JP3776602B2 - 可変容量型ベーンポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両のパワーステアリング装置に用いられる可変容量型ベーンポンプの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の可変容量型ベーンポンプは、例えば特開平８−２００２３９号公報に開示されているように、各ベーンを取り囲むカムリングを支持ピンを介して回動可能に支持し、ロータ軸芯に対するカムリングの偏心量を変化させることにより、ポンプ吐出流量を調節するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の可変容量型ベーンポンプにあっては、支持ピンが吐出ポート側に配置されていたため、ポンプ室の圧力によりカムリングを支持ピンに押し付けるラジアル荷重が働き、カムリングに応力集中が生じやすいという問題点があった。
【０００４】
また、カムリングを回動させてポンプ吐出流量を大きくすると、ロータの回転に伴ってポンプ室が吸込行程から吐出行程に移る過程でポンプ室が圧縮される予圧縮量が不足し、ベーンポンプの振動や騒音が増大する可能性があった。
【０００５】
また、これを防止するため、カムリング中心を吸込ポート側に予めずらしておき、予圧縮量を確保する方法があるが、この場合、カムリング偏心量が小さい場合に予圧縮量が過大となり、ベーンポンプの振動や騒音が大きくなるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、可変容量型ベーンポンプにおいて、強度の向上をはかるとともに、振動や騒音を低減することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、回転するロータから摺動可能に突出する複数のベーンと、各ベーンの外周端部を摺接させてポンプ室を画成するカムリングと、ロータの回転に伴って拡がるポンプ室に作動流体を流入させる吸込ポートと、ロータの回転に伴って収縮するポンプ室から作動流体を流出させる吐出ポートと、ロータ軸芯に対するカムリングの偏心量を変化させてポンプ押しのけ容積を変化させる可変容量機構とを備える可変容量型ベーンポンプにおいて、カムリングの外周面の断面を円形に形成し、カムリングを転動可能に支持する転動支持面を備え、転動支持面がカムリングの外周面より大きい曲率の断面を持つものとした。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、吸込ポートと吐出ポートの間に位置する圧力遷移区間を均等に分割する平面をケーシング遷移区間分割面Ｓｐとするとき、転動支持面をケーシング遷移区間分割面Ｓｐに対して傾斜させてカムリングがポンプ押しのけ容積が増大する方向に転動するのに伴いポンプ室の予圧縮量が増大する構成とした。
【０００９】
第３の発明は、第１または第２の発明において、カムリングの外周面に摺接するシール材を備え、シール材により第一カム圧力室と第二カム圧力室をカムリングを挟むようにして画成し、第一カム圧力室と第二カム圧力室にカムリングを転動させる駆動圧を導く構成とした。
【００１０】
【発明の作用および効果】
第１の発明において、カムリングが転動支持面を転動して移動するため、カムリングに働くラジアル荷重は、カムリングが転接する転動支持面に支持されるため、カムリングに応力集中が生じることを抑え、カムリングの強度向上がはかれる。この結果、カムリングが大型化せず、ベーンポンプのコンパクト化がはかれる。
【００１１】
第２の発明において、転動支持面をケーシング遷移区間分割面Ｓｐに対して傾斜させることにより、カムリングがポンプ押しのけ容積が増大する方向に転動するのに伴いポンプ室の予圧縮量を増大し、カムリングが転動してもポンプ室の圧力が滑らかに変化する状態が維持され、ベーンポンプの振動や騒音を低減できる。
【００１２】
第３の発明において、第一カム圧力室と第二カム圧力室に導かれる駆動圧によりカムリングが転動する。第一カム圧力室と第二カム圧力室をカムリングのまわに画成することにより、ベーンポンプのコンパクト化がはかれる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両に搭載されるパワーステアリング装置の油圧源として設けられるベーンポンプに適用した実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１に示すように、ベーンポンプ１は、ケーシング６０に回転可能に収装されるロータ５０と、ロータ５０から摺動可能に突出する複数のベーン２４と、各ベーン２４を取り囲むカムリング７０とを主体として構成される。
【００１５】
ロータ５０はエンジンからの回転が図示しない駆動軸とプーリおよびベルト等を介して伝達され、図に矢印で示すように左回り方向に回転する。各ベーン２４は回転するロータ５０に対しそのラジアル方向に出入りしながらそれぞれの外周端部をカムリング７０の内周面に摺接させてポンプ室を拡縮する。ロータ５０の回転に伴って各ベーン２４間で拡がるポンプ室には吸込ポート４１から作動油が吸込まれ、各ベーン２４間で収縮するポンプ室から作動油が吐出ポート４２に吐出される。吸込ポート４１は図示しない吸込通路を介してタンクに連通し、吐出ポート４２はポンプ吐出通路１１を介して図示しないパワーステアリング装置の油圧シリンダに連通される。ポンプ吐出通路１１の途中には可変オリフィス８０が介装される。
【００１６】
カムリング７０の内周面７１の断面は略円形に形成され、図示するようにカムリング７０の中心Ｏｃがロータ５０の軸芯Ｏｐ上にあるとポンプ吐出流量が零となる。ロータ軸芯Ｏｐに対するカムリング中心Ｏｃの偏心量が大きくなるほどポンプ押しのけ容積が増大し、ポンプ吐出流量が増える。
【００１７】
カムリング７０の外周面７２の断面は円形に形成され、ケーシング６０にはカムリング７０を転動可能に収装するアダプタリング９０が設けられる。
【００１８】
アダプタリング９０の内周底部にはカムリング７０の外周面７２に転接する転動支持面９１が所定の曲率で湾曲して形成される。
【００１９】
ポンプ吐出流量を変化させる可変容量機構として、一対の第一カム圧力室７と第二カム圧力室８がカムリング７０を挟むようにして画成される。アダプタリング９０の内周上部にはカムリング７０の外周面７２の上部に摺接するシール材２２が介装され、第一カム圧力室７と第二カム圧力室８の密封が行われる。
【００２０】
第一カム圧力室７は通路１２を介して可変オリフィス８０より上流側のポンプ吐出通路１１に連通する一方、第二カム圧力室８は通路１３を介して可変オリフィス８０より下流側のポンプ吐出通路１１に連通する。これによりポンプ吐出流量が増加して可変オリフィス８０の前後差圧が上昇するのに伴ってカムリング７０は図示しないスプリングに抗して右回り方向に回転して右方向に移動し、ポンプ吐出流量が減少する。
【００２１】
ここで、吸込ポート４１と吐出ポート４２の間に位置する圧力遷移区間を均等に分割し、ロータ軸芯Ｏｐを含む平面をケーシング遷移区間分割面Ｓｐとし、カムリング７０内の空間を均等に分割し、ケーシング遷移区間分割面Ｓｐと平行な平面をカムリング遷移区間分割面Ｓｃと定義する。
【００２２】
各ベーン２４の間に画成されるポンプ室はカムリング遷移区間分割面Ｓｃより図において上方の領域で拡大して吸込ポート４１から作動油を吸込み、カムリング遷移区間分割面Ｓｃより図において下方の領域で収縮して作動油を吐出ポート４２に吐出するが、ロータ５０の回転に伴ってポンプ室が吸込行程から吐出行程に移る過程においてポンプ室が圧縮される予圧縮行程が存在し、ポンプ室の予圧縮量はカムリング遷移区間分割面Ｓｃが吸込ポート４１側（上方向）に移動するほど増大する。また、ロータ５０の回転に伴ってポンプ室が吐出行程から吸込行程に移る過程においてポンプ室が減圧される予減圧行程が存在し、ポンプ室の予減圧量もカムリング遷移区間分割面Ｓｃが吸込ポート４１側に移動するほど増大する。
【００２３】
転動支持面９１は、ロータ軸芯Ｏｐより吐出ポート４１側（下方向）に配置され、ロータ軸芯Ｏｐに対するカムリング中心Ｏｃの偏心量が大きくなるのに伴ってカムリング７０が吸込ポート４１側（上方向）に移動するようにケーシング遷移区間分割面Ｓｐについて傾斜し、ポンプ押しのけ容積が増大するのに伴いポンプ室の予圧縮量が増大するようになっている。なお、図示した各部の寸法差は、便宜上実際よりも誇張して大きくしてあるが、実際にカムリング７０が上下方向に移動する距離はカム径の１％程度でよい。
【００２４】
図１において、ケーシング遷移区間分割面Ｓｐに直交しロータ軸芯Ｏｐと交わる直線をケーシング中心線Ｍと定義すると、転動支持面９はケーシング中心線Ｍについて対称的に湾曲する円弧状に形成されているが、実際には転動支持面９のケーシング中心線Ｍより右側の部分にカムリング７０の移動範囲を規制するストッパ部を一体形成してもよい。
【００２５】
以上のように構成される本発明の実施の形態につき、次に作用を説明する。
【００２６】
ベーンポンプ１が停止状態からポンプ回転数が所定値まで上昇する間は、カムリング７０がスプリングの付勢力により左側に位置してロータ軸芯Ｏｐに対するカムリング中心Ｏｃの偏心量が最大となる状態に保持され、ロータ５０の回転数が上昇するのに伴ってポンプ吐出通路１１を流れる作動油量が増加する。これにより、車両の低速走行時からポンプ吐出圧が十分に上昇し、パワーステアリング装置に必要な油圧アシスト力を確保できる。
【００２７】
ポンプ回転数が所定値を超えて上昇する作動領域にて、可変オリフィス８０の前後差圧が所定値を超えて上昇すると、スプリングの付勢力に抗してカムリング７０が右回り方向に回転して右方向に移動し、ポンプ押しのけ容積が小さくなる。こうしてカムリング７０の位置が自動的に調節され、ポンプ吐出量が制御されることにより、ベーンポンプ１からタンクに戻される作動油の流量を少なくして、無駄なエネルギ消費を少なくする。
【００２８】
ところで、ポンプ室が吸込行程から吐出行程に移る予圧縮行程において、ポンプ室の圧力が滑らかに上昇しない場合に、振動や騒音が増大する。また、ポンプ室が吐出行程から吸込行程に移る予減圧行程においても、ポンプ室の圧力が滑らかに降下しない場合に、振動や騒音が増大する。これに対処して従来のベーンポンプは、ポンプ室が吐出ポートに連通するタイミングを遅らせたり、カムリング遷移区間分割面をケーシング遷移区間分割面（ロータ軸芯）より吸込ポート側にずらして、予圧縮量を増減し調整していた。しかし、従来のカムリングの偏心量を変化させる可変容量型ベーンポンプでは、ポンプ押しのけ容積が増減するのに応じて適切な予圧縮量および予減圧量も変化するのに対して、すべての押しのけ容積（カムリングの偏心位置）で適切な予圧縮量（予減圧量）を確保することは困難であり、ポンプ押しのけ容積が変化するのに応じて予圧縮量および予減圧量が過大になったり不足して、振動や騒音が増大する。
【００２９】
これに対処して本発明は、カムリング７０が転動支持面９１上を転動することにより、ロータ軸芯Ｏｐに対するカムリング中心Ｏｃの偏心量が大きくなるのに伴ってポンプ押しのけ容積が増大するとともに、カムリング７０が吸込ポート４１側に移動してポンプ室の予圧縮量が増大する。これにより、ポンプ室における見かけ上の流量変化のタイミングが早まり、ポンプ室が吐出行程から吸込み行程に移る予圧縮行程において圧力が滑らかに上昇する作動状態が維持されるとともに、ポンプ室が吐出行程から吸込行程に移る予圧縮行程において圧力が滑らかに降下する作動状態が維持され、ベーンポンプ１の振動や騒音を低減できる。
【００３０】
転動支持面９１の勾配を調整することにより、カムリング７０の転動位置毎に適切な予圧縮量および予減圧量を与えることが可能となり、種々のポンプ押しのけ容積に応じてベーンポンプ１の振動や騒音を低減できる。
【００３１】
また、ポンプ室の圧力によりカムリング７０を下方に押すラジアル荷重が働くが、このラジアル荷重はカムリング７０の外周面７２に対して接触するアダプタリング９０の転動支持面９１に支持されるため、カムリング７０に応力集中が生じることを抑え、カムリング７０の強度向上がはかれる。この結果、カムリング７０の大型化が避けられ、ベーンポンプ１のコンパクト化がはかれる。
【００３２】
さらに、第一カム圧力室７と第二カム圧力室８をカムリング７０のまわりに画成することにより、ベーンポンプ１のコンパクト化がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すベーンポンプの断面図。
【符号の説明】
１ ベーンポンプ
７ 第一カム圧力室
８ 第二カム圧力室
１１ ポンプ吐出通路
２２ シール材
２４ ベーン
５０ ロータ
６０ ケーシング
６１ スライド面
７０ カムリング
９０ アダプタリング
９１ 転動支持面
Ｏｃ カムリング中心
Ｏｐ ロータ軸芯
Ｓｃ カムリング遷移区間分割面
Ｓｐ ケーシング遷移区間分割面

Claims (3)

1. 回転するロータから摺動可能に突出する複数のベーンと、前記各ベーンの外周端部を摺接させてポンプ室を画成するカムリングと、前記ロータの回転に伴って拡がる前記ポンプ室に作動流体を流入させる吸込ポートと、前記ロータの回転に伴って収縮する前記ポンプ室から作動流体を流出させる吐出ポートと、前記ロータ軸芯に対する前記カムリングの偏心量を変化させてポンプ押しのけ容積を変化させる可変容量機構と、を備える可変容量型ベーンポンプにおいて、前記カムリングの外周面の断面を円形に形成し、前記カムリングを転動可能に支持する転動支持面を備え、前記転動支持面が前記カムリングの外周面より大きい曲率の断面を持つことを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
2. 前記吸込ポートと前記吐出ポートの間に位置する圧力遷移区間を均等に分割する平面をケーシング遷移区間分割面Ｓｐとするとき、前記転動支持面を前記ケーシング遷移区間分割面Ｓｐに対して傾斜させて前記カムリングがポンプ押しのけ容積が増大する方向に転動するのに伴いポンプ室の予圧縮量が増大する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の可変容量型ベーンポンプ。
3. 前記カムリングの外周面に摺接するシール材を備え、前記シール材により第一カム圧力室と第二カム圧力室を前記カムリングを挟むようにして画成し、前記第一カム圧力室と前記第二カム圧力室にカムリングを転動させる駆動圧を導く構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の可変容量型ベーンポンプ。

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