JP2015152108A

JP2015152108A - スプール弁

Info

Publication number: JP2015152108A
Application number: JP2014027075A
Authority: JP
Inventors: 泰博四村; Yasuhiro Shimura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-02-15
Filing date: 2014-02-15
Publication date: 2015-08-24
Also published as: US20150233481A1; CN104847433A

Abstract

【課題】スリーブの環状溝内に巻き付けられるフィルタを低コストで「回止め」する。【解決手段】環状溝１５の被巻付け部１８に「切削による変形付与部Ｘ（直線状の縮径部１８ｂ）」を設けて、被巻付け部１８を非円形にする。この被巻付け部１８にフィルタ１７を巻き付けることでフィルタ１７も非円形にする。具体的に変形付与部Ｘを設けることで、「円筒部１８ａの半径Ａ＞フィルタ１７の最小半径Ｃ」の関係にする。これにより、非円形の被巻付け部１８に対して非円形のフィルタ１７が回転不能になり、フィルタ１７の回止めを実施できる。変形付与部Ｘは、被巻付け部１８を非円形にするためのものであり、高い加工精度を必要しないため、低コストで実施できる。このように、本発明によってフィルタ１７の回止めに要するコストを抑えることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、環状溝の底面にポートが形成されたスリーブを有するスプール弁に関し、特に環状溝の内部に装着されるフィルタの装着技術に関する。

（従来技術）
ポート（入口ポート等）が形成されるスリーブの環状溝の内部にフィルタを配置して、異物がスプール弁の内部に侵入するのを防ぐ技術が知られている。
環状溝の内部にフィルタを装着する技術として、種々の技術が提案されている。具体的な一例として、２分割して設けた樹脂製の筒フィルタ（窓部に網構造を設けた筒状の枠体）を合口（Ｓ字状合口等）で嵌合したり、帯状のフィルタ部品を環状溝に巻き付けた後にスナップリング等で固定する技術が知られている。

これらの従来技術は、加工費の増加、部品点数の増加、組付工数の増加を招き、製造コストの増加を招く不具合がある。
そこで、多数の細孔を形成した薄板状の帯状部材を環状溝内に巻き付け、帯状部材の重なり部をレーザ溶接等で結合する技術が提案されている。

（問題点）
しかし、多数の細孔を有する薄板状の帯状部材を環状溝に巻き付けて筒状に結合したフィルタは、環状溝に対する拘束力が弱い。このため、ポートを通過する流体（オイル等）の流れの影響を受けて筒状を呈するフィルタが回転し易く、スリーブとフィルタの摺動箇所で摩耗が発生する懸念がある。

そこで、スリーブの環状溝に突起部や係合溝を形成し、その突起部や係合溝にフィルタの一部を嵌め合わせることでフィルタの回転を防ぐ技術が提案されている。しかし、環状溝に突起部や係合溝を設けるには高い加工精度が要求されるため、加工コストの増大を招くとともに、突起部や係合溝にフィルタを嵌め合わせるための嵌合工程を追加する必要がある。
また、環状溝に溝幅の広い箇所と溝幅の狭い箇所を設けるとともに、溝幅の変化に合わせて帯状部材の幅を変更する技術も提案されている。しかし、溝幅を変化させることで大幅な加工コストの増大を招くだけでなく、隣接する他の環状溝に対するシール距離が部分的に短くなり、シール長を確保できなくなる問題が生じてしまう。

特開２００４−２５７４５４号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、環状溝に巻き付けられるフィルタを低コストで回止めできるスプール弁の提供にある。

本発明のスプール弁は、環状溝における被巻付け部（環状溝の内部においてフィルタが巻き付けられる部分）に変形付与部（膨らみ、凹み、直線部等）を設け、この変形付与部によって円筒状を呈するフィルタの一部を変形させる。
変形付与部により被巻付け部が非円形になるため、非円形の被巻付け部に巻き付けられたフィルタも非円形の被巻付け部に沿って非円形になる。その結果、非円形の被巻付け部に対して非円形のフィルタが回転不能になり、フィルタの回転を防ぐことができる。

変形付与部は、被巻付け部を非円形にするためのものであり、高い加工精度を必要としない。また、環状溝に巻き付けられるフィルタには回止めのための加工を施す必要がない。さらに、フィルタは、環状溝に巻き付けて重なり代を結合するだけで済む。即ち、フィルタの取り付けにおいて回止めのための工程（嵌合工程等）を必要としない。
このように本発明によって、環状溝に巻き付けられるフィルタを低コストで回止めすることができる。もちろん、環状溝の溝幅を変更する必要がなく、シール長が確保できなくなる不具合も生じない。

ＯＣＶの外観図である。図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。（ａ）フィルタが装着されたＯＣＶの斜視図、（ｂ）フィルタが未装着のＯＣＶの斜視図である。ＶＶＴの概略図である。

以下、発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。

以下で開示する実施例は、本発明の具体的な一例であって「本発明が実施例に限定されない」ことは言うまでもない。

［実施例１］
実施例１を図１〜図４を参照して説明する。
ＶＶＴ（可変バルブタイミング機構）は、
・エンジンのカムシャフトの進角量を可変することでバルブ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）１と、
・このＶＣＴ１における進角室αと遅角室βの油圧を制御するＯＣＶ（オイル・コントロール・バルブ）２と、
・このＯＣＶ２の作動を電気的に制御するＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）３と、
を用いて構成される。

（ＶＣＴ１の説明）
ＶＣＴ１は、エンジンのクランクシャフトに同期して回転駆動されるシューハウジング４と、カムシャフトと一体に回転するベーンロータ５とを備えるものであり、シューハウジング４に対してベーンロータ５を相対的に回転駆動することで、カムシャフトを進角側あるいは遅角側へ変化させるものである。

ベーンロータ５は、シューハウジング４に対して所定角度内で回動可能に設けられており、ベーンロータ５には、シューハウジング４の内部空間を進角室αと遅角室βに区画するベーン５ａが設けられる。
進角室αおよび遅角室βは、ベーン５ａを進角側あるいは遅角側へ駆動するための油圧室である。

（ＯＣＶ２の説明）
ＯＣＶ２は、四方弁構造を有するスプール弁６と、このスプール弁６を駆動する電磁アクチュエータ（リニアソレノイド）７とを、軸方向に結合した電磁スプール弁６であり、スプール弁６がエンジン部品（シリンダヘッド等）に形成されたＯＣＶ装着穴（内周面が円筒形状を呈する穴）の内部に挿入し、電磁アクチュエータ７に設けたステー８をエンジン部品に固定するものである。

スプール弁６は、エンジン部品に設けられたＯＣＶ装着穴に挿入されるスリーブ１１と、このスリーブ１１の内部において軸方向へ摺動自在に支持され、各ポートの連通状態を調整するスプール（スライド弁体）と、このスプールを電動アクチュエータ７側へ付勢するリターンスプリングとを備えて構成される。

スリーブ１１は、略円筒形状を呈し、外周面がＯＣＶ装着穴の内部に微細なクリアランスを介して挿入配置される。
このスリーブ１１の内部には、スプールを軸方向へ摺動自在に支持する摺動穴が形成されており、この摺動穴の内周面において流路の切替えや流路の開度調整を行うスプールが摺動自在に支持される。

スリーブ１１には、複数の入出力ポートが形成される。
具体的に、スリーブ１１の径方向には、オイルポンプ１０の吐出した作動油の供給を受ける入力ポート１２、進角室αに通じる進角ポート１３、遅角室βに通じる遅角ポート１４が設けられる。これら径方向の各ポートは、スリーブ１１の先端側から電動アクチュエータ７側に向かって、進角ポート１３、入力ポート１２、遅角ポート１４の順に配置される。

さらに具体的に説明すると、それぞれの径方向のポート（進角ポート１３、入力ポート１２、遅角ポート１４）は、スリーブ１１の外周面において軸方向に独立して形成された環状溝１５の底面に設けられる。
環状溝１５は、オイルを円環に導くことが可能であり、エンジン部品の内部に形成される油路（例えば、シリンダヘッド内の油路）と、それぞれの径方向のポートとを確実に連通させるとともに、オイルの受渡しにおける流路抵抗を抑えるためのものである。

一方、スリーブ１１の先端（電動アクチュエータ７とは異なる側の端）には、ドレン空間（ドレンパンに通じる空間）に通じるドレンポート１６が設けられる。

スプールは、略円筒形状を呈するものであり（限定しない）、外周面がスリーブ１１の内周面に対して微細なクリアランスを介してスリーブ１１の内部に挿入配置される。
そして、スプールが電磁アクチュエータ７の駆動力により軸方向へスライド変位することで、スライド位置に応じて各ポートの切替え状態や連通度合を変化させて、遅角状態（カムシャフトを遅角側へ駆動する状態）、保持状態（カムシャフトの進角量を保持する状態）および進角状態（カムシャフトを進角側へ駆動する状態）を達成させる。

（実施例の特徴技術）
入力ポート１２は、上述したように、オイルポンプ１０からオイルの供給を受ける。オイルポンプ１０に吸い込まれるオイルは、エレメントにより濾過される。しかし、オイルの供給途中で生じた異物（はがれ落ちたバリや不純物の蓄積により生じたデポジット等）が、オイルとともに入力ポート１２へ導かれる懸念がある。
このような異物がスプール弁６の内部に侵入すると、スプールの摺動性が阻害される懸念がある。そこで、このスプール弁６の入力ポート１２に異物の侵入するのを阻止する目的で、入力ポート１２が形成される環状溝１５の内部にフィルタ１７を設けている。

また、進角ポート１３と遅角ポート１４は、進角室αおよび遅角室βから戻されたリターンオイルの供給を受ける。リターンオイルには、ＶＣＴ１や油路途中で生じた異物（はがれ落ちたバリや不純物の蓄積により生じたデポジット等）が、オイルとともに進角ポート１３および遅角ポート１４へ導かれる懸念がある。
このような異物がスプール弁６の内部に侵入すると、スプールの摺動性が阻害される懸念がある。そこで、このスプール弁６の進角ポート１３と遅角ポート１４に異物が侵入するのを阻止する目的で、進角ポート１３と遅角ポート１４が形成されるそれぞれの環状溝１５の内部にフィルタ１７を設けている。

各フィルタ１７は、環状溝１５の内部において円筒状に巻き付けられて配置されるものであり、上述したように、各ポート（入力ポート１２、進角ポート１３、遅角ポート１４）を通過するオイルの濾過を行う。
フィルタ１７は、多数の細孔を形成した薄板状の帯状部材を環状溝１５内に巻き付け、帯状部材の重なり部をレーザ溶接等で結合したものである。具体的な一例として、帯状部材は、耐腐食性に優れた金属（ステンレス等）の薄板によって設けられる。
さらに具体的に説明すると、帯状部材は、「切断技術」と「エッチング技術」を用いて形成されるものであり（一例であり、限定するものではない）、帯状部材の外径形状は「切断技術」によって設けられ、濾過を行う多数の小さな貫通穴は「エッチング技術」によって設けられる。

ここで、環状溝１５の内部においてフィルタ１７が巻き付けられる帯装着面を被巻付け部１８とする。なお、この実施例の被巻付け部１８は、各ポート（入力ポート１２、進角ポート１３、遅角ポート１４）が形成される環状溝１５の底面と共通の例を示すが、この実施例とは異なり、ポートが形成される底面を被巻付け部１８より小径に設けるものであっても良い。

この実施例では、フィルタ１７が巻き付けられる被巻付け部１８の一部に、フィルタ１７の一部を非円形に変形させる変形付与部Ｘを設けている。
具体的に、この実施例の被巻付け部１８は、円筒形状を成す円筒部１８ａと、この円筒部１８ａの半径より小さい縮径部１８ｂとからなる。この縮径部１８ｂは、図２に示すように、円筒部１８ａの一部を切削して形成した直線部であり、変形付与部Ｘは、縮径部１８ｂによって設けられる。

さらに具体的に説明すると、
・円筒部１８ａの半径をＡ、
・縮径部１８ｂの最小半径をＢ、
・縮径部１８ｂに巻き付けられたフィルタ１７の最小半径をＣした場合、
円筒部１８ａの半径Ａ＞フィルタ１７の最小半径Ｃ
の関係に設けられる。

具体的なフィルタ１７の組付けは、被巻付け部１８に帯状部材を巻付け、帯状部材のオーバーラップ部分（重なり代）が大きくなる方向にテンション（引張り力）を加えた状態で、帯状部材のオーバーラップ部分をスポット溶接等で結合する。
これにより、フィルタ１７が被巻付け部１８の形状に沿って組み付けられる。即ち、フィルタ１７を成す薄板よりなる帯状部材が被巻付け部１８の形状に沿って変形した状態で組み付けられて「円筒部１８ａの半径Ａ＞フィルタ１７の最小半径Ｃ」の関係に設けられる。

（特徴技術１の効果）
この実施例のスプール弁６は、上述したように、被巻付け部１８に変形付与部Ｘ（直線状の縮径部１８ｂ）を設け、この変形付与部Ｘによってフィルタ１７の一部を非円形に変形させる構成を採用する。
具体的に、被巻付け部１８は、変形付与部Ｘによって非円形になり、非円形の被巻付け部１８に巻き付けられたフィルタ１７も非円形の被巻付け部１８に沿って非円形になる。さらに具体的に説明すると、「円筒部１８ａの半径Ａ＞フィルタ１７の最小半径Ｃ」の関係になる。このため、非円形の被巻付け部１８に対して非円形のフィルタ１７が回転不能になり、フィルタ１７の回転を防ぐことができる。

変形付与部Ｘは、被巻付け部１８を非円形にするためのものであり、高い加工精度を必要としない。具体的に変形付与部Ｘは、円筒部１８ａの一部を切削して形成した直線状の縮径部１８ｂであり、低い加工精度で設けても十分に機能する。具体的には、縮径部１８ｂの最小半径Ｂ（図２中の「Ｂ×２」参照）が多少ズレてもフィルタ１７の回止めを実施できる。また、環状溝１５に巻き付けられるフィルタ１７には、回止めのための加工を施す必要がない。さらに、フィルタ１７の取り付けは、環状溝１５に巻き付けて重なり代を結合するだけで済むものであり、フィルタ１７の取り付けを従来技術と同様に実施でき、回止めのための特別な組付工程（嵌合工程等）を必要としない。

このように被巻付け部１８に変形付与部Ｘを設けるのみでフィルタ１７の回止めを実施することができるため、回止めの成されたフィルタ１７を有するＯＣＶ２のコストを抑えることができる。
即ち、フィルタ１７の回転による摩耗の発生の無いＯＣＶ２を低コストで提供することができ、結果的に低いコストでＶＶＴの信頼性を高めることができる。

図２では、具体的な一例として１つの被巻付け部１８に２つの変形付与部Ｘ（実施例１における縮径部１８ｂ）を設ける例を示したが、１つの被巻付け部１８に１つの変形付与部Ｘ１を設けるものであっても同様の効果を得ることができる。

上記の実施例では、変形付与部Ｘを直線状の縮径部１８ｂによって設ける例を示したが、変形付与部の形状は限定するものではなく、変形付与部Ｘを凹部で設けても良いし、凸部で設けても良い。もちろん、変形付与部Ｘを凸部で設ける場合は、巻き付けたフィルタ１７が環状溝１５の内部に納まるものであり、環状溝１５からフィルタ１７が膨出しないものである。

上記の実施例では、帯状部材にフィルタ１７のみが形成される例を示したが、例えば入力ポート１２が形成される環状溝１５に配置される帯状部材の場合、「フィルタ１７を成す帯部分」と「リード弁を成す帯部分」を連続する１枚の帯状部材で設けても良い。

上記実施例では、ＶＶＴのＯＣＶ２に本発明を適用する例を示したが、ＶＶＴとは異なる他の用途のスプール弁６に本発明を適用しても良い。
具体的には、四方弁構造のスプール弁６に限定するものではなく、三方弁構造のスプール弁６など他のスプール弁６に本発明を適用しても良い。
また、自動変速機の油圧制御装置に用いられるスプール弁６など、他の用途のスプール弁６に適用しても良い。
さらに、スプール弁６の駆動手段は電磁アクチュエータ７に限定するものではなく、他の駆動源によってスプールを駆動しても良い。

６スプール弁
１１スリーブ
１２入力ポート
１３進角ポート
１４遅角ポート
１５環状溝
１７フィルタ
１８被巻付け部
Ｘ変形付与部

Claims

外周面に環状形成された環状溝（１５）の底面に流体が通過するポート（１２〜１４）が形成されたスリーブ（１１）と、
前記環状溝（１５）の内部において円筒状に巻き付けられて配置され、前記ポート（１２〜１４）を通過する流体の濾過を行うフィルタ（１７）と、
を有するスプール弁（６）において、
前記環状溝（１５）の内部において前記フィルタ（１７）が巻き付けられる帯装着面を被巻付け部（１８）とした場合、前記被巻付け部（１８）の一部に、円筒状の前記フィルタ（１７）の一部を変形させる変形付与部Ｘを設けたことを特徴とするスプール弁。
請求項１に記載のスプール弁（６）において、
前記被巻付け部（１８）は、円筒形状を成す円筒部（１８ａ）と、この円筒部（１８ａ）の半径より小さい縮径部（１８ｂ）とからなり、
前記変形付与部Ｘは、前記縮径部（１８ｂ）によって設けられ、
前記円筒部（１８ａ）の半径をＡ、
前記縮径部（１８ｂ）の最小半径をＢ、
前記縮径部（１８ｂ）に巻き付けられた前記フィルタ（１７）の最小半径をＣとした場合、
前記円筒部（１８ａ）の半径Ａ＞前記フィルタ（１７）の最小半径Ｃ
の関係に設けられることを特徴とするスプール弁。
請求項１または請求項２に記載のスプール弁（６）において、
前記被巻付け部（１８）は、前記環状溝（１５）の底面と共通であることを特徴とするスプール弁。
請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のスプール弁（６）において、
このスプール弁（６）は、電磁アクチュエータと組み合わされて電磁スプール弁（６）を構成することを特徴とするスプール弁。
請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のスプール弁（６）において、
このスプール弁（６）は、エンジンのカムシャフトの進角量を可変するＶＣＴ（１）の作動油圧を制御するＯＣＶ（２）に用いられることを特徴とするスプール弁。