(57)【要約】【課題】負荷側の必要な流量に合わせて、任意に吐出量を制御でき、エネルギーロスを少なくすることである。【解決手段】ボディ１に、偏心量を可変にしたカムリング４を組み込み、このカムリングの偏心量に応じて吐出量が変化する構成にした可変容量型ベーンポンプにおいて、軸方向に移動可能なロッド４７を備えたソレノイド４８と、このソレノイドを制御するコントローラ５１とを備えるとともに、上記ロッドの推進力をカムリングに伝達させる構成にし、上記コントローラが、ソレノイドへの通電量を制御することにより、カムリングの偏心量を制御する構成にした。【選択図】  図１
2004218528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディに、偏心量を可変にしたカムリングを組み込み、このカムリングの偏心量に応じて吐出量が変化する構成にした可変容量型ベーンポンプにおいて、軸方向に移動可能なロッドを備えたソレノイドと、このソレノイドを制御するコントローラとを備えるとともに、上記ロッドの推進力をカムリングに伝達させる構成にし、上記コントローラが、ソレノイドへの通電量を制御することにより、カムリングの偏心量を制御する構成にした可変容量型ベーンポンプ。
【請求項２】
ボディに、偏心量を可変にしたカムリングを組み込み、このカムリングの偏心量に応じて吐出量が変化する構成にした可変容量型ベーンポンプを用いたパワーステアリング装置において、軸方向に移動可能なロッドを備えたソレノイドと、このソレノイドを制御するコントローラとを備えるとともに、上記ロッドの推進力をカムリングに伝達させる構成にし、このコントローラに、車両の走行状況を検出する走行状況検出センサを接続し、上記コントローラは、上記走行状況検出センサの出力信号に応じて上記ソレノイドへの通電量を制御することにより、カムリングの偏心量を制御する構成にしたパワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、可変容量型ベーンポンプと、このベーンポンプを用いたパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、車両のパワーステアリング装置用ポンプとして、可変容量型のベーンポンプが用いられることがある（特許文献１参照）。
従来から用いられている可変容量型ベーンポンプは、具体的には、図２に示すように、ボディ１に形成したボア２の中に、図示しないサイドプレートに積層した状態でアダプタリング３を組み込み、このアダプタリング３の内側には、カムリング４を組み込んでいる。そして、このカムリング４を、ピン５を支点にして回動可能にしている。
【０００３】
さらに、ピン５に対して、位相をずらした位置には、シール部材６を設けている。このシール部材６と上記ピン５によって、カムリング４とアダプタリング３との間に、第１圧力室７と第２圧力室８とを区画形成している。
なお、これら第１圧力室７および第２圧力室８の容量は、上記カムリング４の回動位置に応じて変化するようにしている。
【０００４】
上記カムリング４の内側には、ローター９を設けている。このローター９は、図示していないエンジンに連係させた駆動軸１０に固定している。したがって、エンジンを作動させて、駆動軸１０を回転させると、この駆動軸１０と一体となってローター９が回転する。
また、上記ローター９には、複数のスリット１１を形成するとともに、各スリット１１にベーン１２を組み込んでいる。これらベーン１２は、半径方向に出没可能に組み込まれていて、ローター９の回転による遠心力およびベーン１２内側に位置する背圧孔の背圧により、スリット１１から突出する。そして、ベーン１２の先端をカムリング４の内周に押し付けることにより、各ベーン１２間に複数のポンプ室１３が形成されるようにしている。
【０００５】
上記カムリング４は、その内周を駆動軸１０に対して偏心させているために、駆動軸１０とともにローター９が回転すると、この回転に伴って各ポンプ室１３の容量も変化する。そして、この回転に応じて容量が拡大するポンプ室１３を吸い込み側とし、この拡大するポンプ室１３に作動油が吸い込まれる。また、回転とともに容量が縮小するポンプ室１３を吐出側とし、この縮小するポンプ室１３から作動油が吐出される。なお、図２において、ローター９が左回転するときに、右上側から左上側の範囲に位置するポンプ室１３が吸い込み側となり、左下側から右下側の範囲に位置するポンプ室１３が吐出側となる。そして、それぞれに対応する位置に設けた吸い込みポート１４と、吐出ポート１５とを破線で示している。
【０００６】
また、上記ボディ１には、カムリング４の位置を調整する位置調整機構Ａを設けている。この位置調整機構Ａは、ボディ１に形成した組み込み穴１６にプランジャ１７とスプリング１８とを組み込み、第１流体室１９を形成している。プランジャ１７の先端側であるアダプタリング３側には、通孔１７ａを形成し、第１流体室１９とボア２側に形成した第２流体室２０とを連通させる。この第２流体室２０は、吐出流路２２を介して、パワーステアリング機構ＰＳへ圧油を供給するようにしている。
【０００７】
上記プランジャ１７の、後端側の上記第１流体室１９の外部には、絞り孔２１を形成し、ポンプの吐出ポート１５に接続したポンプ吐出流路２３を、この絞り孔２１を介して第１流体室１９に接続している。
また、上記プランジャ１７の先端にはプッシュピン２４を連係し、このプッシュピン２４をカムリング４に当接させ、スプリング１８の弾性力によってカムリング４をアダプタリング３の左側に押し付けている。
この状態から、カムリング４がピン５を支点にして右回りに回動すると、プッシュピン２４を右方向に移動させ、その結果、プランジャ１７がポンプ吐出流路２３の開口に対応する絞り孔２１を狭くする。すなわち、上記絞り孔２１は、上記プランジャ１７の移動量に応じて、その開口面積を変化させる可変オリフィスを構成している。
【０００８】
一方、ボディ１には、カムリング４の移動を制御する制御バルブＢを設けている。
この制御バルブＢは、図に示すように、ボディ１に設けた組み付け穴２５の中に、スプリング２６と、このスプリング２６によって、図における左方向に付勢されたスプール２７とを備えている。このスプール２７は、第１ランド部２８と第２ランド部２９とを備え、第１ランド部２８の左側には、第１パイロット室３０を形成し、第２ランド部２９の右側には第２パイロット室３１を形成している。また、第１ランド部２８と第２ランド部２９との間には、ドレン室３２を形成し、タンクＴへ連通させている。
【０００９】
上記第１パイロット室３０は、第１パイロット通路３３を接続し、高圧側ポンプ室１３ａの吐出圧を第１パイロット室３０に導くようにしている。
また、上記第２パイロット室３１には、第２パイロット通路３４を介して上記位置調整機構Ａの下流側すなわち絞り孔２１下流側の圧力を導いている。
さらに、図２の状態において、上記第１ランド部２８に対応する部分に、絞り溝３５を形成し、第２ランド部２９の位置に絞り溝３６を形成している。そして、絞り溝３５は、第１通路３７を介して第１圧力室７に連通し、上記絞り溝３６は、第２通路３８を介して第２圧力室８に連通している。
【００１０】
ただし、図示の状態では、上記絞り溝３５は、ドレン室３２に連通している。この状態から、スプール２７が図面における右方向に移動すると、第１パイロット通路３３と第１通路３７が連通し、高圧側ポンプ室１３ａの吐出圧が第１圧力室７に導かれることになる。一方、絞り溝３６が、上記ドレン室３２と連通して、第２通路３８がドレン室３２と連通するので、第２圧力室８の圧力がタンクＴへ逃げることになる。
なお、図中、符号４０の絞りは、上記第２パイロット室３１の圧力が高くなりすぎて、その圧力をスプール２７内の通路を介してタンクＴへ逃がす必要が生じたときにも、負荷側への供給流量がタンクＴへ流れ込んで、パワーステアリング機構ＰＳへ供給流量が不足してしまうことを防止している。
【００１１】
次に、この従来のベーンポンプの作用を説明する。
まず、駆動源によってローター９を回転させると、遠心力およびベーン１２の内側に位置する背圧孔の背圧によってベーン１２が突出し、複数のポンプ室１３が形成される。そして、ポンプ室１３のうちローター９の回転によって容量が拡大する吸い込み側ポンプ室１３ｂに作動油が吸い込まれて、この吸い込み側ポンプ室１３ｂに吸い込まれた作動油が、ローター９の回転にともなって圧縮され、高圧側のポンプ室１３ａからポンプ吐出流路２３に吐出される。
【００１２】
ポンプ吐出流路２３に吐出された吐出油は、絞り孔２１を通過し、吐出流路２２を介して負荷であるパワーステアリング装置ＰＳに供給される。
このようにして高圧側ポンプ室１３ａから吐出された圧油がパワーステアリング装置ＰＳに供給されると、絞り孔２１の前後に圧力差が生じる。そして、この絞り孔２１の上流側の圧力は、高圧側ポンプ室１３ａからの吐出圧であるが、この吐出圧は、上記第１パイロット通路３３を介して制御バルブＢの第１パイロット室３０に導かれ、絞り孔２１の下流側の圧力が、第２パイロット通路３４を介して制御バルブＢの第２パイロット室３１に導かれる。
【００１３】
したがって、上記制御バルブＢのスプール２７には、第１パイロット室３０のパイロット圧による図面右方向の推力と、第２パイロット室３１のパイロット圧およびスプリング２６の弾性力による図面左方向の推力とが作用する。そして、これら推力のバランスする位置にスプール２７が移動することになる。
【００１４】
上記絞り孔２１の前後の差圧は、そこを通過する流量に比例するため、吐出量の少ない低回転時は、絞り孔２１前後に生じる差圧も小さい。そのため、制御バルブＢは、スプリング２６によって、図２に示す最大偏心位置を保つ。つまり、ポンプが低回転している間は、ポンプ室１３の容量に変化がないので、吐出ポート１５から吐出される流量は、図３に示すようにポンプの回転数に比例する。
【００１５】
上記の状態からポンプ回転数が上昇し、ポンプ吐出量が増大すると、絞り孔２１前後の差圧も大きくなる。そして、この差圧によってスプール２７に作用する右方向の推力が、スプリング２６のイニシャル弾性力よりも大きくなると、このスプール２７が右方向に移動する。その結果、第１パイロット室３０と第１通路３７とが連通し、高圧側ポンプ室１３ａと同じ圧力が第１圧力室７に導入される。また、このとき第２圧力室８が、第２通路から、絞り溝３６、ドレン室３２を介してタンクＴに連通する。
したがって、カムリング４は、第１圧力室７と第２圧力室８との差圧により発生する力によって、位置調整機構Ａのスプリング１８の弾性力と釣り合う位置まで回動する。
【００１６】
上記のようにして、カムリング４が右方向に回動すると、ポンプ室１３の容積変化量が小さくなり、ローター９の一回転当たりの押しのけ容積も減る。ポンプの吐出量というのは、ローター９の一回転当たりの押しのけ容積に、その回転数をかけあわせたものであるため、ローター９の回転数がある程度上昇してきた時点、例えば回転数Ｎ１（図３参照）で、その一回転当たりの押しのけ容積が徐々に小さくなる。このように、回転数の上昇に伴って一回転当たりの押しのけ容積が小さくなれば、吐出量は、ローター９の回転数に比例しなくなる。
【００１７】
この吐出量に対するカムリング４の偏心量の制御を、制御バルブＢ、第１，第２圧力室７、８の圧力および絞り孔２１によって行うようにしている。したがって、制御バルブＢや位置調整機構Ａのスプリング２６や１８の弾性力などの設定に応じて、ポンプ運転中のカムリング４の偏心量を制御することができる。例えば、図４に示すように、ある回転数、すなわち、回転数Ｎ１を超えた時点から、その吐出量を一定に保つこともできる。また、上記絞り孔２１が回転数Ｎ１を超えてから開度を減少させる可変絞りの場合には、一点鎖線で示したグラフｂのように回転数Ｎを超えると、吐出量を減少させるといったドルーピング特性を実現することもできる（特許文献１参照）。
【００１８】
【特許文献１】
特開２０００−１６１２４９号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなベーンポンプでは、図３に示すように、回転数が一定値以上になったときに、吐出量を一定にしたり、多少落としたりするというような流量特性を作ることができる。しかし、この特性は、位置調整機構Ａのスプリング１８や制御バルブＢのスプリング２６の、イニシャル弾性力や、上記位置調整機構Ａに形成した絞り孔２１の大きさなどによって固定的に決まってしまう。
【００２０】
例えば、ベーンポンプを、エンジンを駆動源としてパワーステアリング装置に用いた場合、操舵していないときには、パワーステアリング機構側では、ほとんど流量を必要としない。また、エンジン回転数が高い高速走行時には、低速走行時に比べて流量を必要としない。
しかし、図３に示すような特性では、操舵の有り無しにかかわらず、エンジンの回転数に応じた吐出量があるので、非操舵時や、高回転時には、流量を無駄にしていた。
【００２１】
この発明の目的は、例えば、パワーステアリング機構などの負荷側の必要な流量に合わせて、任意に吐出量を制御でき、エネルギーロスを少なくする可変容量型ベーンポンプを提供することである。
また、別の目的は、そのベーンポンプを用いて、エネルギーロスの少ないパワーステアリング装置を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ボディに、偏心量を可変にしたカムリングを組み込み、このカムリングの偏心量に応じて吐出量が変化する構成にした可変容量型ベーンポンプにおいて、軸方向に移動可能なロッドを備えたソレノイドと、このソレノイドを制御するコントローラとを備えるとともに、上記ロッドの推進力をカムリングに伝達させる構成にし、上記コントローラが、ソレノイドへの通電量を制御することにより、カムリングの偏心量を制御する構成にした点に特徴を有する。
【００２３】
第２の発明は、ボディに、偏心量を可変にしたカムリングを組み込み、このカムリングの偏心量に応じて吐出量が変化する構成にした可変容量型ベーンポンプを用いたパワーステアリング装置において、軸方向に移動可能なロッドを備えたソレノイドと、このソレノイドを制御するコントローラとを備えるとともに、上記ロッドの推進力をカムリングに伝達させる構成にし、このコントローラに、車両の走行状況を検出する走行状況検出センサを接続し、上記コントローラは、上記走行状況検出センサの出力信号に応じて上記ソレノイドへの通電量を制御することにより、カムリングの偏心量を制御する構成にした点に特徴を有する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１に、この発明のベーンポンプを用いたパワーステアリング装置の実施例を示す。
図１は、ベーンポンプ部分の断面図である。
この実施例のベーンポンプはローター９に対してカムリング４の偏心量を調整することによりポンプ室１３の容量を変化させて、吐出量を変化させる可変容量型ポンプであり、図１に示すベーンポンプの構成要素のうち、上記従来例と同様の構成要素には、図２と同じ名称と符号を付け、それらの説明は省略する。
【００２５】
図１に示すこの実施例のベーンポンプは、アダプタリング３に一対の支持部材４１を設け、この支持部材４１によって、カムリング４を支持するとともに、カムリング４の外周に第１室４２と、第２室４３とを区画形成している。
そして、カムリング４は、上記支持部材４１に支持された状態を保ちながら、図中、左右方向に移動することによって、カムリング４のローター９の中心に対する偏心量を変化させる構成にしている。
【００２６】
また、この実施例のベーンポンプは、従来例の制御バルブＢを備えずに、ポンプ吐出流路２３を直接パワーステアリング機構ＰＳに接続し、ポンプ吐出流路２３の途中には、リリーフバルブ４４を介してタンクＴに接続するタンク流路４５を接続している。なお、図中、符号４６は、このベーンポンプの吸い込みポート１４につながる吸い込み側流路である。
このように、上記第１室４２および第２室４３には、圧力を導いていないため、上記カムリング４の移動は、従来例のように、その外周に導かれた圧力によって行われるのではない。
【００２７】
そこで、この実施例のベーンポンプは、カムリング４を左右方向へ移動させる手段として、移動するロッド４７を備えたソレノイド４８を備えている。
上記ロッド４７の先端をカムリング４の外周に固定している。ここでは、ロッド４７の先端を直接カムリング４の外周に固定しているが、これらの間に、連係部材を介してもかまわない。また、ロッド４７の後端には、スプリング４８の弾性力を作用させている。このスプリング４８は、上記ロッド４７に、図中、左方向への弾性力を作用させていて、ソレノイド４８が非通電状態のとき、図示の位置を保つことができる程度の弾性力を備えている。
【００２８】
一方、ソレノイド４８に通電したときには、上記スプリング４８の弾性力に抗してロッド４７が、ソレノイド４８側に引き寄せられて移動し、その結果、カムリング４が図の右側へ移動する。このときのロッド４７の移動量は、ソレノイド４８の通電量に応じて変化するようにしている。すなわち、上記ソレノイド４８の通電量を制御すれば、カムリング４の移動量を制御することができ、その偏心量を制御することができる。その結果、ベーンポンプの吐出量を制御することができる。
ただし、ソレノイドやスプリングの位置などによっては、通電時にロッド４７が、図示の状態となり、非通電時には、偏心量を最小にする構成を実現することもできるが、この発明のベーンポンプとしてはどちらの構成を用いてもよい。また、プッシュ・プル型のソレノイドを用いることもできる。
【００２９】
また、ソレノイド４８にはドライバ５０を接続し、このドライバ５０をコントローラ５１で制御するようにしている。さらに、コントローラ５１には、この発明の車両の走行状況検出センサである舵角センサ５２および車速センサ５３を接続している。上記コントローラ５１は、これらのセンサの検出結果に応じて、ソレノイド４８の通電量を制御するようにしている。
なお、図１において、符号５４，５５は、それぞれ、第１室４２、第２室４３を、タンク流路４５に連通させる通路である。上記第１室４２および第２室４３が密閉されていて圧力がこもってしまうと、カムリング４がスムーズに移動できなくなってしまうので、それを防ぐために設けた通路５４，５５である。
【００３０】
以下に、この装置の作用を説明する。
上記コントローラ５１からの指令に基づいて、ソレノイド４８が非通電状態のときには、上記カムリング４は、図１の状態であり、１回転当たりの押しのけ容積は最大である。そして、ソレノイド４８への通電量を増加させると、それに伴って、ピストン４７が右方向へ移動し、カムリング４も移動する。従って、カムリング４のローター９の中心に対する偏心量が小さくなり、上記押しのけ容積が減少し、吐出量も減少する。ただし、ポンプの吐出量は、一回転当たりの押しのけ容積と回転数との積である。そのため、カムリングの偏心量によって、押しのけ容積を少なくしても、回転数が高ければ吐出量は多くなる。
【００３１】
そして、この実施例のベーンポンプでは、上記カムリング４の偏心量を、回転数とは関わりなく、ソレノイド４８への通電量によって制御することが可能である。そのため、カムリング４の偏心量と、回転数との組み合わせによって、様々なポンプ特性を実現することができる。
例えば、押しのけ容積が一定のベーンポンプなら、その吐出量は回転数に比例して増加するが、上記ソレノイド４８によってカムリング４の位置を制御し、押しのけ容積が回転数に反比例するように制御できれば、例えば、回転数に関わりなく、一定の吐出量を得ることができる。あるいは、所定の回転数に達した時点で、偏心量を変更して、回転数に対する吐出量の傾きを変えることもできる。
【００３２】
また、上記コントローラ５１が、舵角センサ５２や、車速センサ５３の出力信号に応じて、ソレノイド４８の制御を行い、カムリング４の偏心量を調整することによって、パワーステアリング機構ＰＳに無駄な流量を供給せず、しかも必要な時に流量が不足しないようにすることができる。
例えば、パワーステアリング機構ＰＳでは、車両の高速走行時は、低速走行時よりも、必要な圧油量は少ないし、操舵していないときには、スタンバイ流量として、さらに、少ない最低限の流量で足りる。そこで、コントローラ５１が、車速センサ５３の検出信号に基づいて低速走行中か、高速走行中かを判断し、舵角センサ５２の検出信号に基づいて操舵されているかどうかを判断し、ソレノイド４８によってカムリングの偏心量を調整する。
【００３３】
高速走行時には、ソレノイド４８への通電量を多くし、カムリング４を右へ移動させ、流量を落とし、パワーステアリング機構ＰＳに、無駄な流量を供給しないようにすることができる。
もちろん、舵角や、車速によって、必要と判断した場合には、偏心量を大きくして、流量を増やすこともできる。
また、同じ車速でも、操舵しているときと、していない時に、あるいは、操舵速度など、操舵のし方によって、供給する流量を変化させることもできる。
【００３４】
なお、この実施例では、上記舵角センサ５２および、車速センサ５３が、この発明の車両の走行状況検出センサである。ただし、走行状況検出センサは、上記のものに限らない。舵角速度センサや、操舵トルクセンサなど、操舵状況を検出する他のセンサを用いることもできる。要するに、上記走行状況検出センサは、パワーステアリング機構ＰＳの必要流量に影響を与える車両状況を検出するセンサである。
【００３５】
この実施例ではカムリング４をロッド４７の軸方向に、往復移動させて、偏心量を変化させるようにしているが、従来例のように、カムリング４を回動させることによって、偏心量を変化させる構成にすることもできる。その場合には、回動中心をピンなどで固定する必要がある。さらに、この場合には、ソレノイド側のロッド４７の往復運動を、カムリングの回動に変換するための連係部材を、ロッド４７とカムリング４との間に設ける必要がある。
また、上記実施例は、この発明のベーンポンプを用いたパワーステアリング装置の例であるが、上記ベーンポンプは、パワーステアリング装置だけでなく、様々な流量特性を必要とするところで、有用である。
【００３６】
【発明の効果】
第１の発明によれば、ベーンポンプの流量特性を必要に応じて変化させることができる。
第２の発明では、パワーステアリング機構に、必要流量だけを供給することができる。特に、高速走行時や非操舵時など、多くの流量を必要としない場合にも、供給流量を絞って、エネルギーロスを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のパワーステアリング装置のポンプと油圧回路を示した図である。
【図２】従来例のパワーステアリング装置のポンプと油圧回路を示した図である。
【図３】従来例のベーンポンプの、回転数に対する吐出流量の関係を表したグラフである。
【符号の説明】
１        ボディ
４        カムリング
１３      ポンプ室
４７      ロッド
４８      ソレノイド
５１      コントローラ
５２      舵角センサ
５３      車速センサ
【図１】
2004218528.tif 000003
【図２】
2004218528.tif 000004
【図３】
2004218528.tif 000005