JP5960395B2 - 電磁油圧制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、内燃エンジンの吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期（バルブタイミング）を運転状況に応じて変更するバルブタイミング変更装置に適用される電磁油圧制御弁に関する。

従来のバルブタイミング変更装置としては、クランクシャフトと同期して回転するハウジンングロータ（ハウジング部材）、カムシャフトと同期して回転すると共にハウジングロータ内に収容されてその収容室を遅角室と進角室とに二分しハウジングロータに対して所定の角度範囲（最進角位置と最遅角位置との間）を相対的に回転し得るベーンロータ（ロータ部材）、エンジンの停止時及び始動時にベーンロータをハウジングロータに対して最遅角位置と最進角位置との間の中間位置にロックするロック機構（ロックピン及びロックスプリング）、進角室及び遅角室に対する作動油の供給及び排出を制御する電磁油圧制御弁等を備え、電磁油圧制御弁を適宜駆動制御して、進角モード、遅角モード、所定の中間位相に保持する保持モード等に適宜選択的に切り替えると共に、エンジンの停止時及び始動時には進角室及び遅角室の作動油を共に排出するドレンモードにして中間位置にロックするようにし、又、電磁油圧制御弁の断線等による通電異常（すなわち、デューティ値０％の非通電）のときにも、進角室及び遅角室の作動油を共に排出して中間位置に位置付けて始動性を確保するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、この電磁油圧制御弁においては、断線等の通電異常の状態でエンジンが始動しても、進角室及び遅角室は共にドレンモードのままであるため、バルブタイミング変更装置における摺動部、ロック機構、その他の領域に作動油が供給されず、異常摩耗、部品の破損、ロック機構のガタツキによる異音の発生等を招く虞がある。
また、従来の電磁油圧制御弁は、ドレンモード以外の進角モード、遅角モード、保持モード等においては、常に比較的大きいデューティ値で駆動制御されているため、そのデューティ値に応じた電力を消費すると共にそれに応じた発熱を生じるものであった。

特許第４２０３７０３号公報

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、消費電力を低減でき、又、発熱を抑制することができ、さらに、電磁油圧制御弁において断線等が生じた通電異常の状態でエンジンが始動しても、バルブタイミング変更装置における摺動部、ロック機構、その他の機構等の異常摩耗、部品の破損、ガタツキによる異音の発生等を防止できる、バルブタイミング変更装置に適用される電磁油圧制御弁を提供することにある。

本発明の電磁油圧制御弁は、進角室及び遅角室に対する作動油の供給又は排出を行うことによりエンジンのバルブタイミングを変更し、エンジンの始動時に最進角位置と最遅角位置との間の所定の中間位置にロックすると共に作動油の油圧によりそのロックが解除されるロック機構を備えたバルブタイミング変更装置に適用されるべく、進角室及び遅角室に連通して作動油の供給又は排出を行う通路を開閉する弁体と、弁体を一方向に付勢するバネと、バネの付勢力に抗する方向にデューティ値が大きくなるようにデューティ制御されて弁体を駆動する電磁アクチュエータを備え、エンジンの運転状態に応じて、進角モード、遅角モード、所定の中間位相に保持する保持モード、進角室及び遅角室の作動油を排出するドレンモードへの切り替えを行う電磁油圧制御弁であって、上記電磁アクチュエータ及びバネは、デューティ値が最大になる側においてドレンモードにするように弁体を駆動すると共に、エンジンの始動時においてロック機構により予め中間位置へのロックが維持された状態で非通電にて予め弁体を遅角モードに位置付けるように設定されている、構成となっている。
この構成によれば、電磁アクチュエータがデューティ制御されることにより、弁体がバネの付勢力に抗して駆動されて、進角モード、遅角モード、保持モード、ドレンモードのいずれかのモードに切り替えられて、エンジンのバルブタイミングが最進角位置と最遅角位置との間で適宜制御される。
ここで、電磁アクチュエータ及びバネは、デューティ値が最大になる側において、進角室及び遅角室の作動油を共に排出させる（エンジンを停止させる時に対応する）ドレンモードにするように弁体を駆動するため、運転中以外の（始動時又は停止時の）最も頻度の少ないモードを最大デューティ値で制御し、運転中における頻度の高い他のモード（進角モード、遅角モード、保持モード）はより小さいデューティ値で制御することになり、全体として消費電力を低減することができ、又、消費電力に対応する発熱を抑制することができる。
特に、エンジンの始動時において、ロック機構により予め中間位置（エンジンの始動を円滑に行えるバルブタイミングの位置）でのロックが維持された状態でかつ非通電のままで、電磁油圧制御弁（の弁体）が予め遅角モード（遅角室に作動油を供給可能なモード）に位置付けられているため、電磁油圧制御弁の電磁アクチュエータが断線等により作動しない場合であっても、エンジン始動により作動油が（遅角室に）供給されることで、エンジンを円滑に始動させることができ、バルブタイミング変更装置（のハウジングロータ、ベーンロータ等を含む機構）における摺動部、ロック機構、その他の機構等の異常摩耗、部品の破損を防止でき、又、ベーンロータは中間位置において遅角側へ作動油の油圧により回転付勢されるためそのガタツキによる異音等の発生を防止できる。
ここでは、特に、エンジンの始動時（クランキング時）に先立って、予め中間位置に位置決めされた状態で電磁油圧制御弁が遅角モードに設定されているため、円滑にエンジンを始動（完爆）させることができる。

上記構成において、電磁アクチュエータは、デューティ値が最小値から最大値になるに連れて、遅角モードから、保持モード、進角モード、ドレンモードに順次に移行するように弁体を駆動する、構成を採用することができる。
この構成によれば、遅角モード、保持モード、及び進角モードの通常の動作をデューティ値の小さい領域（例えば、デューティ値が０％〜６６％の領域）に設定し、ドレンモードをデューティ値の大きい領域（例えば、デューティ値が１００％の領域）に設定することができ、それ故に、効率よく消費電力を低減することができ又発熱を低減することができる。

上記構成において、保持モードは、進角室及び遅角室に作動油を供給するポンプモードである、構成を採用することができる。
この構成によれば、保持モードにすることで、作動油を供給してその油圧によりロック機構の解除を行うことができると共に（ハウジングロータに対するベーンロータの位置を）所定の中間位相に保持することができる。

上記構成において、保持モードは、進角室及び遅角室に対する作動油の流れを遮断するクローズモードである、構成を採用することができる。
この構成によれば、保持モード以外の進角モード及び遅角モードにおいて供給される作動油の油圧によりロック機構の解除を行い、ロックが解除された状態で保持モードにすることで、（ハウジングロータに対するベーンロータの位置を）所定の中間位相に保持することができる。

上記構成において、電磁アクチュエータは、エンジンを停止するべくイグニッションスイッチが切られ後又はエンストによりエンジンが停止した後の所定時間に亘り、ドレンモードにするように弁体を駆動する、構成を採用することができる。
この構成によれば、エンジンを停止する場合又はエンストによりエンジンが停止した場合に所定時間に亘りドレンモードにすることで、（ハウジングロータに対するベーンロータの位置を）予め設定されたエンジン始動に最適な所定の中間位置に確実に位置付け、次のエンジン始動を円滑に行わせることができる。

上記構成をなす電磁油圧制御弁によれば、消費電力を低減でき、又、発熱を抑制することができ、さらに、断線等の通電異常の状態でエンジンが始動しても、バルブタイミング変更装置における摺動部、ロック機構、その他の機構等の異常摩耗、部品の破損、ガタツキによる異音の発生等を防止できる、エンジンのバルブタイミング変更装置に適した電磁油圧制御弁を得ることができる。

本発明に係る電磁油圧制御弁が適用されるバルブタイミング変更装置を示す分解斜視図である 本発明に係る電磁油圧制御弁が適用されるバルブタイミング変更装置を示す断面図である。 本発明に係る電磁油圧制御弁が適用されるバルブタイミング変更装置を示す断面図である。 バルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータが、所定の中間位置にある状態で進角室に連通する進角通路を示す断面図である。 バルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータが、所定の中間位置にある状態で遅角室に連通する遅角通路を示す断面図である。 バブルタイミング変更装置の一部をなすロック機構（ロックカム、ロックレバー）がベーンロータを中間位置にロックした状態を示す断面図である。 バブルタイミング変更装置の一部をなすロック機構（ロックカム、ロックレバー）が解除されてベーンロータが進角側に移動した状態を示す断面図である。 バブルタイミング変更装置の一部をなすロック機構（ロックカム、ロックレバー）が解除されてベーンロータが遅角側に移動した状態を示す断面図である。 バルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータが、所定の中間位置にある状態を示す断面図である。 バルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータが、最進角位置にある状態を示す断面図である。 バルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータが、最遅角位置にある状態を示す断面図である。 本発明に係る電磁油圧制御弁の一実施形態を示す部分断面図である。 図１２に示す電磁油圧制御弁のデューティ制御におけるデューティ値（％）と作動油の流量の関係を示す図である。 図１２に示す電磁油圧制御弁の動作を説明する動作図である。 エンジン停止の際のドレンモードにおける装置の模式図である。 エンジン始動時の中間位置での遅角モードにおける装置の模式図である。 エンジン始動後の進角モードにおける装置の模式図である。 エンジン始動後の保持モードにおける装置の模式図である。 エンジン始動後の遅角モードにおける装置の模式図である。 本発明に係る電磁油圧制御弁の他の実施形態における動作を説明する動作図である。 図２０に示す実施形態において、エンジン始動後の保持モードにおける装置の模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
この電磁油圧制御弁を適用したバルブタイミング変更装置は、図１ないし図３に示すように、カムシャフト１０に着脱自在に固定され得るベーンロータ２０、カムシャフト１０の軸線Ｓ１上で回転すると共にベーンロータ２０を相対的に回転可能に収容しかつベーンロータ２０と協働して進角室３０ａ及び遅角室３０ｂを画定するハウジングロータ３０、ベーンロータ２０をハウジングロータ３０に対して所定の中間位置にロックするロック機構４０（ロックカム４１、進角規制ロックバー４２、進角規制付勢バネ４３、遅角規制ロックバー４４、遅角規制付勢バネ４５）、ベーンロータ２０をカムシャフト１０に締結するセンタボルト５０、ロック機構４０に含まれるロックカム４１を所定の中間位置に戻すようにアシストするアシスト機構６０、作動油（潤滑油）の流れを制御する油圧制御系ＯＣＳ等を備えている。
尚、カムシャフト１０は、エンジンの吸気バルブ又は排気バルブをカム作用により開閉駆動するものであり、ハウジングロータ３０は、チェーン等を介してクランクシャフトの回転に連動し、クランクシャフトの回転駆動力を、ベーンロータ２０を介してカムシャフト１０に伝達するものである。

カムシャフト１０は、エンジンのシリンダヘッド（不図示）に形成された軸受Ｂ（図２参照）により軸線Ｓ１回りに回転可能に（図１において矢印ＣＲ方向に回転するように）支持され、図１に示すように、軸受Ｂにより支持されるジャーナル部１１、ハウジングロータ３０を回動自在に支持する円筒部１２、進角室３０ａ及び進角規制ロックバー４２に対する作動油の供給及び排出を行う進角通路１３、遅角室３０ｂ及び遅角規制ロックバー４４に対する作動油の供給及び排出を行う遅角通路１４、センタボルト５０を締結する雌ネジ部１５等を備えている。

ベーンロータ２０は、図１ないし図５に示すように、４つのベーン部２１、４つのベーン部２１を等間隔で一体的に保持するハブ部２２、ハブ部２２に形成されセンタボルト５０が通される貫通孔２３、進角室３０ａに連通する進角通路２４、遅角室３０ｂに連通する遅角通路２５、ベーン部２１の先端に形成された溝部に嵌め込まれたシール部材２６等を備え、ロックカム４１と一緒にセンタボルト５０を用いてカムシャフト１０に締結され、カムシャフト１０と一体的に回転するようになっている。

ハウジングロータ３０は、クランクシャフトの回転に連動してカムシャフト１０の軸線Ｓ１上で回転可能に支持され、図１ないし図３に示すように、ハウジング部材３１、ハウジング部材３１の背面側に結合されるスプロケット部材３２、ハウジング部材３１の前面側に結合されるカバー部材３３により構成されており、ベーンロータ２０を所定角度範囲（最進角位置と最遅角位置の間の角度範囲）において相対的に回転可能に収容すると共にロック機構４０を収容し、収容されたベーンロータ２０（のベーン部２１）により進角室３０ａ及び遅角室３０ｂに二分されるように形成されている。

ハウジング部材３１は、図１ないし図５、図９に示すように、円筒壁３１ａ、隔離壁３１ｂ、隔離壁３１ｂの中央に設けられた貫通孔３１ｃ、隔離壁３１ｂの背面側において中心に向かって突出する４つの軸受部３１ｄ、各々の軸受部３１ｄの間及び中央部に画定されてベーンロータ２０を収容する凹部３１ｅ、隔離壁３１ｂの前面側に形成されてロック機構を収容する凹部３１ｆ、進角通路１３に連通するべく設けられた油圧通路３１ｇ、遅角通路１４に連通するべく設けられた油圧通路３１ｈ、支軸３１ｉ，３１ｊ、掛止突起３１ｋ、ストッパ壁３１ｏ，３１ｐ、アシスト機構６０を収容する凹部３１ｑ等を備えている。

油圧通路３１ｇは、図６ないし図８に示すように、凹部３１ｆに開口すると共に進角規制ロックバー４２及び遅角規制ロックバー４４の側面に油圧を導くと共にそれぞれのロック状態を解除する方向に油圧が作用するように形成されている。
油圧通路３１ｈは、図６ないし図８に示すように、凹部３１ｆに開口すると共に遅角規制ロックバー４４の主面（軸線Ｓ１方向に向かう平面）に油圧を導いて、油圧通路３１ｇから導かれた油圧により所定角度だけロック状態を解除する向きに遅角規制ロックバー４４が回転したとき、遅角規制ロックバー４４の主面による閉塞状態から開放されて、油圧を遅角規制ロックバー４４の側面に導くと共にそのロック状態を解除する方向に油圧が作用するように（すなわち、凹部３１ｆの表面を削って形成された凹状の長溝３１ｈ´に繋がるように）形成されている。

スプロケット部材３２は、図１ないし図３に示すように、クランクシャフトの回転駆動力を伝達するチェーンが巻回されるスプロケット３２ａ、カムシャフト１０の円筒部１２に回動自在に嵌合される内周面３２ｂ、ベーンロータ２０の背面が摺動自在に接触する前面３２ｃ、進角通路１３及び油圧通路３１ｇを連通させる連通路３２ｄ、遅角通路１４及び油圧通路３１ｈを連通させる連通路３２ｅ等を備えている。
連通路３２ｄは、図９ないし図１１に示すように、周方向に伸長する円弧状の通路及び径方向に伸長する通路により画定されており、ベーンロータ２０が最進角位置と最遅角位置との間を相対的に回転する間中、進角通路１３と油圧通路３１ｇとを連通させるように形成されている。
連通路３２ｅは、図９ないし図１１に示すように、周方向に伸長する円弧状の通路及び径方向に伸長する通路により画定されており、ベーンロータ２０が最進角位置と最遅角位置との間を相対的に回転する間中、遅角通路１４と油圧通路３１ｈとを連通させるように形成されている。

カバー部材３３は、図１ないし図３に示すように、センタボルト５０を通す円孔３３ａ等を有し、ハウジング部材３１に対して着脱自在に形成されている。
そして、ハウジング部材３１、スプロケット部材３２、及びカバー部材３３は、ボルト等を用いて締結されるようになっている。

ロック機構４０は、図１、図６ないし図８に示すように、ロックカム４１、進角規制ロックバー４２、進角規制付勢バネ４３、遅角規制ロックバー４４、遅角規制付勢バネ４５により構成されており、ベーンロータ２０を、ハウジングロータ３０に対して相対的に回動可能な所定角度範囲内（最進角位置と最遅角位置との間）の所定の中間位置にロックするように形成されている。

ロックカム４１は、センタボルト５０によりベーンロータ２０と一緒にカムシャフト１０に締結されて上記所定角度範囲を回動すると共に進角規制ロックバー４２及び遅角規制ロックバー４４が離脱可能に係合し得るように形成されている。

進角規制ロックバー４２は、図６ないし図８に示すように、支軸３１ｉにより軸線Ｓ１に垂直な垂直面内において揺動自在に支持されると共に進角規制付勢バネ４３の一端部が掛止されてストッパ壁３１ｏに当接するように反時計回りに回転付勢され、ストッパ壁３１ｏに当接して反時計回りの回転が規制された状態で、ロックカム４１に当接してロックカム４１（すなわちベーンロータ２０）が休止位置から進角側に回転するのを規制し、一方、油圧通路３１ｇを通して供給された作動油の油圧により時計回りに回転させられてロックを解除するようになっている。

遅角規制ロックバー４４は、図６ないし図８に示すように、支軸３１ｊにより軸線Ｓ１に垂直な垂直面内において揺動自在に支持されると共に遅角規制付勢バネ４５の一端部が掛止されてストッパ壁３１ｐに当接するように時計回りに回転付勢され、ストッパ壁３１ｐに当接して時計回りの回転が規制された状態で、ロックカム４１に当接してロックカム４１（すなわちベーンロータ２０）が休止位置から遅角側に回転するのを規制し、一方、油圧通路３１ｇを通して供給された作動油の油圧により反時計回りに回転させられてロックを解除し、図７に示すように所定角度回転したとき油圧通路３１ｈ（３１ｈ´）が開放されることで、油圧通路３１ｇから供給される作動油の油圧が作用しなくなっても、油圧通路３１ｈ（３１ｈ´）を通して供給された作動油の油圧だけで、ロックを解除した状態を維持するようになっている。
そして、ロックカム４１及びベーンロータ２０は、図６及び図９に示す状態で進角規制ロックバー４２及び遅角規制ロックバー４４によりロックされて中間位置に位置決めされ、図７及び図１０に示す状態で進角規制ロックバー４２及び遅角規制ロックバー４４によるロックが共に解除されると共に時計回りに回転して一つのベーン部２１が一つの軸受部３１ｄに当接することで最進角位置に位置決めされ、図８及び図１１に示す状態で遅角規制ロックバー４４によるロックのみが解除されると共に反時計回りに回転して一つのベーン部２１が一つの軸受部３１ｄに当接することで最遅角位置に位置決めされるようになっている。

センタボルト５０は、図１ないし図３に示すように、中実の円柱状をなし、その先端側において雄ネジ部５１を備えている。
そして、センタボルト５０は、ベーンロータ２０の貫通孔２３に対して所定の環状隙間を画定するように通されると共に、その雄ネジ部５１がカムシャフト１０の雌ネジ部１５に螺合されることで、ロックカム４１及びベーンロータ２０をカムシャフト１０に一体的に締結するようになっている。

アシスト機構６０は、プッシュ部材６１及び付勢バネ６２等を備え、ロックカム４１（ベーンロータ２０及びカムシャフト１０）を最遅角位置側から中間位置に移動させるべく補助力を及ぼすように形成されている。

油圧制御系ＯＣＳは、図２及び図３に示すように、シリンダヘッドＣＨ（図１２を参照）等に嵌合して固定される電磁油圧制御弁１００、作動油を電磁油圧制御弁１００に向けて供給するポンプ７０、ポンプから吐出される作動油を通す供給通路７１、電磁油圧制御弁１００から排出される作動油を通すドレン通路７２、電磁油圧制御弁１００と進角通路１３とを接続して作動油を通す進角通路７３、電磁油圧制御弁１００と遅角通路１４とを接続して作動油を通す遅角通路７４、電磁油圧制御弁１００（電磁アクチュエータ１４０）の駆動を制御する制御手段（不図示）等により構成されている。

電磁油圧制御弁１００は、図１２に示すように、円筒状のスリーブ１１０、スリーブ１１０内において密接して往復駆動される弁体としてのスプール１２０、スプール１２０を休止位置に向けて一方向に付勢するコイル状の圧縮バネ１３０、圧縮バネ１３０の付勢力に抗する方向にデューティ値が大きくなるように（すなわち、図１３に示すようにデューティ値０％〜１００％の間で）デューティ制御されてスプール１２０を駆動するべくスリーブ１１０の一端側に固定された電磁アクチュエータ１４０等を備えている。
そして、電磁油圧制御弁１００は、エンジンの運転状態に応じて、進角室３０ａに作動油を供給すると共に遅角室３０ｂの作動油を排出する進角モード、遅角室３０ｂに作動油を供給すると共に進角室３０ａの作動油を排出する遅角モード、所定の中間位相に保持する保持モード、進角室３０ａ及び遅角室３０ｂの作動油を共に排出するドレンモードへの切り替えを選択的に行うようになっている。

スリーブ１１０は、図１２に示すように、スプール１２０の移動方向Ｌにおいて図中の左側から右側に向けて順次に配列して形成された、排出ポート１１０ａ、供給ポート１１０ｂ及び環状溝１１０ｃ、バイパスポート１１０ｄ及び環状溝１１０ｅ、進角ポート１１０ｆ及び環状溝１１０ｇ、バイパスポート１１０ｈ及び環状溝１１０ｉ、バイパスポート１１０ｄとバイパスポート１１０ｈとを接続するバイパス通路１１０ｊ、遅角ポート１１０ｋ及び環状溝１１０ｍ、スプール１２０の移動方向Ｌに伸長する円筒状の内周面１１０ｎを備えている。
排出ポート１１０ａは、ドレン通路７２に接続されるように形成されている。
供給ポート１１０ｂは、供給通路７１に接続されるように形成されている。
進角ポート１１０ｆは、進角通路７３に接続されるように形成されている。
遅角ポート１１０ｋは、遅角通路７４に接続されるように形成されている。
バイパス通路１１０ｊは、スリーブ１１０の外周に長溝状に形成され、シリンダヘッドＣＨに嵌合されることで、その嵌合孔の内壁と協働して通路を画定するように形成されている。

スプール１２０は、図１２に示すように、その移動方向Ｌにおいて図中の左側から右側に向けて順次に配列して形成された、拡径部１２０ａ、縮径部１２０ｂ、拡径部１２０ｃ、縮径部１２０ｄ、縮径部１２０ｄに開けられた連通孔１２０ｅ、拡径部１２０ｆ、縮径部１２０ｇ、拡径部１２０ｈ、縮径部１２０ｉ、縮径部１２０ｉに開けられた連通孔１２０ｊ、拡径部１２０ｋ、縮径部１２０ｍ、縮径部１２０ｍに開けられた連通孔１２０ｎ、移動方向Ｌに伸長して排出ポート１１０ａに向けて開口する内部通路１２０ｐを備えている。
拡径部１２０ａ，１２０ｃ，１２０ｆ，１２０ｈ，１２０ｋは、スリーブ１１０の内周面１１０ｎに密接して摺動するように形成されている。
縮径部１２０ｂ，１２０ｄ，１２０ｇ，１２０ｉ，１２０ｍは、スリーブ１１０の内周面１１０ｎとの間に作動油の通路となり得る空間を画定するように形成されている。

そして、電磁アクチュエータ１４０は、圧縮バネ１３０の付勢力により、非通電の状態で遅角モード（図１４（ａ）の状態；デューティ値０％）に位置付けられ、圧縮バネ１３０の付勢力に抗する方向にデューティ値が大きくなる（０〜１００％）ように通電されてデューティ制御されることで、保持モード（図１４（ｂ）の状態；デューティ値約３３％）、進角モード（図１４（ｃ）の状態；デューティ値約６６％）、ドレンモード（図１４（ｄ）の状態；デューティ値１００％）に順次移行するように、スプール１１０を図１４（ａ）〜（ｄ）において右側から左側に向けて駆動するようになっている。

すなわち、遅角モードにおいては、図１４（ａ）に示すように、電磁アクチュエータ１４０は非通電（デューティ値０％）の状態にあり、スプール１２０は圧縮バネ１３０の付勢力により休止位置（図中の最も右側に移動した位置）に位置付けられて、環状溝１１０ｇ→縮径部１２０ｄ→連通孔１２０ｅ→内部通路１２０ｐを経て、進角ポート１１０ｆを排出ポート１１０ａに連通させ、環状溝１１０ｃ→縮径部１２０ｂ→環状溝１１０ｅ→バイパスポート１１０ｄ→バイパス通路１１０ｊ→バイパスポート１１０ｈ→環状溝１１０ｉ→縮径部１２０ｇ→環状溝１１０ｍを経て、供給ポート１１０ｂを遅角ポート１１０ｋに連通させるようになっている。

また、保持モードにおいては、図１４（ｂ）に示すように、電磁アクチュエータ１４０がデューティ値約３３％で駆動制御され、スプール１２０が圧縮バネ１３０の付勢力に抗して所定量だけ繰り出され（図中の左向きに移動させられ）、環状溝１１０ｃ→縮径部１２０ｂ→環状溝１１０ｅ→バイパスポート１１０ｄ→バイパス通路１１０ｊ→バイパスポート１１０ｈ→環状溝１１０ｉ→縮径部１２０ｇ→環状溝１１０ｇ，１１０ｍを経て、供給ポート１１０ｂを進角ポート１１０ｆ及び遅角ポート１１０ｋに連通させるようになっている。

また、進角モードにおいては、図１４（ｃ）に示すように、電磁アクチュエータ１４０がデューティ値約６６％で駆動制御されて、スプール１２０が圧縮バネ１３０の付勢力に抗してさらに所定量だけ繰り出され（図中の左向きに移動させられ）、環状溝１１０ｃ→縮径部１２０ｂ→環状溝１１０ｅ→バイパスポート１１０ｄ→バイパス通路１１０ｊ→バイパスポート１１０ｈ→環状溝１１０ｉ→縮径部１２０ｇ→環状溝１１０ｇを経て、供給ポート１１０ｂを進角ポート１１０ｆに連通させ、環状溝１１０ｍ→縮径部１２０ｉ→連通孔１２０ｊ→内部通路１２０ｐを経て、遅角ポート１１０ｋを排出ポート１１０ａに連通させるようになっている。

さらに、ドレンモードにおいては、図１４（ｄ）に示すように、電磁アクチュエータ１４０がデューティ値１００％で駆動制御されて、スプール１２０が圧縮バネ１３０の付勢力に抗してさらに所定量だけ繰り出され（図中の左向きに移動させられ）、供給ポート１１０ｂを閉塞した状態で、環状溝１１０ｇ→縮径部１２０ｇ→環状溝１１０ｉ→バイパスポート１１０ｈ→バイパス通路１１０ｊ→バイパスポート１１０ｄ→環状溝１１０ｅ→縮径部１２０ｄ→連通孔１２０ｅ→内部通路１２０ｐを経て、進角ポート１１０ｆを排出ポート１１０ａに連通させ、かつ、環状溝１１０ｍ→縮径部１２０ｉ→連通孔１２０ｊ→内部通路１２０ｐを経て、遅角ポート１１０ｋを排出ポート１１０ａに連通させるようになっている。
このように、遅角モード、保持モード、及び進角モードの使用頻度の多い通常の動作をデューティ値の小さい領域（デューティ値が０％〜約６６％の領域）に設定し、使用頻度の少ないドレンモードをデューティ値の大きい領域（デューティ値が１００％の領域）に設定することができ、それ故に、効率よく消費電力を低減することができ又発熱を低減することができる。

次に、上記電磁油圧制御弁を備えたバルブタイミング変更装置の動作について、図２及び図３、図６ないし図１１、図１４ないし図１９を参照しつつ説明する。
エンジンが運転者の意思により停止される場合、イグニッションスイッチが切られた後の所定時間に亘り、図１４（ｄ）に示すように、電磁油圧制御弁１００は、進角室３０ａ及び遅角室３０ｂの作動油を共に排出するべくデューティ値１００％で駆動制御されるドレンモードが選択され、図１５に示すように、進角室３０ａの作動油は、進角通路７３→進角ポート１１０ｆ→排出ポート１１０ａ→ドレン通路７２を経て排出され、遅角室３０ｂの作動油は、遅角通路７４→遅角ポート１１０ｋ→排出ポート１１０ａ→ドレン通路７２を経て排出される。

そして、図６に示すように、油圧通路３１ｇ，３１ｈから作動油が排出されて油圧が作用しなくなるため、アシスト機構６０（の付勢バネ６２）の付勢力及び進角規制付勢バネ４３及び遅角規制付勢バネ４５の付勢力により、ロックカム４１が中間位置に位置決めされて進角規制ロックバー４２及び遅角規制ロックバー４４によりロックされ、又、ベーンロータ２０が、図９に示すように、最進角位置と最遅角位置の間の所定の中間位置に位置決めされる。この中間位置は、エンジンの始動が開始（クランキング）されると、円滑な始動が行なえるバルブタイミングに設定されている。
尚、運転者の意思に反してエンスト等によりエンジンが停止した場合は、そのことを制御手段が判断して、イグニッションスイッチが切られた場合と同様に所定時間に亘り、上記同様のドレンモードが選択される。
そして、所定時間に亘る通電が終了すると、図１４（ａ）及び図１６に示すように、電磁油圧制御弁１００は、進角室３０ａの作動油を排出しかつ遅角室３０ｂに作動油を供給可能な遅角モードに移行した状態にて維持される。

このように、エンジンを停止するべくイグニッションスイッチが切られ後又はエンストによりエンジンが停止した後の所定時間に亘り、ドレンモードにするようにスプール１２０を駆動することにより、ハウジングロータ３０に対するベーンロータ２０の位置を予め設定されたエンジン始動に最適な所定の中間位置に確実に位置付け、次のエンジン始動を円滑に行わせることができる。

エンジンの始動時には、既に、ベーンロータ２０（ロックカム４１）が中間位置にロックされた状態にあり、又、図１４（ａ）に示すように電磁油圧制御弁１００は非通電（デューティ値０％）の状態で遅角モードが選択されている。尚、ベーンロータ２０（ロックカム４１）が中間位置からずれてロックされていない場合は、遅角規制ロックバー４４及び進角規制ロックバー４２が遅角規制付勢バネ４５及び進角規制付勢バネ４３によりそれぞれロック側に向けて常時回転付勢されており、又、クランキングにより生じる変動トルクにより、自動的に中間位置に移動してロックされる。

したがって、エンジンが始動のためにクランキングされると、図１６に示すように、進角室３０ａの作動油は、進角通路７３→進角ポート１１０ｆ→排出ポート１１０ａ→ドレン通路７２を経て排出される状態のまま、ポンプ７０→供給通路７１→供給ポート１１０ｂ→遅角ポート１１０ｋ→遅角通路７４を経て、遅角室３０ｂに作動油が供給される。
尚、油圧通路３１ｇの作動油は、進角通路７３→進角ポート１１０ｆ→排出ポート１１０ａ→ドレン通路７２を経て排出される状態にあり、油圧通路３１ｈは、図６に示すように、遅角規制ロックバー４４の主面により閉塞されているため、作動油の油圧は遅角規制ロックバー４４のロックを解除する方向に作用せず、進角規制ロックバー４２及び遅角規制ロックバー４４は共にロックカム４１（ベーンロータ２０）を中間位置にロックした状態にある。

すなわち、ロック機構４０によるロックが維持された状態でかつ非通電のままで、電磁油圧制御弁１００は遅角モードが選択されているため、電磁アクチュエータ１４０が断線等により作動しない場合であっても、エンジン始動により作動油が供給されることで、バルブタイミング変更装置（のハウジングロータ３０、ベーンロータ２０等を含む機構）における摺動部、ロック機構４０、その他の機構等の異常摩耗、部品の破損等を防止でき、又、ベーンロータ２０は中間位置において遅角側へ作動油の油圧により回転付勢されるためそのガタツキによる異音の発生等を防止できる。また、ベーンロータ２０（カムシャフト１０）が中間位置に位置決めされているため、円滑にエンジンを始動（完爆）させることができる。

エンジンが始動（完爆）すると、電磁油圧制御弁１００が適宜切り替えられて、ベーンロータ２０（カムシャフト１０）が中間位置から進角側へ（進角モード）又は遅角側へ（遅角モード）、さらには所定の角度位置に保持される（保持モード）ように位相制御が行われる。
例えば、進角側へ位相を変更する場合は、電磁油圧制御弁１００が切り替えられて、図１４（ｃ）及び図１７に示すように、遅角室３０ｂの作動油を排出しかつ進角室３０ａに作動油を供給する（デューティ値約６６％で駆動制御される）進角モードが選択される。
この進角モードでは、図１７に示すように、ポンプ７０→供給通路７１→供給ポート１１０ｂ→進角ポート１１０ｆ→進角通路７３を経て、進角室３０ａに作動油が供給されると共に、図７に示すように、油圧通路３１ｇを通して進角規制ロックバー４２及び遅角規制ロックバー４４に作動油の油圧が供給されてロックが解除され、さらに、遅角規制ロックバー４４が所定角度だけ回転した時点で油圧通路３１ｈが開放されその油圧が遅角規制ロックバー４４をロック解除の状態に維持する。一方、遅角通路７４→遅角ポート１１０ｋ→排出ポート１１０ａ→ドレン通路７２を経て、遅角室３０ｂから作動油が排出される。これにより、図１０に示すように、ベーンロータ２０を進角側へ移動させて位相を変更することができる。

また、ベーンロータ２０を所定の最進角位置と最遅角位置との間の所定の位相角度に保持する場合には、電磁油圧制御弁１００が切り替えられて、図１４（ｂ）及び図１８に示すように、進角室３０ａ及び遅角室３０ｂに作動油を供給する（デューティ値約３３％で駆動制御される）保持モード（すなわち、ポンプモード）が選択される。
この保持モードでは、図１８に示すように、ポンプ７０→供給通路７１→供給ポート１１０ｂ→進角ポート１１０ｆ→進角通路７３を経て進角室３０ａに作動油が供給され、ポンプ７０→供給通路７１→供給ポート１１０ｂ→遅角ポート１１０ｋ→遅角通路７４を経て遅角室３０ｂに作動油が供給され、又、油圧通路３１ｇを通して進角規制ロックバー４２及び遅角規制ロックバー４４に作動油の油圧が供給されてロックが解除され、さらに、遅角規制ロックバー４４が所定角度だけ回転した時点で油圧通路３１ｈが開放されその油圧が遅角規制ロックバー４４をロック解除の状態に維持する。すなわち、進角室３０ａ及び遅角室３０ｂに作用する油圧により、ベーンロータ２０を所定の中間位相に保持することができる。
このように、保持モードとして、進角室３０ａ及び遅角室３０ｂに作動油を供給するデューティ値約３３％のポンプモードを採用することにより、デューティ値がより大きい進角モードに切り替えることなく、作動油を供給してその油圧によりロック機構４０（遅角規制ロックバー４４）によるロックの解除を行うことができると共に（ハウジングロータ３０に対するベーンロータ２０の位置を）所定の中間位相に保持することができる。

一方、遅角側へ位相を変更する場合は、電磁油圧制御弁１００が始動時の中間位置から進角モード又は保持モード（ポンプモード）に一旦切り替えられた後に、図１４（ａ）及び図１９に示すように、遅角室３０ｂに作動油を供給しかつ進角室３０ａの作動油を排出する（デューティ値０％）遅角モードが選択される。
この遅角モードでは、一旦切り替えられた進角モード又は保持モード（ポンプモード）において作用した油圧により、図８に示すように、遅角規制ロックバー４４によるロックが解除されて維持された状態にあり、この状態で、図１９に示すように、進角室３０ａの作動油は、進角通路７３→進角ポート１１０ｆ→排出ポート１１０ａ→ドレン通路７２を経て排出され、ポンプ７０→供給通路７１→供給ポート１１０ｂ→遅角ポート１１０ｋ→遅角通路７４を経て、遅角室３０ｂに作動油が供給される。これにより、図１１に示すように、ベーンロータ２０を遅角側へ移動させて位相を変更することができる。

上記のように、電磁油圧制御弁１００（電磁アクチュエータ１４０）は、デューティ値が最大になる側において、進角室３０ａ及び遅角室３０ｂの作動油を共に排出させる（エンジンを停止させる時に対応する）ドレンモードにするようにスプール１２０を駆動するため、運転中以外の（始動時又は停止時の）最も頻度の少ないモードを最大デューティ値（１００％）で制御し、運転中における頻度の高い他のモード（進角モード、遅角モード、保持モード）はより小さいデューティ値（０〜６６％）で制御することになり、全体として消費電力を低減することができ、又、消費電力に対応する発熱を抑制することができる。

図２０及び図２１は、本発明に係る電磁油圧制御弁の他の実施形態を示すものである。
この実施形態では、電磁油圧制御弁１００´のスプール１２０´の寸法等が変更されて、保持モードにおいて、供給ポート１１０ｂを閉塞すると共に、進角ポート１１０ｆ及び遅角ポート１１０ｋを閉塞して、進角室３０ａ及び遅角室３０ｂに対する作動油の流れを遮断するクローズモードが採用されている。

すなわち、エンジン始動後の保持モードにおいては、図２０（ｂ）に示すように、スプール１２０´が圧縮バネ１３０の付勢力に抗して所定量だけ繰り出された状態（図中の左向きに移動させられた状態）で、供給ポート１１０ｂを閉塞し、進角ポート１１０ｆを閉塞し、遅角ポート１１０ｋを閉塞するように形成されている。
尚、図２０（ａ）に示すエンジン始動時の遅角モード、図２０（ｃ）に示すエンジン始動後の進角モード、図２１（ｄ）に示すエンジン停止の際のドレンモードにおいては、前述の実施形態と同様である。

上記電磁油圧制御弁１００´を備えたバルブタイミング変更装置の動作については、エンジンの停止時及び始動時、進角モード時、遅角モード時では基本的に前述の実施形態と同様であり、保持モードにおいてのみ、図２１に示されるようになる。
すなわち、ベーンロータ２０を所定の位相角度に保持する場合には、図２０（ｂ）及び図２１に示すように、進角室３０ａ及び遅角室３０ｂに対する作動油の流れ（供給及び排出）を遮断する（デューティ値約３３％で駆動制御される）保持モード（すなわち、クローズモード）が選択される。
この保持モードでは、供給ポート１１０ｂ、進角ポート１１０ｆ、遅角ポート１１０ｋが遮断され、進角室３０ａ及び遅角室３０ｂ内の作動油の油圧がそのまま維持され、又、油圧通路３０ｇ，３０ｈ内の作動油の油圧がそのまま維持される。
これにより、進角規制ロックバー４２及び遅角規制ロックバー４４及びロックカム４１は、その時の状態に保持され、ベーンロータ２０を所定の位相角度に保持することができる。
このように、保持モードとしてクローズモードを採用する場合は、保持モード以外の進角モード及び遅角モードにおいて供給される作動油の油圧によりロック機構４０の解除を行い、ロックが解除された状態で保持モードにすることで、ハウジングロータ３０に対するベーンロータ２０の位置を所定の中間位相に保持することができる。

上記実施形態においては、クランクシャフトの回転力を伝達するスプロケット３２ａを備えたハウジングロータ３０を示したが、これに限定されるものではなく、クランクシャフトの回転駆動力を伝達する手段がその他の構造をなすもの（例えば、歯付きタイミングベルト等）であれば、その構造に合ったもの（歯付きプーリ等）を備えたハウジングロータを採用することができる。
上記実施形態においては、ロック機構として、ロックカム４１、進角規制ロックバー４２、進角規制付勢バネ４３、遅角規制ロックバー４４、遅角規制付勢バネ４５を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、ロックピン等を備えたその他のロック機構を備えた構成において本発明の電磁油圧制御弁を適用してもよい。
上記実施形態においては、進角規制ロックバー４２のロックを解除する油圧により、遅角規制ロックバー４４のロックを解除するようにしたロック機構４０を備える装置において、本発明の電磁油圧制御弁を適用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、それぞれ導かれる油圧により進角規制ロックバー及び遅角規制ロックバーのロックを解除するようにしたロック機構を備える装置において本発明の電磁油圧制御弁を適用しても、消費電力の低減、それに伴う発熱の抑制等を達成することができる。

以上述べたように、本発明の電磁油圧制御弁は、消費電力を低減でき、又、発熱を抑制することができ、さらに、断線等の通電異常の状態でエンジンが始動しても、バルブタイミング変更装置における摺動部、ロック機構、その他の機構等の異常摩耗、部品の破損、ガタツキによる異音の発生等を防止できるため、自動車等に搭載された内燃式のエンジンに適用できるのは勿論のこと、二輪車等に搭載された小型のエンジン等においても有用である。

Ｓ１ 軸線
１０ カムシャフト
１１ ジャーナル部
１２ 円筒部
１３ 進角通路
１４ 遅角通路
１５ 雌ネジ部
２０ ベーンロータ
２１ ベーン部
２２ ハブ部
２３ 貫通孔
２４ 進角通路
２５ 遅角通路
２６ シール部材
３０ ハウジングロータ
３０ａ 進角室
３０ｂ 遅角室
３１ ハウジング部材（ハウジングロータ）
３１ａ 円筒壁
３１ｂ 隔離壁
３１ｃ 貫通孔
３１ｄ 軸受部
３１ｅ，３１ｆ，３１ｑ 凹部
３１ｇ，３１ｈ 油圧通路
３１ｉ，３１ｊ 支軸
３１ｋ 掛止突起
３１ｏ，３１ｐ ストッパ壁
３２ スプロケット部材（ハウジングロータ）
３２ａ スプロケット
３２ｂ 内周面
３２ｃ 前面
３２ｄ，３２ｅ 連通路
３３ カバー部材（ハウジングロータ）
４０ ロック機構
４１ ロックカム
４２ 進角規制ロックバー
４３ 進角規制付勢バネ
４４ 遅角規制ロックバー
４５ 遅角規制付勢バネ
５０ センタボルト
５１ 雄ネジ部
６０ アシスト機構
６１ プッシュ部材
６２ 付勢バネ
７０ ポンプ
７１ 供給通路
７２ ドレン通路
７３ 進角通路
７４ 遅角通路
１００，１００´ 電磁油圧制御弁
Ｌ 軸線方向
１１０ スリーブ
１１０ａ 排出ポート
１１０ｂ 供給ポート
１１０ｃ，１１０ｅ，１１０ｇ，１１０ｉ，１１０ｍ 環状溝
１１０ｄ，１１０ｈ バイパスポート
１１０ｆ 進角ポート
１１０ｊ バイパス通路
１１０ｋ 遅角ポート
１１０ｎ 内周面
１２０，１２０´ スプール
１２０ａ，１２０ｃ，１２０ｆ，１２０ｈ，１２０ｋ 拡径部
１２０ｂ，１２０ｄ，１２０ｇ，１２０ｉ，１２０ｍ 縮径部
１２０ｅ，１２０ｊ，１２０ｎ 連通孔
１２０ｐ 内部通路
１３０ 圧縮バネ
１４０ 電磁アクチュエータ

Claims (5)

1. 進角室及び遅角室に対する作動油の供給又は排出を行うことによりエンジンのバルブタイミングを変更し、エンジンの始動時に最進角位置と最遅角位置との間の所定の中間位置にロックすると共に作動油の油圧によりそのロックが解除されるロック機構を備えたバルブタイミング変更装置に適用されるべく、進角室及び遅角室に連通して作動油の供給又は排出を行う通路を開閉する弁体と、前記弁体を一方向に付勢するバネと、前記バネの付勢力に抗する方向にデューティ値が大きくなるようにデューティ制御されて前記弁体を駆動する電磁アクチュエータを備え、エンジンの運転状態に応じて、進角モード、遅角モード、所定の中間位相に保持する保持モード、進角室及び遅角室の作動油を排出するドレンモードへの切り替えを行う電磁油圧制御弁であって、
   前記電磁アクチュエータ及びバネは、前記デューティ値が最大になる側において前記ドレンモードにするように前記弁体を駆動すると共に、エンジンの始動時において前記ロック機構により予め前記中間位置へのロックが維持された状態で非通電にて予め前記弁体を前記遅角モードに位置付けるように設定されている、
   ことを特徴とする電磁油圧制御弁。
2. 前記電磁アクチュエータは、前記デューティ値が最小値から最大値になるに連れて、前記遅角モードから、前記保持モード、前記進角モード、前記ドレンモードに順次に移行するように前記弁体を駆動する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電磁油圧制御弁。
3. 前記保持モードは、前記進角室及び遅角室に作動油を供給するポンプモードである、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電磁油圧制御弁。
4. 前記保持モードは、前記進角室及び遅角室に対する作動油の流れを遮断するクローズモードである、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電磁油圧制御弁。
5. 前記電磁アクチュエータは、エンジンを停止するべくイグニッションスイッチが切られ後又はエンストによりエンジンが停止した後の所定時間に亘り、前記ドレンモードにするように前記弁体を駆動する、
   ことを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載の電磁油圧制御弁。

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