(57)【要約】【課題】油圧の漏れもなく、簡単な構成でエア抜け特性を向上させる。【解決手段】インナロータ２２の回転軸方向に当該インナロータ２２が移動可能な凹部１３０を第１ハウジング２４の吐出ポート１０１，１０３側に形成し、エア抜き時には、インナロータ２２を凹部１３０内に移動して当該インナロータ２２と第２ハウジング２５とのサイドクリアランスから吸入ポート１０２，１０４を経てリザーバタンクへ７１のエアの移動を容易にすると共に、エア抜き後に作動油が充填された後には、インナロータ２２を凹部１３０内から遠ざかる位置として、ポンプとしての油圧を確保する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外歯を有するインナロータと、前記インナロータの外歯と噛み合う内歯を有するアウタロータと、前記インナロータ及びアウタロータを内部に収容し、リザーバタンクの作動流体を内部に補充するための吸入口及び加圧した作動流体を流路に吐出する吐出口を有するハウジングと、を備えるトロコイドポンプにおいて、  前記インナロータの回転軸方向に当該インナロータが移動可能な凹部を前記ハウジングの前記吐出口側に形成したことを特徴とするトロコイドポンプ。
【請求項２】
前記インナロータは、前記ハウジング内で前記凹部から回転軸方向に最も離れた場合でも、回転軸方向端部が当該凹部内に入り込んでいるように回転軸方向長さが設定されていることを特徴とする請求項１に記載のトロコイドポンプ。
【請求項３】
前記凹部の外形の少なくとも一部を前記インナロータの外歯形状に合わせた形状としたことを特徴とする請求項１に記載のトロコイドポンプ。
【請求項４】
前記外歯形状に合わせた前記凹部外形をポンプ室の圧縮側に設けたことを特徴とする請求項３に記載のトロコイドポンプ。
【請求項５】
前記インナロータの前記凹部側回転軸方向端面に受圧部を同心円環状に形成したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のトロコイドポンプ。
【請求項６】
前記インナロータ及び凹部の夫々に前記回転軸方向に先細りのテーパ接合部を形成し、且つハウジングの温度膨張をインナロータの温度膨張より大きくしたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のトロコイドポンプ。
【請求項７】
前記インナロータを支持する回転軸部材が手動で回転軸方向に変位可能であることを特徴とする請求項１に記載のトロコイドポンプ。
【請求項８】
前記回転軸部材を手動で回転軸方向に変位させているとき以外に、当該回転軸部材を復元する弾性体を備えたことを特徴とする請求項７に記載のトロコイドポンプ。
【請求項９】
作動流体の油圧をトロコイドポンプにより発生させるパワーステアリング装置のユニット内に前記作動流体を充填させるために行うエア抜き方法において、
前記トロコイドポンプは、外歯を有するインナロータと、前記インナロータの外歯と噛み合う内歯を有するアウタロータと、前記インナロータ及びアウタロータを内部に収容し、リザーバタンクの作動流体を内部に補充するための吸入口及びラック軸と一体とされたシリンダが収容されるシリンダ室に連通する流路に、加圧した作動流体を吐出する吐出口を有するハウジングとを備え、前記インナロータの回転軸方向に当該インナロータが移動可能な凹部を前記ハウジングの前記吐出口側に形成し、エア抜き時には、前記インナロータを凹部内に移動し、エア抜き後に作動流体が充填された後には、前記インナロータを凹部内から遠ざかる位置とすることを特徴とするパワーステアリング装置のエア抜き方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーステアリング装置等に搭載されるトロコイドポンプ、及びそのようなパワーステアリング装置のエア抜き方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーステアリング装置を車体に組み付けた後、パワーステアリング装置のユニット全体に作動油を行き渡らせるために、パワーステアリング装置のユニット内のエア抜きが必要になる。このとき、ユニット内を空気が流動する際の圧損が大きいと、リザーバタンクまでのエア抜け特性、すなわち、ユニット内の空気がタンクまで戻りきる特性、又は作動油がユニット全体まで行き渡る特性が悪くなる。
ここで、特許文献１に開示の技術では、トロコイドポンプで、回転軸と軸受部分に互いにオーバラップする溝を形成し、その溝がオーバラップすることでエアが外部に抜けるエア抜き通路を設け、エア抜け特性とポンプ効率とを両立させている。
【特許文献１】特開２００３−２３９８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１では、溝と溝がオーバラップしたときに、エア通路が連通する構成（方法）となっているため、低粘度のオイルを使用した場合には、そのオイルがこの部分から流通し、油圧が漏れてしまう。
本発明の課題は、油圧の漏れもなく、簡単な構成でエア抜け特性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するために、本発明は、トロコイドポンプのハウジングに、リザーバタンクの作動流体を内部に補充するための吸入口及び加圧した作動流体を流路に吐出する吐出口を形成すると共に、インナロータの回転軸方向に当該インナロータが移動可能な凹部をハウジングの吐出口側に形成することで、エア抜き時には、インナロータを凹部内に移動すると共に、エア抜き後に作動流体が充填された後には、前記インナロータを凹部内から遠ざかる位置とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、エア抜き時には、インナロータを凹部内に移動して当該インナロータとハウジングとのサイドクリアランスから吸入口を経てリザーバタンクへのエアの移動を容易にすると共に、エア抜き後に作動流体が充填された後には、前記インナロータを凹部内から遠ざかる位置として、ポンプとしての油圧を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）について図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態）
先ず第１の実施形態を説明する。
（構成）
第１の実施形態は、パワーステアリング装置である。パワーステアリング装置は、油圧を発生させるポンプとして、本発明を適用したトロコイドポンプを搭載している。
【０００７】
図１は、パワーステアリング装置のシステム構成図である。
図１に示すパワーステアリング装置では、運転者がステアリングホイール２を操舵すると、シャフト３を介してピニオン４が駆動され、所謂ラック＆ピニオン機構によりラック軸５が軸方向に移動し、前輪９を操舵する。シャフト３には、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ６が設けられ、コントロールユニット７に対しトルク信号を出力する。
【０００８】
ラック軸５には、運転者の操舵トルクに応じてラック軸５の移動をアシストするパワーステアリング機構が設けられている。パワーステアリング機構は、モータ１１により駆動する可逆式のトロコイドポンプ２０と、ラック軸５を左右に移動させるシリンダ８とが設けられている。このシリンダ８の内部には軸方向移動可能なピストン８ｃが設けられ、ピストン８ｃにより第１シリンダ室８ａ及び第２シリンダ室８ｂが画成される。
【０００９】
第１シリンダ室８ａは第１油路３１と接続し、第１油路３１とポンプ２０とは第３油路３３を介して接続されている。また、第２シリンダ室８ｂは第２油路３２と接続し、第２油路３２とポンプ２０とは第４油路３４を介して接続されている。第３及び第４油路３３，３４にはそれぞれ第１及び第２供給油路３５，３６が設けられ、それぞれリザーバタンク７１と接続する。
【００１０】
第１及び第２供給油路３５，３６にはそれぞれ吸入チェックバルブ５１，５２が設けられている。吸入チェックバルブ５１，５２は、リザーバタンク７１への作動油の逆流を防止するとともに、第１及び第２油路３１，３２における作動油が不足した場合にはリザーバタンク７１の作動油を補給可能な構成となっている。
また、第１及び第２油路３１，３２はそれぞれ第１及び第２連通路３７，３８と接続し、第１及び第２連通路３７，３８は接続部３９において互いに接続される。また、第１及び第２連通路３７，３８にはそれぞれ接続部３９側への流れのみを許容するチェックバルブ５３，５４が設けられている。さらに、接続部３９は電磁切換弁８１が設けられたドレン油路４０を介してリザーバタンク７１と接続し、接続部３９は電磁切換弁８１によりリザーバタンク７１と連通／遮断される。
【００１１】
第１及び第２油路３１，３２はそれぞれスプールバルブ９１と連通し、スプールバルブ９１は戻し油路１１０を介してリザーバタンク７１と接続する。このスプールバルブ９１により、第１油路３１と戻し油路１１０とが連通されているときは第２油路３２と戻し油路１１０とは遮断され、第２油路３２と戻し油路１１０とが連通されているとき第１油路３１と戻し油路１１０とは遮断される構成となっている。
この戻し油路１１０にはスプールバルブ９１からリザーバタンク７１への流れのみを許容する戻し油路チェックバルブ５５が設けられ、リザーバタンク７１からの逆流を防止している。また、第１及び第２油路３１，３２の間には常開の電磁切換弁８１が設けられて連通／遮断を行う。
【００１２】
コントロールユニット７には、トルクセンサ６からのトルク信号に加え、イグニッションスイッチからのスイッチ信号、エンジン回転数センサからのエンジン回転数信号、車速センサからの車速信号等が入力される。コントロールユニット７は、これら各種信号に基づいて操舵アシスト力を決定し、モータ１１及び電磁切換弁８１に対し指令信号を出力する。常開の電磁切換弁８１は通常時においては遮断され、フェイル時に開弁されてマニュアルステアを確保する構成となっている。
【００１３】
図２及び図３は、ポンプ装置の構成を示す。また、図４及び図５は、ポンプ装置の要部、すなわちポンプ２０付近の構成を示す。ポンプ２０は、前述のようにトロコイドポンプであり、アウタロータ２１、インナロータ２２及びカムリング２３が第１及び第２ハウジング２４，２５により挟持された構造になっている。または、ポンプ２０は、アウタロータ２１及びインナロータ２２を第１及び第２ハウジング２４，２５並びにカムリング（第３ハウジング）２３により収容する構造になっている。
【００１４】
また、図４は第２ハウジング２５を取り去ったポンプ２０の上面図であり、図５は第１ハウジング２４の上面図である。図２は、図４及び図５のII−II線におけるポンプ装置の軸方向断面図であり、図３は、図４及び図５に示すＩ−Ｉ線におけるポンプ装置の軸方向断面図である。
ここで、図４及び図５では第１ハウジング２４のみ図示するが、第１ハウジング２４を取り去ったポンプ２０の下面図にあっても図４と同様であり、カムリング２３等を収装する部分の形態は特に言及しない部分については第１及び第２ハウジング２４，２５は同様である。
【００１５】
また、以下では、説明の便宜上、図２でみた場合に、図面の上下方向（法線方向）をｚ軸とするとともに、その上方向を正値としている。また、図面の左右方向（水平方向）をｙ軸とするとともに、その右方向を正値としている。さらに、図面の紙面垂直方向をｘ軸とするとともに、その紙面手前方向を正値としている。
図４に示すように、ポンプ２０は、第１及び第２ハウジング２４，２５、インナロータ２２、アウタロータ２１、カムリング２３及び駆動軸２６（図２参照）を有する。内周側からインナロータ２２、アウタロータ２１、カムリング２３の順番で配置され、それらは駆動軸２６の軸方向から第１及び第２ハウジング２４，２５により挟持されて収容される。すなわち、図２及び図３に示すように、第１ハウジング２４はｚ軸負方向から、第２ハウジング２５はｚ軸正方向からアウタロータ２１、インナロータ２２及びカムリング２３を挟持する。
【００１６】
アウタロータ２１は内周に内歯歯車２１ａを有し、外周面２１ｂにおいてカムリング２３に回転自在に収装される。これにより、アウタロータ２１は、第１及び第２ハウジング２４，２５に回転自在に収装される。また、アウタロータ２１の内周には外歯歯車２２ａを備えたインナロータ２２が収装される。この内歯歯車２１ａと外歯歯車２２ａは同ピッチで設けられ、また内歯歯車２１ａの歯数は外歯歯車２２ａの歯数よりも１つ多く設けられている。なお、内歯歯車２１ａの歯数は外歯歯車２２ａの歯数に対し２つ以上多くてもよく特に限定しない。
【００１７】
内歯歯車２１ａと外歯歯車２２ａとが噛合うようにしてインナロータ２２及びアウタロータ２１は第１及び第２ハウジング２４，２５は収装されるが、内歯歯車２１ａの歯数は外歯歯車２２ａの歯数よりも１つ多いため、内歯歯車２１ａと外歯歯車２２ａとが噛合う際互いに偏心して噛合うこととなる。偏心により内歯歯車２１ａと外歯歯車２２ａにより隔成されたポンプ室２７が形成される。
【００１８】
すなわち、インナロータ２２とアウタロータ２１の偏心により、内歯歯車２１ａと外歯歯車２２ａとはそれぞれｙ軸正方向へ向かうほど密に噛合い、ｙ軸正方向端部Ａにおいて完全に噛合ってポンプ室２７は最小容積となる。また、ｙ軸負方向へ向かうほど噛合を解かれ、ｙ軸負方向端部Ｂにおいて完全に噛合を解かれて最大ポンプ容積となる。なお、ｙ軸負方向端部Ｂにおける内歯歯車２１ａと外歯歯車２２ａとのクリアランスは、接触を回避しつつ略ゼロとなるよう設けられている。
【００１９】
これにより、インナロータ２２及びアウタロータ２１が反時計回りに回転されると、ポンプ室２７におけるＩ−Ｉ線に対しｘ軸負方向側領域２７ａ（吐出ポート１０１、吸入ポート１０２に対応）では回転に伴って容積が増加する吸入領域となる。さらに、ポンプ室２７におけるＩ−Ｉ線に対しｘ軸正方向側領域２７ｂ（吐出ポート１０３、吸入ポート１０４に対応）では回転に伴って容積が減少する吐出領域となる。一方、インナロータ２２及びアウタロータ２１が時計回りに回転されると、ポンプ室２７におけるＩ−Ｉ線に対しｘ軸負方向側領域２７ａ（吐出ポート１０１、吸入ポート１０２に対応）では回転に伴って容積が減少する吐出領域となり、Ｉ−Ｉ線に対しｘ軸正方向側領域２７ｂ（吐出ポート１０３、吸入ポート１０４に対応）では回転に伴って容積が減少する吐出領域となる。何れの場合も、インナロータ２２とアウタロータ２３の回転に伴って外歯歯車２２ａと内歯歯車２３ａが密に噛合うほど作動油が圧縮されるので、この歯車が密に噛合う領域をポンプ室２７の圧縮側領域とも称する。
【００２０】
ｚ軸と平行に設けられた駆動軸２６は、モータ１１（図１参照）に接続されてインナロータ２２を回転駆動する。インナロータ２２とアウタロータ２１との噛み合いにより、駆動軸２６の回転に伴ってインナロータ２２及びアウタロータ２１は回転駆動される。この駆動軸２６が正逆回転を行うことでポンプ２０は双方向ポンプとして機能する。
図５に示すように、第１ハウジング２４のｚ軸正方向面２４ａであってＩ−Ｉ線よりもｘ軸負方向の領域には吐出ポート１０１が設けられ、ｘ軸正方向の領域には吐出ポート１０３が設けられている。この吐出ポート１０１，１０３は、アウタロータ２１に設けられた内歯歯車２１ａとインナロータ２２に設けられた外歯歯車２２ａとに対応する位置にそれぞれ略三日月状に開口して設けられている。略三日月状の吐出ポート１０１，１０３は、Ｉ−Ｉ線近傍において開口を閉塞し、かつＩ−Ｉ線に対し対称に設けられている。また、第２ハウジング２５にも内歯歯車２１ａと外歯歯車２２ａとに対応する位置に略三日月状の吸入ポート１０２，１０４が設けられ、Ｉ−Ｉ線近傍において開口を閉塞する。なお、第１ハウジング２４の吐出ポート１０１，１０３の近傍には、当該第１ハウジング２４の上面を僅かに凹ませて極めて浅い凹部が形成されているが、その詳細については後述する。
【００２１】
ここで、「吐出ポート」としているが、これは、作動油をここから吐出することから、便宜的にそのような名称にしている。すなわち、当然、実際のポンプ動作時には、吐出ポート１０１，１０３のうち、一方は作動油が吸入される吸入ポートとして機能し、他方がそのように吸入ポートとして機能する吐出ポートから吸入された作動油を吐出する「吐出ポート」として機能する。
【００２２】
図６は、前記図２のIII−III断面図である。
図６に示すように、第１ハウジング２４内部には油路３１，３２が設けられ、油路３１，３２によりパワーステアリング装置の油圧回路と吐出ポート１０１，１０３とを接続し、油圧回路に作動油を供給する。
一方、図２及び図３に示すように、第２ハウジング２５には、ｚ軸正方向側にリザーバタンク７１が設けられている。また、図３に示すように、第２ハウジング２５内には第１及び第２供給油路３５，３６が設けられ、この第１及び第２供給油路３５，３６によりリザーバタンク７１と吸入ポート１０２，１０４を接続する。第１及び第２供給油路３５，３６はそれぞれ第２ハウジング２５のｚ軸正方向面１２ｂにおいて開口し、リザーバタンク７１と連通する。第１及び第２供給油路３５，３６におけるリザーバタンク７１への開口部３５ａ，３６ａには、吸入チェックバルブ５１，５２が設けられている。吸入チェックバルブ５１，５２によりリザーバタンク７１への逆流が防止される。
【００２３】
第１及び第２ハウジング２４，２５には、中央に駆動軸２６を支持する支持孔２４ｂ，２５ｂが形成されており、この支持孔２４ｂ，２５ｂに対し軸受であるニードルベアリング２８，２９を介して駆動軸２６が回転自在に支持される。
また、図２に示すように、第２ハウジング２５内には互いに連通する径方向油路１１１及び軸方向油路１１２が設けられ、戻し油路１１０を形成する。径方向油路１１１は第２ハウジング２５の側面においてリザーバタンク７１に開口し、その開口部にはリザーバタンク７１側への流れのみを許容する戻し油路チェックバルブ５５が設けられている。そして、図６に示すように、軸方向油路１１２はスプールバルブ開口部１１３においてスプールバルブ９１と接続する。また、図２に示すように、第２ハウジング２５の支持孔２５ｂは、その上端部でこの戻し油路１１０（径方向油路１１１）と連通しており、第１ハウジング２４の支持孔２４ｂは、その下端部でこの戻し油路１１０と連通している。
【００２４】
図７は、前記図６のIV−IV断面を示す。
スプールバルブ９１は、図７に示すように構成されており、このスプールバルブ９１が、図６にも示すように、第１ハウジング２４内部に設けられる。また、図２及び図６に示すように、ｙ軸負方向側には電磁切換弁８１が設けられており、電磁切換弁８１とスプールバルブ９１とは第１ハウジング２４内に設けられた第１及び第２油路３１，３２及び第１及び第２連通路３７，３８により接続されている。これにより、パワーステアリング装置の油圧回路は径方向油路１１１及び軸方向油路１１２からなる戻し油路１１０によって、スプールバルブ９１を介してリザーバタンク７１と接続される。
【００２５】
図８は、前記図３におけるポンプ２０の周辺部位を拡大した縦断面図であり、図９は、第１ハウジング２４の上面を拡大した平面図である。
図８に示すように、本実施形態では、第１ハウジング２４の上面２４ａ、即ちｚ軸正方向端面を円状に窪ませて凹部１３０が形成されている。この凹部１３０のｚ軸直交断面形状は、例えば図５、図９に示すように、吐出ポート１０１，１０３の外形円弧を延長した円形であり、従って図９からも明らかなように、インナロータ２２は凹部１３０内に移動できるが、図８に示すように、アウタロータ２１は、外形の一部が第１ハウジング２４の上面にかかって凹部１３０内には移動できない。また、インナロータ２２の回転軸方向長さ、即ちｚ軸方向長さは、図８に示すインナロータ２２の上面２２ａ、即ちｚ軸正方向端面が第２ハウジング２５の下面２５ａ、即ちｚ軸負方向端面に当接しているとき、当該インナローラ２２の下端部、即ちｚ軸負方向端部が凹部１３０内に僅かに入っている長さに設定されている。なお、後述するように凹部１３０の実際の深さ、即ちｚ軸方向長さは数μｍ〜数十μｍであり、図８は凹部１３０の存在や作用を明らかにするために誇張して描かれている。
【００２６】
図１０には、凹部１３０の他の例について示す。この例では、図１０ａ、ｂに示すように、凹部１３０のうち、前述したポンプ室２７の圧縮側領域では、その外形をインナロータ２２の外歯歯車２２ａの形状に合わせた。この場合、第１ハウジング２４の上面２４ａ、即ちｚ軸正方向端面から凹部１３０及び吐出ポート１０１，１０３を座ぐり加工する場合、凹部１３０の方が吐出ポート１０１，１０３より浅いので、図１０Ｃに示すように、それより深い吐出ポート１０１，１０３の外形も凹部１３０、即ちインナロータ２２の外歯歯車２２ａの形状に合わせた。
【００２７】
このように凹部１３０の外形をインナロータ２２の外歯歯車２２ａの形状に合わせた形状とすると、図１０ａに示すように、凹部１３０の外形とインナロータ２２の外歯歯車２２ａとの形状が合致しているとインナロータ２２は凹部１３０内に移動可能となるが、例えば図１１に示すように、インナロータ２２が少し回転して凹部１３０の外形とインナロータ２２の外歯歯車２２ａとが合致しなくなると、第１ハウジング２４の上面２４ａ、即ちｚ軸正方向端面とインナロータ２２の下面２２ａ、即ちｚ軸負方向端面とが干渉してインナロータ２２は凹部１３０内に移動できない。即ち、インナロータ２２の外歯歯車２２ａと凹部１３０とにオーバラップ部分が形成される。なお、この場合には、インナロータ２２が凹部１３０から最も遠ざかったときにインナローラ２２の回転軸方向下端部が凹部１３０にかからないように当該インナロータ２２の回転軸方向長さを設定する必要がある。
【００２８】
図１２には、インナロータ２２の他の例を示す。この例では、インナロータ２２の吐出ポート１０１，１０３側面、即ちインナロータ２２の下面であり、ｚ軸負方向端面に、台形断面の凹部を当該インナロータ２２と同心円環状に形成し、これを受圧部１３１とした。この受圧部１３１は、後述するようにポンプ室２７内に作動油を充填した後、ポンプが作動したときの吐出ポート１０１，１０３の作動油圧を受圧するためのものであり、この受圧部１３１で作動油圧を受圧することにより、例えば図１２の図示上方（ｚ軸正方向）への浮上力を得やすくなる。
【００２９】
図１３には、インナロータ２２と凹部１３０の取り合いの他の例を示す。この例では、インナロータ２２及び凹部１３０の夫々に、互いに緊密に嵌合する回転軸方向に先細りのテーパ接合部１３２，１３３を形成し、且つ凹部１３０の形成されている第１ハウジング２４の温度膨張（線膨張係数）をインナロータ２２の温度膨張（線膨張係数）より大きくした。従って、例えば作動油の温度が低いときには、図１３ａのように、インナロータ２２の凹状のテーパ接合部１３３が凹部１３０内の凸状のテーパ接合部１３２に被嵌するように接合し、それに合わせてインナロータ２２が凹部１３０内に存在しているが、ポンプが作動して例えば作動油の温度が高くなると、図１３ｂに示すように、凹部１３０内の凸状のテーパ接合部１３２の温度膨張がインナロータ２２の凹状のテーパ接合部１３３の温度膨張より大きくなり、その結果、インナロータ２２の凹状のテーパ接合部１３３が凹部１３０内の凸状のテーパ接合部１３２から押し出され、インナロータ２２は凹部１３０から浮き上がった状態になる。
【００３０】
なお、前記実施形態の説明において、インナロータ２２は、外歯を有するインナロータを実現している。また、アウタロータ２１は、前記インナロータの外歯と噛み合う内歯を有するアウタロータを実現している。また、第１及び第２ハウジング２４，２５並びにカムリング（第３ハウジング）２３は、前記インナロータ及びアウタロータを内部に収容し、リザーバタンクの作動流体を内部に補充するための吸入口及び加圧した作動流体を流路に吐出する吐出口を有するハウジングを実現している。また、凹部１３０は、前記ハウジングの吐出側に形成され且つ前記インナロータの回転軸方向に当該インナロータが移動可能な凹部を実現している。また、これにより、エア抜き時には、前記インナロータを凹部内に移動し、エア抜き後に作動流体が充填された後には、前記インナロータを凹部内から遠ざかる位置とすることを実現している。ここで、吸入ポート１０２，１０４は、リザーバタンクの作動流体を内部に補充するための吸入口を実現している。また、吐出ポート１０１，１０３は、加圧した作動流体を流路に吐出する吐出口を実現している。
【００３１】
（動作及び作用）
動作及び作用は次のようになる。
図１４は、作動油（パワステオイル）をパワーステアリング装置のユニット内に充填させるための、いわゆる手引きのエア抜きの手順を説明するために、簡略化したパワーステアリング装置のシステム構成図を示す。
ここで、手引きのエア抜きは、車体にパワーステアリング装置を組み付けした後、ステアリングホイール２を転舵し、シリンダ８内のピストン８ｃを動かすことで、パワーステアリング装置のユニット内の空気をリザーバタンク７１に戻して、パワーステアリング装置のユニット内に作動油を充填させるためのものである。
【００３２】
この手引きのエア抜きを実施した場合、その実施初期では、ユニットの油路中に空気が多く残っていて圧力が発生しない状態にある。これにより、前記図１４（ａ）に示すように、インナロータ２２が自重により凹部１３０内に落ちている（移動している）ので、インナロータ２２の上面２２ｃ、即ちｚ軸正方向端面と第２ハウジング２５の下面２５ａ、即ちｚ軸負方向端面との間の所謂サイドクリアランスが拡がっている。これにより、手引きのエア抜きを開始した場合、シリンダ８（パワーステアリング装置の油圧回路）から吐出ポート１０１，１０３を経由して入ってきた空気は、インナロータ２２のｚ軸正方向端面２２ｃに形成されたサイドクリアランスを通ってリザーバタンク７１に戻るようになる（同図に示す矢印のように空気が戻る）。また、場合によってはインナロータ２２のｚ軸負方向端面にも形成されたサイドクリアランスを通ってリザーバタンク７１に戻るようになる（同図に示す矢印のように空気が戻る）。詳しくは、ポンプ２０のサイドクリアランスから第１及び第２ハウジング２４，２５の支持孔２４ｂ，２５ｂ（ニードルベアリング）を介して戻し油路１１０に空気が流出する。そして、この戻し油路１１０を介して空気がリザーバタンク７１に戻るようになる（同図に示す矢印のように空気が戻る）。
例えば手引きのエア抜き時にインナロータ２２の上面と第２ハウジング２５の下面との間にできるサイドクリアランスが２０μｍであるとき、サイドクリアランス部の圧力をＰ、流量をＱ、流量係数をＣ、断面積をＳとしたとき、重力加速度ｇを用いて、下記１式が成立する。
【００３３】
【数１】
2009036040.tif 000003
【００３４】
これに対し、サイドクリアランスの設定を１０μｍ増大したときの断面積Ｓ’は下記２式で表れるから、サイドクリアランスを増大したときの圧力Ｐ’は下記３式で表れ、圧損が半分以下となることからエアを抜き易くなる。
【００３５】
【数２】
2009036040.tif 000004
【００３６】
このようにして手引きのエア抜きを実施してから、ある程度作動油が充填されていくと、次第に何れかの吐出ポート１０１，１０３の作動油圧が大きくなり、この作動油圧がインナロータ２２を図８ａの上方、即ちｚ軸正方向に押し上げ、結果的にインナロータ２２の上面２２ｃ、即ちｚ軸正方向端面が第２ハウジング２５の下面２５ａ、即ちｚ軸負方向端面に当接してサイドクリアランスがなくなる、又は極めて小さくなり、ポンプとして機能する。なお、凹部１３０の深さは数μｍ〜数十μｍであるから、作動油の粘性を考えると、リークは極めて少ないが、例えば前述のように、インナロータ２２の回転軸方向長さ、即ちｚ軸方向長さは、図８に示すインナロータ２２の上面２２ａ、即ちｚ軸正方向端面が第２ハウジング２５の下面２５ａ、即ちｚ軸負方向端面に当接しているとき、当該インナローラ２２の下端部、即ちｚ軸負方向端部が凹部１３０内に僅かに入っている長さに設定されていると、両者にｚ軸方向のオーバラップが形成され、その分だけ、圧損を低減することができる。
【００３７】
また、図１０のように、ポンプ室２７の圧縮側領域では、凹部１３０の外形をインナロータ２２の外歯歯車２２ａの形状に合わせた形状とすると、図１０ａに示すように、凹部１３０の外形とインナロータ２２の外歯歯車２２ａとの形状が合致しているとインナロータ２２は凹部１３０内に移動可能となるので、この状態で手引きのエア抜きを実施し、作動油が充填されてポンプとして機能し始めると、図１１に示すように、インナロータ２２の外歯歯車２２ａと凹部１３０とにオーバラップ部分が形成されるので、その分だけ圧損を低減することができる。また、このとき、ポンプ室２７の圧縮側領域でのみ、凹部１３０の外形をインナロータ２２の外歯歯車２２ａの形状に合わせた形状とすることにより、全域でインナロータ２２の外歯歯車２２ａの形状に合わせた場合に比して、加工コストを低廉化することができる。
【００３８】
また、図１２のように、インナロータ２２の吐出ポート１０１，１０３側端面、即ちｚ軸負方向端面に台形断面の受圧部１３１を同心円環状に形成することにより、インナロータ２２が上方に浮き上がりやすくなると共に、インナロータ２２の吐出ポート１０１，１０３側面、即ち凹部１３０側面に受ける作動油圧を当該インナロータ２２の円周方向に均一にすることができ、これによりインナロータ２２が上方に浮き上がるときの傾きを抑制防止することができる。
【００３９】
また、図１３のように、インナロータ２２及び凹部１３０の夫々に、互いに緊密に嵌合する回転軸方向に先細りのテーパ接合部１３２，１３３を形成し、且つ凹部１３０の形成されている第１ハウジング２４の温度膨張（線膨張係数）をインナロータ２２の温度膨張（線膨張係数）より大きくすれば、例えば作動油の温度が低いときには、図１３ａのように、凹部１３０内の凸状のテーパ接合部１３２がインナロータ２２の凹状のテーパ接合部１３３に嵌り込んでインナロータ２２が凹部１３０内に落ちるが、ポンプが作動して例えば作動油の温度が高くなると、図１３ｂに示すようにインナロータ２２の凹状のテーパ接合部１３３が凹部１３０内の凸状のテーパ接合部１３２から押し出され、インナロータ２２は凹部１３０から浮き上がった状態に保持される。
【００４０】
例えば第１ハウジング２４をアルミニウム製（線膨張係数：ｋ１＝０．００００２３６ｍｍ／℃）、インナロータ２２を炭素鋼製（線膨張係数：ｋ２＝０．００００１１７ｍｍ／℃）とし、テーパ接合部１３２，１３３の外径ｄを２０ｍｍテーパ角度θを２０°、温度が２０℃から３０℃に上昇したとき、両者の温度膨張の違いによるインナロータ２２の上昇量は、温度差ΔＴ、線膨張係数差Δｋを用いて下記４式で表れるから、数値を代入するとインナロータ２２の移動量は７μｍとなる。
【００４１】
【数３】
2009036040.tif 000005
【００４２】
前述のように、手引きエア抜き時の初期のサイドクリアランスを２０μｍから２７μｍに増大したときの圧力Ｐ”は、前記２，３式を用いて、増大する前の圧力Ｐの０．５５倍となるから、その分だけエアを抜き易くなる。
（効果）
（１）本実施形態のトロコイドポンプによれば、前述のように、インナロータ２２の回転軸方向に当該インナロータ２２が移動可能な凹部１３０を第１ハウジング２４の吐出ポート１０１，１０３側に形成したことにより、エア抜き時には、インナロータ２２を凹部１３０内に移動して当該インナロータ２２と第２ハウジング２５とのサイドクリアランスから吸入ポート１０２，１０４を経てリザーバタンクへ７１のエアの移動を容易にすると共に、エア抜き後に作動油が充填された後には、インナロータ２２を凹部１３０内から遠ざかる位置として、ポンプとしての油圧を確保することができる。
【００４３】
（２）また、インナロータ２２は、ハウジング内で凹部１３０から回転軸方向に最も離れた場合でも、回転軸方向端部が当該凹部１３０内に入り込んでいるように回転軸方向長さが設定されていることにより、両者に回転軸方向のオーバラップが形成され、その分だけ、圧損を低減することができる。
（３）また、凹部１３０の外形の少なくとも一部をインナロータ２２の外歯歯車２２ａに合わせた形状としたことにより、凹部１３０の外形とインナロータ２２の外歯歯車２２ａとの形状が合致しているとインナロータ２２は凹部１３０内に移動可能となるので、この状態で手引きのエア抜きを実施し、作動油が充填されてポンプとして機能し始めると、インナロータ２２の外歯歯車２２ａと凹部１３０とにオーバラップ部分が形成されるので、その分だけ圧損を低減することができる。
【００４４】
（４）また、外歯歯車２２ａに合わせた凹部１３０外形をポンプ室２７の圧縮側に設けたことにより、全域でインナロータ２２の外歯歯車２２ａの形状に合わせた場合に比して、加工コストを低廉化することができる。
（５）また、インナロータ２２の凹部１３０側回転軸方向端面に受圧部１３１を同心円環状に形成したことにより、インナロータ２２が作動油圧によって浮き上がりやすくなると共に、インナロータ２２の凹部１３０側面に受ける作動油圧を当該インナロータ２２の円周方向に均一にすることができ、これによりインナロータ２２が上方に浮き上がるときの傾きを抑制防止することができる。
【００４５】
（６）また、インナロータ２２及び凹部１３０の夫々に回転軸方向に先細りのテーパ接合部１３２，１３３を形成し、且つ凹部１３０が形成される第１ハウジング２４の温度膨張をインナロータ２２の温度膨張より大きくしたことにより、を特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のトロコイドポンプ。
（７）また、本実施形態のパワーステアリング装置のエア抜き方法によれば、トロコイドポンプのインナロータ２２の回転軸方向に当該インナロータ２２が移動可能な凹部１３０を第１ハウジング２４の吐出ポート１０１，１０３側に形成し、エア抜き時には、インナロータ２２を凹部１３０内に移動し、エア抜き後に作動流体が充填された後には、インナロータ２２を凹部１３０内から遠ざかる位置とすることにより、エア抜き時には、インナロータ２２と第２ハウジング２５とのサイドクリアランスから吸入ポート１０２，１０４を経てリザーバタンクへ７１のエアの移動を容易にすると共に、エア抜き後に作動油が充填された後には、ポンプとしての油圧を確保することができる。
【００４６】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態を説明する。
（構成）
本実施形態のパワーステアリング装置及びそれに用いられるトロコイドポンプの概略構成は、前記第１実施形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。図１５は、本実施形態のポンプ２０の周辺部位を拡大した縦断面図であり、凡そ第１実施形態の図８に類似している。そこで、同様の構成には同様の符号を附して、その詳細な説明を省略する。
【００４７】
このポンプ２０の図８との相違点としては、戻し油路チェックバルブ５５が第２ハウジング２５の上端面、即ちｚ軸正方向端面に設けられていること、並びに径方向油路１１１が、第２ハウジング２５の支持孔２５ｂから軸方向油路１１２に向けて開設されていること、並びに駆動軸２６の上端部、即ちｚ軸正方向端部が第２ハウジング２５の上端面、即ちｚ軸正方向端面を貫通してリザーバタンク７１内に突出し、第２ハウジング２５の上端部と駆動軸２６との間にオイルシールが介装されていること、などが挙げられる。つまり、本実施形態では、駆動軸２６をリザーバタンク７１側から手動で下方、即ちｚ軸負方向に押し下げることが可能となっている。
【００４８】
これに加えて、本実施形態でも、前記第１実施形態と同様に、第１ハウジング２４の上端面、即ちｚ軸正方向端面には、インナロータ２２の下方、即ちｚ軸負方向に相当する部位に、当該インナロータ２２を移動可能とする凹部１３０が設けられているが、本実施形態では、この凹部１３０に同形の蓋体１４２が被せられ、蓋体１４２の下方には凹部１３０との間に弾性体１５１が介装されている。  ここで、弾性体１５１は、例えば、バネ、Ｏリング、樹脂リング、樹脂プレート及びゴム等として構成され、無付加状態で、蓋体１４２の上面、即ちｚ軸正方向端面が第１ハウジング２４の上面、即ちｚ軸正方向端面と同じ高さになるように設定されている。また、蓋体１４２と駆動軸２６とはキー１４３で連結されている。
【００４９】
図１６には、蓋体１４２の詳細を示す。本実施形態では、蓋体１４２に小さな吐出ポート１０１，１０３を貫通形成している。また、蓋体１４２の下面、即ちｚ軸負方向端面には、吐出ポート１０１，１０３を結ぶ線と直交する向きに区画壁１４４が突設されている。なお、区画壁１４４の厚さは駆動軸２６の直径より小さい。図１７には、図１５と直交する断面における凹部１３０と蓋体１４２との取り合いを示す。本実施形態では、凹部１３０の底部、即ちｚ軸負方向端部に、前記区画壁１４４が緊密に嵌入する溝部２４ｃが形成され、この溝部２４ｃに区画壁１４４が嵌入するようにして蓋体１４２が凹部１３０に収納されている。
【００５０】
後述するように、駆動軸２６を下方、即ちｚ軸負方向に押し下げると蓋体１４２も同方向に移動するので、これに伴ってインナロータ２２が下方、即ちｚ軸負方向に移動可能となり、これによりインナロータ２２の上面２２ｃ、即ちｚ軸正方向端面と第２ハウジング２５の下面２５ａ、即ちｚ軸負方向端面との間にサイドクリアランスが確保され、このサイドクリアランスから支持孔２５ｂ、径方向油路１１１を経て、戻し油路チェックバルブ５５からリザーバタンク７１にエアが排出されるのである。この間、またポンプ２０が作動しているときには、蓋体１４２より下方、即ちｚ軸負方向の凹部１３０内は区画壁１４４によって区画され、その夫々が吐出ポート１０１，１０３によってポンプ室２７の何れかの領域、即ち吐出領域か吸入領域に接続されているので、この区画壁１４４によって区画されている凹部１３０の夫々の室が、例えば図３に示す第１油路や第２油路などを介してパワーステアリング装置の各油圧系に接続されている。
【００５１】
（動作及び作用）
駆動軸２６を下方、即ちｚ軸負方向に押し下げていないときには、図１５ａに示すように、弾性体１５１によって蓋体１４２の上面、即ちｚ軸正方向端面は第１ハウジング２４の上面、即ちｚ軸正方向端面と同じ高さになっているので、この状態でポンプ２０として正常に機能する。一方、前記第１実施形態で説明した手引きによるエア抜き時には、駆動軸２６をリザーバタンク７１内から手動で下方、即ちｚ軸負方向に押し下げると、図１５ｂに示すように、蓋体１４２も同方向に移動するので、これに伴ってインナロータ２２が下方、即ちｚ軸負方向に移動可能となる。このとき、インナロータ２２の上面２２ｃ、即ちｚ軸正方向端面と第２ハウジング２５の下面２５ａ、即ちｚ軸負方向端面との間にサイドクリアランスが確保され、このサイドクリアランスから支持孔２５ｂ、径方向油路１１１を経て、戻し油路チェックバルブ５５からリザーバタンク７１にエアが排出される。
【００５２】
（効果）
（８）本実施形態のトロコイドポンプによれば、前記第１実施形態の効果に加え、前述のように、インナロータ２２を支持する駆動軸（回転軸部材）２６が手動で回転軸方向に変位可能であることにより、手引きによるエア抜きのときだけ、駆動軸２６ごと、インナロータ２２を凹部１３０内に移動し、これによりできるインナロータ２２のサイドクリアランスからエアを抜くことができる。
（９）駆動軸（回転軸部材）２６を手動で回転軸方向に変位させているとき以外に、当該駆動軸２６を復元する弾性体１５１を備えたことにより、ポンプ作動時にはインナロータ２２を正規位置に復元してサイドクリアランスをなくし又は小さくして、ポンプとしての油圧を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１の実施形態のパワーステアリング装置の構成を示す図である。
【図２】パワーステアリング装置のポンプ装置の構成を示す図である。
【図３】パワーステアリング装置のポンプ装置の構成を示す図である。
【図４】ポンプ付近の構成を示すものであり、第２ハウジングを取り去ったポンプの上面図である。
【図５】ポンプ付近の構成を示すものであり、第１ハウジングの上面図である。
【図６】図２のIII−III断面を示す図である。
【図７】図６のIV−IV断面を示す図である。
【図８】図３におけるポンプの周辺部位を拡大した図である。
【図９】図８に示す凹部の一例の上面図である。
【図１０】図８に示す凹部の他の例の上面図である。
【図１１】図１０の凹部の作用の説明図である。
【図１２】インナロータに受圧部を設けた場合の説明図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は下面図である。
【図１３】インナロータ及び凹部にテーパ接合部を設けた場合の説明図である。
【図１４】手引きのエア抜きの手順を説明するために、簡略化したパワーステアリング装置の構成を示す図である。
【図１５】第２の実施形態のパワーステアリング装置の構成を示すものであり、ポンプの周辺部位を拡大した図である。
【図１６】図１５の蓋体の詳細図である。
【図１７】図１６の蓋体の作用の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
２０  トロコイドポンプ  ２１  アウタロータ、２２  インナロータ、２３  カムリング、２４，２５  ハウジング、２４ｂ，２５ｂ  支持孔、２６  支持軸、７１  リザーバタンク、１０１，１０３  吐出ポート、１０２，１０４  吸入ポート、１３０  凹部、１３１  受圧部、１３２，１３３  テーパ接合部、１４２  蓋体、１５１  弾性体
【図１】
2009036040.tif 000006
【図２】
2009036040.tif 000007
【図３】
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【図４】
2009036040.tif 000009
【図５】
2009036040.tif 000010
【図６】
2009036040.tif 000011
【図７】
2009036040.tif 000012
【図８】
2009036040.tif 000013
【図９】
2009036040.tif 000014
【図１０】
2009036040.tif 000015
【図１１】
2009036040.tif 000016
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2009036040.tif 000019
【図１５】
2009036040.tif 000020
【図１６】
2009036040.tif 000021
【図１７】
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