JP2015135058A - 油圧制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンのＶＶＴ１の制御に用いられるＯＣＶ４の製造時に、筒状に巻回して巻チェック弁９とする板ばね部材９０を、塑性変形を生じさせることなく容易にＯＣＶ４のスリーブ５内に装着できるようにする。【解決手段】スリーブ５内には往復動可能にスプール６が収容され、このスリーブ５の内周面に開口する所定のポート（例えば主供給ポート５２）を覆うようにして、板ばね部材９０を筒状に巻回してなるチェック弁９が装着されている。その所定のポートに対応する位置でスリーブ５の周壁５０を貫通し、板ばね部材９０をその巻回方向に挿入可能な挿入孔５７が形成されており、この挿入孔５７に板ばね部材９０の一端部が挿入されている。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの可変動弁機構の制御に用いられる油圧制御弁に関し、特にスプールを収容するスリーブ内にチェック弁が装着されている構造に関する。

従来よりエンジンの可変動弁機構（Variable Valve Timing：以下、ＶＶＴと略称する）としては、エンジンオイルを作動油として動作され、吸気バルブの動作タイミングを可変とする油圧作動式のものが広く用いられている。このようなＶＶＴに供給する油圧の制御には通常、電磁駆動式の油圧制御弁（Oil Control Valve：以下、ＯＣＶと略称する）が用いられる。

すなわち、ＯＣＶは、その進角側および遅角側の各吐出ポートからそれぞれＶＶＴの進角側および遅角側の各油圧室にオイルを供給して、吸気バルブの動作タイミングを進角させたり、反対に遅角させたりするものである。但し、オイルを供給する進角側または遅角側の油路の圧力が高いと逆方向の流れが生じることがあり、このことがＶＶＴの動作を不安定にするおそれがあった。

この問題に対し、例えば特許文献１に開示されているように、ＯＣＶの進角側および遅角側の各吐出ポートにチェック弁を装着し、逆方向の流れを阻止するようにしたものがある。このものでは、帯状の薄い金属板からなる弁フィルタシートを、吐出ポートの開口を覆うようにＯＣＶのスリーブに外側から巻き付けて、リード弁タイプのチェック弁を構成している。

特開２００７−２３９９５１号公報

ところで、前記のようなチェック弁をＯＣＶのスリーブに外側から巻き付けるのではなく、その内周面に装着することも考えられる。この場合、前記弁フィルタシートのような帯状の板ばね部材を巻回して、スリーブにその端部の開口から挿入することになる。

しかしながら、チェック弁として用いる板ばね部材は薄くて変形し易いので、これを巻回してスリーブの開口よりも小さくなるように縮径させると、板ばね部材が材料の降伏点を超えて変形（塑性変形）するおそれがある。こうなると、装着した板ばね部材の一部に変形が残ってしまい、チェック弁としてポートを十分に密閉できなくなったり、ＯＣＶのスプールとの接触によって噛み込みなどの不具合を引き起こしたりするおそれがある。

かかる点に鑑みて本発明の目的は、ＶＶＴの油圧制御に用いられるＯＣＶの製造時に、チェック弁として用いる板ばね部材を、塑性変形を生じさせることなく容易にスリーブ内に装着できるようにすることである。

前記の目的を達成するために本発明は、エンジンのＶＶＴ（可変動弁機構）の制御に用いられるＯＣＶ（油圧制御弁）を対象として、このＯＣＶがスリーブ内に往復動可能にスプールを収容してなり、そのスリーブの内周面に開口する所定のポートを内周側から覆うようにして、板ばね部材を筒状に巻回してなるチェック弁が装着されているものとする。

このものにおいて、前記所定のポートに対応する位置で前記スリーブの周壁を貫通し、当該スリーブ内に前記板ばね部材を挿入可能な挿入孔が形成されていて、この挿入孔に前記板ばね部材の一端側が挿入されている構成とする。なお、前記所定のポートとしては、例えばオイルポンプの吐出口に連通される供給側のポートが挙げられる。また、このポートに対応する挿入孔の位置とは、スリーブの軸方向についてポートを含む範囲とすればよい。

前記構成の油圧制御弁では、そのスリーブの周壁を貫通する前記の挿入孔に対し、外側から板ばね部材の端部を挿し入れて送り込むことで、この板ばね部材をスリーブの内周面に沿うように巻回させて、前記所定のポートを内周側から覆うような状態で装着することができる。こうして装着した板ばね部材は、それ自体の弾発力によってスリーブの内周面に張り付いて、所定のポートを開閉するチェック弁として機能することになる。

このように板ばね部材を挿入孔に送り込むだけで、これを過度に縮径させるような力を加えることなく、容易にスリーブ内に装着することができる。板ばね部材は通常、金属製または樹脂製で所要の弾性を有する薄板材を帯状に成形したものであり、これをスリーブ内に装着した状態よりも大径の筒状に巻回して、挿入孔からスリーブ内に送り込み易いよう巻き癖をつけておいてもよい。

そして、前記のようにスリーブの内周面に装着した状態で、板ばね部材の一端側が挿入孔に挿入されたままになっているため、スプールと接触しても板ばね部材の位置のずれが生じ難い。さらに前記板ばね部材の一端部を折り曲げて、前記挿入孔の周縁部に係止させるようにすれば、チェック弁がポートからの油圧を受けて押し上げられたときにも、スプールとの接触によって噛み込みなどが起きる心配が少なくなる。

また、前記挿入孔は、スリーブの周壁が外側からエンジンの構成部材によって覆われる部位に形成するのが好ましい。こうすれば、スリーブの外周面に開口する挿入孔を油密にシールして、オイルのリークを防止する構造を実現し易い。エンジンの構成部材としては例えばシリンダヘッドのカムホルダーやカムシャフト、或いはＶＶＴのロータなどが挙げられる。

見方を変えると本発明は、エンジンの可変動弁機構の制御に用いられるＯＣＶ弁の製造方法に関し、このＯＣＶが、スリーブ内に往復動可能にスプールを収容したものである場合に、そのスリーブの内周面に開口する所定のポートを内周側から覆うようにして、板ばね部材を筒状に巻回してなるチェック弁を装着する方法である。

この方法の特徴は、前記所定のポートに対応する位置で前記スリーブの周壁を貫通し、当該スリーブ内に前記板ばね部材を挿入可能な挿入孔を形成したことにある。この挿入孔に対し外側から板ばね部材の端部を挿し入れて送り込むことで、板ばね部材をスリーブの内周面に沿うように巻回させて、前記所定のポートを覆うチェック弁として装着することができる。

こうして挿入孔に送り込んだ板ばね部材の末端側の部分は、当該挿入孔に挿入されたままとするのが好ましく、こうすれば上述したようにチェック弁の位置ずれを抑制することができる。また、より好ましくは板ばね部材の末端部を折り曲げて、前記挿入孔の周縁部に係止させることである。

本発明に係る油圧制御弁は、スリーブの周壁を貫通するように形成した挿入孔に対し、外側から板ばね部材の端部を挿し入れて送り込むという簡単な作業によって、この板ばね部材をスリーブの内周面に沿うように巻回させ、所定のポートを内周側から覆うチェック弁として装着することができる。この際、板ばね部材には過度に縮径させるような力を加える心配はないので、塑性変形を生じてしまいチェック弁としての機能が損なわれることを防止できる。

実施の形態に係るＶＶＴおよびＯＣＶの概略構成を示す断面図である。 ＯＣＶのスリーブと、その内部に巻チェック弁として装着する板ばね部材とを示す斜視図である。 スリーブ内に装着された巻チェック弁を示す図１のIII-III線断面図であって、これ以外の部材の図示は省略している。 板ばね部材をスリーブの挿入口に挿し入れる作業を図３の断面において示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、エンジンの動弁系に装備された可変動弁機構（Variable Valve Timing：ＶＶＴ）に制御油圧を供給するための油圧制御弁（Oil Control Valve：ＯＣＶ）に本発明を適用した場合について説明する。

図１に概略的に示すように本実施形態のＶＶＴ１は、エンジンの吸気側のカムシャフト２の先端部に固定されたロータ１０と、このロータ１０を覆うように組み付けられるとともにスプロケット３が一体に設けられたケース１１とを備えており、図示しないクランクシャフトの回転に対する吸気側カムシャフト２の位相を、所定の角度範囲において連続的に変化させるものである。このＶＶＴ１の動作によって、吸気バルブの開閉時期（バルブタイミング）が変更される。

ＶＶＴ１の構造は周知であるから、その詳細な説明は省略するが、ロータ１０とケース１１との間には周方向に並んで複数の油圧作動室１ａ，１ｂ，…が形成され、ここに作動油として供給されるエンジンオイル（以下、単にオイルという）の油圧がＯＣＶ４によって制御されることにより、ロータ１０とケース１１とが相対的に回動するようになっている。

すなわち、前記油圧作動室１ａ，１ｂ，…は、周方向に交互に配置された進角側の油圧作動室１ａ（以下、進角室１ａという）と、遅角側の油圧作動室１ｂ（以下、遅角室１ｂという）とからなり、進角室１ａの油圧力が増大すると、ロータ１０はケース１１に対しカムシャフト２の回転する向きに相対回動し、これにより吸気バルブの開閉時期が進角側に変更される。反対に遅角室１ｂの油圧力が増大すればロータ１０は前記とは逆向きに回動し、これにより吸気バルブの開閉時期が遅角側に変更される。

そのようにＶＶＴ１の進角室１ａおよび遅角室１ｂへ油圧を供給するＯＣＶ４は、図２にも示すように一方の端（図１の左端）が開口した筒状のスリーブ５と、その内部に収容されて長手方向の軸線Ｘに沿って往復動するスプール６とを備えている。本実施形態ではスリーブ５がＶＶＴ１のロータ１０に同軸に組み付けられていて、ＯＣＶ４からＶＶＴ１へオイルを供給する油路の短縮が図られている。

そして、前記ＯＣＶ４のスプール６は、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられている電磁アクチュエータ７（図１に仮想線で示す）によって駆動され、そのスプール６の位置の変化によってＶＶＴ１の進角室１ａまたは遅角室１ｂとの間でオイルの供給および排出が行われる。すなわち、スプール６を取り囲むスリーブ５の周壁５０には、軸線Ｘ方向に並んで進角側ポート５１、主供給ポート５２、遅角側ポート５３、ロック作動ポート５４および副供給ポート５５が形成されている。

前記進角側ポート５１および遅角側ポート５３はそれぞれ、ロータ１０に形成された進角側油路１０ａおよび遅角側油路１０ｂによって、ＶＶＴ１の進角室１ａおよび遅角室１ｂに連通されている。また、主供給ポート５２および副供給ポート５５は、スリーブ５の外周面とロータ１０の内周面との間の油路１０ｃを介して、ロータ１０に形成された供給油路１０ｄに連通され、この供給油路１０ｄを介して図示しないオイルポンプからオイルが供給されるようになっている。

なお、ロック作動ポート５４は、スリーブ５の外周面とロータ１０の内周面との間の油路１０ｅなどを介して、図示しないロックピンの油圧室に連通されている。また、図示は省略するが、スプール６の内部にも油路が形成されており、ＶＶＴ１の進角室１ａや遅角室１ｂから進角側ポート５１や遅角側ポート５３に排出されてきたオイルを、スリーブ５の他端部に形成されたドレンポート５６から排出するようになっている。

かかる構成において、エンジンのＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって制御される電磁アクチュエータ７からＯＣＶ４に加えられる駆動力が変化すると、この駆動力とコイルばね８のばね力との釣り合いによって、ＯＣＶ４のスプール６の位置が決定される。このスプール６の位置に応じて前記進角側ポート５１および遅角側ポート５３と、主供給ポート５２、副供給ポート５５およびドレンポート５６との連通量（例えば、連通部分の流路断面積）が変化する。

これにより、進角側ポート５１または遅角側ポート５３から進角側または遅角側の油路１０ａ，１０ｂに吐出されるオイルの流量が変化し、或いは、ドレンポート５６から排出されるオイルの流量が変化する。このようなオイルの流れの変化によってＯＣＶ４は、ＶＶＴ１を進角側または遅角側に動作させて、エンジンの吸気バルブの動作タイミングを進角側または遅角側に連続的に変更することができる。

−チェック弁−
上述したようにＯＣＶ４は、エンジンの吸気バルブの動作タイミングを変更するために、進角側ポート５１または遅角側ポート５３から進角側または遅角側の油路１０ａ，１０ｂを介してＶＶＴ１の進角室１ａまたは遅角室１ｂにオイルを供給するものであるが、この際、それら進角室１ａまたは遅角室１ｂの圧力が高いと逆方向の流れが生じることがあり、このことがＶＶＴ１の動作を不安定にするおそれがあった。

そこで、本実施形態では、ＯＣＶ４のスリーブ５に形成された主供給ポート５２および副供給ポート５５に、板ばね部材９０（図２を参照）を巻回してなるリード弁タイプのチェック弁９（以下、巻チェック弁９という）を装着して、オイルの逆流を阻止するようにしている。この巻チェック弁９は、本実施形態ではＯＣＶ４のスリーブ５内に、即ちスリーブ５の内周面とスプール６の外周面との間に装着されている（図３を参照）。

詳しくは、図１、２に表れているようにスリーブ５の内周面（周壁５０の内周面）には、主供給ポート５２および副供給ポート５５の開口を含むように幅広の浅溝からなる２つの円環状のリセス５０ａ，５０ｂが形成されている。そして、これらのリセス５０ａ，５０ｂのそれぞれの溝底面におけるポート５２，５５の開口を覆うようにして、図１には仮想線で示すように巻チェック弁９が装着される。

ここで、主供給ポート５２および副供給ポート５５にそれぞれ装着される巻チェック弁９は、同一のものなので、以下では主供給ポート５２に装着されるものについて説明するが、副供給ポート５５に装着される巻チェック弁９についても同様である。巻チェック弁９は、薄い帯状に成形された鋼製の板ばね部材９０からなり、図２に示すように板ばね部材９０を筒状に巻回して、スリーブ５のリセス５０ａの内周面に装着した状態よりも大径となるように湾曲させたものである。

そして、図２に模式的に示すように板ばね部材９０を縮径させてリセス５０ａの溝底面に装着すると、板ばね部材９０は、それ自体の弾発力によって拡径しようとするので、リセス５０ａの溝底面に張り付ついて主供給ポート５２の開口を覆うようになる。図３には、図１のIII-III線における断面を示すように、板ばね部材９０の厚みはリセス５０ａの深さと概ね同じに設定されていて、スプール６と接触が抑制されている。

また、図３に表れているようにスリーブ５には、その周壁５０を貫通する挿入孔５７が形成されていて、ここに板ばね部材９０の一端側が挿入されている。図３には矢印で示すように板ばね部材９０の一端部９０ａは、巻回外側に折り曲げられてＵ字状をなし、挿入孔５７の周縁部に係止されている。このことで、板ばね部材９０、即ち巻チェック弁９の位置ずれやスプール６との接触による不具合などが抑制されている。

前記挿入孔５７は、スリーブ５の内周においてリセス５０ａの溝底面に開口し、この溝底面の外形をなす円の接線方向に延びて、図２にも示すようにスリーブ５の周壁５０の外周面に開口している。挿入孔５７は、後述するように板ばね部材９０をスリーブ５内に挿入するためのもので、挿入孔５７の横断面は板ばね部材９０の横断面よりも僅かに大きく設定されている。また、挿入孔５７は、スリーブ５がＶＶＴ１のロータ１０に嵌入された状態では油密にシールされることになり、オイルのリークは防止されている。

そうして装着された板ばね部材９０、即ち巻チェック弁９は、オイルポンプから吐出されたオイルが供給油路１０ｄなどを介して主供給ポート５２（および副供給ポート５５）に供給されると、その油圧によって押し上げられて開弁する。これによりオイルはスリーブ５の内部に流入するようになる。こうして押し上げられた板ばね部材９０はスプール６と接触する可能性があるが、その一端部９０ａが挿入孔５７の周縁部に係止されているため、噛み込みなどの不具合は起き難い。

一方、前記のように主供給ポート５２（および副供給ポート５５）に供給される油圧が低下したり、そのポート５２（５３）からスリーブ５の内部に流入するオイルの流れに逆向きの流れが生じようとすれば、巻チェック弁９（板ばね部材９０）はその弾発力によって再びリセス５０ａ（５０ｂ）の溝底面に密着し、主供給ポート（および副供給ポート５５）の開口を閉ざすようになる。

−スリーブへのチェック弁の装着−
ところで、前記のように巻チェック弁９をスリーブ５内に装着するためには、例えば、前記図２に模式的に示したように巻回した板ばね部材９０を縮径させて、スリーブ５の一端の開口部５ａから挿入することが考えられる。しかしながら、スリーブ５の開口部５ａは図１、２に表れているように段階的に口径が小さくなっており、巻回した板ばね部材９０を口径の最も小さな部分よりも小径になるように縮径させると、材料の降伏点を超えて変形（塑性変形）するおそれがある。

こうなると、前記のようにリセス５０ａ，５０ｂに装着した板ばね部材９０の一部に変形が残ってしまい、巻チェック弁９として主供給ポート５２や副供給ポート５５を十分に密閉できなくなったり、或いは、往復動するスプール６との接触によって噛み込みなどの不具合を引き起こしたりすることが懸念される。

そこで、本実施形態では前記図２に表れているように、リセス５０ａ，５０ｂにそれぞれ対応する位置においてスリーブ５の周壁５０を貫通し、帯状の板ばね部材９０をその長手方向（巻回方向）に挿入可能な挿入孔５７，５８を形成したものである。そして、この挿入孔５７，５８に対してそれぞれ外側から板ばね部材９０の端部を挿し入れて送り込むことにより、リセス５０ａ，５０ｂの溝底面に沿うように巻回させて装着するようにしている。

すなわち、まず、板ばね部材９０は、ばね鋼の薄板材をプレスなどにより帯状に成形したものであり、これを前記のように巻チェック弁９としてスリーブ５内に装着した状態よりも大径に巻回しておく。つまり、挿入孔５７，５８からスリーブ５内に送り込み易いよう巻き癖をつけておく。そして、図４に挿入孔５７について示すように、そのスリーブ外側の開口に板ばね部材９０の端部を挿し入れて（矢印で示す）、送り込んでゆく。

こうして送り込まれる板ばね部材９０の先端部はリセス５０ａの溝底面を滑るようにして移動し、これにより板ばね部材９０がリセス５０ａに沿うように巻回されて、前記図３に示したように主供給ポート５２の開口を覆う状態になる。このとき板ばね部材９０は、それ自体の弾発力によってリセス５０ａの溝底面に張り付くように密着し、主供給ポート５２を開閉する巻チェック弁９として機能する。

そのようにして挿入孔５７に板ばね部材９０を送り込む作業は、板ばね部材９０をさらに縮径させたり、こじったりするような無理な力を加えることなく、容易に行うことができる。よって、板ばね部材９０が材料の降伏点を超えて塑性変形してしまう可能性は低く、巻チェック弁９として供給ポート２３を十分に密閉できなくなったり、或いはスプール６との接触によって噛み込みなどの不具合を引き起こしたりする心配は少ない。

また、前記のようにしてスリーブ５内に板ばね部材９０を送り込み、その末端部（一端部９０ａ）が挿入孔５７から少しだけ飛び出した状態で、これを折り曲げる。こうすれば、図３を参照して上述したように、巻チェック弁９として装着された板ばね部材９０の一端側が挿入孔５７に挿入されたままとなり、さらに、Ｕ字状に折り曲げられた一端部９０ａが挿入孔５７の周縁部に係止されることになる。

したがって、本実施形態に係るＯＣＶ４は、スリーブ５の周壁５０を貫通するように形成した挿入孔５７，５８に対して、外側から板ばね部材９０の端部を挿し入れて送り込むという容易な作業によって、この板ばね部材９０に塑性変形を生じさせることなく、巻チェック弁９としてスリーブ５内に装着することができる。

また、そうして装着した巻チェック弁９、即ち板ばね部材９０の一端部９０ａ（挿入の際の末端部）を折り曲げて、挿入孔５７，５８の周縁部に係止させることにより、巻チェック弁９が油圧を受けて押し上げられたときにも、スプール６との接触による不具合が起こり難い。

−他の実施形態−
本発明は、上述した実施形態の記載に限定されるものではない。前記実施形態の記載はあくまで例示に過ぎず、本発明の構成や用途などについても限定することはない。例えば前記の実施形態では、ＶＶＴ１のロータ１０に組み付けられるＯＣＶ４について説明したが、これに限ることはなく、エンジンのシリンダヘッドやシリンダブロックなどにＯＣＶ４を配設する場合にも本発明を適用可能である。

この場合でも、ＯＣＶ４のスリーブ５の外周面において挿入孔５７，５８は、外側からエンジンの構成部材によって覆われる部位に形成し、これら構成部材を利用して油密にシールすることが好ましい。なお、スリーブ５をＶＶＴ１のロータ１０も含めたエンジンの構成部材に嵌入して、直接的にシールするのではなく、構成部材との間にシール材などを配設するようにしてもよい。

また、前記実施形態のようにＶＶＴ１を吸気側カムシャフト２に取り付けた場合にも限定されず、排気側のカムシャフトに取り付けた場合にも本発明は適用可能であるし、ＶＶＴも前記実施形態のようなベーンタイプには限定されず、例えばヘリカルタイプのものであってもよい。

本発明は、エンジンの可変動弁機構（ＶＶＴ）の制御に用いられる油圧制御弁（ＯＣＶ）の製造時に、チェック弁として用いる板ばね部材を塑性変形させることなく容易にスリーブ内に装着できるもので、例えば量産エンジンなどに適用して効果が高い。

１ 可変動弁機構（ＶＶＴ）
４ 油圧制御弁（ＯＣＶ）
５ ＯＣＶのスリーブ
５０ スリーブの周壁
５０ａ リセス（巻チェック弁の装着されるスリーブの内周面）
５２，５５ 主供給ポート（所定のポート）
５５ 副供給ポート（所定のポート）
５７，５８ 挿入孔
６ スプール
９ 巻チェック弁（チェック弁）
９０ 板ばね部材
９０ａ 板ばね部材の一端部

Claims (2)

1. エンジンの可変動弁機構の制御に用いられる油圧制御弁であって、
   スリーブ内に往復動可能にスプールを収容してなり、そのスリーブの内周面に開口する所定のポートを内周側から覆うようにして、板ばね部材を筒状に巻回してなるチェック弁が装着され、
   前記所定のポートに対応する位置で前記スリーブの周壁を貫通し、当該スリーブ内に前記板ばね部材を挿入可能な挿入孔が形成されていて、この挿入孔に前記板ばね部材の一端側が挿入され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、
   前記板ばね部材の一端部が折り曲げられて、前記挿入孔の周縁部に係止されていることを特徴とする油圧制御弁。

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