JP4394612B2 - Variable displacement vane pump - Google Patents
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Description
本発明は、たとえば自動車のハンドル操作力を軽減する動力舵取装置を始め、各種の圧力流体利用機器に用いられる可変容量形ベーンポンプに関する。 The present invention relates to a variable displacement vane pump used for various types of devices using pressure fluid, such as a power steering device that reduces the steering force of an automobile.
動力舵取装置用ポンプとして一般には、自動車用エンジンで直接回転駆動される容量形のベーンポンプが用いられている。このような容量形ポンプは、エンジン回転数に対して吐出流量が増減するため、自動車の停車中や低速走行時に操舵補助力を大きくし、高速走行時に操舵補助力を小さくするという動力舵取装置に要求される操舵補助力とは相反する特性をもっている。したがって、容量形ポンプには、回転数が低い低速走行時にも必要な操舵補助力が得られる程度の吐出流量を確保できる大容量のものを用いる必要がある。しかも、回転数が高い高速走行時のためには、吐出流量を一定量以下に制御する流量制御弁が必須となる。このため、容量形ポンプでは、構成部品点数が増え、構造や通路構成が複雑で、全体の大型化やコスト高となることが避けられない。 In general, a displacement vane pump that is directly driven to rotate by an automobile engine is used as a pump for a power steering apparatus. Since such a displacement pump increases or decreases the discharge flow rate with respect to the engine speed, the power steering device increases the steering assist force when the automobile is stopped or traveling at low speed and decreases the steering assist force when traveling at high speed. The steering assist force required for the motor has a characteristic contrary to that. Therefore, it is necessary to use a large capacity pump that can secure a discharge flow rate that can obtain a necessary steering assist force even during low-speed traveling at a low rotation speed. In addition, a flow rate control valve that controls the discharge flow rate to a certain amount or less is essential for high-speed traveling at a high rotational speed. For this reason, in the capacity type pump, the number of components increases, the structure and the passage configuration are complicated, and it is inevitable that the whole is increased in size and cost.
このような容量形ポンプの不具合を解決するために、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得る可変容量形ベーンポンプが、たとえば特許文献1〜特許文献4等によって種々提案されている。これらの可変容量形ポンプによれば、容量形のような流量制御弁が不要で、また駆動馬力の無駄を防ぎ、エネルギ効率の面でも優れ、さらにタンク側への戻り流量もないことから油温上昇という問題も低減でき、しかもポンプ内部での漏れ、容積効率低下という問題も防止できる。
In order to solve such problems of the displacement pump, a variable displacement vane pump that can reduce the discharge flow rate per rotation (cc / rev) in proportion to the increase in the number of rotations is disclosed in, for example,
たとえば特許文献2等に示される可変容量形ポンプは、カムリングをポンプケーシング内に移動可能に設け、このカムリングとポンプケーシングとの間の間隙部分にコントロール室となる一対の流体圧室を形成し、それぞれの室に吐出通路途中に設けたオリフィス前後の圧力を導きその差圧をカムリングに直接作用させ、スプリングの付勢力に抗して移動させることで、ポンプ室容積を変化させ吐出流量制御の適正化を図っている。
For example, in a variable displacement pump shown in
このような可変容量形ベーンポンプの一例を、図6を用いて簡単に説明すると、図中1はポンプボディ、1aはアダプタリング、2はこのボディ1のアダプタリング1a内に形成される楕円形空間部1b内で支軸部2aを介して揺動変位可能に設けられかつ図中白抜き矢印Fで示す方向に押圧手段により付勢力が与えられているカムリングである。3はこのカムリング2内でポンプ室4を一側に形成するように他側寄りに偏心して収容され外部駆動源によって回転駆動されることで放射方向に進退自在に保持したベーン3aを出入りさせるロータである。
なお、図中3bはロータ3の駆動軸で、ロータ3は図中矢印で示す方向に回転駆動される。
An example of such a variable displacement vane pump will be briefly described with reference to FIG. 6. In FIG. 6, 1 is a pump body, 1a is an adapter ring, and 2 is an elliptical space formed in the adapter ring 1a of the
In the figure, 3b is a drive shaft of the
5,6はボディ1のアダプタリング1aの楕円形空間部1b内でカムリング2の外周部両側に形成された高圧側、低圧側となる一対の流体圧室で、これらの室5,6には、カムリング2を揺動変位させるための制御圧、たとえばポンプ吐出側通路に設けた可変オリフィス前後の流体圧を導く通路5a,6aが開口して設けられている。そして、これらの通路5a,6aによりポンプ吐出側通路の可変オリフィス前後の流体圧を導入することにより、カムリング2を所要の方向に揺動変位させてポンプ室4内の容積を可変し、ポンプ吐出側での流量に対応して吐出流量を可変制御する。すなわち、ポンプ回転数の増加に伴い吐出側の流量を減少させるような吐出側の流量制御を行なう。
7は前記ポンプ室4のポンプ吸込側領域4Aに臨んで開口されるポンプ吸込側開口、8はポンプ室4のポンプ吐出側領域4Bに臨んで開口されるポンプ吐出側開口で、これらの開口7,8はロータ3およびカムリング2からなるポンプ構成要素を両側から挾み込んで保持するための固定壁部であるプレッシャプレートおよびサイドプレート(図示せず)のいずれかに形成されている。
ここで、カムリング2は図中Fで示すように流体圧室6側から付勢力が与えられ、常時はポンプ室4内の容積を最大に維持する。また、図中2bはカムリング2の外周部に設けられ軸支部2aと共に左、右両側に流体圧室5,6を画成するためのシール材である。
Reference numeral 7 denotes a pump suction side opening opened to the pump
Here, the
なお、8aは前記ポンプ吐出側開口8のポンプ回転方向の終端部に連続して形成されたひげ状のノッチで、このノッチ8aは、ロータ3の回転に伴って各ベーン3aの先端をカムリング2の内周部に摺接させてポンプ作用を行わせる場合に、各開口7,8の端部に接近するベーン間で挾まれた空間とこれに隣接するベーン間の空間との間で流体圧を高圧側から低圧側へと徐々に逃がし、サージ圧やこれによる脈動問題を防止する役割を果たすものである。
また、上述した構成による可変容量形ポンプにおいて、ポンプ吐出側の一部には、その過大流体圧をリリーフするためのリリーフ弁が付設されている。
なお、本出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に密接に関連する先行技術文献を出願時までに見付け出すことはできなかった。
In the variable displacement pump configured as described above, a relief valve for relieving the excessive fluid pressure is attached to a part of the pump discharge side.
In addition, the applicant could not find any prior art documents closely related to the present invention by the time of filing other than the prior art documents specified by the prior art document information described in the present specification. .
前述した従来の可変容量形ベーンポンプによれば、ロータ3、カムリング2等のポンプ構成要素によるポンプカートリッジ(ポンプ作用部)において、ポンプ室4における吸込側開口4Aの終了点から吐出側開口4Bの開始点までの領域、および吐出側開口4Bの終了点から吸込側開口4Aの開始点までの領域に相当する中間領域(図6において符号9A,9Bで示す部分)に位置するポンプチャンバ(ベーン3aとベーン3aによって仕切られる室)は、ポンプ吐出圧とポンプ吸込圧とに交互に変化する。
According to the above-described conventional variable displacement vane pump, in the pump cartridge (pump action part) including pump components such as the
これは、ロータ3の回転方向において先行するベーン3aが、回転方向の先端側の開口4Bまたは4Aに到達すると、その開口4Bまたは4Aでのポンプ吐出側または吸込側のポート圧となり、また後続するベーン3aが、回転方向の後端側の開口4Aまたは4Bにあるときには、後続する開口によるポート圧の状態となるためである。
特に、この種の可変容量形のベーンポンプにおいて、奇数枚のベーン3aが採用された場合には、ベーン3aがロータ3の回転方向において不均一に配置されることから、ロータ3の回転軸3bを中心とした対向する中間領域9A,9Bを通過するベーン3a,3a間に挟まれた空間が非対称となり、圧力バランスがくずれ易い。
When the vane 3a preceding in the rotation direction of the
In particular, in this type of variable displacement type vane pump, when an odd number of vanes 3a is employed, the vanes 3a are arranged unevenly in the rotational direction of the
そして、このような圧力変動や圧力不平衡を原因として対向する中間領域9A,9Bのポンプチャンバの相互差による推力がカムリング2内面に作用することによってカムリング2が振動し、結果としてポンプ吐出側において流量変動や油圧脈動現象が発生し、騒音問題をも招くという不具合があった。このような脈動現象は、たとえば図5の(b)の特性図のように現われる。
Then, the
このため、上述した可変容量形ポンプにおいて、ポンプ吐出側通路途中に可変メータリングオリフィスを設け、このオリフィス上、下流側の流体圧でスプール式の制御バルブを切換え作動させ、オリフィス上、下流側の流体圧やポンプ吸込側をカムリング2の外周部両側の室5,6に選択的に供給することにより、カムリング2の発振現象を抑制しようとしたものも提案されているが、未だ不十分であり、何らかの対策を講じることが望まれている。
For this reason, in the above-described variable displacement pump, a variable metering orifice is provided in the middle of the pump discharge side passage, and the spool type control valve is switched by the fluid pressure on the downstream side of the orifice, Although it has been proposed to suppress the oscillation phenomenon of the
特に、可変容量形ポンプからの流体圧が供給される被利用機器側での作動によって、主供給経路中の流体圧が上昇し、これによりこの経路またはポンプ吐出側通路途中に設けた可変メータリングオリフィス上、下流側の差圧が増大したりすることにより、ポンプ吐出側圧力の変動が大きく生じた場合に著しく現われ、このような問題点を解決することが必要とされている。
たとえば被利用機器がパワーステアリングであるとき、大流量または小流量がパワーシリンダ側に流れるため、舵取ハンドルが急に重くなったり、軽くなったりするもので、このような不安定さは解消することが望まれる。
In particular, the fluid pressure in the main supply path rises due to the operation on the side of the equipment to be supplied with the fluid pressure from the variable displacement pump, so that the variable metering provided in the middle of this path or the pump discharge side path When the pressure difference on the pump discharge side greatly increases due to an increase in the differential pressure on the downstream side of the orifice, it is necessary to solve such a problem.
For example, when the device to be used is power steering, a large flow or small flow flows to the power cylinder, so the steering handle suddenly becomes heavy or light, and such instability is eliminated. It is desirable.
さらに、上述した従来の可変容量形ポンプにおいて、カムリングを移動変位させるための高圧側、低圧側の流体圧室への供給流体圧を制御する制御バルブにも、スプールの発振現象を生じるという問題がある。
すなわち、この制御バルブにおいて、スプールの一方室には、可変メータリングオリフィス上流側のポンプ吐出側流体が導かれ、かつばねを有する他方室には、可変メータリングオリフィス下流側のポンプ吐出側流体が導かれている。そして、吐出側流体の流量が増大するに伴って可変メータリングオリフィス上、下流側の圧力差が増大し、バルブのスプールが他方室側に移動して、高圧側の流体圧室に所要の流体圧を導入し、カムリングを移動変位させて吐出側流体の流量を減少させるようになっている。
Furthermore, in the above-described conventional variable displacement pump, the control valve for controlling the fluid pressure supplied to the fluid pressure chambers on the high-pressure side and the low-pressure side for moving the cam ring also has a problem of causing a spool oscillation phenomenon. is there.
That is, in this control valve, the pump discharge side fluid upstream of the variable metering orifice is guided to one chamber of the spool, and the pump discharge side fluid downstream of the variable metering orifice is supplied to the other chamber having the spring. Led. As the flow rate of the discharge side fluid increases, the pressure difference on the downstream side on the variable metering orifice increases, the spool of the valve moves to the other chamber side, and the required fluid flows into the high pressure side fluid pressure chamber. Pressure is introduced and the cam ring is moved and displaced to reduce the flow rate of the discharge side fluid.
しかし、このような制御バルブでは、ポンプ吐出側の流体圧が前述した被利用機器側での負荷等の原因によって変動すると、このバルブ内でのスプールも振動し、いわゆる発振現象を生じるおそれがあり、このような点をも考慮することが望まれている。
このような従来の可変容量形ポンプでは、制御バルブのばねを有する他方室にメータリングオリフィス下流側の流体圧を導くための流体通路に、ダンパオリフィスを形成し、バルブ内のスプールの動きを安定化させるようにしている。しかし、このようなダンパオリフィスを設けただけでは、流体の通過流量が少ないことから、絞り効果が少なく、バルブ内でのスプールが発振し易く、またその結果としてこのバルブで制御している各流体圧室の流体圧も不安定となり、カムリングも発振し、これらを抑制することはできないもので、これらの問題点を一掃することが望まれる。
However, in such a control valve, if the fluid pressure on the pump discharge side fluctuates due to the above-described load or the like on the used device side, the spool in the valve may also vibrate, which may cause a so-called oscillation phenomenon. Therefore, it is desirable to consider such points.
In such a conventional variable displacement pump, a damper orifice is formed in the fluid passage for guiding the fluid pressure downstream of the metering orifice to the other chamber having the spring of the control valve to stabilize the movement of the spool in the valve. I try to make it. However, only by providing such a damper orifice, the flow rate of the fluid is small, so that the throttling effect is small and the spool in the valve tends to oscillate, and as a result, each fluid controlled by this valve The fluid pressure in the pressure chamber also becomes unstable, the cam ring oscillates, and these cannot be suppressed, and it is desirable to eliminate these problems.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、制御バルブやカムリングにおける発振現象を抑制し、これによりポンプ吐出側での大きな流量変動、脈動等を低減し、騒音問題も解消することができる可変容量形ポンプを得ることを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and suppresses an oscillation phenomenon in a control valve and a cam ring, thereby reducing a large flow rate fluctuation, pulsation and the like on the pump discharge side, and eliminating a noise problem. The purpose is to obtain a variable displacement pump that can be used.
本発明に係る可変容量形ベーンポンプは、車両に搭載される動力舵取装置に作動液を供給する可変容量形ベーンポンプであって、収納空間を有するポンプボディと、前記ポンプボディに回転自在に支持される回転軸と、前記回転軸に接続されたロータと、前記ロータに設けられたスリットに、進退自在に設けられたベーンと、前記収納空間内であって、前記回転軸に対して揺動可能に設けられ、前記ロータおよびベーンとともに複数のポンプ室を形成するカムリングと、前記ポンプ室容積が最大となるように、前記カムリングに付勢力を与える付勢手段と、前記ポンプ室から吐出される圧力流体の吐出側通路途中に設けられ、前記複数のポンプ室の容積が減少する側への前記カムリングの揺動に伴い開口面積が減少するように制御される可変メータリングオリフィスと、前記ポンプボディと前記カムリングの間に設けられたシールピンおよびシール材と、前記ポンプボディ、前記カムリング、前記シールピンおよび前記シール材によって画成された2つの圧力室の一方であって、前記複数のポンプ室の容積が増大する側に前記カムリングが揺動するとき内部容積が減少する側に形成された第1の流体圧室と、前記2つの圧力室の他方であって、前記複数のポンプ室の容積が増大する側に前記カムリングが揺動するとき内部容積が増大する側に形成され、前記可変メータリングオリフィス下流側圧力のみが常時導入される第2の流体圧室と、前記ポンプボディに形成されたバルブ孔に収容されたスプールと、このスプールの一方側に形成され前記可変メータリングオリフィス上流側圧力が導入される一方室と、このスプールの他方側に形成され前記可変メータリングオリフィス下流側圧力が導入される他方室と、前記一方室と前記他方室との間に形成され吸入圧が導入される中央室と、を備えたスプール式の制御バルブと、前記可変メータリングオリフィス上流側圧力を前記一方室に導入するポンプ吐出側通路と、前記ポンプ吐出側通路に設けられ、このポンプ吐出側通路における流体圧変動を抑制するダンパ手段と、前記バルブ孔と前記第1の流体圧室とを連通する流体通路(35)と、を備え、前記スプールは、前記ダンパ手段を通過して前記一方室に導入される圧力と前記他方室の圧力に基づき制御され、前記制御バルブは、前記スプールが前記一方室側に最大偏倚するとき、前記流体通路を介して前記第1の流体圧室と前記中央室とを連通させることにより前記第1の流体圧室の流体圧を吸入圧に制御するとともに、前記スプールの前記他方室側への移動に伴い前記一方室と前記第1の流体圧室とを徐々に連通させることにより前記第1の流体圧室の流体圧が上昇するように制御し、前記カムリングは、前記第1の流体圧室の流体圧の変化に基づき揺動することにより前記複数のポンプ室の容積を可変制御するものである。 Variable displacement vane pump according to the present invention, there is provided a variable displacement vane pump for supplying hydraulic fluid to the power steering apparatus mounted on a vehicle, a pump body having a housing space, rotatably supported by the pump body A rotating shaft, a rotor connected to the rotating shaft, a vane provided in a slit provided in the rotor so as to freely advance and retreat, and swinging with respect to the rotating shaft in the storage space A cam ring that is formed in a possible manner and forms a plurality of pump chambers together with the rotor and the vane, an urging means that applies an urging force to the cam ring so as to maximize the pump chamber volume, and is discharged from the pump chamber provided in the middle outlet path of the pressure fluid, a variable opening area due to swinging of the cam ring to the side where the volume of the plurality of pump chambers is reduced is controlled so as to reduce And over motor ring orifice, the pump body and the seal pin, and the sealing material provided between said cam ring, said pump body, said cam ring, one with a with the seal pin and two pressure chambers defined by the sealing material A first fluid pressure chamber formed on the side where the internal volume decreases when the cam ring swings toward the side where the volumes of the plurality of pump chambers increase, and the other of the two pressure chambers, A second fluid pressure chamber formed on the side where the internal volume increases when the cam ring swings on the side where the volumes of the plurality of pump chambers increase, and only the pressure downstream of the variable metering orifice is always introduced ; a spool housed in the valve hole formed in the pump body, said variable metering orifice upstream side pressure are formed on one side of the spool And one chamber but to be introduced, the other chamber in which the variable metering orifice downstream side pressure is formed on the other side of the spool is introduced, the suction pressure is formed between the one chamber and the other chamber is introduced A central control chamber, a spool-type control valve, a pump discharge side passage for introducing the upstream pressure of the variable metering orifice into the one chamber, and the pump discharge side passage. Damper means for suppressing fluctuations in fluid pressure, and a fluid passage (35) communicating the valve hole and the first fluid pressure chamber, wherein the spool passes through the damper means and passes through the one chamber. The control valve is controlled based on the pressure introduced into the first chamber and the pressure in the other chamber, and the control valve is configured to cause the first fluid pressure chamber to pass through the fluid passage when the spool is maximally biased toward the one chamber. And the central chamber communicate with each other to control the fluid pressure in the first fluid pressure chamber to the suction pressure, and the one chamber and the first fluid pressure as the spool moves toward the other chamber. By controlling the fluid pressure in the first fluid pressure chamber to increase by gradually communicating with the chamber, the cam ring swings based on the change in the fluid pressure in the first fluid pressure chamber. The volumes of the plurality of pump chambers are variably controlled.
本発明によれば、ポンプ始動時にはカムリングはポンプボディ内の一側にロータとの間のポンプ室容積が最大となるように付勢され、このとき制御バルブは、第1の流体圧室がポンプ吸込側に、第2の流体圧室がポンプ吐出側でメータリングオリフィス下流側に接続した状態にある。
また、ポンプ回転数が徐々に増大すると、制御バルブが、ポンプ吐出側でオリフィス上流側の流体圧(一方室の圧力)と下流側の流体圧(他方室の圧力)との差圧によって切換え作動され、これによりカムリング両側の第1の流体圧室と第2の流体圧室に、ポンプ吐出側で可変メータリングオリフィス上、下流側の流体圧が導入され、カムリングはポンプ室容積が減少する方向に移動変位する。このとき、メータリングオリフィス上流側圧力を制御バルブの一方室に導入するポンプ吐出側通路に絞り部が設けられていることにより、ポンプ吐出側での流体圧力変動が緩和した状態で送られ、制御バルブのスプールやカムリングの発振は抑制される。
According to the present invention, when the pump is started, the cam ring is biased to one side of the pump body so that the pump chamber volume between the rotor and the rotor is maximized. At this time, the control valve is pumped by the first fluid pressure chamber. On the suction side, the second fluid pressure chamber is connected to the metering orifice downstream side on the pump discharge side.
When the pump speed gradually increases, the control valve is switched by the differential pressure between the fluid pressure upstream of the orifice (pressure in one chamber) and the fluid pressure downstream (pressure in the other chamber) on the pump discharge side. Thus, the fluid pressure on the downstream side of the variable metering orifice is introduced on the pump discharge side into the first fluid pressure chamber and the second fluid pressure chamber on both sides of the cam ring, and the cam ring is in a direction in which the pump chamber volume decreases. Displaced to move. At this time, since the throttle portion is provided in the pump discharge side passage for introducing the upstream pressure of the metering orifice into one chamber of the control valve, the fluid pressure fluctuation on the pump discharge side is relaxed and controlled. Oscillation of the valve spool and cam ring is suppressed.
すなわち、本発明によれば、メータリングオリフィス上流側圧力を前記一方室に導入するポンプ吐出側通路に絞り部を設けることにより、圧力変動を絞り機能で抑制し、その結果として従来問題であったバルブのスプールでの発振、さらにカムリングの発振を抑制または防止でき、結果としてポンプ吐出側で生じていた大きな流量変動、脈動を低減し、静粛な可変容量形ベーンポンプを得ることができる。
そして、このような可変容量形ベーンポンプでは、油圧脈動の減少から、車輌上での騒音発生、舵取ハンドルの微振動発生等の不具合を抑制することができるという利点がある。
That is, according to the present invention, by providing a throttle portion in the pump discharge side passage for introducing the upstream pressure of the metering orifice into the one chamber, the pressure fluctuation is suppressed by the throttle function, and as a result, there has been a problem in the past. Oscillation at the valve spool and further oscillation of the cam ring can be suppressed or prevented, and as a result, large flow rate fluctuations and pulsations occurring on the pump discharge side can be reduced, and a quiet variable displacement vane pump can be obtained.
Such a variable displacement vane pump has an advantage that it is possible to suppress problems such as generation of noise on the vehicle and generation of slight vibrations of the steering handle due to a decrease in hydraulic pulsation.
また、本発明によれば、制御バルブのスプール内にリリーフ弁を内蔵しても、絞り部によって制御バルブの動きを抑え、発振を抑制できるもので、リリーフ弁の組込みに配慮する必要がなくなり、またポンプ全体のコンパクト化も図れるという利点もある。 In addition, according to the present invention, even if a relief valve is built in the spool of the control valve, the movement of the control valve can be suppressed by the throttle portion, and oscillation can be suppressed, so there is no need to consider incorporating the relief valve, There is also an advantage that the entire pump can be made compact.
図1ないし図3は本発明に係る可変容量形ベーンポンプの一実施例を示し、これらの図において、本実施例では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である場合を説明する。 FIGS. 1 to 3 show one embodiment of a variable displacement vane pump according to the present invention. In these drawings, a description will be given of a case where the present invention is a vane type oil pump serving as a hydraulic pressure generation source of a power steering apparatus. To do.
全体を符号10で示す可変容量形ベーンポンプは、図1および図2から明らかなように、ポンプボディを構成するフロントボディ11およびリアボディ12を備えている。このフロントボディ11は、図2から明らかなように全体が略カップ状を呈し、その内部にポンプカートリッジとしてのポンプ構成要素13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が組合わせられて一体化されている。なお、このフロントボディ11には、ポンプ構成要素13の回転子であるロータ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、軸受16a,16b,16c(16bはリアボディ12側、16cは後述するプレッシャプレート20側に配設される)により回転自在に支持されている。
As is apparent from FIGS. 1 and 2, the variable displacement vane pump denoted as a whole by
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を形成するカムリングで、このカムリング17は、後述するように、ポンプ室18の容積を可変するように収納空間14内で空間内壁部分に嵌合状態で設けられたアダプタリング19内で移動変位可能に配置されている。
なお、このアダプタリング19は、ボディ11の収納空間14内でカムリング17を移動変位可能に保持するためのものである。
17 is a cam ring that has an
The
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13)のフロントボディ11側に圧接して積層配置されるプレッシャプレートで、また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との一体的な組立てによって所要の組立状態とされる。そして、これらの部材によって、前記ポンプ構成要素13が構成されている。
ここで、これらの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、カムリング17の揺動変位用の軸支部および位置決めピンとしても機能する後述するシールピン21や適宜の回り止め手段(図示せず)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固定されている。
Here, the
23は前記フロントボディ11の収納空間14内でその底部側に形成されるポンプ吐出側圧力室で、この圧力室23によってポンプ吐出側圧力がプレッシャプレート20に作用する。24はこのポンプ吐出側圧力室23にポンプ室18からの圧油を導くようにプレッシャプレート20に穿設されているポンプ吐出側開口である。
25は図2に示されるようにフロントボディ11の一部に設けられたポンプ吸込ポートで、このポート25から流入する吸込側流体は、後述する制御バルブ30のバルブ孔30aを貫通してフロントボディ11内に形成されたポンプ吸込側通路25a、これに連続してリアボディ12内に形成された通路25b,25cを通り、リアボディ12の端面に開口するポンプ吸込側開口26からポンプ室18内に供給される。
2 is a pump suction port provided in a part of the
ここで、この実施例では、吸込ポート25からの吸込側流体をポンプ室18に導くために、制御バルブ30を跨って、すなわちそのバルブ孔30aを貫通する吸込側通路25aを用いている。これは、この実施例のように操舵力制御用として用いるポンプでは、給送する流量が7l/minというように少なく、これによりタンクTから吸込ポート25に吸い込まれる吸込側流体を制御バルブ30を通しても、実用上問題がないためである。
このような構成を採用すると、吸込ポート25を、フロントボディ11の制御バルブ30とリアボディ12の吸込側通路25bとの間に設けていた従来構造に比べ、ポンプ10の軸線方向での長さを短くでき、ポンプ10の小型化が図れる。これは、通路構成上から特にリアボディ12のコンパクト化が図れるとともに、このポンプ10のタンクTへの取付け位置を、フロントボディ11側で行なえ、安定した取付け状態が得られるためである。
Here, in this embodiment, in order to guide the suction side fluid from the suction port 25 to the
When such a configuration is adopted, the length of the suction port 25 in the axial direction of the
28は上述したポンプ室18からポンプ吐出側通路24、ポンプ吐出側圧力室23、さらにプレッシャプレート20の異なる位置に穿設した流体通路孔29、後述する第2の流体圧室37、カムリング17を付勢するばね41を収納するプラグ42によるばね室42a、フロントボディ11に形成した切欠き溝43、ボディ11内に形成した通路孔44,45,28bを介して給送されるポンプ吐出側流体圧を図示しないパワーステアリング装置(図中PSで示す)等の油圧機器に給送するための吐出ポートで、この吐出ポート28は、前記フロントボディ11の側方に設けたプラグ28aにより開口して設けられている。
ここで、上述したポンプ吐出側通路(24,23,29,42a,43,44,45,28b)において、第2の流体圧室37に開口する前記流体通路孔29とカムリング17の側面部とによって開口面積を増減させ得る可変メータリングオリフィス40が形成されている。ここで、この可変メータリングオリフィス40は、カムリング17の移動変位に伴って側壁部で通路孔29が開閉されることにより構成されている。なお、このオリフィス40を、その開閉量がポンプ吐出側の流体圧の大きさに応じて制御される適宜の形状で形成すると、カムリング17の移動変位を所望の状態に制御でき、流量特性の多様化が図れる。
Here, in the above-described pump discharge side passage (24, 23, 29, 42a, 43, 44, 45, 28b), the
30はフロントボディ11における収納空間14の上方に略直交して配置され上述したカムリング17をポンプボディ11(アダプタリング19)内でロータ15に対し移動変位させるための流体圧力制御を後述する可変メータリングオリフィス40によって行なう制御バルブで、この制御バルブ30は、ボディ11に穿設されているバルブ孔30a内で前記ポンプ吐出側通路(24,23,29,42a,43,44,45,28b)途中に設けた可変メータリングオリフィス40上、下流側の圧力差およびばね31の付勢力で摺動動作するスプール32を備えている。
この制御バルブ30において、スプール32の一方室(図1中左方室)32aには、前記ポンプ吐出側の圧力室23から延設された流体通路46,47を介して、前記可変メータリングオリフィス40の上流側の流体圧が導かれている。なお、図中33はバルブ孔30a内でスプール32の左方への移動位置を流体通路47の開口端を閉塞しない位置で係止するロッド33aを有するバルブ孔30aの閉塞用プラグである。
In the
また、スプール32の他方室(図1の右方室)32bには、ばね31が配設されるとともに前述した可変メータリングオリフィス40の下流側の流体圧が前記吐出ポート28に至る通路途中、すなわち第2の流体圧室37から前記ボディ11、アダプタリング19間に形成される流体通路19a、ボディ11に穿設した流体通路34を介して導かれている。
さらに、バルブ孔30aの略中央部には、前述したように吸込ポート25に連続するポンプ吸込側通路25aが貫通して形成されており、スプール32の環状溝32cによる環状空間を通って吸込側の流体が給送される。
A
Further, as described above, the pump
また、この吸込側通路25aの開口部と前記吐出側の流体通路47の開口部との間には、前記アダプタリング19とカムリング17との間に形成される後述する第1の流体圧室36に接続されるアダプタリング19の流体通路19bおよびボディ11に穿設した流体通路35が開口し、常時は図1に示すように、ランド部32dによってポンプ吸込側通路25aと連通し、吸込側の流体圧を第1の流体圧室36に導入する。さらに、スプール32が所定量以上右方向に移動すると、図4から明らかなようにポンプ吸込側から切り離され、ポンプ吐出側の流体圧が第1の流体圧室36に供給される。
なお、図中34aはダンパオリフィス部である。
A first fluid pressure chamber 36 (described later) formed between the
In the figure, 34a is a damper orifice part.
36,37は上述したカムリング17の外周部でボディ11(アダプタリング19)の内周部との間でシールピン21とその略軸対称位置に設けられたシール材38とで左、右に分割形成された第1、第2の流体圧室で、上述した制御バルブ30の作動に伴って、第1の流体圧室36にはポンプ吸込側または可変メータリングオリフィス40上流側のポンプ吐出側流体圧が、第2の流体圧室37には可変メータリングオリフィス40下流側のポンプ吐出側流体圧が導入される。
ここで、カムリング17の外周部には、第1の流体圧室36をアダプタリング19への接触時にも確保できるような略半周程度の凹溝等を周方向に沿って形成しておくとよい。
また、図3中符号39はポンプ吐出側通路の一部に臨んで設けられたリリーフ弁であり、この実施例ではボディ11に穿設されている流体通路44の一部を利用して設けている。さらに、このリリーフ弁39に連続する通路孔39aはリリーフした流体をポンプ吸込側に還流させる通路である。
Here, on the outer peripheral portion of the
3 is a relief valve provided facing a part of the pump discharge side passage. In this embodiment, the
さらに、前記可変メータリングオリフィス40を構成する流体通路孔29が、カムリング17により塞がれることにより変化する開口面積によって、回転数が低いときには所定の流量が得られるように立ち上げ、一定よりも高くなったときに、流量を減少させ、さらに所定回転数以上では、初期流量の約半分程度の流量が得られるような構成となっている。ここで、このような吐出量制御は、流体通路孔29とその開口量を制御するカムリング17の側面部とによる可変メータリングオリフィス40で得られるもので、たとえば孔部29の形状を任意に変更したり、カムリング17による開閉制御量を調整することにより特性を変えることが可能である。
Further, the
なお、以上のような可変容量形ベーンポンプ10において、上述した以外の構成は従来から周知の通りであり、その具体的な説明は省略する。
In the variable
以上の構成による可変容量形ベーンポンプ10においては、ポンプ吐出側圧力室23での流体圧を、カムリング17の移動変位を行うために、制御バルブ30、さらにこのバルブ30を介して第1の流体圧室36に導くにあたって、ポンプ吐出側圧力室23とバルブ孔30aとの間の流体通路46,47、さらにバルブ孔30aと第1の流体圧室36との間の流体通路35,19bに、第1、第2および第3の絞り50,51,52を設けている。
In the variable
すなわち、可変容量形ベーンポンプ10において従来は、制御バルブ30の他方室32bに可変メータリングオリフィス40下流側の流体圧を導くための流体通路19a,34に、スプール32の動きを安定させるためのダンパオリフィス34aを設けているが、この種の可変容量形ベーンポンプ10では流体の通過流量が少ないことから、絞り効果が少なく、スプール32が発振し、またこれにより第1、第2の流体圧室36,37の流体圧も不安定となり、カムリング17も発振し、これらを抑制することはできない。
That is, in the variable
このため、この可変容量形ベーンポンプ10によれば、制御バルブ30(スプール32)およびカムリング17の発振現象を抑制するために、ポンプ吐出側の流体通路46,47,35(19b)に、絞り50,51,52を設けることにより、制御バルブ30のスプール32やカムリング17を作動させるための左方室32a、第1の流体圧室36への吐出側の流体圧の導入にあたって、その導入をスムーズにしかも所定量の流れを適切に得られるようにして行ない、結果としてダンパ効果を発揮させるようにしたものである。
Therefore, according to this variable
ここで、この実施の形態によれば、上述した三個所の絞り50,51,52のうち、少なくとも一個所または二個所、あるいは三個所の全てに設けるようにすればよい。
たとえば第1の絞り50と第2の絞り51とは制御バルブ30のスプール32の発振抑制とカムリング17の発振抑制とを同時に行なえるものであり、そのいずれか一方でも効果は得られるが、両方に設けると絞り効果をより一層大きくすることが可能である。また、第3の絞り52は、その配設位置から明らかなように、カムリング17での発振のみを抑制できるものである。
そして、これら第1、第2および第3の絞り50,51,52を三個所共、設けると、最大限の絞り効果を期待できるものである。
Here, according to this embodiment, among the three stops 50, 51, 52 described above, at least one, two, or all three may be provided.
For example, the
If the first, second and
特に、この可変容量形ベーンポンプ10によれば、ポンプ吐出側圧力室23から制御バルブ30、第1の流体圧室36に至る流体通路46,47,45(19b)という従来から必要であった通路に絞り部を設けるだけで、これらの通路を通って導かれる流体圧が、外部影響による過大な流体圧変動の影響を受け難くなり、その結果としてバルブスプール32とカムリング17の発振を抑制できるもので、その利点は大きい。
換言すれば、この実施の形態では、制御バルブ30の両側室32a,32b、カムリング17外周の第1の流体圧室36への流体圧の給送量を安定して確保し、しかもその流体圧の流れに変動を生じないようなダンパ効果を発揮させることにより、バルブスプール32、カムリング17の発振を抑制している。
In particular, according to the variable
In other words, in this embodiment, the supply amount of the fluid pressure to the first
このような第1、第2、第3の絞り50,51,52を設けて、この可変容量形ベーンポンプ10でのバルブスプール32、カムリング17の発振を抑制すると、その結果としてこのポンプ10からのポンプ吐出側流体圧での脈動を減少させることができ、車輌上での騒音問題、舵取りハンドルの微振動の発生、さらにリリーフ弁3作動時での発振等を抑制することが可能である。
When the first, second, and
すなわち、このような構成によれば、図5の(a)に示すように、脈動等の不具合のないポンプ回転数に対しての吐出流量特性を得ることが可能である。なお、図中aはポンプ回転数が増大したときに、吐出流量をピーク値よりも少なくし、高速走行時の操舵制御を所要の状態で行なえるようにしたもので、このような制御は可変メータリングオリフィス40での開口量制御で簡単に行なえる。勿論、図中bに示すような制御を行なうことも自由である。
That is, according to such a configuration, as shown in FIG. 5 (a), it is possible to obtain a discharge flow rate characteristic with respect to the pump rotation speed free from problems such as pulsation. In the figure, a indicates that the discharge flow rate is less than the peak value when the pump rotation speed increases, so that the steering control during high-speed running can be performed in a required state. Such control is variable. This can be easily achieved by controlling the opening amount at the
ここで、上述した絞り50,51,52において、第3の絞り52のみを設けた場合には、これを設けない場合に比べて発振現象によるポンプ吐出側流量の変動が約1/15になり、また第1、第3の絞り50,52のみを設けた場合は約1/20に、さらに第1、第2、第3の絞り50,51,52を設けた場合は約1/22になることが実験により確認されている。
Here, in the above-described
また、上述した実施例構成によるポンプ10によれば、ポンプ吐出側流体圧の過大な上昇を防ぐリリーフ弁39を、制御バルブ30とは別のポンプ吐出側流体通路44に臨ませてボディ11,12内に配置したリリーフ弁別体設置型を採用しているが、本発明はこれに限定されず、制御バルブ30のスプール32内にリリーフ弁を組込んだリリーフ弁内蔵型のバルブであってもよい。このようなリリーフ弁内蔵型を採用すれば、バルブ30を含めたポンプ全体のコンパクト化が図れるという利点を奏する。
Further, according to the
なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、各部の形状、構造等を、適宜変形、変更することは自由であり、種々の変形例が考えられる。
たとえば上述した実施例では、ポンプ吐出側圧力室23から制御バルブ30の一方室32aへの流体通路46,47に第1、第2の絞り50,51を設けているが、本発明はこれに限定されず、上述した流体通路46,47に三個以上の絞りを設けたり、制御バルブ30から第1の流体圧室36への流体通路35,19bに二個以上の絞りを設ける等、合計して四個所以上にわたる複数段の絞りを設けてもよい。
The present invention is not limited to the structure of the embodiment described above, and the shape and structure of each part can be freely modified and changed, and various modifications can be considered.
For example, in the above-described embodiment, the first and
また、上述した実施例では、カムリング17を移動変位可能に保持する環状隙間空間を、アダプタリング19との間に形成した場合を示したが、本発明はこれに限定されず、ポンプボディ11内にカムリング17を移動変位可能に保持させるように構成してもよい。
さらに、上述した構成によるベーンタイプの可変容量形ベーンポンプ10としては、上述した実施例構造に限定されないことは勿論、上述した実施例で説明したパワーステアリング装置以外にも、各種の機器、装置に適用してもよいことも言うまでもない。
Further, in the above-described embodiment, the case where the annular gap space for holding the
Further, the vane-type variable
10…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、13…ポンプ構成要素、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、17a…カム面、18…ポンプ室、23…ポンプ吐出側圧力室、24…ポンプ吐出側開口となる通路、25…吸込ポート、25a,25b…ポンプ吸込側通路、26…ポンプ吸込側開口、28…ポンプ吐出ポート、28a,28b…ポンプ吐出側通路、30…スプール式制御バルブ、31…ばね、32…スプール、32a…一方室、32b…他方室、35…流体通路、36,37…第1、第2の流体圧室、40…可変メータリングオリフィス、44,45…ポンプ吐出側通路(可変メータリングオリフィスの下流側)、46,47…ポンプ吐出側通路(可変メータリングオリフィスの上流側)、50,51…第1、第2の絞り。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
収納空間を有するポンプボディと、
前記ポンプボディに回転自在に支持される回転軸と、
前記回転軸に接続されたロータと、
前記ロータに設けられたスリットに、進退自在に設けられたベーンと、
前記収納空間内であって、前記回転軸に対して揺動可能に設けられ、前記ロータおよびベーンとともに複数のポンプ室を形成するカムリングと、
前記ポンプ室容積が最大となるように、前記カムリングに付勢力を与える付勢手段と、
前記ポンプ室から吐出される圧力流体の吐出側通路途中に設けられ、前記複数のポンプ室の容積が減少する側への前記カムリングの揺動に伴い開口面積が減少するように制御される可変メータリングオリフィスと、
前記ポンプボディと前記カムリングの間に設けられたシールピンおよびシール材と、
前記ポンプボディ、前記カムリング、前記シールピンおよび前記シール材によって画成された2つの圧力室の一方であって、前記複数のポンプ室の容積が増大する側に前記カムリングが揺動するとき内部容積が減少する側に形成された第1の流体圧室と、
前記2つの圧力室の他方であって、前記複数のポンプ室の容積が増大する側に前記カムリングが揺動するとき内部容積が増大する側に形成され、前記可変メータリングオリフィス下流側圧力のみが常時導入される第2の流体圧室と、
前記ポンプボディに形成されたバルブ孔に収容されたスプールと、このスプールの一方側に形成され前記可変メータリングオリフィス上流側圧力が導入される一方室と、このスプールの他方側に形成され前記可変メータリングオリフィス下流側圧力が導入される他方室と、前記一方室と前記他方室との間に形成され吸入圧が導入される中央室と、を備えたスプール式の制御バルブと、
前記可変メータリングオリフィス上流側圧力を前記一方室に導入するポンプ吐出側通路と、
前記ポンプ吐出側通路に設けられ、このポンプ吐出側通路における流体圧変動を抑制するダンパ手段と、
前記バルブ孔と前記第1の流体圧室とを連通する流体通路と、を備え、
前記スプールは、前記ダンパ手段を通過して前記一方室に導入される圧力と前記他方室の圧力に基づき制御され、
前記制御バルブは、前記スプールが前記一方室側に最大偏倚するとき、前記流体通路を介して前記第1の流体圧室と前記中央室とを連通させることにより前記第1の流体圧室の流体圧を吸入圧に制御するとともに、前記スプールの前記他方室側への移動に伴い前記一方室と前記第1の流体圧室とを徐々に連通させることにより前記第1の流体圧室の流体圧が上昇するように制御し、
前記カムリングは、前記第1の流体圧室の流体圧の変化に基づき揺動することにより前記複数のポンプ室の容積を可変制御する
ことを特徴とする可変容量形ベーンポンプ。 A variable displacement vane pump for supplying hydraulic fluid to the power steering apparatus mounted on a vehicle,
A pump body having a storage space;
A rotating shaft rotatably supported by the pump body;
A rotor connected to the rotating shaft;
A vane provided in a slit provided in the rotor so as to freely advance and retract;
A cam ring which is provided in the storage space so as to be swingable with respect to the rotating shaft and forms a plurality of pump chambers together with the rotor and the vane;
An urging means for applying an urging force to the cam ring so that the pump chamber volume is maximized;
A variable meter provided in the discharge side passage of the pressure fluid discharged from the pump chamber and controlled so that the opening area decreases with the swing of the cam ring toward the side where the volume of the plurality of pump chambers decreases. A ring orifice;
A seal pin and a seal material provided between the pump body and the cam ring;
One of the two pressure chambers defined by the pump body, the cam ring, the seal pin, and the sealing material, and the internal volume is increased when the cam ring swings to the side where the volumes of the plurality of pump chambers increase. A first fluid pressure chamber formed on the decreasing side;
The other of the two pressure chambers is formed on the side where the internal volume increases when the cam ring swings on the side where the volumes of the plurality of pump chambers increase , and only the downstream pressure on the variable metering orifice is A second fluid pressure chamber that is always introduced ;
A spool housed in the valve hole formed in the pump body, and one chamber in which the variable metering orifice upstream side pressure are formed on one side of the spool is introduced, the variable is formed on the other side of the spool A spool-type control valve comprising: the other chamber into which the downstream pressure of the metering orifice is introduced; and a central chamber that is formed between the one chamber and the other chamber and into which the suction pressure is introduced;
A pump discharge side passage for introducing the variable metering orifice upstream pressure into the one chamber;
Damper means provided in the pump discharge side passage for suppressing fluid pressure fluctuation in the pump discharge side passage ;
A fluid passage communicating the valve hole and the first fluid pressure chamber,
The spool is controlled based on the pressure introduced into the one chamber through the damper means and the pressure in the other chamber,
The control valve causes the fluid in the first fluid pressure chamber to communicate with the first fluid pressure chamber and the central chamber through the fluid passage when the spool is maximally biased toward the one chamber. The pressure of the first fluid pressure chamber is controlled by controlling the pressure to the suction pressure and gradually communicating the one chamber with the first fluid pressure chamber as the spool moves toward the other chamber. Control to rise,
The variable displacement vane pump, wherein the cam ring oscillates based on a change in fluid pressure in the first fluid pressure chamber to variably control the volumes of the plurality of pump chambers.
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