JP2007205251A - オイルフィルタ用リリーフバルブの弁構造 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の低温状態においてのみ開弁圧力を低下させるように制御することができるオイルフィルタ用リリーフバルブの弁構造を提供する。
【解決手段】オイルフィルタ用リリーフバルブの弁構造であって、オイル入口１０１及びオイル出口１０２が設けられた弁ハウジング２１と、弁ハウジング２１内に摺動可能に設けられバイパス通路を形成する弁部材２２と、弁部材２２をオイル入口１０１側に付勢する弾性部材２３と、弁ハウジング２１の閉塞蓋体２４に連結された形状記憶合金スプリング２０１と、弾性部材２３と形状記憶合金スプリング２０１とを連結する可動蓋体２０１と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、オイルフィルタに目詰まり等が生じて、一次側オイル通路と二次側オイル通路との間に所定の圧力差が生じた際に、一次側オイル通路と二次側オイル通路とを連通してバイパス通路を形成するように開放作動するオイルフィルタ用リリーフバルブの弁構造に関し、特に、所定の低温状態においてのみ開弁圧力を低下させるように制御するためのオイルフィルタ用リリーフバルブの弁構造に関する。

オイルフィルタに目詰まり等が生じると、フィルタエレメントにオイルを供給する一次側オイル通路と、フィルタエレメントで濾過されたオイルを回収する二次側オイル通路との間に大きな圧力差が生じて、フィルタエレメントに負荷がかかり、これによりフィルタエレメントに破損等が生じることがある。

そのため、従来、一次側オイル通路と二次側オイル通路とを区画するようにオイルフィルタ用リリーフバルブ（逃がし弁や減圧弁等）を設け、両通路間に所定の圧力差（以下「開弁圧力」という。）が生じた際に開放作動して、バイパス通路を形成するようにした弁構造が採用されている（例えば、特許文献１〜３等参照）。かかる弁構造において、一次側オイル通路に滞留していたオイルがこのバイパス通路を流れて二次側オイル通路に開放されることにより、前述した圧力差が解消されるので、フィルタエレメントの破損等を防止することができる。

次に、図４及び５を参照しながら、従来技術の弁構造及びその問題点について具体的に説明する。図４は従来のオイルフィルタ用リリーフバルブの弁構造を示す概略構成図、図５は図４に示すＶ部の拡大説明図である。

従来のオイルフィルタ用リリーフバルブ（図４のＶ部参照）は、オイル入口１０１及びオイル出口１０２が設けられた筒状の弁ハウジング２１と、弁ハウジング２１内を摺動可能に設けられた弁部材２２と、弁部材２２をオイル入口１０１側に付勢する弾性部材２３（例えば、スプリング、ゴム等）とで構成されており、オイルフィルタ１０の一次側オイル通路１ａと、二次側オイル通路１ｂと、を区画するように設けられている。

弁ハウジング２１は、長手方向一端側が閉塞蓋体２４などで閉塞され、その他端側に一次側オイル通路１ａと連通するオイル入口１０１が設けられ、このオイル入口１０１と近接する側面には二次側オイル通路１ｂと連通するオイル出口１０２が設けられている。弁部材２２は、閉弁状態（図５（ａ）参照）においてオイル入口１０１側に付勢されてオイル入口１０１を塞ぐ一方、開弁状態（図４及び図５（ｂ）参照）においてはオイル入口１０１側から離間して、オイル入口１０１とオイル出口１０２とを連通させてバイパス通路を形成する。弾性部材２３は、弁ハウジング２１内に設けられ閉塞蓋体２４と弁部材２２とを連結している。なお、図４に示すオイルフィルタ１０は、下側が開口形成されたケース７内にフィルタエレメント８を収納して、オイル連通孔９ａが形成された端板９で蓋をしたものである。このオイルフィルタ１０は、パイプ１２が設けられたシリンダブロック１１に対してガスケット６を介して取り付けられており、その内部に形成された一次側オイル通路１ａ、二次側オイル通路１ｂは、それぞれオイル連通孔９ａ、パイプ１２を介してシリンダ１１側の一次側オイル通路１ａ、二次側オイル通路１ｂと連通している。なお、フィルタエレメント８は上下のエンドプレート３，４間に装着されており、目詰まり等が生じた際の浮き上がりを防止するために、エンドプレート３に設けた板バネ５によりシリンダブロック１１側に付勢されている。また、エンドプレート４と端板９との間には、オイル連通孔９ａを塞ぐように逆止弁２が設けられ、オイルフィルタ１０内に流入したオイルの逆流を防止している。

かかる弁構造において、シリンダブロック１１側から供給されたオイルは、オイル連通孔９ａを通過し、さらに逆止弁２を押し上げてオイルフィルタ１０の一次側オイル通路１ａに流入する。流入したオイルは、フィルタエレメント８を通過して二次側オイル通路１ｂに至る。その際、オイルはフィルタエレメント８で濾過され、オイル中の異物が除去される。異物が除去されて二次側オイル通路１ｂに至ったオイルは、パイプ１２内に流れ込んで回収されるようになっている。

ところで、フィルタエレメント８に目詰まり等が生じると、オイルフィルタ１０の一次側オイル通路１ａに流入したオイルは、フィルタエレメント８を通過しにくくなり、一次側オイル通路１ａ内に滞留する。そのため、一次側オイル通路１ａが二次側オイル通路１ｂに比べて高圧状態となり、両通路間に圧力差が生じる。この圧力差が開弁圧力を上回ると、エンドプレート３に設けられたオイルフィルタ用リリーフバルブが開放作動して、一次側オイル通路１ａと二次側オイル通路１ｂとを連通させてバイパス通路を形成する（図４及び図５の（ｂ）の矢印参照）。そして、一次側オイル通路１ａ内に滞留していたオイルは、このバイパス通路を流れて二次側オイル通路１ｂに開放され、二次側オイル通路１ｂのパイプ１２内に流れ込んで回収される。これにより、一次側オイル通路１ａと二次側オイル通路１ｂとの圧力差が解消されることとなり、フィルタエレメント８にかかる負荷が低減されて、フィルタエレメント８の破損等を防止できるようになる。
特開平９−３２３００７号公報 特開平１０−１６９４２７号公報 特開２００４−２４５１３８号公報

しかしながら、上記した従来技術の弁構造にあっては、開弁圧力が温度状態によらず一定に保たれており、低温状態において、後述する（１）及び（２）に掲げる問題があった。

すなわち、従来のオイルフィルタ用リリーフバルブは、オイルの温度状態に依存することなく、一次側オイル通路１ａと二次側オイル通路１ｂとの間に一定の圧力差が生じてから開放作動するように構成されており、低温状態においても常温状態と同じ一定の圧力差が生じなければ、開放作動せず閉弁状態を維持するようになっている。

そして、（１）低温状態においては、オイル粘度が上昇してオイルが流れにくくなるため、従来技術の弁構造のように、リリーフバルブが所定の圧力差に達する段階まで閉弁状態にある場合には、たとえその圧力差が開弁圧力を上回ってリリーフバルブが開放作動を始めたとしても、オイルがバイパス通路を流れてリリーフバルブから開放されるまでに時間がかかる。従って、前述した圧力差が解消されるまでに時間を要し、その間、フィルタエレメント８に負荷を与えてしまう。

また、（２）低温状態におけるエンジン始動時には、瞬間的に急激な圧力が一次側オイル通路１ａに加わることがある。その際、従来技術のようにリリーフバルブが所定の圧力差に達するまで閉弁状態にある場合には、たとえその圧力が開弁圧力を上回っていたとしても、依然としてリリーフバルブは閉弁状態にある。そのため、開弁圧力を上回ってからリリーフバルブが開放作動を始めたとしても間に合わず、オイルがリリーフバルブから十分に開放されないので、当該圧力がフィルタエレメント８に負荷を与えてしまう。

以上のように、低温状態においては、（１）及び（２）の問題があるが、所定の圧力差に達する前の段階（低圧側）でリリーフバルブが開弁するように開弁圧力を低下させることができれば、（１）及び（２）の問題を解決してフィルタエレメント８に与える負荷を軽減することが可能となる。但し、低温状態以外の通常の温度状態においても開弁圧力を下げてしまうと、フィルタエレメント８を通過することなくリリーフバルブから開放されるオイル量が増加する。そのため、濾過されないで回収されるオイル量が増加することとなり、オイルフィルタとしての機能が十分に発揮できなくなってしまう。従って、所定の低温状態においてのみ開弁圧力を低下させることとし、それ以外の通常の温度状態においては開弁圧力を維持するように制御することが望ましい。

ところが、従来のオイルフィルタ用リリーフバルブの弁構造にあっては、オイルの温度状態に依存することなく、開弁圧力が一定に保たれており、このような制御がなされていない。

本発明は、上記の問題を解決するためのものであり、その目的は、所定の低温状態においてのみ開弁圧力を低下させるように制御するためのオイルフィルタ用リリーフバルブの弁構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、フィルタエレメントにオイルを供給する一次側オイル通路と、該フィルタエレメントで濾過されたオイルを回収する二次側オイル通路と、を区画するように設けられ、該一次側オイル通路と該二次側オイル通路との間に所定の圧力差が生じた際に、該一次側オイル通路と該二次側オイル通路とを連通してバイパス通路を形成するように開放作動するオイルフィルタ用リリーフバルブの弁構造であって、長手方向一端側が閉塞され、その他端側に前記一次側オイル通路と連通するオイル入口が設けられ、該オイル入口と近接する側面に前記二次側オイル通路と連通するオイル出口が設けられた筒状の弁ハウジングと、前記弁ハウジング内を摺動可能に設けられ、閉弁状態において前記オイル入口側に付勢されて前記オイル入口を塞ぐ一方、開弁状態においては前記オイル入口側から離間して前記オイル入口と前記オイル出口とを連通させて前記バイパス通路を形成する弁部材と、前記弁ハウジング内に設けられ、該弁部材を前記オイル入口側に付勢する弾性部材と、前記弁ハウジングの閉塞された前記一端側に連結され、所定の低温状態において該一端側に収縮して前記弾性部材の付勢力を低減させる一方、それ以外の温度状態においては元の長さに戻り該付勢力を回復させる形状記憶合金スプリングと、前記弁ハウジング内を摺動可能に設けられ、前記弾性部材と前記形状記憶合金スプリングとを連結する可動蓋体と、を備えたことを特徴とする。

かかる構成において、形状記憶合金スプリングは、所定の低温状態においてのみ選択的に収縮し、それ以外の温度状態においては通常の長さに戻るようになっており、これに伴い、形状記憶合金スプリングと連結した可動蓋体も弁ハウジング内を摺動する。さらに、この可動蓋体と連結した弾性部材の伸縮状態も変化して、弾性部材は所定の低温状態において伸びた状態となって弁部材に対する付勢力が低減し、それ以外の温度状態においては通常の長さに戻って付勢力が回復する。そのため、所定の低温状態においてのみ開弁圧力が低下し、それ以外の温度状態においては開弁圧力が維持されるようになる。

本発明によれば、オイルフィルタ用リリーフバルブの弁構造において、所定の低温状態においてのみ開弁圧力を低下させるように制御することができる。

以下、図１〜３を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は本実施形態におけるオイルフィルタ用リリーフバルブの弁構造を示す概略構成図、図２は図１に示すＩＩ部の拡大説明図、図３はオイル温度と開弁圧力との関係を示すグラフである。図２の（ａ）及び（ｂ）は常温時の開閉状態を示し、図２の（ｃ）及び（ｄ）は低温時の開閉状態を示す。但し、これらの図において、図４〜６と同一若しくは類似の箇所には同一の符号を付し、異なる箇所及び新たに追加した箇所に異なる符号を付しており、本発明の主要部を中心に説明している。

図１及び２に示すオイルフィルタ用リリーフバルブ（図１のII部参照）は、形状記憶合金スプリング２０１の特性、すなわち温度状態に依存して伸縮状態が自然に変化するという特性を利用して、図４及び５に示す従来のオイルフィルタ用リリーフバルブ（図４のＶ部参照）を改良したものである。

具体的には、オイル入口１０１及びオイル出口１０２が設けられた筒状の弁ハウジング２１と、弁ハウジング２１内を摺動可能に設けられた弁部材２２と、弁部材２２をオイル入口１０１側に付勢する弾性部材２３と、弁ハウジング２１の一端側の閉塞蓋体２４に連結された形状記憶合金スプリング２０１と、弾性部材２３と形状記憶合金スプリング２０１とを連結して弁ハウジング２１内を摺動する可動蓋体２０２とで構成されており、オイルフィルタ１０の一次側オイル通路１ａと、二次側オイル通路１ｂと、を区画するように設けられている。なお、形状記憶合金スプリング２０１は、所定の低温状態において閉塞蓋体２４側に収縮して弾性部材２３の付勢力を低減させる一方、それ以外の温度状態においては元の長さに戻り該付勢力を回復させるようになっている。

以上の構成において、形状記憶合金スプリング２０１の伸縮状態は、外気温やオイル温度等の温度状態に応じて変化し、その変化を可動蓋体２０２の上下移動を通じて弾性部材２３の伸縮状態に連動させるようになっている。そのため、オイルフィルタ用リリーフバルブは、オイルの温度状態に依存して開放作動が異なり、所定の低温状態においてのみ開弁圧力が低下し、それ以外の通常の温度状態においては開弁圧力が維持若しくは回復するように制御されている。しかも、本発明では、温度状態に依存して伸縮状態が自然に変化する形状記憶合金スプリング２０１の特性を利用しているので、かかる制御は温度状態の変化に伴って自動的に行われる。従って、開弁圧力を制御するための切り替え操作やその他の人為的操作も不要となる。

すなわち、図２に示すように、形状記憶合金スプリング２０１は、オイル温度が例えば０℃未満の状態（以下「低温状態」という。）においてのみ選択的に収縮し、それ以外の温度状態（同図においてオイル温度が０℃〜１００℃の状態）においては通常の長さに戻るようになっている。これに伴って、形状記憶合金スプリング２０１と連結した可動蓋体２０２も弁ハウジング２１内を上下に摺動し、可動蓋体２０２は低温状態において、閉塞蓋体２４側（図２において下方）に移動し、それ以外の温度状態においては元の位置に戻るようになっている。これにより、可動蓋体２０２と連結した弾性部材２３の伸縮状態も変化して、弾性部材２３は低温状態において伸びた状態となって弁部材２２に対する付勢力が低減し、それ以外の温度状態においては通常の長さに戻って付勢力が回復する。そのため、低温状態においてのみ開弁圧力が低下し、それ以外の温度状態においては開弁圧力が維持されるようになる。例えば、図３に示すグラフにおいて、リリーフバルブの開弁圧力は、低温状態以外の通常の温度状態（オイル温度が０℃〜１００℃）において１４７ｋＰａで一定であるが、低温状態（オイル温度が０℃未満）においては開弁圧力が４９ｋＰａまで低下するように制御されている。

従って、低温状態以外の通常の温度状態において、リリーフバルブは図５の場合とほぼ同様に開放作動し、前述した圧力差が１４７ｋＰａを下回る場合には、リリーフバルブは開放作動せず閉弁状態にある（図２（ａ）参照）が、これを上回る場合には、リリーフバルブは開放作動して開弁状態となる（図２（ｂ）参照）。一方、低温状態においては、リリーフバルブは図５の場合と異なった開放作動し、前述した圧力差が４９ｋＰａを下回る場合には、リリーフバルブは開放作動せず閉弁状態にあるが（図２（ｃ）参照）、これを上回る場合には、リリーフバルブは開放作動して開弁状態となる（図２（ｄ）参照）。

以上のようにして、本実施形態のオイルフィルタ用リリーフバルブの弁構造では、低温状態においてのみ開弁圧力を低下させることが可能となる。そのため、低温状態において、前述した圧力差が１４７ｋＰａに達する前の段階で、既にリリーフバルブが開放作動を始めるので、オイルがリリーフバルブから速やかに開放されることとなり、オイル粘度が上昇してオイルが流れにくくなってもフィルタエレメント８に負荷を与えにくくなる。また、低温状態におけるエンジン始動時に、瞬間的に急激な圧力が一次側オイル通路１ａに加わる場合であっても、リリーフバルブが既に開放作動を始めているので、オイルの開放が十分に機能する。そのため、前述した圧力差が解消されるので、フィルタエレメント８に負荷を与えにくくなる。これにより、低温状態においても、前述したようなフィルタエレメント８の破損等が生じにくくなる。

なお、オイル温度が上昇して低温状態から元の温度状態に戻った場合には、形状記憶合金スプリング２０１は元の長さに戻り、これに伴って、可動蓋体２０２は弁ハウジング２１内を上方に移動して元の位置に戻る。さらに、弾性部材２３も元の長さに戻り、弁部材２２がオイル入口１０１を塞いだ状態となってバイパス通路が閉鎖される。その際、弁部材２２に対する付勢力が回復するとともに、開弁圧力も上昇して元の状態に戻る（１４７ｋＰａ）。従って、低温状態以外の通常の温度状態において、開弁圧力を下げてしまうことがない。そのため、前述したようにフィルタエレメント８を通過することなくリリーフバルブから開放されるオイル量が著しく増加することはないので、濾過されることなく回収されるオイル量が著しく増加することもない。従って、オイルフィルタ１０としての機能は十分に発揮される。

本実施形態のオイルフィルタ用リリーフバルブの弁構造を示す概略構成図である。 図１に示すII部の拡大説明図である。 本実施形態におけるオイル温度と開弁圧力との関係を示すグラフである。 従来技術のオイルフィルタ用リリーフバルブの弁構造を示す概略構成図である。 図４に示すＶ部の拡大説明図である。

符号の説明

２１ 弁ハウジング
２２ 弁部材
２３ 弾性部材
２４ 閉塞蓋体
１０１ オイル入口
１０２ オイル出口
２０１ 形状記憶合金スプリング
２０２ 可動蓋体

Claims (1)

1. フィルタエレメントにオイルを供給する一次側オイル通路と、該フィルタエレメントで濾過されたオイルを回収する二次側オイル通路と、を区画するように設けられ、該一次側オイル通路と該二次側オイル通路との間に所定の圧力差が生じた際に、該一次側オイル通路と該二次側オイル通路とを連通してバイパス通路を形成するように開放作動するオイルフィルタ用リリーフバルブの弁構造であって、
   長手方向一端側が閉塞され、その他端側に前記一次側オイル通路と連通するオイル入口が設けられ、該オイル入口と近接する側面に前記二次側オイル通路と連通するオイル出口が設けられた筒状の弁ハウジングと、
   前記弁ハウジング内を摺動可能に設けられ、閉弁状態において前記オイル入口側に付勢されて前記オイル入口を塞ぐ一方、開弁状態においては前記オイル入口側から離間して前記オイル入口と前記オイル出口とを連通させて前記バイパス通路を形成する弁部材と、
   前記弁ハウジング内に設けられ、該弁部材を前記オイル入口側に付勢する弾性部材と、
   前記弁ハウジングの閉塞された前記一端側に連結され、所定の低温状態において該一端側に収縮して前記弾性部材の付勢力を低減させる一方、それ以外の温度状態においては元の長さに戻り該付勢力を回復させる形状記憶合金スプリングと、
   前記弁ハウジング内を摺動可能に設けられ、前記弾性部材と前記形状記憶合金スプリングとを連結する可動蓋体と、
   を備えたことを特徴とするオイルフィルタ用リリーフバルブの弁構造。
   
   

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