JP2600968B2 - 可変容量容積ポンプの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は容積形ポンプの吐出容量及び吐出圧を制御す
る装置に関するものである。

（従来の技術） 可変容量容積ポンプは、これからの吐出圧で作動され
る機器が要求する必要最少量を吐出するように制御する
のがポンプ駆動エネルギーを節約する上で好ましい。

そのための吐出容量および吐出圧の制御装置として、
本願出願人は先に特願平２−8506号の装置を提案済みで
ある。この特願平２−8506号の装置は、可変容量容積ポ
ンプの吸入通路を絞り手段により開度調整して該ポンプ
の容量制御を行う際に、ポンプ吐出圧を容量制御圧とし
て入力されたときこれによる力と、その力と対向する向
きの吐出圧制御力とを受け、これらによる力が釣り合う
ような開度にポンプ吸入通路を開度制御する弁手段によ
って前記絞り手段を構成したものである。

この特願平２−8506号の装置によれば、ポンプの吐出
容量制御を行うとともに、ポンプ吐出圧を機器の要求圧
にマッチさせてポンプ駆動エネルギーの浪費を防止する
ように吐出圧制御を行うことのできる装置を、コンパク
トかつ安価で提供することができる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記従来装置においては、ポンプ内部の
吸入室に作動流体を導く吸入通路の開度調整はポンプ吐
出圧を容量制御圧とする弁手段（例えばスプール弁）に
より行われることから、エンジン始動時を含めた車両静
止時には油圧サスペンション等に消費されるポンプから
の供給流量も少なくなって前記弁手段が閉じる方向に作
用するため、前記吸入室においては負の圧力が高まる。
このとき、特に外気温が低い場合ポンプ内部に画成され
る吸入室を外気から遮断するシール部はその弾性力が低
下してシール機能が低下するため吸入室は外気を吸い込
みやすい状態になり、ポンプ騒音が大きくなるという問
題が生じる。

本発明はポンプ内部の吸入室において負圧の上昇が予
想される状況のときには吸入通路の開度を弁手段によっ
て最大にすることにより、上述した問題を解決すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段） この目的のため本発明の可変容量容積ポンプの制御装
置の第１の構成は、吸入通路を絞り手段により開度制御
して流量制御可能な可変容量容積ポンプであって、該ポ
ンプの吐出圧を容量制御圧としてこれに応動するととも
に、この容量制御圧に対向する向きに吐出圧制御力を受
けてこれにも応動し、開度を決定される弁手段により前
記絞り手段を構成した可変容量容積ポンプにおいて、ポ
ンプ始動後の所定期間、該ポンプの吐出圧の如何に拘わ
らず、前記吸入通路の開度が最大になるよう前記弁手段
を制御するようにするものとし、第２の構成は、吸入通
路を絞り手段により開度制御して流量制御可能な可変容
量容積ポンプであって、該ポンプの吐出圧を容量制御圧
としてこれに応動するとともに、この容量制御圧に対向
する向きに吐出圧制御力を受けてこれにも応動し、開度
を決定される弁手段により前記絞り手段を構成した可変
容量容積ポンプにおいて、ポンプ作動油の油温を検出す
る油温検出手段を設け、検出した作動油の油温が所定値
以下のとき、該ポンプの吐出圧の如何に拘わらず、前記
吸入通路の開度が最大になるように前記弁手段を制御す
るようにするものとし、さらに第３の構成は第１の構成
においてポンプ作動油の油温を検出する油温検出手段を
設け、検出した作動油の油温が所定値以下のとき、ポン
プ始動後の所定期間、該ポンプの吐出圧の如何に拘わら
ず、前記吸入通路の開度が最大になるよう前記弁手段を
制御するようにするものとする。

（作 用） 本発明の第１の構成によれば、エンジン始動時を含め
た車両静止時には油圧サスペンション等に消費されるポ
ンプからの供給流量が減少して前記弁手段を閉じようと
する力が働くが、その際、該弁手段を強制的に開方向に
作動させて吸入室に作動流体を導く吸入通路の開度を最
大にするから、吸入室の負圧が不必要に高まることはな
くなるため、ポンプ内部に画成される吸入室を外気から
遮断するシール部からの吸入室への外気の侵入は少なく
なり、可変容量容積ポンプの騒音の発生を防止すること
ができる。

また本発明の第２の構成によれば、特に極低温時に
は、吸入室を外気から遮断するシール部のシール機能の
低下に伴う吸入室への外気の侵入を少なくするため、前
記弁手段を強制的に開方向に作動させて前記吸入通路の
開度を最大にするから、上記と同様の騒音防止効果が得
られる。

さらに本発明の第３の構成によれば、特に極低温状態
におけるエンジン始動時を含めた車両停止時には前記第
１およ第２の構成の制御を同時に行うから、上記騒音防
止効果に加えて、ポンプ始動により油温が所定値になる
前に前記シール機能が十分回復しているにもかかわらず
最大吐出流量のままになってしまうのを防ぐため、上記
吸入通路の開度を最大にする制御を中止してポンプ駆動
エネルギーの浪費を防止することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基き詳細に説明する。

第１図は固定シリンダ型ラジアルピストンポンプ１に
適用した本発明制御装置２の第１実施例を示す。

ポンプ１はポンプハウジング３を具え、これにポンプ
駆動軸４を貫通して軸受5,6により回転自在に支持す
る。これら軸受間において軸４に偏心カム4aを一体成形
し、この偏心カムをポンプハウジング３に形成した吸入
室７内に収納する。偏心カム4aの外周にリング８を回転
自在に嵌合し、リング８の外周に円周方向等間隔に配し
て例えば10個のラジアルピストン９（図面では１個のみ
を示す）を対設する。それら各ラジアルピストン９は偏
心カムリング８の径方向へ延在させてポンプハウジング
３に形成した対応する固定シリンダ10内に摺動自在に嵌
合する。固定シリンダ10の外部開口端をプラグ11により
閉塞してこのプラグ11およびラジアルピストン９間に吐
出室12を画成する。

各ラジアルピストン９は偏心カムリング８に近い端部
を閉塞された有底スリーブ形状とし、ばね13により偏心
カムリング８に押圧する。そして各ラジアルピストン９
の周壁には、ラジアルピストンのストローク中吸入室７
内に出没する位置に配してサイドポート14を形成する。

ポンプ駆動軸４の図中右端を動力供給端とし、これに
近いポンプ駆動軸４の箇所をシール15によりポンプハウ
ジング３に対し封止する。ポンプ駆動軸４の他端は、ポ
ンプハウジング３に添設した通路メンバ16に対しシール
17で封止する。通路メンバ16は吸入通路18および吐出通
路19を有するものとし、吐出通路19は固定シリンダ10と
同じ数だけ形成する。吸入通路18はポンプハウジング３
に形成した連絡ポート20により吸入室７に通じさせ、各
吐出通路19はポンプハウジング３に形成した連絡ポート
21により対応する吐出室12に通じさせる。

連絡ポート21および吐出通路19間にデリバリバルブ22
を設け、このバルブはその開弁圧以上の圧力が連絡ポー
ト21から供給されるとき開いてこのポートから吐出通路
19へ作動流体を供給し、逆向きの作動流体を一切許容し
ない形式のものとする。

ポンプハウジング３から遠い通路メンバ16の側に端蓋
23を添設し、これに全ての吐出通路19と通ずる１個の条
溝24を形成する他、該条溝に至る吐出ポート25を形成す
る。吐出ポート25に、これからの圧力を蓄圧するアキュ
ムレータ26および該圧力により作動される圧力作動機器
27を持った作動圧回路28を接続する。

次に本発明による制御装置２を説明する。この制御装
置２はリザーバ29から吸入回路30に達した作動流体が吸
入通路18に流入する量を調整するもので、弁手段として
のスプール弁31を具える。このスプール弁は弁本体32内
にスプール33を摺動自在に嵌合して構成し、弁本体32に
吸入回路30を接続すべき入口室34、および吸入通路18に
通ずるべき出口室35を夫々形成する。スプール33はその
ストロークに応じ開度変化する可変絞り36を入口室34お
よび出口室35間に提供する。スプール33の図中右端には
これを可変絞り36の開度増大方向に付勢するばね37をフ
リーピストン38を介して作用させ、スプール33の他端に
はフィードバックプランジャ39を突当て、回路40により
作動圧回路28内のポンプ吐出圧を容量制御圧として作用
させる。

弁本体32にはさらに、可変絞り36をバイパスし、入口
室34および出口室35間を短絡する固定オリフィス41、な
らびに入口室34および室49間を短絡する固定オリフィス
61を形成する。この固定オリフィス61は、室49内を無圧
状態に保ってスプール33のストロークを妨げないように
し、その結果室49内が変動圧力を入力されないため、ス
プール33が不安定になって可変絞り36が開度変化するの
を回避することができる。

ばね37は、フリーピストン38により出口室35から区画
された室42内に収納し、この室42および入口室34間を通
ずる容積変化補償路51を弁本体32に形成して、容積変化
補償路51および固定オリフィス51を経由する室35,42間
での作動流体の置換流動によりフリーピストン38が自由
にストロークし得るようにする。

フリーピストン38を挟んでスプール弁31の反対側に電
磁手段としての電磁ソレノイド43の同軸に対設する。こ
の電磁ソレノイド43はスプール弁体32に螺合したケース
44を具え、これにコイル45を収納する。そして、コイル
45の中心を貫通し、これへの通電量に応じた電磁力を図
中左方に受ける摺動可能なプッシュロット46をフリーピ
ストン38に突当てる。

コイル45への通電量はエンジン始動検出装置47からの
情報に基づきコントローラ48により制御し、当該通電量
を、エンジン始動時以外には機器27の作動圧上限値（圧
力作動機器27が複数個存在する場合、そのうち最も高い
作動圧上限値）またはこれに配管抵抗にともなう圧力損
失分を加算したポンプ吐出圧に対応させ、エンジン始動
時には始動後の所定期間、可変絞り36の開度を最大（全
開）にする値に固定する。

上記実施例の作用を次に説明する。

ポート作用 ポンプ駆動軸４はこれへの供給動力により回転され、
この軸４と一体の偏心カム4aはリング８を介し各ラジア
ルピストン９を固定シリンダ10内で往復動させる。各ラ
ジアルピストン９はこの往復動中、ポンプ駆動軸４の軸
線から遠去かるストローク域においてサイドポート14が
シリンダ10により塞がれた後吐出室12内の作動流体を加
圧する。そして、この作動流体はデリバリバルブ22の開
弁圧以上になると、このバルブ22を開きつつ吐出通路19
に吐出される。このようにして各通路19に吐出された作
動流体は条溝24に集合し、吐出ポート25より作動圧回路
28に至ってアキュムレータ26に蓄圧されるとともに、機
器27の作動に供される。

一方各ラジアルピストン９は、ポンプ駆動軸４の軸線
に向かうストローク中サイドボード14が吸入室７に開口
した後において、この吸入室７内の作動流体サイドポー
ト14より吐出室12内に流入されて補充し、次の吐出に備
える。このとき吸入室７内にはリザーバ29内の作動流体
が吸入回路30、入口室34、可変絞り36、出口室35、吸入
通路18および連絡ポート20を経て補充される。

容量制御 上記ポンプ作用中、ポート25からのポンプ吐出流量は
以下の如く容量制御される。

スプール33は、図中左端にフィードバックプランジャ
39を介し回路28内の圧力（ポンプ吐出圧）を作用され、
図中右端にばね37のばね力およびプッシュロッド46から
の電磁力（コントローラ48で制御されるコイル45への通
電量により決まる）を作用され、両端への力がバランス
する位置に停止する。

圧力作動機器27がその作動により多量の作動流体を必
要とする間、回路28内の圧力（ポンプ吐出圧）は低下す
る。このとき、回路28内の圧力を容量制御圧としてプラ
ンジャ39を介し入力されるスプール31は、当該圧力低下
によりスプール33を上記のバランス状態からばね37およ
びプッシュロッド46からの電磁力により図中左行され、
可変絞り36を開度増大させる。よって、リザーバ29から
吸入室７への作動流体吸入限界が大きくなり、その分吸
入室７から吐出室12への作動流体供給能力、したがって
ポンプ吐出流量が大きくなって、これを圧力作動機器27
の要求にマッチさせることができる。

一方、圧力作動機器27が作動しないときとか、僅かな
作動流体した必要としない作動状態にあるときは、後述
するエンジン始動時を除き回路28内の圧力（ポンプ吐出
圧）は上昇する。このときスプール弁31は当該圧力上昇
によりスプール33を図中右行されて可変絞り36を開度減
少させる。よって、リザーバ29から吸入室７への作動流
体供給能力、したがってポンプ吐出流量が小さくなっ
て、これを圧力作動機器27が要求する必要量に抑えるこ
とができる。

以上の容量制御によれば、ポンプ回転数（軸４の回転
数）の上昇につれ増大するポンプ吐出量の上限値を機器
27の要求流量にマッチするように制御することができ、
したがってポンプ駆動トルクを必要最小限のものにして
ポンプ駆動エネルギーの浪費を防止することができる。

なお、スプール33が図中右方へフルストロークする
と、可変絞り36が全閉するが、この状態でも固定オリフ
ィス41が入口室34および出口室35間を制限開度で通じ、
若干ながら吸入室７への作動流体流を補償するため、ス
プール33がこの状態にロックされたとしてもピストン９
の焼付きを防止することができる。

エンジン始動時の容量制御 エンジン始動時（したがってポンプ１始動時）、エン
ジン始動検出装置47からコントローラ48に信号（始動情
報）が入力され、これに応じてコントローラ48は、機器
27の要求流量が少ないにも拘わらず電磁ソレノイド43の
コイル45に指令電流値の最大値を入力する。この最大値
の入力はエンジンが始動を開始してから所定期間（例え
ば30秒間）だけ実行され、その間スプール33の図中左方
向の押圧力が増加し、ばね37のばね力およびプッシュロ
ッド46からの電磁力の和が作動圧回路28の圧力を容量制
御圧回路40を経て作用されたフィードバックプランジャ
39の図中右方向の押圧力よりも大きくなるため、スプー
ル33は開口面積が最大になる位置に停止し、吸入通路の
開度が最大になる。これにより、吸入室７内の負圧が不
必要に高まるのを抑制することができるため、吸入室７
への外気の侵入が少なくなり、本発明の狙い通りポンプ
１の騒音の発生を防止することができる。

吐出圧制御 コントローラ48は圧力作動機器27の作動圧上限値を指
令するものであるが、加えてこの作動圧上限値に応じた
電流をコイル45に供給する。この電流は、例えば作動圧
回路28内が上記の上限値となるように当該上限値に、配
管抵抗にともなう圧力損失分を加算した圧力値に対応し
た電流値とする。

つまりコントローラ48は圧力作動機器の作動圧上限値
を上昇させるように指令するとき、その分コイル45への
通電量も増大する。このとき、電磁ソレノイド43はプッ
シュロッド46からスプール33への図中左向きの電磁力を
大きくする。これにより、スプール33への図中右向きの
ポンプ吐出圧による力と、スプール33への図中左向きの
ばね37および上記電磁力により力とはより高いポンプ吐
出圧でバランスすることとなり、ポンプ吐出圧を圧力作
動機器27の作動圧上限値にマッチさせることができ、ポ
ンプ吐出圧が要求圧に対し過大になってポンプ駆動エネ
ルギーが浪費されるのを防止することができる。

第２図は本発明の第２実施例を示す、第１図と同様な
断面図であり、本例ではエンジン始動検出装置47の代わ
りに油温センサ71をリザーバ29に設ける。この第２実施
例ではコントローラ48は、入力された油温情報に基づき
温度状況の判別を行い、リザーバタンク内の油温が所定
値以下になる極低温時には、前記第１実施例におけるエ
ンジン始動後の所定期間と同様に、ソレノイド43のコイ
ル45に指令電流の最大値を入力する。

このようにすると、極低温時には、吸入室７を外気か
ら遮断するシール部のシール機能が低下して外気を吸い
込みやすくなるのと対応して吸入通路の開度が最大にな
り、第１実施例と同様の騒音防止効果が得られ、さらに
極低温時以外の、前記シール機能が良好な状態において
はエンジン始動時であっても吐出流量が増加せず、ポン
プ駆動エネルギーの浪費を防止することができる。

第３図は本発明の第３実施例を示す、第１図と同様な
断面図であり、本例はエンジン始動検出装置47およびリ
ザーバ29に設けた油温センサ71を双方共具えるものであ
る。この第３実施例ではエンジン始動後の所定期間（例
えば30秒間）であって極低温の場合のみ、コントローラ
48がソレノイド43のコイル45に指令電流の最大値を入力
する。

このようにすると、第２実施例においては油温の上昇
速度が緩やかなため実際に油温が上昇して前記シール機
能が良好な状態に回復したにも拘わらずそれを検出する
タイミングが遅延してその間不所望に吐出流量が多い状
態が継続することが懸念されるが、本例ではそのような
ことは起こらず、その間のポンプ駆動エネルギーの浪費
を防止することができる。

なお上記第２および第３実施例においては、油温セン
サ71をリザーバ29に設けているが、センサ設置位置はこ
れに限定されるものではなく、吸入室を外気から遮断す
るシール部近傍、あるいは車両がどのような温度状況下
にあるかが検出できる場合に温度センサを設置すればよ
い（例えば車室内や冷却水容器内に温度センサを設けて
車室内温度や冷却水温度を検出するようにする）。さら
に上記各実施例では可変容量容積ポンプとしてラジアル
ピストンポンプを用いたが、これに限定されるものでは
なく、回転入力の作用により吸入、吐出を行う可変容量
容積ポンプであればよい。またさらに上記各実施例では
吐出圧フィードバックにより流量制御を行っているが、
これに限定されるものではなく、例えば車両の走行状態
を検出し、この検出情報に基づきステップモータ等を用
いて吸入路の開度制御を行うものにも本発明は適用可能
である。

（発明の効果） かくして本発明可変容量容積ポンプの制御装置は上述
の如く、ポンプ内部の吸入室において負圧の上昇が予想
される状況のときには吸入通路の開度を弁手段によって
最大にするから、吸入室の負圧が不必要に高まることは
なくなり、可変容量容積ポンプへの外気の侵入が少なく
なるためポンプ騒音の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明制御装置の第１実施例を示すラジアルピ
ストンポンプの断面図、 第２図は本発明の第２実施例を示す第１図と同様な断面
図、 第３図は本発明の第３実施例を示す第１図と同様な断面
図である。 １……固定シリンダ型ラジアルピストンポンプ ２……本発明制御装置、４……ポンプ駆動軸 ７……吸入室、８……偏心カムリング ９……ラジアルピストン、10……固定シリンダ 12……吐出室、14……サイドポート 18……吸入通路、19……吐出通路 22……デリバリバルブ、24……条溝 25……吐出ポート 31……スプール弁（弁手段） 33……スプール、34……入口室 35……出口室、36……可変絞り 40……容量制御圧回路 43……電磁ソレノイド（電磁手段） 45……コイル 47……エンジン始動検出装置 48……コントローラ 51……容積変化補償路 71……油温センサ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸入通路を絞り手段により開度制御して流
   量制御可能な可変容量容積ポンプであって、該ポンプの
   吐出圧を容量制御圧としてこれに応動するとともに、こ
   の容量制御圧に対向する向きに吐出圧制御力を受けてこ
   れにも応動し、開度を決定される弁手段により前記絞り
   手段を構成した可変容量容積ポンプにおいて、 ポンプ始動後の所定期間、該ポンプの吐出圧の如何に拘
   わらず、前記吸入通路の開度が最大になるよう前記弁手
   段を制御するようにしたことを特徴とする、可変容量容
   積ポンプの制御装置。
2. 【請求項２】吸入通路を絞り手段により開度制御して流
   量制御可能な可変容量容積ポンプであって、該ポンプの
   吐出圧を容量制御圧としてこれに応動するとともに、こ
   の容量制御圧に対向する向きに吐出圧制御力を受けてこ
   れにも応動し、開度を決定される弁手段により前記絞り
   手段を構成した可変容量容積ポンプにおいて、 ポンプ作動油の油温を検出する油温検出手段を設け、検
   出した作動油の油温が所定値以下のとき、該ポンプの吐
   出圧の如何に拘わらず、前記吸入通路の開度が最大にな
   るように前記弁手段を制御するようにしたことを特徴と
   する、可変容量容積ポンプの制御装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の可変容量容積ポンプの制御
   装置において、ポンプ作動油の油温を検出する油温検出
   手段を設け、検出した作動油の油温が所定値以下のと
   き、ポンプ始動後の所定期間、該ポンプの吐出圧の如何
   に拘わらず、前記吸入通路の開度が最大になるように前
   記弁手段を制御するようにしたことを特徴とする、可変
   容量容積ポンプの制御装置。