(57)【要約】【課題】  ポンプ吐出圧のリリーフ応答性が高い可変容量ベーンポンプを提供する。【解決手段】  作動流体の導入によってカムリング３１をロータ２５に対する偏心量が減少する方向と増大する方向にそれぞれ押圧する第一、第二カム室３８、３９と、この第二カム室３９から作動流体をドレンさせるドレン通路４０と、流量検出オリフィス３５の前後差圧に応動して第二カム室３９からドレン通路４０を通してドレンする作動流体の流量を制御する制御バルブ３６とを備える可変容量ベーンポンプ２０において、第二カム室３９から作動流体をドレンさせるリリーフ通路６０を備え、このリリーフ通路６０にリリーフバルブ６１を介装し、このリリーフバルブ６１は第二カム室３９の圧力を受けて移動するボール６２を備え、このボール６２が第二カム室３９の圧力が上昇するのに伴ってリリーフ通路６０を開いて第二カム室３９から作動流体をドレンさせる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するロータから摺動可能に突出する複数のベーンと、この各ベーンの先端部を摺接させてポンプ室を画成するカムリングと、このポンプ室から吐出される作動流体を導くポンプ吐出通路と、このポンプ吐出通路に介装される流量検出オリフィスと、作動流体の導入によって前記カムリングを前記ロータに対する偏心量が減少する方向と増大する方向にそれぞれ押圧する第一、第二カム室と、この第二カム室から作動流体をドレンさせるドレン通路と、前記流量検出オリフィスの前後差圧に応動して前記第二カム室からこのドレン通路を通してドレンする作動流体の流量を制御する制御バルブとを備える可変容量ベーンポンプにおいて、
前記第二カム室から作動流体をドレンさせるリリーフ通路を備え、このリリーフ通路にリリーフバルブを介装し、このリリーフバルブは前記第二カム室の圧力を受けて移動する弁体を備え、この弁体が第二カム室の圧力が上昇するのに伴ってリリーフ通路を開いて第二カム室から作動流体をドレンさせることを特徴とする可変容量ベーンポンプ。
【請求項２】
前記リリーフバルブは前記第二カム室の圧力が導かれる圧力室と、この圧力室に面して開口するバルブシートと、このバルブシートに着座する弁体と、この弁体を前記バルブシートに押し付けるリリーフスプリングとを備え、前記圧力室に導かれる前記第二カム室の圧力が設定値を超えて上昇するのに伴って前記弁体が前記バルブシートから離れて前記リリーフ通路を開通させることを特徴とする請求項１に記載の可変容量ベーンポンプ。
【請求項３】
前記リリーフバルブは前記弁体を摺動可能に案内するガイド部を備えたことを特徴とする請求項２に記載の可変容量ベーンポンプ。
【請求項４】
前記弁体に前記ガイド部に摺接するＯリングを介装したことを特徴とする請求項３に記載の可変容量ベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のパワーステアリングの駆動源等に用いられる可変容量ベーンポンプの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の可変容量ベーンポンプとして、図３に示すものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
これについて説明すると、ベーンポンプは、ロータに対するカムリング１の偏心量を変えることによってポンプ容量を変化させ、その吐出流量が制御されるものである。
【０００４】
ベーンポンプは、カムリング１内の吸込領域と吐出領域が吸込通路２とポンプ吐出通路３にそれぞれ接続されるとともに、ポンプ吐出通路３にはポンプ吐出口４の上流側に流量検出オリフィス５が介装され、この流量検出オリフィス５の前後差圧によって制御バルブ６を作動させるようになっている。
【０００５】
カムリング１はカムスプリング７によって偏心量を増大させる方向に付勢され、カムリング１の外周の相反位置には、導入される作動流体によってカムリング１の偏心量を減少させる第一カム室８と、逆にカムリング１の偏心量を増大させる第二カム室９とが形成される。
【０００６】
第一、第二カム室８、９には流量検出オリフィス５の上流側の作動流体がそれぞれ導入される。第二カム室９はオリフィス１９を介して流量検出オリフィス５の上流に連通し、第二カム室９に接続される通路１８の開口面積が制御バルブ６によって変えられることにより、カムリング１の偏心量がメータアウト制御によって調節される。
【０００７】
制御バルブ６は、ドレン通路１０を開閉するスプール１２と、このスプール１２をドレン通路１０を閉塞する方向に付勢するリターンスプリング１３と、スプール１２の両端に画成される第一、第二スプール室１４、１５とを備える。
【０００８】
制御バルブ６は、スプール１２が流量検出オリフィス５の前後差圧に応動して通路１８の開口面積を変え、それによって吐出流量が設定値となるようカムリング１の偏心量を制御する。
【０００９】
流量検出オリフィス５の上流側は第一スプール室１４に連通し、流量検出オリフィス５の下流側はオリフィスを介して第二スプール室１５に連通しており、この流量検出オリフィス５の前後差圧によって発生する力とリターンスプリング１３とがバランスする位置にスプール１２が移動し、スプール１２の移動量に応じて通路１８とドレン通路１０間の開口面積が増減制御される。
【００１０】
流量検出オリフィス５はカムリング１の偏心量の減少に伴なって開口面積を減少させる可変オリフィスによって構成され、ロータの回転速度が上昇するのに伴ってその吐出流量が減少するようになっている。
【００１１】
油圧アクチュエータ１６の負荷が増大するのに伴ってポンプ吐出口に生じる負荷圧が上昇するが、ベーンポンプはこの負荷圧を設定値以下に抑えるリリーフ機構を備える。
【００１２】
リリーフ機構として、第二スプール室１５に接続されるリリーフ通路１１にはリリーフ弁１７が介装される。リリーフ弁１７は第二スプール室１５に導かれるポンプ吐出圧が設定値を超えて上昇するとリリーフ通路１１を開く。
【００１３】
流体圧アクチュエータ１６の負荷圧が設定値を超えて上昇した場合、次の作動行程を経てポンプ吐出圧が制御される。
（１）ポンプ吐出圧が設定値を超えて上昇する。
（２）リリーフ弁１７がリリーフ通路１１を開通させる。
（３）第二スプール室１５の圧力をリリーフ通路１１を通して逃がす。
（４）スプール１２が開弁方向に移動し、通路１８とドレン通路１０間を開通させる。
（５）第二カム室９の圧力を通路１８とドレン通路１０を通して逃がす。
（６）カムリング１が偏心量を減少させる方向に移動する。
（７）ポンプ吐出圧が低下する。
【００１４】
こうして負荷圧が設定値を超えて上昇するときにベーンポンプはカムリング１を移動させてポンプ吐出圧を設定値以下に抑えることにより、ポンプ吐出通路３から作動流体の一部を逃がすリリーフ弁が不要となり、作動流体が無駄に回路内を循環することがなく、作動流体の温度上昇や騒音の発生といった不具合を生じないで済む。
【特許文献１】特開２００２−１４７３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、このような従来の可変容量ベーンポンプにあっては、ポンプ吐出圧が設定値を超えて上昇してから、リリーフ弁１７が開弁し、スプール１２が移動し、カムリング１の偏心量が減少し、ポンプ吐出圧が低下するまでに時間がかかり、ポンプ吐出圧のリリーフ応答性が低いという問題点があった。
【００１６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ポンプ吐出圧のリリーフ応答性が高い可変容量ベーンポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、回転するロータから摺動可能に突出する複数のベーンと、各ベーンの先端部を摺接させてポンプ室を画成するカムリングと、ポンプ室から吐出される作動流体を導くポンプ吐出通路と、ポンプ吐出通路に介装される流量検出オリフィスと、作動流体の導入によってカムリングをロータに対する偏心量が減少する方向と増大する方向にそれぞれ押圧する第一、第二カム室と、この第二カム室から作動流体をドレンさせるドレン通路と、流量検出オリフィスの前後差圧に応動して第二カム室からドレン通路を通してドレンする作動流体の流量を制御する制御バルブとを備える可変容量ベーンポンプに適用する。
【００１８】
そして、第二カム室から作動流体をドレンさせるリリーフ通路を備え、このリリーフ通路にリリーフバルブを介装し、このリリーフバルブは第二カム室の圧力を受けて移動する弁体を備え、この弁体が第二カム室の圧力が上昇するのに伴ってリリーフ通路を開いて第二カム室から作動流体をドレンさせることを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、リリーフバルブは第二カム室の圧力を受けて移動する弁体がリリーフ通路を開くため、第二カム室の圧力が上昇してから第二カム室の圧力を逃がしてカムリングの偏心量を減らすのにかかる作動時間を短縮し、ポンプ吐出圧のリリーフ応答性を高められる。
【００２０】
ベーンポンプは負荷圧が設定値を超えて上昇するときに、カムリングの偏心量がリリーフバルブを介して応答性良く制御されてポンプ吐出流量を低下させてポンプ吐出圧が設定値以下に抑えられることにより、無駄なエネルギ消費を少なくするとともに、ポンプ吐出圧の変動を抑えて負荷の作動を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を車両に搭載されるパワーステアリング装置の流体圧源として設けられるベーンポンプに適用した実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１に示すように、ベーンポンプ２０は、ボデー２１に回転可能に収装されるロータ２５と、このロータ２５から摺動可能に突出する複数のベーン２４と、各ベーン２４を取り囲むカムリング３１とを主体として構成される。各ベーン２４は回転するロータ２５に対して放射方向に出入りしながらそれぞれの先端部をカムリング３１の内周面に摺接させて各ベーン２４間のポンプ室を拡縮する。
【００２３】
ロータ２５はその駆動軸２６にエンジンからの回転が図示しないプーリおよびベルト等を介して伝達され、図にて左回り方向に回転する。ロータ２５の回転に伴って各ベーン２４間で拡がるポンプ室には図示しない吸込領域のポート（図示せず）から作動流体が吸込まれ、各ベーン２４間で収縮するポンプ室から作動流体が吐出領域のポート（図示せず）に吐出され、ポンプ吐出通路３３を介してパワーステアリング装置の流体圧アクチュエータ４６へと供給される。
【００２４】
ボデー２１のポンプ収容凹部２１ａにアダプタリング２２が介装され、アダプタリング２２の内側にカムリング３１が介装される。
【００２５】
可変容量機構として、カムリング３１はピン３２を介してアダプタリング２２に揺動可能に支持される。アダプタリング２２とカムリング３１の間には第一カム室３８と第二カム室３９が画成され、第一、第二カム室３８、３９に導入される作動流体の圧力差によってカムリング３１がピン３２を介して揺動し、ポンプ容量が変化する。カムリング３１は第一カム室３８方向に最大に変位したときにロータ２４に対する偏心量が最大になり、逆に第二カム室３９方向に最大に変位したときに同偏心量が最小になる。
【００２６】
カムリング３１の中心軸とピン３２の中心軸はオフセットしているため、カムリング３１の内側で発生する圧力によりカムリング３１は図にて右方向に移動しようとする力が生じる。
【００２７】
ボデー２１にはアダプタリング２２を貫通しカムリング３１に追従するフィードバックピン４７が介装される。このフィードバックピン４７とプラグ４８の間にはプランジャ４９を介してカムスプリング３７が介装され、カムリング３１はこのカムスプリング３７によって偏心量を増大させる方向に付勢される。
【００２８】
プラグ４８はプランジャ４９を摺動可能に嵌合させるシリンダ部を有し、このシリンダ部に流量検出オリフィス３５が開口し、プランジャ４９によって流量検出オリフィス３５の開口面積がカムリング３１の偏心量に応じて変えられる。流量検出オリフィス３５の開口面積はカムリング３１が第一カム室３８方向に最大に変位したときに最大になり、逆に第二カム室３９方向に最大に変位したときに最小になる。
【００２９】
ボデー２１には制御バルブ３６が介装される。流量検出オリフィス３５はポンプ吐出通路３３の途中に介装され、この流量検出オリフィス３５の前後差圧によって制御バルブ３６を作動させる。制御バルブ３６は流量検出オリフィス３５の前後差圧によって第一カム室３８と第二カム室３９に導かれる駆動圧を調節し、それによって吐出流量が設定値となるようにカムリング３１の偏心量を制御する。
【００３０】
第一、第二カム室３８、３９には流量検出オリフィス３５の上流側の作動流体がそれぞれ導入される。第二カム室３９はオリフィス５９を介して流量検出オリフィス３５の上流に連通し、第二カム室３９に接続されるドレン通路４０の開口面積が制御バルブ３６によって変えられることにより、カムリング３１の偏心量がメータアウト制御によって調節される。
【００３１】
制御バルブ３６は、ドレン通路４０を開閉するスプール５２と、このスプール５２をドレン通路４０を閉塞する方向に付勢するリターンスプリング５３と、スプール５２の両端に画成される第一、第二スプール室５４、５５とを備える。
【００３２】
制御バルブ３６は、スプール５２が流量検出オリフィス３５の前後差圧に応動してドレン通路４０の開口面積を変化させ、それによって吐出流量が設定値となるようカムリング３１の偏心量を制御する。
【００３３】
流量検出オリフィス３５の上流側は第一スプール室５４に、流量検出オリフィス３５の下流側はオリフィス５７を介して第二スプール室５５に連通しており、この流量検出オリフィス３５の前後差圧によって発生する力とリターンスプリング５３とがバランスする位置にスプール５２が移動し、スプール５２の移動量に応じて第二カム室３９とドレン通路４０間の開口面積が増減制御される。
【００３４】
油圧アクチュエータ４６の負荷が増大するのに伴ってポンプ吐出口３４に生じる負荷圧が上昇するが、ベーンポンプ２０はこの負荷圧を設定値以下に抑えるリリーフ機構を備える。
【００３５】
リリーフ機構として、第二カム室３９にはタンク側に連通するリリーフ通路６０が接続され、このリリーフ通路６０にリリーフバルブ６１が介装される。このリリーフバルブ６１がリリーフ通路６０を開通させることによって第二カム室３９の圧力が低下すると、これに伴ってカムリング３１の偏心量が減少し、ポンプ吐出圧が低下する。
【００３６】
リリーフバルブ６１は第二カム室３９の圧力に応動する弁体としてボール６２を備え、第二カム室３９の圧力が設定値を超えて高まったときにボール６２がリリーフ通路６０を開通させる。これにより、ポンプ室から吐出される作動流体の一部が第二カム室３９、リリーフ通路６０を通ってタンクに戻されるとともに、第二カム室３９の減圧に伴ってカムリング３１が偏心量を減少させる方向に移動してポンプ容量を縮小し、ポンプ吐出圧が設定値まで減圧される。
【００３７】
ボデー２１のバルブ収容穴６３にはリリーフバルブ６１のハウジング６４が介装され、このハウジング６４内にバルブシート６５、ボール６２、ボールサポート６６、リリーフスプリング６９がそれぞれ収められる。
【００３８】
ボデー２１のバルブ収容穴６３にはハウジング６４の端面との間に圧力室７１画成がされ、この圧力室７１がリリーフ通路６０を介して第二カム室３９に連通する。
【００３９】
ボール６２はリリーフスプリング６９の付勢力によりバルブシート６５に着座し、圧力室７１に導かれる第二カム室３９の圧力が設定値を超えて高まったときにボール６２がバルブシート６５から離れ、バルブシート６５とボール６２の間を通過した作動流体がハウジング６４の通孔７２を通ってドレンされる。
【００４０】
ベーンポンプ２０は以上のように構成されて、次に作用及び効果について説明する。
【００４１】
図示しない吸込通路からカムリング３１内の吸込領域に吸込まれた作動流体は各ベーン２４によるポンプ作用によって加圧され、ポンプ吐出通路３３の流量検出オリフィス３５を通り、ポンプ吐出口３４から流体圧アクチュエータ４６へと供給される。この流量検出オリフィス３５を通過する作動流体は図中矢印で示すように中空形状のプラグ４８とプランジャ４９の内側からポンプ収容凹部２１ａのアダプタリング２２の間隙を通り、ボディ２１の通孔２９からポンプ吐出口３４へと流れる。
【００４２】
このとき、流量検出オリフィス３５の前後には圧力差が生じ、この前後差圧が制御バルブ３６の第一スプール室５４と第二スプール室５５に導入される。制御バルブ３６では、第一、第二スプール室５４、５５に導入される圧力による力とリターンスプリング５３の力とがバランスする位置にスプール５２を移動させる。
【００４３】
スプール５２が図の右方向に移動するまでは第二カム室３９の作動流体は排出されず、カムリング３１はカムスプリング３７の力と第二カム室３９で発生する力によって最大偏心位置にある。このときベーンポンプ２０は最大容量で吐出し、ロータ２５の回転速度に略比例して吐出流量を増大させる。これにより、車両の据え切り操舵時等にあって、ロータ２５の回転速度が低い運転時に、流体圧アクチュエータ４６が与える操舵アシスト力を十分に確保できる。
【００４４】
流量検出オリフィス３５の前後差圧が上昇するのに伴って、スプール５２が図の右方向に移動すると、その移動量に応じて第二カム室３９の作動流体がノッチ５８を介してドレン通路４０に排出されるとともに、第一カム室３８に作動流体が導入され、カムリング３１が第一、第二カム室３８、３９の圧力差に応じて図の右方向に移動して偏心量を減少させる。こうしてベーンポンプ２０は流量検出オリフィス３５の前後差圧に応じた容量に調節される。
【００４５】
カムリング３１の偏心量が減少するのに伴なってその偏心量がフィードバックピン４７に伝わりプランジャ４９を介して流量検出オリフィス３５の開口面積が減少するため、ロータ２５の回転速度が所定値を超えて上昇するのに伴ってベーンポンプ２０の吐出流量は次第に減少する。これにより、車両の走行時に流体圧アクチュエータ４６が与える操舵アシスト力が適度に調節される。
【００４６】
一方、第二カム室３９の圧力が設定値を超えて上昇したときには、リリーフバルブ６１のボール６２が第二カム室３９の圧力に応動してリリーフ通路６０を開通させ、ポンプ室から吐出される作動流体の一部が第二カム室３９、リリーフ通路６０を通ってドレンされるとともに、第二カム室３９が減圧されるのに伴ってカムリング３１が偏心量を減少させる方向に移動してポンプ容量を縮小し、ポンプ吐出圧が設定値まで減圧される。
【００４７】
こうしてカムリング３１を移動させてポンプ吐出圧を設定値以下に抑えることにより、ポンプ吐出通路３３から作動流体の一部を逃がすリリーフ弁が不要となり、作動流体が無駄に回路内を循環することがなく、作動流体の温度上昇や騒音の発生といった不具合を生じないで済む。
【００４８】
流体圧アクチュエータ４６の負荷圧が設定値を超えて上昇した場合、ベーンポンプ２０は次の作動行程を経てポンプ吐出圧を制御する。
（１）第二カム室３９の圧力が設定値を超えて上昇する。
（２）ボール６２が開弁方向に移動し、リリーフ通路６０を開通させる。
（５）第二カム室３９の圧力が低下する。
（６）カムリング３１が偏心量を減少させる方向に移動する。
（７）ポンプ吐出圧が低下する。
【００４９】
上記したベーンポンプ２０の作動行程を前記従来装置の作動行程と比較すると、ベーンポンプ２０は前記従来装置における（３）と（４）の作動行程がなくなるため、その分だけポンプ吐出圧のリリーフ応答性を高められる。
【００５０】
すなわち、リリーフバルブ６１は第二カム室３９の圧力を受けて移動するボール６２がリリーフ通路６０を開くため、ポンプ吐出圧が上昇してから第二カム室３９の圧力を逃がしてカムリング３１の偏心量を減らすのにかかる作動時間を短縮し、ポンプ吐出圧のリリーフ応答性を高められる。
【００５１】
リリーフバルブ６１は、第二カム室３９の圧力が導かれる圧力室７１と、この圧力室７１に面して開口するバルブシート６５と、このバルブシート６５に着座するボール６２と、このボール６２をバルブシート６５に押し付けるリリーフスプリング６９とを備え、圧力室７１に導かれる第二カム室３９の圧力が設定値を超えて上昇するのに伴ってボール６２がバルブシート６５から離れてリリーフ通路６０を開通させるため、ポンプ吐出圧に応じて第二カム室３９の圧力を的確に調節することができる。
【００５２】
ベーンポンプ２０は負荷圧が設定値を超えて上昇するときに、カムリング３１の偏心量がリリーフバルブ６１を介して応答性良く制御されてポンプ吐出流量を低下させることにより、無駄なエネルギ消費を少なくするとともに、流体圧アクチュエータ４６の作動を安定させることができる。
【００５３】
次に図２に示す他の実施形態を説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００５４】
リリーフバルブ６１のポペット型の弁体７４とし、バルブシート６５にこの弁体７４を摺動可能に案内するガイド部７５を形成し、弁体７４の外周にこのガイド部７５に摺接するＯリング７６を介装する。
【００５５】
この場合も、圧力室７１に導かれる第二カム室３９の圧力が設定値を超えて上昇するのに伴ってポペット型の弁体７４がバルブシート６５のシート部から離れてリリーフ通路６０を開通させるため、ポンプ吐出圧に応じて第二カム室３９の圧力を的確に調節することができる。
【００５６】
リリーフバルブ６１は弁体７４がガイド部７５に摺動可能に案内されることにより、弁体７４に振動や騒音が生じることが抑えられる。
【００５７】
リリーフバルブ６１は弁体７４がＯリング７６を介してガイド部７５に摺接することにより、弁体７４に振動や騒音を抑える効果を高められる。
【００５８】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の可変容量ベーンポンプは、パワーステアリング装置の流体圧源に限らず他の機械にも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態を示す可変容量ベーンポンプの断面図。
【図２】他の実施の形態を示す可変容量ベーンポンプの断面図。
【図３】従来例を示す可変容量ベーンポンプの流体圧回路図。
【符号の説明】
【００６１】
２０  ベーンポンプ
２５  ロータ
３１  カムリング
３３  ポンプ吐出通路
３４  ポンプ吐出口
３５  流量検出オリフィス
３６  制御バルブ
３７  カムスプリング
３８  第一カム室
３９  第二カム室
４０  ドレン通路
６０  リリーフ通路
６１  リリーフバルブ
６２  ボール（弁体）
６９  リリーフスプリング
７４  弁体
７５  ガイド部
７６  Ｏリング
【図１】
2007032518.tif 000003
【図２】
2007032518.tif 000004
【図３】
2007032518.tif 000005