JP2017160800A - 可変容量形ベーンポンプ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の目的は、吐出流量の変動を抑制できる可変容量形ベーンポンプを提供することにある。
本実施形態の可変容量形ベーンポンプ(以下、ポンプ1という。)は、車両の液圧式パワーステアリング装置に適用されるポンプ装置であり、パワーステアリング装置に作動液を供給する作動液供給源として機能する。パワーステアリング装置は、ステアリングギアボックスに設けられたパワーシリンダを有する。ポンプ1は、原動機としての内燃機関により駆動され、リザーバタンクRESから作動液を吸入し、パワーシリンダへ作動液を吐出する。図1は、ポンプ1および作動液が流通する通路(液路)の模式図である。図2は、ポンプ1の軸方向断面図である。図3は、図2のS3-S3視断面図である。図4は、プレッシャープレート2cの正面図である。図5は、フロントボディ2aの正面図である。以下、回転軸線Oが延びる方向にz軸を設定する。z軸に直交する平面内で、アダプタリング7の略楕円形である内周面の長軸方向にx軸を設定し、短軸方向にy軸を設定する。
ポンプ1は、ポンプハウジング2、ポンプ要素3および制御バルブ4を有する。ポンプハウジング2は、ポンプ要素3および制御バルブ4を収容する筐体であり、例えばアルミ系の金属材料で形成されている。ポンプハウジング2には、収容空間であるポンプ要素収容部およびバルブ収容部、リザーバタンクRESに連通する吸入口22およびパワーシリンダに連通する吐出口23が設けられている。ポンプハウジング2には駆動軸6が回転自在に支持されている。駆動軸6は内燃機関のクランクシャフトにより駆動される。ポンプ要素3は、ポンプ要素収容部に収容され、駆動軸6によって回転駆動されることでポンプ作用を行う。ポンプ要素3は、吸入口22から作動液を吸入すると共に、吐出口23へ作動液を吐出する。ポンプ要素3は、駆動軸6の1回転当たりにポンプ要素3が吐出する作動液量(以下、ポンプ容量という。)が可変に制御される可変容量形である。制御バルブ4は、バルブ収容部に収容され、ポンプ要素3の作動状態に基づきポンプ要素3から流体圧室91への作動液の供給状態を切り替えることで、ポンプ容量を制御する。
吐出圧室202の周方向一端側(図6の右側)内周面60には、メータリングオリフィス16の一端側開口部16aが開口する。周方向一端側内周面60において、一端側開口部16aを含む所定領域には、機械加工によって研削された機械加工面60aが設けられている。メータリングオリフィス16の他端側開口部16bは、吐出通路14の一端側開口部14aと接続する。吐出圧室202の底面61には、z軸正方向に立ち上がる3個の整流壁(リブ部)33,34,35が設けられている。各整流壁33,34,35は、互いに周方向に離間して配置されている。各整流壁33,34,35は、吐出圧室202の内周面のうち径方向に対向する1対の領域同士を接続する。各整流壁33,34,35は、周方向一端側から他端側(図6の右から左)に向かって第1の整流壁(第1のリブ部)33、第2の整流壁(第2の整流壁)34、第3の整流壁(第3の整流壁)35の順に配置されている。第1の整流壁33と第3の整流壁35の高さ(底面61からのz軸方向長さ)は同一である。第2の整流壁34の高さは、第1の整流壁33および第3の整流壁35よりも低い。z軸方向において、各整流壁33,34,35とプレッシャープレート2cとの間には隙間が設けられている。これらの隙間により各整流壁33,34,35とプレッシャープレート2cとの間に形成された空間は、主に作動液を整流する絞り部63,64,65として機能する。
ロータ8は駆動軸6によって図1,図3の反時計回り方向に回転駆動される。このとき、各ポンプ室82は自身の容積を増減させながらそれぞれ周回移動する。これにより、ポンプ作動が行われる。作動液は、リザーバタンクRESに接続された吸入管を介して吸入通路10の内部に導入される。吸入領域における作動液は、ポンプ吸入作用によって各ポンプ室82に吸入される。ポンプ吐出作用によって各ポンプ室82から吐出された作動液は、吐出圧室202および吐出通路14を通じてポンプハウジング2の外部へ吐出され、パワーステアリング装置のパワーシリンダへ送られる。プレッシャープレート2cは、吐出圧室202内の圧力によりロータ8の側へ押圧され、プレッシャープレートとして機能する。吸入口22b,22cおよび吐出口23b,23cはそれぞれポンプ室82を挟んでz軸方向で略対称の位置に設けられている。これにより、各ポンプ室82の軸方向両側の圧力バランスが向上する。吐出側背圧ポート25b,25cおよび吸入側背圧ポート24b,24cには吐出圧室202の作動液が導入される。各スリット80の背圧室80aは背圧ポート24,25に連通する。各ベーン81は、背圧室80aに導入される作動液の圧力により、カムリング9の内周面に押し付けられる。吸入圧室201は、第1軸受潤滑通路191を介してオイルシール設置孔29に連通する。オイルシール2hにおける余剰の作動液は、吸入領域におけるポンプ吸入作用によって各ポンプ室82へ供給される。これにより、上記余剰の作動液がオイルシール2hからポンプハウジング2の外部へ漏出するのを抑制できる。
リリーフバルブ5は、制御圧室42の圧力(吐出通路14の側の圧力)が所定圧を超えたとき、つまりパワーステアリング装置側(負荷側)の圧力(負荷圧)が所定圧を超えたときにリリーフ動作し、低圧室43およびドレン通路12を介して作動液を吸入通路10に還流させる。これにより、負荷圧の過度な増大を抑制できる。
図6において、ポンプ室82で加圧された作動液は、プレッシャープレート2cの各連通孔部321,322,323,324から吐出圧室202へ流入する。流入した作動液は、各チャンバー部36,37,38,39において圧力脈動を低減され、さらに各絞り部63,64,65で整流された後、メータリングオリフィス16から吐出通路14へ送られ、パワーステアリング装置のパワーシリンダへ供給される。
本実施形態において、各整流壁33,34,35のうち最も下流側(メータリングオリフィス16に近い側)に位置する第1の整流壁33は、各連通孔部321,322,323,324のうち最も下流側に位置する第1の連通孔部321よりも下流側(図6の周方向一方側)に設けられている。つまり、第1の整流壁33は各連通孔部321,322,323,324とz軸方向に対向していない。ここで、第1の整流壁と第1の連通孔部とがポンプの軸方向に対向している場合、第1の連通孔部から吐出圧室に流入した作動液と、他の連通孔部から吐出圧室に流入した作動液とが第1の絞り部で合流する。この合流に伴い、特にポンプの回転数を変化させたときにおいて、第1の絞り部を通過する作動液の圧力が変動し、十分な整流効果が得られなくなる。第1の絞り部は各絞り部のうち最も下流側に位置しているため、メータリングオリフィスの上流側圧力に与える影響が大きい。つまり、第1の絞り部で十分な整流効果が得られない場合、メータリングオリフィスの上流側液圧が変動する。メータリングオリフィスの上流側圧力が変動すると、制御バルブのスプールバルブの位置が安定しないため、これに伴いカムリングが搖動することでポンプの吐出流量が変動する。この点について、従来の可変容量形ベーンポンプでは何ら配慮がない。
プレッシャープレート2cの連通孔32は、4つの連通孔部321,322,323,324を有する。よって、連通孔32を単一孔とした場合と比較して、各連通孔部321,322,323,324を小径化できると共に、各連通孔部321,322,323,324間に設けられる接続部によりプレッシャープレート2cの剛性を向上できる。
第1の連通孔部321は、周方向において第1の整流壁33と第2の整流壁34との間に設けられている。これにより、第1の連通孔部321から吐出圧室202に流入した作動液と他の連通孔部322,323,324から吐出圧室202に流入した作動液とが第2の絞り部64で合流するのを抑制できる。よって、第2の絞り部64の絞り効果に対する第1の連通孔部321の影響を抑制できる。
第3の整流壁35は、各連通孔部321,322,323,324とz軸方向に対向していない。これにより、第3の絞り部65で作動液が合流しないため、第3の絞り部65を通過する作動液の圧力変動を抑制できる。このため、第3の絞り部65では十分な整流効果が得られ、メータリングオリフィス16の上流側圧力の変動をさらに抑制できる。
第1の絞り部63のz軸方向の長さは、第3の絞り部65のz軸方向の長さと同じである。各絞り部63,64,65のうち第1の絞り部63の流路断面積を最も小さいものの1つとすることにより、第1の絞り部63による整流効果を向上できる。
吐出圧室202は、第1の整流壁33とメータリングオリフィス16の一端側開口部16aとの間に設けられ、流路断面積が第1の絞り部63の断面積および一端側開口部16aの断面積よりもよりも大きい第1のチャンバー部36を有する。第1のチャンバー部36によってメータリングオリフィス16の導入される直前の作動液の圧力脈動を低減することにより、メータリングオリフィス16の上流側圧力の変動をさらに抑制できる。
吐出通路14の一端側開口部14aは、z軸方向において、第1の絞り部63とオフセットするように設けられている。これにより、第1の絞り部63と吐出通路14の一端側開口部14aとが対向する場合と比較して、第1のチャンバー部36の脈動低減効果を向上できる。
第1のチャンバー部36を画成するフロントボディ2aの周方向一端側内周面60において、一端側開口部16aを含む所定領域には、機械加工によって研削された機械加工面60aが設けられている。一端側開口部16aが機械加工により高精度に加工されることにより、メータリングオリフィス16の寸法精度が向上する。この結果、制御バルブ4の制御精度を向上できる。
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態に示した構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、本発明の可変容量形ベーンポンプはパワーステアリング装置以外の液圧機器にも適用できる。
第1の整流壁33を第3の整流壁35よりも長くしてもよい。
第2の整流壁34を、z軸方向において連通孔32と対向しないように配置してもよい。これにより、第2の絞り部64における作動液の流れが1つになるため、第2の整流壁34では十分な整流効果が得られ、メータリングオリフィス16の上流側圧力の変動をさらに抑制できる。
可変容量形ベーンポンプは、その一つの態様において、筒状部と前記筒状部の一端側に設けられた底部とを有する第1ハウジングと、前記筒状部の他端側に設けられ前記筒状部の他端側を閉塞する第2ハウジングと、を有するポンプハウジングと、前記ポンプハウジングに回転自在に設けられている駆動軸と、前記駆動軸によって回転し、スリットを有するロータと、前記ロータのスリットに進退可能に設けられたベーンと、前記筒状部内であって、前駆動軸の回転軸線に対して移動可能に設けられ、筒状に形成され、前記ロータおよびベーンと共に複数のポンプ室を形成するカムリングと、前記ポンプハウジングに設けられ、前記複数のポンプ室のうち前記ロータの回転に伴い前記ポンプ室の容積が増大する吸入領域に開口するように形成された吸入口と、前記第1ハウジングに設けられ、前記駆動軸に対して前記吸入口の反対側に配置され、前記複数のポンプ室のうち前記ロータの回転に伴い前記ポンプ室の容積が減少する吐出領域に開口するように略円弧状に形成された高圧室と、前記第1ハウジングに設けられ、作動液を前記ポンプハウジングの外部に吐出するための吐出通路であって、前記吐出通路の一端側開口部が前記高圧室に開口するように設けられた吐出通路と、前記駆動軸の回転軸線の方向において前記ロータと前記高圧室の間に設けられたプレッシャープレートであって、前記ポンプ室と前記高圧室とを連通する連通孔を有し、前記高圧室内の作動液の圧力により前記ロータ側に付勢されるプレッシャープレートと、前記吐出通路に設けられたオリフィスと、前記ポンプハウジングに設けられ、前記オリフィスの前後差圧に基づき制御され、前記カムリングの移動を制御する制御機構と、前記高圧室内に設けられ、前記高圧室の内周面のうち前記駆動軸の回転軸線の径方向において互いに対向する1対の領域同士を接続するように形成された複数のリブ部であって、前記駆動軸の回転軸線周りの方向において前記吐出通路の一端側開口部に最も近い側に設けられ前記駆動軸の回転軸線の方向において前記連通孔と対向しないように設けられた第1のリブ部と、前記第1のリブ部に対し前記吐出通路の一端側開口部の反対側に設けられた第2のリブ部と、を有する。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第1の連通孔部は、前記駆動軸の回転軸線周りの方向において前記第1のリブ部よりも前記吐出通路の一端側開口部の反対側に設けられている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第1の連通孔部は、前記駆動軸の回転軸線周りの方向において、前記第1のリブ部と前記第2のリブ部の間に設けられている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第2のリブ部は、前記駆動軸の回転軸線の方向において前記連通孔と対向しないように設けられている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記高圧室内に設けられ、前記駆動軸の回転軸線周りの方向において前記第2のリブ部に対し前記第1のリブ部の反対側に設けられた第3のリブ部を有し、前記第3のリブ部は、前記駆動軸の回転軸線の方向において前記連通孔と対向しないように設けられている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記高圧室に設けられ、前記駆動軸の回転軸線周りの方向において前記第2のリブ部に対し前記第1のリブ部の反対側に設けられた第3のリブ部を有し、前記第1のリブ部および前記第3のリブ部は、前記駆動軸の回転軸線の方向における前記プレッシャープレートとの間の隙間の大きさが、前記第2のリブ部における前記隙間の大きさよりも小さくなるように設けられている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記高圧室は、前記第1のリブ部と前記吐出通路の一端側開口部との間に設けられ、流路断面積が前記第1のリブ部と前記プレッシャープレートとの間の隙間の断面積および前記吐出通路の一端側開口部の断面積よりも大きいチャンバー部を有する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記吐出通路の一端側開口部は、前記駆動軸の回転軸線の方向において、前記第1のリブ部と前記プレッシャープレートの間の隙間とオフセットするように設けられている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記オリフィスは、前記吐出通路の一端側開口部と隣接して設けられ、前記チャンバー部は、前記チャンバー部の内周面であって前記吐出通路の一端側開口が設けられている領域に設けられ、機械加工によって研削された機械加工面を有する。
1 可変容量形ベーンポンプ
2 ポンプハウジング
2a フロントボディ(第1ハウジング)
2b リアボディ(第2ハウジング)
2c プレッシャープレート
4 制御バルブ(制御機構)
6 駆動軸
8 ロータ
9 カムリング
14 吐出通路
14a 一端側開口部
16 メータリングオリフィス
20a 底部
22 吸入口
32 連通孔
36 第1のチャンバー部
37 第2のチャンバー部
38 第3のチャンバー部
39 第4のチャンバー部
60 周方向一端側内周面
60a 機械加工面
63 第1の絞り部(第1のリブ部)
64 第2の絞り部(第2のリブ部)
65 第3の絞り部(第3のリブ部)
81 ベーン
82 ポンプ室
202 吐出圧室(高圧室)
211 筒状部
321 第1の連通孔部
322 第2の連通孔部
323 第3の連通孔部
324 第4の連通孔部
Claims (11)
- 筒状部と前記筒状部の一端側に設けられた底部とを有する第1ハウジングと、前記筒状部の他端側に設けられ前記筒状部の他端側を閉塞する第2ハウジングと、を有するポンプハウジングと、
前記ポンプハウジングに回転自在に設けられている駆動軸と、
前記駆動軸によって回転し、スリットを有するロータと、
前記ロータのスリットに進退可能に設けられたベーンと、
前記筒状部内であって、前駆動軸の回転軸線に対して移動可能に設けられ、筒状に形成され、前記ロータおよびベーンと共に複数のポンプ室を形成するカムリングと、
前記ポンプハウジングに設けられ、前記複数のポンプ室のうち前記ロータの回転に伴い前記ポンプ室の容積が増大する吸入領域に開口するように形成された吸入口と、
前記第1ハウジングに設けられ、前記駆動軸に対して前記吸入口の反対側に配置され、前記複数のポンプ室のうち前記ロータの回転に伴い前記ポンプ室の容積が減少する吐出領域に開口するように略円弧状に形成された高圧室と、
前記第1ハウジングに設けられ、作動液を前記ポンプハウジングの外部に吐出するための吐出通路であって、前記吐出通路の一端側開口部が前記高圧室に開口するように設けられた吐出通路と、
前記駆動軸の回転軸線の方向において前記ロータと前記高圧室の間に設けられたプレッシャープレートであって、前記ポンプ室と前記高圧室とを連通する連通孔を有し、前記高圧室内の作動液の圧力により前記ロータ側に付勢されるプレッシャープレートと、
前記吐出通路に設けられたオリフィスと、
前記ポンプハウジングに設けられ、前記オリフィスの前後差圧に基づき制御され、前記カムリングの移動を制御する制御機構と、
前記高圧室内に設けられ、前記高圧室の内周面のうち前記駆動軸の回転軸線の径方向において互いに対向する1対の領域同士を接続するように形成された複数のリブ部であって、前記駆動軸の回転軸線周りの方向において前記吐出通路の一端側開口部に最も近い側に設けられ前記駆動軸の回転軸線の方向において前記連通孔と対向しないように設けられた第1のリブ部と、前記第1のリブ部に対し前記吐出通路の一端側開口部の反対側に設けられた第2のリブ部と、
を有することを特徴とする可変容量形ベーンポンプ。 - 請求項1に記載の可変容量形ベーンポンプにおいて、
前記プレッシャープレートの前記連通孔は、前記駆動軸の回転軸線周りの方向において前記吐出通路の一端側開口部に最も近い側に設けられた第1の連通孔部と、前記第1の連通孔部に対し前記吐出通路の一端側開口部の反対側に設けられた第2の連通孔部と、を有することを特徴とする可変容量形ベーンポンプ。 - 請求項2に記載の可変容量形ベーンポンプにおいて、
前記第1の連通孔部は、前記駆動軸の回転軸線周りの方向において前記第1のリブ部よりも前記吐出通路の一端側開口部の反対側に設けられていることを特徴とする可変容量形ベーンポンプ。 - 請求項3に記載の可変容量形ベーンポンプにおいて、
前記第1の連通孔部は、前記駆動軸の回転軸線周りの方向において、前記第1のリブ部と前記第2のリブ部の間に設けられていることを特徴とする可変容量形ベーンポンプ。 - 請求項1に記載の可変容量形ベーンポンプにおいて、
前記第2のリブ部は、前記駆動軸の回転軸線の方向において前記連通孔と対向しないように設けられていることを特徴とする可変容量形ベーンポンプ。 - 請求項1に記載の可変容量形ベーンポンプにおいて、
前記高圧室内に設けられ、前記駆動軸の回転軸線周りの方向において前記第2のリブ部に対し前記第1のリブ部の反対側に設けられた第3のリブ部を有し、
前記第3のリブ部は、前記駆動軸の回転軸線の方向において前記連通孔と対向しないように設けられていることを特徴とする可変容量形ベーンポンプ。 - 請求項1に記載の可変容量形ベーンポンプにおいて、
前記高圧室に設けられ、前記駆動軸の回転軸線周りの方向において前記第2のリブ部に対し前記第1のリブ部の反対側に設けられた第3のリブ部を有し、
前記第1のリブ部および前記第3のリブ部は、前記駆動軸の回転軸線の方向における前記プレッシャープレートとの間の隙間の大きさが、前記第2のリブ部における前記隙間の大きさよりも小さくなるように設けられていることを特徴とする可変容量形ベーンポンプ。 - 請求項7に記載の可変容量形ベーンポンプにおいて、
前記第1のリブ部は、前記駆動軸の回転軸線の方向における前記プレッシャープレートとの間の隙間の大きさが、前記第3のリブ部の前記隙間の大きさと同じか、またはより小さくなるように形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。 - 請求項1に記載の可変容量形ベーンポンプにおいて、
前記高圧室は、前記第1のリブ部と前記吐出通路の一端側開口部との間に設けられ、流路断面積が前記第1のリブ部と前記プレッシャープレートとの間の隙間の断面積および前記吐出通路の一端側開口部の断面積よりも大きいチャンバー部を有することを特徴とする可変容量形ベーンポンプ。 - 請求項9に記載の可変容量形ベーンポンプにおいて、
前記吐出通路の一端側開口部は、前記駆動軸の回転軸線の方向において、前記第1のリブ部と前記プレッシャープレートの間の隙間とオフセットするように設けられていることを特徴とする可変容量形ベーンポンプ。 - 請求項9に記載の可変容量形ベーンポンプにおいて、
前記オリフィスは、前記吐出通路の一端側開口部と隣接して設けられ、
前記チャンバー部は、前記チャンバー部の内周面であって前記吐出通路の一端側開口が設けられている領域に設けられ、機械加工によって研削された機械加工面を有することを特徴とする可変容量形ベーンポンプ。
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