JP2009236241A - リリーフ弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 リリーフ弁において、ボール受けの振動を抑制するとともに、リリーフ圧の安定を図ってポンプ吐出量の徒らな低減を回避すること。
【解決手段】 リリーフ弁２０において、ボール受けホルダ４０の防振シール４２が、ボール受け２４の小径部２４ａの外周に抱着される抱着部４３と、抱着部４３から半径方向に沿う外方、かつ軸方向に沿う反ボール２３側に延在してバルブ孔２１ａの内面に摺接するリップ部４４とを有して構成されるもの。
【選択図】 図２

Description

本発明は車両のパワーステアリング装置等の油圧制御系に用いられて好適なリリーフ弁に関する。

従来のリリーフ弁として、軸方向に沿ってバルブ孔が穿設された弁ハウジングと、このバルブ孔の開口端部に嵌入固定され、軸方向に沿って貫通する連通孔の一端部に油圧ポンプから吐出した圧油が導入されるとともに、他端部に弁座が形成された弁座部材と、その弁座に当接して上記連通孔を閉止するボールと、該ボールを保持し、上記バルブ孔の内面に沿って摺動可能に支持されたボール受けと、上記ボールが上記弁座に当接する方向に上記ボール受けを付勢するリリーフばねとを備え、圧油のリリーフ時に圧油をリリーフするリリーフ孔が上記バルブ孔の半径方向に開口するものがある。このリリーフ弁では、リリーフ時に、ポンプの全吐出流量がリリーフ弁から流れ出すことにより、ボール受けが自励振動を起こすため、ピー音が発生する。

しかるに、ボール受けの振動を防止するリリーフ弁として、特許文献１に記載の如く、ボール受けとリリーフばねとの間に、ゴム製ＯリングとＰＴＦＥリングからなる防振リングを介装したものがある。これは、リリーフばねによって防振リングをボール受けに押圧し、防振リングのゴム製Ｏリングを押し広げ状態とすることにより、防振リングをバルブ孔の内面に接触させ、ボール受けの振動を抑制するものである。

ところが、特許文献１に記載のリリーフ弁では、防振リングのゴム製Ｏリングをリリーフばねによりボール受けとの間で軸方向に圧縮して径方向に押し広げ状態とするものであるため、圧縮押し広げ状態のＯリングが油の低温時にゴムの硬化により、バルブ孔の内面への張り付き現象を生じ、油圧が設定圧を超えてもリリーフしないおそれがある。また、長期に渡る劣化で設定圧が変化することによりリリーフ弁の作動が正常でなくなり、シリンダ、ポンプの各部に油漏れが発生してしまう現象が起こる。

そこで、ボール受けの振動を抑制するとともに、リリーフ圧の安定を図るリリーフ弁として、図４に示すものがある。図４において、１０１は弁ハウジング、１０２は弁座部材、１０３はボール、１０４はボール受け、１０５はリリーフばね、１０６はボール受けホルダである。ボール受けホルダ１０６は、リリーフばね１０５によりバックアップ支持され、ボール受け１０４の小径部１０４ａの端面に当接する金属製の基板１０７と、基板１０７の外縁部に接着されるゴム製の防振シール１０８とからなる。そして、防振シール１０８は、ボール受け１０４の小径部１０４ａの外周に抱着される抱着部１０８ａと、抱着部１０８ａから延在して弁ハウジング１０１のバルブ孔１０１ａの内面に摺接するリップ部１０８ｂとを有する。防振シール１０８のリップ部１０８ｂの自由状態の外径がバルブ孔１０１ａの内径より僅かに大径とされており、防振シール１０８のリップ部１０８ｂが弾発的に僅かに縮径されてバルブ孔１０１ａの内面を軽く摺接することにより、防振シール１０８のバルブ孔１０１ａの内面への張り付きや劣化を回避しようとするものである。
特許2875852

しかしながら、図４のリリーフ弁では、防振シール１０８のリップ部１０８ｂが抱着部１０８ａから半径方向に沿う外方、かつ軸方向に沿うボール側に延在している。従って、防振シール１０８の軸方向に沿う縦断面視で、抱着部１０８ａとリップ部１０８ｂはボール側に向けて開くＶ字状断面を形成し、バルブ孔１０１ａの内面に摺接する。このため、防振シール１０８のリップ部１０８ｂはボール１０３がリリーフばね１０５により閉じられる閉弁過程で抱着部１０８ａに対して拡開し易く、バルブ孔１０１ａの内面との摩擦を大にして拡開方向にめくり上げられるように撓み、この撓み力がボール受け１０４を開弁方向に付勢する力として作用するようにリップ部１０８ｂに保存される。そして、ボール１０３が再び開弁するリリーフ時には、防振シール１０８のリップ部１０８ｂはボール１０３の開弁方向で抱着部１０８ａに対してすぼまり易く、バルブ孔１０１ａの内面との摩擦を小にし、ボール１０３の開弁方向に防振シール１０８のリップ部１０８ｂが及ぼす摩擦抵抗力が小となる。ボール１０３は、閉弁時のリップ部１０８ｂに保存したボール受け１０４を開弁方向に付勢する撓み力と、開弁時に小となるリップ部１０８ｂの摩擦抵抗力の協働下で、設定リリーフ圧より低圧の圧油をリリーフしてしまう。ポンプ吐出量が徒らに低減するものになる。

本発明の課題は、リリーフ弁において、ボール受けの振動を抑制するとともに、リリーフ圧の安定を図ってポンプ吐出量の徒らな低減を回避することにある。

請求項１の発明は、軸方向に沿ってバルブ孔が穿設された弁ハウジングと、上記バルブ孔の開口端部に設けられ、軸方向に沿って貫通する連通孔の一端部に油圧ポンプから吐出した圧油が導入されるとともに、他端部に弁座が形成された弁座部と、上記弁座に当接して上記連通孔を閉止するボールと、該ボールを保持し、上記バルブ孔の内面に沿って摺動可能に設けられたボール受けと、上記ボールが上記弁座に当接する方向に上記ボール受けを付勢するリリーフばねと、上記ボール受けの小径部の外周に抱着され、かつ上記バルブ孔の内面に沿って摺動可能にされる防振シールを備えたボール受けホルダとを備え、油圧のリリーフ時に圧油をリリーフするリリーフ孔が上記バルブ孔の半径方向に開口したリリーフ弁において、前記ボール受けホルダの防振シールが、前記ボール受けの小径部の外周に抱着される抱着部と、該抱着部から半径方向に沿う外方、かつ軸方向に沿う反ボール側に延在して前記バルブ孔の内面に摺接するリップ部とを有して構成されるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記ボール受けホルダが、前記ボール受けの小径部の端面に当接する基板と、該基板の外縁部に接着される前記防振シールとを有して構成されるようにしたものである。

（請求項１）
(a)リリーフ弁では、防振シールのリップ部が抱着部から半径方向に沿う外方、かつ軸方向に沿う反ボール側に延在する。従って、防振シールの軸方向に沿う縦断面視で、抱着部とリップ部は反ボール側に向けて開くＶ字状断面を形成し、バルブ孔の内面に摺接する。このため、防振シールのリップ部はボールがリリーフばねにより閉じられる閉弁過程で抱着部に対してすぼまり易く、バルブ孔の内面との摩擦を小にしてめくり上げられるように撓むことなくスムースに移動し、閉弁時のリップ部はボール受けを開弁方向に付勢する撓み力を保存することがない。また、ボールが再び開弁するリリーフ時には、防振シールのリップ部はボールの開弁方向で抱着部に対して拡開し易く、バルブ孔の内面との間に一定の摩擦抵抗力を生ずる。ボールはリリーフばねが一定のばね力を及ぼし、かつリップ部が一定の摩擦抵抗力を及ぼす中で、一定のリリーフ圧の圧油をリリーフし、ポンプ吐出量を徒らに低減することがない。

(b)ボール受けに抱着した防振シールは、リップ部の自由状態の外径をバルブ孔の内径より僅かに大径とし、リップ部が自らの弾性変形により僅かに縮径してバルブ孔の内面に軽く摺接する。これにより、防振シールがバルブ孔の内面に圧縮押し付けられて張り付きや劣化を生ずることなく、ボール受けの振動を抑制することができる。

（請求項２）
(c)ボール受けホルダが基板を有することにより、ボール受けホルダをボール受けの小径部の端面に当接させてリリーフばねのばね力をボールに伝えることができる。そして、この基板の外縁部に防振シールを接着することにより、リリーフばねのばね力を防振シールに加えることがなく、防振シールのリップ部を自らの弾性変形だけにより僅かに縮径させてバルブ孔の内面を安定的に軽く摺接させることができる。

図１はポンプを示す断面図、図２は実施例１のリリーフ弁を示す断面図、図３は実施例２のリリーフ弁を示す断面図、図４は従来例のリリーフ弁を示す断面図である。

（実施例１）（図１、図２）
図１の可変容量型ポンプは、車両のパワーステアリング装置の油圧発生源となるベーンタイプの可変容量型ポンプの一例であり、第１流体室の圧力を制御する切換弁１７内にリリーフ弁２０が内蔵されて設けられている。

この図において、ポンプ回転軸１に取付けられたロータ２が、偏心したカムリング３の中で回転してカムリング３との間にポンプ室９を形成しており、そのカムリング３はアウタケース４を介してポンプハウジング５に支持されている。６はポンプハウジングキャップ、７はプリロードばねである。

ロータ２の外周には、円周方向に渡って複数のベーン８が取付けられ、その先端はカムリング３の内周面に接している。そこでロータ２が回転すると、吸入ポート１０から吸入された作動油がポンプ室９を経て吐出ポート１１から吐出される。吐出ポート１１から吐出された作動油は、可変オリフィス１２を通り吐出通路３０を経て、外部機器へ送られる。

１５はポンプハウジング５の一部に設けられ、一端部（図の左端）が詰栓１６により閉じられた弁格納孔であって、この弁格納孔１５の中に切換弁１７の弁体２１が収納され、切換弁ばね１８によって上記詰栓１６の方へ付勢されている。切換弁弁体２１の左側に形成された第１弁室１９ａにはポンプ吐出側通路に設けられた可変オリフィス１２の上流側の流体圧が通路２８を介して印加され、切換弁弁体２１の右側に形成された第２弁室１９ｂには、該可変オリフィス１２の下流側の流体圧が印加される。

ポンプが高回転になると、切換弁弁体２１の左側の第１弁室１９ａの圧力が高くなるので、切換弁弁体２１は切換弁ばね１８の力に抗して図の右方へ移動する。そうすると通路２９が第１弁室１９ａに開口するようになり、第１弁室１９ａ内の作動油は通路２９を通って、カムリング３とアウタケース４の間の第１流体室１３ａに導入される。一方、可変オリフィス１２の下流側の圧力は第２流体室１３ｂに導入されている。このように高速回転時には、可変オリフィス１２の前後の圧力がそれぞれ第１流体室１３ａ、第２流体室１３ｂに導入されるので、その差圧によりカムリング３は偏移していき、吸入ポート１０の面積が減少して、ポンプの吐出量が減少する。

図２は、上記切換弁１７の弁体２１を取出して示す拡大断面図である。切換弁１７はリリーフ弁２０を内蔵しており、切換弁弁体２１はリリーフ弁２０のハウジングでもある。このリリーフ弁ハウジング２１には、軸方向に沿ってバルブ孔２１ａが穿設されている。このバルブ孔２１ａの開口端部には弁座部材２２が嵌入され、符号２２ａの位置でカシメ固定されている。この弁座部材２２には、軸方向を貫通する連通孔２２ｂが穿設され、その連通孔２２ｂの一端部（図の右端）は、前記図１の第２弁室１９ｂに開口して、可変オリフィス１２の下流側の圧力が導入され、他端部（図の左端）には弁座２２ｃが形成されている。

２３は上記弁座２２ｃに当接して連通孔２２ｂを閉止するボールであり、２４はそのボール２３を保持するボール受けで、バルブ孔２１ａの内面に沿って摺動可能に支持されている。そしてこのボール受け２４は、リリーフばね２５によって、ボール２３が弁座２２ｃに当接する方向（図の右方）に付勢されている。

本実施例では、ボール受け２４とボール２３との間にボール受けホルダ４０を介装している。ボール受けホルダ４０は、ボール受け２４のボール２３寄りの小径部２４ａの端面に当接する金属製の基板４１と、基板４１の外縁部（ボール受け２４の小径部２４ａより大径をなす外周範囲）に焼付接着等されるゴム製の防振シール４２とを有して構成される。

防振シール４２は、ボール受け２４の小径部２４ａの外周に圧入等されて抱着される環状抱着部４３と、抱着部４３の全周から半径方向に沿う外方、かつ軸方向に沿う反ボール２３側に延在してバルブ孔２１ａの内面に摺接するリップ部４４とを有して構成される。抱着部４３とリップ部４４は、防振シール４２の軸方向に沿う縦断面視で、反ボール２３側に向けて開くＶ字状断面を形成し、そのＶ字の底部を基板４１の外縁部に焼付接着等している。防振シール４２は、リップ部４４の先端部４４ａの外径を自由状態で、バルブ孔２１ａの内径よりも大きく設定し、これを押し縮めた状態でバルブ孔２１ａ内に嵌入している。これにより、防振シール４２のリップ部４４の先端部４４ａは、バルブ孔２１ａの内面に沿って摺動可能にされる。

また、弁座２２ｃ近傍のリリーフ弁ハウジング２１には、半径方向にリリーフ孔２１ｂが設けられていて、弁ハウジング２１の外周面に全円周に渡って設けられた環状切欠き２１ｃに連通している。そしてその環状切欠き２１ｃは、図１に示されるドレーン通路３１又は油圧ポンプの吸入ポートに連通している。

可変容量型ポンプにおけるリリーフ弁２０は、ポンプ吐出側での過大流体圧の安定したリリーフ圧を設定することを目的とする。ポンプ吐出側の流体圧が設定圧以下のときには、ボール２３はリリーフばね２５の力によって弁座２２ｃに当接しており、弁は閉止している。

パワーステアリング装置による操舵の据え切り時のように、ポンプ吐出側の流体圧が過大になると、可変オリフィス１２の下流側の吐出通路３０に連通している第２弁室１９ｂの圧力、従って連通孔２２ｂ内の圧力がリリーフ設定圧力を超えるので、ボール２３はリリーフばね２５の力に抗して図の左方へ移動し、弁が開く。そうすると、第２弁室１９ｂ内の圧油は連通孔２２ｂから、リリーフ孔２１ｂ、環状切欠き２１ｃ、ドレーン通路３１へリリーフされる。こうして第２弁室１９ｂ内の圧力が設定値以下に低下すると、ボール２３がリリーフばね２５によって再び弁座２２ｃに押付けられて弁が閉じ、圧油の流れが止まる。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)リリーフ弁２０では、防振シール４２のリップ部４４が抱着部４３から半径方向に沿う外方、かつ軸方向に沿う反ボール２３側に延在する。従って、防振シール４２の軸方向に沿う縦断面視で、抱着部４３とリップ部４４は反ボール２３側に向けて開くＶ字状断面を形成し、バルブ孔２１ａの内面に摺接する。このため、防振シール４２のリップ部４４はボール２３がリリーフばね２５により閉じられる閉弁過程で抱着部４３に対してすぼまり易く、バルブ孔２１ａの内面との摩擦を小にしてめくり上げられるように撓むことなくスムースに移動し、閉弁時のリップ部４４はボール受け２４を開弁方向に付勢する撓み力を保存することがない。また、ボール２３が再び開弁するリリーフ時には、防振シール４２のリップ部４４はボール２３の開弁方向で抱着部４３に対して拡開し易く、バルブ孔２１ａの内面との間に一定の摩擦抵抗力を生ずる。ボール２３はリリーフばね２５が一定のばね力を及ぼし、かつリップ部４４が一定の摩擦抵抗力を及ぼす中で、一定のリリーフ圧の圧油をリリーフし、ポンプ吐出量を徒らに低減することがない。

(b)ボール受け２４に抱着した防振シール４２は、リップ部４４の自由状態の外径をバルブ孔２１ａの内径より僅かに大径とし、リップ部４４が自らの弾性変形により僅かに縮径してバルブ孔２１ａの内面に軽く摺接する。これにより、防振シール４２がバルブ孔２１ａの内面に圧縮押し付けられて張り付きや劣化を生ずることなく、ボール受け２４の振動を抑制することができる。

(c)ボール受けホルダ４０が基板４１を有することにより、ボール受けホルダ４０をボール受け２４の小径部２４ａの端面に当接させてリリーフばね２５のばね力をボール２３に伝えることができる。そして、この基板４１の外縁部に防振シール４２を接着することにより、リリーフばね２５のばね力を防振シール４２に加えることがなく、防振シール４２のリップ部４４を自らの弾性変形だけにより僅かに縮径させてバルブ孔２１ａの内面を安定的に軽く摺接させることができる。

（実施例２）（図３）
実施例２は実施例１と異なる点は、リリーフ弁２０が第１と第２のボール受け２４、５１を有し、リリーフばね２５が衝接する第１のボール受け２４と、ボール２３を保持する第２のボール受け５１との間にボール受けホルダ４０を介装したことにある。ボール受けホルダ４０は、実施例１におけると同様に構成され、第１のボール受け２４と第２のボール受け５１との間に基板４１を挟み込まれ、第１のボール受け２４の小径部２４ａの外周に防振シール４２の抱着部４３を抱着して用いられる。本実施例においても、防振シール４２のリップ部４４は、抱着部４３から半径方向に沿う外方、かつ軸方向に沿う反ボール側に延在してバルブ孔２１ａの内面に摺接するように構成され、実施例１におけると同様の作用効果を奏する。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

図１はポンプを示す断面図である。 図２は実施例１のリリーフ弁を示す断面図である。 図３は実施例２のリリーフ弁を示す断面図である。 図４は従来例のリリーフ弁を示す断面図である。

符号の説明

２０ リリーフ弁
２１ 切換弁弁体（弁ハウジング）
２１ａ バルブ孔
２１ｂ リリーフ孔
２２ 弁座部材（弁座部）
２２ｂ 連通孔
２２ｃ 弁座
２３ ボール
２４ ボール受け
２４ａ 小径部
２５ リリーフばね
４０ ボール受けホルダ
４１ 基板
４２ 防振シール
４３ 抱着部
４４ リップ部
５１ ボール受け

Claims (2)

1. 軸方向に沿ってバルブ孔が穿設された弁ハウジングと、上記バルブ孔の開口端部に設けられ、軸方向に沿って貫通する連通孔の一端部に油圧ポンプから吐出した圧油が導入されるとともに、他端部に弁座が形成された弁座部と、上記弁座に当接して上記連通孔を閉止するボールと、該ボールを保持し、上記バルブ孔の内面に沿って摺動可能に設けられたボール受けと、上記ボールが上記弁座に当接する方向に上記ボール受けを付勢するリリーフばねと、上記ボール受けの小径部の外周に抱着され、かつ上記バルブ孔の内面に沿って摺動可能にされる防振シールを備えたボール受けホルダとを備え、油圧のリリーフ時に圧油をリリーフするリリーフ孔が上記バルブ孔の半径方向に開口したリリーフ弁において、
   前記ボール受けホルダの防振シールが、前記ボール受けの小径部の外周に抱着される抱着部と、該抱着部から半径方向に沿う外方、かつ軸方向に沿う反ボール側に延在して前記バルブ孔の内面に摺接するリップ部とを有して構成されることを特徴とするリリーフ弁。
2. 前記ボール受けホルダが、前記ボール受けの小径部の端面に当接する基板と、該基板の外縁部に接着される前記防振シールとを有して構成される請求項１に記載のリリーフ弁。

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