JP3922878B2 - 可変容量形ポンプ - Google Patents
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Description
【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。
【0002】
【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以上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。
【0003】
【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。
【0004】
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、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。
【0005】
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。
【0006】
【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差圧制御バルブを軸線方向移動可能に嵌合して同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、吐出通路のオリフィスより前側の圧力である内圧と後側の圧力である負荷圧を内圧作用室と負荷圧作用室にそれぞれ導入し、差圧制御バルブを、バルブ押付用スプリングにより内圧作用室側に向けて付勢するとともに、ハウジングに摺動自在に嵌合支持され内圧作用室内に突出する先端部が差圧制御バルブの一端に軸線方向から当接可能な負荷圧感応ピストンを介してピストン押付用スプリングにより負荷圧作用室側に向けて付勢して、内圧作用室と負荷圧作用室内の各圧力により差圧制御バルブに与えられる力に抗して同差圧制御バルブを内圧作用室側に向けて付勢する押付力を負荷圧の上昇に応じて増大させ、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(常に)負荷圧を導入するよう構成したことを特徴とするものである。
【0007】
請求項1の発明では、差圧制御バルブを、バルブ押付用スプリングにより内圧作用室側に向けて付勢するとともに、ピストン押付用スプリングにより負荷圧感応ピストンを介して負荷圧作用室側に向けて付勢して、内圧作用室と負荷圧作用室内の各圧力により差圧制御バルブに与えられる力に抗して同差圧制御バルブを内圧作用室側に向けて付勢する押付力を負荷圧の上昇に応じて増大させているので、ポンプ回転速度が低くこの内圧と負荷圧の差圧が小さいときはカムリングの偏心量は最大となってポンプ吐出流量はポンプ回転速度に比例して速やかに増大する。ポンプ回転速度が増大しこの差圧が増大して差圧制御バルブが押付力に抗して移動されるようになれば、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を減少させるので、ポンプ回転速度が増大しても吐出流量は増大しないようになる。また差圧制御バルブを付勢する押付力はオリフィス後側の負荷圧の増減に応じて増減するので、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減し、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減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増減する。またハンドル操作によって負荷圧が上昇すると、内圧作用室内の圧力によって負荷圧感応ピストンがピストン押付用スプリングの付勢力に抗して押圧されて差圧制御バルブから離間されるため、差圧制御バルブにはバルブ押付用スプリングによる比較的大きなばね荷重が作用し、ポンプ吐出流量が増大しないと第1作用室が内圧作用室側に切り替えられない。これによりポンプ吐出流量は、ハンドル操作をアシストするに必要な流量まで増大される。
【0008】
請求項2の発明による可変容量形ポンプは、前項の発明において、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。このようにすれば、ポンプ回転速度の増大に応じてポンプ吐出流量が減少する特性が得られる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に図1〜図4に示す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機器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。
【0010】
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。
【0011】
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および導通孔34aを通って吐出口55に導かれている。
【0012】
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。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方向に向かうプラグ18がねじ込み固定され、このプラグ18の円筒部18aには、軸線方向摺動自在にカム押付ピストン27が嵌合されて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を液密に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。
【0013】
可変オリフィス54は、プラグ18の円筒部18aに形成した連通孔18bとカム押付ピストン27の後縁により形成され、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連通孔18bがカム押付ピストン27の後縁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、さらにカム押付ピストン27に設けた穴27b、吐出通路53cおよび導通孔34a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、導通孔34a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。
【0014】
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に形成した弁孔30には、スプール状の差圧制御バルブ31が図において左側となる一方向から挿入されて軸線方向移動可能に嵌合され、弁孔30の挿入側にはユニオン34がねじ込み固定され、差圧制御バルブ31の両端とハウジング10の間にそれぞれ作用室52a,52bが形成されている。ユニオン34には吐出口55およびこれを吐出通路53a,53b,53cに導く導通孔34aが形成されている。ユニオン34と反対側となる作用室52aは内圧作用室であり、ポンプ内圧導入路56を介して圧力室16内の内圧が常に導入されている。ユニオン34側となる作用室52bは負荷圧作用室であり、吐出口55内の負荷圧が絞り連通孔59を介して常に導入されている。差圧制御バルブ31は、ユニオン34との間に介装したバルブ押付用スプリング33により、内圧作用室52a側に向けて付勢されている。
【0015】
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、第1作用室51aをリザーバ61と内圧作用室52aに選択的に連通するものである。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33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33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32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32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。
【0016】
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に形成したダンピングオリフィス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。
【0017】
内圧作用室52a側となるハウジング10の一部には、差圧制御バルブ31より小径の負荷圧感応ピストン40が弁孔30と同軸的に摺動自在に嵌合支持され、内圧作用室52a内に出没可能な負荷圧感応ピストン40の先端は、差圧制御バルブ31の一端に軸線方向から当接可能である。ハウジング10を貫通した負荷圧感応ピストン40の他端に固着したばね受け部材40aとハウジング10にねじ込み固着したプラグ19の間にはピストン押付用スプリング41が介装され、内圧作用室52a内の圧力が所定値より低い状態ではピストン押付用スプリング41により付勢された負荷圧感応ピストン40は差圧制御バルブ31の一端に当接してこれを負荷圧作用室52b側に向けて付勢する。ピストン押付用スプリング41の押付力は、バルブ押付用スプリング33の押付力より小さく設定されている。
【0018】
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に与えられる左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スプリングによる押付力は、バルブ押付用スプリング33により与えられる力と負荷圧感応ピストン40を介してピストン押付用スプリング41により与えられる力の差である。バルブ押付用スプリング33により与えられる力は内圧および負荷圧の影響を受けることはない。負荷圧感応ピストン40を介してピストン押付用スプリング41により与えられる力は、内圧が0の場合はピストン押付用スプリング41により与えられる力である。しかし負荷圧感応ピストン40は内圧作用室52a内の内圧によりピストン押付用スプリング41に抗する力を生じ、内圧が所定圧以上になれば負荷圧感応ピストン40の先端が差圧制御バルブ31から離れる(図4(b) 参照)ので、負荷圧感応ピストン40を介してピストン押付用スプリング41により与えられる力は0になる。従って、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に与えられる左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スプリングによる押付力は、負荷圧の増大により増大する。なお負荷圧が0である不作動状態では、図1に示すように、差圧制御バルブ31は内圧作用室52a側の末端位置に押し付けられている。
【0019】
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と導通孔34a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。
【0020】
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33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、連通路32を介してリザーバ61側に連通されて圧力が0であるので、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側に確実に押し付けられており、離れることはない。この状態では、吐出通路53a,53b,53cおよび導通孔34a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。
【0021】
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内の負荷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、負荷圧感応ピストン40がピストン押付用スプリング41の付勢力により差圧制御バルブ31に当接されている。この結果、差圧制御バルブ31には、バルブ押付用スプリング33とピストン押付用スプリング41のばね荷重の差による比較的小さな力が内圧作用室52a側に作用している。
【0022】
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、図4(a) に示すように、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。
【0023】
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。
【0024】
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、内圧作用室52a内の圧力によって負荷圧感応ピストン40がピストン押付用スプリング41の付勢力に抗して押圧され、図4(b) に示すように、差圧制御バルブ31から離間されるため、差圧制御バルブ31には、バルブ押付用スプリング33による比較的大きなばね荷重が内圧作用室52a側に作用するようになり、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まで増大される。
【0025】
ここにおいて、負荷圧の増減による差圧制御バルブ31に作用するスプリング力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スプリング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。
【0026】
またこの実施の形態では、差圧制御バルブ31に作用するスプリング力を負荷圧に応じて変化させる構成を、差圧制御バルブ31に対する負荷圧感応ピストン40の当接、離間によって行うようにしたので、負荷圧に応じたスプリング力の変化を、差圧制御バルブ31を殆どストロークさせることなく行えるようになるので、負荷圧の増減による吐出流量特性B、Cの切替えの応答性を向上することができる。
【0027】
【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。
【0028】
また、内圧作用室内に突出する先端部が差圧制御バルブの一端に当接可能な負荷圧感応ピストンを設けており、この負荷圧感応ピストンにより負荷圧が低い場合に吐出流量を低流量に維持して省エネルギを達成することができ、また差圧制御バルブを付勢する押付力の負荷圧に応じた変化を、差圧制御バルブを殆どストロークさせることなく行えるようになるので、負荷圧の増減に対する吐出流量特性の増減の応答性を一層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に示す実施形態の作動状態を説明する部分断面図である。
【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…差圧制御バルブ、33…バルブ押付用スプリング、40…負荷圧感応ピストン、41…ピストン押付用スプリング、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。
Claims (2)
- 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差圧制御バルブを軸線方向移動可能に嵌合して同差圧制御バルブの両端と前記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、
前記吐出通路の前記オリフィスより前側の圧力である内圧と後側の圧力である負荷圧を前記内圧作用室と負荷圧作用室にそれぞれ導入し、
前記差圧制御バルブを、バルブ押付用スプリングにより前記内圧作用室側に向けて付勢するとともに、前記ハウジングに摺動自在に嵌合支持され前記内圧作用室内に突出する先端部が前記差圧制御バルブの一端に軸線方向から当接可能な負荷圧感応ピストンを介してピストン押付用スプリングにより前記負荷圧作用室側に向けて付勢して、前記内圧作用室と負荷圧作用室内の各圧力により前記差圧制御バルブに与えられる力に抗して同差圧制御バルブを前記内圧作用室側に向けて付勢する押付力を前記負荷圧の上昇に応じて増大させ、
前記差圧制御バルブは前記内圧作用室側に押し付けられているときは前記第1作用室に低い圧力を導入するとともに前記負荷圧作用室側に移動すれば同第1作用室に前記内圧を導入し、前記第2作用室には前記負荷圧を導入するよう構成したことを特徴とする可変容量形ポンプ。 - 請求項1に記載の可変容量形ポンプにおいて、前記オリフィスは前記カムリングが前記第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である可変容量形ポンプ。
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