JP2517016Y2

JP2517016Y2 - 流量制御弁

Info

Publication number: JP2517016Y2
Application number: JP4695390U
Authority: JP
Inventors: 敏彦山本
Original assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Current assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Priority date: 1990-05-01
Filing date: 1990-05-01
Publication date: 1996-11-13
Anticipated expiration: 2005-05-01
Also published as: JPH045572U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、流量制御弁に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に知られているトロコイドポンプ、ベーンポンプ
等を例えば自動変速機用のオイルポンプとして利用した
場合、吐出量がポンプ回転速度（エンジン回転速度）の
増加に従って比例的に増加するようになる。このため、
高回転速度時には、吐出量が自動変速機で要求される容
量を越えてしまうことになる。そこで、従来より、上記
のようなポンプ等には、回転速度が所定の回転速度以上
になっても吐出量が一定量になるように流量制御弁が設
けられている（実開昭64-36584号公報参照）。

第12図（ａ），（ｂ）に、従来の流量制御弁を示す。

この流量制御弁は、円形の断面形状を有する流路17
と、一端部に底壁を有する円筒状に形成されたスプール
85とを備えている。流路17の両端にはそれぞれ流入ポー
ト17aおよび流出ポート12が配置されているとともに、
これらポート17a,12間の流路17部分にはドレーンポート
82が配置されている。

スプール85は、底壁側を下流側（流出ポート12側）に
向けるようにして流路17内に軸方向に摺動可能に挿入さ
れているとともに、スプリング83によって常に上流側
（流入ポート17a側）に付勢されている。スプール85の
底壁には流入ポート17aから流出ポート12へのオイルの
流量を制限するオリフィス（絞り部）85aが設けられ、
周壁には円形のドレーン穴85bが貫通形成されている。
このドレーン穴85bは、スプール85が通路17の上流端に
設けられた段部17eに押し付けられているときにはドレ
ーンポート82に対して閉ざされ、スプール85が下流側に
移動することによって開かれるようになっている。

上記構成において、流入ポート17aから流入される流
入量Q₁が所定量Q₀以下のときは、オイルがオリフィス85
aをスムーズに通過するため、同図（ａ）に示すよう
に、スプール85はスプリング83のばね力によって段部17
eに押し付けられたままであり、ドレーン穴85bはドレー
ンポート82に対して閉ざされた状態となる。このため、
流入ポート17aから流入されたオイルは全てオリフィス8
5aを通過して流出ポート12から吐出され、流出ポート12
から吐出される流出量Ｑは流入量Q₁と等しくなる。

一方、流入量Q₁が所定量Q₀を越えると、オリフィス85
aを通過するオイルの抵抗が大きくなり、同図（ｂ）に
示すように、スプール85がスプリング83のばね力に打勝
って下流側に移動され、ドレーン穴85bがドレーンポー
ト82に対して開かれた状態となる。このため、所定量Q₀
を越える余剰量Q₂はドレーン穴85bを通してドレーンポ
ート82に逃され、流出量Ｑは所定量Q₀となる。したがっ
て、この流量制御弁の構成によれば、流入量Q₁が増えて
も流出量Ｑを所定量Q₀に保つことができ、この流量制御
弁を自動変速機用のオイルポンプに用いれば、ポンプの
回転速度が所定の回転速度以上になっても吐出量を一定
量に保つことができる。

〔考案が解決しようとする課題〕

第11図は、上記流量制御弁におけるスプール85の移動
量χとドレーン穴85bの開口面積Ｓとの関係を示してい
る。図において、実線がドレーン穴85bの穴径が小さい
場合の関係を示し、二点鎖線が穴径が大きい場合の関係
を示している。すなわち、上記流量制御弁の構成では、
ドレーン穴85bの穴径を大きくすれば、ドレーン穴85bの
最大開口面積を大きくすることができ（S₂＞S₁）、スプ
ール85の移動量χに対するドレーン穴85bの開口面積Ｓ
の傾き（増加割合）θが大きくなる。

実験によれば、上記傾きθが所定の大きさを越える
と、流量制御時のスプール85の振動が大きくなり、流量
調整がスムーズに行われ難くなることが分っている。こ
のため、上記傾きθが所定値を越えないようにドレーン
穴85bの穴径を決定する必要がある。このような理由か
ら、従来は、ドレーン穴85bの穴径を所定以上に大きく
することができず、ドレーン穴85bの最大開口面積を大
きく確保することができなかった。つまり、ドレーン穴
85bを通して逃すことができる最大余剰量Q₂が少なかっ
た。

このため、回転速度が高くなって流入量Q₁が増大し余
剰量Q₂が増大すると、ドレーン不足となり、第12図
（ｃ）に示すように、スプール85が下流側に大きく移動
してその上流側端部がスプール85をガイドするガイド穴
17dから抜けてしまい、スプール85が元の位置に復帰す
るときにスプール85の上流側端部のエッジ部がガイド穴
17dのエッジ部に引掛かる等の不都合が起こっていた。

なお、圧力をバランスする必要等からドレーン穴85b
を軸線と直交する同一断面上に周方向に等間隔を置いて
複数個設けるようにすることがあるが、この場合も、上
記ドレーン穴85bが１個の場合と同じような理由で同様
の不都合が起こっていた。そこで、第13図に示すよう
に、ドレーン穴86bを軸方向に長穴とすることが考えら
れる。このようにすれば、スプール85を下流側に移動さ
せるに従って徐々にドレーン穴86bの開口面積Ｓが大き
くなるため、第11図に破線で示すように、スプール85の
移動量χに対するドレーン穴86bの開口面積Ｓの傾きを
小さく抑えつつ、ドレーン穴86bの最大開口面積を大き
く確保することができ、スプール85の振動を防止するこ
とができるとともに、流入量Q₁が増大した時にドレーン
不足となることを防止することができる。

しかしながら、ドレーン穴85bを長穴とすれば、加工
費が嵩むようになるという問題がある。

以上の事情に鑑みて、本考案は、スプールの振動を防
止することができるとともに、流入量が増大した時にド
レーン不足となることを防止することができ、しかも、
安価に構成することができる流量制御弁を提供しようと
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案にかかる流量制御弁は、両端にそれぞれ流入ポ
ートおよび流出ポートが配置されているとともに、これ
らポート間にドレーンポートが配置された流路と、この
流路内に軸方向に摺動可能に設けられているとともに、
前記流入ポートから流出ポートへの流量を所定量以下に
制限する絞り部を有する筒状スプールとを備え、この筒
状スプールは、前記流入ポートから流入される流入量の
増加に伴って前記流入ポート側から前記流出ポート側へ
移動し、前記流入量の減少に伴って前記流出ポート側か
ら前記流入ポート側へ移動するように構成され、この筒
状スプールの周壁にドレーン穴が貫通形成され、このド
レーン穴は、前記流入量の増減による前記スプールの移
動により前記ドレーンポートに対して、前記流入量が前
記絞り部で制限される所定量以下のときには閉ざされて
いるとともに、前記流入量が所定量を越えると開かれる
ように構成された流量制御弁において、前記ドレーン穴
を複数個設け、各穴を同径の円形の穴に形成し、かつ、
これらの穴を軸方向に半径の略1.5倍の間隔でずらして
設けるようにしたものである。

〔作用〕

以上の構成によれば、流入量が増加するに従って、つ
まり流入量の増加による余剰量の増加に従って、スプー
ルが徐々に流入ポート側から流出ポート側へ移動し、こ
れに伴って、軸方向に半径の略1.5倍ずれて配置された
各ドレーン穴が流出ポート側から順番に連続して開口す
ることとなる。このため、各ドレーン穴を小径に形成し
ても、各ドレーン穴の開口面積の総和がドレーン穴の全
開口面積となるので、最大開口面積を大きく確保するこ
とができ、また、各ドレーン穴を小径に形成することに
よって、スプールの移動量に対するドレーン穴の開口面
積の傾きを小さく抑えることができる。

〔実施例〕

第１図および第２図は、本考案にかかる流量制御弁の
一実施例を用いたトロコイドポンプを示している。

このトロコイドポンプは、ハウジング本体１とカバー
２と流量制御弁８とを備えている。ハウジング本体１
は、その外周縁部に吸入口11と吐出口12とを有するとと
もに、中央部に略円柱形の凹部13が設けられている。こ
の凹部13は、その開口部が上記カバー２によって塞がれ
ている。また、凹部13にはトロコイド歯形の内歯を有す
るアウタギヤ４が嵌め込まれ、さらに、このアウタギヤ
４の内側にはインナギヤ５がアウタギヤ４に対して偏心
した状態で配置されている。このインナギヤ５は、アウ
タギヤ４の内歯に噛み合わされる外歯を有するととも
に、ポンプ軸６によって回転駆動される。

ハウジング本体１内には、吸入通路16が凹部13から吸
入口11に至るまで貫通して設けられているとともに、吐
出通路17が凹部13から吐出口12を越えてその延長上に位
置する外周縁部の端面に至るまで貫通して設けられてい
る。吸入通路16および吐出通路17は、それぞれ凹部13の
周縁部においてハウジング本体１の上方に向かって開口
する開口部16a,17aを有している。ハウジング本体１の
凹部13の底面には、アウタギヤ４の内歯とインナギヤ５
の外歯とで形成されるポンプ室７の吸入側の部位におい
て吸入溝14が形成されているとともに、ポンプ室７の吐
出側の部位において吐出溝15が形成されている。これら
吸入溝14および吐出溝15はそれぞれ吸入通路16の開口部
16aおよび吐出通路17の開口部17aに連通し、これによっ
て上記吸入口11とポンプ室７とが吸入通路16および吸入
溝14を介して連通され、ポンプ室７と吐出口12とが吐出
溝15および吐出通路17を介して連通されている。

第５図に示すように、吐出通路17は、ハウジング本体
１の外周縁部の端面に開口する開口部17bがプラグ18お
よびガスケット19によって閉塞されている。また、この
吐出通路17は、上記外周側の開口部17bから内周側の開
口部17aに至るまでの間が円形の断面形状に形成され、
内周側の開口部17aに近い部分が小径で、その小径部分
から外周側が大径に形成されている。特に、大径部分の
内周側半分の周面は精度良く加工され、後述するスプー
ル81が摺接するガイド面17dとなっている。

流量制御弁８は、ハウジング本体１の吐出通路17形成
部分に設けられ、流路（吐出通路）17とスプール81とを
有している。流路となる吐出通路17は、上述したように
一端に流入ポートとなる開口部17aが配置されていると
ともに、他端に流出ポートとなる吐出口12が配置されて
いる。また、吐出通路17における開口部17aと吐出口12
との間のガイド面17d形成位置には、ドレンポート82が
設けられている。このドレンポート82は、第３図に示す
ように、周縁部が矩形溝状に形成されるとともに、ハウ
ジング本体１よりカバー２側に向かって開口している。
ドレンポート82の上部には、第１図に示すようにハウジ
ング本体１よりカバー２側に向かって開口した逃し通路
91が接続され、この逃し通路91は吸入通路16の開口部16
aに連通している。

スプール81は、底付きの円筒形に形成され、吐出通路
17内のガイド面17d形成位置に軸方向に摺動可能に、か
つ底壁をプラグ18に向けて挿入されている。スプール81
とプラグ18との間にはスプリング83が介在され、このス
プリング83のばね力により、スプール81は常に吐出通路
17の上流側（開口部17a側）に付勢され、ポンプが停止
しているときには開口端側の端面がガイド面17dの上流
端に形成された段部17eに押し付けられている。なお、
スプリング83のばね力は、プラグ18によって調整できる
ようになっている。

第４図に示すように、スプール81の底壁には開口部17
aから吐出口12へ流れるオイル（流体）の量を制限する
オリフィス（絞り部）81aが形成され、周壁には複数個
のドレーン穴81b,81cが形成されている。

複数個のドレーン穴81b,81cは、それぞれ同じ半径を
有する円形に形成され、軸方向に同数ずつ、しかも、各
ドレーン穴81b,81cの半径をｒとすると、中心が1.5r間
隔でずらされて配置されている。また、スプール81の下
流側（吐出口12側）に配置されたドレーン穴81bの位置
は、スプール81が段部17eに押し付けられた状態にある
とき、ドレンポート82に対して僅かに上流側となるよう
に配置されている。

上記トロコイドポンプにおいて、ポンプ軸６を回転し
てインナギヤ５を回転させると、吸入口11から吸入通路
16および吸入溝14を通って吸入側のポンプ室７にオイル
（流体）が導入される。そして、そのオイルは、アウタ
ギヤ４とインナギヤ５との相対的偏心回転運動に伴って
吐出側に移行し、吐出溝15を通って吐出通路17に導入さ
れる。この吐出通路17に導入される流入量Q₁は、ポンプ
の回転速度が高くなるに従って多くなる。

吐出通路17においては、第５図に示すように、ポンプ
の回転速度が低くて、流入量Q₁が流量制御弁８によって
制限される所定量Q₀に達するまでは、オリフィス81aを
オイルがスムーズに通過するため、スプール81は段部17
eに押し付けられたままであり、ドレーン穴85bはドレー
ンポート82に対して閉ざされている。このため、吐出通
路17に導入されたオイルは、全て吐出口12から吐出され
る。つまり、吐出量Ｑは、流入量Q₁と等しくなる。

ポンプの回転速度が次第に高くなって流入量Q₁が所定
量Q₀を越えるようになると、オリフィス81aを通過する
オイルの抵抗で、第６図に示すように、スプール81がス
プリング83のばね力に打勝って徐々に下流側に移動す
る。このため、下流側のドレーン穴81bがドレンポート8
2に対して下流側から徐々に開口し、スプール81内とド
レンポート82とが下流側のドレーン穴81bを介して連通
状態になって、所定量Q₀を越える余剰量Q₂は、ドレーン
穴81b、ドレンポート82および逃し通路91を通って吸入
通路16に還流される。この結果、吐出量Ｑは、所定量Q₀
となる。

その後、ポンプの回転速度がさらに高くなって、流入
量Q₁が増大し、スプール81が下流側にさらに移動する
と、スプール81が下流側のドレーン穴81bの開口位置か
らドレーン穴81bの半径ｒの1.5r分移動したときに、上
流側のドレーン穴81cもドレンポート82に対して開口す
るようになる。このため、ドレーン穴81b,81cの全開口
面積（＝下流側のドレーン穴81bの開口面積＋上流側の
ドレーン穴81cの開口面積）が増えるようになり、流入
量Q₁が増大して余剰量Q₂が増えても、吐出量Ｑは所定量
Q₀に保たれる。

このようにこのトロコイドポンプにおいては、ポンプ
の回転速度が低く、流量制御弁８への流入量Q₁が所定量
Q₀を越えるまでは、ポンプ回転速度の増加に従って吐出
量Ｑが比例的に増加する。そして、ポンプの回転速度が
高くなって、流量制御弁８への流入量Q₁が所定量Q₀を越
えるようになると、吐出量Ｑが所定量Q₀を越えないよう
に保たれる。すなわち、第８図に示すポンプ回転速度Ｎ
−吐出量Ｑ特性が得られる。

上記流量制御弁８の構成では、スプール81が下流側に
移動するに従って、各ドレーン穴81b,81cが下流側から
順番に連続して開口することとなる。このため、ドレー
ン穴81b,81cの全開口面積Ｓは、スプール81の移動量χ
が少ない間は下流側のドレーン穴81bの開口面積Saにな
り、移動量χが1.5rとなってからは、上流側のドレーン
穴81cも開口するためにドレーン穴81bの開口面積Saにド
レーン穴81cの開口面積Sbを加算した値となる。したが
って、全開口面積Ｓは、第９図に示すように増加する。
なお、図において、実線が移動量χに対するドレーン穴
81b,81cの全開口面積Ｓの関係を、二点鎖線が移動量χ
に対する下流側のドレーン穴81bの開口面積Saの関係
を、破線が移動量χに対する上流側のドレーン穴81cの
開口面積Sbの関係をそれぞれ示している。

このようにこの流量制御弁８の構成では、各ドレーン
穴81b,81cの最大開口面積を加算した値がドレーン穴の
最大開口面積となる。このため、移動量χに対する開口
面積Ｓの傾きを小さく抑えつつ、最大開口面積を大きく
確保することができる。しかも、各ドレーン穴81b,81c
間の軸方向のずれ量が各ドレーン穴81b,81cの半径ｒの
約1.5倍に設定されているため、移動量χの増加に従っ
て一定の割合で開口面積Ｓを増加させることができ、安
定した流量制御を行うことができる。さらに、各ドレー
ン穴81b,81cを円形に形成するため、長穴に形成した場
合と比べて加工が容易になり、安価に構成することがで
きる。

なお、第10図に示すように、軸線と直交する同一断面
上に周方向に等間隔を置いて複数個のドレーン穴81dを
設けるようにしてもよい。この場合は、各ドレーン穴81
dをちどり状に配置することが好ましい。また、本考案
の流量制御弁は、上記例示したトロコイドポンプ以外の
ポンプ、例えばベーンポンプ等に用いてもよい。

〔考案の効果〕

本考案にかかる流量制御弁は、ドレーン穴を複数個設
け、各穴を同径の円形の穴に形成し、かつ、これらの穴
を軸方向に半径の略1.5倍の間隔でずらして配置するよ
うにしている。このため、流入量が増加して余剰量が増
加するに従って、スプールが徐々に流入ポート側から流
出ポート側へ移動し、これに伴って、軸方向に半径の略
1.5倍ずれて配置された各ドレーン穴が流出ポート側か
ら順番に連続して開口するようになり、スプールの移動
量に対するドレーン穴の開口面積の傾きを小さく抑えつ
つ、ドレーン穴の最大開口面積を大きく確保することが
でき、流量制御時のスプールの振動を防止することがで
きるとともに、流入量が増大した時にドレーン不足とな
ることを防止することができる。

しかも、各穴を円形の穴に形成するため、加工が容易
に行え、安価に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかる流量制御弁の一実施例を用いた
トロコイドポンプをカバーを外して示す平面図、第２図
はカバーを付けた状態の第１図のII-II線断面図、第３
図はカバーを付けた状態の第１図のIII-III線断面図、
第４図はスプールの縦断面図、第５図はカバーを付けた
状態の第１図のV-V線断面図、第６図は第５図の状態か
ら流入量が増えた状態を示す断面図、第７図は第６図の
状態からさらに流入量が増えた状態を示す断面図、第８
図はポンプ回転速度−吐出量特性を示すグラフ、第９図
はスプール移動量とドレーン穴開口面積との関係を示す
グラフ、第10図はスプールの別例の部分拡大図、第11図
は従来の流量制御弁のスプール移動量とドレーン穴開口
面積との関係を示すグラフ、第12図（ａ），（ｂ），
（ｃ）および第13図はそれぞれ従来の流量制御弁を示す
断面図である。８……流量制御弁、12……流出ポート、17……流路、17
a……流入ポート、82……ドレーンポート、81……スプ
ール、81a……オリフィス（絞り部）、81b,81c,81d……
ドレーン穴。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】両端にそれぞれ流入ポートおよび流出ポー
トが配置されているとともに、これらポート間にドレー
ンポートが配置された流路と、この流路内に軸方向に摺
動可能に設けられているとともに、前記流入ポートから
流出ポートへの流量を所定量以下に制限する絞り部を有
する筒状スプールとを備え、この筒状スプールは、前記
流入ポートから流入される流入量の増加に伴って前記流
入ポート側から前記流出ポート側へ移動し、前記流入量
の減少に伴って前記流出ポート側から前記流入ポート側
へ移動するように構成され、この筒状スプールの周壁に
ドレーン穴が貫通形成され、このドレーン穴は、前記流
入量の増減による前記スプールの移動により前記ドレー
ンポートに対して、前記流入量が前記絞り部で制限され
る所定量以下のときには閉ざされているとともに、前記
流入量が所定量を越えると開かれるように構成された流
量制御弁において、前記ドレーン穴が複数個設けられ、
各穴が同径の円形の穴に形成され、かつ、これらの穴が
軸方向に半径の略1.5倍の間隔でずれて配置されている
ことを特徴とする流量制御弁。