(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプケーシングに挿入されるポンプ軸に固定して回転駆動されるとともに、多数のベーンを溝に収容して半径方向に移動可能としてなるロータと、
ポンプケーシング内の嵌装孔に嵌装されて移動変位可能とされ、ロータの外周部との間にポンプ室を形成するとともに、ポンプケーシングとの間に第１と第２の流体圧室を形成するカムリングと、
第１流体圧室にポンプ吐出側通路に設けた主絞りの上流側の圧力を導入し、第２流体圧室に該主絞りの下流側の圧力を導入する吐出流量制御装置とを有し、
吐出流量制御装置が、主絞りの上、下流側の圧力差によって作動し、ポンプ室からの圧力流体の吐出流量に応じて第１流体圧室への供給流体圧を制御する切換弁装置を有してなる可変容量型ポンプにおいて、
ポンプケーシングに固定されてカムリングの側部を閉じるサイドプレート又はカバーの端面に、ポンプ室の吸込領域に開口する吸込ポートを設け、
サイドプレート又はカバーの端面に対するカムリングの摺動面に、第２流体圧室に常時接続される第１の溝に設けるとともに、
サイドプレート又はカバーの端面には吸込ポートに常時接続される第２の溝を設け、
カムリングがポンプ室の容積を小さくする側への移動端側に移動したとき、第１の溝と第２の溝を接続し、第２流体圧室をそれらの溝により吸込ポートに接続可能にすることを特徴とする可変容量型ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の可変容量型ポンプを用いた自動車用油圧パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用油圧パワーステアリング装置等に用いて好適な可変容量型ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用油圧パワーステアリング装置に用いられる可変容量型ポンプは、自動車のエンジンによって駆動され、このエンジンの回転数ひいてはポンプの回転数が高くなるにつれて吐出流量が多くなる。これに対し、自動車用油圧パワーステアリング装置は、停車中や低速走行域で高いアシスト力を必要とする一方、高速走行域では、操舵性や走行安定性の観点からアシスト力を低くすることが望まれる。
【０００３】
そこで、従来技術では、特許文献１に記載の可変容量型ポンプの如くに、ポンプケーシングに挿入されるポンプ軸に固定して回転駆動されるとともに、多数のベーンを溝に収容して反径方向に移動可能としてなるロータと、ポンプケーシング内の嵌装孔に嵌装されて移動変位可能とされ、ロータの外周部との間にポンプ室を形成するとともに、ポンプケーシングとの間に第１と第２の流体圧室を形成するカムリングと、第１流体圧室にポンプ吐出側通路に設けた主絞りの上流側の圧力とポンプ吸込側の圧力とを選択的に導入し、第２流体圧室に主絞りの下流側の圧力とポンプ吸込側の圧力を選択的に導入する吐出流量制御装置を有するようにしている。
【０００４】
ポンプの回転数が低い低速走行域では、吐出流量制御装置の切換弁が原位置に位置し、第１流体圧室をポンプ吸込側に、第２流体圧室をポンプ吐出側で主絞りの下流側に接続する。このため、カムリングは第１流体圧室と第２流体圧室の圧力差によりポンプ室の容積を最大とする側に維持され、ポンプ吐出流量は回転数に比例して増加する。
【０００５】
ポンプの回転数が増加すると、吐出流量制御装置の切換弁が移動し、第１流体圧室に主絞りの上流側を接続し、第２流体圧室をポンプ吸込側に接続する。これにより、カムリングはポンプ室の容積を小さくする側に移動し、ポンプ吐出流量Ｖが、回転数の増加に対し、回転数の増大による流量増加分Ｖ1と、ポンプ室の容積減縮による流量減少分Ｖ2とを相殺し、一定の流量を維持することを図るものである。
【特許文献１】特許3501990
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の可変容量型ポンプでは、ポンプの高回転域で、カムリングがポンプ室の容積を最小とする移動端側に達するとき、ポンプの吐出流量Ｖは、ポンプ室の容積減縮による流量減少分V2が頭打ちになるため、回転数の増大による流量増加分V1だけを得て増加してしまう。従って、高速運転域でのアシスト力が高くなり、操舵感覚は急に軽くなって不安定なる。
【０００７】
本発明の課題は、可変容量型ポンプにおいて、高回転域での吐出流量を一定に維持することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、ポンプケーシングに挿入されるポンプ軸に固定して回転駆動されるとともに、多数のベーンを溝に収容して半径方向に移動可能としてなるロータと、ポンプケーシング内の嵌装孔に嵌装されて移動変位可能とされ、ロータの外周部との間にポンプ室を形成するとともに、ポンプケーシングとの間に第１と第２の流体圧室を形成するカムリングと、第１流体圧室にポンプ吐出側通路に設けた主絞りの上流側の圧力を導入し、第２流体圧室に該主絞りの下流側の圧力を導入する吐出流量制御装置とを有し、吐出流量制御装置が、主絞りの上、下流側の圧力差によって作動し、ポンプ室からの圧力流体の吐出流量に応じて第１流体圧室への供給流体圧を制御する切換弁装置を有してなる可変容量型ポンプにおいて、ポンプケーシングに固定されてカムリングの側部を閉じるサイドプレート又はカバーの端面に、ポンプ室の吸込領域に開口する吸込ポートを設け、サイドプレート又はカバーの端面に対するカムリングの摺動面に、第２流体圧室に常時接続される第１の溝に設けるとともに、サイドプレート又はカバーの端面には吸込ポートに常時接続される第２の溝を設け、カムリングがポンプ室の容積を小さくする側への移動端側に移動したとき、第１の溝と第２の溝を接続し、第２流体圧室をそれらの溝により吸込ポートに接続可能にするようにしたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の可変容量型ポンプを用いた自動車用油圧パワーステアリング装置である。
【発明の効果】
【００１０】
（請求項１）
(a)ポンプの高回転域で、カムリングがポンプ室の容積を最小とする移動端側に達するとき、カムリングの第１の溝とサイドプレート又はカバーの第２の溝が接続され、第２流体圧室をそれらの溝から吸込ポートに接続する。このとき、ポンプの吐出流量Ｖのうち、ポンプ室の容積減縮による流量減少分Ｖ2は頭打ちになる。そして、ポンプ回転数の増大による流量増加分Ｖ1は、吐出通路の主絞りを通過したその下流側に連なる第２流体圧室経由で上述の吸込ポートに還流せしめられる。吸込ポートへの還流量は第1の溝と第２の溝の流路面積の設定により、概ね流量増加分Ｖ1の全量とすることができる。これにより、吐出通路からパワーステアリング装置等の油圧機器へ実際に送給される吐出流量を一定に維持できる。
【００１１】
（請求項２）
(b)上述(a)の可変容量型ポンプを自動車用油圧パワーステアリング装置に適用することにより、高速走行域での吐出流量を一定に維持でき、操舵感覚が急に軽くならずに安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は可変容量型ポンプを示す断面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３はカムリングに設けた第１の溝とカバーに設けた第２の溝を示す模式図、図４は図３のIV−IV線に沿う断面図である。
【実施例】
【００１３】
可変容量型ポンプ１０は、自動車の油圧パワーステアリング装置の油圧発生源となるベーンポンプであり、図１、図２に示す如く、ポンプケーシング１１に挿入されるポンプ軸１２にセレーションにより固定されて回転駆動されるロータ１３を有している。ポンプケーシング１１は、ポンプハウジング１１Ａとカバー１１Ｂをボルト１４で一体化して構成されている。ポンプハウジング１１Ａはロータ１３等のポンプ構成要素を収容するカップ状の凹部空間を備え、カバー１１Ｂはこの凹部空間の開口部を閉塞するようにポンプハウジング１１Ａに組合せされて一体化される。ポンプ軸１２は、ポンプハウジング１１Ａの支持孔１５Ａに設けられた軸受１６Ａ（ブッシュ）と、カバー１１Ｂの支持孔１５Ｂに設けられた軸受１６Ｂ（ブッシュ）に支持される。支持孔１５Ａにはオイルシール１６Ｃが嵌装されている。
【００１４】
ロータ１３は周方向の多数位置のそれぞれに設けた溝１３Ａにベーン１７を収容し、各ベーン１７を溝１３Ａに沿う半径方向に移動可能としている。
【００１５】
ポンプケーシング１１のポンプハウジング１１Ａの嵌装孔２０には、サイドプレート１８、アウターケース１９が積層状態で嵌着され、これらは後述する支点ピン２１によって周方向に位置決めされた状態でカバー１１Ｂにより側方から固定保持されている。支点ピン２１の一端はカバー１１Ｂに装着固定されている。
【００１６】
ポンプケーシング１１のポンプハウジング１１Ａに固定されている上述のアウターケース１９にはカムリング２２が嵌装されている。カムリング２２はカバー１１Ｂによりその側部を閉じられる。カムリング２２は、ロータ１３とある偏心量をもってロータ１３を囲み、サイドプレート１８とカバー１１Ｂの間で、ロータ１３の外周部との間にポンプ室２３を形成する。そして、ポンプ室２３のロータ回転方向上流側の吸込領域には、カバー１１Ｂの端面に設けた吸込ポート２４が開口し、この吸込ポート２４にはハウジング１１Ａ、カバー１１Ｂに設けた吸込通路（ドレン通路）２５Ａを介してポンプ１０の吸込口２６が連通せしめられている。他方、ポンプ室２３のロータ回転方向下流側の吐出領域には、サイドプレート１８の端面に設けた吐出ポート２７が開口し、この吐出ポート２７にはハウジング１１Ａに設けた高圧力室２８Ａ、吐出通路（不図示）を介してポンプ１０の吐出口２９が連通せしめられている。ポンプ室２３が吐出した吐出流体圧力が、吐出ポート２７からパワーステアリング装置（油圧機器）に送給される。
【００１７】
これにより、可変容量型ポンプ１０にあっては、ポンプ軸１２によってロータ１３を回転駆動し、ロータ１３のベーン１７が遠心力でカムリング２２に押し付けられて回転するとき、ポンプ室２３のロータ回転方向上流側では隣り合うベーン１７間とカムリング２２とが囲む容積を回転とともに拡大して作動流体を吸込ポート２４から吸込み、ポンプ室２３のロータ回転方向下流側では隣り合うベーン１７間とカムリング２２とが囲む容積を回転とともに減縮して作動流体を吐出ポート２７から吐出する。
【００１８】
しかるに、可変容量型ポンプ１０は、吐出流量制御装置４０を有している。
吐出流量制御装置４０は、ポンプケーシング１１に固定されている上述のアウターケース１９の鉛直最下部に前述の支点ピン２１を載置し、カムリング２２の鉛直最下部をこの支点ピン２１に支持し、カムリング２２をアウターケース１９内で揺動変位可能としている。
【００１９】
尚、アウターケース１９は第１流体圧室４１を形成する内周面の一部にカムリング２２の外周面に衝接するカムリング揺動規制ストッパ１９Ａを突状形成され、後述するようにポンプ室２３の容積を最大とするカムリング２２の揺動限を規制される。また、アウターケース１９は後述する第２流体圧室４２を形成する内周面の一部にカムリング２２の外周面に衝接するカムリング揺動規制ストッパ１９Ｂを突状形成され、後述するようにポンプ室２３の容積を最小とするカムリング２２の揺動限を規制される。
【００２０】
吐出流量制御装置４０は、カムリング２２とアウターケース１９との間に第１と第２の流体圧室４１、４２を形成している。即ち、第１流体圧室４１と第２流体圧室４２は、カムリング２２とアウターケース１９の間で、支点ピン２１と、その軸対称位置に設けたシール材４３とで分割される。このとき、第１と第２の流体圧室４１、４２は、カムリング２２とアウターケース１９の間の両側方をカバー１１Ｂとサイドプレート１８により区画され、アウターケース１９の前述したカムリング揺動規制ストッパ１９Ａ、１９Ｂにカムリング２２が衝合したときに、ストッパ１９Ａの両側に分離される第１流体圧室４１同士を連絡する連絡溝、ストッパ１９Ｂの両側に分離される第２流体圧室４２同士を連絡する連絡溝をサイドプレート１８に備える。
【００２１】
また、吐出流量制御装置４０は、ポンプケーシング１１を構成するポンプハウジング１１Ａの吐出口２９内であって、カムリング２２を挟んで第１流体圧室４１の反対側にばね押え５０を螺着し、ばね押え５０が支持する付勢手段としてのばね５１をアウターケース１９に設けた連絡孔５２に通してカムリング２２の外面に衝接している。ばね５１はカムリング２２をロータ１３の外周部との間でポンプ室２３の容積（ポンプ容量）を最大とする方向へ付勢する。ばね押え５０は、連絡孔５２を収容する空洞を備えるとともに、吐出口２９の一部を構成する１個以上の吐出孔５３を備えた円筒中空体からなる。
【００２２】
吐出流量制御装置４０は、吐出通路（不図示）の中間部に主絞り５４を設ける。主絞り５４は、ポンプハウジング１１Ａに固定のアウターケース１９内で揺動変位するカムリング２２の側部を閉じるカバー１１Ｂの第２流体圧室４２に臨む端面に開口するように穿設される孔部５４Ａと、この孔部５４Ａの開口端の第２流体圧室４２に対する開口面積をカムリング２２の揺動に応じて変化させるカムリング２２の側部５４Ｂとにより構成される。そして、(1)ポンプ室２３の容積を最小とする方向への揺動変位をカムリング２２に与える第１流体圧室４１に、主絞り５４の上流側の圧力とポンプ吸込側の圧力を選択的に後述する切換弁装置６０を介して導入し、(2)ポンプ室２３の容積を最大とする方向への揺動変位をカムリング２２に与える第２流体圧室４２に、主絞り５４の下流側の圧力を導入する。第１流体圧室４１と第２流体圧室４２に作用する圧力のバランスによって、カムリング２２をばね５１の付勢力に抗して移動させ、ポンプ室２３の容積を変化させてポンプ１０の吐出流量を制御する。
【００２３】
ここで、吐出流量制御装置４０は、主絞り５４の上、下流側の圧力差によって作動し、ポンプ室２３からの圧力流体の吐出流量に応じて第１流体圧室４１への供給流体圧を制御する切換弁装置６０を有する。具体的には、切換弁装置６０は、第１流体圧室４１に接続された連絡路６１と吐出通路（不図示）の主絞り５４より上流側の連絡路６７との間に介装され、連絡路６１に設けた絞り６１Ａとの連携により、ポンプ１０の低回転域では第１流体圧室４１を連絡路６７に対して閉じ、高回転域では第１流体圧室４１を連絡路６７に接続する。
【００２４】
尚、切換弁装置６０は、ポンプハウジング１１Ａに穿設した弁格納孔６２にスプリング６３、切換弁６４を収容し、スプリング６３で付勢される切換弁６４をポンプハウジング１１Ａに螺着したキャップ６５で担持している。切換弁６４は、弁格納孔６２に密に摺接する弁体６４Ａ、及び切換弁体６４Ｂを備え、弁体６４Ａの一端側に設けた加圧室６６Ａに吐出通路（不図示）の主絞り５４より上流側の連絡路６７を連通し、切換弁体６４Ｂの他端側に設けたスプリング６３が格納されている背圧室６６Ｂに吐出通路（不図示）の主絞り５４より下流側の連絡路６８を第２流体圧室４２を介して連通している。また、弁体６４Ａと切換弁体６４Ｂの間のドレン室６６Ｃには前述した吸込通路（ドレン通路）２５Ａが貫通して形成され、タンクに連絡される。弁体６４Ａは、前述の連絡路６１を開閉可能としている。即ち、ポンプ１０の吐出圧力が低い低回転域では、スプリング６３の付勢力により切換弁６４を図２に示す原位置に設定し、弁体６４Ａにより加圧室６６Ａを第１流体圧室４１への連絡路６１に対して閉じ、ドレン室６６Ｃを第１流体圧室４１への連絡路６１に導通させ、結果として第１流体圧室４１にポンプ吸込側の圧力を導入する。ポンプ１０の中高回転域では、加圧室６６Ａに加えられる連絡路６７の高圧流体により切換弁６４を移動させ、弁体６４Ａにより加圧室６６Ａを第１流体圧室４１への連絡路６１に対して開き、連絡路６７から加圧室６６Ａに加えられている主絞り５４の上流側の高圧流体を第１流体圧室４１に導入する。尚、連絡路６７には絞り６７Ａが設けられ、主絞り５４の上流側からの脈動を吸収可能とする。
【００２５】
しかるに、吐出流量制御装置４０にあっては、図３、図４に示す如く、サイドプレート１８の端面に対するカムリング２２の摺動面に、第２流体圧室４２に常時直に連通して接続される第１の溝８１を設ける。また、サイドプレート１８の端面には、吸込ポート２４に直に連通して常時接続される第２の溝８２を設ける。そして、カムリング２２がポンプ室２３の容積を小さくする側への移動端側に移動したとき、第１の溝８１と第２の溝８２を接続し、第２流体圧室４２をそれらの溝８１、８２により吸込ポート２４に接続する。
【００２６】
従って、吐出流量制御装置４０を用いたポンプ１０の吐出流量特性は以下の如くになる。
(1)ポンプ１０の回転数が低い自動車の低速走行域では、ポンプ室２３から吐出されて切換弁装置６０の加圧室６６Ａに及ぶ流体の圧力が未だ低く、切換弁６４は原位置に位置し、切換弁６４は加圧室６６Ａを第１流体圧室４１への連絡路６１に対して閉じ、ドレン室６６Ｃを第１流体圧室４１への連絡路６１に対して閉じる。このため、主絞り５４の上流側の圧力は第１流体圧室４１に供給されず、第２流体圧室４２には主絞り５４の下流側の圧力が印加される。このため、カムリング２２は第１流体圧室４１と第２流体圧室４２の圧力差とばね５１の付勢力によりポンプ室２３の容積を最大とする側に維持され、ポンプ１０の吐出流量は、回転数に比例して増加する。
【００２７】
(2)ポンプ１０の回転数の増加により、ポンプ室２３から吐出されて切換弁装置６０の加圧室６６Ａに及ぶ流体の圧力が高くなると、切換弁装置６０はスプリング６３の付勢力に抗して切換弁６４を移動させて加圧室６６Ａを第１流体圧室４１への連絡路６１に対して開く。これにより、第１流体圧室４１の圧力が上がり、カムリング２２はポンプ室２３の容積を小さくする側に移動していく。従って、ポンプ１０の吐出流量は、回転数の増加に対し、回転数の増加による流量増加分と、ポンプ室２３の容積減縮による流量減少分とを相殺し、一定の流量を維持する。
【００２８】
(3)ポンプ１０の回転数が更に増加するポンプ１０の高回転域で、カムリング２２がポンプ室２３の容積を最小とする移動端側に達すると、カムリング２２の揺動により、カムリング２２の第１の溝８１とサイドプレート１８の第２の溝８２が接続され、第２流体圧室４２をそれらの８１、８２から吸込ポート２４に接続する。このとき、ポンプ吐出流量Ｖのうち、ポンプ室２３の容積減縮による流量減少分Ｖ2は頭打ちになっている一方において、ポンプ回転数の増大による流量増加分Ｖ1は、吐出通路の主絞り５４を通過したその下流側に連なる第２流体圧室４２経由で上述の吸込ポート２４に還流せしめられることになる。この吐出経路（第２流体圧室４２）から吸込ポート２４への還流量は、第１の溝８１と第２の溝８２の流路面積の設定により、概ね流量増加分Ｖ1の全量とすることができる。これにより、吐出通路からパワーステアリング装置へ実際に送給される吐出流量は一定に維持される。
【００２９】
尚、ポンプ１０にあっては、高圧力室２８Ａと吸込通路（ドレン通路）２５Ａと、ドレン室６６Ｃの間に、ポンプ吐出側での過大流体圧をリリーフする切換弁としてのリリーフ弁７０を有している。また、ポンプ１０は、吸込通路２５Ａからポンプ軸１２の軸受１６Ｂに向かう潤滑油供給路７１をカバー１１Ｂに穿設し、ポンプ軸１２の軸受１６Ａまわりから吸込通路２５Ｂに戻る潤滑油戻り路７２（不図示）をポンプハウジング１１Ａに穿設してある。
【００３０】
本実施例によれば、以下の作用効果を奏する。
(a)ポンプ１０の高回転域で、カムリング２２がポンプ室２３の容積を最小とする移動端側に達するとき、カムリング２２の第１の溝８１とサイドプレート１８の第２の溝８２が接続され、第２流体圧室４２をそれらの溝８１、８２から吸込ポート２４に接続する。このとき、ポンプ１０の吐出流量Ｖのうち、ポンプ室２３の容積減縮による流量減少分Ｖ2は頭打ちになる。そして、ポンプ回転数の増大による流量増加分Ｖ1は、吐出通路の主絞り５４を通過したその下流側に連なる第２流体圧室４２経由で上述の吸込ポート２４に還流せしめられる。吸込ポート２４への還流量は第１の溝８１と第２の溝８２の流路面積の設定により、概ね流量増加分Ｖ1の全量とすることができる。これにより、吐出通路からパワーステアリング装置等の油圧機器へ実際に送給される吐出流量を一定に維持できる。
【００３１】
(b)上述(a)の可変容量型ポンプ１０を自動車用油圧パワーステアリング装置に適用することにより、高速走行域での吐出流量を一定に維持でき、操舵感覚が急に軽くならずに安定する。
【００３２】
尚、上記実施例では、第２の溝８２をサイドプレート１８の端面に設けたが、カバー１１Ｂの端面に設けても良い。この場合、第１の溝８１は、該カバー１１Ｂの端面に対するカムリング２２の摺動面に設けられる。
【００３３】
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は可変容量型ポンプを示す断面図である。
【図２】図２は図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】図３はカムリングに設けた第１の溝とカバーに設けた第２の溝を示す模式図である。
【図４】図４は図３のIV−IV線に沿う断面図ある。
【符号の説明】
【００３５】
１０  可変容量型ポンプ
１１  ポンプケーシング
１１Ａ  ポンプハウジング
１１Ｂ  カバー
１２  ポンプ軸
１３  ロータ
１３Ａ  溝
１７  ベーン
１８  サイドプレート
１９  アウターケース
２０  嵌装孔
２２  カムリング
２３  ポンプ室
４０  吐出流量制御装置
４１  第１流体圧室
４２  第２流体圧室
５４  絞り
６０  切換弁装置
８１  第１の溝
８２  第２の溝
【図１】
0004769126.tif 000002
【図２】
0004769126.tif 000003
【図３】
0004769126.tif 000004
【図４】
0004769126.tif 000005