JP3631264B2 - Variable displacement pump - Google Patents

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JP3631264B2
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忠晃 藤井
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Description

【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動力舵取装置のような圧力流体利用機器に用いられる可変容量形ベーンポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
動力舵取装置用ポンプとして従来一般には、自動車用エンジンで直接回転駆動される容量形のベーンポンプが用いられていた。しかし、このような容量形ポンプは、駆動源であるエンジン回転数に対応して吐出流量が増減されるため、停車中や低速走行時に大きな操舵補助力を生じさせ、高速走行時には操舵補助力を小さくするという動力舵取装置とは相反する特性となっている。
【0003】
したがって、このようなポンプとしては、回転数が小さい低速走行時にあって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が用いられ、かつ回転数が大きくなったときの吐出流量を一定量以下に制御するための流量制御弁が必須となる。このため、このようなポンプでは、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で、全体の大型化やコスト高も避けられない。
【0004】
また、流量制御弁を用いると、ポンプの吐出流量の一部または殆どをタンク側に還流させることになるので、駆動馬力が大きくなり、エネルギ損失が多く、さらに油温が上昇するという問題もある。
【0005】
このような容量形での不具合を解決するものとして、吐出流量を回転数の増加に伴って段階的に減少させ得る可変容量形ベーンポンプが、たとえば特開昭53−130505号公報、特開昭56−143383号公報、特開昭58−93978号公報、実公昭63−14078号公報等によって種々提案されている。
【0006】
このような可変容量形のポンプでは、容量形のような流量制御弁が不要で、また無駄な駆動馬力の増大化を防ぎ、エネルギ効率の面でも優れ、さらにタンク側への戻り流量もないことから油温上昇という問題も低減でき、しかもポンプ内部での漏れ、容積効率低下等の問題をも防止できる。
【0007】
このような可変容量形ポンプとして、たとえば特開昭56−143383号公報には、カムリングをポンプケーシ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ケーシ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となる流体圧室を形成し、それぞれの室に吐出通路途中に設けたオリフィス前後の圧力を導き、その差圧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、ポンプ室の容積を変化させて適正な吐出流量制御を行なうように構成したものが開示されている。
【0008】
しかし、このようなポンプでは、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上、下流側の圧力差で移動変位させているだけであり、ポンプ各部の構成部品や流体通路等が多く、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。
【0009】
このような従来の問題点を解決できるものとして、本出願人は、特願平4−358801号を先に提案している。
これを簡単に説明すると、この可変容量形ベーンポンプは、ロータ外周部との間にポンプ室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内で移動変位可能に配置されるとともにポンプ室容量が最大となるように付勢されるカムリングを備えている。また、このカムリング外周部でポンプボディ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、ポンプボディ内でカムリングを移動変位させるための第1および第2の流体圧室を形成するとともに、ポンプ室からの圧力流体の吐出流量に応じて作動されることによって第1、第2の流体圧室への供給流体圧を制御する切換えバルブを設けている。
【0010】
さらに、このような可変容量形ポンプにおいて、ロータおよびカムリングの側面部に接して配設される側壁部上でロータのベーン収納用スリット溝の基端部に対応する部分に、カムリング内でロータ外周部に形成されるポンプ室におけるポンプ吸込側、ポンプ吐出側にそれぞれ対応する円弧状溝部を形成し、かつこれら各円弧状溝部に、それぞれが対応するポンプ吸込側、ポンプ吐出側の流体圧を導入させるようにしている。
【0011】
そして、このような構成によれば、ポンプボディ内でロータに対し偏心しているカムリング外周部の両側に形成した第1、第2の流体圧室に、ポンプ吐出側の流量に応じて作動される切換えバルブから所定の圧力差をもつ流体圧力をそれぞれの室に導入することにより、カムリングが所定の方向に揺動変位し、その結果としてロータとの間に形成されるポンプ室内容積が変化し、ポンプ吐出側の流体流量が可変制御される。
【0012】
また、カムリング内で回転するロータに出入り自在に保持されるベーンにおいて、その先端部がカムリング内周面に沿って摺動しているときに、このベーン先端部が、ポンプ室のポンプ吐出側領域、ポンプ吸込側領域のいずれかにあるときに、それぞれの基端部に、各ベーン先端部が臨んでいるポンプ室内の圧力に合わせた略同一圧力が作用していることにより、各ベーンの先端部のカムリング内周面への摺動抵抗が軽減され、摺動摩擦や摩耗がなくなり、従来一般的であった全てのベーン基端部に高圧なポンプ吐出側圧力を作用させている場合に比べ、駆動馬力を軽減することが可能となる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような構造による可変容量形ポンプによれば、ポンプ室のポンプ吸込側領域に相当する部分を通過するベーンの基端部には低圧であるポンプ吸込側圧力を、ポンプ吐出側領域に相当する部分でのベーンには高圧であるポンプ吐出側圧力を作用させているため、ベーン先端部のカムリング内周面への摺動抵抗を減らし、駆動馬力は低く抑えることができる。
【0014】
しかし、その一方において、このような構造のポンプでは、低温時の始動性に難がある。
すなわち、低温時には作動油の粘性が高いために、ロータの回転に伴なう遠心力だけではベーンが飛び出さないため、ポンプ吐出側の圧力は上がらない。そして、ロータのベーンにおいてポンプ吸込側に対応するものは、ポンプ吸込側圧力が作用し続けることから、ベーンはなかなか飛び出さず、ベーンの飛び出し性つまり低温始動性が悪く、結果としてポンプ吐出側の圧力が得られず、エンジンの低温時の始動性の面で問題となる。
【0015】
このような問題は、たとえば自動車の動力舵取装置用のポンプに用いた場合に、厳冬期にハンドルが重いという問題につながるもので、このような問題を解決し得る何らかの対策を講じることが望まれている。
【0016】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ポンプの駆動馬力を必要最小限とし、油温上昇等を低減する一方、低温時の始動性を向上させることができる可変容量形ポンプを得ることを目的としている。
【0017】
【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、ポンプボディ内に回転自在に配設されたベーンを有するロータと、このロータ外周に嵌装されてポンプ室を形成するとともにポンプボディとの間の外周部にポンプ吐出側の流量に応じて流体圧が導かれる第1、第2の流体圧室が形成されかつポンプボディ内で揺動変位可能なカムリングと、このカムリングの側面部に接して配設される側壁部におけるロータのベーン収納用スリット溝の基端部に対応する部分であってポンプ室の吸込側領域、吐出側領域にそれぞれ対応して形成されかつポンプ吸込側、吐出側の流体圧が導入されるポンプ吸込側およびポンプ吐出側の円弧状溝部を備え、ポンプ吐出側円弧状溝部を、その始端部が前記ポンプ室の吸込側領域まで臨むように形成したものである。
【0018】
また、本発明に係る可変容量形ポンプは、ポンプ室の吸込側領域まで臨むように形成したポンプ吐出側円弧状溝部を、オリフィス部を介してポンプ吐出側に接続させるようにしている。
【0019】
さらに、本発明に係る可変容量形ポンプは、ポンプ吐出側円弧状溝部を、ポンプ吸込側領域の終端側1/3程度の範囲を含めたポンプ吐出側領域にわたって形成している。
【0020】
【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て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に応じて所定の圧力差をもつ流体圧力を導入し、カムリングを所定の方向に揺動変位させ、これによりロータとの間に形成されるポンプ室内容積を変化させ、ポンプ吐出側の流体流量を可変制御することが可能となる。
【0021】
特に、本発明によれば、ポンプ吸込側領域にあるベーンにおいて、吐出側に近い部分のベーン基端部に高圧なポンプ吐出側圧力を作用させていることから、低温始動時において作動油の粘性が高くても、ベーンを飛び出させ、ポンプの吸込、吐出動作を行なわせることが可能で、低温時の始動性を向上させることができる。
勿論、それ以外のポンプ吸込側領域、吐出側領域にあるベーンでは、それぞれの先端部が臨んでいるポンプ室内の圧力に合わせた略同一の圧力が作用しており、各ベーンの先端部のカムリング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。
【0022】
【実施例】
図1ないし図4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。
【0023】
まず、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3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,16b,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。
【0024】
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内側カム面17aを有しこの内側カム面17aとロータ15との間にポンプ室18を形成するカムリングで、このカムリング17は、後述するように、ポンプ室18の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られたアダプタリング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11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。
【0025】
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るプレッシャプレートで、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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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内に形成されたポンプ吸込側通路で、この通路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。
【0029】
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を介して接続されたポンプ吐出側通路で、この通路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。
【0030】
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配置され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、ボディ11に穿設されているバルブ孔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前、後の圧力差およびばね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。
【0031】
なお、図4中29a,29bはオリフィス29前、後の圧力をバルブ孔30a内に導入する通路である。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25b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の流体圧室に流体圧を導入するようになっている。
【0032】
すなわち、このような切換バルブ30において、スプール32の一方室(図1、図4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および通路29aを介してメータリングオリフィス29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30aの閉塞用プラグである。
【0033】
また、スプール32の他方室(図1、図4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途中から前記通路29bを介して導かれている。
【0034】
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19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中34aは第1の流体圧室34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。
【0035】
そして、これらの通路36,37が、スプール32の動きによって、図1および図4から明らかなように、前記ポンプ吐出側通路28に通路29bまたは28bを介して、またはポンプ吸込用開口25b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。
【0036】
一方、図1中40はポンプボディ11,12ない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が最大容積となるように付勢する押圧部材で、コイルばね41および筒状の押えプラグ42とから構成されている。
【0037】
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。
【0038】
そして、上述した構成による可変容量形ポンプ10において、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18容積が最大となるように付勢されているカムリング17の外周部には、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って、ポンプボディ11,12内でカムリング17を揺動変位させるための第1および第2の流体圧室34,35が形成され、かつポンプ室18からの圧油の吐出流量に応じて作動されて第1、第2の流体圧室34,35への供給流体圧を制御する切換えバルブ30が設けられている。
【0039】
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、図2から明らかなように、環状隙間空間を左、右に分割するように上、下に位置付けられて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。
【0040】
そして、左側の空間を第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の左方室32aまたはポンプ吸込側に接続可能に構成されている。
また、右側の空間を第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またはポンプ吸込側に選択的に接続可能に構成されている。
【0041】
さらに、上述した筒状を呈する押圧部材40は、図1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の内容積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。
【0042】
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の内容積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を介して接続された状態にある。
【0043】
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と第2の流体圧室35に、ポンプ吐出側とポンプ吸込側とが選択的に接続され、これによりロータ15に対して偏心しているカムリング17を、コイルばね41に抗してポンプ室18の内容積が減少する方向(図1参照)に移動変位する。
【0044】
このとき、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による切換え作動で、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、これによってカムリング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、結果として内容積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。
【0045】
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、これによりカムリング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、移動変位させ得るもので、その結果としてポンプ室18の内容積を可変制御し、ポンプからの吐出量を、たとえば図5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できる。
【0046】
なお、図5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15の一回転当たりの吐出量)を示す。
【0047】
上述したような構成によれば、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30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に導入することが可能で、これによりカムリング17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の内容積を変化させ、ポンプ吐出側での流体流量を、所要の状態に可変制御し得るものである。
【0048】
特に、本実施例では、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前、後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、これにより得られる流体圧をカムリング17の左、右に形成される流体圧室34,35に導入することにより得ているものである。
【0049】
したがって、このようなポンプでは、ポンプ吐出側通路途中に設けたオリフィス29前、後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。
【0050】
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得る。これにより、所定の流量を安定して得られ、またオリフィス前、後の差圧も小さくてよく、消費動力を節約できる。
【0051】
また、このような構成では、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、加工性、組立性に優れ、量産性の面で優れている。ここで、本実施例では、カムリング17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。
【0052】
上述したような構成による可変容量形ポンプ10において、本発明によれば、ボディ11内でロータ15の外周に嵌装されてポンプ室18を形成するとともにポンプ吐出側の流量に応じて流体圧が導かれる第1、第2の流体圧室34,35が外周側に形成されているカムリング17の側面部に接して配設される側壁部であるプレッシャプレート20、リアボディ12でのベーン収納用スリット溝15bの基端部に対応する部分であってポンプ室18の吸込側領域18A、吐出側領域18Bにそれぞれ対応して形成されかつポンプ吸込側、吐出側の流体圧が導入されるポンプ吸込側およびポンプ吐出側の円弧状溝部50,51を備え、ポンプ吸込側円弧状溝部50を、ポンプ吸込側領域18Aの吸込開始端寄りに形成するとともに、ポンプ吐出側円弧状溝部51を、その始端部51aがポンプ室の吸込側領域18Aまで臨むように形成したところを特徴としている。
【0053】
ここで、本実施例によれば、ベーン15aの基端部にポンプ吸込側、吐出側の圧力を導入するためにプレッシャプレート20等に設けたポンプ吸込側、ポンプ吐出側の円弧状溝部50,51を互いに隔離して形成するにあたって、ポンプ吸込側の円弧状溝部50を、図2に示したように、ポンプ吸込側領域18Aにおいて吸込開始端から約2/3程度の領域範囲、たとえば60%程度の位置までに形成する。また、ポンプ吐出側円弧状溝部51は、ロータ15の回転中であっても、ポンプ吸込側円弧状溝部50とは連通しないように隔離した角度をもって配置され、ポンプ吸込側領域18Aの終端側1/3程度の領域範囲、たとえば30〜40%程度の角度範囲を含めてポンプ吐出側領域18B全域にわたって形成している。
【0054】
そして、このような構成によれば、ボディ11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に応じて所定の圧力差をもつ流体圧力を導入し、カムリング17を所定の方向に揺動変位させ、これによりロータ15との間に形成されるポンプ室18の内容積を変化させ、ポンプ吐出側の流体流量を可変制御し得るものである。
【0055】
ここで、本発明にあっては、ポンプ吸込側領域18Aにあるベーン15aにおいて、吐出側に近い部分のベーン15aの基端部に、上述したポンプ吐出側円弧状溝部51の始端部51aによって高圧なポンプ吐出側圧力を作用させていることから、低温始動時において作動油の粘性が高くても、ベーン15aをスリット溝15bから飛び出させ、ポンプ10の吸込、吐出動作を行なわせることが可能で、低温時の始動性を向上させることができる。
【0056】
勿論、それ以外のポンプ吸込側領域18A、吐出側領域18Bにあるベーン15aでは、それぞれの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の圧力が作用しており、各ベーン15aの先端部のカムリング内周面17a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であり、従来のような油温上昇等の不具合を一掃することができる。
【0057】
なお、図1ないし図3中において52はポンプ吸込側流体を通路25からポンプ吸込側の円弧状溝部50に導く通路、53はポンプ吐出側圧力室23をポンプ吐出側の円弧状溝部51に導く通路で、この通路53の一部は小径通路によってオリフィス部53aとして形成されている。
このようなオリフィス部53aは、ポンプ吐出側での流体圧力変動の如何にかかわらず、ベーン15aの飛び出し力を所要の状態で確保し、ポンプ動作を円滑に得るためのものである。換言すれば、オリフィス部53aの作用によって、ポンプ吐出側での流体圧変動に影響されず、ベーン15aの飛び出し性を所要の状態で得られるようにしているものである。
【0058】
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り、種々の変形例が考えられよう。
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。
【0059】
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ことも言うまでもない。
【0060】
【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、ポンプボディ内で回転自在なベーン付きのロータと、このロータ外周に嵌装されてポンプ室を形成するとともにポンプボディとの間の外周部にポンプ吐出側の流量に応じて流体圧が導かれる第1、第2の流体圧室が形成されかつポンプボディ内で揺動変位可能なカムリングと、このカムリングの側面部に接して配設される側壁部におけるロータのベーン収納用スリット溝の基端部に対応する部分であってポンプ室の吸込側領域、吐出側領域にそれぞれ対応して形成されかつポンプ吸込側、吐出側の流体圧が導入されるポンプ吸込側およびポンプ吐出側の円弧状溝部を備え、ポンプ吐出側円弧状溝部を、その始端部が前記ポンプ室の吸込側領域まで臨むように形成したので、簡単な構造であるにもかかわらず、以下に列挙する種々優れた効果を奏する。
【0061】
すなわち、本発明によれば、ポンプ吸込側領域にあるベーンにおいて、吐出側に近い部分のベーン基端部に高圧なポンプ吐出側圧力を作用させていることから、低温始動時において作動油の粘性が高くても、ベーンを適切かつ確実に飛び出させ、ポンプの吸込、吐出動作を行なわせることが可能で、これにより低温時の始動性を向上させることができる。
【0062】
しかも、本発明によれば、上述した以外のポンプ吸込側領域、吐出側領域にあるベーンでは、それぞれの先端部が臨んでいるポンプ室内の圧力、つまり吸込側圧力または吐出側圧力に合わせた略同一の圧力が作用しており、ポンプ吸込側領域全域にわたる全てのベーンの基端部には吐出側圧力が作用してはいないため、ベーン先端部のカムリング内周面への摺動抵抗を軽減し、摺動摩擦や摩耗をなくし、バランスがよく、駆動馬力を最小限に抑えることができる。
【0063】
すなわち、本発明によれば、上述した構成によって、ポンプの駆動馬力を必要最小限とし、油温上昇等を低減する一方、低温時の始動性を向上させることができる。
【0064】
また、本発明に係る可変容量形ポンプによれば、ポンプ室の吸込側領域まで臨むように形成したポンプ吐出側円弧状溝部を、オリフィス部を介してポンプ吐出側に接続させるようにしているので、上述した作用効果に加えて、ポンプ吐出側の圧力変動に影響されずにベーンの所要の状態での飛び出しを得て、ポンプの吸込、吐出を行なわせることができる。
【0065】
さらに、本発明によれば、ポンプ吐出側円弧状溝部を、ポンプ吸込側領域の終端側1/3程度の範囲を含めたポンプ吐出側領域にわたって形成することにより、低温時におけるベーンの飛び出し性をよくし、低温始動性を向上させるとともに、通常状態でのポンプ動作中の摺動抵抗を軽減し、駆動馬力の軽減化を図るにあたっての作用効果を発揮させ得るものである。
【0066】
そして、このような本発明によれば、たとえば自動車の動力舵取装置用のポンプとして用いた場合に、厳冬期におけるエンジン始動時に生じていたハンドルが重い等の不具合を解消し得るものである。
【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】本発明の要部構成を説明するための概略説明図である。
【図3】図1の要部構造を断面して示す要部縦断面図である。
【図4】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5】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。
【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、15b‥‥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、18A‥‥ポンプ吸込側領域、18B‥‥ポンプ吐出側領域、19‥‥アダプタリング、20‥‥プレッシャプレート、21‥‥シールピン(カムリング軸支部)、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、29‥‥メータリングオリフィス、29a‥‥通路、29b‥‥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‥‥ポンプ吸込側円弧状溝部、51‥‥ポンプ吐出側円弧状溝部、51a‥‥溝部始端部、52‥‥通路、53‥‥通路、53a‥‥オリフィス部。
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a variable displacement vane pump used in a pressure fluid utilizing device such as a power steering device that reduces the steering force of an automobile.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a displacement type vane pump that is directly driven to rotate by an automobile engine has been used as a power steering device pump. However, such displacement pumps increase or decrease the discharge flow rate in accordance with the engine speed, which is the driving source, so that a large steering assist force is generated when the vehicle is stopped or traveling at low speed, and the steering assist force is generated when traveling at high speed. This is a characteristic that is contrary to that of the power steering device.
[0003]
Therefore, such a pump is used that can secure a discharge flow rate at which a required steering assist force can be obtained even when traveling at a low speed with a low rotation speed, and a constant discharge flow rate when the rotation speed increases. A flow control valve for controlling the amount below the required amount is essential. For this reason, in such a pump, the number of components increases, the structure is complicated, the passage structure is also complicated, and the overall size and cost are inevitable.
[0004]
Further, when a flow rate control valve is used, part or most of the pump discharge flow rate is recirculated to the tank side, so that there is a problem that the driving horsepower increases, energy loss increases, and the oil temperature rises. .
[0005]
In order to solve such problems in the capacity type, variable capacity type vane pumps capable of decreasing the discharge flow rate stepwise as the rotational speed increases are disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 53-130505 and 56. Various proposals have been made, for example, in JP-A-143383, JP-A-58-93978, and JP-A-63-14078.
[0006]
Such a variable displacement pump does not require a flow control valve like the displacement pump, prevents unnecessary driving horsepower from increasing, is excellent in energy efficiency, and has no return flow to the tank side. Therefore, the problem of oil temperature rise can be reduced, and problems such as leakage inside the pump and reduction in volumetric efficiency can be prevented.
[0007]
As such a variable displacement pump, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-143383, a cam ring is configured to be movable in a pump casing, and a pair of members are formed in a gap formed between the cam ring and the pump casing. Fluid pressure chambers that form control chambers are formed, the pressures before and after the orifices provided in the discharge passages are guided to the respective chambers, the differential pressure is applied directly to the cam ring, and the cam ring is appropriately resisted against the biasing force of the spring. An arrangement is disclosed in which the displacement of the pump chamber is changed by moving it so as to perform an appropriate discharge flow rate control.
[0008]
However, in such a pump, the cam ring is held so as to be linearly movable in the pump housing, and this is simply moved and displaced by the pressure difference on the downstream side on the orifice provided directly or indirectly in the discharge passage. There are many components and fluid passages in each part of the pump, and there are problems in terms of workability and assembly, as well as reliability in operation and durability, and poor feasibility.
[0009]
In order to solve such a conventional problem, the present applicant has previously proposed Japanese Patent Application No. 4-358801.
Briefly explaining this, the variable displacement vane pump is fitted in an eccentric state so as to form a pump chamber with the outer periphery of the rotor, and is disposed so as to be movable and displaceable within the pump body. The cam ring is urged to maximize the capacity. In addition, the first and second fluid pressure chambers for moving and displacing the cam ring in the pump body are formed by interposing a sealing means at a predetermined position in the annular gap space between the cam ring and the pump body. In addition, there is provided a switching valve that controls the supply fluid pressure to the first and second fluid pressure chambers by being operated according to the discharge flow rate of the pressure fluid from the pump chamber.
[0010]
Further, in such a variable displacement pump, the outer periphery of the rotor within the cam ring is formed on the side wall portion disposed in contact with the side surface portion of the rotor and the cam ring and on the portion corresponding to the base end portion of the slit groove for storing the vane of the rotor. Arc-shaped groove portions corresponding to the pump suction side and pump discharge side in the pump chamber formed in each section are formed, and fluid pressures on the pump suction side and pump discharge side respectively corresponding to these arc-shaped groove portions are introduced. I try to let them.
[0011]
And according to such a structure, it act | operates according to the flow volume by the side of a pump discharge to the 1st, 2nd fluid pressure chamber formed in the both sides of the cam ring outer peripheral part eccentric with respect to a rotor within a pump body. By introducing a fluid pressure having a predetermined pressure difference from the switching valve into each chamber, the cam ring is oscillated and displaced in a predetermined direction. As a result, the pump chamber volume formed between the rotor and the rotor changes, The fluid flow rate on the pump discharge side is variably controlled.
[0012]
Further, in a vane that is held freely in and out of a rotor that rotates in the cam ring, when the tip of the vane slides along the inner peripheral surface of the cam ring, the vane tip is a pump discharge side region of the pump chamber. The tip of each vane is applied to the base end portion of each of the pump suction side regions by applying substantially the same pressure to the pressure in the pump chamber facing each vane tip portion. The sliding resistance to the cam ring inner peripheral surface is reduced, sliding friction and wear are eliminated, and compared with the case where high pressure pump discharge side pressure is applied to all the vane base end parts that were conventionally common It becomes possible to reduce driving horsepower.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
According to the variable displacement pump having the structure as described above, the pump suction side pressure, which is a low pressure, corresponds to the pump discharge side region at the base end portion of the vane that passes through the portion corresponding to the pump suction side region of the pump chamber. Since the high-pressure pump discharge side pressure is applied to the vane at the portion to be applied, the sliding resistance of the vane tip to the inner peripheral surface of the cam ring can be reduced, and the driving horsepower can be kept low.
[0014]
However, on the other hand, the pump having such a structure is difficult to start at a low temperature.
That is, since the viscosity of the hydraulic oil is high at low temperatures, the vane does not pop out only by the centrifugal force accompanying the rotation of the rotor, and the pressure on the pump discharge side does not increase. And in the rotor vane that corresponds to the pump suction side, the pump suction side pressure continues to act, so the vane does not jump out easily, and the vane popping out property, that is, the low temperature startability is poor, and as a result, the pump discharge side Pressure cannot be obtained, which causes a problem in terms of startability when the engine is cold.
[0015]
Such a problem, for example, when used in a pump for a power steering apparatus of an automobile, leads to a problem that the steering wheel is heavy in the severe winter season, and it is hoped that some measures that can solve such a problem are taken. It is rare.
[0016]
The present invention has been made in view of such circumstances, and a variable displacement pump capable of improving the startability at low temperatures while minimizing the drive horsepower of the pump and reducing the rise in oil temperature and the like. The purpose is to obtain.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to meet such a demand, the variable displacement pump according to the present invention includes a rotor having a vane rotatably disposed in a pump body, and a pump chamber that is fitted on the outer periphery of the rotor to form a pump chamber. First and second fluid pressure chambers in which fluid pressure is guided in accordance with the flow rate on the discharge side of the pump at the outer peripheral portion between the body and the cam ring that can be swung and displaced in the pump body, and side surfaces of the cam ring Is a portion corresponding to the base end of the slit groove for storing the vane of the rotor in the side wall portion disposed in contact with the portion, and is formed corresponding to the suction side region and the discharge side region of the pump chamber, respectively, and the pump suction side The arc-shaped groove on the pump suction side and pump discharge side where the fluid pressure on the discharge side is introduced Equipped with an arc-shaped groove on the pump discharge side, The starting end portion is formed so as to face the suction side region of the pump chamber.
[0018]
In the variable displacement pump according to the present invention, a pump discharge-side arcuate groove formed so as to face the suction side region of the pump chamber is connected to the pump discharge side through an orifice.
[0019]
Furthermore, the variable capacitance type according to the present invention The pump has an arc-shaped groove on the pump discharge side, Pump suction side area End side of It is formed over the pump discharge side region including the range of about 1/3.
[0020]
[Action]
According to the present invention, the first and second fluid pressure chambers formed on both sides of the outer peripheral portion of the cam ring that is eccentrically fitted to the rotor in the pump body have a predetermined pressure according to the flow rate on the pump discharge side. It is possible to introduce a fluid pressure with a difference and swing and displace the cam ring in a predetermined direction, thereby changing the pump chamber volume formed between the rotor and the rotor, and variably controlling the fluid flow rate on the pump discharge side It becomes.
[0021]
In particular, according to the present invention, in the vane in the pump suction side region, since the high pump discharge side pressure is applied to the vane base end near the discharge side, the viscosity of the hydraulic oil at the low temperature start Even if it is high, it is possible to eject the vane and perform the suction and discharge operations of the pump, and the startability at a low temperature can be improved.
Of course, in the vanes in the pump suction side region and the discharge side region other than that, substantially the same pressure is applied according to the pressure in the pump chamber facing the respective tip portions, and the cam ring at the tip portion of each vane It is possible to reduce sliding resistance to the inner peripheral surface, eliminate sliding friction and wear, and reduce driving horsepower.
[0022]
【Example】
1 to 4 show one embodiment of a variable displacement pump according to the present invention. In these drawings, in this embodiment, the case is a vane type oil pump serving as a hydraulic pressure generation source of a power steering apparatus. explain.
[0023]
First, a vane type variable displacement pump, generally indicated by reference numeral 10, includes a front body 11 and a rear body 12 constituting a pump body, as is apparent from FIGS. The front body 11 has a substantially cup shape as a whole, and a storage space 14 for storing and arranging the pump component 13 is formed therein, and the rear body 12 is assembled so as to close the open end of the storage space 14. Combined and integrated. The front body 11 has bearings 16a, 16b, 16c (16b on the rear body 12 side) in a state in which a drive shaft 16 for rotating the rotor 15 which is a rotor of the pump component 13 from the outside passes through. 16c are rotatably supported by a pressure plate 20 (to be described later).
[0024]
Reference numeral 17 denotes a cam ring having an inner cam surface 17a that is fitted and arranged on the outer peripheral portion of the rotor 15 having the vane 15a. The cam ring 17 forms a pump chamber 18 between the inner cam surface 17a and the rotor 15. As will be described later, the pump chamber 18 is disposed so as to be movable and displaceable in an adapter ring 19 provided in a fitted state on the inner wall of the storage space 14 so as to vary the volume of the pump chamber 18.
The adapter ring 19 is for holding the cam ring 17 in the housing space 14 of the body 11 so as to be movable and displaceable.
[0025]
Reference numeral 20 denotes a pressure plate which is arranged in pressure contact with the front body 11 side of the pump cartridge, which is constituted by the rotor 15, the cam ring 17 and the adapter ring 19, and the rear side of the rear body 12 is disposed on the opposite side of the pump cartridge. The end surfaces are pressed as side plates, and a required assembly state is obtained by integrally assembling the bodies 11 and 12. The pump component 13 is constituted by these members.
[0026]
Here, the pressure plate 20 and the rear body 12 serving as a side plate laminated on the pressure plate 20 via a cam ring 17 are provided by a seal pin 21 (to be described later) that also functions as a positioning pin or an appropriate detent means (not shown). These are assembled and fixed integrally in a state of being positioned in the rotation direction.
[0027]
Reference numeral 23 denotes a pump discharge side pressure chamber formed on the bottom side in the storage space 14 of the front body 11 so that the pump discharge side pressure is applied to the pressure plate 20. Reference numeral 24 denotes a pump discharge side passage formed in the pressure plate 20 for guiding the pressure oil from the pump chamber 18 to the pump discharge side pressure chamber 23.
[0028]
25 is a pump suction side passage formed in the rear body 12 so as to guide the pump suction side fluid from a suction port 26 (detailed illustration is omitted) provided in a part of the rear body 12 to the pump chamber 18; The passage 25 is connected to the pump chamber 18 through a pump suction opening 25 a that opens to the end face of the rear body 12.
[0029]
28 is a pump discharge side passage connected from the pump chamber 18 to the pump discharge side passage 24, a pump discharge side pressure chamber 23, and a passage hole 23a extending from the pressure chamber 23 to the upper side of the front body 11. A metering orifice 29 is provided in the middle of the passage 28, and a discharge port for supplying pump discharge side fluid pressure to a hydraulic device such as a power steering device (indicated by PS in the figure) (not shown) on the outer end side. Is provided.
[0030]
A switching valve 30 is disposed substantially orthogonally above the storage space 14 in the front body 11 and is used to move and displace the cam ring 17 with respect to the rotor 15 in the pump body 11 (adapter ring 19). Reference numeral 30 denotes a spool 32 with a relief valve that slides in the valve hole 30 a formed in the body 11 by the pressure difference before and after the metering orifice 29 of the pump discharge side passage 28 and the biasing force of the spring 31. It has.
[0031]
In FIG. 4, 29a and 29b are passages for introducing the pressure before and after the orifice 29 into the valve hole 30a. Further, in the central portion of the valve hole 30a, a high pressure side passage 28b for guiding the fluid pressure from the pump discharge side passage 28 and a part of the pump suction side passage 25 are branched to guide the fluid pressure to the tank side. The low-pressure side passage 25b is formed to open, and is selectively controlled to open and close as the spool 32 moves, so that fluid pressure is introduced into first and second fluid pressure chambers to be described later.
[0032]
That is, in such a switching valve 30, one chamber (the left chamber in FIGS. 1 and 4) 32a of the spool 32 is connected to the pump discharge side pressure chamber 23, the pump discharge side passage 28, and the passage 29a. The fluid pressure upstream of the metering orifice 29 is introduced. In the figure, reference numeral 33 denotes a plug for closing the valve hole 30a having a rod 33a for locking the position of the spool 32 to the left in the valve hole 30a at a position not closing the opening end of the passage 29a.
[0033]
A spring 31 is disposed in the other chamber 32b (the right chamber in FIGS. 1 and 4) of the spool 32, and the fluid pressure downstream of the metering orifice 29 from the middle of the passage 28 leading to the discharge port 28a. It is guided through the passage 29b.
[0034]
Further, the first and second fluids formed between the outer peripheral portion of the cam ring 19 and the adapter ring 19 on the body 11 side at a position aligned in the moving direction of the spool 32 at a substantially central portion of the valve hole 30a. In the pressure chambers 34 and 35, pressure guiding passages 36 and 37 (including passage holes 36a and 37a of the adapter ring 19) formed through the body 11 and the adapter ring 19 are formed. In FIG. 1, reference numeral 34 a denotes a concave groove portion for forming the first fluid pressure chamber 34 between the inner wall surface of the adapter ring 19 and the cam ring 17.
[0035]
These passages 36 and 37 are moved to the pump discharge side passage 28 via the passage 29b or 28b or to the pump suction opening 25b side, as is apparent from FIGS. It is selectively connected via the passage 25b.
[0036]
On the other hand, reference numeral 40 in FIG. 1 denotes a pressing member that urges the cam ring 17 disposed so as to be movable and displaceable without the pump bodies 11 and 12 so that the pump chamber 18 formed at the outer peripheral portion of the rotor 15 has a maximum volume. Thus, the coil spring 41 and the cylindrical presser plug 42 are used.
[0037]
In the vane type variable displacement pump 10 described above, configurations other than those described above are well known in the art and will not be described in detail.
[0038]
In the variable displacement pump 10 having the above-described configuration, it is fitted in an eccentric state so as to form a pump chamber 18 between the outer periphery of the rotor 15 and is arranged to be movable and displaceable in the pump bodies 11 and 12. On the outer periphery of the cam ring 17 that is urged so that the volume of the pump chamber 18 is maximized, seal pins 21 and 47 as seal means are provided at predetermined locations in the annular gap space between the pump bodies 11 and 12. By interposing, the first and second fluid pressure chambers 34 and 35 for swinging and displacing the cam ring 17 in the pump bodies 11 and 12 are formed, and according to the discharge flow rate of the pressure oil from the pump chamber 18. A switching valve 30 is provided that is operated to control the fluid pressure supplied to the first and second fluid pressure chambers 34 and 35.
[0039]
Here, in order to divide the annular gap space between the cam ring 17 and the adapter ring 19, the annular gap space is divided into left and right as is apparent from FIGS. In addition, a first seal pin 21 positioned above and below and functioning also as a positioning pin is provided, and a second seal pin 47 incorporated through an elastic member in a groove formed in the sliding contact surface of the cam ring 17 is provided. Yes.
[0040]
The left space is a first fluid pressure chamber 34, and the chamber 34 is configured to be connectable to the left chamber 32a of the switching valve 30 or the pump suction side via the fluid passages 36a and 36.
The right space is a second fluid pressure chamber 35, and this chamber 35 is connected to the pump discharge side or pump suction side in accordance with the movement of the spool 32 in the central portion of the switching valve 30 via the fluid passages 37 a and 37. It is configured to be selectively connectable to.
[0041]
Further, as is apparent from FIG. 1, the pressing member 40 having a cylindrical shape described above is configured to always press the cam ring 17 leftward in FIG. 1 by a coil spring 41. The pressing member 40 may have any shape as long as it can press the cam ring 17 and always press the cam ring 17 so that the internal volume of the pump chamber 18 is maximized.
[0042]
According to the above configuration, when the pump 10 is started, the cam ring 17 has a maximum internal volume of the pump chamber 18 between the rotor 15 and one side of the housing space 14 of the body 11 as is apparent from FIG. Thus, it is in a state of being biased by the coil spring 41 of the pressing member 40. At this time, as is apparent from FIG. 1, the switching valve 30 is in a state in which the first fluid pressure chamber 34 is connected to the pump suction side and the second fluid pressure chamber 35 is connected to the pump discharge side via the passage 28b. It is in.
[0043]
When the pump rotational speed is gradually increased and driven, the spool 32 of the switching valve 30 is obtained by the differential pressure due to the fluid pressure on the orifice 29 on the downstream side of the pump, which is obtained in proportion to the pump rotational speed. Thus, the pump discharge side and the pump suction side are selectively connected to the first fluid pressure chamber 34 and the second fluid pressure chamber 35 on both sides of the cam ring 17. The eccentric cam ring 17 is moved and displaced in the direction in which the internal volume of the pump chamber 18 decreases against the coil spring 41 (see FIG. 1).
[0044]
At this time, the pump discharge side is positioned opposite to the first fluid pressure chamber 34 by the switching operation by the spool 32 of the switching valve 30 according to the magnitude of the fluid flow rate on the pump discharge side. The pump suction side is appropriately connected to the fluid pressure chamber 35, so that the cam ring 17 is appropriately moved and displaced depending on the operating state of the switching valve 30. It can be performed in a required state, and can be fed at a predetermined flow rate that reaches the power steering device PS.
[0045]
In particular, according to the above-described configuration, the switching valve 30 is switched and controlled by the differential pressure generated at the metering orifice 29 according to the pump discharge amount that increases and decreases with the pump rotation speed, whereby the cam ring 17 is attached to the coil spring 41. As a result, the internal volume of the pump chamber 18 can be variably controlled, and the discharge amount from the pump can be set as shown in FIG. It can be balanced according to the number of rotations of the pump and controlled so as to obtain desired characteristics.
[0046]
In addition, the characteristic curve shown to (a) of FIG. 5 has shown the characteristic of the pump discharge flow volume with respect to pump rotation speed. Further, (b) in the figure shows an eccentric state of the cam ring 17 with respect to the pump rotation speed, and (c) in the same figure shows a pump specific discharge amount (of the rotor 15 with respect to the eccentric state of the cam ring 17). Discharge amount per rotation).
[0047]
According to the above-described configuration, the first and second fluid pressure chambers 34 and 35 formed on both sides of the outer peripheral portion of the cam ring 17 that is eccentrically fitted to the rotor 15 in the pump bodies 11 and 12, Fluid pressure having a predetermined pressure difference can be introduced into each of the chambers 34 and 35 by the switching valve 30 that is operated according to the flow rate on the pump discharge side, so that the cam ring 17 can move in a predetermined direction. As a result, the internal volume of the pump chamber 18 formed between the rotor 15 and the rotor 15 can be changed, and the fluid flow rate on the pump discharge side can be variably controlled to a required state.
[0048]
In particular, in the present embodiment, the switching valve 30 for controlling the cam ring that is operated by switching the displacement of the cam ring 17 that swings around the seal pin 21 around the seal pin 21 by the differential pressure before and after the orifice 29 in the present embodiment. And the fluid pressure obtained thereby is introduced into fluid pressure chambers 34 and 35 formed on the left and right sides of the cam ring 17.
[0049]
Therefore, in such a pump, compared with the case where the cam ring 17 is directly moved and displaced by the differential pressure before and after the orifice 29 provided in the middle of the pump discharge side passage, there is sufficient fluid to move the cam ring 17 by the switching valve 30. The pressure difference can be obtained, and the required displacement of the cam ring 17 can be obtained to control the pump discharge flow rate in a required state.
[0050]
For example, even if the pump discharge pressure becomes high and the bodies 11 and 12 are distorted and deformed, or even if dust or the like is mixed in the fluid and intervenes at a position where the movement of the cam ring 17 is prevented, the cam ring 17 is moved. The force to be generated can be obtained by comparing the pump discharge pressure with a sufficiently small pump suction pressure, and the cam ring 17 can be moved and displaced easily with a strong force. As a result, a predetermined flow rate can be stably obtained, the differential pressure before and after the orifice can be small, and power consumption can be saved.
[0051]
Further, with such a configuration, it is possible to obtain the variable displacement pump 10 that can reduce the energy loss and the oil temperature rise as compared with the displacement pump very easily and without increasing the size of the pump itself. It is possible, and is excellent in workability and assemblability, and in mass production. Here, in this embodiment, the cam ring 17 is configured to be movable and displaceable with the rotor 15 being eccentric, and the inner peripheral wall thereof can be formed in a perfect circle shape, which is excellent in terms of workability. .
[0052]
In the variable displacement pump 10 configured as described above, according to the present invention, the pump chamber 18 is formed by being fitted to the outer periphery of the rotor 15 in the body 11, and the flow rate on the pump discharge side is adjusted. Depending on Pressure plate 20 which is a side wall portion disposed in contact with the side surface portion of cam ring 17 in which first and second fluid pressure chambers 34 and 35 to which fluid pressure is guided are formed on the outer peripheral side, and vanes in rear body 12 The portion corresponding to the base end portion of the housing slit groove 15b is formed corresponding to each of the suction side region 18A and the discharge side region 18B of the pump chamber 18, and the fluid pressure on the pump suction side and the discharge side is introduced. The pump suction side and pump discharge side arcuate grooves 50, 51 are provided, the pump suction side arcuate groove 50 is formed near the suction start end of the pump suction side region 18A, and the pump discharge side arcuate groove 51 is formed. It is characterized in that the start end 51a is formed so as to face the suction side region 18A of the pump chamber.
[0053]
Here, according to the present embodiment, the pump suction side and the pump discharge side arcuate groove 50 provided on the pressure plate 20 or the like to introduce pressure on the pump suction side and discharge side to the base end portion of the vane 15a, In forming the arcs 51 separately from each other, the arcuate groove 50 on the pump suction side is, as shown in FIG. 2, a region range of about 2/3 from the suction start end in the pump suction side region 18A, for example, 60%. Form up to a certain position. The pump discharge-side arcuate groove 51 is disposed at an angle separated from the pump suction-side arcuate groove 50 so as not to communicate with the pump suction-side arcuate groove 50 even when the rotor 15 is rotating. End side of It is formed over the entire pump discharge side region 18B including an area range of about 1/3, for example, an angle range of about 30 to 40%.
[0054]
According to such a configuration, the first and second fluid pressure chambers 34 and 35 formed on both sides of the outer periphery of the cam ring 17 that is eccentrically fitted to the rotor 15 in the body 11 are discharged to the pump. A fluid pressure having a predetermined pressure difference is introduced according to the flow rate on the side, and the cam ring 17 is oscillated and displaced in a predetermined direction, thereby changing the internal volume of the pump chamber 18 formed between the rotor 15 and the cam ring 17. The fluid flow rate on the pump discharge side can be variably controlled.
[0055]
Here, in the present invention, in the vane 15a in the pump suction side region 18A, the base end portion of the vane 15a near the discharge side has a high pressure by the start end portion 51a of the pump discharge side arc-shaped groove portion 51 described above. Since the pump discharge side pressure is applied, it is possible to cause the vane 15a to jump out of the slit groove 15b and perform the suction and discharge operations of the pump 10 even when the viscosity of the hydraulic oil is high at low temperature start. The startability at low temperatures can be improved.
[0056]
Of course, in the other vanes 15a in the pump suction side region 18A and the discharge side region 18B, substantially the same pressure is applied in accordance with the pressure in the pump chamber 18 facing the respective tip portions. It is possible to reduce sliding resistance to the cam ring inner peripheral surface 17a at the tip of 15a, eliminate sliding friction and wear, reduce driving horsepower, and eliminate conventional problems such as oil temperature rise. be able to.
[0057]
1 to FIG. 52 in FIG. Is a passage that leads the pump suction side fluid from the passage 25 to the arcuate groove 50 on the pump suction side, 53 is a passage that leads the pump discharge side pressure chamber 23 to the arcuate groove 51 on the pump discharge side, and a part of this passage 53 is An orifice 53a is formed by a small diameter passage.
Such an orifice portion 53a is provided for ensuring the pop-out force of the vane 15a in a required state regardless of the fluid pressure fluctuation on the pump discharge side, and smoothly obtaining the pump operation. In other words, the effect of the orifice 53a is not affected by the fluid pressure fluctuation on the pump discharge side, and the pop-out property of the vane 15a can be obtained in a required state.
[0058]
Note that the present invention is not limited to the structure of the above-described embodiment, and the shape and structure of each part can be freely modified and changed, and various modifications can be considered.
For example, in the above-described embodiment, the case where the annular gap space for holding the cam ring 17 so as to be movable and displaceable is formed between the adapter ring 19, but the present invention is not limited to this, and the pump body 11 is not limited to this. You may comprise so that the cam ring 17 may be hold | maintained so that movement displacement is possible.
[0059]
Furthermore, the vane-type variable displacement pump 10 having the above-described configuration is not limited to the structure of the above-described embodiment, but is applicable to various devices and apparatuses other than the power steering apparatus described in the above-described embodiment. Needless to say, you can.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the variable displacement pump according to the present invention, a rotor with a vane that is rotatable in the pump body and a pump chamber that is fitted on the outer periphery of the rotor are formed between the pump body and the rotor. The flow rate on the pump discharge side Depending on A cam ring having first and second fluid pressure chambers through which fluid pressure is guided and capable of swinging and displacement in the pump body, and a rotor vane storage in a side wall portion disposed in contact with a side surface portion of the cam ring Pump suction side and pump discharge corresponding to the base end of the slit groove and formed corresponding to the suction side region and the discharge side region of the pump chamber, respectively, and the fluid pressure on the pump suction side and the discharge side is introduced. Side arc-shaped groove Equipped with pump Since the discharge-side arc-shaped groove is formed so that its start end faces the suction-side region of the pump chamber, the following excellent effects can be obtained despite the simple structure.
[0061]
That is, according to the present invention, in the vane in the pump suction side region, since the high pump discharge side pressure is applied to the vane base end portion near the discharge side, the viscosity of the hydraulic oil at low temperature start-up Even if it is high, the vane can be ejected appropriately and reliably, and the suction and discharge operations of the pump can be performed, thereby improving the startability at a low temperature.
[0062]
Moreover, according to the present invention, in the vanes in the pump suction side region and the discharge side region other than those described above, the pressure in the pump chamber facing the respective tip portions, that is, the suction side pressure or the discharge side pressure is substantially matched. Since the same pressure is applied and the discharge side pressure does not act on the base end of all the vanes over the entire area on the pump suction side, the sliding resistance of the vane tip to the cam ring inner peripheral surface is reduced. In addition, sliding friction and wear are eliminated, the balance is good, and the driving horsepower can be minimized.
[0063]
That is, according to the present invention, with the above-described configuration, the drive horsepower of the pump can be reduced to the minimum necessary, the oil temperature rise can be reduced, and the startability at a low temperature can be improved.
[0064]
Further, according to the variable displacement pump of the present invention, the pump discharge side arc-shaped groove formed so as to face the suction side region of the pump chamber is connected to the pump discharge side through the orifice. In addition to the above-described operational effects, the vane can be popped out in a required state without being affected by the pressure fluctuation on the pump discharge side, and the suction and discharge of the pump can be performed.
[0065]
further, According to the present invention, the pump discharge-side arcuate groove is , Pump suction side area End side of By forming over the pump discharge side region including the range of about 1/3, the vane pop-out property at low temperature is improved, the low temperature startability is improved, and the sliding resistance during pump operation in the normal state is improved. It is possible to reduce the driving force and reduce the driving horsepower.
[0066]
According to the present invention as described above, for example, when used as a pump for a power steering apparatus of an automobile, problems such as a heavy handle that has occurred at the start of the engine in a severe winter season can be solved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a main structure of a pump according to an embodiment of a variable displacement pump according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram for explaining a main configuration of the present invention.
3 is a vertical cross-sectional view of a main part showing a cross-sectional view of the main part structure of FIG. 1;
4 is a cross-sectional view of a main part of the switching valve portion of FIG.
5 (a) shows the discharge flow rate characteristic with respect to the pump speed, (b) shows the eccentric amount of the cam ring with respect to the pump speed, and (c) shows the eccentric quantity in the variable displacement pump of the present invention. It is a characteristic view which shows a specific discharge amount.
[Explanation of symbols]
10 ... Vane type variable displacement pump, 11 ... Front body, 12 ... Rear body, 13 ... Pump components, 14 ... Storage space, 15 ... Rotor, 15a ... Vane, 15b ... Slit groove , 16 Drive shaft (rotating shaft), 17 Cam ring, 17a Cam surface, 18 Pump chamber, 18A Pump suction side area, 18B Pump discharge side area, 19 Adapter ring, 20 ... Pressure plate, 21 ... Seal pin (cam ring shaft support), 23 ... Pump discharge side pressure chamber, 23a Pump discharge side passage, 24 ... Pump discharge side passage, 25 ... Pump suction side passage, 25b ... Low pressure side passage, 26 ... suction port, 28 ... pump discharge side passage, 28b ... high pressure side passage, 29 ... metering orifice, 29a ... passage, 2 9b ... passage, 30 ... switching valve, 31 ... spring, 32 ... spool, 34 ... first fluid pressure chamber, 35 ... second fluid pressure chamber, 36 ... pressure guide passage, 37 ... ··· Pressure guiding passage, 40 ··· Pressing member, ···· 41 ··· Coil spring, ····························································································· , 52... Passage, 53... Passage, 53 a.

Claims (3)

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、
このロータ外周に嵌装されてポンプ室を形成するとともにポンプボディとの間の外周部にポンプ吐出側の流量に応じて流体圧が導かれる第1、第2の流体圧室が形成されかつポンプボディ内で揺動変位可能なカムリングと、
このカムリングの側面部に接して配設される側壁部における前記ロータのベーン収納用スリット溝の基端部に対応する部分であって前記ポンプ室の吸込側領域、吐出側領域にそれぞれ対応して形成されかつポンプ吸込側、吐出側の流体圧が導入されるポンプ吸込側およびポンプ吐出側の円弧状溝部を備えてなり、
前記ポンプ吐出側円弧状溝部を、その始端部が前記ポンプ室の吸込側領域まで臨むように形成したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
A rotor having a vane and rotatably disposed in the pump body;
The first and second fluid pressure chambers are formed in the outer periphery between the rotor body and the pump body, and the fluid pressure is guided to the outer periphery between the rotor body and the pump body according to the flow rate on the pump discharge side. A cam ring that can swing and displace within the body,
A portion corresponding to the base end portion of the slit groove for storing the vane of the rotor in the side wall portion disposed in contact with the side surface portion of the cam ring, corresponding to the suction side region and the discharge side region of the pump chamber, respectively. The pump suction side, the pump suction side into which the fluid pressure on the pump suction side and the discharge side is introduced, and the pump discharge side are provided with arcuate grooves ,
A variable displacement pump characterized in that the pump discharge-side arc-shaped groove is formed so that its starting end faces the suction side region of the pump chamber.
請求項1記載の可変容量形ポンプにおいて、
ポンプ室の吸込側領域まで臨むように形成したポンプ吐出側円弧状溝部は、オリフィス部を介してポンプ吐出側に接続されていることを特徴とする可変容量形ポンプ。
The variable displacement pump according to claim 1, wherein
A variable displacement pump characterized in that a pump discharge side arc-shaped groove formed so as to face the suction side region of the pump chamber is connected to the pump discharge side through an orifice.
請求項1または請求項2記載の可変容量形ポンプにおいて、
ポンプ吐出側円弧状溝部は、ポンプ吸込側領域の終端側1/3程度の範囲を含めたポンプ吐出側領域にわたって形成されていることを特徴とする可変容量形ポンプ。
The variable displacement pump according to claim 1 or 2,
The pump discharge side arc-shaped groove is formed over a pump discharge side region including a range of about 1/3 of a terminal end side of the pump suction side region.
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