JP5152313B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

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。こうした装置の一種として特許文献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、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の装置の制御弁は、回転位相を変化させる位相変化モードにおいて、供給源から供給ポートに供給される作動液を、当該供給ポートに接続される導入ポートを通じて、進角室及び遅角室のうち一方に導入する。このとき、供給ポートに導入ポートを接続している接続通路においては、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。

まず、進角室及び遅角室のうち導入ポートからの作動液の導入対象室を容積拡大させる方向に変動トルクが作用するときには、当該導入対象室に負圧が発生する。その結果、導入対象室に導入ポートを介して接続される接続通路では、供給ポートから導入ポート側へ向かう作動液の流通が逆止弁により許容されるため、供給ポートへの供給作動液が導入ポートを通じて導入対象室へと導入されて、回転位相が変化する。一方、導入対象室を容積縮小させる方向に変動トルクが作用するときには、当該導入対象室の作動液が導入ポートを通じて接続通路に押し出される。その結果、接続通路では、導入ポートから供給ポート側へ向かう作動液の流通が逆止弁により規制されるので、導入対象室から作動液が排出されることによる回転位相の戻りが抑制されるのである。

特開２００５−３２５８４１号公報

さて、特許文献１の装置の制御弁に設けられる逆止弁は、弁座に対して離着座する弁部材を、スプリングにより着座側へ向かって付勢するスプリング内蔵型である。そのため、スプリングの復原力を利用して弁部材を弁座に着座させるときの閉弁速度は高くなるが、スプリングの復原力に抗して弁部材を弁座から離座させるときの開弁速度は低くなる。さらに、特許文献１の装置において逆止弁の弁部材は、中実球状に形成されているので、弁座からの離座状態では、接続通路を導入ポート側へ流通する作動液と衝突することで、当該作動液に大きな圧損を与え易い。これらの結果、導入ポートを通じた導入対象室への作動液の導入が遅れてしまい、回転位相に応じたバルブタイミングの調整応答性を低下させるおそれがあった。

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、バルブタイミングの調整応答性を向上させた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、供給源から供給される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、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供給源から作動液が供給される供給ポートと、位相変化モードにおいて進角室及び遅角室のうち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供給ポート及び導入ポートに接続される接続通路と、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、接続通路において供給ポートから導入ポート側へ向かう作動液の流通を許容する一方、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、接続通路において導入ポートから供給ポート側へ向かう作動液の流通を規制するスプリングレス逆止弁とが、制御弁に設けられ、
弁部材は、凸側及び凹側の両板面が円形輪郭の部分球面状に形成され、当該凸側板面が弁座に対して離着座する球面板部と、内周面が球面板部よりも大径に形成され、外周面が接続通路の壁面により案内される円環部と、周方向に互いに間をあけて形成され、球面板部に対して円環部を同軸上に橋絡する複数の橋絡部とを、有することを特徴とする。

このような請求項１に記載の発明によると、回転位相を変化させる位相変化モードにおいて制御弁は、供給源から供給ポートに供給される作動液を、接続通路が当該供給ポートに接続する導入ポートを通じて、進角室及び遅角室のうち一方に導入することになる。このとき、導入ポートからの作動液の導入対象室を容積拡大させる方向に変動トルクが作用すると、当該導入対象室に負圧が発生する。このとき、導入対象室と繋がる導入ポートに接続の接続通路では、供給ポートから導入ポート側へ向かう作動液の流通がスプリングレス逆止弁により許容されるため、作動液が導入対象室に導入されて回転位相が変化する。一方、導入対象室を容積縮小させる方向に変動トルクが作用すると、当該導入対象室の作動液が導入ポートを通じて接続通路に押し出される。このとき接続通路では、導入ポートから供給ポート側へ向かう作動液の流通がスプリングレス逆止弁により規制されるので、導入対象室から作動液が排出されることによる回転位相の戻りが抑制されるのである。

ここでスプリングレス逆止弁は、スプリングの復原力を弁部材に与えない逆止弁であるので、弁部材を弁座から離座させるときの開弁速度も、弁部材を弁座に着座させるときの閉弁速度も、作動液の圧力に依存する。そこで、請求項１に記載の発明によると、弁部材の球面板部において、弁座に対して離着座する凸側板面と、その反対側の凹側板面とは、円形輪郭の部分球面状に形成されることで表面積が確保され得ているので、作動液の圧力を受け易い。こうした受圧作用によれば、開弁速度を高めて回転位相を素早く変化させると共に、閉弁速度を高めて回転位相の戻りを素早く抑制することができるのである。

さらに、請求項１に記載の発明において弁部材の円環部は、接続通路の壁面により案内される外周面とは反対側の内周面が球面板部よりも大径に形成され、周方向に互いに間をあける複数の橋絡部により当該球面板部に対して同軸上に橋絡される。かかる構成の弁部材によれば、弁座からの離座状態において接続通路を導入ポート側へ流通する作動液のうち、球面板部の円形輪郭の外周側から各橋絡部間に通過する作動液は、当該円形輪郭よりも大径となる円環部の内周側を衝突なく抜け得るので、圧損が低減される。故に、導入ポートを通じた作動液の導入を導入対象室に迅速に行って、回転位相を素早く変化させることもできるのである。

以上のことから、請求項１に記載の発明は、回転位相に応じたバルブタイミングの調整応答性を向上させたバルブタイミング調整装置の提供を、可能にする。

請求項２に記載の発明によると、円環部は、球面板部の円環部側への軸方向投影よりも外周側に位置する。かかる構成の弁部材によれば、弁座からの離座状態において球面板部の外周側から各橋絡部間へと通過する作動液に対し、当該球面板部の円環部側への軸方向投影よりも外周側に位置する円環部は、衝突の抑制作用の発揮を確固たるものとして、圧損を十分に低減させ得る。故に、素早い回転位相変化を確実に実現して、バルブタイミングの調整応答性を向上させることが可能となるのである。

請求項３に記載の発明によると、各橋絡部は、球面板部の凸側板面に連続する部分球面状の外周面、並びに球面板部の凹側板面に連続する部分球面状の内周面を、形成する第一橋絡板部と、円環部の外周面に連続する部分円筒面状の外周面、並びに円環部の内周面に連続する部分円筒面状の内周面を、形成する第二橋絡板部とを、有する。かかる構成の弁部材によれば、各橋絡部の第一橋絡板部において外周面及び内周面は、それぞれ対応する球面板部の板面に連続の部分球面状であるので、作動液の圧力を受け易い。さらに各橋絡部の第二橋絡板部において、円環部の外周面に連続の部分円筒面状の外周面は、接続通路の壁面による案内作用を受け得ると共に、同円環部の内周面に連続の部分円筒面状の内周面は、作動液の案内作用を発揮し得る。ここで特に、第二橋絡板部の内周面による作動液の案内作用は、弁座からの弁部材の離座状態において、球面板部の外周側から各橋絡部間へと通過して円環部の内周側に抜ける作動液流れを、妨げ難い。以上のことから、素早い回転位相変化と回転位相戻りの素早い抑制とを両立的に実現して、バルブタイミングの調整応答性を向上させることが可能となるのである。

請求項４に記載の発明によると、各橋絡部において第一橋絡板部の周方向の側面と第二橋絡板部の周方向の側面とは、軸方向に沿って互いに連続する平坦面状に形成される。かかる構成の弁部材によれば、各橋絡部において第一橋絡板部の周方向の側面と第二橋絡板部の周方向の側面とは、軸方向に沿って互いに連続の平坦面状に形成されることで、共同して作動液を当該軸方向に案内し得る。こうした案内作用により、弁座からの弁部材の離座状態において球面板部の外周側から各橋絡部間へと通過する作動液は、軸方向の下流側となる円環部の内周側に向かい易くなるので、圧損を十分に低減させ得る。故に、素早い回転位相変化を確実に実現して、バルブタイミングの調整応答性を向上させることが可能となるのである。

本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す図であって、図２のI−I線断面図である。 図１のII−II線断面図である。 図１のIII−III線断面図である。 図１のIV−IV線断面図である。 本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置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の制御弁を示す拡大断面図である。 図１の制御弁の進角モードにおける作動状態を示す拡大断面図である。 図１の制御弁の遅角モードにおける作動状態を示す拡大断面図である。 図６の逆止弁を示す底面図（ａ）、側面図（ｂ）及び断面図（ｃ）である。 図６の逆止弁の特徴を説明するための模式図である。 図６の逆止弁の変形例を示す底面図（ａ）、側面図（ｂ）及び断面図（ｃ）である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の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）
以下、バルブタイミング調整装置１の基本構成を説明する。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、ケーシング本体１２ａ、シュー１２ｂ及びスプロケット部１２ｃを有している。複数のシュー１２ｂは、円筒状のケーシング本体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の間には、それぞれ収容室２０が形成されている。

スプロケット部１２ｃ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１２ｃへと機関トルクが伝達されることで、ハウジング１１が当該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、回転軸１５ａ及びベーン１５ｂを有している。円筒状の回転軸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。複数のベーン１５ｂ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２０に収容されている。各ベーン１５ｂは、それぞれ対応する収容室２０を分割することで、複数の進角室２２と複数の遅角室２３とをハウジング１１内にて回転方向に区画している。本実施形態において各ベーン１５ｂは、回転方向後側に隣接するシュー１２ｂとの間に進角室２２を形成し、回転方向前側に隣接するシュー１２ｂとの間に遅角室２３を形成している。

一つのベーン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。

こうした構成により駆動部１０では、内燃機関の定常運転に伴って、各進角室２２及び各遅角室２３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、各進角室２２が作動油の導入により容積拡大すると共に、各遅角室２３が作動油の排出により容積縮小することで、回転位相が進角側へと変化し、それに応じてバルブタイミングが進角する。一方、各遅角室２３が作動油の導入により容積拡大すると共に、各進角室２２が作動油の排出により容積縮小することで、回転位相が遅角側へと変化し、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、図１〜４に示すように、供給通路４０、ドレン通路４１、進角通路４２、遅角通路４３、制御弁５０及び制御回路９０を備えている。供給通路４０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４０へ作動油が継続的に供給されることとなる。複数のドレン通路４１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。複数の進角通路４２は、それぞれ対応する進角室２２と連通している。複数の遅角通路４３は、それぞれ対応する遅角室２３と連通している。

制御弁５０は、ソレノイド５１への通電により発生する駆動力と、スプリング５２の発生する復原力とを利用して、スプール５３をスリーブ５４内にて往復駆動する電磁駆動式スプール弁である。制御弁５０においてスリーブ５４には、供給ポート６０、ドレンポート６１、進角ポート６２及び遅角ポート６３が設けられている。ここで、供給ポート６０は供給通路４０と連通し、ドレンポート６１はドレン通路４１と連通し、進角ポート６２は進角通路４２と連通し、遅角ポート６３は遅角通路４３と連通している。制御弁５０は、ソレノイド５１への通電に応じてスプール５３の移動位置（以下、単に「スプール移動位置」という）を変化させることにより、これらポート６０，６１，６２，６３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５０のソレノイド５１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５１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、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５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。あるいは、変動トルクは、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。

（詳細構成）
次に、バルブタイミング調整装置１の詳細構成について説明する。

図１，２に示すようにカム軸２は、ベーンロータ１５をハウジング１１のリアプレート１４側からフロントプレート１３側へと同軸上に貫通し、当該フロントプレート１３よりも突出した突出部２ａを内燃機関の軸受６により軸支されている。カム軸２は、突出部２ａの端面に開口する軸方向孔２ｂを、円筒孔状に形成している。この軸方向孔２ｂに円筒状のスリーブ５４が同軸上に挿入されることで、制御弁５０の一部がベーンロータ１５の内周側にてカム軸２に内蔵されている。

ここで本実施形態では、金属製カム軸２のうち突出部２ａよりもリアプレート１４側の固定部２ｃが金属製ベーンロータ１５の回転軸１５ａに圧入固定され、金属製スプール５３及び金属製スプリング５２を収容する金属製スリーブ５４が当該軸２の孔２ｂに螺子固定されている（図６も参照）。こうした固定形態によりスリーブ５４は、連動回転要素２，１５及び収容要素５３，５２と一体になって、周方向に回転する。したがって、内燃機関の固定節（例えばチェーンカバー）に装着されるソレノイド５１において、円筒状のスプール５３を同軸上に往復駆動するための駆動軸５１ａに対しては、当該スプール５３が摺動回転可能となっている。

制御弁５０においてスリーブ５４は、ポート６０，６１，６２，６３をそれぞれ所定数ずつ、有している。ここで、図６に示すように複数の供給ポート６０は、スリーブ５４の周方向に所定間隔ずつをあけて配設されている。各供給ポート６０は、スリーブ５４の外周面５４ａに開口する円環溝状の供給開口７０を介して、カム軸２の突出部２ａ及び軸受６を貫通する孔状供給通路４０（図１も参照）に、連通している。

図２，６に示すように複数のドレンポート６１は、供給ポート６０の配設箇所からスリーブ５４の軸方向に位置ずれした箇所に、同スリーブ５４の周方向に所定間隔ずつをあけて配設されている。各ドレンポート６１は、スリーブ５４の外周面５４ａに開口する円環溝状のドレン開口７１を介して、カム軸２の固定部２ｃ及びベーンロータ１５の回転軸１５ａを貫通する孔状ドレン通路４１の複数（図１も参照）に、連通している。

図３，６に示すように複数の進角ポート６２は、ドレンポート６１の配設箇所から供給ポート６０の配設箇所側へスリーブ５４の軸方向に位置ずれした箇所に、同スリーブ５４の周方向に所定間隔ずつをあけて配設されている。各進角ポート６２は、スリーブ５４の外周面５４ａに開口する円環溝状の進角開口７２を介して、カム軸２の固定部２ｃ及びベーンロータ１５の回転軸１５ａを貫通する孔状進角通路４２の複数（図１も参照）に、連通している。

図４，６に示すように複数の遅角ポート６３は、ドレンポート６１の配設箇所から進角ポート６２の配設箇所とは反対側へスリーブ５４の軸方向に位置ずれした箇所に、同スリーブ５４の周方向に所定間隔ずつをあけて配設されている。各遅角ポート６３は、スリーブ５４の外周面５４ａに開口する円環溝状の遅角開口７３を介して、カム軸２の固定部２ｃ及びベーンロータ１５の回転軸１５ａを貫通する孔状遅角通路４３の複数（図１も参照）に、連通している。

制御弁５０において、図６に示すようにスプール５３は、外周面５３ａに開口する円環溝状の連通通路５５と、両端部５６ａ，５６ｂ及び中間部５６ｃをそれぞれ同外周面５３ａに開口させてなる略円筒孔状の接続通路５６とを、有している。

以上の構成から、図７に示す進角モードＡのスプール移動位置では、連通通路５５が各ドレンポート６１及び各遅角ポート６３と接続される。それと共に、進角モードＡのスプール移動位置では、接続通路５６の一端部５６ａが各供給ポート６０と接続され、同通路５６の中間部５６ｃが各進角ポート６２と接続し、同通路５６の他端部５６ｂがスリーブ５４により閉塞される。

一方、図８に示す遅角モードＲのスプール移動位置では、連通通路５５が各ドレンポート６１及び各進角ポート６２と接続される。それと共に、遅角モードＲのスプール移動位置では、接続通路５６の一端部５６ａが各供給ポート６０と接続され、同通路５６の中間部５６ｃがスリーブ５４により閉塞され、同通路５６の他端部５６ｂが各遅角ポート６３と接続される。

制御弁５０において、図１〜４に示すようにスプール５３の接続通路５６には、逆止弁８０が内蔵されている。この逆止弁８０は、本実施形態では図６に示すようにスプリングレス型であり、弁座８１、ガイド８２、ストッパ８３及び弁部材８４を組み合わせてなる。

弁座８１は、接続通路５６の壁面５６ｄのうち端部５６ａ側へ向かって縮径するテーパ面（円錐面）から、形成されている。ガイド８２は、接続通路５６の壁面５６ｄのうち弁座８１よりも端部５６ｂ側にて中間部５６ｃをなす円筒面から、形成されている。ストッパ８３は、接続通路５６の壁面５６ｄのうちガイド８２よりも端部５６ｂ側にて弁座８１と対向する段差面から、形成されている。全体として略有底円筒状を呈する金属製の弁部材８４は、接続通路５６のうちガイド８２の内周側となる中間部５６ｃに収容され、軸方向に往復移動可能となっている。

本実施形態において、例えば平板のプレス加工等により形成される弁部材８４は、図６，９に示すように、球面板部８５、円環部８６及び橋絡部８７を有している。弁部材８４において底側の軸方向端部を形成する球面板部８５は、弁座８１側へ向かって凸となる部分球面状の凸側板面８５ａと、当該凸側板面８５ａに向かって凹む部分球面状の凹側板面８５ｂとを、有している。凸側板面８５ａ及び凹側板面８５ｂは、互いに同軸上の円形輪郭をもって形成され、それら両板面８５ａ，８５ｂ間における球面板部８５の厚さが、全体に亘って実質均一に設定されている。そして、特に本実施形態の凸側板面８５ａは、同軸上に配置される弁座８１をなす円錐面に対して図６の如く周方向全域にて線接触するように、当該弁座８１に着座する。

図６，９に示すように、弁部材８４において開口側の軸方向端部を形成する円環部８６は、ガイド８２により軸方向に摺動案内される円筒面状の外周面８６ａと、当該外周面８６ａよりも小径円筒面状の内周面８６ｂとを、有している。外周面８６ａ及び内周面８６ｂの間における円環部８６の厚さは、全体に亘って実質均一に且つ球面板部８５の厚さと実質同一に設定されている。そして、特に本実施形態の円環部８６は、円形輪郭を有する球面板部８５に対して同軸上の内周面８６ｂが大径に形成されることで、図１０に示すように、球面板部８５の円環部８６側への軸方向投影８５ｃ（同図のクロスハッチング部分）よりも外周側に位置している。

図６，９に示すように、弁部材８４の軸方向中間部を形成する三つの橋絡部８７は、球面板部８５及び円環部８６の共通の周方向に互いに等間隔をあけて形成され、それら球面板部８５及び円環部８６間を橋絡している。各橋絡部８７は、図９に詳細に示すように、軸方向の球面板部８５側に第一橋絡板部８８を有し、軸方向の円環部８６側に第二橋絡板部８９を有している。

ここで第一橋絡板部８８は、球面板部８５の凸側板面８５ａに連続する部分球面状の外周面８８ａと、同球面板部８５の凹側板面８５ｂに連続する部分球面状の内周面８８ｂとを、有している。外周面８８ａ及び内周面８８ｂがそれぞれ凸側板面８５ａ及び凹側板面８５ｂと実質同一の曲率半径をもって形成されることで、それら周面８８ａ，８８ｂ間における第一橋絡板部８８の厚さは、全体に亘って実質均一に且つ球面板部８５の厚さと実質同一に設定されている。

また、第二橋絡板部８９は、円環部８６の外周面８６ａに連続する部分円筒面状の外周面８９ａと、同円環部８６の内周面８６ｂに連続する部分円筒面状の内周面８９ｂとを、有している。外周面８９ａ及び内周面８９ｂがそれぞれ外周面８６ａ及び内周面８６ｂと実質同一径をもって形成されることで、それら周面８９ａ，８９ｂ間における第二橋絡板部８９の厚さは、全体に亘って実質均一に且つ円環部８６の厚さと実質同一（即ち、球面板部８５の厚さとも実質同一）に設定されている。

このような各橋絡部８７につき、球面板部８５及び円環部８６の共通周方向においては、第一橋絡板部８８の側面８８ｃと第二橋絡板部８９の側面８９ｃとが、軸方向に沿って互いに連続する平坦面状に形成されている。そして、これら側面８８ｃ，８９ｃにより各橋絡部８７の間には、球面板部８５の外周側から円環部８６にまで至るスリット８７ａが、形成されているのである。

以上の構成により逆止弁８０は、接続通路５６において弁座８１を挟んだ端部５６ａ側及び端部５６ｂ側の圧力関係に応じて、作動する。具体的に、接続通路５６において弁座８１を挟んで端部５６ａ側が端部５６ｂ側よりも高圧となるときには、図７，８の各分図（ａ）の如く弁部材８４がストッパ８３に係止されるまで接続通路５６を端部５６ｂ側へ移動して、凸側板面８５ａを弁座８１から離座させることで、逆止弁８０が開弁する。したがって、図７（ａ）に示す進角モードＡの接続通路５６では、逆止弁８０の開弁により、各供給ポート６０から各進角ポート６２側へ向かう作動油の流通が許容される。また、図８（ａ）に示す遅角モードＲの接続通路５６では、逆止弁８０の開弁により、各供給ポート６０から各遅角ポート６３側へ向かう作動油の流通が許容される。

一方、接続通路５６において弁座８１を挟んで端部５６ｂ側が端部５６ａ側よりも高圧となるときには、図７，８の各分図（ｂ）の如く弁部材８４が接続通路５６を端部５６ａ側へ移動して、凸側板面８５ａを弁座８１に着座させることで、逆止弁８０が閉弁する。したがって、図７（ｂ）に示す進角モードＡの接続通路５６では、逆止弁８０の閉弁により、各進角ポート６２から各供給ポート６０側へ向かう作動油の流通が規制される。また、図８（ｂ）に示す遅角モードＲの接続通路５６では、逆止弁８０の閉弁により、各遅角ポート６３から各供給ポート６０側へ向かう作動油の流通が規制される。

（バルブタイミング調整作動）
次に、バルブタイミング調整装置１によるバルブタイミングの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５１への通電を制御することで、スプール移動位置が選択される。その結果、各進角室２２及び各遅角室２３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Ａ，Ｒでのバルブタイミング調整作動を、個別に説明する。尚、内燃機関の定常運転の開始時には、各進角室２２及び各遅角室２３が個々の容積に応じた量の作動油により満たされた状態となっている。

（１） 進角モードＡ
内燃機関の定常運転時において実回転位相が目標回転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に示す進角モードＡ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、各進角通路４２を通じて各進角室２２と連通する各進角ポート６２は、供給通路４０と連通する各供給ポート６０に対し、接続通路５６を介して接続される。それと共に、各遅角通路４３を通じて各遅角室２３と連通する各遅角ポート６３は、各ドレン通路４１との連通により大気開放された各ドレンポート６１に対し、連通通路５５を介して接続される。

こうした接続形態下、各進角室２２を容積拡大させる負トルクが作用するときには、それら各進角室２２に負圧が発生する。これにより、各進角ポート６２を通して各進角室２２と繋がる接続通路５６では、図７（ａ）の如く逆止弁８０が開弁して、それら各進角ポート６２側へと向かう作動油の流通が許容される。その結果、ポンプ４から各供給ポート６０に供給される作動油は、接続通路５６から各進角ポート６２を経て、各進角室２２に導入されることとなる。また同時に、各遅角室２３の作動油は、各遅角ポート６３から連通通路５５及び各ドレンポート６１を経て、各ドレン通路４１に排出されることとなる。これらのことから、バルブタイミングを進角させるように回転位相が進角側へと変化するのである。

また、変動トルクの向きが反転して、各進角室２２を容積縮小させる正トルクが作用するときには、それら各進角室２２から作動油が各進角ポート６２を通じて接続通路５６に押し出される。これにより接続通路５６では、図７（ｂ）の如く逆止弁８０が閉弁して、各進角ポート６２から各供給ポート６０側へと向かう作動油の流通が規制される。その結果、各進角室２２からの作動油の排出は止められることになるので、各遅角室２３を容積拡大させて各ドレン通路４１への作動油の排出を阻害するような回転位相の戻りが、正トルクの作用に拘らず抑制されるのである。

（２） 遅角モードＲ
内燃機関の定常運転時において実回転位相が目標回転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８に示す遅角モードＲ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、各遅角通路４３を通じて各遅角室２３と連通する各遅角ポート６３は、供給通路４０と連通する各供給ポート６０に対し、接続通路５６を介して接続される。それと共に、各進角通路４２を通じて各進角室２２と連通する各進角ポート６２は、各ドレン通路４１との連通により大気開放された各ドレンポート６１に対し、連通通路５５を介して接続される。

こうした接続形態下、各遅角室２３を容積拡大させる正トルクが作用するときには、それら各遅角室２３に負圧が発生する。これにより、各遅角ポート６３を通して各遅角室２３と繋がる接続通路５６では、図８（ａ）の如く逆止弁８０が開弁して、それら各遅角ポート６３側へと向かう作動油の流通が許容される。その結果、ポンプ４から各供給ポート６０に供給される作動油は、接続通路５６から各遅角ポート６３を経て、各遅角室２３に導入されることとなる。また同時に、各進角室２２の作動油は、各進角ポート６２から連通通路５５及び各ドレンポート６１を経て、各ドレン通路４１に排出されることとなる。これらのことから、バルブタイミングを遅角させるように回転位相が遅角側へと変化するのである。

また、変動トルクの向きが反転して、各遅角室２３を容積縮小させる負トルクが作用するときには、それら各遅角室２３から作動油が各遅角ポート６３を通じて接続通路５６に押し出される。これにより接続通路５６では、図８（ｂ）の如く逆止弁８０が閉弁して、各遅角ポート６３から各供給ポート６０側へと向かう作動油の流通が規制される。その結果、各遅角室２３からの作動油の排出は止められることになるので、各進角室２２を容積拡大させて各ドレン通路４１への作動油の排出を阻害するような回転位相の戻りが、負トルクの作用に拘らず抑制されるのである。

（作用効果）
以上説明した装置１において逆止弁８０は、スプリングの復原力を弁部材８４に与えていないので、弁部材８４を弁座８１から離座させるときの開弁速度も、弁部材８４を弁座８１に着座させるときの閉弁速度も、作動油の圧力に依存する。ここで弁部材８４の球面板部８５において、弁座８１に対して離着座する凸側板面８５ａと、その反対側の凹側板面８５ｂとは、円形輪郭の部分球面状に形成されることで表面積が確保され得ているので、作動油の圧力を受け易い。かかる受圧作用によれば、開弁速度を高めて回転位相を素早く変化させると共に、閉弁速度を高めて回転位相の戻りを素早く抑制することができるので、回転位相に応じたバルブタイミングの調整応答性を向上させることが可能となる。

さらに、装置１の弁部材８４において円環部８６は、ガイド８２が案内する外周面８６ａとは反対側の内周面８６ｂを球面板部８５よりも大径に形成されて、スリット８７ａを間に挟む三つの橋絡部８７により、当該球面板部８５に対して同軸上に橋絡されている。かかる構成によれば、弁座８１からの弁部材８４の離座状態で接続通路５６を流通する作動油のうち、球面板部８５の円形輪郭の外周側から各橋絡部８７間のスリット８７ａに通過する作動油は、当該円形輪郭よりも大径となる円環部８６の内周側を衝突なく抜け得る。ここで特に、球面板部８５の円環部８６側への軸方向投影８５ｃよりも外周側に位置する円環部８６は、球面板部８５の外周側からスリット８７ａへと通過した作動油に対する衝突抑制作用の発揮を確固たるものとして、当該作動油の圧損を十分に低減し得る。故に、進角モードＡ及び遅角モードＲでは、各進角ポート６２又は各遅角ポート６３を通じた作動油の導入を各進角室２２又は各遅角室２３へと迅速に行って、素早い回転位相変化を確実に実現することができるので、バルブタイミングの調整応答性を向上させることが可能となる。

加えて、装置１の弁部材８４によると、各橋絡部８７の第一橋絡板部８８において各周面８８ａ，８８ｂは、それぞれ対応する球面板部８５の板面８５ａ，８５ｂに連続の部分球面状であるので、作動油の圧力を受け易い。また、各橋絡部８７の第二橋絡板部８９において、円環部８６の外周面８６ａに連続の部分円筒面状の外周面８９ａは、ガイド８２による案内作用を受け得ると共に、同円環部８６の内周面８６ｂに連続の部分円筒面状の内周面８９ｂは、作動油の案内作用を発揮し得る。ここで特に、第二橋絡板部８９の内周面８９ｂによる作動油の案内作用は、弁座８１からの弁部材８４の離座状態にて、球面板部８５の外周側から各橋絡部８７間のスリット８７ａへと通過して円環部８６の内周側に抜ける作動油流れを、妨げ難い。以上のことから、素早い回転位相変化と回転位相戻りの素早い抑制とを両立的に実現して、バルブタイミングの調整応答性を向上させることが可能となる。

さらに加えて、装置１の弁部材８４によると、各橋絡部８７において第一橋絡板部８８の周方向の側面８８ｃと第二橋絡板部８９の周方向の側面８９ｃとは、軸方向に沿って互いに連続の平坦面状に形成されることで、共同して作動油を当該軸方向に案内し得る。かかる案内作用により、弁座８１からの弁部材８４の離座状態にて球面板部８５の外周側から各橋絡部８７間のスリット８７ａへと通過する作動油は、軸方向の下流側となる円環部８６の内周側に向かい易くなるので、圧損が十分に低減し得る。故に、素早い回転位相変化を確実に実現して、ルブタイミングの調整応答性を向上させることが可能となるのである。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、当該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に適用することができる。

具体的に橋絡部８７としては、上述した特徴的構成の橋絡板部８８，８９から構成されるもの以外であってもよく、例えば外径差のある球面板部８５及び円環部８６の間を、軸方向に対して傾斜する複数の橋絡部８７により、橋絡させてもよい。また、弁部材８４の周方向における橋絡部８７の形成数は、例えば図１１に示す四つ等、適数に設定することができる。さらに、制御弁５０については、スプール５３及びスプリング５２を収容するスリーブ５４の少なくとも一部をベーンロータ１５に直接に内蔵させてもよい。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、２ａ 突出部、２ｂ 軸方向孔、２ｃ 固定部、４ ポンプ（供給源）、５ ドレンパン、６ 軸受、１０ 駆動部、１１ ハウジング、１２ シューケーシング、１２ａ ケーシング本体、１２ｂ シュー、１２ｃ スプロケット部、１３ フロントプレート、１４ リアプレート、１４ａ ロック孔、１５ ベーンロータ、１５ａ 回転軸、１５ｂ ベーン、１６ ロック部材、２０ 収容室、２２ 進角室、２３ 遅角室、３０ 制御部、４０ 供給通路、４１ ドレン通路、４２ 進角通路、４３ 遅角通路、５０ 制御弁、５１ ソレノイド、５１ａ 駆動軸、５２ スプリング、５３ スプール、５３ａ 外周面、５４ スリーブ、５４ａ 外周面、５５ 連通通路、５６ 接続通路、５６ａ，５６ｂ 端部、５６ｃ 中間部、５６ｄ 壁面、６０ 供給ポート、６１ ドレンポート、６２ 進角ポート、６３ 遅角ポート、７０ 供給開口、７１ ドレン開口、７２ 進角開口、７３ 遅角開口、８０ 逆止弁、８１ 弁座、８２ ガイド、８３ ストッパ、８４ 弁部材、８５ 球面板部、８５ａ 凸側板面、８５ｂ 凹側板面、８５ｃ 軸方向投影、８６ 円環部、８６ａ 外周面、８６ｂ 内周面、８７ 橋絡部、８７ａ スリット、８８ 第一橋絡板部、８８ａ 外周面、８８ｂ 内周面、８８ｃ 側面、８９ 第二橋絡板部、８９ａ 外周面、８９ｂ 内周面、８９ｃ 側面、９０ 制御回路

Claims (4)

1. 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、供給源から供給される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、
   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供給源から作動液が供給される供給ポートと、
   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うち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供給ポート及び前記導入ポートに接続される接続通路と、
   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、前記接続通路において前記供給ポートから前記導入ポート側へ向かう作動液の流通を許容する一方、前記位相変化モードにおいて前記弁部材が前記弁座に着座することにより、前記接続通路において前記導入ポートから前記供給ポート側へ向かう作動液の流通を規制するスプリングレス逆止弁とが、前記制御弁に設けられ、
   前記弁部材は、
   凸側及び凹側の両板面が円形輪郭の部分球面状に形成され、当該凸側板面が前記弁座に対して離着座する球面板部と、
   内周面が前記球面板部よりも大径に形成され、外周面が前記接続通路の壁面により案内される円環部と、
   周方向に互いに間をあけて形成され、前記球面板部に対して前記円環部を同軸上に橋絡する複数の橋絡部とを、有することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記円環部は、前記球面板部の前記円環部側への軸方向投影よりも外周側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。
3. 各前記橋絡部は、
   前記球面板部の前記凸側板面に連続する部分球面状の外周面、並びに前記球面板部の前記凹側板面に連続する部分球面状の内周面を、形成する第一橋絡板部と、
   前記円環部の前記外周面に連続する部分円筒面状の外周面、並びに前記円環部の前記内周面に連続する部分円筒面状の内周面を、形成する第二橋絡板部とを、有することを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 各前記橋絡部において前記第一橋絡板部の周方向の側面と前記第二橋絡板部の周方向の側面とは、軸方向に沿って互いに連続する平坦面状に形成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。

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