JP7388879B2 - 電磁切換弁 - Google Patents
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Description
これに対処するには、治具等を用いてシャフトを直立するように保持しつつ、電磁アクチュエータを組み付ける必要があり、組付け作業が煩雑である。
本発明の一実施形態に係る電磁切換弁Vは、内燃エンジンのバルブタイミング変更装置Mに適用されるものである。
電磁切換弁Vは、コントロールユニットECUにより、車両及び内燃エンジンの運転状態に応じて適宜駆動制御される。
そして、ハウジングロータ8の内部空間とベーンロータ7とにより、作動油の供給及び排出が行われる進角室AC及び遅角室RCが画定されている。
一方、バルブタイミング変更装置Mが排気側のカムシャフトCSに適用される場合、第1油路5が遅角室RCに接続され、第2油路6が進角室ACに接続される。
電磁アクチュエータAは、図4、図11、図12に示すように、プランジャ70、ガイドスリーブ80、ステータ90、シール部材100、ブラケット110、インナーヨーク120、モールドユニット130、シール部材140、アウターヨーク150を備えている。
シール溝11aは、シール部材40を嵌め込むべく、外周面11において環状溝として形成されている。
供給ポート11bは、供給油路3と連通する。排出ポート11c,11dは、排出油路4と連通する。第1ポート11eは、第1油路5と連通する。第2ポート11fは、第2油路6と連通する。
連通路11gは、スリーブ10の端部に形成されて、付勢バネ30が配置される空間を排出油路4に連通させる。
連通路11hは、スリーブ10の端部寄りにおいて径方向に開口し、付勢バネ30が配置される空間を排出油路4に連通させる。
連通路11iは、スリーブ10の内周面13の領域において、伝達部材60が配置される内部空間SSを排出油路4に連通させる。
内周面13は、軸線Sを中心とし、内周面12よりも大きい内径でかつフランジ部15に向けて末拡がる円錐状の面として形成され、伝達部材60が配置された状態で伝達部材60の周りに内部空間SSが確保されるように形成されている。
受け部14は、スプール20の第1端部26を受け止めてスプール20を最大前進位置に停止させる役割をなすと共に、付勢バネ30の一端部を受け止める役割をなす。
フランジ部15は、ステータ90に接合されると共にアウターヨーク150の端部がカシメ処理されて、電磁アクチュエータAと連結固定される。また、フランジ部15には、ステータ90と協働してシール部材50を挟み込むように収容する環状凹部15aが設けられている。
外周面21は、スリーブ10の内周面12を摺動するべく、軸線Sを中心とする円筒状に形成され、内周面12の内径と略同径又は僅かに小さい外径をなす。
第1弁部22は、軸線S方向において第1ポート11eの開口幅よりも広い外周面21を画定するように形成され、軸線S方向に移動することにより、スリーブ10の第1ポート11eを開閉する。
第2弁部23は、軸線S方向において第2ポート11fの開口幅よりも広い外周面21を画定するように形成され、軸線S方向に移動することにより、スリーブ10の第2ポート11fを開閉する。
凹部24は、第1端部26の側において、付勢バネ30を伸縮自在に収容するように形成されている。
受け部25は、凹部24に収容された付勢バネ30の他端部を受けるべく、凹部24の底壁として形成されている。
第1端部26は、環状端面として形成され、スリーブ10の受け部14に対して離脱可能に当接する。
第2端部27は、軸線S方向において伝達部材60の下端部としての環状当接部62dと当接するべく、軸線Sを中心とする円環状でかつ凸状湾曲面として形成されている。
そして、付勢バネ30は、休止状態にあるとき、図11に示すように、プランジャ70を休止位置まで後退させ、第1弁部22が第1ポート11eと供給ポート11bとの連通を遮断すると共に第1ポート11eと排出ポート11cを連通させ、第2弁部23が第2ポート11fと供給ポート11bを連通させると共に第2ポート11fと排出ポート11dとの連通を遮断する位置にスプール20を停止させる付勢力を及ぼす。
シール部材50は、ゴム製のOリングであり、スリーブ10のフランジ部15の環状凹部15aに配置されて、スリーブ10とステータ90の間をシールする。
端部61aは、軸線Sを中心とする円環状でかつ凸状湾曲面として形成され、プランジャ70の受入れ凹部75に当接する。
対向壁61bは、軸線S方向において、プランジャ70の貫通路74と対向する遮断壁として形成されている。
第1内部通路61cは、軸線S方向において対向壁61bよりもプランジャ70側に形成され、プランジャ70の貫通路74と連通するべく、軸線S方向に伸長する円筒孔をなす。第1内部通路61cの通路面積は、貫通路74の通路面積と同等か又はそれ以上の大きさに形成されている。ここで、第1内部通路61cの通路面積とは、軸線Sに垂直な断面における第1内部通路61cの通路面積であり、貫通路74の通路面積とは、軸線Sに垂直な断面における貫通路74の通路面積である。
第1開口部61dは、図11及び図12に示すように、軸線S方向においてステータ90の挿通孔91aよりもプランジャ70側に形成され、第1内部通路61cを径方向に開口する円形孔をなす。第1開口部61dの通路面積は、第1内部通路61cの通路面積と同等か又はそれ以上の大きさに形成されている。ここで、第1開口部61dの通路面積とは、円形孔をなす2つの第1開口部61dの通路面積である。
第2内部通路61eは、軸線S方向において対向壁61bよりもスプール20側に形成され、軸線S方向に伸長する円筒孔をなす。第2内部通路61eの内径(通路面積)は、第1内部通路61cの内径(通路面積)よりも大きく形成されている。
第2開口部61fは、図11及び図12に示すように、軸線S方向においてステータ90の挿通孔91aよりもスプール20側に形成され、第2内部通路61eを径方向に開口する円形孔をなす。第2開口部61fの通路面積は、第2内部通路61eの通路面積と同等か又はそれ以上の大きさに形成されている。ここで、第2開口部61fの通路面積とは、円形孔をなす2つの第2開口部61fの通路面積であり、第2内部通路61eの通路面積とは、軸線Sに垂直な断面における第2内部通路61eの通路面積である。
第2内部通路62aは、第2内部通路61eと連通するべく、軸線S方向において対向壁61bよりもスプール20側に形成されて軸線S方向に伸長する円筒孔をなす。第2内部通路62aの内径(通路面積)は、第2内部通路61eの内径(通路面積)よりも大きく形成されている。
第2開口部62bは、図11及び図12に示すように、軸線S方向においてステータ90の挿通孔91aよりもスプール20側に形成され、第2内部通路62aを径方向に開口する略矩形孔をなす。第2開口部62bの通路面積は、第2内部通路62aの通路面積と同等か又はそれ以上の大きさに形成されている。ここで、第2開口部62bの通路面積とは、略矩形孔をなす4つの第2開口部62bの通路面積であり、第2内部通路62aの通路面積とは、軸線Sに垂直な断面における第2内部通路62aの通路面積である。
4つの肉抜き部62cは、第1開口部62bの周りの領域が大径筒部62の外周面62sから径方向の内側に凹むように形成されている。これによれば、図5に示すように、伝達部材60がスリーブ20内に配置されたとき、伝達部材60と内周面13との間において、作動油の流れを可能にする十分な隙間空間を確保することができる。
環状当接部62dは、第2内部通路62aをスプール20に向けて開口させる端部を画定すると共にスプール20の第2端部27と当接するべく、軸線Sを中心とする円環状でかつ凹状テーパ面として形成されている。
そして4つの突出リブ62eは、図7に示すように、スリーブ10に組み込まれたスプール20にその下端部である環状当接部62dが当接するべく鉛直方向Vdからスリーブ20に落し込んで組み付けられる際に、その上端部である端部61aがステータ90の挿通孔91aに挿入され得る範囲から逸脱しないように規制される被規制部として機能するものである。
環状段差部63は、小径筒部61と大径筒部62の境界に形成され、軸線S方向においてステータ90の環状対向部91eと対向する。
第1端部72は、軸線Sに垂直な環状平坦面をなす。
第2端部73は、軸線Sに垂直な環状平坦面をなすと共に、休止位置において、ガイドスリーブ80のストッパ83に当接する。
貫通路74は、軸線S上に配置されると共に軸線S方向に伸長して、第1端部72から第2端部73まで貫通する円筒孔をなす。
受入れ凹部75は、第1端部72の貫通路74の周りにおいて、伝達部材60の端部61aを受け入れて当接させるべく、軸線Sを中心とする円環状でかつ凹状テーパ面として形成されている。
内壁面81は、プランジャ70を軸線S方向に摺動自在にガイドする。
ストッパ83は、軸線S方向において底壁面82から内側に突出して形成され、プランジャ70の休止位置を規定する役割をなす。
このように、ストッパ83が内側に突出して形成されているため、プランジャ70がストッパ83に当接した状態で、プランジャ70の第2端部73と底壁面82との間に隙間空間が画定される。これにより、プランジャ70がガイドスリーブ80の底壁面82に密着して作動不能になるのを防止できる。
フランジ部84は、径方向において伝達部材60を外側から覆うように多段円錐状に形成された領域を含み、シール部材100と共にステータ90とブラケット110の間に挟み込まれて固定される。
ステータ90は、図4及び図11に示すように、挿通孔91a、環状対向面91b、環状内壁面91c、ガイド部91d、環状対向部91e、接合面92a,92bを備えている。
ここで、挿通孔91aにおいて伝達部材60の周りに画定される隙間Gの通路面積は、第1開口部61dの通路面積以下の大きさに形成されている。隙間Gの通路面積とは、軸線Sに垂直な断面における環状をなす隙間Gの通路面積である。
尚、隙間Gは、作動油の粘性抵抗が増大しない範囲で極力小さくすることが好ましい。
環状対向面91bは、軸線S方向においてプランジャ70の第1端部72と対向するべく、円環状の平坦面をなす。
また、挿通孔91aは、伝達部材60の端部61aがプランジャ70の受入れ凹部75に挿入され得る範囲から逸脱しないように伝達部材60を規制する内径寸法に形成されている。
ガイド部91dは、軸線Sを中心とする円環状でかつ凹状テーパ面として形成され、伝達部材60をステータ90の挿通孔91aに挿入する際に、伝達部材60の端部61aを軸線S上に向けてガイドする役割をなす。尚、ガイド部91dは、軸線Sを中心とする円環状でかつ凹状湾曲面として形成されてもよい。
環状対向部91eは、軸線S方向において伝達部材60の環状段差部63と対向するべく、軸線Sを中心とする円環状をなす。
接合面92a,92bは、組付け状態において、シール部材50,100と密接すると共に、スリーブ10のフランジ部15とブラケット110に挟み込まれて固定されるべく、平坦面をなす。
環状部111は、モールドユニット130とステータ90(エンドヨーク92)に挟み込まれると共に、アウターヨーク150の嵌合凹部152に嵌め込まれて固定される。
取付け部112は、アウターヨーク150の外側に延出して、エンジン本体EBにネジ等により固定される。
円筒部121は、その内側にガイドスリーブ80が嵌め込まれ、その外側にモールドユニット130のボビン131が嵌め込まれるように形成されている。
鍔部122は、アウターヨーク150の嵌合凹部153に嵌め込まれて、カシメ処理により固定される。
円筒部151は、軸線Sを中心とする円筒状に形成され、モールドユニット130のコイル132が巻回された領域、インナーヨーク120の鍔部122、ブラケット110の環状部111、ステータ90(エンドヨーク92)、スリーブ10のフランジ部15を径方向の外側から覆うように形成されている。
嵌合凹部152は、軸線S方向にブラケット110の環状部111、ステータ90(エンドヨーク92)、スリーブ10のフランジ部15を嵌め込んだ状態で、先端側領域にカシメ処理を施すことにより、環状部111、ステータ90(エンドヨーク92)及びフランジ部15を固定する。
嵌合凹部153は、インナーヨーク120の鍔部122を嵌め込んだ状態で、先端側領域にカシメ処理を施すことにより、鍔部122を固定する。
先ず、図8に示すように、伝達部材60と、シール部材40が組み込まれたスリーブ10、付勢バネ30、スプール20、シール部材50、伝達部材60、電磁アクチュエータAが準備される。
ここで、準備される電磁アクチュエータAは、図8に示すように、嵌合凹部153にインナーヨーク120の鍔部122が嵌め込まれてカシメ処理されたアウターヨーク150に対して、シール部材140、モールドユニット130、ブラケット110、ガイドスリーブ80、プランジャ70、シール部材100、及びステータ90が組み込まれ、嵌合凹部152がカシメ処理されない状態で、コイル133への通電により発生する電磁吸引力によりステータ90等が脱落しないように保持される。
続いて、伝達部材60が、下端部である環状当接部62dを下側に向けてスプール20の上方に配置される。
また、通電保持された電気アクチュエータAが、ステータ90の挿通孔91aを下側に向けて伝達部材60の上方に配置される。尚、電磁アクチュエータAは、伝達部材60の落し込み作業の後に配置されてもよい。
この落し込み作業において、伝達部材60は、一般的に、図9に示すように、軸線S上から外れて傾斜した状態でスプール20に当接する。
ここで、伝達部材60の被規制部としての複数の突出リブ62eの一部が、図9に示すように、スリーブ10の内周面13に接触して、伝達部材60の傾きが規制される。
この規制状態で、突出リブ62eがスリーブ20の内周面13に接触し、伝達部材60の上端部である端部61aは、図7に示すように、鉛直方向Vdの上方に配置されるステータ90の挿通孔91aに挿入され得る範囲から逸脱しないように規制されている。
そして、電磁アクチュエータAの下降に伴って、ガイド部91dが伝達部材60の端部61aを軸線S上に向けて案内する。すると、伝達部材60の端部61a及び小径部61が、ステータ90の挿通孔91aに導かれて挿入される。
また、スリーブ10のフランジ部15が、ステータ90(エンドヨーク92)に当接すると共にアウターヨーク150の嵌合凹部152に嵌め込まれる。
これにより、伝達部材60は、スプール20とプランジャ70の間に介在して、軸線S上に位置付けられる。
その後、嵌合凹部152の先端領域がカシメ処理されることにより、電磁切換弁Vの組付け作業が完了する。
また、伝達部材60の環状当接部62dが凹状テーパ面として形成され、スプール20の第2端部27が凸状湾曲面として形成されているため、凹状テーパ面と凸状湾曲面とが正対して嵌り合うことにより、組付け作業において、伝達部材60をスプール20と同軸(軸線S)上に容易に芯合わせすることができ、又、伝達部材60の姿勢を容易に直立状態に補正することができる。
さらには、伝達部材60が樹脂材料により形成されているため、複数の突出リブ62e及び複数の肉抜き部62cを含む形態を容易に形成することができる。
先ず、コイル132が非通電の状態において、プランジャ70は、スプール20及び伝達部材60を介して、付勢バネ30の付勢力により、図11に示すように、第2端部73がストッパ83に当接した休止位置に停止している。
また、スプール20は、伝達部材60を介してプランジャ70の休止位置に対応する後退位置に停止している。
この後退位置において、スプール20の第1弁部22は、第1ポート11eと供給ポート11bの間の油路を閉塞し、かつ、第1ポート11eと排出ポート11cの間の油路を開放した状態にある。
また、スプール20の第2弁部23は、第2ポート11fと供給ポート11bの間の油路を開放し、かつ、第2ポート11fと排出ポート11dの間の油路を閉塞した状態にある。
このとき、第1油路5は作動油が排出され、第2油路6は作動油が供給される。
この最大前進位置において、スプール20の第1弁部22は、第1ポート11eと供給ポート11bの間の油路を開放し、かつ、第1ポート11eと排出ポート11cの間の油路を閉塞した状態にある。
また、スプール20の第2弁部23は、第2ポート11fと供給ポート11bの間の油路を閉塞し、かつ、第2ポート11fと排出ポート11dの間の油路を開放した状態にある。
このとき、第1油路5は作動油が供給され、第2油路6は作動油が排出される。
この中間位置において、スプール20の第1弁部22は、第1ポート11eと供給ポート11bの間の油路を閉塞し、かつ、第1ポート11eと排出ポート11cの間の油路を閉塞した状態にある。
また、スプール20の第2弁部23は、第2ポート11fと供給ポート11bの間の油路を閉塞し、かつ、第2ポート11fと排出ポート11dの間の油路を閉塞した状態にある。
このとき、第1油路5及び第2油路6は、共に作動油の供給及び排出が遮断される。
したがって、プランジャ70が休止位置にあるとき、吸気バルブのバルブタイミングが遅角位置に保持され、運転条件に応じてプランジャ70が前進移動することにより、吸気バルブのバルブタイミングが進角位置に位置付けられる。
一方、上記切換動作をなす電磁切換弁Vが、例えば、内燃エンジンの排気側のカムシャフトCSのバルブタイミング変更装置Mに適用された場合、第1油路5が遅角室RCに接続され、第2油路6が進角室ACに接続される。
したがって、プランジャ70が休止位置にあるとき、排気バルブのバルブタイミングが進角位置に保持され、運転条件に応じてプランジャ70が前進移動することにより、排気バルブのバルブタイミングが遅角位置に位置付けられる。
プランジャ70が休止位置から前進移動すると、図12に示すように、前進移動空間FS内の作動油は、矢印で示すように、伝達部材60の第1開口部61d及び第1内部通路61cを経てプランジャ70の貫通路74を通り、プランジャ70の背後に画定される後退移動空間RSに流れ込む。これにより、プランジャ70は、円滑に前進移動することができる。
一方、スリーブ10の内部空間SSにおいては、伝達部材60は、プランジャ70に押されてスプール20と一緒に前進移動する。
ここで、ステータ90の挿通孔91aにおいて伝達部材60の小径筒部61の周りに画定される隙間Gの通路面積は、第1開口部61dの通路面積以下の大きさ、すなわち、粘性抵抗が増大しない範囲で極力小さく形成されているため、内部空間SS内の作動油、特に異物は、挿通孔91aを経て前進移動空間FS内に流れ難くなっている。
ここで、ステータ90の挿通孔91aにおいて伝達部材60の小径筒部61の周りに画定される隙間Gの通路面積は、前述同様に、第1開口部61dの通路面積以下の大きさ、すなわち、粘性抵抗が増大しない範囲で極力小さく形成されているため、内部空間SS内の作動油、特に異物は、挿通孔91aを経て前進移動空間FS内に流れ難くなっている。
また、伝達部材60の環状段差部63が軸線S方向においてステータ90の環状対向部91dと対向するため、両者の離隔距離の変動により、作動油を内部通路SSの領域で積極的に循環させることができる。
仮に、作動油内の異物がスプール20の周りにおいて噛み込んだ場合は、プランジャ70を適宜往復駆動することにより、噛み込み状態を解消することができる。
このように、スプール20又はプランジャ70に一体的に固定されない伝達部材60を採用することにより、各部品の芯出しを高精度に行う必要がなく、組付け時において、伝達部材60で微小な芯ずれを吸収しつつ伝達部材60を組み付けることができる。
上記実施形態においては、伝達部材の被規制部として、大径筒部62の外周面62sから径方向に突出する複数の突出リブ62eを採用したが、これに限定されるものではなく、伝達部材の上端部がステータの挿通孔に挿入され得る範囲から逸脱しないように規制されるものであれば、その他の形態をなす被規制部を採用してもよい。
上記実施形態において、伝達部材として、樹脂材料により形成された伝達部材60を示したが、これに限定されるものではなく、その他の非磁性材料により形成された伝達部材を採用してもよい。
上記実施形態においては、電磁切換弁Vがエンジン本体EBの嵌合孔Hに嵌合される場合を示したが、これに限定されるものではなく、それ以外の場所に装着されてもよい。
3 供給油路
4 排出油路
5 第1油路
6 第2油路
V 電磁切換弁
10 スリーブ
11b 供給ポート
11c,11d 排出ポート
11e 第1ポート
11f 第2ポート
13 内周面
20 スプール
27 第2端部(端部、凸状湾曲面)
60 伝達部材
61 小径筒部
61a 端部(上端部、凸状湾曲面)
62 大径筒部
62s 外周面
62c 肉抜き部
62d 環状当接部(下端部、凹状テーパ面)
62e 突出リブ(突出部、被規制部)
A 電磁アクチュエータ
70 プランジャ
75 受入れ凹部(凹状テーパ面)
90 ステータ
91a 挿通孔
91d ガイド部(凹状テーパ面又は凹状湾曲面)
Claims (11)
- 作動油の供給又は排出を行う油路に連通するポートを画定するスリーブと、
前記スリーブ内において所定の軸線上を往復動自在に配置されて前記ポートを開閉するスプールと、
前記軸線上に配置されるプランジャ、前記プランジャに対して起磁力を及ぼすステータを含む電磁アクチュエータと、
前記プランジャと前記スプールの間に介在して駆動力を伝達するべく前記軸線上に配置される筒状の伝達部材と、を備え、
前記ステータは、前記伝達部材を挿通させる挿通孔を含み、
前記伝達部材は、前記スリーブに組み込まれた前記スプールにその下端部が当接するべく鉛直方向から前記スリーブに落し込んで組み付けられる際に、その上端部が前記ステータの挿通孔に挿入され得る範囲から逸脱しないように規制される被規制部を含み、
前記被規制部は、前記スリーブの内周面に接触して規制されるべく、前記伝達部材の外周面から突出する突出部を含む、
ことを特徴とする電磁切換弁。 - 前記突出部は、前記伝達部材の外周面において、周方向に離散的に配置された複数の突出リブを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の電磁切換弁。 - 前記ステータは、前記挿通孔の周りにおいて、前記伝達部材の上端部を前記軸線上に向けて案内するガイド部を含む、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電磁切換弁。 - 前記ガイド部は、凹状テーパ面又は凹状湾曲面に形成されている、
ことを特徴とする請求項3に記載の電磁切換弁。 - 前記伝達部材の下端部は、凹状テーパ面に形成され、
前記スプールは、前記下端部と当接するべく凸状湾曲面に形成された端部を含む、
ことを特徴とする請求項1ないし4いずれか一つに記載の電磁切換弁。 - 前記伝達部材の上端部は、凸状湾曲面に形成され、
前記プランジャは、前記上端部と当接するべく凹状テーパ面に形成された受入れ凹部を含む、
ことを特徴とする請求項1ないし5いずれか一つに記載の電磁切換弁。 - 前記ステータの挿通孔は、前記伝達部材の上端部が前記プランジャの受入れ凹部に挿入され得る範囲から逸脱しないように前記伝達部材を規制する内径寸法に形成されている、
ことを特徴とする請求項6に記載の電磁切換弁。 - 前記伝達部材は、前記スリーブ内に配置される大径筒部と、前記ステータの挿通孔に挿通される小径筒部を含み、
前記大径筒部は、前記被規制部を含む、
ことを特徴とする請求項1ないし7いずれか一つに記載の電磁切換弁。 - 前記突出部は、前記大径筒部の外周面において、周方向に離散的に配置された複数の突出リブを含む、
ことを特徴とする請求項8に記載の電磁切換弁。 - 前記伝達部材は、前記外周面から径方向内側に凹むように前記複数の突出リブの間にそれぞれ形成された肉抜き部を含む、
ことを特徴とする請求項9に記載の電磁切換弁。 - 前記伝達部材は、樹脂材料により形成されている、
ことを特徴とする請求項1ないし10いずれか一つに記載の電磁切換弁。
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