JPH064141A - 圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】温度補償機構を備えることにより、オイルポン
プの駆動損失を低減できる圧力制御弁を提供する。 【構成】流体流入孔６からの油圧が第１所定圧を超えた
ときに低圧リリーフ孔１２を開き、油圧が第１所定圧よ
りも高圧な第２所定圧を超えたときに高圧リリーフ孔１
４を開く圧力制御弁において、スプール２０を収納する
スリーブ７を、低圧リリーフ孔１２を有する第１スリー
ブ体８と、高圧リリーフ孔１４を有する第２スリーブ体
９と、第１スリーブ体８と第２スリーブ体９との間に配
設されるバイメタル１０とから構成し、低圧リリーフ孔
１２及び高圧リリーフ孔１４をバイメタル１０の伸縮に
応じて移動可能せしめた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、圧力制御弁に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、内燃機関の潤滑系において、各
潤滑部位へ供給されるべき最低限必要な油圧は、運転条
件の変化にともなって種々変化するものであり、図４に
示すように、機関回転数が低い低回転域においては、動
弁系のハイドロリック・ラッシュ・アジャスタ（ＨＬ
Ａ）の作動を確保するために１［ｋｇ／ｃｍ²］ 程度の
油圧が必要であり、また、機関回転数が高い高回転域に
おいては、ピストンを冷却するためのオイルジェットの
作動や、回転するクランクシャフトの焼き付きを防止す
るために３．５〜４［ｋｇ／ｃｍ²］ 程度の油圧が必要
である。

【０００３】つまり、内燃機関において最低限必要な油
圧は、機関回転数が上昇するに従って段階的に増加する
ものであり、機関回転数Ｎｃを下回る運転領域において
は１［ｋｇ／ｃｍ²］ 程度の油圧が要求され、機関回転
数Ｎｃを上回る運転領域にあっては３．５〜４［ｋｇ／
ｃｍ²］ 程度の油圧が要求されるのである。

【０００４】ところが、こうした潤滑系へ潤滑油を供給
するオイルポンプは、一般に、機関のクランクシャフト
を駆動源に作動するため、その吐出量は機関回転数の上
昇に比例してリニアに増大する。このため、機関回転数
Ｎｃを下回る運転領域においては、１［ｋｇ／ｃｍ²］
程度の油圧さえ確保すれば十分であるにも拘らず、機関
回転数が上昇するにつれて余分な潤滑油を供給する領域
が多く存在してしまい、これがオイルポンプに対する余
分な負荷となって、オイルポンプの駆動損失となってい
た。

【０００５】そこで、図３に示す如き、オイルポンプの
吐出する油圧を段階的に制御することにより、こうした
オイルポンプの駆動損失を減じるようにした、２段リリ
ーフ弁（圧力制御弁）が従来より提案されている（実開
昭６０−７２９０９号公報等参照）。

【０００６】これは、潤滑油流入孔１０１を有する弁ハ
ウジング１０２内に、潤滑油流入孔１０１からの油圧に
応じて移動可能なスプール１０３と、スプール１０３を
潤滑油流入孔１０１からの油圧に抗して付勢するスプリ
ング１０４とが収納され、弁ハウジング１０２には第１
リリーフ孔１０５及び第２リリーフ孔１０６が穿設され
ている。

【０００７】しかして、潤滑油流入孔１０１に連通する
メインオイルギャラリ（図略）内の油圧が第１所定圧Ｐ
₁ に達すると、メインオイルギャラリ内の潤滑油の一部
が第１リリーフ孔１０５からリリーフされ、メインオイ
ルギャラリ（図略）内の圧力はここで略一定に保たれ
る。そして、メインオイルギャラリ内の圧力が更に上昇
して第１所定圧Ｐ₁ より高圧の第２所定圧Ｐ₂ に達する
と、潤滑油は第２リリーフ孔１０６からリリーフされ、
もって、メインオイルギャラリ内の圧力は２段階に制御
されるのである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、潤滑油
は油温が低くなるにつれて粘性が高くなり、また、第１
・第２リリーフ孔１０５、１０６の開口面積は一定であ
ってその開口位置も定位置に固定されるために、油温が
高いときに較べると、メインオイルギャラリや第１・第
２リリーフ孔１０５、１０６を流れる際の通過抵抗は相
対的に大きくなる。このため、機関回転数が同じであっ
てもメインオイルギャラリ内の油圧は高めに推移してし
まい、第１所定圧Ｐ₁ から第２所定圧Ｐ₂ への切換え特
性は、油温の低下に伴って、機関回転数の低い側へ移行
する傾向を生じる。

【０００９】すなわち、図２（ａ）に示すように、油温
が１３０℃の場合、機関回転数がＮｃに達したところで
第２所定圧Ｐ₂ に切り換わっていたものが、油温が４０
℃の場合にあっては、機関回転数Ｎｃよりも例えば１８
００ｒｐｍも低い機関回転数Ｎｃ´で高圧な第２所定圧
Ｐ₂ へ達してしまう。よって、第２所定圧Ｐ₂ を最低限
必要とするのは機関回転数がＮｃを超えてからであるの
で、油温が低い場合には余分な潤滑油を供給する領域が
増大し、それだけオイルポンプの負荷となり駆動損失と
なっていたのである。

【００１０】この発明は、このような従来の問題点に鑑
みなされたもので、圧力制御弁に温度補償機構を備える
ことにより、第１所定圧から第２所定圧への切り換え特
性を流体温度の変化に拘らず略一定に保持できる圧力制
御弁を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、流体流入孔及び流体流出孔を有する弁
ハウジングと、弁ハウジング内に収納されると共に流体
流入孔に連通するシリンダを画成するスリーブと、シリ
ンダ内に収納され且つ流体流入孔からの流体圧に応じて
移動可能なスプールと、流体流入孔からの流体圧に抗し
てスプールを押圧する押圧手段と、シリンダに開口する
と共に流体流出孔に連通しスプールに開閉される低圧リ
リーフ孔及び高圧リリーフ孔と、を備え、流体流入孔か
らの流体圧が第１所定圧を超えると低圧リリーフ孔を開
き、流体流入孔からの流体圧が第１所定圧よりも高圧な
第２所定圧を超えると高圧リリーフ孔を開く圧力制御弁
において、前記スリーブを、低圧リリーフ孔が開口する
第１スリーブ体と、高圧リリーフ孔が開口する第２スリ
ーブ体と、第１スリーブ体と第２スリーブ体との間に配
設され且つ流体温度の上昇に応じて伸びる感温部材とか
ら構成し、第１スリーブ体は感温部材の伸縮に応じて移
動可能に弁ハウジング内に収納される、ことを特徴とす
る。

【００１２】

【作用】上記構成に基づき、流体流入孔における流体圧
が第１所定圧に達すると、スプールはシリンダ内を押圧
手段に抗して移動し低圧リリーフ孔を開く。このとき、
流体流入孔からの流体の一部は低圧リリーフ孔からリリ
ーフされ、流体流入孔における流体圧がここで略一定
（第１所定圧）に保持される。そして、流体流入孔にお
ける流体圧がさらに上昇して、第１所定圧より高圧の第
２所定圧に達すると、スプールはシリンダ内を更に移動
して高圧リリーフ孔を開き、高圧リリーフ孔から流体の
リリーフが行われ、もって、流体流入孔における流体圧
は２段階に制御される。

【００１３】さて、第１リリーフ孔の位置は、流体流入
孔からの流体の流体温度に応じて変位する。つまり、流
体温度が低くなると感温部材が縮んで低圧リリーフ孔は
流体流入孔から遠ざかり、逆に、流体温度が高くなると
感温部材が伸びて低圧リリーフ孔は流体流入孔へ近づ
く。このため、流体温度が低くなるに従って、低圧リリ
ーフ孔からのリリーフによって略一定に制御される第１
所定圧は若干高めに移行し、第１所定圧から第２所定圧
への切り換え特性は、流体温度の変化に拘らず略一定に
保たれる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１に基づいて
説明する。

【００１５】１は自動車等に搭載される内燃機関の潤滑
系に用いられる圧力制御弁であり、２は圧力制御弁１の
本体を構成する弁ハウジングである。弁ハウジング２内
には潤滑油（流体）が流れるメインオイルギャラリ３が
穿設され、その上流は機関のクランクシャフト（図略）
を駆動源に作動するオイルポンプ（図略）に連通し、そ
の下流はオイルフィルタ（図略）を介して内燃機関の各
潤滑部位へ連通する。

【００１６】弁ハウジング２には、メインオイルギャラ
リ３に対して直角なスリーブ嵌合孔４と、このスリーブ
孔嵌合孔４に連通し且つメインオイルギャラリ３に対し
て平行な流体流出孔５が穿設され、流体流出孔５は回収
された潤滑油が溜まるオイルパン（図略）またはオイル
ポンプの吸い込み側に連通する。スリーブ嵌合孔４とメ
インオイルギャラリ３を連通するのは流体流入孔６であ
り、スリーブ嵌合孔４よりも小径に形成される。

【００１７】スリーブ嵌合孔４内には、その軸線方向へ
摺動可能に収納されるスリーブ７が嵌合する。このスリ
ーブ７は、流体流入孔６に近い側（低圧側）に配設され
る第１スリーブ体８と、流体流入孔６に遠い側（高圧
側）に配設される第２スリーブ体９と、第１スリーブ体
８と第２スリーブ体９との間に配設されるバイメタル１
０（感温部材）とから構成され、これらは３者一体とな
って一連の中空円筒を形成する。バイメタル１０は、油
温（流体温度）の上昇・下降に従って伸縮を繰り返すも
ので、本実施例において約０．１３［ｍｍ／℃］の伸縮
特性を持つ。

【００１８】第１スリーブ体８にはその中空部１１に開
口して流体流入孔６と流体流出孔５とを連通する低圧リ
リーフ孔１２が穿設され、また、第２スリーブ体９には
その中空部１３に開口して流体流入孔６と流体流出孔５
を連通する高圧リリーフ孔１４が穿設される。これら低
圧・高圧リリーフ孔１２、１４は、スリーブ体８、９の
周方向へそれぞれ等間隔に穿設されるものであり、本実
施例によれば、各４つ穿設される。

【００１９】スリーブ嵌合孔４はメインオイルギャラリ
３から遠い側に雌ネジ１５を有し、蓋部材１６にはこの
雌ネジ１５に螺合する雄ネジ１７が形成される。スリー
ブ７の両端部にはそれぞれコイルスプリング１８、１８
が配設され、蓋部材１６の取付けにより、第１スリーブ
体８及び第２スリーブ体９は、バイメタル１０の伸縮に
伴ってスリーブ嵌合孔４内を摺動可能となる。もって、
低圧リリーフ孔１２及び高圧リリーフ孔１４は、バイメ
タル１０を中央にスリーブ嵌合孔４内を移動することに
なる。

【００２０】第１スリーブ体８の中空部１１と第２スリ
ーブ体９の中空部１３とでシリンダ１９が構成される。
こうしたシリンダ１９内には、流体流入孔６からの油圧
（流体圧）に応じて移動可能なスプール２０が収納さ
れ、断面略Ｈ型の円筒を呈している。スプール２０の流
体流入孔６に臨む部位２１には、その周方向へ等間隔に
４つの連通孔２２が開設され、連通孔２２と低圧リリー
フ孔１２とが一致したときに低圧リリーフ孔１２からリ
リーフを行い、連通孔２２と高圧リリーフ孔１４とが一
致したときに高圧リリーフ孔１４からリリーフを行う。
要は、シリンダ１９の低圧側に低圧リリーフ孔１２が開
口し、シリンダ１９の高圧側に高圧リリーフ孔１４が開
口し、これら低圧リリーフ孔１２及び高圧リリーフ孔１
４はスプール２０でもって開閉されるのである。

【００２１】蓋部材１６のスリーブ嵌合孔４に臨む部位
には凹部２３が形成され、ここにはコイルスプリング
（押圧手段）２４の一端が当接する。そして、スプール
２０の蓋部材１６に臨む部位２５には、コイルスプリン
グ２４の他端が当接し、もってコイルスプリング２４は
流体流入孔６からの油圧に抗してスプール２０を押圧す
る。コイルスプリング２４が自然長の場合、連通孔２２
は低圧リリーフ孔１２よりも流体流入孔６に近い側に位
置するものであり、流体流入孔６からの油圧を受けて始
めて、連通孔２２は低圧リリーフ孔１２に一致すること
になる。

【００２２】また、蓋部材１６にはスリーブ嵌合孔４と
外部とを連通する空気孔２６が穿設され、コイルスプリ
ング２４の配設される部位と外部とが導通することによ
り、スプール２０の摺動を円滑せしめる。

【００２３】しかして、流体流入孔６における油圧が第
１所定圧を超えるとスプール２０は低圧リリーフ孔１２
を開き、流体流入孔６からの油圧が第１所定圧よりも高
圧な第２所定圧を超えるとスプール２０は高圧リリーフ
孔１４を開くのである。

【００２４】このような構成に基づき、次に作用を説明
する。

【００２５】図２（ｂ）は、本実施例による圧力制御弁
１の油圧特性を示したものである。メインオイルギャラ
リ３内の油圧が第１所定圧Ｐ₁ に達すると、流体流入孔
６からシリンダ１９内に流入した潤滑油の一部は、低圧
リリーフ孔１２からリリーフされ、ここでメインオイル
ギャラリ３内の油圧が略一定（第１所定圧Ｐ₁ ）に保持
される。そして、メインオイルギャラリ３内の油圧がさ
らに上昇して第１所定圧Ｐ₁ より高圧の第２所定圧Ｐ₂
に達すると、シリンダ１９内に流れ込んだ潤滑油の一部
は高圧リリーフ孔１４よりリリーフされ、もって、メイ
ンオイルギャラリ３内の油圧は２段階に制御される。

【００２６】さて、低圧リリーフ孔１２の位置は、流体
流入孔６からの潤滑油の油温に応じて変位する。すなわ
ち、油温が低くなるとバイメタル１０が縮んで低圧リリ
ーフ孔１２は流体流入孔６から遠ざかり、逆に、油温が
高くなるとバイメタル１０が伸びて低圧リリーフ孔１２
は流体流入孔６へ近づく。

【００２７】つまり、油温が低くなるにつれて、低圧リ
リーフ孔１２はより高圧側へ移動することになるので、
図２（ｂ）の領域Ｉによく示されるように、低圧リリー
フ孔１２からのリリーフによって略一定に制御される第
１所定圧Ｐ₁ は若干高めに移行し、第１所定圧Ｐ₁ から
第２所定圧Ｐ₂ への切り換え特性は、油温の変化に拘ら
ず、機関回転数Ｎｃに保たれることになる。いわば、図
２（ａ）における４０℃及び８０℃の線図が、図中右上
方へスライドして１３０℃の線図に収束しているかの如
くである。そして、例えば３００［ｒｐｍ］のスライド
は、低圧リリーフ孔１２が約１［ｍｍ］移動することで
得られ、もって、油温が４０℃から１３０℃へ変化する
場合、低圧リリーフ孔１２は約６［ｍｍ］移動すれば足
り、このときバイメタル１０は１２［ｍｍ］伸びること
になる。

【００２８】しかして、油温に応じて第１所定圧Ｐ₁ に
若干の変化をもたらすものの、必要な潤滑油量がそれほ
ど多くない機関回転数の低い運転状態にも拘らず高圧な
第２所定圧Ｐ₂ に達してしまう従来の２段リリーフ弁に
較べると、余分な潤滑油を供給する領域を大幅に減ずる
ことが可能となる。よって、内燃機関の潤滑系におい
て、各潤滑部位へ供給されるべき最低限必要な油圧は、
運転条件の変化にともなって種々変化するものである
が、本実施例によれば、油温の変化に拘らず適正な油圧
を保持できるので、オイルポンプの駆動損失の低減、ひ
いては、オイルポンプの駆動源である内燃機関の燃料消
費率を向上できるのである。

【００２９】しかも、高圧リリーフ孔１４の位置は、バ
イメタル１０の伸縮により、油温が低くなると流体流入
孔６に近づき、油温が高くなると流体流入孔６から遠ざ
かるため、図２（ｂ）の領域ＩＩによく示されるよう
に、油温が上昇する程に第２所定圧Ｐ2 は高めに推移す
ることになる。よって、油温が上昇する高回転運転時ほ
ど多めの潤滑油量を確保したい内燃機関の潤滑系の実状
を勘案すると、各潤滑部位での潤滑を、より望ましい状
態で得ることが可能となり有効である。

【００３０】なお、本実施例においては、バイメタル１
０の伸縮によって高圧リリーフ孔１４も移動可能せしめ
たが、これに限定するものではなく、第２スリーブ体９
を弁ハウジング２に固定して、低圧リリーフ孔１２のみ
を移動可能に構成してもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
圧力制御弁によれば、第１所定圧から第２所定圧への切
り換え特性を、流体温度の変化に拘らずほぼ一定に保つ
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例を示す圧力制御弁の断面
図

【図２】（ａ）従来の油圧特性図、（ｂ）実施例による
油圧特性図

【図３】従来の圧力制御弁

【図４】機関回転数に対する最低限必要な油圧

【符号の説明】

１ 圧力制御弁 ２ 弁ハウジング ５ 流体流出孔 ６ 流体流入孔 ７ スリーブ ８ 第１スリーブ体 ９ 第２スリーブ体 １０ バイメタル（感温部材） １２ 低圧リリーフ孔 １４ 高圧リリーフ孔 １９ シリンダ ２０ スプール Ｐ1 第１所定圧 Ｐ2 第２所定圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体流入孔及び流体流出孔を有する弁ハウ
   ジングと、弁ハウジング内に収納されると共に流体流入
   孔に連通するシリンダを画成するスリーブと、シリンダ
   内に収納され且つ流体流入孔からの流体圧に応じて移動
   可能なスプールと、流体流入孔からの流体圧に抗してス
   プールを押圧する押圧手段と、シリンダに開口すると共
   に流体流出孔に連通しスプールに開閉される低圧リリー
   フ孔及び高圧リリーフ孔と、を備え、流体流入孔からの
   流体圧が第１所定圧を超えると低圧リリーフ孔を開き、
   流体流入孔からの流体圧が第１所定圧よりも高圧な第２
   所定圧を超えると高圧リリーフ孔を開く圧力制御弁にお
   いて、 前記スリーブを、低圧リリーフ孔が開口する第１スリー
   ブ体と、高圧リリーフ孔が開口する第２スリーブ体と、
   第１スリーブ体と第２スリーブ体との間に配設され且つ
   流体温度の上昇に応じて伸びる感温部材とから構成し、
   第１スリーブ体は感温部材の伸縮に応じて移動可能に弁
   ハウジング内に収納される、ことを特徴とする圧力制御
   弁。