JP6577227B2 - 可変容量型ベーンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、流体圧機器における流体圧供給源として用いられる可変容量型ベーンポンプに関するものである。

従来、可変容量型ベーンポンプとして、カムリングがピンを支点として揺動することで、ロータに対するカムリングの偏心量が変化し、吐出容量が変化するものがある。

特許文献１には、流量検出オリフィスの前後差圧に応じて作動し、ロータに対するカムリングの偏心量を制御する制御バルブと、ポンプ室から吐出通路を通じて吐出される作動流体の一部を吸込通路に戻す戻し通路と、吐出通路に対する戻し通路の開口面積を調整する分流弁と、を備える可変容量型ベーンポンプが開示されている。

特許文献１に開示の可変容量型ベーンポンプでは、ロータの回転速度が増加して流量検出オリフィスの前後差圧が所定値に達すると、制御バルブによってカムリングの偏心量が減少する。これにより、ポンプ室の吐出容量が減少し、可変容量型ベーンポンプから吐出される流量が所定流量に制御される。

特開２００９−２７５５３７号公報

特許文献１に開示の可変容量型ベーンポンプでは、ポンプ室から吐出される作動流体の流量は、流量検出オリフィスに所定の前後差圧が生じる流量に達すると、制御バルブによってその吐出流量を維持するように一定流量に制御される。これにより、制御バルブによって一定流量に制御された可変容量型ベーンポンプの吐出流量と分流弁によって制御されて吐出通路に導かれる作動流体の流量との差分であるリターン流量の作動流体が戻し通路に導かれる。このように、特許文献１に開示の可変容量型ベーンポンプでは、制御バルブによって吐出流量が一定に制御されている間は、リターン流量が略一定である。

このような可変容量型ベーンポンプでは、制御バルブによって吐出流量が制御されてリターン流量は略一定となるため、ポンプの高回転時には吸込不足によりキャビテーションが発生するおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、キャビテーションの発生を抑制可能な可変容量型ベーンポンプを提供することを目的とする。

本発明は、可変容量型ベーンポンプであって、駆動軸に連結されたロータと、前記ロータに対して径方向に往復動可能に設けられる複数のベーンと、前記ロータの回転に伴って前記ベーンの先端が摺動する内周面を有するカムリングと、前記ロータと前記カムリングと一対の隣り合う前記ベーンとによって区画されるポンプ室と、前記ポンプ室へ作動流体を導く吸込通路と、前記カムリングの外側の外周収容空間内に区画され、互いの圧力差によって前記ロータに対して前記カムリングを偏心させる第一流体圧室及び第二流体圧室と、前記ポンプ室から吐出される作動流体を導く吐出通路と、前記吐出通路に設けられ前記ポンプ室から吐出される作動流体の流れに抵抗を付与する制御絞りと、前記ポンプ室から吐出される作動流体の流量を制御する流量制御弁と、前記第一流体圧室と前記第二流体圧室との圧力差を制御することによって前記ロータに対する前記カムリングの偏心量を制御する可変制御弁と、前記制御絞りの上流側において前記吐出通路に連通し、前記流量制御弁に接続される第１制御通路と、前記制御絞りの下流側において前記吐出通路に連通し、前記流量制御弁に接続される第２制御通路と、それぞれ前記制御絞りの下流側において前記吐出通路に連通し、前記可変制御弁に接続される第３制御通路及び第４制御通路と、前記流量制御弁に接続され前記ポンプ室から吐出される作動流体の一部を前記吸込通路に環流させるリターン通路と、を備え、前記流量制御弁は、前記第１制御通路及び前記第２制御通路を通じて導かれる前記制御絞りの前後差圧に応じて作動するように構成され、前記可変制御弁は、前記制御絞りを通過して前記第３制御通路及び前記第４制御通路を通じて導かれる作動流体によって作動するように構成されることを特徴とする。

本発明によれば、ポンプ室から吐出される作動流体は流量制御弁によってその一部がリターン通路に導かれて所定の流量に制御され、可変制御弁は流量制御弁によって流量が制御された作動流体によって作動する。ポンプ回転数が低く流量制御弁によって制御される流量が可変制御弁の作動に必要な流量よりも少ない場合には、可変制御弁は作動せずに、ポンプ室の吐出容量は最大状態に維持される。このように、可変制御弁は流量制御弁によって流量が制御された作動流体により作動するため、可変制御弁の作動に必要な流量以上の流量をポンプ室から吐出させることができる。よって、ポンプ回転数の増加に伴い可変制御弁の作動に必要な流量以上に増加するポンプ室からの吐出流量と流量制御弁によって制御される流量との差分がリターン通路に導かれる。したがって、多くの作動流体をリターン通路に環流させることができ、キャビテーションの発生を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る可変容量型ベーンポンプの油圧回路図である。 本発明の実施形態に係る可変容量型ベーンポンプの流量特性を示すグラフ図である。（ａ）は、可変制御弁の作動に必要な流量が流量制御弁のクラッキング流量よりも少ない場合を示す図である。（ｂ）は、可変制御弁の作動に必要な流量が流量制御弁の最大流量よりも多い場合を示す図である。（ｃ）は、可変制御弁の作動に必要な流量が流量制御弁のクラッキング流量よりも多く、流量制御弁の最大流量よりも少ない場合を示す図である。 本発明の比較例に係る可変容量型ベーンポンプの油圧回路図である。 本発明の比較例に係る可変容量型ベーンポンプの流量特性を示すグラフ図である。（ａ）は、可変制御弁の作動に必要な流量が流量制御弁によって制御される流量よりも少ない場合を示す図である。（ｂ）は、可変制御弁の作動に必要な流量が流量制御弁によって制御される流量よりも多い場合を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る可変容量型ベーンポンプ１００ついて説明する。

可変容量型ベーンポンプ（以下、単に「ベーンポンプ」と称する。）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。

図１に示すように、ベーンポンプ１００は、作動油（作動流体）を吐出するポンプカートリッジ１０１と、ポンプカートリッジ１０１から吐出通路４１を通じて吐出され油圧機器１８に供給される作動油の流量を制御する流量制御弁１０２と、ポンプカートリッジ１０１から吐出される作動油の流量を制御する可変制御弁１０３と、を備える。

また、ベーンポンプ１００は、吐出通路４１に設けられポンプカートリッジ１０１から吐出される作動油の流れに抵抗を付与する制御絞りとしての制御オリフィス１０４と、制御オリフィス１０４を通過した作動油の流れに抵抗を付与する可変絞りとしての可変オリフィス１０５と、をさらに備える。

ポンプカートリッジ１０１は、駆動軸１の端部に動力源としてのエンジン（図示省略）の動力が伝達され、駆動軸１に連結されたロータ２が回転するものである。ロータ２は、図１において、時計回りに回転する。

ポンプカートリッジ１０１は、ロータ２に対して径方向に往復動可能に設けられる複数のベーン３と、ロータ２の回転に伴ってベーン３の先端が摺接する内周面を有するカムリング４と、カムリング４を取り囲むようにして設けられる環状のアダプタリング５と、を有する。

カムリング４の内部には、ロータ２の外周面、カムリング４の内周面、及び隣り合う一対のベーン３によって複数のポンプ室６が区画される。

ポンプカートリッジ１０１は、ロータ２の回転に伴い、ポンプ室６の容積を拡張する吸込領域においてタンク１７から吸込通路４０を通じて作動油をポンプ室６へ吸込み、ポンプ室６の容積を収縮する吐出領域において吐出通路４１を通じてポンプ室６から作動油を吐出する。

アダプタリング５の内周面には、カムリング４を支持する支持ピン１０が設けられる。カムリング４はアダプタリング５の内部で支持ピン１０を支点に揺動し、ロータ２の中心に対して偏心する。このように、支持ピン１０が、カムリング４の揺動支点である。

アダプタリング５の内周面における支持ピン１０と軸対称の位置には、カムリング４の揺動時にカムリング４の外周面が摺接するシール材１１が装着される。

このように、カムリング４の外側の外周収容空間であるカムリング４の外周面とアダプタリング５の内周面との間には、支持ピン１０とシール材１１とによって、第１流体圧室１５と第２流体圧室１６とが区画される。

第１流体圧室１５には、後述する可変制御弁１０３の第１流体圧通路４７が接続され、第１流体圧通路４７を通じて作動油が導かれる。第２流体圧室１６には、後述する可変制御弁１０３の第２流体圧通路４８が接続される。第２流体圧室１６には、オリフィス１０６が設けられる絞り通路５０を通じて、ポンプ室６から吐出された作動油の一部が導かれる。

カムリング４は、第１流体圧室１５と第２流体圧室１６の作動油の圧力差によって、支持ピン１０を支点に揺動する。カムリング４が支持ピン１０を支点に揺動することによって、ロータ２に対するカムリング４の偏心量が変化し、ポンプ室６の吐出容量が変化する。第１流体圧室１５の圧力が第２流体圧室１６の圧力よりも大きい場合には、ロータ２に対するカムリング４の偏心量が小さくなり、ポンプ室６の吐出容量は小さくなる。これに対して、第２流体圧室１６の圧力が第１流体圧室１５の圧力よりも大きい場合には、ロータ２に対するカムリング４の偏心量が大きくなり、ポンプ室６の吐出容量は大きくなる。このように、ベーンポンプ１００は、第１流体圧室１５と第２流体圧室１６との圧力差によってロータ２に対するカムリング４の偏心量が変化し、ポンプ室６の吐出容量が変化する。

流量制御弁１０２には吸込通路４０に連通するリターン通路４２が接続され、ポンプカートリッジ１０１から吐出された作動油の一部は流量制御弁１０２及びリターン通路４２を通じて吸込通路４０に導かれる。流量制御弁１０２は、ポンプ室６から吐出された作動油の流れに抵抗を付与する制御オリフィス１０４の前後差圧に応じて移動する第１スプール２０を有する。第１スプール２０は、第１スプール収容部２１に摺動自在に挿入される。第１スプール２０は、第１スプール収容部２１の内周に摺接する第１ランド部２０Ａ及び第２ランド部２０Ｂを有する。第１ランド部２０Ａと第２ランド部２０Ｂとの間には、第１スプール２０の外周面に開口する第１環状溝２０Ｃが形成される。

第１スプール２０の第１ランド部２０Ａと第１スプール収容部２１の一端部との間には、第１圧力室２２が区画される。第１スプール２０の第２ランド部２０Ｂと第１スプール収容部２１の他端部との間には、第２圧力室２３が区画される。第１圧力室２２には、制御オリフィス１０４の上流側において吐出通路４１と連通する第１制御通路４３が接続されて、制御オリフィス１０４の上流側の作動油が導かれる。第２圧力室２３には、制御オリフィス１０４の下流側において吐出通路４１と連通する第２制御通路４４が接続されて、制御オリフィス１０４を通過した下流側の作動油が導かれる。このように、第１圧力室２２にはポンプ室６から吐出された作動油が直接導かれるのに対して、第２圧力室２３には制御オリフィス１０４を通過して減圧された作動油が導かれる。

第２圧力室２３には、第２圧力室２３の容積を拡大する方向に第１スプール２０を付勢する付勢部材としての第１スプリング２４が収容される。したがって、第１スプール２０は、制御オリフィス１０４の前後差圧に基づく荷重と第１スプリング２４による付勢力とが釣り合った位置においてバランスする。

第１スプール収容部２１には、第１圧力室２２からリターン通路４２へ作動油を導くリターンポート２５が設けられる。リターンポート２５は、制御オリフィス１０４の前後差圧が小さく第１スプリング２４が伸長した状態では、図１に示すように、第１スプール２０の第１ランド部２０Ａによって閉じられた状態となる。制御オリフィス１０４の前後差圧が増加して第１スプール２０が第１スプリング２４の付勢力に抗して移動するのに伴って、リターンポート２５は開口する。

第１スプール収容部２１の内周には、リターンポート２５と対向する位置、つまり第１スプール収容部２１の軸心を中心としてリターンポート２５と対称な位置に凹状に窪んだ対向ポート２６が形成される。第１圧力室２２から対向ポート２６に流入した作動油は、第１環状溝２０Ｃを通じてリターンポート２５へ導かれる。第１スプール収容部２１に対向ポート２６を設けることによって、第１スプール２０に作用する圧力バランスが良好となり、第１スプール収容部２１に対する第１スプール２０の摺動性が良好となる。

エンジンの回転数、つまりロータ２の回転数であるポンプ回転数が低い場合には、制御オリフィス１０４の前後差圧が小さく、リターンポート２５は閉じられた状態となるため、リターン通路４２には作動油が導かれない。

ポンプ回転数が増加すると、制御オリフィス１０４の前後差圧は、第１スプール２０が第１スプリング２４の付勢力に抗して移動してリターンポート２５が開口する所定値に達する。制御オリフィス１０４の前後差圧がリターンポート２５を開口する所定値に達すると、リターンポート２５の開口面積に応じてポンプカートリッジ１０１から吐出された作動油の一部が第１圧力室２２、リターンポート２５、及びリターン通路４２を通じて吸込通路４０に導かれる。このように、流量制御弁１０２が作動することにより、ポンプカートリッジ１０１から吐出される作動油の一部がリターン通路４２に導かれて、油圧機器１８に導かれる作動油の流量は所定の流量に制御される。また、リターンポート２５を通過する作動油の流れには、リターンポート２５の開口面積に応じて抵抗が付与される。このため、リターン通路４２に導かれる作動油の流速が増加し、リターン通路４２には負圧が発生する。このように負圧が発生することにより、作動油がタンク１７からより効果的に吸い込まれ、吸込通路４０を通じて吸込ポートへ作動油をより効果的に過給することができる。よって、ポンプ室６におけるキャビテーションの発生が抑制される。

可変オリフィス１０５は、吐出通路４１における制御オリフィス１０４の下流側に設けられる。より具体的には、可変オリフィス１０５は、流量制御弁１０２の第２圧力室２３に接続される第２制御通路４４と吐出通路４１とが連通する位置よりも下流側の吐出通路４１に設けられる。このように可変オリフィス１０５が設けられることにより、可変オリフィス１０５によって抵抗を付与された作動油が流量制御弁１０２の第２圧力室２３に導かれることはない。可変オリフィス１０５は、ソレノイド（図示省略）への通電量を制御してその開口面積を変化させることにより、通過する作動油の流れに付与する抵抗を変更可能な可変型絞りである。

可変制御弁１０３は、制御オリフィス１０４を通過した作動油が導かれることにより発生する可変オリフィス１０５の前後差圧に応じて移動する第２スプール３０を有する。第２スプール３０は、第２スプール収容部３１の内周に摺接する第３ランド部３０Ａ及び第４ランド部３０Ｂを有する。第３ランド部３０Ａと第４ランド部３０Ｂとの間には、第２スプール３０の外周面に開口する第２環状溝３０Ｃが形成される。

第２スプール３０の第３ランド部３０Ａと第２スプール収容部３１の一端部との間には、第３圧力室３２が区画される。第２スプール３０の第４ランド部３０Ｂと第２スプール収容部３１の他端部との間には、第４圧力室３３が区画される。第３圧力室３２には、制御オリフィス１０４と可変オリフィス１０５との間において吐出通路４１と連通する第３制御通路４５が接続されて、可変オリフィス１０５の上流側の作動油が導かれる。第４圧力室３３には、可変オリフィス１０５の下流側において吐出通路４１と連通する第４制御通路４６が接続されて、可変オリフィス１０５の下流側の作動油が導かれる。このように、第３圧力室３２にはポンプ室６から吐出され制御オリフィス１０４によって減圧された作動油が導かれるのに対して、第４圧力室３３には制御オリフィス１０４と可変オリフィス１０５とを通過して減圧された作動油が導かれる。

第４圧力室３３には、第４圧力室３３の容積を拡大する方向に第２スプール３０を付勢する付勢部材としての第２スプリング３４が収容される。したがって、第２スプール３０は、可変オリフィス１０５の前後差圧に基づく荷重と第２スプリング３４による付勢力とが釣り合った位置においてバランスする。

第２スプール収容部３１には、第１流体圧室１５及び第２流体圧室１６にそれぞれ連通する第１流体圧通路４７及び第２流体圧通路４８と、第２環状溝３０Ｃに連通するとともに吸込通路４０に連通するドレン通路４９と、が接続される。

ポンプ回転数が低い場合には、可変オリフィス１０５の前後差圧が小さいため、第２スプリング３４が伸長して、第１流体圧通路４７と第２環状溝３０Ｃとが連通すると共に、第２流体圧通路４８が第２スプール３０の第４ランド部３０Ｂによって閉じられる。つまり、第１流体圧室１５は第２環状溝３０Ｃを通じてドレン通路４９に連通すると共に、第２流体圧室１６と第２環状溝３０Ｃとの連通は遮断される。第２流体圧室１６には、絞り通路５０を通じてポンプカートリッジ１０１から吐出された作動油が常時導かれる。これにより、カムリング４は、第２流体圧室１６の圧力により、図１に示すように、アダプタリング５の内周面に当接してロータ２に対する偏心量が最大となる。

ポンプ回転数が上昇し、可変オリフィス１０５の前後差圧が増加すると、第２スプール３０が第２スプリング３４の付勢力に抗して移動して、第３圧力室３２と第１流体圧通路４７とが連通すると共に、第２環状溝３０Ｃと第２流体圧通路４８とが連通する。

さらにポンプ回転数が増加すると、第３圧力室３２に対する第１流体圧通路４７の開口面積が増加すると共に、第２環状溝３０Ｃに対する第２流体圧通路４８の開口面積が増加する。第１流体圧室１５には第１流体圧通路４７を通じて第３圧力室３２の作動油が供給され、第２流体圧室１６の作動油は第２流体圧通路４８、第２環状溝３０Ｃ、及びドレン通路４９を通じてタンク１７へ排出される。これにより、カムリング４は、第１流体圧室１５と第２流体圧室１６との圧力差に応じてロータ２に対する偏心量が減少するように移動する。

ポンプ回転数の増加に伴い第１流体圧室１５と第２流体圧室１６との圧力差が大きくなると、カムリング４はアダプタリング５の内周面に当接して偏心量が最小となり、ポンプ室６の吐出容量は最低吐出容量となる。このように、可変オリフィス１０５の前後差圧に応じて可変制御弁１０３が作動することにより、ポンプ回転数が高まってもポンプカートリッジ１０１の吐出流量がほぼ一定になるように制御される。

可変オリフィス１０５の前後差圧は、ソレノイドの通電量によって制御される可変オリフィス１０５の開口面積と可変オリフィス１０５を通過する通過流量に応じて発生する。よって、ソレノイドによって可変オリフィス１０５の開口面積を制御することにより、可変制御弁１０３を作動させるための前後差圧を発生させる可変オリフィス１０５の通過流量を任意に設定することができる。

次に、図２〜図４を参照して、ベーンポンプ１００の動作について説明する。図２は、ベーンポンプ１００におけるポンプ回転数と作動油の流量の関係を示すグラフ図である。図３は比較例としてのベーンポンプ２００の油圧回路図であり、図４はベーンポンプ２００におけるポンプ回転数と作動油の流量の関係を示すグラフ図である。図２及び図４において、実線で示す流量Ｑは油圧機器１８に供給される作動油の供給流量であり、破線で示す流量Ｑ１はポンプカートリッジ１０１から吐出される作動油の吐出流量である。また、図２及び図４において、一点鎖線で示す流量Ｑ２は流量制御弁１０２によって制御される作動油の流量である。また、図２及び図４において、流量Ｑ３は、可変制御弁１０３を作動させるための前後差圧を発生させるために必要な可変オリフィス１０５の通過流量である。

以下では、流量制御弁１０２を作動させるための前後差圧を発生するために必要な制御オリフィス１０４の通過流量を「クラッキング流量」、流量制御弁１０２によって制御される作動油の流量Ｑ２を「制御流量Ｑ２」、ベーンポンプ１００において使用されるポンプ最大回転数Ｎ１における流量制御弁１０２の制御流量を「最大制御流量」と称する。また、可変制御弁１０３を作動させるための前後差圧を発生させるために必要な可変オリフィス１０５の通過流量Ｑ３を「可変制御設定流量Ｑ３」、可変制御弁１０３によって一定に維持されるポンプカートリッジ１０１の吐出流量を「一定吐出流量」と称する。

可変制御設定流量Ｑ３は、ソレノイドの通電量を変更して可変オリフィス１０５の開口面積を制御することにより設定される。例えば、流量制御弁１０２を作動させるための前後差圧を生じるために必要な制御オリフィス１０４の通過流量よりも大きな流量が可変オリフィス１０５を通過することによって、可変制御弁１０３を作動させるための前後差圧が発生するように、可変オリフィス１０５の開口面積が設定された場合には、可変制御設定流量Ｑ３は流量制御弁１０２のクラッキング流量よりも大きくなる。

また、流量制御弁１０２を作動させるための前後差圧を生じるために必要な制御オリフィス１０４の通過流量よりも小さな流量が可変オリフィス１０５を通過することによって、可変制御弁１０３を作動させるための前後差圧が発生するように、可変オリフィス１０５の開口面積が設定された場合には、可変制御設定流量Ｑ３は流量制御弁１０２のクラッキング流量よりも小さくなる。

ここで、ベーンポンプ１００の理解を容易にするために、図３及び図４を参照して、比較例としてのベーンポンプ２００について説明する。

ベーンポンプ２００は、図３に示すように、吐出通路４１に設けられる可変オリフィス１０５の前後差圧によって作動する可変制御弁１０３と、可変オリフィス１０５の下流側における吐出通路４１に設けられる制御オリフィス１０４の前後差圧によって作動する流量制御弁１０２と、を備える。つまり、ベーンポンプ２００では、可変制御弁１０３よりも下流側に流量制御弁１０２が設けられる。

図４（ａ）は、可変制御設定流量Ｑ３が流量制御弁１０２のクラッキング流量よりも小さく設定された場合におけるポンプ回転数と流量の関係を示す図である。図４（ｂ）は、可変制御設定流量Ｑ３が流量制御弁１０２の最大制御流量よりも大きく設定された場合におけるポンプ回転数と流量との関係を示す図である。

ベーンポンプ２００では、図４（ａ）に示すように、可変制御設定流量Ｑ３が流量制御弁１０２のクラッキング流量よりも小さく設定された場合には、ポンプカートリッジ１０１からの作動油の吐出流量がポンプ回転数の増加に伴い可変制御設定流量Ｑ３に達して、可変制御弁１０３が作動する。言い換えれば、ポンプ回転数の増加に伴い、制御オリフィス１０４の前後差圧が流量制御弁１０２を作動させる所定の前後差圧に達する前に、可変オリフィス１０５の前後差圧が可変制御弁１０３を作動させる所定の前後差圧に達して、可変制御弁１０３が作動する。これにより、ポンプカートリッジ１０１からの吐出流量は、その吐出流量を維持するように一定に制御される。つまり、図４（ａ）に示すように、ベーンポンプ２００では、可変オリフィス１０５の前後差圧が所定値に達すると、ポンプカートリッジ１０１から吐出される流量は一定吐出流量として可変制御設定流量Ｑ３を維持するように制御される。

このように可変制御弁１０３が作動すると、ポンプカートリッジ１０１からの吐出流量は、ポンプ回転数が増加しても増加しないため、流量制御弁１０２のクラッキング流量には達しない。言い換えれば、流量制御弁１０２のクラッキング流量よりも低く設定される可変制御設定流量Ｑ３が制御オリフィス１０４を通過しても、制御オリフィス１０４には流量制御弁１０２を作動するための前後差圧は発生しない。このため、図４（ａ）に示すように、可変オリフィス１０５を通過した作動油は流量制御弁１０２によって流量が制御されず、油圧機器１８には可変制御弁１０３によって可変制御設定流量Ｑ３に制御された作動油が導かれる。このように、可変制御設定流量Ｑ３が流量制御弁１０２のクラッキング流量よりも小さく設定された場合には、流量制御弁１０２が作動しないため、リターン通路４２を通じて吸込通路４０には作動油が導かれない。

図４（ｂ）に示すように、可変制御設定流量Ｑ３が流量制御弁１０２の最大制御流量よりも大きく設定された場合には、ポンプカートリッジ１０１からの吐出流量は、ポンプ回転数の増加に伴い増加して、流量制御弁１０２のクラッキング流量に達する。これにより、制御オリフィス１０４の前後差圧が所定値に達して流量制御弁１０２が作動し、リターンポート２５が開口する。ポンプカートリッジ１０１から吐出された作動油は、流量制御弁１０２によって制御流量Ｑ２に制御され油圧機器１８に導かれる。この場合において、可変制御弁１０３は作動していない状態であるため、カムリング４は最大偏心状態でありポンプ室６の吐出容量は最大状態で維持される。よって、ポンプ回転数がさらに増加すると、ポンプカートリッジ１０１からの吐出流量はポンプ回転数の増加に比例して増加する。ポンプカートリッジ１０１からの吐出流量が増加して可変制御設定流量Ｑ３に達すると、可変オリフィス１０５の前後差圧が所定値に達する。これにより、可変制御弁１０３が作動して、ポンプカートリッジ１０１からの吐出流量は、図４（ｂ）に示すように一定吐出流量として可変制御設定流量Ｑ３に制御される。

このように、ベーンポンプ２００では可変制御弁１０３が流量制御弁１０２の上流側に設けられるため、ポンプカートリッジ１０１からの吐出流量は、ポンプ回転数が増加すると可変制御弁１０３によって可変制御設定流量Ｑ３に制御され、可変制御設定流量Ｑ３より多くなることはない。したがって、流量制御弁１０２に導かれる可変制御設定流量Ｑ３の作動油の一部がリターン流量として吸込通路４０に導かれる。つまり、ベーンポンプ２００において、リターン通路４２に導かれるリターン流量は、図４（ｂ）に示すように、制御流量Ｑ２と一定吐出流量としての可変制御設定流量Ｑ３との差分となる。

これに対し、ベーンポンプ１００では、図２（ａ）に示すように、ソレノイドの通電量を制御することにより可変制御設定流量Ｑ３が流量制御弁１０２のクラッキング流量よりも小さく設定された場合には、ベーンポンプ２００と同様に流量制御弁１０２が作動せず、リターン通路４２を通じて作動油は吸込通路４０に導かれない。この場合には、油圧機器１８にはポンプカートリッジ１０１から吐出される作動油の全流量が導かれる。

図２（ｂ）に示すように、可変制御設定流量Ｑ３が流量制御弁１０２の最大制御流量よりも大きく設定された場合には、ベーンポンプ２００と同様に、ベーンポンプ１００のポンプカートリッジ１０１からの吐出流量は、ポンプ回転数の増加に伴い増加して、流量制御弁１０２のクラッキング流量に達する。これにより、流量制御弁１０２によって制御流量Ｑ２に制御された作動油が油圧機器１８に導かれる。また、リターン通路４２を通じて、ポンプカートリッジ１０１から吐出される作動油の一部が吸込通路４０に導かれる。

このように可変制御設定流量Ｑ３が流量制御弁１０２の最大制御流量よりも大きく設定された場合には、ポンプ回転数が増加しても制御流量Ｑ２は可変制御設定流量Ｑ３に達しないため、可変制御弁１０３は作動せず、ポンプカートリッジ１０１のカムリング４は最大偏心状態で維持される。よって、ポンプ室６の吐出容量は最大状態が維持され、ポンプカートリッジ１０１からの吐出流量はポンプ回転数の増加に比例して増加する。したがって、図２（ｂ）に示すように、ポンプ室６の吐出容量が最大状態（カムリング４が最大偏心状態）におけるポンプカートリッジ１０１の吐出流量Ｑ１と制御流量Ｑ２との差分をリターン流量とすることができる。

図２（ｃ）は、可変制御設定流量Ｑ３が、流量制御弁１０２のクラッキング流量と最大制御流量との間に設定された場合を示す図である。この場合には、制御流量Ｑ２が可変制御設定流量Ｑ３に達するまでの間では、ポンプ室６の吐出容量が最大状態でのポンプカートリッジ１０１の吐出流量Ｑ１と制御流量Ｑ２との差分が、リターン流量として吸込通路４０に導かれる。

ポンプ回転数が増加して制御流量Ｑ２が可変制御設定流量Ｑ３に達し可変オリフィス１０５の前後差圧が所定値に達すると、可変制御弁１０３が作動する。これにより、図２（ｃ）に示すように、ポンプカートリッジ１０１からの吐出流量は、ポンプ回転数が増加しても吐出流量が一定となる一定吐出流量に制御される。したがって、油圧機器１８には可変制御設定流量Ｑ３分の作動油が導かれ、リターン通路４２には一定吐出流量としての吐出流量Ｑ１と可変制御設定流量Ｑ３との差分がリターン流量として導かれる。

このように、ベーンポンプ１００では、可変制御弁１０３が流量制御弁１０２によって制御流量Ｑ２に制御された作動油によって作動するため、制御流量Ｑ２が可変制御設定流量Ｑ３に達するまでは可変制御弁１０３は作動せず、カムリング４の偏心量は最大状態を維持する。つまり、ポンプ室６の吐出容量は、最大吐出容量が維持される。これにより、ベーンポンプ１００では、ポンプ回転数の増加に伴い可変制御設定流量Ｑ３以上の流量がポンプカートリッジ１０１から吐出され、吐出流量Ｑ１と制御流量Ｑ２との差分をリターン流量として吸込通路４０に導くことができる。このため、ベーンポンプ１００では、多くのリターン流量を確保することができる。

可変制御設定流量Ｑ３の設定は、例えばポンプ回転数に基づいて設定される。

図２（ａ）に示すような可変制御設定流量Ｑ３を流量制御弁１０２のクラッキング流量よりも小さくする設定は、例えばポンプ低回転時に使用される。ポンプカートリッジ１０１からの吐出流量を減少させることでベーンポンプ１００のトルクが減少し、車両の燃費を向上させることができる。

図２（ｂ）に示すような可変制御設定流量Ｑ３を流量制御弁１０２の最大制御流量よりも大きくする設定は、例えばポンプ高回転時に使用される。可変制御設定流量Ｑ３を流量制御弁１０２の最大制御流量よりも大きく設定することにより、リターン流量を多く確保することができるため、ポンプ高回転時におけるキャビテーションの発生を抑制することができる。

ポンプ回転数の増加に伴い、油圧機器１８に導かれる流量が必要流量に達する場合には、図２（ｃ）に示すような可変制御設定流量Ｑ３を流量制御弁１０２の最大制御流量とクラッキング流量との間に設定すればよい。このように可変制御設定流量Ｑ３を設定することにより、油圧機器１８に一定の流量を供給しつつ、多くのリターン流量を確保することができる。これにより、ポンプ高回転時におけるキャビテーションの発生を抑制するとともに、必要以上の流量を油圧機器１８に導いてエネルギをロスすることがなく、燃費を向上させることができる。

可変制御設定流量Ｑ３の設定は、ポンプ回転数に基づくものに限らず、車両の運転状態や油圧機器１８の作動状態などに基づくものでもよい。例えば、ポンプ低回転時であっても車両のギア変速時には可変制御設定流量Ｑ３を流量制御弁１０２の最大制御流量以上に設定し、カムリング４を最大偏心状態に維持してベーンポンプ１００に大きなトルクを出力させてもよい。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

ベーンポンプ１００によれば、ポンプカートリッジ１０１のポンプ室６から吐出される作動油は流量制御弁１０２によってその一部がリターン通路４２に導かれて制御流量Ｑ２に制御され、可変制御弁１０３は流量制御弁１０２によって制御流量が制御された作動油によって作動する。ポンプ回転数が低く制御流量Ｑ２が可変制御設定流量Ｑ３よりも少ない場合には、可変制御弁１０３は作動せずに、ポンプ室６の吐出容量は最大状態に維持される。このように、制御流量Ｑ２に制御された作動流体により可変制御弁１０３は作動するため、可変制御設定流量Ｑ３以上の流量をポンプカートリッジ１０１のポンプ室６から吐出させることができる。よって、ポンプ回転数の増加に伴い可変制御設定流量Ｑ３以上に増加するポンプ室６からの吐出流量と制御流量Ｑ２との差分がリターン通路４２に導かれる。したがって、多くの作動油をリターン通路４２に環流させることができ、キャビテーションの発生を抑制することができる。

また、ベーンポンプ１００の可変オリフィス１０５を、流量制御弁１０２を作動させるための前後差圧を生じる制御オリフィス１０４の通過流量よりも多くの流量が通過することにより、可変制御弁１０３を作動させるための前後差圧が発生するように設定すれば、つまり、可変制御設定流量Ｑ３を流量制御弁１０２のクラッキング流量よりも大きく設定すれば、ポンプ回転数の増加によるポンプカートリッジ１０１の吐出流量Ｑ１の増加に伴い、先に流量制御弁１０２を作動させ、可変制御弁１０３を制御流量Ｑ２に制御された作動流体により作動させることができる。したがって、可変制御設定流量Ｑ３以上の流量をポンプカートリッジ１０１のポンプ室６から吐出させて多くのリターン流量を確保することができ、キャビテーションの発生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。

上記実施形態では、第１流体圧室１５に導かれる作動油と第２流体圧室１６に導かれる作動油との圧力差によって、ロータ２に対するカムリング４の偏心量が制御される。これに対し、カムリング４を偏心量が大きくなる方向に付勢する付勢部材（例えばコイルばね）を設けてもよい。この場合には、カムリング４は、付勢部材の付勢力及び第１流体圧室１５と第２流体圧室１６との圧力差によって偏心量が制御される。

１００ 可変容量型ベーンポンプ
２ ロータ
３ ベーン
４ カムリング
６ ポンプ室
１５ 第１流体圧室
１６ 第２流体圧室
４０ 吸込通路
４２ リターン通路
１０２ 流量制御弁
１０３ 可変制御弁
１０４ 制御オリフィス（制御絞り）
１０５ 可変オリフィス（可変絞り）

Claims (3)

1. 駆動軸に連結されたロータと、
   前記ロータに対して径方向に往復動可能に設けられる複数のベーンと、
   前記ロータの回転に伴って前記ベーンの先端が摺動する内周面を有するカムリングと、
   前記ロータと前記カムリングと一対の隣り合う前記ベーンとによって区画されるポンプ室と、
   前記ポンプ室へ作動流体を導く吸込通路と、
   前記カムリングの外側の外周収容空間内に区画され、互いの圧力差によって前記ロータに対して前記カムリングを偏心させる第一流体圧室及び第二流体圧室と、
   前記ポンプ室から吐出される作動流体を導く吐出通路と、
   前記吐出通路に設けられ前記ポンプ室から吐出される作動流体の流れに抵抗を付与する制御絞りと、
   前記ポンプ室から吐出される作動流体の流量を制御する流量制御弁と、
   前記第一流体圧室と前記第二流体圧室との圧力差を制御することによって前記ロータに対する前記カムリングの偏心量を制御する可変制御弁と、
   前記制御絞りの上流側において前記吐出通路に連通し、前記流量制御弁に接続される第１制御通路と、
   前記制御絞りの下流側において前記吐出通路に連通し、前記流量制御弁に接続される第２制御通路と、
   それぞれ前記制御絞りの下流側において前記吐出通路に連通し、前記可変制御弁に接続される第３制御通路及び第４制御通路と、
   前記流量制御弁に接続され前記ポンプ室から吐出される作動流体の一部を前記吸込通路に環流させるリターン通路と、を備え、
   前記流量制御弁は、前記第１制御通路及び前記第２制御通路を通じて導かれる前記制御絞りの前後差圧に応じて作動するように構成され、
   前記可変制御弁は、前記制御絞りを通過して前記第３制御通路及び前記第４制御通路を通じて導かれる作動流体によって作動するように構成されることを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
2. 前記制御絞りの下流側において前記吐出通路に設けられ、前記制御絞りを通過した作動流体の流れに付与する抵抗を変更可能な可変絞りをさらに備え、
   前記第３制御通路は、前記可変絞りの上流側において前記吐出通路に連通し、
   前記第４制御通路は、前記可変絞りの下流側において前記吐出通路に連通し、
   前記可変制御弁は、前記第３制御通路及び前記第４制御通路を通じて導かれる前記可変絞りの前後差圧に応じて作動することを特徴とする請求項１に記載の可変容量型ベーンポンプ。
3. 前記流量制御弁は、前記制御絞りの通過流量がクラッキング流量に達すると作動し、
   前記可変制御弁は、前記可変絞りの通過流量が可変制御設定流量に達すると作動し、
   前記クラッキング流量は、前記流量制御弁を作動させる前後差圧を前記制御絞りに発生させる通過流量であり、
   前記可変制御設定流量は、前記可変制御弁を作動させる前後差圧を前記可変絞りに発生させる通過流量であり、
   前記可変絞りは、前記可変制御設定流量が前記クラッキング流量よりも多くなるように開口面積が設定されることを特徴とする請求項２に記載の可変容量型ベーンポンプ。

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