JP6260263B2 - 位相制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、弁開閉時期制御装置の回転位相を制御する位相制御弁に関する。

特許文献１には、装置の回転速度が低下した場合に遅角室あるいは進角室に空気を流入させる空気流入機構を有する弁開閉時期制御装置が示されている。この空気流入機構は、エンジンの停止時、あるいは、エンジンの低速回転時に進角室と遅角室とから作動流体を排出する機能を有するものである。

例えば、エンジンの停止時に弁開閉時期制御装置の進角室と遅角室とに作動流体が残留していると、エンジンの始動時に相対回転位相をロック位相に変位させる場合にも、内部に残留する作動流体の粘性等により作動速度が低下する。特許文献１では、このような不都合を解消するために進角室と遅角室とから作動流体を排出して、相対回転位相の迅速な変位を実現できるように構成しているのである。

特開２０１０‐２２３２１２号公報

弁開閉時期制御装置に備えられるロック機構は、弁開閉時期制御装置の相対回転位相を維持することにより、冷熱状態のエンジンでも最適な状態での始動を実現する。また、ロック機構のロック状態にセットされた状態で次のエンジン始動を行えるよう、エンジン停止時には、ロック機構をロック状態に移行する制御が行われる。

これに対して、例えば、過剰な負荷によりエンジンストールの状態に陥った場合や、エンジンの停止時に、ロック機構を適正にロック状態に移行できなかった場合には、エンジンの始動時に、始動性を向上させるためにロック機構をロック状態に移行する制御が行われている。

しかしながら、流体の給排によって相対回転位相が変更される弁開閉時期制御装置では、特許文献１にも記載されるように、内部に残留する流体が弁開閉時期制御装置の相対回転位相を妨げるものであった。

このような課題に対し、特許文献１に示されるように弁開閉時期制御装置に空気流入機構を備えることも考えられるが、この特許文献１の構成では弁開閉時期制御装置を加工する必要があり、特別な部品を必要とする点において改善の余地がある。

本発明の目的は、内燃機関の停止時には弁開閉時期制御装置の内部の流体を排出することが可能な位相制御弁を合理的に構成する点にある。

本発明の特徴は、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、前記内燃機関のカムシャフトと一体回転し前記駆動側回転体に対して相対回転する従動側回転体とを有し、進角室に流体が供給されることにより前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転位相が進角方向に変位し、遅角室に流体が供給されることにより前記相対回転位相が遅角方向に変位し、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転位相を所定のロック位相に保持するロック機構を備えた弁開閉時期制御装置に用いられる制御弁であって、当該制御弁は、
前記内燃機関で駆動されるポンプから流体が供給されるポンプポートと、前記進角室に連通する進角ポートと、前記遅角室に連通する遅角ポートと、流体が排出されるドレンポートとを有する弁ケース、及び、前記弁ケースに内装され前記弁ケースの内部を往復移動し、この往復移動時に前記ドレンポートと連通する連通路が形成されたスプールと、前記スプールがスプールの軸芯に沿って移動するように該スプールを駆動する電磁ソレノイドとを備え、
前記スプールは、電磁ソレノイドに電力が供給されない場合に設定される初期ポジションに移動することが可能であり、前記初期ポジションでは、前記進角室と前記遅角室との一方が前記ドレンポートに連通し、他方が前記ポンプポートに連通され、前記ポンプポートに連通された前記進角室と前記遅角室との一方が前記連通路を介して前記ドレンポートに連通され、
前記進角ポートと、前記ポンプポートと、前記遅角ポートとが、当該位相制御弁の軸方向に沿ってこの順序で並んで形成され、前記連通路は、前記スプールが前記初期ポジションにある場合に、前記進角ポートと前記ポンプポートとを連通する第１流路と、前記遅角ポートと前記ポンプポートとを連通する第２流路とで構成されている点にある。

この構成のように位相制御弁が構成されることにより、内燃機関が停止し、電磁ソレノイドへの電力供給が停止した場合には、位相制御弁のスプールが初期ポジションに移動し保持される。具体的な例を挙げると、初期ポジションにおいて進角ポートとポンプポートとが連通し、遅角ポートとドレンポートとが連通するものでは、進角ポートが連通路によりドレンポートに連通する。これにより、遅角ポートに連通する遅角室の流体は遅角ポートからドレンポートに直接的に排出され、進角ポートが連通する進角室の流体は、進角ポートから連通路を介してドレンポートに排出される。
なお、進角ポートと遅角ポートとの連通関係が前述した例と逆の構成であっても、進角室と遅角室との流体をドレンポートに排出することが可能となる。
従って、位相制御弁を改良するだけで、内燃機関の停止時には弁開閉時期制御装置の内部の流体を排出し、この後の内燃機関の始動時には迅速に回転位相の変更が可能な位相制御弁が構成された。
また、内燃機関が停止している状態ではポンプポートに流体の圧力は作用していない。従って、初期ポジションにおいて進角ポートとポンプポートとが連通し、遅角ポートとドレンポートとが連通するものでは、第１流路が進角ポートとポンプポートを連通させると同時に、第２流路がポンプポートと遅角ポートを連通させることになる。つまり、遅角ポートに連通する遅角室の流体は遅角ポートからドレンポートに直接的に排出され、進角ポートが連通する進角室の流体は、進角ポートから連通路を介してドレンポートに排出される。なお、進角ポートと遅角ポートとの連通関係が前述した例と逆の構成でも同様に、第１流路と第２流路とによって進角室と遅角室との流体をドレンポートに排出することが可能となる。
よって、内燃機関の停止時には進角室と遅角室との流体ドレンポートに排出して進角室と遅角室とに残留する作動油の量を低減する。

本発明は、前記連通路は、前記進角ポート及び前記遅角ポートのうちの一方からの流体が、前記進角ポート及び前記遅角ポートのうちの他方を介さずに前記ドレンポートに対して排出されるように、前記位相制御弁の前記弁ケースと前記スプールとに形成されても良い。

これによると、スプールが初期ポジションにある状態では、進角ポートと遅角ポートとのうちの一方からの流体を、連通路を介して直接的にドレンポートに排出することが可能となる。よって、内燃機関の停止時には進角室と遅角室との流体ドレンポートに排出して進角室と遅角室とに残留する作動油の量を低減する。

弁開閉時期制御装置と位相制御弁との断面図である。 弁開閉時期制御装置とロック制御弁との断面図である。 図１のIII-III線断面図である。 図１のIV-IV線断面図である。 ロック解除状態の弁開閉時期制御装置の断面図である、 位相制御弁の作動油の給排パターンを示す図である。 初期ポジションの位相制御弁の断面図である。 進角ポジションの位相制御弁の断面図である。 中立ポジションの位相制御弁の断面図である。 遅角ポジションの位相制御弁の断面図である。 別実施形態の位相制御弁の初期ポジションの断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔全体構成〕
図１〜図５に示すように、弁開閉時期制御装置Ａと、電磁操作型の位相制御弁ＣＶと、電磁操作型のロック制御弁ＬＶとを備えて弁開閉時期制御ユニットが構成されている。

弁開閉時期制御装置Ａは、内燃機関としてのエンジンＥの吸気弁Ｖａの開閉時期（開閉タイミング）を設定する。位相制御弁ＣＶは、流体としての作動油を弁開閉時期制御装置Ａに給排することにより吸気弁Ｖａの吸気時期（タイミング）を制御する。ロック制御弁ＬＶは、流体としての作動油を弁開閉時期制御装置Ａに給排することにより弁開閉時期制御装置Ａのロック機構Ｌを制御する。

エンジンＥ（内燃機関の一例）は、乗用車などの車両に備えられるものである。このエンジンＥは、シリンダブロック２に形成されたシリンダボアの内部にピストン４を収容し、このピストン４とクランクシャフト１とをコネクティングロッド５で連結した４サイクル型に構成されている。

弁開閉時期制御装置Ａは、エンジンＥのクランクシャフト１と同期回転する駆動側回転体としての外部ロータ２０と、エンジンＥの吸気弁Ｖａを制御する吸気カムシャフト７と一体回転する従動側回転体としての内部ロータ３０とを備えている。外部ロータ２０（駆動側回転体の一例）と内部ロータ３０（従動側回転体の一例）との間には進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとが形成されている。また、外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相を所定の位相にロック（固定）するロック機構Ｌを備えている。

エンジンＥには、クランクシャフト１の駆動力で駆動される油圧ポンプＰを備えている。この油圧ポンプＰは、エンジンＥのオイルパンに貯留される潤滑油を、作動油（流体の一例）として供給油路８から位相制御弁ＣＶとロック制御弁ＬＶとに供給する。

吸気カムシャフト７を回転自在に支持する軸受部１０に対して供給油路８からの作動油が供給され、この軸受部１０に供給された作動油を弁開閉時期制御装置Ａの方向に供給する中間油路１１が吸気カムシャフト７に形成されている。この中間油路１１からの作動油は弁ハウジングＨ（弁ケースの一例）の軸状部Ｈａに設けたチェック弁１２を介して、この軸状部Ｈａのポンプ流路１３に供給される。

位相制御弁ＣＶは、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの一方を選択して作動油を供給することにより外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相（以下、相対回転位相と称する）を変更し、吸気弁Ｖａの開閉時期を設定する。更に、ロック制御弁ＬＶは、ロック機構Ｌに作動油を供給することによりロック機構Ｌによるロック状態を解除し、作動油を排出することによりロック状態への移行を可能にする。

位相制御弁ＣＶとロック制御弁ＬＶとは弁ハウジングＨに収容され、この弁ハウジングＨは弁開閉時期制御装置Ａに一部（軸状部Ｈａ）が挿入される形態で備えられている。この弁ハウジングＨの構成は後述する。

この実施形態では、吸気カムシャフト７に対して弁開閉時期制御装置Ａを備えた構成を示しているが、排気シャフトに弁開閉時期制御装置Ａを備えても良く、吸気カムシャフト７と排気カムシャフトとの双方に弁開閉時期制御装置Ａを備えても良い。

〔弁開閉時期制御装置の具体構成〕
図１〜図４に示すように、弁開閉時期制御装置Ａは、外部ロータ２０に対し、内部ロータ３０を内包し、これらを吸気カムシャフト７の回転軸芯Ｘと同軸芯上で相対回転自在に配置している。外部ロータ２０に形成された駆動スプロケット２２Ｓと、クランクシャフト１で駆動されるスプロケット１Ｓとに亘ってタイミングチェーン６が巻回されている。また、内部ロータ３０は、吸気カムシャフト７に対して連結ボルト３３により連結されている。

外部ロータ２０は、円筒状となるロータ本体２１を有すると共に、回転軸芯Ｘに沿う方向でロータ本体２１の一方の端部に配置されるリヤブロック２２と、回転軸芯Ｘに沿う方向でロータ本体２１の他方の端部に配置されるフロントプレート２３とが複数の締結ボルト２４で締結されている。リヤブロック２２の外周には、クランクシャフト１から回転力が伝達される駆動スプロケット２２Ｓが形成され、ロータ本体２１には円筒状の内壁面と、回転軸芯Ｘに近接する方向（径方向内側）に突出する複数の突出部２１Ｔとが一体的に形成されている。

複数の突出部２１Ｔの１つに対して回転軸芯Ｘから放射状となる姿勢で一対のガイド溝が形成されている。これらのガイド溝にプレート状のロック部材２５が出退自在に挿入され、このロック部材２５を回転軸芯Ｘに接近する方向（ロック方向）に付勢するロックスプリング２６が備えられている。このように、ロック部材２５と、これらを突出方向に付勢するロックスプリング２６とでロック機構Ｌが構成されている。尚、ロック部材２５の形状はプレート状に限るものではなく、例えば、ロッド状であっても良い。

内部ロータ３０には、回転軸芯Ｘと同軸芯上でシリンダ内面状となる内周面３０Ｓが形成され、回転軸芯Ｘを中心とする円柱状の外周面が形成されている。この内部ロータ３０のうち回転軸芯Ｘに沿う方向での一方の端部には鍔状部３２が形成され、この鍔状部３２の内周位置の孔部に挿通する連結ボルト３３により内部ロータ３０が吸気カムシャフト７に連結されている。

また、内部ロータ３０の外周面には外方に突出する複数のベーン３１を備えている。この構成から、内部ロータ３０を外部ロータ２０に嵌め込む（内包する）ことでロータ本体２１の内側表面（円筒状の内壁面及び複数の突出部２１Ｔ）と内部ロータ３０の外周面とで取り囲まれる領域に流体圧室Ｃが形成される。更に、この流体圧室Ｃをベーン３１が仕切ることで進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとが形成される。内部ロータ３０には進角室Ｃａに連通する進角流路３４と、遅角室Ｃｂに連通する遅角流路３５と、ロック解除流路３６とが形成されている。

この内部ロータ３０の外周には、一対のロック部材２５が係合・離脱可能な中間ロック凹部３７（係合部・ロック解除空間の一例）が形成されている。また、内部ロータ３０の外周には、一対のロック部材２５が中間ロック凹部３７に対して係合する中間ロック位相より遅角方向Ｓｂに変位した最遅角ロック位相において一方のロック部材２５が係合する最遅角ロック凹部３８が形成されている。中間ロック凹部３７にはロック解除流路３６が連通し、最遅角ロック凹部３８には進角流路３４が連通している。

中間ロック位相では、図４に示すように、一対のロック部材２５が中間ロック凹部３７に嵌り込むと共に、中間ロック凹部３７の周方向の端面に各々のロック部材２５が当接する。この中間ロック位相においてロック解除流路３６に作動油が供給されることにより図５に示すように、ロックスプリング２６の付勢力に抗して２つのロック部材２５を回転軸芯Ｘから離間する方向に移動させ係合が解除される（ロック状態が解除される）。

最遅角ロック位相では、進角流路３４に作動油が供給されることにより、ロックスプリング２６の付勢力に抗してロック部材２５を回転軸芯から離間する方向に移動させて係合が解除され（ロック状態が解除され）、このロック状態の解除の後に相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する。

また、ベーン３１が進角方向Ｓａの移動端（回転軸芯Ｘを中心にした回動限界）に達した状態での相対回転位相を最進角位相と称し、ベーン３１が遅角側の移動端（回転軸芯Ｘを中心にした回動限界）に達した状態での相対回転位相を最遅角位相と称している。

中間ロック位相は、冷熱状態のエンジンＥを始動する場合に弁開閉時期を最適に維持する位相である。エンジンＥを停止する場合には、相対回転位相を中間ロック位相に変位させてロック機構Ｌによるロック状態に移行し、この後にエンジンＥを停止する制御が行われる。最遅角ロック位相は、エンジンＥの始動負荷を軽減する位相であり、例えば、アイドルストップのように暖機状態にあるエンジンＥを再始動する場合には、相対回転位相を最遅角ロック位相で保持し、この後にエンジンＥを停止する制御が行われる。

外部ロータ２０のリヤブロック２２と内部ロータ３０とに亘ってトーションスプリング２７が備えられている。このトーションスプリング２７は、最遅角ロック位相にある状態から、相対回転位相を中間ロック位相の付近に変位させる付勢力を作用させる。

この弁開閉時期制御装置Ａでは、タイミングチェーン６から伝えられる駆動力により外部ロータ２０が駆動回転方向Ｓの方向に回転する。また、進角室Ｃａに作動油が供給されることで相対回転位相を進角方向Ｓａに変位させ、遅角室Ｃｂに作動油が供給されることで相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させる。

外部ロータ２０に対して内部ロータ３０が駆動回転方向Ｓと同方向へ回転する方向を進角方向Ｓａと称し、この逆方向への回転方向を遅角方向Ｓｂと称している。尚、この弁開閉時期制御装置Ａでは、相対回転位相が進角方向Ｓａに変位するほど吸気タイミングを早め、相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位するほど吸気タイミングを遅らせる。

〔弁ハウジング〕
図１〜図３に示すように、弁ケースとしての単一の弁ハウジングＨに対し、位相制御弁ＣＶの位相制御スプール４１と、ロック制御弁ＬＶのロック制御スプール５１とが縦方向に往復移動するように各々が内装されている。この弁ハウジングＨには横方向に突出する軸状部Ｈａが一体的に形成されている。内部ロータ３０には回転軸芯Ｘを中心とする内部空間が形成され、この内部空間に軸状部Ｈａを挿通する形態で弁ハウジングＨが支持されている。尚、位相制御弁ＣＶでは、弁ハウジングＨとガイドケース４２とで弁ケースが構成されることになる。

軸状部Ｈａは回転軸芯Ｘを中心とする円柱状に形成されるものであり、この軸状部Ｈａには油圧ポンプＰから作動油が供給されるポンプ流路１３が回転軸芯Ｘと平行する姿勢で形成されている。また、これと平行する姿勢で進角室Ｃａに連通する進角流路３４と、遅角室Ｃｂに連通する遅角流路３５と、中間ロック凹部３７に連通するロック解除流路３６とが形成されている。

ポンプ流路１３に設けられたチェック弁１２は、油圧ポンプＰの方向（供給油路８の方向）への作動油の逆流を阻止するようにボールとスプリングとで構成されている。

内部ロータ３０は回転軸芯Ｘを中心に回転し、弁ハウジングＨはエンジンＥの静止系に支持される。従って、弁開閉時期制御装置Ａが回転軸芯Ｘを中心に回転する際にも作動油の供給と排出とを可能にするため、軸状部Ｈａの外周と、内部ロータ３０の内周面３０Ｓとの間には複数のリング状のシール１４が備えられている。

尚、この位相制御弁ＣＶとロック制御弁ＬＶとは、図１、図２に示す位置に支持されるものに限るものではなく、弁開閉時期制御装置Ａから離間する部材に支持されるものであっても良い。このように支持した場合には、位相制御弁ＣＶとロック制御弁ＬＶとの間には流路が形成されることになる。

〔ロック制御弁〕
図２、図３に示すように、ロック制御弁ＬＶは、ロック制御スプール５１と、ボール弁５２と、供給側スリーブ５３と、排出側スリーブ５４と、制御スプリング５５と、ロック制御ソレノイド５６とを備えて構成されている。

ロック制御スプール５１は、弁ハウジングＨの内部に縦長姿勢で収容され、供給側スリーブ５３と排出側スリーブ５４とに上下方向に挿通する状態で上下方向に作動自在に支持されている。ボール弁５２は、ロック制御スプール５１の下端部が接当する位置に配置されている。供給側スリーブ５３は、ボール弁５２の下側に配置されている。排出側スリーブ５４は、ボール弁５２の上側でロック制御スプール５１の下端部が挿通する位置に配置されている。制御スプリング５５はロック制御スプール５１を上方に変位させる付勢力を作用させる位置に配置されている。ロック制御ソレノイド５６は、電力供給により制御スプリング５５の付勢力に抗してロック制御スプール５１を下方に変位させる操作力を与えるように構成されている。

供給側スリーブ５３と排出側スリーブ５４との上下方向で間に制御空間５７が形成され、この制御空間５７の上下方向の間隔が、ボール弁５２の直径より充分に大きく設定されている。また、制御空間５７は、供給側スリーブ５３の開口を介してポンプ流路１３と連通している。制御空間５７は、排出側スリーブ５４の開口を介してドレン開口５８に連通している。

このロック制御弁ＬＶにおいて、ロック制御ソレノイド５６に電力を供給しない場合には、制御スプリング５５の付勢力によりロック制御スプール５１は上方に変位する。これにより、ポンプ流路１３の作動油の圧力によりボール弁５２は持ち上げられ排出側スリーブ５４当接することにより、ポンプ流路１３からの作動油がロック解除流路３６に供給される。この作動油の圧力の作用によりロック部材２５が中間ロック凹部３７に対する係合が解除される方向に作動してロック機構Ｌのロック解除が行われる。つまり、ロック制御ソレノイド５６に電力を供給しない状態ではロック機構Ｌのロックが解除される。

また、ロック制御ソレノイド５６に電力を供給した場合には、図３に示すように、制御スプリング５５の付勢力に抗してロック制御スプール５１が下方に変位し、ロック制御スプール５１の下端部がボール弁５２に当接してボール弁５２を押し下げる。これにより、ボール弁５２が供給側スリーブ５３に当接し、ポンプ流路１３から制御空間５７へ向かう作動油は遮断される。この状態では、排出側スリーブ５４の中央の開口を介して、ドレン開口５８とロック解除流路３６とが連通し、ロック解除流路３６の作動油が排出され、ロック状態への移行が可能となる。

〔位相制御弁〕
図１、図２、図７に示すように、位相制御弁ＣＶは、弁ハウジングＨに縦向き姿勢に挿入された筒状のガイドケース４２と、このガイドケース４２に対して上下方向となるスプール軸芯Ｙ（スプールの軸芯の具体例）に沿って作動自在に収容された位相制御スプール４１と、位相制御スプール４１に付勢力を作用させるスプールスプリング４３と、このスプールスプリング４３の付勢力に抗して位相制御スプール４１を作動させる電磁ソレノイドとしての位相制御ソレノイド４４とを備えて構成されている。

ガイドケース４２（弁ケースの一部を構成）には、上側から下側に進角ポート４２ａと、ポンプポート４２ｐと、遅角ポート４２ｂとが、位相制御弁ＣＶの軸方向（スプール軸芯Ｙの方向）この順序で並んで形成され、下端部にはドレンポート４２ｄが形成されている。進角ポート４２ａは進角流路３４に連通し、ポンプポート４２ｐはポンプ流路１３に連通し、遅角ポート４２ｂは遅角流路３５に連通し、ドレンポート４２ｄから排出された流体は、弁ハウジングＨに形成された開口から外部に排出される。

この位相制御弁ＣＶでは、ガイドケース４２を用いずに弁ハウジングＨに対して進角ポート４２ａと、ポンプポート４２ｐと、遅角ポート４２ｂと、ドレンポート４２ｄとを直接的に形成することにより構成しても良い。

位相制御スプール４１は、内部空間４１Ｖを有し、下方に開放する筒状に構成されている。外周には大径となる第１ランド部４１Ｌａと第２ランド部４１Ｌｂとが形成されると共に、小径となる第１グルーブ部４１Ｇａと、第２グルーブ部４１Ｇｂとが形成されている。また、第１グルーブ部４１Ｇａには内部空間に連通するドレン用開口４１Ｈが形成されている。尚、第１ランド部４１Ｌａと第２ランド部４１Ｌｂとの外形は、ガイドケース４２の内径より僅かに小さい値に設定されている。

この位相制御弁ＣＶは、位相制御ソレノイド４４に電力を供給しない（電力供給が停止した）状態では、スプールスプリング４３の付勢力により位相制御スプール４１が図７に示す初期ポジションＱｐに保持される。また、位相制御ソレノイド４４に供給する電力を増大させることにより、図８に示す進角ポジションＱａと、図９に示す中立ポジションＱｎと、図１０に示す遅角ポジションＱｂとに操作自在に構成されている。この位相制御弁ＣＶによる作動油の給排パターンを図６に示している。

この位相制御弁ＣＶでは、位相制御ソレノイド４４に供給する電力を供給することにより設定される進角ポジションＱａと、中立ポジションＱｎと、遅角ポジションＱｂとで位相制御ポジションが構成されている。

〔進角ポジション〕
位相制御スプール４１を進角ポジションＱａに操作した場合には、図８に示すように、ポンプポート４２ｐからの作動油を、第１グルーブ部４１Ｇａを介して進角ポート４２ａに供給可能となる。また、このポジションでは第１ランド部４１Ｌａが進角ポート４２ａと第１グルーブ部４１Ｇａとを遮断し、第２ランド部４１Ｌｂがポンプポート４２ｐと遅角ポート４２ｂとを遮断し、この第２ランド部４１Ｌｂの端部（下端部）が遅角ポート４２ｂからの作動油をドレンポート４２ｄに排出可能な状態となる。

これにより、エンジンＥが稼働する場合には、ポンプポート４２ｐからの作動油を進角室Ｃａに供給すると同時に、遅角室Ｃｂから作動油をドレンポート４２ｄから排出するため、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を進角方向Ｓａに変位させる。

〔中立ポジション〕
位相制御スプール４１を中立ポジションＱｎに操作した場合には、図９に示すように、第１ランド部４１Ｌａが進角ポート４２ａを閉塞すると共に、第２ランド部４１Ｌｂが遅角ポート４２ｂを閉塞する位置に達する。

これにより、エンジンＥが稼働する状況でも、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに対する作動油の給排は行われず、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相が維持される。

〔遅角ポジション〕
位相制御スプール４１を遅角ポジションＱｂに操作した場合には、図１０に示すように、第１グルーブ部４１Ｇａが進角ポジションＱａと連通するため、進角ポート４２ａからの作動油をドレン用開口４１Ｈからドレンポート４２ｄに排出可能となり、ポンプポート４２ｐからの作動油を遅角ポート４２ｂに供給状態となる。また、この位置では、第１ランド部４１Ｌａがポンプポート４２ｐから進角ポート４２ａへの作動油の流れを遮断し、第２ランド部４１Ｌｂがドレンポート４２ｄを閉塞する状態となる。

これにより、エンジンＥが稼働する場合には、ポンプポート４２ｐからの作動油を遅角ポート４２ｂに供給すると同時に、進角室Ｃａからの作動油をドレンポート４２ｄに排出するため、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させる。

〔初期ポジション〕
位相制御ソレノイド４４に電力が供給されない場合には、位相制御スプール４１は図７に示す初期ポジションＱｐにスプールスプリング４３の付勢力により移動し保持される。この初期ポジションＱｐは、ポンプポート４２ｐからの作動油を、第１グルーブ部４１Ｇａを介して進角ポート４２ａに供給可能となる。また、この位置では第１ランド部４１Ｌａが進角ポート４２ａと第１グルーブ部４１Ｇａとを遮断し、この第２ランド部４１Ｌｂの端部（下端部）が遅角ポート４２ｂからの作動油をドレンポート４２ｄに排出可能な状態に達する。

特に、この位相制御弁ＣＶでは、初期ポジションＱｐにおいて、進角ポート４２ａをドレンポート４２ｄに連通させる連通路Ｗが形成されている。この連通路Ｗは、進角ポート４２ａとポンプポート４２ｐとを連通させる第１流路Ｗ１と、遅角ポート４２ｂとポンプポート４２ｐとを連通させる第２流路Ｗ２とで構成されている。

前述したように、位相制御スプール４１が進角ポジションＱａにある場合には、ポンプポート４２ｐからの作動油を進角ポート４２ａに供給を許容する位置に第１ランド部４１Ｌａがある。従って、位相制御スプール４１が初期ポジションＱｐにある場合には、ポンプポート４２ｐと進角ポート４２ａとの間に作動油の流通が可能な第１流路Ｗ１が形成される。

この位相制御弁ＣＶでは、第２グルーブ部４１Ｇｂの外周に対応する位置のガイドケース４２の内周を大径化して作動油の流動空間を拡大している。この構造から、ガイドケース４２の内周で遅角ポート４２ｂの近傍に突出片４２Ｔが形成される。また、第２ランド部４１Ｌｂのうち、上端に近い部位の外周に円周状の溝部４１Ｔが形成されている。

これにより、位相制御スプール４１が初期ポジションＱｐに位置する場合には、ガイドケース４２の突出片４２Ｔが溝部４１Ｔの外周に達し、この突出片４２Ｔと溝部４１Ｔとの間隙に作動油の流通が可能な第２流路Ｗ２が形成される。

エンジンＥを停止させた状態では、油圧ポンプＰが停止すると共に、位相制御ソレノイド４４に電力が供給されないため、位相制御弁ＣＶは、初期ポジションＱｐに保持され、ポンプポート４２ｐに作動油は供給されない。この状態で遅角室Ｃｂのオイルは遅角ポート４２ｂからドレンポート４２ｄに直接的に排出される。また、進角室Ｃａの作動油は第１流路Ｗ１により進角ポート４２ａからポンプポート４２ｐに流れ、更に第２流路Ｗ２により、ポンプポート４２ｐから遅角ポート４２ｂに流れ、この遅角ポート４２ｂからドレンポート４２ｄに排出される。

従って、エンジンＥが停止する状態では弁開閉時期制御装置Ａの進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの作動油は、自重により位相制御弁ＣＶの方向に流れ、この位相制御弁ＣＶにおいて自重においてドレンポート４２ｄに流れる形態で排出され、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに残留することがない。

弁開閉時期制御ユニットでは、エンジンＥを停止する場合には、エンジンＥが完全に停止する以前に相対回転位相を中間ロック位相に変位させ、ロック機構Ｌをロック状態に移行させる制御が実行される。この後にエンジンＥを始動させる場合には、始動に適した弁開閉時期に維持（相対回転位相を維持）して良好な始動を可能にする。

しかしながら、前述した制御によってもロック機構Ｌにより相対回転位相を中間ロック位相の保持できなかった場合、あるいは、エンジンストールのようにロック機構Ｌがロック状態に移行しない状況でエンジンＥが停止した場合には、次に、エンジンＥを始動させる際にロック機構Ｌをロック状態に移行させる制御が行われる。

エンジンＥの始動時にロック機構Ｌをロック状態に移行させる制御では、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相に基づき、相対回転位相を中間ロック位相に移行させるポジション（位相制御ポジションの何れか）に位相制御弁ＣＶが操作される。この制御として、例えば、進角室Ｃａに作動油が残留している状況で、相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変化させる制御を行う場合には、進角室Ｃａ残留する作動油を排出する必要があるため、作動油の粘性の作用等により回転位相の変位速度が低下することになる。

この不都合を改善するため、本発明の弁開閉時期制御ユニットでは、エンジンＥが停止する状況では、位相制御弁ＣＶを初期ポジションＱｐに保持することで連通路Ｗが進角室Ｃａの作動油の排出を行うようにしている。このように進角室Ｃａから作動油を排出するため（位相制御弁ＣＶの構成から遅角室Ｃｂの作動油も排出される）、エンジンＥの始動時に相対回転位相を中間ロック位相の方向に変化させる制御では変位速度を高速化して安定的なエンジンＥの始動を可能にする。

また、エンジンＥの始動時には、セルモータの駆動時に吸気カムシャフト７から変動トルクが作用するため、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの一方の容積増大時に他方の容積が呼吸するように減少する作動が反復し、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに作動油が残留していても作動油の排出が行われる。このように作動油が排出されることにより、作動油の抵抗を排除した状態で相対回転位相をロック位相まで迅速に変位させ、ロック状態に移行することが可能となる。

更に、この構成では、温度低下により作動油の粘性が高まる状況にあっても、エンジンＥの始動時には、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに残留する作動油の量は僅かであり、作動油が残留していても、その作動油を強制的に送り出し、相対回転位相の変位時間を短縮してロック状態への移行を迅速に行えるのである。

尚、エンジンＥが稼働する状況において、位相制御ソレノイド４４に対する電力供給が停止した場合には、位相制御スプール４１が初期ポジションＱｐに移動することになるが、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとがドレンポート４２ｄに連通するため、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとに作動油は供給されることはない。

特に、この構成では、位相制御弁ＣＶの改良によって弁開閉時期制御装置Ａの進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとからの作動油の排出が可能になるものであり、例えば、弁開閉時期制御装置Ａに対して、作動油を排出するための加工や、部品を付加する必要がない。

〔位相制御弁の変形例〕
この実施形態では、位相制御ポジションとして、上側に進角ポジションＱａを配置し、下側に遅角ポジションＱｂを配置していたが、これに代えて、位相制御スプール４１の構成はそのままで、上側から下側に遅角ポート４２ｂと、ポンプポート４２ｐと、進角ポート４２ａとを、この順序で形成し、初期ポジションＱｐにおいて遅角ポート４２ｂからの作動油をドレンポート４２ｄに排出する連通路Ｗを形成しても良い。

この変形例では、位相制御ソレノイド４４に電力を供給しない状態で位相制御スプール４１が初期ポジションＱｐに保持される。また、この構成の位相制御弁ＣＶでは、遅角ポート４２ｂとポンプポート４２ｐとを第２流路Ｗ２が連通させ、進角ポート４２ａとポンプポート４２ｐとを第１流路Ｗ１が連通させるように連通路Ｗが構成されることになる。

この変形例では、エンジンＥが停止した状態では、位相制御スプール４１が初期ポジションＱｐにある。このように初期ポジションＱｐにある場合には、連通路Ｗが遅角室Ｃｂの作動油を排出することになる。従って、エンジンＥの始動時に相対回転位相を中間ロック位相の方向に変化させるために遅角方向Ｓｂに変化させる場合でも作動速度を高速化して安定的なエンジンＥの始動を可能にする。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い。

前述した実施形態の連通路Ｗに代えて、進角ポート４２ａの作動油をドレンポート４２ｄに対して直接的に排出するように構成してもよい。具体的には、前述した実施形態と同様に初期ポジションＱｐと、進角ポジションＱａと、中立ポジションＱｎと、遅角ポジションＱｂとにおいて作動油が制御されるものにおいて、図１１に示すように、位相制御スプール４１が初期ポジションＱｐにある場合に、進角ポート４２ａの作動油をドレンポート４２ｄに対して直接的に排出するようにガイドケース４２の外周に形成したドレン溝部４２Ｇと、位相制御スプール４２形成した連通孔とにより連通路Ｗを形成する。

この別実施形態では、エンジンＥが停止した状態で進角室Ｃａの作動油をドレン溝部４２Ｇから連通孔に対して自然に流し出すために、位相制御スプール４１を横向き姿勢で作動させるように位相制御スプール４１の姿勢を設定する必要があるものの、実施形態の第２流路Ｗ２が不要となる。

このよう連通路Ｗを形成することにより、進角ポート４２ａから作動油が直接的にドレンポート４２ｄに排出され、相対回転位相の変更を迅速に行えることになる。尚、この別実施形態においても、前述した実施形態の変形例のように進角ポート４２ａと遅角ポート４２ｂとを配置したものに適用することが可能である。

本発明は、流体の制御により弁開閉時期制御装置の回転位相を設定する位相制御弁に利用することができる。

１ クランクシャフト
７ カムシャフト（吸気カムシャフト）
２０ 駆動側回転体（外部ロータ）
３０ 従動側回転体（内部ロータ）
４１ スプール（位相制御スプール）
４２ 弁ケース（ガイドケース）
４２ａ 進角ポート
４２ｂ 遅角ポート
４２ｄ ドレンポート
４２ｐ ポンプポート
４２Ｇ 連通路（ドレン溝部）
４４ 電磁ソレノイド（位相制御ソレノイド）
Ａ 弁開閉時期制御装置
Ｃａ 進角室
Ｃｂ 遅角室
ＣＶ 位相制御弁
ＬＶ ロック制御弁
Ｅ 内燃機関（エンジン）
Ｈ 弁ケース（弁ハウジング）
Ｌ ロック機構
Ｐ ポンプ（油圧ポンプ）
Ｑｐ 初期ポジション
Ｑａ 進角ポジション
Ｑｎ 中立ポジション
Ｑｂ 遅角ポジション
Ｙ スプールの軸芯（スプール軸芯）
Ｗ 連通路
Ｗ１ 第１流路
Ｗ２ 第２流路

Claims (2)

1. 内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、前記内燃機関のカムシャフトと一体回転し前記駆動側回転体に対して相対回転する従動側回転体とを有し、進角室に流体が供給されることにより前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転位相が進角方向に変位し、遅角室に流体が供給されることにより前記相対回転位相が遅角方向に変位し、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転位相を所定のロック位相に保持するロック機構を備えた弁開閉時期制御装置に用いられる制御弁であって、当該制御弁は、
   前記内燃機関で駆動されるポンプから流体が供給されるポンプポートと、前記進角室に連通する進角ポートと、前記遅角室に連通する遅角ポートと、流体が排出されるドレンポートとを有する弁ケース、及び、
   前記弁ケースに内装され前記弁ケースの内部を往復移動し、この往復移動時に前記ドレンポートと連通する連通路が形成されたスプールと、前記スプールがスプールの軸芯に沿って移動するように該スプールを駆動する電磁ソレノイドとを備え、
   前記スプールは、
   電磁ソレノイドに電力が供給されない場合に設定される初期ポジションに移動することが可能であり、
   前記初期ポジションでは、前記進角室と前記遅角室との一方が前記ドレンポートに連通し、他方が前記ポンプポートに連通され、前記ポンプポートに連通された前記進角室と前記遅角室との一方が前記連通路を介して前記ドレンポートに連通され、
   前記進角ポートと、前記ポンプポートと、前記遅角ポートとが、当該位相制御弁の軸方向に沿ってこの順序で並んで形成され、前記連通路は、前記スプールが前記初期ポジションにある場合に、前記進角ポートと前記ポンプポートとを連通する第１流路と、前記遅角ポートと前記ポンプポートとを連通する第２流路とで構成されている位相制御弁。
2. 前記連通路は、前記進角ポート及び前記遅角ポートのうちの一方からの流体が、前記進角ポート及び前記遅角ポートのうちの他方を介さずに前記ドレンポートに対して排出されるように、前記位相制御弁の前記弁ケースと前記スプールとに形成されている請求項１記載の位相制御弁。

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