JP2008069916A - 複数機能一体型スプール弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のバルブ機能を一体化しても、シール部材を用いることなく、複数のバルブ機能が互いに影響を及ぼすことのない複数機能一体型スプール弁を提供する。
【解決手段】 ＶＶＴの作動制御を行う油圧制御系は、進角室Ａまたは遅角室Ｂに駆動油圧を供給するＯＣＶ２２と、進角ドレン制御弁２５と遅角ドレン制御弁２８の開閉制御を行うＯＳＶ２９とを備え、このＯＣＶ２２とＯＳＶ２９が一体化して設けられている。スリーブ５４には、その外周面で、且つＯＣＶ２２とＯＳＶ２９の間に、第２ドレンポート６５に連通する環状の逃がし溝９０が設けられている。これにより、ＯＣＶ２２およびＯＳＶ２９の出力油圧が、エンジンヘッドの取付穴とスリーブ５４との間のクリアランスに漏れ出ても逃がし溝９０から第２ドレンポート６５に排出されるため、互いの出力油圧が、互いの出力油圧に対して影響を及ぼさず、高精度な位相制御を実施できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数のバルブ機能を一体化してなる複数機能一体型スプール弁に関する。

複数機能一体型スプール弁の背景技術を、内燃機関（以下、エンジンと称す）のカムシャフトの進角量を油圧制御によってコントロールするバルブタイミング調整装置（以下、ＶＶＴと称す）を例に、図８を参照して説明する（図８中の各符号は後述する実施例と共通）。
ＶＶＴは、エンジンのカムシャフトに取り付けられて、バルブの開閉タイミングを連続的に可変可能なバルブタイミング可変機構（以下、ＶＣＴと称す）２と、このＶＣＴ２の作動を油圧制御する油圧制御系と、油圧制御系に設けられるＯＣＶ（オイル・フロー・コントロール・バルブの略）２２を電気的に制御するＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニットの略：制御装置）３とから構成される。
ＶＣＴ２は、エンジンのクランクシャフトに回転駆動されるハウジングロータ４と、エンジンのカムシャフトを回転駆動するベーンロータ５とを備え、進角室Ａと遅角室Ｂに与えられる油圧差により、ハウジングロータ４に対してベーンロータ５を相対回転させることで、クランクシャフトに対するカムシャフトの進角量の調整を行うものである。

ここで、カムシャフトは、吸気バルブまたは排気バルブを開閉駆動するものであるため、カムシャフトにはバルブの開閉駆動に伴うトルク変動が発生する。
このカムシャフトに生じるトルク変動は、ベーンロータ５に伝わるため、ハウジングロータ４に対してベーンロータ５が遅角側および進角側にトルク変動することになる。
ベーンロータ５に与えられるトルク変動が遅角側に大きくなると、進角室Ａには油圧を流出させる力が作用する。逆に、ベーンロータ５に与えられるトルク変動が進角側に大きくなると、遅角室Ｂには油圧を流出させる力が作用する。なお、トルク変動は、進角側よりも遅角側の方が大きい。
このため、例えば進角室Ａの油圧が低い状態（遅角状態）から、進角室Ａの供給油圧を高めて、カムシャフトの位相を遅角側から進角側の目標位相へ変更する場合、図９の破線に示すように、ベーンロータ５がトルク変動により遅角側に戻され、目標位相に到達するまでの応答性が長くなるという問題が生じる。

上記の不具合を解決する手段として、ＯＣＶ２２の出力を進角室Ａに導く進角油路３１に進角逆止弁２３を設け、ＯＣＶ２２から進角室Ａへのオイルの流れを許容し、進角室ＡからＯＣＶ２２へのオイルの流れを禁止する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このように進角逆止弁２３を設けると、カムシャフトの位相を遅角側から進角側の目標位相へ変更する場合、図９の実線に示すように、ベーンロータ５がトルク変動により遅角側に戻されなくなり、進角作動の応答性を高めることができる。

逆に、カムシャフトの位相を進角側から遅角側の目標位相へ変更する場合、進角室Ａの油圧を進角逆止弁２３をバイパスしてドレンさせる必要がある。そこで、特許文献１では、進角逆止弁２３をバイパスする進角逆止弁バイパス２４の開閉を行う進角ドレン制御弁２５を設けている。
特許文献１に開示される進角ドレン制御弁２５は、ＯＣＶ２２から進角室Ａに供給される油圧をパイロット油圧として用いた開閉弁であり、ＯＣＶ２２から進角室Ａに供給される油圧が上昇することで進角逆止弁バイパス２４を閉鎖し、逆にＯＣＶ２２から進角室Ａに供給される油圧が低下することでスプリングの作用により進角逆止弁バイパス２４を開いて、進角室Ａのドレンを行うものである。

上述したように、従来技術では、進角ドレン制御弁２５のパイロット油圧として、ＯＣＶ２２から進角室Ａに供給される油圧を用いていたため、カムシャフトの位相を遅角側から進角側の目標位相へ変更する場合、カムシャフトからベーンロータ５に与えられるトルク変動によって進角室Ａの油圧が変動（脈動）すると、進角ドレン制御弁２５の弁体が脈動によって変動し、閉塞するべき進角逆止弁バイパス２４が開閉を繰り返すことで進角作動の応答性が劣化する懸念がある。

上記の不具合を解決するために、図８に示すように、進角ドレン制御弁２５のパイロット油圧を制御するＯＳＶ（オイル・スイッチング・バルブの略：油圧切換弁）２９を設けることが考えられる（周知の技術ではない）。
ここで、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９は連動して作動する必要がある。
しかし、ＯＣＶ２２とは別に、独立したＯＳＶ２９を設けると、ＯＣＶ２２の電動アクチュエータ（電磁アクチュエータ等）と、ＯＳＶ２９の電動アクチュエータ（電磁アクチュエータ等）とに性能のバラツキが生じたり、印加電流のバラツキが生じて、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９が精度良く連動しなくなる可能性がある。
また、ＯＣＶ２２とは別に、ＯＳＶ２９を独立して搭載することで、搭載性が損なわれる。
さらに、ＯＣＶ２２とは別に、ＯＳＶ２９を独立して搭載することで、部品点数が増大し、コスト上昇の要因となる。

そこで、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９を一体化して１つのスプール弁として設け、スプールを共通のアクチュエータ（例えば、電磁アクチュエータ等）で駆動することが考えられる。
スプール弁は、固定部材（エンジンヘッド等）に設けられた取付穴の内部に挿入されて用いられる。
このため、ＯＣＶ２２の出力油圧が、エンジンヘッドの取付穴とスリーブとの間に生じるクリアランスを介してＯＳＶ２９の出力ポートに伝わり、ＯＳＶ２９の出力がＯＣＶ２２の出力油圧の影響を受けてしまう。
同様に、ＯＳＶ２９の出力油圧が、エンジンヘッドの取付穴とスリーブとの間に生じるクリアランスを介してＯＣＶ２２の出力ポートに伝わり、ＯＣＶ２２の出力がＯＳＶ２９の出力油圧の影響を受けてしまう。

このように、流用制御弁であるＯＣＶ２２と、圧力制御用のＯＮ−ＯＦＦ弁であるＯＳＶ２９との２つの機能を一体化した場合、互いの出力油圧が、互いの出力に対して影響を及ぼす不具合が生じる。
なお、上記不具合を解消するために、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９の間のスリーブの外周にＯリング等のシール部材を設けることが考えられるが、部品点数および組付け工数の増加に伴いコスト上昇を招いてしまう。
なお、上記では問題点が生じる技術として、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９を一体化する例を用いて説明したが、複数のバルブ機能を一体化した場合には、上記と同様の問題が生じてしまう。
特開２００６−４６３１５号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のバルブ機能を一体化しても、シール部材を用いることなく、複数のバルブ機能が互いに影響を及ぼすことのない複数機能一体型スプール弁の提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用する複数機能一体型スプール弁のスリーブの外周面には、複数のバルブ機能のうちの第１バルブ機能における出力系と、第１バルブ機能に隣接する第２バルブ機能における出力系との間に、低圧側に通じる逃がし溝が設けられている。
これにより、第１バルブ機能の出力油圧が固定部材の取付穴とスリーブとの間のクリアランスに生じても、第１、第２バルブ機能の間の逃がし溝を介して低圧側に排出されるため、第１バルブ機能の出力油圧が第２バルブ機能に影響を与えることがない。
同様に、第２バルブ機能の出力油圧が固定部材の取付穴とスリーブとの間のクリアランスに生じても、第１、第２バルブ機能の間の逃がし溝を介して低圧側に排出されるため、第２バルブ機能の出力油圧が第１バルブ機能に影響を与えることがない。
このように、少なくとも第１、第２バルブ機能を一体化した複数機能一体型スプール弁であっても、第１、第２バルブ機能が互いに影響を及ぼすことがない。即ち、第１、第２バルブ機能が互いに干渉しない。
また、第１、第２バルブ機能の間の逃がし溝によって第１、第２バルブ機能の干渉を防ぐため、Ｏリング等のシール部材を必要とせず、シール部材を用いることによるコスト上昇を招かない。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する複数機能一体型スプール弁は、複数のバルブ機能が軸方向に並んで設けられ、逃がし溝はスリーブの外周面において周方向に形成された環状溝である。

［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用する複数機能一体型スプール弁は、第１バルブ機能がオイルの流量制御を行うＯＣＶであり、第２バルブ機能がオイルの供給と排出を切り替えるＯＳＶである。
これにより、Ｏリング等のシール部材を必要とすることなく、ＯＣＶとＯＳＶが互いにクリアランスを介して干渉する不具合を回避できる。

最良の形態１の複数機能一体型スプール弁は、固定部材（複数機能一体型スプール弁が固定される部材）に形成された取付穴内に外周面が挿入される１つのスリーブと、このスリーブ内において軸方向へ変位して、複数のバルブ機能（２つ以上のバルブ機能：後述する実施例ではＯＣＶとＯＳＶ）の切替状態を変更可能なスプールとを備える。
このスプールは、電動アクチュエータ（例えば、電磁アクチュエータ等）により駆動されるものであっても、ワイヤ等を介して手動操作されるものであっても良い。

スリーブの外周面は、複数のバルブ機能のうちの第１バルブ機能における出力系と、第１バルブ機能に隣接する第２バルブ機能における出力系との間に、低圧側に通じる逃がし溝を備える。
この逃がし溝は、固定部材の取付穴とスリーブのクリアランスに生じる第１バルブ機能および第２バルブ機能の出力流体を排出できれば良いものであって、第１バルブ機能と第２バルブ機能を逃がし溝によって完全に分離するものであっても良いし、第１バルブ機能と第２バルブ機能の間の一部に逃がし溝を設けるものであっても良い。

本発明を適用した実施例１を、図１〜図７を参照して説明する。
（ＶＶＴの説明）
先ず、図３〜図５を参照してＶＶＴを説明する。ＶＶＴは、図３に示すように、エンジンのカムシャフト（吸気バルブ用、排気バルブ用、吸排気兼用カムシャフトのいずれか）１に取り付けられて、吸気バルブまたは排気バルブの少なくとも一方のバルブの開閉タイミングを連続的に可変可能なＶＣＴ２と、このＶＣＴ２の作動を油圧制御する油圧制御系と、この油圧制御系を電気的に制御するＥＣＵ３とから構成されている。

（ＶＣＴ２の説明）
ＶＣＴ２は、エンジンのクランクシャフトに同期して回転駆動されるハウジングロータ４と、このハウジングロータ４に対して相対回転可能に設けられ、カムシャフト１と一体に回転するベーンロータ５とを備えるものであり、ハウジングロータ４内に構成される油圧アクチュエータによってハウジングロータ４に対してベーンロータ５を相対的に回転駆動して、カムシャフト１を進角側あるいは遅角側へ変化させるものである。

ハウジングロータ４は、エンジンのクランクシャフトにタイミングベルトやタイミングチェーン等を介して回転駆動されるスプロケット６と、略リング円盤形状のフロントプレート７と、スプロケット６とフロントプレート７に軸方向に挟まれる環状周壁を備えるシューハウジング８の３部品が複数のボルト９によって結合されて、スプロケット６と一体回転するものである。
このシューハウジング８は、図４（および図５）に示すように、環状周壁の内径方向に仕切り部材として複数（この実施例では３つ）のシュー８ａを有しており、各シュー８ａの間に略扇状凹部が形成される。なお、ハウジングロータ４は、図４において時計方向に回転するものであり、この回転方向が進角方向である。

ベーンロータ５は、カムシャフト１の端部にノックピン１１で一体回転するように位置決めされた後、センターボルト１２によってカムシャフト１の端部に固定されて、カムシャフト１と一体に回転する。
ベーンロータ５は、各シュー８ａの間に形成される略扇状凹部を進角室Ａと遅角室Ｂに区画する複数（この実施例では３つ）のベーン５ａを備えるものであり、ベーンロータ５はハウジングロータ４に対して所定角度内で回転可能に設けられている。
進角室Ａは、油圧によってベーン５ａを進角側へ駆動するための油圧室であってベーン５ａの反回転方向側の略扇状凹部内に形成されるものであり、逆に、遅角室Ｂは油圧によってベーン５ａを遅角側へ駆動するための油圧室である。なお、各進角室Ａと各遅角室Ｂの液密性は、シール部材１３等によって保たれる。

ＶＣＴ２は、ベーンロータ５を最遅角位置でハウジングロータ４に係合させるストッパピン１４を備える。
このストッパピン１４は、略円柱棒状を呈し、３つのベーン５ａのうちの１つにおいて軸方向に貫通形成された略円穴形状のストッパ挿入穴１５の内部に軸方向に摺動自在に挿入されている。このストッパピン１４は、スプリング１６によってスプロケット６側に付勢されており、最遅角位置においてスプロケット６に圧入固定されたストッパブッシュ１７内に嵌合するように設けられている。なお、ストッパピン１４とストッパブッシュ１７の嵌合部にはテーパ部が形成されており、ストッパピン１４がストッパブッシュ１７に滑らかに嵌合するようになっている。

ストッパピン１４の図３右側先端とスプロケット６との間に形成される第１ストッパ解除油室１８は、進角室Ａのいずれかと連通しており、進角室Ａに印加される油圧によりストッパピン１４を図３左側へ押し戻し、ストッパピン１４とストッパブッシュ１７の嵌合を解除するように設けられている。
また、ストッパピン１４は、図３左側が大径に設けられており、そのストッパピン１４の段差部とストッパ挿入穴１５との間に形成される第２ストッパ解除油室１９は、遅角室Ｂのいずれかと連通しており、遅角室Ｂに印加される油圧によりストッパピン１４を図３左側へ押し戻し、ストッパピン１４とストッパブッシュ１７の嵌合を解除するように設けられている。

（油圧制御系の説明）
油圧制御系は、進角室Ａおよび遅角室Ｂのオイルを給排して、進角室Ａと遅角室Ｂに油圧差を発生させてベーンロータ５をハウジングロータ４に対して相対回転させるための手段であり、クランクシャフト等によって駆動されるオイルポンプ（油圧発生源）２１と、このオイルポンプ２１によって圧送されるオイル（油圧）を進角室Ａまたは遅角室Ｂに切り替えて供給するＯＣＶ２２とを備える。
さらに、油圧制御系は、進角室ＡからＯＣＶ２２側へオイルの逆流を防ぐ進角逆止弁２３と、この進角逆止弁２３をバイパスする進角逆止弁バイパス２４を開閉する進角ドレン制御弁２５と、遅角室ＢからＯＣＶ２２側へオイルの逆流を防ぐ遅角逆止弁２６と、この遅角逆止弁２６をバイパスする遅角逆止弁バイパス２７を開閉する遅角ドレン制御弁２８と、進角ドレン制御弁２５および遅角ドレン制御弁２８の作動を制御するＯＳＶ２９とを備える。

（進角逆止弁２３の説明）
進角逆止弁２３は、ＯＣＶ２２の出力油圧を進角室Ａに導く進角油路３１に設けられ、ＯＣＶ２２から進角室Ａへのオイルの流れを許容し、進角室ＡからＯＣＶ２２へのオイルの流れを禁止する。
この実施例の進角逆止弁２３は、ベーンロータ５に形成された進角油路３１の途中に設けられており、図３に示すように、ボール３２、スプリング３３、ベーンロータ５に設けた弁座３４および封止栓３５で構成される。
このような進角逆止弁２３を設けることにより、カムシャフト１の位相を遅角側から進角側の目標位相へ変更する場合、ベーンロータ５がトルク変動により遅角側に戻されなくなり、進角作動の応答性を高めることができる（図９参照）。

（進角ドレン制御弁２５の説明）
進角逆止弁バイパス２４は、進角逆止弁２３をバイパスしてオイルを流すものであり、ベーンロータ５に形成されている。
進角ドレン制御弁２５は、３つのベーン５ａのうちの１つにおいて軸方向に貫通形成された円穴形状のドレン制御弁挿入穴３６に設けられた開閉スプール弁であり、図３に示すように、ドレン制御弁挿入穴３６に圧入されたスリーブ３７、このスリーブ３７内を軸方向に摺動自在に配置されたスプール３８、このスプール３８を開弁方向（進角逆止弁バイパス２４を開く方向）に付勢するスプリング３９で構成される。

進角ドレン制御弁２５のスリーブ３７には、ＯＳＶ２９から進角パイロット油路４１を介してパイロット油圧（スプール３８の駆動油圧）の給排を受ける信号ポート４２、進角逆止弁バイパス２４に連通する第１、第２開閉ポート４３、４４、およびバネ室のドレンポート４５が形成されており、信号ポート４２にパイロット油圧を印加することでスプール３８が第１、第２開閉ポート４３、４４の連通を遮断する位置（進角逆止弁バイパス２４を閉じる位置）へ移動し、信号ポート４２からパイロット油圧を排出することでスプリング３９の付勢力によってスプール３８が第１、第２開閉ポート４３、４４を連通する位置（進角逆止弁バイパス２４を開く位置）へ移動する。

（遅角逆止弁２６の説明）
遅角逆止弁２６は、ＯＣＶ２２の出力油圧を遅角室Ｂに導く遅角油路４６に設けられ、ＯＣＶ２２から遅角室Ｂへのオイルの流れを許容し、遅角室ＢからＯＣＶ２２へのオイルの流れを禁止する。
この遅角逆止弁２６は、ベーンロータ５に形成された遅角油路４６の途中に設けられ、進角逆止弁２３と同様の構成を備える。
このような遅角逆止弁２６を設けることにより、カムシャフト１の位相を進角側から遅角側の目標位相へ変更する場合、ベーンロータ５がトルク変動により進角側に戻されなくなり、遅角作動の応答性を高めることができる。

（遅角ドレン制御弁２８の説明）
遅角逆止弁バイパス２７は、遅角逆止弁２６をバイパスしてオイルを流すものであり、ベーンロータ５に形成されている。
遅角ドレン制御弁２８は、３つのベーン５ａのうちの１つにおいて軸方向に貫通形成された円穴形状のドレン制御弁挿入穴（図示しない）に設けられた開閉スプール弁であり、進角ドレン制御弁２５と同様の構成を備え、ＯＳＶ２９から遅角パイロット油路４７を介してパイロット油圧を印加することで遅角逆止弁バイパス２７を閉じ、パイロット油圧を排出することで遅角逆止弁バイパス２７を開くものである。

なお、ＯＣＶ２２の出力油圧（駆動油圧）を進角室Ａまたは遅角室Ｂへ導く進角油路３１および遅角油路４６と、ＯＳＶ２９の出力油圧（パイロット油圧）を進角ドレン制御弁２５または遅角ドレン制御弁２８へ導く進角パイロット油路４１および遅角パイロット油路４７とは、それぞれカムシャフト１を回転自在に支持するカムジャーナル４８を介して連通するものである。

（ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９の説明）
実施例１のＯＣＶ２２とＯＳＶ２９は、次の特徴を備えている。
上述したＯＣＶ２２とＯＳＶ２９は、連動して作動する必要がある。
ここで、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９を独立して設けると、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９のそれぞれのアクチュエータの性能バラツキや、印加電流のバラツキにより、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９が精度良く連動しなくなる可能性がある。
また、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９を独立して搭載することで、車両への搭載性が損なわれる。
さらに、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９を独立して搭載することで、ＶＶＴの部品点数が増大し、ＶＶＴのコスト上昇の要因となる。
そこで、上記の不具合を回避するために、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９を一体化してＯＣＶ／ＯＳＶ電磁スプール弁５１として設けている。

（ＯＣＶ／ＯＳＶ電磁スプール弁５１の説明）
次に、ＯＣＶ／ＯＳＶ電磁スプール弁５１の具体的な構造を図１、図２および図６、図７を参照して説明する。
ＯＣＶ／ＯＳＶ電磁スプール弁５１は、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９を一体化した１つのスプール弁５２と、このスプール弁５２を駆動する電磁アクチュエータ（アクチュエータの一例）５３とを結合し、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９の機能を同時に果たす油圧制御弁である。

（スプール弁５２の説明）
スプール弁５２は、スリーブ５４、スプール５５およびリターンスプリング５６を備え、この実施例では図１左側がＯＣＶ２２の機能を果たし、図１右側がＯＳＶ２９の機能を果たすものである。
スリーブ５４は、略円筒形状を呈してエンジンヘッド（ＯＣＶ／ＯＳＶ電磁スプール弁５１が組付けられる固定部材の一例：油路を形成してエンジンに組付けられる部材であっても良い）に形成された略円筒穴形状の取付穴（図示しない）の内部に挿入配置されるものであり、スリーブ５４の内部には、スプール５５を軸方向へ摺動自在に支持する挿通穴が形成されている。

スリーブ５４には、図１左側から右に向かって、エンジンヘッド内に開口する第１ドレンポート６１、進角逆止弁２３を介して進角室Ａに連通する進角室出力ポート６２、オイルポンプ２１のオイル吐出口に連通するＯＣＶ入力ポート６３、遅角逆止弁２６を介して遅角室Ｂに連通する遅角室出力ポート６４、エンジンヘッドに形成された油路を介してエンジンヘッド内にオイルを戻す第２ドレンポート６５、進角ドレン制御弁２５の信号ポートに連通する進角パイロットポート６６、オイルポンプ２１のオイル吐出口に連通するＯＳＶ入力ポート６７、遅角ドレン制御弁２８の信号ポートに連通する遅角パイロットポート６８が形成されている。

スプール５５は、スリーブ５４の内径寸法（挿通穴の径）にほぼ一致した外径寸法を有する６つの複数ポート閉塞用の大径部を備え、図１左側から右に向かって第１〜第６ランド（符号省略）と称す。第１〜第６ランドの間には、スプール５５の軸方向位置に応じて複数の各入出力ポートの連通状態を変更する小径部が設けられ、図１左側から右に向かって第１〜第５小径部５５ａ〜５５ｅと称す。
スプール５５の中心には、軸方向に貫通してなる軸芯ドレンポート６９が形成されている。この軸芯ドレンポート６９の図１左端はリターンスプリング５６が配置されるバネ室を介して第１ドレンポート６１に連通しており、軸芯ドレンポート６９の図１右端は後述するシャフト８３内と連通している。

第１小径部５５ａの底部は、スプール５５に形成された第３ドレンポート７１を介して軸芯ドレンポート６９と連通しており、図６に示すように遅角室Ｂに油圧を供給している時に進角室出力ポート６２と第１ドレンポート６１を第３ドレンポート７１、軸芯ドレンポート６９を介して連通して、進角室Ａの油圧を排出する。
第２小径部５５ｂは、ＯＣＶ入力ポート６３から供給される油圧を進角室出力ポート６２または遅角室出力ポート６４に振り分け、進角室Ａまたは遅角室Ｂへ駆動油圧を供給する。

第３小径部５５ｃは、図６に示すように遅角室Ｂに油圧を供給している時に進角パイロットポート６６と第２ドレンポート６５を連通して進角ドレン制御弁２５のパイロット油圧を排出し、図７に示すように進角室Ａに油圧を供給している時に遅角室出力ポート６４と第２ドレンポート６５を連通して遅角室Ｂの油圧を排出する。
第４小径部５５ｄは、ＯＳＶ入力ポート６７から供給される油圧を、進角ドレン制御弁２５の信号ポートまたは遅角ドレン制御弁２８の信号ポートに振り分けて供給する。
第５小径部５５ｅの底部は、スプール５５に形成された第４ドレンポート７２を介して軸芯ドレンポート６９と連通しており、図７に示すように進角室Ａに油圧を供給している時に遅角パイロットポート６８と第１ドレンポート６１を第４ドレンポート７２、軸芯ドレンポート６９を介して連通して、遅角ドレン制御弁２８のパイロット油圧を排出する。

リターンスプリング５６は、スプール５５を図１右側に向けて付勢する圧縮コイルスプリングであり、スリーブ５４の図１左側のバネ室において、スリーブ５４の軸端に取り付けられたバネ座とスプール５５の間で軸方向に圧縮された状態で配置される。

（電磁アクチュエータ５３の説明）
電磁アクチュエータ５３は、コイル７３、プランジャ７４、ステータ７５、ヨーク７６、コネクタ７７を備える。
コイル７３は、通電されるとプランジャ７４を磁気吸引するための磁力を発生する磁力発生手段であり、樹脂製のボビンの周囲に絶縁被覆された導線（エナメル線等）を多数巻回したものである。

プランジャ７４は、磁気吸引ステータ８１（後述する）に磁気吸引される磁性体金属（例えば、鉄：磁気回路を構成する強磁性材料）によって形成された円柱体であり、ステータ７５の内側（具体的には、オイルシール用のカップガイド７８の内側）で軸方向へ摺動自在に支持される。

ステータ７５は、プランジャ７４を軸方向に磁気吸引する磁気吸引ステータ８１と、カップガイド７８の外周を覆い、プランジャ７４の周囲と磁気の受け渡しを行う磁気受渡ステータ８２とからなる。
磁気吸引ステータ８１は、スリーブ５４とコイル７３との間に挟まれるリング挟持部と、このリング挟持部の磁束をプランジャ７４の近傍まで導く吸引筒部とからなる磁性体金属（例えば、鉄：磁気回路を構成する強磁性材料）であって、プランジャ７４と吸引筒部との軸方向間に磁気吸引ギャップ（メインギャップ）が形成される。なお、吸引筒部は、プランジャ７４と軸方向に交差可能であり、吸引筒部の端部にはテーパが形成されて、プランジャ７４のストローク量に対して磁気吸引力が変化しない特性に設けられている。

磁気受渡ステータ８２は、カップガイド７８を介してプランジャ７４の外周を覆うとともに、ボビンの内周に挿入配置されるステータ筒部、およびこのステータ筒部から外径方向に向かって形成され、外周に配置されるヨーク７６と磁気結合されるステータフランジからなる磁性体金属（例えば、鉄：磁気回路を構成する強磁性材料）であり、ステータ筒部とプランジャ７４の径方向間に磁束受渡ギャップ（サイドギャップ）が形成される。

ヨーク７６は、コイル７３の周囲を覆う円筒形状を呈した磁性体金属（例えば、鉄：磁気回路を構成する強磁性材料）であり、図１左側に形成された爪部をカシメることでスリーブ５４と結合される。
コネクタ７７は、コイル７３等を樹脂モールドする２次成形樹脂によって形成された結合手段であり、その内部には、コイル７３の導線端部とそれぞれ接続されるコネクタ端子７７ａが配置されている。このコネクタ端子７７ａは、一端がコネクタ７７内で露出するとともに、他端がボビンに差し込まれた状態で２次成形樹脂に樹脂モールドされている。

ＯＣＶ／ＯＳＶ電磁スプール弁５１は、プランジャ７４による図１左側への駆動力をスプール５５へ伝えるとともに、スプール５５に与えられたリターンスプリング５６の付勢力をプランジャ７４へ伝えるシャフト８３を備える。
シャフト８３は、非磁性体の金属板（例えば、ステンレス板等）をカップ形状に加工した中空部品であり、シャフト８３の周囲の容積変化部がシャフト８３の側面に形成された穴とシャフト８３内を介して、スプール５５の軸心に形成された軸芯ドレンポート６９と連通する。また、シャフト８３の内部は、プランジャ７４の軸芯に貫通形成されたプランジャ呼吸路７４ａを介してプランジャ７４の図１右側の容積変化部と連通する。

カップガイド７８の図１左側には、磁気吸引ステータ８１と磁気結合してプランジャ７４の磁気吸引力を高める磁性体金属製の磁気対向部８４が挿入されており、この磁気対向部８４は非磁性体の金属（例えば、ステンレス板等）よりなる板バネ８５によって固定されている。
なお、図１中に示す符号８６はシール用のＯリングであり、符号８７はスプール弁５２をエンジンヘッドの取付穴内に挿入した後にＯＣＶ／ＯＳＶ電磁スプール弁５１をエンジンヘッドに固定するためのブラケットである。

（逃がし溝９０の説明）
スプール弁５２は、複数のバルブ機能（この実施例ではＯＣＶ２２とＯＳＶ２９）をコントロールする複数機能一体型スプール弁の一例であり、オイルの流量制御を行うＯＣＶ２２が第１バルブ機能に相当し、オイルの供給と排出を切り替えるＯＳＶ２９が第２バルブ機能に相当する。

スプール５２弁は、上述したように、エンジンヘッド（固定部材の一例）に形成された取付穴（図示しない）の内部に挿入されて用いられる。
このため、ＯＣＶ２２の出力系（進角室出力ポート６２および遅角室出力ポート６４）から出力された出力油圧が、エンジンヘッドの取付穴とスリーブ５４との間のクリアランスを介してＯＳＶ２９の出力系（進角パイロットポート６６および遅角パイロットポート６８）に伝わり、ＯＳＶ２９の出力油圧がＯＣＶ２２の出力油圧の影響を受ける可能性がある。

同様に、ＯＳＶ２９の出力系（進角パイロットポート６６および遅角パイロットポート６８）から出力された出力油圧が、エンジンヘッドの取付穴とスリーブ５４との間のクリアランスを介してＯＣＶ２２の出力系（進角室出力ポート６２および遅角室出力ポート６４）に伝わり、ＯＣＶ２２の出力油圧がＯＳＶ２９の出力油圧の影響を受ける可能性がある。
このように、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９を一体化すると、互いの出力油圧が、互いの出力油圧に対して影響を及ぼし、高精度な位相制御の妨げになる可能性がある。

そこで、この実施例のＯＣＶ／ＯＳＶ電磁スプール弁５１では、上記の不具合を回避するために、図１、図２に示すように、スリーブ５４に逃がし溝９０を設けている。
この逃がし溝９０は、（１）スリーブ５４の外周面に形成されるものであり、（２）ＯＣＶ２２の出力系（進角室出力ポート６２および遅角室出力ポート６４）と、ＯＣＶ２２に隣接するＯＳＶ２９の出力系（進角パイロットポート６６および遅角パイロットポート６８）との間に設けられるものであり、（３）オイルの排出を行う第２ドレンポート６５内（低圧側）と連通するものである。

具体的に、この実施例のスプール弁５２は、上述したように図１左側がＯＣＶ２２の機能を果たし、図１右側がＯＳＶ２９の機能を果たすものであり、複数のバルブ機能が軸方向に並んで設けられる一例に相当する。
そして、この実施例の逃がし溝９０は、スリーブ５４の外周面において周方向に形成された環状溝であり、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９とを逃がし溝９０によって完全に分離するものである。
なお、逃がし溝９０は、エンジンヘッドの取付穴とスリーブ５４との間のクリアランスに生じるＯＣＶ２２の出力油圧と、ＯＳＶ２９の出力油圧とを排出できれば良いものであって、この実施例に示したように、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９とを逃がし溝９０によって完全に分離するものであっても良いし、この実施例とは異なり、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９の間の一部に逃がし溝９０を設けるものであっても良い。

（ＥＣＵ３の説明）
ＥＣＵ３は、周知のコンピュータであり、ＶＶＴの作動を制御するＶＶＴ制御機能が設けられている。このＶＶＴ制御機能は、各種センサ類により読み込まれたエンジン運転状態（乗員の運転状態を含む）と、ＥＣＵのメモリに格納されたＶＶＴ制御プログラムとに基づいて、コイル７３の通電量（供給電流量）をデューティ比制御するものであり、コイル７３の通電量を制御することによってスプール５５の軸方向位置を制御して、進角室Ａおよび遅角室Ｂの発生油圧を制御し、カムシャフト１の進角位相をエンジン運転状態に応じた進角位相に制御するものである。

（ＶＶＴの作動説明）
エンジンの停止状態では、ストッパピン１４はストッパブッシュ１７に嵌合している。エンジンの始動直後の状態では、オイルポンプ２１から各油室に油圧が十分に供給されないため、ストッパピン１４はストッパブッシュ１７に嵌合したままであり、カムシャフト１は最遅角位置に保持されている。これにより、油圧が各油室に供給されるまでの間、カムシャフト１が受けるトルク変動によってハウジングロータ４とベーンロータ５とが揺動振動して衝突する不具合がない。

エンジンの始動後、オイルポンプ２１から油圧が十分に供給されると、第１、第２ストッパ解除油室１８、１９に供給される油圧によりストッパピン１４がストッパブッシュ１７から抜け出すため、ハウジングロータ４に対してベーンロータ５が相対的に回転可能になる。そして、進角室Ａの油圧を遅角室Ｂの油圧より大きくすることでベーンロータ５がハウジングロータ４に対して相対的に進角側へ変位してカムシャフト１が進角し、逆に遅角室Ｂの油圧を進角室Ａの油圧より大きくすることでベーンロータ５がハウジングロータ４に対して相対的に遅角側へ変位してカムシャフト１が遅角する。

（遅角方向への制御）
ＯＣＶ／ＯＳＶ電磁スプール弁５１をＯＦＦした状態（スプール５５のストローク量がゼロの状態）では、リターンスプリング５６の作用によりスプール５５は図６に示す位置にある。
この状態を説明する。
遅角ドレン制御弁２８：遅角ドレン制御弁２８の信号ポートとＯＳＶ入力ポート６７が連通して、遅角逆止弁バイパス２７を閉じる。
遅角室Ｂ：遅角室ＢとＯＣＶ入力ポート６３が遅角逆止弁２６を介して連通し、遅角室Ｂに駆動油圧が印加される。
進角ドレン制御弁２５：進角ドレン制御弁２５の信号ポートと第２ドレンポート６５が連通して、進角逆止弁バイパス２４を開く。
進角室Ａ：進角室Ａと第１ドレンポート６１が第３ドレンポート７１、軸芯ドレンポート６９を介して連通し、進角室Ａの油圧が進角逆止弁バイパス２４を介して排出される。 このように、遅角室Ｂに駆動油圧が印加され、逆に進角室Ａの油圧が排出されることで、ベーンロータ５がハウジングロータ４に対して相対的に遅角側へ変位し、カムシャフト１が遅角する。

カムシャフト１の進角量を遅角側の目標位相に制御する際、カムシャフト１が受けるトルク変動により、ベーンロータ５はハウジングロータ４に対して遅角側および進角側にトルク変動を受ける。ベーンロータ５が受けるトルク変動のうち、進角側へのトルク変動により、遅角室Ｂの油圧を供給側（ＯＣＶ２２側）に押し戻す力が生じる。しかし、遅角油路４６に遅角逆止弁２６を設けて、遅角逆止弁バイパス２７を遅角ドレン制御弁２８で閉じているため、トルク変動により遅角室Ｂの油圧は供給側（ＯＣＶ２２側）に逆流しない。従って、例えオイルポンプ２１の吐出油圧が低い時にベーンロータ５が進角側にトルク変動を受けても、ベーンロータ５が進角側に戻されず、目標位相に到達するまでの応答性を短縮することができる。

（進角方向への制御）
ＯＣＶ／ＯＳＶ電磁スプール弁５１をＯＮした状態（スプール５５がフルストロークの状態）では、電磁アクチュエータ５３の作用によりスプール５５は図７に示す位置にある。
この状態を説明する。
遅角ドレン制御弁２８：遅角ドレン制御弁２８の信号ポートと第１ドレンポート６１が第４ドレンポート７２、軸芯ドレンポート６９を介して連通し、遅角逆止弁バイパス２７を開く。
遅角室Ｂ：遅角室Ｂと第２ドレンポート６５が連通し、遅角室Ｂの油圧が遅角逆止弁バイパス２７を介して排出される。
進角ドレン制御弁２５：進角ドレン制御弁２５の信号ポートとＯＳＶ入力ポート６７が連通して、進角逆止弁バイパス２４を閉じる。
進角室Ａ：進角室ＡとＯＣＶ入力ポート６３が進角逆止弁２３を介して連通し、進角室Ａに駆動油圧が印加される。
このように、進角室Ａに駆動油圧が印加され、逆に遅角室Ｂの油圧が排出されることで、ベーンロータ５がハウジングロータ４に対して相対的に進角側へ変位し、カムシャフト１が進角する。

カムシャフト１の進角量を進角側の目標位相に制御する際、カムシャフト１が受けるトルク変動により、ベーンロータ５はハウジングロータ４に対して遅角側および進角側にトルク変動を受ける。ベーンロータ５が受けるトルク変動のうち、遅角側へのトルク変動により、進角室Ａの油圧を供給側（ＯＣＶ２２側）に押し戻す力が生じる。しかし、進角油路３１に進角逆止弁２３を設けて、進角逆止弁バイパス２４を進角ドレン制御弁２５で閉じているため、トルク変動により進角室Ａの油圧は供給側（ＯＣＶ２２側）に逆流しない。従って、例えオイルポンプ２１の吐出油圧が低い時にベーンロータ５が遅角側にトルク変動を受けても、ベーンロータ５が遅角側に戻されず、目標位相に到達するまでの応答性を短縮することができる。

（進角量の保持制御）
ベーンロータ５が目標位相に到達すると、ＥＣＵ３は電磁アクチュエータ５３の通電量をデューティ比制御して、スプール５５を図６と図７の中間に保持させる（スプール５５のストローク量が１／２の状態）。
この状態を説明する。
遅角ドレン制御弁２８：遅角ドレン制御弁２８の信号ポートとＯＳＶ入力ポート６７が連通して、遅角逆止弁バイパス２７を閉じる。
遅角室Ｂ：遅角室出力ポート６４が第３ランドで閉じられ、遅角室Ｂの油圧が保持される。
進角ドレン制御弁２５：進角ドレン制御弁２５の信号ポートとＯＳＶ入力ポート６７が連通して、進角逆止弁バイパス２４を閉じる。
進角室Ａ：進角室出力ポート６２が第２ランドで閉じられ、進角室Ａの油圧が保持される。
このように、進角室Ａおよび遅角室Ｂの駆動油圧が保持されることで、ベーンロータ５は目標位相に保持される。

（実施例１の効果）
実施例１のＶＶＴでは、油圧制御系に搭載されるＯＣＶ２２とＯＳＶ２９とを一体化し、ＯＣＶ／ＯＳＶ電磁スプール弁５１として設けているが、上述したように、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９の間のスリーブ５４の外周面に、第２ドレンポート６５に連通する逃がし溝９０を設けている。
このため、ＯＣＶ２２の出力系（進角室出力ポート６２および遅角室出力ポート６４）から出力された出力油圧が、エンジンヘッドの取付穴とスリーブ５４との間のクリアランスに漏れ出ても、クリアランスに漏れたＯＣＶ２２の出力油圧は逃がし溝９０から第２ドレンポート６５に排出されるため、クリアランスに漏れたＯＣＶ２２の出力油圧がＯＳＶ２９の出力系（進角パイロットポート６６および遅角パイロットポート６８）に伝わる不具合がなく、ＯＳＶ２９の出力油圧がＯＣＶ２２の出力油圧の影響を受けることがない。

同様に、ＯＳＶ２９の出力系（進角パイロットポート６６および遅角パイロットポート６８）から出力された出力油圧が、エンジンヘッドの取付穴とスリーブ５４との間のクリアランスに漏れ出ても、クリアランスに漏れたＯＳＶ２９の出力油圧は逃がし溝９０から第２ドレンポート６５に排出されるため、クリアランスに漏れたＯＳＶ２９の出力油圧がＯＣＶ２２の出力系（進角室出力ポート６２および遅角室出力ポート６４）に伝わる不具合がなく、ＯＣＶ２２の出力油圧がＯＳＶ２９の出力油圧の影響を受けることがない。

このように、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９を一体化して設けても、互いの出力油圧が、互いの出力油圧に対して影響を及ぼすことがなく、高精度な位相制御を行うことができる。即ち、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９を一体化したＯＣＶ／ＯＳＶ電磁スプール弁５１を用いるものであっても、ＶＶＴの信頼性を高めることができる。
また、ＯＣＶ２２とＯＳＶ２９の間に形成した逃がし溝９０によってＯＣＶ２２とＯＳＶ２９の干渉を防ぐため、Ｏリング等のシール部材を必要としない。このため、Ｏリング等のシール部材を用いることによるコスト上昇を招くことがない。

〔変形例〕
上記の実施例では、ＶＶＴの油圧制御系に用いられるＯＣＶ２２とＯＳＶ２９に本発明を適用する例を示したが、バルブ機能はＯＣＶ２２とＯＳＶ２９に限定されるものではなく、種々の複数のバルブ機能を一体化してなる複数機能一体型スプール弁に本発明を適用可能なものである。
上記の実施例では、油圧制御系に用いられる複数機能一体型スプール弁に本発明を適用する例を示したが、制御流体はオイルに限定されるものではなく、水等の他の液体制御や、ガス等の気体制御を行うものであっても良い。
上記の実施例では、２つのバルブ機能（実施例中ではＯＣＶ２２とＯＳＶ２９）を有する複数機能一体型スプール弁に本発明を適用する例を示したが、３つ以上のバルブ機能を有する複数機能一体型スプール弁に本発明を適用しても良い。この場合、各バルブ機能間に逃がし溝を設けることが望ましいが、不具合が生じるバルブ機能間のみに逃がし溝を設けても良い。

上記の実施例では、スプール５５を１部品で設ける例を示したが、各バルブ機能毎にスプールを別々に設けるなどしてスリーブ５４内で当接配置させても良い。なお、スリーブ５４内で別部品として設けたスプール５５は、直接当接するものであっても良いし、中間部材を介して当接するものであっても良い。
上記の実施例では、中心部にドレンポートが形成された筒形状のスプール５５を例に示したが、スプール５５の構造は限定されるものではなく、例えば中実で、複数の大径部と複数の小径部とで各ポートの切替を行うものであっても良い。

上記の実施例に示した電磁アクチュエータ５３は一例であって、他の構造の電磁アクチュエータを用いても良い。例えば、コイル７３の軸方向にプランジャ７４が配置される構造の電磁アクチュエータを用いても良い。
上記の実施例では、スプール弁５２を駆動するアクチュエータとして電磁アクチュエータ５３を用いる例を示したが、電動モータの回転を軸力に変換してスプール５５に与える電動アクチュエータや、ピエゾアクチュエータなど、他の構造の電動アクチュエータを用いても良い。または、パイロット油圧によりスプール弁５２を駆動しても良い。あるいは、リンク手段（ワイヤーやロッド等）を用いるなどして手動操作するものであっても良い。

ＯＣＶ／ＯＳＶ電磁スプール弁の軸方向断面図である（実施例１）。 ＯＣＶ／ＯＳＶ電磁スプール弁の側面図である（実施例１）。 ＶＣＴの軸方向断面図を用いたＶＶＴの概略図である（実施例１）。 ＶＣＴの軸方向視図を用いた遅角作動時におけるＶＶＴの概略図である（実施例１）。 ＶＣＴの軸方向視図を用いた進角作動時におけるＶＶＴの概略図である（実施例１）。 遅角作動時におけるＯＣＶ／ＯＳＶ電磁スプール弁の軸方向断面図である（実施例１）。 進角作動時におけるＯＣＶ／ＯＳＶ電磁スプール弁の軸方向断面図である（実施例１）。 ＶＣＴの軸方向視図を用いたＶＶＴの概略図である（背景技術）。 逆止弁の有無による目標位相到達時間の違いを示す特性図である。

符号の説明

２２ ＯＣＶ（第１バルブ機能）
２９ ＯＳＶ（第２バルブ機能）
５１ ＯＣＶ／ＯＳＶ電磁スプール弁
５２ スプール弁
５３ 電磁アクチュエータ
５４ スリーブ
５５ スプール
６２ 進角室出力ポート（第１バルブ機能の出力系）
６４ 遅角室出力ポート（第１バルブ機能の出力系）
６５ 第２ドレンポート（逃がし溝に通じる低圧側のポート）
６６ 進角パイロットポート（第２バルブ機能の出力系）
６８ 遅角パイロットポート（第２バルブ機能の出力系）
９０ 逃がし溝

Claims (3)

1. 固定部材に形成された取付穴内に外周面が挿入される１つのスリーブと、
   このスリーブ内において軸方向へ変位して、複数のバルブ機能の切替状態を変更可能なスプールと、
   を備える複数機能一体型スプール弁において、
   前記スリーブの外周面は、前記複数のバルブ機能のうちの第１バルブ機能における出力系と、前記第１バルブ機能に隣接する第２バルブ機能における出力系との間に、低圧側に通じる逃がし溝を備えることを特徴とする複数機能一体型スプール弁。
2. 請求項１に記載の複数機能一体型スプール弁において、
   この複数機能一体型スプール弁は、前記複数のバルブ機能が軸方向に並んで設けられ、 前記逃がし溝は、前記スリーブの外周面において周方向に形成された環状溝であることを特徴とする複数機能一体型スプール弁。
3. 請求項１または請求項２に記載の複数機能一体型スプール弁において、
   前記第１バルブ機能は、オイルの流量制御を行うＯＣＶであり、
   前記第２バルブ機能は、オイルの供給と排出を切り替えるＯＳＶであることを特徴とする複数機能一体型スプール弁。
   

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