JP6793532B2 - サーモバルブ及びオイルポンプ - Google Patents

Description

本発明は、サーモバルブ及びこのサーモバルブが搭載されたオイルポンプに関する。

例えば、エンジンからオイルパンまで流れたオイルは、オイルポンプによって再びエンジンに流される。オイルが循環する流路（油路）には、オイルの流量を制御するためのバルブが用いられることがある。バルブの１つとして、オイルの温度によって作動するサーモバルブが知られている。サーモバルブに関する従来技術として特許文献１に開示される技術がある。

特許文献１に示されるような、エンジンのオイル流路は、エンジンと、このエンジンを通過したオイルが流れるオイルパンと、このオイルパンに溜まったオイルを循環させるためのオイルポンプと、このオイルポンプによって循環されるオイルの流量を制御するためのリリーフバルブ及びサーモバルブと、エンジン、オイルパン、オイルポンプを繋ぎオイルを循環させるメイン流路と、このメイン流路を迂回させたバイパス流路と、を備えている。

サーモバルブは、オイルの温度によって作動するサーモアクチュエータを有し、このサーモアクチュエータによって弁体が動かされる。オイルの温度が高い場合には、サーモアクチュエータ内のワックスが膨張し弁体を前進させる。弁体がバイパス流路を閉じ、オイルは、メイン流路のみを流れる。オイルの温度が低い場合には、サーモアクチュエータ内のワックスが収縮する。サーモアクチュエータ内の戻しばねの付勢力によって弁体は後退する。これによりバイパス流路が開かれる。オイルは、メイン流路及びバイパス流路の両方を流れる。

オイルは、温度が低い状態において高い粘性を有する。即ち、温度の低いオイルは、油圧が高くなる。低油温時にオイルの一部をバイパス流路へ流すことにより、メイン流路内の油圧を油温違いによらずにほぼ一定にすることができる。

ところで、エンジンやオイルパン等の各部品は、小さな搭載スペースに搭載することが求められている。サーモバルブを小型化することができれば、部品の配置の自由度が増し、好ましい。

特開２０１６−２７２５３号公報

本発明は、小型化されたサーモバルブ、及び、このサーモバルブが搭載されたオイルポンプの提供を課題とする。

請求項１による発明によれば、ケースに、流体の温度が上がることによりアクチュエータ本体からロッドが押し出されるサーモアクチュエータと、このサーモアクチュエータに締結され前記流体の流量を制御する弁体と、前記ロッドを前記アクチュエータ本体の内部に押し戻すよう付勢する戻しばねと、が収納されてなるサーモバルブにおいて、
前記サーモアクチュエータは、アクチュエータ本体と、このアクチュエータ本体から径方向外側に突出した大径部と、を有し、
前記ケースの内径は、前記大径部が収納された部位で大きく、前記弁体が収納された部位で小さく形成され、
これらの径の大きさが変わる部位は、段差状に形成され、
前記戻しばねの外径は、前記大径部が収納された部位の内径よりも小さく、
前記アクチュエータ本体の外径、及び、前記弁体の外径は、前記戻しばねの内径よりも小さく、
前記大径部の外径は、前記大径部が収納された部位の内径よりも小さく、且つ、前記戻しばねの平均径よりも大きく、
前記戻しばねの一端は、前記大径部に接触し、
前記戻しばねの他端は、前記ケースの段差状に形成された部位に接触していることを特徴とするサーモバルブが提供される。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記サーモバルブが搭載されたオイルポンプであって、
前記ケースは、ハウジングに空けられた穴部によって形成されている。

請求項１に係る発明では、アクチュエータ本体の外径、及び、弁体の外径は、戻しばねの内径よりも小さい。戻しばねの内周にアクチュエータ本体を配置することができ、サーモバルブ全体の長さを短くすることができる。即ち、サーモバルブを小型化することができる。加えて、アクチュエータ本体、及び、弁体を一体化した上でケースの内部に収納することができる。このため、サーモアクチュエータの組み立てを容易にすることができる。

さらに、アクチュエータ本体に一体的に形成された大径部の外径は、戻しばねの平均径よりも大きく、戻しばねの一端は、大径部に接触している。即ち、アクチュエータ本体に一体的に形成した大径部は、戻しばねの一端を受ける。アクチュエータ本体に一体的に形成された大径部によって戻しばねを受けるため、別部品を用いて戻しばねを受ける場合に比べて、サーモバルブを小型化することができる。

請求項２に係る発明では、サーモバルブのケースは、ハウジングに空けられた穴部によって形成されている。即ち、サーモバルブは、オイルポンプ等に一体的に設けられている。ハウジングとケースを別々に設けた場合に比べて全体として小型化を図ることができる。また、サーモバルブのケースとしてハウジングを用いる。ハウジングは、高い強度を有するため、サーモバルブの高い取り付け剛性を確保することができる。

本発明の実施例１によるオイルポンプが採用されたオイル流路の回路図である。 図１に示されたサーモバルブの分解図である。 図２に示されたサーモバルブの作用を説明する図である。 図３に示されたサーモバルブの重ね合わせ工程及びかしめ工程を説明する図である。 図３に示されたサーモバルブの戻しばね挿入工程及びサーモアクチュエータ挿入工程を説明する図である。 図３に示されたサーモバルブのアクチュエータ蓋部取り付け工程を説明する図である。 本発明の実施例２によるオイルポンプの断面図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、上下左右とは、図面を基準として上下左右を指す。また、図中Ｕｐは上、Ｄｎは下を示している。
＜実施例１＞

図１を参照する。オイルポンプ２０は、オイル流路１０において用いられる。例えば、オイル流路１０は、オイルパンＯｐとオイルポンプ２０、及び、オイルポンプ２０とエンジンＥｎとを繋いでオイルを循環させる流路である。

オイル流路１０は、メイン流路１１と、このメイン流路１１の一部を迂回させたバイパス流路１２と、からなる。

オイルポンプ２０は、いわゆる内接歯車ポンプである。オイルポンプ２０は、ハウジング３０に、エンジンＥｎが作動することにより回転される回転軸部２２と、この回転軸部２２によって回転されるインナーロータ２３と、このインナーロータ２３の周縁を囲いインナーロータ２３によって回転されるアウターロータ２４と、オイルの温度によって作動するサーモバルブ４０が収納されてなる。

回転軸部２２は、例えば、クランクシャフトにチェーンやギヤを介して又は直接接続されている。回転軸部２２は、クランクシャフトの他、カムシャフト等の任意の部材に接続することができる。即ち、外部駆動源は、クランクシャフトに限られない。

サーモバルブ４０は、アウターロータ２４の下端よりも下方において水平軸に沿って配置されている。サーモバルブ４０は、正面視において端部が回転軸部２２の下方に位置している。なお正面視とはオイルポンプ２０を回転軸部２２の軸方向から視るものとする。

図２、及び、図３（ａ）を参照する。図３（ａ）には、オイルの温度が高温である場合のサーモバルブ４０が示されている。サーモバルブ４０は、略筒状のケース４１に、オイルの温度によって作動するサーモアクチュエータ５０と、このサーモアクチュエータ５０に締結された弁体４３と、これらのサーモアクチュエータ５０及び弁体４３を戻し方向に付勢している戻しばね４４と、が収納されてなる。ケース４１の一端は、アクチュエータ蓋部４５によって閉じられている。アクチュエータ蓋部４５は、ケース４１との間に挟まれたＣ型止め輪４６によって、ケース４１から外れることを抑制されている。

ケース４１は、サーモアクチュエータ５０の外周に４カ所又は２カ所形成された窓部４１ａと、弁体４３によって開閉されるケース穴部４１ｂと、Ｃ型止め輪４６が収納される止め輪収納溝４１ｃと、を有している。窓部４１ａは、オイルが循環している間は常にオイルが通過する。ケース４１は、ケース穴部４１ｂの形成された部位の周辺が他の部位に比べて周方向にわたって全周に外径が小さくなるように肉薄に形成されている。これによりケース穴部４１ｂがどの位相であってもオイルはよどみなく排出できる。

サーモアクチュエータ５０は、アクチュエータ本体５１と、このアクチュエータ本体５１の一端に空けられた穴に充填され温度が上昇することにより膨張するワックス５２と、このワックスが膨張することによりアクチュエータ本体５１から押し出されるロッド５３と、アクチュエータ本体５１から径方向外側に突出した大径部５４と、からなる。大径部５４は、戻しばね４４の端部を受け、ばね受け座の役割を果たしている。

弁体４３は、アクチュエータ本体５１の他端に形成された穴５１ａに差し込まれ締結されているバルブ小径部４３ａと、このバルブ小径部４３ａの端部から外周に向かって広がっているバルブ段差部４３ｂと、このバルブ段差部４３ｂの外側の端部から延びバルブ小径部４３ａよりも径の大きいバルブ大径部４３ｃと、からなる。なお、弁体４３は、ロッド５３に締結されていてもよい。

バルブ段差部４３ｂは、オイルが通過可能なオイル通過穴部４３ｄを有している。特に図２を参照して、バルブ小径部４３ａには、溝部４３ｅが形成されている。またバルブ小径部４３ａには軸中心を貫通する穴が形成されている。これにより弁体４３を穴５１ａに空気の抵抗なく容易に差し込める。

なお、溝部４３ｅは、アクチュエータ本体５１の内周に形成されていてもよい。また、アクチュエータ本体５１の先端がバルブ小径部４３ａの内周に差し込まれてもよい。この場合には、バルブ小径部４３ａの内周、または、アクチュエータ本体５１の外周に溝部４３ｅが形成される。

アクチュエータ蓋部４５は、先端部（図２では下端部）に、Ｃ型止め輪４６が収納される止め輪収納溝４５ａが形成されている。

バルブ大径部４３ｃの外径は、ケース４１の内径よりも僅かに小さい。ケース４１の内径は、大径部５４の周縁で大きく、弁体４３の周縁で小さい。これらの径の大きさが変化する部位は段差状に形成され、戻しばね４４の端部を受け、ばね受け座の役割を果たしている。

オイルポンプ２０の作用について説明する。

図１を参照する。オイルポンプ２０は、エンジンＥｎが作動することにより作動する。オイルポンプ２０が作動すると、矢印（１）によって示されるようにオイルパンＯｐに溜まったオイルは、オイルポンプ２０へ流れる。そして、インナーロータ２３、及び、アウターロータ２４を経由してオイルポンプ２０の外へ吐出される。吐出されたオイルは、矢印（２）によって示されるように、エンジンＥｎに戻される。そして、エンジンＥｎを循環したオイルは、矢印（３）に示されるようにオイルパンＯｐに溜まる。

図３（ａ）を併せて参照する。オイルが高温の状態においては、ワックス５２が膨張している。ワックス５２が膨張することにより、ロッド５３は、アクチュエータ本体５１から抜け出す方向の力を受ける。しかし、ロッド５３は、先端がアクチュエータ蓋部４５に接触しているため、前進することを妨げられている。このため、相対的にアクチュエータ本体５１が戻しばね４４の付勢力に抗して図面左側に後退する。即ち、ロッド５３の前進とは、アクチュエータ本体５１に対しての相対的な関係をいう。ロッド５３が前進（アクチュエータ本体５１が後退）している状態において、弁体４３は、ケース穴部４１ｂを塞いでいる。このため、オイルは、窓部４１ａのみを通過する。これにより、オイルは、メイン流路１１のみを流れ、バイパス流路１２へは流れない。

図１及び図３（ｂ）を参照する。図３（ｂ）には、オイルの温度が低い際のサーモバルブ４０が示されている。エンジンの始動直後等においては、オイルの温度が低い。オイルの温度が低い場合には、ワックス５２は収縮している。戻しばね４４の付勢力により、アクチュエータ本体５１は、図面右向きの力を受ける。これにより、ロッド５３のアクチュエータ本体５１からの突出量は小さくなる。即ち、オイルの高温時に比べて低温時には、ロッド５３は後退する。これにより、弁体４３は、ケース穴部４１ｂを開放する。

ケース穴部４１ｂが解放されている場合には、オイルの一部は、戻しばね４４とアクチュエータ本体５１との間を通り、オイル通過穴部４３ｄを通過する。オイル通過穴部４３ｄを通過したオイルは、図１の矢印（４）で示されるように、バイパス流路１２を介してオイルパンＯｐへ戻される。つまり、一部のオイルは、エンジンＥｎへ戻されない。このため、メイン流路１１を通過するオイルの流量を減少させ、エンジンＥｎへの油圧上昇を抑制することができる。

サーモバルブ４０の製造方法について説明する。

図２を参照する。ケース４１、サーモアクチュエータ５０、弁体４３、戻しばね４４、アクチュエータ蓋部４５及び、Ｃ型止め輪４６を準備する（準備工程）。

図４（ａ）を参照する。溝部４３ｅが覆われるように弁体４３をサーモアクチュエータ５０に重ね合わせる（重ね合わせ工程）。換言すれば、溝部４３ｅが重なる位置まで弁体４３をアクチュエータ本体５１に差し込む。

図４（ｂ）を参照する。弁体４３をサーモアクチュエータ５０に締結するために、治具６０を溝部４３ｅの近傍に臨ませる。

治具６０は、アクチュエータ６１に弁体４３又はサーモアクチュエータ５０を押圧するための押圧部材７０が支持されてなる。

図４（ｃ）を参照する。押圧部材７０によって、アクチュエータ本体５１を外周から軸心Ｃ２に向かって押圧する。即ち、弁体４３及びサーモアクチュエータ５０を径方向の外側から軸心Ｃ２に向かって押圧することにより、弁体４３のサーモアクチュエータ５０への取り付け部分をかしめる（かしめ工程）。

図５（ａ）を参照する。ケース４１に戻しばね４４を挿入する（戻しばね挿入工程）。戻しばね４４の外径Ｄ１は、ケース４１の内径Ｄ２よりも小さい。

図５（ｂ）を参照する。戻しばね４４の挿入されたケース４１に、弁体４３の締結されたサーモアクチュエータ５０を挿入する（サーモアクチュエータ挿入工程）。アクチュエータ本体５１の外径Ｄ３、及び、弁体４３の外径Ｄ４は、戻しばね４４の内径Ｄ５よりも小さい。大径部５４の外径Ｄ６は、ケース４１の内径Ｄ２よりも小さく、且つ、戻しばね４４の線材の中心を通る径である平均径（中心径）Ｄ７よりも大きい。

図６（ｂ）に示すように、アクチュエータ蓋部４５には、止め輪収納溝４５ａより先端側に先尖り状の雄テーパー部４５ｂが形成されている。そこで、矢印（５）のように、Ｃ型止め輪４６を雄テーパー部４５ｂに沿って押し込む。雄テーパー部４５ｂによりＣ型止め輪４６は拡径する。更に押し込むと、止め輪収納溝４５ａにＣ型止め輪４６が嵌る。

ケース４１には、止め輪収納溝４１ｃより先端側に先広がり状の雌テーパー部４１ｄが形成されている。矢印（６）のように、ケース４１にアクチュエータ蓋部４５を差し込もうとすると、Ｃ型止め輪４６が雌テーパー部４１ｄで縮径される。更に差し込むと、Ｃ型止め輪４６が止め輪収納溝４１ｃに嵌まる。これにより、アクチュエータ蓋部４５がケース４１の端部に固定される。

図６（ｂ）を参照する。図６（ｂ）は図６（ａ）の補足説明図である。図６（ｂ）に示すように、Ｃ型止め輪４６は、ばね座金形状を呈している。Ｃ型止め輪４６の厚さ（ばね密着長に相当。線材の厚さ）をｔ１、ばね自由長をｔ２、止め輪収納溝４５ａの溝幅をｔ３とすると、ｔ１＜ｔ３，ｔ１＜ｔ２の関係に設定されている。

具体的には、溝幅ｔ３は、サークリップの厚さｔ１の１．０５〜１．４倍が好ましく、ばね自由長ｔ２は、製造方案により異なるが、厚さ（ばね密着長）ｔ１より大きい。

以上に説明した本発明は、以下の効果を奏する。

アクチュエータ本体５１の外径Ｄ３、及び、弁体４３の外径Ｄ４は、戻しばね４４の内径Ｄ５よりも小さい。戻しばね４４の内周にアクチュエータ本体５１を配置することができ、サーモバルブ４０全体の長さを短くすることができる。即ち、サーモバルブ４０を小型化することができる。加えて、アクチュエータ本体５１、及び、弁体４３を一体化した後でケース４１の内部に収納することができる。このため、サーモアクチュエータ５０の組み立てを容易にすることができる。

さらに、アクチュエータ本体５１に一体的に形成された大径部５４の外径Ｄ６は、戻しばね４４の平均径Ｄ７よりも大きく、戻しばね４４の一端は、大径部５４に接触している。即ち、アクチュエータ本体５１に一体的に形成した大径部５４は、戻しばね４４の一端を受ける。アクチュエータ本体５１に一体的に形成された大径部５４によって戻しばね４４を受けるため、別部品を用いて戻しばね４４を受ける場合に比べて、サーモバルブ４０を小型化することができる。
＜実施例２＞

次に、本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。
図７には、実施例２によるオイルポンプ２０Ａが示されている。実施例２によるオイルポンプ２０Ａにおいては、サーモアクチュエータ５０Ａのケースは、ハウジング３０Ａに空けられた穴部３５によって形成されている。つまり、ケース４１の内径Ｄ２は、穴部３５の内径Ｄ８と読み替えることができる。その他の基本的な構成については、実施例１によるオイルポンプ、及び、サーモアクチュエータと共通する。実施例１と共通する部分については、符号を流用すると共に、詳細な説明を省略する。

穴部３５は、主にサーモアクチュエータ本体５１が収納されたアクチュエータ本体収納部３５ａと、主に弁体４３が移動可能に収納されたバルブ収納部３５ｂと、からなる。アクチュエータ本体収納部３５ａは、バルブ収納部３５ｂよりも大きな径とされている。アクチュエータ本体収納部３５ａと、バルブ収納部３５ｂとの径の大きさが変わる部位は段差状に形成されている。この段差状に形成された部位は、戻しばね４４を受けている。

ハウジング３０Ａは、穴部３５の他に、吐出ポート３１ｂから穴部３５までを繋ぐ第１のハウジング流路穴３６と、穴部３５からハウジング３０Ａの外周面まで空けられた第２のハウジング流路穴３７と、穴部３５からハウジング３０の外周面まで空けられ弁体４３によって開閉される第３のハウジング流路穴３８と、を有している。

第２のハウジング流路穴３７から吐出されたオイルは、エンジンに導かれる。即ち、第２のハウジング流路穴３７は、メイン流路１１に繋げられている。第３のハウジング流路穴３８から吐出されたオイルは、オイルパンＯｐに導かれる。即ち、第３のハウジング流路穴３８は、バイパス流路１２に繋げられている。

第１のハウジング流路穴３６、及び、第２のハウジング流路穴３７は、穴部３５を介して連続して直線的に設けられている。一度の穴空け作業によって、２つの流路を形成することができる。

以上に説明した本発明による実施例２も本発明所定の効果を奏する。本発明の実施例２によれば、さらに以下の効果を奏する。

サーモバルブ４０Ａのケースは、ハウジング３０Ａに空けられた穴部３５によって形成されている。即ち、サーモバルブ４０Ａは、オイルポンプ２０Ａに一体的に設けられている。これらを別々に設けた場合に比べて全体として小型化を図ることができる。また、サーモバルブ４０Ａのケースとしてハウジング３０Ａを用いる。ハウジング３０Ａは、高い強度を有するため、サーモバルブ４０の高い取り付け剛性を確保することができる。

穴部３５の段差状に形成された部位によって戻しばね４４の一端を受けている。ハウジング３０Ａの一部を利用しているため、部品点数を増加することなく確実に戻しばね４４を受けることができる。

尚、本発明によるオイルポンプは、車両のエンジンにオイルを循環させる例を元に説明したが、車両以外の乗り物に搭載することもできるし、乗り物以外の構造物等にも採用することができる。オイルの温度に応じてサーモバルブがバイパス流路への流量を制御するものであれば、適用可能であり、これらの形式のものに限られるものではない。

さらに、サーモアクチュエータの搭載されたオイルポンプは、内接歯車ポンプを例に説明をしたが、外接歯車ポンプやベーンポンプであっても本発明によるサーモアクチュエータを搭載することができ、本発明所定の効果を得ることができる。

特に、外接歯車ポンプやベーンポンプであっても、サーモアクチュエータが油路に直交して配置されるならば、内接歯車ポンプの油路に直交してサーモバルブを配置した場合と同じ効果を奏する。

さらに、オイルポンプのハウジングは、チェーンケースやバランサハウジングに鋳造等の製造手段により一体的に形成されていてもよい。即ち、本発明によるオイルポンプは、チェーンケースやバランサハウジングに一体的に形成されているものも含む。このため、オイルポンプがチェーンケースやバランサハウジングに対して個別に設けられている必要はない。

チェーンケースやバランサハウジングに一体的に形成されたオイルポンプも、内接歯車ポンプには限られない。

即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。

本発明のオイルポンプは、車両のエンジンにオイルを循環させるのに好適である。

２０，２０Ａ…オイルポンプ
２２…回転軸部
２３…インナーロータ
２４…アウターロータ
３０，３０Ａ…ハウジング
３５…穴部
４０…サーモバルブ
４１…ケース
４３…弁体
４４…戻しばね
５０，５０Ａ…サーモアクチュエータ
５１…アクチュエータ本体
５４…大径部
Ｄ１…戻しばねの外径
Ｄ２…ケースの内径
Ｄ３…アクチュエータ本体の外径
Ｄ４…弁体の外径
Ｄ５…戻しばねの内径
Ｄ６…大径部の外径
Ｄ７…戻しばねの平均径（中心径）

Claims (2)

1. ケースに、流体の温度が上がることによりアクチュエータ本体からロッドが押し出されるサーモアクチュエータと、このサーモアクチュエータに締結され前記流体の流量を制御する弁体と、前記ロッドを前記アクチュエータ本体の内部に押し戻すよう付勢する戻しばねと、が収納されてなるサーモバルブにおいて、
   前記サーモアクチュエータは、アクチュエータ本体と、このアクチュエータ本体から径方向外側に突出した大径部と、を有し、
   前記ケースの内径は、前記大径部が収納された部位で大きく、前記弁体が収納された部位で小さく形成され、
   これらの径の大きさが変わる部位は、段差状に形成され、
   前記戻しばねの外径は、前記大径部が収納された部位の内径よりも小さく、
   前記アクチュエータ本体の外径、及び、前記弁体の外径は、前記戻しばねの内径よりも小さく、
   前記大径部の外径は、前記大径部が収納された部位の内径よりも小さく、且つ、前記戻しばねの平均径よりも大きく、
   前記戻しばねの一端は、前記大径部に接触し、
   前記戻しばねの他端は、前記ケースの段差状に形成された部位に接触していることを特徴とするサーモバルブ。
2. 請求項１記載のサーモバルブが搭載されたオイルポンプであって、
   前記ケースは、ハウジングに空けられた穴部によって形成されていることを特徴とするオイルポンプ。

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