WO2023210130A1 - 制御弁及びこの制御弁を用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

複数の遅角ポート３４と進角ポート３５が形成された筒状のバルブボディ２７と、バルブボディの内部に形成されたバルブ孔２７ａ内を軸方向へ移動可能に設けられたスプール弁２９と、を備え、バルブボディは、軸部２７ｃがスプール弁の軸方向の移動範囲にある大径部２７ｅと、スプール弁の移動範囲外にあり、大径部よりも外径が小さく、外周に雄ねじ部２７ｈが形成された小径部２７ｆと、を有し、小径部の内周の雄ねじ部と径方向で重なる軸方向の範囲に、内方へ突出した円筒状の内周凸部５１を有している。　これらの構成によって、カム軸受の小型化を図ると共に、雄ねじ部と雌ねじ部との締結トルクを得たい軸力に対して必要な大きさにすることができる。

Description

制御弁及びこの制御弁を用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置

　本発明は、制御弁及びこの制御弁を用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。

　例えば、特許文献１に記載された従来の制御弁としては、本出願人が先に出願した特許文献１に記載した内燃機関のバルブタイミング制御装置に適用したものが知られている。

　この制御弁は、径方向に複数のポートが貫通形成された筒状のバルブボディと、前記バルブボディの内部に配置されて、内部軸方向に作動油供給用と作動油排出用の２系統の油通路を有するスリーブと、前記バルブボディの内周とスリーブの外周との間に配置され、内周面が前記スリーブの外周面を軸方向へ摺動可能に設けられて、前記内周面の前記スリーブの外周面に対する軸方向の移動位置に応じて前記２系統の油通路と前記複数のポートのいずれかと連通させるかあるいは連通を遮断するスプール弁と、を有している。

　前記制御弁のバルブボディは、ボルト状に形成されて、軸部の先端部の外周にカムシャフトの一端部の内部に形成された雌ねじ孔に締結する雄ねじ部が形成されている。前記軸部は、前記雄ねじ部と反対側に有する頭部を除く外径全体が均一かつ比較的大きく形成されている。

特許第６７７５０３２号の特許公報(図３、図７)

　前述したように、バルブボディの軸部は、比較的大きな外径が均一に形成されて、雄ねじ部の外径も軸部の外径と同じになっている。このため、カムシャフトの雌ねじ孔側の外径も大きく取らざるを得ない。したがって、カムシャフトの雌ねじ孔側の外周面を軸受するカム軸受も大型化してしまうおそれがある。

　また、前記雄ねじ部の外径が大きいことから、雌ねじ孔との締結時において、得たい軸力に対して締結トルクが必要以上に大きくなってしまうおそれがある。

　本発明は、バルブボディの軸部の雄ねじ部側の第２部位の外径を、第１部位の外径よりも小さくしてカム軸受の小型化を図ると共に、雄ねじ部と雌ねじ孔の締結トルクを必要な大きさとすることができる制御弁を提供することを一つの目的としている。

　本発明の好ましい態様によれば、とりわけ、バルブボディは、スプール弁の軸方向の移動範囲にある第１部位と、前記スプール弁の移動範囲外にあり、前記第１部位よりも外径が小さく、カムシャフトに形成された雌ねじ部に締結する雄ねじ部が外周に形成された第２部位と、を有し、前記第２部位の内周であって、前記雄ねじ部と径方向で重なる軸方向の範囲に、径方向の内方へ突出した円筒状の内周凸部を有することを特徴としている。

　本発明によれば、カム軸受の小型化を図ると共に、雄ねじ部と雌ねじ部との締結トルクを得たい軸力に対して必要な大きさにすることができる。

本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の縦断面図である。 本実施形態のバルブタイミング制御装置の油圧回路を示す全体概略図である。 フロントカバーを外したバルブタイミング制御装置を示し、ベーンロータが最遅角側に相対回転した状態を示す正面図である。 はフロントカバーを外したバルブタイミング制御装置を示し、ベーンロータが最進角側に相対回転した状態を示す正面図である。 本実施形態に供される制御弁の制御弁の分解斜視図である。 本実施形態に供される制御弁に縦断面図である。 同制御弁によってオイルを進角作動室から遅角作動室供給制御する状態を示す縦断面図である。 同制御弁によって進角作動室と遅角作動室へオイルを供給制御する状態を示す縦断面図である。 同制御弁によって遅角作動室から進角作動室へのオイルに流れを制御する状態を示す縦断面図である。

　以下、本発明に係る制御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。なお、本実施形態では、内燃機関のバルブタイミング制御装置を吸気弁側に適用したものを示しているが、排気弁側に適用することも可能である。

　図１は本発明の第１実施形態に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置を断面して示す全体構成図、図２は本実施形態のバルブタイミング制御装置の油圧回路を示す全体概略図、図３はフロントカバーを外したバルブタイミング制御装置を示し、ベーンロータが最遅角側に相対回転した状態を示す正面図、図４は同じくベーンロータが最進角側に相対回転した状態を示す正面図である。

　バルブタイミング制御装置は、図１～図４に示すように、機関のクランクシャフトにより図外の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タイミングスプロケット（以下、スプロケットという。）１と、該スプロケット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、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更する位相変更機構３と、該位相変更機構３を最遅角側の相対回転位置でロックさせるロック機構４と、位相変更機構３とロック機構４を作動させる油圧回路５と、を備えている。

　なお、駆動回転体としては、タイミングベルトによって回転力が伝達されるタイミングプーリであっても良い。

　スプロケット１は、円環状に形成されて、外周にタイミングチェーンが巻回される歯車部１ａが設けられている。また、スプロケット１は、後述するハウジング本体６ａと一体に設けられている。

　カムシャフト２は、シリンダヘッド０１上に複数のカム軸受０２を介して回転自在に支持されている。このカムシャフト２は、外周面の回転軸方向の所定位置に図外の吸気弁をバルブスプリングのばね力に抗して開作動させる回転カムが気筒毎に設けられている。また、カムシャフト２の軸方向の一端部２ａの内部軸心方向には、後述するバルブボディ２７の雄ねじ部２７ｈが螺着される雌ねじ孔２ｂが形成されている。

　位相変更機構３は、図１～図４に示すように、スプロケット１と一体に設けられ、内部に作動室を有するハウジング６と、ハウジング６内に相対回転可能に収容された従動回転体であるベーンロータ７と、ハウジング６の作動室内に形成された複数（本実施形態ではそれぞれ４つ）の第１油圧室である遅角作動室９及び第２油圧室である進角作動室１０と、を備えている。

　ハウジング６は、圧粉金属を焼結して成形されたいわゆる焼結金属材によってスプロケット１と一体に形成されたハウジング本体６ａと、ハウジング本体６ａの軸方向の一端開口を閉塞するフロントカバー１１と、ハウジング本体６ａの軸方向の他端開口を閉塞するリアカバー１２と、を有している。

　ハウジング本体６ａは、ほぼ円筒状に形成されて、内周面に複数(本実施形態では４つ)のシュー８ａ～８ｄが突設されている。この各シュー８ａ～８ｄの内部軸方向には、複数(本実施形態では４つ)のボルト挿入孔８ｅがそれぞれ貫通形成されている。

　フロントカバー１１は、例えば鉄系金属によって円盤状に形成されて、中央に比較的大径な挿入孔１１ａが貫通形成されている。フロントカバー１１は、外周部の周方向のほぼ等間隔位置に、複数(本実施形態では４本)のボルト１３が挿入される４つのボルト挿入孔(図示せず)が貫通形成されている。

　リアカバー１２は、鉄系金属によって円盤状に形成され、中央にカムシャフト２の一端部２ａが軸方向から摺動可能に挿入されるボルト挿入孔１２ａが貫通形成されている。リアカバー１２は、外周部の周方向のほぼ等間隔位置にそれぞれボルト１３の軸部先端に形成された雄ねじ部が螺着締結される４つの雌ねじ孔(図示せず)が貫通形成されている。

　ハウジング本体６ａ(スプロケット１)とフロントカバー１１及びリアカバー１２は、前記各ボルト挿入孔を挿入して先端部が雌ねじ孔に螺着する４本のボルト１３によって回転軸方向から結合されている。

　ベーンロータ７は、ハウジング本体６ａと同じく焼結金属材によって一体に形成されている。ベーンロータ７は、図１～図４に示すように、ロータ部１４と、該ロータ部１４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複数（本実施形態では４つ）のベーン１５ａ～１５ｄと、を有している。

　ロータ部１４は、比較的大径な円筒状に形成され、中央の内部軸方向にカムシャフト２の雌ねじ孔２ｂと連続するボルト挿入孔１４ａが貫通形成されている。また、ロータ部１４は、回転軸方向の一端面（カムシャフト２側の後端面）に円形状の嵌合溝１４ｂが形成されている。

　ボルト挿入孔１４ａは、図１に示すように、バルブボディ２７の軸部２７ｃが挿入されるようになっていると共に、内周面に２つの第１、第２環状油路３２、３３が軸方向に並列に設けられている。また、このロータ部１４は、バルブボディ２７の締結トルクによってカムシャフト２の一端部２ａに固定されている。

　フロントカバー１１側の第１環状油路３２は、後述する遅角通路孔１７の径方向内側の一端開口と４つの遅角ポート３４とを連通している。リアカバー１２側の第２環状油路３３(環状油路)は、後述する進角通路孔１８の径方向内側の一端開口と４つの進角ポート３５とを連通している。また、第２環状油路３３は、ロータ部１４の内部軸方向に形成された後述するロック解除油路２４の径方向内側の一端開口と、一つのロックポート３６に連通している。

　嵌合溝１４ｂには、カムシャフト２の回転軸方向の一端部２ａの先端部が回転軸方向の外側から嵌合するようになっている。

　各ベーン１５ａ～１５ｄは、その径方向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８ａ～８ｄの間に配置されている。第１ベーン１５ａは、他のベーン１５ｂ～１５ｄに比較して周方向の幅が大きく形成されて内部にロック機構４の一部が設けられている。

　各ベーン１５ａ～１５ｄは、外周面にそれぞれ形成されたシール溝にハウジング本体６ａの内周面との間をシールするシール部材１６がそれぞれ設けられている。また、ハウジング本体６ａの各シュー８ａ～８ｄの円弧状の各先端面８ｆは、該ロータ部１４の外周面との間を摺接しながらメタルシールするようになっている。

　また、ベーンロータ７は、図３に示すように、遅角側(反時計方向)へ相対回転すると、第１ベーン１５ａの一側面が対向する一つのシュー８ａの対向側面８ｇ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、ベーンロータ７は、図４に示すように、進角側(時計方向)へ相対回転すると、同じく第１ベーン１５ａの他側面が対向する他のシュー８の対向側面８ｈ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。

　各ベーン１５ａ～１５ｄの正逆回転方向の両側面と各シュー８ａ～８ｄの両側面との間には、前述した各遅角作動室９と各進角作動室１０が設けられている。各遅角作動室９と各進角作動室１０は、ロータ部１４の内部に第１、第２環状油路３２，３３からほぼ径方向外側に向かってそれぞれ４つの遅角通路孔１７と進角通路孔１８が形成されている。この各遅角通路孔１７と各進角通路孔１８は、後述するそれぞれ４つの作動ポートである遅角ポート３４及び進角ポート３５を介して油圧回路５にそれぞれに連通している。

　ロック機構４は、ハウジング６に対してベーンロータ７を最遅角側の回転位置（図４に示す位置）に保持するものであって、図１に示すように、スプロケット１の内側面の所定位置に形成されたロック穴１９と、ベーンロータ７の第１ベーン１５ａの内部軸方向に形成されたピン収容孔２０に進退動可能に設けられたロックピン２１と、該ロックピン２１をロック穴１９方向へ付勢するコイルスプリング２２と、供給された油圧によってロックピン２１をコイルスプリング２２のばね力に抗してロック穴１９から後退移動させて挿入を解除するロック油圧室である解除用受圧室２３と、該解除用受圧室２３に油圧を供給するロック解除油路２４と、から主として構成されている。

　解除用受圧室２３は、ロックピン２１の小径な先端部の外周面とピン収容孔２０との間の筒状空間によって形成されている。

　ロックピン２１は、コイルスプリング２２のばね力によって先端部がロック穴１９の内部に挿入してベーンロータ７をハウジング６に対してロックする。ロックピン２１は、段差部２１ａに解除用受圧室２３内に供給された所定以上の油圧が流入すると、その油圧によって後退移動してロック穴１９から抜け出してベーンロータ７に対するロックが解除されるようになっている。ロック解除油路２４は、径方向内側の一端部が第１環状油路３２に開口している一方、径方向外側の他端部が解除用受圧室２３に開口している。

　油圧回路５は、図１及び図２に示すように、カムシャフト２の軸受ジャーナル部やカムシャフト２の内部軸方向に形成された供給通路２５ｂと、該供給通路２５ｂの下流側に設けられて、吐出通路２５ａから供給通路２５ｂに作動油圧を吐出するオイルポンプ２５と、ロータ部１４の内部軸方向に設けられて、機関運転状態に応じて各遅角通路孔１７と各進角通路孔１８の流路を切り換える制御弁２６と、該制御弁２６の流路の切り換えによって、各遅角、進角作動室９、１０のいずれか一方の作動油をオイルパン６４に排出する排出通路４３と、を備えている。

　供給通路２５ｂは、上流部がオイルポンプ２５の吐出通路２５ａと連通している一方、下流側がカムシャフト２の雌ねじ孔２ｂの先端部に形成された油室２ｃに連通している。

　オイルポンプ２５は、一般的な例えばベーンタイプあるいはトロコイドタイプのものが用いられている。

　図５は本実施形態に供される制御弁の分解斜視図、図６は制御弁の縦断面図である。

　前記制御弁２６は、図１及び図２、図５、図６に示すように、ベーンロータ７をカムシャフト２の一端部２ａに軸方向から固定するカムボルトであるバルブボディ２７と、該バルブボディ２７の内部軸方向に貫通形成されたバルブ孔２７ａ内に収容配置されたスリーブ２８と、該スリーブ２８の外周面とバルブ孔２７ａの内周面との間に配置されたスプール弁２９と、該スプール弁２９を図１及び図６の左方向へ付勢する付勢部材であるバルブスプリング３０と、スプール弁２９をバルブスプリング３０のばね力に抗して他方向へ押し出す電磁アクチュエータ３１と、から主として構成されている。

　バルブボディ２７は、例えば鉄系金属材によって内部中空状の円筒状に形成されており、内部軸方向に貫通形成された前記バルブ孔２７ａと、外周面が六角面に形成された頭部２７ｂと、ロータ部１４のボルト挿入孔１４ａに挿通する軸部２７ｃと、を有している。

　バルブ孔２７ａは、軸部２７ｃの軸方向のカムシャフト２側の一端部内（後述する円筒部２７ｇの内部）に、カムシャフト２の油室２ｃに連通する導入ポート２７ｉが形成されている。

　頭部２７ｂは、軸部２７ｃの付け根部にフランジ部２７ｄを有し、バルブボディ２７がカムシャフト２に締結された状態では、フロントカバー１１の挿入孔１１ａ内にフランジ部２７ｄが配置されている。また、フランジ部２７ｄは、着座面がロータ部１４のボルト挿入孔１４ａの一端孔縁側の周面に着座している。

　軸部２７ｃは、軸方向で外径が２段に形成され、フランジ部２７ｄ側の第１部位である大径部２７ｅと、この大径部２７ｅの先端側に有する第２部位である小径部２７ｆと、この小径部２７ｆの先端に設けられた短尺な第３部位である円筒部２７ｇと、を有している。

　大径部２７ｅには、軸方向のほぼ頭部２７ｂ寄りの位置に遅角ポート３４が周壁の十字径方向へ４つ貫通形成され、小径部２７ｆ側に進角ポート３５が周壁の十字径方向へ４つ貫通形成されている。また、２つの進角ポート３５、３５の周方向の間には、第２環状油路３３に臨む一つのロックポート３６が径方向に貫通形成されている。

　小径部２７ｆは、外径が大径部２７ｅよりも小さく形成されていると共に、外周面の全体にカムシャフト２の雌ねじ孔２ｂに螺着締結する雄ねじ部２７ｈが形成されている。このように、雄ねじ部２７ｈが形成された小径部２７ｆは、外径が大径部２７ｅよりも小さく形成されていることから、これに対応してカムシャフト２の一端部２ａの外径も小さく形成されている。

　また、小径部２７ｆの内周には、図６に示すように、雄ねじ部２７ｈと径方向で重なる軸方向の範囲に、内方へ突出した内周凸部５１が一体に設けられている。この内周凸部５１は、円筒状に形成され、軸方向の長さが前記小径部２７ｆの軸方向の長さとほぼ同一に形成されている。内周凸部５１は、軸方向の頭部２７ｂ側の一端面５１ａに、バルブスプリング３０の軸方向の一端部が弾接している。一方、内周凸部５１の軸方向の他端面５１ｂには、スリーブ２８の後述するフランジ部２８ｂが軸方向から当接可能になっている。また、内周凸部５１は、内周面５１ｃが後述するスプール弁２９の内周面よりも径方向内側、つまり内方へ突出している。

　円筒部２７ｇは、小径部２７ｆよりも薄肉に形成されて、内径がバルブ孔２７ａの内径とほぼ同じ大きさに形成されていると共に、内側に後述するバルブシート４６やＯリング４８、濾過フィルタ４９などが収容配置されている。

　各遅角ポート３４と各進角ポート３５は、図１及び図６に示すように、それぞれの内側開口がバルブ孔２７ａに臨み、外側開口が各遅角通路孔１７と各進角通路孔１８にそれぞれ第１、第２環状油路３２，３３を介して径方向から連通している。

　なお、ロックポート３６は、内側開口がバルブ孔２７ａに臨み、外側開口がロック解除油路２４に径方向から連通している。

　スリーブ２８は、例えば、合成樹脂材あるいは金属材によって一体に形成され、図５及び図６にも示すように、中実な円柱状のスリーブ本体２８ａと、該スリーブ本体２８ａの軸方向の一端部に一体に有するフランジ部２８ｂと、から構成されている。

　スリーブ本体２８ａは、内部に一体に設けられた仕切壁３７によって導入通路である第１油通路３８と排出通路である第２油通路３９とが仕切られている。また、このスリーブ本体２８ａのフランジ部２８ｂ側の内部には、バルブ収容凹部４０が形成されている。つまり、スリーブ本体２８ａの中実な内部を切り欠いて第１、第２油通路３８，３９が軸方向に沿って形成されている。

　仕切壁３７は、軸直角方向の断面が十字形状に形成されて、中央軸部を中心として４つの仕切部によって構成されている。また、仕切壁３７のバルブ収容凹部４０と軸方向で反対側の端部には、第１油通路３８の軸方向端部を閉塞する第１端壁２８ｄが一体に設けられている。また、バルブ収容凹部４０側の端部には、第２油通路３９の軸方向端部を閉塞する第２端壁２８ｅが一体に設けられている。さらに、仕切壁３７の第２端壁２８ｅ側の中心位置には、中央軸部を延長した形でバルブ収容凹部４０方向へ突出した突部２８ｆが設けられている。

　第１油通路３８と第２油通路３９は、スリーブ本体２８ａの軸方向に沿って並行に形成されて、十字状の仕切壁３７を介して互いに径方向の対称位置、つまり１８０°の対称位置に２つずつ形成されている。また、各油通路３８，３９は、仕切壁３７によってそれぞれが断面扇状に形成されている。

　第１油通路３８は、スリーブ本体２８ａの第１端壁２８ｄ付近に矩形状の第１開口孔３８ａが貫通形成されている。この第１開口孔３８ａは、スプール弁２９の後述する連通孔２９ｄを介して各遅角ポート３４あるいは各進角ポート３５及びロックポート３６に適宜連通するようになっている。

　第２油通路３９は、スリーブ本体２８ａの第２端壁２８ｅ付近に矩形状の第２開口孔３９ａが貫通形成されている。この第２開口孔３９ａは、スプール弁２９の後述する他の連通孔２９ｄを介して各遅角ポート３４あるいは各進角ポート３５及びロックポート３６に適宜連通するようになっている。

　また、第２油通路３９の第２端壁２８ｅと反対側の端部には、排出口３９ｂが形成されている。この排出口３９ｂは、後述する筒状部材５０を介して排出通路４３に連通している。

　また、第１端壁２８ｄは、第１油通路３８側の内面に該第１油通路３８から第１開口孔３８ａに作動油を案内する第１傾斜面が形成されている。一方、第２端壁２８ｅは、第２油通路３９側の内面に前記第１筒状通路から第２油通路３９へ作動油を案内する第２傾斜面が形成されている。

　さらに、各遅角ポート３４は、スプール弁２９が図１、図６に示す最大右方向の移動位置に保持されている状態では、スプール弁２９のいずれかの各連通孔２９ｄと後述する筒状部材５０の各排出用孔５０ｃを介して排出通路４３に連通している。

　また、スリーブ本体２８ａは、外周面の外径が内周凸部５１の内周面５１ｃの内径よりも小さく形成されて前記外周面と内周凸部５１の内周面５１ｃとの間に円筒状のクリアランスＣが形成されている。

　フランジ部２８ｂは、図１及び図６に示すように、円筒部２７ｇの内部に配置されて、一端面が内周凸部５１の他端面５１ｂに対向配置されて僅かに軸方向の移動が可能になっていると共に、外周面と円筒部２７ｇの内周面に有する小径段差面の内周面との間に形成された僅かなクリアランスが形成されている。

　したがって、スリーブ２８は、前記各クリアランスＣによってバルブボディ２７に対して径方向及び軸方向へ僅かに移動可能に保持されている。

　円筒部２７ｇの内部に収容された第２ストッパリング６５は、図５に示すように、金属材でＣリング状に形成されており、円筒部２７ｇの内周に形成された環状溝に嵌着固定されていると共に、内側にオイルが通流する孔部６５ａが形成されている。

　バルブシート４６は、円筒部２７ｇ内に収容されているが、逆止弁４４の一部であるから後述する。

　バルブ収容凹部４０には、逆止弁４４が収容配置されている。この逆止弁４４は、図１及び図５、図６に示すように、弁体４５と、該弁体４５が離着座するバルブシート４６と、弁体４５をバルブシート４６方向へ付勢するチェックスプリング４７と、から構成されている。

　弁体４５は、プレート状の金属材を縦断面Ｕ字形のカップ状に加工成形されて、球面状の先端部４５ａがバルブシート４６の通路孔４６ａの孔縁に離着座して通路孔４６ａを開閉するようになっている。弁体４５は、円筒状に形成された摺動部４５ｂの外径がバルブ収容凹部４０の内径よりも十分小さく形成されて、両者間に比較的大きな隙間が形成されている。また、摺動部４５ｂには、周方向の等間隔位置に軸方向に沿った４つの切欠部４５ｃが形成されている。この各切欠部４５ｃによって、弁体４５は径方向へ撓み変形可能になり、バルブ収容凹部４０内での良好な摺動性を確保している。

　バルブシート４６は、金属材によって円板状に形成されて、弁体４５の方向へ膨出変形した中央部に通路孔４６ａが貫通形成されている。バルブシート４６の外周部４６ｂは、円筒部２７ｇの内周側に軸方向から挿入配置されている。

　また、バルブシート４６は、通路孔４６ａと外周部４６ｂとの間に着座部を構成する内側環状部４６ｃを有している。この内側環状部４６ｃは、弁体４５の方向に向かって傾斜突状に形成されている。バルブシート４６は、内側環状部４６ｃの外周部４６ｂ側の背面(Ｏリング４８側)には環状突起部４６ｄが一体に設けられている。

　チェックスプリング４７は、弁体４５を通路孔４６ａの孔縁に着座する方向へ付勢している。そのばね力は、通路孔４６ａから弁体４５に作用する所定の作動油圧によって圧縮変形して弁体４５を後退移動させて通路孔４６ａを開く程度の大きさに設定されている。

　また、Ｏリング４８と第２ストッパリング６５との間には、濾過フィルタ４９が挟圧状態で固定されている。この濾過フィルタ４９は、中央部のフィルタ部４９ａを通過する作動油内の塵等を捕集するようになっている。

　スプール弁２９は、図１及び図５、図６に示すように、ほぼ円筒状に形成されて、バルブボディ２７の大径部２７ｅの内周面とスリーブ本体２８ａの外周面との間を軸方向へ摺動可能に設けられている。スプール弁２９は、軸方向の両端部と該両端部の間に所定間隔で３つの第１ランド部２９ａ～第３ランド部２９ｃが設けられている。またこの各ランド部２９ａ～２９ｃのそれぞれの間には、遅角ポート３４と第１油通路３８、並びに進角ポート３５やロックポート３６と第２油通路３９を適宜連通させる複数の連通孔２９ｄが径方向に貫通形成されている。

　各連通孔２９ｄは、スプール弁２９の周壁を径方向からほぼクロス状に貫通して形成されている。また、この各連通孔２９ｄが位置するスプール弁２９の外周面には、２つの第１、第２グルーブ溝２９ｅ、２９ｆが形成されている。この第１、第２グルーブ溝２９ｅ、２９ｆは、各連通孔２９ｄの外側開口に臨んで形成されている。

　バルブスプリング３０は、軸方向の長さが比較的短く形成され、軸方向の一端部が前述したように、内周凸部５１の一端面５１ａに弾接している。一方、軸方向の他端部は、スプール弁２９の第３ランド部２９ｃ側の軸方向の一端面に弾接して、スプール弁２９を電磁アクチュエータ３１方向へ付勢している。

　スプール弁２９の第１ランド部２９ａ側の軸方向端面には、図１中、電磁アクチュエータ３１から右方向への押圧力を受けてこれをスプール弁２９に伝達する筒状部材５０が設けられている。

　この筒状部材５０は、図５及び図６に示すように、外径が軸方向で大小径状に形成されており、スプール弁２９側の大径筒部５０ａと、電磁アクチュエータ３１側の小径筒部５０ｂと、を有している。

　大径筒部５０ａは、軸方向の一端部がスプール弁２９の軸方向端面に軸方向から当接し、他端縁がバルブ孔２７ａに固定された第１ストッパリング５２に軸方向から弾接している。これによって、スプール弁２９は、筒状部材５０によって図１及び図６中、最大左方向の移動が規制されている。

　小径筒部５０ｂは、有底状に形成されて、底壁５０ｄに電磁アクチュエータ３１のプッシュロッド６１が軸方向から当接している。また、小径筒部５０ｂは、先端部の周壁に第２油通路３９内を通った作動油を外部に排出する複数の排出用孔５０ｃが径方向に沿って貫通形成されている。この各排出用孔５０ｃは、小径筒部５０ｂの円周方向の９０°位置に等間隔で４つ設けられている。

　第１ストッパリング５２は、中央にドレン孔５２ａが貫通形成されている。このドレン孔５２ａは、筒状部材５０の各排出用孔５０ｃを介して第２油通路３９と排出通路４３とを連通している。

　電磁アクチュエータ３１は、図１に示すように、合成樹脂材のケーシング５３と、該ケーシング５３の内部に磁性材のボビン５４を介して収容された環状のコイル５５と、該コイル５５の外周を取り囲むように配置された磁性材の筒状部材５６と、ボビン５４の内周側に配置固定された磁性材の一対の第１、第２固定鉄心５７、５８と、を備えている。

　また、電磁アクチュエータ３１は、両固定鉄心５７、５８の内周面に当接配置された非磁性材のスリーブ５９と、該スリーブ５９の内部に軸方向へ摺動可能に有する円柱状の可動鉄心６０と、該可動鉄心６０の先端部に取り付けられたプッシュロッド６１と、前側の第１固定鉄心５７の前端側に固定された磁性材である保持プレート６２と、を備えている。

　ケーシング５３は、筒状部５３ａと、該筒状部５３ａの後端部に一体に有し、コントロールユニットであるＥＣＵ６３に電気的に接続されるコネクタ部５３ｂと、を備えている。

　筒状部５３ａは、有底の薄肉円筒状に形成されて、前端が開口形成されていると共に、内周面に筒状部材５６が固定されている。

　コネクタ部５３ｂは、ほぼ全体がケーシング５３内に埋設された一対の端子片の各一端部がコイル５５に接続されている。一方、外部に露出した各他端部５３ｅが、ＥＣＵ６３側の雄コネクタの端子に接続されている。

　プッシュロッド６１は、円柱軸状に形成されて、軸方向の先端部にインサート成型された鋼球状の押圧部が筒状部材５０の小径筒部５０ｂの底面に軸方向から当接するようになっている。また、このプッシュロッド６１は、後端部から先端部の内部軸心方向に図外の空気抜き孔が貫通形成されている。

　保持プレート６２は、円盤状に形成されて、内周部に可動鉄心６０方向へ凹んだ円環凹部を有し、この円環凹部の中央には、プッシュロッド６１の先端部が摺動可能に挿入される挿入孔が貫通形成されている。

　コイル５５は、ＥＣＵ６３からの通電により励磁され、この励磁によって可動鉄心６０とプッシュロッド６１を、図１の右方向へ移動させる。これによって、プッシュロッド６１は、スプール弁２９をバルブスプリング３０のばね力に抗して右方向へ移動させるようになっている。

　なお、スプール弁２９は、コイル５５への非通電によってバルブスプリング３０のばね力で図１及び図６に示す最大左方向位置(第１移動位置)に移動制御される。

　また、スプール弁２９は、コイル５５への通電中における通電量に応じて、図１中、右方向の中間移動位置(第２移動位置、保持位置)と最大右方向位置(第３移動位置)に移動制御される。

　ＥＣＵ６３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している。

　また、ＥＣＵ６３は、前述のように、電磁アクチュエータ３１のコイル５５への通電を遮断してスプール弁２９を第１移動位置に制御する。あるいは、コイル５５へパルス信号を出力して通電量(デューティ比)を制御して、第２移動位置、第３移動位置となるように連続的に可変制御するようになっている。

　図７は制御弁によってオイルを進角作動室から遅角作動室供給制御する状態を示す縦断面図、図８は制御弁によって進角作動室と遅角作動室へオイルを供給制御する状態を示す縦断面図、図９は制御弁によって遅角作動室から進角作動室へのオイルに流れを制御する状態を示す縦断面図である。
〔本実施形態のバルブタイミング制御装置の作用効果〕
　以下、本実施形態に供されるバルブタイミング制御装置の作用を説明する。

　機関停止状態になると、オイルポンプ２５も停止されて吐出通路２５ａから作動油が供給されないと共に、ＥＣＵ６３からコイル５５への通電もなく非通電状態となる。

　したがって、スプール弁２９は、図６に示すように、バルブスプリング３０のばね力で最大左方向の第１移動位置に保持されている。

　このとき、逆止弁４４は、弁体４５がチェックスプリング４７のばね力によってバルブシート４６に着座して通路孔４６ａを閉じている。

　次に、機関が始動されると、オイルポンプ２５も駆動して吐出通路２５ａから作動油を圧送する。この始動初期の作動油圧によって、弁体４５が、図７に示すように、チェックスプリング４７のばね力に抗して後退移動して、バルブシート４６から離間しつつ通路孔４６ａを開く。

　このため、吐出通路２５ａから供給通路２５ｂ内に流入した作動油は、図７の矢印で示ように、濾過フィルタ４９を通って各第１油通路３８に流入する。さらに、ここから第１開口孔３８ａとスプール弁２９の第１グルーブ溝２９ｅと連通孔２９ｄ、第１環状油路３２を通って各遅角ポート３４に流入し、各遅角通路孔１７から各遅角作動室９内に供給される。

　同時に、スプール弁２９は、各進角ポート３５と第２グルーブ溝２９ｆを連通させている。このため、各進角作動室１０の作動油は、各進角通路孔１８と第２環状油路３３、各進角ポート３５を通って第２開口孔３９ａから第２油通路３９に流入する。さらに、ここから筒状部材５０内を通って各排出用孔５０ｃから排出通路４３を介してオイルパン６４内に排出される。

　したがって、ベーンロータ７は、最遅角の相対回転位置に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る。これによって、機関の始動性が良好になる。

　また、この時点では、ロック解除油路２４が、第２環状油路３３と第２開口孔３９ａを介して第２油通路３９に連通した状態になっている。このため、先端部がロック穴１９内に挿入したロックピン２１によって、ベーンロータ７がロックされた状態となる。したがって、カムシャフト２に発生する交番トルクによるベーンロータ７のばたつきなどを抑制できる。

　次に、機関運転状態の変化に伴って、ＥＣＵ６３からコイル５５への通電量が大きくなると、スプール弁２９は、図８に示す第２移動位置まで僅かに右方向へ移動する。

　この状態では、遅角ポート３４と進角ポート３５が第２グルーブ溝２９ｆを介して第１油通路３８と連通して、各遅角作動室９や各進角作動室１０に作動油が供給される。

　また、第１油通路３８に供給された作動油は、ロックポート３６から第２環状油路３３を介してロック解除油路２４に流入し、ここから解除用受圧室２３に供給されて、解除用受圧室２３内の油圧が高くなる。これにより、ロックピン２１が、コイルスプリングのばね力に抗して後退移動してロック穴１９とのロック状態が解除される。これによって、ベーンロータ７は、回転規制が解除されてフリーな状態になる。よって、ベーンロータ７は、まず、ロックピン２１によるロックが解除されることによって相対回転可能な状態になる。

　したがって、ベーンロータ７は、バルブタイミングが最遅角と最進角の間の中間位相位置に制御される。したがって、各吸気弁は、開閉タイミングが遅角、進角の中間特性になって、定常運転時の機関回転の安定化と燃費の向上が図れる。

　続いて、コイル５５への通電量がさらに大きくなると、スプール弁２９は、図９に示すように、さらに右方向へ最大移動する(第３移動位置)。この状態では、スプール弁２９は、遅角ポート３４を開いて、該遅角ポート３４が第１グルーブ溝２９ｅと連通孔２９ｄを介して第２油通路３９とを連通させる。

　このため、各遅角作動室９内の作動油は、各遅角通路孔１７から各遅角ポート３４を通って第１グルーブ溝２９ｅと連通孔２９ｄを通って筒状部材５０の内部に流入する。ここに流入した作動油は、さらに筒状部材５０の各排出用孔５０ｃを通って排出通路４３からオイルパン６４内へ速やかに排出される。

　同時に、スプール弁２９は、第２グルーブ溝２９ｆと連通孔２９ｄを介して第１油通路３８と各進角ポート３５とを連通させると共に。

　したがって、オイルポンプ２５から圧送された作動油は、供給通路２５ｂの油圧によって予め押し開かれた逆止弁４４を介して各第１油通路３８に流入する。この作動油は、スプール弁２９の第２グルーブ溝２９ｆと各連通孔２９ｄから各進角ポート３５及び第２環状油路３３を通って各進角通路孔１８に流入し、ここから各進角作動室１０に供給される。これにより、各遅角作動室９の内圧が低下すると共に、各進角作動室１０の内圧が上昇する。

　したがって、ベーンロータ７は、各進角作動室１０の油圧の上昇に伴って図３に示す位置から、時計方向へ回転して図４に示す最大進角側へ相対回転する。これによって、吸気弁は、開閉タイミングが最進角位相特性になって排気弁と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。

　そして、本実施形態によれば、前記バルブボディ２７の小径部２７ｆの外径、つまり雄ねじ部２７ｈの外径が大径部２７ｅの外径よりも小さくなっていることから、雄ねじ部２７ｈが螺着するカムシャフト２の雌ねじ孔２ｂの内径を小さくすることが可能になる。言い換えれば、カムシャフト２の軸方向の一端部２ａの外径を小さくできることから、一端部２ａを回転可能に支持する軸受ブラケットなどのカム軸受０２の外径も小さくできる。これによって、カムシャフト２の一端部２ａの周辺のコンパクト化が図れると共に、レイアウトの自由度が向上する。

　しかも、前記雄ねじ部２７ｈの外径を小さくすることによって、雌ねじ孔２ｂとの締結トルクを低減させることが可能になる。つまり、雄ねじ部２７ｈの外径が大きい場合は、雌ねじ孔２ｂとの関係で得たい軸力に対して締結トルクが大きくなってしまうおそれがあるが、前述のように、雄ねじ部２７ｈの外径を小さくしたことによって、得たい軸力に対して適切な締結トルクを得ることができる。

　また、本実施形態では、前記小径部２７ｆの内周に、内周凸部５１を設けたことから、小径部２７ｆの剛性を高くすることができる。このため、小径部２７ｆの外周の雄ねじ部２７ｈとカムシャフト２の雌ねじ孔２ｂとの安定した締結力を得ることができる。

　さらに、バルブボディ２７の内部にスリーブ２８を挿入する際に、内周凸部５１の内周面５１ｃが前記スリーブ２８の挿入ガイドとして機能することから、スリーブ２８の倒れなどを抑制することができる。

　前記内周凸部５１は、スプール弁２９の軸方向の移動範囲外に設けられていると共に、内周面５１ｃがスプール弁２９の内周面よりも径方向内側に突出して大径に形成されていることから、スプール弁２９の内外径を小さくせずに十分な肉厚を確保できる。

　さらに、バルブスプリング３０の軸方向の一端部を、内周凸部５１の一端面５１ａで支持することから、バルブスプリング３０の軸方向の長さを短くできる。また、バルブスプリング３０一端部を支持するためにバルブリテーナなどの別部材を設ける必要がないので、部品点数の増加を抑制できる。

　スリーブ２８は、フランジ部２８ｂが内周凸部５１の他端面５１ｂを利用してスリーブ２８の一方の軸方向の移動を規制することから、スリーブ２８の外周面でスプール弁２９の軸方向の安定した摺動性が得られる。

　さらに本実施形態によれば、前記円筒部２７ｇには、外周に雄ねじ部が形成されておらず、雌ねじ孔２ｂとの締結トルクが掛かることがない。したがって、円筒部２７ｇの内側に配置されたバルブシート４６や濾過フィルタ４９などの各部材には、前記締結トルクの影響を受けることがないので、これらの無用な変形などの発生を抑制できる。

　バルブシート４６の内側環状部４６ｃは、弁体４５に向かって傾斜状に形成されていることから、バルブボディ２７の導入ポート２７ｉから通路孔４６ａに向かって流入するオイルを通路孔４６ａの方向へ案内するガイド機能を有する。

　さらに、前記バルブシート４６は、環状突起部４６ｄが設けられていることから、円筒部２７ｇの内部にＯリング４８を組み付ける際に、このＯリング４８が正規の取り付け位置から脱落した場合などに、環状突起部４６ｄによってＯリング４８を保持することができる。

　本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、制御弁を、他の装置や機器類に適用することも可能である。また、内周凸部５１の内径は、スリーブ２８との関係で任意に変更することも可能である。

　さらに、前記筒状部材５０を金属板をプレス成形によって形成することも可能である。

　１…タイミングスプロケット（駆動回転体）、２…カムシャフト、２ａ…一端部、２ｂ…雌ねじ孔、３…位相変更機構、５…油圧回路、６…ハウジング、６ａ…ハウジング本体、７…ベーンロータ、８…シュー、９…遅角作動室(第１油圧室)、１０…進角油圧室(第２油圧室)、１４…ロータ部、１５ａ～１５ｄ…ベーン、１７…遅角通路孔、１８…進角通路孔、２６…制御弁、２７…バルブボディ、２７ａ…バルブ孔、２７ｂ…頭部、２７ｃ…軸部、２７ｄ…フランジ部、２７ｅ…大径部(第１部位)、２７ｆ…小径部(第２部位)、２７ｇ…円筒部(第３部位)、２７ｈ…雄ねじ部、２７ｉ…導入ポート、２８…スリーブ、２８ａ…スリーブ本体、２８ｂ…フランジ部、２９…スプール弁、３０…バルブスプリング(付勢部材)、３４…遅角ポート(作動ポート)、３５…進角ポート(作動ポート)、３８…第１油通路(導入通路)、３８ａ…第１開口孔、３９…第２油通路(排出通路）３９ａ…第２開口孔、４４…逆止弁、４５…弁体、４６…バルブシート、４６ｃ…内側環状部、４６ｄ…環状突起部、４７…チェックスプリング、４８…Ｏリング、４９…濾過フィルタ、５１…内周凸部、５１ａ…一端面、５１ｂ…他端面、５１ｃ…内周面。

Claims (11)

1. 　径方向に複数の作動ポートが形成され、軸方向の一端部に導入ポートが開口形成された筒状のバルブボディと、
   　前記バルブボディの内部に形成されたバルブ孔内を軸方向へ移動可能に設けられたスプール弁と、を備え、
   　前記バルブボディは、前記スプール弁の軸方向の移動範囲にある第１部位と、前記スプール弁の移動範囲外にあり、前記第１部位よりも外径が小さく、カムシャフトに形成された雌ねじ部に締結する雄ねじ部が外周に形成された第２部位と、を有し、
   　前記第２部位の内周であって、前記雄ねじ部と径方向で重なる軸方向の範囲に、径方向の内方へ突出した円筒状の内周凸部を有することを特徴とする制御弁。
2. 　請求項１に記載の制御弁であって、
   　前記スプール弁は、筒状に形成され、
   　前記スプール弁の径方向内側に配置され、内部軸方向に前記導入ポートに連通する導入通路と排出通路の２系統の油通路を有するスリーブを有し、
   　前記スリーブは、前記内周凸部の内周面より径方向内側に挿通配置されていることを特徴とする制御弁。
3. 　請求項１に記載の制御弁であって、
   　前記内周凸部は、内周面が前記スプール弁の内周面より径方向内側に突出していることを特徴とする制御弁。
4. 　請求項１に記載の制御弁であって、
   　前記スプール弁は、円筒状に形成されていると共に、付勢部材によって一方の軸方向へ付勢され、
   　前記付勢部材は、前記スプール弁の軸方向の前記内周凸部側の一端面と前記内周凸部の軸方向の一端面との間に設けられていることを特徴とする制御弁。
5. 　請求項１に記載の制御弁であって、
   　前記内周凸部は、前記第２部位の軸方向の全域に形成されていることを特徴とする制御弁。
6. 　請求項１に記載の制御弁であって、
   　前記スリーブは、軸方向の前記導入ポートの開口部側の一端部に外径方向に延びたフランジ部を有し、
   　前記フランジ部が、前記内周凸部の軸方向の他端面に軸方向から当接して、前記スリーブの一方の軸方向の移動を規制することを特徴とする制御弁。
7. 　請求項１に記載の制御弁であって、
   　前記バルブボディは、前記第２部位の前記第１部位と反対側の軸方向の端部に、前記第２部位よりも外径が小さくかつ前記雄ねじ部の形成されていない円筒状の第３部位を有し、
   　前記第３部位の径方向内側に、前記導入通路に流入するオイルの異物を濾過する濾過フィルタが配置されていることを特徴とする制御弁。
8. 　請求項７に記載の制御弁であって、
   　前記第２部位の内側に、前記導入ポートに流入したオイルの逆流を規制する逆止弁を有し、
   　前記逆止弁は、弁体と、該弁体が離着座するバルブシートと、弁体をバルブシート方向へ付勢するチェックスプリングと、を有し、
   　前記バルブシートは、円板状に形成され、中央部位に前記弁体によって開閉される通路孔が貫通形成されていると共に、該通路孔の外周縁の着座部を構成する内側環状部を、前記弁体の方向に向かって傾斜状に折曲形成したことを特徴とする制御弁。
9. 　請求項８に記載の制御弁であって、
   　前記バルブシートの外周部と前記濾過フィルタの外周部との間にＯリングが圧入固定されていると共に、
   　前記バルブシートの外周部の前記Ｏリング側の外面に環状突起部が設けられていることを特徴とする制御弁。
10. 　請求項１に記載の制御弁を用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
    　クランクシャフトからの回転力が伝達され、内部に作動室を有するハウジングと、
    　前記カムシャフトに固定され、前記作動室を第１油圧室と第２油圧室に仕切るベーンを有し、前記ハウジングの内部に相対回転可能に配置されたベーンロータと、
    　を有し、
    　前記バルブボディは、ボルト状に形成されて、頭部を旋回させて前記雄ねじ部を前記カムシャフトの雌ねじ部に締結して該カムシャフトに固定され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。
11. 　請求項１０に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
    　前記第１部位は、前記ベーンロータの径方向内側に配置さ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。

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