JP3776604B2 - 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、このような従来のベーンポンプにあっては、ポンプ吐出圧が高い運転状態で、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。また、ポンプ吐出圧が高い運転状態で、ロータ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予減圧行程でポンプ室が減圧される予減圧量が不足し、ベーンポンプの振動や騒音が増大する可能性があった。
【０００４】
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、予圧縮量および予減圧量を確保する方法があるが、この場合、ポンプ吐出圧が低い作動状態で予圧縮量および予減圧量が過大となり、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。
【０００５】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、ベーンポンプにおいて、振動や騒音を低減することを目的とする。
【０００６】
【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を備えるベーンポンプにおいて、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、ポンプ吐出圧が上昇するのに伴いカムリングをケーシング遷移区間分割面Ｓｐに略垂直な方向に移動させてポンプ室の予圧縮量を増大させる可変予圧縮量機構を備えるものとした。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、可変予圧縮量機構はカムリングをケーシング遷移区間分割面Ｓｐに略垂直な方向に摺動可能に支持するアダプタリングと、
ポンプ室の予圧縮量が増大する方向にカムリングが変位するのに伴って拡がるカムリング圧力室と、カムリング圧力室にポンプ吐出圧を導く吐出圧導入通路とを備えるものとした。
【０００８】
第３の発明は、第２の発明において、アダプタリングを回動させてポンプ押しのけ容積を変化させる可変容量機構を備えるものとした。
【０００９】
【発明の作用および効果】
第１の発明において、ポンプ吐出圧が上昇するのに伴いポンプ室の予圧縮量および予減圧量が増大することにより、カムリングが移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。
【００１０】
第２の発明において、ポンプ吐出圧が上昇するのに伴いカムリングがケーシング遷移区間分割面Ｓｐに略垂直な方向に変位してポンプ室の予圧縮量および予減圧量が増大することにより、カムリングが移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。
【００１１】
第３の発明において、アダプタリングを回動させてポンプ押しのけ容積を変化させることにより、ベーンポンプからタンクへ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低減する。
【００１２】
【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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
カムリング７０の内周面の断面は略円形に形成され、ロータ軸芯Ｏｐに対するカムリング中心Ｏｃの偏心量Ｌ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。カムリング中心Ｏｃがロータ軸芯Ｏｐ上にあるとポンプ吐出流量が零となる。
【００１６】
ポンプ吐出流量を変化させる可変容量機構として、カムリング７０を収装するアダプタリング９０が設けられ、アダプタリング９０はケーシング６０に支持ピン９１を介して回動可能に支持されている。アダプタリング９０が図において左回り方向に回動してロータ軸芯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】
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。
【００１８】
カムリング７０が摺接するアダプタリング９０の各スライド面はケーシング遷移区間分割面Ｓｐおよびカムリング遷移区間分割面Ｓｃと直交する平面状に形成され、アダプタリング９０がケーシング遷移区間分割面Ｓｐと直交方向に移動するようになっている。
【００１９】
アダプタリング９０を図において左側に付勢するスプリング２６が設けられる。スプリング２６の付勢力によりアダプタリング９０が最も左側に移動した状態で、ポンプ吐出流量は最大となる。
【００２０】
アダプタリング９０をスプリング２６に抗して駆動するため、ケーシング６０にはアダプタリング９０を挟むように第一ハウジング圧力室７と第二ハウジング圧力室８が画成される。ケーシング６０にはアダプタリング９０の外周上部に摺接するシール材２２が介装され、第一ハウジング圧力室７と第二ハウジング圧力室８をそれぞれ密封している。
【００２１】
第一ハウジング圧力室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、第二ハウジング圧力室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アダプタリング９０はスプリング２６に抗して図において右回り方向に回動し、ポンプ吐出流量が減少するようになっている。
【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は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】
ポンプ室の予圧縮量を変化させる可変予圧縮量機構として、カムリング７０はアダプタリング９０にカムリング遷移区間分割面Ｓｃおよびケーシング遷移区間分割面Ｓｐに垂直な方向について移動可能に支持される。
【００２４】
カムリング７０を図において下方向に付勢するスプリング２７が設けられる。スプリング２７の付勢力によりカムリング７０が最も下方向に移動した状態で、ポンプ室の予圧縮量は最小となる。
【００２５】
カムリング７０をスプリング２７に抗して駆動するため、アダプタリング９０にはカムリング７０を挟むように第一カム圧力室１７と第二カム圧力室１８が画成される。アダプタリング９０にはカムリング７０の外周側部に摺接する一対のシール材２９が介装され、第一カム圧力室１７と第二カム圧力室１８の間を密封している。
【００２６】
第一カム圧力室１７は吐出圧導入通路１４を介して吐出ポート４２に連通する一方、第二カム圧力室８は通路１５を介して吸込ポート４１に連通する。これによりポンプ吐出圧が上昇するのに伴ってカムリング７０はスプリング２７に抗して図において上方向に移動し、ポンプ室の予圧縮量および予減圧量が増加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％程度である。
【００２７】
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。
【００２８】
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、アダプタリング９０がスプリング２６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Ｌ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。
【００２９】
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２６の付勢力に抗してアダプタリング９０が右回り方向に回動し、ポンプ押しのけ容積が小さくなる。こうしてアダプタリング９０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。
【００３０】
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、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。
【００３１】
これに対処して本発明は、ポンプ吐出圧が上昇するのに伴いカムリング７０を吸込ポート４１側に移動させ、ポンプ室の予圧縮量および予減圧量が増大することにより、ポンプ室における見かけ上の流量変化が大きくなり、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減圧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。
【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 第一ハウジング圧力室
８ 第二ハウジング圧力室
１１ ポンプ吐出通路
１４ 吐出圧導入通路
２４ ベーン
５０ ロータ
６０ ケーシング
７０ カムリング
８０ スプール
９０ アダプタリング
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、を備えるベーンポンプにおいて、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、ポンプ吐出圧が上昇するのに伴い前記カムリングを前記ケーシング遷移区間分割面Ｓｐに略垂直方向に移動させて前記ポンプ室の予圧縮量を増大させる可変予圧縮量機構を備えたことを特徴とするベーンポンプ。
2. 前記可変予圧縮量機構は前記カムリングを前記ケーシング遷移区間分割面Ｓｐに略垂直な方向に摺動可能に支持するアダプタリングと、前記ポンプ室の予圧縮量が増大する方向に前記カムリングが変位するのに伴って拡がるカムリング圧力室と、前記カムリング圧力室にポンプ吐出圧を導く吐出圧導入通路と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
3. 前記アダプタリングを回動させてポンプ押しのけ容積を変化させる可変容量機構を備えたことを特徴とする請求項２に記載のベーンポンプ。

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