JP2018146058A

JP2018146058A - バルブ装置

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Publication number: JP2018146058A
Application number: JP2017042833A
Authority: JP
Inventors: 敬士石黒; Takashi Ishiguro; 賢大川原; Takahiro Kawahara
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2018-09-20
Anticipated expiration: 2037-03-07
Also published as: JP6894723B2

Abstract

【課題】締切性の悪化を抑制することが可能なバルブ装置を提供する。【解決手段】流体が流通するオイル通路１５を有するハウジング１１０と、前記オイル通路１５を２つの区間に区画すると共に、前記２つの区間を連通する連通孔１２１を有する弁座１２０と、前記２つの区間のうちいずれか一方の区間に配置され、前記弁座１２０に対して近接離間する移動方向に往復移動可能であり、かつ前記弁座１２０に着座することで前記連通孔１２１を閉塞可能なポペットバルブ１３０と、を具備し、前記ポペットバルブ１３０は、前記弁座１２０に着座した状態において、前記一方の区間の流体から前記弁座１２０に近接する方向の圧力を受ける面の、前記移動方向の投影面積が、前記弁座１２０から離間する方向の圧力を受ける面の投影面積以上となるように形成される。【選択図】図３

Description

本発明は、流体の流通を制御するバルブ装置の技術に関する。

従来、流体の流通を制御するバルブ装置が公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１に記載のバルブ装置（電磁弁）は、入力ポート及び出力ポートが形成されるフレーム、フレーム内に設けられるオリフィス、フレームに対して摺動してオリフィス（流体通路）を開閉可能なポペットバルブ（ポペット）、ポペットバルブを開弁方向に付勢するスプリング、及びコイルに電流を流してポペットバルブを閉弁方向に駆動するソレノイド等を具備する。

このように構成されたバルブ装置において、コイルに通電する（電流を流す）ことでポペットバルブを閉弁方向に摺動させ、オリフィス（流体通路）を閉塞することができる。また、コイルへの通電を終了すると、スプリングの付勢力によってポペットバルブを開弁方向に摺動させ、オリフィス（流体通路）を開放することができる。

しかしながら、特許文献１に記載のバルブ装置では、ポペットバルブがオリフィスを閉塞した状態において、流体による圧力がポペットバルブを開弁させる方向に作用し、当該ポペットバルブによるオリフィス（流体通路）の閉塞状態が維持できなくなる（締切性が悪化する）おそれがある点で改善の余地があった。

特開２００２−３２３１６２号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、締切性の悪化を抑制することが可能なバルブ装置を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、流体が流通する流体通路を有するハウジングと、前記流体通路を２つの区間に区画すると共に、前記２つの区間を連通する連通孔を有する弁座と、前記２つの区間のうちいずれか一方の区間に配置され、前記弁座に対して近接離間する移動方向に往復移動可能であり、かつ前記弁座に着座することで前記連通孔を閉塞可能な弁体と、を具備し、前記弁体は、前記弁座に着座した状態において、前記一方の区間の流体から前記弁座に近接する方向の圧力を受ける面の、前記移動方向の投影面積が、前記弁座から離間する方向の圧力を受ける面の投影面積以上となるように形成されるものである。

請求項２においては、前記ハウジングは、前記流体通路から前記移動方向に延びるように形成される支持孔を具備し、前記弁体は、前記弁座に着座する際に当該弁座に当接することで前記連通孔を閉塞する頭部と、前記支持孔に対して摺動可能に支持される摺動部と、を具備し、前記摺動部の前記移動方向の投影面積は、前記連通孔の前記移動方向の投影面積以下となるように形成されるものである。

請求項３においては、前記ハウジングは、前記支持孔を挟んで前記流体通路と反対側に形成されると共に当該支持孔に連通され、前記弁体を駆動させる駆動部が配置される駆動室を具備し、前記弁体は、前記弁座に着座した状態において、前記２つの区間のうち他方の区間と前記駆動室とを連通する連通路を具備するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、締切性の悪化を抑制することができる。

請求項２においては、設計自由度を向上させることができる。

請求項３においては、より効果的に締切性の悪化を抑制することができる。

エンジンの構成及びオイルの流れを示す模式図。本発明の一実施形態に係るバルブ装置を示す側面断面図。同じく、バルブ装置の要部を示す側面断面拡大図。弁座及びポペットバルブの当接部分を示す側面断面拡大図。弁体が着座してオイル通路を閉鎖した状態を示す側面断面図。弁体が離座してオイル通路を開放した状態を示す側面断面図。ポペットバルブに加わる荷重を示した側面断面拡大図。弁座及びポペットバルブの変形例を示した側面断面拡大図。

以下では、図中の矢印Ｕ、矢印Ｄ、矢印Ｆ及び矢印Ｂで示した方向を、それぞれ上方向、下方向、前方向及び後方向と定義して説明を行う。

まず、図１を用いて、バルブ装置１００が設けられるエンジン１の構成の概要及びエンジン１におけるオイルの流れについて説明する。

エンジン１は、４つの気筒を具備する直列４気筒型である。エンジン１は、オイルポンプ１１、オイルフィルタ１２、メインギャラリ１３、メインメタル／コンロッドメタル１４、オイル通路１５、ピストンジェット１６、チェーンジェット１７、チェーンテンショナー１８、可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）１９、ラッシュアジャスタ（ＨＬＡ）２０、カムジャーナル２１、カムシャワー２２及びバルブ装置１００を具備する。

オイルポンプ１１は、オイルパン（不図示）に貯溜されたオイルを吸入して当該オイルを下流へ圧送するものである。オイルポンプ１１は前記エンジン１によって駆動されると共に、当該エンジン１の回転数に応じた回転数で駆動される。オイルポンプ１１の下流には、オイルから異物等を取り除くためのオイルフィルタ１２が配置される。

オイルフィルタ１２を流通したオイルは、メインギャラリ１３及びクランク軸（不図示）を支持するメインメタルとコンロッド（不図示）を支持するコンロッドメタル（メインメタル／コンロッドメタル１４）へと送られる。

また、オイルフィルタ１２を流通したオイルは、ピストン（不図示）にオイルを噴射するピストンジェット１６にオイルを供給するためのオイル通路１５を流通してピストンジェット１６へと送られる。

また、オイルフィルタ１２を流通したオイルは、チェーンジェット１７、チェーンテンショナー１８、可変バルブタイミング機構１９、ラッシュアジャスタ２０、カムジャーナル２１及びカムシャワー２２へと送られる。

次に、図２から図４までを用いて、バルブ装置１００の構成について説明する。なお、図２及び図３は、ソレノイド１５０に電圧が印加されていない状態を示している。

バルブ装置１００は、ピストンジェット１６へのオイルの供給を制御するためのものである。バルブ装置１００は、オイル通路１５の中途部に配置される（図１参照）。図２に示すように、バルブ装置１００は、ハウジング１１０、弁座１２０、ポペットバルブ１３０、スプリング１４０及びソレノイド１５０を具備する。

ハウジング１１０は、バルブ装置１００の外郭を構成するものである。ハウジング１１０は、軸線方向を前後方向に向けた略円筒状に形成される。ハウジング１１０は、後部の外径が前部の外径よりも大きくなるように形成される。ハウジング１１０は、流入孔１１１、流出孔１１２、メイン通路１１３、挿通部１１４及び収納部１１５を具備する。

流入孔１１１は、オイルポンプ１１から供給されるオイルをハウジング１１０の内部（後述するメイン通路１１３）へ流入させる貫通孔である。流入孔１１１は、ハウジング１１０の外周面に開口するように形成される。流入孔１１１は、ハウジング１１０の前部（外径が小さい部分）の前後中途部に形成される。流入孔１１１は、周方向に略同一の間隔を空けて複数形成される。流入孔１１１は、オイルの流通方向における上流側（ハウジング１１０の外周面側）でオイルポンプ１１（図１参照）及びオイルフィルタ１２（図１参照）と接続される。

流出孔１１２は、ハウジング１１０の内部（後述するメイン通路１１３）に供給されたオイルを、オイルの流通方向における下流側へ流出させるものである。流出孔１１２は、ハウジング１１０の前端面に開口するように形成される。流出孔１１２は、オイルの流通方向における下流側（ハウジング１１０の前端面側）でピストンジェット１６（図１参照）と接続される。

メイン通路１１３は、流入孔１１１から流入したオイルが流通する通路である。メイン通路１１３は、ハウジング１１０の内部に、前後方向に延びるように形成される。メイン通路１１３の前端部は、流出孔１１２の後端部と接続される。メイン通路１１３の後端部は、ハウジング１１０の前後略中央（中央よりやや前方）まで延びるように形成され、前後中途部において流入孔１１１と接続される。メイン通路１１３は、前部（後述する弁座１２０が設けられる部分）の内径がその他の部分の内径よりも大きくなるように形成される。

挿通部１１４は、後述するポペットバルブ１３０を挿通するための孔である。挿通部１１４は、ハウジング１１０の内部に、前後方向に延びるように形成される。挿通部１１４の内径は、メイン通路１１３の内径よりも小さくなるように形成される。挿通部１１４の前端部は、メイン通路１１３の後端部と接続される。挿通部１１４の後端部は、ハウジング１１０の前後略中央（中央よりやや後方）まで延びるように形成される。

収納部１１５は、後述するソレノイド１５０を収納するためのものである。収納部１１５は、ハウジング１１０の後部（外径が大きい部分）の内部に、前後方向に延びるように形成される。収納部１１５の内径は、挿通部１１４の内径よりも大きくなるように形成される。収納部１１５の前端部は、挿通部１１４の後端部と接続される。収納部１１５の後端部は、ハウジング１１０の後端面に開口するように形成される。

このように構成されるハウジング１１０には、オイルポンプ１１（図１参照）によって吐出されるオイルが流入孔１１１から流入する。当該流入したオイルは、メイン通路１１３を流通した後で流出孔１１２を流通し、ピストンジェット１６（図１参照）に供給される。このように、流入孔１１１、流出孔１１２及びメイン通路１１３は、オイル通路１５の一部として形成される。

弁座１２０は、後述するポペットバルブ１３０と当接する部材である。弁座１２０は、略円環状に形成される。弁座１２０は、軸線方向を前後方向に向けて、メイン通路１１３の前部（内径が大きい部分）に設けられる。弁座１２０は、外径がメイン通路１１３の前部の内径と略同一の大きさとなるように形成され、当該メイン通路１１３の前部に圧入される。これにより、弁座１２０は、オイル通路１５を、上流側（流入孔１１１及びメイン通路１１３を含む部分）と下流側（流出孔１１２を含む部分）とに区画するように設けられる。弁座１２０は、連通孔１２１を具備する。

連通孔１２１は、ハウジング１１０のメイン通路１１３と流出孔１１２とを連通するための孔である。連通孔１２１は、弁座１２０を前後方向に貫通するように形成される。連通孔１２１の前部は、前方に向かうにつれて内径が徐々に大きくなるようなテーパ状に形成される。連通孔１２１の後部には、当接部１２１ａが形成される。

当接部１２１ａは、後述するポペットバルブ１３０と当接可能な部分である。当接部１２１ａは、連通孔１２１の後部において、当該連通孔１２１の内径が後方に向かうにつれて徐々に大きくなるようなテーパ状に形成される。

ポペットバルブ１３０は、オイル通路１５（連通孔１２１）を開閉するためのものである。ポペットバルブ１３０は、略円柱状に形成される。ポペットバルブ１３０は、軸線を前後方向に向けて、弁座１２０の後方に設けられる。ポペットバルブ１３０は、主としてフランジ部１３１、バルブ頭部１３２、摺動部１３３、連通路１３４及び側部連通孔１３５を具備する。

フランジ部１３１は、ポペットバルブ１３０の外周面から径方向外側に広がるように形成された略円板状の部分である。フランジ部１３１は、ポペットバルブ１３０の前後中途部に、メイン通路１１３に位置するように形成される。

バルブ頭部１３２は、ポペットバルブ１３０の前部（フランジ部１３１よりも前側の部分）を形成するものである。バルブ頭部１３２は、略円柱状に形成される。バルブ頭部１３２には、当接部１３２ａが形成される。

当接部１３２ａは、弁座１２０と当接可能な部分である。当接部１３２ａは、バルブ頭部１３２の前部において、当該バルブ頭部１３２の外径が前方に向かうにつれて徐々に小さくなるようなテーパ状に形成される。図４に示すように、ポペットバルブ１３０の当接部１３２ａの傾斜角度（ポペットバルブ１３０の軸線方向に対する傾斜角度）は、弁座１２０の当接部１２１ａの傾斜角度よりも小さくなるように形成されている。

摺動部１３３は、ポペットバルブ１３０の後部（フランジ部１３１よりも後側の部分）を形成するものである。摺動部１３３は、略円柱状に形成される。図３に示すように、摺動部１３３の外径Ｄ１は、バルブ頭部１３２の外径Ｄ２よりも小さくなるように形成される。また、摺動部１３３の外径Ｄ１は、弁座１２０の連通孔１２１の内径Ｄ３よりも小さくなるように形成される。摺動部１３３の外径Ｄ１は、ハウジング１１０の挿通部１１４の内径と略同一となるように形成される。摺動部１３３は、挿通部１１４に挿通され、当該挿通部１１４に対して摺動するように設けられる。

連通路１３４は、ポペットバルブ１３０の内部に形成されるオイルの通路である。連通路１３４は、ポペットバルブ１３０の軸線方向に延びて、ポペットバルブ１３０を貫通するように形成される。

側部連通孔１３５は、連通路１３４と収納部１１５とを連通するものである。側部連通孔１３５は、ポペットバルブ１３０の後端部に形成される。側部連通孔１３５は、ポペットバルブ１３０の外周面に開口すると共に、ポペットバルブ１３０の径方向内側に延びて連通路１３４の内周面に開口するように形成される。側部連通孔１３５は、周方向に略同一の間隔を空けて複数形成される。

このようなポペットバルブ１３０は、後述するソレノイド１５０によって駆動されてオイル通路１５を直接的に開閉する（後述するプランジャ１５５と共に移動することで弁座１２０に対して近接離間する）直動式のバルブとして構成される。

スプリング１４０は、金属によって形成された線状の部材（線材）を螺旋状（コイル状）に成形した圧縮ばねである。スプリング１４０は、弁座１２０とポペットバルブ１３０のフランジ部１３１との間に、伸縮方向を前後方向に向けて圧縮された状態で配置される。これにより、スプリング１４０は、弁座１２０に対してポペットバルブ１３０を後方、すなわち弁座１２０に対して離間する方向に付勢する。

ソレノイド１５０は、ポペットバルブ１３０を駆動させるためのものである。ソレノイド１５０は、ハウジング１１０の収納部１１５に設けられる。ソレノイド１５０は、外側ケース１５１、内側ケース１５２、ボビン１５３、コイル１５４及びプランジャ１５５を具備する。

外側ケース１５１は、ソレノイド１５０の外郭を構成するものである。外側ケース１５１は、略筒状に形成される。外側ケース１５１は、軸線方向を前後方向に向けて、収納部１１５に収容される。

内側ケース１５２は、後述するプランジャ１５５を収容するものである。内側ケース１５２は、有底略円筒状に形成される。内側ケース１５２は、開放側を前方へ向けて、外側ケース１５１の内部に設けられる。

ボビン１５３は、略筒状に形成される部材である。ボビン１５３は、軸線方向を前後方向に向けて、内側ケース１５２の外側（内側ケース１５２と外側ケース１５１との間）に設けられる。

コイル１５４は、ボビン１５３に巻回される銅線によって構成されるものである。コイル１５４は、図示せぬ電源と接続され、当該電源から電流が流されることによって磁力を発生させる。

プランジャ１５５は、ソレノイド１５０の駆動部である。プランジャ１５５は、鉄等の磁性体で形成される。プランジャ１５５は、軸線を前後方向に向けた略円筒状に形成される。プランジャ１５５は、内側ケース１５２の内径と略同一の外径を有するように形成され、当該内側ケース１５２の内部に設けられる。プランジャ１５５の前端部は、ポペットバルブ１３０の後端部と当接するように配置される。プランジャ１５５には、貫通孔１５５ａが形成される。

貫通孔１５５ａは、プランジャ１５５の内部に形成される貫通孔である。貫通孔１５５ａは、プランジャ１５５の軸線方向に延びて、プランジャ１５５を貫通するように形成される。

このように構成されたソレノイド１５０において、前記電源から電圧が印加されてコイル１５４に電流が流されると、コイル１５４に磁力が発生する。この磁力によって、プランジャ１５５は、前方に吸引される。前方に吸引されたプランジャ１５５は、前端部によって、ポペットバルブ１３０を前方へ押圧することができる。これにより、弁座１２０に対してポペットバルブ１３０を前方に相対移動（すなわち、弁座１２０に近接）させることができる。なお、ポペットバルブ１３０がスプリング１４０の付勢力に抗して弁座１２０に近接できるように、スプリング１４０の付勢力は、プランジャ１５５の押圧力よりも小さくなるように設定される。

次に、図５を用いて、オイル通路１５（連通孔１２１）を閉塞する動作について説明する。なお、図５に黒塗りで示す矢印は、ポペットバルブ１３０及びプランジャ１５５の移動方向を示している。また、図５に白塗りで示す矢印はオイルの流れを示している。これは、図６においても同様である。

まず、図２に示した状態から、前記電源を動作させてソレノイド１５０に電圧を印加すると、コイル１５４に電流が流れることで磁力が発生する。プランジャ１５５は、前記磁力によって前方に吸引され、ポペットバルブ１３０を前方へ押圧する。これにより、ポペットバルブ１３０は、プランジャ１５５と共に、スプリング１４０の付勢力に抗して前方に移動する。このとき、ポペットバルブ１３０は、挿通部１１４に対して摺動しながら前方に移動する。

ポペットバルブ１３０は、前方に移動することで弁座１２０に近接する。そして、ポペットバルブ１３０は、弁座１２０と当接（弁座１２０に着座）することで、弁座１２０の連通孔１２１を閉鎖する。これにより、流入孔１１１を介してメイン通路１１３に供給されたオイルは、流出孔１１２へと流通することはできない。したがって、ピストンジェット１６へのオイルの供給が停止される。

次に、図６を用いて、オイル通路１５（連通孔１２１）を開放する動作について説明する。

前述の如く、ソレノイド１５０に電圧が印加されているときには、ポペットバルブ１３０は弁座１２０に着座して連通孔１２１を閉鎖している（図４参照）。ここで、図４に示した状態からソレノイド１５０への電圧の印加を停止させると、コイル１５４に電流が流れなくなり、発生していた磁力は消失する。これにより、プランジャ１５５は、磁力によって前方へ吸引されなくなる。

そうすると、ポペットバルブ１３０に付与されていたプランジャ１５５による前方への押圧力も解除される。したがって、ポペットバルブ１３０は、プランジャ１５５と共にスプリング１４０の付勢力によって後方に移動する。このとき、ポペットバルブ１３０は、挿通部１１４に対して摺動しながら後方に移動する。

ポペットバルブ１３０は、後方に移動することで弁座１２０から離間する。そして、ポペットバルブ１３０は、弁座１２０から離座することで、弁座１２０の連通孔１２１を開放する。これにより、流入孔１１１を介してメイン通路１１３に供給されたオイルは、流出孔１１２へと流通することができる。したがって、ピストンジェット１６へ再びオイルが供給される。

このように、ポペットバルブ１３０は、プランジャ１５５による前方への押圧力と、スプリング１４０の後方への付勢力とによって、弁座１２０に対して近接離間することにより、ピストンジェット１６へのオイルの供給を切り替えることができる。

次に、図３、図４及び図７を用いて、ポペットバルブ１３０がオイル通路１５（連通孔１２１）を閉塞した状態において、当該ポペットバルブ１３０に加わる荷重について説明する。なお、図７に黒塗りで示す矢印は、ポペットバルブ１３０に加わる荷重の方向を示している。

図７に示すように、ポペットバルブ１３０がオイル通路１５（連通孔１２１）を閉塞した状態において、当該ポペットバルブ１３０には、当該ポペットバルブ１３０の軸線方向（前後方向）に沿って、ソレノイド１５０による荷重であるソレノイド推力Ｆ_ｓｏｌ、スプリング１４０による荷重であるばね荷重Ｆ_ｓｐｒ及びメイン通路１１３に供給されるオイルによる荷重である油圧荷重Ｆ_Ｐが作用する。

ソレノイド推力Ｆ_ｓｏｌは、前述の如くソレノイド１５０に電圧を印加することで、プランジャ１５５がポペットバルブ１３０を前方（弁座１２０に近接する方向）へと押圧する荷重である。

ばね荷重Ｆ_ｓｐｒは、スプリング１４０がポペットバルブ１３０を後方（弁座１２０から離間する方向）へと押圧（付勢）する荷重である。

油圧荷重Ｆ_Ｐは、メイン通路１１３に供給されるオイルによってポペットバルブ１３０に作用する荷重である。本実施形態においては、油圧荷重Ｆ_Ｐを前方への荷重（ポペットバルブ１３０を前方へと押圧する荷重）であるものとして説明する。以下では、当該油圧荷重Ｆ_Ｐについて詳細に説明する。

油圧荷重Ｆ_Ｐは、メイン通路１１３に供給されるオイルによる圧力（油圧）が、ポペットバルブ１３０の表面（より詳細には、前後方向を向いた面）に作用することで発生する。

ここで、ポペットバルブ１３０の表面のうち、オイルによる圧力が前方向に作用するのは、フランジ部１３１の後側面（面Ａ１）である。

また、ポペットバルブ１３０の表面のうち、オイルによる圧力が後方向に作用するのは、フランジ部１３１の前側面（面Ａ２）、及びバルブ頭部１３２の当接部１３２ａの一部の面Ａ３である。以下、当接部１３２ａの面Ａ３について詳細に説明する。

図４に示すように、ポペットバルブ１３０の当接部１３２ａの傾斜角度は、弁座１２０の当接部１２１ａの傾斜角度よりも小さいため、当該ポペットバルブ１３０は、弁座１２０の当接部１２１ａの前端部分（当接部分Ｅ）と当接する。この状態において、メイン通路１１３のオイルによる圧力は、ポペットバルブ１３０の当接部１３２ａのうち、当接部分Ｅよりも後方（径方向外側）の部分に作用することになる。すなわち、当接部１３２ａのうち、当接部分Ｅよりも後方の部分が上記面Ａ３となる。

このような面Ａ１、面Ａ２及び面Ａ３にオイルによる圧力が作用した場合の油圧荷重Ｆ_Ｐは、以下の数式１によって表される。
（数１）
Ｆ_Ｐ＝（Ｓ１−Ｓ２−Ｓ３）×Ｐ

ここで、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３は、それぞれ面Ａ１、Ａ２及びＡ３の投影面積（詳細には、ポペットバルブ１３０の軸線方向への投影面積）である。また、Ｐは、メイン通路１１３のオイルの圧力（油圧）である。

本実施形態においては、図３に示すように、摺動部１３３の外径Ｄ１が連通孔１２１の内径Ｄ３よりも小さく形成されている（すなわち、摺動部１３３の投影面積が連通孔１２１の投影面積よりも小さく形成されている）ため、以下の数式２が成立することになる。
（数２）
Ｓ１＞Ｓ２＋Ｓ３

このことから、上記数式１で表される油圧荷重Ｆ_Ｐは正の値となる。すなわち、油圧荷重Ｆ_Ｐは、ポペットバルブ１３０を前方へと押圧するように作用することになる。

このように、本実施形態においては、メイン通路１１３のオイルによる圧力が前方に向かって作用する面Ａ１の投影面積Ｓ１を、当該圧力が後方に向かって作用する面Ａ２の投影面積Ｓ２及び面Ａ３の投影面積Ｓ３（Ｓ２＋Ｓ３）よりも大きくなるように設定している。これによって、オイルによる油圧荷重Ｆ_Ｐを前方に向かって作用させることができる。したがって、ポペットバルブ１３０がオイル通路１５（連通孔１２１）を閉塞した状態において、オイルによる油圧荷重Ｆ_Ｐによって当該ポペットバルブ１３０を弁座１２０に押し付けることができるため、当該連通孔１２１の閉塞状態を維持し易くなる（締切性が向上する）。

また本実施形態においては、ポペットバルブ１３０が弁座１２０に着座した状態（図５参照）において、収納部１１５と、連通孔１２１とは、連通路１３４及び側部連通孔１３５を介して互いに連通している。よって、収納部１１５と連通孔１２１との間に差圧は生じない。これによって、当該差圧によりポペットバルブ１３０に不要な荷重が加わり、締切性が悪化するのを抑制することができる。さらに本実施形態においては、プランジャ１５５に形成された貫通孔１５５ａによって、当該プランジャ１５５の後方の空間（プランジャ１５５と内側ケース１５２により囲まれた空間）と連通路１３４とが連通されている。これによって、より効果的に差圧の発生を抑制することができる。

以上の如く、本実施形態に係るバルブ装置１００は、
流体（オイル）が流通するオイル通路１５（流体通路）を有するハウジング１１０と、
前記オイル通路１５を２つの区間に区画すると共に、前記２つの区間を連通する連通孔１２１を有する弁座１２０と、
前記２つの区間のうちいずれか一方の区間に配置され、前記弁座１２０に対して近接離間する移動方向に往復移動可能であり、かつ前記弁座１２０に着座することで前記連通孔１２１を閉塞可能なポペットバルブ１３０（弁体）と、
を具備し、
前記ポペットバルブ１３０は、
前記弁座１２０に着座した状態において、前記一方の区間の流体から前記弁座１２０に近接する方向の圧力を受ける面の、前記移動方向の投影面積が、前記弁座１２０から離間する方向の圧力を受ける面の投影面積以上となるように形成されるものである。

このように構成することにより、締切性の悪化を抑制することができる。すなわち、ポペットバルブ１３０が弁座１２０に着座した状態において、オイルの圧力（油圧）により当該ポペットバルブ１３０に作用する油圧荷重Ｆ_ｐは、当該ポペットバルブ１３０を弁座１２０に対して近接させるように作用する。これによって、連通孔１２１の閉塞状態が維持し易くなる。
また、これによって連通孔１２１の閉塞状態を維持するために必要なソレノイド推力Ｆ_ｓｏｌを低減することができるため、ソレノイド１５０の体格の小型化を図ることもできる。

また、前記ハウジング１１０は、
前記挿通部１１４を挟んで前記オイル通路１５と反対側に形成されると共に当該挿通部１１４に連通され、前記ポペットバルブ１３０を駆動させるソレノイド１５０（駆動部）が配置される収納部１１５（駆動室）を具備し、
前記ポペットバルブ１３０は、
前記弁座１２０に着座した状態において、前記２つの区間のうち他方の区間と前記収納部１１５とを連通する連通路１３４及び側部連通孔１３５（連通路）を具備するものである。

このように構成することにより、より効果的に締切性の悪化を抑制することができる。すなわち、連通孔１２１と収納部１１５との差圧の発生を抑制することができ、ひいては、当該差圧によりポペットバルブ１３０に不要な荷重が加わることによる締切性の悪化を抑制することができる。

なお、本実施形態に係るオイル通路１５は、本発明に係る流体通路の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るポペットバルブ１３０は、本発明に係る弁体の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る挿通部１１４は、本発明に係る支持孔の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るバルブ頭部１３２は、本発明に係る頭部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るソレノイド１５０は、本発明に係る駆動部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る収納部１１５は、本発明に係る駆動室の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る連通路１３４及び側部連通孔１３５は、本発明に係る連通路の実施の一形態である。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、ポペットバルブ１３０が弁座１２０に近接する方向の圧力を受ける面Ａ１の投影面積Ｓ１が、弁座１２０から離間する方向の圧力を受ける面Ａ２の投影面積Ｓ２及びＡ３の投影面積Ｓ３（Ｓ２＋Ｓ３）より大きくなるように形成したが（上記数式２参照）、本発明はこれに限るものではなく、投影面積Ｓ１と投影面積Ｓ２及び投影面積Ｓ３（Ｓ２＋Ｓ３）とが等しくなるように形成してもよい。このように構成すると、ポペットバルブ１３０に作用する油圧荷重Ｆ_Ｐは０となり、当該油圧荷重Ｆ_Ｐがポペットバルブ１３０による連通孔１２１の閉塞を阻害することがない。すなわちこの場合も、連通孔１２１の閉塞状態を維持し易くなる。

また、本実施形態においては、図４に示すように、ポペットバルブ１３０の当接部１３２ａの傾斜角度が、弁座１２０の当接部１２１ａの傾斜角度よりも小さくなるように形成したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、図８に示すように、ポペットバルブ１３０の当接部１３２ａの傾斜角度が、弁座１２０の当接部１２１ａの傾斜角度よりも大きくなるように形成してもよい。

この場合、ポペットバルブ１３０は、弁座１２０の当接部１２１ａの後端部分（当接部分Ｅ）と当接する。この状態において、メイン通路１１３のオイルによる圧力は、ポペットバルブ１３０の当接部１３２ａのうち、当接部分Ｅよりも後方（径方向外側）の部分に作用することになる。すなわち、当接部１３２ａのうち、当接部分Ｅよりも後方の部分が上記面Ａ３となる。

図８に示す例においても、上記数式２を満たすように各面（面Ａ１、面Ａ２及び面Ａ３）の投影面積（投影面積Ｓ１、投影面積Ｓ２及び投影面積Ｓ３）を設定することで、締切性の悪化を抑制することができる。

なお、摺動部１３３の投影面積（外径Ｄ１）を連通孔１２１の投影面積（内径Ｄ３）未満となるように設定すれば、当接部１３２ａ及び当接部１２１ａの傾斜角度（ポペットバルブ１３０と弁座１２０との当接部分（Ｅ）の位置）にかかわらず、上記数式２を常に満たすことになる。すなわち、摺動部１３３の投影面積（外径Ｄ１）を連通孔１２１の投影面積（内径Ｄ３）未満となるように設定しておけば、弁座１２０やポペットバルブ１３０（バルブ頭部１３２）の設計自由度を向上させることができる。

以上の如く、前記ハウジング１１０は、
前記オイル通路１５から前記移動方向に延びるように形成される挿通部１１４（支持孔）を具備し、
前記ポペットバルブ１３０は、
前記弁座１２０に着座する際に当該弁座１２０に当接することで前記連通孔１２１を閉塞するバルブ頭部１３２（頭部）と、
前記挿通部１１４に対して摺動可能に支持される摺動部１３３と、
を具備し、
前記摺動部１３３の前記移動方向の投影面積は、前記連通孔１２１の前記移動方向の投影面積以下となるように形成されるものである。

このように構成することにより、設計自由度を向上させることができる。

また、本実施形態に係るバルブ装置１００を構成する各部材の形状等は任意に変更することが可能である。この場合、ポペットバルブ１３０は、弁座１２０に着座した状態において、オイルから弁座１２０に近接する方向の圧力を受ける面の投影面積が、弁座１２０から離間する方向の圧力を受ける面の投影面積以上となるように形成されていればよい。

また、本実施形態においては、ポペットバルブ１３０は、ソレノイド１５０に電圧が印加されたときには弁座１２０に近接し、ソレノイド１５０に電圧が印加されていないときにはスプリング１４０の付勢力によって弁座１２０から離間するものとしたが、これとは反対に、ソレノイド１５０に電圧が印加されていないときにはスプリング１４０の付勢力によって弁座１２０に近接し、ソレノイド１５０に電圧が印加されたときには弁座１２０から離間するものであってもよい。

また、本実施形態においては、ポペットバルブ１３０は、弁座１２０よりも上流側に設けられるものとしたが、弁座１２０よりも下流側に設けられるものであってもよい。

また、本実施形態に係るバルブ装置１００は、ピストンジェット１６にオイルを供給するための通路（オイル通路１５）に設けられるものとしたが、本発明に係るバルブ装置が設けられる場所はこれに限定されるものでない。すなわち、本発明に係るバルブ装置は、エンジン１のピストンジェット１６以外の部分にオイルを供給するための通路に設けられていても良い。

また、本実施形態に係るバルブ装置１００は、エンジン１のオイルの供給を制御するものとしたが、本発明に係るバルブ装置１００が制御する流体の種類は、これに限定されるものでなく、例えば、水等であっても良い。

１５オイル通路
１００バルブ装置
１１０ハウジング
１１５収納部
１２０弁座
１２１連通孔
１３０ポペットバルブ
１３２バルブ頭部
１３３摺動部
１３４連通路
１３５側部連通孔
１５０ソレノイド

Claims

流体が流通する流体通路を有するハウジングと、
前記流体通路を２つの区間に区画すると共に、前記２つの区間を連通する連通孔を有する弁座と、
前記２つの区間のうちいずれか一方の区間に配置され、前記弁座に対して近接離間する移動方向に往復移動可能であり、かつ前記弁座に着座することで前記連通孔を閉塞可能な弁体と、
を具備し、
前記弁体は、
前記弁座に着座した状態において、前記一方の区間の流体から前記弁座に近接する方向の圧力を受ける面の、前記移動方向の投影面積が、前記弁座から離間する方向の圧力を受ける面の投影面積以上となるように形成される、
バルブ装置。
前記ハウジングは、
前記流体通路から前記移動方向に延びるように形成される支持孔を具備し、
前記弁体は、
前記弁座に着座する際に当該弁座に当接することで前記連通孔を閉塞する頭部と、
前記支持孔に対して摺動可能に支持される摺動部と、
を具備し、
前記摺動部の前記移動方向の投影面積は、前記連通孔の前記移動方向の投影面積以下となるように形成される、
請求項１に記載のバルブ装置。
前記ハウジングは、
前記支持孔を挟んで前記流体通路と反対側に形成されると共に当該支持孔に連通され、前記弁体を駆動させる駆動部が配置される駆動室を具備し、
前記弁体は、
前記弁座に着座した状態において、前記２つの区間のうち他方の区間と前記駆動室とを連通する連通路を具備する、
請求項２に記載のバルブ装置。