JP2005042675A - 可変容量形ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 吸入通路のレイアウトの自由度を狭めることなく、第２作動室を常時低圧に維持できるようにする。
【解決手段】 ロータ５の外周に揺動可能に配置したカムリング７の両側をリヤカバー４とサイドプレート１０によって摺動可能に閉塞する。カムリング７の揺動方向の一方に第１作動室１２を設け、他方に第２作動室１３を設ける。第１作動室１２には、吐出通路２０内のオリフィス２１の前後差圧に応じた圧を導入し、第２作動室１３にはカムリング７を第１作動室１２方向に付勢する付勢スプリング１５を収容すると共に、常時吸入通路１８の低圧を導入する。このような可変容量形ポンプにおいて、サイドプレート１０のカムリング７側の端面に接続溝３５と終端部溝３６を形成し、これらの溝３５，３６によって吸入ポート２２と第２作動室１３を連通する。
【選択図】 図１

Description

この出願の発明は、車両のパワーステアリング装置等の油圧源に用いられる可変容量形ポンプに関し、とりわけ、ポンプ本体部の容量を変えることによって吐出流量を制御する可変容量形ポンプに関する。

車両に用いられるポンプとして、駆動軸によって回転するロータの外周に複数のベーンを放射方向に出没自在に取り付け、そのロータの外周に、略円形状の内周面を有するカムリングを偏心させて配置したものがある。このポンプは、ロータとカムリングが偏心していることからロータが駆動回転すると、その回転に伴なって各ベーンが先端部をカムリングの内周面に摺接させつつ進退作動し、円周方向で隣接するベーン間に形成されるポンプ室の容積を連続的に増減変化させる。

このような所謂ベーンタイプのポンプにポンプ室の容量を可変制御する機構を組み込んだものがあり、たとえば、特許文献１に記載されるようなものが知られている。

この可変容量形ポンプは、ロータの外周側にカムリングが揺動可能に設けられ、そのカムリングの両側が閉塞部材によって摺動可能に閉塞されている。ベーン間のポンプ室の容量は、カムリングの揺動調整によってロータとカムリングの偏心量を変え、それによって任意に調整し得るようになっている。カムリングは略楕円状のアダプタリングの内側に揺動可能に配置され、そのアダプタリングの内側を、揺動方向の一方側の第１作動室と他方側の第２作動室とに隔成している。

また、カムリング内の吸入領域と吐出領域には夫々吸入通路と吐出通路が接続され、吐出通路の途中にはオリフィスが介装されている。前記第１作動室には制御バルブによって圧力制御された作動液が導入され、第２作動室には、カムリングを第１作動室側に付勢する付勢スプリングが収容されると共に、吸入通路の低圧が常時導入されている。制御バルブは前記オリフィスの前後差圧に応動し、第１作動室に導入される作動液をオリフィスの前後差圧に応じて制御するようになっている。

したがって、このポンプの場合、第２作動室が常時吸入側の低圧に維持される一方で、第１作動室がオリフィスの前後差圧に応じた圧に制御されるため、作動液の流量の増大が望まれるポンプ回転速度の遅い条件下（このとき、カムリングは偏心量を最大にするように第１作動室側に最大に変位している。）において、高圧の作動液が第２作動室から周囲の隙間を通って低圧側に漏れる不具合を無くすことができる。

また、カムリングの側部に配置される閉塞部材には、カムリング内の吸入領域に開口する吸入ポートと、吐出領域に開口する吐出ポートが形成され、これらのポートが吸入通路と吐出通路に夫々接続されている。さらに、前記の閉塞部材には第２作動室と吸入通路を接続する軸方向に沿った低圧導入孔が設けられ、この低圧導入孔を通して吸入通路の低圧が常時第２作動室内に導入されるようになっている。
特開２００３−７４４７９号公報

しかし、この従来の可変容量形ポンプにおいては、第２作動室を常時低圧に維持するために、一方の閉塞部材に吸入ポートと並列に軸方向に沿う低圧導入孔を形成しているため、低圧導入孔の背部側には吸入通路を配置しなければならず、吸入通路のレイアウトの自由度が大幅に狭められるという問題がある。

そこでこの出願の発明は、吸入通路のレイアウトの自由度を狭めることなく、第２作動室を常時低圧に維持できるようにして、装置設計の自由度の高い可変容量形ポンプを提供しようとするものである。

上述した課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、カムリングの側部を閉塞する少なくとも一方の閉塞部材に、吸入ポートと第２作動室とを連通する連通路をカムリング側の端面に略沿って形成するようにした。

この発明の場合、吸入通路の低圧は吸入ポートに導入された後、閉塞部材の連通路を通して第２作動室に導入される。

請求項２に記載の発明は、前記連通路を、閉塞部材のカムリング側の端面に形成した溝によって構成するようにした。この場合、閉塞部材の端面に対して溝加工等によって容易に連通路を形成することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、前記連通路を、ロータに対する偏心量が縮小される方向のカムリングの揺動端の近傍において第２作動室に開口する終端部溝と、前記吸入ポートとこの終端部溝をカムリングの揺動方向に略沿って連通する接続溝と、によって構成するようにした。この場合、カムリングが偏心量を縮小させる方向に揺動すると、接続溝の上面側がカムリングの側面によって次第に閉塞されることとなる。したがって、この状態からカムリングが急激に揺動しようとすると、接続溝部分の通路抵抗によるダンピング効果が働き、カムリングの過敏な動作が抑制される。

請求項４に記載の発明は、カムリングが通常作動の範囲で偏心量を縮小させる方向に最大に揺動したときに、前記連通路を構成する溝が第２作動室に開口しているようにした。この場合、カムリングは通常作動の範囲では、連通路を構成する溝が完全に閉じられることがないため、カムリングの作動時に第２作動室の内部に負圧が発生しにくくなる。したがって、カムリングの円滑な作動を常時維持することができる。

請求項５に記載の発明は、カムリングが通常作動の範囲を越えて揺動したときに連通路が第２作動室に対して遮断されるようにした。この場合、急激な圧力の変化等によってカムリングが通常作動の範囲を越えて揺動しようとすると、連通路がカムリングによって閉塞されて第２作動室がほぼ密閉状態とされる。したがって、このとき第２作動室の容積はそれ以上変化できなくなるため、カムリングのそれ以上の揺動は規制されることとなる。

この出願の発明は、少なくとも一方の閉塞部材に、吸入ポートと第２作動室とを連通する連通路をカムリング側の端面に略沿って形成し、吸入ポートを通して第２作動室に吸入通路の低圧を導入できるようにしたため、吸入通路を必ずしも第２作動室の背部側に配置する必要がなくなり、その結果、従来のものに比較して装置設計の自由度が高まる。

次に、この出願の発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。

この実施形態の可変容量形ポンプは車両のパワーステアリング装置の油圧源として用いられるものであり、その駆動軸１はエンジンによって回転駆動されるようになっている。

図２において、２は、可変容量形ポンプのポンプハウジングであり、このポンプハウジング２は、ポンプ本体部を収容する凹部３ａを有するハウジング本体３と、このハウジング本体３に結合されて凹部３ａを閉塞するリヤカバー４とによって構成されている。ポンプハウジング２には駆動軸１が回転自在に支持され、この駆動軸１にロータ５が一体回転可能に結合されている。ロータ５は、その外周側放射方向に複数のスロットが形成され、その各スロットにベーン６が出没自在に収容されている（図１参照。）。

７は、前記ロータ５と共にポンプ本体部を構成し、同ロータ５を内周側に収容するカムリングであり、このカムリング７には前記各ベーン６の先端が摺接する略円形状の内側カム面が形成されている。また、カムリング７は後述するように外周側の一部（図１中の下端）がポンプハウジング２に揺動自在にピン８によって支持され、そのピン８を中心する揺動によってロータ５に対する偏心量を調整できるようになっている。尚、カムリング７の中心は同リング７の揺動によって図１中のほぼ左右方向に変位する。

この可変容量形ポンプは、常態において、カムリング７がロータ５の回転中心に対して偏心しているため、ロータ５がベーン６の先端をカムリング７の内周面に摺接させつつ回転すると、隣接するベーン６，６間に形成されるポンプ室の容積を増減変化させ、それによって連続的にポンプ作動を行う。そして、カムリング７とロータ５の偏心量が変化すると、ポンプ室の容積変化率が変わり、それに伴ってポンプ容量が変化する。

また、図１，図２において、９は、ポンプハウジング２の凹部３ａ内に嵌合され、内部にカムリング７の収容空間を形成するアダプタリングであり、１０は、このアダプタリング９と共に凹部３ａ内に収容されたサイドプレートである。アダプタリング９は、カムリング７の揺動中心となるピン８によってハウジング２に回り止めされ、その内周面は前記カムリング７の揺動変位を許容し得るように略楕円状に形成されている。サイブプレート１０は、リヤカバー４と共にアダプタリング９を両側から挟み込むように配置され、その側面とリヤカバー４の内側端面によってカムリング７の側部を摺動可能に閉塞するようになっている。尚、この実施形態においては、サイドプレート１０とリヤカバー４がこの発明における閉塞部材を構成している。

アダプタリング９の内周面のうちのピン８の位置と相反する位置には軸方向に沿うようにシール部材１１が配置され、このシール部材１１がカムリング７の変位（揺動）を許容しつつ同カムリング７の外周面に密接するようになっている。このシール部材１１はピン８と共にアダプタリング９の内側空間を、図１中の左側の第１作動室１２と同図中右側の第２作動室１３とに隔成している。尚、カムリング７は、図１に示すように第１作動室１２側に最大に変位したときにロータ５に対する偏心量が最大になる。

また、アダプタリング９の周壁のうちの第２作動室１３に臨む部位には大径の貫通孔１４が形成され、この貫通孔１４を通してカムリング７とポンプハウジング２の間に付勢スプリング１５（コイルスプリング）が介装されている。この付勢スプリング１５はカムリング７を第１作動室１２方向に付勢するためのものであり、カムリング７は第１作動室１２内の圧力とこのスプリング１５の力とのバランスによって揺動する。尚、付勢スプリング１５の一端はハウジング本体３に取付けられた封止プラグ１６によって支持されている。

また、ポンプハウジング２には、図１，図２に示すように、外部のタンク１７からカムリング７内の吸入領域（図１中のほぼ上半領域）に作動液を導入するための吸入通路１８と、カムリング７内の吐出領域（図１中のほぼ下半領域）からパワーステアリング装置のパワーシリンダ１９（アクチュエータ）に作動液を送給するための吐出通路２０とが形成されており、吐出通路２０の途中には図１に示すようにオリフィス２１が設けられている。

リヤカバー４とサイドプレート１０のカムリング７内の吸入領域に臨む位置には、図３，図４に示すように略円弧状の溝から成る吸入ポート２２，２２Ａが形成され、リヤカバー４側の吸入ポート２２が前記吸入通路１８に直接接続されている。同様に、リヤカバー４とサイドプレート１０のカムリング７内の吐出領域に臨む位置には、略円弧状の溝から成る吐出ポート２３Ａ，２３が形成され、サイドプレート１０側の吐出ポート２３が前記吐出通路２０に直接接続されている。

また、図１に示すように、前記第１作動室１２の圧力は吐出通路２０のオリフィス２１の前後差圧に応動する制御バルブ２６によって制御され、第２作動室１３には常時吸入通路１８の低圧が導入されるようになっている。

制御バルブ２６は、ポンプハウジング２に形成された弁室２７に有底円筒状のスプール弁２８が収容され、弁室２７内がこのスプール弁２８によって高圧室２９と低圧室３０とに隔成されている。高圧室２９は、吐出通路２０のうちのオリフィス２１の上流側部分に導通しており、低圧室３０は、吐出通路２０のうちのオリフィス２１の下流側部分に導通すると共に、その内部に、スプール弁２８を高圧室２９側に付勢するリターンスプリング３１が収容されている。

弁室２７の軸方向略中央の周壁には、吸入通路１８から分岐した低圧通路３２と、アダプタリング９の周壁を貫通して第１作動室１２に連通する圧力導入路３３とが軸方向に離間して開口している。これに対し、スプール弁２８の軸部外周には低圧通路３２と圧力導入路３３を連通するための環状溝３４が形成されている。ただし、環状溝３４はスプール弁２８が高圧室２９側に最大変位した初期位置にあるときに低圧通路３２と圧力導入路３３とを連通し、この状態からスプール弁２８が図５に示すように低圧室３０方向に変位すると、低圧通路３２と圧力導入路３３の連通を次第に遮断する。このとき、圧力導入路３３はスプール弁２８のランド部によって開口部を次第に閉じられるが、その圧力導入路３３は高圧室２９に対して次第に開口する。このため、圧力導入路３３ではスプール弁２８の変位に応じた圧力が作成され、第１作動室１２にはその圧力が導入される。

したがって、オリフィス２１の前後差圧が設定圧に達しない間は、第１作動室１２には低圧通路３２から環状溝３４と圧力導入溝３３を介して吸入通路１８の低圧が導入され、この状態からオリフィス２１の前後差圧が設定圧以上になると、第１作動室１２にはオリフィス２１の前後差圧に応じた圧力が導入されることとなる。

一方、リヤカバー４のカムリング７側の端面には、図１，図３に示すように、吸入ポート２２の第２作動室１３側に若干偏寄した位置から径方向外側に延びる接続溝３５と、カムリング７の偏心量を縮小する方向の揺動端の近傍で第２作動室１３に開口する略円弧状の終端部溝３６とが連続して形成されており、これらの溝３５，３６が吸入ポート２２と第２作動室１３を連通する連通路を構成するようになっている。つまり、第２作動室１３には、終端部溝３６及び接続溝３５と吸入ポート２２を通して吸入通路１８の低圧が常時導入される。

また、接続溝３５と終端部溝３６が形成されている部位はカムリング７の揺動時に同リング７の側面が摺接する部分であるが、終端部溝３６の一部はカムリング７が通常作動の範囲で揺動する間はカムリング７によって完全に閉じられないように設定されている（図５参照）。また、終端部溝３６は、作動液の圧力の異常上昇や構成部材の変形等によってカムリング７が通常作動の範囲を越えて揺動しようとすると、そこでカムリング７によって完全に閉じられるように設定されている。

以上の構成において、エンジンの始動によって駆動軸１が回転すると、カムリング７が最大偏心位置に変位した初期状態において、カムリング７内をロータ５が回転する（図１参照。）。こうして、ロータ５が回転すると、カムリング７内でポンプ作動が行われ、吸入ポート２２から吸い入れられた作動液がベーン６によって加圧され、吐出ポート２３を介して吐出通路２０へと吐出される。そして、吐出通路２０に吐出された作動液はオリフィス２１を通過してパワーシリンダ１９に供給される一方、オリフィス２１の前後から制御バルブ２６の高圧室２９と低圧室３０とに導入される。

このとき、オリフィス２１の前後にはポンプ本体部の吐出流量に応じた差圧が生じ、その差圧が制御バルブ２６のスプール弁２８に作用するが、スプール弁２８はこの差圧が設定値に達するまではリターンスプリング３１によって高圧室２９側に押し付けられている。したがって、このとき第１作動室１２には圧力導入路３３と環状溝３４を介して吸入通路１８の低圧が導入されており、カムリング７は付勢スプリング１５の力によって偏心量を最大にする方向に押付けられている。また、オリフィス２１の前後差圧が設定値に達するまでの間は、パワーシリンダ１９に供給される作動液の流量はロータ５の回転速度の上昇に略比例して増加する。

尚、このときロータ５の回転速度は比較的低く、パワーシリンダ１９に対する作動液の供給流量が不足しがちとなるが、第１作動室１２と第２作動室１３にはポンプ本体部から吐出された高圧の作動液が導入されないため、これらの作動室１２，１３の周囲の隙間から低圧部に作動液が漏れ出る不具合は生じない。

ロータ５の回転速度が上昇し、オリフィス２１の前後差圧が設定値以上になると、制御バルブ２６のスプール弁２８がその差圧に応じて弁室２７内を変位し、その変位に応じて作られた圧力が圧力導入路３３を通して第１作動室１２内に導入される。これにより、カムリング７はオリフィス２１の前後差圧に応じた力で第２作動室１３方向に押圧され、付勢スプリング１５の力とバランスするようにアダプタリング９内を揺動する。この結果、パワーシリンダ１９に供給される作動液の流量はほぼ設定流量に維持される。

この可変容量形ポンプの場合、第２作動室１３に吸入通路１８の低圧を導入するための手段として、リヤカバー４のカムリング７側の端面に接続溝３５と終端部溝３６が形成されているため、第２作動室１３に低圧を導入するための軸方向孔を吸入ポート２２と並列に設けるようにしていた従来のものに比較し、吸入通路１８を比較的自由に配置することができる。つまり、このポンプの場合、吸入通路１８は必ずしも第２作動室１３の背部に配置する必要がなく、吸入通路１８と第２作動室１３が離れていても吸入通路１８の低圧を確実に第２作動室１３に導入することができる。

また、上述した実施形態では、吸入ポート２２と第２作動室１３を接続する連通路を接続溝３５と終端部溝３６によって構成したが、この連通路は必ずしも溝である必要はなく、カムリング７側の端面に略沿う孔等であっても良い。ただし、この実施形態のようにカムリング７側に開口する溝によって構成するようにした場合には、加工が容易になり、製造コストの削減を図れるという利点がある。

また、この実施形態のように、連通路を接続溝３５と終端部溝３６によって構成するようにした場合には、カムリング７が偏心量を縮小させる方向に揺動したときに、接続溝３５の上面側がカムリング７によって次第に閉じられ、吸入ポート２２と第２作動室１３の間の作動液の流通抵抗がこれに伴なって漸増する。したがって、この状態からカムリング７が急激に揺動しようとすると、その流通抵抗によるダンピング効果が働くこととなり、カムリング７の過敏な動作を抑制することが可能となる。

この可変容量形ポンプの場合、カムリング７が通常の作動範囲で揺動する間は終端部溝３６が第２作動室１３に開口しているため、第２作動室１３内が密閉されてカムリング７の円滑な作動が阻害される不具合は生じない。ただし、このポンプの場合、カムリング７が通常の作動範囲を越えて揺動したとき、つまり、カムリング７が何等かの異常によって規定範囲以上に動こうとしたときには、終端部溝３６がカムリング７によって閉塞され第２作動室１３内が密閉される。この結果、カムリング７の必要以上の揺動は確実に規制されることとなる。

尚、この発明の実施形態は以上で説明したものに限るものでなく、例えば、以上の実施形態では、カムリング７の側部を閉塞する一方の閉塞部材であるリヤカバーに連通路（接続溝３５と終端部溝３６）を形成したが、図７に示す実施形態のように他方の閉塞部材であるサイドプレート１０に連通路（接続溝３５と終端部溝３６）を形成するようにしても良い。また、上記の連通路はカムリングの両側の閉塞部材に形成するようにしても良い。

この出願の発明の一実施形態を示す図２のＡ−Ａ断面に対応する断面図。 同実施形態を示す縦断面図。 同実施形態を示す図２のＢ矢視の端面図。 同実施形態を示す図２のＣ矢視の端面図。 同実施形態を示す図２のＡ−Ａ断面に対応する断面図。 同実施形態を示す図２のＡ−Ａ断面に対応する断面図。 この出願の発明の他の実施形態を示す図４に対応の端面図。

符号の説明

１…駆動軸
４…リヤカバー（閉塞部材）
５…ロータ
７…カムリング
１０…サイドプレート（閉塞部材）
１２…第１作動室
１３…第２作動室
１５…付勢スプリング
１８…吸入通路
２０…吐出通路
２１…オリフィス
２２…吸入ポート
２６…制御バルブ
３５…接続溝（連通路）
３６…終端部溝（連通路）

Claims (5)

1. 複数のベーンが放射方向に出没自在に取り付けられ、駆動軸によって回転駆動されるロータと、
   このロータの周域に同ロータに対して揺動可能に配置されたカムリングと、
   このカムリングの両側に同カムリングに対して摺接可能に配置された一対の閉塞部材と、
   前記カムリングの揺動方向の一方に設けられた第１作動室と、
   前記カムリングの揺動方向の他方に設けられた第２作動室と、
   この第２作動室側に設けられて前記カムリングを第１作動室側に付勢する付勢スプリングと、
   前記カムリング内の吸入領域に作動液を導入する吸入通路と、
   前記カムリング内の吐出領域から作動液を外部に送給する吐出通路と、
   この吐出通路の途中に介装されたオリフィスと、
   このオリフィスの前後の差圧に応動して前記第１作動室に導入する作動液の圧力を制御する制御バルブと、を備え、
   前記カムリング内の吸入領域では、少なくとも一方の閉塞部材のカムリング側端面に開口形成された吸入ポートを通して作動液の吸入を行い、前記第２作動室は通常作動時に吸入通路に常時接続されるようにした可変容量形ポンプにおいて、
   少なくとも一方の閉塞部材に、前記吸入ポートと第２作動室とを連通する連通路をカムリング側の端面に略沿って形成したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
2. 前記連通路を、閉塞部材のカムリング側の端面に形成した溝によって構成したことを特徴とする請求項１に記載の可変容量形ポンプ。
3. 前記連通路を、ロータに対する偏心量が縮小される方向のカムリングの揺動端の近傍において第２作動室に開口する終端部溝と、前記吸入ポートとこの終端部溝をカムリングの揺動方向に略沿って連通する接続溝と、によって構成したことを特徴とする請求項２に記載の可変容量形ポンプ。
4. カムリングが通常作動の範囲で偏心量を縮小させる方向に最大に揺動したときに、前記連通路を構成する溝が第２作動室に開口しているようにしたことを特徴とする請求項２または３に記載の可変容量形ポンプ。
5. カムリングが通常作動の範囲を越えて揺動したときに連通路が第２作動室に対して遮断されるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の可変容量形ポンプ。
   

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