JP2021076134A - 電磁切換弁 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁切換弁において、所定位置から逸脱した伝達部材の自動復帰を図る。【解決手段】油路に連通するポートを画定するスリーブ１０、スリーブ内において軸線Ｓ上を往復動自在に配置されてポートを開閉するスプール２０、軸線上に配置されるプランジャ７０及びステータ９０を含む電磁アクチュエータＡ、プランジャとスプールの間に介在する伝達部材６０、スプールをプランジャに向けて付勢する付勢バネ３０を備え、伝達部材６０は、プランジャの受入れ凹部７５に対して傾動可能に当接する凸状の第１当接部６１ｄと、スプールの凸状端部２７に当接する凹状の第２当接部６１ｄと、軸線上から逸脱して傾斜した状態において第１当接部の少なくとも一部が受入れ凹部に対向しかつ第２当接部の少なくとも一部が凸状端部に対向するようにスリーブ又はステータの内周面と接触して傾きを規制する外周壁６１ｓ，６２ｓを含む。【選択図】図８

Description

本発明は、電磁アクチュエータによりスプールを作動させて作動油の油路を切り換える電磁切換弁に関し、特に、自動車や二輪車等の車両に搭載の内燃エンジンにおける吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期（バルブタイミング）を変更するバルブタイミング変更装置適用される電磁切換弁に関する。

従来の電磁切換弁としては、スリーブ、スリーブ内において摺動自在に配置されるスプール、及びスプールを休止位置に戻すリターンスプリングを含むスプール弁と、コイル、プランジャ、ステータを含む電磁アクチュエータと、プランジャとスプールの間に介在して駆動力を伝達する伝達部材としての筒状のシャフトを備えた電磁スプール弁が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

この電磁スプール弁は、一般的には、プランジャが水平方向に往復動するように配置されて使用される。
このような使用形態において、プランジャが前進移動してリターンスプリングを圧縮しつつスプールを移動させた状態で、作動油内の異物等がスプールの周りに噛み込むと、スプールがロックして休止位置に戻らなくなる。
このロック状態において、プランジャだけが休止位置に戻ると、シャフトがスプール又はプランジャから外れて自由になる。そして、シャフトがその自重又は外部振動等により傾斜すると、シャフトは元の位置に復帰することができず、作動油の流量の低下、又は、作動不能等を招く虞がある。

特開２００９−６３０２２号公報

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、スプールのロック等により、伝達部材が一時的に自由になって所定の位置から逸脱しても自動的に元の位置に復帰でき、所期の機能を維持できる電磁切換弁を提供することにある。

本発明の電磁切換弁は、作動油の供給又は排出を行う油路に連通するポートを画定するスリーブと、スリーブ内において所定の軸線上を往復動自在に配置されてポートを開閉するスプールと、上記軸線上に配置されるプランジャ及びプランジャに対して起磁力を及ぼすステータを含む電磁アクチュエータと、プランジャとスプールの間に介在して駆動力を伝達するべく上記軸線上に配置される筒状の伝達部材と、スプールをプランジャに向けて付勢する付勢バネとを備え、伝達部材は、プランジャの受入れ凹部に対して傾動可能に当接する凸状の第１当接部と、スプールの凸状端部に当接する凹状の第２当接部と、上記軸線上から逸脱して傾斜した状態において第１当接部の少なくとも一部が受入れ凹部に対向しかつ第２当接部の少なくとも一部が凸状端部に対向するようにスリーブ又はステータの内周面と接触して傾きを規制する外周壁とを含む、構成となっている。

上記電磁切換弁において、伝達部材の第１当接部は、凸状湾曲面を含み、プランジャの受入れ凹部は、凹状テーパ面又は凹状湾曲面を含み、伝達部材の第２当接部は、凹状テーパ面を含み、スプールの凸状端部は、凸状湾曲面を含む、構成を採用してもよい。

上記電磁切換弁において、プランジャの受入れ凹部は、伝達部材の第１当接部の外径以上の開口径をなす外縁部を有する、構成を採用してもよい。

上記電磁切換弁において、ステータは、伝達部材を挿通させる挿通孔を含み、伝達部材の外周壁は、上記軸線上から逸脱して傾斜した状態において、挿通孔の内周面と接触し得るように形成されている、構成を採用してもよい。

上記電磁切換弁において、ステータの挿通孔の内周面は、伝達部材の外周壁が接触した状態において、伝達部材の第１当接部がプランジャの受入れ凹部に挿入され得る範囲から逸脱しないように伝達部材を規制する内径寸法に形成されている、構成を採用してもよい。

上記電磁切換弁において、伝達部材は、スリーブ内に配置される大径筒部と、ステータの挿通孔に挿通される小径筒部を含み、伝達部材の外周壁は、上記軸線上から逸脱して傾斜した状態において、スリーブの内周面と接触し得るべく大径筒部により画定される大径外周壁及びステータの挿通孔の内周面と接触し得るべく小径筒部により画定される小径外周壁を含む、構成を採用してもよい。

上記電磁切換弁において、伝達部材は、作動油を通すべく内部通路及び開口部を含む、構成を採用してもよい。

上記電磁切換弁において、伝達部材は、樹脂材料により形成されている、構成を採用してもよい。

上記構成をなす電磁切換弁によれば、スプールのロック等により、伝達部材が一時的に自由になって所定の位置から逸脱しても自動的に元の位置に復帰でき、所期の機能を維持することができる。

本発明の電磁切換弁が内燃エンジンのバルブタイミング変更装置に適用された場合の構成図である。 本発明の一実施形態に係る電磁切換弁をスリーブ側から視た分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電磁切換弁を電磁アクチュエータ側から視た分解斜視図である。 一実施形態に係る電磁切換弁に含まれる電磁アクチュエータの分解斜視図である。 一実施形態に係る電磁切換弁に含まれるスリーブ、伝達部材、プランジャを示す分解斜視図である。 一実施形態に係る電磁切換弁に含まれる伝達部材とスプールとの関係を示す断面図である。 一実施形態に係る電磁切換弁に含まれる伝達部材とプランジャとの関係を示す断面図である。 一実施形態に係る電磁切換弁において、スプールがロックし、伝達部材が自由になって傾斜した状態を示す断面図である。 一実施形態に係る電磁切換弁の動作を説明するものであり、スプール及びプランジャが休止位置に位置する状態を示す断面図である。 一実施形態に係る電磁切換弁の動作を説明するものであり、スプール及びプランジャが前進移動して最大移動位置に位置する状態を示す断面図である。 一実施形態に係る電磁切換弁において、伝達部材の自動復帰を説明するものであり、スプールがロックしかつ伝達部材が軸線上から逸脱して傾斜した状態を示す断面図である。 一実施形態に係る電磁切換弁において、伝達部材の自動復帰を説明するものであり、プランジャが起動させられて、伝達部材が図１１に示す状態から移動して軸線上に戻る過程を示す断面図である。 一実施形態に係る電磁切換弁において、伝達部材の自動復帰を説明するものであり、プランジャがさらに起動させられて、伝達部材が図１２に示す状態から移動して軸線上に戻って復帰した状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
本発明の一実施形態に係る電磁切換弁Ｖは、内燃エンジンのバルブタイミング変更装置Ｍに適用されるものである。
電磁切換弁Ｖは、コントロールユニットＥＣＵにより、車両及び内燃エンジンの運転状態に応じて適宜駆動制御される。

エンジン本体ＥＢは、電磁切換弁Ｖを嵌め込む嵌合孔Ｈ、オイルパン１内の作動油がオイルポンプ２を経て供給される供給油路３、電磁切換弁Ｖからオイルパン１に向けて作動油が排出される排出油路４、バルブタイミング変更装置Ｍの遅角室ＲＣ及び進角室ＡＣの一方に連通する第１油路５、バルブタイミング変更装置Ｍの遅角室ＲＣ及び進角室ＡＣの他方に連通する第２油路６を備えている。

バルブタイミング変更装置Ｍは、カムシャフトＣＳと一体的に回転するベーンロータ７、ベーンロータ７を所定角度範囲で相対回転可能に収容すると共にクランクシャフトに連動して回転するハウジングロータ８を備えている。
そして、ハウジングロータ８の内部空間とベーンロータ７とにより、作動油の供給及び排出が行われる進角室ＡＣ及び遅角室ＲＣが画定されている。

ここでは、バルブタイミング変更装置Ｍが吸気側のカムシャフトＣＳに適用される場合、第１油路５が進角室ＡＣに接続され、第２油路６が遅角室ＲＣに接続される。
一方、バルブタイミング変更装置Ｍが排気側のカムシャフトＣＳに適用される場合、第１油路５が遅角室ＲＣに接続され、第２油路６が進角室ＡＣに接続される。

電磁切換弁Ｖは、図２及び図３に示すように、スリーブ１０、スプール２０、付勢バネ３０、シール部材４０，５０、伝達部材６０、電磁アクチュエータＡを備えている。
電磁アクチュエータＡは、図４、図９及び図１０に示すように、プランジャ７０、ガイドスリーブ８０、ステータ９０、シール部材１００、ブラケット１１０、インナーヨーク１２０、モールドユニット１３０、シール部材１４０、アウターヨーク１５０を備えている。
ここで、電磁切換弁Ｖは、スプール２０、伝達部材６０、プランジャ７０の移動方向（軸線Ｓ方向）が鉛直方向Ｖｄに対して略垂直な水平方向に方向付けられて使用される。

スリーブ１０は、アルミニウム等の金属材料により軸線Ｓを中心とする円筒状に形成され、図２、図３、図９に示すように、外周面１１、シール溝１１ａ、供給ポート１１ｂ、排出ポート１１ｃ，１１ｄ、第１ポート１１ｅ、第２ポート１１ｆ、連通路１１ｇ，１１ｈ，１１ｉ、内周面１２、内周面１３、受け部１４、フランジ部１５を備えている。

外周面１１は、軸線Ｓを中心とする円筒面として形成され、エンジン本体ＥＢの嵌合孔Ｈに嵌合される。
シール溝１１ａは、シール部材４０を嵌め込むべく、外周面１１において環状溝として形成されている。
供給ポート１１ｂは、供給油路３と連通する。排出ポート１１ｃ，１１ｄは、排出油路４と連通する。第１ポート１１ｅは、第１油路５と連通する。第２ポート１１ｆは、第２油路６と連通する。
連通路１１ｇは、スリーブ１０の端部に形成されて、付勢バネ３０が配置される空間を排出油路４に連通させる。
連通路１１ｈは、スリーブ１０の端部寄りにおいて径方向に開口し、付勢バネ３０が配置される空間を排出油路４に連通させる。
連通路１１ｉは、スリーブ１０の内周面１３の領域において、伝達部材６０が配置される内部空間ＳＳを排出油路４に連通させる。

内周面１２は、軸線Ｓを中心とする円筒面として形成され、スプール２０の外周面２１を密接させて摺動自在にガイドする。
内周面１３は、軸線Ｓを中心とし、内周面１２よりも大きい内径でかつフランジ部１５に向けて末拡がる円錐状の面として形成され、伝達部材６０が配置された状態で伝達部材６０の周りに内部空間ＳＳが確保されるように形成されている。
受け部１４は、スプール２０の第１端部２６を受け止めてスプール２０を最大前進位置に停止させる役割をなすと共に、付勢バネ３０の一端部を受け止める役割をなす。
フランジ部１５は、ステータ９０に接合されると共にアウターヨーク１５０の端部がカシメ処理されて、電磁アクチュエータＡと連結固定される。また、フランジ部１５には、ステータ９０と協働してシール部材５０を挟み込むように収容する環状凹部１５ａが設けられている。

スプール２０は、図２、図３、図９に示すように、軸線Ｓ方向に伸長するように形成され、外周面２１、第１弁部２２、第２弁部２３、凹部２４、受け部２５、第１端部２６、凸状端部としての第２端部２７を備えている。
外周面２１は、スリーブ１０の内周面１２を摺動するべく、軸線Ｓを中心とする円筒状に形成され、内周面１２の内径と略同径又は僅かに小さい外径をなす。
第１弁部２２は、軸線Ｓ方向において第１ポート１１ｅの開口幅よりも広い外周面２１を画定するように形成され、軸線Ｓ方向に移動することにより、スリーブ１０の第１ポート１１ｅを開閉する。
第２弁部２３は、軸線Ｓ方向において第２ポート１１ｆの開口幅よりも広い外周面２１を画定するように形成され、軸線Ｓ方向に移動することにより、スリーブ１０の第２ポート１１ｆを開閉する。
凹部２４は、第１端部２６の側において、付勢バネ３０を伸縮自在に収容するように形成されている。
受け部２５は、凹部２４に収容された付勢バネ３０の他端部を受けるべく、凹部２４の底壁として形成されている。
第１端部２６は、環状端面として形成され、スリーブ１０の受け部１４に対して離脱可能に当接する。
第２端部２７は、図６及び図８に示すように、軸線Ｓ方向において伝達部材６０の第２当接部６２ｄと当接するべく、軸線Ｓを中心とする円環状でかつ凸状湾曲面として形成されている。

付勢バネ３０は、圧縮型のコイルバネであり、一端部がスリーブ１０の受け部１４に当接し、他端部がスプール２０の受け部２５に当接するように組み付けられている。
そして、付勢バネ３０は、休止状態にあるとき、図９に示すように、プランジャ７０を休止位置まで後退させ、第１弁部２２が第１ポート１１ｅと供給ポート１１ｂとの連通を遮断すると共に第１ポート１１ｅと排出ポート１１ｃを連通させ、第２弁部２３が第２ポート１１ｆと供給ポート１１ｂを連通させると共に第２ポート１１ｆと排出ポート１１ｄとの連通を遮断する位置にスプール２０を停止させる付勢力を及ぼす。

シール部材４０は、ゴム製のＯリングであり、スリーブ１０のシール溝１１ａに嵌め込まれて、エンジン本体ＥＢとスリーブ１０の間をシールする。
シール部材５０は、ゴム製のＯリングであり、スリーブ１０のフランジ部１５の凹部１５ａに配置されて、スリーブ１０とステータ９０の間をシールする。

伝達部材６０は、プランジャ７０とスプール２０の間に介在して駆動力を伝達するべく、樹脂材料により軸線Ｓ方向に伸長する筒状に形成されており、図５ないし図７に示すように、ステータ９０の挿通孔９１ａに挿通される小径筒部６１、スリーブ１０内の内周面１３の領域に配置される大径筒部６２、環状段差部６３を備えている。

小径筒部６１は、小径外周壁６１ｓ、第１当接部６１ａ、対向壁６１ｂ、第１内部通路６１ｃ、２つの第１開口部６１ｄ、第２内部通路６１ｅ、２つの第２開口部６１ｆを備えている。
小径筒部６１は、ステータ９０の挿通孔９１ａに挿通される領域であり、又、図８に示すように、伝達部材６０が軸線Ｓ上から逸脱して傾斜した際には、小径筒部６１により画定される小径外周壁６１ｓが挿通孔９１ａの内周面に接触し得る。

第１当接部６１ａは、軸線Ｓを中心とする円環状でかつ凸状湾曲面として形成され、プランジャ７０の受入れ凹部７５に挿入されると共に受入れ凹部７５に対して傾動可能に当接する。
対向壁６１ｂは、軸線Ｓ方向において、プランジャ７０の貫通路７４と対向する遮断壁として形成されている。
第１内部通路６１ｃは、軸線Ｓ方向において対向壁６１ｂよりもプランジャ７０側に形成され、プランジャ７０の貫通路７４と連通するべく、軸線Ｓ方向に伸長する円筒孔をなす。第１内部通路６１ｃの通路面積は、貫通路７４の通路面積と同等か又はそれ以上の大きさに形成されている。ここで、第１内部通路６１ｃの通路面積とは、軸線Ｓに垂直な断面における第１内部通路６１ｃの通路面積であり、貫通路７４の通路面積とは、軸線Ｓに垂直な断面における貫通路７４の通路面積である。
第１開口部６１ｄは、図９及び図１０に示すように、軸線Ｓ方向においてステータ９０の挿通孔９１ａよりもプランジャ７０側に形成され、第１内部通路６１ｃを径方向に開口する円形孔をなす。第１開口部６１ｄの通路面積は、第１内部通路６１ｃの通路面積と同等か又はそれ以上の大きさに形成されている。ここで、第１開口部６１ｄの通路面積とは、円形孔をなす２つの第１開口部６１ｄの通路面積である。
第２内部通路６１ｅは、軸線Ｓ方向において対向壁６１ｂよりもスプール２０側に形成され、軸線Ｓ方向に伸長する円筒孔をなす。第２内部通路６１ｅの内径（通路面積）は、第１内部通路６１ｃの内径（通路面積）よりも大きく形成されている。
第２開口部６１ｆは、図９及び図１０に示すように、軸線Ｓ方向においてステータ９０の挿通孔９１ａよりもスプール２０側に形成され、第２内部通路６１ｅを径方向に開口する円形孔をなす。第２開口部６１ｆの通路面積は、第２内部通路６１ｅの通路面積と同等か又はそれ以上の大きさに形成されている。ここで、第２開口部６１ｆの通路面積とは、円形孔をなす２つの第２開口部６１ｆの通路面積であり、第２内部通路６１ｅの通路面積とは、軸線Ｓに垂直な断面における第２内部通路６１ｅの通路面積である。

大径筒部６２は、大径外周壁６２ｓ、第２内部通路６２ａ、４つの第２開口部６２ｂ、第１開口部６２ｂの周りに形成された４つの肉抜き部６２ｃ、第２当接部６２ｄを備えている。
大径筒部６２は、スリーブ２０内に配置される領域であり、又、図８に示すように、伝達部材６０が軸線Ｓ上から逸脱して傾斜した際には、大径筒部６２により画定される大径外周壁６２ｓがスリーブ２０の内周面１３に接触し得る。
第２内部通路６２ａは、第２内部通路６１ｅと連通するべく、軸線Ｓ方向において対向壁６１ｂよりもスプール２０側に形成されて軸線Ｓ方向に伸長する円筒孔をなす。第２内部通路６２ａの内径（通路面積）は、第２内部通路６１ｅの内径（通路面積）よりも大きく形成されている。
第２開口部６２ｂは、図９及び図１０に示すように、軸線Ｓ方向においてステータ９０の挿通孔９１ａよりもスプール２０側に形成され、第２内部通路６２ａを径方向に開口する略矩形孔をなす。第２開口部６２ｂの通路面積は、第２内部通路６２ａの通路面積と同等か又はそれ以上の大きさに形成されている。ここで、第２開口部６２ｂの通路面積とは、略矩形孔をなす４つの第２開口部６２ｂの通路面積であり、第２内部通路６２ａの通路面積とは、軸線Ｓに垂直な断面における第２内部通路６２ａの通路面積である。
４つの肉抜き部６２ｃは、第１開口部６２ｂの周りの領域が大径筒部６２の外周面６２ｓから径方向の内側に凹むように形成されている。これによれば、伝達部材６０がスリーブ２０内に配置されたとき、伝達部材６０と内周面１３との間において、作動油の流れを可能にする十分な隙間空間を確保することができる。

第２当接部６２ｄは、第２内部通路６２ａをスプール２０に向けて開口させる端部を画定すると共にスプール２０の第２端部２７と当接するべく、軸線Ｓを中心とする円環状でかつ凹状テーパ面として形成されている。
環状段差部６３は、小径筒部６１と大径筒部６２の境界に形成され、軸線Ｓ方向においてステータ９０の環状対向部９１ｅと対向する。

上記構成において、伝達部材６０は、スリーブ２０の内周面１３と接触して傾きを規制する大径外周壁６２ｓと、ステータ９０の挿通孔９１ａの内周面と接触して傾きを規制する小径外周壁６１ｓを備えるため、図８に示すように、スリーブ２０がロックして伝達部材６０が軸線Ｓ上から逸脱して傾斜した状態になっても、伝達部材６０の第１当接部６１ａの少なくとも一部が、プランジャ７０の受入れ凹部７５に対向し、かつ、伝達部材６０の第２当接部６１ｄの少なくとも一部がスプール２０の凸状端部である第２端部２７に対向する範囲内に傾きが規制される。

プランジャ７０は、鉄等の強磁性材料を用いて、軸線Ｓ方向に伸長する円柱状に形成され、図４及び図９に示すように、外周面７１、第１端部７２、第２端部７３、貫通路７４、受入れ凹部７５を備えている。

外周面７１は、ガイドスリーブ８０の内壁面８１により、軸線Ｓ方向に摺動自在にガイドされる。
第１端部７２は、軸線Ｓに垂直な環状平坦面をなす。
第２端部７３は、軸線Ｓに垂直な環状平坦面をなすと共に、休止位置において、ガイドスリーブ８０のストッパ８３に当接する。
貫通路７４は、軸線Ｓ上に配置されると共に軸線Ｓ方向に伸長して、第１端部７２から第２端部７３まで貫通する円筒孔をなす。

受入れ凹部７５は、第１端部７２の貫通路７４の周りにおいて、伝達部材６０の第１当接部６１ａを受け入れて当接させるべく、軸線Ｓを中心とする円環状でかつ凹状テーパ面として形成されている。
ここで、受入れ凹部７５は、図７に示すように、伝達部材６０の第１当接部６１ａの外径以上の開口径をなす外縁部７５ａを有する。
これにより、伝達部材６０の第１当接部６１ａが、プランジャ７０の受入れ凹部７５に対して容易に入り込んで当接することができる。

ガイドスリーブ８０は、薄板の金属材料を深絞り成形して、軸線Ｓを中心とする有底円筒状に形成され、図４及び図９に示すように、内壁面８１、底壁面８２、底壁面８２から突出するストッパ８３、フランジ部８４を備えている。
内壁面８１は、プランジャ７０を軸線Ｓ方向に摺動自在にガイドする。
ストッパ８３は、軸線Ｓ方向において底壁面８２から内側に突出して形成され、プランジャ７０の休止位置を規定する役割をなす。
このように、ストッパ８３が内側に突出して形成されているため、プランジャ７０がストッパ８３に当接した状態で、プランジャ７０の第２端部７３と底壁面８２との間に隙間空間が画定される。これにより、プランジャ７０がガイドスリーブ８０の底壁面８２に密着して作動不能になるのを防止できる。
フランジ部８４は、径方向において伝達部材６０を外側から覆うように多段円錐状に形成された領域を含み、シール部材１００と共にステータ９０とブラケット１１０の間に挟み込まれて固定される。

上記ガイドスリーブ８０とプランジャ７０の関係において、プランジャ７０が付勢バネ３０を圧縮する向きの前進位置に位置するとき、図１０に示すように、ガイドスリーブ８０の内壁面８１及び底壁面８２とプランジャ７０の第２端部７３とにより、プランジャ７０が休止位置に後退移動可能な後退移動空間ＲＳが画定される。

ステータ９０は、磁路の一部を形成すると共にコイル１３２への通電によりプランジャ７０に対して起磁力を及ぼすべく、強磁性材料を用いて形成され、多段円柱状をなすフロントヨーク９１と略円盤状をなすエンドヨーク９２をカシメ処理することにより一体的に固定されたものである。
ステータ９０は、図４、図９及び図１０に示すように、挿通孔９１ａ、環状対向面９１ｂ、環状内壁面９１ｃ、ガイド部９１ｄ、環状対向部９１ｅ、接合面９２ａ，９２ｂを備えている。

挿通孔９１ａは、伝達部材６０の小径筒部６１を所定の隙間Ｇをおいて挿通させるべく、軸線Ｓを中心とする円筒孔をなす。
ここで、挿通孔９１ａにおいて伝達部材６０の周りに画定される隙間Ｇの通路面積は、第１開口部６１ｄの通路面積以下の大きさに形成されている。隙間Ｇの通路面積とは、軸線Ｓに垂直な断面における環状をなす隙間Ｇの通路面積である。
尚、隙間Ｇは、作動油の粘性抵抗が増大しない範囲で極力小さくすることが好ましい。
また、挿通孔９１ａは、図８に示すように、その内周面が、伝達部材６０の外周壁である小径外周壁６１ｓと接触した状態において、伝達部材６０の第１当接部６１ａがプランジャ７０の受入れ凹部７５に挿入され得る範囲から逸脱しないように伝達部材６０を規制する内径寸法に形成されている。

環状対向面９１ｂは、軸線Ｓ方向においてプランジャ７０の第１端部７２と対向するべく、円環状の平坦面をなす。
環状内壁面９１ｃは、プランジャ７０が前進移動した状態において、プランジャ７０の外周面７１と径方向に所定隙間をおいて対向するべく、軸線Ｓを中心とする略円筒面をなす。
ガイド部９１ｄは、軸線Ｓを中心とする円環状でかつ凹状テーパ面として形成され、伝達部材６０をステータ９０の挿通孔９１ａに挿入する際に、伝達部材６０の第１当接部６１ａを軸線Ｓ上に向けてガイドする役割をなす。尚、ガイド部９１ｄは、軸線Ｓを中心とする円環状でかつ凹状湾曲面として形成されてもよい。
環状対向部９１ｅは、軸線Ｓ方向において伝達部材６０の環状段差部６３と対向するべく、軸線Ｓを中心とする円環状をなす。
接合面９２ａ，９２ｂは、組付け状態において、シール部材５０，１００と密接すると共に、スリーブ１０のフランジ部１５とブラケット１１０に挟み込まれて固定されるべく、平坦面をなす。

上記ステータ９０とプランジャ７０の関係において、プランジャ７０が休止位置に位置するとき、図９に示すように、ステータ９０の環状対向面９１ｂ及び環状内壁面９１ｃとプランジャ７０の第１端部７２とにより、プランジャ７０が付勢バネ３０を圧縮する向きに前進移動可能な前進移動空間ＦＳが画定される。

シール部材１００は、ゴム製のＯリングであり、ステータ９０の接合面９２ｂとガイドスリーブ８０のフランジ部８４の間に配置されて、ステータ９０とガイドスリーブ８０の接合領域をシールする。

ブラケット１１０は、金属材料を用いて形成され、環状部１１１、取付け部１１２を備えている。
環状部１１１は、モールドユニット１３０とステータ９０（エンドヨーク９２）に挟み込まれると共に、アウターヨーク１５０の嵌合凹部１５２に嵌め込まれて固定される。
取付け部１１２は、アウターヨーク１５０の外側に延出して、エンジン本体ＥＢにネジ等により固定される。

インナーヨーク１２０は、磁路の一部を形成するものであり、強磁性材料を用いて鍔付きの有底円筒状に形成され、図４及び図９に示すように、円筒部１２１、鍔部１２２を備えている。
円筒部１２１は、その内側にガイドスリーブ８０が嵌め込まれ、その外側にモールドユニット１３０のボビン１３１が嵌め込まれるように形成されている。
鍔部１２２は、アウターヨーク１５０の嵌合凹部１５３に嵌め込まれて、カシメ処理により固定される。

モールドユニット１３０は、図４及び図９に示すように、インナーヨーク１２０の円筒部１２１に嵌め込まれる樹脂製のボビン１３１、ボビン１３１に巻回された励磁用のコイル１３２、コイル１３２の周りを覆う円筒部と一体的に形成されて端子を囲繞するコネクタ１３３を備えている。

シール部材１４０は、ゴム製のＯリングであり、インナーヨーク１２０の鍔部１２２とモールドユニット１３０のボビン１３１の間に配置されて、ボビン１３１とインナーヨーク１２０の間をシールする。

アウターヨーク１５０は、磁路の一部を形成するものであり、強磁性材料を用いて円筒状に形成され、図４及び図９に示すように、円筒部１５１、嵌合凹部１５２、嵌合凹部１５３を備えている。
円筒部１５１は、軸線Ｓを中心とする円筒状に形成され、モールドユニット１３０のコイル１３２が巻回された領域、インナーヨーク１２０の鍔部１２２、ブラケット１１０の環状部１１１、ステータ９０（エンドヨーク９２）、スリーブ１０のフランジ部１５を径方向の外側から覆うように形成されている。
嵌合凹部１５２は、軸線Ｓ方向にブラケット１１０の環状部１１１、ステータ９０（エンドヨーク９２）、スリーブ１０のフランジ部１５を嵌め込んだ状態で、先端側領域にカシメ処理を施すことにより、環状部１１１、ステータ９０（エンドヨーク９２）及びフランジ部１５を固定する。
嵌合凹部１５３は、インナーヨーク１２０の鍔部１２２を嵌め込んだ状態で、先端側領域にカシメ処理を施すことにより、鍔部１２２を固定する。

次に、電磁切換弁Ｖの切換動作について説明する。
先ず、コイル１３２が非通電の状態において、プランジャ７０は、スプール２０及び伝達部材６０を介して、付勢バネ３０の付勢力により、図９に示すように、第２端部７３がストッパ８３に当接した休止位置に停止している。
また、スプール２０は、伝達部材６０を介してプランジャ７０の休止位置に対応する後退位置に停止している。
この後退位置において、スプール２０の第１弁部２２は、第１ポート１１ｅと供給ポート１１ｂの間の油路を閉塞し、かつ、第１ポート１１ｅと排出ポート１１ｃの間の油路を開放した状態にある。
また、スプール２０の第２弁部２３は、第２ポート１１ｆと供給ポート１１ｂの間の油路を開放し、かつ、第２ポート１１ｆと排出ポート１１ｄの間の油路を閉塞した状態にある。
このとき、第１油路５は作動油が排出され、第２油路６は作動油が供給される。

続いて、コイル１３２が適宜通電されて起磁力が発生すると、プランジャ７０は、付勢バネ３０の付勢力に抗しつつ前進移動して、図１０に示すように、スプール２０の第１端部２６が受け部１４に当接して、スプール２０は最大前進位置に位置決めされる。
この最大前進位置において、スプール２０の第１弁部２２は、第１ポート１１ｅと供給ポート１１ｂの間の油路を開放し、かつ、第１ポート１１ｅと排出ポート１１ｃの間の油路を閉塞した状態にある。
また、スプール２０の第２弁部２３は、第２ポート１１ｆと供給ポート１１ｂの間の油路を閉塞し、かつ、第２ポート１１ｆと排出ポート１１ｄの間の油路を開放した状態にある。
このとき、第１油路５は作動油が供給され、第２油路６は作動油が排出される。

尚、コイル１３２の通電が適宜制御されて、スプール２０を中間位置に停止させることもできる。
この中間位置において、スプール２０の第１弁部２２は、第１ポート１１ｅと供給ポート１１ｂの間の油路を閉塞し、かつ、第１ポート１１ｅと排出ポート１１ｃの間の油路を閉塞した状態にある。
また、スプール２０の第２弁部２３は、第２ポート１１ｆと供給ポート１１ｂの間の油路を閉塞し、かつ、第２ポート１１ｆと排出ポート１１ｄの間の油路を閉塞した状態にある。
このとき、第１油路５及び第２油路６は、共に作動油の供給及び排出が遮断される。

上記切換動作をなす電磁切換弁Ｖが、例えば、内燃エンジンの吸気側のカムシャフトＣＳのバルブタイミング変更装置Ｍに適用された場合、第１油路５が進角室ＡＣに接続され、第２油路６が遅角室ＲＣに接続される。
したがって、プランジャ７０が休止位置にあるとき、吸気バルブのバルブタイミングが遅角位置に保持され、運転条件に応じてプランジャ７０が前進移動することにより、吸気バルブのバルブタイミングが進角位置に位置付けられる。
一方、上記切換動作をなす電磁切換弁Ｖが、例えば、内燃エンジンの排気側のカムシャフトＣＳのバルブタイミング変更装置Ｍに適用された場合、第１油路５が遅角室ＲＣに接続され、第２油路６が進角室ＡＣに接続される。
したがって、プランジャ７０が休止位置にあるとき、排気バルブのバルブタイミングが進角位置に保持され、運転条件に応じてプランジャ７０が前進移動することにより、排気バルブのバルブタイミングが遅角位置に位置付けられる。

次に、上記切換動作をなす電磁切換弁Ｖにおいて、プランジャ７０及び伝達部材６０の周りの作動油の流れについて説明する。
プランジャ７０が休止位置から前進移動すると、図１０に示すように、前進移動空間ＦＳ内の作動油は、矢印で示すように、伝達部材６０の第１開口部６１ｄ及び第１内部通路６１ｃを経てプランジャ７０の貫通路７４を通り、プランジャ７０の背後に画定される後退移動空間ＲＳに流れ込む。これにより、プランジャ７０は、円滑に前進移動することができる。
一方、スリーブ１０の内部空間ＳＳにおいては、伝達部材６０は、プランジャ７０に押されてスプール２０と一緒に前進移動する。
ここで、ステータ９０の挿通孔９１ａにおいて伝達部材６０の小径筒部６１の周りに画定される隙間Ｇの通路面積は、第１開口部６１ｄの通路面積以下の大きさ、すなわち、粘性抵抗が増大しない範囲で極力小さく形成されているため、内部空間ＳＳ内の作動油、特に異物は、挿通孔９１ａを経て前進移動空間ＦＳ内に流れ難くなっている。

この状態において、内部空間ＳＳ内の作動油は、環状段差部６３と環状対向部９１ｄの離隔距離が広がることから、例えば図１０中の矢印で示すように、伝達部材６０の第２内部通路６１ｅ内の作動油が第２開口部６１ｆから内部空間ＳＳに流れ、又、伝達部材６０の外側の内部空間ＳＳ内の作動油が第２開口部６２ｂから第２内部通路６２ａ，６１ｅ内に流れ、又は、排出ポート１１ｄ及び排出油路４の近傍の作動油が連通１１ｉを通して内部空間ＳＳ内に流れ込む。このように、内部空間ＳＳ内の作動油は、全体的には伝達部材６０の周りで循環する。

プランジャ７０が前進位置から休止位置に向けて後退移動すると、後退移動空間ＲＳ内の作動油は、図９中の矢印で示すように、プランジャ７０の貫通路７４を経て伝達部材６０の第１内部通路６１ｃ及び第１開口部６１ｄを通り、プランジャ７０の前側に画定される前進移動空間ＦＳに流れ込む。これにより、プランジャ７０は、円滑に後退移動することができる。

一方、スリーブ１０の内部空間ＳＳにおいては、伝達部材６０は、付勢バネ３０の付勢力により、スプール２０と一緒にプランジャ７０に追従して後退移動する。
ここで、ステータ９０の挿通孔９１ａにおいて伝達部材６０の小径筒部６１の周りに画定される隙間Ｇの通路面積は、前述同様に、第１開口部６１ｄの通路面積以下の大きさ、すなわち、粘性抵抗が増大しない範囲で極力小さく形成されているため、内部空間ＳＳ内の作動油、特に異物は、挿通孔９１ａを経て前進移動空間ＦＳ内に流れ難くなっている。

この状態において、内部空間ＳＳ内の作動油は、環状段差部６３と環状対向部９１ｄの離隔距離が狭くなることから、例えば図９中の矢印で示すように、伝達部材６０の外側の内部空間ＳＳ内の作動油が伝達部材６０の第２開口部６１ｆから第２内部通路６１ｅ内に流れ、又、伝達部材６０の内側の第２内部通路６２ａ，６１ｅの作動油が第２開口部６２ｂから伝達部材６０の外側の内部空間ＳＳに流れ、又は、内部空間ＳＳ内の作動油が連通１１ｉを通して排出ポート１１ｄ及び排出油路４に流れ出る。このように、内部空間ＳＳ内の作動油は、全体的には伝達部材６０の周りで循環する。

ここでは、第１内部通路６１ｃの通路面積は貫通路７４の通路面積以上の大きさに形成され、又、第１開口部６１ｄの通路面積は第１内部通路６１ｃの通路面以上の大きさに形成されているため、作動油が前進移動空間ＦＳから後退移動空間ＲＳに移動する際に又は後退移動空間ＲＳから前進移動空間ＦＳに移動する際に、絞り抵抗によるダンパ効果等が生じるのを防止することができ、プランジャ７０を円滑に作動させることができる。
また、伝達部材６０の環状段差部６３が軸線Ｓ方向においてステータ９０の環状対向部９１ｄと対向するため、両者の離隔距離の変動により、作動油を内部通路ＳＳの領域で積極的に循環させることができる。

したがって、内部空間ＳＳ内の作動油に異物が混入していた場合、異物が挿通孔９１ａを通してプランジャ７０の作動領域に流れ込むのを阻止できる。これにより、異物の噛み込みによるプランジャ７０の摩耗やロックを防止することができる。
仮に、作動油内の異物がスプール２０の周りにおいて噛み込んだ場合は、プランジャ７０を適宜往復駆動することにより、噛み込み状態を解消することができる。

次に、電磁切換弁Ｖにおける伝達部材６０の復帰動作について、図１１ないし図１３を参照して説明する。
先ず、コイル１３２の通電により、プランジャ７０が前進移動し、スプール２０が、付勢バネ３０を圧縮しつつ所定量移動させられた状態で作動油内の異物等を噛み込んでロックした場合を想定する。
このとき、プランジャ７０のみが後退移動すると、例えば図１１に示すように、スプール２０とプランジャ７０との間隔が広がって、伝達部材６０は自由になり、自重あるいは外部振動等の影響により、伝達部材６０は軸線Ｓ上から逸脱して傾斜する。

この傾斜状態において、第１当接部６１ａがプランジャ７０の受入れ凹部７５から離脱し、第２当接部６２ｄがスプール２０の第２端部２７から離脱しても、大径外周壁６２ｓが内周面１３に接触し、小径外周壁６１ｓが挿入孔９１ａの内周面に接触する。
これにより、伝達部材６０は、第１当接部６１ａの少なくとも一部が受入れ凹部７５と軸線Ｓ方向において対向し、第２当接部６２ｄの少なくとも一部が第２端部２７と軸線Ｓ方向において対向するように保持される。

ここで、コイル１３２が通電されて、プランジャ７０が前進移動すると、図１２に示すように、伝達部材６０の第１当接部６１ａは受入れ凹部７５に向けて移動し、伝達部材６０の第２当接部６２ｄはスプール２０の第２端部２７に向けて移動する。
そして、プランジャ７０がさらに前進移動すると、図１３に示すように、伝達部材６０の第１当接部６１ａは受入れ凹部７５に確実に入り込んで環状に当接し、伝達部材６０の第２当接部６２ｄはスプール２０の第２端部２７と環状に確実に当接する。これにより、伝達部材６０は軸線Ｓ上の位置に復帰する。

その後、プランジャ７０がさらに前進移動すると、スプール２０のロックが解除される。プランジャ７０による一度の衝撃でスプール２０のロックが解除されない場合は、プランジャ７０が複数回に亘り往復駆動されることにより、伝達部材６０は図１１ないし図１３に示す状態を繰り返して、伝達部材６０が軸線Ｓ上の位置に復帰すると共にスプール２０のロックが解除される。
また、プランジャ７０の後退移動及び前進移動が数回繰り返されることにより、電磁切換弁Ｖを所期の機能状態に確実に復帰させることができる。

上記電磁切換弁Ｖにおいては、伝達部材６０の第１当接部６１ａが凸状湾曲面として形成され、プランジャ７０の受入れ凹部７５が凹状テーパ面として形成され、伝達部材６０の第２当接部６２ｄが凹状テーパ面として形成され、スプール２０の凸状端部である第２端部２７が凸状湾曲面として形成されている。
したがって、第２当接部６２ｄの凹状テーパ面と第２端部２７の凸状湾曲面とが正対して環状に当接し合うように互いに誘導することにより、軸線Ｓ上から逸脱した伝達部材６０を軸線Ｓ上の位置に自動的に容易に復帰させることができる。

また、伝達部材６０の第１当接部６１ａがプランジャ７０の受入れ凹部７５に対して傾動可能に当接し、又、プランジャ７０の受入れ凹部７５が伝達部材６０の第１当接部６１ａの外径以上の開口径をなす外縁部７５ａを有するため、第１当接部６１ａが受入れ凹部７５から一旦離脱しても、第１当接部６１ａは容易に受入れ凹部７５に滑り込んで当接することができる。

また、伝達部材６０の傾きを規制する外周壁として、大径筒部６２により画定される大径外周壁６２ｓと、小径筒部６１により画定される小径外周壁６１ｓとを採用したことにより、単一外径の伝達部材に場合に比べて、伝達部材６０の軸線Ｓ上からの逸脱量を抑えることができる。
すなわち、伝達部材６０の周りにおいて作動油の流れを許容する内部空間ＳＳを確保しつつ、伝達部材６０が元の位置へ復帰する行程を短くすることができる。

また、ステータ９０の挿通孔９１ａの内周面は、伝達部材６０の小径外周壁６１ｓが接触した状態において、伝達部材６０の第１当接部６１ａがプランジャ７０の受入れ凹部７５に挿入され得る範囲から逸脱しないように伝達部材６０を規制する内径寸法に形成されている。
したがって、伝達部材６０が軸線Ｓ上から逸脱して傾斜した状態にあっても、伝達部材６０の第１当接部６１ａはプランジャ７０の受入れ凹部７５に確実に導かれて当接することができる。
尚、伝達部材６０が樹脂材料により形成されているため、小径筒部６１、大径筒部６２を含む形態、作動油の通路としての複数の内部通路及び開口部を含む形態を容易に形成することができる。

上記構成をなす電磁切換弁Ｖによれば、電磁切換弁Ｖのスプール２０が異物の噛み込み等によりロックし、伝達部材６０が軸線Ｓ上から逸脱した場合であっても、伝達部材６０を自動的に元の位置へ復帰させると共にスプール２０のロックを解除することができる
また、スプール２０又はプランジャ７０に一体的に固定されない伝達部材６０を採用することにより、各部品の芯出しを高精度に行う必要がなく、伝達部材６０の組付け時又は元の位置への自動復帰において、伝達部材６０で微小な芯ずれを吸収しつつ伝達部材６０を軸線Ｓ上に配置することができる。

上記実施形態においては、伝達部材として、小径部６１及び大径部６２を有する伝達部材６０を示したが、これに限定されるものではなく、単一の外径からなる筒状部材においてその傾きを規制する外周壁を設けた伝達部材を採用してもよい。
上記実施形態においては、プランジャ７０の受入れ凹部７５が、凹状テーパ面として形成された場合を示したが、これに限定されるものではなく、伝達部材６０の第１当接部６１ａの凸状湾曲面よりも曲率半径の大きい凹状湾曲面を採用してもよい。
上記実施形態において、伝達部材として、樹脂材料により形成された伝達部材６０を示したが、これに限定されるものではなく、その他の非磁性材料により形成された伝達部材を採用してもよい。
上記実施形態においては、電磁切換弁Ｖがエンジン本体ＥＢの嵌合孔Ｈに嵌合される場合を示したが、これに限定されるものではなく、それ以外の場所に装着されてもよい。

以上述べたように、本発明の電磁切換弁によれば、スプールのロック等により、伝達部材が一時的に自由になって所定の位置から逸脱しても自動的に元の位置に復帰でき、所期の機能を維持することができるため、自動車又は二輪車等の車両に搭載されるエンジンに適用できるのは勿論のこと、その他の油圧機器等において作動油の流れを制御する際にも有用である。

Ｓ 軸線
３ 供給油路
４ 排出油路
５ 第１油路
６ 第２油路
Ｖ 電磁切換弁
１０ スリーブ
１１ｂ 供給ポート
１１ｃ，１１ｄ 排出ポート
１１ｅ 第１ポート
１１ｆ 第２ポート
１３ 内周面
２０ スプール
２７ 第２端部（凸状端部、凸状湾曲面）
３０ 付勢バネ
６０ 伝達部材
６１ 小径筒部
６１ｓ 小径外周壁
６１ａ 第１当接部（凸状湾曲面）
６２ 大径筒部
６２ｓ 大径外周壁
６２ｄ 第２当接部（凹状テーパ面）
Ａ 電磁アクチュエータ
７０ プランジャ
７５ 受入れ凹部（凹状テーパ面）
７５ａ 外縁部
９０ ステータ
９１ａ 挿通孔

Claims (8)

1. 作動油の供給又は排出を行う油路に連通するポートを画定するスリーブと、
   前記スリーブ内において所定の軸線上を往復動自在に配置されて前記ポートを開閉するスプールと、
   前記軸線上に配置されるプランジャ、前記プランジャに対して起磁力を及ぼすステータを含む電磁アクチュエータと、
   前記プランジャと前記スプールの間に介在して駆動力を伝達するべく前記軸線上に配置される筒状の伝達部材と、
   前記スプールを前記プランジャに向けて付勢する付勢バネと、を備え、
   前記伝達部材は、前記プランジャの受入れ凹部に対して傾動可能に当接する凸状の第１当接部と、前記スプールの凸状端部に当接する凹状の第２当接部と、前記軸線上から逸脱して傾斜した状態において前記第１当接部の少なくとも一部が前記受入れ凹部に対向しかつ前記第２当接部の少なくとも一部が前記凸状端部に対向するように前記スリーブ又は前記ステータの内周面と接触して傾きを規制する外周壁と、を含む、
   ことを特徴とする電磁切換弁。
2. 前記伝達部材の第１当接部は、凸状湾曲面を含み、
   前記プランジャの受入れ凹部は、凹状テーパ面又は凹状湾曲面を含み、
   前記伝達部材の第２当接部は、凹状テーパ面を含み、
   前記スプールの凸状端部は、凸状湾曲面を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電磁切換弁。
3. 前記プランジャの受入れ凹部は、前記伝達部材の第１当接部の外径以上の開口径をなす外縁部を有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電磁切換弁。
4. 前記ステータは、前記伝達部材を挿通させる挿通孔を含み、
   前記伝達部材の外周壁は、前記軸線上から逸脱して傾斜した状態において、前記挿通孔の内周面と接触し得るように形成されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一つに記載の電磁切換弁。
5. 前記ステータの挿通孔の内周面は、前記伝達部材の外周壁が接触した状態において、前記伝達部材の第１当接部が前記プランジャの受入れ凹部に挿入され得る範囲から逸脱しないように前記伝達部材を規制する内径寸法に形成されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の電磁切換弁。
6. 前記伝達部材は、前記スリーブ内に配置される大径筒部と、前記ステータの挿通孔に挿通される小径筒部を含み、
   前記外周壁は、前記軸線上から逸脱して傾斜した状態において、前記スリーブの内周面と接触し得るべく前記大径筒部により画定される大径外周壁及び前記ステータの挿通孔の内周面と接触し得るべく前記小径筒部により画定される小径外周壁を含む、
   ことを特徴とする４又は５に記載の電磁切換弁。
7. 前記伝達部材は、作動油を通すべく内部通路及び開口部を含む、
   ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一つに記載の電磁切換弁。
8. 前記伝達部材は、樹脂材料により形成されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし７いずれか一つに記載の電磁切換弁。
   

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