JP3441100B2 - 可変容量形ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、たとえば自動車のハン
ドル操作力を軽減するための動力舵取装置等に用いて好
適なベーンタイプの可変容量形ポンプに関する。 【０００２】 【従来の技術】動力舵取装置用ポンプとして一般的な容
量形ベーンポンプは、自動車用エンジンによって直接回
転駆動され、エンジン回転数が高くなる程、これに比例
して吐出流量が大きくなる。これに対し、動力舵取装置
は、停車中や低速走行時に、より高い操舵補助力を必要
とする一方、高速走行時には、これとは逆に操舵補助力
を小さくすることが、走行安定性や操舵フィーリングの
見地から望まれる。 【０００３】このため、従来この種の容量形ポンプで
は、回転数が低回転域にある場合にも所要の操舵補助力
が得られる吐出流量を確保できるものを用い、しかも回
転数が高回転域にある場合に、吐出流量の一部をタンク
側に還流させるための流量制御弁が設けている。そし
て、動力舵取装置に供給される流量を、エンジンの回転
数の大小にかかわらず一定に制御したり、高回転域にお
いて低回転域よりも流量が小さくなるように制御してい
た。 【０００４】しかし、このような容量形ポンプでは、ポ
ンプ吐出流量を一定量以下に制御するための流量制御弁
を必ず設けることが必要で、このためにポンプ全体の構
成部品点数が増え、構造が複雑化し、さらに通路構造も
複雑となるもので、ポンプの大型化やコスト高を避けら
れなかった。 【０００５】また、上述した流量制御弁によってポンプ
吐出側からタンク側に還流させる流量が、エンジンの高
回転域である程、多くなり、無駄となる。したがって、
高速走行時、坂道での中、高速走行時等においてエンジ
ンが高回転、高圧となる程、エネルギ損失が大きいとい
う問題があった。 【０００６】さらに、上述した流量制御弁によりタンク
側にポンプ吐出側流体を還流させると、流体温度の上昇
を招き、これによりステアリング特性の変化、漏れによ
るポンプの容積効率の低下、さらにロータやカムリング
の焼き付き、シール類への悪影響等を生じるおそれがあ
った。また、車種によってはクーリングパイプ等の冷却
手段を付設することが必要で、コスト高を招いていた。 【０００７】このため、この種の動力舵取装置用のポン
プとして、たとえば特開昭５３−１３０５０５号公報、
特開昭５６−１４３３８３号公報等によって、ポンプの
吐出流量自体を、回転数の増加に伴って段階的に減少さ
せるようにした可変容量形ポンプが、従来既に提案され
ている。このような可変容量形ポンプによれば、上述し
た流量制御弁の必要性がなくなるものであった。 【０００８】上述した従来の可変容量形ポンプにおいて
前者のものは、ベーンポンプのロータ中心とベーンの摺
接する円筒カム面の中心との偏心量を可変とし、ポンプ
吐出側通路に設けた可変オリフィスの連通面積が、円筒
カム面を有するカムリングの偏心量を減少させる方向へ
の変位に応動して小さくなるようにしている。そして、
このような可変オリフィスの上、下流側の流体圧力差を
利用してカムリングを移動制御することにより、ポンプ
室のポンプ容量（容積）を減少させてロータの回転数の
増加に伴ない吐出流量を減少させるものであった。 【０００９】また、後者の可変容量形ポンプは、カムリ
ングを、ポンプハウジング内で移動可能に構成するとと
もに、このカムリングとポンプハウジングとの間に形成
した間隙部において一対のコントロール室を形成してい
る。そして、それぞれの室に吐出通路の可変オリフィス
の上、下流側の流体圧を導き、その差圧力をカムリング
に直接作用させ、このカムリングをスプリングの付勢力
に抗して適宜移動させることにより、ポンプ室のポンプ
容量を変化させて適性な吐出流量制御を行なうものであ
った。 【００１０】しかし、上述した従来の可変容量形ポンプ
によれば、カムリングを、ポンプハウジング内で直線移
動可能に保持し、これを吐出通路に直接または間接的に
設けたオリフィスの上、下流側での差圧力で移動変位さ
せているだけであり、加工性、組立性は勿論、動作上で
の信頼性、さらに耐久性の面で問題をもち、実現性に乏
しいものであった。 【００１１】また、特開昭５８−９３９７８号公報、実
公昭６３−１４０７８号公報には、ポンプハウジング内
にカムリングを径方向に直線的に変位可能に配置させる
とともに、このカムリング内にポンプ室を形成するため
のロータを回転可能に収納し、かつポンプ吐出通路に設
けたオリフィスの上、下流側の流体圧力差でカムリング
をロータに対し移動変位させるとともに、このロータに
対するカムリングの偏心量に応動して前記オリフィスの
流路面積を変化させ、吐出流量を可変させて所望の流量
を得ることができる可変容量形ポンプが開示されてい
る。 【００１２】特に、これらの従来例において後者のもの
は、ポンプハウジングの内壁部とその内部で移動変位可
能なカムリングの外周部との間に小径部を有する制御ピ
ンを介在させ、この制御ピンの小径部とカムリング外周
部の制御面とで可変オリフィスを構成している。そし
て、このオリフィスの上、下流側の流体圧をカムリング
に作用させて変位させる一方、このカムリングの偏心量
の減少に伴って開口面積が減少するようなオリフィスを
形成し、これにより所望の吐出流量を得ているものであ
った。 【００１３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のポンプ構造によれば、カムリングを移動
変位させるために圧力流体のポンプ吐出側通路の一部に
設けた可変オリフィスの構造が複雑で、各部の加工精度
も出し難くく、加工、組立性の面で問題を生じるばかり
でなく、可変オリフィスでの動作上の信頼性の面でも好
ましくないものであった。 【００１４】すなわち、上述した従来構造によれば、カ
ムリングを移動変位させるための可変オリフィスを、ポ
ンプ吐出側通路の一部に設けているだけのものであっ
た。そして、このような従来構造では、オリフィスの
上、下流側の流体圧力差をあまり大きく取れないことか
ら、カムリングをポンプハウジング内で移動変位させ得
る十分な圧力差は得られず、その結果カムリングをポン
プ回転数等に応じて所要の状態で移動変位させることを
期待できず、これにより可変容量形のポンプとしての機
能が得られないという不具合を生じるおそれがあった。 【００１５】特に、上述した従来構造では、制御流体で
ある作動油中にゴミ等が混入していたり、高圧時にポン
プハウジングが歪むといった変形時において、オリフィ
スの上、下流側での流体圧力差によってカムリングを所
要の状態で変位させるという動作性能が不安定となり易
いものであった。すなわち、カムリングは、周知の通
り、内部洩れを防ぐために側面部にわずかな隙間しか持
たないものであり、このような隙間へのゴミ等の詰まり
や側面部での接触抵抗の増大化によって、円滑な移動変
位を得ることができず、さらに所望の調整流量が得られ
なくなるという問題を招くおそれもあった。 【００１６】また、上述した問題を解消するために、オ
リフィスの上、下流側での流体圧力差を大きくなるよう
に形成すると、可変容量形ポンプとしての本来の目的で
ある低消費タイプの動力舵取装置用等として用いて効果
を発揮させるという特徴が得られなくなるもので、これ
らの問題をも解決し得る何らかの対策を講じることが必
要とされている。 【００１７】さらに、上述した従来構造によれば、ポン
プボディ内で移動変位されるカムリングが、適宜の位置
で摺動しなくなった場合や、適宜の位置で引っ掛かって
固着したりした場合、ポンプの回転数を増大させると、
ポンプ吐出流量は、このポンプ回転数に比例して増大し
てしまうものであった｛図１１の（ｂ）参照｝。 【００１８】そして、このような状態となると、大流量
がパワーシリンダ側に流れるため、舵取ハンドルが軽く
なったりすることがあり、このような問題をも解決し得
る何らかの対策を講じることが望まれる。 【００１９】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、ポンプ吐出流量を、ポンプ回転数の変化に
対応して変化させるようにカムリングを移動変位可能に
構成し、かつこのカムリングを、ポンプ吐出側での流量
変化に応じて適切かつ確実に移動変位させ、ポンプ回転
数に応じた所望の吐出流量を得ることが可能で、しかも
簡易型構造で、加工、組立性に優れ、動作上での信頼性
も高く、コスト的にも安価で、また小型、コンパクト化
も可能となる可変容量形ポンプを得ることを目的として
いる。 【００２０】 【課題を解決するための手段】このような要請に応える
ために本発明に係る可変容量形ポンプは、ベーンを有し
ポンプボディ内に回転自在に配設されたロータと、この
ロータ外周部との間にポンプ室を形成するように嵌装さ
れ前記ポンプボディ内で移動変位可能に配置されたカム
リングと、このカムリングをロータ外周部との間でのポ
ンプ室のポンプ容量が最大となるように付勢する付勢手
段とを備え、前記カムリングの外周部で前記ポンプボデ
ィの内面との間の環状隙間空間の所定個所にシール手段
を介在させることにより、前記カムリングの移動方向の
一方であって前記付勢手段により付勢される方向の一側
部に第１の流体圧室を形成するとともに他側部に第２の
流体圧室を形成し、前記第１、第２の流体圧室を切換え
バルブに接続してなり、前記切換えバルブは、バルブ孔
に移動自在に嵌挿されたスプールが圧縮コイルばねによ
って一端側へ付勢される構造であって、前記バルブ孔に
おける前記一端側の油室を形成する孔壁面に、ポンプ吐
出側通路の途中に設けられたメータリングオリフィスの
上流側から延びる流体圧導入用の第１の通路が開口し、
バルブ孔における他端側の油室を形成する孔壁面に、前
記メータリングオリフィスの下流側から延びる流体圧導
入用の第２の通路が開口し、かつこれらの開口の間に位
置するバルブ孔の中央部に、ポンプ吸込側通路と連通す
る低圧側通路と、前記第１の流体圧室と連通する導圧通
路とが開口し、この導圧通路の開口を前記第１の通路の
開口と前記低圧側通路の開口との間に位置付け、前記ス
プールの軸方向の移動により前記導圧通路が前記低圧側
通路に連通する第１の切換え状態と、前記導圧通路が前
記第１の通路に前記一端側の油室を介して連通する第２
の切換え状態とを切換え可能に構成したものである。 【００２１】 【００２２】 【００２３】 【００２４】 【作用】本発明によれば、ポンプボディ内でロータに対
し偏心した状態で嵌装されているカムリング外周部の両
側に形成した第１および第２の流体圧室に、ポンプ吐出
側の流量の大小に応じて作動される切換えバルブを接続
しているから、それぞれの室の流体圧を所定の圧力差を
もつように制御することができる。そして、カムリング
は、上述したように制御された第１、第２の流体圧室間
の流体圧力差によって所定の方向に移動変位し、その結
果としてロータとの間に形成されるポンプ室のポンプ容
量を変化させ、ポンプ吐出側の流体流量を可変制御する
ことができる。また、切換えバルブは、両端部に流体圧
が直接導入されるから、圧力差によってスプールを移動
させるに当たって、単純な構造とすることができる。 【００２５】 【００２６】 【００２７】 【実施例】図１ないし図５は本発明に係る可変容量形ポ
ンプの一実施例を示し、これらの図において、本実施例
では、動力舵取装置の油圧発生源となるベーンタイプの
オイルポンプである場合を説明する。 【００２８】全体を符号１０で示すベーンタイプの可変
容量形ポンプは、図１および図２から明らかなように、
ポンプボディを構成するフロントボディ１１およびリア
ボディ１２を備えている。このフロントボディ１１は全
体が略カップ状を呈し、その内部にポンプ構成要素１３
を収納配置する収納空間１４が形成されるとともに、こ
の収納空間１４の開口端を閉塞するようにしてリアボデ
ィ１２が組合わせられて一体化されている。なお、この
フロントボディ１１には、前記ポンプ構成要素１３の回
転子であるロータ１５を外部から回転駆動するためのド
ライブシャフト１６が貫通した状態で、軸受１６ａ，１
６ｂ，１６ｃ（１６ｂはリアボディ１２側、１６ｃは後
述するプレッシャプレート２０側に配設される）によっ
て回転自在に支持されている。 【００２９】１７はベーン１５ａを有するロータ１５の
外周部に嵌装して配置されるカムリングで、このカムリ
ング１７の内側カム面１７ａとロータ１５との間にポン
プ室１８が形成されている。このカムリング１７は、後
述するように、ポンプ室１８のポンプ容量（容積）を可
変するように収納空間１４内で空間内壁部分に嵌合状態
で設けたアダプタリング１９内で移動変位可能に配置さ
れている。なお、このアダプタリング１９は、ボディ１
１の収納空間１４内でカムリング１７を移動変位可能に
保持するためのものである。 【００３０】２０はプレッシャプレートで、このプレッ
シャプレート２０は、上述したロータ１５、カムリング
１７およびアダプタリング１９によって構成されている
ポンプカートリッジのフロントボディ１１側に圧接して
積層配置されている。また、このポンプカートリッジの
反対側面には前記リアボディ１２の端面がサイドプレー
トとして圧接され、ボディ１１，１２同士の一体的な組
立てによって所要の組立状態とされる。そして、これら
の部材によって、前記ポンプ構成要素１３が構成されて
いる。 【００３１】ここで、これらのプレッシャプレート２０
とこれにカムリング１７を介して積層されるサイドプレ
ートとなるリアボディ１２とは、位置決めピンとしても
機能する後述するシールピン２１や適宜の回り止め手段
（図示せず）によって、回転方向で位置決めされた状態
で一体的に組付け固定されている。 【００３２】２３は前記フロントボディ１１の収納空間
１４内でその底部側に形成されるポンプ吐出側圧力室
で、プレッシャプレート２０にポンプ吐出側圧力を作用
させるようになっている。２４はこのポンプ吐出側圧力
室２３にポンプ室１８からの圧油を導くプレッシャプレ
ート２０に穿設されているポンプ吐出側通路である。 【００３３】２５はポンプ吸込側通路で、この吸込側通
路２５は、リアボディ１２の一部に設けられた吸込ポー
ト２６（詳細な図示を省略する）からのポンプ吸込側流
体を前記ポンプ室１８に導くようにリアボディ１２内に
形成されている。そして、この吸込側通路２５はリアボ
ディ１２の端面に開口するポンプ吸込用開口２５ａを経
てポンプ室１８に接続されている。 【００３４】２８はポンプ吐出側通路で、この吐出側通
路２８は、上述したポンプ室１８からポンプ吐出側通路
２４、ポンプ吐出側圧力室２３、この圧力室２３からフ
ロントボディ１１の上方に延びた通路孔２３ａを介して
接続されている。この吐出側通路２８の途中にはメータ
リングオリフィス２９が介在されるとともに外方端側に
ポンプ吐出側流体圧を図示しないパワーステアリング装
置（図中ＰＳで示す）等の油圧機器に給送するための吐
出ポートが設けられている。 【００３５】３０は上述したカムリング１７をポンプボ
ディ１１（アダプタリング１９）内でロータ１５に対し
て移動変位させるための切換えバルブで、この切換えバ
ルブ３０は、フロントボディ１１における収納空間１４
の上方に略直交して穿設したバルブ孔３０ａ内で前記ポ
ンプ吐出側通路２８のメータリングオリフィス２９の
上、下流側での流体圧力差およびばね３１の付勢力で摺
動動作するリリーフ弁付きのスプール３２を備えてい
る。このスプール３２は、前記バルブ孔３０ａに移動自
在に嵌挿されて前記ばね３１によってバルブ孔３０ａの
一端側へ付勢されている。 【００３６】図３、図５中２９ａ，２９ｂはメータリン
グオリフィス２９の上、下流側の流体圧をバルブ孔３０
ａ内に導入する第１、第２の通路である。第１の通路２
９ａは、前記バルブ孔３０ａの前記一端側の油室３２ａ
を形成する孔壁面に開口し、第２の通路２９ａは、バル
ブ孔３０ａの他端側の油室３２ｂを形成する孔壁面に開
口している。さらに、このバルブ孔３０ａにおいて中央
部分には、前記ポンプ吐出側通路２８からの流体圧を導
く高圧側通路２８ｂと、前記ポンプ吸込側通路２５の一
部から分岐されて流体圧をタンク側に導く低圧側通路２
５ｂが、それぞれ開口して形成され、スプール３２の移
動に伴なって選択的に開閉制御され、後述する第１、第
２の流体圧室の流体圧を制御するようになっている。 【００３７】すなわち、このような切換バルブ３０にお
いて、スプール３２の一端側の油室（図１、図３の左方
室）３２ａには、前記ポンプ吐出側の圧力室２３、ポン
プ吐出側通路２８および第１の通路２９ａを介してメー
タリングオリフィス２９の上流側の流体圧が導かれてい
る。なお、図中３３はバルブ孔３０ａ内でスプール３２
の左方への移動位置を第１の通路２９ａの開口端を閉塞
しない位置で係止するロッド３３ａを有するバルブ孔３
０ａの閉塞用プラグである。 【００３８】また、スプール３２の他端側の油室（図
１、図３の右方室）３２ｂには、ばね３１が配設される
とともにメータリングオリフィス２９下流側の流体圧が
前記吐出ポート２８ａに至る通路２８途中から前記第２
の通路２９ｂを介して導かれている。 【００３９】さらに、バルブ孔３０ａの略中央部でスプ
ール３２の移動方向に並んだ位置には、前記カムリング
１７の外周部でボディ１１側のアダプタリング１９との
間に形成される第１および第２の流体圧室３４，３５
に、ボディ１１、アダプタリング１９を経て形成されて
いる導圧通路３６，３７（アダプタリング１９の通路孔
３６ａ，３７ａを含む）が開口して形成されている。な
お、図１、図４における図中３４ａは第１の流体圧室３
４を、アダプタリング１９の内壁面とカムリング１７と
の間に形成するための凹溝部である。 【００４０】そして、これらの導圧通路３６，３７が、
スプール３２の動きによって、図１および図３と図２お
よび図４とから明らかなように、前記ポンプ吐出側通路
２８に第１の通路２９ａまたは２８ｂを介して、または
ポンプ吸込用開口２５ａ側に通路２５ｂを介して、選択
的に接続されるようになっている。 【００４１】一方、図１、図４中４０は押圧部材で、こ
の押圧部材４０はコイルばね４１および筒状の押えプラ
グ４２とからなり、ポンプボディ１１，１２内で移動変
位可能に配置されたカムリング１７を、ロータ１５の外
周部とに形成されるポンプ室１８のポンプ容量が最大と
なるように付勢する。 【００４２】なお、上述したベーンタイプの可変容量形
ポンプ１０において、上述した以外の構成は従来から周
知の通りであり、その詳細な説明は省略する。 【００４３】上述した構成による可変容量形ポンプ１０
は、ロータ１５外周部との間にポンプ室１８を形成する
ように偏心した状態で嵌装されかつポンプボディ１１，
１２内で移動変位可能に配置されるとともにポンプ室１
８のポンプ容量が最大となるように付勢されているカム
リング１７を備えている。このカムリング１７の外周部
でポンプボディ１１，１２との間の環状隙間空間の所定
個所にシール手段としてのシールピン２１，４７を介在
させることにより、ポンプボディ１１，１２内でカムリ
ング１７を移動変位させるための第１および第２の流体
圧室３４，３５をカムリング１７の移動方向の両側に形
成するとともに、ポンプ室１８からの圧油の吐出流量の
大小に応じて作動される切換えバルブ３０を前記第１お
よび第２の流体圧室３４，３５に接続したものである。 【００４４】ここで、上述したカムリング１７とアダプ
タリング１９との間の環状隙間空間を分割するために本
実施例では、図１ないし図５から明らかなように、環状
隙間空間をカムリング１７の移動方向の両側、ここでは
左、右に分割するように上、下に位置付けられて配置さ
れている前述した位置決めピンとしても機能する第１の
シールピン２１とカムリング１７の摺接面に凹設した溝
部内に弾性部材を介して組み込まれている第２のシール
ピン４７を設けている。 【００４５】そして、図１中左側（カムリング１７の移
動方向の一側）の空間を第１の流体圧室３４とし、この
室３４を前記流体通路３６ａ，３６を介して切換バルブ
３０の一端側の油室３２ａまたはポンプ吸込側の流体圧
が導入されている環状溝部分（スプール３２の一端側の
油室３２ａ寄りの環状溝）に接続可能に構成されてい
る。詳述すると、この切換えバルブ３０は、図３および
図４に示すように、前記導圧通路３６におけるバルブ孔
３０ａ側の開口が前記第１の通路２９ａの開口と前記低
圧側通路２５ｂの開口との間に位置付けられ、前記スプ
ール３２の軸方向の移動により前記導圧通路３６が前記
低圧側通路２５ｂに連通する第１の切換え状態（図３参
照）と、前記導圧通路３６が前記第１の通路２９ａに前
記一端側の油室３２ａを介して連通する第２の切換え状
態（図４参照）とを切換え可能に構成されている。した
がって、この第１の流体圧室３４の流体圧は、ポンプ吐
出側の流体圧またはポンプ吸込側の流体圧に制御され
る。 【００４６】また、図１中右側（カムリング１７の移動
方向の他側）の空間を第２の流体圧室３５とし、この室
３５を前記流体通路３７ａ，３７を介して切換えバルブ
３０の中央部分でスプール３２の動きに伴なってポンプ
吐出側の流体圧が導入される環状溝部分（スプール３２
の他端側の油室３２ｂ寄りの環状溝）またはポンプ吸込
側の流体圧が導入されている環状溝部分（スプール３２
の一端側の油室３２ａ寄りの環状溝）に接続されてい
る。したがって、この第２の流体圧室３５の流体圧は、
ポンプ吸込側の流体圧またはポンプ吐出側の流体圧に制
御される。 【００４７】さらに、上述した筒状を呈する押圧部材４
０は、図１、図４から明らかなように、コイルばね４１
によってカムリング１７を、図１中左方に常時押圧する
ように構成されている。なお、この押圧部材４０として
は、カムリング１７を押圧し、常時はポンプ室１８のポ
ンプ容量が最大となるように押圧可能なものであれば、
如何なる形状を呈するものであってもよい。 【００４８】以上の構成によれば、ポンプ１０の始動時
には、カムリング１７は図１から明らかなようにボディ
１１の収納空間１４内の一側にロータ１５との間のポン
プ室１８のポンプ容量が最大となるように押圧部材４０
のコイルばね４１により付勢された状態にある。このと
き、切換バルブ３０は、図１から明らかなように、第１
の流体圧室３４をポンプ吸込側に、第２の流体圧室３５
をポンプ吐出側に通路２８ｂを介して接続する状態にあ
る。 【００４９】そして、ポンプ回転数が徐々に増大して駆
動されると、このポンプ回転数に比例して得られるポン
プ吐出側でオリフィス２９上、下流側の流体圧による差
圧によって、切換バルブ３０のスプール３２を切換え作
動させ、これによりカムリング１７両側の第１の流体圧
室３４がポンプ吐出側に、第２の流体圧室３５がポンプ
吸込側に接続される。そして、第１の流体圧室３４がポ
ンプ吐出側の流体圧に、第２の流体圧室３５がポンプ吸
込側の流体圧に制御されると、ロータ１５に対して偏心
しているカムリング１７が、コイルばね４１の付勢力に
抗してポンプ室１８のポンプ容量が減少する方向（図
１、図４参照）に移動変位する。 【００５０】すなわち、ポンプ吐出側の流体流量の大小
に応じた切換バルブ３０のスプール３２による切換え作
動によって、第１の流体圧室３４に対しポンプ吐出側
が、これに相対向して位置付けられている第２の流体圧
室３５に対しポンプ吸込側が適宜接続され、これにより
各室３４，３５の流体圧はそれぞれの流体圧に制御され
る。そして、カムリング１７は、切換えバルブ３０の作
動状態によって適宜移動変位され、結果としてポンプ容
量が変化されるポンプ室１８から吐出される流量制御が
所要の状態で行なえ、動力舵取装置ＰＳに至る所定流量
の給送が可能となる。 【００５１】特に、上述した構成によれば、ポンプ回転
数に伴なって増減するポンプ吐出量により、メータリン
グオリフィス２９の上、下流側で生じる差圧で切換えバ
ルブ３０を切換え制御し、これによってカムリング１７
をコイルばね４１の付勢力に抗して、またはこの付勢力
に応じて、移動変位させることができる。その結果、ポ
ンプ室１８のポンプ容量を可変制御し、ポンプからの吐
出量を、たとえば図６に示すようにポンプ回転数に合わ
せてバランスさせ、所望の特性を得られるように制御す
ることができる。 【００５２】なお、図６の（ａ）に示した特性曲線は、
ポンプ回転数に対するポンプ吐出流量の特性の一例を示
している。また、同図の（ｂ）はポンプ回転数に対して
のカムリング１７の偏心状態を示し、さらに同図の
（ｃ）はカムリング１７の偏心状態に対してのポンプ固
有の吐出量（ロータ一回転当たりの吐出量）を示す。 【００５３】そして、上述したような本発明による構成
では、ポンプボディ１１，１２内でロータ１５に対し偏
心して嵌装されているカムリング１７外周部の両側に形
成した第１および第２の流体圧室３４，３５に、ポンプ
吐出側の流量の大小に応じて作動される切換えバルブ３
０により、所定の圧力差をもつ流体圧力をそれぞれの室
３４，３５に導入することができる。そして、これらの
室３４，３５間での流体圧力差によって、カムリング１
７は、所定の方向に移動変位され、その結果としてロー
タ１５との間に形成されるポンプ室１８のポンプ容量を
変化させ、ポンプ吐出側での流体流量を、所要の状態に
可変制御することができる。 【００５４】特に、本発明によれば、上述した流量制御
を行なうカムリング１７のシールピン２１を中心とした
揺動による移動変位を、オリフィス２９の上、下流側の
流体圧の差圧によって切換え作動されるカムリング駆動
制御用の切換えバルブ３０を用い、この切換えバルブ３
０によってカムリング１７の左、右両側に形成される流
体圧室３４，３５の流体圧を所要の状態に制御すること
によって得ている。 【００５５】したがって、このような本発明によれば、
ポンプ吐出側通路途中に設けたオリフィス２９の上、下
流側の流体圧の差圧で直接カムリング１７を移動変位さ
せる場合に比べて、切換えバルブ３０によりカムリング
１７を移動させるに十分な流体圧力差を得ることができ
るもので、所要のカムリング１７の移動変位を得て、ポ
ンプ吐出流量の制御を所要の状態で行なえる。 【００５６】たとえばポンプ吐出圧が高圧となってボデ
ィ１１，１２が歪変形したり、流体中にゴミ等が混入
し、カムリング１７の動きを妨げるような位置に介在し
たりしても、このカムリング１７を移動させる力を、ポ
ンプ吐出圧に対し十分に小さなポンプ吸込圧との対比に
よって得ることが可能で、カムリング１７を強い力で軽
快に移動変位させることが可能となる。このようになる
と、所定の流量を安定して得られる。また、オリフィス
２９の上、下流側の流体圧の差圧も小さくてよいので、
消費動力を節約できるという利点もある。 【００５７】このような構成によれば、従来一般的であ
った容量形ポンプに比べてエネルギ損失の低減と油温上
昇の低減とを図れる可変容量形ポンプ１０を、きわめて
簡単に、しかもポンプ自体の大型化を招くことなく得る
ことが可能で、また加工性、組立性に優れ、量産性の面
でも優れている。ここで、本実施例では、カムリング１
７を、ロータ１５に偏心させた状態で移動変位可能に構
成しており、その内周壁は真円形状で形成できるもの
で、加工性の面で優れているという利点がある。 【００５８】また、上述した実施例では、ロータ１５に
出入り自在に保持されているベーン１５ａとカムリング
１７の内周面との間での摺動抵抗を可能な限り低減し、
これによりロータ１５の駆動馬力を可能な限り小さくす
るように構成している。すなわち、上述した構成におい
て、ロータ１５およびカムリング１７の側面部に接して
配設されるプレッシャプレート２０、リアボディ１２に
よる側壁部上でロータ１５のベーン収納用スリット溝１
５ｂの基端部に対応する部分に、図１および図２から明
らかなように、カムリング１７内でロータ１５外周部に
形成されるポンプ室１８におけるポンプ吸込側、ポンプ
吐出側にそれぞれ対応して円弧状溝部５０，５１を形成
し、かつこれら各円弧状溝部５０，５１に、それぞれが
対応しているポンプ吸込側、ポンプ吐出側の流体圧を導
入させるように構成している。 【００５９】なお、図中５２はポンプ吸込側流体を通路
２５から円弧状溝部５０に導く通路、５３はポンプ吐出
側圧力室２３を円弧状溝部５１に導く通路である。 【００６０】このような構成を採用すると、カムリング
１７内で回転するロータ１５に出入り自在に保持される
ベーン１５ａにおいて、その先端部がカムリング１７内
周面に沿って摺動しているときに、このベーン１５ａ先
端部が、ポンプ室１８のポンプ吐出側領域（図１中で下
側部分）、ポンプ吸込側領域（図１中で上側部分）のい
ずれかにあるときに、それぞれの基端部に、各ベーン１
５ａ先端部が臨んでいるポンプ室１８内の圧力に合わせ
た略同一圧力を導いて作用させることにより、各ベーン
１５ａの先端部のカムリング１７内周面への摺動抵抗を
軽減し、摺動摩擦や摩耗をなくし、駆動馬力を軽減する
ことが可能となる。 【００６１】また、上述した構造による可変容量形ポン
プ１０では、ポンプ室１８のポンプ容量をカムリング１
７の揺動動作によって変化させていることから、吸込ポ
ートと吐出ポートとを一対しか設けることができず、圧
力非平衡を生じて回転軸１６に過大な荷重がかかること
になる。 【００６２】すなわち、この可変容量形ポンプ１０にお
いては、ロータ１５に対しカムリング１７が偏心して位
置し、一つのポンプ室１８で圧油を吸込み、吐出してい
ることから、ポンプ駆動時に油圧が作用すると、ポンプ
カートリッジ部において、ポンプ吸込側領域｛図７の
（ｂ）でＡ部参照｝とポンプ吐出側領域｛図７の（ｂ）
でＢ部参照｝とでの圧力差によって、回転軸１６に片寄
った方向への作用力が働く。そして、このような作用力
が働くと、回転軸１６を支持しているブッシュ状の軸受
１６ｃ，１６ｂには、その反作用力として、片寄った力
が働き、その合成力は、回転軸１６を中心として片側に
への合成力として作用し、軸受の耐久性が損なわれるこ
とになる。 【００６３】このようなポンプ吸込側と吐出側での油圧
の大小による変位した作用力で生じる不具合、すなわち
軸受等への負荷の増大化を防ぐために、本実施例では、
回転軸１６の外方端に設けられ回転駆動源と接続される
プーリテンション方向を、ポンプ吸込側と吐出側での圧
力差による変位力を配慮し、ポンプ吐出側から吸込側に
向かう方向（図中矢印で示す）に設定している。このよ
うにすると、軸受等に加わる負荷を可能な限り軽減で
き、耐久性等の点で有利である。 【００６４】図８および図９は本発明に係る可変容量形
ポンプの別の実施例を示し、これらの図において、この
実施例では、図８から明らかな通り、ロータ１５に対し
てのカムリング１７の偏心量を調整し得る調整ねじ５７
を、カムリング１７を付勢する押圧部材４０に対向させ
た位置でポンプボディ（フロントボディ１１）に螺合し
て設け、その進退動作によってカムリング１７をコイル
ばね４１の付勢力に抗して変位させ、その偏心量を調整
し得るように構成している。なお、５８はロックナット
で、またそれ以外の構成は、前述した図１等で説明した
通りである。 【００６５】このような構成によれば、ロータ１５に対
してのカムリング１７の偏心量を機械的に調整できるこ
とから、ポンプボディ１１，１２（アダプタリング１
９）、カムリング１７、ロータ１５によるポンプカート
リッジ部、さらにはコイルばね４１を有する押圧部材４
０等の加工、組立精度をラフとしても、調整ねじ５７の
螺合調整を行なうだけで所要の組立状態を得ることが可
能で、ポンプ１０での所要の吐出流量−回転数特性（Ｑ
−Ｎ特性）を得ることができる。 【００６６】すなわち、上述した偏心量調整ねじ５７を
調整することにより、各部品、特にアダプタリング１９
やカムリング１７等の偏心加工部品を精度よく加工する
ことなしに、Ｑ−Ｎ特性の必要とする折れ点を得ること
ができ、安定したポンプ吐出特性が得られるもので、各
部品の量産化と低コスト化が図れるものである。 【００６７】たとえば上述した調整ねじ５７を微調整す
ることにより、図９において実線、一点鎖線、二点鎖線
で示した特性から明らかなように、ポンプ回転数Ｎに対
しての吐出流量Ｑの特性を、任意に設定でき、実用上で
の利点が大きい。たとえばＱ１の流量を得るための折れ
点での回転数ω１を、任意に調整変更可能とすることが
できる。 【００６８】図１０および図１１は本発明に係る可変容
量形ポンプにフェールセーフ用の流量制御弁を設ける例
を示す図である。この実施例では、ポンプボディ１１内
に回転自在に配設されたロータ１５と、その外周部との
間にポンプ室１８を形成するように嵌装されかつポンプ
ボディ１１内で移動変位可能に配置されたカムリング１
７を備えている。そして、ポンプ室１８からのポンプ吐
出側通路２８の途中に、その調整流量をポンプ室１８か
ら吐出される最大調整流量よりも若干高く設定したフェ
ールセーフ用の流量制御弁６０を設けている 【００６９】ここで、図中６１はボディ１１に設けられ
たバルブ孔、６２はその内部で摺動自在に保持されるス
プール、６３はこのスプール６２を付勢するばねで、前
記ポンプ吐出側通路２８から分岐した通路６４がスプー
ル６２に一端側に導かれ、かつ中央にはタンクＴ側への
還流通路６５が開口して設けられ、通路６４での流量が
一定量以上になると、これをタンク側（ポンプ吸込側）
に還流させるように構成されている。 【００７０】このような流量制御弁６０をフェールセー
フ用として用いると、たとえばポンプボディ１１内で移
動変位可能なカムリング１７が、圧油中に含まれるゴミ
等が滞留したりすることによりボディ１１側に固着した
りする等の引っ掛かりを生じても、ポンプ吐出側の流体
流量Ｑは、ポンプ室１８から吐出される最大調整流量Ｑ
１よりも若干高めの調整流量Ｑ２に設定されているフェ
ールセーフ用の流量制御弁６０の働きによって、その調
整流量Ｑ２以下に維持することができ、ポンプの吐出流
量の必要以上の増大化に伴なう動作上での信頼性低下を
防止し得るものである。 【００７１】これは、図１１の（ｂ）に示すように、カ
ムリング１７が引っ掛かり等で移動変位されなくなる
と、従来図中ｘに示す特性からｙに示すように吐出流量
が増大するおそれがあったが、この流量制御弁６０を設
けることにより、図１１の（ａ）において実線で示すよ
うに、ｘからｚに移行する特性を得ることが可能となる
ことから、明らかである。 【００７２】また、このような構成では、カムリング１
７が正常に作動している限りにおいては、この流量制御
弁６０は働かず、ポンプ吐出流量が、吸込側に還流する
といったエネルギロスは生ぜず、しかも必要時において
は適切かつ確実に作動して、ポンプ吐出流量特性を所要
の状態に維持できるものである。したがって、カムリン
グ１７が移動変位されず、大流量がポンプから吐出さ
れ、動力舵取装置ＰＳ等で高速時にハンドルが急に軽く
なるといった問題は生じるおそれはない。 【００７３】ここで、このような流量制御弁６０をフェ
ールセーフ用として設けるポンプ構造としては、前述し
た図１等の実施例構造には限定されず、従来から周知の
可変容量形ポンプに適用してもよい。 【００７４】なお、本発明は上述した実施例構造に限定
されず、各部の形状、構造等を、適宜変形、変更するこ
とは自由である。たとえば上述した実施例では、カムリ
ング１７を移動変位可能に保持する環状隙間空間を、ア
ダプタリング１９との間に形成した場合を示したが、本
発明はこれに限定されず、ポンプボディ１１内にカムリ
ング１７を移動変位可能に保持させるように構成しても
よい。 【００７５】さらに、上述した構成によるベーンタイプ
の可変容量形ポンプ１０としては、上述した実施例構造
に限定されないことは勿論、上述した実施例で説明した
パワーステアリング装置以外にも、各種の機器、装置に
適用してもよい。 【００７６】 【発明の効果】以上説明したように本発明に係る可変容
量形ポンプによれば、ベーンを有しポンプボディ内に回
転自在に配設されたロータと、このロータ外周部との間
にポンプ室を形成するように嵌装され前記ポンプボディ
内で移動変位可能に配置されたカムリングと、このカム
リングをロータ外周部との間でのポンプ室のポンプ容量
が最大となるように付勢する付勢手段とを備え、前記カ
ムリングの外周部で前記ポンプボディの内面との間の環
状隙間空間の所定個所にシール手段を介在させることに
より、前記カムリングの移動方向の一方であって前記付
勢手段により付勢される方向の一側部に第１の流体圧室
を形成するとともに他側部に第２の流体圧室を形成し、
前記第１、第２の流体圧室を切換えバルブに接続してな
り、前記切換えバルブは、バルブ孔に移動自在に嵌挿さ
れたスプールが圧縮コイルばねによって一端側へ付勢さ
れる構造であって、前記バルブ孔における前記一端側の
油室を形成する孔壁面に、ポンプ吐出側通路の途中に設
けられたメータリングオリフィスの上流側から延びる流
体圧導入用の第１の通路が開口し、バルブ孔における他
端側の油室を形成する孔壁面に、前記メータリングオリ
フィスの下流側から延びる流体圧導入用の第２の通路が
開口し、かつこれらの開口の間に位置するバルブ孔の中
央部に、ポンプ吸込側通路と連通する低圧側通路と、前
記第１の流体圧室と連通する導圧通路とが開口し、この
導圧通路の開口を前記第１の通路の開口と前記低圧側通
路の開口との間に位置付け、前記スプールの軸方向の移
動により前記導圧通路が前記低圧側通路に連通する第１
の切換え状態と、前記導圧通路が前記第１の通路に前記
一端側の油室を介して連通する第２の切換え状態とを切
換え可能に構成したため、簡単な構成にもかかわらず、
以下に述べる優れた効果を奏する。 【００７７】本発明によれば、メータリングオリフィス
の上流側と下流側との差圧がばねによる押圧力より小さ
いときは、スプールが前記一端側に保持されるために切
換えバルブが第１の切換え状態になり、前記差圧が前記
押圧力より大きくなることによって、スプールが前記押
圧力に抗して他端側へ移動し、切換えバルブが第２の切
換え状態になる。第１の切換え状態では、第１の流体圧
室が導圧通路と低圧側通路とを介してポンプ吸込側通路
に連通されるから、このときの第１の流体圧室内の圧力
は、メータリングオリフィスの上流側および下流側の圧
力より低くなる。一方、第２の切換え状態では、第１の
流体圧室が導圧通路、一端側の油室および第１の通路を
介してポンプ吐出側通路のメータリングオリフィスより
上流側に連通されるから、このときの第１の流体圧室内
の圧力は、メータリングオリフィスの上流側と略等しく
なる。 【００７８】したがって、ポンプ室のポンプ容量が最大
になる場合、すなわちカムリングが第１の流体圧室側に
位置している状態のときには、第１の流体圧室内の圧力
をいわゆるタンク圧まで低下させることができ、ポンプ
容量が低下する方向へカムリングが移動するときには、
第１の流体圧室内の圧力をメータリングオリフィスの上
流側の圧力と略等しくなるように上昇させることができ
る。この結果、回転上昇時に第１の流体圧室内の圧力
は、切換えバルブによってタンク圧からメータリングオ
リフィスの上流側の圧力に瞬間的に上昇するようになる
から、メータリングオリフィスの上、下流側の差圧分に
相当する圧力でカムリングが移動する従来のものに較べ
て、カムリングをポンプ容量が低減する方向へ確実に移
動させることができる。切換えバルブは、両端部の油室
を形成するバルブ孔の孔壁面に第１および第２の通路が
開口し、これらの開口から導入された流体圧がスプール
の両端面に作用してスプールが移動するものであるか
ら、構造が単純になって小型に形成できるようになると
ともに、簡単に製造することができるようになる。した
がって、この切換えバルブを用いることによって、可変
容量形ポンプの小型化とコストダウンとを図ることがで
きる。 【００７９】

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明に係る可変容量形ポンプの一実施例を
示し、ポンプの要部構造を示す概略横断面図である。 【図２】 図１の要部構造を説明するために断面して示
す要部縦断面図である。 【図３】 図１の切換えバルブ部分を断面した要部断面
図である。 【図４】 図１からのポンプ駆動時の状態を説明するた
めの概略断面図である。 【図５】 図３に対応するポンプ駆動時の状態を示す要
部断面図である。 【図６】 本発明の可変容量形ポンプにおいて、（ａ）
はポンプ回転数に対しての吐出流量特性を、（ｂ）はポ
ンプ回転数に対するカムリングの偏心量を、（ｃ）は偏
心量と固有吐出量を示す特性図である。 【図７】 本発明に係る可変容量形ポンプにおいて、流
体圧が片寄ることによる不具合をプーリテンションで解
消する場合を説明するもので、（ａ）は概略図、（ｂ）
は要部構成図である。 【図８】 本発明の別の実施例を示す要部拡大横断面図
である。 【図９】 図８による作用効果を説明する特性図であ
る。 【図１０】 フェールセーフ用の流量制御弁を設けた例
を示す概略断面図である。 【図１１】 図１０の作用効果を説明するためのもの
で、（ａ）はその特性図、（ｂ）は従来例の特性図であ
る。 【符号の説明】 １０…ベーンタイプの可変容量形ポンプ、１１…フロン
トボディ、１２…リアボディ、１３…ポンプ構成要素、
１４…収納空間、１５…ロータ、１５ａ…ベーン、１５
ｂ…スリット溝、１６…ドライブシャフト（回転軸）、
１７…カムリング、１７ａ…カム面、１８…ポンプ室、
１９…アダプタリング、２０…プレッシャプレート、２
１…シールピン、２３…ポンプ吐出側圧力室、２３ａ…
ポンプ吐出側通路、２４…ポンプ吐出側通路、２５…ポ
ンプ吸込側通路、２５ｂ…低圧側通路、２６…吸込ポー
ト、２８…ポンプ吐出側通路、２８ｂ…高圧側通路、２
９…メータリングオリフィス、２９ａ…第１の通路、２
９ｂ…第２の通路、３０…切換えバルブ、３１…ばね、
３２…スプール、３４…第１の流体圧室、３５…第２の
流体圧室、３６…導圧通路、３７…導圧通路、４０…押
圧部材、４１…コイルばね、４７…第２のシールピン、
５０…円弧状溝部、５１…円弧状溝部、５２…通路、５
３…通路、５７…調整ねじ、６０…フェールセーフ用流
量制御弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 西独国特許出願公開3322549（ＤＥ, Ａ１) 米国特許2823614（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 15/04 311 F04C 2/344 331

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ベーンを有しポンプボディ内に回転自在
   に配設されたロータと、このロータ外周部との間にポン
   プ室を形成するように嵌装され前記ポンプボディ内で移
   動変位可能に配置されたカムリングと、このカムリング
   をロータ外周部との間でのポンプ室のポンプ容量が最大
   となるように付勢する付勢手段とを備え、前記カムリン
   グの外周部で前記ポンプボディの内面との間の環状隙間
   空間の所定個所にシール手段を介在させることにより、
   前記カムリングの移動方向の一方であって前記付勢手段
   により付勢される方向の一側部に第１の流体圧室（３
   ４）を形成するとともに他側部に第２の流体圧室（３
   ５）を形成し、前記第１、第２の流体圧室を切換えバル
   ブ（３０）に接続してなり、前記切換えバルブは、バル
   ブ孔（３０ａ）に移動自在に嵌挿されたスプール（３
   ２）が圧縮コイルばねによって一端側へ付勢される構造
   であって、前記バルブ孔（３０ａ）における前記一端側
   の油室（３２ａ）を形成する孔壁面に、ポンプ吐出側通
   路の途中に設けられたメータリングオリフィス（２９）
   の上流側から延びる流体圧導入用の第１の通路（２９
   ａ）が開口し、バルブ孔（３０ａ）における他端側の油
   室（３２ｂ）を形成する孔壁面に、前記メータリングオ
   リフィスの下流側から延びる流体圧導入用の第２の通路
   （２９ｂ）が開口し、かつこれらの開口の間に位置する
   バルブ孔の中央部に、ポンプ吸込側通路（２５）と連通
   する低圧側通路（２５ｂ）と、前記第１の流体圧室（３
   ４）と連通する導圧通路（３６）とが開口し、この導圧
   通路（３６）の開口を前記第１の通路（２９ａ）の開口
   と前記低圧側通路（２５ｂ）の開口との間に位置付け、
   前記スプール（３２）の軸方向の移動により前記導圧通
   路（３６）が前記低圧側通路（２５ｂ）に連通する第１
   の切換え状態と、前記導圧通路（３６）が前記第１の通
   路（２９ａ）に前記一端側の油室（３２ａ）を介して連
   通する第２の切換え状態とを切換え可能に構成したこと
   を特徴とする可変容量形ポンプ。