JP5270525B2 - 制御弁装置 - Google Patents

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Description

本発明は、オイルの流れを制御する制御弁装置に関する。
従来、内燃機関の各潤滑部にオイルを供給する主通路と、主通路から分岐して油圧アクチュエータにオイルを供給する分岐通路とを備えた油圧システムにおいて、分岐通路の分岐部より下流の主通路における流量を調整する制御弁装置が知られている。例えば、特許文献1に記載の装置は、内燃機関の回転数が小さく、主通路へ供給される流量が限られているときには、分岐通路の分岐部より下流の主通路における流量が少なくなるように制御することで、分岐通路へ優先的にオイルを供給し、油圧アクチュエータの応答性を向上している。
特開昭57−173513号公報
しかし、特許文献1に記載の装置では、内燃機関の各潤滑部に供給されるオイルが不足するおそれがあるという問題があった。本発明の目的とするところは、内燃機関の各潤滑部へのオイル不足を抑制可能な制御弁装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の制御弁装置は、好ましくは、内燃機関によって駆動されるオイルポンプから吐出されるオイルを内燃機関の各潤滑部に供給する主通路と、該主通路から分岐する分岐通路と、該分岐通路の油圧によって作動すると共に、ロック機構を有する油圧式バルブタイミング制御装置とを備え、前記ロック機構は、前記分岐通路の油圧によって作動し、前記分岐通路の油圧が第1の所定圧以上となるまでバルブタイミングを保持すると共に、前記分岐通路の油圧が前記第1の所定圧以上になると前記保持を解除するように設けられ、前記ロック機構が前記保持を解除する前に前記油圧式バルブタイミング制御装置前記分岐通路の油圧が供給される油圧システムにおいて、前記主通路における前記分岐通路の分岐部より下流の流量を調整する制御弁装置であって、内燃機関の停止状態から内燃機関が始動され、前記主通路のオイルが前記第1の所定圧よりも大きい第2の所定圧となるまでは、前記主通路における前記分岐部より下流の流量、流量可変範囲における流量大側に制御され、前記主通路のオイルが前記第2の所定圧以上になると、前記主通路における前記分岐部より下流の流量が、流量可変範囲における流量小側に制御される
よって、内燃機関の各潤滑部に供給されるオイルが不足することを抑制することが可能である。また、ロックの誤解除を抑制することができる。


実施例1及び実施例2の油圧システムの概略構成(VTCの部分断面)を示す。 実施例1のVTCの正面図である(最遅角位置)。 実施例1のVTCの正面図である(最進角位置)。 実施例1の制御弁装置1の部分断面を示す(流量大側)。 実施例1の制御弁装置1の部分断面を示す(流量小側)。 実施例3の制御弁装置1の部分断面を示す(流量大側)。 実施例4の制御弁装置1の部分断面を示す(流量大側)。 実施例5の制御弁装置1の部分断面を示す(流量小側)。 実施例6の制御弁装置1の部分断面を示す(流量小側)。
以下、本発明の制御弁装置を実現する形態を、図面に基づき説明する。
[実施例1の構成]
実施例1の制御弁装置1は、自動車の内燃機関(以下、エンジンという。)の油圧システムに適用される。
図1は、油圧システムの概略構成を示す。油圧システムは、エンジンのバルブ開閉タイミングを可変制御するバルブタイミング制御装置(以下、VTCという。)と、エンジンの各潤滑部と、該各潤滑部及びVTCへ圧油を給排する油給排機構5とから構成されている。図1において、吸気側のVTCの回転軸Oを通る部分断面を示す。
VTCは、供給されるオイルの圧力(作動油圧)を用いてクランクシャフトに対するカムシャフト65の回転位相を連続的に変化させる油圧駆動タイプの位相変換装置である。VTCは、タイミングチェーンを介してクランクシャフトにより回転駆動され、かつカムシャフト65に対して相対回転可能に設けられたスプロケット91と、スプロケット91とカムシャフト65との間に配置され、スプロケット91(クランクシャフト)とカムシャフト65の相対回転位置(位相)を変更する位相変更機構とを有している。VTCは、その位相変更機構が油圧給排機構5によってオイル(作動油)の供給を受け、又は位相変更機構から作動油が排出されることで作動する、油圧アクチュエータである。
位相変更機構は、ハウジング部材であるハウジングHSGと、ハウジングHSGの内部に収容されたベーン部材6とを有している。すなわち、VTCは、いわゆるベーンタイプであり、ベーン61〜64に作用する作動油圧の変化により位相を変更する。ベーン61〜64により画成される複数の作動油室(進角室A1〜A4及び遅角室R1〜R4)へオイルが給排されると、これに応じてベーンに作用する作動油圧が変化して、ハウジングHSGに対してベーン部材6が所定角度だけ回転する。この状態で両者間の回転力伝達が行われることにより、クランクシャフトの回転に対するカムシャフト65の回転の位相が変更される。
油給排機構5は、位相変更機構への作動油の給排を調整して、VTCを作動させる。すなわち、進角室A1〜A4又は遅角室R1〜R4へ作動油を選択的に供給し、又はこれらから作動油を排出することによって、油室容積を変更し、ベーン部材6をハウジングHSGに対して所定角度だけ正逆回転させる。油圧給排機構5による作動油の給排は、エンジンコントロールユニット(以下、コントローラCUという。)内に設けられた制御手段により制御される。
油圧給排機構5は、油圧供給源としてのオイルポンプPと、油通路と、各種の弁とを有している。
オイルポンプP(以下、ポンプPという。)は、エンジンのクランクシャフトによって回転駆動され、エンジンオイル(以下、オイルという。)を吐出する。ポンプPは、例えば一方向に回転する可変容量ベーンポンプを用いることができる。
油通路は、吸入通路52と、エンジンの各潤滑部への供給通路53と、VTCへの供給通路54と、VTCからの排出通路57とを有している。
各種の弁は、制御弁装置1と、リリーフ弁58と、流路切換弁59とを有している。
吸入通路52は、エンジンブロックEB内のオイルパンO/PとポンプPの吸入口とを接続している。供給通路53は、ポンプPの吐出口とエンジンの潤滑部とを接続している。
ポンプPは、その回転作動により、オイルパンO/Pから吸入通路52を介してオイルを吸入し、供給通路53へ高圧のオイルを吐出(供給)する。すなわち、ポンプPは、オイルパンO/P内のオイルを供給通路53へ圧送する。
以下、オイルの流れに沿って、オイルを供給するポンプPの側を上流といい、これに対し、オイルが供給される側を下流という。
供給通路53は、ポンプPから吐出されるオイルを導通してエンジンの各潤滑部へ供給する主通路である。
供給通路53には、ポンプPから吐出されたオイル内の不純物を除去するためのオイルフィルタO/Fが設けられている。
オイルフィルタO/FとポンプPとの間の供給通路53には、バイパス通路55の一端が接続されている。バイパス通路55にはリリーフ弁58が設けられている。バイパス通路55の他端は吸入通路52に接続されている。リリーフ弁58は、ポンプPから供給通路53へ吐出されるオイルの圧力が所定の設定値以上になると自動的に開弁し、供給通路53からオイルパンO/Pへオイルを逃がすことで、供給通路53内の圧力を設定値以下に保つ。
供給通路53におけるオイルフィルタO/Fの下流側の分岐部530からは、VTCへの供給通路54が分岐している。言い換えると、ポンプPからの供給通路53は、エンジンの潤滑部への供給通路と、VTCへの供給通路54とに分岐している。
供給通路53において、分岐部530よりも下流には、制御弁装置1が設けられている。以下、制御弁装置1よりも上流側における供給通路53を供給通路53aと表記し、制御弁装置1よりも下流側における供給通路53を供給通路53bと表記する。
上流の供給通路53aは、ポンプPの吐出口に連通しており、吐出されたオイルを下流側へ導入する際の導入部である。
下流の供給通路53bは、供給通路53aに接続されるとともにエンジン内のメインギャラリに接続され、供給通路53aのオイルをエンジンの各潤滑部へ供給する潤滑通路である。
制御弁装置1は、潤滑部への供給通路53における分岐部530よりも下流の流量、言い換えると、供給通路53bの流量を調整する。
供給通路54は、供給通路53aから分岐して、供給通路53aのオイルをVTCへ供給する分岐通路である。
VTCへの供給通路54の下流には、流路切換弁59が接続されている。流路切換弁59には、VTCへオイルを給排する2系統の通路、すなわち各遅角室R1〜R4に対してオイル(VTCの作動油)を給排する遅角通路50、及び各進角室A1〜A4に対してオイルを給排する進角通路51が接続されている。また、流路切換弁59には、排出(ドレン)通路57が接続されており、排出通路57の下流はオイルパンO/Pに連通している。
流路切換弁59は、いわゆる直動式の電磁切換弁(4ポート3位置の方向制御弁)であり、供給通路54と遅角通路50又は進角通路51との連通状態、及び、排出通路57と遅角通路50又は進角通路51との連通状態を、切換え制御する。
流路切換弁59は、シリンダヘッドに固定されたバルブボディと、バルブボディに固定されたソレノイドSOLと、バルブボディの内部に摺動自在に設けられたスプール(弁体)とを有している。バルブボディには、供給通路54と連通する供給ポート590、遅角通路50と連通する第1ポート591、進角通路51と連通する第2ポート592、及び排出通路57と連通する排出ポート593が形成されている。
ソレノイドSOLは、電磁コイルへの通電によってスプールを押圧移動させる。電磁コイルは、ハーネスを介してコントローラCUに接続されている。スプールが移動するのに応じて、第1ポート591や第2ポート592が開閉される。
ソレノイドSOLの非通電状態で、スプールは、リターンスプリングRSのばね力によって、供給ポート590(供給通路54)と第1ポート591(遅角通路50)とを連通し、かつ第2ポート592(進角通路51)と排出ポート593(排出通路57)とを連通する位置に付勢されている。一方、ソレノイドSOLが通電された状態で、スプールは、コントローラCUからの制御電流によって、リターンスプリングRSのばね力に抗して、供給ポート590(供給通路54)と第2ポート592(進角通路51)とを連通し、かつ第1ポート591(遅角通路50)と排出ポート593(排出通路57)とを連通する位置、または所定の中間位置に移動制御されるようになっている。
コントローラCUは電子制御ユニットであり、エンジン回転数を検出するクランク角センサや吸入空気量を検出するエアフローメータ、スロットルバルブ開度センサ、エンジンの水温を検出する水温センサ等の各種センサ類からの信号を入力して、現在のエンジン運転状態を検出する。
また、コントローラCUは、検出されたエンジン運転状態に応じて流路切換弁59のソレノイドSOLにパルス制御電流を出力し、流路50,51,54,57の切換え制御を行うことで、進角室A1〜A4又は遅角室R1〜R4へオイルを選択的に給排し、VTCの作動油圧を制御する。
また、コントローラCUは、検出されたエンジン運転状態に応じて制御弁装置1のパイロット弁3(ソレノイド34)に制御電流を出力し、流路53,54の切換え(絞り)制御を行うことで、エンジンの各潤滑部又はVTCへ供給するオイルの流量を選択的に制御する。
まず、本実施例1のVTCの構成を、図1〜図3に基づき説明する。図1で吸気側のVTCを示す。
以下、吸気カムシャフト(以下、カムシャフト65という。)ないしVTCの回転軸方向にX軸を設定し、カムシャフト65に対してVTCが設置されている側を正方向とする。
なお、本発明の制御弁装置1を、吸気側のVTCだけでなく、排気側のVTCへのオイル流量調節に利用してもよい。
また、本発明の制御弁装置1は、VTCに限らず、エンジン低回転時から作動油圧を必要とする他の油圧アクチュエータを備えた油圧システムに適用しても有効である。例えば、油圧アクチュエータとして、可変バルブリフト装置等の他の可変動弁機構や、ターボチャージャーのタービン軸受となるフローティングベアリングの潤滑機構を備えた油圧システムに適用することとしてもよい。
図2及び図3は、フロントプレート8等を取り外した状態のVTC(リアプレート9にハウジング本体10及びベーン部材6を組み付けたもの)をX軸正方向側から見た正面図である。図1は、図2のA−A視断面に略相当する。図1〜図3で、ベーン部材6に形成された油通路を破線で示す。
カムシャフト65は、シリンダヘッドの上端部内側に軸受けを介して回転自在に支持されている。カムシャフト65の外周面には、吸気弁に対応する位置に駆動カム(吸気カム)が設けられている。カムシャフト65が回転すると吸気カムがバルブリフタないしロッカアーム等を介して吸気弁を開閉作動させる。カムシャフト65のX軸正方向側の端部65aには、1つのカムボルト66により、VTCが取り付けられる。
カムボルト66は六角ボルトであり、頭部660と、外周に雄ねじが形成された軸部661とを有している。
端部65aの内部には、カムボルト66(軸部661)が挿通される1つのボルト孔650が形成されている。ボルト孔650は、回転軸O上に、端部65aのX軸正方向側の端面653から所定のX軸方向深さまで形成されており、X軸正方向側から順に、カムボルト66の軸部661よりも若干大径の大径部651と、軸部661と略同径の小径部652とを有している。小径部652の内周には、カムボルト66の雄ねじに対応する雌ねじが形成されている。
端部65aの外周には、端面653から所定のX軸負方向距離をおいた位置に、円板状のフランジ部654が設けられている。
VTCのユニットは、ハウジングHSGとベーン部材6と油路構成部材5aとを有している。
ハウジングHSGは、カムシャフト65の端部65aに配置されている。ハウジングHSGにはスプロケット91が設けられ、スプロケット91を介してクランクシャフトからの回転力が伝達される。
ベーン部材6は、カムシャフト65の端部65aにカムボルト66によってX軸方向から固定され、ハウジングHSGの内部に、ハウジングHSGに対して相対回動自在に収容されている。
油路構成部材5aは、その内部に遅角通路50及び進角通路51の一部が形成された円柱形状のブロック部材である。
ハウジングHSGは、フロントプレート8と、リアプレート9と、ハウジング本体10とを有している。
ハウジング本体10は、鉄系金属材料を焼結することで作られた中空円筒状のハウジング部材であり、X軸方向両端が開口している。
なお、ハウジング本体10等のハウジング部材を、他の材料によって、また他の加工方法で形成してもよい。また、ハウジング本体の軸方向一端側のみが開口することとしてもよい。すなわち、有底筒状のハウジング本体であってもよい。
ハウジング本体10の内周には、内側に向かって突出する複数のシュー11〜14が、ハウジング本体10と一体に成形されている。具体的には、回転軸Oの周りの方向(以下、周方向という。)で略等間隔位置に、4つの隔壁部である第1〜第4シュー11〜14が、ハウジング本体10の内周面から内径方向(回転軸Oに向かう方向)に向かって突設されている。第1、第2、第3、第4シュー11,12,13,14は、この順番で、図2の時計回り方向に並んでいる。各シュー11〜14はX軸方向に延びて形成されており、X軸に対して直角方向での断面は、内径方向に向かって幅が狭くなる略台形状に設けられている。
X軸方向から見て、各シュー11〜14の周方向両側面は、ハウジング本体10の径方向(回転軸Oを通る直線)と略一致した略直線状に形成されている。各シュー11〜14の内径側の(回転軸Oに対向する)先端面は、後述するロータ60の外周面に沿って窪んだ円弧状に形成されている。
各シュー11〜14の内部には、それぞれ孔110〜140がX軸方向に貫通形成されている。孔110〜140は、ボルトbが挿通するボルト孔である。
各シュー11〜14のX軸正方向側の端面には、フロントプレート8が固定設置され、各シュー11〜14のX軸負方向側の端面には、リアプレート9が固定設置される。
第1シュー11と第2シュー12の間の隙間は、後述する幅広の第1ベーン61が収容されるため、その周方向幅が、他のシュー間の隙間よりも若干大きく設けられている。
第2シュー12の周方向幅は、他のシューよりも若干大きく設けられている。
第1〜第4シュー11〜14の先端部分には、その周方向略中央位置にそれぞれシール溝111〜141が設けられている。シール溝111〜141は、X軸方向から見て略矩形状に形成されており、シュー11〜14のX軸方向全範囲にわたって延びている。
シール溝111〜141の内部には、略コ字状のシール部材112〜142と、このシール部材112〜142を内径側(回転軸Oの側)へ向けて押圧するシールスプリング(板バネ)がそれぞれ嵌合保持されている。シール部材112〜142は後述のロータ60の(X軸方向全範囲における)外周面に当接しており、ロータ60がハウジングHSGに対して回転する際、ロータ60の外周面に摺接する。
X軸正方向側から見て、第1シュー11の時計回り方向側の面113には、その(内径側の)先端部位に、略矩形状の切り欠き部114が、第1シュー11のX軸方向全範囲にわたって設けられている。
フロントプレート8は、ハウジング本体10のX軸正方向側の開口端、言い換えると後述する進角室Aと遅角室RのX軸正方向側の端を閉塞・封止するハウジング部材である。
フロントプレート8は、鋼材をプレス加工することによって略円板状に成形されており、その直径は、ハウジング本体10の直径よりも若干大きく設けられている。
フロントプレート8の内径側の略中央には、孔80がX軸方向に貫通形成されている。孔80は、(VTCの組み付け時に)カムボルト66及び油路構成部材5aが挿通する挿通孔であり、その直径は油路構成部材5aよりも大きく設けられている。
フロントプレート8の外径側(回転軸Oから離れる方向)には、ハウジング本体10の各ボルト孔110〜140とX軸方向で対向するそれぞれの箇所に、4つのボルト孔がX軸方向に貫通形成されている。
リアプレート9は、ハウジング本体10のX軸負方向側の開口端、言い換えると進角室Aと遅角室RのX軸負方向側の端を、後述するロータ軸部60bが挿通可能に閉塞・封止するハウジング部材である。
リアプレート9は、鉄系金属材料を焼結することで成形されており、プレート本体90と第1スプロケット91と第2スプロケット92とを有している。
プレート本体90は、X軸正方向側の円板状部分と、X軸負方向側に突出した円筒状部分とを有している。プレート本体90の内径側の略中央には、回転軸Oと略同軸に、孔93が貫通形成されている。孔93は、後述するロータ軸部60bが挿通して設置される挿通孔であり、ロータ60(ベーン部材6)を回転自在に支持する支持孔である。
挿通孔93の本体部93aは、リアプレート9のX軸正方向端面に開口する円筒状部分であり、その直径は、ロータ軸部60bよりも僅かに大きく設けられている。
挿通孔93のX軸負方向端部93bは、リアプレート9のX軸負方向端面に開口し、本体部93aよりも大径に設けられた円筒状部分であり、その直径は、カムシャフト65のフランジ部654よりも大径に設けられている。フランジ部654の一部が、端部93bにX軸方向で入り込むように設置されている。
プレート本体90のX軸正方向側(円板状部分)の直径は、ハウジング本体10よりも若干大きく設けられており、その外周には第1スプロケット91がプレート本体90と一体に設けられている。
プレート本体90には、ハウジング本体10のボルト孔110〜140とそれぞれX軸方向で対向する箇所に、4つのボルト孔がX軸方向に貫通して設けられている。これらのボルト孔の内周には雌ねじが形成されている。
フロントプレート8、ハウジング本体10、及びリアプレート9は、4本のボルトbによってX軸方向から共締めにより一体的に結合される。各ボルトbは、それぞれX軸正方向側からフロントプレート8のボルト孔及びハウジング本体10のボルト孔110〜140に挿通されて、リアプレート9のボルト孔の雌ねじ部に螺着することで、ハウジング本体10にフロントプレート8及びリアプレート9を締結固定する。なお、フロントプレート8のボルト孔及びハウジング本体10のボルト孔110〜140は、ボルトbの軸の直径よりも若干大きく設けられている。
プレート本体90のX軸負方向側(円筒状部分)の直径は、X軸正方向側(円板状部分)よりも小さく設けられており、その外周に、第2スプロケット92がプレート本体90と一体に設けられている。
第1、第2スプロケット91,92は、ともにX軸方向に延在する凸部(歯)を周方向略等間隔に複数有する歯車であり、それぞれ別のチェーン(第1、第2チェーン)が巻回される。第1スプロケット91の直径及び歯数は、第2スプロケット92よりも大きく設けられている。
第1スプロケット91は、第1チェーンを介して、クランクシャフトにより図2の時計回り方向に回転駆動され、一体に設けられたリアプレート9(ハウジングHSG)を同方向に回転駆動する。第2スプロケット92は、一体に設けられたリアプレート9により図2の時計回り方向に回転駆動され、第2チェーンを介して、排気側のVTCを回転駆動する。
なお、スプロケットは必ずしもリアプレートと一体に設けなくてもよい。また、スプロケットとチェーンに限らず、プーリとベルトにより動力を伝達するようにしてもよい。
また、排気側のVTCのハウジングを回転駆動するために、吸気側のVTCを介してクランクシャフトの回転力を伝達するのではなく、同一のチェーンにより両VTCのハウジングにクランクシャフトの回転力を伝達し、これらを回転駆動してもよい。
プレート本体90には、X軸正方向側から見て、第1シュー11に時計回り方向で隣接する位置に、有底円筒状の孔900が、プレート本体90のX軸方向所定深さまで設けられている。孔900は、後述のロック孔構成部材が嵌合する嵌合孔である。
ベーン部材6は、第1スプロケット91(ハウジングHSG)に対して回転自在な従動回転体であり、カムシャフト65と一体になって図2の時計回り方向に回転する。ベーン部材6は、作動油圧を受ける4枚の羽根である第1〜第4ベーン61〜64と、各ベーン61〜64の内径側に設けられ、カムボルト66によってカムシャフト65に略同軸に固定される回転軸部であるロータ(ベーンロータ)60とを有している。
ロータ60は有底円筒状であり、各ベーン61〜64が固定される本体部60aと、本体部60aからX軸負方向側に延出する軸部60bとを、略同軸上に有している。
本体部60aの外径は、リアプレート9の挿通孔93(本体部93a)及びフロントプレート8の大径孔80よりも若干大きい。軸部60bの直径は、挿通孔93(本体部93a)よりも僅かに小さい。
ロータ60には、X軸正方向側に開口する有底の孔600が、回転軸O上に、軸部60bのX軸負方向所定深さまで形成されている。孔600は、油路構成部材5aが挿通・設置される油路形成孔であり、孔600の直径は油路構成部材5aの直径よりも僅かに大きい。孔600の開口部には、テーパ部604が設けられており、孔600の開口部の直径をX軸正方向に向かって広げている。
ロータ60には、X軸負方向側に開口する有底の孔601が、回転軸O上に、軸部60bのX軸正方向所定深さまで形成されている。孔601は、カムシャフト端部65aが挿通・設置されるカムシャフト挿通孔であり、その直径は端部65aの直径よりも僅かに大きい。孔601のX軸方向深さは、カムシャフト65のフランジ部654のX軸正方向端面655から端部65aのX軸正方向端面653までの距離よりも若干大きい。
孔600と孔601とに挟まれた隔壁部には、孔602が、回転軸O上に貫通形成されている。孔602は、カムボルト66が挿通するボルト孔である。
カムボルト66の頭部660は孔600内に位置する一方、カムボルト66の軸部661は孔602及びカムシャフト65内のボルト孔650に挿通され、その雄ねじがボルト孔650(小径部652)の雌ねじに螺着する。これにより、ロータ60がカムシャフト65の端部65aに一体に締付固定される。このときロータ60のX軸負方向側の端面603は、カムシャフト65のフランジ部654のX軸正方向側の端面655に当接している。
ロータ60は、各シュー11〜14の先端部に嵌着されたシール部材112〜142に摺動しつつ、ハウジングHSGに対して回転可能に支持されている。
ロータ60の外周には、周方向で略等間隔に、第1〜第4ベーン61〜64が、外径方向に向かって突出するように放射状に設けられている。図2の時計回り方向で、第1、第2、第3、第4ベーン61,62,63,64はこの順番で並んで設けられている。
ベーン部材6がハウジングHSG内に設置された状態で、第1ベーン61は第1シュー11と第2シュー12の間、第2ベーン62は第2シュー12と第3シュー13の間、第3ベーン63は第3シュー13と第4シューの間、第4ベーン64は第4シュー14と第1シュー11の間の隙間に、それぞれ配置される。
各ベーン61〜64はロータ60と一体に成形されている。各ベーン61〜64のX軸方向長さはロータ本体部60aのX軸方向長さと略同じである。ベーン部材6がハウジングHSG内に設置された状態で、各ベーン61〜64のX軸正方向側の面は、フロントプレート8のX軸負方向側の面に対して極僅かな隙間を介して対向している。また、各ベーン61〜64のX軸負方向側の面は、リアプレート9(プレート本体9a)のX軸正方向側の面に対して極僅かな隙間を介して対向している。
周方向における第2〜第4ベーン62〜64の幅は、互いに略同じである。第2〜第4ベーン62〜64のX軸に対して直角方向の断面は、略長方形状に設けられている。X軸方向から見て、各ベーン61〜64の内径側の根元部分は、その周方向幅が他の部分よりも小さくなっており、くびれている。
第1ベーン61の周方向幅は第2〜第4ベーン62〜64よりも広く、最大幅となっており、後述するロック機構7を収容可能としている。第1ベーン61のX軸に対して直角方向の断面は略扇形状であり、X軸方向側から見て、第1ベーン61の反時計回り方向側の面613と、時計回り方向側の面614は、回転軸Oを通る径方向直線と略一致した直線状である。
第1〜第4ベーン61〜64の外径側の先端部には、その外周面に、溝611〜641がX軸方向に沿ってそれぞれ形成されている。溝611〜641の内部には、略コ字状のシール部材612〜642と、このシール部材612〜642を外径側に向けて押圧するシールスプリング(板バネ)とがそれぞれ嵌合保持されている。シール部材612〜642はハウジング本体10の(X軸方向全範囲における)内周面に当接しており、ベーン部材6がハウジングHSGに対して回転する際、上記内周面に摺接する。
第1ベーン61の内部には、孔70がX軸方向に貫通形成されている。孔70は、ロック機構7のロックピストン71を摺動自在に収容する摺動用孔であり、中空円筒状のシリンダであって、小径部701と大径部702からなる。
X軸正方向側から見て、孔70は、第1ベーン61の反時計回り方向側に設けられている。第1ベーン61の反時計回り方向側の(外径側)先端部は、90度強の角度範囲にわたり切り欠かれており、孔70の円筒形状に沿った略円弧状の曲面に形成され、面613に連続している。一方、第1ベーン61の時計回り方向側の先端部には、孔70と面614との間のスペースに上記溝611が設けられている。
第1ベーン616のX軸正方向側の面には、所定のX軸方向深さで径方向溝605が設けられている。径方向溝605は、径方向に延びて摺動用孔70のX軸正方向端と孔600のX軸正方向端とを接続する矩形状の切欠き溝である。
ベーン部材6は、ハウジングHSGとの間で、作動油が給排される進角室Aと遅角室Rを形成している。すなわち、X軸方向から見て、隣り合うシューの間で4つの油室が画成されており、これらの油室はそれぞれベーンによって進角室A及び遅角室Rに画成されている。進角室A及び遅角室Rは、シール部材112等により互いに液密に保たれている。なお、多少の漏れは許容される。言い換えると、ベーン61等はシュー11等との間で作動油室(進角室A及び遅角室R)を形成しており、これらの油室A,RにポンプPから供給される作動油が導入される。
具体的には、フロントプレート8のX軸負方向側の面と、リアプレート9のX軸正方向側の面と、各ベーン61〜64の周方向での両側面と、各シュー11〜14の周方向での両側面との間で、4組の油圧作動室、すなわち4つの進角室A1〜A4と4つの遅角室R1〜R4が隔成されている。例えば、第1シュー11の時計回り方向側の面113と第1ベーン61の反時計回り方向側の面613との間に第1進角室A1が、第1ベーン61の時計回り方向側の面614と第2シュー12の反時計回り方向側の面123との間に第1遅角室R1が、それぞれ隔成されている。
なお、作動油室として、進角室と遅角室のどちらか一方のみを有する構成としてもよい。
また、進角室と遅角室の数は、それぞれ4に限定されない。言い換えると、シューやベーンの数は、それぞれ4に限らず他の数であってもよい。
第1、第2ストッパ部により、ベーン部材6のハウジングHSGに対する相対回転角度が調整される。
X軸正方向側から見て、ベーン部材6がハウジングHSGに対して反時計回り方向に所定角度以上回転しようとすると、図2に示すように、第1シュー11の時計回り方向側の面113と第1ベーン61の反時計回り方向側の面613が面同士で当接する。このとき、他のベーン62〜64はそれぞれシューに対して若干の隙間を介して対向しており、互いに接触しない。すなわち、ベーン部材6のハウジングHSGに対する反時計回り方向(遅角方向)の回転は、第1シュー11と第1ベーン61とが当接することで規制され、これにより第1ストッパ部が構成されている。
図2の位置からベーン部材6がハウジングHSGに対して時計回り方向に相対回転すると、図3に示すように、第2シュー12の反時計回り方向側の面123と第1ベーン61の時計回り方向側の面614が面同士で当接する。このとき、各ベーン61〜64はそれぞれシューに対して若干の隙間を介して対向しており、互いに接触しない。すなわち、ベーン部材6のハウジングHSGに対する時計回り方向(進角方向)の回転は、第2シュー12と第1ベーン61とが当接することで規制され、これにより第2ストッパ部が構成されている。
なお、ベーン部材6がハウジングHSGに対して相対回転する全角度範囲にわたって、遅角室Rないし進角室Aの容積がゼロになることは回避されており、後述する遅角油路501等ないし進角油路511等の遅角室Rないし進角室Aへの開口は確保されている。例えば、図2において、第1シュー11の先端の切り欠き部114により形成される空間により第1進角室A1の容積及び進角油路511の開口が確保されており、図3において、第2シュー12の先端と第1ベーン61の根元との間で(両曲面の曲率の差により)形成される隙間により第1遅角室R1の容積及び遅角油路501の開口が確保されている。
油路構成部材5aとベーン部材6には、遅角通路50及び進角通路51の一部が形成されている。
油路構成部材5aには、軸方向通路50a,51aと径方向通路51bと溝51cとが設けられている。
軸方向通路50a,51aは、油路構成部材5aの内部にX軸方向に延びて形成され、油路構成部材5aのX軸負方向端面に開口している。軸方向通路51aの開口部はボールB1が圧入されることで塞がれている。
油路構成部材5aのX軸負方向端面と孔600の内周面との間には、空間50bが形成されている。
溝51cは、油路構成部材5aのX軸方向所定位置の外周面に所定深さまで形成された環状の周方向溝である。
径方向通路51bは、軸方向通路51aのX軸負方向側の所定位置から径方向に延びて溝51cの底部に開口している。
軸方向通路50aと空間50bは遅角通路50の一部を構成する一方、軸方向通路51aと径方向通路51bと溝51cは進角通路51の一部を構成している。
油路構成部材5aの外周には3つの周方向溝が設けられており、これらの周方向溝内には、それぞれオイルシールS1〜S3が設置されている。孔600に設置された油路構成部材5aはベーン部材6に対して回転自在に設けられており、オイルシールS1〜S3の外周面は、孔600の内周面に対して摺接するように設けられている。オイルシールS1はオイルシールS2のX軸正方向側に配置され、オイルシールS2はオイルシールS3のX軸正方向側に配置されている。オイルシールS1,S2は、溝51cをX軸方向で挟み込むように配置されており、油路構成部材5aとベーン部材6との接続部位における進角通路51の液密性を保つ。オイルシールS3は、油路構成部材5aとベーン部材6との接続部位(空間50b)における遅角通路50の液密性を保つ。
ロータ60には、油孔501〜504と油孔511〜514が設けられている。油孔501〜504, 511〜514は、本体部60aの内部に径方向に貫通形成された油通路であり、孔600の内周面と本体部60aの外周面とを連通している。油孔501〜504は遅角通路50の一部を構成し、油孔511〜514は進角通路51の一部を構成している。
X軸正方向側から見て、油孔501〜504は、それぞれ第1〜第4ベーンの根元の時計回り方向側に隣接して設けられている。油孔501〜504のX軸方向位置は、本体部60aのX軸方向中央より若干X軸正方向側である。
X軸正方向側から見て、油孔511〜514は、それぞれ第1〜第4ベーンの根元の反時計回り方向側に隣接して設けられている。油孔511〜514のX軸方向位置は、本体部60aのX軸負方向端である。
油路構成部材5aが孔600に挿入され設置された状態で、遅角側の各油孔501〜504は、内径側ではオイルシールS3よりもX軸負方向側に位置して空間50bに開口する一方、外径側ではそれぞれ遅角室R1〜R4に開口する。また、進角側の各油孔511〜514は、内径側では溝51cと対向してオイルシールS1,S2に両側を挟み込まれるように開口し、外径側ではそれぞれ進角室A1〜A4に開口する。
よって、流路切換弁59からの遅角通路50は、まず非回転体である油路構成部材5aの軸方向通路50aに連通してから、空間50bを介して、回転体であるベーン部材6の油孔501〜504に接続し、さらに各遅角室R1〜R4に連通する。
また、流路切換弁59からの進角通路51は、まず非回転体である油路構成部材5aの軸方向通路51a及び径方向通路51bと連通してから、溝51cを介して、回転体であるベーン部材6の油孔511〜514に接続し、さらに各進角室A1〜A4に連通する。
ベーン部材6とリアプレート9との間には、リアプレート9(ハウジングHSG)に対するベーン部材6の自由な回転を拘束し、該拘束を解除可能なロック機構7が設けられている。VTCは、第1ストッパ部によって回転が規制された最遅角位置にてロック機構7によりロックするように構成されている。
ロック機構7は、ロックピストン71と、リアプレート9に設けられた係合凹部730と、エンジンの状態に応じてロックピストン71を進出させて係合凹部730に係合させ、又はロックピストン71を後退させて上記係合を解除させる係脱機構とから構成されている。
ロックピストン71は鉄製の係合部材であり、有底円筒のピン状に形成されている。ロックピストン71は、第1ベーン61の摺動用孔70の内部にX軸方向に往復動自在に設置され、第1ベーン61からリアプレート9の側に出没自在に設けられている。
ロックピストン71は、摺動用孔70に対して摺動する摺動部710と、摺動用孔70の内外に出没可能に設けられた先端部である係合部714とからなる。
摺動部710は、小径部711と大径部712からなる。
小径部711は、有底円筒状であり、x軸正方向側に開口部を有している。小径部711の外周面の径は、摺動用孔70の小径部701の内周面の径よりも若干小さく設けられており、小径部711は、その外周が摺動用孔70の小径部701の内周に対して摺動自在に設置されている。
小径部711の底部713のX軸負方向側に、底部713との間で段差を介して略円錐台形状に、係合部714が設けられている。係合部714は、軸方向断面が略台形であって、傾斜面を有している。具体的には、X軸負方向側の先端に向かって小径となるテーパ面が設けられている。
大径部712は、ロックピストン71の基端部、すなわち摺動部710のX軸正方向側の端に形成された円環状のフランジ部である。大径部712の外周面の径は、小径部711の径よりも大きく、摺動用孔70の大径部702の内周面の径よりも僅かに小さく設けられている。大径部712は、摺動用孔70の大径部702の内部に、その外周が摺動用孔70の大径部702の内周に対して摺動自在に設置されている。
このように、ロックピストン71は、小径部701の内周に一部分(小径部711)が、大径部702の内周に他の一部分(大径部712)が、それぞれ摺動自在に設置されており、エンジンの状態に応じて、その先端(係合部714)がベーン部材6に対して回転軸方向(X軸方向)に出没する。
一方、リアプレート9のX軸正方向側の面には、有底の凹部730が形成されている。凹部730は、ハウジングHSGの内部において、リアプレート9のX軸正方向側の面に開口する係合凹部であり、ロックピストン71の係合部714が挿入されて係合可能なロック孔である。
係合凹部730は、鉄系金属材料で成形されたスリーブ73の内周面により構成されており、リアプレートの嵌合孔900に有底コップ状のスリーブ73(係合凹部構成部材)が圧入により嵌合されることで形成される。
係合凹部730のX軸方向深さは係合部714のX軸方向寸法と略同じであり、係合凹部730の径は係合部714の径よりも若干大きめに設けられている。係合凹部730は、スリーブ73の軸を通る平面で切った断面が略台形であり、X軸正方向側の開口部に向かって徐々に大径となる。言い換えると、係合凹部730は傾斜面を有しており、X軸負方向側の底部に向かって小径となるテーパ面が設けられている。X軸に対する係合凹部730の内周面(傾斜面)の傾きは、X軸に対する係合部714の外周面(傾斜面)の傾きに略等しい。
ベーン部材6が最遅角側に相対回転して第1ストッパ部により回転が規制されたとき、すなわち進角室A1の容積が最小となったとき、X軸方向から見て、ロックピストン71(係合部714)の位置と係合凹部730の位置が重なる。言い換えると、係合凹部730に係合部714が係合するとき、ハウジングHSGとベーン部材6の相対回転角度(位置)が、エンジン始動時に最適な角度(最遅角位置)となるように、係合凹部730の位置が設けられている。
また、このとき、ロータ周方向における係合凹部730の軸心の位置が、係合部714の軸心に対して、図2の反時計回り方向(第1シュー11の側)に僅かにオフセットするように設けられている。
摺動用孔70の内部には、ロックピストン71の背圧室72が設けられている。背圧室72は、摺動用孔70のX軸正方向側に、ロックピストン71により隔成された低圧室である。具体的には、背圧室72は、フロントプレート8のX軸負方向側の面と、摺動用孔70の内周面と、ロックピストン71(摺動部710)の内周面とにより隔成されている。
係脱機構は、係合用弾性部材であるコイルスプリング74と、解除用油路である連通孔75及び連通溝76とから構成されている。
コイルスプリング74は、ロックピストン71をX軸負方向側、すなわちリアプレート9(係合凹部730)の側へ常時付勢する付勢部材である。
背圧室72には、スプリングリテーナ74aが設置されており、そのX軸正方向側の基底部はフロントプレート8に摺接するとともに、そのX軸負方向側の突出部はコイルスプリング74の内周に嵌挿されている。
コイルスプリング74は、背圧室72に弾装(押し縮められた状態で設置)されており、そのX軸正方向側の端はスプリングリテーナ74aの基底部のX軸負方向側の面に当接し、X軸負方向側の端はロックピストン71の後端部(底部713)に当接している。すなわち、コイルスプリング74は、ロックピストン71のX軸正方向側に設けられ、ロックピストン71をX軸負方向側(係合凹部730の側)に付勢する。
また、摺動用孔70には、ロックピストン71に作用する油圧力を発生させる受圧室が設けられている。具体的には、摺動用孔70(大径部702)において、摺動用孔70の小径部701のX軸正方向側の端面と、ロックピストン71(大径部712)のX軸負方向側の端面及び摺動部710(小径部711)の外周面と、摺動用孔70(大径部702)の内周面との間に、第1受圧室77が隔成されている。また、係合部714の表面(X軸負方向側の先端面及び傾斜面)とリアプレート9のX軸正方向側の面(係合部714が係合凹部730に嵌り込んだロック状態では、スリーブ73の内周面と底面)との間に、第2受圧室78が隔成されている。
そして、第1ベーン61には、第1、第2受圧室77,78に作動油室の油圧を導くための通路が設けられている。第1ベーン61の内部には、連通孔75が周方向に形成されており、連通孔75を介して、遅角室R1と第1受圧室77とが接続されて常時連通し、遅角室R1の油圧が第1受圧室77に導かれる。第1ベーン61のX軸負方向側の面には、連通溝76が周方向に形成されており、連通溝76を介して、進角室A1と摺動用孔70のX軸負方向端とが接続されて常時連通し、進角室A1の油圧が第2受圧室78(ロック状態では係合凹部730)に導かれる。なお、最遅角位置でも、第1シュー11の先端の切り欠き部114により形成される空間により、第1進角室A1への連通溝76の開口が確保されている。
遅角室R1と進角室A1に選択的に供給されるオイルは、それぞれ連通孔75と連通溝76を介して第1受圧室77と第2受圧室78に導かれ、ともに、ロックピストン71をX軸正方向側の後退方向へ付勢する油圧力を発生する。
ベーン部材6が最遅角側に相対回転して第1ストッパ部により回転が規制されると、X軸方向から見て、ロックピストン71の位置と係合凹部730の位置が重なり、ロックピストン71がX軸負方向へ移動可能となる。このとき、コイルスプリング74のばね力により、係合部714が第1ベーン61(摺動用孔70)から進出して係合凹部730に嵌まり込む。ロックピストン71が係合凹部730と係合すると、リアプレート9とベーン部材6との相対回転、すなわちハウジングHSGとカムシャフト65との相対回転が規制(ロック)される。
一方、ロックピストン71は、連通孔75を介して遅角室R1から第1受圧室77内に供給されるオイルにより、大径部712においてX軸正方向側に油圧力を受ける。また、ロックピストン71は、連通溝76を介して進角室A1から第2受圧室78内に供給されるオイルにより、係合部714においてX軸正方向側に油圧力を受ける。上記油圧力はいずれも、ロックピストン71がコイルスプリング74のばね力に抗してX軸正方向側に移動し、係合部714が係合凹部730から退出してリアプレート9の摺動用孔70の内部に嵌まり込むことをアシストするように作用する。これにより、ロックピストン71と係合凹部730との係合が解除されるようになっている。
このように、コイルスプリング74はロック状態維持機構として機能する一方、連通孔75と連通溝76は解除用油路として機能する。
背圧室72は、上記径方向溝605を介してフロントプレート8の大径孔80と連通しており、これによりVTC外部の大気圧(低圧空間)に解放されている(図1参照)。言い換えると、径方向溝605は、ベーン部材6のX軸正方向側の端面に形成された呼吸用の溝であり、空気抜き孔として機能し、背圧室72の圧力(ロックピストン71の背圧)を開放して低圧に維持する。
次に、VTCの制御構成及び作動を説明する。
カムシャフト65の回転中、吸気弁側からカムシャフト65のカムへ伝達される回転反力により、カムシャフト65(ベーン部材6)には、いわゆる交番トルク(正負のトルク)が作用する。カムとバルブ側部材との接触面における抵抗に起因して、交番トルクは、全体としてみるとカムシャフト65の回転を妨げる方向(カムシャフト65を遅角側に回転させる方向)に作用する。
エンジン停止時には、ポンプPの作動が停止される。よって、進角室A1〜A4と遅角室R1〜R4への作動油圧の供給が停止されている。また、コントローラCUから流路切換弁59(ソレノイドSOL)への通電も遮断されることから、流路切換弁59は、供給通路54と遅角通路50を連通し、かつ進角通路51と排出通路57を連通している。
また、前回のエンジン停止直前にカムシャフト65に対して作用した交番トルクによって、ベーン部材6は、図2に示すように、最遅角側に位置している。また、この最遅角位置(初期位置)で、ロック機構7のロックピストン71が係合凹部730と係合して、ベーン部材6の相対回転が規制されている。
イグニッションキーのオン操作によりエンジンが始動されると、クランキングを開始するとともに、ポンプPの作動が開始される。エンジン始動直後はVTCへのオイル供給(作動油圧)が不足しているが、上記のようにロック機構7が予めベーン部材6を始動に最適な初期位置に拘束しているため、円滑なクランキングによって良好なエンジン始動性が得られるとともに、交番トルクによりベーン部材6がバタついてハウジングHSGとの間で衝突すること(異音の発生)を抑制できる。
エンジン始動後、コントローラCUからの制御電流が入力されない間は、流路切換弁59は、供給通路54と遅角通路50を連通し、かつ進角通路51と排出通路57を連通したままである。このため、ポンプPから供給通路54に供給されたオイルは、各遅角室R1〜R4に供給される。なお、このとき、各遅角室R1〜R4内に滞留していた空気は、油圧によって押圧されて、各部材(ハウジング本体10等のハウジング部材やベーン部材6)の間でシールされていない隙間や、焼結部材であるハウジング部材内の隙間から外部へ排出されるとともに、油圧と一緒にベーン部材6を最遅角側へ押し付ける働きをする。
第1遅角室R1内の油圧は、ロック機構7の連通孔75を介して第1受圧室77に導かれ、ロックピストン71をX軸正方向側へ後退させる油圧力を発生する。第1遅角室R1内の油圧、すなわち供給通路54の油圧が所定の設定値P1以上になると、ロックピストン71の係合部714が係合凹部730から完全に抜け出し、ロック状態が解除される。すなわち、ベーン部材6の自由な相対回転が許容され、バルブタイミングの任意の変更が可能な状態となる。
ロック状態が解除された後も、ベーン部材6は、各遅角室R1〜R4内に供給される比較的低い作動油圧によって、エンジン停止時の最遅角側に位置した状態が維持される。
所定のエンジン運転状態になると、例えばエンジン回転数が中回転域まで上昇すると、コントローラCUから流路切換弁59へ、所定のデューティ比で通電される。すると、流路切換弁59は、供給通路54と進角通路51を連通し、かつ遅角通路50と排出通路57を連通する。このため、各遅角室R1〜R4内のオイルは排出されてオイルパンO/Pに戻される一方、ポンプPから供給通路54に供給されたオイルは各進角室A1〜A4に供給される。
各進角室A1〜A4の油圧が増大すると、ベーン部材6は、図2の最遅角位置から、ハウジングHSGに対して時計回り方向に回転する。なお、ロック機構7の第1受圧室77の油圧は低下するものの、今度は第1進角室A1の油圧がロック機構7の第2受圧室78に導かれ、ロックピストン71をX軸正方向側へ後退させる油圧力を発生する。よって、ロックピストン71の係合部714が係合凹部730から抜け出した解除状態が維持される。
これにより、クランクシャフトに対するカムシャフト65の回転位相が進角側へ変更され、吸気弁の開閉タイミングが進角側となる。よって、吸気弁と排気弁がともに開弁する期間であるバルブオーバーラップが大きくなり、燃焼効率の向上が図られる。
エンジン回転数が高回転域まで上昇すると、コントローラCUから流路切換弁59への通電が維持され(デューティ比が増大され)、各進角室A1〜A4に高油圧が継続的に供給される。このため、ベーン部材6は時計回り方向へさらに相対回転して、相対回転位相をさらに進角側に変更させる。最終的に、ベーン部材6は、各進角室A1〜A4の容積が最大となる最進角側の位置(図3)に保持され、これによりバルブオーバーラップが最大となる。
エンジン回転数の低下等によりコントローラCUから流路切換弁59への通電量が制御されると、各進角室A1〜A4の油圧が減少し、相対回転位相が遅角側へ戻されて、バルブオーバーラップが小さくなる。このとき、供給通路54の油圧はP1以上であるため、ロック解除状態は維持されたままである。
次に、制御弁装置1の構成を、図4及び図5に基づき説明する。図4及び図5は、制御弁装置1の中心軸Qを通る部分断面を示す。
エンジンブロックEBの一側面100と直交する方向にx軸を設定し、上記側面100と平行にy軸を設定する。
まず、制御弁装置1が配置されるエンジンブロックEB側の油路構成を説明する。
供給通路53(53a, 53b),54は、ドリル加工によって、エンジンブロックEBの内部に形成されている。
供給通路53aは、エンジンブロックEBの側面100から所定の距離をおいて、略直線状にy軸方向に延びて形成されており、そのy軸負方向側でポンプPの吐出口に接続している。
供給通路53aにおけるy軸正方向側の分岐部530からは、供給通路54が分岐している。以下、供給通路54を分岐通路54という。分岐通路54は、略直線状にx軸方向に延びて形成されており、そのx軸負方向側で流路切換弁59に接続している。
供給通路53bは、略直線状にx軸方向に延びて形成されており、そのx軸負方向側でエンジンの各潤滑部に接続している。
供給通路53aのy軸正方向端と供給通路53bのx軸正方向端とは、エンジンブロックEBの内部に形成されたユニット設置部56において接続している。
ユニット設置部56は、制御弁装置1のユニット設置用にドリル加工された孔(凹部)であり、ハウジング固定部560と環状溝561とシール設置部562とを有している。
シール設置部562と環状溝561とハウジング固定部560は、エンジンブロックEBの側面100から内部に向かって、供給通路53bと略同軸Q上に形成された略円筒状の凹部であり、X軸負方向側に向かってこの順に配置されている。
各部の直径は、シール設置部562が環状溝561よりも大きく、環状溝561がハウジング固定部560より大きく設けられており、ユニット設置部56は段差を有する凹部である。
シール設置部562のX軸方向寸法は環状溝561よりも小さく、環状溝561のX軸方向寸法はハウジング固定部560よりも小さく設けられている。
環状溝561のy軸負方向側には、供給通路53aが接続している。環状溝561のX軸方向幅は供給通路53aの直径よりも大きく設けられており、供給通路53aのy軸正方向端が、環状溝561の内周面に開口している。
ハウジング固定部560のx軸負方向側端には、供給通路53bが接続している。ハウジング固定部560の直径は供給通路53bの直径より大きく設けられており、供給通路53bのx軸正方向端が、環状溝561のx軸負方向端面に開口している。
シール設置部562は、エンジンブロックEBの側面100に開口している。
次に、制御弁装置1の各構成部材を説明する。
制御弁装置1は、流路切換部としてのスプール弁2と、制御部としてのパイロット弁3とを、同一のハウジング4(ケーシング)内に有しており、一体のユニット(制御弁ユニット)としてユニット設置部56に取り付けられている。
制御弁装置1は、電磁力で開閉するパイロット弁3により制御油圧を発生させ、この油圧力によりスプール弁2を開閉駆動する、いわゆるパイロット式の駆動方法を採用している。
スプール弁2は、スプール(弁体)20を有しており、スプール20の往復移動により流路を切換え制御する切換弁であって、弁の開閉動作により流路の開閉を行う二方向弁であるとともに、流路の絞り動作により流量の調整を行う流量調節弁としての機能をも有している。
パイロット弁3は、主弁であるスプール弁2を圧力によって操作するために用いる制御弁である。
ハウジング4は、スプール弁2及びパイロット弁3を支持する支持部材であり、ユニット設置部56に設置される。ハウジング4は、アルミ系金属材料の鋳造、具体的にはダイキャストにより成形されており、スプール弁収容部4aと、フランジ部4bと、パイロット弁収容部4cとを一体に有している。
スプール弁収容部4aは、x軸正方向側に背圧部41を有し、x軸負方向側に通路部42を有している。スプール弁収容部4aの内周側には、スプール20の案内部としての摺動孔40が中空円筒状に設けられている。
背圧部41は、略円筒形状を有しており、そのx軸正方向端は開口し、そのx軸負方向端は通路部42に連続している。背圧部41のx軸正方向側の内周面には雌ネジ410が形成され、x軸負方向側の内周面は摺動孔40の大径部である大径孔40aを構成している。大径孔40aのx軸正方向端の内周には、雌ネジ410のx軸負方向側に隣接して、環状の溝411が設けられている(図5参照)。
背圧部41のx軸負方向端には、通路部42と隣接する部位に、その外周面から外径方向(y軸方向)にフランジ部4bが延びて設けられている。
フランジ部4bにはボルト孔43がx軸方向に貫通形成されている。ボルト孔43にはx軸正方向側からボルトが挿通され、このボルトがエンジンブロックEBの側面100に螺着することで、ハウジング4(制御弁装置1)がエンジンブロックEBに締結固定される。エンジンブロックEBのシール設置部562にはシール部材としてのOリングS4が設置されている。ハウジング4がボルト締結されると、ハウジング4のフランジ部4bのx軸負方向端面とシール設置部562のx軸正方向端面との間でOリングS4が圧縮された状態となり、これによりユニット設置部56内の液密性を確保している。
背圧部41のy軸正方向側には、x軸負方向側の端部に、孔412が設けられている。孔412は、背圧部41の内外周を斜めに貫通して略直線状に形成され、フランジ部4bのx軸正方向側で背圧部41の外周面(エンジンブロックEBの外部)に開口する一方、背圧部41のx軸負方向端であってフランジ部4bと略重なるx軸方向位置で、摺動孔40(大径孔40a)の内周面に開口している。
孔412は、背圧部41(スプール弁収容部4a)の内外を連通することで、スプール20が軸方向移動する際の体積変動を容易にする呼吸孔である。
雌ネジ410には、ネジプラグ413が螺合し、背圧部41のx軸正方向端の開口を塞いでいる。すなわち、スプール20の背面側を、ネジプラグ413にて液密に塞いでいる。
通路部42は、背圧部41よりも小径の有底円筒形状の筐体(中空部)に、複数の連通孔421等が形成されている。
通路部42の内周面は摺動孔40の小径部である小径孔40bを構成しており、小径孔40bの直径は、大径孔40aの直径よりも小さく設けられている。小径孔40bのx軸正方向端は、フランジ部4bのx軸負方向側の面と略同じx軸方向位置にあり、大径孔40aとの間で段差を形成している。通路部42の外周面の直径は、大径孔40aの直径と略等しく設けられており、通路部42の外周面は、なだらかな曲線を介してフランジ部4bのx軸負方向側の面に連続している。
通路部42は、そのx軸負方向側の部分が、ハウジング固定部560に挿通し、嵌合しており、これにより摺動孔40(大径孔40a及び小径孔40b)が環状溝561等と略同軸Q上に位置決めされるとともに、通路部42の外周側における環状溝561とハウジング固定部560との連通が抑制される。
通路部42には、x軸正方向側の基端部に、複数(4つ)の孔421〜424が、通路部42の周方向略等間隔に設けられている。孔421〜424は、通路部42の内外周を径方向に貫通して形成された貫通孔であり、通路部42の外周面に開口する一方、摺動孔40(小径孔40b)の内周面に開口する連通孔である。なお、貫通孔421〜424の数は4に限られず、その形状も特に限定されない。
貫通孔421〜424の直径は互いに略等しく、環状溝561のx軸方向寸法よりも小さく設けられている。貫通孔421〜424のx軸正方向端の位置は、環状溝561のx軸正方向側の端と略一致し、かつ供給通路53aのx軸正方向側の端よりも若干x軸正方向側に位置している。貫通孔421〜424のx軸負方向端は、環状溝561内であって、供給通路53aのx軸負方向側の端よりも若干x軸正方向側に位置している。言い換えると、ユニット設置部56に設置されたハウジング4の開口部(第1連通部)は、環状溝561の内周側に位置するように設けられており、第1連通部の外周側には、環状溝561が設けられている。
貫通孔421〜424のうち、1つの貫通孔421がy軸負方向側に開口しており、供給通路53aとy軸方向で対向している。
また、通路部42のx軸負方向側の先端部(底部425)に、1つの孔420が設けられている。孔420は、通路部42の内外をx軸方向に貫通形成された貫通孔であり、軸Q上に位置している。孔420は、底部425のx軸負方向側で通路部42の外部(ハウジング固定部560の内周側)に開口し、供給通路53bとx軸方向で対向する一方、底部425のx軸正方向側で通路部42の内部、すなわち摺動孔40(小径孔40b)の内周側に開口する連通孔である。
貫通孔420の直径は、摺動孔40(小径孔40b)の直径の半分強であって、供給通路53bの直径よりも小さく設けられている。
パイロット弁収容部4cは、スプール弁収容部4aの背圧部41の外周面に、y軸負方向側に延びる略円筒形状に設けられている。
パイロット弁収容部4cは、パイロット弁3の設置用の孔(凹部)として、y軸負方向側でハウジング4の外部に開口する大径孔440と、大径孔440のy軸正方向側に隣接して、大径孔440と略同軸に、大径孔440より小径に設けられた小径孔441とを有している。
また、パイロット弁収容部4cには、スプール弁収容部4aの背圧部41に制御用のオイルを供給し、又は背圧部41からオイルを排出するための油通路として、軸方向通路442と径方向通路443が設けられている。
軸方向通路442は、y軸方向に延びて形成され、y軸正方向側では背圧部41の摺動孔40(大径孔40aのx軸正方向端の環状溝411)に開口する一方、y軸負方向側ではパイロット弁3の後述の中継通路303と接続している。
径方向通路443は、x軸方向に延びて形成され、x軸負方向側ではフランジ部4bのx軸負方向端面に開口してユニット設置部56(シール設置部562や環状溝561)と連通する一方、x軸正方向側では小径孔441のy軸正方向端に開口し、パイロット弁3の後述の軸方向通路301及び中継通路302,303を介して、上記軸方向通路442と接続している。
パイロット弁3は、その内部に形成された油通路30と、ボール31と、スプリング32と、アーマチュア33と、ソレノイド34とを有している。
油通路30は、軸方向通路301と中継通路302〜305を有している。
軸方向通路301はy軸方向に延びて設けられ、y軸正方向側においてハウジング4の径方向通路443と連通するとともに、y軸負方向側において中継通路302と連通している。軸方向通路301のy軸負方向側には、ボール31が設置されている。ボール31は、軸方向通路301内に設置されたスプリング32によって、中継通路302の開口を閉塞するように、y軸負方向側に常時付勢されている。
中継通路302はy軸方向に延び、y軸負方向側において中継通路303と連通している。中継通路303は、y軸に対して直角方向に広がり、y軸正方向側においてハウジング4の軸方向通路442と連通するとともに、y軸負方向側において中継通路304と連通している。
中継通路304はy軸方向に延び、y軸負方向側において中継通路305と連通している。
中継通路305は図外の排出通路を介してオイルパンO/Pに接続され、大気に解放されている。
アーマチュア33は、そのニードル状の先端部分が中継通路302〜304をy軸方向に貫通し、y軸正方向端でボール31に当接するように設置されている。アーマチュア33のy軸負方向側(ニードル状部分の根元)には、シール面が形成されている。このシール面は、中継通路304のy軸負方向側の開口部に形成されたシール面に当接することで中継通路304と中継通路305との連通を閉塞可能に設けられている。
ソレノイド34は、コネクタ35を介して通電されることにより、アーマチュア33をy軸正方向へ付勢する。
スプール20は、摺動孔40に収容され、摺動孔40内を摺動自在に設けられたピストンである。スプール20は、鉄系金属材料の鍛造、具体的には冷間鍛造によって略円筒形状に成形されおり、隔壁部23を境として、そのx軸負方向側に背圧部21を有し、x軸正方向側に通路部22を有している。
背圧部21は、有底円筒形状を有しており、そのx軸正方向端は開口し、x軸負方向端を隔壁部23により閉塞されている。言い換えると、背圧部21の内周側には、隔壁部23を底部として、略円筒状の中空部分である凹部210が設けられている。
背圧部21のx軸正方向端(開口部の周囲)には、フランジ部211が形成されている。フランジ部211は、スプール20の外周面から外径方向に広がるリング状の鍔部であり、スプール20における他の部分よりも大径に設けられている。フランジ部211のx軸方向寸法は、ハウジング4の環状溝411よりも大きく設けられている。
フランジ部211のx軸正方向端面には、1つの溝214が所定のx軸方向深さまで設けられている。溝214はスプール20の径方向に延びる直線状に形成された径方向溝であり、フランジ部211の外周側と内周側(凹部210)を連通している。
背圧部21のx軸方向長さ、すなわち背圧部21のx軸正方向端から隔壁部23のx軸正方向端面までの間の距離は、ハウジング4の摺動孔40(大径孔40a)のx軸方向長さと略等しい大きさに設けられている。
フランジ部211の外周面の直径は、摺動孔40(大径孔40a)の直径よりも僅かに小さく設けられている。
通路部22は、有底円筒形状を有しており、そのx軸負方向端は開口し、x軸正方向端を隔壁部23により閉塞されている。言い換えると、通路部22の内周側には、隔壁部23を底部として、略円筒状の中空部分である凹部220が設けられている。
通路部22の外周には、第1溝221と第2溝222が設けられている。
第1溝221は、通路部22のx軸方向略中央位置であってややx軸負方向寄りに、通路部22の外周全範囲にわたって一定のx軸方向幅で設けられた環状溝である。
第2溝222は、x軸方向で第1溝221と隔壁部23とに挟まれた位置に、通路部22の外周全範囲にわたって、第1溝221の1/3程度の一定のx軸方向幅で設けられた環状溝である。
第1溝221と第2溝222のスプール径方向深さは、略同様に設けられている。
第1溝221と第2溝222が設けられている範囲、すなわち第1溝221のx軸正方向端と第2溝222のx軸負方向端との間の距離は、ハウジング4(通路部42)の貫通孔421〜424の直径よりも僅かに小さく設けられている。
通路部22には、第1溝221が設けられた部位において、複数(4つ)の孔223〜226が、通路部22の周方向略等間隔に設けられている。孔223〜226は、通路部22の内外周を径方向に貫通して形成された貫通孔であり、第1溝221の底部に開口する一方、凹部220の内周に開口する連通孔である。
なお、貫通孔223〜226の数は4に限られず、その形状も特に限定されない。
貫通孔223〜226の直径は互いに略等しく、第1溝221のx軸方向寸法よりも僅かに小さく、かつハウジング4の貫通孔421〜424の半分強の大きさに設けられている。
通路部22には、第2溝222が設けられた部位において、1つの孔227が設けられている。孔227は、通路部22の内外を径方向に貫通して形成された貫通孔であり、第2溝222の底部に開口する一方、凹部220の内周に開口する連通孔である。これによりオリフィスが構成されている。貫通孔227は、通路部22の外周に開口するとともに、通路部22の内周に開口する絞り部である。
なお、貫通孔227の数は1に限られず、複数個設けることでその流路面積を調整することとしてもよい。
貫通孔227の直径は、第2溝222のx軸方向寸法よりも小さく、貫通孔223〜226の直径の1/4程度の大きさに設けられている。
通路部22のx軸方向長さ、すなわち通路部22のx軸負方向端から隔壁部23のx軸負方向端面までの距離は、ハウジング4の通路部42のx軸方向長さよりも小さく、環状溝561のx軸方向長さと略等しく設けられている。
通路部22の外周面の直径は、摺動孔40(小径孔40b)の直径よりも僅かに小さく設けられている。
(スプール弁の設置状態)
スプール20のフランジ部211は、その外周面が摺動孔40(大径孔40a)の内周面に対してx軸方向に摺動自在に、ハウジング4の背圧部41に設置される。
スプール20のフランジ部211を除く背圧部21及び通路部22は、その外周面が摺動孔40(小径孔40b)の内周面に対してx軸方向に摺動自在に、ハウジング4に設置される。
摺動孔40(小径孔40b)の内周面と、通路部22のx軸負方向側の各面との間で、第1圧力室が形成されている。一方、摺動孔40(大径孔40a)の内周面と、ネジプラグ413のx軸負方向側の面と、背圧部21のx軸正方向側の各面との間で、第2圧力室(スプール20の背圧室)が形成されている。
x軸負方向側から見た通路部22の各面は、スプール20に対してx軸負方向側から作用する(第1圧力室の)油圧の受圧面(第1受圧面)を構成する。
x軸正方向側から見た背圧部21の各面は、スプール20に対してx軸正方向側から作用する(第2圧力室の)油圧の受圧面(第2受圧面)を構成する。
第1受圧面の面積D1は、第2受圧面の面積D2よりも、(x軸正方向側から見た)フランジ部211の面積分だけ小さく設けられている(D1<D2)。
通路部22の外周面と摺動孔40(小径孔40b)の内周面との間には、第1溝221と第2溝222において、それぞれ環状の空間α1,α2が形成される。第1溝221の底部に開口する貫通孔223〜226は上記環状空間α1に連通し、第2溝222の底部に開口する貫通孔227は上記環状空間α2に連通している。
摺動孔40内において、軸Qの周りのスプール20の回転は規制されていない。
一方、スプール20のx軸方向移動は、x軸正方向側では、スプール20(フランジ部211)のx軸正方向端がネジプラグ413のx軸負方向端面に当接することで規制される以下、図4に示すこの規制位置を位置Aという。すなわち、スプール20(フランジ部211)のx軸正方向端は、ネジプラグ413のx軸負方向端面とともに、スプール20の第1ストッパ部を構成している。
スプール20のx軸負方向側の移動は、スプール20(通路部22)のx軸負方向端がハウジング4(通路部42の底部425)のx軸正方向端面に当接することで規制される以下、図5に示すこの規制位置を位置Bという。すなわち、スプール20(通路部22)のx軸負方向端は、ハウジング4(通路部42の底部425)のx軸正方向端面とともに、スプール20の第2ストッパ部を構成している。
位置Aにおいて、スプール20の背圧部21はハウジング4の背圧部41に位置する。通路部22は、ハウジング4の通路部42において環状溝561と略一致する位置にある。径方向から見て、第1溝221と第2溝222のx軸方向全範囲はハウジング4の貫通孔421〜424と重なっている。第2溝222のx軸正方向端は貫通孔421〜424のx軸正方向端と略一致し、第1溝221のx軸負方向端は貫通孔421〜424のx軸負方向端よりも僅かにx軸正方向側に位置する。
位置Aにおいて、背圧部21の外周面(及びフランジ部211のx軸負方向端面)と、摺動孔40(大径孔40a)の内周面との間に形成される空間βの体積は最大である。
位置Bにおいて、背圧部21の大部分及び通路部22はハウジング4の通路部42に位置する。径方向から見て、第1溝221のx軸方向全範囲は、ハウジング4の通路部42において貫通孔421〜424が形成されていない部位と重なっている。一方、第2溝222のx軸方向全範囲は貫通孔421〜424と重なっている。第2溝222のx軸負方向端は貫通孔421〜424のx軸負方向端と略一致する。
位置Bにおいて、空間βの体積は最小である。フランジ部211のx軸負方向端は、貫通孔412の摺動孔40(大径孔40a)の内周面における開口部のx軸負方向端よりも僅かにx軸正方向側に位置する。
なお、スプール20のx軸方向移動により空間βの体積が拡大・縮小するが、この体積変動分の空気は、孔412を介して吸入・排出されるため、スプール20の作動が円滑化されている。
(スプール弁の開閉)
ハウジング4において貫通孔421〜424は周方向に複数(4つ)設けられており、その外周を取り囲むように環状溝561が設けられている。よって、供給通路53aからのオイルを、複数の貫通孔421〜424を介して、スプール20の側へ多量に効率よく供給することが可能である。
なお、環状溝561を省略し、ハウジング4(通路部42)において、供給通路53aのy軸正方向端の開口と対向する部位の貫通孔421を1つだけ設けることとしてもよい。
スプール20の貫通孔223〜226とハウジング4の貫通孔421〜424は、スプール20のx軸方向移動により、互いに連通し、また互いの連通が遮断されることが可能に設けられている。
径方向から見て、スプール20の第1溝221が貫通孔421〜424と重なる位置にあるとき、環状空間α1が貫通孔421〜424と連通するため、貫通孔223〜226と貫通孔421〜424が連通状態となる。すなわち、スプール20(通路部22)がハウジング4(通路部42)の内部において軸Qの周りで回転し、周方向で貫通孔223〜226と貫通孔421〜424が重ならない場合でも、第1溝221(環状空間α1)により、両者の連通が遮断されないように設けられている。よって、スプール20の回転に関らず両者を連通させることができるだけでなく、貫通孔223〜226を複数設けてそのトータルの開口面積を増大させ、貫通孔421〜424からのオイルを、複数の貫通孔223〜226を介して、スプール20の内周側へ多量に効率よく供給することが可能である。
なお、第1溝221を省略し、その代わりに、少なくとも位置Aにおいて、スプール20が軸Qの周りでどの回転位置にあっても貫通孔223〜226と貫通孔421〜424が連通するように、貫通孔223〜226ないし貫通孔421〜424の形状や数を調整することとしてもよい。
ここで貫通孔421〜424は環状溝561と常時連通している。このため、第1溝221が貫通孔421〜424と重なる上記位置では、貫通孔223〜226は、環状溝561に開口する供給通路53aと連通することとなる。これにより貫通孔223〜226は供給通路53aとの連通部を構成している。また、貫通孔223〜226が開口する通路部22の内周側(第2圧力室)は、ハウジング4の貫通孔420を介して供給通路53bと常時連通している。
よって、第1溝221が貫通孔421〜424と連通する位置にあるとき、供給通路53aは、貫通孔223〜226を介して供給通路53bと連通する。
一方、径方向から見て、第1溝221が貫通孔421〜424と重ならない位置にあるとき、環状空間α1が貫通孔421〜424と連通しないため、貫通孔223〜226と貫通孔421〜424が非連通状態となり、供給通路53aと供給通路53bの間で、貫通孔223〜226を介した連通が遮断される。
径方向から見て貫通孔421〜424に開口する第1溝221の面積、言い換えると、貫通孔421〜424が環状空間α1と連通する際の流路面積は、位置Aで最大となる。また、この流路面積は、スプール20が位置Aからx軸負方向側に変位する(環状空間α1が貫通孔421〜424に対してx軸負方向側に移動する)につれて徐々に小さくなり、途中の位置A1からは第1溝221への貫通孔223〜226の開口面積の合計(環状空間α1が貫通孔223〜226と連通する際の流路面積)を下回り、位置Bに達する手前の位置B1でゼロとなり、その後、位置Bに達するまでゼロのままである。
よって、少なくとも貫通孔223〜226を介した流路についてみれば、位置Aから位置B1までは、供給通路53aと供給通路53bは連通状態であり、位置B1から位置Bまでは、両通路53a,53bの連通が遮断される。位置A1から位置B1までは、貫通孔223〜226を介した流路面積が徐々に小さくなる。
このように、スプール20の軸方向変位により、貫通孔223〜226を介した供給通路53a ,53bの連通と遮断が切換え可能に設けられている。
一方、スプール20の貫通孔227(オリフィス)は、スプール20のx軸方向位置に関らず、ハウジング4の貫通孔421〜424と常時連通するように設けられている。
すなわち、径方向から見て、貫通孔421〜424は、第2溝222と常時重なる位置にあって環状空間α2と常に連通するため、貫通孔421〜424と貫通孔227は常時、連通状態となる。ここで、スプール20が軸Qの周りで回転し、周方向で貫通孔227と貫通孔421〜424が重ならなくても、第2溝222(環状空間α2)により、両者の連通が塞がれないように設けられている。
よって、貫通孔227は、スプール20の軸方向変位に関らず、環状溝561(供給通路53a)に開口することとなり、供給通路53aは、貫通孔227を介して供給通路53bと常に連通する。
なお、スプール20のx軸方向変位に応じて、貫通孔421〜424が環状空間α2と連通する際の流路面積は変化するが、この流路面積は常に、第2溝222への貫通孔227の開口面積(環状空間α2が貫通孔227と連通する際の流路面積)を上回る。言い換えると、供給通路53aから貫通孔227を経由して供給通路53bへ向かう油通路の流路面積は、スプール20のx軸方向位置に関らず、貫通孔227において最小となり、オイルの流れは貫通孔227で絞られる。
したがって、スプール20が位置Aから位置Bへ移動するに応じて、供給通路53aから環状溝561、貫通孔421〜424,及び貫通孔223〜227を経由して通路部22の内周側(第2圧力室)に向かう油通路の流路面積は、位置Aで最大(第1溝221への貫通孔223〜226の開口面積と第2溝222への貫通孔227の開口面積の合計)となり、位置Aから位置A1までは不変であり、位置A1から位置B1まで徐々に絞られて小さくなり、位置Bで最大限絞られて最小(第2溝222への貫通孔227の開口面積)となる。
上記流路面積が絞られると、下流側すなわち供給通路53bへ流れるオイルの量(流量)が減少する。供給通路53aに供給される流量が一定であれば、上記減少した流量の分だけ、分岐通路54に供給される流量が増大する。
位置Aでは、供給通路53aからスプール弁2を経由して供給通路53bへ供給される流量は最大である。
位置Bでは、供給通路53aからスプール弁2を経由して供給通路53bへ供給されるオイルは貫通孔227(オリフィス)を経由したもののみであり(スプール弁2を経由する油通路が最大限絞られ)、供給通路53bの流量が最小となる。すなわち、ポンプPから供給通路53aへ供給されるオイルは、貫通孔227を通って供給通路53bへ供給される分を除き、全て分岐通路54へ供給されることになる。
(制御構成)
制御弁装置1は、電磁弁であるパイロット弁3へコントローラCUから電気信号が出力されることによって、位置Aと位置Bの切換えを選択的に制御可能に設けられている。
すなわち、パイロット弁3への信号入力により、スプール20が移動し、供給通路53aと供給通路53b間の油通路を開いた状態(位置A)と、この油通路を絞った状態(位置B)とが切換えられる。このように、供給通路53bへのオイル供給量の調整は、パイロット弁3への信号によって制御される。
スプール弁2において、第1圧力室内の油圧は、スプール20のx軸負方向側の各面(第1受圧面)に作用し、スプール20をx軸正方向側に付勢する第1油圧力F1を発生する。一方、第2圧力室内の油圧は、スプール20のx軸正方向側の各面(第2受圧面)に作用し、スプール20をx軸負方向側に付勢する第2油圧力F2を発生する。
そして、第1受圧面のほうが第2受圧面よりも小さいため、第1受圧面と第2受圧面に同様の油圧が作用すると、第1油圧力F1のほうが、第2油圧力F2よりも小さくなり、スプール20には、両油圧力の差(F2−F1)に相当する大きさの力がx軸負方向側に向かって作用する。
第1圧力室内の油圧は、供給通路53b内の油圧と略等しい。少なくとも位置Aでは、分岐部530より下流の供給通路53a内の油圧と供給通路53b内の油圧は略等しいとみなせるため、第1圧力室の油圧は、分岐部530より下流の供給通路53a内の油圧とも略等しい。
コントローラCUからパイロット弁3へ信号Aが出力されると、パイロット弁3は、第2圧力室をオイルパンO/P(大気圧)と連通させ、第1受圧面のみに供給通路53bの油圧が作用している状態とする。この油圧力F1によりスプール20をx軸正方向側(油通路を開く方向)に付勢し、位置Aを実現する。
一方、コントローラCUからパイロット弁3へ信号Bが出力されると、分岐部530より下流の供給通路53a(ポンプPの吐出圧)と第2圧力室とを連通させる。すなわち、第1受圧面および第2受圧面の両方に、供給通路53b(供給通路53a)の略等しい油圧が作用している状態とする。これによりスプール20をx軸負方向側(油通路を絞る方向)に付勢し、位置Bを実現する。
具体的には、パイロット弁3へ信号A(例えばオフ信号)が出力されると、パイロット弁3のソレノイド34が非通電状態とされる。スプリング32によってy軸負方向側に付勢されたボール31が軸方向通路301と中継通路302との連通を遮断するとともに、アーマチュア33のシール面が中継通路304の開口部のシール面から離間して中継通路304と中継通路305を連通させる。
よって、分岐部530より下流の供給通路53a内のオイルは、第2圧力室へ供給されない。また、第2圧力室内のオイルは、軸方向通路442、中継通路303〜305、及び排出通路を介してオイルパンO/Pへ排出される。よって、第2圧力室内の圧力は略大気圧まで低下するため、これによる第2油圧力F2よりも、供給通路53bの油圧による第1油圧力F1のほうが大きくなり、スプール20はx軸正方向側に付勢され、位置Aが実現される。
パイロット弁3へ信号B(例えばオン信号)が出力されると、ソレノイド34が通電状態とされる。電磁力によりアーマチュア33がy軸正方向側に移動し、スプリング32の付勢力に抗してボール31を中継通路302の開口部から離間することで、軸方向通路301と中継通路302を連通させる。また、アーマチュア33のシール面が中継通路304のシール面へ押し付けられることで、中継通路304と中継通路305との連通を遮断する。
よって、分岐部530より下流の供給通路53a内のオイルは、径方向通路443、軸方向通路301、中継通路303、及び軸方向通路442を介して第2圧力室へ供給される。また、第2圧力室内のオイルは、中継通路304等を介してオイルパンO/Pへ排出されない。よって、第2圧力室内の圧力は分岐部530より下流の供給通路53a内の油圧と略等しくなるため、これによる第2油圧力F2が、供給通路53b内の油圧による第1油圧力F1よりも大きくなり、スプール20はx軸負方向側に付勢され、位置Bが実現される。
本実施例1では、パイロット弁3への信号A,Bは、オン・オフ信号(スプール弁の開閉信号)であり、スプール20をx軸方向2位置(位置A,B)に選択的に移動可能としている。
コントローラCUは、エンジンの停止状態からエンジンが始動された後の所定時間T内は、パイロット弁3へ信号Aを出力する。これにより、スプール弁2において位置Aを実現し、供給通路53における分岐部530より下流側、具体的には供給通路53bの流量が、流量可変範囲における流量大側、具体的には最大流量となるように制御する。
所定時間Tを超えると、パイロット弁3へ信号Bを出力する。これにより、スプール弁2において位置Bを実現し、供給通路53bの流量が、流量可変範囲における流量小側に、具体的には最小流量となるように制御する。
VTCの始動後、すなわち流路制御弁59へ制御電流を出力してベーン部材6の相対回転(バルブタイミング)を制御し始めてからは、コントローラCUは、エンジンの運転状態(エンジン負荷の大小やバルブタイミングの制御状況)に応じて信号Aと信号Bを切換える。これにより、供給通路53a,53b間の油通路の絞り状態を調整し、供給通路53b及び分岐通路54の流量を制御する。
エンジンを停止する際には、コントローラCUは、エンジン回転(ポンプPの作動)が停止する前に、パイロット弁3へ信号Aを出力し、スプール20の位置が位置A(流量大側)となるように制御する。
所定時間Tは、エンジンの始動後、エンジンの各潤滑部と連通する供給通路53bのオイルが所定圧P0以上となったかどうかを推定するためのパラメータである。所定圧P0は、供給通路53bの全体にオイルが流れ、各潤滑部へオイルが十分に、すなわち各潤滑部が最低限円滑に作動可能である程度に供給されたことの目安となる油圧であり、エンジン毎に、適当な範囲内で、予め定まっている。
所定時間Tとしては、事前に実験をして、エンジンの始動後、(例えばアイドル回転数で)供給通路53bの油圧が実際に所定圧P0まで立ち上がるまでの時間を計測した値を用いることができるし、各種の設計値を用いて計算することとしてもよい。
上記推定をより正確なものとするために、実際の油温に応じて所定時間Tを補正することが好ましい。すなわち、温度が上昇するとオイルの粘度(粘性)が低下する。低温時は粘性が高いため各潤滑部へのオイル供給が遅く、供給通路53bの油圧の立ち上がりも遅いが、高温時は粘性が低いため各潤滑部へのオイル供給が速く、供給通路53bの油圧の立ち上がりも早い。
本実施例1では、このような特性を考慮して、所定時間Tを油温に基づき補正する。具体的には、油温が低い場合には、高温である場合に比べて、所定時間Tを長く設定する。油温は、エンジンに備え付けの油温センサにより検出でき、または水温センサからの情報に基づいて推測することもできる。このように所定時間Tを最適化することにより、油圧が所定圧P0以上となったかどうか、すなわちエンジンの停止状態から少なくとも各潤滑部へオイルが十分に供給されたかどうかを、より正確に推測することができる。
[実施例1の作用]
(エンジン始動時における潤滑性向上)
まず、従来例との対比において、本実施例1の制御弁装置1によるエンジン始動時の潤滑性向上作用を説明する。
従来、オイルポンプとメインギャラリとを連通してエンジンの各潤滑部にオイルを供給する主通路と、主通路から分岐して油圧式バルブタイミング制御装置等の油圧アクチュエータにオイルを供給する分岐通路とを備えた油圧システムが知られている。
上記構成では、油圧アクチュエータの駆動源となる油圧を分岐通路から確保しているため、油圧アクチュエータの応答性を向上したいといった要求があった場合には、オイルポンプの容量を大きくする必要があった。
そこで、例えば特許文献1に記載のシステムでは、所定以上の油圧が作用すると自動的に開弁する制御弁を、主通路における分岐通路の分岐部よりも下流側に設け、この制御弁により、上記分岐部よりも下流側の主通路の流量を調整している。具体的には、オイルポンプの吐出圧が低圧であるときは制御弁が閉弁することで油圧アクチュエータへ優先的にオイルを供給し、吐出圧が高圧となったときには制御弁が開弁することでメインギャラリへの吐出量が多くなるようにしている。
しかし、上記構成では、オイルポンプの吐出圧が低圧であるエンジンの始動時に、分岐通路の分岐部より下流の主通路にオイルがほとんど供給されないため、潤滑が必要なエンジンの摺動部や回転部へのオイルの供給が不足するおそれがあった。
すなわち、エンジン始動前、長時間放置された車両(エンジン)では、クランクシャフト、コンロッド、ピストンピン、カムシャフト等の各軸受け等、潤滑が必要な各摺動部や回転部からオイルがオイルパンへ落ちた状態となっており、これらエンジンの各潤滑部にオイルが十分に滞留していない。この状態からエンジンが始動すると、エンジン始動からオイルポンプからの圧油が各潤滑部へ供給されるまでの間、各潤滑部は潤滑不足のまま(最悪は無潤滑のまま)摺動されることとなる。よって、各潤滑部の円滑な作動が損なわれるおそれがある、という問題があった。
本実施例1の制御弁装置1は、エンジンが停止状態から始動された後、所定時間Tが経過するまで、すなわち供給通路53bのオイルが所定圧P0以上となるまでは、供給通路53a,53b間の油通路を開いた状態(流量大側)とする。これにより、ポンプPから供給通路53aへ圧送されるオイルを、分岐通路54(VTC)よりも供給通路53b(エンジンの潤滑部)の側へ優先的に、各潤滑部が円滑に作動可能になる量だけ供給する。よって、例えばエンジンを長時間放置しておいた状態でも、エンジンの各潤滑部にオイルを迅速に供給可能であり、各潤滑部において潤滑不足のまま摺動される時間を短縮することができる。
特に、上記油通路の開度を最大とし、供給通路53bの流量が最大となるように制御するため、上記作用効果を向上できる。
(VTCの始動性向上)
一方、VTCは、分岐通路54の油圧を用いて作動する。供給通路53a,53b間の油通路をずっと開いたままでは、分岐通路54(VTC)へのオイルの供給が不十分となる。よって、エンジンを始動してから所定時間Tの経過後は、上記油通路を絞り、ポンプPから供給通路53aへ圧送されるオイルを、供給通路53b(エンジンの潤滑部)よりも分岐通路54(VTC)の側へ優先的に供給する。これにより、エンジン始動後におけるVTCの応答性(始動性)を向上することができる。
特に、上記油通路の開度を最小とし、供給通路53bの流量が最小(分岐通路54の流量が最大)となるように制御することで、上記作用効果を向上できる。
このとき、上記油通路を最大限絞っても、供給通路53bへは、スプール20に設けた貫通孔227を通過してオイルが供給され、その流量は、エンジン潤滑に必要とされる分だけ十分な量が確保される。
(VTCの作動安定化)
エンジン始動直後にポンプPから吐出されるオイルには、空気(気泡)が多く含まれている。この空気を多く含んだオイルがVTCに供給されると、VTCの作動が不安定になるおそれがある。
第1に、このようなオイルがVTCの作動油として利用されると、オイルの体積が容易に変化するため、このオイルの油圧によってベーン部材6の相対回転を十分に制御することができないおそれがある。例えば、交番トルクによりベーン部材6に正負トルクが作用すると、作動油室内のオイルに多く含まれる空気が圧縮・拡張され、作動油室の容積が容易に変化するため、意図した相対回転位置に制御することが困難となる。以下、これを第1の課題という。
第2に、油圧によって作動するロック機構を備えたVTCを採用した場合、エンジン始動直後の空気を多く含んだオイルの圧力によってロックが誤解除され、エンジン始動時にバルブタイミングの保持ができなくなってしまうおそれがある。特に、VTCの始動前からロック機構に油圧が供給されるような油路(解除用油路)が設けられている場合、ロックが解除されやすくなってしまう。以下、これを第2の課題という。
[第1の課題について]
例えば、エンジン始動後の早期に、ベーン部材6を進角側へ相対回転させる指令が出力された場合、ポンプPから吐出されて進角室A1〜A4へ供給されるオイル内には、空気が多く含まれている可能性がある。進角室A1からロック機構7の連通溝76を介して第2受圧室78(係合孔730)へ供給される(空気を含む)オイルにより、ロックを解除することは可能である。しかし、空気を多く含んだ上記オイルを用いて、交番トルク等の影響を受けずに、進角室A1〜A4の容積を意図通りに変化ないし維持させることは困難である。例えば、オイル内の空気が圧縮されて進角室A1〜A4の容積が指令通りに増加しないおそれがある。
これに対し、本実施例1の制御弁装置1では、エンジン始動後、所定時間Tが経過するまで、すなわち供給通路53bのオイルが所定圧P0以上となるまでは、供給通路53a,53b間の油通路を開いた状態(流量大側)とすることで、ポンプPから圧送されるオイルを、分岐通路54(VTC)よりも供給通路53b(エンジンの潤滑部)の側へ優先的に供給する。
よって、エンジン始動時の空気を多く含んだオイルは、まず、エンジンの潤滑部側へ排出される。この潤滑部側には隙間が多く存在し、各潤滑部を流通するオイル内の空気は、これらの隙間を通って排出される。一方、エンジン始動後、所定時間Tが経過するまで、すなわち供給通路53bのオイルが所定圧P0以上となるまでの間には、ポンプPから吐出されるオイル内の空気は減少する。
よって、所定時間Tの経過後に、この空気を多く含まなくなったオイルを、VTCの作動油室に優先的に供給してこれを制御に用いることで、例えば進角側への指令が早期に出力された場合でも、進角室A1〜A4内の作動油に含まれる空気量を低減し、ベーン部材6の相対回転を意図通り制御することが可能である。したがって、VTCの作動を安定化することができる。
特に、所定時間T内は上記油通路の開度を最大とし、供給通路53bの流量が最大となるように制御するため、上記作用効果を向上できる。
なお、空気を多く含んだオイルを用いて制御すると作動が不安定化するという問題は、ベーンタイプのVTCに限らず他の任意のタイプのVTCについて、更にはVTCに限らず他の任意の油圧アクチュエータについても、同様に言えることである。これに対し、本実施例1の制御弁装置1を適用すれば、この問題を解決することが可能である。
[第2の課題について]
まず、本実施例1のVTCを用いて上記第2の課題を説明する。
本実施例1のVTCのロック機構7は、ロック解除用の油路を遅角側(連通孔75)と進角側(連通溝76)の2系統有しており、このうち連通孔75には、VTCの始動前(流路切換弁59へ制御電流が出力される前)からロック解除用の油圧が供給される構成となっている。
すなわち、第1ベーン61には連通孔75が形成されている。エンジン始動後(ポンプPが作動を開始して遅角室R1〜R4にオイルが供給され始めた後)であってVTCの始動前(ロックが解除されてベーン部材6が相対回転を始める前)に、遅角室R1内のオイルが連通孔75を介して第1受圧室77に供給される。
一方、ロック状態維持機構としてコイルスプリング74は、そのばね力が、分岐通路54から遅角室R1に供給されて遅角室R1及び第1受圧室77に充填されるオイルの圧力(≒分岐通路54の油圧)がP1以上となったときに圧縮変形し、ロックピストン71と係合凹部730との係合が解除されるような大きさに設定されている。なお、コイルスプリング74のばね力は、エンジン始動時に遅角室R1内に滞留していた空気が、ポンプPから遅角室R1内に圧送されてきたオイルによって圧縮され、第1受圧室77内で大径部712を押圧したとしても、これによってコイルスプリング74が大きくは圧縮変形せず、ロックピストン71と係合凹部730との係合が解除されない程度の大きさに設定されている。
よって、オイルが空気を多く含んでいない場合、ロック機構7に供給されるロック解除用の油圧、すなわち分岐通路54の油圧が所定圧P1以上となるまで、ロックは解除されず、バルブタイミングは初期位相に保持されるように設けられている。
仮に、エンジン始動の直後から(例えば供給通路53bのオイルが所定圧P0以上となる以前に)供給通路53a,53b間の油通路を絞った場合には、分岐通路54へ供給される流量が増大し、VTCには、エンジン始動直後の空気を多く含んだオイルが供給されることになる。このとき、遅角室R1及び第1受圧室77に充填されるオイルは、空気を多く含んでいる。よって、第1受圧室77内でこの空気が膨張してロックピストン71を押圧し、ロックを解除してしまうおそれがある。特に、前回のエンジン停止時から今回のエンジン始動までの時間が短いとき、例えばアイドルストップ後のエンジン再始動時には、オイルパンO/P内からポンプPにより送出される比較的低温のオイルが、比較的高温となっているVTCの遅角室R1ないし第1受圧室77内で暖められるため、オイル内の空気が膨張してロックを誤解除するおそれが高い。
これに対し、本実施例1の制御弁装置1では、エンジン始動後、所定時間T内は、供給通路53a,53b間の油通路を開いた状態とすることで、VTC側の油圧の上昇を緩やかにし、その後、空気を多く含まなくなったオイルを、上記油通路を絞ることでVTCの作動油室に優先的に供給する。
したがって、油圧アクチュエータとして、油圧により作動するロック機構を備えたVTCを採用した場合でも、上記ロックの誤解除を抑制可能である。
なお、各潤滑部の潤滑をより確実に行ってからVTCを作動させるという観点から、また、上記ロック誤解除をより確実に抑制するという観点からは、油圧P1を油圧P0よりも大きい値に設定することが好ましい。
一方、P1をP0よりも小さい値に設定してもよい。この場合、ロックが比較的早期に解除されるため、エンジン始動後のVTCの応答性を向上するという観点から有利である。この場合、上記ロック誤解除もある程度抑制できる。すなわち、エンジンの潤滑部側には隙間が多く存在するため、供給通路53a,53b間の油通路を開いた状態で、供給通路53aからの空気を多く含んだオイルは、分岐通路54よりも供給通路53bへ優先的に流れる。そして、分岐通路54の油圧によりロックが解除される時点では、空気を含んだオイルはすでに多く供給通路53bへ供給された後であり、この時点で、ロック機構7へ供給されたオイル内の空気はある程度減少している。
P1をP0と同じ値に設定すれば、上記両方の効果をバランスさせることができる。
また、油圧により作動するロック機構の構成として、VTCの始動前から油圧がロック機構に供給される油路を有しない構成、例えば、ロック解除用の油路を、進角側または遅角側の1系統のみ有し、VTCの始動前には油圧が上記解除用油路を介してロック機構に供給されない構成を採用した場合であっても、ロック誤解除のおそれがある。
例えば、本実施例1のVTCにおいて、遅角室R1と連通する連通孔75が省略され、進角室A1からロックピストン74側に油圧を供給する連通溝76のみが設けられたロック機構を想定する。この構成において、エンジン始動後、VTCの始動前から、空気を多く含むオイルが遅角室R1に供給されると、このオイル内の空気は膨張して、(連通孔75が省略された)ベーン61とフロントプレート8及びリアプレート9との間のX軸方向隙間を通って、ロックピストン74のX軸方向端部(先端部及び基端部)に移動し、そこでロックピストン74をX軸方向で押圧するおそれがある。ロックピストン74の基端部側(X軸正方向側)では、この空気は空気抜き孔(径方向溝605等)を介して排出される。しかし、先端部(X軸負方向側)では空気が逃げる場所がなく、この空気はロックピストン74の先端部(係合部714)に作用して、ロックピストン71をX軸正方向側に押圧し、係合孔730から後退させるおそれがある。すなわち、ロックを解除してしまうおそれがある。
このように、VTCの始動前から油圧がロック機構に供給される油路を有しない構成を採用した場合でも、ロック誤解除のおそれがある。
これに対し、本実施例1の制御弁装置1を適用すれば、エンジン始動後の所定時間T内は供給通路53a,53b間の油通路を開いた状態とし、ポンプPから吐出されるオイル内の空気が少なくなってからVTCへ作動油を供給するため、上記ロック誤解除を抑制することができる。
なお、エンジンが始動された後にパイロット弁3へ信号Aを出力する時間として、所定時間Uを用いてもよい。所定時間Uは、エンジンの始動後、ポンプPから吐出されて分岐通路54へ供給されるオイル内の空気(気泡)が十分に減少したかどうかを推定するためのパラメータである。
所定時間Uとしては、例えば事前に実験をして、エンジンの再始動後(例えばアイドル回転数で)、ある時間の経過後に、供給通路53a,53b間の油通路の開度を最大(位置A)から最小(位置B)とし、このとき供給通路53aから供給されるオイルによる分岐通路54の油圧が(VTCのロック機構7のロックが解除されるべき)設定値P1に達する以前に、ロック機構7のロックが解除されるか否かを確認し、解除されなくなる最短の上記時間を用いることができる。
上記推定をより正確なものとするために、実際の油温に応じて所定時間Uを補正することが好ましい。
所定時間Tの代わりに所定時間Uを用いた場合、上記ロックの誤解除をより確実に抑制可能である。また、オイル内に含まれる空気が十分に減少するだけ時間Uが経過した時点では、エンジンの各潤滑部に対しても潤滑に必要な流量がある程度供給されたと判断できる。このため、所定時間Uを用いても、各潤滑部の潤滑性を向上することが可能である。
(エンジン潤滑性及びVTC作動性の最適化)
本実施例1では、VTCの始動後、エンジン運転状態(エンジン負荷の大小やVTCの作動状況)に応じて信号Aと信号Bを切換え、スプール20の位置(供給通路53a,53bの連通)を切換え制御する。このため、エンジンの潤滑性能とVTCの作動性とを高レベルで最適に調整できる。
コントローラCUは、主にエンジン負荷が高く、エンジン潤滑に流量及び油圧が必要とされるとき、信号Aを出力し、スプール20を位置Aに制御する。エンジン負荷の高低は、例えばエンジン回転数に基づき判断できる。位置Aでは、供給通路53a,53b間の油通路を開き、絞らない。このため、供給通路53b(エンジンの潤滑部)へ大流量及び高油圧のオイルを供給することができ、エンジン負荷に応じた潤滑を円滑に実現できる。
なお、エンジン負荷が高い状態とは、エンジン回転数も高く、ポンプPから供給通路53aへ供給される油圧も高い状態である。よって、上記油通路を開いても、分岐通路54(VTC)へは十分なオイル流量が供給される。
一方、VTCの迅速な作動(バルブタイミング変更の応答性)が要求される等、VTC作動に油圧が必要なときは、信号Bを出力し、スプール20を位置Bに制御する。位置Bでは、上記油通路が絞られるため、供給通路53bへの流量が制限され、その分だけ多量に、分岐通路54(VTC)へオイルが供給される。このため、VTCへ優先的に高油圧を供給することができる。
なお、上記油通路を絞っても、供給通路53b(エンジンの潤滑部)へは、スプール20に設けた貫通孔227を通過してオイルが供給され、その流量は、エンジン潤滑に必要とされる分だけ十分な量が確保されている。
(エンジン停止前のスタンバイ制御)
本実施例1では、エンジン停止前に、スプール20を位置Aに制御しておく。よって、次回のエンジン始動時にスプール20が最初から位置A(流量大側)に位置している確率を高めることができる。
すなわち、供給通路53b(潤滑用通路)と略同軸Qにスプール弁2を設置する本実施例1の構成では、通常、スプール20の移動方向(x軸方向)は、地面と略水平に設定される。よって、特に車両が(坂道ではない)平坦な道に停車してエンジンを停止した場合は、エンジン停止直前に位置Aに制御されたスプール20は、次回のエンジン始動時にも位置Aに留まっている可能性が高い。
このように、エンジン始動直前には極力位置Aに位置するようスタンバイ制御することで、エンジン始動後にポンプ吐出圧によりスプール20を位置Aに移動させる場合に比べ、エンジン始動後、より速やかに供給通路53b(エンジンの潤滑部)へオイルを供給して、エンジン始動時における潤滑性能を向上できる。
言い換えると、所定時間T(エンジン始動後に供給通路53a,53b間の油通路を開いた状態とする時間)の設定、すなわちVTCへのオイル供給を抑制する時間を短縮することが可能であり、これによりエンジン始動時のVTCの応答性を向上することが可能である。
さらに、エンジン始動後にポンプ吐出圧によりスプール20を位置Aに移動させる場合、スプール20を位置Aに移動させるための油圧を供給通路53aに発生させる必要がある。この油圧を発生させる間、エンジン始動直後の空気を多く含むオイルが、供給通路53aから分岐通路54(VTC)へ供給される可能性がある。これに対し、スプール20を位置Aにスタンバイさせておけば、上記可能性を低め、VTCのロック誤解除等を抑制する作用を向上することができる。
上記スタンバイ制御をより確実にするため、摺動部材をスプール20とハウジング4との間に設置し、エンジン停止前に位置Aに制御したスプール20を上記摺動部材の摺動抵抗により位置Aに保持することも考えられる(実施例4)。
これに対し、本実施例1では、このような摺動部材を省略しているため、部品点数の増加を抑制することができる。また、上記摺動抵抗に打ち勝ってスプール20を移動させるための追加的な油圧力が不要となり、スプール20の第1、第2受圧面の面積差(D2−D1)を可能な限り小さく(必要最小限に抑制)することができる。よって、スプール20を小径化して、制御弁装置1の小型化を図ることが可能である。
また、上記スタンバイ制御を省略し、スプール20を位置Aに付勢する付勢手段(ばね等の付勢部材)を設置することで、各エンジン始動時にスプール20を位置Aに位置させることも考えられる(実施例3)。
これに対し、本実施例1では、このような付勢部材を省略しているため、部品点数の増加を抑制することができる。また、上記付勢手段の付勢力に打ち勝ってスプール20を移動させるための追加的な油圧力が不要となり、上記と同様に、制御弁装置1の小型化を図ることが可能である。
(油圧センサの省略)
エンジンの始動後、供給通路53bの油圧が所定圧P0以上となったかどうかを推定するためのパラメータとして、予め設定された所定時間Tを用いるため、供給通路53bに油圧センサ等の油圧検出手段を別途設けた場合(実施例2)と比べ、部品点数を削減してコストを低減できる。
さらに、所定時間Tをより適切な値にするために油温を検出する際、既存の油温センサや水温センサを用いるため、追加の部品を必要としない。
(電気制御としたことの効果)
制御弁装置1は、電気信号によって制御される。すなわち、信号A,Bが(パイロット弁3へ)入力されることで、必要に応じて弁の開閉(弁体の位置)が制御される。
これに対し、所定油圧が作用すると自動的に開閉する弁の構成、例えば、スプールの軸方向一端をばね等により付勢するとともに、スプールの軸方向他端にはフィードバック圧(下流側の油圧)を作用させることで、エンジン始動初期の供給通路の低圧時にはスプール弁を開弁し、供給通路の圧力が上昇した後はスプール弁を閉弁するといった構成も考えられる。しかし、この構成では、下流側(潤滑部側)と上流側(VTC側)のオイル供給量を任意に変更できず、制御性が悪い。一方、本実施例1の制御弁装置1は、エンジン始動時その他の各場面で、供給通路53a,53b間の油通路の連通状態(各潤滑部及びVTCへのオイル供給量)を最適に制御することが可能である。
なお、本実施例1では、制御弁装置1を、(位置Aと位置Bの切換のみを行う)2位置制御のオン・オフ弁としたため、供給通路53a,53b間の油通路の開度を連続的に可変制御する構成とした場合に比べ、装置を簡素化・小型化し、制御構成を簡略化できる。
(供給通路の一方をスプールの側面に接続し、他方を軸方向端に接続したことの効果)
制御弁装置1は、スプール20の(x軸方向)移動状態によって、供給通路53bの流量が絞られる。具体的には、スプール20のx軸方向移動によって、貫通孔421〜424と貫通孔223〜226との間でオイルの流れが絞られる。そして、貫通孔421〜424には、供給通路53の上流側(供給通路53a)が連通している。貫通孔223〜226が設けられた通路部22の内周側は、x軸負方向側で開口して、供給通路53の下流側(供給通路53b)に連通している。このように、本実施例1では、スプール弁2へのオイルの入口と出口のうち、スプール20の摺動面の側に一方(上流側の供給通路53aの端部)を設け、スプール20の軸方向端に他方(下流側の供給通路53bの端部)を設けている。
これに対し、スプールの摺動面の側にオイルの入口と出口の両方、すなわち上記両端部を設け、スプールの移動によりこれらの連通を切換える(流路面積を調節する)構成とした場合、通常、上記両端部はスプールの軸方向でずらして設けられることになる。よって、スプール弁の軸方向の全長が長くなってしまう。一方、スプールの同じ軸方向端にオイルの入口と出口の両方、すなわち上記両端部を設ける構成とした場合(例えばスプールを回転させることでこれらの連通を切換える場合)、スプール弁の径方向寸法が大きくなってしまう。
本実施例1では、スプール弁2へのオイルの入口と出口のうち、スプール20の摺動面の側に一方(供給通路53aの端部)を設け、スプール20の軸方向端に他方(供給通路53bの端部)を設けている。よって、スプール弁2の径方向寸法と軸方向長さの両方を縮小し、装置1をコンパクト化することが可能となっている。
また、本実施例1の供給通路53のように、上流側(供給通路53a)が延びる方向(y軸方向)と下流側(供給通路53b)が延びる方向(x軸方向)とが異なり、これらが略直角に交差する場合でも、どちらか一方の方向に沿ってスプール20を移動可能に設置することで、これらの間で流路の切換え(絞り)を行うことができる構成となっている。
この場合、環状溝561を設けることで、一方(供給通路53a)から他方(供給通路53b)へのオイルの流通を円滑化している。
(受圧面積差を設けることの効果)
一般にスプール弁は、弁体(スプール)の動作に対する流体の圧力の影響が他の種類の弁に比べて少なく、比較的小さな力で弁体(スプール)を動作させることができるため、高圧回路の切換え(流量の調整)に適している。
しかし、本実施例1の上記構成では、弁体(スプール20)の軸方向端にオイルの圧力が作用するため、例えば、スプール20をソレノイドの電磁力により直接作動させる場合は大きな電力が必要になり、装置(ソレノイド)が大型化するおそれがある。
よって、本実施例1では、パイロット弁3を用いて、スプール20の第2受圧面に油圧(供給通路53aの圧力)を作用させることで、スプール20を作動させる。よって、ソレノイドの電磁力によりスプール20を直接作動させる場合と比べ、装置を大型化せずに、本実施例1の油圧システムにおける高圧回路の切換え、すなわち分岐部530より下流(供給通路53b)の流量の調整を行うことが容易である。
また、スプール20の第1、第2受圧面に面積差(D2−D1)を設け、この受圧面積差によりスプール20を作動させる構成とすることで、供給通路53aと供給通路53bが略直角に交差する部位にスプール20を応答性良く作動可能に設置しつつ、スプール20の小型化を図ることができる。
すなわち、第1、第2受圧面の面積を同じとしつつ、スプール20の軸方向両端に作用する油圧力の差によりスプール20を移動させるためには、軸方向両端で油圧の大きさを異ならせる必要がある。一方、上記交差部位にスプール20を設置した場合、スプール20の軸方向一端(第1受圧面)には、エンジン作動中は常に、供給通路53の一端(下流の供給通路53b)の油圧が作用することになる。よって、例えばスプール20を上記軸方向一端の側に移動させるためには、軸方向他端(第2受圧面)に作用させる油圧を、上記軸方向一端(第1受圧面)に作用する(下流の供給通路53bの)油圧よりも増加させる必要がある。この場合、軸方向他端(第2受圧面)に作用させる油圧を供給通路53の他端(上流の供給通路53a)の油圧としつつ、上記軸方向一端(第1受圧面)に作用させる供給通路53の一端(下流の供給通路53bの)の油圧を、絞りや圧力制御弁等によって、供給通路53の他端(上流の供給通路53a)の油圧よりも低下させることが考えられる。しかし、この場合、圧力損失が生じる。
よって、圧力損失を生じさせずにスプール20を移動可能にしようとした場合、第1、第2受圧面に面積差を設ける必要がある。
また、第1、第2受圧面の面積を同じとしつつ、ばね等の付勢手段を設置することにより、スプール20の軸方向両端に作用する力に差を設けることも考えられる。
しかし、スプール20の軸方向他端(第2受圧面)に作用させる油圧を付勢するように付勢手段を設けた場合、供給通路53の油圧がほとんど発生しないエンジン始動直後には、付勢手段の付勢力により、スプール20は、供給通路53a ,53b間の油通路を絞る位置Bにある。この位置Bから位置Aにスプール20を移動させるためには、供給通路53に、付勢手段の付勢力を上回る油圧が発生するまで待つ必要がある。しかし、これでは、エンジン始動時にまず供給通路53a ,53b間の油通路を開いて潤滑性能を向上するという制御弁装置1の目的に反するおそれがある。また、付勢手段の付勢力に抗してスプール20を油圧により移動させることになるため、スプール20を応答性良く作動することができないおそれもある。このように、付勢手段を設置した場合、スプール20が作動可能な油圧の範囲が狭くなり、スプール20の作動応答性を向上できない。
一方、スプール20の軸方向一端(第1受圧面)に作用する油圧を付勢するように付勢手段を設けた場合、エンジン始動時に供給通路53a ,53b間の油通路を開いておくことは可能であるが、上記油通路を絞るためには、上記油圧力に付勢手段の付勢力を加えた力を上回る油圧力を軸方向他端(第2受圧面)に発生させる必要がある。よって、この場合、受圧面積差が必要になる。
これに対し、本実施例1では、ばね等の付勢手段を設けず、スプール20に受圧面積差(D2−D1)を設け、油圧力F1,F2の差のみによりスプール20を作動させる。
よって、供給通路53に、付勢手段の付勢力を上回る油圧が発生するまで待つ必要がなく、低油圧時から(すなわちスプール20の軸方向両端に作用する油圧が低くても)スプール20を移動させる力を発生することができ、スプール20が作動可能な油圧の範囲が広い。また、付勢手段の付勢力に抗してスプール20を移動させる必要もないため、スプール20を応答良く作動することができる。したがって、エンジン始動後早期に供給通路53a ,53b間の油通路の連通を応答よく切り換え、流量を制御することが可能である。
さらに、別途付勢力を必要としない分、部品点数を削減できる。また、スプール20の受圧面には油圧以外に付勢力が作用しておらず、その油圧は両受圧面ともに略同じであるため、受圧面の面積差が小さくてもスプールを作動させることができ、これにより、スプール20の(径方向)小型化が可能である。
なお、スプール20の軸方向両端には供給通路53(供給通路53a ,53b)の油圧をそのまま作用させているため、無用な圧力損失もない。
特に、供給通路53(下流の供給通路53b)の油圧が常に作用するスプール20の軸方向一端(第1受圧面)とは反対側の軸方向他端(第2受圧面)に、下流(出口側)の供給通路53bのオイルではなく、上流(入口側)の供給通路53aのオイルが選択的に導かれるように構成している。このため、下流(出口側)の供給通路53bのオイルを導いた場合と比べ、軸方向他端(第2受圧面)に導かれる圧力の損失が少なく、この圧力と、軸方向一端(第1受圧面)に導かれる圧力との差が小さくなる。これにより、スプール20の軸方向両端に作用する油圧力の差、すなわちスプール20を作動する力を極力大きくすることができ、スプール20の作動応答性を向上できる。
(上流側を側面に接続し、下流側を軸方向端に接続したことの効果)
本実施例1では、供給通路53の下流側(供給通路53b)が延びる方向(x軸方向)に沿ってスプール20を移動可能に設置している。言い換えると、スプール20の摺動面の側にオイルの入口、すなわち上流側の供給通路53aの端部を配置し、スプール20の軸方向端に出口、すなわち下流側の供給通路53bの端部を配置している。
よって、入口(供給通路53a)からスプール弁2に供給されるオイルの流れは、スプール20の移動方向に対して略直角の方向となり、スプール20の移動方向ではない(スプール20の軸方向端面にぶつかってから流れの方向を変えるのではない)。このため、動圧(流速によって生じる圧力)がスプール20の作動に及ぼす影響を少なくすることができ、特にオイルの流速が高いときに、意図しないスプール20の動き(x軸方向移動)を抑制できる。したがって、スプール弁の作動を安定化し、より正確な流量制御が可能である。
さらに、環状溝561を設けたことで、供給通路53aからスプール弁2に供給されるオイルは、まず環状溝561内を流通することによりその圧力がより均一化されるため、上記効果を向上できる。
また、スプール20の軸方向一端(第1受圧面)の側ではなく摺動面の側にオイルの入口、すなわち上流側の供給通路53aの端部(導入部)を配置しているため、この供給通路53aの端部と、スプール20の軸方向他端(第2受圧面)との距離が近くなる。よって、上流(入口側)の供給通路53aのオイルが上記軸方向他端(第2受圧面)に選択的に導かれるように構成する際、これらを接続する油通路の構成を簡素化できる。具体的には、供給通路53aとパイロット弁3内の油通路(径方向油路443)とを接続する油通路を余計に設ける必要がなく、エンジンブロックEBのシール設置部562がこのような油通路として機能している。よって、加工コストを削減できるとともに、装置1を簡素化することが可能である。
(パイロット弁の配置による効果)
パイロット弁3の軸をx軸方向に、例えばスプール弁2と同軸Q上に設けた場合、パイロット弁3がエンジンブロックEBの面100からx軸正方向側に突出し、装置1のレイアウト性が悪化するおそれがある。またこの場合、供給通路53とスプール20の軸方向他端(第2受圧面)とを連通するパイロット弁3内の油通路(軸方向通路301)と、上記供給通路53との間の距離が長くなり、両者を接続する油通路を別途(例えばハウジング4の内部に)設ける必要がある。
これに対して、本実施例1では、パイロット弁3の軸を、エンジンブロックEBの面100に沿ってy軸方向に設けたため、面100からの装置1の突出を抑制し、レイアウト性を向上できる。また、パイロット弁3の軸をエンジンブロックEBの側へ近づけたため、軸方向通路301と(エンジンブロックEB内部の)供給通路53(具体的には供給通路53a並びにこれに接続する環状溝561及びシール設置部562)との間の距離を短縮できる。よって、これらを接続する油通路の構成を簡素化できる。具体的には、両者を接続する油通路として、ハウジング4(パイロット弁収容部4c)内に、径方向油路443を設けるだけで足りる。よって、加工コストを削減できるとともに、装置1を簡素化・小型化することが可能である。
(ユニット化による効果)
制御弁装置1は、ハウジング4とスプール20とパイロット弁3がユニット化された状態でエンジンブロックEBに取り付けられている。よって、これらの部品を個々に取り付けた場合に比べ、取付作業性を向上できる。
(両側支持による効果)
本実施例1では、スプール20が、x軸方向いずれの位置にあるときでも、ハウジング4によって、貫通孔421〜424の両側(x軸正方向側及びx軸負方向側)で支持される構成としている。すなわち、スプール20は、貫通孔421〜424のx軸正方向側では摺動孔40(大径孔40a及び小径孔40b)の内周により支持され、貫通孔421〜424のx軸負方向側では摺動孔40(小径孔40b)の内周により支持される。
よって、スプール20の軸がその移動軸Q(ハウジング4)に対して傾くことが抑制される。
例えば、スプール20が、x軸方向いずれかの位置で、貫通孔421〜424のx軸方向片側で支持される構成とした場合(実施例5)と比べ、スプール20の先端が貫通孔421〜424の内部に向かう方向(径方向)に傾くことを抑制でき、これによりスプール20の作動(x軸方向移動)を円滑化できる。
(絞りの構成による効果)
本実施例1では、貫通孔227をスプール20に設け、このスプール20に固定された貫通孔227により、供給通路53bへの油通路の絞り(オリフィス相当)を構成する。
よって、相対移動する異なる部材の位置関係(隙間)により上記絞りを構成した場合、例えばスプール20がx軸負方向側に位置したときに形成される、スプール20(のx軸負方向端)とハウジング4(貫通孔421〜424の内周面)との間の隙間を上記絞りとして使用した場合(実施例5)と比べ、上記異なる部材(ハウジング4とスプール20)のそれぞれを高精度に製作する必要がなく、貫通孔227の孔径(オリフィス径)のみを高精度に製作すれば、高精度な流路面積(開口面積)を実現することができる。このため、適切な絞りを設けるための加工コストや製造誤差によるバラツキを大幅に低減できる。言い換えると、供給通路53bへの流量をより正確に制限して、エンジン始動時、分岐通路54(VTC)へオイルを優先的に流したり、潤滑部へ必要な流量を供給したりすることを、意図通りに行うことが可能である。
また、上記絞りをスプール20に設けているため、エンジンブロックEBの側に上記絞りを設けた場合、例えば、環状溝561とハウジング固定部560(供給通路53b)とを連通する小径の連通孔を形成し、これを上記絞りとして使用した場合(実施例6)と比べ、部品点数の増加を抑制できる。例えば、エンジンブロックEBの外周面への上記連通孔の開口(加工捨て孔)を塞ぐためにボールを圧入する等の追加的な部材や工程が不要になる。また、絞りの流路を比較的短くできるため、流路表面の摩擦抵抗の影響を小さくし、オイルの種類や温度の変化によりオイル粘度が変化した際でも、通過流量の変化を容易に抑制可能である。
なお、絞りをスプール20に設ける代わりに、ハウジング4に設けることとしてもよい。例えば、本実施例1において、スプール2の第2溝222及び貫通孔227を省略し、代わりに、ハウジング4(通路部42)において、貫通孔421〜424のx軸負方向側に隣接して、ハウジング4の外周側で環状溝561と連通し、ハウジング4の内周側で(x軸負方向側に最大変位した)スプール20の第1溝221と連通するような径方向貫通孔を設ければ、これを絞りとして使用することが可能である。
この場合も、ハウジング4に設ける上記径方向貫通孔の孔径のみを高精度に製作すればよく、ハウジング4(貫通孔421〜424)とスプール20のそれぞれを高精度で製作する必要がない。また、エンジンブロックEBの側に連通孔を設ける必要もない。よって本実施例1と同様の効果を得ることができる。
(ストッパ部の構成による効果)
ハウジング4(通路部42)のx軸負方向側の開口(貫通孔420)が摺動孔40(小径孔40b)よりも小径に設けられることで底部425が形成され、これによりスプール20の第2ストッパ部が構成されている。よって、別途ストッパ構造を設けることが不要となり、部品点数を削減するとともに装置1を小型化することが可能となっている。
(凹部及び径方向溝による効果)
本実施例1では、スプール20の背圧部21に、中空部分である凹部210が設けられている。
よって、スプール20を軽量化し、その慣性質量を減らして、スプール20の作動性、すなわち位置Aと位置Bの切換の応答性を向上できる。これは、スプール20を移動させるための力、すなわちスプール20の第1、第2受圧面の面積差(D2−D1)を可能な限り小さくすることにつながるため、スプール弁2(制御弁装置1)の小型化を図ることができる。
また、凹部210により形成される空間(第2圧力室)内に、ばね等の弾性部材を設置することが可能となる。例えば凹部210に引張りばねを設置し、ハウジング4に対してスプール20をx軸正方向側に常時付勢することとすれば、圧縮ばねを第1圧力室に設置した場合(実施例3)と同様の効果を得ることができる。
また、スプール20のx軸正方向端が窪みを有しない平面状(平坦)である場合、位置Aで第1圧力室(供給通路53)の油圧によりスプール20がx軸正方向側に付勢されると、スプール20とネジプラグ413が面同士で密着し、両者間に隙間がなくなる。この場合、パイロット弁3からスプール20のx軸正方向端を介して第2受圧面(第2圧力室)にオイルが供給されづらくなってしまう。
これに対し、本実施例1では凹部210を設けたことで、上記面同士での密着を抑制し、フランジ部211とネジプラグ413との接合部へのオイル供給時に、フランジ部211がネジプラグ413から離間することを容易にしている。これにより、パイロット弁3から位置Aにあるスプール20のx軸正方向端へオイルが供給される際、オイルが凹部210内に導入されて第2受圧面全体に作用しやすくなる(第2受圧面が面で受圧し易くなる)。よって、スプール20をより速やかにx軸負方向側へ移動させることが可能となる。
なお、位置Aにあるスプール20の第2圧力室へオイルが供給される際、軸方向通路442からのオイルは、まず摺動孔40(大径孔40a)の内周の環状溝411へ供給される。よって、凹部210へはスプール20の全周からオイルが供給されることとなり、オイルは第2圧力室に円滑に導入され、スプール20が位置Aからx軸負方向側へ移動する際の応答性を向上するのに役立つ。
また、スプール20(フランジ部211)のx軸正方向側端面には、径方向溝214が設けられている。スプール20が位置Aにあるとき、環状溝411からのオイルは径方向溝214を介して凹部210へ供給される。よって、第2受圧面(第2圧力室)へのオイル供給がより円滑となり、凹部210を設けたことによる上記効果を向上できる。
なお、環状溝411により、スプール20の回転によって径方向溝214の回転方向位置が任意でも、径方向溝214を介して凹部210へオイルを供給できる。
なお、径方向溝214の数は複数でもよく、その形状も特に限定しない。
また、径方向溝214の代わりに、環状溝411と凹部210を連通する溝を、ネジプラグ413の側に設けてもよい。
また、環状溝411と凹部210を連通する構成として、溝の代わりに、フランジ部211またはネジプラグ413に凸部を設け、これにより、位置Aでフランジ部211とネジプラグ413が当接する際に、両者間に隙間を設けることとしてもよい。
[実施例1の効果]
以下、本実施例1の制御弁装置1による効果を列挙する。なお、各構成に符合A等を適宜付す。
(1)制御弁装置1は、
(A)内燃機関(エンジン)の各潤滑部にオイルを供給する主通路(供給通路53)と、主通路から分岐して油圧アクチュエータ(VTC)にオイルを供給する分岐通路54を備えた油圧システムにおいて、
(B1)主通路における分岐通路54の分岐部530より下流(供給通路53b)の流量を調整する制御弁装置であって、
(C1)内燃機関の停止状態から少なくとも主通路全体にオイルが流れるまでの間は、
(D1)主通路における分岐通路54の分岐部530より下流(供給通路53b)の流量が、流量可変範囲における流量大側に制御され、
(E1)主通路全体にオイルが流れた後は、
(F1)主通路における分岐部530より下流(供給通路53b)の流量が、流量可変範囲における流量小側に制御される。
よって、特に(C1)(D1)により、内燃機関の停止状態から主通路全体にオイルが流れるまでの間、分岐部530より下流(供給通路53b)にオイルが優先的に流されるため、各潤滑部に潤滑用のオイルが供給されるまでの時間を短縮し、内燃機関の潤滑性を向上できる。
また、特に(E1)(F1)により、主通路全体にオイルが流れた後は、分岐通路54にオイルが優先的に流される。ここで、油圧アクチュエータ(VTC)は分岐通路54の油圧によって作動するため、油圧アクチュエータに作動用のオイルが供給されるまでの時間を短縮し、油圧アクチュエータの作動性(始動性)を向上できる。
また、主通路全体にオイルが流れた後であれば、分岐通路54に供給されるオイル内の空気は十分に減少していると判断できる。よって、特に(C1)(D1)(E1)(F1)により、油圧アクチュエータに供給される作動油内に含まれる空気量を低減し、油圧アクチュエータの作動を安定化してその始動性を向上できる。
(2)(A)の油圧システムにおける(B1)の制御弁装置であって、
(C2)内燃機関の停止状態から内燃機関が始動され、主通路(供給通路53b)のオイルが所定圧P0以上となるまでは、
(D1)のように流量を調整し、
(E2)主通路(供給通路53b)のオイルが所定圧P0以上になると、
(F1)のように流量を調整する。
すなわち、主通路(供給通路53b)のオイルが所定圧P0以上になれば、内燃機関の各潤滑部に対して潤滑に必要な流量が最低限供給されたと判断できるため、上記(1)と同様、内燃機関の潤滑性及び油圧アクチュエータの作動性(始動性)をともに向上することが可能である。
また、主通路(供給通路53b)のオイルが所定圧P0以上になれば、分岐通路54に供給されるオイル内の空気が十分に減少したと判断できるため、上記(1)と同様、油圧アクチュエータの作動性(始動性)を安定化できる。
(3)(A)の油圧システムにおける(B1)の制御弁装置であって、
(C3)内燃機関の停止状態から内燃機関の始動後の所定時間Tは、
(D1)のように流量を調整し、
(E3)内燃機関の始動後の所定時間Tを超えると、
(F1)のように流量を調整する。
すなわち、内燃機関の始動後、主通路(供給通路53b)の流量を大きく制御した状態で、所定時間Tが経過すれば、内燃機関の各潤滑部に対して潤滑に必要な流量が最低限供給されたと判断でき、また、分岐通路54に供給されるオイル内の空気が十分に減少したと判断できる。このため、上記(2)と同様の効果を得ることができる。
なお、所定時間Tの代わりに所定時間Uを用いてもよい。
(4)(C1)ないし(C3)のいずれかの条件下では、
(D2)主通路における分岐部530より下流(供給通路53b)の流量が、最大流量となるように制御される。
よって、内燃機関の始動時における潤滑性をより向上できる。
また、油圧アクチュエータに供給される作動油内に含まれる空気量をより低減し、油圧アクチュエータの作動をより安定化できる。
(5)(E1)ないし(E3)のいずれかの条件下では、
(F2)主通路における分岐部530より下流(供給通路53b)の流量が、最小流量となるように制御される。
よって、内燃機関の始動時における油圧アクチュエータの作動性(始動性)をより向上できる。
(6)上記(1)〜(5)のいずれかの制御弁装置であって、
(F1)又は(F2)のように流量を調整した後、
主通路における分岐部530より下流(供給通路53b)の流量が、内燃機関の運転状態に応じて、流量可変範囲における流量大側又は流量側に制御される。
よって、機関始動後、各潤滑部及び油圧アクチュエータ(VTC)のそれぞれの要求に応じて、オイル供給量を最適に制御することができる。


(7)主通路(供給通路53b)のオイルが所定圧P0以上かどうかは、内燃機関の始動後、所定時間T経過したか否かによって推定される。
よって、上記(3)と同様の効果を得ることができる。
(8)内燃機関始動時の温度を検出する温度検出手段(油温センサまたは水温センサ)からの情報に基づいて主通路(供給通路53b)のオイル圧を推定する判断時間Tを変化させる。
よって、上記(7)における推定の精度を向上し、上記(3)の効果を向上できる。
(9)温度検出手段で検出された温度が低温である場合には、高温である場合に比べて、主通路のオイル圧を推定する判断時間Tを長くする。
このように、各潤滑部へのオイル供給速度に対するオイルの粘性の影響を考慮して、判断時間Tを変化させることで、上記(8)の効果を得ることができる。
(10)上記(A)の油圧システムにおいて、
(B2)分岐通路54の流量を調整する制御弁装置であって、
(C1)ないし(C3)のいずれかの条件下では、
(D3)分岐通路54の流量が、流量可変範囲における流量小側に制御され、
(E1)ないし(E3)のいずれかの条件下では、
(F3)分岐通路54の流量が、流量可変範囲における流量大側に制御される。
すなわち、主通路における分岐通路54の分岐部530より下流(供給通路53b)の流量を調整することは、分岐通路54の流量を調整することと同義である。供給通路53bの流量が流量大側に制御されれば、分岐通路54の流量が流量小側に制御され、逆も同様である。よって、上記(1)〜(3)と同様の効果を得ることができる。
(11)主通路(供給通路53)は、内燃機関(エンジン)によって駆動されるオイルポンプPから吐出されるオイルを内燃機関の各潤滑部に供給する。
よって、内燃機関の始動後はオイルポンプPから吐出される流量は限定されているところ、主通路全体にオイルが流れるまでの間は、この限定された流量を各潤滑部の側に優先的に供給するため、内燃機関の潤滑性を向上できる。
また、主通路全体にオイルが流れた後は、上記限定された流量を油圧アクチュエータの側に優先的に供給するため、油圧アクチュエータの始動性を向上できる。
また、オイルポンプPの作動開始直後には、吐出されるオイル内に多くの空気が含まれるところ、上記(1)〜(3)の構成により、油圧アクチュエータの作動性を安定化できる。
(12)油圧アクチュエータは、油圧式バルブタイミング制御装置VTCであり、分岐通路54の油圧が所定以上(P1以上)となるまでバルブタイミングを保持するロック機構7を有する。
よって、このように油圧により作動するロック機構7を備えたVTCを採用した場合でも、内燃機関始動時において、ロックの誤解除を抑制し、バルブタイミングを良好に保持可能である。したがって、機関始動性を向上する等の効果を得ることができる。
(13)油圧式バルブタイミング制御装置VTCは、内燃機関の始動前(すなわちVTCの始動前)からロック機構7に油圧が供給されるような油路(連通孔75)が形成されている。
よって、内燃機関始動時にロック誤解除が生じやすい上記VTCにおいて、上記(12)の効果を得ることができる。
(14)制御弁装置1は、電気信号によって制御される。
よって、エンジン始動時その他の各場面で、各潤滑部及び油圧アクチュエータ(VTC)へのオイル供給量を最適に制御することが可能である。
(15)制御弁装置1は、スプール弁(スプール20)を有し、スプール弁の(x軸方向)移動状態によって、主通路における分岐部530より下流(供給通路53b)の流量が絞られる。
よって、スプール20によって流量を制御することで、上記(A)の油圧システムにおいて、主通路における分岐部530より下流(供給通路53b)の流量を円滑に調整することが可能である。
(16)スプール弁(スプール20)は、電気信号によって制御されると共に、
内燃機関の停止時には、主通路における分岐部530より下流(供給通路53b)の流量が最大となるように制御される。
よって、次回の機関始動時に、主通路における分岐部530より下流(供給通路53b)の流量が、最初から最大となるように制御されることが可能なため、上記(1)の効果を向上することができる。
(17)スプール弁(スプール20)は、内周に開口する開口部(貫通孔421〜424)が形成された摺動孔40内を摺動自在に設けられると共に、移動方向一方側(x軸負方向側)に開口し、移動方向他方側(x軸正方向側)を閉塞する中空孔(通路部22)と、中空孔(通路部22)の内外周を貫通し、開口部(貫通孔421〜424)と連通可能な連通部(貫通孔223〜226)を有しており、
主通路53の一端側(供給通路53a)が開口部(貫通孔421〜424)に連通し、主通路53の他端側(供給通路53b)が中空孔(通路部22)の(x軸負方向側)開口端に連通していることによりスプール弁(スプール20)の移動によって開口部(貫通孔421〜424)と連通部(貫通孔223〜226)との間でオイルの流れが絞られる。
よって、主通路53の一端側(供給通路53a)が延びる方向(y軸方向)と他端側(供給通路53b)が延びる方向(x軸方向)とが異なり、これらが略直角に交差する場合でも、どちらか一方向に沿ってスプール弁(スプール20)を移動可能に設置し、これらの間で流路の切換え(絞り)を行うことができる。
また、開口部(貫通孔421〜424)と連通部(貫通孔223〜226)との間でオイルの流れを絞るようにしたことで、スプール弁(スプール20)の全移動領域で、摺動孔40(ハウジング4)における開口部(貫通孔421〜424)の(x軸方向)両側でスプール弁(スプール20)を支持することが可能である。このため、スプール弁(スプール20)がその移動軸Q(ハウジング4)に対して傾くことを抑制でき、スプール弁(スプール20)の作動(x軸方向移動)を円滑化することが可能である。
(18)開口部(貫通孔421〜424)の外周には環状溝561が設けられており、環状溝561に主通路(供給通路53a)が連通している。
よって、摺動孔40(ハウジング4)において開口部(貫通孔421〜424)を周方向に複数設けた場合でも、その外周を取り囲むように環状溝561を設けることで、主通路(供給通路53a)からのオイルを、複数の開口部(貫通孔421〜424)へ効率よく供給することが可能である。
(19)中空孔(通路部22)の外周には連通部(貫通孔223〜226)が開口する環状溝(第1溝221)が設けられており、環状溝(第1溝221)は開口部(貫通孔421〜424)と連通可能に設けられている。
よって、スプール弁(スプール20)の回転に関らず開口部(貫通孔421〜424)と連通部(貫通孔223〜226)を連通させることができるだけでなく、連通部(貫通孔223〜226)を複数設けることで、開口部(貫通孔421〜424)からのオイルを、主通路53の他端側(供給通路53b)へ多量に効率よく供給することが可能である。
(20)主通路における分岐部530より下流(供給通路53b)の流量を最小流量に絞った場合には、開口部(貫通孔421〜424)と連通部(貫通孔223〜226)の連通状態が遮断され、代わりに中空孔(通路部22)の内外周を貫通する固定オリフィス(貫通孔227)が開口部(貫通孔421〜424)に開口する。
このように、スプール弁(スプール20)に固定されたオリフィス(貫通孔227)により絞りを構成することで、加工コストを低減しつつ、高性能な絞りを実現して、上記流量小側の制御を高精度にすることができる。
(21)スプール弁(スプール20)は、中空孔(通路部22)が開口する側(x軸負方向側)の第1受圧面の受圧面積に対して、移動方向逆側(x軸正方向側)の第2受圧面の受圧面積が大きく形成されており、
電磁弁(パイロット弁3)によって、第1受圧面のみに主通路(供給通路53b)の油圧が作用している状態と、第1受圧面および第2受圧面の両方に主通路(供給通路53a ,53b)の油圧が作用している状態とを切換える。
よって、スプール弁(スプール20)の小型化を図りつつ、その応答性を向上することができる。
実施例2の制御弁装置1は、各潤滑部への供給通路の油圧が所定値P0以上となったか否かを、実施例1のように所定時間Tではなく、油圧検出手段により検出した油圧を用いて判断する。
すなわち、実施例2の制御弁装置1は、図1に破線で示すように、油圧検出手段として油圧センサPSが供給通路53bに設けられており、油圧センサPSは供給通路53bの油圧を検出して、その情報をコントローラCUへ出力する。コントローラCUは、油圧センサPSから入力された情報に基づき、供給通路53bの油圧が所定圧P0以上かどうかを判断する。
その他の構成は実施例1と同様である。
(22)主通路(供給通路53b)のオイルが所定圧P0以上かどうかは、主通路に設けられた油圧検出手段(油圧センサPS)からの情報に基づいて判断される。
よって、主通路(供給通路53b)のオイルが所定圧P0以上かどうかを直接検出できるため、制御精度を簡便に向上できる。
実施例3の制御弁装置1は、供給通路53bの流量が最大となる方向(位置A)に向かってスプール20を付勢する付勢手段を有している。
図6は、実施例3の制御弁装置1の軸Qを通る部分断面を示す。
図6に示すように、第1圧力室に、付勢手段としてのコイルスプリング24が設置されている。コイルスプリング24のx軸正方向端は、スプール20の隔壁部23のx軸負方向端面に当接して設置され、コイルスプリング24のx軸負方向端は、ハウジング4(通路部42)の底部425のx軸正方向端面に当接して設置されている。コイルスプリング24は圧縮ばねであり、圧縮状態で装着され、ハウジング4に対してスプール20をx軸正方向側に常時付勢している。
コントローラCUは、エンジン停止前のスタンバイ制御を実行しない。
その他の構成は実施例1と同様である。
よって、スプール20の移動方向(x軸方向)が地面に対して傾くようにスプール弁2が設置された場合や、車両が例えば坂道に停車してエンジンを停止した場合等でも、コイルスプリング24の付勢力により、エンジン停止時、スプール20が位置A(流量大側)に移動するとともに、次回のエンジン始動時にも、スプール20が最初から位置Aに位置し、供給通路53a,53b間の油通路が最大限開いた状態になっている。したがって、制御弁装置1の取付のレイアウト自由度を向上しつつ、エンジン始動時に潤滑性能等をより確実に向上できる。
この状態から、スプール20を位置Bの側(流量小側)へ移動させるためには、コイルスプリング24の荷重(ばね力Fs)と第1油圧力F1の合計よりも、第2油圧力F2を高くする必要がある(Fs+F1<F2)。
また、エンジン始動時、ポンプPから供給されるオイルによる第1、第2圧力室の圧力、すなわち供給通路53a,53bの油圧が、最低値(Pmin)であり、第1、第2油圧力F1,F2が最低であっても、上記条件(Fs+F1<F2)を満たす必要がある。
そこで、第1受圧面の面積D1と第2受圧面の面積D2(ないし受圧面積差)を、条件(Fs+Pmin×D1<Pmin×D2)を満たすように調整している。これにより、エンジンの最低油圧Pminでもスプール弁2が作動することを可能にしている。
また、(エンジン始動時に空気が混じったオイルが供給通路53に供給された状態で)エンジン振動の入力を受けると、スプール20が暴れて異音が発生するおそれがあるため、スプリング24の荷重Fs(少なくとも初期セット荷重)は、上記異音が発生しない程度の大きさに設定することが好ましい。
なお、付勢手段として、実施例3のものに限定されない。例えば、第2圧力室(ネジプラグ413と隔壁部23の間)に引張りばねを設置し、ハウジング4に対してスプール20をx軸正方向側に常時付勢することとしてもよい。コイルスプリングではなく、他の種類のばねや弾性部材を用いることも可能である。
(23)スプール弁(スプール20)は、主通路53における分岐部530より下流(供給通路53b)の流量が最大となる方向(x軸正方向)に付勢されている。
よって、簡便な構成により、取付自由度を向上しつつ、エンジン始動時に潤滑性能等をより確実に向上できるとともに、振動に対する異音の発生を抑制することが可能である。
実施例4の制御弁装置1は、スプール20がエンジン停止時の状態を維持するように構成されている。
図7は、実施例4の制御弁装置1の軸Qを通る部分断面を示す。
図7に示すように、スプール20の摺動部としてのフランジ部211は、そのx軸方向寸法が実施例1よりも大きく設けられており、その肉厚を利用して、フランジ部211の外周には環状溝212が設けられている。環状溝212には、シール部材としてのシールリングS5が設置されている。
シールリングS5は、断面略円形の弾性リングである。シールリングS5の内径側は環状溝212の底面と接し、外径側は大径孔40aの内周面に接しており、シールリングS5は両面間で径方向に押し潰された状態で設置されている。
その他の構成は実施例1と同様である。
スタンバイ制御により、エンジン停止前に、スプール20は位置Aに制御される。エンジン停止中、シールリングS5と大径孔40aの内周面との間の摩擦力(シールリングS5の反発力による摺動抵抗)により、スプール20は位置Aに保持される。言い換えると、スプール20は、摺動部(大径孔40aの内周面)との抵抗、具体的には摺動部(フランジ部211)に設けられたシールリングS5の、摺動部(大径孔40aの内周面)に対する抵抗によって停止位置を維持する。
よって、次回のエンジン始動時にスプール20は最初から位置A(流量大側)に位置している。したがって、実施例3と同様、制御弁装置1の取付のレイアウト自由度を向上しつつ、エンジン始動時に潤滑性能等をより確実に向上できる。
第2圧力室にオイルが供給されてスプール20がx軸負方向に移動するに伴い、シールリングS5は大径孔40aの内周面に接した状態で摺動する。よって、スプール20のx軸正方向側の面に油圧が作用したときでも、シールリングS5により第2圧力室と空間βとの間の液密性を保ち、孔412からのオイル漏れを抑制することができる。
また、スプール20を位置A,Bに保持しているとき、エンジン振動に対して、シールリングS5の摺動抵抗によりスプール20のx軸方向移動を抑制し、異音の発生を抑制することが可能である。
なお、エンジンの最低油圧Pminでもスプール弁2が作動することを可能にするよう、第1、第2受圧面の面積D1,D2が調整されている。
(24)スプール弁(スプール20)は、電気信号によって制御されると共に、内燃機関が停止した際に該停止時の状態を維持するように構成され、
内燃機関の停止時または始動時には、主通路における分岐部530より下流(供給通路53b)の流量が最大となるようにスプール弁(スプール20)が制御されている。
よって、内燃機関が停止する際には、主通路における分岐部530より下流(供給通路53b)の流量が最大となるようにスプール弁(スプール20)が制御され、この停止時の状態が維持される。したがって、次回の機関始動時に、最初から上記流量が最大になるように制御することが可能なため、上記(1)の効果を向上することができる。
(25)スプール弁(スプール20)は、摺動部(大径孔40aの内周面)との抵抗によって停止位置を維持する。
このように、付勢手段によるのではなく、摺動抵抗により停止位置を維持する構成であるため、スプール弁(スプール20)を位置Bの側(流量小側)へ移動させるための油圧力(第2油圧力F2)をそれほど高くする必要が少なく、これによりスプール弁(スプール20)の大径化を抑制することが可能である。
なお、上記抵抗を生じさせる構成として、シールリングS5を設けるのではなく、他の種類の摺動部材を用いてもよいし、この摺動部材をスプール側の摺動部に設置するのではなく、ハウジング側の摺動部に設置してもよい。
また、抵抗を生じさせる摺動部としては、スプールのフランジ部211ないし大径孔40aの内周面に限らず、他の部位(通路部)でもよい。
また、摺動部材として別部材を設けるのではなく、フランジ部211の外周面ないし摺動孔40の内周面を、摺動抵抗が大きくなるように加工することとしてもよい。
(26)スプール弁(スプール20)は、摺動部(フランジ部211)に設けられた弾性リング(シールリングS5)の抵抗によって停止位置を維持する。
このように弾性リング(シールリングS5)を用いることで、スプール弁(スプール20)の背圧室(第2圧力室)をシールし、スプール弁(スプール20)が円滑に作動するための呼吸孔(孔412)からオイルが漏れることを抑制することができる。
(27)スプール弁(スプール20)は、磁気抵抗によって停止位置を維持することとしてもよい。
すなわち、停止位置を維持する手段として、摺動抵抗によるものに限らず、磁気抵抗を利用することとしてもよい。例えばネジプラグ413を着磁しておき、スプール20を磁性材料にする等により、スプール20をx軸正方向側へ引き付ける磁力を発生することができる。位置Aでは、この磁気抵抗によってスプール20のx軸負方向側への移動を抑制し、これによりエンジン停止状態では位置Aを維持することが可能である。この場合、上記(24)(25)と同様の効果が得られるだけでなく、環状溝212やシールリングS5を設けることが不要になる。
実施例5の制御弁装置1は、供給通路53bへの油通路の絞りを、スプール20に設けた貫通孔により構成するのではなく、スプール20とハウジング4との間の隙間により構成する。
図8は、実施例5の制御弁装置1の軸Qを通る部分断面を示し、スプール20がx軸負方向側に最大変位した状態を示す。
図8に示すように、スプール20は、実施例1のような通路部22を有しておらず、隔壁部23を底部とする有底円筒状であって、そのx軸方向寸法は実施例1よりも小さく設けられている。スプール20に貫通孔223〜227等は設けられていない。
スプール20には、フランジ部211のx軸負方向端面からx軸負方向に所定長さで伸びる突起部213が設けられている。突起部213は円環形状であり、その外周面の直径はフランジ部211よりも僅かに小さく、かつ摺動孔40の小径孔40bよりも若干大きく設けられており、突起部213はスプール20の本体部分に対して段差部を形成している。
スプール20のx軸負方向側の移動は、突起部213のx軸負方向端がハウジング4の通路部42のx軸正方向端面に当接することで規制される。これにより第2ストッパ部が構成され、図8に示す位置Bが実現される。
なお、突起部213がフランジ部211よりも小径に設けられているため、位置Bにおいても、突起部213の外周面と摺動孔40(大径孔40a)の内周面との間には隙間が形成される。よって、大径孔40aへの貫通孔412の開口が塞がれず、スプール20の円滑な移動が可能となっている。
x軸正方向側の移動規制位置Aにおいて、スプール20(底部23)のx軸負方向端面は、貫通孔421〜424と重なる位置、具体的には貫通孔421〜424のx軸正方向側半分における所定位置にある。これにより、貫通孔421〜424の開度は最大となり、環状溝561(供給通路53a)と通路部42の内周側(供給通路53b)とを連通する油通路の流路面積は最大となっている。
スプール20が位置Aから位置Bへ(x軸負方向へ)移動するにつれて、スプール20によって塞がれていない部分の貫通孔421〜424の開口面積は、徐々に小さくなる。
位置Bにおいて、スプール20(底部23)のx軸負方向端面は、貫通孔421〜424と重なる位置、具体的には貫通孔421〜424のx軸負方向端から僅かにx軸正方向側の位置にある。これにより、貫通孔421〜424の開度(開口面積)は最小となり、環状溝561(供給通路53a)と通路部42の内周側(供給通路53b)とを連通する油通路の流路面積は最小となっている。
このように、スプール20がx軸負方向側の移動規制位置Bにあるときに形成されるハウジング4(貫通孔421〜424の内周面)とスプール20(のx軸負方向端)との間の隙間を、上記油通路の絞り(オリフィス)として使用する。
その他の構成は実施例1と同様である。
本実施例5では、位置Aにおいて、環状溝561から貫通孔421〜424及び貫通孔223〜226を介して通路部42の内周側(供給通路53b)へオイルを供給する実施例1の構成とは異なり、通路部42の内周側へは、貫通孔421〜424を介して直接オイルが供給される。よって、環状溝561から通路部22の内周に向かうオイルの流路面積を実施例1よりも大きくすることが容易である。したがって、制御弁装置1を通過するオイルの圧力損失を抑制しやすく、これによりエンジン始動後、より速く潤滑部へオイルを供給することが可能である。
実施例6の制御弁装置1は、供給通路53a,53b間の油通路の絞り(オリフィス)を、エンジンブロックEBの側に設けた小径孔により構成している。
図9は、実施例6の制御弁装置1の軸Qを通る部分断面を示し、スプール20がx軸負方向側に最大変位した状態を示す。
図9に示すように、スプール20は、実施例5と同様の形状に設けられている。実施例5と異なり、スプール20のx軸方向寸法が若干大きく設けられており、スプール20がx軸負方向側に最大変位して位置Bにあるとき、スプール20の外周面がハウジング4の貫通孔421〜424の全範囲を塞ぐようになっている。
なお、実施例1と同様の貫通孔223〜226を有するスプール20において第2溝222及び貫通孔227を省略したものを利用してもよい。
エンジンブロックEBの内部には、環状溝561とハウジング固定部560とを直接連通する連通孔として、孔563,564が形成されている。孔563,564の直径は、実施例1の貫通孔227と同様、小さく設けられている。
孔563は、x軸方向に延びる略直線状に形成され、x軸負方向側で環状溝561の内周側に開口するとともに、x軸正方向側で所定深さまで設けられている。
孔564は、y軸方向に延びる略直線状に形成され、y軸正方向側でエンジンブロックEBの外周面に開口するとともに、y軸負方向側でハウジング固定部560(ハウジング4の通路部が嵌挿されていない部位)の内周面に開口している。孔564のy軸正方向側の開口(加工捨て孔)は、ボールB2の圧入により塞がれている。
孔563,564は互いに交差するように接続され、これにより、環状溝561とハウジング固定部560が孔563,564を介して連通している。
その他の構成は実施例1と同様である。
本実施例6では、スプール20の位置に関らず、孔563,564を介して、供給通路53a,53bが常に連通している。
図9の位置Bにおいては、環状溝561(供給通路53a)から供給通路53bへのオイル供給通路として、貫通孔421〜424を介しての供給は遮断されており、小径の孔563,564を介してのみオイルが供給されるため、供給通路53bへ油通路が絞られる。
よって、実施例5と同様の効果を得ることができるほか、相対移動する異なる部材の位置関係(隙間)により上記絞りを構成した場合(実施例5)と比べ、孔563,564の孔径のみを高精度に製作すれば、高精度な絞りを実現することができる。よって、実施例1と同様、加工コストを低減しつつ、エンジン始動後の流量制御をより正確にすることが可能である。
[他の実施例]
以上、本発明を実現するための形態を、実施例1〜6に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例1〜6に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、実施例1〜6では、流量を調整する弁として、スプール弁を利用することとしたが、これに限らず、他の適当な弁、例えば弁体を回転させ、その回転位置を制御することで流路(流量)を切り替える回転弁や、その他、ニードル弁やスライド弁を利用することとしてもよい。
実施例1〜6の制御弁装置1は、主通路(供給通路53)における分岐部530より下流の流量(言い換えると各潤滑部への流量と油圧アクチュエータへの流量)を調整するために、主通路における分岐部530より下流(供給通路53b)に制御弁装置1を設置したが、制御弁装置1を分岐部530に設置したり、分岐通路54に設置したりすることで、上記流量を調整することとしてもよい。
例えば、実施例1〜6の構成において、
通路54の下流に各潤滑部を接続することで「通路53a→通路54」を主通路とし、
通路53bの下流にVTCを接続することで通路53bを分岐通路とし、
制御弁装置1は、スプール弁20の開度を絞ることで分岐通路(通路53b)の流量を小側に制御し、スプール弁20の開度を大きくすることで分岐通路(通路53b)の流量を大側に制御することとしてもよい。
本実施例1のように分岐部530より下流の主通路(供給通路53b)に制御弁装置1を設置した場合、潤滑部(供給通路53b)へのオイル供給を、潤滑が最も必要とされるエンジン始動時に増大し、他の場面では必要最小限とすることができるため、オイルポンプから吐出されるオイルが無駄に排出されることを抑制でき、効率がよい。また、潤滑部(供給通路53b)へのオイル供給を必要最小限に絞ることで、オイルポンプから供給されるオイルを油圧アクチュエータへ最大限配分することが可能である。よって、油圧アクチュエータの応答性を効果的に向上することができる。
また、分岐部530に設置する場合に比べ、三方向弁等の複雑な弁により流量を配分する必要がなく、また設計自由度が大きいという利点を有する。
実施例1〜6ではパイロット弁の制御油圧によりスプールを移動させることとしたが、ソレノイドの電磁力によりスプールを移動させる、いわゆる直動式の弁を用いてもよい。この場合、制御油圧によりスプールを移動させるよりも、応答性を向上できる等の利点がある。
実施例1〜6の弁は2位置を切換えるオン・オフ弁であることとしたが、例えばパイロット弁により背圧室(第2圧力室)へ供給するオイル量を制御することで、弁開度を連続的に可変とする可変制御弁であることとしてもよい。例えば、パイロット弁に出力するオン・オフ信号を所定のデューティ比で切り換えることとしてもよい。なお、この場合、パイロット弁の開度(アーマチュア33の位置)をソレノイド34により直接制御する場合よりも、ソレノイド34の大型化を招かないため、有利である。
1 制御弁装置
53 供給通路(主通路)
530 分岐部
54 分岐通路
VTC バルブタイミング制御装置(油圧アクチュエータ)

Claims (2)

  1. 内燃機関によって駆動されるオイルポンプから吐出されるオイルを内燃機関の各潤滑部に供給する主通路と、
    該主通路から分岐する分岐通路と、
    該分岐通路の油圧によって作動すると共にロック機構を有する油圧式バルブタイミング制御装置とを備え、
    前記ロック機構は、前記分岐通路の油圧によって作動し、前記分岐通路の油圧が第1の所定圧以上となるまでバルブタイミングを保持すると共に、前記分岐通路の油圧が前記第1の所定圧以上になると前記保持を解除するように設けられ、
    前記ロック機構が前記保持を解除する前に前記油圧式バルブタイミング制御装置に前記分岐通路の油圧が供給される油圧システムにおいて、
    前記主通路における前記分岐通路の分岐部より下流の流量を調整する制御弁装置であって、
    内燃機関の停止状態から内燃機関が始動され、前記主通路のオイルが前記第1の所定圧よりも大きい第2の所定圧となるまでは、前記主通路における前記分岐部より下流の流量が、流量可変範囲における流量大側に制御され、前記主通路のオイルが前記第2の所定圧以上になると、前記主通路における前記分岐部より下流の流量が、流量可変範囲における流量小側に制御される
    ことを特徴とする制御弁装置。
  2. 内燃機関の各潤滑部にオイルを供給する主通路と、
    該主通路から分岐して内燃機関の可変動弁機構にオイルを供給する分岐通路とを備え、
    該分岐通路の油圧によって作動前記分岐通路の油圧が所定圧以上となるまで前記可変動弁機構の作動を規制すると共に、前記分岐通路の油圧が前記所定圧以上になると前記規制を解除するロック機構を有し、
    該ロック機構が前記規制を解除する前に前記可変動弁機構前記分岐通路の油圧が供給される油圧システムにおいて、
    前記主通路における前記分岐通路の分岐部より下流の流量を調整する制御弁装置であって、
    内燃機関の停止状態から内燃機関の始動後の前記主通路の油圧が前記所定圧よりも大きくなるまでの所定時間内は、前記主通路における前記分岐部より下流の流量が、流量可変範囲における流量大側に制御され、内燃機関の始動後の前記所定時間を超えると、前記主通路における前記分岐部より下流の流量が、流量可変範囲における流量小側に制御される
    ことを特徴とする制御弁装置。
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