角室５５は、特許請求の範囲に記載した逆止弁接続室に相当する。第２逆止弁９０は、油圧ポンプ２０２から進角通路２２２を通って進角室５５に作動油が流入することを許可し、進角室５５から進角通路２２２を通って油圧ポンプ２０２側に作動油が逆流することを禁止する。なお、第２逆止弁９０が備えられた進角通路２２２と接続する進角室５５を、以下、制御進角室５５と呼ぶ場合もある。

図８（ａ）および図９（ａ）に示す如く、第１逆止弁８０および第２逆止弁９０は、弁体８１、９１、弁座シート８２、９２、スプリング８３、９３およびストッパ８４、９４等を各々有している。スプリング８３、９３は、ストッパ８４、９４と弁体８１、９１との間に設置され、弁体８１、９１を弁座シート８２、９２に押し付ける向きに荷重を加える。

この構成により、油圧ポンプ２０２から遅角通路２１２、進角通路２２２を通り制御遅角室５１または制御進角室５５に向けて作動油が供給されると、弁体８１、９１はスプリング８３、９３の荷重に抗してストッパ８４、９４に向けて移動し、弁座シート８２、９２から離れて遅角通路２１２または進角通路２２２を開放する。すると、遅角通路２１２内の作動油は、遅角通路２１２のうち第１逆止弁８０と制御遅角室５１とを接続する供給専用油路２１２ａ（図３および図８参照）を介して制御遅角室５１に流入する。また、進角通路２２２内の作動油は、進角通路２２２のうち第２逆止弁９０と制御進角室５５とを接続する供給専用油路２２２ａ（図３および図９参照）を介して制御進角室５５に流入する。

一方、制御遅角室５１および制御進角室５５から油圧ポンプ２０２に向けて作動油が流れようとしても、スプリング８３、９３により弁体８１、９１が弁座シート８２、９２に押し付けられることで、遅角通路２１２および進角通路２２２は遮断される。
第１排出通路２２５は、第１逆止弁８０をバイパスして第１逆止弁８０の両側の遅角通路２１２を接続している。第１排出通路２２５には、ベーンロータ１５を遅角側へ相対回転させる遅角制御を行うとき第１排出通路２２５を遮断し、ベーンロータ１５を進角側へ相対回転させる進角制御を行うとき第１排出通路２２５を開放する第１制御弁６０１が設置されている。第１排出通路２２５が開放されると、制御遅角室５１内の作動油は第１排出通路２２５から遅角通路２１２を通じて排出される（図３および図８参照）。したがって、第１排出通路２２５は排出専用の油路として機能している。第１排出通路２２５および後述する第２排出通路２２６は、特許請求の範囲に記載したバイパス排出通路に相当する。

ドレン制御弁としての第１制御弁６０１は、パイロット圧力により作動する切替弁である。パイロット圧力は油圧ポンプ２０２から供給通路２０４、遅角通路２１０、遅角パイロット通路２３０を通じて第１制御弁６０１に加えられる。遅角パイロット通路２３０から作動油が排出され、第１制御弁６０１にパイロット圧力が加わっていない状態では、弁部材としてのスプール６３１は弾性部材としてのスプリング６４１の荷重により移動し、第１排出通路２２５は開放される。一方、遅角パイロット通路２３０に作動油が供給され第１制御弁６０１にパイロット圧力が加わると、第１制御弁６０１のスプール６３１はスプリング６４１の荷重に抗して図１に示す位置に移動し、第１排出通路２２５は遮断される。

第２排出通路２２６は、第２逆止弁９０をバイパスして第２逆止弁９０の両側の進角通路２２２を接続している。第２排出通路２２６には、ベーンロータ１５を進角側へ相対回転させる進角制御を行うとき第２排出通路２２６を遮断し、ベーンロータ１５を遅角側へ相対回転させる遅角制御を行うとき第２排出通路２２６を開放する第２制御弁６０２が設置されている。第２排出通路２２６が開放されると、制御進角室５５内の作動油は第２排出通路２２６から進角通路２２２を通じて排出される（図３および図９参照）。従って、第２排出通路２２６は排出専用の油路として機能している。

ドレン制御弁としての第２制御弁６０２は、パイロット圧力により作動する切替弁である。パイロット圧力は油圧ポンプ２０２から供給通路２０４、進角通路２２０、進角パイロット通路２３１を通じて第２制御弁６０２に加えられる。進角パイロット通路２３１から作動油が排出され、第２制御弁６０２にパイロット圧力が加わっていない状態では、弾性部材としてのスプリング６４２の荷重によりスプール６３２は図１に示す位置に移動し、第２排出通路２２６は開放される。一方、進角パイロット通路２３１に作動油が供給され第２制御弁６０２にパイロット圧力が加わると、第２制御弁６０２の弁部材としてのスプール６３２はスプリング６４２の荷重に抗して移動し、第２排出通路２２６は遮断される。

両スプリング６４１、６４２は、第１排出通路２２５および第２排出通路２２６を開放する位置へ向けて両スプール６３１、６３２に荷重を加えるので、パイロット圧力が両制御弁６０１、６０２に加わっていない状態では、第１排出通路２２５および第２排出通路２２６は常時開放される。すなわち、第１実施形態による第１制御弁６０１および第２制御弁６０２は、所謂ノーマリオープン方式の切替弁である。尚、ベーンロータ１５において制御弁６０１、６０２のスプール６３１、６３２に荷重を加えるスプリング６４１、６４２側の部分には、スプール６３１、６３２の摺動にともない変動する背圧を逃がす背圧抜き通路２１７、２２７が形成されている。

遅角パイロット通路２３０は遅角通路２１０と連通し、進角パイロット通路２３１は進角通路２２０と連通している。つまり、第１制御弁６０１および第２制御弁６０２へのパイロット油の供給、ならびに第１制御弁６０１および第２制御弁６０２からのパイロット油の排出は位相切替弁６０により切り替えられる。位相切替弁６０への通電をオフした状態では、第１制御弁６０１および第２制御弁６０２は図１に示す位置にある。

図２に示す如く、第２逆止弁９０および第２制御弁６０２はベーンロータ１５に内蔵されている。また、図２では図示を省略しているが、第１逆止弁８０および第１制御弁６０１も、第２逆止弁９０および第２制御弁６０２と同様の搭載構造にてベーンロータ１５に内蔵されている。遅角パイロット通路２３０および進角パイロット通路２３１はベーンロータ１５のボス部１５４内に形成されている。

図２に示すように、カムシャフト３の軸方向端面と、この軸方向端面と向き合うベーンロータ１５のボス部１５４の軸方向端面との間にフィルタ１００が挟持されている。つまり、フィルタ１００は、軸受２とカムシャフト３との摺動箇所よりもベーンロータ１５側に設置されている。図４に示すように、フィルタ１００は、ステンレス等の金属薄板で円板状に形成された支持板１０２と、ステンレンス等の金属で網目状に形成され、各油路と対応する位置で支持板１０２を貫通する貫通孔に設置されたメッシュ部１０６ａ、１０６ｂ、１０７ａ、１０７ｂ、１０８ａ、１０８ｂとから構成されている。図４はフィルタ１００をカムシャフト３側から見た図である。各メッシュ部の径は各油路の形よりも大きい。支持板１０２には、ボルト２３および位置決めピン２４を通す貫通孔１０３、１０４が形成されている。メッシュ部１０６ａは進角通路２２０に設置され、メッシュ部１０６ｂは遅角通路２１０に設置され、メッシュ部１０７ａは遅角パイロット通路２３０に設置され、メッシュ部１０７ｂは進角パイロット通路２３１に設置され、メッシュ部１０８ａは遅角通路２１２に設置され、メッシュ部１０８ｂは進角通路２２２に設置されている。

このように、カムシャフト３とベーンロータ１５との結合部において各油路にフィルタ１００のメッシュ部を設置したことにより、油圧ポンプ２０２からバルブタイミング調整装置１に供給される作動油中の異物を除去できる。これにより、バルブタイミング調整装置１の摺動箇所、例えば、ハウジング１０とベーンロータ１５、ストッパピストン３２とストッパピストン３２を収容するベーン１５３の内周面、第１逆止弁８０、第２逆止弁９０、第１制御弁６０１、および第２制御弁６０２等に異物が侵入することを防止するので、摺動箇所の作動不良および異常摩耗を防止できる。

特に、遅角パイロット通路２３０、進角パイロット通路２３１に異物が侵入し、スプール６３１、６３２が移動不能になると、位相制御時に遅角室または進角室からの作動油の排出許可および排出規制の切り替えができなくなるので、遅角パイロット通路２３０、進角パイロット通路２３１にメッシュ部１０７ａ、１０７ｂを設置し、遅角パイロット通路２３０、進角パイロット通路２３１に異物が侵入することを防止することが望まれる。

そこで、図４のフィルタ１００において、図５に示すように遅角パイロット通路２３０、進角パイロット通路２３１に対応する位置にだけメッシュ部１０７ａ、１０７ｂを設置し、遅角パイロット通路２３０、進角パイロット通路２３１に異物が侵入することを防止する構成にしてもよい。
次に、バルブタイミング調整装置１のベーンロータ１５および位相切替弁６０の作動を、図１、図６および図７を用いて説明する。なお、図１は、ハウジング１０に対しベーンロータ１５を遅角方向に作動させている状態を示し、図６は、ハウジング１０に対しベーンロータ１５を進角方向に作動させている状態を示し、図７は、ハウジング１０に対しベーンロータ１５が相対回転しないように保持させている状態を示す。

＜内燃機関停止時＞
内燃機関停止状態ではストッパピストン３２は嵌合リング３４に嵌合している。内燃機関を始動直後の状態では、遅角室５１、５２、５３、進角室５５、５６、５７、油圧室４０および油圧室４２に油圧ポンプ２０２から十分に作動油が供給されないので、ストッパピストン３２は嵌合リング３４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、カムシャフトが受けるトルク変動によりハウジング１０とベーンロータ１５とが揺動振動して衝突し、打音が発生することを防止する。

＜内燃機関始動後＞
内燃機関始動後、油圧ポンプ２０２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４２に供給される作動油の油圧によりストッパピストン３２は嵌合リング３４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、各遅角室および各進角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の位相差を調整する。

＜遅角作動時＞
位相切替弁６０への通電をオフした図１に示す状態では、スプール６３はスプリング６４の荷重により図１に示す位置にある。位相切替弁６０が図１に示す切替状態にあると、供給通路２０４から遅角通路２１０に作動油が供給され、進角通路２２０から排出通路２０６を通りオイルパン２００に作動油が排出される。また、第１制御弁６０１には遅角パイロット通路２３０からパイロット圧力が加わり、第２制御弁６０２には進角パイロット通路２３１からパイロット圧力が加わらないので、第１制御弁６０１および第２制御弁６０２は図１に示す切替状態にある。

図１に示す位相切替弁６０、第１制御弁６０１および第２制御弁６０２の切替状態においては、遅角通路２１０から遅角通路２１３、２１４を通り遅角室５２、５３に作動油が供給されるとともに、第１逆止弁８０を介して遅角通路２１２を通り遅角室５１に作動油が供給される。
また、進角室５６、５７の作動油は、進角通路２２３、２２４から進角通路２２０、位相切替弁６０、排出通路２０６を通りオイルパン２００に排出される。制御進角室５５の作動油は、進角通路２２２に第２逆止弁９０が設置されているので、第２排出通路２２６、第２制御弁６０２、進角通路２２２、２２０、位相切替弁６０、排出通路２０６を通りオイルパン２００に排出される。

このように各遅角室に作動油が供給され、各進角室から作動油が排出されることにより、ベーンロータ１５は３室ある遅角室５１、５２、５３から作動油圧を受け、ベーンロータ１５はハウジング１０に対し遅角側に回転する。
図１に示すように各遅角室に作動油を供給し、各進角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（遅角制御）するとき、カムシャフト３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、各遅角室の作動油は遅角通路２１２、２１３、２１４に流出する力を受ける。

しかし、第１実施形態では、遅角通路２１２に第１逆止弁８０が設置されているとともに、遅角制御時において第１制御弁６０１が第１排出通路２２５を遮断するので、制御遅角室５１から遅角通路２１２側に作動油は流出しない。したがって、油圧ポンプ２０２の油圧が低いときにベーンロータ１５が進角側にトルク変動を受けても、ベーンロータ１５はハウジング１０に対して進角側に戻されない。その結果、遅角室５２、５３からも作動油は流出しない。したがって、ベーンロータ１５がカムシャフトから進角側に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、ベーンロータ１５は遅角側の目標位相に速やかに到達する。

＜進角作動時＞
次に、位相切替弁６０への通電をオンすると、図６に示すように、スプリング６４の荷重に抗して加わる電磁駆動部６２の電磁力により、スプール６３は図６に示す位置にある。位相切替弁６０が図６示す切替状態にあると、供給通路２０４から進角通路２２０に作動油が供給され、遅角通路２１０から排出通路２０６を通りオイルパン２００に作動油が排出される。また、第１制御弁６０１には遅角パイロット通路２３０からパイロット圧力が加わらず、第２制御弁６０２には進角パイロット通路２３１からパイロット圧力が加わるので、第１制御弁６０１および第２制御弁６０２は図６に示す切替状態にある。

図６に示す位相切替弁６０、第１制御弁６０１および第２制御弁６０２の切替状態においては、供給通路２０４から進角通路２２０に作動油が供給され、進角通路２２３、２２４を通り進角室５６、５７に作動油が供給されるとともに、第２逆止弁９０を介して進角通路２２２を通り進角室５５に作動油が供給される。

また、遅角室５２、５３の作動油は、遅角通路２１３、２１４から遅角通路２１０、位相切替弁６０、排出通路２０６を通りオイルパン２００に排出される。進角制御時においては、第１逆止弁８０は閉弁し、第１制御弁６０１は第１排出通路２２５を開放するので、制御遅角室５１の作動油は、第１逆止弁８０をバイパスし、第１排出通路２２５、第１制御弁６０１、遅角通路２１２、２１０、位相切替弁６０、排出通路２０６を通りオイルパン２００に排出される。

このように各進角室に作動油が供給され、各遅角室から作動油が排出されることにより、ベーンロータ１５は、３室ある進角室５５、５６、５７から作動油圧を受け、ハウジング１０に対し進角側に回転する。
図６に示すように各進角室に作動油を供給し、各遅角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（進角制御）するとき、カムシャフト３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が遅角側にトルク変動を受けると、各進角室の作動油は進角通路２２２、２２３、２２４に流出する力を受ける。

しかし、第１実施形態では、進角通路２２２に第２逆止弁９０が設置されているとともに、進角制御時において第２制御弁６０２が第２排出通路２２６を遮断するので、制御進角室５５から進角通路２２２側に作動油は流出しない。したがって、油圧ポンプ２０２の油圧が低いときにベーンロータ１５が遅角側にトルク変動を受けても、ベーンロータ１５はハウジング１０に対して遅角側に戻されない。その結果、進角室５６、５７からも作動油は流出しない。したがって、ベーンロータ１５がカムシャフトから遅角側にトルク変動を受けても、図１０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、ベーンロータ１５は進角側の目標位相に速やかに到達する。

＜中間保持作動時＞
ベーンロータ１５が目標位相に到達すると、ＥＣＵ７０は位相切替弁６０に供給する駆動電流のデューティ比を制御し、図７に示すように図１と図６との中間位置にスプール６３を保持する。この状態では、作動油の流量を規制する絞り６６、６７を通し、供給通路２０４から遅角通路２１０および進角通路２２０の両方に、僅かではあるが作動油が供給され圧力が加わる。

ここで、絞り６７の絞り面積は絞り６６の絞り面積よりも大きくなるように設定されている。つまり、図７に示す位相切替弁６０の切替状態では、遅角通路２１０よりも進角通路２２０に供給される作動油量が多くなっており、その結果、進角通路２２０および進角室の油圧は遅角通路２１０および遅角室の油圧よりも高くなっている。また、吸気弁を駆動するときにカムシャフト３が受けるトルク変動の平均は遅角側に働く。そこで、進角通路２２０および進角室の油圧と遅角通路２１０および遅角室の油圧との差圧からベーンロータ１５が進角側に受ける力と、遅角側に働く変動トルクの平均とがほぼ等しくなるように絞り６６、６７の絞り面積を調整することにより、ベーンロータ１５は目標位相に保持される。

本実施形態では、トルク変動の平均が遅角側に働くので進角通路２２０に接続する絞り６７の絞り面積を遅角通路２１０に接続する絞り６６の絞り面積よりも大きくした。これに対し、トルク変動の平均が遅角側と進角側との中間であれば両絞りの絞り面積を同じにし、トルク変動の平均が進角側に働くのであれば遅角通路２１０に接続する絞り６６の絞り面積を進角通路２２０に接続する絞り６７の絞り面積よりも大きくすることにより、ベーンロータ１５は目標位相に保持される。

遅角パイロット通路２３０および進角パイロット通路２３１にも、遅角通路２１０および進角通路２２０から作動油が供給され圧力が加わるので、第１制御弁６０１および第２制御弁６０２は図７に示す切替状態に保持される。これにより、第１排出通路２２５および第２排出通路２２６が両方ともに遮断されるので、遅角室５１および進角室５６から第１排出通路２２５、第２排出通路２２６を通って作動油が排出されることを防止する。

次に、上述の遅角作動時、進角作動時、中間保持作動時における、第１逆止弁８０および第２逆止弁９０、ならびに第１制御弁６０１および第２制御弁６０２の作動を、図８および図９を用いて説明する。なお、図８は制御遅角室５１に接続される第１逆止弁８０および第１制御弁６０１の作動を示し、図９は制御進角室５５に接続される第２逆止弁９０および第２制御弁６０２の作動を示す断面図である。

＜遅角作動時＞
遅角制御時には、第２制御弁６０２および位相切替弁６０は、各進角室から作動油を排出する切替状態になるので、図９（ａ）に示すように、遅角制御時にベーンロータ１５が受けるトルク変動が進角側トルク（負トルク）または遅角トルク側（正トルク）であるか否かに関わらず、第２逆止弁９０は、進角通路２２２を遮断し、供給専用油路２２２ａから進角通路２２２への逆流を防止する。そして、第２制御弁６０２は、スプリング６４２の荷重により第２排出通路２２６を開放して、制御進角室５５内の作動油を第２排出通路２２６を通じて流出可能とする。

また、遅角制御時には、遅角通路２１０から遅角通路２１２、２１３、２１４に作動油が供給されるので、ベーンロータが正負のトルク変動を受けない場合には第１逆止弁８０は遅角通路２１２を開放し、遅角通路２１２から供給専用油路２１２ａを通じて制御遅角室５１へ作動油が供給される。
遅角制御時においてベーンロータが遅角側のトルク変動（正トルク）を受ける場合も、図８（ａ）に示すように、第１逆止弁８０は遅角通路２１２を開放する。そして、第１制御弁６０１は、パイロット圧力により第１排出通路２２５を遮断して、制御遅角室５１内の作動油が第１排出通路２２５を通じて流出することを規制する。

一方、図８（ｂ）に示すように、遅角制御時にベーンロータ１５が進角側に負トルクを受けた場合には、第１逆止弁８０は、遅角通路２１２を遮断し、供給専用油路２１２ａから遅角通路２１２への逆流を防止する。第１制御弁６０１は、パイロット圧力により第１排出通路２２５を遮断する状態を保持しているので、制御遅角室５１内の作動油が第１排出通路２２５を通じて流出することを規制する。

＜進角作動時＞
進角制御時には、第１制御弁６０１および位相切替弁６０は、各遅角室から作動油を排出する切替状態になるので、図８（ｃ）に示すように、進角制御時にベーンロータ１５が受けるトルク変動が負トルク正トルクであるか否かに関わらず、第１逆止弁８０は、遅角通路２１２を遮断し、供給専用油路２１２ａから遅角通路２１２への逆流を防止する。そして、第１制御弁６０１は、スプリング６４１の荷重により第１排出通路２２５を開放して、制御遅角室５１内の作動油を第１排出通路２２５を通じて流出可能とする。

また、進角制御時には、進角通路２２０から進角通路２２２、２２３、２２４に作動油が供給されるので、ベーンロータが正負のトルク変動を受けない場合には第２逆止弁９０は進角通路２２２を開放し、進角通路２２２から供給専用油路２２２ａを通じて制御進角室５５へ作動油が供給される。
進角制御時においてベーンロータが進角側のトルク変動（負トルク）を受ける場合も、図９（ｃ）に示すように、第２逆止弁９０は進角通路２２２を開放する。そして、第２制御弁６０２は、パイロット圧力により第２排出通路２２６を遮断して、制御進角室５５内の作動油が第２排出通路２２６を通じて流出することを規制する。

一方、図９（ｂ）に示すように、進角制御時にベーンロータ１５が遅角側に正トルクを受けた場合には、第２逆止弁９０は、進角通路２２２を遮断し、供給専用油路２２２ａから進角通路２２２への逆流を防止する。第２制御弁６０２は、パイロット圧力により第２排出通路２２６を遮断する状態を保持しているので、制御進角室５５内の作動油が第２排出通路２２６を通じて流出することを規制する。

＜中間保持作動時＞
図９（ｄ）に示すように、中間保持作動時にベーンロータ１５が正トルクまたは負トルクを受けた場合には、第２逆止弁９０は、進角通路２２２を遮断して、供給専用油路２２２ａから進角通路２２２への逆流を防止する。そして、第２制御弁６０２は、パイロット圧力によりスプリング６４２の荷重に抗して第２排出通路２２６を遮断し、制御進角室５５内の作動油が第２排出通路２２６を通じて流出することを規制する。

また、図８（ｄ）に示すように、中間保持作動時にベーンロータ１５が正トルクまたは負トルクを受けた場合には、第１逆止弁８０は、遅角通路２１２を遮断して、供給専用油路２１２ａから遅角通路２１２への逆流を防止する。そして、第１制御弁６０１は、パイロット圧力によりスプリング６４１の荷重に抗して第１排出通路２２５を遮断し、制御遅角室５１内の作動油が第１排出通路２２５を通じて流出することを規制する。

第１実施形態によれば、遅角通路２１２に第１逆止弁８０が設置され、進角通路２２２に第２逆止弁９０が設置されており、中間保持作動時において第１排出通路２２５を第１制御弁６０１が遮断し、第２排出通路２２６を第２制御弁６０２が遮断している。したがって、ベーンロータ１５を目標位相に保持している中間保持作動時にベーンロータ１５が遅角側および進角側にトルク変動を受けても、制御遅角室５１および制御進角室５５から作動流体が流出することを防止することができる。したがって、中間保持作動時にベーンロータ１５が遅角側および進角側にトルク変動を受けても、ベーンロータ１５はハウジング１０に対して遅角側および進角側に戻されない。その結果、遅角室５２、５３、進角室５６、５７からも作動油は流出しない。よって、中間保持作動時にベーンロータ１５が遅角側および進角側に相対回転することを防止でき、吸気弁のバルブタイミングのずれを抑制できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図１１および図１２に示す。尚、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。
第１実施形態では、１個のフィルタ１００で複数の油路の異物を除去した。これに対し、２実施形態では、図１１に示すように、油路毎に別部材のフィルタ１１０をそれぞれ設置している。図１１は、カムシャフト３側からバルブタイミング調整装置１を見た図である。具体的には、図１２に示すように、ベーンロータ１５のボス部１５４のカムシャフト３と向き合う軸方向端面の各油路の周囲に環状の凹部１５６が形成されている。そして、この凹部１５６に各フィルタ１１０が嵌め込まれ、ベーンロータ１５とカムシャフト３との結合部に設置されている。ベーンロータ１５側に代えて、ボス部１５４と向き合うカムシャフト３の軸方向端面にフィルタ１１０を嵌め込む凹部を形成してもよい。

フィルタ１１０は、樹脂またはステンレンス等の金属で形成された環状支持部１１２と、環状支持部１１２の内部に設けられたステンレンス等の金属のメッシュ部１１４とにより構成されている。
第２実施形態では、ベーンロータ１５とカムシャフト３との結合部のすべての油路にフィルタ１１０を設置した。これに対し、特定の油路、例えば遅角パイロット通路２３０、進角パイロット通路２３１だけにフィルタ１１０を設置してもよい。

（他の実施形態）
上記実施形態では、カムシャフト３とベーンロータ１５との結合部に、作動油の異物を除去するフィルタを設置した。これ以外にも、軸受２とカムシャフト３との摺動箇所よりもハウジング１０およびベーンロータ１５側であれば、どの位置にフィルタを設置してもよい。例えば、遅角室および進角室に作動油が流入する直前の通路端にフィルタを設置してもよい。

また、上記実施形態では、遅角室５１および進角室５５の両方に逆止弁として第１逆止弁８０、第２逆止弁９０をそれぞれ接続し、ドレン制御弁として第１制御弁６０１、第２制御弁６０２をそれぞれ接続した。これに対し、遅角室または進角室の一方に逆止弁およびドレン制御弁を接続してもよい。また、逆止弁およびドレン制御弁の両方を設置しない構成を採用してもよい。

また、上記実施形態では、複数の遅角通路２１２、２１３、２１４のうち遅角通路２１２にのみ第１逆止弁８０を設置している。これに対し、第１逆止弁８０は複数の遅角通路２１２、２１３、２１４のうち少なくとも一つの遅角通路に設置されればよい。例えば、全ての遅角通路２１２、２１３、２１４の各々に第１逆止弁８０を設置してもよい。
また、上記実施形態では、複数の進角通路２２２、２２３、２２４のうち進角通路２２２にのみ第２逆止弁９０を設置している。これに対し、第２逆止弁９０は複数の進角通路２２２、２２３、２２４のうち少なくとも一つの進角通路に設定されればよい。例えば、全ての進角通路２２２、２２３、２２４の各々に第２逆止弁９０を設置してもよい。

また、上記実施形態では、遅角パイロット通路２３０、進角パイロット通路２３１は、位相切替弁６０と遅角室とを接続する遅角通路２１０、位相切替弁６０と進角室とを接続する進角通路２２０からそれぞれ分岐している。これに対し、遅角通路２１０、進角通路２２０とは別に、遅角パイロット通路２３０、進角パイロット通路２３１を油圧ポンプ２０２から専用に形成し、作動油の供給および排出を切り替える専用の切替弁を通して第１制御弁６０１、第２制御弁６０２に加える油圧を制御してもよい。この場合にも、遅角パイロット通路２３０、進角パイロット通路２３１は、軸受２とカムシャフト３との摺動箇所、カムシャフト３の内部、カムシャフト３とベーンロータ１５との結合部を通り、ベーンロータ１５の内部に形成される。

また、上記実施形態では、嵌合リング３４にストッパピストン３２を嵌合する拘束機構によりハウジング１０に対してベーンロータ１５の相対回動を拘束した。これに対し、本発明では、このような拘束機構をバルブタイミング調整装置に設置しない構成を採用してもよい。
また、上記実施形態のチェーンスプロケットに代えて、カムプーリまたはタイミングギア等を用いて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てもよい。また、クランクシャフトの駆動力をベーンロータで受け、カムシャフトとハウジングとを結合して一体に回転させてもよい。

上記実施形態では、吸気弁用のバルブタイミング調整装置に本発明を適用した。これに対し、排気弁、あるいは吸気弁および排気弁の両方のバルブタイミングを調整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。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、上記各実施形態の特徴的構造をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

第１実施形態による遅角作動時の状態を示す模式図。 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。 フロントプレートを取り除いた状態における図２のIII矢視図。 第１実施形態のフィルタを示す正面図。 第１実施形態のフィルタの変形形態を示す正面図。 第１実施形態による進角作動時の状態を示す模式図。 第１実施形態による中間保持作動時の状態を示す模式図。 第１実施形態による第１逆止弁および第１制御弁の作動を示す断面図。 第１実施形態による第２逆止弁および第２制御弁の作動を示す断面図。 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。 第２実施形態のフィルタを示すカムシャフト側から見た図。 （Ａ）は第２実施形態のフィルタの断面図、（Ｂ）はフィルタの拡大図。

符号の説明

１：バルブタイミング調整装置、３：カムシャフト（従動軸）、１０：ハウジング、１５：ベーンロータ、３２：ストッパピストン（嵌合部材）、３４：嵌合リング（嵌合穴）、５０：収容室、５１、５２、５３：遅角室（５１：制御遅角室、逆止弁接続室）、５５、５６、５７：進角室（５５：制御進角室、逆止弁接続室）、６０：位相切替弁、８０：第１逆止弁（逆止弁）、９０：第２逆止弁（逆止弁）、１００、１１０：フィルタ、１５１、１５２、１５３：ベーン、１５４：ボス部、１５６：凹部、２０２：油圧ポンプ（流体供給源）、２１２、２１３、２１４：遅角通路、２２２、２２３、２２４：進角通路、２２５：第１排出通路（バイパス排出通路）、２２６：第２排出通路（バイパス排出通路）、６０１：第１制御弁（ドレン制御弁）、６０２：第２制御弁（ドレン制御弁）

Claims (5)

1. 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、
   前記駆動軸および前記従動軸の一方とともに回転し、所定角度範囲で回転方向に形成された収容室を有するハウジングと、
   前記駆動軸および前記従動軸の他方とともに回転して前記収容室に収容されるベーンを有し、前記ベーンにより前記収容室を仕切って形成された遅角室および進角室の作動流体圧力により前記ハウジングに対し遅角側または進角側に相対回転駆動されるベーンロータと、
   前記従動軸の軸受と前記従動軸との摺動箇所から、前記従動軸、前記従動軸と前記ハウジングまたは前記ベーンロータとの結合部を通って前記バルブタイミング調整装置に作動流体を供給する流体通路の、前記摺動箇所よりも前記ハウジングおよび前記ベーンロータ側に設置され、前記流体通路の異物を除去するフィルタと、
   を備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記結合部から前記流体通路の前記ハウジングおよび前記ベーンロータ側に前記フィルタは設置されることを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整装置。
3. 前記フィルタは前記結合部に設置されることを特徴とする請求項２に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 前記ハウジングまたは前記ベーンロータの一方に嵌合穴が形成され、前記ハウジングまたは前記ベーンロータの他方に往復移動自在に支持され、前記流体通路の作動流体圧力により往復駆動され、前記嵌合穴に嵌合することにより前記ハウジングに対する前記ベーンロータの相対回動を拘束する嵌合部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
5. 流体供給源側と前記遅角室とを接続する遅角通路、ならびに前記流体供給源側と前記進角室とを接続する進角通路の少なくともいずれか一方に設置されている逆止弁であって、前記遅角室および前記進角室の内、前記逆止弁が接続されている逆止弁接続室から前記流体供給源側への作動流体流れを規制し、前記流体供給源側から前記逆止弁接続室への作動流体流れを許容する逆止弁と、
   前記遅角通路および前記進角通路とは別に設けられた、前記逆止弁接続室から作動流体を排出するバイパス排出通路に設置され、前記流体供給源から前記流体通路を通って供給される作動流体から受けるパイロット圧力により作動し、前記遅角室または前記進角室の内、前記逆止弁が接続している一方の前記逆止弁接続室に前記流体供給源から作動流体を供給して前記ハウジングに対し前記ベーンロータを遅角側または進角側の一方に相対回転駆動させるとき、作動流体が供給される前記逆止弁接続室に接続している前記バイパス排出通路を遮断し、前記遅角室または前記進角室の内、前記逆止弁が接続している一方の前記逆止弁接続室から作動流体を排出して前記ハウジングに対し前記ベーンロータを遅角側または進角側の他方に相対回転駆動させるとき、作動流体が排出される前記逆止弁接続室に接続している前記バイパス排出通路を開放するドレン制御弁と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。

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