JP5637107B2 - 液圧式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、作動液の圧力により調整する液圧式バルブタイミング調整装置に関する。

従来、クランク軸と連動して回転するハウジング、並びにカム軸と連動して回転するベーンロータを備えた液圧式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、ベーンロータによりハウジング内に区画した作動室に対する作動液の入出により、ハウジングに対するベーンロータの回転位相（以下、単に「回転位相」ともいう）を調整するものが、開示されている。

さて、特許文献１の開示装置では、スリーブの収容孔内に同軸上に収容されるスプールの移動状態に応じて、作動室に対する作動液の入出を制御するように、制御弁が設けられている。ここで制御弁は、互いに軸方向に連結されるベーンロータとカム軸とに内蔵されている。そのため、回転位相の調整時に作動室からスリーブの排出ポートへ排出される作動液は、スプールを軸方向に貫通するドレン孔から、スリーブのうちカム軸とは反対側にて開放される軸方向端部へと導かれることで、外部に排出されるようになっている。

特開２０１０−１６３９４２号公報

さて、特許文献１の開示装置においてスリーブの収容孔は、カム軸とは反対側の軸方向端部が開放されて作動液を外部へ排出するドレンポートを形成する一方、カム軸側の軸方向端部が閉塞される有底形状を、呈している。そのため、軸方向に貫通するスプールのドレン孔から、収容孔のうちカム軸側の軸方向端部へ向かう作動液の流れが生じると、当該端部を閉塞するスリーブ底部とスプールとの間では、作動液の圧力が上昇してしまう。この上昇した圧力を受けるスプールは、カム軸とは軸方向反対側へと押圧されることになるので、移動位置のずれが生じて作動室に対する作動液入出の制御精度を悪化させる懸念があった。

ここで特許文献１（例えば同文献の図５）の開示装置の場合、スプール外周面が摺接する収容孔内周面に開口した排出ポートの周方向位置と、ドレン孔内周面に開口した排出孔の周方向位置とは、互いに一致している。これにより回転位相の調整時には、排出孔のうちカム軸とは反対側の軸方向端部が排出ポートと径方向に対向する。その結果、排出ポートから排出孔を通じてドレン孔に流入する際の作動液は、径方向に対してカム軸側へ傾斜する方向の流れになる。故に、ドレン孔への流入作動液が収容孔のうちカム軸側の軸方向端部へ向かって流れて、制御精度の悪化の要因となる圧力上昇をスリーブ底部及びスプールの間で惹起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、作動室に対する作動液入出の制御精度を確保する液圧式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、作動液の圧力により調整する液圧式バルブタイミング調整装置において、クランク軸と連動して回転するハウジングと、軸方向に連結されるカム軸と連動して回転し、ハウジング内に区画した作動室に対する作動液の入出により、ハウジングに対する回転位相が調整されるベーンロータと、ベーンロータ及びカム軸のうち少なくとも一方である連動回転要素に内蔵され、スリーブの収容孔内に同軸上に収容されるスプールの軸方向移動に応じて、作動室に対する作動液の入出を制御する制御弁とを、備え、スリーブは、カム軸とは反対側の軸方向端部が開放されて作動液を外部へ排出するドレンポートを形成する一方、カム軸側の軸方向端部が閉塞される有底形状の収容孔と、収容孔においてスプールが摺接する内周面に開口し、作動室から作動液が排出される排出ポートとを、有し、スプールは、スプールを軸方向に貫通し、回転位相の調整時にドレンポートと連通するドレン孔と、スプールにおいて収容孔の内周面と摺接する外周面に開口し、回転位相の調整時にカム軸とは反対側の軸方向端部が排出ポートと径方向に対向する対向端部となる有底形状の排出凹部であって、回転位相の調整時にスリーブ及びスプールの間の径方向隙間を通じて、収容孔のうちカム軸側の軸方向端部と連通する排出凹部とを、有する。

この発明においてスリーブの収容孔は、カム軸とは反対側の軸方向端部が開放されて作動液を外部へ排出するドレンポートを形成する一方、カム軸側の軸方向端部が閉塞される有底形状を、呈している。そのため、スプールを軸方向に貫通するドレン孔から、収容孔のうちカム軸側の軸方向端部へ向かう作動液の流れが生じると、当該端部を閉塞するスリーブ底部とスプールとの間にて作動液の圧力が上昇し、作動室に対する作動液入出の制御精度を悪化させる事態が懸念される。

ここで、請求項１に記載の発明の回転位相調整時には、スプール外周面が摺接する収容孔内周面に開口した排出ポートに対して、スプール外周面に有底形状をもって開口した排出凹部では、カム軸とは反対側の軸方向端部である対向端部が径方向に対向する。その結果、排出ポートから排出凹部の対向端部へ流入する際の作動液は、径方向に対してカム軸側へ傾斜する方向の流れとなる。しかし、このときに排出凹部への流入作動液は、スリーブ及びスプール間の径方向隙間を通じて当該排出凹部が連通する先、即ち収容孔のカム軸側の軸方向端部へと向かう流れとなる。これにより、収容孔まで到達した作動液は、当該到達先であるカム軸側の軸方向端部からドレン孔へと流入することにより、カム軸とは軸方向反対側のドレンポートに到達して外部に排出される。故にドレン孔への流入作動液は、ドレンポートへ向かう流れとなることで、カム軸側に向かっては流動し難くなるので、制御精度の悪化の要因となる圧力上昇がスリーブ底部とスプールとの間にて惹起される事態を、回避できる。したがって、請求項１に記載の発明によれば、制御精度の確保が可能となるである。

請求項２に記載の発明によると、スリーブは、収容孔の内周面に開口してスプールの外周面との間に径方向隙間を形成する連通凹部を、有する。これによれば、回転位相調整時に作動液は、スプール外周面に開口の排出凹部へと排出ポートから流入後、当該スプール外周面の摺接する収容孔内周面に開口の連通凹部へと向かって、流動する。その結果、作動液は、流動先の連通凹部とスプール外周面との間の径方向隙間、さらには収容孔のカム軸側の軸方向端部を通じてドレン孔に流入することとなるので、当該ドレン孔への流入作動液がカム軸側へ向かう流れとなるのを抑制できる。したがって、スリーブ底部及びスプールの間における圧力上昇の回避効果を高めて、制御精度を確保することが可能となる。

請求項３に記載の発明によると、排出凹部は、スプールにおいてカム軸側の軸方向端面及び外周面に開口し、収容孔の内周面との間に径方向隙間を形成する。これによれば、回転位相調整時に作動液は、スプールにおいてカム軸側の軸方向端面及び外周面に開口した排出凹部へ排出ポートから流入後、当該排出凹部と収容孔内周面との間の径方向隙間内をカム軸側へ向かって流動する。その結果、作動液は、流動先となるカム軸側にて収容孔の軸方向端部からドレン孔へと流入することになるので、当該ドレン孔への流入作動液がカム軸側へ向かう流れとなるのを抑制できる。したがって、スリーブ底部及びスプールの間における圧力上昇の回避効果を高めて、制御精度を確保することが可能となる。

請求項４に記載の発明によると、スリーブは、収容孔のうちカム軸側の軸方向端部内へ同軸上に突出し、カム軸とは軸方向反対側へ向かって縮径するテーパ部を、有する。これによれば、回転位相調整時に排出ポートから排出凹部を経て収容孔のカム軸側の軸方向端部に到達した作動液は、当該端部内へ同軸上に突出したテーパ部と衝突する。かかる衝突により作動液は、カム軸とは軸方向反対側へ向かって縮径するテーパ部の外周面に沿って流れ方向を曲げられながら、ドレン孔に流入してドレンポートへ向かう流れを生じさせ得る。その結果として、ドレン孔への流入作動液がカム軸側へ向かう流れとなるのを確実に抑制できるので、スリーブ底部及びスプールの間における圧力上昇の回避効果を確固たるものとして、制御精度を確保することが可能となる。

請求項５に記載の発明によると、スプールは、回転位相の調整時に対向端部からカム軸側に離れる軸方向位置においてドレン孔の内周面及び排出凹部の底面に開口する排出孔を、有する。これによれば、回転位相調整時に排出ポートから対向端部へ流入した作動液の一部は、当該対向端部からカム軸側に離れた軸方向位置の排出孔へ流入する前に、排出凹部底面と確実に衝突し得る。故に、排出ポートから対向端部への流入作動液が流れ方向を変えずに排出孔へ流入し、それによってカム軸側へ向かう作動液流れがドレン孔内に生じる事態を、抑制できる。しかも、排出ポートから対向端部へ流入した作動液の残りは、スリーブ及びスプール間の径方向隙間、さらには収容孔のカム軸側の軸方向端部を通じてドレン孔に流入することで、当該ドレン孔への流入作動液がカム軸側へ向かう流れとなるのも抑制できる。以上の抑制作用の結果、スリーブ底部及びスプールの間における圧力上昇の回避効果を高めて、制御精度を確保することが可能となるのである。

請求項６に記載の発明によると、排出ポートは、スリーブの内周面において周方向全域に開口する。これによれば、スリーブに対してスプールが相対回転したとしても、回転位相調整時には、スプール内周面の周方向全域に開口した排出ポートは、いずれかの周方向位置にて排出凹部の対向端部と対向することになる。その結果、排出ポートからの作動液は、排出凹部へ確実に流入した後、スリーブ及びスプール間の径方向隙間を通じて収容孔のカム軸側の軸方向端部に到達し得る。故に、ドレン孔への流入作動液がカム軸側へ向かう流れとなるのを抑制できるので、スリーブ底部及びスプールの間における圧力上昇の回避効果を高めて、制御精度を確保することが可能となる。

請求項７に記載の発明によると、排出凹部は、スプールの外周面において周方向全域に開口する。これによれば、スリーブに対してスプールが相対回転したとしても、回転位相調整時には、スプール外周面の周方向全域に開口する排出凹部の対向端部は、いずれかの周方向位置にて排出ポートと対向することになる。その結果、排出ポートからの作動液は、排出凹部へ確実に流入した後、スリーブ及びスプール間の径方向隙間を通じて収容孔のカム軸側の軸方向端部まで到達し得る。故に、ドレン孔への流入作動液がカム軸側へ向かう流れとなるのを抑制できるので、スリーブ底部及びスプールの間における圧力上昇の回避効果を高めて、制御精度を確保することが可能となる。

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の要部を拡大して示す断面図である。 図３とは異なる作動状態を示す断面図である。 図３のV−V線断面図である。 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特徴を説明するための図であって、図３を拡大して示す断面図である。 図３のVII−VII線断面図である。 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要部を示す図であって、図３に相当する断面図である。 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特徴を説明するための図であって、図８を拡大して示す断面図である。 本発明の第三実施形態によるバルブタイミング調整装置の要部を示す図であって、図３に相当する断面図である。 本発明の第三実施形態によるバルブタイミング調整装置の特徴を説明するための図であって、図１０を拡大して示す断面図である。 本発明の第四実施形態によるバルブタイミング調整装置の要部を示す図であって、図３に相当する断面図である。 本発明の第四実施形態によるバルブタイミング調整装置の要部を示す図であって、図７に相当する断面図である。 本発明の第四実施形態によるバルブタイミング調整装置の特徴を説明するための図であって、図１２を拡大して示す断面図である。 本発明の第五実施形態によるバルブタイミング調整装置の要部を示す図であって、図３に相当する断面図である。 本発明の第五実施形態によるバルブタイミング調整装置の要部を示す図であって、図５に相当する断面図である。 本発明の第五実施形態によるバルブタイミング調整装置の特徴を説明するための図であって、図１５を拡大して示す断面図である。 本発明の第五実施形態によるバルブタイミング調整装置の要部を示す図であって、図７に相当する断面図である。 本発明の第六実施形態によるバルブタイミング調整装置の要部を示す図であって、図７に相当する断面図である。

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液圧式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につき、示している。装置１は、「作動液」としての作動油の圧力により、「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、装置１の基本構成につき、説明する。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へ伝達する伝達経路に設置の回転機構系１０と、当該回転機構系１０を駆動するための作動油の入出を制御する制御系４０とを、組み合わせてなる。

（回転機構系）
まず、回転機構系１０の基本構成を説明する。図１，２に示す回転機構系１０において、ハウジング１１は、有底円筒状を呈するシューケーシング１２の軸方向一端部にスプロケットプレート１３を締結してなる。シューケーシング１２の周壁は、円筒状のハウジング本体１２０と、仕切部である複数のシュー１２１，１２２，１２３，１２４とを有している。各シュー１２１，１２２，１２３，１２４は、ハウジング本体１２０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１２１，１２２，１２３，１２４の間には、それぞれ収容室２０が形成されている。

スプロケットプレート１３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。かかる連繋形態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プレート１３へと機関トルクが伝達されることにより、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１４は、ハウジング１１内に同軸上に収容されており、軸方向両端部にてハウジング本体１２０の底壁とスプロケットプレート１３とに摺接する。ベーンロータ１４は、円筒状の回転軸１４０と、複数のベーン１４１，１４２，１４３，１４４とを有している。回転軸１４０は、カム軸２に対して同軸上に連結されている。かかる連結形態によりベーンロータ１４は、カム軸２と連動してハウジング１１と同一方向（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。ここで本実施形態の回転軸１４０は、スプロケットプレート１３を貫通してカム軸２に隣接するボス１４０ｂと、ハウジング本体１２０の底壁を貫通して外部に開口するブッシュ１４０ｃとを、軸本体１４０ａの軸方向両端部に締結してなる。

各ベーン１４１，１４２，１４３，１４４は、回転軸１４０の軸本体１４０ａ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。図２に示すように各ベーン１４１，１４２，１４３，１４４は、それぞれ対応する収容室２０を回転方向に分割することにより、作動油が入出する進角作動室２１，２２，２３，２４及び遅角作動室２５，２６，２７，２８を、ハウジング１１内に区画している。具体的には、シュー１２１及びベーン１４１の間には進角作動室２１が形成され、シュー１２２及びベーン１４２の間には進角作動室２２が形成され、シュー１２３及びベーン１４３の間には進角作動室２３が形成され、シュー１２４及びベーン１４４の間には進角作動室２４が形成されている。一方、シュー１２２及びベーン１４１の間には遅角作動室２５が形成され、シュー１２３及びベーン１４２の間には遅角作動室２６が形成され、シュー１２４及びベーン１４３の間には遅角作動室２７が形成され、シュー１２１及びベーン１４４の間には遅角作動室２８が形成されている。

以上の構成により回転機構系１０では、進角作動室２１，２２，２３，２４及び遅角作動室２５，２６，２７，２８に対する作動油の入出により、ハウジング１１に対するベーンロータ１４の回転位相が調整される。具体的には、進角作動室２１，２２，２３，２４への作動油の導入及び遅角作動室２５，２６，２７，２８からの作動油の排出により、ベーンロータ１４がハウジング１１に対して相対回転する進角方向へ、回転位相が変化する。その結果、バルブタイミングは進角することになる。一方、遅角作動室２５，２６，２７，２８への作動油の導入及び進角作動室２１，２２，２３，２４からの作動油の排出により、ベーンロータ１４がハウジング１１に対して相対回転する遅角方向へ、回転位相が変化する。その結果、バルブタイミングは遅角することになる。

（制御系）
次に、制御系４０の基本構成を説明する。図１，２に示す制御系４０において、進角通路４１は、回転軸１４０のうち軸本体１４０ａを貫通して、進角作動室２１，２２，２３，２４と連通している。遅角通路４５は、回転軸１４０のうち軸本体１４０ａを貫通して、遅角作動室２５，２６，２７，２８と連通している。

回転軸１４０のうち軸本体１４０ａ及びボス１４０ｂを貫通する供給通路５０は、図１の如く制御弁６０（後に詳述）及びカム軸２の搬送通路３と連通することにより、供給源としてのポンプ４とも当該通路３を介して連通している。かかる連通形態により供給通路５０には、ポンプ４によりドレンパン５から吸入されて搬送通路３へと吐出された作動油が、供給されるようになっている。ドレン通路５４は、回転機構系１０及びカム軸２の外部に設けられている。ここで、かかる外部のドレン回収要素としてドレンパン５と共に大気に開放されるドレン通路５４には、作動油の排出が可能となっている。

制御弁６０は、リニアソレノイド８０への通電により発生する駆動力と、コイルスプリング８２の弾性変形により当該駆動力とは反対方向に発生する復原力とが釣り合う軸方向位置へ、スプール７０をスリーブ６６内にて往復駆動するスプール弁である。制御弁６０は、複数のポート６６１，６６２，６６３，６６４を、スリーブ６６に有している。ここで、進角ポート６６１は進角通路４１と連通し、遅角ポート６６２は遅角通路４５と連通し、供給ポート６６３は供給通路５０と連通し、ドレンポート６６４はドレン通路５４と連通している。制御弁６０は、これらポート６６１，６６２，６６３，６６４間の接続状態を、スプール７０の移動位置に応じて切り替える。

制御回路８６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、リニアソレノイド８０と内燃機関の各種電装品（図示しない）とに電気接続されている。制御回路８６は、リニアソレノイド８０への通電を含む内燃機関の回転を、内部メモリに記憶のコンピュータプログラムに従って制御する。

以上の構成により制御系４０では、制御回路８６からリニアソレノイド８０への通電状態に応じて、ポート６６１，６６２，６６３，６６４間の接続状態が切り替えられる。かかる切り替えにより、各作動室２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８に対する作動油の入出が制御されるのである。

（制御弁）
次に、装置１における制御弁６０の詳細構造につき、説明する。尚、以下の説明では、スリーブ６６及びスプール７０に共通の軸方向、径方向及び周方向を、それぞれ単に「軸方向」、「径方向」及び「周方向」という。

図１，３に示す制御弁６０において金属製のスリーブ６６は、互いに連動回転する連動回転要素２，１４に同軸上に内蔵されることにより、水平面上の車両内では水平方向（図１，３の左右方向）の延伸状態となる。スリーブ６６の軸方向一端部６６ａ側には、雄螺子状の固定部６６５が設けられ、同スリーブ６６の軸方向他端部６６ｂ側には、円環鍔状のフランジ部６６６が設けられている。固定部６６５が同軸上に螺着されるカム軸２と、フランジ部６６６との間には、回転軸１４０の全体が軸方向に挟持されている。かかる挟持形態により、ベーンロータ１４とカム軸２とが軸方向に連結されている。

図３に示すようにスリーブ６６は、カム軸２側の軸方向端部６６７ａが閉塞され且つカム軸２とは反対側の軸方向端部６６７ｂが開放される中心孔６６７を、有底円筒孔状の収容孔６６７として形成している。ここで本実施形態の収容孔６６７は、固定部６６５において搬送通路３を形成する通路孔６６５ａと同軸上に設けられ、スリーブ６６のうち当該通路孔６６５ａをシールするシール部材６６５ｂを含んだ底部６６９（以下、「スリーブ底部６６９」という）により、軸方向端部６６７ａが閉塞された形となっている。

さらにスリーブ６６は、カム軸２側からその反対側へ向かって順に、遅角ポート６６２、供給ポート６６３、進角ポート６６１及びドレンポート６６４を形成している。ここで遅角ポート６６２は、図３，５に示すように、収容孔６６７の内周面６６８の周方向全域に開口する有底円環溝状のポート溝６６２ａと、当該溝６６２ａの周方向の４個所から径方向外側へ向かってスリーブ６６を貫通する円筒孔状のポート孔６６２ｂとを、有している。また、供給ポート６６３及び進角ポート６６１も、詳細な説明は省略するが、遅角ポート６６２と同様な構造を有している。これらに対し、図３に示すようにドレンポート６６４は、スリーブ６６においてカム軸２とは軸方向反対側へ向かって開口する収容孔６６７の軸方向端部６６７ｂにより、円筒孔状に形成されている。

またさらにスリーブ６６は、図３，７に示すように収容孔６６７の内周面６６８の周方向全域に開口する連通凹部６６０を、有底円環溝状に形成している。連通凹部６６０は、遅角ポート６６２のポート溝６６２ａからカム軸２側へ設定距離だけ離れた軸方向位置と、スリーブ底部６６９との間を連続して延伸している。かかる延伸形態により連通凹部６６０は、収容孔６６７の軸方向端部６６７ａを周方向全域にて取り囲んだ形となっている。

制御弁６０において金属製のスプール７０は、スリーブ６６の収容孔６６７内に同軸上に収容されることにより、水平面上の車両内では水平方向（図３の左右方向）の延伸状態となる。円筒状のスプール７０において外周面７００は、軸方向の複数個所にて収容孔６６７の内周面６６８と摺接する。図３に示すように、スプール７０においてカム軸２側の軸方向端部７０ａは、収容孔６６７の軸方向端部６６７ａを閉塞するスリーブ底部６６９と軸方向に対向して、当該底部６６９との間にコイルスプリング８２を挟持している。また、スプール７０においてカム軸２とは反対側の軸方向端部７０ｂは、ドレンポート６６４内においてリニアソレノイド８０の駆動軸８１（図１も参照）と軸方向に当接している。これら挟持及び当接形態下、制御回路８６からリニアソレノイド８０への通電制御に従って駆動軸８１の駆動力が発生することで、当該駆動力がコイルスプリング８２の復原力と釣り合う位置まで、スプール７０が図３，４の如く軸方向移動する。ここで図４に示す移動位置は、回転位相を遅角方向に変化させてバルブタイミングを遅角させる遅角調整位置であり、また図３に示す移動位置は、回転位相を進角方向に変化させてバルブタイミングを進角させる進角調整位置である。

スプール７０は、軸方向両端部７０１ａ，７０１ｂが開放される中心孔７０１を、有底円筒孔状のドレン孔７０１として形成している。本実施形態のドレン孔７０１において、カム軸２側の軸方向端部７０１ａは他の部分よりも大径に形成されて、スリーブ底部６６９と軸方向に対向している。また、ドレン孔７０１においてカム軸２とは反対側の軸方向端部７０１ｂは、スプール７０において駆動軸８１と当接する当接部７０２を除いた開口部分を通じて、ドレンポート６６４と軸方向に連通している。

さらにスプール７０は、図３，５，７に示すように、外周面７００に開口する有底円筒孔状の排出凹部７０３を、周方向の三箇所に等間隔に形成している。図３，６に示すように各排出凹部７０３は、スプール７０のカム軸２側の軸方向端面７０ｃ（即ち、軸方向端部７０ａのうちの端面７０ｃ）に対し、カム軸２とは反対側へ設定距離だけ離れて設けられている。図５，６に示す進角調整位置の各排出凹部７０３において、カム軸２とは反対側の軸方向端部７０３ａは、遅角ポート６６２のポート溝６６２ａのうちカム軸２側の軸方向端部６６２ｃと径方向に対向する。それと共に、図６，７に示すように進角調整位置の各排出凹部７０３は、遅角ポート６６２に対する対向端部７０３ａからカム軸２側へ設定距離だけ離れた軸方向位置と、カム軸２側の軸方向端部７０３ｂとの間において、連通凹部６６０と径方向に対向する。かかる対向形態により進角調整位置では、スプール７０の外周面７００と連通凹部６６０の底面６６０ａとの間に形成される径方向隙間７２を通じて、各排出凹部７０３が収容孔６６７の軸方向端部６６７ａと連通することになる。

以上の構成下、回転位相を遅角方向へ調整してバルブタイミングを遅角させる図４の遅角調整位置では、遅角通路４５を介して遅角作動室２５，２６，２７，２８と連通する遅角ポート６６２は、供給ポート６６３とも連通する。このとき供給ポート６６３は、供給通路５０を介して搬送通路３と連通しているので、ポンプ４から供給ポート６６３へ供給された作動油は、遅角ポート６６２を通じて遅角作動室２５，２６，２７，２８に導入される。それと共に遅角調整位置では、進角通路４１を介して進角作動室２１，２２，２３，２４と連通する進角ポート６６１は、ドレンポート６６４と連通する。このときドレンポート６６４は、その外部要素５４，５と連通しているので、進角作動室２１，２２，２３，２４から進角ポート６６１へ排出された作動油は、ドレンポート６６４及び外部要素５４，５に順次排出される。

一方、回転位相を進角方向へ調整してバルブタイミングを進角させる図３，６の進角調整位置では、進角通路４１を介して進角作動室２１，２２，２３，２４と連通する進角ポート６６１は、供給ポート６６３とも連通する。このとき供給ポート６６３は、供給通路５０を介して搬送通路３と連通しているので、ポンプ４から供給ポート６６３へ供給された作動油は、進角ポート６６１を通じて進角作動室２１，２２，２３，２４に導入される。それと共に進角調整位置では、遅角通路４５を介して遅角作動室２５，２６，２７，２８と連通する遅角ポート６６２は、排出凹部７０３と径方向隙間７２と収容孔６６７とを介してドレン孔７０１に連通する。このときドレン孔７０１は、ドレンポート６６４を介してその外部要素５４，５と連通しているので、「排出ポート」としての遅角ポート６６２へ遅角作動室２５，２６，２７，２８から排出された作動油は、ドレンポート６６４及び外部要素５４，５に順次排出される。

こうした進角調整位置のスプール７０を軸方向に貫通するドレン孔７０１から、収容孔６６７のうちカム軸２側の軸方向端部６６７ａへ向かう作動油流れが生じると、当該端部６６７ａを閉塞するスリーブ底部６６９とスプール７０との間では、作動油の圧力が上昇する。この場合、上昇した圧力を受けるスプール７０がカム軸２とは軸方向反対側へ押圧されることになるので、当該スプール７０の移動位置にずれが生じて、各作動室２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８に対する作動油入出の制御精度を悪化させる懸念がある。

ここで、第一実施形態の進角調整位置では、スプール７０の外周面７００に開口した各排出凹部７０３においてカム軸２とは軸方向反対側の対向端部７０３ａは、収容孔６６７の内周面６６８に開口した遅角ポート６６２のポート溝６６２ａと径方向に対向する。その結果、遅角ポート６６２から排出凹部７０３の対向端部７０３ａへ流入する際の作動油の流れ方向は、図６の一点鎖線矢印の如く、径方向に対して所定角度θ（例えば６９度）をもってカム軸２側に傾斜する。しかし、このときに作動油は、スプール７０の外周面７００に開口した各排出凹部７０３へ遅角ポート６６２から流入後、収容孔６６７の内周面６６８に開口した連通凹部６６０へ向かって流動する。その結果、作動油は、連通凹部６６０とスプール７０との間の径方向隙間７２を通じて各排出凹部７０３が連通する先、即ち収容孔６６７のうちカム軸２側の軸方向端部６６７ａへと向かう流れとなる。これにより、収容孔６６７まで到達した作動油は、当該到達先であるカム軸２側の軸方向端部６６７ａからドレン孔７０１へと流入することにより、カム軸２とは軸方向反対側のドレンポート６６４に到達して外部に排出される。故にドレン孔７０１への流入作動油は、ドレンポート６６４へ向かう流れとなって、カム軸２側に向かっては流動し難くなるのである。

さらに、第一実施形態において遅角ポート６６２のポート溝６６２ａ及び連通凹部６６０はいずれも、スプール７０の外周面７００の周方向全域に開口している。これにより、スリーブ６６に対してスプール７０が周方向に相対回転したとしても、進角調整位置にて周方向全域に開口したポート溝６６２ａ及び連通凹部６６０は、いずれかの周方向位置にて各排出凹部７０３の対向端部７０３ａと対向することになる。その結果、遅角ポート６６２からの作動油は、各排出凹部７０３へ確実に流入した後、連通凹部６６０内の径方向隙間７２を通じて収容孔６６７の軸方向端部６６７ａに到達し得る。故に、収容孔６６７の軸方向端部６６７ａからドレン孔７０１への流入作動油がカム軸２側へ向かう流れとなるのを、抑制できるのである。

したがって、以上の如き第一実施形態によれば、ドレン孔７０１への流入作動油が収容孔６６７のうちカム軸２側の軸方向端部６６７ａに向かっては流れ難くなるので、制御精度の悪化の要因となる圧力上昇が要素６６９，７０の間にて惹起される事態を、回避できる。したがって、制御精度の確保が可能となるである。

（第二実施形態）
図８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る。第二実施形態のスリーブ２０６６には、連通凹部６６０が設けられていない。その代わりに、第二実施形態のスプール２０７０において周方向に等間隔に設けられた三つの排出凹部２７０３は、いずれもカム軸２側の軸方向端面７０ｃと外周面７００とに開口している。かかる開口形態により、図９の如く進角調整位置では、収容孔６６７の内周面６６８と各排出凹部２７０３の底面２７０４との間に形成される径方向隙間２０７２を通じて、それら排出凹部２７０３が収容孔６６７のカム軸２側の軸方向端部６６７ａと連通することになる。

故に、進角調整位置での作動油は、図９の一点鎖線矢印の如く、スプール２０７０の外周面７００に開口した各排出凹部２７０３へ遅角ポート６６２から流入後、それら排出凹部２７０３と収容孔６６７との間の径方向隙間２０７２内をカム軸２側へ向かって流動する。その結果、作動油は、流動先となるカム軸２側にて収容孔６６７の軸方向端部６６７ａからドレン孔７０１へと流入することになるので、当該ドレン孔７０１への流入作動油がカム軸２側へ向かう流れとなるのを抑制できる。したがって、スリーブ底部６６９及びスプール２０７０の間における圧力上昇の回避効果を高めて、制御精度を確保することが可能となるのである。

（第三実施形態）
図１０に示すように、本発明の第三実施形態は第一実施形態の変形例である。第三実施形態のスリーブ３０６６では、固定部６６５の通路孔６６５ａをシールするシール部材３６６５ｂが、収容孔６６７のうちカム軸２側の軸方向端部６６７ａ内へスリーブ底部６６９から同軸上に突出している。また、本実施形態においてスリーブ３０６６のシール部材３６６５ｂは、進角調整位置にてスプール７０のドレン孔７０１内へ同軸上に突入することになる。ここで、シール部材３６６５ｂの先端部３６６５ｃは、カム軸２とは軸方向反対側へ向かって漸次縮径する円錐状のテーパ部３６６５ｃを、形成している。

故に進角調整位置では、遅角ポート６６２から各排出凹部７０３を経て収容孔６６７のカム軸２側の軸方向端部６６７ａに到達した作動油は、図１１の一点鎖線矢印の如く、当該端部６６７ａ内へ同軸上に突出したテーパ部３６６５ｃと衝突する。かかる衝突により作動油は、カム軸２とは軸方向反対側へ向かって縮径するテーパ部３６６５ｃの外周面３６６５ｄに沿って流れ方向を曲げられながら、ドレン孔７０１に流入してドレンポート６６４へ向かう流れを生じさせ得る。その結果として、ドレン孔７０１への流入作動油がカム軸２側へ向かう流れとなるのを確実に抑制できるので、スリーブ底部６６９及びスプール７０の間における圧力上昇の回避効果を確固たるものとして、制御精度を確保することが可能となるのである。

（第四実施形態）
図１２，１３に示すように、本発明の第四実施形態は第一実施形態の変形例である。第四実施形態のスプール４０７０は、各排出凹部７０３に対応する周方向位置にそれぞれ個別に、排出孔４７０６を有している。各排出孔４７０６は、スプール４０７０を径方向に貫通する円筒孔状に形成され、対応排出凹部７０３の底面４７０４とドレン孔７０１の内周面４７０５とに開口している。各排出孔４７０６は、図１４の進角調整位置では対応排出凹部７０３の対向端部７０３ａから、軸方向のカム軸２側へ設定距離だけ離れる軸方向位置となるように、設けられている。

故に進角調整位置では、図１４の一点鎖線矢印の如く遅角ポート６６２から各排出凹部７０３の対向端部７０３ａへ流入した作動油の一部は、それらの端部７０３ａからカム軸２側に離れた軸方向位置の排出孔４７０６への流入前に、底面４７０４と確実に衝突し得る。その結果として、遅角ポート６６２から対向端部７０３ａへの流入作動油が流れ方向を変えずに排出孔４７０６へ流入し、それによってカム軸２側へ向かう作動油流れがドレン孔７０１内に生じる事態を、抑制できるのである。

しかも進角調整位置では、図１４の一点鎖線矢印の如く遅角ポート６６２から各排出凹部７０３の対向端部７０３ａへ流入した作動油の残りは、径方向隙間７２と収容孔６６７の軸方向端部６６７ａとを通じてドレン孔７０１に流入する。故に、ドレン孔７０１への流入作動油がカム軸２側へ向かう流れとなるのも、抑制できる。

以上の抑制作用によれば、スリーブ底部６６９及びスプール４０７０の間における圧力上昇の回避効果を高めて、制御精度を確保することが可能となるのである。

（第五実施形態）
図１５，１６に示すように、本発明の第五実施形態は第一実施形態の変形例である。第五実施形態のスリーブ５０６６では、ポート溝６６２ａが形成されないことにより、ポート孔６６２ｂからなる遅角ポート５６６２が周方向の４個所に等間隔に設けられている。

また、第五実施形態のスプール５０７０では、外周面７００の周方向全域に開口する排出凹部５７０３が有底円環溝状に形成されている。図１５に示すように排出凹部５７０３は、スプール５０７０のカム軸２側の軸方向端面７０ｃに対して、カム軸２とは反対側へ設定距離だけ離れて設けられている。図１６，１７に示す進角調整位置の排出凹部５７０３において、カム軸２とは反対側の軸方向端部５７０３ａは、各遅角ポート５６６２をなすポート孔６６２ｂのうちカム軸２側の軸方向端部５６６２ｃと径方向に対向する。それと共に、図１７，１８に示すように進角調整位置の排出凹部５７０３は、各遅角ポート５６６２に対する対向端部５７０３ａからカム軸２側へ設定距離だけ離れた軸方向位置と、カム軸２側の軸方向端部５７０３ｂとの間において、連通凹部６６０と径方向に対向する。かかる対向形態により進角調整位置では、スプール５０７０の外周面７００と連通凹部６６０の底面６６０ａとの間に形成される径方向隙間５０７２を通じて、排出凹部５７０３が収容孔６６７の軸方向端部６６７ａと連通することになる。

このような第五実施形態の進角調整位置では、スリーブ５０６６に対してスプール５０７０が相対回転したとしても、スプール５０７０の周方向全域に開口する排出凹部５７０３の対向端部５７０３ａは、いずれかの周方向位置にて各遅角ポート５６６２と対向する。その結果、各遅角ポート５６６２からの作動油は、排出凹部５７０３へ確実に流入した後、径方向隙間５０７２を通じて収容孔６６７の軸方向端部６６７ａまで到達し得る。故に、ドレン孔７０１への流入作動油がカム軸２側へ向かう流れとなるのを抑制できるので、スリーブ底部６６９及びスプール５０７０の間における圧力上昇の回避効果を高めて、制御精度を確保することが可能となるのである。

（第六実施形態）
図１９に示すように、本発明の第六実施形態は第五実施形態の変形例である。第六実施形態のスリーブ６０６６では、収容孔６６７の内周面６６８において周方向の一部に開口する連通凹部６６６０を、軸方向に延伸する有底直線溝状に形成している。ここで特に、本実施形態の連通凹部６６６０は、周方向の三箇所に等間隔に設けられている。

このような第六実施形態の進角調整位置では、スリーブ６０６６に対してスプール５０７０が相対回転したとしても、スプール５０７０の周方向全域に開口する排出凹部５７０３は、いずれかの周方向位置にて各連通凹部６６６０と対向する。その結果、スプール５０７０の外周面７００と各連通凹部６６６０の底面６６６０ａとの間に形成される径方向隙間６０７２を通じて、排出凹部５７０３が収容孔６６７の軸方向端部６６７ａと連通する。これにより、各遅角ポート５６６２から排出凹部５７０３へ流入した作動油は、径方向隙間６０７２を通じて収容孔６６７の軸方向端部６６７ａまで確実に到達し得る。故に、ドレン孔７０１への流入作動油がカム軸２側へ向かう流れとなるのを抑制できるので、スリーブ底部６６９及びスプール５０７０の間における圧力上昇の回避効果を高めて、制御精度を確保す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。

具体的には、第一〜第六実施形態の制御弁６０については、連動回転要素２，１４の一方のみに内蔵させてもよい。また、第一〜第六実施形態におけるポート孔６６２ｂの形成数（即ち、第五及び第六実施形態では、遅角ポート５６６２の形成数）については、上述した四つ以外の適数に設定可能である。さらに、第一〜第四実施形態における排出凹部７０３，２７０３の形成数については、上述した三つ以外の適数に設定可能である。またさらに、第四実施形態における排出孔４７０６の形成数及び第六実施形態における連通凹部６６６０形成数については、それぞれ上述した三つ以外の適数に設定可能である。

加えて、第三〜第六実施形態においては、第二実施形態に準ずる構成、即ち連通凹部６６０を設けずに排出凹部７０３，５７０３をスプール７０，４０７０，５０７０のカム軸２側の軸方向端面７０ｃに開口させる構成を、採用してもよい。また加えて、第二、第四〜第六実施形態のシール部材６６５ｂについては、第三実施形態のシール部材３６６５ｂに変更してもよい。さらに加えて、第二、第三、第五及び第六実施形態においては、第四実施形態の排出孔４７０６を追加してもよい。またさらに加えて、第一〜第四実施形態では、周方向に並ぶ複数の排出凹部７０３，２７０３に代えて、第五実施形態の如き周方向に連続する排出凹部５７０３を採用してもよい。

以上に加えて、第一〜第六実施形態及び以上の変形例については、「進角」及び「遅角」の関係を上述のものと逆にして実施してもよい。そして、本発明は、第一〜第六実施形態の如く「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も、「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適用可能である。

１ 液圧式バルブタイミング調整装置、２ カム軸・連動回転要素、３ 搬送通路、５ ドレンパン・外部要素、１０ 回転機構系、１１ ハウジング、１４ ベーンロータ・連動回転要素、２１，２２，２３，２４ 進角作動室、２５，２６，２７，２８ 遅角作動室、４０ 制御系、５４ ドレン通路・外部要素、６０ 制御弁、６６，２０６６，３０６６，５０６６，６０６６ スリーブ、７０，２０７０，４０７０，５０７０ スプール、７０ｃ 軸方向端面、７２，２０７２，５０７２，６０７２ 径方向隙間、６６０，６６６０ 連通凹部、６６０ａ，６６６０ａ 底面、６６２，５６６２ 遅角ポート（排出ポート）、６６２ａ ポート溝、６６２ｂ ポート孔、６６２ｃ，５６６２ｃ 軸方向端部、６６４ ドレンポート、６６５ 固定部、６６５ａ 通路孔、６６５ｂ，３６６５ｂ シール部材、６６６ フランジ部、６６７ 中心孔・収容孔、６６７ａ，６６７ｂ 軸方向端部、６６８ 内周面、６６９ 底部、７００ 外周面、７０１ 中心孔・ドレン孔、７０３，２７０３，５７０３ 排出凹部、７０３ａ，５７０３ａ 軸方向端部・対向端部、７０３ｂ，５７０３ｂ 軸方向端部、２７０４，４７０４ 底面、３６６５ｃ 先端部・テーパ部、３６６５ｄ 外周面、４７０５ 内周面、４７０６ 排出孔、θ 所定角度

Claims (7)

1. 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、作動液の圧力により調整する液圧式バルブタイミング調整装置において、
   前記クランク軸と連動して回転するハウジングと、
   軸方向に連結される前記カム軸と連動して回転し、前記ハウジング内に区画した作動室に対する作動液の入出により、前記ハウジングに対する回転位相が調整されるベーンロータと、
   前記ベーンロータ及び前記カム軸のうち少なくとも一方である連動回転要素に内蔵され、スリーブの収容孔内に同軸上に収容されるスプールの軸方向移動に応じて、前記作動室に対する作動液の入出を制御する制御弁とを、備え、
   前記スリーブは、
   前記カム軸とは反対側の軸方向端部が開放されて作動液を外部へ排出するドレンポートを形成する一方、前記カム軸側の軸方向端部が閉塞される有底形状の前記収容孔と、
   前記収容孔において前記スプールが摺接する内周面に開口し、前記作動室から作動液が排出される排出ポートとを、有し、
   前記スプールは、
   前記スプールを軸方向に貫通し、前記回転位相の調整時に前記ドレンポートと連通するドレン孔と、
   前記スプールにおいて前記収容孔の前記内周面と摺接する外周面に開口し、前記回転位相の調整時に前記カム軸とは反対側の軸方向端部が前記排出ポートと径方向に対向する対向端部となる有底形状の排出凹部であって、前記回転位相の調整時に前記スリーブ及び前記スプールの間の径方向隙間を通じて、前記収容孔のうち前記カム軸側の軸方向端部と連通する排出凹部とを、有することを特徴とする液圧式バルブタイミング調整装置。
2. 前記スリーブは、前記収容孔の内周面に開口して前記スプールの前記外周面との間に前記径方向隙間を形成する連通凹部を、有することを特徴とする請求項１に記載の液圧式バルブタイミング調整装置。
3. 前記排出凹部は、前記スプールにおいて前記カム軸側の軸方向端面及び前記外周面に開口し、前記収容孔の前記内周面との間に前記径方向隙間を形成することを特徴とする請求項１に記載の液圧式バルブタイミング調整装置。
4. 前記スリーブは、前記収容孔のうち前記カム軸側の軸方向端部内へ同軸上に突出し、前記カム軸とは軸方向反対側へ向かって縮径するテーパ部を、有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液圧式バルブタイミング調整装置。
5. 前記スプールは、前記回転位相の調整時に前記対向端部から前記カム軸側に離れる軸方向位置において前記ドレン孔の内周面及び前記排出凹部の底面に開口する排出孔を、有す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液圧式バルブタイミング調整装置。
6. 前記排出ポートは、前記スリーブの前記内周面において周方向全域に開口することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液圧式バルブタイミング調整装置。
7. 前記排出凹部は、前記スプールの前記外周面において周方向全域に開口す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液圧式バルブタイミング調整装置。

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