JP6800593B2

JP6800593B2 - ポンプ装置

Info

Publication number: JP6800593B2
Application number: JP2016055825A
Authority: JP
Inventors: 淳添田
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2020-12-16
Anticipated expiration: 2036-03-18
Also published as: CN107202008A; DE102017203760A1; US20170268682A1; US9989160B2; JP2017172598A

Description

本発明は、例えば自動車の油圧パワーステアリング装置に適用されるポンプ装置に関する。

従来、周知のようにポンプ装置には、過剰な油圧上昇から油圧機器を保護すべくリリーフバルブが設けられている。このリリーフバルブは、リテーナの弁体保持部によって保持された球状の弁体をコイルスプリングによってシートバルブ側へ付勢してなるものであるが、開弁時に前記弁体の表面を通流する作動油の影響によって該弁体が振動し、この振動に伴って異音が発生するという問題があった。

そこで、以下の特許文献１に記載の技術では、前記リリーフバルブの閉弁時に前記弁体が着座する弁座部を、前記リリーフバルブが収容されるリリーフバルブ収容孔の軸心に対して径方向一方側にオフセットさせることにより、前記弁体に作用する油圧に基づく押圧力が前記径方向一方側への径方向成分を有するようになっている。これにより、前記リリーフバルブの開弁時に前記弁体が前記径方向一方側に安定して保持されることから、振動が抑制され、該振動に基づく異音が抑制されることとなる。

特開２０１２−８２７６２号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の技術においては、前記リテーナの傾きに起因して前記弁体に作用する力や前記コイルスプリングの周方向における付勢力の偏りに起因して前記弁体に作用する力については何ら考慮されていない。このため、これらの力が前記弁体を前記リリーフバルブ収容孔の径方向他方側へ押し戻すように作用した場合においては、前記リリーフバルブの開弁に際して作動油が前記弁体を取り囲むように通流し、この通流に伴い前記弁体が不安定となり振動することで、該振動に伴う異音が招来されてしまうおそれがあった。

本発明は、かかる技術的課題に鑑みて案出されたものであって、弁体に該弁体の安定性を損なう力が作用した場合であっても、継続してリリーフバルブの開弁時における異音の発生を抑制し得るポンプ装置を提供することを目的としている。

本発明は、とりわけ、リリーフバルブのうち閉弁時に球状の弁体が着座する弁座部を、前記弁体に作用する作動液の圧力に基づく押圧力のうちリリーフバルブ収容孔の中心軸線に対する径方向成分が、リテーナの傾きに基づき前記弁体に作用する力の中心軸線に対する径方向成分と、コイルスプリングの付勢力に基づき前記弁体に作用する力の中心軸線に対する径方向成分との和よりも大きくなるように形成したことを特徴としている。

本発明によれば、たとえ弁体に該弁体の安定性を損なう力が作用した場合であっても、継続してリリーフバルブの開弁時における異音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ポンプ装置を示す縦断面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。図２に示すリリーフバルブの拡大断面図である。図３に示すシートバルブの詳細を示す拡大断面図である。リリーフバルブの開弁時における弁体の挙動を示す図である。図３の要部を拡大して示す断面図であって、リテーナの傾きに基づき弁体に作用する力をベクトルにて示した図である。なお、リテーナについては、便宜上ハッチングが省略されている。本実施形態に係るコイルスプリングをリテーナ側から視た図である。図３の要部を拡大して示す断面図であって、コイルスプリングの周方向における付勢力の偏りに基づき弁体に作用する力をベクトルにて示した図である。なお、リテーナについては、便宜上ハッチングが省略されている。第２実施形態に係るリリーフバルブの断面図である。第３実施形態に係るリリーフバルブの要部を拡大して示す断面図である。第４実施形態に係るリリーフバルブの断面図である。

以下、本発明に係るポンプ装置の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態では、ポンプ装置を自動車のパワーステアリング装置に適用したものを示している。

〔第１実施形態〕
本実施形態のポンプ装置１は、いわゆる可変容量形のベーンポンプであって、図１及び図２に示すように、内部にポンプ要素収容部であるポンプ要素収容室２ａを有するポンプハウジング２と、該ポンプハウジング２に回転自在に軸支され、ポンプ要素収容室２ａ内を挿通する駆動軸３と、前記ポンプ要素収容室２ａ内に収容され、駆動軸３によって回転駆動されることによりポンプ作用を行うポンプ要素４と、を備えている。

前記ポンプハウジング２は、有底円筒状に形成されたフロントハウジング５と、該フロントハウジング５の開口部を閉塞するほぼ円盤状のリアハウジング６と、から構成されている。

前記ポンプ要素４は、フロントハウジング５の筒状部５ａの内周面に嵌着固定されたほぼ円環状のアダプタリング７と、該アダプタリング７のほぼ楕円形状に形成された内部空間内を移動可能に設けられたほぼ円環状のカムリング８と、該カムリング８の内周側に駆動軸３と一体回転可能に設けられたロータ９と、フロントハウジング５の内底面５ｂに配置され、リアハウジング６と共にカムリング８やロータ９を挟持するほぼ円盤状のプレッシャプレート１０と、を備えている。

前記アダプタリング７とプレッシャプレート１０は、位置決めピン１１によってポンプハウジング２に対する円周方向の位置決めがなされている。

また、前記アダプタリング７は、内周面のうち位置決めピン１１よりも後述する第１流体圧室１４側となる部位に、カムリング８がアダプタリング７の内部空間内を移動する際の転動面として機能すると共に、アダプタリング７とカムリング８との間をシールするシール部材としても機能する板部材１２が設けられている。

さらに、前記アダプタリング７の内周面のうち板部材１２と径方向で対向する位置には、該板部材１２と同様にアダプタリング７とカムリング８との間をシールする機能を有するシール部材１３が設けられており、これら板部材１２とシール部材１３とによって、アダプタリング７とカムリング８との間に一対の第１，第２流体圧室１４，１５が隔成されている。

前記カムリング８は、第１流体圧室１４と第２流体圧室１５との圧力差に基づき図２中の左右方向へ移動することでロータ９に対する偏心量が適宜増減するようになっている。また、前記カムリング８は、その外周に弾接するリターンスプリング１６によってロータ９に対する偏心量が最大となる方向へ常時付勢されている。

前記ロータ９は、駆動軸３が回転すると、これに伴い図２中の反時計方向（矢印方向）へ回転するようになっている。また、前記ロータ９の外周部には、径方向に沿って切欠形成されたスリット１７が円周方向のほぼ等間隔位置に複数設けられていると共に、これら各スリット１７には、それぞれ平板状のベーン１８がロータ９の径方向に出没自在に収容されている。

前記各ベーン１８は、各スリット１７の内端部側に形成された背圧室１９に導入される作動油の圧力によってカムリング８の内周面に押し付けられ、カムリング８とロータ９との間の環状の空間が周方向で仕切られることで、該空間が複数のポンプ室２０に隔成されている。

また、前記リアハウジング６のポンプ要素収容室２ａに臨む内端面のうち、ロータ９の回転に伴い各ポンプ室２０の容積が漸次拡大する吸入領域に相当する部位には、周方向に沿う正面視ほぼ三日月状の第１吸入口２１が形成されている。そして、この第１吸入口２１は、リアハウジング６に穿設された吸入通路２２を介してリザーバタンク２３に連通している。これにより、リザーバタンク２３に貯留された作動油が、吸入通路２２を通じて第１吸入口２１へと導入され、前記吸入領域に生じるポンプ吸入作用によって各ポンプ室２０へ吸入されるようになっている。

さらに、前記プレッシャプレート１０のロータ９と対向する面のうち第１吸入口２１と対向する位置には、該第１吸入口２１とほぼ同形状の第２吸入口２４が形成されている。この第２吸入口２４は、フロントハウジング５に形成された還流通路２５を介してフロントハウジング５と駆動軸３との間をシールするシールリング２６が収容された凹部２７に連通している。すなわち、この凹部２７に滞留した余剰な作動油が、前記吸入領域に生じるポンプ吸入作用によって還流通路２５や第２吸入口２４を介して各ポンプ室２０に供給されることで、前記余剰油のポンプ外部への漏出が抑制されるようになっている。

また、前記プレッシャプレート１０のロータ９と対向する面のうち、該ロータ９の回転に伴い各ポンプ室２０の容積が漸次縮小する吐出領域に相当する部位には、周方向に沿う正面視ほぼ三日月状の第１吐出口２８が形成されている。

前記第１吐出口２８は、フロントハウジング５のプレッシャプレート１０に対向する内底面に凹設された圧力室２９を通じて吐出通路３０に連通していて、前記吐出領域におけるポンプ作用によって各ポンプ室２０から吐出された作動油が、第１吐出口２８及び吐出通路３０を介して図示外のパワーステアリング装置の油圧パワーシリンダに圧送されるようになっている。

また、リアハウジング６の内側面のうち第１吐出口２８と対向する位置には、該第１吐出口２８とほぼ同形状の第２吐出口３１が形成されている。このように第１，第２吸入口２１，２４及び第１，第２吐出口２８，３１がそれぞれ各ポンプ室２０を挟んで軸方向に対称となるように設けられることで、該各ポンプ室２０の軸方向両側の圧力バランスが保たれている。

また、前記フロントハウジング５の上端側の内部には、ポンプ吐出圧の制御に供されるコントロールバルブ３２が設けられている。

このコントロールバルブ３２は、フロントハウジング５に図２中の左側から右側に向けて穿設され、開口端がプラグ３６によって閉塞された弁穴３３と、該弁穴３３内に軸方向へ摺動自在に収容され、弁穴３３と反対側の端部が開口するほぼ有底円筒状のスプール３４と、該スプール３４をプラグ３６側へ常時付勢するバルブスプリング３５と、を備えている。

前記弁穴３３は、前記スプール３４が収容されることによって、プラグ３６とスプール３４との間に設けられ、吐出通路３０に形成されたメータリングオリフィス３０ａよりも上流側の油圧が導入される高圧室３７と、内部にバルブスプリング３５を収容すると共に、メータリングオリフィス３０ａよりも下流側の油圧が導入される中圧室３８と、スプール３４の外周側に形成され、低圧通路４０を介して吸入通路２２からポンプ吸入圧が導入される低圧室３９と、に隔成されている。そして、このうち高圧室３７と中圧室３８との圧力差に基づいてスプール３４が軸方向へ移動するようになっている。

具体的に説明すると、前記高圧室３７と中圧室３８との圧力差が比較的小さく、バルブスプリング３５の付勢力によってスプール３４がプラグ３６側に位置する場合には、第１流体圧室１４と弁穴３３とを連通する連通路４１が低圧室３９に開口し、該低圧室３９の比較的低い油圧が第１流体圧室１４に導入される。

一方、前記高圧室３７と中圧室３８との圧力差が比較的大きく、スプール３４が中圧室３８の圧力及びバルブスプリング３５の付勢力に抗して図２中の右側へ移動した場合には、低圧室３９と第１流体圧室１４との連通が漸次遮断され、高圧室３７が連通路４１を介して第１流体圧室１４と連通する。これにより、前記第１流体圧室１４には、高圧室３７の高圧が導入されることとなる。

このように、前記第１流体圧室１４には、低圧室３９または高圧室３７の油圧が選択的に導入されるようになっている。

そして、前記第２流体圧室１５にはポンプ吸入圧が常時導入されるようになっており、第１流体圧室１４に低圧室３９の油圧が導入されているときには、リターンスプリング１６の付勢力に基づき、カムリング８がロータ９に対する偏心量の最大となる位置へ配置され、ポンプ吐出量が最大となる。一方、前記第１流体圧室１４に高圧室３７の油圧が導入されるときには、この油圧に基づきカムリング８がリターンスプリング１６の付勢力に抗して偏心量が減少する方向へ転動することで、ポンプ吐出量が減少することとなる。

さらに、前記スプール３４の内部には、中圧室３８の圧力が所定のリリーフ圧を超えた場合、すなわち前記パワーステアリング装置側の圧力が所定のリリーフ圧を超えた場合に開弁し、吐出通路３０を通流する作動油の減圧を図るリリーフバルブ４２が設けられている。

このリリーフバルブ４２は、図３に示すように、スプール３４の内周側に形成された断面ほぼ円形状のリリーフバルブ収容孔４３と、該リリーフバルブ収容孔４３の軸方向（長手方向）の一端側、すなわちスプール３４の開口端側に設けられたほぼ円筒状のシートバルブ４４と、リリーフバルブ収容孔４３のシートバルブ４４よりも他端側に配置された球状の弁体であるボール４５と、リリーフバルブ収容孔４３の内部に軸方向へ移動可能に設けられると共に、該リリーフバルブ収容孔４３のボール４５よりも他端側に配置されたリテーナ４６と、リリーフバルブ収容孔４３の底面とリテーナ４６との間に弾装され、該リテーナ４６をシートバルブ４４側に付勢するコイルスプリング４７と、を備えている。

なお、以下の説明では、前記リリーフバルブ収容孔４３の軸方向に延びる軸線との直行断面におけるリリーフバルブ収容孔４３の中心を通りかつ前記軸線と平行な仮想線を中心軸線Ａ１と呼称する。

前記リリーフバルブ収容孔４３は、他端側の端部が他の部位の内径よりも僅かに大きな内径を有する大径部４３ａとして形成されていて、リリーフバルブ収容孔４３の加工時に該リリーフバルブ収容孔４３の底面と内周面との間の隅部に生じるＲ部が取り除かれている。

また、前記リリーフバルブ収容孔４３を構成するスプール３４の周壁のうちシートバルブ４４よりも僅かに他端側の部位には、中心軸線Ａ１の径方向に沿って複数のリリーフ孔４８が貫通形成されており、この各リリーフ孔４８を介してリリーフバルブ収容孔４３と低圧室３９とが連通するようになっている。

前記リテーナ４６は、ボール４５の保持に供される弁体保持部であるボール保持部４９と、該ボール保持部４９のコイルスプリング４７側の端面からリリーフバルブ収容孔４３の他端側に延びるように形成された軸部５０と、を備えている。

前記ボール保持部４９は、コイルスプリング４７側に向かって漸次拡径するテーパ状に形成され、コイルスプリング４７側の外周縁４９ａがリリーフバルブ収容孔４３の内周面に対して微小な径方向隙間をもって摺接している。

また、前記ボール保持部４９のシートバルブ４４側の端面には、リテーナ４６の軸心Ａ２を基準として回転対称な扁平すり鉢状の凹部４９ｂが凹設されており、この凹部４９ｂにボール４５が着座することで、該ボール４５とリテーナ４６との径方向における相対変位が規制され、ボール４５の中心Ｏがリテーナ４６の軸心Ａ２上に位置するようになっている。

さらに、前記ボール保持部４９のコイルスプリング４７側の端面には、該コイルスプリング４７の一端側の座巻部である第１座巻部４７ａが弾接している。

前記軸部５０は、ボール保持部４９側に向かって漸次拡径するテーパ状に形成されていると共に、コイルスプリング４７の内周側に収容され、ボール保持部４９側の根元部の外周面がコイルスプリング４７の第１座巻部４７ａと当接することによって、リテーナ４６とコイルスプリング４７との径方向における所定以上の相対変位を規制するようになっている。

前記コイルスプリング４７は、鋼線５３をコイル状（螺旋状）に巻回させてなる一般的なコイルばねであって、中心軸線Ａ１に対する径方向の大きさ（コイル径）が軸方向に沿ってほぼ一定となるように形成されている。また、前記コイルスプリング４７の軸方向の両端部である第１座巻部４７ａ及び第２座巻部４７ｂは、いわゆるクローズドエンドタイプとして形成されていると共に、それぞれの端面が、当接部位に対する座りを良くするために平面状に研削加工されている。さらに、前記コイルスプリング４７は、偏荷重等によって傾きが生じた際に、外周側がリリーフバルブ収容孔４３の内周面と当接することをもって所定角度以上の傾倒が抑制されるようになっている。

前記シートバルブ４４は、外周面がリリーフバルブ収容孔４３の内周面形状に沿って形成され、該リリーフバルブ収容孔４３の軸方向の一端側に圧入によって固定されていると共に、内部には中心軸線Ａ１に沿うように断面ほぼ円形状の貫通孔５１が貫通形成されている。

この貫通孔５１は、シートバルブ４４のリリーフバルブ収容孔４３の軸方向との直交断面における形成位置が、リリーフバルブ収容孔４３のほぼ円形の断面のほぼ中心に位置するように設けられている。すなわち、中心軸線Ａ１と貫通孔５１の中心とがほぼ一致するようになっている。

また、前記貫通孔５１は、リリーフバルブ収容孔４３の開口端側の一端部が中圧室３８を介してメータリングオリフィス３０ａよりも下流側の吐出通路３０に連通している。これにより、ボール４５がシートバルブ４４から離間することで、リリーフバルブ収容孔４３の内部には、吐出通路３０のメータリングオリフィス３０ａよりも下流側の油圧が導入されるようになっている。

さらに、前記貫通孔５１は、そのリテーナ４６側の部位が他の部位よりも大きな内径を有する大径孔部５１ａとして形成されている。

また、前記シートバルブ４４のリテーナ４６側の端部には、前記ボール４５が着座する弁座部としてのシート面５２が、貫通孔５１の大径孔部５１ａの孔縁に全周に亘って形成されている。

このシート面５２は、図４及び図５に示すように、ボール４５とほぼ同径の球面の一部をもって環状に形成されていると共に、リリーフバルブ収容孔４３の軸方向との直交断面における中心Ａ３が中心軸線Ａ１に対して径方向にオフセット量ｈだけオフセットするように配置されており、径方向における幅寸法が周方向で漸次変化するようになっている。

すなわち、前記シート面５２は、幅寸法が最大となる幅広部５２ａと幅寸法が最小となる幅狭部５２ｂとが径方向で互いに対向する位置に形成されていると共に、前記幅広部５２ａから前記幅狭部５２ｂに向かって幅寸法が周方向において漸次幅狭となるように形成されている。

かかる構成により、前記ボール４５には、図４に示すシート面５２への着座状態において、中心軸線Ａから幅広部５２ａ側にオフセット量ｈだけオフセットした状態で中圧室３８からの油圧Ｐが作用することとなる。

このとき、前記ボール４５は、中圧室３８からの油圧Ｐを受ける領域、つまり大径孔部５１ａに臨む領域Ｒの面積（受圧面積ａ）に油圧Ｐを乗ずることにより算出される押圧力Ｆ１が作用することで開弁方向へ押圧されることとなる。ところが、この押圧力Ｆ１は、シート面５２の中心Ａ３が中心軸線Ａ１に対して幅広部５２ａ側にオフセットしていることにより、該中心軸線Ａに対して幅広部５２ａ側へ偏心角θ１だけ傾斜している。

これにより、前記ボール４５は、押圧力Ｆ１のうち中心軸線Ａ１に沿う方向に分解された軸方向成分Ｆ１ｙによって開弁方向に押圧されつつ、中心軸線Ａ１に直交する方向に分解された径方向成分Ｆ１ｘによってシート面５２の幅広部５２ａ側へ押し付けられることとなる。なお、このときの押圧力Ｆ１の径方向成分Ｆ１ｘについては、以下に示す（１）式によって算出することができる。

そして、中圧室３８からの油圧Ｐが所定のリリーフ圧を超えると、前記ボール４５は、図５に示すように、押圧力Ｆ１の径方向成分Ｆ１ｘによって幅広部５２ａ側に押し付けられながら軸方向成分Ｆ１ｙによって開弁方向へ押し出されることで、シート面５２の幅広部５２ａとの当接を保ちつつ該幅広部５２ａ上を転動し、幅狭部５２ｂ側から離間するように開弁作動することとなる。

このように、前記ボール４５は、押圧力Ｆ１の径方向成分Ｆ１ｘによってシート面５２の幅広部５２ａ側へ押し付けられた状態で開閉作動するようになっているが、一方で、このボール４５には、押圧力Ｆ１とは別に、該押圧力Ｆ１の径方向成分Ｆ１ｘを妨げようとする力、つまりボール４５をシート面５２の幅狭部５２ｂ側へ押し戻そうとする力として２つの力Ｆ２，Ｆ３が作用することが実験的に認められた。

そこで、本実施形態のシート面５２のオフセット構造は、押圧力Ｆ１の径方向成分Ｆ１ｘと前述した力Ｆ２，Ｆ３の中心軸線Ａ１に対する径方向成分Ｆ２ｘ，Ｆ３ｘとの関係が以下の（２）式を満足するように形成されている。

前記力Ｆ２は、ボール４５をシート面５２の幅広部５２ａ側に押し付けようとする押圧力Ｆ１の径方向成分Ｆ１ｘを減少させる第１の要因であって、リテーナ４６の傾倒に基づきボール４５に作用する力を示している。

具体的に説明すると、前記リテーナ４６は、図６に示すように、シート面５２のオフセット配置に基づきボール４５が中心軸線Ａ１に対して幅広部５２ａ側へオフセットして配置されていると、これに伴い幅広部５２ａ側へと移動しようとするが、このときリリーフバルブ収容孔４３の内周面とボール保持部４９の外周縁４９ａとの間の径方向隙間がごく僅かであると、外周縁４９ａの中心軸線Ａ１を挟んで幅広部５２ａ側となる部位がリリーフバルブ収容孔４３の内周面と干渉し、結果として、ボール保持部４９側が中心軸線Ａ１を挟んで幅広部５２ａ側に傾倒してしまう。

そうすると、前記コイルスプリング４７は、リテーナ４６の傾倒により、中心軸線Ａ１を挟んで幅広部５２ａ側となる部位が中心軸線Ａ１を挟んで幅狭部５２ｂ側となる部位に比べてより圧縮されることから、幅広部５２ａ側の接点Ｐ１にのみ圧縮量の差に基づく付勢力Ｆ４が発生することとなる。なお、この付勢力Ｆ４は、コイルスプリング４７のばね定数ｋに該コイルスプリング４７の幅広部５２ａ側の部位と幅狭部５２ｂ側の部位との圧縮量の差ｙを乗ずることにより算出することが可能である。

そして、この付勢力Ｆ４がリテーナ４６に作用すると、さらにリテーナ４６の凹部４９ｂとボール４５との接点Ｐ２を介してボール４５に前述の力Ｆ２が作用することとなる。

なお、このとき、リテーナ４６からボール４５に対して力Ｆ２が作用すると同時にボール４５からリテーナ４６に対して力Ｆ２の反力Ｒ２が作用するようになっており、この反力Ｒ２と付勢力Ｆ４とに基づくリテーナ４６の重心ＧまわりのモーメントＭのつりあい式によって力Ｆ２を算出することができる。

すなわち、リテーナ４６の重心Ｇから接点Ｐ１までの腕の長さをＬ１、重心Ｇから接点Ｐ２までの腕の長さをＬ２とすると、リテーナ４６の重心ＧまわりのモーメントＭのつりあいは以下の（３）式によって近似的に求めることができる。

また、この（３）式を適宜移項し、反力Ｒ２を力Ｆ２に置き換えると、以下に示す（４）式を得ることができる。

そして、この（４）式により求められる力Ｆ２を、該力Ｆ２と中心軸線Ａ１に直交する線とのなす角θ２に基づき分解することをもって、（２）式に示す力Ｆ２の径方向成分Ｆ２ｘを得ることができる。具体的には、前記力Ｆ２の径方向成分は、以下の（５）式により求めることができる。

前記力Ｆ３は、ボール４５をシート面５２の幅広部５２ａ側に押し付けようとする押圧力Ｆ１の径方向成分Ｆ１ｘを減少させ得る第２の要因であって、コイルスプリング４７の周方向における付勢力の偏りに基づきボール４５に作用する力を示している。

具体的に説明すると、前記コイルスプリング４７は、鋼線５３をコイル状に巻回して形成する都合上、図７に示す第１座巻部４７ａのうち鋼線５３の巻き始めである一端部５３ａが２巻目と最も近くなって剛性が高くなる一方、該一端部５３ａと中心軸線Ａ１を挟んで反対側となる部位５３ｂにおいては２巻目との距離が開いていることから剛性が相対的に低くなる。このように、前記コイルスプリング４７は、局所的にみると剛性の高い部位と低い部位とを有しており、この不均一な剛性に基づいて周方向におけるばね定数が変化するようになっている。

そして、この周方向におけるばね定数の変化に基づき、コイルスプリング４７の鋼線の一端部５３ａには、該一端部５３ａと中心軸線Ａ１を挟んで反対側となる部位５３ｂがリテーナ４６を付勢する場合の付勢力と比べて力Ｆ５だけ高い付勢力が発生するようになっている。

なお、前記コイルスプリング４７の鋼線５３の一端部５３ａの位置は、使用時の振動等によって変動するものの、以下では前述の径方向成分Ｆ３ｘが最も大きくなる最悪の状態、つまり鋼線５３の一端部５３ａが中心軸線Ａ１を挟んだ幅広部５２ａ側に配置されている状態にあるものとして説明を行う。

すなわち、図８に示すように、前記力Ｆ５がコイルスプリング４７の鋼線５３の一端部５３ａからリテーナ４６に作用すると、さらにリテーナ４６の凹部４９ｂとボール４５との接点Ｐ２を介してボール４５に前述の力Ｆ３が作用することとなる。このとき、前記力Ｆ３は、力Ｆ２の導出方法と同様にリテーナ４６の重心ＧまわりのモーメントＭのつりあい式を変換した以下の（６）式によって求めることができる。

そして、この（６）式により求められる力Ｆ３を、該力Ｆ３と中心軸線Ａ１に直交する線とのなす角θ２に基づき分解することをもって、（２）式に示す力Ｆ３の径方向成分Ｆ３ｘを得ることができる。具体的には、前記力Ｆ３の径方向成分は、以下の（７）式により求めることができる。

〔第１実施形態の作用効果〕
したがって、以上のように構成したポンプ装置１では、前記シート面５２を前述の（２）式が成立するように形成したことから、たとえコイルスプリング４７の鋼線５３の一端部５３ａが中心軸線Ａ１を挟んだ幅広部５２ａ側に配置された最悪の状態であったとしても、ボール４５を幅広部５２ａ側へ押し付ける方向に作用する径方向成分Ｆ１ｘが、ボール４５を幅狭部５２ｂ側に押し戻す方向に作用する径方向成分Ｆ２ｘ及びＦ３ｘの和に勝ることとなる。すなわち、前記ボール４５が、幅広部５２ａ側に押し付けられた状態で押圧力Ｆ１の軸方向成分Ｆ１ｙによって開弁方向へと常に押圧されることとなる。

これにより、前記開弁時において、シート面５２の幅広部５２ａとの当接を保ちつつ該幅広部５２ａ上を転動し、幅狭部５２ｂ側から離間するといった図４に示すような開弁動作を維持することが可能となる。この結果、前記リリーフ圧が図４中の矢印で示すように幅狭部５２ｂ側を流動することとなり、ボール４５がシート面５２の幅広部５２ａに当接した状態で安定的に保持されることから、ボール４５の振動が抑制されるため、該振動に伴うリリーフバルブ４２の異音の発生を抑制することができる。

また、本実施形態では、ボール４５に作用する力Ｆ３を、コイルスプリング４７の鋼線５３の一端部５３ａの付勢力と、該一端部５３ａと中心軸線Ａ１を挟んで反対側となる部位５３ｂの付勢力との差である力Ｆ５に基づくものであるとし、該力Ｆ５から前述の（６）式によって算出できるようにした。すなわち、前記力Ｆ５を正しく計測しさえすれば、ここから力Ｆ３ならびに該力Ｆ３の径方向成分Ｆ３ｘを適切に算出できるようにした。

これによって、（２）式における径方向成分Ｆ３ｘの値が明白となり、前記シート面５２は、残る径方向成分Ｆ１ｘ，Ｆ２ｘの関係性のみを考慮して形成位置等を設定すればよくなることから、（２）式の成立を容易化することができる。

さらに、本実施形態では、前記リリーフバルブ収容孔４３の他端部に大径部４３ａを形成することにより、リリーフバルブ収容孔４３の底面と内周面との間の隅部に生じるＲ部を取り除いたことから、該Ｒ部にコイルスプリング４７が乗り上げてしまうことによる該コイルスプリング４７の倒れを抑制することができる。これにより、コイルスプリング４７の倒れに基づきボール４５に幅狭部５２ｂ側への力が作用することで該ボール４５の安定性が損なわれてしまうといった不具合を抑制できることから、リリーフバルブ４２からの異音の発生をより確実に抑制することができる。

〔第２実施形態〕
図９に示す本発明の第２実施形態は、コイルスプリング４７の形状をいわゆる樽型に変更したものである。なお、本実施形態では、前記第１実施形態と同じ構成については同一の符号を付すことにより、具体的な説明を省略する（以下の各実施形態に同じ）。

すなわち、本実施形態に係るコイルスプリング４７は、リテーナ４６側の一端部に、中心軸線Ａ１に対する径方向の大きさ（コイル径）が他端側から一端側に向かって徐々に小さくなる第１テーパ状部５４を有していると共に、他端部にコイル径が一端側から他端側に向かって徐々に小さくなる第２テーパ状部５５を有している。

また、コイルスプリング４７の形状の変更に伴い、前記リリーフバルブ収容孔４３の他端側の端部には、他の部位の内径よりも小さな内径を有する小径部４３ｂが形成されている。

したがって、本実施形態のポンプ装置では、コイルスプリング４７の一端部に第１テーパ状部５４を設けたことから、前述の（５）式や（７）式に用いられるリテーナ４６の重心Ｇから接点Ｐ１までの腕の長さＬ１を前記第１実施形態に比べて短くすることができる。これにより、（５）式により求められる径方向成分Ｆ２ｘや（７）式により求められる径方向成分Ｆ３ｘが軒並み小さな値となることから、シート面５２における（２）式の成立をより一層容易化することができる。

ところで、前記コイルスプリング４７として樽型の用いると、前述したような作用効果が得られる一方、リリーフバルブ収容孔４３の内径よりも小径に形成された第２テーパ状部５５がリリーフバルブ収容孔４３に対して径方向に偏倚することで、コイルスプリング４７に傾倒が生じてしまうおそれがある。そして、このコイルスプリング４７の傾倒する方向によっては、該コイルスプリング４７の付勢力がボール４５に対して幅狭部５２ｂ側に押し戻す方向へ作用することで、ボール４５の安定性が損なわれてしまうおそれがあった。

これに対して、本実施形態では、リリーフバルブ収容孔４３の他端部に小径部４３ｂを形成し、この小径部４３ｂの内周面によって第２テーパ状部５５のリリーフバルブ収容孔４３の径方向に対する偏倚を抑制するようにしたことから、コイルスプリング４７の倒れを抑制し、該コイルスプリング４７の付勢方向を中心軸線Ａ１に沿ったものとすることができる。これにより、ボール４５を幅狭部５２ｂ側に押し戻す方向への力を抑制できることから、ボール４５の安定性の低下を抑制し、リリーフバルブ４２からの異音の発生を抑制することができる。

なお、本実施形態では、コイルスプリング４７としていわゆる樽型のものを用いているが、リテーナ４６側の一端部に第１テーパ状部５４を有していれば形状はこれに限られず、例えば一端部から他端部にかけて徐々にコイル径が大きくなる側面視ほぼ台形状のテーパコイルばねを用いることも可能である。

〔第３実施形態〕
図１０に示す本発明の第３実施形態は、ボール保持部４９の外周縁４９ａの外径が前記第１実施形態に比べて僅かに小さく形成されて、該外周縁４９ａとリリーフバルブ収容孔４３の内周面との間に中心軸線Ａ１に対する径方向の直径隙間ｅが確保されていると共に、シート面５２のオフセット量ｈが以下の（８）式を満足するように設定されている。

したがって、本実施形態のポンプ装置１では、前記シート面５２を、そのオフセット量ｈが直径隙間ｅの半分以下となるように形成したことから、該シート面５２のオフセット配置に伴ってボール４５がオフセットし、あわせてリテーナ４６がオフセットした場合におけるボール保持部４９の外周縁４９ａの幅広部５２ａ側の部位とリリーフバルブ収容孔４３の内周面との干渉や、該干渉に伴うリテーナ４６の傾倒を抑制することができる。

これにより、リテーナ４６の傾倒に基づきボール４５に作用する力Ｆ２及び該力Ｆ２の径方向成分Ｆ２ｘがほぼゼロとなることから、シート面５２における（２）式の成立をより一層容易化することができる。この結果、より容易にリリーフバルブ４２の開弁時における異音の発生を抑制することができる。

〔第４実施形態〕
図１１に示す本発明の第４実施形態は、リリーフバルブ収容孔４３のボール保持部４９と軸方向においてオーバーラップする領域にほぼ円環状の逃げ溝５６が形成されている。すなわち、前記リリーフバルブ収容孔４３は、該リリーフバルブ収容孔４３の軸方向においてボール保持部４９とオーバーラップする領域の内径が、軸部５０とオーバーラップする領域の内径よりも大きくなるように形成されている。

したがって、本実施形態のポンプ装置１によれば、前記リリーフバルブ収容孔４３に逃げ溝５６を設けたことから、該逃げ溝５６によってシート面５２のオフセット配置に伴ってリテーナ４６がオフセットした場合におけるボール保持部４９の外周縁４９ａとリリーフバルブ収容孔４３の内周面との干渉や、該干渉に伴うリテーナ４６の傾倒を抑制することができる。

これにより、前記第３実施形態と同様に、リテーナ４６の傾倒に基づきボール４５に作用する力Ｆ２及び該力Ｆ２の径方向成分Ｆ２ｘがほぼゼロとなることから、シート面５２における（２）式の成立をより一層容易化することができる。この結果、より容易にリリーフバルブ４２の開弁時における異音の発生を抑制することができる。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成を変更することも可能である。

例えば、前記各実施形態では、リリーフバルブ４２（リリーフバルブ収容孔４３）をコントロールバルブ３２の内部に設けるものとして説明したが、ポンプハウジング２に対してコントロールバルブ３２と別個に設けることも当然ながら可能である。

以上説明した各実施形態に基づくポンプ装置としては、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。

ポンプ装置は、その一つの態様において、ポンプ要素収容部を有するポンプハウジングと、前記ポンプハウジングに軸支される駆動軸と、前記ポンプハウジングに設けられ、リザーバタンクからの作動油の吸入に供される吸入口と、前記ポンプハウジングに設けられた吐出口と、前記ポンプ要素収容部内に収容され、前記駆動軸によって回転駆動されることにより前記吸入口から作動液を吸入し、かつ前記吐出口から作動液を吐出するポンプ要素と、前記ポンプハウジングに設けられ、前記吸入口に連通する吸入通路と、前記ポンプハウジングに設けられ、前記吐出口に連通する吐出通路と、前記ポンプハウジングに設けられ、断面ほぼ円形状に形成されたリリーフバルブ収容孔と、前記リリーフバルブ収容孔内の長手方向を軸方向とし、前記軸方向に延びる軸線との直交断面における前記リリーフバルブ収容孔の中心を通り、かつ前記軸線と平行な仮想線を中心軸線としたとき、前記リリーフバルブ収容孔の前記軸方向の一端側に設けられ、外周面が前記リリーフバルブ収容孔の内周面形状に沿って形成された円筒状のシートバルブと、前記軸方向に貫通するように前記シートバルブに設けられ、かつ前記軸方向の両端部の一端側が前記吐出通路と連通するように形成され、前記シートバルブの前記軸方向との直交断面における形成位置が、前記リリーフバルブ収容孔の略円形の断面のほぼ中心に位置するように設けられた貫通孔と、前記シートバルブの前記軸方向の他端側に設けられ、前記貫通孔を包囲するように環状に形成され、前記軸方向に延びる軸線との直交断面における中心が前記中心軸線に対してオフセットするように配置された弁座部と、前記弁座部に離着座することによって前記貫通孔の開閉を行う球状の弁体と、前記リリーフバルブ収容孔内において前記軸方向へ移動可能に設けられ、前記弁体よりも前記軸方向の他端側に配置され、前記弁体を保持する弁体保持部と、前記弁体保持部から前記軸方向の他端側に延びるように形成された軸部と、を有するリテーナと、前記リリーフバルブ収容孔内に設けられ、前記リテーナに保持された前記弁体が前記弁座部に着座する方向へ前記リテーナを付勢するコイルスプリングと、前記シートバルブよりも前記軸方向の他端側において前記リリーフバルブ収容孔に開口するように設けられ、前記リリーフバルブ収容孔内の作動液を前記吸入通路側へ排出するリリーフ孔と、を備え、前記弁体が前記弁座部に着座した状態において、前記弁体の前記貫通孔に臨む領域に作用する作動液の圧力に基づく押圧力Ｆ１のうち前記中心軸線に対する径方向成分をＦ１ｘ、前記中心軸線に対する前記リテーナの傾きに基づき前記弁体に作用する力Ｆ２のうち、前記押圧力Ｆ１の径方向成分Ｆ１ｘを減少させるように作用する前記中心軸線に対する径方向成分をＦ２ｘ、前記コイルスプリングの付勢力に基づき前記弁体に作用する力Ｆ３のうち、前記押圧力Ｆ１の径方向成分Ｆ１ｘを減少させるように作用する前記中心軸線に対する径方向成分をＦ３ｘとしたとき、前記弁座部は、

を満足するように形成されている。

前記ポンプ装置の好ましい態様において、前記弁体保持部の外周縁と前記リリーフバルブ収容孔の内周面との間の前記中心軸線に対する径方向の直径隙間をｅ、前記弁座部の中心と前記中心軸線との間の前記中心軸線に対する径方向オフセット量をｈとしたとき、前記弁座部は、

を満足するように形成されている。

別の好ましい態様では、前記ポンプ装置の態様のいずれかにおいて、前記コイルスプリングは、前記軸方向の一端側の端部に、前記中心軸線に対する径方向の大きさが前記軸方向の他端側から一端側に向かって徐々に小さくなるテーパ状部を有する。

さらに別の好ましい態様では、前記ポンプ装置の態様のいずれかにおいて、前記コイルスプリングは、コイル状に形成された鋼線であって、前記力Ｆ３は、前記鋼線の両端部のうち前記軸方向の一端側の端部と、前記中心軸線に対する前記鋼線の前記軸方向の一端側の端部と反対側の部位と、のそれぞれが前記リテーナに対して前記軸方向に付勢する際の力の差に基づき前記弁体に作用する力である。

さらに別の好ましい態様では、前記ポンプ装置の態様のいずれかにおいて、前記リリーフバルブ収容孔は、前記軸方向において前記弁体保持部とオーバーラップする領域の内径が、前記軸方向において前記軸部とオーバーラップする領域の内径よりも大きくなるように形成されている。

１…ポンプ装置
２…ポンプハウジング
２ａ…ポンプ要素収容室（ポンプ要素収容部）
３…駆動軸
４…ポンプ要素
２１…第１吸入口
２２…吸入通路
２３…リザーバタンク
２４…第２吸入口
２８…第１吐出口
３０…吐出通路
３１…第２吐出口
４２…リリーフバルブ
４３…リリーフバルブ収容孔
４４…シートバルブ
４５…ボール（弁体）
４６…リテーナ
４７…コイルスプリング
４８…リリーフ孔
４９…ボール保持部（弁体保持部）
５０…軸部
５１…貫通孔
５２…シート面（弁座部）

Claims

ポンプ要素収容部を有するポンプハウジングと、
前記ポンプハウジングに軸支される駆動軸と、
前記ポンプハウジングに設けられ、リザーバタンクからの作動油の吸入に供される吸入口と、
前記ポンプハウジングに設けられた吐出口と、
前記ポンプ要素収容部内に収容され、前記駆動軸によって回転駆動されることにより前記吸入口から作動液を吸入し、かつ前記吐出口から作動液を吐出するポンプ要素と、
前記ポンプハウジングに設けられ、前記吸入口に連通する吸入通路と、
前記ポンプハウジングに設けられ、前記吐出口に連通する吐出通路と、
前記ポンプハウジングに設けられ、断面ほぼ円形状に形成されたリリーフバルブ収容孔と、
前記リリーフバルブ収容孔内の長手方向を軸方向とし、前記軸方向に延びる軸線との直交断面における前記リリーフバルブ収容孔の中心を通り、かつ前記軸線と平行な仮想線を中心軸線としたとき、
前記リリーフバルブ収容孔の前記軸方向の一端側に設けられ、外周面が前記リリーフバルブ収容孔の内周面形状に沿って形成された円筒状のシートバルブと、
前記軸方向に貫通するように前記シートバルブに設けられ、かつ前記軸方向の両端部の一端側が前記吐出通路と連通するように形成され、前記シートバルブの前記軸方向との直交断面における形成位置が、前記リリーフバルブ収容孔の略円形の断面のほぼ中心に位置するように設けられた貫通孔と、
前記シートバルブの前記軸方向の他端側に設けられ、前記貫通孔を包囲するように環状に形成されたシート面を有し、前記シート面は前記軸方向に延びる軸線との直交断面における中心が前記中心軸線に対してオフセットするように配置され、かつ前記シート面が前記リリーフバルブ収容孔の前記軸方向に対して傾斜して形成され、前記シート面の径方向における幅寸法が周方向で漸次変化する弁座部と、
前記シート面に離着座することによって前記貫通孔の開閉を行う球状の弁体と、
前記リリーフバルブ収容孔内において前記軸方向へ移動可能に設けられ、前記弁体よりも前記軸方向の他端側に配置され、前記弁体を保持する弁体保持部と、前記弁体保持部から前記軸方向の他端側に延びるように形成された軸部と、を有するリテーナと、
前記リリーフバルブ収容孔内に前記中心軸線に沿って設けられ、前記リテーナに保持された前記弁体が前記シート面に着座する方向へ前記リテーナを付勢するコイルスプリングと、
前記シートバルブよりも前記軸方向の他端側において前記リリーフバルブ収容孔に開口するように設けられ、前記リリーフバルブ収容孔内の作動液を前記吸入通路側へ排出するリリーフ孔と、を備え、
前記弁体が前記シート面に着座した状態において、前記弁体の前記貫通孔に臨む領域に作用する作動液の圧力に基づく押圧力Ｆ１のうち前記中心軸線に対する径方向成分をＦ１ｘ、前記コイルスプリングの付勢力が前記リテーナに作用することによって前記弁座部の前記シート面がオフセットして配置されたことに起因して前記中心軸線に対し傾いた前記リテーナから前記弁体に作用する力Ｆ２のうち、前記押圧力Ｆ１の径方向成分Ｆ１ｘを減少させるように作用する前記中心軸線に対する径方向成分をＦ２ｘ、前記コイルスプリングの付勢力が前記リテーナに作用することによって前記リテーナに当接する前記コイルスプリングの座巻部の剛性が周方向に偏移することに起因して前記リテーナから前記弁体に作用する力Ｆ３のうち、前記押圧力Ｆ１の径方向成分Ｆ１ｘを減少させるように作用する前記中心軸線に対する径方向成分をＦ３ｘとしたとき、
前記弁座部は、

を満足するように形成されていることを特徴とするポンプ装置。
請求項１に記載のポンプ装置において、
前記弁体保持部の外周縁と前記リリーフバルブ収容孔の内周面との間の前記中心軸線に対する径方向の直径隙間をｅ、前記弁座部の中心と前記中心軸線との間の前記中心軸線に対する径方向オフセット量をｈとしたとき、
前記弁座部は、

を満足するように形成されていることを特徴とするポンプ装置。
請求項１に記載のポンプ装置において、
前記コイルスプリングは、前記軸方向の一端側の端部に、前記中心軸線に対する径方向の大きさが前記軸方向の他端側から一端側に向かって徐々に小さくなるテーパ状部を有することを特徴とするポンプ装置。
請求項１に記載のポンプ装置において、
前記コイルスプリングは、コイル状に形成された鋼線であって、
前記力Ｆ３は、前記鋼線の両端部のうち前記軸方向の一端側の端部と、前記中心軸線に対する前記鋼線の前記軸方向の一端側の端部と反対側の部位と、のそれぞれが前記リテーナに対して前記軸方向に付勢する際の力の差に基づき前記弁体に作用する力であることを特徴とするポンプ装置。
請求項１に記載のポンプ装置において、
前記リリーフバルブ収容孔は、前記軸方向において前記弁体保持部とオーバーラップする領域の内径が、前記軸方向において前記軸部とオーバーラップする領域の内径よりも大きくなるように形成されていることを特徴とするポンプ装置。