JP2000161249A

JP2000161249A - 可変容量型ベーンポンプ

Info

Publication number: JP2000161249A
Application number: JP10337132A
Authority: JP
Inventors: Masumi Hayashi; 真澄林; Ryoichi Nagasaka; 良一長坂
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1998-11-27
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 2000-06-13
Anticipated expiration: 2018-11-27
Also published as: JP3746386B2

Abstract

(57)【要約】【課題】負荷状態の細かな変動（脈動）や急激な増大
に対しても吐出流量特性を安定化させ得る可変容量型ベ
ーンポンプを提供する。【解決手段】カムリング５は両側の流体圧力室３１、
３２の相反的な拡縮により偏心量が調整され、このカム
リング５の偏心量に応じて、可変オリフィス２５を通っ
ての単位吐出流量が調整される。第２の流体圧力室３１
には圧力導入孔６２を介して吐出側ポンプ室１２の圧力
が導入される一方、ポンプ吐出流量が所定流量以上とな
ると制御バルブ４０が切り換わり、第１の流体圧力室３
１には可変オリフィス２５の上流側の圧力が導入される
とともに、第２の流体圧力室３２の圧力はノッチ６５開
度に応じてメータアウト制御される。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２
１にフィードバックされ、可変オリフィス２５の開口面
積は制御プランジャ基端側エッジ２１ｂにより狭められ
て行く。

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。

【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１
３Ａ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１
６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１
９（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１４
Ａ、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１
ｃ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Ｆ
１には、スプリング２２のバネ力Ｆ_S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２
０ｂ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１
ａ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３
１、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４１
ａ、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５
１と連通する第１の流体室３２の圧力は、高圧流体室４
７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Ｆ
２とスプリング２２のバネ力Ｆｓとの総和（Ｆ２＋Ｆ
ｓ）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２
５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２
５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３
１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１
３Ａ、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２
１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２
２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１
２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６
４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３
２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、３
２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３
１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４
１ｂ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３
２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２
２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２
１（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４１
ｂ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Ｐ
₁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２１
ａ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６
５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６
５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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3H040 AA03 BB01 BB11 CC22 DD03 DD28 DD33 3H044 AA02 BB05 BB08 CC27 DD10 DD11 DD24 DD27 DD28 DD35

Claims

【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。