JP2012202338A - 電磁ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】電磁ポンプの小型化を図る。
【解決手段】ピストン本体５２とシャフト部５４とからなるピストン５０に吐出用逆止弁７０を内蔵するための中空部５２ａを、ピストン５０の先端面から軸中心にピストン本体５２内部を貫通しシャフト部５４内部の途中まで延伸する。これにより、ピストン５０の軸長を必要最小限の長さとするものとしても、吐出用逆止弁７０をピストン５０に内蔵させることができる。また、シャフト部５４に径方向に貫通孔５４ａ，５４ｂを形成するだけでピストン５０の中空部５２ａと吐出ポート４３とを連通させることができるから、加工を容易なものとすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁ポンプに関する。

従来、この種の電磁ポンプとしては、シリンダと、シリンダ内を往復動するピストンと、ピストンを往動させるソレノイド部と、ピストンを復動させるスプリングと、吸入用逆止弁と、吐出用逆止弁とを備え、シリンダの内壁にピストン本体が摺動する摺動面とピストンのシャフト部が摺動する摺動面とを段差をもって形成し、シリンダの内壁とピストン本体の前面とにより第１のポンプ室を形成し、ピストン本体の背面とシリンダの段差部とにより第２のポンプ室を形成するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電磁ポンプでは、ピストンが往復動する際の第１のポンプ室の容積変化が第２のポンプ室の容積変化よりも大きくなるよう形成されており、ソレノイド部の電磁力でピストンを往動させると、第１のポンプ室の容積が縮小し第２のポンプ室の容積が拡大することにより吸入用逆止弁が閉弁すると共に作動油が第１のポンプ室から吐出用逆止弁を介して第２のポンプ室に送り出されて第２のポンプ室で油圧が発生し、ソレノイド部の電磁力をオフとしてスプリングの付勢力でピストンを復動させると、第１のポンプ室の容積が拡大し第２のポンプ室の容積を縮小することにより供給元からの作動油を吸入用逆止弁を介して第１のポンプ室に吸入すると共に吐出用逆止弁が閉弁した状態で第２のポンプ室内の作動油が加圧されて油圧が発生する。ここで、吐出用逆止弁は、第１のポンプ室と第２のポンプ室との間に介在するようピストンに内蔵されている。

特開２０１１−２１５９３号公報

上述した電磁ポンプでは、ピストンに逆止弁を内蔵するため、別途、逆止弁をバルブボディに配置する必要がなくなるものの、ピストンの内部に逆止弁を設けるスペースが必要となるから、ピストンに逆止弁を内蔵しないタイプに比して軸長が長くなり、ポンプが大型化する場合がある。

本発明の電磁ポンプは、小型化を図ることを主目的とする。

本発明の電磁ポンプは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電磁ポンプは、
第１の内径部と該第１の内径部よりも径の小さな第２の内径部とを有する段差付きの内径部が形成されたシリンダと、
前記シリンダ内に挿入され、該シリンダの第１の内径部を摺動可能な第１の外径部と該シリンダの第２の内径部を摺動可能な第２の外径部とを有する段差付きの外径部が形成され、前記第１の外径部を隔てて前記第２の外径部とは反対側の第１の流体室と該第２の外径部側の第２の流体室とに区画し、往復動に伴う前記第１の流体室の容積変化が前記第２の流体室の容積変化よりも大きくなるよう形成されたピストンと、
前記第１の流体室の容積が縮小すると共に前記第２の流体室の容積が拡大する方向に前記ピストンを往動させる電磁部と、
前記第１の流体室の容積が拡大すると共に前記第２の流体室の容積が縮小する方向に前記ピストンを復動させる付勢部材と、
供給元から前記第１の流体室への作動流体の移動を許可し逆方向の作動流体の移動を禁止する第１の開閉弁と、
前記ピストンに内蔵され、前記第１の流体室と前記第２の流体室との間に介在し、該第１の流体室から該第２の流体室への作動流体の移動を許可し逆方向の作動流体の移動を禁止する第２の開閉弁と、
を備え、
前記ピストンは、前記第１の外径部の前記第１の流体室側が開口し前記第２の開閉弁を内蔵する底付きの中空部と、該中空部と前記第２の流体室とを連通する連通孔とが形成され、
前記中空部は、前記第１の外径部から前記第２の外径部の途中まで延伸されてなる
ことを要旨とする。

この本発明の電磁ポンプでは、第１の内径部と第１の内径部よりも径の小さな第２の内径部とを有する段差付きの内径部が形成されたシリンダと、シリンダ内に挿入されシリンダの第１の内径部を摺動可能な第１の外径部とシリンダの第２の内径部を摺動可能な第２の外径部とを有する段差付きの外径部が形成され第１の外径部を隔てて第２の外径部とは反対側の第１の流体室と第２の外径部側の第２の流体室とに区画し往復動に伴う第１の流体室の容積変化が第２の流体室の容積変化よりも大きくなるよう形成されたピストンと、第１の流体室の容積が縮小すると共に第２の流体室の容積が拡大する方向にピストンを往動させる電磁部と、第１の流体室の容積が拡大すると共に第２の流体室の容積が縮小する方向にピストンを復動させる付勢部材と、供給元から第１の流体室への作動流体の移動を許可し逆方向の作動流体の移動を禁止する第１の開閉弁と、ピストンに内蔵され第１の流体室と第２の流体室との間に介在し第１の流体室から第２の流体室への作動流体の移動を許可し逆方向の作動流体の移動を禁止する第２の開閉弁と、を備えるものにおいて、ピストンに、第１の外径部の第１の流体室側が開口し第２の開閉弁を内蔵する底付きの中空部と、中空部と第２の流体室とを連通する連通孔とを形成し、中空部を、第１の外径部から第２の外径部の途中まで延伸する。これにより、ピストンの軸長を比較的短くしてもピストンに第２の開閉弁を内蔵させることができるから、第２の開閉弁を内蔵するタイプの電磁ポンプをより小型化することができる。

こうした本発明の電磁ポンプにおいて、前記第２の開閉弁は、ボールと、前記第１の外径部の前記第１の流体室側に前記ボールの外径よりも小さな内径の開口部を形成する開口部材と、前記ボールを前記開口部に押し付ける第２の付勢部材と、を備え、前記中空部に前記第２の付勢部材，前記ボール，前記開口部材の順に配置されてなるものとすることもできる。

また、本発明の電磁ポンプにおいて、前記連通孔は、所定角度間隔で前記第２の外径部を径方向に貫通する複数の貫通孔であるものとすることもできる。こうすれば、比較的簡単な加工を施すだけで、第１の流体室から第２の流体室への作動流体の流れをスムーズにすることができる。

本発明の一実施例としての電磁ポンプ２０の構成の概略を示す構成図である。 ピストン５０および吐出用逆止弁７０の分解斜視図である。 図２のピストン５０のＡ−Ａ断面を示す断面図である。

次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電磁ポンプ２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電磁ポンプ２０は、図示するように、ピストン５０を往復動させて作動油を圧送するピストンポンプとして構成されており、電磁力を発生させるソレノイド部３０と、ソレノイド部３０の電磁力により作動するポンプ部４０と、を備える。この電磁ポンプ２０は、例えば、自動車に搭載されるオートマチックトランスミッションが備えるクラッチやブレーキをオンオフするための油圧回路の一部としてバルブボディに組み込まれている。

ソレノイド部３０は、底付き円筒部材としてのケース３１に、電磁コイル３２，可動子としてのプランジャ３４，固定子としてのコア３６が配置されており、電磁コイル３２に電流を印加することにより磁束がケース３１，プランジャ３４，コア３６を周回する磁気回路が形成されてプランジャ３４が吸引され、プランジャ３４の先端に当接するシャフト３８を押し出す。

ポンプ部４０は、ソレノイド部３０に接合された中空円筒状のシリンダ４２と、シリンダ４２内を摺動可能に配置され基端面がソレノイド部３０のシャフト３８の先端に同軸上で当接するピストン５０と、ピストン５０に先端面に当接しソレノイド部３０からの電磁力が作用する方向とは逆向きに付勢力を付与するスプリング４６と、スプリング４６をピストン５０の先端面とは反対側から支持しポンプ室４１への吸入する方向の作動油の流れを許可し逆方向の流れを禁止する吸入用逆止弁６０と、ピストン５０に内蔵されポンプ室４１から吐出する方向の作動油の流れを許可し逆方向の流れを禁止する吐出用逆止弁７０と、吸入用逆止弁６０の上流側に配置されポンプ室４１へ吸入される作動油に含まれる異物を捕捉するためのストレーナ４７と、シリンダ４２内にソレノイド部３０とは反対側の開口部４２ａからピストン５０と吐出用逆止弁７０とスプリング４６と吸入用逆止弁６０とストレーナ４７とがこの順に組み込まれた状態で開口部４２ａを覆うシリンダカバー４８と、を備える。シリンダカバー４８の内周面とシリンダ４２の開口部４２ａの外周面には周方向に螺旋状の溝が形成されており、シリンダカバー４８をシリンダ４２の開口部４２ａに被せて締め付けることにより、シリンダカバー４８がシリンダ４２の開口部４２ａに取り付けられている。なお、ポンプ部４０は、シリンダカバー４８の軸中心に作動油を吸入するための吸入ポート４９が形成され、シリンダ４２の側面に吸入した作動油を吐出するための吐出ポート４３が形成されている。

ピストン５０は、円筒形状のピストン本体５２と、ピストン本体５２よりも外径が小さく端面がソレノイド部３０のシャフト３８の先端に当接された円筒形状のシャフト部５４ｂとにより形成されており、ソレノイド部３０のシャフト３８に連動してシリンダ４２内を往復動する。

吸入用逆止弁６０は、シリンダ４２の開口部４２ａの内周面に嵌挿され内部に底付きの中空部６２ａが形成されると共にこの中空部６２ａの底に軸中心で中空部６２ａとポンプ室４１とを連通させる中心孔６２ｂが形成された弁本体６２と、ボール６４と、ボール６４に付勢力を付与するスプリング６６と、ボール６４とスプリング６６とが弁本体６２の中空部６２ａに組み込まれた状態で中空部６２ａの内周面に嵌挿されるプラグ６８と、を備える。プラグ６８は、ボール６４の外径よりも小さな内径の中心孔６９を有する環状部材として形成されており、スプリング６６により付勢されたボール６４が中心孔６９に押し付けられている。

この吸入用逆止弁６０は、吸入ポート４９側の圧力Ｐ１とポンプ室４１側の圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）がスプリング６６の付勢力に打ち勝つ所定圧力以上のときには、スプリング６６の収縮を伴ってボール６４がプラグ６８の中心孔６９から離されることにより開弁し、上述した差圧（Ｐ１−Ｐ２）が所定圧力未満のときには、スプリング６６の伸張を伴ってボール６４がプラグ６８の中心孔６９に押し付けられて中心孔６９を塞ぐことにより閉弁する。

吐出用逆止弁７０は、ボール７４と、ボール７４に対して付勢力を付与するスプリング７６と、ボール７４の外径よりも小さな内径の中心孔７９を有する環状部材としてのプラグ７８とを備え、これらはピストン５０の中空部５２ａに開口部５２ｂからスプリング７６，ボール７４，プラグ７８の順に組み込まれ、スナップリング７９により固定されている。

この吐出用逆止弁７０は、ポンプ室４１側の圧力Ｐ２と吐出ポート側４３の圧力Ｐ３との差圧（Ｐ２−Ｐ３）がスプリング７６の付勢力に打ち勝つ所定圧力以上のときには、スプリング７６の収縮を伴ってボール７４がプラグ７８の中心孔７９から離されることにより開弁し、上述した差圧（Ｐ２−Ｐ３）が所定圧力未満のときには、スプリング７６の伸張を伴ってボール７４がプラグ７８の中心孔７９に押し付けられて中心孔７９を塞ぐことにより閉弁する。

図２は、ピストン５０および吐出用逆止弁７０の分解斜視図であり、図３は、図２のピストン５０のＡ−Ａ断面を示す断面図である。ピストン５０は、図２に示すように、軸中心に、吐出用逆止弁７０を収容可能に円筒形状の底付き中空部５２ａが形成されている。ピストン５０の中空部５２ａは、ピストン５０の先端面からピストン本体５２内部を貫通しシャフト部５４内部の途中まで延伸されている。また、シャフト部５４には、図３に示すように、径方向に、互いに９０度の角度で交差する２本の貫通孔５４ａ，５４ｂが形成されている。シャフト部５４の周囲には吐出ポート４３が形成されており（図１参照）、ピストン５０の中空部５２ａは２本の貫通孔５４ａ，５４ｂを介して吐出ポート４３と連通している。

このように、ピストン５０の中空部５２ａは、ピストン５０の先端面からピストン本体５２内部を貫通しシャフト部５４内部の途中まで延伸されていることから、ピストン５０の軸長を、ピストン５０とシリンダ４２との摺動面の隙間から作動油が漏れない範囲内でできる限り短くするなどの必要最小限の長さとするものとしても、吐出用逆止弁７０をピストン５０に内蔵させることができる。また、シャフト部５４に径方向に貫通孔５４ａ，５４ｂを形成するだけでピストン５０の中空部５２ａと吐出ポート４３とを連通させることができるから、加工を容易なものとすることができる。

シリンダ４２は、ピストン本体５２が摺動する内壁４２ａとピストン本体５２のスプリング４６側の面と吸入用逆止弁５０の弁本体６２のスプリング４６側の面とにより囲まれる空間によりポンプ室４１を形成する。ポンプ室４１は、スプリング４６の付勢力によりピストン５０が移動すると、ポンプ室４１内の容積の拡大に伴って吸入用逆止弁６０が開弁すると共に吐出用逆止弁７０が閉弁して吸入ポート４９を介して作動油を吸入し、ソレノイド部３０の電磁力によりピストン５０が移動すると、ポンプ室４１内の容積の縮小に伴って吸入用逆止弁６０が閉弁すると共に吐出用逆止弁７０が開弁して吸入した作動油を吐出ポート４３を介して吐出する。

また、シリンダ４２は、ピストン本体５２が摺動する内壁４２ａと、シャフト部５４が摺動する内壁４２ｂとが段差をもって形成されており、段差部分に吐出ポート４３が形成されている。この段差部分は、ピストン本体５２とシャフト部５４との段差部分の環状の面とシャフト部５４の外周面とにより囲まれる空間を形成する。この空間は、ピストン本体５２を隔ててポンプ室４１とは反対側に形成されるから、ポンプ室４１の容積が拡大する際に容積が縮小し、ポンプ室４１の容積が縮小する際に容積が拡大する。このとき、この空間の容積変化は、ピストン本体５２のポンプ室４１側からの圧力を受ける面積（受圧面積）が吐出ポート４３側から圧力を受ける面積（受圧面積）よりも大きいため、ポンプ室４１の容積変化よりも小さくなる。このため、この空間は第２のポンプ室５６として機能する。即ち、ソレノイド部３０の電磁力によりピストン５０が移動すると、ポンプ室４１の容積の縮小分と第２のポンプ室５６の容積の拡大分との差分に相当する量の作動油がポンプ室４１から吐出用逆止弁７０を介して第２のポンプ室５６に送り出されて吐出ポート４３を介して吐出され、スプリング４６の付勢力によりピストン５０が移動すると、ポンプ室４１の容積の拡大分に相当する量の作動油が吸入ポート４９から吸入用逆止弁６０を介してポンプ室４１に吸入される一方で第２のポンプ室５６の容積の縮小分に相当する量の作動油が第２のポンプ室５６から吐出ポート４３を介して吐出されることになる。したがって、ピストン５０の一回の往復動で作動油が吐出ポート４３から２回吐出されるから、吐出ムラを少なくし吐出性能を向上させることができる。

以上説明た実施例の電磁ポンプ２０によれば、ピストン本体５２とシャフト部５４とからなるピストン５０に吐出用逆止弁７０を内蔵するための中空部５２ａを、ピストン５０の先端面から軸中心にピストン本体５２内部を貫通しシャフト部５４内部の途中まで延伸するから、ピストン５０の軸長を必要最小限の長さとするものとしても、吐出用逆止弁７０をピストン５０に内蔵させることができる。しかも、シャフト部５４に径方向に貫通孔５４ａ，５４ｂを形成するだけでピストン５０の中空部５２ａと吐出ポート４３とを連通させることができるから、加工を容易なものとすることができる。

実施例の電磁ポンプ２０では、吸入用逆止弁６０をシリンダ４２に内蔵させるものとしたが、これに限定されるものではなく、吸入用逆止弁６０をシリンダ４２外に配置するものとしてもよい。

実施例の電磁ポンプ２０では、自動車に搭載されるオートマチックトランスミッションのクラッチやブレーキのオンオフするための油圧の供給に用いるものとしたが、これに限られず、例えば、燃料を移送したり、潤滑用の液体を移送するなど、如何なるシステムに適用するものとしてもよい。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、シリンダ４２が「シリンダ」に相当し、ピストン５０が「ピストン」に相当し、ソレノイド部３０が「電磁部」に相当し、スプリング４６が「付勢部材」に相当し、吸入用逆止弁６０が「第１の開閉弁」に相当し、吐出用逆止弁７０が「第２の開閉弁」に相当する。また、ボール７４が「ボール」に相当し、プラグ７８が「開口部材」に相当し、スプリング７６が「第２の付勢部材」に相当する。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電磁ポンプの製造産業などに利用可能である。

２０ 電磁ポンプ、３０ ソレノイド部、３１ ケース、３２ 電磁コイル、３４ プランジャ、３６ コア、３８ シャフト、４０ ポンプ部、４１ ポンプ室、４２ シリンダ、４２ａ 開口部、４２ｂ，４２ｃ 内壁、４３ 吐出ポート、４４ ピン溝、４６ スプリング、４７ ストレーナ、４８ シリンダカバー、４９ 吸入ポート、５０ ピストン、５２ ピストン本体、５２ａ 中空部、５２ｂ 開口部、５４ シャフト部、５４ａ，５４ｂ 貫通孔、５６ 第２のポンプ室、６０ 吸入用逆止弁、６２ 弁本体、６２ａ 中空部、６２ｂ 中心孔、６４ ボール、６６ スプリング、６８ プラグ、６９ 中心孔、７０ 吐出用逆止弁、７４ ボール、７６ スプリング、７８ プラグ、７９ 中心孔。

Claims (3)

1. 電磁ポンプであって、
   第１の内径部と該第１の内径部よりも径の小さな第２の内径部とを有する段差付きの内径部が形成されたシリンダと、
   前記シリンダ内に挿入され、該シリンダの第１の内径部を摺動可能な第１の外径部と該シリンダの第２の内径部を摺動可能な第２の外径部とを有する段差付きの外径部が形成され、前記第１の外径部を隔てて前記第２の外径部とは反対側の第１の流体室と該第２の外径部側の第２の流体室とに区画し、往復動に伴う前記第１の流体室の容積変化が前記第２の流体室の容積変化よりも大きくなるよう形成されたピストンと、
   前記第１の流体室の容積が縮小すると共に前記第２の流体室の容積が拡大する方向に前記ピストンを往動させる電磁部と、
   前記第１の流体室の容積が拡大すると共に前記第２の流体室の容積が縮小する方向に前記ピストンを復動させる付勢部材と、
   供給元から前記第１の流体室への作動流体の移動を許可し逆方向の作動流体の移動を禁止する第１の開閉弁と、
   前記ピストンに内蔵され、前記第１の流体室と前記第２の流体室との間に介在し、該第１の流体室から該第２の流体室への作動流体の移動を許可し逆方向の作動流体の移動を禁止する第２の開閉弁と、
   を備え、
   前記ピストンは、前記第１の外径部の前記第１の流体室側が開口し前記第２の開閉弁を内蔵する底付きの中空部と、該中空部と前記第２の流体室とを連通する連通孔とが形成され、
   前記中空部は、前記第１の外径部から前記第２の外径部の途中まで延伸されてなる
   ことを特徴とする電磁ポンプ。
2. 請求項１記載の電磁ポンプであって、
   前記第２の開閉弁は、ボールと、前記第１の外径部の前記第１の流体室側に前記ボールの外径よりも小さな内径の開口部を形成する開口部材と、前記ボールを前記開口部に押し付ける第２の付勢部材と、を備え、前記中空部に前記第２の付勢部材，前記ボール，前記開口部材の順に配置されてなる
   電磁ポンプ。
3. 前記連通孔は、所定角度間隔で前記第２の外径部を径方向に貫通する複数の貫通孔である請求項１または２記載の電磁ポンプ。