JP2005240742A

JP2005240742A - 可変チェックバルブ

Info

Publication number: JP2005240742A
Application number: JP2004053990A
Authority: JP
Inventors: Norio Takehana; 憲夫竹花; Hideaki Kusanagi; 英明草ナギ; Hisanori Ito; 久範伊藤
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP4447939B2

Abstract

【課題】オイル吐出量特性を実際の理想特性に合わせることができる共に、オイルをエンジン側の適正な位置に吐出できるようにした可変チェックバルブを提供するものである。
【解決手段】ボディ１２にピストン１４を移動自在に備え、ボディ１２にエンジンと連絡するオイル通路としての室１６を形成し、その室１６内に前記オイル通路を開閉する弁体２２と、その弁体とピストン１４との間に備えられそれら弁体２２とピストン１４とを互いに離れる方向に付勢する第１スプリング２４を設ける。ボディ１２にダイアフラム２８を固定して、ダイアフラム２８とボディ１２とによってエンジンと通じる負圧導入室３２を形成し、そのダイアフラム２８に前記ピストン１４を固定し、ダイアフラム２８とボディ１２との間にピストン１４とダイアフラム２８とを第１スプリング２４側から離れる方向に付勢する第２スプリング３８を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は開弁圧を可変させることができる可変チェックバルブに関する。

従来から、エンジンに潤滑オイルを供給するものとして、エンジン用潤滑オイルポンプが知られており、その種のエンジン用潤滑オイルポンプは特許文献１に示されている。このエンジン用潤滑オイルポンプでは、チェックバルブよってエンジン負圧に応じてオイル吐出量を調節している。
特開２０００−３２０３１３号（図５）

従来既知のチェックバルブを図３に示す。チェックバルブ６０は、エンジン（インテークマニホールド）と通じる吐出通路６２を内部に形成するものであってボディ６３に取りつける本体６４と、前記吐出通路６２と連絡すると共にオイルポンプ（図示せず）と連絡する導入通路６５を内部に形成したパイプ６６とから構成される。吐出通路６２の途中に段部としての弁座６７を形成する。吐出通路６２内にボール状の弁体６８と、その弁体６８を弁座６７側に付勢するスプリング６９とを備える。運転停止時には、スプリング６９で弁体６８を弁座６７に着座させてその弁体６８で吐出通路６２を閉鎖し、吐出通路６２にエンジン側の負圧が作用すると、その負圧がスプリング６９に抗して弁体６８を弁座６７から離して吐出通路６２を開き、オイルポンプからのオイルを導入通路６５と吐出通路６２とを経由してエンジン側に吐出する。

図３に示した従来のチェックバルブでは、オイルが流れる吐出通路６２内に弁体６８とスプリング６９とを備えるものであり、弁体６８に働く開弁圧が一定となっている。このため、エンジン側負圧（２サイクルレシプロエンジンではインテークマニホールド負圧、ロータリーエンジンではローター吸気工程での負圧）によってオイルの吐出量を最小限に抑えようとすると、開弁圧を最大負圧対応に設定する必要がある。この結果、開弁圧を最大負圧に対応した設定とした場合に、負圧小の時から正圧時では吐出負荷が大きくなってオイル吐出量が減少するという不具合があった。この場合のオイル吐出量特性は図４の点線（１）となる。オイル吐出量特性は、エンジン回転数とオイル吐出量とが正比例する図４の実線（２）が理想と考えられているが、従来のチェックバルブのオイル吐出量特性（点線（１））は、その理想形から離れた状態となっている。この反対に、開弁圧を低い負圧に対応するように設定するとしても、最大負圧時にオイルは必要量以上に吐出され、オイルの過大消費による白煙が発生するという不具合があった。

従来のロータリーエンジン潤滑用オイルポンプには、オイル量を調節するチェックバルブの他に、オイルと共にエンジンに導入する空気量調整手段とを組み合わせることで、従来の不具合を解消するようにした流量調整バルブが提案されている。この流量調整バルブを図５に示す。流量調整バルブ７０は、チェックバルブ７２と空気量調整手段７４とから成る。チェックバルブ７２は、第１ボディ７６と第２ボディ７８とから成り、第１ボディ７６内部に第１オイル導入通路８０を形成し、第２ボディ７８との内部に第２オイル導入通路８２を形成する。第２オイル導入通路８２内にボール状の弁体８４と、運転停止時に第１オイル導入通路８０と第２オイル導入通路８２との連絡位置を弁体８４で閉鎖するように弁体８４を付勢するスプリング８６とを備える。

空気量調整手段７４は、ボディ８７に固定するコネクタボルト８８と、そのコネクタボルト８８の内部に形成されるもので外部から空気を導入するための空気導入通路９０と、その空気導入通路９０と連絡する空気連絡通路９２を形成するパイプ９４と、前記空気導入通路９０の途中にその空気導入通路９０を開閉するためのアンブレラバルブ９６と、前記チェックバルブ７２の第２オイル導入通路８２と連絡するものであってコネクタボルト８８の内部でパイプ９２の外側に形成される第３オイル導入通路９８と、一方で第３オイル導入通路９８並びに前記パイプ９２内の空気連絡通路９０に通じると共に他方でエンジン（インテークマニホールド）側と連絡する噴射ノズル１００とを有する。

図５に示す流量調整バルブでは、エンジン負圧が噴射ノズル１００に及ぶと、その負圧は第３オイル導入通路９８から第２オイル導入通路８２に至り、スプリング８４に抗して弁体８４を移動させる。この弁体８４の移動によって、第１オイル導入通路８０と第２オイル導入通路８２とを連絡させて、図示しないオイルポンプから噴射ノズル１００にオイルを導入する。一方、エンジン負圧が噴射ノズル１００に及ぶと、その負圧は空気連絡通路９２に至り、アンブレラバルブ９６を作動させて空気導入通路９０を開き、これによって、空気が噴射ノズル１００に導入される。噴射ノズル１００ではオイルと空気とが混合されて、オイル量が調節されてオイルと空気とがエンジン側に吐出される。このように、流量調整バルブではオイルに空気を混合させることで、オイル吐出量をエンジン回転数にほぼ比例させることができ、図４の実線（２）のオイル吐出量特性を得ることができる。

図５に示した流量調整バルブは、オイル吐出量特性は、エンジン回転数とオイル吐出量とが正比例する図４の実線（２）に近い状態にすることができる。しかし、図４の実線（２）は一応の理想の形と考えられているが、この実線（２）便宜的に理想であると仮定したオイル吐出量特性であり、実際には、図４に示す曲線（３）が理想のオイル吐出量特性である。従って、図５に示した流量調整バルブにおいても、オイル吐出量特性は実際の理想とする特性（図４の曲線（３））とは異なるものとなっている。

図５に示した流量調整バルブでは、エンジンからの負圧によって、噴射ノズル１００に空気とオイルとが導かれる。しかし、負圧による空気への影響は負圧によるオイルへの影響より大きいため、噴射ノズル１００から勢い良く噴射される空気にオイルが混じって、オイルはエンジン側（インテークマニホールド内）に勢い良く噴出されて、エンジン内で飛散する。このため、オイルをエンジン側（インテークマニホールド内）の適正な位置に噴射することができないという不具合があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、オイル吐出量特性を実際の理想特性に合わせることができる共に、オイルをエンジン側の適正な位置に吐出できるようにした可変チェックバルブを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するための本発明は、ボディと、そのボディ内に形成されるものであってエンジンと通じるオイル通路と、前記ボディ内に移動自在に備えられるピストンと、前記オイル通路を開閉するための弁体と、その弁体と前記ピストンとの間に備えられそれら弁体とピストンとを互いに離れる方向に付勢する第１スプリングと、前記ピストンにおける前記第１スプリングと接触する位置と反対側の端を固定するダイアフラムと、そのダイアフラムと前記ボディとによって区画されるものであって一方をエンジンと通じる負圧導入室と、その負圧導入室内に備えられるものであって前記ピストンと前記ダイアフラムとを前記第１スプリング側から離れる方向に付勢する第２スプリングとを有するようにしたものである。本発明は、前記ボディ内に前記オイル通路を複数形成し、前記オイル通路毎に前記弁体と前記第１スプリングとを備え、前記ピストンを前記ダイアフラムに固定する１個の主ピストンと前記各オイル通路毎に備えられ前記第１スプリングと接触する複数のサブピストンとそれら複数のサブピストンと前記主ピストンとを固定する連結部材とから構成するようにしたものである。本発明は、前記オイル通路がオイル導入通路と、オイル吐出通路と、それらを連絡するものであって前記各弁体と前記第１スプリングとを収容する空間とから成るようにしたものである。

本発明では、２個のエンジン負圧作動空間と２種類のスプリングとを使用し、２つの有効面積のうちの１つをダイアフラムを使用して形成することで、２つの有効面積の比を大きく設定することができる。これによって、開弁圧Ｓの計算式の要素にエンジン負圧だけでなく他の多数の要素を含むようにして、ポンプ本来の理想とするオイル吐出特性を得ることができる。この結果、運転状態に応じた適正な量のオイルを供給することが可能となり、経済性を向上させることができる。本発明では、従来例のような空気と共にオイルを噴射させることがないので、オイルをインテークマニホールド（エンジン）内の適正位置に出できるので、各種エンジンにおける潤滑性を向上させることができる。

次に本発明を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る可変チェックバルブの断面図である。可変チェックバルブ１０はボディ１２を有しており、ボディ１２にはピストン１４が移動自在に備えられている。ピストン１４とボディ１２とで、ボディ１２の内部に室１６が形成される。ボディ１２には、一方をオイルポンプ（図示しない）と連絡すると共に他方を室１６に連絡するオイル導入通路１８と、一方をエンジン（図示せず）と連絡すると共に他方を室１６に連絡するオイル吐出通路２０とが形成されている。これによって可変チェックバルブでは、オイルはオイル導入通路１８から室１６を経てオイル吐出通路２０からエンジン側へ吐出される。可変チェックバルブ内において、オイルが通過するオイル導入通路１８と室１６とオイル吐出通路２０と合わせてオイル通路とする。

室１６の内部には、例えばボール状の弁体２２と、その弁体２２と前記ピストン１４との間にそれらを互いに反対方向に付勢する第１スプリング２４とが備えられている。オイル導入通路１８の室１６側の開口部位置が弁座２６となっており、弁体２２は第１スプリング２４によって弁座２６に着座する方向に付勢されている。

前記ボディ１２に、ダイアフラム２８を挟持した状態でカバー３０を取り付ける。ボディ１２にカバー３０を固定した状態では、ボディ１２とダイアフラム２８とによって負圧導入室３２が形成され、カバー３０とダイアフラム２８とによって空気室３４が形成される。ボディ１２には、一方をエンジン（図示しない）と連絡すると共に他方を負圧導入室３２と連絡する負圧導入通路３６が形成されている。前記ピストン１４における第１スプリング２４と接触する位置の反対側は、負圧導入室３２内を通って前記ダイアフラム２８に固定されている。負圧導入室３２内にはダイアフラム２８とボディ１２との間に、それらを互いに反対方向に付勢する第２スプリング３８が備えられている。この第２スプリング３８によって、ダイアフラム２８とピストン１４は空気室３４側（室１６と反対側）に移動する方向に常に付勢されている。カバー３０には空気室３４と大気とを連絡する連絡穴４０が形成されており、空気室３４内には常に大気圧が及ぶようになっている。

ここで、ダイアフラム２８の有効面積をＡとし、オイル導入通路１８の受圧面積をＢとする。また、第１スプリング２４のばね定数をｋ１とし、その第１スプリング２４の初期セット荷重をＦ１とし、第２スプリング３８のばね定数をｋ２とし、その第２スプリング３８の初期セット荷重をＦ２とする。この第２スプリング３８の初期セット荷重をＦ２は、振動による変位が無いように、振動加速度を考慮した初期セット荷重とする。更に、ピストン１４の摺動抵抗をＲとする。室１６と通じるオイル吐出通路２０も負圧導入室３２と通じる負圧導入通路３６も共にエンジンと連絡しているので、室１６にかかる圧力をＰとすると、負圧導入室３２にかかる圧力もＰとなる。以上の前提の下での弁体２２が開く開弁圧をＳとすると、
開弁圧Ｓ＝（（−ＰＡ−Ｆ２−Ｒ）×ｋ１÷ｋ２＋Ｆ１＋ＰＢ）÷Ｂとなる。

この開弁圧Ｓにおいて圧力変動を敏感に反映させるためには、ダイアフラム２８の有効面積Ａとオイル導入通路１８の受圧面積Ｂとの差を大きくした方が良い。このため、有効面積Ａが大きく設定できるようにするために、ダイアフラム２８を使用する。

本発明では、開弁圧Ｓは前記計算式に基づいて変化するものであり、エンジン側負圧Ｐ（インテークマニホールド負圧）だけではなく、他の多数の要素を含むものである。この結果、従来では開弁圧はエンジン側負圧に直接影響を大きく受けるのに対し、本発明の開弁圧は他の多数の要素を含むことから、エンジン側負圧の影響を小さくすることができる。更に、圧力Ｐに応じてピストン１４の位置を変化させて開弁圧Ｓが変化して、ポンプ本来の理想とするオイル吐出量（図４の（３））をインテークマニホールドへ吐出することができる。具体的には、本発明ではピストン１４と弁体２２との間に介在する第１スプリング２４と、ピストン１４とダイアフラム２８との動きを制御する第２スプリング３８との２個のスプリングによって開弁圧を制御しているため、よりエンジンの特性に応じたオイル吐出特性（図４の（３））を得ることができる。

以上のように、本発明ではエンジン特性に応じたオイル吐出特性を得ることができるので、運転状態に応じた適正な量のオイルを供給することが可能となり、経済性を向上させることができる。本発明では、従来例のような空気と共にオイルを噴射させることがないので、オイルがインテークマニホールド（エンジン）内に飛散することを防止して、適正位置にオイルを吐出できるので、例えばロータリーエンジンにおける潤滑性が向上する。

図１に示す可変チェックバルブ１０では、１個のオイル通路が設けているが、複数個のオイル通路を設けた例を図２に示す。この図２において、図１と同一符号は同一部材を示す。図２に示す可変チェックバルブ４２が図１の可変チェックバルブ１０と異なる点について説明する。先ず、ボディ４４に２個のオイル通路（オイル導入通路１８と室１６とオイル吐出通路２０）を形成し、ボディ４４に２個の室１６と連絡する１個の連絡空間４６を形成する。次に、ピストン４８は、一端をダイアフラム２８と固定すると共に他端が連絡空間４６に至る主ピストン５０と、連絡空間４６に収容されるものであって主ピストン５０に固定される連結部材５２と、各室１６内に挿入されるものであって一旦を連結部材５２に固定されるサブピストン５４とから構成される。更に、２個のそれぞれの室１６内に弁体２２と、その弁体２２とサブピストン５４との間にそれらを互いに反対方向に付勢する第１スプリング５６とを備える。

図２に示す可変チェックバルブ４２の開弁圧Ｓは、図１に示す可変チェックバルブ１０の開弁圧Ｓと比べて、２個の第１スプリング５６のばね定数と初期セット荷重と、ピストン４８の摺動抵抗の数値が若干異なるだけで、基本的には変わることはない。従って、図１に示す可変チェックバルブ１０と同じ効果を得ることができる。更に、図２に示す可変チェックバルブ４２は、２個のオイル吐出通路２０を有しているので、インテークマニホールドの２箇所にオイルを吐出できる利点がある。また、図２の可変チェックバルブ４２では２個のオイル通路を形成したものを示したが、可変チェックバルブに３個以上のオイル通路を形成することも可能である。

本発明に係る可変チェックバルブの断面図である。本発明の応用例を示した可変チェックバルブの断面図である。従来のチェックバルブを示す断面図である。従来と本発明のオイル吐出量特性を示す図である。従来の流量調整バルブを示す断面図である。

符号の説明

１０可変チェックバルブ
１２ボディ
１４ピストン
１６室
１８オイル導入通路
２０オイル吐出通路
２２弁体
２４第１スプリング
２８ダイアフラム
３２負圧導入室
３６負圧導入通路
３８第２スプリング
４２可変チェックバルブ
４４ボディ
４８ピストン
５０主ピストン
５２連結部材
５４サブピストン
５６第１スプリング

Claims

ボディと、そのボディ内に形成されるものであってエンジンと通じるオイル通路と、前記ボディ内に移動自在に備えられるピストンと、前記オイル通路を開閉するための弁体と、その弁体と前記ピストンとの間に備えられそれら弁体とピストンとを互いに離れる方向に付勢する第１スプリングと、前記ピストンにおける前記第１スプリングと接触する位置と反対側の端を固定するダイアフラムと、そのダイアフラムと前記ボディとによって区画されるものであって一方をエンジンと通じる負圧導入室と、その負圧導入室内に備えられるものであって前記ピストンと前記ダイアフラムとを前記第１スプリング側から離れる方向に付勢する第２スプリングとを有することを特徴とする可変チェックバルブ。
前記ボディ内に前記オイル通路を複数形成し、前記オイル通路毎に前記弁体と前記第１スプリングとを備え、前記ピストンを前記ダイアフラムに固定する１個の主ピストンと前記各オイル通路毎に備えられ前記第１スプリングと接触する複数のサブピストンとそれら複数のサブピストンと前記主ピストンとを固定する連結部材とから構成することを特徴とする可変チェックバルブ。
前記オイル通路がオイル導入通路と、オイル吐出通路と、それらを連絡するものであって前記各弁体と前記第１スプリングとを収容する空間とから成ることを特徴とする請求項１または２記載の可変チェックバルブ。