(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に対して偏心可能にハウジングに収容されたカムリングと、
このカムリングの内側に収容されて前記駆動軸と一体に回転するロータと、
このロータ外周に伸縮自在に備えられた複数のベーンと、
これらのベーンの間に画成される複数のポンプ室とを備え、
吐出側ポンプ室とこの吐出側ポンプ室からの作動流体を外部の油圧機器へ供給する吐出ポートとの間に可変オリフィスを備え、
前記カムリング外周の両側に第１と第２の流体圧力室を形成し、
前記カムリングを偏心量が大きくなる方向に付勢するバネ手段を備え、
前記第１の流体圧力室の拡大によりカムリングの偏心量を小さくする一方、前記第２の流体圧力室の拡大によりカムリングの偏心量を大きくすることにより、ポンプ吐出流量を可変とした可変容量型ベーンポンプにおいて、
前記カムリングの動作に追従するとともに前記カムリングの偏心量が所定量よりも減少した場合に前記可変オリフィスの開口面積を狭めて行く制御プランジャを前記カムリング外周の第２の流体圧力室側に備え、
前記制御プランジャに形成した中空部を介して前記可変オリフィス下流側の作動流体を前記吐出ポートに導くとともに、
前記中空部内に前記バネ手段を収容し、
前記第２の流体圧力室に吐出側ポンプ室の圧力を導入する圧力導入孔を備え、
ポンプ吐出流量が所定量以上となった場合に、前記第１の流体圧力室に可変オリフィス上流側の圧力を導入するとともに、前記第２の流体圧力室をドレン側に圧力制御しつつ接続するように切り換わる制御バルブを備えたことを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
【請求項２】
前記制御バルブは、可変オリフィスの上流と下流の圧力差による作用力と戻しバネによるバネ力とのバランスにより変位するととも、所定量以上変位した場合に、前記第１の流体圧力室に可変オリフィス上流側の圧力を導入するとともに、前記第２の流体圧力室をドレン側に圧力制御しつつ接続することを特徴とする請求項１に記載の可変容量型ベーンポンプ。
【請求項３】
前記圧力導入孔は、前記吐出側ポンプ室を前記可変オリフィスに接続する流体通路とは独立に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可変容量型ベーンポンプ。
【請求項４】
前記圧力導入孔は、前記吐出側ポンプ室と隣接して形成され吐出側ポンプ室の圧力が導入される高圧室と前記第２の流体圧力室との間のサイドプレートに形成された固定オリフィスであることを特徴とする請求項３に記載の可変容量型ベーンポンプ。
【請求項５】
前記第１、第２の流体圧力室は前記カムリングとこのカムリング外周に配置されたアダプタリングとの間に画成されるとともに、このアダプタリングに形成された嵌合穴に隙間なく嵌合するフィードバックピンを備え、このフィードバックピンの一端を前記カムリング外周に第２の流体圧力室側から当接させる一方、前記フィードバックピンの他端を前記制御プランジャと当接させるようにしたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の可変容量型ベーンポンプ。
【請求項６】
前記バネ手段は、前記制御プランジャを介してカムリングを押圧するスプリングであることを特徴とする請求項５に記載の可変容量型ベーンポンプ。
【請求項７】
前記制御バルブは、前記第２の流体圧力室とドレン側との間の開口面積を段階的に切り換え可能であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の可変容量型ベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両のパワーステアリング装置に用いられる、可変容量型ベーンポンプの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両のパワーステアリング装置には、作動油を供給するポンプとして、可変容量型ベーンポンプが用いられている。このような可変容量型ベーンポンプは、例えば次のようなポンプ吐出流量の制御がなされる。すなわち、ポンプ吐出流量は、ポンプ回転数が上昇すると所定のポンプ回転数（エンジンのアイドリング回転数）まではポンプ回転数に比例してポンプの吐出流量も上昇して行く一方、この所定のポンプ回転数以上ではポンプ回転数が上昇しても吐出流量が一定に保たれるようになり、さらにエンジン回転数を上昇させて行くとポンプ回転数の上昇とともにポンプ吐出流量が減少して行くように制御される。これにより、車両の低速走行中においては、可変容量型ベーンポンプのポンプ吐出流量は速やかに最大吐出量に至り、パワーステアリング装置は十分な作動油の供給を受け、操舵には安定したアシスト力が与えられる一方、さらにエンジン回転数が上昇すると可変容量ベーンポンプからのポンプ吐出流量は減少していくので、車両の高速走行中にはパワーステアリング装置からのアシスト力が過剰とならないようになっている。
【０００３】
図６〜図８には、このような可変容量ベーンポンプの従来例を示す。
【０００４】
図６、図７に示すように、ハウジング１の略円形の収容凹部１ａには、その底面（最奥部の側面）側から、サイドプレート２、アダプタリング３が積層状態で収容される。アダプタリング３の内側には、円環状のカムリング５が、ピン４を回動支点として後述の駆動軸８の左右に揺動可能に支持されている。このカムリング５の内側には、ロータ６が収容される。また、収容凹部１ａの開口端は、カバー７により封鎖され、アダプタリング３、カムリング５、ロータ６の側面（サイドプレート２と反対側の側面）は、カバー７に当接してシールされる。
【０００５】
収容凹部１ａの底面には貫通穴１ｂが形成され、この貫通穴１ｂには、駆動軸８がメタル軸受９を介して回転自在に支持される。また、この駆動軸８の先端側は、サイドプレート２、ロータ６を貫通して、カバー７に形成された支持穴７ａに達し、この支持穴７ａにメタル軸受１０を介して回転自在に支持されている。また、ロータ６は、この駆動軸８とスプライン結合し、駆動軸８と一体に回転するようになっている。なお、駆動軸８は図示されない動力機関により回転駆動される。
【０００６】
ロータ６の外周に形成された複数の切り欠きには、それぞれ、ベーン１１がロータ６の半径方向に出没自在に収容される。これにより、駆動軸８の回転によりロータ６が回転すると、切り欠きから伸び出したベーン１１の先端が、カムリング５の内周面に当接し、これらの各ベーン１１の間に複数のポンプ室１２が画成される。
【０００７】
サイドプレート２には、キドニー型の高圧凹溝１３Ａと低圧凹溝１４Ａが形成される。高圧凹溝１３Ａと低圧凹溝１４Ａは、駆動軸８を挟んで対称な位置に形成され、それぞれ吐出側と吸込側のポンプ室１２に臨むようになっている。また、カバー７には、ロータ６を挟んでサイドプレート２側の高圧凹溝１３Ａおよび低圧凹溝１４Ａと相対する位置に、キドニー型の高圧凹溝１３Ｂと低圧凹溝１４Ｂが形成され、それぞれ吐出側と吸込側のポンプ室１２に臨んでいる。
【０００８】
高圧凹溝１３Ａは、サイドプレート２を貫通する高圧通路１５を介して、収容凹部１ａ底部（最奥部）に形成された高圧室１６に連通する。この高圧室１６は、後述するように可変オリフィス２５を介して吐出ポート１８と連通する。また、低圧凹溝１４Ｂは、カバー７に形成された低圧通路１７を介して、吸込ポート１９（さらにはタンクＴ）と連通する。
【０００９】
カムリング５は、前述したようにピン４を回動支点として駆動軸８の左右に揺動可能であり、図６に示すように、カムリング５が駆動軸８に対して偏心した位置をとり得る。これにより、駆動軸８の回転とともにロータ６が図６の反時計回転方向に回転すると、この回転に伴って各ポンプ室１２の容積が変わって行く。そして、この回転とともに拡大する吸込側（低圧凹溝１４Ａ、１４Ｂ側）のポンプ室１２には吸込ポート１９からの作動油が吸い込まれる一方、この回転とともに縮小する吐出側（高圧凹溝１３Ａ、１３Ｂ側）のポンプ室１２からは吐出ポート１８に向けて作動油が吐出される。
【００１０】
ハウジング１の側部には、収容凹部１ａに開口する（詳しくは、後述する第２の流体圧力室３１に開口する）プラグ穴１ｃが形成される。このプラグ穴１ｃは、プラグ２０が螺合状態で取り付けられることにより閉止される。
【００１１】
このプラグ２０の収容凹部１ａ側に延びる先端側にはシリンダ穴２０ａが開口し、このシリンダ穴２０ａには制御プランジャ２１が摺動自在に収容される。この制御プランジャ２１の突出端（先端）は、アダプタリング３に形成された貫通穴３ａを貫通して、カムリング５の側面に当接する。
【００１２】
また、制御プランジャ２１には、基端側に開口するプランジャ中空部２１ａが形成されている。このプランジャ中空部２１ａ内にはスプリング２２が収容される。このスプリング２２は、シリンダ穴２０ａの底面とプランジャ中空部２１ａの底面との間に介装されており、制御プランジャ２１をカムリング５側に付勢し、この制御プランジャ２１を介してカムリング５をその最大吐出位置に付勢している。なお、スプリング２２をプランジャ中空部２１ａに収容できるほど小型化したとしても、後述するように、第１の流体圧力室３２の反力Ｆ１には、スプリング２２のバネ力ＦSとともに第２の流体圧力室３１の反力Ｆ２が対抗するようになっているので、問題は生じない。
【００１３】
プラグ２０の外周の所定の位置には凹部２０ｂが形成され、この凹部２０ｂとプラグ穴１ｃの間に囲まれる領域に、環状の流体室２３が形成される。また、凹部２０ｂには、プラグ２０の側面を貫通してプラグ２０の外周側とシリンダ穴２０ａとを連通する可変オリフィス２５が開口する。高圧室１６からの作動油は、ハウジング１に形成された流体通路３６を介して流体室２３に導入され、さらに可変オリフィス２５を介してシリンダ穴２０ａおよびプランジャ中空部２１ａに導入される。プラグ穴１ｃの開口端部にはＯリング２４が備えられ、流体室２３のシールは確実になされるようになっている。
【００１４】
可変オリフィス２５の開口面積は、シリンダ穴２０ａ内で摺動する制御プランジャ２１の基端側エッジ２１ｂにより調節される。すなわち、可変オリフィス２５は、制御プランジャ２１がシリンダ穴２０ａ内に後退して来るにしたがって基端側エッジ２１ｂと重なって、その開口面積が狭められるようになっている。
【００１５】
制御プランジャ２１の側面には、複数の貫通孔２６が形成される。プランジャ中空部２１ａは、これらの貫通孔２６を介して、ハウジング１の収容凹部１ａとアダプタリング３の間に形成された流体室２７に常時連通する。この流体室２７は、連通路２８を介して吐出ポート１８に連通する。これにより、プランジャ中空部２１ａは、貫通穴２６、流体室２７および連通路２８を介して、常時、吐出ポート１８と連通している。
【００１６】
前述したように制御プランジャ２１はアダプタリング３の貫通穴３ａに貫通するようになっているが、この場合、組み立て誤差を考慮して、貫通穴３ａの径は制御プランジャ２１の径よりもわずかに大きく形成されており、制御プランジャ２１は貫通穴３ａに遊嵌するようになっている。この制御プランジャ２１と貫通穴３ａの間の遊び（隙間）が絞り２９となり、流体室２７はこの絞り２９を介して、アダプタリング３とカムリング５の間にピン４およびシール３０により画成された第２の流体圧力室３１に連通する。ここで、シール３０はアダプタリング３に固定されるもので、このシール３０とピン４により、アダプタリング３とカムリング５との隙間からなる空間が、制御プランジャ２１側の第２の流体圧力室３１と、制御プランジャ２１と反対側の第１の流体圧力室３２とに画成される。これらの流体圧力室３１、３２は、ピン４を支点としたカムリング５の揺動により、相反的に拡大または縮小する。
【００１７】
また、可変容量ベーンポンプには、制御バルブ４０が一体に備えられる。この制御バルブ４０のスプール４１は、ハウジング１に形成されたシリンダ４２に、基端側から摺動自在に収容される。シリンダ４２の開口端はプラグ４３により閉鎖される。スプール４１の基端とシリンダ４２の底部の間には、リターンスプリング４４が介装され、スプール４１はこのリターンスプリング４４によりプラグ４３側に付勢される。
【００１８】
スプール４１は、基端にランド部４１ａを備え、また軸方向の中央付近にランド部４１ｂを備える。これらのランド部４１ａ、４１ｂにより、シリンダ４２は、シリンダ４２底面とランド部４１ａ（スプール４１基端）との間の低圧流体室４５と、ランド部４１ａ、４１ｂの間のドレン流体室４６と、ランド部４１ｂとプラグ４３との間の高圧流体室４７とに画成される。
【００１９】
低圧流体室４５は、オリフィス４８、流体圧力通路４９を介して、可変オリフィス２５下流の吐出ポート１８と連通する。また、ドレン流体室４６は、ドレンポート５０からドレン通路５７に接続され、タンクＴに連通する。また、高圧流体室４７は、流体圧力通路５８に接続され、流体通路３６から分岐する流体圧力通路５９を介して高圧室１６と連通する。
【００２０】
さらに、ドレン流体室４６および高圧流体室４７は、スプール４１の摺動位置にしたがって、ハウジング１に形成されシリンダ４２に開口する流体圧力通路５１およびアダプタリング３に形成されたオリフィス５２を介して、第１の流体圧力室３２に連通する。
【００２１】
詳しく説明すると、図８に詳細に示すように、ランド部４１ｂのスプール軸方向の略中央には、ランド部４１ｂ外周を１周する環状溝５３が形成される。さらに、ランド部４１ｂには、この環状溝５３をドレン流体室４６に連通させるように、スプール軸方向に沿ってスリット５４が切り欠かれる。環状溝５３と高圧流体室４７とは、ランド部４１ｂの切り欠かれていないシール部５５でシールされる。このような構成により、ポンプ作動の初期においては、流体圧力通路５１の開口は環状溝５３およびスリット５４を介してドレン流体室４６にのみ連通しているが、ポンプ回転数（高圧流体室４７に導入されるポンプ室圧）が上昇してスプール４１（ランド部４１ｂ）が図の右方向に移動すると、流体圧力通路５１は高圧流体室４７と連通し始める。これにより、高圧流体室４７から流体圧力通路５１を介してドレン流体室４６に向かう作動油の流れが生じ、流体圧力通路５１と連通する第１の流体室３２の圧力は、高圧流体室４７と流体圧力通路５１との間の開度に応じて、メータイン制御されることになる。
【００２２】
以上のような構成により、図６〜図８に示す可変容量型ベーンポンプを作動させると、ポンプの作動の初期（ポンプ回転数が低い間）においては、制御バルブ４０のスプール４１はリターンスプリング４４により図６の左側まで押し戻されており、制御バルブ４０は第１の流体圧力室３２に高圧を導かないので、カムリング５は最大偏心位置に保たれ、吐出ポート１８からの吐出流量は、ポンプ回転数の上昇に伴って速やかに上昇して行く。
【００２３】
一方、ポンプ回転数がさらに上昇して、ポンプ吐出流量が増大して来ると、可変オリフィス２５の上流と下流の圧力差が大きくなる結果、高圧流体室４７内の圧力と低圧流体室４５の圧力との差圧によりリターンスプリング４４が次第に圧縮され、スプール４１が図６の右方向に押し戻され、制御バルブ４０が切り換えられる。この結果、第１の流体圧力室３２には、ランド部４１ｂの移動により流体圧力通路５１端部に形成された開口面積から吐出側ポンプ室１２の圧力が導入され、可変オリフィス２５の下流の圧力（ポンプ室１２の圧力が可変オリフィス２５により減圧された圧力）が導入されている第２の流体圧力室３１の圧力よりも大きくなる。このため、カムリング５は、第１の流体圧力室３２からの作用力Ｆ１が、第２の流体圧力室３２からの作用力Ｆ２とスプリング２２のバネ力Ｆｓとの総和（Ｆ２＋Ｆｓ）と釣り合うところまで押し戻され、ポンプ回転数と相反的に偏心量が小さくなる。したがって、吐出ポート１８からのポンプ吐出流量（ポンプの１回転に対する吐出側ポンプ室１２からの吐出流量とポンプ回転数の積）は、ポンプ回転数がある程度以上に上昇して来ると、ポンプ回転数の上昇に対して一定に保たれるようになる。
【００２４】
このようにポンプ吐出流量が安定した後、さらにポンプ回転数を上昇させて行くと、制御プランジャ２１の基端側エッジ２１ｂにより、可変オリフィス２５の開口面積が次第に狭められて行く。これにより、可変オリフィス２５を通じての吐出ポート１８への作動油の供給量自体が制限されるとともに、可変オリフィス２５による減圧の度合いが大きくなり、この減圧された流体圧に基づく第２の流体圧力室３１の作用力Ｆ２がさらに小さくなる結果、ポンプ回転数の上昇に対してポンプ吐出流量が更に減少して行くような流量特性が得られる。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の可変容量型ベーンポンプでは、第２の流体圧力室３１（第２の流体圧力室）には吐出ポート１８の供給圧（可変オリフィス２５の下流の圧力）が絞り２９を介して導入されるようになっているため、パワーステアリング装置への負荷の細かな変動などにより、ポンプの供給圧（負荷圧）が安定しないと、第２の流体圧力室３１の圧力は不安定となってしまう。このため、カムリング５の動作は安定せず、結果としてポンプ吐出流量が不安定となってしまっていた。
【００２６】
また、カムリング５が偏心している場合には、高圧凹溝１３Ａ、１３Ｂはポンプ室１２の予圧縮作用を得るためにカムリング５の回りに第２の流体圧力室３１側に偏って配置されることになるので、高圧凹溝１３Ａ、１３Ｂと連通するポンプ室１２の油圧は、全体としてカムリング５を第２の流体圧力室３１側（図６の右側）に押す方向の分力を持つように作用する。このため、特にポンプへの負荷が高まって吐出側ポンプ室１２の圧力が大きくなった場合には、このカムリング５を第２の流体圧力室３１側に押す分力は、制御プランジャ２１内のスプリング２２のバネ力に対抗する力として無視できなくなってしまうので、カムリング５は第２の流体圧力室３１側に押し出される不要な動作をする恐れがある。
【００２７】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、カムリングの偏心量の変化によりポンプ吐出流量を可変とする可変容量型ベーンポンプにおいて、負荷状態の変動に対してもカムリングの動作を安定化させ得るものを提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、駆動軸に対して偏心可能にハウジングに収容されたカムリングと、このカムリングの内側に収容されて前記駆動軸と一体に回転するロータと、このロータ外周に伸縮自在に備えられた複数のベーンと、これらのベーンの間に画成される複数のポンプ室とを備え、吐出側ポンプ室とこの吐出側ポンプ室からの作動流体を外部の油圧機器へ供給する吐出ポートとの間に可変オリフィスを備え、前記カムリング外周の両側に第１と第２の流体圧力室を形成し、前記カムリングを偏心量が大きくなる方向に付勢するバネ手段を備え、前記第１の流体圧力室の拡大によりカムリングの偏心量を小さくする一方、前記第２の流体圧力室の拡大によりカムリングの偏心量を大きくすることにより、ポンプ吐出流量を可変とした可変容量型ベーンポンプにおいて、前記カムリングの動作に追従するとともに前記カムリングの偏心量が所定量よりも減少した場合に前記可変オリフィスの開口面積を狭めて行く制御プランジャを前記カムリング外周の第２の流体圧力室側に備え、前記制御プランジャに形成した中空部を介して前記可変オリフィス下流側の作動流体を前記吐出ポートに導くとともに、前記中空部内に前記バネ手段を収容し、前記第２の流体圧力室に吐出側ポンプ室の圧力を導入する圧力導入孔を備え、ポンプ吐出流量が所定量以上となった場合に、前記第１の流体圧力室に可変オリフィス上流側の圧力を導入するとともに、前記第２の流体圧力室をドレン側に圧力制御しつつ接続するように切り換わる制御バルブを備えた。
【００２９】
第２の発明では、前記制御バルブは、可変オリフィスの上流と下流の圧力差による作用力と戻しバネによるバネ力とのバランスにより変位するととも、所定量以上変位した場合に、前記第１の流体圧力室に可変オリフィス上流側の圧力を導入するとともに、前記第２の流体圧力室をドレン側に圧力制御しつつ接続する。
【００３０】
第３の発明では、前記圧力導入孔は、前記吐出側ポンプ室を前記可変オリフィスに接続する流体通路とは独立に形成される。
【００３１】
第４の発明では、前記圧力導入孔は、前記吐出側ポンプ室と隣接して形成され吐出側ポンプ室の圧力が導入される高圧室と前記第２の流体圧力室との間のサイドプレートに形成された固定オリフィスである。
【００３２】
第５の発明では、前記第１、第２の流体圧力室は前記カムリングとこのカムリング外周に配置されたアダプタリングとの間に画成されるとともに、このアダプタリングに形成された嵌合穴に隙間なく嵌合するフィードバックピンを備え、このフィードバックピンの一端を前記カムリング外周に第２の流体圧力室側から当接させる一方、前記フィードバックピンの他端を前記制御プランジャと当接させるようにした。
【００３３】
第６の発明では、前記バネ手段は、前記制御プランジャを介してカムリングを押圧するスプリングである。
【００３４】
第７の発明では、前記制御バルブは、前記第２の流体圧力室とドレン側との間の開口面積を段階的に切り換え可能である。
【００３５】
【発明の作用および効果】
第１〜第４の発明では、ポンプ作動の初期においては、バネ手段のバネ力および可変オリフィス上流の圧力が導入された第２の流体圧力室からの作用力によりカムリングは最大偏心位置に保持されており、可変容量型ベーンポンプのポンプ吐出流量は、ポンプ回転数が上昇するのにしたがって上昇して行く。ポンプ吐出流量が所定量以上となると、制御バルブが切り換わり、第２の流体圧力室は制御バルブにより流量制御（メータアウト制御）されつつドレン側に連通するとともに、第１の流体圧力室には可変オリフィスの上流の圧力が導入される。例えば第２の発明の制御バルブであれば、ポンプ吐出流量（可変オリフィスを通過する流量）が増大することにより可変オリフィスの上流と下流の圧力差が増大し、この圧力差の増大に相当する変位（例えばスプールの切換変位）を行うが、この変位量が所定量以上となると、第２の流体圧力室を例えばスプールの変位による連通開口面積により圧力制御しつつドレン側に連通するとともに、第１の流体圧力室には可変オリフィスの上流の圧力を導入するようになる。これにより、第１の流体圧力室に可変オリフィスの上流の圧力が導入される一方で、第２の流体圧力室の圧力は制御バルブを介してのドレン側への作動油の流れ分だけ小さな値にメータアウト制御されるので、カムリングは第１、第２の流体圧力室の差圧に基づく反力とバネ手段によるバネ力がバランスするところまで偏心量が小さくなる。この結果、ポンプ１回転毎のポンプ吐出流量（単位吐出流量）が小さくなり、ポンプ吐出流量（単位吐出流量×ポンプ回転数）は、安定状態（例えば一定値）に制御される。また、カムリングの動作は制御プランジャにフィードバックされ、カムリングの偏心量が所定量よりも減少した場合には、制御プランジャにより可変オリフィスの開口面積が狭められて行くので、ポンプの高回転域ではポンプ吐出流量を更に減少させて行く流量特性が得られる。
【００３６】
このようにポンプ吐出流量（カムリングの偏心量）は制御されるが、この場合、第１の流体圧力室には可変オリフィス上流の圧力が導入され、第２の流体圧力室には吐出側ポンプ室の圧力が圧力導入孔を介して導入されるようになっている（特に第３、第４の発明では圧力導入孔は吐出側ポンプ室を前記可変オリフィスに接続する流体通路とは独立に形成されている）ので、ポンプの供給圧（吐出ポートの負荷圧）に脈動などの不安定な細かな変動があったとしても、この変動は可変オリフィスによりダンピングされるので、第１、第２の流体圧力室の圧力は不安定に変動することはない。したがって、カムリングの動作は安定し、結果的にポンプ吐出流量特性が安定する。
【００３７】
また、第２の流体圧力室の圧力は制御バルブによりメータアウト制御されるので、カムリングが第２の流体圧力室を圧縮する方向の変動に対しては、第２の流体圧力室とドレン側との連通開口面積はダンピングオリフィスとして作用する。したがって、カムリングの第２の流体圧力室を圧縮する方向への動作に対する抵抗力が得られ、カムリングの動作は安定的に保持される。したがって、仮に負荷の増大によりポンプ室の圧力が急激に高まって、このポンプ室の圧力がカムリングを第２の流体圧力室を圧縮する方向（ポンプ吐出量が減少する方向）に押す力として作用し、これがバネ手段のバネ力を上回ってしまうような場合でも、第２の流体圧力室内の流体圧力がカムリングの外周に対抗的に作用してカムリングを保持するので、カムリングは急激な不安定動作（不要な動作）をすることはない。
【００３８】
第５、第６の発明では、第２の流体圧力室を画成するアダプタリングの嵌合穴には隙間なくフィードバックピンが嵌合し、制御プランジャはこのフィードバックピンを介して、カムリングの動作のフィードバックを受け、またスプリングのバネ力をカムリングに及ぼす。したがって、制御プランジャ側（可変オリフィス下流側）と第２の流体圧力室は油圧的に切り離され、第２の流体圧力室の圧力制御は制御バルブによる第２の流体圧力室とドレン側との連通開口面積に応じて精密に行い得る。
【００３９】
第７の発明では、第２の流体圧力室とドレン側との連通開口面積は段階的に変更されるので、第２の流体圧力室の圧力は適切な圧力に段階的に変化し、カムリング５は急激ではない安定した動作を行い、ポンプ吐出流量は所望の変動特性で漸進的に変化する。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００４１】
図１〜図３には、本発明の実施の形態の可変容量型ベーンポンプを示す。なお、この図１〜図３の可変容量型ベーンポンプの基本的構成は、図６〜図８に示したものと同様である。したがって、以下の本実施の形態の説明においては、図６〜図８に示した可変容量型ベーンポンプと同一の構成については説明を省略し、図６〜図８に示した可変容量型ベーンポンプと相違する構成を中心に説明する。また、図１〜図３には、それぞれ図６〜図８と対応するベーンポンプの断面図および制御バルブ４０の断面図を示し、共通（同一の機能の）の構成は同一の番号を付して表記する。
【００４２】
図１に示されるように、本実施の形態の可変容量型ベーンポンプでは、制御プランジャ２１をアダプタリング３の貫通穴３ａに貫通させない。そして、貫通穴３ａに嵌合するフィードバックピン６１を備え、制御プランジャ２１の先端をこのフィードバックピン６１の基端に当接させるとともに、フィードバックピン６１の先端がカムリング５の外周に当接するようにしている。これにより、制御プランジャ２１内のスプリング２２のバネ力はフィードバックピン６１を介してカムリング５に作用するとともに、カムリング５の動作はフィードバックピン６１を介して制御プランジャ２１に伝達される。
【００４３】
この場合、フィードバックピン６１の外径は貫通穴３ａの径と高い嵌合精度で等しくされ、フィードバックピン６１と貫通穴３ａの間からは作動油の漏れが無いようにされる。これにより、第２の流体圧力室（第２の流体圧力室）３１は、流体室２７（可変オリフィス２５の下流側）と直接的には連通されないようになっている。なお、図１の可変オリフィス２５は図６のものと形状が異なっているが、機能的には全く同様のものである。
【００４４】
また、第２の流体圧力室３１は、サイドプレート２に形成された固定オリフィスである圧力導入孔６２を介して、高圧室１６と連通する。この圧力導入孔６２は、高圧室１６と可変オリフィス２５を接続する流体通路３６とは独立に設けられるもので、第２の流体圧力室３１には、高圧室１６内の圧力（吐出側ポンプ室１２の圧力）が直接的に導入される。
【００４５】
さらに、第２の流体圧力室３１は、連通路６３を介して、制御バルブ４０の環状ポート６４と連通する。この環状ポート６４は、制御バルブ４０のランド部４１ａにより開閉されるもので、ランド部４１ａの摺動位置に応じて閉鎖またはドレン流体室４６と連通される。この場合、ランド部４１ａのドレン流体室４６側端部には複数のノッチ６５が切られており、環状ポート６４とドレン流体室４６とは、このノッチ６５の開口を介して流量制御されつつ連通する。なお、このノッチ６５の開口面積は、ランド部４１ａが環状ポート６４側に移動するにしたがって段階的に拡大して行くようになっている。
【００４６】
このような構成により、ポンプの作動の初期において吐出側ポンプ室１２の圧力が小さな間は、制御バルブ４０のスプール４１は端部がプラグ４３に当接するまで押し戻されており（スプール移動量＝０）、ランド部４１ａは環状ポート６４を閉鎖しているので、第２の流体圧力室３１の圧力は、吐出側ポンプ室１２の圧力（高圧室１６の圧力）と同圧となっている。また、制御バルブ４０のスプール移動量は０であるから、第１の流体圧力室３２は、高圧室１６側との連通は制御バルブ４０のランド部４１ｂにより断たれているとともに、ランド部４１ｂの環状溝５３およびスリット５４を介してドレン流体室４６にわずかに連通している一方、第２の流体圧力室３１からの作動油がピン４の回りやカムリング５の両サイド面の隙間から流れ込んでいる。この結果、制御プランジャ２１と反対側の第１の流体圧力室３２の圧力Ｐ1は、制御プランジャ２１側の第２の流体圧力室３１の圧力Ｐ2よりもわずかに低い圧力に保持されているので、カムリング５はこの両流体圧力室３１、３２の差圧に基づく作用力（Ｆ２−Ｆ１）と制御プランジャ２１内のスプリング２２のバネ力により、最大偏心位置側（図１の左側）に押し付けられている。
【００４７】
一方、ポンプ回転数が高くなって来ると、ポンプ吐出流量（可変オリフィス２５を通過する流量）が増大する結果、可変オリフィス２５前後の圧力差（可変オリフィス２５上流側の圧力が導入されている高圧流体室４７と可変オリフィス２５下流の圧力が導入されている低圧流体室４５との圧力差）が大きくなるので、スプール４１が移動する。
【００４８】
このようにスプール４１が所定量ｄ1（例えば約０．７ｍｍ程度）移動すると、ノッチ６５が連通路６３と連通し始め、同時に、ランド部４１ｂの移動により流体圧力通路５１が高圧流体室４７と連通する。これにより、第２の流体圧力室３１の作動油がノッチ６５の開口面積に応じてリリーフされ、第２の流体圧力室３１の圧力はノッチ６５の開度に応じてメータアウト制御される。また、第１の流体圧力室３２には、ランド部４１ｂの移動により流体圧力通路５１端部に形成された開口面積から高圧室１６の圧力が導入され、第１の流体圧力室３２の圧力は流体圧力通路５１端部の開口面積に応じてメータイン制御される。
【００４９】
この場合、制御バルブ４０（ノッチ６５、連通路６３、ランド部４１ｂ、流体圧力通路５１）は、第２の流体圧力室３１の圧力Ｐ2が第１の流体圧力室３２の圧力Ｐ1よりも小さな値に制御されるように設計されている。なお、図４には、このような第１の流体圧力室３２の圧力Ｐ1と第２の流体圧力室３１の圧力Ｐ2の相対関係をスプール４１の移動量との関係で示した概念図を示す。
【００５０】
このような両流体圧力室３１、３２の圧力の制御により、第１の流体圧力室３２の圧力Ｐ1が第２の流体圧力室３１の圧力Ｐ2よりも大きくなると、第１の流体圧力室３２からカムリング５への作用力Ｆ１が、第２の流体圧力室３２からの作用力Ｆ２とスプリング２２のバネ力Ｆｓとの総和（Ｆ２＋Ｆｓ）と釣り合うところまで、カムリング５の偏心量は小さくなる。この結果、ポンプ１回転毎の吐出流量（単位吐出流量）は小さくなっていく。なお、制御バルブ４０のスプール４１は、高圧流体室４７の圧力と低圧流体室の圧力の差圧（可変オリフィス２５の前後の差圧）に基づいてスプール４１に作用する力がスプリング４４のバネ力とバランスするところまで、最大でスプール移動量ｄ2（１〜１．５ｍｍ程度）移動して止まることになる。
【００５１】
このように、本実施の形態のカムリング５の偏心量の制御においては、第２の流体圧力室３１には、高圧室１６の油圧が圧力導入孔（固定オリフィス）６２を介して導入され、制御バルブ４０による第２の流体圧力室とドレン側との連通の開度に応じてメータアウト制御されるようになっている。したがって、負荷の変動により供給圧（可変オリフィス２５の下流側の圧力）に脈動などの細かな変動があったとしても、可変オリフィス２５、圧力導入孔６２によりこの圧力変動がダンピングされる結果、第２の流体圧力室３１の圧力（高圧室１６の圧力が圧力導入孔６２を介して導入された圧力）には細かな変動は生じることはない。したがって、カムリング５の動作が安定し、結果としてポンプ吐出流量特性が安定する。
【００５２】
また、第２の流体圧力室３１の圧力は、制御バルブスプール４１のノッチ６５の開口面積によりメータアウト制御されるものであるので、吐出側ポンプ室１２の内圧に起因して第２の流体圧力室３１を圧縮しようとするカムリング５の動作に対しては、ノッチ６５によるダンピング作用が働く。したがって、第２の流体圧力室３１を圧縮するようにカムリング５に作用する力に対抗することができ、カムリング５の偏心動作が安定する。すなわち、パワーステアリング装置への負荷が急増し、ポンプの供給圧（負荷圧）が急激に高まった結果、吐出側ポンプ室１２がカムリング５を第２の流体圧力室３１側に押す力が、制御プランジャ２１内のスプリング２２のバネ力に対抗するように、大幅に大きくなってしまった場合でも、カムリング５は第２の流体圧力室３１を圧縮する方向への不安定な急激な動作を行ってしまうことはない。
【００５３】
つぎに全体的な作用を説明する。
【００５４】
可変容量型ベーンポンプの停止状態では、カムリング５は、図１に示すように、制御プランジャ２１（スプリング２２）に付勢されて、第１の流体圧力室３２側に最大に偏心した位置にある。この状態からベーンポンプを作動させると、ロータ６の回転に伴い、ポンプ室１２から高圧室１６に作動油が吐出される。この高圧室１６の油圧（吐出側ポンプ室１２の圧力）は、ハウジング１に形成した流体通路３６および可変オリフィス２５を通って減圧され、プランジャ中空部２１ａ内部に供給され、貫通穴２６、流体室２７および連通路２８を経て、吐出ポート１８から外部の油圧機器へと供給される。また、この高圧室１６の油圧は、流体圧力通路５９を介して、制御バルブ４０の高圧流体室４７にも導入される。
【００５５】
この場合、ポンプ作動の初期においては、制御バルブ４０のスプール４１は、スプリング４６のバネ力によりプラグ４３側に押し戻されている。このため、制御バルブ４０の環状ポート６４はランド部４１ａにより閉鎖され、また流体圧力通路５１はランド部４１ｂにより閉鎖されている。このため、第２の流体圧力室３１の圧力Ｐ2は略吐出側ポンプ室１２の圧力と等しく、第１の流体圧力室３２の圧力Ｐ1よりもわずかに高くなっており、カムリング５は第１の流体圧力室３２側に最大に偏心した位置に保持され、吐出ポート１８からのポンプ吐出量は、図５に実線で示すグラフの領域Ａのように、ポンプ回転数に比例して速やかに上昇していく。
【００５６】
ポンプ回転数が上昇して高圧室１６への吐出圧が上昇して行くと、これにしたがって可変オリフィス２５前後の差圧が増大し、制御バルブ４０の高圧流体室４７の圧力と低圧流体室４５の圧力の差圧が大きくなって行く。この結果、制御バルブ４０のスプール４１は、リターンスプリング４４のバネ力および低圧流体室４５からの反力に抗して、高圧流体室４７を拡大する方向（図１、図３の右方向）に移動する。そして、スプール移動量がｄ1となると、ランド部４１ａのノッチ６５が連通路６３と重なり始め、第２の流体圧力室３１の圧力Ｐ2がノッチ６５の開度に応じてメータアウト制御され始める一方、ランド部４１ｂは流体圧力通路５１の開口を越えて移動し、第１の流体圧力室３２の圧力Ｐ1は、流体圧力通路５１の開口面積に応じてメータイン制御される。
【００５７】
この制御により第１の流体圧力室３２の圧力Ｐ1が第２の流体圧力室３１の圧力Ｐ2を上回ると、カムリング５は、この第１の流体圧力室３２の圧力Ｐ1に基づく反力Ｆ１が、第２の流体圧力室３１の圧力Ｐ2に基づくＦ２と、スプリング２２によるバネ力Ｆｓとの和（Ｆ２＋Ｆｓ）と釣り合うところまで、制御プランジャ２１側に押し戻され、偏心量が小さくなって行く。このようにカムリング５の偏心量が小さくなると、ポンプ回転に伴うポンプ室１２の容積の変化量が小さくなり、これにしたがって、このポンプ室１２の容積の変化量に比例する、ポンプの１回転に対するポンプ吐出流量（単位吐出流量）は小さくなる。
【００５８】
このようにして、ポンプ回転数の上昇に対してポンプの単位吐出流量が相反的に減少して行き、ポンプ吐出量（単位吐出流量とポンプ回転数の積）は、図５の実線のグラフの領域Ｂに示すように、ポンプ回転数の上昇に対して一定に保たれようになる。なお、この領域Ｂにおける最大ポンプ吐出量は、制御バルブ４０のランド部４１ａ（ノッチ６５）と連通路６３の相対関係およびランド部４１ｂと流体圧力通路５１の相対関係によって種々に設定を変更することができる。
【００５９】
図５の領域Ｂのように吐出流量が安定した後、ポンプ回転数がさらに上昇すると、後退する制御プランジャ２１の基端側エッジ２１ｂにより、可変オリフィス２５が次第に閉じられ、可変オリフィス２５を介しての供給作動油流量が減少して行く。また、この可変オリフィス２５の開口面積の減少に伴って、可変オリフィス２５の前後の差圧がさらに大きくなり、カムリング５の偏心量は領域Ｂにおける場合よりもさらに小さくなる。このような可変オリフィス２５の開口面積の減少およびカムリング５の偏心量の減少の効果が相俟って、図５の実線のグラフの領域Ｃに示すように、ポンプ回転数の上昇に対してポンプ吐出流量が減少して行く特性が得られる。
【００６０】
なお、ポンプ回転数に対するポンプ吐出流量の低下特性（図５の領域Ｃの勾配特性）は、制御バルブ４０の形状、スプリング２２のバネ特性および可変オリフィス２５の形状や開口位置等により決まって来るので、制御バルブ４０の変更、スプリング２２の変更、および可変オリフィス２５の形状や開口位置等の変更によって、例えば図５の実線のグラフに示した垂下特性を、一点鎖線や二点鎖線で示したグラフの垂下特性に変更する等、自由に調整することができる。この場合、スプリング２２は制御プランジャ２１のプランジャ中空部２１ａ内部に収容され、スプリング２２および可変オリフィス２５は、プラグ２０のユニット（プラグ２０、制御プランジャ２１、スプリング２２等からなるユニット）内に一体に含まれる構成となっているので、ポンプ回転数に対するポンプ吐出流量の特性変更は、このユニット交換によって、他のポンプ部品の変更を伴うことなく、極めて容易かつ低コストで行い得る。
【００６１】
このように本実施の形態の可変容量型ベーンポンプでは、ポンプ回転数が高くなるのにしたがって、ポンプ吐出流量が自動的に減少する吐出流量特性が得られるようになっているので、例えば可変容量型ベーンポンプをパワーステアリング装置に適用したときには、ポンプ回転数（エンジン回転数）が高くなる車両の高速走行時には、ポンプ吐出流量を減少させることができ、パワーステアリング装置からの油圧アシスト力を小さくできる。したがって、車両の高速走行時において、かえってステアリングが不安定となってしまうこともなく、また不必要な作動油の供給によるエネルギーロスや作動油温度の上昇も併せて防止できる。
【００６２】
また、第２の流体圧力室３１には、吐出側ポンプ室１２の圧力（高圧室１６の圧力）が圧力導入孔６２を介して導かれ、メータアウト制御されるようになっているので、パワーステアリング装置への負荷の細かな変動による供給圧（可変オリフィス２５下流側の圧力）の不安定な変動（脈動）があったとしても、この変動は可変オリフィス２５および圧力導入孔６２によりダンピングされ、第２の流体圧力室３１の圧力への影響は小さい。したがって、カムリング５の偏心動作が安定し、ひいてはポンプ吐出流量特性が安定する。
【００６３】
また、第２の流体圧力室３１からドレン側に作動油を逃がす制御バルブ４０のノッチ６５部分の開口は、ダンピングオリフィスとして作用するので、第２の流体圧力室３１を圧縮する方向へ作用する力に内圧が対抗でき、カムリング５の偏心動作は安定する。したがって、パワーステアリング装置への負荷が高まり、吐出側ポンプ室１２の油圧に基づくカムリング５を第２の流体圧力室３１側に押す力が、制御プランジャ２１内のスプリング２２のバネ力を上回るように作用した場合でも、カムリング５が第２の流体圧力室３１側への急激な動作（第２の流体圧力室３１を急激に圧縮するような動作）を行ってしまうことはない。したがって、カムリング５の偏心動作は安定し、結果的にポンプ吐出流量特性が安定する。
【００６４】
なお、上記の実施の形態では、制御バルブ４０のスプール４１のランド部４１ａに複数のノッチ６５を形成し、これらのノッチ６５の開度がスプール４１の摺動位置により段階的に拡大して行くようにしたが、本発明はこのような形態に限られるものではなく、第２の流体圧力室３１とドレン流体室４６との連通手段は、どのような形態のものでも構わない。例えば、ノッチ６５の代わりにチャンファを形成してもよいし、あるいはランド部４１ａのドレン流体室４６側端部を面取するようにしてもよい。
【００６５】
また、上記の実施の形態では、第２の流体圧力室３１への圧力導入孔（固定オリフィス）６２をサイドプレート２に形成したが、本発明はこのような形態に限られるものではなく、圧力導入孔６２を例えばカバー７に形成するようにしてもよい。
【００６６】
また、上記の実施の形態では、可変オリフィス２５を制御プランジャ２０の基端側エッジ２１ｂで開閉するようにしたが、本発明はこのような形態に限られるものではなく、例えば、制御プランジャ２０の側面に可変オリフィス２５と重なり得るように穿孔を形成し、可変オリフィス２５がこの穿孔と重なる部分を、可変オリフィス２５の開口面積とするような形態を採ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図２】同じく断面図である。
【図３】同じく制御バルブの一部を示す断面図である。
【図４】同じく無負荷時におけるスプール移動量に対する第１の流体圧力室の圧力Ｐ1、第２の流体圧力室の圧力Ｐ2の相関関係を示す特性図である。
【図５】同じくポンプ回転数とポンプ吐出流量の関係を示す特性図である。
【図６】従来の可変容量型ベーンポンプを示す断面図である。
【図７】同じく断面図である。
【図８】同じく制御バルブの一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ハウジング
４  ピン
５  カムリング
６  ロータ
８  駆動軸
１１  ベーン
１２  ポンプ室
１８  吐出ポート
１９  吸込ポート
２０  プラグ
２０ａ  シリンダ穴
２１  制御プランジャ
２１ａ  プランジャ中空部
２１ｂ  プランジャ基端側エッジ
２２  スプリング
２５  可変オリフィス
３１  第２の流体圧力室
３２  第１の流体圧力室
４０  制御バルブ
４１  スプール
４２  シリンダ
４４  リターンスプリング
４５  低圧流体室
４６  ドレン流体室
４７  高圧流体室
６１  フィードバックピン
６２  圧力導入孔（固定オリフィス）
６３  連通路
６４  環状ポート
６５  ノッチ
【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】
0003746386.tif 000007
【図７】
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【図８】
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