JP6217240B2 - 制御弁及び制御弁の取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、作動流体を流通させる流路が形成されたスプールと、当該スプールが摺動可能に収容されるスリーブと、スリーブに対するスプールの位置を変更可能なソレノイド機構とを備えた制御弁及び制御弁の取付構造に関する。

従来、例えば、内燃機関の運転中に各気筒に設けられた吸気・排気弁の開閉タイミングを変更制御する弁開閉時期制御装置に用いられる制御弁として、特許文献１に示すものがある。特許文献１の制御弁は、作動流体供給源ポート（圧力媒体接続部）と、２つの作動流体供給部に作動流体を給排する２つの給排ポート（作業接続部）と、２つの作動流体供給部から戻された作動流体を排出する２つのドレンポート（タンク接続部）と、を備えている。すなわち、各々の給排ポートに対応するドレンポートが夫々設けられている。

特開２００５−３２５８４１号公報

このように、上記制御弁においては、２つの作動流体供給部に対して、２つの給排ポートと２つのドレンポートとが必要である。
また、特許文献１では弁開閉時期制御装置に備えられるロック機構を制御する流路構成については明示されていないが、こうしたロック機構を同じ制御弁で動作させるには、制御弁に追加の給排ポート及びドレンポートが必要となる。制御弁に備えられる給排ポートやドレンポートに対し、制御弁が搭載される内燃機関の側にも同数のポートが必要とある。このため、制御弁に形成されたポート数が増すにつれ、内燃機関の側に形成されるポートや流路も多くなり、制御弁と作動流体供給部との間の流路が複雑になる傾向にある。

そこで、本発明は、制御弁が搭載される側に形成される流路を簡素化できる制御弁及び制御弁の取付構造を提供することを目的とする。

本発明に係る制御弁の第１の特徴構成は、複数の作動流体供給部に対する作動流体の供給を切り換えるよう、前記作動流体の流通を許容する流路が形成されたスプールと、前記複数の作動流体供給部に前記作動流体を給排する複数の給排ポート、及び前記複数の作動流体供給部から戻された作動流体が流出することを許容する複数のドレンポートを備えると共に、前記スプールが摺動可能に収容される筒状のスリーブと、前記スリーブに対する前記スプールの位置を変更可能なソレノイド機構と、を備えた制御弁であって、前記制御弁は、内燃機関に設けられた吸排気用バルブの開閉タイミングを変更可能であり、前記開閉タイミングを最進角位相及び最遅角位相の間の中間位相で固定するロック機構を備えた弁開閉時期制御装置に用いられ、前記スリーブの外周面に、前記複数のドレンポートどうしに接続される連通部が形成され、前記複数のドレンポートとして、遅角位相への変更の場合に前記作動流体が流出することを許容する第１ドレンポートと、進角位相への変更の場合に前記作動流体が流出することを許容する第２ドレンポートと、前記ロック機構を解除させる場合に前記作動流体が流出することを許容する第３ドレンポートとを有し、前記連通部は、前記第１ドレンポートと前記第２ドレンポートとの間を接続する第１流路と、前記第２ドレンポートと前記第３ドレンポートとの間を接続する第２流路とからなり、前記第１流路の断面積は、前記第２流路の断面積よりも大きい点にある。

本構成によれば、スリーブの外周面に、複数のドレンポートどうしに接続される連通部が形成されたので、連通部に１つのドレン流路を接続することで、複数のドレンポートから流出される作動流体は当該ドレン流路を介してタンク等に戻すことができる。このため、制御弁が搭載される装置の側に形成される流路を簡略化することができる。
また、進角室及び遅角室からドレンポートに流出される作動流体の量は、ロック機構からドレンポートに流出される作動流体の量に比べて多い。したがって、本構成のように、第１ドレンポートと第２ドレンポートとの間を接続する第１流路の断面積が、第２ドレンポートと第３ドレンポートとの間を接続する第２流路の断面積よりも大きいと、第１ドレンポート及び第２ドレンポートからの作動流体の流出が短時間で行える。その結果、第３ドレンポートからの作動流体の流出に際し、第１ドレンポート４０及び第２ドレンポートの作動流体が影響を与え得る状況を早期に解消することができる。

本発明に係る制御弁の他の特徴構成は、前記複数の給排ポートが前記スリーブの長手方向に沿って所定間隔おきに形成され、前記複数のドレンポートが、前記スリーブの周方向における前記給排ポートとは異なる位置において、前記スリーブの長手方向に沿って所定間隔おきに形成されている点にある。

本構成のように、複数の給排ポートがスリーブの長手方向に沿って所定間隔おきに形成され、ドレンポートと給排ポートとがスリーブの周方向において異なる位置に配置されていると、連通部の形成が容易になる。

本発明に係る制御弁の他の特徴構成は、前記連通部が、前記スリーブの外周面の長手方向に沿って形成された面取部である点にある。

本構成の如く、連通部が、スリーブの外周面の長手方向に沿って平面状に形成された面取部であると、連通部を簡易に形成することができる。

本発明の制御弁の取付構造の特徴は、前記スリーブを挿入固定する取付孔部が前記内燃機関の壁部に形成されると共に、前記第３ドレンポートが他のドレンポートに対して最も端部に形成され、前記連通部内の前記作動流体が前記内燃機関の内部に還流するよう前記連通部に接続された排出口が、前記取付孔部の内面のうち前記第３ドレンポートと当該第３ドレンポートに隣接する他のドレンポートとの間に形成された点にある。

通常、ロック機構に対して給排される作動流体の量は、進角室及び遅角室に対して給排される作動流体の量よりも少ない。ここで、排出口は、連通部内の作動流体が内燃機関の内部に還流するよう連通部に接続されている。このため、第３ドレンポートと排出口との間の連通部が、第１ドレンポートと排出口との間の連通部又は第２ドレンポートと排出口との間の連通部と一部の領域で重複する場合には、第３ドレンポートは、第１ドレンポートまたは第２ドレンポートから流出される作動流体の脈動の影響を受けることがある。その結果、第３ドレンポートからの作動流体の流出に時間を要してロック解除が遅れたり、逆に不意にロック状態が解除される場合が生じる。

しかし、本構成であれば、第３ドレンポートから排出口までの連通部と他のドレンポートから排出口までの連通部とが完全に区別され、他のドレンポートから流出される作動流体は第３ドレンポートの作動流体に影響を与える前に排出される。よって、ロック機構の動作がより確実なものとなる。

弁開閉時期制御装置の構成を示す説明図 ロック状態にある駆動側回転体と従動側回転体とを示す説明図 ロック解除状態にある駆動側回転体と従動側回転体とを示す説明図 制御弁の動作パターンを示す図 制御弁の動作を示す断面図 制御弁の動作を示す断面図 制御弁の動作を示す断面図 制御弁の動作を示す断面図 制御弁の動作を示す断面図 図５のＸ−Ｘ矢視断面図

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１に示すように、内燃機関としてのエンジンＥに対して、例えば吸気弁Ｖａの開閉時期（開閉タイミング）を変更可能する弁開閉時期制御装置Ａを備えている。この弁開閉時期制御装置Ａは、制御弁ＣＶによって流体としての作動油を給排することにより、吸気弁Ｖａの開閉時期を変更できるように構成されている。

エンジンＥ（内燃機関の一例）は、乗用車などに備えられるものである。弁開閉時期制御装置Ａは、駆動側回転体としての外部ロータ２０がエンジンＥのクランクシャフト１と同期回転し、従動側回転体としての内部ロータ３０が吸気カムシャフト７と一体回転する。エンジンＥには、クランクシャフト１の駆動力で駆動されるオイルポンプＰを備え、このオイルポンプＰは、エンジンＥのオイルパンに貯留された潤滑油を、作動油（作動流体の一例）として制御弁ＣＶに供給する。

エンジンＥは、シリンダブロック２に形成されたシリンダボアの内部にピストン４を収容し、このピストン４とクランクシャフト１とをコネクティングロッド５で連結した４サイクル型に構成されている。また、エンジンＥは、燃焼室の上部に開閉自在に吸気弁Ｖａを備え、この吸気弁Ｖａを開閉する吸気カムシャフト７を備えている。

弁開閉時期制御装置Ａは、外部ロータ２０（駆動側回転体の一例）と内部ロータ３０（従動側回転体の一例）との間に進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとが形成されている。制御弁ＣＶは、進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとの一方を選択して流体としての作動油を供給することにより外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相（以下、相対回転位相と称する）を変更する機能を有し、この相対回転位相の変更により吸気弁Ｖａの吸気タイミングを変更するように機能する。

制御弁ＣＶは、弁ケース４０（スリーブの一例）に一体形成した軸状部４１を内部ロータ３０に挿入する形態で支持しており、弁開閉時期制御装置Ａに対して短い距離で作動油の給排を行えるように構成されている。尚、この制御弁ＣＶは、弁開閉時期制御装置Ａから離間する位置に配置されるものであっても良い。この場合には、制御弁ＣＶと弁開閉時期制御装置Ａとの間に流路が形成されることになる。

また、弁開閉時期制御装置Ａの内部には、外部ロータ２０と内部ロータ３０との相対回転位相を所定の位相で規制するロック機構Ｌを有している。このロック機構Ｌは、エンジンＥの始動時に作動油が供給されない状況でも相対回転位相を所定のロック位相に維持する。制御弁ＣＶはロック機構Ｌに作動油を供給することによりロック機構Ｌによるロック状態を解除する機能を有する。

この実施形態では、吸気カムシャフト７に対して弁開閉時期制御装置Ａを備えた構成を示しているが、弁開閉時期制御装置Ａを排気シャフトに備えても良く、弁開閉時期制御装置Ａを吸気カムシャフト７と排気カムシャフトとの双方に備えても良い。

〔弁開閉時期制御装置〕
図１〜図３に示すように、弁開閉時期制御装置Ａは、外部ロータ２０に内部ロータ３０を内包し、これらを吸気カムシャフト７の回転軸芯Ｘと同軸芯上で相対回転自在に配置した構成を有している。外部ロータ２０に形成された駆動スプロケット２２Ｓと、クランクシャフト１で駆動されるスプロケット１Ｓとに亘ってタイミングチェーン６が巻回されている。また、内部ロータ３０は、吸気カムシャフト７に対して連結ボルト３３により連結されている。

外部ロータ２０は、円筒状となるロータ本体２１を有すると共に、回転軸芯Ｘに沿う方向でロータ本体２１の一方の端部に当接して配置されるリヤブロック２２と、回転軸芯Ｘに沿う方向でロータ本体２１の他方の端部に当接して配置されるフロントプレート２３とを複数の締結ボルト２４により締結している。リヤブロック２２の外周には、クランクシャフト１から回転力が伝達される駆動スプロケット２２Ｓが形成され、ロータ本体２１には円筒状の内壁面と、回転軸芯Ｘに近接する方向（径方向内側）に突出する複数の突出部２１Ｔとが一体的に形成されている。

１つの突出部２１Ｔに対して回転軸芯Ｘから放射状となる姿勢で一対のガイド溝が形成され、これらのガイド溝にプレート状のロック部材２５を出退自在に挿入されている。ロータ本体２１の内部にはロック部材２５を回転軸芯Ｘに接近する方向に付勢するロックスプリング２６を備えている。このように、一対のロック部材２５と、これらを突出方向に付勢するロックスプリング２６とでロック機構Ｌが構成されている。尚、ロック部材２５の形状はプレート状に限るものではなく、例えば、ロッド状であっても良い。

内部ロータ３０は、回転軸芯Ｘと同軸芯上でシリンダ内面状となる内周面３０Ｓが形成されると共に、回転軸芯Ｘを中心とする外周面が形成され、この外周面には外方に突出する複数のベーン３１が嵌め込まれている。この内部ロータ３０のうち回転軸芯Ｘに沿う方向での一方の端部には鍔状部３２が形成され、この鍔状部３２の内周位置の孔部に挿通する連結ボルト３３により内部ロータ３０が吸気カムシャフト７に連結されている。

また、内部ロータ３０を外部ロータ２０に嵌め込む（内包する）ことでロータ本体２１の内側表面（円筒状の内壁面及び複数の突出部２１Ｔ）と内部ロータ３０の外周面とで取り囲まれる領域に流体圧室Ｃが形成される。更に、この流体圧室Ｃをベーン３１が仕切ることで進角室Ｃａと遅角室Ｃｂとが形成される。内部ロータ３０には進角室Ｃａに連通する進角流路３４と、遅角室Ｃｂに連通する遅角流路３５と、ロック解除流路３６とが形成されている。

この内部ロータ３０の外周にはロック機構Ｌの一対のロック部材２５が係合・離脱の可能な中間ロック凹部３７が溝形成されている。また、内部ロータ３０の外周には、一対のロック部材２５が中間ロック凹部３７に係合する相対回転位相より遅角方向Ｓｂに変位した回転位相において一方のロック部材２５が係合する最遅角ロック凹部３８が形成されている。この中間ロック凹部３７と最遅角ロック凹部３８とは、内部ロータ３０の外周面に対し回転軸芯Ｘの方向に窪む凹部として形成されている。中間ロック凹部３７にはロック解除流路３６が連通し、最遅角ロック凹部３８には進角流路３４が連通している。

尚、中間ロック位相では、中間ロック凹部３７の両端の内壁に対応するロック部材２５が当接する。この中間ロック位相においてロック解除流路３６に作動油が供給されることによりロックスプリング２６の付勢力に抗して２つのロック部材２５の係合が解除される（ロック状態が解除される）。尚、中間ロック位相とは、相対回転位相の変更が可能な領域の中央を特定するものではなく、最進角位相と最遅角位相とを除いた中間となる領域に含まれる何れの位相であっても良い。

また、最遅角ロック位相では、一方のロック部材２５が最遅角ロック凹部３８に係合する。この最遅角ロック位相において進角流路３４に作動油が供給されることによりロックスプリング２６の付勢力に抗してロック部材２５の係合が解除されると共に、相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する。

また、外部ロータ２０のリヤブロック２２と内部ロータ３０とに亘ってトーションスプリング２７が備えられている。このトーションスプリング２７は、最遅角ロック位相にある状態から、相対回転位相を中間ロック位相の付近に変位させる付勢力を作用させる。

この弁開閉時期制御装置Ａでは、タイミングチェーン６から伝えられる駆動力により外部ロータ２０が駆動回転方向Ｓの方向に回転する。また、外部ロータ２０に対して内部ロータ３０が駆動回転方向Ｓと同方向へ回転する方向を進角方向Ｓａと称し、この逆方向への回転方向を遅角方向Ｓｂと称している。尚、この弁開閉時期制御装置Ａでは、相対回転位相が進角方向Ｓａに変位する際に、変位量の増大に伴い吸気圧縮比を高め、相対回転位相が遅角方向Ｓｂに変位する際に変位量の増大に伴い吸気圧縮比を低減するようにクランクシャフト１と吸気カムシャフト７との関係が設定されている。

また、進角室Ｃａに作動油が供給されることで相対回転位相を進角方向Ｓａに変位させ、遅角室Ｃｂに作動油が供給されることで相対回転位相を遅角方向Ｓｂに変位させる。ベーン３１が進角方向Ｓａの移動端（回転軸芯Ｘを中心にした回動限界）に達した状態での相対回転位相を最進角位相と称し、ベーン３１が遅角側の移動端（回転軸芯Ｘを中心にした回動限界）に達した状態での相対回転位相を最遅角位相と称している。

尚、最遅角位相は、最遅角側の作動限界の相対回転位相だけを指すものではなく、この作動限界の近傍の位相を含む概念である。従って、遅角ロック位相には、前述した最遅角ロック位相と、これより中間位相に近い最遅角近傍の位相とを含んでいる。これと同様に、最進角とは進角側の作動限界に限るものではなく、この作動限界の近傍の位相を含む概念である。

また、本発明の弁開閉時期制御装置Ａは、ロック機構Ｌが相対回転位相を中間ロック位相に固定する際には、図２に示す中間ロック位相に限るものではなく、同図に示す回転位相より内部ロータ３０が進角方向Ｓａ又は遅角方向Ｓｂに変位した位相に固定するように構成しても良い。

〔制御弁：第１実施形態〕
図１及び図５に示すように、制御弁ＣＶは、筒状の弁ケース４０（スリーブの一例）と、これに収容されるスプール５０と、スプール５０の位置を変更可能なソレノイド機構６０と、スプール５０をソレノイド機構６０の方向に付勢するスプールスプリング６１とを備えて構成されている。

この制御弁ＣＶでは、軸状に形成されるスプール５０の軸の中心において長手方向に沿ってスプール軸芯Ｙが縦向き姿勢で想定されている。弁ケース４０には、スプール軸芯Ｙを中心にした円筒状のスプール収容空間が形成され、このスプール収容空間に対してスプール５０がスプール軸芯Ｙに沿って摺動可能に収容されている。

また、弁ケース４０は、エンジンＥに対してブラケット等を介して支持されるように構成されている。つまり、弁ケース４０に対して、回転軸芯Ｘと同軸芯となる円柱状で流体の給排が可能な複数の流路を形成した軸状部４１が一体的に形成され、この軸状部４１が内部ロータ３０に挿入されている。また、弁開閉時期制御装置Ａが回転軸芯Ｘを中心に回転する際にも作動油の供給と排出とを可能にするため、軸状部４１の外周と、内部ロータ３０の内周面３０Ｓとの間には複数のリング状のシール４２が備えられている。

弁ケース４０には、ポンプポート４０Ｐと、進角ポート４０Ａと、遅角ポート４０Ｂと、ロック解除ポート４０Ｌと、第１ドレンポート４０ＤＡと、第２ドレンポート４０ＤＢと、第３ドレンポート４０ＤＣとが形成されている。つまり、弁ケース４０は、複数の作動流体供給部（進角室Ｃａ、遅角室Ｃｂ、ロック機構Ｌ）に作動油を給排する複数の給排ポート（進角ポート４０Ａ、遅角ポート４０Ｂ、ロック解除ポート４０Ｌ）、及び複数の作動流体供給部から戻された作動油が流出することを許容する複数のドレンポート（第１ドレンポート４０ＤＡ、第２ドレンポート４０ＤＢ、第３ドレンポート４０ＤＣ）を備えている。

弁ケース４０の外周面には、複数のドレンポート（第１ドレンポート４０ＤＡ、第２ドレンポート４０ＤＢ、第３ドレンポート４０ＤＣ）どうしに接続される連通部４３が形成されている。第１ドレンポート４０ＤＡと第２ドレンポート４０ＤＢとの間には第１連通部４３ａが形成され、第２ドレンポート４０ＤＢと第３ドレンポート４０ＤＣとの間には第２連通部４３ｂが形成されている。こうした連通部４３に１つのドレン流路を接続することで、複数のドレンポートから流出される作動油は当該ドレン流路を介してタンク等に戻すことができる。これにより、制御弁が搭載される装置の側に形成される流路を簡略化することができる。

本実施形態では、図１０に示すように、連通部４３は、弁ケース４０の外周面の長手方向に沿って形成された面取部である。したがって、連通部４３を簡易に形成することができる。

複数の給排ポート（進角ポート４０Ａ、遅角ポート４０Ｂ、ロック解除ポート４０Ｌ）は、弁ケース４０の長手方向に沿って所定間隔おきに形成されている。一方、複数のドレンポート（第１ドレンポート４０ＤＡ、第２ドレンポート４０ＤＢ、第３ドレンポート４０ＤＣ）は、弁ケース４０の周方向における複数の給排ポート（進角ポート４０Ａ、遅角ポート４０Ｂ、ロック解除ポート４０Ｌ）とは異なる位置において、弁ケース４０の長手方向に沿って所定間隔おきに形成されている。これにより、連通部４３の形成が容易になる。

本実施形態では、上側に進角ポート４０Ａを配置し、この下側に遅角ポート４０Ｂを配置したが、これに代えて、上側に遅角ポート４０Ｂ配置し、この下側に進角ポート４０Ａを配置しても良い。

進角室Ｃａ及び遅角室Ｃｂからドレンに流出される作動油の量は、ロック機構Ｌから流出される作動油の量に比べて多い。また、進角室Ｃａまたは遅角室Ｃｂから作動油が流出される際に、同時にロック機構Ｌから作動油が流出される場合もある。その際には、通常、油圧の関係から作動油の量が多い方が優先的にドレンに排出される。このため、進角室Ｃａまたは遅角室Ｃｂから流出される作動油の影響により、ロック機構Ｌからの作動油の流出が遅れることになる。そこで、本実施形態では、第１ドレンポート４０ＤＡと第２ドレンポート４０ＤＢとの間を接続する第１流路（第１連通部４３ａによって形成される流路）の断面積が、第２ドレンポート４０ＤＢと第３ドレンポート４０ＤＣとの間を接続する第２流路（第２連通部４３ｂによって形成される流路）の断面積よりも大きい。これにより、第１ドレンポート４０ＤＡ及び第２ドレンポート４０ＤＢからの作動油の流出が短時間で行える。その結果、第３ドレンポート４０ＤＣからの作動油の流出に際し、第１ドレンポート４０ＤＡ及び第２ドレンポート４０ＤＢの作動油が影響を与え得る状況を早期に解消することができる。

弁ケース４０を挿入固定する取付孔部４４が内燃機関の壁部に形成されている。第３ドレンポート４０ＤＣが他のドレンポート４０ＤＡ，４０ＤＢに対して最も端部に形成されている。取付孔部４４には、連通部４３内の作動油がエンジンＥの内部に還流するように連通部４３に接続される排出口４５が設けられている。排出口４５は、取付孔部４４の内面のうち第３ドレンポート４０ＤＣと当該第３ドレンポート４０ＤＣに隣接する他のドレンポート（第２ドレンポート４０ＤＢ）との間に形成されている。なお、本実施形態では、排出口４５は、取付孔部４４の内面のうち第２ドレンポート４０ＤＢに対面する位置に配置されている。また、排出口４５の流路面積は、第２ドレンポートＤＢの流路面積よりも大きい。

通常、ロック機構Ｌに対して給排される作動油の量は、進角室Ｃａ及び遅角室Ｃｂに対して給排される作動油の量よりも少ない。このため、第３ドレンポート４０ＤＣと排出口４５との間の連通部４３が、第１ドレンポート４０ＤＡまたは第２ドレンポート４０ＤＢと排出口４５との間の連通部４３と一部の領域で重複する場合には、第３ドレンポート４０ＤＣは、第１ドレンポート４０ＤＡまたは第２ドレンポート４０ＤＢから流出される作動油の脈動の影響を受けることがある。その結果、第３ドレンポート４０ＤＣからの作動油排出に時間を要してロック解除が遅れたり、逆に不意にロック状態が解除される場合が生じ得る。

しかし、本構成であれば、第３ドレンポート４０ＤＣから排出口４５までの連通部４３と他のドレンポート４０ＤＡ、４０ＤＢから排出口４５までの連通部４３とが完全に区別され、他のドレンポート４０ＤＡ、４０ＤＢから流出される作動油は第３ドレンポート４０ＤＣの作動油に影響を与える前に排出口４５からドレンされる。よって、ロック機構Ｌの動作がより確実なものとなる。

ただ、排出口４５が第２連通部４３ｂのうち第２ドレンポート４０ＤＢとは対面しない位置において接続される場合には、進角室Ｃａ（遅角室Ｃｂ）から第１ドレンポート４０ＤＡ（第２ドレンポート４０ＤＢ）及び第２連通部４３ｂを経由して排出口４５に作動油が流出し、ロック機構Ｌから第３ドレンポート４０ＤＣ及び第２連通部４３ｂを経由して排出口４５に流出する。通常、進角室Ｃａ（遅角室Ｃｂ）から流出される作動油の圧力（第１作動油圧）は、ロック機構Ｌから流出される作動油の圧力（第２作動油圧）よりも大きい。このため、第３ドレンポート４０ＤＣから流出された作動油は、第２連通部４３ｂにおいて第１作動油圧の影響を受けて逆流するおそれがある。

そこで、本実施形態では、排出口４５が、取付孔部４４の内面のうち第２ドレンポート４０ＤＢに対面する位置に配置されている。こうすると、第１ドレンポート４０ＤＡ（第２ドレンポート４０ＤＢ）から流出された作動油は第２連通部４３ｂをほとんど経由せずに排出口４５に排出される。これにより、第３ドレンポート４０ＤＣから流出された作動油は、第２連通部４３ｂにおいて第１作動油圧の影響をほとんど受けることなく、排出口４５に排出される。その結果、第３ドレンポート４０ＤＣから流出される作動油の逆流をより確実に防止することができ、ロック機構Ｌの動作がより確実なものとなる。

図５に示すように、スプール５０には、複数の作動流体供給部である、進角室Ｃａ、遅角室Ｃｂ、及びロック機構Ｌに対する作動油の供給を切り換えるよう、作動流体の流通を許容する流路が形成されている。スプール５０は、スプール軸芯Ｙの方向で上端位置（ソレノイド機構側の位置）に小径のポンプ側グルーブ部５１Ｐが形成され、これより下側には小径でドレン用の第１グルーブ部５１Ａと、流体分配部としての制御側グルーブ部５１Ｃと、第２グルーブ部５１Ｂとが、この順序で形成されている。

ポンプ側グルーブ部５１Ｐより下側（ソレノイド機構６０とは反対の側）には、第１ランド部５２Ａと、第２ランド部５２Ｂと、第３ランド部５２Ｃと、第４ランド部５２Ｄとが、この順序で形成されている。尚、第１ランド部５２Ａと、第２ランド部５２Ｂと、第３ランド部５２Ｃと、第４ランド部５２Ｄとの外径は、弁ケース４０のスプール収容空間に近接する値に設定されている。

ポンプ側グルーブ部５１Ｐには、スプール軸芯Ｙに対して直交する姿勢で、単一の位相制御流路５３が形成されている。この位相制御流路５３の中間位置からスプール軸芯Ｙに沿う方向に分岐する形態で分岐流路５３Ａがスプール軸芯Ｙに沿う姿勢で形成され、この分岐流路５３Ａの延長方向にロック制御流路５４が形成されている。分岐流路５３Ａが制御側グルーブ部５１Ｃ（流体分配部の一例）に連通し、この連通部分より位相制御流路５３に近い位置にボールとスプリングとで成る制御用逆止弁５７が備えられている。

分岐流路５３Ａの下流側には保持部材６２を介してボールとスプリング（図省略）とで成る解除維持用逆止弁５５が備えられ、保持部材６２の内部にロック制御流路５４に形成されている。

第４ランド部５２Ｄの外周部位に連通するように、スプール軸芯Ｙに直交する姿勢でロック操作流路５６が形成され、ロック制御流路５４のうち解除維持用逆止弁５５より下流側と、ロック操作流路５６とが連通している。

〔制御弁の作動形態の概要〕
この第１実施形態の制御弁ＣＶは、ソレノイド機構６０に供給する電力の設定により、スプールスプリング６１の付勢力に抗して、スプール５０を任意の位置に操作できるように構成されている。具体的な操作位置（ポジション）として、スプール５０は、図４に示すように、第１進角ポジションＰＡ１と、第２進角ポジションＰＡ２と、ロック解除ポジションＰＬと、第１遅角ポジションＰＢ１と、第２遅角ポジションＰＢ２との五つのポジションに操作できるように構成されている。

第１進角ポジションＰＡ１では進角ポート４０Ａとロック解除ポート４０Ｌとに作動油を供給し、遅角ポート４０Ｂから排油を行う。第２進角ポジションＰＡ２では、進角ポート４０Ａにのみ作動油を供給し、ロック解除ポート４０Ｌと遅角ポート４０Ｂとから排油を行う。ロック解除ポジションＰＬでは、ロック解除ポート４０Ｌにのみ作動油を供給し、進角ポート４０Ａと遅角ポート４０Ｂとから排油を行う。第１遅角ポジションＰＢ１では、遅角ポート４０Ｂとロック解除ポート４０Ｌとに作動油を供給し、進角ポート４０Ａから排油を行う。第２遅角ポジションＰＢ２では、遅角ポート４０Ｂにのみ流体を供給し、進角ポート４０Ａとロック解除ポート４０Ｌから排油を行う。

尚、この第１実施形態では、ソレノイド機構６０に電力を供給しない状態でスプール５０は第２進角ポジションＰＡ２にあり、ソレノイド機構６０に供給する電力を所定値増大させることにより第１進角ポジションＰＡ１、ロック解除ポジションＰＬ、第１遅角ポジションＰＢ１、第２遅角ポジションＰＢ２の順序で切り換えられる。

特に、このように複数のポジションを配置したことにより、スプール５０を中央位置のロック解除ポジションＰＬに操作した状態から、ソレノイド機構６０に供給される電流値を所定値低減することで、第１進角ポジションＰＡ１に移行し、更に、第２進角ポジションＰＡ２に移行させることができる。これと同様に、スプール５０を中央位置のロック解除ポジションＰＬに操作した状態から、ソレノイド機構６０に供給される電流値を所定値増大させることにより、第１遅角ポジションＰＢ１に移行し、更に、第２遅角ポジションＰＢ２移行させることができる。

〔第２進角ポジション〕
ソレノイド機構６０に電力が供給されない状態では、前述したようにスプール５０は第２進角ポジションＰＡ２にある。このポジションでは、図５に示すように、第２ランド部５２Ｂと進角ポート４０Ａとの位置関係から、ポンプポート４０Ｐに供給された作動油を、位相制御流路５３と制御側グルーブ部５１Ｃとを介して進角ポート４０Ａに供給する。また、第３ランド部５２Ｃと遅角ポート４０Ｂとの位置関係から、遅角ポート４０Ｂからの作動油を、第２グルーブ部５１Ｂを介して第２ドレンポート４０ＤＢに排出する。更に、ロック解除ポート４０Ｌからの作動油を第３ドレンポート４０ＤＣから排出する。

このように分岐流路５３Ａからロック制御流路５４に作動油が供給される際には、作動油圧により制御用逆止弁５７を開放して作動油が進角ポート４０Ａに供給される。また、第２ドレンポート４０ＤＢ及び第３ドレンポート４０ＤＣに排出された作動油は、連通部４３を介して排出口４５まで送られた後、排出口４５からオイルパンに戻される。こうしてオイルパンに戻された作動油は、再び内燃機関の内部に還流することとなる。

〔第１進角ポジション〕
図６に示すように、第１進角ポジションＰＡ１では、第１ランド部５２Ａと進角ポート４０Ａとの位置関係から、第２進角ポジションＰＡ２と同様に、ポンプポート４０Ｐに供給された作動油を、位相制御流路５３と制御側グルーブ部５１Ｃとを介して進角ポート４０Ａに供給する。また、第３ランド部５２Ｃと遅角ポート４０Ｂとの位置関係から、遅角ポート４０Ｂからの作動油を、第２グルーブ部５１Ｂを介して第２ドレンポート４０ＤＢに排出する。第２ドレンポート４０ＤＢに排出された作動油は、連通部４３を介して排出口４５まで送られた後、排出口４５からオイルパンに戻される。

更に、この第１進角ポジションＰＡ１では、ロック操作流路５６がロック解除ポート４０Ｌに連通する位置関係にあるため、位相制御流路５３から分岐するロック制御流路５４に作動油圧が作用し、解除維持用逆止弁５５を開放して、ロック解除ポート４０Ｌに作動油を供給する。

〔ロック解除ポジション〕
図７に示すロック解除ポジションＰＬでは、第２ランド部５２Ｂが進角ポート４０Ａを閉塞し、第３ランド部５２Ｃが遅角ポート４０Ｂを閉塞する位置関係となる。また、ロック操作流路５６がロック解除ポート４０Ｌに連通する位置関係になる。つまり、進角ポート４０Ａと遅角ポート４０Ｂとで作動油を遮断し、位相制御流路５３から分岐する分岐流路５３Ａからロック制御流路５４に作動油圧が作用し、解除維持用逆止弁５５を開放して、ロック解除ポート４０Ｌに作動油を供給する。

尚、このロック解除ポジションＰＬでは、制御用逆止弁５７と、解除維持用逆止弁５５とを開放してロック解除ポート４０Ｌに作動油を供給することになる。

〔第１遅角ポジション〕
図８に示すように、第１遅角ポジションＰＢ１では、第３ランド部５２Ｃと遅角ポート４０Ｂとの位置関係から、ポンプポート４０Ｐに供給された作動油を、位相制御流路５３とロック制御流路５４とを介して遅角ポート４０Ｂに供給する。また、第２ランド部５２Ｂと進角ポート４０Ａとの位置関係から、進角ポート４０Ａからの作動油を、第１グルーブ部５１Ａを介して第１ドレンポート４０ＤＡに排出する。第１ドレンポート４０ＤＡに排出された作動油は、連通部４３を介して排出口４５まで送られた後、排出口４５からオイルパンに戻される。

更に、この第１遅角ポジションＰＢ１では、ロック操作流路５６がロック解除ポート４０Ｌに連通する位置関係にあるため、位相制御流路５３から分岐する分岐流路５３Ａからロック制御流路５４に作動油圧が作用し、解除維持用逆止弁５５を開放して、ロック解除ポート４０Ｌに作動油を供給する。

〔第２遅角ポジション〕
図９に示すように、第２遅角ポジションＰＢ２では、第２ランド部５２Ｂと遅角ポート４０Ｂとの位置関係から、第１遅角ポジションＰＢ１と同様に、ポンプポート４０Ｐに供給された作動油を、位相制御流路５３を介して遅角ポート４０Ｂに供給する。また、第２ランド部５２Ｂと進角ポート４０Ａとの位置関係から、進角ポート４０Ａからの作動油を、第１グルーブ部５１Ａを介して第１ドレンポート４０ＤＡに排出できる。更に、ロック解除ポート４０Ｌからの作動油を第２ドレンポート４０ＤＢに排出する。第１ドレンポート４０ＤＡ及び第２ドレンポート４０ＤＢに排出された作動油は、連通部４３を介して排出口４５まで送られた後、排出口４５からオイルパンに戻される。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、吸気弁Ｖａの開閉時期（開閉タイミング）を変更可能する弁開閉時期制御装置Ａに制御弁ＣＶを用いる例を示したが、弁開閉時期制御装置Ａは排気弁の開閉時期（開閉タイミング）を変更可能するものでもよい。また、制御弁ＣＶは弁開閉時期制御装置Ａ以外に用いてもよい。
（２）上記実施形態では、排出口４５が第２ドレンポート４０ＤＢに対面する位置に配置されている例を示したが、排出口４５は第２ドレンポート４０ＤＢと第３ドレンポート４０ＤＣとの間の第２連通部４３ｂに接続されるよう配置されてもよい。また、その場合には、第２流路（第２連通部４３ｂによって形成される流路）の断面積は、第１流路（第１連通部４３ａによって形成される流路）の断面積と同じにするか、第１流路の断面積よりも大きくしてもよい。
（３）弁ケース４０の外周面に複数のドレンポートを連絡する連通部４３が形成できるのであれば、複数の給排ポートと、複数のドレンポートとは、必ずしも弁ケース４０の長手方向に沿って形成されていなくてもよい。
（４）弁ケース４０の外周面に形成する連通部４３が溝部で構成されていてもよい。

本発明は、複数のドレンポートを有する制御弁に広く利用することができる。

１ クランクシャフト
７ カムシャフト（吸気カムシャフト）
２０ 駆動側回転体（外部ロータ）
２５ ロック部材
３０ 従動側回転体（内部ロータ）
４０ スリーブ（弁ケース）
４０Ａ 進角ポート
４０Ｂ 遅角ポート
４０ＤＡ 第１ドレンポート
４０ＤＢ 第２ドレンポート
４０ＤＣ 第３ドレンポート
４０Ｌ ロック解除ポート
４０Ｐ ポンプポート
４３ 連通部
４５ 排出口
５０ スプール
５３ 位相制御流路
５４ ロック制御流路
６０ ソレノイド機構
Ｃａ 進角室
Ｃｂ 遅角室

Claims (4)

1. 複数の作動流体供給部に対する作動流体の供給を切り換えるよう、前記作動流体の流通を許容する流路が形成されたスプールと、
   前記複数の作動流体供給部に前記作動流体を給排する複数の給排ポート、及び前記複数の作動流体供給部から戻された作動流体が流出することを許容する複数のドレンポートを備えると共に、前記スプールが摺動可能に収容される筒状のスリーブと、
   前記スリーブに対する前記スプールの位置を変更可能なソレノイド機構と、を備えた制御弁であって、
   前記制御弁は、内燃機関に設けられた吸排気用バルブの開閉タイミングを変更可能であり、前記開閉タイミングを最進角位相及び最遅角位相の間の中間位相で固定するロック機構を備えた弁開閉時期制御装置に用いられ、
   前記スリーブの外周面に、前記複数のドレンポートどうしに接続される連通部が形成され、
   前記複数のドレンポートとして、遅角位相への変更の場合に前記作動流体が流出することを許容する第１ドレンポートと、進角位相への変更の場合に前記作動流体が流出することを許容する第２ドレンポートと、前記ロック機構を解除させる場合に前記作動流体が流出することを許容する第３ドレンポートとを有し、
   前記連通部は、前記第１ドレンポートと前記第２ドレンポートとの間を接続する第１流路と、前記第２ドレンポートと前記第３ドレンポートとの間を接続する第２流路とからなり、
   前記第１流路の断面積は、前記第２流路の断面積よりも大きい制御弁。
2. 前記複数の給排ポートが前記スリーブの長手方向に沿って所定間隔おきに形成され、前記複数のドレンポートが、前記スリーブの周方向における前記給排ポートとは異なる位置において、前記スリーブの長手方向に沿って所定間隔おきに形成されている請求項１に記載の制御弁。
3. 前記連通部が、前記スリーブの外周面の長手方向に沿って形成された面取部である請求項１または２に記載の制御弁。
4. 前記スリーブを挿入固定する取付孔部が前記内燃機関の壁部に形成されると共に、前記第３ドレンポートが他のドレンポートに対して最も端部に形成され、
   前記連通部内の前記作動流体が前記内燃機関の内部に還流するよう前記連通部に接続された排出口が、前記取付孔部の内面のうち前記第３ドレンポートと当該第３ドレンポートに隣接する他のドレンポートとの間に形成された請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御弁の取付構造。

Images