JP6581475B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、内燃機関の吸気弁や排気弁のバルブタイミングを運転状態に応じて可変制御するバルブタイミング制御装置に用いられる電磁弁に関する。

従来から内燃機関のバルブタイミング制御装置に用いられる電磁弁としては種々提供されており、その一つとして以下の特許文献１に記載されたものがある。

概略を説明すれば、この電磁弁は、内燃機関のシリンダブロックに形成されたバルブ穴に挿入固定された円筒状のバルブボディと、該バルブボディの内部に軸方向に沿って摺動自在に設けられた円筒状のスプール弁と、前記スプール弁を一方向に付勢するバルブスプリングと、前記バルブボディの軸方向一端部に固定されて、スプール弁をバルブスプリングのばね力に抗して他方向へ押圧するソレノイドと、を備えている。

前記バルブボディは、周壁に複数のポートが径方向に沿って貫通形成されている一方、前記スプール弁は、周壁の軸方向の前後端部や中央の外周に複数のランド部が形成されていると共に、周壁の軸方向所定位置に、内部の通路孔に連通するドレン孔が貫通形成されている。また、スプール弁は、軸方向のソレノイド側の一端部にソレノイドの可動鉄心に軸方向から当接した小径円筒状の伝達軸部を一体に有し、該伝達軸部の周壁にいわゆる呼吸孔が貫通形成されている。

そして、コントロールユニットから前記ソレノイドへの通電、非通電によって前記スプール弁を軸方向へ移動させることにより、前記各ポートを開閉させることにより、オイルポンプから圧送された作動油をベーンロータなどで隔成された進角油圧室と遅角油圧室に選択的に給排して、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更するようになっている。

特開２０１３−１４５０３０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電磁弁にあっては、前記スプール弁が多くのランド部や伝達軸部などに起因して全体の構造が複雑になっているため、該スプール弁を製造加工するにあたり多数の加工が必要になり、加工工数の増加による製造作業能率の低下とコストの高騰が余儀なくされている。

本発明は、スプール弁などの製造作業能率の向上を図り得る電磁弁を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、複数のポートが形成された筒状のバルブボディと、該バルブボディの内部に軸方向へ摺動自在に設けられ、摺動位置に応じて前記複数のポートの開閉切り換えを行う筒状のスプール弁と、該スプール弁の軸方向の両端面にそれぞれ形成された保持部と、一端部が前記両保持部のうち一方側の保持部に保持されて、前記スプール弁を前記バルブボディの軸方向の一方側へ付勢する付勢部材と、前記バルブボディの軸方向一端側に設けられ、前記付勢部材の付勢力に抗して前記スプール弁を前記バルブボディの軸方向の他方側へ移動させるソレノイド部と、軸方向の一端部が前記スプール弁の前記両保持部のうち他方側の保持部に保持され、他端部が前記ソレノイド部の可動鉄心に軸方向から当接して、前記可動鉄心とスプール弁を軸方向から連係する連係部材と、
を備え、
前記スプール弁は、該スプール弁の軸線の中央を軸直角方向に延びる径方向線を中心として対称形状に形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、スプール弁と連係部材を別体に構成したことから、１つの部品にかかる加工工数が削減されて電磁弁の製造作業能率の向上を図ることができる。

本発明に係る電磁弁が適用されるバルブタイミング制御装置の実施形態を示す全体構成図である。 本実施形態の電磁切換弁を示す縦断面図である。 本実施形態の電磁切換弁の分解斜視図である。 本実施形態に供されるスプール弁を示し、Ａはスプール弁の側面図、Ｂは斜視図である。 本実施形態に供される連係ロッドを示し、Ａは連係ロッドの側面図、Ｂは縦断面図である。 本実施形態に供される磁性部材を示し、Ａは磁性部材の側面図、Ｂは縦断面図である。 図２のＡ部拡大図である。 本実施形態に供されるベーンロータを中間位相の回転位置に保持するための作用を説明する電磁切換弁の縦断面図ある。 本実施形態に供されるベーンロータを進角側の回転位相に制御するための作用を説明する電磁切換弁の縦断面図ある。

以下、本発明に係る電磁弁を内燃機関のバルブタイミング制御装置に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、前記バルブタイミング制御装置は、内燃機関の吸気弁側に設けられている。

前記バルブタイミング制御装置は、図１に示すように、機関のクランクシャフトにより図外のタイミングチェーンを介して回転駆動される駆動回転体であるスプロケット１と、機関前後方向に沿って配置されて、前記スプロケット１に対して相対回転可能に設けられた吸気側のカムシャフト２と、前記スプロケット１とカムシャフト２との間に配置されて、該両者１，２の相対回転位相を変換する位相変更機構３と、該位相変更機構３を最遅角位相位置でロックさせるロック機構４と、前記位相変更機構３とロック機構４をそれぞれ作動させる油圧回路５と、を備えている。

前記スプロケット１は、ほぼ肉厚円板状に形成されて、外周に前記タイミングチェーンが巻回された歯車部１ａを有していると共に、後述するハウジングの後端開口を閉塞するリアカバーとして構成され、中央には前記カムシャフト２の一端部が回転自在に支持される支持孔が貫通形成されている。

前記カムシャフト２は、図外のシリンダヘッドに複数のカム軸受を介して回転自在に支持され、外周面には機関弁である吸気弁を開作動させる複数の卵型の回転カムが軸方向の位置に一体的に固定されていると共に、前記一端部の内部軸心方向に後述するカムボルト６が螺着されるボルト孔が形成されている。

前記位相変更機構３は、図１に示すように、前記スプロケット１に軸方向から一体的に設けられたハウジング７と、前記カムシャフト２の一端部に軸方向から固定され、前記ハウジング７内に回転自在に収容された従動回転体であるベーンロータ８と、前記ハウジング７の内部の作動室が、後述するハウジング本体の内周面に突設された４つのシュー９と前記ベーンロータ８とによって隔成された遅角作動室及び進角作動室であるそれぞれ４つの遅角油圧室１０及び進角油圧室１１と、を備えている。

前記ハウジング７は、焼結金属によって一体に形成された円筒状のハウジング本体７ａと、プレス成形によって形成され、前記ハウジング本体７ａの前端開口を閉塞する図外のフロントカバーと、後端開口を閉塞するリアカバーである前記スプロケット１と、から構成されている。前記ハウジング本体７ａとフロントカバー及びスプロケット１とは、前記各シュー９の各ボルト挿通孔を貫通する４本のボルト１２によって共締め固定されている。前記フロントカバーは、中央に比較的大径な挿通孔が貫通形成されていると共に、該挿通孔の外周側内周面で各油圧室１０，１１内をシールするようになっている。

前記ベーンロータ８は、金属材によって一体に形成され、前記カムシャフト２の一端部にカムボルト６によって固定されたロータ部１３と、該ロータ部１３の外周面に円周方向のほぼ９０°等間隔位置に放射状に突設された４つのベーン１４ａ〜１４ｄとから構成されている。

前記ロータ部１３は、比較的大径な円筒状に形成され、中央の内部軸方向に前記カムボルト６の軸部が挿入される挿通孔１３ａが貫通形成されていると共に、中央の後端面にカムシャフト２の一端部が嵌合する嵌合穴１３ｂが形成されている。

一方、前記各ベーン１４ａ〜１４ｄは、その突出長さが比較的短く形成されて、それぞれが前記各シュー９の間に配置されていると共に、円周方向の巾がほぼ同一に設定されて厚肉なプレート状に形成されている。前記各ベーン１４ａ〜１４ｄの外周面と前記各シュー９の先端には、それぞれ前記ハウジング本体７ａの内周面と前記ロータ部１３の外周面との間をシールするシール部材１５ａ、１５ｂがそれぞれ設けられている。

また、前記ベーンロータ８は、図１中、反時計方向(遅角方向)へ相対回転すると、第１ベーン１４ａの一側面が対向する前記一つのシュー９の対向側面に形成された突起面に当接して最大遅角側の回転位置が規制されるようになっている。また、図１中、時計方向(進角方向)へ相対回転すると、同じく第１ベーン１４ａの他側面が対向する他のシュー９の対向側面に当接して最大進角側の回転位置が規制されるようになっている。

このとき、他のベーン１４ｂ〜１４ｄは、両側面が円周方向から対向する各シュー９の対向面に当接せずに離間状態にある。したがって、ベーンロータ８とシュー９との当接精度が向上すると共に、後述する各油圧室１０，１１への油圧の供給速度が速くなってベーンロータ８の正逆回転応答性が良好になる。

前記各ベーン１４ａ〜１４ｄの正逆回転方向の両側面と各シュー９の両側面との間に、前述した各遅角油圧室１０と各進角油圧室１１が隔成されており、各遅角油圧室１０と各進角油圧室１１は、前記ロータ部１３の内部にほぼ径方向に沿って形成された図外の遅角通路孔と進角通路孔を介して油圧回路５にそれぞれに連通している。

前記ロック機構４は、ハウジング７に対してベーンロータ８を最遅角側の回転位置にロック保持するものである。

すなわち、このロック機構４は、図１及び図２に示すように、前記スプロケット１の内周側の所定位置に形成された図外のロック穴と、前記ベーンロータ８の第１ベーン１４ａの内部軸方向に形成された摺動用孔１７に進退動自在に設けられ、先端部が前記ロック穴に係脱するロックピン１６と、該ロックピン１６をロック穴方向へ付勢する図外のコイルスプリングと、前記ロック穴の内部に形成され、供給された油圧によって前記ロックピン１６を前記コイルスプリングのばね力に抗して前記各ロック穴を後退移動させて係合を解除する解除用受圧室と、該解除用受圧室に油圧を供給するロック通路と、から主として構成されている。

前記ロック穴は、スプロケット１の内側面の前記ベーンロータ８の最遅角側の回転位置に対応した位置に形成されている。

前記ロックピン１６は、先端部の受圧面に前記解除用受圧室に供給された油圧を受けて後退移動してロック穴から抜け出すことによりロックが解除されると共に、前記受圧面に油圧が作用しない場合は、前記コイルスプリングのばね力によって先端部がロック穴の内部に係入してベーンロータ８をハウジング７に対してロックするようになっている。

前記油圧回路５は、図１及び図２に示すように、前記各遅角油圧室１０に対して遅角通路孔を介して油圧を給排する遅角通路１８と、各進角油圧室１１に対して進角通路孔を介して油圧を給排する進角通路１９と、前記解除用受圧室に対して油圧を給排する前記ロック通路と、前記各遅角、進角通路１８，１９に作動油を選択的に供給するオイルポンプ２０と、機関運転状態に応じて前記遅角通路１８と進角通路１９の流路を切り換える電磁弁である単一の電磁切換弁２１と、を備えている。

前記遅角通路１８と進角通路１９は、それぞれの一端部が前記電磁切換弁２１の後述するバルブボディ３０の遅角、進角ポート３６，３７に接続されている一方、他端側が前記遅角、進角通路孔を介して前記各遅角油圧室１０と各進角油圧室１１にそれぞれ連通している。

前記ロック通路は、前記遅角通路１８に連通して、前記遅角油圧室１０に給排される油圧が解除用受圧室に給排されるようになっている。

前記オイルポンプ２０は、機関のクランクシャフトによって回転駆動するトロコイドポンプなどの一般的なものであって、アウタ、インナロータの回転によってオイルパン２２内から吸入通路２０ａを介して吸入された作動油が吐出通路２０ｂを介して吐出されて、その一部がメインオイルギャラリーＭ／Ｇから内燃機関の各摺動部などに供給されると共に、他が前記電磁切換弁２１側に供給されるようになっている。なお、吐出通路２０ｂの下流側には、図外の濾過フィルタが設けられていると共に、該吐出通路２０ｂから吐出された過剰な作動油を、ドレン通路２２を介してオイルパン２２に戻して適正な流量に制御する流量制御弁が設けられている。

前記電磁切換弁２１は、図１〜図３に示すように、４ポート３位置の比例型弁であって、シリンダブロックのバルブ穴内に挿入保持される円筒状のバルブボディ３０と、該バルブボディ３０の内部軸方向に形成された摺動孔３０ａ内に摺動自在に設けられた円筒状のスプール弁３１と、前記バルブボディ３０の軸方向一端部に有する端壁３０ｂの内底面と前記スプール弁３１の軸方向一端部との間に弾装されて、スプール弁３１を図２中、右方向へ付勢する付勢部材であるバルブスプリング３２と、前記バルブボディ３０の軸方向の他端部に設けられて、前記スプール弁３１をバルブスプリング３２のばね力に抗して図中左方向へ移動させるソレノイド部３３と、から主として構成されている。

前記バルブボディ３０は、アルミニウム合金材によって形成されて、一端部側の端壁３０ｂの中央に外部に連通するドレン孔３４が貫通形成されていると共に、周壁の軸方向のほぼ中央位置には前記オイルポンプ２０の吐出通路２０ｂに連通する供給ポート３５が径方向に沿って貫通形成されている。また、前記供給ポート３５の前記ソレノイド部３３側の側部には、前記遅角通路１８に連通する遅角ポート３６が径方向に沿って貫通形成され、端壁３０ｂ側の側部には、前記進角通路１９に連通する進角ポート３７が径方向に沿って貫通形成されている。また、前記供給ポート３５と遅角ポート３６及び進角ポート３７は、それぞれ外周側にシリンダブロックのバルブ穴の内周面と協働して形成されたグルーブ溝を有している。

また、バルブボディ３０は、ソレノイド部３３側に後端周壁３９が一体に設けられ、この後端周壁３９の内部に前記摺動用孔３０ａより大きな内径の円筒状の圧入用溝３９ａが形成されている。また、後端周壁３９の外周部前端部に形成された円環状のシール溝には、外周部が前記バルブ穴の内周面に弾接してシールするオイルシール３８が嵌着固定されていると共に、円筒状の後端周壁３９の外端面内周側に形成された円環状の保持溝には、後述するキャップスリーブ５０のフランジ部５０ｂに軸方向から当接してシールするシールリング４０が嵌着固定されている。

前記スプール弁３１は、アルミニウム合金材によって一体に形成され、図４Ａ，Ｂに示すように、円筒状に形成されて、軸線の中央を軸直角方向に延びる径方向線Ｘを中心として左右対称形状に形成されていると共に、内部軸方向に前記ドレン孔３４と連通する油通路であるドレン通路３１ａが貫通形成されている。ここで、前述した「ほぼ対称形状」とは、スプール弁３１をバルブボディ３０内に組み付ける際に、第１、第２ランド部４２，４３のどちらをソレノイド部３３側に組み付けたとしても成立する形状であって、円筒状の第１、第２ランド部４２，４３の形状が互いに異なっているものも含む。

このスプール弁３１は、中央の小径軸部４１の両端部にバルブボディ３０の摺動用孔３０ａの内周面に摺動して前記各ポート３５〜３７の開口面積を可変にする円筒状の第１、第２ランド部４２、４３を有していると共に、前記小径軸部４１の外周には、前記摺動用孔３０ａの内周面と協働して通路を構成する円筒状の環状溝４１ａが形成されている。また、前記両ランド部４２，４３は、各外端面に前記ドレン通路３１ａの両端に連通する保持部(凹部)である円環状の第１、第２凹溝４２ａ、４３ａが形成されている。

また、前記スプール弁３１のソレノイド部３３側の第１凹溝４２ａには、連係部材である連係ロッド４４が挿入保持されている。なお、圧入による保持でもよい。この連係ロッド４４は、図２及び図５Ａ，Ｂに示すように、合成樹脂材によって内部中空のラッパ状に形成されており、内部軸方向に形成された通路部４４ａと、軸方向の一端部、つまりスプール弁３１側の一端部である大径円筒部４４ｂと、他端部である小径円筒部４４ｃと、大径円筒部４４ｂと小径円筒部４４ｃとの間に形成された傾斜状の段差筒部４４ｄと、から構成されている。

前記大径円筒部４４ｂは、先端部外周面が前記第１凹溝４２ａの内周面に軸方向から圧入固定されていると共に、中央位置には、前記遅角ポート３６に連通可能な軸方向に沿った長孔状の２つの第１連通孔４４ｅが径方向に沿って貫通形成されている。この第１連通孔４４ｅは、大径円筒部４４ｂの外周面と後述する摺動用孔３０ａとの間の隙間を介して後述の遅角ポート３６に適宜連通するようになっている。

前記小径円筒部４４ｃは、先端部に小円形状の２つの第２連通孔４４ｆが径方向に沿って貫通形成されていると共に、先端縁がソレノイド部３３の後述するプランジャ５１の前端面中央に前記バルブスプリング３２のばね力を介して軸方向から当接している。前記第２連通孔４４ｆは、後述するプランジャ５１の良好な移動を確保するためのいわゆる呼吸用孔と油排出用として機能するようになっている。

前記段差筒部４４ｄは、大径円筒部４４ｂと小径円筒部４４ｃを連続して連結した滑らかな傾斜状に形成されている。

前記バルブスプリング３２は、一端部が前記バルブボディ３０の端壁３０ｂの内底面に弾接していると共に、他端部がスプール弁３１の第２凹溝４３ａの底面に弾接して、前記スプール弁３１をソレノイド部３３方向に付勢している。

前記バルブボディ３０の後端周壁３９の圧入用溝３９ａには、ソレノイド部３３の一部を構成する磁性部材４５が圧入固定されている。この磁性部材４５は、図６Ａ，Ｂに示すように、鉄系金属材によって全体が段差円筒状に形成され、バルブボディ３０側の大径な固定部である固定部４５ａと、該固定部４５ａの端縁に段差部４５ｃを介して一体に設けられた有底状の小径な嵌合部４５ｂと、から構成されて、全体が前記連係ロッド４４の外周側に該連係ロッド４４を囲繞するように配置されている。

前記固定部４５ａは、外周面が前記圧入用溝３９ａの内周面に圧入固定されていると共に、その軸方向の長さが圧入用溝３９ａの軸方向長さとほぼ同じに形成されている。

前記嵌合部４５ｂは、底壁４５ｄの中央に前記連係ロッド４４の小径円筒部４４ｃが摺動可能なガイド孔４５ｅが貫通形成されていると共に、後述するブラケット４８の嵌合孔４８ｃ内に嵌合している。

前記段差部４５ｃは、固定部４５ａから嵌合部４５ｂに掛けて下り傾斜状に形成されて、その内周面４５ｆが前記連係ロッド４４の最大軸方向の移動を阻害しない大きさに形成されている。

また、前記磁性部材４５の内周面と連係ロッド４４の外周面との間には、前記第１連通孔４４ｅと連通するラッパ状の隙間通路５５が形成されている。

前記ソレノイド部３３は、図１〜図３に示すように、磁性材からなる円筒状のケーシング４６と、該ケーシング４６の内周側に固定された円筒状のコイル４７と、前記ケーシング４６の前端部にカシメ固定されて、電磁弁全体をシリンダブロックに固定する磁性材の第１固定鉄心となるブラケット４８と、前記コイル４７の内周側に固定された第２固定鉄心である磁性材の円筒部４９と、該円筒部４９の内周側に有底円筒状のキャップスリーブ５０を介して軸方向へ摺動可能な円柱状の可動鉄心であるプランジャ５１と、から主として構成されている。

前記ケーシング４６は、平板を円筒状に丸めて対向端部に有する凹凸部４６ａ、４６ｂを係合させて形状保持していると共に、バルブボディ３０側の先端部にカシメ用の４つの爪部４６ｃが一体に設けられている。

前記コイル４７は、後端部にＥＣＵ５４にハーネスを介して電気的に接続されるコネクタ５２が一体に形成されていると共に、前記ＥＣＵ５４から通電された制御電流によって消励磁されるようになっている。

前記ブラケット４８は、プレス成形によって一体に形成されて、大径状の円環部４８ａと、該円環部４８ａの外周縁に一体に形成された固定用アーム４８ｂと、から構成されている。前記円環部４８ａは、図７にも示すように、中央に前記磁性部材４５の嵌合部４５ｂが、磁性材のキャップスリーブ５０を介してすきま嵌めによって嵌合する嵌合孔４８ｃが形成されていると共に、この嵌合孔４８ｃの孔縁には磁束が通流する円筒状の突起部４８ｄがコイル４７の内周軸方向に沿って一体に突設されている。前記固定用アーム４８ｂは、シリンダブロックに固定されるボルトが挿通されるボルト挿通孔４８ｅが貫通形成されている。

前記キャップスリーブ５０は、ステンレス材によって薄肉円筒状に形成され、その軸方向の長さが前記プランジャ５１の移動長さよりも長く形成されて上げ底状の底壁５０ａによってプランジャ５１の最大後退移動を規制するようになっていると共に、前端縁に一体に設けられたフランジ部５０ｂが前記シールリング４０の一側面に弾接している。

また、このキャップスリーブ５０は、前記フランジ部５０ｂ側の内周面が前記磁性部材４５の嵌合部４５ｂの外周面に圧接していると共に、外周面が前述のように前記突起部４８ｃの内周面に微小なエアギャップＣを介して径方向から対峙している。

前記プランジャ５１は、内部軸心方向に移動性を確保するための貫通孔５１ａが形成されていると共に、先端側に前記連係ロッド４４の小径円筒部４４ｂの先端面が軸方向から当接する円環状のスペーサ５３が設けられている。そして、このプランジャ５１は、前記コイル４７への通電による励磁によってブラケット４８及び円筒部４９の磁力によってスプール弁４１方向へ移動するようになっている。

すなわち、前記コイル４７への通電に伴って発生する磁界は、図７の矢印で示すように、ケーシング４６からブラケット４８の円環部４８ａに流入し、ここから突起部４８ｄ側と前記エアギャップＣを介して磁性部材４５の嵌合部４５ｂ及び円筒部４９に流入して、プランジャ５１に対してスプール弁４１方向へ吸引力を発生させるようになっている。特に、前記磁性部材４５は、プランジャ５１に対する磁力をアシストしてスプール弁４１方向への吸引力を増加させるようになっている。

前記ＥＣＵ５４は、内部のコンピュータが図外のクランク角センサ（機関回転数検出）やエアーフローメータ、機関水温センサ、機関温度センサ、スロットルバルブ開度センサおよびカムシャフト２の現在の回転位相を検出するカム角センサなどの各種センサ類からの情報信号を入力して現在の機関運転状態を検出すると共に、前述したように、前記コイル４７に制御電流を出力、または通電を遮断して前記スプール弁３１の移動位置を制御し、前記各ポートを選択的に切換制御するようになっている。

すなわち、ソレノイド部３３は、図２、図８及び図９に示すように、前記ＥＣＵ５４の制御電流と前記バルブスプリング３２との相対的な圧力によって、前記スプール弁３１を前後軸方向の３つのポジジョンに移動させる。つまり、３つのポジション移動によってバルブボディ３０の前記供給、遅角、進角ポート３５、３６、３７を相対的に連通あるいは遮断させ、また同時に進角ポート３７あるいは遅角ポート３６をドレン孔３４、ドレン通路３１ａに連通させ、さらに供給ポート３５に対して遅角ポート３６と進角ポート３７との連通を遮断するようになっている。
〔本実施形態の作動〕
以下、本実施形態のバルブタイミング制御装置の具体的な作動を説明する。

まず、例えば、イグニッションスイッチをオフ操作して機関を停止させた場合には、ＥＣＵ５４からのソレノイド部３３(コイル４７)への通電も遮断されることから、スプール弁３１は、図２に示すように、バルブスプリング３２のばね力によって最大右方向の位置に保持される（第１ポジジョン）。このとき、スプール弁３１の第１ランド部４３によってバルブボディ５０の進角ポート３７とドレン孔３４を連通させ、第２ランド部４２によって供給ポート３５と遅角ポート３６が環状溝４１ａを介して連通させる。このため、前記各進角油圧室１１内の作動油は、図２の破線矢印に示すように、進角通路１９及び進角ポート３７を通ってドレン孔３４からオイルパン２２に排出されて、各進角油圧室１１は低圧状態になる。

この機関停止時は、前記オイルポンプ２０の駆動も停止されることから、前記遅角油圧室１０には油圧が供給されることがないので、前記ベーンロータ８はカムシャフト２に作用する交番トルクの負のトルクによって、スプロケット１に対して反時計方向（最遅角方向）へ相対回転する。よって、吸気弁は、バルブタイミングが最遅角の位相に制御される。

なお、この時点においてベーンロータ８が最遅角位置に保持されると、ロック機構４のロックピン１６がコイルスプリングのばね力によって進出して、ロック穴に係入してベーンロータ８はハウジング７にロックされた状態になる。

次に、イグニッションスイッチをオン操作して機関を始動させると、これに伴いオイルポンプ２０も駆動して、吐出通路２０ｂに吐出された油圧は、図２の実線矢印で示すように、環状溝４１ａから遅角ポート３６及び遅角通路１８を通って各遅角油圧室１０内に供給され、該各遅角油圧室１０内が高圧状態になる。
したがって、前記ベーンロータ８は、最遅角の位置に相対回転した状態が維持されていることから、吸気弁のバルブタイミングが遅角側に制御された状態になり、よって、機関始動性が良好になる。

また、この時点では、前記ロック通路を介して解除用受圧室に遅角油圧室１０と同じ油圧が供給されるが、クランキング初期の時点では解除用受圧室内の油圧が上昇しないことから、ロックピン１６はロック穴２４内に係入してロックされた状態となる。したがって、前記交番トルクによるベーンロータ８のばたつきなどを抑制することできる。

その後、各遅角油圧室１０の油圧の上昇に伴い、ロック通路を介して解除用受圧室に供給された油圧が高くなると、前記ロックピン１６をコイルスプリングのばね力に抗して後退移動させてロック穴とのロック状態が解除する。これによって、ベーンロータ８はフリーな状態になる。

なお、このとき、前記各進角油圧室１１は、前述したように低圧状態が維持されている。

次に、機関が例えばアイドリング運転から定常運転に移行すると、前記ＥＣＵ５４からソレノイド部３３のコイル４７に所定量の電流が供給され、この磁力の吸引力によってプランジャ５１が、左方向へ僅かに移動する。これにより、スプール弁３１は、図８に示すように、連係ロッド４４の押圧力によって、バルブスプリング３２のばね力に抗して図中左方向へ僅かに移動する(第２ポジション)。この状態では、第１，第２ランド部４２，４３によって遅角ポート３６と進角ポート３７の両方が閉止される。

このため、前記各遅角油圧室１０と進角油圧室１１は、それぞれの内部からの作動油の排出がなくなると同時に、オイルポンプ２０から圧送された作動油も、各油圧室１１，１２への供給が遮断される。これにより、ベーンロータ８は、図１に示すように最遅角と最進角の間の中間位置に保持される。

したがって、吸気弁は、バルブタイミングが最遅角と最進角の間の中間位相に制御され、定常運転時の機関回転の安定化と燃費の向上が図れる。

次に、例えば、機関の定常運転から高回転高負荷域に移行した場合は、ＥＣＵ５４からソレノイド部３３のコイル４７にさらに大きな電流が供給されて、プランジャ５１の押圧力によってスプール弁３１が、図９に示すように、バルブスプリング３２のばね力に抗して最大左方向へ移動する(第３ポジション)。これによって、遅角ポート３６が、第１連通孔４４ｅを介して前記ドレン通路３１ａに連通する。

したがって、各遅角油圧室１０内の油圧は、図９の破線矢印で示すように、前記遅角ポート３６から隙間通路５５及び第１連通孔４４ｅ、通路部４４ａを通ってドレン通路３１ａに流入し、ここからドレン孔３４を介してオイルパン２２内に排出される。このため、各遅角油圧室１０内が低圧状態になる。

一方、各進角油圧室１１には、オイルポンプ２０から圧送された作動油が、図９の実線矢印で示すように、前記グルーブ溝から進角ポート３７と進角通路１９を通って各進角通路孔を介して各進角油圧室１１に供給されて、該各進角油圧室１１内が高圧状態になる。

よって、ベーンロータ８は、図１の位置から時計方向へ回転して最大進角側へ相対回転する。これによって、吸気弁のバルブタイミングが最進角位相になって排気弁のバルブオーバーラップが大きくなり、吸気充填効率が高くなって機関の出力トルクの向上が図れる。

このように、機関の運転状態に応じて、ＥＣＵ５４が電磁切換弁２１に所定の通電量で通電、あるいは通電を遮断して前記スプール弁３１の軸方向の移動位置を制御する。これによって、前記位相変更機構３とロック機構４を制御してスプロケット１に対するカムシャフト２の最適な相対回転位置に制御することから、バルブタイミングの制御精度の向上が図れる。

本実施形態では、前記スプール弁３１と連係ロッド４４を別部材で構成したことから、スプール弁３１と連係ロッド４４を一体に形成した場合と比較して１つの部品の構造上の複雑化を抑制できる。したがって、製造作業能率の向上を図ることができる。ここで、連係ロッド４４を樹脂材により形成することによって、比較的構造の複雑な連係ロッド４４を容易に成形することができ、一方、スプール弁３１を金属材によって形成することによって、第１、第２ランド部４２，４３などの寸法精度が要求される部位の形成を可能としている。

また、本実施形態では、前記スプール弁３１を、軸線の中央を軸直角方向に延びる径方向線Ｘを中心としてほぼ対称形状に形成したことから、構造が簡素化されて加工作業が簡単になる。この結果、スプール弁３１の製造作業能率の向上が図れる。

また、スプール弁３１を左右対称形状に形成したことによって、該スプール弁３１を前記バルブボディ３０内に他の構成部品と一緒に組み付ける際に、左右いずれの方向からも挿入して組み付けることができるので、組み付け作業が容易になると共に、組み付け管理も容易になる。

スプール弁３１の両端面に、バルブスプリング３２及び連係ロッド４４のどちらでも保持可能であるほぼ同じ形状の第１凹溝４２ａと第２凹溝４３ａを形成して、この両凹溝４２ａ、４３ａを利用して連係ロッド４４の大径円筒部４４ｂを圧入固定すると共に、バルブスプリング３２の一端部を弾持させることができるので、前記組み付け性の向上と共に、両凹溝４２ａ、４３ａの有効利用が図れる。

前記連係ロッド４４を、一般的なプランジャ５１に固定するのではなく、スプール弁３１の第１凹溝４２ａに挿入保持したことから、プランジャ５１の重量軽減化が図れる。このため、プランジャ５１の慣性重量が小さくなってコイル４７への消励磁に伴う軸方向の移動性が向上する。

前記連係ロッド４４は、合成樹脂材によって形成されていることから、スプール弁３１全体の軽量化が図れるため、該スプール弁３１自体の慣性重量が小さくなって軸方向の移動性が向上する。しかも、連係ロッド４４を射出成形などで成形できるので製造作業も容易になると共に、形状や構造の自由な変更も可能になる。

前記ブラケット４８の嵌合孔４８ｃ内に磁性部材４５の嵌合部４５ｂを挿入したことによって、前記コイル４７で発生する磁力をアシストすることができ、プランジャ５１を速やかに移動させることが可能になる。この結果、スプール弁３１の移動応答性が向上する。

スプール弁３１の構造の簡素化に伴い電磁切換弁２１の全体構造を簡素にすることができと共に、各通路孔や各ポートなどの油圧回路も単純化できることから、製造作業能率の向上が図れ、製造作業コストの低減化が図れる。

本実施形態では、前記遅角油圧室１０や進角油圧室１１への油圧制御用と解除用受圧室への油圧制御用の２つの機能を単一の電磁切換弁２１によって行うようにしたため、機関本体へのレイアウトの自由度が向上すると共に、コストの低減化が図れる。

さらに、電磁切換弁２１のスプール弁３１の摺動位置によって各通路孔を閉止してベーンロータ８を中間位相位置に保持することから、この保持性が向上する。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、前記電磁弁をバルブタイミング制御装置に適用した場合を示したが、バルブタイミング制御装置以外の例えば車両の自動変速機などの他の機器類に適用することも可能である。

また、前記保持部としては、円環状の各凹溝４２ａ、４３ａに限らず、バルブスプリング３２を保持できればよいことから、例えば、凸部であってもよい。

さらに、バルブタイミング制御装置を吸気側ばかりか排気側に適用することも可能である。

１…スプロケット
２…カムシャフト
２ａ…一端部
３…位相変更機構
４…ロック機構
５…油圧回路
７…ハウジング
７ａ…ハウジング本体
９…ベーンロータ
１１…遅角油圧室
１２…進角油圧室
１８…遅角通路
１９…進角通路
２０…オイルポンプ
２１…電磁切換弁(電磁弁)
３０…バルブボディ
３１…スプール弁
３１ａ…ドレン通路
３２…バルブスプリング
３３…ソレノイド部
３４…ドレン孔
３５…供給ポート
３６…遅角ポート
３７…進角ポート
４２…第１ランド部
４２ａ…第１凹溝(保持部、凹部)
４３…第２ランド部
４３ａ…第２凹溝(保持部、凹部)
４４…連係ロッド(連係部材)
４４ａ…通路部
４４ｅ…第１連通孔
４４ｆ…第２連通孔
４５…磁性部材
４５ｅ…ガイド孔
４６…ケーシング
４７…コイル
４８…ブラケット(第１固定鉄心)
４９…円筒部(第２固定鉄心)
５１…プランジャ(可動鉄心)
５５…隙間通路

Claims (11)

1. 複数のポートが形成された筒状のバルブボディと、
   該バルブボディの内部に軸方向へ摺動自在に設けられ、摺動位置に応じて前記複数のポートの開閉切り換えを行う筒状のスプール弁と、
   該スプール弁の軸方向の両端面にそれぞれ形成された保持部と、
   一端部が前記両保持部のうち一方側の保持部に保持されて、前記スプール弁を前記バルブボディの軸方向の一方側へ付勢する付勢部材と、
   前記バルブボディの軸方向一端側に設けられ、前記付勢部材の付勢力に抗して前記スプール弁を前記バルブボディの軸方向の他方側へ移動させるソレノイド部と、
   軸方向の一端部が前記スプール弁の前記両保持部のうち他方側の保持部に保持され、他端部が前記ソレノイド部の可動鉄心に軸方向から当接して、前記可動鉄心とスプール弁を軸方向から連係する連係部材と、
   を備え、
   前記スプール弁は、該スプール弁の軸線の中央を軸直角方向に延びる径方向線を中心として対称形状に形成されていることを特徴とする電磁弁。
2. 請求項１に記載の電磁弁において、
   前記連係部材は、合成樹脂材によって形成されていることを特徴とする電磁弁。
3. 請求項１に記載の電磁弁において、
   前記保持部は、凹部であることを特徴とする電磁弁。
4. 請求項３に記載の電磁弁において、
   前記一対の凹部は、それぞれ前記付勢部材の一端部及び前記連係部材の一端部のどちらでも保持可能に形成されていることを特徴とする電磁弁。
5. 請求項１に記載の電磁弁において、
   前記連係部材は、内部に前記スプール弁の内部軸方向に沿って貫通形成された油通路に連通する通路部が形成され、前記一端部の周壁に前記複数のポートのいずれかに連通する第１連通孔が貫通形成されていると共に、前記他端部の周壁に前記通路部と外部とを連通する第２連通孔が貫通形成されていることを特徴とする
6. 請求項１に記載の電磁弁において、
   前記ソレノイド部は、通電されることによって前記可動鉄心を磁力によって軸方向の一方側へ付勢するコイルと、該コイルに磁界が発生した状態で、前記可動鉄心とともに磁気回路を形成して前記可動鉄心を軸方向へ吸引する固定鉄心と、を有し、
   前記バルブボディは、軸方向の一端側に前記連係部材を囲繞した状態で固定された筒状の磁性部材を有し、
   該磁性部材は、前記バルブボディの一端側に固定された固定部と、前記固定鉄心の内周側に嵌合配置された嵌合部と、から構成されていることを特徴とする電磁弁。
7. 請求項６に記載の電磁弁において、
   前記磁性部材の固定部の内周面と前記連係部材の大径な一端部の外周面との間に隙間通路が形成されていることを特徴とする電磁弁。
8. 請求項７に記載の電磁弁において、
   前記連係部材は、前記一端部が前記スプール弁の他方側の凹部内に固定されていると共に、他端部が前記可動鉄心の軸方向の一端面に当接していることを特徴とする電磁弁。
9. 請求項８に記載の電磁弁において、
   前記磁性部材の嵌合部は、有底筒状に形成されて、この底壁に前記連係部材の小径な他端部が挿通される挿通孔が貫通形成されていることを特徴とする電磁弁。
10. 請求項９に記載の電磁弁において、
    前記連係部材の第２連通孔は、前記スプール弁が前記ソレノイド部方向へ最大に移動した位置で、前記磁性部材の底壁の外面から軸方向へ離間して前記可動鉄心側に位置していることを特徴とする電磁弁。
11. 請求項１０に記載の電磁弁において、
    前記スプール弁は、両端部に前記各ポートを開閉する円筒状の２つのランド部を有していると共に、該両ランド部の間の小径軸部の外周に円筒状の環状溝が形成されていることを特徴とする電磁弁。

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