JP2016056851A - 油圧制御弁 - Google Patents
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Abstract
Description
従来技術の具体的な一例を、VVTを例に説明する。
エンジンの運転中、VVTのベーンロータは、カムシャフトに伝わるトルク変動(バルブを閉弁させるスプリングの反力等)を受ける。このため、進角室および遅角室の油圧は、カムシャフトからベーンロータに伝わるトルク変動により上下変動する。
その結果、カムシャフトからベーンロータに伝わるトルク変動により、進角室および遅角室の油圧が上下に交番変動する。
そこで、油圧制御弁の入力ポートに逆止弁を設けて、交番変動する油圧によって作動油がオイルポンプ側(油圧源側)へ逆流するのを防ぐ技術が望まれる。
特許文献1における油圧制御弁の要部(逆止弁が設けられる箇所)を、図9(a)、(b)を参照して説明する。なお、符合は後述する実施例と同一機能物に同一符合を付したものである。
特許文献1の技術は、図9(a)に示すように、スリーブ31の内周に、外径方向へ広がろうとする筒バネ形状の逆止弁60を配置したものである。
この逆止弁60は、入力ポート34からスリーブ31内に流入するオイルのみを許容するものであり、逆方向へオイルが流れようとすると、逆止弁60が入力ポート34を防ぐことで逆流を阻止する。
しかしながら、特許文献1の逆止弁60は、入力ポート34から流入するオイルによって縮径する構造であるため、オイルがスリーブ31内に流入する際に逆止弁60が縮径して、逆止弁60がスリーブ31内の軸方向へ移動する可能性(逆止弁60が脱落する可能性)がある。すると、スプールが逆止弁60に引っ掛かってしまい、油圧制御弁が作動不良を発生させる懸念がある。
特許文献1の油圧制御弁において、入力ポート34からスリーブ31内に流入するオイルは、図9(a)に示すように、逆止弁60の軸方向端と、スリーブ31内の段差との間を通過する。このため、逆止弁60の軸方向端と、スリーブ31内の段差との間には、「オイル通過距離W1」を必要とする。
また、特許文献1の逆止弁60は、入力ポート34を閉塞させるために、逆止弁60の軸方向端と、入力ポート34の軸方向端との間に「シール距離W2」を必要とする。
このように、特許文献1の油圧制御弁は、軸方向に「オイル通過距離W1」と「シール距離W2」を設ける必要があり、油圧制御弁の軸方向寸法が大きくなってしまう不具合がある。
一方、特許文献1の技術には、上記で示した技術とは異なり、図9(b)に示すように、外径方向へ広がろうとする筒バネ形状の逆止弁60を、スリーブ31の外周に配置する技術が開示されている。
しかし、この技術は、逆止弁60の外周側に、逆止弁60の脱落を防ぐための「追加部品Z」を設ける必要があり、この「追加部品Z」により油圧制御弁の製造コストの増加を招く不具合がある。
このように、本発明を採用することにより、追加部品(Z)を用いることなく、スリーブ(31)の外周側に逆止弁(60)を装着することができる。
実施例1を図1〜図8を参照して説明する。
この実施例1は、VVTに用いられる油圧制御弁1に本発明を適用したものであり、以下ではVVTと、そのVVTに使用される油圧制御弁1の具体的な一例を図面を参照して説明する。
なお、以下の説明において、図1の左側を「前」、図1の右側を「後」と称して説明するが、この前後は説明のための方向であって、実際の搭載方向とは関係がなく、限定されるものではない。
また、以下の実施例1では、VVTによって吸気バルブ2のバルブタイミングを調整する例を示すが、もちろん一例であって限定事項ではない。
VVTは、車両走行用のエンジンEに搭載されるものであり、VVTを搭載するエンジンEの一例は、図2に示すように、吸気バルブ2を開閉駆動する吸気カムシャフト3と、排気バルブ4を開閉駆動する排気カムシャフト5とを備えるものであり、吸気カムシャフト3と排気カムシャフト5は、クランクシャフト6により駆動される。
・吸気カムシャフト3の進角量を可変することで吸気バルブ2の開閉タイミングを可変可能な油圧式のVCT(可変カムシャフトタイミング機構)7と、
・このVCT7を油圧制御する油圧制御弁1と、
・この油圧制御弁1を操作する電磁アクチュエータ8と、
・この電磁アクチュエータ8を電気的に制御する図示しないECU(エンジン・コントロール・ユニット)と、
を用いて構成されている。
VCT7は、クランクシャフト6の回転トルクを吸気カムシャフト3と排気カムシャフト5に伝達するカムシャフト駆動機構に設けられる。
このカムシャフト駆動機構は、クランクシャフト6と一体に回転するクランクプーリ11と、吸気カムシャフト3へVCT7を介してトルク伝達する吸気側プーリ12と、排気カムシャフト5と一体に回転する排気側プーリ13と、各プーリに架け渡されるドライブベルト14とを備えて構成される。
ベーンロータ16は、シューハウジング15の凹部空間内を、反回転側の進角室αと、回転側の遅角室βとに区画するベーン16aを備えるものであり、ベーンロータ16はシューハウジング15に対して所定角度内で回動可能に設けられている。
同様に、遅角室βは、進角室αに対する相対的な油圧上昇によってベーン16aを遅角側へ駆動するための油圧室であって、ベーン16aの回転方向側の凹部空間内に形成される。
なお、進角室αと遅角室βの液密性は、シール部材21等によって保たれる。
このロック装置22は、一つのベーン16aに設けられたロックピン23と、このロックピン23が係合するロック孔24と、ロックピン23をロック孔24の方向(後方)に向けて付勢するロックピン付勢バネ25と、ロック孔24に係合したロックピン23をロック孔24から油圧を用いて離脱(ロック解除)させるロック解除手段26とを用いて構成される。
ロック孔24は、前面に設けられた凹部であり、ロックピン23の係合部位が硬質リング24aで補強されている。
ロックピン付勢バネ25は、ロックピン23を後方へ付勢する圧縮コイルスプリングである。
ロック解除手段26は、ロックピン23とロック孔24の底の間に、「進角室αまたは遅角室βの一方の油圧」、あるいは「進角室αおよび遅角室βの両方の油圧」を供給する手段であり、供給油圧が所定油圧より高まることで、ロックピン付勢バネ25の付勢力に抗してロックピン23を前方へ移動させて、ロックピン23とロック孔24の係合解除を実行する。
油圧制御弁1は、進角室αおよび遅角室βのオイルを給排して、進角室αと遅角室βに油圧差を発生させてベーンロータ16をシューハウジング15に対して相対回転させるためのOCV(オイルフロー・コントロール・バルブの略)であり、クランクシャフト6等によって駆動されるオイルポンプ27から圧送されるオイルを進角室αまたは遅角室βの一方に調量供給するとともに、進角室αまたは遅角室βの油圧を調量排圧するものである。
・組付対象物(この実施例では、ベーンロータ16)に形成された装着穴30の内部に挿入配置されるスリーブ31と、
・このスリーブ31の内部において直線方向(軸方向)へ摺動自在に支持されて各ポートの連通状態を調整するスプール32と、
・このスプール32を前方へ付勢するリターンスプリング33と、
を備えて構成される。
スリーブ31の内部には、スプール32を軸方向へ摺動自在に支持するための円筒状の摺動空間が形成されている。
具体的に、スリーブ31の径方向には、オイルポンプ27の吐出したオイルの供給を受ける入力ポート34、進角室αに通じる進角ポート35、遅角室βに通じる遅角ポート36が設けられている。これらの径方向のポートは、スリーブ31の前側から後側に向かって、進角ポート35、入力ポート34、遅角ポート36の順に配置される。
一方、スリーブ31の軸方向の前端には、スプール32の組付穴が設けられており、スリーブ31の軸方向の後端には、吸気カムシャフト3内に形成された軸穴37を介してドレン空間に通じるリヤドレンポート38が形成されている。
そして、スプール32が軸方向へスライド変位することで、各ポートの切替え状態が変化して、遅角状態(吸気カムシャフト3を遅角側へ駆動する状態)、保持状態(吸気カムシャフト3の進角量を保持する状態)、進角状態(吸気カムシャフト3を進角側へ駆動する状態)の調整が実施される。
この小径部43は、入力ポート34と常に連通するものであり、
(i)スプール32が前方へ移動した際に入力ポート34と進角ポート35を連通して進角室αの油圧を上昇させ、
(ii)スプール32が後方へ移動した際に入力ポート34と遅角ポート36を連通して遅角室βの油圧を上昇させる分配室の機能を果たす。
このスプール凸部47は、エンジン側の固定部材(カムシャフト駆動機構を覆うカバー部材48等)に固定支持される電磁アクチュエータ8の駆動シャフト49と常に接するものであり、電磁アクチュエータ8の駆動シャフト49との接触部は面積を減らすべく前方に膨出して設けられている。
・オイルポンプ27が圧送したオイルを入力ポート34の外周位置へ導くオイル供給路53と、
・進角ポート35と進角室αを連通する進角油路54と、
・遅角ポート36と遅角室βを連通する遅角油路55と、
が形成されている。
ここで、エンジンEの運転中、VVTのベーンロータ16は、吸気カムシャフト3を介してトルク変動(吸気バルブ2を閉弁させるスプリングの反力等)を受けるため、進角室αおよび遅角室βの油圧は、ベーンロータ16に伝わるトルク変動により上下変動する。その結果、ベーンロータ16に伝わるトルク変動により、進角室αおよび遅角室βの油圧が上下に交番変動する。
そこで、この実施例の油圧制御弁1には、交番変動する油圧によってオイルがオイルポンプ27側へ逆流するのを防いで、VVTの応答性や進角保持性能の劣化を防ぐ逆止弁60を設けている。
逆止弁60を成す帯板材の一端には、入力ポート34の開口端に引っ掛けられる曲げ部Xが設けられる。そして、この曲げ部Xが入力ポート34の開口端に引っ掛けられることで逆止弁60がスリーブ31に装着される構造を採用する。
具体的な一例として、逆止弁60は、プレス加工等による切断加工と曲げ加工によって設けられるものであり、曲げ加工を施さない場合における切断形状(逆止弁60の展開形状)は、図5(b)に示すように設けられる。
・オイル供給路53の出口孔を開閉するシート部61と、
・端部に曲げ部Xが形成されてスリーブ31に固定される固定部62と、
・固定部62とシート部61を連結して板バネ作用を奏するはり部63と、
を備えて構成される。
もちろん、シート部61は、逆止弁60の閉弁時にオイル供給路53の出口孔を塞いでシールするものであり、図4(a)に示すように、シート部61はオイル供給路53の出口孔より大きい面積に設けられている。
スリーブ31の外周面には、逆止弁60を成す帯板材のうち少なくとも固定部62が嵌め入れられる円周方向に延びる逆止弁組付溝64が設けられる。
また、逆止弁組付溝64の深さ(径方向寸法)は、逆止弁60を成す帯板材の厚み寸法と同じか、帯板材の厚み寸法より僅かに深く設けられている。
即ち、逆止弁組付溝64に逆止弁60の一部を嵌め入れるだけで、「シート部61の軸方向位置」と「オイル供給路53の出口孔の軸方向位置」を確実に合致させることができる。
固定部62に曲げ加工によって形成される曲げ部Xの断面形状は、図5(a)に示すように、コ字形やU字形等を呈して、スリーブ31の外面と内面を挟む形状であり、図6(b)に示すように、曲げ部Xを入力ポート34の開口端に引っ掛けると、曲げ部Xがスリーブ31の外面と内面を挟み付けた状態で、逆止弁60がスリーブ31の外周に組付けられる。
これにより、スリーブ31に対する逆止弁60の巻付け方向(即ち、組付方向)が一定であれば、スリーブ31の円周方向に対してシート部61の位置を予め設定した位置に配置することができる(第1手段)。
そして、逆止弁60の組付時に、曲げ部Xを入力ポート34の開口端に引っ掛けつつ、突起部62aを凹部に嵌め入れることで、スリーブ31に逆止弁60が固定され、スリーブ31の円周方向に対してシート部61の位置が予め決められた位置に配置される(第1手段の具体例)。
なお、突起部62aを用いた嵌め合い構造を採用することで、逆止弁60がスリーブ31に対して逆の巻付け方向(組付方向)で誤組付けされる不具合を確実に回避する効果も得ることができる。
上述した「第1手段」と「第2手段」により、ベーンロータ16に対する逆止弁60の組付位置が決定されるため、「シート部61の円周方向位置」と「オイル供給路53の出口孔の円周方向位置」を確実に合致させることができる。
この結果、油圧制御弁1をベーンロータ16に組付けるだけで、逆止弁60のシート部61と、オイル供給路53の出口孔との位置合わせが実施される。
そして、スリーブ31に対する逆止弁60の軸方向の組付位置、および逆止弁60の軸方向幅Aは、図8に示すように、大径部(第1大径部41と第2大径部42)のスライド範囲Bと軸方向において重複しないように設けられている。
さらに、この実施例では、スリーブ31に組付けられた逆止弁60の軸方向の両端と、大径部(第1大径部41と第2大径部42)のスライド範囲Bとの間に、逆止弁60と大径部(第1大径部41と第2大径部42)との衝突を確実に回避するための余裕隙間Cを設けている。
この実施例1に用いられる逆止弁60は、上述したように、スリーブ31の外周側に組付けられるものであり、逆止弁60を成す帯板材に設けた曲げ部Xを、入力ポート34の開口端(具体的には、円周方向の端)に引っ掛けることによって、逆止弁60がスリーブ31に固定される。
これにより、「追加部品Z{符合は図9(b)参照)}」を用いることなく、スリーブ31の外周側に逆止弁60を固定できる。
この実施例1の逆止弁60は、「問題点1」で開示した逆止弁60と同様、入力ポート34から流入するオイルによって内径側へ変形する構造であるが、この実施例1は、「問題点1」で開示した技術とは異なり、逆止弁60がスリーブ31の外周に装着される。このため、オイルの流れによって逆止弁60が脱落する不具合がなく、もちろん逆止弁60が脱落してスプール32弁に引っ掛かる不具合がなく、逆止弁60の脱落による油圧制御弁1の作動不良も生じない。
この実施例1の逆止弁60は、オイル供給路53の出口孔を開閉するシート部61が、円周方向へ延びるはり部63によって片持ち支持される構造を採用する。
これにより、シート部61がオイル供給路53の出口孔を開く際、図7(a)に示すように、オイルはスリーブ31の円周方向へ流れる。
このため、この実施例1では、[背景技術]で開示した「オイル通過距離W1」を廃止することが可能になり、油圧制御弁1の軸方向寸法の短縮が可能になる。
この実施例1の逆止弁60は、「問題点3」で開示した逆止弁60と同様、スリーブ31の外周に装着するものであるが、この実施例1は、「問題点3」で開示した技術とは異なり、曲げ部Xと突起部62aを用いて逆止弁60がスリーブ31に固定されるものであるため、「問題点3」の技術で必要としていた「追加部品Z」を廃止することができる。また、逆止弁60の組付けを非常に簡単に実施できる。このため、この実施例1の油圧制御弁1は、追加部品Zの廃止と、逆止弁60の組付性の向上とにより、製造コストを抑えることができる。
この実施例1の油圧制御弁1は、上述したように、シート部61と固定部62との間に、幅が狭く、円周方向へ延びるはり部63を設け、弾性変形可能なはり部63によりシート部61を片持ち支持する構造を採用する。
幅が狭く長いはり部63が弾性変形させる構造を採用することで、シート部61の変位が容易になるとともに、弾性変形する範囲を広く分散させることが可能になる。
このため、オイル供給路53から油圧制御弁1の内部に流入するオイルの圧力損失を小さく抑えることが可能になる。即ち、逆止弁60を設けたことによる圧力損失を小さく抑えることができる。
また、長期に亘って使用されても金属疲労等による逆止弁60の破損を回避することができ、逆止弁60を設けた油圧制御弁1の信頼性を高めることができる。
この実施例1の油圧制御弁1は、上述したように、入力ポート34の幅(軸方向寸法)が逆止弁60を成す帯板材の最大幅より大きく設けられるとともに、入力ポート34が円周方向に長い長穴に設けられる。
このため、逆止弁60の開弁時に、シート部61とはり部63がスリーブ31の内周面の内側まで侵入できる。これにより、逆止弁60の開弁時に、逆止弁60がオイル供給路53の出口孔を大きく開くことができ、オイル供給路53から油圧制御弁1の内部に流入するオイルの圧力損失を小さく抑えることが可能になる。即ち、逆止弁60を設けたことによる圧力損失を小さく抑えることができる。
この実施例1の油圧制御弁1は、上述したように、逆止弁60の軸方向幅Aが、図8に示すように、第1大径部41および第2大径部42のスライド範囲Bと軸方向において重複しないように設けられる。
これにより、逆止弁60が開き、シート部61がスリーブ31の内周面の内側まで侵入した状態でスプール32がストロークしても、シート部61が第1大径部41または第2大径部42に接触する不具合がなく、開弁した逆止弁60がスプール32のスライドを妨げる不具合が生じない。
具体的には、四方弁構造の油圧制御弁1に限定するものではなく、三方弁構造の油圧制御弁1など他の油圧制御弁1に本発明を適用しても良い。即ち、自動変速機の油圧制御装置に用いられる油圧制御弁1など、他の用途の油圧制御弁1に適用しても良い。
31 スリーブ
32 スプール
34 入力ポート
60 逆止弁
X 曲げ部
Claims (4)
- 外径方向からオイルの供給を受ける入力ポート(34)が形成されたスリーブ(31)と、このスリーブ(31)の内側を直線方向へスライド移動するスプール(32)とを備える油圧制御弁(1)において、
この油圧制御弁(1)には、外径方向から前記入力ポート(34)に向かうオイルの流れのみを許容する逆止弁(60)が設けられ、
この逆止弁(60)は、前記スリーブ(31)の外周に装着されて、前記スリーブ(31)の円周方向へ延びる帯板材によって設けられ、
前記逆止弁(60)を成す前記帯板材の一端には、前記入力ポート(34)の開口端に引っ掛けられる曲げ部(X)が設けられることを特徴とする油圧制御弁(1)。 - 請求項1に記載の油圧制御弁(1)において、
前記逆止弁(60)を成す前記帯板材は、
前記入力ポート(34)へオイルを供給するオイル供給路53を開閉するシート部(61)と、
端部に前記曲げ部(X)が形成されて前記スリーブ(31)に固定される固定部(62)と、
前記固定部(62)と前記シート部(61)を連結して板バネ作用を奏するはり部(63)と、
を備えて構成されることを特徴とする油圧制御弁(1)。 - 請求項2に記載の油圧制御弁(1)において、
前記入力ポート(34)は、前記シート部(61)と少なくとも前記はり部(63)の一部が侵入可能な円周方向に延びる長穴に設けられるとともに、
前記スリーブ(31)の外周面には、前記逆止弁(60)を成す前記帯板材のうち少なくとも前記固定部(62)が嵌め入れられる円周方向に延びる逆止弁組付溝(64)が設けられることを特徴とする油圧制御弁(1)。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の油圧制御弁(1)において、
前記スプール(32)は、前記スリーブ(31)の内周面に摺接する大径部(41、42)と、この大径部(41、42)より小径の小径部(43)とを備え、前記スプール(32)がスライド移動する方向を軸方向とした場合、
前記逆止弁(60)の軸方向幅(A)は、前記大径部(41、42)のスライド範囲(B)と軸方向において重複しないことを特徴とする油圧制御弁(1)。
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