JP3573242B2

JP3573242B2 - ベーンポンプ

Info

Publication number: JP3573242B2
Application number: JP07515697A
Authority: JP
Inventors: 明大杉
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2017-03-27
Also published as: JPH10266978A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オイルを供給するベーンポンプに関し、特に余剰油の還流制御をするベーンポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車両のパワーステアリングに用いられるベーンポンプは、低回転域においてもステアリングの流体機器に十分な流量が供給される必要がある。
【０００３】
しかるにベーンポンプは、その回転数が増大するに比例して吐出量は増すので、低回転域で十分な吐出量を確保すると、高回転域では不必要に大きな流量が流体機器に供給されることになり、無駄に消費馬力が増大する。
【０００４】
そこで高回転域における余剰油をタンク側へ還流させる例（特公昭６３−２７５５６号公報）が提案されている。
同例は、ベーンポンプのロータの軸対称位置に設けられた一対のポンプ室の一方をメインポンプ室として常時吐出油が流体機器に供給されるべく供給流路に接続され、他方のサブポンプ室は連通路により前記供給流路に連通するが、同連通路に流路切換弁が設けられ、同流路切換弁から分岐したタンク側通路にも切り換え連通する。
【０００５】
低回転域においては、流路切換弁は連通路を開きメインポンプ室とサブポンプ室の双方からの圧力流体が供給流路に供給されて十分な流量が流体機器に供給され、ロータの回転数が所定値を越える高回転域に入ると、流路切換弁が作動してサブポンプ室の吐出油は余剰油としてタンク側へ還流して、消費馬力の低減を図っている。
【０００６】
また余剰油をタンク側に還流するのではなく、同じサブポンプ室に対応する入力ポートに還流する例（特公昭６３−２７５５６号公報）もある。
すなわちサブポンプ室からの吐出油を必要に応じて切換弁を作動して同じサブポンプ室に余剰油として還流することで、消費馬力を低減している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前者の例の場合、ロータの回転数が所定値を越えた後は、サブポンプ室の吐出油はタンク側に還流して消費馬力は低減できるが、メインポンプ室では吸入圧力の増加は期待できないままロータの回転数が増すことで、キャビテーションを誘発し易い状態となっており、ポンプ効率も低下する。
【０００８】
後者の例においても、流体機器に圧力流体を供給するメインポンプ室の吸入効率については、前者の例と同じであり、キャビテーションの発生限界が低い。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、消費馬力を低減するとともに、吸入効率の改善によりキャビテーションの発生限界を高め、さらにポンプ効率を向上させたベーンポンプを供する点にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、ベーンポンプのカムリングとロータとの間に形成される複数のポンプ室を常に吐出油の供給を行うメインポンプ室とその他のサブポンプ室とに分け、サブポンプ室の吐出ポートに通じる吐出油路の途中に制御手段により駆動される切換制御弁を介装し、前記切換制御弁から分岐延出した還流油路が前記メインポンプ室の常時オイルパンに連通する吸入ポートに対してロータ回転方向の上流側位置で直接連通開口して余剰油を還流させることができるベーンポンプとした。
【００１１】
制御手段により必要に応じて切換制御弁を駆動して、余剰油をメインポンプ室の入力ポートに還流して消費馬力の低減を図ることができる。
余剰油として吐出した圧力流体がメインポンプ室の吸入ポートに還流されるので、吸入効率を向上させることができ、キャビテーションの発生限界を高めるとともに、ポンプ効率の向上を図ることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のベーンポンプにおいて、前記制御手段が、ロータの回転数に基づき切換制御弁を制御し、ロータの回転数が所定回転数以下である場合に前記切換制御弁を供給側に設定し、所定回転数を越えた場合に還流油路側に切り換え余剰油を還流させるものである。
【００１３】
ロータが低回転域にあるときは、切換制御弁を供給側に設定するので、メインポンプ室からの吐出油とサブポンプ室からの吐出油の双方が流体機器に供給されので、十分な流量が確保される。
【００１４】
またロータが所定回転数を越えた高い回転域においては、流体機器に吐出油を供給するメインポンプ室の吸入ポートにサブポンプ室からの吐出油が余剰油として還流されてくるので、吸入効率が向上し、キャビテーションの発生限界を高めることができるとともに、ポンプ効率の向上も図ることができる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載のベーンポンプにおいて、前記複数の吐出油路を互いに連通せずに独立吐出油路としてポンプボディ本体に形成するとともに、前記還流油路もポンプボディ本体に形成したものである。余剰油の還流する通路長を短くし流路抵抗を小さくできるとともに、部品点数を少なくし、構造を簡素化することができる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項３記載のベーンポンプにおいて、前記独立吐出油路が、ポンプボディ本体に連結開口を有するものである。
ポンプボディ本体の下流側で各独立吐出油路をそれぞれ別の流体機器に導き、利用することも、また連結集合して使用することも可能で、適用の自由度が大きい。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項１記載のベーンポンプにおいて前記制御手段が、車両の運転状態に基づき前記切換制御弁を無段階に駆動制御するものである。車両において油圧制御される流体機器に本ベーンポンプを適用し、車両の運転状態に基づき切換制御弁を制御することで、該油圧システムにおいて消費馬力を低減しキャビテーションの発生限界を高めることができる。
なお切換制御弁の無段階駆動制御は、当然オンオフ制御も可能とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図１５に図示し説明する。本実施の形態のベーンポンプ１は、パワーステアリングのミッションに圧油を供給するものであり、その正面図を図１に示す。
【００１９】
ベーンポンプ１は、ポンプボディ本体であるポンプハウジング２の正面開口をカバー１０が覆っており、裏面にリアプレート１５が添設される。
カバー１０を外した正面図を図２に示し、カバー１０自体の正面図を図３に、ポンプハウジング２自体の正面図を図４および図５に示す。
【００２０】
図４および図５に示すようにポンプハウジング２の前部の正面は、円穴３の開口が形成され、同円開口の周囲がカバー１０との合わせ面２ａとなって合わせ面２ａの５か所にボルトネジ孔２ｂが設けられている。
【００２１】
円穴３の内周面の対向する所定箇所が円弧状に切欠かれて連通油路４ａ，４ｂが形成されている。
一方の連通油路４ａに一端部が連通して円穴３の内周面に沿って円弧状に還流油路５が形成され、同還流油路５は他端部から後方へ延出している（図４の格子状ハッチング部、図１３，図１４参照）。
【００２２】
また円穴３の底面の中心部は駆動軸３５が貫通する円筒部７が形成され、円筒部７の周囲の環状凹部を円筒部７から直径方向に延びた仕切壁２ｃにより２つの圧力室８ａ，８ｂに仕切っており、各圧力室８ａ，８ｂの底壁にそれぞれ吐出油路９ａ，９ｂが穿設されている。
【００２３】
図１３および図１４を参照して吐出油路９ａはポンプハウジング２を後方へ貫通して連結開口を形成しているが、他方の吐出油路９ｂは、ポンプハウジング２に埋設された切換制御弁５０に通じている。
切換制御弁５０は、ポンプハウジング２に穿設された弁孔５１にスプール５２が摺動自在に嵌装され、スプリング５３を介装してプラグ５４で閉止している。
【００２４】
弁孔５１はスプール５２により２つの流体室５５，５６を画成しており、一方の流体室５５には外部圧力が入力され、スプリング５３に抗してスプール５２が摺動して流体室５６の位置を変えることができる。
【００２５】
流体室５６の移動範囲内で最もスプリング５３寄りに前記還流油路５が開口し、中央に前記吐出油路９ｂが開口しており、流体室５５寄りにはポンプハウジング２の後面に連結開口を形成している下流側吐出油路９ｃの上流側が開口している。
【００２６】
したがって外部圧力の入力のない図１３に示す状態では還流油路５を閉じ流体室５６を介して吐出油路９ｂ，９ｃが連通され、外部圧力の入力があると図１４に示すように流体室５６が移動して下流側吐出油路９ｃを閉じ流体室５６を介して吐出油路９ｂと還流油路５とが連通される。
【００２７】
以上のようなポンプハウジング２の正面開口を覆うカバー１０は、裏面にポンプハウジング２の合わせ面２ａに対応して合わせ面を周縁部に有し、同周縁部にボルトネジ孔２ｂに対応してボルト孔１０ｂが穿設されている（図３参照）。
【００２８】
カバー１０の中心には駆動軸３５を軸支する円孔１１が穿設され、同円孔１１より右方に偏心した位置に円形の吸入口１２が正面に開口して形成され、同吸入口１２の底部から円弧状に分岐して裏面に沿って吸入油路１３ａ，１３ｂが延び、その端部がポンプハウジング２の一対の連通油路４ａ，４ｂに対応する位置に吸入ポート１４ａ，１４ｂを形成してカバー１０の裏面に開口している（図３の点模様部参照）。
【００２９】
ポンプハウジング２の円穴３には、サイドプレート２０，カムリング４０が順次嵌装され、カムリング４０の内周カム面４１内にロータ３０が配設され、円筒部７に貫通した駆動軸３５がロータ３０に嵌着して一体に回転する。
【００３０】
ロータ３０は図８に示すように中心に駆動軸３５が嵌着される円孔３１が穿設され、その周囲に放射状に複数のベーン溝３２が形成され、各ベーン溝３２の中心側底部はベーン背圧室３３を構成しており、ベーン溝３２にはベーン３４が出没自在に嵌装される。
【００３１】
サイドプレート２０は、図６に示すように円板状をなし、中央に円筒部７に嵌合する円孔２１が穿設され、その周囲にロータ３０のベーン溝３２の底部のベーン背圧室３３に圧油を導入する貫通孔２２と凹部２３が形成され、さらに貫通孔２２と凹部２３の周囲に吸入ポート２４ａ，２４ｂが軸対称位置に、吐出ポート２５ａ，２５ｂが軸対称位置にそれぞれ形成されている。
吸入ポート２４ａ，２４ｂは、外周面まで切欠かれた凹部であり、吐出ポート２５ａ，２５ｂは円弧状の貫通孔である。
【００３２】
一方カムリング４０は、図７に示すように略楕円状をした内周カム面４１にロータ３０が回転自在に嵌合し、ロータ３０のベーン溝３２に嵌装されたベーン３４の先端が内周カム面４１に当接してポンプ室を構成する。
【００３３】
カムリング４０の前面に一対の吸入凹部４２，４２が対称に形成されるとともに、各吸入凹部４２，４２の反対の後面に吸入凹部４３，４３が形成されている（図１１参照）。
またカムリング４０の別の角度位置には、一対の吐出連通油路４４，４４が穿設されている。
【００３４】
そしてポンプハウジング２の後面に添設されるリアプレート１５は、図９に示すようにポンプハウジング２の後面に対応した板形状をしており、合わせ面１５ａの周縁に取付孔１５ｂを有し、中心には駆動軸３５が貫通する円孔１６が穿設されるとともに、合わせ面１５ａには円孔１６の周囲に略半円弧状に連結油路１７が溝状に刻設されており、その連結油路１７の端部は円形に後面まで貫通した圧油供給路１８となっている。
【００３５】
以上の部材の組付けは、まずポンプハウジング２の円穴３に、サイドプレート２０とカムリング４０を所定の位置関係で嵌装し、駆動軸３５を嵌着したロータ３０をベーン３４とともにカムリング４０の内周カム面４１内に嵌装し、駆動軸３５を円筒部７に嵌入する。
【００３６】
次いでポンプハウジング２の正面開口にカバー１０を被せ、駆動軸３５の突出した端部を円孔１１に嵌合軸支し、さらにポンプハウジング２の後面にリアプレート１５を当てがい、ボルト４５をボルト孔１０ｂに貫通しボルトネジ孔２ｂまたは取付孔１５ｂに螺合して緊締する。
【００３７】
リアプレート１５の後面からは駆動軸３５が突出しており、この突出した駆動軸３５が、図示されない内燃機関等の駆動源により駆動され、駆動軸３５と一体にロータ３０が回転される。
ロータ３０の回転は、エンジン回転数に対応している。
【００３８】
ロータ３０の回転によりカバー１０の吸入口１２にはオイルタンクからのオイルが吸入され、リアプレート１５の圧油供給路１８からレギュレータバルブに圧油が送られ、レギュレータバルブから圧力調整されてパワーステアリングの流体機器にオイルが供給される。
【００３９】
図１１に示すようにカムリング４０の前後の吸入凹部４２，４３にそれぞれ対応してカバー側吸入ポート１４ａ，１４ｂと奥側吸入ポート２４ａ，２４ｂが位置しており、両両者をそれぞれ連通油路４ａ，４ｂがカムリング４０の外側を迂回して連通している。
そして一方の連通油路４ａに還流油路５が連通している（図４参照）。
【００４０】
図２を参照して内周カム面が略楕円状をしたカムリング４０とその内側に配設される略円形のロータ３０との間には、軸対称位置に三日月状の空隙であるメインポンプ室３６ａとサブポンプ室３６ｂが形成され、両ポンプ室３６ａ，３６ｂは複数のベーン３４によりいくつかの室に仕切られる。
【００４１】
メインポンプ室３６ａには、ロータ３０の回転上流側に吸入ポート１４ａ，２４ａが対向し、下流側に吐出ポート２５ａが対向しており、他方軸対称位置にあるサブポンプ室３６ｂには、上流側に吸入ポート１４ｂ，２４ｂが対向し、下流側に吐出ポート２５ｂが対向している。
【００４２】
メインポンプ室３６ａに対向する吸入ポート１４ａ，２４ａ間を連通する連通油路４ａには還流油路５が連通している。
また吐出ポート２５ａと吐出ポート２５ｂは、仕切壁２ｃで仕切られ互いに独立した圧力室８ａ，８ｂにそれぞれ連通している。
【００４３】
本ベーンポンプ１は、以上のような構造をしており、ベーンポンプ１の周辺の油圧回路の概略を図１５に示す。
オイルはオイルパン６０からベーンポンプ１の吸入口１２に供給され、切換制御弁５０は外部パイロット圧作動手段６１により駆動され、同外部パイロット圧作動手段６１はエンジン回転数に基づき制御する制御装置により制御される。
【００４４】
制御装置は、エンジン回転数が所定回転数以下であるときは、図１３および図１５に示すように切換制御弁５０が流体室５６を介して吐出油路９ｂ，９ｃを連通している状態とするが、エンジン回転数が所定回転数を越えると外部パイロット圧作動手段６１を作動して切換制御弁５０のスプール５２を移動し図１４に示すように流体室５６を介して吐出油路９ｂと還流油路５が連通状態となるように制御する。
【００４５】
図１５を参照してロータ３０が回転すると、メインポンプ室３６ａ，サブポンプ室３６ｂのベーン３４で仕切られた吸入側室は容積が拡大して吸入ポート１４ａ，２４ａ，１４ｂ，２４ｂからオイルを吸入し、吐出側室の容積の縮小で吐出ポート２５ａ，２５ｂにオイルを吐出する。
【００４６】
いまエンジン回転数が所定回転数以下の低回転域にあるときは、メインポンプ室３６ａから吐出ポート２５ａに吐出された吐出油は、圧力室８ａ，吐出油路９ａよりストレートに圧油供給路１８に流れる。
【００４７】
一方サブポンプ室３６ｂから吐出ポート２５ｂに吐出された吐出油は、圧力室８ｂ，吐出油路９ｂから切換制御弁５０の流体室５６を介して吐出油路９ｃに流れ、連結油路１７より圧油供給路１８に流れてメインポンプ室３６ａからの吐出油と合流し、パワーステアリングの所要ミッションに供給される。
【００４８】
したがってエンジン回転数が低回転域にあるときは、メインポンプ室３６ａとサブポンプ室３６ｂの双方から吐出した吐出油が合流して所定の流体機器に供給されるので、十分な流量を供給することができる。
【００４９】
そしてエンジン回転数が所定回転数を越えて高回転域に入ると、切換制御弁５０が駆動され、メインポンプ室３６ａから吐出された吐出油は従前同様吐出油路９ａ，圧油供給路１８から流体機器に供給されるが、サブポンプ室３６ｂから吐出ポート２５ｂに吐出された吐出油は吐出油路９ｂから切換制御弁５０の流体室５６を介して還流油路５に入り、連通油路４ａを通って吸入ポート１４ａ，２４ａよりメインポンプ室３６ａに還流する。
【００５０】
すなわち高回転域では、サブポンプ室３６ｂからの吐出油は余剰油として還流され、メインポンプ室３６ａからの吐出油のみが流体機器に供給されることになるので、消費馬力を低減することができる。
【００５１】
そして還流される余剰油は、流体機器への供給を行っているメインポンプ室３６ａの吸入ポート１４ａ，２４ａに還流されるので、吸入ポート１４ａ，２４ａの吸入圧を増して吸入効率を向上させることができ、キャビテーションの発生限界を高めるとともに、ポンプ効率の向上を図ることができる。
【００５２】
なお切換制御弁５０は、スプール５２の移動を制御することによりサブポンプ室３６ｂからの吐出油について供給流量と還流流量との割合を無段階に調整することができ、エンジン回転数が所定回転数を越えて上昇するときに、徐々に供給流量を減らし還流流量を増加させていくことができる。
【００５３】
本ベーンポンプ１は、ポンプボディ本体であるポンプハウジング２に吐出油路９ａと吐出油路９ｂ，９ｃとを互いに独立に形成し、切換制御弁５０を埋設してポンプハウジング２に還流油路５も形成しているので、余剰油の還流する通路が短く流路抵抗を小さくできるとともに、小型軽量化でき、部品点数が少なく構造が簡素化されている。
【００５４】
吐出油路９ａと吐出油路９ｂ，９ｃは、互いに独立したままポンプハウジング２内に形成されて連結開口をそれぞれ後面に設けているので、本実施の形態のようにリアプレート１５を添設して、リヤプレート１５内で吐出油路を連結して吐出油を合流させて流体機器に供給することもできれば、各連結開口それぞれを別の流体機器に接続するようにして使用することも可能で、使用態様を自由に設定することが容易にできる。
【００５５】
以上の実施の形態では、本ベーンポンプ１をパワーステアリングに適用した場合の例を示したが、パワーステアリングに限らず、例えば無段階変速機の変速を本ベーンポンプによる油圧制御で行う等、種々の流体機器に適用でき、その場合にエンジン回転数に限らずその他の車両の運転状態に基づき切換制御弁を駆動制御することができる。
切換制御弁も無段階に制御することもできれば、オンオフ制御にすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るベーンポンプの正面図である。
【図２】同ベーンポンプのカバーを外した状態を示す正面図である。
【図３】カバーの正面図である。
【図４】ポンプハウジングの還流油路を示す正面図である。
【図５】ポンプハウジングの吐出油路を示す正面図である。
【図６】サイドプレートの正面図である。
【図７】カムリングの正面図である。
【図８】ロータの正面図である。
【図９】リアプレートの裏面図である。
【図１０】ベーンポンプの組付け状態を示す一部省略した正面図である。
【図１１】図１０におけるＸＩ−ＸＩ線に沿って截断した断面図である。
【図１２】図１０におけるＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿って截断した断面図である。
【図１３】図１０におけるＸＩＩＩ −ＸＩＩＩ線に沿って截断した断面図である。
【図１４】別の状態の同断面図である。
【図１５】本ベーンポンプの油圧回路の概略図である。
【符号の説明】
１…ベーンポンプ、２…ポンプハウジング、３…円穴、４ａ，４ｂ…連通油路、５…還流油路、７…円筒部、８ａ，８ｂ…圧力室、９ａ，９ｂ，９ｃ…吐出油路、
１０…カバー、１１…円孔、１２…吸入口、１３ａ，１３ｂ…吸入油路、１４ａ，１４ｂ…吸入ポート、
１５…リアプレート、１６…円孔、１７…連結油路、１８…圧油供給路、
２０…サイドプレート、２１…円孔、２２…貫通孔、２３…凹部、２４ａ，２４ｂ…吸入ポート、２５ａ，２５ｂ…吐出ポート、
３０…ロータ、３１…円孔、３２…ベーン溝、３３…ベーン背圧室、３４…ベーン、３５…駆動軸、３６ａ…メインポンプ室、３６ｂ…サブポンプ室、
４０…カムリング、４１…カム面、４２，４３…吸入凹部、４４…吐出連通油路、４５…ボルト、
５０…切換制御弁、５１…弁孔、５２…スプール、５３…スプリング、５４…プラグ、５５，５６…流体室、
６０…オイルパン、６１…外部パイロット圧作動手段。

Claims

ベーンポンプのカムリングとロータとの間に形成される複数のポンプ室を常に吐出油の供給を行うメインポンプ室とその他のサブポンプ室とに分け、
サブポンプ室の吐出ポートに通じる吐出油路の途中に制御手段により駆動される切換制御弁を介装し、
前記切換制御弁から分岐延出した還流油路が前記メインポンプ室の常時オイルパンに連通する吸入ポートに対してロータ回転方向の上流側位置で直接連通開口して余剰油を還流させることができることを特徴とするベーンポンプ。
前記制御手段は、ロータの回転数が所定回転数以下である場合に前記切換制御弁を供給側に設定し、所定回転数を越えた場合に還流油路側に切り換え余剰油を還流させることを特徴とする請求項１記載のベーンポンプ。
前記複数の吐出油路を互いに連通せずに独立吐出油路としてポンプボディ本体に形成するとともに、前記還流油路もポンプボディ本体に形成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のベーンポンプ。
前記独立吐出油路は、ポンプボディ本体に連結開口を有することを特徴とする請求項３記載のベーンポンプ。
前記制御手段は、車両の運転状態に基づき前記切換制御弁を無段階に駆動制御することを特徴とする請求項１記載のベーンポンプ。