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技術 弁開閉時期制御装置

出願人 アイシン精機株式会社
発明者 朝日丈雄野口祐司梶田知宏菅沼秀行濱崎弘之彌永英臣榊原徹
出願日 2016年11月14日 (3年7ヶ月経過) 出願番号 2016-221635
公開日 2018年5月24日 (2年1ヶ月経過) 公開番号 2018-080591
状態 未査定
技術分野 特殊操作のための弁装置
主要キーワード 回転伝動部材 中間バネ 角ポジション 電磁ユニット 従動型 角流路 加工行程 ドレン溝
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この項目の情報は公開日時点(2018年5月24日)のものです。
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図面 (10)

課題

流路構成の複雑化や大型化を招くことなく応答性良く作動する弁開閉時期制御装置を構成する。

解決手段

駆動側回転体従動側回転体との相対回転位相流体圧により設定する弁ユニットVbが、連結ボルト40の内部空間40Rの内面スリーブ53を有している。スリーブ53が、進角ポート41aに連通する進角連通孔53aと、遅角ポート41bに連通する遅角連通孔53bとを備え、スリーブ53の外面側に排出される流体を連結ボルト40の頭部側に排出するドレン流路Dを連結ボルト40とスリーブ53との境界に形成している。

概要

背景

弁開閉時期制御装置として特許文献1には、カムシャフトと共に回転する従動側回転体(文献では回転部材)と、クランクシャフトと共に回転する駆動側回転体回転伝動部材)とを備え、従動型回転体をカムシャフトに連結固定する連結ボルト取付ボルト)に同軸芯でスプール弁を備えた技術が記載されている。

この特許文献1の技術では、アクチュエータでスプール弁を軸芯方向に移動させることにより作動油を制御し、作動油の油圧により駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を変更し弁開閉時期を任意に設定する。

特許文献2には、カムシャフトと一体回転する従動側回転体(文献ではインナエレメント)と、クランクシャフトで駆動される駆動側回転体(アウタエレメント)とを備え、従動側回転体をカムシャフトに連結する連結ボルト(スクリュー)にスプールを備えた技術が記載されている。

この特許文献2の技術では、アクチュエータでスプールを移動させることにより、流体の給排を制御し、流体により弁開閉時期を任意に設定する。

また、特許文献3には、特許文献1、2と同様に連結ボルトにスプールを備え、外部からスプールを移動させることにより作動油を制御する構成であるが、ボルトスリーブを外嵌した技術が記載されている。

この特許文献3の技術では、オイルポンプからの作動油をスリーブに供給する導入路を連結ボルトの外周とスリーブの内周との間に形成している。

概要

流路構成の複雑化や大型化を招くことなく応答性良く作動する弁開閉時期制御装置を構成する。駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を流体圧により設定する弁ユニットVbが、連結ボルト40の内部空間40Rの内面のスリーブ53を有している。スリーブ53が、進角ポート41aに連通する進角連通孔53aと、遅角ポート41bに連通する遅角連通孔53bとを備え、スリーブ53の外面側に排出される流体を連結ボルト40の頭部側に排出するドレン流路Dを連結ボルト40とスリーブ53との境界に形成している。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

内燃機関クランクシャフト同期回転する駆動側回転体と、前記駆動側回転体の回転軸芯同軸芯に配置され弁開閉用のカムシャフト一体回転する従動側回転体と、前記回転軸芯と同軸芯に配置され前記従動側回転体を前記カムシャフトに連結し、且つ、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間の進角室と遅角室とに格別に連通する進角ポートと遅角ポートとが外周面から内部空間に亘って形成された連結ボルトと、前記連結ボルトの内部空間に配置された弁ユニットとを備えると共に、前記弁ユニットが、前記連結ボルトの内部空間の内周面に備えられ、前記進角ポートに連通する進角連通孔および前記遅角ポートに連通する遅角連通孔が形成されたスリーブを備え、前記スリーブの外面側に排出される流体を前記連結ボルトの頭部側から外部に排出するドレン流路が、前記連結ボルトと前記スリーブとの境界に形成されている弁開閉時期制御装置

請求項2

前記回転軸芯と同軸芯で前記内部空間に収容され、前記内部空間に嵌め込まれる基端部および前記基端部より小径で先端部の外周に供給口が形成された管路部を有した流体供給管と、前記スリーブの内周面および前記流体供給管の前記管路部の外周面に案内される状態で前記回転軸芯に沿う方向にスライド移動自在に配置され、外周に一対のランド部が形成され一対の前記ランド部の中間位置に内部から外部に流体を送る中間孔部が形成されたスプールとを備え、前記スリーブに、流体を排出する前記ドレン流路に連通するドレン孔を形成する請求項1に記載の弁開閉時期制御装置。

請求項3

前記ドレン流路が、前記連結ボルトのうち前記スリーブが嵌め込まれる内周面に溝状に形成されている請求項1に記載の弁開閉時期制御装置。

請求項4

前記ドレン流路が、前記スリーブの外周面に溝状に形成されている請求項1〜3のいずれか一項に記載の弁開閉時期制御装置。

請求項5

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、前記駆動側回転体の回転軸芯と同軸芯に配置され弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、前記回転軸芯と同軸芯に配置され前記従動側回転体を前記カムシャフトに連結し、且つ、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間の進角室と遅角室とに格別に連通する進角ポートと遅角ポートとが外周面から内部空間に亘って形成された連結ボルトと、前記連結ボルトの内部空間に配置された弁ユニットとを備えると共に、前記弁ユニットが、前記連結ボルトの内部空間の内周面に備えられ、前記進角ポートに連通する進角連通孔および前記遅角ポートに連通する遅角連通孔および流体を排出するドレン孔が形成されたスリーブと、前記回転軸芯と同軸芯で前記内部空間に収容され、前記内部空間に嵌め込まれる基端部および前記基端部より小径で先端部の外周に供給口が形成された管路部を有した流体供給管と、前記スリーブの内周面および前記流体供給管の前記管路部の外周面に案内される状態で前記回転軸芯に沿う方向にスライド移動自在に配置され、外周に一対のランド部が形成され一対の前記ランド部の中間位置に内部から外部に流体を送る中間孔部が形成されたスプールとを備えており、前記進角連通孔と前記遅角連通孔との何れか少なくとも一方の連通孔において、前記スプールの前記ランド部によって連通孔が閉塞される中立ポジションから、前記スプールを一方側に設定量だけ作動させた際の開口面積と、他方側に前記設定量だけ作動した際の開口面積とが異なる値に設定されている弁開閉時期制御装置。

請求項6

前記スプールが、前記進角連通孔に流体を供給し前記遅角連通孔から流体を排出する進角ポジションに設定された際の前記遅角連通孔の開口面積が、前記進角連通孔の開口面積より小さく設定されている請求項5に記載の弁開閉時期制御装置。

請求項7

前記スプールが、前記遅角連通孔に流体を供給し前記進角連通孔から流体を排出する遅角ポジションに設定された際の前記進角連通孔の開口面積が、前記遅角連通孔の開口面積より小さく設定されている請求項5に記載の弁開閉時期制御装置。

技術分野

0001

本発明は、弁開閉時期制御装置に関する。

背景技術

0002

弁開閉時期制御装置として特許文献1には、カムシャフトと共に回転する従動側回転体(文献では回転部材)と、クランクシャフトと共に回転する駆動側回転体回転伝動部材)とを備え、従動型回転体をカムシャフトに連結固定する連結ボルト取付ボルト)に同軸芯でスプール弁を備えた技術が記載されている。

0003

この特許文献1の技術では、アクチュエータでスプール弁を軸芯方向に移動させることにより作動油を制御し、作動油の油圧により駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を変更し弁開閉時期を任意に設定する。

0004

特許文献2には、カムシャフトと一体回転する従動側回転体(文献ではインナエレメント)と、クランクシャフトで駆動される駆動側回転体(アウタエレメント)とを備え、従動側回転体をカムシャフトに連結する連結ボルト(スクリュー)にスプールを備えた技術が記載されている。

0005

この特許文献2の技術では、アクチュエータでスプールを移動させることにより、流体の給排を制御し、流体により弁開閉時期を任意に設定する。

0006

また、特許文献3には、特許文献1、2と同様に連結ボルトにスプールを備え、外部からスプールを移動させることにより作動油を制御する構成であるが、ボルトスリーブを外嵌した技術が記載されている。

0007

この特許文献3の技術では、オイルポンプからの作動油をスリーブに供給する導入路を連結ボルトの外周とスリーブの内周との間に形成している。

先行技術

0008

特開2000‐130118号公報
米国特許第6,363,896号明細書
特開2016‐48043号公報

発明が解決しようとする課題

0009

特許文献1〜3に記載されるように、連結ボルトの内部に作動油を制御する弁ユニットを備える構成は、駆動側回転体と従動側回転体との間に形成される進角室あるいは遅角室と弁ユニットとの距離を短縮できるため、流路圧損を小さくして応答性の良い作動を実現する。

0010

しかしながら、特許文献1,2に示される構成では連結ボルトや、これを取り囲む部材に流路を形成するため、流路が複雑化し、大型化を招きやすいものである。

0011

これに対して特許文献3の構成では、連結ボルトの先端側から作動油を排出する構成であるため、特許文献1,2と比較して油路単純化する。その反面、この特許文献3の構成では、オイルポンプからの作動油をスリーブに供給する導入路を連結ボルトの外周とスリーブの内周との間に形成するため、この部位の構成が複雑化するものであった。

0012

特に、この特許文献3の構成では、導入路において圧損を生じ応答性を低下させることも想像できた。

0013

このような理由から流路構成の複雑化や大型化を招くことなく応答性良く作動する弁開閉時期制御装置が求められる。

課題を解決するための手段

0014

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、
前記駆動側回転体の回転軸芯と同軸芯に配置され弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
前記回転軸芯と同軸芯に配置され前記従動側回転体を前記カムシャフトに連結し、且つ、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間の進角室と遅角室とに格別に連通する進角ポートと遅角ポートとが外周面から内部空間に亘って形成された連結ボルトと、
前記連結ボルトの内部空間に配置された弁ユニットとを備えると共に、
前記弁ユニットが、
前記連結ボルトの内部空間の内周面に備えられ、前記進角ポートに連通する進角連通孔および前記遅角ポートに連通する遅角連通孔が形成されたスリーブを備え、
前記スリーブの外面側に排出される流体を前記連結ボルトの頭部側から外部に排出するドレン流路が、前記連結ボルトと前記スリーブとの境界に形成されている点にある。

0015

この特徴構成によると、連結ボルトとスリーブとの境界に形成されたドレン流路を介して流体を連結ボルトの頭部側から外部に排出されるため、流路が簡素化する。また、ドレン流路が連結ボルトとスリーブとの境界に形成される構成であるが、このドレン流路に流れる流体に圧損を考慮する必要もない。
従って、流路構成の複雑化や大型化を招くことなく応答性良く作動する弁開閉時期制御装置が構成された。

0016

他の構成として、前記回転軸芯と同軸芯で前記内部空間に収容され、前記内部空間に嵌め込まれる基端部および前記基端部より小径で先端部の外周に供給口が形成された管路部を有した流体供給管と、
前記スリーブの内周面および前記流体供給管の前記管路部の外周面に案内される状態で前記回転軸芯に沿う方向にスライド移動自在に配置され、外周に一対のランド部が形成され一対の前記ランド部の中間位置に内部から外部に流体を送る中間孔部が形成されたスプールとを備え、
前記スリーブに、流体を排出する前記ドレン流路に連通するドレン孔を形成しても良い。

0017

これによると、流体供給管では流体を回転軸芯に沿って直線的に送り流体供給管の供給口から直接的にスプールに供給できるため、流体が進角室あるいは遅角室に供給する以前に圧損により圧力が低下する不都合が抑制される。また、この構成では、スプールに作動油を供給するための専用の流路を溝状や孔状に形成する必要がない。

0018

他の構成として、前記ドレン流路が、前記連結ボルトのうち前記スリーブが嵌め込まれる内周面に溝状に形成されても良い。

0019

これによると、連結ボルトの内周面にドレン流路を溝状に形成し、連結ボルトの内部空間にスリーブを嵌め込むだけで、ドレン孔からの流体をスリーブの外周と連結ボルトの内周との境界において流すドレン流路を形成できる。

0020

他の構成として、前記ドレン流路が、前記スリーブの外周面に溝状に形成されても良い。

0021

これによると、連結ボルトの外周面に溝状にドレン流路を形成し、連結ボルトの内部空間にスリーブを嵌め込むだけで、ドレン孔からの流体をスリーブの外周と連結ボルトの内周との境界において流すドレン流路を形成できる。

0022

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、
前記駆動側回転体の回転軸芯と同軸芯に配置され弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
前記回転軸芯と同軸芯に配置され前記従動側回転体を前記カムシャフトに連結し、且つ、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間の進角室と遅角室とに格別に連通する進角ポートと遅角ポートとが外周面から内部空間に亘って形成された連結ボルトと、
前記連結ボルトの内部空間に配置された弁ユニットとを備えると共に、
前記弁ユニットが、
前記連結ボルトの内部空間の内周面に備えられ、前記進角ポートに連通する進角連通孔および前記遅角ポートに連通する遅角連通孔および流体を排出するドレン孔が形成されたスリーブと、
前記回転軸芯と同軸芯で前記内部空間に収容され、前記内部空間に嵌め込まれる基端部および前記基端部より小径で先端部の外周に供給口が形成された管路部を有した流体供給管と、
前記スリーブの内周面および前記流体供給管の前記管路部の外周面に案内される状態で前記回転軸芯に沿う方向にスライド移動自在に配置され、外周に一対のランド部が形成され一対の前記ランド部の中間位置に内部から外部に流体を送る中間孔部が形成されたスプールとを備えており、
前記進角連通孔と前記遅角連通孔との何れか少なくとも一方の連通孔において、前記スプールの前記ランド部によって連通孔が閉塞される中立ポジションから、前記スプールを一方側に設定量だけ作動させた際の開口面積と、他方側に前記設定量だけ作動した際の開口面積とが異なる値に設定されても良い。

0023

この特徴によると、流体供給管では流体を回転軸芯に沿って直線的に送り流体供給管の供給口から直接的にスプールに供給できるため、流体が進角室あるいは遅角室に供給する以前に圧損により圧力が低下する不都合が抑制される。また、この構成では、スプールに作動油を供給するための専用の流路を溝状や孔状に形成する必要がない。更に、連結ボルトとスリーブとの境界に形成されたドレン流路を介して流体を連結ボルトの頭部側から外部に排出されるため、流路が簡素化する。また、ドレン流路が連結ボルトとスリーブとの境界に形成される構成であるが、このドレン流路に流れる流体に圧損を考慮する必要もない。
特に、スプールを中立ポジションから一方に設定量だけ操作した場合と、他方に設定量だけ操作した場合とでは、連通孔の開口面積が異なるため流体の給排量を異なる値に設定することが可能となる。つまり、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相の変位速度を任意に設定することが可能となる。
従って、流路構成の複雑化や大型化を招くことなく応答性良く作動し、相対回転位相の変位速度も任意に設定できる弁開閉時期制御装置が構成された。

0024

他の構成として、前記スプールが、前記進角連通孔に流体を供給し前記遅角連通孔から流体を排出する進角ポジションに設定された際の前記遅角連通孔の開口面積が、前記進角連通孔の開口面積より小さく設定されても良い。

0025

これによると、進角室に流体を供給する際には、遅角室から排出される流体を制限することが可能となり、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相が進角方向変位する際の変位速度を抑制できる。

0026

他の構成として、前記スプールが、前記遅角連通孔に流体を供給し前記進角連通孔から流体を排出する遅角ポジションに設定された際の前記進角連通孔の開口面積が、前記遅角連通孔の開口面積より小さく設定されても良い。

0027

これによると、遅角室に流体を供給する際には、進角室から排出される流体を制限することが可能となり、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相が遅角方向に変位する際の変位速度を抑制できる。

図面の簡単な説明

0028

弁開閉時期制御装置の全体構成を示す断面図である。
図1のII−II線断面図である。
スプールが進角ポジションにある弁ユニットの断面図である。
スプールが中立ポジションにある弁ユニットの断面図である。
スプールが遅角ポジションにある弁ユニットの断面図である。
弁ユニットの分解斜視図である。
別実施形態(a)の構成を示すスリーブの斜視図である。
別実施形態(b)の構成を示すスリーブの展開図である。
別実施形態(c)の構成を示すスリーブの展開図である。

実施例

0029

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
基本構成
図1図3に示すように、駆動側回転体としての外部ロータ20と、従動側回転体としての内部ロータ30と、作動流体としての作動油を制御する電磁制御弁Vとを備えて弁開閉時期制御装置Aが構成されている。

0030

内部ロータ30(従動側回転体の一例)は、吸気カムシャフト5の回転軸芯Xと同軸芯に配置され、この吸気カムシャフト5と一体回転するように連結ボルト40により吸気カムシャフト5に連結している。外部ロータ20(駆動側回転体の一例)は、回転軸芯Xと同軸芯上に配置され、内燃機関としてのエンジンEのクランクシャフト1と同期回転する。また、外部ロータ20が内部ロータ30を内包しており、外部ロータ20と内部ロータ30とは相対回転自在に支持されている。

0031

電磁制御弁Vは、エンジンEに支持される電磁ユニットVaを備えると共に、連結ボルト40の内部空間40Rに収容された弁ユニットVbとを備えている。

0032

電磁ユニットVaは、ソレノイド部50と、回転軸芯Xと同軸芯に配置されソレノイド部50の駆動制御により出退作動するプランジャ51を備えている。弁ユニットVbは、作動油(作動流体の一例)の給排を制御するスプール55を回転軸芯Xと同軸芯に配置している。

0033

この構成からソレノイド部50に供給する電力の制御によりプランジャ51の突出量が設定され、これに連係してスプール55が回転軸芯Xに沿う方向に操作される。その結果、スプール55で作動油が制御され、外部ロータ20と内部ロータ30との相対回転位相が決まり、吸気バルブ5Vの開閉時期の制御を実現する。この電磁制御弁Vの構成と、作動油の制御形態は後述する。

0034

〔エンジンと弁開閉時期制御装置〕
図1のエンジン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を示している。エンジンEは、上部位置のシリンダブロック2のシリンダボアの内部にピストン3を収容し、このピストン3とクランクシャフト1とをコネクティングロッド4で連結した4サイクル型に構成されている。エンジンEの上部には吸気バルブ5Vを開閉作動させる吸気カムシャフト5と、図示されない排気カムシャフトとを備えている。

0035

吸気カムシャフト5を回転自在に支持するエンジン構成部材10には、エンジンEで駆動される油圧ポンプPからの作動油を供給する供給流路8が形成されている。油圧ポンプPは、エンジンEのオイルパン貯留される潤滑油を、供給流路8を介して作動油(作動流体の一例)として電磁制御弁Vに供給する。

0036

エンジンEのクランクシャフト1に形成した出力スプロケット6と、外部ロータ20のタイミングスプロケット22Sとに亘ってタイミングチェーン7が巻回されている。これにより外部ロータ20は、クランクシャフト1と同期回転する。尚、排気側の排気カムシャフトの前端にもスプロケットが備えられ、このスプロケットにもタイミングチェーン7が巻回されている。

0037

図2に示すように、クランクシャフト1からの駆動力により外部ロータ20が駆動回転方向Sに向けて回転する。内部ロータ30が外部ロータ20に対して駆動回転方向Sと同方向に相対回転する方向を進角方向Saと称し、この逆方向を遅角方向Sbと称する。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に変位する際に変位量の増大に伴い吸気圧縮比を高め、相対回転位相が遅角方向Sbに変位する際に変位量の増大に伴い吸気圧縮比を低減するようにクランクシャフト1と吸気カムシャフト5との関係が設定されている。

0038

尚、この実施形態では、吸気カムシャフト5に備えた弁開閉時期制御装置Aを示しているが、弁開閉時期制御装置Aは排気カムシャフトに備えることや、吸気カムシャフト5と排気カムシャフトとの双方に備えても良い。

0039

図1に示すように、外部ロータ20は、外部ロータ本体21と、フロントプレート22と、リヤプレート23とを有しており、これらが複数の締結ボルト24の締結により一体化されている。フロントプレート22の外周にはタイミングスプロケット22Sが形成されている。また、フロントプレート22の内周には、環状部材9を嵌め込んでおり、この環状部材9に対して連結ボルト40のボルト頭部42が圧着することにより、環状部材9と内部ロータ本体31と吸気カムシャフト5とが一体化する。

0040

〔外部ロータ・内部ロータ〕
図2に示すように、外部ロータ本体21には径方向の内側に突出する複数の突出部21Tが一体的に形成されている。内部ロータ30は、外部ロータ本体21の突出部21Tに密接する円柱状の内部ロータ本体31と、外部ロータ本体21の内周面に接触するように内部ロータ本体31の外周から径方向の外方に突出する4つのベーン部32とを有している。

0041

このように外部ロータ20が内部ロータ30を内包し、回転方向で隣接する突出部21Tの中間位置で、内部ロータ本体31の外周側に複数の流体圧室Cが形成される。流体圧室Cがベーン部32で仕切られることで進角室Caと遅角室Cbが区画形成される。更に、内部ロータ30には、進角室Caに連通する進角流路33と遅角室Cbに連通する遅角流路34とが形成されている。

0042

図1に示すように、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)を最遅角位相から進角方向Saに付勢力を作用させて進角方向Saへの変位をアシストするトーションスプリング28が、外部ロータ20と環状部材9とに亘って備えられている。

0043

図1図2に示すように、この弁開閉時期制御装置Aでは外部ロータ20と内部ロータ30との相対回転位相を最遅角位相に保持するロック機構Lを備えている。このロック機構Lは、1つのベーン部32に対し回転軸芯Xに沿う方向に出退自在に支持されるロック部材25と、このロック部材25を突出付勢するロックスプリング26と、リヤプレート23に形成したロック凹部23aとで構成されている。尚、ロック機構Lは、ロック部材25が径方向に沿って移動するようにガイドして構成しても良い。

0044

ロック機構Lは、進角流路33に作用する作動油の圧力をロック部材25にロック解除方向に作用させることでロック解除が行われる。また、外部ロータ20と内部ロータ30との相対回転位相が遅角方向Sbに変位し、最遅角位相に達した場合にはロック部材25がロックスプリング26の付勢力によりロック凹部23aに係合してロック状態に達する。そして、ロック機構Lがロック状態にある状況で進角流路33に作動油が供給された場合には、作動油の圧力によりロック部材25をロック凹部23aから離脱させロック解除を行えるように構成されている。尚、ロック機構Lのロック状態が解除された後には相対回転位相が進角方向Saに変位する。

0045

〔連結ボルト〕
図3図6に示すように連結ボルト40は、全体的に筒状となるボルト本体41と、外端部図3で左側)のボルト頭部42とを一体形成している。連結ボルト40の内部には回転軸芯Xに沿う方向に貫通する内部空間40Rが形成され、ボルト本体41の内端部図3で右側)の外周に雄ネジ部41Sが形成されている。

0046

図1に示すように吸気カムシャフト5には回転軸芯Xを中心にするシャフト内空間5Rが形成され、このシャフト内空間5Rの内周に雌ネジ部5Sが形成されている。シャフト内空間5Rは、前述した供給流路8と連通しており油圧ポンプPから作動油が供給される。

0047

この構成から、ボルト本体41を環状部材9と外部ロータ20と内部ロータ30とに挿通する状態で、その雄ネジ部41Sを吸気カムシャフト5の雌ネジ部5Sに螺合させ、ボルト頭部42の回転操作により内部ロータ30が吸気カムシャフト5に締結される。この締結により環状部材9と内部ロータ30とが吸気カムシャフト5に締結固定され、シャフト内空間5Rと連結ボルト40とが連通する。

0048

連結ボルト40の内部空間40Rの内周面のうち回転軸芯Xに沿う方向での外端側には回転軸芯Xに近接する方向に突出する壁部としての規制壁44が形成されている。また、連結ボルト40の内周で中間位置から先端に達する領域には複数(4つ)のドレン溝D(ドレン流路の一例)が回転軸芯Xに沿う姿勢で形成されている。これにより規制壁44のうち4つのドレン溝Dと重複する部位に係合凹部44Tが形成される。

0049

ボルト本体41には、進角流路33に連通する進角ポート41aと、遅角流路34に連通する遅角ポート41bとが外周面から内部空間40Rに亘って形成されている。また、規制壁44は、後述するスリーブ53の外端側の端部(図3で左側の端部)が当接することでスリーブ53の位置を規制し、後述するスプール55のランド部55bが当接することにより突出側の位置を規制する。

0050

〔弁ユニット〕
図3図6に示すように弁ユニットVbは、連結ボルト40の内部空間40Rのうち、ボルト本体41の内周面に密着する状態で嵌め込まれるスリーブ53と、回転軸芯Xと同軸芯で内部空間40Rに収容される流体供給管54と、スリーブ53の内周面と流体供給管54の管路部54Tの外周面に案内される状態で回転軸芯Xに沿う方向にスライド移動自在に配置されるスプール55とを備えている。

0051

更に、弁ユニットVbはスプール55を突出方向に付勢する付勢部材としてのスプールスプリング56と、逆止弁CVと、オイルフィルター59と、固定リング60を備えている。逆止弁CVは、開口プレート57および弁プレート58を備えている。

0052

〔弁ユニット:スリーブ〕
図3図6に示すようにスリーブ53は、回転軸芯Xを中心とする筒状であり、外端側(図3で左側)に回転軸芯Xに沿う方向に突出する複数(2つ)の係合突起53Tを形成し、内端側(図3で右側)を回転軸芯Xに直交する姿勢に屈曲させて端部壁53Wを絞り加工等により形成している。

0053

前述した規制壁44は環状の領域に形成されるものであるが、ドレン溝Dに対応する部位を切り欠くことで4箇所の係合凹部44Tが形成されている。

0054

そして、この係合部Tを構成する係合凹部44Tに係合突起53Tが係合することにより回転軸芯Xを中心にしたスリーブ53の姿勢が決まり、後述するドレン孔53cがドレン溝Dに連通する状態が維持される。この係合凹部44Tと、スリーブ53に形成された係合突起53Tとでスリーブ53の姿勢を決める係合部Tが構成される。

0055

また、進角ポート41aを内部空間40Rに連通させる複数の進角連通孔53aと、遅角ポート41bに内部空間40Rを連通させる複数の遅角連通孔53bと、内部空間40Rの作動油をスリーブ53の外面側に排出する複数のドレン孔53cとが孔状に形成されている。この進角連通孔53aと遅角連通孔53bとドレン孔53cとは、それぞれ回転軸芯Xに沿う姿勢となる一対の開口縁と、これに直交する姿勢の一対の開口縁とを備えた矩形に形成されている。

0056

進角連通孔53aと遅角連通孔53bとは、回転軸芯Xを中心とする周方向の4箇所で、回転軸芯Xに沿う方向に並列して形成されている。また、ドレン孔53cは、回転軸芯Xを中心とする周方向で進角連通孔53aと遅角連通孔53bとで異なる位相となる4箇所に形成されている。

0057

前述した係合突起53Tは、4つドレン孔53cのうち回転軸芯Xを挟んで対向する位置の2つのものを基準に、回転軸芯Xに沿う方向での延長線上に配置されている。

0058

この構成から、係合突起53Tを規制壁44の係合凹部44Tに係合させ、規制壁44にスリーブ53の前端縁を当接させる状態でスリーブ53を嵌め込むことにより、進角連通孔53aと進角ポート41aとが連通し、遅角連通孔53bと遅角ポート41bとが連通し、ドレン孔53cがドレン溝Dに連通する状態が維持される。

0059

〔弁ユニット:流体供給管〕
図3図6に示すように流体供給管54は、内部空間40Rに嵌め込まれる基端部54Sおよび基端部54Sより小径の管路部54Tが一体形成され、この管路部54Tの先端部の外周には供給口54aが形成されている。

0060

基端部54Sは、回転軸芯Xを中心とする嵌合筒部54Saと、この嵌合筒部54Saから管路部54Tに亘る領域に形成され回転軸芯Xに直交する姿勢の中間壁54Sbとで構成されている。

0061

管路部54Tの先端部の外周に形成される3つの供給口54aは、回転軸芯Xに沿う方向に伸び長孔状であり、スプール55に形成される4つの中間孔部55cは円形状である。そして、供給口54aの数と、スプール55に形成される中間孔部55cの数とが異なり、供給口54aの周方向での開口幅が、周方向で隣接する供給口54aの中間部分(隣り合う供給口54aの中間の管路部54Tの部分)の幅より大きいため、管路部54Tからの作動油を、中間孔部55cに対して確実に作動油を供給できる。尚、供給口54aから中間孔部55cに対して不足なく確実に作動油を供給するためには、供給口54aと中間孔部55cとの孔の数を異ならせるのが簡便であり、供給口54aの周方向での開口幅を可能な限り大きくすることが有効である。

0062

〔弁ユニット:スプール・スプールスプリング〕
図3図6に示すようにスプール55は、筒状で先端に操作端部55sが形成されたスプール本体55aと、この外周に突出状態で形成された一対のランド部55bとが形成されると共に、一対のランド部55bの中間位置とスプール55の内部とを連通させる複数の(4つの)中間孔部55cが形成されている。

0063

スプール55のうち、操作端部55sと反対側にはスプール55が押し込み方向に操作された際に、端部壁53Wに当接して作動限界を決める当接端部55rが形成されている。この当接端部55rは、スプール本体55aを延長した領域の端部においてランド部55bより小径に構成されるものであり、スプール55が過大な力で押し込み操作された場合でも、スプール55が作動限界を超えて作動する不都合を抑制する。

0064

スプールスプリング56は、圧縮コイル型であり、内部側のランド部55bとスリーブ53の端部壁53Wとの間に配置されている。この付勢力の作用により、スプール55は外端側のランド部55bが規制壁44に当接して図3に示す進角ポジションPaに維持される。

0065

特に、この弁ユニットVbでは、流体供給管54の管路部54Tの外周とスプール55の内周面との間には各々の径方向への僅かな相対移動を可能にする第1クリアランスの第1嵌合領域G1が形成されている。また、流体供給管54の基端部54Sの嵌合筒部54Saの外周と内部空間40Rの内周面との間には各々の径方向への僅かな相対移動を可能にする第2クリアランスの第2嵌合領域G2が形成されている。そして、この第1嵌合領域G1の第1クリアランスが、第2嵌合領域G2の第2クリアランスより小さく設定されている。

0066

このようにクリアランスを設定することにより、流体供給管54の管路部54Tの供給口54aからスプール55の中間孔部55cへの作動油の供給を、リークを抑制して良好に行えるようにしている。また、このようにクリアランスを設定することにより、流体供給管54の基端部54Sの外周と内部空間40Rの内周面との第2嵌合部のクリアランスが第1嵌合領域G1のクリアランスより拡大し、この基端部54Sの位置が径方向に多少変動することもあるが、流体供給管54の軸芯姿勢がスプール55の軸芯に沿うように変位する現象許容するため、スプール55の摺動抵抗を低い値に維持できる。

0067

尚、この構成では第1嵌合領域G1の第1クリアランスが、第2嵌合領域G2の第2クリアランスより大きく設定されても良い。

0068

更に、この弁ユニットVbでは、スリーブ53の端部壁53Wと、流体供給管54の中間壁54Sbとが互いに当接するように位置関係が設定され、このように当接する端部壁53Wと中間壁54Sbとの平面精度を高くすることにより作動油の流れを阻止するシール部Hとして構成されている。

0069

つまり、この構成では、流体供給管54の基端部54Sの位置が固定リング60によって固定されるため、この基端部54Sがリテーナとして機能する。また、スリーブ53の端部壁53Wにはスプールスプリング56の付勢力が作用するため、この端部壁53Wが基端部54Sの中間壁54Sbに対して圧接する。従って、端部壁53Wと中間壁54Sbとが互いに密着できるように互いの姿勢を設定することでスプールスプリング56の付勢力を利用して端部壁53Wを中間壁54Sbに密着させ、この部位をシール部Hとして構成するのである。

0070

このようにシール部Hを形成することにより、例えば、油圧ポンプPから供給された作動油が嵌合筒部54Saの外周と、連結ボルト40の内部空間40Rの内面との間に流れ込むことがあっても、この作動油がスリーブ53の内部からドレン溝Dに流れる不都合を解消することが可能となる。

0071

〔弁ユニットの変形例〕
ボルト本体41に形成される進角ポート41aと遅角ポート41bとの配置を逆に設定すると共に、スリーブ53に形成される進角連通孔53aと遅角連通孔53bとの配置を逆に設定して弁ユニットVbを構成しても良い。このように弁ユニットVbを構成した場合には、スプール55の進角ポジションPaと遅角ポジションPbも逆の関係となる。

0072

〔逆止弁など〕
図6に示すように逆止弁CVを構成する開口プレート57と弁プレート58とは等しい外径金属板材を用いて製造されたものであり、開口プレート57は中央位置に回転軸芯Xを中心とする円形の開口部57aが穿設されている。

0073

また、弁プレート58は中央位置に、前述した開口部57aより大径となる円形の弁体58aが配置され、外周に環状部58bが配置されると共に、弁体58aと環状部58bとを繋ぐバネ部58Sを備えている。

0074

特に、バネ部58Sは、環状部58bの内周側に配置された環状の中間バネ部58Saと、この中間バネ部58Saの外周と環状部58bの内周とを繋ぐ第1変形部58Sb(弾性変形部の一例)と、中間バネ部58Saの内周と弁体58aとを繋ぐ第2変形部58Sc(弾性変形部の一例)とを備えている。

0075

また、この逆止弁CVでは、作動油が供給された場合には、図3図5に示すように、第1変形部58Sbと第2変形部58Scとが弾性変形することにより、弁体58aが回転軸芯Xに対して傾斜する姿勢となり、この弁体58aが流体供給管54の中間壁54Sbに当接して安定するように位置関係が設定されている。

0076

また、この逆止弁CVより下流側の圧力が上昇した場合や、油圧ポンプPの吐出圧が低下した場合、あるいは、スプール55が中立ポジションPnに設定された場合には、図4に示すように、バネ部58Sの付勢力により弁体58aが開口プレート57に密着して開口部57aを閉じるように構成されている。

0077

更に、オイルフィルター59は開口プレート57と弁プレート58と等しい外径で中央部が作動油の供給方向上流側に膨らむ網状部材を有する濾過部を備えて構成されている。固定リング60は連結ボルト40の内周に圧入固定され、この固定リング60でオイルフィルター59と開口プレート57と弁プレート58との位置が決まる。

0078

このような構成から、弁ユニットVbを組み立てる場合には、スリーブ53の内部にスプールスプリング56とスプール55とを挿入しておき、これらを連結ボルト40の内部空間40Rに対してスリーブ53を挿入する。この挿入時にはスリーブ53の係合突起53Tが規制壁44の係合凹部44Tに係合することで、連結ボルト40とスリーブ53との回転軸芯Xを中心にした相対的な回転姿勢が決まる。

0079

次に、流体供給管54の管路部54Tをスプール55のスプール本体55aの内周に挿入するように流体供給管54を配置する。このように配置することにより、流体供給管54の基端部54Sが連結ボルト40の内部空間40Rの内周壁に嵌り込む位置関係となる。更に、逆止弁CVを構成する開口プレート57と弁プレート58とを重ね合わせ、オイルフィルター59を更に重ねるように内部空間40Rに配置し、固定リング60を内部空間40Rの内周に圧入固定する。

0080

このように固定リング60で固定することによりスリーブ53の外側の端部が規制壁44に当接する状態となり、回転軸芯Xに沿う方向での位置が決まる。

0081

作動形態
この弁開閉時期制御装置Aでは電磁ユニットVaのソレノイド部50に電力が供給されない状態では、プランジャ51からスプール55に押圧力が作用することはなく、図3に示すようにスプールスプリング56の付勢力によりスプール55が、その外側位置のランド部55bが規制壁44に当接する位置に維持される。

0082

このスプール55の位置が進角ポジションPaであり、一対のランド部55bと進角連通孔53aおよび遅角連通孔53bとの位置関係から、スプール55の中間孔部55cと進角連通孔53aとが連通し、遅角連通孔53bがスリーブ53の内方(内部空間40R)に連通する。

0083

これにより、油圧ポンプPから供給される作動油が、流体供給管54の供給口54aからスプール55の中間孔部55cと進角連通孔53aと進角ポート41aとを介して進角室Caに供給される。

0084

これと同時に遅角室Cbの作動油が遅角ポート41bから遅角連通孔53bからドレン孔53cに流れ、ドレン溝Dを介して連結ボルト40の頭部側の端部から外部に排出される。この作動油の給排の結果、相対回転位相が進角方向Saに変位する。

0085

特に、ロック機構Lがロック状態にある場合にスプール55を進角ポジションPaに設定して作動油が供給されることにより、進角室Caに供給される作動油の一部が進角流路33からロック機構Lに供給され、ロック部材25をロック凹部23aから離脱させてロック解除も実現する。

0086

また、図3に示す進角ポジションPaは、流路面積を最大に設定した状態であり、ソレノイド部50に供給する電力の調整により、作動油の流動方向を変更することなく進角連通孔53aと進角ポート41aとの間の開口面積および遅角連通孔53bと遅角ポート41bとの間の流路面積を小さくすることも可能である。このように調節することにより相対回転位相の変位速度の調節が可能となる。

0087

電磁ユニットVaのソレノイド部50に所定の電力を供給することにより、プランジャ51が突出作動し、スプールスプリング56の付勢力に抗してスプール55を図4に示す中立ポジションPnに設定することが可能である。

0088

スプール55が中立ポジションPnに設定された場合には、一対のランド部55bがスリーブ53の進角連通孔53aと遅角連通孔53bとを閉じる位置関係となり、進角室Caと遅角室Cbとに作動油が給排されず相対回転位相が維持される。

0089

電磁ユニットVaのソレノイド部50に前述した所定の電力を超える電力を供給することにより、プランジャ51が更に突出作動し、スプール55を図5に示す遅角ポジションPbに設定することが可能である。

0090

この遅角ポジションPbでは、一対のランド部55bと進角連通孔53aおよび遅角連通孔53bとの位置関係から、スプール55の中間孔部55cと遅角連通孔53bとが連通し、進角連通孔53aが規制壁44の内周を介して外部空間と連通する。

0091

これにより、油圧ポンプPから供給される作動油が、流体供給管54の供給口54aからスプール55の中間孔部55cと遅角連通孔53bと遅角ポート41bとを介して遅角室Cbに供給される。

0092

これと同時に、進角室Caの作動油が進角ポート41aから進角連通孔53aを介してスプール本体55aの外周と規制壁44の内周との間隙からスプール本体55aの外周に流れ、連結ボルト40の頭部側から外部に排出される。この作動油の給排の結果、相対回転位相が遅角方向Sbに変位する。

0093

図5に示す遅角ポジションPbは流路面積を最大に設定した状態であり、ソレノイド部50に供給する電力の調整により、作動油の流動方向を変更することなく遅角連通孔53bと遅角ポート41bとの間の流路面積および進角連通孔53aと進角ポート41aとの間の流路面積を小さくすることも可能である。このように調節することにより相対回転位相の変位速度の調節も可能となる。

0094

〔実施形態の作用・効果〕
このように連結ボルト40の内部空間40Rに弁ユニットVbを配置し、連結ボルト40の前端から作動油を排出する構成であるため、油路構成が単純となり、部品点数の低減が可能となる。スリーブ53の外端側に形成された係合突起53Tを、規制壁44の係合凹部44Tに係合させることでスリーブ53の姿勢が決まり、ドレン溝Dで排出される作動油を漏出させることもない。

0095

特に、スリーブ53に形成されたドレン孔53cから排出された作動油を、スリーブ53の外面と連結ボルト40の内面との境界のドレン溝Dを介して連結ボルト40の頭部側から排出するため、ドレン流路の構成が簡素化し部品数の増大や、加工行程の複雑化を招くことがない。

0096

また、流体供給管54において回転軸芯Xに沿って直線的に作動油を供給できるため、圧損が小さく進角室Caと遅角室Cbに対して圧力低下のない作動油を供給して応答性を高く維持する。この逆止弁CVの開口プレート57の開口部57aが回転軸芯Xと同軸芯に配置されているため、逆止弁CVが油路抵抗として作用することもない。

0097

流体供給管54の管路部54Tの先端に3つの供給口54aが形成され、スプール55に4つの中間孔部55cが形成されるため、回転軸芯Xを中心にこれらの相対回転位相に係わらず流体供給管54からの作動油を中間孔部55cに対して確実に供給できる。

0098

流体供給管54の管路部54Tの外周とスプール55の内周面との間に相対移動可能な第1嵌合領域G1と、流体供給管54の基端部54Sの嵌合筒部54Saの外周と内部空間40Rの内周面との間に第2嵌合領域G2とクリアランスの設定により、精度を高めることなくスプール55の円滑な作動を可能にする。

0099

スプールスプリング56に作用する付勢力を利用すると共に、端部壁53Wと中間壁54Sbとの平面精度を高めることにより、これらが互いに密着してシール部Hとなる構成により作動油がドレン孔53cに漏出しないように構成できる。

0100

逆止弁CVを開口プレート57と弁プレート58との2枚の板材で構成することにより、この逆止弁CVの配置空間を小さくすると共に、作動油を流体供給管54の回転軸芯Xに沿う中心位置に供給することが可能となり圧損を一層低減することが可能となる。

0101

〔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(実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している)。

0102

(a)図7に示すようにスリーブ53の外周にドレン流路として複数(4つ)のドレン溝Dを形成する。このようにドレン溝Dを形成することにより、連結ボルト40の内周面に流体を排出するための溝等を形成しなくて済むものとなる。また、この構成では係合突起53Tをドレン溝Dに沿う位置に形成し、これに対応して規制壁44に係合凹部44Tを形成しても良い。

0103

更に、この別実施形態(a)の構成の変形として、スリーブ53の外周にドレン溝Dを形成すると共に、実施形態のように連結ボルト40の内周にドレン溝Dを形成する。このように構成することでドレン流路の断面積の拡大が可能となる。特に、スリーブ53の外周と連結ボルト40の内周とにドレン溝Dを形成する構成としてスリーブ53の外周のドレン溝Dと連結ボルト40の内周のドレン溝Dとを重なり合う位置に配置しても良い。

0104

(b)図8に示すように、スリーブ53に形成される進角連通孔53aと遅角連通孔53bとの回転軸芯Xに沿う方向での一方の端部の第1開口幅W1(スリーブ53の周方向での幅)より、他方の端部の第2開口幅W2を狭くする。

0105

つまり、進角連通孔53aと遅角連通孔53bとの各々において、中立ポジションPnを基準にスプール55を供給側(例えば、進角連通孔53aでは進角ポジションPaの側)に設定量だけ作動した際の開口面積と、スプール55を排出側(例えば、進角連通孔53aでは遅角ポジションPbの側)に設定量だけ作動した際の開口面積とが異なるように構成する。

0106

具体的には、進角連通孔53aと遅角連通孔53bとの各々において、流体を供給する部位の開口幅を第1開口幅W1に設定し、流体を排出する部位の開口幅を第2開口幅W2に設定し、第1開口幅W1を第2開口幅W2より大きい値に設定している。これにより、作動油の供給を迅速に行いつつ、作動油の排出を制限することにより相対回転位相の変位速度を抑制する。

0107

(c)図9に示すように、スプール55を進角ポジションPaに設定した際の遅角連通孔53bの開口面積を、進角連通孔53aの開口面積より小さくする。

0108

具体的には、遅角連通孔53bでは、流体を供給する部位の開口幅を第1開口幅W1に設定し、流体を排出する部位の開口幅を第2開口幅W2に設定し、第1開口幅W1を第2開口幅W2より大きい値に設定している。これにより、スプール55が進角ポジションPaに設定された場合には作動油の供給を迅速に行いつつ、作動油の排出を制限することにより相対回転位相の変位速度を抑制する。

0109

(d)図面には示していないが、スプール55を遅角ポジションPbに設定した際の進角連通孔53aの開口面積を、遅角連通孔53bの開口面積より小さくする。

0110

具体的には、別実施形態(c)に説明した構成と同様に進角連通孔53aの開口幅を異なる値に設定する。これにより、スプール55が遅角ポジションPbに設定された場合には、作動油の供給を迅速に行いつつ、作動油の排出を制限することにより相対回転位相の変位速度を抑制する。

0111

(e)進角連通孔53aと遅角連通孔53bとの開口面積を設定する構成として、スプール55の作動方向に沿って開口幅が異なる値となるように、進角連通孔53aと遅角連通孔53bとのいずれか少なくとも一方の開口縁を、スプール55の移動方向に対して傾斜する姿勢に形成する。このように構成することによりスプール55の位置変化に対する作動油の給排量の制御を大きく変化させることも可能となる。

0112

本発明は、駆動側回転体と従動側回転体とを有し、従動側回転体をカムシャフトに連結する連結ボルトに弁ユニットを収容した弁開閉時期制御装置に利用することができる。

0113

1クランクシャフト
5吸気カムシャフト(カムシャフト)
20外部ロータ(駆動側回転体)
30内部ロータ(従動側回転体)
40連結ボルト
40S 内部空間
41a進角ポート
41b 遅角ポート
53スリーブ
53a進角連通孔
53b 遅角連通孔
53cドレン孔
54流体供給管
54S基端部
54T管路部
54a 供給口
55スプール
55bランド部
55c中間孔部
Ca進角室
Cb遅角室
Dドレン溝(ドレン流路)
Eエンジン(内燃機関)
Vb弁ユニット
Pn中立ポジション
X 回転軸芯

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