オイルポンプ
【課題】一対の吸入ポートのうち、吸入圧が低い側の吸入ポートにバイパス穴から作動油を直接吸入することにより、一対の吸入ポートの吸入圧の差を緩和するようにしたオイルポンプを提供する。
【解決手段】吐出ポート３３、３４に吐出された作動油の一部を吸入ポート３１、３２側へ還流する流量制御弁５１は、吐出ポートに吐出された作動油の流量に応じて変位するスプール弁５４により順次開口される第１バイパス穴５５ａおよび第２バイパス穴５５ｂを備え、第1バイパス穴は、一対の吸入ポートの一方および他方にそれぞれ接続され、第２バイパス穴は、一対の吸入ポートの他方に接続されている。
【解決手段】吐出ポート３３、３４に吐出された作動油の一部を吸入ポート３１、３２側へ還流する流量制御弁５１は、吐出ポートに吐出された作動油の流量に応じて変位するスプール弁５４により順次開口される第１バイパス穴５５ａおよび第２バイパス穴５５ｂを備え、第1バイパス穴は、一対の吸入ポートの一方および他方にそれぞれ接続され、第２バイパス穴は、一対の吸入ポートの他方に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出ポートに吐出された作動油の一部を吸入ポート側へ還流する流量制御弁を備えたオイルポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
吐出ポートより吐出された流量を流量制御弁により所定流量に制御して送り出すオイルポンプとして、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。かかる特許文献１に記載のオイルポンプは、図５の等価回路図に示すように、ポンプ作用によって作動油が吸入される一対の吸入ポート１ａ、１ｂと、作動油が吐出される一対の吐出ポート２ａ、２ｂとを備え、吐出ポート２ａ、２ｂより吐出された作動油のうち、所定流量を超えた作動油は、流量制御弁３によってバイパス穴４を開口することにより、第１分岐通路５を介して一方の吸入ポート１ａに吸入するとともに、第２分岐通路６を介して他方の吸入ポート１ｂに吸入するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８２３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バイパス穴４より高速で噴射される作動油は、特許文献１の図３の矢印で示されているように、噴射方向が偏向されるために、噴射方向に向いた側の一方の吸入ポート（１ａ）により多くの作動油が還流され、この結果、図６に示すように、一方の吸入ポート１ａの圧力（吸入圧）Ｐａと他方の吸入ポート１ｂの圧力（吸入圧）Ｐｂとの間で差が生ずる。かかる圧力差はポンプの高回転域でより顕著となり、高回転域での圧力差はΔＰ０となる。すなわち、一方の吸入ポート１ａにおいては、バイパス穴４からのスーパチャージ効果によって十分に圧力復帰されて、キャビテーションの発生が抑制されるが、吸入圧が低い側（吸入ポート１ｂ側）では、ポンプの高回転域で吸入圧不足からキャビテーションが発生するおそれがあり、騒音およびエロージョンの発生の原因となる。また、吸入ポート１ａ、１ｂにおける圧力差ΔＰ０は、ポンプ駆動軸への負荷となり、ポンプ駆動軸を支持する軸受に作用する径方向トルクが増加する。
【０００５】
本発明は、上述した従来の問題を解消するためになされたもので、一対の吸入ポートのうち、吸入圧が低い側の吸入ポートにバイパス穴から作動油を直接吸入することにより、一対の吸入ポートの吸入圧の差を緩和するようにしたオイルポンプを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、吸入行程を行うポンプ室に対応して設けられ径方向に対向する一対の吸入ポートと、吐出行程を行うポンプ室に対応して設けられ径方向に対向する一対の吐出ポートと、前記吐出ポートに吐出された作動油の一部を前記吸入ポート側へ還流することにより所定量の作動油を送出口から送り出す流量制御弁を備えたオイルポンプにおいて、前記流量制御弁は、前記吐出ポートに吐出された作動油の流量に応じて変位するスプール弁により順次開口される第１バイパス穴および第２バイパス穴を備え、前記第1バイパス穴は、前記一対の吸入ポートの一方および他方にそれぞれ接続され、前記第２バイパス穴は、前記一対の吸入ポートの他方に接続されていることである。
【０００７】
請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記第１バイパス穴は、ポンプの所定の回転域で開口され、前記第２バイパス穴は、前記所定の回転域より高い回転域で開口され、前記第２バイパス穴に接続された補助吸入通路を前記吸入ポートの一方に直接接続したことである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、流量制御弁は、吐出ポートに吐出された作動油の流量に応じて変位するスプール弁により順次開口される第１バイパス穴および第２バイパス穴を備え、第1バイパス穴は、一対の吸入ポートの一方および他方にそれぞれ接続され、第２バイパス穴は、一対の吸入ポートの他方に接続されているので、一対の吸入ポートの他方には、第１バイパス穴に加えて第２バイパス穴より作動油が吸入されることにより、一対の吸入ポートにおける吸入圧の差を減少することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明によれば、第１バイパス穴はポンプの所定の回転域で開口され、第２バイパス穴は所定の回転域より高い回転域で開口され、第２バイパス穴に接続された補助吸入通路を一対の吸入ポートの他方に直接接続したので、高回転域では第２バイパス穴より補助吸入通路を介して吸入ポートの他方に作動油を直接吸入することができるようになり、高回転域での吸入圧不足を緩和でき、キャビテーションの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態を示すオイルポンプの縦断面図である。
【図２】図１の２−２線に沿って切断した断面図である。
【図３】図２の３−３線に沿って切断した断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るオイルポンプを等価回路で示す図である。
【図５】従来のオイルポンプを等価回路で示す図である。
【図６】ポンプ回転数に対する一対の吸入ポートの吸入圧を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は、本実施の形態に係るベーン式のオイルポンプの断面を示し、当該オイルポンプは、例えば、車両のステアリング操作をアシストするパワーステアリング装置に使用されるものである。オイルポンプは、車両のエンジンによって駆動され、エンジン回転数に比例した作動油を吐出する。オイルポンプには、後述するように、エンジン回転数（ポンプ回転数）に比例した吐出流量をパワーステアリング装置に必要な所定流量に制御するために、流量制御弁を備えている。
【００１２】
オイルポンプは、図１および図２に示すように、フロントハウジング１１を備え、このフロントハウジング１１には断面円形の収納穴１２が形成され、収納穴１２はフロントハウジング１１の取付端面１３に開口されている。フロントハウジング１１の取付端面１３には、収納穴１２を閉塞するリアハウジング１４がボルト１５によって固定されている。フロントハウジング１１の収納穴１２内には、サイドプレート１６およびカムリング１７が、フロントハウジング１１とリアハウジング１４とで挟持されるように、軸線方向に積層して嵌装され、ピン１８によって回り止めされている。カムリング１７の内周には、周期が１８０度のカム曲線を有するカム面１９が形成されている。
【００１３】
フロントハウジング１１には、エンジンによってベルトを介して駆動されるポンプ駆動軸２１が軸受２２を介して回転可能に軸承され、ポンプ駆動軸２１の一端はリアハウジング１４に形成された凹部２０内に回転可能に支持されている。ポンプ駆動軸２１上には、ロータ２３がスプライン嵌合されている。
【００１４】
ロータ２３は、収納穴１２に嵌装されたカムリング１７内に回転可能に収容されている。ロータ２３の外周には、複数のベーン溝２４が円周上等角度間隔に形成され、これらベーン溝２４にベーン２５が放射方向にそれぞれ摺動可能に嵌合されている。ベーン２５の先端は、後述するベーン背圧室に導入される作動油の圧力によって、カムリング１７の内周カム面１９に常時当接される。
【００１５】
ロータ２３および各ベーン２５の一方の側面は、サイドプレート１６の端面に摺接し、他方の側面は、リアハウジング１４の端面に摺接するように配置されている。これにより、カムリング１７の内周カム面１９とロータ２３の外周面との間に、複数のベーン２５によって区画された円周上複数のポンプ室２７が区画され、各ポンプ室２７はロータ２３の回転により容積変化する。
【００１６】
サイドプレート１６の端面には、ロータ２３の回転によって容積が拡大するポンプ室２７に対応して、一対の吸入ポート３１、３２が径方向に対向して形成され、また、ロータ２３の回転によって容積が縮小するポンプ室２７に対応して、一対の吐出ポート３３、３４が径方向に対向して形成されている。すなわち、一対の吸入ポート３１、３２および一対の吐出ポート３３、３４は、吸入（膨張）行程および吐出（圧縮）行程を行うポンプ室２７にそれぞれ対応して形成されている。
【００１７】
さらに、サイドプレート１６の端面には、吸入ポート３１、３２および吐出ポート３３、３４の内周側に、円周方向に分離された複数の背圧溝３５が形成され、各背圧溝３５には吐出ポート３３、３４より作動油が導入されるようになっている。背圧溝３５は、ベーン２５を収納するベーン溝２４の底部にそれぞれ連通され、ベーン溝２４の底部に導入される作動油の圧力により、ベーン２５が放射方向に押圧される。これによって、ベーン２５の先端がカムリング１７の内周カム面１９に摺接可能に当接される。
【００１８】
リアハウジング１４の端面には、一対の吸入ポート３１、３２に対応して凹部（図示せず）が形成され、一対の吐出ポート３３、３４に対応して凹部３７、３８が形成されている。これら凹部は、ポンプ室２７を介して吸入ポート３１、３２および吐出ポート３３、３４に連通されている。また、リアハウジング１４の端面には、背圧溝３５に対応して凹部３９が形成され、凹部３９は、ベーン溝２４の底部を介して背圧溝３５に連通されている。
【００１９】
一対の吐出ポート３３、３４は、サイドプレート１６を貫通するように形成され、収納穴１２の底部に凹設された圧力室４１に連通されている。圧力室４１にはフロントハウジング１１に形成された吐出通路４２が連通されている。また、フロントハウジング１１には、一対の吸入ポート３１、３２に各々連通する第１および第２分岐通路４３、４４が形成されている。これら分岐通路４３、４４の各一端は吸入通路４５に連通されている。
【００２０】
吐出通路４２と吸入通路４５との間には、図３に示すように、流量制御弁５１が配置されている。流量制御弁５１は、吐出通路４２に吐出された作動油の一部を吸入通路４５側に還流することにより、送出口５２よりパワーステアリング装置等の油圧機器に送り出す作動油の流量を一定量（所定量）に制御するものである。そのために、流量制御弁５１は、図３および図４に示すように、吐出通路４２と吸入通路４５との間に形成された弁収納穴５３と、この弁収納穴５３に摺動可能に嵌装されたスプール弁５４を有している。弁収納穴５３には、吸入通路４５に連通するバイパス穴５５と吐出通路４２が弁収納穴５３の軸線方向に離間して開口され、スプール弁５４によってバイパス穴５５の開度が調整されるようにしている。スプール弁５４にはバイパス穴５５を閉じる方向に付勢する付勢手段としてのスプリング５６が作用している。
【００２１】
スプール弁５４は、吐出通路４２と送出口５２との間に設けられたメータリングオリフィス５７の前後差圧がスプリング５６にて設定されたバイアスより大きくなると、スプリング５６の付勢力に抗して摺動され、バイパス穴５５を開口する。これにより、吐出ポート３３、３４より吐出された作動油のうち余剰の作動油が、吐出通路４２よりバイパス穴５５を介して吸入通路４５側に還流されるため、送出口５２より一定量の作動油が送出されるようになる。この際、ポンプ駆動軸２１がエンジンによって回転されるため、エンジン回転数の上昇に応じて吐出ポート３３、３４に吐出される作動油の流量が増加し、スプール弁５４はより多くの余剰流をバイパスするように、バイパス穴５５の開口面積を増大するように作用する。
【００２２】
ところで、本実施の形態におけるバイパス穴５５は、図３に示すように、第１バイパス穴５５ａと第２バイパス穴５５ｂの２つからなっている。弁収納穴５３には、第１バイパス穴５５ａと第２バイパス穴５５ｂが互いに異なる角度位置に開口され、第１バイパス穴５５ａおよび第２バイパス穴５５ｂは、スプール弁５４により時間差をもって順次開口されるようになっている。具体的には、ポンプの所定の回転域においてスプール弁５４が所定量摺動すると、第１バイパス穴５５ａがまず開口され、さらにポンプの回転域の上昇によりスプール弁５４が所定量Ｄ１摺動されると、第２バイパス穴５５ｂが開口される。
【００２３】
弁収納穴５３に開口された第１バイパス穴５５ａには、図４に示すように、吸入通路４５および第１分岐通路４３を介して一対の吸入ポート３１、３２の一方（以下これを一方の吸入ポート３１という）が連通されているとともに、吸入通路４５および第２分岐通路４４を介して一対の吸入ポート３１、３２の他方（以下これを他方の吸入ポート３２という）が連通されている。第１バイパス穴５５ａには、補給路５９が開口され、この補給路５９は流入通路６０（図１参照）を介してリザーバ６１（図４参照）に連通されている。
【００２４】
一方、弁収納穴５３に開口された第２バイパス穴５５ｂには、図４に示すように、補助吸入通路５８が連通され、第２バイパス穴５５ｂより補助吸入通路５８を介して他方の吸入ポート３２に直接作動油が吸入されるようになっている。
【００２５】
すなわち、第１バイパス穴５５ａより吸入通路４５に還流される作動油は、図３の矢印で示すように、噴射方向が偏向されることにより、噴射方向に向いた側に配置された第１分岐通路４３側により多くの作動油が還流される。この結果、図６に示すように、ポンプ回転数の上昇に応じて一対の吸入ポート３１、３２に吸入される作動油の吸入圧に差が生ずるようになり、ポンプ高回転域においてより顕著となる。
【００２６】
しかるに、ポンプ高回転域においては、第２バイパス穴５５ｂより補助吸入通路５８を介して吸入圧の低い側の他方の吸入ポート３２に直接作動油を吸入することができるため、ポンプ高回転域における他方の吸入ポート３２への作動油の吸入不足を解消できるようになる。
【００２７】
次に、上記した実施の形態に係るオイルポンプの作動について説明する。ポンプ駆動軸２１がエンジンによって回転されると、ロータ２３がカムリング１７内で回転する。ロータ２３の回転によって容積が拡大するポンプ室２７では、一対の吸入ポート３１、３２に作動油が吸入され、ロータ２３の回転によって容積が縮小するポンプ室２７では、一対の吐出ポート３３、３４にポンプ駆動軸２１の回転数（エンジン回転数）に比例した作動油が吐出される。
【００２８】
吐出ポート３３、３４に吐出された作動油は、サイドプレート１６とフロントハウジング１１の底面との間に形成された圧力室４１を介して吐出通路４２より流量制御弁５１の弁収納穴５３内に供給され、メータリングオリフィス５７を通って送出口５２よりパワーステアリング等の油圧機器に送り出される。エンジン回転数の上昇に応じて吐出ポート３３、３４に吐出される作動油の流量が増大すると、メータリングオリフィス５７前後の差圧が増大し、この差圧の増大に応じてスプール弁５４がスプリング５６の付勢力に抗して摺動し、バイパス穴５５を開口する。これによって、余剰の作動油がバイパス穴５５より吸入側にバイパスされ、メータリングオリフィス５７の前後差圧が一定に維持され、送出口５２より油圧機器に送り出される作動油の流量が一定に制御される。
【００２９】
すなわち、ポンプ回転数が比較的低い領域では、メータリングオリフィス５７の前後差圧の増大に応じてスプール弁５４がスプリング５６の付勢力に抗して摺動されることにより、第１バイパス穴５５ａが開口される。従って、第１バイパス穴５５ａより余剰の作動油が、吸入通路４５および第１分岐通路４３を介して一方の吸入ポート３１に吸入されるとともに、吸入通路４５および第２分岐通路４４を介して他方の吸入ポート３２に吸入される。
【００３０】
ポンプ回転数の上昇に応じて、第１バイパス穴５５ａより還流される余剰の作動油の流量が増加すると、第１バイパス穴５５ａより噴射される噴射方向（図３の矢印参照）の影響等によって、一対の吸入ポート３１、３２の圧力（吸入圧）に差が生ずる。すなわち、図６に示すように、一方の吸入ポート３１に吸入される吸入圧に対し、他方の吸入ポート３２に吸入される吸入圧が低くなる。そして、この傾向はオイルポンプの高回転域でより顕著となり、他方の吸入ポート３２においては、高回転時に吸入圧不足からキャビテーションが発生する場合があり、騒音およびエロージョンの発生の原因となる。
【００３１】
ところが、本実施の形態によれば、スプール弁５４の摺動量が大きくなるオイルポンプの高回転域においては、第２バイパス穴５５ｂも開口されるようになり、この第２バイパス穴５５ｂより余剰の作動油の一部が、補助吸入通路５８を介して他方の吸入ポート３２に直接吸入される。これにより、他方の吸入ポート３２には、第１バイパス穴５５ａに加えて第２バイパス穴５５ｂからも作動油が吸入されるようになり、オイルポンプの高回転域での他方の吸入ポート３２の吸入圧が、図６の破線で示すように上昇され、高回転域での圧力差がΔＰ０からΔＰ１に減少される。その結果、高回転域での吸入圧不足が緩和され、キャビテーションの発生が抑制される。しかも、吸入ポート３１、３２における圧力差の減少によって、ポンプ駆動軸２１を支持する軸受に作用する径方向トルクも軽減できるようになる。
【００３２】
上記した実施の形態によれば、流量制御弁５１は、吐出ポート３３、３４に吐出された作動油の流量に応じて変位するスプール弁５４により順次開口される第１バイパス穴５５ａおよび第２バイパス穴５５ｂを備え、第1バイパス穴５５ａは、一対の吸入ポート３１、３２の一方および他方にそれぞれ接続され、第２バイパス穴５５ｂは、一対の吸入ポート３１、３２の他方に補助吸入通路５８を介して直接接続されている。従って、一対の吸入ポート３１、３２の他方には、第１バイパス穴５５ａに加えて第２バイパス穴５５ｂより作動油が吸入されることになり、一対の吸入ポート３１、３２における吸入圧の差を減少でき、キャビテーションの発生を抑制することができる。特に、第２バイパス穴５５ｂは、ポンプの高回転域で開口されるので、キャビテーションが発生しやすくなる高回転域での吸入圧不足を緩和することができる。
【００３３】
なお、上記した実施の形態においては、ベーン式のオイルポンプを例に述べたが、本発明は、ベーンポンプに限定されることなく、径方向に対向する一対の吸入ポート３１、３２および一対の吐出ポート３３、３４ならびに流量制御弁５１を備えた各種ポンプに適用可能である。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係るオイルポンプは、吐出ポートに吐出された作動油の一部を流量制御弁によって吸入ポート側へ還流することにより、所定量の作動油を送り出すものに用いるのに適している。
【符号の説明】
【００３６】
１１、１４…ハウジング、１６…サイドプレート、１７…カムリング、１９…カム面、２１…ポンプ駆動軸、２３…ロータ、２５…ベーン、２７…ポンプ室、３１、３２…吸入ポート、３３、３４…吐出ポート、４２…吐出通路、４３、４４…分岐通路、４５…吸入通路、５１…流量制御弁、５４…スプール弁、５５ａ…第１バイパス穴、５５ｂ…第２バイパス穴、５８…補助吸入通路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出ポートに吐出された作動油の一部を吸入ポート側へ還流する流量制御弁を備えたオイルポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
吐出ポートより吐出された流量を流量制御弁により所定流量に制御して送り出すオイルポンプとして、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。かかる特許文献１に記載のオイルポンプは、図５の等価回路図に示すように、ポンプ作用によって作動油が吸入される一対の吸入ポート１ａ、１ｂと、作動油が吐出される一対の吐出ポート２ａ、２ｂとを備え、吐出ポート２ａ、２ｂより吐出された作動油のうち、所定流量を超えた作動油は、流量制御弁３によってバイパス穴４を開口することにより、第１分岐通路５を介して一方の吸入ポート１ａに吸入するとともに、第２分岐通路６を介して他方の吸入ポート１ｂに吸入するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８２３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バイパス穴４より高速で噴射される作動油は、特許文献１の図３の矢印で示されているように、噴射方向が偏向されるために、噴射方向に向いた側の一方の吸入ポート（１ａ）により多くの作動油が還流され、この結果、図６に示すように、一方の吸入ポート１ａの圧力（吸入圧）Ｐａと他方の吸入ポート１ｂの圧力（吸入圧）Ｐｂとの間で差が生ずる。かかる圧力差はポンプの高回転域でより顕著となり、高回転域での圧力差はΔＰ０となる。すなわち、一方の吸入ポート１ａにおいては、バイパス穴４からのスーパチャージ効果によって十分に圧力復帰されて、キャビテーションの発生が抑制されるが、吸入圧が低い側（吸入ポート１ｂ側）では、ポンプの高回転域で吸入圧不足からキャビテーションが発生するおそれがあり、騒音およびエロージョンの発生の原因となる。また、吸入ポート１ａ、１ｂにおける圧力差ΔＰ０は、ポンプ駆動軸への負荷となり、ポンプ駆動軸を支持する軸受に作用する径方向トルクが増加する。
【０００５】
本発明は、上述した従来の問題を解消するためになされたもので、一対の吸入ポートのうち、吸入圧が低い側の吸入ポートにバイパス穴から作動油を直接吸入することにより、一対の吸入ポートの吸入圧の差を緩和するようにしたオイルポンプを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、吸入行程を行うポンプ室に対応して設けられ径方向に対向する一対の吸入ポートと、吐出行程を行うポンプ室に対応して設けられ径方向に対向する一対の吐出ポートと、前記吐出ポートに吐出された作動油の一部を前記吸入ポート側へ還流することにより所定量の作動油を送出口から送り出す流量制御弁を備えたオイルポンプにおいて、前記流量制御弁は、前記吐出ポートに吐出された作動油の流量に応じて変位するスプール弁により順次開口される第１バイパス穴および第２バイパス穴を備え、前記第1バイパス穴は、前記一対の吸入ポートの一方および他方にそれぞれ接続され、前記第２バイパス穴は、前記一対の吸入ポートの他方に接続されていることである。
【０００７】
請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記第１バイパス穴は、ポンプの所定の回転域で開口され、前記第２バイパス穴は、前記所定の回転域より高い回転域で開口され、前記第２バイパス穴に接続された補助吸入通路を前記吸入ポートの一方に直接接続したことである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、流量制御弁は、吐出ポートに吐出された作動油の流量に応じて変位するスプール弁により順次開口される第１バイパス穴および第２バイパス穴を備え、第1バイパス穴は、一対の吸入ポートの一方および他方にそれぞれ接続され、第２バイパス穴は、一対の吸入ポートの他方に接続されているので、一対の吸入ポートの他方には、第１バイパス穴に加えて第２バイパス穴より作動油が吸入されることにより、一対の吸入ポートにおける吸入圧の差を減少することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明によれば、第１バイパス穴はポンプの所定の回転域で開口され、第２バイパス穴は所定の回転域より高い回転域で開口され、第２バイパス穴に接続された補助吸入通路を一対の吸入ポートの他方に直接接続したので、高回転域では第２バイパス穴より補助吸入通路を介して吸入ポートの他方に作動油を直接吸入することができるようになり、高回転域での吸入圧不足を緩和でき、キャビテーションの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態を示すオイルポンプの縦断面図である。
【図２】図１の２−２線に沿って切断した断面図である。
【図３】図２の３−３線に沿って切断した断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るオイルポンプを等価回路で示す図である。
【図５】従来のオイルポンプを等価回路で示す図である。
【図６】ポンプ回転数に対する一対の吸入ポートの吸入圧を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は、本実施の形態に係るベーン式のオイルポンプの断面を示し、当該オイルポンプは、例えば、車両のステアリング操作をアシストするパワーステアリング装置に使用されるものである。オイルポンプは、車両のエンジンによって駆動され、エンジン回転数に比例した作動油を吐出する。オイルポンプには、後述するように、エンジン回転数（ポンプ回転数）に比例した吐出流量をパワーステアリング装置に必要な所定流量に制御するために、流量制御弁を備えている。
【００１２】
オイルポンプは、図１および図２に示すように、フロントハウジング１１を備え、このフロントハウジング１１には断面円形の収納穴１２が形成され、収納穴１２はフロントハウジング１１の取付端面１３に開口されている。フロントハウジング１１の取付端面１３には、収納穴１２を閉塞するリアハウジング１４がボルト１５によって固定されている。フロントハウジング１１の収納穴１２内には、サイドプレート１６およびカムリング１７が、フロントハウジング１１とリアハウジング１４とで挟持されるように、軸線方向に積層して嵌装され、ピン１８によって回り止めされている。カムリング１７の内周には、周期が１８０度のカム曲線を有するカム面１９が形成されている。
【００１３】
フロントハウジング１１には、エンジンによってベルトを介して駆動されるポンプ駆動軸２１が軸受２２を介して回転可能に軸承され、ポンプ駆動軸２１の一端はリアハウジング１４に形成された凹部２０内に回転可能に支持されている。ポンプ駆動軸２１上には、ロータ２３がスプライン嵌合されている。
【００１４】
ロータ２３は、収納穴１２に嵌装されたカムリング１７内に回転可能に収容されている。ロータ２３の外周には、複数のベーン溝２４が円周上等角度間隔に形成され、これらベーン溝２４にベーン２５が放射方向にそれぞれ摺動可能に嵌合されている。ベーン２５の先端は、後述するベーン背圧室に導入される作動油の圧力によって、カムリング１７の内周カム面１９に常時当接される。
【００１５】
ロータ２３および各ベーン２５の一方の側面は、サイドプレート１６の端面に摺接し、他方の側面は、リアハウジング１４の端面に摺接するように配置されている。これにより、カムリング１７の内周カム面１９とロータ２３の外周面との間に、複数のベーン２５によって区画された円周上複数のポンプ室２７が区画され、各ポンプ室２７はロータ２３の回転により容積変化する。
【００１６】
サイドプレート１６の端面には、ロータ２３の回転によって容積が拡大するポンプ室２７に対応して、一対の吸入ポート３１、３２が径方向に対向して形成され、また、ロータ２３の回転によって容積が縮小するポンプ室２７に対応して、一対の吐出ポート３３、３４が径方向に対向して形成されている。すなわち、一対の吸入ポート３１、３２および一対の吐出ポート３３、３４は、吸入（膨張）行程および吐出（圧縮）行程を行うポンプ室２７にそれぞれ対応して形成されている。
【００１７】
さらに、サイドプレート１６の端面には、吸入ポート３１、３２および吐出ポート３３、３４の内周側に、円周方向に分離された複数の背圧溝３５が形成され、各背圧溝３５には吐出ポート３３、３４より作動油が導入されるようになっている。背圧溝３５は、ベーン２５を収納するベーン溝２４の底部にそれぞれ連通され、ベーン溝２４の底部に導入される作動油の圧力により、ベーン２５が放射方向に押圧される。これによって、ベーン２５の先端がカムリング１７の内周カム面１９に摺接可能に当接される。
【００１８】
リアハウジング１４の端面には、一対の吸入ポート３１、３２に対応して凹部（図示せず）が形成され、一対の吐出ポート３３、３４に対応して凹部３７、３８が形成されている。これら凹部は、ポンプ室２７を介して吸入ポート３１、３２および吐出ポート３３、３４に連通されている。また、リアハウジング１４の端面には、背圧溝３５に対応して凹部３９が形成され、凹部３９は、ベーン溝２４の底部を介して背圧溝３５に連通されている。
【００１９】
一対の吐出ポート３３、３４は、サイドプレート１６を貫通するように形成され、収納穴１２の底部に凹設された圧力室４１に連通されている。圧力室４１にはフロントハウジング１１に形成された吐出通路４２が連通されている。また、フロントハウジング１１には、一対の吸入ポート３１、３２に各々連通する第１および第２分岐通路４３、４４が形成されている。これら分岐通路４３、４４の各一端は吸入通路４５に連通されている。
【００２０】
吐出通路４２と吸入通路４５との間には、図３に示すように、流量制御弁５１が配置されている。流量制御弁５１は、吐出通路４２に吐出された作動油の一部を吸入通路４５側に還流することにより、送出口５２よりパワーステアリング装置等の油圧機器に送り出す作動油の流量を一定量（所定量）に制御するものである。そのために、流量制御弁５１は、図３および図４に示すように、吐出通路４２と吸入通路４５との間に形成された弁収納穴５３と、この弁収納穴５３に摺動可能に嵌装されたスプール弁５４を有している。弁収納穴５３には、吸入通路４５に連通するバイパス穴５５と吐出通路４２が弁収納穴５３の軸線方向に離間して開口され、スプール弁５４によってバイパス穴５５の開度が調整されるようにしている。スプール弁５４にはバイパス穴５５を閉じる方向に付勢する付勢手段としてのスプリング５６が作用している。
【００２１】
スプール弁５４は、吐出通路４２と送出口５２との間に設けられたメータリングオリフィス５７の前後差圧がスプリング５６にて設定されたバイアスより大きくなると、スプリング５６の付勢力に抗して摺動され、バイパス穴５５を開口する。これにより、吐出ポート３３、３４より吐出された作動油のうち余剰の作動油が、吐出通路４２よりバイパス穴５５を介して吸入通路４５側に還流されるため、送出口５２より一定量の作動油が送出されるようになる。この際、ポンプ駆動軸２１がエンジンによって回転されるため、エンジン回転数の上昇に応じて吐出ポート３３、３４に吐出される作動油の流量が増加し、スプール弁５４はより多くの余剰流をバイパスするように、バイパス穴５５の開口面積を増大するように作用する。
【００２２】
ところで、本実施の形態におけるバイパス穴５５は、図３に示すように、第１バイパス穴５５ａと第２バイパス穴５５ｂの２つからなっている。弁収納穴５３には、第１バイパス穴５５ａと第２バイパス穴５５ｂが互いに異なる角度位置に開口され、第１バイパス穴５５ａおよび第２バイパス穴５５ｂは、スプール弁５４により時間差をもって順次開口されるようになっている。具体的には、ポンプの所定の回転域においてスプール弁５４が所定量摺動すると、第１バイパス穴５５ａがまず開口され、さらにポンプの回転域の上昇によりスプール弁５４が所定量Ｄ１摺動されると、第２バイパス穴５５ｂが開口される。
【００２３】
弁収納穴５３に開口された第１バイパス穴５５ａには、図４に示すように、吸入通路４５および第１分岐通路４３を介して一対の吸入ポート３１、３２の一方（以下これを一方の吸入ポート３１という）が連通されているとともに、吸入通路４５および第２分岐通路４４を介して一対の吸入ポート３１、３２の他方（以下これを他方の吸入ポート３２という）が連通されている。第１バイパス穴５５ａには、補給路５９が開口され、この補給路５９は流入通路６０（図１参照）を介してリザーバ６１（図４参照）に連通されている。
【００２４】
一方、弁収納穴５３に開口された第２バイパス穴５５ｂには、図４に示すように、補助吸入通路５８が連通され、第２バイパス穴５５ｂより補助吸入通路５８を介して他方の吸入ポート３２に直接作動油が吸入されるようになっている。
【００２５】
すなわち、第１バイパス穴５５ａより吸入通路４５に還流される作動油は、図３の矢印で示すように、噴射方向が偏向されることにより、噴射方向に向いた側に配置された第１分岐通路４３側により多くの作動油が還流される。この結果、図６に示すように、ポンプ回転数の上昇に応じて一対の吸入ポート３１、３２に吸入される作動油の吸入圧に差が生ずるようになり、ポンプ高回転域においてより顕著となる。
【００２６】
しかるに、ポンプ高回転域においては、第２バイパス穴５５ｂより補助吸入通路５８を介して吸入圧の低い側の他方の吸入ポート３２に直接作動油を吸入することができるため、ポンプ高回転域における他方の吸入ポート３２への作動油の吸入不足を解消できるようになる。
【００２７】
次に、上記した実施の形態に係るオイルポンプの作動について説明する。ポンプ駆動軸２１がエンジンによって回転されると、ロータ２３がカムリング１７内で回転する。ロータ２３の回転によって容積が拡大するポンプ室２７では、一対の吸入ポート３１、３２に作動油が吸入され、ロータ２３の回転によって容積が縮小するポンプ室２７では、一対の吐出ポート３３、３４にポンプ駆動軸２１の回転数（エンジン回転数）に比例した作動油が吐出される。
【００２８】
吐出ポート３３、３４に吐出された作動油は、サイドプレート１６とフロントハウジング１１の底面との間に形成された圧力室４１を介して吐出通路４２より流量制御弁５１の弁収納穴５３内に供給され、メータリングオリフィス５７を通って送出口５２よりパワーステアリング等の油圧機器に送り出される。エンジン回転数の上昇に応じて吐出ポート３３、３４に吐出される作動油の流量が増大すると、メータリングオリフィス５７前後の差圧が増大し、この差圧の増大に応じてスプール弁５４がスプリング５６の付勢力に抗して摺動し、バイパス穴５５を開口する。これによって、余剰の作動油がバイパス穴５５より吸入側にバイパスされ、メータリングオリフィス５７の前後差圧が一定に維持され、送出口５２より油圧機器に送り出される作動油の流量が一定に制御される。
【００２９】
すなわち、ポンプ回転数が比較的低い領域では、メータリングオリフィス５７の前後差圧の増大に応じてスプール弁５４がスプリング５６の付勢力に抗して摺動されることにより、第１バイパス穴５５ａが開口される。従って、第１バイパス穴５５ａより余剰の作動油が、吸入通路４５および第１分岐通路４３を介して一方の吸入ポート３１に吸入されるとともに、吸入通路４５および第２分岐通路４４を介して他方の吸入ポート３２に吸入される。
【００３０】
ポンプ回転数の上昇に応じて、第１バイパス穴５５ａより還流される余剰の作動油の流量が増加すると、第１バイパス穴５５ａより噴射される噴射方向（図３の矢印参照）の影響等によって、一対の吸入ポート３１、３２の圧力（吸入圧）に差が生ずる。すなわち、図６に示すように、一方の吸入ポート３１に吸入される吸入圧に対し、他方の吸入ポート３２に吸入される吸入圧が低くなる。そして、この傾向はオイルポンプの高回転域でより顕著となり、他方の吸入ポート３２においては、高回転時に吸入圧不足からキャビテーションが発生する場合があり、騒音およびエロージョンの発生の原因となる。
【００３１】
ところが、本実施の形態によれば、スプール弁５４の摺動量が大きくなるオイルポンプの高回転域においては、第２バイパス穴５５ｂも開口されるようになり、この第２バイパス穴５５ｂより余剰の作動油の一部が、補助吸入通路５８を介して他方の吸入ポート３２に直接吸入される。これにより、他方の吸入ポート３２には、第１バイパス穴５５ａに加えて第２バイパス穴５５ｂからも作動油が吸入されるようになり、オイルポンプの高回転域での他方の吸入ポート３２の吸入圧が、図６の破線で示すように上昇され、高回転域での圧力差がΔＰ０からΔＰ１に減少される。その結果、高回転域での吸入圧不足が緩和され、キャビテーションの発生が抑制される。しかも、吸入ポート３１、３２における圧力差の減少によって、ポンプ駆動軸２１を支持する軸受に作用する径方向トルクも軽減できるようになる。
【００３２】
上記した実施の形態によれば、流量制御弁５１は、吐出ポート３３、３４に吐出された作動油の流量に応じて変位するスプール弁５４により順次開口される第１バイパス穴５５ａおよび第２バイパス穴５５ｂを備え、第1バイパス穴５５ａは、一対の吸入ポート３１、３２の一方および他方にそれぞれ接続され、第２バイパス穴５５ｂは、一対の吸入ポート３１、３２の他方に補助吸入通路５８を介して直接接続されている。従って、一対の吸入ポート３１、３２の他方には、第１バイパス穴５５ａに加えて第２バイパス穴５５ｂより作動油が吸入されることになり、一対の吸入ポート３１、３２における吸入圧の差を減少でき、キャビテーションの発生を抑制することができる。特に、第２バイパス穴５５ｂは、ポンプの高回転域で開口されるので、キャビテーションが発生しやすくなる高回転域での吸入圧不足を緩和することができる。
【００３３】
なお、上記した実施の形態においては、ベーン式のオイルポンプを例に述べたが、本発明は、ベーンポンプに限定されることなく、径方向に対向する一対の吸入ポート３１、３２および一対の吐出ポート３３、３４ならびに流量制御弁５１を備えた各種ポンプに適用可能である。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係るオイルポンプは、吐出ポートに吐出された作動油の一部を流量制御弁によって吸入ポート側へ還流することにより、所定量の作動油を送り出すものに用いるのに適している。
【符号の説明】
【００３６】
１１、１４…ハウジング、１６…サイドプレート、１７…カムリング、１９…カム面、２１…ポンプ駆動軸、２３…ロータ、２５…ベーン、２７…ポンプ室、３１、３２…吸入ポート、３３、３４…吐出ポート、４２…吐出通路、４３、４４…分岐通路、４５…吸入通路、５１…流量制御弁、５４…スプール弁、５５ａ…第１バイパス穴、５５ｂ…第２バイパス穴、５８…補助吸入通路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入行程を行うポンプ室に対応して設けられ径方向に対向する一対の吸入ポートと、吐出行程を行うポンプ室に対応して設けられ径方向に対向する一対の吐出ポートと、前記吐出ポートに吐出された作動油の一部を前記吸入ポート側へ還流することにより所定量の作動油を送出口から送り出す流量制御弁を備えたオイルポンプにおいて、
前記流量制御弁は、前記吐出ポートに吐出された作動油の流量に応じて変位するスプール弁により順次開口される第１バイパス穴および第２バイパス穴を備え、前記第1バイパス穴は、前記一対の吸入ポートの一方および他方にそれぞれ接続され、前記第２バイパス穴は、前記一対の吸入ポートの他方に接続されていることを特徴とするオイルポンプ。
【請求項２】
請求項１において、前記第１バイパス穴は、ポンプの所定の回転域で開口され、前記第２バイパス穴は、前記所定の回転域より高い回転域で開口され、前記第２バイパス穴に接続された補助吸入通路を前記一対の吸入ポートの他方に直接接続したことを特徴とするオイルポンプ。
【請求項１】
吸入行程を行うポンプ室に対応して設けられ径方向に対向する一対の吸入ポートと、吐出行程を行うポンプ室に対応して設けられ径方向に対向する一対の吐出ポートと、前記吐出ポートに吐出された作動油の一部を前記吸入ポート側へ還流することにより所定量の作動油を送出口から送り出す流量制御弁を備えたオイルポンプにおいて、
前記流量制御弁は、前記吐出ポートに吐出された作動油の流量に応じて変位するスプール弁により順次開口される第１バイパス穴および第２バイパス穴を備え、前記第1バイパス穴は、前記一対の吸入ポートの一方および他方にそれぞれ接続され、前記第２バイパス穴は、前記一対の吸入ポートの他方に接続されていることを特徴とするオイルポンプ。
【請求項２】
請求項１において、前記第１バイパス穴は、ポンプの所定の回転域で開口され、前記第２バイパス穴は、前記所定の回転域より高い回転域で開口され、前記第２バイパス穴に接続された補助吸入通路を前記一対の吸入ポートの他方に直接接続したことを特徴とするオイルポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２１８２（Ｐ２０１２−２１８２Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３９５６１（Ｐ２０１０−１３９５６１）
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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