JP4052968B2 - 可変容量型ベーンポンプ及び圧力供給装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両のパワーステアリング装置に最適な可変容量型ベーンポンプ及び圧力供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５〜図１０に示す従来例は、本願出願人が特願２００１−３７７００８として既に出願したものである。
図５に示すように、ボディ１に形成したボア２内に、サイドプレート３とアダプタリング４とを積層した状態で組み込んでいる。
また、図５のVI−VI線断面図である図６に示すように、上記アダプタリング４の内側には、カムリング５を組み込むとともに、このカムリング５を、ピン６を支点にアダプタリング４内で回動可能にしている。
【０００３】
上記ピン６に対して例えば１８０度位相をずらした位置には、シール部材７を設けている。そして、このシール部材７と上記ピン６とによって、カムリング５とアダプタリング４との間に、第１圧力室８と第２圧力室９とを区画形成している。
なお、これら第１圧力室８および第２圧力室９の容積は、上記カムリング５の回動位置に応じて変化するようにしている。
【０００４】
上記カムリング５の内側には、ロータ１０を設けている。このロータ１０は、図示していないエンジンに連係させた駆動軸１１に固定している。したがって、エンジンを作動させて、駆動軸１１を回転させると、この駆動軸１１と一体となってロータ１０が回転する。
また、上記ロータ１０には、複数のスリット１２を形成するとともに、各スリット１２にベーン１３を組み込んでいる。これらベーン１３は、半径方向に出没可能に組み込まれていて、ロータ１０の回転によって遠心力が作用すると、スリット１２から突出する。そして、ベーン１３の先端をカムリング５の内周に押し付けることにより、各ベーン１３間に複数のポンプ室１４が形成されるようにしている。
【０００５】
上記カムリング５は、その内周を駆動軸１１に対して偏心させているために、駆動軸１１とともにロータ１０が回転すると、この回転に伴って各ポンプ室１４の容積も変化する。そして、この回転に応じて容積が拡大するポンプ室１４を吸い込み側とし、この拡大するポンプ室１４に作動油が吸い込まれる。また、回転とともに容積が縮小するポンプ室１４を吐出側とし、この縮小するポンプ室１４から作動油が吐出される。なお、図６において、ロータ１０が左回転するときに、右上側から左上側の範囲に位置するポンプ室１４が吸い込み側となり、左下側から右下側の範囲に位置するポンプ室１４が吐出側となる。
【０００６】
図５に示すように、上記ボディ１の合わせ面にはカバー２０を固定し、このカバー２０によってボア２を塞いでいる。また、このカバー２０に形成した支持孔６５に、駆動軸１１の先端を挿入するとともに、この駆動軸１１を、支持孔６５の内周に組み込んだ軸受１５によって回転自在に支持している。
上記カバー２０の合わせ面には、高圧凹部１６ａと低圧凹部１７ａとを形成している。また、これら高圧凹部１６ａと低圧凹部１７ａとに対向する上記サイドプレート３の合わせ面にも、高圧凹部１６ｂと低圧凹部１７ｂとを形成している。そして、上記高圧凹部１６ａと高圧凹部１６ｂとを互いに対向させ、上記低圧凹部１７ａを低圧凹部１７ｂとを互いに対向させている。
【０００７】
上記高圧凹部１６ｂは、図６に示すように、吐出側のポンプ室１４が位置する図面下側に設けている。したがって、吐出側ポンプ室１４から吐出された圧油は、この高圧凹部１６ｂに導かれるとともに、この高圧凹部１６ｂに導いた圧油を、図５に示すように、サイドプレート３に形成した高圧通路１８を介して高圧室２８に供給するようにしている。
一方、上記低圧凹部１７ｂは、吸い込み側のポンプ室１４が位置する図面上側に設けている。したがって、吸い込み側のポンプ室１４には、カバー２０に形成した吸込ポート２１から低圧通路１９を介して低圧凹部１７ａに導いた作動油が吸い込まれることになる。
【０００８】
上記ボディ１には、開度調節機構Ａを組み込んでいる。この開度調節機構Ａは、図８に示すように、ボディ１に形成した組み付け穴２２の一方を、アダプタリング４とボア２とによって区画された第３流体室３１に連通させている。また、この組み付け孔２２の他方を、外部に開口させるとともに、この開口部を、筒状のキャップ２５によって塞いでいる。
上記キャップ２５の外周には、環状凹部２５ａを形成し、この環状凹部２５ａと組み付け穴２２との間に第１流体室２９を形成している。この第１流体室２９には、図６のVII−VII線断面図である図７に示すように、第２吐出通路３６を介して上記高圧室２８と連通させている。また、この第１流体室２９は、上記キャップ２５に形成した絞り孔２５ｂを介してキャップ２５内の第２流体室３０に連通させている。
【０００９】
さらに、上記キャップ２５内には、制御プランジャ２３を摺動自在に組み込んでいる。この制御プランジャ２３の先端側には、流通孔３２を形成し、この流通孔３２を介して第２流体室３０と第３流体室３１とを連通させている。
そのため、高圧室２８から導いた圧油は、第１流体室２９→絞り孔２５ｂ→第２流体室３０→流通孔３２→第３流体室３１に導かれる。そして、この第３流体室３１に導いた圧油は、ボディ１に形成した第１吐出通路３３を介して吐出ポート３４に導かれる。
なお、図１０は、この従来のベーンポンプの模式図であり、同じ構成要素については同じ符号を付している。この図に示すように、高圧室２８の吐出油は、第２吐出通路３６→絞り穴２５ｂ→第１吐出通路３３→吐出ポート３４を介してパワーステアリング装置ＰＳに供給される。
【００１０】
また、上記制御プランジャ２３の先端側には、フィードバックピン２６を設けている。そして、このフィードバックピン２６を、アダプタリング４に形成した孔２７に貫通させている。一方、上記第２流体室３０には、スプリング３５を組み込むとともに、このスプリング３５の弾性力を制御プランジャ２３に作用させている。そして、この制御プランジャ２３の先端で、上記フィードバックピン２６を押すことによって、このフィードバックピン２６を介してスプリング３５の弾性力をカムリング５に作用させている。
なお、上記フィードバックピン２６と孔２７との間のクリアランスを小さくすることによって、フィードバックピン２６と穴２７との隙間を介して第３流体室３１と第２圧力室９とが連通しないようにしている。
【００１１】
フィードバックピン２６が押し付けられたカムリング５は、ピン６を支点に図面左方向に回動し、その左側外周面がアダプタリング４の内周に押し付けられている。このようにカムリング５をアダプタリング４に押し付けると、ポンプ室１４の容積変化量が最大となり、吐出側ポンプ室１４から吐出される流量が最大になる。
また、このようにカムリング５が最左側位置にあれば、制御プランジャ２３も、最も左側に移動した状態を保ち、絞り孔２５ｂの開度が最大となる。つまり、カムリング５が最左側位置にあるとき、図１０に示すように、高圧室２８とパワーステアリング装置ＰＳとを連通する流路過程にある絞りの開度が最大となる。
【００１２】
上記の状態からカムリング５がピン６を支点に右方向に回動すると、フィードバックピン２６が右方向に押されるため、制御プランジャ２３も右方向に移動する。制御プランジャ２３が右方向に移動すると、この制御プランジャ２３の右側端によって絞り孔２５ｂが閉じられていく。
つまり、この開度調節機構Ａによって、カムリング５の動き、すなわち駆動軸１１に対するカムリング５の偏心量に応じて、絞り孔２５ｂの開度を制御するようにしている。また、この開度調節機構Ａは、上記したように、カムリング５の初期位置を保持する機能も兼ね備えている。
【００１３】
一方、図６に示すように、ボア２の上側には、カムリング５の回動位置を制御する制御バルブＢを組み込んでいる。
この制御バルブＢは、図９に示すように、ボディ１に形成した組み付け穴４０に、スプール４１とスプリング４２とを組み込んでいる。また、この組み付け穴４０の開口部をキャップ４３によって塞ぐとともに、このキャップ４３によってスプール４１のロッド部４１ａを押して、このスプリング４２のイニシャルバネ力をスプール４１に作用させている。
【００１４】
上記スプール４１には、第１ランド部３８と第２ランド部３９とを備え、第１ランド部３８とキャップ４３との間に第１パイロット室４９を形成し、第２ランド部３９と組み付け穴４０の底との間に第２パイロット室５０を形成している。また、第１ランド部３８と第２ランド部３９との間には、ドレン室３７を形成している。
上記第１パイロット室４９は、図１０に示すように、通路６１を介して高圧室２８に連通し、この高圧室２８の吐出圧を第１パイロット室４９に導くようにしている。
【００１５】
また、上記第２パイロット室５０には、パイロット通路４７を介して吐出ポート３４を連通させている。そして、吐出ポート３４に接続したパワーステアリング装置ＰＳの負荷圧を、パイロット通路４７を介して第２パイロット室５０に導くようにしている。
さらに、図９に示した上記ドレン室３７には、ドレンポート４８を連通し、このドレンポート４８によって、ドレン室３７をタンクＴに連通させている。
さらにまた、上記第１ランド部３８にドレン用環状溝４４と絞り溝４６とを形成し、絞り溝４６を介してドレン用環状溝４４とドレン室３７とを連通させている。
【００１６】
上記組み付け穴４０には、第１通路５１を連通させている。この第１通路５１は、図６に示すように、アダプタリング４に形成した第１貫通穴６３を介して第１圧力室８に連通している。そして、図示する状態で、第１圧力室８を、第１貫通穴６３→第１通路５１→ドレン用環状溝４４→絞り溝４６→ドレン室３７→ドレンポート４８を介してタンクＴに連通させている。
【００１７】
また、上記組み付け穴４０の内周に形成した環状溝５３に、第２通路５２を連通させている。この第２通路５２は、図６に示すように、アダプタリング４に形成した第２貫通穴６４を介して第２圧力室９に連通している。
なお、上記第２圧力室９は、図６に示す小孔５４を介して上記高圧室２８に連通し、この第２圧力室９に、高圧室２８からの圧力を導くようにしている。そして、図示するように、環状溝５３がスプール４１によって塞がれているときに、第２圧力室９内の圧力が高圧室２８と同圧に保たれている。
【００１８】
このように第２圧力室９が高圧室２８と同圧に保たれていて、しかも、第１圧力室８がタンク圧になっていると、カムリング５は、その左側側面をアダプタリング４の内周に押し付けた状態を保つ。このようにカムリング５が最も左側に回動した位置にあると、ポンプ室１４の容積変化量が最大となり、吐出量も最大となる。
なお、上記制御バルブＢおよび第１、第２圧力室８、９等によって、カムリング５の位置を、吐出量に応じて制御するが、その作用については後で説明する。
【００１９】
また、上記制御バルブＢのスプール４１内には、図９に示すようにリリーフ弁Ｒを組み込んでいる。このリリーフ弁Ｒは、吐出ポート３４に接続したパワーステアリング装置ＰＳの最高圧を規制するものである。すなわち、この制御バルブＢは、スプール４１内に組み込んだシート部材５５と、このシート部材５５に形成した通路５６を遮断するボール５７と、このボール５７をガイドするガイド部材５８と、ボール５７をシート部材５５に押し付けるスプリング５９とから構成されている。そして、通常、ボール５７によってスプール４１内と通路５６との連通を遮断しているが、パワーステアリング装置ＰＳの負荷圧が、スプリング５９によって設定した圧力以上になると、ボール５７がシート部材５５から離れて、第２パイロット室５０とスプール４１内とが連通する。
【００２０】
このように第２パイロット室５０とスプール４１内とが連通すると、パワーステアリング装置ＰＳの負荷圧が、吐出ポート３４→パイロット通路４７→第２パイロット室５０→通路５６→スプール４１内→スプール４１に形成した排出穴６０→ドレン室３７→ドレンポート４８を介してタンクＴに排出される。
また、このとき、スプール４１が図中右側に移動することにより、第１通路５１を介して通路６１と圧力室８とが連通し、第２圧力室９とドレンポート４８とが連通する。その結果、高圧室２８内の圧油が第１圧力室８に供給されるとともに、第２圧力室９の圧油がタンクＴに排出されて、カムリング５の偏心量が小さくなる。以上のようにして、パワーステアリング装置ＰＳの最高圧を制御するようにしている。
【００２１】
次に、この従来のベーンポンプの作用を説明する。
まず、エンジンの駆動によって、ロータ１０を回転させると、遠心力によってベーン１３が突出し、複数のポンプ室１４が形成される。そして、図６中上側の位置で、吸い込み側ポンプ室１４に作動油が吸い込まれて、このポンプ室１４に吸い込まれた作動油が、ロータ１０の回転に伴って圧縮される。そして、この圧縮された圧油が、ポンプ室１４から下側位置に達した時点で高圧室２８（図５参照）に吐出される。
【００２２】
高圧室２８に吐出された吐出油は、第２吐出通路３６（図７参照）を介して第１流体室２９に導かれる。そして、図８に示す通り、この第１流体室２９から絞り孔２５ｂ→第２流体室３０→流通孔３２→第３流体室３１→第１吐出通路３３→吐出ポート３４を介してパワーステアリング装置ＰＳに供給される。
このようにして高圧室２８から吐出された圧油がパワーステアリング装置ＰＳに供給されると、絞り孔２５ｂの前後に圧力差が生じる。そして、この絞り孔２５ｂの上流側の圧力が、図１０に示すように、通路６１を介して制御バルブＢの第１パイロット室４９に導かれ、絞り孔２５ｂの下流側の圧力が、パイロット通路４７を介して制御バルブＢの第２パイロット室５０に導かれる。
【００２３】
したがって、上記制御バルブＢのスプール４１には、第１パイロット室４９のパイロット圧による図面右方向の推力と、第２パイロット室５０のパイロット圧およびスプリング４２の弾性力による図面左方向の推力とが作用する。そして、これら推力のバランスする位置にスプール４１が移動することになる。
【００２４】
上記絞り孔２５ｂの前後の差圧は、そこを通過する流量に比例するため、吐出量の少ない低回転時は、絞り孔２５ｂ前後に生じる差圧も小さい。そのため、制御バルブＢは、スプリング４２によって、図１０に示す位置を保ち、このとき第１圧力室８がタンクに連通し、第２圧力室９には、高圧室２８の高圧が小孔５４を介して導かれる。つまり、ポンプが低回転している間は、カムリング５が図示する最大偏心位置を保っている。
したがって、吐出ポート３４から吐出される流量は、ポンプの回転数に伴って上昇していく。
【００２５】
上記の状態からポンプ回転数が上昇し、ポンプ吐出量が増大すると、絞り孔２５ｂ前後の差圧も大きくなる。そして、この差圧によってスプール４１に作用する右方向の推力が、スプリング４２のイニシャル弾性力よりも大きくなると、このスプール４１が右方向に移動する。その結果、第１パイロット室４９と第１通路５１とが連通し、第１通路５１→第１貫通孔６３を介して高圧室２８と同圧の圧力が第１圧力室８に導入される。また、このとき第２圧力室９が、第２貫通穴６４→第２通路５２→環状溝５３→ノッチ６２→ドレン室３７を介してドレンポート４８に連通する。
したがって、カムリング５は、第１圧力室８と第２圧力室９との差圧により発生する力によって、開度調節機構Ａのスプリング３５のバネ力と釣り合う位置まで回動する。
【００２６】
上記のようにして、カムリング５が右方向に回動すると、ポンプ室１４の容積変化率が小さくなり、ロータ１０の１回転当たりの押しのけ容積も減る。ここで、ポンプの吐出量というのは、ロータ１０の１回転当たりの押しのけ容積にその回転数をかけあわせたものである。したがって、ロータ１０の回転数がある程度上昇してきた時点で、その１回転当たりの押しのけ容積を少なくし始めると、その吐出量が一定に保たれる。つまり、所定の吐出量に達すると、カムリング５の偏心量を調節して、その吐出量を一定に保つようにしている。そして、この吐出量に対するカムリング５の偏心量の制御を、制御バルブＢ、第１，第２圧力室８，９および絞り孔２５ｂによって行うようにしている。
【００２７】
上記のようにして、ポンプの吐出量が安定した後、さらにロータ１０の回転数を上げていくと、カムリング５がさらに右方向に回動する。そして、このカムリング５の回動に応じて、位置検出機構Ａの制御プランジャ２３が絞り孔２５ｂを閉じていく。そのため、この絞り孔２５ｂを介して吐出ポート３４へ供給される作動油が制限される。また、絞り孔２５ｂの開度を小さくすると、その前後の圧力差も大きくなるので、それによって制御バルブＢのスプール４１がさらに右方向に移動する。そのため、カムリング５がさらに右方向に回動し、それによって吐出量がさらに減少することになる。
【００２８】
つまり、上記従来例では、低回転域にあれば、回転数に応じて流量が増加するが、所定の回転数を超えた時点からしばらくの間、流量を一定に保ち、さらに回転数が上がると、今度は流量を減らすように、その流量制御特性を設定している。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、パワーステアリング装置ＰＳ側の負荷を考慮せずにその吐出量を制御しているので、エネルギーロスが生じることがある。例えば、直進走行中に、ステアリングを操作していなければ、パワーステアリング装置ＰＳに供給する流量は少なくて足りる。しかし、上記従来例では、回転数に応じて所定の流量制御特性が常に発揮されるため、直進走行中でも、パワーステアリング装置ＰＳに所定の流量を供給することになり、低・中速走行中のように、吐出量が多い場合には、大きなエネルギーロスが生じる。
そこで、このエネルギーロスを防止するために、パワーステアリング装置ＰＳを使用していない場合に、カムリング５の位置を調整することによって、吐出量を少なくすることが考えられる。例えば、直進走行中にステアリングを操作していない場合に、図１０に示す状態からカムリング５をピン６を支点にして右方向に回動させれば、吐出量も少なくなるので、エネルギーロスを少なくすることができる。
【００３０】
ところが、上記のようにカムリング５の位置調整によって流量を減らす構成にすると、次にステアリングを操作したときに、パワーステアリング装置ＰＳに作動遅れが生じるという問題がある。すなわち、上記したように、カムリング５を右方向に回動させて流量を少なくしている状態から、ステアリングを操作すると、カムリング５が左方向に回動するが、カムリング５が所定の位置に移動するまでにどうしても時間がかかる。そのため、所定の流量がパワーステアリング装置ＰＳに供給されるまでに時間がかかり、それが原因でパワーステアリング装置ＰＳに作動遅れが生じる。そして、パワーステアリング装置に作動遅れが生じると、ドライバーに違和感を与えるなどの問題が生じる。
この発明の目的は、アクチュエータの作動遅れを防止しつつ、エネルギーロスも少なくできる可変容量型ベーンポンプ及び圧力供給装置を提供することである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ハウジング内には、駆動軸に対して偏心可能に組み込んだカムリングと、このカムリングの内側に組み込むとともに、上記駆動軸と一体に回転するロータと、このロータに径方向に出没可能に組み込んだ複数のベーンと、各ベーン間に形成される複数のポンプ室と、ポンプ室から吐出した圧油を、負荷を接続する吐出ポートに導く吐出通路と、この吐出通路に設けた絞りと、上記ポンプ室から吐出される流量に応じてカムリングの偏心量を制御するカムリング制御機構とを備え、上記カムリングの偏心量によって、ロータ１回転当たりの押しのけ容積を可変にした可変容量型ベーンポンプにおいて、上記吐出通路における絞りの上流側から分岐した分岐通路と、この分岐通路に設けた圧力感応弁とを備え、上記絞りには、スタンバイ流量のみを供給するとともに、上記圧力感応弁は、負荷圧が設定した圧力以下のときに、分岐通路を吸い込み側に連通し、負荷圧が設定圧を超えたときに、分岐通路を上記絞りの下流側の吐出通路に連通する構成にしたことを特徴とする。
【００３２】
第２の発明は、レギュレータによって吐出量が可変に制御される可変吐出量型ポンプと、この可変吐出量型ポンプの吐出ポートと負荷とを接続する吐出通路と、この吐出通路に設けた絞りと、この絞りの上流側から分岐した分岐通路と、この分岐通路に設けた圧力感応弁とを備え、上記絞りには、スタンバイ流量のみを供給するとともに、上記圧力感応弁は、アクチュエータの負荷圧が設定した圧力以下のときに、可変吐出量型ポンプの吸い込み側に分岐通路を連通し、負荷圧が設定した圧力を超えたときに、上記吐出通路の絞りの下流側に分岐通路を連通することを特徴とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１〜図３に示す第１実施形態は、圧力感応弁Ｆを設けた点に特徴を有するものであり、可変容量型ベーンポンプとしての基本的な構造と、その基本的な作用については前記従来例と同様である。
したがって、以下では、上記圧力感応弁Ｆの構成および作用を中心に説明し、従来と同じ構成要素については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
なお、この実施形態のボディ１とカバー２０とによって、この発明のハウジングを構成している。
【００３４】
図１に示すように、吐出油を導く第２吐出通路３６には、第３吐出通路６６を接続するとともに、この第３吐出通路６６を第３流体室３１に連通している。
上記第３吐出通路６６には、絞り６７を設けるとともに、この絞り６７の上流側から分岐通路６８を分岐させている。
上記分岐通路６８には、圧力感応弁Ｆの流入ポート６９を接続している。
上記圧力感応弁Ｆは、そのスプール孔７０にスプール７１を摺動自在に組み込むとともに、このスプール７１の一端をパイロット室７２に望ませ、その他端をスプリング室７３に望ませている。そして、スプリング室７３に設けたスプリング７４のバネ力をスプール７１に作用させることによって、図示するノーマル位置を保つようにしている。
【００３５】
上記のようにした圧力感応弁Ｆは、スプール７１が図示するノーマル位置にあれば、スプール７１に形成したオリフィス７５が戻りポート７６に開口する一方で、供給ポート７７を閉じた状態に保つ。
また、上記戻りポート７６は、戻り通路７８を介して低圧凹部１７ｂに連通している。上記供給ポート７７は、合流通路７９を介して第１流体室２９に連通している。
【００３６】
上記の状態において、第２吐出通路３６を介して圧油が吐出されると、その圧油の一部が通路６１側に導かれる一方で、ほとんどの流量が第３吐出通路６６側と分岐通路６８側とに振り分けられる。このとき第３吐出通路６６側と分岐通路６８側とに振り分けられる分流比は、絞り６７の開口面積とオリフィス７５の開口面積とによって決まる。この実施形態では、オリフィス７５の開口面積を絞り６７の開口面積よりも大きくすることによって、第３吐出通路６６側よりも多くの流量が分岐通路６８側に供給されるように設定している。
【００３７】
上記第３吐出通路６６に導いた圧油は、第３流体室３１→第１吐出通路３３→吐出ポート３４を介してパワーステアリング装置ＰＳに供給される。一方、分岐通路６８に導いた圧油は、流入ポート６９→パイロット室７２→オリフィス７５→戻りポート７６→戻り通路７８を介して低圧凹部１７ｂに導かれる。つまり、第３吐出通路６６及び分岐通路６８側に導いた吐出量のうち、一部の流量がパワーステアリング装置ＰＳ側に供給され、残りの流量が吸い込み側へ戻される。
なお、上記第３吐出通路６６側に導かれる流量をスタンバイ流量Ｑ１とし、分岐通路６８側に導かれる流量を戻り流量Ｑ２とすると、これら流量Ｑ１，Ｑ２とポンプ回転数との関係は、図２、図３に示すようになる。なお、これらグラフの詳しい説明については後述する。
【００３８】
上記スプール７１がノーマル位置にある状態から、パイロット室７２内の負荷圧が上昇すると、スプール７１に作用する図中右方向の推力が大きくなる。そして、この推力がスプリング７４のバネ力よりも大きくなると、スプール７１が右方向に移動する。このようにスプール７１が移動すると、オリフィス７５が閉じるとともに、供給ポート７７が開く。したがって、分岐通路６８側に振り分けられた圧油は、流入ポート６９→パイロット室７２→供給ポート７７→合流通路７９→第１流体室２９→絞り孔２５ｂ→第２流体室３０→流通孔３２を介して第３流体室３１に導かれる。そして、分岐通路６８側に振り分けられた圧油が、第３流体室３１において第３吐出通路６６を介して導いた圧油と合流する。つまり、圧力感応弁Ｆが切り換わると、全吐出量がパワーステアリング装置ＰＳに供給されることになる。
【００３９】
次に、この第１実施形態の作用を説明するが、この実施形態でも、基本となる流量制御特性は、前記従来例と同じである。すなわち、この実施形態でも、回転数が低いときには、回転数に応じて流量が増加し、所定の回転数を超えた時点からしばらくの間、流量が一定になり、それ以上の回転数になると、流量を減らすようにしている。
【００４０】
例えば、直進走行中であって、パワーステアリング装置ＰＳのアシスト力をほとんど必要としない状況では、パワーステアリング装置ＰＳ側の負荷圧も低い。このように負荷圧が低いと、圧力感応弁Ｆのパイロット室７２内の圧力も低い。なぜなら、パワーステアリング装置ＰＳの負荷圧は、吐出ポート３４→第１吐出通路３３→第３流体室３１→第３吐出通路６６→分岐通路６８→流入ポート６９を介してパイロット室７２に導いているからである。
そのため、圧力感応弁Ｆは、そのスプール７１が図示するノーマル位置を保ち、分岐通路６８と戻り通路７８とが連通している。
【００４１】
このように圧力感応弁Ｆによって分岐通路６８と戻り通路７８とが連通していると、分岐通路６８を介して導いた圧油は、戻り流量Ｑ２となって吸い込み側に戻されるため、パワーステアリング装置ＰＳには、スタンバイ流量Ｑ１のみが供給される。このようにすれば、従来、パワーステアリング装置ＰＳ側で生じていた流動抵抗などによるエネルギーロスを、上記戻り流量Ｑ２の分だけ防止することができる。
ところで、この第１実施形態においても、オリフィス７５や戻り通路７８の部分で流動抵抗が生じるが、この流動抵抗は、パワーステアリング装置ＰＳ側において生じる流動抵抗に比べて非常に小さい。したがって、上記したように、この第１実施形態によれば、エネルギーロスを少なくすることができる。
【００４２】
なお、上記両流量Ｑ１，Ｑ２とポンプ回転数との関係は、図２に示すようになる。すなわち、ポンプが所定の回転数に達するまでは、スタンバイ流量Ａも戻り流量Ｑ２も比例的に増加するが、所定の回転数に達すると、制御バルブＢの機能が発揮されるので、それ以上回転数が増加しても、各流量Ｑ１，Ｑ２は一定に保たれる。
また、上記スタンバイ流量Ｑ１は、パワーステアリング装置ＰＳに応答遅れが生じないだけの最小流量に設定している。つまり、パワーステアリング装置ＰＳのアシスト力を必要としないときは、必要最小限の流量のみを供給するようにしている。
【００４３】
上記の状態からステアリングホィールを操舵すると、パワーステアリング装置ＰＳ側の負荷圧が上昇する。そして、この負荷圧によって圧力感応弁Ｆが切り換わると、上記戻り流量Ｑ２が合流通路７９→第１流体室２９→絞り孔２５ｂ→第２流体室３０→連通孔３２→第３流体室３１→第１吐出通路３３→吐出ポート３４を介してパワーステアリング装置ＰＳに供給される。したがって、圧力感応弁Ｆが切り換わると、スタンバイ流量Ｑ１と戻り流量Ｑ２との合計流量が、すばやくパワーステアリング装置ＰＳに供給されることになる。このように素早く全量がパワーステアリング装置ＰＳに供給することができるので、応答性の低下を防ぐことができる。
【００４４】
なお、ステアリングホィールを操舵している場合、上記スタンバイ流量Ｑ１及び戻り流量Ｑ２とポンプ回転数との関係は、図３に示すようになる。すなわち、ポンプが所定の回転数に達するまでは、スタンバイ流量Ｑ１と戻り流量Ｑ２との合計流流量も比例的に増加するが、所定の回転数に達すると、制御バルブＢの機能によって合計流量Ｑ１＋Ｑ２は一定に保たれる。そして、さらにポンプ回転数が増加すると、開度調節機構Ａの機能によって、その吐出量が減少する。
【００４５】
上記第１実施形態によれば、パワーステアリング装置ＰＳの不使用時には、スタンバイ流量Ａのみをパワーステアリング装置ＰＳに供給し、パワーステアリング装置ＰＳを使用すると、Ｑ１＋Ｑ２の合計流量がパワーステアリング装置ＰＳに素早く供給される構成にしたので、エネルギーロスを防止しつつ、パワーステアリング装置ＰＳの応答遅れも防止できる。
【００４６】
また、上記のようにパワーステアリング装置ＰＳにスタンバイ流量Ｑ１のみを供給するようにしたので、このパワーステアリング装置ＰＳでの油温低減効果も期待できる。すなわち、パワーステアリング装置ＰＳに圧油を供給すると、配管抵抗によって装置自体の温度が上昇するが、この熱を逃がすために、オイルクーラなどの特別な冷却装置を備えている車種もある。しかし、上記のように、必要最低限の圧油のみを供給することによる油温低減効果によって、パワーステアリング装置ＰＳの温度上昇を押さえると、オイルクーラなどの特別な冷却装置が不要になる。つまり、油温低減効果によって、製品コストだけでなく、システム全体のコストを安くすることもできる。
【００４７】
上記第１実施形態では、カムリング５の位置を可変にできる可変容量型のベーンポンプについて説明したが、この発明は、一般的な可変容量型のポンプを用いた装置にも適用することができる。
図４に示す第２実施形態は、レギュレータによって１回転当たりの吐出量を可変にできるポンプを用いた圧力供給装置を示したものである。
【００４８】
図示するように、レギュレータ８０によって吐出量が可変に制御される可変吐出量型ポンプｐの吐出ポート８１に、吐出通路８２を介してパワーステアリング装置ＰＳを接続するとともに、この吐出通路８２に絞り８３を設けている。
また、上記吐出通路８２の絞り８３の上流側から分岐通路８４を分岐するとともに、この分岐通路８４に圧力感応弁Ｆを接続している。
【００４９】
この圧力感応弁Ｆは、パワーステアリング装置ＰＳの負荷圧が設定した圧力以下のときに図示するポジションを保ち、分岐通路８４をオリフィス８５→戻り通路８８を介して可変吐出量型ポンプｐの吸い込みポート８６に連通する。また、負荷圧が設定した圧力を超えると、圧力感応弁Ｆが図中左側ポジションに切り換わり、分岐通路８４を合流通路８９を介して吐出通路８２の絞り８３の下流側に連通する。
なお、図中符号８７は、可変吐出量型ポンプが所定の回転数に達したときに、その吐出量を減少させる絞り機構であり、上記第１実施形態の開度調整機構Ａに相当するものである。
【００５０】
上記第２実施形態によれば、パワーステアリング装置ＰＳのアシスト力をほとんど必要としない場合には、圧力感応弁Ｆが図示するノーマル位置を保ち、分岐通路８４と戻り通路８８とを連通する。そのため、分岐通路８４を介して導いた圧油は、戻り流量Ｑ２となって可変吐出量型ポンプｐの吸い込みポート８６に戻されるため、パワーステアリング装置ＰＳには吐出通路８２及び絞り８３を介してスタンバイ流量Ｑ１のみが供給される。このようにすれば、パワーステアリング装置ＰＳ側で生じるエネルギーロスを、戻り流量Ｑ２の分だけ防止することができる。
上記の状態からステアリングホィールを操舵すると、パワーステアリング装置ＰＳ側の負荷圧の上昇によって圧力感応弁Ｆが切り換わり、上記戻り流量Ｑ２が合流通路８９→吐出通路８２を介してパワーステアリング装置ＰＳに供給される。このように圧力感応弁Ｆが切り換わると、スタンバイ流量Ｑ１と戻り流量Ｑ２との合計流量がすばやくパワーステアリング装置ＰＳに供給されるので、応答性の低下を防ぐことができる。
【００５１】
なお、上記第１，第２実施形態では、絞り６７，８３を固定絞りとしているが、可変絞りにしてもよい。この場合に、ソレノイドなどによって可変絞りの開度を制御するようにすれば、スタンバイ流量Ｑ１と戻り流量Ｑ２との分流比を制御対象等に応じて自由に設定することができる。
また、上記第１，第２実施形態では、負荷感応弁Ｆにオリフィス７５，８５を設けているが、絞り６７，８３だけで分流比を設定することができる場合には、オリフィス７５，８５を省略してもよい。
さらに、上記第１、第２実施形態では、パワーステアリング装置ＰＳを負荷としているが、この発明の負荷としてはパワーステアリング装置に限定されない。負荷が変動する機器であれば、エネルギーロスを防止しつつ、応答性を確保するという本発明の効果が期待できる。
そして、上記第１，第２実施形態では、開度調整機構Ａや絞り機構８７を用いているが、これら開度調節機構Ａや絞り機構８７は必須の要素ではない。
【００５２】
【発明の効果】
第１の発明によれば、吐出通路における絞りの上流側から分岐した分岐通路に圧力感応弁と設け、この圧力感応弁が、負荷圧が設定した圧力以下のときに、分岐通路を吸い込み側に連通し、負荷圧が設定圧を超えたときに、分岐通路を上記絞りの下流側の吐出通路に連通する構成にしたので、アクチュエータの作動遅れを防止しつつ、エネルギーロスも少なくできる。
【００５３】
第２の発明によれば、圧力感応弁が、アクチュエータの負荷圧が設定した圧力以下のときに、可変吐出量型ポンプの吸い込み側に分岐通路を連通し、負荷圧が設定した圧力を超えたときに、上記吐出通路の絞りの下流側に分岐通路を連通する構成にしたので、アクチュエータの作動遅れを防止しつつ、エネルギーロスも少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の断面図である。
【図２】非操舵時における吐出流量とポンプ回転数との関係を示すグラフである。
【図３】操舵時における吐出流量とポンプ回転数との関係を示すグラフである。
【図４】第２実施形態の全体説明図である。
【図５】従来例の断面図である。
【図６】図５のVI−VI線断面図である。
【図７】図６のVII−VII線断面図である。
【図８】開度調節機構Ａの部分拡大図である。
【図９】制御バルブＢの部分拡大図である。
【図１０】従来例の模式図である。
【符号の説明】
Ｂ この発明のカムリング制御機構を構成する制御バルブ
Ｆ 圧力感応弁
ｐ 可変吐出量型ポンプ
１ この発明のハウジングを構成するボディ
５ カムリング
８ この発明のカムリング制御機構を構成する第１圧力室
９ この発明のカムリング制御機構を構成する第２圧力室
１０ ロータ
１１ 駆動軸
１３ ベーン
１４ ポンプ室
２０ この発明のハウジングを構成するカバー
３３ 第１吐出通路
３６ 第２吐出通路
６６ 第３吐出通路
６７、８３ 絞り
６８、８４ 分岐通路
７５、８５ オリフィス
８１ 吐出ポート
８２ 吐出通路
８６ 吸い込みポート
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両のパワーステアリング装置に最適な可変容量型ベーンポンプ及び圧力供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５〜図１０に示す従来例は、本願出願人が特願２００１−３７７００８として既に出願したものである。
図５に示すように、ボディ１に形成したボア２内に、サイドプレート３とアダプタリング４とを積層した状態で組み込んでいる。
また、図５のVI−VI線断面図である図６に示すように、上記アダプタリング４の内側には、カムリング５を組み込むとともに、このカムリング５を、ピン６を支点にアダプタリング４内で回動可能にしている。
【０００３】
上記ピン６に対して例えば１８０度位相をずらした位置には、シール部材７を設けている。そして、このシール部材７と上記ピン６とによって、カムリング５とアダプタリング４との間に、第１圧力室８と第２圧力室９とを区画形成している。
なお、これら第１圧力室８および第２圧力室９の容積は、上記カムリング５の回動位置に応じて変化するようにしている。
【０００４】
上記カムリング５の内側には、ロータ１０を設けている。このロータ１０は、図示していないエンジンに連係させた駆動軸１１に固定している。したがって、エンジンを作動させて、駆動軸１１を回転させると、この駆動軸１１と一体となってロータ１０が回転する。
また、上記ロータ１０には、複数のスリット１２を形成するとともに、各スリット１２にベーン１３を組み込んでいる。これらベーン１３は、半径方向に出没可能に組み込まれていて、ロータ１０の回転によって遠心力が作用すると、スリット１２から突出する。そして、ベーン１３の先端をカムリング５の内周に押し付けることにより、各ベーン１３間に複数のポンプ室１４が形成されるようにしている。
【０００５】
上記カムリング５は、その内周を駆動軸１１に対して偏心させているために、駆動軸１１とともにロータ１０が回転すると、この回転に伴って各ポンプ室１４の容積も変化する。そして、この回転に応じて容積が拡大するポンプ室１４を吸い込み側とし、この拡大するポンプ室１４に作動油が吸い込まれる。また、回転とともに容積が縮小するポンプ室１４を吐出側とし、この縮小するポンプ室１４から作動油が吐出される。なお、図６において、ロータ１０が左回転するときに、右上側から左上側の範囲に位置するポンプ室１４が吸い込み側となり、左下側から右下側の範囲に位置するポンプ室１４が吐出側となる。
【０００６】
図５に示すように、上記ボディ１の合わせ面にはカバー２０を固定し、このカバー２０によってボア２を塞いでいる。また、このカバー２０に形成した支持孔６５に、駆動軸１１の先端を挿入するとともに、この駆動軸１１を、支持孔６５の内周に組み込んだ軸受１５によって回転自在に支持している。
上記カバー２０の合わせ面には、高圧凹部１６ａと低圧凹部１７ａとを形成している。また、これら高圧凹部１６ａと低圧凹部１７ａとに対向する上記サイドプレート３の合わせ面にも、高圧凹部１６ｂと低圧凹部１７ｂとを形成している。そして、上記高圧凹部１６ａと高圧凹部１６ｂとを互いに対向させ、上記低圧凹部１７ａを低圧凹部１７ｂとを互いに対向させている。
【０００７】
上記高圧凹部１６ｂは、図６に示すように、吐出側のポンプ室１４が位置する図面下側に設けている。したがって、吐出側ポンプ室１４から吐出された圧油は、この高圧凹部１６ｂに導かれるとともに、この高圧凹部１６ｂに導いた圧油を、図５に示すように、サイドプレート３に形成した高圧通路１８を介して高圧室２８に供給するようにしている。
一方、上記低圧凹部１７ｂは、吸い込み側のポンプ室１４が位置する図面上側に設けている。したがって、吸い込み側のポンプ室１４には、カバー２０に形成した吸込ポート２１から低圧通路１９を介して低圧凹部１７ａに導いた作動油が吸い込まれることになる。
【０００８】
上記ボディ１には、開度調節機構Ａを組み込んでいる。この開度調節機構Ａは、図８に示すように、ボディ１に形成した組み付け穴２２の一方を、アダプタリング４とボア２とによって区画された第３流体室３１に連通させている。また、この組み付け孔２２の他方を、外部に開口させるとともに、この開口部を、筒状のキャップ２５によって塞いでいる。
上記キャップ２５の外周には、環状凹部２５ａを形成し、この環状凹部２５ａと組み付け穴２２との間に第１流体室２９を形成している。この第１流体室２９には、図６のVII−VII線断面図である図７に示すように、第２吐出通路３６を介して上記高圧室２８と連通させている。また、この第１流体室２９は、上記キャップ２５に形成した絞り孔２５ｂを介してキャップ２５内の第２流体室３０に連通させている。
【０００９】
さらに、上記キャップ２５内には、制御プランジャ２３を摺動自在に組み込んでいる。この制御プランジャ２３の先端側には、流通孔３２を形成し、この流通孔３２を介して第２流体室３０と第３流体室３１とを連通させている。
そのため、高圧室２８から導いた圧油は、第１流体室２９→絞り孔２５ｂ→第２流体室３０→流通孔３２→第３流体室３１に導かれる。そして、この第３流体室３１に導いた圧油は、ボディ１に形成した第１吐出通路３３を介して吐出ポート３４に導かれる。
なお、図１０は、この従来のベーンポンプの模式図であり、同じ構成要素については同じ符号を付している。この図に示すように、高圧室２８の吐出油は、第２吐出通路３６→絞り穴２５ｂ→第１吐出通路３３→吐出ポート３４を介してパワーステアリング装置ＰＳに供給される。
【００１０】
また、上記制御プランジャ２３の先端側には、フィードバックピン２６を設けている。そして、このフィードバックピン２６を、アダプタリング４に形成した孔２７に貫通させている。一方、上記第２流体室３０には、スプリング３５を組み込むとともに、このスプリング３５の弾性力を制御プランジャ２３に作用させている。そして、この制御プランジャ２３の先端で、上記フィードバックピン２６を押すことによって、このフィードバックピン２６を介してスプリング３５の弾性力をカムリング５に作用させている。
なお、上記フィードバックピン２６と孔２７との間のクリアランスを小さくすることによって、フィードバックピン２６と穴２７との隙間を介して第３流体室３１と第２圧力室９とが連通しないようにしている。
【００１１】
フィードバックピン２６が押し付けられたカムリング５は、ピン６を支点に図面左方向に回動し、その左側外周面がアダプタリング４の内周に押し付けられている。このようにカムリング５をアダプタリング４に押し付けると、ポンプ室１４の容積変化量が最大となり、吐出側ポンプ室１４から吐出される流量が最大になる。
また、このようにカムリング５が最左側位置にあれば、制御プランジャ２３も、最も左側に移動した状態を保ち、絞り孔２５ｂの開度が最大となる。つまり、カムリング５が最左側位置にあるとき、図１０に示すように、高圧室２８とパワーステアリング装置ＰＳとを連通する流路過程にある絞りの開度が最大となる。
【００１２】
上記の状態からカムリング５がピン６を支点に右方向に回動すると、フィードバックピン２６が右方向に押されるため、制御プランジャ２３も右方向に移動する。制御プランジャ２３が右方向に移動すると、この制御プランジャ２３の右側端によって絞り孔２５ｂが閉じられていく。
つまり、この開度調節機構Ａによって、カムリング５の動き、すなわち駆動軸１１に対するカムリング５の偏心量に応じて、絞り孔２５ｂの開度を制御するようにしている。また、この開度調節機構Ａは、上記したように、カムリング５の初期位置を保持する機能も兼ね備えている。
【００１３】
一方、図６に示すように、ボア２の上側には、カムリング５の回動位置を制御する制御バルブＢを組み込んでいる。
この制御バルブＢは、図９に示すように、ボディ１に形成した組み付け穴４０に、スプール４１とスプリング４２とを組み込んでいる。また、この組み付け穴４０の開口部をキャップ４３によって塞ぐとともに、このキャップ４３によってスプール４１のロッド部４１ａを押して、このスプリング４２のイニシャルバネ力をスプール４１に作用させている。
【００１４】
上記スプール４１には、第１ランド部３８と第２ランド部３９とを備え、第１ランド部３８とキャップ４３との間に第１パイロット室４９を形成し、第２ランド部３９と組み付け穴４０の底との間に第２パイロット室５０を形成している。また、第１ランド部３８と第２ランド部３９との間には、ドレン室３７を形成している。
上記第１パイロット室４９は、図１０に示すように、通路６１を介して高圧室２８に連通し、この高圧室２８の吐出圧を第１パイロット室４９に導くようにしている。
【００１５】
また、上記第２パイロット室５０には、パイロット通路４７を介して吐出ポート３４を連通させている。そして、吐出ポート３４に接続したパワーステアリング装置ＰＳの負荷圧を、パイロット通路４７を介して第２パイロット室５０に導くようにしている。
さらに、図９に示した上記ドレン室３７には、ドレンポート４８を連通し、このドレンポート４８によって、ドレン室３７をタンクＴに連通させている。
さらにまた、上記第１ランド部３８にドレン用環状溝４４と絞り溝４６とを形成し、絞り溝４６を介してドレン用環状溝４４とドレン室３７とを連通させている。
【００１６】
上記組み付け穴４０には、第１通路５１を連通させている。この第１通路５１は、図６に示すように、アダプタリング４に形成した第１貫通穴６３を介して第１圧力室８に連通している。そして、図示する状態で、第１圧力室８を、第１貫通穴６３→第１通路５１→ドレン用環状溝４４→絞り溝４６→ドレン室３７→ドレンポート４８を介してタンクＴに連通させている。
【００１７】
また、上記組み付け穴４０の内周に形成した環状溝５３に、第２通路５２を連通させている。この第２通路５２は、図６に示すように、アダプタリング４に形成した第２貫通穴６４を介して第２圧力室９に連通している。
なお、上記第２圧力室９は、図６に示す小孔５４を介して上記高圧室２８に連通し、この第２圧力室９に、高圧室２８からの圧力を導くようにしている。そして、図示するように、環状溝５３がスプール４１によって塞がれているときに、第２圧力室９内の圧力が高圧室２８と同圧に保たれている。
【００１８】
このように第２圧力室９が高圧室２８と同圧に保たれていて、しかも、第１圧力室８がタンク圧になっていると、カムリング５は、その左側側面をアダプタリング４の内周に押し付けた状態を保つ。このようにカムリング５が最も左側に回動した位置にあると、ポンプ室１４の容積変化量が最大となり、吐出量も最大となる。
なお、上記制御バルブＢおよび第１、第２圧力室８、９等によって、カムリング５の位置を、吐出量に応じて制御するが、その作用については後で説明する。
【００１９】
また、上記制御バルブＢのスプール４１内には、図９に示すようにリリーフ弁Ｒを組み込んでいる。このリリーフ弁Ｒは、吐出ポート３４に接続したパワーステアリング装置ＰＳの最高圧を規制するものである。すなわち、この制御バルブＢは、スプール４１内に組み込んだシート部材５５と、このシート部材５５に形成した通路５６を遮断するボール５７と、このボール５７をガイドするガイド部材５８と、ボール５７をシート部材５５に押し付けるスプリング５９とから構成されている。そして、通常、ボール５７によってスプール４１内と通路５６との連通を遮断しているが、パワーステアリング装置ＰＳの負荷圧が、スプリング５９によって設定した圧力以上になると、ボール５７がシート部材５５から離れて、第２パイロット室５０とスプール４１内とが連通する。
【００２０】
このように第２パイロット室５０とスプール４１内とが連通すると、パワーステアリング装置ＰＳの負荷圧が、吐出ポート３４→パイロット通路４７→第２パイロット室５０→通路５６→スプール４１内→スプール４１に形成した排出穴６０→ドレン室３７→ドレンポート４８を介してタンクＴに排出される。
また、このとき、スプール４１が図中右側に移動することにより、第１通路５１を介して通路６１と圧力室８とが連通し、第２圧力室９とドレンポート４８とが連通する。その結果、高圧室２８内の圧油が第１圧力室８に供給されるとともに、第２圧力室９の圧油がタンクＴに排出されて、カムリング５の偏心量が小さくなる。以上のようにして、パワーステアリング装置ＰＳの最高圧を制御するようにしている。
【００２１】
次に、この従来のベーンポンプの作用を説明する。
まず、エンジンの駆動によって、ロータ１０を回転させると、遠心力によってベーン１３が突出し、複数のポンプ室１４が形成される。そして、図６中上側の位置で、吸い込み側ポンプ室１４に作動油が吸い込まれて、このポンプ室１４に吸い込まれた作動油が、ロータ１０の回転に伴って圧縮される。そして、この圧縮された圧油が、ポンプ室１４から下側位置に達した時点で高圧室２８（図５参照）に吐出される。
【００２２】
高圧室２８に吐出された吐出油は、第２吐出通路３６（図７参照）を介して第１流体室２９に導かれる。そして、図８に示す通り、この第１流体室２９から絞り孔２５ｂ→第２流体室３０→流通孔３２→第３流体室３１→第１吐出通路３３→吐出ポート３４を介してパワーステアリング装置ＰＳに供給される。
このようにして高圧室２８から吐出された圧油がパワーステアリング装置ＰＳに供給されると、絞り孔２５ｂの前後に圧力差が生じる。そして、この絞り孔２５ｂの上流側の圧力が、図１０に示すように、通路６１を介して制御バルブＢの第１パイロット室４９に導かれ、絞り孔２５ｂの下流側の圧力が、パイロット通路４７を介して制御バルブＢの第２パイロット室５０に導かれる。
【００２３】
したがって、上記制御バルブＢのスプール４１には、第１パイロット室４９のパイロット圧による図面右方向の推力と、第２パイロット室５０のパイロット圧およびスプリング４２の弾性力による図面左方向の推力とが作用する。そして、これら推力のバランスする位置にスプール４１が移動することになる。
【００２４】
上記絞り孔２５ｂの前後の差圧は、そこを通過する流量に比例するため、吐出量の少ない低回転時は、絞り孔２５ｂ前後に生じる差圧も小さい。そのため、制御バルブＢは、スプリング４２によって、図１０に示す位置を保ち、このとき第１圧力室８がタンクに連通し、第２圧力室９には、高圧室２８の高圧が小孔５４を介して導かれる。つまり、ポンプが低回転している間は、カムリング５が図示する最大偏心位置を保っている。
したがって、吐出ポート３４から吐出される流量は、ポンプの回転数に伴って上昇していく。
【００２５】
上記の状態からポンプ回転数が上昇し、ポンプ吐出量が増大すると、絞り孔２５ｂ前後の差圧も大きくなる。そして、この差圧によってスプール４１に作用する右方向の推力が、スプリング４２のイニシャル弾性力よりも大きくなると、このスプール４１が右方向に移動する。その結果、第１パイロット室４９と第１通路５１とが連通し、第１通路５１→第１貫通孔６３を介して高圧室２８と同圧の圧力が第１圧力室８に導入される。また、このとき第２圧力室９が、第２貫通穴６４→第２通路５２→環状溝５３→ノッチ６２→ドレン室３７を介してドレンポート４８に連通する。
したがって、カムリング５は、第１圧力室８と第２圧力室９との差圧により発生する力によって、開度調節機構Ａのスプリング３５のバネ力と釣り合う位置まで回動する。
【００２６】
上記のようにして、カムリング５が右方向に回動すると、ポンプ室１４の容積変化率が小さくなり、ロータ１０の１回転当たりの押しのけ容積も減る。ここで、ポンプの吐出量というのは、ロータ１０の１回転当たりの押しのけ容積にその回転数をかけあわせたものである。したがって、ロータ１０の回転数がある程度上昇してきた時点で、その１回転当たりの押しのけ容積を少なくし始めると、その吐出量が一定に保たれる。つまり、所定の吐出量に達すると、カムリング５の偏心量を調節して、その吐出量を一定に保つようにしている。そして、この吐出量に対するカムリング５の偏心量の制御を、制御バルブＢ、第１，第２圧力室８，９および絞り孔２５ｂによって行うようにしている。
【００２７】
上記のようにして、ポンプの吐出量が安定した後、さらにロータ１０の回転数を上げていくと、カムリング５がさらに右方向に回動する。そして、このカムリング５の回動に応じて、位置検出機構Ａの制御プランジャ２３が絞り孔２５ｂを閉じていく。そのため、この絞り孔２５ｂを介して吐出ポート３４へ供給される作動油が制限される。また、絞り孔２５ｂの開度を小さくすると、その前後の圧力差も大きくなるので、それによって制御バルブＢのスプール４１がさらに右方向に移動する。そのため、カムリング５がさらに右方向に回動し、それによって吐出量がさらに減少することになる。
【００２８】
つまり、上記従来例では、低回転域にあれば、回転数に応じて流量が増加するが、所定の回転数を超えた時点からしばらくの間、流量を一定に保ち、さらに回転数が上がると、今度は流量を減らすように、その流量制御特性を設定している。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、パワーステアリング装置ＰＳ側の負荷を考慮せずにその吐出量を制御しているので、エネルギーロスが生じることがある。例えば、直進走行中に、ステアリングを操作していなければ、パワーステアリング装置ＰＳに供給する流量は少なくて足りる。しかし、上記従来例では、回転数に応じて所定の流量制御特性が常に発揮されるため、直進走行中でも、パワーステアリング装置ＰＳに所定の流量を供給することになり、低・中速走行中のように、吐出量が多い場合には、大きなエネルギーロスが生じる。
そこで、このエネルギーロスを防止するために、パワーステアリング装置ＰＳを使用していない場合に、カムリング５の位置を調整することによって、吐出量を少なくすることが考えられる。例えば、直進走行中にステアリングを操作していない場合に、図１０に示す状態からカムリング５をピン６を支点にして右方向に回動させれば、吐出量も少なくなるので、エネルギーロスを少なくすることができる。
【００３０】
ところが、上記のようにカムリング５の位置調整によって流量を減らす構成にすると、次にステアリングを操作したときに、パワーステアリング装置ＰＳに作動遅れが生じるという問題がある。すなわち、上記したように、カムリング５を右方向に回動させて流量を少なくしている状態から、ステアリングを操作すると、カムリング５が左方向に回動するが、カムリング５が所定の位置に移動するまでにどうしても時間がかかる。そのため、所定の流量がパワーステアリング装置ＰＳに供給されるまでに時間がかかり、それが原因でパワーステアリング装置ＰＳに作動遅れが生じる。そして、パワーステアリング装置に作動遅れが生じると、ドライバーに違和感を与えるなどの問題が生じる。
この発明の目的は、アクチュエータの作動遅れを防止しつつ、エネルギーロスも少なくできる可変容量型ベーンポンプ及び圧力供給装置を提供することである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ハウジング内には、駆動軸に対して偏心可能に組み込んだカムリングと、このカムリングの内側に組み込むとともに、上記駆動軸と一体に回転するロータと、このロータに径方向に出没可能に組み込んだ複数のベーンと、各ベーン間に形成される複数のポンプ室と、ポンプ室から吐出した圧油を、負荷を接続する吐出ポートに導く吐出通路と、この吐出通路に設けた絞りと、上記ポンプ室から吐出される流量に応じてカムリングの偏心量を制御するカムリング制御機構とを備え、上記カムリングの偏心量によって、ロータ１回転当たりの押しのけ容積を可変にした可変容量型ベーンポンプにおいて、上記吐出通路における絞りの上流側から分岐した分岐通路と、この分岐通路に設けた圧力感応弁とを備え、上記絞りには、スタンバイ流量のみを供給するとともに、上記圧力感応弁は、負荷圧が設定した圧力以下のときに、分岐通路を吸い込み側に連通し、負荷圧が設定圧を超えたときに、分岐通路を上記絞りの下流側の吐出通路に連通する構成にしたことを特徴とする。
【００３２】
第２の発明は、レギュレータによって吐出量が可変に制御される可変吐出量型ポンプと、この可変吐出量型ポンプの吐出ポートと負荷とを接続する吐出通路と、この吐出通路に設けた絞りと、この絞りの上流側から分岐した分岐通路と、この分岐通路に設けた圧力感応弁とを備え、上記絞りには、スタンバイ流量のみを供給するとともに、上記圧力感応弁は、アクチュエータの負荷圧が設定した圧力以下のときに、可変吐出量型ポンプの吸い込み側に分岐通路を連通し、負荷圧が設定した圧力を超えたときに、上記吐出通路の絞りの下流側に分岐通路を連通することを特徴とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１〜図３に示す第１実施形態は、圧力感応弁Ｆを設けた点に特徴を有するものであり、可変容量型ベーンポンプとしての基本的な構造と、その基本的な作用については前記従来例と同様である。
したがって、以下では、上記圧力感応弁Ｆの構成および作用を中心に説明し、従来と同じ構成要素については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
なお、この実施形態のボディ１とカバー２０とによって、この発明のハウジングを構成している。
【００３４】
図１に示すように、吐出油を導く第２吐出通路３６には、第３吐出通路６６を接続するとともに、この第３吐出通路６６を第３流体室３１に連通している。
上記第３吐出通路６６には、絞り６７を設けるとともに、この絞り６７の上流側から分岐通路６８を分岐させている。
上記分岐通路６８には、圧力感応弁Ｆの流入ポート６９を接続している。
上記圧力感応弁Ｆは、そのスプール孔７０にスプール７１を摺動自在に組み込むとともに、このスプール７１の一端をパイロット室７２に望ませ、その他端をスプリング室７３に望ませている。そして、スプリング室７３に設けたスプリング７４のバネ力をスプール７１に作用させることによって、図示するノーマル位置を保つようにしている。
【００３５】
上記のようにした圧力感応弁Ｆは、スプール７１が図示するノーマル位置にあれば、スプール７１に形成したオリフィス７５が戻りポート７６に開口する一方で、供給ポート７７を閉じた状態に保つ。
また、上記戻りポート７６は、戻り通路７８を介して低圧凹部１７ｂに連通している。上記供給ポート７７は、合流通路７９を介して第１流体室２９に連通している。
【００３６】
上記の状態において、第２吐出通路３６を介して圧油が吐出されると、その圧油の一部が通路６１側に導かれる一方で、ほとんどの流量が第３吐出通路６６側と分岐通路６８側とに振り分けられる。このとき第３吐出通路６６側と分岐通路６８側とに振り分けられる分流比は、絞り６７の開口面積とオリフィス７５の開口面積とによって決まる。この実施形態では、オリフィス７５の開口面積を絞り６７の開口面積よりも大きくすることによって、第３吐出通路６６側よりも多くの流量が分岐通路６８側に供給されるように設定している。
【００３７】
上記第３吐出通路６６に導いた圧油は、第３流体室３１→第１吐出通路３３→吐出ポート３４を介してパワーステアリング装置ＰＳに供給される。一方、分岐通路６８に導いた圧油は、流入ポート６９→パイロット室７２→オリフィス７５→戻りポート７６→戻り通路７８を介して低圧凹部１７ｂに導かれる。つまり、第３吐出通路６６及び分岐通路６８側に導いた吐出量のうち、一部の流量がパワーステアリング装置ＰＳ側に供給され、残りの流量が吸い込み側へ戻される。
なお、上記第３吐出通路６６側に導かれる流量をスタンバイ流量Ｑ１とし、分岐通路６８側に導かれる流量を戻り流量Ｑ２とすると、これら流量Ｑ１，Ｑ２とポンプ回転数との関係は、図２、図３に示すようになる。なお、これらグラフの詳しい説明については後述する。
【００３８】
上記スプール７１がノーマル位置にある状態から、パイロット室７２内の負荷圧が上昇すると、スプール７１に作用する図中右方向の推力が大きくなる。そして、この推力がスプリング７４のバネ力よりも大きくなると、スプール７１が右方向に移動する。このようにスプール７１が移動すると、オリフィス７５が閉じるとともに、供給ポート７７が開く。したがって、分岐通路６８側に振り分けられた圧油は、流入ポート６９→パイロット室７２→供給ポート７７→合流通路７９→第１流体室２９→絞り孔２５ｂ→第２流体室３０→流通孔３２を介して第３流体室３１に導かれる。そして、分岐通路６８側に振り分けられた圧油が、第３流体室３１において第３吐出通路６６を介して導いた圧油と合流する。つまり、圧力感応弁Ｆが切り換わると、全吐出量がパワーステアリング装置ＰＳに供給されることになる。
【００３９】
次に、この第１実施形態の作用を説明するが、この実施形態でも、基本となる流量制御特性は、前記従来例と同じである。すなわち、この実施形態でも、回転数が低いときには、回転数に応じて流量が増加し、所定の回転数を超えた時点からしばらくの間、流量が一定になり、それ以上の回転数になると、流量を減らすようにしている。
【００４０】
例えば、直進走行中であって、パワーステアリング装置ＰＳのアシスト力をほとんど必要としない状況では、パワーステアリング装置ＰＳ側の負荷圧も低い。このように負荷圧が低いと、圧力感応弁Ｆのパイロット室７２内の圧力も低い。なぜなら、パワーステアリング装置ＰＳの負荷圧は、吐出ポート３４→第１吐出通路３３→第３流体室３１→第３吐出通路６６→分岐通路６８→流入ポート６９を介してパイロット室７２に導いているからである。
そのため、圧力感応弁Ｆは、そのスプール７１が図示するノーマル位置を保ち、分岐通路６８と戻り通路７８とが連通している。
【００４１】
このように圧力感応弁Ｆによって分岐通路６８と戻り通路７８とが連通していると、分岐通路６８を介して導いた圧油は、戻り流量Ｑ２となって吸い込み側に戻されるため、パワーステアリング装置ＰＳには、スタンバイ流量Ｑ１のみが供給される。このようにすれば、従来、パワーステアリング装置ＰＳ側で生じていた流動抵抗などによるエネルギーロスを、上記戻り流量Ｑ２の分だけ防止することができる。
ところで、この第１実施形態においても、オリフィス７５や戻り通路７８の部分で流動抵抗が生じるが、この流動抵抗は、パワーステアリング装置ＰＳ側において生じる流動抵抗に比べて非常に小さい。したがって、上記したように、この第１実施形態によれば、エネルギーロスを少なくすることができる。
【００４２】
なお、上記両流量Ｑ１，Ｑ２とポンプ回転数との関係は、図２に示すようになる。すなわち、ポンプが所定の回転数に達するまでは、スタンバイ流量Ａも戻り流量Ｑ２も比例的に増加するが、所定の回転数に達すると、制御バルブＢの機能が発揮されるので、それ以上回転数が増加しても、各流量Ｑ１，Ｑ２は一定に保たれる。
また、上記スタンバイ流量Ｑ１は、パワーステアリング装置ＰＳに応答遅れが生じないだけの最小流量に設定している。つまり、パワーステアリング装置ＰＳのアシスト力を必要としないときは、必要最小限の流量のみを供給するようにしている。
【００４３】
上記の状態からステアリングホィールを操舵すると、パワーステアリング装置ＰＳ側の負荷圧が上昇する。そして、この負荷圧によって圧力感応弁Ｆが切り換わると、上記戻り流量Ｑ２が合流通路７９→第１流体室２９→絞り孔２５ｂ→第２流体室３０→連通孔３２→第３流体室３１→第１吐出通路３３→吐出ポート３４を介してパワーステアリング装置ＰＳに供給される。したがって、圧力感応弁Ｆが切り換わると、スタンバイ流量Ｑ１と戻り流量Ｑ２との合計流量が、すばやくパワーステアリング装置ＰＳに供給されることになる。このように素早く全量がパワーステアリング装置ＰＳに供給することができるので、応答性の低下を防ぐことができる。
【００４４】
なお、ステアリングホィールを操舵している場合、上記スタンバイ流量Ｑ１及び戻り流量Ｑ２とポンプ回転数との関係は、図３に示すようになる。すなわち、ポンプが所定の回転数に達するまでは、スタンバイ流量Ｑ１と戻り流量Ｑ２との合計流流量も比例的に増加するが、所定の回転数に達すると、制御バルブＢの機能によって合計流量Ｑ１＋Ｑ２は一定に保たれる。そして、さらにポンプ回転数が増加すると、開度調節機構Ａの機能によって、その吐出量が減少する。
【００４５】
上記第１実施形態によれば、パワーステアリング装置ＰＳの不使用時には、スタンバイ流量Ａのみをパワーステアリング装置ＰＳに供給し、パワーステアリング装置ＰＳを使用すると、Ｑ１＋Ｑ２の合計流量がパワーステアリング装置ＰＳに素早く供給される構成にしたので、エネルギーロスを防止しつつ、パワーステアリング装置ＰＳの応答遅れも防止できる。
【００４６】
また、上記のようにパワーステアリング装置ＰＳにスタンバイ流量Ｑ１のみを供給するようにしたので、このパワーステアリング装置ＰＳでの油温低減効果も期待できる。すなわち、パワーステアリング装置ＰＳに圧油を供給すると、配管抵抗によって装置自体の温度が上昇するが、この熱を逃がすために、オイルクーラなどの特別な冷却装置を備えている車種もある。しかし、上記のように、必要最低限の圧油のみを供給することによる油温低減効果によって、パワーステアリング装置ＰＳの温度上昇を押さえると、オイルクーラなどの特別な冷却装置が不要になる。つまり、油温低減効果によって、製品コストだけでなく、システム全体のコストを安くすることもできる。
【００４７】
上記第１実施形態では、カムリング５の位置を可変にできる可変容量型のベーンポンプについて説明したが、この発明は、一般的な可変容量型のポンプを用いた装置にも適用することができる。
図４に示す第２実施形態は、レギュレータによって１回転当たりの吐出量を可変にできるポンプを用いた圧力供給装置を示したものである。
【００４８】
図示するように、レギュレータ８０によって吐出量が可変に制御される可変吐出量型ポンプｐの吐出ポート８１に、吐出通路８２を介してパワーステアリング装置ＰＳを接続するとともに、この吐出通路８２に絞り８３を設けている。
また、上記吐出通路８２の絞り８３の上流側から分岐通路８４を分岐するとともに、この分岐通路８４に圧力感応弁Ｆを接続している。
【００４９】
この圧力感応弁Ｆは、パワーステアリング装置ＰＳの負荷圧が設定した圧力以下のときに図示するポジションを保ち、分岐通路８４をオリフィス８５→戻り通路８８を介して可変吐出量型ポンプｐの吸い込みポート８６に連通する。また、負荷圧が設定した圧力を超えると、圧力感応弁Ｆが図中左側ポジションに切り換わり、分岐通路８４を合流通路８９を介して吐出通路８２の絞り８３の下流側に連通する。
なお、図中符号８７は、可変吐出量型ポンプが所定の回転数に達したときに、その吐出量を減少させる絞り機構であり、上記第１実施形態の開度調整機構Ａに相当するものである。
【００５０】
上記第２実施形態によれば、パワーステアリング装置ＰＳのアシスト力をほとんど必要としない場合には、圧力感応弁Ｆが図示するノーマル位置を保ち、分岐通路８４と戻り通路８８とを連通する。そのため、分岐通路８４を介して導いた圧油は、戻り流量Ｑ２となって可変吐出量型ポンプｐの吸い込みポート８６に戻されるため、パワーステアリング装置ＰＳには吐出通路８２及び絞り８３を介してスタンバイ流量Ｑ１のみが供給される。このようにすれば、パワーステアリング装置ＰＳ側で生じるエネルギーロスを、戻り流量Ｑ２の分だけ防止することができる。
上記の状態からステアリングホィールを操舵すると、パワーステアリング装置ＰＳ側の負荷圧の上昇によって圧力感応弁Ｆが切り換わり、上記戻り流量Ｑ２が合流通路８９→吐出通路８２を介してパワーステアリング装置ＰＳに供給される。このように圧力感応弁Ｆが切り換わると、スタンバイ流量Ｑ１と戻り流量Ｑ２との合計流量がすばやくパワーステアリング装置ＰＳに供給されるので、応答性の低下を防ぐことができる。
【００５１】
なお、上記第１，第２実施形態では、絞り６７，８３を固定絞りとしているが、可変絞りにしてもよい。この場合に、ソレノイドなどによって可変絞りの開度を制御するようにすれば、スタンバイ流量Ｑ１と戻り流量Ｑ２との分流比を制御対象等に応じて自由に設定することができる。
また、上記第１，第２実施形態では、負荷感応弁Ｆにオリフィス７５，８５を設けているが、絞り６７，８３だけで分流比を設定することができる場合には、オリフィス７５，８５を省略してもよい。
さらに、上記第１、第２実施形態では、パワーステアリング装置ＰＳを負荷としているが、この発明の負荷としてはパワーステアリング装置に限定されない。負荷が変動する機器であれば、エネルギーロスを防止しつつ、応答性を確保するという本発明の効果が期待できる。
そして、上記第１，第２実施形態では、開度調整機構Ａや絞り機構８７を用いているが、これら開度調節機構Ａや絞り機構８７は必須の要素ではない。
【００５２】
【発明の効果】
第１の発明によれば、吐出通路における絞りの上流側から分岐した分岐通路に圧力感応弁と設け、この圧力感応弁が、負荷圧が設定した圧力以下のときに、分岐通路を吸い込み側に連通し、負荷圧が設定圧を超えたときに、分岐通路を上記絞りの下流側の吐出通路に連通する構成にしたので、アクチュエータの作動遅れを防止しつつ、エネルギーロスも少なくできる。
【００５３】
第２の発明によれば、圧力感応弁が、アクチュエータの負荷圧が設定した圧力以下のときに、可変吐出量型ポンプの吸い込み側に分岐通路を連通し、負荷圧が設定した圧力を超えたときに、上記吐出通路の絞りの下流側に分岐通路を連通する構成にしたので、アクチュエータの作動遅れを防止しつつ、エネルギーロスも少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の断面図である。
【図２】非操舵時における吐出流量とポンプ回転数との関係を示すグラフである。
【図３】操舵時における吐出流量とポンプ回転数との関係を示すグラフである。
【図４】第２実施形態の全体説明図である。
【図５】従来例の断面図である。
【図６】図５のVI−VI線断面図である。
【図７】図６のVII−VII線断面図である。
【図８】開度調節機構Ａの部分拡大図である。
【図９】制御バルブＢの部分拡大図である。
【図１０】従来例の模式図である。
【符号の説明】
Ｂ この発明のカムリング制御機構を構成する制御バルブ
Ｆ 圧力感応弁
ｐ 可変吐出量型ポンプ
１ この発明のハウジングを構成するボディ
５ カムリング
８ この発明のカムリング制御機構を構成する第１圧力室
９ この発明のカムリング制御機構を構成する第２圧力室
１０ ロータ
１１ 駆動軸
１３ ベーン
１４ ポンプ室
２０ この発明のハウジングを構成するカバー
３３ 第１吐出通路
３６ 第２吐出通路
６６ 第３吐出通路
６７、８３ 絞り
６８、８４ 分岐通路
７５、８５ オリフィス
８１ 吐出ポート
８２ 吐出通路
８６ 吸い込みポート
Claims (2)
- ハウジング内には、駆動軸に対して偏心可能に組み込んだカムリングと、このカムリングの内側に組み込むとともに、上記駆動軸と一体に回転するロータと、このロータに径方向に出没可能に組み込んだ複数のベーンと、各ベーン間に形成される複数のポンプ室と、ポンプ室から吐出した圧油を、負荷を接続する吐出ポートに導く吐出通路と、この吐出通路に設けた絞りと、上記ポンプ室から吐出される流量に応じてカムリングの偏心量を制御するカムリング制御機構とを備え、上記カムリングの偏心量によって、ロータ１回転当たりの押しのけ容積を可変にした可変容量型ベーンポンプにおいて、上記吐出通路における絞りの上流側から分岐した分岐通路と、この分岐通路に設けた圧力感応弁とを備え、上記絞りには、スタンバイ流量のみを供給するとともに、上記圧力感応弁は、負荷圧が設定した圧力以下のときに、分岐通路を吸い込み側に連通し、負荷圧が設定圧を超えたときに、分岐通路を上記絞りの下流側の吐出通路に連通する構成にしたことを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
- レギュレータによって吐出量が可変に制御される可変吐出量型ポンプと、この可変吐出量型ポンプの吐出ポートと負荷とを接続する吐出通路と、この吐出通路に設けた絞りと、この絞りの上流側から分岐した分岐通路と、この分岐通路に設けた圧力感応弁とを備え、上記絞りには、スタンバイ流量のみを供給するとともに、上記圧力感応弁は、アクチュエータの負荷圧が設定した圧力以下のときに、可変吐出量型ポンプの吸い込み側に分岐通路を連通し、負荷圧が設定した圧力を超えたときに、上記吐出通路の絞りの下流側に分岐通路を連通することを特徴とする圧力供給装置。
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