JP2009063022A - 電動スプール弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 スリーブの前端をオイル開放部に露出させ、オイル排出経路とアクチュエータ呼吸経路を共にスリーブの前端のオイル開放部に連通させる構造であっても、容積変動室への異物の侵入を防ぐことのできる電動スプール弁を提供する。
【解決手段】 スリーブ１３の前端に独立した前端中心開口１３ｂと前端外側開口３１を設ける。作動オイルの排出を行うオイル排出経路は、スプール内軸穴１４ａを通り前端中心開口１３ｂに連通する。電磁アクチュエータ１２内を呼吸させるアクチュエータ呼吸経路は、スリーブ１３の外面呼吸溝３２を通り前端外側開口３１に連通する。オイル排出経路とアクチュエータ呼吸経路が独立するため、オイル排出経路の排出オイルがアクチュエータ呼吸経路内に直接流入せず、電磁アクチュエータ１２内へ新規に吸い込まれるオイルを極めて小さくでき、オイル混入異物がプランジャ１７の摺動面に到達する不具合を回避できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、オイルの供給と排出の切替が可能なスプール弁を備えた電動スプール弁に関する。

（従来技術）
オイルの供給と排出の切替が可能なスプール弁を備えた電動スプール弁の一例として、１つの入力ポート、２つの出力ポート、２つの排出ポートを備える五方弁構造の電磁スプール弁が知られている。
この種の電磁スプール弁は、例えば、内燃機関（以下、エンジンと称す）のカムシャフトの進角量を油圧制御するオイル・フロー・コントロール・バルブ（以下、ＯＣＶと称す）であり、吸気バルブまたは排気バルブの少なくても一方の開閉タイミングを可変させるバルブタイミング調整装置（以下、ＶＶＴと称す）などに用いられる。
ここで、ＶＶＴは、油圧制御により機械的にカムシャフトを駆動するバルブタイミング可変機構（以下、ＶＣＴと称す）と、このＶＣＴの油圧制御を行う油圧回路と、油圧回路に設けられるＯＣＶを電気的に制御するＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニットの略：制御装置）とから構成される。

ＶＶＴに用いられるＯＣＶは、スリーブとスプールを組み合わせたスプール弁と、このスプール弁の端部に設けられて、スプールを軸方向に駆動する電磁アクチュエータ（電動アクチュエータの一例）とからなる。
スリーブには、１つの入力ポートと、進角室の油圧をコントロールする進角室出力ポートと、遅角室の油圧をコントロールする遅角室出力ポートと、進角室の油圧をドレンさせる進角室排出ポートと、遅角室の油圧をドレンさせる遅角室排出ポートとが設けられ、スプールの軸方向位置が電磁アクチュエータでコントロールされることで、進角室出力ポートと遅角室出力ポートの発生油圧がコントロールされ、その結果、エンジンのバルブタイミングがコントロールされるようになっている。

ＯＣＶは、スプール弁がエンジン（固定部材の一例：例えば、シリンダヘッド）に装着されるものであり、スプール弁をエンジンの外部からエンジンに形成された組付け穴に挿入し、電磁アクチュエータをエンジンの外面に固定することで、ＯＣＶがエンジンに組み付けられる。
ＯＣＶがエンジンに組み付けられることで、スプール弁がエンジンの適正な位置に合致して、スリーブに形成された各ポートがエンジンに形成された油路と連通する。そして、電磁アクチュエータはエンジンの外部に露出した状態で配置される。

一方、電磁アクチュエータの内部には、作動に伴って空間容積が変化する容積変動室（以下、プランジャのスプールに近い側の容積変動室を第１容積変動室、プランジャのスプールから離れた側の容積変動室を第２容積変動室と称す）がある。
電磁アクチュエータは、上述したように、エンジンの外部に露出するものであるため、第１、第２容積変動室を電磁アクチュエータの外部に連通させることが困難であり、第１、第２容積変動室をスプール弁に設けられたアクチュエータ呼吸経路を介してエンジン内のオイル開放部に連通させる必要がある。

近年、ＯＣＶが取り付けられるエンジン側の油路構造を簡単化するとともに、ＯＣＶから排出されるオイルの流れ抵抗を減らす目的で、スプール弁の挿入前端（以下、ＯＣＶにおけるエンジン挿入側の端部を前端、反対側の端部を後端と称す）をオイル開放部（例えば、エンジンにおけるシリンダヘッドの内部空間）に露出させる構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このように、スリーブの前端をオイル開放部に露出させる構造では、特許文献１に示される技術のように、出力ポートから排出されるオイルを、スプールの内部に形成したスプール内軸穴、およびスリーブの前端側の中心部に形成した前端中心開口を通るオイル排出経路によりスリーブの前端からオイル開放部に排出させる構造が有用となる。

しかし、この構造を採用すると、特許文献１に示されるように、電磁アクチュエータ内の第１、第２容積変動室を低圧側に連通させるアクチュエータ呼吸経路も、スプールの内部に形成したスプール内軸穴の内部を通ってしまう。即ち、アクチュエータ呼吸経路とオイル排出経路は、スプール内軸穴を共用する構造となってしまう。
その結果、ＶＣＴ側（進角室および遅角室）から排出されるエンジンオイルが、スプール内軸穴から第１、第２容積変動室へ流入し、ＶＣＴ側から排出されるエンジンオイルに混入した異物が、第１、第２容積変動室へ侵入し、プランジャの摺動面に到達する可能性がある。
エンジンオイルに混入した異物がプランジャの摺動面に到達すると、プランジャの摺動性が悪化して作動不良の要因となったり、摩耗の要因となってしまう。
特開２００３−９７７５６号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スリーブの前端をオイル開放部に露出させ、オイル排出経路とアクチュエータ呼吸経路が共にスリーブの前端のオイル開放部に連通する構造であっても、容積変動室への異物の侵入を防ぐことのできる電動スプール弁の提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段の電動スプール弁におけるスリーブの前端には、中心部と外周部とに独立した前端中心開口と前端外側開口とが設けられる。そして、オイル排出経路は、スプール内軸穴を通り前端中心開口に連通する連通路であり、アクチュエータ呼吸経路は、スリーブの外周面を通り前端外側開口に連通して、オイル排出経路とは独立した連通路である。
これにより、スリーブの前端部のみがオイル開放部に連通する構造を採用しても、オイル排出経路とアクチュエータ呼吸経路とがそれぞれ独立してオイル開放部に連通するため、オイル排出経路を流れるオイルがアクチュエータ呼吸経路内に直接流入することがない。また、アクチュエータ呼吸経路は、オイル排出経路とは独立してスリーブの前端に到達する通路であるために通路長が長く、大きな容積を備えるため、容積変動室の容積変動に伴ってアクチュエータ呼吸経路内のオイルが移動しても、オイル開放部から容積変動室に到達するオイルを減らすことができる。
このように、容積変動室へのオイルの侵入が抑えられるため、オイルに含まれる異物が容積変動室に侵入する確率を低く抑えることができ、オイルに混入した異物がプランジャの摺動面に到達する不具合を回避することができる。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する電動スプール弁におけるスプール内軸穴は、前端側が前端中心開口と連通し、後端側が閉塞して設けられる。そして、スリーブの外周面には、スリーブの前端から後端側へ伸び、前端側で前端外側開口と連通する外面呼吸溝が設けられており、アクチュエータ呼吸経路は外面呼吸溝を通って前端外側開口と連通する。
外面呼吸溝がスプール内軸穴（オイル排出経路）のバイパス路となり、オイル排出経路とアクチュエータ呼吸経路とを独立させることができる。

［請求項３の手段］
請求項３の手段の電動スプール弁におけるスリーブの前端には、中心部と外周部とに独立した前端中心開口と前端外側開口とが設けられる。また、スプール内軸穴の内部には、前端外側開口に連通する第１空間と、前端中心開口に連通する第２空間とに区画する仕切部材が配置される。そして、オイル排出経路は、スプール内軸穴における第１空間を通り前端外側開口に連通する連通路であり、アクチュエータ呼吸経路は、スプール内軸穴における第２空間を通り前端中心開口に連通して、オイル排出経路とは独立した連通路である。
これにより、上記「請求項１の手段」と同様、スリーブの前端部のみがオイル開放部に連通する構造を採用しても、オイル排出経路とアクチュエータ呼吸経路とがそれぞれ独立してオイル開放部に連通するため、オイル排出経路を流れるオイルがアクチュエータ呼吸経路内に直接流入することがない。また、アクチュエータ呼吸経路は、独立した通路長が長く、大きな容積を備えるため、容積変動室の容積変動に伴ってアクチュエータ呼吸経路内のオイルが移動しても、オイル開放部から容積変動室に到達するオイルを減らすことができる。
このように、容積変動室へのオイルの侵入が抑えられるため、オイルに含まれる異物が容積変動室に侵入する確率を低く抑えることができ、オイルに混入した異物がプランジャの摺動面に到達する不具合を回避することができる。

［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用する電動スプール弁における仕切部材は、パイプ形状を呈して、スプール内軸穴の内部の外周を第１空間に区画し、スプール内軸穴の内部の内周を第２空間に区画するものであり、パイプ形状を呈する仕切部材の後端内部は、スプール内軸穴の後端側において容積変動室側と連通する。そして、アクチュエータ呼吸経路は、パイプ形状を呈する仕切部材の内部の第２空間を通って前端中心開口と連通する。
パイプ形状を呈する仕切部材の内部の第２空間（アクチュエータ呼吸経路）が、スプール内軸穴においてオイル排出経路のバイパス路を形成し、オイル排出経路とアクチュエータ呼吸経路とを独立させることができる。

電動スプール弁は、固定部材（例えば、エンジン）の内部に前端側から挿入されるスプール弁と、このスプール弁の後端に設けられてスプール弁を駆動する電動アクチュエータ（例えば、電磁アクチュエータなど）とからなる。
スプール弁は、内部に軸方向へ伸びる挿通穴が形成されたスリーブと、このスプール弁の挿通穴の内周面において軸方向へ摺動自在に支持され、スリーブに形成された出力ポートのオイル供給およびオイル排出の切替を行うスプールとからなる。
このスプール弁は、スリーブが固定部材に組み付けられた状態でスリーブの前端部がオイル開放部に露出するものであり、出力ポートから排出されるオイルが、スプールの内部に形成されたスプール内軸穴を通って排出される。

最良の形態１は、スリーブの前端に中心部と外周部とに独立した前端中心開口と前端外側開口とが設けられる。
そして、出力ポートから排出されるオイルをオイル開放部へ導くオイル排出経路は、スプール内軸穴を通り前端中心開口に連通する連通路であり、電動アクチュエータ内に形成される容積変動室をオイル開放部に連通させるアクチュエータ呼吸経路は、スリーブの外周面を通り前端外側開口に連通して、オイル排出経路とは独立した連通路である。

最良の形態２は、スリーブの前端側に中心部と外周部とに独立した前端中心開口と前端外側開口とが設けられる。また、スプール内軸穴の内部には、前端外側開口に連通する第１空間と、前端中心開口に連通する第２空間とに区画する仕切部材が配置される。
そして、出力ポートから排出されるオイルをオイル開放部へ導くオイル排出経路は、スプール内軸穴における第１空間を通り前端外側開口に連通する連通路であり、電動アクチュエータ内に形成される容積変動室をオイル開放部に連通させるアクチュエータ呼吸経路は、スプール内軸穴における第２空間を通り前端中心開口に連通して、オイル排出経路とは独立した連通路である。

本発明をＶＶＴにおけるＯＣＶに適用した実施例１を、図１〜図３を参照して説明する。この実施例１では、先ず図２を参照して「ＶＶＴの構造」を説明し、次に図３を参照して本発明の要部が適用されていない「参考例のＯＣＶ」を説明し、その後に「実施例１の特徴」において図１を参照して本発明が適用された「実施例１のＯＣＶ」を説明する。

〔ＶＶＴの構造〕
ＶＶＴは、エンジンのカムシャフト（吸気バルブ用、排気バルブ用、吸排気兼用カムシャフトのいずれか）に取り付けられて、バルブの開閉タイミングを連続的に可変可能なＶＣＴ１と、このＶＣＴ１の作動を油圧制御する油圧回路２と、油圧回路２に設けられるＯＣＶ３を電気的に制御するＥＣＵ４とから構成されている。

（ＶＣＴ１の説明）
ＶＣＴ１は、エンジンのクランクシャフトに同期して回転駆動されるシューハウジング５と、このシューハウジング５に対して相対回転可能に設けられ、カムシャフトと一体に回転するベーンロータ６とを備えるものであり、シューハウジング５内に構成される油圧アクチュエータによってシューハウジング５に対してベーンロータ６を相対的に回転駆動して、カムシャフトを進角側あるいは遅角側へ変化させるものである。

シューハウジング５は、エンジンのクランクシャフトにタイミングベルトやタイミングチェーン等を介して回転駆動されるスプロケットにボルト等によって結合されて、スプロケットと一体回転するものである。このシューハウジング５の内部には、図２に示すように、略扇状の凹部７が複数（この実施例１では３つ）形成されている。なお、シューハウジング５は、図２において時計方向に回転するものであり、この回転方向が進角方向である。
一方、ベーンロータ６は、カムシャフトの端部に位置決めピン等で位置決めされて、ボルト等によってカムシャフトの端部に固定されるものであり、カムシャフトと一体に回転する。

ベーンロータ６は、シューハウジング５の凹部７内を進角室７ａと遅角室７ｂに区画するベーン６ａを備えるものであり、ベーンロータ６はシューハウジング５に対して所定角度内で回動可能に設けられている。
進角室７ａは、油圧によってベーン６ａを進角側へ駆動するための油圧室であってベーン６ａの反回転方向側の凹部７内に形成されるものであり、逆に、遅角室７ｂは油圧によってベーン６ａを遅角側へ駆動するための油圧室である。なお、各室７ａ、７ｂ内の液密性は、シール部材８等によって保たれる。

（油圧回路２の説明）
油圧回路２は、進角室７ａおよび遅角室７ｂのオイルを給排して、進角室７ａと遅角室７ｂに油圧差を発生させてベーンロータ６をシューハウジング５に対して相対回転させるための手段であり、クランクシャフト等によって駆動されるオイルポンプ９と、このオイルポンプ９によって圧送されるオイル（油圧）を進角室７ａまたは遅角室７ｂに切り替えて供給するＯＣＶ３とを備える。

〔参考例のＯＣＶ３〕
ＯＣＶ３は、スプール弁１１と電磁アクチュエータ１２（電動アクチュエータの一例）とを結合した電磁スプール弁（電動スプール弁の一例）である。
なお、以下ではＯＣＶ３の説明補助のために、ＯＣＶ３を組付ける際の方向に基づいて図３の左側を前とし、図３の右側を後として説明するが、実際の搭載方向に関わるものではない。

（スプール弁１１の説明）
スプール弁１１は、スリーブ１３、スプール１４およびリターンスプリング１５を備える。
スリーブ１３は、略円筒形状を呈するものであり、スリーブ１３の内部には、スプール１４を軸方向へ摺動自在に支持する挿通穴１３ａが形成されている。スリーブ１３は、エンジンの外部よりエンジンに挿入固定されるものであり、具体的に前端側よりエンジンのシリンダヘッドに形成された円筒穴状の組付け穴の内部に挿入固定される。

スリーブ１３は、エンジンに装着された状態で、前端部がオイル開放部（エンジンヘッド内：エンジンのシリンダヘッドとカムカバーで囲まれる空間：外部と区画された大気圧空間）に露出する。
スリーブ１３には、前端から後方へ向かって、エンジンヘッド内に開口する前端中心開口１３ｂ、進角室７ａに連通する進角室出力ポート１３ｃ、オイルポンプ９からオイルの供給を受ける入力ポート１３ｄ、遅角室７ｂに連通する遅角室出力ポート１３ｅが形成されている。

前端中心開口１３ｂは、スリーブ１３の先端部に設けられるものであり、外部（エンジンヘッド内）と内部（挿通穴１３ａ内）とを連通する比較的大きい開口面積（排出オイルの通過抵抗が極めて小さい開口面積）を有する軸方向の貫通穴である。
入力ポート１３ｄ、進角室出力ポート１３ｃおよび遅角室出力ポート１３ｅは、スリーブ１３の側面に形成された穴であり、各軸方向位置において外部（エンジンに形成された油路）と内部（挿通穴１３ａ内）とを連通する径方向の貫通穴である。

スプール１４は、スリーブ１３の内径寸法（挿通穴１３ａの径）にほぼ一致した外径寸法を有するポート遮断用の大径部（ランド）を４つ備える。
スプール１４の軸心には、前端中心開口１３ｂに向けて開口する軸方向へ伸びたスプール内軸穴１４ａが形成されている。このスプール内軸穴１４ａは、スプール１４の前端より後端近くまで切削形成された比較的大きい開口面積（排出オイルの通過抵抗が小さい開口面積）の軸穴であり、スプール内軸穴１４ａの先端側が前端中心開口１３ｂと連通する。
また、スプール内軸穴１４ａの後部には、比較的小さい開口面積（排出オイルの通過抵抗が軸方向貫通穴１４ａの中間部の通過抵抗より大きくなる開口面積）のスプール呼吸孔１４ｂが設けられており、スプール内軸穴１４ａがスプール呼吸孔１４ｂを介して電磁アクチュエータ１２側の内部空間と連通するように設けられている。

各大径部の間には、スプール１４の軸方向位置に応じて複数の入出力ポート（１３ｃ〜１３ｅ）の連通状態を変更する進角室ドレン用小径部１４ｃ、オイル出力用小径部１４ｄ、遅角室ドレン用小径部１４ｅが形成されている。
進角室ドレン用小径部１４ｃは、遅角室７ｂに油圧が供給されている時に進角室７ａの油圧をドレンするためのものであり、進角室ドレン用小径部１４ｃに導かれた排出オイルは、進角室ドレン用小径部１４ｃの底とスプール内軸穴１４ａ内とを連通する進角側スプールドレン孔１４ｆ（内外貫通穴）を介してスプール内軸穴１４ａの内部に導かれ、前端中心開口１３ｂを通ってエンジンヘッド内に排出される。

オイル出力用小径部１４ｄは、入力ポート１３ｄと常に連通し、入力ポート１３ｄから供給されるオイルを進角室７ａまたは遅角室７ｂへ供給するためのものである。
遅角室ドレン用小径部１４ｅは、進角室７ａに油圧が供給されている時に遅角室７ｂの油圧をドレンするためのものであり、遅角室ドレン用小径部１４ｅに導かれた排出オイルは、遅角室ドレン用小径部１４ｅの底とスプール内軸穴１４ａ内とを連通する遅角側スプールドレン孔１４ｇ（内外貫通穴）を介してスプール内軸穴１４ａの内部に導かれ、前端中心開口１３ｂを通ってエンジンヘッド内に排出される。

リターンスプリング１５は、スプール１４を後側に向けて付勢する圧縮コイルスプリングであり、スリーブ１３の前側のバネ室１３ｆ内において、スリーブ１３の軸端壁面とスプール１４の間で軸方向に圧縮された状態で配置される。

（電磁アクチュエータ１２の説明）
電磁アクチュエータ１２は、コイル１６、プランジャ１７、ステータ１８、ヨーク１９、コネクタ２０を備える。
コイル１６は、通電されるとプランジャ１７を磁気吸引するための磁力を発生する磁力発生手段であり、樹脂製のボビン２１の周囲に絶縁被覆された導線（エナメル線等）を多数巻回したものである。

プランジャ１７は、磁気吸引ステータ２２（後述する）に磁気吸引される磁性体金属（例えば、鉄：磁気回路を構成する強磁性材料）によって形成された円柱体であり、ステータ１８の内側（具体的には、オイルシール用のカップガイドＧの内側）で軸方向へ摺動自在に支持される。

ステータ１８は、プランジャ１７を軸方向に磁気吸引する磁気吸引ステータ２２と、カップガイドＧの外周を覆い、プランジャ１７の周囲と磁気の受け渡しを行う磁気受渡ステータ２３とからなる。
磁気吸引ステータ２２は、スリーブ１３とコイル１６との間に挟まれて配置される円盤部２２ａと、この円盤部２２ａの磁束をプランジャ１７の近傍まで導く筒状部２２ｂとからなる磁性体金属（例えば、鉄：磁気回路を構成する強磁性材料）であって、プランジャ１７と筒状部２２ｂとの軸方向間には磁気吸引ギャップ（メインギャップ）が形成される。
筒状部２２ｂは、プランジャ１７と軸方向に交差可能に設けられている。筒状部２２ｂの端部にはテーパが形成されており、プランジャ１７のストローク量に対して磁気吸引力が変化しない特性に設けられている。

磁気受渡ステータ２３は、カップガイドＧを介してプランジャ１７の外周を覆うとともに、ボビン２１の内周に挿入配置されるステータ筒部２３ａ、およびこのステータ筒部２３ａから外径方向に向かって形成され、外周に配置されるヨーク１９と磁気結合されるステータフランジ２３ｂからなる磁性体金属（例えば、鉄：磁気回路を構成する強磁性材料）であり、ステータ筒部２３ａとプランジャ１７の径方向には磁束受渡ギャップ（サイドギャップ）が形成される。

ヨーク１９は、コイル１６の周囲を覆う円筒形状を呈した磁性体金属（例えば、鉄：磁気回路を構成する強磁性材料）であり、前端に形成された爪部をカシメることでスリーブ１３と結合される。
コネクタ２０は、コイル１６等を樹脂モールドする２次成形樹脂２４の一部によって形成された結合手段であり、その内部には、コイル１６の導線端部とそれぞれ接続されるコネクタ端子２０ａが配置されている。このコネクタ端子２０ａは、一端がコネクタ２０内で露出するとともに、他端がボビン２１に差し込まれた状態で２次成形樹脂２４により樹脂モールドされている。

（シャフト２５の説明）
ＯＣＶ３は、プランジャ１７による前方への駆動力をスプール１４へ伝えるとともに、スプール１４に与えられたリターンスプリング１５の付勢力をプランジャ１７へ伝えるシャフト２５を備える。
このシャフト２５は、非磁性体の金属板（例えば、ステンレス板等）をカップ形状に加工した中空部品であり、内部の中空部によりシャフト内空間２５ａが形成される。

シャフト内空間２５ａは、シャフト２５の前端に形成された穴を介してスプール呼吸孔１４ｂと連通する。また、シャフト２５には、軸方向の中間部において内外を連通するシャフト呼吸孔２５ｂが形成されている。これにより、スプール１４とプランジャ１７の間（プランジャ１７の前側）の第１容積変動室αは、シャフト呼吸孔２５ｂ→シャフト内空間２５ａ→スプール呼吸孔１４ｂ→スプール内軸穴１４ａを介して前端中心開口１３ｂと連通し、プランジャ１７の移動に伴う容積変動（呼吸）が可能になる。

一方、カップ形状に加工されたシャフト２５の後端には、カップ開口が設けられている。このカップ開口は、プランジャ１７の軸心に貫通形成されたプランジャ内呼吸通路１７ａと連通する。これにより、プランジャ１７の後側の第２容積変動室βは、プランジャ内呼吸通路１７ａ→シャフト内空間２５ａ→スプール呼吸孔１４ｂ→スプール内軸穴１４ａを介して前端中心開口１３ｂと連通し、プランジャ１７の移動に伴う容積変動（呼吸）が可能になる。

ここで、カップガイドＧの前側には、磁気吸引ステータ２２と磁気結合してプランジャ１７の吸引力を高める磁性体金属製の磁気対向部材２６が挿入されており、この磁気対向部材２６は、非磁性体金属（例えば、ステンレス板等）よりなる板バネ２７によって固定されている。なお、磁気対向部材２６および板バネ２７は、廃止されたものであっても良い。
図３中に示す符号２８はシール用のＯリング、符号２９はＯＣＶ３をエンジンに固定するためのブラケットである。

（ＥＣＵ４の説明）
ＥＣＵ４は、周知のコンピュータである。このＥＣＵ４は、各種センサ等により読み込まれたエンジン運転状態（乗員による運転状態を含む）と、メモリに記憶されたプログラムとに基づいてコイル１６の通電量（供給電流）をデューティ比制御するＶＶＴ制御機能を備えており、コイル１６の通電量が制御されることでスプール１４の軸方向位置が制御され、その結果、進角室７ａおよび遅角室７ｂの油圧が制御されて、カムシャフトの進角位相をエンジン運転状態に応じた進角位相に制御する。

（ＶＶＴの作動説明）
車両の運転状態に応じてＥＣＵ４がカムシャフトを進角させる際、ＥＣＵ４はコイル１６への供給電流量を増加させる。すると、コイル１６の発生する磁力が増加し、プランジャ１７とシャフト２５とスプール１４が前側（進角側）へ移動する。すると、入力ポート１３ｄと進角室出力ポート１３ｃの連通割合が増加するとともに、遅角室出力ポート１３ｅと前端中心開口１３ｂの連通割合が増加する。この結果、進角室７ａの油圧が増加し、逆に遅角室７ｂの油圧が減少して、ベーンロータ６がシューハウジング５に対して相対的に進角側へ変位し、カムシャフトが進角する。

逆に、車両の運転状態に応じてＥＣＵ４がカムシャフトを遅角させる際、ＥＣＵ４はコイル１６への供給電流量を減少させる。すると、コイル１６の発生する磁力が減少し、プランジャ１７とシャフト２５とスプール１４が後側（遅角側）へ移動する。すると、入力ポート１３ｄと遅角室出力ポート１３ｅの連通割合が増加するとともに、進角室出力ポート１３ｃと前端中心開口１３ｂの連通割合が増加する。この結果、遅角室７ｂの油圧が増加し、逆に進角室７ａの油圧が減少して、ベーンロータ６がシューハウジング５に対して相対的に遅角側へ変位し、カムシャフトが遅角する。

〔実施例１の特徴〕
（実施例１の背景１）
上述のように、スプール弁１１の前端をオイル開放部に露出させ、スリーブ１３の前端に前端中心開口１３ｂを設けて、進角室出力ポート１３ｃおよび遅角室出力ポート１３ｅから排出されるオイルを、スプール内軸穴１４ａ→前端中心開口１３ｂを通るオイル排出経路で排出させる構造を採用することで、エンジンの油路構造を簡単化することができる。
また、第１、第２容積変動室α、βを、シャフト内空間２５ａ→スプール内軸穴１４ａ→前端中心開口１３ｂを通るアクチュエータ呼吸経路で連通させる構造を採用することで、電磁アクチュエータ１２内のアクチュエータ呼吸経路を簡素化できる。

しかし、図３に示すように、アクチュエータ呼吸経路とオイル排出経路がスプール内軸穴１４ａを通路として共用する構造であると、進角室７ａおよび遅角室７ｂから排出されたオイル（エンジンオイル）がスプール内軸穴１４ａ→スプール呼吸孔１４ｂ→シャフト内空間２５ａを通って第１、第２容積変動室α、βへ導かれ、ＶＣＴ１側から排出されるエンジンオイルに混入した異物が第１、第２容積変動室α、βへ侵入し、異物がプランジャ１７の摺動面に到達する可能性がある。

（実施例１のＯＣＶ３）
この実施例１のＯＣＶ３は、上記の不具合を回避するために、次の手段を採用している。
（ａ−１）エンジンヘッド内に露出するスリーブ１３の前端には、中心部と外周部とに独立した前端中心開口１３ｂと前端外側開口３１とが設けられている。
（ｂ−１）進角室出力ポート１３ｃと遅角室出力ポート１３ｅから排出されるオイルをエンジンヘッド内へ導くオイル排出経路は、スプール内軸穴１４ａ→前端中心開口１３ｂを通る連通路である。
（ｃ−１）第１、第２容積変動室α、βをエンジンヘッド内に連通させるアクチュエータ呼吸経路は、スリーブ１３の外周面→前端外側開口３１を通り、オイル排出経路とは独立した連通路である。

上記の各手段を図１を参照して具体的に説明する。なお、図１（および後述する図４、図５）では、参考例で示した磁気対向部材２６および板バネ２７を廃止した例を示すが、磁気対向部材２６および板バネ２７を搭載するものであっても良い。
オイル開放部と連通するスリーブ１３の前端部には、参考例のＯＣＶ３で説明した前端中心開口１３ｂとは別に、前端外側開口３１が設けられている。この実施例１における前端外側開口３１は、後述する外面呼吸溝３２の前端部である。具体的に、スリーブ１３の前端の外周には、スリーブ１３の外径寸法（エンジンに形成された組付け穴の内径寸法にほぼ一致した外径寸法）より小径の小径部が設けられており、小径部と大径部の段差面において後述する外面呼吸溝３２の前端部が開口して、この開口部が実施例１における前端外側開口３１を成す。

実施例１のＯＣＶ３におけるオイル排出経路は、参考例のＯＣＶ３と同じであり、進角室出力ポート１３ｃおよび遅角室出力ポート１３ｅから排出されるオイルは、進角側スプールドレン孔１４ｆおよび遅角側スプールドレン孔１４ｇ→スプール内軸穴１４ａ→前端中心開口１３ｂを通りエンジンヘッド内に排出される。このように、オイル排出経路は、スプール内軸穴１４ａ→前端中心開口１３ｂを通る連通路である。
なお、この実施例１におけるスプール内軸穴１４ａは、スプール１４の前端より後端近くまで切削形成された軸穴であり、スプール内軸穴１４ａの後端は閉塞されて、スプール内軸穴１４ａが電磁アクチュエータ１２側の内部空間と連通しないように設けられている。

スリーブ１３の外周面には、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、前端から後端側へ伸び、前端で前端外側開口３１と連通する外面呼吸溝３２が設けられている。
この外面呼吸溝３２は、スプール内軸穴１４ａ（オイル排出経路）のバイパス路として機能するものであり、外面呼吸溝３２の後端は、スリーブ１３におけるＯリング２８の装着溝に到達しない部位まで延びる。また、外面呼吸溝３２の後端の底部には、スリーブ１３の内外を連通する呼吸孔３３が形成されており、第１容積変動室αと外面呼吸溝３２が呼吸孔３３を介して連通するようになっている。
ここで、第１容積変動室αと第２容積変動室βは、プランジャ内呼吸通路１７ａとシャフト内空間２５ａを介して連通する。このため、第１、第２容積変動室α、βは、呼吸孔３３→外面呼吸溝３２→前端外側開口３１を通りエンジンヘッド内と連通する。このように、アクチュエータ呼吸経路は、オイル排出経路とは独立した連通路として設けられている。

（実施例１の効果）
実施例１のＯＣＶ３は、上述したように、スリーブ１３の前端の中心部と外周部に独立した前端中心開口１３ｂと前端外側開口３１が設けられており、オイル排出経路はスプール内軸穴１４ａを通り前端中心開口１３ｂに連通する連通路で、アクチュエータ呼吸経路はスリーブ１３の外面に形成された外面呼吸溝３２を通り前端外側開口３１に連通する連通路である。
これにより、スリーブ１３の前端部のみがエンジンヘッド内に露出する構造を採用しても、オイル排出経路とアクチュエータ呼吸経路とがそれぞれ独立してエンジンヘッド内に連通するため、オイル排出経路を流れるオイルがアクチュエータ呼吸経路内に直接流入する不具合がない。

また、アクチュエータ呼吸経路は、オイル排出経路とは独立してスリーブ１３の前端に到達する通路であるために通路長が長く、大きな容積を備える。これにより、前端外側開口３１から第１容積変動室αに至るアクチュエータ呼吸経路の容積を、プランジャ１７の作動に伴う第１容積変動室αと第２容積変動室βの容積変化量の差以上に設けることが容易になる。
このように、アクチュエータ呼吸経路の容積が大きくなるため、容積変動によりアクチュエータ呼吸経路から第１容積変動室αに出入りするオイルを、常にアクチュエータ呼吸経路内に保持でき、第１、第２容積変動室α、βに吸い込まれるオイル量のうち、新しく入れ代わるオイルを極めて小さくすることができる。

上述したように、第１、第２容積変動室α、βへのオイルの侵入が抑えられるため、オイルに含まれる異物が第１、第２容積変動室α、βに侵入する確率を低く抑えることができ、プランジャ１７の摺動性の悪化を回避できるとともに、プランジャ１７の摺動面の摩耗を抑えることができる。即ち、ＯＣＶ３の信頼性を高めることができる。

図４を参照して、実施例２を説明する。なお、以下の各実施例において、上記実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
上記実施例１では、スリーブ１３の外周面に外面呼吸溝３２を形成することで、アクチュエータ呼吸経路をスプール内軸穴１４ａの外部に独立して設けた例を示した。
これに対し、実施例２は、スプール内軸穴１４ａの内部に、独立したアクチュエータ呼吸経路を設けるものである。

実施例２のＯＣＶ３は、スプール内軸穴１４ａの内部に、独立したアクチュエータ呼吸経路を設けるべく、次の手段を採用している。
（ａ−２）スリーブ１３の前端には、中心部と外周部とに独立した前端中心開口１３ｂと前端外側開口３１とが設けられている。
（ｂ−２）スプール内軸穴１４ａの内部には、前端外側開口３１に連通する第１空間３４と、前端中心開口１３ｂに連通する第２空間３５とに区画する仕切部材３６が固定配置されている。
（ｃ−２）進角室出力ポート１３ｃと遅角室出力ポート１３ｅから排出されるオイルをオイル開放部へ導くオイル排出経路は、スプール内軸穴１４ａにおける第１空間３４を通り前端外側開口３１に連通する連通路である。
（ｄ−２）電磁アクチュエータ１２内に形成される第１、第２容積変動室α、βをオイル開放部に連通させるアクチュエータ呼吸経路は、スプール内軸穴１４ａにおける第２空間３５を通り前端中心開口１３ｂに連通して、オイル排出経路とは独立した連通路である。

上記の各手段を図４を参照して具体的に説明する。
スリーブ１３の前端には、独立した前端中心開口１３ｂと前端外側開口３１が設けられている。前端中心開口１３ｂは、上述した実施例１と同じである。実施例２の前端外側開口３１は、後述するドレン孔３７をオイル開放部へ連通させる切欠部である。
また、この実施例２では、スプール１４の後部に参考例で示したスプール呼吸孔１４ｂが形成されるとともに、シャフト２５の前端に穴が形成され、スプール呼吸孔１４ｂの後端がシャフト内空間２５と連通するように設けられている。

仕切部材３６は、パイプ形状を呈して、スプール内軸穴１４ａの内部の外周を第１空間３４に区画し、スプール内軸穴１４ａの内部の内周を第２空間３５に区画するものである。具体的に、仕切部材３６は、金属板（例えば、ステンレス板、鉄板等）を大径部と小径部の２段のパイプ形状に加工した中空部品である。
大径部と小径部の段差部は、進角側スプールドレン孔１４ｆの前方に位置し、大径部がスプール内軸穴１４ａの内周面に圧入される。一方、小径部の後端は、スプール呼吸孔１４ｂの内周面に圧入される。これにより、進角側スプールドレン孔１４ｆおよび遅角側スプールドレン孔１４ｇに連通する第１空間３４と前端中心開口１３ｂとが仕切部材３６で遮断され、第１、第２容積変動室α、βに連通するシャフト内空間２５ａが第２空間３５を介して前端中心開口１３ｂと連通する。

スリーブ１３の前側には、第１空間３４と前端外側開口３１とを常時連通させるドレン孔３７が形成されている。このドレン孔３７は、前端外側開口３１と連通するとともに、スプール１４の全移動範囲｛図４（ａ）の最遅角位置および図４（ｂ）の最進角位置を参照｝において進角側スプールドレン孔１４ｆと常時連通する位置に形成されている。
これにより、進角室出力ポート１３ｃおよび遅角室出力ポート１３ｅから排出されるオイルは、進角側スプールドレン孔１４ｆおよび遅角側スプールドレン孔１４ｇ→スプール内軸穴１４ａの第１空間３４→前端外側開口３１を通りエンジンヘッド内に排出される。このように、オイル排出経路は、スプール内軸穴１４ａにおける第１空間３４を通り前端外側開口３１に連通する連通路である。

上述したように、仕切部材３６の内部の第２空間３５（アクチュエータ呼吸経路）が前端中心開口１３ｂとシャフト内空間２５ａを連通し、仕切部材３６の内部の第２空間３５（アクチュエータ呼吸経路）がスプール内軸穴１４ａにおいてオイル排出経路のバイパス路として機能する。
このため、第１、第２容積変動室α、βは、シャフト内空間２５ａ→スプール内軸穴１４ａの第２空間３５→前端中心開口１３ｂを通りオイル開放部と連通する。このように、アクチュエータ呼吸経路は、オイル排出経路とは独立した連通路として設けられる。

この実施例２を採用しても、オイル排出経路とアクチュエータ呼吸経路がそれぞれ独立してエンジンヘッド内に連通するため、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図５を参照して、実施例３を説明する。
上記実施例２は、上記実施例１と同様、スリーブ１３に対して進角室出力ポート１３ｃ、入力ポート１３ｄ、遅角室出力ポート１３ｅを千鳥状に配置（進角室出力ポート１３ｃ、入力ポート１３ｄ、遅角室出力ポート１３ｅのそれぞれをスリーブ１３に１穴づつ交互に配置）する例を示した。
これに対し、この実施例３のＯＣＶ３は、スリーブ１３に対して進角室出力ポート１３ｃ、入力ポート１３ｄ、遅角室出力ポート１３ｅを径方向の一方から他方まで貫通形成するとともに、進角室出力ポート１３ｃ、入力ポート１３ｄ、遅角室出力ポート１３ｅのそれぞれに連通する独立した環状溝を形成し、スプール弁１１の組付け方向の自由度を高めたものである。

実施例１は、スリーブ１３の外周面に軸方向へ延びる外面呼吸溝３２を設けてオイル排出経路とアクチュエータ呼吸経路を独立させるものであったため、進角室出力ポート１３ｃ、入力ポート１３ｄ、遅角室出力ポート１３ｅのそれぞれに環状溝を形成することができなかった。
これに対し、この実施例３は、進角室出力ポート１３ｃ、入力ポート１３ｄ、遅角室出力ポート１３ｅのそれぞれに環状溝を形成しても、実施例２と同様、仕切部材３６を用いてオイル排出経路とアクチュエータ呼吸経路を独立させることができる。

〔変形例〕
上記の実施例では、電動アクチュエータの一例として電磁アクチュエータ１２を用いる例を示したが、作動に伴って内部で容積変動を行う他の電動アクチュエータであっても良い。
上記の実施例では、磁気吸引ステータ２２と磁気受渡ステータ２３とを別体に設ける例を示したが、磁気吸引ステータ２２と磁気受渡ステータ２３とを一体のステータ１８として設け、磁気吸引ステータ２２と磁気受渡ステータ２３の間に磁気遮断部や磁気抵抗部を設けても良い。

上記の実施例で示したＶＣＴ１および油圧回路２は一例であって、他の構成を備えたＶＣＴ１および油圧回路２を用いても良い。
上記の実施例では、ＶＶＴに用いられるＯＣＶ３に本発明を適用する例を示したが、ＶＶＴ以外の用途に用いられる電動スプール弁（例えば、自動変速機の油圧制御用の電動スプール弁等）に本発明を適用しても良い。

（ａ）ＯＣＶの軸方向に沿う断面図、（ｂ）スプール弁を前端側から見た図、（ｃ）スリーブの要部外周面を示すＯＣＶの軸方向に沿う一部断面図である（実施例１）。 ＶＶＴの概略図である。 本発明の要部が搭載されていないＯＣＶの軸方向に沿う断面図である（参考例）。 （ａ）最遅角作動時におけるＯＣＶの軸方向に沿う断面図、（ｂ）最進角作動時におけるＯＣＶの軸方向に沿う断面図である（実施例２）。 （ａ）最遅角作動時におけるＯＣＶの軸方向に沿う断面図、（ｂ）最進角作動時におけるＯＣＶの軸方向に沿う断面図である（実施例３）。

符号の説明

３ ＯＣＶ（電動スプール弁）
１１ スプール弁
１２ 電磁アクチュエータ（電動アクチュエータ）
１３ スリーブ
１３ｂ 前端中心開口
１３ｃ 進角室出力ポート
１３ｅ 遅角室出力ポート
１４ スプール
１４ａ スプール内軸穴
３１ 前端外側開口
３２ 外面呼吸溝
３３ 呼吸孔
３４ 第１空間
３５ 第２空間
３６ 仕切部材
３７ ドレン孔
α 第１容積変動室
β 第２容積変動室

Claims (4)

1. 固定部材の内部に前端側から挿入されるスリーブ、このスリーブ内において摺動自在に支持されるスプールを有し、前記スリーブに形成された出力ポートのオイル供給およびオイル排出の切替が可能なスプール弁と、
   前記スリーブの後端側に設けられ、前記スプールに軸方向の駆動力を与える電動アクチュエータとを具備し、
   前記スリーブが前記固定部材に組み付けられた状態で当該スリーブの前端部がオイル開放部に露出し、
   前記出力ポートから排出されるオイルが、前記スプールの内部に形成されたスプール内軸穴を通って排出される電動スプール弁において、
   前記スリーブの前端には、中心部と外周部とに独立した前端中心開口と前端外側開口とが設けられ、
   前記出力ポートから排出されるオイルを前記オイル開放部へ導くオイル排出経路は、前記スプール内軸穴を通り前記前端中心開口に連通する連通路であり、
   前記電動アクチュエータ内に形成される容積変動室を前記オイル開放部に連通させるアクチュエータ呼吸経路は、前記スリーブの外周面を通り前記前端外側開口に連通して、前記オイル排出経路とは独立した連通路であることを特徴とする電動スプール弁。
2. 請求項１に記載の電動スプール弁において、
   前記スプール内軸穴は、前端側が前記前端中心開口と連通し、後端側が閉塞して設けられ、
   前記スリーブの外周面には、当該スリーブの前端から後端側へ伸び、前端側で前記前端外側開口と連通する外面呼吸溝が設けられ、
   前記アクチュエータ呼吸経路は、前記外面呼吸溝を通って前記前端外側開口と連通することを特徴とする電動スプール弁。
3. 固定部材の内部に前端側から挿入されるスリーブ、このスリーブ内において摺動自在に支持されるスプールを有し、前記スリーブに形成された出力ポートのオイル供給およびオイル排出の切替が可能なスプール弁と、
   前記スリーブの後端側に設けられ、前記スプールに軸方向の駆動力を与える電動アクチュエータとを具備し、
   前記スリーブが前記固定部材に組み付けられた状態で当該スリーブの前端部がオイル開放部に露出し、
   前記出力ポートから排出されるオイルが、前記スプールの内部に形成されたスプール内軸穴を通って排出される電動スプール弁において、
   前記スリーブの前端には、中心部と外周部とに独立した前端中心開口と前端外側開口とが設けられ、
   前記スプール内軸穴の内部には、前記前端外側開口に連通する第１空間と、前記前端中心開口に連通する第２空間とに区画する仕切部材が配置され、
   前記出力ポートから排出されるオイルを前記オイル開放部へ導くオイル排出経路は、前記スプール内軸穴における前記第１空間を通り前記前端外側開口に連通する連通路であり、
   前記電動アクチュエータ内に形成される容積変動室を前記オイル開放部に連通させるアクチュエータ呼吸経路は、前記スプール内軸穴における前記第２空間を通り前記前端中心開口に連通して、前記オイル排出経路とは独立した連通路であることを特徴とする電動スプール弁。
4. 請求項３に記載の電動スプール弁において、
   前記仕切部材は、パイプ形状を呈して、前記スプール内軸穴の内部の外周を前記第１空間に区画し、前記スプール内軸穴の内部の内周を前記第２空間に区画するものであり、
   パイプ形状を呈する前記仕切部材の後端内部は、前記スプール内軸穴の後端側において前記容積変動室側と連通し、
   前記アクチュエータ呼吸経路は、パイプ形状を呈する前記仕切部材の内部の前記第２空間を通って前記前端中心開口と連通することを特徴とする電動スプール弁。

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