JP6001979B2 - 可変容量型ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、可変容量型ポンプに関する。

従来、可変容量型のポンプが知られている。例えば、特許文献１に記載のポンプは、ポンプの吐出流量を制御する制御弁を備える。制御弁の弁体の一方の受圧部にポンプの吐出圧を作用させ、他方の受圧部にポンプから吐出されて絞り部を通過した後の流体の圧力を作用させる。これら圧力により両受圧部から作用する力の差に応じて弁体を作動させることでポンプ容量を可変に制御し、ポンプの吐出流量を制御している。

特開２００１−３０４１３９号公報

しかし、従来の可変容量型ポンプでは、吐出流量が少なく（絞り部を通過後の圧力低下が少なく）、弁体を移動させる流体の圧力差も小さいとき、流量を意図通りに制御することに限界があった。本発明の目的とするところは、吐出流量が少ないときでも流量を意図通りに制御することができる可変容量型ポンプを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の可変容量型ポンプは、制御弁の弁体の両受圧部に受圧面積の差を設けた。

よって、流量が少ないときでも、弁体の両受圧部に作用する力の差を増大して弁体を移動させることができるため、流量を意図通りに制御することができる。

ポンプの一部断面図である。 制御弁の模式図である。 ポンプの回転数と流量Qとの関係を表す特性図である。 ポンプの流量Qと、制御弁に作用する圧力の差ΔPと、制御弁に作用する圧力による付勢力Fvとの関係を示す特性図である。

［実施例１］
［構成］
実施例１の可変容量型ポンプ（以下、ポンプ１という）は、吐出容量（１回転当たりに吐出する流体量。以下、ポンプ容量という。）を可変にできる可変容量型であり、自動車の油圧機器に作動油を供給する油圧供給源として用いられる。具体的には、ポンプ1は、無段変速機、特にベルト式の連続可変トランスミッション（CVT）の油圧供給源として使用される。ポンプ１は内燃機関（エンジン）のクランクシャフトにより駆動され、作動流体を吸入・吐出する。作動流体として作動油、具体的にはATF（オートマチック・トランスミッション・フルード）を用いる。ポンプ１が適用されるCVTのコントロールバルブ内には、CVTコントロールユニットにより制御される各種のバルブが設けられている。ポンプ１から吐出された作動油は、コントロールバルブを介してCVTの各部（プライマリプーリ、セカンダリプーリ、フォワードクラッチ、リバースブレーキ、トルクコンバータ、潤滑・冷却系等等）に供給される。CVTコントロールユニットでは、アクセル開度、エンジン回転数、車速といった走行状況に応じてライン圧を適宜制御する。

ポンプ１は、作動油を吸入・吐出するポンプ部２と、ポンプ容量を制御する制御部３とを、一体のユニットとして有している。図１は、ポンプ１の一部の断面を示す図であり、ハウジング部材４０を除くポンプ部２を回転軸Oに垂直な平面で切った断面を示すと共に、制御部３を制御弁４の軸を通る平面で切った部分断面を示す。説明の便宜上、制御弁４の軸が延びる方向にｘ軸を設け、弁体（スプール４１）がソレノイド５から離れる側をｘ軸正方向とする。

ポンプ部２は主な構成要素として、クランクシャフトにより駆動される駆動軸２０と、駆動軸２０により回転駆動されるロータ２１と、ロータ２１に突没可能に収容されたベーン２２と、ロータ２１を囲んで配置される円環状のカムリング２３と、カムリング２３を囲んで配置される円環状のアダプタリング２４と、カムリング２３およびロータ２１の軸方向側面に配置され、カムリング２３、ロータ２１およびベーン２２とともに複数のポンプ室ｒを形成するプレート部材（ないしハウジング部材４０）とを有している。アダプタリング２４の内周には、カムリング２３が揺動自在に収容される。アダプタリング２４のｘ軸正方向側にはスプリング２７が圧縮状態で設置され、アダプタリング２４に対してカムリング２３をｘ軸負方向側に常時付勢する。アダプタリング２４とカムリング２３の間には、両者を係止するピン２５が設置される。カムリング２３は、アダプタリング２４に対して、ピン２５が設けられた転動面240で支持され、転動面240を支点に揺動自在に設置される。回転軸Oを挟んでピン２５の略反対側のアダプタリング２４の内周にはシール部材２６が設置される。カムリング２３が揺動する際には、アダプタリング２４の内周の転動面240がカムリング２３の外周面に当接するとともに、シール部材２６がカムリング２３の外周面に摺接する。ロータ２１は、カムリング２３の内周側に設置される。ロータ２１には、複数の溝（スリット210）が放射状に形成されている。ベーン２２は、略矩形状の板部材（羽根）であり、各スリット210に出没可能に収容されている。

ロータ２１とカムリング２３とこれらを挟むプレート部材（ないしハウジング部材４０）との間の空間は、複数のベーン２２によって、複数（１１個）のポンプ室（容積室）ｒに区画される。ロータ２１は図１の時計回り方向に回転する。カムリング２３の中心軸Ocが回転軸Oに対して（ｘ軸負方向側に）偏心した状態では、ｘ軸正方向側からｘ軸負方向側に向かうにつれて、ロータ２１の外周面とカムリング２３の内周面との間のロータ径方向での距離（ポンプ室ｒの径方向寸法）が大きくなる。この距離の変化に応じ、ベーン２２がスリット210から出没することで、各ポンプ室ｒが隔成されるとともに、ｘ軸負方向側のポンプ室ｒのほうが、ｘ軸正方向側のポンプ室ｒよりも、容積が大きくなる。このポンプ室ｒの容積の差異により、回転軸Oに対して図１の上側では、ロータ２１が回転する（ポンプ室ｒがｘ軸正方向側に向かう）につれてポンプ室ｒの容積が縮小する一方、回転軸Oに対して図１の下側では、ロータ２１が回転する（ポンプ室ｒがｘ軸負方向側に向かう）につれて、ポンプ室ｒの容積が拡大する。このようにポンプ室ｒは回転軸Oの周りを時計回り方向に回転しつつ周期的に拡縮する。ポンプ室ｒが回転方向に拡大する吸入領域で、プレート部材（ないしハウジング部材４０）に形成された吸入ポート２９から、ポンプ室ｒに作動油を吸入する。ポンプ室ｒが回転方向に縮小する吐出領域で、プレート部材（ないしハウジング部材４０）に形成された吐出ポート２８へ、ポンプ室ｒから、上記吸入した作動油を吐出する。

ポンプ１の制御部３は、制御室Ｒ１，Ｒ２と油圧回路と電磁弁（制御弁４）とを有している。アダプタリング２４の内周面とカムリング２３の外周面との間の空間は、その軸方向両側がプレート部材（ないしハウジング部材４０）により封止される一方、転動面240（とカムリング２３の外周面との当接部）とシール部材２６とにより、２つの制御室Ｒ１，Ｒ２に液密に隔成されている。カムリング２３の外周側において、カムリング２３の偏心量δが増大する方向であるｘ軸負方向側には第１制御室Ｒ１が隔成され、偏心量δが減少する方向であるｘ軸正方向側には第２制御室Ｒ２が隔成されている。油圧回路は、ハウジング部材４０内において各部を接続する作動油の通路（管路）として油路３０等を有している。ポンプ部２の吐出ポート２８と吐出油路３４とを結ぶ油路３２上には、メータリングオリフィス（以下、単にオリフィスという）320が設けられている。吐出ポート２８からの油路３０は、オリフィス320よりも上流側（吐出ポート２８側）で上流側油路３１と油路３２に分岐し、上流側油路３１は後述の上流側ポート310に接続される。油路３２は、オリフィス320よりも下流側で下流側油路３３と吐出油路３４に分岐し、下流側油路３３は後述の下流側ポート330に接続され、吐出油路３４はCVTに接続される。

電磁弁は、ポンプ1の容量を可変に制御するための電磁油圧制御弁であり、弁装置としての制御弁４とソレノイド５とを一体に有する。図２は、制御弁４の模式図である。ハウジング部材４０には、ｘ軸方向に延びる略円筒状のバルブ収容孔400が形成されており、バルブ収容孔400には制御弁４の弁体等が収容される。バルブ収容孔400のｘ軸負方向側の端部には、オリフィス320の上流側の吐出圧が供給される上流側ポート310が形成されている。バルブ収容孔400において上流側ポート310のｘ軸正方向側に第１制御油路３８が開口する。第１制御油路３８は、アダプタリング２４を径方向に貫く貫通孔を介して、ポンプ部２の第１制御室Ｒ１に連通する。一方、バルブ収容孔400のｘ軸正方向側の端部には、オリフィス320の下流側の吐出圧（すなわち、CVT100に吐出される圧）が供給される下流側ポート330が形成されている。バルブ収容孔400において下流側ポート330のｘ軸負方向側に第２制御油路３９が開口する。第２制御油路３９は、アダプタリング２４を径方向に貫く貫通孔を介して、ポンプ部２の第２制御室Ｒ２に連通する。

制御弁４は、弁体を作動させる（変位させる）ことで、第１制御室Ｒ１及び第２制御室Ｒ２への作動油の流入・流出を制御する。制御弁４は、スプール弁であり、シリンダとしてのバルブ収容孔400内にｘ軸方向に変位（ストローク）可能に収容された弁体としてのスプール４１と、バルブ収容孔400内にスプール４１のｘ軸正方向側に圧縮状態で設置され、スプール４１をｘ軸負方向側（ソレノイド５側）に常時付勢する戻しバネとしてのスプリング４３とを有している。スプリング４３のｘ軸正方向端は、バルブ収容孔400のｘ軸正方向側に設けられたリテーナ４２に保持されている（図１参照）。
スプール４１は、ポート遮断用（ないしポート開度可変用）の第１ランド部410及び第２ランド部411を備えている。第１ランド部410はスプール４１のｘ軸負方向側に設けられ、第２ランド部411はスプール４１のｘ軸正方向側の端部に設けられている。第１ランド部410の径は、第２ランド部411の径よりも大きく設定されている。なお、スプール４１の作動を円滑化するため、第１ランド部410の外周には円周溝４４が設けられ、第２ランド部411の外周には円周溝４５が設けられている。

バルブ収容孔400（内周面）の径は、第１ランド部410を収容し第１ランド部410の移動範囲を含むｘ軸負方向側の部分401では第１ランド部410の径よりも若干大きく設けられ、第２ランド部411を収容し第２ランド部411の移動範囲を含むｘ軸正方向側の部分402では第２ランド部411の径よりも若干大きく設けられている。ｘ軸負方向側の部分401はｘ軸正方向側の部分402よりも大径に設けられており、部分401,402に挟まれてこれらの部分401,402を接続するバルブ収容孔400のｘ軸方向中間部分403は、ｘ軸負方向側からｘ軸正方向側に向かうにつれて徐々に縮径する。すなわち中間部分403は、その内周面がテーパ状に設けられ、テーパ部を構成している。

バルブ収容孔400の内部は、第１ランド部410のｘ軸負方向側に第１圧力室３５が画成され、第２ランド部411のｘ軸正方向側に第２圧力室３６が画成され、第１ランド部410と第２ランド部411との間にドレン室３７が画成される。スプール４１の変位に関わらず、第１圧力室３５には上流側ポート310が常に開口するように設けられ、第１圧力室３５内の圧力はオリフィス320の上流側の油圧P1に応じた値となる。第２圧力室３６には下流側ポート330が常に開口するように設けられ、第２圧力室３６内の圧力はオリフィス320の下流側の油圧P2に応じた値となる。ドレン室３７は、ドレン油路と常時連通し、低圧に保たれている（大気圧に開放されている）。オリフィス320を通過する際の圧力降下により、P2はP1よりも低圧となる。P1,P2の差ΔP（＝P1−P2）、すなわちオリフィス320の上下流の油圧の差（以下、オリフィス前後差圧という。）は、オリフィス320を通過する作動油の流量、すなわちポンプ吐出流量Qに応じて、増大する。

スプール４１がｘ軸方向に変位することで、バルブ収容孔400における各油路の開口部（作動油の給排孔）が各ランド部410,411によって塞がれる面積（油路の開口面積）が変化し、これにより各油路の連通状態ないし遮断状態が切り替えられる。各開口部は以下のように配置されている。すなわち、スプール４１がｘ軸負方向側に最大変位した状態で、第１制御油路３８の開口部（第１制御室Ｒ１）は、第１ランド部410により第１圧力室３５との連通が遮断される一方、ドレン室３７と連通する。同じ状態で、第２制御油路３９の開口部（第２制御室Ｒ２）は、第２ランド部411によりドレン室３７との連通が遮断される一方、第２圧力室３６と連通する。スプール４１がｘ軸正方向側に変位するにつれて、第１制御油路３８の開口部（第１制御室Ｒ１）は、ドレン室３７との連通が遮断される一方、変位量が所定以上になると第１圧力室３５と連通し、さらなるｘ軸正方向側への変位量の増大に応じて、第１ランド部410により塞がれる面積が減少（第１圧力室３５への開口面積が増大）する。また、第２制御油路３９の開口部（第２制御室Ｒ２）は、スプール４１がｘ軸正方向側に変位するにつれて、第２ランド部411により塞がれる面積が増大（第２圧力室３６への開口面積が減少）し、変位量が所定以上になると第２圧力室３６との連通が遮断される。スプール４１がｘ軸正方向側に最大変位した状態で、第１制御油路３８の開口部（第１制御室Ｒ１）は、第１ランド部410によりドレン室３７との連通が遮断される一方、第１圧力室３５と連通する。同じ状態で、第２制御油路３９の開口部（第２制御室Ｒ２）は、第２ランド部411により第２圧力室３６との連通が遮断される一方、ドレン室３７と連通する。

図１に示すように、ソレノイド５は、ハウジング部材４０においてバルブ収容孔400のｘ軸負方向側の開口部に設けられた設置部404に設置されている。設置部404の内周面404aとソレノイド５（のｘ軸正方向突出部５ｂ）の外周面との間にはシール部材404bが設置され、バルブ収容孔400の液密性を確保している。ソレノイド５の突出部５ｂからはプランジャ（ロッド）５aがバルブ収容孔400内に向かって延びている。ソレノイド５は、ソレノイド制御手段を構成するCVTコントロールユニットからの指令に基づき通電されることにより、通電量（指令電流）に応じた推力Fsolでプランジャ５aをｘ軸正方向側に駆動する。具体的には、PWM方式を用いて、駆動電圧のパルス幅を変化させることにより、ソレノイド５のコイルに所望の実効電流を通電し、プランジャ５aの駆動力を連続的に変化させる。CVTコントロールユニットは、所定周期でコイルに駆動信号（駆動電圧）を出力し、駆動信号の一周期当たりのコイルへの通電時間を可変とすることでコイルに供給する電流値を制御する。プランジャ５aのｘ軸正方向端部がスプール４１のｘ軸負方向端部412に当接しており、ソレノイド５の電磁力Fsolによりスプール４１をスプリング４３の荷重方向と反対方向（ｘ軸正方向側）に付勢することで、スプール４１の変位を制御可能に設けられている。ソレノイド５に通電される電流値が大きいほど、ソレノイド５がスプール４１をｘ軸正方向側に駆動する力Fsolが大きくなる。ソレノイド５への指令電流は、CVTの要求に応じ、ポンプ１に要求される吐出流量が大きいときは小さな電流値に設定され、ポンプ１に要求される吐出流量が小さいときは大きな電流値に設定される。

［作用］
次に、実施例１のポンプ１の作用を説明する。まず、ポンプ１の容量可変作用について、図１〜図３を参照しながら説明する。図３は、実施例１のポンプ１の回転数と吐出流量との関係を表す特性図である。制御弁４のスプール４１には、スプリング４３による付勢力Fsprがｘ軸負方向に作用すると共に、スプール４１のｘ軸方向両側に作用する圧力の差ΔP（＝P1−P2）による付勢力Fvがｘ軸正方向に作用する。具体的には、スプリング４３による付勢力Fsprは、スプール４１がｘ軸負方向側に最大変位した（スプリング４３の縮み量が最小である）状態からスプール４１がｘ軸正方向側にどれだけストロークしたか（スプリング４３がどれだけ縮んだか）に応じてに決まる。スプール４１のｘ軸負方向側に作用する（スプール４１をｘ軸正方向側に押圧する）油圧P1による付勢力Fv1は、第１圧力室３５の圧力（オリフィス320の上流側の油圧）P1と、第１ランド部410の径に応じたスプール４１のｘ軸負方向側の受圧面積A1との積により決まる（Fv1＝A1×P1）。スプール４１のｘ軸正方向側に作用する（スプール４１をｘ軸負方向側に押圧する）油圧P2による付勢力Fv2は、第２圧力室３６の圧力（オリフィス320の下流側の油圧）P2と、第２ランド部411の径に応じたスプール４１のｘ軸正方向側の受圧面積A2との積により決まる（Fv2＝A2×P2）。A1＞A2であり、かつP1≧P2であるため、Fv1＞Fv2である。差圧ΔPによる付勢力Fvは、上記Fv1とFv2との差であり（Fv＝Fv1−Fv2）、ｘ軸正方向に（スプール４１をｘ軸正方向側に付勢するように）作用する。例えば、差圧ΔPによるｘ軸正方向の付勢力Fvの大きさがスプリング４３によるｘ軸負方向の付勢力Fsprを上回る（Fv＞Fspr）と、言い換えればｘ軸正方向の付勢力Fv1がｘ軸負方向の付勢力FsprとFv2の合計を上回る（Fv1＞Fspr＋Fv2）と、スプール４１がｘ軸正方向にストロークする。このストロークに応じて、スプリング４３が押し縮められることでFsprが増大する。スプール４１は、Fv（＝Fv1−Fv2）とFsprとが釣り合う（Fv1＝Fspr＋Fv2となる）位置までストロークすると停止する。

スプール４１の停止位置がｘ軸負方向側にあり、第１ランド部410が上流側油路３１と第１制御油路３８とを遮断し、第２ランド部411が下流側油路３３と第２制御油路３９とを連通するとき、第１制御室Ｒ１には作動油は供給されず、第２制御室Ｒ２に作動油が供給される。スプール４１の停止位置がｘ軸正方向側にあり、第１ランド部410が上流側油路３１と第１制御油路３８とを連通し、第２ランド部411が下流側油路３３と第２制御油路３９とを遮断するとき、第２制御室Ｒ２には作動油は供給されず、第１制御室Ｒ１に作動油が供給される。第１制御室Ｒ１の圧力によりカムリング８をｘ軸正方向に付勢する力が、第２制御室Ｒ２の圧力によりカムリング８をｘ軸負方向に付勢する力とスプリング２７がカムリング８をｘ軸負方向に付勢する力との合計を上回ると、カムリング８がｘ軸正方向側に揺動して偏心量δが減少し、ポンプ容量が減少する。第１制御室Ｒ１の圧力によりカムリング８をｘ軸正方向に付勢する力が、第２制御室Ｒ２の圧力によりカムリング８をｘ軸負方向に付勢する力とスプリング２７がカムリング８をｘ軸負方向に付勢する力との合計を下回ると、カムリング８がｘ軸負方向側に揺動して偏心量δが増大し、ポンプ容量が増大する。ポンプ７の吐出流量Qが増大するのに応じて、差圧ΔP（付勢力Fv）が増大してスプール４１がｘ軸正方向側にストロークするため、第２制御室Ｒ２ではなく第１制御室Ｒ１に作動油が供給されるようになる。よって、偏心量δは減少し、ポンプ容量が減少する。ポンプ７の吐出流量Qが減少するのに応じて、差圧ΔP（付勢力Fv）が減少してスプール４１がｘ軸負方向側にストロークするため、第１制御室Ｒ１ではなく第２制御室Ｒ２に作動油が供給されるようになる。よって、偏心量δは増大し、ポンプ容量が増大する。このように制御弁４の作動により、ポンプ７の吐出流量Qに応じてポンプ容量が変化するように制御される。

このように制御弁４の作動（スプール４１の変位）は、制御対象であるポンプ部２の吐出流量（制御流量）Qのフィードバックを受けてメカ的に（スプール４１の両側に作用する油圧の差ΔPにより）制御されると共に、CVTコントロールユニットからの指令に基づき、スプリング４３の荷重方向と反対方向（ｘ軸正方向）にソレノイド５からスプール４１に作用する推力（電磁力）により電子的に制御可能に設けられている。まず、ソレノイド５が非作動状態のときの制御部３の作動について説明する。例えばポンプ作動初期、ポンプ回転数が比較的小さく、ポンプ吐出流量Qが比較的少ない状態では、差圧ΔP（付勢力Fv）はさほど大きくない。よって、カムリング８は所定の偏心状態となり、流量Qは、回転数が上昇するにつれてポンプ容量に応じた傾きで増大する（図３の固定容量域（ａ）参照）。なお、スプリング４３を設置してそのセット荷重（付勢力Fspr）によりスプール４１をｘ軸負方向に常時付勢することで、ポンプ作動初期における制御弁４の作動を安定化することができる。回転数（流量Q）がある程度増大すると、差圧ΔP（付勢力Fv）が大きくなり、偏心量δが小さくなってポンプ容量が減少するため、回転数が上昇しても流量Qの増大が抑制されるようになる。具体的には、回転数に関わらず一定の流量が維持されるようになる。なお、流量Qが上記所定流量を下回ると、差圧ΔP（付勢力Fv）が小さくなるから、再度カムリング８が偏心し、適宜流量Qの増大が図られる（図３の吐出流量制御域（ｂ）参照）。ここで、ソレノイド５が非作動状態にあっては、スプリング４３によるｘ軸負方向の付勢力Fsprに対向するｘ軸正方向の力が、差圧ΔPによる付勢力Fvのみである。よって、差圧ΔP（流量Q）が比較的大きくならないと、スプール４１をｘ軸正方向にストロークさせる（ポンプ容量を減少させる）力を確保できない。このため、図３（ソレノイドオフ時のグラフ）に示すように、比較的高い流量Qを達成した後に、一定の流量を維持する特性となる。

次に、ソレノイド５が作動状態のときの制御部３の作動について説明する。ソレノイド５に通電すると、スプール４１をｘ軸正方向に付勢する電磁力Fsolが発生するため、スプリング４３による付勢力Fspr（セット荷重）を小さく変更したのと同じ作用が得られる。例えば、ｘ軸正方向に作用する差圧ΔPによる付勢力Fvと電磁力Fsolとの合計が、ｘ軸負方向に作用するスプリング４３による付勢力Fsprを上回る（Fv＋Fsol＞Fspr）と、スプール４１がｘ軸正方向にストロークする。スプール４１は、Fv＋FsolとFsprとが釣り合う（Fv＝Fspr−Fsolとなる）位置までストロークすると停止する。よって、流量Qが比較的少なく、差圧ΔP（付勢力Fv）が比較的小さい段階から、スプール４１をｘ軸正方向にストロークさせることができる。よって、流量Qの増大過程においてソレノイド５が非作動状態のときよりも早いタイミングで制御弁４が切り替わり、第２制御室Ｒ２ではなく第１制御室Ｒ１に作動油が供給されて、偏心量δが小さくなる。このため、図３（ソレノイドオン時のグラフ）に示すように、比較的低い流量Qを達成した後に、一定の流量を維持する特性となる。このように、ソレノイド５の発生する付勢力によって、上記一定とする流量（以下、制御流量）の大きさ、ないし流量を一定とする回転数の大きさ、すなわち流量特性を制御することができる。このように流量特性を制御することで、エネルギー効率を向上することができる。なお、スプリング４３の付勢方向とソレノイド５の付勢方向とが同一となる構成も考えられるが、この場合、最低制御流量が高めに設定され、エネルギー効率が悪化するおそれがある。実施例１では、スプリング４３の付勢方向とソレノイド５の付勢方向とを反対としているため、最低制御流量を低めに設定することができ、エネルギー効率を向上することができる。

ポンプ１から吐出される作動油は、CVTにおいて使用される。CVTコントロールユニットでは、アクセル開度等の走行状況に応じてライン圧を適宜制御する。よって、例えば、走行状況に応じて、高い吐出流量が要求されるときは、ソレノイド５に通電する電流（電磁力）を小さくするか又はゼロとし、低い吐出流量が要求されるときは、ソレノイド５に通電する電流（電磁力）を大きくする。このような構成であるため、フェールセーフ性を向上することができる。すなわち、ポンプ１は、自動変速機（CVT）の油圧供給用として使用されるため、ソレノイド５等の故障時には、吐出流量としては高い値（例えば最大吐出流量）を確保することが望ましい。吐出流量不足は、自動変速機（CVT）内でのベルト滑りやクラッチ等の締結力不足によるスリップを招くおそれがあり、耐久性に影響を与えるおそれがあるからである。よって、上記のように、ソレノイド非作動時には吐出流量が高くなるように設けることで、高い信頼性を確保することができる。具体的には、スプリング４３として圧縮ばねを用い、スプール４１を挟んでスプリング４３のセット荷重が作用する側と反対側にソレノイド５を設置することとした。圧縮ばねを用いることで、小型化や構成の簡素化を図ることができる。

次に、制御弁４のスプール４１の第１ランド部410と第２ランド部411を異径としたことの作用について、図４を参照しながら説明する。図４は、差圧ΔPと流量Qとの関係、及び、差圧ΔPと付勢力Fvとの関係を示す特性図である。図４に示すように、流量Qが増大するにつれて、差圧ΔPが増大する。また、差圧ΔPが増大するにつれて、差圧ΔPによる付勢力Fvが増大する。流量Qに対する差圧ΔPの増大勾配は、オリフィス320の径に依存する。オリフィス320の径が小さくなるほど、絞り効果が大きくなって圧力降下代が大きくなる。よって、図４で矢印αに示すように特性が変化し、同じ流量Qに対して差圧ΔPが大きくなる特性となる。ここで、流量Qが少なく差圧ΔPが小さいときは付勢力Fvも小さく、よってスプール４１をｘ軸正方向にストロークさせることができず、ポンプ容量を小さくすることができない。このため、流量を意図通りに制御することができない。具体的には、（ソレノイドのオン時も含めた）最低制御流量を低く設定することに限界があり、エネルギー効率（燃費改善効果）を向上することができない。また、低流量時に、付勢力Fvが不足してスプール４１をｘ軸正方向に安定してストロークさせることができないと、ポンプ容量を安定的に制御できず、制御流量を安定的に実現できないおそれがある。制御流量を安定的に実現できないと、制御性が低下するだけでなく、ポンプ１の駆動トルクがばらつき、これによりエネルギー効率が悪化するおそれもある。

よって、オリフィス320の径を小さく設定することで、図４で矢印αに示すように特性を実線から一点鎖線のように変化させ、同じ流量Qaでも差圧ΔP（付勢力Fv）をΔPaからΔPbへ（FvaからFvbへ）大きくし、もって最低制御流量を低く設定したり、低流量時においてポンプ容量を安定的に制御して制御流量のバラツキを抑制できるようにしたりすることが考えられる。しかし、同じ流量Qに対して差圧ΔPが大きくなるように設定する（オリフィス320の径を小さく設定する）と、圧力損失が大きくなる。言い換えると、CVTへ供給される吐出圧が同じとした場合、オリフィス320の抵抗分だけポンプ１の駆動トルクを大きくする必要があることから、その分だけエネルギー効率が悪化し（燃費改善効果が薄れ）てしまう。また、付勢力Fvは差圧ΔPの大きさだけでなくスプール４１の受圧面積Aに応じて決まることから、オリフィス320の径を小さくしなくても（QとΔPとの関係特性は実線のままで）、受圧面積Aを大きく設定することで、図４で矢印βに示すように特性を実線から一点鎖線のように変化させ、同じ流量Qa（差圧ΔPa）に対して付勢力FvをFvaからFvbへ大きくすることが考えられる。しかし、スプール４１のｘ軸負方向側の受圧面積A1とｘ軸正方向側の受圧面積A2を共に大きく設定すれば、制御弁４ひいてはポンプ１のサイズが大型化し、限られた空間内でのポンプ１の取付性や配置自由度が低下してしまう。

これに対し、本実施例１のポンプ１では、オリフィス320の径を変えず、受圧面積A1,A2間に差を設けた。すなわち、Fv1＝A1×P1かつFv2＝A2×P2であるため、差圧ΔP（＝P1−P2）が同じという条件下で Fv＝Fv1−Fv2を大きくするには、A1とA2を共に大きくする必要はなく、A1をA2よりも大きく（A2をA1よりも小さく）すればよい。このようにA1をA2よりも大きく（A2をA1よりも小さく）することで、Fv1＝A1×P1とFv2＝A2×P2との差Fv（＝Fv1−Fv2）を大きくし、これにより図４で矢印βに示すように特性を変化させ、同じ流量Qa（差圧ΔPa）に対する付勢力FvをFvaからFvbへ大きくすることができる。よって、流量Qが少なく差圧ΔPが小さいときでも付勢力Fvを大きくし、ポンプ容量を小さくすることができる。このため、流量を意図通りに制御することができる。具体的には、（ソレノイド５のオン時も含めた）最低制御流量を低く設定することができ、エネルギー効率（燃費改善効果）を向上することができる。これにより、搭載車両の燃費向上や省エネルギー化を図ることができる。また、低流量時に、付勢力Fvが不足してスプール４１をｘ軸正方向に安定してストロークさせることができない事態を回避し、ポンプ容量を安定的に制御することで制御流量を安定的に実現できる。ここで、同じ流量Qに対して付勢力Fvを大きくするために差圧ΔPを増大させる（オリフィス320の径を小さくする）必要がないことから、ポンプ１の駆動トルクの増加を招くことなく所期のエネルギー効率向上（燃費改善効果）を見込むことができる。また、同じ流量Qに対して付勢力Fvを大きくするためにスプール４１の受圧面積A1とA2を共に大きく設定せず、両面積A1,A2の差のみを大きくする（相対的な大きさのみを変更する）構成を採用したことから、制御弁４の径方向大型化ひいてはポンプ１の大型化を抑制し、限られた空間内でのポンプ１の（CVTへの）取付性や配置自由度を向上することができる。具体的には、第１ランド部410の径は、第２ランド部411の径よりも大きく設定されている。なお、ランド部410,411の径を異ならせる構成に限らず、スプール４１のｘ軸方向両側に作用する油圧P1,P2の実効的な受圧面積A1,A2に差が設けられていれば、他の構成であってもよい。

なお、ソレノイド５を備えない構成であっても、上記作用効果を得ることができる。本実施例1では、ソレノイド５を備えることで、上記のようにソレノイド５により流量特性を制御してエネルギー効率を向上することができる。ここで、最低制御流量を低く設定したり、付勢力Fvの不足を補ってポンプ容量を安定的に制御したりするために、ソレノイド５に通電する電流値を調整することも考えられる。しかし、電流値で調整する構成では、その分だけ余計な電流値を流す必要があり、最終的にエネルギー効率悪化の原因ともなる。また、制御上で対応する場合には、制御ロジック内に新たに補正ロジックを組み込む必要があり、制御が複雑化するおそれがある。また、CVTコントロールユニットの開発とポンプの開発とを別々に行うような場合、ロジックの変更や追加等を要求することは困難な場合が多い。これに対し、スプール４１の受圧面積Aを異ならせるという単純な構成を採用することで、上記問題を解消することができる。

ポンプ１が作動油を供給する機器（CVT）は、自動車の車両に搭載される。実施例１のように内燃機関によりポンプ１を駆動する場合は、燃費を向上することができる。なお、ポンプ１が作動油を供給する機器は、実施例１では車両の自動変速機であることとしたが、自動変速機以外の油圧機器、例えば車両の操舵機構に操舵補助力を付与するパワーステアリング装置等であってもよい。この場合も、上記作用効果を得ることができる。実施例１の油圧機器（CVT）は、車両の自動変速機である。すなわち、ポンプ１は、自動変速機において使用される作動油を供給する。よって、自動変速機の作動時に必要とされる作動油の流量が平均的に少ない場合には、最低制御流量を低く設定することで、エネルギー効率を向上することができる。また、自動変速機の作動頻度が高い低流量領域でポンプ容量を安定的に制御する（制御バラツキを抑制する）ことで、エネルギー効率を全体として向上することができる。具体的には、自動変速機（CVT）は、変速比を無段階的に連続して可変とする無段変速機である。例えば変速比を固定とする固定変速比モードを備えた無段変速機や、低負荷ないし高速走行時（オーバードライブ時）に変速比を固定する構成の無段変速機等のように、走行モードにおいて、ポンプ１からの流量を多く必要とする変速の場面が少なく、必要とされる作動油の流量が平均的に少ないものにあっては、上記作用効果を効果的に得ることができる。より具体的には、実施例１の無段変速機（CVT）は、駆動側プーリと、被駆動側プーリと、これらのプーリに掛け渡されたベルトとを備え、ベルトを挟み込む上記プーリへ供給される作動油の圧力を変化させ、プーリにおけるベルトの巻き付き半径を変更することで変速を行うベルト式である。よって、変速の場面では、プーリがベルトを挟み込む圧力を発生させる（変更する）ための作動油量が必要となるため、ポンプ１が吐出流量を多くする必要がある。一方、変速以外の場面では、車両の駆動力源（エンジン等）とCVTとを断接する発進クラッチの作動油のリーク量を補償したり、プーリの作動油のリーク量を補償したりするための作動油量しか必要とされないため、ポンプ１の吐出流量が少なくて済む。

スプール４１を収容するバルブ収容孔400（中間部分403）はテーパ状に設けられている。すなわちバルブ収容孔400の内周面は、第1ランド部410を収容する部分401と第2ランド部411を収容する部分402との間に、テーパ部（中間部分403）を有する。よって、制御弁４の組付け時、スプール４１をバルブ収容孔400内に挿入する際、このテーパ部がガイドの役割を果たすため、組付け作業を容易化することができる。まず、スプール４１の挿入時、小径の第２ランド部411をバルブ収容孔400のｘ軸負方向側の大径部分401に容易に挿入することができる。また、バルブ収容孔400の軸に対してスプール４１の軸が傾いていても、第２ランド部411は、中間部分403のテーパ部に沿うことで、バルブ収容孔400のｘ軸正方向側の部分402内に容易に挿入される。第２ランド部411が部分402内に収容される際、第２ランド部411（スプール４１）が部分402（バルブ収容孔400）に対して調芯され（軸ズレが調整され）ることを利用して、第１ランド部410を部分401に挿入することを容易化することも可能である。なお、テーパ面とそれ以外の内周面との接続部位に段差があってもよいが、上記組付性の観点からは、実施例１のように、段差がないことが好ましい。

［効果］
以下、実施例１から把握される可変容量型ポンプ１の効果を列挙する。
（１）第1受圧部（スプール４１のｘ軸負方向側の受圧面）と第2受圧部（スプール４１のｘ軸正方向側の受圧面）を有し、これら受圧部に作用する作動流体（作動油）の圧力P1,P2により移動可能な弁体（スプール４１）を備え、弁体の移動に応じてポンプ１の容量を可変に制御する制御弁４と、ポンプ（ポンプ部２）の吐出部（吐出ポート２８）と第1受圧部との間を接続する第1流路（上流側油路３１）と、ポンプ（ポンプ部２）の吐出部（吐出ポート２８）と第2受圧部との間を絞り部（オリフィス320）を介して接続する第2流路（下流側油路３３）と、を備え、第1受圧部の受圧面積A1を第2受圧部の受圧面積A2よりも大きく設けた。
よって、流量Qが少ないときでも、弁体の両受圧部に作用する圧力差ΔPを見かけの上で増大して弁体を移動させることができるため、流量Qを意図通りに制御することができる。また、両受圧部に受圧面積A1,A2の差を設けるだけであるため、ポンプ１の大型化を抑制し、ポンプ１の取付性や配置自由度を向上することができる。
（２）駆動軸２０により回転駆動されるロータ２１と、ロータ２１を取り囲んで揺動自在に配置されたカムリング２３と、ロータ２１の外周に突没可能に設置されて複数のポンプ室ｒを形成する複数のベーン２２と、吐出部（吐出ポート２８）から吐出される作動流体を供給されてカムリング２３の揺動量を制御する第1制御室R1及び第2制御室R2と、を備え、制御弁４は、第1流路（上流側油路３１）と第1制御室R1との連通状態、及び第2流路（下流側油路３３）と第2制御室R2との連通状態を切り替える弁体としてのスプール４１を備える。
よって、このタイプのポンプにおいて上記（１）の効果を得ることができる。
（３）スプール４１にセット荷重を付与する弾性部材（スプリング４３）と、スプール４１に所望の付勢力を付与するソレノイド５と、を備える。
よって、ソレノイド５により流量特性を制御してエネルギー効率を向上することができると共に、ソレノイド５によらない簡素な構成により上記（１）の効果を得ることができる。
（４）ポンプ１は、車両に搭載されるベルト式無段変速機CVTの作動油を供給する。
よって、車両走行中のエネルギー効率を向上することができる。
（５）スプール４１は異径の第1ランド部410と第2ランド部411を備え、スプール４１を収容するハウジング部材４０（バルブ収容孔400）の内周面は、第1ランド部410を収容する部分401と第2ランド部411を収容する部分402との間に、テーパ部（中間部分403）を有する。
よって、制御弁４の組付け時、テーパ部がガイドの役割を果たすため、組付け作業を容易化することができる。

〔他の実施例〕
以上、本発明の可変容量型ポンプを実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、可変容量型ポンプとして、実施例ではベーンタイプのものを用いたが、制御弁によりポンプ容量を可変に制御されるものであればよく、ベーンタイプ以外のタイプの可変容量型ポンプを用いてもよい。ポンプの吐出部と第2受圧部との間を接続する第2流路に設ける絞り部として、実施例ではメータリングオリフィスを用いたが、流量に応じて圧力を低下させる機能を有していればよく、オリフィス以外にもチョーク等を用いてもよい。

１ 可変容量型ポンプ
２０ 駆動軸
２１ ロータ
２２ ベーン
２３ カムリング
２８ 吐出ポート（吐出部）
３１ 上流側油路（第１流路）
３２０ オリフィス（絞り部）
３３ 下流側油路（第２流路）
４ 制御弁
４０ ハウジング部材
４００ バルブ収容孔
４０１ 部分
４０２ 部分
４０３ 中間部（テーパ部）
４１ スプール（弁体）
４１０ 第１ランド部
４１１ 第２ランド部
４３ スプリング（弾性部材）
５ ソレノイド
ｒ ポンプ室
Ｒ１ 第１制御室
Ｒ２ 第２制御室

Claims (3)

1. 吸入部と吐出部とを有し、前記吐出部からの作動油が供給されることにより吐出量を変化可能な容量可変機構を備えるポンプであって、
   第１受圧面と前記第１受圧面よりも小さい面積の第２受圧面とが形成され、前記第１受圧面に前記吐出部からの作動油が作用することにより一方側に付勢され、前記第２受圧面に前記吐出部からの作動油が作用することにより他方側に付勢される弁体、および前記弁体を前記他方側に付勢する弾性部材を備える制御弁と、
   前記弁体に当接し、前記弁体を前記一方側に付勢可能なソレノイドと、
   前記吐出部と前記制御弁とを接続する油路と、
   前記制御弁と前記容量可変機構とを接続し、前記容量可変機構に作動油を供給、または前記容量可変機構から作動油を排出可能な制御油路と、
   を備えることを特徴とする可変容量型ポンプ。
2. 請求項１に記載の可変容量型ポンプにおいて、
   前記容量可変機構からの作動油の排出側は大気圧に開放されることを特徴とする可変容量型ポンプ。
3. 請求項１または２に記載の可変容量型ポンプにおいて、
   前記油路は、前記受圧面を有する圧力室と前記吐出部とを接続することを特徴とする可変容量型ポンプ。

Images