(57)【特許請求の範囲】
【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入力ポート、第１入出力ポート及び第２入出力ポートと、前記内部空洞内に摺動自在に配設され、前記入力ポート及び前記第１入出力ポート間並びに前記入力ポート及び前記第２入出力ポート間を連通又は遮断する弁体と、前記入力ポートに常時連通するよう前記弁体の外側に形成され、前記第１及び第２入出力ポートに連通可能な溝と、前記弁体の内部に形成され、前記第１及び第２入出力ポートに連通可能なドレンポートとを備え、電磁的に駆動制御される切替弁であって、
前記ドレンポートは、前記弁体の軸方向一端に開口してなることを特徴とする切替弁
【請求項２】
請求項１において、前記ドレンポートに常時連通するよう前記弁体に形成され、前記第１入出力ポートに連通可能な第１通路と、前記ドレンポートに常時連通するよう前記弁体に形成され、前記第２入出力ポートに連通可能な第２通路とを備える切替弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切替弁に関するもので、特に４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４ポート切替弁としては、特開平６−３３０７１２号公報に示されるものが知られている。このものは、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筒状ハウジングに形成された入力ポート、第１入出力ポート及び第２入出力ポートと、内部空洞内に摺動自在に配設され、入力ポート及び第１入出力ポート間並びに入力ポート及び第２入出力ポート間を連通又は遮断するスプール弁体と、入力ポートに常時連通するようスプール弁体の外周に形成され、第１及び第２入出力ポートに連通可能な第１環状溝と、内部空洞に開口するよう筒状ハウジングに形成された２つのドレンポートと、一方のドレンポートに常時連通するようスプール弁体の外周に形成され、第１入出力ポートに連通可能な第２環状溝と、他方のドレンポートに常時連通するようスプール弁体の外周に形成され、第２入出力ポートに連通可能な第３環状溝とを備えたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このものでは、筒状ハウジングに２つのドレンポートが設けられているので、前記ポートを形成するために要する加工工数が増大すると共に、構造が複雑となる。
【０００４】
また、筒状ハウジングに内部空洞に開口するように２つのドレンポートが設けられているので、入力ポートから入出力ポートへと加圧流体が流れているときに、入出力ポート内の加圧流体がハウジングの周りを通ってドレンポートに漏れる恐れがある。
【０００５】
故に、本発明は、ドレンポートを単一にしてポートを形成するために要する加工工数を短縮し、構造を簡単にし、更に入出力ポート内の加圧流体のドレンポートへの漏れを低減することを、その技術的課題とするものである。
【０００６】
【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、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入力ポート、第１入出力ポート及び第２入出力ポートと、前記内部空洞内に摺動自在に配設され、前記入力ポート及び前記第１入出力ポート間並びに前記入力ポート及び前記第２入出力ポート間を連通又は遮断する弁体と、前記入力ポートに常時連通するよう前記弁体の外側に形成され、前記第１及び第２入出力ポートに連通可能な溝と、前記弁体の内部に形成され、前記第１及び第２入出力ポートに連通可能なドレンポートとを備え、
電磁的に駆動制御される切替弁であって、
前記ドレンポートは、前記弁体の軸方向一端に開口してなることを特徴とする切替弁としたことである。
【０００７】
上記技術的手段の作用を以下に示す。
【０００８】
弁体が入力ポート及び第１入出力ポート間を連通すると共に、入力ポート及び第２入出力ポート間を遮断する第１位置に存在する状態で、入力ポートに流体を供給すると、その流体は溝を介して第１入出力ポートに流れる。これと同時に、第２入出力ポート内の流体はドレンポートへと排出される。
【０００９】
一方、弁体が入力ポート及び第１入出力ポート間を遮断すると共に、入力ポート及び第２入出力ポート間を連通する第２位置に存在する状態で、入力ポートに流体を供給すると、その流体は溝を介して第２入出力ポートに流れる。これと同時に、第１入出力ポート内の流体はドレンポートへと排出される。
【００１０】
ここで、上記技術的手段によれば、弁体の内部に第１及び第２の入出力ポートに連通可能なドレンポートを形成したので、単一のドレンポートで第１及び第２の入出力ポート内の流体を排出できることから、ドレンポートは１つ形成するだけで済み、その結果、ポートを形成する際の加工工数を短縮できると共に、構造が簡単になる。
【００１１】
また、弁体の内部に単一のドレンポートを形成したので、入力ポートから入出力ポートへと加圧流体が流れているときに、入出力ポート内の加圧流体がドレンポートに漏れるのを極力低減できる。
【００１２】
上記技術的手段において、前記ドレンポートに常時連通するよう前記弁体に形成され、前記第１入出力ポートに連通可能な第１通路と、前記ドレンポートに常時連通するよう前記弁体に形成され、前記第２入出力ポートに連通可能な第２通路とを備えると好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
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。
【００１５】
図１に示すように、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を開閉する吸気弁（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、オイルポンプ４及び位相変化装置２間に配設された本発明の要旨となる４ポート切替弁５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４ポート切替弁５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。）６とから構成されている。
【００１６】
位相変化装置２は、排気弁（図示せず）を開閉する排気弁用カム（図示せず，以下ＥＸカムと称する）を有する排気弁用カムシャフト（以下ＥＸカムシャフトと称する）１１の周りに取り付けられ、吸気弁（図示せず）を開閉する吸気弁用カム（図示せず，以下ＩＮカムと称する）を有する吸気弁用カムシャフト（図示せず，以下ＩＮカムシャフトと称する）のタイミングプーリ１２に対する位相を変化させるものである。ここで、タイミングプーリ１２は、ＥＸカムシャフト１１の左端に固定され、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）に連結されている。
【００１７】
位相変化装置２は、ＥＸカムシャフト１１を軸支するハウジング１３内に配置され、第１ロータ２１と、第２ロータ２２と、シザーズギヤ２３と、６つのベーン２４とを備えている。第１ロータ２１は、螺子２５及びノックピン２６によりＥＸカムシャフト１１の周りに固定され、それと一体回転する。第２ロータ２２は、第１ロータ２１の周りにそれと相対回転可能に配設され、第１ロータ２１との間で等間隔で並んだ複数の室２７を形成している。シザーズギヤ２３は、第２ロータ２２に固定され、それと一体回転し、その動力をＩＮカムシャフトに伝達する。図２に示すように、ベーン２４は、その一端が第１ロータ２１に取り付けられ、第１及び第２ロータ２１，２２の径方向へ延在し、他端が第２ロータ２２に当接している。つまり、ベーン２４は、室２７を遅角側油圧室２７１と進角側油圧室２７２とに区画している。尚、ベーン２４の数は６つに限定されることなく、１つ以上で良い。
【００１８】
ハウジング１３の内周には、環状の油圧出入口１３１が設けられ、この油圧出入口１３１は、ＥＸカムシャフト１１の内部中央に形成された通路１１１及び第１ロータ２１に形成された通路２１１を介して遅角側油圧室２７１に連通している。また、ＥＸカムシャフト１１の外周にも、環状の油圧出入口１１２が設けられ、この油圧出入口１１２は、ＥＸカムシャフト１１の内部に形成された通路１１３及び第１ロータ２１に形成された通路２１２を介して進角側油圧室２７２に連通している。尚、ここでは、第１ロータ２１に形成された通路２１１は、２つ設けられ、通路２１２は６つ設けられている。
【００１９】
位相変化装置２の作動について説明する。
【００２０】
エンジンの始動時には、位相変化装置２は図２に示す最大遅角状態にあるので、クランクシャフトが回転し、タイミングベルトを介してタイミングプーリ１２が回転駆動すると、その駆動力がＥＸカムシャフト１１，第１ロータ２１，ベーン２４，第２ロータ及びシザーズギヤ２３を介してＩＮカムシャフトに伝達される。
【００２１】
エンジンのある回転域（例えばアイドリング時及び高速回転域）では、ＥＣＵ６により４ポート切替弁８が制御されて図１の点線で示す如く出入口１３１に油圧が供給される。その油圧は、通路１１１，２１１を介して遅角側油圧室２７１に供給されるため、図２に示すように、ベーン２４が遅角側油圧室２７１の容積を最大とする位置にて維持され、最大遅角状態が維持される。このとき、タイミングプーリ１２の回転力は、ＥＸカムシャフト１１→第１ロータ２１→ベーン２４→第２ロータ２２→シザーズギヤ２３→ＩＮカムシャフトと伝達される。つまり、ＩＮカムシャフト１２はタイミングプーリ１２と最大遅角状態で一体回転することとなる。
【００２２】
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、ＥＣＵ６により４ポート切替弁５が制御され、図１の実線で示す如く、出入口１１２から通路１１３，２１２を介して進角側油圧室２７２に油圧が供給されると共に、遅角側油圧室２７１内の油圧が通路２１１，１１１及び出入口１１１を介してオイルパン３に排出される。すると、ベーン２４の存在により、第２ロータ２２は、第１ロータ２１に対して進角側（図２時計方向）に相対回転し、最大進角状態（ベーン２４が進角側油圧室２７２の容積を最大とする位置）で停止する。従って、ＩＮカムシャフトも、タイミングプーリ１１に対して最大進角量（最大変角量）だけ相対回転する。その結果、吸気弁の開閉時期が早くなる。
【００２３】
尚、遅角側油圧室２７１及び進角側油圧室２７２の両方に油圧を供給してそれらをバランスさせることで、ベーン２４を最大遅角位置及び最大進角位置間の中間進角位置に維持することができ、その結果、ＩＮカムシャフトも中間進角位置にて維持できる。
【００２４】
以下、図３を用いて本発明の要旨となる４ポート切替弁５の構成について説明する。
【００２５】
図３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５０の外周にはコイル５１が巻回されて、ボビン５０の貫通孔５０ａには固定コア５２が配設されている。又、ボビン５０にはコイル５１を覆うように非磁性体（例えば樹脂）のハウジング５３が一体的に設けられ、ハウジング５３には、コイル５１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）５４が取り付けられ、端子５４は図１に示すＥＣＵ６に電気的に接続されている。
【００２６】
ハウジング５３の外周には、ヨーク５５が配設され、その一端は後述するハウジングにカシメ固定され、他端は固定コア５２にカシメ固定されている。ボビン５０の貫通孔５０ａ内には可動コア５６が貫通孔５０ａの軸心方向に移動自在に配設され、固定コア５２の吸引部５２１との間で所定の磁気ギャップ５７を形成している。尚、可動コア５６の内部には通路５６ａが形成されている。ここで、端子５４を介してコイル５１を通電すると、コイル５１、ハウジング５９、可動コア５６、固定コア５２及びヨーク５５により磁気回路が形成され、可動コア５６に固定コア５２側に吸引力が作用する。可動コア５６と固定コア５２との間にはスプリング５８が配設され、可動コア５６を吸引力に抗する方向へ付勢している。尚、スプリング５８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。
【００２７】
尚、ボビン５０とハウジング５９との間、ボビン５０と固定コア５２との間には、夫々シール部材６１，６２が配設されている。
【００２８】
ハウジング５９は、内部空洞５９ａをもち、円筒状を呈している。ハウジング５９は、シリンダヘッド（図示せず）内にクリアランス（図示せず）をおいて挿入されている。尚、シリンダヘッドにハウジング５９を圧入しても良い。
【００２９】
ハウジング５９には、入力ポート５９１（計４か所形成）及び第１及び第２入出力ポート５９２，５９３（夫々計４か所形成）がハウジング５０の延在方向に離間して形成され、それら全ポート５９１，５９２，５９３は内部空洞５９ａに開口している。入力ポート５９１は、オイルポンプ４（図１に図示）に常時連通しており、油圧の入口となる。第１入出力ポート５９２は、出入口１３１を介して遅角側油圧室２７１に常時連通しており、油圧の出入口となる。第２入出力ポート５９３は、出入口１１１を介して進角側油圧室２７２に常時連通しており、油圧の出入口となる。第１入出力ポート５９２は、外周側の外側通路５９２ａと、外側通路５９２ａに連続するよう内周側に形成された環状溝５９２ｂとを有している。第２入出力ポート５９３も、外周側の外側通路５９３ａと、外側通路５９３ａに連続するよう内周側に形成された環状溝５９３ｂとを有している。
【００３０】
ハウジング５９の内部空洞５９ａには、スプール状の弁体６３が摺動自在に配設され、その右端には前述した可動コア５６が圧入されている。弁体６３はハウジング５９に固定されたストッパ６４により図示左方への移動が規制されている。弁体６３の内部には、その軸方向（又は延在方向）へ延びるドレンポート６３ａが形成され、ドレンポート６３ａは、オイルパン３（図１図示）に常時連通している。ドレンポート６３ａは、第１及び第２入出力ポート５９２，５９３に連通可能であり、第１及び第２入出力ポート５９２，５９３に入った油圧を排出するものである。尚、ドレンポート６３ａは、可動コア５６の通路５６ａに連通している。
【００３１】
弁体６３は、外周円環溝６３１と、第１及び第２連通路６３２，６３３と、第１連通路６３２及び外周円環溝６３１間に位置する第１外周部６３４と、外周円環溝６３１及び第２連通路６３３間に位置する第２外周部６３５とを備えている。
【００３２】
外周円環溝６３１は、入力ポート５９１に常時連通しており、第１及び第２入出力ポート５９２，５９３に連通可能である。外周円環溝６３１は、コイル５１の非通電時には第１入出力ポート５９２のみに連通し、コイル５１の通電時には、第２入出力ポート５９３のみに連通するものである。第１及び第２連通路６３２，６３３は、ドレンポート６３ａに常時連通している。第１連通路６３２は、コイル５１の通電時に第１入出力ポート５９２に連通するものである。第２連通路６３３は、コイル５１の非通電時に第２入出力ポート５９３に連通するものである。ハウジング５９には、シリンダヘッドとの間のクリアランスを介して第２入出力ポート５９３に連通する連通路５９４が形成され、第２連通路６３３は、この連通路５９４に常時連通している。ハウジング５９とシリンダヘッドとの間にはシール部材６５が配設されている。連通路５９４及び第２連通路６３３は、シール部材６５よりも図示右方へ加圧オイルが漏れるのを防止するものである。
【００３３】
第１外周部６３４は、コイル５１の非通電時には、外周円環溝６３１及び第１入出力ポート５９２間を連通すると共に第１連通路６３２及び第１入出力ポート５９２間を遮断し、通電時には、外周円環溝６３１及び第１入出力ポート５９２間を遮断すると共に第１連通路６３２及び第１入出力ポート５９２間を連通するものである。第２外周部６３５は、コイル５１の非通電時には、外周円環溝６３１及び第２入出力ポート５９３間を遮断すると共に第２連通路６３３及び第２入出力ポート５９３間を連通し、通電時には、外周円環溝６３１及び第２入出力ポート５９３間を連通すると共に第２連通路６３３及び第２入出力ポート５９３間を遮断するものである。
【００３４】
上記の如く構成された４ポート切替弁の作動について説明する。
【００３５】
まず、コイル５１の非通電時には、スプリング５８の付勢力により可動コア５６及び弁体６３が図示左方向に付勢され、弁体６３が図３に示す如くストッパ６４に当接している。このとき、外周円環溝６３１が第１入出力ポート５９２と連通しているので、オイルポンプ４により入力ポート５９１に供給されたオイルは、外周円環溝６３１及び第１入出力ポート５９２等を介して位相変化装置２の遅角側油圧室２７１へと供給される。これと同時に、第２入出力ポート５９３が第２連通路６３３を介してドレンポート６３ａと連通しているので、位相変化装置２の進角側油圧室２７２内のオイルは、第２入出力ポート５９３，第２連通路６３３及びドレンポート６３ａ等を介してオイルパン３に排出される。
【００３６】
コイル５１に通電すると、可動コア５６及び固定コア５２間の磁気ギャップ５７に吸引力が作用するので、可動コア５６及び弁体６３がスプリング５８の付勢力に抗して図示右方向に移動する。すると、外周円環溝６３１が第２入出力ポート５９３と連通するので、オイルポンプ４により入力ポート５９１に供給されたオイルは、外周円環溝６３１及び第２入出力ポート５９３等を介して進角側油圧室２７２へと供給される。これと同時に、第１入出力ポート５９２が第１連通路６３２を介してドレンポート６３ａと連通するので、遅角側油圧室２７１内のオイルは、第１入出力ポート５９２，第１連通路６３２及びドレンポート６３ａ等を介してオイルパン３に排出される。
【００３７】
このように、第１及び第２入出力ポート５９１，５９２に入ったオイルは、単一のドレンポート６３ａにより排出されている。
【００３８】
以上示したように、本実施の形態では、弁体６３の内部に第１及び第２入出力ポート５９２，５９３に連通可能なドレンポート６３ａが形成されているので、単一のドレンポートで第１及び第２入出力ポート５９２，５９３内のオイルを排出できることから、ドレンポートは１つ形成するだけで済み、その結果、ドレンポートを形成する際の加工工数を短縮できると共に、構造が簡単になる。
【００３９】
また、シリンダヘッド側に形成するドレンポートの数も少なくなることから、シリンダヘッド側のドレンポートの加工工数を一層短縮できる。
【００４０】
また、弁体６３の内部に単一のドレンポート６３ａが形成されているので、入力ポート５９１から第１入出力ポート５９２又は第２入出力ポート５９３へと加圧オイルが流れているときに、入出力ポート５９２，５９３内の加圧オイルがドレンポート６３ａに漏れるのを極力低減できる。
【００４１】
また、第２連通路６３３は、第２入出力ポート５９３及びドレンポート６３ａ間だけでなくオイル戻し穴５９４及びドレンポート６３ａ間も連通するものであるので、連通路６３３の数を１つ少なくでき、弁体６３の加工工数を短縮できる。
【００４２】
尚、本実施の形態では、本発明の切替弁を弁開閉時期制御装置に適用したが、本発明ではこれに限定される必要は全くない。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、以下の如く効果を有する。
【００４４】
弁体の内部に第１及び第２の入出力ポートに連通可能なドレンポートを形成したので、単一のドレンポートで第１及び第２の入出力ポート内の流体を排出できることから、ドレンポートは１つ形成するだけで済み、その結果、ポートを形成する際の加工工数を短縮できると共に、構造が簡単になる。
【００４５】
また、弁体の内部に単一のドレンポートを形成したので、入力ポートから入出力ポートへと加圧流体が流れているときに、入出力ポート内の加圧流体がドレンポートに漏れるのを極力低減できる。
【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におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１に示す４ポート切替弁の断面図である。
【符号の説明】
５  ４ポート切替弁（切替弁）
５９  円筒状ハウジング（筒状ハウジング）
５９ａ  内部空洞
５９１  入力ポート
５９２  第１入出力ポート
５９３  第２入出力ポート
６３  弁体
６３ａ  ドレンポート
６３１  外周円環溝（溝）
６３２  第１連通路（第１通路）
６３３  第２連通路（第２通路）
【図１】
0003666072.tif 000002
【図２】
0003666072.tif 000003
【図３】
0003666072.tif 000004