JP4787637B2

JP4787637B2 - 可変容量型ポンプ

Info

Publication number: JP4787637B2
Application number: JP2006069910A
Authority: JP
Inventors: 武植木; 伸吾石毛
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2026-03-14
Also published as: JP2007247475A

Description

本発明は自動車用油圧パワーステアリング装置等に用いられる可変容量型ポンプに関する。

可変容量型ポンプとして、特許文献１に記載の如く、ポンプケーシングに挿入されるポンプ軸に固定して回転駆動されるとともに、多数のベーンを溝に収容して半径方向に移動可能としてなるロータと、ポンプケーシング内の嵌装孔に嵌装され、ロータの外周部との間にポンプ室を形成するとともに、ポンプケーシング内で揺動変位可能とされ、ポンプケーシングとの間に第１と第２の流体圧室を形成するカムリングと、第１流体圧室にポンプ吐出側通路に設けた主絞りの上流側の圧力を導入し、第２流体圧室に該主絞りの下流側の圧力を導入する吐出流量制御装置とを有し、吐出流量制御装置が、ポンプケーシング内で第２流体圧室側に設けられ、カムリングをポンプ室の容積が最大となる方向へ付勢するばねを有し、このばねのためのばね押えをポンプケーシングに設けた吐出口に取着してなるものがある。
特開平11-93861

特許文献１に記載の可変容量型ポンプは、ポンプケーシングに設けた吐出口にばね押えを螺合して液密に取着し、このばね押えのポンプケーシングから外方に突出している部分に吐出パイプ用ジョイントを取着することとしている。

従って、ばね押えの一部がポンプケーシングから外方に突出し、ポンプの外形小型化に困難がある。また、ばね押えをポンプケーシングに螺着するためのねじ加工を吐出口に施す必要がある。また、ばね押えを吐出口に対して液密に取着するためのシール手段を必要とする。

本発明の課題は、可変容量型ポンプにおいて、カムリングを付勢するためのばねのためのばね押えをポンプケーシングの吐出口に取着するに際し、ポンプの外形小型化を図り、ばね押えのためのねじ加工を吐出口に施す必要がなく、ばね押えのためのシール手段を必要としないようにすることにある。

請求項１の発明は、ポンプケーシングに挿入されるポンプ軸に固定して回転駆動されるとともに、多数のベーンを溝に収容して半径方向に移動可能としてなるロータと、ポンプケーシング内の嵌装孔に嵌装され、ロータの外周部との間にポンプ室を形成するとともに、ポンプケーシング内で揺動変位可能とされ、ポンプケーシングとの間に第１と第２の流体圧室を形成するカムリングと、第１流体圧室にポンプ吐出側通路に設けた主絞りの上流側の圧力を導入し、第２流体圧室に該主絞りの下流側の圧力を導入する吐出流量制御装置とを有し、吐出流量制御装置が、ポンプケーシング内で第２流体圧室側に設けられ、カムリングをポンプ室の容積が最大となる方向へ付勢するばねを有し、このばねのためのばね押えをポンプケーシングに設けた吐出口に取着してなる可変容量型ポンプにおいて、ポンプケーシングに設けた吐出口の内部にばね押えを挿入し、吐出口に液密に取着される吐出パイプ用ジョイントとポンプケーシングとの間に上記ばね押えを挟持するようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記吐出口が開口端側の大径孔と奥側の小径孔を有し、ばね押えのフランジ部を吐出口の大径孔と小径孔の段差部に当て、ばね押えのばね収容部を吐出口の小径孔に挿入し、吐出パイプ用ジョイントの差込部を吐出口の大径孔に液密に差込み、吐出パイプ用ジョイントの取付ボスをポンプケーシングに設けたねじ孔に対しボルト止めするようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の可変容量型ポンプを用いた自動車用油圧パワーステアリング装置である。

（請求項１）
(a)可変容量型ポンプにおいて、ばね押えが吐出口の内部に挿入され、ポンプケーシングから外方に突出することがない。従って、ポンプの外形を小型化できる。

(b)ばね押えはポンプケーシングと吐出パイプ用ジョイントとの間に挟持されて取着される。従って、ばね押えのためのねじ加工を吐出口に施す必要がなく、ねじ加工の切粉等が吐出口に残存してポンプ及び使用機器を傷つけるおそれがない。

(c)吐出パイプ用ジョイントが吐出口を液密に塞ぐから、ばね押えは吐出口の内部に単に挿入でき、ばね押えのためのシール手段を必要としない。

（請求項２)
(d)ばね押えのフランジ部を吐出口の大径孔と小径孔の段差部にあて、ばね押えのばね収容部を吐出口の小径孔に挿入し、吐出パイプ用ジョイントの差込部を吐出口の大径孔に液密に差込み、吐出パイプ用ジョイントの取付ボスをポンプケーシングに設けたねじ孔に対しボルト止めする。これにより、ばね押えをポンプケーシングと吐出パイプ用ジョイントとの間に簡易に挟持できる。また、吐出パイプ用ジョイントにより吐出口を簡易に液密に塞ぐことができる。

（請求項３）
(e)自動車用油圧パワーステアリング装置において、上述(a)〜(d)の可変容量型ポンプを実現できる。

図１は可変容量型ポンプを示す断面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３は可変容量型ポンプの分解断面図、図４はばね押えを示す断面図、図５は吐出パイプ用ジョイントを示す断面図である。

可変容量型ポンプ１０は、自動車の油圧パワーステアリング装置の油圧発生源となるベーンポンプであり、図１、図２に示す如く、ポンプケーシング１１に挿入されるポンプ軸１２にセレーションにより固定されて回転駆動されるロータ１３を有している。ポンプケーシング１１は、ポンプハウジング１１Ａとカバー１１Ｂをボルト１４で一体化して構成されている。ポンプ軸１２は、ポンプハウジング１１Ａの支持孔１５Ａに設けられた軸受１６Ａ（ブッシュ）と、カバー１１Ｂの支持孔１５Ｂに設けられた軸受１６Ｂ（ブッシュ）に支持される。支持孔１５Ａにはオイルシール１６Ｃが嵌装されている。

ロータ１３は周方向の多数位置のそれぞれに設けた溝１３Ａにベーン１７を収容し、各ベーン１７を溝１３Ａに沿う半径方向に移動可能としている。

ポンプケーシング１１のポンプハウジング１１Ａの嵌装孔２０には、プレッシャプレート１８、アダプタリング１９が積層状態で嵌着され、これらは後述する支点ピン２１によって周方向に位置決めされた状態でカバー１１Ｂにより側方から固定保持されている。支点ピン２１の一端はカバー１１Ｂに装着固定されている。

ポンプケーシング１１のポンプハウジング１１Ａに固定されている上述のアダプタリング１９にはカムリング２２が嵌装されている。カムリング２２は、ロータ１３とある偏心量をもってロータ１３を囲み、プレッシャプレート１８とカバー１１Ｂの間で、ロータ１３の外周部との間にポンプ室２３を形成する。そして、ポンプ室２３のロータ回転方向上流側の吸込領域には、カバー１１Ｂに設けた吸込ポート２４が開口し、この吸込ポート２４にはハウジング１１Ａ、カバー１１Ｂに設けた吸込通路（ドレン通路）２５Ａを介してポンプ１０の吸込口２６が連通せしめられている。他方、ポンプ室２３のロータ回転方向下流側の吐出領域には、プレッシャプレート１８に設けた吐出ポート２７が開口し、この吐出ポート２７にはハウジング１１Ａに設けた高圧力室２８Ａ、吐出通路（不図示）を介してポンプ１０の吐出口２９が連通せしめられている。

これにより、可変容量型ポンプ１０にあっては、ポンプ軸１２によってロータ１３を回転駆動し、ロータ１３のベーン１７が遠心力でカムリング２２に押し付けられて回転するとき、ポンプ室２３のロータ回転方向上流側では隣り合うベーン１７間とカムリング２２とが囲む容積を回転とともに拡大して作動流体を吸込ポート２４から吸込み、ポンプ室２３のロータ回転方向下流側では隣り合うベーン１７間とカムリング２２とが囲む容積を回転とともに減縮して作動流体を吐出ポート２７から吐出する。

しかるに、可変容量型ポンプ１０は、吐出流量制御装置４０を有している。
吐出流量制御装置４０は、ポンプケーシング１１に固定されている上述のアダプタリング１９の鉛直最下部に前述の支点ピン２１を載置し、カムリング２２の鉛直最下部をこの支点ピン２１に支持し、カムリング２２をアダプタリング１９内で揺動変位可能としている。

尚、アダプタリング１９は第１流体圧室４１を形成する内周面の一部にカムリング２２の外周面に衝接するカムリング揺動規制ストッパ１９Ａを突状形成され、後述するようにポンプ室２３の容積を最大とするカムリング２２の揺動限を規制される。また、アダプタリング１９は後述する第２流体圧室４２を形成する内周面の一部にカムリング２２の外周面に衝接するカムリング揺動規制ストッパ１９Ｂを突状形成され、後述するようにポンプ室２３の容積を最小とするカムリング２２の揺動限を規制される。

吐出流量制御装置４０は、カムリング２２とアダプタリング１９との間に第１と第２の流体圧室４１、４２を形成している。即ち、第１流体圧室４１と第２流体圧室４２は、カムリング２２とアダプタリング１９の間で、支点ピン２１と、その軸対称位置に設けたシール材４３とで分割される。このとき、第１と第２の流体圧室４１、４２は、カムリング２２とアダプタリング１９の間の両側方をカバー１１Ｂとプレッシャプレート１８により区画され、アダプタリング１９の前述したカムリング揺動規制ストッパ１９Ａ、１９Ｂにカムリング１９が衝合したときに、ストッパ１９Ａの両側に分離される第１流体圧室４１同士を連絡する連絡溝、ストッパ１９Ｂの両側に分離される第２流体圧室４２同士を連絡する連絡溝をプレッシャプレート１８に備える。

吐出流量制御装置４０は、ポンプケーシング１１を構成するポンプハウジング１１Ａの吐出口２９内であって、カムリング２２を挟んで第１流体圧室４１の反対側、換言すれば第２流体圧室４２の側にコイルばね５１を設ける。吐出口２９に後述する如くに取着されるばね押え５０がばね５１を支持し、ばね５１をアダプタリング１９に設けた連絡孔５２に通してカムリング２２の外面に衝接する。ばね５１はカムリング２２をロータ１３の外周面との間でポンプ室２３の容積（ポンプ容量）が最大となる方向へ付勢する。ばね押え５０は、ばね５１を収容する空洞を備えるとともに、吐出口２９の一部を構成する１個以上の吐出孔５３を貫通状に備えた概ね円筒中空体からなる。

吐出流量制御装置４０は、吐出通路（不図示）の中間部に主絞り５４を設ける。そして、(1)ポンプ室２３の容積を最小とする方向への揺動変位をカムリング２２に与える第１流体圧室４１に、主絞り５４の上流側の圧力を後述する切換弁装置６０を介して導入し、(2)ポンプ室２３の容積を最大とする方向への揺動変位をカムリング２２に与える第２流体圧室４２に、主絞り５４の下流側の圧力を吐出通路（不図示）からアダプタリング１９の連絡孔５２を介して導入する。第１流体圧室４１と第２流体圧室４２に作用する圧力のバランスによって、カムリング２２をばね５１の付勢力に抗して移動させ、ポンプ室２３の容積を変化させてポンプ１０の吐出流量を制御する。

ここで、吐出流量制御装置４０にあっては、主絞り５４の上、下流側の圧力差によって作動し、ポンプ室２３からの圧力流体の吐出流量に応じて第１流体圧室４１への供給流体圧を制御する切換弁装置６０を有する。具体的には、切換弁装置６０は、第１流体圧室４１に接続された連絡路６１と吐出通路（不図示）の主絞り５４より上流側の連絡路６７との間に介装され、連絡路６１に設けた絞り６１Ａとの連携により、ポンプ１０の低回転域では第１流体圧室４１を連絡路６７に対して閉じ、高回転域では第１流体圧室４１を連絡路６７に接続する。

尚、切換弁装置６０は、ポンプハウジング１１Ａに穿設した弁格納孔６２にスプリング６３、切換弁６４を収容し、スプリング６３で付勢される切換弁６４をポンプハウジング１１Ａに螺着したキャップ６５で担持している。切換弁６４は、弁格納孔６２に密に摺接する弁体６４Ａ、及び切換弁体６４Ｂを備え、弁体６４Ａの一端側に設けた加圧室６６Ａに吐出通路（不図示）の主絞り５４より上流側の連絡路６７を連通し、切換弁体６４Ｂの他端側に設けたスプリング６３が格納されている背圧室６６Ｂに吐出通路（不図示）の主絞り５４より下流側の連絡路６８を第２流体圧室４２を介して連通している。また、弁体６４Ａと切換弁体６４Ｂの間のドレン室６６Ｃには前述した吸込通路（ドレン通路）２５Ａが貫通して形成され、タンクに連絡される。弁体６４Ａは、前述の連絡路６１を開閉可能としている。即ち、ポンプ１０の吐出圧力が低い低回転域では、スプリング６３の付勢力により切換弁６４を図２に示す原位置に設定し、弁体６４Ａにより加圧室６６Ａを第１流体圧室４１への連絡路６１に対して閉じる。ポンプ１０の中高回転域では、加圧室６６Ａに加えられる連絡路６７の高圧流体により切換弁６４を移動させ、弁体６４Ａにより加圧室６６Ａを第１流体圧室４１への連絡路６１に対して開き、連絡路６７から加圧室６６Ａに加えられている高圧流体を第１流体圧室４１に導入する。尚、連絡路６７には絞り６７Ａが設けられ、主絞り５４の上流側からの脈動を吸収可能とする。

従って、吐出流量制御装置４０を用いたポンプ１０の吐出流量特性は以下の如くになる。
(1)ポンプ１０の回転数が低い自動車の低速走行域では、ポンプ室２３から吐出されて切換弁装置６０の加圧室６６Ａに及ぶ流体の圧力が未だ低く、切換弁６４は原位置に位置し、切換弁６４は加圧室６６Ａを第１流体圧室４１への連絡路６１に対して閉じる。このため、主絞り５４の上流側の圧力は第１流体圧室４１に供給されず、第２流体圧室４２には主絞り５４の下流側の圧力が印加される。このため、カムリング２２は第１流体圧室４１と第２流体圧室４２の圧力差とばね５１の付勢力によりポンプ室２３の容積を最大とする側に維持され、ポンプ１０の吐出流量は、回転数に比例して増加する。

(2)ポンプ１０の回転数の増加により、ポンプ室２３から吐出されて切換弁装置６０の加圧室６６Ａに及ぶ流体の圧力が高くなると、切換弁装置６０はスプリング６３の付勢力に抗して切換弁６４を移動させて加圧室６６Ａを第１流体圧室４１への連絡路６１に対して開く。これにより、第１流体圧室４１の圧力が上がり、カムリング２２はポンプ室２３の容積を小さくする側に移動していく。従って、ポンプ１０の吐出流量は、回転数の増加に対し、回転数の増加による流量増加分と、ポンプ室２３の容積減縮による流量減少分とを相殺し、一定の流量を維持する。

尚、ポンプ１０にあっては、高圧力室２８Ａと吸込通路（ドレン通路）２５Ａと、ドレン室６６Ｃの間に、ポンプ吐出側での過大流体圧をリリーフする切換弁としてのリリーフ弁７０を有している。また、ポンプ１０は、吸込通路２５Ａからポンプ軸１２の軸受１６Ｂに向かう潤滑油供給路７１をカバー１１Ｂに穿設し、ポンプ軸１２の軸受１６Ａまわりから吸込通路２５Ｂに戻る潤滑油戻り路７２（不図示）をポンプハウジング１１Ａに穿設してある。

しかるに、ポンプ１０は、カムリング２２を付勢するばね５１のためのばね押え５０をポンプケーシング１１（１１Ａ）の吐出口２９に取着するに際し、ポンプ１０の外形小型化を図り、ばね押え５０のためのねじ加工を吐出口２９に施す必要がなく、ばね押え５０のためのシール手段を必要としないようにするため、以下の構成を備える。

ポンプ１０は、図２、図３に示す如く、ポンプケーシング１１（１１Ａ）に設けた吐出口２９の内部にばね押え５０を僅かな遊びをもって挿入し、吐出口２９に液密に取着される吐出パイプ用ジョイント８０とポンプケーシング１１（１１Ａ）との間にばね押え５０を挟持して取着する。

このとき、ポンプケーシング１１（１１Ａ）に設けられる吐出口２９は、図３に示す如く、開口端側の大径孔２９Ａと、奥側の小径孔２９Ｂを有し、大径孔２９Ａと小径孔２９Ｂの境界に段差部２９Ｃを形成している。

また、ばね押え５０は、図４に示す如く、フランジ部５０Ａを備えるとともに、フランジ部５０Ａの一端側に突出するばね収容部５０Ｂを備え、ばね収容部５０Ｂの空洞にばね５１を収容する。フランジ部５０Ａは吐出孔５３を貫通状に備える。

また、吐出パイプ用ジョイント８０は、図５に示す如く、差込部８０Ａの外周環状溝にＯリング８１を装填されるとともに、Ｌ字状（直線状でも可）の油路８０Ｂを備え、油路８０Ｂの一端にパイプ接続口８０Ｃを備える。吐出パイプ用ジョイント８０は、ボルト８２が挿通される取付ボス８０Ｄを備える。

これにより、ポンプ１０にあってはばね押え５０のフランジ部５０Ａを吐出口２９の大径孔２９Ａと小径孔２９Ｂの段差部２９Ｃに当て、ばね押え５０のばね収容部５０Ｂを吐出口２９の小径孔２９Ｂに挿入し、ばね収容部５０Ｂに収容したばね５１を弾発支持する。そして、吐出パイプ用ジョイント８０の差込部８０Ａを吐出口２９の大径孔２９Ａに、Ｏリング８１を介して液密に差込み、吐出パイプ用ジョイント８０の取付ボス８０Ｄをポンプケーシング１１（１１Ａ）に設けたねじ孔８２Ａに対し、ボルト８２を用いてボルト締結する。ポンプ１０の吐出口２９が吐出パイプ用ジョイント８０の油路８０Ｂに導通する。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)可変容量型ポンプ１０において、ばね押え５０が吐出口２９の内部に挿入され、ポンプケーシング１１から外方に突出することがない。従って、ポンプ１０の外形を小型化できる。

(b)ばね押え５０はポンプケーシング１１と吐出パイプ用ジョイント８０との間に挟持されて取着される。従って、ばね押え５０のためのねじ加工を吐出口２９に施す必要がなく、ねじ加工の切粉等が吐出口２９に残存してポンプ１０及び使用機器を傷つけるおそれがない。

(c)吐出パイプ用ジョイント８０が吐出口２９を液密に塞ぐから、ばね押え５０は吐出口２９の内部に単に挿入でき、ばね押え５０のためのシール手段を必要としない。

(d)ばね押え５０のフランジ部５０Ａを吐出口２９の大径孔２９Ａと小径孔２９Ｂの段差部２９Ｃにあて、ばね押え５０のばね収容部５０Ｂを吐出口２９の小径孔２９Ｂに挿入し、吐出パイプ用ジョイント８０の差込部８０Ａを吐出口２９の大径孔２９Ａに液密に差込み、吐出パイプ用ジョイント８０の取付ボス８０Ｄをポンプケーシング１１に設けたねじ孔８２Ａに対しボルト止めする。これにより、ばね押え５０をポンプケーシング１１と吐出パイプ用ジョイント８０との間に簡易に挟持できる。また、吐出パイプ用ジョイント８０により吐出口２９を簡易に液密に塞ぐことができる。

(e)自動車用油圧パワーステアリング装置において、上述(a)〜(d)の可変容量型ポンプ１０を実現できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

図１は可変容量型ポンプを示す断面図である。図２は図１のII−II線に沿う断面図である。図３は可変容量型ポンプの分解断面図である。図４はばね押えを示す断面図である。図５は吐出パイプ用ジョイントを示す断面図である。

符号の説明

１０可変容量型ポンプ
１１ポンプケーシング
１２ポンプ軸
１３ロータ
１３Ａ溝
１７ベーン
２０嵌装孔
２２カムリング
２３ポンプ室
２９吐出口
２９Ａ大径孔
２９Ｂ小径孔
２９Ｃ段差部
４０吐出流量制御装置
４１第１流体圧室
４２第２流体圧室
５０ばね押え
５０Ａフランジ部
５０Ｂばね収容部
５１ばね
５４主絞り
８０吐出パイプ用ジョイント
８０Ａ差込部
８０Ｄ取付ボス
８１Ｏリング
８２ボルト
８２Ａねじ孔

Claims

ポンプケーシングに挿入されるポンプ軸に固定して回転駆動されるとともに、多数のベーンを溝に収容して半径方向に移動可能としてなるロータと、
ポンプケーシング内の嵌装孔に嵌装され、ロータの外周部との間にポンプ室を形成するとともに、ポンプケーシング内で揺動変位可能とされ、ポンプケーシングとの間に第１と第２の流体圧室を形成するカムリングと、
第１流体圧室にポンプ吐出側通路に設けた主絞りの上流側の圧力を導入し、第２流体圧室に該主絞りの下流側の圧力を導入する吐出流量制御装置とを有し、
吐出流量制御装置が、ポンプケーシング内で第２流体圧室側に設けられ、カムリングをポンプ室の容積が最大となる方向へ付勢するばねを有し、このばねのためのばね押えをポンプケーシングに設けた吐出口に取着してなる可変容量型ポンプにおいて、
ポンプケーシングに設けた吐出口の内部にばね押えを挿入し、吐出口に液密に取着される吐出パイプ用ジョイントとポンプケーシングとの間に上記ばね押えを挟持することを特徴とする可変容量型ポンプ。
前記吐出口が開口端側の大径孔と奥側の小径孔を有し、
ばね押えのフランジ部を吐出口の大径孔と小径孔の段差部に当て、ばね押えのばね収容部を吐出口の小径孔に挿入し、
吐出パイプ用ジョイントの差込部を吐出口の大径孔に液密に差込み、吐出パイプ用ジョイントの取付ボスをポンプケーシングに設けたねじ孔に対しボルト止めする請求項１に記載の可変容量型ポンプ。
請求項１又は２に記載の可変容量型ポンプを用いた自動車用油圧パワーステアリング装置。