JP2011127556A - 可変容量形ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動トルクの増大化を抑制し得る可変容量形ベーンポンプを提供する。
【解決手段】第２ハウジング１２の嵌合凸部１３の端面に形成される第２吸入側背圧ポート５４を、導入通路６０を介して吐出領域における所定のポンプ室２０ｘに接続させると共に、導入通路６０のポンプ室２０ｘに対する開口部に、該開口部とカムリング１６の他端面１６ｃとによって構成され、ポンプの吐出圧が過大となった際にカムリング１６の偏心量の減少に伴ってその流路断面積が減少する可変絞り６１を設けた。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用のパワーステアリング装置等に作動油を供給する可変容量形ベーンポンプに関する。

車両用のパワーステアリング装置等に適用される従来の可変容量形ベーンポンプとしては、例えば、以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

この可変容量形ベーンポンプは、ポンプハウジング内において回転自在に支持される駆動軸と、該駆動軸に回転駆動されるロータと、該ロータの外周部に出没自在に設けられた複数のベーンと、ロータの外周側に駆動軸の軸心に対し偏心移動可能に配置され、ロータや複数のベーンと共に周方向に複数のポンプ室を画成するカムリングと、を備え、前記カムリングの偏心量に基づいて前記各ポンプ室の容積を変更することで、吐出流量を可変にするものである。

そして、かかるポンプでは、前記各ベーンを収容するロータのスリット内部画成された背圧室に吐出圧を導くように構成することで、該吐出圧を利用してベーンの飛び出しを補助するようになっている。

特開２００７−１３８８７６号公報

しかしながら、前記従来の可変容量形ベーンポンプにおいては、外部の負荷が過剰となって吐出圧が過大となってしまった場合に、ポンプ室の内部容積が増大するいわゆる吸入領域では、低圧となるポンプ室の内圧と非常に高い圧力となる前記背圧（吐出圧）との圧力差が非常に大きなものとなり、この結果、ベーンがカムリング対して必要以上に強く押し付けられることとなり、これによって、ポンプの駆動トルクが増大してしまう、という問題があった。

本願発明は、前記従来の可変容量形ベーンポンプの技術的課題に鑑みて案出されたものであり、駆動トルクの増大化を抑制し得る可変容量形ベーンポンプを提供することを目的としている。

本願発明は、ポンプハウジングに回転自在に支持された駆動軸と、前記ポンプハウジング内に収容配置され、前記駆動軸の軸心に対し偏心移動可能に設けられたカムリングと、該カムリングの内周側に収容配置され、前記駆動軸によって回転駆動されるロータと、該ロータの外周部に切欠形成された複数のスリット内にそれぞれ出没自在に収容され、前記カムリングと前記ロータとの径方向間に複数のポンプ室を隔成する複数のベーンと、前記ロータの回転に伴い前記ポンプ室の内部容積が増大する領域に開口形成された吸入口と、該吸入口を介して内部容積が増大する領域に位置する前記ポンプ室に作動液を導く吸入通路と、前記ロータの回転に伴い前記ポンプ室の内部容積が減少する領域に開口形成された吐出口と、該吐出口を介して内部容積が減少する領域に位置するポンプ室から吐出された作動液を外部へ導く吐出通路と、前記カムリングの外周側において、該カムリングの偏心量増大方向への移動に伴い内部容積が減少する側に隔成された第１流体圧室と、前記カムリングの外周側において、該カムリングの偏心量増大方向への移動に伴い内部容積が増大する側に隔成された第２流体圧室と、前記ロータの軸方向端面に対向するように設けられ、前記吸入領域に位置する前記各スリットのベーン基端側に画成された背圧室に開口する吸入側ベーン背圧溝と、該吸入側ベーン背圧溝に対し前記吐出口から吐出された吐出圧を導入する導入通路と、前記ロータの軸方向端面に対向配置されて、前記吐出領域に位置する前記各スリットのベーン基端側に画成された背圧室に開口するように設けられ、前記吐出口から吐出された吐出圧が導入される吐出側ベーン背圧溝と、前記吐出通路の途中に設けられたオリフィスと、該オリフィスの前後差圧に基づいて制御され、該オリフィスの前側の圧力が高いほど前記カムリングの偏心量を小さくするように前記第１流体圧室又は第２流体圧室の内圧を制御する制御弁と、前記導入通路に設けられ、前記カムリングの偏心量の減少に伴って前記導入通路の流路断面積を減少させるように構成された可変絞りと、を備えたことを特徴としている。

本願発明によれば、吐出圧が過大となった場合には、制御弁によってカムリングの偏心量を減少させるように制御されることで、可変絞りの流路断面積が減少し、吸入側ベーン背圧溝に導入される液圧が低下することとなる。これにより、カムリングに対するベーンの摺動抵抗が低減され、ポンプの駆動トルクの増大化を抑制することができる。

本願発明に係る可変容量形ベーンポンプ全体を現す縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本願発明に係る可変容量形ベーンポンプの油路構成を示す概略図である。 本願発明に係る第１実施形態の要点を説明する図であって、カムリングが最大偏心した状態を現す図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図４のＣ−Ｃ線断面図である。 本願発明に係る第１実施形態の要点を説明する図であって、カムリングが最小偏心した状態を現す図１のＢ−Ｂ線断面図である。 ポンプの吐出圧と、ポンプの吐出流量及びカムリングの偏心量との関係を示すグラフである。 ポンプの吐出圧とベーン背圧との関係を示すグラフである。 本願発明に係る第２実施形態の要点を説明する図であって、図１のＢ−Ｂ線断面に相当する横断面図である。

以下、本願発明に係る可変容量型ベーンポンプの各実施形態を、図面に基づいて詳述する。なお、各実施形態では、この可変容量型ベーンポンプを、従来と同様、車両のパワーステアリング装置に適用したものを示している。

図１〜図８は本願発明の第１実施形態を示しており、この可変容量型ベーンポンプ１は、図１に示すように、軸方向一端側の内周部にほぼ円筒状の空間であるポンプ要素収容部１０を有する第１ハウジング１１とこの第１ハウジング１１の一端側開口を閉塞する第２ハウジング１２とを突き合わせてなるポンプハウジングと、該ポンプハウジングに回転自在に支持され、外部からの回転力が伝達される駆動軸１４と、ポンプ要素収容部１０の周壁１０ａに嵌着されたほぼ円環状のアダプタリング１５と、該アダプタリング１５の内周側に駆動軸１４の軸心に対し偏心移動可能に収容されたカムリング１６と、該カムリング１６の内周側に収容配置され、駆動軸１４によって回転駆動されることによりポンプ作用を行うポンプ要素と、該ポンプ要素が１回転することによって吐出される作動液の吐出流量（固有吐出量）を制御する制御弁４０と、を備えている。

前記第１、第２ハウジング１１，１２は、図１、図２に示すように、いずれもアルミ合金材により形成されていて、第１ハウジング１１には、その一端側開口端面に４つの雌ねじ穴１１ａが形成されている一方、第２ハウジングには、その外周部における前記各雌ねじ穴１１ａに対応する位置に４つのボルト挿通孔１２ａが貫通形成されていて、前記各ボルト挿通孔１２ａに挿通した図外の４つの取付ボルトがそれぞれ前記各雌ねじ穴１１ａに螺着されることで、前記両ハウジング１１，１２が結合されている。また、第２ハウジング１２の内側端部には、第１ハウジング１１の一端側開口部に嵌合する嵌合凸部１３が突出形成されていて、この嵌合凸部１３によって第１ハウジング１１の一端側開口が閉塞されるようになっている。

前記駆動軸１４は、図１に示すように、前記ポンプ要素収容部１０の中心を通るように軸方向へ沿って第１ハウジング１１の内周側に挿通配置され、その一端側が第１ハウジング１１の他端側内周部に設けられた軸受保持部１１ｂに収容保持される第１軸受Ｂ１によって軸支されている一方、その他端側が第２ハウジング１２の嵌合凸部１３の端面に穿設された軸受凹部１２ｂに収容保持される第２軸受Ｂ２によって軸支されていて、その一端部外周に一体回転可能に固定される図外のプーリ等を介して外部から伝達される回転力をもって図２中の反時計方向へ回転駆動されるようになっている。

なお、前記第１軸受Ｂ１と第２軸受Ｂ２は、いずれも後記の軸方向隙間Ｃ１，Ｃ２を介して後記のポンプ室２０から漏出した作動油により潤滑されるようになっている。また、かかる構成に伴い、第１ハウジング１１の他端部内周には、軸受保持部１１ｂから他端側へ向かって段差拡径状に形成されたシール保持溝１１ｃが設けられ、該シール保持溝１１ｃには、第１ハウジング１１の他端部内周面と駆動軸１４の外周面との径方向間を液密にシールするシール部材Ｓ１が配設されていて、これによって、第１軸受Ｂ１を潤滑する作動液の外部への漏出が抑制されている。

前記アダプタリング１５は、内周部がほぼ楕円状に形成され、周方向の所定位置に断面半円状の支持溝が軸方向に沿って切欠形成され、該支持溝内にほぼ棒状の揺動支点ピン１７が支持されている。そして、この揺動支点ピン１７を中心として、カムリング１６が図２中の左右方向へ揺動自在に支持されている。また、前記アダプタリング１５には、前記支持溝（揺動支点ピン１７）に対向する径方向位置に断面矩形状の保持溝が軸方向に沿って切欠形成され、該保持溝内にシール部材Ｓ２が収容保持されている。これによって、アダプタリング１５とカムリング１６との径方向間には、揺動支点ピン１７とシール部材Ｓ２を介して図２中の左右両側にそれぞれ第１流体圧室Ｐ１と第２流体圧室Ｐ２とが隔成されている。

ここで、前記第２流体圧室Ｐ２には、ほぼボルト状に形成されたリテーナに一端が着座するコイルばね１９が配置されていて、このコイルばね１９により、カムリング１６が、第１流体圧室Ｐ１側、つまり、駆動軸１４の軸心に対してカムリング１６の偏心量が大きくなる方向へ常時付勢されるように構成されている。

前記カムリング１６は、鉄系金属材を焼結してなるいわゆる焼結材からなり、その外周部に軸方向へ沿って切欠形成された横断面ほぼ半円状の支持溝を介して揺動支点ピン１７によって支持され、該揺動支点ピン２２を支点として第１流体圧室２３ａ側又は第２流体圧室２３ｂ側へ偏心移動（揺動）自在となっている。

前記ポンプ要素は、カムリング１６の内周側にて回転自在に収容され、駆動軸１４により回転駆動されるほぼ円盤状のロータ２１と、該ロータ２１の外周側に径方向へ沿って放射状にそれぞれ出没自在に収容保持された矩形板状の複数のベーン２２と、から構成されている。

前記ロータ２１は、駆動軸１４の外周にスプラインを介して一体回転可能に嵌着されていて、その外周部には、周方向の等間隔位置に径方向へ沿って放射状に設けられた横断面ほぼ矩形状の複数のスリット２１ａがそれぞれ切欠形成されると共に、該各スリット２１ａ内に前記各ベーン２２がそれぞれ出没自在に保持されている。さらに、ロータ２１には、前記各スリット２１ａの内周側端部に軸方向へ沿って横断面ほぼ円形状の背圧溝２１ｂが連続一体に設けられていて、この背圧溝２１ｂとベーン２２の基端部とによって画成された背圧室２４の内圧及びロータ２１の回転に伴う遠心力によってベーン２２が飛び出す構造となっている。すなわち、かかる構造により、ロータ２１が回転した際に前記各ベーン２２が前記各スリット２１ａから飛び出して当該各ベーン２２の先端がカムリング１６の内周面１６ａに常時摺接することで、後記の各ポンプ室２０を相互に隔成するようになっている。

また、前記ロータ２１は、カムリング１６と共に軸方向両側が、ポンプ要素収容部１０の内側端部に収容配置されたほぼ円環状のプレッシャプレート２３と第２ハウジング１２の嵌合凸部１３とによって挟持状態に保持されている。これによって、カムリング１６とロータ２１との径方向間には、隣り合う１対のベーン２２，２２とプレッシャプレート２３及び第２ハウジング１２の嵌合凸部１３とによって周方向に複数のポンプ室２０が画成され、前記揺動支点面を支点としてカムリング１６を揺動させることによって、当該各ポンプ室２０の容積が増減するようになっている。

また、前記嵌合凸部１３の端面には、図１〜図３に示すように、ロータ２１の回転に伴って前記各ポンプ室２０の内部容積が漸次拡大する領域であるいわゆる吸入領域Ｉに該当する部分に、当該吸入領域Ｉに位置する前記各ポンプ室２０に臨むようなほぼ円弧溝状の第１吸入ポート（本願発明の吸入口）２５が切欠形成されている。そして、この第１吸入ポート２５の周方向中間部には、第２ハウジング１２上端部から縦断面ほぼＬ字形状に構成された吸入通路２６に開口する一対の第１、第２吸入孔２７ａ，２７ｂがそれぞれ図１中のＸ軸正方向に沿って貫通形成されている。これによって、作動液を貯留するリザーバタンクＴから吸入パイプ２８を介して吸入通路２６に導入された作動液が前記両吸入孔２７ａ，２７ｂを通じ第１吸入ポート２５を介してポンプ室２０へと供給されるようになっている。

さらに、前記嵌合凸部１３の端面には、図１に示すように、軸受凹部１２ｂと吸入通路２６を連通する還流通路２９が設けられている。この還流通路２９は、嵌合凸部１３の端面とこれに対向するロータ２１の一側面との軸方向隙間Ｃ１を介して前記各ポンプ室２０から漏洩し軸受凹部１２ｂ内に流入した作動液を吸入通路２６へ還流する役割を果たすものであって、これによって、前記各ポンプ室２０から第２ハウジング１２側へ漏洩した作動液が、前記両吸入孔２７ａ，２７ｂを介して再び第１吸入ポート２５へと導入されるようになっている。

一方、前記プレッシャプレート２３におけるロータ２１との対向端面には、図１〜図３に示すように、ロータ２１の回転に伴って前記各ポンプ室２０の内部容積が漸次縮小する領域であるいわゆる吐出領域Ｏに該当する部分に、当該吐出領域Ｏに位置する前記各ポンプ室２０に臨むようなほぼ円弧溝状の第１吐出ポート（本願発明の吐出口）３０が切欠形成されている。そして、この第１吐出ポート３０の周方向所定位置には、ポンプ要素収容部１０の内側端面１０ｂに第１吐出ポート３０に対し軸方向においてほぼオーバーラップするように切欠形成された円弧溝状の圧力室３２と連通する複数の吐出孔３１が図１中のＸ軸負方向に沿ってそれぞれ貫通形成されている。すなわち、前記吐出領域Ｏに対応する前記各ポンプ室２０にて加圧された作動液が、第１吐出ポート３０へ吐出された後に、前記各吐出孔３１を通じて圧力室３２に導かれ、第１ハウジング１１内部に設けられた吐出通路３３を通じて図外のパワーステアリング装置のパワーシリンダへと送られるようになっている。

ここで、前記吐出通路３３は、図３に示すように、圧力室３２から二股状に分岐形成されていて、一方の第１吐出通路３３ａは、制御弁４０の弁体４１によって隔成される図３中の左側に位置する後記の高圧室４４に接続され、他方の第２吐出通路３３ｂは、その通路途中に設けられたメータリングオリフィスＭ（本願発明のオリフィス）の下流側が後記の中圧室４５及び前記パワーステアリング装置のパワーシリンダへと接続されている。

前記制御弁４０は、図１〜図３に示すように、第１ハウジング１１の一端側上部に図１中のＺ軸方向へ沿って配置されていて、当該第１ハウジング１１の上部に穿設された弁穴１１ｄ内において摺動自在に収容された弁体４１と、該弁体４１を弁穴１１ｄの一端側開口端部に螺着されたプラグ４２と当接させるように図３中の左方向へ付勢するバルブスプリング４３と、プラグ４２と弁体４１の両先端部間に画成され、メータリングオリフィスＭＯの上流側の液圧、つまり第１吐出通路３３ａを介して圧力室３２内の液圧が導入される高圧室４４と、該高圧室４４の反対側において弁穴１１ｄの底面と弁体４１の後端部との間に画成され、内部にバルブスプリング４３を収容すると共に、メータリングオリフィスＭＯの下流側の液圧が導入される中圧室４５と、を備えており、高圧室４４と中圧室４５との圧力差が所定値以上に達すると、弁体４１がバルブスプリング４３の付勢力に抗して図３中の右方向へと移動するようになっている。

そして、前記弁体４１が図３中の左側に位置するときは、第１流体圧室Ｐ１と弁穴１１ｄとを連通する連通路４７を介して第１流体圧室Ｐ１が弁体４１の中間部外周側に隔成された低圧室４６に接続される。この低圧室４６は、図１に示すように、吸入通路２６から分岐形成された低圧通路４８に接続されていて、該低圧通路４８を介して吸入通路２６内の低圧な作動液（以下、「吸入圧」という。）が導入されるようになっている。つまり、弁体４１が図３中の左側に位置するとき、第１流体圧室Ｐ１には低圧室４６から吸入圧が導入されるようになっている。

これに対して、前記高圧室４４と中圧室４５の差圧によって弁体４１が図３中の右側へ移動した場合には、第１流体圧室Ｐ１は低圧室４６との連通が遮断されて高圧室４４と連通することとなり、該第１流体圧室Ｐ１には、吐出通路３３内の高圧な作動液（以下、「吐出圧」という。）が導入されることとなる。このように、第１流体圧室Ｐ１には、低圧室４６の吸入圧と前記メータリングオリフィスの上流側の吐出圧とが選択的に供給されるようになっている。

また、前記制御弁４０には、図２、図３に示すように、弁体４１内部に吐出圧の一部を開放するリリーフバルブ４９が構成されており、中圧室４５の内圧が所定値以上に達したとき、つまり、図外のパワーステアリング装置のパワーシリンダの内圧が所定値以上に達したときにこれを開放して、作動液の一部を、低圧通路４８を介して吸入通路２６へ還流するようになっている。なお、ここで、前記パワーステアリング装置では、ステアリングを据え切りした場合や、当該ステアリングがいわゆる突き当て状態となったとき等、当該パワーステアリング装置に対する負荷が過大になったときに、前記パワーシリンダの内圧が前記所定値に達することとなる。

一方、前記第２流体圧室Ｐ２は、図３に示すように、嵌合凸部１３の端面において第１吸入ポート２５のロータ２１回転方向終端側の外周域に隣接して設けられた第１吸入圧導入ポート３４を介して第１吸入ポート２５から吸入圧が導入されるようになっている。このような構成から、第２流体圧室Ｐ２側では、主としてコイルばね１９の付勢力をもってカムリング１６を第１流体圧室Ｐ１側へ常時押し付けるようになっている。

また、前記プレッシャプレート２３の一側面２３ａのロータ２１を挟んで軸方向において第１吸入ポート２５と対向する位置には、図２に示すように、該第１吸入ポート２５とほぼ同形であって隣接する第１吐出ポート３０に対して前記各ポンプ室２０よりも大きな周方向幅を有する一対の隔壁２３ｄ，２３ｅにより隔成された第２吸入ポート（本願発明の吸入口）３５が切欠形成されていると共に、該第２吸入ポート３５のロータ２１回転方向終端側の外周域に隣接するようにして第１吸入圧導入ポート３４とほぼ同形の第２吸入圧導入ポート３６が設けられている。この第２吸入圧導入ポート３６は、第２流体圧室Ｐ２を介して対向する第１吸入圧導入ポート３４と連通し、この第１吸入圧導入ポート３４からの吸入圧が導入されるようになっている。これによって、第２流体圧室Ｐ２内に導入された吸入圧に係る作動液の一部が第２吸入圧導入ポート３６へ導入され、当該第２吸入圧導入ポート３６を介して吸入圧に係る作動液が第２吸入ポート３５内へ導かれることとなっている。

そして、この第２吸入ポート３５の周方向の所定位置には、図１に示すように、その背面側にてポンプ要素収容部１０の内側端面１０ｂに当該第２吸入ポート３５に対し軸方向においてオーバーラップするように切欠形成されたほぼ円弧溝状の接続ポート３７と連通する複数の連通孔３６ａが図１中のＸ軸負方向に沿って貫通形成されている。ここで、前記接続ポート３７は、第１ハウジング１１の他端側内部に形成された連通路３８を介して軸受保持部１１ｂと連通するように構成されていて、これによって、プレッシャプレート２３の一側面２３ａとこれに対向するロータ２１の他側面との軸方向隙間Ｃ２を介して前記各ポンプ室２０から漏洩し軸受保持部１１ｂ内に流入した作動液が、連通路３８を介して接続ポート３７へと導かれ、該接続ポート３７から前記各連通孔３６ａを介して第２吸入ポート３５へと還流されるようになっている。

なお、前記ポンプ要素収容部１０の内側端面１０ｂには、接続ポート３７及び駆動軸１４が挿通する駆動軸挿通孔２３ｃを囲繞するように縦断面が異形状をなす無端状のシール部材Ｓ３が配設されている。そして、このシール部材Ｓ３により、比較的小さい範囲に設定された当該シール部材Ｓ３の内側が吸入側と連通する低圧領域に隔成されていると共に、プレッシャプレート２３の他側面２３ｂの大部分を占めるシール部材Ｓ３の外側が吐出側と連通する高圧領域に隔成されていて、プレッシャプレート２３の他側面２３ｂの大部分には吐出圧が作用するようになっている。すなわち、プレッシャプレート２３が吐出圧をもって前記ポンプ要素側へと押圧されることで、軸方向隙間Ｃ１を縮小するようになっている。

一方、前記嵌合凸部１３の端面のロータ２１を挟んで軸方向において第１吐出ポート３０と対向する位置には、特に図１、図４に示すように、該第１吐出ポート３０とほぼ同形の第２吐出ポート（本願発明の吐出口）３９が切欠形成されている。そして、この第２吐出ポート３９も、隣接する第１吸入ポート２５に対して前記各ポンプ室２０よりも大きな周方向幅を有する一対の隔壁１３ｄ，１３ｅをもって隔成されている。

ここで、図２に示すように、前記各隔壁１３ｄ，１３ｅ，２３ｄ，２３ｅがいずれも前記各ポンプ室２０よりも大きな周方向幅に設定されていることから、前記各吸入ポート２５，３５と前記各吐出ポート３０，３９の周方向間には、それぞれ軸方向において対をなす隔壁１３ｄ，２３ｄと隔壁１３ｅ，２３ｅとによって、それぞれいずれのポートにも非連通となる第１閉じ込み部ＣＬ２及び第２閉じ込み部ＣＬ２が構成されている。

こうして、前記可変容量形ベーンポンプ１では、プレッシャプレート２３の一側面２３ａと嵌合凸部１３の端面に前記各吸入ポート２５，３５及び前記各吐出ポート３０，３９がそれぞれ軸方向においてほぼ対称に配置されることで、前記各ポンプ室２０の軸方向における圧力バランスが保たれている。

また、前記プレッシャプレート２３の一側面２３ａには、図１に示すように、吸入領域Ｉ及び吐出領域Ｏにおいて当該各領域Ｉ，Ｏに対応する前記各背圧室２４に臨む周方向の所定範囲に、それぞれ相互に連通不能に構成されたほぼ円弧溝状の第１吸入側背圧ポート（本願発明の吸入側ベーン背圧溝）５１及び第１吐出側背圧ポート（本願発明の吐出側ベーン背圧溝）５２が切欠形成されている。そして、第１吸入側背圧ポート５１は、対向する前記各背圧室２４を通じて第２ハウジング１２側に設けられた後記の第２吸入側背圧ポート５４と連通するようになっている。一方、第１吐出側背圧ポート５２は、その周方向の中間部に設けられてその背面側に存する圧力室３２に開口するように貫通形成された圧力導入孔５２ａを介して内部に圧力室３２内の吐出圧が導入されるようになっている。

同様に、前記嵌合凸部１３の端面にも、図１、図４に示すように、吸入領域Ｉ及び吐出領域Ｏにて当該各領域に対応する前記各背圧室２４に臨む周方向の所定範囲に、それぞれほぼ円弧溝状の第２吸入側背圧ポート（本願発明の吸入側ベーン背圧溝）５４及び第２吐出側背圧ポート（本願発明の吐出側ベーン背圧溝）５５が切欠形成されている。

ここで、前記第２吸入側背圧ポート５４には、第２ハウジング１２の内部に設けられ、当該背圧ポート５４と吐出領域におけるロータ２１の回転方向始端側のポンプ室２０ｘとを連通する導入通路６０を介して前記ポンプ室２０ｘ内の吐出圧が導入されるようになっている。そして、導入通路６０の上流端には、カムリング１６の偏心量に応じてその流路断面積が変化するように構成された可変絞り６１が設けられている。

すなわち、前記導入通路６０は、特に図４、図５に示すように、少なくともカムリング１６の最大偏心状態において前記ポンプ室２０ｘに開口するように嵌合凸部１３の端面から図１中のＸ軸正方向に沿って穿設された導出穴６２と、第２吸入側背圧ポート５４のロータ２１回転方向始端部に開口するように嵌合凸部１３の端面から図１中のＸ軸正方向に沿って穿設された導入穴６３と、該導入穴６３と導出穴６２とを接続する接続穴６４と、によって構成され、導出穴６２を介してポンプ室２０ｘから接続穴６４へと導き出された吐出圧が導入穴６４を介して第２吸入側背圧ポート５４へと導入されるようになっている。

前記可変絞り６１は、カムリング１６と導出穴６２とによって構成され、該導出穴６２の開口部をカムリング１６の他側面１６ｃによって塞ぐように構成することで、カムリング１６の偏心量に応じてポンプ室２０ｘに対する導出穴６２の開口量が変化するようになっている。すなわち、この可変絞り６１は、カムリング１６の最大偏心状態において流路断面積が最大となり（図４参照）、カムリング１６の最小偏心状態において流路断面積が最小となる（図６参照）。

より具体的に説明すれば、この可変絞り６１は、カムリング１６の最大偏心状態において導出穴６２におけるポンプ要素収容部１０の外周側部分の一部がカムリング１６の他側面１６ｃの内周部により閉塞された状態となっていて、カムリング１６の最小偏心状態においても僅かに流路断面積が確保され、第２吸入側背圧ポート５４に最低限の液圧が供給されるようになっている。

一方、前記第２吐出側背圧ポート５５は、第１吸入側背圧ポート５１と同様、対向する前記各背圧室２４を通じて第１吐出側背圧ポート５２と連通するようになっている。

以下に、本実施形態に係る可変容量形ベーンポンプ１の特徴的な作用効果について、図７、図８を基に、図４、図６を用いて説明する。なお、以下では、当該ポンプ１の作用効果を説明するにあたり、内燃機関がアイドリング状態の時にステアリングを据え切りした場合を例に説明するものとする。

すなわち、内燃機関はアイドリング状態であることから、カムリング１６の偏心量は最大となっており、この状態でステアリングを切り込んでいくと、該ステアリングの切り込み量の増大に伴い、当該ポンプ１の吐出圧Ｐは、図８に示すように、線形的に上昇することとなる。

ここで、従来では、吸入領域に係る背圧ポート（本願発明に係る前記各吸入側背圧ポート５１，５４に相当）に、プレッシャプレート２３背面側における前記高圧領域から吐出圧を直接導入する構成としていたことから、当該吐出圧Ｐと吸入領域に係るベーン背圧（吸入領域における前記各背圧室２４の内圧）Ｐｂとは、図８にて一点鎖線で示すような比例関係となっていた。このため、前記ステアリング切り込み量の増大によって吐出圧Ｐが増大すると、これに伴ってベーン背圧Ｐｂも増大することとなり、これによって、吸入領域において前記各ベーン２２がカムリング１６の内周面１６ａに必要以上に強く押し付けられてしまい、ポンプの駆動トルクが増大してしまうことが問題となっていた。

そこで、本実施形態に係る可変容量形ベーンポンプ１では、第２吸入側背圧ポート５４にベーン背圧Ｐｂを導入する導入通路６０にカムリング１６の偏心量θの減少に伴い流路断面積が減少する可変絞り６１を設けることで、吐出圧Ｐが第１所定値Ｐ１を超過した以後の第２吸入側背圧ポート５４に導入されるベーン背圧Ｐｂを減少させることとして、これによって、吸入領域Ｉにおいて前記各ベーン２２がカムリング１６の内周面１６ａに必要以上に強く押し付けられてしまう問題を回避することとした。かかる内容について、以下で具体的に説明する。

すなわち、本実施形態に係る可変容量形ベーンポンプ１では、前記前提条件に基づき、前記ステアリングの切り込み量が小さく吐出圧Ｐが第１所定値Ｐ１以下の状態では、カムリング１６の偏心量θが最大状態を維持することとなり（図７中の実線）、これに伴って、可変絞り６１の流路断面積も最大状態のまま維持されることとなる。このことから、導入通路６０を介して第２吸入側背圧ポート５４に導入されるベーン背圧Ｐｂは、吐出圧Ｐに比例して増大することとなって（図８中の実線）、この結果、前記各ベーン２２は、許容できる範囲内のベーン背圧Ｐｂでもってカムリング１６の内周面１６ａに押圧されることとなる。

やがて、前記ステアリング切り込み量の増大によって吐出圧Ｐが第１所定値Ｐ１に達すると、リリーフバルブ４９が開弁することとなり、これによって、メータリングオリフィスＭＯの前後差圧（上下流間の差圧）が大きくなることから、制御弁４０の弁体４１が図２中の右方向へと移動し、カムリング１６が揺動を始める。そうすると、このカムリング１６の偏心量θの減少によって、吐出流量Ｑが減少すると共に（図７中の一点鎖線）、可変絞り６１の流路断面積も減少することとなり、これによって、導入通路６０を介して第２吸入側背圧ポート５４に導入されるベーン背圧Ｐｂも減少することとなる（図８中の実線）。

続いて、前記ステアリング切り込み量がさらに増大し、吐出圧Ｐが第２所定値Ｐ２に達すると、カムリング１６の偏心量θは最小状態となる（図７参照）。すると、当該ポンプ１の吐出流量Ｑが微少量に減少すると共に、可変絞り６１の流路断面積も最小となり（図６参照）、その結果、第２吸入側背圧ポート５４に導入されるベーン背圧Ｐｂは、図８に示すように、同吐出圧状態（吐出圧Ｐが第２所定値Ｐ２となった状態）における従来のポンプに係るベーン背圧Ｐｂｘに対してはるかに小さいベーン背圧Ｐｂ２となると共に、該ベーン背圧Ｐｂ２は、当該ポンプ１のベーン背圧Ｐｂの最大値ｐｂ１と比べても十分に小さいものとなる。

以上のことから、本実施形態に係る可変容量形ベーンポンプ１にあっては、吐出圧Ｐが過大となった場合に、当該吐出圧Ｐの増大に反比例させるように、可変絞り６１を介してベーン背圧Ｐｂを減少させることが可能となる。これによって、前記各ベーン２２がカムリング１６の内周面１６ａに必要以上に強く押し付けられるおそれがなくなり、カムリング１６に対する前記各ベーン２２の摺動抵抗の低減化が図れる。この結果、当該ポンプ１の駆動トルクの増大化を抑制することができる。

しかも、この際、前記可変絞り６１の流路断面積は、カムリング１６の揺動に連係して、当該カムリング１６の偏心量θの減少に伴い徐々に減少するようになっているため、これによって、第２吸入側背圧ポート５４における急激な圧力変化を抑制することに供される。

さらには、本実施形態に係るベーンポンプ１の場合では、ピーク時（吐出圧Ｐが第１所定値Ｐ１の状態）のベーン背圧Ｐｂを維持するのではなく、むしろ低減させるようにしたことから、液圧の低い吸入領域における前記各ベーン２２の押圧力の最適化に供され、当該ポンプ１に係る駆動トルクのより効果的な低減化が図れる。

また、従来では、吐出圧Ｐが過大となったときに、前記各ベーン２２がカムリング１６内周面１６ａに必要以上の力を持って押し付けられていたことから、これによって生ずるいわゆるスティックスリップ現象によって異音が発生してしまうおそれがあったが、本実施形態に係る可変容量形ベーンポンプ１では、前述のように、吐出圧Ｐが過大となったときにはベーン背圧Ｐｂを減少させるようにしたことから、上記スティックスリップ現象を抑制し、これに伴う異音の発生を回避することもできる。

さらに、本実施形態に係る可変容量形ベーンポンプ１では、可変絞り６１を、カムリング１６の最大偏心状態において全開となるように構成するのではなく、当該カムリング１６の最大偏心状態において導出穴６２の一部が既に塞がれるように構成したことから、カムリング１６の単位回転角あたりの流路断面積の変化量をある程度大きくすることができ、ベーン背圧の効果的な減衰が可能となっている。

なお、前述した本実施形態に係る可変容量形ベーンポンプ１の特徴的な作用、つまり可変絞り６１によるカムリング１６の偏心量θの減少に伴うベーン背圧Ｐｂの減衰作用は、上記前提条件に限定されるものではなく、カムリング１６の揺動を伴う状態であれば、他の条件下でも有効となる。

図９は本願発明に係る可変容量形ベーンポンプの第２実施形態を示し、前記第１実施形態の構成を基本として、カムリング１６の最小偏心時における第２吸入側背圧ポート５４への液圧の供給方法を変更したものである。

すなわち、本実施形態では、カムリング１６の最小偏心状態において可変絞り６１が全閉となるように構成され、その代わりに、第２吸入側背圧ポート５４と第２吐出側背圧ポート５５とが、嵌合凸部１３の端面に形成された細溝状の接続溝５３によって接続されるようになっている。これにより、カムリング１６の偏心量が最小になるまでは、主として可変絞り６１を介し導入通路６０を通じて第２吸入側背圧ポート５４にベーン背圧が導入され、カムリング１６が最小偏心状態となった際には、第１吐出側背圧ポート５５から接続溝５３を介して僅かなベーン背圧が導入されるようになっている。

この実施形態によれば、接続溝５３の溝幅を最適化することによって、吐出圧を適正に減衰することが可能となり、これによって、第２吸入側背圧ポート５４に対しより一層最適なベーン背圧を導くことができる。換言すれば、可変絞り６１の流路断面積は、カムリング１６の揺動との相対関係から決まるが、本実施形態では、カムリング１６の揺動に関係なく、接続溝５３の溝幅を自由に変更することが可能であるため、カムリング１６の最小偏心時において第２吸入側背圧ポート５４に導入するベーン背圧の一層の最適化に供される。

本願発明は前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えばカムリング１６の最大偏心時における可変絞り６１の流路断面積、換言すれば、カムリング１６の最小偏心時における可変絞り６１の流路断面積については、当該ポンプ１の仕様等に応じて自由に変更することができる。

また、前記各実施形態では、前記導入通路６０及び可変絞り６１を第２ハウジング１２側（第２吸入側背圧ポート５４側）にのみ配置する構成としたが、必ずしもかかる構成に限定される必要はなく、反対にプレッシャプレート２３側（第１吸入側背圧ポート５１側）に配置してもよく、また、これら両者１３，２３（第１、第２吸入側背圧ポート５１，５４）に配置することも可能である。

前記実施形態から把握される特許請求の範囲に係る各請求項に記載した以外の技術的思想について以下に説明する。
（ａ）請求項１に記載の可変容量形ベーンポンプにおいて、
前記可変絞りは、前記カムリングの軸方向端面に開口する開口部を有し、該カムリングの偏心量の減少に伴い前記開口部が前記カムリングの軸方向端面によって徐々に遮断されることにより流路断面積を減少させるように構成されていることを特徴とする可変容量形ベーンポンプ。

このように、カムリングの偏心量の減少に伴い可変絞りの流路断面積を徐々に減少させるように構成したことで、吸入側ベーン背圧溝における急激な圧力変化を抑制することができる。

１…可変容量形ベーンポンプ
１０…ポンプ要素収容部
１４…駆動軸
１５…アダプタリング
１６…カムリング
２１…ロータ
２１ａ…スリット
２２…ベーン
２５…第１吸入ポート（吸入口）
２６…吸入通路
３０…第１吐出ポート（吐出口）
３３…吐出通路
３５…第２吸入ポート（吸入口）
３９…第２吐出ポート（吐出口）
４０…制御弁
５１…第１吸入側背圧ポート（吸入側ベーン背圧溝）
５２…第１吐出側背圧ポート（吐出側ベーン背圧溝）
５４…第２吸入側背圧ポート（吸入側ベーン背圧溝）
５５…第２吐出側背圧ポート（吐出側ベーン背圧溝）
６０…導入通路
６１…可変絞り
Ｐ１…第１流体圧室
Ｐ２…第２流体圧室

Claims (1)

1. ポンプハウジングに回転自在に支持された駆動軸と、
   前記ポンプハウジング内に収容配置され、前記駆動軸の軸心に対し偏心移動可能に設けられたカムリングと、
   該カムリングの内周側に収容配置され、前記駆動軸によって回転駆動されるロータと、
   該ロータの外周部に切欠形成された複数のスリット内にそれぞれ出没自在に収容され、前記カムリングと前記ロータとの径方向間に複数のポンプ室を隔成する複数のベーンと、
   前記ロータの回転に伴い前記ポンプ室の内部容積が増大する領域に開口形成された吸入口と、
   該吸入口を介して内部容積が増大する領域に位置する前記ポンプ室に作動液を導く吸入通路と、
   前記ロータの回転に伴い前記ポンプ室の内部容積が減少する領域に開口形成された吐出口と、
   該吐出口を介して内部容積が減少する領域に位置するポンプ室から吐出された作動液を外部へ導く吐出通路と、
   前記カムリングの外周側において、該カムリングの偏心量増大方向への移動に伴い内部容積が減少する側に隔成された第１流体圧室と、
   前記カムリングの外周側において、該カムリングの偏心量増大方向への移動に伴い内部容積が増大する側に隔成された第２流体圧室と、
   前記ロータの軸方向端面に対向するように設けられ、前記吸入領域に位置する前記各スリットのベーン基端側に画成された背圧室に開口する吸入側ベーン背圧溝と、
   該吸入側ベーン背圧溝に対し前記吐出口から吐出された吐出圧を導入する導入通路と、
   前記ロータの軸方向端面に対向配置されて、前記吐出領域に位置する前記各スリットのベーン基端側に画成された背圧室に開口するように設けられ、前記吐出口から吐出された吐出圧が導入される吐出側ベーン背圧溝と、
   前記吐出通路の途中に設けられたオリフィスと、
   該オリフィスの前後差圧に基づいて制御され、該オリフィスの前側の圧力が高いほど前記カムリングの偏心量を小さくするように前記第１流体圧室又は第２流体圧室の内圧を制御する制御弁と、
   前記導入通路に設けられ、前記カムリングの偏心量の減少に伴って前記導入通路の流路断面積を減少させるように構成された可変絞りと、を備えたことを特徴とする可変容量形ベーンポンプ。

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