JP7264025B2 - 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、作動油供給源側から油圧室側への作動油の流れを許容し、油圧室側から作動油供給源側への作動油の流れを規制するチェック弁部を備えたバルブタイミング調整装置が知られている。
例えば特許文献1のバルブタイミング調整装置では、チェック弁部は、弁座に当接可能な筒状のスリーブを有している。
米国特許第8726866号明細書
特許文献1のバルブタイミング調整装置では、チェック弁部に流入する作動油が流れる流入穴部と、チェック弁部から流出する作動油が流れる流出穴部との間に絞り部が形成されている。ここで、絞り部は、チェック弁部が設けられた油路穴部の内周壁とスリーブの外周壁との間に形成されている。
流入穴部と流出穴部との間に絞り部が形成されている特許文献1のバルブタイミング調整装置では、チェック弁部を流れる作動油の圧損が増大するおそれがある。
本発明の目的は、チェック弁部を流れる作動油の圧損を低減可能な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、位相変換部(13)と作動油制御部(11)と油路穴部(61)とリセス穴部(62)とチェック弁部(70)とを備えている。
位相変換部は、油圧室(201、202)を有し、作動油供給源(8)から油圧室に供給される作動油により内燃機関の駆動軸(2)と従動軸(3)との回転位相を変換し、バルブのバルブタイミングを調整可能である。作動油制御部は、作動油供給源と油圧室とを接続する供給油路(101)を流れる作動油を制御することで、油圧室に供給される作動油の流れを制御可能である。
油路穴部は、筒状に形成され、内側に供給油路の一部を形成する。リセス穴部は、油路穴部の径方向外側に接続し内側に供給油路の一部を形成する。チェック弁部は、供給油路に設けられ、作動油供給源側から油圧室側への作動油の流れを許容し、油圧室側から作動油供給源側への作動油の流れを規制する。
チェック弁部は、油路穴部に設けられ弁座(713)を形成する弁座部(71)、一端が弁座部に接続する筒状のスリーブ(72)、スリーブの内周壁と外周壁とを接続するよう形成されスリーブの内部空間(720)とスリーブの外部とを連通する横穴部(75)、および、スリーブの内側において弁座から離間または弁座に当接可能なよう設けられた弁体(76)を有している。
横穴部は、スリーブの軸方向において、スリーブの外部に露出する開口部(751)の範囲(R1)が、リセス穴部の範囲(R2)と重複するよう形成されている。そのため、横穴部の開口部とリセス穴部との間には、作動油の流れを絞るような絞り部は形成されていない。これにより、チェック弁部を流れる作動油の圧損を低減できる。
本発明では、作動油制御部は、作動油を制御するときに軸方向に往復移動する筒状の制御スプール(50)を有する。チェック弁部は、制御スプールに対し径方向外側または径方向内側に設けられている。
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線断面図。 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部、および、その近傍を示す断面図。 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部のスリーブを示す斜視図。 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部のスリーブを示す斜視図。 比較形態によるバルブタイミング調整装置のチェック弁部、および、その近傍を示す断面図。 第2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部、および、その近傍を示す断面図。 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部、および、その近傍を示す断面図。 第4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。 第4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部、および、その近傍を示す断面図。 第5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部、および、その近傍を示す断面図。
以下、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)
第1実施形態のバルブタイミング調整装置およびその一部を図1~7に示す。バルブタイミング調整装置10は、例えば車両に搭載され、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、「駆動軸」に対応する。カム軸3は、「従動軸」に対応する。吸気弁4、排気弁5は、「バルブ」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、位相変換部13、作動油制御部11、チェック弁部70、油路穴部61、リセス穴部62等を備えている。
位相変換部13は、ハウジング20、ベーンロータ30を有している。ハウジング20は、ギア部21およびケース22を有している。ケース22は、筒部221、板部222、板部223を有している。筒部221は、筒状に形成されている。板部222は、筒部221の一端を塞ぐよう筒部221と一体に形成されている。板部223は、筒部221の他端を塞ぐよう設けられている。これにより、ハウジング20の内側にハウジング内空間200が形成されている。筒部221および板部222は、板部223に対し相対回転不能に固定されている。ギア部21は、板部223の外縁部に形成されている。
板部223は、カム軸3の端部に嵌合している。カム軸3は、ハウジング20を回転可能に支持している。ギア部21とクランク軸2とには、チェーン6が巻き掛けられている。ギア部21は、クランク軸2と連動して回転する。ケース22は、筒部221から径方向内側に突き出す複数の隔壁部23を形成している(図2参照)。ケース22の板部222の中央には、ケース22の外側の空間に開口するハウジング開口部24が形成されている。
ベーンロータ30は、ボス31、および、4つのベーン32を有している。ボス31は、略円柱状に形成され、カム軸3の端部に固定される。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の内側のハウジング内空間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。すなわち、ハウジング20は、ベーンロータ30との間に遅角室201および進角室202を形成している。遅角室201は、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、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に供給される作動油の油圧に応じて、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。ここで、遅角室201および進角室202は、「油圧室」に対応する。
このように、位相変換部13は、遅角室201および進角室202を有し、「作動油供給源」としてのオイルポンプ8から遅角室201および進角室202に供給される作動油によりクランク軸2とカム軸3との回転位相を変換し、吸気弁4のバルブタイミングを調整可能である。
位相変換部13は、クランク軸2と連動して回転するハウジング20、ハウジング20との間に遅角室201および進角室202を形成しカム軸3に固定されてカム軸3と一体に回転するベーンロータ30、および、ベーンロータ30の中央に形成されたロータ穴部300を有している。ロータ穴部300は、ボス31を軸方向に貫くよう形成されている。
ベーンロータ30は、ロータ凹部310を有している。ロータ凹部310は、ボス31のカム軸3側の端面から円形に凹むよう形成されている。ロータ凹部310の内径は、カム軸3の端部の外径と略同じに設定されている。バルブタイミング調整装置10は、カム軸3の端部がロータ凹部310に嵌合するようにしてカム軸3に取り付けられる。これにより、ベーンロータ30は、カム軸3に対する径方向の位置が安定する。
ベーンロータ30は、ボルト孔311を有している。ボルト孔311は、ボス31を軸方向に貫くようロータ穴部300の径方向外側に形成されている。ボルト孔311は、ボス31の周方向に等間隔で3つ形成されている(図2参照)。ベーンロータ30は、ボルト孔311に挿通したボルト12をカム軸3の端部に螺合することにより、カム軸3に固定される。
作動油制御部11は、オイルポンプ8と遅角室201および進角室202とを接続する供給油路101を流れる作動油を制御することで、遅角室201および進角室202に供給される作動油の流れを制御可能である。
作動油制御部11は、制御スリーブ40、制御スプール50、制御スプリング14等を有している。制御スリーブ40は、制御スリーブ本体41、スリーブ係止部42、ばね座部43、係止部44等を有している。制御スリーブ本体41は、略円筒状に形成されている。スリーブ係止部42は、制御スリーブ本体41の外周壁から径方向外側へ突出するよう形成されている。ばね座部43は、制御スリーブ本体41のスリーブ係止部42とは反対側の端部から径方向内側に延びるよう環状に形成されている。係止部44は、環状に形成され、スリーブ係止部42に対しばね座部43とは反対側において、外縁部が制御スリーブ本体41の内周壁に嵌合するよう設けられている。
制御スリーブ本体41には、スリーブ凹部411、スリーブポート400、スリーブポート401、スリーブポート402、スリーブポート403が形成されている。スリーブ凹部411は、制御スリーブ本体41の外周壁から径方向内側に凹むよう環状に形成されている。
スリーブポート400は、スリーブ凹部411と制御スリーブ本体41の内周壁とを接続するよう形成されている。スリーブポート401は、スリーブ係止部42とスリーブ凹部411との間において、制御スリーブ本体41の外周壁と内周壁とを接続するよう形成されている。スリーブポート402は、スリーブ凹部411に対しスリーブポート401とは反対側において、制御スリーブ本体41の外周壁と内周壁とを接続するよう形成されている。スリーブポート403は、スリーブポート402とばね座部43との間において、制御スリーブ本体41の外周壁と内周壁とを接続するよう形成されている。
制御スリーブ40は、ロータ穴部300に嵌合するようにしてベーンロータ30に設けられている。ここで、制御スリーブ40は、スリーブ係止部42がボス31のカム軸3とは反対側の端部に係止されることで、カム軸3側への軸方向の移動が規制されている。
制御スプール50は、制御スプール本体51、封止部52等を有している。制御スプール本体51は、略円筒状に形成されている。封止部52は、制御スプール本体51の一方の端部を塞ぐようにして制御スプール本体51と一体に形成されている。封止部52は、封止部本体521、突出部522を有している。封止部本体521は、制御スプール本体51の一方の端部を塞いでいる。突出部522は、封止部本体521から軸方向に突出するよう略円柱状に形成されている。
制御スプール本体51には、スプール凹部511、スプール凹部512、スプール凹部513、スプールポート501、スプールポート502が形成されている。スプール凹部511は、制御スプール本体51の外周壁から径方向内側に凹むよう環状に形成されている。スプール凹部512は、スプール凹部511に対し封止部52とは反対側において、制御スプール本体51の外周壁から径方向内側に凹むよう環状に形成されている。スプール凹部513は、スプール凹部511と封止部52との間において、制御スプール本体51の外周壁から径方向内側に凹むよう環状に形成されている。
スプールポート501は、スプール凹部512と制御スプール本体51の内周壁とを接続するよう形成されている。スプールポート502は、スプール凹部513と制御スプール本体51の内周壁とを接続するよう形成されている。
制御スプール50は、制御スリーブ本体41の内側において軸方向に往復移動可能に設けられている。ここで、制御スプール50が制御スリーブ本体41の内側において軸方向に往復移動するとき、制御スプール本体51の外周壁と制御スリーブ本体41の内周壁とが摺動する。また、制御スプール本体51の封止部52側の端部は、係止部44に当接可能である。制御スプール50は、係止部44に当接したとき、ばね座部43とは反対側への軸方向の移動が規制される。
制御スプリング14は、例えばコイルスプリングであり、制御スプール本体51の封止部52とは反対側の端部と制御スリーブ40のばね座部43との間に設けられている。制御スプリング14は、制御スプール50をばね座部43から離れる方向に付勢している。そのため、制御スプール本体51の封止部52側の端部は、係止部44に押し付けられる。
ベーンロータ30には、遅角油路穴部301、進角油路穴部302、ロータ環状凹部312、収容穴部321等が形成されている。遅角油路穴部301は、ロータ穴部300と遅角室201とを接続するようボス31に形成されている。進角油路穴部302は、ロータ穴部300と進角室202とを接続するようボス31に形成されている。ロータ環状凹部312は、ロータ穴部300から径方向外側に凹むよう環状に形成されている。収容穴部321は、4つのベーン32のうちの1つのベーン32の板部223側の端面から軸方向に凹むよう形成されている。
油路穴部61は、ベーンロータ30のロータ凹部310の底面から軸方向に凹むよう形成されている。油路穴部61は、略円筒状に形成されている。ベーンロータ30には、逃がし部63が形成されている。逃がし部63は、油路穴部61の内周壁からボス31の径方向内側、すなわち、ロータ穴部300側へ凹むよう形成されている。
リセス穴部62は、ロータ環状凹部312と逃がし部63とが接続することにより、ロータ環状凹部312と油路穴部61との間に形成されている。これにより、油路穴部61とロータ穴部300とは、リセス穴部62を経由して連通している。
カム軸3には、供給穴部15が形成されている。供給穴部15は、カム軸3のベーンロータ30側の端面に開口するよう形成されている。供給穴部15は、油路穴部61に連通可能な位置に形成されている。供給穴部15の油路穴部61とは反対側の端部には、「作動油供給源」としてのオイルポンプ8が接続される。
オイルポンプ8は、「オイル排出部」としてのオイルパン7に貯留されている作動油を汲み上げ、供給穴部15に圧送する。これにより、作動油は、供給穴部15、油路穴部61、リセス穴部62、スリーブ凹部411、スリーブポート400、制御スリーブ本体41の内側、スリーブポート401、遅角油路穴部301を経由して遅角室201に流れることができる。また、作動油は、供給穴部15、油路穴部61、リセス穴部62、スリーブ凹部411、スリーブポート400、制御スリーブ本体41の内側、スリーブポート402、進角油路穴部302を経由して進角室202に流れることができる。このように、オイルポンプ8と遅角室201および進角室202との間に供給油路101が形成される。油路穴部61は、内側に供給油路101の一部を形成している。リセス穴部62は、油路穴部61の径方向外側に接続し、内側に供給油路101の一部を形成している。
チェック弁部70は、油路穴部61に設けられている。すなわち、チェック弁部70は、供給油路101に設けられている。チェック弁部70は、オイルポンプ8側から遅角室201または進角室202側への作動油の流れを許容し、遅角室201または進角室202側からオイルポンプ8側への作動油の流れを規制する。チェック弁部70の構成等については、後に詳述する。
図1に示すように、制御スプール50の突出部522に対しばね座部43とは反対側には、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、突出部522の端部に当接するようにして設けられる。リニアソレノイド9は、通電により、制御スプール50を制御スプリング14の付勢力に抗してカム軸3側へ押圧する。これにより、制御スプール50は、制御スリーブ40に対する軸方向の位置が変化する。
リニアソレノイド9には、図示しない電子制御ユニット(以下、「ECU」という)が接続される。ECUは、例えばCPU等の演算部、メモリ等の記憶部、I/O等の入出力部等を備え、車両に設けられた各種センサからの情報等に基づき、車両の各装置および各機器の作動を制御する。ECUは、エンジン1の運転状況等に応じてリニアソレノイド9への通電を制御し、バルブタイミング調整装置10の作動を制御する。
制御スプール50が係止部44に当接した位置にあるとき(図1参照)、スプール凹部511とスリーブポート401とは連通している。そのため、オイルポンプ8から圧送された作動油は、供給穴部15、油路穴部61、リセス穴部62、スリーブ凹部411、スリーブポート400、スプール凹部511、スリーブポート401、遅角油路穴部301を経由して遅角室201に流入可能である。また、このとき、スリーブポート402とスプール凹部512とは連通している。そのため、進角室202の作動油は、進角油路穴部302、スリーブポート402、スプール凹部512、スプールポート501、スリーブポート403を経由してオイルパン7に流れることができる。
制御スプール50が係止部44から離間し、制御スプール本体51の外周壁がスリーブポート401およびスリーブポート402を塞ぐ位置にあるとき、スプール凹部511とスリーブポート401およびスリーブポート402とは、連通していない。そのため、オイルポンプ8から圧送された作動油は、遅角室201および進角室202に流入できない。また、遅角室201および進角室202の作動油は、オイルパン7に流れることができない。
制御スプール50が係止部44からさらに離間した位置にあるとき、スプール凹部511とスリーブポート402とは連通している。そのため、オイルポンプ8から圧送された作動油は、供給穴部15、油路穴部61、リセス穴部62、スリーブ凹部411、スリーブポート400、スプール凹部511、スリーブポート402、進角油路穴部302を経由して進角室202に流入可能である。また、このとき、スリーブポート401とスプール凹部513とは連通している。そのため、遅角室201の作動油は、遅角油路穴部301、スリーブポート401、スプール凹部513、スプールポート502、スリーブポート403を経由してオイルパン7に流れることができる。
本実施形態は、ロックピン33をさらに備えている(図1、2参照)。ロックピン33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33の内側には、スプリング34が設けられている。スプリング34は、ロックピン33を板部223側へ付勢している。板部223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33は、ハウジング20に対しベーンロータ30が最進角位置にあるとき、嵌入凹部25に嵌入可能である。ロックピン33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33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の収容穴部321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(図示せず)が形成されている。遅角室201からピン制御油路に流入する作動油の圧力は、ロックピン33がスプリング34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に作動油が供給されると、ピン制御油路に作動油が流入し、ロックピン33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。
次に、バルブタイミング調整装置10の作動について説明する。ECUは、リニアソレノイド9の駆動を制御し、バルブタイミング調整装置10の作動を制御する。
例えば、車両のイグニッションスイッチをオフ操作し、エンジン1を停止させた場合、リニアソレノイド9への通電も停止される。そのため、制御スプール50は、制御スプリング14の付勢力により、制御スプール本体51が係止部44に当接する位置に保持される(図1参照)。このとき、進角室202は、オイルパン7に連通する。そのため、進角室202の作動油は、オイルパン7に排出される。これにより、進角室202は低圧になる。
また、このとき、オイルポンプ8は、供給油路101およびチェック弁部70を経由して遅角室201に連通している。
エンジン1の停止時は、オイルポンプ8の作動も停止されるため、遅角室201、進角室202には作動油は供給されない。また、ベーンロータ30は、最進角位置に位置している。
なお、このとき、ベーンロータ30が最進角位置に保持されると、スプリング34の付勢力により、ロックピン33が嵌入凹部25に嵌入する。これにより、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。
次に、車両のイグニッションスイッチをオン操作してエンジン1を始動させると、オイルポンプ8も作動する。これにより、オイルポンプ8から吐出された作動油は、供給油路101およびチェック弁部70を経由して遅角室201に供給される。その結果、遅角室201が高圧になる。
また、このとき、遅角室201からピン制御油路に作動油が供給されるものの、クランキング初期の時点では、ピン制御油路の圧力が低く、ロックピン33は、嵌入凹部25に嵌入した状態である。そのため、交番トルクによるベーンロータ30のばたつきを抑制できる。
その後、遅角室201およびピン制御油路の圧力が高くなると、ロックピン33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る。なお、このとき、進角室202は、低圧の状態が維持されている。
そのため、ベーンロータ30は、ハウジング20に対し遅角方向に相対回転する。これにより、ベーンロータ30が最遅角位置に位置し、吸気弁4のバルブタイミングは、最遅角の位相に制御される。
次に、例えばエンジン1がアイドリング運転から定常運転に移行すると、ECUにより、リニアソレノイド9に所定の電力が供給される。これにより、リニアソレノイド9は、制御スプール50を制御スプリング14の付勢力に抗してカム軸3側へ押圧する。制御スプール50がリニアソレノイド9に押圧されると、制御スプール50が係止部44から離間し、制御スプール本体51の外周壁がスリーブポート401およびスリーブポート402を塞ぐ。
そのため、遅角室201および進角室202の作動油は、オイルパン7へ排出されることなく、オイルポンプ8から遅角室201および進角室202への作動油の供給も規制される。
これにより、ベーンロータ30は、例えば最進角と最遅角との中間位置に保持される。そのため、吸気弁4のバルブタイミングが最進角と最遅角との中間位相に制御される。したがって、定常運転時のエンジン1の回転の安定化および燃費の向上を図ることができる。
次に、例えばエンジン1が定常運転から高回転負荷領域に移行した場合、ECUにより、リニアソレノイド9にさらに大きな電力が供給される。これにより、制御スプール50がリニアソレノイド9にさらに押圧され、オイルポンプ8は、供給油路101およびチェック弁部70を経由して進角室202に連通する。
このとき、遅角室201は、オイルパン7に連通する。そのため、遅角室201の作動油は、オイルパン7に排出される。これにより、遅角室201は低圧になる。
一方、オイルポンプ8から吐出された作動油は、供給油路101およびチェック弁部70を経由して進角室202に供給される。その結果、進角室202が高圧になる。
そのため、ベーンロータ30は、ハウジング20に対し進角方向に相対回転する。これにより、ベーンロータ30が最進角位置に位置し、吸気弁4のバルブタイミングは、最進角の位相に制御される。よって、排気弁5のバルブオーバーラップが大きくなり、吸気の充填効率が高くなり、エンジン1の出力トルクの向上を図ることができる。
このように、エンジン1の運転状態に応じて、ECUがリニアソレノイド9への通電を制御し、作動油制御部11の制御スリーブ40に対する制御スプール50の軸方向の位置を制御する。これにより、位相変換部13を制御し、クランク軸2に対するカム軸3の回転位相を最適な位相に制御できる。
チェック弁部70は、作動油が供給油路101をオイルポンプ8側から遅角室201側または進角室202側に流れる順流時、作動油の流れを許容する。また、チェック弁部70は、作動油が供給油路101を遅角室201側または進角室202側からオイルポンプ8側に流れる逆流時、作動油の流れを規制する。これにより、作動油をオイルポンプ8から遅角室201または進角室202に効率的に供給できる。
次に、チェック弁部70の構成等について、詳細に説明する。図3に示すように、チェック弁部70は、弁座部71、スリーブ72、横穴部75、弁体76、スプリング77等を有している。
弁座部71は、油路穴部61に設けられ中央に弁座713を形成している。スリーブ72は、筒状に形成され、一端が弁座部71に接続する。横穴部75は、スリーブ72の内周壁と外周壁とを接続するよう形成され、スリーブ72の内部空間720とスリーブ72の外部とを連通する。弁体76は、スリーブ72の内側において弁座713から離間または弁座713に当接可能なよう設けられている。
より具体的には、弁座部71は、弁座本体711、弁座穴部712、弁座713、弁座筒部714を有している。弁座本体711は、略円板状に形成されている。弁座穴部712は、弁座本体711の中央を板厚方向に貫くよう円形に形成されている。弁座713は、弁座本体711の一方の端面において弁座穴部712の周囲にテーパ状に形成されている。弁座筒部714は、弁座本体711の一方の端面の外縁部から軸方向へ延びるよう略円筒状に形成されている。弁座本体711と弁座筒部714とは、例えば金属により一体に形成されている。弁座部71は、油路穴部61に圧入されている。これにより、弁座部71は、外周壁、すなわち、弁座本体711の外周壁および弁座筒部714の外周壁が油路穴部61の内周壁に嵌合している。
図3~5に示すように、スリーブ72は、例えば金属により形成され、スリーブ本体73、スリーブ底部74を有している。スリーブ本体73は、略円筒状に形成されている。スリーブ底部74は、スリーブ本体73の一方の端部を塞ぐようスリーブ本体73と一体に形成されている。スリーブ底部74には、スリーブ底部74の中央を板厚方向に貫く略円形の背圧穴部741が形成されている。
スリーブ本体73は、スリーブ小径部731、スリーブ接続部732、スリーブ大径部733からなる。スリーブ小径部731は、スリーブ底部74の外縁部から軸方向へ延びるよう略円筒状に形成されている。スリーブ接続部732は、スリーブ小径部731のスリーブ底部74とは反対側の端部から軸方向かつ径方向外側へ延びるよう先開きの筒状に形成されている。これにより、スリーブ接続部732の内周壁は、テーパ状に形成されている。スリーブ大径部733は、スリーブ接続部732のスリーブ小径部731とは反対側の端部から軸方向へ延びるよう略円筒状に形成されている。ここで、スリーブ大径部733の内径および外径は、スリーブ小径部731の内径および外径より大きい。
スリーブ72は、スリーブ本体73のスリーブ大径部733側の端部が弁座筒部714の内側に圧入により接続されることで、弁座部71と一体に組み付けられている。
横穴部75は、スリーブ大径部733の内周壁と外周壁とを接続するよう略円形に形成されている。横穴部75は、スリーブ大径部733の周方向に等間隔で4つ形成されている。
スリーブ本体73のスリーブ大径部733側の端部が弁座筒部714の内側に圧入されているため、横穴部75の一部は、弁座筒部714により塞がれる。これにより、横穴部75には、スリーブ72の外部に露出する開口部751が形成されている(図3参照)。
弁体76は、例えば金属により球状に形成されている。弁体76は、スリーブ大径部733の内側に設けられている。弁体76の外径は、弁座穴部712の内径および弁座713の内径より大きい。また、弁体76の外径は、スリーブ大径部733の内径より小さく、スリーブ小径部731の内径より大きい。そのため、弁体76とスリーブ大径部733の内周壁との間には、隙間S1が形成される。また、弁体76は、弁座713またはスリーブ接続部732の内周壁に当接可能である。
弁体76は、スリーブ本体73の内側において、弁座713とスリーブ接続部732との間を開弁方向または閉弁方向に移動可能である。ここで、「開弁方向」とは、スリーブ72の軸方向に沿ってスリーブ接続部732側から弁座713側へ向かう方向を意味し、「閉弁方向」とは、スリーブ72の軸方向に沿って弁座713側からスリーブ接続部732側へ向かう方向を意味する。弁体76は、弁座713に当接したとき、閉弁方向の移動が規制され、スリーブ接続部732の内周壁に当接したとき(図3に示す破線参照)、開弁方向の移動が規制される。
スプリング77は、例えばコイルスプリングであり、弁体76とスリーブ底部74との間に設けられている。スプリング77の外径は、弁体76の外径およびスリーブ小径部731の内径より小さい。スプリング77は、一端が弁体76に当接し、他端がスリーブ底部74に当接している。スプリング77は、弁体76とスリーブ底部74との間において、軸方向に圧縮されている。そのため、スプリング77は、弁体76を閉弁方向に付勢している。これにより、弁体76は、弁座713に押し付けられる。
チェック弁部70は、スリーブ72をスリーブ小径部731側の端部側から油路穴部61に挿入し、弁座部71を油路穴部61に圧入することで油路穴部61に設けられる。
弁座部71の外周壁と逃がし部63との間には、隙間S2が形成されている(図2、3参照)。この隙間S2により、弁座部71を油路穴部61に圧入しても、弁座部71の径方向外側に位置するロータ穴部300の内周壁、および、制御スリーブ本体41の内周壁がロータ穴部300の径方向内側へ変形するのを抑制できる。そのため、当該変形により制御スリーブ40の内側における制御スプール50の軸方向の円滑な移動が妨げられるのを抑制できる。
弁座本体711の弁座筒部714とは反対側の端面とカム軸3の端面とは当接している。スリーブ底部74のスリーブ本体73とは反対側の端面と油路穴部61の底面との間には、隙間S3が形成されている。これにより、スリーブ72の内部空間720のうち弁体76に対し弁座713とは反対側の空間721とスリーブ72の外部とを連通する背圧油路150が形成されている。背圧油路150は、空間721と横穴部75とを連通している。
横穴部75は、スリーブ72の軸方向において、スリーブ72の外部に露出する開口部751の範囲R1が、リセス穴部62の範囲R2と重複するよう形成されている(図3参照)。より詳細には、横穴部75は、スリーブ72の軸方向において、スリーブ72の外部に露出する開口部751の範囲R1が、リセス穴部62の範囲R2内に全て含まれるよう形成されている。
本実施形態では、供給油路101を経由してオイルポンプ8側から遅角室201側または進角室202側へ作動油が流れる順流時、弁体76は、スプリング77の付勢力に抗して開弁方向へ移動し、弁座713から離間する。これにより、チェック弁部70の弁体76が開弁する。チェック弁部70が開弁すると、供給穴部15の作動油は、弁座穴部712、弁座713、横穴部75の開口部751を経由してリセス穴部62側へ流れる。
供給油路101を経由して遅角室201側または進角室202側からオイルポンプ8側へ作動油が流れる逆流時、弁座713から離間していた弁体76は、作動油の流体力およびスプリング77の付勢力により閉弁方向へ移動し、弁座713に当接する。これにより、チェック弁部70の弁体76が閉弁する。チェック弁部70が閉弁すると、遅角室201または進角室202側からオイルポンプ8側への作動油の流れが規制される。
次に、比較形態の構成を示すことにより、比較形態に対する本実施形態の有利な効果を明らかにする。
図6に示すように、比較形態では、リセス穴部62は、油路穴部61のカム軸3とは反対側の端部の径方向外側に接続するよう形成されている。そのため、横穴部75は、スリーブ72の外部に露出する開口部751が、スリーブ72の軸方向においてリセス穴部62と重複しないよう形成されている(図6参照)。これにより、横穴部75の開口部751とリセス穴部62との間には、作動油の流れを絞るような絞り部N1が形成されている。供給油路101を経由してオイルポンプ8側から遅角室201側または進角室202側へ作動油が流れる順流時、作動油は、絞り部N1を通過する。したがって、チェック弁部70を流れる作動油の圧損が増大するおそれがある。
一方、本実施形態では、上述のように、横穴部75は、スリーブ72の軸方向において、スリーブ72の外部に露出する開口部751の範囲R1が、リセス穴部62の範囲R2と重複するよう形成され、横穴部75の開口部751とリセス穴部62との間には、作動油の流れを絞る比較形態のような絞り部(N1)は形成されていない。そのため、チェック弁部70を流れる作動油の圧損を低減できる。本実施形態は、この点で、比較形態に対し有利である。
以上説明したように、<1>本実施形態では、横穴部75は、スリーブ72の軸方向において、スリーブ72の外部に露出する開口部751の範囲R1が、リセス穴部62の範囲R2と重複するよう形成されている。
そのため、横穴部75の開口部751とリセス穴部62との間には、作動油の流れを絞るような絞り部は形成されていない。これにより、チェック弁部70を流れる作動油の圧損を低減できる。
また、<2>本実施形態では、横穴部75は、スリーブ72の軸方向において、スリーブ72の外部に露出する開口部751の範囲R1が、リセス穴部62の範囲R2内に全て含まれるよう形成されている。
そのため、チェック弁部70を流れる作動油の圧損をより一層低減できる。
(第2実施形態)
第2実施形態によるバルブタイミング調整装置の一部を図7に示す。第2実施形態は、リセス穴部62およびチェック弁部70の構成等が第1実施形態と異なる。
本実施形態では、リセス穴部62は、油路穴部61のカム軸3とは反対側の端部の径方向外側に接続するよう形成されている。
横穴部75は、スリーブ小径部731の内周壁と外周壁とを接続するよう形成されている。横穴部75は、スリーブ小径部731の周方向に等間隔で4つ形成されている。
横穴部75は、スリーブ72の径方向外側から中心に向かって見たとき、スリーブ72の軸方向に延びる長穴状に形成されている(図7参照)。
横穴部75は、スリーブ72の軸方向において、スリーブ72の外部に露出する開口部751の範囲R1が、リセス穴部62の範囲R2と重複するよう形成されている(図7参照)。より詳細には、横穴部75は、スリーブ72の軸方向において、スリーブ72の外部に露出する開口部751の範囲R1が、リセス穴部62の範囲R2内に全て含まれるよう形成されている。
そのため、第1実施形態と同様、チェック弁部70を流れる作動油の圧損を低減できる。
以上説明したように、<3>本実施形態では、横穴部75は、スリーブ72の径方向外側から中心に向かって見たとき、スリーブ72の軸方向に延びる長穴状に形成されている。
そのため、横穴部75を、スリーブ72の軸方向において、スリーブ72の外部に露出する開口部751の範囲R1が、リセス穴部62の範囲R2と重複するよう容易に形成することができる。これにより、チェック弁部70を流れる作動油の圧損を容易に低減できる。
(第3実施形態)
第3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3実施形態は、チェック弁部70の構成等が第2実施形態と異なる。
本実施形態では、弁座部71は、第2実施形態で示した弁座筒部714を有していない。スリーブ接続部732は、略円環の板状に形成されている。弁座部71は、弁座本体711の外周壁がスリーブ大径部733の内周壁に嵌合するようスリーブ大径部733の内側に設けられている。
スリーブ72は、スリーブ大径部733が油路穴部61に圧入されている。これにより、スリーブ大径部733の外周壁が油路穴部61の内周壁に嵌合している。
スリーブ底部74には、第2実施形態で示した背圧穴部741は形成されていない。そのため、第2実施形態で示した背圧油路150は形成されていない。
横穴部75は、第2実施形態と同様、スリーブ小径部731の内周壁と外周壁とを接続するよう形成されている。横穴部75は、スリーブ小径部731の周方向に等間隔で4つ形成されている。
横穴部75は、第2実施形態と同様、スリーブ72の径方向外側から中心に向かって見たとき、スリーブ72の軸方向に延びる長穴状に形成されている(図8参照)。
横穴部75は、スリーブ72の軸方向において、スリーブ72の外部に露出する開口部751の範囲R1が、リセス穴部62の範囲R2と重複するよう形成されている。より詳細には、横穴部75は、スリーブ72の軸方向において、スリーブ72の外部に露出する開口部751の範囲R1の一部が、リセス穴部62の範囲R2の一部と重複するよう形成されている(図8参照)。
そのため、第2実施形態と同様、チェック弁部70を流れる作動油の圧損を低減できる。
(第4実施形態)
第4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4実施形態は、位相変換部13、作動油制御部11、チェック弁部70の構成等が第1実施形態と異なる。
本実施形態では、ケース22の筒部221および板部222と板部223とは、ボルト17により固定されている。
ベーンロータ30は、作動油制御部11の制御スリーブ本体41のスリーブ係止部42とは反対側の端部がカム軸3の端部に形成されたボルト穴部16に螺合されることにより、カム軸3に固定される。
スリーブポート401、スリーブポート402、スリーブポート403、スリーブポート400は、制御スリーブ本体41の軸方向に沿って、この順で形成されている。
制御スプール本体51と封止部52とは、別体に形成されている。制御スプール本体51の制御スプリング14とは反対側の端部の内側には、略円筒状の油路穴部61が形成されている。封止部52は、油路穴部61の内側に圧入されている。封止部52は、封止部本体521、突出部522、規制部523を有している。
封止部本体521は、外周壁が油路穴部61の内周壁に嵌合している。突出部522は、封止部本体521のカム軸3とは反対側の端面から略円柱状に突出するよう形成されている。規制部523は、封止部本体521のカム軸3側の端面から略円柱状に突出するよう形成されている。
スプール凹部511、スプール凹部512、スプール凹部513は、制御スプール本体51の制御スプリング14側の端部から封止部52側の端部に向かって、この順で形成されている。スプールポート501は、スプール凹部511と制御スプール本体51の内周壁とを接続するよう形成されている。スプールポート502は、スプール凹部512に対し封止部52側において、制御スプール本体51の外周壁と内周壁とを接続するよう形成されている。
オイルポンプ8から圧送された作動油は、カム軸3の供給穴部15、スリーブポート400、スプール凹部511、スプールポート501、制御スプール本体51の内側、油路穴部61、スプールポート502、スリーブポート401、遅角油路穴部301を経由して遅角室201に供給される。また、オイルポンプ8から圧送された作動油は、カム軸3の供給穴部15、スリーブポート400、スプール凹部511、スプールポート501、制御スプール本体51の内側、油路穴部61、スプールポート502、スリーブポート402、進角油路穴部302を経由して進角室202に供給される。油路穴部61は、内側に供給油路101の一部を形成している。
リセス穴部62は、スプールポート502に形成されている。すなわち、リセス穴部62は、油路穴部61の径方向外側に接続し、内側に供給油路101の一部を形成している。
チェック弁部70は、油路穴部61に設けられている。すなわち、チェック弁部70は、供給油路101に設けられている。
チェック弁部70は、弁座部71、スリーブ72、横穴部75、弁体76、スプリング77等を有している。弁座部71は、第1実施形態で示した弁座筒部714を有していない。スリーブ72は、第1実施形態で示したスリーブ底部74を有していない。スリーブ本体73は、略円筒状に形成されている。弁座部71は、弁座本体711の外周壁がスリーブ本体73の一端の内周壁に嵌合するよう設けられている。
スリーブ72は、外周壁が油路穴部61の内周壁に嵌合するよう設けられている。ここで、スリーブ72の一端および弁座部71は、制御スプール本体51の内壁に形成された環状の段差面に係止されている。
横穴部75は、スリーブ本体73の内周壁と外周壁とを接続するよう形成されている。横穴部75は、スリーブ本体73の周方向に等間隔で複数形成されている。ここで、横穴部75は、リセス穴部62に接続している。
横穴部75は、スリーブ72の軸方向において、スリーブ72の外部に露出する開口部751の範囲R1が、リセス穴部62の範囲R2と重複するよう形成されている。より詳細には、横穴部75は、スリーブ72の軸方向において、スリーブ72の外部に露出する開口部751の範囲R1が、リセス穴部62の範囲R2内に全て含まれるよう形成されている。本実施形態では、範囲R1と範囲R2とは一致している(図10参照)。
弁体76は、スリーブ本体73の内側において、弁座713と規制部523の先端部との間を開弁方向または閉弁方向に移動可能である。弁体76は、弁座713に当接したとき、閉弁方向の移動が規制され、規制部523の先端部に当接したとき(図10に示す破線参照)、開弁方向の移動が規制される。
スプリング77は、一端が弁体76に当接し、他端が封止部本体521の弁体76側の端面に当接している。スプリング77は、弁体76を閉弁方向に付勢している。これにより、弁体76は、弁座713に押し付けられる。
以上説明したように、<1>本実施形態では、横穴部75は、スリーブ72の軸方向において、スリーブ72の外部に露出する開口部751の範囲R1が、リセス穴部62の範囲R2と重複するよう形成されている。
そのため、第1実施形態と同様、チェック弁部70を流れる作動油の圧損を低減できる。
また、<2>本実施形態では、横穴部75は、スリーブ72の軸方向において、スリーブ72の外部に露出する開口部751の範囲R1が、リセス穴部62の範囲R2内に全て含まれるよう形成されている。
そのため、第1実施形態と同様、チェック弁部70を流れる作動油の圧損をより一層低減できる。
(第5実施形態)
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図11に示す。第5実施形態は、油路穴部61、チェック弁部70の構成等が第1実施形態と異なる。
本実施形態では、油路穴部61は、小径部615、大径部616を有している。小径部615は、ロータ凹部310の底面の供給穴部15に対応する位置からカム軸3とは反対側へ延びるよう略円筒状に形成されている。
大径部616は、小径部615のカム軸3とは反対側の端部からカム軸3とは反対側へ延びるよう略円筒状に形成されている。大径部616は、小径部615とは反対側の端部が、ベーンロータ30のボス31のカム軸3とは反対側の端面に開口するよう形成されている。大径部616は、小径部615と同軸になるよう形成されている。大径部616の内径は、小径部615の内径より大きい。これにより、小径部615と大径部616との間には、略円環平面状の段差面617が形成されている。
チェック弁部70は、封止部材78、弁座保持部90、スプリング771をさらに有している。封止部材78は、例えば金属により略円柱状に形成されている。封止部材78は、油路穴部61の大径部616の小径部615とは反対側の開口を塞ぐようにして大径部616に圧入されている。これにより、油路穴部61からの作動油の漏れを抑制できる。
弁座保持部90は、例えば樹脂により形成され、保持部本体91、保持筒部92を有している。保持部本体91は、略円環状に形成されている。保持筒部92は、保持部本体91の外縁部から略円筒状に延びるよう形成されている。弁座保持部90は、保持部本体91の保持筒部92とは反対側の端面が段差面617に当接するよう油路穴部61の大径部616の内側に設けられている。ここで、弁座保持部90の外径は、大径部616の内径より小さい。そのため、弁座保持部90は、大径部616に圧入されていない。
弁座筒部714は、弁座本体711の内縁部から略円筒状に延びるよう弁座本体711と一体に形成されている。弁座713は、弁座筒部714の弁座本体711とは反対側の端面の内縁部にテーパ状に形成されている。
弁座部71は、弁座本体711の弁座筒部714とは反対側の端面が保持部本体91に当接するよう保持筒部92の内側に設けられている。弁座部71は、弁座保持部90により保持されている。
スリーブ72は、スリーブ本体73、スリーブ底部74、スリーブフランジ部734を有している。スリーブ本体73は、略円筒状に形成されている。スリーブ底部74は、スリーブ本体73の一方の端部を塞ぐようスリーブ本体73と一体に形成されている。スリーブ底部74には、第1実施形態で示した背圧穴部741は形成されていない。そのため、第1実施形態で示した背圧油路150は形成されていない。
スリーブフランジ部734は、スリーブ本体73の他方の端部から径方向外側へ延びるようスリーブ本体73と一体に環状に形成されている。
スリーブ72は、スリーブ本体73のスリーブフランジ部734側の端部の内周壁が弁座筒部714の外周壁に嵌合し、スリーブフランジ部734が弁座本体711に当接するよう設けられている。ここで、スリーブフランジ部734は、弁座筒部714と保持筒部92との間に位置している。
スプリング771は、例えばコイルスプリングであり、スリーブ本体73の径方向外側においてスリーブフランジ部734と封止部材78との間に設けられている。スプリング771は、一端がスリーブフランジ部734に当接し、他端が封止部材78に当接している。スプリング771は、スリーブフランジ部734と封止部材78との間において、軸方向に圧縮されている。そのため、スプリング771は、スリーブ72を弁座部71および弁座保持部90とともに閉弁方向に付勢している。これにより、弁座保持部90は、段差面617に押し付けられる。ここで、スリーブ底部74のスリーブフランジ部734とは反対側の端面と封止部材78との間には、隙間S4が形成されている。
横穴部75は、スリーブ本体73の内周壁と外周壁とを接続するよう形成されている。横穴部75は、スリーブ本体73の周方向に等間隔で4つ形成されている。横穴部75は、スリーブ72の径方向外側から中心に向かって見たとき、スリーブ72の軸方向に延びる長穴状に形成されている。
横穴部75は、スリーブ72の軸方向において、スリーブ72の外部に露出する開口部751の範囲R1が、リセス穴部62の範囲R2と重複するよう形成されている。より詳細には、横穴部75は、スリーブ72の軸方向において、スリーブ72の外部に露出する開口部751の範囲R1の一部が、リセス穴部62の範囲R2の一部と重複するよう形成されている(図11参照)。
そのため、第1実施形態と同様、チェック弁部70を流れる作動油の圧損を低減できる。
本実施形態は、フィルタ86をさらに備えている。フィルタ86は、メッシュ状の部材により、有底筒状に形成されている。フィルタ86の底部は、筒部とは反対側へ突出するよう曲面状に形成されている。フィルタ86は、フィルタ86を通過する作動油に含まれる異物を捕集可能である。
フィルタ86は、筒部の底部とは反対側の開口部が保持部本体91の中央の穴部を塞ぐようにして弁座保持部90と一体に設けられている。フィルタ86は、インサート成型により弁座保持部90と一体に設けられている。弁座保持部90が油路穴部61に設けられた状態において、フィルタ86は、小径部615の内側に位置している。
フィルタ86は、供給油路101において、弁座部71に対し、順流時の作動油流れの上流側に設けられている。フィルタ86は、供給油路101の弁座部71に対し上流側に設けられ、供給油路101中の異物を捕集可能である。そのため、供給油路101のチェック弁部70に対し上流側の作動油中の異物が弁体76と弁座713との間に挟み込まれるのを抑制でき、チェック弁部70の閉弁不良を抑制できる。また、供給油路101のチェック弁部70に対し上流側の作動油中の異物が、チェック弁部70の下流に設けられた制御スプール50、制御スリーブ40、ベーンロータ30、ハウジング20等の精密摺動部品等の摺動隙間に侵入するのを抑制できる。
(他の実施形態)
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、他の実施形態では、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、本開示は、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。
10 バルブタイミング調整装置、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)、13 位相変換部、201 遅角室(油圧室)、202 進角室(油圧室)、101 供給油路、11 作動油制御部、61 油路穴部、62 リセス穴部、70 チェック弁部、71 弁座部、713 弁座、72 スリーブ、720 内部空間、75 横穴部、751 開口部、76 弁体

Claims (4)

  1. 内燃機関(1)のバルブ(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、
    油圧室(201、202)を有し、作動油供給源(8)から前記油圧室に供給される作動油により前記内燃機関の駆動軸(2)と従動軸(3)との回転位相を変換し、前記バルブのバルブタイミングを調整可能な位相変換部(13)と、
    前記作動油供給源と前記油圧室とを接続する供給油路(101)を流れる作動油を制御することで、前記油圧室に供給される作動油の流れを制御可能な作動油制御部(11)と、
    内側に前記供給油路の一部を形成する筒状の油路穴部(61)と、
    前記油路穴部の径方向外側に接続し内側に前記供給油路の一部を形成するリセス穴部(62)と、
    前記供給油路に設けられ、前記作動油供給源側から前記油圧室側への作動油の流れを許容し、前記油圧室側から前記作動油供給源側への作動油の流れを規制するチェック弁部(70)と、を備え、
    前記チェック弁部は、前記油路穴部に設けられ弁座(713)を形成する弁座部(71)、一端が前記弁座部に接続する筒状のスリーブ(72)、前記スリーブの内周壁と外周壁とを接続するよう形成され前記スリーブの内部空間(720)と前記スリーブの外部とを連通する横穴部(75)、および、前記スリーブの内側において前記弁座から離間または前記弁座に当接可能なよう設けられた弁体(76)を有し、
    前記横穴部は、前記スリーブの軸方向において、前記スリーブの外部に露出する開口部(751)の範囲(R1)が、前記リセス穴部の範囲(R2)と重複するよう形成されており、
    前記作動油制御部は、作動油を制御するときに軸方向に往復移動する筒状の制御スプール(50)を有し、
    前記チェック弁部は、前記制御スプールに対し径方向外側または径方向内側に設けられているバルブタイミング調整装置。
  2. 前記チェック弁部の外部を経由して、前記弁体に対し前記弁座とは反対側の空間(721)と前記横穴部とを連通する背圧油路(150)をさらに備える請求項1に記載のバルブタイミング調整装置。
  3. 前記横穴部は、前記スリーブの軸方向において、前記スリーブの外部に露出する開口部(751)の範囲(R1)が、前記リセス穴部の範囲(R2)内に全て含まれ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。
  4. 前記横穴部は、前記スリーブの径方向外側から中心に向かって見たとき、前記スリーブの軸方向に延びる長穴状に形成されている請求項1またはに記載のバルブタイミング調整装置。
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