JP2016035291A - 電磁弁と、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並びに電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】ガイド部材による可動子の良好な摺動性を確保しつつ固定子の吸引部と対向部との間の磁気効率の低下を抑制できる電磁弁を提供する。【解決手段】非磁性材で形成されたカップ状のガイド部材７４と、該ガイド部材の内部に軸方向へ摺動自在に設けられたプランジャ７５と、通電によって励磁するコイル７２と、該コイルが励磁された際に前記プランジャ７５を軸方向へ吸引する固定子と、を備え、該固定子は、ソレノイドケーシング７１と、前記ガイド部材７４と前記コイル７２との間に配置された吸引ステータ７９と、前記プランジャ７５の軸方向の端面に対向配置された前記ソレノイドケーシング７１の内筒部７１ｃと、を有し、前記吸引ステータ７９の大径筒部７９ｃを前記ソレノイドケーシング７１の円盤部７１ｂに当接配置した。【選択図】図５

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、あるいは電磁アクチュエータに関する。

従来から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、非磁性材によって形成されたカップ状のガイド部材と、該ガイド部材の内部に軸方向へ摺動自在に設けられた磁性材の可動子と、前記ガイド部材の外周側に配置されて、通電されることによって磁力を発生させるコイルと、該コイルに磁力が発生した際に前記可動子と共に磁路を形成して該可動子を軸方向へ吸引する固定子と、を備えている。

前記固定子は、前記ガイド部材の外周側に前記コイルを覆う形で配置された円筒状のヨークと、該ヨークの前端部に当接配置されて、前記可動子を軸方向へ吸引する吸引部と、前記可動子の軸方向前端面に対向配置されて、前記吸引部の磁力をアシストする対向部と、を備えている。

特開２００７−１８２９３８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、前記ガイド部材によって前記可動子の軸方向への良好な摺動性が確保できるものの、前記固定子の吸引部と対向部との間に、前記ガイド部材が介在されていることから、つまり、前記吸引部と対向部がガイド部材によって隔絶された状態になっていることから、前記吸引部と対向部との間に形成される磁路の磁気効率が低下してしまうおそれがある。

本発明は、ガイド部材による可動子の良好な摺動性を確保しつつ固定子の吸引部と対向部との間の磁気効率の低下を抑制できる電磁弁や電磁アクチュエータを提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、非磁性材によって形成されたカップ状のガイド部材と、該ガイド部材の内部に軸方向へ摺動自在に設けられた磁性材の可動子と、前記ガイド部材の外周側に配置されて、通電されることによって磁力を発生させるコイルと、該コイルに磁力が発生した際に前記可動子と共に磁路を形成して該可動子を軸方向へ吸引する固定子と、を備え、
前記固定子は、前記ガイド部材とコイルとの間に配置されて、前記可動子を軸方向へ吸引する吸引部と、前記可動子の軸方向の端面に対向配置され、前記吸引部の磁力吸引をアシストする対向部と、を有し、前記吸引部と対向部を接触状態に設けたことを特徴としている。

本発明によれば、ガイド部材による可動子の良好な摺動性を確保しつつ固定子の吸引部と対向部との間の磁気効率の低下を抑制することができる。

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を断面して示す全体構成図である。 本実施形態に供されるベーンロータが中間位相の回転位置に保持された状態を示す正面図である。 本実施形態に供される電磁弁のバルブボディなどの各構成部品の縦断面図である。 本実施形態に供される電磁弁のバルブボディとスリーブを分解して示す斜視図である。 本実施形態に供されるソレノイド部の拡大断面図である。 同ソレノイド部を分解して示す縦断面図である。 図５に示すソレノイド部の要部拡大図である。 本実施形態に供されるバルブボディの平面図である。 Ａは図８のＡ−Ａ線断面図、Ｂは図８のＢ−Ｂ線断面図、Ｃは図８のＣ−Ｃ線断面図である。 本実施形態に供されるバルブボディの右側面図である。 本実施形態に供される電磁弁のスプール弁が最大右方向の位置に移動した状態を示すバルブボディ側の縦断面であって、Ａは図１０のＤ−Ｄ線断面図、Ｂは図１０のＥ−Ｅ線断面図である。 本実施形態に供される電磁弁のスプール弁が軸方向の中間位置に移動した状態を示すバルブボディ側の縦断面であって、Ａは図１０のＤ−Ｄ線断面図、Ｂは図１０のＥ−Ｅ線断面図である。 本実施形態に供される電磁弁のスプール弁が最大左方向の位置に移動した状態を示すバルブボディ側の縦断面であって、Ａは図１０のＤ−Ｄ線断面図、Ｂは図１０のＥ−Ｅ線断面図である。

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。

前記バルブタイミング制御装置は、図１及び図２に示すように、機関の図外のクランクシャフトにより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をそれぞれ別個独立に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２ａが回転自在に支持される支持孔１ｂが貫通形成されている。

前記カムシャフト２は、シリンダヘッド０１に複数のカム軸受０２を介して回転自在に支持され、外周面には図外の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、一端部２ａの内部軸心方向に後述するカムボルト５０が螺着されるボルト孔６が形成されている。

このボルト孔６は、一端部２ａの先端側から内部軸線方向に沿って穿設されていると共に、開口された前端側から内底部に向かって段差縮径状に形成されて、先端側の均一径の雌ねじ部６ａと、該雌ねじ部６ａの後端から内方へ縮径テーパ状に形成された段差部６ｂと、から構成されて、前記雌ねじ部６ａの軸方向内側に雌ねじが切られている。

前記段差部６ｂは、内部に後述するオイルポンプ２０から圧送される油圧導入室６ｃが形成されている。

前記位相変更機構３は、図１及び図２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２ａにカムボルトとなる後述のバルブボディ５０を介して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９と、前記ハウジング７の内部の作動室を、後述するハウジング本体７ａの内周面に突設された４つのシュー１０と前記ベーンロータ９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１１及び進角油圧室１２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フロントカバー１３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１３及びスプロケット１とは、前記各シュー１０の各ボルト挿通孔１０ａを貫通する４本のボルト１４によって共締め固定されている。前記フロントカバー１３は、中央に比較的大径な挿通孔１３ａが貫通形成されていると共に、該挿通孔１３ａの外周側内周面で各油圧室１１，１２内をシールするようになっている。

前記ベーンロータ９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２ａにバルブボディ５０によって固定されたロータ部１５と、該ロータ部１５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１６ａ〜１６ｄとから構成されている。

前記ロータ部１５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シャフト２の雌ねじ孔６ｃと連続するボルト挿通孔１５ａが貫通形成されていると共に、後端面のカムシャフト２の一端部２ａ先端面が当接している。

一方、前記各ベーン１６ａ〜１６ｄは、その突出長さが比較的短く形成されて、それぞれが各シュー１０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１６ａ〜１６ｄの外周面と各シュー１０の先端には、それぞれハウジング本体７ａの内周面とロータ部１５の外周面との間をシールするシール部材１７ａ、１７ｂがそれぞれ設けられている。

また、前記ベーンロータ９は、図２の一点鎖線で示すように、遅角側へ相対回転すると、第１ベーン１６ａの一側面が対向する前記一つのシュー１０の対向側面に形成された突起面１０ｂ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２の二点鎖線で示すように、進角側へ相対回転すると、同じく第１ベーン１６ａの他側面が対向する他のシュー１０の対向側面１０ｃ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１６ｂ〜１６ｄは、両側面が円周方向から対向する各シュー１０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９とシュー１０との当接精度が向上すると共に、後述する各油圧室１１，１２への油圧の供給速度が速くなってベーンロータ９の正逆回転応答性が高くなる。

前記各ベーン１６ａ〜１６ｄの正逆回転方向の両側面と各シュー１０の両側面との間に、前述した各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２が隔成されており、各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２とは、前記ロータ部１５の内部にほぼ放射状に形成された遅角側連通路１１ａと進角側連通路１２ａを介して後述する油圧回路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９を最遅角側の回転位置（図２の一点鎖線位置）に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圧入固定されたロック穴構成部１ｃ(図１のみに記載)と、該ロック穴構成部１ｃに形成されたロック穴２４と、前記ベーンロータ９の第１ベーン１６ａの内部軸方向に形成された摺動孔２７に進退動自在に設けられ、小径な先端部２５ａが前記各ロック穴２４にそれぞれ係脱するロックピン２５と、該ロックピン２５をロック穴２４方向へ付勢するコイルスプリング２６と、前記ロック穴２４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２５を前記コイルスプリング２６のばね力に抗して前記各ロック穴２４を後退移動させて係合を解除する図外の解除用受圧室と、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２４は、ロックピン２５の小径な先端部２５ａの外径よりも十分に大径な円形状に形成されていると共に、スプロケット１の内側面の前記ベーンロータ９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２５は、先端部２５ａ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２４から抜け出してロックが解除されると共に、後端側に設けられた前記コイルスプリング２６のばね力によって先端部２５ａが前記ロック穴２４の内部に係入してベーンロータ９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１１に対して遅角側連通路１１ａを介して油圧を給排する遅角通路１８と、各進角油圧室１２に対して進角側連通路１２ａ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弁２１の後述するスリーブ５２の遅角、進角通路孔６４ａ、６４ｂに接続されている一方、他端側が前記遅角、進角側連通路１１ａ、１２ａを介して前記各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２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１１に給排される油圧が前記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、アウター、インナーロータの回転によってオイルパン２３内から吸入通路２０ｂを介して吸入された作動油が吐出通路２０ａ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、他が前記電磁弁２１側に供給されるようになっている。なお、吐出通路２０ａ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２０ａ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２３に戻して適正な流量に制御する図外の流量制御弁が設けられている。

前記電磁弁２１は、図１及び図３などに示すように、３ポート３位置の比例型弁であって、円筒状のバルブボディ５０と、該バルブボディ５０の内部軸方向に摺動自在に設けられた円筒状のスプール弁５１と、前記バルブボディ５０の外周面に固定された円筒状のスリーブ５２と、前記スプール弁５１の先端部に一体に圧入固定されたドレンプラグ５３と、該ドレンプラグ５３と前記バルブボディ５０の内部に形成された環状段差面との間に弾装されて、該スプール弁体５１を図１中右方向へ付勢する付勢部材であるバルブスプリング５４と、前記バルブボディ５０の外側一端部に設けられて、前記スプール弁５１をバルブスプリング５４のばね力に抗して図中左方向へ移動させる電磁アクチュエータであるソレノイド部５５と、から主として構成されている。

前記バルブボディ５０は、鉄系金属材によって形成されて、前述のようにカムボルトとして機能し、図１、図３及び図４に示すように、前記ソレノイド部５５側の頭部５０ａと、該頭部５０ａの付け根部から軸方向へ延出した円筒軸部５０ｂと、該円筒軸部５０ｂの先端側に形成されて、外周面に前記カムシャフト２の雌ねじ孔６ｂに螺着する雄ねじ部５０ｄが形成された大径円筒部５０ｃと、前記頭部５０ａ先端面側から内部軸方向に形成された摺動用孔５０ｅと、から主として構成されている。

前記頭部５０ａは、外周にスパナ等の締め付け治具が嵌合可能な六角部が形成されていると共に、内部先端側に形成された大径溝部の内周面に前記スプール弁５１のソレノイド部５５側への最大摺動位置を規制する円環状のストッパ５６が圧入固定されている。

前記円筒軸部５０ｂは、図９Ａ〜Ｃに示すように、周壁に前記雄ねじ部５０ｄ側から頭部５０ａ側に向かって順次、導入ポート５７と、前述の進角ポート１９ａ、再導入ポート５８及び遅角ポート１８ａがそれぞれ十字径方向に沿ってそれぞれ貫通形成されて、それぞれ４つずつ設けられている。なお、図９では前記導入ポート５７についての具体的な記載はないが、他のポートと同じく十字径方向に形成されている。

また、円筒軸部５０ｂは、図３に示すように、前記遅角ポート１８ａ近傍の外周面に、前記スリーブ５２の位置決めを行う嵌合穴である位置決め用穴５０ｆが径方向に沿って形成されている。

前記大径円筒部５０ｃは、内部に前記カムシャフト２の前記油圧導入室６ｃに軸方向から連通する導入通路５９が形成されて、前記オイルポンプ２０の吐出通路２０ａから圧送された油圧が油圧導入室６ｃを介して導入通路５９に供給されるようになっており、この導入通路５９は、段差径状に形成されて内部の小径部５９ａ側に前記各導入ポート５７が連通している。

前記スプール弁５１は、図３にも示すように、内部軸方向にドレン通路６０が貫通形成されていると共に、外周の前記小径部５９ａ側の軸方向一端部側に円柱状の２つのランド部(弁部)である第１ランド部５１ａ、第２ランド部５１ｂが形成されている。また、該両ランド部５１ａ、５１ｂの間には、スプール弁５１の摺動位置に応じて前記各遅角ポート１８ａ及び前記各進角ポート１９ａや各再導入ポート５８に適宜連通するグルーブ溝６１が形成されていると共に、前記第２ランド部５１ｂから前記ドレンプラグ５３までの間の外周面には排出用通路６２が軸方向に沿って形成されている。さらに、スプール弁５１の両ランド部５１ａ、５２ｂと軸方向反対側の周壁には、前記排出用通路６２とドレン通路６０と連通するドレン孔６３が径方向に沿って貫通形成されている。

前記ドレンプラグ５３は、図１及び図３に示すように、スプール弁５１と同じ金属材によってほぼ有底円筒状に形成されて、スプール弁５１の一端開口５１ｃを被嵌するように軸方向から圧入固定されていると共に、スプール弁５１側の一端部外周には、前記バルブスプリング５４の一端部を弾持するフランジ部５３ａが一体に設けられている。また、ドレンプラグ５３は、内部軸方向に前記ドレン通路６０と軸方向から連通するドレン室６６が形成されていると共に、先端部の周壁には、前記ドレン室６６と外部を連通する一対の開口孔６６ａが径方向に沿って貫通形成されている。

前記フランジ部５３ａは、前記ストッパ５６の内周部に軸方向から当接して、スプール弁５１の外方への最大移動位置を規制するようになっている。

前記スリーブ５２は、図３〜図４に示すように、合成樹脂材によって形成されていると共に、径方向から半割状に二分割形成されて、この該両分割部５２ａ、５２ｂを径方向から突き合わせて例えば溶着法によって接合されて円筒状一体に形成されていると共に、内周面がバルブボディ５０の円筒軸部５０ｂの外周面に外方から被嵌状態に固定されている。また、このスリーブ５２は、一方側の分割部５２ａの周方向ほぼ中央位置に設けられた突起部５２ｃが前記円筒軸部５０ｂの位置決め用穴５０ｆに嵌合してバルブボディ５０に対して全体の回転方向と軸方向の位置決め固定されるようになっている。

なお、前記両分割部５２ａ、５２ｂをスナップフィットなどによって接合させることも可能である。

また、前記スリーブ５２は、前記バルブボディ５０の遅角ポート１８ａと進角ポート１９ａにそれぞれに対応した位置、つまりこれらに重合した位置に、連通孔である遅角通路孔６４ａと進角通路孔６４ｂが貫通形成されていると共に、前記両分割部５２ａ、５２ｂの各内周面に前記４つの再導入ポート５８にそれぞれ連通する４つの連通溝６５が軸方向に沿って形成されている。

この各連通溝６５ｃは、この内周面とバルブボディ５０の円筒軸部５０ｂの外周面との間に連通路を構成し、前記各分割部５２ａ、５２ｂのバルブボディ５０の大径円筒部５０ｃ側の外端部６５ａから軸方向に沿って延びてその内端部６５ｂが、前記再導入ポート５８に重ね合わさる位置まで延設されていると共に、前記外端部６５ａが前記導入ポート５７に前記カムシャフト２のボルト孔６の雌ねじ部６ａ内周面の間の通路部を介して常時連通している。

前記ソレノイド部５５は、図１、図５及び図６に示すように、図外のチェーンカバーに磁気受け渡し用の受渡ステータ７０を介してボルトによって固定された固定子である円筒状のソレノイドケーシング７１と、該ソレノイドケーシング７１の内部に収容保持されて、機関のコントロールユニット(ＥＣＵ)３７から制御電流が出力されることによって励磁するコイル７２と、該コイル７２が巻回保持された絶縁材である合成樹脂材のボビン７３と、該ボビン７３の内周側に配置され、有底円筒状に一体に形成されたガイド部材７４と、該ガイド部材７４の内周面に軸方向へ摺動自在に案内され、先端部に駆動ロッド７６の後端部が固定された可動子であるプランジャ７５と、前記ソレノイドケーシング７１と前記ボビン７３との間に、２つのＯリング７７，７８を介して弾持されて、前記ソレノイドケーシング７１と共に磁気回路を形成する吸引部である吸引ステータ７９と、前記ソレノイドケーシング７１の後端部に一体的に設けられて、前記コイル７２とＥＣＵ３７とをハーネスを介して電気的に接続するコネクタ８０と、を備えている。

前記受渡ステータ７０は、磁性材をプレス成形によって形成されて、図５に示すように、前記ガイド部材７４を介して前記プランジャ７５の外周を覆うように配置された筒部７０ａと、該筒部７０ａの外周に径方向に沿って延出されたブラケット部７０ｂとから構成されている。

前記筒部７０ａは、軸方向の前記コネクタ８０側の一端部に拡径方向に折曲形成されたフランジ部７０ｃが一体に形成されていると共に、他端部が前記ボビン７３の軸方向ほぼ中央位置まで延出している。

前記ブラケット部７０ｂは、先端部にチェーンケースに結合されるボルトが挿通するボルト挿通孔７０ｅが貫通形成されている。

前記ソレノイドケーシング７１は、図５及び図６に示すように、磁性材によってプレス成形によりカップ状に形成されて、前記ボビン７３の外周面に被嵌された大径な外筒部７１ａと、該外筒部７１ａの軸方向一端部から直角状に折曲された平坦な円盤部７１ｂと、該円盤部７１ｂの内周縁から内方、つまり前記プランジャ７５方向へ折曲形成されて、前記プランジャ７５の前端面に軸方向から対向する円筒状の対向部である内筒部７１ｃと、から構成されている。なお、前記外筒部７１ａと円盤部７１ｂによって固定子の本体が構成されている。

前記外筒部７１ａは、軸方向の他端部に前記受渡ステータ７０にかしめ固定される４つの爪部７１ｄが円周方向の等間隔位置に一体に設けられていると共に、前記他端部の外端面７１ｅの一部が前記受渡ステータ７０のブラケット部７０の内側面に軸方向から当接している。

前記ガイド部材７４は、例えばステンレスや硬質な合成樹脂材などの非磁性材によって薄肉一体に形成され、筒状本体７４ａの軸方向一端部に有する底壁７４ｂが断面波形状に形成されて前記プランジャ７５の後端面７５ｂの張り付きを抑制する作用が働くようになっていると共に、軸方向他端部側には前記一方のＯリング７８まで拡径したフランジ片７４ｃが一体に形成されている。

前記プランジャ７５は、磁性材によってほぼ円柱状に形成され、外周面が前記ガイド部材７４の筒状本体７４ａの内周面に軸方向へ摺動案内されるようになっている共に、内部軸心方向に前記駆動ロッド７６を圧入固定する圧入用孔７５ａが貫通形成されている。

また、このプランジャ７５は、前記バルブスプリング５４のばね力によって最大後退移動した際に、前記後端面７５ｂが前記ガイド部材７４の波形状底壁７４ｂに当接し、該波形状底壁７４ｂにより接触面積が低減され、前記プランジャ７５の後端面７５ｂの張り付きを抑制している。

前記駆動ロッド７６は、球面状の先端面が前記ドレンプラグ５３の底壁に軸方向から当接している。

前記吸引ステータ７９は、プレス成形によって全体がほぼ円環状に形成されて、縦断面ほぼクランク状に折曲形成され、内周側の筒状部７９ａと、該筒状部７９ａの後端縁から径方向に折曲された円盤壁７９ｂと、該円盤壁７９ｂの外周縁から軸方向外側へ折曲形成された大径筒部７９ｃと、から構成されている。

前記筒状部７９ａは、先端部の外周面７９ｄが前記円盤壁７９ｂの磁気をプランジャ７５の近傍まで導き吸引するために嘴状に形成されていると共に、内周面と前記プランジャ７５の外周面との間には、前記ガイド部材７４の筒状本体７４ａを介して磁束受渡ギャップ(サイドギャップ)が形成されている。

前記円盤部７９ｂは、外周側の一端面が前記Ｏリング７７を介して前記ボビン７３の一方側外側面に弾接している一方、他端面全体に前記ガイド部材７４のフランジ片７４ｃの一側面が当接していると共に、この他端面の外周側がフランジ片７４ｃと前記Ｏリング７８を介して前記ソレノイドケーシング７１の円盤部７１ｂ内面に弾接しており、これら両Ｏリング７７，７８によって挟持状態に弾持されている。

前記大径筒部７９ｃは、円環状の外端面７９ｅが前記円盤部７１ｂの内面に軸方向から当接している。

前記コネクタ８０は、内部が合成樹脂材によってモールドされて、銅材などの導通性のある金属材料で形成された端子片８０ａが形成されている。この端子片８０ａは、ほぼＬ字形状に折曲されて、一端部８０ｂが前記コイル７２の端末部に接続されていると共に、前記ＥＣＵ３７に接続される他端部８０ｃが他端側の嵌合穴８０ｄから露出している。

前記ソレノイド部５５は、図１１〜図１３に示すように、ＥＣＵ３７の制御電流と前記バルブスプリング５４との相対的な圧力によって、前記スプール弁５１を前後軸方向の３つのポジジョンに移動させて、スプール弁５１の前記グルーブ溝６１と排出用通路６２と、これに径方向で対応する前記遅角ポート１８ａ及び進角ポート１９ａに連通させるか、あるいは前記各ランド部５１ａ、５１ｂによって遅角ポート１８ａ及び進角ポート１９ａの開口端を閉止して連通を遮断するようになっている。

前記導入通路５９と導入ポート５７及び連通溝６５、再導入ポート５８は、前記スプール弁５１のいずれの摺動位置においても常時連通されており、したがって、オイルポンプ２０から吐出された油圧は、前記導入通路５９から導入ポート５７、連通溝６５を通って再導入ポート５８内に常時供給されるようになっている。

前記ＥＣＵ３７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、前記電磁弁２１のコイル７２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５１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。
〔本実施形態の作動〕
以下、本実施形態の電磁弁及び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した場合には、ＥＣＵ３７からのソレノイド部５５への通電も遮断されることから、スプール弁５１は、図１１Ａ，Ｂに示すように、バルブスプリング５４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５１の第１ランド部５１ａによってバルブボディ５０の各進角ポート１９ａが開成されて、スプール弁５１のドレン通路６０を連通させる。このため、前記各進角油圧室１２内の作動油は、図１１Ａの破線矢印で示すように、スリーブ５２の各進角通路孔６４ｂ、バルブボディ５０の各進角ポート１９ａ、スプール弁５１のドレン通路６０を通って、ドレンキャップ５３のドレン室６６内に流入して各開口孔６６ａから外部に排出される。これによって、各進角油圧室１２の内部が低圧になる。

同時に、前記スプール弁５１は、図１１Ａ、Ｂに示すように、グルーブ溝６１に対して各遅角ポート１８ａと各再導入ポート５８を連通させる。したがって、この状態では、前記各再導入ポート５８と各連通溝６５、導入ポート５７、導入通路５９が連通することになる。

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、進角油圧室１１，１２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９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、図２の一点鎖線で示すように、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９が最遅角位置に保持されると、ロックピン２５がコイルスプリング２６のばね力によって進出して、ロック穴２４に係入してベーンロータ９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２０ａに吐出された油圧は、図１１Ａ、Ｂの実線矢印で示すように、前記導入通路５９から導入ポート５７を通って各連通溝６５に流入する。ここから各再導入ポート５８、グルーブ溝６１、各遅角ポート１８ａ、各遅角通路孔６４ａから遅角通路１８を介して各遅角油圧室１１に供給される。これによって、各遅角油圧室１１内が高圧状態になる。したがって、前記ベーンロータ９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１１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２５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９のばたつきなどを抑制することできる。

その後、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２５をコイルスプリング２６のばね力に抗して後退移動させロック穴２４とのロック状態が解除され、これによって、ベーンロータ９はフリーな状態になる。

なお、このとき、前記各進角油圧室１２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ＥＣＵ３７からソレノイド部５５のコイル７２に所定量の電流が供給される。これにより、スプール弁５１は、駆動ロッド７５の押圧力によって、図１２Ａ，Ｂに示すように、バルブスプリング５４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５１ａ、５１ｂによって遅角ポート１８ａと進角ポート１９ａが閉止されると共に、各再導入ポート５８もグルーブ溝６１に連通しているものの、前記各ランド部５１ａ、５１ｂによって閉止された状態になる。

このため、前記各遅角油圧室１１と進角油圧室１２は、図１２Ａに示すように、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、図１２Ｂに示すように、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９は、図２の実線で示すように、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、ＥＣＵ３７からソレノイド部５５のコイル７２にさらに大きな電流が供給されて、駆動ロッド７５の押圧力によってスプール弁５１が、図１３Ａ，Ｂに示すように、バルブスプリング５４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１８ａが、排出用通路６２に連通すると共に、グルーブ溝６１に対して各再導入ポート５８と進角ポート１９ａがそれぞれ連通する。

したがって、各遅角油圧室１１内の油圧は、図１３Ａの破線矢印で示すように、前記遅角通路孔６４ａと遅角ポート１８ａから排出用通路６２を通って各ドレン孔６３及びドレン通路６０に流入してドレン室６６内に連続的に入り込み、ここから各開口孔６６ａを介して外部に排出される。このため、各遅角油圧室１１内が低圧になる。

一方、各進角油圧室１２には、オイルポンプ２０から圧送された作動油が、図１３Ａ、Ｂの実線矢印で示すように、前記グルーブ溝６１から各進角ポート１９ａ、各進角通路孔６４ｂ、進角通路１９を介して各進角油圧室１２に供給されて、該各進角油圧室１２内が高圧になる。

よって、ベーンロータ９は、図２の二点鎖線で示すように、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、ＥＣＵ３７が電磁弁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５１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。

また、前記ソレノイド部５５は、合成樹脂材からなる前記ガイド部材７４内に前記プランジャ７５を設けたため、該プランジャ７５の軸方向の摺動案内性が向上して、摺動応答性の向上が図れる。

しかも、前記ＥＣＵ３７からコイル７２に通電されると、該コイル７２で発生した磁束は、前記ソレノイドケーシング７１や吸引ステータ７９及び受渡ステータ７０、プランジャ７５の間に磁気回路を構成するが、図７の矢印で示すように、ソレノイドケーシング７１の外筒部７１ａから円盤部７１ｂに流入すると、そのまま内筒部７１ｃに流入して、プランジャ７５に対して軸方向(図中左方向)への吸引力を作用させる。一方、円盤部７１ｂに流入した磁束は、その一部が該円盤部７１ｂに当接状態にある吸引ステータ７９の大径筒部７９ｃに流入して円盤壁７９ｂ及び筒状部７９ａを通って前記プランジャ７５に対して同じく軸方向(図中左方向)への吸引力を作用させる。

このため、前記ソレノイドケーシング７１から吸引ステータ７９と筒部７１ｃとの間の磁気効率が大幅に向上する。この結果、プランジャ７５に対する図中左方向の吸引力が大きくなって該プランジャ７５のガイド部材７４内での良好な摺動性と相まってさらに摺動性が向上する。

また、前記ソレノイドケーシング７１(外筒部７１ａ、円盤部７１ｂ)に、対向部である内筒部７１ｃを一体に設けたことから、磁気の流動性が良好になり、前記磁気効率をさらに高めることができる。

更に、前記吸引ステータ７９をプレスで別体に成形していることから、切削加工や鍛造加工と比較して安価に製作可能となっている。

また、本実施形態では、前記バルブボディ５０の内部にスプール弁５１を摺動自在に設け、バルブボディ５０の円筒軸部５０ｂの外周面にスリーブ５２を固定したため、電磁弁２１の全体構造を簡素化することができる。また、各通路孔や各ポートなどの油圧経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。

また、前記スリーブ５２を、バルブボディ５０の内部に設けるのではなく、単にバルブボディ５０の外周面に固定しただけであるから、スリーブ５２に高い寸法精度が要求されることがなくなるので、この点でも製造作業コストの低減が図れる。

しかも、前記スリーブ５２は、前記高い寸法精度が要求されないことから、合成樹脂材によって形成することができるので、電磁弁２１の軽量化が図れる。

また、前記スリーブ５２を、２分割形成して、これらを溶着によって結合したことから、バルブボディ５０への組み付け性が良好になる。

さらに、前記ボルト孔６の軸方向の長さの短尺化と共に、縦断面形状の単純化によって、カムシャフト２の孔開け加工作業が容易になる。

本実施形態では、前記遅角油圧室１１や進角油圧室１２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、電磁弁２１のスプール弁５１の摺動位置によって各通路孔を閉止してベーンロータ９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。

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。

前記スリーブをアルミ合金材などの金属材によって形成することも可能であり、また、単一な筒状部材によって形成することも可能である。

１…スプロケット(駆動回転体)
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
６…ボルト孔
６ａ…雌ねじ部
７…ハウジング
７ａ…ハウジング本体
９…ベーンロータ(従動回転体)
１１…遅角油圧室
１２…進角油圧室
１６ａ〜１６ｄ…ベーン
１８…遅角通路
１９…進角通路
１８ａ…遅角ポート
１９ａ…進角ポート
２０…オイルポンプ
２０ａ…吐出通路
２１…電磁弁
３７…コントロールユニット(ＥＣＵ)
５０…バルブボディ(カムボルト)
５１…スプール弁
５２…スリーブ
５３…ドレンプラグ
５４…バルブスプリング（付勢部材）
５５…ソレノイド部(電磁アクチュエータ)
７０…受渡ステータ(固定子)
７１…ソレノイドケーシング(固定子)
７１ａ…外筒部
７１ｂ…円盤部
７１ｃ…内筒部(対向部)
７２…コイル
７３…ボビン
７４…ガイド部材
７５…プランジャ(可動子)
７６…駆動ロッド
７９…吸引ステータ(吸引部)
７９ａ…筒状部
７９ｂ…円盤壁
７９ｃ…大径筒部

Claims (7)

1. 非磁性材によって形成されたカップ状のガイド部材と、
   該ガイド部材の内部に軸方向へ摺動自在に設けられた磁性材の可動子と、
   前記ガイド部材の外周側に配置されて、通電されることによって磁力を発生させるコイルと、
   該コイルに磁力が発生した際に前記可動子と共に磁路を形成して該可動子を軸方向へ吸引する固定子と、
   を備え、
   前記固定子は、前記ガイド部材とコイルとの間に配置されて、前記可動子を軸方向へ吸引する吸引部と、前記可動子の軸方向の端面に対向配置され、前記吸引部の磁力吸引をアシストする対向部と、を有し、
   前記吸引部と対向部を接触状態に設けた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、
   前記対向部を前記コイルの外周を覆う前記固定子の本体と一体に形成したことを特徴とする電磁弁。
3. 請求項２に記載の電磁弁において、
   前記吸引部を、前記固定子の本体と別体に形成すると共に、該固定子本体に接触して設けた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、
   前記吸引部を、プレス成形によって形成したことを特徴とする電磁弁。
5. 作動油を給排することによって従動回転体を作動させて、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であって、
   前記電磁弁は、
   前記従動回転体を前記カムシャフトの端部に軸方向から固定すると共に、周壁に作動油を通流させる給排ポートが径方向に沿って貫通形成された内部中空状のカムボルトと、
   該カムボルトの内部軸方向に摺動自在に設けられ、摺動位置に応じて前記給排ポートと連通する連通孔を有するスプール弁と、
   前記スプール弁の摺動位置を制御する電磁アクチュエータと、
   を備え、
   前記電磁アクチュエータは、
   非磁性材によって形成されたカップ状のガイド部材と、
   該ガイド部材の内部に軸方向へ摺動自在に設けられた磁性材の可動子と、
   前記ガイド部材の外周側に配置され、通電されることによって磁力を発生させるコイルと、
   該コイルに磁力が発生した際に、前記可動子と共に磁路を形成して該可動子を軸方向へ吸引する固定子と、
   を備え、
   前記固定子は、前記ガイド部材とコイルとの間に配置されて、前記可動子を軸方向へ吸引する吸引部と、前記可動子の軸方向の端面に対向配置され、前記吸引部の磁力吸引をアシストする対向部と、を有し、
   前記吸引部と対向部を接触状態に設けたことを特徴とする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。
6. 請求項５に記載の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において、
   前記対向部は、プレス成形によって前記固定子の本体と一体に設けられている一方、前記吸引部は、プレス成形によって前記固定子の本体とは別体に設けられていることを特徴とする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。
7. 非磁性材によって形成されたカップ状のガイド部材と、
   該ガイド部材の内部に軸方向へ摺動自在に設けられた磁性材の可動子と、
   前記ガイド部材の外周側に配置され、通電されることによって磁力を発生させるコイルと、
   該コイルに磁力が発生した際に、前記可動子と共に磁路を形成して該可動子を軸方向へ吸引する固定子と、
   を備えた電磁アクチュエータであって、
   前記固定子は、前記ガイド部材とコイルとの間に配置されて、前記可動子を軸方向へ吸引する吸引部と、前記可動子の軸方向の端面に対向配置され、前記吸引部の磁力吸引をアシストする対向部と、を有し、
   前記吸引部と対向部を接触状態に設けたことを特徴とする電磁アクチュエータ。

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