JP2007315349A

JP2007315349A - モニタリングスイッチ機構付可変ベーンポンプ

Info

Publication number: JP2007315349A
Application number: JP2006148224A
Authority: JP
Inventors: Katsuhide Kumamoto; 克英熊本
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2006-05-29
Publication date: 2007-12-06

Abstract

【課題】ポンプの吐出量可変機構を直接センサでモニタリングをすることによって応答の遅れがなく、かつ低騒音で安価なモニタリングスイッチ機構付可変ベーンポンプを提供。
【解決手段】ハウジング２１の段付開口部２１ａにはケース６１の突出部６２が嵌着されている。段付開口部２１ａには本体２１内に連通する貫通孔２１ｂが形成され、同心の小径部６６及び大径部６７を有する段付貫通穴６８がケース６１に形成されている。貫通孔２１ｂ及び小径部６６にはプッシュピン６９が摺動自在に嵌挿されている。大径部６７には第１のスペーサ７４、リング７５、第２のスペーサ７６が順次配設されている。プッシュピン６９はばね部材８１の弾発力によりカムリング２９の外周面に接触する。
【選択図】図３

Description

本発明は可変ベーンポンプに関し、さらに詳細には可変ベーンポンプの外部負荷状態によってカムリングの位置をモニタリングすることができるモニタリングスイッチ機構付可変ベーンポンプに関する。

従来、油の流量及び圧力を制御できる油圧ユニットでは、インバータコントローラ１３は指令信号に応じて同期モータ１２の回転数を制御して固定容量型油圧ポンプ１１から必要量の油を吐出し、一方、リリーフ弁１５からは圧力オーバライト特性により僅かな油がタンク１５に排出される。このようにして固定容量型油圧ポンプ１１の回転数によって吐出ライン７の圧力を制御し、圧力センサ１７とインバータコントローラ１３と同期モータ
１２と、固定容量型油圧ポンプ１１が圧力のフィードバック制御することが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
さらに、吐出圧力に基づく油圧制御によって吐出量可変要素の位置を機械的に制御する圧力調整機構９を有する可変容量型油圧ポンプ２と、該可変容量型油圧ポンプ２を駆動する可変速モータ３と、該可変速モータ３を駆動するインバータ装置４と、可変容量型油圧ポンプ２の吐出圧力を検出する圧力検出手段５と、該圧力検出手段５か検出した圧力と予め設定された回転数条件１２とに基づきインバータ装置に対する可変速モータ３の回転指令を作成するコントローラ６とを備えることが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−２６５９６６号公報（図１）特開２００３−１７２３０２号公報（図１）

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に示すような油圧ユニットは、ポンプと可変
速モータを用いて圧力センサにて吐出圧力を検知し、圧力に応じて回転数を制御する必要が有るため、圧力センサやコントローラが必要になり、高価なシステムなるという問題があった。
本発明は前述した課題を解決するためになされたもので、ポンプの吐出量可変機構を直接センサでモニタリングをすることによって応答の遅れがなく、かつ低騒音で安価なモニタリングスイッチ機構付可変ベーンポンプを提供することである。

そこで、請求項１に記載の発明においては、
ハウジング内に回転可能に支持され放射方向に溝を有するロータと、
前記溝に進退可能に嵌挿されたベーンと、
前記ハウジング内に前記ロータ及びベーンを囲繞する円形状の摺動面を有するカムリングと、
を備えた可変ベーンポンプであって、
軸方向穴に摺動自在に嵌挿される軸部を備えその先端が前記カムリングの外周面に対して接触または離間し、かつ接触子を有する制御部材と、
前記制御部材と同心で該制御部材とは干渉しないように設けられ前記接触子に対向して設けられたリングと、
前記リングの内方側端面に接触し、かつ前記接触子の内方側端面に接触または離間し前記制御部材と干渉しないように設けられたリング部材と、
前記制御部材を前記リング部材へ付勢するばね部材と、
を有し、
前記接触子は導電性を有し外部と電気接続可能にされた電気端子とで電気的に導通されており、前記リング部材は前記電気端子とは異なる検出電気端子と電気的に接続され、前記リング部材と前記接触子が当接したときは該リング部材を介して前記電気端子と検出電気端子が導電し、前記リング部材と前記接触子が離間しているときは該リング部材と前記電気端子とが導電しないようになされていることを特徴とする。
本発明によれば、前記リング部材と前記接触子が当接したときは該リング部材を介して前記電気端子と検出電気端子が導電して前記制御部材が前記カムリングに接触して前記可変ベーンポンプの吐出量が減少していることを検出し、前記リング部材と前記接触子が離間しているときは該リング部材と前記電気端子とが導電しないようになされ前記制御部材が前記カムリングより離間して前記可変ベーンポンプの吐出量が増大していることを検出することができる。よって、応答の遅れなく、安価な油圧システムを提供することができる。

請求項２に記載の発明は、前記制御部材が延出する側の前記本体端面に設けられたケースと、前記ケースに前記軸方向穴と同心に設けられ段付部を有する段付貫通穴と、前記段付貫通穴内に前記段付部より順に前記制御部材に干渉しないようにされたリング状の第１のスペーサと、前記リング部材と前記制御部材に干渉しないようにされた筒状の第２のスペーサと、を有し、前記リング部材が前記ケースと電気的に接触しないように順次挟持固定されるように前記ケースに押し込まれ、少なくとも前記第１のスペーサと前記リング部材の接触子及び前記リング部材と前記第２のスペーサの接触部が電気的に絶縁されているので、容易にリング部材を接触子を除く各部品と電気的に絶縁状態にできるので好適である。
請求項３に記載の発明は、前記段付貫通穴の軸直角方向に連通路が開けられ、該連通路を密閉するブッシュと、前記ブッシュの通し穴内に設けられたシール部材と、前記シール部材にシールされながら前記ブッシュの通し穴を非導電状態で貫通する導電性ロッドと、を備え、前記導電性ロッドの先端が前記リングの軸直角方向に設けられためねじに導電状態で螺着され、前記導電性ロッドの他端が前記検出電気端子とリード線を介して接続されているので、ブッシュ通し穴より外部へ飛び出すことがないので好適である。

本発明は、前記リング部材と前記接触子が当接したときは該リング部材を介して前記電気端子と検出電気端子が導電して前記制御部材が前記カムリングに接触して前記可変ベーンポンプの吐出量が減少していることを検出し、前記リング部材と前記接触子が離間しているときは該リング部材と前記電気端子とが導電しないようになされ前記制御部材が前記カムリングより離間して前記可変ベーンポンプの吐出量が増大していることを検出することができる。よって、応答の遅れなく、安価な油圧システムを提供することができる。

本発明の実施の形態に係るモニタリングスイッチ機構付可変ベーンポンプについて図面を参照して説明する。図１及び図２は、本発明の実施の形態を示すモニタリングスイッ機構付可変ベーンポンプ１０の概略構造を示す縦断面図である。図1において、モニタリングスイッチ機構付可変ベーンポンプ１０は、基本的には可変ベーンポンプ２０と、モニタリングスイッチ機構６０とから構成される。
図１及び図２に示す可変ベーンポンプ２０において、ハウジング２１及び該ハウジング２１と一体的に形成されるカバー２２（図２参照）内には、軸受２３及び軸受２４により回転軸２５が回転自在に軸支されている。前記回転軸２５には、図示しないキーを介してロータ２６が回転軸２５と一体的に回転可能に支持されている。前記ロータ２６の放射方向に沿って複数の溝２７が設けられ、該溝２７にベーン２８が放射方向に進退可能に嵌挿されている。なお、回転軸２５、ロータ２６及びベーン２８の回転方向は、図１において、矢印Ｘ方向である。

ロータ２６及びベーン２８を囲繞するように円筒形状のカムリング２９がハウジング２１内に設けられている。前記カムリング２９は、円形状の摺接面３０を有し、ロータ２６とは図１で上下方向に変位可能で偏心して設けられている。図１に示されるようにカムリング２９の一側（上方側）には、可変容量ベーンポンプ２０の吐出圧力を調整する圧力調整機構３１が設けられている。前記圧力調整機構３１は、カムリング２９の外周面に当接するピストン３２と、一端部が前記ピストン３２に装着されて先端面をカムリング２９の外周面に押圧して弾発力により吐出圧力を設定するばね部材３３と、前記ばね部材３３の他端部に装着されたポペット３４と、ねじ部材３５により前記ハウジング２１に螺着されたアダプタ３６に螺合し前記ポペット３４を押圧するボルト部材３７と、前記ボルト部材３７をアダプタ３６に締着するナット部材３８とを、備える。なお、前記圧力調整機構３１は、ハウジング２１に設けられ、ボルト部材３７を軸心方向に変位させると、ポペット３４を介してピストン３２によりカムリング２９に作用するばね部材３３の弾発力が変化し、吐出圧力が調整される。

カムリング２９の位置を調整するリング位置調整機構４０は、圧力調整機構３１及びモニタリングスイッチ機構６０と略直交してハウジング２１に螺合したボルト部材４１を備え、前記ボルト部材４１の先端部がカムリング２９の外周面に当接して軸心方向に移動可能であり、ボルト部材４１を進退させてカムリング２９の位置が調整される。
ロータ２６及びカムリング２９の両側には、円筒形状のサイドプレー４２、４３が設けられ、ロータ２６．カムリング２９、ベーン２８及びサイドプレート４２、４３によりポンプ室４４が形成される。前記サイドプレート４２、４３には、ポンプ室４４（図１参照）へ圧力流体が吸入される吸入路４５及び圧力流体が排出される吐出路４６が穿設され、夫々吸入ポート４７、吐出ポート４８に接続され、かつ図示しないタンク、アクチュエータ等に接続されている。

カムリング２９の位置を直接、センサでモニタリングするモニタリングスイッチ機構６０は、圧力調整機構３１に対向して設けられている。すなわち、ピストン３２に対向するハウジング２１には段付開口部２１ａが形成されている。前記段付開口部２１ａにはケース６１の突出部６２が嵌着され、図示しないボルト部材によりハウジング２１及びケース６１は一体化されている。ケース６１には外部との電気接続が可能なコネクタ６３が取り付けられている。コネクタ６３には端子が設けられ電気的に絶縁された検出電気端子６４と本体２１、ケース６１に電気的に接続（アース）された電気端子６５を備える。

段付開口部２１ａには本体２１内に連通する貫通孔２１ｂが形成され、該貫通孔２１ｂに同心の小径部６６及び大径部６７を有する段付貫通穴６８がケース６１に形成されている。貫通孔２１ｂ及び小径部６６にはプッシュピン（制御部材）６９が摺動自在に嵌挿されている。
大径部６７には段付部７３より第１のスペーサ７４、リング７５、第２のスペーサ７６が順次配設されケース６１の螺着されたプラグ９７により大径部６７内に挟持固定されている。第１のスペーサ７４はその側面には凹形状のインロー部７８が形成されている。リング（リング部材）７５の一端面にはインロー部７１が設けられ、かつ該リング７５の両端面には、第１のスペーサ７４の凹形状のインロー部７８及び第２のスペーサ７６の内径に嵌挿される凸状部７９及び８０が形成されている。

これにより、リング７５は第１、第２のスペーサ７４、７６により軸方向及び軸直角方向に沿って挟持され、リンク７５とケース６１との接触を防止している。第１、第２のスペーサ７４、７６はリング７５とケース６１とが電気的に導通しないように電気絶縁材とされている。
本発明の実施の形態においては、電気絶縁材は機械的強度、耐熱性、絶縁性、耐油性等の観点から、例えばガラス繊維強化ポリアミド６６樹脂としている。従って、リング７５はケース６１、第１、第２のスペーサ７４、７６とは電気的に絶縁されている。当然に第１のスペーサ７４及びリング７５の中空穴径はプッシュピン６９と干渉しない大きさに形成される。前記プッシュピン６９は軸部７０が貫通孔２１ｂ及び小径部６６に摺動自在に嵌挿されると共に、鍔部７１の外周面が第２のスペーサ７６の内周面にガイドされており、吐出量調整機構９６のボルト部材９８に係合されたばね部材８１の弾発力によりカムリンク２９の外周面に接触するように設けられている。

これにより、可変ベーンポンプ２０の吐出圧力の減少によりカムリンク２９が図１で矢印Ｂ方向に変位するとプッシュピン６９がばね部材８１の弾発力に抗して後退（図１で矢印Ｂ方向）し、該プッシュピン６９の鍔部（接触子）７１がリング７５から離脱するようになる。
また、可変ベーンポンプ２０の吐出圧力の増大によりカムリング２９が図１で矢印Ａ方向に変位するとプッシュピン６９がばね部材８１の弾発力により前進（図１で矢印Ａ方向）して図３に示すように、該プッシュピン６９の鍔部７１がリング７５に接触し、プッシュピン６９の軸部７０の先端部とカムリング２９の外周面との隙間Ａが保持される。よって、図３に示すようにプッシュピン６９が前進の状態では、該プッシュピン６９の鍔部７１の内方側端面８２がリング７５の外方側端面８３の当接するようになり、逆に、図１に示すようにプッシュピン６９が後退したときは、プッシュピン６９の鍔部７１の内方側端面８２がリング７５の外方側端面８３から離脱するように設けられている。

前記ばね部材８１は一端部が鍔部７１の側面、すなわち外方側端面８４に係合し、他端部がプラグ９７に螺着されたボルト部材９８に係合しており、ばね部材８１の弾発力によりプッシュピン６９を前進するように機能している。ボルト部材９８を軸心方向に変位させるとばね部材８１の弾発力を調整することができる。

リング７５の外方側端面８３と鍔部７１の内方側端面８２は絶縁コーティングが施されないで、金属面が露出しているので接触によりリング７５とプッシュピン６９の鍔部７１は電気的に導電するようにされている。導電体であるプッシュピン６９は、同じく導電体であるばね部材８１、プラグ７７を介して、同じく導電体であるケース６１と常に導通している。
また、ケース６１は電気端子６５に接続されているので、プッシュピン６９と電気端子６５はそれぞれ常に導通している。なお、リング７５とプッシュピン６９の鍔部７１が離間している状態では、該プッシュピン６９と電気端子６５は非導通にある。

ケース６１のコネクタ６３の下側位置には、段付貫通穴６８の略軸直角方向に連通路８６及び段付貫通穴８７が穿設されている。連通路８６は段付貫通穴６８に設けられたリング７５の側面と同位置に設けられている。段付貫通穴８７に嵌挿されたブッシュ８８には通し穴８９が形成され、該通し穴８９内にシール部材であるＯリング９０が装着され、該
Ｏリング９０を止めるためのシールプレート９１が設けられ、ブッシュ８８、シールプレート９１は共に電気絶縁材であるガラス繊維強化ポリアミド６６樹脂により形成されている。

参照符号９２は導電性ロッドであり、該導電性ロッド９２がブッシュ８８の通し穴８９及びＯリング９０穴を貫通し、前記導電性ロッド９２の外周が通し穴８９のＯリング９０でシールされている。導電性ロッド９２の一端はリン７５の側面に設けられた雌ねじ９３に電気的に導通状態で螺着されており、該導電性ロッド９２の他端は検出電気端子６３ｂとリード線９４を介してそれぞれ接続されている。
これにより、リング７５と導電性ロッド９２と検出電気端子６３とが、電気的に常時接続される一方、ケース６１とは絶縁されている。なお、ケース６１に嵌着するブッシュ８８の下面には、Ｏリング９５が設けられている。

ケース６１には、本体２１に設けた圧力調整機構３１に対向して吐出量調整機構９６が設けられている。吐出量調整機構９６は、ケース６１に固着したプラグ９７と、該プラグ９７に軸心方向に移動可能に螺着しプッシュピン６９を押圧するボルト部材９８と、前記ボルト部材９８に螺合して該ボルト部材９８をプラグ９７に締着するナット部材９９とを、備える。吐出量調整機構９６は、ボルト部材９８が軸心方向に変位して該ボルト部材９８がプッシュピン６９の突出部７２が当接して該プッシュピン６９の軸部７０の先端（図１及び図２で左端）がカムリンク２９の外周面に係合すると、カムリンク２９が図１で矢印Ａ方向に移動してロータ２６とカムリング２９との隙間が調整されて吸入ポート４３から吐出ポート４４に流れる圧力流体の流量が調整される。

本発明の実施の形態に係るモニタリングスイッチ機構付可変ベーンポンプ２０は基本的には以上のように構成されており、次に動作について説明する。
図１に示すように、カムリング２９はピストン３２を介してスプリング３３の取付荷重により偏心位置に取り付けられており、ロータ２６とカムリング２９との隙間して取り付けられたカムリング２９に対しロータ２６が矢印Ｘ方向に回転すると、溝２７に嵌合するベーン２８がその位置に応じて進退して隣接するベーン２８とポンプ室４４を吸入側ポンプ室（図示しない）において拡大して圧力流体を吸入ポート４７より吸入路４５に吸入し、吐出側ポンプ室（図示しない）で縮小し圧力流体を吐出路４６より出ポート４８に吐出する。

図１においてカムリング２９はピストン３２を介して、ばね部材３３の取付荷重により、偏心位置に取り付けられており、ロータ２６とカムリング２９との隙間が広がっている。また、カムリング２９の移動量は、ボルト部材９８及びナット部材９９の操作により規制された状態にある。プッシュピン６９はカムリング２９により矢印Ｂ方向に移動しており、該プッシュピン６９の鍔部７１の内方側端面８２がリング７５の外方側端面８３から離脱しているので検出電気端子６４と電気端子６５とは導通していない状態になり、これによって、ポンプが吐出状態である事を確認することができる。

一方、吐出側ポンプ室（図示しない）内の圧力が上昇し、カムリング２９全体に作用する油圧力がばね部材３３の設定荷重より大きくなると、カムリング２９は矢印Ａ方向に移動して、ロータ２６とカムリング２９との隙間が狭くなる。その際、プッシュピン６９は吐出量調整機構９６内に組み込まれたスプリング８１により、プッシュピン６９の鍔部７１の内方側端面８２がリング７５の外方側端面８３に接触することにより検出電気端子６４と電気端子６５とは導通状態になり、これによって、ポンプの最小吐出量を確認することができる。そして、ボルト部材９８及びナット部材９９を操作し、該ボルト部材９８を矢印Ｂ方向に変位させるとプッシュピン６９を介してカムリング２９も矢印Ｂ方向に移動するので、ロータ２６とカムリング２９との隙間が広がる。これによって、カムリング２９は吐出側ポンプ室の圧力により矢印Ｂ方向に付勢され、所定の圧力により最大吐出量になる。よって、プッシュピン６９の鍔部７１の内方側端面８２がリング７５の外方側端面８３から離脱するので検出電気端子６４と電気端子６５とは導通していない状態になり、これによって、ポンプの最大吐出量を確認することができる。

一方、ボルト部材９８及びナット部材９９を操作し、該ボルト部材９８を矢印Ａ方向に変位させるとプッシュピン６９を介してカムリング２９も矢印Ａ方向に移動してロータ２６とカムリング２９との隙間が狭くなる。よって、カムリング２９は吐出側ポンプ室の圧力により矢印Ａ方向に付勢され、所定の圧力により吐出量が減少し最小吐出量になる。これにより、プッシュピン６９の鍔部７１の内方側端面８２がリリング７５の外方側端面８３に接触することにより検出電気端子６４と電気端子６５とは導通状態になり、これによって、ポンプの最小吐出量を確認することができる。

本発明の実施の形態に係るモニタリングスイッチ機構付可変ベーンポンプ１０では、リング７５を固定する第１、第２のスペー７４、７６、導電性ロッド９２を支持するブッシュ８８及びシールプレート９１は絶縁する必要があるが、絶縁体から製作してもよく、導電体で製作した後絶縁コーティング等の絶縁処理を施してもよい。
さらに、鍔部７１はばね部材８１等の接触導電体部品を通してケース６１と導電させて電気端子６５と繋げているが、鍔部７１に直接電線等を接続して外部端子（図示しない）と接続させても良い。

本発明の実施の形態を示すモニタリングスイッチ機構付可変ベーンポンプの縦断面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線の要部断面図である。図１のカムリングとプッシュピンの係合状態を示す拡大詳細図である。

符号の説明

１０モニタリングスイッチ機構付可変ベーンポンプ
２０可変ベーンポンプ２１本体
２６ロータ２８ベーン
２９カムリング３１圧力調整機構
４０リング位置調整機構６０モニタリングスイッチ機構
６１ケース６２突出部
６３コネクタ６４検出電気端子
６５電気端子６８段付貫通穴
６９プッシュピン７４、７６スペーサ
７５リング７８インロー部
７９、８０凸状部８２内方側端面
８３、８４外方側端面８６連通路
９２導電性ロッド９６吐出量調整機構

Claims

ハウジング内に回転可能に支持され放射方向に溝を有するロータと、
前記溝に進退可能に嵌挿されたベーンと、
前記ハウジング内に前記ロータ及びベーンを囲繞する円形状の摺動面を有するカムリングと、
を備えた可変ベーンポンプであって、
軸方向穴に摺動自在に嵌挿される軸部を備えその先端が前記カムリングの外周面に対して接触または離間し、かつ接触子を有する制御部材と、
前記制御部材と同心で該制御部材とは干渉しないように設けられ前記接触子に対向して設けられたリングと、
前記リングの内方側端面に接触し、かつ前記接触子の内方側端面に接触または離間し前記制御部材と干渉しないように設けられたリング部材と、
前記制御部材を前記リング部材へ付勢するばね部材と、
を有し、
前記接触子は導電性を有し外部と電気接続可能にされた電気端子とで電気的に導通されており、前記リング部材は前記電気端子とは異なる検出電気端子と電気的に接続され、前記リング部材と前記接触子が当接したときは該リング部材を介して前記電気端子と検出電気端子が導電し、前記リング部材と前記接触子が離間しているときは該リング部材と前記電気端子とが導電しないようになされていることを特徴とするモニタリングスイッチ機構付可変ベーンポンプ。
請求項１記載のモニタリングスイッチ機構付可変ベーンポンプにおいて、
前記制御部材が延出する側の前記本体端面に設けられたケースと、
前記ケースに前記軸方向穴と同心に設けられ段付部を有する段付貫通穴と、
前記段付貫通穴内に前記段付部より順に前記制御部材に干渉しないようにされたリング状の第１のスペーサと、
前記リング部材と前記制御部材に干渉しないようにされた筒状の第２のスペーサと、
を有し、
前記リング部材が前記ケースと電気的に接触しないように順次挟持固定されるように前記ケースに押し込まれ、少なくとも前記第１のスペーサと前記リング部材の接触子及び前記リング部材と前記第２のスペーサの接触部が電気的に絶縁されていることを特徴とするモニタリングスイッチ機構付可変ベーンポンプ。
請求項１または２に記載のモニタリングスイッチ機構付可変ベーンポンプにおいて、
前記段付貫通穴の軸直角方向に連通路が開けられ、該連通路を密閉するブッシュと、
前記ブッシュの通し穴内に設けられたシール部材と、
前記シール部材にシールされながら前記ブッシュの通し穴を非導電状態で貫通する導電性ロッドと、
を備え、
前記導電性ロッドの先端が前記リングの軸直角方向に設けられためねじに導電状態で螺着され、前記導電性ロッドの他端が前記検出電気端子とリード線を介して接続されていることを特徴とするモニタリングスイッチ機構付可変ベーンポンプ。