JP2021169804A - 作動油制御弁及びバルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸力が印加された場合でも、摺動部近傍の変形を小さくする。【解決手段】作動油制御弁１０は、アウタースリーブ３０と、インナースリーブ４０と、スプール６０と、を備え、アウタースリーブは、カム軸３２０と締結されるねじ部３３と、位相変更部１３０と固定される突出部３５と、ねじ部と突出部との間の側面に形成されたポート３８、３９を有し、インナースリーブ４０は、ポート３８、３９のそれぞれにつながるポート４８、４９と、オイルポート４７と、オイルポートと開口３６ａとを連通する軸方向溝４６と、突出部よりもインナースリーブ４０の挿入口３６ｂ側に形成された内径が拡大された拡径部４１と、を有し、スプール６０は、インナースリーブの内面と摺動するランド部６４、６５と、ランド部の間に形成されたスプール溝６７と、スプールの内部と外部とを連通し拡径部を経て挿入口につながるスプールポート６９と、を備える。【選択図】図４

Description

本開示は、作動油制御弁及びバルブタイミング調整装置に関する。

従来から、内燃機関の吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを調整可能な、油圧式のバルブタイミング調整装置が知られている。特許文献１に記載のバルブタイミング調整装置は、２重構造のスリーブを有し、スリーブの間に軸方向にオイルを流す油路を持ち、アウタースリーブには可変バルブタイミング機構にオイルを供給する油路を形成する２つのポートＡ、Ｂが形成され、インナースリーブにも、アウタースリーブの２つのポートＡ、Ｂの間にそれぞれオイルを供給する２つのポートが形成されている。オイルは、インナースリーブ内でスリーブを移動させるソレノイド側から排出される。

独国特許出願公開第１０２０１５２０６３５４号明細書

特許文献１に記載の構成では、ソレノイド側のランド部がつば部よりもソレノイド側に位置しており、つば部よりもソレノイド側までインナースリーブとスプールとの間の摺動部が形成されている。そのため組み付け時にアウタースリーブが変形すると、その影響が摺動部まで及ぶおそれがあった。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

本開示の一形態によれば、内燃機関（３００）のクランク軸（２１０）とカム軸（３２０）との間に設けられ、前記クランク軸と前記カム軸との間に設けられ位相変更部（１３０）に位相を変更することでバルブ（３３０、３４０）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（１００）に供給する作動油の油圧を制御する作動油制御弁（１０）が提供される。この作動油制御弁は、円筒形のアウタースリーブ（３０）と、前記アウタースリーブ（３０）の内側に配置される円筒形のインナースリーブ（４０）と、前記インナースリーブの内側に配置され、前記作動油制御弁の前記カム軸と反対側の端部に配置されたアクチュエータ（１６０）によって駆動されることで前記インナースリーブと摺動しながら移動する円筒形のスプール（６０）と、を備える。前記アウタースリーブは、前記カム軸側に設けられた開口（３６ａ）と、前記開口と反対側の端部に設けられた挿入口（３６ｂ）であって前記インナースリーブを挿入させる挿入口と、前記カム軸との締結に用いられるねじ部（３３）と、外側に突き出て前記位相変更部と固定される突出部（３５）と、前記ねじ部と前記突出部との間の側面において回転軸（ＡＸ）に沿った方向の２カ所に形成された、前記アウタースリーブの内部と外部とを連通する２種のアウタースリーブポート（３８、３９）と、を有する。前記インナースリーブは、前記インナースリーブの内部と外部とを連通し、２種の前記アウタースリーブポートのそれぞれに連通する２種のインナースリーブポート（４８、４９）と、回転軸に沿った方向において、２種の前記インナースリーブポートの間に設けられ、前記インナースリーブの内部と外部とを連通するオイルポート（４７）と、前記突出部よりも前記挿入口側において、前記インナースリーブの内径が拡大された拡径部（４１）と、を有する。前記スプールは、前記突出部よりも前記ねじ部側の外周において、周方向に沿って突出し、前記インナースリーブの内面と摺動するとともに、前記スプールの位置に応じて２種の前記インナースリーブポートのいずれか一方を閉塞する２つのランド部（６４、６５）と、２つの前記ランド部の間に形成され、２つの前記ランド部に対して相対的に凹んだスプール溝（６７）であって、前記オイルポートと連通するとともに、前記スプールの位置により、２種の前記インナースリーブポートのいずれか一方と連通するスプール溝と、２種の前記インナースリーブポートのうちの他方と連通するとともに前記スプールの内部と外部とを連通するスプールポート（６９）であって、前記拡径部を経て前記挿入口につながるスプールポートと、を有する。前記アウタースリーブと前記インナースリーブの少なくとも一方は、回転軸に沿った方向に前記作動油を流す軸方向溝（４６）であって、前記オイルポートと、前記開口とを連通する軸方向溝を有する。

この形態によれば、スプールのランド部がインナースリーブの内面と摺動する摺動部（摺動面）を、突出部と開口との間に配置できるため、インナースリーブの２つのポートの間隔を狭くでき、アウタースリーブに軸力が印加された場合でも、摺動部近傍の変形を小さくできる。また、拡径部を有しているので、拡径部を流れる作動油の圧力損失を低減できる。

作動油制御弁を備えるバルブタイミング調整装置の概略構成を示す断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面を示す断面図である。 第１実施形態の作動油制御弁の詳細構成を示す説明図である。 第１実施形態の作動油制御弁の詳細構成を示す説明図である。 第１実施形態の作動油制御弁の詳細構成を示す説明図である。 インナースリーブの構成を示す説明図である。 第１実施形態の変形例の作動油制御弁の詳細構成を示す説明図である。 第２実施形態の作動油制御弁の詳細構成を示す説明図である。 第２実施形態の作動油制御弁の詳細構成を示す説明図である。 第２実施形態の作動油制御弁の詳細構成を示す説明図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．装置構成：
バルブタイミング調整装置１００は、図示しない車両が備える内燃機関３００に設けられる。内燃機関３００は、クランク軸３１０と、カム軸３２０と、バルブとしての吸気弁３３０と排気弁３４０とを備える。バルブ３３０、３４０は、クランク軸３１０に同期して開閉駆動される。図１に示すように、バルブタイミング調整装置１００は、クランク軸３１０からカム軸３２０までの動力伝達経路に設けられており、クランク軸３１０に対するカム軸３２０の位相を変えることで、バルブ３３０、３４０を開閉するバルブの開閉タイミングを調整する。本実施形態では、バルブタイミング調整装置１００は、カム軸３２０の回転軸ＡＸに沿った方向において、カム軸３２０の端部３２１に固定配置されている。バルブタイミング調整装置１００の回転軸は、カム軸３２０の回転軸ＡＸと一致している。本実施形態のバルブタイミング調整装置１００は、バルブとしての吸気弁３３０と排気弁３４０とのうち、吸気弁３３０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１００は、ハウジング１２０と、ハウジング１２０内に設けられたベーンロータ１３０と、作動油制御弁１０とを備える。作動油制御弁１０は、スリーブ２０と、スプール６０と、バネ７０と、を有する。スリーブ２０は、アウタースリーブ３０と、アウタースリーブ３０の内側に配置されたインナースリーブ４０とを有する。スプール６０とバネ７０は、インナースリーブ４０の内部に配置されている。

バネ７０は、スプール６０に対して、方向ＡＵへの予荷重を付加する。ここで、方向ＡＵは、回転軸ＡＸに沿って、カム軸３２０から遠ざかる方向であり、方向ＡＤは、回転軸ＡＸに沿って、カム軸３２０に近づく方向である。スプール６０の方向ＡＵ側には、ソレノイド１６０が設けられている。ソレノイド１６０は、作動油制御弁１０のスプール６０をインナースリーブ４０内において回転軸ＡＸに沿って進退させる装置である。ソレノイド１６０は、電磁部１６２とシャフト１６４とを有する。内燃機関３００の全体動作を制御する図示しないＥＣＵからの指示により、ソレノイド１６０の電磁部１６２に通電がされると、電磁部１６２は、シャフト１６４をバネ７０の予荷重に抗して方向ＡＤに駆動し、スプール６０を押圧する。スプール６０は、バネ７０の予荷重と、ソレノイド１６０の押圧力とのバランスにより、インナースリーブ４０内を回転軸ＡＸに沿って進退する。

アウタースリーブ３０とインナースリーブ４０は、それぞれ、外側と内側とを連通する貫通孔を有しており、これらの貫通孔は連通しており複数の遅角ポート２８と、進角ポート２９を形成している。作動油制御弁１０は、インナースリーブ４０内におけるスプール６０の位置関係に応じて、複数のポート２８、２９のうち少なくとも１つを用いてハウジング１２０とベーンロータ１３０との間の隙間に作動油を供給し、ハウジング１２０と、ベーンロータ１３０と間の位相を変え、バルブタイミングを調整する。

カム軸３２０の端部３２１の中心には、軸穴部３２２が形成され、側面には、供給穴部３２６が形成されている。軸穴部３２２は、回転軸ＡＸと同心に形成されている。軸穴部３２２の内周面には、後述する作動油制御弁１０を固定するための雌ねじ部３２３が形成されている。雌ねじ部３２３は、作動油制御弁１０のアウタースリーブ３０に形成された雄ねじ部３３と螺合する。供給穴部３２６は、カム軸３２０の径方向に形成され、カム軸３２０の外周面３２５と軸穴部３２２を連通させている。外周面３２５には、図示を省略したが、オイル溜まりが形成されており、作動油供給源３５０から供給された作動油は、このオイル溜まりから供給穴部３２６を介して軸穴部３２２、ひいては、後述する作動油制御弁１０に供給される。作動油供給源３５０は、オイルポンプ３５１とオイルパン３５２とを有する。オイルポンプ３５１は、オイルパン３５２に貯留されている作動油を汲み上げる。

ハウジング１２０は、スプロケット１２１と、ケース１２２とを有する。スプロケット１２１は、カム軸３２０の端部３２１に、回転可能に嵌合されている。スプロケット１２１と、内燃機関３００のクランク軸３１０のスプロケット３１１との間には、環状のタイミングチェーン３６０が掛け渡されている。スプロケット１２１は、複数のボルト１２９によってケース１２２と固定されている。このため、ハウジング１２０は、クランク軸３１０と連動して回転する。ケース１２２は、有底筒状の外観形状を有し、スプロケット１２１により開口端が塞がれている。なお、ケース１２２のスプロケット１２１と反対側の底部の中央部には、開口部１２４が形成されている。

図２に示すように、ケース１２２は、径方向内側に向かって周方向に互いに並んで形成された複数の隔壁部１２３を有する。なお、図２では、作動油制御弁１０の図示を省略している。周方向において互いに隣り合う各隔壁部１２３間は、それぞれ油圧室１４０として機能する。

ベーンロータ１３０は、複数のベーン１３１と、ボス１３５とを有しており、ハウジング１２０の内部に収容されている。ボス１３５は、筒状の外観形状を有し、カム軸３２０の端部３２１と、後述するアウタースリーブ３０の突出部３５と、の間に挟まれて固定されている。したがってボス１３５が形成されているベーンロータ１３０は、カム軸３２０と一体に回転する。ボス１３５の中央部には、回転軸ＡＸに沿った方向に貫通する貫通孔１３６が形成されている。貫通孔１３６には、作動油制御弁１０が配置される。

複数のベーン１３１は、ベーンロータ１３０の中央部に位置するボス１３５から径方向外側に向かってそれぞれ突出し、周方向に互いに並んで形成されている。各ベーン１３１は、各油圧室１４０にそれぞれ収容され、各油圧室１４０を周方向において遅角室１４１と進角室１４２とに区画している。遅角室１４１は、ベーン１３１に対して周方向の一方に位置する。進角室１４２は、ベーン１３１に対して周方向の他方に位置する。

ボス１３５には、複数の遅角油路１３８と複数の進角油路１３９とが、径方向に貫通して形成されている。各遅角油路１３８と各進角油路１３９とは、回転軸ＡＸに沿った方向に形成されている。各遅角油路１３８は、後述する作動油制御弁１０の遅角ポート２８と遅角室１４１を連通させている。各進角油路１３９は、後述する作動油制御弁１０の進角ポート２９と進角室１４２を連通させている。貫通孔１３６において、各遅角油路１３８と各進角油路１３９との間は、後述する作動油制御弁１０のアウタースリーブ３０によってシールされている。作動油制御弁１０は、スプール６０に位置に応じて、遅角油路１３８あるいは進角油路１３９経由して、遅角室１４１あるいは進角室１４２に作動油を供給する。ベーンロータ１３０は、遅角室１４１と進角室１４２に供給される作動油の油圧に応じて、ハウジング１２０に対して遅角方向または進角方向へ相対回転する。このため、ベーンロータ１３０は、駆動軸に従動する従動軸の位相を変更する位相変更部として機能する。

複数のベーン１３１のうちの１つには、回転軸ＡＸの方向に沿って収容穴部１３２が形成されている。収容穴部１３２は、ベーン１３１に形成された遅角室側ピン制御油路１３３を介して遅角室１４１と連通し、進角室側ピン制御油路１３４を介して進角室１４２と連通している。収容穴部１３２には、方向ＡＤと方向ＡＵに往復動可能なロックピン１５０が配置されている。ロックピン１５０は、ハウジング１２０に対するベーンロータ１３０の相対回転を規制し、油圧が不十分な状態においてハウジング１２０とベーンロータ１３０とが周方向に衝突することを抑制する。ロックピン１５０は、スプリング１５１により、スプロケット１２１に形成された嵌入凹部１２８側（図１参照）に付勢されている。

本実施形態において、ハウジング１２０およびベーンロータ１３０は、アルミニウム合金により形成されているが、アルミニウム合金に限らず、鉄やステンレス鋼等の任意の金属材料や樹脂材料等により形成されていてもよい。

図３から図５に示すように、作動油制御弁１０は、スリーブ２０と、スプール６０と、バネ７０と、ストッパ８０と、を備える。なお、図３は、回転軸ＡＸを通る平面で切った一部断面図を示し、図４は、図３における回転軸ＡＸを通る平面を、回転軸ＡＸ周りに４５°回転させた平面で切った一部図である。また、図５は、ソレノイド１６０を駆動し、図４のスプール６０を方向ＡＤに移動させた状態を示す図である。

スリーブ２０は、アウタースリーブ３０と、インナースリーブ４０とを有する。アウタースリーブ３０は、作動油制御弁１０の外郭を構成し、円筒形の外観形状を有する部材である。アウタースリーブ３０は、本体部３１と、底部３２と、突出部３５と、を有する。

本体部３１は、円筒形の外観形状を有しており、回転軸ＡＸに沿った軸孔３４が形成されている。軸孔３４は、アウタースリーブ３０を回転軸ＡＸに沿って貫通して形成されている。本体部３１のＡＵ側は開口している。本体部３１には、回転軸ＡＸに沿って２カ所に、アウタースリーブポートである複数のアウター遅角ポート３８と複数のアウター進角ポート３９とが形成されている。複数のアウター遅角ポート３８は、周方向に並んで形成され、それぞれ本体部３１の外周面と軸孔３４を連通させている。複数のアウター進角ポート３９は、回転軸ＡＸに沿った方向においてアウター遅角ポート３８よりもＡＵ側にそれぞれ形成されている。複数のアウター進角ポート３９は、周方向に互いに並んで形成され、それぞれ本体部３１の外周面と軸孔３４を連通させている。複数のアウター遅角ポート３８と複数の遅角油路１３８とが連通し、複数のアウター進角ポート３９と複数の進角油路１３９とが連通するように、作動油制御弁１０の本体部３１は、図２に示すベーン１３１の貫通孔１３６に挿入され、配置されている。

本体部３１の方向ＡＤ側の端部には、底部３２が形成されている。底部３２には、インナースリーブ４０の方向ＡＤ側の端部が当接している。すなわち、底部３２は、アウタースリーブ３０に圧入されたインナースリーブ４０の位置を規定する。底部３２の中央部には、開口３６ａが形成されている。本体部３１の方向ＡＵ側の端部には、インナースリーブ４０が挿入される挿入口３６ｂが形成されている。

突出部３５は、本体部３１から径方向外側に突出して形成されている。アウタースリーブ３０の突出部３５よりも方向側には、雄ねじ部３７が形成されている。この雄ねじ部３７にナットが嵌められてねじ締結することで、突出部３５とカム軸３２０の端部３２１との間には、ベーンロータ１３０を挟み込む。これにより、アウタースリーブ３０と、ベーンロータ１３０と、カム軸３２０とは、一体に固定され、同位相で回転する。

インナースリーブ４０は、円筒形の外観形状を有し、アウタースリーブ３０に形成された軸孔３４に挿入される。インナースリーブ４０の軸孔３４への挿入は、例えば、圧入により行われる。なお、インナースリーブ４０をアウタースリーブにねじ止めするなど、圧入以外の方法により、インナースリーブ４０をアウタースリーブ３０に固定してもよい。

図６に示すように、インナースリーブ４０は、第１筒部４１と、底部４２と、第２筒部４３と、円周溝４４と、供給ポート４５と、軸方向溝４６と、オイルポート４７と、インナースリーブポートである複数のインナー遅角ポート４８及びインナー進角ポート４９と、段差部５０と、拡径部５１と、を備える。

インナースリーブ４０は、閉塞した底部４２を挟んで方向ＡＵ側に第１筒部４１が形成され、方向ＡＤ側に第２筒部４３が形成されている。第１筒部４１と第２筒部４３は、いずれも略筒状の外観形状を有している。第２筒部４３の底部４２側には、外周に沿った円周溝４４が形成されている。円周溝４４には、第２筒部４３の外側と内側とを連通する供給ポート４５が形成されている。

第１筒部４１は、外周に、回転軸ＡＸと平行な軸方向溝４６を備える。軸方向溝４６の方向ＡＵ側は、円周溝４４に連通している。軸方向溝４６の方向ＡＵ側の端部には、第１筒部４１の外側と内側とを連通するオイルポート４７が形成されている。第１筒部４１は、周方向に沿って形成された複数のインナー遅角ポート４８と、周方向に沿って形成された複数のインナー進角ポート４９を備える。インナースリーブ４０においては、オイルポート４７と、インナー遅角ポート４８と、インナー進角ポート４９は、互いに連通していない。

図３から図５に示すように、複数のインナー遅角ポート４８とインナー進角ポート４９は、それぞれ、アウタースリーブ３０のアウター遅角ポート３８とアウター進角ポート３９と対応する位置にある。アウター遅角ポート３８とインナー遅角ポート４８とは、遅角ポート２８を構成し、図２に示す遅角油路１３８を介して遅角室１４１と連通する。アウター進角ポート３９とインナー進角ポート４９とは、進角ポート２９を構成し、図２に示す進角油路１３９を介して進角室１４２と連通する。

インナー遅角ポート４８の中心を通り回転軸ＡＸに垂直な面Ｓ４８は、オイルポート４７の中心を通り回転軸ＡＸに垂直な面Ｓ４７よりも方向ＡＤ側にあり、インナー進角ポート４９の中心を通り回転軸ＡＸに垂直な面Ｓ４９は、面Ｓ４７よりも方向ＡＵ側にある。また、オイルポート４７の開口径Ｄ４７は、インナー遅角ポート４８とインナー進角ポート４９との回転軸ＡＸ方向の間隔ＤＤよりも大きい。すなわち、間隔ＤＤは、開口径Ｄ４７よりも小さい。

第１筒部４１は、底部４２側の内側に、段差部５０を備える。段差部５０においては、第１筒部４１の内径が小さく形成されている。図５に示すように、スプール６０がソレノイド１６０の電磁部１６２から遠ざかる方向へ駆動されたとき、段差部５０は、スプール６０の方向ＡＤ側の端部と接触する。すなわち、段差部５０は、方向ＡＤ側のスプール６０の摺動限界を規定する。段差部５０の内側には、バネ７０が配置される。第１筒部４１は、インナー進角ポート４９よりも方向ＡＵ側において、第１筒部４１は、内径が拡大した拡径部５１を備える。

スプール６０は、インナースリーブ４０の径方向内側に配置されている。スプール６０は、自身の一端に当接して配置されるソレノイド１６０により駆動され、ソレノイド１６０の押圧とバネ７０の予荷重とのバランスにより、インナースリーブ４０内を摺動しながら、方向ＡＤあるいは方向ＡＵに進退する。

スプール６０は、スプール筒部６１と、スプール底部６２と、バネ受け部６３と、第１ランド部６４と、第２ランド部６５と、インナースリーブ接触部６６と、スプールポート６９と、を有する。

スプール筒部６１は、円筒形の外観形状を有する。スプール底部６２は、スプール６０のソレノイド１６０側の端部、すなわち方向ＡＵ側の端部に設けられている。スプール底部６２は、スプール筒部６１の外周面から放射方向外側に突き出たランド形状部を形成しており、スプール底部６２の外径は、スプール筒部６１の外径よりも大きくなっている。スプール底部６２は、スプール６０の位置にかかわらず、インナースリーブ４０の拡径部５１と対向した位置にある。スプール筒部６１のソレノイド１６０と反対側の端部、すなわち、方向ＡＤ側に端部には、インナースリーブ接触部６６が設けられている。インナースリーブ接触部６６は、図５に示すように、スプール６０が最もソレノイド１６０の電磁部１６２から離れた時に、インナースリーブ４０が段差部５０に接触する部位である。

第１ランド部６４と第２ランド部６５は、スプール筒部６１の外周面に形成されている。第１ランド部６４と第２ランド部６５は、全周に亘って、スプール筒部６１の外周面から径方向外側に向かって突出している。第１ランド部６４と第２ランド部６５は、回転軸ＡＸに沿った方向においてカム軸３２０側からこの順に並んでいる。第１ランド部６４と第２ランド部６５との間の外径は、スプール筒部６１の外径と同じ径であるが、第１ランド部６４と第２ランド部６５における外径よりも径が細なっている。第１ランド部６４と第２ランド部６５との間の部分は、第１ランド部６４と第２ランド部６５から見れば相対的に凹んだ円周状の溝形状を有しているので、便宜上、「第１円周溝６７」と呼ぶ。第１円周溝６７は、「スプール溝」に対応する。第１ランド部６４と第２ランド部６５は、インナースリーブ４０の内周面と接触し、摺動する。第１ランド部６４の回転軸ＡＸに沿った方向の長さＬ６４は、インナー遅角ポート４８の開口径Ｄ４８よりも大きく、第２ランド部６５の回転軸ＡＸに沿った方向の長さＬ６５は、インナー進角ポート４９の開口径Ｄ４９よりも大きい。回転軸ＡＸに沿ったにおける第１円周溝６７の幅Ｌ６７は、インナー遅角ポート４８とインナー進角ポート４９との間隔ＤＤよりも小さい。そのため、スプール６０の位置、すなわち、第１円周溝６７の位置により、インナー遅角ポート４８とインナー進角ポート４９のいずれか一方を、閉鎖できる。

第２ランド部６５からスプール底部６２の間の外径は、スプール筒部６１の外径と同じ径であるが、第２ランド部６５及びスプール底部６２における外径よりも径が細なっている。第２ランド部６５とスプール底部６２との間の部分を、便宜上、「第２円周溝６８」と呼ぶ。第２円周溝６８は、インナースリーブ４０の拡径部５１と対向しており、インナースリーブ４０と接触していない。第２円周溝６８の底には、スプール６０の外側と内側とを連通するスプールポート６９が形成されている。スプールポート６９は、スプール６０の内部の作動油をスプール６０の外側に排出させる穴として機能する。

バネ受け部６３は、スプール筒部６１の他部分に比べて内径が拡大されて形成されている。バネ受け部６３には、バネ７０のソレノイド１６０側、すなわち方向ＡＵ側の端部が当接する。

ストッパ８０は、アウタースリーブ３０の内側にインナースリーブ４０、スプールを挿入した後、アウタースリーブ３０の挿入口３６ｂ側から圧入される。ストッパ８０は、中央にソレノイド１６０のシャフト１６４が貫通する貫通孔８１を備え、貫通孔８１の周りに作動油を排出するドレン穴８２を備える。貫通孔８１は、図５に示す状態では、ドレン穴としても機能する。ストッパ８０は、図３に示す状態では、スプール６０のスプール底部６２と当接する。すなわち、ストッパ８０は、ソレノイド１６０の電磁部１６２に近付く方向へのスプール６０の摺動限界を規定する。

本実施形態において、図３に示すアウタースリーブ３０とスプール６０とは、それぞれ鉄により形成され、インナースリーブ４０は、アルミニウムにより形成されている。インナースリーブ４０は、鉄により形成されていても良い。インナースリーブ４０は、単一の材質の材料により形成されていることが好ましい。拡径部５１の径を複合材料の厚さに制限されることなく、強度と流量圧損失から最適な大きさに設定できる。なお、これらの材料に限らず、任意の金属材料や樹脂材料等によりそれぞれ形成されていてもよい。

本実施形態において、クランク軸３１０は、本開示における駆動軸の下位概念に相当し、カム軸３２０は、本開示における従動軸の下位概念に相当し、吸気弁３３０は、本開示におけるバルブの下位概念に相当する。また、ソレノイド１６０は、本開示におけるアクチュエータの下位概念に相当する。

Ａ−２．バルブタイミング調整装置の動作：
バルブタイミング調整装置１００は、カム軸３２０の相対回転位相が目標値よりも遅角側である場合、ソレノイド１６０への通電量を比較的小さくする。この場合、図３、４に示すようにスプール６０が最もソレノイド１６０の電磁部１６２に近付いた状態となる。この状態では、スプール６０のインナースリーブ接触部６６と、インナースリーブ４０の段差部５０とは離間しており、インナー遅角ポート４８と、スプール６０の内部とが連通する。また、インナー進角ポート４９と第１円周溝６７とが連通する。作動油は、図１のオイルポンプ３５１から、供給穴部３２６、軸穴部３２２、開口３６ａ、図３から図６に示すインナースリーブ４０の第２筒部４３、供給ポート４５、円周溝４４、軸方向溝４６、オイルポート４７、第１円周溝６７、進角ポート２９、図２に示す進角油路１３９を介して進角室１４２に供給される。これにより、ベーンロータ１３０をハウジング１２０に対して進角方向へ相対回転させる。遅角室１４３に溜まっていた作動油は、図２に示す遅角油路１３８、図３から図６に示す遅角ポート２８、インナースリーブ接触部６６と段差部５０との間、スプール６０の内部、スプールポート６９、インナースリーブ４０の拡径部５１とスプール６０のスプール底部６２の間、ストッパ８０のドレン穴８２、挿入口３６ｂを経由して、作動油制御弁１０の外部に排出され、図１に示すオイルパン３５２に回収される。

バルブタイミング調整装置１００は、カム軸３２０の相対回転位相が目標値よりも進角側である場合、ソレノイド１６０への通電量を比較的大きくする。この場合、図５に示すようにスプール６０が最もソレノイド１６０の電磁部１６２から遠ざかった状態となる。この状態では、インナー遅角ポート４８と、第１円周溝６７とが連通する。また、インナー進角ポート４９と第２円周溝６８とが連通する。作動油は、図１のオイルポンプ３５１から、供給穴部３２６、軸穴部３２２、開口３６ａ、図３から図６に示すインナースリーブ４０の第２筒部４３、供給ポート４５、円周溝４４、軸方向溝４６、オイルポート４７、第１円周溝６７、遅角ポート２８、図２に示す遅角油路１３８を介して遅角室１４１に供給される。これにより、ベーンロータ１３０をハウジング１２０に対して遅角方向へ相対回転させる。進角室１４２に溜まっていた作動油は、図２に示す進角油路１３９、図３から図６に示す進角ポート２９、第２円周溝６８、インナースリーブ４０の拡径部５１とスプール６０のスプール底部６２の間、ストッパ８０のドレン穴８２、挿入口３６ｂを経由して、作動油制御弁１０の外部に排出され、図１に示すオイルパン３５２に回収される。

以上、本実施形態によれば、スプールのランド部６４、６５がインナースリーブ４０の内面と摺動する摺動部（摺動面）を、突出部３５と開口３６ａとの間に配置できるため、インナースリーブ４０の２つのポート４８、４９の間隔を狭くでき、アウタースリーブ３０に軸力が印加された場合でも、摺動部近傍の変形を小さくできる。

本実施形態によれば、インナースリーブ４０は拡径部５１を備えているので、拡径部５１を流れる作動油の圧力損失を低減できる。

本実施形態において、アウタースリーブポート３８、３９と、インナースリーブポート４８、４９の互いの開口部分が重なる開口面積を、オイルポートからドレインオイル流路の流路断面積の中で最小とならない様に設定してもよい。こうすれば、アウタースリーブポート３８、３９と、インナースリーブポート４８、４９の間で、絞りや屈曲の影響を大きく受けることなく、スムーズにオイルを流すことができるので、圧力損失の増加を抑制できる。また、アウタースリーブポート３８、３９と、インナースリーブポート４８、４９は、中心軸から放射状にストレートに開口し中心軸ＡＸから見て同形状を有していてもよい。アウタースリーブポート３８、３９と、インナースリーブポート４８、４９の開口部分が重なる開口面積を大きくしやすい。

本実施形態において、２つのインナースリーブポート４８、４９の間隔ＤＤを、オイルポート４７の開口径Ｄ４７よりも小さくしてもよい。２つのインナースリーブポート４８、４９の間隔ＤＤを狭くすれば、突出部３５から開口３６ａまでの長さを短くできるので、アウタースリーブ３０に軸力が印加された場合でも、摺動部近傍の変形を小さくできる。さらに、インナースリーブ４０を形成する材料を少なくできるので、製造コストを低減できる。

本実施形態において、回転軸ＡＸ方向において、軸方向溝４６は、拡径部５１と重なっていないので、インナースリーブの厚さを厚くすることなく、必要な強度を確保できる。

本実施形態において、スプール６０のソレノイド１６０方向への移動を規制するストッパ８０を備え、スプール６０は、ランド形状部を有し、ストッパ８０に当接するスプール底部６２を有し、スプール底部６２は、スプール６０の位置にかかわらず拡径部５１と対向する位置にあってもよい。この形態によれば、スプール底部６２が拡径されたランド形状部を有するので、スプール底部６２とストッパ８０との接触面積を大きくして信頼性を向上できる。また、拡径部５１が回転軸ＡＸ方向において摺動部と重ならないので、ドレン油の排出圧損を低減できる。

Ａ−３．変形例：
図７に示す変形例の作動油制御弁１０ａでは、アウタースリーブ３０の突出部３５よりもソレノイド１６０側において、インナースリーブ４０の第１筒部４１の端部５２の外径が小さく形成されている。その結果、突出部３５よりもソレノイド１６０側において、アウタースリーブ３０とインナースリーブ４０との間にクリアランスを設けている。第１実施形態で説明したように、作動油制御弁１０とベーンロータ１３０とを固定するときに、雄ねじ部３７にナットが嵌められてねじ締結される。このとき、アウタースリーブ３０の突出部３５よりもソレノイド１６０側が、ナットにより収縮する場合がある。本変形例では、突出部３５よりもソレノイド１６０側において、アウタースリーブ３０とインナースリーブ４０との間にクリアランスを設けているので、アウタースリーブ３０が収縮しても、インナースリーブ４０の変形を抑制できる。

図７に示す例では、インナースリーブ４０ａの第１筒部４１の端部５２の外径を小さく形成したが、端部５２に対向する部分のアウタースリーブ３０の内径を大きく形成しても良い。また、インナースリーブ４０ａの第１筒部４１の端部５２の外径を小さく形成し、端部５２に対向する部分のアウタースリーブ３０の内径を大きく形成しても良い。

Ｂ．第２実施形態：
図８から図１０に示す第２実施形態の作動油制御弁１０ｂは、第１実施形態の作動油制御弁１０と比較すると、インナースリーブ４０ｂ、スプール６０ｂ、ストッパ８０ｂの形状、位置が異なっている。以下異なる点について説明する。

インナースリーブ４０ｂは、第１実施形態のインナースリーブ４０と比較すると、回転軸ＡＸに沿った方向の長さが短くなっている。具体的には、拡径部５１が短くなっている。拡径部５１の内周には、内径を大きくする溝５３ｂが形成されており、溝５３ｂにストッパ８０ｂが嵌合されている。第１実施形態では、ストッパ８０は、アウタースリーブ３０に嵌合されていたが、第２実施形態では、ストッパ８０ｂは、インナースリーブ４０ｂに嵌合されている。ストッパ８０ｂの回転軸ＡＸ方向の位置は、アウタースリーブ３０の突出部３５に位置とほぼ同じである。

スプール６０ｂの回転軸ＡＸに沿った方向の長さは、第１実施形態におけるスプール６０の回転軸ＡＸに沿った方向の長さとほぼ同じである。ただし、スプール底部６２ｂは略長方形をしている、長径が、スプール筒部６１ｂの外径とほぼ同じであり、拡径していない。スプール筒部６１ｂとスプール底部６２ｂとは、２本の接続部６８ｂで接続されている。接続部６８ｂを含む回転軸ＡＸと垂直な円の外径は、スプール筒部６１ｂの外径とほぼ同じである。２本の接続部６８ｂの間が、スプール６０内部の作動油をスプール６０の外側に排出するスプールポート６９ｂとして機能する。

この形態によれば、第１実施形態と同様に、摺動部は、ストッパよりも雄ねじ部３３側にあるので、アウタースリーブ３０に軸力が印加された場合でも、摺動部の変形を抑制できる。

この形態によれば、アウタースリーブ３０の雄ねじ部３７にナットが嵌められてねじ締結されるときに、アウタースリーブ３０が収縮しても、インナースリーブ４０ｂの変形を抑制できる。

上記各実施形態では、インナースリーブ４０の外周に軸方向溝４６を設けたが、アウタースリーブ３０の内面に軸方向溝を設けても良い。

上記各実施形態では、作動油は、作動油制御弁１０の開口３６ａから供給され、挿入口３６ｂに排出される例を用いて説明したが、作動油は、作動油制御弁１０の挿入口３６ｂから供給され、開口３６ａに排出されるようにしてもよい。

本開示は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０、１０ａ、１０ｂ…作動油制御弁、２０…スリーブ、３０…アウタースリーブ、３５…突出部、３６ａ…開口、３６ｂ…挿入口、３８…アウター遅角ポート、３９…アウター進角ポート、４０、４０ａ、４０ｂ…インナースリーブ、４４…円周溝、４５…供給ポート、４６…軸方向溝、４７…オイルポート、４８…インナー遅角ポート、４９…インナー進角ポート、５１…拡径部、５３…溝、６０、６０ｂ…スプール、６４…第１ランド部、６５…第２ランド部、６７…第１円周溝、６８…第２円周溝、６９、６９ｂ…スプールポート、７０…バネ、８０、８０ｂ…ストッパ、１００…バルブタイミング調整装置、１２０…ハウジング、１３０…ベーンロータ、１３１…ベーン、１６０…ソレノイド、３００…内燃機関、３３０…吸気弁、３４０…排気弁

Claims (11)

1. 内燃機関（３００）のクランク軸（２１０）とカム軸（３２０）との間に設けられ、前記クランク軸と前記カム軸との間に設けられ位相変更部（１３０）に位相を変更することでバルブ（３３０、３４０）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（１００）に供給する作動油の油圧を制御する作動油制御弁（１０）であって、
   円筒形のアウタースリーブ（３０）と、
   前記アウタースリーブ（３０）の内側に配置される円筒形のインナースリーブ（４０）と、
   前記インナースリーブの内側に配置され、前記作動油制御弁の前記カム軸と反対側の端部に配置されたアクチュエータ（１６０）によって駆動されることで前記インナースリーブと摺動しながら移動する円筒形のスプール（６０）と、
   を備え、
   前記アウタースリーブは、
   前記カム軸側に設けられた開口（３６ａ）と、前記開口と反対側の端部に設けられた挿入口（３６ｂ）であって前記インナースリーブを挿入させる挿入口と、
   前記カム軸との締結に用いられるねじ部（３３）と、
   外側に突き出て前記位相変更部と固定される突出部（３５）と、
   前記ねじ部と前記突出部との間の側面において回転軸（ＡＸ）に沿った方向の２カ所に形成された、前記アウタースリーブの内部と外部とを連通する２種のアウタースリーブポート（３８、３９）と、を有し、
   前記インナースリーブは、
   前記インナースリーブの内部と外部とを連通し、２種の前記アウタースリーブポートのそれぞれに連通する２種のインナースリーブポート（４８、４９）と、
   回転軸に沿った方向において、２種の前記インナースリーブポートの間に設けられ、前記インナースリーブの内部と外部とを連通するオイルポート（４７）と、
   前記突出部よりも前記挿入口側において、前記インナースリーブの内径が拡大された拡径部（４１）と、を有し、
   前記スプールは、
   前記突出部よりも前記ねじ部側の外周において、周方向に沿って突出し、前記インナースリーブの内面と摺動するとともに、前記スプールの位置に応じて２種の前記インナースリーブポートのいずれか一方を閉塞する２つのランド部（６４、６５）と、
   ２つの前記ランド部の間に形成され、２つの前記ランド部に対して相対的に凹んだスプール溝（６７）であって、前記オイルポートと連通するとともに、前記スプールの位置により、２種の前記インナースリーブポートのいずれか一方と連通するスプール溝と、
   ２種の前記インナースリーブポートのうちの他方と連通するとともに前記スプールの内部と外部とを連通するスプールポート（６９）であって、前記拡径部を経て前記挿入口につながるスプールポートと、を有し、
   前記アウタースリーブと前記インナースリーブの少なくとも一方は、回転軸に沿った方向に前記作動油を流す軸方向溝（４６）であって、前記オイルポートと、前記開口とを連通する軸方向溝を有する、
   作動油制御弁。
2. 請求項１に記載の作動油制御弁であって、
   前記アウタースリーブポートの開口穴と前記インナースリーブポートの開口穴とが重なって形成される開口の面積は、前記作動油制御弁中のオイル流路の流路断面積の中の最小の断面積よりも大きい、作動油制御弁。
3. 請求項２に記載の作動油制御弁であって、
   前記アウタースリーブポートの開口穴（３８、３９）と、前記インナースリーブポートの開口穴（４８、４９）は、中心軸から放射状にストレートに開口し、中心軸から見て同形状を有している、作動油制御弁。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の作動油制御弁であって、
   ２つの前記インナースリーブポートの間隔（ＤＤ）は、前記オイルポートの開口径よりも小さい、作動油制御弁。
5. 請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の作動油制御弁であって、
   回転軸に沿った方向において、前記軸方向溝は、前記拡径部と重なっていない、作動油制御弁。
6. 請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載の作動油制御弁であって、
   前記突出部よりも前記挿入口側において、前記アウタースリーブと前記インナースリーブとの間にクリアランスが設けられている、作動油制御弁。
7. 請求項１から請求項６のうちのいずれか一項に記載の作動油制御弁であって、
   前記スプールの前記挿入口方向への移動を規制するストッパ（８０）を備え、
   前記スプールは、前記ストッパに当接する、前記スプールの放射方向に突き出たランド形状部（６２）を有し、
   前記ランド形状部は、前記スプールの位置にかかわらず前記拡径部と対向する位置にあり、前記インナースリーブと離間している、作動油制御弁。
8. 請求項１から請求項６のうちのいずれか一項に記載の作動油制御弁であって、
   前記スプールの前記挿入口方向への移動を規制するストッパ（８０ｂ）を備え
   前記ストッパは、前記インナースリーブ（４０ｂ）に固定されており、
   前記インナースリーブと前記スプール（６０ｂ）との間の摺動面は、前記突出部よりも前記ねじ部側にある、作動油制御弁。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の作動油制御弁であって、
   前記インナースリーブは、前記アウタースリーブに圧入されている、作動油制御弁。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の作動油制御弁であって、
    前記インナースリーブは、１つの材質で形成されている、作動油制御弁。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の作動油制御弁を備えるバルブタイミング調整装置。

Images