JP2008069649A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】バイパス接続通路を切替制御する制御弁に加わるパイロット圧力の圧力脈動を低減するバルブタイミング調整装置を提供する。
【解決手段】第1逆止弁80は、遅角制御時にベーンロータ15がトルク変動を受けても、遅角室51から作動油が排出されることを防止する。第2逆止弁90は、進角制御時にベーンロータ15がトルク変動を受けても、進角室55から作動油が排出されることを防止する。第1制御弁601は、遅角パイロット通路234から受けるパイロット圧力により、第1接続通路225を開閉する。第2制御弁602は、進角パイロット通路236から受けるパイロット圧力により、第2接続通路226を開閉する。逆止弁100は、供給通路204から供給通路230が分岐する分岐点205と位相切替弁60との間の供給通路204に設置され、供給通路204から供給通路230に伝わる圧力脈動を遮断する。
【選択図】図1
【解決手段】第1逆止弁80は、遅角制御時にベーンロータ15がトルク変動を受けても、遅角室51から作動油が排出されることを防止する。第2逆止弁90は、進角制御時にベーンロータ15がトルク変動を受けても、進角室55から作動油が排出されることを防止する。第1制御弁601は、遅角パイロット通路234から受けるパイロット圧力により、第1接続通路225を開閉する。第2制御弁602は、進角パイロット通路236から受けるパイロット圧力により、第2接続通路226を開閉する。逆止弁100は、供給通路204から供給通路230が分岐する分岐点205と位相切替弁60との間の供給通路204に設置され、供給通路204から供給通路230に伝わる圧力脈動を遮断する。
【選択図】図1
Description
本発明は、内燃機関の吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミング(以下、「開閉タイミング」をバルブタイミングという)を調整するバルブタイミング調整装置に関する。
従来、内燃機関のクランクシャフトの駆動力を受けるハウジングと、ハウジング内に収容され、カムシャフトにクランクシャフトの駆動力を伝達するベーンロータとを備え、遅角室および進角室の作動流体圧力によりハウジングに対し遅角側および進角側にベーンロータを相対回動駆動することにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相、つまりバルブ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1参照)。
このようなバルブタイミング調整装置では、吸気弁または排気弁を開閉駆動するときに吸気弁または排気弁からカムシャフトが受けるトルク変動がベーンロータに伝わり、ハウジングに対しベーンロータが遅角側および進角側にトルク変動を受ける。
そして、例えば進角室に作動流体を供給し、クランクシャフトに対してカムシャフトの位相を遅角側から進角側の目標位相に変更する場合、ベーンロータが遅角側にトルク変動を受けると、ベーンロータは進角室の容積を減少する方向にトルク変動を受けることになるので、進角室の作動流体は進角室から流出する力を受ける。すると、図15の点線に示すようにベーンロータがトルク変動により遅角側に戻され、目標の位相に達するまでの応答時間が長くなるという問題がある。この問題は、特に、流体供給源から供給される作動流体の圧力が低いときに顕著となる。
そして、例えば進角室に作動流体を供給し、クランクシャフトに対してカムシャフトの位相を遅角側から進角側の目標位相に変更する場合、ベーンロータが遅角側にトルク変動を受けると、ベーンロータは進角室の容積を減少する方向にトルク変動を受けることになるので、進角室の作動流体は進角室から流出する力を受ける。すると、図15の点線に示すようにベーンロータがトルク変動により遅角側に戻され、目標の位相に達するまでの応答時間が長くなるという問題がある。この問題は、特に、流体供給源から供給される作動流体の圧力が低いときに顕著となる。
そこで特許文献1のように、作動流体を進角室に供給する供給通路に逆止弁を設け、ベーンロータが遅角側にトルク変動を受けても進角室から作動流体が流出することを防止することが考えられる。これにより、図15の実線に示すように、位相制御中にベーンロータがハウジングに対し目標位相と反対側に戻ることを防止し、位相制御の応答性を高めることが知られている。
また、特許文献1では、作動流体を進角室に供給する供給通路に設置した逆止弁をバイパスし、進角室と流体供給源側とを接続するバイパス排出通路に制御弁を設置する構成が開示されている。制御弁は、例えば進角室または遅角室に供給される作動流体の圧力をパイロット圧力として受けることによりバイパス排出通路を遮断し、パイロット圧力が加わらないとバイパス排出通路を開放する切替弁である。つまり、制御弁は、進角室に作動油を供給する進角制御のときにはバイパス排出通路を遮断するので、進角制御時に逆止弁をバイパスして進角室からバイパス排出通路に作動流体が排出されることを防止する。そして、制御弁は、進角室から作動油を排出する遅角制御を行うときにはバイパス排出通路を開放し、逆止弁をバイパスして進角室からバイパス排出通路に作動流体を排出させる。
しかしながら、特許文献1では、進角室または遅角室に接続し進角室または遅角室に作動油を供給するとともに、進角室または遅角室から作動油を排出する通路の作動油の圧力をパイロット圧力として受けるので、位相制御時にベーンロータがトルク変動を受け、進角室または遅角室の圧力が変動すると、制御弁に加わるパイロット圧力に圧力脈動が生じる恐れがある。パイロット圧力に圧力脈動が生じると、パイロット圧力により制御弁を正常に切替制御できないという問題がある。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、バイパス排出通路を切替制御する制御弁に加わるパイロット圧力の圧力脈動を低減するバルブタイミング調整装置を提供することを目的とする。
請求項1から12に記載の発明では、位相切替弁と遅角室とを接続する遅角通路、ならびに位相切替弁と進角室とを接続する進角通路の少なくともいずれか一方に位相逆止弁を設置している。位相逆止弁は、遅角室および進角室の内、位相逆止弁が接続されている逆止弁接続室から位相切替弁への作動流体流れを規制し、位相切替弁から逆止弁接続室への作動流体流れを許容する。また、位相逆止弁をバイパスして、遅角室および進角室の内、位相逆止弁が接続している逆止弁接続室と位相切替弁とを接続するバイパス排出通路にドレン制御弁が設置されている。ドレン制御弁は、遅角室または進角室の内、位相逆止弁が接続している一方の逆止弁接続室に流体供給源から作動流体を供給してハウジングに対しベーンロータを遅角側または進角側の一方に相対回転駆動させるとき、作動流体が供給される逆止弁接続室に接続しているバイパス排出通路を遮断し、遅角室または進角室の内、位相逆止弁が接続している一方の逆止弁接続室から作動流体を排出してハウジングに対しベーンロータを遅角側または進角側の他方に相対回転駆動させるとき、作動流体が排出される逆止弁接続室に接続しているバイパス排出通路を開放する。
この構成によれば、遅角室および進角室の内、位相逆止弁が接続されている一方の逆止弁接続室に作動流体を供給して遅角制御または進角制御を行う位相制御中において、ハウジングまたはベーンロータがトルク変動を受けても、遅角室および進角室の内、位相逆止弁が接続され作動流体が供給されている一方の逆止弁接続室から作動流体が流出することを防止できる。これにより、遅角室および進角室の内、位相逆止弁が接続されている一方の逆止弁接続室に作動流体を供給する位相制御方向と反対側に位相が戻ることを防止し、位相制御の応答性を向上できる。
また、請求項1から12に記載の発明では、位相切替弁から供給通路、供給通路とパイロット通路との分岐点、およびパイロット通路を通りドレン制御弁に到る流体通路に脈動低減手段を設置し、流体供給源からドレン制御弁への作動流体の供給を許容するとともに、位相切替弁から流体通路を通りドレン制御弁に伝わる圧力脈動を低減している。
この構成によれば、吸気弁または排気弁を開閉駆動するときに吸気弁または排気弁からカムシャフトが受けるトルク変動をハウジングまたはベーンロータが受けることにより遅角室または進角室に圧力脈動が生じても、遅角室または進角室から位相切替弁、供給通路、パイロット通路を通りドレン制御弁に伝達されようとする圧力脈動を、脈動低減手段が低減する。したがって、流体供給源からドレン制御弁に作動流体を供給してドレン制御弁にパイロット圧力を加えるときに、ドレン制御弁に加わるパイロット圧力に生じる圧力脈動を低減できる。その結果、パイロット圧力により、ドレン切替弁を正常に切替制御できる。
また、請求項1から12に記載の発明では、脈動低減手段は、位相切替弁から供給通路、供給通路とドレン切替弁との分岐点およびパイロット通路を通りドレン切替弁に到る流体通路に設置されている。つまり、脈動低減手段は、位相切替弁およびドレン切替弁に対してハウジングおよびベーンロータを有するバルブタイミング調整装置の本体側ではなく、位相切替弁およびドレン切替弁に対して流体供給源側の設計自由度の高い流体通路に設置されている。したがって、脈動低減手段の設置が容易である。
請求項2に記載の発明では、脈動低減手段として、供給通路とパイロット通路とが分岐する分岐点と位相切替弁との間の供給通路に、流体供給源から位相切替弁への作動流体流れを許容し、供給通路からパイロット通路への作動流体流れを規制する脈動逆止弁が設置されている。この構成によれば、供給通路からパイロット通路に伝わる圧力脈動を脈動逆止弁が遮断するので、パイロット通路からドレン制御弁に加わるパイロット圧力が変動することを防止できる。
請求項3に記載の発明では、流体通路の側方に設置されたダンパの弁部材が流体通路の圧力変化に応じて変位することにより、流体通路の圧力脈動が低減する。これにより、パイロット通路からドレン制御弁に加わるパイロット圧力の変動を低減できる。また、ダンパは流体通路の側方に設置されるので、供給通路およびパイロット通路を流れる作動流体流れは妨げられない。
請求項4から6に記載の発明では、パイロット通路の他の部位よりも圧損を大きくした圧損生成手段をパイロット通路に設置するので、圧損生成手段において圧力脈動を低減できる。また、圧損生成手段は、流体供給源から位相切替弁に作動流体を供給する供給通路ではなく、供給通路から分岐したパイロット通路に設置されるので、流体供給源から進角室および遅角室に供給される作動流体流れを妨げない。
請求項7に記載の発明では、位相逆止弁として、遅角通路に第1逆止弁、進角通路に第2逆止弁をそれぞれ設置しているので、遅角制御および進角制御の両位相制御中において、ハウジングまたはベーンロータがトルク変動を受けても、目標位相に向かう位相制御方向と反対側に位相が戻ることを防止できる。したがって、遅角制御および進角制御の両位相制御の応答性を向上できる。
また、位相逆止弁として、遅角通路に第1逆止弁、進角通路に第2逆止弁をそれぞれ設置しているので、目標位相に位相を保持している際にハウジングまたはベーンロータがトルク変動を受けても、第1逆止弁および第2逆止弁により、遅角室および進角室から作動流体が流出することを防止することができる。よって、目標位相に保持された状態から位相がずれることを防止できる。
請求項8に記載の発明では、遅角室および進角室を各々複数設けるので、ハウジングおよびベーンロータのうち従動軸とともに回転する側の回転体(以下、従動側回転体と呼ぶ)が遅角室または進角室から作動流体圧力を受ける受圧面積が増加する。したがって、同じ体格の従動側回転体であれば、同じ作動流体圧力から大きな駆動トルクを受けることができる。
請求項9に記載の発明では、遅角室および進角室への作動流体の供給と排出とを切り替える位相切替弁を、軸受よりも流体供給源側に設置している。そのため、軸受よりも遅角室および進角室側に位相切替弁を設置する場合に比べて、位相切替弁の内燃機関への搭載構造を簡素にできる。
尚、このように位相切替弁を流体供給源側に設置した場合において、第1逆止弁および第2逆止弁ならびに第1制御弁および第2制御弁を、軸受よりも流体供給源側に設置すると、以下の問題が生じる。すなわち、ベーンロータが例えば遅角側にトルク変動を受けると、進角室の作動流体はベーンロータから圧力を受けて軸受部から漏れ出るとともに、遅角室の作動流体には負圧が発生し、軸受部の摺動クリアランスからエアーが吸い込まれてしまう恐れが生じる。ベーンロータが進角側にトルク変動を受けた場合も同様にして、遅角室の作動流体が軸受部から漏れ出るとともに、進角室の作動流体に発生する負圧によりエアー吸い込みの恐れが生じる。
尚、このように位相切替弁を流体供給源側に設置した場合において、第1逆止弁および第2逆止弁ならびに第1制御弁および第2制御弁を、軸受よりも流体供給源側に設置すると、以下の問題が生じる。すなわち、ベーンロータが例えば遅角側にトルク変動を受けると、進角室の作動流体はベーンロータから圧力を受けて軸受部から漏れ出るとともに、遅角室の作動流体には負圧が発生し、軸受部の摺動クリアランスからエアーが吸い込まれてしまう恐れが生じる。ベーンロータが進角側にトルク変動を受けた場合も同様にして、遅角室の作動流体が軸受部から漏れ出るとともに、進角室の作動流体に発生する負圧によりエアー吸い込みの恐れが生じる。
これに対し、請求項9に記載の発明では、両逆止弁ならびに両制御弁を、軸受よりも遅角室および進角室側に設置しているので、上述の作動流体の漏出およびエアー吸い込みを抑制できる。
請求項10に記載の発明では、位相逆止弁およびドレン制御弁はベーンロータに内蔵されているので、ハウジングに形成された収容室をベーンロータのベーンが仕切って形成している進角室および遅角室の内、位相逆止弁と接続する逆止弁接続室と位相逆止弁との通路長が短くなる。その結果、逆止弁接続室と位相逆止弁との間の通路が形成するデッドボリュームが小さくなるので、位相制御時に従動側回転体がトルク変動を受けても、作動流体が供給されている逆止弁接続室の圧力低下を防止できる。したがって、位相制御の応答性が向上する
請求項11および12に記載の発明では、弾性部材により、ドレン制御弁の弁部材に一方に向けて荷重を加えるので、作動流体のパイロット圧力でドレン制御弁の弁部材を両方向に駆動する構成に比べ、ドレン制御弁にパイロット圧力を加える通路構造を簡素にできる。
尚、請求項11に記載の発明では、ドレン制御弁は、パイロット圧力を受けるとバイパス排出通路を遮断し、パイロット圧力が加わらないとバイパス排出通路を開放する、所謂ノーマリオープン方式である。
一方、請求項12に記載の発明では、ドレン制御弁は、パイロット圧力を受けるとバイパス排出通路を開放し、パイロット圧力が加わらないとバイパス排出通路を遮断する、所謂ノーマリクローズ方式である。
尚、請求項11に記載の発明では、ドレン制御弁は、パイロット圧力を受けるとバイパス排出通路を遮断し、パイロット圧力が加わらないとバイパス排出通路を開放する、所謂ノーマリオープン方式である。
一方、請求項12に記載の発明では、ドレン制御弁は、パイロット圧力を受けるとバイパス排出通路を開放し、パイロット圧力が加わらないとバイパス排出通路を遮断する、所謂ノーマリクローズ方式である。
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるバルブタイミング調整装置を図1〜図7に示す。本実施形態のバルブタイミング調整装置1は作動流体として作動油を用いる油圧制御式であり、吸気弁のバルブタイミングを調整するものである。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるバルブタイミング調整装置を図1〜図7に示す。本実施形態のバルブタイミング調整装置1は作動流体として作動油を用いる油圧制御式であり、吸気弁のバルブタイミングを調整するものである。
図2に示すように、駆動側回転体であるハウジング10は、チェーンスプロケット11、シューハウジング12およびフロントプレート14から構成されている。シューハウジング12は、仕切部材としてのシュー121、122、123(図3参照)と、環状の周壁13とを有している。フロントプレート14は、周壁13を挟んでチェーンスプロケット11と反対側に位置しており、ボルト16によってチェーンスプロケット11およびシューハウジング12と同軸上に固定されている。チェーンスプロケット11は、図示しないチェーンにより図示しない内燃機関の駆動軸としてのクランクシャフトと結合して駆動力を伝達され、クランクシャフトと同期して回転する。
従動軸としてのカムシャフト3は、バルブタイミング調整装置1を介しクランクシャフトの駆動力を伝達され、図示しない吸気弁を開閉駆動する。カムシャフト3は、チェーンスプロケット11に対し所定の位相差をおいて回動可能にチェーンスプロケット11に挿入されている。
従動側回転体としてのベーンロータ15はカムシャフトの回転軸方向端面と当接しており、カムシャフト3およびベーンロータ15はボルト23により同軸上に固定されている。ベーンロータ15とカムシャフト3との回転方向の位置決めは、ベーンロータ15およびカムシャフト3に位置決めピン24を嵌合することにより成される。カムシャフト3、ハウジング10およびベーンロータ15は、図2に示す矢印III方向からみて時計方向に回転する。以下この回転方向をクランクシャフトに対するカムシャフト3の進角方向とする。
従動側回転体としてのベーンロータ15はカムシャフトの回転軸方向端面と当接しており、カムシャフト3およびベーンロータ15はボルト23により同軸上に固定されている。ベーンロータ15とカムシャフト3との回転方向の位置決めは、ベーンロータ15およびカムシャフト3に位置決めピン24を嵌合することにより成される。カムシャフト3、ハウジング10およびベーンロータ15は、図2に示す矢印III方向からみて時計方向に回転する。以下この回転方向をクランクシャフトに対するカムシャフト3の進角方向とする。
図3に示すように、台形状に形成されたシュー121、122、123は周壁13から径方向内側に延びており、周壁13の回転方向にほぼ等間隔に設置されている。シュー121、122、123により回転方向に所定角度範囲で三箇所形成された間隙にはそれぞれベーン151、152、153を収容する扇状の収容室50が3室形成されている。
ベーンロータ15は、カムシャフト3と軸方向端面で結合するボス部154と、ボス部154の外周側に回転方向にほぼ等間隔に設置されたベーン151、152、153とを有している。ベーンロータ15は、ハウジング10に対し相対回動可能にハウジング10内に収容されている。ベーン151、152、153は各収容室50内に回動可能に収容されている。各ベーンは、各収容室50を仕切り、各収容室50を遅角室と進角室とに二分している。図1に示す遅角方向、進角方向を表す矢印は、ハウジング10に対するベーンロータ15の遅角方向、進角方向を表している。
シール部材25は半径方向に向き合う各シューとボス部154との間、ならびに各ベーンと周壁13の内周壁との間に形成されている摺動隙間に配設されている。シール部材25は、各シューの内周壁および各ベーンの外周壁に設けた溝に嵌合しており、ばね等によりボス部154の外周壁および周壁13の内周壁に向けて押されている。この構成により、シール部材25は各遅角室と各進角室との間に作動油が漏れることを防止している。
図2に示すように、円筒状に形成されたストッパピストン32は、ベーン153に形成された貫通孔に、回転軸方向に摺動可能に収容されている。嵌合リング34はチェーンスプロケット11に形成された凹部に圧入保持されている。ストッパピストン32は嵌合リング34に嵌合可能である。ストッパピストン32および嵌合リング34の嵌合側はテーパ状に形成されているので、ストッパピストン32は嵌合リング34に滑らかに嵌合する。弾性部材としてのスプリング36は嵌合リング34側にストッパピストン32に荷重を加えている。ストッパピストン32、嵌合リング34およびスプリング36はハウジング10に対するベーンロータ15の相対回動を拘束する拘束手段を構成している。
ストッパピストン32のチェーンスプロケット11側に形成された油圧室40、ならびにストッパピストン32の外周に形成された油圧室42に供給される作動油の圧力は、嵌合リング34からストッパピストン32が抜け出す方向に働く。油圧室40は後述する進角室のいずれかと連通し、油圧室42は遅角室のいずれかと連通している。ストッパピストン32の先端部は、ハウジング10に対し最遅角位置にベーンロータ15が位置するとき嵌合リング34に嵌合可能である。ストッパピストン32が嵌合リング34に嵌合した状態においてハウジング10に対するベーンロータ15の相対回動は拘束されている。なお、ベーンロータ15のうちストッパピストン32に対して嵌合リング34と反対側の部分には、ストッパピストン32の摺動にともない変動する背圧を逃がす背圧抜き溝43が形成されている。
ハウジング10に対しベーンロータ15が最遅角位置から進角側に回転するとストッパピストン32と嵌合リング34との回転方向位置がずれることにより、ストッパピストン32は嵌合リング34に嵌合不能になる。
図3に示すように、シュー121とベーン151との間に遅角室51が形成され、シュー122とベーン152との間に遅角室52が形成され、シュー123とベーン153との間に遅角室53が形成されている。また、シュー121とベーン152との間に進角室55が形成され、シュー122とベーン153との間に進角室56が形成され、シュー123とベーン151との間に進角室57が形成されている。
図3に示すように、シュー121とベーン151との間に遅角室51が形成され、シュー122とベーン152との間に遅角室52が形成され、シュー123とベーン153との間に遅角室53が形成されている。また、シュー121とベーン152との間に進角室55が形成され、シュー122とベーン153との間に進角室56が形成され、シュー123とベーン151との間に進角室57が形成されている。
図1に示す流体供給源としての油圧ポンプ202は、オイルパン200から汲み上げた作動油を供給通路204に供給する。供給通路204は、後述する供給通路230、遅角パイロット通路234および進角パイロット通路236とともに、特許請求の範囲に記載した流体通路を構成している。位相切替弁60は、公知の電磁スプール弁であり、軸受2の油圧ポンプ202側に設置されている。位相切替弁60は、電子制御装置(ECU)70から電磁駆動部62に供給されるデューティ比制御された駆動電流により切替制御される。位相切替弁60のスプール63は、駆動電流のデューティ比に基づいて変位する。このスプール63の位置により、位相切替弁60は、各遅角室および各進角室への作動油の供給、ならびに各遅角室および各進角室からの作動油の排出を切り替える。各遅角室および各進角室の作動油は、位相切替弁60から排出通路206を通りオイルパン200に排出される。位相切替弁60への通電をオフした状態では、スプリング64から受ける荷重によりスプール63は図1に示す位置にある。
また、油圧ポンプ202は、オイルパン200から汲み上げた作動油を供給通路230に供給する。ドレン切替弁600は、電子制御装置(ECU)700から電磁駆動部620に供給されるデューティ比制御された駆動電流により切替制御される。ドレン切替弁600のスプール630は、駆動電流のデューティ比に基づいて変位する。このスプール630の位置により、ドレン切替弁600は、第1制御弁601および第2制御弁602への作動油の供給、ならびに第1制御弁601および第2制御弁602からの作動油の排出を切り替える。ドレン切替弁600への通電をオフした状態では、スプリング640の荷重によりスプール630は図1に示す位置にある。第1制御弁601および第2制御弁602から排出される作動油は、ドレン切替弁600から排出通路232を通りオイルパン200に排出される。第1制御弁601および第2制御弁602は、特許請求の範囲に記載したドレン制御弁に相当する。
図2に示すように、軸受2により回転を支持されているカムシャフト3の外周壁には、環状通路240、242、244、245が形成されている。遅角通路210は位相切替弁60から環状通路240を通り、進角通路220は位相切替弁60から環状通路242を通り、カムシャフト3内およびベーンロータ15のボス部154内に形成されている。
図1に示すように、遅角通路210は、遅角室51、52、53と接続する遅角通路212、213、214に分岐している。遅角通路210、212、213、214は、供給通路204から位相切替弁60を通り各遅角室に作動油を供給するとともに、各遅角室から流体排出側であるオイルパン200側に、位相切替弁60を通り排出通路206を介して作動油を排出する。したがって、遅角通路210、212、213、214は、遅角供給通路と遅角排出通路とを兼ねている。
進角通路220は、進角室55、56、57と接続する進角通路222、223、224に分岐している。進角通路220、222、223、224は、供給通路204から位相切替弁60を通り各進角室に作動油を供給するとともに、各進角室から流体排出側であるオイルパン200側に、位相切替弁60を通り排出通路206を介して作動油を排出する。したがって、進角通路220、222、223、224は、進角供給通路と進角排出通路とを兼ねている。
以上の通路構成により、油圧ポンプ202から遅角室51、52、53、進角室55、56、57ならびに油圧室40、42に作動油を供給可能になるとともに、各油圧室からオイルパン200へ作動油を排出可能になる。
遅角室51、52、53と接続する遅角通路212、213、214のうち遅角通路212には、第1逆止弁80が設置されている。第1逆止弁80は、軸受2よりも遅角通路212の遅角室51側に設置されている。第1逆止弁80は、油圧ポンプ202から遅角通路212を通って遅角室51に作動油が流入することを許容し、遅角室51から遅角通路212を通って油圧ポンプ202側に作動油が逆流することを規制する。尚、第1逆止弁80が設置された遅角通路212と接続する遅角室51は、特許請求の範囲に記載した逆止弁接続室に相当する。以下、遅角室51を制御遅角室51と呼ぶ場合もある。また、第1逆止弁80および後述する第2逆止弁90は、特許請求の範囲に記載した位相逆止弁に相当する。
遅角室51、52、53と接続する遅角通路212、213、214のうち遅角通路212には、第1逆止弁80が設置されている。第1逆止弁80は、軸受2よりも遅角通路212の遅角室51側に設置されている。第1逆止弁80は、油圧ポンプ202から遅角通路212を通って遅角室51に作動油が流入することを許容し、遅角室51から遅角通路212を通って油圧ポンプ202側に作動油が逆流することを規制する。尚、第1逆止弁80が設置された遅角通路212と接続する遅角室51は、特許請求の範囲に記載した逆止弁接続室に相当する。以下、遅角室51を制御遅角室51と呼ぶ場合もある。また、第1逆止弁80および後述する第2逆止弁90は、特許請求の範囲に記載した位相逆止弁に相当する。
進角室55、56、57と接続する進角通路222、223、224のうち進角通路222には、第2逆止弁90が設置されている。第2逆止弁90は、軸受2よりも進角通路222の進角室55側に設置されている。第2逆止弁90は、油圧ポンプ202から進角通路222を通って進角室55に作動油が流入することを許容し、進角室55から進角通路222を通って油圧ポンプ202側に作動油が逆流することを規制する。尚、第2逆止弁90が設置された進角通路222と接続する進角室55は、特許請求の範囲に記載した逆止弁接続室に相当する。以下、進角室55を制御進角室55と呼ぶ場合もある。
図6(a)および図7(a)に示す如く、第1逆止弁80および第2逆止弁90は、弁体81、91、弁座シート82、92、スプリング83、93およびストッパ84、94等を各々有している。スプリング83、93は、ストッパ84、94と弁体81、91との間に設置され、弁座シート82、92に押し付ける向きに弁体81、91に荷重を加えている。
この構成により、油圧ポンプ202から遅角通路212、進角通路222を通り制御遅角室51および制御進角室55に向けて作動油が供給されると、弁体81、91はスプリング83、93の荷重に抗してストッパ84、94に向けて移動し、弁座シート82、92から離れて遅角通路212および進角通路222を開放する。すると、遅角通路212内の作動油は、遅角通路212のうち第1逆止弁80と制御遅角室51とを接続する供給専用油路212a(図3および図6参照)を介して制御遅角室51に流入する。また、進角通路222内の作動油は、進角通路222のうち第2逆止弁90と制御進角室55とを接続する供給専用油路222a(図3および図7参照)を介して制御進角室55に流入する。
一方、制御遅角室51および制御進角室55から油圧ポンプ202に向けて作動油が流れようとしても、スプリング83、93により弁体81、91が弁座シート82、92に押し付けられることで、進角通路222および遅角通路212は遮断される。
遅角通路212には、第1逆止弁80をバイパスして遅角通路212と連通する第1排出通路225が接続されている。第1排出通路225には、ベーンロータ15を遅角側へ相対回転させる遅角制御を行うとき第1排出通路225を遮断し、ベーンロータ15を進角側へ相対回転させる進角制御を行うとき第1排出通路225を開放する第1制御弁601が設置されている。第1排出通路225が開放されると、制御遅角室51内の作動油は第1排出通路225から遅角通路212を通じて排出される(図3および図6参照)。従って、第1排出通路225は排出専用の油路として機能している。第1排出通路225および後述する第2排出通路226は、特許請求の範囲に記載したバイパス排出通路に相当する。
遅角通路212には、第1逆止弁80をバイパスして遅角通路212と連通する第1排出通路225が接続されている。第1排出通路225には、ベーンロータ15を遅角側へ相対回転させる遅角制御を行うとき第1排出通路225を遮断し、ベーンロータ15を進角側へ相対回転させる進角制御を行うとき第1排出通路225を開放する第1制御弁601が設置されている。第1排出通路225が開放されると、制御遅角室51内の作動油は第1排出通路225から遅角通路212を通じて排出される(図3および図6参照)。従って、第1排出通路225は排出専用の油路として機能している。第1排出通路225および後述する第2排出通路226は、特許請求の範囲に記載したバイパス排出通路に相当する。
第1制御弁601は、パイロット圧力により作動する切替弁である。パイロット圧力は油圧ポンプ202から供給通路230、遅角パイロット通路234を通じて第1制御弁601に加えられる。遅角パイロット通路234から作動油が排出され、第1制御弁601にパイロット圧力が加わっていない状態では、弁部材としてのスプール631は弾性部材としてのスプリング641の荷重により移動し、第1排出通路225は開放される。一方、遅角パイロット通路234に作動油が供給され第1制御弁601にパイロット圧力が加わると、第1制御弁601のスプール631はスプリング641の荷重に抗して図1に示す位置に移動し、第1排出通路225は遮断される。
進角通路222には、第2逆止弁90をバイパスし進角通路222と連通する第2排出通路226が接続されている。第2排出通路226には、ベーンロータ15を進角側へ相対回転させる進角制御を行うとき第2排出通路226を遮断し、ベーンロータ15を遅角側へ相対回転させる遅角制御を行うとき第2排出通路226を開放する第2制御弁602が設置されている。第2排出通路226が開放されると、制御進角室55内の作動油は第2排出通路226から進角通路222を通じて排出される(図3および図7参照)。従って、第2排出通路226は排出専用の油路として機能している。
第2制御弁602は、パイロット圧力により作動する切替弁である。パイロット圧力は油圧ポンプ202から供給通路230、進角パイロット通路236を通じて第2制御弁602に加えられる。進角パイロット通路236から作動油が排出され、第2制御弁602にパイロット圧力が加わっていない状態では、弾性部材としてのスプリング642の荷重によりスプール632は図1に示す位置に移動し、第2排出通路226は開放される。一方、進角パイロット通路236に作動油が供給され第2制御弁602にパイロット圧力が加わると、第2制御弁602の弁部材としてのスプール632はスプリング642の荷重に抗して移動し、第2排出通路226は遮断される。
上記供給通路230、遅角パイロット通路234および進角パイロット通路236は、特許請求の範囲に記載したパイロット通路に相当する。
両スプリング641、642は、第1排出通路225および第2排出通路226を開放する位置へ向けて両スプール631、632に荷重を加えるので、パイロット圧力が両制御弁601、602に加わっていない状態では、第1排出通路225および第2排出通路226は常時開放される。すなわち、第1実施形態による第1制御弁601および第2制御弁602は、所謂ノーマリオープン方式の切替弁である。なお、ベーンロータ15のうち制御弁601、602のスプール631、632に荷重を加えるスプリング641、642側の部分には、スプール631、632の摺動にともない変動する背圧を逃がす背圧抜き通路217、227が形成されている。
両スプリング641、642は、第1排出通路225および第2排出通路226を開放する位置へ向けて両スプール631、632に荷重を加えるので、パイロット圧力が両制御弁601、602に加わっていない状態では、第1排出通路225および第2排出通路226は常時開放される。すなわち、第1実施形態による第1制御弁601および第2制御弁602は、所謂ノーマリオープン方式の切替弁である。なお、ベーンロータ15のうち制御弁601、602のスプール631、632に荷重を加えるスプリング641、642側の部分には、スプール631、632の摺動にともない変動する背圧を逃がす背圧抜き通路217、227が形成されている。
遅角パイロット通路234はドレン切替弁600と第1制御弁601とを接続し、進角パイロット通路236はドレン切替弁600と第2制御弁602とを接続している。ドレン切替弁600は、遅角パイロット通路234および進角パイロット通路236と、供給通路230および排出通路232との連通状態を切り替える。具体的には、ドレン切替弁600は、スプール630の変位位置により、次の3通りの切替状態を実現する。
(1)遅角パイロット通路234と供給通路230とが連通し、進角パイロット通路236と排出通路232とが連通する。
(2)遅角パイロット通路234および進角パイロット通路236がともに供給通路230と連通する。
(3)遅角パイロット通路234と排出通路232とが連通し、進角パイロット通路236と供給通路230とが連通する。
(1)遅角パイロット通路234と供給通路230とが連通し、進角パイロット通路236と排出通路232とが連通する。
(2)遅角パイロット通路234および進角パイロット通路236がともに供給通路230と連通する。
(3)遅角パイロット通路234と排出通路232とが連通し、進角パイロット通路236と供給通路230とが連通する。
図2に示す如く、第2逆止弁90および第2制御弁602はベーンロータ15に内蔵されている。また、図2では図示を省略しているが、第1逆止弁80および第1制御弁601も、第2逆止弁90および第2制御弁602と同様の搭載構造にてベーンロータ15に内蔵されている。遅角パイロット通路234および進角パイロット通路236はドレン切替弁600から環状通路244、245を各々通ってカムシャフト3内およびベーンロータ15のボス部154内に形成されている。
図1および図2に示す逆止弁100は、供給通路204と供給通路230との分岐点205と位相切替弁60との間の供給通路204に設置されている。逆止弁100は、油圧ポンプ202から位相切替弁60への作動油流れを許容し、位相切替弁60から分岐点205を通りドレン切替弁600へ向かう作動油流れを規制する。逆止弁100は、特許請求の範囲に記載した、脈動低減手段および脈動逆止弁に相当する。
次に、バルブタイミング調整装置1のベーンロータ15および位相切替弁60の作動を、図1、図4および図5を用いて説明する。なお、図1は、ハウジング10に対しベーンロータ15を遅角方向に作動させている状態を示し、図4は、ハウジング10に対しベーンロータ15を進角方向に作動させている状態を示し、図5は、ハウジング10に対しベーンロータ15が相対回転しないように保持させている状態を示す。
<内燃機関停止時>
内燃機関停止状態ではストッパピストン32は嵌合リング34に嵌合している。内燃機関を始動直後の状態では、遅角室51、52、53、進角室55、56、57、油圧室40および油圧室42に油圧ポンプ202から作動油が供給されないので、ストッパピストン32は嵌合リング34に嵌合したままであり、クランクシャフトに対しカムシャフトは最遅角位置に保持されている。これにより、作動油が各油圧室に供給されるまでの間、カムシャフトが受けるトルク変動によりハウジング10とベーンロータ15とが揺動振動して衝突し、打音が発生することを防止する。
内燃機関停止状態ではストッパピストン32は嵌合リング34に嵌合している。内燃機関を始動直後の状態では、遅角室51、52、53、進角室55、56、57、油圧室40および油圧室42に油圧ポンプ202から作動油が供給されないので、ストッパピストン32は嵌合リング34に嵌合したままであり、クランクシャフトに対しカムシャフトは最遅角位置に保持されている。これにより、作動油が各油圧室に供給されるまでの間、カムシャフトが受けるトルク変動によりハウジング10とベーンロータ15とが揺動振動して衝突し、打音が発生することを防止する。
<内燃機関始動後>
内燃機関始動後、油圧ポンプ202から作動油が十分に供給されると、油圧室40または油圧室42に供給される作動油の油圧によりストッパピストン32は嵌合リング34から抜け出すので、ハウジング10に対しベーンロータ15は相対回動自在である。そして、各遅角室および各進角室に加わる油圧を制御することにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相差を調整する。
内燃機関始動後、油圧ポンプ202から作動油が十分に供給されると、油圧室40または油圧室42に供給される作動油の油圧によりストッパピストン32は嵌合リング34から抜け出すので、ハウジング10に対しベーンロータ15は相対回動自在である。そして、各遅角室および各進角室に加わる油圧を制御することにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相差を調整する。
<遅角制御>
位相切替弁60への通電をオフした図1に示す状態では、スプール63はスプリング64の荷重により図1に示す位置にある。この状態において、供給通路204から遅角通路210に作動油が供給され、遅角通路213、214を通り遅角室52、53に作動油が供給されるとともに、遅角通路212を通り遅角室51に第1逆止弁80を通じて作動油が供給される。
位相切替弁60への通電をオフした図1に示す状態では、スプール63はスプリング64の荷重により図1に示す位置にある。この状態において、供給通路204から遅角通路210に作動油が供給され、遅角通路213、214を通り遅角室52、53に作動油が供給されるとともに、遅角通路212を通り遅角室51に第1逆止弁80を通じて作動油が供給される。
この状態において、進角室56、57の作動油は、進角通路223、224から進角通路220、位相切替弁60、排出通路206を通りオイルパン200に排出される。遅角制御時には、第2逆止弁90は閉弁し、第2制御弁602は第2排出通路226を開放するので、制御進角室55の作動油は、第2逆止弁90をバイパスし、第2排出通路226、第2制御弁602、進角通路220、位相切替弁60、排出通路206を通りオイルパン200に排出される。
このように各遅角室に作動油が供給され、各進角室から作動油が排出されることにより、ベーンロータ15は3室ある遅角室51、52、53から作動油圧を受け、ハウジング10に対し遅角側に回転する。
図1に示すように各遅角室に作動油を供給し、各進角室から作動油を排出することにより遅角側の目標位相に位相制御(遅角制御)するとき、カムシャフト3が受けるトルク変動により、ベーンロータ15はハウジング10に対し遅角側および進角側にトルク変動を受ける。ベーンロータ15が進角側にトルク変動を受けると、各遅角室に供給される作動油は各遅角室から遅角通路212、213、214に流出する力を受ける。
図1に示すように各遅角室に作動油を供給し、各進角室から作動油を排出することにより遅角側の目標位相に位相制御(遅角制御)するとき、カムシャフト3が受けるトルク変動により、ベーンロータ15はハウジング10に対し遅角側および進角側にトルク変動を受ける。ベーンロータ15が進角側にトルク変動を受けると、各遅角室に供給される作動油は各遅角室から遅角通路212、213、214に流出する力を受ける。
しかし、第1実施形態では、遅角通路212に第1逆止弁80が設置されているとともに、遅角制御時において第1制御弁601が第1排出通路225を遮断するので、制御遅角室51から遅角通路212側に作動油は流出しない。したがって、油圧ポンプ202の油圧が低いときにベーンロータ15が進角側にトルク変動を受けても、ベーンロータ15はハウジング10に対して進角側に戻されない。その結果、遅角室52、53からも作動油は流出しない。したがって、ベーンロータ15がカムシャフトから進角側にトルク変動を受けても、ハウジング10に対してベーンロータ15が目標位相と反対の進角側に戻ることを防止できるので、ベーンロータ15は遅角側の目標位相に速やかに到達する。
ところで、油圧ポンプ202の油圧の高低に関わらず、遅角制御時にベーンロータ15が遅角側および進角側にトルク変動を受けると、各遅角室の作動油の圧力が変動する。この各遅角室の作動油の圧力変動は、圧力脈動として遅角通路213、214から遅角通路210、位相切替弁60、供給通路204、逆止弁100に伝わる。しかし、逆止弁100は、油圧ポンプ202から位相切替弁60への作動油流れを許容する一方、位相切替弁60から分岐点205、供給通路230を通りドレン切替弁600へ向かう作動油流れを規制するので、位相切替弁60から逆止弁100に向けて伝わった圧力脈動は逆止弁100で遮断され、ドレン切替弁600に伝わらない。したがって、遅角制御時にベーンロータ15がトルク変動を受けても、ドレン切替弁600を通して供給通路230から作動油を供給される遅角パイロット通路234に圧力脈動は伝わらず、遅角パイロット通路234から作動油を供給されている第1制御弁601にも圧力脈動は伝わらない。これにより、遅角制御時にベーンロータ15がトルク変動を受けても、第1制御弁601のスプール631は、遅角パイロット通路234から受けるパイロット圧力により第1排出通路225を遮断した状態を保持できる。
一方、各進角室および進角パイロット通路236の作動油は、遅角制御時にオイルパン200に排出されるので、遅角制御時にベーンロータ15がトルク変動を受けても、第2制御弁602には圧力脈動は伝わらない。したがって、第2制御弁602のスプール632は、スプリング642の荷重により第2排出通路226を開放した状態を保持できる。
<進角制御>
次に、位相切替弁60への通電をオンすると、図4に示すように、スプリング64の荷重に抗して加わる電磁駆動部62の電磁力により、スプール63は図4に示す位置にある。この状態において、供給通路204から進角通路220に作動油が供給され、進角通路223、224を通り進角室56、57に作動油が供給されるとともに、進角通路222を通り進角室55に第2逆止弁90を通じて作動油が供給される。
次に、位相切替弁60への通電をオンすると、図4に示すように、スプリング64の荷重に抗して加わる電磁駆動部62の電磁力により、スプール63は図4に示す位置にある。この状態において、供給通路204から進角通路220に作動油が供給され、進角通路223、224を通り進角室56、57に作動油が供給されるとともに、進角通路222を通り進角室55に第2逆止弁90を通じて作動油が供給される。
この状態において、遅角室52、53の作動油は、遅角通路213、214から遅角通路210、位相切替弁60、排出通路206を通りオイルパン200に排出される。進角制御時においては、第1逆止弁80は閉弁し、第1制御弁601は第1排出通路225を開放するので、制御遅角室51の作動油は、第1逆止弁80をバイパスし、第1排出通路225、第1制御弁601、遅角通路210、位相切替弁60、排出通路206を通りオイルパン200に排出される。
このように各進角室に作動油が供給され、各遅角室から作動油が排出されることにより、ベーンロータ15は、3室ある進角室55、56、57から作動油圧を受け、ハウジング10に対し進角側に回転する。
図4に示すように各進角室に作動油を供給し、各遅角室から作動油を排出することにより進角側の目標位相に位相制御(進角制御)するとき、カムシャフトが受けるトルク変動により、ベーンロータ15はハウジング10に対し遅角側および進角側にトルク変動を受ける。ベーンロータ15が遅角側にトルク変動を受けると、各進角室の作動油は進角通路222、223、224に流出する力を受ける。
図4に示すように各進角室に作動油を供給し、各遅角室から作動油を排出することにより進角側の目標位相に位相制御(進角制御)するとき、カムシャフトが受けるトルク変動により、ベーンロータ15はハウジング10に対し遅角側および進角側にトルク変動を受ける。ベーンロータ15が遅角側にトルク変動を受けると、各進角室の作動油は進角通路222、223、224に流出する力を受ける。
しかし、第1実施形態では、進角通路222に第2逆止弁90が設置されているとともに、進角制御時において第2制御弁602が第2排出通路226を遮断するので、制御進角室55から進角通路222側に作動油は流出しない。したがって、油圧ポンプ202の油圧が低いときにベーンロータ15が遅角側にトルク変動を受けても、ベーンロータ15はハウジング10に対して遅角側に戻されない。その結果、進角室56、57からも作動油は流出しない。したがって、ベーンロータ15がカムシャフトから遅角側にトルク変動を受けても、図15に示すようにハウジング10に対してベーンロータ15が目標位相と反対の遅角側に戻ることを防止できるので、ベーンロータ15は進角側の目標位相に速やかに到達する。
ところで、油圧ポンプ202の油圧の高低に関わらず、進角制御時にベーンロータ15が遅角側および進角側にトルク変動を受けると、各進角室の作動油の圧力が変動する。この各進角室の作動油の圧力変動は、圧力脈動として進角通路223、224から進角通路220、位相切替弁60、供給通路204、逆止弁100に伝わる。しかし、逆止弁100は、油圧ポンプ202から位相切替弁60への作動油流れを許容する一方、位相切替弁60から分岐点205、供給通路230を通りドレン切替弁600へ向かう作動油流れを規制するので、位相切替弁60から逆止弁100に伝わった圧力脈動は逆止弁100で遮断され、ドレン切替弁600に伝わらない。したがって、進角制御時にベーンロータ15がトルク変動を受けても、ドレン切替弁600を通して供給通路230から作動油を供給される進角パイロット通路236に圧力脈動は伝わらず、進角パイロット通路236から作動油を供給されている第2制御弁602にも圧力脈動は伝わらない。これにより、進角制御時にベーンロータ15がトルク変動を受けても、第2制御弁602のスプール632は、進角パイロット通路236から受けるパイロット圧力により第2排出通路226を遮断した状態を保持できる。
一方、各遅角室および遅角パイロット通路234の作動油は、進角制御時にオイルパン200に排出されるので、進角制御時にベーンロータ15がトルク変動を受けても、第1制御弁601には圧力脈動は伝わらない。したがって、第1制御弁601のスプール631は、スプリング641の荷重により第1排出通路225を開放した状態を保持できる。
<中間保持制御>
ベーンロータ15が目標位相に到達すると、ECU70は位相切替弁60に供給する駆動電流のデューティ比を制御し、スプール63を、図5に示すように図1と図4との中間位置に保持する。その結果、位相切替弁60は、遅角通路210および進角通路220と、供給通路204および排出通路206との接続を遮断し、各遅角室および各進角室からオイルパン200に作動油が排出されることを防止するので、ベーンロータ15は目標位相に保持される。
ベーンロータ15が目標位相に到達すると、ECU70は位相切替弁60に供給する駆動電流のデューティ比を制御し、スプール63を、図5に示すように図1と図4との中間位置に保持する。その結果、位相切替弁60は、遅角通路210および進角通路220と、供給通路204および排出通路206との接続を遮断し、各遅角室および各進角室からオイルパン200に作動油が排出されることを防止するので、ベーンロータ15は目標位相に保持される。
図5に示す中間保持制御時においてベーンロータ15が遅角側および進角側にトルク変動を受けると、位相切替弁60はデューティ比制御されているので、位相切替弁60を通り、逆止弁100に圧力脈動が伝わる恐れがある。しかし、逆止弁100が圧力脈動を遮断しドレン切替弁600に圧力脈動が伝わらないので、第1制御弁601、第1制御弁602のスプール631、641の位置が変動することを防止できる。
次に、上述の遅角制御時、進角制御時、中間保持制御時における、第1逆止弁80および第2逆止弁90、ならびに第1制御弁601および第2制御弁602の作動を、図6および図7を用いて説明する。なお、図6は制御遅角室51に接続される第1逆止弁80および第1制御弁601の作動を、図7は制御進角室55に接続される第2逆止弁90および第2制御弁602の作動を示す断面図である。
<遅角制御>
遅角制御時には、第2制御弁602および位相切替弁60は、各進角室から作動油を排出する切替状態になるので、図7(a)に示すように、遅角制御時にベーンロータ15が受けるトルク変動が進角側トルク(負トルク)または遅角トルク側(正トルク)であるか否かに関わらず、第2逆止弁90は、進角通路222を遮断し、供給専用油路222aから進角通路222への逆流を防止する。そして、第2制御弁602は、スプリング642の荷重により第2排出通路226を開放して、制御進角室55内の作動油を第2排出通路226を通じて流出可能とする。
遅角制御時には、第2制御弁602および位相切替弁60は、各進角室から作動油を排出する切替状態になるので、図7(a)に示すように、遅角制御時にベーンロータ15が受けるトルク変動が進角側トルク(負トルク)または遅角トルク側(正トルク)であるか否かに関わらず、第2逆止弁90は、進角通路222を遮断し、供給専用油路222aから進角通路222への逆流を防止する。そして、第2制御弁602は、スプリング642の荷重により第2排出通路226を開放して、制御進角室55内の作動油を第2排出通路226を通じて流出可能とする。
また、遅角制御時には、遅角通路210から遅角通路212、213、214に作動油が供給されるので、ベーンロータが正負のトルク変動を受けない場合には第1逆止弁80は遅角通路212を開放し、遅角通路212から供給専用油路212aを通じて制御遅角室51へ作動油が供給される。
遅角制御時においてベーンロータが遅角側のトルク変動(正トルク)を受ける場合も、図6(a)に示すように、第1逆止弁80は遅角通路212を開放する。そして、第1制御弁601は、パイロット圧力により第1排出通路225を遮断して、制御遅角室51内の作動油が第1排出通路225を通じて流出することを規制する。
遅角制御時においてベーンロータが遅角側のトルク変動(正トルク)を受ける場合も、図6(a)に示すように、第1逆止弁80は遅角通路212を開放する。そして、第1制御弁601は、パイロット圧力により第1排出通路225を遮断して、制御遅角室51内の作動油が第1排出通路225を通じて流出することを規制する。
一方、図6(b)に示すように、遅角制御時にベーンロータ15が進角側に負トルクを受けた場合には、第1逆止弁80は、遅角通路212を遮断し、供給専用油路212aから遅角通路212への逆流を防止する。第1制御弁601は、パイロット圧力により第1排出通路225を遮断する状態を保持しているので、制御遅角室51内の作動油が第1排出通路225を通じて流出することを規制する。
<進角制御>
進角制御時には、第1制御弁601および位相切替弁60は、各遅角室から作動油を排出する切替状態になるので、図6(c)に示すように、進角制御時にベーンロータ15が受けるトルク変動が負トルク正トルクであるか否かに関わらず、第1逆止弁80は、遅角通路212を遮断し、供給専用油路212aから遅角通路212への逆流を防止する。そして、第1制御弁601は、スプリング641の荷重により第1排出通路225を開放して、制御遅角室51内の作動油を第1排出通路225を通じて流出可能とする。
進角制御時には、第1制御弁601および位相切替弁60は、各遅角室から作動油を排出する切替状態になるので、図6(c)に示すように、進角制御時にベーンロータ15が受けるトルク変動が負トルク正トルクであるか否かに関わらず、第1逆止弁80は、遅角通路212を遮断し、供給専用油路212aから遅角通路212への逆流を防止する。そして、第1制御弁601は、スプリング641の荷重により第1排出通路225を開放して、制御遅角室51内の作動油を第1排出通路225を通じて流出可能とする。
また、進角制御時には、進角通路220から進角通路222、223、224に作動油が供給されるので、ベーンロータが正負のトルク変動を受けない場合には第2逆止弁90は進角通路222を開放し、進角通路222から供給専用油路222aを通じて制御進角室55へ作動油が供給される。
進角制御時においてベーンロータが進角側のトルク変動(負トルク)を受ける場合も、図7(c)に示すように、第2逆止弁90は進角通路222を開放する。そして、第2制御弁602は、パイロット圧力により第2排出通路226を遮断して、制御進角室55内の作動油が第2排出通路226を通じて流出することを規制する。
進角制御時においてベーンロータが進角側のトルク変動(負トルク)を受ける場合も、図7(c)に示すように、第2逆止弁90は進角通路222を開放する。そして、第2制御弁602は、パイロット圧力により第2排出通路226を遮断して、制御進角室55内の作動油が第2排出通路226を通じて流出することを規制する。
一方、図7(b)に示すように、進角制御時にベーンロータ15が遅角側に正トルクを受けた場合には、第2逆止弁90は、進角通路222を遮断し、供給専用油路222aから進角通路222への逆流を防止する。第2制御弁602は、パイロット圧力により第2排出通路226を遮断する状態を保持しているので、制御進角室55内の作動油が第2排出通路226を通じて流出することを規制する。
<中間保持制御>
図7(d)に示すように、中間保持制御時にベーンロータ15が正トルクまたは負トルクを受けた場合には、第2逆止弁90は、進角通路222を遮断して、供給専用油路222aから進角通路222への逆流を防止する。そして、第2制御弁602は、パイロット圧力によりスプリング642の荷重に抗して第2排出通路226を遮断し、制御進角室55内の作動油が第2排出通路226を通じて流出することを規制する。
図7(d)に示すように、中間保持制御時にベーンロータ15が正トルクまたは負トルクを受けた場合には、第2逆止弁90は、進角通路222を遮断して、供給専用油路222aから進角通路222への逆流を防止する。そして、第2制御弁602は、パイロット圧力によりスプリング642の荷重に抗して第2排出通路226を遮断し、制御進角室55内の作動油が第2排出通路226を通じて流出することを規制する。
また、図6(d)に示すように、中間保持制御時にベーンロータ15が正トルクまたは負トルクを受けた場合には、第1逆止弁80は、遅角通路212を遮断して、供給専用油路212aから遅角通路212への逆流を防止する。そして、第1制御弁601は、パイロット圧力によりスプリング641の荷重に抗して第1排出通路225を遮断し、制御遅角室51内の作動油が第1排出通路225を通じて流出することを規制する。
第1実施形態によれば、遅角通路212に第1逆止弁80が設置され、進角通路222に第2逆止弁90が設置されており、中間保持制御時において第1排出通路225を第1制御弁601が遮断し、第2排出通路226を第2制御弁602が遮断している。したがって、ベーンロータ15を目標位相に保持している中間保持制御時にベーンロータ15が遅角側および進角側にトルク変動を受けても、制御遅角室51および制御進角室55から作動流体が流出することを防止することができる。したがって、中間保持制御時にベーンロータ15が遅角側および進角側にトルク変動を受けても、ベーンロータ15はハウジング10に対して遅角側および進角側に戻されない。その結果、遅角室52、53、進角室56、57からも作動油は流出しない。よって、中間保持制御時にベーンロータ15が遅角側および進角側に相対回転することを防止でき、吸気弁のバルブタイミングのずれを抑制できる。
また、第1実施形態によれば、パイロット圧力は、油圧ポンプ202から位相切替弁60に作動油を供給する供給通路204から分岐した供給通路230により、位相切替弁60よりも油圧ポンプ202側から第1制御弁601および第2制御弁602に供給される。そして、供給通路204と供給通路230との分岐点205と位相切替弁60との間の供給通路204に逆止弁100が設置されているので、位相切替弁60のスプール63が遅角通路210および進角通路220を遮断している場合において、ベーンロータ15がトルク変動を受けたときにパイロット圧力の変動を低減できる。よって、第1制御弁601および第2制御弁602を安定して確実に作動させることができる。
(第2実施形態)
第1実施形態では、ドレン制御弁としてノーマリオープン方式の第1制御弁601および第2制御弁602を採用しているのに対し、第2実施形態のバルブタイミング調整装置4では、ドレン制御弁として、図8〜図10に示すノーマリクローズ方式の第1制御弁801および第2制御弁810を採用している。そして、第2実施形態では、第1制御弁801および第2制御弁810をノーマリクローズ方式の制御弁にしたことに付随して、ドレン切替弁820を第1実施形態のドレン切替弁600と異なった構成にしている。これ以外の第2実施形態のバルブタイミング調整装置4の構成は、実質的に第1実施形態のバルブタイミング調整装置1と同一である。
第1実施形態では、ドレン制御弁としてノーマリオープン方式の第1制御弁601および第2制御弁602を採用しているのに対し、第2実施形態のバルブタイミング調整装置4では、ドレン制御弁として、図8〜図10に示すノーマリクローズ方式の第1制御弁801および第2制御弁810を採用している。そして、第2実施形態では、第1制御弁801および第2制御弁810をノーマリクローズ方式の制御弁にしたことに付随して、ドレン切替弁820を第1実施形態のドレン切替弁600と異なった構成にしている。これ以外の第2実施形態のバルブタイミング調整装置4の構成は、実質的に第1実施形態のバルブタイミング調整装置1と同一である。
具体的には、第1制御弁801および第2制御弁810において、両スプリング641、642は、第1排出通路225および第2排出通路226を遮断する位置へ向けて第1制御弁801のスプール802および第2制御弁810のスプール812に荷重を加えるので、パイロット圧力が両制御弁801、810に加わっていない状態では、第1排出通路225および第2排出通路226は常時遮断される。
次に、位相制御時にドレン切替弁820の切替制御により第1制御弁801および第2制御弁810に加わるパイロット圧力の制御を説明する。
<遅角制御>
遅角制御時には、電磁駆動部620への通電をオフされるので、ドレン切替弁820のスプール822は図8に示す位置にある。この状態では、油圧ポンプ202から進角パイロット通路236に作動油が供給されて第2制御弁810にパイロット圧力が加わる。一方、遅角パイロット通路234からは作動油が排出されるので、第1制御弁801にはパイロット圧力は加わらない。
<遅角制御>
遅角制御時には、電磁駆動部620への通電をオフされるので、ドレン切替弁820のスプール822は図8に示す位置にある。この状態では、油圧ポンプ202から進角パイロット通路236に作動油が供給されて第2制御弁810にパイロット圧力が加わる。一方、遅角パイロット通路234からは作動油が排出されるので、第1制御弁801にはパイロット圧力は加わらない。
<進角制御>
ドレン切替弁820から遅角パイロット通路234に作動油が供給されるので、第1制御弁801にパイロット圧力が加わる。一方、進角パイロット通路236からドレン切替弁820を通り作動油が排出されるので、第2制御弁810にパイロット圧力は加わらない。
ドレン切替弁820から遅角パイロット通路234に作動油が供給されるので、第1制御弁801にパイロット圧力が加わる。一方、進角パイロット通路236からドレン切替弁820を通り作動油が排出されるので、第2制御弁810にパイロット圧力は加わらない。
<中間保持制御>
ドレン切替弁820により遅角パイロット通路234、進角パイロット通路236への作動油の供給が遮断されるので、第1制御弁801および第2制御弁810にパイロット圧力は加わらない。
このように、第2実施形態では、ドレン切替弁820によるパイロット圧力の制御が第1実施形態と異なっているが、遅角制御時、進角制御時および中間保持制御時の各位相制御時において、第1制御弁801および第2制御弁810による第1排出通路225および第2排出通路226の開閉状態は、図9および図10に示すように、第1実施形態の図6および図7と同じである。
ドレン切替弁820により遅角パイロット通路234、進角パイロット通路236への作動油の供給が遮断されるので、第1制御弁801および第2制御弁810にパイロット圧力は加わらない。
このように、第2実施形態では、ドレン切替弁820によるパイロット圧力の制御が第1実施形態と異なっているが、遅角制御時、進角制御時および中間保持制御時の各位相制御時において、第1制御弁801および第2制御弁810による第1排出通路225および第2排出通路226の開閉状態は、図9および図10に示すように、第1実施形態の図6および図7と同じである。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態を図11および図12に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第3実施形態のバルブタイミング調整装置5では、位相切替弁60と分岐点205との間の供給通路204、ならびに分岐点205とドレン切替弁600との間の供給通路230の側方に、圧力脈動低減手段としてダンパ110をそれぞれ設置している。
本発明の第3実施形態を図11および図12に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第3実施形態のバルブタイミング調整装置5では、位相切替弁60と分岐点205との間の供給通路204、ならびに分岐点205とドレン切替弁600との間の供給通路230の側方に、圧力脈動低減手段としてダンパ110をそれぞれ設置している。
図12に示すように、ダンパ110は、ハウジング112内に往復移動自在に板状の可動部材114を収容している。弾性部材としてのスプリング116は、供給通路204、230に向けて可動部材114に荷重を加えている。ハウジング112のスプリング116を収容している部分には、スプリング室118を大気開放する通気孔113が形成されている。
ベーンロータ15が受けるトルク変動により、供給通路204、230に圧力脈動が伝わっても、圧力脈動に応じて可動部材114が変位することにより、供給通路204、230の圧力脈動を低減できる。したがって、第1制御弁601および第2制御弁602に加わるパイロット圧力の変動を低減できる。
ベーンロータ15が受けるトルク変動により、供給通路204、230に圧力脈動が伝わっても、圧力脈動に応じて可動部材114が変位することにより、供給通路204、230の圧力脈動を低減できる。したがって、第1制御弁601および第2制御弁602に加わるパイロット圧力の変動を低減できる。
(第4実、第5実施形態)
本発明の第4実施形態を図13に示し、第5実施形態を図14に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
図13に示す第4実施形態のバルブタイミング調整装置6では、分岐点205とドレン切替弁600との間の供給通路230に、圧力脈動低減手段かつ圧損生成手段として絞り120を設置している。
本発明の第4実施形態を図13に示し、第5実施形態を図14に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
図13に示す第4実施形態のバルブタイミング調整装置6では、分岐点205とドレン切替弁600との間の供給通路230に、圧力脈動低減手段かつ圧損生成手段として絞り120を設置している。
第4実施形態では、絞り120により供給通路230の通路面積が絞られ、供給通路230の他の部位よりも絞り120部分の圧損が大きくなっている。したがってベーンロータ15が受けるトルク変動により、供給通路204から供給通路230に圧力脈動が伝わると、絞り120部分で供給通路230の圧損が増加することにより、圧力脈動が低減する。したがって、第1制御弁601および第2制御弁602に加わるパイロット圧力の変動を低減できる。
図14に示す第5実施形態では、分岐点205とドレン切替弁600との間の供給通路230に、圧力脈動低減手段かつ圧損生成手段として、絞り120に代えて容積拡大器130を設置している。
容積拡大器130は、供給通路230の他の部位よりも通路面積の大きい容積室132を形成しているので、容積室132の出入口の両方で、供給通路230の他の部位よりも圧損が大きくなる。したがってベーンロータ15が受けるトルク変動により、供給通路204から供給通路230に圧力脈動が伝わると、容積室132の出入口で供給通路230の圧損が増加することにより、圧力脈動が低減する。したがって、第1制御弁601および第2制御弁602に加わるパイロット圧力の変動を低減できる。
容積拡大器130は、供給通路230の他の部位よりも通路面積の大きい容積室132を形成しているので、容積室132の出入口の両方で、供給通路230の他の部位よりも圧損が大きくなる。したがってベーンロータ15が受けるトルク変動により、供給通路204から供給通路230に圧力脈動が伝わると、容積室132の出入口で供給通路230の圧損が増加することにより、圧力脈動が低減する。したがって、第1制御弁601および第2制御弁602に加わるパイロット圧力の変動を低減できる。
(他の実施形態)
上記実施形態では、遅角室および進角室の両方に、位相逆止弁として第1逆止弁80、第2逆止弁90をそれぞれ接続し、ドレン制御弁として第1制御弁、第2制御弁をそれぞれ接続した。これに対し、遅角室または進角室の一方に、位相逆止弁、ドレン制御弁を接続してもよい。
また、上記実施形態では、複数の遅角通路212、213、214のうち遅角通路212にのみ第1逆止弁80を設置しているが、複数の遅角通路212、213、214のうち少なくとも一つの遅角通路に第1逆止弁80を設置していればよく、例えば、全ての遅角通路212、213、214の各々に第1逆止弁80を設置してもよい。
上記実施形態では、遅角室および進角室の両方に、位相逆止弁として第1逆止弁80、第2逆止弁90をそれぞれ接続し、ドレン制御弁として第1制御弁、第2制御弁をそれぞれ接続した。これに対し、遅角室または進角室の一方に、位相逆止弁、ドレン制御弁を接続してもよい。
また、上記実施形態では、複数の遅角通路212、213、214のうち遅角通路212にのみ第1逆止弁80を設置しているが、複数の遅角通路212、213、214のうち少なくとも一つの遅角通路に第1逆止弁80を設置していればよく、例えば、全ての遅角通路212、213、214の各々に第1逆止弁80を設置してもよい。
また、上記実施形態では、複数の進角通路222、223、224のうち進角通路222にのみ第2逆止弁90を設置しているが、複数の進角通路222、223、224のうち少なくとも一つの進角通路に第2逆止弁90を設置していればよく、例えば、全ての進角通路222、223、224の各々に第2逆止弁90を設置してもよい。
上記実施形態では、位相逆止弁およびドレン制御弁を軸受け2よりも進角室および遅角室側に設置し、ベーンロータ15に内蔵した。これに対し、位相逆止弁およびドレン制御弁をベーンロータ15の外部に設置してもよい。また、位相逆止弁およびドレン制御弁を軸受2よりも油圧ポンプ202側に設置してもよい。
上記実施形態では、位相逆止弁およびドレン制御弁を軸受け2よりも進角室および遅角室側に設置し、ベーンロータ15に内蔵した。これに対し、位相逆止弁およびドレン制御弁をベーンロータ15の外部に設置してもよい。また、位相逆止弁およびドレン制御弁を軸受2よりも油圧ポンプ202側に設置してもよい。
また、第3実施形態では、供給通路204、230の両方にダンパ110を1個ずつ設置した。これに対し、供給通路204、230の一方にだけダンパ110を設置してもよい。また、遅角パイロット通路234および進角パイロット通路236の少なくともいずれか一方にダンパ110を設置してもよい。圧力脈動手段としてダンパを使用する場合、ダンパの可動部材としてダイヤフラムを用いてもよい。
また、第4、第5実施形態では、ドレン切替弁600よりも油圧ポンプ202側の供給通路230に絞り120または容積拡大器130を設置した。これに対し、ドレン切替弁600よりも遅角室側および進角室側の遅角パイロット通路234および進角パイロット通路236の少なくともいずれか一方に絞り120または容積拡大器130を設置してもよい。また、圧力脈動低減手段かつ圧損生成手段として、絞り120または容積拡大器130に代えてオイルフィルタを設置してもよい。
上記実施形態では、吸気弁用のバルブタイミング調整装置に本発明を適用した。これに対し、排気弁、あるいは吸気弁および排気弁の両方のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置に本発明を適用してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
1、4、5、6:バルブタイミング調整装置、3:カムシャフト(従動軸)、10:ハウジング、15:ベーンロータ、50:収容室、51、52、53:遅角室(51:制御遅角室、逆止弁接続室)、55、56、57:進角室(55:制御進角室、逆止弁接続室)、60:位相切替弁、80:第1逆止弁(位相逆止弁)、90:第2逆止弁(位相逆止弁)、100:逆止弁(脈動低減手段、脈動逆止弁)、110:ダンパ(脈動低減手段)、120:絞り(脈動低減手段、圧損生成手段)、130:容積拡大器(脈動低減手段、圧損生成手段)、132:容積室、151、152、153:ベーン、202:油圧ポンプ(流体供給源)、204、供給通路(流体通路)、205:分岐点、230:供給通路(流体通路、パイロット通路)、210、212、213、214:遅角通路、220、222、223、224:進角通路、225:第1排出通路(バイパス排出通路)、226:第2排出通路(バイパス排出通路)、230、供給通路(流体通路、パイロット通路)、234:遅角パイロット通路(流体通路、パイロット通路)、236:進角パイロット通路(流体通路、パイロット通路)、600、800:ドレン切替弁、601、801:第1制御弁(ドレン制御弁)、602、810:第2制御弁(ドレン制御弁)、631、632:スプール(弁部材)、641、642:スプリング(弾性部材)
Claims (12)
- 内燃機関の駆動軸から吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方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おいて、
前記駆動軸および前記従動軸の一方とともに回転し、回転方向に所定角度範囲で形成された収容室を有するハウジングと、
前記駆動軸および前記従動軸の他方とともに回転して前記収容室に収容されるベーンを有し、前記ベーンにより前記収容室を仕切って形成された遅角室および進角室の作動流体圧力により前記ハウジングに対し遅角側および進角側に相対回転駆動され、前記ハウジングに対する相対位相を制御されるベーンロータと、
流体供給源から前記遅角室への作動流体の供給と前記遅角室からの作動流体の排出との切り替え、ならびに前記流体供給源から前記進角室への作動流体の供給と前記進角室からの作動流体の排出との切り替えを行う位相切替弁と、
前記位相切替弁と前記遅角室とを接続する遅角通路、ならびに前記位相切替弁と前記進角室とを接続する進角通路の少なくともいずれか一方に設置されている位相逆止弁であって、前記遅角室および前記進角室の内、前記位相逆止弁が接続されている逆止弁接続室から前記位相切替弁への作動流体流れを規制し、前記位相切替弁から前記逆止弁接続室への作動流体流れを許容する位相逆止弁と、
前記位相逆止弁をバイパスして前記逆止弁接続室と前記位相切替弁とを接続するバイパス排出通路に設置され、パイロット圧力により作動し、前記遅角室または前記進角室の内、前記位相逆止弁が接続している一方の前記逆止弁接続室に前記流体供給源から作動流体を供給して前記ハウジングに対し前記ベーンロータを遅角側または進角側の一方に相対回転駆動させるとき、作動流体が供給される前記逆止弁接続室に接続している前記バイパス排出通路を遮断し、前記遅角室または前記進角室の内、前記位相逆止弁が接続している一方の前記逆止弁接続室から作動流体を排出して前記ハウジングに対し前記ベーンロータを遅角側または進角側の他方に相対回転駆動させるとき、作動流体が排出される前記逆止弁接続室に接続している前記バイパス排出通路を開放するドレン制御弁と、
前記流体供給源から前記位相切替弁に作動流体を供給する供給通路から分岐して前記ドレン制御弁に接続し前記流体供給源から供給される作動流体により前記ドレン制御弁に前記パイロット圧力を加えるパイロット通路に設置され、前記パイロット通路から前記ドレン制御弁への作動流体の供給と、前記パイロット通路からの作動流体の排出とを切り替えるドレン切替弁と、
前記位相切替弁から前記供給通路、前記供給通路と前記パイロット通路との分岐点、および前記パイロット通路を通り前記ドレン制御弁に到る流体通路に設置され、前記流体供給源から前記ドレン制御弁への作動流体の供給を許容するとともに、前記位相切替弁から前記流体通路を通り前記ドレン制御弁に伝わる圧力脈動を低減する脈動低減手段と、
を備えるバルブタイミング調整装置。 - 前記脈動低減手段は、前記分岐点と前記位相切替弁との間の前記供給通路に設置され、前記流体供給源から前記位相切替弁への作動流体流れを許容し、前記供給通路から前記パイロット通路への作動流体流れを規制する脈動逆止弁である請求項1に記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記脈動低減手段は、前記流体通路の側方に設置されており、前記流体通路の圧力変化に応じて変位する可動部材を有するダンパである請求項1に記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記脈動低減手段は、前記パイロット通路に設置され、前記パイロット通路の他の部位よりも圧損を大きくした圧損生成手段である請求項1に記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記圧損生成手段は絞りである請求項4に記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記圧損生成手段は、前記パイロット通路の他の部位よりも通路面積が大きい容積室を有する請求項4に記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記位相逆止弁は、前記遅角通路に設置され、前記位相切替弁から前記遅角室への作動流体流れを許容し、前記遅角室から前記位相切替弁への作動流体流れを規制する第1逆止弁と、前記進角通路に設置され、前記位相切替弁から前記進角室への作動流体流れを許容し、前記進角室から前記位相切替弁への作動流体流れを規制する第2逆止弁とを有し、
前記ドレン制御弁は、前記第1逆止弁をバイパスして前記遅角室と前記位相切替弁とを接続する第1排出通路に設置され、前記パイロット圧力により作動し、前記ベーンロータを遅角側へ相対回転させる遅角制御を行うとき前記第1排出通路を遮断し、前記ベーンロータを進角側へ相対回転させる進角制御を行うとき前記第1排出通路を開放する第1制御弁と、前記第2逆止弁をバイパスして前記進角室と前記位相切替弁とを接続する第2排出通路に設置され、前記パイロット圧力により作動し、前記ベーンロータを進角側へ相対回転させる進角制御を行うとき前記第2排出通路を遮断し、前記ベーンロータを遅角側へ相対回転させる遅角制御を行うとき前記第2排出通路を開放する第2制御弁とを有する、
請求項1から6のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。 - 前記ハウジングは回転方向に前記収容室を複数有し、前記遅角室および前記進角室は各々複数設けられ、
前記遅角通路および前記進角通路は、複数の前記遅角室および前記進角室の各々に設けられ、
前記第1逆止弁は、複数の前記遅角通路のうち少なくとも1つに設置され、
前記第2逆止弁は、複数の前記進角通路のうち少なくとも1つに設置されている請求項7に記載のバルブタイミング調整装置。 - 前記位相切替弁は、前記従動軸を回転可能に支持する軸受よりも前記流体供給源側に設置され、
前記第1逆止弁および前記第2逆止弁、ならびに前記第1制御弁および前記第2制御弁は、前記軸受よりも前記遅角室および前記進角室側に設置されている請求項7または8に記載のバルブタイミング調整装置。 - 前記位相逆止弁および前記ドレン制御弁は、前記ベーンロータに内蔵されている請求項1から9のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記ドレン制御弁は、前記パイロット圧力により前記バイパス排出通路を遮断する方向に移動する弁部材と、前記バイパス排出通路を開放する方向に前記弁部材に荷重を加える弾性部材とを有する請求項1から10のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記ドレン制御弁は、前記パイロット圧力により前記バイパス排出通路を開放する方向に移動する弁部材と、前記バイパス排出通路を遮断する方向に前記弁部材に荷重を加える弾性部材とを有する請求項1から10のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。
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