(57)【要約】【課題】  スーパーチャージ効果の有無に関わらず、キャビテーションの発生を防止することができるポンプ装置を提供する。【解決手段】  オイルを吐出するポンプ機構１０と、一端が吸入流路４０３のリターン流路４０４との接続部分４０９よりもリザーバ３００側に接続され、他端側が吸入ポート１０ａに接続され、吸入流路４０３と並行に設けられたバイパス流路４０５、４０７と、バイパス流路４０５、４０７の途中に設けられ、吸入ポート１０ａの液圧が吸入流路４０３のリターン流路４０４との接続部分よりもリザーバ３００側の液圧よりも高い場合には、バイパス流路４０５、４０７を閉塞し、吸入ポート１０ａの液圧が吸入流路４０３のリターン流路４０４との接続部分４０９よりもリザーバ３００側の液圧よりも低い場合には、バイパス流路４０５、４０７を開放するスプール弁２０と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リザーバに貯留されている液体を吸入ポートから吸入して、吐出ポートから液体を吐出するポンプ機構と、
前記リザーバと前記吸入ポートを接続する吸入流路と、
前記吸入流路に接続され、前記ポンプ機構によって吐出された液体のうち余剰となった液体をリターン流として前記吸入流路に流入させるリターン流路と、
一端が前記リザーバ、もしくは前記吸入流路の前記リターン流路との接続部分よりも前記リザーバ側に接続され、他端が前記吸入ポートに接続されたバイパス流路と、
前記リターン流が前記吸入流路に流入する場合には前記バイパス流路を閉塞し、前記リターン流が前記吸入流路に流入しない場合には前記バイパス流路を開放する弁と、を有することを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
前記弁は、バイパス流路の流路中に設けられ、前記吸入ポートの液圧が、リザーバ、もしくは前記吸入流路と前記リターン流路との接続部よりもリザーバ側の液圧よりも高い場合には、前記バイパス流路を閉塞し、
前記吸入ポートの液圧が、リザーバ、もしくは前記吸入流路と前記リターン流路との接続部よりも前記リザーバ側の液圧より低い場合には、前記バイパス流路を開放することを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項３】
前記弁は、
本体と、
前記本体内に設けられた空間部内を摺動可能に設けられた弁体と、を有し、
前記本体には、     
前記バイパス流路の前記リザーバ側もしくは前記吸入流路側が接続され、前記空間部に連通する流入ポートと、
前記バイパス流路の前記吸入ポート側が接続され、前記空間部に連通する流出ポートと、
前記吸入ポートの液体が導入され、前記空間部に連通する圧力入力ポートと、が形成され、
前記圧力入力ポートから前記空間部に入力される前記吸入ポートの液圧が、前記流入ポートから前記空間部に入力される前記バイパス流路との接続部分よりも前記リザーバ側の前記吸入流路内の液圧よりも高い場合に、前記弁体が前記流出ポートを閉塞し、
前記圧力入力ポートから前記空間部に入力される前記吸入ポートの液圧が、前記流入ポートから前記空間部に入力される液圧よりも低い場合に、前記弁体が前記流出ポートを開放するように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポンプ装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャビテーションの発生を防止するポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、吐出ポートの下流側の流路と吸入ポートの上流側の吸入流路を接続する環流流路が設けられ、環流流路にリリーフバルブが設けられたポンプ装置が提案されている。このようなポンプ装置では、リリーフバルブが開くと、吐出ポートから吐出される正圧のオイルの一部が、環流流路を流通して、吸入されるオイルと合流し、吸入ポートにおける圧力低下が抑制されるスーパーチャージ効果によって、キャビテーションの発生が防止される。リリーフバルブが開いて、オイルが環流される場合には、吸入ポート側の吸入流路の断面積が小さい方が、環流されるオイルの流速が低下しないので、スーパーチャージ効果が十分に発揮される。一方で、リリーフバルブが閉じて、オイルが環流されない場合には、合流位置よりも吸入ポート側の吸入流路の断面積が小さいと、吸入流路を流通するオイルの管路抵抗が大きく、吸入ポートに流入するオイルが少なくなることで圧力が低下し、キャビテーションが発生する。
【０００３】
そこで、特許文献１に示されるように、合流位置と吸入ポートとの間の吸入流路の断面積を可変にする断面積可変部が設けられたポンプ装置が提案されている。このようなポンプ装置では、リリーフバルブが開いて、オイルが環流される場合に、断面積可変部によって前記断面積が縮小され、スーパーチャージの効果が十分に発揮されるとともに、リリーフバルブが閉じて、オイルが環流されない場合に、断面積可変部によって前記断面積が拡大され、上記管路抵抗が低下し、キャビテーションの発生が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１３６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、スーパーチャージ効果の有無に関わらず、キャビテーションの発生を防止することができるポンプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（請求項１）本発明に係るポンプ装置は、リザーバに貯留されている液体を吸入ポートから吸入して、吐出ポートから液体を吐出するポンプ機構と、前記リザーバと前記吸入ポートを接続する吸入流路と、前記吸入流路に接続され、前記ポンプ機構によって吐出された液体のうち余剰となった液体をリターン流として前記吸入流路に流入させるリターン流路と、一端が前記リザーバ、もしくは前記吸入流路の前記リターン流路との接続部分よりも前記リザーバ側に接続され、他端が前記吸入ポートに接続されたバイパス流路と、前記リターン流が前記吸入流路に流入する場合には前記バイパス流路を閉塞し、前記リターン流が前記吸入流路に流入しない場合には前記バイパス流路を開放する弁と、を有する。
【０００７】
このように構成されたポンプ装置では、リターン流路に正圧のリターン流が流通しておらず、スーパーチャージの効果が得られない場合には、吸入流路を流通する液体の管路抵抗により、吸入ポートの液圧が、リザーバ側や吸入流路のリターン流路との接続部分よりもリザーバ側の液圧よりも低くなり、弁によってバイパス流路が開放される。これにより、リザーバからの液体が、バイパス流路からも流通して吸入ポートに導入され、リザーバと吸入ポート間の流路面積が大きくなることで、吸入ポートに吸入される液体の圧力の低下が抑制され、吸入ポートにおいてキャビテーションの発生が防止される。
【０００８】
また、リターン流路に正圧のリターン流が流通すると、スーパーチャージの効果によって、吸入ポートの液圧が、リザーバ側や吸入流路のリターン流路との接続部分よりもリザーバ側の液圧よりも高くなり、弁によってバイパス流路が閉塞される。これにより、リザーバと吸入ポート間の流路の断面積が、バイパス流路が開いている場合と比較して小さくなる。この結果、吸入ポートに流れるオイルの流速は、バイパス流路から流れ込むオイルによって低下しないため、スーパーチャージの効果が維持され、キャビテーションの発生が防止される。スーパーチャージ効果の有無に関わらず、キャビテーションの発生を防止することができるポンプ装置提供することができる。
【０００９】
（請求項２）前記弁は、バイパス流路の流路中に設けられ、前記吸入ポートの液圧が、リザーバ、もしくは前記吸入流路と前記リターン流路との接続部よりもリザーバ側の液圧よりも高い場合には、前記バイパス流路を閉塞し、前記吸入ポートの液圧が、リザーバ、もしくは前記吸入流路と前記リターン流路との接続部よりも前記リザーバ側の液圧より低い場合には、前記バイパス流路を開放することが好ましい。
【００１０】
これにより、吸入流路にリターン流が流入した場合には、吸入ポートの液圧が、リザーバ、もしくは吸入流路とリターン流路との接続部よりもリザーバ側の液圧よりも高くなるので、弁がバイパス流路を閉塞する。このため、リザーバと吸入ポート間の流路の断面積が、バイパス流路が開いている場合と比較して大きくならないので、確実に、スーパーチャージの効果が維持され、キャビテーションの発生が防止される。また、吸入流路にリターン流が流入しない場合には、吸入ポートの液圧が、リザーバ、もしくは吸入流路とリターン流路との接続部よりもリザーバ側の液圧より低くなるので、弁がバイパス流路を開放する。このため、リザーバと吸入ポート間の流路面積が大きくなるので、確実に、吸入ポートに吸入される液体の圧力の低下が抑制され、吸入ポートにおいてキャビテーションの発生が防止される。
【００１１】
（請求項３）前記弁は、本体と、前記本体内に設けられた空間部内を摺動可能に設けられた弁体と、を有し、前記本体には、前記バイパス流路の前記リザーバ側もしくは前記吸入流路側が接続され、前記空間部に連通する流入ポートと、前記バイパス流路の前記吸入ポート側が接続され、前記空間部に連通する流出ポートと、前記吸入ポートの液体が導入され、前記空間部に連通する圧力入力ポートと、が形成され、前記圧力入力ポートから前記空間部に入力される前記吸入ポートの液圧が、前記流入ポートから前記空間部に入力される前記バイパス流路との接続部分よりも前記リザーバ側の前記吸入流路内の液圧よりも高い場合に、前記弁体が前記流出ポートを閉塞し、前記圧力入力ポートから前記空間部に入力される前記吸入ポートの液圧が、前記流入ポートから前記空間部に入力される液圧よりも低い場合に、前記弁体が前記流出ポートを開放するように構成されていることが好ましい。
【００１２】
このように構成された弁は、流入ポートと圧力入力ポートに入力される液圧によって弁体が摺動して、バイパス流路が開放又は閉塞されるという単純な構造なので、弁体を付勢する付勢部材が不要であり、また、電磁弁を用いた構成と比較して電気的な制御が不要であり、製作が容易であり、ポンプ装置の製造コストが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】スプール弁が閉じている状態におけるポンプ装置を含む車両及び当該車両の油路である。
【図２】スプール弁が開いている状態におけるポンプ装置を含む車両及び当該車両の油路である。
【図３】ポンプ回転速度と吐出流量及び圧力との関係を表したグラフである。
【図４】経過時間とスーパーチャージの有無、スプール弁の状態、及び圧力の関係を表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（ポンプ装置の油路）
以下に、本実施形態のポンプ装置１００が搭載される車両１０００及び当該車両１０００の油路について説明する。図１に示すように、車両１０００は、ポンプ装置１００、外部機器２００、リザーバ３００を有している。
【００１５】
外部機器２００は、ポンプ装置１００によってオイルが供給される機器であり、例えば、トランスミッション、クラッチ、エンジンである。外部機器２００は、流入ポート２０１、リターンポート２０２、リザーバポート２０３を有している。リザーバ３００は、オイルを貯留するものである。
【００１６】
ポンプ装置１００は、ポンプ機構１０と、スプール弁２０と、供給流路４０１の一部、吸入流路４０３の一部、リターン流路４０４の一部、第一バイパス流路４０５、第二バイパス流路４０７、圧力導入路４０６を備える。ポンプ機構１０は、吸入ポート１０ａからオイルを吸入して、吐出ポート１０ｂからオイルを吐出する。
【００１７】
供給流路４０１は、吐出ポート１０ｂと流入ポート２０１を接続している。リザーバ流路４０２は、リザーバポート２０３とリザーバ３００を接続している。吸入流路４０３は、リザーバ３００と吸入ポート１０ａを接続している。リターン流路４０４は、リターンポート２０２と吸入流路４０３の途中部分を接続している。
【００１８】
ポンプ機構１０が稼働すると、リザーバ３００に貯留されているオイルが、吸入流路４０３を流通して吸入ポート１０ａに吸入され、吐出ポート１０ｂから供給流路４０１に吐出され、流入ポート２０１から外部機器２００に供給される。なお、ポンプ機構１０の回転速度によって、外部機器２００に必要以上のオイルが流入した場合、余剰のオイルがリターン流として、リターン流路４０４に流れ込んで、吸入流路４０３に流入する。一方で、余剰のオイルがない場合は、リターン流路４０４にオイルが流れ込まない。リターンポート２０２からリターン流路４０４に吐出されるオイルは正圧である。また、外部機器２００に供給されたオイルのうち、リターン流路４０４から吐出されたオイル以外のオイルは、リザーバ流路４０２を介して、リザーバ３００に排出される。
【００１９】
なお、図１及び図２において、Ｐの数は、各流路における油圧の大きさを便宜的に表したものである。図１や図２に示すように、吸入流路４０３を流通するオイルは、配管抵抗４０３ａ、４００ｂによって油圧が低下する。
【００２０】
スプール弁２０は、吸入流路４０３に接続した第一バイパス流路４０５と吸入ポート１０ａに接続した第二バイパス流路４０７との間に設けられている。スプール弁２０は、内部に空間部２０ａが設けられた本体２０ｅと、空間部２０ａ内に摺動可能に設けられたブロック状の弁体２１とから構成されている。本体２０ｅには、空間部２０ａ内に連通する流入ポート２０ｂ、圧力入力ポート２０ｃ、流出ポート２０ｄが形成されている。流入ポート２０ｂと圧力入力ポート２０ｃは、弁体２１を挟んで対向して配置されている。弁体２１が流入ポート２０ｂ側に移動した状態では（図１の状態）、流出ポート２０ｄは弁体２１によって閉塞される。また、弁体２１が圧力入力ポート２０ｃ側に移動した状態では（図２の状態）、流入ポート２０ｂと流出ポート２０ｄは空間部２０ａを介して連通している。
【００２１】
流入ポート２０ｂには、第一バイパス流路４０５の一端が接続されている。第一バイパス流路４０５の他端は、吸入流路４０３とリターン流路４０４の接続部分４０９よりもリザーバ３００側の吸入流路４０３に接続している。圧力入力ポート２０ｃは、圧力導入路４０６の一端が接続している。なお、圧力導入路４０６の他端は、吸入流路４０３とリターン流路４０４の接続部分４０９よりも吸入ポート１０ａ側の吸入流路４０３に接続している。圧力入力ポート２０ｃには、圧力導入路４０６が吸入流路４０３に接続している部分の吸入流路４０３の油圧、つまり、吸入ポート１０ａの油圧である導入油圧Ｐｓ２が導入される。流出ポート２０ｄには、第二バイパス流路４０７の一端が接続されている。第二バイパス流路４０７の他端は、吸入ポート１０ａに接続している。
【００２２】
（スプール弁の動作）
以下の説明において、図１や図２に示す吸入油圧Ｐｓ１は、第一バイパス流路４０５が吸入流路４０３に接続している部分４０８の吸入流路４０３内の油圧である。ポンプ機構１０が稼働している状態で、外部機器２００からリターン流路４０４へ正圧のオイルが流出する場合には（リターン流有り）、リターン流路４０４から吸入流路４０３にオイルが流入し、当該オイルが勢い良く吸入ポート１０ａ側に流れるスーパーチャージの効果によって、導入油圧Ｐｓ２が、吸入油圧Ｐｓ１より高くなる。
【００２３】
すると、図１に示すように、弁体２１が流入ポート２０ｂ側に引き寄せられ、弁体２１によって、流出ポート２０ｄが閉塞され（スプール弁２０が閉状態）、第一バイパス流路４０５及び第二バイパス流路４０７にオイルが流れない。
【００２４】
一方で、ポンプ機構１０が稼働している状態で、外部機器２００からリターン流路４０４へのオイルの流出が無い場合には（リターン流無し）、リザーバ３００から流れるオイルが、吸入流路４０３内に設けられた配管抵抗により、導入油圧Ｐｓ２が吸入油圧Ｐｓ１より低くなる。すると、図２に示すように、弁体２１が圧力入力ポート２０ｃ側に引き寄せられ、弁体２１によって閉塞されていた流出ポート２０ｄが開口し（スプール弁２０が開状態）、吸入流路４０３に加えて第一バイパス流路４０５及び第二バイパス流路４０７にもリザーバ３００からのオイルが流れ、吸入ポート１０ａにおける油圧の低下が抑制される。
【００２５】
（スーパーチャージの有無によるスプール弁の動作及び圧力変化）
ポンプ機構１０は、エンジンやモータによって回転される。図３に示すように、ポンプ機構１０の回転速度（以下、ポンプ回転速度と略す）が速くなるに従って、吐出ポート１０ｂから吐出されるオイルの吐出流量は増大する。吸入油圧Ｐｓ１は、負圧であり、ポンプ回転速度が速くなるに従って低下し、ポンプ回転速度が所定回転速度に達すると一定となる。
【００２６】
図３に示すように、導入油圧Ｐｓ２は、負圧であり、ポンプ回転速度が速くなるに従って低下する。外部機器２００からリターン流路４０４へのオイルの流出が有り、リターン流が吸入流路４０３に流入して、スーパーチャージが有る場合には、導入油圧Ｐｓ２は吸入油圧Ｐｓ１より高い（図４のＴ０〜Ｔ１、Ｔ３以降の状態）。この状態では、上述したように、スプール弁２０は閉状態である。
【００２７】
一方で、外部機器２００からリターン流路４０４へのオイルの流出が無く、スーパーチャージが無い場合には、導入油圧Ｐｓ２は吸入油圧Ｐｓ１より低くなる（図３示、図４のＴ２〜Ｔ４）。このため、上述したように、スプール弁２０が開状態となり（図４のＴ２）、第一バイパス流路４０５及び第二バイパス流路４０７を介して吸入ポート１０ａにオイルが供給されることによって、第一バイパス流路４０５及び第二バイパス流路４０７を介して吸入ポート１０ａにオイルが供給されない場合（図３や図４の一点鎖線）と比較して、吸入ポート１０ａにおける油圧（Ｐｓ２）の低下が抑制される。なお、図３や図４の一点鎖線で示す油圧は、バイパス流路が設けられていない上記した従来のポンプの吸入ポートの油圧である。また、図３に示すように、スーパーチャージが無い場合には、ポンプ回転速度が所定回転速度に達すると、導入油圧Ｐｓ２は一定となる。
【００２８】
リターン流が無い状態からリターン流が有る状態になると（図４のＴ３）、スーパーチャージの効果により、導入油圧Ｐｓ２が上昇して、導入油圧Ｐｓ２が吸入油圧Ｐｓ１より高くなると（図４のＴ４）、スプール弁２０が閉状態となり、第一バイパス流路４０５及び第二バイパス流路４０７にオイルが流れなくなる。
【００２９】
（本実施形態の効果）
以上の説明から明らかなように、外部機器２００からリターン流路４０４に正圧の液体が流通しておらず、スーパーチャージの効果が得られない場合には、吸入流路４０３を流通するオイルの管路抵抗により、導入油圧Ｐｓ２が吸入油圧Ｐｓ１より低くなり、スプール弁２０によってバイパス流路４０５、４０７が開放される（図２の状態）。これにより、リザーバ３００からの液体が、バイパス流路４０５、４０７からも流通して吸入ポート１０ａに導入され、リザーバ３００と吸入ポート１０ａ間の流路面積が、バイパス流路４０５、４０７が閉じている場合と比較して大きくなる。この結果、図３や図４に示すように、バイパス流路が設けられていない上記した従来のポンプの吸入ポートの油圧（一点鎖線示）と比較して、吸入ポート１０ａに吸入されるオイルの油圧（Ｐｓ２）の低下が抑制され、吸入ポート１０ａにおいてキャビテーションの発生が防止される。
【００３０】
一方で、外部機器２００からリターン流路４０４に正圧の液体が流通すると、スーパーチャージの効果によって、導入油圧Ｐｓ２が吸入油圧Ｐｓ１より高くなり、スプール弁２０によってバイパス流路４０５、４０７が閉塞される（図１の状態）。これにより、リザーバ３００と吸入ポート１０ａ間の流路の断面積が、バイパス流路４０５、４０７が開いている場合と比較して小さくなる。この結果、吸入ポート１０ａに流れるオイルの流速は、バイパス流路４０５、４０７から流れ込むオイルによって低下しないため、スーパーチャージの効果が維持され、キャビテーションの発生が防止される。
【００３１】
上記のように構成されたスプール弁２０は、流入ポート２０ｂと圧力入力ポート２０ｃに入力される油圧によって弁体２１が摺動して、バイパス流路４０５、４０７が開放又は閉塞されるという単純な構造なので、弁体２１を付勢する付勢部材が不要であり、また、電磁弁を用いた構成と比較して電気的な制御が不要であり、製作が容易であり、ポンプ装置１００の製造コストが抑制される。また、弁体２１を付勢するスプリング等の付勢部材も不要であるので、弁体２１を付勢する付勢部材の付勢力の調整も不要であり、ポンプ装置１００の製造コストが抑制される。
【００３２】
（別の実施形態）
以上説明した実施形態では、弁体２１の流入ポート２０ｂからの液圧を受ける面と、弁体２１の圧力入力ポート２０ｃからの液圧を受ける面の面積は同一である。しかし、弁体２１の流入ポート２０ｂからの液圧を受ける面と、弁体２１の圧力入力ポート２０ｃからの液圧を受ける面の面積が異なり、弁体２１を付勢するスプリング等の付勢部材が設けられている実施形態であっても差し支え無い。
【００３３】
上記説明した実施形態では、外部機器２００に供給されたオイルのうち、リターン流路４０４から流出するオイル以外のオイルは、リザーバ流路４０２を介して、リザーバ３００に排出される。しかし、外部機器２００に供給されたオイルの全てがリターン流路４０４から流出する実施形態であっても差し支え無い。
【００３４】
以上説明した実施形態では、第一バイパス流路４０５は、吸入流路４０３とリターン流路４０４の接続部分４０９よりもリザーバ３００側の吸入流路４０３に接続している。しかし、第一バイパス流路４０５が、リザーバ３００に接続している実施形態であっても差し支え無い。この実施形態の場合であっても、導入油圧Ｐｓ２がリザーバ３００内の油圧（吸入油圧Ｐｓ１、大気圧）より高い場合には、スプール弁２０は、バイパス流路４０５、４０７を閉塞する。一方で、導入油圧Ｐｓ２がリザーバ３００内の油圧より低い場合には、スプール弁２０は、バイパス流路４０５、４０７を開放する。
【００３５】
なお、導入油圧Ｐｓ２は吸入ポート１０ａの油圧である。以上の説明において、吸入ポート１０ａの油圧とは、吸入ポート１０ａに隣接する吸入流路４０３の油圧であり、吸入流路４０３とリターン流路４０４との接続部よりも吸入ポート１０ａ側の吸入ポート４０３の油圧のことを指す。
【００３６】
なお、ポンプ機構１０には、ベーンポンプ、トロコイド歯車を用いたポンプや、スクリューポンプ等が含まれる。また、オイル以外の液体を吐出するポンプ機構１０であっても差し支え無い。
【符号の説明】
【００３７】
１０…ポンプ機構、１０ａ…吸入ポート、１０ｂ…吐出ポート、２０…スプール弁（弁）、２０ａ…空間部、２０ｂ…流入ポート、２０ｂ…流出ポート、２０ｃ…圧力入力ポート、２１…弁体、１００…ポンプ装置、１０１…第一吸入流路（吸入流路）、１０２…第二吸入流路（吸入流路）、２００…外部機器、３００…リザーバ、４０４…リターン流路、４０３…吸入流路、４０５…第一バイパス流路（バイパス流路）、４０６…第二バイパス流路（バイパス流路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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