JP5956773B2

JP5956773B2 - リリーフバルブ

Info

Publication number: JP5956773B2
Application number: JP2012034080A
Authority: JP
Inventors: 秀彦小屋敷; 隆志深澤; 淳一宮島
Original assignee: Yamada Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Yamada Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2016-07-27
Anticipated expiration: 2032-02-20
Also published as: JP2013170610A

Description

本発明は、リリーフオイルの低油温時と高油温時でリリーフ流量を制御することができるリリーフバルブに関する。

従来のリリーフバルブ装置において、油圧とスプリング荷重のバランスでバルブが移動し、異なる２箇所のリリーフ口が開口することで油圧を２段階に制御することができる２段リリーフバルブが存在する。この種のものが特許文献１に開示されている。以下、特許文献１を概説する。なお、以下の説明において、部材に付された符号は、特許文献１に記載されたものをそのまま使用する。

特許文献１では、内燃機関用油圧制御弁１の第１連通孔２４と第２連通孔２５との開口径は、各々第１連通孔１１と第２連通孔１２との開口径に略等しいものとなっている。周壁部２３の軸方向に移動可能なリング状部材５０は、サーモワックス４０に隣接固定して遊嵌され、サーモワックス４０と一体となっている。そして、リング状部材５０には、前記第１連通孔１１と略同開口径の第１連通孔５１が穿設されている。なお、サーモワックス４０とリング状部材５０とは、８０℃において、第１連通孔５１が第１連通孔１１と第１連通孔２４とに略一致した位置となるように決められている。

そしてオイルの温度が高くなるほど、第１連通孔５１の位置が第１連通孔１１及び第１連通孔２４からずれることで、従って、第１連通孔１１と第１連通孔２４との開口面積がリング状部材５０により絞られ、小さくなる。よって、オイルの温度が高い状態では、オイルの通過抵抗が大きくなるため、結果として油圧は上昇する。

特開平５−１９５７４３号公報

特許文献１が有する課題について述べる。特許文献１の発明では、弁７０の外周側には周壁部２３が配置されている。周壁部２３の外周側には、リング状部材５０やストッパー６０が配置されている。さらに、リング状部材５０やストッパー６０の外周側には本体１０が配置されている。つまり弁７０の外周側には３層の壁が配置されていることになる。

弁７０の径は、油圧の大きさとスプリング８０のバネ荷重の対比によって決まるため、ある程度決まっており、むやみに径を小さくできるものではない。従って、特許文献１の構成は、３層の壁の分だけ外径が大きくなってしまうものであり、省スペース化の要望に反するものである。本発明の目的（解決しようとする技術的課題）は、低油温時においてオイルポンプの無駄仕事を削減し、もって燃費が向上させ、ポンプサイズの大型化を防ぎ、省スペース化を達成することにある。

そこで、発明者は上記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、軸方向後端のみが開放されて流入開口部とした中空室と該中空室の内周と外周とを直径方向に連通するリリーフ孔とを有する弁筐体部と前記中空室の流量を変更する流量変更手段とからなる弁体と、該弁体が配置されると共に軸方向後端部側にリリーフ流入部を有し且つ前記後端部側から初期停止状態における前記弁体のリリーフ孔の位置よりも前記弁体の移動方向に沿って離間した位置に第１リリーフ口を有すると共に前記リリーフ孔よりも後端部側に位置する第２リリーフ口とを有してなる弁通路と、前記弁体を前記弁通路のリリーフ流入部側に押圧するスプリングとからなり、前記流量変更手段は前記中空室に配置され、高油温時では流量を減少させ、低油温時では流量を増加させるように制御し、前記流量変更手段は、温度を検知するセンサ筐体部と該センサ筐体部から出入する流量調整軸と前記中空室の軸方向中間箇所で且つ前記リリーフ孔よりも軸方向後方側に形成された流量調整開口部とからなる感温センサとし、前記中空室と前記センサ筐体部との間には室内流通路が形成されると共に前記感温センサの流量調整軸は低油温時で前記流量調整開口部に非遊挿状態とし、高油温時で前記流量調整開口部に遊挿状態としてなるリリーフバルブとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項２の発明を、請求項１において、前記感温センサとした流量変更手段は、前記センサ筐体部内部に充填されたワックスによって流量調整軸の突出が行われてなるリリーフバルブとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項３の発明を、請求項１又２において、前記弁筐体部の中空室と、前記感温センサとした前記流量変更手段のセンサ筐体部との固着手段は、該センサ筐体部の外周に放射状となるリブ片が形成され、該リブ片が前記中空室に圧入固着され、前記中空室と前記センサ筐体部との隙間を前記室内流通路としてなるリリーフバルブとしたことにより上記課題を解決した。

請求項１の発明では、弁体は軸方向後端に開放された流入開口部を有する中空室と、該中空室の内周と外周とを直径方向に連通するリリーフ孔とを有する弁筐体部と前記中空室内に設けられ流量を変更する流量変更手段とから構成される。また、前記弁体が配置される弁通路は、軸方向後方側にリリーフ流入部を有し且つ該リリーフ流入部から初期停止状態における前記弁体のリリーフ孔の位置よりも前記弁体の移動方向に沿って離間した位置に第１リリーフ口が形成され、前記リリーフ孔よりも後方側に第２リリーフ口が位置している。弁体は弁通路に配置されリリーフ流入部側にスプリングによって押圧されている。

前記流量変更手段は、高油温時では中空室内の流量を減少させ、低油温時では中空室の流量を増加させるように制御する役目をなすものである。したがって、リリーフ流入部から弁通路に流入するオイルは、一定以上のリリーフ圧となるとスプリングの押圧力に抗して弁体を弁通路の前方側に移動させ、弁体のリリーフ孔と弁通路の第１リリーフ口とが一致する位置でリリーフが開始される。このとき、弁体に内蔵された流量変更手段は、低油温時にオイル通過面積を増加させるので、リリーフ孔からのオイルが流れ易くなり、流量が増加する。

よって、オイルが低温で粘度が高くても、流量変更手段によって、流量が確保され、オイルポンプの無駄仕事を削減することができ、燃費を向上させることができる。また、ポンプサイズを小型化できる。さらに、流量変更手段は、弁体に内蔵される構成により、リリーフバルブの大型化を防止し、これによっても省スペース化を達成できる。また、弁通路では、初期停止状態における前記弁体のリリーフ孔の位置よりも後方側に第２リリーフ口が位置しているので、リリーフ圧力がさらに上昇した場合には、通常のリリーフバルブと同様に、第２リリーフ口から流量変更手段を介することなく直接、リリーフさせることができる。そのため仮に流量変更手段が機能を果たさなくなってもリリーフ機能は確保される。

さらに、請求項１の発明では、前記流量変更手段として、センサ筐体部と出入する流量調整軸と前記中空室の軸方向中間箇所で且つ前記リリーフ孔よりも軸方向後方側に形成された流量調整開口部とから構成される感温センサとしたことで、流量変更手段を最も簡単な構造で且つバルブ本体部に簡単に装着できる。請求項２の発明では、前記感温センサとした流量変更手段は、前記センサ筐体部内部に充填されたワックスによって流量調整軸の出入が行われる構造としたので、流量変更手段は最も信頼性のある構造にできる。請求項３の発明では、極めて簡単な構成により室内流通路を確保できる。

（Ａ）は本発明の縦断側面図、(Ｂ)は（Ａ）のＹ1―Ｙ１矢視断面図。（Ａ）は弁体の縦断側面図、(Ｂ)は（Ａ）のＸ1―Ｘ１矢視断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＸ2―Ｘ2矢視断面図、（Ｄ）は弁体の先端部分の側面図、（Ｅ）は流量変更手段を感温センサとした斜視図である。本発明をエンジンのオイル流通回路に組み込んだ略示図である。（Ａ）は低油温時における流量変更手段の状態を示す弁体の縦断側面図、（Ｂ）は高油温時における流量変更手段の状態を示す弁体の縦断側面図である。（Ａ）は本発明において中回転域における弁通路と弁体の位置関係を示す縦断側面図、（Ｂ）は（Ａ）の低油温時におけるＹ2―Ｙ2矢視断面図、（Ｃ）は（Ａ）の高油温時におけるＹ2―Ｙ2矢視断面図である。高回転域において第２リリーフ口から直接リリーフが行われる状態を示す縦断側面図である。本発明と従来技術の特性を比較したグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明は、図１に示すように、主に弁体Ａ，弁通路４，スプリング５等から構成される。前記弁体Ａは、前記弁通路４に配置され、その軸方向に移動自在となっている。ここで、方向を示す軸方向とは、弁体Ａが移動する方向である。また、弁通路４においては、弁体Ａの移動方向に沿う方向を弁通路４の軸方向という。その他の構成部材の方向も前述した軸方向を基準とするものである。

弁体Ａは、弁筐体部１と流量変更手段２とから構成されたものである。弁筐体部１は、金属製であり、具体的には鉄合金から形成されたものである。弁筐体部１は、円筒形状とした外周側面１１の軸方向先端側に先端部１２が形成され、軸方向後端側に後端部１３が形成されている〔図２（Ａ）参照〕。

前記先端部１２は、弁体Ａがリリーフオイルの圧力を受けて移動するときの先端となる部位である。前記外周側面１１の先端部１２側寄りの部分には段部１１ａが形成されており、外周側面１１の先端部１２側寄りの部分は直径がひとまわり細くなっている〔図２（Ａ），（Ｄ）参照〕。そして、前記段部１１ａには、後述するスプリング５によって弾性的に押圧される部位となっている。

弁筐体部１の内部には、中空室１４が形成されている〔図２（Ａ），（Ｃ）参照〕。該中空室１４には、リリーフオイルが流れ込む部分であり、略円筒形状の空隙として形成されている。中空室１４は、弁筐体部１の後端部１３側のみが開放されており、この開放箇所を流入開口部１４ａと称する〔図２（Ａ）参照〕。該流入開口部１４ａは、中空室１４にリリーフオイルが流入する部位である。また、後述する流量変更手段２が装着されるための挿入口ともなる。また、中空室１４の軸方向先端部１２側は、閉鎖された構造である。

前記弁筐体部１の中空室１４の内周側面１４ｂから弁筐体部１の外周側面１１とを直径方向（略直径方向も含む）に沿って貫通するリリーフ孔１５が形成されている〔図２（Ａ），（Ｃ），（Ｄ）等参照〕。該リリーフ孔１５は、弁筐体部１の軸方向同一位置の周方向に沿って複数形成される。本発明の実施形態では、リリーフ孔１５は、外周側面１１の直径方向の両端となるように、直径方向に対向して形成される〔図２（Ｃ）参照〕。

また、外周側面１１には、複数のリリーフ孔１５，１５，…を通過するように周方向に沿ってリリーフ孔１５の直径以上の溝幅を有するリリーフ溝１１ｂが形成される。該リリーフ溝１１ｂには、各リリーフ孔１５，１５，…から吐出するリリーフオイルが流れ込む。そして、リリーフ溝１１ｂと後述する第１リリーフ口４１とが連通することで、該第１リリーフ口４１にリリーフオイルを送り込むことができる。弁体Ａの中空室１４には、後述する流量変更手段２を構成する流量調整開口部２３が設けられている。

流量変更手段２は、弁筐体部１の中空室１４に装着され、中空室１４内に流入したリリーフオイルの流量を調整してリリーフ孔１５，１５，…から吐出させる役目をなす。流量変更手段２の実施形態として、感温センサとしたものが存在する〔図２（Ｅ）参照〕。感温センサとしての流量変更手段２は、センサ筐体部２１と、流量調整軸２２と、流量調整開口部２３とから構成されている〔図２（Ａ）参照〕。

前記センサ筐体部２１と、弁筐体部１の中空室１４との間には、室内流通路３が形成される〔図２(Ａ)，（Ｂ）参照〕。該室内流通路３は、前記中空室１４の内周側面１４ｂと、前記センサ筐体部２１の外面との間に隙間を設け、この隙間が使用される。そして、中空室１４の流入開口部１４ａから流入するリリーフオイルは、室内流通路３を通過して流量調整開口部２３に流入し、リリーフ孔１５，１５，…から弁筐体部１の外部に吐出される。

前記室内流通路３は、種々の構成手段が存在し、具体的には、前記センサ筐体部２１の外周に放射状となるリブ片２１ａ，２１ａ，…が形成される〔図２（Ｅ）参照〕。該リブ片２１ａ，２１ａ，…の各先端は、センサ筐体部２１が中空室１４に圧入又はクリップ等によって固定された状態で、中空室１４の内周側面１４ｂと前記リブ片２１ａ，２１ａ，…との間に隙間を構成する。この隙間が室内流通路３として使用される〔図２（Ａ），（Ｂ）参照〕。また、特に図示しないが、センサ筐体部２１の外周に円板状部を形成し、該円板状部に複数の貫通孔を形成し、該貫通孔を室内流通路３として使用してもよい。

流量調整軸２２は、前記センサ筐体部２１に対して出入するよう構成されている。センサ筐体部２１は、その内部に温度を検知して流量調整軸２２を出入させるための温度検知出入手段２４が具備されている。温度検知出入手段２４の具体的な実施形態としては、温度によって膨張収縮するワックスが使用される。

ワックスは、センサ筐体部２１内に充填、封入され、ワックスが膨張収縮することで、流量調整軸２２をセンサ筐体部２１に対して出入させるものである。また、流量調整軸２２は、センサ筐体部２１に最も入り込んだ状態のときでも、センサ筐体部２１から僅かに突出した状態となっている〔図２（Ａ），（Ｅ）参照〕。

センサ筐体部２１のワックス(温度検知出入手段２４)が高温になると体積が膨張して流量調整軸２２がセンサ筐体部２１から突出する。また、ワックス(温度検知出入手段２４)が低温になると収縮して流量調整軸２２がセンサ筐体部２１に引き込む。温度検知出入手段は、ワックス以外のものとして、機械的及び電気的によるものであっても構わない。また低温時に流量調整軸２２がセンサ筐体部２１に引き込む場合、スプリングを設置し、スプリングの力で引き込んでも良い。

流量調整開口部２３は、前記弁筐体部１の軸方向において前記リリーフ孔１５よりも軸方向後方側に位置して設けられている〔図２(Ａ)参照〕。具体的には、前記リリーフ孔１５が弁筐体部１の軸方向先端側付近に形成され、流量調整開口部２３は軸方向略中間箇所に形成される。該流量調整開口部２３は、中空室１４の内周側面に沿って形成された環状壁部材とした仕切壁部２３ａの直径中心に形成された貫通孔である。したがって、流量調整開口部２３の内径は、中空室１４の内径よりも小さい。また、低温時に流量調整軸２２がセンサ筐体部２１

また、中空室１４は、流量調整開口部２３の仕切壁部２３ａによって、２つの部屋に仕切られた構成となり、中空室１４の流入開口部１４ａと、リリーフ孔１５との間には、仕切壁部２３ａを有する流量調整開口部２３が存在する構成となる〔図２(Ａ)参照〕。流量調整開口部２３は、前記仕切壁部２３ａの肉厚によって軸方向長さが決定されるものである。つまり適宜の厚さを有する仕切壁部２３ａによって流量調整開口部２３の軸方向長さが形成される。

流量調整開口部２３には、前述したように、センサ筐体部２１から温度検知出入手段２４によって出入し、前記流量調整軸２２が遊挿状態又は非遊挿状態となる。流量調整軸２２の軸直径Ｄは、流量調整開口部２３の内径Ｈよりも小さい。流量調整軸２２が流量調整開口部２３に遊挿した状態では、流量調整開口部２３の有効開口面積は減少し、流量調整軸２２と流量調整開口部２３との間の隙間のみが流入可能な開口となる。この隙間を連通隙間Ｊと称する。これによって、流量調整開口部２３に流量調整軸２２が遊挿されない状態〔図４(Ａ)参照〕と、遊挿された状態〔図４(Ｂ)参照〕で、流量調整開口部２３の開口面積が大小に変更し、よって、リリーフオイルの流量も大小に変更される。

つまり、流量調整開口部２３に流量調整軸２２が非遊挿状態では、流量調整開口部２３が全開状態となり、オイルの流れは多くなり、リリーフ孔１５から吐出するリリーフオイルの量は多くなる〔図４(Ａ)参照〕。また、流量調整開口部２３に流量調整軸２２が遊挿したときには、オイルは全開状態の流量調整開口部２３よりも極めて狭い連通隙間Ｊを流れるので、オイルの流れは少なくなる〔図４(Ｂ)参照〕。

次に、弁通路４は、トンネル状の中空通路として形成され、前記弁体Ａが軸方向に移動自在に配置される部位であって、ポンプのハウジング等のボディ９等と一体形成されている（図１，図３参照）。ボディ９は、アルミ合金、鉄合金、樹脂等からなり、ロータ等の内接歯車や，外接歯車等から構成されたポンプＰが内蔵され、その吐出源の上流側には吸入ポートが形成され、吐出源の下流側には吐出ポートが形成される。

ボディー９は、エンジンやその他の構成部品８に供給される回路７に組み込まれる（図３参照）。そして、吐出ポートを出たオイルは、エンジンやその他の構成部品８に供給される。吐出ポートの下流には、本発明のリリーフバルブが設けられる。弁通路４の軸方向における後端部４ａ側には前記吐出ポートの下流と連通するリリーフ流入部４３が設けられている（図１参照）。

弁通路４の軸方向中間箇所には、第１リリーフ口４１及び第２リリーフ口４２がそれぞれ形成されている。前記第１リリーフ口４１は、弁通路４の後端部４ａから初期停止状態における前記弁体Ａのリリーフ孔１５の位置よりも前記弁体Ａの移動方向に沿って離間した位置に形成されている。また、弁通路４の後端部４ａから初期停止状態における前記弁体Ａのリリーフ孔１５の位置よりも後端部４ａ側に第２リリーフ口４２が位置している（図１参照）。

つまり、弁通路４のリリーフ流入部４３から離間距離の長い方が第１リリーフ口４１であり、略小円形形状に形成されている。また、リリーフ流入部４３から離間距離の短い方が第２リリーフ口４２であり、略大四角形状に形成されている。弁体Ａの初期停止状態とは、リリーフ動作が行われず、スプリング５によって、弁体Ａの後端部１３が弁通路４の後端部４ａ側に当接して停止している状態のことである。

弁通路４内において、前記弁体Ａは、スプリング５を介して弁通路４の後端部４ａ側、つまりリリーフ流入部４３側に押圧されている。スプリング５は、具体的には圧縮コイルスプリングが使用され、弁体Ａの先端部１２側寄りの段部１１ａがスプリング５に挿入されるように装着されている。そして、スプリング５の軸方向他端にシーリングボルト６が装着されつつ、該シーリングボルト６が弁通路４の軸方向先端に装着される。

次に、本発明の動作を図７のグラフに基づいて説明する。図７のグラフにおいて、本発明の特性を示す線は、太い実線にて記載した。また、点線は高油温における従来技術の特性を示し、一点鎖線は、低油温における従来技術の特性を示す。まず、エンジンが低回転，中回転及び高回転のそれぞれの領域に分けて、その動作を説明してゆく。まず、エンジン回転数Ｎが低回転域の状態（約１０００rpm未満）で、オイルが低温の場合、低回転域内で回転数Ｎがしだいに大きくなると、リリーフ圧力も上昇し、リリーフ流入部４３からオイルが流入して弁体Ａを押圧し、スプリング５の弾性力を上回って、弁体Ａは初期停止状態から弁体Ａは移動を開始する。

次に、エンジン回転数Ｎが中回転の領域（約１０００rpm乃至約３５００rpm）では、弁体Ａに具備された流量変更手段２が働く。弁体Ａは、リリーフオイルの圧力によって移動し、リリーフ孔１５，１５，…と、弁通路４の第１リリーフ口４１との位置が一致して連通する状態となる。ここで、流量変更手段２が作動する。

まず、中回転領域において低油温時は、感温センサとした流量変更手段２の流量調整軸２２がセンサ筐体部２１に引き込まれた状態であり、流量調整開口部２３は全開状態でリリーフオイルが通過する開口面積は最大となる。これによって、中回転領域の低油温時では、リリーフ量は多くなる〔図４（Ａ）参照〕。

また、中回転領域における高油温時は流量変更手段２の流量調整軸２２がセンサ筐体部２１から突出し、流量調整開口部２３に遊挿する。これによって、オイルは、流量調整開口部２３と流量調整軸２２との間に形成される連通隙間Ｊのみを流れ、リリーフ量は少なくなる。このように、中回転領域の低油温時では、リリーフ量が多く行われ、中回転領域の高油温時ではリリーフ量が少なくなり、リリーフオイルの温度上昇によって、粘度が減少しても、リリーフ量が急増することを防止し、安定したリリーフ状態を維持することができる。

高回転域（約３５００rpm以上）では、リリーフ流入部４３からのリリーフ圧力がさらに上昇し、弁体Ａの後端部１３が第２リリーフ口４２を越えるまで押圧し、第２リリーフ口４２から直接リリーフ動作を行う。従来技術の装置では、中回転領域において低油温時では油圧が早く上昇しているが、本発明によって低油温時であっても、高油温時に近い油圧特性にできる。つまり、同じ回転数で見れば油圧はそれほど上昇せず、もって無駄仕事を減らせるため、燃費を向上させる効果を奏する。

Ａ…弁体、１…弁筐体部、１４…中空室、１４ａ…流入開口部、１５…リリーフ孔、
２…流量変更手段、２１…センサ筐体部、２１ａ…リブ片、２２…流量調整軸、
２３…流量調整開口部、４…弁通路、４１…第１リリーフ口、４２…第２リリーフ口、
４３…リリーフ流入部、５…スプリング。

Claims

軸方向後端のみが開放されて流入開口部とした中空室と該中空室の内周と外周とを直径方向に連通するリリーフ孔とを有する弁筐体部と前記中空室の流量を変更する流量変更手段とからなる弁体と、該弁体が配置されると共に軸方向後端部側にリリーフ流入部を有し且つ前記後端部側から初期停止状態における前記弁体のリリーフ孔の位置よりも前記弁体の移動方向に沿って離間した位置に第１リリーフ口を有すると共に前記リリーフ孔よりも後端部側に位置する第２リリーフ口とを有してなる弁通路と、前記弁体を前記弁通路のリリーフ流入部側に押圧するスプリングとからなり、前記流量変更手段は前記中空室に配置され、高油温時では流量を減少させ、低油温時では流量を増加させるように制御し、前記流量変更手段は、温度を検知するセンサ筐体部と該センサ筐体部から出入する流量調整軸と前記中空室の軸方向中間箇所で且つ前記リリーフ孔よりも軸方向後方側に形成された流量調整開口部とからなる感温センサとし、前記中空室と前記センサ筐体部との間には室内流通路が形成されると共に前記感温センサの流量調整軸は低油温時で前記流量調整開口部に非遊挿状態とし、高油温時で前記流量調整開口部に遊挿状態としてなることを特徴とするリリーフバルブ。
請求項１において、前記感温センサとした流量変更手段は、前記センサ筐体部内部に充填されたワックスによって流量調整軸の突出が行われてなることを特徴とするリリーフバルブ。
請求項１又２において、前記弁筐体部の中空室と、前記感温センサとした前記流量変更手段のセンサ筐体部との固着手段は、該センサ筐体部の外周に放射状となるリブ片が形成され、該リブ片が前記中空室に圧入固着され、前記中空室と前記センサ筐体部との隙間を前記室内流通路としてなることを特徴とするリリーフバルブ。