JP6683142B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

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Description

本発明は、バルブタイミング調整装置に関する。
従来、内燃機関の駆動軸から従動軸まで動力を伝達する動力伝達経路に設けられ、従動軸により開閉駆動される吸気弁および排気弁のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置が知られている。バルブタイミング調整装置は、油圧式の場合、駆動軸および従動軸の一方と連動して回転するハウジングと、駆動軸および従動軸の他方の端部に固定されるベーンロータと、を備え、ハウジング内でベーンロータが区画形成する第1油圧室および第2油圧室の一方に作動油を供給することによって、ハウジングに対してベーンロータを進角方向または遅角方向へ相対回転させる。上記作動油の供給は油路切換弁が行う。
特許第5941602号公報
例えば、特許文献1のバルブタイミング調整装置では、油路切換弁を構成するスリーブに、スプール内の蓄圧空間に作動油を供給するための供給ポート、第1油圧室に連通している第1制御ポート、第2油圧室に連通している第2制御ポート、第1油圧室から作動油を外部へ排出するための第1ドレンポート、第2油圧室から作動油を外部へ排出するための第2ドレンポート、第1油圧室から作動油を蓄圧空間に戻すための第1リサイクルポート、第2油圧室から作動油を蓄圧空間に戻すための第2リサイクルポートが形成されている。2つのリサイクルポートにより、第1油圧室および第2油圧室からの作動油の再利用が可能である。
また、スリーブの内壁とスプールの外壁との間に、第1リサイクルポートまたは第2リサイクルポート側から蓄圧空間側へ向かう作動油の流れを許容し、蓄圧空間側から第1リサイクルポートまたは第2リサイクルポート側へ向かう作動油の流れを規制するリサイクル弁が設けられている。そのため、蓄圧空間側から各リサイクルポート側への作動油の逆流を抑制可能である。これにより、作動油の再利用が可能な構成において、バルブタイミング調整装置の応答性を高めることができる。
ところで、特許文献1のバルブタイミング調整装置では、スリーブに、供給ポート、第1ドレンポート、第1制御ポート、第1リサイクルポート、第2リサイクルポート、第2制御ポート、第2ドレンポートが、スリーブの軸方向へ並ぶようにして形成されている。そのため、スリーブの軸方向の体格が大きくなり、油路切換弁が大型化するおそれがある。
本発明の目的は、小型の油路切換弁を備えた応答性の高いバルブタイミング調整装置を提供することにある。
本発明は、内燃機関(1)の駆動軸(2)から従動軸(3)まで動力を伝達する動力伝達経路に設けられ、従動軸により開閉駆動されるバルブ(4、5)のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置(10)であって、ハウジング(20)とベーンロータ(30)とスリーブ(40)とスプール(50)とリサイクルチェック弁(62、621、622、66、69、73)とを備えている。
駆動軸および従動軸の一方を第1軸とし、駆動軸および従動軸の他方を第2軸とすると、ハウジングは、第1軸と連動して回転し、第2軸の端部に嵌合し、第2軸により回転可能に支持される。
ベーンロータは、第2軸の端部に固定され、ハウジングの内部空間(200)を周方向の一方側の第1油圧室(201)と周方向の他方側の第2油圧室(202)とに仕切るベーン(32)を有し、作動油供給源(8)から第1油圧室および第2油圧室に供給される作動油の圧力に応じてハウジングに対して相対回転する。
スリーブは、筒状に形成され、作動油供給源に連通する供給ポート(43)、第1油圧室に連通している第1制御ポート(44)、第2油圧室に連通している第2制御ポート(45)、および、バルブタイミング調整装置の外部に連通しているドレンポート(46、49、454)を有している。
スプールは、筒状に形成され、スリーブの内側において軸方向へ往復移動可能に設けられ、内側に形成された蓄圧空間(500)、蓄圧空間と供給ポートとを接続するよう形成された供給油路(54)、蓄圧空間と第1制御ポートとを接続可能に形成された第1制御油路(55)、蓄圧空間と第2制御ポートとを接続可能に形成された第2制御油路(56)、および、第1制御ポートまたは第2制御ポートと蓄圧空間とを接続可能に形成されたリサイクル油路(57、571、572)を有している。リサイクル油路により、第1油圧室および第2油圧室からの作動油の再利用が可能である。
リサイクルチェック弁は、スプールの内側に設けられ、リサイクル油路側から蓄圧空間側へ向かう作動油の流れを許容し、蓄圧空間側からリサイクル油路側へ向かう作動油の流れを規制する。そのため、蓄圧空間側からリサイクル油路側への作動油の逆流を抑制可能である。これにより、作動油の再利用が可能な構成において、バルブタイミング調整装置の応答性を高めることができる。
本発明では、リサイクル油路とドレンポートとは、スリーブの内側において互いに接続している。そのため、従来技術のようにドレンポートとは別のポートであって各油圧室から蓄圧空間へ作動油を戻すためのリサイクルポートをスリーブに形成する必要がない。これにより、スリーブの軸方向の体格を小さくでき、油路切換弁を小型にすることができる。
また、本発明では、リサイクルチェック弁は、スプールの径方向に弾性変形可能に形成されている。
本発明の第1実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す断面図。 図1のII−II線断面であって、ハウジングおよびベーンロータのみを示す図。 (A)は本発明の第1実施形態によるバルブタイミング調整装置のチェック弁を示す図、(B)は(A)を矢印B方向から見た図、(C)はチェック弁を展開した図。 本発明の第1実施形態によるバルブタイミング調整装置のリサイクル油路の近傍を示す断面図。 本発明の第2実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す断面図。 本発明の第3実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す断面図。 (A)は本発明の第3実施形態によるバルブタイミング調整装置のチェック弁を示す図、(B)は(A)のB−B線断面図、(C)は(A)のC−C線断面図。 本発明の第4実施形態によるバルブタイミング調整装置の油路切換弁を示す断面図。 本発明の第5実施形態によるバルブタイミング調整装置の一部を示す断面図。 本発明の第6実施形態によるバルブタイミング調整装置の油路切換弁を示す断面図。 本発明の第7実施形態によるバルブタイミング調整装置の油路切換弁を示す断面図。
以下、本発明の複数の実施形態によるバルブタイミング調整装置を図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるバルブタイミング調整装置を図1に示す。バルブタイミング調整装置10は、内燃機関としてのエンジン1のクランク軸2に対するカム軸3の回転位相を変化させることによって、カム軸3が開閉駆動する吸気弁4または排気弁5のうち吸気弁4のバルブタイミングを調整するものである。バルブタイミング調整装置10は、クランク軸2からカム軸3までの動力伝達経路に設けられている。クランク軸2は、特許請求の範囲における「駆動軸」に対応する。カム軸3は、特許請求の範囲における「従動軸」に対応する。
バルブタイミング調整装置10の構成について図1、2に基づき説明する。
バルブタイミング調整装置10は、ハウジング20とベーンロータ30と油路切換弁11とを備えている。
ハウジング20は、スプロケット21およびケース22から構成されている。スプロケット21は、カム軸3の端部に嵌合している。カム軸3は、スプロケット21を回転可能に支持している。チェーン6は、スプロケット21とクランク軸2とに巻き掛けられている。スプロケット21は、クランク軸2と連動して回転する。ケース22は、有底筒状であり、開口端がスプロケット21に組み合わされつつボルト12によりスプロケット21に固定されている。ケース22は、径方向内側に突き出す複数の隔壁部23を形成している。ケース22の底部の中央には、ケース22外の空間に開口する開口部24が形成されている。開口部24は、ベーンロータ30に対してカム軸3とは反対側に位置する。
ベーンロータ30は、ボス31、および、複数のベーン32を有している。ボス31は、筒状であり、カム軸3の端部に固定されている。ベーン32は、ボス31から径方向外側に向かって各隔壁部23間に突き出している。ハウジング20の内部空間200は、ベーン32により遅角室201と進角室202とに仕切られている。遅角室201は、特許請求の範囲における「第1油圧室」に対応し、ベーン32に対して周方向の一方に位置している。進角室202は、特許請求の範囲における「第2油圧室」に対応し、ベーン32に対して周方向の他方に位置している。ベーンロータ30は、遅角室201および進角室202の油圧に応じて、ハウジング20に対して遅角方向または進角方向へ相対回転する。
油路切換弁11は、スリーブ40、スプール50、チェック弁60を有している。
スリーブ40は、インナースリーブ41、アウタースリーブ42、供給ポート43、第1制御ポート44、第2制御ポート45、ドレンポート46、係止部47を有している。
インナースリーブ41は、例えばアルミニウム等、比較的硬度の低い金属により形成されている。インナースリーブ41は、スリーブ筒部411、スリーブ底部412を有している。スリーブ筒部411は、略円筒状に形成されている。スリーブ底部412は、スリーブ筒部411の一方の端部を塞ぐようにしてスリーブ筒部411と一体に形成されている。
アウタースリーブ42は、例えば鉄等の金属により形成されている。アウタースリーブ42は、スリーブ筒部421、ねじ部422を有している。スリーブ筒部421は、略円筒状に形成されている。ねじ部422は、スリーブ筒部421の一方の端部の外壁に形成されている。
インナースリーブ41は、スリーブ底部412側がねじ部422側を向くようアウタースリーブ42の内側に設けられている。ここで、インナースリーブ41の外壁とアウタースリーブ42の内壁とは嵌合している。アウタースリーブ42のスリーブ筒部421の内側におけるインナースリーブ41のスリーブ筒部411の内側には、略円筒状の内側空間400が形成されている。
供給ポート43は、インナースリーブ41のスリーブ筒部411の外壁と内壁とを接続するよう形成されている。インナースリーブ41のスリーブ筒部411のスリーブ底部412側の端部は、外径がスリーブ筒部421の内径より小さく設定されている。これにより、スリーブ筒部411の外壁とスリーブ筒部421の内壁との間に環状の油路である環状油路431が形成されている。内側空間400は、供給ポート43、環状油路431を経由してスリーブ40の外側の空間に連通している。
第1制御ポート44は、アウタースリーブ42のスリーブ筒部421の外壁とインナースリーブ41のスリーブ筒部411の内壁とを接続するよう形成されている。第1制御ポート44は、スリーブ40の周方向に複数形成されている。
第2制御ポート45は、アウタースリーブ42のスリーブ筒部421の外壁とインナースリーブ41のスリーブ筒部411の内壁とを接続するよう形成されている。第2制御ポート45は、スリーブ40の周方向に複数形成されている。
供給ポート43、第1制御ポート44、第2制御ポート45は、この順で、スリーブ40の一方の端部側から他方の端部側に向かって所定の間隔を空けて並ぶよう形成されている。
ドレンポート46は、インナースリーブ41のスリーブ筒部411の外壁と内壁とを接続するよう形成されている。
インナースリーブ41のスリーブ筒部411には、スリーブ内油路48が形成されている。スリーブ内油路48は、スリーブ筒部411の外壁から径方向内側へ凹み、ドレンポート46からスリーブ筒部411の軸方向へ延びるよう形成されている。そのため、インナースリーブ41がアウタースリーブ42の内側に設けられた状態において、スリーブ内油路48は、インナースリーブ41とアウタースリーブ42との間、すなわち、スリーブ40の肉厚内に形成されている。
ドレンポート46は、スリーブ内油路48を経由して、油路切換弁11に対しカム軸3とは反対側、すなわち、バルブタイミング調整装置10の外部に連通している。
係止部47は、スリーブ筒部421の他方の端部側の外壁から径方向外側へ突出するよう環状に形成されている。
カム軸3のバルブタイミング調整装置10側の端部には、軸穴部100、供給穴部101が形成されている。軸穴部100は、カム軸3のバルブタイミング調整装置10側の端面の中央からカム軸3の軸方向に延びるようにして形成されている。供給穴部101は、カム軸3の外壁から径方向内側に延びて軸穴部100に連通するよう形成されている。
カム軸3の軸穴部100の内壁には、スリーブ40のねじ部422にねじ結合可能な軸側ねじ部110が形成されている。
スリーブ40は、ベーンロータ30のボス31の内側を通り、ねじ部422がカム軸3の軸側ねじ部110に結合するようにしてカム軸3に固定される。このとき、スリーブ40の係止部47は、ベーンロータ30のボス31のカム軸3とは反対側の端面を係止する。これにより、ベーンロータ30は、カム軸3と係止部47とに挟み込まれるようにしてカム軸3に固定される。このように、スリーブ40は、ベーンロータ30の中央部に設けられる。
供給穴部101には、オイルポンプ8が接続される。オイルポンプ8は、オイルパン7に貯留されている作動油を汲み上げ、供給穴部101に供給する。これにより、軸穴部100には、作動油が流入する。ここで、オイルポンプ8は、特許請求の範囲における「作動油供給源」に対応している。
軸穴部100に流入した作動油は、環状油路431、供給ポート43を経由して内側空間400に流入する。
また、スリーブ40がベーンロータ30の中央部に設けられた状態において、第1制御ポート44は、ボス31に形成された遅角油路301を経由して遅角室201に連通している。また、第2制御ポート45は、ボス31に形成された進角油路302を経由して進角室202に連通している。
スプール50は、スプール筒部51、スプール蓋部52、スプール底部53、供給油路54、第1制御油路55、第2制御油路56、リサイクル油路57を有している。
スプール筒部51は、略円筒状に形成されている。スプール蓋部52は、スプール筒部51の一方の端部を塞ぐようにして設けられている。本実施形態では、スプール蓋部52は、スプール筒部51とは別体に形成されている。スプール底部53は、スプール筒部51の他方の端部を塞ぐようにしてスプール筒部51と一体に形成されている。スプール筒部51の内壁とスプール蓋部52とスプール底部53との間に略円筒状の蓄圧空間500が形成されている。
供給油路54は、スプール筒部51の外壁に形成された環状の凹部とスプール筒部51の内壁とを接続するよう形成されている。供給油路54は、スプール50の周方向に複数形成されている。
第1制御油路55は、スプール筒部51の外壁に形成された環状の凹部とスプール筒部51の内壁とを接続するよう形成されている。第1制御油路55は、スプール50の周方向に複数形成されている。
第2制御油路56は、スプール筒部51の外壁に形成された環状の凹部とスプール筒部51の内壁とを接続するよう形成されている。第2制御油路56は、スプール50の周方向に複数形成されている。
リサイクル油路57は、スプール筒部51の外壁に形成された環状の凹部とスプール筒部51の内壁とを接続するよう形成されている。リサイクル油路57は、スプール50の周方向に複数形成されている。
供給油路54、第1制御油路55、リサイクル油路57、第2制御油路56は、この順で、スプール50の一方の端部側から他方の端部側に向かって所定の間隔を空けて並ぶよう形成されている。
スプール50は、スプール蓋部52がスリーブ底部412を向くようにしてスリーブ40の内側、すなわち、内側空間400に設けられる。スプール50は、内側空間400において軸方向へ往復移動可能である。
スプール筒部51のスリーブ底部412とは反対側には、係止部71が設けられている。係止部71は、環状に形成されており、外縁部がアウタースリーブ42の内壁に嵌合するようにして設けられている。係止部71は、スプール筒部51のスプール底部53とは反対側の端部を係止可能である。これにより、スプール50は、スリーブ底部412とは反対側への抜けが防止されている。
スプール50は、スリーブ40の内側空間400において、スプール蓋部52とスリーブ底部412との間に容積可変空間401を形成している。容積可変空間401は、スプール50が軸方向に往復移動すると、容積が可変する。
スプール蓋部52とスリーブ底部412との間には、スプリング72が設けられている。スプリング72は、スプール50を係止部71側に付勢している。これにより、スプール50は、係止部71に押し付けられる。
スプール50のカム軸3とは反対側に、リニアソレノイド9が設けられる。リニアソレノイド9は、通電により、スプール50をスプリング72の付勢力に抗してカム軸3側へ押圧する。こにより、スプール50は、スリーブ40に対する軸方向の位置が変化する。なお、スプール50の可動範囲は、スプール50が係止部71に当接する位置からスプール50がスリーブ底部412に当接する位置までである。
供給油路54は、スプール50がスリーブ40に対し軸方向のどの位置にあっても、供給ポート43に連通している。
スプール50が係止部71に当接する位置にあるとき(図1参照)、第1制御油路55と第1制御ポート44とが連通し、第2制御ポート45とリサイクル油路57とが連通する。これにより、オイルポンプ8と遅角室201とが接続し、進角室202とリサイクル油路57とが接続する。
スプール50がスリーブ底部412に当接する位置にあるとき、第2制御油路56と第2制御ポート45とが連通し、第1制御ポート44とリサイクル油路57とが連通する。これにより、オイルポンプ8と進角室202とが接続し、遅角室201とリサイクル油路57とが接続する。
スプール50が係止部71とスリーブ底部412との中間位置にあるとき、第1制御油路55、リサイクル油路57、第2制御油路56と第1制御ポート44、第2制御ポート45との連通は遮断される。これにより、遅角室201および進角室202が共に閉鎖される。
図3に示すように、チェック弁60は、供給チェック弁61、リサイクルチェック弁62、軸部63を有している。
チェック弁60は、例えば図3(C)に示すような金属製の薄板600を巻くことにより形成されている。薄板600は、供給チェック弁対応部601、リサイクルチェック弁対応部602、軸部対応部603を有している。供給チェック弁対応部601、リサイクルチェック弁対応部602、軸部対応部603は矩形板状に形成されている。供給チェック弁対応部601、リサイクルチェック弁対応部602は、それぞれ、軸部対応部603の長手方向の辺から短手方向へ延びるよう軸部対応部603と一体に形成されている。チェック弁60は、軸部対応部603、供給チェック弁対応部601、リサイクルチェック弁対応部602を、軸部対応部603の短手方向に巻くことにより形成されている。
軸部63は、略円筒状に形成されている(図3(A)、(B)参照)。なお、軸部63は、周方向において板材すなわち軸部対応部603同士は重なっていない。
供給チェック弁61は、軸部63の一方の端部近傍から径方向外側に延びて軸部63の周囲を1周するよう略円筒状に形成されている(図3(A)、(B)参照)。これにより、供給チェック弁61は、径方向に弾性変形可能に形成されている。供給チェック弁61は、径方向内側に変形すると、外径が縮小する。より詳細には、供給チェック弁61は、周方向において板材すなわち供給チェック弁対応部601同士が互いに重なった部分を有している。この重なりが大きくなることで径方向内側に変形し径方向に縮み、重なりが小さくなることで径方向外側に変形し径方向に拡がる。略円筒状に形成された供給チェック弁61の内側の空間は、チェック弁60の軸方向に開放されている。
リサイクルチェック弁62は、軸部63から径方向外側に延びて軸部63の周囲を1周するよう略円筒状に形成されている(図3(A)、(B)参照)。これにより、リサイクルチェック弁62は、径方向に弾性変形可能に形成されている。リサイクルチェック弁62は、径方向内側に変形すると、外径が縮小する。より詳細には、リサイクルチェック弁62は、周方向において板材すなわちリサイクルチェック弁対応部602同士が互いに重なった部分を有している(図3(B)参照)。この重なりが大きくなることで径方向内側に変形し径方向に縮み、重なりが小さくなることで径方向外側に変形し径方向に拡がる。略円筒状に形成されたリサイクルチェック弁62の内側の空間は、チェック弁60の軸方向に開放されている。
チェック弁60は、供給チェック弁61が供給油路54に対応し、リサイクルチェック弁62がリサイクル油路57に対応するよう、蓄圧空間500に設けられている(図1、4参照)。軸部63は、スプール蓋部52とスプール底部53との間に位置し、供給チェック弁61およびリサイクルチェック弁62を支持している。
作動油が供給油路54側から蓄圧空間500側へ向かうとき、供給チェック弁61は、作動油により外周面が押されることで径方向内側に変形し開弁し、スプール50の内壁と供給チェック弁61との間に隙間が形成される。これにより、作動油は、供給油路54を経由して蓄圧空間500へ流入可能である。一方、作動油が蓄圧空間500側から供給油路54側へ向かうとき、供給チェック弁61は、作動油により内周面が押されることで径方向外側に変形し閉弁し、供給油路54を塞ぐようにしてスプール50の内壁に張り付く。これにより、作動油は、供給油路54を経由した蓄圧空間500からスプール50の外部への流出が規制される。このように、供給チェック弁61は、供給油路54側から蓄圧空間500側へ向かう作動油の流れを許容し、蓄圧空間500側から供給油路54側へ向かう作動油の流れを規制する。
作動油がリサイクル油路57側から蓄圧空間500側へ向かうとき、リサイクルチェック弁62は、作動油により外周面が押されることで径方向内側に変形し開弁し、スプール50の内壁とリサイクルチェック弁62との間に隙間が形成される。これにより、作動油は、リサイクル油路57を経由して蓄圧空間500へ流入可能である。一方、作動油が蓄圧空間500側からリサイクル油路57側へ向かうとき、リサイクルチェック弁62は、作動油により内周面が押されることで径方向外側に変形し閉弁し、リサイクル油路57を塞ぐようにしてスプール50の内壁に張り付く。これにより、作動油は、リサイクル油路57を経由した蓄圧空間500からスプール50の外部への流出が規制される。このように、リサイクルチェック弁62は、リサイクル油路57側から蓄圧空間500側へ向かう作動油の流れを許容し、蓄圧空間500側からリサイクル油路57側へ向かう作動油の流れを規制する。
図4に示すように、リサイクル油路57とドレンポート46とは、スリーブ40の内側において互いに接続している。より詳細には、リサイクル油路57とドレンポート46とは、スプール筒部51の外壁に形成された環状の凹部501において互いに接続している。
また、ドレンポート46は、少なくとも一部が、リサイクル油路57に対しスプール50の径方向外側に位置するようスリーブ40に形成されている。より詳細には、ドレンポート46は、スプール50が係止部71に当接する位置にあるとき(図1参照)、および、スプール50がスリーブ底部412に当接する位置にあるときのいずれであっても、少なくとも一部が、リサイクル油路57に対しスプール50の径方向外側に位置するようスリーブ40に形成されている。
凹部501は、スプール50が係止部71に当接する位置にあるとき、第2制御ポート45とリサイクル油路57とを連通する。また、凹部501は、スプール50がスリーブ底部412に当接する位置にあるとき、第1制御ポート44とリサイクル油路57とを連通する。
本実施形態では、スプール50が係止部71に当接する位置にあるとき(図1参照)、作動油が第1制御ポート44を経由して遅角室201に供給され、進角室202の作動油が第2制御ポート45を経由して凹部501に流れる。凹部501に流れた作動油の一部は、リサイクル油路57およびリサイクルチェック弁62を経由して蓄圧空間500に戻される。また、凹部501に流れた作動油の一部は、ドレンポート46およびスリーブ内油路48を経由してバルブタイミング調整装置10の外部に排出される。
また、スプール50がスリーブ底部412に当接する位置にあるとき、作動油が第2制御ポート45を経由して進角室202に供給され、遅角室201の作動油が第1制御ポート44を経由して凹部501に流れる。凹部501に流れた作動油の一部は、リサイクル油路57およびリサイクルチェック弁62を経由して蓄圧空間500に戻される。また、凹部501に流れた作動油の一部は、ドレンポート46およびスリーブ内油路48を経由してバルブタイミング調整装置10の外部に排出される。
油路切換弁11は、リニアソレノイド9の駆動によりスプール50を押圧し、オイルポンプ8と遅角室201とを接続しつつ、進角室202とリサイクル油路57とを接続する第1作動状態と、オイルポンプ8と進角室202とを接続しつつ、遅角室201とリサイクル油路57とを接続する第2作動状態と、遅角室201および進角室202を共に閉鎖する保持状態と、に作動する。第1作動状態では、遅角室201に作動油が供給されつつ進角室202から作動油が蓄圧空間500に戻される。第2作動状態では、進角室202に作動油が供給されつつ遅角室201から作動油が蓄圧空間500に戻される。保持状態では、遅角室201および進角室202の作動油が保持される。
本実施形態は、ロックピン81をさらに備えている(図1、2参照)。ロックピン81は、有底円筒状に形成され、ベーン32に形成された収容穴部321に軸方向に往復移動可能に収容されている。ロックピン81の内側には、スプリング82が設けられている。スプリング82は、ロックピン81をスプロケット21側へ付勢している。スプロケット21のベーン32側には、嵌入凹部25が形成されている。
ロックピン81は、ハウジング20に対しベーンロータ30が最遅角位置にあるとき、嵌入凹部25に嵌入可能である。ロックピン81が嵌入凹部25に嵌入しているとき、ハウジング20に対するベーンロータ30の相対回転が規制される。一方、ロックピン81が嵌入凹部25に嵌入していないとき、ハウジング20に対するベーンロータ30の相対回転が許容される。
ベーン32のロックピン81と遅角室201との間には、遅角室201に連通するピン制御油路303が形成されている。また、ベーン32のロックピン81と進角室202との間には、進角室202に連通するピン制御油路304が形成されている(図2参照)。遅角室201または進角室202からピン制御油路303、304に流入する作動油の圧力は、ロックピン81がスプリング82の付勢力に抗して嵌入凹部25から抜け出す方向に働く。
以上のように構成されたバルブタイミング調整装置10では、遅角室201または進角室202に作動油が供給されると、ピン制御油路303、304に作動油が流入し、ロックピン81が嵌入凹部25から抜け出し、ハウジング20に対するベーンロータ30の相対回転が許容された状態となる。
バルブタイミング調整装置10は、カム軸3の回転位相が目標値よりも進角側である場合、油路切換弁11を第1作動状態とする。これにより、ベーンロータ30がハウジング20に対して遅角方向へ相対回転し、カム軸3の回転位相が遅角側へ変化する。
また、バルブタイミング調整装置10は、カム軸3の回転位相が目標値よりも遅角側である場合、油路切換弁11を第2作動状態とする。これにより、ベーンロータ30がハウジング20に対して進角方向へ相対回転し、カム軸3の回転位相が進角側へ変化する。
また、バルブタイミング調整装置10は、カム軸3の回転位相が目標値と一致する場合、油路切換弁11を保持状態とする。これにより、カム軸3の回転位相が保持される。
以上説明したように、(1)本実施形態は、エンジン1のクランク軸2からカム軸3まで動力を伝達する動力伝達経路に設けられ、カム軸3により開閉駆動される吸気弁4のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置10であって、ハウジング20とベーンロータ30とスリーブ40とスプール50とリサイクルチェック弁62とを備えている。
クランク軸2およびカム軸3の一方を第1軸とし、クランク軸2およびカム軸3の他方を第2軸とすると、ハウジング20は、第1軸と連動して回転し、第2軸の端部に嵌合し、第2軸により回転可能に支持される。
ベーンロータ30は、第2軸の端部に固定され、ハウジング20の内部空間200を周方向の一方側の遅角室201と周方向の他方側の進角室202とに仕切るベーン32を有し、オイルポンプ8から遅角室201および進角室202に供給される作動油の圧力に応じてハウジング20に対して相対回転する。
スリーブ40は、筒状に形成され、オイルポンプ8に連通する供給ポート43、遅角室201に連通している第1制御ポート44、進角室202に連通している第2制御ポート45、および、バルブタイミング調整装置10の外部に連通しているドレンポート46を有している。
スプール50は、筒状に形成され、スリーブ40の内側において軸方向へ往復移動可能に設けられ、内側に形成された蓄圧空間500、蓄圧空間500と供給ポート43とを接続するよう形成された供給油路54、蓄圧空間500と第1制御ポート44とを接続可能に形成された第1制御油路55、蓄圧空間500と第2制御ポート45とを接続可能に形成された第2制御油路56、および、第1制御ポート44または第2制御ポート45と蓄圧空間500とを接続可能に形成されたリサイクル油路57を有している。リサイクル油路57により、遅角室201および進角室202からの作動油の再利用が可能である。
リサイクルチェック弁62は、スプール50の内側に設けられ、リサイクル油路57側から蓄圧空間500側へ向かう作動油の流れを許容し、蓄圧空間500側からリサイクル油路57側へ向かう作動油の流れを規制する。そのため、蓄圧空間500側からリサイクル油路57側への作動油の逆流を抑制可能である。これにより、作動油の再利用が可能な構成において、バルブタイミング調整装置10の応答性を高めることができる。
本実施形態では、リサイクル油路57とドレンポート46とは、スリーブ40の内側において互いに接続している。そのため、従来技術のようにドレンポート46とは別のポートであって各油圧室から蓄圧空間へ作動油を戻すためのリサイクルポートをスリーブ40に形成する必要がない。これにより、スリーブ40の軸方向の体格を小さくでき、油路切換弁11を小型にすることができる。
また、(2)本実施形態では、ドレンポート46は、少なくとも一部が、リサイクル油路57に対しスプール50の径方向外側に位置するよう形成されている。そのため、スリーブ40およびスプール50の軸方向の体格を小さくすることができる。
また、(4)本実施形態では、リサイクル油路57は、スリーブ40の軸方向において第1制御油路55と第2制御油路56との間に形成されている。そのため、1つのリサイクル油路57を経由して遅角室201および進角室202からの作動油を蓄圧空間500に戻すことができる。また、リサイクルチェック弁62は1つで足りる。
また、(6)本実施形態では、ドレンポート46は、スリーブ40の肉厚内に形成された油路であるスリーブ内油路48を経由してバルブタイミング調整装置10の外部に連通している。そのため、ドレンポート46とバルブタイミング調整装置10の外部との経路長を短くすることができる。
また、(10)本実施形態では、リサイクルチェック弁62は、スプール50の径方向に弾性変形可能に形成されている。そのため、リサイクルチェック弁62を、薄板等により簡単に形成することができる。
また、(11)本実施形態では、スリーブ40は、ベーンロータ30の中央部に配置されている。つまり、本実施形態では、油路切換弁11を構成するスリーブ40およびスプール50が、ベーンロータ30の中央部に設けられている。これにより、油路切換弁11と遅角室201および進角室202との油路経路を短くし、バルブタイミング調整装置10の応答性の向上を図ることができる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態によるバルブタイミング調整装置を図5に示す。第2実施形態は、スリーブ40、スプール50、チェック弁60、ベーンロータ30およびカム軸3の構成等が第1実施形態と異なる。
スリーブ40は、例えば鉄等の金属により形成されている。スリーブ40は、スリーブ筒部451、スリーブ底部452、ねじ部453を有している。
スリーブ筒部451は、略円筒状に形成されている。スリーブ底部452は、スリーブ筒部451の一方の端部を塞ぐようスリーブ筒部451と一体に形成されている。ねじ部453は、スリーブ筒部451のスリーブ底部452側の端部の外壁に形成されている。
スリーブ40は、ベーンロータ30のボス31の内側を通り、ねじ部453がカム軸3の軸側ねじ部110に結合するようにしてカム軸3に固定される。
スリーブ底部452には、呼吸穴402が形成されている。呼吸穴402は、スリーブ底部452の中央を板厚方向に貫くようにして形成されている。すなわち、呼吸穴402は、容積可変空間401に接続している。
カム軸3には、外部連通穴102が形成されている。外部連通穴102は、軸穴部100とカム軸3の外部とを連通するよう形成されている。そのため、容積可変空間401は、呼吸穴402、軸穴部100、外部連通穴102を経由してカム軸3の外部、すなわち、大気に連通する。これにより、容積可変空間401の圧力を大気圧と同等にすることができる。本実施形態では、呼吸穴402、外部連通穴102により、容積可変空間401の圧力が大気圧と同等になっているため、リニアソレノイド9がスプール50を押圧するとき、スプール50は、スリーブ40の内側において軸方向に円滑に往復移動することができる。
スプール蓋部52は、スプール筒部51と一体に形成されている。スプール底部53は、スプール筒部51とは別体に形成され、スプール筒部51のスプール蓋部52とは反対側の端部に圧入されている。
本実施形態では、スプール50は、リサイクル油路57に代えて、リサイクル油路571、572を有している。
リサイクル油路571は、供給油路54に対しスプール蓋部52とは反対側において、スプール筒部51の外壁に形成された環状の凹部とスプール筒部51の内壁とを接続するよう形成されている。リサイクル油路571は、スプール50の周方向に複数形成されている。
リサイクル油路572は、リサイクル油路571に対しスプール蓋部52とは反対側において、スプール筒部51の外壁に形成された環状の凹部とスプール筒部51の内壁とを接続するよう形成されている。リサイクル油路572は、スプール50の周方向に複数形成されている。
本実施形態では、第1制御油路55および第2制御油路56は、リサイクル油路571とリサイクル油路572との間において一体に形成されている。
本実施形態では、ドレンポート46は、供給ポート43と第1制御ポート44との間に形成されている。ドレンポート46は、少なくとも一部が、リサイクル油路571に対しスプール50の径方向外側に位置するようスリーブ40に形成されている。より詳細には、ドレンポート46は、スプール50が係止部71に当接する位置にあるとき(図5参照)、および、スプール50がスリーブ底部452に当接する位置にあるときのいずれであっても、少なくとも一部が、リサイクル油路571に対しスプール50の径方向外側に位置するようスリーブ40に形成されている。リサイクル油路571とドレンポート46とは、スリーブ40の内側において互いに接続している。
カム軸3のドレンポート46に対しスリーブ40の径方向外側にはスリーブ外油路103が形成されている。また、ベーンロータ30のボス31には、ボス31を板厚方向に貫くスリーブ外油路33が形成されている。ドレンポート46とスリーブ外油路103とスリーブ外油路33とは連通している。そのため、ドレンポート46は、スリーブ外油路103およびスリーブ外油路33を経由して、ボス31に対しカム軸3とは反対側、すなわち、バルブタイミング調整装置10の外部に連通している。
また、スリーブ40は、ドレンポート49をさらに有している。ドレンポート49は、少なくとも一部が、リサイクル油路572に対しスプール50の径方向外側に位置するようスリーブ40に形成されている。より詳細には、ドレンポート49は、スプール50が係止部71に当接する位置にあるとき、および、スプール50がスリーブ底部452に当接する位置にあるときのいずれであっても、少なくとも一部が、リサイクル油路572に対しスプール50の径方向外側に位置するようスリーブ40に形成されている。リサイクル油路572とドレンポート49とは、スリーブ40の内側において互いに接続している。
ドレンポート49は、油路切換弁11に対しカム軸3とは反対側、すなわち、バルブタイミング調整装置10の外部に連通している。
本実施形態では、チェック弁60は、リサイクルチェック弁62に代えて、リサイクルチェック弁621、622を有している。
リサイクルチェック弁621、622は、リサイクルチェック弁62と同様の構成のため、説明を省略する。
チェック弁60は、供給チェック弁61が供給油路54に対応し、リサイクルチェック弁621がリサイクル油路571に対応し、リサイクルチェック弁622がリサイクル油路572に対応するよう、蓄圧空間500に設けられている。
作動油がリサイクル油路571、572側から蓄圧空間500側へ向かうとき、リサイクルチェック弁621、622は、それぞれ、径方向内側に変形し、スプール50の内壁とリサイクルチェック弁621、622との間に隙間が形成される。これにより、作動油は、リサイクル油路571、572を経由して蓄圧空間500へ流入可能である。一方、作動油が蓄圧空間500側からリサイクル油路571、572側へ向かうとき、リサイクルチェック弁621、622は、径方向外側に変形し、リサイクル油路571、572を塞ぐようにしてスプール50の内壁に張り付く。これにより、作動油は、リサイクル油路571、572を経由した蓄圧空間500からスプール50の外部への流出が規制される。このように、リサイクルチェック弁621、622は、リサイクル油路571、572側から蓄圧空間500側へ向かう作動油の流れを許容し、蓄圧空間500側からリサイクル油路571、572側へ向かう作動油の流れを規制する。
本実施形態では、スプール50が係止部71に当接する位置にあるとき(図5参照)、作動油が第1制御油路55、第2制御油路56、第2制御ポート45を経由して進角室202に供給され、遅角室201の作動油が第1制御ポート44を経由して、リサイクル油路571の径方向外側の凹部に流れる。当該凹部に流れた作動油の一部は、リサイクル油路571およびリサイクルチェック弁621を経由して蓄圧空間500に戻される。また、当該凹部に流れた作動油の一部は、ドレンポート46、スリーブ外油路103、スリーブ外油路33を経由してバルブタイミング調整装置10の外部に排出される。
また、スプール50がスリーブ底部452に当接する位置にあるとき、作動油が第1制御油路55、第2制御油路56、第1制御ポート44を経由して遅角室201に供給され、進角室202の作動油が第2制御ポート45を経由して、リサイクル油路572の径方向外側の凹部に流れる。当該凹部に流れた作動油の一部は、リサイクル油路572およびリサイクルチェック弁622を経由して蓄圧空間500に戻される。また、当該凹部に流れた作動油の一部は、ドレンポート49を経由してバルブタイミング調整装置10の外部に排出される。
第2実施形態は、上述した点以外の構成は、第1実施形態と同様である。そのため、第1実施形態と同様の構成については、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
以上説明したように、(1)本実施形態では、リサイクル油路571とドレンポート46とは、スリーブ40の内側において互いに接続している。また、リサイクル油路572とドレンポート49とは、スリーブ40の内側において互いに接続している。そのため、従来技術のようにドレンポート46、49とは別のポートであって各油圧室から蓄圧空間へ作動油を戻すためのリサイクルポートをスリーブ40に形成する必要がない。これにより、スリーブ40の軸方向の体格を小さくでき、油路切換弁11を小型にすることができる。
また、(2)本実施形態では、ドレンポート46、49は、少なくとも一部が、リサイクル油路571、572に対しスプール50の径方向外側に位置するよう形成されている。そのため、スリーブ40およびスプール50の軸方向の体格を小さくすることができる。
また、(3)本実施形態では、ドレンポート49は、スリーブ40とスプール50との間を経由してバルブタイミング調整装置10の外部に連通している。そのため、ドレンポート49をバルブタイミング調整装置10の外部と連通させるために、スリーブ40外の別部材に別途油路を形成する必要がない。これにより、構成を簡略化することができる。
また、(5)本実施形態では、リサイクル油路は、スリーブ40の軸方向において2つ(571、572)形成されている。第1制御油路55および第2制御油路56は、2つのリサイクル油路(571、572)の間において一体に形成されている。そのため、リサイクル油路を2つ(571、572)設けたとしても、スプール50の軸方向の体格を小さくすることができる。また、蓄圧空間500と第1制御ポート44または第2制御ポート45との経路長を短くすることができる。
また、(7)ドレンポート46は、カム軸3に形成されたスリーブ外油路103、および、ベーンロータ30に形成されたスリーブ外油路33を経由してバルブタイミング調整装置10の外部に連通している。そのため、ドレンポート46とバルブタイミング調整装置10の外部とを連通する油路をスリーブ40内に形成する必要がなく、スリーブ40、油路切換弁11を小型にすることができる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態によるバルブタイミング調整装置を図6に示す。第3実施形態は、チェック弁60の構成等が第1実施形態と異なる。
図7に示すように、チェック弁60は、本体64、供給チェック弁65、リサイクルチェック弁66、穴部67を有している。
本体64は、例えば金属により略円筒状に形成されている。本体64は、肉厚が比較的小さく設定されている。
供給チェック弁65は、本体64の外壁と内壁とを接続する穴を形成することにより形成されている。供給チェック弁65は、弁部651、支持部652を有している。弁部651は、略円形に形成されている。支持部652は、本体64と弁部651とを接続し、弁部651を支持するよう形成されている。供給チェック弁65は、径方向に弾性変形可能に形成されている。
リサイクルチェック弁66は、本体64の外壁と内壁とを接続する穴を形成することにより形成されている。リサイクルチェック弁66は、弁部661、支持部662を有している。弁部661は、略円形に形成されている。支持部662は、本体64と弁部661とを接続し、弁部661を支持するよう形成されている。リサイクルチェック弁66は、径方向に弾性変形可能に形成されている。
供給チェック弁65、リサイクルチェック弁66は、所謂リード弁である。
穴部67は、供給チェック弁65とリサイクルチェック弁66との間において、本体64の外壁と内壁とを接続するよう略円形に形成されている。
チェック弁60は、供給チェック弁65が供給油路54に対応し、リサイクルチェック弁66がリサイクル油路57に対応し、穴部67が第1制御油路55に対応するよう、蓄圧空間500に設けられている(図6参照)。なお、チェック弁60は、第2制御油路56に対しスプール蓋部52側に設けられている。
作動油が供給油路54側から蓄圧空間500側へ向かうとき、供給チェック弁65は、作動油により外周面が押されることで弁部651が径方向内側に移動するよう特に支持部652が変形し開弁し、スプール50の内壁と供給チェック弁65の弁部651との間に隙間が形成される。これにより、作動油は、供給油路54を経由して蓄圧空間500へ流入可能である。一方、作動油が蓄圧空間500側から供給油路54側へ向かうとき、供給チェック弁65は、作動油により内周面が押されることで弁部651が径方向外側に移動するよう特に支持部652が変形し閉弁し、供給油路54を塞ぐようにしてスプール50の内壁に張り付く。これにより、作動油は、供給油路54を経由した蓄圧空間500からスプール50の外部への流出が規制される。このように、供給チェック弁65は、供給油路54側から蓄圧空間500側へ向かう作動油の流れを許容し、蓄圧空間500側から供給油路54側へ向かう作動油の流れを規制する。
作動油がリサイクル油路57側から蓄圧空間500側へ向かうとき、リサイクルチェック弁66は、作動油により外周面が押されることで弁部661が径方向内側に移動するよう特に支持部662が変形し開弁し、スプール50の内壁とリサイクルチェック弁66の弁部661との間に隙間が形成される。これにより、作動油は、リサイクル油路57を経由して蓄圧空間500へ流入可能である。一方、作動油が蓄圧空間500側からリサイクル油路57側へ向かうとき、リサイクルチェック弁66は、作動油により内周面が押されることで弁部661が径方向外側に移動するよう特に支持部662が変形し閉弁し、リサイクル油路57を塞ぐようにしてスプール50の内壁に張り付く。これにより、作動油は、リサイクル油路57を経由した蓄圧空間500からスプール50の外部への流出が規制される。このように、リサイクルチェック弁66は、リサイクル油路57側から蓄圧空間500側へ向かう作動油の流れを許容し、蓄圧空間500側からリサイクル油路57側へ向かう作動油の流れを規制する。
第3実施形態は、上述した点以外の構成は、第1実施形態と同様である。そのため、第1実施形態と同様の構成については、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態によるバルブタイミング調整装置の一部を図8に示す。第4実施形態は、スリーブ40、スプール50、チェック弁60の構成等が第2実施形態と異なる。
本実施形態では、供給ポート43は、第1制御ポート44と第2制御ポート45との間に形成されている。
スプール50は、スプール蓋部52に代えて、シール部材58を有している。シール部材58は、略円筒状に形成され、スプール筒部51の内側に設けられている。シール部材58の外壁とスプール筒部51の内壁との間に、略円筒状の蓄圧空間500が形成されている。
本実施形態では、第1制御油路55、第2制御油路56、供給油路54は、リサイクル油路571とリサイクル油路572との間において一体に形成されている。
本実施形態では、スリーブ40は、スリーブ筒部451とスプール筒部51との間において、リサイクル油路571に対しスプール50の径方向外側にドレンポート46を形成している。ドレンポート46は、容積可変空間401、呼吸穴402を経由してカム軸3の外部であるバルブタイミング調整装置10の外部、すなわち、大気に連通している。リサイクル油路571とドレンポート46とは、スリーブ40の内側において互いに接続している。
また、スリーブ40は、スリーブ筒部451とスプール筒部51との間において、リサイクル油路572に対しスプール50の径方向外側にドレンポート49を形成している。ドレンポート49は、油路切換弁11に対しカム軸3とは反対側、すなわち、バルブタイミング調整装置10の外部に連通している。リサイクル油路572とドレンポート49とは、スリーブ40の内側において互いに接続している。
チェック弁60は、供給チェック弁61、リサイクルチェック弁621、622を有している。
供給チェック弁61、リサイクルチェック弁621、622は、それぞれ別体に形成されている。供給チェック弁61、リサイクルチェック弁621、622の構成は、第2実施形態で示したものと概ね同様のため、説明を省略する。
供給チェック弁61は、スリーブ40とスプール50との間において供給ポート43に対応する位置に設けられている。リサイクルチェック弁621は、スプール筒部51とシール部材58との間においてリサイクル油路571に対応する位置に設けられている。リサイクルチェック弁622は、スプール筒部51とシール部材58との間においてリサイクル油路572に対応する位置に設けられている。
作動油が供給ポート43側から蓄圧空間500側へ向かうとき、供給チェック弁61は、径方向内側に変形し、スリーブ40の内壁と供給チェック弁61との間に隙間が形成される。これにより、作動油は、供給ポート43、供給油路54を経由して蓄圧空間500へ流入可能である。一方、作動油が蓄圧空間500側から供給ポート43側へ向かうとき、供給チェック弁61は、径方向外側に変形し、供給ポート43を塞ぐようにしてスリーブ40の内壁に張り付く。これにより、作動油は、供給油路54、供給ポート43を経由した蓄圧空間500からスリーブ40の外部への流出が規制される。このように、供給チェック弁61は、供給ポート43側から蓄圧空間500側へ向かう作動油の流れを許容し、蓄圧空間500側から供給ポート43側へ向かう作動油の流れを規制する。
作動油がリサイクル油路571、572側から蓄圧空間500側へ向かうとき、リサイクルチェック弁621、622は、それぞれ、径方向内側に変形し、スプール50の内壁とリサイクルチェック弁621、622との間に隙間が形成される。これにより、作動油は、リサイクル油路571、572を経由して蓄圧空間500へ流入可能である。一方、作動油が蓄圧空間500側からリサイクル油路571、572側へ向かうとき、リサイクルチェック弁621、622は、径方向外側に変形し、リサイクル油路571、572を塞ぐようにしてスプール50の内壁に張り付く。これにより、作動油は、リサイクル油路571、572を経由した蓄圧空間500からスプール50の外部への流出が規制される。このように、リサイクルチェック弁621、622は、リサイクル油路571、572側から蓄圧空間500側へ向かう作動油の流れを許容し、蓄圧空間500側からリサイクル油路571、572側へ向かう作動油の流れを規制する。
本実施形態では、スプール50が係止部71に当接する位置にあるとき(図8参照)、作動油が第2制御ポート45を経由して進角室202に供給され、遅角室201の作動油が第1制御ポート44を経由して、ドレンポート46に流れる。ドレンポート46に流れた作動油の一部は、リサイクル油路571およびリサイクルチェック弁621を経由して蓄圧空間500に戻される。また、ドレンポート46に流れた作動油の一部は、容積可変空間401、呼吸穴402を経由してカム軸3の外部であるバルブタイミング調整装置10の外部、すなわち、大気に排出される。
また、スプール50がスリーブ底部452に当接する位置にあるとき、作動油が第1制御ポート44を経由して遅角室201に供給され、進角室202の作動油が第2制御ポート45を経由して、ドレンポート49に流れる。ドレンポート49に流れた作動油の一部は、リサイクル油路572およびリサイクルチェック弁622を経由して蓄圧空間500に戻される。また、ドレンポート49に流れた作動油の一部は、バルブタイミング調整装置10の外部に排出される。
第4実施形態は、上述した点以外の構成は、第2実施形態と同様である。そのため、第2実施形態と同様の構成については、第2実施形態と同様の効果を奏することができる。
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態によるバルブタイミング調整装置を図9に示す。第5実施形態は、スリーブ40、スプール50、チェック弁60の構成等が第1実施形態と異なる。
スリーブ40は、第2実施形態と同様、スリーブ筒部451、スリーブ底部452、ねじ部453を有している。
供給ポート43は、スリーブ筒部451の外壁と内壁とを接続するよう形成されている。供給ポート43は、スプール50の外壁と軸穴部100の内壁との間の筒状の隙間を経由して供給穴部101に連通している。
第1制御ポート44は、供給ポート43に対し係止部47側においてスリーブ筒部451の外壁と内壁とを接続するよう形成されている。
第2制御ポート45は、第1制御ポート44に対し係止部47側においてスリーブ筒部451の外壁と内壁とを接続するよう形成されている。
ドレンポート46は、第1制御ポート44と第2制御ポート45との間においてスリーブ筒部451の外壁と内壁とを接続するよう形成されている。
本実施形態では、供給ポート43と第1制御ポート44との間においてスリーブ筒部451の外壁と内壁とを接続するようピン制御ポート410が形成されている。また、ベーンロータ30には、ピン制御ポート410と収容穴部321とを接続するピン制御油路305が形成されている。また、ケース22のベーン32側には、ロックピン81が嵌入可能な嵌入凹部26が形成されている。スプリング82は、ロックピン81をケース22側へ付勢している。ピン制御ポート410、ピン制御油路305に流入する作動油の圧力は、ロックピン81がスプリング82の付勢力に抗して嵌入凹部26から抜け出す方向に働く。ロックピン81が嵌入凹部26に嵌入しているとき、ハウジング20に対するベーンロータ30の相対回転が規制され、ロックピン81が嵌入凹部26に嵌入していないとき、ハウジング20に対するベーンロータ30の相対回転が許容される。
ベーンロータ30のボス31には、スリーブ外油路33が形成されている。スリーブ外油路33は、ドレンポート49とバルブタイミング調整装置10の外部とを連通するよう形成されている。
スプール50は、スプール蓋部52に代えて、シール部材59を有している。シール部材59は、スプール筒部51の内側に設けられている。シール部材59の内壁とスプール筒部51の内壁との間に、スプール50の軸方向に延びる蓄圧空間500が形成されている。
供給油路54、第1制御油路55、リサイクル油路57、第2制御油路56は、この順で、スプール50の一方の端部側から他方の端部側に向かって所定の間隔を空けて並ぶよう形成されている。供給油路54、第1制御油路55、リサイクル油路57、第2制御油路56は、蓄圧空間500とスプール50の外部とを連通している。
本実施形態では、スプール50が係止部71に当接する位置にあるとき(図9参照)、供給ポート43と供給油路54とは接続していない。スプール50がカム軸3側に所定量移動すると、供給ポート43と供給油路54とが接続し、第1制御油路55と第1制御ポート44とが接続し、第2制御ポート45とリサイクル油路57とが接続する。また、このとき、第1制御油路55とピン制御ポート410とが接続する。
スプール50がスリーブ底部412に当接する位置にあるとき、供給ポート43と供給油路54とが接続し、第2制御油路56と第2制御ポート45とが接続し、第1制御ポート44とリサイクル油路57とが接続する。また、このとき、第1制御油路55とピン制御ポート410とが接続する。
ドレンポート46は、少なくとも一部が、リサイクル油路57に対しスプール50の径方向外側に位置するようスリーブ40に形成されている。より詳細には、ドレンポート46は、スプール50が係止部71に当接する位置にあるとき(図9参照)、および、スプール50がスリーブ底部452に当接する位置にあるときのいずれであっても、少なくとも一部が、リサイクル油路57に対しスプール50の径方向外側に位置するようスリーブ40に形成されている。
チェック弁60は、供給チェック弁68、リサイクルチェック弁69を有している。
供給チェック弁68、リサイクルチェック弁69は、それぞれ、別体に形成されている。供給チェック弁68、リサイクルチェック弁69は、例えば金属の薄板を折り曲げることにより形成されている。
供給チェック弁68は、蓄圧空間500の供給油路54に対応する位置に設けられている。供給チェック弁68は、シール部材59の内壁に形成された供給側支持部591に支持されている。供給チェック弁68は、スプール50の径方向に弾性変形可能である。
リサイクルチェック弁69は、蓄圧空間500のリサイクル油路57に対応する位置に設けられている。リサイクルチェック弁69は、シール部材59の内壁に形成されたリサイクル側支持部592に支持されている。リサイクルチェック弁69は、スプール50の径方向に弾性変形可能である。
作動油が供給油路54側から蓄圧空間500側へ向かうとき、供給チェック弁68は、スプール50の径方向内側に変形し、スプール50の内壁と供給チェック弁68との間に隙間が形成される。これにより、作動油は、供給油路54を経由して蓄圧空間500へ流入可能である。一方、作動油が蓄圧空間500側から供給油路54側へ向かうとき、供給チェック弁68は、スプール50の径方向外側に変形し、供給油路54を塞ぐようにしてスプール50の内壁に張り付く。これにより、作動油は、供給油路54を経由した蓄圧空間500からスプール50の外部への流出が規制される。このように、供給チェック弁68は、供給油路54側から蓄圧空間500側へ向かう作動油の流れを許容し、蓄圧空間500側から供給油路54側へ向かう作動油の流れを規制する。
作動油がリサイクル油路57側から蓄圧空間500側へ向かうとき、リサイクルチェック弁69は、スプール50の径方向内側に変形し、スプール50の内壁とリサイクルチェック弁69との間に隙間が形成される。これにより、作動油は、リサイクル油路57を経由して蓄圧空間500へ流入可能である。一方、作動油が蓄圧空間500側からリサイクル油路57側へ向かうとき、リサイクルチェック弁69は、スプール50の径方向外側に変形し、リサイクル油路57を塞ぐようにしてスプール50の内壁に張り付く。これにより、作動油は、リサイクル油路57を経由した蓄圧空間500からスプール50の外部への流出が規制される。このように、リサイクルチェック弁69は、リサイクル油路57側から蓄圧空間500側へ向かう作動油の流れを許容し、蓄圧空間500側からリサイクル油路57側へ向かう作動油の流れを規制する。
本実施形態では、スプール50が係止部71に当接する位置(図9参照)から所定量カム軸3側に移動したとき、作動油が供給ポート43、供給油路54、供給チェック弁68を経由して蓄圧空間500に流入し、第1制御油路55を経由して、ピン制御ポート410、ピン制御油路305に作動油が流入し、ハウジング20に対するベーンロータ30の相対回転が許容される。また、このとき、蓄圧空間500の作動油が第1制御油路55、第1制御ポート44を経由して遅角室201に供給され、進角室202の作動油が第2制御ポート45を経由して、リサイクル油路57の径方向外側の凹部に流れる。当該凹部に流れた作動油の一部は、リサイクル油路57およびリサイクルチェック弁69を経由して蓄圧空間500に戻される。また、当該凹部に流れた作動油の一部は、ドレンポート46、スリーブ外油路33を経由してバルブタイミング調整装置10の外部に排出される。
また、スプール50がスリーブ底部452に当接する位置にあるとき、第1制御油路55を経由して、ピン制御ポート410、ピン制御油路305に作動油が流入し、ハウジング20に対するベーンロータ30の相対回転が許容される。また、このとき、作動油が第2制御油路56、第2制御ポート45を経由して進角室202に供給され、遅角室201の作動油が第1制御ポート44を経由して、リサイクル油路57の径方向外側の凹部に流れる。当該凹部に流れた作動油の一部は、リサイクル油路57およびリサイクルチェック弁69を経由して蓄圧空間500に戻される。また、当該凹部に流れた作動油の一部は、ドレンポート46、スリーブ外油路33を経由してバルブタイミング調整装置10の外部に排出される。
第5実施形態は、上述した点以外の構成は、第1実施形態と同様である。そのため、第1実施形態と同様の構成については、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
(第6実施形態)
本発明の第6実施形態によるバルブタイミング調整装置の一部を図10に示す。第6実施形態は、スリーブ40、スプール50、チェック弁60の構成等が第1実施形態と異なる。
図10に示すように、スリーブ40は、3重の筒状に形成されている。スリーブ40は、第2実施形態と同様、スリーブ筒部451、スリーブ底部452、ねじ部453を有している。
供給ポート43は、スリーブ筒部451の外壁と内壁とを接続するよう形成されている。供給ポート43には、オイルポンプ8が接続される。
第1制御ポート44は、供給ポート43に対し係止部47側においてスリーブ筒部451の外壁と内壁とを接続するよう形成されている。
第2制御ポート45は、第1制御ポート44に対し係止部47側においてスリーブ筒部451の外壁と内壁とを接続するよう形成されている。
スリーブ底部452の中央には、ドレンポート454が形成されている。つまり、ドレンポート454は、スリーブ40の軸上においてスリーブ40のカム軸3側の端部に形成されている。ドレンポート454は、容積可変空間401とカム軸3の外部、すなわち、バルブタイミング調整装置10の外部とを接続するよう形成されている。
本実施形態では、スリーブ筒部451の肉厚内に中間油路455が形成されている。中間油路455は、スリーブ40の軸方向に延びて容積可変空間401に連通するよう形成されている。第1制御ポート44および第2制御ポート45は、中間油路455に連通している。
本実施形態では、スプール蓋部52は、スプール筒部51と一体に形成されている。スプール底部53は、スプール筒部51とは別体に形成され、スプール筒部51のスプール蓋部52とは反対側に圧入されている。
リサイクル油路57は、スプール筒部51のスプール蓋部52近傍においてスプール筒部51の外壁と内壁とを接続するよう形成されている。リサイクル油路57は、スプール50の径方向に延びるよう形成されている。リサイクル油路57は、容積可変空間401を経由してドレンポート454に接続している。すなわち、リサイクル油路57とドレンポート454とは、スリーブ40の内側の容積可変空間401において互いに接続している。
供給油路54は、リサイクル油路57に対しスプール底部53側においてスプール筒部51の外壁と内壁とを接続するよう形成されている。
第1制御油路55と第2制御油路56とは、供給油路54に対しスプール底部53側においてスプール筒部51の外壁と内壁とを接続するよう一体に形成されている。
チェック弁60は、供給チェック弁61、リサイクルチェック弁62を有している。
供給チェック弁61は、供給油路54に対応するよう蓄圧空間500に設けられている。リサイクルチェック弁62は、リサイクル油路57に対応するよう蓄圧空間500に設けられている。
本実施形態では、スプール50が係止部71に当接する位置にあるとき(図10参照)、作動油が第2制御ポート45を経由して進角室202に供給され、遅角室201の作動油が第1制御ポート44を経由して中間油路455に流れる。中間油路455に流れた作動油の一部は、容積可変空間401、リサイクル油路57およびリサイクルチェック弁62を経由して蓄圧空間500に戻される。また、中間油路455に流れた作動油の一部は、容積可変空間401、ドレンポート454を経由してバルブタイミング調整装置10の外部に排出される。
また、スプール50がスリーブ底部452に当接する位置にあるとき、作動油が第1制御ポート44を経由して遅角室201に供給され、進角室202の作動油が第2制御ポート45を経由して中間油路455に流れる。中間油路455に流れた作動油の一部は、リサイクル油路57およびリサイクルチェック弁62を経由して蓄圧空間500に戻される。また、中間油路455に流れた作動油の一部は、容積可変空間401、ドレンポート454を経由してバルブタイミング調整装置10の外部に排出される。
第6実施形態は、上述した点以外の構成は、第1実施形態と同様である。そのため、第1実施形態と同様の構成については、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
以上説明したように、(8)本実施形態では、ドレンポート454は、スリーブ40の軸上においてスリーブ40のカム軸3側の端部に形成されている。リサイクル油路57は、スプール50の径方向に延びるよう形成されている。そのため、各油圧室からの作動油をカム軸3側に排出する構成とすることができる。
(第7実施形態)
本発明の第7実施形態によるバルブタイミング調整装置の一部を図11に示す。第6実施形態は、スプール50、チェック弁60の構成等が第6実施形態と異なる。
本実施形態では、リサイクル油路57は、スプール蓋部52の中央に形成されている。つまり、リサイクル油路57は、スプール50の軸上においてスプール50のカム軸3側の端部に形成されている。
チェック弁60は、リサイクルチェック弁62に代えて、リサイクルチェック弁73を有している。リサイクルチェック弁73は、例えば金属等により球状に形成されており、蓄圧空間500のリサイクル油路57に対応する位置に設けられている。
蓄圧空間500のスプール蓋部52側の端部には、収容部74が設けられている。収容部74は、有底筒状に形成され、内側にリサイクルチェック弁73を収容するようスプール筒部51に嵌合している。収容部74には、底部の中央を貫く穴部741が形成されている。これにより、収容部74の内側と外側とは、穴部741を経由して連通している。
リサイクルチェック弁73は、収容部74の内側において移動可能である。
作動油がリサイクル油路57側から蓄圧空間500側へ向かうとき、リサイクルチェック弁73は、リサイクル油路57およびスプール蓋部52から離間するよう収容部74の底部側に移動する。これにより、作動油は、リサイクル油路57を経由して蓄圧空間500へ流入し、穴部741を経由して収容部74に対し供給チェック弁61側へ移動可能である。一方、作動油が蓄圧空間500側からリサイクル油路57側へ向かうとき、リサイクルチェック弁73は、リサイクル油路57を塞ぐようにしてスプール蓋部52に当接する。これにより、作動油は、リサイクル油路57を経由した蓄圧空間500からスプール50の外部への流出が規制される。このように、リサイクルチェック弁73は、リサイクル油路57側から蓄圧空間500側へ向かう作動油の流れを許容し、蓄圧空間500側からリサイクル油路57側へ向かう作動油の流れを規制する。
本実施形態では、スプール50が係止部71に当接する位置にあるとき(図11参照)、作動油が第2制御ポート45を経由して進角室202に供給され、遅角室201の作動油が第1制御ポート44を経由して中間油路455に流れる。中間油路455に流れた作動油の一部は、容積可変空間401、リサイクル油路57およびリサイクルチェック弁73を経由して蓄圧空間500に戻される。また、中間油路455に流れた作動油の一部は、容積可変空間401、ドレンポート454を経由してバルブタイミング調整装置10の外部に排出される。
また、スプール50がスリーブ底部452に当接する位置にあるとき、作動油が第1制御ポート44を経由して遅角室201に供給され、進角室202の作動油が第2制御ポート45を経由して中間油路455に流れる。中間油路455に流れた作動油の一部は、リサイクル油路57およびリサイクルチェック弁73を経由して蓄圧空間500に戻される。また、中間油路455に流れた作動油の一部は、容積可変空間401、ドレンポート454を経由してバルブタイミング調整装置10の外部に排出される。
第7実施形態は、上述した点以外の構成は、第6実施形態と同様である。そのため、第6実施形態と同様の構成については、第6実施形態と同様の効果を奏することができる。
以上説明したように、(9)本実施形態では、ドレンポート454は、スリーブ40の軸上においてスリーブ40のカム軸3側の端部に形成されている。リサイクル油路57は、スプール50の軸上においてスプール50のカム軸3側の端部に形成されている。そのため、第6実施形態と同様、各油圧室からの作動油をカム軸3側に排出する構成とすることができる。
(他の実施形態)
上述の実施形態では、油路切換弁11を構成するスリーブ40およびスプール50が、ベーンロータ30の中央部に配置される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、油路切換弁11は、ベーンロータ30の中央部以外の場所、例えばハウジング20の外部に配置してもよい。
また、上述の第1実施形態等では、スリーブ40に対するスプール50の位置にかかわらず、ドレンポートの少なくとも一部が、リサイクル油路に対しスプール50の径方向外側に位置するよう形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、ドレンポートは、スリーブ40の内側においてリサイクル油路と連通可能であれば、リサイクル油路に対しスプール50の径方向外側に位置するよう形成されていなくてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、チェーン6に代えて、例えばベルト等の伝達部材によりハウジング20とクランク軸2とが連結されていてもよい。
また、上述の実施形態では、クランク軸2を特許請求の範囲における「第1軸」とし、カム軸3を特許請求の範囲における「第2軸」とする例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、クランク軸2を特許請求の範囲における「第2軸」とし、カム軸3を特許請求の範囲における「第1軸」としてもよい。すなわち、ベーンロータ30がクランク軸2の端部に固定され、ハウジング20がカム軸3に連動して回転してもよい。
本発明のバルブタイミング調整装置10は、エンジン1の排気弁5のバルブタイミングを調整することとしてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
1 エンジン(内燃機関)、2 クランク軸(駆動軸)、3 カム軸(従動軸)、4 吸気弁(バルブ)、5 排気弁(バルブ)、8 オイルポンプ(作動油供給源)、10 バルブタイミング調整装置、20 ハウジング、200 内部空間、201 遅角室(第1油圧室)、202 進角室(第2油圧室)、30 ベーンロータ、32 ベーン、40 スリーブ、43 供給ポート、44 第1制御ポート、45 第2制御ポート、46、49、454 ドレンポート、50 スプール、500 蓄圧空間、54 供給油路、55 第1制御油路、56 第2制御油路、57、571、572 リサイクル油路、62、621、622、66、69、73 リサイクルチェック弁

Claims (9)

  1. 内燃機関(1)の駆動軸(2)から従動軸(3)まで動力を伝達する動力伝達経路に設けられ、前記従動軸により開閉駆動されるバルブ(4、5)のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置(10)であって、
    前記駆動軸および前記従動軸の一方を第1軸とし、前記駆動軸および前記従動軸の他方を第2軸とすると、
    前記第1軸と連動して回転し、前記第2軸の端部に嵌合し、前記第2軸により回転可能に支持されるハウジング(20)と、
    前記第2軸の端部に固定され、前記ハウジングの内部空間(200)を周方向の一方側の第1油圧室(201)と周方向の他方側の第2油圧室(202)とに仕切るベーン(32)を有し、作動油供給源(8)から前記第1油圧室および前記第2油圧室に供給される作動油の圧力に応じて前記ハウジングに対して相対回転するベーンロータ(30)と、
    前記作動油供給源に連通する供給ポート(43)、前記第1油圧室に連通している第1制御ポート(44)、前記第2油圧室に連通している第2制御ポート(45)、および、前記バルブタイミング調整装置の外部に連通しているドレンポート(46、49、454)を有する筒状のスリーブ(40)と、
    前記スリーブの内側において軸方向へ往復移動可能に設けられ、内側に形成された蓄圧空間(500)、前記蓄圧空間と前記供給ポートとを接続するよう形成された供給油路(54)、前記蓄圧空間と前記第1制御ポートとを接続可能に形成された第1制御油路(55)、前記蓄圧空間と前記第2制御ポートとを接続可能に形成された第2制御油路(56)、および、前記第1制御ポートまたは前記第2制御ポートと前記蓄圧空間とを接続可能に形成されたリサイクル油路(57、571、572)を有する筒状のスプール(50)と、
    前記スプールの内側に設けられ、前記リサイクル油路側から前記蓄圧空間側へ向かう作動油の流れを許容し、前記蓄圧空間側から前記リサイクル油路側へ向かう作動油の流れを規制するリサイクルチェック弁(62、621、622、66、69、73)と、を備え、
    前記リサイクル油路と前記ドレンポートとは、前記スリーブの内側において互いに接続し
    前記リサイクルチェック弁(62、621、622、66、69)は、前記スプールの径方向に弾性変形可能に形成されているバルブタイミング調整装置。
  2. 前記ドレンポート(46、49)は、少なくとも一部が、前記リサイクル油路に対し前記スプールの径方向外側に位置するよう形成されている請求項1に記載のバルブタイミング調整装置。
  3. 前記ドレンポートは、前記スリーブと前記スプールとの間を経由して前記バルブタイミング調整装置の外部に連通している請求項1または2に記載のバルブタイミング調整装置。
  4. 前記リサイクル油路は、前記スリーブの軸方向において前記第1制御油路と前記第2制御油路との間に形成されている請求項1〜3のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
  5. 前記リサイクル油路は、前記スリーブの軸方向において2つ(571、572)形成されており、
    前記第1制御油路および前記第2制御油路は、2つの前記リサイクル油路の間において一体に形成されている請求項1〜3のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
  6. 前記ドレンポートは、前記スリーブの肉厚内に形成された油路であるスリーブ内油路(48)を経由して前記バルブタイミング調整装置の外部に連通している請求項1〜5のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
  7. 前記ドレンポートは、前記第2軸または前記ベーンロータに形成された油路であるスリーブ外油路(33、103)を経由して前記バルブタイミング調整装置の外部に連通している請求項1〜5のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
  8. 前記ドレンポート(454)は、前記スリーブの軸上において前記スリーブの前記第2軸側の端部に形成されており、
    前記リサイクル油路は、前記スプールの径方向に延びるよう形成されている請求項1に記載のバルブタイミング調整装置。
  9. 前記スリーブは、前記ベーンロータの中央部に配置されている請求項1〜のいずれかの一項に記載のバルブタイミング調整装置。
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