JPS6020590B2 - 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
機器に選択的に供総合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「その油圧発生源となるポンプ
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の
変化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に充分な
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
回転城では不必要に大きな流量を動力舵取装置に供給す
ることとなり、無駄が多く、またポンプに対するエンジ
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ポンプに対する消費馬力を
必要最小限とすることが望まれている。このために、容
量の４・さい２台のポンプと流路切換弁を用い、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
、また各ポンプの吐出量が大きくなったときには一方の
ポンプからの庄油のみを動力舵取装置に供給するととも
に、他力のポンプをタンク側に接続してその圧油を還流
させ「このポンプを駆動するのに要する馬力を極力小さ
くして消費馬力の低減化を図った圧力流体供給装置が従
来から提案されている。しかしながら、上述した装置は
「各ポンプの吐出量すなわちエンジンの回転数を基準と
して流路の切換えを行なう構成であり、自動車の高速走
行時すなわちエンジンの高回転域では消費馬力の低減化
を図ることができるが、一方、エンジンの低回転域では
そのェネルギロスが避けられず、まだまだ改善の余地が
残されている。

すなわち「上述した動力舵取装置において、圧油の供給
量が問題となるのはこれに高負荷が加わり高出力が要求
されるとき、つまり舵取操作時であり、それ以外のとき
、たとえば停車中や直進走行時にあってはたとえエンジ
ンが低回転域にある場合でも圧油の供給量は少なくても
よい。

特に、自動車ではたとえば１０モード走行パ夕−ンで表
わされる市街地走行を行なう場合が最も多く、このよう
な低速走行時における消費馬力の低減化を図る必要があ
る。このためには、動力舵取装置に負荷が加わったとき
にこれを感知して作動する流路切換機構を採用するとよ
いが、このような機構において問題となることはエンジ
ンが高速回転し、１台のポンプからの吐出量で充分な場
合でも流路切換えが行なわれ消費馬力が増大する点であ
る。

また、自動車の走行速度を電気的に検出し、この検出信
号を利用して流路切換えを行なう構造のものも考えられ
ているが、車途は必ずしもエンジンの回転数すなわちポ
ンプ吐出量に比例しないものであり、有効な消費馬力の
低減を果すことができるとは言い難く、無駄が多いもの
である。特に、過積トラックなどにおいては、たとえ低
速走行時であってもエンジンは高速回転域に達している
場合が多く、問題であり、また電気的検出手段やこれに
よって作動される電磁弁を用いるといった構造上の問題
がある。本発明は上述した事実に鑑みてなされたもので
、流体機器側の負荷の大小に応じて作動する圧力感知式
の切換バルブと、各ポンプからの吐出量に応じて作動す
る流量制御式の切換バルブとを巧みに組合わせて流路切
換えを行なうという簡単な構成によって、各ポンプと流
体機器間の調整を図り、ポンプから流体機器への適切な
供給量を維持して流体機器の動作に影響を与えることな
く、ポンプに対する消費馬力の低減化を果たし、もって
省エネルギ効果をより一層向上させることが可能な圧力
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内の作動油を流路切≠奥
機構４を介して動力舵取装置５に循環供給する役割を果
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
を供通として一体に構成されたものでよいが、この場合
第１のポンプ１の容量は第２のポンプ２よりも小さいこ
とが好ましい。また、図中ｌａ，２ａは各ポンプ１，２
の吸込側管路「 ｉｂ，２ｂは同じ〈吐出側管路、３ａ
は前記吸込側管路ｌａ，２ａに接続されるタンク側管路
であり、さらに６ａは前記流路切襖機構４と動力舵取装
置５間を接続する圧油供給用の管路、５ｂはタンク３へ
の還流用管路である。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路切換機構４
が、以下に詳述する各部材から構成されている。

すなわち、図中符号１０は前記第１のポンプ１からの圧
油を動力舵取装置５に供給するメイン通路、１１は前記
第２のポンプ２からの圧油が導びかれるサブ通路で、こ
れらのメイン通路１０およびサブ通路１１間には前記動
力舵取装置５の負荷の大小に応じたメイン通路１０中の
圧油の圧力変化感知して作動する第１の切換バルブ１２
が介在されている。この第１の切換バルブ１２は〜前記
メイン通路１０側に一端が開□したバルブ孔１２ａ内に
摺動自在に支持されたスプールバルブ１３を有し、この
スプールバルブ１３は常時スプリング１４により付勢さ
れてメイン通路１０側（図中左側）に位置し、バルブ孔
１２ａの融方向中央に開□した前記サブ通路１１はメイ
ン通路１０から切離されている。

そして、この状態においては、サブ通路１１はスブール
バルブ１３の中央部外周の環状溝１３ａを介してサブ回
路１１に並設されたドレン通路１５に接続され、さらに
ドレン管路１５ａを経てタンク３に蓮適している。また
、この第１の切換バルブ１２は、そのスプールバルブ１
３のメイン通路１０側の端部に一方向弁１６を有し、こ
の一方向弁１６はスプールバルブ１３が図中右側に移動
したときに貫通孔１３ｂおよびその外周の環状溝１３ｃ
を介して前記サプ通路１１に接続される。

勿論、この第１の功換バルブ１２の作動時においては、
スプールバルフ１３により前記サブ通路１１およびドレ
ン通路ｌ５間は切離される。そして、この状態において
前記一方向弁１６は後述する第２の切換バルブが非作動
状態である限り、第２のポンプ２からの圧油により開放
されこれをメイン通路１０中に導びいて第１のポンプ１
からの圧油と合流させる役割を果す。（第２図Ａ参照）
なお、この第１の切襖バルブ１２のスプリング１４を配
設した低圧室１７には小孔１３ｄを経てタンク３側の圧
力が導びかれ、また反対の高圧室１８側にはメイン通路
１０側の圧力が通路１９を介して導入されており、これ
によりスブールバルブ１３はメイン通路１０脚の流体圧
が動力舵取装置５の負荷の増加により上昇したときこれ
を感知して図中右側に移動する。また、この第１の切換
バルブ１２と平行してメイン通路１０の下流側には、メ
イン通路１０内を流れる流量が所定値以上になったとき
にこれを感知して作動する流量制御用の第２の切換バル
ブ２０が配設されている。この第２の切換バルブ２０は
、第１のポンプ１からの吐出量あるいはこれに第２のポ
ンプ２からの吐出量が合流したときに、その流量が所定
量以上である場合にその一部をタンク３側に逃がし動力
舵取装置５への供給量を一定量以下に維持する役割を果
たす従来周知の流量制御弁と略同一構成とされている。
すなわち、メイン通路１０１こ対し一端が開□したバル
ブ孔２０ａ内で摺動自在に支持されたスプールバルプ２
１と、前記メイン通路１０の途中に設けられたオリフィ
ス２２とを備え、前記スプールバルブ２１によって画成
される高圧室２３は通路２４を介してオリフィス２２の
上流側に、また低圧室２５はスプールバルブ２１の発振
防止用のオリフィス２６ａを有する通路２６を介して前
記オリフィス２２の下流側に接続されている。そして、
スプールバルブ２１は低圧室２５内に設けられたスプリ
ング２７により常時は高圧室２３側（図中左側）に位置
し、この状態においては高圧室２３および通路２４を介
してメイン通路１０とタンク３個に管路２８ａを介して
蓮適するドレィン通路２８とが接続するのを遮断してい
る。なお、図中２９はスプールバルブ２１内に付設され
たりリーフ弁である。また、この第２の切榛バルブ２０
側のスプリング２７は第１の切襖バルブ１２側のスプリ
ング１４よりも付勢力の弱いものが用いられる。さて、
このように構成された第２の切換バルフ２０において、
注目すべき点は、第１の切襖バルブ１２との間を運適す
るバイパス通路３０を有し、このバイパス通路３０には
前記サブ通路１１を介して第２のポンプ２からの圧油が
導びかれていることである。そして、通常は、すなわち
第２の切襖バルブの非作動時は、バイパス通路３０は前
記スプールバルブ２１の低圧室２５側の環状溝２１ａに
開□しており、ドレン通路２８とは切離されている。し
たがって、この状態では、第２のポンプ２からの圧油は
第１の切換バルブ１２の流路切換え動作に応じてタンク
３あるいはメイン通路１０‘こ導びかれている。一方、
第２の切換バルブ２０が作動すると、第２図Ｂに示すよ
うに、メイン通路１０を流れる圧油の一部がタンク３側
に戻されるとともに、前記バイパス通路３０がスプ−ル
バルブ２１の高圧室２３側の環状溝２１ｂに開□し、こ
れを介してドレン遍路２８と蓮適する。

そして、このとき、第１の切換バルブ１２が非作動状態
であれば、サブ通路１１はドレン通路１５，２８により
タンク３に蓮通しており、第２のポンプ２からの圧油は
タンク３側に当然に戻り、問題はないが、他方、第１の
切襖バルブ１２の作動室においては、サブ通路１１はメ
イン通路１０１こ連続する一方向弁１６が設けられた貫
通孔１３ｂおよび環状溝１３ｃを介してバイパス通路３
０，さらには第２の切換バルブ２０側の環状溝２１ｂお
よびドレン通路２８を介してタンク３側に接続される。
したがって、この状態では、一方向弁１６はその両側の
圧力差に開放されず、その結果サブ通路１１内の第２の
ポンプ２からの圧油はこれら第１および第２の切換バル
ブ１２，２０を介してドレン通路２８を通り、タンク３
側に戻る。この状態は第２図Ｃに示されている。このよ
うに構成された流路切換機構４の動作を、各ポンプ１，
２の吐出塁すなわちエンジンの回転数と動力舵取装置５
との関係において以下に説明する。

まず、第１図はエンジンの回転数が低速であってしかも
動力舵取装置５が非作動状態、すなわち動力舵取装置５
に負荷が加わらずメイン通路１０中の流体圧が低圧であ
る場合を示している。

この状態では、第１および第２の切換バルブ１２，２０
１ま共に非作動状態を保ち、その結果第１のポンプ１か
らの圧油はメイン遍路１０を通り動力舵取装置５に供給
されるが、第２のポンプ２はサブ通路１１，ドレン通路
１５を介してタンク３に接続され、圧油は第２のポンプ
２，タンク３を循環し、無負荷状態を保たれている。こ
れは、氏油の供給量が小さくとも動力舵取装置５には何
ら影響しないためである。そして、この状態における流
量特性は第３図中実線ａで示され、またこれによる消費
馬力は第４図中破線ａで示され従来（同図中ｂで示す二
点鎖線参照）の約半分以下でよい。なお「第３図中Ｐ，
は第１のポンプの吐出塁、Ｐ２は第２のポンプの吐出量
、Ｐ，十Ｐ２はその合計吐出量と回転数との関係を示す
直線である。また、第１図に示す低速、低圧状態から動
力舵取装置５の作動により負荷が増加し、低速、高圧状
態となると、第２図Ａで示すように、第１の切換バルブ
２２が作動して第２のポンプ２，タンク３間を切離し、
第２のポンプ２を一方向弁１６を介してメイン通路１０
に接続する。

したがって、第２のポンプ２からの圧油はメイン通路１
０１０内で第１のポンプ１からの圧油と合流し、動力舵
敬装置５に供給され、必要な舵取操作補助力を生じさせ
、作動上は何ら支障ない。この負荷が大きいときの流量
特性を第３図中実線ｂで示し、また消費馬力は第４図に
示すように実線ｃとなりこれは従来（同図中ｄで示す一
点鎖線参照）と同一である。勿論、この状態では消費馬
力を低減することはできない。また、ポンプ吐出量が回
転数に伴なつて所定量以上に増加し、しかも動力舵取装
置５が非作動である高速、低圧状態では、第２図Ｂに示
されるように、第２の切換バルブ２０が作動してメイン
通路１０中を流れる第１のポンプ１からの圧油の一部を
タンク３側に逃がし、動力舵取装置５への供給量を一定
に制御する。

このとき、第１の切換バルブ１２は非作動状態であり、
第２のポンプ２からの庄油はサブ通路１１およびドレン
通路１５を経てタンク３に戻る。勿論、その一部はサプ
通路１１と第２の切換バルブ２０を介して蓮適するドレ
ン遍路２８を経てタンク３に戻る。この状態での流量特
性は第３図において実線ａまたはｂと折点Ｘ，Ｙで連続
する実線ｃで示され、また消費馬力は第４図中破線ａで
示すように充分に小さい。さらに、この高速回転時にお
いて、動力舵取装贋５が作動し、高圧状態となると、第
２図Ｃに示すように、第１の切襖バルブも第２の切換バ
ルブ２０と共に作動状態となり、その結果第２のポンプ
２からの圧油が導ぴかれるサブ通路１は前述したように
バイパス通路３０および第２の切換バルブ２０を経てド
レン通路２８に接続され、タンク３側に蓮適する。そし
て、この庄油は一方向弁１６を開放することなくタンク
３側に戻り、一方、メイン通路１０中の第１のポンプ亀
からの圧油の一部もこの第２の切換バルブ２０‘こより
タンク３側に戻り、その結果動力舵取装置６へは一定量
の庄油が供給される。このときの流量特性は第３図中実
線ｃで示され、また消費馬力は第４図中実線ｃに連続す
る実線ｅで示され、これは従来（同図中一点鎖線ｄ）よ
りも約半分でよい。なお、第２図ＡないしＣにおいて、
Ｐ，は第１のポンプ１，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
。

上述した本実施例装置における省エネルギ効果は、第５
図に示す消費馬力とポンプ吐出出力との関係線図からも
明らかとなる。まず、ポンプ回転数が低速回転数である
場合、実線ａで示されるように、無負荷状態では従来（
同図中二点鎖線ｂ参照）よりも約半分の消費馬力でよく
、負荷が増大すると同一となる。

また、高速回転域では、実線ｃで示すように、従来（同
図中一点鎖線ｄ参照）の約半分の消費馬力でよい。

これは高速時には負荷の大小にかかわりなく第１のポン
プ１のみが動力舵取装置５への油圧供給に関与し、第２
のポンプ２は無関係であるためである。第６図ないし第
８図は本発明の他の実施例を示したもので、これらの図
において、第１図と同一部分あるいは相当する部分には
同一番号を付してその説明は省略する。

第６図に示す実施例では、第１の切換バルブ１２の構成
を簡略化しており、そのスプールバルフ１３には単にサ
ブ通路１１とドレン通路１５間を開閉する機能を持たせ
、かつ一方向弁１６をサブ通路１３とメイン通路１０間
に別個に設けている。また、第２の切襖バルブ２０とし
ては、そのスプールバルブ４０の外周３個所に環状癖４
０ａ，４０ｂ７ ４０ｃを有し、かつサブ通路１１側の
圧油をタンク３側に戻すドレン通路４１がメィン通路１
０側のドレン通路２８と別個に設けられている。この場
合、上述した環状簿４０ａ，４０ｂはメイン通路１０と
ドレン通路２８間の開閉動作に関与し、残りの環状溝４
０ｃはサブ通路１１とドレン通路４１間を接続するため
のものである。また、図中４２はスプールバルブ４０の
鞄方向に設けられメイン通路１０と高圧室２３を接続す
る通路である。第７図に示した実施例は、第１の功換バ
ルブ１２を第２の切被バルブ２０内に組込んだ場合を示
し、また第１および第２のポンプ１，２からの圧油をタ
ンク３側へ戻すドレン通路５０およびドレン管路５０ａ
を共通に用いている。

なお、図中５１ａ，５１ｂは第１および第２の切換バル
ブ１２，２０を接続するバイパス孔、５２はサブ通路１
１を一方向弁１６を介してメイン通路１０‘こ接続する
共通通路で、この共通通路５２はメイン遍路１０と第２
の切襖バルブ２０の高圧室２３を接続する役割も有して
いる。第８図に示される実施例では、第２の切換バルブ
２０は二分割されたスプールバルブ６０ａ，６０ｂを有
し、かつ一方のスプールバルブ６０ａの小径部に第１の
切換バルブ１２を構成する環状スプール６１が摺動自在
に絹付けられている。

そして、一方向弁１６はメイン通路１０とサブ通路１１
間に別個に設けられ、また環状スプール６１はその作動
時においてスプールバルブ６０ａ，６０ｂが図中右方向
に移動することにより共に移動されて流路を切換えるも
ので、このときには両バルブ１２，２０間のバイパス通
路は不要となる。なお、上述した各実施例は第１実施例
と以上のような相異点を有するが、その作用効果は略同
一であり、容易に理解されるであろう。また、前述した
各実施例では、第１および第２のポンプー，２のみを用
いて流体機器５への油圧供給を行なう場合について説明
したが、本発明はこれに限定されず、複数のポンプを用
い、１台をメインポンプとし、残りをサブポンプとして
順次メインポンプ側通路に接続あるし、は切離しできる
ように構成したもので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、流体機器への圧力流体供給用として複数台のポン
プを用い、１台のポンプをメインポンプとし、残りのポ
ンプをサブポンプとしてこれらを流路切手奥機構により
流体機器供給通路から選択的に切離すように構成したの
で、簡単な構成にもかかわらず、必要最小限の圧力流体
の供給を行ない、従来ェネルギロスとされていた無駄を
省き、消費馬力をより一層低減して省エネルギ化を果し
、しかも流体機器には何ら影響を与えず、確実な作動状
態を維持できる等の種々優れた効果がある。

また、本発明を特徴づける流路切要機構は圧力感知式と
流量制御式という２種類の切換バルブを巧みに組合わせ
た構成であり、礎造が簡単で、その製造も容易に行なえ
、さらに装置全体の軽量化、コンパクト化を図ることが
期待できるという利点がある。

【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，Ｃは
その作動状態を示す説明図、第３図は流量特性を示す特
性線図、第４図および第５図は消費馬力とポンプ回転数
およびポンプ吐出圧力の関係を示す特性線図、第６図な
いし第８図は本発明の他の実施例を示す系統図である。 １……第１のポンプ、２……第２のポンプ、３・・・・
・・タンク、４・・・・・・流路切襖機構、５・・・・
・・動力舵取装置（流体機器）、１０・・…・メイン通
路、１１・・・…サブ通路、１２・・・・・・第１の切
換バルブ、１５…・・・ドレン通路、１６……一方向弁
、２０・・・・・・弟２の切襖バルブ、２２・・・・・
・オリフィス、２８．．・・・・ドレン通路、２９・・
・・・・リリーフ弁、３０・・・バイパス通路。第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８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のポンプからの圧力流体を流体機
   器に供給するメイン通路と、常時は前記第２のポンプと
   タンクとを接続しかつ前記流体機器側の負荷の増加によ
   り作動して前記第２のポンプ、タンク間を切離し第２の
   ポンプを一方向弁を介して前記メイン通路に接続する第
   １の切換バルブと、前記メイン通路を流れる圧力流体の
   流量が所定値以上になつたときに作動して前記メイン通
   路中の圧力流体の一部をタンクに逃がしかつこの状態に
   おいて前記第１の切換バルブが作動したときに前記第２
   のポンプ、タンク間を接続する第２の切換バルブとを備
   えたことを特徴とする圧力流体供給装置。