JP3775193B2 - ポンプ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用動力舵取装置などに使用するのに適した小形・軽量のポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用動力舵取装置では、小形・軽量、低脈動・低騒音などの長所が得られることから、ロータの回転軸線に対し吸入および吐出ポートを対称に配置した平衡形のベーンポンプを使用することが多い。また動力舵取装置用のポンプ装置では、車両用エンジンにより駆動されるポンプの回転速度の変動にかかわらず常に一定流量の作動油を供給するために、吐出ポートからの余剰流量を吸入ポート側に還流する流量制御弁が設けられている。より具体的には、流量制御弁を有するバイパス通路を、吐出ポート側の圧力室と吸入ポートの間に設け、流量制御弁が開いた状態で圧力室からバイパス通路に噴出する作動油は、バイパス通路内で動圧が静圧に変換されるスーパチャージ効果により圧力が上昇して吸入ポートに戻るようにしている。また、バイパス通路の流量制御弁側で、動圧がまだ静圧に変換されない位置には、リザーバからの作動油を導入する吸入通路が接続されている。
【０００３】
またこの種のポンプ装置では、ベーンポンプ部のロータを支持するポンプ軸の軸受を収納する空間はオイルシールにより外部からシールされ、ベーンポンプ部の摺動部の隙間から漏れる作動油は軸受を潤滑し、ポンプ装置のハウジング内に形成した連通路を通って吸入ポート、バイパス通路または吸入通路に戻されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなポンプ装置において、軸受を収納する空間を吸入ポートまたはバイパス通路に連通するようにすれば、ハウジング内に形成するパス孔は構造簡単な短いものとなるが、上述のようにバイパス通路の流量制御弁側以後の部分はスーパチャージ効果により圧力が上昇し、オイルシールに加わる圧力が上昇するので、耐圧性能の高い高価なものにする必要がある。これに対し、軸受を収納する空間を低圧の吸入通路に連通するようにすれば、オイルシールは通常の安価なものを使用できるが、ハウジング内に形成するパス孔はベーンポンプ部の外側を通すことになるので長く構造複雑なものとなり、かつハウジングが大形化してしまう。また通常行われているようにハウジングを前後に分割したものでは、その合わせ面を通る部分をＯリングなどでシールする必要があるので、製造コストが上昇するという問題が生じる。本発明はこのような問題を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によるポンプ装置は、ハウジングの前部に形成した支持孔に軸受を介して前後方向軸線回りに回転自在に軸承されハウジングの前端部との間にはオイルシールを設けてシールしたポンプ軸と、ハウジング内に設けられてポンプ軸により回転駆動されるロータとこのロータを囲むカムリングを有するベーンポンプ部と、ポンプ軸と平行に設けられ前後端部がハウジングに支持されてカムリングをハウジングに対し位置決め支持する位置決めピンと、ベーンポンプ部とハウジングの後部との間に形成されて同ベーンポンプ部の吐出ポートが開口されるとともにメータリングオリフィスを介して吐出口に連通された圧力室と、ハウジング内に形成されて圧力室をベーンポンプ部の吸入ポートに連通するバイパス通路と、このバイパス通路と圧力室との間に設けられメータリングオリフィスの前後の圧力差に応じて開度が変化して圧力室から吸入ポートへの作動油の還流量を調整する流量制御弁と、ハウジング内の後部に形成されバイパス通路に外部からの作動油を供給する吸入通路を備えてなるポンプ装置において、位置決めピンを中空とし、その内孔の後端は吸入通路に連通させ、前端は支持孔とポンプ軸とベーンポンプ部とオイルシールの間に形成されて軸受を収納する空間に連通させたことを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、ベーンポンプ部の前側と後側には各ポートを形成した前側サイドプレートおよび後側サイドプレートを当接し、各位置決めピンは前側サイドプレート、カムリングおよび後側サイドプレートを通して設け、圧力室は後側サイドプレートとハウジングの後部との間に形成し、軸受を収納する空間は支持孔とポンプ軸と前側サイドプレートとオイルシールの間に形成したものである。
【０００７】
請求項３の発明は、前各項の発明において、支持孔の内面には軸受を収納する空間内の前後部を連通するドレン溝を形成し、中空の位置決めピンの内孔の前端は軸受を収納する空間内の後部に連通したものである。
【０００８】
請求項４の発明は、前各項の発明において、位置決めピンは複数とし、そのうちの１本を中空としたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を、図１〜図３に示す実施の形態により説明する。この実施の形態のポンプ装置は、ハウジング１０と、ハウジング１０内に設けられてポンプ軸２６により回転駆動されるベーンポンプ部２０と、このベーンポンプ部２０の吐出ポート２５から吸入ポート２４への還流量を調整する流量制御弁４０と、ベーンポンプ部２０の摺動部の隙間から漏れた作動油を吸入通路１３に戻すパス孔を主な構成部材としている。
【００１０】
ハウジング１０はフロントハウジング１０ａとその後側にねじ止め固定されてこれを覆うリヤハウジング１０ｂよりなり、フロントハウジング１０ａの前に形成した円筒状の支持孔１０ｄには、２個の玉軸受（軸受）２７を介してポンプ軸２６が前後方向軸線回りに回転自在に支持されている。フロントハウジング１０ａにはポンプ軸２６と同軸的に段付き円筒状の内面１０ｃが形成され、この内面１０ｃの軸線方向中間部には環状の流体流通空間１５が偏心して（図２参照）形成されている。何れも円盤状の前側サイドプレート１１と後側サイドプレート１２はこの内面１０ｃの最前部および後部に前後方向摺動可能に嵌合され、この両サイドプレート１１，１２の間に後述するベーンポンプ部２０が設けられている。軸受２７は玉軸受に限らず、ニードルローラ軸受や軸受メタルなどでもよい。
【００１１】
リヤハウジング１０ｂの前面に形成されてフロントハウジング１０ａの内面１０ｃに嵌合される円筒部１０ｂ１と後側サイドプレート１２の間には圧力室１８が形成されている。圧力室１８は吐出通路３５を介してポンプ装置の吐出口３８に連通され、吐出通路３５の圧力室１８側となる入口にはメータリングオリフィス３６が圧入固定されている。フロントハウジング１０ａの前端部と、これから突出するポンプ軸２６の間にはオイルシール２８を設けて液密にシールし、支持孔１０ｄとポンプ軸２６と前側サイドプレート１１とオイルシール２８の間には、ポンプ軸２６を支持する２個の玉軸受２７を収納する空間が形成される。フロントハウジング１０ａとリヤハウジング１０ｂの間はＯリング１９ａにより液密にシールされ、圧力室１８の外周部は後側サイドプレート１２とリヤハウジング１０ｂの円筒部１０ｂ１の間に設けたＯリング１９ｂにより液密にシールされている。
【００１２】
ベーンポンプ部２０は、フロントハウジング１０ａに支持されたカムリング２１と、ポンプ軸２６の内端部に同軸的にスプライン結合されたロータ２２と、ロータ２２に形成された複数の半径方向スリットに摺動自在に支持されてカムリング２１の内周に形成された略楕円形のカム面に常に当接されているベーン２３よりなり、前側サイドプレート１１と後側サイドプレート１２の間に位置している。後側サイドプレート１２はＯリング１９ｂによりベーンポンプ部２０のカムリング２１の後側面に弾性的に押圧され、これによりカムリング２１は両サイドプレート１１，１２の間に弾性的に挟持される。カムリング２１は流体流通空間１５の前後方向幅内に位置しており、カムリング２１と両サイドプレート１１，１２は、軸線方向に伸びる２本の位置決めピン３０，３１（図２参照）により支持されて、ハウジング１０に対する円周方向の位置決めがなされる。
【００１３】
この位置決め構造をさらに具体的に述べれば、図２および図３に示すように、各位置決めピン３０，３１はポンプ軸２６の回転軸線に対し対称に配置され、フロントハウジング１０ａ内の部分がフロントハウジング１０ａの切欠き１０ａ２，１０ａ３とサイドプレート１１，１２の切欠き１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂの間に支持され、後端部はリヤハウジング１０ｂのピン支持孔１０ｂ２（位置決めピン３１側は図示省略）により支持されている。またカムリング２１は、各サイドプレート１１，１２の切欠き１１ａ，１２ａおよび切欠き１１ｂ，１２ｂと対応する位置に形成した切欠き２１ａ，２１ｂが、各位置決めピン３０，３１の中間部に係合することにより、軸線方向の移動は可能であるが回転方向および半径方向の位置決めがなされてハウジング１０に支持される。これらの各切欠きははすべて、各位置決めピン３０，３１と係合する円弧状である。各位置決めピン３０，３１は前述した２つのＯリング１９ａ，１９ｂの間を通っており、これらを通すために内側のＯリング１９ｂの一部は内側に屈曲されている（図２参照）。一方の位置決めピン３０は内孔３０ａが形成された中空である。
【００１４】
両サイドプレート１１，１２には、流体流通空間１５内の作動油をベーンポンプ部２０内に吸入する１対の吸入ポート２４が、ロータ２２の回転軸線に対し対称に配置して形成され、また後側サイドプレート１２にはベーンポンプ部２０からの作動油を圧力室１８に吐出する１対の吐出ポート２５が、吸入ポート２４からほゞ９０度離れた位相方向において、ロータ２２の回転軸線に対し対称に配置して形成されている（何れも図２参照）。図３に示すように、前側サイドプレート１１の玉軸受２７側となる円周方向の一部には、切欠き１０ａ２，１１ａと連通する切欠き３２が形成され、これにより位置決めピン３０の内孔３０ａの前端は玉軸受２７を収納する空間に連通され、またこの内孔３０ａの後端はリヤハウジング１０ｂに形成した短い連通孔１０ｂ３により吸入通路１３に連通されている。支持孔１０ｄの内面にはドレン溝３３が形成され、各玉軸受２７の外輪を支持孔１０ｄに嵌合した状態において、玉軸受２７を収納する空間内の前後部はドレン溝３３により互いに連通されている。
【００１５】
リヤハウジング１０ｂには、ロータ２２の回転軸線と同軸的に、前端が圧力室１８に開口されて後端が閉じられた流量制御弁４０の弁孔４１が形成されている。ハウジング１０内には、弁孔４１の中間部の側面と流体流通空間１５とを連通するバイパス通路１４が、ロータ２２の回転軸線を含み両吸入ポート２４を結ぶ線とほゞ直交する平面にそって形成されている。このバイパス通路１４は、リヤハウジング１０ｂ内に直交して形成された第１および第２通路１４ａ，１４ｂと、第１通路１４ａに液密に嵌合されてこの両通路１４ａ，１４ｂを滑らかにつなぐコーナガイド１４ｄと、フロントハウジング１０ａ内に形成された第３通路１４ｃにより形成されている。第１通路１４ａの圧力室１８側で弁孔４１に接近した位置１４ｅには、リザーバ（図示省略）からの作動油が供給される吸入口１６を有する吸入通路１３が接続されている。
【００１６】
流量制御弁４０の弁孔４１には、バイパス通路１４を開閉するスプール弁体４２が摺動自在に嵌合されて、弁孔４１の後端面との間に介装したスプリング４３により圧力室１８側に向けて弾性的に付勢されている。不作動状態ではスプール弁体４２はその先端に同軸的に形成した突起４２ａが後側サイドプレート１２に当接して停止され、流量制御弁４０は閉じている。メータリングオリフィス３６より後流側となる吐出通路３５と、スプール弁体４２の後側となる弁孔４１内は、絞り部を有する連通路３７により連通されている。
【００１７】
ポンプ軸２６の先端に固定したＶプーリ２９に掛けた駆動ベルトを介して車両のエンジンの回転がポンプ軸２６に伝達されてベーンポンプ２０のロータ２２が回転されれば、吸入通路１３に連通されたリザーバ（図示省略）内の作動油はバイパス通路１４、流体流通空間１５および１対の吸入ポート２４を介してベーンポンプ部２０の各ベーン２３の間に吸入され、圧力が上昇されて１対の吐出ポート２５から圧力室１８の前側室１８ａ内に吐出される。ポンプ軸２６の回転速度が低い状態では、流量制御弁４０は閉じたままであり、この作動油は全量が連通孔３０ａから後側室１８ｂ内に入り、メータリングオリフィス３６と吐出通路３５を通って吐出口３８から動力舵取装置などの機器に供給される。
【００１８】
ポンプ軸２６の回転速度が増大してメータリングオリフィス３６を通って吐出口３８から供給される作動油の流量が増大するにつれてメータリングオリフィス３６前後の圧力差が増大する。この流量が所定値に達すればメータリングオリフィス３６前後の圧力差、従ってスプール弁体４２前後の圧力差も所定値に達し、スプリング４３に抗してスプール弁体４２が後退して流量制御弁４０が開き、前側室１８ａ内の作動油がバイパス通路１４および流体流通空間１５を通ってベーンポンプ部２０の吸入ポート２４側に還流するようになる。
【００１９】
これ以後はポンプ軸２６の回転速度が増大して吐出ポート２５からの作動油の吐出量が増大しようとすれば、スプール弁体４２はその分だけ後退して流量制御弁４０の開度を増大させて還流量を増大させるように自動的に調整されるので、吐出口３８からの作動油の吐出量はほゞ一定に保たれる。リザーバからの作動油を導入する吸入通路１３はバイパス通路１４の圧力室１８側で弁孔４１に接近した位置１４ｅに接続され、流量制御弁４０が開いた状態では、圧力室１８からバイパス通路１４に勢いよく噴出するバイパス流は、吸入通路１３から流入する作動油を巻き込んだ後、バイパス通路１４内で動圧が静圧に変換されて圧力が上昇し流体流通空間１５内に過給される。従ってバイパス通路１４内の弁孔４１に接近した位置１４ｅに接続された吸入通路１３内はほゞ大気圧であるが、それより流体流通空間１５側となるバイパス通路１４内の圧力は大気圧以上となる。
【００２０】
上述した実施の形態では、ベーンポンプ部２０の各ベーン２３の間に吸入されて圧力が上昇された作動油の一部は前側サイドプレート１１とロータ２２の間の摺動部の隙間から漏れ、前側サイドプレート１１とポンプ軸２６の間の隙間を通って玉軸受２７を収納する空間内に入って玉軸受２７を潤滑し、切欠き３２，１１ａと位置決めピン３０の内孔３０ａと連通孔１０ｂ３よりなるパス孔を通って内圧がほゞ大気圧の吸入通路１３に戻される。従って玉軸受２７を収納する空間内の圧力もほゞ大気圧となるので、オイルシール２８は通常の安価なものを使用できる。しかもこのパス孔は、両サイドプレート１１，１２およびカムリング２１を支持するのに本来必要な位置決めピン３０，３１のうちの一方３０を中空とすることにより大部分を形成し、残りはフロントハウジング１０ａに固定される前側サイドプレート１１形成した切欠き１１ａ，３２およびリヤハウジング１０ｂに形成した短い連通孔１０ｂ３で足りるので、加工はきわめて簡単になる。
【００２１】
また上述した実施の形態では、玉軸受２７を収納する空間の奥側（前部）は、玉軸受２７の外輪の外側を通るドレン溝３３により、パス孔が接続される手前側（後部）に連通されているので、作動油は玉軸受を収納する空間内の奥まで入りやすくなり、ポンプ軸２６を軸承する玉軸受２７の潤滑は良好になる。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、軸受を収納する空間は低圧の吸入通路に連通されるのでオイルシールは通常の安価なものを使用できる。しかも軸受を収納する空間を吸入通路に連通するパス孔は、ベーンポンプ部が本来必要としている位置決めピンのうちの１本を中空とすることにより大部分を形成し、残りのわずかの部分をハウジングまたはこれらに固定される部分に形成すればよいので、加工がきわめて簡単になる。このようにオイルシールは通常の安価なものを使用でき、またパス孔の加工もきわめて簡単になるので、ポンプ装置の製造コストを低下させることができる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、各ポートはベーンポンプ部の前側と後側に当接した前側サイドプレートと後側サイドプレートに形成したので、各ポートの形成は容易となる。
【００２４】
また請求項３の発明によれば、軸受を収納する空間内の前後部をドレン溝により連通したので作動油は軸受を収納する空間内の奥まで入りやすくなり、これによりポンプ軸を軸承する軸受の潤滑を良好にしてポンプ装置の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるポンプ装置の一実施形態の全体構造を示す縦断面図である。
【図２】 図１の２−２断面図である。
【図３】 図２の３−Ｏ−３線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０…ハウジング、１０ｄ…支持孔、１１…前側サイドプレート、１２…後側サイドプレート、１３…吸入通路、１４…バイパス通路、１８…圧力室、２０…ベーンポンプ部、２１…カムリング、２２…ロータ、２４…吸入ポート、２５…吐出ポート、２６…ポンプ軸、２７…軸受（玉軸受）、２８…オイルシール、３０…位置決めピン、３０ａ…内孔、３１…位置決めピン、３３…ドレン溝、３６…メータリングオリフィス、３８…吐出口、４０…流量制御弁。

Claims (4)

1. ハウジングの前部に形成した支持孔に軸受を介して前後方向軸線回りに回転自在に軸承され前記ハウジングの前端部との間にはオイルシールを設けてシールしたポンプ軸と、前記ハウジング内に設けられて前記ポンプ軸により回転駆動されるロータとこのロータを囲むカムリングを有するベーンポンプ部と、前記ポンプ軸と平行に設けられ前後端部が前記ハウジングに支持されて前記カムリングを前記ハウジングに対し位置決め支持する位置決めピンと、前記ベーンポンプ部と前記ハウジングの後部との間に形成されて同ベーンポンプ部の吐出ポートが開口されるとともにメータリングオリフィスを介して吐出口に連通された圧力室と、前記ハウジング内に形成されて前記圧力室を前記ベーンポンプ部の吸入ポートに連通するバイパス通路と、このバイパス通路と前記圧力室との間に設けられ前記メータリングオリフィスの前後の圧力差に応じて開度が変化して前記圧力室から前記吸入ポートへの作動油の還流量を調整する流量制御弁と、前記ハウジング内の後部に形成され前記バイパス通路に外部からの作動油を供給する吸入通路を備えてなるポンプ装置において、前記位置決めピンを中空とし、その内孔の後端は前記吸入通路に連通させ、前端は前記支持孔とポンプ軸とベーンポンプ部とオイルシールの間に形成されて前記軸受を収納する空間に連通させたことを特徴とするポンプ装置。
2. 前記ベーンポンプ部の前側と後側には前記各ポートを形成した前側サイドプレートおよび後側サイドプレートを当接し、前記各位置決めピンは前記前側サイドプレート、カムリングおよび後側サイドプレートを通して設け、前記圧力室は前記後側サイドプレートとハウジングの後部との間に形成し、前記軸受を収納する空間は前記支持孔とポンプ軸と前側サイドプレートとオイルシールの間に形成したことを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記支持孔の内面には前記軸受を収納する空間内の前後部を連通するドレン溝を形成し、前記中空の位置決めピンの内孔の前端は前記軸受を収納する空間内の後部に連通したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のポンプ装置。
4. 前記位置決めピンは複数とし、そのうちの１本を中空としてなる請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のポンプ装置。

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