JPWO2020008626A1 - 逆止弁、オイルコントロールバルブ、及びバルブタイミング調整装置 - Google Patents

逆止弁、オイルコントロールバルブ、及びバルブタイミング調整装置 Download PDF

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Abstract

逆止弁(1)のバルブシート(2)は、センタボルト(30)のカムシャフト(20)側の端部に設置され、カムシャフト(20)から供給される作動油をセンタボルト(30)内に導入する環状の導入ポート(2c)を有する。弁体(3)は、環状の導入ポート(2c)より内周側に円形の油孔(3b)を有し、センタボルト(30)のカムシャフト(20)側の端部とバルブシート(2)との間に設けられて導入ポート(2c)を開閉する。スプリング(4)は、弁体(3)を導入ポート(2c)の方向へ付勢する。

Description

この発明は、逆止弁、オイルコントロールバルブ、及びバルブタイミング調整装置に関するものである。
エンジンのバルブタイミング調整装置を駆動するためのオイルコントロールバルブは、バルブタイミング調整装置のロータ内に設置される(例えば、特許文献1参照)。このオイルコントロールバルブは、外部のオイルポンプとバルブタイミング調整装置の作動油圧室とを接続する接続通路に設けられて、作動油圧室側からオイルポンプ側に向かう作動油の流通を阻止する逆止弁を備える。この逆止弁は、接続通路が内径側に開口したバルブシートに当接する半球形状の底部と、連通孔を有する筒部とを有する。バルブシートに開口した接続通路を経由してオイルコントロールバルブに流入した作動油は、逆止弁の半球形状の底部に当たって筒部の外周側へ流れ、筒部の連通孔を通って筒部の内周側に入り、その後作動油圧室へ流出する。
特開2014−156810号公報
従来の逆止弁は、一度外周側に向かった作動油を内周側に戻すための連通孔が必要であるため、流路が複雑になると共に軸長が長くなる。逆止弁の軸長を短くしようとすると、逆止弁の外周側から内周側へ戻る作動油の流路が大きく蛇行することになり、流量効率が低下する。このように、従来の逆止弁は、軸長を短くすると流量効率が低下するという課題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、流量効率を低下させずに軸長を短くすることを目的とする。
この発明に係る逆止弁は、バルブタイミング調整装置のロータとカムシャフトとを締結するセンタボルトの内部に設置されたスプールが軸方向に移動することで、オイルポンプから供給される作動油の導入先をバルブタイミング調整装置の進角油圧室又は遅角油圧室に切り替えるオイルコントロールバルブが具備する逆止弁であって、センタボルトのカムシャフト側の端部に設置され、オイルポンプから供給される作動油をセンタボルト内に導入する環状の導入ポートを有するバルブシートと、導入ポートより内周側に円形の油孔を有し、センタボルトのカムシャフト側の端部とバルブシートとの間に設けられて導入ポートを開閉する弁体と、弁体を導入ポートの方向へ付勢する逆止弁スプリングとを備えるものである。
この発明によれば、作動油が、バルブシートの環状の導入ポートから、当該環状の導入ポートより内周側に位置する弁体の油孔に流れ、この油孔と同軸上にあるスプールに流入する。そのため、作動油の流路が単純となり、流量効率を低下させずに軸長を短くすることができる。
実施の形態1に係るバルブタイミング調整装置の構成例を示す断面図である。 実施の形態1に係るバルブタイミング調整装置の構成例を示す平面図である。 図1のセンタボルトを拡大した断面図である。 図1の逆止弁を拡大した断面図である。 図4の逆止弁をバルブシート側から見た平面図である。 実施の形態1に係る逆止弁の理解を助けるための参考例を示す図である。 実施の形態2に係る逆止弁の構成例を示す断面図である。
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係るバルブタイミング調整装置10の構成例を示す断面図である。図2は、実施の形態1に係るバルブタイミング調整装置10の構成例を示す平面図である。なお、図2においてプレート13は図示を省略する。バルブタイミング調整装置10は、エンジンの図示しないクランクシャフトと、カムシャフト20との回転位相を変化させることにより、カムシャフト20が駆動する図示しない吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを調整する。クランクシャフトに対してカムシャフト20の回転を進めることを「進角させる」と呼び、クランクシャフトに対してカムシャフト20の回転を遅らせることを「遅角させる」と呼ぶ。図2に示されるバルブタイミング調整装置10は、カムシャフト20を進角させた状態である。
ケース11は、内周に突出し複数の作動油圧室を形成するための複数のシュー11aを有する。ロータ12は、ケース11の作動油圧室を進角油圧室11bと遅角油圧室11cとに区画する複数のベーン12aを有する。ケース11の内部にロータ12が収容された状態で、プレート13とケース11とカバー14とが複数のボルト15によって締結されて一体化される。一体化により、ケース11の両面がプレート13及びカバー14で塞がれて、作動油圧室が密封される。これらケース11、プレート13及びカバー14により、第1回転体が構成される。第2回転体は、ロータ12により構成される。第2回転体は、第1回転体に対して相対回転可能である。
ケース11の外周面にはスプロケット11dが形成される。このスプロケット11dに装着される図示しないチェーンにより、エンジンのクランクシャフトの回転力がケース11に伝達され、ケース11、プレート13及びカバー14により構成された第1回転体がクランクシャフトと同期回転する。一方、ロータ12は、センタボルト30によってカムシャフト20に締結され、カムシャフトと同期回転する。
ロータ12の内部には、複数の進角油路12bと、複数の遅角油路12cとが形成されている。各進角油路12bは、各進角油圧室11bに連通し、各遅角油路12cは、各遅角油圧室11cに連通する。また、ロータ12のベーン12aの少なくとも1つには、ロックピン12dがその軸方向に移動可能に設けられている。ロックピン12dがスプリング12eの付勢力を受けてプレート13の係合穴に係合することにより、第1回転体と第2回転体との相対回転がロックされる。遅角油圧室11cに連通しているロックピン解除油路12fに作動油が供給され、このロックピン解除油路12fの油圧が高まると、ロックピン12dがプレート13の係合穴から抜け出し、第1回転体と第2回転体とが相対回転可能となる。
センタボルト30は、ロータ12とカムシャフト20とを共締めする。ここで、図3に、図1のセンタボルト30を拡大した断面図を示す。センタボルト30は、オイルポンプ40から供給される作動油の導入先を、バルブタイミング調整装置10の進角油圧室11b又は遅角油圧室11cに切り替えるオイルコントロールバルブとしての機能を果たす。
センタボルト30の内部には、軸方向に長いスプール収容部31が形成され、スプール収容部31には、スプール32と、このスプール32を電磁弁50側に付勢するスプリング33とが収容される。また、センタボルト30の内部には、スプール収容部31とロータ12の進角油路12bとを連通させる進角ポート34と、スプール収容部31とロータ12の遅角油路12cとを連通させる遅角ポート35とが形成される。
スプール32は、電磁弁50のシャフト51と同軸上に配置され、スプール32の一端部がシャフト51に押圧されて軸方向に移動する。このスプール32は、中空構造であり、内外を連通する連通孔32aが形成される。図3に示されるように、スプール32がスプリング33の付勢力によって電磁弁50側に移動した状態においては、スプール32のカムシャフト20側の開口端部から進角ポート34へ作動油が導入される。一方、スプール32が電磁弁50のシャフト51の押圧力によってカムシャフト20側に移動した状態においては、連通孔32aが遅角ポート35に対向し、スプール32内の作動油が連通孔32aから遅角ポート35へ導入される。
スプール収容部31のカムシャフト20側には、カムシャフト20の供給油路21に連通する供給ポート31aが形成される。また、スプール収容部31のカムシャフト20側の外周面には、フック部30aが形成される。
センタボルト30のカムシャフト20側の端部には、逆止弁1が設けられる。ここで、図4に、図1の逆止弁1を拡大した断面図を示す。また、図5に、図4の逆止弁1をバルブシート2側から見た平面図を示す。逆止弁1は、バルブシート2と、弁体3と、スプリング4とを備える。
バルブシート2は、センタボルト30のカムシャフト20側の端部に取り付く円筒部2aと、円筒部2aの開口を塞ぐ端面部2bとを有する。図4の例では、円筒部2aの外周面に凹部2eが形成され、この凹部2eにセンタボルト30のフック部30aが係合することによってバルブシート2がセンタボルト30に取り付く。また、端面部2bにおける外周側には、オイルポンプ40から供給される作動油をセンタボルト30のスプール収容部31に導入する環状の導入ポート2cが開口する。なお、図5の例では、環状の導入ポート2cにおける4箇所に、端面部2bの内周側と外周側とを接続する部位が形成されているが、この接続部位の個数は任意である。
また、端面部2bの導入ポート2cの内周面であって弁体3に当接する部位は、テーパ部2dである。このテーパ部2dは、センタボルト30側からカムシャフト20側に向かうにつれて径が大きくなるテーパ形状である。さらに、導入ポート2cには、バルブシートフィルタ5が設けられる。バルブシート2は、樹脂成形品である。なお、バルブシート2は、樹脂によってバルブシートフィルタ5と一体化された一体成形品であってもよい。
弁体3は、バルブシート2の内部に設置され、軸方向に移動可能になっている。この弁体3は、バルブシート2の円筒部2aより一回り小さい円筒部3aと、円筒部3aの開口である油孔3bとを有する。油孔3bは、環状の導入ポート2cより内周側に位置する円形の孔であって、導入ポート2cに導入された作動油をセンタボルト30の供給ポート31aへ供給する流路となる。弁体3の油孔3bの内周面であってバルブシート2に当接する部位はテーパ部3cである。このテーパ部3cは、センタボルト30側からカムシャフト20側に向かうにつれて径が大きくなるテーパ形状である。弁体3は、樹脂成形品である。この弁体3の内部には、この弁体3を導入ポート2cの方向へ付勢するスプリング4が設置される。
弁体3の上流側の油圧、即ちカムシャフト20の供給油路21における作動油の油圧が、弁体3の下流側の油圧、即ちスプール収容部31の供給ポート31aにおける作動油の油圧に対して高い場合、円筒部3aの導入ポート2c側の一端面に上流側の油圧が作用し、スプリング4が圧縮されることで、円筒部3aの上記一端面が導入ポート2cから離れる。弁体3が導入ポート2cを開くことにより、オイルポンプ40側からスプール収容部31へ向かう作動油の流れ(図4に矢印で示す)が許容される。この開弁時、図4に矢印で示されるように、作動油が、端面部2bにおける外周側の導入ポート2cからバルブシート2内へ流れ、弁体3の内周側の油孔3bを通過し、油孔3bと同軸上にある供給ポート31aからスプール32内に流入する。そのため、作動油の流路が単純となり、流量効率を低下させずに軸長を短くすることができる。一方、弁体3の下流側の油圧が上流側の油圧に対して高い場合、弁体3がスプリング4に付勢されて、導入ポート2cに着座する。弁体3が導入ポート2cを閉じることにより、スプール収容部31からオイルポンプ40側に向かう作動油の流れが阻止される。
ここで、オイルポンプ40からバルブタイミング調整装置10への作動油の流れを説明する。
カムシャフト20を進角させる場合、ECU(Electronic Control Unit)60は、電磁弁50のコネクタ部52に対する電力供給を停止する。これにより、スプール32がスプリング33に付勢されて電磁弁50側へ移動し、供給ポート31aと進角ポート34とが連通する。オイルポンプ40が供給する作動油は、カムシャフト20の供給油路21及び逆止弁1の導入ポート2cを通過して供給ポート31aへ流入し、供給ポート31aから進角ポート34及び進角油路12bを通過して進角油圧室11bへ導入される。遅角油圧室11cの作動油は、遅角油路12cから図示しないドレイン油路を通じて排出される。進角油圧室11bに作動油が供給されることにより、第1回転体に対して第2回転体が時計回りに回転し、クランクシャフトに対するカムシャフト20の相対位相が進角する。
カムシャフト20を遅角させる場合、ECU60は、電磁弁50のコネクタ部52に対して電力を供給することによって、シャフト51を電磁弁50から突出させる。これにより、スプール32がカムシャフト20側へ移動し、スプール32の連通孔32aと遅角ポート35とが部分的に対向し、供給ポート31aと遅角ポート35とが連通する。オイルポンプ40が供給する作動油は、カムシャフト20の供給油路21及び逆止弁1の導入ポート2cを通過して供給ポート31aへ流入し、供給ポート31aから遅角ポート35及び遅角油路12cを通過して遅角油圧室11cへ導入される。進角油圧室11bの作動油は、進角油路12bから図示しないドレイン油路を通じて排出される。遅角油圧室11cに作動油が供給されることにより、第1回転体に対して第2回転体が反時計回りに回転し、クランクシャフトに対するカムシャフト20の相対位相が遅角する。
上記のようにオイルポンプ40から進角油圧室11b及び遅角油圧室11cへ作動油が供給されるとき、ロータ12に作用する交番トルクに起因して、進角油圧室11b及び遅角油圧室11cからオイルポンプ40側へ作動油が逆流する場合がある。この逆流を、逆止弁1が阻止する。
図6は、実施の形態1に係る逆止弁1の理解を助けるための参考例を示す図である。図6の断面図に示される参考例の逆止弁100は、逆止弁1と同様に、図1等に示されるセンタボルト30にカムシャフト20側の端部に設けられる。参考例の逆止弁100は、バルブシート102と、弁体103と、スプリング104と、バルブシートフィルタ105とを備える。バルブシート102は、センタボルト30のカムシャフト20側の端部に設置される。このバルブシート102は、内周側に開口した、円状の導入ポート102cを有する。導入ポート102cには、バルブシートフィルタ105が設けられる。弁体103は、円筒部103aと円板部103bとを有する。円板部103bは、円形の導入ポート102cを塞ぐ形状である。スプリング104は、弁体103を導入ポート102cの方向へ付勢する。この参考例の逆止弁100において、作動油は、バルブシート102の導入ポート102cから、当該導入ポート102cより外周側であって弁体103とバルブシート102との隙間に流れ、この隙間と同軸上にある供給ポート31bに流入する。
この参考例の逆止弁100の構成では、導入ポート102cに流入した作動油が、弁体103の円板部103bに当たって円筒部103aの外周側へ流れ、外周側の供給ポート31bに流入する。そのため、一度外周側に向かった作動油を、内周側、即ちスプール32内に戻すために、供給ポート31bとスプール32とを連通する連通孔(図示せず)が必要となり、流路が複雑になる。また、流路が蛇行することにより、流量効率が低下する。
以上のように、実施の形態1に係る逆止弁1は、バルブシート2と、弁体3と、スプリング4とを備える。バルブシート2は、センタボルト30のカムシャフト20側の端部に設置され、カムシャフト20から供給される作動油をセンタボルト30内に導入する環状の導入ポート2cを有する。弁体3は、環状の導入ポート2cより内周側に円形の油孔3bを有し、センタボルト30のカムシャフト20側の端部とバルブシート2との間に設けられて導入ポート2cを開閉する。スプリング4は、弁体3を導入ポート2cの方向へ付勢する。この構成により、作動油は、バルブシート2の環状の導入ポート2cから、当該環状の導入ポート2cより内周側に位置する弁体3の油孔3bに流れ、この油孔3bと同軸上にあるスプール32に流入する。そのため、逆止弁1は、図6の参考例に比べて、作動油の流路が単純となり、流量効率を低下させずに逆止弁1の軸長を短くすることができる。逆止弁1の軸長を短くすることができるため、逆止弁1を小型化できる。
また、実施の形態1のバルブシート2は、センタボルト30のカムシャフト20側の端部に取り付く円筒部2aを有する。これにより、円筒部2aは、弁体3が閉弁するときのガイドとなる。よって、弁体3のバルブシート2に対する位置ずれが低減され、シール性が向上する。
また、実施の形態1の弁体3は、バルブシート2の円筒部2aの内周面にガイドされる円筒部3aを有する。これにより、円筒部3aは、弁体3が軸方向に移動するときのガイド、及びスプリング4のガイドとなる。よって、弁体3の移動がスムーズになり、流量効率がさらに向上する。
また、実施の形態1において、バルブシート2における導入ポート2cの内周面であって弁体3に当接するテーパ部2d、及び、弁体3の油孔3bの内周面であってバルブシート2に当接するテーパ部3cは、それぞれ、センタボルト30側からカムシャフト20側に向かうにつれて径が大きくなるテーパ形状である。これにより、作動油の流れがスムーズになり、流量効率がさらに向上する。
また、実施の形態1において、センタボルト30のカムシャフト20側の端部にはフック部30aが設けられ、逆止弁1のバルブシート2にはフック部30aに係合する凹部2eが設けられている。センタボルト30に対する逆止弁1の取付構造が、フック部30aと凹部2eとによるスナップフィット構造になることで、組立性が向上する。
また、実施の形態1のバルブシート2及び弁体3は、樹脂成型品である。これにより、バルブシート2の導入ポート2c等の加工及び弁体3の油孔3b等の加工が不要となるため、量産性向上及びコスト低減を図ることができる。
また、実施の形態1のバルブシート2は、導入ポート2cにバルブシートフィルタ5が設けられている。バルブシートフィルタ5が逆止弁1の下流への異物混入を防ぐことにより、オイルコントロールバルブ及びバルブタイミング調整装置10の信頼性が向上する。なお、この場合、バルブシート2とバルブシートフィルタ5とを、樹脂により一体成形することにより、バルブシート2へのバルブシートフィルタ5の組付工程を廃止できるため、量産性向上及びコスト低減を図ることができる。
実施の形態2.
図7は、実施の形態2に係る逆止弁1の構成例を示す断面図である。図7において図1〜図5と同一又は相当する部分は、同一の符号を付し説明を省略する。
実施の形態1の逆止弁1は、バルブシート2の導入ポート2cにバルブシートフィルタ5が設けられた構成であった。これに対し、実施の形態2の逆止弁1は、弁体3の油孔3bに弁体フィルタ6が設けられた構成である。弁体フィルタ6が逆止弁1の下流への異物混入を防ぐことにより、オイルコントロールバルブ及びバルブタイミング調整装置10の信頼性が向上する。なお、この場合、弁体3と弁体フィルタ6とを、樹脂により一体成形することにより、弁体3への弁体フィルタ6の組付工程を廃止できるため、量産性向上及びコスト低減を図ることができる。
なお、実施の形態1及び実施の形態2に係る逆止弁1をオイルコントロールバルブに用いることにより、オイルコントロールバルブの流量効率の向上及び小型化が実現できる。また、実施の形態1及び実施の形態2に係る逆止弁1を備えたオイルコントロールバルブを、バルブタイミング調整装置10に用いることにより、バルブタイミング調整装置10の流量効率の向上及び小型化が実現できる。
実施の形態1及び実施の形態2では、センタボルト30にフック部30aを設け、バルブシート2に凹部2eを設けたが、反対に、センタボルト30に凹部を設け、バルブシート2にフック部を設けてもよい。
本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、又は各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
この発明に係る逆止弁は、流量効率を低下させずに軸長を短くするようにしたので、バルブタイミング調整装置を駆動するオイルコントロールバルブに内蔵される逆止弁に用いるのに適している。
1,100 逆止弁、2,102 バルブシート、2a 円筒部(バルブシート円筒部)、2b 端面部、2c,102c 導入ポート、2d テーパ部、2e 凹部、3,103 弁体、3a,103a 円筒部(弁体円筒部)、3b 油孔、3c テーパ部、4,104 スプリング(逆止弁スプリング)、5,105 バルブシートフィルタ、6 弁体フィルタ、10 バルブタイミング調整装置、11 ケース、11a シュー、11b 進角油圧室、11c 遅角油圧室、11d スプロケット、12 ロータ、12a ベーン、12b 進角油路、12c 遅角油路、12d ロックピン、12e スプリング、12f ロックピン解除油路、13 プレート、14 カバー、15 ボルト、20 カムシャフト、21 供給油路、30 センタボルト(オイルコントロールバルブ)、30a フック部、31 スプール収容部、31a,31b 供給ポート、32 スプール、32a 連通孔、33 スプリング、34 進角ポート、35 遅角ポート、40 オイルポンプ、50 電磁弁、51 シャフト、52 コネクタ部、60 ECU、103b 円板部。

Claims (13)

  1. バルブタイミング調整装置のロータとカムシャフトとを締結するセンタボルトの内部に設置されたスプールが軸方向に移動することで、オイルポンプから供給される作動油の導入先を前記バルブタイミング調整装置の進角油圧室又は遅角油圧室に切り替えるオイルコントロールバルブが具備する逆止弁であって、
    前記センタボルトの前記カムシャフト側の端部に設置され、前記オイルポンプから供給される前記作動油を前記センタボルト内に導入する環状の導入ポートを有するバルブシートと、
    前記導入ポートより内周側に円形の油孔を有し、前記センタボルトの前記カムシャフト側の端部と前記バルブシートとの間に設けられて前記導入ポートを開閉する弁体と、
    前記弁体を前記導入ポートの方向へ付勢する逆止弁スプリングとを備えることを特徴とする逆止弁。
  2. 前記バルブシートは、前記センタボルトの前記カムシャフト側の端部に取り付くバルブシート円筒部を有することを特徴とする請求項1記載の逆止弁。
  3. 前記弁体は、前記バルブシート円筒部の内周面にガイドされる弁体円筒部を有することを特徴とする請求項2記載の逆止弁。
  4. 前記バルブシートにおける前記導入ポートの内周面であって前記弁体に当接する部位、及び、前記弁体の前記油孔の内周面であって前記バルブシートに当接する部位は、それぞれ、前記センタボルト側から前記カムシャフト側に向かうにつれて径が大きくなるテーパ形状であることを特徴とする請求項1記載の逆止弁。
  5. 前記センタボルトの前記カムシャフト側の端部にフック部又は凹部のいずれか一方が設けられている場合、
    前記バルブシートは、前記センタボルトの前記オイルポンプ側の端部に設けられた前記フック部又は前記凹部のいずれか一方に係合する凹部又はフック部のいずれか一方を有することを特徴とする請求項1記載の逆止弁。
  6. 前記バルブシートの前記導入ポートにバルブシートフィルタが設けられていることを特徴とする請求項1記載の逆止弁。
  7. 前記バルブシートは樹脂成形品であることを特徴とする請求項1記載の逆止弁。
  8. 前記バルブシートは、樹脂によって前記バルブシートフィルタと一体化された一体成形品であることを特徴とする請求項6記載の逆止弁。
  9. 前記弁体の前記油孔に弁体フィルタが設けられていることを特徴とする請求項1記載の逆止弁。
  10. 前記弁体は樹脂成形品であることを特徴とする請求項1記載の逆止弁。
  11. 前記弁体は、樹脂によって前記弁体フィルタと一体化された一体成形品であることを特徴とする請求項9記載の逆止弁。
  12. 請求項1記載の逆止弁を具備したオイルコントロールバルブ。
  13. 請求項1記載の逆止弁を具備したオイルコントロールを有するバルブタイミング調整装置。
JP2020528654A 2018-07-06 2018-07-06 逆止弁、オイルコントロールバルブ、及びバルブタイミング調整装置 Active JP6918241B2 (ja)

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