JP3881842B2 - Variable displacement pump - Google Patents
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Description
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可変容量形ポンプ、特にポンプの負荷圧に応じてポンプ吐出流量特性を制御するようにした可変容量形ポンプに関する。
【0001】
【従来の技術】
このようなポンプの負荷圧に応じてポンプ吐出流量特性を制御するようにした可変容量形ポンプとしては、特公平2−61638号公報に開示された技術がある。これは、ベーンポンプのロータ中心に対する偏心量が可変となるようにボデーに支持したカムリングをスプリングにより偏心方向に付勢するとともに、吐出通路に設けたオリフィス前後の差圧により作動するピストンのロッドをスプリングに抗してカムリングを移動させる向きに当接させ、また、吐出通路に設けたオリフィス前側の内圧に応動する切換弁により高圧(内圧)または低圧が選択的に導入される油圧ピストンにより、カムリングを直接付勢している前記スプリングの初期荷重を変化させている。この技術によれば、ポンプ回転速度が増大してポンプ吐出流量がある限度値に達すればポンプ回転速度がそれより増大してもポンプ吐出流量はそれより増大しないようにポンプの回転数に応じたポンプ吐出流量特性の制御を行い、また、このポンプ吐出流量の限度値が負荷圧の増大に応じて増大するように負荷圧に応じたポンプ吐出流量特性の制御を行うことができる。動力舵取装置に使用する場合は、負荷圧の増減に応じてこの吐出流量の限度値が増減するようにポンプ吐出流量特性を制御すれば、直進走行などの動力舵取装置が作動しておらず従ってポンプからの吐出流量が不要な状態におけるポンプ吐出流量の最大値が減少するので、動力舵取装置の作動に影響を与えることなく省エネルギ効果を得ることができる。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような特公平2−61638号公報の技術では、負荷圧が所定値を越えると、先ずバルブのスプールがスプリングの付勢力に抗して摺動されて油路が切替えられ、これにより油圧ピストンを収納したシリンダに圧油が導入されて油圧ピストンが摺動され、その結果カムリングに作用するスプリングの初期荷重を変化させるようにしている。
【0003】
従って、スプリング力の変化がカムリングに直接及ぼされるので、カムリングの作動が不安定になる問題があり、しかも、負荷圧の上昇に対してポンプ吐出流量を増加させる応答性を高くできない問題があった。
【0004】
本発明は、差圧制御バルブに作用するスプリングによる押付力を負荷圧の上昇に応じて増大させるようにして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の発明による可変容量形ポンプは、ハウジング内に径方向移動可能に設けられたカムリングと、このカムリング内でハウジングに回転可能に支持され同カムリングの内面と摺動可能に当接する複数のベーンを放射方向に移動可能に保持するロータと、ハウジングまたはこれに固定された部材に形成された吸入ポートおよび吐出ポートと、吐出ポートを吐出口に連通する吐出通路の途中に設けたオリフィスを有し、カムリングの外周に同カムリングの移動方向において互いに対向する第1作用室と第2作用室を形成し、カムリングをロータに対する偏心量が最大となる第1作用室側に弾性的に付勢してなる可変容量形ポンプにおいて、ハウジングに形成した弁孔内に第1および第2作用室に作用する各圧力を制御する差圧制御バルブと負荷圧感応スプールを同軸上にそれぞれ軸線方向移動可能に嵌合して同差圧制御バルブと負荷圧感応スプールの間にバルブ押付用スプリングを介装し、負荷圧感応スプールは負荷圧の上昇に応じて摺動されてバルブ押付用スプリングの初期荷重を増大させるよう構成してなるものである。
【0006】
この発明では、差圧制御バルブを付勢するバルブ押付用スプリングの初期荷重は負荷圧の上昇に応じて増大されるので、差圧制御バルブがこの押付力に抗して移動されるようになるときの差圧も増大し、従ってカムリング両側の各作用室にこの差圧が導入されてカムリングの偏心量が減少し始めるときのポンプ回転速度も増大するので吐出流量がそれ以上増大しなくなるときの吐出流量の限度値も負荷圧の上昇に応じて増大する。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、差圧制御バルブの両端とハウジングの間にそれぞれ内圧作用室と負荷圧作用室を形成して負荷圧感応スプールおよびバルブ押付用スプリングは負荷圧作用室内に配置し、差圧制御バルブが内圧作用室側に押し付けられているときは第1作用室に低い圧力を導入するとともに負荷圧作用室側に移動すれば同第1作用室に内圧を導入し、第2作用室には負荷圧を導入するよう構成したものである。
【0008】
請求項3の発明は、請求項2の発明において、負荷圧作用室となる弁孔を差圧制御バルブ側が小径で反対側が大径となる段付き孔に形成し、負荷圧感応スプールはこの小径と大径の両部分に摺動可能に嵌合し、負荷圧は負荷圧感応スプールの軸線方向両側に導入したものである。
【0009】
請求項4の発明による可変容量形ポンプは、ハウジング内に径方向移動可能に設けられたカムリングと、このカムリング内で前記ハウジングに回転可能に支持され同カムリングの内面と摺動可能に当接する複数のベーンを放射方向に移動可能に保持するロータと、前記ハウジングまたはこれに固定された部材に形成された吸入ポートおよび吐出ポートと、前記吐出ポートを吐出口に連通する吐出通路の途中に設けたオリフィスを有し、前記カムリングの外周に同カムリングの移動方向において互いに対向する第1作用室と第2作用室を形成し、前記カムリングを前記ロータに対する偏心量が最大となる前記第1作用室側に弾性的に付勢してなる可変容量形ポンプにおいて、前記ハウジングに形成した弁孔内に設けられて前記第1および第2作用室に作用する各圧力を制御する差圧制御バルブは、軸線方向摺動可能に前記弁孔に嵌合された筒状部と、この筒状部の内孔内に軸線方向摺動可能に嵌合されて一端部に前記内孔より大径のスプリング受けが固着された負荷圧感応部よりなり、また前記スプリング受けと前記ハウジングの間にバルブ押付用スプリングを介装し、前記負荷圧感応部は負荷圧の上昇に応じて筒状部に対し前記一端部方向に摺動されて前記バルブ押付用スプリングの初期荷重を増大させるよう構成してなるものである。
【0010】
この発明でも、差圧制御バルブを付勢するバルブ押付用スプリングの初期荷重は負荷圧の上昇に応じて増大されるので、差圧制御バルブがこの押付力に抗して移動されるようになるときの差圧も増大し、従ってカムリング両側の各作用室にこの差圧が導入されてカムリングの偏心量が減少し始めるときのポンプ回転速度も増大するので吐出流量がそれ以上増大しなくなるときの吐出流量の限度値も負荷圧の上昇に応じて増大する。
【0011】
請求項5の発明は、請求項4の発明において、差圧制御バルブの両端とハウジングの間にそれぞれ内圧作用室と負荷圧作用室を形成してバルブ押付用スプリングは負荷圧作用室内に配置し、差圧制御バルブは内圧作用室側に押し付けられているときは第1作用室に低い圧力を導入するとともに負荷圧作用室側に移動すれば同第1作用室に内圧を導入し、第2作用室には負荷圧を導入するよう構成したものである。
【0012】
また請求項6の発明は、請求項4または請求項5の発明において、筒状部の内孔はスプリング受け側が小径で反対側が大径となる段付き孔に形成し、負荷圧感応部はこの小径と大径の両部分に摺動可能に嵌合し、筒状部と負荷圧感応部の間には自由状態ではスプリング受けを筒状部の一端に当接させるバルブスプリングを介装し、筒状部の他端部は自由状態ではハウジングまたはこれに固定された部材に当接し、負荷圧が増大すればその増大に応じて負荷圧感応部に固着されたスプリング受けが筒状部から離れる向きに移動するよう構成したものである。
【0013】
請求項7の発明は、請求項1〜請求項6の発明において、オリフィスをカムリングが第2作用室側に移動するにつれて開口面積が減少する可変オリフィスとしたものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
先ず図1〜図4に示す第1の実施の形態の説明をする。この実施の形態の可変容量形ポンプは動力舵取装置の作動流体供給源として使用するものであり、エンドカバー11により液密に覆われたハウジング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ロータ22および径方向に移動可能なカムリング21を有するベーンポンプ部20と、カムリング21の移動を制御する差圧制御バルブ31と、ベーンポンプ部20の吐出通路53a,53b,53cの途中に設けられた可変オリフィス54を主な構成部材としている。
【0015】
図1および図2に示すように、ハウジング10とこれにねじ止め固定されたエンドカバー11には、ポンプ軸26の中間部および後端部がそれぞれ軸受を介して回転自在に支持されている。ポンプ軸26と同軸的にハウジング10に形成された円筒状の内面10aには、奥側に円盤状のサイドプレート12が、また手前側に筒状のアダプタ13が、何れも回転しないように嵌合支持され、これらエンドカバー11とサイドプレート12とアダプタ13の間には次に述べるベーンポンプ部20が設けられている。ハウジング10から突出するポンプ軸26の先端にはエンジンからの動力が伝達されるVプーリ29が固定されている。
【0016】
ベーンポンプ部20は、アダプタ13内に設けられたカムリング21と、ポンプ軸26の中間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保持されてカムリング21の円筒状の内面に常に当接されているベーン23よりなり、これら各部材21〜23の側面はエンドカバー11およびサイドプレート12の端面に摺動可能に当接されている。ベーンポンプ部20の吸入ポート24はエンドカバー11の端面に形成され、吸入通路14および吸入口15を介してリザーバ61からの作動流体が供給されている。また吐出ポート25はサイドプレート12の端面に形成され、裏側に位置する圧力室16から、後述する可変オリフィス54を途中に設けた吐出通路53a,53b,53cを通って、ハウジング10に形成された吐出口55に導かれている。
【0017】
ポンプ軸26と平行に設けられて両端がエンドカバー11およびサイドプレート12に支持されたピン17は、中間部の外周の一部がアダプタ13の内面と係合されている。カムリング21は、外周面の一部に形成した凹部21aがピン17に係合されてピン17を中心として揺動することによりカムリング21の径方向に移動可能であり、カムリング21の外周面の凹部21aと反対側となる部分は、アダプタ13の内面に形成した溝内に設けられてゴムによりバックアップされたテフロンのシール部材50により摺動自在にシールされている。アダプタ13とカムリング21の間には、このピン17とシール部材50により、カムリング21の移動方向において互いに対向する第1作用室51aと第2作用室51bが形成されている。
【0018】
カムリング21の移動方向で第2作用室51b側となるハウジング10には、ポンプ軸26方向に向かう円筒孔10bが形成され、この円筒孔10bに摺動自在に嵌合支持されたカム押付ピストン27は、円筒孔10bの開口端に液密にねじ込み固定されたプラグ18Aとの間に介装されたカム押付用スプリング28によりポンプ軸26方向に付勢されている。このカム押付ピストン27の先端の突起部27aはアダプタ13を隙間をおいて通り抜けてカムリング21の外周面に当接し、カムリング21をロータ22に対する偏心量が最大となる第1作用室51a側に弾性的に付勢している。
【0019】
可変オリフィス54は、カム押付ピストン27の環状溝27cの縁部と吐出通路53b一端の開口部により形成され、カムリング21が第2作用室51b側に移動してカム押付ピストン27がカム押付用スプリング28に抗して後退するにつれて吐出通路53bがカム押付ピストン27の環状溝27cの縁部により次第に塞がれて開口面積が減少するようになっている。ベーンポンプ部20からの作動流体は吐出通路53a,53bから可変オリフィス54を通り、吐出通路53cを通って吐出口55から吐出される。この可変容量形ポンプが作動して作動流体が流れている状態では、可変オリフィス54の前後で圧力が降下して差圧が生じ、可変オリフィス54の後側の吐出通路53cおよび吐出口55内の圧力は作動流体供給先の機器の作動状態により与えられる負荷圧であり、可変オリフィス54の前側の吐出通路53a,53bおよび圧力室16内の圧力はポンプの内圧である。この内圧は可変オリフィス54による差圧の分だけ負荷圧より大であり、従って負荷圧が変動すれば内圧もそれと同じように変動する。通常の作動状態では、この差圧は内圧または負荷圧に比してかなり小さい値である。
【0020】
主として図1に示すように、ポンプ軸26と立体的に直交するようにハウジング10に形成されて右側が開口された弁孔30には、奥側に差圧制御バルブ31が、開口側に負荷圧感応スプール45が同軸上にそれぞれ軸線方向移動自在に嵌合支持され、弁孔30の開口端はプラグ19Aをねじ込んで液密に閉じられ、差圧制御バルブ31と負荷圧感応スプール45の間にはバルブ押付用スプリング33Aが介装されている。差圧制御バルブ31の両端とハウジング10の間にそれぞれ形成される各作用室52a,52bは、プラグ19A側となる作用室52bが連通孔59Aを介して吐出口55から負荷圧が導入される負荷圧作用室であり、反対側の作用室52aがポンプ内圧導入路56を介して圧力室16から内圧が導入される内圧作用室である。
【0021】
負荷圧感応スプール45とバルブ押付用スプリング33Aは負荷圧作用室52b内に位置しており、負荷圧感応スプール45にはその両端面を連通する中心孔が形成されている。弁孔30の負荷圧作用室52bとなる部分は、差圧制御バルブ31側が小径で、プラグ19A側となる反対側が大径となる段付き孔に形成され、負荷圧感応スプール45はこの小径と大径の両部分に摺動可能に嵌合されている。弁孔30と負荷圧感応スプール45の間で段付き部となる位置に形成される環状の空間は連通管路60を介して常にリザーバ61に連通されている。
【0022】
内圧作用室52a側となるハウジング10の一部に形成した導入路57aは、差圧制御バルブ31の移動により、せ12リザーバ61と内圧作用室52aに選択的に連通されるものである。この導入路57aは、差圧制御バルブ31がバルブ押付用スプリング33Aにより内圧作用室52a側の末端位置まで押し付けられた不作動状態では内圧作用室52aと連通されないが、差圧制御バルブ31がバルブ押付用スプリング33Aに抗して負荷圧作用室52b側に移動し始めればすぐに内圧作用室52aと連通される位置において弁孔30に開口され、この導入路57aはアダプタ13に形成したダンピングオリフィス58aを介してカムリング21の外周一側の第1作用室51aに連通されている。また差圧制御バルブ31に形成された連通路32Aは、導入路57aが内圧作用室52aと連通されていない状態では導入路57aと連通されるが、差圧制御バルブ31が負荷圧作用室52b側に移動し始めて導入路57aが内圧作用室52aと連通されるようになればすぐに導入路57aと連通されなくなるものである。この連通路32Aは連通管路60を介して常にリザーバ61に連通されている。
【0023】
負荷圧作用室52b側となるハウジング10の一部に形成した負荷圧導入路57bは、常に負荷圧作用室52b内に開口する位置において弁孔30に開口され、この負荷圧導入路57bはアダプタ13に形成したオリフィス58bを介してカムリング21の外周他側の第2作用室51bに連通されている。また差圧制御バルブ31内には、負荷圧が過度に増大した場合に負荷圧作用室52b内の圧力をリザーバ61にレリーフし、差圧制御バルブ31を負荷圧作用室52b側に移動させてポンプ吐出流量を最小にするパイロットレリーフ弁65が設けられている。
【0024】
弁孔30と嵌合される段付きの負荷圧感応スプール45は、バルブ押付用スプリング33A側の断面積よりもプラグ19A側の断面積の方が大であるので、負荷圧作用室52b内の負荷圧が0または低い状態では、図1および図4(a) に示すようにプラグ19Aに当接されているが、負荷圧が所定値より増大すれば図4(b) に示すように差圧制御バルブ31側に移動し、バルブ押付用スプリング33Aを圧縮してその初期荷重を増大させる。これにより、両端の各作用室52a,52bに作用する内圧と負荷圧の差圧により差圧制御バルブ31に与えられる右向きの力に抗して差圧制御バルブ31を内圧作用室52a側に向けて付勢するバルブ押付用スプリング33Aの押付力は、負荷圧の増大による負荷圧感応スプール45の移動により増大する。
【0025】
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、リザーバ61内の作動流体は吸入口15および吸入通路14から吸入ポート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、吐出ポート25から圧力室16内に吐出され、可変オリフィス54を設けた吐出通路53a,53b,53cを通って吐出口55から動力舵取装置などの機器に供給される。
【0026】
ポンプ回転速度が小さいときは吐出通路53a,53b,53cを通る流量が少なく、従って可変オリフィス54前後の差圧が小さいので、差圧制御バルブ31は、図1に示すように、バルブ押付用スプリング33Aにより内圧作用室52a側末端位置に押し付けられており、第1作用室51aは導入路57aおよび連通路32Aを介してリザーバ61側に連通され、カムリング21はカム押付用スプリング28により吐出流量が最大となる第1作用室51a側に押し付けられている。この状態では、吐出通路53a,53b,53cを介して吐出口55から吐出される作動流体の吐出流量は、図3の特性Aに示すように、ポンプ回転速度の増大にともない急激に増大する。
【0027】
ポンプ回転速度の増大により吐出流量が増大して可変オリフィス54前後の差圧が増大すれば、内圧作用室52a内の内圧と負荷圧作用室52b内の内圧の差圧により差圧制御バルブ31を負荷圧作用室52b側に移動させようとする力も増大する。負荷圧が低い状態(ハンドルが操作されていない状態)においては、図4(a) に示すように、バルブ押付用スプリング33Aの付勢力により差圧制御バルブ31と負荷圧感応スプール45がそれぞれの摺動端に保持され、バルブ押付用スプリング33Aは最大に伸びた状態にある。
【0028】
従って、比較的小さいポンプ吐出流量によって発生する可変オリフィス54前後の差圧によって差圧制御バルブ31が作動し始め、第1作用室51aはリザーバ61側から内圧作用室52a側に連通されるようになる。これにより、それまでは吐出流量が最大となる第1作用室51a側に当接されていたカムリング21は、ポンプ回転速度の上昇に応じて可変オリフィス54前後の差圧を一定に維持すべく偏心量が減少されるようになり、吐出流量特性は、図3の特性Bに示すように、低流量に保持され、省エネルギを達成する。
【0029】
なおカムリング21の偏心量の減少にともない、可変オリフィス54の絞り面積が縮小されるため、ポンプ回転速度の増大に応じてポンプ吐出流量が減少される。
【0030】
しかる状態において、ハンドル操作によって負荷圧が上昇すると、図4(b) に示すように、受圧面積差を持つ負荷圧感応スプール45がバルブ押付用スプリング33Aの付勢力に抗して摺動される。これにより差圧制御バルブ31に作用するバルブ押付用スプリング33Aによるばね加重が増大され、可変オリフィス54前後の差圧が大きくならないと、すなわち、ポンプ吐出流量が増大しないと、第1作用室51aがリザーバ61側より内圧作用室52a側に切り替えられない。従って、吐出流量は、図3の特性Cに示すように、ハンドル操作をアシストするに必要な流量に保持される。
【0031】
ここにおいて、負荷圧の増減による差圧制御バルブ31に作用するバルブ押付用スプリング33Aの変化がカムリング21に直接及ぼされることがないので、カムリング21の作動の安定性は高いものとなる。また負荷圧の増減に対する吐出流量特性の増減は、負荷圧の上昇に応じてバルブ押付用スプリング33Aによる押付力が増大して作動状態が変化する差圧制御バルブ31により第1および第2作用室51a,51bに作用する各圧力を直接制御することによりカムリング21の偏心量を変化させて行っているので、負荷圧の増減に対する吐出流量特性の増減の応答性も向上する。
【0032】
なおこの第1の実施の形態では、負荷圧感応スプール45に中心孔を設けて負荷圧感応スプール45両側に導入される負荷圧が同一となるようにしたが、ハウジング10内に連通路を形成して負荷圧感応スプール45両側の負荷圧が同一となるようにしてもよい。
【0033】
次に図5により、第2の実施の形態の説明をする。この第2の実施の形態の可変容量形ポンプは、各作用室52a,52bに作用する内圧と負荷圧の差圧により差圧制御バルブ35に与えられる右向きの力に抗して差圧制御バルブ35を内圧作用室52a側に向けて付勢する押付力を発生させるための構造が、バルブ押付用スプリング33Bとその初期荷重を変化させる差圧制御バルブ35の負荷圧感応部37よりなっている点が第1の実施の形態と相違しており、その他の構成は同一であるので、主としてこの相違点につき説明する。
【0034】
図5に示すように、左側が開口側となるようにハウジング10に形成された弁孔30には、複数の部分よりなる差圧制御バルブ35が挿入され、弁孔30の開口端はプラグ19Bをねじ込んで液密に閉じられている。差圧制御バルブ35の両端とハウジング10の間にそれぞれ形成される各作用室52a,52bは、プラグ19B側となる作用室52aがポンプ内圧導入路56を介して圧力室16から内圧が導入される内圧作用室であり、反対側となる作用室52bが連通孔59Bを介して吐出口55から負荷圧が導入される負荷圧作用室である。
【0035】
差圧制御バルブ35は、軸線方向摺動可能に弁孔30に嵌合された筒状部36と、この筒状部36の内孔内に軸線方向摺動可能に嵌合されて負荷圧作用室52b側となる端部に内孔より大径のスプリング受け37aが固着された負荷圧感応部37と、筒状部36とスプリング受け37aの対向する端面が互いに当接される向きに両部材36,37を付勢するバルブスプリング38により構成されている。筒状部36の内孔はスプリング受け37a側が小径で反対側が大径となる段付き孔に形成され、これにより、筒状部36は、図5に示すように、ポンプ内圧作用室52a側の断面積よりも負荷圧作用室52b側の断面積の方が大であるように構成されており、一方、負荷圧感応部37はこの小径と大径の両部分に摺動可能に嵌合され、これにより、負荷圧感応部37は、図5に示すように、負荷圧作用室52b側の断面積よりもポンプ内圧作用室52a側の断面積の方が大であるように構成されており、バルブスプリング38はこの両部材37,38の間に形成される環状の空間内に位置して、各部材37,38に形成され段部の間に介装されている。この環状の空間は連通管路60を介して常にリザーバ61に連通されている。
【0036】
差圧制御バルブ35は、負荷圧作用室52b側となる弁孔30の内端部とスプリング受け37aの間に介装したバルブ押付用スプリング33Bにより、内圧作用室52a側に向けて付勢されており、自由状態では図5(a) に示すように、筒状部36と負荷圧感応部37の対向する端面は互いに当接され、筒状部36と負荷圧感応部37の内圧作用室52a側となる端面はそれぞれプラグ19Bの円筒部の先端面と内底面にほゞ同時に当接されるようになっている。プラグ19Bの円筒部の先端部には、筒状部36が当接した状態でもこの円筒部の内外を連通する小孔19aが形成されている。なお負荷圧感応部37の端面は、自由状態においてプラグ19Bの内底面から浮き上がっていても差し支えない。
【0037】
第1の実施の形態と同様、差圧制御バルブ35の筒状部36には前述した環状の空間および連通管路60を介して常にリザーバ61に連通される連通路32Bが設けられ、これにより第1作用室51aに連通される導入路57aは、差圧制御バルブ35の筒状部36の移動によりリザーバ61と内圧作用室52aに選択的に連通される。第2作用室51bに連通される負荷圧導入路57bは常に負荷圧作用室52bに連通され、またスプリング受け37aにはパイロットレリーフ弁65が設けられている。
【0038】
差圧制御バルブ35の負荷圧感応部37は、小径部と大径部よりなる筒状部36の内孔に嵌合されているので、負荷圧および内圧が0から上昇して所定値を越えれば、図5(b) に示すように、バルブスプリング38が圧縮されて筒状部36とスプリング受け37aの対向する端面は離れるが、筒状部36は、前記したようにポンプ内圧作用室52a側の断面積よりも負荷圧作用室52b側の断面積の方が大であるため、筒状部36には図5において左向きの力が与えられ、筒状部36の内圧作用室52a側となる端面はプラグ19Bの円筒部の先端面に当接されており、負荷圧感応部37は、前記したように負荷圧作用室52b側の断面積よりもポンプ内圧作用室52a側の断面積の方が大であるため、負荷圧感応部37が負荷圧作用室52b側に移動し、これによりスプリング受け37aとハウジング10の間に介装されたバルブ押付用スプリング33Bを圧縮してその初期荷重を増大させる。これにより、両端の各作用室52a,52bに作用する内圧と負荷圧の差圧により差圧制御バルブ35に与えられる右向きの力に抗して差圧制御バルブ35を内圧作用室52a側に向けて付勢するバルブ押付用スプリング33Bの押付力は、負荷圧および内圧が増大するにつれて次第に増大する。
【0039】
この第2の実施の形態でも、ポンプ回転速度が低い状態では可変オリフィス54(図5に記載のない符号は全て図1と同じ)前後の差圧が小さいので、差圧制御バルブ35は、図5(a) に示すように、バルブ押付用スプリング33Bにより内圧作用室52a側末端位置に押し付けられ、筒状部36とスプリング受け37aはバルブスプリング38により当接されており、第1作用室51aにはリザーバ61からの低圧が導入され、カムリング21はカム押付用スプリング28により吐出流量が最大となる第1作用室51a側に押し付けられている。従って、図3の特性Aに示すように、ポンプ吐出流量はポンプ回転速度の増大にともない急激に増大する。
【0040】
ポンプ回転速度の増大により吐出流量が増大して可変オリフィス54前後の内圧と負荷圧の差圧が増大すれば、差圧制御バルブ35を負荷圧作用室52b側に移動させようとする力も増大し、バルブ押付用スプリング33Bにより与えられる押付力を越えれば差圧制御バルブ35は負荷圧作用室52b側に向かって移動し始める。そして導入路57aが連通路32Bから遮断されて第1作用室51aに連通されるようになれば、第1作用室51aには可変オリフィス54より前側の内圧が導入されるので、第1の実施の形態と同様、そのときの負荷圧に応じて、図3の特性B,Cに示すように、ポンプ回転速度が増大しても吐出流量はある限度値以上には増大しないようになる。これにより、ポンプの回転数に応じたポンプ吐出流量特性の制御は行われる。なお、この第2の実施の形態でも、ポンプ吐出流量の減少に応じて、可変オリフィス54の開口面積は減少するので、ポンプ回転速度が増大するにつれてポンプ吐出流量が減少するという、動力舵取装置に適した特性の可変容量形ポンプが得られる。
【0041】
また負荷圧および内圧が増大すれば、前述のように、差圧制御バルブ35を内圧作用室52a側に向けて付勢するバルブ押付用スプリング33Bの押付力も増大する。従って第1の実施の形態と同様、図3の特性Aに示ように可変容量形ポンプが作動している状態において、負荷圧および内圧が低ければ、ポンプ回転速度が、従ってポンプ吐出流量が比較的少ないうちに差圧制御バルブ35は負荷圧作用室52b側に移動し始め、導入路57aが内圧作用室52aに連通されてカムリング21の偏心量が減少し始めるので、図3の特性Bに示ようにポンプ吐出流量がそれ以上とならない限度値は低くなる。これに対し負荷圧および内圧が高くなれば、ポンプ回転速度が、従ってポンプ吐出流量が多くなってから差圧制御バルブ35は負荷圧作用室52b側に移動し始め、導入路57aが内圧作用室52aに連通されてカムリング21の偏心量が減少し始めるようになるので、ポンプ吐出流量がそれ以上とならない限度値は高くなる。吐出圧および内圧が上昇するにつれてこの限度値は上昇して、負荷圧感応部37が筒状部36に対するストロークエンドに達すれば特性Cに示すように吐出流量の限度値は最大となり、それ以上ポンプ吐出流量の限度値が大きくなることはなくなる。これにより、負荷圧に応じたポンプ吐出流量特性の制御は行われる。
【0042】
この第2の実施の形態でも、負荷圧の増減による差圧制御バルブ31に作用するバルブ押付用スプリング33Bの変化がカムリング21に直接及ぼされることがないので、カムリング21の作動の安定性は高いものとなる。また負荷圧の増減に対する吐出流量特性の増減は、負荷圧の上昇に応じてバルブ押付用スプリング33Bによる押付力が増大して作動状態が変化する差圧制御バルブ31により第1および第2作用室51a,51bに作用する各圧力を直接制御することによりカムリング21の偏心量を変化させて行っているので、負荷圧の増減に対する吐出流量特性の増減の応答性も向上する。
【0043】
なお上記各実施の形態では、カムリング21の径方向移動をピン17を中心とする揺動により行っているが、本発明はこれに限らず、ピン17とシール部材50に相当する位置においてカムリング21をアダプタ13の内面に液密かつ径方向摺動可能に案内支持するようにして実施することも可能である。
【0044】
【発明の効果】
本発明によれば、カムリングの外周に対向して形成した第1および第2作用室に作用する各圧力を制御する差圧制御バルブに作用するバルブ押付用スプリングの初期荷重を負荷圧の上昇に応じて増大させることにより負荷圧に応じたカムリングの偏心量の調整を行っているので、カムリングの作動の安定性を高めることができ、また負荷圧の増減に対する吐出流量特性の増減の応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による可変容量形ポンプの第1の実施形態の全体構造を示す横断面図である。
【図2】 図1の2−2断面図である。
【図3】 本発明による可変容量形ポンプのポンプ吐出流量特性を示す図である。
【図4】 図1に示す第1の実施形態の作動状態を説明する部分断面図である。
【図5】 本発明による可変容量形ポンプの第3の実施形態の要部および作動状態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
10…ハウジング、21……カムリング、22…ロータ、23…ベーン、24…吸入ポート、25…吐出ポート、30…弁孔、31,35…差圧制御バルブ、33A,33B…バルブ押付用スプリング、36…筒状部、37…負荷圧感応部、37a…スプリング受け、38…バルブスプリング、45…負荷圧感応スプール、51a…第1作用室、51b…第2作用室、52a…内圧作用室、52b…負荷圧作用室、53a,53b,53c…吐出通路、54…オリフィス(可変オリフィス)、55…吐出口。The present invention relates to a variable displacement pump suitable for use in a power steering apparatus for vehicles, and more particularly to a variable displacement pump configured to control a pump discharge flow rate characteristic according to a load pressure of the pump.
[0001]
[Prior art]
As a variable displacement pump configured to control the pump discharge flow rate characteristic according to the load pressure of such a pump, there is a technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-61638. This is because the cam ring supported by the body is urged in the eccentric direction by the spring so that the amount of eccentricity with respect to the rotor center of the vane pump is variable, and the piston rod operated by the differential pressure across the orifice provided in the discharge passage is spring-loaded. The cam ring is brought into contact with the direction in which the cam ring is moved against the pressure, and the hydraulic ring is selectively introduced with high pressure (internal pressure) or low pressure by a switching valve that responds to the internal pressure in front of the orifice provided in the discharge passage. The initial load of the spring that is directly biased is changed. According to this technique, if the pump rotation speed increases and the pump discharge flow rate reaches a certain limit value, the pump discharge flow rate does not increase even if the pump rotation speed increases beyond that. The pump discharge flow rate characteristic can be controlled, and the pump discharge flow rate characteristic can be controlled according to the load pressure so that the limit value of the pump discharge flow rate increases as the load pressure increases. When used in a power steering device, if the pump discharge flow rate characteristic is controlled so that the limit value of the discharge flow rate increases / decreases according to the increase / decrease of the load pressure, the power steering device such as straight running will not operate. Therefore, since the maximum value of the pump discharge flow rate in a state where the discharge flow rate from the pump is unnecessary is reduced, an energy saving effect can be obtained without affecting the operation of the power steering apparatus.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-61638 as described above, when the load pressure exceeds a predetermined value, the valve spool is first slid against the urging force of the spring to switch the oil passage. As a result, pressure oil is introduced into the cylinder containing the hydraulic piston and the hydraulic piston is slid, and as a result, the initial load of the spring acting on the cam ring is changed.
[0003]
Therefore, since the change of the spring force is directly applied to the cam ring, there is a problem that the operation of the cam ring becomes unstable, and there is a problem that the responsiveness to increase the pump discharge flow rate cannot be increased with respect to the increase of the load pressure. .
[0004]
An object of the present invention is to solve such a problem by increasing a pressing force by a spring acting on a differential pressure control valve in accordance with an increase in load pressure.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A variable displacement pump according to a first aspect of the present invention includes a cam ring provided in a housing so as to be movable in a radial direction, and a plurality of cam rings rotatably supported by the housing within the cam ring and slidably in contact with an inner surface of the cam ring. There is a rotor that holds the vane movably in the radial direction, a suction port and a discharge port formed in the housing or a member fixed to the housing, and an orifice provided in the middle of the discharge passage that communicates the discharge port with the discharge port. Then, a first working chamber and a second working chamber that are opposed to each other in the moving direction of the cam ring are formed on the outer periphery of the cam ring, and the cam ring is elastically biased toward the first working chamber where the amount of eccentricity with respect to the rotor is maximized. And a differential pressure control valve for controlling each pressure acting on the first and second working chambers in a valve hole formed in the housing. The load pressure-sensitive spools are fitted coaxially so that they can move in the axial direction, and a valve pressing spring is interposed between the differential pressure control valve and the load pressure-sensitive spool. The load pressure-sensitive spool increases the load pressure. Accordingly, it is configured to increase the initial load of the valve pressing spring by being slid accordingly.
[0006]
In the present invention, the initial load of the valve pressing spring that urges the differential pressure control valve is increased as the load pressure increases, so that the differential pressure control valve is moved against this pressing force. The pressure difference at the time also increases, so the pump rotation speed when the differential pressure is introduced into the working chambers on both sides of the cam ring and the eccentric amount of the cam ring starts to decrease also increases, so the discharge flow rate does not increase any more. The limit value of the discharge flow rate also increases as the load pressure increases.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, an internal pressure acting chamber and a load pressure acting chamber are formed between both ends of the differential pressure control valve and the housing, respectively, and the load pressure sensitive spool and the valve pressing spring are loaded pressure When the differential pressure control valve is placed on the inner pressure working chamber side when it is placed in the working chamber, a low pressure is introduced into the first working chamber and the inner pressure is applied to the first working chamber by moving to the load pressure working chamber side. Introduced and configured to introduce a load pressure into the second working chamber.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, the valve hole serving as the load pressure working chamber is formed as a stepped hole having a small diameter on the differential pressure control valve side and a large diameter on the opposite side, and the load pressure sensitive spool has a small diameter. The load pressure is introduced on both sides in the axial direction of the load pressure-sensitive spool.
[0009]
A variable displacement pump according to a fourth aspect of the present invention is a cam ring provided in a housing so as to be movable in a radial direction, and a plurality of cam rings rotatably supported by the housing within the cam ring and slidably in contact with the inner surface of the cam ring. A rotor that holds the vane in a radially movable manner, a suction port and a discharge port formed in the housing or a member fixed to the housing, and a discharge passage that connects the discharge port to a discharge port. The first working chamber side that has an orifice, forms a first working chamber and a second working chamber facing each other in the moving direction of the cam ring on an outer periphery of the cam ring, and the cam ring has a maximum amount of eccentricity with respect to the rotor In the variable displacement pump that is elastically biased to the valve, the first and second operations are provided in a valve hole formed in the housing. Differential pressure control valve for controlling the respective pressures acting on the chamber, axially slidably said valve Hole And a cylindrical portion fitted into the cylindrical portion, and fitted in the inner hole of the cylindrical portion so as to be slidable in the axial direction. one A load pressure sensitive part having a spring receiver having a diameter larger than the inner hole fixed to the end, and a valve pressing spring interposed between the spring receiver and the housing, the load pressure sensitive part being a load pressure sensitive part. Against the cylindrical part according to the rise of In the direction of the one end The sliding load increases the initial load of the valve pressing spring.
[0010]
Also in this invention, since the initial load of the valve pressing spring that urges the differential pressure control valve is increased as the load pressure increases, the differential pressure control valve is moved against this pressing force. The pressure difference at the time also increases, so the pump rotation speed when the differential pressure is introduced into the working chambers on both sides of the cam ring and the eccentric amount of the cam ring starts to decrease also increases, so the discharge flow rate does not increase any more. The limit value of the discharge flow rate also increases as the load pressure increases.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, an internal pressure acting chamber and a load pressure acting chamber are formed between both ends of the differential pressure control valve and the housing, respectively, and the valve pressing spring is disposed in the load pressure acting chamber. When the differential pressure control valve is pressed against the inner pressure working chamber side, a low pressure is introduced into the first working chamber, and when the differential pressure control valve moves to the load pressure acting chamber side, the inner pressure is introduced into the first working chamber. The working chamber is configured to introduce a load pressure.
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention of the fourth or fifth aspect, the inner hole of the cylindrical portion is formed as a stepped hole having a small diameter on the spring receiving side and a large diameter on the opposite side. A slidably fitted into both the small diameter and large diameter parts, and a valve spring that abuts the spring receiver against one end of the cylindrical part in a free state is interposed between the cylindrical part and the load pressure sensitive part. In the free state, the other end portion of the cylindrical portion abuts against the housing or a member fixed thereto, and when the load pressure increases, the spring receiver fixed to the load pressure sensitive portion is separated from the cylindrical portion according to the increase. It is configured to move in the direction.
[0013]
According to a seventh aspect of the present invention, in the first to sixth aspects of the invention, the orifice is a variable orifice whose opening area decreases as the cam ring moves toward the second working chamber.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 will be described. The variable displacement pump according to this embodiment is used as a working fluid supply source of a power steering apparatus. The
[0015]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
A
[0019]
The
[0020]
As shown mainly in FIG. 1, a differential
[0021]
The load pressure
[0022]
An
[0023]
A load
[0024]
The stepped load pressure
[0025]
When the rotation of the engine of the vehicle is transmitted to the
[0026]
When the pump rotational speed is low, the flow rate through the
[0027]
If the discharge flow rate increases due to the increase in the pump rotation speed and the differential pressure before and after the
[0028]
Accordingly, the differential
[0029]
As the eccentric amount of the
[0030]
In this state, when the load pressure is increased by operating the handle, the load pressure
[0031]
Here, since the change of the
[0032]
In the first embodiment, a central hole is provided in the load pressure
[0033]
Next, the second embodiment will be described with reference to FIG. The variable displacement pump according to the second embodiment has a differential pressure control valve that resists the rightward force applied to the differential
[0034]
As shown in FIG. 5, a differential
[0035]
The differential
[0036]
The differential
[0037]
As in the first embodiment, the
[0038]
Since the load pressure
[0039]
Also in the second embodiment, since the differential pressure before and after the variable orifice 54 (all reference numerals not shown in FIG. 5 are the same as those in FIG. 1) is small when the pump rotational speed is low, the differential
[0040]
If the discharge flow rate increases due to the increase in the pump rotation speed and the differential pressure between the internal pressure around the
[0041]
As the load pressure and the internal pressure increase, as described above, the pressing force of the
[0042]
Even in the second embodiment, since the change of the
[0043]
In each of the above embodiments, the
[0044]
【The invention's effect】
According to the present invention, the initial load of the valve pressing spring acting on the differential pressure control valve that controls each pressure acting on the first and second working chambers formed opposite to the outer periphery of the cam ring is used to increase the load pressure. Since the cam ring eccentricity is adjusted according to the load pressure by increasing it accordingly, the stability of the cam ring operation can be improved, and the response of the discharge flow rate characteristic to the increase and decrease of the load pressure can be increased. Can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall structure of a first embodiment of a variable displacement pump according to the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line 2-2 in FIG.
FIG. 3 is a graph showing pump discharge flow characteristics of a variable displacement pump according to the present invention.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view for explaining an operating state of the first embodiment shown in FIG.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a main part and an operating state of a third embodiment of a variable displacement pump according to the present invention.
[Explanation of symbols]
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