JP2023086446A - リリーフバルブおよびそれを備えたオイルポンプ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リリーフバルブおよびそれを備えたオイルポンプ装置に関する。
近年、持続可能な開発目標(Sustainable Development Goals、持続可能な開発のための2030アジェンダ、平成27(2015)年9月25日国連サミット採択、以下「SDGs」という)の推進に向けた取り組みが行われている。それに伴い、持続可能な生産消費形態の確保などのため、廃棄物の発生防止、廃棄物の削減、ならびに製品の再生利用および再利用によって廃棄物の発生を大幅に削減することなどを目指す技術が知られている。
車両用の内燃機関では、各構成部の作動が潤滑になるよう、オイルタンクに貯留された潤滑油をオイルポンプにより圧送して油圧回路内に循環させているが、この場合において、油圧回路には、一般に、安全弁としてリリーフバルブが設けられている。リリーフバルブは、油圧回路内の圧力が予め設定されたリリーフ圧を超えて過剰になった場合に開弁して過剰な分の潤滑油をオイルタンクに逃がし、油圧回路内の圧力をリリーフ圧以下に維持する。
リリーフバルブは、オイルポンプのハウジング内に一体的に組み付けられことがあり、例えば、特許文献1には、油圧回路を流動する潤滑油の圧力がリリーフ圧を超えて過剰となった場合に、潤滑油の一部をオイルポンプの上流へ還流させることが可能なリリーフバルブが開示されている。このリリーフバルブの周壁には、窓状のドレーンポートが形成されており、油圧回路を流動する潤滑油の圧力がリリーフ圧を超えて過剰となった場合には、潤滑油の一部がドレーンポートを介してオイルポンプの上流へと還流し、または、オイルタンクに至る流下路へと流下する。
特許文献1に記載のリリーフバルブでは、設定されるリリーフ圧の大きさに応じて周壁におけるドレーンポートの端面位置を調整する必要があるため、オイルポンプの仕様や加工性の問題によっては、必要なリリーフ圧に対応する位置にドレーンポートを形成することができない場合や、ドレーンポートの位置によっては高圧側と低圧側とを接続することが困難になる場合がある。
したがって、特許文献1に記載のリリーフバルブでは、ドレーンポートの形成位置を含めたレイアウトの自由度が少なく、オイルポンプの仕様や油圧回路の仕様ごとにリリーフバルブを個別に製造する必要があったり、オイルポンプの外部にリリーフバルブを別途設置しなければならなかったりなど、SDGsにおける持続可能な生産消費形態の確保などへの貢献を十分に果たすことができない。
そこで、本発明の目的は、レイアウトの自由度を向上させて油圧回路における高圧側と低圧側との接続を容易にすることが可能なリリーフバルブおよびそれを備えたオイルポンプ装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、軸方向の一端が高圧流路に連通し、軸方向の他端が閉塞された弁収容室が形成されたハウジングと、前記弁収容室内を軸方向に移動するスプール弁体と、前記スプール弁体を前記弁収容室の一端側に付勢するばね体と、を備え、前記高圧流路内の流体の圧力がリリーフ圧を超えた場合に、前記高圧流路内の流体の一部を低圧流路に流出させるリリーフバルブにおいて、前記ハウジングには、前記弁収容室を画定する周壁の一部が凹み、且つ前記弁収容室の軸方向に沿って前記スプール弁体の移動範囲より前記弁収容室の他端側にまで延びる溝が形成され、前記スプール弁体は、前記高圧流路内の流体の圧力が前記リリーフ圧以下の場合に、前記ばね体の付勢力によって前記弁収容室の一端側に移動して、前記高圧流路と前記溝とを遮断し、前記高圧流路内の流体の圧力が前記リリーフ圧を超えた場合に、前記ばね体の付勢力に抗して前記弁収容室の他端側に移動して、前記高圧流路と前記溝とを連通させ、前記溝上には、前記低圧流路への流出口が形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、レイアウトの自由度を向上させて油圧回路における高圧側と低圧側との接続を容易にすることが可能なリリーフバルブおよびそれを備えたオイルポンプ装置を得ることができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るオイルポンプ装置10を説明する。
図1は、本実施形態に係るオイルポンプ装置10が搭載された潤滑回路1の模式図である。潤滑回路1は、例えば、自動車などの車両に搭載される。そして、潤滑回路1は、例えば、潤滑対象2(例えば、エンジンのクランクシャフトやピストン周り、トランスミッションの内部)に潤滑油(流体の一例)を供給する。図1に示すように、潤滑回路1は、モータ3と、ドライバ4と、オイルタンク5と、オイルポンプ装置10とを主に備える。
モータ3は、ドライバ4の制御に従って、オイルポンプ装置10を駆動するための駆動力を発生させる。オイルタンク5は、潤滑対象2に供給する潤滑油を貯留する。オイルポンプ装置10は、オイルタンク5に貯留された潤滑油を潤滑対象2に供給する。より詳細には、オイルポンプ装置10は、オイルタンク5に貯留された潤滑油を吸引して潤滑対象2に圧送するオイルポンプ11と、オイルポンプ11から圧送される潤滑油の圧力がリリーフ圧を超えた場合に、オイルポンプ11から圧送された潤滑油の一部をオイルポンプ11の上流側に還流させるリリーフバルブ12とを備える。
図2は、本実施形態に係るオイルポンプ装置10の外観斜視図である。図2に示すように、オイルポンプ11及びリリーフバルブ12は、ポンプカバー13の内部に収容されている。すなわち、オイルポンプ11及びリリーフバルブ12が一体化されて、本実施形態に係るオイルポンプ装置10が構成されている。
図3は、オイルポンプ11及びリリーフバルブ12の間に位置するポンプカバー13の斜視図である。図3に示すように、ポンプカバー13には、オイルポンプ11に接続された低圧流路14及び高圧流路15が形成されている。低圧流路14は、オイルタンク5とオイルポンプ11とを接続する流路である。高圧流路15は、オイルポンプ11と潤滑対象2とを接続する流路である。そして、オイルポンプ11は、低圧流路14を通じてオイルタンク5から吸引した潤滑油を圧縮して、高圧流路15を通じて潤滑対象2に供給する。すなわち、高圧流路15を流れる潤滑油の圧力は、低圧流路14を流れる潤滑油の圧力より高い。
図4は、リリーフバルブ12の断面斜視図である。図5は、本実施形態に係るリリーフバルブ12の断面図であって、高圧流路15内の潤滑油がリリーフ圧以下の場合を示す図である。図6は、本実施形態に係るリリーフバルブ12の断面図であって、高圧流路15内の潤滑油がリリーフ圧を超えた場合を示す図である。図7は、リリーフバルブ12を弁収容室21の他端側から見た図である。
本実施形態に係るリリーフバルブ12は、高圧流路15内の潤滑油がリリーフ圧に達した場合に、高圧流路15内の潤滑油の一部を低圧流路14に還流させる。図4~図7に示すように、リリーフバルブ12は、ハウジング16と、封止プレート17と、スプール弁体18と、コイルバネ19(ばね体)とを主に備える。
本実施形態に係るハウジング16は、ポンプカバー13の一部を構成する。ハウジング16の内部には、高圧流路15の一部と、導入室20と、弁収容室21と、一対の溝22、23と、流出口24とが形成されている。導入室20、弁収容室21、一対の溝22、23、及び流出口24は、潤滑油が流通可能な空間である。
導入室20及び弁収容室21は、円筒形状の空間である。導入室20は、オイルポンプ11から潤滑対象2に至る高圧流路15から分岐している。弁収容室21は、軸方向の一端が導入室20を通じて高圧流路15に連通し、軸方向の他端が封止プレート17によって閉塞されている。そして、弁収容室21は、一端及び他端(すなわち、導入室20及び封止プレート17)の間で直線的に延設されている。
本明細書では、弁収容室21の延設方向(すなわち、一端及び他端を結ぶ方向)を「軸方向」と定義し、軸方向に直交する方向を「径方向」と定義する。そして、導入室20の直径(径方向の寸法)は、弁収容室21の直径より小さく設定されている。すなわち、導入室20及び弁収容室21の境界には、段差が形成されている。
図4~図7に示すように、溝22、23は、径方向において弁収容室21に隣接して形成されている。より詳細には、溝22、23は、弁収容室21を画定するハウジング16の周壁の一部を凹ませることによって形成されている。また、溝22、23は、弁収容室21を中心として対称な位置に配置されている。換言すれば、溝22、23は、弁収容室21の周方向において、等間隔(本実施形態では、180°間隔)に配置されている。
また、溝22、23は、弁収容室21の軸方向に沿って延設されている。さらに、溝22、23は、後述するスプール弁体18のストローク(移動範囲)より弁収容室21の他端側(すなわち、封止プレート17側)にまで延設されている。そして、溝22、23は、スプール弁体18のストロークより他端側において、弁収容室21を介して互いに連通している。
溝22は、第1溝22aと、第2溝22bとを含む。第1溝22aは、弁収容室21の他端(すなわち、封止プレート17に接する位置)から一端側(すなわち、導入室20側)に向けて延設されている。第2溝22bは、弁収容室21の一端側で第1溝22aに連通している。また、第2溝22bは、弁収容室21の一端(すなわち、導入室20及び弁収容室21の境界)にまで到達していない。さらに、第2溝22bの凹み量は、第1溝22aより少なく設定されている。すなわち、第1溝22a及び第2溝22bの境界には、段差が形成されている。
溝23は、第1溝23aと、第2溝23bとを含む。第1溝23aは、弁収容室21の他端(すなわち、封止プレート17に接する位置)から一端側(すなわち、導入室20側)に向けて延設されている。第2溝23bは、弁収容室21の一端側で第1溝23aに連通している。また、第2溝23bは、弁収容室21の一端(すなわち、導入室20及び弁収容室21の境界)にまで到達していない。さらに、第2溝23bの凹み量は、第1溝23aより少なく設定されている。すなわち、第1溝23a及び第2溝23bの境界には、段差が形成されている。
溝22、23は、例えば以下の方法で形成することができる。まず、径方向において弁収容室21に接する位置を、弁収容室21の他端から一端側に向けて軸方向に切削することによって、第1溝22a、23aを形成する。次に、第1溝22a、23aの奥壁をさらに切削することによって、第2溝22b、23bを形成する。但し、溝22、23の形成方法は、前述の例に限定されない。
流出口24は、溝23(より詳細には、第1溝23a)上に形成されている。流出口24の位置は、第1溝23a上であれば、軸方向の任意の位置に形成することができる。本実施形態に係る流出口24は、スプール弁体18のストロークより弁収容室21の他端側に形成されている。そして、流出口24は、溝23と低圧流路14とを連通させる。換言すれば、流出口24は、オイルタンク5より潤滑油の流通方向の下流側で、且つオイルポンプ11より潤滑油の流通方向の上流側において、低圧流路14に接続されている。さらに換言すれば、流出口24は、低圧流路14を通じてオイルポンプ11の吸入ポートに接続されている。
スプール弁体18は、弁本体18aと、ロッド18bとで構成されている。弁本体18aは、直径が弁収容室21と同一の円柱形状の部分である。すなわち、弁収容室21の径方向において、弁本体18aと溝22、23が形成されたハウジング16の周壁との間には、隙間が形成されている。弁本体18aの軸方向の一端面は、高圧流路15を流れる潤滑油の圧力を受ける受圧面18cである。また、弁本体18aの軸方向の他端面は、コイルバネ19の付勢力を受けるばね座面18dである。ロッド18bは、弁本体18aのばね座面18dから軸方向に延びる円柱形状の部分である。また、ロッド18bの直径は、弁本体18a(換言すれば、弁収容室21)より小さく設定されている。
スプール弁体18は、弁本体18aの受圧面18cを一端側(すなわち、導入室20側)に向け、ロッド18bを他端側(すなわち、封止プレート17側)に向けた状態で、弁収容室21に収容されている。そして、スプール弁体18は、弁収容室21の軸方向に移動可能に構成されている。
スプール弁体18の移動範囲(=ストローク)は、弁収容室21の軸方向において、図5に示す受圧面18cの位置(スプール弁体18の移動範囲の一端側の終端)と、図6に示す受圧面18cの位置(スプール弁体18の移動範囲の他端側の終端)との間である。スプール弁体18の移動範囲の一端側の終端とは、導入室20と弁収容室21との境界の段差(すなわち、弁収容室21の一端)である。スプール弁体18の移動範囲の他端側の終端とは、第2溝22b、23bが形成された位置である。
コイルバネ19は、弁本体18aのばね座面18dと封止プレート17との間において、弁収容室21に収容されている。また、コイルバネ19は、ロッド18bに外挿されている。そして、コイルバネ19は、スプール弁体18を弁収容室21の一端側(すなわち、導入室20側)に付勢する。コイルバネ19の付勢力は、リリーフバルブ12のリリーフ圧に対応する値に設定されている。
高圧流路15内の潤滑油の圧力がリリーフ圧以下の場合、スプール弁体18は、コイルバネ19の付勢力によって弁収容室21の一端側に移動する。そして、図5に示すように、弁本体18aの受圧面18cは、導入室20及び弁収容室21の境界に形成された段差に当接する。その結果、スプール弁体18は、導入室20(高圧流路15)と溝22、23とを遮断する。
一方、高圧流路15内の潤滑油の圧力がリリーフ圧を超えた場合に、スプール弁体18は、受圧面18cで受けた潤滑油の圧力によって、コイルバネ19の付勢力に抗して弁収容室21の他端側に移動する。そして、図6に示すように、弁本体18aの受圧面18cは、弁収容室21の軸方向において、第2溝22b、23bの位置に配置される。その結果、スプール弁体18は、導入室20(高圧流路15)と溝22、23とを連通させる。
また、受圧面18cが図6の位置に達したとき、ロッド18bの先端(封止プレート17に対面する端部)は、封止プレート17(すなわち、弁収容室21の基端)に当接する。その結果、スプール弁体18が予め定められたストロークの範囲外にまで移動するのを防止することができる。
これにより、図6に実線の矢印で示すように、高圧流路15内の潤滑油の一部は、導入室20、弁本体18aと第2溝22b、23bとの隙間、第1溝22a、23a、及び流出口24を通じて低圧流路14に還流する。ここで、溝22側に流入した潤滑油は、スプール弁体18のストロークより弁収容室21の他端側において、弁収容室21を通じて溝23側に移動して流出口24に到達する。その結果、高圧流路15を通じて潤滑対象2に供給される潤滑油(図6の破線の矢印で示される潤滑油)の圧力がリリーフ圧以下に維持される。さらに、流出口24を通じて低圧流路14に還流した潤滑油は、再びオイルポンプ11に吸引される。
さらに、高圧流路15内の潤滑油の圧力がリリーフ圧以下に低下すると、スプール弁体18は、コイルバネ19の付勢力によって再び弁収容室21の一端側に移動し、導入室20(高圧流路15)と溝22、23とを遮断する。これにより、高圧流路15内の潤滑油の圧力が下がった場合に、潤滑対象2に供給される潤滑油量を確保することができる。
上記の実施形態によれば、弁収容室21内に形成した溝23上に流出口24を形成するので、スプール弁体18のストローク内に流出口24(従来技術の「窓」に相当する部分)を設ける必要がない。これにより、弁収容室21の軸方向における流出口24のレイアウトの自由度が向上するので、高圧流路15と低圧流路14とを容易に接続することができる。
また、上記の実施形態によれば、弁収容室21を中心として対称な位置に一対の溝22、23を形成したので、導入室20から溝22、23への潤滑油の流れをスムーズにすることができる。さらに、スプール弁体18のストロークより弁収容室21の他端側で溝22、23を連通させることによって、溝22、23の両方に流出口24を設ける必要がない。
また、上記の実施形態によれば、第1溝22a、23aの奥壁に凹み量の少ない第2溝22b、23bを形成することによって、導入室20から溝22、23への潤滑油の急激な流れを抑制することができる。また、溝22、23のうちの第2溝22b、23bのみの切削精度を高めれば、上記の作用効果を実現することができる。但し、溝22、23全体を高い切削精度で形成することができれば、軸方向の全域において凹み量を同一(すなわち、第2溝22b、23bを省略)にしてもよい。
また、ハウジング16をポンプカバー13の一部として、オイルポンプ11及びリリーフバルブ12を一体化することによって、オイルポンプ装置10をコンパクト化することができる。そして、本発明は、コンパクトなオイルポンプ装置10に適用されることによって、特に有利な効果を奏する。但し、本発明は、オイルポンプ11及びリリーフバルブ12が別体として構成されて、流路(例えば、配管、チューブ)によって接続されている場合にも適用可能である。
[変形例]
図8~図12を参照して、本発明の変形例を説明する。以下、本発明の変形例について、上記の実施形態との共通点の詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明する。
図8~図12を参照して、本発明の変形例を説明する。以下、本発明の変形例について、上記の実施形態との共通点の詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明する。
図8は、変形例に係る潤滑回路1Aの概略構成図である。図9は、変形例に係るリリーフバルブ12Aの外観斜視図である。図10は、変形例に係るリリーフバルブ12Aの断面図であって、高圧流路15内の潤滑油がリリーフ圧以下の場合を示す図である。図11は、変形例に係るリリーフバルブ12Aの断面図であって、高圧流路15内の潤滑油がリリーフ圧を超えた場合を示す図である。図12は、変形例に係るリリーフバルブ12を弁収容室21の他端側から見た図である。
図8に示すように、変形例に係る潤滑回路1Aでは、オイルポンプ11Aと、リリーフバルブ12Aとが別体として構成されている。すなわち、上記の実施形態及び変形例において、ハウジング16は、ポンプカバー13の一部でもよいし、ポンプカバー13とは独立した構成部品でもよい。また、上記の実施形態及び変形例において、高圧流路15は、ポンプカバー13の内部に形成されていてもよいし、ポンプカバー13とは別の構成部品(例えば、配管、チューブ)でもよい。
また、変形例に係る潤滑回路1Aにおいて、リリーフバルブ12Aの流出口24から流出した潤滑油は、低圧流路14と異なる還流流路25を通じてオイルタンク5に還流する。すなわち、上記の実施形態及び変形例において、流出口24は、オイルポンプ11、11Aより潤滑油の流通方向の上流側の流路に接続されていればよい。
さらに、上記の実施形態及び変形例では、オイルポンプ11、11A及びリリーフバルブ12、12Aを潤滑回路1、1Aに適用した例を説明した。しかしながら、オイルポンプ11、11A及びリリーフバルブ12、12Aは、オイルタンク5に貯留された作動油(流体の他の例)を、油圧アクチュエータ(例えば、油圧モータ、油圧シリンダ等)に圧送する油圧駆動回路にも適用することができる。
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、本実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、本実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。またさらに、本実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
1,1A:潤滑回路
2:潤滑対象
3:モータ
4:ドライバ
5:オイルタンク
10:オイルポンプ装置
11,11A:オイルポンプ
12,12A:リリーフバルブ
13:ポンプカバー
14:低圧流路
15:高圧流路
16:ハウジング
17:封止プレート
18:スプール弁体
18a:弁本体
18b:ロッド
18c:受圧面
18d:ばね座面
19:コイルバネ
20:導入室
21:弁収容室
22,23:溝
22a,23a:第1溝
22b,23b:第2溝
24:流出口
25:還流流路
2:潤滑対象
3:モータ
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10:オイルポンプ装置
11,11A:オイルポンプ
12,12A:リリーフバルブ
13:ポンプカバー
14:低圧流路
15:高圧流路
16:ハウジング
17:封止プレート
18:スプール弁体
18a:弁本体
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20:導入室
21:弁収容室
22,23:溝
22a,23a:第1溝
22b,23b:第2溝
24:流出口
25:還流流路
Claims (6)
- 軸方向の一端が高圧流路に連通し、軸方向の他端が閉塞された弁収容室が形成されたハウジングと、
前記弁収容室内を軸方向に移動するスプール弁体と、
前記スプール弁体を前記弁収容室の一端側に付勢するばね体と、
を備え、
前記高圧流路内の流体の圧力がリリーフ圧を超えた場合に、前記高圧流路内の流体の一部を低圧流路に流出させるリリーフバルブにおいて、
前記ハウジングには、前記弁収容室を画定する周壁の一部が凹み、且つ前記弁収容室の軸方向に沿って前記スプール弁体の移動範囲より前記弁収容室の他端側にまで延びる溝が形成され、
前記スプール弁体は、
前記高圧流路内の流体の圧力が前記リリーフ圧以下の場合に、前記ばね体の付勢力によって前記弁収容室の一端側に移動して、前記高圧流路と前記溝とを遮断し、
前記高圧流路内の流体の圧力が前記リリーフ圧を超えた場合に、前記ばね体の付勢力に抗して前記弁収容室の他端側に移動して、前記高圧流路と前記溝とを連通させ、
前記溝上には、前記低圧流路への流出口が形成されている
ことを特徴とするリリーフバルブ。 - 請求項1に記載のリリーフバルブにおいて、
前記溝は、前記弁収容室を中心として対称な位置に一対配置され、
一対の前記溝は、前記スプール弁体の移動範囲より前記弁収容室の他端側において連通している
ことを特徴とするリリーフバルブ。 - 請求項1または2に記載のリリーフバルブにおいて、
前記溝は、
前記弁収容室の他端から一端側に向けて延びる第1溝と、
前記弁収容室の一端側で前記第1溝に連通し、且つ前記第1溝より凹み量が少ない第2溝と、
を含む
ことを特徴とするリリーフバルブ。 - オイルタンクに貯留されている潤滑油を吸入して前記高圧流路に圧送するオイルポンプと、
前記オイルポンプを覆うポンプカバーと、
請求項1~3のいずれか1項に記載のリリーフバルブと、
を備えた
ことを特徴とするオイルポンプ装置。 - 請求項4に記載のオイルポンプ装置において、
前記ハウジングは、前記ポンプカバーの一部である
ことを特徴とするオイルポンプ装置。 - 請求項4または5に記載のオイルポンプ装置において、
前記溝上に形成された前記流出口は、前記オイルポンプの吸入ポートに接続されている
ことを特徴とするオイルポンプ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021200971A JP2023086446A (ja) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | リリーフバルブおよびそれを備えたオイルポンプ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2021200971A JP2023086446A (ja) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | リリーフバルブおよびそれを備えたオイルポンプ装置 |
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JP2023086446A true JP2023086446A (ja) | 2023-06-22 |
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ID=86850306
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2021200971A Pending JP2023086446A (ja) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | リリーフバルブおよびそれを備えたオイルポンプ装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2023086446A (ja) |
-
2021
- 2021-12-10 JP JP2021200971A patent/JP2023086446A/ja active Pending
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