JP2000104672A - 可変容量型ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可変容量型ベーンポンプの小型化をはかる。 【解決手段】 カムリング７０を駆動する作動油圧を制
御する制御弁として、スプール８０をカムリング７０に
内蔵する。

Description

【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
プの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の可変容量型ベーンポンプ
は、例えば特開平８−２００２３９号公報に開示されて
いるように、各ベーンを取り囲むカムリングを支持ピン
を介して回動可能に支持し、カムリングを駆動する流体
圧を制御する制御弁を備え、ロータ軸芯に対するカムリ
ングの偏心量を変化させることにより、ポンプ吐出流量
を調節するものがある。

【０００３】

【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にあっては、制御弁
がカムリングの外側に設けられているため、制御弁を介
装するスペースによってベーンポンプが大型化するとい
う問題がある。

【０００４】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、可変容量型ベーンポンプの小型化をはかるこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、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、前記各
ベーンの外周端部を摺接させてポンプ室を画成するカム
リングと、前記カムリングを前記ロータ軸芯に対して垂
直な方向に移動させてポンプ押しのけ容積を変化させる
可変容量機構と、前記可変容量機構を駆動する流体圧を
制御する制御弁とを備える可変容量型ベーンポンプにお
いて、前記制御弁を前記カムリングに内蔵するものとし
た。

【０００６】第２の発明は、第１の発明において、カム
リングを摺動可能に支持するケーシングを備え、カムリ
ングのケーシングに対する摺動方向をポンプ押しのけ容
積が増大するのに伴いポンプ室の予圧縮量が増大するよ
うに設定した。

【０００７】第３の発明は、第１または２の発明におい
て、ケーシングにカムリングを摺接させるスライド面を
形成し、吸込ポートと吐出ポートの間に位置する圧力遷
移区間を均等に分割する平面をケーシング遷移区間分割
面とするとき、スライド面をケーシング遷移区間分割面
に対して傾斜させるものとした。

【０００８】第４の発明は、第１から３のいずれか一つ
の発明において、ケーシングのスライド面をロータに対
するカムリングの偏心量が大きくなるのに伴ってカムリ
ングが吸込ポート側に移動するように傾斜する平面状に
形成するものとした。

【０００９】

【発明の作用および効果】第１の発明において、制御弁
をカムリングに内蔵する構造により、制御弁をケーシン
グ側に設ける従来構造に比べてベーンポンプの小型化が
はかれるとともに、高精度の加工をカムリングに集中さ
せて生産性を高められ、製品のコストダウンがはかれ
る。

【００１０】第２の発明において、ポンプ押しのけ容積
が増大するのに伴いポンプ室の予圧縮量が増大すること
により、カムリングが摺動してもポンプ室の圧力が滑ら
かに変化する状態が維持され、ベーンポンプの振動や騒
音を低減できる。

【００１１】第３の発明において、カムリングを摺動可
能に支持するケーシングのスライド面をケーシング遷移
区間分割面に対して傾斜させることにより、ポンプ押し
のけ容積が増大するのに伴いポンプ室の予圧縮量が増大
する。

【００１２】第４の発明において、ケーシングのスライ
ド面を平面状に形成することにより、ロータに対するカ
ムリングの偏心量に略比例して予圧縮量が増加し、ベー
ンポンプの振動や騒音を有効に低減できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】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油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。

【００１４】図１に示すように、ベーンポンプ１は、ケ
ーシング６０に回転可能に収装されるロータ５０と、ロ
ータ５０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７０とを主体として
構成される。

【００１５】ロータ５０はエンジンからの回転が図示し
ない駆動軸とプーリおよびベルト等を介して伝達され、
図に矢印で示すように左回り方向に回転する。各ベーン
２４は回転するロータ５０に対しそのラジアル方向に出
入りしながらそれぞれの外周端部をカムリング７０の内
周面に摺接させてポンプ室を拡縮する。ロータ５０の回
転に伴って各ベーン２４間で拡がるポンプ室には吸込ポ
ート４１から作動油が吸込まれ、各ベーン２４間で収縮
するポンプ室から作動油が吐出ポート４２に吐出され
る。吸込ポート４１は図示しない吸込通路を介してタン
ク１６に連通し、吐出ポート４２はポンプ吐出通路１１
を介して図示しないパワーステアリング装置の油圧シリ
ンダに連通される。

【００１６】カムリング７０の内周面の断面は略円形に
形成され、ロータ軸芯Ｏｐに対するカムリング中心Ｏｃ
の偏心量Ｌが大きくなるほどポンプ押しのけ容積が増大
し、ポンプ吐出流量が増える。カムリング中心Ｏｃがロ
ータ軸芯Ｏｐ上にあるとポンプ吐出流量が零となる。

【００１７】ポンプ吐出流量を変化させる可変容量機構
として、ケーシング６０はカムリング７０をロータ軸芯
Ｏｐに垂直な方向に摺動可能に支持している。カムリン
グ７０の下部とケーシング６０の底部には互いに摺接す
るスライド面７１，６１がそれぞれ形成される。各スラ
イド面７１，６１は平面状に形成され、カムリング７０
がケーシング６０に対して平行移動するようになってい
る。

【００１８】カムリング７０を図において左側に付勢す
るスプリング２６が設けられる。スプリング２６の付勢
力によりカムリング７０が最も左側に移動した状態で、
ポンプ吐出流量は最大となる。

【００１９】カムリング７０をスプリング２６に抗して
駆動するため、ケーシング６０にはカムリング７０を挟
むように第一カム圧力室７と第二カム圧力室８が画成さ
れる。第一カム圧力室７の圧力が第二カム圧力室８に対
して高まるのに伴って、カムリング７０はスプリング２
６に抗して図において右側に移動し、ポンプ吐出流量が
次第に減少するようになっている。ケーシング６０には
カムリング７０の上面に摺接するシール材２２，２３が
介装され、第一カム圧力室７と第二カム圧力室８をそれ
ぞれ密封している。

【００２０】第一カム圧力室７は通路１２を介して吐出
ポート４２に連通するとともに、圧力ポート７３を介し
て戻り通路１５に連通する。

【００２１】第二カム圧力室８は通路１３を介して吐出
ポート４２に連通するとともに、圧力ポート７４を介し
て戻り通路１５に連通する。

【００２２】カムリング７０を駆動する作動油圧を制御
する制御弁として、スプール８０がカムリング７０に内
蔵される。スプール８０はカムリング７０に形成された
バルブ孔７５に摺動可能に収装される。圧力ポート７３
と７４はバルブ孔７５の途中に開口し、スプール８０の
摺動位置に応じて選択的に開閉される。

【００２３】なお、制御機構の安定性を確保するため、
圧力ポート７３と７４が同時にわずかに連通するように
設定してもよい。

【００２４】カムリング７０にはバルブ孔７５に面して
開口する流量検出オリフィス７２が形成されるととも
に、バルブ孔７５に摺動可能に嵌合するスリーブ８５が
設けられる。流量検出オリフィス７２は通路１４を介し
て吐出ポート４２に連通し、流量検出オリフィス７２、
バルブ孔７５、スリーブ８５を介してポンプ吐出通路１
１が画成される。

【００２５】スプール８０を図において左方向に付勢す
るスプリング８１が設けられる。スプリング８１はその
一端がスリーブ８５を介してケーシング６０に結合さ
れ、他端がスプール８０に結合される。

【００２６】バルブ孔７５とスプール８０の左側端部の
間に画成される圧力室は通路１７を介して吐出ポート４
２に連通する一方、バルブ孔７５とスプール８０の右側
端部の間に画成される圧力室は流量検出オリフィス７２
を介して吐出ポート４２に連通している。すなわち、ス
プール８０はその両端部にポンプ吐出通路１１における
流量検出オリフィス７２の前後差圧が作用し、ポンプ吐
出通路１１の作動油流量が増加するのにしたがってスプ
リング８１に抗して図において右方向に移動する。

【００２７】ここで、吸込ポート４１と吐出ポート４２
の間に位置する圧力遷移区間を均等に分割し、ロータ軸
芯Ｏｐを含む平面をケーシング遷移区間分割面Ｓｐと定
義する。そしてカムリング７０内の空間を均等に分割
し、ケーシング遷移区間分割面Ｓｐと平行な平面をカム
リング遷移区間分割面Ｓｃと定義する。

【００２８】各ベーン２４の間に画成されるポンプ室は
カムリング遷移区間分割面Ｓｃより図において上方の領
域で拡大して吸込ポート４１から作動油を吸込み、カム
リング遷移区間分割面Ｓｃより図において下方の領域で
収縮して作動油を吐出ポート４２に吐出するが、ロータ
５０の回転に伴ってポンプ室が吸込行程から吐出行程に
移る過程においてポンプ室が圧縮される予圧縮行程が存
在し、ポンプ室の予圧縮量はカムリング遷移区間分割面
Ｓｃが吸込ポート４１側（上方）に移動するほど増大す
る。また、ロータ５０の回転に伴ってポンプ室が吐出行
程から吸込行程に移る過程においてポンプ室が減圧され
る予減圧行程が存在し、ポンプ室の予減圧量はカムリン
グ遷移区間分割面Ｓｃが吸込ポート４１側に移動するほ
ど増大する。

【００２９】カムリング７０のケーシング６０に対する
摺動方向をポンプ押しのけ容積が増大するのに伴いポン
プ室の予圧縮量が増大するように設定する。そのため、
偏心量Ｌが大きくなるのに伴ってカムリング７０が吸込
ポート４１側に移動するようにケーシング６０のスライ
ド面６１を傾斜させる。

【００３０】本実施の形態において、ケーシング６０の
スライド面６１とカムリング７０のスライド面７１はそ
れぞれ平面状に形成され、ケーシング６０のスライド面
６１はケーシング遷移区間分割面Ｃに対して所定角度θ
だけ傾斜して形成される。すなわち、ケーシング６０の
スライド面６１は図において右側から左側にかけて次第
に高くなるように傾斜して形成され、偏心量Ｌが大きく
なるのに伴ってカムリング７０が吸込ポート４１側に移
動するようになっている。なお、図示した角度θは、便
宜上実際よりも誇張して大きくしてあるが、実際にカム
リング７０が上下方向に移動する距離はカムリング７０
の内径の１％程度である。

【００３１】以上のように構成される本発明の実施の形
態につき、次に作用を説明する。

【００３２】ベーンポンプ１が停止状態からポンプ回転
数が所定値まで上昇する間は、スプール８０は図示する
ようにスプリング８１の付勢力により圧力ポート７３を
戻り通路１５に連通するポジションに保持され、ロータ
５０の回転数が上昇するのに伴ってポンプ吐出通路１１
を流れる作動油量が増加する。これにより、車両の低速
走行時からポンプ吐出圧が十分に上昇し、パワーステア
リング装置に必要な油圧アシスト力を確保できる。

【００３３】ポンプ回転数が所定値を超えて上昇する作
動領域にて、流量検出オリフィス７２の前後差圧が所定
値を超えて上昇すると、スプリング８１の付勢力に抗し
てスプール８０が図において右方向に移動して圧力ポー
ト７４と戻り通路１５を連通するポジションに保持され
る。これにより第二カム圧力室８の圧力が低下し、カム
リング７０が圧力ポート７４を塞ぐまで右方向に移動
し、ポンプ押しのけ容積を小さくする。一方、流量検出
オリフィス７２の前後差圧が所定値をより低下すると、
スプール８０が図において左方向に移動して圧力ポート
７３を戻り通路１５に連通するポジションに保持され
る。これにより第一カム圧力室７の圧力が低下し、スプ
ール８０が圧力ポート７３を塞ぐまで左方向に移動し、
ポンプ押しのけ容積が小さくなる。こうしてポンプ吐出
量が所定値以下に抑えられるので、車両の高速走行時に
パワーステアリング装置の油圧アシスト力が過大になら
ない。

【００３４】カムリング７０を駆動する作動油圧を制御
する制御弁としてスプール８０をカムリング７０に内蔵
する構造により、制御弁をケーシング側に設ける従来構
造に比べてベーンポンプ１の小型化がはかれるととも
に、高精度の加工をカムリング７０に集中させて生産性
を高められる。

【００３５】ところで、ポンプ室が吸込行程から吐出行
程に移る予圧縮行程において、ポンプ室の圧力が滑らか
に上昇しない場合に、振動や騒音が増大する。また、ポ
ンプ室が吐出行程から吸込行程に移る予減圧行程におい
て、ポンプ室の圧力が滑らかに降下しない場合に、振動
や騒音が増大する。これに対処して従来の固定容量型ベ
ーンポンプは、ポンプ室が吐出ポートに連通するタイミ
ングをずらしたり、カムリング遷移区間分割面をケーシ
ング遷移区間分割面（ロータ軸芯）より吸込ポート側に
ずらして、予圧縮量および予減圧量を大きくしていた。
しかし、ポンプ押しのけ容積が大きくなるのに伴って適
切な予圧縮量および予減圧量も大きくなるため、可変容
量型ベーンポンプ１の場合、ポンプ押しのけ容積が変化
するのに伴って予圧縮量および予減圧量が過大になった
り不足して、振動や騒音が増大する。

【００３６】これに対処して、偏心量Ｌが大きくなって
ポンプ押しのけ容積が増大するのに伴いカムリング７０
がポンプ室の予圧縮量を増大する側に移動するように構
成する。これにより、ポンプ押しのけ容積が大きくなる
のに伴ってポンプ室における見かけ上の流量変化が大き
くなり、ポンプ室が吸込行程から吐出行程に移る予圧縮
行程において圧力が滑らかに上昇する作動状態が維持さ
れるとともに、ポンプ室が吐出行程から吸込行程に移る
予圧縮行程において圧力が滑らかに降下する作動状態が
維持され、ベーンポンプ１の振動や騒音を低減できる。

【００３７】本実施の形態において、カムリング７０を
摺動可能に支持するケーシング６０のスライド面６１が
ケーシング遷移区間分割面Ｓｐに対して傾斜する平面状
に形成されているため、偏心量Ｌが増加するのに伴って
予圧縮量が一次的に増加し、ベーンポンプ１の振動や騒
音を有効に低減できる。

【００３８】他の実施の形態として、カムリングを支持
ピンを介して揺動可能に支持するベーンポンプにおい
て、カムリングを駆動する作動油圧を制御する制御弁を
カムリングに内蔵してもよい。この場合、支持ピンを吐
出ポートから離れた吸込みポート側に配置することによ
り、制御弁に連通する通路をカムリングとケーシングに
わたって配設することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すベーンポンプの断面
図。

【符号の説明】

１ ベーンポンプ ７ 第一カム圧力室 ８ 第二カム圧力室 １１ ポンプ吐出通路 ２４ ベーン ５０ ロータ ６０ ケーシング ６１ スライド面 ７０ カムリング ７１ スライド面 ８０ スプール Ｏｃ カムリング中心 Ｏｐ ロータ軸芯 Ｓｃ カムリング遷移区間分割面 Ｓｐ ケーシング遷移区間分割面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 淳 東京都港区浜松町二丁目４番１号 世界貿 易センタービル カヤバ工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3H044 AA02 BB05 BB08 CC00 CC11 CC14 CC19 CC21 CC22 CC27 DD01 DD10 DD24 DD28 DD34

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 前記各ベーンの外周端部を摺接させてポンプ室を画成す
   るカムリングと、 前記カムリングを前記ロータ軸芯に対して垂直な方向に
   移動させてポンプ押しのけ容積を変化させる可変容量機
   構と、 前記可変容量機構を駆動する流体圧を制御する制御弁
   と、 を備える可変容量型ベーンポンプにおいて、 前記制御弁を前記カムリングに内蔵したことを特徴とす
   る可変容量型ベーンポンプ。
2. 【請求項２】前記カムリングを摺動可能に支持するケー
   シングを備え、 前記カムリングの前記ケーシングに対する摺動方向をポ
   ンプ押しのけ容積が増大するのに伴いポンプ室の予圧縮
   量が増大するように設定した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。
3. 【請求項３】前記ケーシングに前記カムリングを摺接さ
   せるスライド面を形成し、 吸込ポートと吐出ポートの間に位置する圧力遷移区間を
   均等に分割する平面をケーシング遷移区間分割面とする
   とき、 前記スライド面をケーシング遷移区間分割面に対して傾
   斜させたことを特徴とする請求項１または２に記載の可
   変容量型ベーンポンプ。
4. 【請求項４】前記ケーシングのスライド面を前記ロータ
   に対する前記カムリングの偏心量が大きくなるのに伴っ
   て前記カムリングが吸込ポート側に移動するように傾斜
   する平面状に形成したことを特徴とする請求項１から３
   のいずれか一つに記載の可変容量型ベーンポンプ。