JPWO2002046583A1 - オイルコントロールバルブ及びその取付け方法 - Google Patents

Abstract

内燃機関のシリンダヘッド（１）に配置された排気または吸気カム軸の少なくともいずれか一方の動作タイミングを調整する可変バルブタイミング装置を制御するオイルコントロールバルブ（６０）である。複数の油路（４）が形成されたハウジング（３）と、このハウジング内を移動して油路を開閉するスプール（５）と、磁気回路の一部を構成する金属ケース（３３）を有しスプール（５）を駆動するソレノイド（３１）とを備えており、このハウジング（３）を内燃機関のシリンダヘッド（１）に付設する。そして金属ケース（３３）の少なくとも一部がシリンダヘッド（１）を覆うシリンダヘッドカバー（１８）に設けた貫通穴（１８３）を貫通してシリンダヘッドカバー（１８）の外部に配置される。これにより、オイルコントロールバルブ（６０）の主要部分は全てヘッドカバー（１８）内に配置されるので、スペースファクターが向上する。また、仮にソレノイド（３１）の内部からオイル漏れが生じたとしてもオイルはヘッドカバー内に流れ、エンジン外部へのオイル漏れは生じない。

Description

技術分野
この発明は、内燃機関の可変バルブタイミング装置を制御するオイルコントロールバルブ（ＯＣＶと言う）と、その取り付け方法の改良に関するものである。
背景技術
内燃機関、特に自動車用４サイクルガソリンエンジンでは、その性能向上のため吸排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを制御することが行われている。パルブの開閉タイミングは一般にエンジン上部に設けられたいわゆるオーバヘッドカムシャフト（以下ＯＨＣ）のクランク軸に対する回転位相をＯＨＣの軸端に設けた可変バルブタイミング装置（ＶＶＴ）によって油圧制御する方法が採られている。
そしてこのＶＶＴへ制御油圧を供給するためのバルブがオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）である。
ＯＣＶは一般には電磁（ソレノイド）バルブであり、油圧路をシリンダヘッドの壁内に作りつけ、かつ短縮するためにシリンダヘッドのＯＨＣの軸受近傍に設けられている。
第１３図、第１４図は、例えば特開平１１−２８０５４１号公報に開示されたエンジンに取り付けられたＯＣＶを示すもので、第１３図はエンジン前方から見た図、第１４図はエンジン上方から見た図である。
図に於いて、１はシリンダヘッド、１８はシリンダヘッド１の上部に取り付けられたシリンダヘッドカバー（以下単にヘッドカバーという）、５Ｘはシリンダヘッド１の上部に配置された吸気カム軸、６は同じく排気カム軸、１４は吸気カム軸５Ｘと排気カム軸６とを回転可能に保持する軸受け（カムキャップとも言う）である。
２０は両カム軸５Ｘ、６の片端に取り付けられた可変バルブタイミング装置、３０は可変バルブタイミング装置２０に図示しない制御油圧を供給するオイルコントロールバルブである。オイルコントロールバルブ３０はＯリング部材５５を間に挟んで、取付けボルト５４によりシリンダヘッド１に取り付けられている。５６はオイルフィルタ、５０はチェーンガイドである。
第１５図は第１３図、第１４図のオイルコントロールバルブＯＣＶ３０の詳細拡大構成図である。図に於いて、２はシリンダヘッド１に設けられたＯＣＶ装着孔であり複数の油圧路２ａ〜２ｅを有している。２ａ、２ｃはドレン油路、２ｂはオイル供給油路、２ｄ，２ｅは可変バルブタイミング装置２０へのオイル油路である。
次に動作について説明する。
３はＯＣＶ装着孔２の内部に挿入されたハウジングでその内部には複数のしきり壁が設けられている。５はハウジング３の内部に挿入されソレノイド３１の通電、非通電状態に応じて軸方向に移動するスプールで、ソレノイド３１の駆動軸へスプリング４の付勢力により当接されている。また、図示するとおり複数の油圧路が設けてあり、非通電状態では、油路２ｂから２ｄへオイルを供給し、油路２ｅのオイルを油路２ｃへ排出し、可変バルブタイミング装置２０の位相角を変化させる。通電状態では、油路２ｂから油路２ｅへオイルを供給し、油路２ｄのオイルを２ａへ排出し、上記と逆方向に可変バルブタイミング装置２０の位相角を変化させ、また、両者の中間では、２ｂから２ｄ、２ｅへのオイル供給を遮断すると共に２ｄから２ａ、２ｅから２ｃへのオイル排出を遮断し、可変バルブタイミング装置２０の位相角を保持したりする。
３２はソレノイド３１に通電するためのコネクタ、３３はソレノイド３１の磁気回路の一部を構成する金属ケースである。
ＯＣＶ装着孔２の壁面とハウジング３との隙間からオイルが外部に漏れることがあってはならないので、第１のＯリング５４ａがＯＣＶ装着孔２の壁面とハウジング３との間に装着されている。また、ハウジング３とケース３３との隙間からの油漏れを防ぐため第２のＯリング５４ｂが、また、ソレノイド３１の内部から外部への油漏れを防止するため第３のＯリング５４ｃ、５４ｄが設けられている。
第１３図〜第１５図に示すように、ＯＣＶ３０はその油路切替部（ハウジング３とスプール５の部分）は、エンジン内部に設けられるが、ソレノイド３１やコネクタ３２は、配線の都合上、エンジン外部に設けざるを得ない。
以上に説明したように、従来のオイルコントロールバルブでは、エンジン外壁からソレノイド部が突出した状態で取付けられるため、エンジンルーム内でのスペースファクターが、悪化すると言う問題があった。又、その取付構造上、シリンダヘッド内部に多くの油路を加工しなければならないと言う問題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、エンジンから突出する寸法が小さく、又、油路の数が少なく、油漏れが生じる恐れの少ないオイルコントロールバルブ及びその取付方法を得ることを目的とする。
発明の開示
この発明のオイルコントロールバルブは、内燃機関のシリンダヘッドに配置された排気または吸気カム軸の少なくともいずれか一方の動作タイミングを調整する可変バルブタイミング装置を制御するオイルコントロールバルブであって、
複数の油路が形成されたハウジングと、
このハウジング内を移動して油路を開閉するスプールと、
磁気回路の一部を構成する金属ケースを有しスプールを駆動するソレノイドとを備え、
内燃機関のシリンダヘッドにハウジングが付設され、金属ケースの少なくとも一部がシリンダヘッドを覆うシリンダヘッドカバーに設けた貫通穴を貫通してシリンダヘッドカバーの外部に配置されたものである。
この構成によりＯＣＶ内部で油漏れが生じたとしても、漏れた油はシリンダヘッドカバー内に漏れ出るだけなので、油漏れにはならず、オイルコントロールバルブから外部への油漏れ防止構造を簡素化できる。
また、金属ケースの外側の少なくとも一部を覆う円筒状のシールカバーと、シールカバーの外周面とシリンダヘッドカバーの貫通穴の内壁面との間にオイルシールを備えたものである。
この構成により、取付け位置誤差の大きいシリンダヘッドカバーを貫通してオイルコントロールバルブを取付けることができる。
また、金属ケースとシールカバーとが接触する部分の金属ケースの外周面の少なくとも一部には波形面で形成された油封止手段を備えたものである。
この構成により、シールカバーの隙間から油漏れが生じることを抑制できる。
また、シールカバーは、シールカバーの外径内で、ソレノイドに通電するコネクタと一体成形したものである。
この構成により、シリンダヘッドカバーを取付ける際にコネクタがじゃまになるということがなくなる。
また、コネクタの挿入方向はソレノイドの軸方向に対して略直交しているものである。
この構成により、エンジン側のコネクタや配線がエンジンヘッドカバーの表面に平行に取付けられ、ボンネット裏面と干渉する恐れが少なくなりスペースファクターが向上する。
また、内燃機関のシリンダヘッドに配置された排気または吸気カム軸の少なくともいずれか一方の動作タイミングを調整する可変バルブタイミング装置を制御するオイルコントロールバルブであって、
複数の油路が形成されたハウジングと、
このハウジング内を移動して油路を開閉するスプールと、
磁気回路の一部を構成する金属ケースを有し、スプールの一端に当接し、スプールを駆動するソレノイドと、
ソレノイドのスプールに当接していない側の外側に設けられたコネクタと、
内燃機関のシリンダヘッドにハウジングが付設され、コネクタの少なくとも一部がシリンダヘッドを覆うシリンダヘッドカバーに設けた貫通穴を貫通してシリンダヘッドカバーの外部に配置されたものである。
この構成により、シリンダヘッドに設ける貫通穴の径を小さくする事ができるので、この部分からの油漏れをより確実に防止できる。
また、金属ケースは、金属ケースの側面に溶接され、金属ケースの表面に対して傾斜した補強部を有する取付け脚を備えたものである。
この構成により、オイルコントロールバルブの取付け作業性を向上できる。
この発明によるオイルコントロールバルブの取付け方法は、カムシャフトの軸受けであるカムキャップの内部に、事前にハウジング挿入孔を設ける手順と、
カムキャップをシリンダヘッドに組み付ける手順と、
カムキャップのハウジング挿入孔にオイルコントロールバルブのハウジングを挿入して組み付ける手順と、
オイルコントロールバルブを組み付けた後に、シリンダヘッドカバーの貫通穴にオイルコントロールバルブの少なくとも一部を貫通させてオイルコントロールバルブを取付ける手順とを含むものである。
これらの手順を含むことにより、この発明のオイルコントロールバルブの取付け方法は、エンジン上部に上向きに、しかも、シリンダヘッドカバー内にオイルコントロールバルブを取付けることができるので、狭いエンジンルーム内を有効に使用でき、スペースファクターが向上する。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態１．
この発明のオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）の取付状況を第１図に示す。図に於いて、４０はエンジンのシリンダブロック、１はシリンダブロック４０の上部に設置されたシリンダヘッド、１８はシリンダーヘッド１の上部に取付けられたシリンダヘッドカバー（ヘッドカバー）である。ヘッドカバー１８は、オイルシール１８１によって油漏れが生じないようにシールされている。
６０は、実施の形態１によるＯＣＶを示し、シリンダヘッド１の上部にヘッドカバー１８を貫通して取付け脚１５により、取付けられている。もちろん、ヘッドカバー１８には貫通穴１８３が設けられている。
第２図に第１図のＯＣＶ６０の構造及び取付方法の詳細を示す。図に於いて、６１はＯＣＶ６０のソレノイド３１をカバーしている金属ケース３３の外側に密着して設けられたプラスチック製のシールカバーで円筒形をなしている。６２はヘッドカバー１８の貫通穴１８３の内壁面に設けられたオイルシールである。コネクタ３２はシールカバー６１の円筒の外径の外側には突出しないように、又内部は気密に形成されている。
一般にヘッドカバー１８は、取り付ける際数ｍｍ程度の（第２図に向かって横方向及び上下方向の）ずれが生じてしまう可能性があるため、オイルシール６２はこのずれを吸収出来るように、ずれを吸収してシール可能なものが使用されている。
理解を助けるため、第３図にＯＣＶ６０の斜視外観を示す。第３図に於いて、１５は取付脚で、２〜３ｍｍ程度の厚い板を４５度で２度曲げしたＬ型（金属ケース３３の表面に対して傾斜した補強部となっている）とし、ボルト取付穴１５ａの中心が金属ケース３３の表面から充分離れて、取付作業が容易に行えるよう、（例えばボックススパナを挿入するスペースが得られるよう）工夫されている。取付脚１５は金属ケース３３に溶接されている。第２図の７１はＯＣＶ６０の複数の油路を加工した専用のカムキャップである。
ヘッドカバー１８の内部は油路のドレンそのものであるから、ＯＣＶ６０の最上部のドレン通路６５ａ及び最下部のドレン油路６５ｃはカムキャップ７１に油路を設けることなく空間に開放されている。
シールカバー６１は金属ケース３３と密着しており、又コネクター３２も気密なので、油がＯＣＶ６０の内部を通ってヘッドカバー１８の外側に漏れることはない。
前述の通り、ヘッドカバー１８の内側は油路のドレンであるから、ハウジング３やケース３３の隙間からヘッドカバー１８の内部にオイルが多少もれ出ることは、そのために元油圧が低下するほどでなければ、何等支障はなく、従って従来の第１５図に示したような第１、第２のＯリング５４ａ、５４ｂは設ける必要がない。
第３のＯリング５４ｃ及び５４ｄも油漏れ防止の観点からは必要ないが、これはスプール５のスムースな動きを保ち、かつバックアップの意味で省略していない。
コネクタ３２は、ヘッドカバー１８の上面に平行になるように、ソレノイドの軸線に略直交する向きにとりつけてある。これによりボンネット裏面と干渉するなどの問題が生じないようになる。
以上の説明に於いて、第２図ではソレノイド３１の周囲に設けたオイルシール６２はヘッドカバー１８の側に取付けてあるが、もちろんシールカバー６１の側に取付けてもよい。又両方に取付けてもよい。要するにシールカバー６１の外周面とシリンダヘッドカバー１８の貫通穴の内壁面との間にオイルシールを備えておけばよい。第４図はシールカバー６１の外周に設けた溝６３にＯリングなどのオイルシール６２をはめ込む例を示している。
シールカバー６１は、油の封止性を向上するため設けたものなので、金属ケース３３の表面がなめらかで、かつコネクタ３２及びソレノイド３１の内部から油漏れの恐れがなければ必要はない。第５図はシールカバー６１をＯＣＶの頭部のみに設けた例を示すものである。
実施の形態２．
実施の形態２によるＯＣＶの構造の部分詳細を第６図に示す。
図に於いて、４６１はシールカバー６１の頭部に設けたシール部で、円筒状をなし、オイルシール６２が密着して油漏れを防ぐ構造になっている。
理解を助けるため、第６図の外観斜視図を第７図に示す。ヘッドカバー１８は図示省略している。
シール部４６１は、かならずしもシールカバー６１と同芯にある必要はない。ただし、ソレノイド３１に通電するためのコネクタ３２は、シール部４６１の直径内に納まっていなければ、ヘッドカバー１８の貫通穴１８３をくぐり抜けさせることが出来ない。
そして、コネクタ３２はシールカバー６１と一体成形することにより油漏れの恐れを更に低減する事ができる。
実施の形態３．
実施の形態３によるオイルコントロールバルブの構造の部分詳細を第８図に示す。
図に於いて、６３２は外形が円筒状のコネクタであり、ヘッドカバー１８の側に設けたコネクタ用オイルシール６６２によって油封止している。実施の形態１の第２図の場合と比べると、オイルシール６６２の径を小さくすることが出来るので、油封止がより容易となる。なお、ＯＣＶのハウジング３はカムキャップ７１に付設されている。
円筒状のコネクタ６３２は、防水、防油構造であり、もちろんコネクタ内部も気密封止されている。
第８図のＯＣＶの斜視外観を第９図に示す。
第９図にはヘッドカバー１８は示していない。図には詳細を示さないが、円筒状コネクタ６３２の抜け止め防止キーは、コネクタの円筒部の直径の外側には出張ることがないように、径内に納められている。なお図では円筒状コネクタ６３２は、ＯＣＶの側面に接続されているが、頭部に設けてもよいことは言うまでもない。ここでコネクタ６３２の少なくとも一部がシリンダヘッドカバー１８の貫通穴６００を貫通しておればよい。
実施の形態４．
実施の形態１の第２図に於いて、シールカバー６１と金属ケース３３との接触面から侵入した油が、コネクタ３２とコネクタ３２の内部のターミナル３２ａとの間を伝って外部に漏れ出る可能性がある。これを防止するための構造を第１０図に示す。
第１０図（ａ）の金属ケース１３３の表面には、第１０図（ｂ）の部分拡大図に示すように、円周方向にギザギザの波形面２３３が構成してある。波形２３３は、例えば波長／波高共に０．０１〜０．１ｍｍ程度である。９９は説明のため油の進入路を太線で示したものである。
このような波形面２３３を設けることにより、プラスチック製のシールカバー６１と金属ケース１３３の表面との接触性が向上し、水や油の侵入を防ぐことが出来る。波形面２３３は金属ケース１３３の外周面の少なくとも一部に設けてあれば良く、又、波形面２３３はこの発明に言う油封止手段である。また、この油の進入路の一部にシール剤を塗布してもよい。
実施の形態５．
この発明のＯＣＶのより効果的な取付方法を第１１図に示す。
図に於いて、１はシリンダヘッド、１００はシリンダヘッド１の上面、１８はシリンダヘッド１の上部に装着されたヘッドカバー、６０はＯＣＶである。
７１はシリンダヘッド１の上部１００に、図示しないボルトにより取り付けられたカムキャップで、近傍に図示しないカムシャフトに取り付けられた可変バルブタイミング装置２０が付設されている。カムキャップは、背景説明で説明したように図示しないカムシャフトの軸受を構成するものである。７２はカムキャップ７１に設けたハウジング挿入穴である。
７３ｂはカムキャップ７１の内部に設けられ、図示しないシリンダヘッド１の内部を通じて、図示しないオイルポンプへ通じている油路である。
７３ｄ，７３ｅはカムキャップ７１の内部に設けられ、図示しないカムシャフトの内部に通じて、図示しない可変バルブタイミング装置へ通じている油路である。
油路７３ｂ、７３ｄ、７３ｅは、カムキャップ７１をシリンダヘッド１に取り付ける前に加工される。６５ａ、６５ｃはハウジング３に設けられたドレン油路であり、カムキャップ７１に油路を設けることなく空間に開放されている。
ＯＣＶ６０は、取付脚１５により、カムキャップ７１にボルト止めされる。
ＯＣＶ６０をエンジンに取り付ける組立手順について、第１２図にフローチャートを示す。まず、ステップＳ１２０で事前にカムキャップ７１の内部にハウジング挿入穴７２や油路７３ｂ〜７３ｅを加工する。
ステップＳ１２１で、シリンダヘッド１にカムキャップ７１を組付ける。（図示しないが、カムキャップ７１を組付けると言うことは、カムシャフトや可変バルブタイミング制御装置２０も組付けられている事を意味する。）
ステップＳ１２２で、ＯＣＶのハウジング３をカムキャップのハウジング挿入穴に挿入してカムキャップ７１に組付ける。
ステップＳ１２３で、ヘッドカバー１８にオイルシール６２やヘッド用オイルシール１８１をセットする。
ステップＳ１２４で、ヘッドカバー１８の貫通穴からＯＣＶの頭部を突き出させながらかぶせ、ステップＳ１２５でヘッドカバーをシリンダヘッドに固定する。
ステップＳ１２６で、コネクタ３２にエンジンコントルールユニットの配線（コネクタ）を接続する。
第１１図、第１２図に示すＯＣＶの取付方法によれば、ＯＣＶと図示しないカムシャフトの端に設けられた可変バルブタイミング装置との間の油路が、カムキャップ７１内で処理できること、又ドレンライン６５が開放ルートになり、特別な加工が必要ないこと等の利点があり、取付構造を簡素化する事ができる。
なお、特に説明はしなかったが、エンジンの吸気側と排気側の両方に可変バルブタイミング装置が設けられている場合には、それぞれのＯＣＶを、それぞれのカムシャフトのカムキャップに取り付ければよい。また、吸排気一体のカムキャップに取り付けても良い。
産業上の利用可能性
本発明のオイルコントロールバルブ及びその取付け方法は、自動車エンジンに限らず、可変バルブタイミング装置を備えた内燃機関一般に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の実施の形態１にかかるオイルコントロールバルブのエンジンへの取付け状態を示す図であり、第２図は第１図の部分拡大断面図である。第３図は第１図のオイルコントロールバルブの斜視外観図である。第４図は第２図のオイルコントロールバルブの変形を示す図である。第５図は第２図のオイルコントロールバルブの他の変形を示す図である。
第６図はこの発明の実施の形態２によるオイルコントロールバルブの断面図であり、第７図は第６図のオイルコントロールバルブの斜視外観図である。
第８図はこの発明の実施の形態３によるオイルコントロールバルブの断面図であり、第９図は第８図のオイルコントロールバルブの斜視外観図である。
第１０図（ａ）はこの発明の実施の形態４によるオイルコントロールバルブの断面図である。第１０図（ｂ）は第１０図（ａ）部分拡大詳細図である。
第１１図はこのこの発明の実施の形態５によるオイルコントロールバルブの取付け方法を説明する図で、第１２図は第１１図の取付け方法を説明するフローチャートである。
第１３図、第１４図は従来のオイルコントロールバルブの取付け状態を示す図で、第１５図は従来のオイルコントロールバルブの断面図である。

Claims (8)

1. 内燃機関のシリンダヘッド（１）に配置された排気または吸気カム軸の少なくともいずれか一方の動作タイミングを調整する可変バルブタイミング装置を制御するオイルコントロールバルブ（６０）であって、
   複数の油路が形成されたハウジング（３）と、
   このハウジング内を移動して前記油路を開閉するスプール（５）と、
   磁気回路の一部を構成する金属ケース（３３）を有し前記スプールを駆動するソレノイド（３１）とを備え、
   前記内燃機関のシリンダヘッド（１）に前記ハウジング（３）が付設され、前記金属ケースの少なくとも一部が前記シリンダヘッドを覆うシリンダヘッドカバー（１８）に設けた貫通穴（１８３）を貫通して前記シリンダヘッドカバーの外部に配置されたことを特徴とするオイルコントロールバルブ。
2. 金属ケース（３３）の外側の少なくとも一部を覆う円筒状のシールカバー（６１）と、
   前記シールカバーの外周面とシリンダヘッドカバーの貫通穴（１８３）の内壁面との間にオイルシール（６２）を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のオイルコントロールバルブ。
3. 金属ケース（３３）とシールカバー（６１）とが接触する部分の前記金属ケースの外周面の少なくとも一部には波形面で形成された油封止手段（２３３）を備えることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のオイルコントロールバルブ。
4. シールカバー（６１）は、ソレノイド（３１）に通電するコネクタ（３２）と前記シールカバーの外径内で一体整形したことを特徴とする請求の範囲第２項に記載のオイルコントロールバルブ。
5. コネクタ（３２）の挿入方向はソレノイド（３１）の軸方向に対して略直交していることを特徴とする請求の範囲第４項に記載のオイルコントロールバルブ。
6. 内燃機関のシリンダヘッドに配置された排気または吸気カム軸の少なくともいずれか一方の動作タイミングを調整する可変バルブタイミング装置を制御するオイルコントロールバルブであって、
   複数の油路が形成されたハウジングと、
   このハウジング内を移動して前記油路を開閉するスプールと、
   磁気回路の一部を構成する金属ケースを有し、前記スプールの一端に当接し、前記スプールを駆動するソレノイドと、
   前記ソレノイドの前記スプールに当接していない側の外側に設けられたコネクタ（６３２）と、
   前記内燃機関のシリンダヘッド（１）に前記ハウジング（３）が付設され、前記コネクタ（６３２）の少なくとも一部が前記シリンダヘッドを覆うシリンダヘッドカバーに設けた貫通穴を貫通して前記シリンダヘッドカバー（１８）の外部に配置されたことを特徴とするオイルコントロールバルブ。
7. 金属ケースは、前記金属ケースの側面に溶接され、前記金属ケースの表面に対して傾斜した補強部を有する取付け脚（１５）を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項または第６項に記載のオイルコントロールバルブ。
8. カムシャフトの軸受けであるカムキャップ（７１）の内部に、事前にハウジング挿入穴（７２）を設ける手順と、
   前記カムキャップをシリンダヘッドに組み付ける手順と、
   前記カムキャップのハウジング挿入穴にオイルコントロールバルブのハウジング（３）を挿入して組み付ける手順と、
   前記オイルコントロールバルブ（６０）を組み付けた後に、シリンダヘッドカバーの貫通穴（１８３）にオイルコントロールバルブの少なくとも一部を貫通させてシリンダヘッドカバー（１８）を取付ける手順とを含むことを特徴とするオイルコントロールバルブの取付け方法。

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