JP5453911B2

JP5453911B2 - 可変油圧システム

Info

Publication number: JP5453911B2
Application number: JP2009114939A
Authority: JP
Inventors: 克明 ▲高▼橋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2029-05-11
Also published as: JP2010261569A

Description

本発明は、切り替え弁によってリリーフ圧が変更されるリリーフ弁を備えた可変油圧システムに関する。

内燃機関に供給されるオイルの圧力を可変とする可変油圧システムとしては、例えば特許文献１のようにリリーフ圧を２段階に制御するリリーフ弁を備えた可変油圧システムが知られている。こうしたリリーフ弁が搭載された可変油圧システムにおいては、高い供給圧が必要とされない機関運転時、例えば機関始動時にリリーフ弁のリリーフ圧が低圧段に設定され、これによりオイルポンプの負荷が低減されて燃費の向上が実現可能となる。近年では、こうした可変油圧システムの１つとして、オイルの流通経路を切り替える切り替え弁を通じてリリーフ弁のリリーフ圧を低圧段と低圧段よりも高い高圧段との２段階に切り替える可変油圧システムが開発されるに至っている。このような可変油圧システムの一例を以下に説明する。図４（ａ）は、こうした可変油圧システムの概略構成をリリーフ弁の断面構造とともに示したものである。なお、図４（ａ）は、リリーフ圧が高圧段に選択された開弁時の状態を示したものである。

図４に示されるように、可変油圧システム５０には、オイルの供給対象としての内燃機関の各部位とオイルパン５１との間を連結する供給通路５２の途中に、オイルを吸引して吐出する機関駆動式のポンプ５３と、該ポンプ５３の吸入側でオイルに含まれる比較的大きな異物を取り除くオイルストレーナ５４とが設けられている。この供給通路５２の途中には、ポンプ５３の吐出側と吸入側とに接続されるリリーフ通路５５が設けられており、そのリリーフ通路５５の途中には、ポンプ５３から吐出されたオイルの圧力が所定のリリーフ圧以上になるとオイルの一部をポンプ５３の吸入側に逃がすリリーフ弁６０が設けられている。

リリーフ弁６０を構成する弁本体６１には、一方向に延びる円形孔であるボア６１ａが、その一端がリリーフ通路５５の吸入側に接続されて、またその他端が閉止部材６２により閉口されるかたちに設けられている。ボア６１ａは、リリーフ通路５５に接続された入口通路６４から閉止部材６２に向けてその内径が大きくなる多段状をなしており、このボア６１ａの底部を塞ぐ閉止部材６２は、入口通路６４に延びる円柱状の閉止部６２ａがボア６１ａの周面から離間するかたちをなしている。そしてこれら入口通路６４、閉止部材６２及びボア６１ａに囲まれるかたちで収容室６３が構成されている。

上記ボア６１ａの長手方向の中央付近には、その長手方向と交差した方向に延びる出口通路６５が、その一端が上記収容室６３に接続されて、またその他端がリリーフ通路５５の吸入側に接続されるかたちに設けられている。このボア６１ａの内部には、閉止部６２ａが嵌入される円筒形状のスリーブ６６が入口通路６４と閉止部材６２との間で摺動可能に内装されている。このスリーブ６６がボア６１ａ内を摺動する間、閉止部６２ａはスリーブ６６内に嵌入され続けて、スリーブ６６と閉止部材６２との間にこれらとボア６１ａとに囲まれるかたちで背圧室７１が形成され続ける。

こうした構成からなる背圧室７１は、背圧通路７２とその接続先である切り替え弁７３とを介し、ポンプ５３の吐出側及びポンプ５３の吸入側に接続されている。そして背圧室７１の接続先が切り替え弁７３によりポンプ５３の吐出側に切り替えられると、ポンプ５３の吐出側からのオイルが導入通路７４を通じて背圧室７１に供給されて背圧室７１における油圧が昇圧される。これにより、スリーブ６６の長手方向の一端が収容室６３の入口
通路６４側の端に当接する位置である低圧段制御位置へ変位する。これに対して背圧室７１の接続先が切り替え弁７３によりポンプ５３の吸入側に切り替えられると、背圧室７１のオイルの一部が排出用通路７５を通じてポンプ５３の吸入側へ排出されて背圧室７１における油圧が降圧される。これにより、スリーブ６６の長手方向の他端が収容室６３の閉止部材６２側の端に当接する位置である高圧段制御位置へ移動する。

上記スリーブ６６の内部には、その入口通路６４側から閉止部６２ａ側に広がるかたちの多段円形孔である弁体摺動孔６８が設けられ、この弁体摺動孔６８の内部には、有蓋円筒状の弁体６７が弁体摺動孔６８の中心軸方向に摺動可能に内装されている。この弁体６７と閉止部６２ａとの間には、弁体６７を入口通路６４の側へ付勢するコイルばね７０が設けられている。またスリーブ６６の周壁における長手方向の中央付近には、前記出口通路６５と連通するリリーフ孔６９が設けられている。そして入口通路６４からのオイルの圧力が弁体摺動孔６８を通じて弁体６７に作用すると、この弁体６７は、弁体摺動孔６８内の油圧に基づく力とこれに抗したコイルばね７０の復元力とに応じてリリーフ孔６９を横切る範囲で弁体摺動孔６８の軸方向に沿って変位する。

こうした構成からなるリリーフ弁６０によれば、弁体６７がリリーフ孔６９を開通するか否か、つまりオイルがリリーフされるか否かが、上記弁体６７の位置とリリーフ孔６９（スリーブ６６）の位置とにより規定されることとなる。言い換えれば、上記弁体６７の位置を規定する油圧がリリーフ圧であるか否かに応じて、オイルがリリーフされるか否かが切り替わり、さらに上記スリーブ６６の位置を規定する背圧室７１の油圧の印加状態が２段階であることから、上述のリリーフ圧が２段階に切り替えられることとなる。

実開平４−１０５６７６号公報

ところで、図４（ａ）に示されるように、リリーフ弁６０のリリーフ圧が高圧段に制御されているときに機関回転速度が著しく低下すると、すなわち背圧室７１が切り替え弁７３を介して排出用通路７５と連通しているときに機関回転速度が著しく低下すると、機関駆動式であるポンプ５３の回転速度の著しい低下に伴って供給通路５２の油圧が大幅に低下するようになる。こうした過程におけるリリーフ弁６０にあってはまず、弁体６７がコイルばね７０の付勢力によって入口通路６４に向かって移動する。次いで弁体６７がスリーブ６６に当接し、これら弁体６７とスリーブ６６とが一体的に入口通路６４に向かって移動し、図４（ｂ）に示されるように、ついにはスリーブ６６が低圧段制御位置まで変位する。

上述のようにしてスリーブ６６が低圧段制御位置へ変位すると、導入通路７４から背圧室７１へオイルが供給されない状態で、背圧室７１の容積が強制的に拡大されることになる。この結果、強制的な容積の拡大により発生した背圧室７１内の負圧に応じて、本来ならば背圧室７１内のオイルを排出する流路から背圧室７１に向けてオイルが逆流することになる。つまり、切り替え弁７３を挟むかたちに構成された一対の背圧通路７２と排出用通路７５とを通して、背圧室７１に向けてオイルが逆流することになる。

このような逆流が発生しない状態で可変油圧システムが駆動する場合には、背圧通路７２に対して導入通路７４のみからオイルが供給され、また排出用通路７５に対して背圧通路７２のみからオイルが供給され、結局、いずれの通路も導入通路７４からのオイルで満たされることになる。それゆえ、これら背圧通路７２と排出用通路７５とに挟まれた切り
替え弁７３内には、導入通路７４から供給されるオイル、つまりポンプやポンプの吐出側に配設されたフィルタにより清浄化されたオイルのみが流入することになる。

これに対して上述するような逆流が発生する場合には、背圧通路７２及び排出用通路７５から背圧室７１に向けてオイルが逆流することになり、このようにして逆流するオイルが供給通路５２から供給されることになる。それゆえ、これら背圧通路７２と排出用通路７５とに挟まれた切り替え弁７３内には、供給通路５２から供給されるオイル、つまりオイルストレーナ５４を通過した比較的微少な異物を含むオイルが流入することになる。そして背圧室７１の強制的な拡張が繰り返される度に、こうした異物を含むオイルが流入されて、切り替え弁７３内やそれの背圧室７１側に異物が蓄積されることになる。このようにして切り替え弁７３内やそれを通して背圧室７１に流入した異物は、後続するリリーフ圧の切り替え時において切り替え弁７３内における流路の目詰まりや弁体の動作不良等を招き、ひいてはリリーフ弁におけるリリーフ圧の切り替え動作の信頼性を損なう要因となる虞がある。

本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、その目的は、背圧室の油圧の印加態様を切り替え弁によって切り替えることによりリリーフ圧が変更されるリリーフ弁を備えた可変油圧システムにおいて、リリーフ弁におけるリリーフ圧の切り替え動作の信頼性を向上させた可変油圧システムを提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、背圧室における油圧とポンプの吐出側における油圧との差に応じて同背圧室の容積が拡大及び縮小する態様で変位することにより同ポンプの吐出側におけるリリーフ圧を変更する可動部材を有したリリーフ弁と、前記背圧室が連通する連通先を、オイルの供給対象と前記ポンプとを接続する吐出通路と、オイルタンクと前記ポンプとを接続する吸入通路とに切り替える切り替え弁とを備え、前記切り替え弁による前記連通先の切り替えにより前記背圧室における油圧を変更して当該油圧に応じた前記可動部材の変位により前記リリーフ弁のリリーフ圧を変更する可変油圧システムであって、前記切り替え弁と前記吸入通路とを接続する排出用通路の容積が前記背圧室の容積の最大変化量よりも大きく、前記吸入通路が前記切り替え弁よりも重力方向に位置するとともに、前記排出用通路が前記切り替え弁から重力方向に沿って前記吸入通路まで延びる通路であることを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、切り替え弁とポンプの吸入側とを接続する排出用通路の容積が背圧室の容積の最大変化量よりも大きくなるため、排出用通路内におけるオイルの容量が背圧室に吸入されるオイルの容量よりも常に大きくなる。ポンプの吐出側における油圧が背圧室における油圧よりも低い場合には、背圧室の連通先がたとえポンプの吸入側であっても、背圧室の容積が拡大するかたちに可動部材が変位し得る。このようにして背圧室の容積が強制的に拡大する場合には、背圧室の連通先であるポンプの吸入側のオイル、すなわち排出用通路内のオイルが背圧室内へ逆流することになる。上述するような構成であれば、排出用通路内のオイルが背圧室内へ逆流したとしても、背圧室内へ逆流する（吸入される）オイルの容量が排出用通路内におけるオイルの容量よりも常に小さくなるため、排出用通路の連結先である吸入通路内のオイルが切り替え弁まで到達することがない。こうすることで、吸入通路内のオイルに含まれている異物が切り替え弁に流入し難くなる。その結果、異物に起因した切り替え弁の不具合が発生しにくくなり、リリーフ弁におけるリリーフ圧の切り替え動作の信頼性を向上させることが可能になる。
さらに、吸入通路が切り替え弁よりも重力方向に位置するため、これらを接続する排出用通路に流入した異物は、吸入通路へ戻されるような力（自重）を受けることになる。つまり、排出用通路が重力方向に長くなるため、吸入通路における異物が切り替え弁へ流入し難くなり、またこうした排出用通路の形状について自由度を拡張させることが可能にもなる。
また、排出用通路がその全長にわたり重力方向へ延びるかたちに構成されるため、こうした排出用通路がオイルの流通ルートから孤立する状態には、同排出用通路に流入した異物がその自重により効果的に吸入通路側の端へ移動することになる。それゆえ、吸入通路における異物がさらに切り替え弁へ流入し難くなり、リリーフ弁におけるリリーフ圧の切り替え動作の信頼性をより一層に向上させることが可能になる。

請求項２に記載の発明は、前記排出用通路の容積が前記背圧室の最大容積よりも大きいことを要旨とする。
請求項２に記載の発明によれば、排出用通路内のオイルが背圧室内へ逆流したとしても、背圧室内へ逆流する（吸入される）オイルの容量が排出用通路内におけるオイルの容量
よりも確実に小さくなるため、排出用通路の連結先である吸入通路内のオイルが切り替え弁まで到達することがない。それゆえ、リリーフ圧の切り替え動作の信頼性がさらに向上されることになる。

本発明にかかる可変油圧システムの構成をリリーフ弁の断面を中心に示した概略構成図。リリーフ弁のリリーフ圧が低圧段に選択されている場合であって、（ａ）閉弁状態にあるリリーフ弁の断面構造を中心にオイルの流れを示した図、（ｂ）開弁状態にあるリリーフ弁の断面構造を中心にオイルの流れを示した図。リリーフ弁のリリーフ圧が高圧段に選択されている場合であって、（ａ）閉弁状態にあるリリーフ弁の断面構造を中心にオイルの流れを示した図、（ｂ）開弁状態にあるリリーフ弁の断面構造を中心にオイルの流れを示した図。従来の可変油圧システムにおいてリリーフ圧が高圧段に選択されている場合であって、（ａ）開弁状態にあるリリーフ弁の断面構造を中心にオイルの流れを示した図、（ｂ）スリーブが低圧段制御位置に変位する際のオイルの流れを示した図。

以下、本発明にかかる可変油圧システムを具体化した一実施形態について図１〜図３を
参照して説明する。図１は、可変油圧システムの概略構成をリリーフ弁の断面構造を中心に示した構成図であり、オイルの供給対象である機関が始動前の状態を示している。

図１に示されるように、可変油圧システム１０には、オイルパン１１に貯留されているオイルを内燃機関の各部位に対して供給する供給通路１２が設けられている。供給通路１２の途中には、オイルを吸引して吐出する機関駆動式のポンプ１３が設けられている。なお以下では、このポンプ１３の吸入側における供給通路１２を吸入通路１２ａとし、ポンプ１３の吐出側における供給通路１２を吐出通路１２ｂという。吸入通路１２ａの吸入側の端部には、オイルに含まれる比較的大きな不純物を取り除くオイルストレーナ１４が設けられている。

そして内燃機関の機関運転にともなってポンプ１３が駆動されると、オイルパン１１に貯留されたオイルがオイルストレーナ１４及び吸入通路１２ａを通してポンプ１３により吸い上げられて、吐出通路１２ｂから内燃機関の各部位、例えばオイルの圧力により駆動される油圧駆動式の各種装置にオイルが供給される。さらには機関出力を取り出すためのピストンに対してそのオイルが噴射されて同ピストンを冷却するピストンジェット機構及び機関の被潤滑部等にオイルが供給される。この吐出通路１２ｂの途中には、ポンプ１３の吐出側と吸入側とに接続されたリリーフ通路１５が設けられており、同リリーフ通路１５の途中には、ポンプ１３から吐出されたオイルの圧力が所定のリリーフ圧以上になるとそのオイルの一部を逃がすリリーフ弁２０が設けられている。

リリーフ弁２０を構成する弁本体２１の一端部（図１に示す左端部）には、同弁本体２１の端面に開口を有した円形孔であるボア２３が設けられている。このボア２３の開口は閉止部材２２によって閉口されており、これによりボア２３の内部空間に相当する収容室が弁本体２１内に画成されている。この収容室を構成する閉止部材２２には、ボア２３の径よりも小さい径からなりボア２３の内部へ突出する略円柱状の弁体支持部２２Ａがボア２３と同一軸線上に設けられている。そしてこの弁体支持部２２Ａの外周面とボア２３の内周面との間には、これらの間の距離が略等しくなるかたちに、ボア２３の内周面の全周にわたる間隙が形成されている。また弁体支持部２２Ａの外周面の一部には、その径方向に突出するストッパ２２Ｂが設けられている。以下、上述したボア２３の中心軸Ｃに沿った方向を軸方向という。

弁本体２１の他端部には、上述したボア２３の径よりも小さい径からなる入口開口部２４がボア２３と同一軸線上に設けられている。ポンプ１３の吐出側に接続されたリリーフ通路１５と上述した収容室とは、この入口開口部２４を介して連通している。またボア２３における軸方向の中央位置付近には、軸方向に幅広な出口通路２５がボア２３の内周面に開口するかたちに設けられている。ポンプ１３の吸入側に接続されたリリーフ通路１５と上述した収容室とは、この出口通路２５を介して連通している。

このように構成されたボア２３の内部には、軸方向に沿って延びる円筒状の可動部材であるスリーブ２６が同じく軸方向に沿って摺動可能に同一軸線上に内装されている。このスリーブ２６の軸方向の長さは、収容室の同じく軸方向の長さよりも短く形成されており、またスリーブ２６における一端部２６Ｂは、上述した弁体支持部２２Ａの外周面とボア２３の内周面との間の間隙に嵌装されている。つまり弁体支持部２２Ａの外周面とボア２３の内面との間の隙間は、上記スリーブ２６の一端部２６Ｂ側の端面である背圧面２６Ｃによってその軸方向の領域が区画されている。そして、これら弁体支持部２２Ａの外周面、ボア２３の内周面、及びスリーブ２６の背圧面２６Ｃに囲まれるかたちの背圧室３５が、スリーブ２６が軸方向へ変位することによってその容積が拡大及び縮小可能な態様でボア２３の全周にわたる上記の隙間に画成されている。

中心軸Ｃを挟んで前記ストッパ２２Ｂと対向する位置には、ボア２３の内周面に開口して上記背圧室３５に連通する導出入孔３６が弁本体２１に内設されている。この導出入孔３６には、一端が切り替え弁４０に接続された背圧通路４１の他端が接続されている。切り替え弁４０は同切り替え弁４０の重力方向に上記吸入通路１２ａが位置するかたちで構成されており、この切り替え弁４０には、上記背圧通路４１の他、ポンプ１３の吐出側における吐出通路１２ｂに接続された導入通路４２と、ポンプ１３の吸入側に接続されて重力方向に沿って延びる通路としての排出用通路４３とがそれぞれ接続されている。この排出用通路４３は、拡縮可能な背圧室３５の容積の最大変化量ΔＶよりも大きい容積Ｖ１からなるオイルの流路を有している。そして切り替え弁４０が切り替え動作を実行することによって、背圧通路４１（背圧室３５）の接続先が導入通路４２と排出用通路４３とに切り替えられる。こうした切り替え弁４０の切り替え動作は、切り替え弁４０に電気的に接続された電子制御装置４５によって内燃機関の機関運転状態に応じて実行される。切り替え弁４０は例えば三方電磁弁であって、この切り替え弁４０に対して通電がなされると、背圧通路４１を通じて背圧室３５に連通する通路が導入通路４２に選択され、背圧室３５における油圧が昇圧することとなる。また切り替え弁４０に対する通電が遮断されると、背圧通路４１を通じて背圧室３５に連通する通路が排出用通路４３に選択され、背圧室３５における油圧が降圧することとなる。このようにして背圧室３５への油圧の印加態様が切り替えられる。

上述したスリーブ２６の内部には、同スリーブ２６の軸方向を貫通する多段の円形孔が、スリーブ２６の他端部２６Ａが厚肉となるかたちに設けられており、スリーブ２６の他端部２６Ａには、入口開口部２４の径よりも小さな孔径を有する流入孔２８が設けられている。こうした構成からなるスリーブ２６は、入口開口部２４の径と流入孔２８の径との差に応じた油圧を入口開口部２４からその他端部２６Ａの端面に受けることになる。またこの油圧と相対向するかたちに、背圧室３５における油圧を背圧面２６Ｃに受けることになる。そして、これら他端部２６Ａの端面に作用する力と背圧面２６Ｃに作用する力との差に応じてスリーブ２６そのものが軸方向に沿って摺動することとなる。

詳述すると、切り替え弁４０の切り替え動作により背圧室３５と導入通路４２とが連通する場合には、背圧室３５における油圧が昇圧されて、スリーブ２６そのものが軸方向に沿って入口開口部２４側へと変位する。こうしたスリーブ２６の変位に伴って、ポンプ１３の吐出側におけるオイルが切り替え弁４０を通じて背圧室３５に供給され、背圧室３５の容積が拡大することになる。このようなスリーブ２６そのものの入口開口部２４側への変位は、スリーブ２６の他端部２６Ａが入口開口部２４に係止されることで規制されることとなる。以下、スリーブ２６の他端部２６Ａと入口開口部２４とが当接するスリーブ２６の位置を低圧段制御位置という。

なお、背圧室３５と導入通路４２とが連通しているとき、排出用通路４３ではオイルの流動がほとんどないためオイルが滞留している状態にある。オイルに含まれている異物は、その比重がオイルよりも大きいことから、滞留状態にあるオイル中ではその自重によって重力方向に向かって移動することになる。本実施形態の排出用通路４３は重力方向沿って延びる通路であることから、こうした排出用通路４３にある異物は、排出用通路４３内を切り替え弁４０から遠ざかる方向へと移動し、やがて排出用通路４３から排出されることになる。こうすることで、排出用通路４３内のオイルに含まれる異物が低減されるとともに、同排出用通路４３内に異物が堆積することが抑制される。

これに対して、切り替え弁４０の切り替え動作により背圧室３５と排出用通路４３とが連通する場合には、背圧室３５における油圧が降圧されて、スリーブそのものが軸方向に沿って閉止部材２２側に変位することになる。こうしたスリーブ２６の変位に伴って、背圧室３５内のオイルが導出入孔３６へと排出され、背圧室３５の容積が縮小することにな
る。このようなスリーブ２６そのものの閉止部材２２側への変位は、スリーブ２６の背圧面２６Ｃが閉止部材２２のストッパ２２Ｂに係止されることで規制されることとなる。以下、背圧面２６Ｃとストッパ２２Ｂとが当接するスリーブ２６の位置を高圧段制御位置という。

なお、スリーブ２６が高圧段制御位置に位置し続けるときも、排出用通路４３ではオイルの流動がほとんどないためオイルが滞留している状態にある。上述したように、こうした滞留状態にあるオイルに含まれている異物は、排出用通路４３内を切り替え弁４０から遠ざかる方向に移動し、排出用通路４３から排出されることになる。

スリーブ２６の周壁において出口通路２５と対向する部分には、出口通路２５における軸方向の幅よりも小さい径を有するリリーフ孔２９がスリーブ２６の周壁を貫通するかたちに設けられている。このリリーフ孔２９はスリーブ２６の変位とともに軸方向に変位する通路であり、スリーブ２６の全ての移動範囲において出口通路２５と連通する位置に設けられている。そしてスリーブ２６が低圧段制御位置に位置するときには、このリリーフ孔２９がその移動範囲において弁体支持部２２Ａから最も遠ざかることとなり、またスリーブ２６が高圧段制御位置に位置するときには、このリリーフ孔２９がその移動範囲において弁体支持部２２Ａに最も近づくこととなる。

スリーブ２６の内部には、有蓋円筒状をなしてその外周面により上記リリーフ孔２９を閉鎖可能にする弁体２７が軸方向に沿って摺動可能に内装されている。この弁体２７は、同じくスリーブ２６の内部に内装されたコイルばね３０を介して弁体支持部２２Ａに連結されており、このコイルばね３０の復元力によって流入孔２８側へ付勢されている。こうした構成からなる弁体２７は、流入孔２８における油圧に基づいて同弁体２７を閉止部材２２側へ押し込む力を受け、またコイルばね３０のストロークに応じた復元力に基づいて同弁体２７を閉止部材２２から押し出す力を受けることとなる。つまり油圧に基づく力が大きくなるほど弁体２７は弁体支持部２２Ａに近づくこととなり、油圧に基づく力が小さくなるほど弁体２７は弁体支持部２２Ａから遠ざかることとなる。

こうした構成からなる可変油圧システム１０においては、弁体２７がリリーフ孔２９を開通するか否か、つまりオイルがリリーフされるか否かが、弁体２７の位置とリリーフ孔２９の位置とにより規定されることとなる。つまり弁体２７の位置を規定する油圧がリリーフ圧であるか否かに応じて、オイルがリリーフされるか否かが切り替わり、さらにリリーフ孔２９の位置を規定する背圧室３５の油圧の印加状態が２段階であることから、上述のリリーフ圧が２段階に切り替えられることとなる。

詳述すると、スリーブ２６が低圧段制御位置に位置する場合には、ポンプ１３の吐出側における油圧が低圧段のリリーフ圧に到達するまで弁体２７がリリーフ孔２９を閉鎖し続けることとなる。そしてポンプ１３の吐出側における油圧が低圧段のリリーフ圧に到達すると、コイルばね３０のストロークが相対的に小さい状況で弁体２７がリリーフ孔２９を開通することとなる。一方、スリーブ２６が高圧段制御位置に位置する場合には、ポンプ１３の吐出側における油圧が高圧段のリリーフ圧に到達するまでは、コイルばね３０からの復元力を受ける弁体２７がリリーフ孔２９を閉鎖し続けることとなる。つまりポンプ１３の吐出側における油圧がたとえ低圧段のリリーフ圧になったとしても、コイルばね３０のストロークが小さいために、弁体２７によりリリーフ孔２９が閉鎖されることとなる。そしてポンプ１３の吐出側における油圧が高圧段のリリーフ圧に到達すると、コイルばね３０のストロークが相対的に大きい状況で弁体２７がリリーフ孔２９を開通することとなる。

ところで、リリーフ弁２０のリリーフ圧が高圧段に選択されているとき、すなわち背圧
室３５と排出用通路４３とが連通しているときに、機関回転速度が著しく低下した場合には、機関駆動式であるポンプ１３の吐出圧が低下して吐出通路１２ｂの油圧も低下する。こうした場合のリリーフ弁２０にあっては、コイルばね３０の付勢力によって弁体２７が入口開口部２４に向かって変位し、やがてスリーブ２６が低圧段制御位置に到達するまでその変位を続けることになる。つまり、背圧室３５の連通先が排出用通路４３であるのにも関わらず、こうしたスリーブ２６の強制的な変位によって背圧室３５の容積が拡大されることになる。このとき背圧室３５には、その拡大した容積の分だけオイルが導入されることになり、スリーブ２６が高圧段制御位置から低圧段制御位置まで変位した場合には、その最大変化量ΔＶの分のオイルが背圧室３５に吸入通路１２ａ側から導入されることになる。

ここで、導出入孔３６、背圧通路４１、切り替え弁４０、排出用通路４３、これらの容積の合計が背圧室３５の最大変化量ΔＶよりも小さい場合には、吸入通路１２ａ内のオイルが切り替え弁４０ばかりでなく、背圧室３５にも流入することになる。こうした場合には、オイルストレーナ１４を通過した微少な異物が、吸入通路１２ａ内のオイルとともに背圧室３５に流入することになる。スリーブ２６が高圧段制御位置に位置しているとき、導出入孔３６、背圧通路４１、切り替え弁４０、排出用通路４３内ではオイルが滞留状態にある一方、供給通路１２内のオイルはポンプ１３の吐出動作によって常に流動している。そのため、上述した弁体２７によるスリーブ２６の変位が繰り返された場合、切り替え弁４０及び背圧室３５にはその度毎に吸入通路１２ａ内のオイルに含まれる異物が新たに流入することとなり、その内部に流入する異物の量が増えることになる。その結果、背圧室３５においては、例えば異物がストッパ２２Ｂに堆積してスリーブ２６が高圧段制御位置まで変位できなくなり、リリーフ弁２０のリリーフ圧が不安定になる虞がある。また切り替え弁４０においては、例えばオイルの流通経路の円滑な切り替えが異物によって阻害される虞がある。

これに対して、本実施形態の排出用通路４３は、背圧室３５の最大変化量ΔＶよりも大きい容積Ｖ１を有している。こうした構成であれば、たとえ背圧室３５の容積が最大変化量ΔＶだけ拡大することが繰り返されても、切り替え弁４０には排出用通路４３内に滞留しているオイルだけが導入されることになる。これにより、切り替え弁４０はもとより背圧室３５にも吸入通路１２ａ内のオイルが導入されることがなく、吸入通路１２ａ内のオイルに含まれる異物が切り替え弁４０及び背圧室３５に流入し難くなる。その結果、異物に起因にした切り替え弁４０及び背圧室３５の不具合が発生し難くなり、リリーフ弁２０のリリーフ圧の信頼性を向上させることが可能になる。

その上、排出用通路４３が重力方向に沿って延びる通路であることから、排出用通路４３内のオイルに含まれる異物は、オイルが滞留している間にその自重によって排出用通路４３内を切り替え弁４０から遠ざかる方向に移動し、やがて排出用通路４３から排出されることになる。これにより、排出用通路４３そのものに滞留する異物が少なくなり、こうした排出用通路４３からオイルが流入する切り替え弁４０及び背圧室３５においては、異物の流入がより低減されることになる。

次に、可変油圧システム１０におけるリリーフ弁２０の作動態様について説明する。
まず、リリーフ弁２０のリリーフ圧が低圧段に選択されている場合について図２を参照して説明する。図２（ａ）に、閉弁状態にあるリリーフ弁の断面構造を中心に可変油圧システム１０の概略構成を示す。図２（ｂ）に、開弁状態にあるリリーフ弁２０の断面構造を中心に可変油圧システム１０の概略構成を示す。

図２（ａ）に示されるように、機関運転状態に基づいて電子制御装置４５によって切り替え弁４０に対して通電がなされると、導入通路４２と背圧通路４１とが連通状態になり
、ポンプ１３から吐出されたオイルの一部が、導入通路４２、背圧通路４１、及び導出入孔３６を通じて背圧室３５に供給される。背圧室３５にオイルが供給されると、背圧室３５における油圧が昇圧されて、スリーブ２６が軸方向に沿って入口開口部２４側に移動して低圧段制御位置に変位する。

このとき、オイルの流通ルートから孤立している排出用通路４３ではオイルが滞留している状態にある。そのため、排出用通路４３内のオイルに含まれる異物は、その自重によって切り替え弁４０から遠ざかる方向へと移動し、やがて吸入通路１２ａへと排出されることになる。

一方、機関回転速度の上昇にともなってポンプ１３から吐出されるオイルの圧力が上昇すると、弁体２７を閉止部材２２側へと押し込む力が大きくなり、その結果、弁体２７が閉止部材２２側へ変位することとなる。そして図２（ｂ）に示されるように、ポンプ１３の吐出側の油圧が低圧段のリリーフ圧になると、弁体２７は、入口開口部２４、流入孔２８、リリーフ孔２９、及び出口通路２５が連通状態となる位置に変位する。これにより、ポンプ１３の吐出側における過剰なオイルがリリーフ通路１５を通じてポンプ１３の吸入側にリリーフされ、ポンプ１３から吐出されるオイルの圧力が低圧段のリリーフ圧に保持されることとなる。こうした状態にあっては、リリーフ孔２９がその移動範囲の中で相対的に閉止部材２２から離れていることから、コイルばね３０のストロークが相対的に小さい状況でオイルがリリーフされることとなり、その結果、ポンプ１３の吐出側が低圧段に制御されることとなる。

次に、リリーフ弁２０のリリーフ圧が高圧段に選択されている場合について図３を参照して説明する。図３（ａ）に、閉弁状態にあるリリーフ弁の断面構造を中心に可変油圧システム１０を示す。図３（ｂ）に、開弁状態にあるリリーフ弁２０の断面構造を中心に可変油圧システム１０の概略構成を示す。

機関運転状態に基づきリリーフ弁２０のリリーフ圧を低圧段から高圧段に切り替える際には、まず電子制御装置４５によって切り替え弁４０に対する通電が遮断される。切り替え弁４０に対する通電が遮断されると、図３（ａ）に示されるように、背圧通路４１と導入通路４２とが非連通状態となり背圧室３５へのオイルの供給が禁止されるとともに、背圧通路４１と排出用通路４３とが連通状態となる。これにより背圧室３５内のオイルの圧力が降圧されて、スリーブ２６は低圧段制御位置から軸方向に沿って閉止部材２２側へ変位する。またスリーブ２６の変位によってリリーフ孔２９が弁体２７よりも閉止部材２２側に移動してリリーフ通路１５が遮断されるとともに、こうしたスリーブ２６と弁体２７との相対的な変位によってスリーブ２６の他端部２６Ａに弁体２７が当接することとなる。

こうしたリリーフ通路１５の遮断によってポンプ１３の吐出側における油圧が昇圧されると、コイルばね３０の復元力に抗して弁体２７が閉止部材２２側にさらに変位することとなり、これに追従するかたちでスリーブ２６も閉止部材２２側へとさらに変位して、やがて高圧段制御位置に位置することとなる。こうした低圧段制御位置から高圧段制御位置への変位によって背圧室３５の容積が縮小されると、背圧室３５及び背圧通路４１内のオイルがその縮小された容積の分だけ排出用通路４３を通じて吸入通路１２ａへと排出されることとなる。

図３（ｂ）に示されるように、スリーブ２６が高圧段制御位置に位置するとスリーブ２６のリリーフ孔２９は、弁本体２１の出口通路２５における閉止部材２２側で同出口通路２５と連通する。機関回転速度の上昇にともなってポンプ１３から吐出されるオイルの圧力が上昇し、やがてポンプ１３の吐出側における油圧が高圧段のリリーフ圧に到達すると
、弁体２７は入口開口部２４、流入孔２８、リリーフ孔２９、及び出口通路２５を連通状態にする位置まで変位する。これにより、ポンプ１３の吐出側における過剰なオイルがリリーフ通路１５を通じてポンプ１３の吸入側にリリーフされ、ポンプ１３の吐出側における油圧が高圧段に保持されることとなる。つまり、切り替え弁４０に対して通電が遮断されると、スリーブ２６が高圧段制御位置に変位してスリーブ２６のリリーフ孔２９が弁本体２１の出口通路２５における閉止部材２２側で連通した状態、すなわちコイルばね３０のストロークが相対的に大きい状況でオイルがリリーフされることから、リリーフ弁２０のリリーフ圧が高圧段となる。

そして、スリーブ２６が高圧段制御位置に位置している間、排出用通路４３においてはオイルが滞留状態にあることから、そのオイルに含まれる異物は、その自重によって切り替え弁４０から遠ざかる方向へと移動し、やがては吸入通路１２ａへと排出されることになる。また、この状態から機関回転速度が著しく低下してポンプ１３の吐出圧が低下すると、弁体２７が入口開口部２４側へと移動して、同弁体２７がスリーブ２６を低圧段制御位置まで変位させる。このとき、切り替え弁４０及び背圧室３５には、吸入通路１２ａ内のオイルが導入されることがなく、たとえ上述した弁体２７によるスリーブ２６の変位が繰り返されたとしても、切り替え弁４０及び背圧室３５に対して新たな異物の流入が回避されることになる。それゆえ、異物に起因した切り替え弁４０及び背圧室３５の不具合が発生し難くなり、リリーフ弁２０における以後のリリーフ圧の切り替え動作の信頼性を向上させることが可能になる。

以上説明したように、本実施形態における可変油圧システムによれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態によれば、切り替え弁４０とポンプ１３の吸入側である吸入通路１２ａとを接続する排出用通路４３の容積Ｖ１を、背圧室３５の容積の最大変化量ΔＶよりも大きくした。こうすることにより、背圧室３５の連通先が排出用通路４３である場合に背圧室３５の容積が拡大したとしても、吸入通路１２ａ内のオイルに含まれる異物が切り替え弁４０及び背圧室３５に混入することが回避される。それゆえ、吸入通路１２ａ内のオイルに含まれる異物の混入を回避した分だけ切り替え弁４０及び背圧室３５に混入される異物の量が低減されることになる。その結果、異物に起因にした切り替え弁４０及び背圧室３５の不具合が発生しにくくなり、リリーフ弁２０におけるリリーフ圧の切り替え動作の信頼性を向上させることが可能になる。

（２）上記実施形態によれば、排出用通路４３を重力方向に沿って延びる通路とした。こうすることにより、排出用通路４３内のオイルが滞留状態であるときには、排出用通路４３内のオイルに含まれる異物がその自重によって重力方向へと移動することになり、やがて吸入通路１２ａに排出されることになる。これにより、排出用通路４３内のオイルに含まれる異物が低減されるとともに、同排出用通路４３内に異物が堆積することが抑制される。それゆえ、たとえ背圧室３５と排出用通路４３とが連通しているときに背圧室３５の容積が拡大したとしても、排出用通路４３内の異物そのものの堆積が抑制されているため、切り替え弁４０及び背圧室３５に混入する異物がより一層に低減可能になる。

尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、切り替え弁４０の重力方向に吸入通路１２ａが位置するかたちで構成されているが、これを変更して、例えば吸入通路１２ａの重力方向に切り替え弁４０が位置する構成であっても、排出用通路４３の一部に、切り替え弁４０から吸入通路１２ａに向かう通路の方向が重力方向の成分を含む構成であればよい。また例えば、切り替え弁４０から吸入通路１２ａに向かって、重力方向と交差する方向に向かって延びる排出用通路であってもよいし、途中で屈曲している排出用通路であってもよい。こうした構成であっても、上記（１）に類する効果を得ることができ、また重力方向の成分を含む通路に
おいては、オイル内の異物が自重によって切り替え弁４０から遠ざかる方向へと移動することから、切り替え弁４０に流入する異物を低減することが可能である。

・排出用通路の容積は、背圧室３５の容積の最大変化量よりも大きいものであれば、背圧室３５の最大容積よりも大きい構成であってもよい。こうした構成によれば、上記（１）、（２）と同様の効果が得られる上、吸入通路１２ａから背圧室３５に向けて逆流するオイルの容量が排出用通路４３内におけるオイルの容量よりも確実に小さくなるため、リリーフ圧の切り替え動作の信頼性がさらに向上されることになる。また排出用通路は、その容積が背圧室３５の最大変化量ΔＶよりも大きいならば、例えば重力方向と直交する水平方向に向かって延びる通路であってもよい。

・上記実施形態の可変油圧システム１０には、オイルストレーナ１４よりも小さい異物を取り除くオイルフィルタを吐出通路１２ｂに設けてもよく、こうした構成であっても上述した効果を得ることが可能である。特に、上述したオイルフィルタをポンプ１３と導入通路４２への接続部との間に設けた場合には、吐出通路１２ｂから切り替え弁４０に供給されるオイルがそれから異物が取り除かれた状態であるため、上述した効果がより顕著に得られることになる。

・上記実施形態においては、弁体支持部２２Ａとボア２３との間の間隙（ボア２３の底部に設けられた段差部）にスリーブ２６の下端面である背圧面２６Ｃが嵌装されるかたちで、その間隙に背圧室３５が画成されている。これを変更して、例えばコイルばねを介して弁体２７が入口開口部２４に連結される構成であれば、弁体支持部２２Ａを閉止部材２２から割愛して有底円筒状のスリーブを採用することが可能にもなり、こうしたスリーブの底面と上記閉止部材との間の間隙そのものによって背圧室３５が構成されてもよい。こうした構成であれば、背圧室の形状に関してその簡素化を図ることも可能である。

・上記実施形態では、可動部材が円筒状のスリーブ２６として具体化されているが、これに限らず、こうした可動部材の形状は、背圧室における油圧の印加態様に応じてリリーフ圧が切り替えられるべく変位可能となる構成であれば、例えば矩形筒状をなす構成やその他の形状にも具体化することが可能である。

Ｃ…中心軸、ΔＶ…最大変化量、Ｖ１…容積、１０…可変油圧システム、１１…オイルパン、１２…供給通路、１２ａ…吸入通路、１２ｂ…吐出通路、１３…ポンプ、１４…オイルストレーナ、１５…リリーフ通路、２０…リリーフ弁、２１…弁本体、２２…閉止部材、２２Ａ…弁体支持部、２２Ｂ…ストッパ、２３…ボア、２４…入口開口部、２５…出口通路、２６…スリーブ、２６Ａ…他端部、２６Ｂ…一端部、２６Ｃ…背圧面、２７…弁体、２８…流入孔、２９…リリーフ孔、３０…コイルばね、３５…背圧室、３６…導出入孔、４０…切り替え弁、４１…背圧通路、４２…導入通路、４３…排出用通路、４５…電子制御装置、５０…可変油圧システム、５１…オイルパン、５２…供給通路、５３…ポンプ、５４…オイルストレーナ、５５…リリーフ通路、６０…リリーフ弁、６１…弁本体、６１ａ…ボア、６２…閉止部材、６２ａ…閉止部、６３…収容室、６４…入口通路、６５…出口通路、６６…スリーブ、６７…弁体、６８…弁体摺動孔、６９…リリーフ孔、７０…コイルばね、７１…背圧室、７２…背圧通路、７３…切り替え弁、７４…導入通路、７５…排出用通路。

Claims

背圧室における油圧とポンプの吐出側における油圧との差に応じて同背圧室の容積が拡大及び縮小する態様で変位することにより同ポンプの吐出側におけるリリーフ圧を変更する可動部材を有したリリーフ弁と、
前記背圧室が連通する連通先を、オイルの供給対象と前記ポンプとを接続する吐出通路と、オイルタンクと前記ポンプとを接続する吸入通路とに切り替える切り替え弁と
を備え、
前記切り替え弁による前記連通先の切り替えにより前記背圧室における油圧を変更して当該油圧に応じた前記可動部材の変位により前記リリーフ弁のリリーフ圧を変更する可変油圧システムであって、
前記切り替え弁と前記吸入通路とを接続する排出用通路の容積が前記背圧室の容積の最大変化量よりも大きく、
前記吸入通路が前記切り替え弁よりも重力方向に位置するとともに、前記排出用通路が前記切り替え弁から重力方向に沿って前記吸入通路まで延びる通路である
ことを特徴とする可変油圧システム。
前記排出用通路の容積が前記背圧室の最大容積よりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の可変油圧システム。