JP2011032930A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作動流体の吐出流量の制御機構を簡易化することで、装置全体の小型化及び製造コストの削減が可能なポンプ装置を提供する。
【解決手段】ロ−タ２４と、ロ−タ２４との間にポンプ空間３６を形成するカムリング３０と、ロ−タ２４に放射状に形成された複数のスリット３８と、各スリット３８に配されポンプ空間３６に出没可能なベーン４２と、スリット３８から突出して隣り合うベーン４２，４２間の容積がロ−タ２４の回転により増大する領域に開口しポンプ空間３６に作動流体を吸入させる吸入ポ−ト５０と、スリット３８から突出して隣り合うベーン４２，４２間の容積がロ−タ２４の回転により縮小する領域に開口しポンプ空間３６から作動流体が吐出される吐出ポ−ト５２と、スリット３８の奥端部４０に連通する背圧室３２と、背圧室３２の作動流体の流体圧を制御する電磁弁１６と、を備えるポンプ装置１０。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプ装置、特に自動車の自動変速機、無段変速機、パワ−ステアリング装置等に適用されるベーンポンプに関する。

従来から、自動車の自動変速機（ＡＴ）、無段変速機（ＣＶＴ）、パワ−ステアリング装置等にはベーンポンプ等のポンプ装置が用いられている。ベーンポンプは、カムリング内に配置されたロ−タを回転させることで、カムリングとロ−タとの間に形成されたポンプ室に作動油を吸入し、ポンプ室内の作動油を自動変速機等の負荷に吐出するポンプ装置である。

このようなポンプ装置の中には、カムリングがロ−タに対して偏心可能に支持されており、ロ−タに対するカムリングの偏心量を制御することでポンプ室の容量を変更し、吐出ポ−トから吐出される作動油の吐出流量を変更可能な可変容量形ベーンポンプがある。例えば、このような可変容量形ベーンポンプとして、下記の特許文献１の可変容量形ベーンポンプが知られている。

特開平６−１６７２８２号公報

しかし従来の可変容量形ベーンポンプは、カムリングをロ−タに対して偏心可能に支持する構造が複雑であることや、比較的大型の部材であるカムリングを移動させるスペ−スが必要であることが原因で、装置の大型化及び製造コストの増大が問題となっていた。

本発明は、上記問題を鑑みて提供されるものであり、作動流体の吐出流量の制御機構を簡易化することで、装置全体の小型化及び製造コストの削減が可能なポンプ装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係るポンプ装置は、回転駆動されるロ−タと、前記ロ−タの径方向外側に配されて前記ロ−タとの間に作動流体が出入りするポンプ空間を形成するカムリングと、前記ロ−タに放射状に形成された複数のスリットと、前記各スリットに配され前記ポンプ空間に出没可能なベーンと、前記スリットから突出して隣り合うベーン間の容積が前記ロ−タの回転により増大する領域に開口し前記ポンプ空間に作動流体を吸入させる吸入ポ−トと、前記スリットから突出して隣り合うベーン間の容積が前記ロ−タの回転により縮小する領域に開口し前記ポンプ空間から作動流体が吐出される吐出ポ−トと、前記スリットの奥端部に連通する背圧室と、前記背圧室の作動流体の流体圧を制御する圧力制御手段と、を備え、前記ベーンに作用する背圧室の作動流体の流体圧を前記圧力制御手段で制御することで前記ベーンの突出量を制御し、前記吐出ポ−トから吐出される作動流体の吐出流量を変更することを特徴とする。

本請求項のポンプ装置は、ロ−タを回転させ、スリットから突出して隣り合うベーン間の容積を増減変動させることで、ベーン間に形成される空間の圧力を増減変更させる。ロ−タの回転によりベーン間の容積が大きくなると、ベーン間に形成される空間の圧力は低下し、ベーン間の容積が小さくなると、ベーン間に形成される空間の圧力は増加する。本請求項のポンプ装置は、ベーン間の容積が大きくなる低圧領域に吸入ポ−トが開口され、ポンプ空間に作動流体が吸入される。またベーン間の容積が小さくなる高圧領域に吐出ポ−トが開口され、ポンプ空間から作動流体が吐出される。そのため、本請求項のポンプ装置は、ポンプ空間における低圧領域と高圧領域との圧力差を大きくすることで、そのポンプ作用を発揮し、作動流体の吐出流量を増大させることができる。

また本請求項のポンプ装置は、圧力制御手段によって背圧室の作動流体の流体圧、即ち、ベーンをスリットの外側に突出させる力を制御することで、ベーンの突出量を変更する。ベーンの突出量が少なくなると、ベーンとカムリングとの間に隙間が生じる。これにより、ポンプ空間における低圧領域と高圧領域との圧力差が小さくなるので、作動流体の吐出流量が減少する。このように本請求項のポンプ装置は、カムリングを移動させるような複雑な構成を要することなく、作動流体の吐出流量を制御することが可能である。そのため、本請求項のポンプ装置は、従来のポンプ装置に比べ装置全体の小型化及び製造コストの削減が可能である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のポンプ装置において、前記圧力制御手段は、作動流体が出入りする内部空間と、前記内部空間を移動可能な可動体と、前記可動体に対して前記可動体の移動方向に吸引力を作用させるソレノイドと、を備え、前記内部空間は、前記吐出ポ−トから吐出される作動流体を導入し前記可動体が軸方向に移動するように作動流体の流体圧を前記可動体に作用させる吐出圧作用空間と、前記背圧室に連通して前記吐出圧作用空間とは逆向きに前記可動体が移動するように作動流体の流体圧を前記可動体に作用させる背圧作用空間と、を含み、前記ソレノイドへの通電量を制御して前記吸引力を変動させることで前記背圧室の作動流体の流体圧を制御することを特徴とする。

本請求項のポンプ装置は、可動体に対して吐出圧作用空間における作動流体の流体圧と、背圧作用空間における作動流体の流体圧とを逆向きに作用させて、釣り合わせることが可能である。また本請求項のポンプ装置は、可動体に対して、ソレノイドの吸引力を可動体の移動方向に作用させることができる。そのため、本請求項のポンプ装置は、ソレノイドへの通電量を制御して吸引力を変動させることで、背圧作用空間における作動流体の流体圧を制御し、背圧室の作動流体の流体圧を制御することができる。その結果、本請求項のポンプ装置は、簡易な構成により作動流体の吐出流量を制御することが可能である。

請求項３の発明は、請求項２に記載のポンプ装置において、前記可動体に作用する前記ソレノイドの吸引力と逆向きに前記可動体を付勢する付勢手段を備えることを特徴とする。

これにより本請求項のポンプ装置は、ソレノイドの吸引力を付勢手段の付勢力で相殺し、ソレノイドへの通電量（吸引力）に対する可動体の移動量の微妙な調整をすることができる。

請求項４の発明は、請求項２又は３に記載のポンプ装置において、前記可動体に作用する前記吐出圧作用空間における流体圧の向きが、前記可動体に作用する前記ソレノイドの吸引力の向きと逆向きであることを特徴とする。

本請求項のポンプ装置は、ソレノイドの吸引力及び背圧作用空間における作動流体の流体圧が、吐出圧作用空間における作動流体の流体圧と逆向きに作用しており、これらの力を可動体において釣り合わせることができる。そのため、本請求項のポンプ装置は、ソレノイドの吸引力を増大させることにより、背圧作用空間における作動流体の流体圧を低下させ、背圧室の作動流体の流体圧を低下させることが可能である。

請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載のポンプ装置において、前記圧力制御手段は、前記吐出圧作用空間と前記背圧作用空間とが連通される初期状態と、前記吐出圧作用空間と前記背圧作用空間との連通が遮断される油圧制御状態とを切り替え可能であることを特徴とする。

本請求項のポンプ装置は、初期状態と、背圧室の作動流体の流体圧を制御する油圧制御状態とを切り替えることが可能である。本請求項のポンプ装置は、初期状態において、吐出圧作用空間と背圧作用空間とを連通させ、吐出ポ−トから吐出される作動流体を背圧作用空間に導入することが可能である。そのため本請求項のポンプ装置は、背圧室に導入する作動流体を別途用意する必要がなく構成を簡易化することが可能である。

本発明の可変容量形ベーンポンプは、作動流体の吐出流量の制御機構が従来の可変容量形ベーンポンプよりも簡易であるため、装置全体の小型化及び製造コストの削減が可能である。

ベーンポンプの駆動時に電磁弁のソレノイドが通電されていないポンプ装置の初期状態を示す説明図である。 図１の電磁弁の拡大図である。 ベーンポンプの駆動時に電磁弁のソレノイドが通電されて、スプ−ルが移動することによって、第一入力ポ−トが閉じられたポンプ装置の油圧制御状態を示す説明図である。 ベーンポンプの駆動時に電磁弁のソレノイドが通電されて、スプ−ルが移動することによって、ドレンポ−トが開かれたポンプ装置の終期状態を示す説明図である。 吐出圧作用空間を設けた構成においてソレノイドを流れる電流とベーンの背圧室側に作用する制御圧との関係を示すグラフである。 吐出圧作用空間を設けない構成においてソレノイドを流れる電流とベーンの背圧室側に作用する制御圧との関係を示すグラフである。

以下、本発明のポンプ装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態のポンプ装置１０の基本構成を示す。ポンプ装置１０は、タンク１２に貯蔵された作動油を、自動車の自動変速機（ＡＴ）、無段変速機（ＣＶＴ）、パワ−ステアリング装置等の負荷２に対して供給する。図１に示すように、ポンプ装置１０は、タンク１２の作動油を負荷２に送るベーンポンプ１４と、ベーンポンプ１４が吐出する作動油の吐出流量を制御する電磁弁１６（圧力制御手段）と、電磁弁１６を駆動制御する制御部１８と、を備える。

ベーンポンプ１４は、ハウジング２０の内外を貫通する駆動軸２２がハウジング２０内のロ−タ２４を駆動させることでポンプ作用を発揮し、タンク１２の作動油を負荷２に対して供給する。駆動軸２２は、ハウジング２０に対して相対回転可能に軸支されており、車両のエンジン（図示せず）を駆動源とする。

ハウジング２０は、有底筒状のフロントハウジング２６と、フロントハウジング２６の開口を閉塞するリアハウジング（図示せず）とを備える。フロントハウジング２６の内部空間２６ａには、ロ−タ２４やカムリング３０が収容される。駆動軸２２は、フロントハウジング２６の底面を貫通する。またフロントハウジング２６の底面には、円弧状の溝である背圧室３２が形成されている。

カムリング３０は、環状の部材であり、中央に楕円状の貫通孔３４が形成されている。貫通孔３４の中にはロ−タ２４が配置され、ロ−タ２４とカムリング３０との間にポンプ空間３６が形成される。

ロ−タ２４は、軸方向の長さが直径の長さよりも短い円柱状の部材であり、軸心部分を駆動軸２２が貫通する。ロ−タ２４は、駆動軸２２に一体的に固定され、駆動軸２２を介して駆動源によって回転駆動される。またロ−タ２４には、複数のスリット３８が放射状に形成されており、各スリット３８は、ロ−タ２４の周方向に等間隔に並んでいる。フロントハウジング２６の内部空間２６ａにロ−タが配されると、各スリット３８の奥端部４０は、背圧室３２の開口部分と一致する。そのためロ−タ２４の各スリット３８は、ロ−タ２４が所定位置に配されると、奥端部４０において背圧室３２と連通する。また各スリット３８には、ベーン４２が一枚ずつ収納されている。

ベーン４２は、スリット３８と略同一の大きさに形成された板状の部材であり、ロ−タ２４が回転すると、ベーン４２には遠心力が作用する。ベーン４２は、スリット３８内を径方向に移動可能な厚さに形成されている。ベーン４２がスリット３８からロ−タ２４の外側に突出すると、ポンプ空間３６は、突出したベーン４２によって複数のポンプ室４４に区分される。即ち、突出状態で隣り合うベーン４２，４２間に各ポンプ室４４が形成される。ベーンポンプ１４は、突出したベーン４２の一端をカムリング３０の内周面４６に摺接させながら、ロ−タ２４を回転させることが可能である。

ここで、カムリング３０の内周面４６は楕円状に形成されており、ロ−タ２４の外周面は円状に形成されている。即ち、ロ−タ２４の外周面４８からカムリング３０の内周面４６までの距離は一定ではない。そのため、スリット３８の開口から、スリット３８の開口に対向するカムリング３０の内周面４６までの距離は、ロ−タ２４が回転することで変動する。したがって、ベーン４２は、スリット３８から突出する長さを変えながら、ロ−タ２４の回転に合わせて変動する。その結果、突出状態で隣り合うベーン４２，４２間の容積、即ち、ポンプ室４４の容積も、ロ−タ２４の回転に伴い増減変動を繰り返す。

フロントハウジング２６には、吸入ポ−ト５０及び吐出ポ−ト５２が形成されている。吸入ポ−ト５０は、ポンプ空間３６において、ロ−タ２４の回転によってポンプ室４４の容積が増大する領域、即ち、ポンプ室４４内の圧力が低下する領域に開口する。また吸入ポ−ト５０は、吸入油路５４を介してタンク１２と連通している。したがって、駆動源によってロ−タ２４が回転され、ベーンポンプ１４が駆動されると、吸入ポ−ト５０が開口するポンプ室４４および吸入油路５４の圧力が低下する。その結果、タンク１２の作動油が吸入油路５４に吸い上げられ、吸入ポ−ト５０を通ってポンプ空間３６に吸入される。

吐出ポ−ト５２は、ポンプ空間３６において、ロ−タ２４の回転によってポンプ室４４の容積が縮小する領域、即ち、ポンプ室４４内の圧力が増加する領域に開口する。また吐出ポ−ト５２は、吐出油路５６を介して自動変速機（ＡＴ）等の負荷２に接続される。そのため、ポンプ空間３６に吸入された作動油は、回転するロ−タ２４及びベーン４２によってポンプ空間３６の吐出ポ−ト５２が開口する領域まで送られた後、吐出ポ−ト５２から吐出油路５６に吐出され、吐出油路５６を通って負荷２に供給される。

図２に示すように、電磁弁１６は、円筒状のスリ−ブ５８と、スリ−ブ５８の一端を閉塞する閉塞部材６０と、スリ−ブ５８の他端を閉塞するプランジャハウジング６２とで囲まれた円柱状の内部空間６４を有する。内部空間６４には、軸方向に移動可能な可動体６６と、可動体６６を閉塞部材６０側からプランジャハウジング６２側に付勢するばね６８とが収容される。プランジャハウジング６２の径方向外側には、ソレノイド７０が配置されており、ソレノイド７０を励磁させることで可動体６６を軸方向に移動させることができる。

閉塞部材６０は、有底筒状の円筒部材である。閉塞部材６０の外周面の底面６０ｂ側に雄螺子７４が形成されている。閉塞部材６０は、開口６０ａをプランジャハウジング６２側に向けた状態で、外周面の雄螺子７４を、スリ−ブ５８の一端の内周面に形成された雌螺子７６に螺合させることでスリ−ブ５８に固定される。また、このとき閉塞部材６０の外周面とスリ−ブ５８の内周面との間にはＯリング７８が設置され、閉塞部材６０とスリ−ブ５８との間の密閉性が確保されている。

プランジャハウジング６２は、有底筒状の円筒部材である。プランジャハウジング６２は、底面６２ｂ側に配された小径部８０と、開口６２ａ側に配され小径部８０よりも内径が大きい大径部８４と、小径部８０と大径部８４との間で径の大きさが切り替わる段部８６と、を備える。小径部８０の外周側にはソレノイド７０が配置されている。また大径部８４の内周面には、雌螺子８２が形成されている。プランジャハウジング６２は、開口６２ａを閉塞部材６０側に向けた状態で、大径部８４の雌螺子８２を、スリ−ブ５８の他端の外周面に形成された雄螺子８８に螺合させることでスリ−ブ５８に固定される。このときプランジャハウジング６２は、段部８６にスリ−ブ５８の端部を当接させることで位置決めされる。またプランジャハウジング６２の段部８６とスリ−ブ５８の端部との間には、Ｏリング９０が配され密閉性が確保されている。

可動体６６は、プランジャハウジング６２内に配置され、励磁されたソレノイド７０の磁力によりプランジャハウジング６２内を移動するプランジャ９２と、ばね６８とプランジャ９２との間に挟まれたスプ−ル９４とを有する。

プランジャ９２は、円柱状の鉄心であり、軸方向に伸びる貫通孔９２ａを有する。プランジャ９２は、プランジャハウジング６２の小径部８０の内径と略同一の外径を有する。

スプ−ル９４は、棒状の部材であり、軸方向の所定位置に円柱状の第一ランド部９６及び第二ランド部９８が形成されている。可動体６６の軸方向に垂直な断面による、第一ランド部９６及び第二ランド部９８のそれぞれの断面積は、プランジャ９２の断面積Ａと略同一である。第一ランド部９６及び第二ランド部９８は、スリ−ブ５８の内径と略同一の外径を有する。第一ランド部９６は、第二ランド部９８と所定の間隔をあけてプランジャ９２側に配置されている。

電磁弁１６の内部空間６４は、プランジャハウジング６２の底面６２ｂ側から順に、背圧作用空間１３４、第一空間１０２、第二空間１０４、及び吐出圧作用空間１０６に区分されている。背圧作用空間１３４は、プランジャハウジング６２の底面６２ｂとプランジャ９２との間に形成された空間であり、第一空間１０２は、第一ランド部９６とプランジャ９２との間に形成された空間であり、第二空間１０４は、第一ランド部９６と第二ランド部９８との間に形成された空間であり、吐出圧作用空間１０６は、第二ランド部９８と閉塞部材６０の底面６０ｂとの間に形成された空間である。ここで、第一空間１０２及び第二空間１０４は、可動体６６の軸方向において対向する一対の面がそれぞれ同一面積となるように形成されている。また、第一空間１０２及び第二空間１０４は、可動体６６が移動しても、それぞれの容積は変動しない。一方、背圧作用空間１３４及び吐出圧作用空間１０６は、可動体６６が移動するとそれぞれの容積が増減変動する。

図２に示すように、スリ−ブ５８の所定位置には、作動油が出入りする複数のポ−ト１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０が形成されている。詳しく説明すると、スリ−ブ５８には、第一空間１０２に開口する出力ポ−ト１０８及び第一バイパスポ−ト１１０と、第二空間１０４に開口する第一入力ポ−ト１１２、第二バイパスポ−ト１１４及びドレンポ−ト１１６と、吐出圧作用空間１０６に開口する第二入力ポ−ト１１８と、が設けられている。さらにスリ−ブ５８の出力ポ−ト１０８と第一入力ポ−ト１１２との間には油抜きポ−ト１２０が設けられている。

図１に示すように、各ポ−ト１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０の接続関係は以下のように構成される。まず、出力ポ−ト１０８は、出力油路１２２を介してベーンポンプ１４の背圧室３２に連通する。また、第一入力ポ−ト１１２は、吐出油路５６と、吐出油路５６から分岐する入力油路１２４とを介してベーンポンプ１４の吐出ポ−ト５０に連通する。第二入力ポ−ト１１８は、吐出油路５６、入力油路１２４、及び入力油路１２４から分岐してスリ−ブ５８の外側を通る分岐入力油路１２６を介して吐出ポ−ト５２に連通する。第一バイパスポ−ト１１０と第二バイパスポ−ト１１４とは、スリ−ブ５８の外側を通るバイパス油路１２８を介して互いに連通する。さらに、ドレンポ−ト１１６は、ドレン油路１３０を介してタンク１２に連通し、油抜きポ−ト１２０は、油抜き油路１３２を介してタンク１２に連通する。なお本実施形態において、ドレン油路１３０及び油抜き油路１３２は、吸入油路５４から分岐して形成されている。

なお、油抜きポート１２０及び油抜き油路１３２は、第一入力ポート１１２に達した作動油が、スリーブ５８の内周面と第一ランド部９６の外周面との間に形成される僅かな隙間から第一空間１０２に導入されるのを防止する。スリーブ５８の内周面と第一ランド部９６の外周面との間に形成される僅かな隙間に入り込んだ作動油は、油抜きポート１２０を通って、湯抜き油路１３２からタンク１２に送られる。

電磁弁１６のスプ−ル９４は、プランジャ９２、ばね６８、及び電磁弁１６の内部空間６４に導入された作動油のそれぞれから軸方向の力を受け、内部空間６４を軸方向に移動する。スプ−ル９４は、第一ランド部９６及び第二ランド部９８がスリ−ブ５８の内面に案内されることで各ポ−ト１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０の開閉状態を切り替える。

制御部１８は、電磁弁１６のソレノイド７０への通電量を制御する。制御部１８には、例えば、車両に搭載されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）等が用いられる。

次に、図１〜図６を参照しつつ、ポンプ装置１０の作用について説明する。図１は、本実施形態のポンプ装置１０であって、ベーンポンプ１４の駆動時に電磁弁１６のソレノイド７０が通電されていない初期状態を示す。初期状態において、電磁弁１６のソレノイド７０には通電が行われないため、プランジャ９２にはソレノイド７０の磁力による軸方向力である吸引力Ｆが作用しない。そのため可動体６６は、ばね６８の付勢力Ｋによって、内部空間６４内の移動区間のうち最もソレノイド７０側に位置している。

このとき、出力ポ−ト１０８、第一バイパスポ−ト１１０、第一入力ポ−ト１１２、第二バイパスポ−ト１１４、及び第二入力ポ−ト１１８は、開状態となり、ドレンポ−ト１１６及び油抜きポ−ト１３２は、スプ−ル９４のランド部９８，９６によって閉状態となる。その結果、電磁弁１６の内部空間６４は、第一空間１０２と第二空間１０４とが、バイパス油路１２８を介して連通され、第二空間１０４と吐出圧作用空間１０６とが、入力油路１２４及び分岐入力油路１２６を介して連通される。また、背圧作用空間１３４と第一空間１０２とが、プランジャ９２の貫通孔９２ａを介して連通している。即ち、初期状態における電磁弁１６の内部空間６４は、背圧作用空間１３４、第一空間１０２、第二空間１０４、及び吐出圧作用空間１０６の全てが連通している。また、電磁弁１６の第一空間１０２とベーンポンプ１４の背圧室３２とは、出力油路１２２を介して連通している。

初期状態において、ベーンポンプ１４の吐出ポ−ト５２から吐出された作動油は、吐出油路５６を通って負荷２に供給されると同時に、吐出油路５６から分岐する入力油路１２４を介して、第一入力ポ−ト１１２から電磁弁１６の第二空間１０４に導入される。入力油路１２４を流れる作動油の一部は、入力油路１２４から分岐する分岐入力油路１２６に流れ込み、第二入力ポ−ト１１８を通って吐出圧作用空間１０６に導入される。また、第二空間１０４に導入された作動油は、第二バイパスポ−ト１１４からバイパス油路１２８に流れ込み、第一バイパスポ−ト１１０を通って第一空間１０２に導入される。第一空間１０２に導入された作動油は、一部が、プランジャ６２の貫通孔６２ａを介して背圧作用空間１３４に導入され、残りは、出力ポ−ト１０８及び出力油路１２２を介してベーンポンプ１４の背圧室３２に供給される。

初期状態においてベーンポンプ１４の背圧室３２は、出力油路１２２、電磁弁１６の内部空間６４、入力油路１２４、分岐入力油路１２６、及び吐出油路５６を介して、ベーンポンプ１４の吐出ポ−ト５２と一続きに形成されている。そのため、背圧室３２及び電磁弁１６の内部空間６４が作動油で満たされると、背圧室３２内の作動油の油圧は、ベーンポンプ１４の吐出ポ−ト５２から吐出される作動油の吐出圧と略同一の大きさになる。

ここで、ベーンポンプ１４の背圧室３２は、ロ−タ２４の各スリット３８と奥端部４０において連通しており、各スリット３８には、ベーン４２が収納されている。したがって、ベーン４２の背圧室３８側の端部に作用する油圧（以下、「制御圧Ｐ」という）は、吐出ポ−ト５２から吐出された作動油の吐出圧Ｐ０と略同一であり、ロ−タ２４の径方向外向きに作用する。

一方、ベーン４２のカムリング３０側の端部には、ポンプ空間３６内の作動油の油圧（以下、「ポンプ空間圧」という）が、ロ−タ２４の径方向内向きに作用する。ポンプ空間圧は、吐出ポ−ト５２が形成された領域で最も大きくなるので、ポンプ空間圧の最大値は、吐出ポ−ト５２から吐出される作動油の吐出圧Ｐ０となる。さらにベーン４２には、ロ−タ２４の回転による遠心力が、ロ−タ２４の径方向外向きに作用している。

即ち、初期状態のベーン４２では、ロ−タ２４の径方向外向きに、制御圧Ｐ（＝吐出圧Ｐ０）と遠心力が作用しており、ロ−タ２４の径方向内向きに、ポンプ空間圧（≦吐出圧Ｐ０）が作用している。したがって、径方向外向きに作用する力は、内向きに作用する力よりも大きくなり、ベーン４２は、カムリング３０の内周面４６に一端が当接するまでスリット３８の外側に突出する。その結果、ポンプ装置１０は、ベーン４２をロ−タ２４のスリット３８から突出させ、ポンプ空間３６にポンプ室４４を形成する。ポンプ装置１０は、ロ−タ２４を回転駆動させて各ポンプ室４４の容積及び圧力を増減変更し、そのポンプ作用によってタンク１２の作動油を負荷２に対して供給する。

図３に示すように、電磁弁１６のソレノイド７０への通電が始まると、ポンプ装置１０は、初期状態から油圧制御状態に移行する。ソレノイド７０への通電量は、制御部１８によって制御される。図３は、油圧制御状態におけるポンプ装置１０を示す。油圧制御状態では、通電されたソレノイド７０の磁力がプランジャ９２に作用する。磁力の軸方向成分である吸引力Ｆは、ばね６８の付勢力Ｋと逆向きに作用しており、プランジャ９２からスプ−ル９４に伝達される。ポンプ装置１０は、ソレノイド７０への通電量を制御することで吸引力Ｆを増減変更し、プランジャ９２とともにスプ−ル９４を軸方向に移動させることができる。

油圧制御状態のポンプ装置１０は、スプ−ル９４を初期状態の位置からばね６８側に移動させて、第一入力ポ−ト１１２を第一ランド部９６で閉状態とし、入力油路１２４と第二空間１０４との連通を遮断する。即ち、第二空間１０４は、バイパス油路１２８を介して第一空間１０２と連通するが、吐出圧作用空間１０６とは連通しない。

このとき、ベーンポンプ１４の吐出ポ−ト５２から吐出された作動油は、吐出油路５６を通って負荷２に供給されるとともに、一部が、吐出油路５６、入力油路１２４、及び分岐入力油路１２６を通って、第二入力ポ−ト１１８から吐出圧作用空間１０６に導入される。したがって、吐出圧作用空間１０６の油圧は、ベーンポンプ１４の吐出ポ−ト５２から吐出される作動油の吐出圧Ｐ０と略同一になる。吐出圧作用空間１０６の油圧が作用する第二ランド部９８の断面積はＡであるため、スプ−ル９４のばね６８側の端面には、吐出圧作用空間１０６内の作動油によるフィ−ドバック力Ｐ０Ａが、ばね６８の付勢力Ｋと同一の向きに作用する。

一方、背圧作用空間１３４及び第二空間１０４と連通した第一空間１０２は、出力油路１２２を介して背圧室３２とも連通している。したがって、油圧制御状態では、背圧室３２、背圧作用空間１３４、第一空間１０２、および第二空間１０４が一つの閉じられた空間となり、各空間３２、１３４、１０２、１０４に同一の油圧が作用することになる。即ち、背圧作用空間１３４に作用する作動油の油圧は、ベーン４２の背圧室３２側の端部に作用する制御圧Ｐと同一になる。

ここで、背圧作用空間１３４の油圧Ｐが作用するプランジャ９２の断面積はＡである。そのため、プランジャ９２の背圧作用空間１３４側の端面には、背圧作用空間１３４内の作動油によるフィ−ドバック力ＰＡが、ソレノイド７０の吸引力Ｆと同一の向きに作用する。なお、第一空間１０２及び第二空間１０４は、可動体６６の軸方向において対向する一対の面の面積がそれぞれ同一であるため、内部空間６４において作動油がプランジャ９２向きに作用する力とばね６８向きに作用する力とが同一になり、互いが相殺される。

以上より、油圧制御状態では、ソレノイド７０の吸引力Ｆと、背圧作用空間１３４内の作動油によるフィ−ドバック力ＰＡと、はね６８の付勢力Ｋと、吐出圧作用空間１０６内の作動油によるフィ−ドバック力Ｐ０Ａとが、可動体６６に作用して釣り合っている。これらの力の釣り合いは、Ｆ＋ＰＡ＝Ｐ０Ａ＋Ｋと表されるので、ベーン４２の背圧室３８側の端部に作用する制御圧Ｐは、Ｐ＝−Ｆ／Ａ＋Ｋ／Ａ＋Ｐ０となる。即ち、ポンプ装置１０は、図５に示すように、ソレノイド７０への通電量を増加させて、ソレノイド７０による吸引力Ｆを増加させることにより、制御圧Ｐを連続的に減少させることが可能できる。

制御圧Ｐが小さくなると、ベーンポンプ１４においてベーン４２を外側に突出させる力が初期状態よりも小さくなる。そのため、油圧制御状態では、図３に示すように、ベーン４２の突出量が小さくなり、ベーン４２とカムリング３０の内周面４６との間に隙間が生じ始める。これによって、ロ−タ２４が回転することで変動するポンプ室４４内の圧力の変動幅が小さくなり、ベーンポンプ１４のポンプ作用が弱くなる。その結果、吐出ポ−ト５２から吐出される作動油の吐出流量が減少する。

さらに、ソレノイド７０への通電量を増やし、プランジャ９２に作用する吸引力Ｆを増大させると、プランジャ９２とともにスプ−ル９４がばね６８側に移動し、第二ランド部９８によって閉状態であったドレンポ−ト１１６が開き始める。ドレンポ−ト１１６が開き始めると、一続きの空間である背圧室３２、第一空間１０２、第二空間１０４、及び背圧作用空間１３４内の作動油が、ドレンポ−ト１１６からドレン油路１３０を介してタンク１２に戻され始める。

図４に示すように、ソレノイド７０の吸引力Ｆの増加に伴い、可動体６６が移動区間の最もばね６８側の位置に移動すると、ドレンポ−ト１１６は全開になり、ポンプ装置１０は、油圧制御状態から終期状態に移行する。終期状態では、背圧室３２、第一空間１０２、第二空間１０４、及び背圧作用空間１３４内の作動油がドレンポ−ト１１６からタンク１２に排出され、ベーン４２の背圧室３２側の端部に作動油の油圧が作用しなくなる。そのため、ベーン４２をスリット３８の外側に突出させる力が、ロ−タ２４の回転による遠心力だけになり、ベーン４２の突出量は、油圧制御状態よりもさらに小さくなる。したがって、ベーン４２とカムリング３０の内周面４６との間の隙間は、油圧制御状態より大きくなり、終期状態におけるベーンポンプ１４のポンプ作用は、油圧制御状態よりも小さくなる。その結果、吐出ポ−ト５２から吐出される作動油の吐出流量は、油圧制御状態よりも減少する。

上記したように、本実施形態のポンプ装置１０は、電磁弁１６のソレノイド７０への通電量を調整してベーン４２の突出量を制御し、作動油の吐出流量を制御することができる。そのため、本実施形態のポンプ装置１０は、カムリングを移動させる従来のポンプ装置の複雑な構成に比べ、簡易な構成で作動油の吐出流量を制御することができ、装置全体の小型化及び製造コストの削減が可能である。

図３に示すように、本実施形態のポンプ装置１０は、背圧作用空間１３４における作動油の油圧と、吐出圧作用空間１０６における作動油の油圧とを、可動体６６において釣り合わせるとともに、可動体６６に対するソレノイド７０の吸引力Ｆを増減させることで、背圧作用空間１３４における油圧を制御している。このような構成を採用することで、ポンプ装置１０は、幅広い電流域でベーン４２の突出を制御することが可能となる。

仮に、ベーン４２の背圧室３２側に作用する制御圧Ｐを制御するだけであれば、電磁弁１６の内部空間６４に吐出圧作用空間１０６を設けない構成も採用することが可能である。この場合、背圧作用空間１３４における作動油の油圧と、ソレノイド７０の吸引力だけを可動体６６に作用させ、ソレノイド７０の吸引力Ｆを増減変更することで、背圧作用空間１３４における油圧とともに、ベーン４２に作用する制御圧Ｐを制御することができる。

ここで、ベーン４２の突出は、ベーン４２の背圧室３２側に作用する制御圧Ｐがポンプ空間圧（≦吐出圧Ｐ０）を下回ったあたりから抑制され始める。したがって、制御圧Ｐを少なくとも吐出圧Ｐ０以下に制御しなければ、ベーン４２の突出は抑制され難い。

電磁弁１６の内部空間６４に吐出圧作用空間１０６を設けない構成の場合、可動体６６における力の釣り合いは、Ｆ＋ＰＡ＝Ｋと表される。よって制御圧Ｐは、Ｐ＝−Ｆ／Ａ＋Ｋ／Ａとなる。そのため吐出圧作用空間１０６を設けなかった場合における制御圧Ｐとソレノイド７０を流れる電流との関係は、図６のグラフのようになる。

ここで、本実施形態のポンプ装置１０は、車両のエンジンを駆動源としており、ロ−タ２４の回転数及びベーンポンプ１４の吐出ポ−ト５２から吐出される作動油の吐出圧Ｐ０が車両の状況に応じて変動する。

そのため、吐出圧作用空間１０６を設けない構成のポンプ装置で吐出圧Ｐ０が低下した場合、ベーン４２の突出を抑制するには、低下した吐出圧Ｐ０に応じてソレノイド７０への通電量を増加させ、制御圧ＰをＰ０以下にしなければ、ベーン４２の突出は抑制できない。即ち、吐出圧Ｐ０が低下した場合（図６のＰ０２）には、吐出圧Ｐ０が高かった場合（図６のＰ０１）に比べ、ソレノイド７０に流す電流を大きくしなければ、ベーン４２の突出を抑制できない。したがって、吐出圧作用空間１０６を設けない構成で、ベーンポンプ１４の吐出圧Ｐ０が低下した場合、ソレノイド７０に流す電流を変化させてもベーン４２の突出量が制御されない不感帯領域が増大してしまい、作動油の吐出流量を制御する精度が低下する。

これに対し、本実施形態のポンプ装置１０は、吐出圧作用空間１０６を有しており、制御圧Ｐとソレノイド７０を流れる電流との関係が、図５のようになる。また、可動体６６における力の釣り合いは、Ｆ＋ＰＡ＝Ｐ０Ａ＋Ｋと表され、制御圧Ｐは、Ｐ＝−Ｆ／Ａ＋Ｋ／Ａ＋Ｐ０と表される。即ち、制御圧Ｐと吐出圧Ｐ０との差分は、Ｐ−Ｐ０＝−Ｆ／Ａ＋Ｋ／Ａとなる。したがって、本実施形態のポンプ装置１０は、吐出圧Ｐ０が低下しても（図５のＰ０２）、吐出圧Ｐ０が高かった場合（図５のＰ０１）に比べ、不感帯領域が増大するおそれがない。そのため、本実施形態のポンプ装置１０は、吐出圧Ｐ０の変動にかかわらず、幅広い電流領域において、ベーン４２の突出量を制御し、作動油の吐出流量を制御することが可能である。

また本実施形態のポンプ装置１０の電磁弁１６は、可動体６６を移動させることにより、吐出圧作用空間１０６と背圧作用空間１３４とが連通される初期状態と、吐出圧作用空間１０６と背圧作用空間１３４との連通が遮断される油圧制御状態と、を切り替え可能である。このため、ポンプ装置１０は、初期状態において、吐出圧作用空間１０６と背圧作用空間１３４とを連通させ、吐出ポ−ト５２から吐出される作動油を背圧作用空間１３４に導入することが可能である。そのためポンプ装置１０は、背圧室３２に導入する作動油を別途用意する必要がなく全体の構成を簡易化することができる。

上記実施形態では、車両のエンジン（図示せず）が駆動軸２２の駆動源として用いられたが、本発明は、このような構成に限定されるわけではない。例えば、モ−タを駆動軸２２の駆動源として用いることも可能である。駆動源がモ−タの場合、ベーン４２の突出量を制御するとともに、モ−タの回転数を制御することで作動油の吐出流量を高精度に制御することが可能になる。一般に、駆動源としてモ−タを採用し、モ−タの回転数によって作動油の吐出流量を制御しようとすると、回転数が低い領域においては、ベーン４２に作用する遠心力が低下し、ベーン４２の飛び出しが悪くなる。しかし、本発明のポンプ装置１０は、ベーン４２の背圧室３２側の端部に作用する作動油の制御圧Ｐを電磁弁１６で調整できるため、ベーン４２に作用する遠心力の大きさに関係なく、ベーン４２の突出量を制御し、作動油の吐出流量を高精度に制御することができる。

上記実施形態のポンプ装置１０では、ソレノイド７０の吸引力Ｆをばね６８の付勢力Ｋで相殺して、ソレノイド７０への通電量（吸引力Ｆ）に対する可動体６６の移動量の微妙な調整を行う目的で、スプ−ル９４をプランジャ９２側に付勢するばね６８が用いられた。しかし、本発明は、ばね６８を必須の構成とするわけではない。ばね６８を用いず、部品点数を減らして製造コストを下げることも可能である。

また上記実施形態の電磁弁１６では、ばね６８側に吐出圧作用空間１０６が形成され、ソレノイド７０側に背圧作用空間１３４が形成される構成であったが、本発明は、このような構成に限定されるわけではない。例えば、吐出圧作用空間１０６がソレノイド７０側に配され、背圧作用空間１３４がはね６８側に配される構成であってもよい。この場合も、ソレノイド７０の吸引力Ｆの向きを、吐出圧作用空間１０６の油圧が可動体６６に作用する向きと逆向きにすることで、吸引力Ｆの増大に伴い、背圧作用空間１３４における作動油の油圧を低下させ、制御圧Ｐを低下させることが可能となる。

また上記実施形態において、可動体６６は、プランジャ９２にソレノイド７０の吸引力Ｆをプランジャ９２に作用させることで可動体６６を軸方向に移動させる構成であったが、本発明は、このような構成に限定されるわけではない。例えば、ステッピングモ−タと減速機を用いて可動体６６を軸方向に移動させる構成であってもよい。

１０：ポンプ装置、 １６：電磁弁、 ２４：ロ−タ、 ３０：カムリング、 ３２：背圧室、 ３６：ポンプ空間、 ３８：スリット、 ４０：奥端部（スリット）、 ４２：ベーン、 ５０：吸入ポ−ト、 ５２：吐出ポ−ト、 ６４：内部空間（電磁弁）、 ６６：可動体、 ７０：ソレノイド、 １１２：第一入力ポ−ト（入力ポ−ト）、 １０６：吐出圧作用空間、 １３４：背圧作用空間、

Claims (5)

1. 回転駆動されるロ−タと、
   前記ロ−タの径方向外側に配されて前記ロ−タとの間に作動流体が出入りするポンプ空間を形成するカムリングと、
   前記ロ−タに放射状に形成された複数のスリットと、
   前記各スリットに配され前記ポンプ空間に出没可能なベーンと、
   前記スリットから突出して隣り合うベーン間の容積が前記ロ−タの回転により増大する領域に開口し前記ポンプ空間に作動流体を吸入させる吸入ポ−トと、
   前記スリットから突出して隣り合うベーン間の容積が前記ロ−タの回転により縮小する領域に開口し前記ポンプ空間から作動流体が吐出される吐出ポ−トと、
   前記スリットの奥端部に連通する背圧室と、
   前記背圧室の作動流体の流体圧を制御する圧力制御手段と、を備え、
   前記ベーンに作用する背圧室の作動流体の流体圧を前記圧力制御手段で制御することで前記ベーンの突出量を制御し、前記吐出ポ−トから吐出される作動流体の吐出流量を変更することを特徴とするポンプ装置。
2. 前記圧力制御手段は、
   作動流体が出入りする内部空間と、
   前記内部空間を移動可能な可動体と、
   前記可動体に対して前記可動体の移動方向に吸引力を作用させるソレノイドと、を備え、
   前記内部空間は、
   前記吐出ポ−トから吐出される作動流体を導入し前記可動体が軸方向に移動するように作動流体の流体圧を前記可動体に作用させる吐出圧作用空間と、
   前記背圧室に連通して前記吐出圧作用空間とは逆向きに前記可動体が移動するように作動流体の流体圧を前記可動体に作用させる背圧作用空間と、を含み、
   前記ソレノイドへの通電量を制御して前記吸引力を変動させることで前記背圧室の作動流体の流体圧を制御することを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記可動体に作用する前記ソレノイドの吸引力の向きと逆向きに前記可動体を付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のポンプ装置。
4. 前記可動体に作用する前記吐出圧作用空間における流体圧の向きが、前記可動体に作用する前記ソレノイドの吸引力の向きと逆向きであることを特徴とする請求項２又は３に記載のポンプ装置。
5. 前記圧力制御手段は、前記吐出圧作用空間と前記背圧作用空間とが連通される初期状態と、前記吐出圧作用空間と前記背圧作用空間との連通が遮断される油圧制御状態とを切り替え可能であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のポンプ装置。

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