JP2012097705A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ吐出流量のばらつきを抑制し得るポンプ装置を提供する。
【解決手段】電磁弁１６をもってカムリングの偏心量を制御することでポンプ吐出流量を可変制御するポンプにおいて、電磁弁１６を、アーマチュア４６と弁体４２とによって構成される可動部材ＭＰが、その両端側に対向配置される第１スプリング６１及び第２スプリング６２により弾持されるように構成することで、前記両スプリング６１，６２に発生するばね荷重によって当該両スプリング６１，６２の不安定領域を相殺し、当該両スプリング６１，６２を常に安定領域にて使用可能とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば自動車の油圧パワーステアリング装置の油圧源として用いられるポンプ装置に関する。

自動車の油圧パワーステアリング装置に適用される従来のポンプ装置としては、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。

概略を説明すれば、このポンプ装置は、電磁弁によって構成される可変オリフィスの開度を調整することによってポンプ吐出流量を制御するようになっている。ここで、前記電磁弁には、非操舵時に前記可変オリフィスの流路断面積が最小となるように、すなわち当該可変オリフィスを構成するスプール弁が最後退状態となるように当該スプール弁を後退方向へと常時付勢するスプリングが配設されており、操舵時には、電磁力によって進出移動するアーマチュアが前記スプリングのばね力に抗してスプール弁を押圧移動させることで前記可変オリフィスの流路断面積を拡大させ、これによってポンプ吐出流量が増大する構造となっている。

特開２０１０−１９００７１号公報

ところで、前記スプリングは、その性質上、特に入力荷重の低い低荷重領域では、入力荷重と撓み変位量の関係（以下、「ばね特性」という。）が安定せず、撓み変位量のばらつきが大きくなってしまうが、かかる点について、前記従来のポンプ装置では何ら考慮されていない。このため、前記従来のポンプ装置にあっては、前記スプール弁の良好な位置制御を行うことができず、ポンプ吐出流量にばらつきを生じるおそれがある。

本発明は、かかる技術的課題に鑑みて案出されたものであって、ポンプ吐出流量のばらつきを抑制し得るポンプ装置を提供するものである。

本発明は、とりわけ、アーマチュアと弁体とによって構成される可動部材が、その両端側に対向配置される第１スプリング及び第２スプリングによって付勢されるように構成したことを特徴としている。

本発明によれば、第１、第２スプリングにより相互のばね特性が安定しない領域を相殺することができるため、可動部材の良好な位置制御が可能となり、ポンプ吐出流量のばらつきの抑制に供される。

本発明に係るポンプ装置のシステム構成図である。 図１に示す電磁弁の構成を示す図であってアーマチュアが最も後退した状態を表す当該電磁弁の縦断面図である。 図１に示す電磁弁の構成を示す図であってアーマチュアが最も進出した状態を表す当該電磁弁の縦断面図である。 アーマチュアの変位量と第１、第２スプリングにそれぞれ作用する荷重の関係を表すグラフである。 コイルへの通電量に応じたアーマチュアの変位量と第１、第２スプリングの付勢力のつり合いの関係を表すグラフである。

以下に、本発明に係るポンプ装置の実施形態を、図面に基づいて詳述する。なお、下記の実施形態では、このポンプ装置を、従来と同様に、自動車の油圧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は、本発明に係るポンプ装置と当該ポンプ装置が適用される油圧パワーステアリング装置の概略を表した図である。

すなわち、本発明に係るポンプ装置（以下、単に「ポンプ」という。）１０が適用されるパワーステアリング装置１は、一端側がステアリングホイールＳＷと一体回転可能に連係され、運転者からの操舵入力を行う入力軸２と、一端側が後記のラック・ピニオン機構４を介して図外の転舵輪に連係されると共に、他端側が入力軸２の他端側にて図外のトーションバーを介して相対回転可能に連結され、入力軸２からの操舵入力に基づく前記トーションバーの捩れ変形の反力により操舵出力を行う出力軸３と、該出力軸３と転舵輪との間に介装され、その内部に隔成された後記の一対の圧力室Ｐ１，Ｐ２に作用する液圧に基づき出力軸３の操舵出力をアシストするパワーシリンダ５と、該パワーシリンダ５に供給するための作動液を貯留するリザーバタンク６と、該リザーバタンク６内に貯留された作動液を吸い上げ、これをパワーシリンダ５内の一対の圧力室Ｐ１，Ｐ２へと圧送するポンプ１０と、前記トーションバーの捩れ変形により入力軸２と出力軸３とが相対回転することによって開閉し、この両軸２，３の相対回転量（前記トーションバーの捩れ量）に応じてパワーシリンダ５に供給する作動液の流量を制御するコントロールバルブ７と、から主として構成されている。

前記ラック・ピニオン機構４は、出力軸３の一端部外周に形成された図外のピニオン歯と当該出力軸３の一端部にほぼ直交するように配置されるラック軸８の軸方向の所定範囲に形成される図外のラック歯とが噛合してなるもので、出力軸３の回転方向に応じてラック軸８が図１中の左右方向へ移動するようになっている。そして、このラック軸８が左右方向へ移動することで、該ラック軸８の両端に連係された図外のナックルが押し引きされて、これによって前記転舵輪の向きが変更されることとなる。

前記パワーシリンダ５は、ほぼ円筒状に形成されたシリンダチューブ５ａにピストンロッドとしてのラック軸８が軸方向に沿って貫装され、該ラック軸８の外周に固定された図外のピストンによってシリンダチューブ５ａ内に一対の圧力室である第１圧力室Ｐ１及び第２圧力室Ｐ２が隔成されている。そして、これらの圧力室Ｐ１，Ｐ２に作用する液圧に基づいてラック軸８に対する推進力が発生し、これによって操舵出力がアシストされるようになっている。具体的には、前記両圧力室Ｐ１，Ｐ２が第１〜第４配管９ａ〜９ｄをもってコントロールバルブ７を通じてリザーバタンク６及びポンプ１０に接続されていて、コントロールバルブ７を介してポンプ１０から吐出された作動液を前記両圧力室Ｐ１，Ｐ２の一方の圧力室へと選択的に供給すると共に、他方の圧力室内の作動液をリザーバタンク６へと還流するようになっている。

前記ポンプ１０は、いわゆる可変容量形ベーンポンプであって、内部にほぼ円柱状の空間であるポンプ要素収容部１１ａを有するポンプハウジング１１と、該ポンプハウジング１１に回転自在に支持され、図外のエンジンによる駆動力をもって回転駆動される駆動軸１２と、ポンプ要素収容部１１ａ内に収容配置され、駆動軸１２によって図１中の反時計方向に回転駆動されることで作動液を吸入すると共に吸入した作動液を吐出するといったポンプ作用を行うポンプ要素１３と、ポンプ要素収容部１１ａ内にてポンプ要素１３の外周側に駆動軸１２の軸心に対し偏心（移動）可能に設けられ、この偏心量に基づいてポンプ要素１３の１回転あたりの吐出流量である固有吐出量を可変にするほぼ円環状のカムリング１４と、ポンプハウジング１１内に設けられ、内部に摺動自在に配置された弁体１５ａの軸方向位置に基づいて後記の第１、第２流体圧室２１ａ，２１ｂの差圧を変化させることによりカムリング１４の偏心量を制御する制御弁１５と、ポンプハウジング１１に取り付け固定され、後記の電子コントローラ３０から出力される制御電流に基づいて後記の第１、第２圧力室１５ｂ，１５ｃの差圧を変化させることにより前記固有吐出量を制御する電磁弁１６と、を備えている。

前記ポンプ要素１３は、カムリング１４の内周側に回転自在に収容配置され、駆動軸１２によって回転駆動されるロータ１７と、該ロータ１７の外周部に径方向へ沿って放射状に切欠形成された複数のスロット内にそれぞれ出没自在に収容保持され、ロータ１７の回転時に外方へ飛び出してカムリング１４の内周面に摺接することでカムリング１４とロータ１７の間に形成される空間に複数のポンプ室２０を隔成するほぼ矩形板状のベーン１８と、から構成されている。

前記カムリング１４は、外周部に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２２により支持され、該揺動支点ピン２２を支点として図１中の左右方向へ揺動自在となっている。そして、このカムリング１４が同図中の左右方向へと揺動することによって前記各ポンプ室２０の容積が増減し、これによって、ポンプ吐出流量（固有吐出量）が変化するようになっている。また、カムリング１４の外周側には、揺動支点ピン２２と径方向においてほぼ対向する位置にシール部材２３が配置されており、このシール部材２３と揺動支点ピン２２とによって、当該カムリング１４の外周側において、このカムリング１４の揺動制御に供する図１中の左側の第１流体圧室２１ａと右側の第２流体圧室２１ｂとが隔成されている。そして、このカムリング１４は、第２流体圧室２１ｂ内に配置されたコイルばね２４によって第１流体圧室２１ａ側、つまりカムリング１４の偏心量が最大となる側に常時付勢されている。

前記制御弁１５は、ポンプハウジング１１の内部に形成された弁穴１１ｂ内に摺動自在に収容された弁体１５ａによって当該弁穴１１ｂ内が図１中の左側の第１圧力室１５ｂと右側の第２圧力室１５ｃとに隔成されている。そして、第１圧力室１５ｂには電磁弁１６の上流側の液圧が作用し、第２圧力室１５ｃには電磁弁１６の下流側の液圧が作用するようになっている。すなわち、吐出側のポンプ室２０に接続される吐出通路２５が第１吐出通路２５ａと第２吐出通路２５ｂとに分岐形成されていて、第１吐出通路２５ａは第１圧力室１５ｂに接続され、該第１圧力室１５ｂには吐出圧が作用するようになっている一方、第２吐出通路２５ｂはその途中に配置された電磁弁１６の下流側において外部に開口すると共に第２圧力室１５ｃに接続され、該第２圧力室１５ｃ及び外部には電磁弁１６において減圧された液圧が作用するようになっている。かかる構成から、弁体１５ａが図１中の左側に位置する場合には、第１流体圧室２１ａには吸入圧である低圧が導入されることによって、カムリング１４はコイルばね２４のばね力により押圧されて最大偏心状態に保持される一方、弁体１５ａが同図中の右側に位置する場合には、第１流体圧室２１ｂには吐出圧である高圧が導入されることによって、カムリング１４はコイルばね２４のばね力に抗して偏心量が減少する方向へと移動することとなる。

前記電磁弁１６は、車載されたＥＣＵである電子コントローラ３０（本発明に係る操舵速度取得手段に相当）に接続されていて、該電子コントローラ３０に入力される操舵角や車速、エンジン回転数等の各情報に基づき第２吐出通路２５ｂの流路断面積を変化させて当該電磁弁１６の上流側と下流側との差圧、つまり制御弁１５における前記両圧力室１５ｂ，１５ｃの差圧を可変制御することによって当該制御弁１５の弁体１５ａの軸方向位置を制御し、これによりカムリング１４の偏心量を制御することで、前記固有吐出量が制御されることとなる。

前記電子コントローラ３０は、車載のバッテリ３１からイグニッションスイッチ３２を介して電力が供給されるようになっていると共に、当該電子コントローラ３０には、運転者による操舵角を検出する舵角センサ３３、車両速度を検出する車速センサ３４及びエンジンの回転数を検出するエンジン回転センサ３５が接続されていて、該各センサ３３，３４，３５からの情報が入力されるようになっている。そして、これら各センサ３３，３４，３５からの情報に基づいて算出されたＰＷＭデューティをもって、電磁弁１６が駆動されることとなる。

図２及び図３は、電磁弁の構造を示す縦断面図である。なお、図２は後記の可変オリフィス６０の流路断面積が最小となる状態を、図３は後記の可変オリフィス６０の流路断面積が最大となる状態を、それぞれ表している。

すなわち、この電磁弁１６は、ポンプハウジング１１に外部から穿設されて底部側において第２吐出通路２５ｂの下流端側に接続されたバルブボディ収容孔１１ｃに嵌挿され、第２吐出通路２５ｂの一部を構成するほぼ筒状のバルブボディ４１と、該バルブボディ４１の内周側に軸方向へ摺動自在に収容された弁体４２と、一端部がポンプハウジング１１に取付固定され、他端部内周側に一端側へと延出する円筒状の第１コア５１を有する磁性材からなるケーシング４３と、該ケーシング４３の一端側内周に収容固定され、第１コア５１と対向する端部側に当該第１コア５１と対峙するように突設された円筒状の第２コア５２を有する磁性材からなるコア部材４４と、ケーシング４３の他端側内周に収容され、前記両コア５１，５２に対し軸方向に跨るように外嵌する円筒状のコイルユニット４５と、第１コア５１の内周側に軸方向移動可能に収容され、第２コア５２と対峙するように配置された磁性材からなるアーマチュア４６と、コイルユニット４５の内周側において前記両コア５１，５２を接続すると共に、その内周部においてアーマチュア４６を摺動自在に支持する非磁性材からなるスリーブ４７と、アーマチュア４６に固定され、第２コア５２の内周部を通じ弁体４２側へ延出する非磁性材からなるロッド４８と、ケーシング４３の他端部に貫通形成された後記のプラグ収容孔６０内に軸方向移動可能に収容される封止部材たるプラグ４９と、該プラグ４９とアーマチュア４６との軸方向間に介装され、該アーマチュア４６を第２コア５２側へと付勢する第１スプリング６１と、バルブボディ４１と弁体４２との軸方向間に介装され、該弁体４２を第１コア５１側へと付勢する第２スプリング６２と、を備えている。

なお、前記両スプリング６１，６２をもって弁体４２とアーマチュア４６とはロッド４８を介して一体となって移動可能に構成され、かかる一体移動可能に設けられた弁体４２とアーマチュア４６とによって本発明に係る可動部材が構成されている。

前記バルブボディ４１は、例えばステンレスやアルミニウム等の非磁性材料によって形成されてなり、一端側がバルブボディ収容孔１１ｃ内に収容される一方、他端側がコア部材４４に設けられた後記のバルブ収容部４４ｂ内に収容されると共に当該バルブ収容部４４ｂの孔縁にカシメ固定されている。そして、このバルブボディ４１の一端側には、第２吐出通路２５ｂのバルブボディ収容孔１１ｃより下流側の通路（以下、「下流側通路」と称す。）５４に臨む位置に、環状の括れ部４１ａが縮径形成されていて、この括れ部４１ａとバルブボディ収容孔１１ｃとの間に外側環状通路５５ａが画成されている一方、その内周部にも、前記括れ部４１ａに対応する軸方向位置に、環状の切欠溝４１ｂが設けられていて、この切欠溝４１ｂと弁体４２との間に内側環状通路５５ｂが画成されている。さらに、前記括れ部４１ａ及び切欠溝４１ｂが設けられたバルブボディ４１の周壁には、バルブボディ４１の内外周を連通することにより第２吐出通路２５ｂの一部を構成する複数の通路構成孔５６が、周方向の所定位置に径方向へ沿って貫通形成されていて、当該各通路構成孔５６によって前記両環状通路５５ａ，５５ｂが相互に連通するようになっている。

また、前記バルブボディ４１の他端側内周には、第２スプリング６２が収容保持されるスプリング保持部４１ｃが、段部４１ｄを介して段差状に拡径形成されている。これにより、弁体４２の他端側に外挿される第２スプリング６２の一端が段部４１ｄに着座しつつ、軸方向のほぼ全体がスプリング保持部４１ｃ内に収容保持されるようになっている。

前記弁体４２は、例えばステンレスやアルミニウム等の非磁性材料によって形成されてなり、一端が開口形成されて他端が閉塞されたほぼ円筒状を呈し、その内周側に、第２吐出通路２５ｂのバルブボディ収容孔１１ｃよりも上流側の通路（以下、「上流側通路」と称す。）５３に臨む内部通路５７が構成されている。そして、この弁体４２の一端側周壁には、当該弁体４２の軸方向位置によらず全体が内側環状通路５５ｂと常にオーバーラップするように設けられて固定オリフィスとして機能する複数の第１弁孔５８と、当該弁体４２の軸方向位置に応じて内側環状通路５５ｂに対するオーバーラップ量（開口面積）が変化するように設けられ、この内側環状通路５５ｂとの間で可変オリフィス６０を構成する複数の第２弁孔５９と、がそれぞれ周方向の所定位置に径方向に沿って貫通形成されている。かかる構成によって、両図中に矢印で示すように、上流側通路５３からバルブボディ収容孔１１ｃ内へと流入した作動液は、内部通路５７から前記各弁孔５８，５９を通じて内側環状通路５５ｂへと流入し、該内側環状通路５５ｂから前記各通路構成孔５６を介して外側環状通路５５ａへ流入した後、該外側環状通路５５ａから下流側通路５４を介して第２圧力室１５ｃないし外部へと導かれることとなる。

ここで、前記各第２弁孔５９の前記各通路構成孔５６とのオーバーラップ量に基づく可変オリフィス６０の流路断面積は、後述するような非操舵状態では、図２に示すように、弁体４２がほぼ最後退して、当該各第２弁孔５９がバルブボディ４１の内周部に設けられたランド部４１ｅによってほとんど閉塞され、当該可変オリフィス６０の流路断面積が最小となる。一方で、後述するような操舵状態のうち最も操舵アシスト力が必要な状態（後記の最大制御電流Ｉ５が通電された状態）では、図３に示すように、弁体４２が最進出して、第２弁孔５９が全開となり、当該可変オリフィス６０の流路断面積が最大となる。

前記弁体４２の他端部には、段差状に拡径形成されたフランジ部４２ａが設けられていて、このフランジ部４２ａの内側部に第２スプリング６２の他端が着座するようになっている。このような構成に基づき、弁体４２は、第２スプリング６２によってアーマチュア４６側へと常時付勢されて、コア部材４４に有する後記のロッド挿通孔４４ｅを介して後記のバルブ収容部４４ｂへと臨むロッド４８の一端に弾接するようになっている。また、弁体４２の他端側周壁には、後記のバルブ収容部４４ｂに臨む所定の軸方向位置に、当該弁体４２の内外周を連通する、つまり内部通路５７と後記の第１背圧室Ｒ１とを連通する連通孔４２ｂが、径方向に沿って貫通形成されており、これによって内部通路５７を流通する作動液の一部をバルブ収容部４４ｂ内へと逃がすようになっている。

前記ケーシング４３は、例えば鉄等の磁性金属材料によって形成され、その一端部に拡径状に形成されたフランジ部４３ａを介してポンプハウジング１１に図外の複数のボルトによって取付固定されている。そして、このケーシング４３の一端側内周には、コア部材４４の一端側に設けられた基部４４ａの外径とほぼ同一の内径に設定された当該コア部材４４の保持固定に供するコア部材保持部４３ｂが形成されていて、このコア部材保持部４３ｂ内にコア部材４４の基部４４ａが挿入・カシメされることにより、該コア部材４４がケーシング４３に保持固定されるようになっている。一方で、このケーシング４３の他端側内周には、コア部材保持部４３ｂに対し段部４３ｃを介して段差縮径状に形成され、コイルユニット４５の外径よりも若干大きい内径に設定されたコイルユニット収容部４３ｄが形成されていて、このコイルユニット収容部４３ｄ内に、その内周面から所定の径方向隙間を空けるかたちでコイルユニット４５全体が収容されている。

前記第１コア５１は、ケーシング４３の他端部内側面からコア部材４４側へ向かって軸線方向に沿って突出形成されることにより、当該ケーシング４３に一体形成されている。また、この第１コア５１は、その外径がコイルユニット４５（後記のボビン４５ａ）の内径より僅かに小さく設定されていて、コイルユニット４５の内周側に収容されると共に、その収容状態において当該コイルユニット４５との間に微小の径方向隙間（サイドギャップ）が形成されるようになっている。そして、この第１コア５１の内周側には、スリーブ４７に係る後記の小径部４７ｂを収容保持するスリーブ保持部５１ａが形成されており、該スリーブ保持部５１ａをもって、その内周側のスリーブ４７と一緒にコイルユニット４５に発生した磁界の磁路を構成しつつ、当該スリーブ４７（小径部４７ｂ）を介してアーマチュア４６を摺動自在に支持するようになっている。さらに、この第１コア５１の基端部には、段差径状に形成された軸方向孔たるプラグ収容孔４３ｂが軸線方向に沿って貫通形成されている。このプラグ収容孔４３ｂには、その内端側に構成された小径部に、プラグ４９の先端側外周部に有する雄ねじ部４９ａが螺合する雌ねじ部６０ａが形成されていて、かかる構造によって、プラグ４９の軸方向位置を、前記雄ねじ部４９ａの軸方向範囲内で自由に変更することが可能となっている。

前記コア部材４４は、例えば鉄等の磁性金属材料によって形成されてなり、一端側の基部４４ａに対して他端側の第１コア５１が段差状に縮径形成されていて、基部４４ａの外側面がポンプハウジング１１の外側面に当接すると共に基部４４ａの内側面がケーシング４３の段部４３ｃ及びコイルユニット４５の一端面（コア部材４４側の端面）に当接するかたちで、第１コア５１の軸方向全体がコイルユニット４５内周側に収容され、かつ、基部４４ａの軸方向全体がコア部材収容部４３ｂ内周側に収容保持される構成となっている。さらに、前記基部４４ａの内周側には、該基部４４ａの外側面に開口形成され、バルブボディ４１の他端部と一緒に弁体４２の他端部を収容するバルブ収容部４４ｂが穿設されていて、このバルブ収容部４４ｂの底部側には、当該バルブ収容部４４ｂと弁体４２の他端面との間に、連通孔４２ｂを通じ内部通路５７を流通する作動液の一部が導入される第１背圧室Ｒ１が画成されている。

前記第２コア５２は、コア部材４４の内側部に一体形成され、基部４４ａの内側面において第１コア５１と同軸となるように突出形成されている。ここで、この第２コア５２は、第１コア５１よりも若干小さい外径に設定されることで、その外周に嵌着されるスリーブ４７と共にコイルユニット４５の内周側に収容されて、その収容状態において、コイルユニット４５（後記のボビン４５ａ）とスリーブ４７との間に、微小の径方向隙間（サイドギャップ）が形成されるようになっている。

また、前記第２コア５２の先端中央部に、これに対向するアーマチュア４６の一端部に対応する形状に設定された凹部５２ａが穿設されている。この凹部５２ａは、後記のコイル４５ｂへの後述するスタンバイ電流Ｉ０の通電時に、当該第２コア５２とアーマチュア４６との軸方向間にいわゆるエアギャップ（メインギャップ）を形成する一方、後記のコイル４５ｂへの前記スタンバイ電流Ｉ０よりも大きい制御電流の通電時には、当該通電によって発生した磁気吸引力により当該第２コア５２に引きつけられたアーマチュア４６の一端部が当該凹部５２ａに嵌合状態に収容され、その内側壁によってアーマチュア４６の径方向移動が規制されるようになっている。さらに、かかる第２コア５２の先端部外周には、円錐状のテーパ部５２ｂが設けられていて、該テーパ部５２ｂによってアーマチュア４６の移動に伴う磁気吸引力の変化が抑制され、当該磁気吸引力を一定とする特性が維持されるようになっている。

また、前記第２コア５２の先端側内周部には、ロッド４８の一端側をバルブ収容部４４ｂへ臨ませるロッド挿通孔５２ｃが軸線方向に沿って貫通形成されている。このロッド挿通孔５２ｃは、ロッド４８の外径より若干大きい内径に設定されていて、弁体４２の軸方向移動に際して、当該ロッド挿通孔５２ｃを通じて第１背圧室Ｒ１内に充填された作動液をメインギャップ側へ逃がすことが可能となっており、これによって、当該作動液中における弁体４２の軸方向移動が確保されている。ここで、ロッド挿通孔５２ｃの内周部には、樹脂材等からなる円筒状のスリーブ５０が嵌挿されていて、このスリーブ５０によってロッド４８の軸方向移動の円滑化が図られている。

前記コイルユニット４５は、第１、第２コア５１，５２に跨るように軸方向に沿って延設され、コア部材４４と対向する一端側が第２コア５２外周に嵌着されるスリーブ４７の一端側に外嵌すると共に、他端側が第１コア５１に外嵌するボビン４５ａと、該ボビン４５ａの外周面に巻回されたコイル４５ｂと、から主として構成されており、コイル４５ｂは、図外のハーネスを介して電子コントローラ３０に接続されている。

前記アーマチュア４６は、例えば鉄等の磁性金属材料により形成されてなり、第１コア５１（スリーブ保持部５１ａ）の内径よりも若干小さい外径を有する円筒状を呈し、スリーブ保持部５１ａ内において第１コア５１とほぼ同軸上に配置されている。また、このアーマチュア４６の内周部には、ロッド４８との連結に供するロッド連結孔４６ａが軸線方向に沿って貫通形成されていて、該ロッド連結孔４６ａ内にロッド４８の他端側が挿入・カシメされることでアーマチュア４６とロッド４８とが連結され、これらの両部材４６，４８が一体的に移動可能な構造となっている。また、アーマチュア４６の外周部には、一連の切欠部４６ｂが複数設けられていて、これら各切欠部４６ｂをもって、アーマチュア４６の外周側に、前記メインギャップとアーマチュア４６他端側の第２背圧室Ｒ２とを連通する呼吸通路（図示外）が構成されるようになっている。かかる構成から、アーマチュア４６の軸方向移動に伴い、前記メインギャップ内に充填された作動液を、前記呼吸通路を通じて第２背圧室Ｒ２へ逃がすことが可能となっており、これによって、当該作動液中におけるアーマチュア４６の軸方向移動が確保されている。

前記スリーブ４７は、軸方向において段差径状に形成されていて、一端側の大径部４７ａが第２コア５２の外周に嵌着される一方、他端側の小径部４７ｂが第１コア５１のスリーブ保持部５１ａ内に嵌挿されている。このとき、当該スリーブ４７は、一端が第２コア５２の内側面に、他端が第１コア５１のスリーブ保持部５１ａの内端面に、それぞれ当接するよう配置されることにより、ケーシング４３とコア部材４４に挟持された状態となっている。そして、前記小径部４７ｂはアーマチュア４６の外径とほぼ同一の内径に設定されることで、アーマチュア４６が、第１コア５１の内周側において当該小径部４７ｂの内周壁にガイドされるようにして軸方向移動することが可能となっており、かかる構成によって、コイル４５ｂへの通電時には、当該通電によって発生する磁界に基づいて第２コア５２側へと吸引されることによって、その一端がスリーブ５０の端面に当接するまでの範囲内において軸方向移動するようになっている。また、前記小径部４７ｂの先端部は段部４７ｃを介して段差縮径状に形成されていて、この段部４７ｃが、アーマチュア４６の最大後退位置の規制に供するストッパとして機能するようになっている。

前記ロッド４８は、例えばステンレスやアルミニウム等の非磁性材料によりほぼ棒状に形成されていて、他端側がアーマチュア４６のロッド連結孔４６ａ内に圧入されることによって当該アーマチュア４６に固定されている。そして、前述のような構成に基づき、アーマチュア４６が第１スプリング６１によって第２コア５２側へと常時付勢されると共に、弁体４２が第２スプリング６２によって第１コア５１側へと常時付勢されていることから、ロッド４８の一端は弁体４２の他端面にほぼ常に弾接した状態となり、これによって、弁体４２とアーマチュア４６とロッド４８とが一体となって軸方向移動するようになっている。

前記プラグ４９は、段差径状に形成されたいわゆるボルト状を呈し、先端側（一端側に）有する小径状の軸部４９ｂの外周に、プラグ収容孔６０の雌ねじ部６０ａに対応する雄ねじ部４９ａが設けられていて、かかるねじ構造により、ケーシング４３に対し軸方向へ相対移動可能に設けられており、これによって、第１スプリング６１のセット荷重（予圧）を調整することが可能となっている。一方、このプラグ４９の他端側に有する大径状の頭部４９ｃには、その外周にシール部材６３が嵌着されていて、このシール部材６３によって、第２背圧室Ｒ２内の作動液のプラグ収容孔６０を通じた外部への漏出が抑制されている。

前記第１スプリング６１は、プラグ収容孔６０の内径よりも小さい外径に設定された金属製のコイルばねであって、アーマチュア４６とプラグ４９との軸方向間に所定の予圧をもって弾装されることで、そのばね荷重によってアーマチュア４６を第２コア５２に接近する方向へ常時付勢するようになっている。具体的には、一端側が、アーマチュア４６の他端側から突出するロッド４８の他端部外周に嵌合するかたちで当該ロッド４８の他端部に支持されつつアーマチュア４６の他端面に着座する一方、他端側が、プラグ４９の軸部４９ａ先端に突設された凸部４９ｃの外周に嵌合するかたちで当該凸部４９ｃに支持されつつプラグ４９の軸部４９ａ端面に着座するようになっている。

前記第２スプリング６２は、金属製のコイルばねであり、バルブボディ４１と弁体４２の軸方向間に所定の予圧をもって弾装されることで、そのばね荷重によって弁体４２をバルブボディ４１から離間する方向へと常時付勢し、これによって、弁体４２及びロッド４８を介してアーマチュア４６を第２コア５２から離間する方向へ常時付勢するようになっている。具体的には、全体が弁体４２の外周に外挿されることによって当該弁体４２に支持されつつ、一端側がバルブボディ４１のスプリング保持部４１ｃ内に収容され、該スプリング保持部４１ｃの段部４１ｄに着座する一方、他端側が弁体４２のフランジ部４２ａの内側面に着座するようになっている。

このように、前記電磁弁１６では、それぞれ相反する方向にばね荷重を発生させる一対の第１、第２スプリング６１，６２を配置し、これら両スプリング６１，６２に予圧をかけることによって本発明に係る可動部材ＭＰ（弁体４２及びアーマチュア４６）を弾持する構成とすることで、当該両スプリング６１，６２のばね荷重のつり合いをもって、可動部材ＭＰの軸方向移動が規制されるようになっている。

そして、本実施形態に係る電磁弁１６では、パワーステアリング装置１の非操舵状態に相当する前記可動部材ＭＰの軸方向移動量がゼロの状態において、当該可動部材ＭＰが、前記両スプリング６１，６２に発生するばね荷重のつり合いに基づき、図２に示すような軸方向位置（初期位置）に留まるように構成されている。すなわち、この電磁弁１６では、可動部材ＭＰは、その初期位置にて、弁体４２が、対向するコア部材４４（バルブ収容部４４ｂの内端部）に当接せず、さらに、アーマチュア４６も、対向するスリーブ４７の段部４７ｃに当接しない、いわゆるフローティング状態（本発明に係る中立状態）となるように構成されている。

図４は、前記可動部材ＭＰの軸方向位置と第１、第２スプリング６１，６２にそれぞれ発生するばね荷重Ｌ１，Ｌ２との関係を表したグラフである。なお、図中において、細実線は第１スプリング６１のばね荷重Ｌ１を、太実線は第２スプリング６２のばね荷重Ｌ２を、それぞれ示すと共に、仮想線（二点鎖線）は、可動部材ＭＰに作用するばね荷重Ｌ０であって、前記両スプリング６１，６２のばね荷重Ｌ１，Ｌ２の合力を示している。

この図に示すように、金属製のコイルばねである第１、第２スプリング６１，６２はいずれも、自由状態から収縮を開始する初期荷重領域及び収縮量の限界付近の収縮限界領域においては、ばね特性が不安定となってしまう（以下、「不安定領域ＢＺ」という。）。そこで、本発明に係る電磁弁１６では、前記両スプリング６１，６２により相互の不安定領域ＢＺを打ち消し合わせるように構成することで、ばね特性が安定する範囲（以下、「安定領域ＧＺ」という。）内で前記両スプリング６１，６２を使用することを可能としている。なお、この際、可動部材ＭＰに作用するばね荷重Ｌ０は、前記両スプリング６１，６２にそれぞれ発生するばね荷重Ｌ１，Ｌ２の合計値（合力）となる。

すなわち、前記電磁弁１６では、コイル４５ｂに対して後述するスタンバイ電流Ｉ０が通電された前記初期位置においては、第１、第２スプリング６１，６２のばね荷重Ｌ１，Ｌ２が相互につり合っており、可動部材ＭＰに作用するばね荷重Ｌ０は相殺されてゼロとなる。そして、かかる初期状態から制御電流が増大し、当該コイル４５ｂに発生した磁界によってアーマチュア４６に作用する磁気吸引力に基づいて当該アーマチュア４６が第２コア５２側へと軸方向移動すると、第１スプリング６１は伸長し当該第１スプリング６１のばね荷重Ｌ１は減少していく一方で、第２スプリング６２は収縮し当該第２スプリング６２のばね荷重Ｌ２は増大していき、当該両スプリング６１，６２のばね荷重Ｌ１，Ｌ２の合力に基づき、可動部材ＭＰに作用するばね荷重Ｌ０が増大することとなる。

この際、前記両スプリング６１，６２は、前述のような構成に基づいていずれも安定領域ＧＺの範囲内で伸縮（弾性変形）することから、図４に示すように、当該両スプリング６１，６２に発生するばね荷重Ｌ１，Ｌ２はいずれも線形的に安定して変化することとなり、これによって、可動部材ＭＰに作用するばね荷重Ｌ０も線形的に変化することとなる。このように、本実施形態に係る電磁弁１６では、第１、第２スプリング６１，６２に作用させた予圧によって相互の不安定領域ＢＺを相殺し、当該両スプリング６１，６２の安定領域ＧＺにおける使用を可能としたことにより、可動部材ＭＰに作用するばね荷重Ｌ０の安定した変化が得られ、これによって、当該可動部材ＭＰを良好に制御することに供される。

図５は、前記コイル４５ｂに通電される制御電流によって発生する磁気吸引力と、該磁気吸引力に基づく可動部材ＭＰの軸方向移動量と、の関係を表したグラフである。なお、図中において、複数の実線はコイル４５ｂに通電される制御電流Ｉ０〜Ｉ５に基づく磁気吸引力Ｆ０〜Ｆ５をそれぞれ示し、線が太いほど通電量が大きいことを表している。なお、当該各実線が上下にずれて表示されているのは、可動部材ＭＰの進退動において生じるヒステリシスによるものである。一方、仮想線（二点鎖線）は、第１、第２スプリング６１，６２に発生したばね荷重Ｌ１，Ｌ２の合力に相当する、前記可動部材ＭＰに作用するばね荷重Ｌ０を示しており、当該仮想線と前記各実線との交点が可動部材ＭＰに作用するばね荷重Ｌ０のつり合い位置を表している。

すなわち、本実施形態では、前記電子コントローラ３０により算出され出力される操舵速度信号が所定値以下となる非操舵状態においては、該電子コントローラ３０からコイル４５ｂに対して、アーマチュア４６を僅かに軸方向移動させることが可能な程度の微小な制御電流であるスタンバイ電流Ｉ０（本発明に係る第１の電流値に相当）が通電されている。この状態では、アーマチュア４６は、ほとんど軸方向移動（進出）せず、弁体４２の位置制御に影響を与えない程度に、軸方向にて僅かに振動した状態となっている。そして、この状態から、前記操舵速度信号が所定値を超えると、当該操舵速度信号に応じて前記スタンバイ電流Ｉ０より大きな制御電流Ｉ１〜Ｉ５（本発明に係る第２の電流値に相当）がコイル４５ｂに通電され、当該制御電流Ｉ１〜Ｉ５に応じた磁気吸引力Ｆ１〜Ｆ５に基づいてアーマチュア４６が進出することとなる。なお、このアーマチュア４６の進出時においてコイル４５ｂへの通電が遮断された際には、アーマチュア４６は、可動部材ＭＰに作用するばね荷重Ｌ０に基づき、このばね荷重Ｌ０がゼロとなる前記初期位置まで後退することとなる。

ここで、前述のように、前記非操舵状態となる初期状態において前記スタンバイ電流Ｉ０を通電させてアーマチュア４６を微振動させておくことで、当該非操舵状態から前記操舵状態へと移行した際、アーマチュア４６は、スリーブ４７に対し、静止状態から静止摩擦力に抗して相対移動するのではなく、摺動状態から動摩擦力に抗して相対移動することとなるので、アーマチュア４６の進出に伴う摩擦抵抗を低減することが可能となり、電磁弁１６の応答性の向上に供されることとなる。

また、本実施形態のように、前記一対の第１、第２スプリング６１，６２によって可動部材ＭＰを軸方向両側から弾持する構成として、非操舵状態となる前記初期位置において、可動部材ＭＰが軸方向において物理的に規制されない前記フローティング状態となるように構成したことにより、当該初期位置にて可動部材ＭＰに余剰なばね荷重が作用せず、アーマチュア４６に作用する磁気吸引力を、全て可動部材ＭＰの軸方向移動に費やすことが可能となる。かかる観点からも、電磁弁１６の応答性向上に貢献することができる。

換言すれば、従来では、弁体側に単一のスプリングを配置することによってアーマチュアの軸方向移動を規制しており、このスプリングにおいて安定したばね特性を得るべく、このスプリングに予圧をかけることで当該スプリングを前記安定領域で使用することとしていた。しかしながら、この場合には、前記初期位置でアーマチュアを後退側へ押し付けることによってスプリングに予圧を発生させるようになっていることから、非操舵状態から操舵状態へ移行する際、アーマチュアに作用する磁気吸引力の一部が前記予圧に係る押圧力に対抗することに費やされることとなり、コイルへの通電量に応じた電磁弁の十分な応答性が得られなかった。これに対し、本実施形態では、前記初期位置で前記両スプリング６１，６２のばね荷重がつり合った状態となっていることから、非操舵状態から操舵状態へと移行する際に、アーマチュア４６に作用する磁気吸引力の全てを可動部材ＭＰの軸方向移動へとリニアに変換することが可能となり、電磁弁１６の高い応答性が得られることとなる。

また、前記可動部材ＭＰの位置制御についても、前述のような構成をもって前記両スプリング６１，６２を安定領域ＧＺで使用可能としたことから、図５中にプロットした可動部材ＭＰの軸方向移動量にも表されるように、当該可動部材ＭＰを、コイル４５ｂに通電される制御電流Ｉ０〜Ｉ５に応じて軸方向へリニアに移動させることができ、この結果、可動部材ＭＰ（弁体４２）の位置制御を良好に、かつ、精度良く行うことに供される。

以上のように、本実施形態では、一対の第１、第２スプリング６１，６２によって可動部材ＭＰを軸方向両側から弾性支持する構成としたことで、当該両スプリング６１，６２のばね荷重Ｌ１，Ｌ２によって、相互のスプリング６１，６２の不安定領域ＢＺを相殺することが可能となり、これら両スプリング６１，６２をいずれも安定領域ＧＺで使用することができる。これにより、可動部材ＭＰの良好な位置制御が可能となって、ポンプ吐出流量のばらつきを抑制することができる。

しかも、本実施形態では、非操舵状態である前記初期状態において可動部材ＭＰが前記フローティング状態となるように構成したことから、アーマチュア４６に作用する磁気吸引力の全てを可動部材ＭＰの軸方向移動へリニアに変換することが可能となり、これによって、コイル４５ｂへの通電量に応じた電磁弁１６の高い応答性を確保することができる。

さらに、前記電磁弁１６では、可動部材ＭＰを構成するアーマチュア４６と弁体４２とを別体に構成したことから、前記ＰＷＭ制御につき、コイル４５ｂへの通電のＯＮ・ＯＦＦを切り換える際に生ずるイナーシャの影響を低減することができ、当該通電の切り換え時における可動部材ＭＰ（アーマチュア４６）の発振の抑制に供される。

すなわち、可動部材ＭＰを一体に構成した場合、当該可動部材ＭＰの重量が比較的大きくなることから、前記ＰＷＭ制御によってコイル４５ｂへの通電を切り換える際、この可動部材ＭＰの移動方向の切り換え時に生ずるイナーシャの影響が大きくなってしまい、当該可動部材ＭＰが前記通電の切り換えに追従できずに発振してしまうおそれがある。これに対し、本実施形態では、アーマチュア４６と弁体４２とを分離したことから、前記磁気吸引力により直接駆動されるのはアーマチュア４６のみとなり、当該駆動対象の重量が比較的小さくなることから、前記ＰＷＭ制御によるコイル４５ｂへの通電の切り換え時に生ずるイナーシャの影響が低減され、該イナーシャに基づくアーマチュア４６の発振を抑制することができる。

また、前記電磁弁１６では、第１スプリング６１の外径がプラグ収容孔６０の内径よりも小さく設定されていることから、ケーシング４３の他端側に配置される当該第１スプリング６１について、前記プラグ収容孔６０を介してその取付位置により近いケーシング４３の他端側から組み付けることが可能となり、当該第１スプリング６１の組み付け作業の容易化に供される。

さらには、前記第１スプリング６１の他端を軸方向移動可能に設けたプラグ４９に着座させる構成としたことにより、このプラグ４９の軸方向位置を調整することで、前記両スプリング６１，６２の予圧や可動部材ＭＰの軸方向位置等を調整することが可能となる。かかる構造によって、電磁弁１６の組立後においても前記両スプリング６１，６２の予圧等の調整を行うことができ、当該電磁弁１６の品質や歩留まりの向上にも寄与できる。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記実施形態のような可変容量形ポンプのほか、電磁弁によってポンプ吐出流量を制御する固定容量形ポンプにも適用することができる。

また、前記可動部材ＭＰについては、前述のようにアーマチュア４６と弁体４２とを分離して構成することが望ましいが、これら両者４２，４６を一体として可動部材ＭＰを構成した場合であっても、当該可動部材ＭＰの発振抑制に係る作用効果を除き、本発明の特異な作用効果を十分に発揮することができる。

前記実施形態から把握される特許請求の範囲に記載した以外の技術的思想について以下に説明する。

（１）請求項１に記載のポンプ装置において、
前記電磁弁は、その内部に前記コイルを収容し、軸方向一方側端部に軸方向孔を有するケーシングと、前記軸方向孔を閉塞する封止部材とを備え、
前記第１スプリングは、その外径が前記軸方向孔の内径より小さく設定され、該軸方向孔を介して前記ケーシング内に挿入可能に構成されていることを特徴とするポンプ装置。

かかる構成によれば、ケーシング内において軸方向一方側に配置される第１スプリングにつき、前記軸方向孔を介してその取付位置により近い軸方向一方側から組み付けることが可能となるため、当該第１スプリングの組み付け作業の容易化に供される。

（２）前記（１）に記載のポンプ装置において、
前記第１スプリングは、コイルスプリングによって構成され、軸方向一方側端部が前記封止部材と弾接するように設けられると共に、
前記封止部材は、前記電磁弁に対し、その軸方向取付位置が調整可能に設けられていることを特徴とするポンプ装置。

かかる構成によれば、封止部材の軸方向位置を調整することで、第１スプリングないし第２スプリングの予圧や可動部材の軸方向位置等についての調整を行うことができる。これにより、電磁弁の組立後においても前記両スプリングの予圧等の調整が行えることとなり、当該電磁弁の品質や歩留まりの向上にも寄与できる。

１０…ポンプ（ポンプ装置）
１１…ポンプハウジング
１３…ポンプ要素
１６…電磁弁
４２…弁体
４５ｂ…コイル
４６…アーマチュア
５１…第１コア
５２…第２コア
６１…第１スプリング
６２…第２スプリング
ＭＰ…可動部材

Claims (3)

1. 車両に搭載されるパワーステアリング装置に作動液を供給するポンプ装置であって、
   内部にポンプ要素収容部を有するポンプハウジングと、
   前記ポンプ要素収容部内に収容され、作動液を吸入及び吐出するポンプ要素と、
   前記ポンプ要素から前記パワーステアリング装置に供給される作動液の流量を可変制御する電磁弁と、を備え、
   前記電磁弁は、通電されることによって磁界を発生するコイルと、
   前記コイルの軸方向一端側に配置され、当該コイルの発生する磁界の磁路を形成する磁性材料からなる第１コアと、
   前記コイルの軸方向他端側に配置され、当該コイルの発生する磁界の磁路を形成する磁性材料からなる第２コアと、
   前記コイルの発生する磁界によって軸方向に駆動制御される磁性材料からなるアーマチュアと、該アーマチュアの軸方向移動に伴って軸方向移動することで作動液の通流する流路断面積を可変制御して前記パワーステアリング装置に供給される作動液の流量を可変制御する弁体とから構成される可動部材と、
   前記可動部材を前記コイルの軸方向一方側から他方側へ付勢する第１スプリングと、
   前記可動部材を前記コイルの軸方向他方側から一方側へ付勢する第２スプリングと、を有することを特徴とするポンプ装置。
2. 前記アーマチュアと前記弁体とが分離形成され、それぞれ別々に軸方向へ移動可能に構成されると共に、
   前記第１スプリングは前記アーマチュアを、前記第２スプリングは前記弁体を、それぞれ付勢するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記コイルは、前記パワーステアリング装置の有する操舵速度を検出又は推定する操舵速度取得手段の出力信号である操舵速度信号が所定値以下となる非操舵状態のときに第１の電流値が供給され、前記操舵速度信号が前記所定値を超える操舵状態のときに前記第１の電流値より大きい第２の電流値が供給されることによって前記アーマチュアを駆動制御すると共に、
   前記可動部材は、前記第１スプリングと前記第２スプリングとによって付勢されることで前記弁体の軸方向一方側端部と前記アーマチュアの軸方向他方側端部とが当接し、かつ、前記非操舵状態において当該可動部材の軸方向両側がいずれも軸方向に対向する部材と当接しない中立状態に保持されるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のポンプ装置。

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