JP2010196682A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】制御性が良く、かつ簡便な構造の流量制御弁を備えるベーンポンプを提供すること。
【解決手段】高圧室１４から油圧機器に供給される作動流体の流量を制御する流量制御弁１０２を備えるベーンポンプ１００であって、流量制御弁１０２は、絞りの前後差圧に応じて移動し、高圧室１４から吐出される作動流体をポンプ吸込側に戻すスプール２０を備え、高圧室１４に直接連通し、高圧室１４から吐出される作動油をスプール２０の先端側に画成された圧力室２３に導く第１高圧通路２１と、絞りが介装されると共に、高圧室１４に直接連通し、高圧室１４から吐出される作動油をスプール２０の背面側に画成された背圧室２４に導く第２高圧通路２２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベーンポンプに関するものであり、特には、ベーンポンプから油圧機器に供給される作動流体の流量を制御する流量制御弁を備えるベーンポンプに関するものである。

従来のベーンポンプとして、油圧機器に供給される作動油の流量を制御する流量制御弁を備えるものが知られている。

特許文献１には、可変絞りの前後差圧に応じて高圧室から吐出される作動油をポンプ吸込側に戻す流量制御弁が開示されている。

特開平９−１７０５６９号公報

特許文献１に記載の流量制御弁においては、スプールの背圧室に導かれる可変絞り下流の作動油は、高圧室から油圧機器へと作動油を導くメイン通路から分岐した通路を通じて導かれる。

このように、スプールの背圧室に作動油を導く通路が分岐して形成される場合、その分岐通路の長さは長くなるため、作動油の圧力損失が大きくなり、可変絞りの前後差圧がスプールの両端に正確に作用しない。この場合、流量制御弁の制御性に悪影響を及ぼすおそれがある。

また、分岐通路を加工する際には、ボディには外部に開口する開口部が形成されるため、その開口部を封止するための部材が必要となり、構造が複雑となる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、制御性が良く、かつ簡便な構造の流量制御弁を備えるベーンポンプを提供することを目的とする。

本発明は、高圧室から油圧機器に供給される作動流体の流量を制御する流量制御弁を備えるベーンポンプであって、前記流量制御弁は、絞りの前後差圧に応じて移動し、前記高圧室から吐出される作動流体をポンプ吸込側に戻すスプールを備え、前記高圧室に直接連通し、当該高圧室から吐出される作動油を前記スプールの先端側に画成された圧力室に導く第１高圧通路と、前記絞りが介装されると共に、前記高圧室に直接連通し、当該高圧室から吐出される作動油を前記スプールの背面側に画成された背圧室に導く第２高圧通路と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、スプールの背面側の背圧室に絞り下流の作動油を導く第２高圧通路は高圧室に直接連通して形成されるため、第２高圧通路の長さを短くすることができる。したがって、第２高圧通路における作動流体の圧力損失を小さくすることができるため、流量制御弁の制御性が良好となる。また、第２高圧通路を加工する際には、高圧室と背圧室を直接連通させるように加工することができ、第２高圧通路を簡便な構造とすることができる。

本発明の実施の形態に係るベーンポンプの断面図である。 本発明の実施の形態に係るベーンポンプにおけるポンプカートリッジの平面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態に係るベーンポンプ１００について説明する。

ベーンポンプ１００は、車両に搭載される油圧機器、例えば、パワーステアリング装置や無段変速機等の油圧供給源として用いられるものである。

図１に示すように、ベーンポンプ１００は、作動油（作動流体）を吐出するポンプカートリッジ１０１と、ポンプカートリッジ１０１から吐出され油圧機器（図示せず）に供給される作動油の流量を制御する流量制御弁１０２とを備える。

図２に示すように、ポンプカートリッジ１０１は、駆動軸１の端部に動力源としてのエンジン（図示せず）の動力が伝達され、駆動軸１に連結されたロータ２が回転するものである。

ポンプカートリッジ１０１は、ロータ２に対して径方向に往復動可能に設けられる複数のベーン３と、ロータ２を収容すると共にロータ２の回転に伴って内周のカム面４ａにベーン３の先端部が摺動するカムリング４とを備える。

ロータ２には、外周面に開口部を有するスリット１６が所定間隔をおいて放射状に形成され、スリット１６にはベーン３が摺動自在に挿入される。

スリット１６の基端側には、ポンプ吐出圧が導かれる背圧室１７が画成される。隣り合う背圧室１７は、ロータ２に形成された円弧状の溝２ａによって連通し、この溝２ａにはポンプ吐出圧が常時導かれている。ベーン３は、背圧室１７の圧力によってスリット１６から飛び出る方向に押圧され、先端部がカムリング４の内周のカム面４ａに当接する。これにより、カムリング４の内部には、ロータ２の外周面、カムリングのカム面４ａ、及び隣り合うベーン３によって複数のポンプ室７が画成される。

カムリング４は、内周のカム面４ａが楕円形状をした環状の部材であり、ポンプ室７の容積を拡張する吸込領域と、ポンプ室７の容積を収縮する吐出領域とを有する。本実施の形態では、カムリング４は、２つの吸込領域と２つの吐出領域とを有する。

ロータ２及びカムリング４の一側面にはポンプカバー（図示せず）が当接して配置され、他側面にはサイドプレート６が当接して配置される。このように、ポンプカバーとサイドプレート６は、ロータ２及びカムリング４の両側面を挟んだ状態で配置され、ポンプ室７を密閉する。

ポンプカバーにおけるロータ２が摺動する面には、カムリング４の吸込領域に対応して開口し、ポンプ室７に作動油を導く円弧状の２つの吸込ポートが溝状に形成される。

サイドプレート６には、カムリング４の吐出領域に対応して開口し、ポンプ室７が吐出する作動油を高圧室１４へと導く円弧状の２つの吐出ポート９が貫通して形成される。

各ポンプ室７は、ロータ２の回転に伴って、カムリング４の吸込領域にて吸込ポートを通じて作動油を吸込み、カムリング４の吐出領域にて吐出ポート９を通じて作動油を吐出する。このように、各ポンプ室７は、ロータ２の回転に伴う拡縮によって作動油を給排する。

駆動軸１は、ポンプボディ１０に回転自在に支持される。図１に示すように、ポンプボディ１０には、サイドプレート６及びポンプカートリッジ１０１が積層して収容されるポンプ収容凹部１０ａが形成される。なお、図１において、境界線Ｘの上方は平面図、下方が断面図であり、平面図では、ポンプ収容凹部１０ａに何も収容されていない状態を示す。

ポンプ収容凹部１０ａの底部には環状溝１５が形成され、その環状溝１５がポンプ収容凹部１０ａの底部に配置されるサイドプレート６にて閉塞されることによって高圧室１４が画成される。高圧室１４には、ポンプ室７から吐出される作動油がサイドプレート６に貫通して形成された吐出ポート９を通じて導かれる。

ポンプ収容凹部１０ａは、ポンプボディ１０の端面１０ｂにポンプカバーが締結されることによって封止される。

次に、図１を参照して、流量制御弁１０２について説明する。

流量制御弁１０２は、ポンプボディ１０に形成された組み付け穴１０ｃに収装される。

組み付け穴１０ｃにはスプール２０が摺動自在に挿入され、組み付け穴１０ｃの開口部にはキャップ３０が螺着される。

スプール２０の先端側には、第１高圧通路２１を通じて高圧室１４から吐出される作動油が直接導かれる圧力室２３が画成される。また、スプール２０の背面側には、第２高圧通路２２を通じて高圧室１４から吐出される作動油が直接導かれる背圧室２４が画成される。背圧室２４には、背圧室２４の容積を拡張する方向にスプール２０を付勢するスプリング２８が収装される。

組み付け穴１０ｃには、作動油を油圧機器へと供給するための供給通路（図示せず）と圧力室２３とを連通する吐出ポート２６と、作動油をポンプ吸込側に戻す戻り通路（図示せず）に連通する戻りポート２７とが形成される。吐出ポート２６にはスプール２０の先端に形成されたロッド部２０ａが挿通し、吐出ポート２６とロッド部２０ａによって絞りが構成される。

第２高圧通路２２には、作動油の流れに抵抗を付与する絞り（図示せず）が介装される。したがって、背圧室２４には、絞り下流の作動油が導かれ、高圧室１４の圧力が減圧されて導かれる。これに対して、第１高圧通路２１には絞りが介装されていないため、圧力室２３には高圧室１４の圧力が減圧されずに導かれる。このように、スプール２０の両端のそれぞれには、別通路で構成された第１高圧通路２１及び第２高圧通路２２を通じて絞りの前後差圧が作用する。スプール２０は、絞りの前後差圧に応じて移動し、絞りの前後差圧に基づく荷重とスプリング２８の付勢力とが釣り合った位置にてバランスする。

流量制御弁１０２の動作について説明すると、ポンプ回転数が低くポンプ室７から吐出される作動油の流量が少ない場合には、第２高圧通路２２の絞りでの圧力損失は小さいため、圧力室２３と背圧室２４との圧力差は小さい。そのため、スプール２０はスプリング２８の付勢力によって付勢されて、戻りポート２７はスプール２０のランド部２０ｂにて閉塞された状態となる（図１に示す状態）。これにより、高圧室１４から第１高圧通路２１を通じて圧力室２３に導かれた作動油は、全量吐出ポート２６から供給通路へと導かれて油圧機器に供給される。このため、ポンプ回転数に比例した作動油が油圧機器へと供給される。

図１に示す状態から、ポンプ回転数が高くなりポンプ室７から吐出される作動油の流量が多くなれば、第２高圧通路２２の絞りでの圧力損失が大きくなるため、圧力室２３と背圧室２４との圧力差は大きくなる。そのため、スプール２０はスプリング２８を圧縮しながら移動し、戻りポート２７が圧力室２３に連通する。これにより、高圧室１４から第１高圧通路２１を通じて圧力室２３に導かれた作動油の一部は、戻りポート２７を通じて戻り通路へと還流する。

ポンプ室７から吐出される作動油の流量が多い程、第２高圧通路２２の絞りでの圧力損失が大きくなるため、スプール２０の移動量が多くなり、戻りポート２７の開口面積が大きくなる。したがって、戻り通路へと還流する作動油の流量は、ポンプ室７から吐出される作動油の流量が多い程多くなる。このため、戻りポート２７が圧力室２３に連通した後は、吐出ポート２６を通じて油圧機器に供給される作動油の流量は略一定に保たれる。

次に、第１高圧通路２１及び第２高圧通路２２について説明する。

上述のように、第１高圧通路２１及び第２高圧通路２２は、それぞれ高圧室１４に直接連通して形成され、高圧室１４の作動油をそれぞれ圧力室２３と背圧室２４へと別々に導くものである。

第２高圧通路２２は、第１高圧通路２１とは独立し、高圧室１４に直接連通して形成されるため、高圧室１４と背圧室２４は第２高圧通路２２を通じて直接つながれる。したがって、第２高圧通路２２の長さを短くすることができるため、第２高圧通路２２での作動油の圧力損失は小さくなる。このため、高圧室１４から背圧室２４に導かれる作動油の圧力は、第２高圧通路２２に介装された絞りによる減圧の影響のみを受けることになる。これにより、スプール２０の両端には、絞りの前後差圧が正確に作用することとなり、流量制御弁１０２の制御性は良好となる。

第２高圧通路２２は、高圧室１４と背圧室２４とを直線状につなぐように形成してもよいが、図１に示すように、途中に少なくとも一つの屈曲部３１を設けるのが望ましい。

これは、第２高圧通路２２の絞りを作動油が通過した際には、噴流が生じることによって作動油に溶け込んでいた空気が気泡となって発生するが、第２高圧通路２２を直線状に形成した場合には、発生した気泡が背圧室２４に直接導かれ、スプール２０やキャップ３０にエロージョンが発生するおそれがあるためである。

第２高圧通路２２に屈曲部３１を設けることによって、作動油が絞りを通過した際に発生する気泡は、背圧室２４に到達する前に屈曲部３１に当接するため、背圧室２４に直接導かれることがない。したがって、スプール２０やキャップ３０へのエロージョンの発生を防止することができる。

ここで、無段変速機ではギアケース内の油が内部の機器によって攪拌されるため、作動油中に空気が多く溶け込んでいる。そのため、ベーンポンプ１００を無段変速機の油圧供給源として用いた場合、作動油が第２高圧通路２２の絞りを通過した際に気泡が発生し易く、エロージョンが発生し易い。このことから、屈曲部３１は、ベーンポンプ１００を無段変速機の油圧供給源として用いた場合に特に効果を発揮する。

具体的には、第２高圧通路２２は、高圧室１４に連通する第１通路３２と、背圧室２４に連通する第２通路３３とからなり、屈曲部３１は、第１通路３２と第２通路３３とを所定角度を持って接続することによって形成される。

上流側の第１通路３２は、下流側の第２通路３３と比較して径が大きく形成される。通路の径をこのように設定することによって、作動油の流れを安定させることができる。また、スプール２０側である下流側の第２通路３３を小径に形成することによって、組み付け穴１０ｃに流れ込む作動油を、組み付け穴１０ｃ内で構造的に最もエロージョンが発生し難い位置に正確に導くことができる。そのため、スプール２０、キャップ３０、及び組み付け穴１０ｃへのエロージョンの発生をより防止することができる。

なお、第２高圧通路２２を３つ以上の通路を接続することによって構成してもよい。その場合には、上流側の通路の径を下流側の通路の径と比較して大きく形成する。

第２高圧通路２２は、第１高圧通路２１とは独立し、高圧室１４に直接連通して形成されるため、第２高圧通路２２を加工する際には、高圧室１４と背圧室２４を直接連通させるように加工することができる。具体的には、高圧室１４内にドリルを挿入して組み付け穴１０ｃに向けて第１通路３２を加工すると共に、組み付け穴１０ｃにドリルを挿入して高圧室１４に向けて第２通路３３を加工して、第１通路３２と第２通路３３を接続する。このようにして第２高圧通路２２を加工することによって、ポンプボディ１０には外部に開口する開口部が形成されないため、開口部を封止するための部材が不要となる。このように、第２高圧通路２２を簡便な構造とすることができる。

また、第２通路３３は、図１に示すように、第１通路３２の側部に開口して形成するのが望ましい。これにより、第１通路３２の下流端には、作動油が溜まる袋部３４が形成される。このように、第２高圧通路２２の途中に袋部３４を形成することによって、作動油が第２高圧通路２２の絞りを通過した際に発生する気泡が袋部３４に溜まり易くなるため、スプール２０やキャップ３０へのエロージョンの発生をより防止することができる。

以上の本実施の形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

スプール２０の背面側の背圧室２４に絞り下流の作動油を導く第２高圧通路２２は高圧室１４に直接連通して形成されるため、第２高圧通路２２の長さを短くすることができる。したがって、第２高圧通路２２における作動油の圧力損失を小さくすることができるため、流量制御弁１０２の制御性が良好となる。また、第２高圧通路２２を加工する際には、高圧室１４と背圧室２３を直接連通させるように加工することができ、第２高圧通路２２を簡便な構造とすることができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明に係るベーンポンプは、車両用のパワーステアリング装置や変速機等の油圧供給源に適用することができる。

１ 駆動軸
２ ロータ
４ カムリング
７ ポンプ室
１０ｃ 組み付け穴
１４ 高圧室
２０ スプール
２１ 第１高圧通路
２２ 第２高圧通路
２３ 圧力室
２４ 背圧室
２６ 吐出ポート
２７ 戻りポート
３１ 屈曲部
１００ ベーンポンプ
１０１ ポンプカートリッジ
１０２ 流量制御弁

Claims (4)

1. 高圧室から油圧機器に供給される作動流体の流量を制御する流量制御弁を備えるベーンポンプであって、
   前記流量制御弁は、絞りの前後差圧に応じて移動し、前記高圧室から吐出される作動流体をポンプ吸込側に戻すスプールを備え、
   前記高圧室に直接連通し、当該高圧室から吐出される作動油を前記スプールの先端側に画成された圧力室に導く第１高圧通路と、
   前記絞りが介装されると共に、前記高圧室に直接連通し、当該高圧室から吐出される作動油を前記スプールの背面側に画成された背圧室に導く第２高圧通路と、
   を備えることを特徴とするベーンポンプ。
2. 前記第２高圧通路は、少なくとも一つの屈曲部を有することを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
3. 前記第２高圧通路は、複数の通路を所定角度を持って接続することによって形成され、上流側の通路は下流側の通路と比較して径が大きいことを特徴とする請求項２に記載のベーンポンプ。
4. 無段変速機の油圧供給源として用いられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のベーンポンプ。

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