(57)【要約】【課題】搭載スペースを小さくできると共に、逆止弁の応答性を向上でき、且つ、部品点数の削減によるコストダウンが可能なバルブタイミング調整装置を提供する。【解決手段】スプール８に形成される遅角接続路および進角接続路には、それぞれ、遅角逆止弁および進角逆止弁が配設されている。遅角逆止弁の第１の弁体２６、および、進角逆止弁の第２の弁体２９は、それぞれ、遅角弁座、進角弁座に着座した状態で第１、第２の開口部を遮断する遮断面を形成する弁部と、第１、第２の弁体２６、２９が軸方向に移動する際にバルブ室の内周面に摺動する摺動脚部３１とを有している。摺動軸部は、軸方向の先端が円周方向に独立した自由端である。この第１、第２の弁体２６、２９は、互いの摺動脚部３１同士が円周方向の異なる位置に配置され、且つ、軸方向に所定の長さだけラップした状態で互い違いに組み合わされている。【選択図】図１
2012132391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形のバルブ室と、
このバルブ室の軸方向一端側に通じる第１の流入口と、
前記バルブ室の軸方向他端側に通じる第２の流入口と、
前記バルブ室の円筒側面に開口する流出口と、
前記バルブ室の軸方向一端側に配設され、前記第１の流入口側から前記流出口側へ向かう流体の流れを許容する一方、前記流出口側から前記第１の流入口側へ向かう流体の流れを阻止する第１の逆止弁と、
前記バルブ室の軸方向他端側に配設され、前記第２の流入口側から前記流出口側へ向かう流体の流れを許容する一方、前記流出口側から前記第２の流入口側へ向かう流体の流れを阻止する第２の逆止弁とを備える逆止弁装置であって、
前記第１の逆止弁は、前記バルブ室の軸方向一端に設けられ、その内周に第１の開口部を形成する第１の弁座と、この第１の弁座に対向して前記バルブ室の内部を軸方向へ移動可能に設けられ、前記第１の弁座に着座することで前記第１の開口部を遮断する第１の弁体とを有し、
前記第２の逆止弁は、前記バルブ室の軸方向他端に設けられ、その内周に第２の開口部を形成する第２の弁座と、この第２の弁座に対向して前記バルブ室の内部を軸方向へ移動可能に設けられ、前記第２の弁座に着座することで前記第２の開口部を遮断する第２の弁体とを有し、
前記第１、第２の弁体は、それぞれ、前記第１、第２の弁座に着座した状態で前記第１、第２の開口部を遮断する遮断面を形成する弁部と、前記第１、第２の弁体が軸方向に移動する際に前記バルブ室の内周面に摺動する少なくとも１本の摺動脚部とを有し、この摺動脚部は、前記弁部の反遮断面側から軸方向に延びて設けられ、その軸方向の先端が円周方向に独立した自由端であり、
前記第１の弁体と前記第２の弁体は、互いの摺動脚部同士が円周方向の異なる位置に配置され、且つ、軸方向に所定の長さだけラップした状態で互い違いに組み合わされていることを特徴とする逆止弁装置。
【請求項２】
請求項１に記載した逆止弁装置において、
前記第１の逆止弁と前記第２の逆止弁は、前記第１の弁体と前記第２の弁体をそれぞれ閉弁方向へ付勢する共通のコイルスプリングを有し、このコイルスプリングは、前記第１の弁体の弁部と前記第２の弁体の弁部との間で互いの前記摺動脚部の内周に配置されることを特徴とする逆止弁装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した逆止弁装置において、
前記第１、第２の弁体は、それぞれ、前記弁部の遮断面が球面状に形成されていることを特徴とする逆止弁装置。
【請求項４】
請求項１〜３に記載した何れか一つの逆止弁装置において、
前記流出口は、
前記第１の弁体が前記第１の弁座から離れて前記第１の開口部を開いた時に、前記第１の開口部を通じて前記第１の流入口に連通する第１の流出口と、
前記第２の弁体が前記第２の弁座から離れて前記第２の開口部を開いた時に、前記第２の開口部を通じて前記第２の流入口に連通する第２の流出口とを有し、
前記第１の流出口は、前記第１の弁体が前記第１の弁座に着座した閉弁状態から開弁方向へ移動する最大ストロークの範囲内に形成され、
前記第２の流出口は、前記第２の弁体が前記第２の弁座に着座した閉弁状態から開弁方向へ移動する最大ストロークの範囲内に形成されていることを特徴とする逆止弁装置。
【請求項５】
請求項４に記載した逆止弁装置において、
前記第１の流出口と前記第２の流出口との間に形成されて前記バルブ室に開口する連通口を有し、前記第１の流出口と前記連通口との間に形成される前記バルブ室の内周面を第１のガイド面と呼び、前記第２の流出口と前記連通口との間に形成される前記バルブ室の内周面を第２のガイド面と呼ぶ時に、
前記第１、第２の弁体は、それぞれ、前記摺動脚部が前記第１のガイド面および前記第２のガイド面に常時支持されていることを特徴とする逆止弁装置。
【請求項６】
内燃機関のクランク軸とカム軸との回転位相差を変更して前記内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置であって、
前記クランク軸より駆動力が伝達されて回転するハウジングと、前記カム軸に連結されて前記ハウジング内に収容され、前記ハウジングとの間に進角室および遅角室を形成するロータとを有し、前記進角室または前記遅角室に作動油が供給されることにより、前記カム軸を前記クランク軸に対する進角側または遅角側に駆動する油圧駆動部と、
この油圧駆動部に対する作動油の供給および排出を制御するスプール弁とを有し、
前記スプール弁は、
内周に筒状の滑り面を形成すると共に、油圧供給源より作動油が供給される供給ポート、前記進角室に接続される進角ポート、前記遅角室に接続される遅角ポートを有するスリーブボルトと、
このスリーブボルトの内部に収容され、前記進角ポートが前記供給ポートに連通する進角位置と、前記遅角ポートが前記供給ポートに連通する遅角位置との間で前記滑り面に案内されて軸方向に移動可能に設けられるスプールとを有し、
このスプールには、請求項１〜５に記載した何れか一つの逆止弁装置が内蔵されて、前記バルブ室を含む筒状の空洞部が形成されると共に、前記バルブ室より軸方向一端側の前記空洞部に前記第１の流入口が連通して形成され、前記バルブ室より軸方向他端側の前記空洞部に前記第２の流入口が連通して形成され、前記流出口が前記バルブ室の円筒内周面に開口して形成され、
前記スプールが前記進角位置に移動した時に、前記第２の流入口が前記遅角ポートに連通し、且つ、前記流出口が前記進角ポートに連通することで、前記スプールの空洞部に前記進角ポートと前記遅角ポートとの間を接続する進角接続路が形成され、
前記スプールが前記遅角位置に移動した時に、前記第１の流入口が前記進角ポートに連通し、且つ、前記流出口が前記遅角ポートに連通することで、前記スプールの空洞部に前記進角ポートと前記遅角ポートとの間を接続する遅角接続路が形成され、
前記逆止弁装置は、
前記スプールが前記進角位置へ移動した時に、前記進角接続路に配設される前記第２の逆止弁によって、前記進角ポートから前記遅角ポートへ向かう作動油の流れが阻止される一方、前記遅角ポートから前記進角ポートへ向かう作動油の流れが許容され、
前記スプールが前記遅角位置へ移動した時に、前記遅角接続路に配設される前記第１の逆止弁によって、前記遅角ポートから前記進角ポートへ向かう作動油の流れが阻止される一方、前記進角ポートから前記遅角ポートへ向かう作動油の流れが許容されることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二つの逆止弁を組み合わせて構成される逆止弁装置および内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の位相（以下、機関位相と言う）を変化させることにより、吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置が知られている。
例えば、特許文献１には、油圧によってカム軸をクランク軸に対する進角側または遅角側に駆動する油圧駆動部と、この油圧駆動部に対する作動油の供給および排出を制御するスプール弁とを備えるバルブタイミング調整装置が開示されている。
油圧駆動部は、クランク軸より駆動力が伝達されて回転するハウジングと、カム軸に連結されてハウジング内に収容され、ハウジングとの間に進角室および遅角室を形成するロータとを有し、進角室または遅角室に作動油が供給されることにより、カム軸をクランク軸に対する進角側または遅角側に駆動する。
スプール弁は、筒状のスリーブボルトと、このスリーブボルトに収容されるスプールとを備える。スリーブボルトには、油圧ポンプより作動油が供給される供給ポートと、進角室に接続される進角ポートと、遅角室に接続される遅角ポートが形成される。スプールは、進角ポートを供給ポートに連通させる進角位置と、遅角ポートを供給ポートに連通させる遅角位置との間でスリーブの内部を軸方向に移動可能に設けられている。
【０００３】
ところで、内燃機関の運転中は、カム軸によって開閉駆動される吸気バルブまたは排気バルブからのスプリング反力等に起因して生じる変動トルクが油圧駆動部に作用する。この変動トルクは、クランク軸に対してカム軸を進角側に付勢する負トルクと、クランク軸に対してカム軸を遅角側に付勢する正トルクとの間で周期的に交互に変動する。
従って、機関位相を進角側に変化させる場合には、負トルクが作用するときに油圧ポンプからスプール弁を通じて進角室に供給される作動油の量が少ないと、負トルクの作用によって容積が拡大する進角室に対して作動油が不足することになる。このため、変動トルクが負から正に反転した時に、作動油の不足によってカム軸の遅角を抑制し得なくなり、結果的に進角時の応答性が低下する。このような応答性の低下は、機関位相を遅角側に変化させる場合にも同様に生じる。
【０００４】
そこで、特許文献１に示されるスプール弁には、例えば、機関位相を進角側に変化させる場合に、遅角室から排出される作動油を進角室へ供給できるように、スプール弁の進角ポートと遅角ポートとの間を接続する進角接続路がスプールに形成され、且つ、進角接続路には、遅角ポート側から進角ポート側に向かう作動油の流れを許容する一方、進角ポート側から遅角ポート側に向かう作動油の流れを阻止する進角逆止弁が配設されている。
また、機関位相を遅角側に変化させる場合は、スプール弁の進角ポートと遅角ポートとの間を接続する遅角接続路がスプールに形成され、この遅角接続路には、進角ポート側から遅角ポート側に向かう作動油の流れを許容する一方、遅角ポート側から進角ポート側に向かう作動油の流れを阻止する遅角逆止弁が配設されている。
【０００５】
上記の構成によれば、機関位相を進角側に変化させる場合に、油圧ポンプから進角室に供給される作動油の量が少なくても、その分、遅角室から排出される作動油を進角室へ供給できるので、作動油の不足を補うことができる。また、油圧駆動部に正トルクが作用した時に、進角室から進角ポートに作動油が逆流したとしても、進角ポート側から遅角ポート側に向かう作動油の流れが進角逆止弁によって阻止されるので、作動油が誤って遅角室に供給されることはない。
同様に、機関位相を遅角側に変化させる場合に、油圧ポンプから遅角室に供給される作動油の量が減少しても、その分、進角室から排出される作動油を遅角室へ供給できるので、作動油の不足を補うことができる。また、油圧駆動部に負トルクが作用した時に、遅角室から遅角ポートに作動油が逆流したとしても、遅角ポート側から進角ポート側に向かう作動油の流れが遅角逆止弁によって阻止されるので、作動油が誤って進角室に供給されることはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１３３２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１に開示された進角逆止弁および遅角逆止弁は、それぞれ、弁体にボール弁を使用しているため、進角接続路および遅角接続路を形成するスプールの内径をボール弁の外径より大きく設計する必要があり、結果的に、スプール弁の径方向寸法が大きくなる。また、進角逆止弁と遅角逆止弁は、両者のボール弁の間にそれぞれの開閉ストローク（ボール弁が軸方向に移動する距離）を確保する必要があるため、必然的にスプール弁の全長が長くなる。すなわち、弁体にボール弁を使用することで、スプール弁の径方向および軸方向の両寸法が大きくなるため、搭載性の点で課題がある。
【０００８】
また、ボール弁は、例えば、板状あるいは半球状の弁体と比較して体積が大きく、重量も重くなるため、開弁時および閉弁時の応答性が低下する要因となっている。
さらに、進角逆止弁および遅角逆止弁の双方に、それぞれ、スプール内でのボール弁のがたつきを抑えるために、ボール弁を保持するリテーナを必要とする。このため、部品点数が多く、組み付け工数が増大することにより、コスト面でも課題が残る。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、搭載スペースを小さくできると共に、逆止弁の応答性を向上でき、且つ、部品点数の削減によるコストダウンが可能な逆止弁装置およびバルブタイミング調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（請求項１の発明）
本発明の逆止弁装置は、円筒形のバルブ室と、このバルブ室の軸方向一端側に通じる第１の流入口と、バルブ室の軸方向他端側に通じる第２の流入口と、バルブ室の円筒側面に開口する流出口と、バルブ室の軸方向一端側に配設され、第１の流入口側から流出口側へ向かう流体の流れを許容する一方、流出口側から第１の流入口側へ向かう流体の流れを阻止する第１の逆止弁と、バルブ室の軸方向他端側に配設され、第２の流入口側から流出口側へ向かう流体の流れを許容する一方、流出口側から第２の流入口側へ向かう流体の流れを阻止する第２の逆止弁とを備える。
第１の逆止弁は、バルブ室の軸方向一端に設けられ、その内周に第１の開口部を形成する第１の弁座と、この第１の弁座に対向してバルブ室の内部を軸方向へ移動可能に設けられ、第１の弁座に着座することで第１の開口部を遮断する第１の弁体とを有する。
【００１０】
第２の逆止弁は、バルブ室の軸方向他端に設けられ、その内周に第２の開口部を形成する第２の弁座と、この第２の弁座に対向してバルブ室の内部を軸方向へ移動可能に設けられ、第２の弁座に着座することで第２の開口部を遮断する第２の弁体とを有する。
第１、第２の弁体は、それぞれ、第１、第２の弁座に着座した状態で第１、第２の開口部を遮断する遮断面を形成する弁部と、第１、第２の弁体が軸方向に移動する際にバルブ室の内周面に摺動する少なくとも１本の摺動脚部とを有し、この摺動脚部は、弁部の反遮断面側から軸方向に延びて設けられ、その軸方向の先端が円周方向に独立した自由端であり、第１の弁体と第２の弁体は、互いの摺動脚部同士が円周方向の異なる位置に配置され、且つ、軸方向に所定の長さだけラップした状態で互い違いに組み合わされていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る第１、第２の弁体は、それぞれ、第１、第２の弁座に着座した状態で第１、第２の開口部を遮断する弁部と、第１、第２の弁体が軸方向に移動する際にバルブ室の内周面に摺動する摺動脚部とで構成される。この場合、第１、第２の弁体に設けられる弁部は、それぞれ、第１、第２の弁座に着座した時に第１、第２の開口部を遮断できる大きさ（外径）であれば良いので、特許文献１に開示された弁体（ボール弁）と比較して、弁部の外径を小さく形成することが可能である。
【００１２】
また、第１、第２の弁体は、それぞれ、摺動脚部の先端が円周方向に独立した自由端であるため、互いの摺動脚部同士を軸方向にラップした状態で互い違いに組み合わせて配置できる。これにより、第１の弁体と第２の弁体を軸方向に近接して配置できるので、逆止弁装置の軸方向長さを短縮できる。上記の結果、逆止弁装置の径方向および軸方向の両寸法を小さく設計できるので、逆止弁装置の搭載性が向上する。
さらに、第１、第２の弁体は、それぞれ、少なくとも１本の摺動脚部を有しているので、第１、第２の弁体が軸方向に移動する際に、摺動脚部がバルブ室の内周面に支持されることにより、第１、第２の弁体の傾きを抑制できる。
【００１３】
また、第１、第２の弁体に設けられる弁部は、上述した様に、それぞれ、第１、第２の弁座に着座した時に第１、第２の開口部を遮断できる大きさ（外径）であれば良いので、弁部の外径を小さくでき、且つ、軸方向の厚みも薄くできるので、弁部の体積を小さく設計できる。また、摺動脚部は、第１、第２の弁体が傾かない程度に軸方向の長さを設定すれば良い。これにより、本発明に係る第１、第２の弁体は、ボール弁と比較して体積を小さく、軽量化できるので、開弁時および閉弁時の応答性が向上する。
さらに、第１、第２の弁体は、それぞれ、摺動脚部がバルブ室の内周面に摺動することによって傾きが抑えられるので、ボール弁を保持するために必要なリテーナを廃止できる。その結果、部品点数を削減して組み付け工数を低減できるので、コストダウンを図ることが可能である。
【００１４】
（請求項２の発明）
請求項１に記載した逆止弁装置において、第１の逆止弁と第２の逆止弁は、第１の弁体と第２の弁体をそれぞれ閉弁方向へ付勢する共通のコイルスプリングを有し、このコイルスプリングは、第１の弁体の弁部と第２の弁体の弁部との間で互いの摺動脚部の内周に配置されることを特徴とする。
上記の構成では、第１の逆止弁と第２の逆止弁とに共通のコイルスプリングを用いることにより、部品点数を低減できる。また、第１の弁体および第２の弁体は、それぞれ、弁部と摺動脚部とを有し、互いの摺動脚部同士が互い違いに組み合わされて軸方向にラップした状態で配置されるので、第１の弁体の弁部と第２の弁体の弁部との間で互いの摺動脚部の内周にコイルスプリングの配置スペースを確保することができる。
【００１５】
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した逆止弁装置において、第１、第２の弁体は、それぞれ、弁部の遮断面が球面状に形成されていることを特徴とする。
この場合、第１、第２の弁体が閉弁時に多少傾いたとしても、それぞれ、弁部に形成される遮断面が第１、第２の弁座から離れることはなく、第１、第２の開口部を確実に閉じることができる。
【００１６】
（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れか一つの逆止弁装置において、流出口は、第１の弁体が第１の弁座から離れて第１の開口部を開いた時に、第１の開口部を通じて第１の流入口に連通する第１の流出口と、第２の弁体が第２の弁座から離れて第２の開口部を開いた時に、第２の開口部を通じて第２の流入口に連通する第２の流出口とを有し、第１の流出口は、第１の弁体が第１の弁座に着座した閉弁状態から開弁方向へ移動する最大ストロークの範囲内に形成され、第２の流出口は、第２の弁体が第２の弁座に着座した閉弁状態から開弁方向へ移動する最大ストロークの範囲内に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、第１の弁体が第１の開口部を開くことで、第１の流入口側から第１の流出口側へ向かう流体の流れが許容される一方、第１の弁体が第１の開口部を閉じることで、第１の流出口側から第１の流入口側へ向かう流体の流れが阻止される。
同様に、第２の弁体が第２の開口部を開くことで、第２の流入口側から第２の流出口側へ向かう流体の流れが許容される一方、第２の弁体が第２の開口部を閉じることで、第２の流出口側から第２の流入口側へ向かう流体の流れが阻止される。
【００１８】
また、第１の流出口と第２の流出口とを設けない場合、つまり、第１の弁体と第２の弁体との間に共通の流通口を設ける場合は、第１の逆止弁の開弁時および第２の逆止弁の開弁時に、それぞれ、第１、第２の弁体の弁部の外径とバルブ室の内径との間に流体を通すためのクリアランスを確保する必要がある。特に、圧損を小さくするには、クリアランスを大きく取る必要があるため、そのクリアランス分だけバルブ室の内径が大きくなり、逆止弁装置の径方向寸法が増大する。
これに対し、請求項４に係る本発明では、第１の弁体が第１の弁座に着座した状態から開弁方向へ移動する最大ストロークの範囲内に第１の流出口を設けると共に、第２の弁体が第２の弁座に着座した状態から開弁方向へ移動する最大ストロークの範囲内に第２の流出口を設けているので、第１、第２の弁体の弁部の外径とバルブ室の内径との間に流体を通すためのクリアランスを確保する必要はない。これにより、本発明の逆止弁装置は、第１の弁体と第２の弁体との間に共通の流通口を設ける構成と比較して、バルブ室の内径を小さく形成できるので、逆止弁装置の径方向寸法を小さくでき、搭載性が向上する。
【００１９】
（請求項５の発明）
請求項４に記載した逆止弁装置において、第１の流出口と第２の流出口との間に形成されてバルブ室に開口する連通口を有し、第１の流出口と連通口との間に形成されるバルブ室の内周面を第１のガイド面と呼び、第２の流出口と連通口との間に形成されるバルブ室の内周面を第２のガイド面と呼ぶ時に、第１、第２の弁体は、それぞれ、摺動脚部が第１のガイド面および第２のガイド面に常時支持されていることを特徴とする。
なお、連通口は、バルブ室の内部へ流体を流入させるための流入ポートとして利用できる。この流入ポート（連通口）を設けることにより、第１、第２の逆止弁の閉弁応答性を高めることが可能である。
【００２０】
上記の構成によれば、第１の弁体は、第１の弁座に着座して第１の開口部を閉じている閉弁状態、第１の弁座から離れて第１の開口部を開いている開弁状態、閉弁状態から開弁方向へ移動する間、および、開弁状態から閉弁方向へ移動する間、第１のガイド面および第２のガイド面に摺動脚部が常時支持されている。これにより、第１の弁体の姿勢を常時安定に保つことができる。すなわち、第１の弁体の傾きを抑制できるので、第１の流出口と第２の流出口との間に連通口を形成した場合に、その連通口から摺動脚部の軸方向端部がバルブ室の外側へ脱落することを防止できる。
【００２１】
同様に、第２の弁体は、第２の弁座に着座して第２の開口部を閉じている閉弁状態、第２の弁座から離れて第２の開口部を開いている開弁状態、閉弁状態から開弁方向へ移動する間、および、開弁状態から閉弁方向へ移動する間、第１のガイド面および第２のガイド面に摺動脚部が常時支持されている。これにより、第２の弁体の姿勢を常時安定に保つことができる。すなわち、第２の弁体の傾きを抑制できるので、第１の流出口と第２の流出口との間に連通口を形成した場合に、その連通口から摺動脚部の軸方向端部がバルブ室の外側へ脱落することを防止できる。
【００２２】
（請求項６の発明）
本発明は、内燃機関のクランク軸とカム軸との回転位相差を変更して内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置であって、クランク軸より駆動力が伝達されて回転するハウジングと、カム軸に連結されてハウジング内に収容され、ハウジングとの間に進角室および遅角室を形成するロータとを有し、進角室または遅角室に作動油が供給されることにより、カム軸をクランク軸に対する進角側または遅角側に駆動する油圧駆動部と、この油圧駆動部に対する作動油の供給および排出を制御するスプール弁とを有している。
スプール弁は、内周に筒状の滑り面を形成すると共に、油圧供給源より作動油が供給される供給ポート、進角室に接続される進角ポート、遅角室に接続される遅角ポートを有するスリーブボルトと、このスリーブボルトの内部に収容され、進角ポートが供給ポートに連通する進角位置と、遅角ポートが供給ポートに連通する遅角位置との間で滑り面に案内されて軸方向に移動可能に設けられるスプールとを有する。
【００２３】
スプールには、請求項１〜５に記載した何れか一つの逆止弁装置が内蔵されて、バルブ室を含む筒状の空洞部が形成されると共に、バルブ室より軸方向一端側の空洞部に第１の連通口が連通して形成され、バルブ室より軸方向他端側の空洞部に第２の連通口が連通して形成され、窓孔がバルブ室の円筒内周面に開口して形成され、スプールが進角位置に移動した時に、第２の連通口が遅角ポートに連通し、且つ、窓孔が進角ポートに連通することで、スプールの空洞部に進角ポートと遅角ポートとの間を接続する進角接続路が形成され、スプールが遅角位置に移動した時に、第１の連通口が進角ポートに連通し、且つ、窓孔が遅角ポートに連通することで、スプールの空洞部に進角ポートと遅角ポートとの間を接続する遅角接続路が形成される。
【００２４】
逆止弁装置は、スプールが進角位置へ移動した時に、進角接続路に配設される第２の逆止弁によって、進角ポートから遅角ポートへ向かう作動油の流れが阻止される一方、遅角ポートから進角ポートへ向かう作動油の流れが許容され、スプールが遅角位置へ移動した時に、遅角接続路に配設される第１の逆止弁によって、遅角ポートから進角ポートへ向かう作動油の流れが阻止される一方、進角ポートから遅角ポートへ向かう作動油の流れが許容されることを特徴とする。
【００２５】
上記の構成によれば、逆止弁の弁体にボール弁を用いる特許文献１と比較して、逆止弁装置を内蔵するスプール弁の径方向および軸方向の両寸法を小さく設計できるので、スプール弁の搭載性が向上する。
また、第１、第２の逆止弁に使用される第１、第２の弁体は、ボール弁と比較して体積が小さく、軽量化できるので、開弁時および閉弁時の応答性が向上する。
さらに、特許文献１の構成では、弁体にボール弁を使用するため、そのボール弁を保持するリテーナを必要とするが、本発明に係る第１、第２の弁体は、それぞれ、摺動脚部がバルブ室の内周面に摺動することによって傾きが抑えられるので、リテーナを廃止できる。その結果、部品点数を削減して組み付け工数を低減でき、コストダウンを図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】バルブタイミング調整装置の構成図である。
【図２】逆止弁装置を省略したスプールの断面図である。
【図３】（ａ）第１、第２の弁体の側面図、（ｂ）第１、第２の弁体を摺動脚部側から見た軸方向平面図、（ｃ）第１、第２の弁体の断面図である。
【図４】（ａ）第１、第２の流出口の開口面を示す方向から見た第１スプールの側面図、（ｂ）第１、第２の流入口の開口面を示す方向から見た第１スプールの側面図である。
【図５】入力ポートおよび第１、第２の流出口が形成された第１スプールの外観を示す斜視図である。
【図６】進角作動時の状態を示すスプール弁の断面図である。
【図７】進角作動時の状態を示すスプール弁の断面図である。
【図８】遅角作動時の状態を示すスプール弁の断面図である。
【図９】遅角作動時の状態を示すスプール弁の断面図である。
【図１０】（ａ）第１、第２の弁体の側面図、（ｂ）第１、第２の弁体を摺動脚部側から見た軸方向平面図、（ｃ）第１、第２の弁体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００２８】
（実施例１）
実施例１では、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置の一例を説明する。
バルブタイミング調整装置は、内燃機関のクランク軸（図示しない）に対するカム軸（図示しない）の位相を進角側または遅角側に変化させる油圧駆動部１と、この油圧駆動部１に対する作動油の供給および排出を制御するスプール弁２とを備える。
以下、油圧駆動部１およびスプール弁２の構成について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２９】
（油圧駆動部１の構成）
油圧駆動部１は、クランク軸より駆動力が伝達されて回転するハウジング３と、カム軸に連結されてハウジング３の内部に収容されるロータ４とで構成される。
ハウジング３は、クランク軸から駆動力が伝達されることで、クランク軸と連動して図１に矢印で示す時計方向に回転する。このハウジング３には、径方向の内側に突出する複数の仕切部３ａが周方向に略等間隔に設けられ、周方向に隣合う仕切部３ａと仕切部３ａとの間に扇状の収容室が形成されている。
ロータ４は、カム軸に固定されるボス部４ａと、このボス部４ａの径方向外側に突出する複数のベーン４ｂとを有し、このベーン４ｂがハウジング３の収容室に配置されて、収容室を進角室５と遅角室６とに二分している。
【００３０】
（スプール弁２の構成）
スプール弁２は、内周に筒状の滑り面を形成するスリーブボルト７と、このスリーブボルト７の内部に収容されるスプール８と、このスプール８に内蔵される逆止弁装置（後述する）と、スプール８を一方向（図１の左方向）へ付勢するリターンスプリング９と、このリターンスプリング９の付勢力に抗してスプール８を軸方向に駆動する電磁アクチュエータ（図示せず）より構成される。電磁アクチュエータは、例えば、内蔵するコイルに通電されて電磁石を形成し、その電磁石の吸引力を利用してスプール８を駆動するソレノイドである。
スリーブボルト７には、供給油路１０を通じて油圧ポンプ１１より作動油が供給される供給ポート１２と、進角油路１３を通じて進角室５に接続される進角ポート１４と、遅角油路１５を通じて遅角室６に接続される遅角ポート１６が形成されている。なお、油圧ポンプ１１は、例えば、クランク軸によって駆動されるメカポンプであり、内燃機関の運転中は、オイルパン１７から汲み上げた作動油を継続して供給ポート１２に供給する。
【００３１】
スプール８は、進角ポート１４が供給ポート１２に連通する進角位置（図６、図７に示す位置）と、遅角ポート１６が供給ポート１２に連通する遅角位置（図８、図９に示す位置）との間で、スリーブボルト７の滑り面に案内されて軸方向に移動可能に設けられている。このスプール８には、図２に示す様に、円筒形のバルブ室１８を含む筒状の空洞部が形成されると共に、バルブ室１８より軸方向一端側の空洞部に開口する第１の流入口１９と、バルブ室１８より軸方向他端側の空洞部に開口する第２の流入口２０と、バルブ室１８に開口する入力ポート２１と、バルブ室１８の軸方向一端側に開口する第１の流出口２２と、バルブ室１８の軸方向他端側に開口する第２の流出口２３とが形成されている。なお、スプール８は、バルブ室１８に逆止弁装置を組み込むために、軸方向の一端が開口する第１スプール８ａと、この第１スプール８ａの内周に圧入されて第１スプール８ａの一端を閉じる第２スプール８ｂとに分割して構成されている。
【００３２】
第１の流入口１９は、スプール８が遅角位置に駆動された時に進角ポート１４に連通し、スプール８が進角位置に駆動された時に進角ポート１４との間が遮断される。
第２の流入口２０は、スプール８が進角位置に駆動された時に遅角ポート１６に連通し、スプール８が遅角位置に駆動された時に遅角ポート１６との間が遮断される。
入力ポート２１は、バルブ室１８の軸方向中央部、すなわち、第１の流出口２２と第２の流出口２３との間に形成され、スプール８の位置に係わらず、常時、供給ポート１２に連通している。この入力ポート２１は、請求項５に記載した連通口であり、図４および図５に示す様に、円形に開口してスプール８の円周方向に９０度間隔で４箇所形成されている。
【００３３】
第１の流出口２２は、スプール８が進角位置に駆動された時に進角ポート１４に連通し、スプール８が遅角位置に駆動された時に進角ポート１４との間が遮断される。
第２の流出口２３は、スプール８が遅角位置に駆動された時に遅角ポート１６に連通し、スプール８が進角位置に駆動された時に遅角ポート１６との間が遮断される。
この第１、第２の流出口２２、２３は、図４および図５に示す様に、スプール８の径方向に対向する位置に長孔状に開口して形成されている。
なお、図４（ａ）、（ｂ）は、第１スプール８ａの外観をそれぞれ周方向に９０度異なる方向から見た側面図であり、同図（ａ）は、第１の流出口２２および第２の流出口２３の開口面を示す方向から見た側面図、同図（ｂ）は、第１の流入口１９および第２の流入口２０の開口面を示す方向から見た側面図である。
【００３４】
逆止弁装置は、スプール８が遅角位置に駆動された時に形成される遅角接続路に配設され、この遅角接続路を通じて進角ポート１４側から遅角ポート１６側へ向かう作動油の流れを許容する一方、遅角ポート１６側から進角ポート１４側へ向かう作動油の流れを阻止する遅角逆止弁と、スプール８が進角位置に駆動された時に形成される進角接続路に配設され、この進角接続路を通じて遅角ポート１６側から進角ポート１４側へ向かう作動油の流れを許容する一方、進角ポート１４側から遅角ポート１６側へ向かう作動油の流れを阻止する進角逆止弁とで構成される。
遅角接続路は、スプール８が遅角位置に駆動された時に、第１の流入口１９と第１の流出口２２との間を接続するスプール８の空洞部によって形成される。
進角接続路は、スプール８が進角位置に駆動された時に、第２の流入口２０と第２の流出口２３との間を接続するスプール８の空洞部によって形成される。
【００３５】
遅角逆止弁は、バルブ室１８の軸方向一端に設けられ、その内周に第１の開口部２４を形成する遅角弁座２５（図２参照）と、この遅角弁座２５に対向してバルブ室１８の内部を軸方向へ移動可能に設けられる第１の弁体２６（図１参照）と、この第１の弁体２６を閉弁方向へ付勢する付勢手段（後述する）とを備える。第１の弁体２６は、遅角弁座２５に着座することで第１の開口部２４を遮断し、遅角弁座２５に着座した状態から開弁方向へ最大ストローク移動することにより第１の開口部２４を全開する。
進角逆止弁は、バルブ室１８の軸方向他端に設けられ、その内周に第２の開口部２７を形成する進角弁座２８（図２参照）と、この進角弁座２８に対向してバルブ室１８の内部を軸方向へ移動可能に設けられる第２の弁体２９（図１参照）と、この第２の弁体２９を閉弁方向へ付勢する付勢手段（後述する）とを備える。第２の弁体２９は、進角弁座２８に着座することで第２の開口部２７を遮断し、進角弁座２８に着座した状態から開弁方向へ最大ストローク移動することにより第２の開口部２７を全開する。
なお、図２は、スプール８に形成されるバルブ室１８および遅角弁座２５と進角弁座２８を明確に示すために、第１、第２の弁体２６、２９および付勢手段を省略した状態で図示している。
【００３６】
第１、第２の弁体２６、２９は、それぞれ、遅角弁座２５、進角弁座２８に着座した状態で第１、第２の開口部２４、２７を遮断する遮断面３０ａを形成する弁部３０と、第１、第２の弁体２６、２９が軸方向に移動する際にバルブ室１８の内周面に摺動する３本の摺動脚部３１とを有している。なお、第１の弁体２６の弁部３０と第２の弁体２９の弁部３０および第１の弁体２６の摺動脚部３１と第２の弁体２９の摺動脚部３１は、それぞれ同一符号を付して説明する。
弁部３０は、軸方向から見た平面形状が円形であり、その外径がバルブ室１８の内径より僅かに小さく形成される。弁部３０の遮断面３０ａは、図３（ａ）、（ｃ）に示す様に、球面形状に設けられている。
摺動脚部３１は、図３（ｂ）に示す様に、弁部３０の周方向に１２０度間隔に配置され、弁部３０の反遮断面側から軸方向に延びて設けられている。摺動脚部３１の軸方向の先端は、円環状に繋がることなく円周方向に独立した自由端である。
【００３７】
第１、第２の弁体２６、２９は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属製であり、プレスまたはダイカストにより製造される。あるいは、弁部３０と摺動脚部３１とを一体に樹脂成形することもできる。
この第１の弁体２６と第２の弁体２９は、図１に示す様に、互いの摺動脚部３１同士が円周方向の異なる位置に配置され、且つ、軸方向に所定の長さだけラップした状態で互い違いに組み合わされている。また、第１の流出口２２と入力ポート２１との間に形成されるバルブ室１８の内周面を第１のガイド面と呼び、第２の流出口２３と入力ポート２１との間に形成されるバルブ室１８の内周面を第２のガイド面と呼ぶ時に、第１、第２の弁体２６、２９は、それぞれ、摺動脚部３１が第１のガイド面および第２のガイド面に常時支持されている。
【００３８】
なお、第１、第２の弁体２６、２９の最大ストロークは、それぞれ、閉弁状態から開弁方向へ移動した時に、摺動脚部３１の軸方向先端が、相手側弁部３０の反遮断面側の端面に当接するまでの距離である。
また、第１の流出口２２は、第１の弁体２６が遅角弁座２５に着座した閉弁状態から開弁方向へ移動する最大ストロークの範囲内に形成され、第２の流出口２３は、第２の弁体２９が進角弁座２８に着座した閉弁状態から開弁方向へ移動する最大ストロークの範囲内に形成されている。
付勢手段は、第１の逆止弁と第２の逆止弁とに共通に用いられる一つのコイルスプリング３２であり、図１に示す様に、第１の弁体２６の弁部３０と第２の弁体２９の弁部３０との間で互いの摺動脚部３１の内周に配置される。
【００３９】
次に、バルブタイミング調整装置の作動を説明する。
（１）機関位相を進角側に変化させる進角作動
電磁アクチュエータによりスプール８が進角位置に駆動されて、進角ポート１４が供給ポート１２に連通する。したがって、負トルクがロータ４のベーン４ｂに作用しているときは、油圧ポンプ１１からスプール弁２を通じて進角室５に作動油が供給されると共に、負トルクの作用を受けるベーン４ｂによって圧縮された遅角室６の作動油が遅角ポート１６から進角接続路に流入する。この時、進角逆止弁は、供給ポート１２に供給される作動油の圧力およびコイルスプリング３２の反力に抗して第２の弁体２９が開弁方向へ移動する、つまり、図６に示す様に、第２の開口部２７を開くことにより、図示矢印で示す様に、遅角ポート１６側から進角ポート１４側に向かう作動油の流れが許容される。これにより、油圧ポンプ１１から供給される作動油の供給量が減少した時は、遅角ポート１６側から作動油を補うことができるので、負トルクの作用によって容積が拡大する進角室５において作動油の不足が抑制される。
【００４０】
一方、正トルクがベーン４ｂに作用して進角室５が圧縮される時は、図７に矢印で示す様に、作動油が進角ポート１４からバルブ室１８に逆流しようとするが、進角ポート１４側から遅角ポート１６側に向かう作動油の流れは進角逆止弁によって阻止され、且つ、供給油路１０に設けられる逆止弁３３（図１参照）によって油圧ポンプ１１側に向かう作動油の流れが阻止される。なお、この進角作動の時、遅角逆止弁は、バルブ室１８に流入する作動油の圧力およびコイルスプリング３２の反力によって常時閉弁状態を維持している。これにより、進角室５からの作動油の流出が抑制されるだけでなく、作動油が誤って遅角室６に供給される事態も回避できる。この進角作動によれば、遅角室６から作動油を排出させると同時に、進角室５に十分な量の作動油を供給することができるので、高い進角応答性を実現できる。
【００４１】
（２）機関位相を遅角側に変化させる進角作動
電磁アクチュエータによりスプール８が遅角位置に駆動されて、遅角ポート１６が供給ポート１２に連通する。したがって、正トルクがロータ４のベーン４ｂに作用しているときは、油圧ポンプ１１かからスプール弁２を通じて遅角室６に作動油が供給されると共に、正トルクの作用を受けるベーン４ｂによって圧縮された進角室５の作動油が進角ポート１４から遅角接続路に流入する。この時、遅角逆止弁は、供給ポート１２に供給される作動油の圧力およびコイルスプリング３２の反力に抗して第１の弁体２６が開弁方向へ移動する、つまり、図８に示す様に、第１の開口部２４を開くことにより、図示矢印で示す様に、進角ポート１４側から遅角ポート１６側に向かう作動油の流れが許容される。これにより、油圧ポンプ１１から供給される作動油の供給量が減少した時は、進角ポート１４側から作動油を補うことができるので、正トルクの作用によって容積が拡大する遅角室６において作動油の不足が抑制される。
【００４２】
一方、負トルクがベーン４ｂに作用して遅角室６が圧縮される時は、図９に矢印で示す様に、作動油が遅角ポート１６からバルブ室１８に逆流しようとするが、遅角ポート１６側から進角ポート１４側に向かう作動油の流れは遅角逆止弁によって阻止され、且つ、供給油路１０に設けられる逆止弁３３（図１参照）によって油圧ポンプ１１側に向かう作動油の流れが阻止される。なお、この遅角作動の時、進角逆止弁は、バルブ室１８に流入する作動油の圧力およびコイルスプリング３２の反力によって常時閉弁状態を維持している。これにより、遅角室６からの作動油の流出が抑制されるだけでなく、作動油が誤って進角室５に供給される事態も回避できる。この遅角作動によれば、進角室５から作動油を排出させると同時に、遅角室６に十分な量の作動油を供給することができるので、高い遅角進角応答性を実現できる。
【００４３】
（実施例１の効果）
実施例１に記載した遅角逆止弁および進角逆止弁は、それぞれ、弁部３０と摺動脚部３１とを持つ第１の弁体２６および第２の弁体２９を有している。この第１、第２の弁体２６、２９の弁部３０は、それぞれ、遅角弁座２５、進角弁座２８に着座した時に第１、第２の開口部２４、２７を遮断できる大きさ（外径）であれば良いので、特許文献１に開示された弁体（ボール弁）と比較して、弁部３０の外径を小さく形成することが可能である。また、逆止弁装置を内蔵するスプール８は、第１の弁体２６が遅角弁座２５に着座した状態から開弁方向へ移動する最大ストロークの範囲内に第１の流出口２２が形成され、第２の弁体２９が進角弁座２８に着座した状態から開弁方向へ移動する最大ストロークの範囲内に第２の流出口２３が形成されるので、第１、第２の弁体２６、２９に使用される弁部３０の外径とバルブ室１８の内径との間に作動油を通すためのクリアランスを確保する必要はない。これにより、バルブ室１８の内径を小さく形成できるので、バルブ室１８を形成するスプール８の外径を小さく設計することができ、延いては、スプール８を内蔵するスリーブボルト７の外径寸法を小さくできる。
【００４４】
また、第１、第２の弁体２６、２９は、それぞれ、弁部３０に対し軸方向に延びる摺動脚部３１を有しているので、この摺動脚部３１の長さを適宜に設定することで、第１、第２の弁体２６、２９の傾きを抑えることができる。さらに、第１、第２の弁体２６、２９は、それぞれ、摺動脚部３１の先端が円周方向に独立した自由端であるため、互いの摺動脚部３１同士を軸方向にラップした状態で互い違いに組み合わせて配置できる。これにより、第１、第２の弁体２６、２９の傾きを抑えつつ、第１の弁体２６と第２の弁体２９とを軸方向により近接して配置できるので、遅角逆止弁および進角逆止弁を内蔵するスプール８の軸方向長さを短縮できる。
これにより、スプール８を収容するスリーブボルト７の径方向および軸方向の両寸法を小さく設計できるので、スプール弁２の搭載性が向上する。
【００４５】
また、第１、第２の弁体２６、２９に設けられる弁部３０は、上記した様に、それぞれ、遅角弁座２５、進角弁座２８に着座した時に第１、第２の開口部２４、２７を遮断できれば良いので、外径を小さくできるだけでなく、軸方向の厚みも薄く形成することができる。さらに、摺動脚部３１は、第１、第２の弁体２６、２９が傾かない程度に軸方向の長さを適宜に設定すれば良い、言い換えると、摺動脚部３１の軸方向長さを必要以上に長くしなくても良い。これにより、第１、第２の弁体２６、２９は、特許文献１に開示されたボール弁と比較して、体積を小さく、且つ、軽量化できるので、閉弁時および開弁時の応答性が向上する。
【００４６】
また、特許文献１の構成では、弁体にボール弁を使用するため、そのボール弁を保持するリテーナを必要とするが、実施例１に記載した第１、第２の弁体２６、２９は、それぞれ、摺動脚部３１がバルブ室１８の内周面に摺動することによって傾きが抑えられるので、リテーナを廃止できる。また、実施例１に記載した逆止弁装置は、特許文献１と同様に、遅角逆止弁と進角逆止弁とに共通のコイルスプリング３２を用いているので、上記のリテーナの廃止およびコイルスプリング３２の共通化により、部品点数を削減して組み付け工数を低減でき、コストダウンを図ることが可能である。また、コイルスプリング３２は、第１の弁体２６の弁部３０と第２の弁体２９の弁部３０との間で互いの摺動脚部３１の内周に配置できるので、コイルスプリング３２を配置するための専用のスペースを確保する必要はなく、軸方向の全長短縮に寄与できる。
【００４７】
実施例１に記載した逆止弁装置は、第１の流出口２２と第２の流出口２３との間に入力ポート２１を形成しているので、この入力ポート２１よりバルブ室１８に流入する作動油の圧力によって、遅角逆止弁および進角逆止弁の閉弁応答性を向上できる。
また、第１、第２の弁体２６、２９は、それぞれ、摺動脚部３１が、バルブ室１８に形成される第１のガイド面および第２のガイド面に常時支持されている。つまり、第１の弁体２６は、遅角弁座２５に着座して第１の開口部２４を閉じている閉弁状態、遅角弁座２５から離れて第１の開口部２４を全開する開弁状態、閉弁状態から開弁方向へ移動する間、および、開弁状態から閉弁方向へ移動する間、第１のガイド面および第２のガイド面に摺動脚部３１が常時支持されている。
【００４８】
同様に、第２の弁体２９は、進角弁座２８に着座して第２の開口部２７を閉じている閉弁状態、進角弁座２８から離れて第２の開口部２７を全開する開弁状態、閉弁状態から開弁方向へ移動する間、および、開弁状態から閉弁方向へ移動する間、第１のガイド面および第２のガイド面に摺動脚部３１が常時支持されている。これにより、第１、第２の弁体２６、２９の姿勢を常時安定に保つことができる。すなわち、第１、第２の弁体２６、２９の傾きを抑制できるので、それぞれ、摺動脚部３１の自由端である軸方向端部が入力ポート２１からバルブ室１８の外側へ脱落することを防止できる。
【００４９】
（変形例）
実施例１に記載した第１、第２の弁体２６、２９は、それぞれ、３本の摺動脚部３１を有しているが、３本に限定する必要はなく、１本、２本、あるいは４本以上でも良い。但し、摺動脚部３１を４本以上設けると、第１、第２の弁体２６、２９の重量が大きくなるため、応答性の点で不利である。よって、摺動脚部３１は３本以下が望ましい。
図１０は、摺動脚部３１を１本設けた場合の一例を示す。この場合、同図（ｂ）に示す様に、バルブ室１８の内周面に接触する摺動脚部３１の周方向幅を大きく形成することで、第１、第２の弁体２６、２９の姿勢を安定して保つことが可能であり、摺動脚部３１が１本であっても、第１、第２の弁体２６、２９の傾きを抑えることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１    油圧駆動部
２    スプール弁
３    ハウジング
４    ロータ
５    進角室
６    遅角室
７    スリーブボルト
８    スプール
１２    供給ポート
１４    進角ポート
１６    遅角ポート
１８    バルブ室
１９    第１の流入口
２０    第２の流入口
２１    入力ポート（連通口）
２２    第１の流出口（流出口）
２３    第２の流出口（流出口）
２４    第１の開口部
２５    遅角弁座（第１の弁座）
２６    第１の弁体（遅角逆止弁）
２７    第２の開口部
２８    進角弁座（第２の弁座）
２９    第２の弁体（進角逆止弁）
３０    弁部
３０ａ  遮断面
３１    摺動脚部
３２    コイルスプリング
【図１】
2012132391.tif 000003
【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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