JP6568816B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置、電磁アクチュエータ及び電磁アクチュエータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁ないし排気弁の開閉時期を運転状態に応じて制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置、電磁アクチュエータ及び電磁アクチュエータの製造方法に関する。

従来のバルブタイミング制御装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

すなわち、このバルブタイミング制御装置は、タイミングチェーンを介してクランクシャフトと同期回転するほぼ円筒状のハウジングと、該ハウジングの内周側に相対回転可能に収容されてカムボルトによりカムシャフトの先端部に固定されたロータと、前記カムボルト内に収容されたスプールが軸方向に移動することによって前記ハウジングと前記ロータとの周方向間に隔成された１対の油圧室に油圧を選択的に給排する油圧給排手段と、前記スプールを駆動制御する電磁アクチュエータと、を備えている。

そして、前記電磁アクチュエータは、円筒状の可動鉄心の内周側に収容固定されるロッドの先端部にロッドとほぼ同径に設定された金属製のプランジャが取り付けられると共に、該プランジャの先端部に鋼球がカシメ固定されていて、該鋼球が前記スプールの一端面に当接することで、当該電磁アクチュエータの駆動力が前記スプールへと伝達されるようになっている。

特開２０１４−１２９８７４号公報

しかしながら、前記従来のバルブタイミング制御装置の構成では、前記鋼球の直径が小さいことから、前記スプールに対する面圧が高くなりすぎてしまう問題があった。

そこで、前記鋼球の直径を拡大する場合、該鋼球の直径の拡大に伴って前記プランジャの外径についても併せて拡大する必要があるところ、該プランジャの外径を拡大させてしまうと、該プランジャの移動によって渦電流が発生し、該渦電流によって前記プランジャの進出を妨げる方向に誘導起電力が作用する結果、電磁アクチュエータの応答性の低下を招来してしまうおそれがあった。

本発明は、前記従来のバルブタイミング制御装置の実情に鑑みて案出されたもので、スプール弁体に対する面圧を低減しつつも電磁アクチュエータの応答性の低下を抑制し得る内燃機関のバルブタイミング制御装置、電磁アクチュエータ及び電磁アクチュエータの製造方法を提供することを目的としている。

本発明は、カムシャフトに対して前記可動部材を軸方向から固定する内部中空状のカムボルトと、前記カムボルトの内周側に摺動可能に挿通配置されたスプール弁体と、前記カムボルトの内周側に設けられ、前記スプール弁体を一端側へ付勢する付勢部材と、前記スプール弁体の一端側端面に対向配置され前記スプール弁体を前記付勢部材の付勢力に抗して他端側へと移動させる駆動ロッドを有する電磁アクチュエータと、を備え、前記駆動ロッドは、樹脂材料からなるロッド本体と、該ロッド本体の先端部に一部が突出するように固定されることにより前記スプール弁体の一端側端面と当接可能に設けられた金属製の球と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、駆動ロッドを樹脂材料で形成したことにより、球の大径化に伴って駆動ロッドを大径化しても、該駆動ロッドの軸方向移動に伴う渦電流の発生を抑制することが可能となる。これにより、スプール弁体に対する面圧を低減しつつ、電磁アクチュエータの応答性の低下を抑制することができる。

本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す切替弁近傍の拡大図である。 図１に示すソレノイドの拡大図である。 （ａ）は駆動ロッドの斜視図、（ｂ）は駆動ロッドの側面図である。 機関停止時におけるスプール弁体の作動位置を表した図３相当図である。 定常運転時におけるスプール弁体の作動位置を表した図３相当図である。 高回転高負荷運転時におけるスプール弁体の作動位置を表した図３相当図である。 駆動ロッドの成形工程を表した図であって、（ａ）は成形型内に球をセットする工程、（ｂ）は樹脂を射出してロッド本体を成形する工程、（ｃ）は型開工程に係る断面図である。 従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置を表した図であって、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図である。

以下、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置等の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、下記の実施形態では、説明の便宜上、図１中の左側を「前側」、右側を「後側」として説明する。

〔内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成〕
本実施形態に係るバルブタイミング制御装置１は、図１、図２に示すように、図示外のクランクシャフトの回転力をもって回転駆動されるスプロケット１１と、該スプロケット１１に対して相対回転可能に設けられるカムシャフト２と、の間に介装され、所定の油圧給排手段３を通じて作動制御されることで、当該両者１，２の相対回転位相を変換するものである。

具体的には、前記スプロケット１１と一体に設けられ、内周側に４つの第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４が突設されたハウジング１０と、該ハウジング１０の内周側に相対回転可能に収容配置され、外周側に４つの第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４が突設されたベーン部材であるベーンロータ２０と、から主として構成されている。そして、前記各ベーンＶ１〜Ｖ４によって、前記各シューＳ１〜Ｓ４の周方向間を、１対の遅角作動室（以下、「遅角室」と略称する。）Ｒｅと進角作動室（以下、「進角室」と略称する。）Ａｄとに隔成し、これら各作動室Ａｄ，Ｒｅに前記油圧給排手段３から選択的に油圧が供給されることによって作動制御される。

前記カムシャフト２は、図示外のシリンダヘッドに回転可能に支持され、外周部の所定位置に設けられた図示外の駆動カムを介して図示外の機関弁を開作動させる。そして、このカムシャフト２には、前端部に、後述する筒状部１７の内周側へと臨み、ベーンロータ２０との接続に供するロータ接続部２ａが設けられると共に、該ロータ接続部２ａの内部軸方向に、前記ベーンロータ２０の締結に供するカムボルトとして機能する後述のバルブボディ４１が螺着する雌ねじ部２ｂが形成されている。

前記ハウジング１０は、図示外のタイミングチェーンが噛合巻回されることによって前記クランクシャフトの回転力を伝達する回転力伝達部としてのスプロケット１１と一体形成され、軸方向両端側が開口形成された円筒状のハウジング本体１２と、該ハウジング本体１２の前端側開口を閉塞するフロントプレート１３と、前記ハウジング本体１２の後端側開口を閉塞するリヤプレート１４と、が複数（本実施形態では４つ）のボルト１５によって共締め固定され、前記ハウジング本体１２の内周側には、内周側へ向かって突出する第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４が一体に形成されている。

前記第１〜第４シューＳ１〜Ｓ４は、それぞれ平面視ほぼ台形状を呈し、各基端部側の内部軸方向に、前記各ボルト１５が挿通して前記リヤプレート１３への共締め固定に供するボルト挿通孔１１ａが貫通形成されると共に、各先端部に軸方向に沿って凹設されたシール溝内に、ほぼ角柱状のシール部材１８が嵌着されている。

前記ベーンロータ２０は、所定の金属材料によって一体に形成されたもので、中央部にほぼ円筒状に設けられ、前記カムシャフト２及び油圧給排手段３との接続に供するロータ本体２１と、該ロータ本体２１の外周側にほぼ放射状に突設され、前記各遅角室Ｒｅ及び各進角室Ａｄの隔成に供する第１〜第４ベーンＶ１〜Ｖ４と、から主として構成される。

前記ロータ本体２１は、その外径が前記各シューＳ１〜Ｓ４の先端部に嵌着されたシール部材１８に摺接するように構成されている。そして、このロータ本体２１の内周側面には、後述する遅角ポートＰ５及び遅角側連通孔４３ｃと連通する遅角側環状溝２３と、後述する進角ポートＰ３及び進角側連通孔４３ｂと連通する進角側環状溝２４と、がそれぞれ周方向に沿って切欠形成されている。

また、前記ロータ本体２１には、前記各ベーンＶ１〜Ｖ４の両側に、前記各遅角室Ｒｅと前記遅角側環状溝２３とを連通する遅角側油孔２５と、前記各進角室Ａｄと前記進角側環状溝２４とを連通する進角側油孔２６と、がそれぞれ径方向沿って貫通形成されている。

前記各ベーンＶ１〜Ｖ４は、前記各シューＳ１〜Ｓ４間に配置されると共に、各先端部に軸方向に沿って凹設されたシール溝内に、ほぼ角柱状のシール部材２２が嵌着されていて、これら各シール部材２２がハウジング本体１２の内周面に摺接することで、前記各シューＳ１〜Ｓ４間に形成される空間が、前記各対の油圧室Ａｄ，Ｒｅに隔成されている。

また、前記各ベーンＶ１〜Ｖ４のうち第１ベーンＶ１のみが他のベーンＶ２〜Ｖ４に比べて大きな周方向幅に設定され、ベーンロータ２０の最大相対回転時に隣接する各シューＳ１，Ｓ４と当接することで、当該ベーンロータ２０のそれ以上の回転が規制されるようになっている。さらに、この第１ベーンＶ１の内部には、後述する機関停止時のベーンロータ２０の位相保持に供する周知のロック機構４が収容配置されている。

前記油圧給排手段３は、前記各遅角室Ｒｅに接続される遅角側油通路３１と前記各進角室Ａｄに接続される進角側油通路３２との接続を、機関運転状態に応じて切り替える電磁弁４０と、該電磁弁４０を介して一方側の油通路３１，３２に油圧を供給する油圧源としてのオイルポンプ３３と、前記電磁弁４０を介して前記オイルポンプ３３に接続されない他方側の油通路３１，３２に接続されるドレン通路３４と、から主として構成される。

前記遅角側油通路３１は、遅角側環状溝２３と遅角側油孔２５とによって主として構成され、一端側が電磁弁４０の後述する遅角ポートＰ５及び遅角側連通孔４３ｃに、他端側が遅角室Ｒｅに接続されている。同様に、前記進角側油通路３２も、進角側環状溝２４と進角側油孔２６とによって主として構成され、一端側が電磁弁４０の後述する進角ポートＰ３及び進角側連通孔４３ｂに、他端側が進角室Ａｄに接続されている。

〔電磁弁の構成〕
前記電磁弁４０は、特に図１に示すように、前記カムボルトとして機能するほぼ円筒状のバルブボディ４１と、該バルブボディ４１の内周側に軸方向に沿って摺動自在に挿通配置されたほぼ円筒状のスプール弁体４２と、前記バルブボディ４１の中間部の外周側に嵌着されたほぼ円筒状のスリーブ４３と、前記スプール弁体４２の後端側に弾装され、該スプール弁体４２を図１中の左側（後述するソレノイド６０側）へ付勢する付勢部材であるバルブスプリング４４と、前記バルブボディ４１の内周側に嵌着固定され、前記バルブスプリング４４の後端側を支持するリテーナ部材４５と、該リテーナ部材４５の後端側に隣接して配置され、前記各作動室Ａｄ，Ｒｅ側からの油圧の逆流防止に供する逆止弁５０と、前記スプール弁体４２の先端側に対向するかたちで配置され、該スプール弁体４２を前記バルブスプリング４４の付勢力に抗して図１中の右方向へ押圧する電磁アクチュエータとしてのソレノイド６０と、を備える。

前記バルブボディ４１は、図１、図３に示すように、ベーンロータ２０を挿通するほぼ円筒状の軸部４６と、該軸部４６の先端側外周部に設けられ、カムシャフト２の雌ねじ部２ｂに螺着する雄ねじ部４７と、前記軸部４６の基端側に設けられ、ベーンロータ２０の締結に供する頭部４８と、から主として構成される。

そして、前記円筒状のバルブボディ４１のうち、軸部４６及び頭部４８の内周側には、スプール弁体４２を収容する一連のスプール収容室４１ａが形成されると共に、雄ねじ部４７の内周側には、後述する導入ポートＰ１に臨む導入通路４１ｂが、前記スプール収容室４１ａに対して拡径形成されている。

前記軸部４６は、雄ねじ部４７側に導入ポートＰ１が開口形成されると共に、頭部４８側に排出ポートＰ６が開口形成されている。また、この軸部４６の周壁には、雄ねじ部４７側から順に、取出ポートＰ２、進角ポートＰ３、再導入ポートＰ４及び遅角ポートＰ５が、それぞれ径方向に貫通形成されている。

また、この軸部４６の内周側であって取出ポートＰ２と進角ポートＰ３との軸方向間には、リテーナ部材４５の保持固定に供するリテーナ保持部４１ｄが形成されている。このリテーナ保持部４１ｆは、リテーナ部材４５の厚さ分だけ拡径形成された段差径状を呈し、リテーナ部材４５の開口端部４５ａの外径よりも僅かに小さい内径に設定されることによって、当該リテーナ部材４５の圧入固定を可能としている。

前記頭部４８は、例えばスパナ等の締結工具を係合可能な六角部４８ａと、該六角部４８ａの基端側に拡径形成され、ベーンロータ２０のロータ本体２１をカムシャフト２に対し挟持固定するほぼ円環状のフランジ部４８ｂと、から主として構成されている。

前記スプール弁体４２は、後端側が開口して前端側が閉塞する中空円筒状を呈し、前記後端側から内部軸方向に沿って排出用油路４２ｆが穿設されている。また、このスプール弁体４２の中間部外周側には、３つのランド部である第１ランド部４２ａ、第２ランド部４２ｂ及び第３ランド部４２ｃが拡径形成されると共に、該各ランド部４２ａ〜４２ｃ間には、スプール弁体４２の摺動位置に応じて前記各ポートＰ３〜Ｐ５と適宜連通可能な第１環状溝４２ｄ及び第２環状溝４２ｅが周方向に沿って凹設されている。

また、前記第１環状溝４２ｄの底壁を構成するスプール弁体４２の周壁に、第１環状溝４２ｄと排出用油路４２ｆとドレン通路３４とを連通する連通孔４２ｇが径方向に貫通形成されると共に、スプール弁体４２の先端部の周壁に、排出用油路４２ｆとドレン通路３４とを連通するドレン孔４２ｈが径方向に貫通形成されている。

前記スリーブ４３は、バルブボディ４１の軸部４６の全体を包囲するように外嵌し、後端縁を前記軸部４６の先端部外周面に凹設された環状溝４１ｃ内へと陥入することによって、バルブボディ４１の外周部にカシメ固定されている。

また、このスリーブ４３の内周側には、取出ポートＰ２と再導入ポートＰ４との軸方向間に跨るように連通溝４３ａが凹設されていて、この連通溝４３ａと前記軸部４６との間に前記両ポートＰ２，Ｐ４同士を連通する連通路４９が画成されるようになっている。これによって、導入通路４１ｂを通ってバルブボディ４１の内周側に導入されたオイルが取出ポートＰ２を通じて連通路４９へと取り出されると共に、該連通路４９に導かれたオイルが再導入ポートＰ４を通じて再びバルブボディ４１の内周側に導入され第１環状溝４２ｄ内へと導かれるようになっている。

また、このスリーブ４３の周壁には、進角ポートＰ３と進角側油路５２とを連通する進角側連通孔４３ｂが貫通形成されると共に、遅角ポートＰ５と遅角側油路５１とを連通する遅角側連通孔４３ｃが貫通形成されていて、
前記バルブスプリング４４は、軸方向において一定の内外径を有する断面円形状のコイルスプリングであって、先端側がスプール弁体４２の後端面に凹設されたリテーナ受容部４２ｉに受容されて着座すると共に、後端側がリテーナ部材４５の底壁（端壁）に着座することで、スプール弁体４２とリテーナ部材４５との軸方向間に弾装されている。

前記リテーナ部材４５は、金属材料によりほぼ有底円筒状に形成されてなるもので、開口端部４５ａがバルブボディ４１の内周側であって取出ポートＰ２と進角ポートＰ３との軸方向間に段差径状に形成されたリテーナ保持部４１ｄに圧入されることによって、当該バルブボディ４１に保持固定されている。

前記逆止弁５０は、導入ポートＰ１の開口縁に配置され、中央部に導入孔５１ａが貫通形成されたほぼ円環状のバルブシート５１と、該バルブシート５１の内側に対向配置されたほぼ有底円筒状のリテーナ部材５２と、該リテーナ部材５２の内周側に受容され、前記導入孔５１ａの内側孔縁に離着座することによって当該導入孔５１ａを開閉するボール弁体５３と、該ボール弁体５３と前記リテーナ部材５２の底壁（後述する着座部５２ａ）との間に弾装され、前記ボール弁体５３をバルブシート５１側へ付勢するバルブスプリング５４と、を備える。

前記バルブシート５１は、導入孔５１ａが形成された円環状のシート部５１ｂと、該シート部５１ｂ外周縁より軸方向に沿って延設された筒状部５１ｃと、を有し、前記筒状部５１ｃが導入通路４１ｂの内周面に圧入されることによってバルブボディ４１に固定される。

前記リテーナ部材５２は、バルブスプリング５４の着座に供するほぼ円盤状の着座部５２ａと、該着座部５２ａ外周縁よりバルブシート５１側へ延出することでバルブスプリング５４の摺動案内に供する筒状部５２ｂと、該筒状部５２ｂの一部の周方向範囲に軸方向に沿って切欠形成され、導入孔５１ａを通過したオイルを取出ポートＰ２へと導く導入窓５２ｃと、を有している。

かかる構成から、前記逆止弁５０は、オイルポンプ３３側からの油圧によりバルブスプリング５４の付勢力に抗してボール弁体５３が押し退けられると、該ボール弁体５３がバルブシート５１から離間することによって導入孔５１ａを通じて導入ポートＰ１側からオイルが導入され、この導入されたオイルは、リテーナ部材５２の側方に開口する導入窓５２ｃを通じて導入通路４１ｂ内へと導かれることとなる。

前記ソレノイド６０は、図１、図４に示すように、チェーンカバー５に複数のボルト６によって固定されるほぼ円筒状の固定鉄心としてのケーシング６１と、該ケーシング６１の内部に収容保持され、図示外の電子コントロールユニット（ＥＣＵ）から出力された制御電流に基づいて励磁するコイル６２と、該コイル６２の巻回保持に供する樹脂材料からなるボビン６３と、該ボビン６３の内周側に配置され、ほぼ有底円筒状に一体に成型されたガイド部材６４と、該ガイド部材６４の内周面に軸方向に沿って摺動案内される可動鉄心６５と、該可動鉄心６５の先端側に固定され、前記ガイド部材６４の内周側を可動鉄心６５と一体に摺動する駆動ロッド６６と、前記ケーシング６１と前記ボビン６３との間に１対のＯリングを介して介装され、ケーシング６１と共に磁気回路を形成するフロントコアとしてのコア部材６７と、前記ケーシング６１の後端側に一体に設けられ、前記コイル６２と前記ＥＣＵとを図示外のハーネスを介して電気的に接続するためのコネクタ６８と、を備える。

前記ケーシング６１は、磁性材料をプレス成形してなるもので、コイル６２の外周側を包囲するように配置される円筒状のケース本体７１と、該ケース本体７１の先端側を覆うかたちで設けられるほぼ円盤状のフロントプレート７２と、前記ケース本体７１の後端側を覆うかたちで設けられるほぼ円盤状のリヤプレート７３と、から構成され、これら３部材７１〜７３が樹脂材料によって一体にモールド成形されている。

また、このケーシング６１の外周部には、前記チェーンカバー５への固定に供する複数の取付部６１ｂが径方向に突設されている。この取付部６１ｂには、前記ボルト６を挿通するボルト挿通孔６１ｃが軸方向に沿って貫通形成されると共に、このボルト挿通孔６１ｃの内周側には金属材料からなるほぼ円筒状のスリーブ６９がインサートされていて、前記ボルト６によるチェーンカバー５への良好な取り付けが可能となっている。

前記ケース本体７１は、寸胴の円筒状に形成され、コイル６２の外周側領域を全域に亘って包囲するかたちで設けられる。なお、ケース本体７１の後端縁には、コイル６２との電気的接続に供する端子７０をコネクタ６８に臨ませるための切欠部７１ａが形成されている。

前記フロントプレート７２は、コア部材６７の先端部に沿って断面Ｌ字形状となるように曲折形成されてなるもので、コア部材６７の先端部内周側に挿入され、駆動ロッド６６の後述するフランジ部７４ｃと対向するようにして配置されることで該駆動ロッド６６を抜け止め可能に構成された筒部７２ａと、該筒部７２ａの外端部より拡径方向へと延設され、コア部材６７及びボビン６３の先端側を覆うようにしてケース本体７１の先端縁まで延出する円盤状のフランジ部７２ｂと、が一体に形成されている。

前記リヤプレート７３は、ボビン６３の後端部に沿って断面ほぼＬ字形状となるように曲折形成されてなるもので、ボビン６３の後端部内周側に挿入され、コア部材６７の後端側と対向するようにして配置されることで該コア部材６７と共にガイド部材６４の外周側を支持可能に構成された筒部７３ａと、該筒部７３ａの外端部より拡径方向へと延設され、ボビン６３の後端側を覆うようにケース本体７１の後端縁まで延出する円盤状のフランジ部７３ｂと、が一体に形成されている。

前記ガイド部材６４は、例えばステンレスなどの非磁性材料により薄肉一体に形成されたもので、ほぼ寸胴に形成された円筒部の内周側に可動鉄心６５と駆動ロッド６６とを摺動自在に収容している。そして、このガイド部材６４は、先端部がコア部材６７とフロントプレート７２の筒部７２ａとの間で挟持状態に保持され、該先端部から後端側へと直線状に延設されることによって、前記コア部材６７及びリヤプレート７３に支持される一連の平坦な内周面を有する筒状本体６４ａが構成されている。

前記可動鉄心６５は、磁性材料によりほぼ円筒状に形成され、外周面が前記ガイド部材６４の筒状本体６４ａの内周面により軸方向に摺動案内されるようになっている。そして、この可動鉄心６５の内周部には、前記駆動ロッド６６の固定に供する固定用孔６５ａが軸方向に沿って貫通形成されている。

前記駆動ロッド６６は、図４、図５に示すように、樹脂材料によりほぼ筒状に形成されたロッド本体７４と、該ロッド本体７４の先端部に一部が突出するかたちで固定された金属製の球７５と、から主として構成される。前記ロッド本体７４の内周側にはいわゆる呼吸孔として機能する貫通孔７４ａが貫通形成されていて、前記ロッド本体７４から突出するかたちで設けられた前記球７５の先端がスプール弁体４２の先端面に軸方向から当接することで、該スプール弁体４２と一体的に軸方向移動するようになっている。

前記ロッド本体７４は、後端側に設けられ、可動鉄心６５の固定用孔６５ａに嵌挿保持される被保持部７４ｂと、中間部において前記被保持部７４ｂに隣接して設けられ、可動鉄心６５の先端面に当接する大径状のフランジ部７４ｃと、該フランジ部７４ｃよりも先端側に前記被保持部７４ｂよりも大径に形成され、前記球７５を保持する球保持部７４ｄと、を備える。

前記被保持部７４ｂは、可動鉄心６５の固定用孔６５ａに圧入可能な内径に設定されると共に、ロッド本体７４の軸方向において最も小径となるように構成されている。これによって、可動鉄心６５の大径化を抑制し、電磁弁４０の小型化が図られている。

前記フランジ部７４ｃは、可動鉄心６５の外径とほぼ同径に設定され、後端側面のほぼ全面が可動鉄心６５の先端面に当接して着座するようになっている。
これにより、駆動ロッド６６の移動時、すなわち前記スプール弁体４２の切替作動時における前記駆動ロッド６６の姿勢の安定化が図られている。

前記球保持部７４ｄは、比較的大径となるように構成され、より大きな直径を有する球７５を保持することが可能となっている。また、この球保持部７４ｄの外周面には、該球保持部７４ｄの基端から先端側に向けて開口する１対の軸方向溝７４ｅ，７４ｅが軸方向に沿って切欠形成されていると共に、該各軸方向溝７４ｅ，７４ｅの底壁のほぼ中間位置には、それぞれ内端側が前記貫通孔７４ａに開口して該貫通孔７４ａと前記各軸方向溝７４ｅ，７４ｅとを連通する１対の径方向孔７４ｆ，７４ｆが径方向に沿って貫通形成されている。

前記球７５は、鋼材等の金属材料でもって前記球保持部７４ｄで保持可能な最大限の直径に設定され、ロッド本体７４の成形時にインサート成形されることによって、該ロッド本体７４と一体に成形される。なお、かかる球７５のインサート成形の具体的な態様については、後述する。

前記コア部材６７は、プレス成形によってほぼ円筒状に形成され、前記リヤプレート７３の筒部７３ａと対向する後端側に設けられ、ボビン６３の前端部内周側に挿入され、リヤプレート７３の前端側と対向するように配置される筒部６７ａと、該筒部６７ａの前端部より拡径方向へと延設され、ボビン６３の前端側の一部と重合するように形成された円盤状のフランジ部６７ｂと、から構成される。

そして、このコア部材６７は、前記筒部６７ａの後端が可動鉄心６５の先端と隣接するかたちで設けられると共に、前記１対のＯリングに弾持された前記フランジ部６７ｂの外側面がフロントプレート７２の内側面と当接するように配置されることにより、ケーシング６１、すなわちケース本体７１、フロントプレート７２及びリヤプレート７３と可動鉄心６５とによって磁路が形成され、コイル６２への通電により生じた磁力をもって、可動鉄心６５がコア部材６７側へと吸引され進出移動するようになっている。

〔バルブタイミング制御装置の作動説明〕
以下、本実施形態に係るバルブタイミング制御装置の具体的な作動について、図１、図６〜図８に基づいて説明する。

まず、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、ＥＣＵからソレノイド６０への通電も遮断されることから、スプール弁体４２は、図６に示すように、バルブスプリング４４の付勢力によって図１中の最大左方向の位置に保持される（第１ポジション）。

当該ポジションでは、前記進角ポートＰ３がスプール弁体４２の排出用油路４２ｆと連通することとなり、前記各進角室Ａｄ内のオイルが、図６中に破線矢印で示すように、スリーブ４３の進角側連通孔４３ｂ、バルブボディ４１の進角ポートＰ３及びスプール弁体４２の排出用油路４２ｆを通って、ドレン孔４２ｈより外部に排出される。

また、同時に、前記遅角ポートＰ５がスプール弁体４２の第１環状溝４２ｄを通じて再導入ポートＰ４と連通することとなって、図６中に実線矢印で示すように、導入ポートＰ１から逆止弁５０を開弁させて導入通路４１ｂ内に流入したオイルが、取出ポートＰ２、連通路４９及び再導入ポートＰ４を経て、第１環状溝４２ｄ、当該バルブボディ４１の遅角ポートＰ５及びスリーブ４３の遅角側連通孔４３ｃを通って、遅角側油孔２５を介して前記各遅角室Ｒｅへと導入される。

そして、当該機関停止時は、オイルポンプ３３の駆動も停止することになる結果、遅角室Ｒｅ及び進角室Ａｄには油圧が供給されないため、ベーンロータ２０はカムシャフト２に作用する交番トルクによって、ハウジング１０に対して最遅角方向へ相対回転し、これによって、機関弁の開閉タイミングが最遅角の位相に制御される。なお、このようにして、ベーンロータ２０が最遅角位相に保持されると、当該ベーンロータ２０は、前記ロック機構４によってハウジング１０にロックされた状態となる。

続いて、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、当該機関始動に伴ってオイルポンプ３３も駆動され、該オイルポンプ３３より圧送されたオイルが、導入ポートＰ１から逆止弁５０を通過して導入通路４１ｂ内へと流入し、取出ポートＰ２、連通路４９、再導入ポートＰ４、第１環状溝４２ｄ、遅角ポートＰ５及び遅角側連通孔４３ｃを通って、遅角側油孔２５を介して前記各遅角室Ｒｅへと供給される。これにより、当該各遅角室Ｒｅが高圧状態となって、前記ベーンロータ２０の最遅角位相の状態が維持されることになるため、機関始動性が良好となる。

また、この時点では、前記ロック機構４には遅角室Ｒｅと同じ油圧が供給されて、該ロック機構４の解除方向に作用することになるが、クランキング初期の時点では未だ前記解除用の油圧は上昇せず、ベーンロータ２０は前記最遅角位相にロックされた状態となり、前記交番トルクによるベーンロータ２０のばたつきを抑制することが可能となっている。

その後、油圧が上昇して前記ロック機構４の解除に十分な油圧に達すると、かかる十分な解除用の油圧に基づいて当該ロック機構４が解除されて、ベーンロータ２０は拘束されない自由な状態となる。

続いて、機関の運転状態がアイドリング運転から定常運転に移行した場合は、前記ＥＣＵからソレノイド６０のコイル６２に所定の制御電流が供給される。これにより、駆動ロッド６６がコア部材６７側へと吸引され進出移動し、この進出移動に伴う駆動ロッド６６の押圧力によってスプール弁体４２が、図７に示すように、バルブスプリング４４の付勢力に抗して図中の右側へと僅かに移動する（第２ポジション）。

当該ポジションでは、前記進角ポートＰ３及び遅角ポートＰ５が、それぞれスプール弁体４２の第１、第２ランド部４２ａ，４２ｂによって閉じられると共に、再導入ポートＰ４も、第１環状溝４２ｄに連通するものの、第１、第２ランド部４２ａ，４２ｂによって閉じられる。これにより、図７中に破線矢印で示すように、前記遅角室Ｒｅ及び進角室Ａｄからのオイルの排出が遮断されると同時に、同図中に実線矢印で示すように、オイルポンプ３３から前記遅角室Ｒｅ及び進角室Ａｄへのオイルの供給も遮断される。

その結果、前記ベーンロータ２０が最遅角と最進角との間の中間位相に保持され、機関弁の開閉タイミングが最遅角と最進角との間の前記中間位相に制御されることとなって、定常運転時の機関回転の安定化と燃費の向上を図ることができる。

続いて、機関の運転状態が定常運転から高回転高負荷運転に移行した場合は、前記ＥＣＵからソレノイド６０のコイル６２により大きな制御電流が供給され、駆動ロッド６６がさらに進出移動する。これにより、当該進出移動に伴う駆動ロッド６６の押圧力によってスプール弁体４２が、図８に示すように、バルブスプリング４４の付勢力に抗して図中の右側へ最大移動する（第３ポジション）。

当該ポジションでは、前記遅角ポートＰ５が第２環状溝４２ｅを通じてスプール弁体４２のドレン孔４２ｈと連通することとなって、前記各遅角室Ｒｅ内のオイルが、図８中に破線矢印で示すように、スリーブ４３の遅角側連通孔４３ｃ、バルブボディ４１の遅角ポートＰ５及びスプール弁体４２の第２環状溝４２ｅを通って、ドレン孔４２ｈより外部に排出される。

また、同時に、前記進角ポートＰ３がスプール弁体４２の第１環状溝４２ａを通じて再導入ポートＰ４と連通することとなり、図８中に実線矢印で示すように、導入ポートＰ１より導入通路４１ｂ内に流入したオイルが、取出ポートＰ２、連通路４９及び再導入ポートＰ４を経て、第１環状溝４２ｄ、バルブボディ４１の進角ポートＰ３及びスリーブ４３の進角側連通孔４３ｂを通って、進角側油孔２６を介して前記各進角室Ａｄへと導入される。

こうして、前記各遅角室Ｒｅが低圧となって前記各進角室Ａｄが高圧となる結果、ベーンロータ２０がハウジング１０に対して最進角方向へ相対回転し、機関弁の開閉タイミングが最進角の位相に制御される。これにより、機関弁のバルブオーバーラップが大きくなって、機関の出力トルクを向上させることができる。

〔駆動ロッドの製造方法〕
以下、前記駆動ロッド６６の製造方法（成形方法）について、図９（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。

まず、図９（ａ）に示すように、固定型８１と可動型８２とを組み合わせて、該両型８１，８２により画成されたキャビティ８４の底部に形成される球載置部８５に球７５を載置する。

その後、図９（ｂ）に示すように、前記固定型８１及び可動型８２に対して上方からスライド金型８３をセットすることによって、該スライド金型８３の中央下端側に延設された球保持具８３ａと球載置部８５とにより球７５を挟持状態に保持する。

続いて、図９（ｂ）中に実線矢印で示すように、前記固定型８１の上端側部に設けられたゲート８１ａを通じて前記キャビティ８４内へと樹脂を射出することによって、球７５をインサートした状態でロッド本体７４を成形する。

その後、図９（ｃ）に示すように型開を行い、成形されたロッド本体７４に形成されたランナー部７４ｇを除去することによって、駆動ロッド６６の成形作業が完了する。

〔本実施形態に係る発明の作用効果〕
以下、本実施形態に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置や電磁弁４０及び電磁弁４０の製造方法の作用効果について、図１０に基づいて説明する。

従来は、電磁アクチュエータ１００の駆動ロッド１０１が導体である金属材により形成されていたことから、図示外のコイルに図１０（ａ）中に破線矢印で示すような磁束Φが発生する場合には、駆動ロッド１０１が進出移動するにあたり、図１０（ｂ）中に実線矢印で示すような渦電流Ｉを発生させ、これによって駆動ロッド１０１の進出方向と反対の方向に、図１０（ｂ）中に太実線矢印で示すような前記渦電流Ｉに基づく誘導起電力Ｆが作用することとなっていた。このため、特に面圧低下のために球１０２を大径化した場合には、前記誘導起電力Ｆも大きくなる結果、駆動ロッド１０１の進出移動が妨げられて、電磁アクチュエータ１００の応答性の低下を招来してしまっていた。

これは、電磁アクチュエータ１００がＰＷＭ制御により制御され、単位時間あたりの一定電圧の印加や、印加の割合を変えることで供給エネルギ（電圧×電流）を制御していることに基づくものである。すなわち、当該ＰＷＭ制御における電流（電圧）変動により図示外の可動鉄心が受ける起磁力の変動が前記渦電流Ｉの発生により減少することで、通常微小に摺動振動していた図示外の可動鉄心の微小振動が停止することとなる結果、当該可動鉄心の摺動性が悪化してヒステリシスが増加するためである。

これに対し、本実施形態に係る電磁弁４０では、駆動ロッド６６を樹脂材料で形成したことによって、該駆動ロッド６６の軸方向移動にあたり、前述したような渦電流の発生を抑制することができる。その結果、前記駆動ロッド６６に伴って移動するスプール弁体４２の軸方向移動の応答性を向上させることができる。

すなわち、前記ＰＷＭ制御における電流（電圧）変動により可動鉄心６５が受ける起磁力の変動が前記渦電流の発生により減少してしまうのを抑制でき、該可動鉄心６５の摺動性の悪化が抑制される結果、スプール弁体４２の軸方向移動の応答性を向上させることができる。

以上のように、本実施形態では、駆動ロッド６６を樹脂材料で形成したことで、球７５の大径化に伴って駆動ロッド６６を大径化しても、当該駆動ロッド６６の軸方向移動に伴う渦電流の発生を抑制することが可能となって、電磁弁４０の応答性の低下を抑制することができる。

換言すれば、前述のように、駆動ロッド６６を樹脂材料で形成したことで、該駆動ロッド６６の軸方向移動に伴う渦電流の発生を抑制でき、球７５の十分な外径を確保することが可能となる。これにより、スプール弁体４２に対する面圧を低減することができ、電磁弁４０の耐久性の向上を図ることができる。

このようにして、本実施形態に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置や、電磁弁４０及び電磁弁４０の製造方法によれば、球７５の大径化を図ることでスプール弁体４２に対する面圧を低減しつつも、電磁弁４０の応答性の低下を抑制することができる。

しかも、本実施形態では、前記駆動ロッド６６の球保持部７４ｄが被保持部７４ｂよりも大きな直径となるように構成されていることで、可動鉄心６５の大径化、すなわちソレノイド６０の大型化を伴うことなく、より大径の球７５を保持させて前記面圧の低減が図れるメリットがある。

また、前記駆動ロッド６６には可動鉄心６５の先端面に当接するフランジ部７４ｃが設けられていることから、当該駆動ロッド６６を可動鉄心６５に安定して保持させることが可能となり、電磁弁４０の良好な作動を確保することができる。

とりわけ、本実施形態では、前記駆動ロッド６６の被保持部７４ｂが球保持部７４ｄよりも小径に形成されていることから、前記フランジ部７４ｃが可動鉄心６５の先端面に着座することで、良好な安定保持の実現に供される。

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、前述した本発明の作用効果を奏し得るような形態であれば、適用対象の仕様やコスト等に応じて自由に変更可能である。

以上説明した実施形態に基づくバルブタイミング制御装置としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

すなわち、当該バルブタイミング制御装置は、その１つの態様において、オイルの給排により可動部材を作動させることで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制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、前記カムシャフトに対して前記可動部材を軸方向から固定する内部中空状のカムボルトと、前記カムボルトの内周側に摺動可能に挿通配置されたスプール弁体と、前記カムボルトの内周側に設けられ、前記スプール弁体を一端側へ付勢する付勢部材と、前記スプール弁体の一端側端面に対向配置され前記スプール弁体を前記付勢部材の付勢力に抗して他端側へと移動させる駆動ロッドを有する電磁アクチュエータと、を備え、前記駆動ロッドは、樹脂材料からなるロッド本体と、該ロッド本体の先端部に一部が突出するように固定されることにより前記スプール弁体の一端側端面と当接可能に設けられた金属製の球と、を有する。

前記バルブタイミング制御装置の好ましい態様において、前記電磁アクチュエータは、環状のコイルと、前記コイルの外周側を包囲するケーシングと、前記コイルの内周側に軸方向移動可能に設けられ、前記駆動ロッドを軸方向へ駆動する可動鉄心と、を有する。

別の好ましい態様では、前記バルブタイミング制御装置の態様のいずれかにおいて、前記可動鉄心は、ほぼ円筒状に形成され、前記ロッド本体は、後端側に設けられ前記可動鉄心の内周側に嵌挿保持される被保持部と、前記可動鉄心の先端面に当接するフランジ部と、を有する。

さらに別の好ましい態様では、前記バルブタイミング制御装置の態様のいずれかにおいて、前記ロッド本体は、前記フランジ部よりも前記スプール弁体側であって前記球を保持する球保持部が前記被保持部よりも大径に形成されている。

また、前述した実施形態に基づく電磁アクチュエータとしては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

すなわち、当該電磁アクチュエータは、内蔵されたスプール弁体の作動によってオイルの給排を行うことにより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制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に用いられ、前記スプール弁体を駆動する駆動ロッドを備えた電磁アクチュエータであって、前記駆動ロッドは、樹脂材料からなるロッド本体と、該ロッド本体の先端部に一部が突出するように固定されることにより前記スプール弁体の一端側端面と当接可能に設けられた金属製の球と、を有する。

また、前述した実施形態に基づく電磁アクチュエータの製造方法としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

すなわち、当該電磁アクチュエータの製造方法は、内蔵されたスプール弁体の作動によってオイルの給排を行うことにより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制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に用いられ、前記スプール弁体を駆動する駆動ロッドを備えた電磁アクチュエータの製造方法であって、金属製の球を保持する工程と、前記球の一部が露出するように周囲を樹脂材料によって成形することで前記駆動ロッドを形成する工程と、を有する。

２…カムシャフト
２０…ベーンロータ（可動部材）
４０…電磁弁
４１…バルブボディ（カムボルト）
４２…スプール弁体
４４…バルブスプリング（付勢部材）
６６…駆動ロッド
７４…ロッド本体
７５…球

Claims (6)

1. オイルの給排により可動部材を作動させることで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制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   前記カムシャフトに対して前記可動部材を軸方向から固定する内部中空状のカムボルトと、
   前記カムボルトの内周側に摺動可能に挿通配置されたスプール弁体と、
   前記カムボルトの内周側に設けられ、前記スプール弁体を一端側へ付勢する付勢部材と、
   前記スプール弁体の一端側端面に対向配置され前記スプール弁体を前記付勢部材の付勢力に抗して他端側へと移動させる駆動ロッドを有する電磁アクチュエータと、
   を備え、
   前記駆動ロッドは、樹脂材料からなるロッド本体と、該ロッド本体の先端部に一部が突出するように固定されることにより前記スプール弁体の一端側端面と当接可能に設けられた金属製の球と、を有す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。
2. 前記電磁アクチュエータは、
   環状のコイルと、
   前記コイルの外周側を包囲するケーシングと、
   前記コイルの内周側に軸方向移動可能に設けられ、前記駆動ロッドを軸方向へ駆動する可動鉄心と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 前記可動鉄心は、ほぼ円筒状に形成され、
   前記ロッド本体は、後端側に設けられ前記可動鉄心の内周側に嵌挿保持される被保持部と、前記可動鉄心の先端面に当接するフランジ部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
4. 前記ロッド本体は、前記フランジ部よりも前記スプール弁体側であって前記球を保持する球保持部が前記被保持部よりも大径に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
5. 内蔵されたスプール弁体の作動によってオイルの給排を行うことにより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制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に用いられ、前記スプール弁体を駆動する駆動ロッドを備えた電磁アクチュエータであって、
   前記駆動ロッドは、樹脂材料からなるロッド本体と、該ロッド本体の先端部に一部が突出するように固定されることにより前記スプール弁体の一端側端面と当接可能に設けられた金属製の球と、を有することを特徴とする電磁アクチュエータ。
6. 内蔵されたスプール弁体の作動によってオイルの給排を行うことにより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制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に用いられ、前記スプール弁体を駆動する駆動ロッドを備えた電磁アクチュエータの製造方法であって、
   金属製の球を保持する工程と、
   前記球の一部が露出するように周囲を樹脂材料によって成形することで前記駆動ロッドを形成する工程と、
   を有することを特徴とする電磁アクチュエータの製造方法。

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