JPH0814417A - 切替弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体の流量を確保するために出力ポートに形
成する溝をハウジングの外周側から加工が可能な形状に
することで加工工数を短縮すること。 【構成】 内部空洞４４ｃを有する円筒状ハウジング４
４と、内部空洞に開口するよう夫々円筒状ハウジングに
形成された入力，出力ポート４６，４７と、入力ポート
に常時連通し且つ出力ポートに連通可能な外周溝４９ｅ
を有し、円筒状ハウジングの内部に摺動自在に配設さ
れ、入力，出力ポート間を連通又は遮断する弁体４９と
を備え、出力ポートは、円筒状ハウジング外部に開口す
る外側通路４７ａと、外側通路に連続し内部空洞を包囲
する断面略四角形の環状溝４７ｂとを有している切替
弁。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、切替弁に関するもの
で、特に３ポート切替弁に適し、例えばエンジンの吸排
気弁の開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミン
グ機構に供給する油圧を制御する弁に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の３ポート切替弁として
は、実開昭２−３０４２２号公報に示される方法が知ら
れている。この弁の構成を図５及び図６を用いて説明す
る。

【０００３】図５に示す３ポート切替弁７０は、主とし
てソレノイド手段７１と、収容手段７２内に収容された
ハウジング７３と、ハウジング７３内に摺動自在に配設
されたスプール弁体７４とから構成されている。

【０００４】ソレノイド手段７１は、樹脂製ハウジング
７５と、ボビン７６と、コイル７７と、固定コア７８
と、可動コア７９と、サイドヨーク８０と、ヨーク８１
とから構成されている。可動コア７９にはロッド８２が
固定され、スプリング８３によりその一端がスプール弁
体７４に当接するように付勢されている。ここで、コイ
ル７７、サイドヨーク８０、ヨーク８１、可動コア７９
及び固定コア７８により磁気回路が形成される。

【０００５】ハウジング７３は、円筒形状を呈してお
り、入力ポート８４と、出力ポート８５と、ドレンポー
ト８６と、内部空洞８７とを備えている。ここで、入力
ポート８４は、外周円環状溝８４ａと、外周環状溝８４
ａに連続し且つ内部空洞８７に開口する内側通路８４ｂ
とから構成されている。出力ポート８５は、外部に開口
する外側通路８５ａと、外側通路８５ａに連続する内周
円環状溝８５ｂとから構成されている。ドレンポート８
６は、ハウジング７３の一側開口部に相当するものであ
る。

【０００６】スプール弁体７４は、入力，出力ポート８
４，８５間を連通又は遮断すると共に出力，ドレンポー
ト８５，８６間を連通又は遮断するためのものである。
スプール弁体７４は、入力ポート８４に常時連通し且つ
コイル７７通電時のみ出力ポート８５と連通する外周環
状溝８８と、ドレンポート８６に常時連通し且つコイル
７７非通電時のみ出力ポート８５と連通する連通穴８９
とを備えている。又、スプール弁体７４はスプリング９
０によりロッド８２に押し付けられ、このスプリング９
０の設定荷重はスプリング８３の設定荷重よりも小さく
されている。

【０００７】ここで、前述した外周円環状溝８４ａ及び
内周円環状溝８５ｂにより、入力ポート８４から出力ポ
ート８５へ流れるオイルの流量が確保されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した装
置では、図６にも示す如く、入力ポート８４から出力ポ
ート８５へ流れるオイルの流量を確保するために、ハウ
ジング７３の内周面に円環状溝８５ｂを形成している。
ところが、ハウジング７３の外周側からこの溝を加工す
ることは困難であることから、内周側から加工する必要
がある。従って、加工するために要する工数が長くなる
という問題点がある。

【０００９】故に、本発明は、流体の流量を確保するた
めに出力ポートに形成する溝をハウジングの外周側から
容易に加工が可能な形状にすることで加工工数を短縮す
ることを、その技術的課題とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために請求項１の発明において講じた技術的手段は、
内部空洞を有する筒状ハウジングと、内部空洞に開口す
るよう夫々前記筒状ハウジングに形成された第１ポート
及び第２ポートと、第１，第２ポートの内の何れか一方
のポートに常時連通し且つ他方のポートに連通可能な外
周溝を有し、内部空洞内に摺動自在に配設され、第１，
第２ポート間を連通又は遮断する弁体とを備え、第１，
第２ポートの内の少なくとも一方のポートに、筒状ハウ
ジング外部から弁体の軸方向とは直交する方向に刻まれ
且つ内部空洞を包囲する溝を有するようにしたことであ
る。

【００１１】上記技術的手段において、溝の加工を一層
容易にするために、弁体の軸方向とは直交する方向にお
ける溝の断面形状を略四角形にすると好ましい。

【００１２】溝の断面形状を略四角形にした場合におい
て、第１，第２ポート間を流れる流体の流量を一層確保
するために、第１，第２ポートの内の少なくとも一方の
ポートに、断面略四角形状の溝から溝の刻み方向へ窪ん
だ凹部を形成すると好ましい。

【００１３】

【作用】上記技術的手段によれば、第１，第２ポートの
内の少なくとも一方のポートに、内部空洞を包囲する溝
を形成したので、第１，第２ポートの連通時に、第１ポ
ート（又は第２ポート）から弁体の外周溝を介して第２
ポート（又は第１ポート）へ流れる流体の流量が確保さ
れる。

【００１４】ここで、上記溝は筒状ハウジング外部から
弁体の軸方向とは直交する方向に刻むものであるので、
容易に溝を加工することができる。従って、加工工数が
短縮される。

【００１５】又、上記溝の形状を断面略四角形とする
と、一層容易に溝を加工することができる。

【００１６】更に、第１，第２ポートの内の少なくとも
一方のポートに、断面略四角形状の溝から溝の刻み方向
へ窪んだ凹部を形成すると、第１，第２ポート間を流れ
る流体の流量を一層確保できる。

【００１７】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。

【００１８】図１は、本発明に係る切替弁が適用された
弁開閉時期制御装置の全体構成図である。

【００１９】図１に示す弁開閉時期制御装置１は、エン
ジン燃焼室に開口する吸気孔又は排気孔を開閉する吸排
気弁（図示せず）の開閉時期を変化させる位相変化装置
２と、オイルが充填されたオイルパン３と、オイルパン
３内のオイルを位相変化装置２に圧送するオイルポンプ
４と、位相変化装置２へオイルを供給したい時に第１通
路５及び第２通路６を連通させ、位相変化装置２内のオ
イルを排出したい時に第２通路６及び第３通路７を連通
させる本発明の要旨となる３ポート切替弁８と、エンジ
ン回転数，エンジン負荷，エンジン水温等のエンジンの
運転状態が入力され、これらの情報に基づいて３ポート
切替弁８を制御するエレクトロニック・コントロール・
ユニット（以下、ＥＣＵと称する。）９とから構成され
ている。

【００２０】位相変化装置２は、吸排気弁を開閉するカ
ム１１を有するカムシャフト１２の一端に固定されたカ
ップ状ケース１３と、タイミングベルト（図示せず）を
介してクランクシャフト（図示せず）に連結され、カッ
プ状ケース１３との間でピストン収納室１４を形成する
入力プーリ１５と、ピストン収納室１５内にカムシャフ
トの軸方向に摺動自在に配設され、一端がカップ状ケー
ス１３との間で油圧室１６を形成すると共に他端が入力
プーリ１５との間でスプリング室１７を形成する円筒状
ピストン１８と、油圧室１７及び第２通路６に連通する
ようにカムシャフト１２に形成されたオイル通路１９
と、油圧室１６の容積を減少させる方向に円筒状ピスト
ン１８を付勢するスプリング２０と、カップ状ケース１
３を覆うように入力プーリ１５に固定されたカップ状カ
バー２１とから構成されている。ここで、カップ状ケー
ス１３の内周にはヘリカル内スプライン１３ａが形成さ
れ、入力プーリ１５のボス部１５ａの外周にはヘリカル
外スプライン１５ｂが形成されている。又、円筒状ピス
トン１８の外周にはヘリカル内スプライン１３ａと噛み
合うヘリカル外スプライン１８ａが、内周にはヘリカル
外スプライン１５ｂと噛み合うヘリカル内スプライン１
８ｂが夫々形成されている。

【００２１】位相変化装置２の作動について説明する。

【００２２】エンジンの始動に伴いクランクシャフトが
回転し、ベルトを介して入力プーリ１５が回転駆動す
る。すると、円筒状ピストン１８及びカップ状ケース１
３を介してカムシャフト１２が回転してカム１１が吸排
気弁を開閉する。

【００２３】エンジンのある回転域（例えばアイドルリ
ング時及び高速回転域）では、ＥＣＵ９により３ポート
切替弁８が第１，第２通路５，６を遮断して第２，第３
通路６，７を連通させるように切り替えられる。する
と、スプリング２０の付勢力により円筒状ピストン１８
が図示左方に移動して油圧室１６の容積が最小になる位
置にて停止する。このとき、入力プーリ１５の回転トル
クは、入力プーリ１５→ヘリカル外スプライン１５ｂ→
ヘリカル内スプライン１８ｂ→円筒状ピストン１８→ヘ
リカル外スプライン１８ａ→ヘリカル内スプライン１３
ａ→カップ状ケース１３→カムシャフト１２と伝達され
る。つまり、カムシャフト１２は入力プーリ１５と一体
回転することとなる。

【００２４】そして、エンジンの回転域が変化し、エン
ジンの他の回転域（例えば低速及び中速回転域）になる
と、ＥＣＵ９により３ポート切替弁８が第２，第３通路
６，７を遮断して第１，第２通路５，６を連通させるよ
うに切り替えられる。すると、オイルポンプ４によりオ
イルパン３内のオイルが第１，第２通路５，６及びオイ
ル通路１９を介して油圧室１６に供給され、円筒状ピス
トン１８がスプリング２０の付勢力に抗して図示右方に
移動し、油圧室１６の容積が最大になる位置にて停止す
る。このとき、ヘリカル外スプライン１５ｂ，ヘリカル
内スプライン１８ｂ及びヘリカル外スプライン１８ａ，
ヘリカル内スプライン１３ａの作用により、入力プーリ
１５とカムシャフト１２とが相対回転し、カムシャフト
１２の回転位相が入力プーリ１５の回転位相よりも進角
する。その結果、弁開閉時期が早くなる。

【００２５】次に、図２〜図４を用いて本発明の要旨と
なる３ポート切替弁８の構成について説明する。

【００２６】図２において、円筒形状を呈した非磁性体
（例えば樹脂）のボビン３０の外周にはコイル３１が巻
回されて、ボビン３０の貫通孔３０ａには固定コア３２
が配設されている。又、ボビン３０にはコイル３１を覆
うように非磁性体（例えば樹脂）のハウジング３３が一
体的に形成され、ハウジング３３にはコネクタ３４が形
成されている。コネクタ３４には、コイル３１に電気的
に接続された２つの端子（図２では１つのみ図示）３５
が突出しており、端子３５は図１に示すＥＣＵ９に電気
的に接続されている。

【００２７】ハウジング３３の外周にはサイドヨーク３
６が配設され、その一端は固定コア３２に嵌合されると
共に、他端はヨーク３７にカシメ固定されている。ヨー
ク３７はヨーク３７と共にボルト等によりシリンダヘッ
ド１０に固定されている。ボビン３０の貫通孔３０ａ内
には可動コア３８が貫通孔３０ａの軸心方向に移動自在
に配設され、固定コア３２との間で所定の磁気ギャップ
３９を形成している。

【００２８】尚、可動コア３８には通路３８ａが形成さ
れている。ここで、端子３５を介してコイル３１を通電
すると、コイル３１、ヨーク３７、可動コア３８、固定
コア３２及びサイドヨーク３６により磁気回路が形成さ
れ、可動コア３８に固定コア３２側に吸引力が作用す
る。可動コア３９と固定コア３２との間にはスプリング
４０が配設され、可動コア３９を吸引力に抗する方向へ
付勢している。尚、スプリング４０の設定荷重は吸引力
よりも小さくなるよう設定されている。

【００２９】尚、ボビン３０とヨーク３７との間、ボビ
ン３０と固定コア３２との間には、夫々シール部材４
１，４２が配設されている。

【００３０】シリンダヘッド１０内には、所定のクリア
ランス４３をおいて円筒状ハウジング４４が配設されて
いる。このハウジング４４の内周部は段付形状を呈して
おり、その大径部４４ａには前述したヨーク３７のボス
部３７ａが圧入されている。

【００３１】尚、ヨーク３７のボス部３７ａの先端部と
ハウジング４４の段部との間には微小の隙間が形成され
ている。又、ハウジング４４の図示右端にはその径方向
に突出するフランジ部４４ｂが設けられ、シリンダヘッ
ド１０とヨーク３７との間で係止されている。ハウジン
グ４４の図示左端には図１に示す第３通路７に開口して
おり、ドレンポート４５を形成している。尚、クリアラ
ンス４３はシリンダヘッド１０内にハウジング４４を挿
入するために設けられるもので、シリンダヘッド１０に
ハウジング４４を圧入する場合にはクリアランス４３は
不要となる。

【００３２】ハウジング４４には、その内部空洞４４ｃ
及び図１に示す第１通路５に連通する入力ポート（第１
ポート）４６が形成される共に、内部空洞４４ｃ及び図
１に示す第２通路６に連通する出力ポート（第２ポー
ト）４７が形成されている。又、ハウジング４４にはク
リアランス４３を介して入出力ポート４６，４７に連通
する連通路４４ｄが形成されている。尚、ハウジング４
４とシリンダヘッド１０との間にはシール部材４８が配
設されている。

【００３３】図２〜図４に示すように、出力ポート４７
は、第２通路６に開口する外側通路４７ａと、外側通路
４７ａに連続し且つ内部空洞４４ｃを包囲するように形
成された環状溝４７ｂと、環状溝４７ｂから外側通路４
７ａとは反対側に窪んだ凹部４７ｃとを有している。外
側通路４７ａは、その開口幅を第２通路６の開口幅と一
致させるように形成された開口拡大溝４７ｄを有してい
る。環状溝４７ｂの形状は、不連続の断面略正方形であ
り、その面積は最大となるよう設定されている。但し、
環状溝４７ｂの下端面はハウジング４４の外周面と接触
しないようにすることは言うまでもない。ここで、環状
溝４７ｂはフライス加工等によりハウジング４４外周側
から外側通路４７ａと同時に加工される。尚、環状溝４
７ｂの形状は正方形に限定される必要は全くなく、長方
形等の他の四角形でも良く、更には四角形以外の形状で
も良い。又、凹部４７ｃの形状は断面四角形であるが、
これに限定される必要もなく、断面半円状等の他の形状
でも良い。尚、入力ポート４６も、出力ポート４７と同
一形状にしても良い。

【００３４】ハウジング４４の内部空洞４４ｃには、ス
プール状の弁体４９が摺動自在に配設され、その右端に
は前述した可動コア３８の小径部３８ｂが圧入されてい
る。

【００３５】弁体４９の内部空間４９ａはドレンポート
４５及び前述した可動コア３８の通路３８ａに連通して
いる。弁体４９はハウジング４４に固定されたストッパ
５０により図示左方への移動が規制されている。

【００３６】弁体４９は、外周円環溝４９ｂと、連通路
４９ｃと、外周円環溝４９ｂの図示左方に位置する第１
外周部４９ｄと、外周円環溝４９ｂ及び連通路４９ｃ間
に位置する第２外周部４９ｅと、連通路４９ｃの図示右
方に位置する第３外周部４９ｆと、通路４９ｇとを備え
ている。

【００３７】外周円環溝４９ｂは、入力ポート４６に常
時連通し且つコイル３１の通電時のみ出力ポート４７に
連通するもので、入力ポート４６への開口幅は入力ポー
ト４６の内部空洞４４ｃへの開口幅よりも大きくなるよ
う設定されている。連通路４９ｃは、内部空間４９ａを
介してドレンポート４５に常時連通し且つコイル３１の
非通電時のみ出力ポート４７に連通するもので、オイル
の流量を確保するため等間隔に４つ設けられている。
尚、連通路４９ｃの個数は４つに限定されることはな
く、１つ以上であれば良い。第２外周部４９ｅはコイル
３１の非通電時に外周円環溝４９ｂ及び出力ポート４７
間の連通を遮断して出力ポート４７及び連通路４９ｃ間
を連通させると共に、コイル３１の通電時に出力ポート
４７及び連通路４９ｃ間の連通を遮断させて外周円環溝
４９ｂ及び出力ポート４７間を連通させるものである。
通路４９ｇは、ヨーク３７のボス部３７ａ先端部とハウ
ジング段部との間の隙間を介して連通路４４ｄに常時連
通しており、シール部材４８と入力ポート４６との間及
びシール部材４８と出力ポート４７との間のクリアラン
ス４３に溜まった加圧オイルを連通路４４ｄ及び前記隙
間と共に内部空間４９ａに逃がすためのものである。

【００３８】上記の如く構成された３ポート切替弁の作
動について説明する。

【００３９】まず、コイル３１の非通電時には、スプリ
ング４０の付勢力により可動コア３８及び弁体４９が図
示左方向に移動して図２に示す如くストッパ５０に当接
する。すると、第２外周部４９ｅにより外周円環溝４９
ｂと出力ポート４７との連通が遮断されると共に連通路
４９ｃと出力ポート４７とが連通する。つまり、入出力
ポート４６，４７の連通は遮断されると共に出力ポート
４７がドレンポート４５と連通する。その結果、図１に
示す位相変化装置２の油圧室１６内のオイルが第２通路
６、出力ポート４７、連通路４７ｂ、内部空間４９ａ、
ドレンポート４５及び第３通路７を介してドレンパン３
へと排出される。このとき、出力ポート４７の環状溝４
７ｂ及び４つの連通路４９ｃにより出力ポート４７から
ドレンポート４５へと流れるオイルの流量が確保され
る。

【００４０】コイル３１を通電すると、可動コア３８及
び固定コア３２間の磁気ギャップ３９に吸引力が作用す
るので、可動コア３８及び弁体４９がスプリング４０の
付勢力に抗して図示右方向に移動する。すると、第２外
周部４９ｅにより連通路４９ｃと出力ポート４７との連
通が遮断されると共に外周円環溝４９ｂと出力ポート４
７とが連通する。つまり、入出力ポート４６，４７が連
通すると共に出力ポート４７及びドレンポート４５間の
連通が遮断される。その結果、オイルポンプ４によりオ
イルパン３内のオイルが第１通路５、入力ポート４６、
外周円環溝４９ｂ、出力ポート４７及び第２通路６を介
して図１に示す位相変化装置２の油圧室１６へ供給され
る。このとき、出力ポート４７の環状溝４７ｂにより入
力ポート４６から出力ポート４７へと流れるオイルの流
量が確保される。

【００４１】以上示したように、本実施例では、出力ポ
ート４７の環状溝４７ｂの形状を不連続な略断面正方形
としたので、ハウジング４４の外周側から外側通路４７
ａと同時にフライス加工等で加工することができ、円環
溝を加工する場合と比較して加工工数を短縮できる。

【００４２】又、出力ポート４７に、環状溝４７ｂから
外側通路４７ａとは反対側に窪んだ凹部４７ｃを形成し
たので、入力ポート４６から出力ポート４７へと流れる
オイルの流量並びに出力ポート４７からドレンポート４
５へと流れるオイルの流量を一層確保できる。

【００４３】又、外側通路４７ａに、その開口幅を第２
通路６の開口幅と一致させるように形成された開口拡大
溝４７ｄを設けたので、入力ポート４６から出力ポート
４７へと流れるオイルの流量並びに出力ポート４７から
ドレンポート４５へと流れるオイルの流量を更に一層確
保できる。又、シール部材４８と出力ポート４７との間
のクリアランス４３にオイルが侵入し難くなり、その分
シール部材４８の負担を軽減できる。

【００４４】又、入力ポート４６にも内部空洞４４ｃを
包囲する環状溝を設けると、入力ポート４６から出力ポ
ート４７へと流れるオイルの流量を一層確保できる。

【００４５】又、ハウジング４４の一端にヨーク３７を
圧入したので、ヨーク３７をハウジング４４にカシメ固
定した場合と比較して、作業が簡単になると共に作業時
にバリ等の異物が内部に侵入する恐れはなくなる。

【００４６】又、ハウジング４４の外周部に径方向に突
出するフランジ部４４ｂを設け、そのフランジ部４４ｂ
をシリンダヘッド１０とヨーク３７との間に係止したの
で、ハウジング４４とヨーク３７との結合力が弱い場合
でも、ハウジング４４がヨーク３７から離脱することを
防ぐことができる。

【００４７】更に、ハウジング４４の外周部に入力ポー
ト４６の一部として環状溝を形成していないので、入力
ポート４６から出力ポート４７へのオイルの圧送時にク
リアランス４３を介してドレンポート７へ漏れるオイル
量を低減できる。

【００４８】尚、本実施例では、本発明の切替弁を弁開
閉時期制御装置の３ポート切替弁に適用したが、本発明
ではこれに限定される必要は全くなく、２ポート開閉弁
にも適用できる。

【００４９】

【発明の効果】請求項１の発明は、以下の如く効果を有
する。

【００５０】溝は筒状ハウジング外部から弁体の軸方向
とは直交する方向に刻むものであるので、容易に溝を加
工することができる。従って、加工工数が短縮される。

【００５１】請求項２の発明は、以下の如く効果を有す
る。

【００５２】上記溝の形状を断面略四角形とすると、一
層容易に溝を加工することができる。

【００５３】請求項３の発明は、以下の如く効果を有す
る。

【００５４】第１，第２ポートの内の少なくとも一方の
ポートに、断面略四角形状の溝から溝の刻み方向へ窪ん
だ凹部を形成すると、第１，第２ポート間を流れる流体
の流量を一層確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の切替弁が適用された弁開閉時期制御装
置の全体構成図である。

【図２】図１に示す３ポート切替弁の断面図である。

【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。

【図４】図２に示すハウジングの平面図である。

【図５】従来技術に係る３ポート切替弁の断面図であ
る。

【図６】図５におけるＢ−Ｂ断面図である。

【符号の説明】

８ ３ポート切替弁（切替弁） ４４ 円筒状ハウジング（筒状ハウジング） ４４ｃ 内部空洞 ４６ 入力ポート（第１ポート） ４７ 出力ポート（第２ポート） ４７ｂ 環状溝（溝） ４７ｃ 凹部 ４９ 弁体 ４９ｂ 外周円環溝（外周溝）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部空洞を有する筒状ハウジングと、 前記内部空洞に開口するよう夫々前記筒状ハウジングに
   形成された第１ポート及び第２ポートと、 前記第１，第２ポートの内の一方のポートに常時連通し
   且つ他方のポートに連通可能な外周溝を有し、前記内部
   空洞内に摺動自在に配設され、前記第１，第２ポート間
   を連通又は遮断する弁体とを備え、 前記第１，第２ポートの内の少なくとも一方のポート
   は、前記筒状ハウジング外部から前記弁体の軸方向とは
   直交する方向に刻まれ且つ前記内部空洞を包囲する溝を
   有している切替弁。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記弁体の軸方向と
   は直交する方向における前記溝の断面形状が略四角形で
   ある切替弁。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記第１，第２ポー
   トの内の少なくとも一方のポートは、前記断面略四角形
   状の溝から前記溝の刻み方向へ窪んだ凹部を有している
   ことを特徴とする切替弁。