(57)【要約】  二重のプランジャバルブは、バルブハウジングのボア内に着座され、入れ子にされた内及び外プランジャを有する。バルブハウジングは、ボアによって流体的に連結された流入ポートと流出ポートを有し、流入ポート及び流出ポートは、流入ポートと流出ポートとの間に配置された一対の入れ子にされた付勢要素によってそれぞれのシール面に向って付勢されたプランジャによって、互いにシールされる。内プランジャは、外プランジャ内で、シール位置とリップと接触している第２位置との間をスライドできる。付勢要素の力に打ち勝つのに十分高い、流入ポートの中の圧力により、内プランジャを外プランジャ内で第２位置までスライドさせ、すると外プランジャは、流入ポートと流出ポートとの間のシールを取り除くためにボア内でスライドし始める。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体システム用のバルブであって、
（ａ）流入ポート、流出ポート、前記流入ポートを前記流出ポートに流体的に連結するボアを有するハウジングと、
（ｂ）前記流入ポートと前記流出ポートとの間で、間隔を隔てた位置に設けられた内シール面及び外シール面と、
（ｃ）前記ボア内にスライド可能に配置され、外付勢要素によって付勢されて前記外シール面と係合するシール面、及び前記入口と前記出口との間で軸方向に延びる、前記ボアの壁の一部分と係合する円周シール面を有する外シール部材と、
（ｄ）前記外プランジャ内に配置され、内付勢要素によって前記内シール面と密封係合される内シール部材と、を含み、
前記外シール部材は、流体が、前記流入ポートと前記流出ポートとの間を流れる開位置に移動できること、
を特徴とするバルブ。
【請求項２】
前記内シール部材は、ボールからなり、前記内シール面は、前記外シール部材によって提供され、前記ボールは、前記外シール部材内で前記当接部と前記内シール面との間をスライドできる、
請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
外シール面は、前記ボアの壁に関して傾けられる、
請求項２に記載のバルブ。
【請求項４】
前記外シール面は、前記入口を包囲し、前記内シール面は、前記入口と整合した、前記外シール部材の通路を包囲する、
請求項２に記載のバルブ。
【請求項５】
前記付勢要素はバネである、
請求項１に記載のバルブ。
【請求項６】
前記バネは、入れ子にされる、
請求項５に記載のバルブ。
【請求項７】
前記外シール部材は、前記開位置で前記出口と整合するための、前記円周シール面と前記外シール面を分離する開口を含む、
請求項１に記載のバルブ。
【請求項８】
前記外シール部材は、前記内シール部材を受け入れるための開放端を有し、前記内シール部材は、前記入口を密封するための閉鎖端を含み、前記ボアは、前記外シール面を提供し、且つ前記内シール部材と係合する前記内シール部材の一部分を受け入れるための、前記外シール面と前記入口との間に延びる内ボアを提供する前記入口に向って内方に段状にされている、
請求項１に記載のバルブ。
【請求項９】
前記内シール面は、前記内ボアに関して傾けられる、
請求項８に記載のバルブ。
【請求項１０】
前記共同移動中、前記外シール部材は、前記外シール面が前記出口と整合するとき前記開位置を提供するために、摺動して前記入口から離れる、
請求項８に記載のバルブ。
【請求項１１】
前記シール部材と前記付勢要素は、前記ボア内に同軸に配置される、
請求項８に記載のバルブ。
【請求項１２】
前記バルブは、エンジン潤滑システムのオイルポンプに圧力リリーフを与える、
請求項１に記載のバルブ。
【請求項１３】
前記プランジャの間にあって、プランジャ間の相対移動を制限し、且つ前記開位置まで前記プランジャの共同移動を引き起こす当接部をさらに含む、
請求項１に記載のバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体システムに使用される圧力リリーフバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体システムに使用される圧力リリーフバルブは、一般的には、システムの損傷を防止するために、特定の圧力で開くように設計されたワンウェイバルブである。例えば、圧力リリーフバルブは、予測できない制限が起こるならば、エンジン速度が増すとオイルポンプ内に、或いはポンプの下流に発生する過度の圧力を軽減するために、エンジンの潤滑システムに使用される。
【０００３】
流体システムに使用されるポンプは、汚染を受けやすい。エンジンの場合、汚染は、一般的には、エンジンに由来し、鉄、アルミ、砂等の粒子を含むかもしれない。フィルタ及び入口スクリーンが設けられるけれども、システムは、汚染物質の或る粒子がポンプに達するという前提で設計されており、従って、それは、汚染物質を、問題なしにポンプの中を通るように設計される。
【０００４】
在来のリリーフバルブは、ボアの中に座を有し、バルブ部材が付勢されて座と係合する。バルブが閉じられるときシールを維持するために、ボアとバルブ部材との間に公称隙間がある。特に、ポンプが高い位置に取り付けられ、且つバルブを通る流れが入口に再循環される場合、エンジンが始動すると、ポンプのプライミングを確実にするために、有効なシールが必要である。汚染物質の粒子がバルブ部材とボアの間に引っ掛かるようになれば、リリーフバルブは、開位置に楔止めされる。リリーフバルブが開位置に楔止めされると、エンジンが切られたときポンプはオイルを排出し、エンジンが初期に始動されるときプライミングできないかもしれない。これは、エンジンの早期の故障に至ることがある。粒子が楔止めする傾向は、ポンプの中の圧力が降下し、バルブが閉じているとき、すなわちエンジンが停止するときに特にはっきりわかり、それによって問題を悪化させる。
【０００５】
Sands氏の米国特許第４，９５３，５８８号は、一対のポペットバルブが、ラインを密封するために、互いに独立に作用するように配置されたチェックバルブ組立体を開示する。この組立体の目的は、ポペットバルブの一つが動かなくなれば、逆流を阻止することにある。Sands氏の特許は、高圧でのリリーフではなく、流れに対する公称抵抗だけが認識されるチェックバルブに向けられている。それによってリリーフバルブの圧力／流れ特性ではなく、バルブの独立の操作が第一の関心事である。リリーフバルブとして使用されるならば、バルブの各々の独立特性は、各々別々のリリーフバルブとして機能するように要求し、圧力を正確に調整するために、これらの操作を合わす上で著しい困難を引き起こす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明は、上述の欠点を除去し、又は緩和することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一側面では、流体システムのためのバルブが提供され、流入ポート、流出ポート、流入ポートを流出ポートに流体的に連結するボア、流入ポートと流出ポートとの間で間隙を隔てた位置に設けられた内シール面、及び外シール面を有するハウジングを含む。バルブは、また、ボア内にスライド可能に配置され、外付勢要素によって付勢されて外シール面と係合するシール面を有する外シール部材、入口と出口との間で軸方向に延びる、ボアの壁の一部分に係合する円周シール面、及び外プランジャ内に入れ子にされ、内付勢要素によって内シール面と密封係合される内シール部材を含む。外プランジャは、流体が流入ポートと流出ポートとの間を流れる開位置まで移動できる。
【０００８】
今、発明の実施形態を、例示として、添付図面を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
従って、図１及び２を参照すると、エンジンのためのオイル源は、エンジンによって駆動され、ポンプハウジングH内で回転するベーン付きインペラーVを有するポンプPを含む。オイルは、入口IによってハウジングHの中に吸い込まれ、供給ポートSに送出される。オイルを、供給ポートSから入口Iに再循環させるために、供給ポートSと入口Iとの間にバイパス路Bが設けられる。バイパス路Bを通る流れは、供給ポートSの中の圧力が予め決定された値を越えるときに流れを許すように開き、且つオイルの圧力がその値以下に降下するときに閉じるバルブ１０によって制御される。多くの装置では、ポンプPは、高い位置でエンジンに取り付けられ、オイルをエンジンより下のオイル貯めから、入口Iを通ってハウジングHに吸い込む。
【００１０】
バルブ１０は、一般的には、供給ポートSに連結された圧力流入ポート１４、及びバイパス路Bに連結された流出ポート１６を有するバルブハウジング１２を含む。流入ポート１４及び流出ポート１６は、段付きボア１７に沿って軸方向に間隔を隔ている。
【００１１】
段付きボア１７は、バルブハウジング１２内で、流入ポート１４から流出ポート１６を経てハウジング１２内の凹部３１まで延びる。一対の半径方向座２４，２８が内円周シール面３２によって分離されてボア１７内に形成される。半径方向座２４は、流入ポート１４に隣接して位置決めされ、ポートと内シール面３２との間に延びる。半径方向座２８は、内シール面３２とボア１７の大部分をなし、流出ポートによって横切られる外円周シール面３４との間に延びる。保持ディスク３０によって提供され、ピン（又は他の手段）によって固定されるリテーナーが、凹部３１の中に配置される。
【００１２】
内シール部材又はプランジャ１８、及び外シール部材又はプランジャ２０が、ボア１７内で入れ子にされ、それぞれの内バネ２２及び外バネ２６によって流入ポート１４に向って付勢される。外プランジャ２０は、一端にシール面２９を、反対側の端に半径方向リップ２１を有する円筒形のスリーブとして形成される。シール面２９は、リップ２１と保持ディスク３０との間で作用する外バネ２６によって付勢されて、外半径方向シール面２８と係合する。外プランジャ２０は、半径方向面２９と流出ポート１６との間で、ボア１７内に厳密な滑り嵌めを提供するように寸法決めされる。これは、外プランジャがボア１７内でスライドする間、外プランジャの外面２３と外円周シール面３４との間にシールを維持し、かくして、プランジャ２０とボア１７との間に、（ボアに沿って軸方向に延びる）一対の別々の密封バンド、即ち一つの半径方向密封バンド、及び一つの円周方向密封バンドを提供する。
【００１３】
内プランジャ１８は、ボア１７の中の内シール面２４と向い合った一端にシール面２５を有する「カップ形」部材として形成される。プランジャ１８は、プランジャ１８とボア１７との間を密封するために、円周シール面３２内に嵌まる厳密なスライド部材である。シール面２５は、プランジャ１８の内部とリテーナー３０との間に着座され、外バネ２６内に入れ子にされた内バネ２２によって付勢されて、内半径方向座２４と係合する。内プランジャ１８は、これらの滑り係合の軸方向の範囲に亘って、二つのプランジャ１８，２０の間を密封維持するために、外プランジャ２０内に嵌まるスライド部材である。内プランジャ１８の後端は、プランジャ１８とプランジャ２０との間の相対移動を制限するために、リップ２１に当接する。プランジャ１８とプランジャ２０との間の関係は、また、バネ２２が密着高さに達する、又は早期の疲労破壊を経験するのを防ぐのを助ける。
【００１４】
図２に示す位置は、流入ポート１４の中の流体の圧力が、バルブ１０を利用する特定の構成部品の最大の所望作動圧力にある、或いはそれ以下である、通常の作動状態下にあるバルブを示す。この位置では、プランジャ１８と半径方向面２４及び円周シール３２の両者との間にシールが、さらに、プランジャ２０と半径方向面２８及び円周シール３４との間に一対のシールが設けられる。加えて、プランジャ１８とプランジャ２０との間にスライドするシールが設けられる。
【００１５】
流入ポート１４の中の圧力が上昇すると、シール面２５に加えられる力により、内プランジャ１８が内バネ２２を圧縮させ、外プランジャ２０内でスライドし始める。この移動中、プランジャ１８と円周面３２との間にシールは維持される。内バネ２２の付勢力は、クラッキング圧力又は開放圧力より下の予め決定された値で、内プランジャ１８が、リップ２１に当接する内プランジャ１８内の内バネ２２によって加えられる付勢力に打ち勝つように圧力の変化に応答するために選ばれる。
【００１６】
プランジャ１８がリップ２１と当接するとき、圧力のさらなる増大は、圧力が両プランジャの全面に作用するので、両バネ２２，２６の付勢に抗してプランジャ１８，２１の共同移動を引き起こす。
【００１７】
外プランジャ２０のシール面２９が流出ポート１６を覆わなくなるまで、流入ポート１４と流出ポート１６との間にシールが維持される。ポート１６がさらされると、流入ポート１４の中にある流体は、流出ポート１６を通過して供給ポートSの中の圧力を予め決定された値に維持する。
【００１８】
外プランジャ２０が、リップ２１に係合する内プランジャ１８を要求することなく移動するように設計されてもよいことは理解されよう。例えば、シール面２９は、予め決定された圧力（及び対応するバネ）が、また、外プランジャ２０を移動させるように、部分的にさらされるように設計されてもよい。
【００１９】
プランジャ１８，２０は、流入ポート１４の中の圧力が最大の所望圧力以下に降下するとき、図２に示す位置を回復する。バネ２２，２６によって加えられる付勢力により、これらの力が、流入ポート１４の中の流体圧力によってシール面２５，２９に加えられる力に打ち勝つとき、プランジャ１８，２０を所定位置に後退させる。最初に、内プランジャ１８及び外プランジャ２０は、外プランジャ２０が半径面２９に係合するまで一斉に移動する。しかる後、内プランジャ１８は、端面２５が座２４に着座するまで外プランジャ２０から延びる。プランジャ１８，２０は、開口中、共通の付勢に抗して一斉に作用し、それによって、リリーフ圧力の制御を容易にすることに気付くであろう。
【００２０】
上で述べたように、エンジンのオイル貯めの中のオイルは、バルブの正常な操作を妨げる汚染物質を含むかもしれない。バルブ１０に開位置で汚染物質が引っ掛かるならば、供給ポートSと流入ポートIとの間の直結がなされ、エンジンを再始動するときポンプのプライミングを妨げる。多シール面及びプランジャの独立操作により、バルブの操作に及ぼす影響を緩和し、事実上、殆どの最も極端な情況で、ポンプのプライミングを可能にする。
【００２１】
図３ａに示すように、汚染物質４４が、プランジャ１８とプランジャ２０との間に引っ掛かり、相対的なスライド移動を妨げるかもしれない。内プランジャ１８がプランジャ２０内に保持されているならば、外プランジャ２０は、閉位置に移動して半径面２８及び円周シール３４にシールがなされる。かくして、ポンプの復帰を可能にする有効なシールが得られる。その上、バルブ１０は、圧力を軽減するように機能し続ける。
【００２２】
プランジャ１８が、プランジャ２０から部分的に延びるように楔止めされるならば、プランジャ１８と円周面３２との間に追加のシールが提供される。
【００２３】
変形として、プランジャ１８は、図３ｂに示すように部分的に延びている間に楔止めされるかもしれない。その位置では、外プランジャ２０は、そのシール位置から離れて保持されるけれども、プランジャ１８は、半径方向面２４に着座し、内円周シール３２に対して密封する。従ってバルブは、ポンプのキャビティを密封し、ポンプを再びプライミングするように働く。
【００２４】
典型的には、汚染物質による楔は、過度状態であり、加圧下の流体の流れによってポンプの次の操作で取り除かれる。
【００２５】
汚染物質は、それぞれ図３ｃ及び３ｄに示すように、半径方向座２４，２８に引っ掛かるようになるかもしれない。プランジャ１８，２０の独立移動により、プライミングをなすのに有効なシールが得られる。図３ｃに示すように、汚染物質が半径方向座２４に存在する場合、円周壁３２，３４、及び半径方向座２８にシールが確立される。
【００２６】
同様に、汚染物質が半径方向座２８に存在する場合、円周壁３２，３４及び半径方向座２４にシールが確立される。
【００２７】
両方の場合、ポンプは、再びプライミングすることができ、バルブは、ポンプの再始動時にリリーフバルブとして機能する。
【００２８】
さらなる潜在的な故障が図３ｅに示され、ここでは、汚染物質が出口１６に引っ掛かり、外プランジャ２０が再び着座するのを妨げる。この状態では、内プランジャは、バネの付勢で密封位置まで自由に移動するから、半径方向面２４及び円周シール３２にシールを確立する。従って、この場合もやはり、ポンプの再プライミングが容易になり、一旦ポンプが再プライミングされると、油圧回路に圧力を確立することができる。
【００２９】
万が一、バネの一つが故障したら、プランジャの独立操作は、この場合もやはり、残りのバネの作用で、有効なシール及び継続操作を確保する。
【００３０】
従って、潜在的な故障モードに順応するために、予備装置がバルブの中に一体化される。
【００３１】
バルブ１０のさらなる実施形態が図４に示され、同様の構成部品を表示するために、明瞭のために添え字ａを加えて同様な参照番号が使用される。図４の実施形態では、外プランジャ２０ａは、プランジャ２０ａ内の軸方向に間隔を隔てた位置に、一対の部分球形座５０，５２を設けるように修正される。プランジャ２２ａには、座５０と座５２との間にクロスポート５４が設けられる。クロスポート５４は、プランジャ２２ａが座２４ａに接するとき流出ポート１６ａと整合しないが、プランジャ２２ａがスライドして座２４ａから離れると、クロスポート５４が移動して流出ポート１６ａと整列するようにプランジャ２２ａに位置決めされている。
【００３２】
内プランジャ１８は、座５０，５２の直径に相当する直径のボール５６と置き換えられる。ボールを座５０に保持するために、バネ２２ａがボール５６に作用し、供給ポートＳから入口Ｉへの流れを妨げる。供給ポートＳの中の圧力がバネ２２ａの付勢を越えるとき、ボール５６が座５２に向って移動され、そして、圧力が増すと、プランジャ２０ａ及びボール５６の全面が油圧を受ける。プランジャ２０ａは、バネ２６ａの付勢に抗して作用し、クロスポート５４が流出ポート１６ａと整合するまで、ボア１７ａ内で軸方向に移動する。すると、再循環の流れが、座５０及びクロスポート５４を通して起こる。圧力が降下するならば、ボール５４は、プランジャ２２ａが流出ポート１６ａを再び閉じるまで座５２に保持され、そして圧力が降下し続けると、ボール５４は、移動され、座５０と係合する。
【００３３】
汚染物質によりボール５４が座５０から離れて保持されるならば、外プランジャ２２ａは、半径方向座２４ａ及び円周シール３４ａを再びシールしてポンプＰの再プライミングを可能にすることは明らかである。プランジャ２２ａが開放保持されるならば、ボール５４は、座５０に着座し、座５０から流出ポート１６ａを通る流路を閉じる。従って、この場合もやはり、バルブ１０が開位置に維持され、ポンプＰの再プライミングを妨げる可能性を軽減する予備装置を提供する。二つの「クラッキング」圧力、すなわちボール５４及びプランジャ２２ａのための「クラッキング」圧力は典型的に異なるが、これはエンジンを「プライミングできない」状態から依然として保護する。
【００３４】
ボール５４とプランジャ２２ａの面との間にチップ又は汚染物質の粒子が挟まるならば、ボール５４は、自身で再び整合し、部分円周を依然としてシールする。これは、漏れ路が小さいので、エンジンのプライミングに役立つ。
【００３５】
ボール５４は、また、流体がボール５４の面の上を通ってバルブ１０を出るのでより円滑な流路の利点を提供する。これは、汚染物質の粒子がシステムから出るのを助長する。
【００３６】
本発明をが幾つかの具体的な実施形態を参照して説明したが、その種々の修正は、ここに添付した特許請求の範囲に記載の発明の精神及び範囲から逸脱することなく、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】圧力リリーフバルブを有する液圧ポンプの概略図である。
【図２】線II-IIに沿う図1のバルブの断面図である。
【図３】図３ａ〜図３ｅは、異なる状態で図２のバルブの操作を示す一連の図である。
【図４】図２に示すバルブの変形形態の断面図である。
【図１】
2009504994.tif 000003
【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
2009504994.tif 000009
【図４】
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【国際調査報告】
2009504994.tif 000011
2009504994.tif 000012