JP3933843B2 - 可変容量形ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば自動車のハンドル操作力を軽減する操舵補助力を得るために動力舵取装置（圧力流体利用機器）に油圧源（流体圧力源）として用いる可変容量形ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
動力舵取装置に用いるポンプには、舵取りハンドルの舵取り操作時（いわゆる操舵時）に操舵状態に対応した操舵補助力を得るために充分な量の圧力流体を動力舵取装置のパワーシリンダに給送できることが望まれる。これに対して車輌の直進走行時のような非操舵時には、圧力流体の給送は事実上不要である。
また、この動力舵取装置用ポンプには、高速走行時の圧力流体の給送量を停車中や低速走行時の給送量よりも少なくし、高速走行時に舵取りハンドルに剛性感をもたせて高速での直進走行時の走行安定性を確保できることも望まれる。
【０００３】
この種の動力舵取装置用ポンプとして一般に、車輌のエンジンを駆動源とする容量形ポンプを用いていた。容量形ポンプは、エンジン回転数が増加するに伴って吐出流量が増大する特性をもっている。したがって、容量形ポンプを動力舵取装置用のポンプとして用いるには、ポンプからの吐出流量を回転数の如何にかかわらず一定量以下に制御する流量制御弁が必須となる。しかし、このような流量制御弁を備えた容量形ポンプでは、圧力流体の一部を流量制御弁を介してタンクに還流させても、エンジンに対する負荷は減少せず、ポンプの駆動馬力は同じであるから省エネルギ効果は得られなかった。
【０００４】
このような不具合を解決するために、ポンプ一回転当たりの吐出流量(cc/rev)を回転数の増加に比例して減少させる可変容量形ベーンポンプが、特開平６−２００８８３号公報、特開平７−２４３３８５号公報、特開平８−２００２３９号公報等によって従来から提案されている。これらの可変容量形ポンプはいわゆるエンジン回転数感応式ポンプであって、エンジン回転数（ポンプ回転数）が増加すると、ポンプ吐出側の流体圧の大きさに対応してカムリングをポンプ室のポンプ容量が減少する方向に移動させることができるから、ポンプ吐出側の流量を減少させることができる。
【０００５】
このような可変容量形ポンプは、車輌の停車中や低速走行時であってもエンジン回転数が小さいときにポンプ吐出側の流量を相対的に多くすることができるから、停車中や低速走行時のおける操舵時に大きな操舵補助力を得て軽快な操舵を行える。また、車輌の高速走行時にはエンジン回転数が大きくなり、ポンプ吐出側の流量を相対的に少なくなるから、高速走行時における舵取り操作力に適度な剛性感を与えた操舵が可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来この種の可変容量形ポンプは、動力舵取装置の油圧源として用いたときに、エンジン回転数の大小に追従する吐出量を得ることができるものの、その他の条件、たとえば車速や操舵速度、操舵角等の操舵状態の条件変化を配慮していないから、以下に述べる不具合があった。
【０００７】
すなわち、従来の可変容量形ポンプはいわゆるエンジン回転数感応式であるから、低速走行時であっても、加速時や上り坂、下り坂ではエンジン回転数が高くなって、ポンプからの吐出流量は少なくなる。このような低速走行時に舵取操作を行うと、ポンプ吐出量が少なすぎて動力舵取装置において必要な流量を確保できず、操舵補助力が不足するおそれがあった。このため、従来のポンプでは、必要な流量を確保するためにそれほど流量を下げることができなかった。
【０００８】
したがって、従来の可変容量形ポンプでは、エンジン回転数が増大したときのポンプからの吐出流量を少なくするには限界があり、可変容量形ポンプとして舵取操作が必要なだけの供給流量を得るとともに省エネルギ化を図るという効果が不充分であった。
【０００９】
また、この種の可変容量形ポンプによれば、操舵時（操舵必要時）に所定流量の圧力流体を給送して所定の操舵補助力を得るとともに、非操舵時（操舵が不要な時）に圧力流体の給送流量をほとんど零または必要最小限とすることが、省エネルギ化の観点から望まれている。たとえば可変容量形ポンプを車輌のエンジンで直接駆動しているときにおいて、エンジン回転数が大きいときであっても非操舵時であれば、ポンプからの吐出量は不要であり、このときのポンプ吐出量を減少させるとポンプの駆動馬力を抑制できるものであり、このような点を考慮することが望まれている。
【００１０】
すなわち、この種の可変容量形ポンプを制御するにあたっては、車輌が停車しているか、低速、中速または高速で走行しているか、その走行時に操舵が行われているか、非操舵であるかを判断し、その車輌の走行状態に応じて最適なポンプ制御を行うことが望まれる。したがって、このような車輌の走行状態、操舵状態を確実に把握し、ポンプ制御を適切に行って動力舵取装置としての性能を発揮させるとともに、ポンプの駆動制御を所要の状態で行い、可変容量形ポンプとして省エネルギ効果が得られるように、ポンプの作動状態や車輌の走行状態を加味して何らかの対策を講じる必要がある。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、圧力流体利用機器である動力舵取装置の作動、たとえば操舵補助力が必要なときに、応答遅れなどを生ぜず、しかも吐出側通路に設けられる絞り部分の圧力損失を低減し、必要かつ充分な流量を給送することができるとともに、操舵補助力が不要であるときには必要最小限の流量を給送することにより、ポンプ駆動にあたっての消費動力を低減し、最大限の省エネルギ効果を発揮させることができ、しかも高い信頼性をもつ可変容量形ポンプを得ることを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、たとえば車載式の油圧ポンプであって、動力舵取装置の油圧源として用いるにあたって、車輌の車速、操舵速度等の走行条件に対応させて制御することにより、快適な操舵感を得ることができるとともに、車輌の直進走行時等において非操舵時には吐出流量を可及的に低減することにより、省エネ効果をより一層発揮させることができ、操舵要求時にはポンプ吐出量を瞬時に必要量まで増加させ、所要の操舵補助力を確保することができる可変容量ポンプを得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このような目的に応えるために本発明の請求項１記載の発明に係る可変容量形ポンプは、ロータとの間にポンプ室を形成するカムリングをポンプ室のポンプ容量を増減する方向に移動変位可能に保持するとともに、このカムリングの移動方向の両側に第１および第２の流体圧室を形成するポンプボディを備え、前記ポンプ室の吐出側通路の途中に設けたメータリング絞りの上、下流側の流体圧力差によって軸線方向に作動するスプールを有し少なくとも第１の流体圧室内の流体圧を制御する制御バルブが設けられている可変容量形ポンプにおいて、前記制御バルブのスプールに軸線方向への推力を与えるための電子駆動手段を設け、前記電子駆動手段は、前記スプールと離間可能に設けられ、前記制御バルブは、前記第１の流体圧室に接続される流体圧を前記メータリング絞り上流側の流体圧とポンプ吸入側とに切換え、前記制御バルブと前記第１の流体圧室とを接続する通路にダンパ絞りを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、たとえば操舵要求時に電子駆動手段を必要に応じて作動させて制御バルブのスプールに軸線方向への推力を強制的に与えることにより、この制御バルブを通常の流体圧制御に加えて電気的に制御し、その結果得られる流体圧室内の流体圧によってカムリングを瞬時にしかも所要の状態で移動変位させることができる。
【００１５】
すなわち、本発明によれば、制御バルブのスプールはポンプ吐出側通路の途中に設けたメータリング絞りの上、下流側の流体圧力差と前記スプールを一方向に付勢する付勢手段の付勢力とのバランスで軸線方向における所定箇所に位置し、ポンプ室からの圧力流体の吐出流量を最小量に維持することができる。また、電子駆動手段により軸線方向への推力がスプールに作用したときに、たとえば第１の流体圧室にポンプ吸込側を、前記第２の流体圧室にメータリング絞りの下流側の流体圧を接続することにより、ポンプ室からの圧力流体の吐出流量を所望の値に増大させることができる。
【００１６】
ここで、上述した制御バルブは、たとえばメータリング絞りの上流側とポンプ吸込側との流体圧とを前記第１の流体圧室に、メータリング絞りの下流側の流体圧と前記ポンプ吸込側とを前記第２の流体圧室にそれぞれ選択的に接続するように構成すれば、カムリングを移動させるための第１、第２の流体圧室間の流体圧力差を大きくさせることができ、このカムリングを必要に応じて移動変位させることが確実に行える。
【００１７】
また、本発明の請求項２記載の発明に係る可変容量形ポンプは、請求項１記載の可変容量形ポンプにおいて、前記電子駆動手段を駆動制御する電子制御手段を備え、この電子制御手段を、舵取りハンドルの操舵速度を検出する操舵センサを具備し、この操舵センサからの信号に応じて前記電子駆動手段を駆動制御するように構成したことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項３記載の発明に係る可変容量形ポンプは、請求項１記載の可変容量形ポンプにおいて、前記電子駆動手段を駆動制御する電子制御手段を備え、この電子制御手段を、舵取りハンドルの操舵速度を検出する操舵センサと、車輌の走行速度を検出する車速センサとを具備し、これら各センサからの信号に応じて前記電子駆動手段を駆動制御するように構成したことを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、動力舵取装置の流体圧力源として用いた可変容量形ポンプにおいて、車輌を走行しているときにおいて、舵取操作を行っていない通常の直進走行時には必要最小限の流量とし、動力舵取装置による操舵補助力を必要とするときには、電子制御手段により操舵速度、または操舵速度と車速とに応じて電子駆動手段を作動し、瞬時にしかも充分なポンプ吐出側の流量を確保することができる。
請求項４に記載した発明に係る可変容量形ポンプは、請求項１に記載した可変容量形ポンプにおいて、前記電子駆動手段は、この電子駆動手段が非通電状態にあるとき前記スプールと離間状態にあることを特徴とするものである。
請求項５に記載した発明に係る可変容量形ポンプは、請求項４に記載した可変容量形ポンプにおいて、前記電子駆動手段と前記スプールとの間の離間距離の最大値は、前記スプールの移動範囲以上であることを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は本発明に係る可変容量形ポンプの一つの実施の形態を示す図である。この実施の形態では、本発明に係る可変容量形ポンプを、動力舵取装置の油圧発生源となるベーンタイプのオイルポンプに用いた場合を説明する。
【００２１】
図１および図２において、全体を符号１０で示すベーンタイプの可変容量形ポンプは、ポンプボディを構成するフロントボディ１１とリアボディ１２を備えている。このフロントボディ１１は、全体が略カップ状を呈し、この内部にポンプカートリッジとしてのポンプ構成要素を収納配置する収納空間１４が形成されるとともに、この収納空間１４の開口端を閉塞するようにリアボディ１２が組合わせられ一体的に組立てられる。
前記フロントボディ１１には、ポンプ構成要素を構成するロータ１５を外部から回転駆動するためのドライブシャフト１６が貫通した状態で回転自在に軸支されている。このロータ１５は図１では図中反時計方向に回転する。
【００２２】
１７はカムリングで、このカムリング１７はベーン１５ａを有するロータ１５の外周部に嵌装して配置される内側カム面１７ａを有し、かつこの内側カム面１７ａとロータ１５との間にポンプ室１８を形成している。このカムリング１７は前記ロータ１５とは偏心した状態で位置づけられ、カムリング１７とロータ１５との間に形成されるほぼ三日月状の空間がポンプ室１８となる。また、このカムリング１７は、後述するようにポンプ室１８の容積（ポンプ容量）を可変できるように収納空間１４内で空間内壁部分に嵌合状態で設けたアダプタリング１９内で揺動可能に配置されている。１７ｂはカムリング１７をポンプ室１８のポンプ容量が最大となる方向に付勢する圧縮コイルばねである。
【００２３】
図２において、２０はプレッシャプレートを示し、このプレッシャプレート２０は、上述したロータ１５、カムリング１７およびアダプタリング１９によって構成されているポンプカートリッジ（ポンプ構成要素）のフロントボディ１１側に圧接して積層配置されている。ポンプカートリッジの反対側面には、前記リアボディ１２の端面がサイドプレートとして圧接され、フロントボディ１１とリアボディ１２とが一体的に組立てられている。
【００２４】
前記プレッシャプレート２０と、これにカムリング１７を介して積層されるサイドプレートとなるリアボディ１２とは、揺動支点ピン２１によって回転方向で位置決めされた状態で一体的に組付けられている。前記揺動支点ピン２１は、カムリング１７を揺動可能とするための軸支部および位置決めピンとして機能するとともに、カムリング１７を揺動させる流体圧室を画成するシール材としても機能する。
【００２５】
２２，２３は前記ポンプ室１８に開口するポンプ吸込側開口とポンプ吐出側開口で、これらの開口２２，２３はほぼ円弧状を呈する溝部によって形成され、図１に示すようにロータ１５の回転方向の始端側のポンプ吸込側領域と終端側のポンプ吐出側領域に開口している。前記吸込側開口２２は、図１に示すようにリアボディ２２のポンプ室１８に臨む端面に凹設され、吐出側開口２３は前記プレッシャプレート２０のポンプ室１８側の端面に凹設されている。
【００２６】
前記リアボディ１２には、吸込側開口２２にタンクＴから吸込む吸込側流体を吸込ポートを介して給送する吸込側通路２５が形成されている。タンクＴ（ポンプ吸込側）から吸込まれる吸込側流体は、吸込ポートからリアボディ１２内のポンプ吸込側通路２５を通り、リアボディ１２の端面に開口する前記吸込側開口２２からポンプ室１８内に供給される。２５ａはバルブ孔３１の中央部分に開口するポンプ吸込側側通路である。
【００２７】
前記フロントボディ１１のプレッシャプレート２０の前側には、ドライブシャフト１６の周りにほぼ円弧状のポンプ吐出側の圧力室２６が形成されている。この圧力室２６は、フロントボディ１１内に形成したポンプ吐出側通路２７を介して吐出ポート２７ａに接続され、圧力室２６に導かれた吐出側流体圧を吐出ポート２７ａから吐出するように構成されている。
【００２８】
３０はフロントボディ１１の上方に前記シャフト１６と直交する方向に形成されたバルブ孔３１とスプール３２とからなる制御バルブで、後述するポンプ吐出側通路の途中に設けたメータリング絞り５０の上、下流側の圧力差、および電子駆動手段として付設したソレノイド６０により与えられる軸線方向の推力によって作動される。この制御バルブ３０は、図１および図３に示すように、前記アダプタリング１９内でカムリング１７の両側に前記揺動支点ピン２１とその軸対称位置に設けたシール材３５により分割形成した第１、第２の流体圧室３３，３４内の流体圧を制御するように構成されている。
【００２９】
前記バルブ孔３１の一端側には前記ポンプ吐出側の流体圧が圧力室２６からパイロット圧通路４１が接続され、前記メータリング絞り５０の上流側の流体圧Ｐ1 が導入される室３８が形成されている。
前記バルブ孔３１の他端側には、前記スプール３２を前記一端側に付勢する圧縮コイルばね３６ａを有するばね室３６が形成されている。このばね３６ａにより前記スプール３２を図２中左側に付勢している。このばね室３６には、前記ポンプの吐出側通路２７から圧力流体利用機器（ここでは動力舵取装置のパワーシリンダＰＳ）との間に設けたメータリング絞り５０の下流側の流体圧Ｐ2 が、パイロット圧通路４２により導かれている。
【００３０】
前記スプール３２の内部にはリリーフバルブ４９が設けられている。
前記パイロット圧通路４２の途中に、図３中一点鎖線で示すようにパイロット絞り４２ａを設けてもよい。このパイロット絞り４２ａを設けると、制御バルブ３０のスプール３２に対する流体圧変動等の悪影響を防止できる。また、このパイロット絞り４２ａは、スプール３２内に設けたリリーフバルブ４９のリリーフ時に、制御バルブ３０のばね室３６内の流体圧を圧力降下させる。そして、この圧力降下に伴う制御バルブ３０の働きでカムリング１７はポンプ室１８の容量が減少する方向に揺動するから、ポンプ吐出量が減少することになり、ポンプの省エネルギ化を図るうえで有利となる。
【００３１】
前記ばね室３６は、スプール３２が図１、図３の位置にあるときに前記第２の流体圧室３４に対しての接続通路３７により接続されるとともに、前記スプール３２がばね室３６側（図中右方）に動いたときに前記第２の流体圧室３４から徐々に切り離され、スプール３２の一端側のランド部３２ｃに形成した小径部３２ｄによる隙間通路を介してスプール３２の軸線方向の中央部分に形成した環状溝によるポンプ吸込側室３０ａによって接続されるように構成されている。したがって、前記第２の流体圧室３４には、このばね室３６と前記ポンプ吸込側室３０ａを介してメータリング絞り５０の下流側の流体圧Ｐ2 とポンプ吸込側の流体圧とがこのスプール３２の動きに伴って選択的に供給される。上述した接続通路３７の一部にはダンパ絞り３７ａが形成されている。
【００３２】
また、前記パイロット圧通路４２は、後述するプラグ部材７０の一部に形成された孔部７０ａおよび内孔７０ｂを介して前記ばね室３６に接続されている。
【００３３】
前記スプール３２の一端側に形成される高圧側の室３８は、スプール３２が図１、図３の位置にあるポンプ非作動時には閉塞されており、前記接続通路３９はスプール３２の一端側のランド部３２ａに形成した小径部３２ｂによる隙間通路を介して前記ポンプ吸込側室３０ａに接続されている。
【００３４】
前記ポンプ１０が始動されると、パイロット圧通路４１により吐出側の流体が室３８内に供給されるので、前記スプール３２はばね室３６側（図中右方）に動き、前記ポンプ吸込側から徐々に切り離され、接続通路３９を介して前記第１の流体圧室３３に接続されるように構成されている。したがって、前記第１の流体圧室３３には、前記ポンプ吸込側室３０ａと前記高圧側の室３８を介してポンプ吸込側の流体圧とメータリング絞り５０の上流側の流体圧Ｐ1 とがスプール３２の動きに伴って選択的に供給される。前記接続通路３９の一部にはダンパ絞り３９ａが形成されている。
【００３５】
上述した制御バルブ３０を用いると、このバルブ３０の作動力（差圧による作動圧やソレノイド推力）が小さいにもかかわらず、カムリング１７の移動方向の両側に形成される流体圧室３３，３４のうちの少なくともいずれか一方にポンプ吸込側の流体圧を導入して作用圧とすることができる。したがって、流体圧室３３，３４間の流体圧力差を大きくすることができるから、カムリング１７の確実な移動変位を得ることができる。
【００３６】
上述した制御バルブ３０において、ポンプ始動直後はメータリング絞り５０の上、下流側での流体圧力差（差圧）が小さいから、スプール３２は図１、図３に示した位置にあり、第１の流体圧室３３はポンプ吸込側に接続され、流体圧Ｐ0 が導入されている。一方、第２の流体圧室３４には、前記メータリング絞り５０の下流側でのポンプ吐出側の流体圧Ｐ2 が導入されており、カムリング１７はポンプ室１８の容積が最大となる状態にある。
【００３７】
そして、ポンプ室１８からの吐出流量が増大し、メータリング絞り５０の上、下流側での差圧が大きくなってメータリング絞り５０の固定絞りで規定される所定の差圧になると、図４に示すように、スプール３２はばね３６ａを撓ませる方向（ばね室３６側）に移動し、所定位置で平衡しその状態が維持されることになる。このとき、スプール３２は、カムリング１７両側の第１、第２の流体圧室３３，３４に共にポンプ吸込側を接続または接続可能な状態でほぼ安定する。
【００３８】
このようなスプール３２の平衡状態において、カムリング１７は両流体圧力室３３，３４間での差圧と前記圧縮コイルばね１７ｂの付勢力とによって、図中右側に移動してポンプ室１８が最小のポンプ容量となる位置でバランスした状態となる。この状態では、ポンプ１０は最小のポンプ吐出量、たとえば４ｌ／ｍｉｎとなっている。この値は必要とされる最小の操舵補助力からメータリング絞り５０の固定絞り量やポンプ室１８の容積等によって適宜設定されるものである。
【００３９】
以上のベーンタイプの可変容量形ポンプ１０において、ほとんどの構成や作動状態は従来から広く知られている通りであり、ここでの具体的な説明は省略する。なお、この可変容量形ポンプ１０のポンプ構造の基本的なところは、たとえば特開平６−２００８８３号公報、特開平８−２００２３９号公報等に開示されたものとほぼ同じである。
【００４０】
本発明によれば、上述した構成による可変容量形ポンプ１０において、前記制御バルブ３０のスプール３２にばね室３６側から高圧側の室３８側に向かう軸線方向の推力を与える電子駆動手段としてソレノイド６０を付加している。
また、ソレノイド６０の電子制御手段として、図１に示すようにＣＰＵ６１、駆動回路６２および車速センサ６３、操舵センサ６４を設けている。
【００４１】
これを詳述すると、前記制御バルブ３０のばね室３６側にはねじ孔が穿設され、このねじ孔に前記プラグ部材７０がねじ込み固定されている。このプラグ部材７０の外方端には、ソレノイド６０がソレノイドロッド６５を臨ませた状態で取付けられている。このロッド６５は、前記スプール３２のばね室３６側の端部に組み付けられるとともに、プラグ部材７０の内方端側に摺動自在に保持されたロッド部材７１のロッド７１ａの先端に対向している。
【００４２】
これらのロッド６５，７１ａは、ポンプ１０が非作動状態であるときには図１、図３に示すように、所定間隔をおいて対向しているが、ポンプ１０が作動すると、図４に示すようにほぼ接した状態で対向する。
【００４３】
このような構成において、非操舵状態では図４に示す状態が維持され、ポンプ１０からの吐出流量はメータリング絞り５０により規定された最小流量となっている。このときには、ソレノイドは非通電状態に維持される。
【００４４】
また、このような平衡状態において操舵要求があると、車速と操舵速度等に応じたポンプ吐出流量が得られる。すなわち、センサ６３，６４からの信号でＣＰＵ６１、駆動回路６２を介して所定の通電電流がソレノイド６０に通電される。そして、ロッド６５が図４に示すようにロッド部材７１を介してスプール３２に図中左方向への推力を与える。すると、スプール３２は図中左側に通電電流の大きさによる推力に応じて移動し、第１の流体圧室３３をポンプ吸込側（Ｐ0 ）に接続するとともに、第２の流体圧室３４にメータリング絞り５０の下流側の流体圧Ｐ2 に接続し、これによってカムリング１７は図中左側に移動し、ポンプ室１８の容積を大きくする。したがって、ポンプ１０からの吐出量は上述した電子制御手段（６１〜６４）により制御された値で増大する。
【００４５】
このような流量特性の一例を図６に示している。ここで、太い実線が本発明による可変容量形ポンプ１０の最低流量（たとえば４ｌ／ｍｉｎ）であり、細い実線は急操舵時に必要となる最大流量（たとえば７ｌ／ｍｉｎ）である。これらは車速には影響されずに一定流量である。
また、車速が変化したときは、操舵速度（deg／sec）によって図６中に示すように変化した所要の流量特性となる。
【００４６】
このような流量特性が得られるように制御すると、非操舵時には制御バルブ３０のスプール３２はメータリング絞り５０に規定された最小流量（たとえば４ｌ／ｍｉｎ）を維持するように移動してその状態を維持している。そして、この非操舵時には、最小流量でスプール３２を平衡状態に維持するため、メータリング絞り５０での差圧を小さく設定することができる。したがって、このメータリング絞り５０での圧力損失は小さい。また、このときにはソレノイド６０は非通電状態にあるから、ポンプ１０を駆動する消費動力を軽減できるとともに、電子制御系の電力消費を軽減することができる。
【００４７】
一方、操舵時には、ソレノイド６０に通電した電流値に応じて生じる推力によって直接スプール３２を図４の状態から図中左側に移動させて図５の状態等とすることが瞬時に行える。これによって、第１、第２の流体圧室３３，３４の流体圧を制御し、ポンプ吐出量を所定の流量まで迅速に増大させて所要の操舵補助力を生じさせることができる。したがって、急操舵時にあっても、応答遅れを生じることなく、所要の操舵補助力を生じさせ、動力舵取装置としての性能を確保することができる。
【００４８】
換言すれば、上述した本発明の構造によれば、可変容量形ポンプ１０から動力舵取装置に供給される圧力流体の流量を、車速、操舵速度等の車輌の走行条件に応じて制御することにより、走行状態の如何にかかわらず、舵取操作が必要な時に適切に操舵補助力を働かせることができる。しかも、直進走行などのような非操舵時にはソレノイド６０が非通電状態であるから、制御バルブ３０のスプール３２は前述した図４の平衡状態を維持する。この平衡状態では前述したようにポンプ吐出流量が最小限に維持されるとともに、この状態で最小流量を維持するための差圧が小さいから、メータリング絞り５０での圧力損失は小さい。したがって、このような本発明による可変容量形ポンプ１０では大きな省エネルギ効果が期待できる。すなわち、電子制御を併用した車速、操舵速度感応型とすることにより、快適な操舵感を得ることができるとともに、省エネ効果を得ることができる。
【００４９】
ここで、上述した可変容量形ポンプ１０における制御装置において、電子制御手段であるＣＰＵ６１には、車速センサ６３、操舵センサ６４からの信号に応じてソレノイド６０への通電電流を制御するための車速−電流、操舵速度−電流の変換テーブルが付設され、これに応じて通電電流制御が行われるが、その詳細な説明はここでは省略する。
【００５０】
要するに、可変容量形ポンプ１０において、制御バルブ３０のスプール３２をメータリング絞り５０に規定された流量となるように流体圧力差で平衡状態に維持し、非操舵時にはこの状態で最小流量を吐出させるようにする。このとき、この最小流量を旋回走行時の保舵時や修正操舵時のような操舵時にも支障ない流量を確保するように設定することができる。さらに、このように設定した最小流量から急操舵したときに流量を増大させる際に応答遅れが生じないようにすることができる。
【００５１】
また、非操舵時にはソレノイド６０を非通電状態とし、操舵要求時にはソレノイド６０を通電状態としてソレノイド推力を生じさせ、ばね力との合力でスプール３２を移動させることにより、電力消費も無駄なく最小とすることができる。さらに、このように制御バルブ３０を制御すると、可変容量形ポンプ１０としてのポンプ駆動のための動力消費を最小限にし、省エネルギ効果を高めることができる。
【００５２】
上述した制御バルブ３０において、たとえばスプール３２の断面積を１．３３ｃｍ2 とすると、非操舵時にはソレノイド推力が０Ｎであって、４ｌ／ｍｉｎの最小流量が得られるときには、メータリング絞り５０での差圧は０．０７ＭＰａである。この差圧による力とばね力９．２９Ｎとがつり合うために、スプール３２は平衡状態となる。
一方、急操舵時にソレノイド６０が通電されてソレノイド推力１７．２６Ｎが作用すると、スプール３２は図中左方向に移動する。その後、メータリング絞り５０での差圧による力とソレノイド推力およびばね力とがつり合う状態になる。このとき、差圧は０．２ＭＰａであり、最大流量７ｌ／ｍｉｎが得られることになる。
【００５３】
また、上述した構造において、電子制御手段を構成するいずれかが故障した電子制御失陥時にはソレノイド６０の推力がなくなるが、このときでもスプール３２はメータリング絞り５０の上、下流側での差圧によって作動して前述した平衡状態となる位置に保たれるから、予め設定した最小流量のポンプ吐出量を確保でき、必要最小限の舵取り性能を維持することができる。
【００５４】
なお、本発明は上述した実施の形態で説明した構造には限定されず、各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。
たとえば上述した実施の形態では、ポンプから供給される最小流量をたとえば４ｌ／ｍｉｎとした場合を述べたが、これに限定されず、車速や操舵速度等の走行条件を加味して操舵力が充分であれば、上記よりも少ない流量に設定してもよい。
【００５５】
また、上述した実施の形態では、ソレノイド６０等の電子駆動手段を制御するための電子制御部としてＣＰＵ６１と駆動回路６２を用い、車速センサ６３からの車速、操舵センサ６４からの操舵速度を入力信号としてＣＰＵ６１に入力することによりソレノイド６０への駆動電流を制御する場合を例示したが、本発明はこれに限らず、エンジン回転数や操舵角、操舵方向、軸重等を初めとする車輌の種々の走行条件を加味してポンプの吐出流量を制御できる構成としてもよい。
【００５６】
たとえば図７に示すように操舵センサ６４からの操舵速度を入力信号として電子駆動手段であるソレノイド６０への駆動電流を制御するようにし、非操舵時は非通電状態とし、操舵時に通電状態とするように構成してもよい。勿論、本発明はこのように操舵速度のみを入力信号とする制御に限らない。
【００５７】
また、電子駆動手段とはたとえばソレノイド６０があるが、これに限らず、電磁石装置や電動モータ等の駆動装置を直接またはレバー、カムなどの機械的伝達手段を介して間接的に構成した手段であってもよい。一例がたとえば特公昭５４ー４１３５号公報等に示されている。
【００５８】
前述した実施の形態では、車輌に搭載されている動力舵取装置の油圧源として用いる可変容量形ポンプ１０を例示したが、本発明はこれに限らず、ポンプからの供給流量を必要に応じて増減することにより圧力流体利用機器側の動作上での信頼性を確保する一方、ポンプ動力を軽減し、省エネ効果を発揮させることができるものであれば適用することができる。
【００５９】
また、前述した実施の形態では、固定絞りからなるメータリング絞り５０をカムリング１７の側壁面に対向する位置に臨ませて設けているが、本発明はこれに限らず、吐出側通路２７の適宜の位置に設けてもよい。要はメータリング絞り５０の上、下流側の流体圧を制御バルブ３０の両側の室３８，３６に導く構造とすればよい。
【００６０】
また、上述した実施の形態では、制御バルブ３０のスプール３２にソレノイド６０の推力を与えて軸線方向に移動させるにあたって、スプール３２のばね室３６側の端部にロッド部材７１を連設しているが、これはスプール３２を他の形式のポンプと共用化するためのものであって、これらを圧入等で一体的に連結しても、一体に形成してもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る可変容量形ポンプによれば、制御バルブのスプールに軸線方向への推力を与える電子駆動手段を設けているだけであるから、簡単な構造であるにもかかわらず、以下に述べる優れた効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、たとえば直進走行のような非操舵時にはポンプ吐出量を必要最小限とすることができるから、消費動力を節約することができる。また、操舵時のようにポンプ吐出量を必要とするときには、電子駆動手段による力を直接制御バルブのスプールに作用させ、応答遅れを生じることなく、迅速に必要な流量を吐出させることができる。
【００６２】
本発明によれば、メータリング絞りは一定の開口面積をもつ固定絞りであるから、非操舵時において最小流量でスプールが平衡状態を維持する差圧が小さい。したがって、この状態でのメータリング絞りにおいての流体の圧力損失は小さいから、ポンプの消費動力をより一層低減することができる。
【００６３】
また、本発明によれば、電子駆動手段による推力と制御バルブのばね力との総和が従来の制御バルブにおけるばね力と同じであるから、この制御バルブ用のばねとして従来に比べてばね力の小さいものを用いることができ、制御バルブを従来のポンプと同様に、円滑に作動させることができる。したがって、本発明によれば、ポンプ駆動にあたっての消費動力を必要最小限とし、低コストで最大限の省エネ効果が得られる。
【００６４】
また、本発明によれば、たとえば車載式の油圧ポンプであって動力舵取装置の油圧源として用いるにあたって、車速や操舵速度等の条件に応じて電子駆動手段を駆動することにより制御バルブを介してポンプ吐出量を制御しているから、車輌の種々の走行状態に合わせて最適な操舵フィーリングを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る可変容量形ポンプの一つの実施の形態を示し、このポンプを用いた流体圧回路構造を説明するための構成図である。
【図２】 図１における可変容量形ポンプの要部を断面して示す側断面図である。
【図３】 図１における可変容量形ポンプにおいて制御バルブ部分を拡大した要部拡大断面図である。
【図４】 図３の非作動状態から平衡状態に移行したときの要部拡大断面図である。
【図５】 図３、図４から最大流量を吐出するときの状態を示す要部拡大断面図である。
【図６】 本発明に係る可変容量形ポンプを動力舵取装置の流体圧力源として用いたときの車速に対する非操舵時（直進走行時）および操舵時の供給流量特性を示す特性図である。
【図７】 本発明に係る可変容量形ポンプを動力舵取装置の流体圧力源として用いたときの操舵速度に対する供給流量特性を示す特性図である。
【符号の説明】
１０…ベーンタイプの可変容量形ポンプ（可変容量形ベーンポンプ）、１１…フロントボディ（ポンプボディ）、１２…リアボディ（ポンプボディ）、１４…収納空間、１５…ロータ、１５ａ…ベーン、１６…ドライブシャフト（回転軸）、１７…カムリング、１７ｂ…圧縮コイルばね、１８…ポンプ室、１９…アダプタリング、２０…プレッシャプレート、２１…揺動支点ピン、２２…吸込側開口、２３…吐出側開口、２５，２５ａ…吸込側通路、２６…ポンプ吐出側圧力室、２７…吐出側通路、２７ａ…吐出ポート、３０…スプール式制御バルブ、３１…バルブ孔、３２…スプール、３３，３４…第１、第２の流体圧室、３５…シール材、３６…ばね室、３６ａ…圧縮コイルばね（付勢手段）、３７…接続通路、３７ａ…ダンパ絞り、３８…高圧側の室、３９…接続通路、３９ａ…ダンパ絞り、４１，４２…パイロット圧通路、４９…リリーフバルブ、５０…メータリング絞り、６０…ソレノイド（電子駆動手段）、６１…ＣＰＵ（電子制御手段）、６２…駆動回路、６３…車速センサ、６４…操舵センサ、７０…プラグ部材、ＰＳ…圧力流体利用機器（パワーステアリング本体部のパワーシリンダ）、Ｔ…タンク。

Claims (5)

1. ロータとの間にポンプ室を形成するカムリングをポンプ室のポンプ容量を増減する方向に移動変位可能に保持するとともに、このカムリングの移動方向の両側に第１および第２の流体圧室を形成するポンプボディを備え、
   前記ポンプ室の吐出側通路の途中に設けたメータリング絞りの上、下流側の流体圧力差によって軸線方向に作動するスプールを有し少なくとも前記第１の流体圧室内の流体圧を制御する制御バルブが設けられている可変容量形ポンプにおいて、
   前記制御バルブのスプールに軸線方向への推力を与えるための電子駆動手段を設け、
   前記電子駆動手段は、前記スプールと離間可能に設けられ、
   前記制御バルブは、前記第１の流体圧室に接続される流体圧を前記メータリング絞り上流側の流体圧とポンプ吸入側とに切換え、
   前記制御バルブと前記第１の流体圧室とを接続する通路にダンパ絞りを有することを特徴とする可変容量形ポンプ。
2. 請求項１記載の可変容量形ポンプにおいて、
   前記電子駆動手段を駆動制御する電子制御手段を備え、
   この電子制御手段は、舵取りハンドルの操舵速度を検出する操舵センサを具備し、この操舵センサからの信号に応じて前記電子駆動手段を駆動制御するように構成されていることを特徴とする可変容量形ポンプ。
3. 請求項１記載の可変容量形ポンプにおいて、
   前記電子駆動手段を駆動制御する電子制御手段を備え、
   この電子制御手段は、舵取りハンドルの操舵速度を検出する操舵センサと、車輌の走行速度を検出する車速センサとを具備し、これら各センサからの信号に応じて前記電子駆動手段を駆動制御するように構成されていることを特徴とする可変容量形ポンプ。
4. 請求項１記載の可変容量形ポンプにおいて、
   前記電子駆動手段は、この電子駆動手段が非通電状態にあるとき前記スプールと離間状態にあることを特徴とする可変容量形ポンプ。
5. 請求項４記載の可変容量形ポンプにおいて、
   前記電子駆動手段と前記スプールとの間の離間距離の最大値は、前記スプールの移動範囲以上であることを特徴とする可変容量形ポンプ。

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