JP2018059415A - 油圧制御弁及び内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張時におけるスリーブの内周面とバルブボディの外周面との間のクリアランスの発生を抑制できる油圧制御弁を提供する。
【解決手段】スリーブ５２は、円筒軸部に貫通形成された遅角、進角ポート１８ａ、１９ａや導入ポート５７、５８などと連通する遅角通路孔６４ａと進角通路孔６４ｂが貫通形成され、内周面の軸方向に前記各ポートのいずれかに連通する連通溝６５が形成されている。スリーブは、径方向へ二分割形成された半割状の分割部５２ａ、５２ｂからなり、鉄系金属のバルブボディ５０とロータ部１５ａよりも線膨張係数が大きな合成樹脂材によって形成されていると共に、各分割部の対向した各分割端面６７ａ、６８ａ及び６７ｂ、６８ｂがスリーブの接線方向の基準線Ｐに対して約４５°の傾斜角度に形成されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、油圧制御弁及び内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。

例えば、内燃機関のバルブタイミング制御装置に用いられる油圧制御弁としては、従来から種々提供されており、その一つとして以下の特許文献１に記載されたものがある。

この油圧制御弁は、カムシャフトの軸方向一端部にベーンロータを固定するカムボルトとして機能する円筒状のバルブボディと、該バルブボディの内部に摺動自在に設けられたスプール弁と、バルブボディの外周面に嵌合固定された円筒状のスリーブと、を有している。

前記スリーブは、合成樹脂材によって形成されていると共に、径方向から半割状に二分割形成されて、この両分割部をバルブボディの外周面側で径方向から突き合わせて円筒状に形成されている。

前記スリーブは、バルブタイミング制御装置の遅角油圧室と進角油圧室にそれぞれ連通する遅角通路孔と進角通路孔が径方向に沿って貫通形成されている、また内周面には、４つの再導入ポートにそれぞれ連通する４つの連通溝が軸方向に沿って形成されている。

特開２０１６−３５２９１号公報

しかしながら、前記公報記載の油圧制御弁にあっては、スリーブとベーンロータやバルブボディが、互いに線膨張係数の異なる材料によって形成されている。これらが機関駆動中の高熱に晒されると、スリーブの径方向への膨張に伴って該スリーブの内周面とバルブボディの外周面との間に比較的大きなクリアランスが発生して、前記各連通溝などに流入した作動油が前記クリアランスを介して外部にリークしてしまうおそれがある。

本発明は、熱膨張時におけるスリーブの内周面とバルブボディの外周面との間のクリアランスの発生を抑制できる油圧制御弁を提供することを目的としている。

本発明は、スリーブを介してバルブボディが保持部材の挿入孔に挿入保持されてなる油圧制御弁であって、前記スリーブは、線膨張係数が前記バルブボディと保持部材よりも大きな材料によって形成されていると共に、径方向から分割された一対の対向した分割端面を有し、該分割端面が前記スリーブの接線方向の基準線に対して傾斜状に形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、熱膨張時におけるスリーブの内周面とバルブボディの外周面との間のクリアランスの発生を抑制できる。

本発明に係る油圧制御弁が適用されるバルブタイミング制御装置を断面して示す全体構成図である。 本実施形態に供されるベーンロータが中間位相の回転位置に保持された状態を示す正面図である。 本実施形態に供される電磁切換弁のバルブボディなどの各構成部品の縦断面図である。 本実施形態に供される電磁切換弁のバルブボディとスリーブを分解して示す斜視図である。 本実施形態に供されるスリーブの各分割部の斜視図である。 本実施形態に供されるスリーブの各分割部を接続した状態を示す正面図である。 本実施形態に供されるスリーブをバルブボディとロータ部の間に挿入配置した状態を示す正面図である。 本実施形態に供されるバルブボディの平面図である。 Ａは図８のＡ−Ａ線断面図、Ｂは図８のＢ−Ｂ線断面図、Ｃは図８のＣ−Ｃ線断面図である。 本実施形態に供されるバルブボディの右側面図である。 本実施形態に供される電磁切換弁のスプール弁が最大右方向の位置に移動した状態を示すバルブボディ側の縦断面であって、Ａは図１０のＤ−Ｄ線断面図、Ｂは図１０のＥ−Ｅ線断面図である。 本実施形態に供される電磁切換弁のスプール弁が軸方向の中間位置に移動した状態を示すバルブボディ側の縦断面であって、Ａは図１０のＤ−Ｄ線断面図、Ｂは図１０のＥ−Ｅ線断面図である。 本実施形態に供される電磁切換弁のスプール弁が最大左方向の位置に移動した状態を示すバルブボディ側の縦断面であって、Ａは図１０のＤ−Ｄ線断面図、Ｂは図１０のＥ−Ｅ線断面図である。

以下、本発明に係る油圧制御弁を内燃機関のバルブタイミング制御装置に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る油圧制御弁が適用されるバルブタイミング制御装置を断面して示す全体構成図、図２は本実施形態に供されるベーンロータが中間位相の回転位置に保持された状態を示す正面図、図３は本実施形態に供される電磁切換弁のバルブボディなどの各構成部品の縦断面図、図４は電磁切換弁のバルブボディとスリーブを分解して示す斜視図、図５は本実施形態に供されるスリーブの斜視図である。

バルブタイミング制御装置は、図１及び図２に示すように、機関のクランクシャフトによって図外のタイミングチェーンを介して回転駆動される駆動回転体であるスプロケット１と、機関前後方向に沿って配置されて、前記スプロケット１に対して相対回転可能に設けられた吸気側のカムシャフト２と、前記スプロケット１とカムシャフト２との間に配置されて、該両者１，２の相対回転位相を変換する位相変更機構３と、該位相変更機構３を最遅角位相位置でロックさせるロック機構４と、前記位相変更機構３とロック機構４をそれぞれ別個独立に作動させる油圧回路５と、を備えている。

スプロケット１は、ほぼ肉厚円板状に形成されて、外周に前記タイミングチェーンが巻回された歯車部１ａを有していると共に、後述するハウジングの後端開口を閉塞するリアカバーとして構成され、中央には前記カムシャフト２の一端部２ａが回転自在に支持される支持孔１ｂが貫通形成されている。

カムシャフト２は、シリンダヘッド０１に複数のカム軸受０２を介して回転自在に支持されている。カムシャフト２の外周面には、図外の機関弁である吸気弁を開作動させる複数の卵型の回転カムが軸方向の位置に一体的に設けられている。またカムシャフト２の一端部２ａの内部回転軸心方向に、後述するカムボルトであるバルブボディ５０が螺着されるボルト孔６が形成されている。

ボルト孔６は、一端部２ａの先端側から内部軸線方向に沿って設けられている。このボルト孔６は、開口された前端側から内底部に向かって段差縮径状に形成されて、先端側の均一径の雌ねじ部６ａと、該雌ねじ部６ａの後端から内方へ縮径テーパ状に形成された段差部６ｂと、から構成されている。この縮径段差部６ｂの内部には、後述するオイルポンプ２０から圧送される油圧が導入される油圧通路導入室６ｃが形成されている。

位相変更機構３は、図１及び図２に示すように、スプロケット１に軸方向から一体的に設けられたハウジング７と、カムシャフト２の一端部２ａに後述のバルブボディ５０を介して軸方向から固定され、ハウジング７内に回転自在に収容された従動回転体であるベーンロータ９と、ハウジング７の内部の作動室を、後述するハウジング本体７ａの内周面に突設された４つのシュー１０と前記ベーンロータ９とによって隔成された遅角作動室及び進角作動室であるそれぞれ４つの遅角油圧室１１及び進角油圧室１２と、を備えている。

ハウジング７は、金属圧粉を焼結してなる焼結金属によって一体に形成された円筒状のハウジング本体７ａと、プレス成形によって形成され、ハウジング本体７ａの前端開口を閉塞するフロントカバー１３と、後端開口を閉塞するリアカバーであるスプロケット１と、から構成されている。ハウジング本体７ａとフロントカバー１３及びスプロケット１とは、各シュー１０の各ボルト挿入孔１０ａを貫通する４本のボルト１４によって結合固定されている。フロントカバー１３は、中央に比較的大径な挿入孔１３ａが貫通形成されていると共に、該挿入孔１３ａの外周側内周面で各油圧室１１，１２内をシールするようになっている。

ベーンロータ９は、焼結金属材によって一体に形成され、カムシャフト２の一端部２ａにバルブボディ５０によって固定された保持部材であるロータ部１５と、該ロータ部１５の外周面に円周方向のほぼ９０°等間隔位置に放射状に突設された４つのベーン１６ａ〜１６ｄとから構成されている。

ロータ部１５は、比較的大径な円筒状に形成され、中央の内部軸方向に前記カムシャフト２の雌ねじ部６ａと軸方向で連続する挿入孔１５ａが貫通形成されている。また、このロータ部１５は、後端面がカムシャフト２の一端部２ａ先端面に当接している。

一方、各ベーン１６ａ〜１６ｄは、その突出長さが比較的短く形成されて、それぞれが各シュー１０の間に配置されていると共に、円周方向の巾がほぼ同一に設定されて厚肉なプレート状に形成されている。各ベーン１６ａ〜１６ｄの外周面と各シュー１０の先端には、それぞれハウジング本体７ａの内周面とロータ部１５の外周面との間をシールするシール部材１７ａ、１７ｂがそれぞれ設けられている。

また、前記ベーンロータ９は、図２の一点鎖線で示すように、遅角側へ相対回転すると、第１ベーン１６ａの一側面が対向する一つのシュー１０の対向側面に形成された突起面１０ｂに当接して最大遅角側の回転位置が規制されるようになっている。また、図２の二点鎖線で示すように、進角側へ相対回転すると、同じく第１ベーン１６ａの他側面が対向する他のシュー１０の対向側面１０ｃに当接して最大進角側の回転位置が規制されるようになっている。

このとき、他のベーン１６ｂ〜１６ｄは、両側面が円周方向から対向する各シュー１０の対向面に当接せずに離間状態にある。したがって、ベーンロータ９とシュー１０との当接精度が向上すると共に、後述する各油圧室１１，１２への油圧の供給速度が速くなってベーンロータ９の正逆回転応答性が高くなる。

前記各ベーン１６ａ〜１６ｄの正逆回転方向の両側面と各シュー１０の両側面との間に、前述した各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２が隔成されており、各遅角油圧室１１と各進角油圧室１２とは、ロータ部１５の内部にほぼ放射状に形成された遅角側連通路１１ａと進角側連通路１２ａを介して後述する油圧回路５にそれぞれに連通している。

ロック機構４は、ハウジング７に対してベーンロータ９を最遅角側の回転位置（図２の一点鎖線位置）に保持するものである。

すなわち、このロック機構４は、図１及び図２に示すように、スプロケット１の内周側の所定位置に圧入固定されたロック穴構成部１ｃ(図１のみに記載)と、該ロック穴構成部１ｃ内に形成されたロック穴２４と、前記ベーンロータ９の第１ベーン１６ａの内部軸方向に形成された摺動孔２７に進退動自在に設けられ、小径な先端部２５ａが前記各ロック穴２４にそれぞれ係脱するロックピン２５と、該ロックピン２５をロック穴２４方向へ付勢するコイルスプリング２６と、前記ロック穴２４の内部に形成され、供給された油圧によってロックピン２５をコイルスプリング２６のばね力に抗して各ロック穴２４を後退移動させて係合を解除する図外の解除用受圧室と、該解除用受圧室に油圧を供給するロック通路と、から主として構成されている。

前記ロック穴２４は、ロックピン２５の小径な先端部２５ａの外径よりも十分に大径な円形状に形成されていると共に、スプロケット１の内側面のベーンロータ９の最遅角側の回転位置に対応した位置に形成されている。

ロックピン２５は、先端部２５ａの受圧面に解除用受圧室に供給された油圧を受けて後退移動してロック穴２４から抜け出してロックが解除されると共に、後端側に設けられたコイルスプリング２６のばね力によって先端部２５ａがロック穴２４の内部に係入してベーンロータ９をハウジング７に対してロックするようになっている。

油圧回路５は、図１及び図２に示すように、各遅角油圧室１１に対して遅角側連通路１１ａを介して油圧を給排する遅角通路１８と、各進角油圧室１２に対して進角側連通路１２ａを介して油圧を給排する進角通路１９と、解除用受圧室に対して油圧を給排するロック通路と、各遅角、進角通路１８，１９に作動油を選択的に供給するオイルポンプ２０と、機関運転状態に応じて前記遅角通路１８と進角通路１９の流路を切り換える油圧制御弁である単一の電磁切換弁２１と、を備えている。

遅角通路１８と進角通路１９は、それぞれの一端部が電磁切換弁２１の後述するスリーブ５２の遅角、進角通路孔６４ａ、６４ｂに接続されている。一方、他端側が、前記遅角、進角側連通路１１ａ、１２ａを介して遅角油圧室１１と各進角油圧室１２にそれぞれ連通している。

ロック通路は、遅角通路１８に連通して、遅角油圧室１１に給排される油圧が解除用受圧室に給排されるようになっている。

前記オイルポンプ２０は、機関のクランクシャフトによって回転駆動するトロコイドポンプなどの一般的なものであって、アウター、インナーロータの回転によってオイルパン２３内から吸入通路２０ｂを介して吸入された作動油が吐出通路２０ａを介して吐出される。この吐出された作動油は、その一部がメインオイルギャラリーＭ／Ｇから内燃機関の各摺動部などに供給されると共に、他が前記電磁切換弁２１側に供給されるようになっている。なお、吐出通路２０ａの下流側には、図外の濾過フィルタが設けられていると共に、該吐出通路２０ａから吐出された過剰な作動油を、ドレン通路２２を介してオイルパン２３に戻して適正な流量に制御する図外の流量制御弁が設けられている。

電磁切換弁２１は、図１及び図３などに示すように、３ポート３位置の比例型弁であって、円筒状のバルブボディ５０と、該バルブボディ５０の内部軸方向へ摺動自在に設けられた円筒状のスプール弁５１と、バルブボディ５０の外周面に嵌合状態に保持された円筒状のスリーブ５２と、スプール弁５１の先端部に一体に圧入固定されたドレンプラグ５３と、該ドレンプラグ５３とバルブボディ５０の内部に形成された環状段差面との間に弾装されて、該スプール弁５１を、図１中、右方向へ付勢する付勢部材であるバルブスプリング５４と、バルブボディ５０の外側一端部に設けられて、スプール弁５１をバルブスプリング５４のばね力に抗して図中左方向へ移動させるアクチュエータである電磁アクチュエータとしてのソレノイド部５５と、から主として構成されている。

バルブボディ５０は、例えば鉄系などの金属材によって形成されて、前述のようにカムボルトとして機能し、図１、図３及び図８に示すように、ソレノイド部５５側の頭部５０ａと、該頭部５０ａの付け根部から軸方向へ延出した周壁である円筒軸部５０ｂと、該円筒軸部５０ｂの先端側に形成されて、外周面に前記カムシャフト２の雌ねじ孔２ｂに螺着する雄ねじ部５０ｄが形成された大径円筒部５０ｃと、前記頭部５０ａの先端面側から内部軸方向に形成された摺動用孔５０ｅと、から主として構成されている。

頭部５０ａは、外周にスパナ等の締め付け治具が嵌合可能な六角部が形成されていると共に、内部先端側に形成された大径溝部の内周面にスプール弁５１のソレノイド部５５側への最大摺動位置を規制する円環状のストッパ５６が圧入固定されている。

円筒軸部５０ｂは、図９Ａ〜Ｃにも示すように、周壁に雄ねじ部５０ｄ側から頭部５０ａ側に向かって順次、導入ポート５７と、前述の進角ポート１９ａ、再導入ポート５８及び遅角ポート１８ａがそれぞれ十字径方向に沿ってそれぞれ貫通形成されて、それぞれ４つずつ設けられている。なお、図９には導入ポート５７についての具体的な記載はないが、他のポートと同じく十字径方向に形成されている。

また、円筒軸部５０ｂは、図３に示すように、遅角ポート１８ａ近傍の外周面に、バルブボディ５０に対してスリーブ５２の位置決めを行う一対の嵌合穴５０ｆ、５０ｇが周方向の１８０°の位置に径方向に沿って設けられている。

大径円筒部５０ｃは、内部にカムシャフト２の油圧導入室６ｃに軸方向から連通する導入通路５９が形成されて、オイルポンプ２０の吐出通路２０ａから圧送された油圧が油圧導入室６ｃを介して導入通路５９に供給されるようになっている。この導入通路５９は、段差径状に形成されて内部の小径部５９ａ側に前記各導入ポート５７が連通している。

スプール弁５１は、図３にも示すように、内部軸方向にドレン通路６０が貫通形成されていると共に、外周の小径部５９ａ側の軸方向一端部側に円柱状の２つのランド部(弁部)である第１ランド部５１ａと第２ランド部５１ｂが形成されている。また、該両ランド部５１ａ、５１ｂの間には、スプール弁５１の摺動位置に応じて各遅角ポート１８ａ及び前記各進角ポート１９ａや各再導入ポート５８に適宜連通するグルーブ溝６１が形成されている。また、第２ランド部５１ｂからドレンプラグ５３までの間の外周面には、排出用通路６２が軸方向に沿って形成されている。さらに、スプール弁５１の両ランド部５１ａ、５１ｂと軸方向反対側の周壁には、排出用通路６２とドレン通路６０と連通するドレン孔６３が径方向に沿って貫通形成されている。

ドレンプラグ５３は、図１及び図３に示すように、スプール弁５１と同じ金属材によってほぼ有底円筒状に形成されて、スプール弁５１の一端開口５１ｃを被嵌するように軸方向から圧入固定されている。また、スプール弁５１側の一端部外周には、前記バルブスプリング５４の一端部を弾持するフランジ部５３ａが一体に設けられている。また、ドレンプラグ５３は、内部軸方向にドレン通路６０と軸方向から連通するドレン室６６が形成されている。また、先端部の周壁には、ドレン室６６と外部を連通する一対の開口孔６６ａが径方向に沿って貫通形成されている。

フランジ部５３ａは、バルブスプリング５４の付勢力によってストッパ５６の内周部に軸方向から当接して、スプール弁５１の外方への最大移動位置を規制するようになっている。

スリーブ５２は、鉄系金属のロータ部１５やバルブボディ５０よりも線膨張係数の大きな合成樹脂材によって形成されている。また、このスリーブ５２は、図４及び図５に示すように、径方向から半割状に二分割形成されて、この該両分割部５２ａ、５２ｂの各周方向の端末面である対向する分割端面６７ａ、６８ａと６７ｂ、６８ｂを径方向から突き合わせた状態で各内周面がバルブボディ５０の円筒軸部５０ｂ外周面に嵌合状態に保持されている。また、スリーブ５２は、図１及び図７に示すように、バルブボディ５０の円筒軸部５０ｂの外周面に嵌合した状態で、外周面がロータ部１５の挿入孔１５ａの内周面に密着状態に挿入配置されている。

前記各一対の分割端面６７ａ〜６８ｂは、スリーブ５２の直径方向線上の対称位置に形成されて、互いに同じ傾斜角度で同一方向へ傾斜状に形成されている。つまり、各分割端面６７ａ〜６８ｂは、図６に示すように、スリーブ５２の接線方向を基準線Ｐとして約４５°(θ)の角度に形成されて、それぞれの各突き合わせ面がほぼ平行に形成されている。

したがって、各分割部５２ａ、５２ｂは、例えば図６の矢印で示すように、互いに外側の周方向から内方へ押圧した場合には、各分割端面６７ａ〜６８ｂが互いに摺り合わせながら縮径方向へ変形可能になっている。そして、この縮径方向への変形移動によって各先端部が、図中一点鎖線で示すように、内方と外方へ僅かに突出するようになっている。

また、このスリーブ５２の両分割部５２ａ、５２ｂは、内周面の周方向ほぼ中央位置に突起部５２ｃ、５２ｄが設けられている。この各突起部５２ｃ、５２ｄは、円筒軸部５０ｂの前記嵌合穴５０ｆ、５０ｇに嵌合して、バルブボディ５０に対する各分割部５２ａ、２ｂの回転方向と軸方向の位置決めを行うようになっている。

また、スリーブ５２は、バルブボディ５０の遅角ポート１８ａと進角ポート１９ａにそれぞれに対応した位置、つまりこれらに重合した位置に、連通孔である遅角通路孔６４ａと進角通路孔６４ｂが貫通形成されている。また、スリーブ５２は、両分割部５２ａ、５２ｂの各内周面に前記４つの再導入ポート５８にそれぞれ連通する連通路である４つの連通溝６５が軸方向に沿って形成されている。

この各連通溝６５は、この内周面とバルブボディ５０の円筒軸部５０ｂの外周面との間に連通路を構成している。また、この各連通溝６５は、各分割部５２ａ、５２ｂのバルブボディ５０の大径円筒部５０ｃ側の外端部６５ａから軸方向に沿って延びている。この内端部６５ｂが、再導入ポート５８に重ね合わさる位置まで延設されていると共に、外端部６５ａが導入ポート５７に、カムシャフト２のボルト孔６の雌ねじ部６ａ内周面の間の通路部を介して常時連通している。

なお、各分割端面６７ａ〜６８ｂは、遅角通路孔６４ａや進角通路孔６４ｂ及び各再導入ポート５８や連通溝６５を避けた位置に形成されている。

ソレノイド部５５は、図１に示すように、図外のチェーンカバーにブラケット７０を介してボルトによって固定されたソレノイドケーシング７１と、該ソレノイドケーシング７１の内部に収容保持されている。このソレノイド部５５は、機関のコントロールユニット(ＥＣＵ)３７から制御電流が出力されるコイル７２と、該コイル７２の内周側に固定された円筒状の固定ヨーク７３と、該固定ヨーク７３の内部に軸方向へ摺動自在に設けられた可動プランジャ７４と、該可動プランジャ７４の先端部に一体に形成されて、先端部７５ａがドレンプラグ５３の先端面に軸方向から当接してバルブスプリング５４のばね力に抗してスプール弁５１を、図１中、左方向へ押圧する駆動ロッド７５と、から主として構成されている。

ソレノイドケーシング７１は、シールリング７６によってチェーンカバーの保持孔内に保持されていると共に、後端側には、ＥＣＵ３７に電気的に接続される端子７８を内部に有する合成樹脂材のコネクタ７７が取り付けられている。

ソレノイド部５５は、ＥＣＵ３７の制御電流と前記バルブスプリング５４との相対的な圧力によって、スプール弁５１を前後軸方向の３つのポジジョンに移動させるようになっている。この移動位置に応じて、スプール弁５１は、該スプール弁５１のグルーブ溝６１及び排出用通路６２と、これに径方向で対応する遅角ポート１８ａ及び進角ポート１９ａに連通させる。あるいは、各ランド部５１ａ、５１ｂによって遅角ポート１８ａ及び進角ポート１９ａの開口端を閉止して連通を遮断するようになっている。

導入通路５９と導入ポート５７及び連通溝６５、再導入ポート５８は、スプール弁５１のいずれの摺動位置においても常時連通されており、したがって、オイルポンプ２０から吐出された油圧は、導入通路５９から導入ポート５７、連通溝６５を通って再導入ポート５８内に常時供給されるようになっている。

ＥＣＵ３７は、内部のコンピュータが図外のクランク角センサ（機関回転数検出）やエアーフローメータ、機関水温センサ、機関温度センサ、スロットルバルブ開度センサおよびカムシャフト２の現在の回転位相を検出するカム角センサなどの各種センサ類からの情報信号を入力して現在の機関運転状態を検出している。また、ＥＣＵ３７は、前述したように、電磁切換弁２１のコイル７２に制御電流(パルス信号)を出力、または通電を遮断してスプール弁５１の摺動位置を制御して、前記各ポートを選択的に切換制御するようになっている。
〔本実施形態の作動〕
以下、本実施形態の具体的な作動を説明する。

まず、例えば、イグニッションスイッチをオフ操作して機関を停止した場合には、ＥＣＵ３７からのソレノイド部５５への通電も遮断されることから、スプール弁５１は、図１１Ａ，Ｂに示すように、バルブスプリング５４のばね力によって最大右方向の位置に保持される（第１ポジジョン）。このとき、スプール弁５１の第１ランド部５１ａによってバルブボディ５０の各進角ポート１９ａが開成されて、スプール弁５１のドレン通路６０を連通させる。このため、前記各進角油圧室１２内の作動油は、図１１Ａの破線矢印に示すように、スリーブ５２の各進角通路孔６４ｂとバルブボディ５０の各進角ポート１９ａ、スプール弁５１のドレン通路６０を通って、ドレンプラグ５３のドレン室６６内に流入して各開口孔６６ａから外部に排出される。これによって、各進角油圧室１２の内部が低圧になる。

同時に、スプール弁５１は、図１１Ａ、Ｂに示すように、グルーブ溝６１に対して各遅角ポート１８ａと各再導入ポート５８を連通させる。したがって、この状態では、各再導入ポート５８と各連通溝６５、導入ポート５７、導入通路５９が連通することになる。

この機関停止時は、オイルポンプ２０の駆動も停止されることから、遅角、進角油圧室１１，１２には油圧が供給されることがない。このため、ベーンロータ９は、カムシャフト２に作用する交番トルクの負のトルクによって、図２の一点鎖線で示すように、スプロケット１に対して反時計方向（最遅角方向）へ相対回転する。よって、吸気弁は、開閉タイミングが最遅角の位相に制御される。

なお、この時点において、ベーンロータ９が、最遅角位置に保持されると、ロックピン２５がコイルスプリング２６のばね力によって進出してロック穴２４に係入する。このため、ベーンロータ９は、ハウジング７にロックされた状態になる。

次に、イグニッションスイッチをオン操作して機関を始動させると、これに伴いオイルポンプ２０も駆動して、吐出通路２０ａに吐出された油圧は、図１１Ａ、Ｂの矢印で示すように、導入通路５９から導入ポート５７を通って各連通溝６５に流入する。ここから油圧は、各再導入ポート５８、グルーブ溝６１、各遅角ポート１８ａ、各遅角通路孔６４ａから遅角通路１８を通って、各遅角油圧室１１に供給される。これによって、各遅角油圧室１１内が高圧状態になる。したがって、ベーンロータ９は、最遅角の位置に相対回転した状態が維持されることから、吸気弁の開閉タイミングが遅角側に制御された状態になり、よって、機関始動性が良好になる。

また、この時点では、ロック通路を介して解除用受圧室に遅角油圧室１１と同じ油圧が供給されるが、クランキング初期の時点では解除用受圧室内の油圧が上昇しない。このため、ロックピン２５は、ロック穴２４内に係入してロックされた状態となる。これによって、交番トルクによるベーンロータ９のばたつきなどを抑制することできる。

その後、ロック通路を介して解除用受圧室に供給された油圧が高くなると、ロックピン２５をコイルスプリング２６のばね力に抗して後退移動させロック穴２４とのロック状態が解除される。これによって、ベーンロータ９は、フリーな状態になる。

なお、このとき、各進角油圧室１２は、前述したように低圧状態が維持されている。

次に、機関が例えばアイドリング運転から定常運転に移行すると、ＥＣＵ３７からソレノイド部５５のコイル７２に所定量のパルス電流が供給される。これにより、スプール弁５１は、駆動ロッド７５の押圧力によって、図１２Ａ，Ｂに示すように、バルブスプリング５４のばね力に抗して図中左方向へ僅かに移動する(第２ポジション)。この状態では、第１，第２ランド部５１ａ、５１ｂによって遅角ポート１８ａと進角ポート１９ａが閉止される、同時に、各再導入ポート５８もグルーブ溝６１に連通しているものの、各ランド部５１ａ、５１ｂによって閉止された状態になる。

このため、各遅角油圧室１１と進角油圧室１２は、図１２Ａに示すように、それぞれの内部からの作動油の排出がなくなる。同時に、オイルポンプ２０から圧送された作動油も、図１２Ｂに示すように、各油圧室１１，１２への供給が遮断される。

これにより、ベーンロータ９は、図２の実線で示すように、最遅角と最進角の間の中間位置に保持される。したがって、吸気弁は、開閉タイミングが最遅角と最進角の間の中間位相に制御され、定常運転時の機関回転の安定化と燃費の向上が図れる。

次に、例えば、機関の定常運転から高回転高負荷域に移行した場合は、ＥＣＵ３７からソレノイド部５５のコイル７２にさらに大きなパルス電流が供給されて、駆動ロッド７５の押圧力によってスプール弁５１が、図１３Ａ，Ｂに示すように、バルブスプリング５４のばね力に抗して最大左方向へ移動する(第３ポジション)。これによって、遅角ポート１８ａが、排出用通路６２に連通すると共に、グルーブ溝６１に対して各再導入ポート５８と進角ポート１９ａがそれぞれ連通する。

したがって、各遅角油圧室１１内の油圧は、図１３Ａの破線矢印で示すように、遅角通路孔６４ａと遅角ポート１８ａから排出用通路６２を通って各ドレン孔６３及びドレン通路６０に流入してドレン室６６内に連続的に入り込む。ここから、各開口孔６６ａを介して外部に排出される。このため、各遅角油圧室１１内が低圧になる。

一方、各進角油圧室１２には、オイルポンプ２０から圧送された作動油が、図１３Ａ、Ｂの矢印で示すように、グルーブ溝６１から各進角ポート１９ａと各進角通路孔６４ｂ及び進角通路１９を介して各進角油圧室１２に供給される。したがって、各進角油圧室１２内が高圧になる。

よって、ベーンロータ９は、図２の二点鎖線で示すように、時計方向へ回転して最大進角側へ相対回転する。これによって、吸気弁のバルブタイミングが最進角位相になって排気弁のバルブオーバーラップが大きくなり、吸気充填効率が高くなって機関の出力トルクの向上が図れる。

そして、本実施形態では、前記スリーブ５２が、電磁切換弁２１のバルブボディ５０の円筒軸部５０ｂとロータ部１５の挿入孔１５ａとの間に配置されている。したがって、該スリーブ５２は、前述した機関の駆動に伴い機関温度が上昇して、この高熱が伝達されると拡径方向へ変形しようとする。このとき、線膨張係数の相違によって、スリーブ５２の熱変形量よりも円筒軸部５０ｂやロータ部１５の熱変形量が小さい。換言すれば、円筒軸部５０ｂやロータ部１５の拡径方向の変形量よりもスリーブ５２の拡径方向の変形量の方が大きい。

このため、スリーブ５２は、図７に示すように、各分割部５２ａ、５２ｂが互いに拡径変形しようとすると、これらの外周面が挿入孔１５ａの内周面に当接してそれ以上の拡径変形が規制されると同時に縮径方向の力が働く。このため、各分割部５２ａ、５２ｂは、図６及び図７に示すように、縮径変形に伴ってそれぞれ対向する分割端面６７ａと６８ａ及び６７ｂと６８ｂとの間で摺動して周方向の各一端部側の先端部が外方へ、各他端部側の先端部が内方へそれぞれ僅かに突出移動する。

これによって、各分割部５２ａ、５２ｂは、各外周面が挿入孔１５ａの内周面に密着すると共に、各内周面５２ｅ、５２ｆも円筒軸部５０ｂの外周面に密着する。これによって、各遅角、進角通路孔６４ａ、６４ｂの内側開口端と外側開口端が、液密的にシールされると共に、各連通溝６５の内側開口も液密的にシールされる。

換言すれば、前記各分割部５２ａ、５２ｂは、各外周面と挿入孔１５ａの内周面との間のクリアランスの発生が抑制されて液密的に接触する。同時に、各内周面も円筒軸部５０ｂの外周面との間のクリアランスの発生も抑制されて液密的に接触する。このように、熱膨張した各分割部５２ａ、５２ｂは、各外周面と挿入孔１５ａの内周面及び各内周面と円筒軸部５０ｂの外周面との間のシール機能が十分に発揮される。

したがって、各連通溝６５や各遅角、進角通路孔６４ａ、６４ｂから外部への作動油のリークを効果的に抑制することができる。この結果、前記各遅角油圧室１１や進角油圧室１２などに対して作動油を効率良く給排することが可能になる。

特に、前記各分割端面６７ａ、６８ａ及び６７ｂ、６８ｂの傾斜角度を約４５°に形成したことから、各分割部５２ａ、５２ｂの縮径変形時における各分割端面６７ａ、６８ａ及び６７ｂ、６８ｂ間の摺動性が良好になる。この結果、前記各分割部５２ａ、５２ｂの内周面と外周面が、前記円筒軸部５０ｂの外周面と挿入孔１５ａの内周面に速やかに密着してシール作用を効果的に発揮する。

なお、本実施形態では、良好な摺動性を確保するために、各分割端面６７ａ〜６８ｂの傾斜角度θを約４５°に設定したが、本願の発明者の実験によれば、例えば約３０°〜４５°の角度範囲であっても比較的良好な摺動性が得られることが分かった。したがって、この角度範囲内に設定することも可能である。なお、各分割端面６７ａ〜６８ｂの傾斜角度は、必ずしも３０°〜４５°の範囲に限定されるものではなく、この範囲以下あるいは以上であっても良い。

また、本実施形態では、前述のように機関の運転状態に応じて、ＥＣＵ３７が電磁切換弁２１に所定の通電量で通電、あるいは通電を遮断してスプール弁５１の軸方向の移動位置を制御するようになっている。これによって、位相変更機構３とロック機構４を制御してスプロケット１に対するカムシャフト２の最適な相対回転位置に制御することから、吸気弁の開閉タイミングの制御精度の向上が図れる。

さらに、バルブボディ５０の内部にスプール弁５１を摺動自在に設け、バルブボディ５０の円筒軸部５０ｂの外周面にスリーブ５２を嵌合保持したため、電磁切換弁２１の全体構造を簡素にすることができる。また、各通路孔や各ポートなどの油圧回路も単純化できることから、製造作業能率の向上が図れ、製造作業コストの低減化が図れる。

また、スリーブ５２は、バルブボディ５０の内部に設けられるのではなく、単にバルブボディ５０の円筒軸部５０ｂの外周面に嵌合保持しただけであるから、スリーブ５２に高い寸法精度が要求されることがなくなる。したがって、この点でも製造作業コストの低減が図れる。

しかも、前記スリーブ５２は、高い寸法精度が要求されないことから、合成樹脂材によって形成することができるので、電磁切換弁２１の軽量化が図れる。

また、２つの分割部５２ａ、５２ｂは、それぞれに設けられた各突起部５２ｃ、５２ｄをバルブボディ５０の嵌合穴５０ｆ、５０ｇに嵌合させてバルブボディ５０に対して位置決めしたので、これらの位置決め作業が容易になる。

さらに、前記ボルト孔６の軸方向の長さの短尺化と共に、縦断面形状の単純化によって、カムシャフト２の孔開け加工作業が容易になる。

本実施形態では、前記遅角油圧室１１や進角油圧室１２への油圧制御用と解除用受圧室への油圧制御用の２つの機能を単一の電磁切換弁２１によって行うようにしたため、機関本体へのレイアウトの自由度が向上すると共に、コストの低減化が図れる。

さらに、本実施形態では、電磁切換弁２１のスプール弁５１の摺動位置によって、各通路孔を閉止してベーンロータ９を中間位相位置に保持することから、この保持性が向上する。

なお、前述した基準線Ｐは、各分割端面６７ａ〜６８ｂの前記スリーブ５２の径方向外側の端部において、前記スリーブ５２の外周面の接線である。

換言すれば、各分割端面６７ａ〜６８ｂは、前記スリーブ５２の径方向外側の端部と前記バルブボディ５０の軸とを結ぶ径方向線に対して角度をもっている。この角度は少なくとも９０°を除く。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、前記スリーブ５２を、二分割ではなく円周方向の所定位置の一箇所に切れ目を入れて、この一対の分割端面を傾斜状に形成することも可能である。

また、前記実施形態では、油圧制御弁を、バルブタイミング制御装置に適用した場合を示したが、バルブタイミング制御装置以外の例えば車両の自動変速機などの他の機器類に適用することも可能である。

また、アクチュエータとしてソレノイド部５５の電磁力以外に油圧力を用いることも可能である。

さらに、バルブタイミング制御装置を吸気側ばかりか排気側に適用することも可能である。

前記スリーブ５２をアルミ合金材などの金属材による鋳造にて形成することも可能である。

以上説明した実施形態に基づく内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

その一つの態様において、周壁の径方向に作動油を通流させる複数のポートが貫通形成された筒状のバルブボディと、
該バルブボディの内部に軸方向へ摺動可能に設けられ、軸方向の摺動位置に応じて前記複数のポートの開閉切り換えを行うスプール弁と、
前記バルブボディの周壁の外周面に沿って配置され、径方向に貫通形成されて前記複数のポートと連通する連通孔と、内周面の軸方向に形成されて前記複数のポートのいずれかに連通する連通溝を有する円筒状のスリーブと、
を備え、
前記スリーブを介して前記バルブボディが保持部材の挿入孔に挿入保持されてなる油圧制御弁であって、
前記スリーブは、線膨張係数が前記バルブボディと保持部材よりも大きな材料によって形成されていると共に、径方向から分割された一対の分割端面を有し、
該分割端面が前記スリーブの接線方向の基準線に対して傾斜している。

別の好ましい態様としては、前記スリーブは、径方向で二分割に形成されて、該各分割部の各分割端面はスリーブの径方向の二箇所に形成されている。

別の好ましい態様としては、前記スリーブは、合成樹脂材によって形成されている。

さらに別の好ましい態様としては、前記バルブボディと保持部材は鉄系金属材によって形成されている。

別の好ましい態様として、前記対向した分割端面は、前記スリーブの複数の連通孔や連通路を避けた位置に形成されている。

別の好ましい態様としては、前記対向した分割端面の傾斜角度は、前記スリーブの接線方向の基準線に対して約３０°〜４５°の角度範囲に設定されている。

さらに別の好ましい態様としては、クランクシャフトからの回転力が伝達され、内部に作動室が形成された駆動回転体と、
カムシャフトの軸方向一端部に固定されていると共に、前記駆動回転体の内部に回転可能に収容配置され、前記作動室を進角作動室と遅角作動室に分け、該両作動室に作動油が給排されることによって前記駆動回転体に対して進角側あるいは遅角側に相対回転する従動回転体と、
前記従動回転体に設けられた挿入孔に挿入保持され、オイルポンプから圧送された作動油を前記両作動室に給排制御する油圧制御弁と、
を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
前記油圧制御弁は、
周壁の径方向に作動油を通流させる給排ポートが貫通形成された内部中空のバルブボディと、
該バルブボディの内部に軸方向へ摺動自在に設けられ、摺動位置に応じて前記給排ポートの開閉切り換えを行うスプール弁と、
前記バルブボディの外周面に沿って配置され、径方向に貫通形成されて前記給排ポートと連通する連通孔と、内周面の軸方向に形成されて前記給排ポートのいずれかに連通する連通溝と、を有する円筒状のスリーブと、
を備え、
前記スリーブは、線膨張係数が前記従動回転体とバルブボディよりも大きな材料で形成されていると共に、径方向から分割された一対の分割端面を有し、
該分割端面が前記スリーブの接線方向の基準線に対して傾斜している。

別の好ましい態様としては、前記スリーブは、径方向で二分割に形成されて、該各分割部の各分割端面はスリーブの径方向の二箇所に形成されている。

別の好ましい態様としては、前記スリーブは、合成樹脂材によって形成されている。

別の好ましい態様として、前記バルブボディと保持部材は同じ鉄系金属材によって形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

別の好ましい態様としては、前記対向する分割端面は、前記スリーブの複数の連通孔や連通路を避けた位置に形成されている。

別の好ましい態様としては、前記各分割端面の傾斜角度は、前記スリーブの接線方向の基準線に対して約３０°〜４５°の角度範囲に設定されている。

１…スプロケット、２…カムシャフト、２ａ…一端部、３…位相変更機構、４…ロック機構、５…油圧回路、６…ボルト孔、６ａ…雌ねじ部、６ｂ…縮径段差部、６ｃ…油圧導入室、７…ハウジング、７ａ…ハウジング本体、９…ベーンロータ、１１…遅角油圧室、１２…進角油圧室、１５…ロータ部(保持部材)、１５ａ…挿入孔、１６ａ〜１６ｄ…ベーン、１８…遅角通路、１９…進角通路、１８ａ…遅角ポート、１９ａ…進角ポート、２０…オイルポンプ、２０ａ…吐出通路、２１…電磁切換弁(油圧制御弁)、３７…コントロールユニット(ＥＣＵ)、５０…バルブボディ(カムボルト)、５０ａ…頭部、５０ｂ…円筒軸部、５０ｃ…大径円筒部、５０ｄ…雄ねじ部、５０ｅ…摺動用孔、５１…スプール弁、５１ａ、５１ｂ…第１，第２ランド部、５２…スリーブ、５２ａ、５２ｂ…分割部、５３…ドレンプラグ、５４…バルブスプリング（付勢部材）、５５…ソレノイド部(アクチュエータ)、５９…導入通路、６０…ドレン通路、６１…グルーブ溝、６２…排出用通路、６３…ドレン孔、６４ａ…遅角通路孔(連通孔)、６４ｂ…進角通路孔(連通孔)、６５…連通溝(連通路)、６６…ドレン室、６６ａ…開口孔、６７ａ〜６８ｂ…分割端面

Claims (12)

1. 周壁の径方向に作動油を通流させる複数のポートが貫通形成された筒状のバルブボディと、
   該バルブボディの内部に軸方向へ摺動可能に設けられ、軸方向の摺動位置に応じて前記複数のポートの開閉切り換えを行うスプール弁と、
   前記バルブボディの周壁の外周面に沿って配置され、径方向に貫通形成されて前記複数のポートと連通する連通孔と、内周面の軸方向に形成されて前記複数のポートのいずれかに連通する連通溝を有する円筒状のスリーブと、
   を備え、
   前記スリーブを介して前記バルブボディが保持部材の挿入孔に挿入保持されてなる油圧制御弁であって、
   前記スリーブは、線膨張係数が前記バルブボディと保持部材よりも大きな材料によって形成されていると共に、径方向から分割された一対の分割端面を有し、
   該分割端面が前記スリーブの接線方向の基準線に対して傾斜していることを特徴とする油圧制御弁。
2. 請求項１に記載の油圧制御弁において、
   前記スリーブは、径方向で二分割に形成されて、該各分割部の各分割端面はスリーブの径方向の二箇所に形成されていることを特徴とする油圧制御弁。
3. 請求項１に記載の油圧制御弁において、
   前記スリーブは、合成樹脂材によって形成されていることを特徴とする油圧制御弁。
4. 請求項１に記載の油圧制御弁において、
   前記バルブボディと保持部材は鉄系金属材によって形成されていることを特徴とする油圧制御弁。
5. 請求項１に記載の油圧制御弁において、
   前記対向した分割端面は、前記スリーブの複数の連通孔や連通路を避けた位置に形成されていることを特徴とする油圧制御弁。
6. 請求項１に記載の油圧制御弁において、
   前記対向した分割端面の傾斜角度は、前記スリーブの接線方向の基準線に対して約３０°〜４５°の角度範囲に設定されていることを特徴とする油圧制御弁。
7. クランクシャフトからの回転力が伝達され、内部に作動室が形成された駆動回転体と、
   カムシャフトの軸方向一端部に固定されていると共に、前記駆動回転体の内部に回転可能に収容配置され、前記作動室を進角作動室と遅角作動室に分け、該両作動室に作動油が給排されることによって前記駆動回転体に対して進角側あるいは遅角側に相対回転する従動回転体と、
   前記従動回転体に設けられた挿入孔に挿入保持され、オイルポンプから圧送された作動油を前記両作動室に給排制御する油圧制御弁と、
   を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   前記油圧制御弁は、
   周壁の径方向に作動油を通流させる給排ポートが貫通形成された内部中空のバルブボディと、
   該バルブボディの内部に軸方向へ摺動自在に設けられ、摺動位置に応じて前記給排ポートの開閉切り換えを行うスプール弁と、
   前記バルブボディの外周面に沿って配置され、径方向に貫通形成されて前記給排ポートと連通する連通孔と、内周面の軸方向に形成されて前記給排ポートのいずれかに連通する連通溝と、を有する円筒状のスリーブと、
   を備え、
   前記スリーブは、線膨張係数が前記従動回転体とバルブボディよりも大きな材料で形成されていると共に、径方向から分割された一対の分割端面を有し、
   該分割端面が前記スリーブの接線方向の基準線に対して傾斜していることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
8. 請求項７に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記スリーブは、径方向で二分割に形成されて、該各分割部の各分割端面はスリーブの径方向の二箇所に形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
9. 請求項７に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記スリーブは、合成樹脂材によって形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
10. 請求項７に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
    前記バルブボディと保持部材は同じ鉄系金属材によって形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
11. 請求項７に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
    前記対向する分割端面は、前記スリーブの複数の連通孔や連通路を避けた位置に形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
12. 請求項７に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
    前記分割端面の傾斜角度は、前記スリーブの接線方向の基準線に対して約３０°〜４５°の角度範囲に設定されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

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