JP4228379B2

JP4228379B2 - 流体制御弁

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Publication number: JP4228379B2
Application number: JP35581099A
Authority: JP
Inventors: 昭彦竹中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: JP2001173806A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体通孔から異物が進入することを防止する流体制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平５−３０６７８３号公報に開示されているように、軸方向に往復移動自在にスプール（弁部材）を収容するスリーブ（収容部材）に複数のポート（流体通孔）を形成し、スプールが軸方向に往復移動することにより、ポート間を流れる流体流量を制御する流体制御弁が知られている。このような流体制御弁では、軸方向に隣接するポートの周方向位置をずらし周方向に離して形成している。ポート間のシール長がスリーブの軸方向ではなく軸の斜め方向に形成されるので、隣接するポート間の距離を短くしてもポート間のシール長を確保することができる。したがって、スリーブの軸長を短くし流体制御弁を小型化できる。ここで述べるシール長とは、スリーブの内周壁および外周壁における両方のシール長を表している。
【０００３】
流体中には異物が混入していることがあり、スプールとスプールを往復移動自在に収容するスリーブとの摺動部に流体通孔から異物が進入すると、スプールが摺動不良を起こすおそれがある。特開平５−３０６７８３号公報に開示されている流体制御弁では、流体が流入する供給ポートを網目部分で覆うことにより、供給ポートから弁内に異物が進入することを防止している。網目部分は脚部の弾力性によりスリーブに取り付けられている。網目部分の取り付け構造として、スリーブの外周壁に設けた溝に脚部が嵌合するものと、脚部が供給ポートからスリーブ内に入り込んでいるものとがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
フィルタおよび脚部は流体をシールする部材ではないので、外周壁に形成した溝を流体が満たすと考えられる。スリーブの外周壁に溝を設けると、スリーブの内周壁におけるシール長は変化しないが、スリーブの外周壁において溝に隣接するポートと溝とのシール長が短くなる。シール長を長くするためには、スリーブの軸長を長くしなければならない。特開平５−３０６７８３号公報に開示されている流体制御弁では、供給ポートだけを網目部分で覆っている。しかし、流体が弁内に流入するポートが隣接している場合、異物が弁内に進入することを防止するため、隣接する両方のポートの周方向に溝が形成される。したがって、隣接する溝と溝とのシール長を確保するため、さらにスリーブを長くする必要がある。
【０００５】
また、スリーブ内に脚部が入り込む構造では、溝が周方向に延びていないため隣接するポートと溝とのシール長は確保できる。しかしながら、網目部分の周方向長さを十分に確保できないので、網目部分の面積をポートの通路面積よりも大きくすることが困難である。網目部分の面積が小さいと網目部分が異物で早く詰まるおそれがある。
本発明の目的は、軸長を延ばすことなく隣接流体通孔間の流体の漏れを防止し、隣接流体通孔から異物が進入することを防止する流体制御弁を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の流体制御弁によると、収容部材の外周壁において隣接流体通孔の少なくとも一つの周囲に凹部を形成し、この凹部にフィルタ部を嵌合しているので、隣接流体通孔から異物が弁内に進入することを防止している。
また、凹部と共に収容部材の周方向に一周するように設けられる溝であって、凹部よりも収容部材の軸方向の幅が狭い溝を形成し、この溝に取付部を嵌合している。軸方向における溝の幅が凹部の幅よりも狭いので、収容部材の軸長を延ばすことなく隣接する溝と凹部とのシール長を収容部材の外周壁において確保できる。
本発明の請求項２記載の流体制御弁によると、フィルタ部の面積が流体通孔の通路面積よりも広いので、フィルタ部が目詰まりを起こしにくい。
【０００７】
本発明の請求項３に記載した構成の流体制御弁では、第１流体通孔、流入通孔および第２流体通孔から異物が進入する可能性があるので、収容部材の軸方向に隣接するこれら３つの隣接流体通孔にフィルタ部材を取り付けることが望ましい。収容部材の軸長を長くすることなく、隣接する溝と凹部とのシール長を確保できる。
本発明の請求項４記載の流体制御弁によると、電磁駆動部により弁部材を駆動するので、弁部材の移動位置を高精度に制御できる。したがって、弁部材を中間位置に保持し流体流量を高精度に調整できる。
本発明の請求項５記載の流体制御弁によると、流体通孔は、互い違いに収容部材の径方向反対側に配置される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す実施例を図に基づいて説明する。
エンジンのバルブタイミング調整装置の油圧制御弁に本発明の流体制御弁を適用した一実施例を図２に示す。作動油としてエンジンの潤滑油が使用されている。図２は、油圧制御弁１の径方向外側に突出する樹脂材１７と後述するフィルタ部材６０とを同一断面で示すように、突出している樹脂材１７の根本で断面を折り曲げている。図２は電磁駆動部１０への電流供給を遮断した状態を示している。
【０００９】
油圧制御弁１は、電流を供給することにより磁気吸引力を発生する電磁駆動部１０、ならびに、可動部材２０とともに弁部材としてのスプール４０が往復移動するスプール制御弁３０からなる。スプール４０が往復移動することにより、遅角油圧室７５および進角油圧室７６に供給する作動油量と、遅角油圧室７５および進角油圧室７６から排出する作動油量とを調整する。電磁駆動部１０のヨーク１１とスプール制御弁３０の収容部材としてのスリーブ３１とは固定コア１２によりかしめ固定されている。
【００１０】
電磁駆動部１０は、ヨーク１１、固定コア１２、ボビン１５、ボビン１５に巻回されたコイル１６、および可動部材２０を有している。ヨーク１１および固定コア１２は固定子を構成している。ヨーク１１、固定コア１２および可動部材２０の可動コア２１は磁性材で形成されており、磁気回路を構成している。
ヨーク１１は内周筒部１１ａを有しており、内周筒部１１ａの内周側に可動部材２０を収容している。固定コア１２は内周筒部１２ａおよび外周筒部１２ｂを有している。
【００１１】
ボビン１５およびコイル１６は内周筒部１１ａおよび内周筒部１２ａと外周筒部１２ｂとの間に収容されている。ボビン１５およびコイル１６は樹脂材１７により固定されている。コイル１６は、巻端をターミナル１８に接続しており、ターミナル１８から制御電流を供給される。コイル１６に制御電流が供給されると、スプール４０と当接している付勢手段としてのスプリング５０の付勢力に抗し、可動コア２１は固定コア１２の内周筒部１２ａに向け吸引される。スプリング５０の付勢力はスリーブ３１の軸方向、つまり可動部材２０の往復移動方向の一方である図２の矢印Ｂ方向に働く。コイル１６に電流を供給することにより発生する磁力は、可動部材２０の往復移動方向の他方である図２の矢印Ａ方向に可動コア２１を吸引するように働く。
【００１２】
可動部材２０は、可動コア２１と、可動コア２１の軸中央に圧入されているシャフト２２とを有している。シャフト２２は軸受部材２５、２６により両端を軸受けされている。
Ｏリング２９は、固定コア１２とスリーブ３１との間に配設され、固定コア１２とスリーブ３１との間から作動油が漏れ出すことを防止している。
【００１３】
スプール制御弁３０は、スリーブ３１およびスプール４０を有している。スリーブ３１の所定の周壁位置に、作動油が通過する複数の流体通孔３２、３３、３４、３５、３６が形成されている。図示していないが、流体通孔３２、３３、３４、３５、３６と連通する流体通孔を有するハウジングがスリーブ３１の外周壁に当接している。スリーブ３１の流体通孔と油路とを接続する接続部材をハウジングに取り付けている。流体通孔３２、３３、３４、３５、３６は互い違いにスリーブ３１の径方向反対側に配置されている。流体通孔３２、３３、３４、３５、３６は、スリーブ３１の軸方向に隣接している流体通孔同士がスリーブ３１の軸方向および周方向に離れて形成されている隣接流体通孔である。流体通孔間のシールは、スリーブ３１の内周側においては、スリーブ３１の内周壁とスプール４０の各大径部との当接により行われ、スリーブ３１の外周においては、スリーブ３１の外周壁とハウジングの内周壁との当接により行われる。
【００１４】
ポンプ７０は油タンク７１から吸い上げた作動油を油路７２から流入通孔としての流体通孔３４に供給している。第１ドレイン通孔としての流体通孔３２、第２ドレイン通孔としての流体通孔３６はそれぞれ油路７３、７４を介し油タンク７１に向け開放されている。第１流体通孔としての流体通孔３３は油路７８を介して進角油圧室７６と連通し、第２流体通孔としての流体通孔３５は油路７７を介して遅角油圧室７５と連通している。
【００１５】
図１に示すように、スリーブ３１の外周壁には、流体通孔３３、３４、３５の周囲に環状の凹部３３ａ、３４ａ、３５ａが形成されている。凹部３３ａ、３４ａ、３５ａからスリーブ３１の周方向反対側に溝３３ｂ、３４ｂ、３５ｂが形成されている。溝３３ｂ、３４ｂ、３５ｂの途中に矩形溝３３ｃ、３４ｃ、３５ｃが形成されている。スリーブ３１の軸方向において、各溝の幅は流体通孔を含む各凹部の幅よりも狭い。
【００１６】
図１、図３および図４に示すように、スリーブ３１の外周壁において、溝３４ｂと凹部３５ａとのシール長ｄ２は、溝３４ｂと凹部３３ａとのシール長ｄ１よりも長い。また、凹部３４ａと溝３５ｂとのシール長ｄ４は、凹部３４ａと溝３３ｂとのシール長ｄ３よりも長い。
【００１７】
図２に示すように、スプール４０は、スリーブ３１の内壁に軸方向に摺動可能に支持されている。スプール４０は、スリーブ３１の内径とほぼ同じ径を有するランド部である大径部４１、４２、４３、４４と、これら大径部を連結する小径部とから構成されている。スプール４０の可動部材２０側端面はシャフト２２の端面と当接している。
スプリング５０は一方の端部をスプール４０の反可動部材２０側の端面に当接し、他方の端部をプレート５１に当接している。スプリング５０は図１の矢印Ｂ方向にスプール４０を付勢している。プレート５１は、円環状の薄板であり、中央に貫通孔５１ａが形成されている。
【００１８】
図１に示すように、フィルタ部材６０は、フィルタ部６１および取付部６４からなる。フィルタ部６１は、ステンレスの薄板で網目状に形成されているメッシュ部６２とメッシュ部６２をインサート成形している環状部６３とからなる。メッシュ部６２の面積は流体通孔３３、３４、３５の通路面積よりも大きい。取付部６４は環状部６３と樹脂で一体成形され、環状部６３からそれぞれ周方向反対側に延びている。取付部６４の反環状部側に凹凸が形成されている。図５の（Ａ）に示すように、取付部６４の途中に薄肉部６４ａが形成されているので、取付部６４を容易に開くことができる。したがって、スリーブ３１にフィルタ部材６０を取り付ける作業が容易になる。互いの凹凸が嵌合することにより、フィルタ部６１はスリーブ３１に取り付けられている。各フィルタ部６１は凹部３３ａ、３４ａ、３５ａに嵌合し、各取付部６４は溝３３ｂ、３４ｂ、３５ｂに嵌合している。フィルタ部材６０は作動油をシールしないので、流体通孔３３、３４、３５のいずれかに作動油が流れていると、凹部および溝を作動油が満たす。
【００１９】
次に油圧制御弁１の作動について説明する。
(1) 図２はコイル１６に電流を供給していない状態を示し、可動コア２１には磁気吸引力が作用しておらず、スプール４０および可動部材２０はスプリング５０の付勢力により図２に示す位置にある。このとき、スプール制御弁３０の流体通孔３４と流体通孔３５との間が連通し、流体通孔３３と流体通孔３４との間および流体通孔３５と流体通孔３６との間が遮断されることにより、ポンプ７０から流体通孔３４、３５を通り作動油が遅角油圧室７５に供給される。同時に、流体通孔３２と流体通孔３３との間が連通するので、進角油圧室７６の作動油が油タンク７１へ排出される。
【００２０】
(2) コイル１６に制御電流が供給されると、スプリング５０の付勢力に抗し可動コア２１が図２の矢印Ａ方向、つまり内周筒部１２ａに向けて吸引される。スプール４０は可動部材２０とともに図２の矢印Ａ方向に移動し、プレート５１に係止される。すると、スプール制御弁３０の流体通孔３３と流体通孔３４との間が連通し、流体通孔３４と流体通孔３５との間および流体通孔３３と流体通孔３２との間が遮断されることにより、ポンプ７０から流体通孔３４、３３を通り進角油圧室７６に作動油が供給される。同時に流体通孔３５と流体通孔３６との間が連通するので、遅角油圧室７５の作動油が油タンク７１へ排出される。
【００２１】
スプール４０の位置は、可動コア２１に働く磁気吸引力とスプリング５０の付勢力との釣り合いにより決定される。コイル１６に供給する電流値と発生する磁力とは比例するので、コイル１６に供給する電流値を制御することによりスプール４０の位置を線形制御できる。したがって、遅角油圧室７５および進角油圧室７６に供給または両油圧室から排出される作動油量はスプール４０の位置により調整できる。
【００２２】
バルブタイミング調整装置をカムで駆動する場合、カムの変動トルクは遅角側に大きく働く。したがって、変動トルクに抗してバルブタイミングを進角側に設定するため、進角油圧室７６に加える油圧は遅角油圧室７５に加える油圧よりも高い。進角油圧室７６に作動油を供給する場合、凹部３３ａ、３４ａ、および溝３３ｂ、３４ｂを作動油が満たし、凹部３５ａおよび溝３５ｂはドレイン圧に開放されることがある。また、遅角油圧室７５に作動油を供給する場合、凹部３４ａ、３５ａ、および溝３４ｂ、３５ｂを作動油が満たし、凹部３３ａおよび溝３３ｂはドレイン圧に開放されることがある。したがって、進角油圧室７６に作動油を供給するときの溝３４ｂと凹部３５ａとの差圧は、遅角油圧室７５に作動油を供給するときの溝３４ｂと凹部３３ａとの差圧よりも高い。また、進角油圧室７６に作動油を供給するときの凹部３４ａと溝３５ｂとの差圧は、遅角油圧室７５に作動油を供給するときの凹部３４ａと溝３３ｂとの差圧よりも高い。本実施例では、溝３４ｂと凹部３５ａとのシール長ｄ２を溝３４ｂと凹部３３ａとのシール長ｄ１よりも長く、凹部３４ａと溝３５ｂとのシール長ｄ４を凹部３４ａと溝３３ｂとのシール長ｄ３よりも長くなるように設定することにより、差圧の高い側のシール長を長くしている。
【００２３】
以上説明した本発明の実施の形態を示す上記実施例では、スリーブ３１の軸方向において、フィルタ部材６０の取付部を６４を嵌合する溝の幅を、流体通孔を含みフィルタ部材６０のフィルタ部６１を嵌合する凹部の幅よりも狭くしている。したがって、スリーブ３１の軸長を長くすることなく隣接する凹部と溝とのシール長を確保できる。また、流体通孔３３、３４、３５の通路面積よりもメッシュ部６２の面積を大きくしているので、流体中の異物によりメッシュ部６２が目詰まりを起こすことを低減している。本実施例のように作動流体としてエンジンの潤滑油を使用する油圧制御弁では、作動流体中に異物が混入しやすいので、効果的である。
【００２４】
上記実施例では流体通孔がすべて隣接流体通孔であったが、同じ軸方向上に隣接して形成されている流体通孔と特許請求の範囲に記載した隣接流体通孔とが混在していてもよい。
また、メッシュ部６２をステンレスで形成し、取付部６４を樹脂で成形したが、フィルタ部材全体を樹脂で一体成形してもよい。また、フィルタ部材をステンレスで円弧状に形成し、円弧状に形成したフィルタ部材の弾性でスリーブにフィルタ部材を取り付けてもよい。この場合、溝は接続している必要はなく、フィルタ部材が嵌合できる範囲で形成されていればよい。
【００２５】
上記の実施例では、電磁駆動部を構成するコイルに供給する電流値を制御することにより、弁部材であるスプールを中間位置に保持し、スプールの位置により流体流量を制御する油圧制御弁について説明した。これ以外にも、弁部材を中間位置に保持することなく流体通路を全開または全閉し、流体流量を二種類に制御する流体制御弁に本発明の構成を適用できる。また、電磁駆動部に代え、作動流体圧力でスプールを往復駆動する流体制御弁に本発明の構成を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるフィルタ部材を嵌合したスリーブの外周壁全周を示す展開図である。
【図２】本実施例による油圧制御弁を示す断面図である。
【図３】図２のIII 方向矢視図である。
【図４】図２のIV方向矢視図である。
【図５】（Ａ）はスリーブに嵌合する前のフィルタ部材の状態を示し、（Ｂ）はスリーブに嵌合した後のフィルタ部材の状態を示している。
【符号の説明】
１油圧制御弁（電磁弁）
１０電磁駆動部
１１ヨーク（固定子）
１２固定コア（固定子）
１６コイル
２１可動コア
３０スプール制御弁
３１スリーブ（収容部材）
３２、３３、３４、３５、３６流体通孔
３３ａ、３４ａ、３５ａ凹部
３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ溝部
４０スプール（弁部材）
４１、４２、４３、４４大径部
５０スプリング（付勢手段）
６０フィルタ部材
６１フィルタ部
６２メッシュ部
６３環状部
６４取付部

Claims

筒状の周壁を貫通し軸方向に離れている複数の流体通孔を有する収容部材であって、前記収容部材の軸方向に隣接する流体通孔のうち、前記収容部材の周方向に離れている隣接流体通孔があり、前記収容部材の外周壁において前記隣接流体通孔の少なくとも一つの周囲に凹部を形成し、前記凹部とともに周方向に一周するように設けられる溝であって、前記凹部よりも前記収容部材の軸方向の幅が狭い溝を形成している収容部材と、
前記収容部材内に収容され前記収容部材の軸方向に移動することにより前記流体通孔間を流れる流体流量を制御する弁部材と、
前記凹部に嵌合し前記隣接流体通孔を覆うフィルタ部、ならびに前記溝に嵌合し前記収容部材に前記フィルタ部を取り付ける取付部を有する複数のフィルタ部材と、
を備え、
前記フィルタ部材は、前記収容部材の軸方向に複数並んで設けられることを特徴とする流体制御弁。
前記フィルタ部の面積は前記隣接流体通孔の開口面積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の流体制御弁。
前記収容部材は、作動流体を排出する第１ドレイン通孔、作動流体が出入りする第１流体通孔、作動流体供給側から作動流体が流入する流入通孔、作動流体が出入りする第２流体通孔、作動流体を排出する第２ドレイン通孔を前記隣接流体通孔として前記収容部材の軸方向にこの順で有し、前記第１流体通孔、前記流入通孔および前記第２流体通孔を前記フィルタ部が覆っていることを特徴とする請求項１または２記載の流体制御弁。
少なくとも前記収容部材の軸方向の一方に前記弁部材を付勢する付勢手段と、前記収容部材の軸方向の他方に前記弁部材を駆動する電磁駆動部とを備えることを特徴とする請求項１、２または３記載の流体制御弁。
前記流体通孔は、互い違いに前記収容部材の径方向反対側に配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体制御弁。