(57)【要約】【課題】供給した作動油の油圧が低下しない逆止弁付きソレノイド及びそれを用いた弁開閉時期制御装置を提供する。【解決手段】逆止弁付きソレノイドは、ボディ４２と、ボディ４２に形成され一方の端部がボディ４２の外部に開放されると共に他方の端部がボディ４２の内部にあって互いに連通した第１流路６０，第２流路６２，第３流路６４と、第１流路６０と第２流路６２との間にある第１弁４４と、第２流路６２と第３流路６４との間にある第２弁５４と、ソレノイド部を備えている。ソレノイド部への通電中は、第１流路６０の作動油の油圧が第２流路６２の油圧より高いと第１弁４４が開き、第２弁５４が閉じて作動油は第１流路６０から第２流路６２に流通する。第２流路６２の油圧が第１流路６０の油圧より高いと第１弁４４と第２弁５４の両方が閉じて第２流路６２からの作動油の流出が規制される。【選択図】図４
2015007400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディと、
前記ボディに形成され、一方の端部が前記ボディの外部に開放されると共に他方の端部が前記ボディの内部にある第１流路と、
前記ボディに形成され、一方の端部が前記ボディの外部に開放されると共に他方の端部が前記ボディの内部にあって前記第１流路と連通している第２流路と、
前記ボディに形成され、一方の端部が前記ボディの外部に開放されると共に他方の端部が前記ボディの内部にあって前記第２流路と連通している第３流路と、
通電により発生する電磁力及びばねの付勢力により駆動される駆動機構と、
前記電磁力及び前記ばねの付勢力に応じて、前記第１流路と前記第２流路とが選択的に連通又は遮断されるように移動する第１弁と、
前記電磁力及び前記ばねの付勢力に応じて、前記第２流路と前記第３流路とが選択的に連通又は遮断されるように移動する第２弁と、を備え、
前記駆動機構の非通電時に、前記第２流路と前記第３流路とが連通するように前記第２弁が移動することにより、作動油は前記第２流路から前記第３流路に流通し、
前記駆動機構の通電時且つ前記第１流路における作動油の油圧が前記第２流路における油圧より高い時に、前記第１流路と前記第２流路とが連通するように前記第１弁が移動することにより、作動油は前記第１流路から前記第２流路に流通し、
前記駆動機構の通電時且つ前記第２流路における作動油の油圧が前記第１流路における油圧より高い時に、前記第１流路、前記第２流路及び前記第３流路のそれぞれの間の流通が遮断されるように前記第１弁と前記第２弁の両方が移動することにより、前記第２流路から前記第１流路及び前記第３流路のどちらへも作動油の流通が規制される逆止弁付きソレノイド。
【請求項２】
前記駆動機構の非通電時に、前記第２弁の第２弁体が前記第１弁の第１弁体に接触して前記付勢力を伝達することにより、前記第１弁が移動して前記第１流路と前記第２流路とが遮断される請求項１に記載の逆止弁付きソレノイド。
【請求項３】
前記第１弁体と前記第２弁体とは同じ大きさの球体である請求項１又は２に記載の逆止弁付きソレノイド。
【請求項４】
前記第１弁体がリーフバルブと、前記リーフバルブの移動量を規制するシートストッパと、前記リーフバルブと前記ストッパとの移動量を一定にするスペーサとを含んで構成され、前記第１弁体は前記リーフバルブに作用する作動油の油圧に応じて移動する請求項１に記載の逆止弁付きソレノイド。
【請求項５】
内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、
前記駆動側回転体と同じ軸心になるように配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと同期回転する従動側回転体と、
前記駆動側回転体又は前記従動側回転体のいずれか一方の回転体に収容され且つ前記駆動側回転体又は前記従動側回転体のいずれか他方の回転体に対して移動可能なロック部材と、前記ロック部材が移動したときに嵌合可能となるように前記他方の回転体に形成された凹部とを有しており、前記ロック部材が移動して前記凹部に嵌入することにより前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回転位相が最進角位相と最遅角位相の間の中間ロック位相に拘束されるロック状態と、前記ロック部材が前記凹部から離間することにより拘束が解除されるロック解除状態とを選択的に切換え可能な中間ロック機構と、
前記凹部に連通され、且つ、前記凹部に供給および前記凹部から排出される作動油が流通するロック解除流路と、
前記ロック解除流路に作動油を供給するオイルポンプと、
第１流路が前記オイルポンプと連通し且つ第２流路が前記凹部と連通するように前記ロック解除流路上に取り付けられた請求項１〜４に記載された逆止弁付きソレノイドと、を備えた弁開閉時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆止弁付きソレノイド及びそれを用いた弁開閉時期制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、吸排気弁の最適な開閉時期はエンジンの始動時や車両の走行時などエンジンの運転状況により異なる。そこで、弁開閉時期制御装置において、例えばエンジンの始動時に駆動側回転体の回転に対する従動側回転体の相対回転位相を最進角位相と最遅角位相の間の所定位相に拘束することにより、エンジンの始動に最適な吸排気弁の開閉時期を実現すると共に、駆動側回転体と従動側回転体によって形成される流体圧室の仕切部が揺動して打音が発生するのを抑制している。
【０００３】
相対回転位相を所定位相に拘束するためのロック機構には、例えば、駆動側回転体と従動側回転体のいずれか一方の回転体にロック部材および該ロック部材に付勢力を与えるばねが収容され、他方の回転体に凹部が形成されたものがある。このロック機構では、ばねの付勢力によってロック部材を移動させて凹部と嵌合させてロック状態とし、ばねの付勢力より大きい作動油の圧力によりロック部材を凹部から離間させてロック解除状態としている。
【０００４】
特許文献１には、上記のようなロック機構を有する弁開閉時期制御装置が開示されている。この弁開閉時期制御装置には、最遅角位相と最進角位相の間にある所定の中間ロック位相で外部ロータに対する内部ロータの相対回転位相をロックするロック機構が設けられている。ロック機構は、ロック片、ロック片と嵌合するロック凹部、及びロック片をロック凹部へ付勢するばねを有する。ロック機構への作動油の供給および排出はオイルスイッチングバルブ（ＯＳＶ）を用いて行われており、これにより中間ロック位相でのロック及びロック解除が行われる。
【０００５】
特許文献２にも、上記のようなロック機構を有するエンジンのバルブタイミング制御装置が開示されている。このバルブタイミング制御装置においては、油圧が低下したときに、ロック位置でロック解除されない、又はロック解除状態から意図せずロック状態になることを避けるために、ロック位置を跨がない範囲内でのバルブタイミング制御へ切り換え、意図しないロックによる不具合を防止しつつ可能な限り本来の目標バルブタイミングへの制御を実行する機能が備えられている。具体的には、作動油の油温とエンジン回転数に基づいて油圧を判断し、油圧が所定値よりも低下した場合には、現在角度がロック位置よりも大きいか否かを調べる。現在角度≦ロック位置で、目標角度＜ロック位置の場合、遅角側でのみ目標角度への制御を実行し、目標角度≧ロック位置の場合、油圧低下ロック制御を実行する。一方、現在角度＞ロック位置で、目標角度≦ロック位置の場合、油圧低下ロック制御を実行し、目標角度＞ロック位置の場合、進角側でのみ目標角度への制御を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２４７５０９号公報
【特許文献２】特開２０１１−７４８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の弁開閉時期制御装置においては、ロック凹部に供給された作動油の油圧によりロック片を離間させロック解除状態を実現している。一度ロック解除状態になっても、その後に相対回転位相を変化させると進角室や遅角室に作用する油圧が変動し、その影響を受けてロック凹部に作用する油圧が変動する。その結果、ロック凹部における油圧が、ロック解除状態を維持するのに必要な油圧より低下する場合がある。そのような状態で中間位相を跨いで相対回転位相を変化させると、図１２の丸で囲んだ箇所が示すように、中間ロック位相でロック片が突出してロック凹部に引っかかるため、相対回転位相をスムーズに変化させることができないという問題があった。
【０００８】
特許文献２のバルブタイミング制御装置においては、油圧が低いとロック位置を跨がない範囲内でのバルブタイミング制御を行うため、最適な目標角度に制御するためにロック位置を跨ぐ必要があるときには最適な目標角度への制御が行われないという問題があった。
【０００９】
上記問題に鑑み、本発明は、供給した作動油の油圧が低下しない逆止弁付きソレノイド及びそれを用いた弁開閉時期制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る逆止弁付きソレノイドの特徴構成は、ボディと、前記ボディに形成され、一方の端部が前記ボディの外部に開放されると共に他方の端部が前記ボディの内部にある第１流路と、前記ボディに形成され、一方の端部が前記ボディの外部に開放されると共に他方の端部が前記ボディの内部にあって前記第１流路と連通している第２流路と、前記ボディに形成され、一方の端部が前記ボディの外部に開放されると共に他方の端部が前記ボディの内部にあって前記第２流路と連通している第３流路と、通電により発生する電磁力及びばねの付勢力により駆動される駆動機構と、前記電磁力及び前記ばねの付勢力に応じて、前記第１流路と前記第２流路とが選択的に連通又は遮断されるように移動する第１弁と、前記電磁力及び前記ばねの付勢力に応じて、前記第２流路と前記第３流路とが選択的に連通又は遮断されるように移動する第２弁と、を備え、前記駆動機構の非通電時に、前記第２流路と前記第３流路とが連通するように前記第２弁が移動することにより、作動油は前記第２流路から前記第３流路に流通し、前記駆動機構の通電時且つ前記第１流路における作動油の油圧が前記第２流路における油圧より高い時に、前記第１流路と前記第２流路とが連通するように前記第１弁が移動することにより、作動油は前記第１流路から前記第２流路に流通し、前記駆動機構の通電時且つ前記第２流路における作動油の油圧が前記第１流路における油圧より高い時に、前記第１流路、前記第２流路及び前記第３流路のそれぞれの間の流通が遮断されるように前記第１弁と前記第２弁の両方が移動することにより、前記第２流路から前記第１流路及び前記第３流路のどちらへも作動油の流通が規制される点にある。
【００１１】
このような特徴構成とすれば、駆動機構への通電がされているときは、第１流路の作動油の油圧が第２流路の油圧より高いときには、第１流路と第２流路とが連通するように前記第１弁が移動し、且つ、第２流路と第３流路とが遮断されるように第２弁が移動するため、第１流路から第２流路に向かって作動油が供給される。以下、弁が移動して２つの流路が連通するようになったときの弁の状態を「開き状態」、弁が移動して２つの流路が遮断されるようになったときの弁の状態を「閉じ状態」と称する。そして、第１流路の作動油の油圧が第２流路の油圧よりも低下したときには、第１流路、第２流路及び第３流路のそれぞれの間の流通が遮断されるように前記第１弁と前記第２弁の両方が移動することにより、第１弁，第２弁の両方が閉じ状態になって逆止弁として機能するため、第２流路から第１流路及び第３流路のどちらへも作動油の流通が規制される。従って、駆動機構への通電が継続されている間は、一度第２流路に供給された作動油の油圧は低下することがない。
【００１２】
本発明に係る逆止弁付きソレノイドにおいては、前記駆動機構の非通電時に、前記第２弁の第２弁体が前記第１弁の第１弁体に接触して前記付勢力を伝達することにより、前記第１弁が移動して前記第１流路と前記第２流路とが遮断されると好適である。
【００１３】
このような構成とすれば、駆動機構の付勢力だけで、第１弁の閉じ状態と第２弁の開き状態の両方を同時に実現することができる。
【００１４】
本発明に係る逆止弁付きソレノイドにおいては、前記第１弁体と前記第２弁体とは同じ大きさの球体であると好適である。
【００１５】
このような構成とすれば、第１弁体と第２弁体とを共通の部品にすることができ、部品の管理費や部品代を低減してコストダウンを図ることができる。
【００１６】
本発明に係る逆止弁付きソレノイドにおいては、前記第１弁体がリーフバルブと、前記リーフバルブの移動量を規制するシートストッパと、前記リーフバルブと前記ストッパとの移動量を一定にするスペーサとを含んで構成され、前記第１弁体は前記リーフバルブに作用する作動油の油圧に応じて移動すると好適である。
【００１７】
このような構成とすれば、全長が短く同等の機能を有する小型の逆止弁付きソレノイドを提供することができる。
【００１８】
本発明に係る弁開閉時期制御装置においては、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、前記駆動側回転体と同じ軸心になるように配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと同期回転する従動側回転体と、前記駆動側回転体又は前記従動側回転体のいずれか一方の回転体に収容され且つ前記駆動側回転体又は前記従動側回転体のいずれか他方の回転体に対して移動可能なロック部材と、前記ロック部材が移動したときに嵌合可能となるように前記他方の回転体に形成された凹部とを有しており、前記ロック部材が移動して前記凹部に嵌入することにより前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回転位相が最進角位相と最遅角位相の間の中間ロック位相に拘束されるロック状態と、前記ロック部材が前記凹部から離間することにより拘束が解除されるロック解除状態とを選択的に切換え可能な中間ロック機構と、前記凹部に連通され、且つ、前記凹部に供給および前記凹部から排出される作動油が流通するロック解除流路と、前記ロック解除流路に作動油を供給するオイルポンプと、第１流路が前記オイルポンプと連通し且つ第２流路が前記凹部と連通するように前記ロック解除流路上に取り付けられた上記記載の逆止弁付きソレノイドと、を備えると好適である。
【００１９】
このような構成とすれば、凹部に供給された作動油の油圧が一旦ロック解除に必要な油圧に到達すると、その後に逆止弁付きソレノイドに作用する油圧が変動した場合でも、第１弁と第２弁とが逆止弁として機能するため、凹部に作用する油圧は低下しない。その結果、ロック解除状態において中間ロック位相を跨いで相対回転位相を変化させるときでも、中間ロック位相で引っかかることがなく、相対回転位相をスムーズに変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る逆止弁付きソレノイドの構造を表す縦断面図である。
【図２】第１モードで動作する逆止弁付きソレノイドの部分拡大断面図である。
【図３】第２モードで動作する逆止弁付きソレノイドの部分拡大断面図である。
【図４】第３モードで動作する逆止弁付きソレノイドの部分拡大断面図である。
【図５】第１モードで動作する第２実施形態に係る逆止弁付きソレノイドの部分拡大断面図である。
【図６】第２モードで動作する逆止弁付きソレノイドの部分拡大断面図である。
【図７】第３モードで動作する逆止弁付きソレノイドの部分拡大断面図である。
【図８】第１弁体の構成を表す分解斜視図である。
【図９】本実施形態に係る逆止弁付きソレノイドを用いた弁開閉時期制御装置の構成を表す縦断面図である。
【図１０】ロック状態を表す、図９のX-X線断面図である。
【図１１】ロック解除状態を表す、図９のX-X線断面図である。
【図１２】従来のＯＳＶを用いたときのカムシャフト位相の時間変化を表すグラフである。
【図１３】本実施形態に係る逆止弁付きソレノイドをＯＳＶとして用いたときのカムシャフト位相の時間変化を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
１．第１実施形態
〔逆止弁付きソレノイドの構造〕
以下、本発明に係る逆止弁付きソレノイド１の第１実施形態について、図１〜図４を用いて詳細に説明する。図１に示すように、逆止弁付きソレノイド１は、ソレノイド部１０と逆止弁部４０とから構成され、ソレノイド部１０は、筒状部材としてのケース１２と、筒状コイル１４と、コア２０と、ヨーク２２と、プランジャ２４と、ばね２６と、シャフト２８と、コネクタ３０とを備えて構成されている。逆止弁部４０は、ボディ４２と、第１弁４４と、第２弁５４とを備えて構成されている。ケース１２，筒状コイル１４，コア２０，ヨーク２２，プランジャ２４，ばね２６，シャフト２８，ボディ４２，第１弁４４，第２弁５４のそれぞれの軸心はいずれも軸心２で同軸心となるように配置されている。なお、ソレノイド部１０は駆動機構の一例である。
【００２２】
ケース１２は円筒形状を有している。筒状コイル１４はケース１２の径方向内側に配置されており、絶縁体からなるボビン１６に絶縁物で被覆された銅線１８が巻回されて構成されている。コア２０は、ケース１２の内径とほぼ同径の外径を有する円板部２０ａと、円板部２０ａの中央を絞って形成した円板部２０ａに垂直な有底の円筒部２０ｂからなる。ヨーク２２は、ケース１２の外径とほぼ同径の外径を有する円板部２２ａと、円板部２２ａの中央を絞って形成した円板部２２ａに垂直な円筒部２２ｂからなる。円筒部２２ｂの底は開口されており、円筒部２２ｂの内面でプランジャ２４を保持する。ケース１２と円板部２０ａ，円板部２２ａとはそれぞれ当接するように組み立てられており、ケース１２，コア２０，ヨーク２２で形成される空間に筒状コイル１４が収容されている。ケース１２，コア２０，ヨーク２２はいずれも純鉄等の強磁性材料により形成されており、筒状コイル１４への通電により発生する磁力線の磁路となる。
【００２３】
プランジャ２４は、円柱形状を有しており、コア２０の底部２０ｃと対向する面の中央に有底の穴２４ａが開けられている。プランジャ２４は純鉄等の強磁性材料により形成されており、表面にはニッケル等の非磁性材料によるめっきが施されている。プランジャ２４の穴２４ａの底部２４ｂとコア２０の底部２０ｃとの間には圧縮コイルばねであるばね２６が挿入されており、これによりプランジャ２４を軸心２に沿ってコア２０から離間させる方向（図１の左方）に移動させる付勢力を付与している。プランジャ２４はばね２６による付勢力により図１の左方に移動し、筒状コイル１４への通電により発生する電磁力により右方に移動する。
【００２４】
シャフト２８は円柱形状を有しており、プランジャ２４に隣接して配置されている。図１においてシャフト２８左方の端部はテーパが形成され、右方端部に比べて外径が小さい押圧部２８ａを形成している。プランジャ２４が図１の左方へ移動するとシャフト２８も左方に移動する。プランジャ２４とシャフト２８とは接合されていないので、プランジャ２４が右方に移動してもシャフト２８は追従しない。ただし、プランジャ２４とシャフト２８とが接合されていても良い。
【００２５】
コネクタ３０は樹脂製のカバー３２ａ及びソケットハウジング３２ｂと金属製のピン３４とから構成されている。カバー３２ａとソケットハウジング３２ｂとは射出成形等により一体的に形成されている。カバー３２ａは、筒状コイル１４とケース１２との隙間及びコア２０のプランジャ２４と対向していない側全体を覆っている。ソケットハウジング３２ｂはピン３４を囲むように形成され、相手側のコネクタ（不図示）との嵌合部を構成している。ピン３４は銅線１８と電気的に接続されており、相手方のコネクタを通じてピン３４に電圧が印加されると銅線１８に電流が流れ、磁力線が発生する。
【００２６】
逆止弁部４０のボディ４２はアルミ等の非磁性金属により形成され、ケース１２によって一方の端部がヨーク２２と当接して一体化されている。ボディ４２のヨーク２２と当接している面からはプランジャ２４が左方に移動したときにプランジャ２４を受容する凹穴４２ａと凹穴４２ａの底面からシャフト２８を保持する貫通孔４２ｂが形成されている。
【００２７】
図２に示すように、ボディ４２の他方の端部には、一端がボディ４２の外部に開放され他端がボディ４２の内部にある断面が円形状の第１流路６０が軸心２の方向に沿って形成されている。第１流路６０の他端には中央に流通孔４８ａを有する第１弁座４８が挿入されており、円筒形状の固定リング５０を圧入することにより固定されている。第１弁座４８よりも右方には第２流路６２が形成されている。第２流路６２は、流通孔４８ａを介して第１流路６０と連通している。第２流路６２は軸心２に沿った第２筒状流路６２ａと、第２筒状流路６２ａの側面に２つ形成された第２側方流路６２ｂと、第２筒状流路６２ａと第２側方流路６２ｂとを貫いてボディ４２の外部に開放されるように軸心２に垂直に形成された第２解放流路６２ｃと、を備えている。第２筒状流路６２ａの内径は流通孔４８ａの内径よりも大きい。また、ボディ４２において、第２筒状流路６２ａの第１弁座４８と反対側の端部には第２筒状流路６２ａの内径よりも小さい流通孔５８ａを有する第２弁座５８が形成されている。
【００２８】
第２筒状流路６２ａには、第１弁座４８と対向する第１弁体４６と、第２弁座５８と対向する第２弁体５６とが隣接して配置されている。第１弁体４６と第２弁体５６とはいずれも金属製の球体で同じ部品である。第１弁体４６，第１弁座４８，固定リング５０により第１弁４４が構成され、第２弁体５６と第２弁座５８により第２弁５４が構成される。第１弁体４６と第２弁体５６とは第２筒状流路６２ａの中を軸心２に沿う方向で移動可能になっている。第１弁体４６と第２弁体５６とを共通の部品にすることにより、部品の管理費や部品代を低減してコストダウンを図ることができる。
【００２９】
図２において、第２弁座５８よりも右方には第３流路６４が形成されている。第３流路６４は、流通孔５８ａを介して第２流路６２と連通している。第３流路６４は軸心２に沿った第３筒状流路６４ａと、第３筒状流路６４ａを貫いてボディ４２の外部に開放されるように軸心２に垂直な方向に形成された第３解放流路６４ｃと、を備えている。第３筒状流路６４ａの内径は流通孔５８ａの内径よりも大きい。図２において、第３解放流路６４ｃよりも右側には貫通孔４２ｂが形成されており、第３流路６４と貫通孔４２ｂとは連通している。
【００３０】
第１弁４４において、第１弁体４６と第１弁座４８とが当接しているときは、第１流路６０と第２流路６２とは遮断され、第１弁４４は閉じ状態になる。第１弁体４６と第１弁座４８とが離間しているときは、第１流路６０と第２流路６２とは流通孔４８ａを介して連通し、第１弁４４は開き状態になる。同様に、第２弁５４において、第２弁体５６と第２弁座５８とが当接しているときは、第２流路６２と第３流路６４とは遮断され、第２弁５４は閉じ状態になる。第２弁体５６と第２弁座５８とが離間しているときは、第２流路６２と第３流路６４とは流通孔５８ａを介して連通し、第２弁５４は開き状態になる。逆止弁付きソレノイド１においては、第１流路６０は外部から作動油が流入する流路、第２流路６２は第２解放流路６２ｃから作動油が流出又は流入する流路、第３流路６４は第３解放流路６４ｃから作動油が流出する流路である。
【００３１】
逆止弁付きソレノイド１は、図９に示す弁開閉時期制御装置１００の中間ロック機構１５０を構成する凹部１５２への作動油の供給と排出を切り換えるＯＳＶ（オイルスイッチングバルブ）として使用される。図１〜図４においては、逆止弁付きソレノイド１が弁開閉時期制御装置１００に使用された状態を表している。これらの図においては、逆止弁付きソレノイド１の第１流路６０がオイルポンプ１６１から吐出された作動油が流入するように接続され、第２流路６２の第２解放流路６２ｃが中間ロック機構１５０の凹部１５２と連通するように接続され、第３流路６４の第３解放流路６４ｃがオイルパン１６５に向けて作動油を排出するように接続された状態を表している。
【００３２】
〔逆止弁付きソレノイドの動作〕
次に逆止弁付きソレノイド１の動作について、図面を用いて説明する。図２に示すように、筒状コイル１４に通電されていないときは、電磁力が発生せず、プランジャ２４はばね２６の付勢力により、左方に移動する。これに伴い、シャフト２８はプランジャ２４から左向きの力を印加されて左方に移動し、第２弁体５６は押圧部２８ａから左向きの力を印加されて左方に移動し、第１弁体４６は第２弁体５６から左向きの力を印加されて左方に移動し、第１弁座４８に当接する。すなわち、ばね２６の付勢力が、プランジャ２４，シャフト２８，第２弁体５６，第１弁体４６に作用している。この結果、ばね２６の付勢力のみで、第１弁４４を閉じ状態にし、第２弁５４を開き状態にすることができる。以下、この状態を第１モードと称する。第１モードは、作動油を第２流路６２から流入させて、第３流路６４から流出させるモードである。すなわち、第１モードは、中間ロック機構１５０に供給されている作動油をオイルパン１６５に排出するためのモードである。
【００３３】
図３に示すように、筒状コイル１４に通電されているときは、電磁力が発生し、この電磁力がプランジャ２４に作用する。これにより、プランジャ２４はばね２６の付勢力に打ち勝って右方に移動して、シャフト２８，第２弁体５６，第１弁体４６にはばね２６の付勢力は作用せず、移動自由な状態になる。この状態で第１流路６０から作動油が流入すると、作動油の油圧により、第１弁体４６が右方に移動し、これに伴い、第２弁体５６は第１弁体４６から右向きの力を印加されて右方に移動し、シャフト２８は第２弁体５６から右向きの力を印加されて右方に移動する。すなわち、作動油の油圧が、第１弁体４６，第２弁体５６，シャフト２８に作用して、第１弁４４が開き状態、第２弁５４が閉じ状態になる。以下、この状態を第２モードと称する。第２モードは、作動油を第１流路６０から流入させ、第２流路６２から流出させるモードである。すなわち、第２モードは、オイルポンプ１６１から吐出された作動油を中間ロック機構１５０に供給するためのモードである。
【００３４】
図４に示すように、第２モードと同様、筒状コイル１４に通電されている状態において、第２流路６２から作動油が流入すると、作動油の油圧により、第１弁体４６が左方に移動し、第２弁体５６は右方に移動し、シャフト２８は第２弁体５６から右向きの力を印加されて右方に移動する。すなわち、作動油の油圧が、第１弁体４６，第２弁体５６，シャフト２８に作用して、第１弁４４，第２弁５４とも閉じ状態になる。以下、この状態を第３モードと称する。第３モードは、作動油を第２流路６２から流出させないモードである。すなわち、第３モードは、第２モードにおいて第１流路６０に流入した作動油の油圧が凹部１５２に作用している油圧より低くなったときに、凹部１５２の油圧が低下するのを防止するためのモードである。第２モードと第３モードとの間は、第１流路６０に作用する油圧と第２流路６２に作用する油圧の大小により自動的に切り換わる。第３モードにおいては、第１弁４４と第２弁５４とはいずれも逆止弁として機能する。
【００３５】
このように、逆止弁付きソレノイド１においては、筒状コイル１４への通電がされているときは、第１流路６０の作動油の油圧が第２流路６２の油圧より高いときには第１弁４４が開き状態になり第２弁５４が閉じ状態の第２モードになるため第１流路６０から第２流路６２に向かって作動油が供給される。そして、第１流路６０の作動油の油圧が第２流路６２の油圧よりも低下したときには第１弁４４，第２弁５４の両方が閉じ状態になって逆止弁として機能する第３モードになるため作動油は第２流路６２から他への流出が規制される。従って、筒状コイル１４への通電が継続されている間は、一度第２流路６２に供給された作動油の油圧は低下することがない。
【００３６】
従って、逆止弁付きソレノイド１を弁開閉時期制御装置１００に使用したときには、中間ロック機構１５０に供給された作動油の油圧が一旦ロック解除に必要な油圧に到達すると、その後に逆止弁付きソレノイド１に作用する油圧が変動した場合でも、第１弁４４と第２弁５４とが逆止弁として機能するため、凹部１５２に作用する油圧は低下しない。その結果、ロック解除状態において中間ロック位相を跨いで相対回転位相を変化させるときでも、中間ロック位相で引っかかることがなく、相対回転位相をスムーズに変化させることができる。
【００３７】
本実施形態においては、第１弁体４６と第２弁体５６とは共通の部品としたが、これに限られるものではない。第１弁体４６と第２弁体５６とを大きさの異なる別の部品にしても良い。また、第２弁体５６については、球体である必要もない。第２弁５４を開閉できて第１弁体４６に力を加えることができる形状であれば、例えば半球であったり、楕円体であっても良い。
【００３８】
２．第２実施形態
本発明の第２実施形態について、図５〜図８を用いて詳細に説明する。本実施形態の逆止弁付きソレノイド１においては、第１弁４４の構造が第１実施形態とは異なっており、その他の構造は同じである。よって、本実施形態の説明においては、第１実施形態と同じ構成の箇所には同じ符号を付し、同様の構成に関する説明は省略する。
【００３９】
本実施形態の第１弁体４６は球体を用いていない。本実施形態の第１弁体４６は、リーフバルブ４７と、スペーサ４６ａと、シートストッパ４６ｂとから構成されている。図５に示すように、第１弁体４６は第１弁座４８と固定リング５０の間に配置されている。
【００４０】
図８に示すように、リーフバルブ４７は、弾性を有する金属薄板の円板を加工することにより形成されており、周縁全体に形成された把持部４７ａと、把持部４７ａから径方向内側に突出して周方向に形成された板ばね部４７ｂと、板ばね部４７ｂから連続して径方向内側に形成された弁部４７ｃからなる。リーフバルブ４７は、把持部４７ａがスペーサ４６ａと固定リング５０に挟まれることにより固定され、図６に示すように、板ばね部４７ｂと弁部４７ｃとが作動油の油圧を受けて軸心２に沿ってシートストッパ４６ｂの方向に移動する。
【００４１】
スペーサ４６ａは円筒形状を有しており、その内部空間を板ばね部４７ｂと弁部４７ｃが移動する。スペーサ４６ａの軸心２方向の厚さは弁部４７ｃの移動量に相当する。シートストッパ４６ｂは、円板状の金属部品であり、弁部４７ｃがその表面に当接することにより弁部４７ｃの移動を規制する。シートストッパ４６ｂには、弁部４７ｃの外径よりも径方向外側に相当する位置に４つの流通孔４６ｃが形成されている。本実施形態の固定リング５０の内径は弁部４７ｃの外径よりも小さくなっており、弁部４７ｃが固定リング５０の側に移動するのを防止すると共に、弁部４７ｃが当接して作動油が第２流路６２から第１流路６０へ流通するのを防いでいる。第１弁座４８は、第１モードの時に、第２弁体５６が当接して第２弁体５６の移動を規制する。
【００４２】
図５に示すように、第１モードにおいては、ばね２６の付勢力により第２弁体５６が第１弁座４８に当接し、第２弁５４は開き状態になる。第１弁４４は、第２弁体５６が第１弁座４８に当接しているため第２流路６２から流入した作動油は第１流路６０に流入せず、閉じ状態である。仮に、作動油の一部が流通孔４８ａを通って第１流路６０に流入しても、油圧はリーフバルブ４７の右側から左側に向かって作用するため、弁部４７ｃが固定リング５０に当接して作動油はリーフバルブ４７より左側には流入しない。従って、第２流路６２に流入した作動油は、第３流路６４から流出する。
【００４３】
図６に示すように、第２モードにおいては、第１流路６０から流入した作動油の油圧により、第１弁４４は開き状態になる。具体的には、弁部４７ｃの左側から油圧が作用するため、弁部４７ｃは右側に移動しシートストッパ４６ｂに当接する。作動油はリーフバルブ４７の把持部４７ａと板ばね部４７ｂの隙間から第１弁体４６に流れ込み、流通孔４６ｃ，流通孔４８ｃを通って第２流路６２へ流入する。第２流路６２に流入した作動油の油圧により、第２弁体５６は第２弁座５８に当接し、第２弁５４は閉じ状態になる。従って、作動油は第１流路６０に流入した作動油は、第２流路６２から流出する。
【００４４】
図７に示すように、第３モードにおいては、第２流路６２から流入した作動油の油圧により、第２弁体５６は第２弁座５８に当接し、第２弁５４は閉じ状態になる。また、第１弁体４６においては、作動油は流通孔４８ａ，流通孔４６ｃを通ってリーフバルブ４７まで到達する。しかし、作動油の油圧はリーフバルブ４７の右側から左側に向かって作用するため、弁部４７ｃが固定リング５０に当接して作動油はリーフバルブ４７より左側には流入せず、第１弁４４は閉じ状態になる。従って、第１弁４４と第２弁５４の両方が閉じ状態となり逆止弁として機能するため、第２流路６２に流入した作動油は、第１流路６０にも第３流路６４にも流出しない。
【００４５】
このように、本実施形態に係る逆止弁付きソレノイド１においても、第１実施形態と同様に、筒状コイル１４への通電がなされている間は、一度第１流路６０から第２流路６２を通って供給された作動油は、第１弁４４と第２弁５４とが逆止弁として機能するため第２流路６２から他への流出が規制され、第２流路６２に供給された作動油の油圧は低下しない。また、第１実施形態の第１弁体４６が球体だったのに対し、本実施形態の第１弁体４６はリーフバルブ４７を用いているため、軸心２の方向の長さを短くして逆止弁付きソレノイド１の小型化を図ることができる。
【００４６】
３．弁開閉時期制御装置への適用
〔弁開閉時期制御装置の構造〕
次に、第１，第２実施形態に係る逆止弁付きソレノイド１を弁開閉時期制御装置１００に適用したときの動作について図面を用いて詳細に説明する。図９に示すように、弁開閉時期制御装置１００は、内燃機関としてのエンジン１１０のクランクシャフト１０１と同期回転する駆動側回転体としてのハウジング１２０と、ハウジング１２０の内部かつ同軸上に配置され、カムシャフト１０４と同期回転する従動側回転体としてのインナロータ１３０とを備えている。ハウジング１２０とインナロータ１３０は、焼結やアルミ合金等の金属製である。カムシャフト１０４は、エンジン１１０の吸気弁の開閉を制御するカム（不図示）の回転軸である。
【００４７】
インナロータ１３０は、カムシャフト１０４の先端部に一体的に組付けられている。カムシャフト１０４は、エンジン１１０のシリンダヘッド（不図示）に回転自在に組み付けられている。
【００４８】
ハウジング１２０は、フロントプレート１２１と、タイミングスプロケット１２３ａを一体的に備えているリアプレート１２３と、それらの間にあるアウタロータ１２２とがねじ等の締結により一体となって構成されている。インナロータ１３０はハウジング１２０に対して一定の範囲内で相対回転移動が可能である。
【００４９】
カムシャフト１０４の周囲にはインナロータ１３０とフロントプレート１２１とに亘ってトーションスプリング１０３が設けられている。ハウジング１２０およびインナロータ１３０は、トーションスプリング１０３の付勢力により、相対回転位相が進角方向になるように付勢されている。なお、トーションスプリング１０３は、弁開閉時期制御装置１００が搭載されているエンジン１１０に基づき、遅角方向に付勢するトーションスプリング１０３でも良いし、トーションスプリング１０３なしでも良い。
【００５０】
クランクシャフト１０１が回転駆動すると、動力伝達部材１０２を介してタイミングスプロケット１２３ａにその回転駆動力が伝達され、ハウジング１２０が図１０に示す相対回転方向Ｓに回転駆動する。ハウジング１２０の回転駆動に伴い、インナロータ１３０が相対回転方向Ｓに回転駆動してカムシャフト１０４が回転し、カムシャフト１０４に設けられたカムがエンジン１１０の吸気弁を開閉させる。
【００５１】
図１０に示すように、アウタロータ１２２には、径方向内側に突出する４個の突出部１２４が相対回転方向Ｓに沿って互いに離間して形成され、突出部１２４とインナロータ１３０とにより流体圧室１４０が形成されている。本実施形態においては、流体圧室１４０が４個となるよう構成されているが、これに限られるものではない。
【００５２】
それぞれの流体圧室１４０に面するインナロータ１３０の外周部分にはベーン溝１３２が形成されており、このベーン溝１３２にはベーン１３１が径方向に沿って摺動可能に支持されている。ベーン１３１はその内径側に備えられるバネ（不図示）により、径方向外側に付勢されている。ベーン１３１によって、流体圧室１４０は相対回転方向Ｓに沿って進角室１４１と遅角室１４２とに仕切られる。進角室１４１と遅角室１４２はインナロータ１３０に形成されている進角流路１４３と遅角流路１４４にそれぞれ接続されており、これらの流路を介して作動油の供給および排出が行われる。進角流路１４３および遅角流路１４４は、後述する流体給排機構１６０に接続されている。
【００５３】
弁開閉時期制御装置１００には、ハウジング１２０とインナロータ１３０の相対回転位相を最進角位相と最遅角位相との間の所定位相である中間ロック位相に拘束する中間ロック機構１５０が設けられている。中間ロック位相は、内燃機関を始動するのに最適な所定の位相、もしくは内燃機関の始動が可能な範囲内で排ガスを低減するのに適した位相である。中間ロック機構１５０の構成について以下に簡単に説明する。図１０に示すように、中間ロック機構１５０は、同じ突出部１２４で周方向に離間した２つの部分から構成される。すなわち、アウタロータ１２２に形成された２つのロック部材挿入部１２５，１２５と、該ロック部材挿入部１２５，１２５に挿入され径方向内側に移動可能なプレート状のロック部材１５１，１５１と、インナロータ１３０に形成されロック部材１５１，１５１と嵌合可能な凹部１５２，１５２と、ロック部材１５１，１５１に対して径方向内側に移動させる付勢力を付与するコイルスプリングなどの付勢部材１５３，１５３とから構成される。ロック部材１５１，１５１の形状は、本実施形態に示されたプレート状の他にピン状などを適宜採用することができる。
【００５４】
凹部１５２，１５２にはそれぞれロック解除流路１５５，１５５が連通している。ロック解除流路１５５，１５５を介して作動油の供給および排出が行われる。ロック解除流路１５５，１５５は、後述する流体給排機構１６０に接続されている。
【００５５】
凹部１５２，１５２から作動油が排出されている状態で、ハウジング１２０とインナロータ１３０の相対回転によりロック部材１５１，１５１と凹部１５２，１５２が対向したときに、付勢部材１５３，１５３の付勢力によりロック部材１５１，１５１は径方向内側に移動し、凹部１５２，１５２と嵌合する。これにより、図１０に示すように、ハウジング１２０とインナロータ１３０の相対回転位相を中間ロック位相に拘束する（以下、「ロックする」とも言う）ロック状態となる。
【００５６】
ロック状態で、凹部１５２，１５２にロック解除流路１５５，１５５を介して作動油が供給されたとき、ロック部材１５１，１５１の端面は作動油の流体圧力を受ける。端面が受ける流体圧力が付勢部材１５３，１５３の付勢力を上回るとロック部材１５１，１５１は凹部１５２，１５２から退出し、拘束が解除されて（以下、「ロック状態が解除されて」とも言う）、図１１に示すような相対回転位相が変化可能なロック解除状態になる。
【００５７】
流体給排機構１６０の構成について簡単に説明する。図９に示すように、流体給排機構１６０は、エンジン１１０により駆動されて作動油の供給を行うオイルポンプ１６１と、進角流路１４３および遅角流路１４４に対する作動油の供給および排出を制御するＯＣＶ（オイルコントロールバルブ）１６２と、中間ロック機構１５０への作動油の供給と排出を切り換えるＯＳＶ（オイルスイッチングバルブ）と、オイルポンプ１６１から吐出される作動油の圧力を検出する流体圧センサ１６４、作動油を貯留するオイルパン１６５とを備えている。弁開閉時期制御装置１００においては、ＯＳＶとして逆止弁付きソレノイド１を用いる。
【００５８】
オイルポンプ１６１は、クランクシャフト１０１の回転駆動力が伝達されることにより駆動する機械式のポンプである。オイルポンプ１６１は、オイルパン１６５に貯留された作動油を吸入し、その作動油を下流側にあるＯＣＶ１６２や逆止弁付きソレノイド１に向けて吐出する。
【００５９】
ＯＣＶ１６２は、オイルポンプ１６１と進角室１４１および遅角室１４２の間に設けられる。ＯＣＶ１６２は、制御部であるＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１７０による通電量の制御に基づいて内部のスプール弁の位置を変化させて動作する。すなわち、進角室１４１への作動油供給と遅角室１４２からの作動油排出を行う進角制御、進角室１４１からの作動油排出と遅角室１４２への作動油供給を行う遅角制御、および進角室１４１および遅角室１４２への作動油給排を遮断する制御の３種類の動作を実行する。
【００６０】
本実施形態においては、ＯＣＶ１６２への通電量が最大のときに進角制御が可能な作動油経路が形成され、作動油が供給されることにより進角室１４１の容積が増大してアウタロータ１２２に対するインナロータ１３０の相対回転位相が進角方向（Ｓ１方向）に変位する。通電が遮断されたときに遅角制御が可能な作動油経路が形成され、作動油が供給されることにより遅角室１４２の容積が増大して相対回転位相が遅角方向（Ｓ２方向）に変位する。
【００６１】
逆止弁付きソレノイド１は、オイルポンプ１６１と凹部１５２，１５２の間のロック解除流路１５５上で、且つ、ＯＣＶ１６２とは並列に設けられる。具体的には、第１流路６０はオイルポンプ１６１から吐出された作動油が流入するように接続され、第２流路６２は第２解放流路６２ｃが凹部１５２，１５２と連通するように接続され、第３流路６４は第３解放流路６４ｃがオイルパン１６５に向けて作動油を排出するように接続される。弁開閉時期制御装置１００における逆止弁付きソレノイド１の動作の詳細は後述する。
【００６２】
流体圧センサ１６４は、オイルポンプ１６１の吐出口の下流側でかつ、作動油の流路がＯＣＶ１６２と逆止弁付きソレノイド１とに分岐する分岐点より上流側に配置されている。流体圧センサ１６４はオイルポンプ１６１から吐出される作動油の圧力値をリアルタイムで検出して、圧力値の信号をＥＣＵ１７０に伝送する。
【００６３】
〔弁開閉時期制御装置の動作〕
次に、弁開閉時期制御装置１００における逆止弁付きソレノイド１の動作について図面を用いて説明する。エンジン１１０が低温で停止している状態では、進角室１４１と遅角室１４２から作動油が排出されている。また、逆止弁付きソレノイド１は通電されていないため第１モードになって凹部１５２，１５２から作動油は排出されて、中間ロック機構１５０はロック状態になっている。この状態からイグニッションスイッチをオンにしてエンジン１１０を始動させてアイドリング状態になったときは、ＥＣＵ１７０はＯＣＶ１６２に１００％の通電がなされて進角制御に切り換わるように制御し、進角室１４１に作動油が供給される。逆止弁付きソレノイド１には第１モードを維持する制御がなされ、非通電が継続される。この状態を図１０に示す。
【００６４】
エンジン１１０のアイドリング運転が終了し、自動車を発進，加速させるためにドライバがアクセルを踏み込むと、相対回転位相を進角側に変化させるために、ＥＣＵ１７０は中間ロック機構１５０のロックを解除する制御を行う。逆止弁付きソレノイド１においては、筒状コイル１４に通電がなされ、第２モードに切り換わる。そして、オイルポンプ１６１から作動油が第１流路６０に供給され、第２流路６２からロック解除流路１５５，１５５を通って凹部１５２，１５２に供給される。凹部１５２，１５２における油圧が上昇し、付勢部材１５３，１５３の付勢力を上回ると、ロック部材１５１，１５１は凹部１５２，１５２から離間し、ロック解除状態になる。このときは、進角室１４１への作動油の供給は既に完了しており、逆止弁付きソレノイド１に供給される作動油の油圧は安定しているため、第３モードに切り換わることはない。仮に逆止弁付きソレノイド１に供給される作動油の油圧が変動して凹部１５２，１５２に供給される作動油の油圧が低下することがあっても、逆止弁付きソレノイド１が第３モードに切り換わり凹部１５２，１５２からロック解除流路１５５，１５５を通って作動油が排出されるのを防止する。従って、凹部１５２，１５２の油圧は低下することなく上昇し、スムーズにロック解除状態を実現する。この状態を図１１に示す。
【００６５】
自動車が定常走行状態になると、運転時のエンジン１１０の負荷や回転速度等に応じて、ＥＣＵ１７０は、ＯＣＶ１６２に通電して進角室１４１に作動油を供給する進角制御を行ったり、通電を遮断して遅角室１４２に作動油を供給する遅角制御を行う。これにより、相対回転位相は中間ロック位相よりも進角側に変位したり遅角側に変位したりする。また、ＯＣＶ１６２への通電を５０％程度に制御して相対回転位相を任意の位相に保持したりもする。定常走行状態では、通常、逆止弁付きソレノイド１は第２モードに維持される。
【００６６】
上述したように進角制御や遅角制御が繰り返されると、進角室１４１や遅角室１４２の作動油の油圧が常に変動し、この変動の影響を受けて、逆止弁付きソレノイド１の第１流路６０にある作動油の油圧が変動する。この結果、第１流路６０における油圧が、第２流路６２及びロック解除流路１５５，１５５にある油圧、すなわち凹部１５２，１５２に作用している油圧よりも低下する場合がある。しかし、弁開閉時期制御装置１００においては、逆止弁付きソレノイド１を使用しているため、第１流路６０における油圧が第２流路６２における油圧より低下しても、逆止弁付きソレノイド１が第２モードから第３モードに切り換わり、第２流路６２に供給された作動油が排出されるのを防止する。そして、第１流路６０における油圧が第２流路６２における油圧を上回れば、逆止弁付きソレノイド１は自動的に第３モードから第２モードに切り換わる。従って、第１流路６０における油圧が変動して第２流路６２における油圧より低下しても、第２流路６２、すなわち凹部１５２，１５２に供給された作動油の油圧は低下することなく、常にロック解除状態を維持できるだけの油圧を維持することができる。その結果、図１３に示すように、ロック解除状態において中間ロック位相を跨いで相対回転位相を変化させたときであっても、図１２に示す場合とは異なり、中間ロック位相での引っかかりは発生せず、相対回転位相をスムーズに変化させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、逆止弁付きソレノイド及びそれを用いた弁開閉時期制御装置に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１          逆止弁付きソレノイド
１０        ソレノイド部（駆動機構）
２６        ばね
４２        ボディ
４４        第１弁
４６        第１弁体
４６ａ      スペーサ
４６ｂ      シートストッパ
４７        リーフバルブ
５４        第２弁
５６        第２弁体
６０        第１流路
６２        第２流路
６４        第３流路
１０１      クランクシャフト
１０４      カムシャフト
１１０      エンジン（内燃機関）
１２０      ハウジング（駆動側回転体）
１３０      インナロータ（従動側回転体）
１５０      中間ロック機構
１５１      ロック部材
１５２      凹部
１５５      ロック解除流路
１６１      オイルポンプ
【図１】
2015007400.tif 000003
【図２】
2015007400.tif 000004
【図３】
2015007400.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015007400.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015007400.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015007400.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2015007400.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2015007400.tif 000015