JP2015178791A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サブポンプから吐出される作動流体の切り換えを安定して行うこと。
【解決手段】流体圧機器２１へ作動流体を供給するポンプ装置であって、第１吐出通路３２を通じて流体圧機器２１へ作動流体を供給するメインポンプ１０１と、第１吐出通路３２に合流する第２吐出通路３３を通じて流体圧機器２１へ作動流体を供給するサブポンプ１０２と、第２吐出通路３３に設けられ第２吐出通路３３から第１吐出通路３２への作動流体の流れのみを許容する逆止弁３５と、第２吐出通路３３における逆止弁３５の上流側から分岐して設けられサブポンプ１０２から吐出された作動流体を吸込側へと還流させるためのリターン通路３６と、リターン通路３６に設けられリターン通路３６を遮断する遮断位置Ａとリターン通路３６を開通する開通位置Ｂとを有する切換弁４０と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ポンプ装置に関するものである。

特許文献１には、第１ベーンポンプと第２ベーンポンプ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多連式ベーンポンプが開示されている。その多連式ベーンポンプでは、第１ベーンポンプの吐出通路に、第１ベーンポンプが吐出する作動油を油圧機器へ供給するか又は吸込通路へ戻すかを切り換える切換弁が設けられる。

特開２０１０−１４１０１号公報

特許文献１に記載の切換弁は、第１ベーンポンプに連通するポンプポートと、油圧機器側に連通する吐出ポートと、吸込通路側に連通する吸込側ポートと、を有する。ポンプポートの作動油は、切換弁のスプールの位置に応じて、油圧機器へ供給されるか又は吸込通路へ戻される。

この種の切換弁では、スプールの位置によっては、ポンプポートが吐出ポートと吸込側ポートの両方に連通するか、或いは、ポンプポートが吐出ポートと吸込側ポートの両方に連通しない瞬間が存在する。

ポンプポートが吐出ポートと吸込側ポートの両方に連通すると、油圧機器へ供給される作動油の圧力が低下してしまう。また、ポンプポートが吐出ポートと吸込側ポートの両方に連通しないと、ポンプポートの内圧が上昇しサージ圧が発生してしまう。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、メインポンプとサブポンプとを有するポンプ装置において、サブポンプから吐出される作動流体の切り換えを安定して行うことを目的とする。

本発明は、流体圧機器へ作動流体を供給するポンプ装置であって、第１吐出通路を通じて前記流体圧機器へ作動流体を供給するメインポンプと、前記第１吐出通路に合流する第２吐出通路を通じて前記流体圧機器へ作動流体を供給するサブポンプと、前記第２吐出通路に設けられ、前記第２吐出通路から前記第１吐出通路への作動流体の流れのみを許容する逆止弁と、前記第２吐出通路における前記逆止弁の上流側から分岐して設けられ、前記サブポンプから吐出された作動流体を吸込側へと還流させるためのリターン通路と、前記リターン通路に設けられ、前記リターン通路を遮断する遮断位置と前記リターン通路を開通する開通位置とを有する切換弁と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、サブポンプから吐出される作動流体の圧力が第１吐出通路の圧力よりも大きくなると逆止弁が開くため、サブポンプの吐出圧が上昇してサージ圧が発生することが防止される。また、第２吐出通路には第２吐出通路から第１吐出通路への作動流体の流れのみを許容する逆止弁が設けられるため、メインポンプ側からサブポンプ側へ作動流体が流入することがなく、流体圧機器へ供給される作動流体の圧力が低下することが防止される。このように、サブポンプから吐出される作動流体の切り換えを安定して行うことができる。

本発明の実施形態に係るポンプ装置の断面図である。 本発明の実施形態に係るポンプ装置におけるポンプカートリッジの平面図である。 本発明の実施形態に係るポンプ装置の油圧回路図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るポンプ装置１００ついて説明する。

ポンプ装置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るものである。本実施形態では、ポンプ装置１００が２つのベーンポンプであるメインポンプ１０１とサブポンプ１０２が並列に接続された構造である場合について説明する。

図１及び２に示すように、ポンプ装置１００は、エンジン２２（図３参照）の動力が伝達される共通の駆動軸１にメインポンプ１０１及びサブポンプ１０２のそれぞれのロータ２が連結され、駆動軸１の回転によってロータ２が回転するものである。ロータ２は、図２中時計方向に回転する。

メインポンプ１０１から吐出される作動油（作動流体）は、常に油圧機器（流体圧機器）２１（図３参照）へ供給される。一方、サブポンプ１０２から吐出される作動油は、切換弁４０（図３参照）の作動に応じて、油圧機器２１へ供給されるか又は吸込側へと還流する。

メインポンプ１０１及びサブポンプ１０２は、ロータ２に対して径方向に往復動自在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、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の圧力及びロータ２の回転による遠心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。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が略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４ｂと、ポンプ室７の容積を収縮する吐出領域４ｃと、を有する。

メインポンプ１０１及びサブポンプ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４ｂに向けて開口し、ポンプ室７に作動油を導く吸込ポート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４ｃ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が形成される。

各ポンプ室７は、ロータ２が１回転する過程で、カムリング４の吸込領域４ｂにて吸込ポート８を通じて作動油を吸込み、その吸込んだ作動油をカムリング４の吐出領域４ｃにて吐出ポート９を通じて吐出し、その後、カムリング４の吸込領域４ｂにて吸込ポート８を通じて作動油を吸込み、その吸込んだ作動油をカムリング４の吐出領域４ｃにて吐出ポート９を通じて吐出する。このように、各ポンプ室７は、ロータ２の回転に伴って拡縮し、ロータ２が１回転する過程で作動油の吸込吐出を２回行う。

駆動軸１は、第１ポンプボディ１０及び第２ポンプボディ１１にブッシュ１８を介して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、メインポンプ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、サブポンプ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にはメインポンプ１０１が収容され、第２ポンプボディ１１にはサブポンプ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、開口部を有する面を互いに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。

メインポンプ１０１及びサブポンプ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２つの位置決めピン１９によって回り止めされる。位置決めピン１９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る。これにより、カムリング４の吸込領域４ｂとセンタープレート５の吸込ポート８との位置決め、及びカムリング４の吐出領域４ｃとサイドプレート６の吐出ポート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から吐出された作動油が流入する高圧室１２が形成される。高圧室１２の作動油は、第１吐出通路３２及び第２吐出通路３３（図３参照）を通じて油圧機器２１へ供給される。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へ導かれる。

次に、図３を参照して、ポンプ装置１００の油圧回路について説明する。

メインポンプ１０１及びサブポンプ１０２の吸込ポート８には、タンク３４に接続された吸込通路３１が接続される。メインポンプ１０１の吐出ポート９には第１吐出通路３２が接続され、サブポンプ１０２の吐出ポート９には第２吐出通路３３が接続される。第２吐出通路３３は第１吐出通路３２に合流して設けられる。

このように、メインポンプ１０１は、吸込通路３１を通じてタンク３４から作動油を吸い込み、第１吐出通路３２を通じて油圧機器２１へ作動油を供給し、サブポンプ１０２は、吸込通路３１を通じてタンク３４から作動油を吸い込み、第２吐出通路３３を通じて油圧機器２１へ作動油を供給する。

第２吐出通路３３には、第２吐出通路３３から第１吐出通路３２への作動油の流れのみを許容する逆止弁３５が設けられる。

第２吐出通路３３における逆止弁３５の上流側には、リターン通路３６が分岐して設けられる。リターン通路３６は、サブポンプ１０２から吐出された作動油を吸込側へと還流させるためのものである。

リターン通路３６には、サブポンプ１０２が吐出する作動油を油圧機器２１に供給するか又は吸込通路３１へ戻すかを切り換える切換弁４０が設けられる。つまり、サブポンプ１０２から吐出される作動油は、切換弁４０の切り換えによって油圧機器２１又は吸込通路３１のいずれかに選択的に導かれる。

切換弁４０は、リターン通路３６を遮断する遮断位置Ａとリターン通路３６を開通する開通位置Ｂとの２ポジションを有する。切換弁４０は、コントローラ３０から出力される制御電流によってポジションが切り換えられる電磁式切換弁である。切換弁４０は、ソレノイド４１が非励磁のときにはバネ４２の付勢力によって開通位置Ｂに設定され、ソレノイド４１が励磁したときにはバネ４２の付勢力に抗して遮断位置Ａに設定される。切換弁４０は、例えば、コントローラ３０に入力されるエンジン２２の回転数、つまりロータ２の回転数であるポンプ回転数に応じてポジションが切り換えられる。なお、切換弁４０は電磁式切換弁には限られず、パイロット液圧によって切換作動するパイロット式切換弁でもよい。

次に、ポンプ装置１００の動作について説明する。

メインポンプ１０１から吐出される作動油は、切換弁４０のポジションに関係なく全量が油圧機器２１へ供給される。

切換弁４０が遮断位置Ａに設定された場合には、サブポンプ１０２から吐出される作動油は、逆止弁３５を押し開いて全量が油圧機器２１へ供給される。このように、切換弁４０が遮断位置Ａであっても、逆止弁３５が開くため、サブポンプ１０２の吐出圧が上昇してサージ圧が発生することが防止される。

一方、切換弁４０が開通位置Ｂに設定された場合（図３に示す状態）には、サブポンプ１０２から吐出される作動油の全量又は一部は、リターン通路３６を通じて吸込側へと還流する。この際、第１吐出通路３２から第２吐出通路３３への作動流体の流れは逆止弁３５によって遮断されるため、メインポンプ１０１から吐出される作動油が切換弁４０を通じてリターン通路３６へ流入することがなく、油圧機器２１へ供給される作動油の圧力が低下することが防止される。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

サブポンプ１０２から吐出される作動油の圧力が第１吐出通路３２の圧力よりも大きくなると逆止弁３５が開くため、サブポンプ１０２の吐出圧が上昇してサージ圧が発生することが防止される。また、第２吐出通路３３には第２吐出通路３３から第１吐出通路３２への作動油の流れのみを許容する逆止弁３５が設けられるため、メインポンプ１０１側からサブポンプ１０２側へ作動油が流入することがない。したがって、油圧機器２１へ供給される作動油の圧力が低下することが防止される。以上のように、サブポンプ１０２から吐出される作動油の切り換えを安定して行うことができる。

以下に、上記実施形態の変形例について説明する。

（１）上記実施形態では、ポンプ装置１００が２つのベーンポンプであるメインポンプ１０１とサブポンプ１０２が並列に接続された構造について説明した。これに代わり、ポンプ装置１００のメインポンプとサブポンプを、ロータ２が１回転する過程で作動油の吸込吐出を２回行う１つのベーンポンプによって構成するようにしてもよい。具体的には、一方の吸込吐出を行うカムリング４の吸込領域４ｂ及び吐出領域４ｃをメインポンプとし、他方の吸込吐出を行うカムリング４の吸込領域４ｂ及び吐出領域４ｃをサブポンプとして構成する。このように構成しても、図３に示す油圧回路と同一の油圧回路を構成することができる。具体的には、ベーンポンプの２つの吐出ポート９のうち、一方の吐出ポート９に第１吐出通路３２が接続され、他方の吐出ポート９に第２吐出通路３３が接続される。

（２）上記実施形態では、切換弁４０は、遮断位置Ａと開通位置Ｂとの２ポジションを有する電磁式切換弁である場合について説明した。これに代わり、切換弁４０は、遮断位置Ａと開通位置Ｂの間で流路面積を無段階に制御可能なリニアソレノイド弁であってもよい。その場合には、サブポンプ１０２の吐出が切換弁４０によって絞られ、サブポンプ１０２の吐出圧が上昇した分のみ逆止弁３５を押し開けてメインポンプ１０１側の第１吐出通路３２に流入する。これにより、油圧機器２１へ供給される作動油の流量を緩やかに変化させることができ、圧力変動を防止することができる。この場合でも、サブポンプ１０２側のサージ圧の発生を防止することができると共に、油圧機器２１へ供給される作動油の圧力低下を防止することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１ 駆動軸
２ ロータ
４ｂ 吸込領域
４ｃ 吐出領域
７ ポンプ室
９ 吐出ポート
２１ 油圧機器（流体圧機器）
３２ 第１吐出通路
３３ 第２吐出通路
３５ 逆止弁
３６ リターン通路
４０ 切換弁
１００ ポンプ装置
１０１ メインポンプ
１０２ サブポンプ

Claims (4)

1. 流体圧機器へ作動流体を供給するポンプ装置であって、
   第１吐出通路を通じて前記流体圧機器へ作動流体を供給するメインポンプと、
   前記第１吐出通路に合流する第２吐出通路を通じて前記流体圧機器へ作動流体を供給するサブポンプと、
   前記第２吐出通路に設けられ、前記第２吐出通路から前記第１吐出通路への作動流体の流れのみを許容する逆止弁と、
   前記第２吐出通路における前記逆止弁の上流側から分岐して設けられ、前記サブポンプから吐出された作動流体を吸込側へと還流させるためのリターン通路と、
   前記リターン通路に設けられ、前記リターン通路を遮断する遮断位置と前記リターン通路を開通する開通位置とを有する切換弁と、
   を備えることを特徴とするポンプ装置。
2. 前記メインポンプ及び前記サブポンプは、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２つのベーンポンプであることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記メインポンプ及び前記サブポンプは、ロータが１回転する過程で作動油の吸込吐出を２回行う１つのベーンポンプによって構成され、
   前記メインポンプは、一方の吸込吐出を行うカムリングの吸込領域及び吐出領域によって構成され、
   前記サブポンプは、他方の吸込吐出を行うカムリングの吸込領域及び吐出領域によって構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
4. 前記切換弁は、リニアソレノイド弁であって、前記遮断位置と前記開通位置の間で流路面積を無段階に制御可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のポンプ装置。

Images