JP5994456B2

JP5994456B2 - 弁装置及び弁本体

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Publication number: JP5994456B2
Application number: JP2012165892A
Authority: JP
Inventors: 志郎藤村; 耕平牛田
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2032-07-26
Also published as: JP2014025528A

Description

この発明は、例えば自動車用エンジンの可変バルブタイミング機構に備えられる逆止弁装置等の弁装置、及びその弁装置に用いられる弁本体に関するものである。

自動車用エンジンにおいては、例えば特許文献１に示すように、吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングを変更するための可変バルブタイミング機構（以下単にＶＶＴ機構という）を設けることが多い。このＶＶＴ機構は、エンジン内を循環するオイルの圧力の一部を利用することによって駆動される。そして、ＶＶＴ機構にオイルを供給するオイル通路には、オイルの逆流を防止するための逆止弁装置が設けられている。

従来、この種のＶＶＴ機構における逆止弁装置６４としては、例えば図１２及び図１３に示すような構成が知られている。この逆止弁装置６４は、厚肉円板状の弁本体６５と、その弁本体６５上に設置された薄肉円板状の弁板６６とを備えている。弁本体６５には、オイル通路６３に対応する流路６５１が貫設されている。弁本体６５における弁板６６側の表面には、流路６５１から延びる凹部６５２が形成されている。この凹部６５２は、流路６５１から離れるのに従って次第に浅くなるように形成されている。弁板６６には、弁本体６５の流路６５１及び凹部６５２に対応するリード弁６６１が形成されている。

そして、オイルポンプ側のオイルの圧力が高くなったときには、そのオイル圧力によって、図１２に鎖線で示すように、リード弁６６１が自体の弾性に抗して弁本体６５の凹部６５２内に撓曲されて、弁本体６５の流路６５１が開放される。この開放によってオイルがＶＶＴ機構内に供給されて、オイルの圧力によりカムの回転位相が変更されて、バルブタイミングが変更される。これに対して、ＶＶＴ機構側のオイルの圧力が低くなったときには、図１２に実線で示すように、リード弁６６１が自体の弾性により復元されて、弁本体６５の流路６５１が閉鎖され、カムの妄動が防止される。

特開２０１１-１９６２４５号公報

ところが、この従来の弁装置においては、弁本体６５がその全体形状や流路６５１，凹部６５２等をフライス盤等の工作機械により削り出すことによって製作されていた。このため、弁本体６５の加工に手間がかかって、弁本体６５の製作コストが高くなるという問題があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、弁本体の製作コストを低減することができる弁装置及びその弁装置に用いる弁本体を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明では、全体として板状をなし、厚さ方向に流路を貫設するとともに、その流路から厚さ方向と直交する方向に延びる凹部を形成した弁本体と、その弁本体に隣接設置され、前記流路を開閉可能で、開放時には前記凹部内に撓曲するようにしたリード弁とを備えた弁装置において、前記弁本体を、前記流路が形成された複数枚の薄板材を積層して構成し、少なくとも弁板側の薄板材には前記凹部を形成するための透孔を設け、各薄板材の透孔の大きさを異ならせることにより凹部が流路から離れるに従って浅くなるように構成したことを特徴としている。
また、上記の目的を達成するために、請求項２に係る発明では、全体として板状をなし、厚さ方向に流路を貫設するとともに、その流路から厚さ方向と直交する方向に延びる凹部を形成した弁本体と、その弁本体に隣接設置され、前記流路を開閉可能で、開放時には前記凹部内に撓曲するようにしたリード弁とを備えた弁装置において、前記弁本体を、前記流路が形成された複数枚の薄板材を積層して構成し、少なくとも弁板側の薄板材には前記凹部を形成するための透孔を設け、薄板材の透孔における凹部側の縁部には流路に向かって薄くなる厚さ漸減部を設けたことを特徴としている。

従って、この発明の弁装置においては、流路及び凹部を有する弁本体を、フライス盤等の工作機械の切削加工によることなく、プレス機の打ち抜き成形により容易に製作することができる。よって、弁本体の製作コストを低減することができる。

請求項２に記載の構成において、前記厚さ漸減部を断面円弧状にするとよい。

前記の構成において、前記弁本体に、前記リード弁が形成された弁板を隣接設置するとよい。
弁本体は、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載を採用するとよい。

以上のように、この発明によれば、弁本体の製作コストを低減することができるという効果を発揮する。

第１実施形態の弁装置を示す一部破断平面図。図１の弁装置を示す部分断面図。図２の弁装置の分解斜視図。同弁装置の弁本体を示す正面図。図４の４−４線における部分拡大断面図。図４の５−５線における部分拡大断面図。弁装置の弁板を示す正面図。図４の弁本体を製造するためのプレス装置を示す部分断面図。（ａ）〜（ｅ）は弁本体を構成する複数枚の薄板材を示す正面図。第２実施形態の弁装置を示す部分断面図。変更例の弁装置を示す部分断面図。従来の弁装置を示す部分断面図。図１２の弁装置の分解斜視図。

（第１実施形態）
以下に、この発明を自動車用エンジンにおけるＶＶＴ機構の逆止弁装置に具体化した第１実施形態を図１〜図９に従って説明する。

図１に示すように、エンジンのカムシャフト（例えば吸気カムシャフト）７１は、ロータ２２と図示しないＶＶＴ機構を介して連結されている。ロータ２２は、図示しないエンジンのクランクシャフトとチェーン連結されたスプロケット２２１を備えている。そして、ロータ２２内において、図示しない切換えバルブとＶＶＴ機構との間にこの実施形態の逆止弁装置２４が介在固定されている。この逆止弁装置２４は、ＶＶＴ機構からのオイルの逆流を阻止してＶＶＴ機構内のオイル圧力の不要な低下を抑えるものである。

図２に示すように、ロータ２２には、図示しないオイルポンプにより同じく図示しない切換えバルブを介してＶＶＴ機構にオイルを供給するためのオイル通路２３が形成されている。ロータ２２のカムシャフト側部材２０とロータ側部材２１との間には、前記逆止弁装置２４が介装されている。この逆止弁装置２４は、全体として厚肉円板状をなす弁本体２５と、その弁本体２５に隣接設置された薄肉円板状の弁板２６とから構成されている。

図２〜図４に示すように、前記弁本体２５の中心部には、ＶＶＴ機構の軸部材３２（図１参照）が貫通するための貫通孔２５１が厚さ方向に延びるように貫設されている。弁本体２５の周縁部には、図示しない固定用ボルトを挿通するための一対のボルト挿通孔２５２が厚さ方向に延びるように貫設されている。弁本体２５の周縁部には、前記オイル通路２３に対応する流路２５３が厚さ方向に延びるように貫設されている。弁本体２５における弁板２６側の表面には、流路２５３から弁本体２５の厚さ方向と直交する方向に延びる凹部２５４が形成されている。この凹部２５４は、流路２５３から離れるに従って浅くなるように形成されている。

図２、図３及び図７に示すように、前記弁板２６の中心部には、弁本体２５の貫通孔２５１に合致する貫通孔２６１が厚さ方向に延びるように形成されている。弁板２６の周縁部には、弁本体２５のボルト挿通孔２５２に合致する一対のボルト挿通孔２６２が厚さ方向に延びるように形成されている。弁板２６の周側部には、弁本体２５の流路２５３及び凹部２５４に対応する弾性変形可能なリード弁２６３が切り抜き形成されている。

そして、前記切換えバルブの切換えによって逆止弁装置２４より上流側（図２の上側）のオイル通路２３内のオイルの圧力が高くなったときには、そのオイル圧力によって、図２に鎖線で示すように、リード弁２６３が自体の弾性に抗して弁本体２５の凹部２５４内に撓曲されて、弁本体２５の流路２５３が開放される。これに対して、ＶＶＴ機構側（カムシャフト２１側，図２の下側）におけるオイル通路２３内のオイルの圧力が高くなったときには、図２に実線で示すように、リード弁２６３が自体の弾性によりロータ側部材２１の端面と接合する位置に復元されて、弁本体２５の流路２５３が閉鎖され、切換えバルブ側へのオイルの逆流が防止されるようになっている。

図２〜図６に示すように、前記弁本体２５は、複数枚（実施形態では７枚）の薄板材２７を積層することによって構成されている。各薄板材２７には、前記貫通孔２５１及びボルト挿通孔２５２のほかに、流路２５３及び凹部２５４を形成するための透孔２８が形成されている。この場合、図５及び図９（ａ）〜（ｅ）に示すように、各薄板材２７の透孔２８の大きさを異ならせることによって、前記凹部２５４の弁板２６に対向する底部が流路２５３から離れるに従って浅くなるように構成されている。各薄板材２７の透孔２８における凹部２５４側の縁部のうちで撓曲されたリード弁２６３と接触する可能性の高い縁部には、流路２５３に向かって薄くなる厚さ漸減部２９が形成されている。この厚さ漸減部２９は、断面円弧状をなすように形成されている。

図３、図６及び図９（ａ）〜（ｅ）に示すように、前記複数枚の薄板材２７のうちで最下部の１枚を除く他の薄板材２７の周側部には、複数個のダボ３０が形成されている。また、１枚の薄板材２７の周側部には、ダボ３０に代えて複数個の小孔３１が形成されている(図６参照)。そして、複数枚の薄板材２７が積層されて弁本体２５が構成される際に、隣接する薄板材２７間においてダボ３０が相互または小孔３１に係合されることにより、各薄板材２７が積層状態に固定されている。

次に、前記のように構成された逆止弁装置２４の弁本体２５を製作するための製作方法について説明する。
この弁本体２５を製作する場合には、例えば図８に示すプレス機が用いられる。このプレス機においては、筒状をなす保持部材３５が装備され、その保持部材３５上において帯板状のワーク３６が長さ方向に所定量ずつ図８の横方向に間欠的に移動される。保持部材３５の内周上端縁には、円環状のダイ３７が固定されている。ダイ３７の上方には、パンチ３８が垂直軸線に沿って往復移動可能に配置されている。そして、保持部材３５上においてワーク３６が間欠的に移動されながら、パンチ３８がダイ３７に対して上下方向に往復動されることにより、ワーク３６から弁本体２５を構成するための薄板材２７が順に打ち抜かれる。

この場合、図９（ａ）〜（ｅ）に示すように、ワーク３６上の各薄板材２７の打ち抜き位置には、薄板材２７の打ち抜き工程の前工程において、貫通孔２５１及びボルト挿通孔２５２が打ち抜かれるとともに、流路２５３及び凹部２５４を形成するための透孔２８が大きさを異ならせた状態で打ち抜かれている。また、凹部２５４側の縁部がリード弁２６３と接触する可能性の高い薄板材２７の縁部には、流路２５３に向かって薄くなる断面円弧状の厚さ漸減部２９が面押し加工により形成される。なお、この実施形態においては、７枚の薄板材２７が用いられ、図９は、凹部２５４の形が異なる５枚の薄板材２７が図示され、そのうち凹部２５４の面押し加工が施されるのは３枚の薄板材２７である。さらに、ワーク３６上の各薄板材２７の打ち抜き位置には、ダボ３０または小孔３１が形成される。小孔３１は、積層枚数ごとの薄板材２７に、すなわち７回目ごとの薄板材２７に形成される。

図８に示すように、前記ダイ３７の下部において保持部材３５の内周には、打ち抜かれた薄板材２７の外周面に対して圧力を付与するための円筒状の押圧リング３９が固定されている。ダイ３７、押圧リング３９及び保持部材３５の軸孔内には、載置台４０が垂直軸線に沿って移動可能に設けられている。そして、パンチ３８及びダイ３７にて打ち抜かれた薄板材２７が、押圧リング３９により外周から押圧されて保持されながら、載置台４０上に載置されて順に積層される。このとき、隣接する薄板材２７間においてダボ３０が相互にまたは小孔３１に係合されることにより、各薄板材２７が積層状態に結合される。この場合、７枚目ごとの薄板材２７に小孔３１が形成されるため、その小孔３１を有する薄板材２７は次の薄板材２７と結合されることはなく、従って、所定枚数，すなわち７枚の薄板材２７よりなる弁本体２５が形成される。

このように、所定枚数の薄板材２７が積層されることにより、全体として厚肉円板状をなす弁本体２５が製作される。
次に、以上のように構成された逆止弁装置２４の作用を説明する。

図示しないオイルポンプからのオイルは、切換え弁を経て、弁本体２５の流路２５３を通り、弁板２６のリード弁２６３をその弾性に抗して開放させてＶＶＴ機構側に供給される。このため、クランク軸とカム軸との間に回転方向における位相差が生じて、カムの位相が変更される。従って、バルブタイミングが変更されて、エンジンの運転状態やエンジン負荷等に従う適切なバルブタイミングが設定される。このため、エンジンは低燃費かつ高効率で回転される。

このとき、このリード弁２６３は、開放状態になっても、薄板材２７に接触することはあまりない。しかし、車両の急速発進時等のように、エンジン回転数やエンジン負荷が短時間に大きく変動する場合には、カム位相を大きく変更させる必要があるために、大量のオイルがＶＶＴ機構に供給される。このような場合、リード弁２６３の開放量が大きくなってリード弁２６３が凹部２５４内において薄板材２７に接触することがあるが、薄板材２７に接触したとしても、薄板材２７には断面円弧状の厚さ漸減部２９が形成されているため、リード弁２６３にダメージが与えられることはない。また、例えば、オイルポンプ側からの供給圧に対してＶＶＴ機構側からのオイル圧力が高くなった場合は、リード弁２６３が逆止作用を果たすため、オイルの逆流は防止され、カムの妄動が阻止される。なお、切換えバルブの切換えによってＶＶＴ機構側から排出されるオイルは、前記流路２５３を通ることなく、別の図示しない流路を通ってオイルパンに戻される。

従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）この弁装置においては、弁本体２５は複数枚の薄板材２７を積層することにより構成されている。このため、流路２５３及び凹部２５４を有する弁本体２５を、フライス盤等の工作機械の切削加工によることなく、プレス機の打ち抜き成形により容易に製作することができる。よって、弁本体２５の製作コストを低減することができる。

（２）この弁装置においては、各薄板材２７の透孔２８の大きさを異ならせることにより、凹部２５４が流路２５３から離れるに従って浅くなるように構成されている。従って、オイルを円滑に流すことができるとともに、リード弁２６３の湾曲による開放が許容されて、オイルを円滑に流すことができる。

（３）この弁装置においては、薄板材２７の透孔２８における凹部２５４側のリード弁２６３が接触する可能性のある縁部には、流路２５３に向かって薄くなる厚さ漸減部２９が設けられている。このため、リード弁２６３が弁本体２５の凹部２５４内の撓曲状態に開放動作された際に、リード弁２６３が透孔２８における凹部２５４側の縁部に当接しても、リード弁２６３が損傷するおそれを防止することができる。

（４）この弁装置においては、前記厚さ漸減部２９が断面円弧状をなすように構成されている。このため、リード弁２６３の開放動作時における損傷のおそれを一層効果的に防止することができる。

（５）この弁装置においては、前記弁本体２５に弁板２６が隣接設置され、その弁板２６に前記リード弁２６３が形成されている。このため、弁板２６を弁本体２５に積層状態に配置することにより、リード弁２６３を弁本体２５の流路２５３及び凹部２５４に対して容易に対応配置することができる。

（６）この弁装置においては、各薄板材４８の透孔２８の大きさを異ならせることにより、凹部２５４が流路から離れるに従って浅くなるように構成される。従って、底面が傾斜した凹部２５４を簡単に形成できる。

（第２実施形態）
次に、この発明を圧縮機の弁装置に具体化した第２実施形態を前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第２実施形態においては、図１０に示すように、圧縮機のシリンダブロック４３とエンドハウジング４４との間に、シリンダブロック４３内の圧縮室４３１をエンドハウジング４４内の吐出室４４１に対して連通させるための吐出弁装置４５が介装固定されている。

前記第１実施形態の場合とほぼ同様に、吐出弁装置４５は、弁本体４６と、その弁本体４６に隣接状態に設置された弁板４７とより構成されている。弁本体４６は複数枚の薄板材４８を積層することにより構成されている。弁本体４６には、流路としての吐出口４６１及びその吐出口４６１から延びる凹部４６２が形成されている。この吐出口４６１及び凹部４６２は、各薄板材４８に大きさの異なった透孔４９を形成することにより、凹部４６２が吐出口４６１から離れるに従って浅くなるように構成されている。弁板４７側の薄板材４８の透孔４９における凹部４６２側の縁部には、断面円弧状の厚さ漸減部５０が形成されている。弁板４７には、弁本体４６の吐出口４６１を開閉するとともに、開放時に凹部４６２内に撓曲されるリード弁としての吐出弁４７１が形成されている。

なお、前記エンドハウジング４４内には図示しない吸入室が形成されるとともに、前記弁板４７の反対側において弁本体４６には別の弁板４７が隣接設置されている。そして、吸入室の部分において、弁本体４６には、前記吐出口４６１及び凹部４６２に対し図１０において左右対称形状の図示しない吸入口及び凹部が形成されている。

そして、ピストン５１の前進によって圧縮室４３１内の冷媒ガスが圧縮されると、吐出弁４７１が凹部４６２内に湾曲されることによって吐出口４６１が開放されて、同ガスが吐出室４４１内に吐出され、その後、ガスは図示しない外部冷媒回路に供給されて、冷却が行なわれる。外部冷媒回路からの冷媒は、ピストン５１の後退によって前記吸入弁が吐出弁４７１と同様に開放されることにより、圧縮室４３１内に吸入される。

従って、この第２実施形態においても、前記第１実施形態における（１）〜（６）に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。さらに、この第２実施形態においては、以下の効果がある。

（７）この弁装置においては、吐出弁４７１及び吸入弁が凹部４６２内に湾曲し、過度に開放された場合は、凹部４６２内の厚さ漸減部５０で損傷することなく受け止められ、それ以上の開放が規制される。従って、従来の圧縮機とは異なり、リード弁の過度開放を規制するためのリテーナが不要になって、構成を簡単にすることができる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・第１実施形態において、図１１に示すように、弁本体２５の薄板材２７の凹部２５４における厚さ漸減部２９として、前下がりの平面よりなる斜面を形成した形状とすること。この平面を有する形状は、第２実施形態の薄板材４８にも適用可能である。

・前記各実施形態において、弁本体２５，４６を構成する薄板材２７，４８の積層枚数を、例えば３〜６枚，あるいは８枚以上等、任意に変更すること。
・前記第１実施形態において、弁板２６のリード弁２６３の数を２枚あるいは３枚以上に変更すること。このリード弁２６３の数はオイル通路２３の数，すなわち、ＶＶＴ機構のオイル作動室の数に対応する。

・前記第１，第２実施形態においては、複数の薄板材２７，４８のリード弁２６３が接触する可能性のある縁部に厚さ漸減部２９，５０を形成した。従って、厚さ漸減部２９，５０は、弁本体２５，４６の凹部２５４，４６２の底部の形状やリード弁２６３，吐出弁４７１の長さ等に応じて、適宜に変更される。

（他の技術的思想）
前記実施形態及び変更例から把握されるが、請求項に記載されていない技術的思想は以下の通りである。

（Ａ）請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の弁装置をＶＶＴ機構のオイル流路に組み込んだことを特徴とするＶＶＴ機構のオイル供給装置。
（Ｂ）請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の弁装置を圧縮機のシリンダブロックとエンドハウジングとの間に設けるとともに、一対のリード弁を圧縮室と対応して設け、一方のリード弁を圧縮室からの冷媒吐出時に開放される吐出弁、他方のリード弁を圧縮室への冷媒吸入時に開放される吸入弁としたことを特徴とする圧縮機の弁機構。

２４…弁装置としての逆止弁装置、２５…弁本体、２５３…流路、２５４…凹部、２６…弁板、２６３…リード弁、２７…薄板材、２８…透孔、２９…厚さ漸減部、４５…弁装置としての吐出弁装置、４６…弁本体、４６１…流路としての吐出口、４６２…凹部、４７…弁板、４７１…リード弁としての吐出弁、４８…薄板材、４９…透孔、５０…厚さ漸減部。

Claims

全体として板状をなし、厚さ方向に流路を貫設するとともに、その流路から厚さ方向と直交する方向に延びる凹部を形成した弁本体と、
その弁本体に隣接設置され、前記流路を開閉可能で、開放時には前記凹部内に撓曲するようにしたリード弁とを備えた弁装置において、
前記弁本体を、前記流路が形成された複数枚の薄板材を積層して構成し、
少なくとも弁板側の薄板材には前記凹部を形成するための透孔を設け、
各薄板材の透孔の大きさを異ならせることにより凹部が流路から離れるに従って浅くなるように構成したことを特徴とする弁装置。
全体として板状をなし、厚さ方向に流路を貫設するとともに、その流路から厚さ方向と直交する方向に延びる凹部を形成した弁本体と、
その弁本体に隣接設置され、前記流路を開閉可能で、開放時には前記凹部内に撓曲するようにしたリード弁とを備えた弁装置において、
前記弁本体を、前記流路が形成された複数枚の薄板材を積層して構成し、
少なくとも弁板側の薄板材には前記凹部を形成するための透孔を設け、
薄板材の透孔における凹部側の縁部には流路に向かって薄くなる厚さ漸減部を設けたことを特徴とする弁装置。
前記厚さ漸減部は断面円弧状をなすことを特徴とする請求項２に記載の弁装置。
前記弁本体に、前記リード弁が形成された弁板が隣接設置されたことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の弁装置。
請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の弁本体。