(57)【要約】  【課題】リリーフ弁の自励振動が生じることを抑制し、リリーフ弁を安価にする。  【解決手段】本リリーフ弁３では、弁孔９を形成する筒状のスリーブ１０と、弁孔９内にスライド自在に挿入され且つ閉じ方向Ｆ２に付勢されるピストン１１とを備える。ピストン１１は、カップ形状をなす。ピストン１１は、周側壁１１ｂと、端壁１１ａとを有する。周側壁１１ｂは、弁孔９の内周面９ａに摺接する外周面１１ｃ、および作動油圧を受ける内周面１１ｄを有する。作動油圧が上昇すると、周側壁１１ｂが弾性的に拡開して、弁孔９の内周面９ａとの間の摩擦が増す。その結果、ピストン１１が自励振動を生じることを抑制できる。しかも、自励振動の抑制は、ピストン１１をカップ形状に形状変更することにより実現され、部品点数の増加を抑制できて、リリーフ弁３を安価にできる。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁孔内にスライド自在に挿入され且つ閉じ方向に付勢されるピストンを備え、このピストンが受ける作動油圧が所定値に達したときに、ピストンが移動して、作動油を弁孔から逃がし油路に逃がすリリーフ弁において、
上記ピストンは、作動油圧の上昇に伴って弾性的に拡開可能な周側壁を含むカップ形状をなし、上記周側壁は、弁孔の内周面に摺接する外周面と、作動油圧を受ける内周面とを有することを特徴とするリリーフ弁。
【請求項２】
請求項１に記載のリリーフ弁において、
上記逃がし油路は、弁孔の内周面に開口するポートを有することを特徴とするリリーフ弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、油圧ポンプ等に用いられるリリーフ弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ポンプは、例えば、自動車の油圧式パワーステアリング装置に用いられ、このような用途の油圧ポンプでは、最大圧力を規制するリリーフ弁として、ピストン弁タイプのものが多く用いられている。
ピストン弁タイプのリリーフ弁では、ピストンがばねで付勢されて筒状のスリーブ内に移動自在に嵌められていて、ピストンが高圧の作動油圧を受けると、ばねの付勢力に抗してスリーブ内で移動し、作動油が逃がし油路へ逃がされるようになっている。
【０００３】
しかし、作動油が逃がされる際に、ピストンが自励振動を生じる結果、異音が発生することがある。
そこで、異音の発生を抑制するために、特許文献１には、ピストンとスリーブとの間にシールリングを介在させたリリーフ弁が示されている。また、特許文献２には、弁本体を開くためのパイロット弁を付加する構造のリリーフ弁が示されている。
【特許文献１】特開２００１−３４３０８０号公報
【特許文献２】特開平９−７２４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１，２では、異音の発生を抑制するためにシールリング、パイロット弁等の部品が追加されるので、部品点数が増し、その結果、製造コストが高価になっていた。
そこで、この発明の目的は、ピストンが自励振動を生じることを抑制できて安価なリリーフ弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のリリーフ弁は、弁孔内にスライド自在に挿入され且つ閉じ方向に付勢されるピストンを備え、このピストンが受ける作動油圧が所定値に達したときに、ピストンが移動して、作動油を弁孔から逃がし油路に逃がすリリーフ弁において、上記ピストンは、作動油圧の上昇に伴って弾性的に拡開可能な周側壁を含むカップ形状をなし、上記周側壁は、弁孔の内周面に摺接する外周面と、作動油圧を受ける内周面とを有することを特徴とする。この発明によれば、高圧の作動油が周側壁の内周面に作用すると、周側壁が拡開して、周側壁の外周面と弁孔の内周面との間の摩擦が増す。その結果、ピストンが自励振動を生じることを抑制できる。しかも、自励振動の抑制は、ピストンのカップ形状への形状変更により実現されるので、部品点数の増加を抑制できて、部品コストおよび組立コストの増加を抑制でき、リリーフ弁を安価にできる。
【０００６】
また、本発明において、上記逃がし油路は、弁孔の内周面に開口するポートを有する場合がある。この場合、作動油圧が高まって所定値に達すると、ピストンが弁孔内を摩擦抵抗を伴って移動し、内周面のポートが徐々に開かれる。その結果、作動油圧の急変を抑制できるので、ピストンの自励振動をより一層抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態では、リリーフ弁が自動車の油圧式パワーステアリング装置の油圧ポンプに適用される場合に則して説明する。なお、本発明はこれに限らず、自動車用以外の用途の油圧ポンプに適用することもできる。
図１は、本発明の実施の形態のリリーフ弁の断面図であり、リリーフ弁に関連する構成についても模式的に図示されている。
【０００８】
油圧ポンプ１は、ポンプ本体２と、ポンプ本体２の吐出室に接続されたリリーフ弁３とを有している。
ポンプ本体２は、電動モータ（図示せず）により駆動され、ギヤポンプからなる。ポンプ本体２の吸込室は、低圧室としての油タンク４に連通している。ポンプ本体２の吐出室は、制御弁５を介して、操舵補助力を発生する油圧アクチュエータとしての油圧パワーシリンダ６に接続されている。油圧パワーシリンダ６は一対の油室を有する。一対の油室のうちの何れか一方の油室に、吐出室からの高圧の作動油が制御弁５により導かれて、操舵補助力を発生するようにされている。
【０００９】
リリーフ弁３は、ポンプ本体２の吐出室と制御弁５との間を接続する油路７に設けられている。リリーフ弁３は、ポンプ本体２の吐出室内の作動油圧を、所定値以下に規制するために設けられている。吐出室内の作動油圧が所定値を上回ったときに、吐出室からの作動油の一部が逃がし油路８を経て低圧室としての油タンク４へ逃がされる。
リリーフ弁３は、弁孔９を形成する筒状のスリーブ１０と、スリーブ１０内に移動自在に保持された弁体としてのピストン１１と、スリーブ１０およびピストン１１を収容するハウジング１２とを有している。
【００１０】
ハウジング１２は、複数の部品により構成されている。ハウジング１２は、作動油が外部に漏れないように、スリーブ１０およびピストン１１を収容しつつ、ポンプ本体２の吐出室と制御弁５との間を接続する油路７の少なくとも一部と、この油路７に接続されていてポンプ本体２の吐出室と上述の弁孔９とを連通させる導入油路１３と、弁孔９と連通可能な低圧室１４とを形成している。この低圧室１４は、スリーブ１０の周囲に区画されていて、作動油圧が高圧になったときに作動油を逃がすために設けられた空間であり、上述の逃がし油路８の一部を構成している。
【００１１】
スリーブ１０は、ハウジング１２に固定され、円筒形状をなす。スリーブ１０は、スリーブ１０の軸線１０ａの延びる方向（軸方向）に貫通する上述の弁孔９と、径方向に貫通する２つの横孔１５とを有している。なお、横孔１５は、複数でも単数でもよく、少なくとも一つがあればよい。
図２は、図１に示すリリーフ弁３の要部の拡大断面図である。図１と図２を参照する。弁孔９は、内周面９ａを有している。内周面９ａは、円筒形状をなし、スリーブ１０の軸線１０ａに沿って真直に同心で延びている。内周面９ａは、段付き形状をなし、ピストン１１が嵌合された嵌合部９ｂと、この嵌合部９ｂよりも導入油路１３寄りに配置された入口部９ｃとを有している。入口部９ｃは、嵌合部９ｂよりも大径に形成されている。嵌合部９ｂは、ピストン１１を、スリーブ１０の軸方向に沿って移動自在に嵌合している。
【００１２】
一対の横孔１５は、互いに対向して配置され、互いに同様に形成されている。横孔１５は、弁孔９の内周面９ａの嵌合部９ｂに形成された開口１５ａと、スリーブ１０の外周面１０ｂに形成された開口１５ｂとを有する。横孔１５は、弁孔９の内部とスリーブ１０の外側にある低圧室１４とを連通する。横孔１５は逃がし油路８の一部を構成している。
逃がし油路８は、スリーブ１０の横孔１５と、ハウジング１２の低圧室１４とを有している。低圧室１４が油タンク４に連通している。逃がし油路８は、作動油が逃がされるときの流れの方向に沿っての上流側の端部にポートを有している。このポートは、弁孔９に臨み、具体的には上述の開口１５ａにより構成されていて、ピストン１１により開閉可能とされている。
【００１３】
ピストン１１は、カップ形状をなし、鋼等の金属により形成されている。カップ形状の凹部が弁孔９の入口部９ｃに臨み、且つピストン１１と弁孔９とは互いに同心にされて、ピストン１１は弁孔９内に配置されている。ピストン１１の中心軸線に沿う方向についてのピストン１１の長さは、ピストン１１の外周面の直径よりも長くされている。
ピストン１１は、円柱形状の端壁１１ａと、円筒形状をなして径方向に薄肉の周側壁１１ｂとを有する。端壁１１ａと周側壁１１ｂとが、上述の凹部を区画している。この凹部は、入口部９ｃにのみ開口している。
【００１４】
周側壁１１ｂは、端壁１１ａの外周縁部から、ピストン１１の中心軸線に沿って一方の側へ向けて真直に所定の延設長さで延びていて、延設端は、拘束されずに、弾性的に径方向に変位可能な自由端とされている。周側壁１１ｂの延設長さ（凹部の深さに相当する。）は、周側壁１１ｂの内周の直径よりも大きくされている。周側壁１１ｂの肉厚（径方向寸法）は、軸方向および周方向について一定とされている。
【００１５】
周側壁１１ｂは、弁孔９の内周面９ａに摺接する外周面１１ｃと、導入油路１３からの作動油の作動油圧を受ける内周面１１ｄとを有する。部品単品の状態では、外周面１１ｃの直径は、弁孔９の内周面９ａの直径よりも、微小量小さく形成されていて、ピストン１１を弁孔９に挿入しやすくされている。
周側壁１１ｂの内周面１１ｄに受けた作動油圧の上昇に伴って、周側壁１１ｂは弾性的に拡開可能とされる。すなわち、周側壁１１ｂの外周面１１ｃが弁孔９の内周面９ａに当接するまでは、作動油圧の上昇に伴って、周側壁１１ｂは弾性的に拡開することができる。一方で、周側壁１１ｂの外周面１１ｃが弁孔９の内周面９ａに当接した状態では、作動油圧が上昇しても、周側壁１１ｂの拡開が抑制される。
【００１６】
ピストン１１は、弁孔９内にスライド自在に挿入されていて、スリーブ１０の軸方向に所定範囲、すなわち、予め定められた第１および第２の位置の間を移動できるようにされている。第１および第２の位置は、スリーブ１０の軸方向に所定距離を離れて設定されている。また、第１および第２の位置の間に、第３の位置が設定されている。作動油圧が上昇すると、ピストン１１が第１の位置から第２の位置へ向けて移動し、作動油圧に応じた位置に変位するようにされている。
【００１７】
図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃは、図１に示すリリーフ弁３の動作を模式的に示す断面図であり、作動油圧が高くなるのにしたがう状態の変化を図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃの順で示し、各図にはハッチングを省略されている。
図３Ａを参照して、作動油圧が低いときにはピストン１１は第１の位置に位置している。このとき、ピストン１１の周側壁１１ｂの端縁１１ｅが横孔１５の開口１５ａよりも弁孔９の入口部９ｃ寄りに位置し、周側壁１１ｂが開口１５ａの全体を覆って塞いでいる。これにより、弁孔９が閉じられて、逃がし油路８に連通しないようにされている。
【００１８】
図３Ａと図３Ｂに示すように、ピストン１１が、第１の位置から、弁孔９の入口部９ｃから遠ざかる方向である開き方向Ｆ１へ向けて移動し、ピストン１１の周側壁１１ｂの端縁１１ｅと、横孔１５の開口１５ａの縁部であって入口部９ｃ寄りの縁部とが互いに同じ位置に位置して対向する第３の位置を少しでも越えて第２の位置寄りに位置すると、弁孔９が開き始める。逆に、ピストン１１が第３の位置を少しでも越えて第１の位置寄りに位置すると、弁孔９が閉じられる。
【００１９】
また、図示していないが、ピストン１１が第２の位置に位置しているときには、ピストン１１の周側壁１１ｂの端縁１１ｅと入口部９ｃとの間に、横孔１５の開口１５ａが位置するようにされ、開口１５ａの全体が開放されている。これにより、弁孔９が開かれて、弁孔９が逃がし油路８に連通している。
一方で、作動油圧が低下すると、後述するようにして、ピストン１１が、開き方向Ｆ１とは逆向きの方向である閉じ方向Ｆ２へ向けて移動し、第３の位置と第１の位置との間の位置へ変位することにより、弁孔９が閉じられる。
【００２０】
図１に戻って、リリーフ弁３は、ピストン１１を閉じ方向Ｆ２に弾力的に付勢する付勢部材であり且つ弾性体としてのばね１６と、リリーフ弁３により作動油が低圧室１４に逃がされるときの作動油圧の上記所定値を調節するための調節部１７とを有している。
ばね１６は、圧縮コイルばねからなる。ばね１６の一方の端部１６ａは、第１の受け部材１８により受けられている。ばね１６の付勢力を受けた第１の受け部材１８は、作動油圧を受けたピストン１１の端壁１１ａに当接している。また、作動油圧による開き方向Ｆ１への押圧力が、ばねの付勢力よりも小さいときには、第１の受け部材１８は、端壁１１ａとともに、スリーブ１０の端部１０ｃにも当接している。第１の受け部材１８とピストン１１とは、互いに当接した状態で一体移動することができる。なお、第１の受け部材１８とピストン１１の端壁１１ａとは一体移動できるように互いに連結されてもよい。
【００２１】
ばね１６の他方の端部１６ｂは、ハウジング１２に保持された状態で、スリーブ１０の軸方向について調節部１７により位置調節可能とされている。
調節部１７は、ばね１６の他方の端部１６ｂを受ける第２の受け部材１９と、第２の受け部材１９に設けられた雄ねじ２０と、ハウジング１２に設けられた雌ねじ２１と、第２の受け部材１９の移動をロックするためのロックナット２２とを有している。ハウジング１２の雌ねじ２１に、第２の受け部材１９の雄ねじ２０がねじ込まれていて、この雄ねじ２０にロックナット２２がねじ込まれている。ハウジング１２の雌ねじ２１への第２の受け部材１９の雄ねじ２０のねじ込み量を調節でき、これにより、ばね１６の他方の端部１６ｂの固定位置をスリーブ１０の軸方向に沿って調節できる。その結果、ピストン１１が予め定める位置に位置しているときのばね１６の弾性圧縮変形量、ひいてはばね１６による付勢力を調節することができる。
【００２２】
図１と図３Ａとを参照して、リリーフ弁３の動作を説明する。通常時に、ポンプ本体２の吐出室の作動油圧が適正範囲内の値であるときには、ピストン１１は第１の位置にあり、弁孔９は閉じられている。
図１と図３Ｂを参照して、ポンプ本体２の吐出室の作動油圧が高まると、弁孔９内の作動油圧も高まる。高圧の作動油圧がピストン１１の内周面１１ｄに作用し、ピストン１１の周側壁１１ｂが拡開する。
【００２３】
本実施の形態では、ピストン１１が第１および第３の位置の間に位置し、弁孔９が閉じた状態で、拡開した周側壁１１ｂの最大直径が、弁孔９の内周面９ａの直径と等しい値に達して、周側壁１１ｂの外周面１１ｃが、弁孔９の内周面９ａに全周で接触できるようにされている。その結果、ピストン１１が移動する際に、弁孔９と周側壁１１ｂとの間に作用する摩擦力が大きくなる。
【００２４】
作動油圧が高くなるのにしたがって、弁孔９と周側壁１１ｂとがより広い領域で互いに接し、その結果、弁孔９と周側壁１１ｂとの間に作用する摩擦力がより大きくなる。これとともに、図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、ピストン１１が、摩擦力およびばね１６の付勢力に抗しつつ第１の位置から開き方向Ｆ１に向けて移動し、作動油圧に応じて決まる位置に変位する。
【００２５】
ピストン１１が第３の位置と第２の位置との間の位置に位置すると、弁孔９と逃がし油路８とが連通し、高圧の作動油が弁孔９から逃がし油路８に逃がされて、作動油圧が低下する。作動油圧が低下すると、ピストン１１が、摩擦力に抗して閉じ方向Ｆ２へ移動し、弁孔９が閉じて、作動油圧の低下が止まる。このように、弁孔９が繰り返し開閉されて、作動油圧が一定に維持される。この間、ピストン１１には、常時摩擦力が作用し、作動油圧が多少変動するとしても、ピストン１１の移動や振動が生じることが抑制される。
【００２６】
このように本発明の実施形態によれば、ピストン１１が作動油圧の上昇に伴って弾性的に拡開可能な周側壁１１ｂを含むようにしてある。これにより、高圧の作動油が周側壁１１ｂの内周面１１ｄに作用すると、周側壁１１ｂが拡開して、周側壁１１ｂの外周面１１ｃと弁孔９の内周面９ａとの間の摩擦が増す。その結果、ピストン１１が自励振動を生じることを抑制できる。しかも、自励振動の抑制は、ピストン１１のカップ形状への形状変更により実現されるので、自励振動を抑制するために従来設けられていた部品を簡素化したり廃止したりでき、部品点数の増加を抑制できて、部品コストおよび組立コストの増加を抑制でき、リリーフ弁３を安価にできる。
【００２７】
また、逃がし油路８のポートとしての開口１５ａが、弁孔９の内周面９ａに開口するようにしたので、作動油圧が高まって所定値に達すると、ピストン１１が弁孔９内を摩擦抵抗を伴って移動し、内周面９ａのポートが徐々に開かれる。その結果、作動油圧の急変を抑制できるので、ピストン１１の自励振動をより一層抑制できる。
また、ピストン１１の自励振動を抑制できるので、これに起因するピストン１１と弁孔９の内周面９ａとが互いにぶつかるときに異音が生じることを抑制できる。
【００２８】
自励振動の抑制のためにピストン１１をカップ形状にすることは、小形のピストン１１、ひいては小形のリリーフ弁３に容易に適用できる。
また、弁孔９の内周面９ａに開口１５ａを設け、この開口１５ａをピストン１１の周側壁１１ｂにより開閉するようにし、この周側壁１１ｂを弁孔９の内周面９ａに全周で接触させる作動油圧の値を、開口１５ａを開き始める作動油圧の値よりも低く、より好ましくは、通常時の作動油圧の値よりも低くしている。これにより、通常時に周側壁１１ｂの拡開により弁孔９とピストン１１との間を封止でき、作動油が弁孔９から逃がし油路８へ漏れることを抑制することができる。従って、弁孔９とピストン１１との間を封止するためのシール部材を簡素化したり、廃止したりすることができる。
【００２９】
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
例えば、周側壁１１ｂが拡開して、その外周面１１ｃが弁孔９の内周面９ａに全周で接触するのは、ピストン１１が第１の位置に位置するときでもよいし、第３の位置から第２の位置の間の位置に位置するときでもよい。
【００３０】
また、ハウジング１２とスリーブ１０とが一体に形成されていてもよい。また、ピストン１１と第１の受け部材１８とは一体に形成されてもよい。
また、図４および図５に示すように、ピストン１１は、当該ピストン１１の移動に伴って弁孔９と逃がし油路８とを連通させることのできる連通路２３を有するスプール構造のものであってもよい。連通路２３は、ピストン１１の端壁１１ａを径方向に貫通する横孔２３ａと、この横孔２３ａとピストン１１の周側壁１１ｂの内側の凹部とを連通する縦孔２３ｂとを有する。ピストン１１が開き方向Ｆ１へ向けて移動すると、図５に示すように横孔２３ａが低圧室１４内に開口して、弁孔９と逃がし油路８とが互いに連通する。逆にピストン１１が閉じ方向Ｆ２へ向けて移動すると、図４に示すように横孔２３ａが弁孔９の内周面９ａの嵌合部９ｂにより塞がれて、弁孔９と逃がし油路８とは互いに連通しない。なお、図４の実施形態では、図２の実施形態の横孔１５は廃止されている。また、ピストン１１と第１の受け部材１８とは、一体に形成されている。
【００３１】
ポンプ本体２は、ギヤポンプ以外のタイプのポンプ、例えばベーンポンプであってもよい。また、ポンプ本体２は、自動車のエンジンにより駆動されてもよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態のリリーフ弁の断面図であり、リリーフ弁に関連する構成についても模式的に図示されている。
【図２】図１のリリーフ弁の要部の拡大断面図である。
【図３】図１に示すリリーフ弁の動作を模式的に示す断面図であり、作動油圧が高まるのにしたがって、その状態が図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃの順で示され、各図にはハッチングを省略されている。
【図４】本発明の変形例としてのリリーフ弁の要部の拡大断面図であり、弁孔と逃がし油路とが互いに連通していない状態を示し、逃がし油路は模式的に図示されている。
【図５】図４に示すリリーフ弁の要部の拡大断面図であり、弁孔と逃がし油路とが互いに連通した状態を示す。
【符号の説明】
【００３３】
３…リリーフ弁、８…逃がし油路、９…弁孔、９ａ…（弁孔の）内周面、１１…ピストン、１１ｂ…周側壁、１１ｃ…（周側壁の）外周面、１１ｄ…（周側壁の）内周面、１５ａ…開口（ポート）、Ｆ２…閉じ方向
【図１】
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【図２】
2006329363.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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