(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトから回転力が伝達され、内部に作動室が形成されたハウジングと、
カムシャフトに固定され、前記ハウジング内に相対回転自在に収容されて前記作動室を進角油圧室と遅角油圧室に隔成するベーンを有するベーンロータと、
前記ベーンロータの最進角位置と最遅角位置の間の位置にロック可能に設けられ、供給された油圧によってロックが解除されるロック機構と、
前記進角油圧室に連通する進角通路と、
前記遅角油圧室に連通する遅角通路と、
前記ロック機構に油圧を給排するロック通路と、
を備えたバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁であって、
内燃機関によって駆動されるポンプの吐出通路と前記進角通路及び遅角通路の両方に連通させると共に、前記ロック通路とドレン通路を連通させる第１ポジションと、
前記吐出通路に対して前記進角通路及びロック通路の両方を連通させると共に、前記遅角通路とドレン通路を連通させる第２ポジションと、
前記吐出通路に対して前記遅角通路及びロック通路の両方を連通させると共に、前記進角通路とドレン通路を連通させる第３ポジションと、
前記吐出通路とロック通路を連通させると共に、前記吐出通路と前記進角通路及び遅角通路を前記第１ポジションよりも小さな通路面積で連通させるか、もしくは前記進角通路と遅角通路の両方を遮断する第４ポジションと、
前記進角通路と遅角通路及びロック通路の全てと前記ポンプ吐出通路を連通させる第６ポジション
に切り換え可能であることを特徴とするバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁において、
前記進角通路と遅角通路及びロック通路の全てとドレン通路とを連通させる第５ポジションに切り換え可能であることを特徴とするバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気弁や排気弁である機関弁のバルブタイミングを運転状態に応じて可変制御するバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から内燃機関の始動時に、ロック機構によって最進角位置と最遅角位置の中間位置でベーン部材をロックするベーンタイプのバルブタイミング制御装置が提供されている。
【０００３】
前記ロック機構のロックピンによるロックを解除するには、遅角油圧室または進角油圧室の作動油を用いてロックを解除するようになっているが、このような各油圧室のいずれかの作動油を用いてロックを解除しようとすると、カムシャフトから伝達される交番トルクによってベーン部材がばたついて遅角油圧室と進角油圧室内の作動油の油圧が変動して容易に解除することができなくなるおそれがある。
【０００４】
そこで、以下の特許文献１に記載のバルブタイミング制御装置にあっては、進角油圧室と遅角油圧室への給排油通路とは別に、ロック機構専用の油通路を設け、単一の制御弁によって、前記各油圧室への給排油通路への作動油の制御と、ロック機構へのロック、解除の油圧の制御を行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４７４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のバルブタイミング制御装置は、ロック機構専用の油通路が設けられているものの、ロックピンによるロックを解除する際に、前記進角油圧室に油圧が供給される一方、遅角油圧室内の作動油を排出するようになっている。
【０００７】
このため、前記ベーン部材が進角方向へ回転しようとする状態で、前記ロックピンが解除方向（抜け方向）へ移動することになるため、ロック穴に対してロックピンに剪断方向（径方向）の力が作用してロック穴の孔縁に圧接して容易に解除できなくなるおそれがある。
【０００８】
本発明は、最進角位置と最遅角位置の間の中間位置にロックさせるロック機構のロック解除作動を容易かつ確実に行うことができるバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、とりわけ、ポンプの吐出通路と前記進角通路及び遅角通路の両方に連通させると共に、前記ロック通路とドレン通路を連通させる第１ポジションと、前記吐出通路に対して前記進角通路及びロック通路の両方を連通させると共に、前記遅角通路とドレン通路を連通させる第２ポジションと、前記吐出通路に対して前記遅角通路及びロック通路の両方を連通させると共に、前記進角通路とドレン通路を連通させる第３ポジションと、前記吐出通路とロック通路を連通させると共に、前記吐出通路と前記進角通路及び遅角通路を前記第１ポジションよりも小さな通路面積で連通させるか、もしくは前記進角通路と遅角通路の両方を遮断する第４ポジションと、に切り換え可能であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、最進角位置と最遅角位置の間の中間位置にロックさせるロック機構のロック解除作動を容易かつ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る電磁切換弁が適用されるバルブタイミング制御装置を示す全体構成図である。
【図２】本実施形態に供されるベーン部材が中間位相の回転位置に保持された状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本実施形態に供されるベーン部材が最遅角位相の位置に回転した状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本実施形態に供されるベーン部材が最進角位相の位置に回転した状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本実施形態の各ロックピンの作動を示す図２のＢ−Ｂ線断面図及びＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】本実施形態の各ロックピンの別の作動を示す図２のＢ−Ｂ線断面図及びＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】本実施形態の各ロックピンの別の作動を示す図２のＢ−Ｂ線断面図及びＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】本実施形態の各ロックピンの別の作動を示す図２のＢ−Ｂ線断面図及びＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】本実施形態の各ロックピンの別の作動を示す図２のＢ−Ｂ線断面図及びＣ−Ｃ線断面図である。
【図１０】本実施形態の各ロックピンの別の作動を示す図２のＢ−Ｂ線断面図及びＣ−Ｃ線断面図である。
【図１１】本実施形態の電磁切換弁を示す縦断面図である。
【図１２】本実施形態における電磁切換弁のスプール弁体の第１ポジションを示す縦断面図である。
【図１３】同スプール弁体の第６ポジションを示す縦断面図である。
【図１４】同スプール弁体の第２ポジションを示す縦断面図である
【図１５】同スプール弁体の第４ポジションを示す縦断面図である
【図１６】同スプール弁体の第３ポジションを示す縦断面図である
【図１７】同スプール弁体の第５ポジションを示す縦断面図である
【図１８】スプール弁体のストローク量（ポジション）と各油圧室及びロック通路への作動油の給排との関係を示す表である。
【図１９】本実施形態の電子コントローラによる制御フローチャート図である。
【図２０】電磁切換弁の第２実施形態を示し、Ａは電磁切換弁の縦断面、Ｂは同電磁切換弁をＡの位置から９０°回転させた位置での縦断面図である。
【図２１】Ａ，Ｂは同電磁切換弁のスプール弁体の第１ポジションを示す縦断面図である。
【図２２】Ａ，Ｂは同電磁切換弁のスプール弁体の第６ポジションを示す縦断面図である。
【図２３】Ａ，Ｂは同電磁切換弁のスプール弁体の第２ポジションを示す縦断面図である。
【図２４】Ａ，Ｂは同電磁切換弁のスプール弁体の第４ポジションを示す縦断面図である。
【図２５】Ａ，Ｂは同電磁切換弁のスプール弁体の第３ポジションを示す縦断面図である。
【図２６】Ａ，Ｂは同電磁切換弁のスプール弁体の第５ポジションを示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る制御弁が適用される内燃機関のバルブタイミング制御装置を、例えばハイブリット車やアイドルストップ車などの吸気弁側に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
前記バルブタイミング制御装置は、図１〜図４に示すように、機関のクランクシャフトによりタイミングチェーンを介して回転駆動される駆動回転体であるスプロケット１と、機関前後方向に沿って配置されて、前記スプロケット１に対して相対回転可能に設けられた吸気側のカムシャフト２と、前記スプロケット１とカムシャフト２との間に配置されて、該両者の相対回動位相を変換する位相変更機構３と、該位相変更機構３を中間位相位置でロックさせるロック機構である位置保持機構４と、前記位相変更機構３と位置保持機構４をそれぞれ作動させる油圧回路５と、を備えている。
【００１４】
前記スプロケット１は、ほぼ肉厚円板状に形成されて、外周に前記タイミングチェーンが巻回された歯車部１ａを有していると共に、後述するハウジングの後端開口を閉塞するリアカバーとして構成され、中央には前記カムシャフト２に固定された後述のベーンロータ外周に回転自在に支持される支持孔６が貫通形成されている。
【００１５】
前記カムシャフト２は、図外のシリンダヘッドにカム軸受を介して回転自在に支持され、外周面には機関弁である吸気弁を開作動させる複数のカムが軸方向の位置に一体に固定されていると共に、一端部の内部軸心方向に雌ねじ孔２ａが形成されている。
【００１６】
前記位相変更機構３は、図１及び図２に示すように、前記スプロケット１に軸方向から一体的に設けられたハウジング７と、前記カムシャフト２の一端部の雌ねじ孔２ａに螺着するカムボルト８を介して固定され、前記ハウジング７内に回転自在に収容された従動回転体であるベーン部材９と、前記ハウジング７内に形成されて、該ハウジング７の内周面に有する３つのシューである隔壁１０とベーン部材９とによって隔成されたそれぞれ３つの遅角油圧室１１及び進角油圧室１２と、を備えている。
【００１７】
前記ハウジング７は、焼結金属によって一体に形成された円筒状のハウジング本体７ａと、プレス成形によって形成され、前記ハウジング本体７ａの前端開口を閉塞するフロントカバー１３と、後端開口を閉塞するリアカバーとしての前記スプロケット１と、から構成されている。前記ハウジング本体７ａとフロントカバー１３及びスプロケット本体５とは、前記各隔壁１０の各ボルト挿通孔１０ａを貫通する３本のボルト１４によって共締め固定されている。前記フロントカバー１３は、中央に挿通孔１３ａが貫通形成されている。
【００１８】
前記ベーン部材９は、金属材によって一体に形成され、カムシャフト２の一端部にカムボルト８によって固定されたベーンロータ１５と、該ベーンロータ１５の外周面に円周方向のほぼ１２０°等間隔位置に放射状に突設された３つのベーン１６ａ〜１６ｃとから構成されている。
【００１９】
前記ベーンロータ１５は、前後方向に長いほぼ円筒状に形成され、前端面１５ｂのほぼ中央位置に薄肉な段差小径な円筒状のシール部材挿入ガイド部１５ａが一体に設けられていると共に、後端部１５ｃがカムシャフト２方向へ延設されている。また、前記ベーンロータ１５の前端部から後端部の内部には、円柱状の嵌合溝１５ｄが形成されている。
【００２０】
一方、前記ベーン１６ａ〜１６ｃは、それぞれが各隔壁１０の間に配置されていると共に、円周方向の巾がそれぞれ異なっており、最大巾のベーン１６ａと中巾のベーン１６ｂはほぼ扇状に形成されていると共に、最小巾のベーン１６ｃは、厚肉なプレート状に形成されている。前記各ベーン１６ａ〜１６ｃの外周面と隔壁１０の先端には、ハウジング本体７ａの内面とベーンロータ外周面との間をシールするシール部材１７ａ、１７ｂがそれぞれ設けられている。
【００２１】
また、前記ベーン部材９は、図３に示すように、遅角側へ相対回転すると最大巾ベーン１６ａの一側面１６ｄが対向する前記一つの隔壁１０の対向側面に形成された突起面１０ｂに当接して最大遅角側の回転位置が規制され、図４に示すように、進角側へ相対回転すると最大巾ベーン１６ａの他側面１６ｅが対向する他の隔壁１０の突起面１０ｃに当接して最大進角側の回転位置が規制されるようになっている。
【００２２】
このとき、他のベーン１６ｂ、１６ｃは、両側面が円周方向から対向する各隔壁１０の対向面に当接せずに離間状態にある。したがって、ベーン部材９と隔壁１０との当接精度が向上すると共に、後述する各油圧室１１，１２への油圧の供給速度が速くなってベーン部材９の正逆回転応答性が高くなる。
【００２３】
前記各ベーン１６ａ〜１６ｃの正逆回転方向の両側面と各隔壁１０の両側面との間に、前述した各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２が隔成されており、各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２とは、前記ベーンロータ１５の内部にほぼ放射状に形成された第１連通孔１１ａと第２連通孔１２ａを介して後述する油圧回路５にそれぞれに連通している。
【００２４】
前記位置保持機構４は、ハウジング７に対してベーン部材９を最遅角側の回転位置（図３の位置）と最進角側の回転位置（図４の位置）との間の中間回転位相位置（図２の位置）に保持するものである。
【００２５】
すなわち、図５〜図１０に示すように、前記スプロケット１の内側面の円周方向の所定位置に設けられた断面ほぼＴ字形状の２つのロック穴構成部材１ａ、１ｂと、該ロック穴構成部材１ａ、１ｂにそれぞれ形成されたロック部である第１、第２ロック穴２４，２５と、前記ベーン部材９の２つのベーン１６ａ，１６ｂの内部に設けられて、前記各ロック穴２４，２５にそれぞれ係脱する２つのロック部材である第１、第２ロックピン２６，２７と、該各ロックピン２６，２７の前記各ロック穴２４，２５に対する係合を解除させるロック通路２８と、から主として構成されている。
【００２６】
前記第１ロック穴２４は、図２〜図５に示すように、スプロケット１の円周方向に延びた円弧長穴状（繭状）に形成されていると共に、スプロケット１の内側面１ｃの前記ベーン部材９の最遅角側の回転位置よりも進角側に寄った中間位置に形成されている。また、第１ロック穴２４は、その底面が遅角側から進角側に亘って順次低くなる３段の階段状に形成されて、これが第１ロック案内溝になっている。
【００２７】
つまり、第１ロック案内溝は、図５〜図１０に示すように、スプロケット１の内側面１ｃを最上段として、これより一段ずつ低くなる第１底面２４ａ、第２底面２４ｂ、第３底面２４ｃと順次低くなる階段状に形成され、遅角油圧室１１側の内側面２４ｄは垂直に立ち上がった壁面になっている。したがって、前記各底面２４ａ〜２４ｃに順次係合した第１ロックピン２６は、ベーン１６ａを介して先端部２６ａがスプロケット１の内端面１ｃから各底面２４ａ〜２４ｃを進角方向へ段階的に下降移動すると、各段差面によって反対方向への移動、つまり、遅角方向への移動が規制される。よって、各底面２４ａ〜２４ｃが一方向クラッチ（ラチェット）として機能するようになっている。
【００２８】
前記第１ロックピン２６は、先端部２６ａの側縁が前記内側面２４ｄに当接した時点で進角方向（遅角油圧室１１側）への移動が規制されるようになっている（図１０参照）。
【００２９】
前記第２ロック穴２５は、図２〜図５に示すように、第１ロック穴２４と同じくスプロケット１の円周方向に延びた長穴状に形成されていると共に、スプロケット１の内側面１ｃの前記ベーン部材９の最遅角側の回転位置よりも進角側に寄った中間位置に形成されている。また、この第２ロック穴２５は、その底面が進角油圧室１２側から遅角油圧室１１側に亘って順次低くなる２段の階段状に形成されており、これが第２ロック案内溝となっている。
【００３０】
すなわち、スプロケット１の内側面１ｃを最上段として第１底面２５ａ、第２底面２５ｂと順次低くなる階段状に形成され、遅角油圧室１１側の内側面２５ｃは垂直に立ち上がった壁面になっている。また、第１底面２５ａの深さは段差面を介して第１ロック穴の第１底面２４ａより若干深く形成され、第２底面２５ｂの深さは段差面２５ｃを介して第２底面２４ｂと第３底面２４ｃの深さを合わせた大きな深さに設定されて、全体の深さが前記第１ロック穴２４の第３底面２４ｃとほぼ同じ深さに設定されている。したがって、前記各底面２５ａ、２５ｂに係合した第２ロックピン２７は、ベーン１６ａを介して先端部２７ａが各底面２５ａ、２５ｂを進角側へ段階的に下降移動すると、各段差面によって反対方向への移動、つまり、最遅角方向への移動が規制されている。よって、各底面２５ａ、２５ｂが一方向クラッチ（ラチェット）として機能するようになっている。
【００３１】
そして、前記第２ロックピン２６は、先端部２６ａの側縁が第２底面２５ｂの段差面２５ｃに当接した時点で遅角方向（進角油圧室１２側）への移動が規制されるようになっている（図１０参照）。
【００３２】
そして、第１、第２ロック穴２４，２５の相対的な形成位置の関係は、第１ロックピン２６が第１ロック穴２４の第１〜第３底面２４ａ〜２４ｃに順次当接係合した段階では、図５〜図８に示すように、第２ロックピン２７は先端部２７ａの先端面が未だスプロケット本体５の内側面５ｄに当接した状態にある。
【００３３】
その後、図９、図１０に示すように、第１ロックピン２６の先端部が第３底面２４ｃ上を僅かに進角側へ移動した時点で初めて第２ロックピン２７の先端部２７ａが第１底面２５ａに当接係合し、第１ロックピン２６が第３底面２４ｃに係合したままさらに進角側へ移動して内側面２４ｄに当接した時点で第２ロックピン２７の先端部２７ａが第２底面２５ｂに当接係合しつつ側縁が段差面２５ｃに当接するように相対位置が設定されている。
【００３４】
要するに、ベーン部材９が所定の遅角側位置から進角側位置まで相対回転するにしたがって前記第１ロックピン２６が第１底面２４ａ〜第３底面２４ｃに順次段階的に当接係合し、続いて第２ロックピン２７が第１底面２５ａと第２底面２５ｂに順次段階的に当接係合する。これによって、ベーン部材９は、全体として５段階のラチェット作用によって遅角方向への回転を規制されながら進角方向へ相対回転して、最終的に最遅角位相と最進角位相との間の中間位相位置に保持されるようになっている。
【００３５】
前記第１ロックピン２６は、図１、図５などに示すように、最大巾ベーン１６ａの内部軸方向に貫通形成された第１ピン孔３１ａ内に摺動自在に配置され、外径が段差径状に形成されて、最小径の前記先端部２６ａと、該先端部２６ａより後部側の中径部２６ｂと、該中径部２６ｂの後端側の外周面に大径フランジ状の第１受圧部２６ｃとによって一体に形成されている。
【００３６】
前記中径部２６ｂは、先端部２６ａ側が前記第１ピン孔３１ａの先端側に圧入固定されたスリーブ４０の内周面を液密的に摺動するようになっていると共に、後端部２６ｄが第１ピン孔３１ａに液密的に摺動するようになっている。前記先端部２６ａは、先端面が前記第１ロック穴２４の各底面２４ａ〜２４ｃに密着状態に当接可能な平坦面状に形成されている。
【００３７】
また、この第１ロックピン２６は、中径部２６ｂの後端側から内部軸方向に形成された凹溝底面とフロントカバー１３の内面との間に弾装された付勢部材である第１スプリング２９のばね力によって第１ロック穴２４に係合する方向へ付勢されている。
【００３８】
また、この第１ロックピン２６は、先端部２６ａと後端部２６ｄが前記ベーン１６ａに形成された前後の油孔４５ａ、４５ｂを介して前記進角油圧室１２からの同一油圧が作用するようになっている。
【００３９】
つまり、前記一方の油孔４５ａに臨む前記先端部２６ａの先端面２６ｆと中径部２６ｂの環状先端面２６ｇとを合わせた受圧面積と、他方の油孔４５ｂに臨む後端部２６ｄの後端面２６ｈとスプリング溝の底面２６ｉとを合わせた受圧面積が同一に設定されて、これらにそれぞれ進角油圧室１２の同一の油圧が同時に作用するようになっている。
【００４０】
さらに、前記第１受圧部２６ｃは、図中下端面が後述する第１解除受圧室３２に臨む第１受圧面２６ｅとして構成されている一方、上端面が前記ベーン１６ａ内部とフロントカバー１３内とに連通状態に形成された呼吸孔４３を介して大気開放されている。
【００４１】
前記第２ロックピン２７は、中巾ベーン１６ｂの内部軸方向に貫通形成された第２ピン孔３１ｂ内に摺動自在に配置され、第１ロックピン２６と同じく、外径が段差径状に形成されて、最小径の先端部２７ａと、該先端部２７ａより後部側の中径部２７ｂと、該中径部２６ｂの後端側の外周面に大径フランジ状の第２受圧部２７ｃと、によって一体に形成されている。また、前記中径部２７ｂは、先端部２７ａ側が前記第２ピン孔３１ｂの先端側に圧入固定されたスリーブ４１の内周面を液密的に摺動するようになっていると共に、後端部２７ｄが第２ピン孔３１ｂに液密的に摺動するようになっている。前記先端部２７ａは、先端面が前記第２ロック穴２５の各底面２５ａ、２５ｂに密着状態に当接可能な平坦面状に形成されている。
【００４２】
また、この第２ロックピン２７は、中径部２７ｂの後端側から内部軸方向に形成された凹溝底面とフロントカバー１３の内面との間に弾装された付勢部材である第２スプリング３０のばね力によって第２ロック穴２５に係合する方向へ付勢されている。
【００４３】
また、この第２ロックピン２７は、先端部２７ａと後端部２７ｄが前記ベーン１６ｂに形成された前後の油孔４６ａ、４６ｂを介して前記進角油圧室１２からの同一油圧が作用するようになっている。つまり、前記一方の油孔４６ａに臨む前記先端部２７ａの先端面２７ｆと中径部２７ｂの環状先端面２７ｇとを合わせた受圧面積と、他方の油孔４６ｂに臨む後端部２７ｄの後端面２７ｈとスプリング溝の底面２７ｉとを合わせた受圧面積が、同一に設定されて、これらにそれぞれ進角油圧室１２の同一の油圧が同時に作用するようになっている。
【００４４】
さらに、前記第２受圧部２７ｃは、図中下端面が後述する第２解除受圧室３３に臨む第２受圧面２７ｅとして構成されている一方、上端面が前記ベーン１６ｂ内部とフロントカバー１３内とに跨って形成された呼吸孔４４を介して大気開放されている。
【００４５】
前記位相変更機構４は、図１及び図５に示すように、前記第１ピン孔３１ａの大径段差部と第１ロックピン２６の第１受圧部２６ｃとの間に形成された前記第１解除用受圧室３２と、第２ピン孔３１ｂの大径段差部と第２ロックピン２７の第２受圧部２７ｂとの間に形成された前記第２解除用受圧室３３とを有している。
【００４６】
この第１、第２解除用受圧室３２，３３は、内部にそれぞれ供給された油圧を前記第１、第２受圧面２６ｅ、２７ｅに作用させて、第１、第２ロックピン２６，２７を各スプリング２９，３０のばね力に抗して第１、第２ロック穴２４，２５から後退させてそれぞれの係合を解除するようになっている。
【００４７】
前記油圧回路５は、図１に示すように、前記各遅角油圧室１１に対して第１連通路１１ａを介して油圧を給排する遅角通路１８と、各進角油圧室１２に対して第２連通路１２ａを介して油圧を給排する進角通路１９と、前記各第１、第２解除用受圧室３２，３３に対してそれぞれ油圧を供給、排出するロック通路２８と、前記各通路１８，１９に作動油を選択的に供給すると共に、ロック通路２８に作動油を供給する流体圧供給源であるオイルポンプ２０と、機関運転状態に応じて前記遅角通路１８と進角通路１９の流路を切り換えると共に、前記ロック通路２８に対する作動油の給排を切り換える制御弁である単一の電磁切換弁２１と、を備えている。
【００４８】
前記遅角通路１８と進角通路１９とは、それぞれの一端部が前記電磁切換弁２１の後述する各ポートに接続されている一方、他端側が前記ベーン部材９のベーンロータ１５の内部及び前記シール部材挿入ガイド部１５ａ内に挿通保持されたほぼ円柱状の通路構成部３７内に軸方向に沿って平行に形成された通路部１８ａ、１９ａと前記第１，第２連通路１１ａ、１２ａとを介して前記各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２にそれぞれ連通している。
【００４９】
前記ロック通路２８は、一端側が電磁切換弁２１の後述するロックポート５８に接続されている一方、他端側の通路部２８ａが前記通路構成部３７の内部軸方向から径方向に折曲されて、前記ベーンロータ１５内に分岐形成された第１、第２油通路孔３８ａ、３８ｂを介して前記第１、第２解除用受圧室３２，３３にそれぞれ連通している。
【００５０】
前記通路構成部３７は、外側の端部が図外のチェーンカバーに固定されて非回転部として構成されており、その内部軸方向には、前記各通路部１８ａ、１９ａと前記通路孔２８ａが形成されている。
【００５１】
なお、前記通路構成部３７は、外周面の軸方向の前後位置に形成された３つの嵌着溝に前記各通路部１８ａ、１９ａ、２８ａの前後をシールする３つの環状シール部材３９がそれぞれ嵌着固定されている。
【００５２】
前記オイルポンプ２０は、機関のクランクシャフトによって回転駆動するトロコイドポンプなどの一般的なものであって、アウター、インナーロータの回転によってオイルパン２３内から吸入通路２０ｂを介して吸入された作動油が吐出通路２０ａを介して吐出されて、その一部がメインオイルギャラリーＭ／Ｇから内燃機関の各摺動部などに供給されると共に、他が前記電磁切換弁２１側に供給されるようになっている。なお、吐出通路２０ａの下流側には、濾過フィルタ５０ａが設けられていると共に、該吐出通路２０ａから吐出された過剰な作動油をオイルパン２３に排出して適正な流量に制御する流量制御弁５０ｂが設けられている。
【００５３】
前記電磁切換弁２１は、図１及び図１１に示すように、６ポート６位置の比例型弁であって、ほぼ円筒状の軸方向に比較的長いバルブボディ５１と、該バルブボディ５１内に軸方向へ摺動自在に設けられたスプール弁体５２と、バルブボディ５１の内部一端側に設けられて、スプール弁体５２を図中右方向へ付勢する付勢部材であるバルブスプリング５３と、バルブボディ５１の一端部に設けられて、前記スプール弁体５２をバルブスプリング５３のばね力に抗して図中左方向へ移動させる電磁ソレノイド５４と、から主として構成されている。
【００５４】
前記バルブボディ５１は、機関のシリンダブロックに形成されたバルブ収容孔０１に挿通配置され、周壁に複数のポートが貫通形成されており、軸方向のほぼ中央位置に配置形成されて、前記オイルポンプ２０の吐出通路２０ａに連通する隣接した一対の第１，第２導入ポート５５ａ、５５ｂと、先端側に形成されて、前記遅角通路１８に連通する隣接した一対の第１、第２供給ポート５６ａ、５６ｂと、軸方向のほぼ中央位置に形成されて、前記進角通路１９に連通する一つの第３供給ポート５７と、基端側である前記電磁ソレノイド５４側に配置形成されて、前記ロック通路２８に連通するロックポート５８と、前記第１、第２導入ポート５５ａ、５５ｂの両側に配置形成されて、前記オイルパン２３に接続されたドレン通路２２に連通する一対の第１，第２排出ポート５９ａ、５９ｂと、を有している。また、バルブボディ５１の電磁ソレノイド５４側の基端部外周に前記バルブ収容孔０１の内周に密着してシールするオイルシール８０が嵌着固定されている。
【００５５】
前記スプール弁体５２は、有底中空状の内部が作動油を通流させる通路孔６０として構成されていると共に、該通路孔６０の両端が底壁と栓体６１とによって閉止されている。また、このスプール弁体５２は、外周面両端側に該スプール弁体５２をバルブボディ５１の内周面５１ａに摺動案内する円筒状の２つの第１、第２ガイド部６２ａ、６２ｂが形成されていると共に該両ガイド部６２ａ、６２ｂの間の外周面に５つの第１〜第５ランド部６３ａ〜６３ｅが軸方向へ所定間隔をもって一体に形成されている。
【００５６】
前記第１ランド部６３ａと第１ガイド部６２ａとの間に、前記第１供給ポート５６ａと通路孔６０とを適宜連通させる第１連通孔６４ａが径方向に貫通形成されている。また、前記第２ランド部６３ｂと第３ランド部６３ｃとの間に、前記第２導入ポート５５ｂと通路孔６０とを適宜連通させる第２連通孔６４ｂが同じく径方向へ貫通形成されている。さらに、前記第２ガイド部６２ｂと第５ランド部６３ｅとの間に、前記ロックポート５８と通路孔６０を適宜連通させる第３連通孔６４ｃが径方向へ貫通形成されている。
【００５７】
また、前記スプール弁体５２の外周面、つまり第１ランド部６３ａと第２ランド部６３ｂとの間の外周面、第３ランド部６３ｃと第４ランド部６３ｄとの間の外周面、第４ランド部６３ｄと第５ランド部６３ｅとの間の外周面に、環状凹部である第１環状通路溝６５ａと第２環状通路溝６５ｂ及び第３環状通路溝６５ｃがそれぞれ形成されている。なお、前記第１〜第３連通孔６４ａ〜６４ｃの外周側には、それぞれ円環状のグルーブ溝が形成されている。
【００５８】
前記バルブスプリング５３は、一端がバルブボディ５１の基端部側に形成された段差面に軸方向から弾接している一方、他端が前記スプール弁体５２の基端側に設けられた円環状のリテーナ６６に軸方向から弾接して、スプール弁体５２を電磁ソレノイド５４方向に付勢している。
【００５９】
前記電磁ソレノイド５４は、円筒状のソレノイドケーシング５４ａの内部に収容保持されて、電子コントローラ３４から制御電流が出力される電磁コイル６７と、該電磁コイル６７の内周側に固定された有底筒状の固定ヨーク６８と、該固定ヨーク６８の内部に軸方向へ摺動自在に設けられた可動プランジャ６９と、該可動プランジャ６９の先端部に一体に形成されて、先端部７０ａが前記バルブスプリング５３のばね力に抗して前記スプール弁体５２の基端面を図１１中、左方向へ押圧する駆動ロッド７０とから主として構成されている。また、前記ソレノイドケーシング５４ａの後端側には、電子コントローラ３４に電気的に接続される端子７１ａを有する合成樹脂製のコネクタ７１が取り付けられている。
【００６０】
そして、この電磁切換弁２１は、図１１〜図１７に示すように、電子コントローラ３４の制御電流と前記バルブスプリング５３との相対的な圧力によって、前記スプール弁体５２を前後方向の６つのポジジョンに移動させて、オイルポンプ２０の吐出通路２０ａと前記いずれか一方の油通路１８，１９と連通させると同時に、他方の油通路１８，１９とドレン通路２２とを連通させるようになっている。また、前記ロック通路２８と吐出通路２０ａあるいはドレン通路２２とを選択的に連通させるようになっている。
〔スプール弁体のポジション制御〕
すなわち、以下において、図１８に示すスプール弁体５２のストローク量と各油圧室１１，１２や各ロック解除受圧室３２，３３（ロック通路２８）への作動油の給排の関係を示す表を参照しながら、図１２〜図１７に基づいて前記スプール弁体５２のポジション制御を具体的に説明する。
【００６１】
まず、スプール弁体５２が、図１１及び図１２に示すように、バルブスプリング５３のばね力によって最大右方向に位置している場合（第１ポジジョン）は、第２導入ポート５５ｂと第１供給ポート５６が第１連通孔６４ａと通路孔６０を介して連通されると共に、第１導入ポート５５ａと第３供給ポート５７がスプール弁体５２の外周面に有する第２環状通路溝６５ｂを介して連通される。と同時に、ロックポート５８と第１排出ポート５９ａが第３環状通路溝６５ｃを介して連通されるようになっている。
【００６２】
次に、スプール弁体５２が、図１３に示すように、電磁ソレノイド５４への通電によりバルブスプリング５３のばね力に抗して僅かに左方向へ移動した場合（第６ポジション）は、第２導入ポート５５ｂと第１供給ポート５６ａの連通及び第１導入ポート５５ａと第３供給ポート５７の連通は維持しつつ、ロックポート５８が、第１排出ポート５９ａとの連通が遮断される一方、第２導入ポート５５ｂとの連通が第３連通孔６４ｃと通路孔６０を介して確保されるようになっている。
【００６３】
スプール弁体５２が、図１４に示すように、電磁ソレノイド５４へのより大きな通電によってさらに僅かに左方向へ移動した場合（第２ポジション）は、前記第１導入ポート５５ａと第３供給ポート５７との連通、並びに第２導入ポート５５ｂとロックポート５８との連通が維持されつつ、第１供給ポート５６ａと第２排出ポート５９ｂが第１環状通路溝６５ａを介して連通される。
【００６４】
スプール弁体５２が、図１５に示すように、さらに僅かに左方向へ移動した場合（第４ポジション）は、前記第１導入ポート５５ａと第３供給ポート５７並びに第１供給ポート５６ａと第２排出ポート５９ｂとの連通がそれぞれ遮断されると共に、ロックポート５８と第２導入ポート５５ｂとの連通が維持されるようになっている。
【００６５】
スプール弁体５２が、図１６に示すように、さらに僅かに左方向へ移動した場合（第３ポジション）は、第２導入ポート５５ｂとロックポート５８との連通が維持され、同時に、第２導入ポート５５ｂと第２供給ポート５６ｂが通路孔６０を介して連通すると共に、第３供給ポート５７と第１排出ポート５９ａが第３環状通路溝６５ｃを介して連通されるようになっている。
【００６６】
また、スプール弁体５２が、図１７に示すように、電子ソレノイド５４への最大の通電量によって最大左方向へ移動した場合（第５ポジション）は、第２供給ポート５６ｂ及びロックポート５８が第２排出ポート５９ｂに通路孔６０を介して連通すると共に、第３供給ポート５７が第１排出ポート５９ａに連通するようになっている。
【００６７】
このように、機関運転状態に応じて、前記スプール弁体５２の軸方向の移動位置を変更することによって、各ポートを選択的に切り換えてタイミングスプロケット１に対するベーン部材９の相対回転角度を変化させると共に、両ロックピン２６，２７のロック穴２４，２５へのロックとロック解除を選択的に行ってベーン部材９の自由な回転の許容と自由な回転を規制するようになっている。
【００６８】
前記電子コントローラ３４は、内部のコンピュータが図外のクランク角センサ（機関回転数検出）やエアーフローメータ、機関水温センサ、機関温度センサ、スロットルバルブ開度センサおよびカムシャフト２の現在の回転位相を検出するカム角センサなどの各種センサ類からの情報信号を入力して現在の機関運転状態を検出すると共に、前述したように、前記電磁切換弁２１の電磁コイル６７に制御パルス電流を出力して前記スプール弁体５２の移動位置を制御して、前記各ポートを選択的に切換制御するようになっている。
【００６９】
以下、本実施形態のバルブタイミング制御装置の具体的な作動を説明する。
【００７０】
まず、車両の通常走行後にイグニッションスイッチをオフ操作して機関を停止した場合には、オイルポンプ２０の駆動も停止されることから、いずれかの油圧室１１，１２や各第１，第２解除用受圧室３２，３３への作動油の供給が停止される。
【００７１】
つまり、機関停止前のアイドリング回転時には、各遅角油圧室１１に作動油圧が供給されて、ベーン部材９が進角側の回転位置になっている状態で、イグニッションスイッチがオフ操作されると、機関の停止直前にカムシャフト２に作用する正負の交番トルクが発生する。特に、負のトルクによってベーン部材９が遅角側から進角側へ回転して中間位相位置になると、第１ロックピン２６と第２ロックピン２７が、図１０に示すように、各スプリング２９、３０のばね力で進出移動して各先端部２６ａ、２７ａが対応する第１、第２ロック穴２４、２５に係合する。これによって、ベーン部材９は、図２に示す最進角と最遅角の間の中間位相位置に保持される。
【００７２】
すなわち、前記カムシャフト２に作用する負の交番トルクによってベーン部材９が図５、図６に示すように僅かに進角側に回転して前記第１ロックピン２６の先端部２６ａが第１ロック穴２４の第１底面２４ａに当接係合する。この時点で、ベーン部材９に正の交番トルクが作用して遅角側へ回転しようとするが、第１ロックピン２６の先端部２６ａの側縁が第１底面２４ａの立ち上がり段差面に当接して遅角側への回転が規制される。
【００７３】
その後、負のトルクにしたがってベーン部材９が進角側へ回転するに伴い第１ロックピン２６が、図７〜図９に示すように、順次階段を下りるように移動して第２底面２４ｂ、第３底面２４ｃに当接係合する共に、第３底面２４ｃ上を進角方向へラチェット作用を受けながら移動する。これと共に、第２ロックピン２７の先端部２７ａが、図９及び図１０に示すように、第２ロック穴２５の第１底面２５ａ、第２底面２５ｂに順次ラチェット作用を受けながら当接係合して最終的に第２底面２５ｂ位置で係合保持される。
【００７４】
この時点での第１ロックピン２６は、図１０に示すように、先端部２６ａの側縁が第３底面２４ｃから立ち上がった進角方向（遅角油圧室１１側）の前記内側面２４ｄに当接して保持される一方、第２ロックピン２７は、先端部２７ａの側縁が第２底面２５ｂから立ち上がった進角油圧室１２側の前記内側面２５ｃに当接してそれぞれが安定的に保持される。
【００７５】
また、この状態における電磁切換弁２１は、電子コントローラ３４から電磁コイル６７への通電も停止されることから、スプール弁体５２がバルブスプリング５３のばね力で図１１、図１２に示す最大右方向の位置（第１ポジジョン）に保持される。これによって、前述した作動によって、吐出通路２０ａに対して遅角通路１８及び進角通路１９の両方を連通させると共に、ロック通路２８とドレン通路２２を連通させる。
【００７６】
その後、機関を始動するために、イグニッションスイッチをオン操作すると、その直後の初爆（クランキング開始）によってオイルポンプ２０が駆動し、その吐出油圧が、図１２に示すように、遅角通路１８と進角通路１９を介して各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２にそれぞれ供給される。一方、前記ロック通路２８とドレン通路２２は連通された状態になっていることから、各ロックピン２６，２７は各スプリング２９，３０のばね力によって各ロック穴２４，２５に係合した状態を維持している。
【００７７】
また、前記電磁切換弁２１は、油圧などの情報信号を入力して現在の機関運転状態を検出して電子コントローラ３４によって制御されているため、オイルポンプ２０の吐出油圧の不安定なアイドリング運転時は各ロックピン２６，２７の係合状態を維持する。
【００７８】
続いて、例えば機関低回転低負荷域や高回転高負荷域に移行する直前には、電子コントローラ３４から電磁コイル６７に制御電流が出力されて、スプール弁体５２が、図１３に示すように、バルブスプリング５３のばね力に抗して僅かに左方向へ移動する（第６ポジション）。これによって、通路孔６０を介して吐出通路２０ａとロック通路２８が連通する。また、吐出通路２０ａに対する遅角通路１８と進角通路１９との連通が維持される。
【００７９】
したがって、ロック通路２８を介して第１、第２解除用受圧室３２，３３に作動油（油圧）が供給されるので、各ロックピン２６，２７は、各スプリング２９，３０のばね力に抗して後退移動して先端部２６ａ、２７ａが各ロック穴２４，２５から抜け出してそれぞれの係合が解除される。したがって、ベーン部材９の自由な正逆回転が許容される。
【００８０】
ここで、従来技術のように、前記いずれか一方の油圧室１１，１２のみに油圧を供給した場合は、ベーン部材９がいずれか一方に回転しようとして、ベーンロータ１５内の第１、第２ピン孔３１ａ、３１ｂと第１，第２ロック穴２４，２５との間に発生した剪断力を第１、第２ロックピン２６，２７が受けていわゆる食い込み現象が発生して、速やかな係合解除ができないおそれがある。
【００８１】
また、両油圧室１１，１２のいずれにも油圧が供給されない場合は、前記交番トルクによってベーン部材９がばたついてハウジング７の隔壁１０との衝突打音が発生するおそれがある。
【００８２】
これに対して本実施形態では、両方の油圧室１１，１２に油圧を供給していることから、前記ロックピン２６．２７のロック穴２４，２５への食い込み現象やばたつき等を十分に抑制できる。
【００８３】
そして、その後、例えば機関低回転低負荷域に移行した場合は、電磁切換弁２１にさらに大きな制御電流が出力されて、スプール弁体５２が、図１６に示すように、バルブスプリング５３のばね力に抗してさらに左側に移動し（第３ポジション）、吐出通路２０ａとロック通路２８及び遅角通路１８の連通状態を維持すると共に、進角通路１９とドレン通路２２が連通させる。
【００８４】
これによって、各ロックピン２５，２６は、図５に示すように各ロック穴２４，２５から抜け出た状態が維持される一方、図３に示すように、進角油圧室１２の油圧が排出されて低圧になる一方、遅角油圧室１１が高圧になっていることから、ベーン部材９をハウジング７に対して最遅角側に回転させる。
【００８５】
よって、バルブオーバーラップが小さくなって筒内の残留ガスが減少して燃焼効率が向上し、機関回転の安定化と燃費の向上が図れる。
【００８６】
その後、例えば機関高回転高負荷域に移行した場合は、電磁切換弁２１に小さな制御電流が供給されて、スプール弁体５２が、図１４に示すように、右方向へ移動する（第２ポジション）。これによって、遅角通路１８とドレン通路２２が連通されると共に、吐出通路２０ａに対してロック通路２８が連通状態を維持されていると共に、進角通路１９が連通する。
【００８７】
したがって、図５に示すように、各ロックピン２６，２７の係合が解除された状態になっていると共に、遅角油圧室１１が低圧になる一方、進角油圧室１２が高圧になるため、ベーン部材９は、図４に示すように、ハウジング１１に対して最進角側に回転する。これにより、カムシャフト２は、スプロケット１に対して最進角の相対回転位相に変換される。
【００８８】
これによって、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップが大きくなって、吸気充填効率が高くなって機関の出力トルクの向上が図れる。
【００８９】
また、前記機関低回転低負荷域や高回転高負荷域からアイドリング運転に移行した場合は、図１２に示すように、電子コントローラ３４から電磁切換弁２１への制御電流の通電が遮断されて、スプール弁体５２が図１２に示すように、バルブスプリング５３のばね力を最大右方向に移動して（第１ポジション）、ロック通路２８とドレン通路２２を連通させると共に、吐出通路２２ａが遅角通路１８と進角通路１９の両方に連通させる。これによって、両油圧室１１，１２にほぼ均一圧の油圧が作用する。
【００９０】
このため、ベーン部材９は、たとえ遅角側位置にあった場合でもカムシャフト２に作用する前記交番トルクによって進角側に回転する。これによって、第１ロックピン２６と第２ロックピン２７が、各スプリング２９、３０のばね力で進出移動して、前述した階段状のロック穴２４，２５にラチェット作用を得ながら係合する。このため、ベーン部材９は、図２に示す最進角と最遅角の間の中間位相位置にロック保持される。
【００９１】
また、機関を停止する際も、前述したように、イグニッションスイッチをオフ操作すると、各ロックピン２６，２７は各ロック穴２４，２５から抜け出すことなく係合状態を維持する。
【００９２】
さらに、所定の運転域が継続されている場合は、電磁切換弁２１に通電されて、スプール弁体５２が図１５に示す軸方向のほぼ中央位置に移動する（第４ポジション）と、前記各第１，第２供給ポート５６ａ、５６ｂと第３供給ポート５７が前記ランド６３ｂ、６３ｄなどによって閉止されて、吐出通路２０ａやドレン通路２２に対する前記遅角通路１８と進角通路１９の連通が遮断されると共に、吐出通路２０ａとロック通路２８が連通される。
【００９３】
これによって、各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２の内部にそれぞれ作動油が保持された状態になると共に、各ロックピン２６，２７が各ロック穴２４，２５から抜け出してロック解除状態が維持される。
【００９４】
したがって、ベーン部材９が所望の回転位置に保持されて、カムシャフト２もハウジング７に対して所望の相対回転位置に保持されることから、吸気弁の所定のバルブタイミングに保持される。
【００９５】
このように、機関の運転状態に応じて、電子コントローラ３４が電磁切換弁２１に所定の通電量で通電、あるいは通電を遮断して前記スプール弁体５２の軸方向の移動を制御して、前記第１ポジション〜第４ポジションの位置に制御する。これによって、前記位相変換機構と３と位置保持機構４を制御してスプロケット１に対するカムシャフト２の最適相対回転位置に制御することから、バルブタイミングの制御精度の向上が図れる。
【００９６】
さらに、機関がエンストなどで異常停止し、あるいは通常の機関停止した後に、再始動した場合において、通電された電磁切換弁２１のスプール弁体５２が、移動中に作動油に混入した金属粉などのコンタミを前記各ランド部６３ａ〜６３ｅの端縁と各ポートの孔縁との間などに噛み込んでロックし、流路に切り換えができなくなった場合には、以下の作動を行う。
【００９７】
すなわち、前記スプール弁体５２の移動不能状態によって、ベーン部材９の回転位相制御ができなくなることから、この異常状態をカムシャフト２の回転位置から検出した前記電子コントローラ３４が、前記電磁切換弁２１の電磁ソレノイド５４に最大の通電量の制御電流が出力される。これによって、スプール弁体５２は、図１７に示すように、左方向へ最大かつ強い力で移動して（第５ポジション）、前記コンタミを切断しつつ遅角通路１８と進角通路１９及びロック通路２８の全てをドレン通路２２に連通させる。これによって、各油圧室１１，１２や各受圧室３２，３３の作動油がオイルパン２３に排出される。
【００９８】
このため、ベーン部材９が、例えば中間回転位置よりも遅角側に位置していた場合でも、前述した負の交番トルクによって進角側へ回転して前記各ロックピン２６，２７がラチェット式に速やかに移動して各ロック穴２４，２５に係合する。したがって、カムシャフト２は、最遅角と最進角の間の中間回転位相に保持される。
【００９９】
図１９は前記電子コントローラ３４によって電磁切換弁２１のスプール弁体５２のポジションを制御するフローチャートを示している。
【０１００】
まず、ステップ１では、位置保持機構４の前記ロックピン２６，２７が係合状態（機関停止状態など）にあるか否かを判断し、係合状態にあると判断した場合は、ステップ２に移行する。
【０１０１】
このステップ２では、機関が通常運転状態になったか否かを判断し、通常運転になっていないと判断した場合は、ステップ２に戻るが、通常運転になったと判断した場合は、ステップ３に移行する。
【０１０２】
ステップ３では、スプール弁体５２を前記第６ポジションとなるように制御して、前述のように、吐出通路２０ａと全ての通路１８，１９、２８を連通させ、その後、ステップ４に移行する。
【０１０３】
ステップ４では、スプール弁体５２を前記任意の第２〜第４ポジションに制御して、位相変更機構３によってカムシャフト２を所望の位相変換角に制御、保持する。
【０１０４】
ステップ５では、機関回転数が所定の回転数になったか否かを判断し、所定の回転数になっていないと判断した場合はステップ４に戻るが、所定の回転数になっていると判断した場合は、ステップ６に移行し、ここではスプール弁体５２を前記第６ポジションとなるように制御して終了する。
【０１０５】
前記ステップ１において、ロックピン２６，２７の係合状態が解除されていると判断した場合は、ステップ７に移行し、ここでは、前述のように、最大電流によってスプール弁体５２を強制的に最大左方向へ移動させて、第５ポジションの位置に制御して各通路１８，１９、２８をドレン通路２２に連通させる。
【０１０６】
以上のように、本実施形態では、特に、前記各ロックピン２６，２７の各ロック穴２４，２５からの係合を解除する準備段階として、スプール弁体５２を図１２に示す第１ポジションの位置に制御して、前記第１、第２解除受圧室３２，３３内の作動油を排出すると同時に、各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２の両方に作動油を供給することから、該両油圧室１１，１２のほぼ同一の相対油圧によってベーン部材９のばたつきが抑制されると共に、一方向への回転も抑制できる。
【０１０７】
続いて、スプール弁体５２を第６ポジションに移動させることによって前記各受圧室３２，３３に作動油を供給すると、前記各油圧室１１，１２への先の作動油の供給によって、前記ロックピン２６，２７に対する剪断方向の力が作用しないので、ロック穴２４、２５からの係合解除をスムーズかつ容易に行うことができる。
【０１０８】
また、本実施形態では、各油圧室１１，１２への油圧制御用とロック解除受圧室３２，３３への油圧制御用の２つの機能を単一の電磁切換弁２１によって行うようにしたため、機関本体へのレイアウトの自由度が向上すると共に、コストの低減化が図れる。
【０１０９】
さらに、前記位置保持機構４によってベーン部材９を中間位相位置への保持性が向上すると共に、各ロック穴２４、２５の階段状のロック案内溝の各底面２４ａ〜２４ｃ、２５ａ、２５ｂによって各ロックピン２６，２７は必ず各ロック穴２４，２５方向のみに案内移動されることから、かかる案内作用の確実性と安定性を担保できる。
【０１１０】
また、前記各受圧室３２，３３に作用する油圧を、前記各油圧室１１，１２の油圧を用いるのではないことから、各油圧室１１，１２の油圧を用いる場合に比較して、前記各受圧室３２，３３に対する油圧の供給応答性が良好になり、各ロックピン２６，２７の後退移動の応答性が向上する。また、各油圧室１１，１２から各受圧室３２，３３間のシール機構が不要になる。
【０１１１】
さらに、本実施形態では、各ロックピン２６，２７のスムーズな進退移動を得るために、前記各ロックピン２６、２７の軸方向両端側に、各油孔４５ａ、４５ｂを介して前記進角油圧室１２に連通させて各ロックピン２６，２７のそれぞれの前後に同一の油圧が掛かるようにして軸方向にバランスさせるようにしたことから、前記各スプリング２９，３０のばね力と前記第１，第２解除受圧室３２、３３に供給された油圧との差圧によって各ロックピン２６，２７を速やかに進退動させることが可能になる。
【０１１２】
なお、前記各受圧部２６ｃ、２７ｃの各受圧面２６ｅ、２７ｅと反対側の上端面側を大気開放にする前記各呼吸孔４３，４４は、各ベーン１６ａ、１６ｂの内部とフロントカバー１３内に形成されて、前記進角油圧室１２とは全く連通することがないので、ここからの作動油のリークはない。
【０１１３】
前記ロックピン２６，２７の軸方向の両端には進角油圧室１２内の油圧が供給されるので、各ロックピン２６，２７の挙動の安定化が図れる。すなわち、機関始動時に前記遅角油圧室１１に供給される作動油には、エアーが混入している場合があり、これらをロックピン２６，２７の両端に供給すると、前記油圧に混入されたエアーによってロックピン２６，２７の挙動が不安定になって打音等の発生するおそれがある。
【０１１４】
しかし、機関始動後の定常運転中に進角油圧室１２に供給される油圧にはエアーの混入が殆どないことから、前記ロックピン２６，２７の挙動が安定化して打音などの発生を抑制できるのである。
【０１１５】
また、第２ロック案内溝の第１，第２底面２５ａ、２５ｂの最下段の段差を高くすることによって、第２ロック穴２５を構成する前記段差面２５ｃ付近の強度が高くなることから、第２ロック穴２５に係合した第２ロックピン２７の側縁が段差面２５ｃに繰り返し当接してもその耐久性の向上が図れる。
【０１１６】
一方、第１ロックピン２６が第１ロック穴２４に係合した場合は、先端部２６ａの側縁が最も深い第２底面２４ｃの面積に大きな前記内側面２４ｄに当接することから、この点での耐久性の向上も図れる。
【０１１７】
また、本実施形態では、位置保持機構４を、第１ロックピン２６と第１〜第３底面２４ａ〜２４ｃ、並びに第２ロックピン２７と第１、第２底面２５ａ、２５ｂとの２つに分けて形成したことによって、各ロック穴２４，２５が形成される前記スプロケット１の肉厚を小さくすることができる。つまり、例えば、ロックピンを単一とし、階段状の各底面２４ａ〜２４ｃ、２５ａ、２５ｂを連続的に形成する場合は、この階段状の高さを確保するために前記スプロケット本体５の肉厚を厚くしなければならないが、前述のように、２つに分けることによってスプロケット本体５の肉厚を小さくできるので、バルブタイミング制御装置の軸方向の長さを短くでき、レイアウトの自由度が向上する。
【０１１８】
また、前記各ロックピン２６，２７を、円柱状に形成し、また受圧部２６ｃ、２７ｃを単純形状のフランジによって形成したことから、ロックピン２６，２７全体の製造作業が容易であり、コストの高騰を抑制できる。
〔第２実施形態〕
図２０Ａ、Ｂは本実施形態の電磁切換弁２１の第２実施形態を示し、スプール弁体５２内部の通路孔６０を廃止して、バルブボディ５１の外周面に通路孔に代わる通路溝を形成したものである。
【０１１９】
前記図２０Ａは電磁切換弁２１を所定の角度位置から縦断面したもので、図２０Ｂは同じ電磁切換弁２１を図２０Ａに示す位置から９０°の角度位置に回転させて縦断面したものである。
【０１２０】
すなわち、前記バルブボディ５１は、図２０Ａに示すように、周壁に前記第１実施形態と同じく、吐出通路２０ａと連通する第１、第２導入ポート５５ａ、５５ｂと、遅角通路１８に連通する第１、第２供給ポート５６ａ、５６ｂと、進角通路１９と連通する第３供給ポート５７がそれぞれ形成されていると共に、ロック通路２８に連通するロックポート５８が形成され、さらに、図２０Ｂに示すように、前記ドレン通路２２と連通する第１、第２排出ポート５９ａ、５９ｂがそれぞれ形成されている。
【０１２１】
そして、バルブボディ５１は、周壁外周面、つまり、前記第１供給ポート５６ａと第２導入ポート５５ｂの間の周壁外周面には、前記第２導入ポート５５ｂと第１供給ポート５６ａとを適宜連通させる第１通路溝７２が軸方向に沿って形成されている。また、周壁の第１供給ポート５６ａの側部には、前記第１通路溝７２と連通する第１サブポート７３ａが形成されていると共に、電磁ソレノイド５４側には、ロックポート５８に適宜連通する第２サブポート７３ｂが貫通形成されている。前記第２サブポート７３ｂと前記第１導入ポート５５ａとの間の周壁外周面には、前記第１導入ポート５５ａと第２サブポート７３ｂとを連通する第２通路溝７４が軸方向に沿って形成されている。さらに、前記第１供給ポート５６ａと第１サブポート７３ａと径方向で対向する周壁には、円環状の第３通路溝７７が形成されている。
【０１２２】
なお、前記第１通路溝７２と第２通路溝７４及び第３通路溝７７は、前記バルブ収容穴０１の内周面との間で通路を形成するようになっている。
【０１２３】
一方、前記スプール弁体５２は、図２０Ａ、Ｂに示すように、内部中実に形成されて、図中左側から軸方向に所定間隔をおいてガイド部を含めた９つの第１〜第９ランド部７５ａ〜７５ｉが一体に設けられている。なお、前記各ランド部７５ａ〜７５ｉの軸方向の幅は、各ポートの形成位置に応じて大小異なっている。
【０１２４】
また、このスプール弁体５２の前記各ランド部７５ａ〜７５ｉの間には、図中左側から９つの第１〜第９環状通路溝７６ａ〜７６ｉが形成されている。
〔スプール弁体のポジション制御〕
以下では、前述した図１８に示すスプール弁体５２のストローク量と各油圧室１１，１２や各ロック解除受圧室３２，３３（ロック通路２８）への作動油の給排の関係を示す表を参照しながら、図２１〜図２６に基づいて前記スプール弁体５２のポジション制御を具体的に説明する。
【０１２５】
まず、スプール弁体５２が、図２０及び図２１Ａ、Ｂに示すように、バルブスプリング５３のばね力によって最大右方向に位置している場合（第１ポジジョン）は、第２導入ポート５５ｂと第１供給ポート５６ａが、第２導入ポート５５ｂと第１通路溝７２及び第１サブポート７３ａを介して連通されると共に、第１導入ポート５５ａと第３供給ポート５７が前記第５環状通路溝７６ｆを介して連通される。と同時に、同図Ｂに示すように、ロックポート５８と第１排出ポート５９ａが第６環状通路溝７６ｆを介して連通されるようになっている。
【０１２６】
次に、スプール弁体５２が、図２２Ａ，Ｂに示すように、電磁ソレノイド５４への通電によりバルブスプリング５３のばね力に抗して僅かに左方向へ移動した場合（第６ポジション）は、第１導入ポート５５ａと第１供給ポート５６ａの連通及び第１導入ポート５５ａと第３供給ポート５７の連通は維持しつつ、ロックポート５８が、第１排出ポート５９ａとの連通が遮断される一方、第１導入ポート５５ａとの連通が第２通路溝７４と第２サブポート７３ｂ、第８環状通路溝７６ｈなどを介して確保されるようになっている。
【０１２７】
スプール弁体５２が、図２３Ａ、Ｂに示すように、電磁ソレノイド５４へのより大きな通電によってさらに僅かに左方向へ移動した場合（第２ポジション）は、前記第１導入ポート５５ａと第３供給ポート５７との連通、並びに第１導入ポート５５ａとロックポート５８との連通が維持されつつ、第２供給ポート５６ｂと第２排出ポート５９ｂが第３通路溝７７と第３環状通路溝７６ｃなどを介して連通される。
【０１２８】
スプール弁体５２が、図２４Ａ、Ｂに示すように、さらに僅かに左方向へ移動した場合（第４ポジション）は、前記第１導入ポート５５ａと第３供給ポート５７、並びに第１導入ポート５５ａとロックポート５８との連通が維持されるようになっていると共に、第２供給ポート５６ｂと第２排出ポート５９ｂとの連通が遮断される。
【０１２９】
スプール弁体５２が、図２５Ａ，Ｂに示すように、さらに僅かに左方向へ移動した場合（第３ポジション）は、第１導入ポート５５ａとロックポート５８との連通が維持され、同時に、第１導入ポート５５ａと第１供給ポート５６ａが第２導入ポート５５ｂと第１通路溝７２、第１サブポート７３ａ、第２環状通路溝７６ｂなどを介して連通すると共に、第３供給ポート５７と第１排出ポート５９ａが第６環状通路溝７６ｆを介して連通されるようになっている。
【０１３０】
また、スプール弁体５２が、図２６Ａ、Ｂに示すように、電子ソレノイド５４への最大の通電量によって最大左方向へ移動した場合（第５ポジション）は、第１供給ポート５６ａが第１環状通路溝７６ａと第３通路溝７７などを介して第２排出ポート５９ｂに連通すると共に、ロックポート５８と第３供給ポート５７が第１排出ポート５９ａに連通するようになっている。
【０１３１】
このように、機関運転状態に応じて、前記スプール弁体５２の軸方向の移動ポジションを変更することによって、第１実施形態と同様に、各ポートを選択的に切り換えてスプロケット１に対するカムシャフト２（ベーン部材９）の相対回転角度を変化させると共に、両ロックピン２６，２７のロック穴２４，２５へのロックとロック解除を選択的に行ってベーン部材９の自由な回転の許容と自由な回転を規制することができるようになっている。また、前記第５ポジションの位置においては、強制的に移動されたスプール弁体５２によってコンタミを切断して移動性を確保するようになっている。
【０１３２】
他の構成や作用については、第１実施形態と同じであるから、該第１実施形態と同様に、前記ロックピン２６，２７のスムーズかつ容易な係合解除を行うことができるなどの特異な作用効果が得られる。
【０１３３】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、バルブタイミング制御装置を吸気側ばかりか排気側に適用することも可能である。
【０１３４】
前記実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項ａ〕
請求項１に記載のバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁において、
内外周を貫通する複数のポートが形成された筒状のバルブボディと、
該バルブボディ内を軸方向に摺動自在に設けられ、軸方向へ移動することによって前記ポートの開口面積を変更する複数のランド部と該ランド部の間に形成された複数の環状凹部とを備えたスプール弁体と、
該スプール弁体を軸方向の一方向へ付勢する付勢部材と、
通電されることによって前記付勢部材の付勢力に抗して前記スプール弁体を他方向へ移動させる電磁ソレノイドと、
を備えることを特徴とするバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁。
〔請求項ｂ〕
請求項ａに記載のバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁において、
前記バルブボディには、前記進角通路または遅角通路のうちのいずれか一方に連通しかつ隣接配置された一対の第１供給ポート及び第２供給ポートと、
前記進角通路または遅角通路のうちのいずれか他方に連通する第３供給ポートと、
前記ロック通路に連通するロックポートと、
前記ポンプ吐出通路に連通する導入ポートと、
オイルパンと連通する第１排出ポートと第２排出ポートと、
がそれぞれ内外周を貫通して形成され、
前記スプール弁体には、少なくとも前記各ポートに対応した数の前記ランド部が形成されていることを特徴とするバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁。
〔請求項ｃ〕
請求項ｂに記載のバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁において、
前記第１供給ポートが前記進角通路または遅角通路のうちのいずれか一方に連通している状態では、前記第２供給ポートの開口面積が絞られるか、あるいは閉止される第１供給状態となるように構成され、
前記第２供給ポートが前記進角通路または遅角通路のうちのいずれか一方に連通している状態では、前記第１供給ポートの開口面積が絞られるか、あるいは閉止される第２の供給状態となるように構成され、
前記スプール弁体の移動に伴って、前記第１の供給状態と第２の供給状態が切り換わることを特徴とするバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁。
〔請求項ｄ〕
請求項ｃに記載のバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁において、
前記第１ポジションが前記第１の状態である場合は、前記第２ポジションまたは第３ポジションでは前記第２の状態になっていることを特徴とするバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁。
〔請求項ｅ〕
請求項ｂに記載のバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁において、
前記スプール弁体は、内部軸方向に形成された通路孔を介して特定の前記環状凹部間を連通することを特徴とするバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁。
〔請求項ｆ〕
請求項ａに記載のバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁において、
前記電磁ソレノイドに通電していない場合は、前記付勢部材の付勢力によって前記スプール弁体を前記第１ポジションとなるように構成したことを特徴とするバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁。
〔請求項ｇ〕
請求項ｆに記載のバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁において、
前記電磁ソレノイドの通電量を増加するにつれて、前記第２ポジションと第４ポジション及び第３ポジションの順に切り換えように構成したことを特徴とするバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁。
〔請求項ｈ〕
請求項ｇに記載のバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁において、
前記進角通路と遅角通路及びロック通路の全てをドレン通路に連通させる第５ポジションにも切り換え可能になっていると共に、
前記電磁ソレノイドの通電量を増加するにつれて前記第２ポジションと第４ポジション、第３ポジション及び第５ポジションの順で切り換えるように構成したことを特徴とするバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁。
〔請求項ｉ〕
請求項ｇに記載のバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁において、
前記進角通路と遅角通路及びロック通路の全てに前記ポンプから作動油を供給する第６ポジションにも切り換え可能になっていると共に、
前記電磁ソレノイドの通電量を増加するにつれて前記第６ポジションと第２ポジション、第４ポジション及び第３ポジションの順で切り換えるように構成したことを特徴とするバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁。
〔請求項ｊ〕
請求項１に記載のバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁において、
前記各ポジションの変更によって供給状態と排出状態を切り換える際には、連通が一時的に遮断されることを特徴とするバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁。
〔請求項ｋ〕
クランクシャフトから回転力が伝達される駆動回転体と、
カムシャフトに固定されて、前記駆動回転体との間に進角油圧室と遅角油圧室に隔成する従動回転体と、
駆動回転体に対する従動回転体の最進角位置と最遅角位置の間の位置にロック可能であり、油圧を供給することによって前記ロックが解除されるロック機構と、
前記進角油圧室に連通する進角通路と、
前記遅角油圧室に連通する遅角通路と、
前記ロック機構に油圧を給排するロック通路と、
を備えたバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁であって、
内燃機関によって駆動されるポンプの吐出通路に対して前記進角通路及び遅角通路の両方を連通させると共に、前記ロック通路とドレン通路を連通させる第１ポジションと、
前記吐出通路に対して前記進角通路及びロック通路の両方を連通させると共に、前記遅角通路とドレン通路を連通させる第２ポジションと、
前記吐出通路と前記遅角通路及びロック通路の両方に連通させ、前記進角通路とドレン通路を連通させる第３ポジションと、
前記吐出通路とロック通路を連通させると共に、前記吐出通路と前記進角通路及び遅角通路を前記第１ポジションよりも小さな通路面積で連通させるか、もしくは前記進角通路と遅角通路の両方を遮断する第４ポジションと、
に切り換え可能であることを特徴とするバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁。
〔請求項ｌ〕
クランクシャフトから回転力が伝達され、内部に作動室が形成されたハウジングと、
カムシャフトに固定され、前記ハウジング内に相対回転自在に収容されて前記作動室を進角油圧室と遅角油圧室に隔成するベーンを有するベーンロータと、
前記ベーンロータの最進角位置と最遅角位置の間の位置にロック可能に設けられ、供給された油圧によってロックが解除されるロック機構と、
前記進角油圧室に連通する進角通路と、
前記遅角油圧室に連通する遅角通路と、
前記ロック機構に油圧を給排するロック通路と、
を備えたバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁を制御するコントローラであって、
内燃機関によって駆動されるポンプの吐出通路に対して前記進角通路及び遅角通路の両方を連通させると共に、前記ロック通路とドレン通路を連通させる第１ポジションと、
前記吐出通路に対して前記進角通路及びロック通路の両方を連通させると共に、前記遅角通路とドレン通路を連通させる第２ポジションと、
前記吐出通路に対して前記遅角通路及びロック通路の両方を連通させると共に、前記進角通路とドレン通路を連通させる第３ポジションと、
前記吐出通路とロック通路を連通させると共に、前記吐出通路に対して前記進角通路及び遅角通路を前記第１ポジションよりも小さな通路面積で連通させるか、もしくは前記進角通路と遅角通路の両方を遮断する第４ポジションと、に通電状態によってそれぞれ切り換え制御し、
内燃機関の始動時には前記第１ポジションに制御すると共に、
バルブタイミングを変更する際には、前記第２ポジションまたは第３ポジションを選択的に切り換えて制御し、
バルブタイミングを保持する際には、前記第４ポジションに制御することを特徴とするバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁のコントローラ。
〔請求項ｍ〕
請求項ｌに記載のバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁のコントローラにおいて、
前記制御弁は、前記進角通路と遅角通路及びロック通路の全てをドレン通路に連通させる第５ポジションにも切り換え可能になっていると共に、
バルブタイミング制御の指令値と実測値が異なった状態が継続した場合には、前記第５ポジションに切り換えることを特徴とするバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁のコントローラ。
〔請求項ｎ〕
請求項ｍに記載のバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁のコントローラにおいて、
前記制御弁は、
内外周を貫通する複数のポートが形成された筒状のバルブボディと、
該バルブボディ内を軸方向に摺動自在に設けられ、軸方向へ移動することによって前記ポートの開口面積を変更する複数のランド部と該ランド部の間に形成された複数の環状凹部とを備えたスプール弁体と、
該スプール弁体を軸方向の一方向へ付勢する付勢部材と、
通電されることによって前記付勢部材の付勢力に抗して前記スプール弁体を他方向へ移動させる電磁ソレノイドと、を備え、
前記第５ポジションは、通電して前記スプール弁体を前記付勢部材の付勢力に抗して他方向へ最大に移動させた位置にあることを特徴とするバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁のコントローラ。
〔請求項ｏ〕
請求項ｎに記載のバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁のコントローラにおいて、
前記制御弁は、前記進角通路と遅角通路及びロック通路の全てを前記吐出通路に連通させる第６ポジションにも切り換え可能になっていると共に、
内燃機関の始動時の初爆後に、バルブタイミング制御装置に指令値を出力する前に前記制御弁を第６ポジションに制御することを特徴とするバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁のコントローラ。
〔請求項ｐ〕
請求項ｏに記載のバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁のコントローラにおいて、
前記制御弁は、内外周を貫通する複数のポートが形成された筒状のバルブボディと、
該バルブボディの内部を軸方向へ摺動自在に設けられ、軸方向に摺動することによって前記ポートの開口面積を変更する複数のランド部と、該ランド部の間に形成された複数の環状凹部と、を有するスプール弁体と、
該スプール弁体を軸方向の一方向へ付勢する付勢部材と、
通電されることによって前記付勢部材の付勢力に抗してスプール弁体を他方向へ移動させる電磁ソレノイドと、を備え、
前記第６ポジションは、前記第２ポジションと第３ポジション及び第４ポジションよりも小さな通電量で切り換えることを特徴とするバルブタイミング制御装置に用いられる制御弁のコントローラ。
【符号の説明】
【０１３５】
１…スプロケット
２…カムシャフト
３…位相変更機構
４…位置保持機構
５…油圧回路
７…ハウジング
７ａ…ハウジング本体
９…ベーン部材
１０…隔壁部
１１…遅角油圧室
１２…進角油圧室
１６ａ〜１６ｃ…ベーン
１８…遅角通路
１９…進角通路
２０…オイルポンプ
２０ａ…吐出通路
２１…電磁切換弁
２２…ドレン通路
２４…第１ロック穴
２５…第２ロック穴
２６…第１ロックピン
２７…第２ロックピン
２８…ロック通路
２９・３０…スプリング（付勢部材）
３１ａ、３１ｂ…第１、第２ピン孔
３２・３３…第１、第２解除用受圧室
３４…電子コントローラ
０１…バルブ収容穴
５１…バルブボディ
５２…スプール弁体
５３…バルブスプリング
５４…電磁ソレノイド
５５ａ・５５ｂ…第１，第２導入ポート
５６ａ、５６ｂ…第１，第２供給ポート
５７…第３供給ポート
５８…ロックポート
５９ａ、５９ｂ…第１、第２排出ポート
６０…通路孔
６３ａ〜６３ｅ…ランド部
【図１】
0005713823.tif 000002
【図２】
0005713823.tif 000003
【図３】
0005713823.tif 000004
【図４】
0005713823.tif 000005
【図５】
0005713823.tif 000006
【図６】
0005713823.tif 000007
【図７】
0005713823.tif 000008
【図８】
0005713823.tif 000009
【図９】
0005713823.tif 000010
【図１０】
0005713823.tif 000011
【図１１】
0005713823.tif 000012
【図１２】
0005713823.tif 000013
【図１３】
0005713823.tif 000014
【図１４】
0005713823.tif 000015
【図１５】
0005713823.tif 000016
【図１６】
0005713823.tif 000017
【図１７】
0005713823.tif 000018
【図１８】
0005713823.tif 000019
【図１９】
0005713823.tif 000020
【図２０】
0005713823.tif 000021
【図２１】
0005713823.tif 000022
【図２２】
0005713823.tif 000023
【図２３】
0005713823.tif 000024
【図２４】
0005713823.tif 000025
【図２５】
0005713823.tif 000026
【図２６】
0005713823.tif 000027