JP2006064158A - 油路切換バルブの取付構造及びパッキン - Google Patents

Abstract

【課題】 バルブ取付部１４を含めたロッカーカバー１０を樹脂化すると、油圧制御バルブ１２との間のシール性を確保することが困難となる。
【解決手段】 樹脂製のロッカーカバー１０の円筒状をなすバルブ取付部１４の内周と、油圧制御バルブ１２の棒状をなすバルブ本体１６の外周と、の間に、弾性を有する円筒状のパッキン２０を介装する。このパッキン２０に、バルブ側油路２４とハウジング側油路２６とを連通する複数の連通油路２２を設ける。好ましくは、パッキン２０の外周には、隣り合う連通油路２２の間に、径方向外方へ張り出した環状突起３２を設けて、隣り合う連通油路２２間を局部的に強くシールする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば内燃機関のバルブタイミングコントロール機構の油圧制御バルブのような油路切換バルブの取付構造及びバルブ用のパッキンに関する。

特許文献１や特許文献２には、内燃機関のバルブタイミングコントロール機構の作動油圧を調整する油路切換バルブとしての油圧制御バルブの取付構造が開示されている。この取付構造では、上記バルブの棒状をなすバルブ本体を、バルブハウジングとしてのロッカーカバーに形成された有底円筒状のバルブ取付部に対して直接的に挿入するようになっている。上記のバルブ本体の外周及びバルブ取付部の内周には、互いに連通する油路が軸方向で異なる複数の位置にそれぞれ開口形成されている。
特開２００３−３５１２５号公報 特開２００３−３５１９９号公報

上述したようにバルブ本体をバルブ取付部に直接的に挿入する構成では、隣り合う油路の間を含め、バルブ本体の外周とバルブ取付部の内周との密接部分に高いシール性が要求される。従って、互いに面接触するバルブ本体の外周とバルブ取付部の内周とに高い寸法精度（公差）が要求される。

バルブ取付部を含めたロッカーカバーがアルミダイカスト製つまり金属製であり、面接触部分がいわゆるメタルシールとなる場合、高い加工精度が要求されるものの、上述したような高い寸法精度を実現することも可能である。しかしながら、近年の軽量化・低騒音化及び低コスト化の要請に応じて金属製のロッカーカバーに代えて樹脂材料により形成されるロッカーカバーを用いた場合、そのバルブ取付部に上述したような高い寸法精度を確保することは極めて困難又は実現不可能である。また、樹脂特有のクリープ変形等の熱変形により経時的に寸法が変動することがあるので、高い寸法精度を長期的に確保することが更に困難である。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、バルブハウジングの円筒状をなすバルブ取付部に、油路切換バルブの棒状をなすバルブ本体を挿入して取り付ける油路切換バルブの取付構造において、上記バルブ取付部の内周と上記バルブ本体の外周との間に、弾性を有する円筒状のパッキンが介装され、このパッキンには、このパッキンの周壁部を径方向に貫通して、上記バルブ本体の外周に開口するバルブ側油路と上記バルブ取付部の内周に開口するハウジング側油路とを連通する連通油路が、上記パッキンの軸方向で異なる位置に複数設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、軸方向に隣り合う油路間を含めたバルブ取付部の内周とバルブ本体の外周との間のシール性を確保するように、両者間に弾性を有するパッキンを介在させているので、バルブ取付部に過度な寸法精度が要求されることがなく、従ってバルブ取付部を例えば軽量且つ安価な樹脂材料により形成することが可能である。つまり、このような樹脂製のバルブ取付部を用いた場合であっても、初期の寸法精度の誤差や熱変形等による経時的な寸法の変動を、弾性を有するパッキンによって吸収することができるので、長期にわたって良好なシール性を確保することができる。

以下、本発明の好ましい実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例が適用された内燃機関のロッカーカバー１０の断面図である。バルブハウジングとしてのロッカーカバー１０には、油路切換バルブとしての油圧制御バルブ１２が取り付けられる有底円筒状のバルブ取付部１４が形成されている。ロッカーカバー１０は、上壁部及び周壁部を有する下面側が開放した薄肉箱形をなし、シリンダヘッドの上面に取り付けられるもので、主に軽量化，低騒音化及び低コスト化を図るために、上記のバルブ取付部１４の他、点火プラグ取付部やイグニッションコイル取付部等を含めて、樹脂材料により一体的に型成形されるものである。

油圧制御バルブ１２は、内燃機関の吸気弁のバルブタイミングを連続的に変更可能なバルブタイミングコントロール（ＶＴＣ）機構２の作動油圧を調整するソレノイドバルブであって、スプールを摺動可能に収容する棒状で金属製のバルブ本体１６と、上記のスプールを軸方向に駆動するソレノイド１８と、を備えている。このソレノイド１８によりスプールを軸方向に移動することによって、後述する進角室と遅角室への供給油圧がそれぞれ調整される。ソレノイド１８は周知のエンジンコントロールユニット４の出力信号によりＯＮ−ＯＦＦ駆動され、機関運転状態に応じて上記出力信号のデューティー比を制御することによって、吸気弁の開閉時期を連続的に変更することができる。なお、油圧制御バルブ１２をバルブ取付部１４へ組付けた状態では、図１に示すように、バルブ本体１６がバルブ取付部１４の内部に収容配置され、ソレノイド１８がバルブ本体１６の開口部１７より外部へ表出した状態となっている。

そして、バルブ取付部１４の内周とバルブ本体１６の外周との間には、弾性を有する円筒状のパッキン２０が径方向に圧縮された状態で介装されている。つまり、図１に示すような組付状態では、パッキン２０の外周面２０Ａがバルブ取付部１４の内周面に密着し、パッキンの内周面２０Ｂがバルブ本体１６の外周面（ランド面部２８）に密着して、両者１４，１６の隙間をシールし、内部の作動油圧の漏洩を防止するようになっている。

また、このパッキン２０には、その周壁部を径方向に貫通する複数の連通油路２２が、このパッキン２０の軸方向（図１の左右方向）で異なる位置に複数設けられている。各連通油路２２により、バルブ本体１６の外周に開口するバルブ側油路２４とバルブ取付部１４の内周に開口するハウジング側油路２６とがそれぞれ連通するように設定されている。これらの油路２２，２４，２６において、軸方向両側に位置する油路はドレーン油路Ｔであり、中央に位置する油路は油圧供給油路Ｐであり、残りの油路はそれぞれＶＴＣ機構２の進角室に接続する進角側油路ＡとＶＴＣ機構２の遅角室に接続する遅角側油路Ｂである。

図２は、油圧制御バルブ１２を単体で示す側面図である。バルブ側油路２４は、バルブ本体１６の外周に凹設された周方向溝として構成されており、隣り合うバルブ側油路２４の間には、パッキン２０の内周面２０Ｂに液密に密着することにより隣り合う油路２４間をシールするランド面部２８が形成されている。また、バルブ本体１６の中で、ソレノイド１８寄りの根本部分の外周にはシール溝２９が形成されており、このシール溝２９に配設されるＯリングのようなシール部材２９Ａ（図１参照）によって、作動油が外部へ漏洩することのないように、パッキン２０の開口部１７近傍の内周との隙間をシールしている。

図３、図４及び図５は、パッキン２０を単体で示す正面図、側面図及び図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。パッキン２０は、補強用の金属製の芯材３０が埋設されたアクリルゴム等の弾性材料により一体的に型成形されている。パッキン２０の円筒状をなす周壁部は、組付時の挿入作業性等を考慮して、開口部１７と反対側つまり先端側（図４の右側）へ向けて若干先細りするテーパ形状に形成されている。各連通油路２２は、バルブ本体１６のバルブ側油路２４と略同等の軸方向寸法で、かつ、周方向に長尺な略長方形状をなしている。このように各連通油路２２が周方向に長尺な略長方形状であるので、所期の開口面積を確保するとともに、芯材３０の中で連通油路２２間に位置する部分３０Ａの幅を十分に確保してこの部分のシールのための強度を確保した上で、連通油路２２の軸方向寸法、つまりパッキン２０及び油圧制御バルブ１２の軸方向寸法を十分に短く抑制することができる。仮に連通油路の形状が円形であれば、上記の長方形の場合に比して、各連通油路の開口面積が小さくなり、通流抵抗の増加を招いてしまう。

パッキン２０の外周には、径方向外方へ張り出した複数の環状突起３２が一体的に突出形成されている。環状突起３２は、軸方向で連通油路２２と交互に設けられ、図４，５に示す例では隣り合う連通油路２２の間を含めた６箇所に設けられている。これらの環状突起３２は、断面が略Ｖ字状であり少なくともバルブ取付部１４の内径よりも大きな外径に設定されており、バルブ取付部１４の内周に局部的に強く密着することによって、隣り合う連通油路２２間のシール性を確実に確保するようになっている。

また、パッキン２０の開口部１７寄りの端部の外周には、周方向位置決め用の位置決め突起３４が２箇所に形成されている。これら位置決め突起３４がバルブ取付部１４に形成された嵌合凹部（図示省略）に嵌合することによって、パッキン２０のバルブ取付部１４に対する周方向の位置決めを容易かつ確実に行うことができる。なお、上記の位置決め突起３４内にも補強のために上述した芯材３０の一部が延設されている。

パッキン２０の開口部１７寄りの内周縁部には、径方向内方へ張り出したシール部３６が形成されている。このシール部３６と上述したシール部材２９Ａとによって、開口部１７の近傍でバルブ本体１６の外周とパッキン２０の内周とが二重にシールされている。なお、シール部３６とシール部材２９Ａは、必ずしも二重にシールする必要はなく、どちらか一方のみでシールしても良い。

組付手順として、典型的には、予めロッカーカバー１０のバルブ取付部１４の内部にパッキン２０を挿入して装着し、次いで、パッキン２０の内部に油圧制御バルブ１２のバルブ本体１６を挿入して装着し、ボルト等の適宜な固定具を用いて油圧制御バルブ１２をバルブ取付部１４に固定すれば良い。あるいは、バルブ本体１６に予めパッキン２０を挿入して組付けておき、このパッキン２０をバルブ取付部１４に挿入して組付けるようにしても良い。

以上の説明より把握し得る特徴的な構成及び作用効果について列記する。

（１）バルブハウジング（ロッカーカバー１０）の円筒状をなすバルブ取付部１４に、油路切換バルブ１２の棒状をなすバルブ本体１６を挿入して取り付ける油路切換バルブ１２の取付構造において、バルブ取付部１４の内周とバルブ本体１６の外周との間に、弾性を有する円筒状のパッキン２０が介装され、このパッキン２０には、このパッキン２０の周壁部を径方向に貫通して、上記バルブ本体１６の外周に開口するバルブ側油路２４とバルブ取付部１４の内周に開口するハウジング側油路２６とを連通する連通油路２２が、パッキン２０の軸方向で異なる位置に複数設けられている。

この構成によれば、弾性を有するパッキン２０によって、軸方向に隣り合う油路間を含め、バルブ本体１６とバルブ取付部１４との間のシール性を良好に確保することができるので、バルブ取付部１４に対して寸法精度が過度に要求されることがなく、このバルブ取付部１４を含めたバルブハウジング（ロッカーカバー１０）を例えば軽量且つ安価な樹脂材料により形成することが可能となる。つまり、上述のパッキン２０によって、樹脂製のバルブハウジングを採用しつつ、バルブ取付部１４とバルブ本体１６との間のシール性を容易かつ良好に確保することが可能となる。また、このようなパッキン２０を用いることによって、バルブ本体１６を含めた油路切換バルブ１２として、金属製のバルブ取付部に用いるものと同様のものをそのまま適用することが可能である。

（２）好ましくは、上記パッキン２０の外周には、少なくとも隣り合う連通油路２２の間に、上記バルブ取付部１４の内周に局部的に強く密着することによって上記隣り合う連通油路２２の間をシールするように、径方向外方へ張り出した環状突起３２が設けられている。バルブ取付部１４の内径に対する環状突起３２の外径の余剰分つまり圧縮しめ代を適宜に設定することにより、パッキン２０をバルブ取付部１４に挿入する際の抵抗・嵌合力を過度に高めることなく、つまり挿入作業性を損ねることなく、隣り合う連通油路２２間のシール性を有効に確保することができる。

（３）本発明が適用される好ましい一つの形態として、上記油路切換バルブが、内燃機関のバルブタイミングコントロール機構２の作動油圧を調整する油圧制御バルブ１２であって、上記ハウジングが上記内燃機関のロッカーカバー１０であり、このロッカーカバー１０が上記バルブ取付部１４を含めて樹脂材料により形成されている。このようにロッカーカバー１０を樹脂製とした場合にも、上記のパッキン２０を用いることにより、既存の油圧制御バルブ１２を用いて良好なシール性を簡便に確保することが可能となる。

（４）内部に補強用の芯材３０が埋設された弾性材料により円筒状に形成されたバルブ用のパッキン２０であって、略棒状をなすバルブ本体１６の外周に密着する内周面２０Ｂと、略円筒状をなすバルブ取付部１４の内周に密着する外周面２０Ａと、上記バルブ本体１６の外周に開口するバルブ側油路２４とバルブ取付部１４の外周に開口するハウジング側油路２６とを連通するように径方向に貫通形成され、軸方向の異なる位置に複数設けられる連通油路２２と、を有する。

この構成によれば、上記（１）と同様の効果が得られることに加えて、芯材３０によりパッキン２０の強度を十分に高く保つことができ、高い油圧による変形、抜けだしを防止できるとともに、組付け時の変形を防止して組付け作業性を向上することができる。

（５）好ましくは、隣り合う連通油路２２の間の部分３０Ａの強度を確保するために、この部分３０Ａにも上記の芯材３０を延設する。

（６）また、挿入作業性を考慮して、好ましくはパッキン２０の円筒状の周壁部を、開口部１７から先端側へ向けて先細りするテーパ状に形成する。

（７）好ましくは、連通油路２２は、周方向に長尺な略長方形状に形成されている。これにより、パッキン２０の周壁部の中で隣り合う連通油路２２間の部分の長さを十分に確保しつつ、連通油路２２の開口面積を大きく確保することができる。

（８）好ましくは、パッキン２０の開口部１７寄りの端部の外周に、周方向位置決め用の位置決め突起３４を形成する。この位置決め突起３４がバルブ取付部１４側に嵌合することによって、パッキン２０のバルブ取付部１４に対する周方向の位置決めを容易かつ確実に行うことができる。

（９）好ましくは、パッキン２０の開口部１７寄りの内周縁部に、径方向内方へ張り出したシール部３６を形成する。このシール部３６によって、開口部１７近傍でのバルブ本体１６とパッキン２０とのシール性を有効に向上することができる。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例ではＶＴＣ機構の油圧制御バルブの取付構造に本発明を適用しているが、これに限らず、例えばＰＣＶ（パージコントロールバルブ）の取付構造にも同様に本発明を適用することができる。

本発明の一実施例を適用した内燃機関のロッカーカバーを示す断面図。 上記実施例の油圧制御バルブを単体で示す側面図。 上記実施例のパッキンを単体で示す正面図。 上記パッキンを示す側面図。 図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図。

符号の説明

１０…ロッカーカバー（バルブハウジング）
１２…油圧制御バルブ（油路切換バルブ）
１４…バルブ取付部
１６…バルブ本体
２０…パッキン
２２…連通油路
２４…バルブ側油路
２６…ハウジング側油路
３０…芯材
３２…環状突起
３４…位置決め突起
３６…シール部

Claims (4)

1. バルブハウジングの円筒状をなすバルブ取付部に、油路切換バルブの棒状をなすバルブ本体を挿入して取り付ける油路切換バルブの取付構造において、
   上記バルブ取付部の内周と上記バルブ本体の外周との間に、弾性を有する円筒状のパッキンが介装され、
   このパッキンには、このパッキンの周壁部を径方向に貫通して、上記バルブ本体の外周に開口するバルブ側油路と上記バルブ取付部の内周に開口するハウジング側油路とを連通する連通油路が、上記パッキンの軸方向で異なる位置に複数設けられていることを特徴とする油路切換バルブの取付構造。
2. 上記パッキンの外周には、少なくとも隣り合う連通油路の間に、上記バルブ取付部の内周に局部的に強く密着することによって上記隣り合う連通油路間をシールするように、径方向外方へ張り出した環状突起が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の油路切換バルブの取付構造。
3. 上記油路切換バルブが、内燃機関のバルブタイミングコントロール機構の作動油圧を調整する油圧制御バルブであって、
   上記ハウジングが上記内燃機関のロッカーカバーであり、このロッカーカバーが上記バルブ取付部を含めて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又は２に記載の油路切換バルブの取付構造。
4. 内部に補強用の芯材が埋設された弾性材料により円筒状に形成されたバルブ用のパッキンであって、
   略棒状をなすバルブ本体の外周に密着する内周面と、
   略円筒状をなすバルブ取付部の内周に密着する外周面と、
   上記バルブ本体の外周に開口するバルブ側油路と上記バルブ取付部の外周に開口するハウジング側油路とを連通するように径方向に貫通形成され、軸方向の異なる位置に複数設けられる連通油路と、
   を有することを特徴とするパッキン。
   

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