JP2015161341A - ソレノイドバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】中間ロック位相で確実に固定するロック機構用ソレノイドバルブを提供する。
【解決手段】流体が供給されるメインポート４０Ｐｍおよびサブポート４０Ｐｓと、流体を進角室Ｃａ又は遅角室Ｃｂに給排する第１，第２ポート４０Ａ，４０Ｂから弁ケース４０に戻された流体を排出する第３ポート４０ＤＡ，４０ＤＢと、サブポート４０Ｐｓからロック機構３７に流体を給排する第４ポート４０Ｌと、スプール５０が端部にあるとき、第４ポート４０Ｌから戻された流体を排出して中間ロック位相で固定可能にロック機構３７を維持する第５ポート４０ＤＣとを備え、スプール５０が端部の近傍にあって、メインポート４０Ｐｍが第１，第２ポート４０Ａ，４０Ｂの一方と連通し、他方が第３ポート４０ＤＡ，４０ＤＢと連通するとき、スプール５０が端部に近づくほど第３ポート４０ＤＡ，４０ＤＢの開口面積が小さくなる。
【選択図】図６

Description

本発明は、弁開閉時期制御装置用の制御弁に関し、詳しくは、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体とを有し、これらの間に形成される進角室又は遅角室に対する流体の給排を行うソレノイドバルブに関する。

特許文献１には、内燃機関に備えられ、進角室あるいは遅角室に対する流体の給排によって弁開閉時期を制御可能であり、前記弁開閉時期を最進角タイミングと最遅角タイミングとの間の中間タイミングで固定するよう、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を中間ロック位相で固定・解除する操作を前記流体の給排によって行うロック機構を備えた弁開閉時期制御装置、および、この弁開閉時期制御装置に接続されるソレノイドバルブが記載されている。

上記ソレノイドバルブは、弁ケースと、当該弁ケースの一端部から他端部まで往復移動可能に前記弁ケースに内装されたスプールと、当該スプールを駆動操作するソレノイドとを備えると共に、前記弁ケースには、外部の流体圧ポンプから吐出された前記流体が供給されるメインポートと、前記メインポートに流入した流体が前記弁開閉時期制御装置の進角室あるいは遅角室のそれぞれに流入する又は進角室あるいは遅角室からの流出を許容する第１ポート及び第２ポートと、前記弁開閉時期制御装置から前記第１ポートあるいは前記第２ポートを介して前記弁ケースに戻された前記流体が排出されることを許容する第３ポートと、前記流体圧ポンプからの前記流体が供給されるサブポートと、前記サブポートから吐出された流体が前記ロック機構に流入する又は前記ロック機構から流出されることを許容する第４ポートと、前記スプールが前記弁ケースの一端部または他端部に位置するとき、前記ロック機構から前記第４ポートを介して戻された流体を排出して、前記相対回転位相を前記中間ロック位相で固定可能に前記ロック機構を維持する第５ポートとを備えている。
なお、第３ポートおよび第５ポートは共に弁ケースのスプール摺動方向端部に開口している一つのポートで兼用している。
このソレノイドバルブは、進角又は遅角制御時に流体を弁ケースに戻す第１ポート又は第２ポートと、ロック機構の流体を位相ロック時に弁ケースに戻す第４ポートとが独立しているので、相対回転位相を中間ロック位相で固定するときに、進角又は遅角制御時の流体圧変動がロック機構の作動に影響を与えず、ロック性の向上を図ることができる。

特開２００３−１７２１０９号公報

上記従来のソレノイドバルブは、スプールが弁ケースの端部にあるとき、ロック機構から戻された流体を第５ポートから排出して、ロック機構を中間ロック可能状態に維持すると共に、進角室及び遅角室から弁ケースに戻された流体を第３ポートから排出する。
したがって、ロック機構が中間ロック可能状態にあるときは、進角室あるいは遅角室の流体を利用して駆動側回転体と従動側回転体とを中間ロック位相に相対回転させることができない。
このため、相対回転位相を中間ロック位相で固定するときは、ロック機構を中間ロック可能状態に維持しつつ、内燃機関を停止するときにカムシャフトに作用するカム変動トルクによって駆動側回転体と従動側回転体とを相対回転させて、中間ロック位相に相対回転したタイミングで固定するように構成してある。
また、スプールの一方の端部に向けた移動で、進角室に流体を供給しながら遅角室から流体を排出する進角制御動作に続いて、ロック機構の流体をロック時に弁ケースに戻す中間ロック可能状態に移行する。

したがって、上記従来のソレノイドバルブを接続してある弁開閉時期制御装置は、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を中間ロック位相で固定するときに、カム変動トルクによる相対回転位相の変位速度が速い場合は、中間ロック位相に相対回転しても、ロック機構により中間ロック位相で固定される前に相対回転位相が中間ロック位相を越えて変位してしまい、中間ロック位相で固定できないおそれがある。
また、スプールの一方の端部に向けた一連の移動で進角制御動作から中間ロック可能状態に移行するに伴って、進角室及び遅角室からの流体排出用の流路断面積が大きくなるので、相対回転位相の変位速度が速くなり、このときも中間ロック位相を越えて変位してして中間ロック位相で固定できないおそれがある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転が中間ロック位相で確実に固定されるようにロック機構を作動させることができるソレノイドバルブを提供することを目的とする。

本発明によるソレノイドバルブの特徴構成は、内燃機関に備えられ、進角室あるいは遅角室に対する流体の給排によって弁開閉時期を制御可能であり、前記弁開閉時期を最進角タイミングと最遅角タイミングとの間の中間タイミングで固定するよう、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を中間ロック位相で固定・解除する操作を前記流体の給排によって行うロック機構を備えた弁開閉時期制御装置に接続可能であり、弁ケースと、当該弁ケースの一端部から他端部まで往復移動可能に前記弁ケースに内装されたスプールと、当該スプールを駆動操作するソレノイドとを備えると共に、前記弁ケースには、外部の流体圧ポンプから吐出された前記流体が供給されるメインポートと、前記メインポートに流入した流体が前記弁開閉時期制御装置の進角室あるいは遅角室のそれぞれに流入する又は進角室あるいは遅角室からの流出を許容する第１ポート及び第２ポートと、前記弁開閉時期制御装置から前記第１ポートあるいは前記第２ポートを介して前記弁ケースに戻された前記流体が排出されることを許容する第３ポートと、前記流体圧ポンプからの前記流体が供給されるサブポートと、前記サブポートから吐出された流体が前記ロック機構に流入する又は前記ロック機構から流出されることを許容する第４ポートと、前記スプールが前記弁ケースの一端部または他端部に位置するとき、前記ロック機構から前記第４ポートを介して戻された流体を排出して、前記相対回転位相を前記中間ロック位相で固定可能に前記ロック機構を維持する第５ポートとを備えており、前記スプールが前記弁ケースの一端部および他端部の何れか一方の近傍にあって、前記メインポートが前記第１ポートおよび前記第２ポートのうち何れか一方と連通し、前記第１ポートおよび前記第２ポートのうち何れか他方が前記第３ポートと連通するとき、前記スプールが前記弁ケースの端部に近づくほど前記第３ポートの開口面積が小さくなるように構成してある点にある。

本構成のソレノイドバルブは、スプールが弁ケースの一端部および他端部の何れか一方の近傍にあって、メインポートが第１ポートおよび前記第２ポートのうち何れか一方と連通し、第１ポートおよび第２ポートのうち何れか他方が第３ポートと連通するとき、スプールが弁ケースの端部に近づくほど第３ポートの開口面積が小さくなるように構成してある。

このように、ロック機構を中間ロック可能な状態にしつつ、スプールが弁ケースの端部に近づくほど第３ポートの開口面積を小さくすることで、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相が中間ロック位相に変位する速度を低下させることができる。
これにより、ロック機構による固定操作が行われる前に相対回転位相が中間ロック位相を越えて変位する事態を防止することができ、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転が中間ロック位相で確実に固定されるようにロック機構を作動させることができる。

本発明の他の特徴構成は、前記スプールに環状溝が形成され、前記第１ポートあるいは前記第２ポートが前記弁ケースの筒状壁部のうち周方向の一部に開口して、前記スプールの位置に応じて前記環状溝に連通可能であり、前記第３ポートが、前記弁ケースの筒状壁部のうち前記第１ポートおよび前記第２ポートが開口してる部位とはスプールの移動方向で異なる位置に開口すると共に、前記スプールの位置に応じて前記環状溝と連通可能であり、前記弁ケースに対して前記スプールが往復移動するとき、前記第１ポートあるいは前記第２ポートに対する前記環状溝の開口面積の変化量と、前記第３ポートに対する前記環状溝の開口面積の変化量とが相反するように構成してある点にある。

例えば、スプールを弁ケースの一方の端部に向けて移動させるとき、メインポートを第１ポートに連通させ、第２ポートを第３ポートに連通させて、駆動側回転体と従動側回転体とを迅速に相対回転させる。
この後、スプールを弁ケースの端部に向けて更に移動させることにより、ロック機構から第４ポートを介して戻された流体を排出して、相対回転位相を中間ロック位相で固定可能にロック機構を維持する。
このとき、第２ポートに対する環状溝の開口面積は増大するものの、第３ポートに対する環状溝の開口面積は減少する。
これにより、第２ポートから第３ポートを通して排出する流体流量が減少し、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転速度が低下して中間ロック位相に移行し易くなる。

本発明のソレノイドバルブを備えた弁開閉時期制御装置を示す縦断面図である。 図１のII−II線における中間ロック位相でのロック状態を示す断面図である。 図１のII−II線における中間ロック位相でのロック解除状態を示す断面図である。 図１のII−II線における最遅角位相でのロック状態を示す断面図である。 スプールポジションに対応する作動油の給排関係を示す表である。 第１進角ポジションにおけるソレノイドバルブの縦断面図である。 第２進角ポジションにおけるソレノイドバルブの縦断面図である。 ロック解除ポジションにおけるソレノイドバルブの縦断面図である。 第２遅角ポジションにおけるソレノイドバルブの縦断面図である。 第１遅角ポジションにおけるソレノイドバルブの縦断面図である。 スプールストロークと開口面積との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１〜図４に示すように、内燃機関としての自動車用エンジンＥに備えられ、吸気バルブＶａの弁開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置Ａと、弁開閉時期制御装置Ａの作動を油圧により制御するソレノイドバルブＳＶと、ソレノイドバルブＳＶ及びエンジンＥの始動／停止を制御するようにＥＣＵとして構成されるエンジン制御ユニット１０とを備えた内燃機関制御システムが構成されている。

エンジンＥ（内燃機関の一例）は、乗用車などの車両に備えられるものである。このエンジンＥは、下部にクランクシャフト１を備え、シリンダブロック２に形成されたシリンダボアの内部にピストン３を収容し、このピストン３とクランクシャフト１とをコネクティングロッド４で連結した４サイクル型に構成されている。

また、エンジンＥの上部には吸気カムシャフト５と排気カムシャフトとを備え、クランクシャフト１の駆動力で駆動される油圧ポンプＰ（流体圧ポンプの一例）を備えている。油圧ポンプＰは、エンジンＥのオイルパンに貯留される潤滑油を、供給流路８を介して作動油（流体の一例）としてソレノイドバルブＳＶに供給する。また、エンジンＥにはクランクシャフト１の回転速度（単位時間の回転数）を検知する回転速度センサ１Ｓと、スタータモータＭとを備えている。

この実施形態では、吸気カムシャフト５の軸端に弁開閉時期制御装置Ａを備えている。この弁開閉時期制御装置Ａは、駆動側回転体としての外部ロータ２０と、従動側回転体としての内部ロータ３０とを備えており、これらの相対回転位相を検知する位相センサＡＳを備えている。また、車体には、エンジンＥの始動と停止とを行う始動／停止ボタン１１を備えている。

エンジン制御ユニット１０は、位相センサＡＳからの信号と、始動／停止ボタン１１からの信号と、回転速度センサ１Ｓとからの信号が入力する。また、エンジン制御ユニット１０は、ソレノイドバルブＳＶとスタータモータＭ、および、エンジンの稼働に必要な燃料制御系や点火制御系等に制御信号を出力する。

内燃機関制御システムは、エンジンＥの回転速度やエンジンＥに作用する負荷等に基づいて弁開閉時期制御装置Ａを制御することにより吸気バルブＶａの開閉時期（開閉タイミング）を設定し、燃費の向上、あるいは、必要なトルクが得られる制御を実行する。

また、内燃機関制御システムは、弁開閉時期を最進角タイミングと最遅角タイミングとの間の中間タイミングで固定するよう、外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相（外部ロータ２０に対する内部ロータ３０の位相）を中間ロック位相Ｐｍで固定・解除する操作を作動油の給排によって行うロック機構Ｌを備えている。これにより、特にエンジンＥを停止する際には中間ロック位相Ｐｍで固定する制御が行われる。

また、この内燃機関制御システムでは、エンジンストールのようにロック機構Ｌがロック状態に移行することなくエンジンＥが停止した後のように、ロック機構Ｌが非ロック状態にある状況でエンジンＥを始動する場合には、相対回転位相を中間ロック位相Ｐｍまで変位させ、ロック機構Ｌでのロック状態に移行する制御を行う。

〔弁開閉時期制御装置〕
図１及び図２に示すように、弁開閉時期制御装置Ａは、エンジンＥのクランクシャフト１と同期回転する駆動側回転体としての外部ロータ２０と、エンジンＥの吸気バルブＶａに対して連結ボルト１３により連結されることにより吸気カムシャフト５と一体回転する従動側回転体としての内部ロータ３０とを備えている。内部ロータ３０は、外部ロータ２０に内包され、これらは吸気カムシャフト５の回転軸芯Ｘを中心にして相対回転自在に支持されている。

外部ロータ２０は、外部ロータ本体２１と、フロントプレート２２と、リヤプレート２３とを有しており、これらが複数の締結ボルト２４の締結により一体化されている。リヤプレート２３の外周にはタイミングスプロケット２３Ｓが形成されている。

フロントプレート２２とリヤプレート２３とに挟み込まれる位置に内部ロータ３０が配置されている。外部ロータ本体２１には、回転軸芯Ｘを基準にして径方向の内側に向けて突出する複数の突出部２１Ｔが一体的に形成されている。

内部ロータ３０は、外部ロータ本体２１の突出部２１Ｔの突出端に密接する円柱状の内部ロータ本体３１と、外部ロータ本体２１の内周面に接触するように内部ロータ本体３１の外周に突出して備えた複数のベーン３２とを有している。ベーン３２は回転軸芯Ｘから離間する方向にバネ等で付勢されている。

これにより、回転方向で隣接する突出部２１Ｔの中間位置で、内部ロータ本体３１の外周側に複数の流体圧室Ｃが形成され、これらの流体圧室Ｃがベーン３２で仕切られることにより進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとが形成されている。また、外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相を所定の位相にロック（固定）するロック機構Ｌを備えている。

図１に示すように、内部ロータ３０とフロントプレート２２とに亘って、外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相が、後述する最遅角位相から中間ロック位相Ｐｍ（ロック位相の一例）に達するまで付勢力を作用させるトーションスプリング３９が備えられている。尚、トーションスプリング３９の付勢力が作用する範囲は、中間ロック位相Ｐｍを超えるものでも良く、中間ロック位相Ｐｍに達しないものであっても良い。

エンジンＥのクランクシャフト１に設けた出力スプロケット６と、タイミングスプロケット２３Ｓとに亘ってタイミングチェーン７が巻回されている。これにより外部ロータ２０はクランクシャフト１と同期回転する。図面には示していないが、排気側のカムシャフトの前端にもスプロケットが備えられ、このスプロケットにもタイミングチェーン７が巻回されている。

なお、この実施形態では、吸気カムシャフト５に弁開閉時期制御装置Ａを備えているが、この弁開閉時期制御装置Ａを排気カムシャフトに備えることや、吸気カムシャフト５と排気カムシャフトとの双方に備えるように構成しても良い。

弁開閉時期制御装置Ａは、図２〜図４に示すように、クランクシャフト１からの駆動力により外部ロータ２０および内部ロータ３０が駆動回転方向Ｓに向けて回転する。また、内部ロータ３０が外部ロータ２０に対して駆動回転方向Ｓと同方向に相対回転する方向を進角方向Ｓａと称し、この逆方向を遅角方向Ｓｂと称する。この弁開閉時期制御装置Ａでは、相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する際に変位量の増大に伴い吸気圧縮比を高め、相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位する際に変位量の増大に伴い吸気圧縮比を低減するようにクランクシャフト１と吸気カムシャフト５との関係が設定されている。

作動油の供給により相対回転位相を進角方向Ｓａに変位させる空間が進角室Ｃａであり、これとは逆に、作動油の供給により相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させる空間が遅角室Ｃｂである。ベーン３２が進角方向Ｓａの作動端（ベーン３２の進角方向Ｓａの作動端の近傍の位相を含む）に達した状態での相対回転位相を最進角位相と称し、ベーン３２が遅角方向Ｓｂの作動端（ベーン３２の遅角方向Ｓｂの作動端の近傍の位相を含む）に達した状態での相対回転位相を最遅角位相と称する。

〔弁開閉時期制御装置：ロック機構・流路構成〕
ロック機構Ｌは、一対のロック部材２５と、ロックスプリング２６と、中間ロック凹部３７と、最遅角ロック凹部３８とを備えて構成されている。

つまり、突出部２１Ｔの１つに対して回転軸芯Ｘから放射状となる姿勢で一対のガイド溝が形成され、これらのガイド溝にプレート状のロック部材２５が出退自在に挿入されている。ロックスプリング２６は、ロック部材２５を回転軸芯Ｘに接近する方向（ロック方向）に付勢する。尚、ロック部材２５の形状はプレート状に限るものではなく、例えば、ロッド状であっても良い。

中間ロック凹部３７は、相対回転位相が中間ロック位相Ｐｍにある状態において一対のロック部材２５が同時に係合するように内部ロータ本体３１の外周に周方向に沿う溝状に形成されている。このように一対のロック部材２５が中間ロック凹部３７に同時に係合することにより、図２に示すように相対回転位相が中間ロック位相Ｐｍに保持される。

また、最遅角ロック凹部３８は、回転軸芯Ｘと平行となる溝状に形成されている。最遅角ロック凹部３８は、相対回転位相が最遅角ロック位相Ｐｒにある状態において、一方のロック部材２５が係合してロック状態に達する。このように最遅角ロック凹部３８に一方のロック部材２５が係合することにより、図４に示すように相対回転位相が最遅角ロック位相Ｐｒに保持される。

特に、一対のロック部材２５を備え、中間ロック凹部３７が周方向に沿って形成されているため、例えば、吸気カムシャフト５に作用するカム変動トルクにより相対回転位相が変動する場合でも、一方のロック部材２５が中間ロック凹部３７に係合した後には、このロック部材２５が相対回転位相の変動の幅を小さくする。これにより他方のロック部材２５の中間ロック凹部３７への係合を容易にする。

内部ロータ３０には進角室Ｃａに連通する進角流路３４と、遅角室Ｃｂに連通する遅角流路３５と、中間ロック凹部３７に連通するロック解除流路３６とが形成されている。最遅角ロック凹部３８には進角流路３４が連通している。これら進角流路３４、遅角流路３５、ロック解除流路３６には、ソレノイドバルブＳＶにより作動油が給排される。
したがって、弁開閉時期制御装置Ａは、進角室Ｃａあるいは遅角室Ｃｂに対する作動油の給排によって弁開閉時期を制御可能である。

〔ソレノイドバルブ〕
図６〜図１０に示すように、ソレノイドバルブＳＶは、弁ケース４０と、スプール５０と、スプール５０を駆動操作する電磁ソレノイド６０と、スプールスプリング６１とを備えている。スプール５０は、弁ケース４０のスプール収容空間に対してスプール軸芯Ｙに沿って、弁ケース４０の一端部から他端部まで往復摺動移動可能に内装されている。電磁ソレノイド６０は、スプールスプリング６１の付勢力に抗する方向に電磁力を作用させてスプール５０の移動操作を行う。

このソレノイドバルブＳＶでは、電磁ソレノイド６０に電力を供給しない状態で、スプール５０が第１進角ポジションＰＡ１（図６）に設定される。また、このソレノイドバルブＳＶでは、電磁ソレノイド６０に供給する電力を増大することにより、スプールスプリング６１の付勢力に抗して第２進角ポジションＰＡ２（図７）と、ロック解除ポジションＰＬ（図８）と、第２遅角ポジションＰＢ２（図９）と、第１遅角ポジションＰＢ１（図１０）とに操作自在に構成されている。これらのポジションにおける作動油の給排関係を図５に示している。

弁ケース４０には、スプール軸芯Ｙに沿う方向で電磁ソレノイド６０に近い位置から離間する側に順次、第１ドレンポート４０ＤＡと、進角ポート４０Ａと、主ポンプポート４０Ｐｍと、遅角ポート４０Ｂと、第２ドレンポート４０ＤＢと、副ポンプポート４０Ｐｓと、ロック解除ポート４０Ｌと、第３ドレンポート４０ＤＣとが形成されている。

特に、この配置ではスプール軸芯Ｙに沿う方向で主ポンプポート４０Ｐｍを挟む位置に、進角ポート４０Ａと、遅角ポート４０Ｂとが配置され、第１ドレンポート４０ＤＡが電磁ソレノイド６０に最も近い位置に配置され、第２ドレンポート４０ＤＢが遅角ポート４０Ｂより電磁ソレノイド６０から離間する位置に配置されている。

更に、副ポンプポート４０Ｐｓを基準にスプール軸芯Ｙに沿う方向で電磁ソレノイド６０から離間する側にロック解除ポート４０Ｌと、第３ドレンポート４０ＤＣとが、この順序で配置されている。

本発明では、進角ポート４０Ａと遅角ポート４０Ｂとの配置を、前述した実施形態に代えてソレノイドバルブの構成を変更することなく、進角ポート４０Ａと遅角ポート４０Ｂとの位置を入れ換えて（進角流路３４と遅角流路３５とが接続する位置を入れ換えて）ソレノイドバルブＳＶを構成しても良い。

主ポンプポート４０Ｐｍは、外部の油圧ポンプＰから吐出された作動油が供給流路８を介して供給されるメインポートに相当する。進角ポート４０Ａは、主ポンプポート（メインポート）４０Ｐｍから流入した作動油が進角流路３４を介して進角室Ｃａに流入する或いは進角室Ｃａからの流出を許容する第１ポートに相当する。遅角ポート４０Ｂは、主ポンプポート（メインポート）４０Ｐｍから流入した作動油が遅角流路３５を介して遅角室Ｃｂに流入する或いは遅角室Ｃｂからの流出を許容する第２ポートに相当する。

第１ドレンポート４０ＤＡは、進角室（弁開閉時期制御装置）Ｃａから進角ポート（第１ポート）４０Ａを介して弁ケース４０に戻された作動油が排出されることを許容する遅角制御用の第３ポートに相当する。第２ドレンポート４０ＤＢは、遅角室（弁開閉時期制御装置）Ｃｂから遅角ポート（第２ポート）４０Ｂを介して弁ケース４０に戻された作動油が排出されることを許容する進角制御用の第３ポートに相当する。

副ポンプポート４０Ｐｓは、油圧ポンプＰからの作動油が供給流路８を介して供給されるサブポートに相当する。ロック解除ポート４０Ｌは、副ポンプポート（サブポート）４０Ｐｓから吐出された作動油がロック解除流路３６を介して中間ロック凹部３７（ロック機構Ｌ）に流入する又は中間ロック凹部３７から流出されることを許容する第４ポートに相当する。第３ドレンポート４０ＤＣは、スプール５０が弁ケース４０の一端部又は他端部に位置するとき、ロック機構Ｌからロック解除ポート（第４ポート）４０Ｌを介して弁ケース４０に戻された作動油を排出して、相対回転位相を中間ロック位相で固定可能にロック機構Ｌを維持する第５ポートに相当する。

スプール５０は、スプール軸芯Ｙと同軸芯で空気の流通が可能な空間を形成した筒状であり、スプール軸芯Ｙに沿う方向で電磁ソレノイド６０に近い位置から離間する側に順次、第１〜第６グルーブ部（ドレン用環状溝）５１Ａ〜５１Ｆが形成されると共に、第１〜第５ランド部５２Ａ〜５２Ｅが形成されている。

具体的な配置として、第２グルーブ部５１Ｂは主ポンプポート４０Ｐｍに連通する位置に配置され、この第２グルーブ部５１Ｂを挟む位置に第１ランド部５２Ａと第２ランド部５２Ｂとが配置されている。更に、第１ランド部５２Ａより電磁ソレノイド６０に近い側に第１グルーブ部（ドレン用環状溝）５１Ａが配置され、第２ランド部５２Ｂよりスプールスプリング６１の側（反電磁ソレノイド側）に第３グルーブ部（ドレン用環状溝）５１Ｃが配置される。

第１ランド部５２Ａは、進角ポート４０Ａに対する作動油の給排を制御し、第２ランド部５２Ｂは、遅角ポート４０Ｂに対する作動油の給排を制御する。

また、第４グルーブ部５１Ｄは副ポンプポート４０Ｐｓに連通可能な位置に配置され、この第４グルーブ部５１Ｄを挟む位置に第３ランド部５２Ｃと第４ランド部５２Ｄとが配置される。更に、この第４グルーブ部５１Ｄよりスプールスプリング６１の側に第５グルーブ部５１Ｅと第５ランド部５２Ｅと第６グルーブ部５１Ｆが配置される。

進角ポート（第１ポート）４０Ａおよび遅角ポート（第２ポート）４０Ｂは、スプール移動方向で互いに異なる位置で弁ケース４０の筒状壁部のうち周方向の一部に開口している。
進角ポート４０Ａは、スプール５０の移動位置に応じて第１グルーブ部５１Ａに連通可能であり、遅角ポート４０Ｂは、スプール５０の移動位置に応じて第３グルーブ部５１Ｃに連通可能である。

第１ドレンポート（遅角制御用の第３ポート）４０ＤＡおよび第２ドレンポート（進角制御用の第３ポート）４０ＤＢは、弁ケース４０の筒状壁部のうち進角ポート（第１ポート）４０Ａおよび遅角ポート（第２ポート）４０Ｂが開口してる部位とはスプール移動方向で異なる位置に開口している。
第１ドレンポート４０ＤＡは、スプール５０の移動位置に応じて第１グルーブ部５１Ａと連通可能であり、第２ドレンポート４０ＤＢは、スプール５０の移動位置に応じて第３グルーブ部５１Ｃに連通可能である。

エンジン制御ユニット１０は、電磁ソレノイド６０に対して短い周期で間歇的に電力を供給する電力供給系を備えており、この電力のデューティ比の設定により電力量を調整してスプール５０のシフト量を設定するように構成されている。

〔第１進角ポジション〕
図６に示すように、スプール５０が第１進角ポジションＰＡ１にある場合には、第１ランド部５２Ａと進角ポート４０Ａとの位置関係から第２グルーブ部５１Ｂを介して進角ポート４０Ａが主ポンプポート４０Ｐｍと連通する。また、第２ランド部５２Ｂと遅角ポート４０Ｂとの位置関係から遅角ポート４０Ｂと第２ドレンポート４０ＤＢとが連通する。これと同時に、第５グルーブ部５１Ｅとロック解除ポート４０Ｌとの位置関係からロック解除ポート４０Ｌと第３ドレンポート４０ＤＣとが連通する。

従って、第１進角ポジションＰＡ１では、主ポンプポート４０Ｐｍからの作動油が進角ポート４０Ａに供給され、遅角ポート４０Ｂから作動油が排出され、ロック解除ポート４０Ｌから作動油が排出される。これにより相対回転位相が進角方向Ｓａに変位し、相対回転位相が中間ロック位相Ｐｍに達した場合にはロック機構Ｌのロック部材２５が中間ロック凹部３７に係合し、中間ロック状態に移行する。尚、この進角側減速流路５５における作動油の流れの詳細は後述する。

〔第２進角ポジション〕
図７に示すように、スプール５０が第２進角ポジションＰＡ２に設定された場合には、第１ランド部５２Ａと進角ポート４０Ａとの位置関係から第２グルーブ部５１Ｂを介して進角ポート４０Ａが主ポンプポート４０Ｐｍと連通する。また、第２ランド部５２Ｂと遅角ポート４０Ｂとの位置関係から遅角ポート４０Ｂと第２ドレンポート４０ＤＢとが連通する。これと同時に、第４グルーブ部５１Ｄとロック解除ポート４０Ｌとの位置関係からロック解除ポート４０Ｌと副ポンプポート４０Ｐｓとが連通する。

従って、第２進角ポジションＰＡ２では、主ポンプポート４０Ｐｍからの作動油が進角ポート４０Ａに供給され、遅角ポート４０Ｂから作動油が排出され、ロック解除ポート４０Ｌに作動油が供給される。これにより中間ロック位相Ｐｍでロック状態にある場合には、ロック状態を解除して相対回転位相が進角方向Ｓａに変位し、既に、ロック解除状態にある場合には、相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する。

〔ロック解除ポジション〕
図８に示すように、スプール５０がロック解除ポジションＰＬにある場合には、第１ランド部５２Ａが進角ポート４０Ａを閉じ、第２ランド部５２Ｂが遅角ポート４０Ｂを閉じる。これと同時に、第４グルーブ部５１Ｄとロック解除ポート４０Ｌとの位置関係からロック解除ポート４０Ｌと副ポンプポート４０Ｐｓとが連通する。

従って、ロック解除ポジションＰＬでは、主ポンプポート４０Ｐｍからの作動油は、進角ポート４０Ａと遅角ポート４０Ｂとの何れにも供給されず、ロック解除ポート４０Ｌに作動油が供給されることにより、相対回転位相は保持される。

〔第２遅角ポジション〕
図９に示すように、スプール５０が第２遅角ポジションＰＢ２に設定された場合には、第１ランド部５２Ａと進角ポート４０Ａとの位置関係から第１グルーブ部５１Ａを介して進角ポート４０Ａが第１ドレンポート４０ＤＡと連通する。また、第２ランド部５２Ｂと遅角ポート４０Ｂとの位置関係から遅角ポート４０Ｂが主ポンプポート４０Ｐｍと連通する。これと同時に、第４グルーブ部５１Ｄとロック解除ポート４０Ｌとの位置関係からロック解除ポート４０Ｌと副ポンプポート４０Ｐｓとが連通する。

従って、第２遅角ポジションＰＢ２では、主ポンプポート４０Ｐｍからの作動油が遅角ポート４０Ｂに供給され、進角ポート４０Ａから作動油が排出され、ロック解除ポート４０Ｌに作動油が供給される。これにより中間ロック位相Ｐｍでロック状態にある場合には、ロック状態を解除して相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位し、既に、ロック解除状態にある場合には、相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位する。

〔第１遅角ポジション〕
図１０に示すように、スプール５０が第１遅角ポジションＰＢ１に設定された場合には、第１ランド部５２Ａと進角ポート４０Ａとの位置関係から第１グルーブ部５１Ａを介して進角ポート４０Ａが第１ドレンポート４０ＤＡと連通する。また、第２ランド部５２Ｂと遅角ポート４０Ｂとの位置関係から遅角ポート４０Ｂが主ポンプポート４０Ｐｍと連通する。これと同時に、第５グルーブ部５１Ｅとロック解除ポート４０Ｌとの位置関係からロック解除ポート４０Ｌと第３ドレンポート４０ＤＣとが連通する。

従って、第１遅角ポジションＰＢ１では、主ポンプポート４０Ｐｍからの作動油が遅角ポート４０Ｂに供給され、進角ポート４０Ａから作動油が排出され、ロック解除ポート４０Ｌから作動油が排出される。これにより相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位し、相対回転位相が中間ロック位相Ｐｍに達した場合にはロック機構Ｌのロック部材２５が中間ロック凹部３７に係合し、中間ロック状態に移行する。

エンジン制御ユニット１０は、始動／停止ボタン１１の操作によりエンジンＥを停止させる場合には、弁開閉時期制御装置Ａの相対回転位相を中間ロック位相Ｐｍに移行し、中間ロック状態に移行した後にエンジンＥを完全に停止させる制御を行う。

しかしながら、このような制御によっても相対回転位相が中間ロック位相Ｐｍに移行できないことがある。また、エンジンストールのように一対のロック機構Ｌがロック状態に移行することなくエンジンＥが停止することもある。このようにロック機構Ｌが非ロック状態にある状況でエンジンＥを始動する場合には、エンジン制御ユニット１０が、ロック機構Ｌを中間ロック位相Ｐｍでロックする状態に移行する制御を行う。

このような理由から、ロック機構Ｌが非ロック状態にある状況でエンジンＥを始動する場合に、位相センサＡＳで検知される相対回転位相が中間ロック位相Ｐｍから遅角側に外れていることを判定すると、ソレノイドバルブＳＶのスプール５０を第１進角ポジションＰＡ１に設定する。

〔第１進角ポジションにおける作動油の流れ〕
図６に示すように、スプール５０が第１進角ポジションＰＡ１にある場合には、第１ランド部５２Ａと進角ポート４０Ａとの位置関係から進角ポート４０Ａが進角ポート開口面積Ｔａで主ポンプポート４０Ｐｍと連通する。また、第２ランド部５２Ｂと遅角ポート４０Ｂとの位置関係から、第３グルーブ部５１Ｃが遅角ポート４０Ｂに対して遅角ポート開口面積Ｔｂで連通すると共に、第２ドレンポート４０ＤＢに対してドレンポート開口面積Ｔｃで連通する。

そして、第１進角ポジションＰＡ１の近傍に設定された場合には、弁ケース４０に対するスプール５０の電磁ソレノイド６０に近い側の端部における往復移動に際し、図１１に示すように、進角ポート開口面積Ｔａは一定比率で変化量し、遅角ポート４０Ｂに対する第３グルーブ部５１Ｃの開口面積である遅角ポート開口面積Ｔｂの変化量と、第２ドレンポート４０ＤＢに対する第３グルーブ部５１Ｃの開口面積であるドレンポート開口面積Ｔｃの変化量とが相反するように構成してある。

したがって、スプール５０が弁ケース４０に対して電磁ソレノイド６０に近い側の端部の近傍にあって、主ポンプポート４０Ｐｍが進角ポート４０Ａと連通し、遅角ポート４０Ｂが第２ドレンポート４０ＤＢと連通するとき、スプール５０が弁ケース４０の端部に近づくほど第２ドレンポート４０ＤＢの開口面積が小さくなる。

これにより、スプール５０が第１進角ポジションＰＡ１に設定された場合には、相対回転位相の進角側への変位速度を低下させることができ、外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転が中間ロック位相Ｐｍで確実に固定されるようにロック機構Ｌを作動させることができる。

このように、通常のエンジン停止時に中間ロック位相Ｐｍで固定する場合、弁ケース４０に対するスプール５０の電磁ソレノイド６０に近い側の端部に向けた一方向の移動操作により、図７に示す第２進角ポジションＰＡ２において、外部ロータ２０と内部ロータ３０とを進角方向Ｓａに迅速に相対回転させた後、図６に示す第１進角ポジションＰＡ１において、外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相を中間ロック位相Ｐｍに低速で変位させることができる。

また、ロック機構Ｌが非ロック状態にある状況でエンジンＥを始動する場合には、位相センサＡＳで検知される相対回転位相が中間ロック位相Ｐｍから進角側に外れていることを判定した場合には、ソレノイドバルブＳＶのスプール５０を第１遅角ポジションＰＢ１に設定する。

〔第１遅角ポジションにおける作動油の流れ〕
図１０に示すように、スプール５０が第１遅角ポジションＰＢ１にある場合には、第２ランド部５２Ｂと遅角ポート４０Ｂとの位置関係から遅角ポート４０Ｂが遅角ポート開口面積Ｕｂで主ポンプポート４０Ｐｍと連通する。また、第１ランド部５２Ａと進角ポート４０Ａとの位置関係から、第１グルーブ部５１Ａが進角ポート４０Ａに対して進角ポート開口面積Ｕａで連通すると共に、第１ドレンポート４０ＤＡに対してドレンポート開口面積Ｕｃで連通する。

そして、第１遅角ポジションＰＢ１の近傍に設定された場合には、弁ケース４０に対するスプール５０の電磁ソレノイド６０から遠い側の端部における往復移動に際し、図１１に示すように、遅角ポート開口面積Ｕｂは一定比率で変化量し、進角ポート４０Ａに対する第１グルーブ部５１Ａの開口面積である進角ポート開口面積Ｕａの変化量と、第１ドレンポート４０ＤＡに対する第１グルーブ部５１Ａの開口面積であるドレンポート開口面積Ｕｃの変化量とが相反するように構成してある。

したがって、スプール５０が弁ケース４０に対して電磁ソレノイド６０から遠い側の端部の近傍にあって、主ポンプポート４０Ｐｍが遅角ポート４０Ｂと連通し、進角ポート４０Ａが第１ドレンポート４０ＤＡと連通するとき、スプール５０が弁ケース４０の端部に近づくほど第１ドレンポート４０ＤＡの開口面積が小さくなる。

これにより、スプール５０が第１遅角ポジションＰＢ１に設定された場合には、相対回転位相の遅角側への変位速度を低下させることができ、外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転が中間ロック位相Ｐｍで確実に固定されるようにロック機構Ｌを作動させることができる。

このように、弁ケース４０に対するスプール５０の電磁ソレノイド６０から遠い側の端部に向けた一方向の移動操作により、図９に示す第２遅角ポジションＰＢ２において、所望の弁開閉時期に速く移行するように、外部ロータ２０と内部ロータ３０とを遅角方向Ｓｂに迅速に相対回転させた後、図１０に示す第１遅角ポジションＰＢ１において、外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相を中間ロック位相Ｐｍに低速で変位させることができる。

本発明は、弁開閉時期制御装置の相対回転位相とロック機構とを制御するソレノイドバルブに利用することができる。

２０ 駆動側回転体
３０ 従動側回転体
４０ 弁ケース
５０ スプール
６０ ソレノイド
４０Ａ 第１ポート
４０Ｂ 第２ポート
４０ＤＡ，４０ＤＢ 第３ポート
４０ＤＣ 第５ポート
４０Ｌ 第４ポート
４０Ｐｍ メインポート
４０Ｐｓ サブポート
５１Ａ，５１Ｃ 環状溝
Ａ 弁開閉時期制御装置
Ｃａ 進角室
Ｃｂ 遅角室
Ｌ ロック機構
Ｐ 流体圧ポンプ
Ｐｍ 中間ロック位相
Ｔｂ，Ｕａ 第１ポートあるいは第２ポートに対する環状溝の開口面積
Ｔｃ，Ｕｃ 第３ポートに対する環状溝の開口面積

Claims (2)

1. 内燃機関に備えられ、進角室あるいは遅角室に対する流体の給排によって弁開閉時期を制御可能であり、前記弁開閉時期を最進角タイミングと最遅角タイミングとの間の中間タイミングで固定するよう、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を中間ロック位相で固定・解除する操作を前記流体の給排によって行うロック機構を備えた弁開閉時期制御装置に接続可能であり、
   弁ケースと、
   当該弁ケースの一端部から他端部まで往復移動可能に前記弁ケースに内装されたスプールと、
   当該スプールを駆動操作するソレノイドとを備えると共に、
   前記弁ケースには、
   外部の流体圧ポンプから吐出された前記流体が供給されるメインポートと、
   前記メインポートに流入した流体が前記弁開閉時期制御装置の進角室あるいは遅角室のそれぞれに流入する又は進角室あるいは遅角室からの流出を許容する第１ポート及び第２ポートと、
   前記弁開閉時期制御装置から前記第１ポートあるいは前記第２ポートを介して前記弁ケースに戻された前記流体が排出されることを許容する第３ポートと、
   前記流体圧ポンプからの前記流体が供給されるサブポートと、
   前記サブポートから吐出された流体が前記ロック機構に流入する又は前記ロック機構から流出されることを許容する第４ポートと、
   前記スプールが前記弁ケースの一端部または他端部に位置するとき、前記ロック機構から前記第４ポートを介して戻された流体を排出して、前記相対回転位相を前記中間ロック位相で固定可能に前記ロック機構を維持する第５ポートとを備えており、
   前記スプールが前記弁ケースの一端部および他端部の何れか一方の近傍にあって、
   前記メインポートが前記第１ポートおよび前記第２ポートのうち何れか一方と連通し、前記第１ポートおよび前記第２ポートのうち何れか他方が前記第３ポートと連通するとき、
   前記スプールが前記弁ケースの端部に近づくほど前記第３ポートの開口面積が小さくなるように構成してあるソレノイドバルブ。
2. 前記スプールに環状溝が形成され、
   前記第１ポートあるいは前記第２ポートが前記弁ケースの筒状壁部のうち周方向の一部に開口して、前記スプールの位置に応じて前記環状溝に連通可能であり、
   前記第３ポートが、前記弁ケースの筒状壁部のうち前記第１ポートおよび前記第２ポートが開口してる部位とはスプールの移動方向で異なる位置に開口すると共に、前記スプールの位置に応じて前記環状溝と連通可能であり、
   前記弁ケースに対して前記スプールが往復移動するとき、前記第１ポートあるいは前記第２ポートに対する前記環状溝の開口面積の変化量と、前記第３ポートに対する前記環状溝の開口面積の変化量とが相反するように構成してある請求項１に記載のソレノイドバルブ。

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