(57)【要約】【課題】  小さなストローク量でスプール室内の流路断面積を充分に確保することでき、エネルギーロスを抑えることができる液体ポンプの流量制御弁を提供する。【解決手段】  スプール室１７に設けられ、圧力室１０に面しスプール室１７の内壁面１７ａと摺接する大径のシール部１９ａと、このシール部１９ａから連続しシール部１９ａよりも小径のくびれ部１９ｂとを有し、ポンプ吐出圧に応じてスプール室１７内を軸方向移動することでドレイン流路２２を開閉するスプール１９と、スプール室１７の内壁面１７ａであって、ドレイン流路２２とスプール室１７の軸方向でオーバーラップする位置に形成され、シール部１９ａの軸方向長さＭよりも長い軸方向長さＬを有する凹部２５と、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吸入、加圧するポンプユニットを有する液体ポンプに設けられる流量制御弁において、
ポンプハウジングに形成され、前記ポンプユニットの吐出側と連通するスプール室と、
このスプール室に開口し前記ポンプユニットの吸入側と連通するドレイン流路と、
前記スプール室に設けられ、前記ポンプユニットの吐出側に面し前記スプール室の内壁面と摺接する大径のシール部と、このシール部から連続しシール部よりも小径のくびれ部とを有し、前記ポンプユニットの吐出圧に応じて前記スプール室内を軸方向移動することで前記ドレイン流路を開閉するスプールと、
前記スプール室の内壁面であって、前記ドレイン流路とスプール室の軸方向でオーバーラップする位置に形成され、前記シール部よりも軸方向に長い凹部と、
を備えることを特徴とする液体ポンプの流量制御弁。
【請求項２】
請求項１に記載の液体ポンプの流量制御弁において、
前記ドレイン流路の開口端を、スプール室の周方向１８０°未満の範囲内に配置し、
前記凹部を、前記開口端とは反対側の周方向１８０°の範囲内に配置したことを特徴とする液体ポンプの流量制御弁。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液体ポンプの流量制御弁において、
前記凹部を、前記ドレイン流路と前記スプール室の径方向で対向する位置に配置したことを特徴とする液圧ポンプの流量制御弁。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液体ポンプの流量制御弁において、
前記ドレイン流路を、上流側から下流側に亘ってそれぞれ独立した複数の流路としたことを特徴とする液体ポンプの流量制御弁。
【請求項５】
請求項４に記載の液体ポンプの流量制御弁において、
前記ドレイン流路を２つの流路とし、
前記凹部を１つ設けたことを特徴とする液体ポンプの流量制御弁。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の液体ポンプの流量制御弁において、
前記凹部を、前記スプール室の全周に亘って形成したことを特徴とする液体ポンプの流量制御弁。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の液体ポンプの流量制御弁において、
前記凹部を、前記スプール室の軸方向からカッターを挿入して形成したことを特徴とする液体ポンプの流量制御弁。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の液体ポンプの流量制御弁において、
前記凹部を、前記ドレイン流路側からドリル加工して形成したことを特徴とする液体ポンプの流量制御弁。
【請求項９】
請求項８に記載の液体ポンプの流量制御弁において、
前記凹部を、ドレイン流路と同時に形成したことを特徴とする液体ポンプの流量制御弁。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の液体ポンプの流量制御弁において、
前記シール部の軸方向長さを、前記ドレイン流路の開口端の内径よりも短く設定したことを特徴とする液体ポンプの流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体ポンプの吐出量を一定に維持する流量制御弁の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
この種の流量制御弁としては、例えば、ポンプ吐出側と連通するスプール室にスプールを収容し、このスプールの軸方向移動により、スプール室とポンプ吸入側とを連通するドレイン流路を開閉することで、ポンプ吐出量の一部をポンプ吸入側へ還流するものが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】実開平０３−５０５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術にあっては、スプールのストローク量に対してスプール室内における流路断面積の増加率が低いため、ポンプ吐出圧を一定に維持するために必要な流路断面積を確保するためには、スプールのストローク量を大きく取る必要がある。このため、ポンプ内圧を高く設定しなければならないため、エネルギーロスが大きいという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、小さなストローク量でスプール室内の流路断面積を充分に確保することができ、エネルギーロスを抑えることができる液体ポンプの流量制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の液体ポンプの流量制御弁では、
ポンプユニットの吐出側に面しスプール室の内壁面と摺接する大径のシール部と、このシール部から連続しシール部よりも小径のくびれ部とを有するスプールと、
スプール室の内壁面であって、ドレイン流路とスプール室の軸方向でオーバーラップする位置に形成され、シール部よりも軸方向に長い凹部と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明にあっては、スプールの移動によりポンプユニットの吐出側とドレイン流路とが連通したとき、スプール室には、スプールのシール部手前側（ポンプユニットの吐出側）からドレイン流路へと向かう経路に加え、凹部からスプール室の内壁面とスプールのくびれ部との間に形成された空間を経由してドレイン流路へと向かう経路が形成される。
【０００７】
このため、スプールのシール部手前側からドレイン流路へと向かう経路のみから液体を還流させる従来技術と比較して、より小さなスプールのストローク量でスプール室内の流路断面積を確保することができ、エネルギーロスを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の液体ポンプの流量制御弁を実現するための最良の形態を、図面に示す実施例１〜３に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１の流量制御弁を適用したオイルポンプの側面断面図、図２は実施例１のオイルポンプの正面断面図である。
【００１０】
［ポンプユニットの構成］
ポンプケーシング１の軸孔２には、ポンプ軸３が軸受４を介して支持されている。ポンプ軸３の先端には、ポンプ作用を行うカートリッジ５が組み付けられている。このカートリッジ５は、カムリング６、ロータ７、ベーン８および２枚のブッシュ９ａ，９ｂとからなり、ポンプ軸３が回転すると、ロータ７の溝に嵌め込まれたベーン８が遠心力方向に飛び出してカムリング６の内周に摺接し、各ベーン８，８間の容積を変化させてポンプ作用を行う（図２参照）。
【００１１】
ポンプケーシング１の端面には、カートリッジ５を覆い、かつカートリッジ５の外周側に圧力室１０を形成するカバー１１が固定されている。圧力室１０は、カバー１１の内周面１１ａとカートリッジ５の外周面との間に円環状に形成されており、この圧力室１０には、カートリッジ５でポンプ作用を受けたオイルが、ブッシュ９ａ，９ｂに形成した吐出路１２を介して流入するように構成されている。
【００１２】
ポンプケーシング１には、吸入孔１３と吐出孔１４とが形成されている。吸入孔１３は、カートリッジ５内部にオイルを導入する。一方、吐出孔１４は、ブッシュ９ｂに形成されたオリフィス１５および吐出路１２を介して圧力室１０に連通し、ポンプ作用を受けたオイルを図外の作動装置（例えば、パワーステアリング装置）に案内する。
【００１３】
［流量制御弁の構成］
ポンプケーシング１には、ポンプ軸３の軸線方向に沿って流量制御弁１６が配設されている。この流量制御弁１６は、ポンプケーシング１の径方向外周側にポンプ軸３と平行に形成したスプール室１７に、スプール１９およびこのスプール１９の背部を押圧するばね２０とを収容して構成されている。
【００１４】
スプール室１７は、圧力室１０とほぼ直列に配置されているとともに、その径方向の外端縁の位置はカバー１１の内周面１１ａとほぼ同一に設定されており、その一端が直接圧力室１０に開口されている。そして、スプール室１７には、圧力導入孔２１とレイン流路２２とが開口形成されている。このうち、圧力導入孔２１は、スプール室１７と吐出孔１４とを連通し、スプール室１７の背部側にオリフィス１５通過後のオイルを導入するよう構成されている。
【００１５】
一方、ドレイン流路２２は、オリフィス１５の前後差圧が大きくなり、スプール１９が図中右側に所定量移動すると、スプール室１７と吸入孔１３とを連通し、吐出液の一部をポンプ吐出側（圧力室１０）から吸入孔１３側（ポンプ吸入側）へ還流させる。
【００１６】
図３はドレイン流路２２の詳細を示すオイルポンプの正面断面図であり、ドレイン流路２２は、左右一対設けてあり、各ドレイン流路２２は、上流側から下流側までそれぞれ独立に形成されており、それぞれ溝２３を介して吸入孔１３と連通するとともに、液溜め部２４およびブッシュ９ｂに形成された吸入口（不図示）を介してカートリッジ５内部と連通するよう構成されている。また、各ドレイン流路２２，２２のスプール室１７側の開口端２２ａ，２２ａは、スプール室１７の下端から周方向に左右４５°の位置に配置されている。
【００１７】
図４は、図３のS4-S4断面図であり、スプール室１７には、ドレイン流路２２，２２の開口とスプール室１７の軸方向にオーバーラップする位置に凹部２５が形成されている。この凹部２５は、スプール室１７の上端部に位置している。
【００１８】
スプール１９は、圧力室１０に面しスプール室１７の内壁面１７ａと摺接する大径のシール部１９ａと、このシール部１９ａから連続しシール部１９ａよりも小径のくびれ部１９ｂとを有している。シール部１９ａの軸方向長さは、ドレイン流路２２の開口端２２ａの内径よりも長く設定されている。また、くびれ部１９ｂの軸方向長さＮは、シール部１９ａの軸方向長さＭよりも長く設定されている。さらに、シール部１９ａの軸方向長さＭは、凹部２５の軸方向長さＬよりも短く形成されている。
【００１９】
凹部２５は、図５のS5-S5断面図に示すように、スプール室１７の内径よりも小さな外径を有する円形のカッター２６をスプール室１７の軸方向へ挿入し、１回の切削で加工することができる。ここで、カッター２６は、凹部２５の軸方向長さと同一の長さのものを用いる。この方法により凹部２５を形成することで、ドレイン流路２２の位置に合わせて凹部２５の軸方向位置を自由に設定することが可能となる。
【００２０】
次に、作用を説明する。
［凹部とくびれ部とによるスプール室の流路断面増大作用］
実施例１のオイルポンプでは、ポンプの回転数（ポンプ軸３の回転数）が所定回転数に達するまでは、ポンプ吐出圧はスプール１９を付勢するばね２０を十分に押し縮める程には上昇しない。そのため、ドレイン流路２２はスプール１９によって塞がれている。この状態においては、吐出孔１４を介して流出するオイル量がポンプ回転数の増加に比例して増加する。
【００２１】
図６(a)は実施例１の流量制御弁においてドレイン流路２２が閉じている状態を示す模式図であり、圧力室１０（領域Ａ）およびドレイン流路２２（領域Ｃ）の流路断面は一定であるのに対し、ドレイン流路２２が閉じている状態では、スプール室１７（領域Ｂ）の流路断面はゼロである（図６(b)）。
【００２２】
ポンプ回転数が所定回転数に達すると、オリフィス１５の前後差圧が増大する。そのため、スプール１９は、ばね２０を押し縮めて移動し、ドレイン流路２２をスプール室１７に開口させる。これにより、ポンプ吐出量の一部はドレイン流路２２を介して吸入孔１３側へ戻されることとなり、ポンプ吐出量の残部は吐出孔１４から流出することとなる。
【００２３】
このとき、実施例１では、スプール室１７のドレイン流路２２と軸方向でオーバーラップする位置に凹部２５を形成し、スプール１９に小径のくびれ部１９ｂを設けている。このため、ドレイン流路２２と凹部２５とがくびれ部１９ｂとスプール室１７の内壁面１７ａとの間の空間により連通して同圧となる。
【００２４】
ここで、くびれ部１９ｂの軸方向長さは、シール部１９ａの軸方向長さよりも長く設定しているため、スプール１９が大きくストロークした場合であっても、凹部２５はシール部１９ａによって塞がれることはなく、凹部２５とくびれ部１９ｂとの連通状態は確保される。また、シール部１９ａの軸方向長さは、ドレイン流路２２の開口端２２ａの内径よりも短いため、ドレイン流路２２はシール部１９ａによって塞がれることはなく、くびれ部１９ｂとスプール室１７の内壁面１７ａとの間に形成された空間と、ドレイン流路２２との連通状態は確保される。
【００２５】
これにより、図６(c)に示すように、スプール室１７には、スプール１９のシール部１９ａ手前側（圧力室１０側）からドレイン流路２２へと向かう経路１に加え、凹部２５からスプール室１７の内壁面１７ａとくびれ部１９ｂとの間に形成された空間を経由してドレイン流路２２へと向かう経路２が形成されることとなる。
【００２６】
このため、図６(d)を見れば明らかなように、スプールのシール部手前側からドレイン流路へと向かう経路１のみからオイルを還流する従来技術（図６(e),(f)）と比較して、同一のストローク量で経路２の流路断面積分だけ総流路断面積を増加させ、より小さなスプール１９のストローク量で充分な流路断面積を確保することができる。よって、スプール１９のストローク量を小さく抑えることができるため、ポンプ内圧を低く設定でき、小さなエネルギーでオイルを内部循環させることが可能となる。
【００２７】
［ポンプ内圧低減による吐出流量安定化作用］
吐出側のオリフィス１５の径が一定の場合、ポンプ内圧が下がることにより、図７に示すように、ポンプ回転数Ｎに対する吐出流量Ｑの特性であるＮ−Ｑ特性を安定させることができ、回転数増に伴う過度な吐出流量の増大を防止することができる。
【００２８】
［くびれ部によるバルブ性能向上作用］
実施例１では、スプール１９にくびれ部１９ｂを形成したため、スプール室１７のコンタミ（ポンプ駆動に伴い作動油に混入する異物）排除性が向上し、スプール室１７でのコンタミの噛み込みによるスプールロックを防ぎ、内圧上昇に伴うポンプかじり、またはシール類の経時劣化によるオイル漏れを防ぐことができる。
【００２９】
［スプールのバランス性向上作用］
実施例１では、別個独立した２つのドレイン流路２２，２２を設けたため、ドレイン流路が１つの場合と比較して、スプール１９をスプール室１７の内壁面１７ａに押し付ける力が緩和され、スプール１９とスプール室１７の偏摩耗を低減することができる。また、２つのドレイン流路２２，２２を合流や分岐をさせることなく独立して形成することにより、ドレイン流路２２，２２内の液体の流れを安定化させ、オイルの撹拌やキャビテーションに起因する異音の発生を抑制することができる。
【００３０】
また、実施例１では、ドレイン流路２２，２２の開口端２２ａ，２２ａを、スプール室１７の下端から周方向に４５°の位置に配置し、凹部２５を、スプール室１７の上端部に配置した。すなわち、開口端２２ａ，２２ａを、スプール室１７の周方向１８０°未満の範囲内に配置し、凹部２５を、開口端２２ａ，２２ａとは反対側の周方向１８０°の範囲内に配置したため、スプール室１７内のオイルの流れがスプール室１７の径方向両側に分散されて、スプール１９のバランス性が向上し、軸方向の傾きを小さく抑えることができる。このため、ヒステリシス特性が向上し、耐久性を高めることができる。
【００３１】
ここで、スプール１９のシール部１９ａ手前側（圧力室１０側）からドレイン流路２２へと向かう経路１の流路断面に対し、凹部２５からスプール室１７の内壁面１７ａとくびれ部１９ｂとの間に形成された空間を経由してドレイン流路２２へと向かう経路２の流路断面の方が大きいため、ドレイン流路が１つの場合、スプール１９は上から下へと力を受けて傾き、バランス性が悪化する。これに対し、実施例１では、１つの凹部２５に対し２つのドレイン流路２２，２２を設けたため、スプール１９の傾きを抑え、バランス性をより高めることができる。
【００３２】
次に、効果を説明する。
実施例１のオイルポンプの流量制御弁にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
【００３３】
(1) スプール室１７に設けられ、圧力室１０に面しスプール室１７の内壁面１７ａと摺接する大径のシール部１９ａと、このシール部１９ａから連続しシール部１９ａよりも小径のくびれ部１９ｂとを有し、ポンプ吐出圧に応じてスプール室１７内を軸方向移動することでドレイン流路２２を開閉するスプール１９と、スプール室１７の内壁面１７ａであって、ドレイン流路２２とスプール室１７の軸方向でオーバーラップする位置に形成され、シール部１９ａの軸方向長さＭよりも長い軸方向長さＬを有する凹部２５と、を備える。これにより、小さなスプールのストローク量でスプール室内の流路断面積を確保することができ、エネルギーロスを抑えることができる。
【００３４】
(2) ドレイン流路２２の開口端２２ａを、スプール室１７の周方向１８０°未満の範囲内に配置し、凹部２５を、開口端２２ａとは反対側の周方向１８０°の範囲内に配置した。これにより、スプール室１７内を流れるオイルの流れがスプール室１７の径方向両側に分散されてスプール１９のバランスが向上し、耐久性の向上を図ることができる。
【００３５】
(3) ドレイン流路２２を、上流側から下流側に亘ってそれぞれ独立した複数の流路としたため、ドレイン流路２２，２２内の液体の流れを安定させ、オイルの撹拌やキャビテーションに起因する異音の発生を抑制することができる。
【００３６】
(4) ドレイン流路２２を２つの流路とし、凹部２５を１つ設けたため、スプール１９の傾きを抑え、バランス性をより高めることができる。
【００３７】
(5) 凹部２５を、スプール室１７の軸方向からカッター２６を挿入して形成したため、ドレイン流路２２の位置に合わせて凹部２５の軸方向位置を自由に設定することができる。
【００３８】
(6) シール部１９ａの軸方向長さＮを、ドレイン流路２２の開口端２２ａの内径よりも短く設定したため、ドレイン流路２２がシール部１９ａによって塞がれるのを防止でき、凹部２５とドレイン流路２２との連通状態を確保することができる。
【実施例２】
【００３９】
実施例２の流量制御弁は、凹部をドレイン流路とスプール室の径方向で対向する位置に配置した例である。
【００４０】
図８は、実施例２の流量制御弁を適用したオイルポンプの正面断面図であり、実施例２では、２つのドレイン流路２２，２２の開口端２２ａ，２２ａとスプール室１７の径方向で対向する位置に、２つの凹部２７，２７が設けられている。
なお、他の構成については、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００４１】
実施例２の凹部２７は、図９に示すように、ドレイン流路２２用の孔を形成する際、同時に、ドレイン流路２２側からドリル加工される。この方法により凹部２７を形成することで、加工数の削減と作業の容易化を図ることができる。
【００４２】
［スプールのバランス性向上作用］
実施例２では、２つのドレイン流路２２，２２と対称に２つの凹部２７，２７を設けたため、圧力室１０からスプール室１７へと流入したオイルは、スプール１９の周囲を等ピッチ（４５°ピッチ）で４箇所に分散して流れるため、スプール１９のバランス性を高め、耐久性の向上を図ることができる。
【００４３】
次に、効果を説明する。
実施例２のオイルポンプの流量制御弁にあっては、実施例１の効果(1)〜(3),(6)に加え、以下に列挙する効果を奏する。
【００４４】
(7) 凹部２７を、ドレイン流路２２とスプール室１７の径方向で対向する位置に配置したため、スプール１９のバランス性を高め、耐久性の向上を図ることができる。
【００４５】
(8) 凹部２７を、ドレイン流路２２側からドリル加工して形成したため、既存のドレイン流路２２を用いて凹部２７の加工を容易に行うことができる。
【００４６】
(9) 凹部２７を、ドレイン流路２２と同時に形成したため、それぞれを別々に形成する場合と比較して、加工数を削減することができる。
【実施例３】
【００４７】
実施例３の流量制御弁は、凹部をスプール室の全周に亘って形成した例である。
【００４８】
図１０は実施例３の流量制御弁を適用したオイルポンプの正面断面図、図１１は図１０のS11-S11断面図であり、実施例３では、凹部２８は、スプール室１７の全周に亘って形成されている。
なお、他の構成については、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００４９】
実施例３の凹部２８は、図１２に示すように、スプール室１７の内径よりも小さな外径を有する円形のカッター２９を、圧力室１０側からスプール室１７の軸方向へ挿入し、カッター２９の先端部を円形状に移動させることで、スプール室１７の内壁面１７ａを切削する。
【００５０】
［スプールのバランス性向上作用］
実施例３の流量制御弁では、スプール室１７の全周に亘って形成された凹部２８により、圧力室１０からスプール室１７へと流入したオイルは、スプール１９の全周を流れるため、スプール１９のバランス性を高め、耐久性の向上を図ることができる。
【００５１】
次に、効果を説明する。
実施例３のオイルポンプの流量制御弁にあっては、実施例１の効果(1),(3),(5),(6)に加え、以下の効果を奏する。
【００５２】
(10) 凹部２８を、スプール室１７の全周に亘って形成したため、スプール１９のバランス性を高め、耐久性の向上を図ることができる。
【００５３】
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜３に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例に示した構成に限定されるものではなく、例えば、実施例１〜３では、ドレイン流路を２つ設けた例を示したが、３つ以上設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施例１の流量制御弁を適用したオイルポンプの側面断面図である。
【図２】実施例１のオイルポンプの正面断面図である。
【図３】実施例１のドレイン流路２２の詳細を示すオイルポンプの正面断面図である。
【図４】図３のS4-S4断面図である。
【図５】図４のS5-S5断面図である。
【図６】実施例１の流量制御弁における開閉状態とスプール室の流路断面積の変化を示す模式図である。
【図７】実施例１のポンプ回転数Ｎに対する吐出流量Ｑの特性図である。
【図８】実施例２の流量制御弁を適用したオイルポンプの正面断面図である。
【図９】図８のS9-S9断面図である。
【図１０】実施例３の流量制御弁を適用したオイルポンプの正面断面図である。
【図１１】図１０のS11-S11断面図である。
【図１２】図１１のS12-S12断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  ポンプケーシング
２  軸孔
３  ポンプ軸
４  軸受
５  カートリッジ
６  カムリング
７  ロータ
８  ベーン
９ａ，９ｂ  ブッシュ
１０  圧力室
１１  カバー
１１ａ  内周面
１２  吐出路
１３  吸入孔
１４  吐出孔
１５  オリフィス
１６  流量制御弁
１７  スプール室
１７ａ  内壁面
１９  スプール
１９ａ  シール部
１９ｂ  くびれ部
２１  圧力導入孔
２２  ドレイン流路
２２ａ  開口端
２３  溝
２４  液溜め部
２５  凹部
２６  カッター
２７  ドレイン流路
２７  凹部
２８  凹部
２９  カッター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009074502.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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