リリーフ弁構造
【課題】エンジンの低・中・高の各回転領域でオイルの吐出圧及び流量をそれぞれ最適な状態に適切に制御・切り替えを行うことができるリリーフ弁構造とすること。
【解決手段】弁頭部６２と外周側部６１との間を連通する弁流路が形成されたリリーフ弁６と、弁ハウジング３と、弁通路３１と連通するリリーフ流入部２と、弁ハウジング３に形成されると共にリリーフ弁６の移動により弁流路と連通する第１排出部４と，弁頭部６２が通過することによって開口する第２排出部５とからなること。リリーフ作動時において、弁流路と第１排出部４との連通は、弁頭部６２が第２排出部５を通過する動作開始よりも先行されると共に、その連通のみはエンジンが中回転時で行われ、弁頭部６２が第２排出部５を通過する動作開始はエンジンの高回転時に行われ、エンジンの中回転から高回転への遷移領域ではリリーフは行われない回転数領域を有すること。
【解決手段】弁頭部６２と外周側部６１との間を連通する弁流路が形成されたリリーフ弁６と、弁ハウジング３と、弁通路３１と連通するリリーフ流入部２と、弁ハウジング３に形成されると共にリリーフ弁６の移動により弁流路と連通する第１排出部４と，弁頭部６２が通過することによって開口する第２排出部５とからなること。リリーフ作動時において、弁流路と第１排出部４との連通は、弁頭部６２が第２排出部５を通過する動作開始よりも先行されると共に、その連通のみはエンジンが中回転時で行われ、弁頭部６２が第２排出部５を通過する動作開始はエンジンの高回転時に行われ、エンジンの中回転から高回転への遷移領域ではリリーフは行われない回転数領域を有すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用エンジン等のオイルポンプにおいて、エンジンの低・中・高の各回転領域でオイルの吐出圧及び流量をそれぞれ最適な状態に適切に制御・切り替えを行うことができるリリーフ弁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジンで運転を行うと、オイルポンプを介してエンジンに潤滑オイルが供給される。多くのオイルポンプには圧力制御を行うためのリリーフ弁が装着されている。そのリリーフ弁装置は、オイルポンプ内で供給オイルが高圧となったときに、機器に悪影響を与えないためにオイルを別のルートに逃がして、オイルの圧力を一定にならしめるものである。
【０００３】
しかし、そのリリーフ動作によって、高圧から一挙に圧力が低下して、オイルの供給量が定量とならず、脈動したり、気泡が生じたりして、その結果、振動が発生し、オイル供給先の機器に悪影響を及ぼしかねない。そのために、リリーフ弁装置には、急激なる圧力低下を生じさせないようにするために、リリーフ弁からの戻しオイルの量を初期には少しずつ行わせるようにする工夫が施されている場合もある。
【０００４】
さらに、近年、オイルポンプに対して、より細かい制御が求められるようになってきている。例えば、ある回転数領域では、高効率化を図るために吐出圧と流量を低減させながらも、別のある回転数領域では潤滑を確保するためにより多くの吐出圧と流量を確保したいといった場合である。このような特性を必要とするのは、以下に記載することによるものである。すなわち、冬等の寒い季節では、エンジンが作動していない間にエンジンオイルが冷えてしまう。
【０００５】
そのため、オイルは、粘度が高くなり、したがって、この状態でエンジンを始動すると、オイルポンプの吐出圧は高くなる。そして、エンジンオイルが冷えている状態でエンジンを最高回転数まで回転させた時が最もオイルポンプの吐出圧が高いものとなる。このような状況において、あまりにも吐出圧が高くなると、オイルフィルターや配管系に負担がかかり、且つ無駄な仕事量が最も増えてしまうため、前述した機器類においては、悪影響が及ぼされることになる。
【０００６】
しかし、従来のリリーフ構造においては、吐出圧が一旦、所定値を超えて、リリーフバルブが既に開弁してしまっている回転数領域の場合では、そこから更なる開弁による吐出圧の抑制は一般的に不可能である。なお、リリーフバルブの奥には、リリーフバルブが円滑に軸方向移動できるためにエア抜き穴が形成されている。リリーフバルブ奥の容量は、リリーフバルブの軸方向の移動により大きく変化する。
【０００７】
エア抜き穴からエアが吸入排出されることで、スムースにリリーフバルブは軸方向に移動できる。すなわち、リリーフバルブの奥の空間はいわゆる密室であり、外部と呼吸できる穴がないとリリーフバルブの奥の空間の体積は変動できないものである。ちなみにエア抜き穴の外部はオイルパンになっているので、吸入排出するものがエアであろうとオイルであろうと大差は無い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実用新案登録第２５４３０５８号
【特許文献２】特開平５−１９５７４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記リリーフバルブ単体機構で吐出圧制御（いわゆる無駄仕事削減による高効率化及び吐出圧確保による潤滑性、信頼性の確保の両立）を図っている先行文献として以下の特許文献１、特許文献２が挙げられる。一般に吐出圧を多段階に増減させるような制御を行う場合には、バルブ通路の側面に複数の開口部を設ける構造としたものが多い。そして、吐出圧の増減によりリリーフバルブが軸方向に移動することで、バルブ通路の側面の開口に着目すると、開口数が増減するために、リリーフする開口面積が増減し、これによってオイルのリリーフが増減し、吐出圧を増減させることが可能となる。
【００１０】
また、既に述べたことであるがオイルポンプにおいて吐出圧と吐出流量は、ポンプの回転数に略比例する。しかし、エンジン系として見たときの必要オイル圧力と必要オイル流量は、おおまかに言えば、回転数に対しておおよそ対数関数的に増加していく傾向にある。（回転数が増加するほど必要とするオイルの増加率は減少する傾向）つまり回転数を基準としてポンプの吐出圧とエンジン系が必要とする圧力を比較すると、回転数が大きいほどポンプ供給圧とエンジン系が必要とする圧力の乖離が大きくなっていく。
【００１１】
以上の現象より、リリーフさせる開口面積（リリーフさせるオイル量及び圧力）は回転数の増加に伴い徐々に増加させる制御が好ましいことが分かる。また実際の動作としてはリリーフバルブは吐出圧の上昇に伴い、徐々にスプリングが縮んでいくためリリーフバルブは奥に引っ込んでいく。その結果としてバルブ通路の側面に設けられたリリーフ開口部が開口される貫通孔数が増えていく。上述のように回転数が上がるに伴い、リリーフさせるオイル圧をより一層増加させる（さほど吐出圧を増加させない）制御を行うことで無駄仕事が削減出来る。
【００１２】
そのためには、バルブ通路の側面に設けられたリリーフ開口部は、奥に行くほど開口面積を大きくする必要がある。奥に行くほどリリーフ開口部の開口面積を大きくすることで、回転数が上がるに伴い、リリーフさせるオイル圧力をより一層増加させることが可能となる。つまり、吐出圧の上昇抑制例えば開口面積が大きい方のリリーフ開口部をバルブ通路の手前に配置すると、さほどオイルをリリーフさせる必要の無い中回転領域で、先に開口面積が大きい方のリリーフ開口部からオイルがリリーフしてしまい、大量のオイルがリリーフしてしまうため、吐出圧不足により潤滑不足になってしまう。
【００１３】
ところで、オイルポンプに対して、ある回転数領域だけは潤滑性、信頼性確保のためにオイル圧力を必要とする場合、中回転領域で一旦開弁したリリーフバルブを、それより高いある中〜高回転領域では再度閉弁させてオイル圧力を確保する必要がある。中回転領域よりも高い中〜高回転領域ではリリーフバルブはより高い吐出圧により更に奥に引っ込んだ状態となっている。そのため中回転領域で開弁しているリリーフバルブより”手前”の特許文献１の第１リリーフ通路３や”手前”の特許文献２の第１リリーフ孔３ａをそのままの状態では閉弁させることができない。
【００１４】
そのため、特許文献１ではピストン状の弁体７、特許文献２ではスリーブ７がそれぞれ設置され、中〜高回転領域でちょうど手前の第１リリーフ通路３や手前の第１リリーフ孔３ａを塞ぐ構造となっている。つまり、一旦開弁した特許文献１の第１リリーフ通路３や特許文献２の第１リリーフ孔３ａを、それより回転数の高い領域で再度ふさぐために特別の部材、特許文献１ではピストン状の弁体７、特許文献２ではスリーブ７を必要としていた。
【００１５】
また中回転領域で一旦，開弁したリリーフ開口部を中〜高回転領域で再び閉弁させるためリリーフバルブには穴が設けられている。例えば特許文献１では第１弁孔７Ｂ、特許文献２ではスリーブ孔７ａであり、この穴がリリーフ開口部に対して開弁したり閉弁したりすることで吐出圧の制御を行っている。またアイドリングを含む低回転領域では回転数が低いため吐出圧も低く、リリーフバルブからオイルはリリーフされないのでリリーフ開口部は全て閉弁している。
【００１６】
その後、吐出圧の増加に従いリリーフバルブは奥に引っ込んで行き、開弁したり閉弁したりするものであるから、特許文献１，２は共に、リリーフバルブに設けられている穴は低回転領域では必ず１番手前にあるリリーフ開口部よりも更に手前にある構造となっている。このような構成であるため、以下のような問題が存在する。一般にオイルは、リリーフ開口部からリリーフされるが、リリーフバルブに設けられている貫通孔がリリーフ開口部よりも軸方向手前に位置していると、リリーフバルブに設けられている貫通孔から滲み出したオイルがリリーフバルブとバルブ通路の間の摺動面に達せず、リリーフ開口部から排出されてしまい、リリーフバルブの摺動性が悪くなる。
【００１７】
リリーフバルブに設けられている穴から滲み出したオイルがそれより奥にあるリリーフ開口部から排出されてしまい、リリーフバルブの裏側（奥側）までオイルが到達しない。オイルがリリーフバルブ奥側に到達しにくくなるためリリーフバルブの奥側のオイル圧力が低くなる。そのため、設計値以上にリリーフバルブ奥にあるスプリングが縮んでしまい、長期に亘るとスプリングがへたり、その耐久性が低くなる。
【００１８】
さらに、中〜高回転領域で再びリリーフ開口部を閉弁させるためには、さらに特別な部材を必要とする。本発明の目的（技術的課題）は、車両用エンジン等のオイルポンプにおいて、エンジンの低・中・高の各回転領域でオイルの吐出圧及び流量をそれぞれ最適な状態に適切に制御・切り替えが正確且つ確実にできるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、請求項１の発明を、弁頭部と外周側部との間を連通する弁流路が形成されたリリーフ弁と、該リリーフ弁を収めた弁通路が形成された弁ハウジングと、前記弁通路の軸方向一端側に形成されると共に該弁通路と連通するリリーフ流入部と、前記弁ハウジングに形成されると共に前記リリーフ弁の移動により前記弁流路と連通する第１排出部と、該第１排出部よりも前記リリーフ流入部側寄りに位置すると共に前記弁頭部が通過することによって開口する第２排出部とからなり、リリーフ作動時において、前記弁流路の外周側部開口と前記第１排出部との連通は、前記弁頭部が前記第２排出部を通過する動作開始よりも先行されると共に、その連通のみはエンジンが中回転時で行われ、前記弁頭部が前記第２排出部を通過する動作開始はエンジンの高回転時に行われ、エンジンの中回転から高回転への遷移領域ではリリーフは行われない回転数領域を有するリリーフ弁構造としたことにより、上記課題を解決した。
【００２０】
請求項２の発明を、請求項１において、前記リリーフ弁の初期状態において前記弁流路の外周側部開口と前記第１排出部との最短間隔は、前記弁頭部と前記第２排出部の最短間隔よりも小なることとし、且つ前記第１排出部と前記第２排出部との最長間隔は、前記弁頭部と前記外周側部開口の前記弁頭部に最も近い部分の間隔よりも小なるリリーフ弁構造としたことにより、上記課題を解決した。
【００２１】
請求項３の発明を、請求項１又は２のいずれか１項の記載において、前記弁流路の外周側部開口は、前記外周側部の周方向に沿って形成された外周溝としてなるリリーフ弁構造としたことにより、上記課題を解決した。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１の発明では、第２排出部は前記第１排出部よりも前記リリーフ流入部側寄りに位置させたことによって、前記第１排出部がリリーフ弁のオイル圧力が作用する摺動方向の奥側に位置するものであり、弁流路から外周側部開口に滲み出るオイルが潤滑剤の役目をなし、リリーフ弁の弁通路内における摺動動作をより一層円滑にでき、よってリリーフバルブの耐久性・信頼性が向上する。
【００２３】
さらに、リリーフ弁には弁流路が形成され、弁頭部からオイルが流入して、弁流路内にわずかずつにオイルが供給され続けるため、リリーフバルブ奥側にオイルが存在する状態となり、オイルがダンバとなり過度のスプリングの収縮が阻止され、スプリングのへたりが抑制され、もってスプリングの耐久性が向上する。
【００２４】
本発明におけるリリーフ弁の構成では、エンジンの低回転領域では、第１排出部及び第２排出部のいずれも閉鎖された状態とすることができ、オイルのリリーフが行われない。エンジンの中回転領域では、第１排出部とリリーフ弁の外周側部開口のみが連通可能となり、第１排出部からのみオイルのリリーフが行われる。さらにエンジンの高回転領域では、リリーフ弁が弁通路内を摺動し、弁頭部が第２排出部を通過することによって、前記第２排出部からオイルのリリーフが行われる。
【００２５】
このように、オイルの温度による粘度及びエンジンの回転数に応じて、オイルのリリーフを適正な状態に制御することができ、エンジンの回転数に応じた適正な吐出圧と、オイルの流量にすることができる。特に、エンジンの中回転から高回転への遷移領域におけるオイルの吐出量及び圧力を必要とする領域で、吐出量及び圧力を最も適正な状態にすることができる。
【００２６】
請求項２の発明では、リリーフ作動時において、前記弁流路の外周側部開口と前記第１排出部との連通は、前記弁頭部が前記第２排出部を通過する動作開始よりも先行されると共に、その連通のみはエンジンが中回転時で行われ、前記弁頭部が前記第２排出部を通過する動作開始はエンジンの高回転時に行われ、エンジンの中回転から高回転への遷移領域ではリリーフは行われない動作を確実に行うことができる。
【００２７】
請求項３の発明では、前記弁流路の外周側部開口は、前記外周側部の周方向に沿って形成された外周溝部としたことにより、リリーフ弁の取付角度によらずリリーフ弁の弁流路と第１排出部との連通をより一層確実にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（Ａ）は本発明のリリーフ構造を備えたポンプボディの平面図、（Ｂ）はリリーフ構造の拡大横断平面図、（Ｃ）はリリーフ構造の拡大縦断側面図である。
【図２】（Ａ）はリリーフ構造の要部拡大横断平面図、（Ｂ）は弁ハウジングの一部断面にした要部拡大平面図、（Ｃ）は弁ハウジングの要部拡大横断平面図である。
【図３】（Ａ）は図１のＸａ−Ｘａ矢視断面図、（Ｂ）は図１のＸｂ−Ｘｂ矢視断面図、（Ｃ）は図１のＸｃ−Ｘｃ矢視断面図、（Ｄ）はリリーフ弁の縦断側面図、（Ｅ）はリリーフ弁の斜視図である。
【図４】（Ａ）は弁ハウジングの要部横断平面図、（Ｂ）は（Ａ）の要部平面図である。
【図５】（Ａ）はリリーフ動作における初期状態の作用図、（Ｂ）はリリーフ動作における低回転領域の作用図、（Ｃ）はリリーフ動作における低回転領域〜中回転領域の作用図である。
【図６】（Ａ）はリリーフ動作における中回転領域の作用図、（Ｂ）はリリーフ動作における中回転領域〜高回転領域の作用図、（Ｃ）はリリーフ動作における高回転領域の作用図である。
【図７】（Ａ）最長間隔Ｓｃが間隔Ｕよりも小さい場合におけるリリーフ弁動作において外周側部開口が第１排出部と連通してオイルが第１排出部に送り出される状態の拡大図、（Ｂ）はリリーフ動作において第１排出部及び第２排出部が共に閉鎖状態となる拡大図、（Ｃ）は弁頭部が第２排出部を通過する動作を開始して第２排出部がリリーフ動作可能となる状態の拡大図である。
【図８】本発明の特性を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。ポンプボディ１は、図示されないポンプカバーと共に構成されている。ポンプボディ１の内部にはロータ室１１が形成されている。具体的には、前記ポンプボディ１に凹部が形成され、該ポンプボディ１にポンプカバーを固着したときにその凹部が、偏平円筒中空のロータ室１１として構成されている。該ロータ室１１内に内歯を設けたアウターロータ９１と外歯を設けたインナーロータ９２とが互いに歯合しつつ偏心して内装されている。アウターロータ９１とインナーロータ９２は、図１において想像線（２点鎖線）にて開示されている。
【００３０】
そのアウターロータ９１とインナーロータ９２は具体的には、インナーロータ９２の歯がトロコイド曲線に従って形成されている。そして、インナーロータ９２の歯がアウターロータ９１の歯数よりも一枚少なく、インナーロータ９２が一回転するとアウターロータ９１は、一歯分遅れて回転するように構成されている。
【００３１】
また、インナーロータ９２は、何れの回転角度であっても常にインナーロータ９２の歯先がアウターロータ９１の歯先又は歯底に接触し、インナーロータ９２の隣接する歯先とアウターロータ９１との間に複数の空隙部が形成され、それぞれの空隙部が１回転中に、大きくなったり、小さくなったりして吸入ポート１２からオイルの吸入を行い、吐出ポート１３からオイルを吐出して機器へ循環させるものである。
【００３２】
次に、リリーフ弁装置は、図１（Ｂ），（Ｃ）及び図２等に示すように、弁ハウジング３とリリーフ弁６とから構成される。前記弁ハウジング３には、リリーフ弁６が摺動する弁通路３１が形成され、その内部をリリーフ弁６が摺動する。その弁ハウジング３とリリーフ流入部２とは一体的に形成され、且つ該リリーフ流入部２と前記弁通路３１とが連通している。具体的には、前記弁通路３１の軸方向一端が前記リリーフ流入部２と連通する構造である。前記弁ハウジング３は、前記ポンプボディ１内の所定位置に略円筒形状に膨出形成されたものである（図３参照）。
【００３３】
前記吐出ポート１３には、分岐路１３ａが形成され、該分岐路１３ａと前記リリーフ流入部２とが連通している(図１，図２等参照)。そして、前記吐出ポート１３内の吐出オイルに高圧が生じたときには、分岐路１３ａからリリーフ流入部２を介して前記弁通路３１内に流体が送り込まれ、前記リリーフ弁６を軸方向に沿って押圧移動させ、リリーフ動作を行わせるものである。
【００３４】
前記リリーフ流入部２の内径と弁通路３１の内径は異なり、該弁通路３１とリリーフ流入部２との間には、両直径の差による段差が形成され、この段差部分が弁通路３１側におけるリリーフ弁６のリリーフ流入部２との連通箇所におけるリリーフ流入閉鎖面３３となる〔図２（Ａ），（Ｂ）参照〕。
【００３５】
また、該リリーフ流入閉鎖面３３の位置は、すなわち前記リリーフ流入部２と前記弁通路３１との境目は、弁通路３１の始端部３１ａと称するものであり、弁通路３１の基準位置とし、リリーフ弁６の頭部が前記リリーフ流入閉鎖面３３に当接した状態をリリーフ弁６の初期状態とする〔図１（Ｂ），（Ｃ）及び図２（Ａ）参照〕。
【００３６】
前記弁ハウジング３の軸方向の略中間位置には、図１に示すように、第１排出部４及び第２排出部５が軸方向においてそれぞれ異なる位置に形成されている。前記弁通路３１の略中間位置は、通路方向両端付近を除いた範囲を全て含むものとする。前記第１排出部４及び第２排出部５は、前記弁通路３１の内部と外部とを連通する部位であり、前記第２排出部５は前記第１排出部４よりも前記リリーフ流入部２側寄り、すなわち前記リリーフ流入閉鎖面３３寄りに位置して形成されている（図４参照）。
【００３７】
第１排出部４は、前記弁ハウジング３に前記弁通路３１の内部と外部とを連通する小径の貫通孔として形成されたものである。また第１排出部４の孔の直径は、後述するリリーフ弁６の外周側部開口６３ａの溝幅に等しい（略等しいも含む）。また前記第１排出部４は、前記弁ハウジング３に対して斜め方向に沿って形成されている〔図３（Ａ）参照〕。
【００３８】
前記第２排出部５は、弁通路３１の通路方向において、前記リリーフ流入部２側寄りの位置に形成される〔図１（Ａ），図２（Ｂ），図３（Ｃ），図４等参照）。その第２排出部５は、小開口部５１と大開口部５２とから構成され、小開口部５１が大開口部５２よりも前記リリーフ流入部２側寄りに形成されている（図４参照）。
【００３９】
第２排出部５は、弁ハウジング３の軸方向に直交する方向，即ち幅方向に適宜の間隔をおいて２つが略左右対称的な配列をして形成されている〔図４（Ｂ）参照〕。その両第２排出部５，５との間は、弁通路３１に一体的に形成された残存肉部５３となっており、該残存肉部５３が前記弁通路３１の一部と連続し、第２排出部５箇所におけるリリーフ弁６の移動動作のガイド保持部の役目をなしている。
【００４０】
また、前記残存肉部５３に沿って小開口部５１が形成されることで、第２排出部５箇所の弁ハウジング３の剛性が維持でき，強度上好ましい。また、残存肉部５３は、前記リリーフ弁６の第２排出部５を通過移動する際のガイドの役目をなすものである。すなわちリリーフ弁６が第２排出部５の小開口部５１から大開口部５２へ移動し、リリーフオイルの排出が開始されると、前記弁ハウジング３内のリリーフ弁６はオイルの流れ及びその圧力等により大開口部５２側に向かって傾く（倒れる）傾向がある。
【００４１】
ところがリリーフ弁６は、前記残存肉部５３に当接し、小開口部５１側から大開口部５２側へ移動するときに倒れこむ状態を確実に抑制するガイドとしての役目をなすので、大開口部５２を比較的大きく設定しても該大開口部５２とのかじりを確実に防止できる。前記大開口部５２は、略長方形状の開口部位として形成されたものである。
【００４２】
また、前記小開口部５１は、前記大開口部５２に比較して小さく形成されたものである〔図４（Ｂ）参照〕。該大開口部５２は、前記弁ハウジング３の幅方向両側箇所で、該弁ハウジング３の頂部３２ａ側から底部３２ｂ箇所に向かって形成されている〔図３（Ｃ）参照〕。
【００４３】
リリーフ弁６は、図３（Ｄ），（Ｅ）に示すように、外周側部６１と弁頭部６２とから 構成され、該弁頭部６２は、頭頂部６２ａの外周縁に斜面部６２ｂが形成されている。前記外周側部６１は、前記弁通路３１の内周面に対して略密接状態で且つ円滑に摺動することができるようになっている。
【００４４】
その弁ハウジング３内に収納されたリリーフ弁６は、前記弁通路３１に装着されたスプリング７により常時、弁通路３１のリリーフ流入部２側寄りに弾性的に付勢され、そのリリーフ弁６の弁頭部６２は、前記弁通路３１のリリーフ流入閉鎖面３３に当接している（図１，図２参照）。
【００４５】
前記リリーフ弁６の軸方向において、前記弁頭部６２とは反対側にスプリング支持軸部６４が形成され、該スプリング支持軸部６４に前記スプリング７が支持される。さらに具体的には、弁頭部６２の斜面部６２ｂがリリーフ流入閉鎖面３３に当接している。これによって、リリーフは非動作状態にある。
【００４６】
前記リリーフ弁６の弁頭部６２の外周に斜面部６２ｂを形成することにより、オイルに混入した異物をその斜面部６２ｂにより第２排出部５より一気に押し流すことができる。前記頭頂部６２ａと斜面部６２ｂによって略裁頭円錐形状が構成される。前記弁頭部６２の頭頂部６２ａから外周側部６１の間に亘って弁流路６３が形成されている。該弁流路６３は、リリーフ弁６内部では、前記弁頭部６２から軸方向に沿って水平流路６３ｃが形成され、該水平流路６３ｃを中心として該水平流路６３ｃに直交する垂直流路６３ｄが形成されている。
【００４７】
そして、前記水平流路６３ｃは、弁頭部６２に形成された頭部開口６３ｂと連通し、前記垂直流路６３ｄは、外周側部６１の外周側部開口６３ａに連通し、このような構成によって前記頭部開口６３ｂと外周側部開口６３ａは連通する構造である。前記外周側部６１には、前記外周側部開口６３ａは、前記外周側部６１を周方向に沿って外周溝として形成されたものである。すなわち前記垂直流路６３ｄの開口孔を通過する溝が外周側部６１の周方向に沿って形成されたものであり、前記垂直流路６３ｄの開口は、外周溝とした前記外周側部開口６３ａの溝底部に位置している〔図２（Ｃ），図３（Ｅ）参照〕。
【００４８】
前記水平流路６３ｃと前記垂直流路６３ｄを通して送り出されたオイルは、前記外周溝とした外周側部開口６３ａに流れ出し、リリーフ弁６が弁通路３１内を摺動して、前記外周側部開口６３ａが前記第１排出部４と連通した状態でオイルが該第１排出部４に送り出される〔図５（Ｃ），図７（Ａ）参照〕。
【００４９】
前記スプリング７は、長手方向の一端が前記リリーフ弁６の後部側に装着され、他端側が弁通路３１に装着された押え部材８によって、固定される〔図１（Ｂ），（Ｃ）参照〕。リリーフ弁６の外周側部開口６３ａは、前記弁ハウジング３に形成された第１排出部４の位置に到達した状態で、弁流路６３と第１排出部４とが連通する〔図５（Ｃ），図７（Ａ）参照〕。
【００５０】
リリーフ弁６は、初期状態すなわち前記弁頭部６２が前記弁通路３１のリリーフ流入閉鎖面３３に当接した状態において、前記弁流路６３の外周側部開口６３ａと前記第１排出部４との軸方向における最短間隔Ｓａは、前記弁頭部６２と前記第２排出部５との軸方向における最短間隔Ｓｂよりも小さくなる構成となっている（図２参照）。
すなわち、
である。
【００５１】
ここで、外周側部開口６３ａと第１排出部４の最短間隔Ｓａとは、外周側部開口６３ａの開口縁で且つ軸方向に沿って前記第１排出部４に最も近い部分と、前記第１排出部４の開口縁で且つ軸方向に沿って前記外周側部開口６３ａに最も近い部分との間隔において、最も短くなる間隔のことである。
【００５２】
また、最短間隔Ｓｂとは、前記第２排出部５の開口縁で且つ軸方向に沿って前記弁頭部６２に最も近い部分と、該弁頭部６２との間隔において、最も短くなる間隔のことであり、具体的には、前記第２排出部５と、前記斜面部６２ｂと外周側部６１との境界６ｋ位置との間隔となる（図２参照）。
【００５３】
このように、前記リリーフ弁６の初期状態において前記弁流路６３の外周側部開口６３ａと前記第１排出部４との最短間隔Ｓａを、前記弁頭部６２と前記第２排出部５の最短間隔Ｓｂよりも小さくすることで、リリーフ弁６の摺動によって、まず最初に外周側部開口６３ａと第１排出部４とが連通しリリーフ可能となる〔図７（Ａ）参照〕。その次に弁頭部６２が第２排出部５を通過する動作を開始して、第２排出部５がリリーフ動作可能となる〔図７（Ｃ）参照〕。
【００５４】
さらに、前記斜面部６２ｂと前記外周側部６１との境界６ｋ位置と、前記外周側部開口６３ａの前記弁頭部６２側に最も近い縁部分との間を間隔Ｕとすると、前記第１排出部４と前記第２排出部５との最長間隔Ｓｃは、前記間隔Ｕよりも小さくなるように構成されている（図４参照）。
すなわち、
となる。
【００５５】
ここで、最長間隔Ｓｃとは、第１排出部４の開口縁で且つ軸方向に沿って前記第２排出部５から最も遠く離れた部分と、第２排出部５の開口縁で且つ軸方向に沿って前記第１排出部４から最も遠く離れた部分との間隔である。すなわち、前記第１排出部４と前記第２排出部５との最も遠くなる（又は最も長くなる）縁部分同士の間隔のことである〔図４（Ｂ）参照〕。
【００５６】
前述した最短間隔Ｓｂ＞最短間隔Ｓａの条件に、最長間隔Ｓｃ＜間隔Ｕの条件が加わることによって、前記リリーフ弁６が初期状態（第１排出部４及び第２排出部５共に閉鎖状態）から弁通路３１を摺動するにしたがって、最初に外周側部開口６３ａが第１排出部４に連通し、該第１排出部４にてリリーフ可能となる〔図７（Ａ）参照〕。
【００５７】
次にリリーフ弁６が摺動を続けると、第１排出部４及び第２排出部５が共に閉鎖状態となり〔図７（Ｂ）参照〕、さらにリリーフ弁６が摺動を続けることによって、弁頭部６２が第２排出部５を通過し、該第２排出部５を介して弁通路３１は内部と外部とが連通状態となり〔図７（Ｃ）参照〕、リリーフ動作を開始することができる。上記条件では、第１排出部４と第２排出部５とが同時期に、リリーフ動作が可能となることはない。
【００５８】
次に、本発明におけるリリーフ動作について説明する。本発明におけるオイルポンプは、図示しないエンジンの回転が伝達されて作動する。エンジン停止時及び低回転時でリリーフの作動が不用な場合には、リリーフ弁６は、弁頭部６２がリリーフ流入閉鎖面３３に当接している（初期状態）〔図５（Ａ）参照〕。さらに、前記リリーフ弁６の外周側部開口６３ａの位置は、前記リリーフ流入閉鎖面３３側から軸方向に沿って第２排出部５と第１排出部４との間に存在している。また、第１排出部４及び第２排出部５は、リリーフ弁６によって閉鎖されている。
【００５９】
まず、エンジンの始動にて、低回転領域では、オイルの圧力は、リリーフ弁６は僅かに摺動するが、前記第１排出部４及び第２排出部５は、閉鎖されているので、リリーフ動作が生じない〔図５（Ｂ）参照〕。エンジンの低回転〜中回転に亘る遷移領域では、吐出ポート１３からの吐出圧が上昇し、オイルが弁頭部６２を押圧して、リリーフ弁６の摺動を開始させる。
【００６０】
該リリーフ弁６の摺動によって、外周側部開口６３ａが第１排出部４の位置に到達し、外周側部開口６３ａと第１排出部４とが連通する。オイルは、リリーフ弁６の弁流路６３から外周側部開口６３ａと第１排出部４を介して第１回目のリリーフが行われる〔図５（Ｃ）参照〕。前記外周側部開口６３ａと第１排出部４とが連通状態のとき、第２排出部５は、まだ閉鎖された状態にある。したがって、吐出圧の上昇率は緩くなり、吐出圧の急激な上昇は行わない。エンジンの中回転領域では第１排出部４と外周側部開口６３ａとが位置において完全に一致している〔図６（Ａ）参照〕。
【００６１】
次に、エンジンの中回転領域から高回転領域の遷移領域においては、前記リリーフ弁６は、さらに摺動して、前記外周側部開口６３ａが第１排出部４から離れる。すなわち、前記外周側部開口６３ａと第１排出部４との連通が解除され、該第１排出部４は閉鎖され、第１排出部４によるリリーフは停止する〔図６（Ｂ）参照〕。また、この領域において第２排出部５は、閉鎖された状態である。したがって中回転領域では、オイルは全くリリーフされない。したがって、吐出圧の上昇率は高くなり、吐出圧は上昇する。図８のグラフは、前記回転数の遷移領域におけるオイル圧力の増加を示している。
【００６２】
次に、エンジンの高回転領域では、リリーフ弁６がさらに摺動して、弁頭部６２が第２排出部５に到達し、第２回目のリリーフが行われる〔図６（Ｃ）参照〕。このときには、前記第１排出部４は閉鎖されている。第２回目のリリーフは、弁頭部６２と第２排出部５との間によって行われるものであり、前述したように小開口部５１と大開口部５２とから構成されたもので、リリーフによるオイルの戻し量は多くなり、吐出圧の上昇率は緩やかとなり、吐出圧はエンジンの回転数増加によって緩やかに上昇する。
【００６３】
前記弁頭部６２の位置が第２排出部５の小開口部５１に通過を開始すると、その小開口部５１からオイルが徐々にリリーフされる。このとき小開口部５１におけるリリーフ量は僅かである。さらに、リリーフ弁６が高圧力により押圧されると、リリーフ弁６は移動し、弁頭部６２は大開口部５２に達して、オイルのリリーフ量は増加する。このように、リリーフするオイルは、小開口部５１から大開口部５２にわたってリリーフ量が増加する。
【００６４】
図８のグラフは、エンジンの低回転から中回転でのリリーフによって、オイルの圧力上昇が緩く変化し、上昇率が小さくなっていることを示す。さらに中回転から高回転における遷移領域で前記第１排出部４及び前記第２排出部５からのリリーフが行なわれず、高いオイル圧力の上昇が示されている。特に吐出圧力と吐出量の増加を必要とする前記遷移領域でオイルの吐出圧が増加し、オイルの流量を十分に確保することができることを示している。
【符号の説明】
【００６５】
２…リリーフ流入部、３…弁ハウジング、３１…弁通路、４…第１排出部、
５…第２排出部、６…リリーフ弁、６２…弁頭部、６１…外周側部、６３…弁流路、
６３ａ…外周側部開口、Ｓａ…最短間隔、Ｓｂ…最短間隔、Ｓｃ…最長間隔、Ｕ…間隔。
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用エンジン等のオイルポンプにおいて、エンジンの低・中・高の各回転領域でオイルの吐出圧及び流量をそれぞれ最適な状態に適切に制御・切り替えを行うことができるリリーフ弁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジンで運転を行うと、オイルポンプを介してエンジンに潤滑オイルが供給される。多くのオイルポンプには圧力制御を行うためのリリーフ弁が装着されている。そのリリーフ弁装置は、オイルポンプ内で供給オイルが高圧となったときに、機器に悪影響を与えないためにオイルを別のルートに逃がして、オイルの圧力を一定にならしめるものである。
【０００３】
しかし、そのリリーフ動作によって、高圧から一挙に圧力が低下して、オイルの供給量が定量とならず、脈動したり、気泡が生じたりして、その結果、振動が発生し、オイル供給先の機器に悪影響を及ぼしかねない。そのために、リリーフ弁装置には、急激なる圧力低下を生じさせないようにするために、リリーフ弁からの戻しオイルの量を初期には少しずつ行わせるようにする工夫が施されている場合もある。
【０００４】
さらに、近年、オイルポンプに対して、より細かい制御が求められるようになってきている。例えば、ある回転数領域では、高効率化を図るために吐出圧と流量を低減させながらも、別のある回転数領域では潤滑を確保するためにより多くの吐出圧と流量を確保したいといった場合である。このような特性を必要とするのは、以下に記載することによるものである。すなわち、冬等の寒い季節では、エンジンが作動していない間にエンジンオイルが冷えてしまう。
【０００５】
そのため、オイルは、粘度が高くなり、したがって、この状態でエンジンを始動すると、オイルポンプの吐出圧は高くなる。そして、エンジンオイルが冷えている状態でエンジンを最高回転数まで回転させた時が最もオイルポンプの吐出圧が高いものとなる。このような状況において、あまりにも吐出圧が高くなると、オイルフィルターや配管系に負担がかかり、且つ無駄な仕事量が最も増えてしまうため、前述した機器類においては、悪影響が及ぼされることになる。
【０００６】
しかし、従来のリリーフ構造においては、吐出圧が一旦、所定値を超えて、リリーフバルブが既に開弁してしまっている回転数領域の場合では、そこから更なる開弁による吐出圧の抑制は一般的に不可能である。なお、リリーフバルブの奥には、リリーフバルブが円滑に軸方向移動できるためにエア抜き穴が形成されている。リリーフバルブ奥の容量は、リリーフバルブの軸方向の移動により大きく変化する。
【０００７】
エア抜き穴からエアが吸入排出されることで、スムースにリリーフバルブは軸方向に移動できる。すなわち、リリーフバルブの奥の空間はいわゆる密室であり、外部と呼吸できる穴がないとリリーフバルブの奥の空間の体積は変動できないものである。ちなみにエア抜き穴の外部はオイルパンになっているので、吸入排出するものがエアであろうとオイルであろうと大差は無い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実用新案登録第２５４３０５８号
【特許文献２】特開平５−１９５７４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記リリーフバルブ単体機構で吐出圧制御（いわゆる無駄仕事削減による高効率化及び吐出圧確保による潤滑性、信頼性の確保の両立）を図っている先行文献として以下の特許文献１、特許文献２が挙げられる。一般に吐出圧を多段階に増減させるような制御を行う場合には、バルブ通路の側面に複数の開口部を設ける構造としたものが多い。そして、吐出圧の増減によりリリーフバルブが軸方向に移動することで、バルブ通路の側面の開口に着目すると、開口数が増減するために、リリーフする開口面積が増減し、これによってオイルのリリーフが増減し、吐出圧を増減させることが可能となる。
【００１０】
また、既に述べたことであるがオイルポンプにおいて吐出圧と吐出流量は、ポンプの回転数に略比例する。しかし、エンジン系として見たときの必要オイル圧力と必要オイル流量は、おおまかに言えば、回転数に対しておおよそ対数関数的に増加していく傾向にある。（回転数が増加するほど必要とするオイルの増加率は減少する傾向）つまり回転数を基準としてポンプの吐出圧とエンジン系が必要とする圧力を比較すると、回転数が大きいほどポンプ供給圧とエンジン系が必要とする圧力の乖離が大きくなっていく。
【００１１】
以上の現象より、リリーフさせる開口面積（リリーフさせるオイル量及び圧力）は回転数の増加に伴い徐々に増加させる制御が好ましいことが分かる。また実際の動作としてはリリーフバルブは吐出圧の上昇に伴い、徐々にスプリングが縮んでいくためリリーフバルブは奥に引っ込んでいく。その結果としてバルブ通路の側面に設けられたリリーフ開口部が開口される貫通孔数が増えていく。上述のように回転数が上がるに伴い、リリーフさせるオイル圧をより一層増加させる（さほど吐出圧を増加させない）制御を行うことで無駄仕事が削減出来る。
【００１２】
そのためには、バルブ通路の側面に設けられたリリーフ開口部は、奥に行くほど開口面積を大きくする必要がある。奥に行くほどリリーフ開口部の開口面積を大きくすることで、回転数が上がるに伴い、リリーフさせるオイル圧力をより一層増加させることが可能となる。つまり、吐出圧の上昇抑制例えば開口面積が大きい方のリリーフ開口部をバルブ通路の手前に配置すると、さほどオイルをリリーフさせる必要の無い中回転領域で、先に開口面積が大きい方のリリーフ開口部からオイルがリリーフしてしまい、大量のオイルがリリーフしてしまうため、吐出圧不足により潤滑不足になってしまう。
【００１３】
ところで、オイルポンプに対して、ある回転数領域だけは潤滑性、信頼性確保のためにオイル圧力を必要とする場合、中回転領域で一旦開弁したリリーフバルブを、それより高いある中〜高回転領域では再度閉弁させてオイル圧力を確保する必要がある。中回転領域よりも高い中〜高回転領域ではリリーフバルブはより高い吐出圧により更に奥に引っ込んだ状態となっている。そのため中回転領域で開弁しているリリーフバルブより”手前”の特許文献１の第１リリーフ通路３や”手前”の特許文献２の第１リリーフ孔３ａをそのままの状態では閉弁させることができない。
【００１４】
そのため、特許文献１ではピストン状の弁体７、特許文献２ではスリーブ７がそれぞれ設置され、中〜高回転領域でちょうど手前の第１リリーフ通路３や手前の第１リリーフ孔３ａを塞ぐ構造となっている。つまり、一旦開弁した特許文献１の第１リリーフ通路３や特許文献２の第１リリーフ孔３ａを、それより回転数の高い領域で再度ふさぐために特別の部材、特許文献１ではピストン状の弁体７、特許文献２ではスリーブ７を必要としていた。
【００１５】
また中回転領域で一旦，開弁したリリーフ開口部を中〜高回転領域で再び閉弁させるためリリーフバルブには穴が設けられている。例えば特許文献１では第１弁孔７Ｂ、特許文献２ではスリーブ孔７ａであり、この穴がリリーフ開口部に対して開弁したり閉弁したりすることで吐出圧の制御を行っている。またアイドリングを含む低回転領域では回転数が低いため吐出圧も低く、リリーフバルブからオイルはリリーフされないのでリリーフ開口部は全て閉弁している。
【００１６】
その後、吐出圧の増加に従いリリーフバルブは奥に引っ込んで行き、開弁したり閉弁したりするものであるから、特許文献１，２は共に、リリーフバルブに設けられている穴は低回転領域では必ず１番手前にあるリリーフ開口部よりも更に手前にある構造となっている。このような構成であるため、以下のような問題が存在する。一般にオイルは、リリーフ開口部からリリーフされるが、リリーフバルブに設けられている貫通孔がリリーフ開口部よりも軸方向手前に位置していると、リリーフバルブに設けられている貫通孔から滲み出したオイルがリリーフバルブとバルブ通路の間の摺動面に達せず、リリーフ開口部から排出されてしまい、リリーフバルブの摺動性が悪くなる。
【００１７】
リリーフバルブに設けられている穴から滲み出したオイルがそれより奥にあるリリーフ開口部から排出されてしまい、リリーフバルブの裏側（奥側）までオイルが到達しない。オイルがリリーフバルブ奥側に到達しにくくなるためリリーフバルブの奥側のオイル圧力が低くなる。そのため、設計値以上にリリーフバルブ奥にあるスプリングが縮んでしまい、長期に亘るとスプリングがへたり、その耐久性が低くなる。
【００１８】
さらに、中〜高回転領域で再びリリーフ開口部を閉弁させるためには、さらに特別な部材を必要とする。本発明の目的（技術的課題）は、車両用エンジン等のオイルポンプにおいて、エンジンの低・中・高の各回転領域でオイルの吐出圧及び流量をそれぞれ最適な状態に適切に制御・切り替えが正確且つ確実にできるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、請求項１の発明を、弁頭部と外周側部との間を連通する弁流路が形成されたリリーフ弁と、該リリーフ弁を収めた弁通路が形成された弁ハウジングと、前記弁通路の軸方向一端側に形成されると共に該弁通路と連通するリリーフ流入部と、前記弁ハウジングに形成されると共に前記リリーフ弁の移動により前記弁流路と連通する第１排出部と、該第１排出部よりも前記リリーフ流入部側寄りに位置すると共に前記弁頭部が通過することによって開口する第２排出部とからなり、リリーフ作動時において、前記弁流路の外周側部開口と前記第１排出部との連通は、前記弁頭部が前記第２排出部を通過する動作開始よりも先行されると共に、その連通のみはエンジンが中回転時で行われ、前記弁頭部が前記第２排出部を通過する動作開始はエンジンの高回転時に行われ、エンジンの中回転から高回転への遷移領域ではリリーフは行われない回転数領域を有するリリーフ弁構造としたことにより、上記課題を解決した。
【００２０】
請求項２の発明を、請求項１において、前記リリーフ弁の初期状態において前記弁流路の外周側部開口と前記第１排出部との最短間隔は、前記弁頭部と前記第２排出部の最短間隔よりも小なることとし、且つ前記第１排出部と前記第２排出部との最長間隔は、前記弁頭部と前記外周側部開口の前記弁頭部に最も近い部分の間隔よりも小なるリリーフ弁構造としたことにより、上記課題を解決した。
【００２１】
請求項３の発明を、請求項１又は２のいずれか１項の記載において、前記弁流路の外周側部開口は、前記外周側部の周方向に沿って形成された外周溝としてなるリリーフ弁構造としたことにより、上記課題を解決した。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１の発明では、第２排出部は前記第１排出部よりも前記リリーフ流入部側寄りに位置させたことによって、前記第１排出部がリリーフ弁のオイル圧力が作用する摺動方向の奥側に位置するものであり、弁流路から外周側部開口に滲み出るオイルが潤滑剤の役目をなし、リリーフ弁の弁通路内における摺動動作をより一層円滑にでき、よってリリーフバルブの耐久性・信頼性が向上する。
【００２３】
さらに、リリーフ弁には弁流路が形成され、弁頭部からオイルが流入して、弁流路内にわずかずつにオイルが供給され続けるため、リリーフバルブ奥側にオイルが存在する状態となり、オイルがダンバとなり過度のスプリングの収縮が阻止され、スプリングのへたりが抑制され、もってスプリングの耐久性が向上する。
【００２４】
本発明におけるリリーフ弁の構成では、エンジンの低回転領域では、第１排出部及び第２排出部のいずれも閉鎖された状態とすることができ、オイルのリリーフが行われない。エンジンの中回転領域では、第１排出部とリリーフ弁の外周側部開口のみが連通可能となり、第１排出部からのみオイルのリリーフが行われる。さらにエンジンの高回転領域では、リリーフ弁が弁通路内を摺動し、弁頭部が第２排出部を通過することによって、前記第２排出部からオイルのリリーフが行われる。
【００２５】
このように、オイルの温度による粘度及びエンジンの回転数に応じて、オイルのリリーフを適正な状態に制御することができ、エンジンの回転数に応じた適正な吐出圧と、オイルの流量にすることができる。特に、エンジンの中回転から高回転への遷移領域におけるオイルの吐出量及び圧力を必要とする領域で、吐出量及び圧力を最も適正な状態にすることができる。
【００２６】
請求項２の発明では、リリーフ作動時において、前記弁流路の外周側部開口と前記第１排出部との連通は、前記弁頭部が前記第２排出部を通過する動作開始よりも先行されると共に、その連通のみはエンジンが中回転時で行われ、前記弁頭部が前記第２排出部を通過する動作開始はエンジンの高回転時に行われ、エンジンの中回転から高回転への遷移領域ではリリーフは行われない動作を確実に行うことができる。
【００２７】
請求項３の発明では、前記弁流路の外周側部開口は、前記外周側部の周方向に沿って形成された外周溝部としたことにより、リリーフ弁の取付角度によらずリリーフ弁の弁流路と第１排出部との連通をより一層確実にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（Ａ）は本発明のリリーフ構造を備えたポンプボディの平面図、（Ｂ）はリリーフ構造の拡大横断平面図、（Ｃ）はリリーフ構造の拡大縦断側面図である。
【図２】（Ａ）はリリーフ構造の要部拡大横断平面図、（Ｂ）は弁ハウジングの一部断面にした要部拡大平面図、（Ｃ）は弁ハウジングの要部拡大横断平面図である。
【図３】（Ａ）は図１のＸａ−Ｘａ矢視断面図、（Ｂ）は図１のＸｂ−Ｘｂ矢視断面図、（Ｃ）は図１のＸｃ−Ｘｃ矢視断面図、（Ｄ）はリリーフ弁の縦断側面図、（Ｅ）はリリーフ弁の斜視図である。
【図４】（Ａ）は弁ハウジングの要部横断平面図、（Ｂ）は（Ａ）の要部平面図である。
【図５】（Ａ）はリリーフ動作における初期状態の作用図、（Ｂ）はリリーフ動作における低回転領域の作用図、（Ｃ）はリリーフ動作における低回転領域〜中回転領域の作用図である。
【図６】（Ａ）はリリーフ動作における中回転領域の作用図、（Ｂ）はリリーフ動作における中回転領域〜高回転領域の作用図、（Ｃ）はリリーフ動作における高回転領域の作用図である。
【図７】（Ａ）最長間隔Ｓｃが間隔Ｕよりも小さい場合におけるリリーフ弁動作において外周側部開口が第１排出部と連通してオイルが第１排出部に送り出される状態の拡大図、（Ｂ）はリリーフ動作において第１排出部及び第２排出部が共に閉鎖状態となる拡大図、（Ｃ）は弁頭部が第２排出部を通過する動作を開始して第２排出部がリリーフ動作可能となる状態の拡大図である。
【図８】本発明の特性を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。ポンプボディ１は、図示されないポンプカバーと共に構成されている。ポンプボディ１の内部にはロータ室１１が形成されている。具体的には、前記ポンプボディ１に凹部が形成され、該ポンプボディ１にポンプカバーを固着したときにその凹部が、偏平円筒中空のロータ室１１として構成されている。該ロータ室１１内に内歯を設けたアウターロータ９１と外歯を設けたインナーロータ９２とが互いに歯合しつつ偏心して内装されている。アウターロータ９１とインナーロータ９２は、図１において想像線（２点鎖線）にて開示されている。
【００３０】
そのアウターロータ９１とインナーロータ９２は具体的には、インナーロータ９２の歯がトロコイド曲線に従って形成されている。そして、インナーロータ９２の歯がアウターロータ９１の歯数よりも一枚少なく、インナーロータ９２が一回転するとアウターロータ９１は、一歯分遅れて回転するように構成されている。
【００３１】
また、インナーロータ９２は、何れの回転角度であっても常にインナーロータ９２の歯先がアウターロータ９１の歯先又は歯底に接触し、インナーロータ９２の隣接する歯先とアウターロータ９１との間に複数の空隙部が形成され、それぞれの空隙部が１回転中に、大きくなったり、小さくなったりして吸入ポート１２からオイルの吸入を行い、吐出ポート１３からオイルを吐出して機器へ循環させるものである。
【００３２】
次に、リリーフ弁装置は、図１（Ｂ），（Ｃ）及び図２等に示すように、弁ハウジング３とリリーフ弁６とから構成される。前記弁ハウジング３には、リリーフ弁６が摺動する弁通路３１が形成され、その内部をリリーフ弁６が摺動する。その弁ハウジング３とリリーフ流入部２とは一体的に形成され、且つ該リリーフ流入部２と前記弁通路３１とが連通している。具体的には、前記弁通路３１の軸方向一端が前記リリーフ流入部２と連通する構造である。前記弁ハウジング３は、前記ポンプボディ１内の所定位置に略円筒形状に膨出形成されたものである（図３参照）。
【００３３】
前記吐出ポート１３には、分岐路１３ａが形成され、該分岐路１３ａと前記リリーフ流入部２とが連通している(図１，図２等参照)。そして、前記吐出ポート１３内の吐出オイルに高圧が生じたときには、分岐路１３ａからリリーフ流入部２を介して前記弁通路３１内に流体が送り込まれ、前記リリーフ弁６を軸方向に沿って押圧移動させ、リリーフ動作を行わせるものである。
【００３４】
前記リリーフ流入部２の内径と弁通路３１の内径は異なり、該弁通路３１とリリーフ流入部２との間には、両直径の差による段差が形成され、この段差部分が弁通路３１側におけるリリーフ弁６のリリーフ流入部２との連通箇所におけるリリーフ流入閉鎖面３３となる〔図２（Ａ），（Ｂ）参照〕。
【００３５】
また、該リリーフ流入閉鎖面３３の位置は、すなわち前記リリーフ流入部２と前記弁通路３１との境目は、弁通路３１の始端部３１ａと称するものであり、弁通路３１の基準位置とし、リリーフ弁６の頭部が前記リリーフ流入閉鎖面３３に当接した状態をリリーフ弁６の初期状態とする〔図１（Ｂ），（Ｃ）及び図２（Ａ）参照〕。
【００３６】
前記弁ハウジング３の軸方向の略中間位置には、図１に示すように、第１排出部４及び第２排出部５が軸方向においてそれぞれ異なる位置に形成されている。前記弁通路３１の略中間位置は、通路方向両端付近を除いた範囲を全て含むものとする。前記第１排出部４及び第２排出部５は、前記弁通路３１の内部と外部とを連通する部位であり、前記第２排出部５は前記第１排出部４よりも前記リリーフ流入部２側寄り、すなわち前記リリーフ流入閉鎖面３３寄りに位置して形成されている（図４参照）。
【００３７】
第１排出部４は、前記弁ハウジング３に前記弁通路３１の内部と外部とを連通する小径の貫通孔として形成されたものである。また第１排出部４の孔の直径は、後述するリリーフ弁６の外周側部開口６３ａの溝幅に等しい（略等しいも含む）。また前記第１排出部４は、前記弁ハウジング３に対して斜め方向に沿って形成されている〔図３（Ａ）参照〕。
【００３８】
前記第２排出部５は、弁通路３１の通路方向において、前記リリーフ流入部２側寄りの位置に形成される〔図１（Ａ），図２（Ｂ），図３（Ｃ），図４等参照）。その第２排出部５は、小開口部５１と大開口部５２とから構成され、小開口部５１が大開口部５２よりも前記リリーフ流入部２側寄りに形成されている（図４参照）。
【００３９】
第２排出部５は、弁ハウジング３の軸方向に直交する方向，即ち幅方向に適宜の間隔をおいて２つが略左右対称的な配列をして形成されている〔図４（Ｂ）参照〕。その両第２排出部５，５との間は、弁通路３１に一体的に形成された残存肉部５３となっており、該残存肉部５３が前記弁通路３１の一部と連続し、第２排出部５箇所におけるリリーフ弁６の移動動作のガイド保持部の役目をなしている。
【００４０】
また、前記残存肉部５３に沿って小開口部５１が形成されることで、第２排出部５箇所の弁ハウジング３の剛性が維持でき，強度上好ましい。また、残存肉部５３は、前記リリーフ弁６の第２排出部５を通過移動する際のガイドの役目をなすものである。すなわちリリーフ弁６が第２排出部５の小開口部５１から大開口部５２へ移動し、リリーフオイルの排出が開始されると、前記弁ハウジング３内のリリーフ弁６はオイルの流れ及びその圧力等により大開口部５２側に向かって傾く（倒れる）傾向がある。
【００４１】
ところがリリーフ弁６は、前記残存肉部５３に当接し、小開口部５１側から大開口部５２側へ移動するときに倒れこむ状態を確実に抑制するガイドとしての役目をなすので、大開口部５２を比較的大きく設定しても該大開口部５２とのかじりを確実に防止できる。前記大開口部５２は、略長方形状の開口部位として形成されたものである。
【００４２】
また、前記小開口部５１は、前記大開口部５２に比較して小さく形成されたものである〔図４（Ｂ）参照〕。該大開口部５２は、前記弁ハウジング３の幅方向両側箇所で、該弁ハウジング３の頂部３２ａ側から底部３２ｂ箇所に向かって形成されている〔図３（Ｃ）参照〕。
【００４３】
リリーフ弁６は、図３（Ｄ），（Ｅ）に示すように、外周側部６１と弁頭部６２とから 構成され、該弁頭部６２は、頭頂部６２ａの外周縁に斜面部６２ｂが形成されている。前記外周側部６１は、前記弁通路３１の内周面に対して略密接状態で且つ円滑に摺動することができるようになっている。
【００４４】
その弁ハウジング３内に収納されたリリーフ弁６は、前記弁通路３１に装着されたスプリング７により常時、弁通路３１のリリーフ流入部２側寄りに弾性的に付勢され、そのリリーフ弁６の弁頭部６２は、前記弁通路３１のリリーフ流入閉鎖面３３に当接している（図１，図２参照）。
【００４５】
前記リリーフ弁６の軸方向において、前記弁頭部６２とは反対側にスプリング支持軸部６４が形成され、該スプリング支持軸部６４に前記スプリング７が支持される。さらに具体的には、弁頭部６２の斜面部６２ｂがリリーフ流入閉鎖面３３に当接している。これによって、リリーフは非動作状態にある。
【００４６】
前記リリーフ弁６の弁頭部６２の外周に斜面部６２ｂを形成することにより、オイルに混入した異物をその斜面部６２ｂにより第２排出部５より一気に押し流すことができる。前記頭頂部６２ａと斜面部６２ｂによって略裁頭円錐形状が構成される。前記弁頭部６２の頭頂部６２ａから外周側部６１の間に亘って弁流路６３が形成されている。該弁流路６３は、リリーフ弁６内部では、前記弁頭部６２から軸方向に沿って水平流路６３ｃが形成され、該水平流路６３ｃを中心として該水平流路６３ｃに直交する垂直流路６３ｄが形成されている。
【００４７】
そして、前記水平流路６３ｃは、弁頭部６２に形成された頭部開口６３ｂと連通し、前記垂直流路６３ｄは、外周側部６１の外周側部開口６３ａに連通し、このような構成によって前記頭部開口６３ｂと外周側部開口６３ａは連通する構造である。前記外周側部６１には、前記外周側部開口６３ａは、前記外周側部６１を周方向に沿って外周溝として形成されたものである。すなわち前記垂直流路６３ｄの開口孔を通過する溝が外周側部６１の周方向に沿って形成されたものであり、前記垂直流路６３ｄの開口は、外周溝とした前記外周側部開口６３ａの溝底部に位置している〔図２（Ｃ），図３（Ｅ）参照〕。
【００４８】
前記水平流路６３ｃと前記垂直流路６３ｄを通して送り出されたオイルは、前記外周溝とした外周側部開口６３ａに流れ出し、リリーフ弁６が弁通路３１内を摺動して、前記外周側部開口６３ａが前記第１排出部４と連通した状態でオイルが該第１排出部４に送り出される〔図５（Ｃ），図７（Ａ）参照〕。
【００４９】
前記スプリング７は、長手方向の一端が前記リリーフ弁６の後部側に装着され、他端側が弁通路３１に装着された押え部材８によって、固定される〔図１（Ｂ），（Ｃ）参照〕。リリーフ弁６の外周側部開口６３ａは、前記弁ハウジング３に形成された第１排出部４の位置に到達した状態で、弁流路６３と第１排出部４とが連通する〔図５（Ｃ），図７（Ａ）参照〕。
【００５０】
リリーフ弁６は、初期状態すなわち前記弁頭部６２が前記弁通路３１のリリーフ流入閉鎖面３３に当接した状態において、前記弁流路６３の外周側部開口６３ａと前記第１排出部４との軸方向における最短間隔Ｓａは、前記弁頭部６２と前記第２排出部５との軸方向における最短間隔Ｓｂよりも小さくなる構成となっている（図２参照）。
すなわち、
である。
【００５１】
ここで、外周側部開口６３ａと第１排出部４の最短間隔Ｓａとは、外周側部開口６３ａの開口縁で且つ軸方向に沿って前記第１排出部４に最も近い部分と、前記第１排出部４の開口縁で且つ軸方向に沿って前記外周側部開口６３ａに最も近い部分との間隔において、最も短くなる間隔のことである。
【００５２】
また、最短間隔Ｓｂとは、前記第２排出部５の開口縁で且つ軸方向に沿って前記弁頭部６２に最も近い部分と、該弁頭部６２との間隔において、最も短くなる間隔のことであり、具体的には、前記第２排出部５と、前記斜面部６２ｂと外周側部６１との境界６ｋ位置との間隔となる（図２参照）。
【００５３】
このように、前記リリーフ弁６の初期状態において前記弁流路６３の外周側部開口６３ａと前記第１排出部４との最短間隔Ｓａを、前記弁頭部６２と前記第２排出部５の最短間隔Ｓｂよりも小さくすることで、リリーフ弁６の摺動によって、まず最初に外周側部開口６３ａと第１排出部４とが連通しリリーフ可能となる〔図７（Ａ）参照〕。その次に弁頭部６２が第２排出部５を通過する動作を開始して、第２排出部５がリリーフ動作可能となる〔図７（Ｃ）参照〕。
【００５４】
さらに、前記斜面部６２ｂと前記外周側部６１との境界６ｋ位置と、前記外周側部開口６３ａの前記弁頭部６２側に最も近い縁部分との間を間隔Ｕとすると、前記第１排出部４と前記第２排出部５との最長間隔Ｓｃは、前記間隔Ｕよりも小さくなるように構成されている（図４参照）。
すなわち、
となる。
【００５５】
ここで、最長間隔Ｓｃとは、第１排出部４の開口縁で且つ軸方向に沿って前記第２排出部５から最も遠く離れた部分と、第２排出部５の開口縁で且つ軸方向に沿って前記第１排出部４から最も遠く離れた部分との間隔である。すなわち、前記第１排出部４と前記第２排出部５との最も遠くなる（又は最も長くなる）縁部分同士の間隔のことである〔図４（Ｂ）参照〕。
【００５６】
前述した最短間隔Ｓｂ＞最短間隔Ｓａの条件に、最長間隔Ｓｃ＜間隔Ｕの条件が加わることによって、前記リリーフ弁６が初期状態（第１排出部４及び第２排出部５共に閉鎖状態）から弁通路３１を摺動するにしたがって、最初に外周側部開口６３ａが第１排出部４に連通し、該第１排出部４にてリリーフ可能となる〔図７（Ａ）参照〕。
【００５７】
次にリリーフ弁６が摺動を続けると、第１排出部４及び第２排出部５が共に閉鎖状態となり〔図７（Ｂ）参照〕、さらにリリーフ弁６が摺動を続けることによって、弁頭部６２が第２排出部５を通過し、該第２排出部５を介して弁通路３１は内部と外部とが連通状態となり〔図７（Ｃ）参照〕、リリーフ動作を開始することができる。上記条件では、第１排出部４と第２排出部５とが同時期に、リリーフ動作が可能となることはない。
【００５８】
次に、本発明におけるリリーフ動作について説明する。本発明におけるオイルポンプは、図示しないエンジンの回転が伝達されて作動する。エンジン停止時及び低回転時でリリーフの作動が不用な場合には、リリーフ弁６は、弁頭部６２がリリーフ流入閉鎖面３３に当接している（初期状態）〔図５（Ａ）参照〕。さらに、前記リリーフ弁６の外周側部開口６３ａの位置は、前記リリーフ流入閉鎖面３３側から軸方向に沿って第２排出部５と第１排出部４との間に存在している。また、第１排出部４及び第２排出部５は、リリーフ弁６によって閉鎖されている。
【００５９】
まず、エンジンの始動にて、低回転領域では、オイルの圧力は、リリーフ弁６は僅かに摺動するが、前記第１排出部４及び第２排出部５は、閉鎖されているので、リリーフ動作が生じない〔図５（Ｂ）参照〕。エンジンの低回転〜中回転に亘る遷移領域では、吐出ポート１３からの吐出圧が上昇し、オイルが弁頭部６２を押圧して、リリーフ弁６の摺動を開始させる。
【００６０】
該リリーフ弁６の摺動によって、外周側部開口６３ａが第１排出部４の位置に到達し、外周側部開口６３ａと第１排出部４とが連通する。オイルは、リリーフ弁６の弁流路６３から外周側部開口６３ａと第１排出部４を介して第１回目のリリーフが行われる〔図５（Ｃ）参照〕。前記外周側部開口６３ａと第１排出部４とが連通状態のとき、第２排出部５は、まだ閉鎖された状態にある。したがって、吐出圧の上昇率は緩くなり、吐出圧の急激な上昇は行わない。エンジンの中回転領域では第１排出部４と外周側部開口６３ａとが位置において完全に一致している〔図６（Ａ）参照〕。
【００６１】
次に、エンジンの中回転領域から高回転領域の遷移領域においては、前記リリーフ弁６は、さらに摺動して、前記外周側部開口６３ａが第１排出部４から離れる。すなわち、前記外周側部開口６３ａと第１排出部４との連通が解除され、該第１排出部４は閉鎖され、第１排出部４によるリリーフは停止する〔図６（Ｂ）参照〕。また、この領域において第２排出部５は、閉鎖された状態である。したがって中回転領域では、オイルは全くリリーフされない。したがって、吐出圧の上昇率は高くなり、吐出圧は上昇する。図８のグラフは、前記回転数の遷移領域におけるオイル圧力の増加を示している。
【００６２】
次に、エンジンの高回転領域では、リリーフ弁６がさらに摺動して、弁頭部６２が第２排出部５に到達し、第２回目のリリーフが行われる〔図６（Ｃ）参照〕。このときには、前記第１排出部４は閉鎖されている。第２回目のリリーフは、弁頭部６２と第２排出部５との間によって行われるものであり、前述したように小開口部５１と大開口部５２とから構成されたもので、リリーフによるオイルの戻し量は多くなり、吐出圧の上昇率は緩やかとなり、吐出圧はエンジンの回転数増加によって緩やかに上昇する。
【００６３】
前記弁頭部６２の位置が第２排出部５の小開口部５１に通過を開始すると、その小開口部５１からオイルが徐々にリリーフされる。このとき小開口部５１におけるリリーフ量は僅かである。さらに、リリーフ弁６が高圧力により押圧されると、リリーフ弁６は移動し、弁頭部６２は大開口部５２に達して、オイルのリリーフ量は増加する。このように、リリーフするオイルは、小開口部５１から大開口部５２にわたってリリーフ量が増加する。
【００６４】
図８のグラフは、エンジンの低回転から中回転でのリリーフによって、オイルの圧力上昇が緩く変化し、上昇率が小さくなっていることを示す。さらに中回転から高回転における遷移領域で前記第１排出部４及び前記第２排出部５からのリリーフが行なわれず、高いオイル圧力の上昇が示されている。特に吐出圧力と吐出量の増加を必要とする前記遷移領域でオイルの吐出圧が増加し、オイルの流量を十分に確保することができることを示している。
【符号の説明】
【００６５】
２…リリーフ流入部、３…弁ハウジング、３１…弁通路、４…第１排出部、
５…第２排出部、６…リリーフ弁、６２…弁頭部、６１…外周側部、６３…弁流路、
６３ａ…外周側部開口、Ｓａ…最短間隔、Ｓｂ…最短間隔、Ｓｃ…最長間隔、Ｕ…間隔。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁頭部と外周側部との間を連通する弁流路が形成されたリリーフ弁と、該リリーフ弁を収めた弁通路が形成された弁ハウジングと、前記弁通路の軸方向一端側に形成されると共に該弁通路と連通するリリーフ流入部と、前記弁ハウジングに形成されると共に前記リリーフ弁の移動により前記弁流路と連通する第１排出部と、該第１排出部よりも前記リリーフ流入部側寄りに位置すると共に前記弁頭部が通過することによって開口する第２排出部とからなり、リリーフ作動時において、前記弁流路の外周側部開口と前記第１排出部との連通は、前記弁頭部が前記第２排出部を通過する動作開始よりも先行されると共に、その連通のみはエンジンが中回転時で行われ、前記弁頭部が前記第２排出部を通過する動作開始はエンジンの高回転時に行われ、エンジンの中回転から高回転への遷移領域ではリリーフは行われない回転数領域を有することを特徴とするリリーフ弁構造。
【請求項２】
請求項１において、前記リリーフ弁の初期状態において前記弁流路の外周側部開口と前記第１排出部との最短間隔は、前記弁頭部と前記第２排出部の最短間隔よりも小なることとし、且つ前記第１排出部と前記第２排出部との最長間隔は、前記弁頭部と前記外周側部開口の前記弁頭部に最も近い部分の間隔よりも小なることを特徴とするリリーフ弁構造。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか１項の記載において、前記弁流路の外周側部開口は、前記外周側部の周方向に沿って形成された外周溝としてなることを特徴とするリリーフ弁構造。
【請求項１】
弁頭部と外周側部との間を連通する弁流路が形成されたリリーフ弁と、該リリーフ弁を収めた弁通路が形成された弁ハウジングと、前記弁通路の軸方向一端側に形成されると共に該弁通路と連通するリリーフ流入部と、前記弁ハウジングに形成されると共に前記リリーフ弁の移動により前記弁流路と連通する第１排出部と、該第１排出部よりも前記リリーフ流入部側寄りに位置すると共に前記弁頭部が通過することによって開口する第２排出部とからなり、リリーフ作動時において、前記弁流路の外周側部開口と前記第１排出部との連通は、前記弁頭部が前記第２排出部を通過する動作開始よりも先行されると共に、その連通のみはエンジンが中回転時で行われ、前記弁頭部が前記第２排出部を通過する動作開始はエンジンの高回転時に行われ、エンジンの中回転から高回転への遷移領域ではリリーフは行われない回転数領域を有することを特徴とするリリーフ弁構造。
【請求項２】
請求項１において、前記リリーフ弁の初期状態において前記弁流路の外周側部開口と前記第１排出部との最短間隔は、前記弁頭部と前記第２排出部の最短間隔よりも小なることとし、且つ前記第１排出部と前記第２排出部との最長間隔は、前記弁頭部と前記外周側部開口の前記弁頭部に最も近い部分の間隔よりも小なることを特徴とするリリーフ弁構造。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか１項の記載において、前記弁流路の外周側部開口は、前記外周側部の周方向に沿って形成された外周溝としてなることを特徴とするリリーフ弁構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２１１６９４（Ｐ２０１２−２１１６９４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１１０８５２（Ｐ２０１２−１１０８５２）
【出願日】平成２４年５月１４日（２０１２．５．１４）
【分割の表示】特願２００９−１８９９７７（Ｐ２００９−１８９９７７）の分割
【原出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【出願人】（０００１４４８１０）株式会社山田製作所 (183)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月１４日（２０１２．５．１４）
【分割の表示】特願２００９−１８９９７７（Ｐ２００９−１８９９７７）の分割
【原出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【出願人】（０００１４４８１０）株式会社山田製作所 (183)
【Ｆターム（参考）】
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