JPWO2017103979A1 - リリーフ弁構造体 - Google Patents

Abstract

ポンプボディ(10)に付属されるリリーフ弁構造体(20)は、吐出圧が第１所定圧のときにオイルを排出する第１排出部(31)と、吐出圧が第１所定圧より高圧の第２所定圧に達したときにオイルを排出する第２排出部(32)と、吐出圧が第１所定圧を超え第２所定圧又は第２吐出圧未満の圧力になったらオイルを排出する第３排出部(33)と、弁ばね(23)周りのオイルを逃がす圧逃がし孔(34)を備えている。導入部(29)からばね抑え部材(24)までの間に、第２排出部、第１排出部、第３排出部及び圧逃がし孔がこの順で設けられている。

Description

本発明は、オイルポンプに付属するリリーフ弁構造体に関する。

車両に搭載される内燃機関は、クランク軸やカム軸などの回転軸を備え、回転軸を支える軸受を備え、軸受に適量の給油を行うオイルポンプを備えている。
オイルポンプは、リリーフ弁を備える。吐出圧が所定圧又は開弁圧より高くなるとオイルをリリーフ弁から逃がすことにより、吐出圧の適正化を図る。

吐出圧が所定圧又は開弁圧に達するとリリーフ弁が開くが、これだけでは吐出圧の制御が単純すぎる場合がある。そこで、従来から、よりきめ細かく開閉が行えるリリーフ弁が提案されてきた（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の技術を次図に基づいて説明する。
図４（ａ）、（ｂ）は従来のリリーフ弁構造体の基本構成を説明する図であり、図４（ａ）に示されるように、ポンプボディ１０１に、吸入ポート１０２と、ローター室１０３と、吐出ポート１０４とが形成されている。

ローター室１０３には、インナーローター１０５と、このインナーローター１０５を囲うアウターローター１０６とが収納される。
内燃機関のクランク軸で直接又は間接的にインナーローター１０５が回されると、アウターローター１０６が連れ回る。この回転により、インナーローター１０５とアウターローター１０６との間の容積の大きさが変化する。この変化により、吸入、圧縮、吐出からなるポンプ作用が発生する。

ポンプボディ１０１には、さらに、図面奥に配置される弁ハウジング１１４が付属される。この弁ハウジング１１４内に通じる第１排出部１１１と第２排出部１１２と圧逃がし孔１１３とが、ポンプボディ１０１に設けられている。
図４（ｂ）に示されるように、弁ハウジング１１４に、移動自在にスプール１１５が収納されると共にスプール１１５を所定方向へ付勢する弁ばね１１６が収納されている。

第１排出部１１１と第２排出部１１２はスプール１１５で開閉される。
一方、圧逃がし孔１１３は、弁ばね１１６周りの空間が密閉化されることを防ぐ貫通孔であって、常に開かれている。

吐出圧は、弁ばね１１６とは反対側に設けられるリリーフ流入部１１７を介してスプール１１５の正面（弁ばね１１６が押す後面とは逆の面）に作用する。
スプール１１５は、リリーフ流入部１１７側が開口する底付き筒体であり、筒部分に径方向の貫通穴１１８を備えている。

図４（ｂ）では、弁ハウジング１１４の内周面で貫通穴１１８が塞がれているため、オイルが第１・第２排出部１１１、１１２から排出されることはなく、リリーフ弁は閉じている。

吐出圧が高まると、スプール１１５の正面が押され、スプール１１５は弁ばね１１６を圧縮する方向へ移動する。この移動により、貫通穴１１８が第１排出部１１１に合致すると、吐出側のオイルが、貫通穴１１８及び第１排出部１１１を介して吸入側へ排出され、吐出圧の上昇が緩和される。

吐出圧がさらに高まると、スプール１１５は弁ばね１１６を圧縮する方向へさらに移動する。この移動により、貫通穴１１８が第１排出部１１１を通り過ぎた位置に至る。この際に、弁ばね１１６周りのオイルが圧逃がし孔１１３を介して排出されるため、スプール１１５の移動が妨げられることはない。
弁ハウジング１１４の内周面で貫通穴１１８が塞がれ、オイルが第１・第２排出部１１１、１１２から排出されることはなく、リリーフ弁は閉状態になる。結果、吐出圧が急増する。

吐出圧がさらに高まると、スプール１１５は弁ばね１１６を圧縮する方向へさらに移動する。この移動により、スプール１１５の正面が第２排出部１１２に至る。すると、吐出側オイルが、第２排出部１１２を介して吸入側へ排出され、吐出圧の上昇が緩和される。

ところで、第２排出部１１２を用いてオイルを排出する場合に、吐出圧の上昇をより穏やかにすることが求められることがある。また、オイルが排出される開弁圧の精度を高くすることが求められることがある。

この要求に対応するために、第２排出部１１２の開口面積を大きくしようとすると、図４（ａ）において、２個の第２排出部１１２、１１２の間の残存肉部１１９が細くなり、残存肉部１１９の強度が低下する。また、第２排出部１１２の開口面積が大きくなると、第２排出部１１２の配置（レイアウト）が困難になる。

また、第２排出部１１２は、一般に切削又は鋳抜きで形成される。切削では加工費が嵩む。鋳抜きは切削加工費を節約することができる利点を有するが、寸法精度がばらつきやすい。ばらつくと、残存肉部１１９を安定的に確保することが難しく、第２排出部１１２の断面積拡大が更に難しくなる。さらに、鋳抜きではオイルが排出される開弁圧がばらつき、精度の高い油圧制御が難しくなる。

しかし、吐出圧の一層の緩和が求められる中、オイル排出量を増やすことができるリリーフ弁構造体が望まれる。

特開２０１０−１０７０３６号公報

本発明は、オイル排出量を増やすことで吐出圧の上昇をより緩和でき、開弁圧のばらつきを低減することができるリリーフ弁構造体を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ポンプボディに付属されるリリーフ弁構造体であって、
このリリーフ弁構造体は、前記ポンプボディに一体形成される弁ハウジングと、この弁ハウジングに移動可能に収納されるスプールと、前記弁ハウジングに収納され前記スプールを所定方向へ付勢する弁ばねと、前記弁ハウジングの一端に取付けられ前記弁ばねの抜け止めを図るばね抑え部材とを備え、
前記スプールは、筒部と、この筒部の一端を塞ぐと共に前記弁ばねに当接する底部と、前記筒部を貫通する貫通穴とを有し、
前記弁ハウジングは、前記ポンプボディの吐出側からオイルを導入する導入部と、吐出圧が第１所定圧に高まり前記導入部から導入したオイルで前記弁ばねが縮む方向へ前記スプールが移動したときに前記貫通穴に通じて前記導入したオイルを前記ポンプボディの吸入側へ排出する第１排出部と、吐出圧が前記第１所定圧より高圧の第２所定圧に高まり前記導入部から導入したオイルで前記弁ばねが縮む方向へ前記スプールが移動したときに開いて前記導入したオイルを前記ポンプボディの吸入側へ排出する第２排出部と、吐出圧が前記第１所定圧を超え前記第２所定圧又は該第２吐出圧未満の圧力になり前記導入部から導入したオイルで前記弁ばねが縮む方向へ前記スプールが移動したときに前記貫通穴に通じて前記導入したオイルを前記ポンプボディの吸入側へ排出する第３排出部と、前記弁ばね周りのオイルを前記ポンプボディの吸入側へ逃がす圧逃がし孔とを有し、
前記導入部から前記ばね抑え部材までの間に、前記第２排出部、前記第１排出部、前記第３排出部及び前記圧逃がし孔がこの順で設けられているリリーフ弁構造体を提供する。

請求項２に係る発明では、好ましくは、第２排出部は鋳抜き穴である。

請求項３に係る発明では、好ましくは、第３排出部は、切削穴であり、且つ吐出圧が第１所定圧を超え第２所定圧未満の圧力になるとオイルを排出する。

請求項４に係る発明では、好ましくは、第３排出部は、吐出圧が第２所定圧になると第２排出部と共にオイルを排出する。

請求項１に係る発明では、吐出圧が第２所定圧に達するとき又はそれ以前に第３排出部からオイルを排出させる。第２排出部は、吐出圧が第２所定圧に達するとオイルを排出する。したがって、吐出圧が第２所定圧に達すると、第３排出部に加えて第２排出部からもオイルを排出させることができる。第２排出部を無理に大きくする必要はない。第２排出部の大きさを抑えることができるため、レイアウトの自由度を高めることができる。
よって、本発明によれば、オイル排出量を増やすことで吐出圧の上昇をより緩和できるリリーフ弁構造体が提供される。

請求項２に係る発明では、第２排出部は、鋳抜き穴である。第２排出部は切削穴でもよいが加工費が嵩む。鋳抜き穴であれば加工費が不要又は低減できる。

請求項３に係る発明では、第３排出部は切削穴である。切削穴は、鋳抜き穴に比較して寸法精度がよい。第２排出部より先に、精度のよい第３排出部からオイルを排出させるため、開弁圧のばらつきを低減することができる。

請求項４に係る発明では、吐出圧が第２所定圧になると第２排出部と第３排出部の両方からオイルを排出するため、吐出圧の上昇を大幅に緩和することができる。

本発明に係るリリーフ弁構造体の基本構成を説明する図である。 リリーフ弁構造体の作用を説明する図である。 リリーフ弁構造体の変更例を説明する図である。 従来のリリーフ弁構造体の基本構成を説明する図である。

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、図面は符号の向きに見るものとする。

図１（ａ）に示されるように、ポンプボディ１０に、吸入ポート１１と、ローター室１２と、吐出ポート１３とが形成されている。

ローター室１２には、インナーローター１４と、このインナーローター１４を囲うアウターローター１５とが収納される。インナーローター１４とアウターローター１５からなるポンプは、内接歯車ポンプ又はトロコイドポンプと呼ばれる。

内燃機関のクランク軸で直接又は間接的にインナーローター１４が回されると、アウターローター１５が連れ回る。この回転により、インナーローター１４とアウターローター１５との間の隙間の大きさが変化する。隙間の大きさが変化することで、吸入、圧縮、吐出からなるポンプ作用が発生する。
ポンプボディ１０には、さらに、図面奥に配置されるリリーフ弁構造体２０が付属されている。

図１（ｂ）に示されるように、リリーフ弁構造体２０は、ポンプボディ１０に一体形成される弁ハウジング２１と、この弁ハウジング２１に移動可能に収納されるスプール２２と、弁ハウジング２１に収納されスプール２２を所定方向へ付勢する弁ばね２３と、弁ハウジング２１の一端に取付けられ弁ばね２３の抜け止めを図るばね抑え部材２４とを備えている。ばね抑え部材２４は、弁ばね２３の一端を抑えるねじ込みプラグ、打ち込みプラグ、蓋部材、その他の部材であればよく、種類や形態は問わない。

スプール２２は、筒部２５と、この筒部２５の一端を塞ぐと共に弁ばね２３に接触する底部２６と、筒部２５を径方向に貫通する貫通穴２７とを有している。スプール２２の外周面に環状溝２８を設け、この環状溝２８に貫通穴２７の一端を臨ませるようにすれば、スプール２２が移動軸周りに回転することが許容される。

弁ハウジング２１は、ポンプボディ１０の吐出ポート１３側からオイルを導入する導入部２９を有する。第２排出部３２、第１排出部３１、第３排出部３３及び圧逃がし孔３４は、導入部２９からばね抑え部材２４までの間にこの順で配置されている。

図１（ａ）に示されるように、第２排出部３２、第１排出部３１、第３排出部３３及び圧逃がし孔３４は、ポンプボディ１０の吸入ポート１１側に開口している。
以上の構成からなるリリーフ弁構造体２０の作用を次に述べる。
なお、便宜上、使用範囲内で弁ばね２３が最も伸びたときにスプール２２が後退限位置に達したと呼ぶことにする。

図２（ａ）は、吐出圧が十分に小さい場合を示し、導入部２９からスプール２２に加わる圧力が小さいため、弁ばね２３の付勢作用により、スプール２２は後退限位置にある。この後退限位置にあるときは、貫通穴２７は、第１排出部３１と第２排出部３２との中間に位置しており、貫通穴２７は弁ハウジング２１の内面で塞がれている。すなわち、リリーフ弁構造体２０は弁閉じ状態にある。
吐出圧が上昇すると、弁ばね２３を圧縮する方向へ、スプール２２は前進する。

図２（ｂ）に示されるように、吐出圧が第１所定圧に達すると、貫通穴２７が第１排出部３１に合致する。すると、導入部２９から流入したオイルが、貫通穴２７及び第１排出部３１を介して排出される。この排出により、吐出圧の上昇が緩和される。
吐出圧がさらに上昇すると、弁ばね２３を圧縮する方向へ、スプール２２はさらに前進する。

すると、図２（ｃ）に示されるように、貫通穴２７が第１排出部３１と第３排出部３３との中間に位置し、貫通穴２７は弁ハウジング２１の内面で塞がれている。すなわち、リリーフ弁構造体２０は弁閉じ状態になる。
吐出圧がさらに上昇すると、弁ばね２３を圧縮する方向へ、スプール２２はさらに前進する。

すると、図２（ｄ）に示されるように、今まで閉じられていた第２排出部３２が開き、オイルが第２排出部３２を介して排出される。また、吐出圧が第２所定圧に達すると、貫通穴２７が第３排出部３３に合致する。すると、導入部２９から流入したオイルが、第２排出部３２及び第３排出部３３を介して排出される。
すなわち、第２排出部３２と第３排出部３３の両方からオイルが排出される。この排出により、吐出圧の上昇がより一層緩和される。

なお、図１に示される第３排出部３３を、図１に示される位置よりも第１排出部３１に若干近づけて設けてもよい。または、図１に示される第２排出部３２を図１に示される位置よりも第１排出部３１に若干近づけて設けてもよい。
これで、吐出圧が第１所定圧を超え第２所定圧未満の圧力になると、第３排出部３３からオイルを排出させることができる。

第３排出部３３が切削穴である場合、切削穴は、鋳抜き穴に比較して寸法精度がよい。第２排出部３２より先に、精度のよい第３排出部３３からオイルを排出させるため、開弁圧のばらつきを低減することができる。第２排出部３２を鋳抜き穴とした場合、第３排出部３３を切削穴にすることにより、第２所定圧のばらつきを低減できる。
吐出圧が第２所定圧に達したら第３排出部３３と第２排出部３２の両方からオイルを排出する。

ところで吐出圧が第２所定圧に達したら第３排出部３３と第２排出部３２の両方からオイルを排出するとは以下を意味する。理想的には第２所定圧で第３排出部３３と第２排出部３２とが同時にオイルを排出するものであるが、製造公差分まで第３排出部３３の方が第２排出部３２よりも僅かに高い油圧でオイルが排出するものも含まれる。

従来、第２排出部３２のみからオイルを排出していたものを、本発明では、第２排出部３２と第３排出部３３の両方からオイルを排出する。オイルの排出量を大幅に増加することができる。また、第２排出部３２を無理に大きくする必要がないため、寸法精度の公差が大きい鋳抜きで第２排出部３２を形成することができる。鋳抜きであれば、機械加工による穴加工を省くことができ、加工費用を下げることができる。

また、図１（ａ）、（ｂ）から明らかなように、第１排出部３１と第２排出部３２の間を適度に広げることができ、第１排出部３１と第３排出部３３の間を適度に広げることができ、更に第３排出部３３と圧逃がし孔３４の間を適度に広げることができるため、第１〜第３排出部３１〜３３及び圧逃がし孔３４の配置自由度が高まる。
さらに、最も面積が大きい第２排出部３２の面積を抑制できる。この点からも配置自由度を高くすることができる。

吐出圧がさらに上昇すると、弁ばね２３を圧縮する方向へ、スプール２２はさらに前進する。
図２（ｅ）では、弁ばね２３周りのオイルは圧逃がし孔３４を通って弁ハウジング２１の外へ逃げる。弁ばね２３周りのオイルが、スプール２２で封じ込められることはない。また、スプール２２が後退するときには、弁ハウジング２１の外のオイルが弁ばね２３周りへ流入する。よって、スプール２２の移動が円滑になる。

以上の説明から明らかなように、弁ハウジング２１は、吐出圧が第１所定圧に高まり導入部２９から導入したオイルで弁ばね２３が縮む方向へスプール２２が移動したときに貫通穴２７に通じて導入したオイルをポンプボディ１０の吸入側へ排出する第１排出部３１（図２（ｂ））を備えている。

加えて、弁ハウジング２１は、吐出圧が第１所定圧より高圧の第２所定圧に高まり導入部２９から導入したオイルで弁ばね２３が縮む方向へスプール２２が更に移動したときに開いて導入したオイルをポンプボディ１０の吸入側へ排出する第２排出部３２（図２（ｄ））を備えている。

さらに加えて、弁ハウジング２１は、吐出圧が、第１所定圧を超え第２所定圧又は第２吐出圧未満の圧力になり導入部２９から導入したオイルで弁ばね２３が縮む方向へスプール２２が移動したときに貫通穴２７に通じて導入したオイルをポンプボディ１０の吸入側へ排出する第３排出部３３（図２（ｄ））を備えている。

次に、第１〜第３排出部３１〜３３の形態の変更例を、図３に基づいて説明する。
図３（ａ）に示す例では、図１（ｂ）と同位置に、第２排出部３２、第１排出部３１、第３排出部３３及び圧逃がし孔３４が配置されている。第２排出部３２は２個の矩形の鋳抜き穴で構成され、第１排出部３１は２個の切削丸穴で構成され、第３排出部３３は１個の切削丸穴で構成される。

図３（ｂ）に示す例でも、図１（ｂ）と同位置に、第２排出部３２、第１排出部３１、第３排出部３３及び圧逃がし孔３４が配置されている。第２排出部３２は１個の丸穴（鋳抜き穴と切削穴の何れでもよい。）で構成され、第１排出部３１は２個の切削丸穴で構成され、第３排出部３３は１個の切削丸穴で構成される。

図３（ｃ）に示す例でも、図１（ｂ）と同位置に、第２排出部３２、第１排出部３１、第３排出部３３及び圧逃がし孔３４が配置されている。第２排出部３２は２個の丸穴（鋳抜き穴と切削穴の何れでもよい。）で構成され、第１排出部３１は２個の切削丸穴で構成され、第３排出部３３は１個の矩形穴（鋳抜き穴と切削穴の何れでもよい。）で構成される。

図３（ｄ）に示す例でも、図１（ｂ）と同位置に、第２排出部３２、第１排出部３１、第３排出部３３及び圧逃がし孔３４が配置されている。第２排出部３２は互いに穴径が異なる２個の丸穴（鋳抜き穴と切削穴の何れでもよい。）で構成され、第１排出部３１は２個の切削丸穴で構成され、第３排出部３３は１個の矩形穴（鋳抜き穴と切削穴の何れでもよい。）で構成される。

よって、第１〜第３排出部３１〜３３の形状、形態、大きさ、製法は任意に設定することができる。加えて、第１〜第３排出部３１〜３３及び圧逃がし孔３４は相互に十分に離れているため、第１〜第３排出部３１〜３３及び圧逃がし孔３４の配置の自由度が高まる。

尚、実施例では、オイルポンプは、インナーローター１４とアウターローター１５からなるトロコイドポンプとしたが、ギヤポンプやルーツポンプ、その他のポンプであっても差し支えない。

本発明は、ポンプボディに付属されるリリーフ弁構造体に好適である。

１０…ポンプボディ、１１…吸入ポート、１３…吐出ポート、２０…リリーフ弁構造体、２１…弁ハウジング、２２…スプール、２３…弁ばね、２４…ばね抑え部材、２５…筒部、２６…底部、２７…貫通穴、２９…導入部、３１…第１排出部、３２…第２排出部、３３…第３排出部、３４…圧逃がし孔。

請求項１に係る発明は、ポンプボディに付属されるリリーフ弁構造体であって、
このリリーフ弁構造体は、前記ポンプボディに一体形成される弁ハウジングと、この弁ハウジングに移動可能に収納されるスプールと、前記弁ハウジングに収納され前記スプールを所定方向へ付勢する弁ばねと、前記弁ハウジングの一端に取付けられ前記弁ばねの抜け止めを図るばね抑え部材とを備え、
前記スプールは、筒部と、この筒部の一端を塞ぐと共に前記弁ばねに当接する底部と、前記筒部を貫通する貫通穴とを有し、
前記弁ハウジングは、前記ポンプボディの吐出側からオイルを導入する導入部と、吐出圧が第１所定圧に高まり前記導入部から導入したオイルで前記弁ばねが縮む方向へ前記スプールが移動したときに前記貫通穴に通じて前記導入したオイルを前記ポンプボディの吸入側へ排出する第１排出部と、吐出圧が前記第１所定圧より高圧の第２所定圧に高まり前記導入部から導入したオイルで前記弁ばねが縮む方向へ前記スプールが移動したときに開いて前記導入したオイルを前記ポンプボディの吸入側へ排出する第２排出部と、吐出圧が前記第１所定圧を超え前記第２所定圧又は該第２所定圧未満の圧力になり前記導入部から導入したオイルで前記弁ばねが縮む方向へ前記スプールが移動したときに前記貫通穴に通じて前記導入したオイルを前記ポンプボディの吸入側へ排出する第３排出部と、前記弁ばね周りのオイルを前記ポンプボディの吸入側へ逃がす圧逃がし孔とを有し、
前記導入部から前記ばね抑え部材までの間に、前記第２排出部、前記第１排出部、前記第３排出部及び前記圧逃がし孔がこの順で設けられているリリーフ弁構造体を提供する。

さらに加えて、弁ハウジング２１は、吐出圧が、第１所定圧を超え第２所定圧又は第２所定圧未満の圧力になり導入部２９から導入したオイルで弁ばね２３が縮む方向へスプール２２が移動したときに貫通穴２７に通じて導入したオイルをポンプボディ１０の吸入側へ排出する第３排出部３３（図２（ｄ））を備えている。

Claims (4)

1. ポンプボディに付属されるリリーフ弁構造体であって、
   このリリーフ弁構造体は、前記ポンプボディに一体形成される弁ハウジングと、この弁ハウジングに移動可能に収納されるスプールと、前記弁ハウジングに収納され前記スプールを所定方向へ付勢する弁ばねと、前記弁ハウジングの一端に取付けられ前記弁ばねの抜け止めを図るばね抑え部材とを備え、
   前記スプールは、筒部と、この筒部の一端を塞ぐと共に前記弁ばねに当接する底部と、前記筒部を貫通する貫通穴とを有し、
   前記弁ハウジングは、前記ポンプボディの吐出側からオイルを導入する導入部と、吐出圧が第１所定圧に高まり前記導入部から導入したオイルで前記弁ばねが縮む方向へ前記スプールが移動したときに前記貫通穴に通じて前記導入したオイルを前記ポンプボディの吸入側へ排出する第１排出部と、吐出圧が前記第１所定圧より高圧の第２所定圧に高まり前記導入部から導入したオイルで前記弁ばねが縮む方向へ前記スプールが移動したときに開いて前記導入したオイルを前記ポンプボディの吸入側へ排出する第２排出部と、吐出圧が前記第１所定圧を超え前記第２所定圧又は該第２吐出圧未満の圧力になり前記導入部から導入したオイルで前記弁ばねが縮む方向へ前記スプールが移動したときに前記貫通穴に通じて前記導入したオイルを前記ポンプボディの吸入側へ排出する第３排出部と、前記弁ばね周りのオイルを前記ポンプボディの吸入側へ逃がす圧逃がし孔とを有し、
   前記導入部から前記ばね抑え部材までの間に、前記第２排出部、前記第１排出部、前記第３排出部及び前記圧逃がし孔がこの順で設けられているリリーフ弁構造体。
2. 前記第２排出部は、鋳抜き穴である請求項１記載のリリーフ弁構造体。
3. 前記第３排出部は、切削穴であり、且つ吐出圧が前記第１所定圧を超え前記第２所定圧未満の圧力になると前記オイルを排出する請求項１記載のリリーフ弁構造体。
4. 前記第３排出部は、吐出圧が前記第２所定圧になると前記第２排出部と共に前記オイルを排出する請求項１記載のリリーフ弁構造体。

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