JP5007085B2 - タンデムポンプのバルブ構造 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源により同時に駆動される２つの流体ポンプを備え、両流体ポンプが吐出する圧油を合流させて流体供給対象に供給する構成のタンデムポンプのバルブ構造に関する。

タンデムポンプは、両流体ポンプの各吐出口から同一あるいは異なる圧力の流体を吐出することができ、また、両流体ポンプの吐出流体を合流させて１つの流体供給対象に供給するように構成されてポンプ２つ分の流量を得ることができる。このような構成のタンデムポンプとして、エンジンケース内のオイルギャラリに潤滑及び冷却用のオイルを供給するオイルポンプが知られている。このオイルポンプによると、駆動源であるエンジンの出力が低くポンプ回転数が小さくても、両流体ポンプの吐出油が合流されて潤滑に必要な供給油量が確保される。また、ポンプ回転数が大きくなると、一方の流体ポンプを無負荷運転状態にして他方の流体ポンプの吐出油のみをオイルギャラリに供給することにより、オイルの過剰供給が防止されてエンジンの出力損失が低減される。

ポンプ回転数に応じて効率よくポンプを作動させるため、タンデムポンプには、一方の流体ポンプを無負荷運転状態にするアンロードバルブが備えられる。また、両流体ポンプからの吐出油を導く流体供給路が合流されるが、一方の流体ポンプが無負荷運転状態になっているときに他方の流体ポンプの吐出油がこの合流点から逆流しないように、チェックバルブが備えられる。なお、ポンプ回転数が高回転になると他方の流体ポンプの吐出油のみがオイルギャラリに供給され、この流体ポンプの吐出油圧を所定圧以下に設定して油圧回路の保護を図るリリーフバルブが備えられる。

なお、複数のバルブを別個に設けるとポンプ装置の全体が大型化するため、一方の流体ポンプの吐出流路中に一直線上に配置されたスプールとポペットを有してなり、３つのバルブの機能を併せ持ったバルブ構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このバルブ構造によれば、少ない部品点数で複数のバルブ機能を実現することができ、タンデムポンプに備えられるバルブを小型化することができる。

国際公開第０６／０３３２０７号パンフレット

特許文献１のバルブ構造によると、吐出油圧が無負荷運転圧以下のときには、一方のオイルポンプの吐出油がスプールの内部流路を通って他方のオイルポンプの吐出油と合流され、オイルギャラリに供給される。吐出油圧が無負荷運転圧に達すると、一方のオイルポンプの吐出口に繋がるポートがドレン（あるいは自身の吸込口）に接続される。さらに、ドレンに繋がれたオイルポンプの吐出油が流れる内部流路内の油圧と、他方のオイルポンプの吐出油が流れるスプールに対して右側空間内の油圧とに差圧を受けてポペットが左方に移動する。したがって、ポペットとスプールが当接して内部流路が閉塞され、一方のオイルポンプの吐出油の全量がドレン側に排出される。

このバルブ構造においては、無負荷運転圧を超えた直後に、ポンプの吐出流量がほぼ半分になり、油圧が降下して無負荷運転圧を下回ることがある。すると、スプールとポペットが離間して両オイルポンプの吐出油が合流されて吐出油量がほぼ２倍になり、油圧が上昇されて再び無負荷運転圧に達してスプールとポペットが当接する。このように、ポンプの吐出油圧が無負荷運転圧の付近では、ポペットが軸方向に往復移動してスプールとの当接と離間を繰り返し（チャタリングが生じ）、異音を発生させるおそれがあった。また、このようにポペットが往復移動することで、供給油圧に脈動を生じさせる原因にもなる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、シンプルな構造で、このようなチャタリングの防止を図ることができるタンデムポンプのバルブ構造を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明に係るタンデムポンプのバルブ構造は、駆動源により同時に駆動される主流体ポンプおよび副流体ポンプを備えたタンデムポンプと、主流体ポンプの吐出口から流体供給対象に延びる主流体供給路と、副流体ポンプの吐出口から延びて主流体供給路に接続される副流体供給路と、副流体供給路の一部を構成するバルブボア内に移動自在に嵌合挿入して配設され、軸方向に延びた内部流路を有したスプールと、バルブボア内でスプールを軸方向の一端側に付勢する付勢部材と、バルブボアに繋がって設けられた戻し流路とを備え、スプールは、主流体供給路内の圧力を受けて付勢部材の付勢力に抗して軸方向の他端側に移動可能であり、スプールは、それぞれ円筒状に形成されて軸方向に離れて設けられた一端ランド部、中間ランド部および他端ランド部と、中間ランド部よりも小径の円筒状に形成されて一端ランド部および中間ランド部を繋ぐ一端ロッド部と、中間ランド部よりも小径の円筒状に形成されて他端ランド部および中間ランド部を繋ぐ他端ロッド部とから構成され、中間ランド部または一端ロッド部に、外周面に貫通して内部流路に連通する一端側連通孔が形成されるとともに、他端ランド部に、外周面に貫通して内部流路に連通する他端側連通孔が形成されており、主流体供給路内の圧力が無負荷運転開始圧よりも低いときには、副流体供給路と内部流路とが他端側連通孔により接続されるとともに内部流路と主流体供給路とが一端側連通孔により接続されることで、副流体供給路が内部流路を介して主流体供給路に接続され、主流体供給路内の圧力の上昇に応じて、スプールが付勢部材の付勢力に抗して移動されて副流体供給路に対する他端側連通孔の開口面積が小さくなり、一端側連通孔は、スプールの移動位置に関わらず内部流路と主流体供給路とを接続させるように形成され、主流体供給路内の圧力が上昇して無負荷運転開始圧に達すると、副流体供給路が内部流路を介して主流体供給路に接続された状態で副流体供給路が他端ロッド部を介して戻し流路に接続され、主流体供給路内の圧力が無負荷運転開始圧から上昇して無負荷運転圧に達すると、他端側連通孔がバルブボアの内周面に近接して閉塞されて副流体供給路が主流体供給路に対して遮断されるようになっている。

また、主流体供給路内の圧力が無負荷運転圧より高圧のリリーフ設定圧に達すると、主流体供給路が一端ロッド部を介して戻し流路に接続されることが好ましい。

また、タンデムポンプを、駆動源により駆動される駆動歯車と、駆動歯車と外接噛合する第１従動歯車および第２従動歯車とから構成される歯車ポンプから構成してもよい。なお、タンデムポンプを収容するとともにバルブボア、主流体供給路、副流体供給路および戻し流路が形成されたポンプボディを備えており、ポンプボディは、副流体供給路におけるバルブボアに繋がる部分と、戻し流路におけるバルブボアに繋がる部分とが、軸方向に隣り合って形成されており、戻し流路が副流体ポンプの吸込口に繋がれていることが好ましい。

本発明に係るタンデムポンプのバルブ構造によると、主流体供給路内の圧力の上昇に伴い、副流体供給路の内部流路に対する開口面積が小さくなって、副流体供給路は主流体供給路に接続されるまでの間の流路中で絞りの作用を受けることになり、タンデムポンプの吐出量全量に対する副流体ポンプの吐出量の割合が徐々に小さくなる。このため、主流体供給路内の圧力が無負荷運転開始圧を超えて上昇されることにより、副流体供給路内において吐出口からバルブボアに至るまでの部分の圧力が低下しても、この絞りの作用によって主流体供給路内（内部流路側）の圧力に対して大きな影響を及ぼすことがない。したがって、この状況下においてチャタリングが生じるおそれを低減することができる。そして、このバルブ構造によると、主流体供給路内の圧力が無負荷運転圧に達するまで上昇される過程で、徐々に副流体供給路の内部流路に対する開口面積を小さくさせることにより、無負荷運転開始圧に達した時点で副流体供給路を主流体供給路に対して遮断する構造になっている。このように、副流体供給路と主流体供給路の連通が遮断されて副流体ポンプが無負荷運転状態になる前後で、タンデムポンプの吐出量全量に大きな変化が生じないようになっており、従来のような供給油圧の変動が生じにくくなる。したがって、この状況下においてもチャタリングが生じるおそれを低減することができる。

さらに、主流体供給路内の圧力が無負荷運転圧を超え、主流体ポンプの吐出流体のみを流体供給対象に供給している状態となって、リリーフ設定圧に達したときに、主流体供給路が戻し流路に連通されるように構成すると、主流体供給路内の圧力が予め定めたリリーフ設定圧を超えることが防止され、流体供給対象側の回路の安全が確保される。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１に、本発明に係るバルブ構造を有するバルブ５０を設けて構成されるタンデムポンプ１０を示している。このタンデムポンプ１０は、車両のエンジンに備えられてエンジンの出力軸を駆動源とし、タンク６１に溜められた潤滑および冷却用のオイルを吸い込んでエンジンの各部に繋がるオイルギャラリ６２に圧送するオイルポンプであり、エンジンのケーシングの一部をなすポンプボディ１と、ポンプボディ１内に形成されたポンプ室２内に回転自在に収容保持された駆動ギヤ１１および２つの従動ギヤ（第１従動ギヤ１２および第２従動ギヤ１３）とを有して構成されている。

駆動ギヤ１１は、駆動軸１１ａによって支持され、第１および第２従動ギヤ１２，１３は、それぞれ第１および第２従動軸１２ａ，１３ａによって回転自在に支持されている。駆動ギヤ１１は、駆動軸１１ａがエンジンのクランクシャフトにより駆動されて図１に示す矢印の方向（反時計回り）に回転する。第１および第２従動ギヤ１２，１３は、駆動ギヤ１１の回転に従って、駆動ギヤ１１と逆方向（時計回り）に回転する。

駆動ギヤ１１および第１従動ギヤ１２と、駆動ギヤ１１および第２従動ギヤ１３とは、それぞれ従来知られるギヤポンプを構成している。駆動ギヤ１１と従動ギヤ１２，１３が回転すると、この回転に応じて互いの歯が離間していくことにより低圧になる吸込口からポンプ室２内にオイルが吸い込まれ、互いの歯が近接していくことにより高圧になる吐出口にポンプ室２からオイルが吐出される。図１に示すように本構成例では、駆動ギヤ１１と第１従動ギヤ１２の噛合部に対し、上側の部分が吸込口１６ａ、下側の部分が吐出口１６ｂとなる。また、駆動ギヤ１１と第２従動ギヤ１３の噛合部に対し、下側の部分が吸込口１７ａ、上側の部分が吐出口１７ｂとなる。以降では、駆動ギヤ１１と第１従動ギヤ１２とから構成されるギヤポンプを主オイルポンプ１６、駆動ギヤ１１と第２従動ギヤ１３とから構成されるギヤポンプを副オイルポンプ１７と称し、主オイルポンプ１６の吸込口１６ａおよび吐出口１７ａをそれぞれ主吸込口１６ａおよび主吐出口１７ａ、副オイルポンプ１７の吸込口１７ａおよび吐出口１７ｂをそれぞれ副吸込口１７ａおよび副吐出口１７ｂと称する。

このようにタンデムポンプ１０は、１つの駆動源により同時に駆動される主オイルポンプ１６および副オイルポンプ１７を備えている。ポンプボディ１内には、タンク６１に接続されるとともに主吸込口１６ａに繋がる主オイル吸込路３と、主オイル吸込路３から分岐して副吸込口１７ａに繋がる副オイル吸込路４とが形成されている。さらに、主吐出口１６ｂに繋がれてオイルギャラリ６２に接続される主オイル供給路５と、副吐出口１７ｂに繋がれてポンプボディ１の内部において主オイル供給路５に接続される副オイル供給路６とが形成されている。

以下、図１〜図３を参照して、上記油路構造を有するタンデムポンプ１０に備えられたバルブ５０の構造について説明する。このバルブ５０は、後述するようにアンロードバルブとしての機能やリリーフバルブとしての機能を有しており、ポンプボディ１に副オイル供給路６の一部をなすようにして形成されたバルブボア２０内に摺動自在に配設されたスプール３０と、バルブボア２０内でスプール３０を右側に付勢する戻しバネ４０とから構成されている。以降では、副オイル供給路６において、副吐出口１７ｂとバルブボア２０を連通させる部分を上流部６ａ、バルブボア２０と主オイル供給路５を連通させる部分を下流部６ｂと称する。

図２に示すように、バルブボア２０は、右端が閉塞され、左端にポンプボディ１の外部に連通する開口２０ｂを有しており、右底面２０ｄの中心部からさらに右側に窪ませて形成される凹部２０ｃを有している。このバルブボア２０には、互いに軸方向に離間して配置され、バルブボア２０の内周面２０ａよりも大径の円筒状に形成された３つのポート２１〜２３が設けられている。そのうち、左側に配置された第１ポート２１は、副オイル供給路６の上流部６ａの一部をなして副吐出口１７ｂに繋がっており、右側に配置された第２ポート２２は、副オイル供給路６の下流部６ｂの一部をなして主オイル供給路５に繋がっており、第１および第２ポート２１，２２の間に配置された第３ポート２３は、ポンプボディ１内に形成された戻し流路７の一部をなして副吸込口１７ａに繋がっている。

スプール３０は、軸方向に延びる内部流路３０ａを有した本体部３０Ａと、本体部３０Ａに軸方向に連なって内部に軸方向に延びるバネ室３０ｂを有したバネ収容部３０Ｂとを一体に有してなり、本体部３０Ａ側から開口２０ｂを介してバルブボア２０内に挿入される。

このようにスプール３０がバルブボア２０内に挿入された状態において、戻しバネ４０が、有底円筒状のリテーナ４５の凹部４５ａ内に一部を収容された状態で開口２０ｂを介してバネ室３０ｂ内に収容される。さらに、ポンプボディ１には、バルブボア２０の左端部に連通して軸直交方向に延びるピン挿入孔２９が形成されており、戻しバネ４０およびリテーナ４５がバルブボア２０内に挿入された状態において、このピン挿入孔２９にロックピン４９が嵌入される。この組み付けによって、戻しバネ４０の一端がバネ室３０ｂの底面３０ｃに当接されて他端がリテーナ４５の内側底面４５ｂに当接され、リテーナ４５が外側底面４５ｃをロックピン４９に当接させてバルブボア２０内で保持される。したがって、戻しバネ４０はバネ室３０ｂの底面３０ｃに右側への付勢力を作用させる。

戻しバネ４０によってバルブボア２０内で右側に付勢されるスプール３０は、本体部３０Ａの右端面３０ｄがバルブボア２０の右底面２０ｄに当接して、右側への移動が規制される。このときのスプール３０の位置を「初期位置」と称する。一方、スプール３０が付勢に抗してバルブボア２０内で最も左側に位置するのは、バネ収容部３０Ｂの左端面３０ｆがリテーナ４５の開口端面４５ｄに当接したとき（図６参照）である。このときのスプール３０の位置を「最大左動位置」と称する。

図３に示すように、スプール３０の本体部３０Ａは、段付きの円筒状に成形され、互いに軸方向に離間して配置されてバルブボア２０の内周面２０ａに摺接される３つのランド部３１〜３３と、これら３つのランド部３１〜３３よりも小径の円筒状に形成されて隣り合うランド部間を繋ぐ２つのロッド部３４，３５とを一体に有してなり、各ランド部は、ロッド部と繋がる端部に軸直交方向に延びるドーナツ状の段差面を有している。なお、以降では、スプール３０がバルブボア２０内に収容された状態において、３つのランド部３１〜３３のうち、右側に配置されるものを第１ランド部３１、左側に配置されるものを第２ランド部３２、第１および第２ランド部３１，３２の中間に配置されるものを第３ランド部３３と称し、２つのロッド部３４，３５のうち、右側に配置されて第１および第３ランド部３１，３３を繋ぐものを第１ロッド部３４、左側に配置されて第２および第３ランド部３２，３３を繋ぐものを第２ロッド部３５と称する。このスプール３０がランド部３１〜３３を嵌合させてバルブボア２０内に配設されることにより、第１および第２ロッド部３４，３５の外周面と、バルブボア２０の内周面２０ａと、段差面とにより囲まれて第１および第２溝部２４，２５が形成される。

本体部３０Ａに形成される内部流路３０ａは、右端面３０ｄに開口３０ｅを有した有底円筒状に形成されている。第１ランド部３１には外周面に沿って複数の第１連通孔３６が設けられ、第２ロッド部３５には外周面に沿って複数の第２連通孔３７が設けられており、第２連通孔３７は、スプール３０がバルブボア２０内に収容された状態において第２溝部２５に開口する。また、第１および第２連通孔３６，３７は、それぞれ内部流路３０ａに連通されるとともに、内部流路３０ａに対して径方向に延びて形成されており、スプール３０の外周面に円形状に開口している。

次に、図４〜図６を併せて参照してタンデムポンプ１０とバルブ５０の作動について説明する。エンジンが停止されているときには、タンデムポンプ１０が停止しており、戻しバネ４０の付勢力を受けてスプール３０が初期位置にある。この初期位置では、内部流路３０ａが開口３０ｅを介して凹部２０ｃに連通されている。さらに、第１ポート２１には第１連通孔３６が開口し、第２ポート２２は第２溝部２５が連通されている。したがって、第１ポート２１が、第１連通孔３６、内部流路３０ａ、第２連通孔３７および第２溝部３５を介して第２ポート２２に連通される。一方、第３ポート２３は、第１および第２ポート２１，２２と遮断されている。

エンジンが始動されると、各ギヤ１１〜１３が回転駆動され、両オイルポンプ１６，１７がポンプ作動を行う。すなわち、主オイルポンプ１６が、主オイル吸込路３により導かれたタンク６１内のオイルを主吸込口１６ａから吸い込んで主吐出口１６ｂに吐出し、また、副オイルポンプ１７が、副オイル吸込路４により導かれた主オイル吸込路３内のオイルを副吸込口１７ａに吸い込んで副吐出口１７ｂに吐出する。スプール３０が初期位置にあるとき、副吐出口１７ｂに吐出されて副オイル供給路６の上流部６ａを介して第１ポート２１に流入したオイルは、その全量が内部流路３０ａに流入する。内部流路３０ａに流入したオイルは、第２ポート２２から流出して主オイル供給路５内に流入する。このため、主オイルポンプ１６からの吐出油と、副オイルポンプ１７からの吐出油とが合流した状態で、主オイル供給路５からオイルギャラリ６２に送られる。

吐出油の供給先となるオイルギャラリ６２は、エンジンのケーシング内に形成され、供給油量の増加に応じて供給圧が高くなる構成になっている。このため、エンジンの始動直後など、ポンプ回転数（駆動軸１１ａの回転速度）が小さいときには、両オイルポンプ１６，１７の吐出流量も小さく、両オイル供給路５，６内の油圧も小さくなる。ただし、両オイルポンプ１６，１７の吐出油が合流されてオイルギャラリ６２に供給されるため、タンデムポンプ１０全体として見ると、潤滑に必要な供給油量を吐出している状態になっている。

また、内部流路３０ａ内に流入したオイルは、開口３０ｅを介して凹部２０ｃ内に流出する。これにより、スプール３０の右端面３０ｄは、内部流路３０ａ内のオイルの油圧を受圧し、戻しバネ４０の付勢力に抗して左方に押圧される。スプール３０は、左方に移動されることによって戻しバネ４０を圧縮させ、油圧により生じる押圧力が戻しバネ４０の付勢力と釣り合う位置まで移動される。

なお、第１連通孔３６の径と第１ポート２１の軸長はほぼ等しく、スプール３０が初期位置にあるとき、第１連通孔３６は開口の全域を第１ポート２１に臨ませている。スプール３０の移動に伴って第１連通孔３６が第１ポート２１に対して左方に移動され、第１連通孔３６の開口のうち第１ポート２１に臨む部分の面積が徐々に小さくなる。このように、第１連通孔３６の第１ポート２１に対する開口面積が小さくなって第１ポート２１から第２ポート２２に至るまでの油路が絞られるようになっており、スプール３０の初期位置に対する左方への移動量が大きくなるほど、開口面積が小さくなって絞り量が大きくなる。このように本構成例のバルブ５０は、供給油圧の高低に応じて絞り量を変化させる絞り構造を有しており、この絞り構造により、ポンプ回転数の増加に伴って、タンデムポンプ１０全体としての吐出流量が増加するものの、その傾向を緩やかにすることができる。

そして、ポンプ回転数がさらに上昇されて主オイル供給路５内の油圧が無負荷運転開始圧に達するまで上昇されると、図４に示すように、第１ランド部３１の右端（第１ロッド部３４の左端）が第１ポート２１の右端に位置する。このように、第１溝部２４が第１ポート２１に対して連通され始めるときには、第１連通孔３６は開口の一部を第１ポート２１に臨ませており、第１および第２ポート２１，２２が上記のようにして連通している状態が維持されている。

主オイル供給路５内の油圧が無負荷運転開始圧を超えると、第１溝部２４が第１ポート２１に連通させている部分の軸長が大きくなっていく。このように、第１ポート２１は、第１溝部２４に連通されることによって、第１溝部２４を介して第３ポート２３に連通される。このため、無負荷運転開始圧を超えると、第１ポート２１に流入したオイルの一部が戻し流路７を介して副吸込口１７ａに還流される。このように、副吸込口１７ａに還流されることによって副オイルポンプ１７は負荷が無くなり、副オイル供給路６の上流部６ａ内の油圧が降下する。

主オイル供給路５内の油圧が無負荷運転開始圧からさらに上昇されると、図５に示すように、第１連通孔３６は、第１ポート２１に対して左方に位置して開口の全域をバルブボア２０の内周面２０ａに対向させるようになっている。これにより、第１ポート２１は、内部流路３０ａとの連通が遮断され、また、第２溝部２４を介して第３ポート２３に連通された状態が維持される。このため、副吐出口１７ｂに吐出されて第１ポート２１に流入したオイルの全量が副吸込口１７ａに還流され、副オイルポンプ１７が無負荷運転状態になる。

また、図５に示すように、主オイル供給路５内の油圧が無負荷運転圧に達して第１ポート２１が内部流路３０ａに完全に遮断される直前に、第２溝部２５の左端が第３ポート２３の左端に位置し、第２溝部２５が第３ポート２３に連通し始める。これにより、主オイルポンプ１６の吐出油のリリーフが開始される。すなわち、無負荷運転圧の直前に高圧リリーフのクラッキング圧が設定されている。

図６には、主オイル供給路５内の油圧がクラッキング圧から上昇されてリリーフ設定圧に達し、スプール３０が最大左動位置にあるときを示している。このとき、第１ポート２１は、第３ポート２３とのみ連通されて無負荷運転状態になっている。また、第２ポート２２は、第２溝部２５を介して第３ポート２３に連通されており、また、この第２溝部２５および第２連通孔３７を介して内部流路３０ａに連通されている。このように、第２ポート２２が第３ポート２３に連通されることにより、主オイル供給路５内の油圧がリリーフ設定圧に保たれる。また、第２ポート３７は、スプール３０の移動位置に関わらず常に内部流路３０ａに連通された状態になっており、副オイルポンプ１７が無負荷運転状態になっても、スプール３０を付勢力に抗して左方に押圧させるための油圧を内部流路３０ａ内に供給する。

また、スプール３０が最大左方位置にある状態からエンジン回転数が下がると、ポンプ回転数が下がって主オイル供給路５内の油圧が低下し、スプール３０が右方に移動される。このスプール３０の右動に伴い、高圧リリーフの動作が終了し、無負荷運転状態が終了する。

上記のように、本構成例のバルブ５０によると、スプール３０および戻しバネ４０からなるシンプルな構造で、タンデムポンプ１０の副オイルポンプ１７を無負荷運転状態にするアンロードバルブとしての機能と、主オイルポンプ１６の吐出油圧を調圧するリリーフバルブとしての機能とを兼用させることができ、タンデムポンプ１０の全体を小型化できる。アンロードバルブの機能により、オイルの過剰供給が低減されて駆動源とされるエンジンの出力損失の低減が図られ、リリーフバルブの機能により、リリーフ設定圧を超える圧がオイルギャラリ６２側に作用することがなく、オイルギャラリ６２側の油圧回路の安全を確保することができる。

また、スプール３０が初期位置にある状態から第１連通孔３６の開口の全域がバルブボア２０の内周面２０ａに対向される位置まで移動される間に、副オイルポンプ１７の吐出油を主オイルポンプ１６の吐出油に合流させる流路が、主オイル供給路５内の油圧に応じた絞り量で絞られる。このような絞りの作用により、供給油量に対する副オイルポンプ１７からの吐出量の割合が徐々に少なくなり、ポンプ回転数の増加に伴って、タンデムポンプ１０全体としての吐出流量が増加するものの、その傾向が緩やかになる。また、この絞りの作用を生じさせる構造は、スプール３０に形成された第１連通孔３６の第１ポート２１に対する開口面積をスプール３０の移動位置に応じて変化させることによって副オイル供給路６の上流部６ａの内部流路３０ａに対する絞り量を変化させるものであり、非常にシンプルな構造になっている。

また、主オイル供給路５内の油圧が無負荷運転開始圧に達してさらに上昇されると、第１ポート２１は、第１連通孔３６を介して内部流路３０ａに連通され、第３ポート２３に連通されるため、副オイル供給路６の上流部６ａ内の油圧が低下する。ここで、スプール３０が初期位置から左方に移動することにより、第１連通孔３６は第１ポート２１に対する開口面積が小さくなっており、副オイル供給路６の上流部６ａは、スプール３０が初期位置にあるときに比べ、内部流路３０ａに対して絞られた状態で連通している。このため、主オイル供給路５（内部流路３０ａ）内の油圧は、副オイル供給路６の上流部６ａの油圧低下に対して大きな影響を受けない。このように、本構成例のバルブ５０においては、無負荷運転開始圧から無負荷運転圧に至るまでの間においても、チャタリングが生じるおそれを低減することができる。

しかも、第１ポート２１を内部流路３０ａに連通させるための第１連通孔３６は、スプール３０を径方向に延びる複数の孔になっている一方で、無負荷運転開始圧を超えたときに第１ポート２１を第３ポート２３に連通させるための第１溝部２４は、第１ロッド部３４の外周面とバルブボア２０の内周面２０ａに囲まれてドーナツ状の空間に形成されている。このように、無負荷運転開始圧を超えたときには、スプール３０の左方移動に伴って、第１溝部２４が第１ポート２１に対して連通させている部分の容積が、第１連通孔３６が第１ポート２１に開口している部分の変化量に対し、急激に大きくなるように変化する構造になっている。したがって、第１溝部２４に流入することによって低下される副オイル供給路６の上流部６ａ内の圧力を急激に下げることができる一方で、第１連通孔３６を介して内部流路３０ａ側に影響を及ぼすおそれが低減される。

そして、主オイル供給路５内の圧力が無負荷運転圧に達するまで上昇される過程で、徐々に第１ポート２１の内部流路３０ａに対する開口面積を小さくさせることによって、無負荷運転開始圧に達した時点で第１ポート２１を内部流路３０ａに対して遮断するようになっている。このため、第１ポート２１と内部流路３０ａとが開閉される無負荷運転圧の近辺においても、タンデムポンプ１０の吐出油量全量に大きな変化が生じないようになっており、従来の形態のように供給油圧の変動が生じにくくなっている。このように、本構成例のバルブ５０によると、この状況下においても、チャタリングが生じるおそれを低減することができる。

同様に、無負荷運転状態にするために第１ポート２１と内部流路３０ａとを遮断する構造（すなわち、チェックバルブとして機能させるための構造）は、スプール３０に形成された第１連通孔３６を第１ポート２１に対して軸方向に退避させるものであり、従来のようにポペット等の他の部材を利用して内部流路３０ａを閉塞する構造が回避されている。このように、シンプルな構造であり、また、スプール３０が軸方向に往復振動するようなことがあっても異音が発生するおそれがない。

また、リリーフ開始圧が無負荷運転圧よりもやや低圧に設定されており、第１連通孔の開口の全域がバルブボア２０の内周面２０ａに対向されて第１ポート２１が内部流路３０ａに対して完全に遮断されたときには、第２ポート２２と第３ポート２３の連通が既に始まっており、主オイル供給路５から副オイル供給路６の下流部６ｂに流入したオイルの一部が戻し流路７に排出されている。このため、リリーフ開始圧からリリーフ設定圧に至るまでの間において、第１ポート２１が内部流路３０ａに対して完全に遮断されてからリリーフを開始させる形態に比べると、内部流路３０ａ内の圧力変動を小さくすることができる。このように、本構成例のバルブ５０によると、主オイル供給路５内の油圧のリリーフ開始後においても、チャタリングを抑えることができる。

これまで、本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態に示したものに限定されない。第２連通孔３７は、第２ポート２２を常に内部流路３０ａに連通させることができる構造になっていればよく、第３ランド部３３に形成されていてもよい。上記の無負荷運転開始圧、無負荷運転圧、リリーフ設定圧は、戻しバネ４０のバネ特性を変更したり、各ランド部３１〜３３および各ロッド部３４，３５の軸長を変更したりすることにより、簡単に設定変更することができる。また、リテーナ４５の外側底面とロックピン４９との間に所定板厚の板材を介設してもよい。これにより、戻しバネ４０の初期変位量を簡単に設定変更することができる。

なお、タンデムポンプとして、自動車用エンジンに備えられて潤滑用のオイルをオイルギャラリに圧送するオイルポンプを例示したが、これに限定されず、他の装置等に備えて他の用途に利用してもよく、また、吐出流体はオイルに限られず、水や空気でもよい。さらに、タンデムポンプをギヤポンプから構成したが、ベーンポンプなど他の形態のポンプから構成してもよい。

本発明に係るタンデムポンプのバルブ構造を備えるタンデムポンプの断面図である。 バルブボアを示すポンプボディの部分断面図である。 スプールの外観斜視図である。 主流体供給路内の油圧が無負荷運転開始圧になっているときを示すタンデムポンプの断面図である。 主流体供給路内の油圧が無負荷運転圧になっているときを示すタンデムポンプの断面図である。 主流体供給路の油圧がリリーフ設定圧になっているときを示すタンデムポンプの断面図である。

符号の説明

１ ポンプボディ
２ ポンプ室
３ 主オイル吸込路
４ 副オイル吸込路
５ 主オイル供給路（主流体供給路）
６ 副オイル供給路（副流体供給路）
７ 戻し流路
１０ タンデムポンプ
１６ 主オイルポンプ
１７ 副オイルポンプ
２０ バルブボア
２１ 第１ポート
２２ 第２ポート
２３ 第３ポート
２４ 第１溝部（一端溝部）
２５ 第２溝部（他端溝部）
３０ スプール
３０Ａ 本体部
３０Ｂ バネ収容部（付勢力作用部）
３１ 第１ランド部（一端ランド部）
３２ 第２ランド部（他端ランド部）
３３ 第３ランド部（中間ランド部）
３４ 第１ロッド部（一端ロッド部）
３５ 第２ロッド部（他端ロッド部）
３６ 第１連通孔
３７ 第２連通孔
４０ 戻しバネ（付勢部材）
５０ バルブ
６１ タンク
６２ オイルギャラリ（流体供給対象）

Claims (4)

1. 駆動源により同時に駆動される主流体ポンプおよび副流体ポンプを備えたタンデムポンプと、
   前記主流体ポンプの吐出口から流体供給対象に延びる主流体供給路と、
   前記副流体ポンプの吐出口から延びて前記主流体供給路に接続される副流体供給路と、
   前記副流体供給路の一部を構成するバルブボア内に移動自在に嵌合挿入して配設され、軸方向に延びた内部流路を有したスプールと、
   前記バルブボア内で前記スプールを前記軸方向の一端側に付勢する付勢部材と、
   前記バルブボアに繋がって設けられた戻し流路とを備え、
   前記スプールは、前記主流体供給路内の圧力を受けて前記付勢部材の付勢力に抗して前記軸方向の他端側に移動可能であり、
   前記スプールは、それぞれ円筒状に形成されて前記軸方向に離れて設けられた一端ランド部、中間ランド部および他端ランド部と、前記中間ランド部よりも小径の円筒状に形成されて前記一端ランド部および前記中間ランド部を繋ぐ一端ロッド部と、前記中間ランド部よりも小径の円筒状に形成されて前記他端ランド部および前記中間ランド部を繋ぐ他端ロッド部とから構成され、
   前記中間ランド部または前記一端ロッド部に、外周面に貫通して前記内部流路に連通する一端側連通孔が形成されるとともに、前記他端ランド部に、外周面に貫通して前記内部流路に連通する他端側連通孔が形成されており、
   前記主流体供給路内の圧力が無負荷運転開始圧よりも低いときには、前記副流体供給路と前記内部流路とが前記他端側連通孔により接続されるとともに前記内部流路と前記主流体供給路とが前記一端側連通孔により接続されることで、前記副流体供給路が前記内部流路を介して前記主流体供給路に接続され、
   前記主流体供給路内の圧力の上昇に応じて、前記スプールが前記付勢部材の付勢力に抗して移動されて前記副流体供給路に対する前記他端側連通孔の開口面積が小さくなり、
   前記一端側連通孔は、前記スプールの移動位置に関わらず前記内部流路と前記主流体供給路とを接続させるように形成され、
   前記主流体供給路内の圧力が上昇して前記無負荷運転開始圧に達すると、前記副流体供給路が前記内部流路を介して前記主流体供給路に接続された状態で前記副流体供給路が前記他端ロッド部を介して前記戻し流路に接続され、
   前記主流体供給路内の圧力が前記無負荷運転開始圧から上昇して無負荷運転圧に達すると、前記他端側連通孔が前記バルブボアの内周面に近接して閉塞されて前記副流体供給路が前記主流体供給路に対して遮断されることを特徴とするタンデムポンプのバルブ構造。
2. 前記主流体供給路内の圧力が前記無負荷運転圧より高圧のリリーフ設定圧に達すると、前記主流体供給路が前記一端ロッド部を介して前記戻し流路に接続されることを特徴とする請求項１に記載のタンデムポンプのバルブ構造。
3. 前記タンデムポンプが、駆動源により駆動される駆動歯車と、前記駆動歯車と外接噛合する第１従動歯車および第２従動歯車とから構成される歯車ポンプからなることを特徴とする請求項１または２に記載のタンデムポンプのバルブ構造。
4. 前記タンデムポンプを収容するとともに前記バルブボア、前記主流体供給路、前記副流体供給路および前記戻し流路が形成されたポンプボディを備えており、
   前記ポンプボディは、前記副流体供給路における前記バルブボアに繋がる部分と、前記戻し流路における前記バルブボアに繋がる部分とが、前記軸方向に隣り合って形成されており、
   前記戻し流路が、前記副流体ポンプの吸込口に繋がれていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタンデムポンプのバルブ構造。

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