JP2009074481A - Control valve of variable displacement vane pump - Google Patents
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Description
本発明は、可変容量型ベーンポンプの制御バルブに関し、より詳細には、偏心量を可変として流量制御を行う制御バルブの改良に関する。 The present invention relates to a control valve for a variable displacement vane pump, and more particularly to an improvement in a control valve that controls flow rate with a variable amount of eccentricity.
例えば、車両におけるパワーステアリングに用いられるオイルポンプにおいては、一般的にエンジンで駆動されており、操舵時にはその回転数に関係なく作動流体の吐出圧および流量が要求され、それに対応しなければならない。
通常のベーンポンプにあっては、基本的には回転当たりの吐出容量は一定であるから、上記の用途に対しては、吐出側に弁機構を設けて流量・圧力の制御を行っている。
For example, an oil pump used for power steering in a vehicle is generally driven by an engine, and at the time of steering, a discharge pressure and a flow rate of a working fluid are required regardless of the number of rotations, and must be dealt with.
In ordinary vane pumps, the discharge capacity per revolution is basically constant, so for the above applications, a valve mechanism is provided on the discharge side to control the flow rate and pressure.
一方、図2に示すような可変容量型のベーンポンプにあっては、ロータ2とカムリング4との偏心量を変更可能に構成して、その流量を可変としている。
すなわち、ロータ2には放射状(図示例では小さな傾斜が付されている)に複数の溝が設けられ、それらの溝にはそれぞれ半径方向に摺動自在にベーン3が挿入されている。そして、その外方には、カムリング4が駆動軸1とは偏心して設けられており、ロータ2外周とカムリング4内周との間の2枚のベーン3、3で囲まれた領域に、ロータ2の回転に伴って吸入側5aから作動流体が吸入され、吐出側5bへ運ばれて吐出される。
On the other hand, in the variable displacement vane pump as shown in FIG. 2, the amount of eccentricity between the
That is, the
カムリング4は、一方の側(図示右方)aをスプリング6で付勢され、駆動軸1に対して偏心されている。カムリング4の他方(図示左方)側外周部bには流体圧が導入され、スプリング6の付勢力とのバランスにより、カムリング4の偏心量が規定される。
したがって、カムリング4に作用する流体圧を制御することにより、カムリング4の偏心量を変えて、流量を可変制御することが出来るのである。
The cam ring 4 is biased by a spring 6 on one side (right side in the figure) and is eccentric with respect to the drive shaft 1. Fluid pressure is introduced into the outer peripheral portion b on the other (left side in the drawing) side of the cam ring 4, and the amount of eccentricity of the cam ring 4 is defined by the balance with the urging force of the spring 6.
Therefore, by controlling the fluid pressure acting on the cam ring 4, the eccentric amount of the cam ring 4 can be changed and the flow rate can be variably controlled.
次に、可変容量型のベーンポンプにおける作動流体であるオイルの径路について述べる。
オイルリザーバ7から第1の通路L1を流れるオイルは、制御バルブ10Aを介して吸入口cに供給される。供給されたオイルは、サイドプレートに凹設された溝5aからベーン3、3に挟まれた領域に入り、ロータ2の回転によって吐出側に運ばれ、サイドプレートの溝5bから吐出口dに吐出される。
Next, the path of oil as the working fluid in the variable displacement vane pump will be described.
Oil flowing through the first passage L1 from the oil reservoir 7 is supplied to the suction port c via the
吐出口dから吐出されたオイルは、オリフィス8の介装されている第2の通路L2を経由して、対象とする流体機器、例えばパワーステアリング(図示せず)へ吐出される。
一方、吐出口dの近傍において、第2の通路L2から第3の通路L3が分岐しており、第3の通路L3は制御バルブ10Aの一方側(図2では左側)に連通している。
また、前記第2の通路L2におけるオリフィス8の下流側領域において、第4の通路L4が第2の通路L2から分岐しており、第4の通路L4は制御バルブ10Aの他方側(図2では右側)に連通している。
The oil discharged from the discharge port d is discharged to a target fluid device, for example, a power steering (not shown) via the second passage L2 in which the
On the other hand, in the vicinity of the discharge port d, the third passage L3 branches from the second passage L2, and the third passage L3 communicates with one side (left side in FIG. 2) of the
Further, in the downstream region of the
制御バルブ10Aには第5の通路L5が設けられ、第5の通路L5は、カムリング4のスプリング6の対向側(図2ではロータ2の左側)における後面(カムリング背面)bに連通している。
カムリング4の偏心量は、前記第3の通路L3から供給されるオイルの圧力と、第4の通路L4から供給されるオイルの圧力と、第5の通路L5から供給されるオイルの圧力とに基づき、制御される。
なお、図2において符号L6で示す通路は、カムリング4の移動に伴う背圧を吸入口cへ連通する第6の通路である。
The
The amount of eccentricity of the cam ring 4 depends on the pressure of oil supplied from the third passage L3, the pressure of oil supplied from the fourth passage L4, and the pressure of oil supplied from the fifth passage L5. Based on the control.
2 is a sixth passage for communicating the back pressure accompanying the movement of the cam ring 4 to the suction port c.
次に、図3を参照して制御バルブ10Aについて説明する。
制御バルブ10A内部には、スプール弁体11が摺動自在に設けられており、そのスプール弁体11には、その外周に2条の突出した第1のランド部12A、第2のランド部12Bが設けられており、制御バルブ10A内を3室C1、C2、C3に分けている。
Next, the
A
第1室C1(図3において左方の室)は、吐出口dからの第3の通路L3と連通している。
第2室C2(図3において右方の室)は、オリフィス8下流からの第4の通路L4と連通している。そして、第2室C2にはスプリング15が挿入されており、スプリング15は弁体11を第1室C1方向(図3では左側方向)に付勢している。
第1のランド部12Aと第2のランド部12Bとの中間に位置する第3室C3は、吸入側である第1の通路L1と連通している。
The first chamber C1 (the left chamber in FIG. 3) communicates with the third passage L3 from the discharge port d.
The second chamber C2 (the chamber on the right side in FIG. 3) communicates with the fourth passage L4 from the downstream of the
The third chamber C3 located between the
第1室C1と第3室C3とを分割する第1のランド部12Aの近傍には、カムリング6後面bに連通する第5の通路L5が開口している。
なお図3において、符号14は、第5の通路L5を穿孔する際に、第5の通路L5の延長部に形成される「めくら穴」である。このめくら穴14は、オイル圧力による弁体11のバランスを調整するために穿設されているものである。
A fifth passage L5 communicating with the rear surface b of the cam ring 6 is opened in the vicinity of the
In FIG. 3,
図2において、圧力調整機構として、スプール弁体11の内部にボール弁16が挿入されており、連通孔17が形成されている。そして、ボール弁16は連通孔17を閉鎖する様に配置されている(ボール弁16は常閉に構成されている)。
吐出圧力が増加して第2室C2(図3)の吐出圧力が所定圧以上になると、明確には図示されていないが、ボール弁16が開弁し、第2室C2のオイルは連通孔17(図2)を経由して、第1の通路L1に連通する。すなわち、ボール弁16が開弁すると、第2の通路L2の吐出流量の一部が、第2室C2、連通孔17、ボール弁16を経由して、吸入側の第1の通路L1に戻される。
In FIG. 2, a ball valve 16 is inserted into the
When the discharge pressure increases and the discharge pressure in the second chamber C2 (FIG. 3) becomes equal to or higher than the predetermined pressure, the ball valve 16 is opened, and the oil in the second chamber C2 flows through the communication hole. It communicates with the first passage L1 via 17 (FIG. 2). That is, when the ball valve 16 is opened, a part of the discharge flow rate of the second passage L2 is returned to the first passage L1 on the suction side via the second chamber C2, the communication hole 17, and the ball valve 16. It is.
ボール弁16が開弁し、第2の通路L2における吐出流量の一部が第1の通路L1に戻されると、図3において、第1室C1の圧力が第2室C2の圧力よりも高圧となり、スプール弁体11をスプリング15に抗して、第2室C2側(図2、図3では右方向)へ移動せしめる。
図3を参照すれば明らかな様に、スプール弁体11が第2室C2側(図2、図3では右方向)へ移動する結果、第1のランド部12Aによって第5の通路L5が遮られる領域が減少し、第5の通路L5を流れるオイルの量が増加する。
When the ball valve 16 is opened and a part of the discharge flow rate in the second passage L2 is returned to the first passage L1, the pressure in the first chamber C1 is higher than the pressure in the second chamber C2 in FIG. Thus, the
As apparent from FIG. 3, as a result of the
図2において、第5の通路L5を流れるオイルの量が増加すれば、カムリング背面bへ供給されるオイルの量も増加し、カムリング4はポンプ容量が小さくなる方向(図2では右方向)へ移動する。その結果、吐出圧力が一定圧力以下に制御され、以って、吐出圧力が調整される。
図4に、制御される吐出圧力と流量との関係を示す。
In FIG. 2, if the amount of oil flowing through the fifth passage L5 increases, the amount of oil supplied to the cam ring back surface b also increases, and the cam ring 4 is in a direction in which the pump capacity decreases (rightward in FIG. 2). Moving. As a result, the discharge pressure is controlled to be equal to or lower than a certain pressure, and thus the discharge pressure is adjusted.
FIG. 4 shows the relationship between the controlled discharge pressure and flow rate.
次に、流量制御機構について説明する。
第1室C1には第3の通路L3を介して吐出圧力が作用するが、第2室C2に作用する圧力は、第4の通路L4に介装されたオリフィス8による圧力損失の分だけ、第1室C1に作用する圧力(吐出圧力)よりも低圧となる。
ポンプ吐出流量が増加し、ポンプ吐出圧が増加すると、オリフィス8による圧力損失も増加し、第1室C1に作用する圧力と第2室C2に作用する圧力との圧力差(オリフィス8による圧力損失に等しい)がスプリング15の弾性反発力に打ち勝って、スプール弁体11は第2室C2側(図2、図3では右方向)へ移動する。
Next, the flow rate control mechanism will be described.
The discharge pressure acts on the first chamber C1 via the third passage L3, but the pressure acting on the second chamber C2 is equal to the pressure loss due to the
When the pump discharge flow rate increases and the pump discharge pressure increases, the pressure loss due to the
スプール弁体11が第2室C2側(図2、図3では右方向)へ移動する結果、第5の通路L5を流れるオイルの量が増加し、カムリング背面bへ供給されるオイルの量も増加し、カムリング4はポンプ容量が小さくなる方向(図2では右方向)へ移動する。その結果、吐出流量が一定に制御されるのである。
図5に回転数に対して制御される流量の関係を示す。
As a result of the
FIG. 5 shows the relationship of the flow rate controlled with respect to the rotation speed.
一方、ポンプの吐出流量が減少した場合は、吐出圧力も減少し、オリフィス8前後の圧力差も小さくなる。その結果、スプリング15の付勢力が、第2室C2に作用する圧力と第1室C1に作用する圧力との圧力差に打ち勝って、スプール弁体11は第1室C1方向(図2、図3では左方向)に移動する。
図3において、スプール弁体11は第1室C1方向(図3では左方向)に移動すれば、第1のランド部12Aによって第5の通路L5が遮られる領域が増加し、第1室C1から第5の通路L5へ流れるオイルの量が減少する。
図2において、第5の通路L5へ流れるオイルの量が減少すれば、カムリング4はスプリング6の付勢力によって偏心量を増加する方向(図2では右方向)へ移動するので、ポンプ吐出流量が増加するのである。
On the other hand, when the discharge flow rate of the pump decreases, the discharge pressure also decreases and the pressure difference before and after the
In FIG. 3, if the
In FIG. 2, if the amount of oil flowing to the fifth passage L5 decreases, the cam ring 4 moves in the direction of increasing eccentricity (rightward in FIG. 2) by the biasing force of the spring 6, so that the pump discharge flow rate is It will increase.
図2、図3を参照して説明した上述した可変容量型ベーンポンプの制御バルブにおいては、スプール弁体11の第1室C1側に、高圧のポンプ吐出圧が付加されており、当該ポンプ吐出圧はめくら穴14にも作用する。一方、図3において符号13で示す開口部(第5の通路L5への開口部)は、第5の通路L5に連通しているため、圧力が比較的低い。
すなわち、めくら穴14に作用する圧力は、開口部13における圧力よりも高圧であり、係る圧力差に起因して、図3において、スプール弁体11には、図3中の上下方向について下方へ押し付ける力が作用する。
In the control valve of the variable displacement vane pump described above with reference to FIGS. 2 and 3, a high pump discharge pressure is applied to the first chamber C1 side of the
That is, the pressure acting on the
また、開口部13の直径は第1のランド部12Aの幅寸法(図3における左右方向寸法)より大きいので、ランド部12Aが開口部13を閉鎖していない時(開口時)には、この開口部13を経由して、第1室C1から第3室C3へのオイルのリークが生じる。
その結果、開口部13の圧力は当該リークの分だけ低圧となり、めくら穴14側(図3ではスプール弁体11の上方)との差圧は大きくなる。
Since the diameter of the
As a result, the pressure in the
したがって、スプール弁体11を図3中の下方へ押し付ける力は大きくなり、制御バルブの作動頻度が高いと、スプール弁体11は下方に押し付けられた状態で図3中の左右方向へ頻繁に移動を繰り返すことになり、摩耗が生じ、寿命が短くなる。あるいは、いゆわる「スチック」などによる作動不良が生じる。
Accordingly, the force that presses the
なお、開口部13の対向位置にめくら穴14が設けられていない場合には、第1室C1から開口部13へ向うオイルの流れにより、スプール本体11は開口部13と反対側(図3では、上下方向について上方)へ移動する。
そのため、スプール本体11における第1のランド部12Aの開口部13とは反対側が摩耗してしまう。
When the
For this reason, the opposite side of the
可変容量型ベーンポンプに係る従来技術としては、特許文献1および特許文献2が開示されている。しかしながら、これらの文献には、上記の問題点を解決する技術、あるいは、解決を示唆するような技術は、何等開示されていない。
本発明は、上記問題点に対処するために提案されたもので、可変容量型ベーンポンプの偏心量を制御する制御バルブにおいて、スプール弁体に生じる摩耗を防止し、信頼性の向上を図った可変容量型ベーンポンプの制御バルブの提供を目的としている。 The present invention has been proposed to address the above-described problems, and in a control valve that controls the amount of eccentricity of a variable displacement vane pump, a variable that prevents wear on the spool valve body and improves reliability. The purpose is to provide a control valve for a displacement vane pump.
本発明による可変容量型ベーンポンプの制御バルブは、駆動軸1に対して偏心量が可変となる様に設けられたカムリング4の内部に(複数のベーン3を放射状に摺動自在に収容した)ロータ2を設け、作動流体(例えばオイル)の吐出通路L2にオリフィス8を介装し、そのオリフィス8の下流側(吐出口dから離隔した側)の圧力を制御バルブ10に導入し、制御バルブ10の長手方向における圧力差により制御バルブ10内のスプール弁体11が(長手方向について)移動することにより前記カムリング4の偏心量を制御して吐出量を可変としている可変容量型ベーンポンプの制御バルブ10において、前記カムリング4の外周部に偏心量を増す方向に付勢したスプリング6を当接し、そのスプリング6の対向側のカムリング外周部bと前記制御バルブ10とは作動流体の通路(第5の通路)L5によって連通しており、前記スプール弁体11は半径方向外方へ突出した2条のランド部12A、12Bを有し、以って、制御バルブ10内を3室C1、C2、C3に区分し、スプール弁体11の一端部側の第1室C1と吐出口dとが作動流体の通路(第3の通路)L3によって連通し、スプール弁体11の他端部側の第2室C2にはスプール弁体11を第1室C1側へ付勢するスプリング15が挿入されており、第2室C2は吐出通路L2のオリフィス8の下流側と連通し、(もってスプール弁体11をオリフィス8における圧損に基いて作動可能に構成されており、)前記ランド部12A、12B間の第3室C3は吸入側通路L1と連通しており、前記第1室C1と第3室C3とを区分するランド部12Aの摺動する位置に複数の開口部13、13Aを外周方向に(制御バルブ10の長手方向中心軸に対して)対称となる様に設け、それらの開口部13、13Aは作動流体の通路(第5の通路)L5と連通して、前記スプリング6と対向する側のカムリング外周部bに連通していることを特徴としている。
The control valve of the variable displacement vane pump according to the present invention is a rotor (having a plurality of vanes 3 slidably radiated therein) inside a cam ring 4 provided so that the amount of eccentricity is variable with respect to the drive shaft 1. 2, an
本発明は上記の構成によって以下の作用効果を奏する。
すなわち、制御バルブ10において、内挿されたスプール弁体11は、その一端に第1室C1の高圧が負荷され、一方、その側面に位置する開口部13が低圧であるので、その差圧で側方への力を生じることとなる。しかし、開口部13、13Aが円周方向に対称位置に配設されており、開口部13、13Aが作動流体の通路(第5の通路)L5と連通しているため、開口部13、13Aにおける圧力は同一である。そのため、開口部13、13Aにおいてスプール本体11に作用する圧力も同一となり、両者は相殺するので、開口部13、13Aにおける圧力によってスプール本体11が(図1では上下方向へ)移動することが防止される。
したがって、スプール本体11が制御バルブ10における他の部材と干渉して摩耗してしまうことが防止され、作動不良が生ずることもなくなる。その結果、制御バルブ10が長寿命となり、信頼性が向上する。
The present invention has the following effects by the above configuration.
That is, in the
Therefore, the
以下、添付図面の図1を参照して、本発明の実施形態について説明する。
なお、図2および図3で説明した従来技術における構成部品と同様な部品については、同じ符号を付けて重複した説明は省略する。
図1で示す実施形態において、ポンプ本体部分は図2で説明した従来技術と同様な構成であるので、ポンプ本体部分の重複説明は省略する。そして、図1で示す実施形態は、制御バルブの構造について従来技術を改良したものであり、以下、図1を参照して、当該改良した部分について説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 of the accompanying drawings.
Note that parts similar to those in the related art described with reference to FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
In the embodiment shown in FIG. 1, the pump body portion has the same configuration as that of the prior art described in FIG. The embodiment shown in FIG. 1 is an improvement of the related art with respect to the structure of the control valve. Hereinafter, the improved part will be described with reference to FIG.
図1において、制御バルブ10の内部には、スプール弁体11が摺動自在に挿入されており、そのスプール弁体11には外周に環状の溝を有する2条の第1、第2のランド部12A、12Bが突設されている。
第1のランド部12A、第2のランド部12Bにより、バルブ内部は、第1室C1、第2室C2、第3室C3の3室に区分されている。
In FIG. 1, a
The interior of the valve is divided into three chambers, a first chamber C1, a second chamber C2, and a third chamber C3, by the
図1において、左端の第1室C1には、第3の通路L3を介してポンプ吐出口dからの吐出圧が導入されている。
図1における右端の第2室C2にはスプリング15が挿入されており、スプリング15はスプール弁体11を第1室C1方向(図1の左方向)に付勢している。また、第2室C2には、第4の通路L4によって、第2の通路L2のオリフィス8よりも下流側の圧力が導入されている。第2の通路L2は、ポンプ吐出口dに連通しているので、第2室C2には、ポンプ吐出圧からオリフィス8による圧損を減じた圧力が作用する。
第3室C3は、第1のランド部12Aおよび第2のランド部12Bで挟まれた領域である。そして、第3室C3は前記第1の通路L1に連通されており、吸入口cと同一の圧力となっている。
In FIG. 1, the discharge pressure from the pump discharge port d is introduced into the first chamber C1 at the left end via the third passage L3.
A
The third chamber C3 is a region sandwiched between the
第1室C1と第3室C3とを分離している第1のランド部12Aの位置する近傍には、第1の開口部13および第2の開口部13Aが穿設されている。
2つの開口部13、13Aは、円周方向に対称に配置されている。換言すれば、2つの開口部13、13Aは、中心角が180°となる様に位置している。
2つの開口部13、13Aは、制御バルブ10の外部で互に連通し、そして、第5の通路L5を介してカムリング4の後面b(図2参照)に連通されている。
A
The two
The two
図1で示す構成によって、図1の上下方向について、スプール弁体11に作用する圧力は等しくなる。2つの開口部13、13Aは第5の通路L5を介してカムリング4の後面b(図2参照)に連通されているので、開口部13、13Aの圧力は同一である。そして、スプール弁体11の図1における上下方向については、圧力差が存在しないので、スプール本体11が図1における上下方向へ移動してしまうことはない。
従って、スプール本体11が図1における左右方向へ頻繁に移動しても、第1のランド部12Aが他の部材と接触して摩耗してしまうことはない。同様に、スチックも発生しない。
With the configuration shown in FIG. 1, the pressure acting on the
Therefore, even if the
なお、図示の実施形態では、スプール弁体11の外周に沿っての圧力分布が不均一になることによって、スプール弁体11が図1における上下方向へ移動してしまうことを防止し、以って、異常摩耗を防止出来れば足りる。したがって、開口部13、13Aを正確に対称位置に設ける必要はなく、ほぼ180°の位置(±15°程度の誤差は許容される)に配置すればよい。
また、開口部は2つに限らず、例えば3つの開口部を120°隔てて配置して、スプール弁体11の外周に沿っての圧力分布を均一にしても良い。
In the illustrated embodiment, the pressure distribution along the outer periphery of the
Further, the number of openings is not limited to two, and for example, three openings may be arranged 120 degrees apart to make the pressure distribution along the outer periphery of the
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。 It should be noted that the illustrated embodiment is merely an example, and is not a description to limit the technical scope of the present invention.
1・・・駆動軸
2・・・ロータ
3・・・ベーン
4・・・カムリング
6・・・(カムリング)スプリング
10、10A・・・制御バルブ
11・・・スプール弁体
12A、12B・・・(スプール弁体の)ランド部
13、13A・・・開口部
15・・・(スプール弁)スプリング
L1〜L6・・・作動流体の通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drive
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