JP6208173B2

JP6208173B2 - バルブ装置

Info

Publication number: JP6208173B2
Application number: JP2015124142A
Authority: JP
Inventors: 賢大川原
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2015-06-19
Filing date: 2015-06-19
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2035-06-19
Also published as: JP2017009017A

Description

本発明は、流体の供給を制御するためのバルブ装置の技術に関する。

従来、流体の供給を制御するためのバルブ装置が公知となっている。このようなバルブ装置としては、ポペットバルブを用いて流体通路を開閉するものがある。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流体通路（流路）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。

このような前記バルブ装置は、フレームとポペットバルブとの摺動部分からコイル内の空間に流体（被制御液）が侵入し、コイル内の空間の圧力が上昇する。この場合、スプリングは、ポペットバルブを強い力で付勢しなければ開弁方向に移動させることができなくなってしまう。すなわち、前記バルブ装置は、コイル内の空間の圧力上昇を考慮してスプリングの付勢力を設定する（予め大きな付勢力にしておく）必要がある。また、ソレノイドは、このようなスプリングの付勢力に抗して（強い力で）ポペットバルブを駆動する必要がある。

以上のように、前記バルブ装置は、スプリングの付勢力及びソレノイドの推力を大きくする必要があるため、大型化してしまう。

特開２００２−３２３１６２号公報

本発明は、以上の如き状況を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スプリングの付勢力及び駆動部の推力を小さくすることができるバルブ装置を提供するものである。

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、吐流体が流通する流体通路として形成される第一の空間及び当該第一の空間に対して区画される第二の空間が形成されるハウジングと、前記第一の空間に設けられ、前記流体通路の中途部を形成する弁座と、前記弁座よりも前記流体の流通方向における一側方に配置されると共に前記弁座に対して近接離間可能であり、前記弁座を開閉する弁体と、前記弁座に対して近接する方向又は離間する方向のいずれか一方向に前記弁体を付勢する付勢部材と、前記第二の空間に設けられ、前記付勢部材が付勢する方向の反対方向に前記弁体を駆動するプランジャと、前記第二の空間に前記流体を供給する又は前記第二の空間から前記流体を排出することで、前記第二の空間と前記弁座の前記流通方向における他側方の空間との差圧を小さくする連通路と、を具備し、前記連通路は、前記弁座の開閉状態に関わらず、前記第二の空間と前記他側方の空間とを連通するものである。

請求項２においては、前記弁体は、前記第一の空間から前記第二の空間に亘って形成されると共に、内部に前記連通路が形成されるものである。

請求項３においては、前記プランジャは、前記流体通路を流通する前記流体の温度よりも雰囲気温度が高い場所に配置されるものである。

請求項４においては、前記付勢部材は、前記弁座に対して離間する方向に前記弁体を付勢するものである。

請求項５においては、前記流体は、前記流通方向における前記一側方から前記他側方に流通するものである。

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、付勢部材の付勢力及び駆動部の推力を小さくすることができる。

請求項２においては、簡単に連通路を形成することができる。

請求項３においては、流体によって駆動部を冷却することができる。

請求項４においては、駆動部に不具合が発生した場合でも流体通路を開放することができる。

請求項５においては、付勢部材の付勢力及び駆動部の推力を効果的に小さくすることができる。

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。オイル通路を閉塞した状態を示す側面断面図。オイル通路を開放した状態を示す側面断面図。（ａ）ソレノイドの内部空間にオイルが侵入する状態を示す側面断面図。（ｂ）連通路を流通するオイルの流れを示す側面断面図。オイル通路を開放した状態における連通路でのオイル流れを示す側面断面図。第一変形例に係るバルブ装置を示す側面断面図。（ａ）第二変形例に係るバルブ装置を示す側面断面図。（ｂ）第三変形例に係るバルブ装置を示す側面断面図。

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。

以下では、本発明の一実施形態に係るバルブ装置１００について説明する。

まず、図１を参照してバルブ装置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及びカムシャワー２２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、バルブ装置１００の構成について説明する。

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、ソレノイド１５０及び連通路１６０を具備する。

ハウジング１１０は、略円筒状に形成される部材である。ハウジング１１０は、軸線方向を前後方向に向けて配置される。ハウジング１１０の前部の外径は、後部の外径よりも小さ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、連通部１１３、挿通部１１４及び収納部１１５を具備する。

流入孔１１１は、ハウジング１１０の外周面における前部（外径が小さい部分の前後中途部）に形成される開口部である。流入孔１１１は、ハウジング１１０の外周面からハウジング１１０の中心に向かって径方向に延びるように形成される。流入孔１１１は、略円状に形成される。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の前側面に形成される開口部である。流出孔１１２は、正面視略円状に形成される。流出孔１１２は、オイルの流通方向における下流側でピストンジェット１６（図１参照）と接続される。

連通部１１３は、流入孔１１１と流出孔１１２とを連通するための部分（内部空間）である。連通部１１３は、正面視略円状に形成される。連通部１１３は、流出孔１１２の後方に配置され、流出孔１１２から後方向に延びるように形成される。連通部１１３は、流出孔１１２と同心上に配置される。連通部１１３には、大径部１１３ａ及び小径部１１３ｂが形成される。

大径部１１３ａは、連通部１１３の前端部に形成される。大径部１１３ａの内径は、流出孔１１２の内径よりも小さくなるように形成される。

小径部１１３ｂは、連通部１１３の大径部１１３ａを除く部分に形成される。小径部１１３ｂは、大径部１１３ａから後方向に延びるように形成される。小径部１１３ｂの内径は、大径部１１３ａの内径よりも小さくなるように形成される。小径部１１３ｂと大径部１１３ａとの間には、板面を前方向に向けて配置される段差面が形成される。小径部１１３ｂの前端部は、流入孔１１１と連通する。

挿通部１１４は、ハウジング１１０に形成される孔である。挿通部１１４は、連通部１１３の小径部１１３ｂの内径よりも小さい内径を有する正面視略円状に形成される。挿通部１１４は、連通部１１３の後方に配置され、小径部１１３ｂから後方向に延びるように形成される。挿通部１１４は、連通部１１３と同心上に配置される。

収納部１１５は、ハウジング１１０の外径が大きい部分に形成される開口部である。収納部１１５は、挿通部１１４よりも大きな内径を有する正面視略円状に形成される。収納部１１５は、挿通部１１４と同心上に配置される。収納部１１５は、後述するソレノイド１５０を収納可能に形成される。収納部１１５は、挿通部１１４を形成する壁部によって連通部１１３に対して区画される。収納部１１５の前端部は、挿通部１１４の径方向外側方に配置される。収納部１１５には、テーパ部１１５ａが形成される。

テーパ部１１５ａは、挿通部１１４の後方に配置され、挿通部１１４から後方向に延びるように形成される。テーパ部１１５ａは、後方向に向かうにつれて内径が徐々に大きくな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、連通部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及び連通部１１３は、オイル通路１５の一部として形成される。

なお、以下においては、このような流入孔１１１内の空間、流出孔１１２内の空間及び連通部１１３内の空間を「第一の空間Ｓ１０」と称する。

弁座１２０は、略円環状に形成される部材である。弁座１２０の外径は、連通部１１３の大径部１１３ａの内径と略同一の大きさとなるように形成される。弁座１２０の前後方向幅は、大径部１１３ａの前後方向幅と略同一となるように形成される。弁座１２０は、軸線方向を前後方向に向けて配置される。弁座１２０は、連通部１１３の大径部１１３ａに圧入される等してハウジング１１０に固定される。これにより、弁座１２０は、オイル通路１５（流出孔１１２の後方）に配置され、オイル通路１５の中途部を形成する。弁座１２０は、貫通孔１２１を具備する。

貫通孔１２１は、弁座１２０を前後方向に貫通する孔である。貫通孔１２１は、流出孔１１２と連通部１１３の小径部１１３ｂとを連通する。貫通孔１２１には、入口部１２１ａ及び出口部１２１ｂが形成される。

入口部１２１ａは、貫通孔１２１の後部に形成される。入口部１２１ａは、正面視略円形状に形成される。入口部１２１ａの内径は、挿通部１１４の内径よりも小さくなるように形成される。入口部１２１ａの後端部は、弁座１２０の後側面で開口する。

出口部１２１ｂは、入口部１２１ａの前方に配置され、入口部１２１ａから前方向に延びるように形成される。出口部１２１ｂは、前方向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。出口部１２１ｂの前端部は、弁座１２０の前側面で開口する。

第一の空間Ｓ１０は、このような弁座１２０によって前後に区画される。以下においては、このような第一の空間Ｓ１０における弁座１２０の前側（オイルの流通方向における下流側）の空間、すなわち貫通孔１２１内の空間及び流出孔１１２内の空間を「前側空間Ｓ１１」と称する。

ポペットバルブ１３０は、オイル通路１５（弁座１２０）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、軸線方向を前後方向に向けて配置される。ポペットバルブ１３０は、弁座１２０の後方、すなわちオイルの流通方向における上流側に配置される。ポペットバルブ１３０は、軸部１３１、フランジ部１３２及び当接部１３３を具備する。

軸部１３１は、ポペットバルブ１３０の前端部から後端部に亘って形成される。軸部１３１の前端部は、第一の空間Ｓ１０に配置される。軸部１３１の後端部は、ハウジング１１０の収納部１１５内に配置される。すなわち、軸部１３１は、第一の空間Ｓ１０から収納部１１５内の空間に亘って形成される。軸部１３１には、大径部１３１ａ及び小径部１３１ｂが形成される。

大径部１３１ａは、軸部１３１の後端部を除く部分に形成される。大径部１３１ａの外径は、ハウジング１１０の挿通部１１４の内径と略同一の大きさとなるように形成される。大径部１３１ａの後端部は、挿通部１１４に挿通され、挿通部１１４を前後方向に摺動可能に構成される。すなわち、大径部１３１ａと挿通部１１４との間には微小なクリアランスが形成される。大径部１３１ａの前部は、挿通部１１４から前方向に突出し、連通部１１３内に配置される。大径部１３１ａは、連通部１１３に対して径方向にある程度（摺動しない程度に）大きな隙間を空けて配置される。

小径部１３１ｂは、軸部１３１の後端部に形成される。小径部１３１ｂの外径は、大径部１３１ａの外径よりも小さくなるように形成される。小径部１３１ｂは、ハウジング１１０の挿通部１１４から後方向に突出するように形成され、テーパ部１１５ａ内に配置される。

フランジ部１３２は、軸部１３１の前後中途部に形成される。フランジ部１３２は、軸部１３１から径方向外側に延びるような略円板状に形成される。フランジ部１３２は、弁座１２０の後側面と対向する。フランジ部１３２は、連通部１１３に対して径方向にある程度（摺動しない程度に）大きな隙間を空けて配置される。

当接部１３３は、軸部１３１（大径部１３１ａ）の前端部に形成される。当接部１３３は、前方向に向かうにつれて外径が徐々に小さくなるようなテーパ状に形成される。当接部１３３の前端部（外径が最も小さい部分）の外径は、弁座１２０の貫通孔１２１の入口部１２１ａの内径よりも小さくなるように形成される。当接部１３３の後端部（外径が最も大きい部分）の外径は、貫通孔１２１の入口部１２１ａの内径よりも大きくなるように形成される。

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１５４と一体的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）に成形したねじりコイルスプリングである。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１３２との間に圧縮された状態で配置される。スプリング１４０は、ポペットバルブ１３０を後方向、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、ケース１５１、ボビン１５２、コイル１５３及びプランジャ１５４を具備する。

ケース１５１は、略筒状に形成される部材である。ケース１５１は、軸線方向を前後方向に向けて配置される。ケース１５１は、収納部１１５内に配置される。ケース１５１は、プランジャ収納部１５１ａ及びコイル収納部１５１ｂを具備する。

プランジャ収納部１５１ａは、ケース１５１の径方向内側に形成される。プランジャ収納部１５１ａは、後端部が閉塞する有底略筒状に形成される。プランジャ収納部１５１ａは、ハウジング１１０のテーパ部１１５ａの後方に配置される。

コイル収納部１５１ｂは、ケース１５１の径方向外側に形成される。コイル収納部１５１ｂは、後述するボビン１５２及びコイル１５３を収納可能に形成される。

ボビン１５２は、略筒状に形成される部材である。ボビン１５２には、前端部及び後端部にフランジ部が形成される。ボビン１５２は、軸線方向を前後方向に向けて配置され、後端部を除いてケース１５１のコイル収納部１５１ｂに収納される。ボビン１５２の後端部は、ケース１５１から上方向に突出する。

コイル１５３は、ボビン１５２に巻回される銅線によって構成される。コイル１５３は、コイル収納部１５１ｂに収納される。コイル１５３は、図示せぬ電源と接続される。コイル１５３には、前記電源からコイル１５３に電流が流されることによって磁力が発生する。

プランジャ１５４は、ケース１５１のプランジャ収納部１５１ａの内径と略同一の外径を有する略円柱状に形成される。プランジャ１５４は、軸線方向を前後方向に向けて配置される。プランジャ１５４は、後部がプランジャ収納部１５１ａに収納され、ポペットバルブ１３０と同心上に配置される。プランジャ１５４の前部は、プランジャ収納部１５１ａから前方向に突出する。プランジャ１５４は、ポペットバルブ１３０の後方に配置される。プランジャ１５４の前端部は、ポペットバルブ１３０の後端部と連結される。これにより、プランジャ１５４は、ポペットバルブ１３０と共に移動可能に構成される。このようなプランジャ１５４には、テーパ部１５４ａが形成される。

テーパ部１５４ａは、プランジャ１５４の前端部に形成される。テーパ部１５４ａは、前方向に向かうにつれて内径が徐々に小さくなるように形成される。テーパ部１５４ａは、ハウジング１１０のテーパ部１１５ａと略同一形状に形成される。

このように構成されるソレノイド１５０は、雰囲気温度がオイル通路１５を流通するオイルの温度よりも高い場所、例えばターボチャージャー（不図示）の近傍等に設けられる。

このようなソレノイド１５０が設けられるハウジング１１０には、収納部１１５、ソレノイド１５０のケース１５１及びプランジャ１５４の間に空間が形成される。以下においては、このような空間を「第二の空間Ｓ２０」と称する。
第二の空間Ｓ２０は、挿通部１１４を形成する壁部によって第一の空間Ｓ１０に対して区画される。また、第二の空間Ｓ２０内にはポペットバルブ１３０の後端部が配置される。第二の空間Ｓ２０の圧力Ｐ_２０は、オイルポンプ１１（図１参照）から吐出されるオイルの圧力（吐出圧）よりも低い圧力（例えば、大気圧）となっている。

連通路１６０は、前側空間Ｓ１１（第一の空間Ｓ１０）と第二の空間Ｓ２０とを連通するためのものである。連通路１６０は、ポペットバルブ１３０に形成される。連通路１６０は、前側開口部１６１、後側開口部１６２及び接続部１６３を具備する。

前側開口部１６１は、ポペットバルブ１３０の前側面（当接部１３３の前側面）に形成される開口部である。前側開口部１６１は、弁座１２０の貫通孔１２１の入口部１２１ａの内径よりも小さい内径を有する正面視略円状に形成される。

後側開口部１６２は、ポペットバルブ１３０の後端部（軸部１３１の小径部１３１ｂ）に形成される開口部である。後側開口部１６２は、小径部１３１ｂの外周面から中心に向かって径方向に延びるように形成される。後側開口部１６２は、周方向に略同一の間隔を空けて複数形成される。後側開口部１６２は、第二の空間Ｓ２０で開口する。

接続部１６３は、前側開口部１６１と後側開口部１６２とを接続する孔である。接続部１６３は、前側開口部１６１と略同一の内径を有する正面視略円状に形成される。接続部１６３は、ポペットバルブ１３０の軸部１３１の大径部１３１ａの前端部から後端部に亘って前後方向に延びるように形成される。接続部１６３の後端部は、後側開口部１６２と連通する。

次に、バルブ装置１００の動作について説明する。

バルブ装置１００の動作としては、閉塞された状態のオイル通路１５を開放する動作及び開放された状態のオイル通路１５を閉塞する動作がある。

まず、図２に示す開放された状態のオイル通路１５を閉塞する動作について説明する。

なお、図２に示す状態において、ソレノイド１５０のコイル１５３には、電流が流されていないものとする。

まず、バルブ装置１００は、前記電源を動作させてコイル１５３に電流を流し、コイル１５３に磁力を発生させる。プランジャ１５４は、前記磁力によって前方向に吸引される。これにより、図３に示すように、プランジャ１５４及びポペットバルブ１３０は、スプリング１４０の付勢力Ｆ_ｓｐｒに抗して前方向に移動される。このとき、ポペットバルブ１３０は、挿通部１１４に対して摺動すると共に、連通部１１３に対して摺動することなく前方向に移動される。なお、図３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１５４に作用する荷重の方向を示している。また、図３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４から図８までにおいても同様である。

ポペットバルブ１３０は、前方向に移動されることによって弁座１２０に接近される。そして、ポペットバルブ１３０の当接部１３３は、弁座１２０の貫通孔１２１の入口部１２１ａと当接される。これにより、ポペットバルブ１３０は、弁座１２０に着座して流出孔１１２（貫通孔１２１）と連通部１１３との連通状態を解除し、オイル通路１５を閉塞する。このとき、ポペットバルブ１３０の後端部（連通路１６０の後側開口部１６２）は、挿通部１１４の後端部（第二の空間Ｓ２０の前方）に配置される。

ここで、ポペットバルブ１３０は、弁座１２０よりも上流側に配置されているため、オイルポンプ１１（図１参照）から吐出されたオイルによる後方向（オイル通路１５を開放する方向）への荷重が当接部１３３に作用しない。このため、バルブ装置１００は、オイルの吐出圧を考慮することなくソレノイド１５０の推力Ｆ_ｓｏｌを設定することができる。

これによれば、ソレノイド１５０は、スプリング１４０の付勢力Ｆ_ｓｐｒよりも大きな力をポペットバルブ１３０に加えるだけで、オイル通路１５を閉塞した状態を維持することができる。すなわち、ソレノイド１５０の推力Ｆ_ｓｏｌは、スプリング１４０の付勢力Ｆ_ｓｐｒよりも大きければ良い。以上のように、バルブ装置１００は、ポペットバルブ１３０を弁座１２０よりも上流側に配置することで、ソレノイド１５０の推力Ｆ_ｓｏｌを小さくすることができる。

次に、閉塞された状態のオイル通路１５を開放する動作について説明する。

まず、図３に示すバルブ装置１００は、前記電源の動作を停止させ、コイル１５３に電流が流れないようにする。これにより、コイル１５３に発生していた磁力がなくなって、プランジャ１５４は、前記磁力による吸引が解除される。このため、図４に示すように、プランジャ１５４及びポペットバルブ１３０は、スプリング１４０の付勢力Ｆ_ｓｐｒによって後方向に移動される。このとき、ポペットバルブ１３０は、挿通部１１４に対して摺動すると共に、連通部１１３に対して摺動することなく後方向に移動される。

これにより、ポペットバルブ１３０は、弁座１２０から離座して流出孔１１２（貫通孔１２１）と連通部１１３とを連通させ、オイル通路１５を開放する。このとき、ポペットバルブ１３０の後端部（連通路１６０の後側開口部１６２）は、挿通部１１４の後方（第二の空間Ｓ２０内）に配置される。

本実施形態に係るバルブ装置１００は、ポペットバルブ１３０を用いているため、短いストロークでオイルの供給流量を増大させることができる（図４に示す符号Ａ１参照）。また、バルブ装置１００は、短いストロークでオイルの供給流量を減少させることができる。すなわち、バルブ装置１００は、短いストロークでオイルの供給流量を調節することができる（図４に示す符号Ａ１参照）。このため、バルブ装置１００は、ハウジング１１０等を小型化することができる。

また、バルブ装置１００は、コイル１５３に電流を流していないとき（非通電時）にオイル通路１５を開放することで、前記電源が故障する等してコイル１５３に電流を流すことができない場合でも、オイル通路１５を常に開放することができる。これによれば、バルブ装置１００は、ソレノイド１５０に不具合が発生してプランジャ１５４を移動させることができなくなった場合でも、ピストンジェット１６（図１参照）にオイルを供給することができる。このため、バルブ装置１００は、ピストン（不図示）が焼き付いてしまうことを防止できる。

また、本実施形態に係るバルブ装置１００は、ポペットバルブ１３０を連通部１１３に対して摺動させることなくオイル通路１５を開閉することができる。これによれば、バルブ装置１００は、ハウジング１１０とポペットバルブ１３０との摺動部分を減らすことができるため、オイルに含まれる異物が前記摺動部分に噛み込むことを抑制できる。このため、バルブ装置１００は、前記異物が噛み込むことに起因するスティックの発生を抑制することができる。

また、バルブ装置１００は、前記異物が噛み込むことに起因するスティックの発生を抑制できるため、オイルから前記異物を取り除く必要がなくなる。すなわち、バルブ装置１００によれば、オイルフィルタ１２（図１参照）を用いなくても、スティック等の不具合の発生を抑制することができる。これにより、前記不具合の発生を抑制する目的でオイルフィルタ１２（図１参照）を設ける必要がなくなるため、エンジン１の部品点数を削減することができる。

また、バルブ装置１００は、ポペットバルブ１３０を連通部１１３に対して摺動させないようにすることで、連通部１１３等を高精度に加工する必要がなくなる。このため、バルブ装置１００は、ハウジング１１０等の各部材を簡単に製造することができる。

また、図１に示すバルブ装置１００は、スティックの発生を抑制しつつピストンジェット１６にオイルを供給することで、ピストンジェット１６に確実にオイルを供給することができる。このため、バルブ装置１００は、前記ピストンが焼き付いてしまうことを抑制できる。

ここで、図５（ａ）に示すように、オイル通路１５を閉塞した状態において、連通部１１３には、流入孔１１１から流入したオイルが充満する。当該充満したオイルの一部は、挿通部１１４とポペットバルブ１３０の軸部１３１とのクリアランスを通って第二の空間Ｓ２０に侵入する。これにより、第二の空間Ｓ２０の圧力Ｐ_２０は上昇する。一方、ポペットバルブ１３０よりも下流側に配置される前側空間Ｓ１１にはオイルが充満しない。このため、第二の空間Ｓ２０は、オイルが侵入することでその圧力Ｐ_２０が前側空間Ｓ１１の圧力Ｐ_１１よりも高くなる。こうして、前側空間Ｓ１１と第二の空間Ｓ２０との間に差圧が生じる場合がある。

このような差圧が生じた場合、ポペットバルブ１３０には、圧力が高い側（第二の空間Ｓ２０）から低い側（前側空間Ｓ１１）への荷重、すなわち、前方向への荷重Ｆ_ｐが作用する可能性がある。

このような前方向への荷重Ｆ_ｐの大きさは、以下の数式１によって求められる。
（数１）
Ｆ_ｐ＝Ａ×（Ｐ_２０−Ｐ_１１）
前記数式１において、Ａは、弁座１２０の貫通孔１２１の入口部１２１ａ（弁座１２０とポペットバルブ１３０の当接部１３３との当接部分）の面積である。

前記数式１に示すように、前方向への荷重Ｆ_ｐは、第二の空間Ｓ２０の圧力Ｐ_２０が上昇するにつれて（第二の空間Ｓ２０に侵入するオイルの量が増えるにつれて）大きくなる。スプリング１４０は、このような前方向への荷重Ｆ_ｐが発生している場合、当該荷重Ｆ_ｐに打ち勝つ程度に強い力でポペットバルブ１３０を付勢する必要がある。

そこで、本実施形態に係るバルブ装置１００は、連通路１６０によって前方向への荷重Ｆ_ｐが発生しないようにしている。

すなわち、オイル通路１５を閉塞した状態において、連通路１６０は、内部にオイルが充満しないため、その圧力が前側空間Ｓ１１の圧力Ｐ_１１と略同一の圧力となっている。このため、図５（ｂ）に示すように、第二の空間Ｓ２０に侵入したオイルは、第二の空間Ｓ２０よりも圧力が低い連通路１６０に流入する。このとき、オイルは、ハウジング１１０のテーパ部１１５ａとプランジャ１５４のテーパ部１５４ａとの間を通って後側開口部１６２（連通路１６０）に流入する。

また、オイル通路１５を閉塞した状態において、連通路１６０の後側開口部１６２は、挿通部１１４の後端部（第二の空間Ｓ２０の前方）に配置されているため、第二の空間Ｓ２０に侵入しようとするオイルは、ポペットバルブ１３０の軸部１３１とハウジング１１０の挿通部１１４とのクリアランスから後側開口部１６２に流入する。これによって、バルブ装置１００は、オイルが第二の空間Ｓ２０に侵入する前に後側開口部１６２にオイルを流入させることができるため、前方向への荷重Ｆ_ｐをより発生し難くすることができる。

このような後側開口部１６２に流入したオイルは、接続部１６３を前方向に流通し、前側開口部１６１から前側空間Ｓ１１に流出する。

これによれば、本実施形態に係るバルブ装置１００は、第二の空間Ｓ２０に侵入したオイル及び侵入しようとするオイルをオイル通路１５に戻す（第二の空間Ｓ２０よりも圧力が低い空間に排出する）ことができる。従って、バルブ装置１００は、第二の空間Ｓ２０にオイルが侵入することに起因する第二の空間Ｓ２０の圧力Ｐ_２０の上昇を抑制できる。

バルブ装置１００は、第二の空間Ｓ２０の圧力上昇を抑制することで、第二の空間Ｓ２０の圧力Ｐ_２０を前側空間Ｓ１１の圧力Ｐ_１１と同程度の大きさに保つことができる。このため、バルブ装置１００は、前方向への荷重Ｆ_ｐを小さくすることができる。特に、本実施形態に係る連通路１６０は、第二の空間Ｓ２０と前側空間Ｓ１１とを連通することで、第二の空間Ｓ２０の圧力Ｐ_２０と前側空間Ｓ１１の圧力Ｐ_１１とを釣り合わせる（同一の圧力にする）ことができる。これによって、バルブ装置１００は、前方向への荷重Ｆ_ｐの発生を防止することができる。

これによれば、スプリング１４０は、小さい力で（前方向への荷重Ｆ_ｐを考慮することなく）ポペットバルブ１３０を後方向に移動させることができる。このため、バルブ装置１００は、スプリング１４０の付勢力Ｆ_ｓｐｒを小さくすることができる。

また、ソレノイド１５０は、このような小さいスプリング１４０の付勢力Ｆ_ｓｐｒに打ち勝って、ポペットバルブ１３０を駆動することができればよい（図３参照）。このため、ソレノイド１５０は、小さい力でポペットバルブ１３０を駆動することができる。すなわち、バルブ装置１００は、ソレノイド１５０の推力Ｆ_ｓｏｌを小さくすることができる。

以上のように、本実施形態に係るバルブ装置１００は、スプリング１４０の付勢力Ｆ_ｓｐｒ及びソレノイド１５０の推力Ｆ_ｓｏｌを小さくすることができるため、スプリング１４０及びソレノイド１５０を小型化することができる。これによって、バルブ装置１００は、小型化することができる。

また、バルブ装置１００は、第二の空間Ｓ２０と前側空間Ｓ１１との差圧を小さくすることで、オイルの吐出圧等が変わっても前方向への荷重Ｆ_ｐが発生することを防止（又は荷重Ｆ_ｐの大きさを変動し難くする）ことができる。このため、バルブ装置１００は、オイルの供給条件が変わってもソレノイド１５０の推力Ｆ_ｓｏｌを変更する必要がなくなる。これによれば、バルブ装置１００は、設計変更の影響を受け難くすることができる。

また、バルブ装置１００は、第二の空間Ｓ２０と前側空間Ｓ１１とを連通することで、第二の空間Ｓ２０に侵入したオイルをオイル通路１５に戻すことができるため、オイルを無駄にすることなく前方向への荷重Ｆ_ｐを小さくすることができる。

また、バルブ装置１００は、ポペットバルブ１３０の軸部１３１だけに連通路１６０が形成されている。これにより、バルブ装置１００は、ハウジング１１０やプランジャ１５４等に連通路１６０を形成するための加工を施す必要がなくなるため、簡単に連通路１６０を形成することができる。

また、図６に示すように、オイル通路１５を開放した状態において、連通部１１３に流入したオイルは、一部が前側空間Ｓ１１を流通してハウジング１１０から流出し、残りが連通路１６０の前側開口部１６１から連通路１６０に流入する。当該連通路１６０に流入したオイルは、接続部１６３を後方向に流通し、後側開口部１６２から第二の空間Ｓ２０に流入する。

このような第二の空間Ｓ２０に流入したオイルは、オイル通路１５を閉塞したときに、連通路１６０から前側空間Ｓ１１に排出される（図５（ｂ）参照）。

以上のように、本実施形態に係る連通路１６０は、第二の空間Ｓ２０と前側空間Ｓ１１とを連通することで、オイル通路１５の開閉時に第二の空間Ｓ２０にオイルを循環させることができる。

ソレノイド１５０は、オイル通路１５を流通する（連通路１６０から第二の空間Ｓ２０に流入する）オイルの温度よりも雰囲気温度が高い場所に配置されている。このため、連通路１６０は、第二の空間Ｓ２０にオイルを循環させることで、ソレノイド１５０を冷却することができる。

以上の如く、本実施形態に係るバルブ装置１００は、オイル（流体）が流通するオイル通路１５（流体通路）として形成される第一の空間Ｓ１０及び当該第一の空間Ｓ１０に対して区画される第二の空間Ｓ２０が形成されるハウジング１１０と、前記第一の空間Ｓ１０に設けられ、前記オイル通路１５の中途部を形成する弁座１２０と、前記弁座１２０よりも上流側の側方（前記オイルの流通方向における一側方）に配置されると共に前記弁座１２０に対して近接離間可能であり、前記弁座１２０を開閉するポペットバルブ１３０（弁体）と、前方向（前記弁座１２０に対して近接する方向）又は後方向（離間する方向）のいずれか一方向に前記ポペットバルブ１３０を付勢するスプリング１４０（付勢部材）と、前記第二の空間Ｓ２０に設けられ、前記スプリング１４０が付勢する方向の反対方向に前記ポペットバルブ１３０を駆動するソレノイド１５０（駆動部）と、前記第二の空間Ｓ２０に前記オイルを供給する又は前記第二の空間Ｓ２０から前記オイルを排出することで、前記第二の空間Ｓ２０と前側空間Ｓ１１（前記弁座１２０の前記流通方向における他側方の空間）との差圧を小さくする連通路１６０と、を具備するものである。

このように構成することにより、スプリング１４０の付勢力Ｆ_ｓｐｒ及びソレノイド１５０の推力Ｆ_ｓｏｌを小さくすることができる。

また、前記連通路１６０は、前記第二の空間Ｓ２０と前記前側空間Ｓ１１とを連通するものである。

このように構成することにより、スプリング１４０の付勢力Ｆ_ｓｐｒ及びソレノイド１５０の推力Ｆ_ｓｏｌを効果的に小さくすることができる。

また、前記ポペットバルブ１３０は、前記第一の空間Ｓ１０から前記第二の空間Ｓ２０に亘って形成されると共に、内部に前記連通路１６０が形成されるものである。

このように構成することにより、簡単に連通路１６０を形成することができる。

また、前記ソレノイド１５０は、前記オイル通路１５を流通する前記オイルの温度よりも雰囲気温度が高い場所に配置されるものである。

このように構成することにより、オイルによってソレノイド１５０を冷却することができる。

また、前記スプリング１４０は、後方向に前記ポペットバルブ１３０を付勢するものである。

このように構成することにより、ソレノイド１５０に不具合が発生した場合でもオイル通路１５を開放することができる。

また、前記オイルは、前記流通方向における前記一側方（ポペットバルブ１３０が設けられる側の側方）から前記他側方（ポペットバルブ１３０が設けられていない側の側方）に流通するものである。

なお、本実施形態に係るオイルは、本発明に係る流体の実施の一形態である。
また、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、本実施形態に係るスプリング１４０は、本発明に係る付勢部材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、本実施形態に係る前側空間Ｓ１１は、本発明に係る弁座の流通方向における他側方の空間の実施の一形態である。
また、本実施形態における前方向は、本発明に係る弁座に対して近接する方向に対応する。
また、本実施形態における後方向は、本発明に係る弁座に対して離間する方向に対応する。

以上、本発明の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。

また、本実施形態に係る連通路１６０は、第二の空間Ｓ２０と前側空間Ｓ１１とを連通するものとしたが、本発明に係る連通路が連通する空間は、これに限定されるものでない。例えば、本発明に係る連通路は、図７に示す第一変形例に係るバルブ装置２００の連通路２６０のように、第二の空間Ｓ２０とハウジング１１０の外部空間とを連通しても良い。

また、本実施形態に係る連通路１６０は、ポペットバルブ１３０に形成されるものとしたが、本発明に係る連通路が形成される部材はこれに限定されるものでない。すなわち、図７に示す第一変形例に係るバルブ装置２００の連通路２６０のように、ソレノイド２５０のケース２５１及びプランジャ２５４に形成されるものであっても良い。また、本発明に係る連通路は、ハウジング１１０の壁部の内部を通る孔によって形成され、前側空間Ｓ１１と第二の空間Ｓ２０とを連通するものであっても良い。

また、本発明に係るポペットバルブの形状は、本実施形態に限定されるものでない。例えば、本発明に係るポペットバルブは、略円柱状に形成される軸部と略半球状の頭部とを有するような形状であっても良い。

また、本発明に係るポペットバルブは、パイロット式のバルブのように、オイル通路を開閉するバルブ（メインバルブ）の背面の空間（圧力室）へのオイルの供給を制御するものであっても良い。この場合、本発明に係るポペットバルブは、前記圧力室にオイルを供給するための所定の通路に設けられるものであっても良い。

また、本実施形態に係るバルブ装置１００は、コイル１５３に電流を流したとき（通電時）にオイル通路１５を閉塞すると共に、コイル１５３に電流を流していないとき（非通電時）にオイル通路１５を開放するものとしたが、本発明に係るバルブ装置は、これに限定されるものでない。例えば、本発明に係るバルブ装置は、図８（ａ）に示す第二変形例に係るバルブ装置３００のような、通電時にオイル通路１５を開放すると共に非通電時にオイル通路１５を閉塞するものであっても良い。

第二変形例に係るバルブ装置３００は、ポペットバルブ１３０のフランジ部１３２とハウジング１１０の連通部１１３との間にスプリング３４０が設けられる。スプリング３４０は、ポペットバルブ１３０を前方向に付勢する。スプリング３４０は、非通電時にポペットバルブ１３０を前方向に移動させる。また、ソレノイド３５０は、通電時にポペットバルブ１３０を後方向に移動させる。

また、本実施形態に係るポペットバルブ１３０は、弁座１２０よりも上流側に配置されるものとしたが、本発明に係る弁座とポペットバルブとの位置関係はこれに限定されるものでない。例えば、本発明に係るポペットバルブは、図８（ｂ）に示す第三変形例に係るバルブ装置４００のように、弁座１２０よりも下流側に配置されるものであっても良い。第三変形例に係るバルブ装置４００は、ハウジング４１０の流入孔４１１及び流出孔４１２の位置を、第二変形例に係るハウジング１１０の流入孔１１１及び流出孔１１２に対して入れ替えたものである。
このような構成においては、オイル通路１５を閉塞したときに前側空間Ｓ１１にオイルが充満して前側空間Ｓ１１の圧力Ｐ_１１が上昇する。このとき、連通路１６０には、前側空間Ｓ１１からオイルが流入する。当該流入したオイルは、後方向に流れて第二の空間Ｓ２０に流入する。これによって、第三変形例に係るバルブ装置４００は、第二の空間Ｓ２０にオイルを供給して第二の空間Ｓ２０の圧力Ｐ_２０を上昇させることができるため、前側空間Ｓ１１と第二の空間Ｓ２０との差圧を小さくすることができる。

また、本実施形態に係るバルブ装置１００は、螺旋状のねじりコイルスプリングによってポペットバルブ１３０を付勢するものとしたが、本発明に係る付勢部材の構成は、これに限定されるものでなく、例えば、略円錐状のねじりコイルスプリング等であっても良い。また、本発明に係る付勢部材は、ポペットバルブ１３０を付勢するものであればスプリングに限定されるものでなく、例えば、弾性体等であっても良い。

また、本実施形態に係るバルブ装置１００は、ソレノイド１５０によってポペットバルブ１３０を駆動させるものとしたが、本発明に係る駆動部の構成はこれに限定されるものでない。

１５オイル通路（流体通路）
１００バルブ装置
１１０ハウジング
１２０弁座
１２１貫通孔
１３０ポペットバルブ（弁体）
１３１軸部（支持部）
１３３当接部
１４０スプリング（付勢部材）
１５０ソレノイド（駆動部）
１６０連通路
Ｓ１０第一の空間
Ｓ１１前側空間（弁座の流通方向における他側方の空間）
Ｓ２０第二の空間

Claims

流体が流通する流体通路として形成される第一の空間及び当該第一の空間に対して区画される第二の空間が形成されるハウジングと、
前記第一の空間に設けられ、前記流体通路の中途部を形成する弁座と、
前記弁座よりも前記流体の流通方向における一側方に配置されると共に前記弁座に対して近接離間可能であり、前記弁座を開閉する弁体と、
前記弁座に対して近接する方向又は離間する方向のいずれか一方向に前記弁体を付勢する付勢部材と、
前記第二の空間に設けられ、前記付勢部材が付勢する方向の反対方向に前記弁体を駆動するプランジャと、
前記第二の空間に前記流体を供給する又は前記第二の空間から前記流体を排出することで、前記第二の空間と前記弁座の前記流通方向における他側方の空間との差圧を小さくする連通路と、
を具備し、
前記連通路は、
前記弁座の開閉状態に関わらず、前記第二の空間と前記他側方の空間とを連通する、
バルブ装置。
前記弁体は、
前記第一の空間から前記第二の空間に亘って形成されると共に、内部に前記連通路が形成される、
請求項１に記載のバルブ装置。
前記プランジャは、
前記流体通路を流通する前記流体の温度よりも雰囲気温度が高い場所に配置される、
請求項１又は請求項２に記載のバルブ装置。
前記付勢部材は、
前記弁座に対して離間する方向に前記弁体を付勢する、
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のバルブ装置。
前記流体は、
前記流通方向における前記一側方から前記他側方に流通する、
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のバルブ装置。