JP6476743B2 - 流体制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、受入ポートと吐出ポートとが連通する弁体収容室に、第１弁体が開弁位置と閉弁位置とに移動自在に収容されている流体制御装置に関する。

図７は、従来の流体制御装置を例示している（適切な先行技術文献を開示することができない。）。この流体制御装置は、第１弁体３により内部空間が第１室４ａと第２室４ｂとに分割される弁体収容室４と、流体供給部の流体を弁体径方向から第１室４ａに受け入れる受入ポート５と、受入ポート５から第１室４ａに受け入れた流体を弁体軸芯Ｘの方向に吐出する吐出ポート６とを有する。
そして、受入ポート５から第１室４ａに受け入れた流体が、第１弁体３が吐出ポート６を開く開弁位置に移動するに伴って、吐出ポート６から吐出される。

従来の流体制御装置は、第１室４ａが、第１弁体３の外周面が摺接する内周面１８を備え、その内周面１８の周方向一箇所において受入ポート５が連通しているので、受入ポート５から第１室４ａに流入した直後の流体の流れ方向が、受入ポート５に近い周方向の一箇所において、第１弁体３に対して弁体径方向から衝突しながら弁体軸芯Ｘに沿う方向に変更される。

このため、受入ポート５から流入した流体の流体圧力が第１弁体３に対して周方向の特定箇所において弁体径方向に押圧するように作用し、第１弁体３の弁体収容室４の内周面に対する「片当たり」が生じて、第１弁体３の開弁位置と閉弁位置とに亘る円滑な移動が損なわれるおそれがある。

また、そのような「片当たり」によって第１弁体３の外周面に局部摩耗が生じると、第１弁体３の外周面と弁体収容室４の内周面との界面のシール性が損なわれる。このため、流体がその界面を通して例えば第２室４ｂに漏れ出して、第１弁体３をタイミングよく開閉移動させることができないおそれがあり、応答性が低下する。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、第１室に弁体軸芯方向から連通する吐出ポートを有しながら、第１弁体を開弁位置と閉弁位置とに亘ってタイミングよく円滑に移動させることができる流体制御装置を提供することを目的とする。

本発明による流体制御装置の特徴構成は、第１弁体が開弁位置と閉弁位置とに弁体軸芯方向に移動自在に収容され、前記第１弁体により内部空間が第１室と第２室とに分割される弁体収容室と、前記第１室に弁体径方向から連通し、流体供給部の流体を前記第１室に受け入れる受入ポートと、前記第１室に弁体軸芯方向から連通し、前記第１室に受け入れた流体を吐出する吐出ポートと、前記第２室に設けられ、前記第１弁体を前記吐出ポートを閉じる閉弁位置に移動するように付勢する付勢部材と、前記第１室の壁面に弁体軸芯周りで環状に開口する開口部を備えて前記受入ポートに連通する環状溝と、を有すると共に、前記開口部は、前記第１弁体の前記開弁位置への移動方向に向けて環状に開口している点にある。

本構成の流体制御装置は、第１室の壁面に弁体軸芯周りで環状に開口する開口部を備えて受入ポートに連通する環状溝を有しているので、受入ポートから流入する流体を、第１室に流入する前に、環状溝に沿って弁体軸芯周りで流動させることができる。
これにより、受入ポートから流入する流体を、流体圧力が第１弁体に対して周方向の特定箇所において弁体径方向に押圧するように作用しないように、弁体軸芯周りで開口する開口部の全域から第１室に流入させることができ、第１弁体の弁体収容室の内周面に対する「片当たり」が生じない。

したがって、本構成の流体制御装置であれば、開弁位置と閉弁位置とに亘る円滑な移動が損なわれるおそれも、第１弁体の外周面に局部摩耗が生じるおそれもないので、第１室に弁体軸芯方向から連通する吐出ポートを有しながら、第１弁体を開弁位置と閉弁位置とに亘ってタイミングよく円滑に移動させることができる。
また、本構成であれば、受入ポートから流入する流体の動圧を第１弁体の開弁位置への移動方向に作用させて、第１弁体を開弁位置に迅速に移動させることができる。

本発明の他の特徴構成は、前記第１弁体が前記閉弁位置に移動するよう前記流体供給部からの流体を前記第２室に導入する導入路と、前記第２室に導入された流体の圧力を維持する状態と開放する状態とに切替自在な第２弁体と、を有する点にある。

本構成であれば、流体供給部の流体を受入ポートから第１室に流入させて吐出ポートから吐出させるときは第２弁体を軽い力で操作することで、流体供給部の流体が有する流体圧力を利用して、第１弁体を開弁位置に移動させ、吐出させないときは第１弁体を閉弁位置に確実に移動させることができる。

すなわち、吐出ポートを閉じる閉弁位置に第１弁体を移動させるときは、第２弁体により、第２室に導入した流体の圧力を維持する状態に切り替える。
これにより、第１室の流体の圧力と導入路を通して第２室に導入した流体の圧力とが等しくなり、そこに第１弁体を閉弁位置に向けて付勢する付勢力が加わるため、第１弁体を閉弁位置に確実に移動させることができる。

吐出ポートを開く開弁位置に第１弁体を移動させるときは、第２弁体により、第２室に導入した流体の圧力を開放する状態に切り替える。
これにより、第２室の側から第１弁体を閉弁位置に向けて押圧する流体の押圧力が軽減され、第１弁体を開弁位置に移動させることができる。
そのため、付勢部材の付勢力を、受入ポートから第１室に受け入れた流体の圧力により作用する、第１弁体を開弁位置に向けて移動させようとする力よりも小さくなるように設定しておく。これにより、流体供給部の流体が有する流体圧力を利用して第１弁体を開弁位置に移動させることができる。

したがって、本構成の流体制御装置であれば、流体供給部から供給される流体の流体圧力が高い場合であっても、流体供給部の流体を流体供給路に流入させるときは、第２弁体を軽い力で操作することで第１弁体を開弁位置に移動させることができ、流体供給路に流入させないときは第１弁体を閉弁位置に確実に移動させることができる。

第１弁体が閉弁位置にある第１実施形態の流体制御装置を示す断面図である。 第１弁体が開弁位置にある第１実施形態の流体制御装置を示す断面図である。 図１におけるIII−III線矢視断面図である。 第１弁体が閉弁位置にある第２実施形態の流体制御装置を示す断面図である。 第１弁体が開弁位置にある第２実施形態の流体制御装置を示す断面図である。 図４におけるVI−VI線矢視断面図である。 従来技術を説明する断面図である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１〜図３は、本実施形態の流体制御装置Ａを示し、例えば自動車用エンジンと変速機との動力伝達を入り切りする油圧クラッチＢの油圧回路Ｂ１に接続される。
油圧回路Ｂ１は、エンジンにより駆動されるオイルポンプＰから吐出されたオイル（流体の一例）を油圧クラッチＢに供給するオイル供給路Ｂ２を有している。

図１，図２に示すように、流体制御装置Ａは、アキュムレータ１に蓄えたオイルをオイル供給路Ｂ２に流入させるオイル流入路２を有し、アイドリングストップシステムにより停止しているエンジンの再始動時に、アキュムレータ１に蓄えたオイルをオイル流入路２からオイル供給路Ｂ２に流入させて、油圧クラッチＢに油圧を供給する。
油圧クラッチＢが「流体圧利用機器」に相当し、オイル供給路Ｂ２が「流体供給路」に相当し、オイル流入路２が「流体流入路」に相当し、アキュムレータ１が「流体供給部」にする。

流体制御装置Ａは、ピストン型の第１弁体３により円筒形の内部空間が第１室４ａと第２室４ｂとに分割される弁体収容室４と、アキュムレータ１からのオイルを第１室４ａに受け入れる単一の受入ポート５および受入ポート５から第１室４ａに受け入れたオイルを第１室４ａから吐出する吐出ポート６と、アキュムレータ１からのオイルを第２室４ｂに導入する導入路７と、第２室４ｂに導入されたオイルの圧力を維持する状態と開放する状態とに切替自在な第２弁体８と、第２室４ｂに設けられ、第１弁体３を吐出ポート６を閉じる閉弁位置に向けて付勢する付勢部材９と、第２弁体８の切替作動を制御する制御部１０とを有する。

弁体収容室４は、外形が例えば四角形の筒壁部分１１ａと、筒壁部分１１ａの前端側を塞ぐ四角形の前端壁部分１１ｂと、後端側を塞ぐ四角形の後端壁部分１１ｃとを備えた弁箱１１の内側に形成され、オイル流入路２の途中箇所に接続してある。
第１室４ａは前端壁部分１１ｂと第１弁体３との間に形成され、第２室４ｂは第１弁体３と後端壁部分１１ｃとの間に形成されている。
なお、弁体収容室４は、外形が円形の筒壁部分１１ａと、円形の前端壁部分１１ｂおよび後端壁部分１１ｃとを備えた弁箱１１の内側に形成してあってもよい。

受入ポート５は、第１弁体３の径方向（弁体径方向）から第１室４ａに連通し、吐出ポート６は、第１弁体３の軸芯方向（弁体軸芯方向）から第１室４ａに連通している。
受入ポート５は前端壁部分１１ｂの周方向一箇所に円形に貫通形成され、オイル流入路２のうちの上流側部分２ａに連通接続されている。吐出ポート６は前端壁部分１１ｂに弁体軸心Ｘと同芯の円形に貫通形成され、オイル流入路２のうちの下流側部分２ｂに連通接続されている。

第１弁体３は、円錐面１２を有する円錐台形状に形成された先端部分３ａと、円柱形状に形成された後端部分３ｂとを同芯状に備えた軸状に形成されている。第１弁体３は、図１に示すように先端部分３ａの一部が吐出ポート６の内側に入り込む閉弁位置と、図２に示すように先端部分３ａが吐出ポート６から抜け出る開弁位置とに亘って弁体軸芯Ｘの方向に移動自在に収容されている。
導入路７を通して第２室４ｂに導入したオイルの圧力により、第１弁体３を吐出ポート６に押し付ける閉弁位置に移動させて受入ポート５と吐出ポート６との連通を遮断する。

第２弁体８は、第２室４ｂとオイル供給路Ｂ２の途中とを直接連通する連通路１３に接続した電磁式切替弁Ｖ１の弁体である。
切替弁Ｖ１は、通電により第２室４ｂのオイルを弁体収容室４を通さずに外部に放出可能であり、第２室４ｂとオイル供給路Ｂ２とを連通して第２室４ｂのオイルの圧力を開放し、通電停止により第２室４ｂとオイル供給路Ｂ２との連通を遮断する。

導入路７は、流路断面積が連通路１３よりも小さい絞り流路であり、第１室４ａと第２室４ｂとを連通するよう第１弁体３に貫通形成してある。
なお、図示しないが、第２室４ｂとオイル流入路２の下流側部分２ｂと連通する連通路を設けて、この連通路に接続した電磁式切替弁の弁体を第２弁体として設けてあってもよい。

付勢部材９は、後端壁部分１１ｃと第１弁体３との間に圧縮変形状態で装着したコイルバネで構成してあり、図１に示すように、円錐面１２が吐出ポート６の周縁に当接する閉弁位置に向けて第１弁体３を移動付勢する。
コイルバネ（付勢部材）９の付勢力は、受入ポート５から第１室４ａに受け入れたオイルにより第１弁体３を開弁位置に向けて移動させるように作用する力よりも小さくなるように設定してある。

受入ポート５は、第１弁体３が閉弁位置に移動している状態で、後述する環状溝１６を介して、第１弁体３の円錐面１２と前端壁部分１１ｂとの間に残された第１室４ａに連通している。
第１弁体３の前端部分３ａに形成した円錐面１２が、受入ポート５から第１室４ａに流入したオイルの圧力を受け止める受圧面として機能する。
オイルの圧力が円錐面１２に作用することにより、第１弁体３を開弁位置に向けて弁体軸芯Ｘの方向に移動させる分力が発生する。

弁箱１１は、図３に示すように受入ポート５が周方向の一箇所において弁体径方向から溝内部に連通する環状溝１６を弁体軸芯Ｘと同芯で前端壁部分１１ｂに有する。
この環状溝１６は、弁体収容室４の内径と同じ外径を有し、前端壁部分１１ｂの第１室４ａに臨む壁面に弁体軸芯Ｘの周りで環状に開口する溝開口部１７を備えている。

溝開口部１７は、筒壁部分１１ａの壁面に沿って第１弁体３の開弁位置への移動方向に向けた環状に開口している。
なお、受入ポート５は一つに限られるものではなく、環状溝１６の周方向の複数箇所に対して受入ポート５が連通するものでもよい。

上記流体制御装置の作動について説明する。
エンジンの駆動中は、切替弁Ｖ１は非通電状態に維持されて図１に示すように第２弁体８が閉弁位置に移動しており、アキュムレータ１に充填してあるオイルが受入ポート５、第１室４ａおよび導入路７を通して第２室４ｂに導入されている。

このとき、円錐面１２にはアキュムレータ１のオイル圧力が作用しているが、円錐面１２の弁体軸芯Ｘの方向における投影面積は、第１弁体３の後端部分３ｂの第２室４ｂに臨む面積よりも小さいので、第１弁体３は、第２室４ｂに導入されたオイルの圧力により閉弁位置に移動している。
このため、アキュムレータ１のオイルはオイル供給路Ｂ２に流入しない。
なお、付勢部材９は、アキュムレータ１のオイル圧力の変動にかかわらず、その付勢力により第１弁体３を閉弁位置に安定的に保持する機能を有している。

アイドリングストップシステムによりエンジンが停止すると、オイルポンプＰの駆動が停止してオイルが油圧クラッチＢに供給されず、油圧クラッチＢに油圧を供給しない。

エンジンの再始動時には、制御部１０は、切替弁Ｖ１への通電により図２に示すように第２弁体８を開弁位置に移動させ、第２室４ｂに導入されたオイルの圧力を開放する。
このとき、導入路７を通して第１室４ａから第２室４ｂにオイルが流入するが、導入路７は流路断面積が連通路１３よりも小さい絞り流路で構成してあるので、導入路７を通した第２室４ｂへのオイルの流入により第１弁体３の開弁位置への移動が妨げられることはない。

これにより、受入ポート５から第１室４ａに流入したオイルの圧力で第１弁体３がコイルバネ９の付勢力に抗して開弁位置に移動し、第１室４ａに流入したオイルがオイル流入路２を通してオイル供給路Ｂ２に流入して、油圧クラッチＢに油圧を供給する。

受入ポート５は環状溝１６の溝内部に溝側面から連通しているので、受入ポート５から環状溝１６に流入したオイルは周方向に分散されながら、溝開口部１７の周方向略全域から第１弁体３の開弁位置への移動方向と同じ方向に向けて第１室４ａに流入する。

これにより、受入ポート５から第１室４ａに流入したオイルの圧力（動圧）が、第１弁体３に対して周方向の略全域において開弁方向に押圧する分力となり、第１弁体３の弁体収容室４の内周面に対する「片当たり」を防止することができる。

アキュムレータ１のオイルを油圧クラッチＢに供給することにより、アキュムレータ１のオイル圧力が低下すると、第１室４ａのオイルの圧力と第２室４ｂのオイルの圧力とが導入路７を介して等しくなり、第１弁体３は、付勢部材９の付勢力により閉弁位置に移動する。
制御部１０は、例えばエンジンの始動開始から所定時間が経過すると、切替弁Ｖ１への通電を停止して第２弁体８を閉弁位置に移動させる。

オイルポンプＰが駆動され、所定圧力のオイルがオイル供給路Ｂ２に吐出されると、そのオイルがオイル流入路２を逆流して付勢部材９の付勢力に抗して第１弁体３を開弁させ第１室４ａに流入する。第１室４ａに流入したオイルは、受入ポート５を通して上流側部分２ａに流入してアキュムレータ１に充填される。
アキュムレータ１へのオイルの充填に伴って、第１室４ａのオイルが導入路７を通して第２室４ｂに流入し、第１室４ａのオイルの圧力と第２室４ｂのオイルの圧力とが等しくなると、第１弁体３は、付勢部材９の付勢力により閉弁位置に移動する。

〔第２実施形態〕
図４〜図６は、本実施形態の流体制御装置Ａを示す。
本実施形態の流体制御装置Ａは、第１室４ａと第２室４ｂとを連通する断面円形の貫通路１４を弁体軸心Ｘと同心で第１弁体３に設け、第２室４ｂとオイル供給路Ｂ２とを連通する連通路１３として、貫通路１４、吐出ポート６およびオイル流入路２の下流側部分２ｂで構成してある。

そして、第２室４ｂのオイルを第１室４ａを通して吐出ポート６からオイル供給路Ｂ２に排出するように、第２弁体８を第１弁体３に形成した貫通路１４を開閉する電磁式切替弁Ｖ２として構成してある。この電磁式切替弁Ｖ１は、第１弁体３を吐出ポート６の側に付勢するコイルバネ９により第１弁体３の側に移動するように付勢されている。
第２弁体８は、ソレノイド１５への通電により第１弁体３から離間できるように構成してある。

また、本実施形態における弁箱１１は、図６に示すように受入ポート５が周方向の二箇所において連通する環状溝１６を弁体軸芯Ｘと同芯で有する。
この環状溝１６は、第１弁体３に対して弁体径方向から対向する溝開口部１７を備えている。
溝開口部１７は、筒壁部分１１ａの内壁面に、溝幅方向の一端側を前端壁部分１１ｂの壁面に沿わせて、第１弁体３の外周面に向けた環状に開口している。

二つの受入ポート５は環状溝１６に対して接線方向から連通しているので、受入ポート５から環状溝１６に流入したオイルは周方向に分散されながら、溝開口部１７の略全域から弁体径方向に向けて第１室４ａに流入する。

これにより、受入ポート５から流入したオイルの圧力（動圧）が、第１弁体３に対して周方向の略全域において開弁方向に押圧する分力となり、第１弁体３の弁体収容室４の内周面に対する片当たりを防止することができる。
その他の構成は第１実施形態と同様である。

本発明は、アキュムレータのオイルを油圧クラッチのオイル供給路に流入させる流体制御装置の他、各種用途の流体制御装置に利用できる。

１ アキュムレータ（流体供給部）
３ 第１弁体
４ 弁体収容室
４ａ 第１室
４ｂ 第２室
５ 受入ポート
６ 吐出ポート
７ 導入路
８ 第２弁体
９ 付勢部材
１７ 開口部
１６ 環状溝
Ｘ 弁体軸芯

Claims (2)

1. 第１弁体が開弁位置と閉弁位置とに弁体軸芯方向に移動自在に収容され、前記第１弁体により内部空間が第１室と第２室とに分割される弁体収容室と、
   前記第１室に弁体径方向から連通し、流体供給部の流体を前記第１室に受け入れる受入ポートと、
   前記第１室に弁体軸芯方向から連通し、前記第１室に受け入れた流体を吐出する吐出ポートと、
   前記第２室に設けられ、前記第１弁体を前記吐出ポートを閉じる閉弁位置に移動するように付勢する付勢部材と、
   前記第１室の壁面に弁体軸芯周りで環状に開口する開口部を備えて前記受入ポートに連通する環状溝と、
   を有すると共に、
   前記開口部は、前記第１弁体の前記開弁位置への移動方向に向けて環状に開口している流体制御装置。
2. 前記第１弁体が前記閉弁位置に移動するよう前記流体供給部からの流体を前記第２室に導入する導入路と、
   前記第２室に導入された流体の圧力を維持する状態と開放する状態とに切替自在な第２弁体と、
   を有する請求項１に記載の流体制御装置。

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