(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され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、
ポンプケーシングに嵌装され、ロータの外周部との間にポンプ室を形成するカムリングと、
カムリングをポンプケーシング内で移動変位可能とし、且つポンプ室の容積が最大となるような付勢力をカムリングに付与するとともに、カムリングとポンプケーシングとの間に第１と第２の流体圧室を分割形成し、両流体圧室に作用する圧力の差圧によりカムリングを前記付勢力に抗して移動させ、ポンプ室の容積を変化させて吐出流量を制御可能とする吐出流量制御装置とを有してなる可変容量型ポンプにおいて、
前記吐出流量制御装置は、
ポンプの吐出通路に固定オリフィスを設け、固定オリフィス通過前の一部の流体を第１絞りを介して第１流体圧室に、固定オリフィス通過後の一部の流体を第２絞りを介して第２流体圧室に導くとともに、
第１流体圧室を可変オリフィスを介してポンプの吸込側に連通し、該可変オリフィスの絞り度をポンプの回転数が高くなるに従って高くしてなることを特徴とする可変容量型ポンプ。
【請求項２】
前記可変オリフィスが、カムリング側に設けた第１流体圧室との連通路と、ポンプケーシング側に設けた吸込側との連通路の接続域に設けられ、カムリングの移動変位に応じて絞り度を変える請求項１記載の可変容量型ポンプ。
【請求項３】
前記可変オリフィスが、先端の尖ったノッチ状である請求項２記載の可変容量型ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のパワーステアリング装置等に用いられる可変容量型ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車の油圧パワーステアリング装置で操舵力をアシストするために、特開平8-200239号公報に記載の如くの可変容量型ポンプが提案されている。この従来の可変容量型ポンプは、自動車のエンジンで直接回転駆動されるものであり、図６に示す如く、ポンプケーシング１に移動変位可能に嵌装されたカムリング２内にロータ３を設け、カムリング２とロータ３の外周部との間にポンプ室４を形成している。
【０００３】
そして、この従来技術では、カムリング２をポンプケーシング１内で移動変位可能とし、且つポンプ室４の容積が最大となるような付勢力をばね５によりカムリング２に付与するとともに、カムリング２とポンプケーシング１との間に第１と第２の流体圧室６Ａ、６Ｂを分割形成し、両流体圧室６Ａ、６Ｂに作用する圧力の差圧によりカムリング２を前記付勢力に抗して移動させ、ポンプ室４の容積を変化させて吐出流量を制御可能とする吐出流量制御装置を有している。これにより、この可変容量型ポンプでは、回転数が低い自動車の停車時や低速走行時には大きな操舵アシスト力が得られるように吐出流量を大とし、回転数の高い高速走行時には操舵アシスト力を小さくするように吐出流量を一定量以下に制御し、パワーステアリング装置に要求される操舵アシスト力を発生可能としている。
【０００４】
そして、この従来技術の吐出流量制御装置は、ポンプの吐出通路に可変オリフィス７を設け、可変オリフィス７通過前の一部の流体を切換弁８を介して第１流体圧室６Ａに、可変オリフィス７通過後の全流体を第２流体圧室６Ｂ経由でパワーシリンダ側に供給可能としている。尚、可変オリフィス７はポンプの回転数が高くなるに従って、その絞り度が高くなるように設定されている。また、切換弁８はポンプの回転初期には閉じ、その後開くように設定されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、従来技術には以下の問題点がある。
▲１▼第１流体圧室６Ａに流体を導く切換弁として、ポンプの吐出圧力により移動せしめられるプランジャを用いる等、装置構成が複雑である。
【０００６】
▲２▼ポンプからパワーシリンダ側に供給される吐出流量の全流量が第２流体圧室６Ｂを経由するものであるから、車輪が道路の縁石から横力を受けるキックバック等の不測の操舵反力がパワーシリンダに作用したとき、パワーシリンダ側から逆流する油の全部がそのまま第２流体圧室６Ｂに流入するものとなる。これにより、カムリングの不測の移動変位、ひいてはポンプ室の不測の容積変化を招き、操舵安定性を損なう。
【０００７】
▲３▼ポンプからパワーシリンダ側に供給される吐出流量の全流量が、可変オリフィス７を通過して第２流体圧室６Ｂに供給されるものであるから、ポンプの回転に伴う吐出流量の変動が全部第２流体圧室６Ｂに作用し、然も可変オリフィス７の絞り度が低いポンプの低回転時にはその変動がそのまま第２流体圧室６Ｂに作用するものとなる。これにより、ポンプの吐出流量の変動（脈動）に起因する振動をカムリングに生じさせ、ひいてはポンプ室の容積変化の制御を不安定とし、操舵安定性を損なう。
【０００８】
本発明の課題は、可変容量型ポンプにおいて、装置構成を簡素にしながら、ポンプ室の容積を安定的に変化せしめることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、ポンプケーシングに挿入されるポンプ軸に固定され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、ポンプケーシングに嵌装され、ロータの外周部との間にポンプ室を形成するカムリングと、カムリングをポンプケーシング内で移動変位可能とし、且つポンプ室の容積が最大となるような付勢力をカムリングに付与するとともに、カムリングとポンプケーシングとの間に第１と第２の流体圧室を分割形成し、両流体圧室に作用する圧力の差圧によりカムリングを前記付勢力に抗して移動させ、ポンプ室の容積を変化させて吐出流量を制御可能とする吐出流量制御装置とを有してなる可変容量型ポンプにおいて、前記吐出流量制御装置は、ポンプの吐出通路に固定オリフィスを設け、固定オリフィス通過前の一部の流体を第１絞りを介して第１流体圧室に、固定オリフィス通過後の一部の流体を第２絞りを介して第２流体圧室に導くとともに、第１流体圧室を可変オリフィスを介してポンプの吸込側に連通し、該可変オリフィスの絞り度をポンプの回転数が高くなるに従って高くしてなるようにしたものである。
【００１０】
請求項２の本発明は、請求項１に記載の本発明において更に、前記可変オリフィスが、カムリング側に設けた第１流体圧室との連通路と、ポンプケーシング側に設けた吸込側との連通路の接続域に設けられ、カムリングの移動変位に応じて絞り度を変えるようにしたものである。
【００１１】
請求項３の本発明は、請求項２に記載の本発明において更に、前記可変オリフィスが、先端の尖ったノッチ状であるようにしたものである。
【００１２】
【作用】
請求項１の本発明によれば下記▲１▼〜▲４▼の作用がある。
▲１▼ポンプの吐出通路に設けられる固定オリフィスと、固定オリフィス前後の一部の流体を第１流体圧室と第２流体圧室のそれぞれに導く第１絞りと第２絞りと、第１流体圧室を吸込側に連通する可変オリフィスにより、ポンプ室の容積をポンプ回転数に応じて変化させて吐出流量を制御可能とした。従って、装置構成を簡素化できる。
【００１３】
▲２▼ポンプから供給される吐出流量の一部だけを、然も第１絞りと第２絞りを介して第１流体圧室と第２流体圧室に導くものであり、例えば油圧パワーステアリング装置において、車輪が道路の縁石から横力を受けるキックバック等の不測の操舵反力がパワーシリンダに作用したとき、パワーシリンダから逆流する油の全部がそのまま第１流体圧室もしくは第２流体圧室に流入することがない。これにより、カムリングの不測の移動変位、ひいてはポンプ室の不測の容積変化を招くことがない。
【００１４】
▲３▼ポンプから供給される吐出流量の一部だけを、然も第１絞りと第２絞りを介して第１流体圧室と第２流体圧室に導くものであり、ポンプの回転に伴う吐出流量の変動（脈動）が全部そのまま第１流体圧室もしくは第２流体圧室に作用することがない。これにより、ポンプの吐出流量の変動に起因する振動をカムリングに生じさせることがなく、ひいてはポンプ室の容積変化の制御を安定化できる。
【００１５】
▲４▼高圧側の第１流体圧室を可変オリフィスにより減圧し、且つその可変オリフィスの絞り度をポンプ回転数に応じて変化させて吐出流量を制御可能とした。従って、ポンプの回転数に対する可変オリフィスの絞り度の変化を変更することにより、ポンプの流量特性を簡易に変更できる。
【００１６】
請求項２の本発明によれば下記▲５▼の作用がある。
▲５▼可変オリフィスが、カムリング側に設けた第１流体圧室との連通路と、ポンプケーシング側に設けた吸込側との連通路の接続域に設けられるようにしたから、当該オリフィスの絞り度をカムリングの移動により簡易に可変にできる。
【００１７】
請求項３の本発明によれば下記▲６▼の作用がある。
▲６▼可変オリフィスが先端の尖ったノッチ状であるものとすることにより、ポンプ回転数が高くなるに従ってオリフィスの開口をノッチの尖り状先端部側だけに減縮していくものとすることができ、当該オリフィスの絞り度を簡易に可変にできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は可変容量型ポンプを示す模式図、図２は可変容量型ポンプを示す断面図、図３は可変容量型ポンプを示す回路図、図４は可変オリフィスを示す拡大図、図５は可変容量型ポンプのポンプ回転数と吐出流量との関係を示す特性線図、図６は従来例を示す模式図である。
【００１９】
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に示す如く、リザーバ１０１の作動流体を吸込んでこれを吐出する。ポンプ１０より吐出された作動流体は、パワーシリンダの側に供給される。
【００２０】
このとき、ポンプ１０は、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、フロントケーシング１１Ａとリアケーシング１１Ｂをボルトで一体化して構成され、軸受１５Ａ、１５Ｂを介してポンプ軸１２を支持している。ポンプ軸１２は、自動車のエンジンで直接回転駆動可能とされている。
【００２１】
ロータ１３は周方向の多数位置のそれぞれに設けた溝１６にベーン１７を収容し、各ベーン１７を溝１６に沿う半径方向に移動可能としている。
【００２２】
ポンプケーシング１１のフロントケーシング１１Ａには、プレッシャプレート１８、アダプタリング１９が積層状態で嵌着され、これらは支点ピン２１によって周方向に位置決めされた状態でリアケーシング１１Ｂにより側方から固定保持されている。支点ピン２１の一端はリアケーシング１１Ｂに装着固定されている。
【００２３】
ポンプケーシング１１に固定されている上述のアダプタリング１９にはカムリング２２が嵌装されている。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、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には、リアケーシング１１Ｂに設けた吸込ポート２４が開口し、この吸込ポート２４にはケーシング１１Ｂに設けた吸込通路２５を介してポンプ９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には、プレッシャプレート１８に設けた吐出ポート２７が開口し、この吐出ポート２７にはケーシング１１Ａに設けた吐出通路２８を介してポンプ１０の吐出口２９が連通せしめられている。
【００２４】
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が遠心力とベーンの背圧溝１６の圧力でカムリング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ゲート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。
【００２５】
然るに、可変容量型ポンプ１０は、下記の如くの吐出流量制御装置４０を有している。
【００２６】
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ダプタリング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をアダプタリング１９内で揺動変位可能としている。そして、吐出流量制御装置４０は、フロントケーシング１１Ａに螺着されるキャップ４１によりバックアップされているスプリング４２により、ポンプ室２３の容積が最大となるような付勢力をカムリング２２に付与可能としている。
【００２７】
また、吐出流量制御装置４０は、カムリング２２とアダプタリング１９との間に第１と第２の流体圧室４４Ａ、４４Ｂを分割形成している。即ち、第１流体圧室４４Ａと第２流体圧室４４Ｂは、カムリング２２とアダプタリング１９の間で、支点ピン２１と、その軸対象位置に設けたシール材４５とで分割される。
【００２８】
また、吐出流量制御装置４０は、フロントケーシング１１Ａの吐出通路２８の中間部に固定オリフィス４６（メータリングオリフィス）を設け、固定オリフィス４６を通過する前の一部の流体を分岐路４７Ａから第１絞り４８Ａを介して第１流体圧室４４Ａに、固定オリフィス４６を通過した後の一部の流体を分岐路４７Ｂから第２絞り４８Ｂを介して第２流体圧室４４Ｂに導くこととしている。
【００２９】
また、吐出流量制御装置４０は、第１流体圧室４４Ａを可変オリフィス５１を介して、カバー１１Ｂに設けてある連通路５２から吸込通路２５に連通し、可変オリフィス５１の絞り度をポンプ１０の回転数が高くなるに従って高くなるように設定してある。このとき、可変オリフィス５１は、カムリング２２に設けた第１流体圧室４４Ａとの連通路５３（絞り５３Ａを有する）と、カバー１１Ｂ側に設けた上述の吸込通路２５との連通路５２の接続域に設けられる。可変オリフィス５１は、先端の尖ったノッチ状をなし（図４）、ポンプ１０の回転数が高くなるに従い、ポンプ室２３の容積を減縮するように移動するカムリング２２の移動に応じて、連通路５２との連通面積を小、換言すれば絞り度を高くするようになっている。
【００３０】
従って、吐出流量制御装置４０を備えたポンプ１０の吐出流量特性は以下の如くである（図５）。
【００３１】
(1) Ａ〜Ｂ
ポンプ１０の回転数が低いエンジンの始動時からアイドリング状態までの領域では、ポンプ室２３から吐出された吐出流体の固定オリフィス４６における圧力損失は未だ小さく、第１絞り４８Ａから第１流体圧室４４Ａに及ぶ圧力と第２絞り４８Ｂから第２流体圧室４４Ｂに及ぶ圧力の差圧は小さく、カムリング２２はスプリング４２に付勢された原状態を維持する。このため、ポンプ１０の吐出流量は、回転数に比例して増加する。
【００３２】
(2) Ｂ〜Ｃ
ポンプ１０の回転数の増加により、ポンプ室２３からの吐出流量が多くなると、固定オリフィス４６における圧力損失が大きくなり、第１絞り４８Ａから第１流体圧室４４Ａに及ぶ圧力と第２絞り４８Ｂから第２流体圧室４４Ｂに及ぶ圧力の差圧が大きくなり、カムリング２２はこの差圧により移動し、ポンプ室２３の容積を徐々に減縮していく。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、一定の大流量を維持させることができる。
【００３３】
尚、この段階では、第１流体圧室４４Ａを減圧する可変オリフィス５１の絞り度は低く、可変オリフィス５１は第１流体圧室４４Ａと第２流体圧室４４Ｂの圧力差を緩和し、ポンプ室２３の容積減縮による流量減少度合を比較的小とする。
【００３４】
(3) Ｃ〜Ｄ
ポンプ１０の回転数が継続して更に増加し、カムリング２２が更に移動すると、第１流体圧室４４Ａを減圧する可変オリフィス５１の絞り度が高くなり、可変オリフィス５１は第１流体圧室４４Ａと第２流体圧室４４Ｂの圧力差をより高め、ポンプ室２３の容積減縮による流量減少分を大とし、ポンプ１０の吐出流量を低減する。
【００３５】
(4) Ｄ〜Ｅ
ポンプ１０の回転数が一定値を超える自動車の高速運転域に達すると、カムリング２２が移動限に達し、ポンプ室２３の容積は最小になる。ポンプ１０の吐出流量は、固定オリフィス４６の存在により、一定の小流量を維持するものとなる。
【００３６】
従って、本実施形態によれば、以下の作用がある。
▲１▼ポンプ１０の吐出通路２８に設けられる固定オリフィス４６と、固定オリフィス４６前後の一部の流体を第１流体圧室４４Ａと第２流体圧室４４Ｂのそれぞれに導く第１絞り４８Ａと第２絞り４８Ｂと、第１流体圧室４４Ａを吸込側に連通する可変オリフィス５１により、ポンプ室２３の容積をポンプ回転数に応じて変化させて吐出流量を制御可能とした。従って、装置構成を簡素化できる。
【００３７】
▲２▼ポンプ１０からパワーシリンダ側に供給される吐出流量の一部だけを、然も第１絞り４８Ａと第２絞り４８Ｂを介して第１流体圧室４４Ａと第２流体圧室４４Ｂに導くものであり、車輪が道路の縁石から横力を受けるキックバック等の不測の操舵反力がパワーシリンダに作用したとき、パワーシリンダから逆流する油の全部がそのまま第１流体圧室４４Ａもしくは第２流体圧室４４Ｂに流入することがない。これにより、カムリング２２の不測の移動変位、ひいてはポンプ室２３の不測の容積変化を招くことがなく、操舵安定性を向上できる。
【００３８】
▲３▼ポンプ１０から供給される吐出流量の一部だけを、然も第１絞り４８Ａと第２絞り４８Ｂを介して第１流体圧室４４Ａと第２流体圧室４４Ｂに導くものであり、ポンプ１０の回転に伴う吐出流量の変動（脈動）が全部そのまま第１流体圧室４４Ａもしくは第２流体圧室４４Ｂに作用することがない。これにより、ポンプ１０の吐出流量の変動に起因する振動をカムリング２２に生じさせることがなく、ひいてはポンプ室２３の容積変化の制御を安定化し、操舵安定性を向上できる。
【００３９】
▲４▼高圧側の第１流体圧室４４Ａを可変オリフィス５１により減圧し、且つその可変オリフィス５１の絞り度をポンプ回転数に応じて変化させて吐出流量を制御可能とした。従って、ポンプ１０の回転数に対する可変オリフィス５１の絞り度の変化を変更することにより、ポンプ１０の流量特性を簡易に変更できる。
【００４０】
▲５▼可変オリフィス５１が、カムリング２２側に設けた第１流体圧室４４Ａとの連通路５３と、ポンプケーシング１１Ａ側に設けた吸込側との連通路５２の接続域に設けられるようにしたから、当該オリフィス５１の絞り度をカムリング２２の移動により簡易に可変にできる。
【００４１】
▲６▼可変オリフィス５１が先端の尖ったノッチ状であるものとすることにより、ポンプ回転数が高くなるに従ってオリフィス５１の開口をノッチの尖り状先端部側だけに減縮していくものとすることができ、当該オリフィス５１の絞り度を簡易に可変にできる。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態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の形態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。例えば、本発明の実施において、ポンプ１０が備えた吐出流量制御装置４０はそれらの構成を多様に変形できる。可変オリフィス５１はノッチ状に限らず、多様な形態を採用でき、結果として、ポンプ１０の流量特性を多様に変形できる。
【００４３】
また、本発明は油圧パワーステアリング装置以外の各種機器に適用できる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、可変容量型ポンプにおいて、装置構成を簡素にしながら、ポンプ室の容積を安定的に変化せしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は可変容量型ポンプを示す模式図である。
【図２】図２は可変容量型ポンプを示す断面図である。
【図３】図３は可変容量型ポンプを示す回路図である。
【図４】図４は可変オリフィスを示す拡大図である。
【図５】図５は可変容量型ポンプのポンプ回転数と吐出流量との関係を示す特性線図である。
【図６】図６は従来例を示す模式図である。
【符号の説明】
１０  可変容量型ポンプ
１１  ポンプケーシング
１２  ポンプ軸
１３  ロータ
１６  溝
１７  ベーン
２１  支点ピン
２２  カムリング
２３  ポンプ室
２４  吸込ポート
２５  吸込通路
２７  吐出ポート
２８  吐出通路
４０  吐出流量制御装置
４４Ａ  第１流体圧室
４４Ｂ  第２流体圧室
４６  固定オリフィス
４８Ａ  第１絞り
４８Ｂ  第２絞り
５１  可変オリフィス
５２、５３  連通路
【図１】
0004202494.tif 000002
【図２】
0004202494.tif 000003
【図３】
0004202494.tif 000004
【図４】
0004202494.tif 000005
【図５】
0004202494.tif 000006
【図６】
0004202494.tif 000007