JP2010090807A - 二連式ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】切り換えを簡単に行うことができる二連式ベーンポンプを提供する。
【解決手段】第１及び第２ベーンポンプ１０１，１０２のそれぞれに接続されベーンポンプが吐出する作動流体を油圧機器２１に供給するか又は吸込通路８へと戻すかを切り換える第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂと、第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂに対して共通に導かれるパイロット流体の圧力を調節する圧力調節弁３６とを備え、第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂは、パイロット流体の圧力に応じて移動するスプール４２を備え、パイロット流体の圧力の上昇に伴って、第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂは、第１及び第２ベーンポンプ１０１，１０２の一方のみが作動流体を油圧機器２１に供給し、次いで双方のベーンポンプが作動流体を油圧機器２１に供給し、次いで他方のみが作動流体を油圧機器２１に供給するように切換作動する。
【選択図】図４

Description

本発明は、油圧機器の油圧供給源として用いられ、２つのベーンポンプが並列に接続された二連式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、駆動軸に連結されたロータがカムリングに回転自在に収容され、ロータとカムリングとの間に画成されたポンプ室の拡縮によって作動油を給排するものが知られている。

特許文献１には、第１ポンプと第２ポンプを備える二連式ベーンポンプにおいて、第２ポンプの吐出流量が所定値以上になると第１ポンプの吐出油をポンプ吸込通路へと逃がすアンロードバルブを備えるものが開示されている。

また、従来の二連式ベーンポンプには、それぞれのベーンポンプの出口に切換弁が接続され、ベーンポンプの運転パターンを複数段階に切り換え可能なものがある。
特開昭５８−９３９７３号公報

それぞれのベーンポンプの出口に切換弁が接続された二連式ベーンポンプでは、２つのベーンポンプの切り換え時には、２つの切換弁が連動して動作するように個別に制御する必要があるため、制御が複雑となる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ベーンポンプの切り換えを簡単に行うことができる二連式ベーンポンプを提供することを目的とする。

本発明は、第１ベーンポンプと第２ベーンポンプが、それぞれのロータが共通の駆動軸にて連結されることによって並列に接続された二連式ベーンポンプにおいて、前記第１及び第２ベーンポンプのそれぞれに接続され、当該ベーンポンプが吐出する作動流体を油圧機器に供給するか又は吸込通路へと戻すかを切り換える第１切換弁及び第２切換弁と、前記第１及び第２切換弁に対して共通に導かれるパイロット流体の圧力を調節する圧力調節弁と、を備え、前記第１及び第２切換弁は、前記パイロット流体の圧力に応じて移動し、前記ベーンポンプが吐出する作動流体を前記油圧機器又は前記吸込通路へと導くスプールと、前記スプールを前記パイロット流体の圧力に抗して付勢する付勢手段と、を備え、前記パイロット流体の圧力の上昇に伴って、前記第１及び第２切換弁は、前記第１及び第２ベーンポンプの一方のみが作動流体を油圧機器に供給し、次いで双方のベーンポンプが作動流体を油圧機器に供給し、次いで他方のみが作動流体を油圧機器に供給するように、切換作動することを特徴とする。

本発明によれば、一方のベーンポンプから他方のベーンポンプへの切り換えは、第１及び第２切換弁を個別に制御するのではなく、第１及び第２切換弁に対して共通に導かれるパイロット流体の圧力を上昇させるだけで行うことができるため、切り換えを簡単に行うことができる。

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二連式ベーンポンプ１００について説明する。図１は二連式ベーンポンプ１００における駆動軸に平行な断面を示す断面図であり、図２は二連式ベーンポンプ１００のポンプカートリッジの平面図である。

二連式ベーンポンプ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変速機等の油圧供給源として用いられ、２つのベーンポンプ１０１，１０２が並列に接続されたものである。

第１ベーンポンプ１０１と第２ベーンポンプ１０２は、それぞれのロータ２がエンジン３１（図３参照）の動力が伝達される共通の駆動軸１に連結され、駆動軸１の回転によって互いのロータ２が回転する。エンジン３１が動力源に該当する。

第１ベーンポンプ１０１及び第２ベーンポンプ１０２は、ロータ２に対して径方向に往復動可能に設けられた複数のベーン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、ベーン３は、スリット１６に摺動自在に挿入される。

スリット１６の基端側には、ポンプの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から抜け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。ロータ２、ベーン３、及びカムリング４によってポンプカートリッジ２０が構成される。

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、ロータ２の回転に伴ってカム面４ａを摺動する各ベーン３間によって仕切られるポンプ室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。このように、各ポンプ室７は、ロータ２の回転に伴って拡縮する。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。

第１ベーンポンプ１０１及び第２ベーンポンプ１０２のポンプカートリッジ２０の間にはセンタープレート５が配置されると共に、それぞれのポンプカートリッジ２０の側部にはサイドプレート６が配置される。このように、ポンプカートリッジ２０は、センタープレート５とサイドプレート６との間に挟持され、ポンプ室７は、センタープレート５とサイドプレート６とによって密閉される。

センタープレート５には、カムリング４の吸込領域に向けて開口し、ポンプ室７に作動油（作動流体）を導く吸込通路８が形成される。

サイドプレート６には、カムリング４の吐出領域に向けて開口し、ポンプ室７が吐出する作動油が導かれる円弧状の２つの吐出ポート９（図２参照）が形成される。

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通路８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。

なお、二連式ベーンポンプ１００は、単式のベーンポンプと比較して、ポンプカートリッジ２０の幅が小さい。このため、単式のベーンポンプでは、吸い込み性能改善のため、ポンプカートリッジの両側から作動油を吸い込むのが一般的であるが、二連式ベーンポンプ１００では、ポンプカートリッジ２０の一方側のみから作動油を吸い込む構造で吸込性能が十分確保される。

駆動軸１は、ブッシュ１８を介して第１ポンプボディ１０及び第２ポンプボディ１１に回転自在に支持される。第１ポンプボディ１０に形成されたポンプ収容凹部１０ａ内には、第１ベーンポンプ１０１のサイドプレート６とポンプカートリッジ２０が積層して収容され、第２ポンプボディ１１に形成されたポンプ収容凹部１１ａ内には、第２ベーンポンプ１０２のサイドプレート６とポンプカートリッジ２０と共にセンタープレート５が積層して収容される。このように、第１ポンプボディ１０には第１ベーンポンプ１０１が収容され、第２ポンプボディ１１には第２ベーンポンプ１０２が収容される。

第１ポンプボディ１０と第２ポンプボディ１１は、互いの開口部を有する面を当接して一体に締結され、それぞれのポンプ収容凹部１０ａ，１１ａが封止される。

第１ベーンポンプ１０１及び第２ベーンポンプ１０２のカムリング４及びサイドプレート６は、センタープレート５を挿通する位置決めピン（図示省略）によって回り止めされる。位置決めピンによって、カムリング４に対するセンタープレート５とサイドプレート６の相対回転が規制され、カムリング４の吸込領域と吸込通路８との位置決め、及びカムリング４の吐出領域と吐出ポート９との位置決めが行われる。

第１ポンプボディ１０及び第２ポンプボディ１１には、吐出ポート９に連通し吐出ポート９から吐出された作動油が流入する高圧室１２と、高圧室１２に連通し高圧室１２の作動油を外部の油圧機器２１（図３参照）へと供給する吐出通路１３（図３参照）とが形成される。

また、高圧室１２の作動油は、サイドプレート６に形成された貫通孔６ａを通じてロータ２の円弧状の溝２ａに導かれて各背圧室１７へと導かれる。

次に、図３を参照して、二連式ベーンポンプ１００の油圧回路について説明する。図３は二連式ベーンポンプ１００の油圧回路図である。

第１ベーンポンプ１０１及び第２ベーンポンプ１０２は、吸込通路８を通じてタンク２２から作動油を吸い込み、それぞれの吐出通路１３へと吐出する。吐出された作動油は、合流通路２３にて合流し、油圧機器２１へと供給される。

油圧機器２１に供給された作動油は、油圧機器２１を駆動するためのアクチュエータへと供給された後、戻り通路２４を通じてタンク２２へと排出される。

第１ベーンポンプ１０１及び第２ベーンポンプ１０２の吐出通路１３には、吐出された作動油を油圧機器２１に供給するか又は吸込通路８へと戻すかを切り換える切換弁２６が介装される。つまり、第１ベーンポンプ１０１及び第２ベーンポンプ１０２から吐出される作動油は、切換弁２６の切り換えによって合流通路２３又は吸込通路８のいずれかに選択的に導かれる。以下では、第１ベーンポンプ１０１に接続される切換弁２６を「第１切換弁２６Ａ」、第２ベーンポンプ１０２に接続される切換弁２６を「第２切換弁２６Ｂ」と称し、双方を総称する場合には、単に「切換弁２６」と称する。

切換弁２６は、合流通路２３から分岐した分岐通路３５を通じて供給されるパイロット圧によって作動するパイロット式切換弁である。

分岐通路３５には、第１切換弁２６Ａ及び第２切換弁２６Ｂに導かれるパイロット油の圧力を調節する圧力調節弁３６が介装される。

圧力調節弁３６によって所定の圧力に調節されたパイロット油は、パイロット油路３７を通り、途中で枝分かれして、第１切換弁２６Ａ及び第２切換弁２６Ｂに導かれる。

このように、第１切換弁２６Ａと第２切換弁２６Ｂには、圧力調節弁３６を通じて共通のパイロット圧が導かれる。つまり、第１切換弁２６Ａと第２切換弁２６Ｂには、共通の圧力調節弁３６によって調節されたほぼ同圧のパイロット圧が導かれる。

圧力調節弁３６は、パイロット油の圧力が所定の圧力となるように、コントローラ３０から出力される制御電流によって、その開度が制御される。詳しい制御については、後述する。

第１ベーンポンプ１０１の吐出通路１３における第１切換弁２６Ａの上流側には、第１切換弁２６Ａの切り換え時に第１ベーンポンプ１０１の吐出圧が所定の圧力に達したときに、その吐出圧を逃がすリリーフ弁２７が介装される。また、同様に、第２ベーンポンプ１０２の吐出通路１３における第２切換弁２６Ｂの上流側にもリリーフ弁２７が介装される。

次に、図４を参照して切換弁２６について詳しく説明する。図４は切換弁２６の作動を示す模式図である。

まず、主に図４（ａ）を参照して、切換弁２６の構成について説明する。

切換弁２６は、吐出通路１３に連通して形成されたバルブ収容穴４１と、バルブ収容穴４１に摺動自在に挿入されたスプール４２と、スプール４２の一端とバルブ収容穴４１の底部との間に画成され、パイロット油路３７を通じてパイロット油が常時導かれるパイロット室４３と、スプール４２の他端とバルブ収容穴４１の底部との間に画成されたスプリング室４４に収装された付勢手段としてのスプリング４５とを備える。

バルブ収容穴４１は、開口部４１ａを通じて合流通路２３に連通すると共に、開口部４１ｂを通じて吸込通路８に連通している。

スプリング４５は、スプール４２をパイロット室４３の圧力に抗して付勢する。本実施の形態では、第１切換弁２６Ａのスプリング４５の付勢力は、第２切換弁２６Ｂのスプリング４５の付勢力よりも小さく設定される。つまり、第１切換弁２６Ａのスプリング４５は、第２切換弁２６Ｂのもの比較して、ばね定数が小さく設定される。

スプール４２は、バルブ収容穴４１の内周に沿って摺動するランド部４２ａと、両端部に形成されスプール４２の所定以上の移動を規制するストッパ部４２ｂ，４２ｃとを有する。

スプール４２は、パイロット室４３に導かれるパイロット油の圧力による荷重と、スプリング４５の付勢力とのバランスにより移動する。つまり、パイロット圧による荷重がスプリング４５の付勢力よりも大きい場合には、スプール４２はスプリング４５を圧縮する方向へと移動し、パイロット圧による荷重がスプリング４５の付勢力よりも小さい場合には、スプリング４５が伸長し、スプール４２はパイロット室４３を収縮する方向へと移動する。

スプール４２の移動によってランド部４２ａの位置が変化し、そのランド部４２ａの位置によって吐出通路１３が合流通路２３又は吸込通路８に連通する。このように、スプール４２は、パイロット油路３７を通じて導かれるパイロット圧に応じて移動し、第１及び第２ベーンポンプ１０１，１０２が吐出する作動油を油圧機器２１又は吸込通路８へと導くものである。

次に、パイロット圧が低圧、中圧、高圧である場合の切換弁２６の切換位置について説明する。図４（ａ），（ｃ），（ｅ）は、それぞれパイロット圧が低圧、中圧、高圧である場合に相当する図である。

パイロット圧が第１所定値以下の低圧である場合には、図４（ａ）に示すように、第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂの双方は、スプリング４５が最伸長状態となり、ストッパ部４２ｂがバルブ収容穴４１の底部に当接する。

この状態では、第１切換弁２６Ａのランド部４２ａは、開口部４１ａと吐出通路１３を遮断すると共に、開口部４１ｂと吐出通路１３を連通するため、第１ベーンポンプ１０１から吐出された作動油は吸込通路８へ導かれる。また、第２切換弁２６Ｂのランド部４２ａは、開口部４１ａと吐出通路１３を連通すると共に、開口部４１ｂと吐出通路１３を遮断するため、第２ベーンポンプ１０２から吐出された作動油は合流通路２３へ導かれる。

このように、パイロット圧が第１所定値以下の低圧である場合には、第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂは、第２ベーンポンプ１０２のみが作動油を油圧機器２１に供給する切換位置となる。

パイロット圧が第１所定値を超え第２所定値未満の中圧である場合には、図４（ｃ）に示すように、第２切換弁２６Ｂは、スプリング４５が最伸長状態を保ち、変化しない。これに対して、第１切換弁２６Ａは、スプリング４５が最圧縮状態となり、ストッパ部４２ｃがバルブ収容穴４１の底部に当接する。このように、第１切換弁２６Ａと第２切換弁２６Ｂのスプリング４５のばね定数の違いによって、第１切換弁２６Ａのスプリング４５のみが最圧縮状態となる。

この状態では、第１切換弁２６Ａのランド部４２ａは、開口部４１ａと吐出通路１３を連通すると共に、開口部４１ｂと吐出通路１３を遮断するため、第１ベーンポンプ１０１から吐出された作動油も合流通路２３へ導かれる。

このように、パイロット圧が第１所定値を超え第２所定値未満の中圧である場合には、第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂは、第１及び第２ベーンポンプ１０１，１０２の双方が作動油を油圧機器２１に供給する切換位置となる。

パイロット圧が第２所定値以上の高圧である場合には、図４（ｅ）に示すように、第２切換弁２６Ｂも、スプリング４５が最圧縮状態となり、ストッパ部４２ｃがバルブ収容穴４１の底部に当接する。

この状態では、第２切換弁２６Ｂのランド部４２ａは、開口部４１ａと吐出通路１３を遮断すると共に、開口部４１ｂと吐出通路１３を連通するため、第２ベーンポンプ１０２から吐出された作動油は吸込通路８へ導かれる。

このように、パイロット圧が第２所定値以上の高圧である場合には、第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂは、第１ベーンポンプ１０１のみが作動油を油圧機器２１に供給する切換位置となる。

以上のように、パイロット圧が低圧、中圧、高圧と上昇するのに伴って、第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂは、第２ベーンポンプ１０２のみが作動油を油圧機器２１に供給し、次いで第１及び第２ベーンポンプ１０１，１０２の双方が作動油を油圧機器２１に供給し、次いで第１ベーンポンプ１０１のみが作動油を油圧機器２１に供給するように、切換作動する。

また、第１所定値及び第２所定値は、パイロット圧が第１所定値以下（低圧）である場合には、第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂの双方ともパイロット圧による荷重がスプリング４５の付勢力よりも小さく、また、パイロット圧が第１所定値を超え第２所定値未満（中圧）である場合には、第１切換弁２６Ａのみがパイロット圧による荷重がスプリング４５の付勢力よりも大きく、また、パイロット圧が第２所定値以上（高圧）の場合には、第２切換弁２６Ｂもパイロット圧による荷重がスプリング４５の付勢力よりも大きくなるように設定される。

次に、図４（ａ）〜図４（ｅ）及び図５を参照して、切換弁２６の切換作動について説明する。図５は、二連式ベーンポンプ１００の流量特性を示すグラフ図であり、ポンプ回転数Ｎに対する二連式ベーンポンプ１００から油圧機器２１に供給されるポンプ吐出流量Ｑを示すグラフ図である。

コントローラ３０は、入力されたエンジン３１の回転数に応じて、パイロット圧が所定の圧力となるように圧力調節弁３６の開度を制御する。そして、第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂの双方には、圧力制御された共通のパイロット圧が導かれて、その導かれたパイロット圧によってスプール４２が移動する。

ここで、ロータ２は駆動軸１を介してエンジン３１と直接連結されているため、第１及び第２ベーンポンプ１０１，１０２のポンプ回転数Ｎは、エンジン回転数と一致する。したがって、切換弁２６は、ポンプ回転数に応じて切り換えられることになる。

以下、切換弁２６の切換作動について具体的に説明する。

まず、エンジン３１の停止時には、二連式ベーンポンプ１００も停止しており、パイロット圧がないため、切換弁２６は、図４（ａ）に示すように、第２ベーンポンプ１０２のみが作動油を合流通路２３に供給可能な位置となっている。

この状態からエンジン３１が始動し、二連式ベーンポンプ１００が始動すると、第２ベーンポンプ１０２から作動油が吐出され、分岐通路３５に作動油が流入するため、切換弁２６を作動可能な状態となる。

二連式ベーンポンプ１００の始動時には、コントローラ３０は、パイロット圧が中圧となるように圧力調節弁３６の開度を制御する。これにより、第１切換弁２６Ａは、図４（ｃ）に示すように、スプリング４５が最圧縮状態となり、作動油を合流通路２３に導く位置に切り換えられる。これにより、図５に示すように、油圧機器２１には、第１ベーンポンプ１０１と第２ベーンポンプ１０２の合計吐出流量が供給される。このように、二連式ベーンポンプ１００の始動時は、ポンプ回転数が小さく第１及び第２ベーンポンプ１０１，１０２のそれぞれのポンプ吐出流量が少ないため、２台のポンプで油圧機器２１に作動油を供給するようにする。

二連式ベーンポンプ１００の吐出流量は、ポンプ回転数の上昇に伴って増加し、油圧機器２１を駆動するための必要流量を超えて増加する。

コントローラ３０には、第２ベーンポンプ１０２単体の吐出流量が必要流量以上となるポンプ回転数Ｎ１が予め記憶されており、エンジン回転数がＮ１以上となると、コントローラ３０は、パイロット圧が低圧となるように圧力調節弁３６の開度を制御する。これにより、第１切換弁２６Ａは、図４（ｂ）に示すように、スプリング４５が伸長し、ランド部４２ａが吐出通路１３を閉塞する。そして、図４（ａ）に示すように、スプリング４５がさらに伸長して最伸長状態となる。このように、パイロット圧が中圧から低圧に設定されることによって、第１切換弁２６Ａは、作動油を合流通路２３に導く位置から吸込通路８へと戻す位置に切り換えられる。これにより、図５に示すように、油圧機器２１には、第２ベーンポンプ１０２単体の吐出流量が供給される。ポンプ回転数Ｎ１以上では、第２ベーンポンプ１０２の吐出流量は必要流量以上であるため、第１切換弁２６Ａの切り換え後も、油圧機器２１に供給される作動油は必要流量が確保される。

パイロット圧が中圧から低圧に設定される過程で、上記のように、第１ベーンポンプ１０１の吐出通路１３は、ランド部４２ａによって閉塞されるため（図４（ｂ）に示す状態）、閉じ込められた状態となり圧力が上昇する。しかし、この圧力が所定の圧力に達したときには、リリーフ弁２７が開弁動作し、吐出通路１３の圧力を逃がす。リリーフ弁２７を通過した作動油は、吸込通路８へと導かれる。なお、リリーフ弁２７を通過した作動油を第２ベーンポンプ１０２の吐出通路１３へと導くようにしてもよい。

コントローラ３０には、第１ベーンポンプ１０１単体の吐出流量が必要流量以上となるポンプ回転数Ｎ２が予め記憶されており、エンジン回転数がＮ２以上となると、コントローラ３０は、パイロット圧が高圧となるように圧力調節弁３６の開度を制御する。パイロット圧が低圧から高圧に上昇するのに伴って、第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂは、図４（ａ）から図４（ｅ）まで順番に切換作動する。具体的には、第１切換弁２６Ａは、作動油を吸込通路８へと戻す位置から合流通路２３へと導く位置に切り換えられるのに対して、第２切換弁２６Ｂは、作動油を合流通路２３へと導く位置から吸込通路８へと戻す位置に切り換えられる。これにより、図５に示すように、油圧機器２１には、第１ベーンポンプ１０１単体の吐出流量が供給される。ポンプ回転数Ｎ２以上では、第１ベーンポンプ１０１の吐出流量は必要流量以上であるため、第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂの切り換え後も、油圧機器２１に供給される作動油は必要流量が確保される。

この第２ベーンポンプ１０２から第１ベーンポンプ１０１への切り換えについてさらに詳しく説明すると、パイロット圧が低圧から高圧に設定される過程で、パイロット圧は一時的に中圧となる。したがって、第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂは、一時的に双方とも作動油を合流通路２３へと導く位置（図４（ｃ）に示す状態）に切り換わる。このため、図５に示すように、第２ベーンポンプ１０２から第１ベーンポンプ１０１への切り換えの過程で、油圧機器２１には、一時的に第１及び第２ベーンポンプ１０１，１０２の合計吐出流量が供給される。

このように、第２ベーンポンプ１０２から第１ベーンポンプ１０１への切り換えの過程で、一時的に双方のポンプで油圧機器２１に作動油を供給する状態となるため、ポンプ切り換え時に、双方のポンプが吸込通路８につながり合流通路２３の圧力が低下するような状態は発生しない。

パイロット圧が低圧から高圧に設定される過程で、図４（ｄ）に示すように、第２切換弁２６Ｂの吐出通路１３は、ランド部４２ａによって閉塞され、閉じ込められた状態となり圧力が上昇する。しかし、この圧力が所定の圧力に達したときには、リリーフ弁２７が開弁動作し、吐出通路１３の圧力を逃がす。

以上のように、二連式ベーンポンプ１００は、ポンプ始動時からポンプ回転数がＮ１未満までは、パイロット圧が中圧に設定され、第１ベーンポンプ１０１及び第２ベーンポンプ１０２の２台にて油圧機器２１に作動油を供給し、ポンプ回転数がＮ１以上Ｎ２未満では、パイロット圧が低圧に設定され、第２ベーンポンプ１０２単体にて油圧機器２１に作動油を供給し、ポンプ回転数がＮ２以上では、パイロット圧が高圧に設定され、第１ベーンポンプ１０１単体にて油圧機器２１に作動油を供給する。このように、二連式ベーンポンプ１００は、ポンプの運転パターンを３つ有し、３段階の切り換えが可能であり、この切り換えは、パイロット圧を上げ下げし、低圧、中圧、高圧のいずれかに設定するだけで行うことができる。

このように、第１ベーンポンプ１０１単体にて油圧機器２１に作動油を供給するのは、ポンプ回転数がＮ２以上の高回転数域のみであるため、第１ベーンポンプ１０１の基本吐出容量は、第２ベーンポンプ１０２の基本吐出容量よりも小さく設定される。つまり、第１ベーンポンプ１０１と第２ベーンポンプ１０２のポンプ回転数は同一であることから、第２ベーンポンプ１０２の吐出量は第１ベーンポンプ１０１の吐出量よりも多い。なお、ベーンポンプの基本吐出容量は、カムリング４の形状によって変化するポンプ室７の容量によって設定される。

以上の実施の形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

第１ベーンポンプ１０１の吐出通路１３にのみ切換弁が接続される場合には、図５に点線にて示すように、切換弁を切り換えるまでに、ポンプ吐出流量が必要流量を大きくオーバーしてしまう。

これに対して、二連式ベーンポンプ１００では、第１及び第２ベーンポンプ１０１，１０２の双方の吐出通路１３に切換弁２６が接続され、３段階の切り換えが可能であるため、ポンプ吐出流量が必要流量をオーバーする量が小さく、ポンプの駆動ロスが小さい。

また、第１及び第２ベーンポンプ１０１，１０２の各切り換えは、第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂを個別に制御するのではなく、第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂに対して共通に導かれるパイロット圧を上げ下げするだけで行うことができる。このように、二連式ベーンポンプ１００では、３段階のポンプの切り換えを１系統の外部圧力のみによって行うものであり、ソレノイドは圧力調節弁３６のみであるため、コストを低減できる。

また、第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂは、第２ベーンポンプ１０２から第１ベーンポンプ１０１への切り換えの過程で、一時的に双方のポンプで油圧機器２１に作動油を供給するように切換作動される設定であるため、ポンプ切り換え時に、双方のポンプが吸込通路８につながり合流通路２３の圧力が低下するような状態は発生しない。また、第２ベーンポンプ１０２から第１ベーンポンプ１０１への切り換えは、第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂに対して共通に導かれるパイロット圧を低圧から高圧に上昇させるだけで行うことができる。このように、第２ベーンポンプ１０２から第１ベーンポンプ１０１への切り換えを、圧力低下の発生を防止しつつ、かつ簡単に行うことができる。

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。

例えば、第１切換弁２６Ａのスプリング４５は、第２切換弁２６Ｂのもの比較して、ばね定数が小さく設定されると説明したが、第１切換弁２６Ａと第２切換弁２６Ｂのばね定数を同一に設定してもよい。この場合には、パイロット圧を低圧、中圧、高圧と設定した場合に、ポンプの運転パターンが上記実施の形態に示した通りに切り換わるように、第１及び第２切換弁２６Ａ，２６Ｂのスプール４２の形状を調整すればよい。

本発明に係る二連式ベーンポンプは、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。

本発明の実施の形態に係る二連式ベーンポンプにおける駆動軸に平行な断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る二連式ベーンポンプのポンプカートリッジの平面図である。 本発明の実施の形態に係る二連式ベーンポンプの油圧回路図である。 切換弁の作動を示す模式図である。 二連式ベーンポンプの流量特性を示すグラフ図である。

符号の説明

１００ 二連式ベーンポンプ
１０１，１０２ ベーンポンプ
１ 駆動軸
２ ロータ
３ ベーン
４ カムリング
８ 吸込通路
１３ 吐出通路
２１ 油圧機器
２３ 合流通路
２６，２６Ａ，２６Ｂ 切換弁
３０ コントローラ
３１ エンジン
３５ 分岐通路
３６ 圧力調節弁
３７ パイロット油路
４１ バルブ収容穴
４２ スプール
４２ａ ランド部
４２ｂ ストッパ部
４２ｃ ストッパ部
４３ パイロット室
４４ スプリング室
４５ スプリング

Claims (4)

1. 第１ベーンポンプと第２ベーンポンプが、それぞれのロータが共通の駆動軸にて連結されることによって並列に接続された二連式ベーンポンプにおいて、
   前記第１及び第２ベーンポンプのそれぞれに接続され、当該ベーンポンプが吐出する作動流体を油圧機器に供給するか又は吸込通路へと戻すかを切り換える第１切換弁及び第２切換弁と、
   前記第１及び第２切換弁に対して共通に導かれるパイロット流体の圧力を調節する圧力調節弁と、を備え、
   前記第１及び第２切換弁は、
   前記パイロット流体の圧力に応じて移動し、前記ベーンポンプが吐出する作動流体を前記油圧機器又は前記吸込通路へと導くスプールと、
   前記スプールを前記パイロット流体の圧力に抗して付勢する付勢手段と、を備え、
   前記パイロット流体の圧力の上昇に伴って、前記第１及び第２切換弁は、前記第１及び第２ベーンポンプの一方のみが作動流体を油圧機器に供給し、次いで双方のベーンポンプが作動流体を油圧機器に供給し、次いで他方のみが作動流体を油圧機器に供給するように、切換作動することを特徴とする二連式ベーンポンプ。
2. 前記第１切換弁の前記付勢手段の付勢力は、前記第２切換弁の前記付勢手段の付勢力よりも小さく設定され、
   前記第１及び第２切換弁は、
   前記パイロット流体の圧力が第１所定値以下の場合には、第２ベーンポンプのみが作動流体を油圧機器に供給し、
   前記パイロット流体の圧力が第１所定値を超え第２所定値未満の場合には、第１及び第２ベーンポンプの双方が作動流体を油圧機器に供給し、
   前記パイロット流体の圧力が第２所定値以上の場合には、第１ベーンポンプのみが作動流体を油圧機器に供給するように、切換作動することを特徴とする請求項１に記載の二連式ベーンポンプ。
3. 前記圧力調節弁は、前記駆動軸に回転力を伝達する動力源の回転数に応じて、パイロット流体の圧力を調節することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の二連式ベーンポンプ。
4. 前記パイロット流体は、前記第１及び第２ベーンポンプから吐出される作動流体が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二連式ベーンポンプ。

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