JP5937466B2 - リリーフ弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、ソレノイドバルブを具備し、通常はソレノイドバルブによる流路制御にて、オイル回路のリリーフを行うと共に、ソレノイドバルブが故障等により動作不能の場合でも、オイル圧力のみでリリーフ動作を行うことができるリリーフ弁装置に関する。

一般に、自動車のエンジン回転中は、オイルポンプによってエンジンに潤滑オイルが供給される。そして、このようなエンジンにオイルを供給する潤滑制御システムに使用される多くのオイルポンプには、圧力制御を行うためのリリーフ弁装置が装着されている。そのリリーフ弁装置は、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ルートに逃がして、オイルの圧力を一定に維持しようとするものである。

また、車両用エンジン等に用いられるオイルポンプにおいて、エンジンの低・中回転で効率化を図るために１回目のリリーフを行い、吐出圧と流量を低減させながらも、高回転では潤滑や冷却を確保するために１回目のリリーフ油圧よりも高圧となったときに２回目のリリーフを行い、各回転数に応じた適正な吐出圧と流量を確保しようとするものである。上記リリーフ動作のように、油圧が低圧のときに１回目のリリーフを行い、高圧のときに２回目のリリーフを行うことを以下２段リリーフと呼ぶ。

この２段リリーフ弁装置において、エンジンの低回転，中回転及び高回転のそれぞれの回転域でオイルの流れを制御するソレノイドバルブが機械式バルブに併設されたタイプのものが存在する。特許文献１はこの種のものが開示されている。以下、特許文献１を概説する。なお、説明において、特許文献１にて使用される符号は、そのまま使用するものとする。

まず、切替弁２９に通電がなされ、開弁状態のとき、オイルが空間２３Ｅに導入される。これにより、オイルの押圧力により可動部材２４はハウジング２２の底部２２Ａ側の位置まで変位する。そして、オイルの圧力が第１の所定圧Ｐｒｒｆ１以上となると、弁体２５は、下方まで変位する。

これにより、入口側貫通孔２２Ｃ、入口側連通孔２４Ｃ、収容室２３、出口側連通孔２４Ｄ、及び出口側貫通孔２２Ｄの全てが連通状態となる。そして、オイルポンプの下流側における過剰なオイルは、オイルポンプ１４の上流側に逃がされるようになり、機関の各部に供給されるオイルの圧力段が低圧段となる。

次に、図３（ｂ）に示すように、切替弁２９の通電が遮断され、閉弁状態になると、空間２３Ｅへのオイルの導入が禁止される。これにより、オイルの押圧力として可動部材２４をハウジング２２の底部２２Ａ側に押し上げる力が、固定部材２６側に押し下げる力よりも小さくなり、可動部材２４は固定部材２６側の位置まで変位する。

そして、オイルの圧力が第２の所定圧Ｐｒｒｆ２（＞Ｐｒｒｆ１）以上となると、弁体２５が同図にて示す位置或いはそれよりも下方まで変位する。したがって、入口側貫通孔２２Ｃ、入口側連通孔２４Ｃ、収容室２３、出口側連通孔２４Ｄ、及び出口側貫通孔２２Ｄの全てが連通状態となる。これにより、オイルポンプの下流側における過剰なオイルがオイルポンプ１４の上流側に逃がされるようになり、機関の各部に供給されるオイルの圧力段が高圧段となる。

特開平５−２６０２４号公報

特許文献１に記載の装置においては、２段リリーフの制御を、内側の弁と、外側の弁の二つの弁と、電磁弁との組み合わせによって、実現させている。この二つの弁が作動する機構のため、作動箇所が多くなり摺動抵抗が上がり、且つ径が大きくなるので大スペースとなる。さらに、外側の弁は上下両側から供給される油圧によって作動しており、両側の油圧バランスによって作動を制御するので複雑な制御が必要となる。

そして、最も重要なことは、万が一、電磁弁が通電しなくなると、電磁弁が動作しないため２段リリーフの構成ではなくなってしまう。つまり、電磁弁が故障して作動不能となると、適正なリリーフが行われず、エンジンの低・中回転域で効率化を図るために吐出圧と流量を低減させることができず、その結果、過剰なオイルの供給が行われ、かえってエンジンの効率を低下させることとなる。

本発明の解決すべき技術的課題（目的）は、電磁弁が故障等で、動作しなくなってしまった場合、機械式のリリーフ装置の部分のみで２段リリーフが行われ、電磁弁による制御に略準じる制御を行うことができ、エンジンの効率を維持することにある。

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、ハウジングと、小径通路部と大径通路部とからなる弁通路と、前記小径通路部と前記ハウジング外部とを連通する第１排出部と該第１排出部よりも上方に位置する第２排出部と、第１受圧面を有する小径部と段差箇所を第２受圧面とした大径部とからなり且つ軸方向に沿って弁内通路を有すると共に該弁内通路と外部を連通する排出孔が形成された外弁体と、該外弁体を前記弁通路の下方に向かって弾性付勢する大バネと、下端から外周側面との間を連通する弁内流路を内部に有し且つ前記弁内通路に装着される内弁体と、前記外弁体内に装着され前記内弁体を弁内通路の上方から下方に向かって弾性付勢する小バネと、前記小径通路部に連通する主リリーフ流路と、前記大径通路部に連通する補助リリーフ流路と、ソレノイドバルブとからなり、該ソレノイドバルブは、作動状態では、エンジン回転数の増減に応じて前記補助リリーフ流路と前記大径通路部との連通又は遮断のいずれか一方となるように切替制御すると共に遮断時には前記大径通路部内のオイル排出が行われ、前記ソレノイドバルブの非作動状態では、オイルの低圧状態で前記外弁体及び前記内弁体は停止し、中圧状態で前記内弁体のみが移動しその移動過程の途中で前記弁内流路と前記排出孔と前記第２排出部との連通によりリリーフ可能となると共に前記内弁体のさらなる移動により前記弁内流路と前記排出孔と前記第２排出部との連通が遮断され、オイルの高圧状態で前記外弁体が移動し前記主リリーフ流路と前記第１排出部とが連通してリリーフ可能となるリリーフ弁装置としたことにより、上記課題を解決した。

請求項２の発明を、請求項１において、前記小バネは、前記大バネよりも弾性力が小さく設定されてなるリリーフ弁装置としたことにより、上記課題を解決した。請求項３の発明を、請求項１又は２において、前記補助リリーフ流路は、前記主リリーフ流路から分岐されてなるリリーフ弁装置としたことにより、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、前記外弁体の小径部の軸方向寸法は、前記小径通路部の通路全長よりも長く形成されてなるリリーフ弁装置としたことにより、上記課題を解決した。

請求項１の発明では、ソレノイドバルブによる通常の制御では、小径部と大径部とを有する外弁体のみにて、２段リリーフ制御を行うことができる。つまり、外弁体の内部には内弁体が装着されているが、ソレノイドバルブが通常に動作する状態では、外弁体が略単一の弁として作動するものであり、構成が極めて簡単なものとなり、弁体のスムーズな作動を可能にしている。

そして、ソレノイドバルブによる制御が行い易くなり、且つ高い精度にて制御することができるものである。また、ソレノイドバルブによって制御される外弁体は、第１受圧面と第２受圧面とを有しており、その受圧の方向は同一方向となるので、外弁体の作動の制御が容易になる。

さらに、ソレノイドバルブが故障等にて動作不能となった場合では、オイルの中圧状態で外弁体の内部に装着された内弁体のみが作動して、第１回のリリーフを行い、さらにオイルが高圧になると、外弁体が作動して第２回のリリーフを行うものである。

このように、ソレノイドバルブが故障して作動不能となっても、外弁体と内弁体のみによって、ソレノイドバルブに略準じる２段リリーフを行うことができる。つまり、本発明では、万が一ソレノイドバルブが故障して動作不能となった場合でも、外弁体と内弁体とが十分に２段リリーフの機能を果たすというフェイルセーフ機構の付いた信頼性の高いリリーフバルブにすることができる。

請求項２の発明では、小バネは、大バネよりも弾性力が小さく設定されることにより、外弁体を停止させた状態で内弁体のみを移動する２段リリーフ構造を極めて簡単な構成にてできる。

請求項３の発明では、前記補助リリーフ流路は、前記主リリーフ流路から分岐される構成としたことにより、流路の構造を簡単にすることができ、より一層小型化を実現できる。請求項４の発明では、リリーフ弁の小径部の軸方向寸法は、前記小径通路部の通路全長よりも長く形成される構成としたので、小径通路部を大径通路部の小径通路部の境界付近に連通するのみで、補助受圧面はリリーフオイルを受圧し易い構造にすることができる。

（Ａ）は本発明の構成及びエンジンのオイル供給回路を示す断面図、（Ｂ）は内弁体が外弁体に装着された状態の縦断側面図、（Ｃ）は外弁体と内弁体とを分解した縦断側面図である。 （Ａ）は機械式バルブの要部縦断側面図、（Ｂ）はソレノイドバルブのオン（ＯＮ）状態の略示図、（Ｃ）はソレノイドバルブのオフ（ＯＦＦ）状態の略示図である。 本発明の低回転域におけるリリーフオイルの作用を示す略示断面図である。 本発明の中回転域（開始直後）におけるリリーフオイルの作用を示す略示断面図である。 本発明の中回転域におけるリリーフオイル状態を示す略示断面図である。 本発明の高回転域（開始直後）におけるリリーフが行われないときの作用を示す略示断面図である。 本発明の高回転域におけるリリーフが行われたときの作用を示す略示断面図である。 本発明においてソレノイドバルブが非作動状態における構成を示す略示図である。 （Ａ）乃至（Ｃ）はソレノイドバルブが非作動状態における機械式バルブの外弁体に対する内弁体の動作を示す縦断側面図である。 （Ａ）乃至（Ｄ）はソレノイドバルブが非作動状態における機械式バルブの外弁体及び内弁体の動作を示す縦断側面図である。 本発明のソレノイドバルブの作動時における低回転域から高回転域に移行する過程を示すエンジン回転数と油圧の関係を示すグラフである。 本発明のソレノイドバルブの非作動時における低回転域から高回転域に移行する過程を示すエンジン回転数と油圧の関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の構成は、図１（Ａ）に示すように、主に、機械式バルブとソレノイドバルブ６とからなる。そして、機械式バルブは、ハウジング１，外弁体２，内弁体３，大バネ４，小バネ５等から構成され、前記ソレノイドバルブ６は、前記ハウジング１に収められる〔図１（Ａ）参照〕。

まず、機械式バルブの構成において、ハウジング１には、弁通路１１，主リリーフ流路１２，補助リリーフ流路１２ａ等が形成されている。前記弁通路１１は、外弁体２が収納装着される部位であり、内径の異なる円筒形状の小径通路部１１ａ及び大径通路部１１ｂとが同一軸線状に形成されている。具体的には、前記ハウジング１の上端の開口側に直径寸法が大きい大径通路部１１ｂが形成され、その奥側に直径寸法が小さい小径通路部１１ａが形成されている。

また、前記大径通路部１１ｂの開口にはカバー１６が装着されている〔図１(Ａ)参照〕。該カバー１６と大径通路部１１ｂの開口とは、それぞれに外螺子及び内螺子が形成され、両者が螺合されて固着されるものとしたり、或いはカバー１６がボルト等の固着具にて固着されるものである。カバー１６には突起１６ａが形成され、後述する大バネ４を支持固定する役目をなすものである。

そして、前記小径通路部１１ａと前記大径通路部１１ｂとの境目は、平坦な円周状の段差面部１１ｃが存在する。ここで、本発明において、リリーフ弁装置における上下方向が設定される。この上下方向は、構成の説明を理解し易いものとするために便宜上設定されたものである。したがって、本発明におけるリリーフ弁装置を所定位置に設置する場合には、その上下方向に基づくように設置されることを限定するものではない。

それゆえに、本発明のリリーフ弁装置の上下方向を、水平、傾斜又は上下を反対にする等の自由な方向として設置した場合についても、本発明の技術的思想の範囲に含まれる。このように、上下方向とは説明の便宜上設定されたものであり、その一つの設置例として、弁通路１１の通路方向を上下方向に沿うものとした場合に、該弁通路１１の大径通路部１１ｂが小径通路部１１ａよりも上方となるように設定した場合は、大径通路部１１ｂ側が上方に位置することになる〔図１（Ａ）参照〕。

本発明は、原則的に、前述したハウジング１の上下方向に基づいて、自動車の所定箇所に垂直（略垂直も含む）として設置される〔図１(Ａ)参照〕。しかし、前述したように、本発明では、必ずしもハウジング１を上下方向に基づいて設置されることには限定されず、ハウジング１の上下方向を水平方向としたり、ハウジング１の上下方向を斜めとしたり、或いはハウジング１の上下方向を逆にして設置することもある。このハウジング１の上下方向を逆にして設置する場合では、大径通路部１１ｂが下方に位置し、小径通路部１１ａが上方に位置することになる。

前記主リリーフ流路１２は、ハウジング１の外部から前記弁通路１１の小径通路部１１ａ下方側の先端面に向かって連通形成された流路である〔図１（Ａ）参照〕。主リリーフ流路１２は、前記弁通路１１に対して直角方向に形成されているが、その形成状態については限定されない。

主リリーフ流路１２の先端箇所は、前記弁通路１１の小径通路部１１ａの先端面（下端或いは奥側面）と連通するように形成されている〔図１(Ａ)，図２（Ａ）等参照〕。つまり、後述する外弁体２の第１受圧面２１ａがリリーフされるオイルの圧力を受け易いように構成されている。

弁通路１１の小径通路部１１ａには、ハウジング１の外部に連通する第１排出部１３が形成されている。該第１排出部１３は、主リリーフ流路１２から前記弁通路１１の小径通路部１１ａに流れ込んだリリーフオイルをオイルポンプに戻すための流路である。さらに前記小径通路部１１ａで、且つ前記第１排出部１３より上方となる位置に、ハウジング１の外部に連通する第２排出部１４が形成されている。

補助リリーフ流路１２ａは、ハウジング１内部にて、前記主リリーフ流路１２から分岐形成されたものである。補助リリーフ流路１２ａには、前記主リリーフ流路１２を流れるオイルの一部が流入するようになっている〔図３（Ａ），図４（Ａ）等参照〕。

補助リリーフ流路１２ａの上方側先端（分岐する部位の反対側）には、ソレノイドバルブ室１５が形成され、該ソレノイドバルブ室１５には、後述するソレノイドバルブ６の方向制御部６１が収納される〔図１(Ａ)参照〕。ここで、ソレノイドバルブ６は、ハウジング１の外部から装着されるものであり、ソレノイドバルブ６の組付けのために、補助リリーフ流路１２ａの上方側端部はハウジング１の表面に貫通する。

前記補助リリーフ流路１２ａは、前記弁通路１１の大径通路部１１ｂにソレノイドバルブ６を介して連通している。また、補助リリーフ流路１２ａにおいて、ソレノイドバルブ６と大径通路部１１ｂとの間の流路を接続流路１２ｂと称する。該接続流路１２ｂは、補助リリーフ流路１２ａに属するものであり、補助リリーフ流路１２ａを構成する一部である〔図１(Ａ)，図２（Ａ），図４（Ａ）等参照〕。

そして、補助リリーフ流路１２ａは、前記ソレノイドバルブ６によって、大径通路部１１ｂと連通及び遮断のいずれか一方に切り替えられる構成となっている〔図２(Ｂ)，（Ｃ）参照〕。さらに、補助リリーフ流路１２ａから前記ソレノイドバルブ６を介して補助排出流路１２ｃが形成されている。

該補助排出流路１２ｃは、オイルをポンプの吸入側に戻す役目をなす流路である〔図２(Ｃ)，図６等参照〕。前記接続流路１２ｂ，補助排出流路１２ｃ及び補助リリーフ流路１
２ａ内側の開口は共にソレノイドバルブ室１５の範囲内にまとめて形成されている。

外弁体２は、小径部２１と大径部２２とから構成され、共に円筒形状に形成されており、軸方向に沿って小径部２１と大径部２２とが一体連続形成されたものである。外弁体２は、原則的に前記小径部２１を下方とし、前記大径部２２を上方として軸方向が垂直となる状態で使用される〔図１(Ａ)参照〕。小径部２１の下端は、第１受圧面２１ａであり、小径部２１と大径部２２との境目に形成される段差部が第２受圧面２２ａとなる。

外弁体２の内部には、軸方向に沿って弁内通路２３が形成されている。該弁内通路２３は、小径部２１と大径部２２に亘って形成され、実際には軸方向に貫通する通路となっており、小径部２１の第１受圧面２１ａ側では小開口２３ａが形成されている。該小開口２３ａは、主リリーフ流路１２からリリーフオイルが流入する箇所であり、常時開放された状態である（図１，図９等参照）。

さらに、大径部２２側では、大開口２３ｂが形成され、キャップ２５が装着されている〔図１(Ｂ)，（Ｃ）参照〕。該キャップ２５には、後述する小バネ５を支持固定するための突起２５ａが形成されている。また、キャップ２５には、前記大開口２３ｂに固着するための段状円筒部２５ｂが形成されている。

前記小径部２１には、弁内通路２３と直径方向における外部とを連通する排出孔２４が形成されている。該排出孔２４は、小径部２１の直径中心から放射状に２乃至４程度形成される。また、小径部２１の外周側面には、排出孔２４の外周側開口を通過する排出溝２４ａが周方向に形成されている。

前記外弁体２の軸方向寸法は、前記弁通路１１の小径通路部１１ａの通路全長よりも長く形成されている。具体的には、小径部２１の軸方向全長が小径通路部１１ａの全長よりも僅かに大きい寸法であればよい。これによって、弁通路１１に収納された外弁体２は、第２受圧面２２ａと、弁通路１１の段差面との間に常時空隙が生じることになり、第２受圧面２２ａは、リリーフオイルの圧力を受け易い構造にできる〔図１(Ａ)参照〕。

内弁体３は、前記外弁体２の内部に装着される。具体的には、前記外弁体２の内部に形成された弁内通路２３に配置され、弁内通路２３に沿って軸方向に往復移動する構成となっている〔図１(Ｂ)，（Ｃ），図９等参照〕。弁内通路２３は、外弁体２の下方側寄りの位置で、内周段差部２３ｃが形成され、該内周段差部２３ｃよりも下方は弁内通路２３において他の部分よりも内径が小さい細径内周部２３ｄとして形成されている〔図１(Ｃ)参照〕。細径軸部５１ｂは、後述する内弁体３が通過不能な部位である。

内弁体３には、軸方向に沿って弁内流路３１が形成されている。該弁内流路３１は、軸方向流路３１ａと、径方向流路３１ｂが形成されている。径方向流路３１ｂは、弁内流路３１の直径中心から放射状に形成されている。さらに、内弁体３の外周側面には、径方向流路３１ｂの外周開口を通過する排出溝３１ｃが周方向に形成されている。

内弁体３は、前記外弁体２の大径部２２の大開口２３ｂから挿入し、小バネ５にて内弁体３を弾性押圧しつつ、さらに小バネ５がキャップ２５の突起２５ａに支持固定されて、大開口２３ｂにキャップ２５が装着される。外弁体２の弁内通路２３に挿入された内弁体３は、弁内通路２３の内周段差部２３ｃから細径内周部２３ｄに亘って移動することはできない。

つまり、内周段差部２３ｃは、内弁体３の外弁体２に対する下方側のストッパーとしての役目をなす。このようにして、外弁体２の内部には内弁体３が前記弁内通路２３の軸方向に沿って往復移動することができるように装着される。小バネ５は、外弁体２の内部において内弁体３を上方から下方に向けて弾性付勢し、内弁体３が常時、外弁体２の下方側の位置に保持される構成となっている。

また、前記小バネ５は、前記大バネ４よりも弾性力が小さく設定される。つまり、ハウジング１の弁通路１１に対して、リリーフオイルの圧力によって内弁体３の移動が先に行われ、該内弁体３の移動が完了したときに、リリーフオイルの圧力によって外弁体２の移動が開始できる構造としたものである（図１０参照）。

ソレノイドバルブ６は、方向制御部６１と電磁制御部６２とから構成されている。方向制御部６１は、補助リリーフ流路１２ａと連通するように連続形成されたソレノイドバルブ室１５内に収納され、電磁制御部６２は、その一部がハウジング１に形成された窪み状の設置部１１に装着される。ソレノイドバルブ６の方向制御部６１と、前記ソレノイドバルブ室１５との間には、油路を密閉状に仕切るためのＯリングが装着され、オイル漏れを防止する。ソレノイドバルブ６は、ハウジング１にねじ止め等の固定手段により固定される。

前記ソレノイドバルブ６は、リリーフオイルの流路方向を制御する役目のバルブであり、方向制御部６１を有し、該方向制御部６１によって、前記補助リリーフ流路１２ａ，接続流路１２ｂ及び補助排出流路１２ｃの間における流れ方向を制御する。

方向制御部６１は、接続流路１２ｂを常時オイルが流通可能となる基幹流路とし、該接続流路１２ｂと補助リリーフ流路１２ａとの連通、又は接続流路１２ｂと補助排出流路１２ｃとの連通のいずれか一方となるように、ソレノイドバルブ６をオン（ＯＮ）及びオフ（ＯＦＦ）とすることによって、選択切り替えをするものである（図２参照）。

ソレノイドバルブ６の制御動作は、前記電磁制御部６２によって行われる。また、接続流路１２ｂと補助リリーフ流路１２ａとの連通、又は接続流路１２ｂと補助排出流路１２ｃとの連通いずれか一方が選択されているときは、他方の連通は遮断された状態であり、オイルの流通は不可能となっている。

ソレノイドバルブ６の方向制御部６１は、円筒形状をなしており、前記補助リリーフ流路１２ａと連続形成されたソレノイドバルブ室１５内に収納されている〔図１（Ａ）参照〕。方向制御部６１については、補助リリーフ流路１２ａと接続流路１２ｂとを連通させる第1連通流路６１１〔図２（Ｂ）参照〕と、接続流路１２ｂと補助排出流路１２ｃとを連通させる第２連通流路６１２〔図２（Ｃ）参照〕とを有している。そして第1連通流路６１１と第２連通流路６１２とは、ソレノイドバルブ６のオン、オフ動作によって切り替わるようになっている〔図２（Ｂ），Ｃ参照〕。

方向制御部６１の第1連通流路６１１と、第２連通流路６１２とを構成する構造は、具
体的には、図２（Ｂ），（Ｃ）に示すように、方向制御部６１に軸方向制御流路６１ａと、第１直径方向制御流路６１ｂと、第２直径方向制御流路６１ｃとが形成されている。軸方向制御流路６１ａは、方向制御部６１の軸方向下端の端面にオイルが流入する開口を有しており、前記主リリーフ流路１２を流れるオイルの一部が補助リリーフ流路１２ａに流入するようになっている〔図２（Ｂ）参照〕。

また、第１直径方向制御流路６１ｂ及び第２直径方向制御流路６１ｃは、軸方向に沿って上下異なる２箇所に形成され、第１直径方向制御流路６１ｂは下方に位置し第２直径方向制御流路６１ｃは上方に位置する。第１直径方向制御流路６１ｂと第２直径方向制御流路６１ｃは、前記軸方向制御流路６１ａによって連通される。軸方向制御流路６１ａと下方側の第１直径方向制御流路６１ｂとが交わる箇所は、弁室６１ｄとして構成され、該弁室６１ｄには球体状の弁部材６４が収納されている〔図２（Ｂ），（Ｃ）参照〕。

下方側の第１直径方向制御流路６１ｂは、前記接続流路１２ｂと連通するようになっている。また、上方側の第２直径方向制御流路６１ｃは前記補助排出流路１２ｃと連通している。

さらに、第１直径方向制御流路６１ｂの両端部を直径として、方向制御部６１の外周には、一周ぐるりと回るように外周溝６１ｅが形成され、第２直径方向制御流路６１ｃの両端部を直径として、方向制御部６１の外周には一周ぐるりと回るように外周溝６１ｆが形成されている。外周溝６１ｅ，外周溝６１ｆによって、方向制御部６１の設置は回転方向自由にできる。

また、前記電磁制御部６２は操作軸６３を有しており、該操作軸６３は軸方向に沿って昇降するように往復移動する。この動作は、電磁制御部６２の電磁制御により行われる。操作軸６３は、下降することにより前記弁部材６４を下方に向かって押圧してリリーフオイルの流入を遮断する。また、操作軸６３が上昇することにより弁部材６４を解放し、リリーフオイルの流入が可能となるようにする。

前記弁部材６４は、ソレノイドバルブ６がオン（ＯＮ）の状態で操作軸６３による弁室６１ｄの下方への押え付けが解除され、軸方向制御流路６１ａと下方側の第１直径方向制御流路６１ｂとを連通させ、且つ前記弁部材６４が軸方向制御流路６１ａと第２直径方向制御流路６１ｃとを遮断する。これによって、軸方向制御流路６１ａと接続流路１２ｂとが連通して第1連通流路６１１を構成する〔図２（Ｂ）参照〕。

前記弁部材６４は、通常は、ソレノイドバルブ６がオフ（ｏｆｆ）の状態で操作軸６３により弁室６１ｄの下方に押え付けられ、軸方向制御流路６１ａと下方側の第１直径方向制御流路６１ｂとの連通を遮断し、リリーフオイルの流入を不可能とし、これによって第２連通流路６１２を構成する〔図２（Ｃ）参照〕。

次に、ソレノイドバルブ６の方向制御作用について説明する。本発明のリリーフ弁装置は、オイルポンプ９１とエンジン９２とのオイル循環流路Ｓ内に組み込まれる。オイル循環流路Ｓからオイルの一部がハウジング１の主リリーフ流路１２に流入する。主リリーフ流路１２の流入するオイルは、弁通路１１の小径通路部１１ａと連通しており、オイルはそのまま外弁体２の第１受圧面２１ａを押圧する。

また、主リリーフ流路１２を流入したオイルの一部は補助リリーフ流路１２ａにも流入する。該補助リリーフ流路１２ａに流入したオイルは、ソレノイドバルブ６によって方向が制御され、補助リリーフ流路１２ａと接続流路１２ｂとが連通（開）又は遮断（閉）の状態とされ、補助リリーフ流路１２ａと弁通路１１の大径通路部１１ｂとが連通又は遮断される。

ソレノイドバルブ６がオフ（ｏｆｆ）のとき、方向制御部６１では、第２連通流路６１２となっており、接続流路１２ｂと補助排出流路１２ｃとを連通させる状態である。したがって、方向制御部６１内への補助リリーフ流路１２ａからの流入を遮断する。これによって、補助リリーフ流路１２ａからのリリーフオイルの流入を停止する。

また、大径通路部１１ｂと接続流路１２ｂと補助排出流路１２ｃとは連通している。これによって、大径通路部２２は大気と繋がっており、該大径通路部２２内は空間が密閉されることは無く、外弁体２の移動が阻害されることは無い（図３参照）。

ソレノイドバルブ６がオン（ｏｎ）のとき、方向制御部６１では、第1連通流路６１１
となっており、接続流路１２ｂと補助リリーフ流路１２ａとを連通させる状態である。したがって、方向制御部６１内への補助リリーフ流路１２ａからの流入が可能となり、補助リリーフ流路１２ａから方向制御部６１内にリリーフオイルが流入する。

これによって、補助リリーフ流路１２ａと接続流路１２ｂと大径通路部１１ｂとが連通され、リリーフオイルは、大径通路部１１ｂ内に送り込まれ、リリーフオイルが外弁体２の第２受圧面２２ａを押圧することができる（図２参照）。

次に、エンジンの各回転領域における本発明のリリーフ動作を説明する。本発明では、エンジンの回転数Neに応じたリリーフ動作が行われるものであり、回転数Neは、低回転域，中回転域，高回転域でリリーフ動作が変化する。

まず、エンジン回転数Neが低回転域のリリーフ動作について述べる（図３参照）。ここで、低回転域とは、エンジン回転数Neが0（ゼロ）から約1000rpmの範囲である。ソレノイドバルブ６は、操作命令によりオフ（off）状態になっている。接続流路１２ｂと補助排
出流路１２ｃとを連通させる第２連通流路６１２が通っている状態であり、このとき大径部２２が収納されている大径通路部１１ｂと、接続流路１２ｂと、補助排出流路１２ｃとは連通している。

これによって、大径通路部１１ｂは、大気と連通するように開放されている。リリーフオイルの油圧は、主リリーフ流路１２を流れるリリーフオイルが外弁体２の第１受圧面２１ａのみに掛かる状態となる（図３参照）。しかし、低回転域では、リリーフオイルの圧力は低く、外弁体２は略不動のままで、リリーフすることはない。

次に、エンジン回転数Neが中回転域のリリーフ動作について述べる（図４．図５参照）。中回転域とは、エンジン回転数Neが約1000rpmから約3500rpmの範囲である。この中回転域では、ソレノイドバルブ６がオン（on）になり、接続流路１２ｂと補助リリーフ流路１２ａとを連通させる第１連通流路６１１が通っている状態に切り替わる。

これによって、補助リリーフ流路１２ａと接続流路１２ｂとが方向制御部６１を介して連通する。リリーフオイルは、補助リリーフ流路１２ａ，方向制御部６１，接続流路１２ｂとの連通により大径通路部１１ｂに流れ込む（図４参照）。そして、大径通路部１１ｂに流入したリリーフオイルが、外弁体２の第２受圧面２２ａを押圧し、主リリーフ流路１２から小径通路部１１ａに流入したリリーフオイルが小径部２１の第１受圧面２１ａを押圧する動作と共に外弁体２を移動させる（図４参照）。

これによって、外弁体２は第１受圧面２１ａ及び第２受圧面２２ａのそれぞれを押圧するリリーフオイルによって、外弁体２の受圧面積が増えることにより、大バネ４に抗する力が増える。そのために外弁体２は大バネ４を圧縮する方向に移動を行う。これにより、小径部２１の第１受圧面２１ａが第１排出部１３の位置に到達し、リリーフオイルが第１排出部１３から排出可能となり、第1回目のリリーフが開始される（図５参照）。これに
よって、エンジンの回転数Neの中回転域で最適なリリーフが行われ、オイル圧力を適正に維持することができる。

次に、エンジン回転数Neが高回転域のリリーフ動作について述べる（図６、図７参照）。高回転域のエンジン回転数Neは約3500rpm以上である。ソレノイドバルブ６は再びオフに切り替えられる。すなわち、補助リリーフ流路１２ａと、接続流路１２ｂとの連通は遮断され、補助リリーフ流路１２ａから大径通路部１１ｂにはリリーフオイルは流入しなくなり、主リリーフ流路１２から第１受圧面２１ａのみへのリリーフオイルの押圧となる（図４参照）。

したがって、外弁体２は第１受圧面２１ａのみが受圧することとなり、受圧面積が減ることにより、大バネ４に抗する力が減り、外弁体２は大バネ４の弾性力によって、小径通路部１１ａ側に押し戻されることとなり、再び第１排出部１３が外弁体２によって塞がれ、リリーフオイルのリリーフが停止する（図６参照）。

外弁体２が押し戻されるときには、接続流路１２ｂと補助排出流路１２ｃが第２連通流路６１２を介して連通しているので、大径通路部１１ｂ内のオイルは、接続流路１２ｂと第２連通流路６１２と補助排出流路１２ｃが繋がった通路を通って排出され、外弁体２の戻りは円滑に行われる（図６参照）。

エンジンの回転数Neは高い（約3500rpm）状態であり、リリーフが停止されたことにより、即座にリリーフオイルの圧力は増加し、外弁体２の第１受圧面２１ａのみに掛かっているリリーフオイルの圧力が増加する。これによって、外弁体２は、再び大バネ４の弾性力を超えて圧縮する方向に外弁体２を一気に動かし、小径部２１が再び第１排出部１３を開放し、第２回目のリリーフが開始される（図７参照）。この第2回目のリリーフ圧力は
、第1回目より高圧となる。

そして、エンジン回転数Neが高回転域でさらに増加しても、ソレノイドバルブ６はオフ状態となっており、リリーフオイルは第１受圧面２１ａにのみに掛かっており、回転数上昇と共に外弁体２は、常に第２回目のリリーフがなされている状態とし、適正圧力を維持する（図７参照）。

図１１は、エンジン回転数Neが低回転域，中回転域及び高回転域における油圧Pの状態
を示すグラフである。本発明によれば、この図１１のグラフからも明らかなように、中回転域では、その始まりから終わりまで、油圧Pの変化は緩やかであるが、高回転域では油
圧Pは急激に上昇し、オイルを高圧にすることができる。

次に、ソレノイドバルブ６が非作動状態、すなわちソレノイドバルブ６が常にオフの状態におけるエンジン９２の各回転数領域のリリーフ動作を図８乃至図１０に示すように、説明する。ソレノイドバルブ６の非作動状態とは、具体的には、ソレノイドバルブ６が故障して、作動不能な状態に陥った場合である。したがって、ソレノイドバルブ６は、リリーフ動作に一切関わらないものとなる。

ソレノイドバルブ６の非作動状態（故障状態）は、常にオフの状態のときである（図８参照）。つまり、前記補助リリーフ流路１２ａと前記大径通路部１１ｂとが遮断され、且つ該大径通路部１１ｂが補助排出流路１２ｃと連通し、これによって、大径通路部１１ｂが大気連通状態となった場合である。したがって、オイルポンプの吐出圧（油圧Ｐ）に応じて機械式の２段階のリリーフ動作が行われるものであり、油圧Ｐは、低圧域，中圧域，高圧域でリリーフ動作が変化する。

まず、油圧Ｐが低圧域のリリーフ動作について述べる〔図１０（Ａ）参照〕。ここで、低圧域とは、油圧Ｐが0（ゼロ）から約150kPaの範囲である。ソレノイドバルブ６は常に
オフの状態であるので、接続流路１２ｂと補助排出流路１２ｃとを連通させる第２連通流路６１２が通っており、このとき大径部２２が収納されている大径通路部１１ｂと、接続流路１２ｂと、補助排出流路１２ｃとは連通している。これによって、大径通路部１１ｂは、大気と連通するように開放されている。

すなわち、補助リリーフ流路１２ａと、接続流路１２ｂとの連通は遮断され、補助リリーフ流路１２ａから大径通路部１１ｂにはリリーフオイルは流入しなくなり、主リリーフ流路１２を流れるリリーフオイルが外弁体２の第１受圧面２１ａのみに掛かる状態となる〔図１０（Ａ）参照〕。しかし、低圧域では、リリーフオイルの圧力は低く、外弁体２は、略不動のままで、リリーフすることはない。さらに内弁体３も外弁体２に対して不動である〔図９（Ａ），図１０（Ａ）参照〕。

次に、油圧Ｐが中圧域のリリーフ動作について述べる〔図１０（Ｂ）参照〕。中圧域とは、油圧Ｐが約150kPaから約250kPaの範囲である。この中圧域でもソレノイドバルブ６は常にオフの状態であるので、主リリーフ流路１２を流れるリリーフオイルが外弁体２の第１受圧面２１ａのみに掛かる状態となっている。

リリーフオイルが外弁体２の第１受圧面２１ａに掛かっている状態は、すなわち内弁体３にも油圧が掛かっている状態である。内弁体３の背面にある小バネ５は内弁体３に約150kPaの油圧が掛かると縮むように設定されているので、油圧Ｐが約150kPaを超えたこの時点で小バネ５は縮み出し、内弁体３は上方に動き出す。

ここで、大バネ４は、約150kPaの油圧Ｐが第１受圧面２１ａのみに掛かる状態では、縮まないように設定する。したがって、このとき外弁体２は約150kPaの油圧Ｐが第１受圧面２１ａのみに掛かる状態では、大バネ４は縮まず、略不動のままである〔図１０（Ｂ）参照〕。

外弁体２が略不動で、内弁体３が上方に動いていくと、該内弁体３の内部の弁内流路３１が外弁体２の排出孔２４及び第２排出部１４と横一直線に並んで連通する〔図９（Ｂ），図１０（Ｂ）参照〕。これにより、リリーフオイルが第２排出部１４から排出可能となり、第1回目のリリーフが開始される〔図１０（Ｂ）参照〕。これによって、エンジンの回転数Neの中回転域で最適なリリーフが行われ、オイル圧力を適正に維持することができる。

次に、油圧Ｐが高圧域のリリーフ動作について述べる〔図１０（Ｃ），（Ｄ）参照〕。高圧域の油圧Ｐは約250kPa以上である。この高圧域でもソレノイドバルブ６は常にオフの状態であるので、主リリーフ流路１２を流れるリリーフオイルが外弁体２の第１受圧面２１ａのみに掛かる状態となっている。

上述した中圧域で第２排出部１４から第1回目のリリーフを行っている最中、油圧Ｐが
高圧域である約250kPaを超えると、上方に動きを続けていた内弁体３は、該内弁体３の内部の弁内流路３１の径方向流路３１ｂ及び第２排出部１４を超えて上方に移動するので、連通が解かれ、遮断される〔図９（Ｃ），図１０（Ｄ）参照〕。

すると、リリーフが停止し、その影響で油圧Ｐが急激に上昇し、外弁体２の第１受圧面２１ａのみに掛かっているリリーフオイルの圧力が増加する。そして、油圧Ｐが約600kPaに到達したときに大バネ４が縮むように設定する。これによって、外弁体２は、大バネ４の弾性力に抗して圧縮する方向に外弁体２を一気に動かし、小径部２１が第１排出部１３を開放し、第２回目のリリーフが開始される〔図１０（Ｄ）参照〕。この第２回目のリリーフ圧力は、第1回目より高圧となる。

そして、エンジン回転数が高回転域でさらに増加しても、リリーフオイルは第１受圧面２１ａのみにかかっており、エンジン回転数上昇と共に外弁体２は、常に第２回目のリリーフがなされている状態とし、適正圧力を維持する。

図１２は、油圧Ｐが低圧域，中圧域及び高圧域における目安のエンジン回転数と油圧Ｐの状態を示すグラフである。このグラフからも明らかなように、中圧域では、その始まりから終わりまで、油圧Ｐの変化は緩やかであるが、高圧域では油圧Ｐは急激に上昇し、オイルを高圧にすることができる。

そして、ソレノイドバルブが故障等にて動作不能となった場合では、オイルの中圧状態で外弁体の内部に装着された内弁体のみが作動して、第１回のリリーフを行い、さらにオイルが高圧になると、外弁体が作動して第２回のリリーフを行うものである。

以上述べたように、本発明では、ソレノイドバルブ６が故障して作動不能となっても、外弁体２と内弁体３のみによって、ソレノイドバルブ６に略準じる２段リリーフを行うことができる。つまり、本発明では、万が一、ソレノイドバルブ６が故障して動作不能となった場合でも、２段リリーフの機能を果たすというフェイルセーフ機構を有したものであり、信頼性の高いリリーフバルブにすることができる。

１…ハウジング、１１…弁通路、１１ａ…小径通路部，１１ｂ…大径通路部、
１２…主リリーフ流路、１２ａ…補助リリーフ流路、１３…第１排出部、
１４…第２排出部、２…外弁体、２１…小径部、２１ａ…第１受圧面、２２…大径部、
２２ａ…第２受圧面、弁内通路２３、２４…排出孔、３…内弁体、３１…弁内流路、
４…大バネ、５…小バネ、６…ソレノイドバルブ。

Claims (4)

1. ハウジングと、小径通路部と大径通路部とからなる弁通路と、前記小径通路部と前記ハウジング外部とを連通する第１排出部と該第１排出部よりも上方に位置する第２排出部と、第１受圧面を有する小径部と段差箇所を第２受圧面とした大径部とからなり且つ軸方向に沿って弁内通路を有すると共に該弁内通路と外部を連通する排出孔が形成された外弁体と、該外弁体を前記弁通路の下方に向かって弾性付勢する大バネと、下端から外周側面との間を連通する弁内流路を内部に有し且つ前記弁内通路に装着される内弁体と、前記外弁体内に装着され前記内弁体を弁内通路の上方から下方に向かって弾性付勢する小バネと、前記小径通路部に連通する主リリーフ流路と、前記大径通路部に連通する補助リリーフ流路と、ソレノイドバルブとからなり、該ソレノイドバルブは、作動状態では、エンジン回転数の増減に応じて前記補助リリーフ流路と前記大径通路部との連通又は遮断のいずれか一方となるように切替制御すると共に遮断時には前記大径通路部内のオイル排出が行われ、前記ソレノイドバルブの非作動状態では、オイルの低圧状態で前記外弁体及び前記内弁体は停止し、中圧状態で前記内弁体のみが移動しその移動過程の途中で前記弁内流路と前記排出孔と前記第２排出部との連通によりリリーフ可能となると共に前記内弁体のさらなる移動により前記弁内流路と前記排出孔と前記第２排出部との連通が遮断され、オイルの高圧状態で前記外弁体が移動し前記主リリーフ流路と前記第１排出部とが連通してリリーフ可能となることを特徴とするリリーフ弁装置。
2. 請求項１において、前記小バネは、前記大バネよりも弾性力が小さく設定されてなることを特徴とするリリーフ弁装置。
3. 請求項１又は２において、前記補助リリーフ流路は、前記主リリーフ流路から分岐されてなることを特徴とするリリーフ弁装置。
4. 請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記外弁体の小径部の軸方向寸法は、前記小径通路部の通路全長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装置。

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