| 【発明の名称】 |
電磁制御弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】小林 愛樹
【氏名】関谷 睦生
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| 【要約】 |
【課題】スリーブ軸受と可動軸との間に異物あるいは磨耗粉が侵入した場合であっても、可動軸の摺動性能を損なうことのないスリーブ軸受を備えた電磁制御弁を提供する。
【解決手段】断面形状を略円形状とする棒状の摺動部材３２はＯＣＶ１の第１スリーブ１９の内周面に当該第１スリーブ１９の軸方向に沿って埋め込まれている。摺動部材３２は第１スリーブ１９とは別体に構成され、その一部は第１スリーブ１９の半径方向内方に突出しており、その突出部分はロッド１６の外周面に線接触するように当該第１スリーブ１９の軸方向に延在し、その長さは第１スリーブ１９の軸方向の長さと略等しく設定されている。摺動部材３２は同一断面内に少なくとも３箇所配置されている。摺動部材３２の突出部分の少なくとも表面はフッ素系樹脂材料で構成されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 軸方向または回転方向に作動する可動軸と該可動軸の外周面を支承するスリーブ軸受部材とを備えた電磁制御弁において、前記スリーブ軸受部材の内周面には該スリーブ軸受部材の半径方向内方に突出しかつ前記可動軸の外周面を支承する突出部が少なくとも３箇所以上に設けられたことを特徴とする電磁制御弁。
【請求項２】 突出部はスリーブ軸受部材と別体に構成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁制御弁。
【請求項３】 突出部はスリーブ軸受部材の軸方向の長さが略等しい長さを有することを特徴とする請求項２記載の電磁制御弁。
【請求項４】 突出部はスリーブ軸受部材の軸方向に交差する断面形状を略円形状とする棒材の一部を前記スリーブ軸受部材の内周面から露出させたものであることを特徴とする請求項２記載の電磁制御弁。
【請求項５】 突出部はスリーブ軸受部材の軸方向に交差する断面形状を略多角形状とする棒材の一部を前記スリーブ軸受部材の内周面から露出させたものであることを特徴とする請求項２記載の電磁制御弁。
【請求項６】 突出部の少なくとも表面はフッ素系樹脂材料で構成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁制御弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はオイル等の流体の流量を制御する電磁制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電磁制御弁としては、例えば内燃機関の吸排気の開弁タイミングを制御する可変バルブタイミング（以下、ＶＶＴという）装置においてオイルの供給を制御するオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶという）が知られている。
【０００３】図４および図５はＯＣＶの一例を示す断面図である。図において、１はＯＣＶである。ＯＣＶ１は円筒状のバルブハウジング２と、このバルブハウジング２内に配されたスプール３を当該バルブハウジング２の軸方向に沿って摺動させる磁気駆動部４とから概略構成されている。バルブハウジング２の外周部には上記ＶＶＴ装置へのオイルの供給等を介在する供給管路５、ドレイン管路６、７、第１管路８および第２管路９にそれぞれ対応するポート１０〜１４が形成されている。バルブハウジング２の内部（図において左端）にはスプリング１５が配されており、スプール３の一端は上記スプリング１５により磁気駆動部４側に常に付勢されている。スプール３の外周部には所定位置に小径部３ａ，３ｂおよび３ｃが形成されており、これら小径部３ａ，３ｂおよび３ｃは上記スプール３の摺動によって特定の管路同士の連通を介在することになる。特定の管路同士とは、例えば供給管路５と第１管路８または第２管路９、ドレイン管路６または７と第１管路８または第２管路９の組み合わせである。なお、これら管路５〜９はいずれも上記ＯＣＶ１を収容する凹部を有するエンジンブロックＥＢ内に形成されている。
【０００４】一方、スプール３の他端は磁気駆動部４内に配された可動軸としてのロッド１６の一端に同軸上で突き合わされている。ロッド１６は磁気駆動部４のリニアソレノイド１７による吸引力で上記スプリング１５の付勢力に抗してスプール３と共にバルブハウジング２の軸方向または回転方向に移動可能である。磁気駆動部４のリニアソレノイド１７の内側には、円筒状のボス１８が配され、このボス１８内には上記ロッド１６の一端（スプール側の端部）を摺動可能に収容するスリーブ軸受部材としての第１スリーブ１９が圧入固定されている。また、磁気駆動部４の外形部の一部を構成するコア２０の円筒状凹部２０ａ内には上記ロッド１６の他端を摺動可能に収容する軸受部材としての第２スリーブ２１が圧入固定されている。さらに、上記ロッド１６の外周部には第１スリーブ１９と第２スリーブ２１との間にムービングコアとしてのプランジャ２２が固定されている。また、上記リニアソレノイド１７はターミナル２３を介して後述の電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという。図示せず）に接続されている。なお、図において２４はコア２０の凹部２０ａの内底部に配されたスペーサ、２５は上記リニアソレノイド１７のコイル、２６は上記リニアソレノイド１７のボビン、２７〜３０はＯリング、３１はブラケットである。
【０００５】次に動作について説明する。図４に示すように、例えばカム角センサ（図示せず）等からの信号があれば、その信号に基づき、上記ＥＣＵがＯＣＶ１を駆動する。即ち、上記ＥＣＵからの制御信号に基づいて、上記リニアソレノイド１７に磁気吸引力を発生させ、この磁気吸引力によりプランジャ２２をバルブハウジング２の軸方向に沿って移動させる。これにより、プランジャ２２に固定されたロッド１６およびこのロッド１６に突き合わされたスプール３もスプリング１５の付勢力に抗して所定ストロークだけ図５に示すように摺動される。スプール３は、摺動ストローク量に応じて供給管路５と第１管路８または第２管路９間、ドレイン管路６または７と第１管路８または第２管路９間の連通を介在する。
【０００６】次に、上記ＯＣＶ１を停止する場合には、上記リニアソレノイド１７による磁気吸引力が停止するため、スプール３はスプリング１５の付勢力により図４に示した当初位置に戻される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ＯＣＶ１では、エンジンブロックＥＢ内の各管路５〜９に対する弁部材として機能するスプール３による弁開閉動作は第１スリーブ１９および第２スリーブ２１の両内周面に支持されたロッド１６の円滑な摺動に依存するところが大きい。従って、ロッド１６の摺動が円滑でなければスプール３による弁開閉動作も円滑に行われないため、エンジン等の内燃機関の吸排気弁の開弁タイミングの制御に支障を来すおそれがある。
【０００８】しかし、従来のＯＣＶ１においては、第１スリーブ１９および第２スリーブ２１の内周面全体でロッド１６の外周面を支承していたため、両者の僅かな隙間に異物が侵入した場合、あるいは摺動面に磨耗粉等が発生した場合には、上記異物や磨耗粉等の噛み込みによりロッド１６の摺動抵抗が著しく増大し、ＯＣＶ１の製品本来の性能を維持できなくなると共に、最悪、ロッドの摺動が不能となるなど、致命的な損傷を招く可能性があった。また、スリーブ軸受と可動軸両者の僅かな隙間ではソレノイド内部に充填されたオイルの排出が不十分となり、動作応答性が低下する。
【０００９】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、スリーブ軸受と可動軸との間に異物あるいは磨耗粉が侵入した場合であっても、可動軸の摺動性能を損なうことのないスリーブ軸受を備えた電磁制御弁を提供することを目的とする。
【００１０】なお、特開平７−１５１２５７号公報には可動軸の軸受部材としてボール軸受を用いたＯＣＶが開示されており、当該軸受部材としてボール軸受を用いた以外の構成要素は図４および図５に示したＯＣＶ１の構成要素と共通していることから、この発明の背景技術を説明する参考文献として挙げることとする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明に係る電磁制御弁は、軸方向または回転方向に作動する可動軸と該可動軸の外周面を支承するスリーブ軸受部材とを備えた電磁制御弁において、前記スリーブ軸受部材の内周面には該スリーブ軸受部材の半径方向内方に突出しかつ前記可動軸の外周面を支承する突出部が少なくとも３箇所以上に設けられたことを特徴とするものである。
【００１２】この発明に係る電磁制御弁は、突出部はスリーブ軸受部材と別体に構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】この発明に係る電磁制御弁は、突出部はスリーブ軸受部材の軸方向の長さが略等しい長さを有することを特徴とするものである。
【００１４】この発明に係る電磁制御弁は、突出部はスリーブ軸受部材の軸方向に交差する断面形状を略円形状とする棒材の一部を前記スリーブ軸受部材の内周面から露出させたものであることを特徴とするものである。
【００１５】この発明に係る電磁制御弁は、突出部はスリーブ軸受部材の軸方向に交差する断面形状を略多角形状とする棒材の一部を前記スリーブ軸受部材の内周面から露出させたものであることを特徴とするものである。
【００１６】この発明に係る電磁制御弁は、突出部の少なくとも表面はフッ素系樹脂材料で構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．この実施の形態１に係る電磁制御弁としてのＯＣＶは、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すスリーブ軸受部材の構造を除き、図４および図５に示した従来のＯＣＶの構造と基本的に共通しており、共通部分については同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
【００１８】図１（ａ）および図１（ｂ）はこの実施の形態１による電磁制御弁としてのＯＣＶにおけるスリーブ軸受部材の要部を示す図であって、（ａ）はスリーブ軸受部材の軸方向に直交する方向に沿う断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図において、３２はＯＣＶ１の第１スリーブ１９の内周面に当該第１スリーブ１９の軸方向に沿って埋め込まれた断面形状を略円形状とする棒状の摺動部材である。この摺動部材３２は第１スリーブ１９とは別体に構成され、その一部は第１スリーブ１９の半径方向内方に突出しており、その突出部分はロッド１６の外周面に線接触するように当該第１スリーブ１９の軸方向に延在し、その長さは第１スリーブ１９の軸方向の長さと略等しく設定されている。
【００１９】この実施の形態１では、摺動部材３２を同一断面内に３箇所配置したが、ロッド１６の摺動を円滑に行うため、ロッド１６を基準にして複数の摺動部材３２を均等に配置することが望ましい。なお、摺動部材３２の配置数が３箇所以上であればロッド１６の支承に影響を与えないが、この場合もロッド１６を基準にして複数の摺動部材３２を均等に配置することが望ましい。
【００２０】また、複数の摺動部材３２の突出部分の内接円の半径はロッド１６の半径と略等しくなるように摺動部材３２の寸法および埋設位置等が設定されている。摺動部材３２の突出部分のうち、第１スリーブ１９の内周面から露出した少なくとも表面は、ロッド１６の摺動抵抗の低減、摺動の安定化等のために、耐磨耗性、耐熱性等に優れたポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂材料で構成されている。このようなフッ素系樹脂材料は上記突出部分の全て、あるいは摺動部材３２の全てを構成する必要はなく、必要な突出部分の表面のみを構成すれば十分である。
【００２１】上述したように、摺動部材３２の突出部分は第１スリーブ１９の内周面から半径方向内方に突出していることから、当該突出部分に線接触するロッド１６の外周面と第１スリーブ１９の内周面との間にギャップＧが形成される。このギャップＧには異物や磨耗粉等が侵入する可能性があり、ギャップＧに異物や磨耗粉等が侵入した場合には、異物や磨耗粉等がギャップＧ内に蓄積されるか、あるいはギャップＧを介して排出される。このため、摺動部材３２の突出部分の曲面と第１スリーブ１９の内周面との間に侵入する異物や磨耗粉等がなく、第１スリーブ１９に対するロッド１６の摺動は摺動部材３２の突出部分とロッド１６の外周面との間で確実に行われる。
【００２２】なお、この実施の形態１では、ロッド１６を摺動させるスリーブ軸受部材として第１スリーブ１９を例示したが、第２スリーブ２１にも上記摺動部材３２が設けられることは勿論である。
【００２３】実施の形態２．この実施の形態２に係る電磁制御弁としてのＯＣＶの特徴は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように第１スリーブ１９の内壁面に断面略四角形状の摺動部材３３を埋設した点にある。
【００２４】図２（ａ）および図２（ｂ）はこの実施の形態２による電磁制御弁としてのＯＣＶにおけるスリーブ軸受部材の要部を示す図であって、（ａ）はスリーブ軸受部材の軸方向に直交する方向に沿う断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。なお、この実施の形態２の構成要素と上記実施の形態１の構成要素との共通部分については同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
【００２５】上記摺動部材３３の突出部分は長尺の平面を含むもので、この平面とロッド１６の外周面とが第１スリーブ１９の軸方向に沿って線接触するように設定されている。ところで、上記摺動部材３３の突出部分の角部とロッド１６の外周面とを接触させないのは、その接触面積は小さくなるものの、当該角部がロッド１６の外周面に損傷を与える可能性もあるため、摺動抵抗の低減を図ることができない。これに対して、上記摺動部材３３の突出部分の平面をロッド１６の外周面に接触させることにより摺動に際してロッド１６の外周面が受ける損傷が極めて小さくなり、従来のＯＣＶの場合に比べても摺動抵抗を著しく低減させることができる。
【００２６】この実施の形態２では、摺動部材３３を断面略四角形状としたが、平面部分をロッド１６の外周面に線接触させるように配置されるのであれば略三角形状、略五角形状等、種々の略多角形状の摺動部材を用いることができる。
【００２７】上記実施の形態１および実施の形態２では、摺動部材３２または３３を第１スリーブ１９の軸方向に沿って延在させた棒状部材としたが、摺動の安定化を図れることを条件として第１スリーブ１９の軸方向に沿って複数の摺動部材を点在させた構成を採用してもよい。
【００２８】この発明に係る電磁制御弁は、上述したＯＣＶ用電磁制御弁として例えば図３に示すＶＶＴ装置に使用可能である。図３において、４１は吸気側カム４１ａを有した吸気側カムシャフト（以下、カムシャフトという）、４２はカムシャフト４１の一端に設けられたタイミングプーリ、４３はカムシャフト４１に連結して配設されたＶＶＴ用のアクチュエータである。このアクチュエータ４３はエンジン（図示せず）の潤滑油を作動油として駆動されることにより、カムシャフト４１の変位角度を変化させて、図示しない吸気バルブの開閉タイミングを連続的に変更させるものである。４４はカムシャフト４１の軸受、４５はアクチュエータ４３のハウジングであり、カムシャフト４１に対して回転自在に取り付けられている。
【００２９】４６はハウジング４５に固定されたケース、４７はカムシャフト４１にボルト４８で連結固定されてケース４６内に収納されたベーン式のロータであり、このロータ４７はケース４６に対して相対回転可能となっている。４９はケース４６とロータ４７との間に介在させたチップシールであり、ケース４６とロータ４７によって区切られる油圧室間での油の漏れを防止するものである。５０は板バネからなるバックスプリングであり、チップシール４９をロータ４７に当接させるものである。５１はケース４６に固定されたカバー、５２はハウジング４５とケース４６とカバー５１とを共締め固定するボルト、５３はＯリング、５４はプレート、５５はプレート５４をカバー５１に締結するボルト、５６および５７はＯリング、５８はロータ４７に設けられた円柱状のホルダであり、このホルダ５８は後述のプランジャを係合させるための係合穴５８ａを軸方向に有している。
【００３０】５９はハウジング４５内に摺動可能に設けられたプランジャであり、ホルダ５８の係合穴５８ａに嵌め込み係合させるための係合軸部５９ａを有している。６０はプランジャ５９をホルダ５８側に付勢するスプリング、６１はホルダ５８の係合穴５８ａに作動油を導入するプランジャ油路であり、このプランジャ油路６１からホルダ５８の係合穴５８ａに導入された作動油でプランジャ５９をスプリング６０の付勢力に抗して移動させることにより、ホルダ５８に対するプランジャ５９のロックが解除されるようになっている。６２は空気穴、６３はロータ４７をカムシャフト４１に固定するための軸ボルト、６４は空気穴である。
【００３１】６５はカムシャフト４１およびロータ４７に設けられた第１油路であり、ロータ４７を遅角方向に移動させるための遅角油圧室（図示せず）に連動している。６６は同じくカムシャフト４１およびロータ４７に設けられた第２油路であり、ロータ４７を進角方向に移動させるための進角油圧室（図示せず）に連通している。
【００３２】７６はオイルパン、７７はオイルポンプ、７８は作動油中の不純物を除去するオイルフィルタであり、これらオイルパン７６とオイルポンプ７７とオイルフィルタ７８は図示しないエンジンの各部を潤滑するための潤滑装置を構成すると共に、ＯＣＶ１と協同してアクチュエータ４３への作動油供給装置を構成している。
【００３３】８０は電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）であり、主に吸入空気量センサ、スロットルセンサ、水温センサ、クランク角センサ、カム角センサ（いずれも図示せず）からの信号に基づき、インジェクタ、イグナイタ、ＯＣＶ１を駆動して、燃料噴射量、点火時期およびバルブ開閉タイミングをそれぞれ制御すると共に、イグニッションスイッチのＯＦＦ後におけるＯＣＶ１の閉弁時期を制御するものである。
【００３４】次に、アクチュエータ４３およびＯＣＶ１の動作について説明する。まず、エンジン停止状態でのロータ４７は、最大遅角位置、すなわちハウジング４５に対して進角方向に最大に相対回動した位置にあり、オイルポンプ７７も停止状態となって、第１油路６５および第２油路６６には作動油が供給されず、プランジャ油路６１にも作動油が供給されないので、アクチュエータ４３の内部に溜まった油圧は低くなっている。このため、プランジャ５９はスプリング６０の付勢力でホルダ５８側に押し付けられ、プランジャ５９の係合軸５９ａがホルダ５８の係合穴５８ａに係合してハウジング４５とロータ４７とをロックした状態にある。
【００３５】そのロック状態からエンジンを始動すると、オイルポンプ７７が稼動し、ＯＣＶ１に供給される作動油の圧力が上昇することにより、ＯＣＶ１から第１管路８および第１油路６５を介してアクチュエータ４３内の遅角油圧室（図示せず）に作動油が供給される。このとき、遅角油圧室の圧力によって、スライドプレート（図示せず）が進角油圧室（図示せず）側に移動し、遅角油圧室とプランジャ油路６１とが連通し、このプランジャ油路６１からホルダ５８の係合穴５８ａに作動油が供給され、プランジャ５９がスプリング７０の付勢力に抗して押圧されることにより、プランジャ５９の係合軸部５９ａがホルダ５８の係合穴５８ａから抜け出して、プランジャ５９とロータ４７との係合が解除される。
【００３６】次に、ロータ４７を進角させるために、作動油がＯＣＶ１によって第２管路９から第２油路６６を介して進角油圧室（図示せず）に供給され、その油圧がプランジャ油路６１に伝えられ、この油圧により、プランジャ５９がスプリング６０の付勢力に抗してハウジング４５側に移動し、プランジャ５９とホルダ５８との係合が解除される。この係合解除状態において、ＯＣＶ１の開閉で供給油量を調節することにより、遅角油圧室と進角油圧室の油量を調整し、ハウジング４５の回転に対してロータ４７の回転を進角・遅角させる。なお、ＯＣＶ１の供給油圧はハウジング４５に対するロータ４７の相対回転角度を検出するポジションセンサ（図示せず）と、オイルポンプ７７による加圧量を決定するクランク角センサ（図示せず）からの各信号により、ＥＣＵ８０で演算されてフィードバック制御される。
【００３７】この発明に係る電磁制御弁は上記ＶＶＴ装置に用いられるＯＣＶ用の電磁制御弁に限定されないことは言うまでもない。
【００３８】
【発明の効果】以上ように、この発明によれば、スリーブ軸受部材の内周面に該スリーブ軸受部材の半径方向内方に突出しかつ可動軸の外周面を支承する突出部を少なくとも３箇所以上に設けたので、可動軸の摺動を可動軸の外周面とスリーブ軸受部材の突出部との間で確実に行うことができると共に、可動軸の外周面とスリーブ軸受部材の内周面との間に確実に設けられた間隙を利用して異物や磨耗粉を蓄積あるいは排出を行うことができる。従って、スリーブ軸受部材と可動軸との間において上記異物や磨耗粉の噛み込みを確実に防止できるという効果がある。
【００３９】この発明によれば、突出部をスリーブ軸受部材と別体に構成したので、摺動性、耐磨耗性に優れた材料の使用を突出部にのみ最小限に抑制することが可能となり、またスリーブ軸受部材自体の軸受性能の向上も可能となる。
【００４０】この発明によれば、突出部の長さをスリーブ軸受部材の軸方向の長さに略等しくなるように構成したので、スリーブ軸受部材の軸受性能をスリーブ軸受部材全体で一定とすることができる。
【００４１】この発明によれば、突出部を、スリーブ軸受部材の軸方向に交差する断面形状を略円形状または略多角形状とする棒材の一部を前記スリーブ軸受部材の内周面から露出させるように構成したので、スリーブ軸受部材が可動軸を線接触で支承できることから、摺動抵抗を著しく低減させることができる。
【００４２】この発明によれば、突出部の少なくとも表面をフッ素系樹脂材料で構成したので、スリーブ軸受部材と可動軸との摺動において摺動抵抗を小さくでき、摺動面の磨耗を抑制することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月６日（１９９９．１０．６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６６４７４
【弁理士】
【氏名又は名称】田澤 博昭 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１０８１３４（Ｐ２００１−１０８１３４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月２０日（２００１．４．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２８５７９８ |
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