(57)【要約】【課題】スプール弁体に生じる摩耗を防止し、信頼性向上を図った可変容量型ベーンポンプの制御バルブを提供する。【解決手段】２条のランド部（１２Ａ、１２Ｂ）間の第３室（Ｃ３）を吸入側通路（Ｌ１）と連通し、第１室（Ｃ１）と第３室（Ｃ３）とを区分するランド部（１２Ａ）の摺動位置に複数の開口部（１３、１３Ａ）を外周方向に対称位置に設け、それらの開口部（１３、１３Ａ）をスプリング（６）対向側のカムリング外周部（ｂ）に連通する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸（１）に対して偏心量が可変となる様に設けられたカムリング（４）の内部にロータ（２）を設け、作動流体の吐出通路（Ｌ２）にオリフィス（８）を介装し、そのオリフィス（８）の下流側の圧力を制御バルブ（１０）に導入し、制御バルブ（１０）の長手方向における圧力差により制御バルブ（１０）内のスプール弁体（１１）が移動することにより前記カムリング（４）の偏心量を制御して吐出量を可変としている可変容量型ベーンポンプの制御バルブ（１０）において、前記カムリング（４）の外周部に偏心量を増す方向に付勢したスプリング（６）を当接し、そのスプリング（６）の対向側のカムリング外周部（ｂ）と前記制御バルブ（１０）とは作動流体の通路（Ｌ５）によって連通しており、前記スプール弁体（１１）は半径方向外方へ突出した２条のランド部（１２Ａ、１２Ｂ）を有し、以って、制御バルブ（１０）内を３室（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）に区分し、スプール弁体（１１）の一端部側の第１室（Ｃ１）と吐出口（ｄ）とが作動流体の通路（Ｌ３）によって連通し、スプール弁体（１１）の他端部側の第２室（Ｃ２）にはスプール弁体（１１）を第１室（Ｃ１）側へ付勢するスプリング（１５）が挿入されており、第２室（Ｃ２）は吐出通路（Ｌ２）のオリフィス（８）の下流側と連通し、前記ランド部（１２Ａ、１２Ｂ）間の第３室（Ｃ３）は吸入側通路（Ｌ１）と連通しており、前記第１室（Ｃ１）と第３室（Ｃ３）とを区分するランド部（１２Ａ）の摺動する位置に複数の開口部（１３、１３Ａ）を外周方向に対称となる様に設け、それらの開口部（１３、１３Ａ）は作動流体の通路（Ｌ５）と連通して、前記スプリング（６）と対向する側のカムリング外周部（ｂ）に連通していることを特徴とする可変容量型ベーンポンプの制御バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変容量型ベーンポンプの制御バルブに関し、より詳細には、偏心量を可変として流量制御を行う制御バルブの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両におけるパワーステアリングに用いられるオイルポンプにおいては、一般的にエンジンで駆動されており、操舵時にはその回転数に関係なく作動流体の吐出圧および流量が要求され、それに対応しなければならない。
通常のベーンポンプにあっては、基本的には回転当たりの吐出容量は一定であるから、上記の用途に対しては、吐出側に弁機構を設けて流量・圧力の制御を行っている。
【０００３】
一方、図２に示すような可変容量型のベーンポンプにあっては、ロータ２とカムリング４との偏心量を変更可能に構成して、その流量を可変としている。
すなわち、ロータ２には放射状（図示例では小さな傾斜が付されている）に複数の溝が設けられ、それらの溝にはそれぞれ半径方向に摺動自在にベーン３が挿入されている。そして、その外方には、カムリング４が駆動軸１とは偏心して設けられており、ロータ２外周とカムリング４内周との間の２枚のベーン３、３で囲まれた領域に、ロータ２の回転に伴って吸入側５ａから作動流体が吸入され、吐出側５ｂへ運ばれて吐出される。
【０００４】
カムリング４は、一方の側（図示右方）ａをスプリング６で付勢され、駆動軸１に対して偏心されている。カムリング４の他方（図示左方）側外周部ｂには流体圧が導入され、スプリング６の付勢力とのバランスにより、カムリング４の偏心量が規定される。
したがって、カムリング４に作用する流体圧を制御することにより、カムリング４の偏心量を変えて、流量を可変制御することが出来るのである。
【０００５】
次に、可変容量型のベーンポンプにおける作動流体であるオイルの径路について述べる。
オイルリザーバ７から第１の通路Ｌ１を流れるオイルは、制御バルブ１０Ａを介して吸入口ｃに供給される。供給されたオイルは、サイドプレートに凹設された溝５ａからベーン３、３に挟まれた領域に入り、ロータ２の回転によって吐出側に運ばれ、サイドプレートの溝５ｂから吐出口ｄに吐出される。
【０００６】
吐出口ｄから吐出されたオイルは、オリフィス８の介装されている第２の通路Ｌ２を経由して、対象とする流体機器、例えばパワーステアリング（図示せず）へ吐出される。
一方、吐出口ｄの近傍において、第２の通路Ｌ２から第３の通路Ｌ３が分岐しており、第３の通路Ｌ３は制御バルブ１０Ａの一方側（図２では左側）に連通している。
また、前記第２の通路Ｌ２におけるオリフィス８の下流側領域において、第４の通路Ｌ４が第２の通路Ｌ２から分岐しており、第４の通路Ｌ４は制御バルブ１０Ａの他方側（図２では右側）に連通している。
【０００７】
制御バルブ１０Ａには第５の通路Ｌ５が設けられ、第５の通路Ｌ５は、カムリング４のスプリング６の対向側（図２ではロータ２の左側）における後面（カムリング背面）ｂに連通している。
カムリング４の偏心量は、前記第３の通路Ｌ３から供給されるオイルの圧力と、第４の通路Ｌ４から供給されるオイルの圧力と、第５の通路Ｌ５から供給されるオイルの圧力とに基づき、制御される。
なお、図２において符号Ｌ６で示す通路は、カムリング４の移動に伴う背圧を吸入口ｃへ連通する第６の通路である。
【０００８】
次に、図３を参照して制御バルブ１０Ａについて説明する。
制御バルブ１０Ａ内部には、スプール弁体１１が摺動自在に設けられており、そのスプール弁体１１には、その外周に２条の突出した第１のランド部１２Ａ、第２のランド部１２Ｂが設けられており、制御バルブ１０Ａ内を３室Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３に分けている。
【０００９】
第１室Ｃ１（図３において左方の室）は、吐出口ｄからの第３の通路Ｌ３と連通している。
第２室Ｃ２（図３において右方の室）は、オリフィス８下流からの第４の通路Ｌ４と連通している。そして、第２室Ｃ２にはスプリング１５が挿入されており、スプリング１５は弁体１１を第１室Ｃ１方向（図３では左側方向）に付勢している。
第１のランド部１２Ａと第２のランド部１２Ｂとの中間に位置する第３室Ｃ３は、吸入側である第１の通路Ｌ１と連通している。
【００１０】
第１室Ｃ１と第３室Ｃ３とを分割する第１のランド部１２Ａの近傍には、カムリング６後面ｂに連通する第５の通路Ｌ５が開口している。
なお図３において、符号１４は、第５の通路Ｌ５を穿孔する際に、第５の通路Ｌ５の延長部に形成される「めくら穴」である。このめくら穴１４は、オイル圧力による弁体１１のバランスを調整するために穿設されているものである。
【００１１】
図２において、圧力調整機構として、スプール弁体１１の内部にボール弁１６が挿入されており、連通孔１７が形成されている。そして、ボール弁１６は連通孔１７を閉鎖する様に配置されている（ボール弁１６は常閉に構成されている）。
吐出圧力が増加して第２室Ｃ２（図３）の吐出圧力が所定圧以上になると、明確には図示されていないが、ボール弁１６が開弁し、第２室Ｃ２のオイルは連通孔１７（図２）を経由して、第１の通路Ｌ１に連通する。すなわち、ボール弁１６が開弁すると、第２の通路Ｌ２の吐出流量の一部が、第２室Ｃ２、連通孔１７、ボール弁１６を経由して、吸入側の第１の通路Ｌ１に戻される。
【００１２】
ボール弁１６が開弁し、第２の通路Ｌ２における吐出流量の一部が第１の通路Ｌ１に戻されると、図３において、第１室Ｃ１の圧力が第２室Ｃ２の圧力よりも高圧となり、スプール弁体１１をスプリング１５に抗して、第２室Ｃ２側（図２、図３では右方向）へ移動せしめる。
図３を参照すれば明らかな様に、スプール弁体１１が第２室Ｃ２側（図２、図３では右方向）へ移動する結果、第１のランド部１２Ａによって第５の通路Ｌ５が遮られる領域が減少し、第５の通路Ｌ５を流れるオイルの量が増加する。
【００１３】
図２において、第５の通路Ｌ５を流れるオイルの量が増加すれば、カムリング背面ｂへ供給されるオイルの量も増加し、カムリング４はポンプ容量が小さくなる方向（図２では右方向）へ移動する。その結果、吐出圧力が一定圧力以下に制御され、以って、吐出圧力が調整される。
図４に、制御される吐出圧力と流量との関係を示す。
【００１４】
次に、流量制御機構について説明する。
第１室Ｃ１には第３の通路Ｌ３を介して吐出圧力が作用するが、第２室Ｃ２に作用する圧力は、第４の通路Ｌ４に介装されたオリフィス８による圧力損失の分だけ、第１室Ｃ１に作用する圧力（吐出圧力）よりも低圧となる。
ポンプ吐出流量が増加し、ポンプ吐出圧が増加すると、オリフィス８による圧力損失も増加し、第１室Ｃ１に作用する圧力と第２室Ｃ２に作用する圧力との圧力差（オリフィス８による圧力損失に等しい）がスプリング１５の弾性反発力に打ち勝って、スプール弁体１１は第２室Ｃ２側（図２、図３では右方向）へ移動する。
【００１５】
スプール弁体１１が第２室Ｃ２側（図２、図３では右方向）へ移動する結果、第５の通路Ｌ５を流れるオイルの量が増加し、カムリング背面ｂへ供給されるオイルの量も増加し、カムリング４はポンプ容量が小さくなる方向（図２では右方向）へ移動する。その結果、吐出流量が一定に制御されるのである。
図５に回転数に対して制御される流量の関係を示す。
【００１６】
一方、ポンプの吐出流量が減少した場合は、吐出圧力も減少し、オリフィス８前後の圧力差も小さくなる。その結果、スプリング１５の付勢力が、第２室Ｃ２に作用する圧力と第１室Ｃ１に作用する圧力との圧力差に打ち勝って、スプール弁体１１は第１室Ｃ１方向（図２、図３では左方向）に移動する。
図３において、スプール弁体１１は第１室Ｃ１方向（図３では左方向）に移動すれば、第１のランド部１２Ａによって第５の通路Ｌ５が遮られる領域が増加し、第１室Ｃ１から第５の通路Ｌ５へ流れるオイルの量が減少する。
図２において、第５の通路Ｌ５へ流れるオイルの量が減少すれば、カムリング４はスプリング６の付勢力によって偏心量を増加する方向（図２では右方向）へ移動するので、ポンプ吐出流量が増加するのである。
【００１７】
図２、図３を参照して説明した上述した可変容量型ベーンポンプの制御バルブにおいては、スプール弁体１１の第１室Ｃ１側に、高圧のポンプ吐出圧が付加されており、当該ポンプ吐出圧はめくら穴１４にも作用する。一方、図３において符号１３で示す開口部（第５の通路Ｌ５への開口部）は、第５の通路Ｌ５に連通しているため、圧力が比較的低い。
すなわち、めくら穴１４に作用する圧力は、開口部１３における圧力よりも高圧であり、係る圧力差に起因して、図３において、スプール弁体１１には、図３中の上下方向について下方へ押し付ける力が作用する。
【００１８】
また、開口部１３の直径は第１のランド部１２Ａの幅寸法（図３における左右方向寸法）より大きいので、ランド部１２Ａが開口部１３を閉鎖していない時（開口時）には、この開口部１３を経由して、第１室Ｃ１から第３室Ｃ３へのオイルのリークが生じる。
その結果、開口部１３の圧力は当該リークの分だけ低圧となり、めくら穴１４側（図３ではスプール弁体１１の上方）との差圧は大きくなる。
【００１９】
したがって、スプール弁体１１を図３中の下方へ押し付ける力は大きくなり、制御バルブの作動頻度が高いと、スプール弁体１１は下方に押し付けられた状態で図３中の左右方向へ頻繁に移動を繰り返すことになり、摩耗が生じ、寿命が短くなる。あるいは、いゆわる「スチック」などによる作動不良が生じる。
【００２０】
なお、開口部１３の対向位置にめくら穴１４が設けられていない場合には、第１室Ｃ１から開口部１３へ向うオイルの流れにより、スプール本体１１は開口部１３と反対側（図３では、上下方向について上方）へ移動する。
そのため、スプール本体１１における第１のランド部１２Ａの開口部１３とは反対側が摩耗してしまう。
【００２１】
可変容量型ベーンポンプに係る従来技術としては、特許文献１および特許文献２が開示されている。しかしながら、これらの文献には、上記の問題点を解決する技術、あるいは、解決を示唆するような技術は、何等開示されていない。
【特許文献１】特開２０００−１６１２４９号公報
【特許文献２】特開２００４−２１８５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、上記問題点に対処するために提案されたもので、可変容量型ベーンポンプの偏心量を制御する制御バルブにおいて、スプール弁体に生じる摩耗を防止し、信頼性の向上を図った可変容量型ベーンポンプの制御バルブの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明による可変容量型ベーンポンプの制御バルブは、駆動軸１に対して偏心量が可変となる様に設けられたカムリング４の内部に（複数のベーン３を放射状に摺動自在に収容した）ロータ２を設け、作動流体（例えばオイル）の吐出通路Ｌ２にオリフィス８を介装し、そのオリフィス８の下流側（吐出口ｄから離隔した側）の圧力を制御バルブ１０に導入し、制御バルブ１０の長手方向における圧力差により制御バルブ１０内のスプール弁体１１が（長手方向について）移動することにより前記カムリング４の偏心量を制御して吐出量を可変としている可変容量型ベーンポンプの制御バルブ１０において、前記カムリング４の外周部に偏心量を増す方向に付勢したスプリング６を当接し、そのスプリング６の対向側のカムリング外周部ｂと前記制御バルブ１０とは作動流体の通路（第５の通路）Ｌ５によって連通しており、前記スプール弁体１１は半径方向外方へ突出した２条のランド部１２Ａ、１２Ｂを有し、以って、制御バルブ１０内を３室Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３に区分し、スプール弁体１１の一端部側の第１室Ｃ１と吐出口ｄとが作動流体の通路（第３の通路）Ｌ３によって連通し、スプール弁体１１の他端部側の第２室Ｃ２にはスプール弁体１１を第１室Ｃ１側へ付勢するスプリング１５が挿入されており、第２室Ｃ２は吐出通路Ｌ２のオリフィス８の下流側と連通し、（もってスプール弁体１１をオリフィス８における圧損に基いて作動可能に構成されており、）前記ランド部１２Ａ、１２Ｂ間の第３室Ｃ３は吸入側通路Ｌ１と連通しており、前記第１室Ｃ１と第３室Ｃ３とを区分するランド部１２Ａの摺動する位置に複数の開口部１３、１３Ａを外周方向に（制御バルブ１０の長手方向中心軸に対して）対称となる様に設け、それらの開口部１３、１３Ａは作動流体の通路（第５の通路）Ｌ５と連通して、前記スプリング６と対向する側のカムリング外周部ｂに連通していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は上記の構成によって以下の作用効果を奏する。
すなわち、制御バルブ１０において、内挿されたスプール弁体１１は、その一端に第１室Ｃ１の高圧が負荷され、一方、その側面に位置する開口部１３が低圧であるので、その差圧で側方への力を生じることとなる。しかし、開口部１３、１３Ａが円周方向に対称位置に配設されており、開口部１３、１３Ａが作動流体の通路（第５の通路）Ｌ５と連通しているため、開口部１３、１３Ａにおける圧力は同一である。そのため、開口部１３、１３Ａにおいてスプール本体１１に作用する圧力も同一となり、両者は相殺するので、開口部１３、１３Ａにおける圧力によってスプール本体１１が（図１では上下方向へ）移動することが防止される。
したがって、スプール本体１１が制御バルブ１０における他の部材と干渉して摩耗してしまうことが防止され、作動不良が生ずることもなくなる。その結果、制御バルブ１０が長寿命となり、信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面の図１を参照して、本発明の実施形態について説明する。
なお、図２および図３で説明した従来技術における構成部品と同様な部品については、同じ符号を付けて重複した説明は省略する。
図１で示す実施形態において、ポンプ本体部分は図２で説明した従来技術と同様な構成であるので、ポンプ本体部分の重複説明は省略する。そして、図１で示す実施形態は、制御バルブの構造について従来技術を改良したものであり、以下、図１を参照して、当該改良した部分について説明する。
【００２６】
図１において、制御バルブ１０の内部には、スプール弁体１１が摺動自在に挿入されており、そのスプール弁体１１には外周に環状の溝を有する２条の第１、第２のランド部１２Ａ、１２Ｂが突設されている。
第１のランド部１２Ａ、第２のランド部１２Ｂにより、バルブ内部は、第１室Ｃ１、第２室Ｃ２、第３室Ｃ３の３室に区分されている。
【００２７】
図１において、左端の第１室Ｃ１には、第３の通路Ｌ３を介してポンプ吐出口ｄからの吐出圧が導入されている。
図１における右端の第２室Ｃ２にはスプリング１５が挿入されており、スプリング１５はスプール弁体１１を第１室Ｃ１方向（図１の左方向）に付勢している。また、第２室Ｃ２には、第４の通路Ｌ４によって、第２の通路Ｌ２のオリフィス８よりも下流側の圧力が導入されている。第２の通路Ｌ２は、ポンプ吐出口ｄに連通しているので、第２室Ｃ２には、ポンプ吐出圧からオリフィス８による圧損を減じた圧力が作用する。
第３室Ｃ３は、第１のランド部１２Ａおよび第２のランド部１２Ｂで挟まれた領域である。そして、第３室Ｃ３は前記第１の通路Ｌ１に連通されており、吸入口ｃと同一の圧力となっている。
【００２８】
第１室Ｃ１と第３室Ｃ３とを分離している第１のランド部１２Ａの位置する近傍には、第１の開口部１３および第２の開口部１３Ａが穿設されている。
２つの開口部１３、１３Ａは、円周方向に対称に配置されている。換言すれば、２つの開口部１３、１３Ａは、中心角が１８０°となる様に位置している。
２つの開口部１３、１３Ａは、制御バルブ１０の外部で互に連通し、そして、第５の通路Ｌ５を介してカムリング４の後面ｂ（図２参照）に連通されている。
【００２９】
図１で示す構成によって、図１の上下方向について、スプール弁体１１に作用する圧力は等しくなる。２つの開口部１３、１３Ａは第５の通路Ｌ５を介してカムリング４の後面ｂ（図２参照）に連通されているので、開口部１３、１３Ａの圧力は同一である。そして、スプール弁体１１の図１における上下方向については、圧力差が存在しないので、スプール本体１１が図１における上下方向へ移動してしまうことはない。
従って、スプール本体１１が図１における左右方向へ頻繁に移動しても、第１のランド部１２Ａが他の部材と接触して摩耗してしまうことはない。同様に、スチックも発生しない。
【００３０】
なお、図示の実施形態では、スプール弁体１１の外周に沿っての圧力分布が不均一になることによって、スプール弁体１１が図１における上下方向へ移動してしまうことを防止し、以って、異常摩耗を防止出来れば足りる。したがって、開口部１３、１３Ａを正確に対称位置に設ける必要はなく、ほぼ１８０°の位置（±１５°程度の誤差は許容される）に配置すればよい。
また、開口部は２つに限らず、例えば３つの開口部を１２０°隔てて配置して、スプール弁体１１の外周に沿っての圧力分布を均一にしても良い。
【００３１】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る制御バルブの構成を示す断面図。
【図２】可変容量型ベーンポンプの構成を示す断面図。
【図３】従来の制御バルブの構造を示す断面図。
【図４】吐出圧力に対して制御される流量の関係を示す図。
【図５】回転数に対して制御される流量の関係を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１・・・駆動軸
２・・・ロータ
３・・・ベーン
４・・・カムリング
６・・・（カムリング）スプリング
１０、１０Ａ・・・制御バルブ
１１・・・スプール弁体
１２Ａ、１２Ｂ・・・（スプール弁体の）ランド部
１３、１３Ａ・・・開口部
１５・・・（スプール弁）スプリング
Ｌ１〜Ｌ６・・・作動流体の通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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