(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レリーフ弁を内蔵した油圧ポンプを電気モータで駆動する電動油圧ポンプユニットを２個配置し、各油圧ポンプの吐出ポートに油圧ポンプ側への圧油の逆流を阻止する逆止弁を接続し、各逆止弁の出口を互いに接続して油圧機器に接続し、各油圧ポンプの吸入ポートを独立してリザーバに接続し、一方の油圧ポンプのレリーフ弁の開弁圧と締切圧との圧力範囲以内に他方の油圧ポンプのレリーフ弁の開弁圧と締切圧との油圧範囲が入るようにしたことを特徴とする電動油圧ポンプ装置。
【請求項２】
レリーフ弁を内蔵した油圧ポンプを電気モータで駆動する電動油圧ポンプユニットを２個配置し、各油圧ポンプの吐出ポートに油圧ポンプ側への圧油の逆流を阻止する逆止弁を接続し、各逆止弁の出口を互いに接続して油圧機器に接続し、各油圧ポンプの吸入ポートを独立してリザーバに接続し、一方の油圧ポンプのレリーフ弁の開弁圧が、他方の油圧ポンプのレリーフ弁の開弁圧と締切圧との油圧範囲内に入り、前記一方の油圧ポンプのレリーフ弁の締切圧が前記他方の油圧ポンプのレリーフ弁の締切圧以上となるようにしたことを特徴とする電動油圧ポンプ装置。
【請求項３】
前記油圧ポンプがパイロット式レリーフ弁を内蔵した油圧ベーンポンプであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動油圧ポンプ装置。
【請求項４】
前記油圧機器が電気自動車又はハイブリッド車の油圧パワーステアリング装置の油圧シリンダであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電動油圧ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の油圧ポンプを電気モータによって駆動する電動油圧ポンプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バスやトラック等の大型の電気自動車やハイブリッド車においては、油圧パワーステアリング装置などの油圧源として、電動モータで駆動される吐出流量の多い油圧ポンプが必要となる。しかしながら、一般に車両に搭載する場合、電動モータは、２００ボルト以上の高電圧システムを採用しても、許容電流の関係上、また取付けスペースの制約から大きな電動モータを使用することは困難である。そこで、吐出流量の小さい油圧ポンプを電動モータで駆動する電動油圧ポンプユニットを２個搭載し、夫々の吐出ポートを接続して油圧パワーステアリング装置の油圧シリンダに接続している。そして、油圧パワーステアリング装置の最大アシスト力を制限するために、両油圧ポンプの吐出ポートを接続した後にレリーフ弁が接続され最大吐出圧力を規制している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
２個の電動油圧ポンプユニットの吐出ポートを接続した後にレリーフ弁を接続する構成では、レリーフ弁からのバイパス流を使って油圧ポンプの吸入性能を高めるためのスーパーチャージ機構が使えなくなり、キャビテーションが発生して騒音が生じることがあり、またレリーフ弁のドレン配管が別途必要になる問題があった。
【０００４】
従って、各油圧ポンプにレリーフ弁を内蔵する方がよいが、各油圧ポンプに内蔵したレリーフ弁のレリーフ圧力を同一にすることは極めて困難であり、レリーフ弁を夫々設けた複数の油圧ポンプの吐出ポートを単純に接続しただけでは、レリーフ圧力が低い方のレリーフ弁が開くと、高い方の油圧ポンプの吐出油が流れ込み、レリーフ圧力が低い方の油圧ポンプの吸入管からリザーバに油が逆流し、リザーバの油面が盛り上がって油が溢れたり、オイルミストが飛散する不具合が発生する。また、レリーフ圧力が高い方の油圧ポンプでは吸入特性が悪くなり、キャビテーションが発生して振動、騒音が発生したりする。
【０００５】
本発明は、係る従来の不具合を解消するためになされたもので、レリーフ圧力が低いレリーフ弁に他の油圧ポンプの吐出ポートから吐出油が流入することを阻止し、複数の電動油圧ポンプユニットの吐出ポートを接続し必要な吐出量を確保することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、レリーフ弁を内蔵した油圧ポンプを電気モータで駆動する電動油圧ポンプユニットを２個配置し、各油圧ポンプの吐出ポートに油圧ポンプ側への圧油の逆流を阻止する逆止弁を接続し、各逆止弁の出口を互いに接続して油圧機器に接続し、各油圧ポンプの吸入ポートを独立してリザーバに接続し、一方の油圧ポンプのレリーフ弁の開弁圧と締切圧との圧力範囲以内に他方の油圧ポンプのレリーフ弁の開弁圧と締切圧との油圧範囲が入るようにしたことである。
【０００９】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、レリーフ弁を内蔵した油圧ポンプを電気モータで駆動する電動油圧ポンプユニットを２個配置し、各油圧ポンプの吐出ポートに油圧ポンプ側への圧油の逆流を阻止する逆止弁を接続し、各逆止弁の出口を互いに接続して油圧機器に接続し、各油圧ポンプの吸入ポートを独立してリザーバに接続し、一方の油圧ポンプのレリーフ弁の開弁圧が、他方の油圧ポンプのレリーフ弁の開弁圧と締切圧との油圧範囲内に入り、前記一方の油圧ポンプのレリーフ弁の締切圧が前記他方の油圧ポンプのレリーフ弁の締切圧以上となるようにしたことである。
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１又は２に記載の電動油圧ポンプ装置において、前記油圧ポンプがパイロット式レリーフ弁を内蔵した油圧ベーンポンプであることである。
【００１０】
請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至３のいずれかに記載の電動油圧ポンプ装置において、前記油圧機器が電気自動車又はハイブリッド車の油圧パワーステアリング装置の油圧シリンダであることである。
【００１３】
【発明の作用・効果】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、レリーフ弁を内蔵した油圧ポンプを備えた電動油圧ポンプユニットを２個配置し、各油圧ポンプの吐出ポートを逆止弁を介在して互いに接続したので、レリーフ圧力が低いレリーフ弁が開いても、他の油圧ポンプの吐出油が開いたレリーフ弁に流れ込むことを阻止できる。これにより、レリーフ圧力が低い油圧ポンプの吸入ポートからリザーバに油が逆流してリザーバから溢れたり、オイルミストが飛散することを防止できる。また、他の油圧ポンプでは、吸入特性が悪化してキャビテーションが発生することがなくなる。
そして、一方の油圧ポンプのレリーフ弁の開弁圧と締切圧との圧力範囲以内に他方の油圧ポンプのレリーフ弁の開弁圧と締切圧との油圧範囲が入るようにしたので、各油圧ポンプの吐出ポートから油圧機器に流れる油を合流した流量に対するレリーフ圧力の特性が２段の段付き特性となることがなく、例えば油圧パワーステアリング装置の据え切りエンドでのフィーリングをよくすることができる。
【００１４】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、レリーフ弁を夫々設けた２個の油圧ポンプの吐出ポートを逆止弁を介在して互いに接続し、一方のレリーフ弁の開弁圧が他方のレリーフ弁の開弁圧と締切圧との油圧範囲に入るようにし、一方のレリーフ弁の締切圧が他方のレリーフ弁の締切圧以上になるようにしたので、各油圧ポンプの吐出ポートから油圧機器に流れる油を合流した流量に対するレリーフ圧力の特性が２段の段付き特性となることがなく、例えば油圧パワーステアリング装置の据え切りエンドでのフィーリングをよくすることができる。
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、油圧ポンプに内蔵されたパイロット式レリーフ弁は、レリーフ弁が開き始める開弁圧と油圧ポンプの吐出ポートから油圧機器に流れる油の流量がゼロになる締切圧との差が小さく、２個のパイロット式レリーフ弁のレリーフ圧力を同一にすることは極めて困難であるので、一方の油圧ポンプのパイロット式レリーフ弁の開弁圧と締切圧との圧力範囲以内に他方の油圧ポンプのパイロット式レリーフ弁の開弁圧と締切圧との油圧範囲が入るようにし、又は、一方のパイロット式レリーフ弁の開弁圧が他方のパイロット式レリーフ弁の開弁圧と締切圧との油圧範囲に入るようにし、且つ一方のパイロット式レリーフ弁の締切圧が他方のパイロット式レリーフ弁の締切圧以上になるようにしている。これにより、パイロット式レリーフ弁を内蔵した２個の油圧ポンプの吐出ポートから油圧機器に流れる油を合流した流量に対するレリーフ圧力の特性が２段の段付き特性となることがなく、例えば油圧パワーステアリング装置の据え切りエンドでのフィーリングをよくすることができる。
【００１５】
上記のように構成した請求項４に係る発明においては、レリーフ弁を内蔵した油圧ポンプを備えた電動油圧ポンプユニットを２個配置し、客油圧ポンプの吐出ポートを逆止弁を介在して互いに接続して電気自動車又はハイブリッド車の油圧パワーステアリング装置の油圧シリンダに接続したので、取付けスペースが小さい電動油圧ポンプユニットを複数個設けることにより、取付けスペースの制約が解消できるとともに、必要な油の流量を油圧パワーステアリング装置の性能を損なうことなく確保することができる。
【００１６】
【実施の形態】
以下本発明の第１の実施の形態に係る電動油圧ポンプ装置を図面に基づいて説明する。図１において、レリーフ弁を内蔵した油圧ポンプを電気モータで駆動する電動油圧ポンプユニット１ａ，１ｂが２個配置されている。電気モータ２ａ，２ｂにより駆動される油圧ポンプ３ａ，３ｂのハウジングに内蔵されたレリーフ弁４ａ，４ｂの圧力導入口は油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出側に連通され、レリーフポートは吸入側に連通されている。油圧ポンプ３ａ，３ｂの吸入ポート５ａ，５ｂは吸入管６ａ，６ｂによりリザーバ７に夫々独立して接続されている。
【００１７】
油圧ポンプ３ａ，３ａの吐出ポート８ａ、８ｂは、吐出管９ａ，９ｂにより逆止弁１０ａ，１０ｂの流入口に接続され、逆止弁１０ａ，１０ｂの流出口は互いに接続されて油圧機器である油圧パワーステアリング装置の油圧シリンダ１１に接続されている。逆止弁１０ａ，１０ｂは、油圧ポンプ３ａ，３ｂ側からシリンダ１１方向への圧油の流れを許容するが、油圧ポンプ３ａ，３ｂ側への圧油の逆流を阻止するものである。
【００１８】
次に、レリーフ弁４ａ，４ｂを内蔵した油圧ポンプ３ａ，３ｂの具体例としてパイロット式レリーフ弁４を内蔵した油圧ベーンポンプ３を図２に基づいて説明する。一体に固定されたフロントハウジング１４とリヤハウジング１５との間に形成された収納室１６には、チークプレート１７、カムリング１８及びプレッシャプレート１９が積層されて収納され、ピン１９により回り止めされている。カムリング１８の内周に形成されたカム孔２０にはロータ２１が回転可能に配置されている。２２はフロントハウジング１４の中心部に形成された貫通穴で、この貫通穴にはフロントハウジング１４の端面に固定される電気モータモータ２ａ，２ｂの出力軸が挿通される。かかる出力軸はチークプレート１７を貫通し、カム孔２０内でロータ２１とスプライン嵌合される。ロータ２１には、外周部分に多数のスリットが放射状に刻設され、該スリットにベーンが半径方向に摺動可能に嵌挿されている。カムリング１８のカム孔２０は、チークプレート１７及びプレッシャプレート１９により両側を閉鎖され、ロータ２１外周との間でポンプ室を形成し、ベーンによって吸入領域と吐出領域とに区画される。
【００１９】
リヤハウジング１５には吸入ポート５が形成され、吸入通路２３によりポンプ室の吸入領域に連通されている。プレッシャプレート１９は収納室１６のリヤハウジング１５側に摺動可能に嵌合され、圧縮スプリング２４によりカムリング１８側に付勢されている。ポンプ室の吐出領域から吐出された吐出油はプレッシャプレート１９に穿設された油路２５を通ってプレッシャプレート１９背面の吐出室２６に流入し、吐出通路２７を介して吐出ポート８から送出される。
【００２０】
リヤハウジング１５には、パイロット式レリーフ弁４の主スプール弁３０が摺動自在に嵌合する弁孔３１が穿設され、その開口端は栓部材３２によって閉塞されている。主スプール弁３０は、弁孔３１後部のパイロット室３３に介挿された圧縮スプリング３４のばね力により栓部材３２に押し付けられ、弁孔３１前部のレリーフ室３５に開口して吸入通路２３に連通される図略のレリーフポートを閉鎖している。このレリーフポートは主スプール弁３０が圧縮スプリング３４に抗して所定量摺動されると、レリーフ室３５に開口される。パイロット室３３は圧力導入口としての絞り穴２９により吐出室２６に連通されている。主スプール弁３０には、パイロット室３３側の端部からパイロット弁孔３６が軸線方向に穿設され、端部に弁座体３７が固定されている。パイロット弁孔３６内には、ボール弁３８が収納され、弁押えを介して圧縮スプリング３９により弁座体３７に形成された弁座４０に当接されている。弁座体３７にはパイロット室３３を弁座４０に連通する導入穴４１が穿設されている。パイロット弁孔３６のボール弁３８の背面側は、主スプール弁３０に半径方向に穿設された連通穴４２により前記レリーフポートに連通されている。
【００２１】
次に、上記第１の実施形態の作動について説明する。電気モータ２ａ，２ｂが起動されると、油圧ポンプ３ａ，３ｂが駆動され、吐出ポート８ａ，８ｂから吐出油が送出される。即ち、電気モータ２ａ，２ｂにより駆動軸２２が回転されると、ロータ２１が回転され、ベーンがカム孔２０のカム面の沿って進退しながらポンプ室を移動し、吸入ポート５に接続されたリザーバ７から吸入領域で油を吸入して吐出領域で吐出する。吐出された吐出油はプレッシャプレート１９に穿設された油路２５、吐出室２６、吐出通路２７を通って吐出ポート８ａ，８ｂから送出される。吐出ポート８ａ，８ｂから送出された吐出油は、逆止弁１０ａ，１０ｂにより油圧ポンプ３ａ，３ｂ側への逆流を阻止されて油圧シリンダ１１に供給され、油圧パワーステアリング装置を作動させる。
【００２２】
例えば、油圧パワーステアリング装置を据え切りした場合、ハンドルの据え切りエンドで油圧シリンダ１１のピストンがストロークエンドに位置すると、電動モータ２ａ，２ｂにより回転される油圧ベーンポンプ３ａ，３ｂから吐出される吐出油は封鎖状態になって油圧が上昇する。これにより、吐出室２６に絞り穴２９で連通されたパイロット室３３内の油圧が上昇し、ボール弁３８が圧縮スプリング３９のばね力に抗して弁座４０から離脱されると、油がパイロット室３３、パイロット弁孔３６、連通穴４２及びレリーフポートを通って油圧ベーンポンプ３ａ，３ｂの吸入通路２３側にバイパスされる。絞り穴２９を通過する油の流れによりパイロット室３３内の油圧が吐出室２６より低下し、前端面に吐出室２６と同じ油圧が作用し、後端面にパイロット室３３の油圧が作用する主スプール弁３０が圧縮スプリング３４のばね力に抗して後退され、吐出油がレリーフポートから吸入通路２３にバイパスされる。
【００２３】
このとき、逆止弁１０ａにより油圧ポンプ３ｂから３ａ、逆止弁１０ｂにより油圧ポンプ３ａから３ｂへの油の流れは規制されるので、例えば、レリーフ弁４ａの方が４ｂよりレリーフ圧が低くても、油圧ポンプ３ｂからの吐出油がレリーフ弁４ａから油圧ポンプ３ａの吸入ポート５ａを通ってリザーバ７に逆流することがない。
【００２４】
２個の油圧ポンプ３ａ，３ｂの各吐出ポート８ａ，８ｂに逆止弁１０ａ，１０ｂの流入口を接続し、逆止弁１０ａ，１０ｂの流出口を互いに接続して油圧パワーステアリング装置の油圧シリンダ１１に接続すると、レリーフ弁４ａ，４ｂが開き始める開弁圧P1a，P1bと油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出ポート８ａ，８ｂから油圧シリンダ１１に流れる油の流量がゼロになる締切圧P2a，P2bとの差が小さい例えばパイロット式レリーフ弁４を使用した場合には、レリーフ設定圧力の差で図３ (ｃ)に示すような２段の段付きレリーフ圧力特性となり、油圧パワーステアリング装置の据え切りエンドでのフィーリングを含む特性が悪くなる。即ち、レリーフ弁４ａ，４ｂをパイロット式レリーフ弁４にすると、開弁圧と締切圧との差が小さいので、これらレリーフ圧Ｐを同一にすることは極めて困難であり、例えば油圧ポンプ３ｂのレリーフ弁４ｂの締切圧P2bより油圧ポンプ３ａのレリーフ弁４ａの開弁圧P1aの方が高いと、ハンドルの据え切りエンド部で油圧シリンダ１１の油圧が上昇しパイロット室３３の圧力Ｐが上昇すると、レリーフ弁４ｂの開弁圧P1bから締切圧P2bの間で油圧ポンプ４ｂの吐出ポート８ｂから油圧シリンダ１１に送出される油の流量Qbが図３（ａ）のように減少し、その後に、レリーフ弁４ａの開弁圧P1aから締切圧P2aの間で油圧ポンプ４ａの吐出ポート８ａから油圧シリンダ１１に送出される油の流量Qaが図３ (ｂ)のように減少し、これら流量を合計した油圧シリンダ１１に供給される油の流量Qa+bは図３ (ｃ)のように２段の段付きレリーフ圧力特性となる。
【００２５】
この２段の段付きレリーフ圧力特性をなくすために、図４ (ａ)に示すように、例えば一方の油圧ポンプ３ｂのレリーフ弁４ｂの締切圧と開弁圧との差である圧力オーバーライド特性を大きくしておき、このレリーフ弁４ｂの開弁圧と締切圧との油圧範囲内に他方の油圧ポンプ３ａのレリーフ弁４ａの開弁圧と締切圧との油圧範囲が入る構成とした。レリーフ弁４のオーバーライド特性を大きくするためには、パイロット式レリーフ弁４においては、絞り穴２９の径を大きくすればよく、直動弁の場合は弁を押圧する圧縮スプリングのばね定数を大きくすればよい。
【００２６】
これにより、ハンドルの据え切りエンド部で油圧シリンダ１１の油圧が上昇してパイロット室３３の油圧Ｐが上昇し、レリーフ弁４ｂの開弁圧P1bに達すると、油圧ポンプ３ｂの吐出ポート８ｂから油圧シリンダ１１に送出される油の流量Qbが図４(ａ)のように減少を開始し、油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出ポート８ａ，８ｂから油圧シリンダ１１に送出される油の流量を合計した流量を示す図４(ｃ)の点４５でレリーフ弁４ａの開弁圧P1aに達すると、油圧ポンプ３ａの吐出ポート８ａから油圧シリンダ１１に送出される油の流量Qaが図４(ｂ)のように減少を開始し、図４(ｃ)の点４６でレリーフ弁４ａの締切圧P2aに達し、油圧ポンプ３ａの吐出ポート８ａから油圧シリンダ１１に送出される油の流量がゼロとなり、点４７でレリーフ弁４ｂの締切圧P2bに達し、油圧ポンプ３ｂの吐出ポート８ｂから油圧シリンダ１１に送出される油の流量がゼロとなり、合計流量Ｑａ+bもゼロになる。このように、油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出ポート８ａ，８ｂから送出され、逆止弁１０ａ，１０ｂを通った後に合流されて油圧シリンダ１１に供給される油の流量は、図４(ｃ)のように圧力の上昇につれて滑らかに減少し、油圧パワーステアリング装置のハンドルの据え切りエンドでのフィーリング特性がよくなる。
【００２７】
上記の場合、一方の油圧ポンプ３ｂのレリーフ弁４ｂの開弁圧と締切圧との油圧範囲内に他方の油圧ポンプ３ａのレリーフ弁４ａの開弁圧と締切圧との油圧範囲が入る構成としたが、図４において破線で示すように、レリーフ弁４ａの開弁圧が、レリーフ弁４ｂの開弁圧と締切圧との油圧範囲内に入り、レリーフ弁４ａの締切圧がレリーフ弁４ｂの締切圧以上となるようにしてもよい。
【００２８】
また、上記実施形態においては、２個の油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出ポート８ａ，８ｂを逆止弁１０ａ，１０ｂに接続した後に油圧シリンダ１１に接続した場合について説明したが、レリーフ弁を内蔵した油圧ポンプを電動モータで駆動する電動油圧ポンプユニットを２個以上配置し、各油圧ポンプの吐出ポートを上記実施形態と同様に接続しもよい。また、この場合に、各レリーフ弁の圧力オーバーライド特性を上述のように順次一部又は全部が重なるように設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態に係る電動油圧ポンプ装置を示す油圧回路図。
【図２】 レリーフ弁内蔵の油圧ベーンポンプの縦断面図。
【図３】２段の段付きレリーフ圧特性を示す図。
【図４】 本実施形態のレリーフ圧特性を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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