(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータとの間にポンプ室を形成するカムリングをポンプボディ内でポンプ吐出量が低減する一方とポンプ吐出量が増大する他方とに転動自在に嵌挿させ、このカムリングとポンプボディとの間に、カムリングを前記一方へ押圧する油圧が導入される第１の流体圧室と、前記他方へ押圧する油圧が導入される第２の流体圧室とを形成し、前記ポンプ室に開口する吸込ポートと吐出ポートをカムリングの転動方向とは略直交する方向の一方と他方に形成した可変容量形ポンプにおいて、前記カムリングを転動自在に支持する転動支持面を軸方向から見て接線方向に延在する平らな平面としてポンプボディにおける前記吐出ポート側の内周部であってロータの軸心より第２の流体圧室側となる一側部のみに形成し、この転動支持面は、ポンプ吐出量が増大する方向へカムリングが転動することによりカムリングの軸心が前記吐出ポート側へ移動するように傾斜させて形成されていることを特徴とする可変容量形ポンプ。
【請求項２】
請求項１記載の可変容量形ポンプにおいて、転動支持面における第１の流体圧室側の端部にピンを設け、ポンプ吐出量が最大になるようにカムリングが転動することにより前記ピンがカムリング外周部の凹部に嵌合する構造としたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のパワーステアリング装置の油圧供給源として使用する可変容量形ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の可変容量形ポンプとしては、例えば特開２０００−１０４６７３号公報に開示されたものがある。この公報に示された可変容量形ポンプを図５および図６によって説明する。
図５は従来の可変容量形ポンプの断面図、図６は転動支持面上を移動するカムリングを模式的に示す図である。
【０００３】
図５において符号１で示す可変容量形ポンプは、自動車のパワーステアリング装置の油圧供給源として使用するものである。同図において、符号２はこの可変容量形ポンプ１のポンプボディを示し、３はポンプボディ２に嵌合させたアダプタリング、４は前記アダプタリング３に転動自在に支持させたカムリング、５はロータ、６は前記ロータ５のベーン、７はロータ５を固着したドライブシャフト、８は前記カムリング４とロータ５の間のポンプ室９に作動油を吸込むための吸込ポート、１０はポンプ室９から作動油を吐出させるための吐出ポートを示す。
【０００４】
前記カムリング４は、ロータ５の軸心に対してカムリング４の軸心が偏心するようにアダプタリング３内に嵌挿させている。また、このカムリング４は、アダプタリング３の内周部の転動支持面１１に沿って図５において左右方向へ転動できるように形成しており、ロータ５の軸心に対するカムリング４の軸心の偏心量を変えることができるようにしている。
【０００５】
カムリング４が図において左方へ転動して偏心量が増大することによってポンプ吐出量が増大し、これとは反対方向にカムリング４が転動することによってポンプ吐出量が減少する。
カムリング４の駆動は、カムリング４とアダプタリング３との間に形成した第１および第２の流体圧室１２，１３と、図示していない圧縮コイルばねとによって行っている。
【０００６】
すなわち、第１の流体圧室１２に供給された油圧によってカムリング４をポンプ吐出量が減少する方向へ転動させ、第２の流体圧室１３に供給された油圧と図示していない圧縮コイルばねの弾発力とによってカムリング４をポンプ吐出量が増大する方向へ転動させる。第１の流体圧室１２は、この可変容量形ポンプ１の吐出通路１４の途中に介装したメータリングオリフィス１５の上流側に接続し、第２の流体圧室１３は、前記メータリングオリフィス１５の下流側に接続している。
【０００７】
前記吸込ポート８および吐出ポート１０は、カムリング４の転動方向とは略直交する方向の一方と他方に形成している。図５においては、吸込ポート８をポンプボディ２の上部に形成し、吐出ポート１０をポンプボディ２の下部に形成している。
【０００８】
このように構成した従来の可変容量形ポンプは、ロータ５の回転数が相対的に低いときには、メータリングオリフィス１５の上流側と下流側とで圧力差が相対的に小さくなるから、カムリング４は、ポンプ吐出量が増大する方向へ圧縮コイルばねの弾発力によって転動する。ロータ５の回転数が増大すると、メータリングオリフィス１５の上流側の油圧（第１の流体圧室１２の油圧）が下流側より増大するようになる。第１の流体圧室１２の油圧が第２の流体圧室１３の油圧と圧縮コイルばねの弾発力との和より大きくなることによって、カムリング４は第１の流体圧室１２の油圧によってポンプ吐出量が減少する方向へ転動する。
【０００９】
カムリング４が転動する転動支持面１１は、カムリング４の軸心が図６中に示す一点鎖線線Ａに沿って移動するように形成している。図６においては、ロータ５を実線で示すとともにその軸心を点Ｒで示し、ポンプ吐出量が最小になるときのカムリング４を二点鎖線で示すとともにその軸心の位置を点Ｂで示し、ポンプ吐出量が最大になるときのカムリング４を破線で示すとともにその軸心の位置を点Ｃで示している。
【００１０】
カムリング４の軸心の移動軌跡に相当する前記一点鎖線Ａが図６において左上がりに傾斜しているのは、カムリング４が転動してポンプ吐出量が増大するにしたがって後述する予圧縮量を増大させるためである。予圧縮とは、二つのベーン６，６の間に形成されたポンプ室９がロータ５の回転により吸込ポート８側から吐出ポート１０側へ移行する途中でポンプ室９の容積を低減させることであり、予圧縮量とは、前記ポンプ室９の容積を低減させる量のことである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように構成した従来の可変容量形ポンプは、例えばパワーステアリング装置の負荷が急速に増大したときなどにより、吐出側の油圧が急速に上昇したときに、吐出量が一時的に低減するという問題があった。これは、パワーステアリング装置に接続する油圧通路にメータリングオリフィス１５および吐出ポート１０を介して連通するポンプ室９の油圧も前記圧力上昇に伴って上昇することが原因であった。
【００１２】
詳述すると、カムリング４の内側の油圧は、吸込ポート８が位置する半部より吐出ポート１０が位置する半部の方が高くなるため、カムリング４には、図６において矢印Ｆ１で示す方向（吸込ポート８から吐出ポート１０を指向する方向）に油圧が作用する。この油圧を以下単にポンプ内圧という。このポンプ内圧がカムリング４に作用することによって、カムリング４には、転動支持面１１との接触点を支点とする時計回りの回転モーメントＭが作用し、同図中に矢印Ｆ２で示す横方向の力が加えられる。この力Ｆ２は、前記圧縮コイルばねの付勢方向とは反対方向に作用する。このため、力Ｆ２がカムリング４に作用することによって、カムリング４をポンプ吐出量が増大する方向へ押圧する力が低減する。
【００１３】
ポンプ吐出側の圧力上昇が緩やかである場合には、力Ｆ２も徐々に増大するため、後述するように第１の流体圧室１２と第２の流体圧室１３との差圧を用いてカムリング４を保持する機能によって力Ｆ２の増大分が相殺されるから、実質的に無視できる。すなわち、力Ｆ２の増大に起因してカムリング４をポンプ吐出量が増大する方向へ押圧する力が低減されると、それまでカムリング４を保持していた力のバランスが崩れて、ポンプ吐出量が減少する方向へカムリング４が転動する。
【００１４】
そして、ポンプ吐出量が減少すると、第１の流体圧室１２の油圧が低下するから、今度はカムリング４はポンプ吐出量を増大する方向へ転動する。次にカムリング４が停止するのは、力Ｆ２が作用している状態で前記力のバランスが保たれる位置である。このように、カムリング４が一方と他方へ微小な範囲内を往復することによって、力Ｆ２が増大している途中で力Ｆ２の増大分が相殺され、吐出量が回復するようになる。
【００１５】
しかし、ポンプ吐出側の圧力が急速に上昇した場合には、力Ｆ２も急速に増大するから、ポンプ吐出量が低減される方向へカムリング４が急速に転動する。この後、第１の流体圧室１２の油圧が上昇して実際にカムリング４がポンプ吐出量増大側へ転動してポンプ吐出量が増大するようになるまでには、作動油の粘性やカムリング４に作用する摩擦抵抗などによって、ある程度時間がかかる。すなわち、ポンプ吐出側の圧力上昇が緩やかである場合に較べて、カムリング４がポンプ吐出量低減側へ速く移動する分だけ吐出量の回復に時間が必要になる。この結果、ポンプ吐出側の圧力が急速に上昇したときには、吐出量が低減することに起因してハンドルが重いと体感できるほどパワーステアリング装置のアシスト力が低減してしまう。
【００１６】
本発明は、上述した要請に応えるためになされたもので、ポンプ吐出側の油圧が急速に上昇した場合でもポンプ吐出量を応答性よく増大させることができる可変容量形ポンプを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明に係る可変容量形ポンプは、カムリングを転動自在に支持する転動支持面を軸方向から見て接線方向に延在する平らな平面としてポンプボディにおける吐出ポート側の内周部であってロータの軸心より第２の流体圧室側となる一側部のみに形成するとともに、ポンプ吐出量が増大する方向へカムリングが転動することによりカムリングの軸心が前記吐出ポート側へ移動するように傾斜させて形成したものである。
本発明によれば、カムリングにポンプ内圧が作用することによって、カムリングには転動支持面との接触点を支点にしてポンプ吐出量が増大する方向へ回転モーメントが作用する。
【００１８】
請求項２に記載した発明に係る可変容量形ポンプは、請求項１記載の可変容量形ポンプにおいて、転動支持面における第１の流体圧室側の端部にピンを設け、ポンプ吐出量が最大になるようにカムリングが転動することにより前記ピンがカムリング外周部の凹部に嵌合する構造としたものである。
この発明によれば、カムリングが転動支持面上を滑るのを前記ピンが前記凹部の内面に接触することによって阻止することができるから、カムリングは、前記ピンによって転動方向が規制され、ポンプ吐出量が最大になる状態から転動支持面上を正しく転動する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る可変容量形ポンプの一実施の形態を図１ないし図４によって詳細に説明する。
図１は本発明に係る可変容量形ポンプの断面図、図２は転動支持面上を移動するカムリングを模式的に示す図、図３は転動支持面部分を拡大して示す断面図、図４は転動支持面を拡大して示す断面図である。これらの図において、前記図５および図６によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
【００２０】
図１において、符号２１で示す可変容量形ポンプは、カムリング４の移動を制御するための制御バルブ２２をポンプボディ２における吸込ポート８側の端部に一体的に組付けている。この制御バルブ２２は、ポンプボディ２に穿設した弁孔２３にスプール２４を移動自在に嵌合させた構造を採っている。スプール２４は、弁孔２３内を第１〜第３の油室２５〜２７に画成しており、圧縮コイルばね２８によって図において左方向へ付勢されている。
【００２１】
前記第１の油室２５は、図示していない連通路によって作動油の吐出系におけるメータリングオリフィス１５より上流側の部位に接続し、第２の油室２６は、図示していない連通路によって作動油の吸込系に接続し、第３の油室２７は、吐出通路１４（メータリングオリフィス１５より下流側）に連通路２９を介して接続している。
また、前記弁孔２３は、ポンプボディ２とアダプタリング３に穿設した第１の連通路３０によって第１の流体圧室１２に接続するとともに、第２の連通路３１によって第２の流体圧室１３に接続している。
【００２２】
この制御バルブ２２においては、メータリングオリフィス１５より上流側の圧力と下流側の圧力との差圧が予め定めた圧力より低いとき（例えば低回転時）には、図１に示すように、スプール２４が圧縮コイルばね２８の弾発力によって弁孔２３の一端側（図１においては左側）に移動する。この状態では、第１の流体圧室１２に第１の連通路３０を介して作動油の吸込系の圧力（タンク圧力）が作用するとともに、第２の流体圧室１３に第２の連通路３１を介して吐出通路１４の圧力（吐出圧力）が作用し、カムリング４が図１において左方向へ転動してポンプ吐出量が最大になる。
【００２３】
回転速度が増大して前記差圧が前記設定圧力を上回ると、スプール２４が図１において右方向に移動し、第１の流体圧室１２に第１の連通路３０を介してメータリングオリフィス１５より上流側の油圧が導かれるとともに、第２の流体圧室１３に第２の連通路３１を介して吸込系の油圧が導かれる。この状態でカムリング４が図１において右方向へ転動し、ポンプ吐出量が低減する。
【００２４】
この実施の形態による可変容量形ポンプ２１のメータリングオリフィス１５は、二つの貫通孔３２，３３を用いて構成している。貫通孔３２は、ポンプボディ２の吐出ポート１０の溝底に一端を開口させるとともに他端を図示していない吐出油用油室に開口させている。この吐出用油室から図示していない作動油通路によって作動油がポンプボディ２の作動油吐出口に吐出される。他方の貫通孔３３は、ポンプボディ２におけるカムリング４の側面と対向する部位に一端を開口させるとともに、他端を前記吐出用油室に開口させている。カムリング４における前記貫通孔３３と対応する部位には、前記吐出ポート１０からこの貫通孔３３へ作動油を導くための穴３４を形成している。カムリング４における前記穴３４の近傍の外周面には、カムリング４をポンプ吐出量が増大する方向へ付勢するための圧縮コイルばね３５を当接させている。
【００２５】
この可変容量形ポンプ２１は、カムリング４が転動する転動支持面４１をアダプタリング３の内周面における吐出ポート１０側であってロータ５の軸心Ｒ（図２参照）より第２の流体圧室１３側となる一側のみに形成している。この転動支持面４１は、図３および図４に示すように、ロータ５の軸方向から見て接線方向に延在する平らな平面であって、これらの図において右上がりに傾斜させて形成している。言い換えれば、この転動支持面４１は、ポンプ吐出量が増大する方向へカムリング４が転動することによりカムリング４の軸心がポンプボディ２の吐出ポート１０側へ移動するように傾斜させて形成している。
【００２６】
カムリング４が転動支持面４１上を転動するときの軸心の移動軌跡を図２中に一点鎖線Ａで示す。図２においては、ロータ５を実線で示すとともにその軸心を点Ｒで示し、ポンプ吐出量が最小になるときのカムリング４を二点鎖線で示すとともにその軸心の位置を点Ｂで示し、ポンプ吐出量が最大にのなるときのカムリング４を破線で示すとともにその軸心の位置を点Ｃで示している。また、図３および図４中において、転動支持面４１を形成する範囲を符号Ｄで示す。
【００２７】
ポンプ吐出量が最大になる位置からカムリング４が転動するときには、図４における転動支持面４１の左端（第１の流体圧室１２側の一端）に最初にカムリング４の外周面が接触し、ポンプ吐出量が最小になったときには、転動支持面４１の右端にカムリング４の外周面が接触する。
転動支持面４１とカムリング４との接触部分は、この実施の形態ではロータ５の軸線方向と平行な方向に線接触するように形成しており、この接触部分とシール部材４２（図１参照）とによって、第１の流体圧室１２と第２の流体圧室１３とを液密になるように画成している。
【００２８】
前記シール部材４２は、アダプタリング３の凹溝４３に嵌入させて固定し、圧縮させた状態でカムリング４の外周面に摺接させている。このシール部材４２の組付けは、先ず、カムリング４の外周部に形成したシール部材用凹部４４が前記凹溝４３と対向するようにカムリング４を回し、シール部材用収納空間を広く開放させる。そして、この空間にシール部材４２を挿入し、カムリング４を正規の位置に回してシール部材４２を圧縮させる。この操作によってシール部材４２を圧縮させた状態でカムリング４に接触させることができる。
【００２９】
前記転動支持面４１における第１の流体圧室１２側の端部には、ピン４５を設けている。このピン４５は、丸棒状に形成して軸線がロータ５の軸線と平行になる状態でアダプタリング３の内周部に装着している。また、このピン４５は、前記装着状態において径方向の約半分をカムリング４側へ突出させ、ポンプ吐出量が最大になる位置にカムリング４が転動した状態で前記突出部分がカムリング４の外周部の断面半円状の凹部４６に嵌合するようにしている。
【００３０】
前記凹部４６は、ピン４５が嵌合する状態でもピン４５との間に微小な隙間が生じるように形成しており、ピン４５を介してカムリング４からアダプタリング３にポンプ内圧が伝達されることがないようにしている。すなわち、ポンプ吐出量が最大になる状態でもカムリング４は転動支持面４１に支持されている状態を保ち、このときにピン４５は、カムリング４が転動支持面４１上で滑って平行移動したり、逆方向へ回転するのを阻止するストッパーとして機能する。
【００３１】
前記転動支持面４１上をカムリング４が転動することによって、カムリング４の軸心は、移動範囲の全域にわたってロータ５の軸心Ｒより図２において左上方に位置するようにしている。詳述すると、カムリング４の軸心は、ポンプ吐出量が最小になるときの位置（図２中に点Ｂで示す）と、ポンプ吐出量が最大になるときの位置（図２中に点Ｃで示す）との間の何れの位置においても、常にロータ５の軸心より吸込ポート８側であって第１の流体圧室１２側に位置するようにしている。この構成を採ることによって、この可変容量形ポンプ２１においても吐出ポート１０から作動油が流出する以前に予圧縮行程をもたせることができる。
【００３２】
このように構成した可変容量形ポンプ２１は、低回転状態（ポンプ吐出量が最大になる状態）から高回転状態に移行すると、カムリング４が図１に示した位置から同図の右方向へ転動する。このとき、ピン４５がカムリング４の凹部４６に嵌合しているから、カムリング４が転動支持面４１上を摺動することはなく、カムリング４の外周面が転動支持面４１上を転がるようになる。
【００３３】
回転数が上昇するにしたがってカムリング４の転動量は増大し、軸心が図２中に点Ｃで示す位置に達するまでカムリング４は転動する。カムリング４とアダプタリング３との接触点が転動支持面４１上に位置している状態でポンプ吐出側の油圧が急上昇すると、この油圧はメータリングオリフィス１５および吐出ポート１０を介してカムリング４内側のポンプ室９に伝達される。このため、カムリング４を吸込ポート８から吐出ポート１０を指向する方向（図２中に矢印Ｆ１で示す方向）に沿って押圧するポンプ内圧（図２参照）が急速に増大する。
【００３４】
ポンプ内圧が急上昇したときには、カムリング４には転動支持面４１との接触点を支点にして図１および図２において反時計回りの回転モーメントＭが作用する。この回転モーメントＭにより、カムリング４には図２中に矢印Ｆ３で示す力が加えられる。この力Ｆ３は、圧縮コイルばね３５の弾発力（カムリング４をポンプ吐出量が増大する方向へ押圧する力）を助成するように作用する。
【００３５】
したがって、ポンプ吐出側の油圧が急速に上昇したときにカムリング４に反時計回りの回転モーメントＭが作用してカムリング４が前記力Ｆ３によってポンプ吐出量が増大する方向へ付勢されるから、従来のように吐出量が一時的に低減することはなく、ポンプ吐出量を応答性よく増大させることができる。
また、この実施の形態では、ポンプ吐出量が最大になる状態でカムリング４の凹部４６にアダプタリング３側のピン４５を嵌合させているから、ポンプ吐出量が最大になる状態でカムリング４が転動支持面４１上を滑るのをピン４５が前記凹部４６の内面に接触することによって阻止することができる。この結果、カムリング４の回転方向をピン４５によって規制することができるから、カムリング４は、ポンプ吐出量が最大になる状態から転動支持面４１上を正しく転動する。
【００３６】
このようにピン４５には殆ど荷重が加えられることがないから、ピン４５を装着するアダプタリング３を形成する材料としては、例えば成形が容易な焼結材を採用することができる。なお、この実施の形態では、ピン４５とアダプタリング３は鋼材によって形成している。また、ピン４５を嵌合させるカムリング４の凹部４６は、ピン４５との間に微小な隙間が形成されるから、ここを形成するに当たって形状・寸法の精度が低くてよい。このため、カムリング４の製造が容易になる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、カムリングにポンプ内圧が作用することによって、カムリングには転動支持面との接触点を支点にしてポンプ吐出量が増大する方向へ回転モーメントが作用する。このため、ポンプ吐出側の油圧が急速に上昇したときにカムリングが前記回転モーメントによってポンプ吐出量が増大する方向へ付勢されるから、このときにポンプ吐出量を応答性よく増大させることができる。
【００３８】
請求項２記載の発明によれば、ポンプ吐出量が最大になる状態でポンプ内圧が急上昇して大きな回転モーメントがカムリングに作用したときに、カムリングが転動支持面上を摺動するのをピンによって阻止することができる。このため、カムリングを転動支持面上で正しく転動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る可変容量形ポンプの断面図である。
【図２】  転動支持面上を移動するカムリングを模式的に示す図である。
【図３】  転動支持面部分を拡大して示す断面図である。
【図４】  転動支持面を拡大して示す断面図である。
【図５】  従来の可変容量形ポンプの断面図である。
【図６】  転動支持面上を移動するカムリングを模式的に示す図である。
【符号の説明】
３…アダプタリング、４…カムリング、５…ロータ、８…吸込ポート、９…ポンプ室、１０…吐出ポート、１２…第１の流体圧室、１３…第２の流体圧室、４１…転動支持面、４５…ピン、４６…凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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