JP2012122457A

JP2012122457A - バルブタイミング調整装置

Info

Publication number: JP2012122457A
Application number: JP2010276011A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamaguchi; 隆山口; Takehiro Tanaka; 武裕田中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2012-06-28

Abstract

【課題】体格の小型化とバルブタイミング調整応答性の向上との両立。
【解決手段】スプール７３に設けられる還流通路１１０のうち、外通路部１４３は、スプール７３の周方向に延伸するスリット孔状に外筒部材１４０を貫通してスリーブ７４との摺動面１４０ａに開口部１４３ａを形成し、内通路部１４５は、筒孔状に内筒部材１４１を貫通し、中間通路部１４６は、内外通路部１４５，１４３よりも作動油の流通面積を拡大するように、それら通路部１４５，１４３間を接続し、内筒部材１４１の弁座１２２が露出する弁通路部は、外筒部材１４０を貫通して弁部材１２４を収容し、接続通路部１４４は、内筒部材１４１を貫通して弁通路部１４２に内通路部１４５を接続する。そして、通路部１４５，１４３，１４４につき、各々による作動油の最小流通面積Ｓｉ，Ｓｏ，Ｓｃは、Ｓｉ≧Ｓｏ≧Ｓｃの関係を満たす。
【選択図】図１５

Description

本発明は、内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動弁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関する。

従来、クランク軸と連動回転するハウジング並びにカム軸と連動回転するベーンロータを備えた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には、ハウジング内にてベーンロータにより回転方向に区画した進角室又は遅角室へ作動液を導入することで、ハウジングに対するベーンロータの回転位相を進角側又は遅角側へ変化させるものが、開示されている。この特許文献１の装置では、スリーブ内に収容されるスプールの移動位置に応じて進角室及び遅角室に対する作動液の入出を制御する制御弁が、用いられている。

具体的に、特許文献１の装置において制御弁のスリーブには、回転位相の変化時に進角室及び遅角室の一方に作動液を導入する導入ポートと、当該変化時に進角室及び遅角室の他方から作動液が排出される排出ポートとが、設けられている。それと共に、特許文献１の装置において制御弁のスプールには、回転位相の変化時に導入ポートを排出ポートに接続する還流通路と、還流通路を排出ポートから導入ポート側へ流通する作動液の還流のみを弁座からの弁部材の離座により許容する還流逆止弁とが、設けられている。

このような構成により特許文献１の装置では、回転位相の変化時にカム軸からベーンロータに作用する変動トルクの交番に応じて、逆止弁が作動することになる。まず、進角室及び遅角室のうち排出ポートへの作動液の排出対象室が変動トルクの作用により容積縮小しようとすると、排出対象室の作動液が排出ポートを通じて還流通路に押し出される。このとき、進角室及び遅角室のうち変動トルクの作用により容積拡大して負圧の発生する導入対象室に作動液を導入する導入ポートは、還流通路と接続されるので、当該還流通路では、導入ポート側へと流通する還流が還流逆止弁により許容される。その結果、導入対象室には、排出対象室から排出された作動液が負圧により吸入されて、回転位相が変化する。一方、変動トルクの向きが反転して導入対象室が容積縮小しようとすると、当該反転前に導入対象室に導入された作動液が導入ポートを通じて還流通路に押し出される。このとき還流通路では、排出ポート側へ流通する還流が還流逆止弁により規制されるので、変動トルクの反転前に変化した回転位相の戻りが抑制されるのである。

そして、以上の作動を還流通路にて還流逆止弁に担わせる特許文献１の装置では、外筒部材と内筒部材とからなる二重円筒状に、制御弁のスプールが形成されている。これにより、還流通路のうち弁部材を収容する弁通路部を有した外筒部材の内周側に、当該弁通路部に露出する弁座を有した内筒部材を配置して、弁部材が弁座に対して離着座する還流逆止弁を実現しているのである。

特許第４５１８１４９号明細書

さて、特許文献１の装置において、スプールをなす外筒部材と内筒部材とはそれぞれ、還流通路の一部として互いに接続される外通路部と内通路部とを、有している。ここで特許文献１の装置では、回転位相の変化時に排出対象室から還流通路を経て作動液を導入対象室に還流させる還流流量は、当該還流通路のうち排出ポートに向かって開口する外通路部が排出ポートとの間に形成する隙間により、制御される。こうした制御のために、スプールにおいてスリーブとの摺動面に開口部を形成することになる外通路部については、当該開口部の幅をスプールの軸方向に小さく設定することで、当該開口部周囲に摺動面を確保することによるスプールの軸方向長の増大を抑制可能となる。しかしながら、外通路部の開口部の幅を小さく設定すると、当該外通路部による作動液の流通面積が絞られてしまうので、導入対象室への還流流量が減少して、回転位相変化に応じたバルブタイミング調整の応答性が低下するおそれがあった。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、体格の小型化とバルブタイミング調整応答性の向上とを両立させるバルブタイミング調整装置を、提供することにある。

請求項１に記載の発明は、内燃機関のクランク軸と連動回転するハウジングと、内燃機関のカム軸と連動回転し、ハウジング内において進角室及び遅角室を回転方向に区画し、作動液が進角室又は遅角室へ導入されることにより、ハウジングに対する回転位相が進角側又は遅角側へ変化するベーンロータと、スリーブ内に収容されるスプールの移動位置に応じて進角室及び遅角室に対する作動液の入出を制御する制御弁とを、備え、クランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動弁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であって、
回転位相を変化させる位相変化モードにおいて進角室及び遅角室の一方に作動液を導入する導入ポートと、位相変化モードにおいて進角室及び遅角室の他方から作動液が排出される排出ポートとが、スリーブに設けられ、位相変化モードにおいて導入ポートを排出ポートに接続する還流通路と、位相変化モードにおいて弁部材が弁座から離座することにより、還流通路を排出ポートから導入ポート側へ流通する作動液の還流を許容する一方、位相変化モードにおいて弁部材が弁座に着座することにより、還流通路を導入ポートから排出ポート側へ流通する作動液の還流を規制する還流逆止弁とが、スプールに設けられるバルブタイミング調整装置において、
スプールは、外筒部材の内周側に内筒部材を配置してなり、外筒部材は、還流通路のうち位相変化モードにおいて排出ポートに向かって開口する外通路部、並びに還流通路のうち弁部材を収容する弁通路部を有し、内筒部材は、還流通路のうち内通路部、還流通路のうち弁通路部に内通路部を接続する接続通路部、並びに弁通路部に露出する弁座を有し、外筒部材及び内筒部材の間には、還流通路のうち外通路部を内通路部に接続する中間通路部が、形成され、外通路部は、スプールの周方向に延伸するスリット孔状に外筒部材を貫通して当該外筒部材のうちスリーブとの摺動面に開口部を形成し、中間通路部は、内通路部及び外通路部よりも作動液の流通面積を拡大するように、それら内通路部及び外通路部の間を接続し、内通路部による作動液の最小流通面積Ｓｉと、外通路部による作動液の最小流通面積Ｓｏと、接続通路部による作動液の最小流通面積Ｓｃとは、Ｓｉ≧Ｓｏ≧Ｓｃの関係を満たすことを特徴とする。

このような請求項１に記載の発明の位相変化モードでは、進角室及び遅角室のうち排出ポートへの作動液の排出対象室が変動トルクの作用により容積縮小しようとすると、排出対象室の作動液が排出ポートを通じて還流通路に押し出される。このとき、進角室及び遅角室のうち変動トルクの作用により容積拡大して負圧の発生する導入対象室に作動油を導入する導入ポートは、還流通路と接続されるので、当該還流通路では、導入ポート側へ流通する還流が還流逆止弁における弁部材の弁座からの離座により許容される。その結果、導入対象室には、排出対象室から排出された作動液が負圧により吸入されて、回転位相が変化する。一方、変動トルクの向きが反転して導入対象室が容積縮小しようとすると、当該反転前に導入対象室に導入された作動液が導入ポートを通じて還流通路に押し出される。このとき還流通路では、排出ポート側へ流通する還流が還流逆止弁における弁部材の弁座への着座により規制されるので、変動トルクの反転前に変化した回転位相の戻りが抑制されことになる。

以上の作動を還流逆止弁により実現するため、スリーブに収容されて制御弁を構成するスプールについては、還流通路のうち弁部材を収容する弁通路部を有した外筒部材の内周側に、当該弁通路部に露出する弁座を有した内筒部材が配置されてなる。そして、かかる構成のスプールにつき、還流通路のうち外筒部材の外通路部がスリーブの排出ポートに向かって開口する位相変化モードでは、排出対象室から還流通路を経て作動液を導入対象室に還流させる流量は、当該外通路部と排出ポートとの間の隙間により制御される。

ここで、そうした制御のために、外筒部材のうちスリーブとの摺動面に開口部を形成する外通路部は、スプールの周方向に延伸するスリット孔状に外筒部材を貫通することで当該開口部を形成するので、当該開口部の幅をスプールの軸方向に可及的に小さく設定できる。これによれば、外通路部の開口部周囲に摺動面を確保することによるスプールの軸方向長の増大を、抑制し得るのである。しかも還流通路のうち、そのような作用を齎す外通路部と、内筒部材の内通路部と、内筒部材において内通路部を弁通路部に接続する接続通路部とについては、各々による最小流通面積Ｓｏ，Ｓｉ，ＳｃがＳｉ≧Ｓｏ≧Ｓｃの関係を満たすことになる。これにより位相変化モードでは、接続通路部以上の流通面積の外通路部から、それ以上の流通面積の内通路部を通じて接続通路部へと流通する作動液を、弁通路部に露出する弁座からの弁部材の離座により導入対象室へ還流させるので、還流流量が確保され得る。加えて、還流通路のうち中間通路部は、内外通路部よりも流通面積が拡大させられるので、それぞれ別部材が形成する内外通路部間を、上述した最小流通面積Ｓｏ，Ｓｉ，Ｓｃの関係による還流流量の確保作用を妨げることなく接続し得るのである。

以上説明したことから、体格についてスプールの軸方向長の増大抑制による小型化と、回転位相変化に応じたバルブタイミング調整応答性について還流流量の確保による向上とを、両立させることが可能である。

請求項２に記載の発明によると、内通路部と外通路部とは、スプールの径方向からの投影視において中間通路部の内方に共に位置する。この発明のように、スプールの径方向からの投影視にて内外通路部が共に内方に位置する中間通路部は、それら内外通路部に対する流通面積の拡大形態を確実に実現し得るので、還流流量の確保作用の発揮が確固たるものとなる。したがって、還流流量の確保によるバルブタイミング調整応答性の向上効果を、高めることができるのである。

請求項３に記載の発明によると、内通路部と外通路部とは、スプールの径方向からの投影視において互いに重なる。この発明によれば、スプールの径方向からの投影視にて中間通路部内方の内外通路部が互いに重なることで、中間通路部を通じて外通路部から内通路部へと流通する作動液に発生の圧損は、低減される。これにより、異なった内外通路部間を接続することによる還流流量の確保作用の妨げを、回避し得る。したがって、還流流量の確保によるバルブタイミング調整応答性の向上効果を、高めることができるのである。

請求項４に記載の発明によると、スプールの径方向に外筒部材を貫通する筒孔状の内通路部と、外通路部とは、当該径方向からの投影視において互いに心合わせされる。この発明によれば、スプールの径方向からの投影視にて中間通路部内方の内外通路部が互いに重なって心合わせされるので、作動液の圧損を十分に低減して、異なった内外通路部間を接続することによる還流流量の確保作用の妨げを回避し得る。したがって、還流流量の確保によるバルブタイミング調整応答性の向上効果を、さらに高めることができるのである。

請求項５に記載の発明によると、外通路部は、外筒部材において内筒部材に向かって開口するスリット孔状に形成され、中間通路部は、内筒部材において外通路部に向かって開口する溝状に形成され、内通路部は、内筒部材において接続通路部の溝底面に開口する筒孔状に形成される。この発明では、外筒部材において内筒部材に向かって開口するスリット孔状の外通路部の開口部に対し、内筒部材において外通路部に向かって開口する溝状の中間通路部の開口部を大きく形成することで、外通路部よりも流通面積の拡大された中間通路部を、確実に実現し得る。さらに、内筒部材において接続通路部の溝底面に開口する筒孔状に内通路部を形成することで、内通路部よりも流通面積の拡大された中間通路部についても、確実に実現し得る。これらのことによれば、還流流量の確保作用の発揮を確固たるものとして、還流流量の確保によるバルブタイミング調整応答性の向上効果を、高めることができるのである。

請求項６に記載の発明によると、内通路部は、内筒部材において外筒部材に向かって開口する筒孔状に形成され、中間通路部は、外筒部材において内通路部に向かって開口する溝状に形成され、外通路部は、外筒部材において接続通路部の溝底面に開口するスリット孔状に形成される。この発明では、内筒部材において外筒部材に向かって開口する筒孔状の内通路部の開口部に対し、外筒部材において内通路部に向かって開口する溝状の中間通路部の開口部を大きく形成することで、内通路部よりも流通面積の拡大された中間通路部を、確実に実現し得る。さらに、外筒部材において接続通路部の溝底面に開口するスリット孔状に外通路部を形成することで、外通路部よりも流通面積の拡大された中間通路部についても、確実に実現し得る。これらのことによれば、還流流量の確保作用の発揮を確固たるものとして、還流流量の確保によるバルブタイミング調整応答性の向上効果を、高めることができるのである。

請求項７に記載の発明によると、制御弁は、カム軸及びベーンロータからなる連動回転要素に内蔵される。この発明のように、カム軸及びベーンロータからなる連動回転要素に内蔵される制御弁では、当該内蔵スペースが制限されるので、スプールにおける還流通路の開口部周囲にスリーブとの摺動面を確保しつつ、スプールの軸方向長の増大を抑制することが望ましい。そこで、スプールの外筒部材において、上述の如く周方向に延伸するスリット孔状に還流通路の外通路部を貫通させて小幅の開口部を形成することによれば、当該開口部周囲に摺動面を確保することによるスプールの軸方向長の増大を、抑制し得る。したがって、制御弁の内蔵スペースの制限に応えた小型のバルブタイミング調整装置を提供することが、可能である。

本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置の縦断面を示す構成図である。図１のバルブタイミング調整装置の一部横断面を示す構成図である。図１のベーンロータに作用する変動トルクについて説明するため特性図である。図１の制御弁を拡大して示す縦断面図である。図１の制御弁の一作動状態を示す模式図である。図５とは別の作動状態を示す模式図である。図５，６とは別の作動状態を示す模式図である。図５〜７とは別の作動状態を示す模式図である。図５〜８とは別の作動状態を示す模式図である。図５〜９とは別の作動状態を示す模式図である。図５〜１０とは別の作動状態を示す模式図である。図５〜１１とは別の作動状態を示す模式図である。図５〜１２とは別の作動状態を示す模式図である。図１のスプールの分解斜視を示す模式図である。図１のスプールの縦断面を示す模式図である。図１のスプールの横断面を示す模式図である。図１のスプールについて径方向からの投影視を示す模式図である。本発明の第二実施形態によるバルブタイミング調整装置のスプールの縦断面を示す模式図である。図１８のスプールの横断面を示す模式図である。図１８のスプールについて径方向からの投影視を示す模式図である。図１７，２０の変形例を示す模式図（ａ）〜（ｅ）である。

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。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置１を車両の内燃機関に適用した例を、示している。バルブタイミング調整装置１は、「作動液」として作動油を用いる流体駆動式であり、「動弁」としての吸気弁のバルブタイミングを調整する。

（基本構成）
まず、バルブタイミング調整装置１の基本構成について、説明する。図１，２に示すようにバルブタイミング調整装置１は、内燃機関においてクランク軸（図示しない）から出力される機関トルクをカム軸２へ伝達する伝達系に設置の駆動部１０と、当該駆動部１０を駆動するための作動油の入出を制御する制御部３０とを、組み合わせてなる。

駆動部１０は、ハウジング１１及びベーンロータ１５を備えている。ハウジング１１は、シューケーシング１２の軸方向両端部にフロントプレート１３及びリアプレート１４を締結してなる。シューケーシング１２は、円筒状のケーシング本体１２ａと、仕切部である複数のシュー１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、スプロケット部１２ｅとを、有している。各シュー１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、ケーシング本体１２ａにおいて回転方向に所定間隔ずつあけた箇所から径方向内側へ突出している。回転方向において隣り合うシュー１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの間には、それぞれ収容室５０が形成されている。スプロケット部１２ｅは、タイミングチェーン（図示しない）を介してクランク軸と連繋する。かかる連繋により内燃機関の回転中は、クランク軸からスプロケット部１２ｅへと機関トルクが伝達されることで、ハウジング１１がクランク軸と連動して一定方向（図２の時計方向）に回転する。

ベーンロータ１５は、ハウジング１１内に同軸上に配置されている。ベーンロータ１５は、円筒状の回転軸１５ａと、複数のベーン１５ｂ，１５ｃ，１５ｄとを、有している。回転軸１５ａは、カム軸２に対して同軸上に固定されている。かかる固定によりベーンロータ１５は、カム軸２と連動して一定方向（図２の時計方向）に回転可能且つハウジング１１に対して相対回転可能となっている。各ベーン１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは、回転軸１５ａにおいて回転方向に所定間隔ずつあけた箇所から径方向外側へ突出し、それぞれ対応する収容室５０に収容されている。

図１に示すように各ベーン１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは、対応する収容室５０を回転方向に分割することで、進角室５２，５３，５４及び遅角室５６，５７，５８をハウジング１１内に区画している。具体的には、シュー１２ｂ及びベーン１５ｂの間には進角室５２が形成され、シュー１２ｃ及びベーン１５ｃの間には進角室５３が形成され、シュー１２ｄ及びベーン１５ｄの間には進角室５４が形成されている。また、シュー１２ｃ及びベーン１５ｂの間には遅角室５６が形成され、シュー１２ｄ及びベーン１５ｃの間には遅角室５７が形成され、シュー１２ｂとベーン１５ｄの間には遅角室５８が形成されている。尚、図１，２に示すようにベーン１５ｂには、内燃機関の停止時にリアプレート１４のロック孔１４ａに嵌合することでハウジング１１に対するベーンロータ１５の回転位相をロックするロック部材１６が、保持されている。このロック部材１６は、内燃機関の始動時にロック孔１４ａから離脱することで内燃機関の定常運転時には回転位相の変化を許容する。

このような構成により駆動部１０では、内燃機関の定常運転に伴って、進角室５２，５３，５４及び遅角室５６，５７，５８に対する作動油の入出により回転位相が変化し、当該回転位相に応じたバルブタイミングが実現されることになる。具体的には、進角室５２，５３，５４が作動油の導入により容積拡大すると共に、遅角室５６，５７，５８が作動油の排出により容積縮小することで、回転位相は進角側へと変化し、それに応じてバルブタイミングが進角する。一方、遅角室５６，５７，５８が作動油の導入により容積拡大すると共に、進角室５２，５３，５４が作動油の排出により容積縮小することで、回転位相は遅角側へと変化し、それに応じてバルブタイミングが遅角する。

以上の駆動部１０に対して制御部３０は、通路６０，６１，６２，６５、制御弁７０及び制御回路９０を備えている。進角制御通路６０は、駆動部１０の各進角室５２，５３，５４と個別に連通するように、複数設けられている。遅角制御通路６１は、駆動部１０の各遅角室５６，５７，５８と個別に連通するように、複数設けられている。供給通路６２は、供給源としてのポンプ４の吐出口と連通することで、ドレンパン５から同ポンプ４の吸入口へと吸入される作動油が吐出供給されるようになっている。ここでポンプ４は、内燃機関のクランク軸の回転により駆動されるメカポンプであり、当該回転中は、ポンプ４から供給通路６２へ作動油が継続的に供給される。ドレン回収通路６５は、ドレン回収部としてのドレンパン５と共に大気に開放されて、当該ドレンパン５へ作動油を排出可能となっている。

制御弁７０は、ソレノイド７１への通電により発生する駆動力と、リターンスプリング７２の発生する復原力とを利用して、スプール７３をスリーブ７４内にて往復直線駆動する電磁駆動式スプール弁である。ここでスリーブ７４には、進角制御ポート８０、遅角制御ポート８１、供給ポート８２、進角ドレンポート８５及び遅角ドレンポート８６が設けられている。進角制御ポート８０及び遅角制御ポート８１は、それぞれ進角制御通路６０及び遅角制御通路６１と連通し、また供給ポート８２は、供給通路６２と連通している。さらに進角ドレンポート８５及び遅角ドレンポート８６は共に、ドレン回収通路６５と連通することで、大気に開放されている。制御弁７０は、ソレノイド７１への通電に応じてスプール７３の移動位置を変化させることで、ポート８０，８１，８２，８５，８６間の接続状態を切り替える。

制御回路９０は、例えばマイクロコンピュータ等を主体に構成される電子回路であり、制御弁７０のソレノイド７１及び内燃機関の各種電装品（図示しない）と電気接続されている。制御回路９０は、内部メモリに記憶のコンピュータプログラムに従って、ソレノイド７１への通電を含む内燃機関の回転を制御する。

（変動トルク）
次に、カム軸２からベーンロータ１５に作用する変動トルクについて、説明する。内燃機関の回転中は、カム軸２により開閉駆動される吸気弁からのスプリング反力等に起因して生じる変動トルクが、当該カム軸２を通じて駆動部１０のベーンロータ１５へと作用する。ここで、図３に示すように変動トルクは、ハウジング１１に対する進角側に作用する負トルクと、ハウジング１１に対する遅角側に作用する正トルクとの間において交番変動するものである。尚、変動トルクは、例えば正トルクのピークトルクＴ＋が負トルクのピークトルクＴ−よりも大きくなることにより平均トルクが正トルク側に偏るものであってもよいし、正トルクのピークトルクＴ＋が負トルクのピークトルクＴ−と実質的に等しくなることにより平均トルクが実質的に零となるものであってもよい。

（制御部）
次に、制御部３０の具体的構成について説明する。図１に示す制御弁７０において、金属により円筒状に形成されるスリーブ７４は、カム軸２及びベーンロータ１５からなる連動回転要素１００に同軸上に内蔵されている。スリーブ７４は、カム軸２に螺着固定される雄螺子状の固定部７５を一端部に有し、当該カム軸２との間にベーンロータ１５の回転軸１５ａを挟持する円環鍔状のフランジ部７６を他端部に有している。スリーブ７４においてフランジ部７６側の軸方向端部から固定部７５側の軸方向端部に向かって順に、進角ドレンポート８５、遅角制御ポート８１、供給ポート８２、進角制御ポート８０及び遅角ドレンポート８６が並設されている（図４も参照）。

金属により円柱ロッド状に形成されるスプール７３は、スリーブ７４内に同軸上に収容され、当該スリーブ７４の内周面により外周面を摺動案内される。ここで、特に本実施形態のスプール７３は、スリーブ７４のうち、フランジ部７６よりもカム軸２側において連動回転要素１００に内蔵される部分の内周面と摺動するように、配置されている。これは、固定部７５をカム軸２に固定したとき、製造公差に起因してフランジ部７６に変形が生じることで、当該フランジ部７６の近傍ではスリーブ７４の内周面の円筒度を悪化させる事態が、懸念されるからである。

スプール７３の一端部には、ソレノイド７１の駆動軸７１ａが連繋し、スプール７３の他端部には、リターンスプリング７２が連繋している。ソレノイド７１は、制御回路９０からの通電に応じた駆動軸７１ａの駆動力によりスプール７３をリターンスプリング７２側へ押圧し、リターンスプリング７２は、スリーブ７４との間での圧縮変形に応じた復原力の発生によりスプール７３をソレノイド７１側へ押圧する。したがって、制御弁７０では、ソレノイド７１が駆動軸７１ａに与える駆動力と、リターンスプリング７２が発生する復原力との釣り合いに応じて、スプール７３の移動位置（以下、単に「スプール移動位置」という）が決まることになる。

図４に示すようにスプール７３には、進角還流通路１１０、遅角還流通路１１１、進角ドレン通路１１２及び遅角ドレン通路１１３が設けられている。スプール７３を孔状に貫通する進角還流通路１１０及び遅角還流通路１１１の各一端部１１０ａ，１１１ａは、互いに一体となってスプール７３の外周面に開口している。進角還流通路１１０及び遅角還流通路１１１の各他端部１１０ｂ，１１１ｂは、スプール７３の軸方向に互いに離間する箇所にて、それぞれスプール７３の外周面に開口している。スプール７３の外周面に溝状に開口する進角ドレン通路１１２は、進角還流通路１１０の他端部１１０ｂの開口部に対してスプール７３の周方向にずれた箇所を、スプール７３の軸方向に延伸している。スプール７３において、遅角還流通路１１１を軸方向に挟んで進角還流通路１１０とは反対側箇所を孔状に貫通する遅角ドレン通路１１３は、両端部１１３ａ，１１３ｂをそれぞれスプール７３の一端面及び外周面に開口させている。

こうした構成から、図２，５，６に示す第一進角モードＡ１のスプール移動位置では、進角還流通路１１０の一端部１１０ａが進角制御ポート８０及び供給ポート８２と連通し、同通路１１０の他端部１１０ｂが遅角制御ポート８１と連通する。また、第一進角モードＡ１のスプール移動位置では、遅角還流通路１１１の一端部１１１ａが進角制御ポート８０及び供給ポート８２と連通し、同通路１１１の他端部１１１ｂがスリーブ７４により閉塞される。さらに、第一進角モードＡ１のスプール移動位置では、進角ドレン通路１１２の一端部１１２ａが進角ドレンポート８５と連通し、同通路１１２の他端部１１２ｂがスリーブ７４により閉塞される。またさらに、第一進角モードＡ１のスプール移動位置では、遅角ドレン通路１１３の一端部１１３ａが遅角ドレンポート８６と連通し、遅角ドレン通路１１３の他端部１１３ｂがスリーブ７４により閉塞される。

図２，７，８に示す第二進角モードＡ２のスプール移動位置では、進角還流通路１１０の一端部１１０ａが進角制御ポート８０及び供給ポート８２と連通し、同通路１１０の他端部１１０ｂが遅角制御ポート８１と連通する。また、第二進角モードＡ２のスプール移動位置では、遅角還流通路１１１の一端部１１１ａが進角制御ポート８０及び供給ポート８２と連通し、同通路１１１の他端部１１１ｂがスリーブ７４により閉塞される。さらに、第二進角モードＡ２のスプール移動位置では、進角ドレン通路１１２の一端部１１２ａが進角ドレンポート８５と連通し、同通路１１２の他端部１１２ｂが遅角制御ポート８１と連通する。またさらに、第二進角モードＡ２のスプール移動位置では、遅角ドレン通路１１３の一端部１１３ａが遅角ドレンポート８６と連通し、同通路１１３の他端部１１３ｂがスリーブ７４により閉塞される。

図２，９，１０に示す第一遅角モードＲ１のスプール移動位置では、進角還流通路１１０の一端部１１０ａが遅角制御ポート８１及び供給ポート８２と連通し、同通路１１０の他端部１１０ｂがスリーブ７４により閉塞される。また、第一遅角モードＲ１のスプール移動位置では、遅角還流通路１１１の一端部１１１ａが遅角制御ポート８１及び供給ポート８２と連通し、同通路１１１の他端部１１１ｂが進角制御ポート８０と連通する。さらに、第一遅角モードＲ１のスプール移動位置では、一端部１１２ａが進角ドレンポート８５と連通し、同通路１１２の他端部１１２ｂがスリーブ７４により閉塞される。またさらに、第一遅角モードＲ１のスプール移動位置では、遅角ドレン通路１１３の一端部１１３ａが遅角ドレンポート８６と連通し、遅角ドレン通路１１３の他端部１１３ｂがスリーブ７４により閉塞される。

図２，１１，１２に示す第二遅角モードＲ２のスプール移動位置では、進角還流通路１１０の一端部１１０ａが遅角制御ポート８１及び供給ポート８２と連通し、同通路１１０の他端部１１０ｂがスリーブ７４により閉塞される。また、第二遅角モードＲ２のスプール移動位置では、遅角還流通路１１１の一端部１１１ａが遅角制御ポート８１及び供給ポート８２と連通すると共に、同通路１１１の他端部１１１ｂが進角制御ポート８０と連通する。さらに、第二遅角モードＲ２のスプール移動位置では、進角ドレン通路１１２の一端部１１２ａが進角ドレンポート８５と連通し、同通路１１２の他端部１１２ｂがスリーブ７４により閉塞される。またさらに、第二遅角モードＲ２のスプール移動位置では、遅角ドレン通路１１３の一端部１１３ａが遅角ドレンポート８６と連通し、同通路１１３の他端部１１３ｂが進角制御ポート８０と連通する。

図２，１３に示す保持モードＨのスプール移動位置では、進角制御ポート８０及び遅角制御ポート８１が共にスプール７３により閉塞される。また、保持モードＨのスプール移動位置では、進角還流通路１１０及び遅角還流通路１１１の各一端部１１０ａ，１１１ａが供給ポート８２と連通し、それら進角還流通路１１０及び遅角還流通路１１１の各他端部１１０ｂ，１１１ｂがスリーブ７４により閉塞される。さらに、保持モードＨのスプール移動位置では、進角ドレン通路１１２の一端部１１２ａが進角ドレンポート８５と連通し、同通路１１２の他端部１１２ｂがスリーブ７４により閉塞される。またさらに、保持モードＨのスプール移動位置では、遅角ドレン通路１１３の一端部１１３ａが遅角ドレンポート８６と連通し、同通路１１３の他端部１１３ｂがスリーブ７４により閉塞される。

さて、図１，４に示すように、スプール７３の進角還流通路１１０及び遅角還流通路１１１には、それぞれ進角還流逆止弁１２０及び遅角還流逆止弁１２１が配設されている。各還流逆止弁１２０，１２１は、図４に示すように、それぞれ個別の弁座１２２，１２３及び弁部材１２４，１２５と、互いに共通の弾性部材１２６とを組み合わせてなる。

進角弁座１２２は、進角還流通路１１０の内壁面のうち端部１１０ｂ側に向かって縮径する円錐面により、形成されている。金属により有底円筒状に形成される進角弁部材１２４は、進角還流通路１１０のうち進角弁座１２２よりも端部１１０ａ側に当該弁座１２２と同軸上に収容され、軸方向に往復移動可能となっている。これにより進角弁部材１２４の底部は、端部１１０ｂ側へ移動することで進角弁座１２２に着座する一方、端部１１０ａ側へ移動することで進角弁座１２２から離座する。

遅角弁座１２３は、遅角還流通路１１１の内壁面のうち端部１１１ｂ側に向かって縮径する円錐面により、形成されている。金属により有底円筒状に形成される遅角弁部材１２５は、遅角還流通路１１１のうち遅角弁座１２３よりも端部１１１ａ側に当該弁座１２３と同軸上に収容され、軸方向に往復移動可能となっている。これにより遅角弁部材１２５の底部は、端部１１１ｂ側へ移動することで遅角弁座１２３に着座する一方、端部１１１ａ側へ移動することで遅角弁座１２３から離座する。

金属製のコイルスプリングからなる弾性部材１２６は、進角弁部材１２４及び遅角弁部材１２５の間に同軸上に介装されている。これにより弾性部材１２６は、進角弁部材１２４及び遅角弁部材１２５の間での圧縮変形に応じた復原力を発生することで、それら進角弁部材１２４及び遅角弁部材１２５をそれぞれ進角弁座１２２側及び遅角弁座１２３側へ押圧する。

こうした構成から、進角還流通路１１０のうち進角弁座１２２を挟んで端部１１０ａ側よりも端部１１０ｂ側が高圧となることで、図５，８の如く進角弁部材１２４が進角弁座１２２から離座するときには、進角還流逆止弁１２０が開弁状態となる。これにより、モードＡ１，Ａ２の進角還流通路１１０では、遅角制御ポート８１から進角制御ポート８０側へ流通する作動油の還流（図５，８参照）が、許容される。一方、進角還流通路１１０のうち進角弁座１２２を挟んで端部１１０ｂ側よりも端部１１０ａ側が高圧となることで、図６，７，９〜１３の如く進角弁部材１２４が進角弁座１２２に着座するときには、進角還流逆止弁１２０が閉弁状態となる。これにより、モードＡ１，Ａ２の進角還流通路１１０では、進角制御ポート８０から遅角制御ポート８１側へ流通する作動油の還流（図６参照）が、規制される。

また、遅角還流通路１１１のうち遅角弁座１２３を挟んで端部１１１ａ側よりも端部１１１ｂ側が高圧となることで、図９，１２の如く遅角弁部材１２５が遅角弁座１２３から離座するときには、遅角還流逆止弁１２１が開弁状態となる。これにより、モードＲ１，Ｒ２の遅角還流通路１１１では、進角制御ポート８０から遅角制御ポート８１側へ流通する作動油の還流（図９，１２参照）が、許容される。一方、遅角還流通路１１１のうち遅角弁座１２３を挟んで端部１１１ｂ側よりも端部１１１ａ側が高圧となることで、図５〜８，１０，１１，１３の如く遅角弁部材１２５が遅角弁座１２３に着座するときには、遅角還流逆止弁１２１が閉弁状態となる。これにより、モードＲ１，Ｒ２の遅角還流通路１１１では、遅角制御ポート８１から進角制御ポート８０側へ流通する作動油の還流（図１０参照）が、規制される。

以上に加えて、図１，２に示すように制御部３０の供給通路６２には、リード式の供給流逆止弁（リード弁）１３０が配設されている。供給流逆止弁１３０は、供給通路６２を挟んで供給ポート８２側よりもポンプ４側が高圧となることで、開弁状態となる。これにより、モードＡ２，Ｒ２の供給通路６２では、ポンプ４から供給ポート８２側への供給流（図７，１１，１３参照）が、許容される。一方、供給流逆止弁１３０は、供給通路６２を挟んでポンプ４側よりも供給ポート８２側が高圧となることで、閉弁状態となる。これにより、モードＡ１，Ｒ１の供給通路６２では、供給ポート８２側からポンプ４への逆流（図５，６，８〜１０，１２参照）が、規制される。

（特徴的構成）
次に、スプール７３の特徴的構成について、説明する。図４，１４に示すようにスプール７３は、外筒部材１４０の内周側に内筒部材１４１を同軸上に配置して、それら二部材１４０，１４１同士を嵌合により組み合わせてなる。

図４に示すように外筒部材１４０は、進角還流通路１１０のうち弁通路部１４２及び外通路部１４３を、他の通路１１１，１１２，１１３及び遅角弁座１２３と共に形成している。ここで、外筒部材１４０をスプール７３の軸方向に貫通して進角還流通路１１０の端部１１０ａを形成する弁通路部１４２は、進角弁部材１２４を往復移動可能に収容し且つ弾性部材１２６を弾性変形可能に部分的に収容する円筒孔状を、呈している。

図１４〜１７に示すように、外筒部材１４０をスプール７３の径方向に貫通して進角還流通路１１０の端部１１０ｂを形成する外通路部１４３は、同スプール７３の周方向に延伸するスリット孔状（長孔状）を、呈している。本実施形態において外通路部１４３は、スプール７３の周方向にπｒａｄずれた二箇所に等間隔をあけて設けられ、それぞれ当該πｒａｄ未満の周方向長さを有している。各外通路部１４３は、モードＡ１，Ａ２にて遅角制御ポート８１に向かって開口する開口部１４３ａ（図５〜８も参照）を、スリーブ７４と摺動する外筒部材１４０の外周面１４０ａに形成している。また、各外通路部１４３は、内筒部材１４１に向かって開口する開口部１４３ｂを、外筒部材１４０の内周面１４０ｂに形成している。

図４に示すように内筒部材１４１は、進角還流通路１１０のうち接続通路部１４４、内通路部１４５及び中間通路部１４６を、弁通路部１４２に露出する進角弁座１２２と共に形成している。ここで、内筒部材１４１をスプール７３の軸方向に貫通する接続通路部１４４は、進角弁座１２２の内周側を通じて弁通路部１４２に同軸上に連通する円筒孔状を、呈している。これにより、接続通路部１４４に対して弁通路部１４２は、作動油の流通面積を拡大するように接続されている。そして、ここまでの構成から、遅角還流通路１１１に遅角弁部材１２５及び弾性部材１２６の一部を収容し且つ弁通路部１４２に進角弁部材１２５及び弾性部材１２６の残部を収容した外筒部材１４０に対し、内筒部材１４１を嵌合させて当該弁通路部１４２を接続通路部１４４に接続させることで、逆止弁１２０，１２１の機能の実現が可能となっている。

図１４〜１７に示すように、内筒部材１４１をスプール７３の径方向に貫通する内通路部１４５は、同スプール７３の径方向からの投影視において外通路部１４３と重なって心合わせされる円筒孔を、呈している。これにより内通路部１４５は、スプール７３の周方向にπｒａｄずれた二箇所に等間隔をあけて設けられ、それぞれ対応する外通路部１４３に対して同スプール７３の径方向における内側に位置決めされている。各内通路部１４５は、接続通路部１４４を介して弁通路部１４２（図４参照）に接続される開口部１４５ａを、当該接続通路部１４４を囲む内筒部材１４１の内周面１４１ａに形成している。

図１４〜１７に示すように、内筒部材１４１において外周面１４１ｂからスプール７３の径方向に凹む中間通路部１４６は、当該径方向からの投影視において内外通路部１４５，１４３と重なって心合わせされる矩形溝状を、呈している。これにより中間通路部１４６は、スプール７３の周方向にπｒａｄずれた二箇所に等間隔をあけて設けられ、それぞれ対応する内外通路部１４５，１４３の間を同スプール７３の径方向に接続している。各中間通路部１４６は、対応する外通路部１４３に向かって開口する開口部１４６ａを、内筒部材１４１の外周面１４１ｂに形成している。また、各中間通路部１４６は、対応する内通路部１４５が開口部１４５ｂを通じて開口する溝底面１４６ｂを、矩形平面状に形成している。

こうした各中間通路部１４６の溝底面１４６ｂの輪郭は、図１７に示すスプール７３の径方向からの投影視において、対応する内外通路部１４５，１４３の各開口部１４５ｂ，１４３ｂの輪郭をいずれも囲むように、形成されている。即ち、スプール７３の径方向からの投影視において各中間通路部１４６の内方には、対応通路部１４５，１４３の各開口部１４５ｂ，１４３ｂが共に位置する形となっている。これにより、図１４〜１７に示す各中間通路部１４６は、対応する内外通路部１４５，１４３の各開口部１４５ｂ，１４３ｂよりも作動油の流通面積を確実に拡大した状態で、それら対応通路部１４５，１４３間を接続しているのである。

以上の構成を有するスプール７３では、両外通路部１４３による作動油の最小流通面積Ｓｏと、両内通路部１４５による作動油の最小流通面積Ｓｉと、接続通路部１４４による作動油の最小流通面積Ｓｃとが、規定されている。

具体的には、本実施形態において各外通路部１４３の通路面積は、スプール７３の径方向のうち内側開口部１４３ｂの形成箇所にて最小となっており、両外通路部１４３の当該最小通路面積の総和として、最小流通面積Ｓｏが下記の式（１）により規定されている。尚、式（１）中のθは、図１６に示すように、スプール７３の周方向における角度範囲として、各外通路部１４３の内側開口部１４３ｂが延伸する範囲を表している。また、式（１）中のＬは、図１５に示すように、スプール７３の軸方向における幅として、各外通路部１４３の幅を表している。さらに、式（１）中のｄｏは、図１５に示すように、外筒部材１４０において各外通路部１４３の内側開口部１４３ｂが形成される内周面１４０ｂの直径を、表している。
Ｓｏ＝２・θ・Ｌ・ｄｏ／２・・・（１）

本実施形態において各内通路部１４５の通路面積は、スプール７３の径方向の任意箇所にて実質的に一定となっており、両内通路部１４５の当該通路面積の総和として、最小流通面積Ｓｉが下記の式（２）により規定されている。尚、式（２）中のｄｉは、図１５，１６に示すように、各内通路部１４５の直径を表している。
Ｓｉ＝２・π・（ｄｉ／２）^２・・・（２）

本実施形態において接続通路部１４４の通路面積は、スプール７３の軸方向の任意箇所にて実質的に一定となっており、当該通路面積としての最小流通面積Ｓｃが下記の式（３）により規定されている。尚、式（３）中のｄｃは、図１５に示すように、接続通路部１４４の直径を表している。
Ｓｃ＝π・（ｄｃ／２）^２・・・（３）

そして、このように規定されている最小流通面積Ｓｏ，Ｓｉ，Ｓｃについて、本実施形態は、下記の式（４）の相関関係を満たすことを特徴としている。ここで、特に最小流通面積Ｓｏ，Ｓｃの間では、式（１），（３），（４）から下記の式（５）の関係が得られる。したがって、例えばθ＝π／２、ｄｏ＝２・ｄｃとした場合には、式（５）から下記の式（６）が得られるので、スプール７３の軸方向における各外通路部１４３の幅Ｌについては、接続通路部１４４の直径の１／４程度まで小さくしてもよいことが、分かる。
Ｓｉ≧Ｓｏ≧Ｓｃ・・・（４）
Ｌ≧π・ｄｃ^２／（４・θ・ｄｏ）・・・（５）
Ｌ≧ｄｃ／４・・・（６）

このように、外筒部材１４０においてスプール７３の周方向に延伸するスリット孔状に貫通する各外通路部１４３については、スリーブ７４と摺動する外周面１４０ａに開口する外側開口部１４３ａの幅Ｌを、同スプール７３の軸方向に可及的に小さく設定し得る。故に、スリーブ７４のうちフランジ部７６よりもカム軸２側にて連動回転要素１００に内蔵される部分と摺動する「摺動面」として、外筒部材１４０の外周面１４０ａを各外通路部１４３の外側開口部１４３ａの周囲に確保しつつ、スプール７３の軸方向長の増大を抑制できる。したがって、連動回転要素１００における制御弁７０の内蔵スペースの制限に応え得る小型なバルブタイミング調整装置を、提供可能である。

（作動）
次に、バルブタイミング調整装置１のバルブタイミング調整作動について、説明する。ポンプ４から作動油の供給が継続される内燃機関の定常運転時（以下、単に「定常運転時」という）には、運転状態に適したバルブタイミングを実現するように制御回路９０がソレノイド７１への通電を制御することで、モードＡ１，Ａ２，Ｒ１，Ｒ２，Ｈのスプール移動位置のうちいずれかの位置が選択される。その結果、進角室５２，５３，５４及び遅角室５６，５７，５８に対する作動油の入出が、選択されたスプール移動位置に応じて制御される。そこで、以下では、定常運転時における各モードＡ１，Ａ２，Ｒ１，Ｒ２，Ｈの作動を、個別に説明する。尚、内燃機関において定常運転が開始される始動直後においては、進角室５２，５３，５４、遅角室５６，５７，５８のいずれも、ポンプ４から供給の作動油により満たされた状態となっている。

（ａ１）第一進角モードＡ１
定常運転時に、内燃機関の回転数が所定値より小さく且つ実位相が目標位相に対する許容偏差より遅角側にある等の運転条件が成立すると、図５，６に示す第一進角モードＡ１のスプール移動位置が選択される。このスプール移動位置では、進角室５２，５３，５４と遅角室５６，５７，５８とがポート８０，８１間の進角還流通路１１０を介して接続される。またそれと同時に、通路１１０，１１１の各端部１１０ａ，１１１ａが供給通路６２に接続されると共に、通路１１１，１１２，１１３の端部１１１ｂ，１１２ｂ，１１３ｂがスリーブ７４により閉塞される。

こうした接続形態下、変動トルクのうち負トルクがベーンロータ１５に作用して遅角室５６，５７，５８を縮小させようとすると、それら遅角室５６，５７，５８の作動油は、図５に示すように遅角制御ポート８１を通じて進角還流通路１１０に押し出される。このとき、負トルクの作用により容積拡大して負圧の発生する進角室５２，５３，５４に進角制御ポート８０を介して接続される進角還流通路１１０においては、当該進角制御ポート８０側へ流通する還流が進角還流逆止弁１２０により許容される。それと共に、進角還流通路１１０と繋がる遅角還流通路１１１及び供給通路６２においては、遅角還流逆止弁１２１及び供給流逆止弁１３０がそれぞれ閉弁する。したがって、遅角室５６，５７，５８からの排出作動油は、負圧の発生した進角室５２，５３，５４に進角還流通路１１０を通じて吸入されることになる。これに対し、大気開放のドレン回収通路６５に進角ドレンポート８５を介して端部１１２ａが連通する進角ドレン通路１１２からは、当該通路１１２の端部１１２ｂの閉塞により、空気が進角還流通路１１０を通じて進角室５２，５３，５４に吸入されることはない。これらによれば、回転位相を進角側へと変化させて、バルブタイミングを進角させることができるのである。

一方、変動トルクの方向反転により正トルクがベーンロータ１５に作用して進角室５２，５３，５４が容積縮小しようとすると、当該反転前の進角室５２，５３，５４への導入作動油は、図６に示すように進角制御ポート８０を通じて進角還流通路１１０に押し出される。このとき、進角還流通路１１０において遅角制御ポート８１側へ流通する還流は、進角還流逆止弁１２０により規制される。それと共に、遅角還流通路１１１及び供給通路６２においては、遅角還流逆止弁１２１及び供給流逆止弁１３０がそれぞれ閉弁する。これらによれば、変動トルクの反転前に進角側へ変化した回転位相が遅角側へと戻る事態を、抑制することができるのである。

このような第一進角モードＡ１において、遅角室５６，５７，５８から進角還流通路１１０を経て作動油を進角室５２，５３，５４に還流させる流量は、当該還流通路１１０のうち外通路部１４３が遅角制御ポート８１との間に形成する隙間により、制御される。故に、スプール７３の軸方向における各外通路部１４３の幅Ｌを単に小さく設定した場合、それら外通路部１４３による作動油の流通面積が絞られて還流流量が減少してしまい、回転位相の進角側変化に応じたバルブタイミング調整の応答性を低下させるおそれがある。

しかし、本実施形態では、進角還流通路１１０のうち両内通路部１４５、両外通路部１４３及び接続通路部１４４による最小流通面積Ｓｉ，Ｓｏ，Ｓｃが式（４）の関係を満たす範囲で、各外通路部１４３の幅Ｌが可及的に小さく設定されることになる。これによれば、接続通路部１４４以上の流通面積となる両外通路部１４３から、それ以上の流通面積となる両内通路部１４５を通じて作動油を接続通路部１４４に流通させて、進角室５２，５３，５４への還流流量を確保することができる。

加えて進角還流通路１１０のうち、対応する内外通路部１４５，１４３よりも流通面積が拡大する各中間通路部１４６によれば、別部材１４１，１４０の形成する対応通路部１４５，１４３間が、式（４）の関係による還流流量の確保作用を妨げずに接続され得る。ここでスプール７３の径方向投影視にて、各中間通路部１４６の内方に異なる形状をもって位置する内外通路部１４５，１４３を重ねて心合わせさせていることによれば、それら通路部１４５，１４３間を接続して作動油を流通させることによる圧損を十分に低減できる。したがって、式（４）の関係による還流流量の確保作用につき、そうした圧損に起因して阻害される事態を回避し得るのである。

以上より、還流流量の確保によるバルブタイミング調整応答性の向上効果を、スプール７３の軸方向長の増大抑制を図りながらも両立的に実現することが、可能である。尚、ここまでの説明から、第一進角モードＡ１が特許請求の範囲に記載の「位相変化モード」に相当し、進角制御ポート８０が特許請求の範囲に記載の「導入ポート」に相当し、遅角制御ポート８１が特許請求の範囲に記載の「排出ポート」に相当している。

（ａ２）第二進角モードＡ２
定常運転時に、内燃機関の回転数が所定値より大きく且つ実位相が目標位相に対する許容偏差より遅角側にある等の運転条件が成立すると、図７，８に示す第二進角モードＡ２のスプール移動位置が選択される。このスプール移動位置では、進角室５２，５３，５４と遅角室５６，５７，５８とがポート８０，８１間の進角還流通路１１０を介して接続されると共に、進角ドレン通路１１２と連通の進角ドレンポート８５を介して遅角制御ポート８１がドレン回収通路６５に接続される。またそれと同時に、通路１１０，１１１の各端部１１０ａ，１１１ａが供給通路６２に接続されると共に、通路１１１，１１３の端部１１１ｂ，１１３ｂがスリーブ７４により閉塞される。

こうした接続形態下、供給通路６２において供給ポート８２側への供給流を供給流逆止弁１３０が許容することで、ポンプ４から供給される作動油は、図７に示すように、当該供給ポート８２から進角制御ポート８０側へ流通する。このとき、ポンプ４からの作動油の供給圧が設定圧（例えば２００ｋＰａ）以上となる場合に当該作動油が流入する進角還流通路１１０においては、進角制御ポート８０から遅角制御ポート８１側へ流通する還流が進角還流逆止弁１２０により規制される。それと共に、進角還流通路１１０と繋がる遅角還流通路１１１においては、遅角還流逆止弁１２１が閉弁する。これらによれば、作動油が供給通路６２を通じて進角室５２，５３，５４に導入される一方、遅角室５６，５７，５８の作動油が進角ドレン通路１１２を通じてドレン回収通路６５に排出される。したがって、内燃機関の高回転に伴って変動トルクが乱れることに起因して進角還流逆止弁１２０の作動応答性が低くなるような運転条件であっても、回転位相を迅速に進角側へと変化させて、バルブタイミングを進角させることができるのである。

但し、温度上昇により作動油の供給圧が設定圧未満となる場合、変動トルクに応じた作動が上記（ａ１）に準じて図８の如く生じることで、遅角室５６，５７，５８からの排出作動油が進角還流通路１１０を通じて進角室５２，５３，５４に導入されることになる。これによれば、ポンプ４からの作動油の供給圧が低下したとしても、バルブタイミングの進角を継続することが、可能となる。尚、このように作動油の供給圧が設定圧未満となる場合にも、上記（ａ１）の場合と同様の原理により、還流流量の確保によるバルブタイミング調整応答性の向上効果を、スプール７３の軸方向長の増大抑制を図りながらも両立的に実現することが、可能である。したがって、第二進角モードＡ２も特許請求の範囲に記載の「位相変化モード」に相当する。

（ｒ１）第一遅角モードＲ１
定常運転時に、内燃機関の回転数が所定値より小さく且つ実位相が目標位相に対する許容偏差より進角側にある等の運転条件が成立すると、図９，１０に示す第一遅角モードＲ１のスプール移動位置が選択される。このスプール移動位置では、進角室５２，５３，５４と遅角室５６，５７，５８とがポート８０，８１間の遅角還流通路１１１を介して接続される。またそれと同時に、通路１１０，１１１の各端部１１０ａ，１１１ａが供給通路６２に接続されると共に、通路１１０，１１２，１１３の端部１１０ｂ，１１２ｂ，１１３ｂがスリーブ７４により閉塞される。

こうした接続形態下、変動トルクのうち正トルクがベーンロータ１５に作用して進角室５２，５３，５４を縮小させようとすると、それら進角室５２，５３，５４の作動油は、図９に示すように進角制御ポート８０を通じて遅角還流通路１１１に押し出される。このとき、正トルクの作用により容積拡大して負圧の発生する遅角室５６，５７，５８に遅角制御ポート８１を介して接続される遅角還流通路１１１においては、当該遅角還流通路１１１側へ流通する還流が遅角還流逆止弁１２１により許容される。それと共に、遅角還流通路１１１と繋がる進角還流通路１１０及び供給通路６２においては、進角還流逆止弁１２０及び供給流逆止弁１３０がそれぞれ閉弁する。したがって、進角室５２，５３，５４からの排出作動油は、負圧の発生した遅角室５６，５７，５８に遅角還流通路１１１を通じて吸入されることになる。これに対し、大気開放のドレン回収通路６５に遅角ドレンポート８６を介して端部１１３ａが連通する遅角ドレン通路１１３からは、当該通路１１３の端部１１３ｂの閉塞により、空気が遅角還流通路１１１を通じて遅角室５６，５７，５８に吸入されることはない。これらによれば、回転位相を遅角側へと変化させて、バルブタイミングを遅角させることができるのである。

一方、変動トルクの方向反転により負トルクがベーンロータ１５に作用して遅角室５６，５７，５８が容積縮小しようとすると、当該反転前の遅角室５６，５７，５８への導入作動油は、図１０に示すように遅角制御ポート８１を通じて遅角還流通路１１１に押し出される。このとき、遅角還流通路１１１において進角制御ポート８０側へ流通する還流は、遅角還流逆止弁１２１により規制される。それと共に、進角還流通路１１０及び供給通路６２においては、進角還流逆止弁１２０及び供給流逆止弁１３０がそれぞれ閉弁する。これらによれば、変動トルクの反転前に遅角側へ変化した回転位相が進角側へと戻る事態を、抑制することができるのである。

（ｒ２）第二遅角モードＲ２
定常運転時に、内燃機関の回転数が所定値より大きく且つ実位相が目標位相に対する許容偏差より進角側にある等の運転条件が成立すると、図１１，１２に示す第二遅角モードＲ２のスプール移動位置が選択される。このスプール移動位置では、進角室５２，５３，５４と遅角室５６，５７，５８とがポート８０，８１間の遅角還流通路１１１を介して接続されると共に、遅角ドレン通路１１３と連通の遅角ドレンポート８６を介して進角制御ポート８０がドレン回収通路６５に接続される。またそれと同時に、通路１１０，１１１の各端部１１０ａ，１１１ａが供給通路６２に接続されると共に、通路１１０，１１２の端部１１０ｂ，１１２ｂがスリーブ７４により閉塞される。

こうした接続形態下、供給通路６２において供給ポート８２側への供給流を供給流逆止弁１３０が許容することで、ポンプ４から供給される作動油は、図１１に示すように、当該供給ポート８２から遅角制御ポート８１側へ流通する。このとき、ポンプ４からの作動油の供給圧が上記（ａ２）の場合と同じ設定圧以上となる場合に当該作動油が流入する遅角還流通路１１１においては、遅角制御ポート８１から進角制御ポート８０側へ流通する還流が遅角還流逆止弁１２１により規制される。それと共に、遅角還流通路１１１と繋がる進角還流通路１１０においては、進角還流逆止弁１２０が閉弁する。これらによれば、作動油が供給通路６２を通じて遅角室５６，５７，５８に導入される一方、進角室５２，５３，５４の作動油が遅角ドレン通路１１３を通じてドレン回収通路６５に排出される。したがって、内燃機関の高回転に伴って変動トルクが乱れることに起因して遅角還流逆止弁１２１の作動応答性が低くなるような運転条件であっても、回転位相を迅速に遅角側へと変化させて、バルブタイミングを遅角させることができるのである。

但し、温度上昇により作動油の供給圧が設定圧未満となる場合、変動トルクに応じた作動が上記（ｒ１）に準じて図１２の如く生じることで、進角室５２，５３，５４からの排出作動油が遅角還流通路１１１を通じて遅角室５６，５７，５８に導入されることになる。これによれば、ポンプ４からの作動油の供給圧が低下したとしても、バルブタイミングの遅角を継続することが、可能となる。

（ｈ）保持モードＨ
定常運転時に、実位相が目標位相に対する許容偏差内にある等の運転条件が成立すると、図１３に示す保持モードＨのスプール移動位置が選択される。このスプール移動位置では、進角室５２，５３，５４及び遅角室５６，５７，５８が、進角還流通路１１０、遅角還流通路１１１及び供給通路６２のうちいずれに対しても、遮断される。こうした接続形態下、各還流逆止弁１２０，１２１が閉弁して、進角室５２，５３，５４及び遅角室５６，５７，５８に作動油が保持されることになるので、変動トルクの影響による回転位相変化の範囲内にて、バルブタイミングを保持することができるのである。

（第二実施形態）
図１８〜２０に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例であり、以下、特徴的構成として第一実施形態と異なる点を中心に説明する。第二実施形態のスプール２０７３は、外通路部１４３と共に中間通路部２１４６を有した外筒部材２１４０の内周側に、当該中間通路部２１４６を通じて外通路部１４３と接続される内通路部１４５を有した内筒部材２１４１を、配置してなる。

具体的には、外筒部材２１４０の内周面２１４０ｂからスプール２０７３の径方向に凹む中間通路部２１４６は、当該径方向からの投影視にて内筒部材２１４１の内通路部１４５及び同外筒部材２１４０の外通路部１４３と重なって心合わせされる矩形溝状を、呈している。これにより中間通路部２１４６は、スプール２０７３の周方向にπｒａｄずれた二箇所に等間隔をあけて設けられ、それぞれ対応する内外通路部１４５，１４３間を同スプール２０７３の径方向に接続している。

こうした構成に応じて各内通路部１４５は、外筒部材２１４０に向かって開口する開口部２１４５ｂを、内筒部材２１４１の外周面２１４１ｂに形成している。また、各中間通路部２１４６は、対応する内通路部１４５に向かって開口する開口部２１４６ａを、外筒部材２１４０の内周面２１４０ｂに形成している。さらにまた、各外通路部１４３は、モードＡ１，Ａ２にて遅角制御ポート８１とは反対側に向かって開口する開口部２１４３ｂを、対応する中間通路部２１４６の矩形平面状の溝底面２１４６ｂに形成している。

そして、このような第二実施形態においても各中間通路部２１４６の溝底面２１４６ｂの輪郭は、図２０に示すスプール２０７３の径方向からの投影視にて、対応する内外通路部１４５，１４３の各開口部２１４５ｂ，２１４３ｂの輪郭をいずれも囲むように、形成されている。即ち、スプール２０７３の径方向からの投影視において各中間通路部２１４６の内方には、対応通路部１４５，１４３の各開口部２１４５ｂ，２１４３ｂが共に位置する形となっている。これにより、図１８〜２０に示す各中間通路部２１４６は、対応する内外通路部１４５，１４３の各開口部２１４５ｂ，２１４３ｂよりも作動油の流通面積を確実に拡大した状態で、それら対応通路部１４５，１４３の間を接続しているのである。

以上のスプール２０７３においても、両外通路部１４３による作動油の最小流通面積Ｓｏと、両内通路部１４５による作動油の最小流通面積Ｓｉと、接続通路部１４４による作動油の最小流通面積Ｓｃとが、第一実施形態に準ずる規定（但し、ｄｏは、外筒部材２１４０において各外通路部１４３の内側開口部２１４３ｂが形成される各中間通路部２１４６の溝底面２１４６ｂの直径を表す）により、式（４）の関係を満たす。したがって、第一実施形態と同様の作用効果を得ることが、可能である。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

具体的に制御弁７０については、スプール７３，２０７３及びリターンスプリング７２を収容するスリーブ７４を、上述の如く連動回転要素１００をなすベーンロータ１５及びカム軸２の双方に内蔵させる以外に、当該スリーブ７４を、ベーンロータ１５及びカム軸２の一方に内蔵にさせる、あるいはベーンロータ１５及びカム軸２の外部に配置してもよい。また、内通路部１４５の形状については、式（４）を満たす限りにおいて、例えばスリット孔状等、各種の形状を採用することができる。

さらに、中間通路部１４６，２１４６の形状については、内外通路部１４５，１４３の各開口部１４５ｂ，１４３ｂ，２１４５ｂ，２１４３ｂよりも作動油の流通面積を拡大させ得る限りにおいて、例えば有底円筒孔状等、各種の形状を採用することができる。またさらに、スプール７３の径方向からの投影視にて中間通路部１４６，２１４６の内方に内外通路部１４５，１４３の各開口部１４５ｂ，１４３ｂ，２１４５ｂ，２１４３ｂを共に位置させる構成では、各種の配置形態を採用することができる。例えば図２１（ａ）〜（ｃ）に示すように、スプール７３の径方向からの投影視において、内外通路部１４５，１４３の双方が中間通路部１４６，２１４６と心合わせされていなくてもよく、この場合の内外通路部１４５，１４３同士については、図２１（ａ）の如く重なって心合わせされていてもよいし、図２１（ｂ）の如く重なっていても心合わせされていなくてもよいし、図２１（ｃ）の如く重なっていなくてもよい。あるいは図２１（ｄ），（ｅ）に示すように、スプール７３の径方向からの投影視において、内外通路部１４５，１４３の一方（図２１（ｄ），（ｅ）は内通路部１４５の例）が中間通路部１４６，２１４６と心合わせされていなくてもよく、この場合、内外通路部１４５，１４３同士について、図２１（ｄ）の如く重なっていてもよいし、図２１（ｅ）の如く重なっていなくてもよい。

加えて、内外通路部１４５，１４３及び中間通路部１４６，２１４６の組数については、二組以外にも、一組であってもよいし、三組以上であってもよい。ここで一組の場合、一外通路部１４３による作動油の最小流通面積Ｓｏは、例えば当該外通路部１４３の開口部１４３ｂ，２１４３ｂにおける最小通路面積として規定され、一内通路部１４５による作動油の最小流通面積Ｓｉは、例えば当該内通路部１４５の任意箇所にて実質的に一定となる通路面積として規定される。また、三組以上の場合、三つ以上の外通路部１４３による作動油の最小流通面積Ｓｏは、例えばそれら外通路部１４３の各開口部１４３ｂ，２１４３ｂにおける最小通路面積の総和として規定され、三つ以上の内通路部１４５による作動油の最小流通面積Ｓｉは、例えばそれら内通路部１４５の任意箇所にて実質的に一定となる通路面積の総和として規定される。

さらに加えて、上述した特徴的構成のうち進角還流通路１１０に関する部分を、当該部部に代えて又は加えて遅角還流通路１１１に適用してもよい。この場合、第一遅角モードＲ１及び第二遅角モードＲ２が特許請求の範囲に記載の「位相変化モード」に相当し、遅角制御ポート８１が特許請求の範囲に記載の「導入ポート」に相当し、進角制御ポート８０が特許請求の範囲に記載の「排出ポート」に相当することになる。そして、本発明は、「動弁」としての吸気弁のバルブタイミングを調整する装置以外に、「動弁」としての排気弁のバルブタイミングを調整する装置や、それら吸気弁及び排気弁の双方のバルブタイミングを調整する装置にも、適用することができるのである。

１バルブタイミング調整装置、２カム軸、４ポンプ、１０駆動部、１１ハウジング、１５ベーンロータ、１５ａ回転軸、１５ｂ，１５ｃ，１５ｄベーン、３０制御部、５２，５３，５４進角室、５６，５７，５８遅角室、６０進角制御通路、６１遅角制御通路、６２供給通路、６５ドレン回収通路、７０制御弁、７１ソレノイド、７１ａ駆動軸、７２リターンスプリング、７３，２０７３スプール、７４スリーブ、７５固定部、７６フランジ部、８０進角制御ポート、８１遅角制御ポート、８２供給ポート、８５進角ドレンポート、８６遅角ドレンポート、９０制御回路、１００連動回転要素、１１０進角還流通路、１１１遅角還流通路、１１２進角ドレン通路、１１３遅角ドレン通路、１２０進角還流逆止弁、１２１遅角還流逆止弁、１２２進角弁座、１２３遅角弁座、１２４進角弁部材、１２５遅角弁部材、１２６弾性部材、１３０供給流逆止弁、１４０，２１４０外筒部材、１４０ａ外周面、１４０ｂ，２１４０ｂ内周面、１４１，２１４１内筒部材、１４１ａ内周面、１４１ｂ，２１４１ｂ外周面、１４２弁通路部、１４３外通路部、１４３ａ，１４３ｂ，２１４３ｂ開口部、１４４接続通路部、１４５内通路部、１４５ａ，１４５ｂ，２１４５ｂ開口部、１４６，２１４６中間通路部、１４６ａ，２１４６ａ開口部、１４６ｂ，２１４６ｂ溝底面、Ａ１第一進角モード、Ａ２第二進角モード、Ｈ保持モード、Ｒ１第一遅角モード、Ｒ２第二遅角モード、Ｌ幅、Ｓｃ，Ｓｉ，Ｓｏ最小流通面積

Claims

内燃機関のクランク軸と連動回転するハウジングと、
前記内燃機関のカム軸と連動回転し、前記ハウジング内において進角室及び遅角室を回転方向に区画し、作動液が前記進角室又は前記遅角室へ導入されることにより、前記ハウジングに対する回転位相が進角側又は遅角側へ変化するベーンロータと、
スリーブ内に収容されるスプールの移動位置に応じて前記進角室及び前記遅角室に対する作動液の入出を制御する制御弁とを、備え、前記クランク軸からのトルク伝達により前記カム軸が開閉する動弁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であって、
前記回転位相を変化させる位相変化モードにおいて前記進角室及び前記遅角室の一方に作動液を導入する導入ポートと、
前記位相変化モードにおいて前記進角室及び前記遅角室の他方から作動液が排出される排出ポートとが、前記スリーブに設けられ、
前記位相変化モードにおいて前記導入ポートを前記排出ポートに接続する還流通路と、
前記位相変化モードにおいて弁部材が弁座から離座することにより、前記還流通路を前記排出ポートから前記導入ポート側へ流通する作動液の還流を許容する一方、前記位相変化モードにおいて弁部材が弁座に着座することにより、前記還流通路を前記導入ポートから前記排出ポート側へ流通する作動液の還流を規制する還流逆止弁とが、前記スプールに設けられるバルブタイミング調整装置において、
前記スプールは、外筒部材の内周側に内筒部材を配置してなり、
前記外筒部材は、前記還流通路のうち前記位相変化モードにおいて前記排出ポートに向かって開口する外通路部、並びに前記還流通路のうち前記弁部材を収容する弁通路部を有し、
前記内筒部材は、前記還流通路のうち内通路部、前記還流通路のうち前記弁通路部に前記内通路部を接続する接続通路部、並びに前記弁通路部に露出する前記弁座を有し、
前記外筒部材及び前記内筒部材の間には、前記還流通路のうち前記外通路部を前記内通路部に接続する中間通路部が、形成され、
前記外通路部は、前記スプールの周方向に延伸するスリット孔状に前記外筒部材を貫通して当該外筒部材のうち前記スリーブとの摺動面に開口部を形成し、
前記中間通路部は、前記内通路部及び前記外通路部よりも作動液の流通面積を拡大するように、それら内通路部及び外通路部の間を接続し、
前記内通路部による作動液の最小流通面積Ｓｉと、前記外通路部による作動液の最小流通面積Ｓｏと、前記接続通路部による作動液の最小流通面積Ｓｃとは、Ｓｉ≧Ｓｏ≧Ｓｃの関係を満たすことを特徴とするバルブタイミング調整装置。
前記内通路部と前記外通路部とは、前記スプールの径方向からの投影視において前記中間通路部の内方に共に位置す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。
前記内通路部と前記外通路部とは、前記スプールの径方向からの投影視において互いに重な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。
前記スプールの径方向に前記外筒部材を貫通する筒孔状の前記内通路部と、前記外通路部とは、当該径方向からの投影視において互いに心合わせされることを特徴とする請求項３に記載のバルブタイミング調整装置。
前記外通路部は、前記外筒部材において前記内筒部材に向かって開口する前記スリット孔状に形成され、
前記中間通路部は、前記内筒部材において前記外通路部に向かって開口する溝状に形成され、
前記内通路部は、前記内筒部材において前記接続通路部の溝底面に開口する筒孔状に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
前記内通路部は、前記内筒部材において前記外筒部材に向かって開口する筒孔状に形成され、
前記中間通路部は、前記外筒部材において前記内通路部に向かって開口する溝状に形成され、
前記外通路部は、前記外筒部材において前記接続通路部の溝底面に開口する前記スリット孔状に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
前記制御弁は、前記カム軸及び前記ベーンロータからなる連動回転要素に内蔵されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。