JP4240308B2 - Vane pump - Google Patents
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Description
本発明は、車両等に適用されるベーンポンプに関する。 The present invention relates to a vane pump applied to a vehicle or the like.
ベーンポンプは、内周面にカム面を設けたカムリングと、このカムリング内で回転するロータと、ロータの外周に設けた複数のベーン収納溝に挿入されている複数のベーンとを備え、ロータが回転すると遠心力の発生により各ベーンが径方向外方に移動して前記カム面に摺動し、カム面、ロータの外周及びベーンとで囲まれる空間に画成された吸込みポンプ室及び吐出ポンプ室が容積変化することでポンプ作用を行う。
ベーンポンプは、ポンプ低回転領域ではベーンに作用する遠心力が小さいため、ベーンがカム面から離れないために必要な押し付け力(以下、必要押し付け力)がベーンに発生せず、ポンプ吐出能力が低下しやすい。
The vane pump includes a cam ring having a cam surface on an inner peripheral surface, a rotor that rotates within the cam ring, and a plurality of vanes that are inserted into a plurality of vane storage grooves provided on the outer periphery of the rotor, and the rotor rotates. Then, the suction pump chamber and the discharge pump chamber are defined in a space surrounded by the cam surface, the outer periphery of the rotor and the vane by moving each vane radially outward by generation of centrifugal force and sliding on the cam surface. The pump action is performed when the volume changes.
The vane pump has a small centrifugal force acting on the vane in the low-rotation region of the pump, so the pressing force required to prevent the vane from moving away from the cam surface (hereinafter referred to as the required pressing force) does not occur on the vane, and the pump discharge capacity is reduced. It's easy to do.
そこで、ベーン収容溝の底部に背圧室を設け、ベーンポンプの回転初期から前記背圧室に一定の背圧を供給することでベーンに背圧による押し付け力を発生させ、回転初期におけるポンプ吐出能力の低下を防止する従来技術がある。しかし、その従来技術は、ベーンポンプの回転数の増大とともに大きくなる遠心力の作用によってベーンに発生する押し付け力(図5(b)参照)と、回転初期(回転数idleのアイドリング状態)から発生させている背圧による一定の押し付け力とが作用するので(図5(a)参照)、ベーンポンプの回転数が増大すると、図5(c)に示すように、ベーンがカム面から離れないために必要な押し付け力を大幅に超えたトータル押し付け力がカム面に作用するので、ポンプ高回転領域であってもPV限界値を超えてしまい、ベーンの耐久性が低下したり、高回転領域での燃費が悪化したりするおそれがある。 Therefore, a back pressure chamber is provided at the bottom of the vane housing groove, and a constant back pressure is supplied to the back pressure chamber from the beginning of rotation of the vane pump to generate a pressing force due to the back pressure on the vane. There is a conventional technique for preventing the deterioration of the above. However, the conventional technology is generated from the pressing force (see FIG. 5B) generated in the vane by the action of the centrifugal force that increases with the increase in the rotation speed of the vane pump and the initial rotation (idling state of the rotation speed idle). As shown in FIG. 5 (c), the vane does not move away from the cam surface when the number of rotations of the vane pump increases. Since the total pressing force that greatly exceeds the required pressing force acts on the cam surface, the PV limit value will be exceeded even in the high rotation range of the pump, and the durability of the vane will be reduced, or in the high rotation range There is a risk that the fuel consumption will deteriorate.
そこで、この問題を解決するものとして、特許文献1に記載されたベーンポンプが知られている。この特許文献1では、ロータの回転数を検出するセンサと、ベーンに対して背圧の供給制御を行う電磁弁と、制御部とを備え、ポンプ低回転領域では一定の背圧を供給することでベーンに押し付け力を発生させておき、ベーンの遠心力のみで必要押し付け力を発生することが可能な所定のロータ回転数をセンサが検出したときに、制御部が、電磁弁に対して背圧の供給を停止する制御を行うようにしている。これにより、ポンプの高回転領域における過大な押し付け力を抑制し、ベーンの耐久性の低下を防止したり、高回転領域での燃費の悪化を防止するようにしている。
しかし、特許文献1は、図6(a)に示すように、ベーンの遠心力のみで必要押し付け力を発生することが可能な基準回転数Naまで、一定の背圧による押し付け力が作用しており、電磁弁が背圧の供給停止を行う直前には、図6(c)の斜線で示す領域のように、必要押し付け力に対し過剰な押し付け力が発生してカム面に作用するので、ベーン及びカム面のフリクションが増大し、燃費の悪化を招くおそれがあった。 However, in Patent Document 1, as shown in FIG. 6 (a), a pressing force by a constant back pressure is applied up to a reference rotational speed Na that can generate a required pressing force only by the centrifugal force of the vane. And, just before the solenoid valve stops the supply of back pressure, as shown by the hatched area in FIG. 6 (c), an excessive pressing force is generated relative to the required pressing force and acts on the cam surface. The friction on the vane and the cam surface is increased, which may cause a deterioration in fuel consumption.
また、特許文献1においては、センサ、電磁弁及び制御部を使用しているので、制御が複雑化するという問題がある。
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ポンプの高回転領域のみならず遠心力のみでベーンをカム面に押し付ける力が作用可能なポンプの回転領域においてもベーン及びカム面等の摺動部のフリクションを低下させて燃費の向上を図ることができるベーンポンプを提供することを第1の目的としている。さらに、背圧制御の簡素化を図ることができるベーンポンプを提供することを第2の目的とする。
Moreover, in patent document 1, since a sensor, a solenoid valve, and a control part are used, there exists a problem that control becomes complicated.
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and not only in a high rotation area of the pump but also in a rotation area of the pump in which a force pressing the vane against the cam surface can be applied only by centrifugal force. A first object is to provide a vane pump that can improve the fuel consumption by reducing the friction of the sliding portion. Furthermore, it is a second object to provide a vane pump that can simplify back pressure control.
本発明に係るベーンポンプは、内周にカム面を設けたカムリングと、このカムリング内で回転するロータと、このロータの外周に設けた複数のベーン収納溝に挿入され、前記ロータの回転による遠心力の作用で径方向外方に移動して前記カム面に摺動する複数のベーンと、前記カム面、前記ロータの外周及び前記複数のベーンで囲まれる空間に画成され、前記ロータの回転により容積変化するポンプ室を備えたベーンポンプにおいて、前記ベーン収納溝に設けた背圧室に背圧を供給することで、前記ベーンを前記カム面に押し付けるための押し付け力を発生させるとともに、前記ベーンが前記カム面から離れない押し付け力を前記遠心力の作用のみにより発生することができる前記ロータの回転数を基準ロータ回転数とすると、少なくとも前記ロータの回転数が前記ロータ基準回転数まで上昇するまでの間、前記背圧室に供給される背圧を徐々に減少させて前記背圧による押し付け力を連続的に低下させていく制御を行うベーン背圧制御手段を設け、前記ベーン背圧制御手段は、前記ポンプ室の吐出圧が供給される第1油路と、この第1油路と絞りを介して連通している第2油路と、前記背圧室に連通している第3油路と、これら第1、第2及び第3油路に接続している減圧弁とを備え、前記減圧弁は、前記第2油路に連通する第1ポートと、前記背圧室に連通する第2ポートと、ドレーンポートと、前記ドレーンポートと前記第2ポートとが連通する方向に第1油路に供給された前記吐出圧が作用する第1受圧面と、前記第3油路を介して前記背圧室の背圧が作用する第2受圧面と、前記第1受圧面と同一面積であり、且つ前記第1ポートと前記第2ポートとが連通する方向に第2油路の油圧が作用する第3受圧面とを有するバルブスプールを備えているとともに、前記第1ポート及び前記第2ポートが連通する方向に前記バルブスプールに付勢力を与えるリターンスプリングを備えていることを特徴とするベーンポンプである。 The vane pump according to the present invention includes a cam ring provided with a cam surface on the inner periphery, a rotor rotating within the cam ring, and a plurality of vane storage grooves provided on the outer periphery of the rotor, and centrifugal force generated by the rotation of the rotor. A plurality of vanes that move radially outward by the action of the above and slide on the cam surface, and are defined by a space surrounded by the cam surface, the outer periphery of the rotor, and the plurality of vanes. In a vane pump having a pump chamber whose volume changes, supplying a back pressure to a back pressure chamber provided in the vane storage groove generates a pressing force for pressing the vane against the cam surface. When the rotational speed of the rotor that can generate a pressing force that does not separate from the cam surface only by the action of the centrifugal force is a reference rotor rotational speed, Until the rotational speed of the rotor rises to the reference rotational speed of the rotor, the back pressure supplied to the back pressure chamber is gradually decreased and the pressing force by the back pressure is continuously reduced. A vane back pressure control means is provided , wherein the vane back pressure control means includes a first oil passage to which a discharge pressure of the pump chamber is supplied, and a second oil passage communicating with the first oil passage through a throttle. And a third oil passage communicating with the back pressure chamber, and a pressure reducing valve connected to the first, second and third oil passages, the pressure reducing valve being connected to the second oil passage. The first port communicating, the second port communicating with the back pressure chamber, the drain port, and the discharge pressure supplied to the first oil passage in the direction in which the drain port communicates with the second port acts. And a second pressure receiving surface on which the back pressure of the back pressure chamber acts via the third oil passage. And a valve spool having the same area as the first pressure receiving surface and having a third pressure receiving surface on which the hydraulic pressure of the second oil passage acts in a direction in which the first port and the second port communicate with each other. with a vane pump, characterized in that said first port and said second port is provided with a return spring which gives a biasing force to the valve spool in a direction that communicates.
本発明によると、ベーン背圧制御手段は、ベーンがカム面から離れない押し付け力を遠心力の作用により発生することができる基準ロータ回転数までロータの回転数が上昇するまでの間、ベーンをカム面に押し付けるための押し付け力を発生させる背圧を徐々に減少させて背圧による押し付け力を連続的に低下させているので、ロータの回転数が上昇しても、常にカム面に過大な押し付け力が作用するのが抑制される。これにより、ベーン及びカム面等の摺動部のフリクションが低下し、燃費の向上を図ることができる。 According to the present invention, the vane back pressure control means is configured to reduce the vane until the rotational speed of the rotor is increased to the reference rotor rotational speed at which the pressing force that does not separate the vane from the cam surface can be generated by the action of centrifugal force. Since the back pressure that generates the pressing force to press against the cam surface is gradually decreased to continuously reduce the pressing force due to the back pressure, the cam surface is always excessive even if the rotor speed increases. The pressing force is suppressed from acting. Thereby, friction of sliding parts, such as a vane and a cam surface, falls, and it can aim at improvement in fuel consumption.
以下、本発明のベーンポンプの実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1(a),(b)は、本発明に係る第1実施形態を示す概略構成図である。
本実施形態のベーンポンプ2は、内周にカム面4を設けたカムリング6と、このカムリング6内で回転するロータ8と、このロータ8の外周に設けたベーン収納溝10と、ベーン収納溝10に挿入されて径方向外方(図1(b)では上方)に移動可能とされているベーン12とがポンプカバーとポンプハウジング(図示せず)に収容されている。ベーン収納溝10はロータ8の外周の全域に所定間隔をあけて複数設けられており、各ベーン収納溝10に複数のベーン12がそれぞれ挿入されている。そして、ロータ8の回転により遠心力が作用した各ベーン12が径方向外方に移動してカム面4に摺動し、カム面4、ロータ8の外周及び複数のベーン12により囲まれた空間に画成されたポンプ室が容積変化することでポンプ作用を行い、オイルパンTから吸入ポート13を通じて作動油を吸入するとともに、吐出ポート15から吐出圧P1の作動油を吐出する。
Hereinafter, embodiments of the vane pump of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A and FIG. 1B are schematic configuration diagrams showing a first embodiment according to the present invention.
The
ベーン収納溝10の底部には背圧室14が設けられており、この背圧室14に、ベーン背圧制御装置20の第3油路22が連通している。背圧室14に背圧が供給されると、ベーン12が径方向外方に押し出されてカム面4に対して押し付け力が発生するようになっている。
ベーン背圧制御装置20は、前述した背圧室14に連通している第3油路22と、吐出ポート15に連通している第1油路24と、第1油路24と絞り26を介して連通している第2油路28と、この第2油路28の油圧を減圧する減圧弁30とを備えている。
第1油路24には、吐出ポンプ室で発生した吐出圧P1が供給されてくる。第2油路28には、吐出圧P1が絞り26を通過することで減圧されたライン圧P2(P2<P1)が供給される。また、第3油路22には、ライン圧P2が減圧弁30を通過することで調圧された背圧Pbが供給される。
A
The vane back
The
減圧弁30は、内部、外部パイロット及びスプリング形式の減圧弁であり、図示しないバルブハウジング内にバルブスプール32及びリターンスプリング34が配設されている。すなわち、この減圧弁30は、第2油路28に連通する第1ポート36と、第3油路22を介して背圧室14に連通する第2ポート38と、ドレーンポート40と、ドレーンポート40と第2ポート38とが連通する方向にバルブスプール32が移動するように第1油路24に供給された吐出圧P1が作用する第1受圧面42と、第3油路22に連通している戻り油路44を介して背圧が作用する第2受圧面47と、第1受圧面42と同一面積であって、第2ポート38と第1ポート36とが連通する方向にバルブスプール32が移動するように第2油路28のライン圧P2が作用する第3受圧面46とを設けているとともに、リターンスプリング34は、第1ポート36及び第2ポート38が連通する方向にバルブスプール32に付勢力を与えている。
The
ここで、上記構成の減圧弁30の釣り合い式は、絞り26前後での油圧をP1(吐出圧),P2(ライン圧:P2<P1)、リターンスプリング34のスプリング力をFSP、背圧をPb、第1受圧面42及び第3受圧面の受圧面積をA1、第2受圧面47の受圧面積をA2とすると、
A1×P1 + A2×Pb = FSP + A1×P2 ……(1)式
となる。
Here, the balance type of the
A1 × P1 + A2 × Pb = F SP + A1 × P2 (1)
この(1)式を整理すると、
A1×(P1−P2) + A2×Pb = FSP ……(2)式
となる。
絞り26前後の差圧(P1−P2)をΔPとすると、(2)式は、
A1×ΔP + A2×Pb = FSP ……(3)式
となる。
Organizing this equation (1)
A1 × (P1-P2) + A2 × Pb = F SP ...... the equation (2).
When the differential pressure (P1−P2) before and after the
A1 × ΔP + A2 × Pb = F SP (3)
ここで、絞り26内を流れる流量Qと差圧ΔPとの関係は、
Q = c × AORF√(2/ρ × ΔP) ……(4)式
となる。なお、cは流量係数、AORFはオリフィス断面積、ρは流体密度である。
この(4)式を差圧ΔPについて求めると、
ΔP = Q2 × ρ/(2×c2×AORF 2) ……(5)式
となる。
Here, the relationship between the flow rate Q flowing through the
Q = c × A ORF √ (2 / ρ × ΔP) (4) In addition, c is a flow coefficient, A ORF is an orifice sectional area, and ρ is a fluid density.
When this equation (4) is obtained for the differential pressure ΔP,
ΔP = Q 2 × ρ / (2 × c 2 × A ORF 2 ) (5)
(5)式を(3)式に代入して背圧Pbについて求めると、
Pb = (FSP/A2) − ((A1×ρ)/(2×c2×AORF 2×A2))
× Q2 …… (6)式
となる。
この(6)式から背圧Pbは、流量Qが増大するに従って二次曲線的に徐々に低下していくことがわかる。
そして、流量Qは、ベーンポンプ2の回転数に比例することから、本実施形態のベーン背圧制御装置20は、ベーンポンプ2の回転数(ロータ8の回転数)が上昇していくに従い、背圧Pbを徐々に低下させる制御を行う。
Substituting equation (5) into equation (3) for the back pressure Pb,
Pb = (F SP / A2) − ((A1 × ρ) / (2 × c 2 × A ORF 2 × A2))
× Q 2 …… (6)
From this equation (6), it can be seen that the back pressure Pb gradually decreases in a quadratic curve as the flow rate Q increases.
Since the flow rate Q is proportional to the rotational speed of the
次に、本実施形態のベーン背圧制御装置20の動作について、図1及び図2を参照しながら説明する。
本実施形態のベーン背圧制御装置20は、ベーンポンプ2の回転初期(回転数idleのアイドリング状態)では、絞り26前後の差圧ΔPが殆ど発生せず、吐出圧P1とライン圧P2とが略同一の値で、同一の面積とした第1受圧面42及び第3受圧面46に作用するので、リターンスプリング34のスプリング力FSPにより第1ポート36及び第2ポート38が完全に連通した状態となるようにバルブスプール32が移動する。これにより、ベーンポンプ2の低回転数idleでは、第1ポート36及び第2ポート38を通過した吐出圧P1が背圧室14に供給され、図2(a)に示すように、吐出圧P1と同一値の背圧Pbによる押し付け力がベーン12に発生する。
Next, operation | movement of the vane back
In the vane back
そして、ベーンポンプ2の回転数が上昇していくと、第1油路24に流れ込む吐出圧P1の流量Qが次第に増大していき、絞り26前後の差圧ΔPが大きくなっていき、ライン圧P2に対して大きな値となる吐出圧P1が第1受圧面42に作用する。そして、第1受圧面42に作用した力と第2受圧面47に作用した力とがリターンスプリング34のスプリング力FSP と第3受圧面46に作用する力に抗する力となるので、バルブスプール32が移動し、第1ポート36及び第2ポート38の連通路が徐々に狭くなっていき、第2ポート38とドレーンポート40とが徐々に連通していく。これにより、背圧Pbの値が徐々に低下していくので、図2(a)に示すように、背圧Pbによるベーン12の押し付け力も徐々に低下していく。
As the rotational speed of the
そして、ベーンポンプ2が所定の回転数Na(ベーン12の遠心力のみで必要押し付け力を発生することが可能な回転数:基準ロータ回転数)になったときに、さらに流量Qが増大して絞り26前後の差圧ΔPが大きくなり、吐出圧P1が第1受圧面42に作用する力と、背圧Pbにより第2受圧面47に作用した力とが、リターンスプリング34を圧縮させながらバルブスプール32を移動するので、第1ポート36及び第2ポート38の連通路が完全に閉塞し、第2ポート38とドレーンポート40とが完全に連通した状態となり、背圧室14への背圧Pbの供給を停止する。これにより、図2(a)に示すように、所定の回転数Naのときには、背圧Pbによるベーン12の押し付け力が発生しなくなる。
When the
また、図2(b)に示すように、ベーンポンプ2の回転初期(低回転数idleのアイドリング状態)では、ベーン12に作用する小さな遠心力によってベーン12の押し付け力が発生する。ベーンポンプ2の回転数が上昇していくと、遠心力によるベーン12の押し付け力が増大していき、所定の回転数Naになったときには、ベーン12の遠心力のみで必要押し付け力が発生する。
In addition, as shown in FIG. 2B, in the initial rotation of the vane pump 2 (idling state at a low rotational speed idle), a pressing force of the
そして、図2(c)に示すように、ベーンポンプ2の回転初期では、吐出圧P1と同一値の背圧Pbと、低回転数idleで発生する小さな遠心力とによって、ベーン12がカム面4から離れないトータル押し付け力が発生する。ベーンポンプ2の回転数が上昇していくと、背圧Pbによるベーン12の押し付け力が徐々に低下していくので、遠心力によるベーン12の押し付け力が増大しても、トータル押し付け力はさほど大きくならない。そして、ベーンポンプ2が所定の回転数Naになったときに、背圧Pbによるベーン12の押し付け力が発生せず、ベーン12に発生する遠心力のみで、カム面4から離れないトータル押し付け力が発生する。
As shown in FIG. 2 (c), at the initial stage of rotation of the
したがって、本実施形態では、以下の効果を奏する。
(a)本実施形態のベーン背圧制御装置20は、ベーンポンプ2の回転初期においては、吐出ポンプ室で発生した吐出圧P1を背圧Pbとして供給し、この背圧Pbと、回転初期で発生する小さな遠心力とで、カム面4から離れないために必要な押し付け力をベーン12に発生させているので、ベーンポンプ2の低回転領域における吐出能力の低下を防止することができる。
Therefore, this embodiment has the following effects.
(A) The vane back
(b)本実施形態のベーン背圧制御装置20は、ベーンポンプ2の回転数の上昇に伴う遠心力の作用によりベーン12に発生する押し付け力が増大していくと、それに伴って、背圧Pbの値を徐々に低下させる背圧制御を行っており、しかも、ベーン12に発生する遠心力のみで必要押し付け力が発生するときには、背圧室14への背圧Pbの供給を停止しているので、ベーンポンプ2の高回転領域のみならず低回転領域、特に、所定回転数Na以下の領域において図2(c)の斜線部分で示す過剰な押し付け力が発生せず(図6の従来装置において発生していた過剰な押し付け力)が発生せず、常にカム面4に過大な押し付け力が作用するのを防止することができるとともに、ベーン12及びカム面4等の摺動部のフリクションを低下させて燃費の向上を図ることができる(請求項1に対応)。
(B) The vane back
(c)本実施形態のベーン背圧制御装置20は、ベーンポンプ2の回転数の上昇とともに吐出圧P1の流量Qが増大し、流量Qの増大とともに絞りの前後の差圧ΔPが大きくなることを利用し、絞り26と、絞り26の前後の圧力差により動作する減圧弁30を備えて、流量Qが増大するに従い背圧室14に作用する背圧Pbの値を徐々に低下させていく制御を行っているので、センサ、電磁弁及び制御部を使用した従来の装置と比較して、制御の簡素化、背圧制御装置のコストの低減化を図ることができる(請求項1に対応)。
(C) The vane back
次に、図3及び図4は、参考例を示す図である。なお、図1で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
図3は、第2実施形態のベーンポンプの背圧制御装置を示す概略構成図であり、図4は、ロータを回転駆動する駆動軸50に沿う方向のベーンポンプ2の断面図である。
本実施形態では、図4に示すように、ハウジング52内にカムリング6が収納され、カムリング6とこのカムリング内で回転するロータ8の側部に、サイドプレート54が配置されている。そして、サイドプレート54に、背圧室14に連通する第3油路22と、吐出ポンプ室(図示せず)に連通する第1油路24が設けられている。
Next, FIG.3 and FIG.4 is a figure which shows a reference example . In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the structure shown in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a back pressure control device for a vane pump according to a second embodiment, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
また、ハウジング52には、第1バルブボデイ56が回転自在に連結している。この第1バルブボディ56の側部には第2バルブボディ58が一体に固定されており、これら第1及び第2バルブボディ56,58が、前述した駆動軸50とともに同期回転する構造としている。
本実施形態のベーン背圧制御装置48は、第2バルブボディ58内に駆動軸50に対して放射方向に配置され、前述した第3油路22と第1バルブボディ56に設けた油路56aを介して接続し、且つ第1油路24と第1バルブボディ56に設けた油路56bを介して接続している減圧弁60を備えている。
A
The vane back
減圧弁60は、内部、外部パイロット及びスプリング形式の減圧弁であり、図示しないバルブハウジング内にバルブスプール62及びリターンスプリング64が配設されている。すなわち、この減圧弁60は、第1油路24に連通する第1ポート66と、第3油路22を介して背圧室14に連通する第2ポート68と、ドレーンポート70と、第2ポート68及びドレーンポート70とが連通する方向にバルブスプール62が移動するように第3油路22に連通している戻り油路72を介して背圧が作用する第4受圧面74とを設けているとともに、リターンスプリング64は、第1ポート66及び第2ポート68が連通する方向にバルブスプール62に付勢力を与え、且つ減圧弁60の回転により遠心力が増大していくと、バルブスプール62に対する付勢力が徐々に大きくなるように配置されている。
The
ここで、上記構成の減圧弁60の釣り合い式は、減圧弁60の重量をm、駆動軸50の軸心から減圧弁60の重心までの距離をR、回転する減圧弁60の角速度をω、リターンスプリング34のスプリング力をFSP、背圧をPb、第4受圧面74の受圧面積をAとすると、
m×R×ω2 + A×Pb = FSP ……(7)式
となる。
この(7)式を背圧Pbについて求めると、
Pb = (FSP − m×R×ω2)/A
= (FSP/A) − ((m×R)/A)×ω2 ……(8)式
となる。
Here, the balance formula of the
m × R × ω 2 + A × Pb = F SP (7)
When this equation (7) is obtained for the back pressure Pb,
Pb = (F SP −m × R × ω 2 ) / A
= (F SP / A) − ((m × R) / A) × ω 2 (8)
この(8)式から背圧Pbは、角速度ωが増大するに従って徐々に低下していくことがわかる。
そして、角速度ωは、ベーンポンプ2の回転数に比例することから、本実施形態のベーン背圧制御装置48も、ベーンポンプ2の回転数(ロータ8の回転数)が上昇していくに従い、背圧Pbを徐々に低下させる制御を行う。
From this equation (8), it can be seen that the back pressure Pb gradually decreases as the angular velocity ω increases.
Since the angular velocity ω is proportional to the rotational speed of the
次に、本実施形態のベーン背圧制御装置48の動作について、図3及び図4を参照しながら説明する。
本実施形態のベーン背圧制御装置48は、ベーンポンプ2の回転初期では、回転する減圧弁60の遠心力によるリターンスプリング64を圧縮させる力が殆ど作用しないので、リターンスプリング64のスプリング力FSPにより第1ポート66及び第2ポート68が完全に連通した状態となるようにバルブスプール62が移動する。これにより、ベーンポンプ2の回転初期では、第1ポート36及び第2ポート38を通過した吐出圧P1が背圧室14に供給され、吐出圧P1と同一値の背圧Pbによる押し付け力がベーン12に発生する。
Next, the operation of the vane back
In the vane back
そして、ベーンポンプ2の回転数が上昇していくと、高速で回転する減圧弁60の増大する遠心力がリターンスプリング34のスプリング力FSPに抗する力となるので、リターンスプリング64の圧縮によりバルブスプール62が移動し、第1ポート66及び第2ポート68の連通路が徐々に狭くなっていき、第2ポート68とドレーンポート70とが徐々に連通していく。また、第4受圧面74に作用する第3油路22からの油圧も低下していく。これにより、背圧Pbの値が徐々に低下していくので、ベーン12の押し付け力が徐々に低下していく。
As the rotational speed of the
そして、ベーンポンプ2が所定の回転数Na(ベーン12の遠心力のみで必要押し付け力を発生することが可能な回転数:基準ロータ回転数)になったときに、さらに増大した遠心力によりリターンスプリング64が圧縮してバルブスプール62が移動するので、第1ポート66及び第2ポート68の連通路が完全に閉塞し、第6ポート38とドレーンポート70とが完全に連通した状態となり、背圧室14への背圧Pbの供給が停止する。これにより、所定の回転数Naのときには、背圧Pbによるベーン12の押し付け力が発生しなくなる。
When the
そして、ベーンポンプ2の回転初期では、吐出圧P1と同一値の背圧Pbと、低回転数idleで発生する小さな遠心力とによって、ベーン12がカム面4から離れないトータル押し付け力が発生し、ベーンポンプ2の回転数が増大していくと、背圧Pbによるベーン12の押し付け力が徐々に低下していくので、遠心力によるベーン12の押し付け力が増大しても、トータル押し付け力はさほど大きくならない。そして、ベーンポンプ2が所定の回転数Naになったときに、背圧Pbによるベーン12の押し付け力が発生せず、ベーン12に発生する遠心力のみで、カム面4から離れないトータル押し付け力が発生する。
In the initial stage of rotation of the
したがって、本実施形態では、以下の効果を奏する。
(d)本実施形態のベーン背圧制御装置48は、ベーンポンプ2の回転初期においては、吐出ポンプ室で発生した吐出圧P1を背圧Pbとして供給し、この背圧Pbと、回転初期で発生する小さな遠心力とで、カム面4から離れないために必要な押し付け力をベーン12に発生させているので、ベーンポンプ2の低回転領域における吐出能力の低下を防止することができる。
Therefore, this embodiment has the following effects.
(D) The vane back
(e)本実施形態のベーン背圧制御装置48は、ベーンポンプ2の回転数の上昇に伴う遠心力の作用によりベーン12に発生する押し付け力が増大していくと、それに伴って、背圧Pbの値を徐々に低下させる背圧制御を行っており、しかも、ベーン12に発生する遠心力のみで必要押し付け力が発生するときには、背圧室14への背圧Pbの供給を停止しているので、ベーンポンプ2の高回転領域のみならず低回転領域、特に、所定回転数Na以下の領域において、図6の従来装置において発生していた過剰な押し付け力が発生せず、常にカム面4に過大な押し付け力が作用するのを防止することができるとともに、ベーン12及びカム面4等の摺動部のフリクションを低下させて燃費の向上を図ることができる(請求項1に対応)。
(E) The vane back
(f)参考例のベーン背圧制御装置48は、ベーンポンプ2の回転数の変化とともに回転部材の遠心力も変化することを利用し、遠心力が増大すると付勢力が変化するリターンスプリング64を備えた減圧弁60を駆動軸50に一体化し、ベーンポンプ2の回転数が増大するに従い、減圧弁60が、リターンスプリング64の付勢力の変化で背圧室14に作用する背圧Pbの値を徐々に低下させていく制御を行っているので、センサ、電磁弁及び制御部を使用した従来の装置と比較して、制御の簡素化、背圧制御装置のコストの低減化を図ることができる。
(F) The vane back
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、例えば、背圧室14と吐出ポート15との間に電磁弁を設け、ロータの回転数(ロータ基準回転数)Naまでの間に、背圧Pbを徐々に低下するように電磁弁を制御しても、同様の効果を奏することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, an electromagnetic valve is provided between the
2 ベーンポンプ
4 カム面
6 カムリング
8 ロータ
10 ベーン収納溝
12 ベーン
14 背圧室
15 吐出ポート
20,48 ベーン背圧制御装置
22 第3油路
24 第1油路
26 絞り
28 第2油路
30,60 減圧弁
32,62 バルブスプール
34,64 リターンスプリング
36,66 第1ポート
38,68 第2ポート
40,70 ドレーンポート
42 第1受圧面
44,72 戻り油路
46 第3受圧面
47 第2受圧面
50 駆動軸
52 ハウジング
56 第1バルブボディ
58 第2バルブボデイ
74 第4受圧面
FSP スプリング力
Na ロータの回転数(基準ロータ回転数)
P1 吐出圧
P2 ライン圧
Pb 背圧
Q 流量
ΔP 差圧
ω 角速度
2
P1 Discharge pressure P2 Line pressure Pb Back pressure Q Flow rate ΔP Differential pressure ω Angular velocity
Claims (1)
前記ベーン収納溝に設けた背圧室に背圧を供給することで、前記ベーンを前記カム面に押し付けるための押し付け力を発生させるとともに、前記ベーンが前記カム面から離れない押し付け力を前記遠心力の作用のみにより発生することができる前記ロータの回転数を基準ロータ回転数とすると、少なくとも前記ロータの回転数が前記ロータ基準回転数まで上昇するまでの間、前記背圧室に供給される背圧を徐々に減少させて前記背圧による押し付け力を連続的に低下させていく制御を行うベーン背圧制御手段を設け、
前記ベーン背圧制御手段は、前記ポンプ室の吐出圧が供給される第1油路と、この第1油路と絞りを介して連通している第2油路と、前記背圧室に連通している第3油路と、これら第1、第2及び第3油路に接続している減圧弁とを備え、前記減圧弁は、前記第2油路に連通する第1ポートと、前記背圧室に連通する第2ポートと、ドレーンポートと、前記ドレーンポートと前記第2ポートとが連通する方向に第1油路に供給された前記吐出圧が作用する第1受圧面と、前記第3油路を介して前記背圧室の背圧が作用する第2受圧面と、前記第1受圧面と同一面積であり、且つ前記第1ポートと前記第2ポートとが連通する方向に第2油路の油圧が作用する第3受圧面とを有するバルブスプールを備えているとともに、前記第1ポート及び前記第2ポートが連通する方向に前記バルブスプールに付勢力を与えるリターンスプリングを備えていることを特徴とするベーンポンプ。 A cam ring having a cam surface on the inner periphery, a rotor that rotates in the cam ring, and a plurality of vane storage grooves provided on the outer periphery of the rotor. A plurality of vanes that move to slide on the cam surface, and a pump chamber that is defined in a space surrounded by the cam surface, the outer periphery of the rotor, and the plurality of vanes, and whose volume is changed by the rotation of the rotor. In the vane pump
By supplying back pressure to a back pressure chamber provided in the vane storage groove, a pressing force for pressing the vane against the cam surface is generated, and a pressing force that does not separate the vane from the cam surface is generated by the centrifugal force. When the rotation speed of the rotor that can be generated only by the action of force is a reference rotor rotation speed, the rotor is supplied to the back pressure chamber at least until the rotation speed of the rotor rises to the rotor reference rotation speed. A vane back pressure control means is provided for performing control to gradually decrease the back pressure and continuously reduce the pressing force due to the back pressure ,
The vane back pressure control means communicates with a first oil passage to which a discharge pressure of the pump chamber is supplied, a second oil passage communicating with the first oil passage through a throttle, and the back pressure chamber. A third oil passage and a pressure reducing valve connected to the first, second and third oil passages, the pressure reducing valve communicating with the second oil passage, A second pressure port communicating with the back pressure chamber, a drain port, a first pressure receiving surface on which the discharge pressure supplied to the first oil passage acts in a direction in which the drain port communicates with the second port; The second pressure receiving surface on which the back pressure of the back pressure chamber acts via the third oil passage has the same area as the first pressure receiving surface, and the first port and the second port communicate with each other. A valve spool having a third pressure receiving surface on which the oil pressure of the second oil passage acts, and the first port and the front Vane pump second port, characterized in that it comprises a return spring which gives a biasing force to the valve spool in a direction that communicates.
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