流体圧ポンプの流量制御弁
【課題】熱膨張による圧抜けを抑制できる流量制御弁を提供すること。
【解決手段】流体圧ポンプとしてのベーンポンプ１０１から吐出された作動油を油圧機器１０に導く供給通路１２に介装され、油圧機器１０に供給される作動油の流量を制御する流量制御弁１００であって、流体制御弁１００の本体を構成するバルブボディ２７と、バルブボディ２７に嵌入され、内周にスプール孔３１を形成するスリーブ２５と、スプール孔３１に摺動自在に挿入され、ベーンポンプ１０１から吐出された作動油の圧力に応じて移動し、ベーンポンプ１０１から吐出された作動油の一部をベーンポンプ１０１の吸込側に連通する戻り通路３３へと環流するスプール３０とを備え、スリーブ２５はバルブボディ２７にすきま嵌めで嵌入され、バルブボディ２７とスリーブ２５との間をシールし、スリーブ２５の軸方向への移動を規制する移動規制手段を備える。
【解決手段】流体圧ポンプとしてのベーンポンプ１０１から吐出された作動油を油圧機器１０に導く供給通路１２に介装され、油圧機器１０に供給される作動油の流量を制御する流量制御弁１００であって、流体制御弁１００の本体を構成するバルブボディ２７と、バルブボディ２７に嵌入され、内周にスプール孔３１を形成するスリーブ２５と、スプール孔３１に摺動自在に挿入され、ベーンポンプ１０１から吐出された作動油の圧力に応じて移動し、ベーンポンプ１０１から吐出された作動油の一部をベーンポンプ１０１の吸込側に連通する戻り通路３３へと環流するスプール３０とを備え、スリーブ２５はバルブボディ２７にすきま嵌めで嵌入され、バルブボディ２７とスリーブ２５との間をシールし、スリーブ２５の軸方向への移動を規制する移動規制手段を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体圧ポンプから流体圧機器に供給される作動流体の流量を制御する流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車等の車両には流体圧を利用して駆動する流体圧機器が利用されている。流体圧ポンプはエンジンの回転によって作動流体を吐出するため、作動流体の流量はエンジン回転数に比例して増加する。そこで、流体圧ポンプが吐出した圧油の流量が過剰なときに流体圧機器に供給される作動流体の流量の最適化を図るために、流体圧機器への作動流体の供給量を調整する流量制御弁を設けている。流量制御弁としては、吸込及び吐出のポートを有する円筒形のスリーブの中を円柱形のスプールが移動することによって弁作用を得るものが広く用いられている。
【０００３】
ところで、流量制御弁には、軽量化のためにアルミボディを使用し、アルミボディの中に鉄製のスリーブを圧入することにより高圧の作動流体によるエロージョン（ｅｒｏｓｉｏｎ：浸食）の発生を抑制し、耐久性を向上させているものがある。
【０００４】
特許文献１には、アルミ製のバルブボディを使用し、加工容易な他の金属でできた筒スリーブをハウジングに打ち込み固定する流量制御弁が開示されている。
【０００５】
また、高熱に熱して熱膨張させたアルミ製のバルブボディに鉄製のスリーブを圧入する、いわゆる焼き嵌めによる圧入方法も知られている。
【特許文献１】特開平５−８７０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、スリーブをバルブボディに焼き嵌めにより圧入した場合、冷却後にはスリーブはバルブボディからの圧縮荷重を受けている状態であり、このときのスリーブの内径がスプールの外径と対応する。ところが、流量制御弁の温度が上昇するとスリーブを押さえつけていたバルブボディが熱膨張し、スリーブは内部応力により内径が広がるように変形する。これにより、スリーブとスプールとの間に隙間が生じ、そこから作動油が漏れることに起因するいわゆる圧抜けが発生するという問題があった。
【０００７】
上記の問題に鑑みて、本発明では熱膨張による圧抜けを抑制できる流量制御弁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】
【０００８】
本発明は、流体圧ポンプから吐出された作動流体を流体圧機器に導く供給通路に介装され、流体圧機器に供給される作動流体の流量を制御する流量制御弁であって、当該流体制御弁の本体を構成するバルブボディと、前記バルブボディに嵌入され、内周にスプール孔を形成するスリーブと、前記スプール孔に摺動自在に挿入され、前記流体圧ポンプから吐出された作動流体の圧力に応じて移動し、前記流体圧ポンプから吐出された作動流体の一部を、前記流体圧ポンプの吸込側に連通する戻り通路へと還流するスプールと、を備え、前記スリーブは前記バルブボディにすきま嵌めで嵌入され、前記バルブボディと前記スリーブとの間をシールすると共に、前記スリーブの軸方向への移動を規制する移動規制手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、バルブボディに対してスリーブをすきま嵌めで嵌入するため、組み付け時に圧入する場合のように、スリーブに内部応力は発生しない。よって、熱膨張によるスリーブの変形量は小さくなり、スプールとスリーブとの間から作動流体が漏れることを抑制できる。
【００１０】
ここで、バルブボディに対してスリーブをすきま嵌めで嵌入した際には、バルブボディとスリーブとの間に隙間が存在する。しかし、移動規制手段がスリーブの軸方向への移動を規制すると共に、バルブボディとスリーブとの間の作動流体をシールするため、作動流体の漏洩を防止できる。
【００１１】
したがって、熱膨張による圧抜けを抑制できる流量制御弁を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下では、図１を参照しながら本発明の第１の実施の形態に係る流量制御弁１００について説明する。図１は、流量制御弁１００の側面を断面で示した図である。本実施の形態では、流体圧として油圧を使用する。
【００１３】
流量制御弁１００は、油圧供給源である流体圧ポンプから油圧機器１０に供給される作動流体の流量が所定の特性となるように制御するものである。本実施の形態では、流体圧ポンプは車両のエンジンによって駆動されるベーンポンプ１０１である場合について説明する。また、油圧機器１０は、例えば車両に搭載されるパワーステアリング装置や変速機等である。この油圧機器１０が流体圧機器に該当する。
【００１４】
ベーンポンプ１０１は、図示しないが、駆動軸の端部にエンジンの動力が伝達され、駆動軸に連結されたロータが回転するものである。ベーンポンプ１０１は、ロータに対して径方向に往復動可能に設けられる複数のベーンと、ロータを収容すると共にロータの回転に伴って内周のカム面にベーンの先端部が摺動するカムリングとを備える。カムリングは、内周のカム面が楕円形状をした環状の部材であり、カムリングの内部には、隣り合うベーンによって仕切られた複数のポンプ室が画成される。カムリングは、ポンプ室の容積を拡張する吸込領域と、ポンプ室の容積を収縮する吐出領域とを有する。
【００１５】
ベーンポンプ１０１は、吸込領域では、油室の容積が徐々に拡張することで内部の圧力が下がることを利用して作動油を吸入する。また、吐出領域では、油室の容積が徐々に収縮することで内部の圧力が上がることを利用して作動油を吐出する。
【００１６】
流量制御弁１００は、ベーンポンプ１０１から吐出された作動油を油圧機器１０に導く供給通路１２に介装され作動油に抵抗を付与する可変絞り２０と、可変絞り２０の前後差圧に応じて供給通路１２の作動油をポンプ吸込側に戻すスプール弁２１と、可変絞り２０より下流側に設けられたリリーフ弁２２とを備える。
【００１７】
可変絞り２０、スプール弁２１、及びリリーフ弁２２は、バルブボディ２７の内部に収装され、バルブボディ２７の開口部にはキャップ２８が螺着される。
【００１８】
バルブボディ２７は、流量制御弁１００の本体を構成し、軽量化のためにアルミ等の軽量な材質で形成される。本実施形態では、バルブボディ２７はアルミ製である。バルブボディ２７には、ベーンポンプ１０１と連通し、ベーンポンプ１０１から吐出された作動油が流入するポンプポート３２が周方向に貫通して形成され、ポンプポート３２から流入した作動油の全部または一部を油圧機器１０に供給する供給ポート２９から軸方向に貫通する貫通孔３７が形成される。バルブボディ２７には、スプール孔３１を構成するスリーブ２５が嵌入される。
【００１９】
スリーブ２５は、バルブボディ２７に形成された開口部から嵌入される円筒形の部材である。スリーブ２５は、バルブボディ２７に対してすきま嵌めで嵌入される。スリーブ２５は、スプール孔３１に高圧の作動油が衝突してもエロージョンが発生しないように、鉄等の耐浸食性に優れた材質で形成される。本実施形態では、スリーブ２５は鉄製である。つまり、スリーブ２５よりもバルブボディ２７の方が熱膨張率が高い材料で形成される。
【００２０】
アルミ製のバルブボディ２７に鉄製のスリーブ２５を圧入する方法として、焼き嵌めによって圧入する方法が広く用いられている。鉄よりもアルミの方が熱膨張率が大きいことを利用して、大きく熱膨張したアルミ製のバルブボディ２７にスリーブ２５を容易に圧入できるためである。
【００２１】
しかし、大きく熱膨張していたアルミ製のバルブボディ２７が冷却後に収縮することにより、スリーブ２５はバルブボディ２７からの圧縮荷重を受けることとなる。これにより、スリーブ２５を焼き嵌めによってバルブボディ２７に圧入した場合には、圧入された後で冷却されるとスリーブ２５はバルブボディ２７によって圧縮され微小な変形を生じるため、冷却後にスリーブ２５の内径を設計寸法に仕上げるとともに、戻りポート３３に通じる戻り孔３６を加工する必要がある。これは、焼き嵌めによる圧入ではスリーブ２５にあらかじめ戻り孔３６を形成しても、戻り孔３６とバルブボディ２７の戻りポート３３との位置を合わせることが困難であるため、圧入した後で加工する必要があることによる。
【００２２】
これに対して、スリーブ２５をすきま嵌めでバルブボディ２７に嵌入することにより、内周を仕上げるための加工が不要となる。スリーブ２５はバルブボディ２７からの圧縮荷重を受けることは無く、嵌入後のスリーブ２５の内径は嵌入前と同一であるためである。よって、圧入工程が無くなり、また内周の仕上げ加工の工程が無くなることから、流量制御弁１００を製造に必要な工数が削減され、コストダウンを図れる。
【００２３】
また、すきま嵌めによる嵌入では、まずスリーブ２５にあらかじめ形成した戻り孔３６にバルブボディ２７の戻りポート３３から図示しないピンを挿入して位置決めをしておく。そして、位置決めしたままストッパリング６０を圧入することによって、戻り孔３６の位置を戻りポート３３の位置に合わせることが可能である。
【００２４】
また、運転中に作動油の油温が上昇すると、流量制御弁１００の温度も上昇する。焼き嵌めによってスリーブ２５を圧入した場合には、鉄製のスリーブ２５よりもアルミ製のバルブボディ２７の方が熱膨張率が大きいため、スリーブ２５よりもバルブボディ２７の方が大きく熱膨張する。そのため、バルブボディ２７がスリーブ２５を圧縮する力が弱まり、内部応力によってスリーブ２５は大きく拡径する。よって、スプール３０とスリーブ２５との間から作動油が漏洩する、いわゆる圧抜けが生じる問題があった。
【００２５】
これに対して、スリーブ２５をすきま嵌めで嵌入する場合には、焼き嵌めによって圧入した場合よりも、温度上昇時のスリーブ２５の拡径は小さくなる。スリーブ２５はバルブボディ２７からの圧縮荷重を受けることは無く、スリーブ２５に内部応力は発生しないためである。よって、運転中に作動油の温度が上昇しても熱膨張によってスプール３０とスリーブ２５との間から作動油が漏れることに起因する圧抜けを抑制できる。
【００２６】
スリーブ２５の中空部は、ポンプポート３２と戻りポート３３とを連通するスプール孔３１である。スプール孔３１には、スプール３０が摺動自在に挿入される。
【００２７】
スリーブ２５には、バルブボディ２７に形成される戻りポート３３に連通する戻り孔３６が形成される。戻りポート３３は、ベーンポンプ１０１から吐出された余剰な作動油をタンク３４へ還流する戻り通路３５に連通する。つまり、戻り孔３６と戻り通路３５とは、スプール孔３１からバルブボディ２７を貫通して外部に開口する。
【００２８】
切欠き２５ｂは、スリーブ２５の端部内周に環状に形成される。切欠き２５ｂが形成されたスリーブ２５の端部には、環状の周壁２５ｄが形成される。周壁２５ｄの外径はスリーブ２５と同一で、内径はスリーブ２５の内径よりも切欠き２５ｂの分だけ小さい。周壁２５ｄの内周には、スリーブ２５の開口部から押圧部材としてのストッパリング６０が圧入される。このストッパリング６０が移動規制手段に該当する。ストッパリング６０が圧入される面積を確保するために、切欠き２５ｂは軸方向の長さの方が径方向の厚さよりも大きく形成される。
【００２９】
ストッパリング６０の先端部６０ａは、切欠き２５ｂの切欠き端部２５ｃをスリーブ２５の軸方向に押圧する。これによりスリーブ２５は他方の端面がバルブボディ２７に当接した状態で軸方向に押圧され、スリーブ２５とバルブボディ２７との間に配置されたＯリング２６ａが圧縮される。このとき、戻りポート３３と戻り孔３６との位置が一致するように固定して、ストッパリング６０を圧入する。
【００３０】
ストッパリング６０は、切欠き２５ｂの内周から外周に向けて、即ち周壁２５ｄをバルブボディ２７に向けて周方向に押圧する。これにより、周壁２５ｄはバルブボディ２７に圧接され、スリーブ２５の軸方向の移動が規制される。
【００３１】
また、スリーブ２５はバルブボディ２７にすきま嵌めで嵌入されるため、その間には全周に渡って僅かな隙間がある。この僅かな隙間には作動油が流入するが、ストッパリング６０が圧入され、周壁２５ｄがバルブボディ２７に圧接して隙間が閉塞されることによって、作動油はシールされる。
【００３２】
ストッパリング６０は、動作中に作動油の温度が上昇してバルブボディ２７が熱膨張しても周壁２５ｄとバルブボディ２７との隙間を閉塞し、かつスリーブ２５の軸方向への移動を規制できるような寸法で形成される。これにより、動作中の温度上昇によりストッパリング６０の機能が損なわれることは無い。
【００３３】
スプール３０はスリーブ２５内のスプール孔３１を摺動するが、ストッパリング６０はスプール３０が摺動する軸方向の位置と重複しない位置に圧入される。そのため、スプール３０の摺動に影響を及ぼすことは無い。また、ストッパリング６０の内径は、スリーブ２５の内径よりも小さく形成される。スプール３０を挿入するときに干渉しないようにするためである。
【００３４】
ストッパリング６０の開口部からは、略円筒形で片端が閉塞されたキャップ２８が螺合される。キャップ２８の内部には、スプール３０のリターンスプリング４０が収装される。
【００３５】
リターンスプリング４０はキャップ２８の閉塞端の内側をシート面として当接する。リターンスプリング４０は、スプール３０をキャップ２８から軸方向に付勢する。
【００３６】
スリーブ２５の他方の端部外周には環状の切欠き２５ａが形成される。切欠き２５ａには、シール部材としてのＯリング２６がバルブボディ２７とスリーブ２５との間で圧縮して配置され、スリーブ２５の外周とバルブボディ２７の内周との間を閉塞することによって、戻りポート３３とポンプポート３２との間の作動油の流れを阻止する。
【００３７】
以上より、スリーブ２５とバルブボディ２７との間にはすきま嵌めによる隙間が存在する。しかし、ストッパリング６０を周壁２５ｄの内周に圧入することによって、スリーブ２５の端部の周壁２５ｄが周方向に押圧されるため、スリーブ２５は固定され軸方向への移動は規制される。また、周壁２５ｄがバルブボディ２７に押圧されるため、すきま嵌めによる隙間は閉塞される。これにより、スリーブ２５とバルブボディ２７との間はシールされる。つまり、ストッパリング６０は、スリーブ２５の周壁２５ｄを周方向に押圧することでスリーブ２５の軸方向への移動規制と、スリーブ２５とバルブボディ２７の間のシールとの二つの機能を有する。
【００３８】
スプール３０は、スプール孔３１を軸方向に摺動する略円筒形の部材である。スプール３０とスプール孔３１とは、スプール弁２１を構成する。スプール３０は、摺動によってポンプポート３２と戻りポート３３との連通を遮断可能である。また、スプール３０の摺動によってポンプポート３２から戻りポート３３へと還流する作動流体の流量を調整可能である。つまり、スプール３０は、ポンプポート３２と戻りポート３３との間の開口面積を調節可能である。
【００３９】
スプール３０の先端側には、ポンプポート３２に連通し、ベーンポンプ１０１から吐出される作動油が導かれる上流側室４２が画成される。また、スプール３０の背面側にはリターンスプリング４０を収装するスプリング室３９が画成される。
【００４０】
スプール３０の先端には、バルブボディ２７の貫通孔３７に挿入され、先端に向かって拡径されたテーパロッド４１が形成される。スプール３０の移動に伴ってテーパロッド４１が貫通孔３７に対して相対移動し、貫通孔３７の開口面積が変化する。テーパロッド４１と、テーパロッド４１の移動によって開口面積が変化する貫通孔３７とで可変絞り２０が構成される。
【００４１】
可変絞り２０は、上流側室４２に臨んで設けられ、供給通路１２を流れる作動油に抵抗を付与する。可変絞り２０の下流側に画成された下流側室４４は、通孔４３を介してスプリング室３９に連通している。このように、スプール３０の一端には、可変絞り２０の上流側の圧力が作用し、他端には、可変絞り２０の下流側の圧力が作用する。したがって、スプール３０は可変絞り２０の前後差圧の変化に応じて移動し、可変絞り２０の前後差圧に基づく荷重とリターンスプリング４０の付勢力とが釣り合った位置にてバランスする。
【００４２】
上流側室４２と下流側室４４との間は、バルブボディ２７の分離壁２４によって仕切られる。分離壁２４の略中央には、テーパロッド４１が挿通される開口部２４ａが形成される。開口部２４ａは貫通孔３７の一部を構成する。分離壁２４の一方の面は、スプール３０が当接して着座するシート２４ｂを構成する。
【００４３】
ベーンポンプ１０１から吐出される作動油の流量が多く、可変絞り２０の前後差圧が大きくなると、スプール３０はリターンスプリング４０を圧縮する方向へ移動し、スプール３０のランド部３０ａが戻りポート３３を開放する。
【００４４】
スプール３０が移動してランド部３０ａが戻りポート３３を開放すると、ポンプポート３２が上流側室４２を通じて戻りポート３３と連通し、ベーンポンプ１０１から吐出される作動油の一部が戻り通路３５へと還流する。戻り通路３５へと還流する作動油の流量は、可変絞り２０の前後差圧が大きい程、スプール３０の移動量が大きくなり、戻りポート３３の開口面積が大きくなるため多くなる。つまり、エンジン回転数が上昇し、ベーンポンプ１０１から吐出される作動油の流量が多くなる程多くなる。
【００４５】
戻りポート３３と対峙するスプール孔３１の壁面には、スプール孔３１と直交する戻り孔３６がスリーブ２５を貫通して形成される。戻り孔３６は、スプール３０の軸心と直交する方向の圧力バランスをとるために、また作動油の流れる面積を拡大して流速を抑えるために設けられる。戻り孔３６は、スプール３０の摺動によってポンプポート３２と連通可能である。複数形成される戻り孔３６の一つは、戻りポート３３から貫通するように動軸に形成されて戻りポート３３に連通する。
【００４６】
戻り孔３６は、本実施形態のように１８０度間隔で２個設ける構成の他、１２０度間隔で３個設けたり、９０度間隔で４個設けたり、６０度間隔で６個設けたり、多数設ける構成にすることも可能である。すきま嵌めによる嵌入では、焼き嵌めによる圧入のときとは異なり、スリーブ２５に戻り孔３６をあらかじめ形成することができるためである。この戻り孔３６の数を多くすることで開口面積が大きくなれば、それだけ作動油が流れる流路の面積が拡大されるため、作動油の流速を遅くすることができ、エロージョンを抑制することができる。
【００４７】
このとき、スプール３０の軸心と直交する方向の圧力バランスをとるために、戻り孔３６を全周に渡って等ピッチで設けることが望ましい。スリーブ２５に戻り孔３６をあらかじめ形成することができるため、全周に渡って等ピッチで設けることも可能である。
【００４８】
スプール３０のランド部３０ａの背面側には、略矩形の断面で環状に形成される環状油室５０が設けられ、環状油室５０とスプール孔３１の内周によって油室が画成される。
【００４９】
環状油室５０は、戻りポート３３及び戻り孔３６と連通している。環状油室５０には、スプール弁２１が開かれると上流側室４２から戻り孔３６を通じて作動油が流入する。環状油室５０に流入した作動油は、環状油室５０を伝って戻りポート３３へと流出する。
【００５０】
以上のように、スプール弁２１は、可変絞り２０の前後差圧に応じてポンプポート３２から流入した作動油の一部を戻りポート３３へと還流する。
【００５１】
リリーフ弁２２は、可変絞り２０の下流側の圧力が所定値に達した場合に、スプール３０内に収装されたスプリング４５が圧縮されて開弁するものである。リリーフ弁２２が開弁した場合には、可変絞り２０の下流側の作動油は、下流側室４４、通孔４３、スプリング室３９、リリーフ弁２２、戻りポート３３の順に流れ、戻り通路３５へと逃がされる。
【００５２】
以下では、可変絞り２０及びスプール弁２１の動作について説明する。
【００５３】
ポンプ回転数の低速域では、可変絞り２０の前後差圧が小さいため、スプール弁２１は閉弁状態であり、ポンプ回転数に比例した作動油が油圧機器１０へと供給される。
【００５４】
ポンプ回転数が中速域に達すると、可変絞り２０の前後差圧によってスプール弁２１が開弁してポンプポート３２と戻りポート３３を連通し、上流側室４２に流入する作動油の一部がポンプ回転数の増大に応じて戻り通路３５へと還流する。このため、可変絞り２０を通じて油圧機器１０に供給される作動油の流量は略一定に保たれる。
【００５５】
ポンプ回転数が高速域に達すると、可変絞り２０の前後差圧が大きくなるため、スプール３０はリターンスプリング４０を圧縮して移動する。これにより、貫通孔３７の開口部の開口面積は、テーパロッド４１の移動によって次第に減少し、油圧機器１０に供給される作動油の流量は次第に減少する。
【００５６】
また、ポンプ回転数がゼロとなるベーンポンプ１０１の停止時には、リターンスプリング４０の付勢力によってスプール３０が分離壁２４のシート２４ｂに着座する。これにより、可変絞り２０が全閉となると共に、スプール３０のランド部３０ａによって戻りポート３３が閉塞されスプール弁２１も全閉となる。
【００５７】
以上のように、本実施形態ではスプール３０を可変絞り２０の前後差圧に応じて移動させ、スプール弁２１を開閉する。しかし、可変絞り２０の前後差圧に応じてではなく、スプール３０をポンプポート３２から流入する作動流体の圧力とリターンスプリング４０の付勢力とのバランスによって移動させる態様でもよい。
【００５８】
以上の実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
【００５９】
バルブボディ２７に対してスリーブ２５をすきま嵌めで嵌入するため、組み付け時に圧入する場合のように、スリーブ２５に内部応力は発生しない。よって、熱膨張によるスリーブ２５の変形量は小さくなり、スプール３０とスリーブ２５との間から作動油が漏れることを抑制できる。
【００６０】
ここで、すきま嵌めで嵌入した際には、バルブボディ２７とスリーブ２５との間に隙間が存在する。しかし、ストッパリング６０がスリーブ２５の周壁２５ｄをバルブボディ２７に押圧するため、スリーブ２５の軸方向への移動を規制すると共に、スリーブ２５とバルブボディ２７との間の作動油をシールし、作動油の漏洩を防止できる。
【００６１】
したがって、熱膨張による圧抜けを抑制できる流量制御弁１００を得ることができる。
【００６２】
また、スリーブ２５を焼き嵌めのような圧入で形成した場合には、圧入時にスリーブ２５は変形するため圧入後にスリーブ２５の内周を設計寸法に仕上げる加工、及び戻り孔３６の加工を必要とする。これに対してスリーブ２５をすきま嵌めで嵌入することによって、嵌入時にスリーブ２５は変形せず、仕上げの加工は不要である。よって、圧入工程及び内周の仕上げ加工工程が無くなることから、流量制御弁１００を製造に必要な工数が削減され、コストダウンを図れる。また、戻り孔３６を多数形成することによって、作動油の流速を小さくでき、エロージョンを抑制することが可能である。
【００６３】
（第２実施形態）
以下では、図２を参照しながら本発明の第２の実施の形態に係る流体圧ポンプの流量制御弁２００について説明する。図２は、流量制御弁２００の側面を断面で示した図である。なお、以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００６４】
第２の実施の形態は、スリーブ２２５の両端にＯリング２６ａ，２２６ｂが配置され、一方の端部から圧入されたストッパリング２６０で固定する点で第１の実施の形態とは相違する。
【００６５】
スリーブ２２５は、バルブボディ２７の開口部からすきま嵌めで嵌入される円筒形の部材である。スリーブ２５の両端部外周には環状の切欠き２５ａ，２２５ｂが形成される。
【００６６】
切欠き２２５ｂが形成されたスリーブ２２５の端部には、環状の周壁２２５ｄが形成される。周壁２２５ｄの内径はスリーブ２２５と同一で、外径はスリーブ２２５の外径よりも切欠き２２５ｂの分だけ小さい。
【００６７】
切欠き２２５ｂには、Ｏリング２２６ｂが配置され、バルブボディ２２７と周壁２２５ｄとにより圧縮される。Ｏリング２２６ｂは、すきま嵌めによるバルブボディ２２７とスリーブ２２５との僅かな隙間と、スプリング室３９との間を流れようとする作動油をシールする。
【００６８】
スリーブ２２５が嵌入されたバルブボディ２２７の開口部には、スリーブ２２５の外径以上の外径を有するストッパリング２６０が圧入される。ストッパリング２６０は、周壁２２５ｄの端部と当接する。スリーブ２２５はバルブボディ２２７にすきま嵌めで嵌入されるのに対して、ストッパリング２６０はバルブボディ２２７に圧入、即ちしまり嵌めで嵌入される。このように、ストッパリング２６０の外径は、スリーブ２２５の外径よりも嵌めあい寸法の差分だけ大きい。
【００６９】
ストッパリング２６０が圧入されることによって、スリーブ２２５はバルブボディ２２７に固定される。具体的には、ストッパリング２６０がスリーブ２２５をバルブボディ２２７に向けて軸方向に押圧しながらバルブボディ２７に圧入されることによって固定され、スリーブ２２５の軸方向への移動を規制する。このストッパリング２６０が移動規制手段に該当する。
【００７０】
以上の実施の形態によれば、バルブボディ２２７に対してスリーブ２２５をすきま嵌めで嵌入するため、組み付け時に圧入する場合のように、スリーブ２２５に内部応力は発生しない。よって、熱膨張によるスリーブ２２５の変形量は小さくなり、スプール３０とスリーブ２２５との間から作動油が漏れることを抑制できる。
【００７１】
ここで、すきま嵌めで嵌入した際に、バルブボディ２２７とスリーブ２２５との間に隙間が存在する。しかし、圧入されたストッパリング２６０がスリーブ２２５の軸方向への移動を規制すると共に、スリーブ２２５の周壁２２５ｄとバルブボディ２２７との間で圧縮されて配置されたＯリング２２６ｂが作動油をシールするため、作動油の漏洩を防止できる。
【００７２】
したがって、熱膨張による圧抜けを抑制できる流量制御弁２００を得ることができる。
【００７３】
（第３実施形態）
以下では、図３を参照しながら本発明の第３の実施の形態に係る流体圧ポンプの流量制御弁３００について説明する。図３は、流量制御弁３００の側面を断面で示した図である。
【００７４】
第３の実施の形態は、第２実施形態のストッパリング２６０の代わりにストッパねじ３６０を螺合することによってスリーブ２２５を固定する点で第２の実施の形態とは相違する。
【００７５】
キャップ２８が螺合されるバルブボディ３２７の内周面の雌ねじ３２７ａは、スリーブ２２５の背面側の端面まで形成されている。スリーブ３２５が嵌入されたバルブボディ３２７の開口部には、円盤形のストッパねじ３６０が螺合される。このストッパねじ３６０の締結力によって、スリーブ２２５はバルブボディ３２７に軸方向に押圧される。またストッパねじ３６０がバルブボディ３２７に対して締結されることで固定され、スリーブ２２５は軸方向の移動を規制される。このストッパねじ３６０が移動規制手段に該当する。
【００７６】
以上の実施の形態によれば、バルブボディ３２７に対してスリーブ２２５をすきま嵌めで嵌入するため、組み付け時に圧入する場合のように、スリーブ２２５に内部応力は発生しない。よって、熱膨張によるスリーブ２２５の変形量は小さくなり、スプール３０とスリーブ３２５との間から作動油が漏れることを抑制できる。
【００７７】
ここで、すきま嵌めで嵌入した際に、バルブボディ３２７とスリーブ２２５との間に隙間が存在する。しかし、螺合されたストッパねじ３６０がスリーブ２２５の軸方向への移動を規制すると共に、スリーブ２２５の周壁２２５ｄとバルブボディ３２７との間で圧縮されて配置されたＯリング２２６ｂが作動油をシールするため、作動油の漏洩を防止できる。
【００７８】
したがって、熱膨張による圧抜けを抑制できる流量制御弁３００を得ることができる。ここで、スリーブ２２５の軸方向長さ寸法、バルブボディ３２７の軸方向深さ寸法、キャップ２８の軸方向長さ寸法などの寸法精度管理をより厳密にすることによって、ストッパねじ３６０とキャップ２８とを一体構造とすることも可能である。このとき、キャップ２８自体がバルブボディ３２７の所定位置にねじ込まれた状態で移動規制手段を構成する。
【００７９】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明に係る流体圧ポンプの流量制御弁は、車両用のパワーステアリング装置や変速機等の油圧機器に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る流量制御弁の側面を断面で示した図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る流量制御弁の側面を断面で示した図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る流量制御弁の側面を断面で示した図である。
【符号の説明】
【００８２】
１００ 流量制御弁
１０１ ベーンポンプ
１２ 供給通路
２０ 可変絞り
２１ スプール弁
２４ 分離壁
２５ スリーブ
２５ａ 切欠き
２７ バルブボディ
２８ キャップ
２９ 供給ポート
３０ スプール
３１ スプール孔
３２ ポンプポート
３３ 戻りポート
３５ 戻り通路
３６ 戻り孔
３７ 貫通孔
４０ リターンスプリング
４１ テーパロッド
４２ 上流側室
４４ 下流側室
４５ スプリング
５０ 環状油室
６０ ストッパリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体圧ポンプから流体圧機器に供給される作動流体の流量を制御する流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車等の車両には流体圧を利用して駆動する流体圧機器が利用されている。流体圧ポンプはエンジンの回転によって作動流体を吐出するため、作動流体の流量はエンジン回転数に比例して増加する。そこで、流体圧ポンプが吐出した圧油の流量が過剰なときに流体圧機器に供給される作動流体の流量の最適化を図るために、流体圧機器への作動流体の供給量を調整する流量制御弁を設けている。流量制御弁としては、吸込及び吐出のポートを有する円筒形のスリーブの中を円柱形のスプールが移動することによって弁作用を得るものが広く用いられている。
【０００３】
ところで、流量制御弁には、軽量化のためにアルミボディを使用し、アルミボディの中に鉄製のスリーブを圧入することにより高圧の作動流体によるエロージョン（ｅｒｏｓｉｏｎ：浸食）の発生を抑制し、耐久性を向上させているものがある。
【０００４】
特許文献１には、アルミ製のバルブボディを使用し、加工容易な他の金属でできた筒スリーブをハウジングに打ち込み固定する流量制御弁が開示されている。
【０００５】
また、高熱に熱して熱膨張させたアルミ製のバルブボディに鉄製のスリーブを圧入する、いわゆる焼き嵌めによる圧入方法も知られている。
【特許文献１】特開平５−８７０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、スリーブをバルブボディに焼き嵌めにより圧入した場合、冷却後にはスリーブはバルブボディからの圧縮荷重を受けている状態であり、このときのスリーブの内径がスプールの外径と対応する。ところが、流量制御弁の温度が上昇するとスリーブを押さえつけていたバルブボディが熱膨張し、スリーブは内部応力により内径が広がるように変形する。これにより、スリーブとスプールとの間に隙間が生じ、そこから作動油が漏れることに起因するいわゆる圧抜けが発生するという問題があった。
【０００７】
上記の問題に鑑みて、本発明では熱膨張による圧抜けを抑制できる流量制御弁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】
【０００８】
本発明は、流体圧ポンプから吐出された作動流体を流体圧機器に導く供給通路に介装され、流体圧機器に供給される作動流体の流量を制御する流量制御弁であって、当該流体制御弁の本体を構成するバルブボディと、前記バルブボディに嵌入され、内周にスプール孔を形成するスリーブと、前記スプール孔に摺動自在に挿入され、前記流体圧ポンプから吐出された作動流体の圧力に応じて移動し、前記流体圧ポンプから吐出された作動流体の一部を、前記流体圧ポンプの吸込側に連通する戻り通路へと還流するスプールと、を備え、前記スリーブは前記バルブボディにすきま嵌めで嵌入され、前記バルブボディと前記スリーブとの間をシールすると共に、前記スリーブの軸方向への移動を規制する移動規制手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、バルブボディに対してスリーブをすきま嵌めで嵌入するため、組み付け時に圧入する場合のように、スリーブに内部応力は発生しない。よって、熱膨張によるスリーブの変形量は小さくなり、スプールとスリーブとの間から作動流体が漏れることを抑制できる。
【００１０】
ここで、バルブボディに対してスリーブをすきま嵌めで嵌入した際には、バルブボディとスリーブとの間に隙間が存在する。しかし、移動規制手段がスリーブの軸方向への移動を規制すると共に、バルブボディとスリーブとの間の作動流体をシールするため、作動流体の漏洩を防止できる。
【００１１】
したがって、熱膨張による圧抜けを抑制できる流量制御弁を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下では、図１を参照しながら本発明の第１の実施の形態に係る流量制御弁１００について説明する。図１は、流量制御弁１００の側面を断面で示した図である。本実施の形態では、流体圧として油圧を使用する。
【００１３】
流量制御弁１００は、油圧供給源である流体圧ポンプから油圧機器１０に供給される作動流体の流量が所定の特性となるように制御するものである。本実施の形態では、流体圧ポンプは車両のエンジンによって駆動されるベーンポンプ１０１である場合について説明する。また、油圧機器１０は、例えば車両に搭載されるパワーステアリング装置や変速機等である。この油圧機器１０が流体圧機器に該当する。
【００１４】
ベーンポンプ１０１は、図示しないが、駆動軸の端部にエンジンの動力が伝達され、駆動軸に連結されたロータが回転するものである。ベーンポンプ１０１は、ロータに対して径方向に往復動可能に設けられる複数のベーンと、ロータを収容すると共にロータの回転に伴って内周のカム面にベーンの先端部が摺動するカムリングとを備える。カムリングは、内周のカム面が楕円形状をした環状の部材であり、カムリングの内部には、隣り合うベーンによって仕切られた複数のポンプ室が画成される。カムリングは、ポンプ室の容積を拡張する吸込領域と、ポンプ室の容積を収縮する吐出領域とを有する。
【００１５】
ベーンポンプ１０１は、吸込領域では、油室の容積が徐々に拡張することで内部の圧力が下がることを利用して作動油を吸入する。また、吐出領域では、油室の容積が徐々に収縮することで内部の圧力が上がることを利用して作動油を吐出する。
【００１６】
流量制御弁１００は、ベーンポンプ１０１から吐出された作動油を油圧機器１０に導く供給通路１２に介装され作動油に抵抗を付与する可変絞り２０と、可変絞り２０の前後差圧に応じて供給通路１２の作動油をポンプ吸込側に戻すスプール弁２１と、可変絞り２０より下流側に設けられたリリーフ弁２２とを備える。
【００１７】
可変絞り２０、スプール弁２１、及びリリーフ弁２２は、バルブボディ２７の内部に収装され、バルブボディ２７の開口部にはキャップ２８が螺着される。
【００１８】
バルブボディ２７は、流量制御弁１００の本体を構成し、軽量化のためにアルミ等の軽量な材質で形成される。本実施形態では、バルブボディ２７はアルミ製である。バルブボディ２７には、ベーンポンプ１０１と連通し、ベーンポンプ１０１から吐出された作動油が流入するポンプポート３２が周方向に貫通して形成され、ポンプポート３２から流入した作動油の全部または一部を油圧機器１０に供給する供給ポート２９から軸方向に貫通する貫通孔３７が形成される。バルブボディ２７には、スプール孔３１を構成するスリーブ２５が嵌入される。
【００１９】
スリーブ２５は、バルブボディ２７に形成された開口部から嵌入される円筒形の部材である。スリーブ２５は、バルブボディ２７に対してすきま嵌めで嵌入される。スリーブ２５は、スプール孔３１に高圧の作動油が衝突してもエロージョンが発生しないように、鉄等の耐浸食性に優れた材質で形成される。本実施形態では、スリーブ２５は鉄製である。つまり、スリーブ２５よりもバルブボディ２７の方が熱膨張率が高い材料で形成される。
【００２０】
アルミ製のバルブボディ２７に鉄製のスリーブ２５を圧入する方法として、焼き嵌めによって圧入する方法が広く用いられている。鉄よりもアルミの方が熱膨張率が大きいことを利用して、大きく熱膨張したアルミ製のバルブボディ２７にスリーブ２５を容易に圧入できるためである。
【００２１】
しかし、大きく熱膨張していたアルミ製のバルブボディ２７が冷却後に収縮することにより、スリーブ２５はバルブボディ２７からの圧縮荷重を受けることとなる。これにより、スリーブ２５を焼き嵌めによってバルブボディ２７に圧入した場合には、圧入された後で冷却されるとスリーブ２５はバルブボディ２７によって圧縮され微小な変形を生じるため、冷却後にスリーブ２５の内径を設計寸法に仕上げるとともに、戻りポート３３に通じる戻り孔３６を加工する必要がある。これは、焼き嵌めによる圧入ではスリーブ２５にあらかじめ戻り孔３６を形成しても、戻り孔３６とバルブボディ２７の戻りポート３３との位置を合わせることが困難であるため、圧入した後で加工する必要があることによる。
【００２２】
これに対して、スリーブ２５をすきま嵌めでバルブボディ２７に嵌入することにより、内周を仕上げるための加工が不要となる。スリーブ２５はバルブボディ２７からの圧縮荷重を受けることは無く、嵌入後のスリーブ２５の内径は嵌入前と同一であるためである。よって、圧入工程が無くなり、また内周の仕上げ加工の工程が無くなることから、流量制御弁１００を製造に必要な工数が削減され、コストダウンを図れる。
【００２３】
また、すきま嵌めによる嵌入では、まずスリーブ２５にあらかじめ形成した戻り孔３６にバルブボディ２７の戻りポート３３から図示しないピンを挿入して位置決めをしておく。そして、位置決めしたままストッパリング６０を圧入することによって、戻り孔３６の位置を戻りポート３３の位置に合わせることが可能である。
【００２４】
また、運転中に作動油の油温が上昇すると、流量制御弁１００の温度も上昇する。焼き嵌めによってスリーブ２５を圧入した場合には、鉄製のスリーブ２５よりもアルミ製のバルブボディ２７の方が熱膨張率が大きいため、スリーブ２５よりもバルブボディ２７の方が大きく熱膨張する。そのため、バルブボディ２７がスリーブ２５を圧縮する力が弱まり、内部応力によってスリーブ２５は大きく拡径する。よって、スプール３０とスリーブ２５との間から作動油が漏洩する、いわゆる圧抜けが生じる問題があった。
【００２５】
これに対して、スリーブ２５をすきま嵌めで嵌入する場合には、焼き嵌めによって圧入した場合よりも、温度上昇時のスリーブ２５の拡径は小さくなる。スリーブ２５はバルブボディ２７からの圧縮荷重を受けることは無く、スリーブ２５に内部応力は発生しないためである。よって、運転中に作動油の温度が上昇しても熱膨張によってスプール３０とスリーブ２５との間から作動油が漏れることに起因する圧抜けを抑制できる。
【００２６】
スリーブ２５の中空部は、ポンプポート３２と戻りポート３３とを連通するスプール孔３１である。スプール孔３１には、スプール３０が摺動自在に挿入される。
【００２７】
スリーブ２５には、バルブボディ２７に形成される戻りポート３３に連通する戻り孔３６が形成される。戻りポート３３は、ベーンポンプ１０１から吐出された余剰な作動油をタンク３４へ還流する戻り通路３５に連通する。つまり、戻り孔３６と戻り通路３５とは、スプール孔３１からバルブボディ２７を貫通して外部に開口する。
【００２８】
切欠き２５ｂは、スリーブ２５の端部内周に環状に形成される。切欠き２５ｂが形成されたスリーブ２５の端部には、環状の周壁２５ｄが形成される。周壁２５ｄの外径はスリーブ２５と同一で、内径はスリーブ２５の内径よりも切欠き２５ｂの分だけ小さい。周壁２５ｄの内周には、スリーブ２５の開口部から押圧部材としてのストッパリング６０が圧入される。このストッパリング６０が移動規制手段に該当する。ストッパリング６０が圧入される面積を確保するために、切欠き２５ｂは軸方向の長さの方が径方向の厚さよりも大きく形成される。
【００２９】
ストッパリング６０の先端部６０ａは、切欠き２５ｂの切欠き端部２５ｃをスリーブ２５の軸方向に押圧する。これによりスリーブ２５は他方の端面がバルブボディ２７に当接した状態で軸方向に押圧され、スリーブ２５とバルブボディ２７との間に配置されたＯリング２６ａが圧縮される。このとき、戻りポート３３と戻り孔３６との位置が一致するように固定して、ストッパリング６０を圧入する。
【００３０】
ストッパリング６０は、切欠き２５ｂの内周から外周に向けて、即ち周壁２５ｄをバルブボディ２７に向けて周方向に押圧する。これにより、周壁２５ｄはバルブボディ２７に圧接され、スリーブ２５の軸方向の移動が規制される。
【００３１】
また、スリーブ２５はバルブボディ２７にすきま嵌めで嵌入されるため、その間には全周に渡って僅かな隙間がある。この僅かな隙間には作動油が流入するが、ストッパリング６０が圧入され、周壁２５ｄがバルブボディ２７に圧接して隙間が閉塞されることによって、作動油はシールされる。
【００３２】
ストッパリング６０は、動作中に作動油の温度が上昇してバルブボディ２７が熱膨張しても周壁２５ｄとバルブボディ２７との隙間を閉塞し、かつスリーブ２５の軸方向への移動を規制できるような寸法で形成される。これにより、動作中の温度上昇によりストッパリング６０の機能が損なわれることは無い。
【００３３】
スプール３０はスリーブ２５内のスプール孔３１を摺動するが、ストッパリング６０はスプール３０が摺動する軸方向の位置と重複しない位置に圧入される。そのため、スプール３０の摺動に影響を及ぼすことは無い。また、ストッパリング６０の内径は、スリーブ２５の内径よりも小さく形成される。スプール３０を挿入するときに干渉しないようにするためである。
【００３４】
ストッパリング６０の開口部からは、略円筒形で片端が閉塞されたキャップ２８が螺合される。キャップ２８の内部には、スプール３０のリターンスプリング４０が収装される。
【００３５】
リターンスプリング４０はキャップ２８の閉塞端の内側をシート面として当接する。リターンスプリング４０は、スプール３０をキャップ２８から軸方向に付勢する。
【００３６】
スリーブ２５の他方の端部外周には環状の切欠き２５ａが形成される。切欠き２５ａには、シール部材としてのＯリング２６がバルブボディ２７とスリーブ２５との間で圧縮して配置され、スリーブ２５の外周とバルブボディ２７の内周との間を閉塞することによって、戻りポート３３とポンプポート３２との間の作動油の流れを阻止する。
【００３７】
以上より、スリーブ２５とバルブボディ２７との間にはすきま嵌めによる隙間が存在する。しかし、ストッパリング６０を周壁２５ｄの内周に圧入することによって、スリーブ２５の端部の周壁２５ｄが周方向に押圧されるため、スリーブ２５は固定され軸方向への移動は規制される。また、周壁２５ｄがバルブボディ２７に押圧されるため、すきま嵌めによる隙間は閉塞される。これにより、スリーブ２５とバルブボディ２７との間はシールされる。つまり、ストッパリング６０は、スリーブ２５の周壁２５ｄを周方向に押圧することでスリーブ２５の軸方向への移動規制と、スリーブ２５とバルブボディ２７の間のシールとの二つの機能を有する。
【００３８】
スプール３０は、スプール孔３１を軸方向に摺動する略円筒形の部材である。スプール３０とスプール孔３１とは、スプール弁２１を構成する。スプール３０は、摺動によってポンプポート３２と戻りポート３３との連通を遮断可能である。また、スプール３０の摺動によってポンプポート３２から戻りポート３３へと還流する作動流体の流量を調整可能である。つまり、スプール３０は、ポンプポート３２と戻りポート３３との間の開口面積を調節可能である。
【００３９】
スプール３０の先端側には、ポンプポート３２に連通し、ベーンポンプ１０１から吐出される作動油が導かれる上流側室４２が画成される。また、スプール３０の背面側にはリターンスプリング４０を収装するスプリング室３９が画成される。
【００４０】
スプール３０の先端には、バルブボディ２７の貫通孔３７に挿入され、先端に向かって拡径されたテーパロッド４１が形成される。スプール３０の移動に伴ってテーパロッド４１が貫通孔３７に対して相対移動し、貫通孔３７の開口面積が変化する。テーパロッド４１と、テーパロッド４１の移動によって開口面積が変化する貫通孔３７とで可変絞り２０が構成される。
【００４１】
可変絞り２０は、上流側室４２に臨んで設けられ、供給通路１２を流れる作動油に抵抗を付与する。可変絞り２０の下流側に画成された下流側室４４は、通孔４３を介してスプリング室３９に連通している。このように、スプール３０の一端には、可変絞り２０の上流側の圧力が作用し、他端には、可変絞り２０の下流側の圧力が作用する。したがって、スプール３０は可変絞り２０の前後差圧の変化に応じて移動し、可変絞り２０の前後差圧に基づく荷重とリターンスプリング４０の付勢力とが釣り合った位置にてバランスする。
【００４２】
上流側室４２と下流側室４４との間は、バルブボディ２７の分離壁２４によって仕切られる。分離壁２４の略中央には、テーパロッド４１が挿通される開口部２４ａが形成される。開口部２４ａは貫通孔３７の一部を構成する。分離壁２４の一方の面は、スプール３０が当接して着座するシート２４ｂを構成する。
【００４３】
ベーンポンプ１０１から吐出される作動油の流量が多く、可変絞り２０の前後差圧が大きくなると、スプール３０はリターンスプリング４０を圧縮する方向へ移動し、スプール３０のランド部３０ａが戻りポート３３を開放する。
【００４４】
スプール３０が移動してランド部３０ａが戻りポート３３を開放すると、ポンプポート３２が上流側室４２を通じて戻りポート３３と連通し、ベーンポンプ１０１から吐出される作動油の一部が戻り通路３５へと還流する。戻り通路３５へと還流する作動油の流量は、可変絞り２０の前後差圧が大きい程、スプール３０の移動量が大きくなり、戻りポート３３の開口面積が大きくなるため多くなる。つまり、エンジン回転数が上昇し、ベーンポンプ１０１から吐出される作動油の流量が多くなる程多くなる。
【００４５】
戻りポート３３と対峙するスプール孔３１の壁面には、スプール孔３１と直交する戻り孔３６がスリーブ２５を貫通して形成される。戻り孔３６は、スプール３０の軸心と直交する方向の圧力バランスをとるために、また作動油の流れる面積を拡大して流速を抑えるために設けられる。戻り孔３６は、スプール３０の摺動によってポンプポート３２と連通可能である。複数形成される戻り孔３６の一つは、戻りポート３３から貫通するように動軸に形成されて戻りポート３３に連通する。
【００４６】
戻り孔３６は、本実施形態のように１８０度間隔で２個設ける構成の他、１２０度間隔で３個設けたり、９０度間隔で４個設けたり、６０度間隔で６個設けたり、多数設ける構成にすることも可能である。すきま嵌めによる嵌入では、焼き嵌めによる圧入のときとは異なり、スリーブ２５に戻り孔３６をあらかじめ形成することができるためである。この戻り孔３６の数を多くすることで開口面積が大きくなれば、それだけ作動油が流れる流路の面積が拡大されるため、作動油の流速を遅くすることができ、エロージョンを抑制することができる。
【００４７】
このとき、スプール３０の軸心と直交する方向の圧力バランスをとるために、戻り孔３６を全周に渡って等ピッチで設けることが望ましい。スリーブ２５に戻り孔３６をあらかじめ形成することができるため、全周に渡って等ピッチで設けることも可能である。
【００４８】
スプール３０のランド部３０ａの背面側には、略矩形の断面で環状に形成される環状油室５０が設けられ、環状油室５０とスプール孔３１の内周によって油室が画成される。
【００４９】
環状油室５０は、戻りポート３３及び戻り孔３６と連通している。環状油室５０には、スプール弁２１が開かれると上流側室４２から戻り孔３６を通じて作動油が流入する。環状油室５０に流入した作動油は、環状油室５０を伝って戻りポート３３へと流出する。
【００５０】
以上のように、スプール弁２１は、可変絞り２０の前後差圧に応じてポンプポート３２から流入した作動油の一部を戻りポート３３へと還流する。
【００５１】
リリーフ弁２２は、可変絞り２０の下流側の圧力が所定値に達した場合に、スプール３０内に収装されたスプリング４５が圧縮されて開弁するものである。リリーフ弁２２が開弁した場合には、可変絞り２０の下流側の作動油は、下流側室４４、通孔４３、スプリング室３９、リリーフ弁２２、戻りポート３３の順に流れ、戻り通路３５へと逃がされる。
【００５２】
以下では、可変絞り２０及びスプール弁２１の動作について説明する。
【００５３】
ポンプ回転数の低速域では、可変絞り２０の前後差圧が小さいため、スプール弁２１は閉弁状態であり、ポンプ回転数に比例した作動油が油圧機器１０へと供給される。
【００５４】
ポンプ回転数が中速域に達すると、可変絞り２０の前後差圧によってスプール弁２１が開弁してポンプポート３２と戻りポート３３を連通し、上流側室４２に流入する作動油の一部がポンプ回転数の増大に応じて戻り通路３５へと還流する。このため、可変絞り２０を通じて油圧機器１０に供給される作動油の流量は略一定に保たれる。
【００５５】
ポンプ回転数が高速域に達すると、可変絞り２０の前後差圧が大きくなるため、スプール３０はリターンスプリング４０を圧縮して移動する。これにより、貫通孔３７の開口部の開口面積は、テーパロッド４１の移動によって次第に減少し、油圧機器１０に供給される作動油の流量は次第に減少する。
【００５６】
また、ポンプ回転数がゼロとなるベーンポンプ１０１の停止時には、リターンスプリング４０の付勢力によってスプール３０が分離壁２４のシート２４ｂに着座する。これにより、可変絞り２０が全閉となると共に、スプール３０のランド部３０ａによって戻りポート３３が閉塞されスプール弁２１も全閉となる。
【００５７】
以上のように、本実施形態ではスプール３０を可変絞り２０の前後差圧に応じて移動させ、スプール弁２１を開閉する。しかし、可変絞り２０の前後差圧に応じてではなく、スプール３０をポンプポート３２から流入する作動流体の圧力とリターンスプリング４０の付勢力とのバランスによって移動させる態様でもよい。
【００５８】
以上の実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
【００５９】
バルブボディ２７に対してスリーブ２５をすきま嵌めで嵌入するため、組み付け時に圧入する場合のように、スリーブ２５に内部応力は発生しない。よって、熱膨張によるスリーブ２５の変形量は小さくなり、スプール３０とスリーブ２５との間から作動油が漏れることを抑制できる。
【００６０】
ここで、すきま嵌めで嵌入した際には、バルブボディ２７とスリーブ２５との間に隙間が存在する。しかし、ストッパリング６０がスリーブ２５の周壁２５ｄをバルブボディ２７に押圧するため、スリーブ２５の軸方向への移動を規制すると共に、スリーブ２５とバルブボディ２７との間の作動油をシールし、作動油の漏洩を防止できる。
【００６１】
したがって、熱膨張による圧抜けを抑制できる流量制御弁１００を得ることができる。
【００６２】
また、スリーブ２５を焼き嵌めのような圧入で形成した場合には、圧入時にスリーブ２５は変形するため圧入後にスリーブ２５の内周を設計寸法に仕上げる加工、及び戻り孔３６の加工を必要とする。これに対してスリーブ２５をすきま嵌めで嵌入することによって、嵌入時にスリーブ２５は変形せず、仕上げの加工は不要である。よって、圧入工程及び内周の仕上げ加工工程が無くなることから、流量制御弁１００を製造に必要な工数が削減され、コストダウンを図れる。また、戻り孔３６を多数形成することによって、作動油の流速を小さくでき、エロージョンを抑制することが可能である。
【００６３】
（第２実施形態）
以下では、図２を参照しながら本発明の第２の実施の形態に係る流体圧ポンプの流量制御弁２００について説明する。図２は、流量制御弁２００の側面を断面で示した図である。なお、以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００６４】
第２の実施の形態は、スリーブ２２５の両端にＯリング２６ａ，２２６ｂが配置され、一方の端部から圧入されたストッパリング２６０で固定する点で第１の実施の形態とは相違する。
【００６５】
スリーブ２２５は、バルブボディ２７の開口部からすきま嵌めで嵌入される円筒形の部材である。スリーブ２５の両端部外周には環状の切欠き２５ａ，２２５ｂが形成される。
【００６６】
切欠き２２５ｂが形成されたスリーブ２２５の端部には、環状の周壁２２５ｄが形成される。周壁２２５ｄの内径はスリーブ２２５と同一で、外径はスリーブ２２５の外径よりも切欠き２２５ｂの分だけ小さい。
【００６７】
切欠き２２５ｂには、Ｏリング２２６ｂが配置され、バルブボディ２２７と周壁２２５ｄとにより圧縮される。Ｏリング２２６ｂは、すきま嵌めによるバルブボディ２２７とスリーブ２２５との僅かな隙間と、スプリング室３９との間を流れようとする作動油をシールする。
【００６８】
スリーブ２２５が嵌入されたバルブボディ２２７の開口部には、スリーブ２２５の外径以上の外径を有するストッパリング２６０が圧入される。ストッパリング２６０は、周壁２２５ｄの端部と当接する。スリーブ２２５はバルブボディ２２７にすきま嵌めで嵌入されるのに対して、ストッパリング２６０はバルブボディ２２７に圧入、即ちしまり嵌めで嵌入される。このように、ストッパリング２６０の外径は、スリーブ２２５の外径よりも嵌めあい寸法の差分だけ大きい。
【００６９】
ストッパリング２６０が圧入されることによって、スリーブ２２５はバルブボディ２２７に固定される。具体的には、ストッパリング２６０がスリーブ２２５をバルブボディ２２７に向けて軸方向に押圧しながらバルブボディ２７に圧入されることによって固定され、スリーブ２２５の軸方向への移動を規制する。このストッパリング２６０が移動規制手段に該当する。
【００７０】
以上の実施の形態によれば、バルブボディ２２７に対してスリーブ２２５をすきま嵌めで嵌入するため、組み付け時に圧入する場合のように、スリーブ２２５に内部応力は発生しない。よって、熱膨張によるスリーブ２２５の変形量は小さくなり、スプール３０とスリーブ２２５との間から作動油が漏れることを抑制できる。
【００７１】
ここで、すきま嵌めで嵌入した際に、バルブボディ２２７とスリーブ２２５との間に隙間が存在する。しかし、圧入されたストッパリング２６０がスリーブ２２５の軸方向への移動を規制すると共に、スリーブ２２５の周壁２２５ｄとバルブボディ２２７との間で圧縮されて配置されたＯリング２２６ｂが作動油をシールするため、作動油の漏洩を防止できる。
【００７２】
したがって、熱膨張による圧抜けを抑制できる流量制御弁２００を得ることができる。
【００７３】
（第３実施形態）
以下では、図３を参照しながら本発明の第３の実施の形態に係る流体圧ポンプの流量制御弁３００について説明する。図３は、流量制御弁３００の側面を断面で示した図である。
【００７４】
第３の実施の形態は、第２実施形態のストッパリング２６０の代わりにストッパねじ３６０を螺合することによってスリーブ２２５を固定する点で第２の実施の形態とは相違する。
【００７５】
キャップ２８が螺合されるバルブボディ３２７の内周面の雌ねじ３２７ａは、スリーブ２２５の背面側の端面まで形成されている。スリーブ３２５が嵌入されたバルブボディ３２７の開口部には、円盤形のストッパねじ３６０が螺合される。このストッパねじ３６０の締結力によって、スリーブ２２５はバルブボディ３２７に軸方向に押圧される。またストッパねじ３６０がバルブボディ３２７に対して締結されることで固定され、スリーブ２２５は軸方向の移動を規制される。このストッパねじ３６０が移動規制手段に該当する。
【００７６】
以上の実施の形態によれば、バルブボディ３２７に対してスリーブ２２５をすきま嵌めで嵌入するため、組み付け時に圧入する場合のように、スリーブ２２５に内部応力は発生しない。よって、熱膨張によるスリーブ２２５の変形量は小さくなり、スプール３０とスリーブ３２５との間から作動油が漏れることを抑制できる。
【００７７】
ここで、すきま嵌めで嵌入した際に、バルブボディ３２７とスリーブ２２５との間に隙間が存在する。しかし、螺合されたストッパねじ３６０がスリーブ２２５の軸方向への移動を規制すると共に、スリーブ２２５の周壁２２５ｄとバルブボディ３２７との間で圧縮されて配置されたＯリング２２６ｂが作動油をシールするため、作動油の漏洩を防止できる。
【００７８】
したがって、熱膨張による圧抜けを抑制できる流量制御弁３００を得ることができる。ここで、スリーブ２２５の軸方向長さ寸法、バルブボディ３２７の軸方向深さ寸法、キャップ２８の軸方向長さ寸法などの寸法精度管理をより厳密にすることによって、ストッパねじ３６０とキャップ２８とを一体構造とすることも可能である。このとき、キャップ２８自体がバルブボディ３２７の所定位置にねじ込まれた状態で移動規制手段を構成する。
【００７９】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明に係る流体圧ポンプの流量制御弁は、車両用のパワーステアリング装置や変速機等の油圧機器に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る流量制御弁の側面を断面で示した図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る流量制御弁の側面を断面で示した図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る流量制御弁の側面を断面で示した図である。
【符号の説明】
【００８２】
１００ 流量制御弁
１０１ ベーンポンプ
１２ 供給通路
２０ 可変絞り
２１ スプール弁
２４ 分離壁
２５ スリーブ
２５ａ 切欠き
２７ バルブボディ
２８ キャップ
２９ 供給ポート
３０ スプール
３１ スプール孔
３２ ポンプポート
３３ 戻りポート
３５ 戻り通路
３６ 戻り孔
３７ 貫通孔
４０ リターンスプリング
４１ テーパロッド
４２ 上流側室
４４ 下流側室
４５ スプリング
５０ 環状油室
６０ ストッパリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧ポンプから吐出された作動流体を流体圧機器に導く供給通路に介装され、流体圧機器に供給される作動流体の流量を制御する流量制御弁であって、
当該流体制御弁の本体を構成するバルブボディと、
前記バルブボディに嵌入され、内周にスプール孔を形成するスリーブと、
前記スプール孔に摺動自在に挿入され、前記流体圧ポンプから吐出された作動流体の圧力に応じて移動し、前記流体圧ポンプから吐出された作動流体の一部を前記流体圧ポンプの吸込側に連通する戻り通路へと還流するスプールと、を備え、
前記スリーブは前記バルブボディにすきま嵌めで嵌入され、
前記バルブボディと前記スリーブとの間をシールすると共に、前記スリーブの軸方向への移動を規制する移動規制手段を備えることを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
前記移動規制手段は、前記スリーブの一方の端部内周に圧入され、前記スリーブの端部を前記バルブボディの内周に押圧する押圧部材であることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【請求項３】
前記移動規制手段は、前記バルブボディ内周に圧入され、前記スリーブの軸方向への移動を規制するストッパリングを備えることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【請求項４】
前記移動規制手段は、前記バルブボディ内周に螺合され、前記スリーブの軸方向への移動を規制するストッパねじを備えることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【請求項５】
前記スリーブの他方の端部外周には、前記バルブボディの内周との間に圧縮して配置されたシール部材が装着されることを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載の流量制御弁。
【請求項６】
前記移動規制手段は、前記スプールが摺動する軸方向の位置と重複しない位置に設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の流量制御弁。
【請求項７】
前記スプールの移動によって前記供給通路と前記戻り通路とを連通可能な、前記スリーブの全周に渡って形成された複数の戻り孔を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の流量制御弁。
【請求項８】
前記複数の戻り孔は、等ピッチで形成されることを特徴とする請求項７に記載の流量制御弁。
【請求項１】
流体圧ポンプから吐出された作動流体を流体圧機器に導く供給通路に介装され、流体圧機器に供給される作動流体の流量を制御する流量制御弁であって、
当該流体制御弁の本体を構成するバルブボディと、
前記バルブボディに嵌入され、内周にスプール孔を形成するスリーブと、
前記スプール孔に摺動自在に挿入され、前記流体圧ポンプから吐出された作動流体の圧力に応じて移動し、前記流体圧ポンプから吐出された作動流体の一部を前記流体圧ポンプの吸込側に連通する戻り通路へと還流するスプールと、を備え、
前記スリーブは前記バルブボディにすきま嵌めで嵌入され、
前記バルブボディと前記スリーブとの間をシールすると共に、前記スリーブの軸方向への移動を規制する移動規制手段を備えることを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
前記移動規制手段は、前記スリーブの一方の端部内周に圧入され、前記スリーブの端部を前記バルブボディの内周に押圧する押圧部材であることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【請求項３】
前記移動規制手段は、前記バルブボディ内周に圧入され、前記スリーブの軸方向への移動を規制するストッパリングを備えることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【請求項４】
前記移動規制手段は、前記バルブボディ内周に螺合され、前記スリーブの軸方向への移動を規制するストッパねじを備えることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【請求項５】
前記スリーブの他方の端部外周には、前記バルブボディの内周との間に圧縮して配置されたシール部材が装着されることを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載の流量制御弁。
【請求項６】
前記移動規制手段は、前記スプールが摺動する軸方向の位置と重複しない位置に設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の流量制御弁。
【請求項７】
前記スプールの移動によって前記供給通路と前記戻り通路とを連通可能な、前記スリーブの全周に渡って形成された複数の戻り孔を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の流量制御弁。
【請求項８】
前記複数の戻り孔は、等ピッチで形成されることを特徴とする請求項７に記載の流量制御弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１５１１５８（Ｐ２０１０−１５１１５８Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２７２３７（Ｐ２００８−３２７２３７）
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
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