JP2024066101A - Ball check valve and valve timing adjustment device using the same - Google Patents
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Abstract
【課題】遠心力によってボール弁体が径外方向に動くことによる弁座への片当たりを防止するボール逆止弁、及び、それを用いたバルブタイミング調整装置を提供する。【解決手段】逆止弁ユニット(ボール逆止弁)701のスリーブ72は、回転体の回転軸Oからオフセットした位置において回転軸Oと平行に配置されている。ボール弁体76は、スリーブ72内に収容され、スリーブ72の軸方向に摺動可能である。スリーブ72の軸方向の一端に設けられたブッシュ71は、流体が流入可能な流入口712、及び、流入口の周囲に環状に形成されボール弁体76が着座可能な弁座713を有する。弁スプリング77は、ボール弁体76を弁座713側に付勢する。弁座713の中心軸Psは、スリーブ72の中心軸Pcに対し、スリーブ72の大径部733の内径とボール弁体76の外径との片側クリアランスに相当する偏心量δだけ回転体の径外方向にずれている。【選択図】図3[Problem] To provide a ball check valve that prevents a ball valve element from hitting a valve seat on one side due to radially outward movement caused by centrifugal force, and a valve timing adjustment device using the same. [Solution] A sleeve 72 of a check valve unit (ball check valve) 701 is arranged parallel to a rotation axis O of a rotor at a position offset from the rotation axis O. A ball valve element 76 is accommodated in the sleeve 72 and is slidable in the axial direction of the sleeve 72. A bush 71 provided at one end of the axial direction of the sleeve 72 has an inlet 712 through which a fluid can flow in, and a valve seat 713 formed in an annular shape around the inlet and on which the ball valve element 76 can be seated. A valve spring 77 biases the ball valve element 76 toward the valve seat 713. A central axis Ps of the valve seat 713 is offset radially outward from a central axis Pc of the sleeve 72 by an eccentricity amount δ corresponding to a one-sided clearance between an inner diameter of a large diameter portion 733 of the sleeve 72 and an outer diameter of the ball valve element 76. [Selected Figure] Fig. 3
Description
本発明は、ボール逆止弁、及び、それを用いたバルブタイミング調整装置に関する。 The present invention relates to a ball check valve and a valve timing adjustment device using the same.
従来、回転体の回転軸からオフセットした位置における流路の途中に設けられ、ボール弁体が弁座に着座することで流路を遮断し、流体の逆流を防止するボール逆止弁が知られている。 Conventionally, a ball check valve is known that is installed in the middle of a flow path at a position offset from the axis of rotation of a rotor, and blocks the flow path by seating a ball valve body on a valve seat, thereby preventing backflow of fluid.
例えば特許文献1には、ハウジングに対してベーンロータを相対回動させる作動油の流入経路に、ボール逆止弁で構成された逆止弁ユニットを備えたバルブタイミング調整装置が開示されている。逆止弁ユニットは、円筒状のスリーブに収容されたボール弁体がスリーブの軸方向に摺動し、スリーブの軸方向の一端に設けられた弁座に着座することで閉弁する。逆止弁ユニットは、バルブタイミング調整装置の回転軸からオフセットした位置において、オイルポンプからカム軸の供給穴部を経由してハウジングの油圧室に流入する作動油の流入経路に設けられている。
For example,
特許文献1の逆止弁ユニットでは、スリーブの中心軸と弁座の中心軸とが同軸に形成されている。しかし、バルブタイミング調整装置の回転中、ボール弁体は、遠心力により、スリーブの中心軸に対して径外方向に動く。ボール弁体の中心と弁座の中心軸とがずれるため、閉弁時にボール弁体が弁座に片当たりして座面の局所荷重が高くなる。また、片当たりのため洩れが発生し、シール性が低下する。この問題は、一般に回転体の回転軸からオフセットした位置に設けられた全てのボール逆止弁に共通する。
In the check valve unit of
本発明の目的は、遠心力によってボール弁体が径外方向に動くことによる弁座への片当たりを防止するボール逆止弁、及び、それを用いたバルブタイミング調整装置を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a ball check valve that prevents the ball valve body from hitting the valve seat on one side due to radial outward movement caused by centrifugal force, and a valve timing adjustment device using the same.
本発明のボール逆止弁は、円筒状のスリーブ(72)と、ボール弁体(76)と、弁座部材(71)と、弁付勢部材(77)と、を備える。スリーブは、回転体(20、30)の回転軸(O)からオフセットした位置において回転軸と平行に配置されている。ボール弁体は、スリーブ内に収容され、スリーブの軸方向に摺動可能である。スリーブの軸方向の一端に設けられた弁座部材は、流体が流入可能な流入口(712)、及び、流入口の周囲に環状に形成されボール弁体が着座可能な弁座(713)を有する。弁付勢部材は、ボール弁体を弁座側に付勢する。 The ball check valve of the present invention comprises a cylindrical sleeve (72), a ball valve body (76), a valve seat member (71), and a valve biasing member (77). The sleeve is disposed parallel to the rotation axis (O) of the rotating body (20, 30) at a position offset from the rotation axis. The ball valve body is accommodated in the sleeve and is slidable in the axial direction of the sleeve. The valve seat member provided at one end of the axial direction of the sleeve has an inlet (712) through which a fluid can flow, and a valve seat (713) formed in an annular shape around the inlet and on which the ball valve body can be seated. The valve biasing member biases the ball valve body toward the valve seat.
本発明の第一の態様では、弁座の中心軸(Ps)は、スリーブの中心軸(Pc)に対し、ボール弁体が収容された部位におけるスリーブの内径とボール弁体の外径との片側クリアランスに相当する偏心量(δ)だけ回転体の径外方向にずれている。 In the first aspect of the present invention, the central axis (Ps) of the valve seat is offset radially outward from the central axis (Pc) of the sleeve by an eccentricity (δ) that corresponds to the one-sided clearance between the inner diameter of the sleeve and the outer diameter of the ball valve body at the portion where the ball valve body is housed.
第一の態様では、回転体の回転中、ボール弁体の中心がスリーブの中心軸から径外方向に片側クリアランス分ずれたとき、ボール弁体の中心が弁座の中心軸上に位置する。したがって、ボール弁体の弁座への片当たりを防止することができる。 In the first embodiment, when the center of the ball valve body is displaced radially outward from the central axis of the sleeve by the amount of one-sided clearance while the rotor is rotating, the center of the ball valve body is positioned on the central axis of the valve seat. Therefore, it is possible to prevent the ball valve body from contacting the valve seat on one side.
本発明の第二の態様では、弁座の中心軸(Ps)は、スリーブの中心軸(Pc)に一致している。スリーブの内壁に、回転体の回転中、遠心力によるボール弁体の移動を規制し、ボール弁体の中心をスリーブの中心軸上に保持する規制部(78、79)が設けられている。規制部は、スリーブと別部材で構成されてもよく、スリーブと一体に形成されてもよい。 In a second aspect of the present invention, the central axis (Ps) of the valve seat coincides with the central axis (Pc) of the sleeve. The inner wall of the sleeve is provided with a restricting portion (78, 79) that restricts the movement of the ball valve body due to centrifugal force while the rotor is rotating and keeps the center of the ball valve body on the central axis of the sleeve. The restricting portion may be formed as a separate member from the sleeve, or may be formed integrally with the sleeve.
第二の態様では、ボール弁体とスリーブとの摺動クリアランスは径方向内側のみに有り、回転体の回転中、ボール弁体の中心はスリーブの中心軸上、すなわち弁座の中心軸上に保持される。したがって、ボール弁体の弁座への片当たりを防止することができる。 In the second embodiment, the sliding clearance between the ball valve body and the sleeve is only on the radially inner side, and while the rotor is rotating, the center of the ball valve body is maintained on the central axis of the sleeve, i.e., on the central axis of the valve seat. Therefore, it is possible to prevent the ball valve body from hitting the valve seat on one side.
本発明のバルブタイミング調整装置は、エンジン(1)の駆動軸(2)と従動軸(3)との回転位相を変化させることにより、従動軸が開閉駆動する吸気弁(4)又は排気弁(5)の開閉タイミングを調整する。バルブタイミング調整装置は、ハウジング(20)と、ベーンロータ(30)と、逆止弁ユニット(70)と、を備える。 The valve timing adjustment device of the present invention adjusts the opening and closing timing of the intake valve (4) or exhaust valve (5) driven to open and close by changing the rotational phase between the drive shaft (2) and driven shaft (3) of the engine (1). The valve timing adjustment device includes a housing (20), a vane rotor (30), and a check valve unit (70).
ハウジングは、筒部(221)、及び、当該筒部から径内方向に突出した複数の隔壁部(23)を有し、駆動軸又は従動軸の一方と共に回転する。ベーンロータは、ハウジングの筒部と同軸に設けられたボス部(31)、及び、ボス部から放射状に突出した複数のベーン部(32)を有し、ベーン部がハウジングの隔壁部同士の間で回動可能となるようにハウジングに収容される。ベーンロータは、駆動軸又は従動軸の他方と共に回転し、且つ、隔壁部とベーン部との間に形成された複数の油圧室(201、202)に供給される作動油の油圧により、ハウジングに対して相対回動する。 The housing has a cylindrical portion (221) and a number of partition walls (23) protruding radially inward from the cylindrical portion, and rotates with either the drive shaft or the driven shaft. The vane rotor has a boss portion (31) provided coaxially with the cylindrical portion of the housing, and a number of vane portions (32) protruding radially from the boss portion, and is accommodated in the housing so that the vane portions can rotate between the partition walls of the housing. The vane rotor rotates with the other of the drive shaft or the driven shaft, and rotates relative to the housing due to the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to a number of hydraulic chambers (201, 202) formed between the partition walls and the vane portions.
逆止弁ユニットは、ハウジング及びベーンロータの回転軸(O)からオフセットした位置において回転軸と平行に開閉動作し、油圧室から作動油供給源(8)への作動油の逆流を防止する。逆止弁ユニットは、第一の態様又は第二の態様のボール逆止弁で構成されており、ハウジング及びベーンロータの回転中、ボール弁体の中心が弁座の中心軸上に位置する。 The check valve unit opens and closes parallel to the rotation axis (O) of the housing and vane rotor at a position offset from the axis, preventing backflow of hydraulic oil from the hydraulic chamber to the hydraulic oil supply source (8). The check valve unit is composed of a ball check valve of the first or second aspect, and the center of the ball valve body is located on the central axis of the valve seat while the housing and vane rotor are rotating.
本発明のバルブタイミング調整装置は、作動油の供給経路に設けられた逆止弁ユニットにおけるボール弁体の弁座への片当たりを防止することができる。座面の局所荷重を低減することで耐久ストレスを抑制することができる。また、片当たりによる洩れを防止することでベーンロータの動作効率を向上させることができる。 The valve timing adjustment device of the present invention can prevent uneven contact of the ball valve body with the valve seat in a check valve unit installed in the hydraulic oil supply path. By reducing the local load on the seat surface, it is possible to suppress durability stress. In addition, by preventing leakage due to uneven contact, it is possible to improve the operating efficiency of the vane rotor.
本発明の複数の実施形態によるボール逆止弁、及び、そのボール逆止弁が逆止弁ユニットとして適用されたバルブタイミング調整装置を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。第1~第4実施形態を包括して「本実施形態」という。 A ball check valve according to multiple embodiments of the present invention and a valve timing adjustment device in which the ball check valve is applied as a check valve unit will be described with reference to the drawings. Components that are substantially the same in multiple embodiments are given the same reference numerals and descriptions will be omitted. The first to fourth embodiments will be collectively referred to as "the present embodiment."
バルブタイミング調整装置の基本構成は、特許文献1(特開2021-85401号公報)に記載された構成に準ずる。本明細書では、バルブタイミング調整装置について共通する構成要素の名称及び符号は、一部を除き特許文献1の符号を流用する。本実施形態に特有の構成要素については、特許文献1に使用されていない符号を追加する。
The basic configuration of the valve timing adjustment device is similar to that described in Patent Document 1 (JP 2021-85401 A). In this specification, the names and symbols of components common to the valve timing adjustment device are, with some exceptions, the symbols in
特許文献1とは異なる名称として、特許文献1の「チェック弁部70」を本明細書では「逆止弁ユニット70」という。逆止弁ユニット70は、バルブタイミング調整装置から抜き出され、独立した「ボール逆止弁」という機能部品としても扱われる。なお、第1~第4実施形態の各逆止弁ユニットの符号には、「70」に続く3桁目に実施形態の番号を付す。また、特許文献1の「弁体76」に対し、本明細書ではボールを強調して「ボール弁体76」という。
As a name different from that of
バルブタイミング調整装置の組付け工程において逆止弁ユニット70が挿入されるベーンロータの穴には、特許文献1では用いられない「逆止弁ユニット挿入穴37」の名称が付される。また、特許文献1の「弁座部71」に対し、[課題を解決するための手段]の欄では「弁座部材」と記載され、実施形態では「ブッシュ71」が用いられる。逆止弁ユニット70における蓋状の構成部品であるブッシュ71は、逆止弁ユニット70が逆止弁ユニット挿入穴37に挿入されたとき、端面が開口側に露出する。
The hole in the vane rotor into which the
[バルブタイミング調整装置の基本構成]
図1及び図2を参照し、バルブタイミング調整装置10の基本構成について説明する。バルブタイミング調整装置10は、例えば車両に搭載され、エンジン1の「駆動軸」であるクランク軸2と、「従動軸」であるカム軸3との回転位相を変化させることにより、カム軸3が開閉駆動する吸気弁4又は排気弁5の開閉タイミングを調整する。本実施形態のバルブタイミング調整装置10は、吸気弁4の開閉タイミングを調整する。
[Basic configuration of valve timing adjustment device]
1 and 2, a basic configuration of a
バルブタイミング調整装置10は、ハウジング20、ベーンロータ30、作動油制御部11、逆止弁ユニット70等を備えている。ハウジング20は、チェーン6を介して「駆動軸」であるクランク軸2と共に回転する。ベーンロータ30は、「従動軸」であるカム軸3の端部に固定され、カム軸3と共に回転する。ハウジング20及びベーンロータ30は、共通の回転軸Oを中心として回転する。
The valve
ハウジング20は、筒部221、底板部222、複数の隔壁部23、ギア板部223等を有する。筒部221は、筒状に形成されている。底板部222は、筒部221と一体に形成され、筒部221の反カム軸側(図1の左側)の底をなしている。複数の隔壁部23は、筒部から径内方向に突出している。底板部222の中央にはハウジング開口部24が形成されている。
The
ギア板部223は、筒部221のカム軸側(図1の右側)の一端を塞ぐように設けられており、外周にギア部21が形成されている。ギア部21とクランク軸2とにはチェーン6が巻き掛けられており、ハウジング20は、チェーン6を介してクランク軸2と連動して回転する。
The
ベーンロータ30は、ボス部31、及び、ボス部31から放射状に突出した複数(例えば四つ)のベーン部32を有している。ボス部31はハウジング20の筒部221と同軸に設けられ、ボルト12によりカム軸3の端部に固定されている。ボス部31の中央にはロータ穴部300が貫通している。ベーンロータ30は、ベーン部32が隔壁部23同士の間で回動可能となるようにハウジング20に収容される。
The
隔壁部23とベーン部32との間には複数の油圧室201、202が形成されている。ベーンロータ30は、オイルポンプ8から複数の油圧室201、202に供給される作動油の油圧により、ハウジング20に対して相対回動する。図1、図2の上側のベーン部32に形成された収容穴部321には、相対回動を規制するロックピン33及びロックスプリング34が設けられている。
A number of
図2において、各ベーン部32の時計回り方向に形成された油圧室は遅角室201であり、各ベーン部32の反時計回り方向に形成された油圧室は進角室202である。ボス部31には、ロータ穴部300と遅角室201とを連通する遅角油路穴301、及び、ロータ穴部300と進角室202とを連通する進角油路穴302が形成されている。遅角油路穴301を経由して遅角室201に作動油が供給されると、ベーンロータ30は、ハウジング20に対し吸気弁4の遅角方向に相対回動する。進角油路穴302を経由して進角室202に作動油が供給されると、ベーンロータ30は、ハウジング20に対し吸気弁4の進角方向に相対回動する。
In FIG. 2, the hydraulic chamber formed in the clockwise direction of each
「作動油供給源」としてのオイルポンプ8は、オイルパン7に貯留されている作動油を汲み上げ、供給油路101に圧送する。圧送された作動油は、カム軸3に形成された供給穴部15を経由してバルブタイミング調整装置10内の油圧室201、202に供給される。
The
作動油制御部11は、制御スリーブ40、制御スプール50及び制御スプリング14を有するスプール弁で構成されており、ベーンロータ30のロータ穴部300に嵌合するように設けられている。制御スプール50の突出部522の反カム軸側端面には、リニアソレノイド9のロッドが当接している。図示しないECUからの制御信号によりリニアソレノイド9に通電されると、制御スリーブ40に対する制御スプール50の軸方向の位置が変化する。
The hydraulic
制御スプール50の凹部と制御スリーブ40のポートとの連通状態が変化することで、作動油の流れる経路や、油圧室201、202に供給される流量が制御される。作動油制御部11の詳細な構成や、エンジン1の運転状態に応じたバルブタイミング調整装置10の作動の例は特許文献1に記載されているため、説明を省略する。
By changing the state of communication between the recess of the
逆止弁ユニット70は、ベーンロータ30のカム軸側の端面に形成された逆止弁ユニット挿入穴37に挿入されている。ボス部31の中央のロータ穴部300には作動油制御部11が設けられているため、逆止弁ユニット70が設けられる位置は、必然的に「ハウジング20及びベーンロータ30の回転軸Oからオフセットした位置」となる。
The
逆止弁ユニット70は、円筒状のスリーブ72と、ボール弁体76と、「弁座部材」としてのブッシュ71と、「弁付勢部材」としての弁スプリング77と、を備えるボール逆止弁で構成されている。ブッシュ71、スリーブ72及びボール弁体76は、例えば金属製である。スリーブ72は、ハウジング20及びベーンロータ30の回転軸Oからオフセットした位置において回転軸Oと平行に配置される。スリーブ72には、内部と外部とを連通する複数の流出口75が形成されている。ボール弁体76は、スリーブ20内に収容され、スリーブ20の軸方向に摺動可能である。
The
ブッシュ71は、スリーブ72の軸方向の一端に設けられ、ブッシュ本体711、流入口712、弁座713等を有する。流入口712は、「流体」としての作動油が流入可能である。弁座713は、流入口712の周囲に環状に形成され、ボール弁体76が着座可能である。弁スプリング77は、ボール弁体76を弁座713側に付勢する。逆止弁ユニット70の詳しい構成は、第1実施形態の説明で後述する。なお、図1で拡大部分として指示される「III、XI部」において、各実施形態に特有の構成の図示を省略する。
The
ボール弁体76が弁座713に着座するとボール逆止弁は閉弁し、オイルポンプ8から圧送された作動油は、流入口712への流入が遮断される。ボール弁体76が弁座713から離間するとボール逆止弁は開弁し、流入口712から流入した作動油が流出口75から流出し、ロータ穴部300を経由して油圧室201、202に供給される。
When the
ボール弁体76が回転軸Oと平行に摺動することで、逆止弁ユニット70は、回転軸Oと平行に開閉動作し、油圧室201、202からオイルポンプ8側への作動油の逆流を防止する。つまり逆止弁ユニット70は、オイルポンプ8側から油圧室201、202への作動油の流れを許容し、油圧室201、202からオイルポンプ8側への作動油の流れを遮断する。
As the
ところで、特許文献1(特開2021-85401号公報、国際公開WO2021/106892A1)の逆止弁ユニットでは、スリーブ72の中心軸と弁座713の中心軸とが同軸に形成されている。しかし、バルブタイミング調整装置10の回転中、ボール弁体76は、遠心力により、スリーブ72の中心軸に対して径外方向に動く。ボール弁体76の中心と弁座713の中心軸とがずれるため、閉弁時にボール弁体76が弁座713に片当たりして座面の局所荷重が高くなる。また、片当たりのため洩れが発生し、シール性が低下する。そのため、ベーンロータ30の動作効率の低下につながる。
In the check valve unit of Patent Document 1 (JP 2021-85401 A, WO 2021/106892 A1), the central axis of the
そこで本実施形態では、バルブタイミング調整装置10の逆止弁ユニット70として適用されるボール逆止弁において、遠心力によってボール弁体76が径外方向に動くことによる弁座713への片当たりを防止する。そのために、ボール弁体76に遠心力が作用した状態で、ボール弁体76の中心が弁座713の中心軸上に位置する構成を実現する。
In this embodiment, in a ball check valve applied as the
その具体的な解決手段は、第1、第2実施形態を含む第一のグループと、第3、第4実施形態を含む第二のグループとに大きく分けられる。第一のグループでは弁座713がスリーブ72に対して偏心する。第二のグループでは弁座713とスリーブ72とは同軸であるが、ボール弁体76の径外方向への移動が規制される。続いて、各実施形態の逆止弁ユニット701~704の詳細な構成について順に説明する。
Specific solutions to this problem can be broadly divided into a first group including the first and second embodiments, and a second group including the third and fourth embodiments. In the first group, the
(第1、第2実施形態)
図3~図5を参照し、第1実施形態の逆止弁ユニット701について説明する。第1実施形態の逆止弁ユニット701の軸方向断面を図3、図4に、径方向断面を図5に示す。図中、弁座713の中心軸を「弁座中心軸Ps」、スリーブ72の中心軸を「スリーブ中心軸Pc」と表す。Psの「s」はシートに由来し、Pcの「c」はシリンダ(円筒)に由来する。
(First and second embodiments)
The
バルブタイミング調整装置10に適用される逆止弁ユニット701では、回転軸Oを中心に回転する「回転体」は、主にハウジング20及びベーンロータ30である。ただし、「ハウジング20及びベーンロータ30の回転中」、「ハウジング20及びベーンロータ30の径外方向」のように都度記載するのは冗長であるため、「回転体の回転中」、「回転体の径外方向」のように一般的に記載する。
In the
図3、図4に示すように、スリーブ72は、底部74、小径部731、接続部732及び大径部733が一体に形成されている。底部74は、ブッシュ71とは反対側の軸方向端部において円筒の底をなし、ボール弁体76とは反対側の弁スプリング77の一端を支持している。底部74からブッシュ71側に向かう順に、小径部731、接続部732及び大径部733が段付き円筒状に形成されている。小径部731の内壁は、弁スプリング77の外周をガイドする。接続部732は、小径部731から大径部733に向かってテーパ状に拡径している。
As shown in Figures 3 and 4, the
大径部733は、端部がブッシュ71の嵌合部714の内周壁に圧入されている。複数の流出口75は、大径部733の内部と外部とを連通する。特許文献1の図4、図5に開示されているように、例えば四つの略円形の流出口75が大径部733の周方向に等間隔に形成されている。
The end of the
ボール弁体76は、大径部733の内側に収容され、スリーブ72の軸方向に摺動可能である。大径部733は、「ボール弁体76が収容された部位」に相当する。スリーブ72の大径部733の内径とボール弁体76の外径との差の半分が「片側クリアランス」である。ボール弁体76の中心がスリーブ中心軸Pc上にあるとき、ボール弁体76の外面と大径部733の内壁との隙間は片側クリアランスに相当する。回転体の回転中の遠心力により、ボール弁体76は、中心がスリーブ中心軸Pc上にある状態から、回転体の径外方向の大径部733の内壁に当接するまで、片側クリアランス分動く。
The
「弁付勢部材」としての弁スプリング77は、ボール弁体76とスリーブ72の底部74との間に設けられている。弁スプリング77は、ボール弁体76を弁座713側に付勢する。バルブタイミング調整装置10が回転停止し、作動油が供給されないとき、逆止弁ユニット70は閉弁状態となる。
The
「弁座部材」としてのブッシュ71は、ブッシュ本体711、流入口712、弁座713、嵌合部714を有している。ブッシュ本体711は、略円板状に形成されている。流入口712は、ブッシュ本体711の中央付近に円形に形成されている。「中央付近に」とは、正確な中央でなく少し偏心していることを意味し、詳しくは後述する。弁座713は、ボール弁体76に対向する側の流入口712の周囲に環状に形成されている。
The
嵌合部714は、ブッシュ本体711の外縁部からスリーブ72の大径部733側に延びる円筒状に形成されている。嵌合部714の内周壁にはスリーブ72の大径部733の外周壁が圧入される。したがって、ブッシュ本体711は、スリーブ72と同軸に配置される。また、嵌合部714の外周壁は逆止弁ユニット挿入穴37の内周壁に圧入される。これにより、逆止弁ユニット701がベーンロータ30に固定される。
The
第1実施形態の逆止弁ユニット701に特有の構成として、ブッシュ71の流入口712及び弁座713は、ブッシュ本体711の中心に対して、すなわちスリーブ72に対して偏心している。詳しくは、弁座中心軸Psは、スリーブ中心軸Pcに対し、スリーブ72の大径部733の内径とボール弁体76の外径との片側クリアランスに相当する偏心量δだけ、回転体の径外方向にずれている。大径部733の内径は、「ボール弁体76が収容された部位におけるスリーブ72の内径」に相当する。
As a configuration unique to the
回転体の回転中、ボール弁体76の中心がスリーブ中心軸Pcから径外方向に片側クリアランス分ずれ、大径部733の内壁に接触したとき、ボール弁体76の中心が弁座中心軸Ps上に位置する。
During rotation of the rotor, the center of the
オイルポンプ8から作動油が圧送されると、図3に示すように、ボール弁体76は作動油の圧力により弁座713から離間(開弁)し、弁スプリング77の付勢力に抗して接続部732側に移動する。このとき、遠心力を受けているボール弁体76の中心は弁座中心軸Ps上を移動する。なお、図3に示すのは、ボール弁体76の中心が各流出口75の中心を含む平面上にあるとき、作動油の油圧による力と弁スプリング77の付勢力とが釣り合うと仮定した場合の開弁状態である。実際には、作動油の油圧による力と弁スプリング77の付勢力との関係によって、ボール弁体76の弁座中心軸Ps上の位置が変化する。
When hydraulic oil is pumped from the
オイルポンプ8からの作動油の供給が停止されると、図4に示すように、ボール弁体76は、弁スプリング77の付勢力により弁座713に着座(閉弁)する。このとき、ボール弁体76の中心は弁座中心軸Ps上に保持されるため、ボール弁体76は弁座713の全周に均等に接触する。したがって、ボール弁体76の弁座713への片当たりを防止することができる。
When the supply of hydraulic oil from the
図5に、図3のV-V線断面に相当する「ボール弁体76の中心を含むスリーブ72の径方向断面」、つまり、スリーブ72の大径部733の径方向断面を示す。以下の各実施形態の径方向断面図も図5と同様に示される。スリーブ72の大径部733には、流入口712から流入した流体が流出する流出口75が形成されている。具体的には特許文献1の図4、図5に示されるように、四つの略円形の流出口75が90°間隔で放射状に形成されている。
Figure 5 shows a "radial cross section of the
ここで、回転軸Oとボール弁体76の中心とを結ぶ直線を遠心力作用線Yと定義する。第1実施形態の逆止弁ユニット701では、四つの流出口75は遠心力作用線Yに対して45°の方向に配置されている。言い換えれば、遠心力作用線Y上、特にスリーブ中心軸Pcに対し回転軸Oから遠い側の遠心力作用線Y上に流出口75は配置されていない。
Here, the straight line connecting the rotation axis O and the center of the
図6に、第1実施形態の逆止弁ユニット701と対比される比較例の逆止弁ユニット709を示す。比較例では、四つの流出口75は、遠心力作用線Y上、及び、遠心力作用線Yに直交する直線X上に配置されている。そのため、スリーブ中心軸Pcに対し回転軸Oから遠い側の流出口75(75out)が、遠心力によって径外方向に動かされたボール弁体76に塞がれ、作動油の流れが阻害されるおそれがある。
Figure 6 shows a
一方、第1実施形態の逆止弁ユニット701では、四つの流出口75はいずれも、回転体の回転中、ボール弁体76が接触又は近接する範囲を除く部位に形成されている。遠心力によって径外方向に動かされたボール弁体76は、スリーブ72の大径部733の内壁部分に接触する。したがって、油圧室201、202に供給される作動油の流れが阻害されることを防ぎ、要求流量を適切に確保することができる。
On the other hand, in the
次に図7~図9を参照し、逆止弁ユニット701をベーンロータ30の逆止弁ユニット挿入穴37に挿入する組付け作業において組付けを向上させる構成例について説明する。逆止弁ユニット701は、ベーンロータ30の端面に形成された逆止弁部ユニット挿入穴37に、ブッシュ71が開口側となるように挿入されている。このとき、逆止弁ユニット701はブッシュ71が偏心する方向性があるため、ベーンロータ30の回転軸Oに対して正規の向きに挿入される必要がある。
Next, referring to Figures 7 to 9, an example of a configuration that improves assembly in the assembly work of inserting the
図7、図8に示す例ではブッシュ71の外形は円形であり、円形の逆止弁ユニット挿入穴37に対し、どの回転方向にも挿入できてしまうことを前提とする。そのため、逆止弁ユニットの組付け位置を表示する位置マークが設けられている。
In the example shown in Figures 7 and 8, the
図7に示す例では、ブッシュ71と逆止弁ユニット挿入穴37の外縁とに跨って、基準線81が位置マークとして形成されている。基準線81は、溝加工等により表面に刻まれてもよいし、塗料や化学物質が表面上に塗布されてもよい。製造ラインにおいて、機械が光学センサ等により基準線81を検知し、位置を合わせるように組付けてもよい。或いは、作業者が基準線81を視認して、位置を合わせるように組付けてもよい。これにより、逆止弁ユニット701の誤組付けを防止し、正規の向きに効率良く組付け作業を行うことができる。
In the example shown in FIG. 7, a
図8に示す例では、ブッシュ71の端面における偏心側の周方向位置に、位置マークとして打痕82が設けられている。ベーンロータ30の回転軸Oを通る半径上における回転軸Oから遠い側に打痕82が位置するように逆止弁ユニット701の向きを合わせることで、逆止弁ユニット挿入穴37の外縁側には位置マークを省略してもよい。基準線81と同様に、機械がセンサにより打痕82を検知してもよいし、作業者が打痕82を視認して、位置を合わせるように組付けてもよい。
In the example shown in FIG. 8, a
図9に示す例では、ブッシュ71及び逆止弁ユニット挿入穴37に、特定の位置以外での組付けを不可とする位置決め部83が設けられている。例えばブッシュ71の外周における特定位置に突起部837が設けられ、ベーンロータ30に、突起部837を受容する凹部833が設けられている。これにより、逆止弁ユニット701の誤組付けを確実に防止することができる。なお、位置決め部83は、どのような形状の突起と凹部とを組み合わせて構成されてもよい。また、複数組の突起と凹部とが係合するようにしてもよい。
In the example shown in FIG. 9, the
さらに、位置マークと位置決め部とは併用されてもよい。位置マークにより概略の組付け位置を判断して逆止弁ユニット701を逆止弁ユニット挿入穴37の口元まで挿入し、挿入の途中で位置決め部により正確な位置に案内することで、効率良く正確に組付け作業を行うことができる。
Furthermore, the position mark and the positioning portion may be used together. The position mark can be used to determine the approximate assembly position, and the
(第2実施形態)
図10を参照し、第1実施形態を改良した変形例に相当する第2実施形態の逆止弁ユニット702について説明する。図5に示す第1実施形態では、スリーブ72の大径部733の内壁Woutの半径Rwは、ボール弁体76の半径Rbよりも片側クリアランス分大きい(Rw>Rb)。ボール弁体76は、スリーブ72の内壁Woutに1点で接触するため、接触点に荷重が集中する。
Second Embodiment
A
それに対し第2実施形態では、スリーブ72は、回転軸Oから遠い側の大径部733の内壁Woutの半径Rwがボール弁体76の半径Rbと同等に形成されている(Rw=Rb)。ボール弁体76は、スリーブ72の大径部733の内壁Woutに、直径円周の一部に相当する長さの線で接触する。したがって、接触線の範囲で荷重を分散させることができる。
In contrast, in the second embodiment, the
(第3、第4実施形態)
次に図11~図14を参照し、第3、第4実施形態の逆止弁ユニット703、704について説明する。第3、第4実施形態では、第1、第2実施形態とは異なり、弁座中心軸Psはスリーブ中心軸Pcに一致している。また、ボール弁体76が収容された部位におけるスリーブ72の内壁、つまり、大径部733の内壁に「規制部」が設けられている。回転体の回転中、「規制部」は、遠心力によるボール弁体76の移動を規制し、ボール弁体76の中心をスリーブ中心軸Pc上に保持する。第3実施形態と第4実施形態とでは、「規制部」の具体的な構成が異なる。
(Third and fourth embodiments)
Next,
第3実施形態の逆止弁ユニット703の軸方向断面を図11、図12に、径方向断面を図13に示す。スリーブ72は、回転軸Oから遠い側の内壁に「規制部」として、片側クリアランスに相当する厚さを有するスペーサ78が介装されている。回転体の回転中、遠心力によりボール弁体76はスペーサ78の壁面に接触する。このとき、ボール弁体76の中心はスリーブ中心軸Pc上に位置しており、閉弁時にボール弁体76の全周が弁座713に均等に当接する。
Axial cross sections of the
「規制部」としてのスペーサ78は、スリーブ72と別部材で構成されるとは限らず、スリーブ72と一体に形成されてもよい。
The
第4実施形態の逆止弁ユニット704の径方向断面を図14に示す。「規制部」は一対の傾斜壁79で構成されている。一対の傾斜壁79は、回転軸Oとボール弁体76の中心とを結ぶ直線(遠心力作用線)Yに対称、且つ、径方向外側ほど間隔が狭くなるように形成されている。
A radial cross section of the
回転体の回転中、遠心力によりボール弁体76は、遠心力作用線Yに対称な2点で傾斜壁79に接触する。傾斜壁79は、遠心力によるボール弁体76の移動を規制し、ボール弁体76の中心をスリーブ中心軸Pc上に保持する。これにより、第3実施形態に比べてボール弁体76と内壁との接触荷重を低減し、かつ、ボール弁体76の位置を安定させることができる。
During rotation of the rotor, centrifugal force causes the
第3、第4実施形態は第1、第2実施形態に比べ、ブッシュ71の弁座713を外径と同軸に形成すればよいため、ブッシュ71の加工が容易となる。また、逆止弁ユニット703、704はスリーブ72の内部構造に方向性があるため、ベーンロータ30の逆止弁ユニット挿入穴37への挿入時に正規の向きに挿入される必要がある。組付け作業における位置マーク又は位置決め部は、図7~図9の構成例を同様に適用可能である。
Compared to the first and second embodiments, the third and fourth embodiments make it easier to machine the
(その他の実施形態)
(a)逆止弁ユニット70におけるスリーブ72の円筒形状は、小径部731、接続部732、大径部733からなる段付き形状に限らず、例えば単一径の形状に形成されてもよい。その場合、例えば底部74の中央部から突出するガイド柱部により、弁スプリング77の内周がガイドされてもよい。
Other embodiments
(a) The cylindrical shape of the
(b)逆止弁ユニット70における流出口75の数、形状、位置等は、上記実施形態で示されたものに限らず、スムーズな流れ方向に要求流量が確保されるように一つ以上の流出口75が形成されればよい。例えばスリーブ72の底部74側におけるボール弁体76の摺動範囲から外れた範囲に流出口75が形成されてもよい。回転中の遠心力によりボール弁体76が流出口75を塞がなければ、第1実施形態で流出口75の周方向位置に特段配慮しなくてもよい。
(b) The number, shape, position, etc. of the
(c)バルブタイミング調整装置10の作動油制御部11や遅角室201、進角室202への流路の構成等は、上記実施形態で示された構成に限らず、同様の機能が得られる構成であればよい。
(c) The configuration of the hydraulic
(d)図1とは異なる構成のバルブタイミング調整装置では、ハウジング20がカム軸3(従動軸)と共に回転し、ベーンロータ30がクランク軸2(駆動軸)と共に回転してもよい。また、他の実施形態のバルブタイミング調整装置は、吸気弁4でなく、排気弁5の開閉タイミングを調整してもよい。
(d) In a valve timing adjustment device having a configuration different from that shown in FIG. 1, the
(e)本発明のボール逆止弁は、バルブタイミング調整装置に限らず、回転体を備えたあらゆる装置に適用可能である。逆流が防止される流体は、作動油に限らず、水や薬液等の流体でもよい。 (e) The ball check valve of the present invention is applicable not only to valve timing adjustment devices but also to any device equipped with a rotating body. The fluid to be prevented from backflowing is not limited to hydraulic oil, but may be water, chemical liquid, or other fluids.
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。 The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.
10 バルブタイミング調整装置、
20 ハウジング(回転体)、
30 ベーンロータ(回転体)、
70(701-704) 逆止弁ユニット(ボール逆止弁)、
71 ブッシュ(弁座部材)、 712 流入口、 713 弁座、
72 スリーブ、
76 ボール弁体、 77 弁スプリング(弁付勢部材)、
78 スペーサ(規制部)、 79 傾斜壁(規制部)。
10 Valve timing adjustment device,
20 Housing (rotating body),
30 vane rotor (rotating body),
70 (701-704) Check valve unit (ball check valve),
71 bush (valve seat member), 712 inlet, 713 valve seat,
72 Sleeve,
76 ball valve body, 77 valve spring (valve biasing member),
78 Spacer (regulating portion), 79 Inclined wall (regulating portion).
Claims (7)
前記スリーブ内に収容され、前記スリーブの軸方向に摺動可能なボール弁体(76)と、
前記スリーブの軸方向の一端に設けられ、流体が流入可能な流入口(712)、及び、前記流入口の周囲に環状に形成され前記ボール弁体が着座可能な弁座(713)を有する弁座部材(71)と、
前記ボール弁体を前記弁座側に付勢する弁付勢部材(77)と、
を備え、
前記弁座の中心軸(Ps)は、前記スリーブの中心軸(Pc)に対し、前記ボール弁体が収容された部位における前記スリーブの内径と前記ボール弁体の外径との片側クリアランスに相当する偏心量(δ)だけ前記回転体の径外方向にずれているボール逆止弁。 a cylindrical sleeve (72) arranged parallel to a rotation axis (O) of the rotating body (20, 30) at a position offset from the rotation axis;
A ball valve body (76) accommodated in the sleeve and slidable in the axial direction of the sleeve;
a valve seat member (71) provided at one axial end of the sleeve, the valve seat member having an inlet (712) through which a fluid can flow, and a valve seat (713) formed annularly around the inlet and on which the ball valve element can be seated;
a valve biasing member (77) that biases the ball valve body toward the valve seat;
Equipped with
A ball check valve in which the central axis (Ps) of the valve seat is shifted radially outwardly of the rotor with respect to the central axis (Pc) of the sleeve by an eccentricity amount (δ) equivalent to the one-sided clearance between the inner diameter of the sleeve and the outer diameter of the ball valve body at the portion where the ball valve body is accommodated.
前記スリーブは、前記流入口から流入した流体が流出する一つ以上の流出口(75)が、前記回転体の回転中、前記ボール弁体が接触又は近接する範囲を除く部位に形成されている請求項1に記載のボール逆止弁。 In a radial cross section of the sleeve including the center of the ball valve body,
2. The ball check valve according to claim 1, wherein the sleeve has one or more outlets (75) through which the fluid flowing in from the inlet flows out, the outlets being formed in a portion other than the area with which the ball valve body contacts or is in close proximity during rotation of the rotating body.
前記スリーブは、前記回転軸から遠い側の内壁の半径(Rw)が前記ボール弁体の半径(Rb)と同等に形成されている請求項1に記載のボール逆止弁。 In a radial cross section of the sleeve including the center of the ball valve body,
2. The ball check valve according to claim 1, wherein the sleeve has an inner wall on a side farther from the rotary shaft having a radius (Rw) equal to a radius (Rb) of the ball valve body.
前記スリーブ内に収容され、前記スリーブの軸方向に摺動可能なボール弁体(76)と、
前記スリーブの軸方向の一端に設けられ、流体が流入可能な流入口(712)、及び、前記流入口の周囲に環状に形成され前記ボール弁体が着座可能な弁座(713)を有する弁座部材(71)と、
前記ボール弁体を前記弁座側に付勢する弁付勢部材(77)と、
を備え、
前記弁座の中心軸(Ps)は前記スリーブの中心軸(Pc)に一致しており、
前記ボール弁体が収容された部位における前記スリーブの内壁に、前記回転体の回転中、遠心力による前記ボール弁体の移動を規制し、前記ボール弁体の中心を前記スリーブの中心軸上に保持する規制部(78、79)が設けられているボール逆止弁。 a cylindrical sleeve (72) arranged parallel to a rotation axis (O) of the rotating body (20, 30) at a position offset from the rotation axis;
A ball valve body (76) accommodated in the sleeve and slidable in the axial direction of the sleeve;
a valve seat member (71) provided at one axial end of the sleeve, the valve seat member having an inlet (712) through which a fluid can flow, and a valve seat (713) formed annularly around the inlet and on which the ball valve element can be seated;
a valve biasing member (77) that biases the ball valve body toward the valve seat;
Equipped with
The central axis (Ps) of the valve seat coincides with the central axis (Pc) of the sleeve,
A ball check valve in which a regulating portion (78, 79) is provided on the inner wall of the sleeve at the portion where the ball valve body is housed, for regulating the movement of the ball valve body due to centrifugal force while the rotating body is rotating and for maintaining the center of the ball valve body on the central axis of the sleeve.
前記規制部は、前記回転軸と前記ボール弁体の中心とを結ぶ直線(Y)に対称、且つ、径方向外側ほど間隔が狭くなるように形成された一対の傾斜壁(79)で構成されている請求項4に記載のボール逆止弁。 In a radial cross section of the sleeve including the center of the ball valve body,
The ball check valve according to claim 4, wherein the regulating portion is composed of a pair of inclined walls (79) that are symmetrical with respect to a straight line (Y) connecting the rotation axis and the center of the ball valve body, and that are formed so that the spacing between them becomes narrower radially outward.
筒部(221)、及び、当該筒部から径内方向に突出した複数の隔壁部(23)を有し、前記駆動軸又は前記従動軸の一方と共に回転するハウジング(20)と、
前記ハウジングの前記筒部と同軸に設けられたボス部(31)、及び、前記ボス部から放射状に突出した複数のベーン部(32)を有し、前記ベーン部が前記隔壁部同士の間で回動可能となるように前記ハウジングに収容され、前記駆動軸又は前記従動軸の他方と共に回転し、且つ、前記隔壁部と前記ベーン部との間に形成された複数の油圧室(201、202)に供給される作動油の油圧により、前記ハウジングに対して相対回動するベーンロータ(30)と、
前記ハウジング及び前記ベーンロータの回転軸(O)からオフセットした位置において前記回転軸と平行に開閉動作し、前記油圧室から作動油供給源(8)側への作動油の逆流を防止する逆止弁ユニット(70)と、
を備え、
前記逆止弁ユニットは、請求項1~5のいずれか一項に記載のボール逆止弁で構成されており、前記ハウジング及び前記ベーンロータの回転中、前記ボール弁体の中心が前記弁座の中心軸上に位置するバルブタイミング調整装置。 A valve timing control device for controlling an opening/closing timing of an intake valve (4) or an exhaust valve (5) driven to open and close by a driven shaft (3) of an engine (1) by changing a rotational phase between the drive shaft (2) and the driven shaft (3), comprising:
a housing (20) having a cylindrical portion (221) and a plurality of partition walls (23) protruding radially inward from the cylindrical portion, the housing (20) rotating together with one of the drive shaft or the driven shaft;
a vane rotor (30) having a boss portion (31) provided coaxially with the cylindrical portion of the housing and a plurality of vane portions (32) protruding radially from the boss portion, the vane portions being accommodated in the housing so as to be rotatable between the partition portions, rotating together with the other of the drive shaft or the driven shaft, and rotating relatively to the housing by hydraulic pressure of hydraulic oil supplied to a plurality of hydraulic chambers (201, 202) formed between the partition portions and the vane portions;
a check valve unit (70) that opens and closes in parallel to a rotation axis (O) of the housing and the vane rotor at a position offset from the rotation axis (O) and prevents backflow of hydraulic oil from the hydraulic chamber to a hydraulic oil supply source (8);
Equipped with
The check valve unit is configured as a ball check valve according to any one of claims 1 to 5, and a center of the ball valve body is positioned on the central axis of the valve seat during rotation of the housing and the vane rotor.
前記弁座部材に、もしくは、前記弁座部材と前記逆止弁ユニット挿入穴の外縁とに跨って、前記逆止弁ユニットの組付け位置を表示する位置マーク(81、82)が設けられているか、又は、
前記弁座部材及び前記ベーンロータに、特定の位置以外での組付けを不可とする位置決め部(83)が設けられている請求項6に記載のバルブタイミング調整装置。 The check valve unit is inserted into a check valve unit insertion hole (37) formed in an end surface of the vane rotor such that the valve seat member is on the opening side,
A position mark (81, 82) indicating an assembly position of the check valve unit is provided on the valve seat member or across the valve seat member and the outer edge of the check valve unit insertion hole, or
7. The valve timing adjusting device according to claim 6, wherein the valve seat member and the vane rotor are provided with positioning portions (83) that prevent the valve seat member and the vane rotor from being assembled at any position other than a specific position.
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