(57)【要約】【課題】カム軸位相可変装置の遅角方向と進角方向の両方向の位相変換において、低速（低油圧）時にあっては従来よりも高応答であり高速（高油圧）時には従来同様の高応答を確保しつつ水撃現象などの新たな不具合の発生を防止すること。【解決手段】カムシャフトの回転角の変化に応じて、進角油圧室と連通する複数の進角室油路系８ａ，８ｂと、遅角油圧室と連通する複数の遅角室油路系８ｃ，８ｄと、を設け、複数の進角室油路系と遅角室油路系のそれぞれをカムシャフトの回転角に応じて連通と遮断とに切り換え、進角方向に位相変換するための進角モードで、進角方向トルクが作用したとき進角室へ油圧源１３ｂから導通させ、遅角室からドレイン１３ａに導通させる。また、エンジンの高速時に進角モードで進角室・遅角室油路系間開閉弁１４，１５の開操作によって従来技術と同様に常時油圧源１３ｂから進角室に油圧を導通させる。【選択図】図５
2008050976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸に対するカムシャフトの位相角が進角方向に変化するときに容積が増大する進角油圧室と、クランク軸に対するカムシャフトの位相角が遅角方向に変化するときに容積が増大する遅角油圧室と、を有し、前記クランク軸と前記カムシャフトとの間の位相を変換する位相変換手段を備えた内燃機関用カム軸位相可変装置において、
前記カムシャフトの回転角の変化に応じて、前記進角油圧室と連通する複数の進角室油路系と、前記遅角油圧室と連通する複数の遅角室油路系と、を設け、
前記複数の進角室油路系のうちで一方が進角油圧室に連通された状態で他方は進角油圧室から遮断された状態となるように、さらに、前記複数の遅角室油路系のうちで一方が遅角油圧室に連通された状態で他方は遅角油圧室から遮断された状態となるように、前記カムシャフトの回転角に応じて前記連通と前記遮断とを切り換える切換部を設ける
ことを特徴とする内燃機関用カム軸位相可変装置。
【請求項２】
クランク軸に対するカムシャフトの位相角が進角方向に変化するときに容積が増大する進角油圧室と、クランク軸に対するカムシャフトの位相角が遅角方向に変化するときに容積が増大する遅角油圧室と、を有し、前記クランク軸と前記カムシャフトとの間の位相を変換する位相変換手段を備えた内燃機関用カム軸位相可変装置において、
前記カムシャフトの回転角の変化に応じて、各々所定の回転角の範囲で前記進角油圧室と連通する相互に独立した第１及び第２の油路系と、
前記カムシャフトの回転角の変化に応じて、各々所定の回転角の範囲で前記遅角油圧室と連通する相互に独立した第３及び第４の油路系と、
前記第１の油路系と前記第２の油路系のうちで一方が進角油圧室に連通された状態で他方は進角油圧室から遮断された状態となるように、前記カムシャフトの回転角に応じて前記連通と前記遮断とを切り換える第１の切換部と、
前記第３の油路系と前記第４の油路系のうちで一方が遅角油圧室に連通された状態で他方は遅角油圧室から遮断された状態となるように、前記カムシャフトの回転角に応じて前記連通と前記遮断とを切り換える第２の切換部と、を設ける
ことを特徴とする内燃機関用カム軸位相可変装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の油路系と前記第２の油路系のうちで、一方が入口側油路系であり他方が出口側油路系であり、
前記第３の油路系と前記第４の油路系のうちで、一方が入口側油路系であり他方が出口側油路系である
ことを特徴とする内燃機関用カム軸位相可変装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１、前記第２、前記第３及び前記第４の油路系の接続先を切り替える切替手段を設け、
前記切替手段は、前記第１の油路系と前記第２の油路系のうちで前記入口側油路系を油圧源に接続するとともに、前記第３の油路系と前記第４の油路系のうちで前記出口側油路系をドレインに接続するモードと、
前記第１の油路系と前記第２の油路系のうちで前記出口側油路系を前記ドレインに接続するとともに、前記第３の油路系と前記第４の油路系のうちで前記入口側油路系を前記油圧源に接続するモードと、を切り替える
ことを特徴とする内燃機関用カム軸位相可変装置。
【請求項５】
請求項３において、
前記第１、前記第２、前記第３及び前記第４の油路系の接続先を切り替える切替手段を設け、
前記切替手段は、前記第１の油路系と前記第２の油路系のうちで前記入口側油路系を、前記第３の油路系と前記第４の油路系のうちで前記出口側油路系に接続するモードと、前記第３の油路系と前記第４の油路系のうちで前記入口側油路系を、前記第１の油路系と前記第２の油路系のうちで前記出口側油路系に接続するモードと、を切り替える
ことを特徴とする内燃機関用カム軸位相可変装置。
【請求項６】
クランク軸に対するカムシャフトの位相角が進角方向に変化するときに容積が増大する進角油圧室と、クランク軸に対するカムシャフトの位相角が遅角方向に変化するときに容積が増大する遅角油圧室と、を有し、前記クランク軸と前記カムシャフトとの間の位相を変換する位相変換手段を備えた内燃機関用カム軸位相可変装置において、
前記クランク軸に対する前記カムシャフトの位相角が変化するときに、各々所定の角度範囲で前記進角油圧室と連通する第１及び第２の油路系と、
前記クランク軸に対する前記カムシャフトの位相角が変化するときに、各々所定の角度範囲で前記遅角油圧室と連通する第３及び第４の油路系と、を設け、
前記第１の油路系と前記第２の油路系とは、相互に独立した油路系として設けられるとともに、一方が前記進角油圧室に連通しているときに他方は前記進角油圧室から遮断された状態となる位相角範囲を有するように設けられ、
前記第３の油路系と前記第４の油路系とは、相互に独立した油路系として設けられるとともに、一方が前記遅角油圧室に連通しているときに他方は前記遅角油圧室から遮断された状態となる位相角範囲を有するように設けられ、
前記進角油圧室と常時連通する第５の油路系と、前記遅角油圧室と常時連通する第６の油路系と、を設ける
ことを特徴とする内燃機関用カム軸位相可変装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記常時連通する第５の油路系及び第６の油路系への油圧の給排は、前記第１、前記第２、前記第３及び前記第４の油路系への油圧の給排とは独立に制御される切替手段によって行われる
ことを特徴とする内燃機関用カム軸位相可変装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記独立制御の切替手段は、内燃機関の回転数の高低に応じて切り替えられることを特徴とする内燃機関用カム軸位相可変装置。
【請求項９】
クランク軸に対するカムシャフトの位相角が進角方向に変化するときに容積が増大する進角油圧室と、クランク軸に対するカムシャフトの位相角が遅角方向に変化するときに容積が増大する遅角油圧室と、を有し、前記クランク軸と前記カムシャフトとの間の位相を変換する位相変換手段を備えた内燃機関用カム軸位相可変装置において、
前記カムシャフトの回転角に応じて前記進角油圧室と連通する複数の進角室油路系と、
前記カムシャフトの回転角に応じて前記遅角油圧室と連通する複数の遅角室油路系と、
前記複数の進角室油路系のうちで一方が前記進角油圧室に連通された状態で他方は前記進角油圧室から遮断され、前記複数の遅角室油路系のうちで一方が前記遅角油圧室に連通された状態で他方は前記遅角油圧室から遮断されて、前記カムシャフトの回転角に応じて前記連通と前記遮断とを切り換える間欠切換部と、
前記カムシャフトの回転数に応じて、前記複数の進角室油路系間を連通又は遮断し、前記複数の遅角室油路系間を連通又は遮断する導通切換部と、を設ける
ことを特徴とする内燃機関用カム軸位相可変装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記導通切換部は、前記遅角室油路系間と前記進角室油路系間とを、同期して連通又は遮断することを特徴とする内燃機関用カム軸位相可変装置。
【請求項１１】
クランク軸に対するカムシャフトの位相角が進角方向に変化するときに容積が増大する進角油圧室と、クランク軸に対するカムシャフトの位相角が遅角方向に変化するときに容積が増大する遅角油圧室と、を有し、前記クランク軸と前記カムシャフトとの間の位相を変換する位相変換手段を備えた内燃機関用カム軸位相可変装置において、
前記カムシャフトの回転角の変化に応じて、各々所定の回転角の範囲で前記進角油圧室と連通する相互に独立した第１及び第２の油路系と、
前記カムシャフトの回転角の変化に応じて、各々所定の回転角の範囲で前記遅角油圧室と連通する相互に独立した第３及び第４の油路系と、
前記第１の油路系と前記第２の油路系のうちで一方が進角油圧室に連通された状態で他方は進角油圧室から遮断された状態となるように、前記カムシャフトの回転角に応じて前記連通と前記遮断とを切り換える第１の切換部と、
前記第３の油路系と前記第４の油路系のうちで一方が遅角油圧室に連通された状態で他方は遅角油圧室から遮断された状態となるように、前記カムシャフトの回転角に応じて前記連通と前記遮断とを切り換える第２の切換部と、を設け、
前記第１の油路系と前記第２の油路系のうちで、一方が入口側油路系であり他方が出口側油路系であり、前記第３の油路系と前記第４の油路系のうちで、一方が入口側油路系であり他方が出口側油路系であり、
前記第１、前記第２、前記第３及び前記第４の油路系の接続先を切り替える切替手段を設け、
前記切替手段は、前記第１の油路系と前記第２の油路系のうちで前記入口側油路系を油圧源に接続するとともに、前記第３の油路系と前記第４の油路系のうちで前記出口側油路系をドレインに接続する進角モードと、前記第３の油路系と前記第４の油路系のうちで前記入口側油路系を前記第１の油路系と前記第２の油路系のうちで前記出口側油路系に接続する遅角モードと、を切り替え、
前記進角モードにおいて、前記カムシャフト位相角が進角方向に作用したとき、前記油圧源と前記ドレインによって且つ前記作用した進角方向のトルクによって前記進角室を通してカムシャフトが位相変換され、
前記遅角モードにおいて、前記カムシャフト位相角が遅角方向に作用したとき、前記作用した遅角方向のトルクによって前記進角室を通してカムシャフトが位相変換される
ことを特徴とする内燃機関用カム軸位相可変装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
２つの回転部材間の位相角制御装置に係わり、特に、クランク軸によりカム軸を介して駆動される給気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを可変とする内燃機関用カム軸位相可変装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンに用いられる内燃機関用カム軸位相可変装置すなわち可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）は、現在、エンジンでベルト駆動されるオイルポンプから供給される油圧で駆動されるものが主流である。このため、アイドル時などエンジンが低速回転の状態では、供給される油圧が低く十分な駆動力を発生できないためＶＴＣの応答速度が低下してしまうという課題があった。全世界的に排出ガスの法規制が強化されていく状況にあってＣＯ２排出量低減が重要になってきており、このため、アイドル時にあってもＶＴＣの応答速度を向上させ、常に運転状況に応じ理想的なバルブタイミングに迅速に制御することが必要になってきている。
【０００３】
この低油圧時においてもＶＴＣの応答速度を向上する手段としては、正および負の領域に亘ってカム軸に発生する変動トルクを駆動力として利用するものとして、例えば、特許文献１の「可変バルブタイミング制御装置」に記載されているような内燃機関用カム軸位相可変装置が提案されている。これには、エンジンのクランク軸で回転駆動される第１の回転部材とカム軸に固定された第２の回転部材間の相対回転に連動して容積の変化する油圧室間をチェック弁を介して導通し、そのチェック弁が流れを許容する方向を切り換えることで、バルブスプリングによってカム軸に発生る変動トルクを駆動力としてカム軸のクランク軸に対する位相を遅角、進角両方向の中の任意の方向に変化させる内燃機関用カム軸位相可変装置が開示されている。
【０００４】
また、低油圧時でＶＴＣ応答速度を向上させる従来技術としては、例えば、特許文献２の「内燃機関のバルブタイミング制御装置」に記載されているような内燃機関用カム軸位相可変装置も提案されている。この特許文献２には、カムシャフトの回転に同期させて油圧ＶＴＣの進角室への給油経路を間欠的に開閉し、進角方向への位相変換において変動トルクにより遅角方向へ逆転が生じるのを防止して応答速度を向上させる内燃機関用カム軸位相可変装置が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２１３３１０号公報
【特許文献２】特開２０００−１７９３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に示す従来技術では、油圧室間の導通経路に設けたチェック弁が一方向の油の流れを許容し反対方向の油の流れを阻止するので、油圧室の容積変化に連動する第１の回転部材とカム軸に固定された第２の回転部材間の相対回転が一方向にのみ許容され、正負の領域にわたって変動するカム軸変動トルクにおける一方の符号のトルク部分により、上述の許容された方向へ相対回転する。
【０００６】
その際に、チェック弁が反対方向の流れを阻止するメカニズムは、逆方向符号のトルクにより油が逆流し始めることでチェック弁が閉じて機能する受動的（Ｐａｓｓｉｖｅ）な動作であり、必ず時間遅れを伴う。このことにより、エンジンの高速運転時にカム軸の変動トルクが高周波になるとこれにチェック弁の開閉運動が追従できなくなり、位相変換装置として機能できなくなるという課題があった。また、逆転防止機能が働くまでに若干の逆転が生ずる分だけ応答速度が低下するという課題もあった。
【０００７】
また、上記特許文献２に示す従来技術は、間欠給油によって主に進角方向の応答速度を改善する構成と進角方向への位相変換を油圧の変化によって従来の連続給油に切り替える構成が開示されている。この従来の連続給油への切り替えは、油圧が十分得られる高速回転において間欠給油が逆に応答速度の低下や油圧経路に置ける水撃現象などの不具合の原因になるのを回避するためのものである。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献２には、遅角方向位相変換時の高応答化と連続給油への切り替えも同時に実現する具体的な構成は示されていないため、低速での高応答化の効果が進角方向と遅角方向の両方向への位相変換時に確保されておらず、また、連続給油への切り替えで得られる高速での不具合回避の効果についても進角方向と遅角方向の両方向への位相変換時に確保できていないという課題があった。
【０００９】
本発明の目的は、カム軸位相可変装置で必ず実施される遅角方向と進角方向の両方向の位相変換において、低速（低油圧）時にあっては従来よりも高応答であり高速（高油圧）時には従来同様の高応答を確保しつつ水撃現象などの新たな不具合を発生することのない、実用性に優れ高応答な内燃機関用カム軸位相可変装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。  
クランク軸に対するカムシャフトの位相角が進角方向に変化するときに容積が増大する進角油圧室と、クランク軸に対するカムシャフトの位相角が遅角方向に変化するときに容積が増大する遅角油圧室と、を有し、前記クランク軸と前記カムシャフトとの間の位相を変換する位相変換手段を備えた内燃機関用カム軸位相可変装置において、
前記カムシャフトの回転角の変化に応じて、前記進角油圧室と連通する複数の進角室油路系と、前記遅角油圧室と連通する複数の遅角室油路系と、を設け、
前記複数の進角室油路系のうちで一方が進角油圧室に連通された状態で他方は進角油圧室から遮断された状態となるように、さらに、前記複数の遅角室油路系のうちで一方が遅角油圧室に連通された状態で他方は遅角油圧室から遮断された状態となるように、前記カムシャフトの回転角に応じて前記連通と前記遮断とを切り換える切換部を設ける構成とする。
【００１１】
また、クランク軸に対するカムシャフトの位相角が進角方向に変化するときに容積が増大する進角油圧室と、クランク軸に対するカムシャフトの位相角が遅角方向に変化するときに容積が増大する遅角油圧室と、を有し、前記クランク軸と前記カムシャフトとの間の位相を変換する位相変換手段を備えた内燃機関用カム軸位相可変装置において、
前記カムシャフトの回転角の変化に応じて、各々所定の回転角の範囲で前記進角油圧室と連通する相互に独立した第１及び第２の油路系と、
前記カムシャフトの回転角の変化に応じて、各々所定の回転角の範囲で前記遅角油圧室と連通する相互に独立した第３及び第４の油路系と、
前記第１の油路系と前記第２の油路系のうちで一方が進角油圧室に連通された状態で他方は進角油圧室から遮断された状態となるように、前記カムシャフトの回転角に応じて前記連通と前記遮断とを切り換える第１の切換部と、
前記第３の油路系と前記第４の油路系のうちで一方が遅角油圧室に連通された状態で他方は遅角油圧室から遮断された状態となるように、前記カムシャフトの回転角に応じて前記連通と前記遮断とを切り換える第２の切換部と、を設ける構成とする。
【００１２】
また、クランク軸に対するカムシャフトの位相角が進角方向に変化するときに容積が増大する進角油圧室と、クランク軸に対するカムシャフトの位相角が遅角方向に変化するときに容積が増大する遅角油圧室と、を有し、前記クランク軸と前記カムシャフトとの間の位相を変換する位相変換手段を備えた内燃機関用カム軸位相可変装置において、
前記クランク軸に対する前記カムシャフトの位相角が変化するときに、各々所定の角度範囲で前記進角油圧室と連通する第１及び第２の油路系と、
前記クランク軸に対する前記カムシャフトの位相角が変化するときに、各々所定の角度範囲で前記遅角油圧室と連通する第３及び第４の油路系と、を設け、
前記第１の油路系と前記第２の油路系とは、相互に独立した油路系として設けられるとともに、一方が前記進角油圧室に連通しているときに他方は前記進角油圧室から遮断された状態となる位相角範囲を有するように設けられ、
前記第３の油路系と前記第４の油路系とは、相互に独立した油路系として設けられるとともに、一方が前記遅角油圧室に連通しているときに他方は前記遅角油圧室から遮断された状態となる位相角範囲を有するように設けられ、
前記進角油圧室と常時連通する第５の油路系と、前記遅角油圧室と常時連通する第６の油路系と、を設ける構成とする。
【００１３】
また、クランク軸に対するカムシャフトの位相角が進角方向に変化するときに容積が増大する進角油圧室と、クランク軸に対するカムシャフトの位相角が遅角方向に変化するときに容積が増大する遅角油圧室と、を有し、前記クランク軸と前記カムシャフトとの間の位相を変換する位相変換手段を備えた内燃機関用カム軸位相可変装置において、
前記カムシャフトの回転角に応じて前記進角油圧室と連通する複数の進角室油路系と、
前記カムシャフトの回転角に応じて前記遅角油圧室と連通する複数の遅角室油路系と、
前記複数の進角室油路系のうちで一方が前記進角油圧室に連通された状態で他方は前記進角油圧室から遮断され、前記複数の遅角室油路系のうちで一方が前記遅角油圧室に連通された状態で他方は前記遅角油圧室から遮断されて、前記カムシャフトの回転角に応じて前記連通と前記遮断とを切り換える間欠切換部と、
前記カムシャフトの回転数に応じて、前記複数の進角室油路系間を連通又は遮断し、前記複数の遅角室油路系間を連通又は遮断する導通切換部と、を設ける構成とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、低速（低油圧）時において変動トルクによる逆転（例えば、進角方向に位相変換したいときに遅角方向の変動トルクによる遅角方向への位相変換）を間欠給油方式で確実に防止して、高応答化の効果を進角方向と遅角方向の両方で最大限まで引き出すことが出来る。
【００１５】
また、十分な油圧が得られる高速時においては、外部から必要に応じて指令を出して従来の連続給油方式に切り替えることで従来と同じ高応答速度を確保し、更に、給油経路における水撃現象などの不具合発生を回避することが出来る。これによって、実用性の高い低速時の高応答化技術が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係る内燃機関用カム軸位相可変装置について、図面を参照しながら以下詳細に説明する。なお、本実施形態は、直列４気筒エンジンのためのカム軸位相可変装置として本発明を適用した構成例である。
【００１７】
図１は本発明の第１の実施形態に係る内燃機関用カム軸位相可変装置の側断面図であり、図２におけるＡ−Ｏ−Ａ断面図である。図２は本実施形態に係るカム軸位相可変装置の横断面図であり、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。図３は本実施形態に係るカム軸位相可変装置の進角油圧室への油圧径路を示す横断面図であり、図１におけるＣ−Ｃ断面図である。図４は本実施形態に係るカム軸位相可変装置の遅角油圧室への油圧径路を示す横断面図であり、図１におけるＤ−Ｄ断面図である。
【００１８】
また、図５は本発明の第１の実施形態に係るカム軸位相可変装置を間欠給油で進角方向に駆動する際にカム軸変動トルクが進角方向であるときの給油径路構成図である。図６は本実施形態に係るカム軸位相可変装置を間欠給油で進角方向に駆動する際にカム軸変動トルクが遅角方向であるときの給油径路構成図である。図７は本実施形態に係るカム軸位相可変装置を間欠給油で遅角方向に駆動する際にカム軸変動トルクが進角方向であるときの給油径路構成図である。図８は本実施形態に係るカム軸位相可変装置を間欠給油で遅角方向に駆動する際にカム軸変動トルクが遅角方向であるときの給油径路構成図である。図９は本実施形態に係るカム軸位相可変装置を間欠給油として所定の位相で固定する際にカム軸変動トルクが進角方向であるときの給油径路構成図である。図１０は本実施形態に係るカム軸位相可変装置を間欠給油として所定の位相で固定する際にカム軸変動トルクが遅角方向であるときの給油径路構成図である。
【００１９】
また、図１１は本発明の第１の実施形態に係るカム軸位相可変装置を連続給油で進角方向に駆動する際にカム軸変動トルクが進角方向であるときの給油径路構成図である。図１２は本実施形態に係るカム軸位相可変装置を連続給油で進角方向に駆動する際にカム軸変動トルクが遅角方向であるときの給油径路構成図である。図１３は本実施形態に係るカム軸位相可変装置を連続給油で遅角方向に駆動する際にカム軸変動トルクが進角方向であるときの給油径路構成図である。図１４は本実施形態に係るカム軸位相可変装置を連続給油で遅角方向に駆動する際にカム軸変動トルクが遅角方向であるときの給油径路構成図である。
【００２０】
図１ないし図４において、第１の回転部材であるスプロケット１はその外周の歯部１ａに噛み合う歯付きベルト（図示せず）を介し１／２に減速されてエンジンのクランク軸により回転駆動される。また、スプロケット１にはボディ２とフロントプレート３が組み立てボルト４により固定され一体化されている。カムシャフト６には第２の回転部材であるベーン５がセンターボルト７により固定されている。図２においてカム軸位相可変装置全体は時計方向に回転駆動されるものとし、そのボディ２とベーン５の間には遅角油圧室と進角油圧室が４対形成されている。ベーン５の時計回転方向の空間が遅角油圧室であり、反時計回転方向の空間が進角油圧室である。図２では遅角油圧室の容積が最大でカム軸位相可変装置としての位相が最遅角状態を示している。それらの油圧室は両端開口部をスプロケット１とフロントプレート３に閉塞され、アペックスシール９により半径方向隙間をシールされて密閉空間となっている。
【００２１】
図１において、ロックピン１０はロックバネ１１によってその先端のテーパ部分がスプロケット１のテーパ穴部に嵌入してスプロケット１とカムシャフト６の相対回転を阻止し、位相角をロックした状態を示しているが、通常の運転状態では油圧径路（図示せず）から供給された油圧によりロックバネ１１の付勢力に抗してテーパ部分がスプロケット１のテーパ穴部から抜かれ、位相変換が可能な状態となる。図３以降の図ではこの状態になっているとして説明を続ける。
【００２２】
図１、図３、図４におけるカムシャフト軸受け８は下半分のシリンダヘッドの一部と上半分の軸受けキャップから構成されており、カムシャフト６の回転を支持している。カムシャフトには、進角油圧室連絡路６ａと遅角油圧室連絡路６ｂとがそれぞれ２つずつ軸と平行に形成されている。進角油圧室連絡路６ａの図１右側の一端は外周開口進角室通路６ｃによってカムシャフト６の外周開口部に連絡されている（図３を参照）。この外周開口部は９０度間隔で円周方向に４個形成されており、直列４気筒エンジンを対象にしている本実施形態でバルブスプリングからの反力によりカムシャフト６に作用する変動トルクの周期が９０度であることに対応している。同様に、図４を参照すると、遅角油圧室連絡路６ｂの一端も外周開口遅角室通路６ｄによってカムシャフト６の外周開口部に連絡されており、その外周開口部も９０度間隔で円周方向に４個形成されている。
【００２３】
進角油圧室連絡路６ａと遅角油圧室連絡路６ｂの他端はそれぞれ進角油圧室通路５ａと遅角油圧室通路５ｂに連絡されており、更に、進角油圧室通路５ａと遅角油圧室通路５ｂはそれぞれ分岐通路（図示せず）によって前記進角油圧室あるいは遅角油圧室に連絡されている。すなわち、図３に示すように対をなす進角油圧室連絡路６ａを介した進角室油圧通路５ａは、例えば、ベーン５内で２つに分岐されてそれぞれの分岐通路を通って図２に示す４つの進角油圧室に通じている。図３に示すように、カムシャフト６には、対をなす進角油圧室連絡路６ａと対をなす遅角油圧室連絡路６ｂの４本の連絡路が形成されていて、連絡路形成に伴うカムシャフト６の強度低下を回避している（図２に示す８つの進角油圧室及び遅角油圧室へのそれぞれの油圧室には８つの連絡路をカムシャフト６に形成するのが基本的な構成であるが、この基本的構成に比較して本実施形態では４本の連絡路を形成）。図３、図４に示す通路構成によれば全ての進角油圧室が図３のＣ−Ｃ断面におけるカムシャフトの外周開口部の隣り合った２つに連通しており、また、全ての遅角油圧室が図４のＤ−Ｄ断面におけるカムシャフトの外周開口部の隣り合った２つに連通している。
【００２４】
カムシャフト軸受け８には、図３のＣ−Ｃ断面内に進角時給油径路８ａと遅角時排油径路８ｂが形成され、図４のＤ−Ｄ断面内に進角時排油径路８ｃと、遅角時給油径路８ｄが形成されている。各油径路は１８０度対抗した位置に一対ずつ形成されているが各対は図５以降に示すようにその先で合流しているため一つの油径路系として扱われる。図３のＣ−Ｃ断面内における進角時給油径路８ａの対と遅角時排油径路８ｂの対とが形成する角度は４５度あるいは４５度＋９０度＝１３５度に近い角度に設定している。同じく、図４のＤ−Ｄ断面内における進角時排油径路８ｃの対と遅角時給油径路８ｄの対とが形成する角度も４５度あるいは４５度＋９０度＝１３５度に近い角度に設定している。
【００２５】
図３におけるカムシャフト６の回転位置はこれに作用する変動トルクが進角方向のピークを持つ回転位置である。図３はその時に進角油圧室連絡路６ａと進角時給油径路８ａとが２箇所で連通していることを示している。これは、外周開口進角室通路６ｃを介して進角油圧室連絡路６ａがカムシャフト６の外周面に開口する４箇所の開口位置と、同じくカムシャフト６に形成された４つのカムの方向との回転方向位置関係を調整することで可能になる。この結果、このタイミングでは全ての進角油圧室が進角時給油径路８ａと連通している。
【００２６】
図４も同じくカムシャフト６の回転位置はこれに作用する変動トルクが進角方向のピークを持つ回転位置である。図４はその時に遅角油圧室連絡路６ｂと進角時排油径路８ｃとが２箇所で連通していることを示している。この結果、このタイミングでは全ての遅角油圧室が進角時排油径路８ｃと連通している。
【００２７】
図５と図６は、図３および図４における進角時給油径路８ａと進角時排油径路８ｃが、電磁制御弁１２によってそれぞれ油圧源連絡路１３ｂとドレン連絡路１３ａに連絡されている状態を示している。電磁制御弁１２はソレノイド１２ｃで軸方向に駆動されるスプール１２ｂが図の左方向に移動することで、ボディ１２ａとの相対位置関係により、制御弁装着ブロック１３の油圧源連絡路１３ｂと進角時給油連絡路１３ｅとを連絡し、ドレン連絡路１３ａと進角時排油連絡路１３ｃとを連絡する。電磁制御弁は連絡路１３ｃ〜１３ｆの油路系を接続先である油圧源やドレンや遮断状態に切り替える切替手段である。進角時給油連絡路１３ｅは進角時給油径路８ａに、進角時排油連絡路１３ｃは進角時排油径路８ｃに、それぞれ図中に示された油径路によって導通されている。なお、図５において、進角時給油連絡路１３ｅとカムシャフト軸受け８の進角時給油径路８ａ（図５の左下の進角時給油経路８ａ）とを連通しているが、この連通途中の矢印は、図５の右上に図示される進角時給油経路８ａに連通している。カムシャフト軸受け８の給油経路や排油経路の対をなす８ａ、８ｃ、８ｄについても同様に連通している。
【００２８】
図５におけるカムシャフト６の回転位置は図３、図４と同じく変動トルクが進角方向のピークを持つ回転位置であるので、結局、全ての進角油圧室（最遅角状態を示す図２を参照）が進角時給油径路８ａを介して油圧源連絡１３ｂに連通し、全ての遅角油圧室（最遅角状態を示す図２を参照）が進角時排油径路８ｃを介してドレン連絡路１３ａに連通している。図５の状態では進角油圧室に油圧が供給されその油圧と進角方向変動トルクの両方の駆動力で、進角方向に高速で位相変換させることが出来る。
【００２９】
一方、図６におけるカムシャフト６の回転位置は、図５に対して約４５度回転し（図５における進角油圧室連絡路６ａ及び遅角油圧室連絡路６ｂの配置と、図６におけるそれらの配置との関係が４５度右回転している）、変動トルクが遅角方向のピークを持つ回転位置である（後述するが、カム軸からの変動トルクは図１５に示すように、直列４気筒エンジンの例では進角方向変動トルクのピーク位置から遅角方向変動トルクのピーク位置までの間にカム軸が４５°回転する。進角方向変動トルクのピーク位置間の周期はカム軸の９０°回転である。図６の状態も進角モードに制御した状態だる）。この状態では、全ての進角油圧室は進角時給油径路８ａと遮断されて遅角時排油径路８ｂと連通し、全ての遅角油圧室が進角時排油径路８ｃと遮断されて遅角時給油径路８ｄと連通している。また、電磁制御弁１２が油圧源連絡路１３ｂと連絡させている進角時給油連絡路１３ｅ、あるいは、ドレン連絡路１３ａと連絡させている進角時排油連絡路１３ｃは、上記の遅角時給油径路８ｄおよび遅角時排油径路８ｂと連通していない。したがって、全ての進角油圧室と全ての遅角油圧室が外部と隔離された密閉空間となっている。このため、図６の状態では遅角方向の大きな変動トルクが作用されても遅角方向に駆動されることがない。
【００３０】
結局、本実施形態のカム軸位相可変装置は、図５および図６のように電磁制御弁１２を進角モードに制御した状態では油圧と進角方向変動トルクとで駆動され、逆転も防止できるので進角方向に高速で位相変換出来る。
【００３１】
図７と図８は、図３および図４における遅角時給油径路８ｄと遅角時排油径路８ｂが、電磁制御弁１２によってそれぞれ油圧源連絡路１３ｂとドレン連絡路１３ａに連絡されている状態を示している。電磁制御弁１２はソレノイド１２ｃで軸方向に駆動されるスプール１２ｂが図の右方向に移動することで、ボディ１２ａとの相対位置関係により、制御弁装着ブロック１３の油圧源連絡路１３ｂと遅角時給油連絡路１３ｆとを連絡し、ドレン連絡路１３ａと遅角時排油連絡路１３ｄとを連絡する。遅角時給油連絡路１３ｆは遅角時給油径路８ｄに、遅角時排油連絡路１３ｄは遅角時排油径路８ｂに、それぞれ図中に示された油径路によって導通されている。
【００３２】
図７におけるカムシャフト６の回転位置は図３、図４と同じく変動トルクが進角方向のピークを持つ回転位置である。この状態では、全ての進角油圧室は遅角時排油径路８ｂと遮断されて進角時給油径路８ａと連通し、全ての遅角油圧室が遅角時給油径路８ｄと遮断されて進角時排油径路８ｃと連通している。また、電磁制御弁１２が油圧源連絡路１３ｂと連絡させている進角時給油連絡路１３ｆ、あるいは、ドレン連絡路１３ａと連絡させている進角時排油連絡路１３ｄは、上記の進角時給油径路８ａよび進角時排油径路８ｃと連通していない。したがって、全ての進角油圧室と全ての遅角油圧室が外部と隔離された密閉空間となっている。したがって、図７の状態では進角方向の大きな変動トルクが作用されても進角方向に駆動されることがない。
【００３３】
一方、図８におけるカムシャフト６の回転位置は図７に対して約４５度回転し、変動トルクが遅角方向のピークを持つ回転位置である。この状態では、全ての進角油圧室は遅角時排油径路８ｂと連通し、全ての遅角油圧室が遅角時給油径路８ｄと連通している。このため、全ての遅角油圧室が油圧源連絡１３ｂに連通し、全ての遅角油圧室がドレン連絡路１３ａに連通している。図８の状態では遅角油圧室に油圧が供給されてその油圧と遅角方向変動トルクの両方の駆動力で、遅角方向に高速で位相変換させることが出来る。
【００３４】
結局、図７および図８のように電磁制御弁１２を遅角モードに制御した状態では、本実施形態のカム軸位相可変装置は油圧と遅角方向変動トルクとで駆動され、逆転も防止できるので遅角方向に高速で位相変換出来る。
【００３５】
以上のように、本実施形態によれば、進角方向にも遅角方向にもカム軸位相可変装置を高速で位相変換させることが出来る。すなわち、油圧が低く変動トルクによる逆転現象の発生する低速運転時に、カム軸位相可変装置を従来の連続的に油圧を供給する従来の給油構造に比較して高応答化できる。
【００３６】
なお、図５ないし図８において進角時給油径路８ａと進角時給油連絡路１３ｅの間を結ぶ進角室油路系と、遅角時排油径路８ｂと遅角時排油連絡路１３ｄとを結ぶ進角室油路系との間に進角室油路系間開閉弁１４が組み込まれており、進角時排油径路８ｃと進角時排油連絡路１３ｃの間を結ぶ遅角室油路系と、遅角時給油径路８ｄと遅角時給油連絡路１３ｆとを結ぶ遅角室油路系との間に遅角室油路系間開閉弁１５が組み込まれている。上記のように、油圧と変動トルクによって位相変換すると共に逆方向の変動トルクによる逆転を防止して高応答化を実現する際には（位相変換したい方向（進角モード又は遅角モードの方向）とは逆方向の変動トルクに対しては進角室と遅角室は密閉空間となるから位相変換したい方向とは逆方向にカムシャフトは回転しないので、結局、高応答で位相変換したい方向に位相変換できるようになる）、上記の進角室油路系間開閉弁１４と遅角室油路系間開閉弁１５をいずれも「閉」に制御し、２つの進角室油路系同士および２つの遅角室油路系同士は互いに隔絶し独立した油路系とする構成になっている。
【００３７】
図９と図１０では、電磁制御弁１２はスプール１２ｂが中立位置に制御されている。この状態では、制御弁装着ブロック１３の油圧源連絡路１３ｂは進角時給油連絡路１３ｅと遅角時給油連絡路１３ｆのいずれとも遮断され、また、ドレン連絡路１３ａは遅角時排油連絡路１３ｄと進角時排油連絡路１３ｃのいずれとも遮断されている。カムシャフト６の回転位置に関係なく、すなわち図９においても図１０においても、全ての進角油圧室と全ての遅角油圧室が外部と隔離された密閉空間となっている。したがって、このように電磁制御弁１２を固定モードに制御することで、カム軸位相可変装置を進角方向変動トルクと遅角方向変動トルクのいずれでも動かされることなく一定の位相に固定することが出来る。
【００３８】
図１１と図１２は、図５と図６における進角室油路系間開閉弁１４と遅角室油路系間開閉弁１５をいずれも「開」に制御した状態である（複数の進角室油路系間と複数の遅角室油路系間をいずれも連通）。電磁制御弁１２は進角モードに制御されている。この状態では、カムシャフト６の回転位置に関係なく常時、進角油圧室を油圧源連絡路１３ｂに連絡し、遅角油圧室をドレン連絡路１３ａに連絡することが出来る（図１１のカムシャフト回転位置でも図１２のカムシャフト回転位置でも、進角油圧室は油圧源連絡路１３ｂに接続し且つ遅角油圧室はドレン連絡路１３ａに接続して、進角モードで連続的な給油態勢となっている）。進角方向の変動トルクが作用する図１１の回転位置では進角油圧室は進角時給油径路８ａと進角時給油連絡路１３ｅを介して油圧源連絡路１３ｂに連絡し、遅角油圧室は進角時排油径路８ｃと進角時排油連絡路１３ｃを介してドレン連絡路１３ａに連絡する。
【００３９】
また、遅角方向の変動トルクが作用する図１２の回転位置では、進角油圧室は遅角時排油径路８ｂと進角室油路系間開閉弁１４と進角時給油連絡路１３ｅを介して油圧源連絡路１３ｂに連絡し、遅角油圧室は遅角時給油径路８ｄと遅角室油路系間開閉弁１５と進角時排油連絡路１３ｃを介してドレン連絡路１３ａに連絡する。このとき、カムシャフト６の回転位置に関係なく、常時、進角油圧室には油圧源より油圧が供給され、遅角油圧室からはドレンに排油される状態となり、従来の進角時の連続的な給油構造となる。
【００４０】
図１３と図１４は、図７と図８における進角室油路系間開閉弁１４と遅角室油路系間開閉弁１５をいずれも「開」に制御した状態である。電磁制御弁１２は遅角モードに制御されている。この状態では、カムシャフト６の回転位置に関係なく常時、進角油圧室をドレン連絡路１３ａに連絡し、遅角油圧室を油圧源連絡路１３ｂに連絡することが出来る。進角方向の変動トルクが作用する図１３の回転位置では、進角油圧室は進角時給油径路８ａと進角室油路系間開閉弁１４と遅角時排油連絡路１３ｄを介してドレン連絡路１３ａに連絡し、遅角油圧室は進角時排油径路８ｃと遅角室油路系間開閉弁１５と遅角時給油連絡路１３ｆを介して油圧源連絡路１３ｂに連絡する。遅角方向の変動トルクが作用する図１４の回転位置では、進角油圧室は遅角時排油径路８ｂと遅角時排油連絡路１３ｄを介してドレン連絡路１３ａに連絡し、遅角油圧室は遅角時給油径路８ｄと遅角時給油連絡路１３ｆを介して油圧源連絡路１３ｂに連絡する。このとき、カムシャフト６の回転位置に関係なく、常時、遅角油圧室には油圧源より油圧が供給され、進角油圧室からはドレンに排油される状態となり、従来の遅角時の連続的な給油構造となる。
【００４１】
一般に、エンジンの回転速度が上がるとカム軸位相可変装置に供給される油圧も十分高くなり、カム軸にバルブスプリングの反力等により作用する変動トルクと油圧により発生する駆動トルクとの合成トルクにおいては、位相変換したい方向と逆方向のトルク部分が小さくなる。また、その変動トルクの周波数が高くなることで流体系の慣性抵抗と可動部材の慣性抵抗が増大する。したがって、カム軸位相可変装置は外部から位相変換制御しようとする方向に位相変換を継続しようとし、低速低油圧時のような逆転現象（位相変換したい方向に対する逆方向への変動トルクによる位相変換現象）が発生しなくなる。
【００４２】
このような逆転現象の起こらない条件下で、図５ないし図８のように間欠的な給油および排油を行うと、目的の方向に位相変換をしている最中に油の流れを遮断してブレーキをかけ逆に応答速度を低下させることになる。また、流路を強制的に遮断して油の流れを瞬時に止めることで水撃現象を発生させ、振動騒音の原因になる。図１１ないし図１４に示した本実施形態の機能によれば、位相変換時に逆転が生じない運転条件下では間欠的な油の給排をやめて従来と同じ連続的な油の給排を行わせることが出来るので、高速運転時の応答速度低下や水撃現象の発生といった不具合を回避することが出来る。
【００４３】
このように、本発明の実施形態の構造によれば、位相変換速度の不足していた低速運転時の高応答化を実現しつつ高速運転時に応答速度低下や水撃現象の不具合を発生させない実用性の高いカム軸位相可変装置を提供することができる。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施形態に係る内燃機関用カム軸位相可変装置について、カム軸位相可変装置の基本的機能と構成例と制御例を挙げて説明する。図１５は本発明の実施形態に係るカム軸位相可変装置の基本的機能を説明する図である。図１６は本発明の第２の実施形態に係るカム軸位相可変装置における高応答ＶＴＣの油路間欠導通機構を示す図である。図１７は第２の実施形態に係るカム軸位相可変装置におけるカム軸に進角トルクが作用するときの油路導通を説明する図である。図１８は第２の実施形態に係るカム軸位相可変装置におけるカム軸に遅角トルクが作用するときの油路導通を説明する図である。図１９はエンジン給排気バルブの進角制御と遅角制御を実施する場合に、第２の実施形態に係るカム軸位相可変装置におけるカム軸変動トルクのみの駆動と（カム軸変動トルク＋油圧）による駆動における進角室と遅角室への制御態様を説明する図である。
【００４５】
図１６（１）は、ボディとベーンで形成される進角油圧室及び遅角油圧室の構成を示す図であり、図２に対応している。図１６（２）は、図１に対応する図であり、図１６（３）と（４）は図１６（２）のＡ−Ａ断面図とＢ−Ｂ断面図であって、それぞれ図３と図４に対応する。図１６ではカムシャフト軸受けの上片側に油路（１）、（２）、（３）、（４）が形成される構成例である。図１６（３）では、４対の進角油圧室・遅角油圧室（図１６（１）を参照）にそれぞれ対応して４つの進角室油路と４つの遅角室油路がセンターボルトの方向に沿って配置されている。なお、図１６（４）では４つの遅角室油路のみが図１６（２）のＢ−Ｂ断面で断面で視られる。図１６から分かるように、油路（１）、（２）と油路（３）、（４）とは、カムシャフト軸受けの方向に沿った異なる位置に形成されている。図１６において主としてカムシャフトとカムシャフト軸受けと油路（１）〜（４）と進角室油路と遅角室油路とで油路間欠導通機構を構成している。
【００４６】
図１５（１）は、カムシャフトに作用する変動トルクが遅角トルクである場合と進角トルクである場合とで遅角油圧室と進角油圧室に給油、排油する動作態様を表している。図１５において直列４気筒エンジンのカム軸位相可変装置を例に取ると、カムシャフトの１回転で遅角方向の変動トルクのピークをもつ回転位置が４回繰り返し現出することを示し、遅角トルクの＋ピーク同士の間隔はカムシャフトの９０°回転に当たる。図示の波形の＋ピーク（遅角トルクのピーク）と−ピーク（進角トルクのピーク）の間はカムシャフトの４５度回転に相当する。そして、図示の油路間欠導通機構の右側の４つの油路は、図５と図６に示す連絡路１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆに相当し、左側の遅角室油路と進角室油路は図１の６ｂと６ａに相当する。
【００４７】
カムシャフトに変動トルクとして進角トルクが作用するとカムシャフトは進角方向に位相変換するものであり、図５と図６で説明したように、進角モードで制御したいときに、カムシャフトに進角トルクが作用すると進角室（給油）と遅角室（排油）に油路が導通される。カムシャフトが４５度回転して遅角トルクが作用すると、進角室と遅角室には油路不導通となる。結局、進角油圧室と遅角油圧室への油路形成は、油路の間欠導通となっており、位相変換したいモードと同方向の変動トルクのみを利用してカムシャフトの位相変換を行うものである。
【００４８】
図１５（１）によると、進角油圧室には進角トルク作用時に連通する油路系（１）と遅角トルク作用時に連通する油路系（２）とがあり、遅角油圧室には遅角トルク作用時に連通する油路系（３）と進角トルク作用時に連通する油路系（４）とがあり、カムシャフトの回転によって進角トルク作用時の油圧経路は油路系（１）と油路系（４）が導通し、カムシャフトの回転によって遅角トルク作用時の油圧経路は油路系（３）と油路系（２）が導通するように切り換えられるのである。すなわち、進角油圧室への２つの油路系（１）と（２）はカムシャフト回転に応じて連通と遮断を繰り返すのである。遅角油圧室への２つの油路系（３）と（４）についても同様である。このように油路系がカムシャフトの回転に応じて連通と遮断を切り換えられることが本発明の特徴の１つである。
【００４９】
図１５（２）は、進角制御（進角モード）時と遅角制御（モード）時のそれぞれの場合における遅角トルク作用時と進角トルク作用時の油圧経路を示しており、ここで、油圧回路（１）は、図６に示す経路に相当し、進角制御時に遅角トルクが作用する場合であり、進角油圧室と遅角油圧室は密閉空間となり変動トルクの遮断状態であり、油圧回路（２）は、図５に示す経路に相当し、進角制御時に進角トルクが作用する場合であり、変動トルクが進角方向の駆動力として利用できる状態である（駆動力として油圧も利用でき得る状態）。また、油圧回路（３）は、図８に示す経路に相当し、遅角制御時に遅角トルクが作用する場合であり、変動トルクが遅角方向の駆動力として利用できる状態である（駆動力として油圧も利用でき得る状態）。油圧回路（４）は、図７に示す経路に相当し、遅角制御時に進角トルクが作用する場合であり、進角油圧室と遅角油圧室は密閉空間となり変動トルクの遮断状態である。
【００５０】
このように、本実施形態では、カムシャフトの回転に伴うカムシャフトからの変動トルクの進角、遅角の方向変化に応じて油圧回路を切り替える構成を提供し、この構成によってカムシャフト変動トルクをカム軸位相可変装置の駆動力として活用するものであり、換言すると、進角モード又は遅角モードを設定した場合にこれらのモードに対応した方向の変動トルクのみを位相変換の駆動力として利用するものであり、この駆動力利用の仕方も本発明の特徴の１つである。
【００５１】
図１７は進角トルクの作用時における進角室油路（図１６（３）を参照）と遅角室油路（図１６（４）を参照）の導通状態を示す図である。進角トルクはカムシャフトの９０度回転毎に変動トルクのピークを示すので、９０度回転毎の油路導通状態を示している。図１７に示すように、４つの進角室に連通する４つの進角室油路は、０°、９０°、１８０°、２７０°の進角トルクのピーク位置において油路１（進角モードで給油）と導通している。さらに、４つの遅角室に連通する４つの遅角室油路は、０°、９０°、１８０°、２７０°の進角トルクのピーク位置において油路４（進角モードで排油）と導通する構成となっている。
【００５２】
図１８は遅角トルクの作用時における進角室油路（図１６（３）を参照）と遅角室油路（図１６（４）を参照）の導通状態を示す図である。遅角トルクはカムシャフトの９０度回転毎に変動トルクのピークを示すので、９０度回転毎の油路導通状態を示している。図１８に示すように、４つの進角室に連通する４つの進角室油路は、４５°、１３５°、２２５°、３１５°の遅角トルクのピーク位置において油路２（遅角モードで排油）と導通している。さらに、４つの遅角室に連通する４つの遅角室油路は、４５°、１３５°、２２５°、３１５°の遅角トルクのピーク位置において油路４（遅角モードで給油）と導通する構成となっている。
【００５３】
図１９は、カム軸の位相変換に際して、進角制御（モード）、遅角制御（モード）、又は固定モード（変動トルクに動かされることなく一定位相に固定する制御）に電磁制御弁を作動させた場合、（カム軸変動トルク＋油圧）でカムシャフトを駆動する方式（図１９（１）を参照）と、カム軸変動トルクのみでカムシャフトを駆動する方式（図１９（２）を参照）を説明する図である。
【００５４】
図１９（１）に示すように、進角モード（進角方向に位相変換したい状態）とするために電磁制御弁を図示のように左動させる。カムシャフトへの変動トルクが進角トルクである場合、油圧源Ｐからの油圧は進角室に連通し、且つ遅角室は電磁制御弁を通してドレンに連通する。したがって、変動トルクとしての進角トルクに油圧駆動が加算されてカム軸の位相変換が行われることとなる。ここで、カムシャフトへの変動トルクが遅角トルクである場合（カムシャフトの回転に伴って遅角トルクと進角トルクが周期的に繰り返されることは図１５（１）を参照）、電磁制御弁による不導通により遅角室と進角室は密閉空間となるので、変動トルクとしての遅角トルクはカムシャフトと連結したベーンを可動させることはなく、カム軸位相変換の役割を担うことはない。
【００５５】
また、遅角モード（遅角方向に位相変換したい状態）とするために電磁制御弁を図示のように右動させる。カムシャフトへの変動トルクが遅角トルクである場合、油圧源Ｐからの油圧は遅角室に連通し、且つ進角室は電磁制御弁を通してドレンに連通する。したがって、変動トルクとしての遅角トルクに油圧駆動が加算されてカム軸の位相変換が行われることとなる。ここで、カムシャフトへの変動トルクが進角トルクである場合、電磁制御弁による不導通により遅角室と進角室は密閉空間となるので、進角トルクはカムシャフトと連結したベーンを可動させることはなく、カム軸位相変換の役割を担うことはない。また、固定モードとするために電磁制御弁を図示のように中立位置に移動させる。カムシャフトへの変動トルクが進角トルク又は遅角トルクのいずれの場合であっても、電磁制御弁による不導通により遅角室と進角室は密閉空間となるので、進角トルク及び遅角トルクはカムシャフトと連結したベーンを可動させることはなく、カム軸位相を一定位相に固定する。
【００５６】
次に、カム軸変動トルクのみでカムシャフトを駆動する方式について、図１９（２）を参照しながら説明する。図１９（２）では、図１９（１）との比較において、ドレン連絡路を設けていない点、油圧源Ｐが進角室や遅角室を油圧駆動するものではなくてこれらの室に油を補充するものである点、電磁制御弁の導通経路構造が一部相違している点、で異なる。図１９（２）の上段図に示すように、進角モードとするために電磁制御弁を図示のように左動させる。カムシャフトへの変動トルクが進角トルクである場合、図１６（１）と図１７から分かるようにベーンは時計方向に回転させられ、また、電磁制御弁の導通経路によって進角室と遅角室は連通しているので、油は遅角室から進角室へ流入し、進角室を拡大するように、すなわち進角方向に進むこととなる。ここで、カムシャフトへの変動トルクが遅角トルクである場合（カムシャフトの回転に伴って遅角トルクと進角トルクが周期的に繰り返されることは図１５（１）を参照）、電磁制御弁による不導通により遅角室と進角室は密閉空間となるので、遅角トルクはカムシャフトと連結したベーンを可動させることはなく、カム軸位相変換の役割を担うことはない。
【００５７】
図１９（２）の下段図に示すように、遅角モードとするために電磁制御弁を図示のように右動させる。カムシャフトへの変動トルクが遅角トルクである場合、図１６（１）と図１８から分かるようにベーンは反時計方向に回転させられ、また、電磁制御弁の導通経路によって進角室と遅角室は連通しているので、油は進角室から遅角室へ流入し、遅角室を拡大するように、すなわち遅角方向に進むこととなる。ここで、カムシャフトへの変動トルクが進角トルクである場合、電磁制御弁による不導通により遅角室と進角室は密閉空間となるので、進角トルクはカムシャフトと連結したベーンを可動させることはなく、カム軸位相変換の役割を担うことはない。また、図１９（２）の中段図に示すように、固定モードとするために電磁制御弁を図示のように中立位置に移動させる。カムシャフトへの変動トルクが進角トルク又は遅角トルクのいずれの場合であっても、電磁制御弁による不導通により遅角室と進角室は密閉空間となるので、進角トルク及び遅角トルクはカムシャフトと連結したベーンを可動させることはなく、カム軸位相を一定位相に固定する。
【００５８】
図１９（２）における上図と下図の油路導通形態を観点を変えて再度子細にみると、進角室には油路（１）と（２）とが設けられ、遅角室には油路（３）と（４）が設けられている（図１６（３）と（４）を参照）。そして、油路の接続先を切り替える切替手段である制御弁を進角制御と遅角制御にシフトすると、上図と下図の油路導通形態を形成する。進角制御のときには、油路（１）と（２）のうちで油路（１）が進角室への入口側油路系を構成するとともに、油路（３）と（４）のうちで油路（４）が出口側油路系を構成する（図１７を参照）。また、遅角制御のときには、油路（３）と（４）のうちで油路（３）が遅角室への入口側油路系を構成するとともに、油路（１）と（２）のうちで油路（２）が出口側油路系を構成している（図１８を参照）。
【００５９】
次に、本発明の第３の実施形態に係るカム軸位相可変装置における油路導通形態と進角又は遅角制御の態様を図２０と図２１を参照しながら以下説明する。図２０は本発明の第３の実施形態に係るカム軸位相可変装置におけるカム軸に進角トルク又は遅角トルクが作用するときの油路導通を説明する図である。図２１はエンジン給排気バルブの進角制御と遅角制御を実施する場合に、第３の実施形態に係るカム軸位相可変装置における低速（低油圧）時と高速（高油圧）時の駆動力使い分けを説明する図である。
【００６０】
第３の実施形態に関する油路導通の形態は、第２の実施形態と比較して、カムシャフト軸受けに設けられた油路の数と構造が異なる。第３の実施形態では、進角室に連通する油路（１）及び油路（２）と、遅角室に連通する油路（３）及び油路（４）とをカムシャフト軸受けの上片側に設けることで第２の実施形態と共通するが、カムシャフト軸受けの下片側の前周に亘って油路を形成し、図１６（２）のＡ−Ａ断面で進角室と常時導通する油路（５）を形成するとともにＢ−Ｂ断面で遅角室と常時導通する油路（６）を形成することを形態上の特徴とする。
【００６１】
図２０の左上図において、進角トルク作用時に、カムシャフト軸受けの上片側で進角室に連通する進角室油路は油路（１）と導通し、下片側で進角室油路は油路（５）と常時導通している。また、図２０の右上図において、遅角トルク作用時に、上片側で進角室油路は油路（２）と導通し、下方側で油路（５）と常時導通している。同様に、図２０の左下図において、進角トルク作用時に、上片側で遅角室油路は油路（４）と導通し、下片側で遅角室油路は油路（６）と常時導通している。また、図２０の右下図において、遅角トルク作用時に、上片側で遅角室油路は油路（３）と導通し、下方側で油路（６）と常時導通している。
【００６２】
換言すると、進角室は、進角トルク作用時の油路（１）と導通、遅角トルク作用時の油路（２）と導通、油路（５）と常時導通となり、遅角室は、進角トルク作用時の油路（４）と導通、遅角トルク作用時の油路（３）と導通、油路（６）と常時導通となっている。そして、後述するが、進角室が油路（１）又は（２）と導通するか油路（５）と常時導通するかは、エンジンの低速（低油圧）時と高速（高油圧）時とで切り替えて使用するものである。また、遅角室が油路（３）又は（４）と導通するか油路（６）と常時導通するかは、エンジンの低速（低油圧）時と高速（高油圧）時とで切り替えて使用するものである。
【００６３】
次に、図２０に示した第３の実施形態に関する油路導通の形態を用いて、進角制御（モード）、遅角制御（モード）、又は固定モード（変動トルクに動かされることなく一定位相に固定する制御）でカムシャフトを駆動する駆動方式について、図２１を参照しながら説明する。
【００６４】
第３の実施形態に関するカムシャフト駆動は、エンジンの低速（低油圧）時と高速（高油圧）時とで駆動力を使い分ける方式であり、低速時には変動トルクを駆動力とし高速時には油圧を駆動力とする。そして、駆動力を使い分けるために油路導通の形態を異にする２つの制御弁を用い、低速時には一の制御弁を用い高速時には他の制御弁を用い、一方の制御弁を使用しているときには他方の制御弁を固定モードにして互いに干渉しないようにする。
【００６５】
図２１の左図の駆動方式は、図１９の左図の駆動方式と同様であり、詳細は図１９の記載を援用するが、図２１の第３の実施形態では、この駆動方式をエンジンの低圧（低油圧）時に使用するのである。図２１の右図は、図２０における、常時導通する油路（５）と（６）を使用する駆動方式であり、カムシャフトの回転位置（変動トルクピークの９０°毎の角度）によらず、常に進角室は油路（５）と導通し遅角室は油路（６）と導通している油路導通の形態を採用する。この形態を採用するのは、エンジンの高速（高油圧）時である。エンジンの低速時と高速時における制御弁の切替は、例えば、エンジン回転数の検出値をもとに適宜の検出値を閾値にして切り替えればよい。そして、制御弁を切り替えたときに、切り替え以前に使用していた制御弁は、固定モードに設定しておく。このように設定しておくことで切り替え以後に使用する制御弁による進角室や遅角室への駆動に影響を及ぼさないようにする。
【００６６】
図２１の左図における油路導通形態から分かるように、低速時には進角モードや遅角モードにおいて、変動トルクを位相変換のための駆動力とし、右図から分かるように、高速時には進角モードや遅角モードにおいて、油圧（エンジンの高速回転によって高油圧となっている）をカムシャフトの駆動力としている。ここで、高速時において、進角モードを設定する場合、進角室を常時油圧で駆動するが、図１９の右図と比較すると、図１９の右図の駆動方式では進角モードで進角トルク作用時に間欠的な給油や排油を行うので（進角トルクが作用する９０°毎のピーク位置近傍のみで給油、排油を行い、遅角トルクの作用による遅角方向への回転を防止して間欠的な給排油を行う）、間欠的に油の流れを遮断することになり進角方向への駆動にブレーキを掛けることになり（応答速度低下）、また、間欠的給排油で水撃（オイルハンマー）現象を発生させる。まして、エンジン高速時には、カム軸位相変換装置は位相変換しようとする方向に位相変換を継続する傾向となるので、低速時のような逆転現象（位相変換しようとする方向とは逆方向の変動トルクが働く現象）は生じなくなる。このように逆転現象の発生し難い高速時には図１９の右図の駆動方式よりも図２１の右図の駆動方式の方が応答速度、水撃現象の観点で望ましい。
【００６７】
次に、本発明の第４の実施形態に係るカム軸位相可変装置における進角又は遅角制御の態様を図２２を参照しながら以下説明する。図２２は本発明の第４の実施形態に係るカム軸位相可変装置における進角制御と遅角制御での駆動態様を説明する図である。図２２において、遅角制御（モード）のときは変動トルクのみでカムシャフトを駆動し、進角制御（モード）のときには（変動トルク＋油圧）でカムシャフト駆動を行う。カム軸位相変換装置は平均的には遅角トルクが作用する傾向があるので、変動トルクを利用して駆動し易いのは遅角モードである。したがって、図２２の下段図において、遅角モードの設定で制御弁を左動させ、遅角トルクが作用するときにこの遅角トルクによってベーンが回動されて進角室から遅角室へ油が送られてカムシャフトが遅角方向に駆動される。
【００６８】
進角モードに設定すると（進角方向に位相変換したい場合）、制御弁は右動され、進角トルク作用時に、油圧源Ｐから進角室に給油され且つ遅角室からドレンに排油される油路が形成される。遅角トルク作用時には進角室及び遅角室はともに密閉空間とされる。すなわち、進角モードにおいて、進角トルク作用時に（変動トルク＋油圧）でカムシャフトが駆動され、進角方向に位相変換される。また、固定モードでは、進角トルク作用時及び遅角トルク作用時のいずれにおいても、進角室と遅角室のいずれの室も密閉空間とされて一定位相で固定される。
【００６９】
以上説明したように、本発明の実施形態は、次のような解決課題のもとに、以下のような構成と機能を奏することが特徴である。すなわち、間欠給油方式によって低速時の高応答化を進角方向と遅角方向の両方向で実現できることを課題とし、また、その間欠給油方式によって高速運転時に発生する応答速度低下や水撃現象などの不具合の発生を回避するため、従来の連続給油方式とこの間欠給油方式とを必要に応じて切り換えられるようにすることである。
【００７０】
このような課題達成のために、本実施形態では、クランク軸とカムシャフトとの間に設けられ、クランク軸に対するカムシャフトの位相角が進角方向に変化するときに容積が増大する進角油圧室と、クランク軸に対するカムシャフトの位相角が遅角方向に変化するときに容積が増大する遅角油圧室とを有する位相変換手段を備えた内燃機関用カム軸位相可変装置において、カムシャフトの回転角の変化に応じて、各々所定の回転角の範囲で前記進角油圧室と連通する相互に独立した第１及び第２の油路系と、前記カムシャフトの回転角の変化に応じて、各々所定の回転角の範囲で前記遅角油圧室と連通する相互に独立した第３及び第４の油路系と、前記第１の油路系と前記第２の油路系のうち、一方が進角油圧室に連通された状態で、他方は進角油圧室から遮断された状態となるように、前記回転角に応じて連通と遮断とを切り換える第１の切換部と、前記第３の油路系と前記第４の油路系のうち、一方が遅角油圧室に連通された状態で、他方は遅角油圧室から遮断された状態となるように、前記回転角に応じて連通と遮断とを切り換える第２の切換部とを設けている。
【００７１】
これによって、カムシャフトに作用している変動トルクの方向が進角方向の時において進角室と導通する油路系と遅角室と導通する油路系の対を構成することが可能になる。それらをそれぞれ進角時給油系、進角時排油系と呼ぶことにする。また、同時に、カムシャフトに作用している変動トルクの方向が遅角方向の時において進角室と導通する油路系と遅角室と導通する油路系の対を構成することが可能になる。それらをそれぞれ遅角時排油系、遅角時給油系と呼ぶことにする。
【００７２】
また、本実施形態では、進角時給油系を油圧源に接続すると同時に進角時排油系をドレインに接続するモードと、上記の遅角時排油系をドレインに接続すると同時に遅角時給油系を油圧源に接続するモードと、を切り替える手段を備えている。これによって、カム軸位相可変装置で進角方向に位相変換したい時には、進角方向の変動トルクが作用している時に進角室に油圧を供給し遅角室から油を排出し、変動トルクと油圧の両方によって進角方向に高速で位相変換させ、遅角方向の変動トルクが作用している時には進角室および遅角室をそれぞれ密閉空間として変動トルクによって遅角方向へ逆転するのを防止できる。すなわち、間欠給油方式によって進角方向への位相変換速度を向上させることが出来る。また、カム軸位相可変装置で遅角方向に位相変換したい時には、遅角方向の変動トルクが作用している時に遅角室に油圧を供給し、進角室から油を排出し変動トルクと油圧の両方によって遅角方向に高速で位相変換させ、進角方向の変動トルクが作用している時には遅角室および進角室をそれぞれ密閉空間として変動トルクによって進角方向へ逆転するのを防止できる。すなわち、間欠給油方式によって遅角方向への位相変換速度も向上させることが出来る。
【００７３】
さらに、本実施形態では、上述した進角時給油系と遅角時排油系との間を連通、遮断する導通切換え部と、遅角時給油系と進角時排油系を連通、遮断する導通切換え部を有している。この進角時給油系と遅角時排油系はいずれも進角油圧室と連通する相互に独立した第１及び第２の油路系であり、また、この遅角時給油系と進角時排油系はいずれも遅角油圧室と連通する相互に独立した第３及び第４の油路系である。個々の油路系は間欠的に各油圧室に連通するが、上述した導通切換え部により互いに導通することで、常に進角油圧室に連通する油路系と常に遅角油圧室に連通する油路系とを構成できるようになっている。すなわち、従来のカム軸位相可変装置の連続給油方式に切り換えることができる構成としている。
【００７４】
内燃機関が高速で回転しているときは、カム軸位相可変装置を駆動する油圧も十分得られて逆転トルクの作用期間が減少し、また、カムシャフトに作用している変動トルクの周波数が高くなるので慣性の影響が大きくなるため、カム軸位相可変装置が駆動したい方向に対して逆転する現象は起きにくくなる。この逆転現象がない場合に前述した間欠的な油の給排を行うと、位相変換中のカム軸位相可変装置の油の給排径路の遮断によってブレーキをかけて変換速度を低下させたり水撃現象を引き起こすことになる。そのような時に上記の従来の油圧径路に切り換えることで、高速運転時の変換速度低下や水撃現象などの不具合発生を回避することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る内燃機関用カム軸位相可変装置の側断面図であり、図２におけるＡ−Ｏ−Ａ断面図である。
【図２】本実施形態に係るカム軸位相可変装置の横断面図であり、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図３】本実施形態に係るカム軸位相可変装置の進角油圧室への油圧径路を示す横断面図であり、図１におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図４】本実施形態に係るカム軸位相可変装置の遅角油圧室への油圧径路を示す横断面図であり、図１におけるＤ−Ｄ断面図である。
【図５】本実施形態に係るカム軸位相可変装置を間欠給油で進角方向に駆動する際にカム軸変動トルクが進角方向であるときの給油径路構成図である。
【図６】本実施形態に係るカム軸位相可変装置を間欠給油で進角方向に駆動する際にカム軸変動トルクが遅角方向であるときの給油径路構成図である。
【図７】本実施形態に係るカム軸位相可変装置を間欠給油で遅角方向に駆動する際にカム軸変動トルクが進角方向であるときの給油径路構成図である。
【図８】本実施形態に係るカム軸位相可変装置を間欠給油で遅角方向に駆動する際にカム軸変動トルクが遅角方向であるときの給油径路構成図である。
【図９】本実施形態に係るカム軸位相可変装置を間欠給油として所定の位相で固定する際にカム軸変動トルクが進角方向であるときの給油径路構成図である。
【図１０】本実施形態に係るカム軸位相可変装置を間欠給油として所定の位相で固定する際にカム軸変動トルクが遅角角方向であるときの給油径路構成図である。
【図１１】本実施形態に係るカム軸位相可変装置を連続給油で進角方向に駆動する際にカム軸変動トルクが進角方向であるときの給油径路構成図である。
【図１２】本実施形態に係るカム軸位相可変装置を連続給油で進角方向に駆動する際にカム軸変動トルクが遅角方向であるときの給油径路構成図である。
【図１３】本実施形態に係るカム軸位相可変装置を連続給油で遅角方向に駆動する際にカム軸変動トルクが進角方向であるときの給油径路構成図である。
【図１４】本実施形態に係るカム軸位相可変装置を連続給油で遅角方向に駆動する際にカム軸変動トルクが遅角角方向であるときの給油径路構成図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係るカム軸位相可変装置の基本的機能を説明する図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係るカム軸位相可変装置における高応答ＶＴＣの油路間欠導通機構を示す図である。
【図１７】第２の実施形態に係るカム軸位相可変装置におけるカム軸に進角トルクが作用するときの油路導通を説明する図である。
【図１８】第２の実施形態に係るカム軸位相可変装置におけるカム軸に遅角トルクが作用するときの油路導通を説明する図である。
【図１９】エンジン給排気バルブの進角制御と遅角制御を実施する場合に、第２の実施形態に係るカム軸位相可変装置におけるカム軸変動トルクのみの駆動と（カム軸変動トルク＋油圧）による駆動における進角室と遅角室への制御態様を説明する図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態に係るカム軸位相可変装置におけるカム軸に進角トルク又は遅角トルクが作用するときの油路導通を説明する図である。
【図２１】エンジン給排気バルブの進角制御と遅角制御を実施する場合に、第３の実施形態に係るカム軸位相可変装置における低速（低油圧）時と高速（高油圧）時の駆動力使い分けを説明する図である。
【図２２】本発明の第４の実施形態に係るカム軸位相可変装置における進角制御と遅角制御での駆動態様を説明する図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  スプロケット
１ａ  歯部
２  ボディ
３  フロントプレート
４  ボルト
５  ベーン
５ａ  進角油圧室通路
５ｂ  遅角油圧室通路
６  カムシャフト
６ａ  進角油圧室連絡路
６ｂ  遅角油圧室連絡路
６ｃ  外周開口進角室通路
６ｄ  外周開口遅角室通路
７  センターボルト
８  カムシャフト軸受け
８ａ  進角時給油径路
８ｂ  遅角時排油径路
８ｃ  進角時排油径路
８ｄ  遅角時給油径路
９  アペックスシール
１０  ロックピン
１１  ロックバネ
１２  電磁制御弁
１２ａ  ボディ
１２ｂ  スプール
１２ｃ  ソレノイド
１３  制御弁装着ブロック
１３ａ  ドレン連絡路
１３ｂ  油圧源連絡
１３ｃ  進角時排油連絡路
１３ｄ  遅角時排油連絡路
１３ｅ  進角時給油連絡路
１３ｆ  遅角時給油連絡路
１４  進角室油路系間開閉弁
１５  遅角室油路系間開閉弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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