JP4441977B2

JP4441977B2 - 電磁弁の取付構造

Info

Publication number: JP4441977B2
Application number: JP2000097750A
Authority: JP
Inventors: 和己小川; 祐司野口
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP2001280526A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オイルの流量を制御する電磁弁の取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電磁弁が装着されると共に該電磁弁によりその連通を制御される４つの制御通路と該両制御通路が開口する取付面を有するハウジングを、各制御通路に夫々対応する４つの通路が開口する被取付面を有する内燃機関のシリンダヘッドに各制御通路と各通路とが連通するようにガスケットを介して取付けてなる電磁弁の取付構造が知られており、例えば、特開平１０−１２１９１８号公報に開示されるものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した公報に開示の構造において、電磁弁は、弁開閉時期制御装置へのオイルの給排を制御する手段として用いられ、ハウジングに設けられる４つの制御通路は、夫々、オイルポンプ、オイルパン、弁開閉時期制御装置の進角室及び遅角室への通路に連通される。この構造においては、オイルポンプから供給されるオイル中に混在する異物等はオイルポンプからの通路中に介装されるオイルフィルタにより除去される。しかしながら、弁開閉時期制御装置の進角室及び遅角室への通路中にてオイル中に異物等が混在した場合や、オイルフィルタの下流側の通路内に異物が残留した場合（加工後の洗浄工程でも除去できなかったような場合）、それら異物等はオイルと共にオイルパンへ戻されない限り、除去することはできない。そのため、オイルの流れがある中で摺動する電磁弁の摺動部等にオイル中の異物等が侵入し、摺動部の異常摩耗等を引き起こす恐れがあった。
【０００４】
ゆえに、本発明は、オイル中に混在した異物等を除去する機能を簡単な構成にて持ち合わせた電磁弁の取付構造を提供することを、その課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために講じた技術的手段は、当該電磁弁の取付構造において、ハウジングの取付面に各制御通路の開口に夫々連通する第１溝部を設けると共に、被取付部材の被取付面に各オイル通路の開口に夫々連通し、且つ、前記各第１溝部に夫々対向する第２溝部を設け、前記各制御通路と前記各オイル通路とが前記各第１溝部及び前記各第２溝部を介して互いに連通するように、互いに対応する前記各制御通路の開口と前記各オイル通路の開口を前記各第１溝部及び前記各第２溝部の延在する方向に互いにずらして設けると共に、前記各制御通路の開口及び前記各第１溝部と前記各オイル通路の開口及び前記各第２溝部との間に前記ガスケットに一体に設けられるメッシュ状部材を介装したことしたことである。
【０００６】
上記した手段によれば、メッシュ状部材、各第１溝部及び各第２溝部がオイルフィルタとして機能し、オイル中の異物等の電磁弁の摺動部等への侵入が防止される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従った電磁弁の取付構造を内燃機関の弁開閉時期制御装置へのオイル給排用の電磁弁に適用した一実施形態を図面に基づき、説明する。
【０００８】
図１乃至図５において、電磁弁は、オイルポンプ４０から後述する弁開閉時期制御装置の進角室Ｒ１及び遅角室Ｒ２に供給されるオイル流量と進角室Ｒ１及び遅角室Ｒ２から排出されるオイル流量とを調整制御するスプール弁１０と、電流を供給されることにより磁気吸引力を発生して該磁気吸引力によりスプール弁１０を駆動する電磁駆動機構２０とから成る。図１は、電磁駆動機構２０に電流を供給せずに磁気吸引力が発生していない状態を示す。
【０００９】
図１において、スプール弁１０は、内燃機関のシリンダヘッド５０にガスケット６０を介して液密的に固定されるハウジング１１の内孔１１ａ内に嵌合される円筒状のスリーブ１２と、該スリーブ１２の内部空洞部１２ａ内に摺動可能に支持される円筒状のスプール１３とを有する。スリーブ１２は、一端にハウジング１１に当接するフランジ部を有し、内燃機関に固定される後述する電磁駆動機構２０のヨーク２１にフランジ部をかしめ固定されることで、ハウジング１１に対して移動不能に取り付けられている。
【００１０】
ハウジング１１には、内孔１１ａの底部から順に排出口１１ｅ、第１出力口１１ｄ、入力口１１ｂ及び第２出力口１１ｃが形成されていて、各開口の一端は内孔１１ａ内に夫々軸方向に所定距離離間して開口している。排出口１１ｅの他端は、シリンダヘッド５０に形成されるドレン通路５４を介してオイルパン４１に接続されており、また入力口１１ｂの他端は、シリンダヘッド５０に形成される供給通路５１を介してオイルパン４１内のオイルを吸込み吐出するオイルポンプ４０の吐出側に接続されている。また、第１出力口１１ｄ及び第２出力口１１ｃの他端は、シリンダヘッド５０に形成される通路５２及び５３を介して後述する遅角室Ｒ２及び進角室Ｒ１に夫々接続されている。
【００１１】
排出口１１ｅ、第１出力口１１ｄ、入力口１１ｂ及び第２出力口１１ｃは、それらの軸心がハウジング１１の取付面に同一直線上に位置するように形成されている。ハウジング１１の取付面には、図２に入力口１１ｂを代表して示すように、排出口１１ｅ、第１出力口１１ｄ、入力口１１ｂ及び第２出力口１１ｃの開口にそれらの一端が連通するように夫々第１溝部１１ｂ１．．．が形成されている。これら第１溝部１１ｂ１．．．は、互いに隣合うものどうしの他端が各開口に対して反対側に延びるように形成されている（図３参照）。また、ハウジング１１の取付面が取り付けられるシリンダヘッド５０の被取付面に形成されるドレン通路５４、通路５３、供給通路５１及び通路５２の開口は、対応する各第１溝部１１ｂ１．．．の他端に対向するように排出口１１ｅ、第１出力口１１ｄ、入力口１１ｂ及び第２出力口１１ｃの開口に対して互い違いに形成されている。シリンダヘッド５０の被取付面には、図２に供給通路５１を代表して示すように、ドレン通路５４、通路５３、供給通路５１及び通路５２の開口にそれらの一端が連通するように夫々第２溝部５１ａ．．．が形成されている。これら第２溝部５１は、互いに隣合うものどうしの他端が各開口に対して反対側に延びるように形成されていて（図３参照）、これにより排出口１１ｅ、第１出力口１１ｄ、入力口１１ｂ及び第２出力口１１ｃとドレン通路５４、通路５３、供給通路５１及び通路５２とは夫々第１溝部及び第２溝部を介して連通されるようになっている。尚、各第２溝部の他端は、対応する排出口１１ｅ、第１出力口１１ｄ、入力口１１ｂ及び第２出力口１１ｃに対向している。
【００１２】
ガスケット６０は、細かいメッシュ状のシート部材から成り、ハウジング１１の取付面とシリンダヘッド５０の被取付面により挟圧される部分のみをゴムコーティングしたもので、図３に示すように、排出口１１ｅ、第１出力口１１ｄ、入力口１１ｂ及び第２出力口１１ｃの各開口及び、各第１溝部１１ｂ１．．．と、ドレン通路５４、通路５３、供給通路５１及び通路５２の各開口及び、第２溝部５１ａ．．．との間の部分６１〜６４にはメッシュ状部分６５が位置されるようになっている。
【００１３】
スリーブ１２には、ハウジング１１の入力口１１ｂに連通する入力ポート１２ｂ、第１出力口１１ｄに連通する第１出力ポート１２ｄ、第２出力口１１ｃに連通する第２出力ポート１２ｃが形成されている。入力ポート１２ｂは、周方向に等間隔に４個所形成されていて、各入力ポート１２ｂの径方向外端が環状溝により夫々連通されていると共に、各入力ポート１２ｂの径方向内端は内部空洞部１２ａに開口している。第１出力ポート１２ｄは、周方向に等間隔に４個所形成されていて、各第１出力ポート１２ｄの径方向外端が環状溝により夫々連通されていると共に、内部空洞部１２ａに開口する各第１出力ポート１２ｄの径方向内端は環状溝により夫々連通されている。また、第２出力ポート１２ｃは、周方向に等間隔に４個所形成されていて、各第２出力ポート１２ｃの径方向外端が環状溝により夫々連通されていると共に、内部空洞部１２ａに開口する各第２出力ポート１２ｃの径方向内端は環状溝により夫々連通されている。
【００１４】
スリーブ１２の内部空洞部１２ａは、ハウジング１１の内孔１１ａの底部を介して排出口１１ｅに連通していて、後述するように排出ポートとして機能するようになっている。また、スリーブ１２のフランジ部と第２出力ポート１２ｃ間の外周部位には、環状溝が形成されていて、該環状溝にはスリーブ１２とハウジング１１間を液密的にシールするシール部材３７が嵌着されている。シール部材３７と第２出力ポート１２ｃ間に位置するスリーブ１２の部位には、第２出力ポート１２ｃからスリーブ１２とハウジング１１間の隙間を介してシール部材３７側に漏れたオイルにより過度の油圧がシール部材３７に作用しないように漏れたオイルを内部空洞部１２ａに逃がすリリーフ通路１２ｅが形成されている。
【００１５】
スプール１３には、ハウジング１１の内孔１１ａの底部から順に、第１排出通路１３ｄ、供給通路１３ｂ、第２排出通路１３ｃが形成されている。第１排出通路１３ｄは、周方向に等間隔に４個所形成されていて、各第１排出通路１３ｄの径方向外端が環状溝により夫々連通されていると共に、各第１排出通路１３ｄの径方向内端は内孔１３ａに開口している。第１排出通路１３ｄは、スプール１３の摺動に応じて第１出力ポート１２ｄを内孔１３ａに連通可能とする。供給通路１３ｂは、スプール１３の外周に形成され軸方向に延びる環状溝であり、スプール１３の摺動に応じて入力ポート１２ｂを第１出力ポート１２ｄと第２出力ポート１２ｃの一方に連通可能とする。第２排出通路１３ｃは、周方向に等間隔に４個所形成されていて、各第２排出通路１３ｃの径方向外端が環状溝により夫々連通されていると共に、各第２排出通路１３ｃの径方向内端は内孔１３ａに開口している。第２排出通路１３ｃは、スプール１３の摺動に応じて第２出力ポート１２ｃを内孔１３ａに連通可能とすると共に、リリーフ通路１２ｅを内孔１３ａに常時連通する。スプール１３の外周には、これら第１排出通路１３ｄ、供給通路１３ｂ及び第２排出通路１３ｃにより、ハウジング１１の内孔底部から順に、内部空洞部１３ａの内壁に摺動可能に支持される第１支持部１３Ａ、第２支持部１３Ｂ、第３支持部１３Ｃ、第４支持部１３Ｄが形成されている。
【００１６】
内孔１１ａの底部側のスリーブ１２の他端内周には、スナップリング１５が嵌着されていて、スナップリング１５と該スナップリング１５に対向するスプール１３の一端との間には、リテーナ１６を介してリターンスプリング１７が配設されている。これにより、スプール１３はリターンスプリング１７によってスリーブ１２のフランジ部側の他端側に常時付勢されている。スプール１３の他端開口には、連結部材１４が圧入固定されていて、該連結部材１４には後述する電磁駆動機構２０のシャフト２４の端部が常時当接している。
【００１７】
電磁駆動機構２０は、内孔を有する円板状の磁性体から成り、その径方向内端に軸方向に延びる筒部とその径方向外端に筒部に平行に軸方向に延びる外周ヨーク部とを有するヨーク２１と、該ヨーク２１の筒部に対向して軸方向に延びる筒部を有する磁性体から成る固定コア２２とを備えている。ヨーク２１の筒部と固定コア２２の筒部の外周上には、樹脂製のボビン３０が配設されており、該ボビン３０上にはコイル３１が巻回されている。コイル３１の外周には、ソケット部を有する樹脂製のボデイ３２が一体成形されていて、コイル３１に電気的に接続されたターミナル３３がボデイ３２のソケット部内に突出している。
【００１８】
固定コア２２は、ボデイ３２の外周上を延びるヨーク２１の外周ヨーク部によりかしめ固定されていて、これにより筒部とヨーク２１の筒部との間に空間部２３が形成されている。両筒部には、磁性体から成るボール軸受が圧入固定されていて、これらボール軸受には、非磁性体からなるシャフト２４が軸方向に移動可能に支承されている。シャフト２４上には、空間部２３内に位置するように磁性体からなる可動コア２７が圧入固定されている。また、シャフト２４上には、可動コア２７の両端に隣接するようにストッパが圧入固定されている。
【００１９】
シャフト２４の一端は、連結部材１４に弾撥的に当接していて、コイル３１の非通電時には、シャフト２４はリターンスプリング１７により固定コア２２側に付勢され、ストッパがボール軸受に当接する図１に示す初期位置にある。コイル３１の通電時には、固定コア２２、可動コア２７、ヨーク２１及び外周ヨーク部によりコイル３１の回りに磁路が形成されて、ヨーク２１と可動コア２７との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力により、可動コア２７及びシャフト２４は、ストッパがボール軸受に当接するまでリターンスプリング１７に抗してヨーク２１側に移動可能であり、このシャフト２７の移動によりスプール１３は所定量だけ摺動可能となっている。尚、コイル３１への供給電流は、図示しない制御装置によりデューティ制御される。
【００２０】
図４乃至図６に示す弁開閉時期制御装置は、シリンダヘッド５０に回転自在に支持されたカムシャフト１１０に一体的に組付けた内部ロータ１２０と、内部ロータ１２０に所定範囲で相対回転可能に外装された外部ロータ１３０等によって構成されている。カムシャフト１１０は、図示しない吸気弁を開閉する周知のカムを有していて、内部にはカムシャフト１１０の軸方向に延びる進角通路１１１と遅角通路１１２が設けられている。進角通路１１１は通路５３に接続され、遅角通路１１２は通路５２に接続されている。
【００２１】
内部ロータ１２０は、単一の取付ボルト１９１によってスペーサ１９０を介してカムシャフト１１０に一体的に固着されていて、４枚のベーン１７０を夫々径方向に移動可能に取付けるためのベーン溝１２１を有すると共に、図５に示す最遅角状態で円筒状のロックピン１８０が嵌入する受容溝１２２と、各ベーン１７０によって区画された進角室Ｒ１に進角通路１１１からオイルを供給する通路１２４と、遅角室Ｒ２に遅角通路１１２からオイルを供給する通路１２５、進角通路１１１から受容溝１２２にオイルを供給する通路を有する。
【００２２】
外部ロータ１３０は、内部ロータ１２０の外周に所定範囲で相対回転可能に組付けられていて、その両側にはフロントプレート１４０とリアプレート１５０が接合され、４本の連結ボルトによって一体的に連結されていて、リアプレート１５０が接合されるその後端外周に図示しないクランク軸のスプロケットにタイミングチェーンを介して連結されるタイミングスプロケット１３１が一体的に形成されている。また、内部ロータ１２０の外周面に摺接する外部ロータ１３０の内周には４個の凹部１３１が形成されていて、これら凹部１３１、フロントプレート１４０及びリアプレート１５０により形成される各圧力室Ｒ０内に各ベーン１７０が径方向外方に延びて位置することで、進角室Ｒ１と遅角室Ｒ２とが区画形成されている。また、外部ロータ１３０には、ロックピン１８０と内部ロータ１２０の外周面に向けて付勢するスプリングを収容する退避孔が形成されている。尚、図４中、１６０は内部ロータ１２０を外部ロータ１３０に対して進角側（図５の矢印方向）に付勢するトーションスプリングで、その付勢力は内燃機関の運転中にカムシャフト１１０に作用する遅角側への変動トルクの平均値相当に設定されている。
【００２３】
本実施形態においては、内部ロータ１２０と外部ロータ１３０との相対回転を規制するためにロックピン１８０の頭部を収容する収容溝１２２が、内部ロータ１２０の成形時に型により成形され、収容孔として加工する場合に比し、製造コストの低減が図られている。また、本実施形態においては、ロックピン１８０が受容溝１２２に嵌入された時に、内部ロータ１２０の外部ロータ１３０に対する進角側への相対回転は、ロックピン１８０が受容溝１２２の遅角側端面（図５におけるＸ部）に当接することで規制され、内部ロータ１２０の外部ロータ１３０に対する遅角側への相対回転は、１つのベーン１７０が１つの凹部１３１の遅角側端面（図５におけるＹ部）に当接することで規制される。
【００２４】
以上の構成からなる本実施形態において、コイル３１の非通電時（デューティ比０％の時）には、スプール弁１０及び電磁駆動機構２０は、図１に示す状態にある。このため、図１に示すように、オイルポンプ４０からのオイルは、入力口１１ｂ、入力ポート１２ｂ、供給通路１３ｂ、第２出力ポート１２ｃ及び第２出力口１１ｃを通して通路５２に供給される。通路５２に供給されたオイルは、遅角通路１１２及び通路１２５を通して遅角室Ｒ２へ供給される。一方、進角室Ｒ１内のオイルは、通路１２４、進角通路１１１、通路５３、第１出力口１１ｄ、第１出力ポート１２ｄ、第１排出通路１３ｄ、内孔１３ａ、内部空洞部１２ａ、内孔１１ａ及び排出口１１ｅを通してオイルパン４１に排出される。この結果、内部ロータ１２０等が外部ロータ１３０等に対して遅角側へ相対回転され、図示しない吸気弁の開閉タイミングが遅らされる。
【００２５】
コイル３１にデューティ比１００％で電流が供給されると、スプール弁１０及び電磁駆動機構２０は、磁気吸引力により可動コア２７がヨーク２１側に吸引される。これにより、オイルポンプ４０からのオイルは、入力口１１ｂ、入力ポート１２ｂ、供給通路１３ｂ、第１出力ポート１２ｄ及び第１出力口１１ｄを通して通路５３に供給される。通路５３に供給されたオイルは、進角通路１１１及び通路１２４を通して進角室Ｒ１へ供給される。一方、遅角室Ｒ２内のオイルは、通路１２５、遅角通路１１２、第２出力口１１ｃ、第２出力ポート１２ｃ、第２排出通路１３ｃ、内孔１３ａ、内部空洞部１２ａ、内孔１１ａ及び排出口１１ｅを通してオイルパン４１に排出される。この結果、内部ロータ１２０等が外部ロータ１３０等に対して進角側へ相対回転され、図示しない吸気弁の開閉タイミングが早められる。図５に示す状態は、ロックピン１８０が受容溝１２２に嵌入した状態を示すが、ロックピン１８０に進角通路のオイル圧（内部ロータ１２０を外部ロータ１３０に対して相対回転させるオイル圧よりも低い）が作用することでスプリングに抗して退避孔内へ退避し、内部ロータ１２０と外部ロータ１３０の相対回転が許容されるようになっている。尚、収容溝１２２は１つの進角室Ｒ１と進角通路とを連通する通路の途中に位置されている。
【００２６】
このように、コイル３１への供給電流をリニアにデューティ制御することで、オイルポンプ４０から進角室Ｒ１及び遅角室Ｒ２に供給されるオイル流量と遅角室Ｒ２及び進角室Ｒ１から排出されるオイル流量とがリニアに調整制御され、吸気弁の開閉タイミングがリニアに制御される。
【００２７】
ところで、オイル中には異物等が混在する場合があり、これら異物が、オイルの流れがある中で摺動する電磁弁の摺動部等に侵入すると、摺動部の異常摩耗等を引き起こし、電磁弁の作動信頼性が損なわれる恐れがある。本実施形態においては、上記したように、電磁弁のハウジング１１の排出口１１ｅ、第１出力口１１ｄ、入力口１１ｂ及び第２出力口１１ｃと、ドレン通路５４、通路５３、供給通路５１及び通路５２の夫々の間には、ガスケット６０のメッシュ状部分６５と各第１溝部１１ｂ１．．．及び各第２溝部５１ａ．．．が位置される。そのため、例えば、図２に示すように、オイルポンプ４０から供給通路５１を通して入力口１１ｂへオイルが供給される際、オイル中に混在する異物等はメッシュ状部分６５により分離されて、第２溝部５１ａに堆積され、ガスケット６０のメッシュ状部分６５と各第１溝部１１ｂ１．．．及び各第２溝部５１ａ．．．はオイルフィルタとして機能する。したがって、オイルの流れがある中で摺動する電磁弁の摺動部（各支持部１３Ａ〜１３Ｄ）等にオイル中の異物等が侵入することを防止することができ、電磁弁の作動信頼性を良好に保つことができる。また、この異物除去に際しては、排出口１１ｅ、第１出力口１１ｄ、入力口１１ｂ及び第２出力口１１ｃと、ドレン通路５４、通路５３、供給通路５１及び通路５２の夫々の間の通路断面積が、各第１溝部１１ｂ１．．．及び各第２溝部５１ａ．．．により大きくされるので、背圧が大きくなることがなく、当該弁開閉時期制御装置の作動応答性が低下することはない、
このように、本実施形態においては、電磁弁とシリンダヘッド５０との間の取付構造に、簡単な構成にてオイル中に混在した異物等を除去する機能を持ち合わせることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、メッシュ状部材、各第１溝部及び各第２溝部によりオイルフィルタを構成することができ、オイルの流れがある中で摺動する電磁弁の摺動部等にオイル中の異物等が侵入することを防止することができる。また、電磁弁と被取付部材との間の取付構造に簡単な構成にてオイル中に混在した異物等を除去する機能を持ち合わせることができるので、オイルフィルタの取付性が著しく向上するばかりでなく、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った電磁弁の取付構造の一実施形態の断面図である。
【図２】図１の入力口及び供給通路の連通部分の横断面図である。
【図３】図１のガスケットの斜視図である。
【図４】本発明に従った一実施形態における電磁弁により制御される弁開閉時期制御装置の断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図４及び図５に示す内部ロータの受容溝の部分を示す図である。
【符号の説明】
１０スプール弁
１１ハウジング
１１ｂ入力口（制御通路）
１１ｂ１第１溝部
１１ｃ第２出力口（制御通路）
１１ｄ第１出力口（制御通路）
１１ｅ排出口（制御通路）
２０電磁駆動機構
５０シリンダヘッド（被取付部材）
５１供給通路（オイル通路）
５１ａ第２溝部
５２、５３通路（オイル通路）
５４ドレン通路（オイル通路）
６０ガスケット
６５メッシュ状部分（メッシュ状部材）

Claims

電磁弁が装着されると共に該電磁弁によりその連通を制御される少なくとも２つの制御通路と該両制御通路が開口する取付面を有するハウジングを、前記各制御通路に夫々対応する２つのオイル通路が開口する被取付面を有する被取付部材に前記各制御通路と前記各オイル通路とが連通するようにガスケットを介して取付けてなる電磁弁の取付構造において、
前記ハウジングの取付面に前記各制御通路の開口に夫々連通する第１溝部を設けると共に、前記被取付部材の被取付面に前記各オイル通路の開口に夫々連通し、且つ、前記各第１溝部に夫々対向する第２溝部を設け、前記各制御通路と前記各オイル通路とが前記各第１溝部及び前記各第２溝部を介して互いに連通するように、互いに対応する前記各制御通路の開口と前記各オイル通路の開口を前記各第１溝部及び前記各第２溝部の延在する方向に互いにずらして設けると共に、前記各制御通路の開口及び前記各第１溝部と前記各オイル通路の開口及び前記各第２溝部との間に前記ガスケットに一体に設けられるメッシュ状部材を介装したことを特徴とする電磁弁の取付構造。