JPS6020592B2 - 圧力流体供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数のポンプから吐出される圧力流体を流体
機器に選択的に供給する圧力流体供給装置に関する。

たとえば自動車に搭載されて運転者の舵取操作力を軽減
する動力舵取装置において、その油圧発生源とするポン
プは、通常、自動車のエンジンで回転駆動される。

そして、このポンプからの作動油の吐出量はエンジンの
回転数に比例して増減する。したがって、このようなポ
ンプには、エンジンの低回転城すなわちポンプ吐出量が
少ないときでも前記動力舵取装置などの流体機器の動作
に支障ない充分な流量を供給できる容量を有することが
要求される。しかし、ポンプ容量をこのように設定する
と、エンジンの高回転域では不必要に大きな流量を動力
舵取装置に供給することせになり、無駄が多く、またこ
のポンプ駆動のためのエンジンの消費馬力も大きくなり
、省エネルギ対策上好ましくない。

特に、近年では、自動車用エンジンの燃費向上が叫ばれ
ており、上述した動力舵取装置用のポンプ消費馬力を必
要最小限にすることが望まれている。このため、従来か
ら、容量の小さい２台のポンプと、これらのポンプ吐出
量に応じて作動する流路切換機構とを備えた圧力流体供
給装置が提案されている。

そして、この装置では、各ポンプの吐出量が小さいとき
にはこれらを合流させて供給し流体機器の動作上の信頼
性を保障することができ、また各ポンプの吐出塁が大き
くなったときには一方のポンプのみを油圧供給用として
用い、他方はタンク側に接続して無負荷状態とし、これ
によりポンプを駆動するのに要する馬力を小さくして消
費馬力の低減化を図ることができるなどの利点がある。
しかしながら、このような従来の鼓之ｏ畳では、２台の
ポンプと流体機器間の流路切晩動作を、ポンプ供給量を
一定に制御する流量制御弁を用いて行なわせる構成が一
般的であり、このために、弁溝造が複雑で、その加工が
面倒であるばかりでなく、弁作動時において流体の供給
に悪影響を及ぼし易い等の問題があった。

すなわち、この種の流量制御弁は一般にスプールバルブ
で構成され、これに流量制御機能および流路切換機能を
持たせるためにはそのバルブ長さが長く、しかも多数の
通路やこれに対応するスプール外周の環状溝等が必要と
なり、加工性の点で好ましくない。

また、作動時には吐出流量の乱れや不連続等が生じ易く
、不安定なもので、動作上の信頼性に欠け、さらに長い
スプールに異なった方向の圧力が加わるための摺動不良
などが生じ、耐久性の面からも好ましくない。また、こ
の種の装置は一般にポンプハウジング内に組込まれるこ
とが多く、上述したバルブ長さなどの構造上の問題はポ
ンプ設計上大きく影響し、製造上からも、コストの面か
らも問題である。

特に、近年ではＬ小型で、軽量かつ低コストであるポン
プが要求されており、上述した点を解消すことが望まれ
ている。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
で「複数のポンプからの圧力流体を流体機器側に選択的
に供給するための稀路切換弁と、その供給量を一定に維
持する流量制御弁とを別個に設け、各部の構成を簡略化
してその加工性を向上させるばかりか、それぞれの弁作
動性能を保障し、円滑でかつ安定した流体の供給特性を
得ることができ、これにより流体機器には何ら影響する
ことなく省エネルギ効果をより一層発揮させることがで
きる安価な圧力流体供給装置を提供するものである。

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る圧力流体供給装置の一実施例を示
すものであり、本実施例では自動車用動力舵取装置に適
用した場合について説明する。

図において、符号１，２は圧油をそれぞれ別個に吐出す
る第１および第２のポンプで、共に図示しないエンジン
により回転駆動され、タンク３内の作動油を流量制御弁
４を介して動力舵取装置５に循環供給する役割を果たす
。なお、これらのポンプー，２は必ずしも別体に構成さ
れている必要はなく、ケーシングおよびポンプ駆動軸を
共通として一体に構成されたものでもよい。この場合、
第１のポンプ１の容量はエンジンの高回転城における吐
出量が供給量として充分であればよく、第２のポンプ２
の容量より小さくした方が省エネルギ効果をより大きく
することができるもので、これは後述する流量制御部４
の働きから明らかであろう。

また、図中ｌａ，２ａは各ポンプ１，２の吸込側管路、
ｌｂ，２ｂは同じく吐出側管路、３ａは前記管路ｌａ，
２ａに接続されるタンク側管路、さらに５ａは前記流量
制御部４と動力舵取装置５間の圧油供給用管路、５ｂは
タンク３への戻り管路である。

さて、本発明によれば、上述した第１および第２のポン
プ１，２から吐出される圧油を動力舵取装置５に選択的
に供給するための流量制御部４が次のように構成されて
いる。

すなわち、図中符号１川ま前記第１のポンプ１からの圧
油を動力舵取装置５に供給するようにケーシング４ａ内
に形成されたメイン通路、１１はこのメイン通路１０の
途中に接続され前記第２のポンプ２からの圧油を合流さ
せるサブ通路で、これらのメイン通路１０およびサブ通
路１１間にはメイン通路ＩＱ側からの圧油の逆流を防止
する逆止弁１２を有する流路切換弁１３が介在されてい
る。

この流量制御弁１３は、一端が前記メイン通路１０１こ
通路１４を介して開□したバルブ孔１３ａ内に摺動自在
に支持されたスプール１５を有し、このスプール１５の
メイン通路１０側の端部に設けられた孔部１５ａ内に前
記逆止弁１２が設けられている。

そして、この逆止弁１２はスプール１５内の貫通孔１５
ｂを介して外周の環状溝１５ｃに蓮通し、常時はこの環
状溝１５ｃがバルブ孔１３ａの軸万向中央部に開□した
前記サブ通路１１に対向する。また、前記バルブ孔１３
ａには前記タンク３に戻り管路１６ａを介して蓮適する
ドレン通路１６が開口しており、常時はスプール１５の
池端側ランド部１５ｄにより閉塞されＬかつ弁作動時に
おいて前記環状溝１５ｃを介してサブ通路１１に接続さ
れ、第２のポンプ２からの圧油をタンク３側に環流させ
る。ここで、注目すべき点は、この流路切換弁１３にお
いて、スプール１５の両端側に形成される高圧室１７と
低圧室１８には通常は前記メイン通路１０の途中に設け
られた流量検出用のオリフィス１９の上流側と下流側の
庄油が導びかれるが、後述する流量制御弁２０の作動に
より低圧室１８がタンク３側に接続され、これによって
流路切換えを行なうことである。

すなわち、この低圧室１８には、流離切換弁Ｉ３に並設
された流量制御弁２０側のバルブ孔２０ａからの通路２
１が閉口しており、前記バルブ２０ａは前記メイン通路
１０とオリフィス１９の下流側で通路２２を介して接続
されている。

そして、前記バルブ孔２０ａ内で摺動動作する流量制御
弁２０を構成するスプール２３は常時は図中左側に位置
し、その右端に形成される低圧室２４内において前記通
路２１，２２を蓮適するが、一方、作動時には低圧室２
４側のランド部２３ａが前記通路２１の開□部を乗り越
えてその後方の環状溝２３ｂを通路２１に対向させ、こ
の環状溝２３ｂを介してタンク３に運適するドレン通路
２５を接続する。勿論、この流量制御弁２０のスプール
２３左端に形成される高圧室２６にはバイパス通路２７
を介して前記メイン通路１０のオリフィス１９上流側が
接続され、かつその作特時にいて高圧室２６と前記ドレ
ン通路２５が蓮通し、メイン通路１０中の圧油の一部が
タンク３側に環流されることは言うまでもない。

なお、図中２８はスプール２３内に付設されたりリーフ
弁、２９，３川まそれぞれ流路切襖弁１３と流量制御弁
２０の低圧室１８，２４内に酌設されたスプリングで、
また２５ａはドレン通路２５とタンク３間の戻り管路で
ある。

次に上述した構成の流量制御部４の作動を説明すると、
まず、ポンプ回転数が小さく、各ポンプー，２からの吐
出量が小さいときには、各弁１３，２０は共に非作動状
態にあり、これにより第２図Ａに示すように、サブ通路
１１内に送り込まれた第２のポンプ２からの圧油は環状
溝１５ｃ、貫通孔１５ｂを経て逆止弁１２を開放し、さ
らに通路１４を介してメイン通路１０側に導びかれ、こ
こで第１のポンプ１からの圧油を合流し、動力舵取装置
５に供給される。

そして、ポンプ回転数が増加し、これにより両ポンプー
，２からの合成吐出量が所定量以上になると、前記オリ
フィス１９の前後で生じた圧力差により流量制御弁２０
が作動状態となり、所定量以上の圧油をドレン通路２５
を介してタンク３側に戻す。

この状態を第２図Ｂに示している。ここで注意すること
は、ポンプ回転数は未だ低回転域にあり、所定の供給量
を得るためには第２のポンプ２からの圧油を合流させる
必要があることである。したがって、第２のポンプ２か
らの圧油は逆止弁１２を開けてメイン通路１０側に供給
されており、その余分な流量のみが流量制御弁２０１こ
よりタンク３側に戻される。このとき「スプール２３の
ランド部２３ａは流路切襖弁１３側への通路２１を閉塞
している。さらに、ポンプ回転数が大きくなり、第１の
ポンプ量からの吐出鼻が所定値以上になると、第３図に
示すように、流量制御弁２０がさらに作動して、スプー
ル２３のランド部２３ａは通路２１を乗り越え、ドレン
通路２５に蓮通する環状溝２３ｂが通路２１に接続され
る。

すると、流路切換弁１３は作動状態となり、スプール１
５が低圧室１８側に移動してサブ通路１１をドレン通路
１６に環状溝１５ｃを介して接続する。そして、この状
態においては、第２のポンプ２はサブ通路１１「ドレィ
ン通路１６を介してタンク３側に接続され、逆止弁１２
は閉状態となり、メイン通路１０側から切離される。勿
論、前記流量制御弁２０は第１のポンプ１からの吐出量
を制御し、これにより動力舵取装置５への供給量は一定
とされる。なお、第２図Ａ，Ｂおよび第３図において、
Ｐ，は第１のポンプＳ，Ｐ２は第２のポンプ２，Ｔはタ
ンク３，Ｐ，Ｓは動力舵取装置５をそれぞれ示している
。第４図はポンプ回転数に対する供給量とポンプ消費馬
力の関係を示すものであって、図中ａは流量特性を、ｂ
はこれに対応する消費馬力を示している。

すなわち、領域Ａで示されるポンプ回転数がづ・さく、
各ポンプー，２の吐出量も４・さし、ときには、前記流
量制御部４は第２図Ａで示す状態となり、両ポンプー，
２からの圧油が合流して供給され、迅速な供給量の増大
化を図っている。

そして、ポンプ回転数が領域Ｂに至ると、これらのポン
プ１，２からの合成吐出量が所定量以上になるが、この
ときには第２図Ｂで示されるように流量制御弁２０が作
動して一定の供給量が維持される。さらに、ポンプ回転
数が領域Ｃに至り、第１のポンプ１からの吐出量が必要
な供給量以上になると、第３図で示したように流路切換
弁１３が作動して第２のポンプ２を切離し、タンク３側
に接続してこれを無負荷状態とし、そのポンプ消費馬力
を減少させる。

すなわち、第４図に示す実線ｂからも明らかなように、
通常のポンプ消費馬力（図中破線ｃ参照）の約半分とな
り、省エネルギ効果を発揮できる。なお、上述した実施
例によればｔ流量制御弁２０が作動しメイン通路１０か
らの圧油の一部をバイパス通路２７、ドレン通路２５を
介してタンク３側に環流させたときに、そのスプール２
３のランド部２３ａにより流路功襖弁１３の低圧室１８
に至る通路２１を閉塞し、さらに流量が増加したときに
通路２１をタンク３側に運通して流路切換弁１３を作動
状態とし、第２のポンプ２とタンク３とを接続するよう
にしたが、本発明はこれに限定されず、流量制御弁２０
脚のドレン通路２５、さらにそのランド部２３ａと通路
２１、また流路切換弁１３のサブ通路１１とドレン通路
１６等の接続関係などを適宜変更することによってより
省エネルギ効果を発揮させることができる。

すなわち、メイン通路ＩＱ中の流量の増加に応じて移動
する流量制御弁２０のスプール２３のランド部２３ａに
より、まず流路切襖弁１３側を順次作動させ、これによ
り第２のポンプ２からの圧油の一部を、第１のポンプ１
からの吐出塁に応じてタンク３側に戻し、メイン通路側
に合流される流量を徐々に減少させ「これにより供給量
を一定とする。そして、第１のポンプーからの吐出量が
所定量以上になったときに、第２のポンプ２を完全に切
離すとともに、流量制御弁２０の働きにより余分な流量
をタンク側に環流させるとよい。また、前述した実施例
では、圧油供給源として２台のポンプー，２を用いた場
合を説明したが、本発明はこれに限定されず、複数のポ
ンプを用い、そのうちの１台をメインポンプとし、残り
をサブポンプとして並列して適宜メイン通路に接続する
構成としてもよいことは言うまでもない。

以上説明したように、本発明に係る圧力流体供給装置に
よれば、複数のポンプからの圧力流体の供聯合量を所定
値以下に保つ流量制御弁と、各ポンプからの流路を選択
的に切換える流路切換弁とをそれぞれ別個に設け、かつ
これらを油圧回路の切換えにより連動して作動させるよ
うにしたので「従来のように同一の弁装澄で流量制御機
能と流路切換機能とを行なわせる場合に比べてそれぞれ
の作動上の信頼性を向上させ、円滑でかつ安定した流量
特性を得ることができ、これにより流体機器の確実な作
動状態を維持し、かつポンプ消費馬力を低減して省エネ
ルギ効果を発揮させることができる。また、本発明によ
れば、全体の構成を簡略化し、その加工性を向上できる
ばかりでなく、全体をコンパクト化してポンプハウジン
グ等への組込みを容易とし、しかもその設計上の自由度
も大きい等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧力流体供給装置を動力舵取装置
に適用した一実施例を示す系統図、第２図Ａ，Ｂおよび
第３図はその作動状態を示す説明図、第４図は供給量と
ポンプ消費馬力との関係を示す特性図である。 …第１のポンプ、２…第２のポンプ、３…タンク、４・
・・流量制御部、５・・・動力舵取装置、１８…メイン
通路、１１・・・サブ通路「 １２…逆止弁、１３・・
・流路切換弁、１６…ドレン通路、１９・・・オリフィ
ス、２８・・・流量制御弁、２１，２２・・・通路、２
６・・・ドレン通路、２７…バイパス通路。 第４図第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧力流体をそれぞれ別個に吐出する第１および第２
   のポンプと、前記第１のポンプから吐出された圧力流体
   を流体機器に供給するメイン通路と、このメイン通路の
   途中に設けられた流量検出用のオリフイスと、このオリ
   フイスの前後に生じる圧力流体の圧力差に応じて作動さ
   れ所定量以上の圧力流体をタンク側に還流させる流量制
   御弁と、常時は前記第２のポンプとメイン通路間を逆止
   弁を介して接続しかつ前記流量制御弁動作に連動して作
   動され第２のポンプとタンクとを接続する流路切換弁と
   を備えたことを特徴とする圧力流体供給装置。