JP2014219029A - リリーフ弁構造 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの低・中・高の各回転数領域でオイルの吐出圧及び流量をそれぞれ最適な状態に適切に制御・切り替えを行うことができると共に構造を極めて簡単にすることができるリリーフ弁構造とすること。【解決手段】大径円筒部４，小径弁頭部５，弁内流路６１，連通孔６２，弁排出部６３とからなる弁体Ｂと、弁体通路１１，リリーフ流路１２，第１リリーフ排出孔２，第２リリーフ排出孔３からなる弁ハウジングＡ1と、弾性部材７とから構成する。エンジンの低回転数域ではリリーフ流路１２を閉じ状態とし、中回転数域の前期及び後期では弁体Ｂの移動にて小径弁頭部５はリリーフ流路１２から離間してリリーフ流路１２を開き状態とし、連通孔６２と弁内流路６１と第１リリーフ排出孔２とを連通させ、中回転数域の中期では弁排出部６３と第２リリーフ排出孔３とを連通状態とし、高回転数域においては大径円筒部４が第２リリーフ排出孔３を開き状態にする。【選択図】図１

Description

本発明は車両用エンジン等のオイルポンプにおいて、エンジンの低・中・高の各回転数領域でオイルの吐出圧及び流量をそれぞれ最適な状態に適切に制御・切り替えを行うことができると共に構造を極めて簡単にすることができるリリーフ弁構造に関する。

自動車のエンジンに潤滑油を供給するオイルポンプには、圧力制御を行うためのリリーフ弁構造が装着されている。リリーフ弁構造は、オイルポンプ内で供給オイルが高圧となったときに、機器に悪影響を与えないためにオイルを別のルートに逃がして、オイルの圧力を一定以下に維持するものである。

近年、オイルポンプに対して、より細かい制御が要求され、エンジンの低回転数，中回転数及び高回転数の各領域で、オイルのリリーフ（排出）が状況に合わせて適正に行われたり、停止するものが多くなっている。このような要望を満たすものとして、出願人は以前、特許文献１に開示された内容のものを発明した。

特許文献１では、エンジンの低回転数，中回転数及び高回転数の各領域において、適正な量のオイルのリリーフを行い且つ、適正にオイルのリリーフを停止することによって、オイルポンプの無駄な仕事を排除することを実現したものである。

特開２０１０−１０７０３６号公報

ところで、特許文献１は、従来のリリーフ動作における種々の問題点の多くを解決することができた。しかし、まだ、改善すべき点も残されており、具体的なものを挙げると、装置の構造がやや複雑であり、そのために高価なものとなっていた。

また、弁ハウジングにおける弁体通路に配置されるスプリングと弁体との構造に対して、さらに小型化が要望される。そこで、本発明の目的（解決しようとする技術的課題）は、上記要望を満たすことにある。

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、大径円筒部と小径弁頭部と後端側を排出開口とした弁内流路と該弁内流路と前記小径弁頭部の外部とを連通する連通孔及び前記弁内流路と前記大径円筒部の外部と連通する弁排出部とからなる弁体と、一端側にリリーフ流路が形成された弁体通路に第１リリーフ排出孔と，該第１リリーフ排出孔よりも前記リリーフ流路寄りに位置する第２リリーフ排出孔が形成された弁ハウジングと、前記弁体を前記弁体通路の前記リリーフ流路側に付勢する弾性部材とからなり、エンジンの低回転数域では前記小径弁頭部は前記リリーフ流路を閉じ状態とし、中回転数域の前期及び後期では前記弁体の移動にて前記小径弁頭部は前記リリーフ流路から離間して該リリーフ流路を開き状態にすると共に前記連通孔と前記弁内流路と前記第１リリーフ排出孔とを連通させ、中回転数域の中期では前記弁排出部と前記第２リリーフ排出孔とを連通状態とし、高回転数域では前記大径円筒部が前記第２リリーフ排出孔を開き状態としてなるリリーフ弁構造としたことにより、上記課題を解決した。

請求項２の発明を、大径円筒部と小径弁頭部と後端側を排出開口とした弁内流路と該弁内流路と前記小径弁頭部の外部とを連通する連通孔及び前記弁内流路と前記大径円筒部の外部と連通する弁排出部とからなる弁体と、一端側にリリーフ流路が形成された弁体通路に第１リリーフ排出孔と，該第１リリーフ排出孔よりも前記リリーフ流路寄りに位置する第２リリーフ排出孔が形成された弁ハウジングと、前記弁体を前記弁体通路の前記リリーフ流路側に付勢する弾性部材とからなり、前記リリーフ流路のリリーフ開口の位置から前記第２リリーフ排出孔までの最小距離は、前記小径弁頭部の受圧頂部と前記弁排出部との最大距離よりも長く形成され、前記大径円筒部の前方大径部の軸方向長さは前記第２リリーフ排出孔の軸方向長さよりも長く形成されてなるリリーフ弁構造としたことにより、上記課題を解決した。

請求項３の発明を、大径円筒部と小径弁頭部と後端側を排出開口とした弁内流路と該弁内流路と前記小径弁頭部の外部とを連通する連通孔及び前記弁内流路と前記大径円筒部の外部と連通する弁排出部とからなる弁体と、一端側にリリーフ流路が形成された弁体通路に第１リリーフ排出孔と，該第１リリーフ排出孔よりも前記リリーフ流路寄りに位置する第２リリーフ排出孔が形成された弁ハウジングと、前記弁体を前記弁体通路の前記リリーフ流路側に付勢する弾性部材とからなり、前記弁体の小径弁頭部が前記リリーフ流路のリリーフ開口の周囲に当接状態で閉じ状態とし、前記大径円筒部は第２リリーフ排出孔を閉じ状態とし、前記小径弁頭部が前記リリーフ流路から離間した状態で前記連通孔と前記弁内流路と前記第１リリーフ排出孔とが連通され、前記弁体の前記リリーフ流路から離間する方向への移動動作にて前記弁排出部と前記第２リリーフ排出孔とが連通し、前記弁体の移動動作の継続にて前記第２リリーフ排出孔を開き状態としてなるリリーフ弁構造としたことにより、上記課題を解決した。

請求項４の発明を、請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記第１リリーフ排出孔は背圧逃し孔を兼用する構成としてなるリリーフ弁構造としたことにより、上記課題を解決した。請求項５の発明を、請求項１，２，３又は４のいずれか１項の記載において、前記弁体通路のリリーフ流路寄りの端部は円錐状の通路斜面段差部が形成され、前記小径弁頭部の先端には面取部が形成され、該面取部は前記通路斜面段差部に面接触してなるリリーフ弁構造としたことにより、上記課題を解決した。

請求項６の発明を、 請求項５において、前記リリーフ流路のリリーフ開口の直径は、前記小径弁頭部の面取部の最小直径と同一又は小さく形成されてなるリリーフ弁構造としたことにより、上記課題を解決した。請求項７の発明を、請求項１，２，３，４，５又は６のいずれか１項の記載において、前記弁排出部は、排出孔の周囲で且つ前記大径円筒部の外周側面を円周に沿って形成された外周溝部とから形成されてなるリリーフ弁構造としたことにより、上記課題を解決した。

請求項１の発明では、エンジンの低回転数域，中回転数域及び高回転数域において、リリーフの停止及び動作が的確に行われる。そして、中回転数域の前期及び後期では前記弁体の移動にて前記小径弁頭部は前記リリーフ流路から離間して該リリーフ流路を開き状態にすると共に前記弁体の連通孔と前記弁内流路と、弁体通路の第１リリーフ排出孔とを連通させる。また、中回転数域の中期では弁体の弁排出部と、弁体通路の第２リリーフ排出孔とを連通状態とし、リリーフされる開口面積が最大となる。これによって、中回転数域では、前期と後期において第１リリーフ排出孔のみからオイルの排出となり、中回転数域の中期では第１リリーフ排出孔と第２リリーフ排出孔とが共にオイルの排出を行い、リリーフ量を最大にすることができる。このように、中回転数域において、油圧が低い状態を維持するリリーフ動作を実現することができる。また、中回転数域の後期でリリーフ動作におけるオイルの排出量を少なくすることで、油圧の低い回転数領域を長くすることになり、さらなる燃費の向上を実現できる。

また、弁体は、その軸方向の後端側を排出開口とした弁内流路が内部に設けられたものであり、前記弁体を前記リリーフ流路側に弾性付勢するためのコイルスプリング等とした弾性部材の一部を遊挿可能に収納することができる。そのために、弁体と弾性部材は、軸方向において重合する部分が存在することになり、弁体と弾性部材とのそれぞれの軸方向長さの総和よりも短くすることができ、よって、弁体通路の軸方向長さを短くコンパクトに設定することができる。

請求項２の発明では、弁体は、小径弁頭部をリリーフ流路内のリリーフオイルの圧力を受ける受圧面として使用することができるものであり、また、弁体の弁内流路は、コイルスプリングとした弾性部材の一部を収納する役目をなすものである。このように弁体側に僅かに加工を施すのみで、弁ハウジング側には、ほとんど加工を施すことはなく、２段階の油圧にできるリリーフ弁構造を極めて簡単な構造のものにできる。

さらに、前記リリーフ流路のリリーフ開口の位置から前記第２リリーフ排出孔までの最小距離は、前記小径弁頭部の受圧頂部と前記弁排出部との最大距離よりも長く形成されることにより、エンジンの中回転数域(前期)では閉じ状態である第２リリーフ排出孔をエンジンの中回転数域(中期)では開き状態にすることができる。

これによりエンジンの中回転数域(中期)の油圧を低減することができ、より一層の高効率化が図れるものである。そして、前記大径円筒部の前方大径部の軸方向長さは前記第２リリーフ排出孔の軸方向長さよりも長く形成されることにより、エンジンの中回転数域(後期)では第２リリーフ排出孔を再び閉じ状態にすることができる。これによりエンジンの中回転数域(後期)及び高回転数域での油圧を高く跳ね上げ、高い油圧を確保できるので潤滑や冷却が促進され、エンジンの耐久性・信頼性を確保できる。

弁体は、その軸方向の後端側を排出開口とした弁内流路が内部に設けられたものである。そして、該弁内流路は、弁体の軸方向の後端側を排出開口としたものであり、オイルの流路としての役目と弾性部材を収納する役目とを兼用するものである。前記弁体を前記リリーフ流路側に弾性付勢するためのコイルスプリング等とした弾性部材は、その一部が弁内流路内に遊挿可能な構成となる。

そのために、弁体と弾性部材は、軸方向において重合する部分が存在するので、弁体と弾性部材とのそれぞれの軸方向長さの総和よりも短くすることができ、よって、弁体通路の軸方向長さを短くコンパクトに設定することができる。請求項３の発明は、請求項１及び請求項２の発明と同等の効果を奏する。

請求項４の発明では、第１リリーフ排出孔は背圧逃し孔を兼用する構成としたことにより、第１リリーフ排出孔及び背圧逃し孔をそれぞれ別々に形成する必要がなく、一つの貫通孔を形成するのみで、極めて簡単な構成とし且つ弁ハウジングを小型化することができる。

請求項５の発明では、前記弁体通路のリリーフ流路寄りの端部は円錐状の通路斜面段差部が形成され、前記小径弁頭部の先端には面取部が形成され、該面取部は前記通路斜面段差部に面接触する構成としたことにより、小径弁頭部の面取部と、弁体通路の通路斜面段差部との接触面積が広くなり、リリーフ流路の閉じ状態をより一層確実に行うことができる。また、受圧頂部の全面と、面取部の一部がオイルの圧力を受ける役目をなし、弁体の動作性を良好にすることができる。

請求項６の発明では、前記リリーフ流路のリリーフ開口の直径は、前記小径弁頭部の面取部の最小直径と同一又は小さく形成される構成としたことにより、小径弁頭部の面取部を除いた受圧頂部が有効に使用され、確実なリリーフ動作にすることができる。

請求項７の発明では、前記弁排出部は、排出孔の周囲で且つ前記大径円筒部の外周側面を円周に沿って形成された外周溝部とから形成される構成によって、弁排出部と第２リリーフ排出孔との連通を確実に行うことができる。つまり、弁体の移動により弁排出部が第２リリーフ排出孔の位置に到達したときに、たとえ排出孔と第２リリーフ排出孔との周方向との位置が一致していなくても、弁排出部の排出孔から排出されたオイルは、弁排出部の外周溝部を介して、第２リリーフ排出孔に連通させることができる。

（Ａ）は本発明のリリーフ弁構造を備えたポンプボディの平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ1−Ｘ1矢視拡大断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の（ア）部拡大図、（Ｄ）は（Ｂ）の弁体を除いた（ア）部拡大図である。 （Ａ）は弁体の斜視図、（Ｂ）は弁体の拡大縦断側面図、（Ｃ）及び（Ｄ）は弁体通路と弁体との位置関係を示す縦断側面図である。 （Ａ）はエンジンの低回転数域における縦断側面図、（Ｂ）はエンジンの中回転数域（前期）における縦断側面図、（Ｃ）はエンジンの中回転数域（中期）における縦断側面図、（Ｄ）はエンジンの中回転数域（後期）における縦断側面図、（Ｅ）はエンジンの高回転数域における縦断側面図である。 （Ａ）はエンジンの低回転数域におけるリリーフ状態を示す要部拡大図、（Ｂ）は（Ａ）の（イ）部拡大図である。 （Ａ）はエンジンの中回転数域（前期）におけるリリーフ状態を示す要部拡大図、（Ｂ）は（Ａ）の（ウ）部拡大図である。 （Ａ）はエンジンの中回転数域（中期）におけるリリーフ状態を示す要部拡大図、（Ｂ）は（Ａ）の（エ）部拡大図である。 （Ａ）はエンジンの中回転数域（後期）におけるリリーフ状態を示す要部拡大図、（Ｂ）は（Ａ）の（オ）部拡大図である。 （Ａ）はエンジンの高回転数域におけるリリーフ状態を示す要部拡大図、（Ｂ）は（Ａ）の（カ）部拡大図である。 本発明の特性を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。本発明におけるリリーフ弁構造は弁ハウジングＡ1と弁体Ｂとから主に構成される〔図１（Ｂ）参照〕。リリーフ弁構造は、エンジンブロック側に組み込まれることもあるが、ポンプボディＡの一部に組み込まれることが多い〔図１（Ａ）参照〕。

以下、リリーフ弁構造は、ポンプボディＡに組み込まれた実施形態として説明する。なお、本発明におけるリリーフとは、本発明のリリーフ弁構造が組み込まれたオイル回路内のオイルの圧力が設定値を超えた場合に、そのオイルの一部を回路外に排出することをいう。

弁ハウジングＡ１は、ポンプボディＡの一部に形成されている〔図１（Ａ）参照〕。弁ハウジングＡ1の内部には、弁体通路１１とリリーフ流路１２とが設けられ、弁体通路１１とリリーフ流路１２とが軸方向に連続して形成されている。具体的には、前記弁体通路１１の軸方向一端が前記リリーフ流路１２と連通する構造である〔図１（Ｂ），（Ｄ），図２（Ｃ），（Ｄ）参照〕。ここで、弁体通路１１は、軸方向において前記リリーフ流路１２と連通する側を弁体通路１１の前方側とし、軸方向において該リリーフ流路１２と反対側を弁体通路１１の後方側とする。

前記弁ハウジングＡ1は、前記ポンプボディＡ内の所定位置に略半割り円筒形状に膨出形成されたものである。弁体通路１１には、弁体Ｂが配置され、該弁体Ｂが弁体通路１１の軸方向に沿って前方側と後方側とを往復移動するものである。

前記リリーフ流路１２は、ポンプボディＡ内に設けられたオイルポンプの吐出ポート１５からの吐出分岐流路１５ａと連通している。そして、前記吐出ポート１５に吐出されるオイルが所定値を超え高圧となったときには、吐出分岐流路１５ａから弁ハウジングＡ1内に装着された弁体Ｂに加えられる圧力による力により、弁体Ｂを弁体通路１１内を前方側から後方側に向かって移動させ、リリーフ流路１２を介して前記弁体通路１１内にオイルが送り込まれ、リリーフ動作を行うものである。

前記弁体通路１１の内径Ｄ1と前記リリーフ流路１２の内径Ｄ2とは異なり、リリーフ流路１２は弁体通路１１よりも内径が小さく形成されている〔図１（Ｄ）参照〕。弁体通路１１は、リリーフ流路１２と段差面を介して連通している。この段差面は、リリーフ流路１２側に向かって直径が次第に小さくなる円錐状の通路斜面段差部１１ａとなる〔図１（Ｄ），図２（Ｄ）参照〕。

また、該通路斜面段差部１１ａは、その径が最も大きい部分が前記弁体通路１１側に位置しており、径が最も小さい部分がリリーフ流路１２側との境目となる〔図１（Ｄ）参照〕。この境目は、リリーフ流路１２のリリーフ開口１２ａの位置となる。通路斜面段差部１１ａは、後述する弁体Ｂの面取部５３が当接する部分であり、この状態で静止するときを弁体Ｂの初期位置状態とする〔図１（Ｂ），（Ｃ），図３（Ａ），図４参照〕。

前記弁ハウジングＡ1で且つ弁体通路１１の軸方向の略中間位置には、第１リリーフ排出孔２と第２リリーフ排出孔３とが形成されている。第１リリーフ排出孔２と第２リリーフ排出孔３とは、図１に示すように、弁体通路１１の軸方向に沿って配置されると共にその軸方向の異なる位置に形成されている〔図１（Ｂ），図２（Ｃ），（Ｄ）参照〕。前記弁体通路１１の略中間位置の範囲とは、通路方向両端付近を除いた全ての範囲とする。

前記第１リリーフ排出孔２及び第２リリーフ排出孔３は、前記弁ハウジングＡ1において、弁体通路１１の内部と外部とを連通する部位である。第１リリーフ排出孔２と第２リリーフ排出孔３との位置関係は、第２リリーフ排出孔３が第１リリーフ排出孔２よりも前方側で且つ前記リリーフ流路１２寄りに位置して形成されている〔図１（Ａ），図２（Ｃ），図３（Ｃ），図４等参照）。

つまり、第２リリーフ排出孔３の方が、第１リリーフ排出孔２よりもリリーフ流路１２に近い位置に存在する。第１リリーフ排出孔２は、前記弁ハウジングＡ1に前記弁体通路１１の内部と外部とを連通する貫通孔として形成されたものである。

第１リリーフ排出孔２は、背圧逃し孔として兼用される実施形態が存在する。第１リリーフ排出孔２を兼用する背圧逃し孔は、呼吸孔とも称され、弁体Ｂの弁体通路１１における軸方向の往復移動において、弁体Ｂがオイルの圧力によって弁体通路１１をリリーフ流路１２とは反対側に移動しようとするときに、弁体通路１１内の空気による抵抗圧力を弁体通路１１から弁ハウジングＡ1の外部に排出し、弁体Ｂの移動を円滑に行う役目をなすものである。

第２リリーフ排出孔３は、貫通孔であり、第１リリーフ排出孔２よりも面積が大きく、円形状，長方形状，又は台形状とすることもある。また、図１（Ａ）に示すように、弁ハウジングＡ1の軸方向に直交する方向，即ち幅方向に、２つの貫通孔が適宜の間隔をおいて略左右対称的に配列形成されている〔図１（Ａ）参照〕。

ポンプボディＡの内部には、ポンプを構成するロータ室１３が形成されている。該ロータ室１３内に外歯を設けたインナーロータ８１と、内歯を設けたアウターロータ８２と、が互いに歯合しつつ偏心して内装されている。

インナーロータ８１とアウターロータ８２とは、図１（Ａ）において想像線（２点鎖線）にて開示されている。インナーロータ８１は具体的には、トロコイドタイプのものである。そして、ロータ室１３に形成された吸入ポート１４からオイルの吸入を行い、吐出ポート１５からオイルを吐出して機器へ循環させるものである。

次に、弁体Ｂは、大径円筒部４と小径弁頭部５と弁内流路６１と連通孔６２、弁排出部６３とから主に構成される〔図２（Ａ），（Ｂ）参照〕。ここで、弁体Ｂには、軸方向において、前方側と後方側とが存在する。その前方側とは小径弁頭部５が形成されている側であり、後方側とは大径円筒部４が形成されている側のことである。小径弁頭部５は、円筒状部５１と受圧頂部５２とから構成される〔図２（Ａ），（Ｂ）参照〕。

円筒状部５１と受圧頂部５２との間には、面取部５３が形成されている。面取部５３は、円錐状の斜面として形成された部位であり、該面取部５３は、前記弁体通路１１の通路斜面段差部１１ａと同等の傾斜角度として形成されている。そして、弁体Ｂが初期位置状態のときには、小径弁頭部５の面取部５３が前記弁体通路１１の通路斜面段差部１１ａに当接し、前記リリーフ流路１２と前記弁体通路１１とのオイルの流通を遮断し、リリーフ流路１２を閉じ状態とする〔図３(Ａ)，図４参照〕。

前記面取部５３は、前記弁体通路１１の通路斜面段差部１１ａに面接触し、リリーフ流路１２のリリーフ開口１２ａを閉じるものである。そして、小径弁頭部５の先端頂部における受圧頂部５２の直径Ｄ5は、リリーフ流路１２のリリーフ開口１２ａの直径Ｄ2と同一、又は小径弁頭部５の先端頂部における受圧頂部５２の直径Ｄ5は、リリーフ流路１２のリリーフ開口１２ａの直径Ｄ2よりも僅かに大きく形成される。

特に、小径弁頭部５の面取部５３が、弁体通路１１の通路斜面段差部１１ａに面接触したときに、直径Ｄ5が直径Ｄ2よりも僅かに大きく形成されることで、受圧頂部５２の面積を大きくすることができる。また、小径弁頭部５は大径円筒部４よりも直径が小さく、小径弁頭部５には大径円筒部４と連続する円錐状の弁斜面段差部５４が形成される。

前記大径円筒部４は、前述したように、前記弁体通路１１内を軸方向の前方側と後方側とに亘って往復移動自在に摺動するものであり、大径円筒部４の直径は、弁体通路１１の内径よりも僅かに小さく形成され、弁体Ｂの摺動が円滑に行われるようになっている。大径円筒部４の直径Ｄ4と、弁体通路１１の内径Ｄ1との大小関係は具体的には、数十μm程度で略密着状態で相対的に摺動する隙間嵌めの嵌め合い構造と同一である。

円筒状部５１は、軸方向に沿って、いずれの位置でも直径が同一である円筒形状である。小径弁頭部５の軸方向の長さは、軸方向全長Ｌｔと称する。軸方向全長Ｌｔとは、円筒状部５１と面取部５３と受圧頂部５２と弁斜面段差部５４が含まれた長さである。小径弁頭部５の受圧頂部５２は、リリーフ流路１２に流入するオイルの圧力を受けることによって、弁体Ｂ自体を弁体通路１１内にて移動させる役目をなす（図３乃至図８参照）。

弁体Ｂの小径弁頭部５が、前記リリーフ流路１２のリリーフ開口１２ａ周囲に当接した状態を、前記リリーフ流路１２の閉じ状態とする。具体的には、小径弁頭部５の面取部５３が通路斜面段差部１１ａに当接した状態では、吐出分岐流路１５ａからリリーフ流路１２に流入するオイルは、弁体通路１１側に流出することはない。つまり、リリーフ流路１２が閉じ状態となり、弁体通路１１側へのオイルの流入が遮断されることになる。

弁体Ｂの内部には、軸方向に沿って弁内流路６１が形成されている。弁内流路６１は、前記大径円筒部４の軸方向の後方側端部に排出開口６１ａが形成され、軸方向の前方側の小径弁頭部５側では受圧頂部５２によって閉鎖壁面となっている〔図１（Ｃ），図３（Ａ）等参照〕。

そして、小径弁頭部５の円筒状部５１には、連通孔６２が形成されている。該連通孔６２は、前記弁内流路６１と弁体Ｂの内部で連通する〔図２（Ｂ）参照〕。該弁体Ｂは、連通孔６２，弁内流路６１によって、小径弁頭部５の前方側の外部と弁内流路６１の排出開口６１ａとを連通する。

これによって、小径弁頭部５の外部から連通孔６２，弁内流路６１，排出開口６１ａを介して大径円筒部４の外部とが連通する。オイルは、小径弁頭部５の外部から連通孔６２に流入して、該連通孔６２から弁内流路６１にオイルが流れ込み、該弁内流路６１の排出開口６１ａからオイルが排出され、そのまま弁体通路１１にオイルが流出する〔図３（Ｃ），（Ｄ）等参照〕。

連通孔６２は、前記小径弁頭部５の円筒状部５１に１又は複数形成される。連通孔６２が複数のときは、前記円筒状部５１の外周に沿って等間隔（等角度）に配置される。連通孔６２の個数は、具体的には、２，３又は４程度が好ましい。

さらに、小径弁頭部５の円筒状部５１がリリーフ流路１２から離間することにより、リリーフ流路１２から弁体通路１１側にオイルが流入して、連通孔６２にオイルが入ってゆく（図６，図７参照）。

大径円筒部４の軸方向の中間箇所には、弁排出部６３が形成されている〔図２（Ａ），（Ｂ）参照〕。該弁排出部６３は、排出孔６３ａと外周溝部６３ｂとから構成されている。大径円筒部４の軸方向の中間箇所とは軸方向の両端を除く全ての範囲を含む。排出孔６３ａは、１又は複数形成され、複数形成される場合には大径円筒部４の円形外周に沿って等間隔（等角度）に形成される。そして、前記排出孔６３ａの開口を含むようにして外周溝部６３ｂが前記大径円筒部４の外周側面を円周方向に沿って形成される。

外周溝部６３ｂの溝幅は、第２リリーフ排出孔３の軸方向における開口の大きさ（円形のときは直径となる）と同一又はそれ以上の大きさである。また、外周溝部６３ｂの円周方向に直交する断面形状は略台形であり、具体的には、外周溝部６３ｂの溝幅方向における両壁は、外周溝部６３ｂの底面から外周面に向かって従い広がるように形成される。

また、前記外周溝部６３ｂの両側壁面は、大径円筒部４の軸方向に対して直角となるように形成されてもよい。弁排出部６３は、後述するように、弁体Ｂが弁体通路１１を移動動作時において、前記第２リリーフ排出孔３の範囲内に入ったときに、弁排出部６３と第２リリーフ排出孔３とが連通状態となり、弁内流路６１のオイルが弁排出部６３，第２リリーフ排出孔３を通してリリーフ排出される。

大径円筒部４は、前記弁排出部６３の外周溝部６３ｂを境にして、その前方側を前方大径部４ｆとし、後方側を後方大径部４ｒと称する。つまり、弁排出部６３の外周溝部６３ｂは大径円筒部４の括れ部となり、その括れ部の前方側が前方大径部４ｆであり、後方側が後方大径部４ｒである。そして、前記大径円筒部４の前方大径部４ｆと後方大径部４ｒとが、前記第２リリーフ排出孔３箇所を通過している間は、第２リリーフ排出孔３は閉じ状態である。

弁ハウジングＡ1の弁体通路１１に収納された弁体Ｂは、小径弁頭部５をリリーフ流路１２側に向けて配置される。そして、弁体通路１１には弾性部材７が装着されており、該弾性部材７により弁体Ｂは常時、弁体通路１１の前方側つまり、リリーフ流路１２側に弾性的に付勢される。弾性部材７は、具体的にはコイルスプリングが使用される〔図１（Ｂ）参照〕。弾性部材７は、弁体通路１１の軸方向において後方側つまり、リリーフ流路１２とは反対側となる位置に装着された支持部材１６によって固定される。

弁体Ｂは、弁ハウジングＡ1内において、リリーフ圧力がかからない無負荷の状態のときの位置を弁体Ｂの初期位置という。そして、この初期位置では、弁体通路１１内で、弁体Ｂの小径弁頭部５の面取部５３は、通路斜面段差部１１ａに当接し、リリーフ流路１２は、閉じられた状態となる。

本発明では、弁体Ｂの小径弁頭部５の軸方向全長Ｌｔは、リリーフ流路１２における弁体通路１１側寄りのリリーフ開口１２ａと、第２リリーフ排出孔３との最小距離よりも短く設定される〔図２（Ｃ）参照〕。この最小距離とは、孔状とした第２リリーフ排出孔３の周縁でリリーフ流路１２のリリーフ開口１２ａと最も近接した部分のことである。

リリーフ流路１２の弁体通路１１寄りのリリーフ開口１２ａと、第２リリーフ排出孔３との最小距離Ｌａと、前記弁体Ｂの小径円筒部５１の軸方向全長Ｌｔとの大小関係は

である。

また、弁体Ｂの大径円筒部４の軸方向の長さ寸法Ｌｓは、第１リリーフ排出孔２と第２リリーフ排出孔３との最小距離Ｌｂよりも短く設定される〔図２（Ｄ）参照〕。具体的には、弁体Ｂの大径円筒部４の軸方向長さ寸法Ｌｓと、第１リリーフ排出孔２と第２リリーフ排出孔３との最小距離Ｌｂとの大小関係は、

である。

さらに、弁体Ｂの全長寸法Ｌｆは、リリーフ流路１２の弁体通路１１寄りのリリーフ開口１２ａと、第２リリーフ排出孔３との最大距離Ｌａ’よりも大きく設定される。つまり、リリーフ流路１２の弁体通路１１寄りのリリーフ開口１２ａと、第２リリーフ排出孔３との最大距離Ｌａ’と、弁体Ｂの全長寸法Ｌｆとの大小関係は、

である。

また、前記最小距離Ｌａは、小径弁頭部５の先端部である受圧頂部５２と、前記弁排出部６３との最大距離Ｌｎよりも長く形成される。つまり、

である。

大径円筒部４の前方大径部４ｆの軸方向長さＬｐは、前記第２リリーフ排出孔３の軸方向長さＤａよりも長く形成される。つまり、

である。

以上の構成によって、弁ハウジングＡ1内における弁体Ｂの初期位置、つまり、弁体Ｂが弁体通路１１のリリーフ流路１２寄りの位置に配置された状態では、以下のようになる。すなわち、リリーフ流路１２は閉じ状態で、第２リリーフ排出孔３は、大径円筒部４によって閉じられた状態となる〔図１（Ｂ），図３（Ａ），図４参照〕。また、第１リリーフ排出孔２は、開き状態である。

そして、弁体Ｂの弁排出部６３と、弁ハウジングＡ1の第２リリーフ排出孔３との軸方向における位置は一致せず、ずれており、第２リリーフ排出孔３と弁排出部６３とは連通していない。

次に、本発明におけるエンジンの低回転数域、中回転数域及び高回転数域におけるリリーフ動作を説明する。ここで、本発明における弾性部材７は、コイルスプリングとしたものであり、初期位置における弁体Ｂを弁体通路１１の後方側から前方側のリリーフ開口１２ａに向かって弾性付勢するものである。

そして、弁体Ｂが受けるリリーフ時の圧力による力は、コイルスプリングとした弾性部材７が有する所定の弾性力を超えない限りコイルスプリングは縮まないものとする。すなわち、オイルの圧力による力が所定値を超えない限り、弁体Ｂは弾性部材７によって不動状態となる。

エンジンの始動から低回転数域（アイドリング状態も含む）の場合には、図３（Ａ），図４に示すように、ポンプが作動しても、吐出圧は低い。したがって、弁体Ｂの受圧頂部５２が受ける圧力による力よりも、弾性部材７による弾性力が上回っているので弁体Ｂは、弁体通路１１内で初期位置の状態が維持される。したがって、リリーフ（オイルの排出）は行われない。

そして、第２リリーフ排出孔３は、弁体Ｂの大径円筒部４によって閉じ状態であり、小径弁頭部５の面取部５３は、通路斜面段差部１１ａに当接した状態である。また、小径弁頭部５の円筒状部５１全体は、リリーフ流路１２に挿入した状態であり、小径弁頭部５に形成された連通孔６２は、閉じ状態にある〔図４（Ｂ）参照〕。

エンジンの低回転数域での範囲内で、回転数が増加して、弁体Ｂの受圧頂部５２が受ける圧力も増加するが、この圧力による力に対して、弾性部材７の弾性力が上回るように設定される。したがって、低回転数域では、弁体Ｂは初期位置で不動状態が維持される。そのために、低回転数域では、リリーフ流路１２は閉じたままの状態であり（図４参照）、低回転数域では図９のグラフに示すように油圧は回転数に略比例するように上昇する。

そのために、低回転数域では、リリーフ流路１２は閉じたままの状態であり（図４参照）、低回転数域では図９のグラフに示すようにポンプによる油圧は回転数に略比例するように上昇する。

次に、エンジンが中回転数域では、前期〔図３（Ｂ），図５参照〕と、中期〔図３（BＣ），図６参照〕と、後期〔図３（Ｄ），図７参照〕に分けて説明する。なお、中回転数域の前期とは低回転数域から中回転数域に変化した直後から中回転域の中間の回転数までの範囲であり、中期とは中間の回転数域であり、後期とは中回転数域の中間の回転数から高回転数域に変化しようとする直前までの範囲である。

まず、中回転数域の前期では、低回転数域から中回転数域に入ったと同時に弁体Ｂの受圧頂部５２のリリーフ流路１２から受ける圧力による力は、弾性部材７の弾性力を上回り、弁体Ｂを弁体通路１１の軸方向の後方側（リリーフ流路１２とは反対側）に向かって移動させる。そして、小径弁頭部５の面取部５３は、通路斜面段差部１１ａとの当接状態から離間状態に移り、リリーフ流路１２のリリーフ開口１２ａが開いて、弁体通路１１と連通する〔図３（Ｂ），図５参照〕。

そして、円筒状部５１がリリーフ流路１２から離間した状態で、オイルがリリーフ流路１２から弁体通路１１内に入り込む。また、弁体通路１１の途中よりも後方側は、弁体Ｂの大径円筒部４によって塞がれた状態である。

したがって、弁体通路１１内に流入したオイルは、小径弁頭部５の円筒状部５１に形成された連通孔６２を介して弁内流路６１に流入し、さらに連通孔６２に流入して、該弁内流路６１の排出開口６１ａから弁体通路１１の後方側にオイルが排出される〔図３（Ｂ），図５参照〕。

このようにして、中回転数域では前記弁体Ｂの移動にて前記小径弁頭部５が前記リリーフ流路１２から離間して開き状態になり、前記連通孔６２と前記弁内流路６１と前記第１リリーフ排出孔２とが連通する構成となる。これによって、オイルのリリーフ動作が開始される。

この中回転数域の前期のリリーフ動作は、小径弁頭部５がリリーフ流路１２から離間を始めたときからであり、その前期開始直後では前記リリーフ流路１２から弁体通路１１内へのオイルの流入は、極めて僅かである。

特に、リリーフ開始直後の円筒状部５１がリリーフ流路１２から離間した直後では、弁体Ｂの面取部５３，円筒状部５１及び弁斜面段差部５４と、弁体通路１１と通路斜面段差部１１ａとによって構成された隙間Ｓは微小である〔図５（Ｂ）参照〕。したがって、この隙間Ｓに流れ込むオイルの量は極めて少なく、したがってリリーフ量は極めて少ない。

次に、中回転数域の中期のリリーフ動作は、リリーフ流路１２から流入するオイルの圧力による力が増加するので、弁体Ｂはさらに移動し、弁排出部６３が第２リリーフ排出孔３の位置に到達する〔図３（Ｃ），図６参照〕。したがって、弁排出部６３の排出孔６３ａと第２リリーフ排出孔３とが外周溝部６３ｂを介して連通する。

そして、中回転数域の前期におけるリリーフ流路１２，連通孔６２及び弁内流路６１，第１リリーフ排出孔２との連通状態に、弁排出部６３と第２リリーフ排出孔３との連通状態が加わる。これによって、中回転数域の前期よりもオイルのリリーフ排出開口面積が大きくなり、リリーフ量も増加するように変化する。

次に、中回転数域の後期〔図３（Ｄ），図７参照〕では、弁体Ｂの小径弁頭部５が受ける圧力による力は増加し、弁体Ｂはさらに移動を続ける。これによって、弁体通路１１の前方側の空間が広がり、小径弁頭部５の連通孔６２，弁内流路６１、第１リリーフ排出孔２を流れるオイルの量は増加し、リリーフ量は増加する。

弁体Ｂがさらに移動することによって、前記弁排出部６３は、第２リリーフ排出孔３の位置を通り過ぎて、該第２リリーフ排出孔３は再度、閉じ状態となる。これによって、中回転数域の前期と同様に、リリーフ流路１２，連通孔６２，弁内流路６１，第１リリーフ排出孔２のみのオイルのリリーフ排出となる。

このように、中回転数域の後期では、リリーフ開口面積が再び小さく、少ないオイルの排出量となり、造中回転数域の後期におけるリリーフ動作を高回転側まで延ばすことができる。つまり、中回転数域のリリーフ動作を長くすることができる。油圧の低い回転領域を長くすることになり、燃費を向上させることができる。

この中回転数域の前期,中期及び後期に亘ってのリリーフ動作において、リリーフ流路１２から弁体通路１１内に流入したオイルは、まず最初に弁体Ｂの連通孔６２に流入するものである。該連通孔６２は、小径弁頭部５に形成された直径数mm程度の小径の貫通孔であるため、オイルの流入量は少なく、したがってリリーフ量も前期，中期及び後期に亘って次第に増加するものであるが、総合的には少ないものである。この状態は、図９のグラフの中回転数域に開示されている。

次に、エンジンが高回転数域では、中回転数域の後期から高回転数域に遷移するときに、オイルの圧力が増加し、弁体Ｂが移動することによって、大径円筒部４が第２リリーフ排出孔３の位置よりも後方側に移動して、該第２リリーフ排出孔３を開く〔図３（Ｅ），図８参照〕。

そして、オイルは、第２リリーフ排出孔３から排出される。また、同時に弁体Ｂの連通孔６２，弁内流路６１を流れ排出開口６１ａから排出されるオイルは第１リリーフ排出孔２からも排出することになる。高回転数域では、ポンプのオイルの吐出量は、増加し、オイルのリリーフ量も多くなる。この状態は図９のグラフにおける高回転数域に示されている。

なお、本発明のリリーフ弁構造は、オイルポンプに付属して構成されるものとして説明したが、リリーフ弁として単独に種々の油圧機器に適用することもできる。

Ａ1…弁ハウジング、Ｂ…弁体、１１…弁体通路、１２…リリーフ流路、
２…第１リリーフ排出孔、３…第２リリーフ排出孔、４…大径円筒部、５…小径弁頭部、
５１…円筒状部、５２…受圧頂部、５３…面取部、５４…弁斜面段差部、
６１…弁内流路、６２…連通孔、６３…弁排出部、６３ａ…排出孔、６３ｂ…外周溝部、
７…弾性部材。

Claims (7)

1. 大径円筒部と小径弁頭部と後端側を排出開口とした弁内流路と該弁内流路と前記小径弁頭部の外部とを連通する連通孔及び前記弁内流路と前記大径円筒部の外部と連通する弁排出部とからなる弁体と、一端側にリリーフ流路が形成された弁体通路に第１リリーフ排出孔と，該第１リリーフ排出孔よりも前記リリーフ流路寄りに位置する第２リリーフ排出孔が形成された弁ハウジングと、前記弁体を前記弁体通路の前記リリーフ流路側に付勢する弾性部材とからなり、エンジンの低回転数域では前記小径弁頭部は前記リリーフ流路を閉じ状態とし、中回転数域の前期及び後期では前記弁体の移動にて前記小径弁頭部は前記リリーフ流路から離間して該リリーフ流路を開き状態にすると共に前記連通孔と前記弁内流路と前記第１リリーフ排出孔とを連通させ、中回転数域の中期では前記弁排出部と前記第２リリーフ排出孔とを連通状態とし、高回転数域では前記大径円筒部が前記第２リリーフ排出孔を開き状態としてなることを特徴とするリリーフ弁構造。
2. 大径円筒部と小径弁頭部と後端側を排出開口とした弁内流路と該弁内流路と前記小径弁頭部の外部とを連通する連通孔及び前記弁内流路と前記大径円筒部の外部と連通する弁排出部とからなる弁体と、一端側にリリーフ流路が形成された弁体通路に第１リリーフ排出孔と，該第１リリーフ排出孔よりも前記リリーフ流路寄りに位置する第２リリーフ排出孔が形成された弁ハウジングと、前記弁体を前記弁体通路の前記リリーフ流路側に付勢する弾性部材とからなり、前記リリーフ流路のリリーフ開口の位置から前記第２リリーフ排出孔までの最小距離は、前記小径弁頭部の受圧頂部と前記弁排出部との最大距離よりも長く形成され、前記大径円筒部の前方大径部の軸方向長さは前記第２リリーフ排出孔の軸方向長さよりも長く形成されてなることを特徴とするリリーフ弁構造。
3. 大径円筒部と小径弁頭部と後端側を排出開口とした弁内流路と該弁内流路と前記小径弁頭部の外部とを連通する連通孔及び前記弁内流路と前記大径円筒部の外部と連通する弁排出部とからなる弁体と、一端側にリリーフ流路が形成された弁体通路に第１リリーフ排出孔と，該第１リリーフ排出孔よりも前記リリーフ流路寄りに位置する第２リリーフ排出孔が形成された弁ハウジングと、前記弁体を前記弁体通路の前記リリーフ流路側に付勢する弾性部材とからなり、前記弁体の小径弁頭部が前記リリーフ流路のリリーフ開口の周囲に当接状態で閉じ状態とし、前記大径円筒部は第２リリーフ排出孔を閉じ状態とし、前記小径弁頭部が前記リリーフ流路から離間した状態で前記連通孔と前記弁内流路と前記第１リリーフ排出孔とが連通され、前記弁体の前記リリーフ流路から離間する方向への移動動作にて前記弁排出部と前記第２リリーフ排出孔とが連通し、前記弁体の移動動作の継続にて前記第２リリーフ排出孔を開き状態としてなることを特徴とするリリーフ弁構造。
4. 請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記第１リリーフ排出孔は背圧逃し孔を兼用する構成としてなることを特徴とするリリーフ弁構造。
5. 請求項１，２，３又は４のいずれか１項の記載において、前記弁体通路のリリーフ流路側寄りの端部は円錐状の通路斜面段差部が形成され、前記小径弁頭部の先端には面取部が形成され、該面取部は前記通路斜面段差部に面接触してなることを特徴とするリリーフ弁構造。
6. 請求項５において、前記リリーフ流路のリリーフ開口の直径は、前記小径弁頭部の面取部の最小直径と同一又は小さく形成されてなることを特徴とするリリーフ弁構造。
7. 請求項１，２，３，４，５又は６のいずれか１項の記載において、前記弁排出部は、排出孔の周囲で且つ前記大径円筒部の外周側面を円周に沿って形成された外周溝部とから形成されてなることを特徴とするリリーフ弁構造。

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