JP4792342B2 - 内接歯車ポンプおよびパワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
実施例1につき図1ないし図10に基づき説明する。図1は、本願内接歯車ポンプ1を適用したパワーステアリング装置のシステム構成図である。運転者がステアリングホイール2aを操舵すると、ステアリングシャフト2b及びコラムシャフト2cを介してピニオンシャフト2dが駆動され、所謂ラック&ピニオン機構によりラック軸4aが軸方向に移動し、前輪を操舵する。ステアリングシャフト2bには、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ3aが設けられ、コントロールユニット3bに対しトルク信号を出力する。
(軸方向断面図)
図2は内接歯車ポンプ1の軸方向断面図である。内接歯車ポンプ1はいわゆる双方向ポンプであり、第1、第2ハウジング10,20、アウタロータ30、インナロータ40、駆動軸50、及びカムリング60を有する。なお、説明のため内接歯車ポンプ1の軸方向をz軸、z軸に垂直な平面内であって吸入ポート210から吐出ポート220へ向かう方向をx軸と定義する。
図3は第2ハウジング20を取り去った内接歯車ポンプ1の径方向正面図、図4は第1ハウジング10の径方向正面図である。また、x軸及びz軸(図2参照)に対し直交するy軸と定義し、このy軸はアウタロータ30とインナロータ40との噛合い部方向を正とする。
上述のように、カムリング60の内周61はx軸方向のII−II線方向を長軸とする略楕円形状であり、y軸方向長さをa、x軸方向長さをb(b>a)に設けられている。なお、2つの半円を組み合わせた長孔状に設けてもよく、幾何学上の楕円でもよく特に限定しない。
図5、図6はアウタロータ30に作用する力Fの作用方向とポンプ性能の関係を示す図である。図5では力Fがy軸正方向側に作用し、図6ではy軸負方向側に作用する場合を示す。
図7、図8は、インナロータ40の中心Oinと駆動軸中心Oとの位置ずれを示す図である。図7は本願、図8は従来例を示す。本願のカムリング内周61は上述のようにx軸方向を長軸とする楕円形であるが、従来例のカムリング内周61'は真円である。
図9、図10はポンプ駆動に伴ってアウタロータ30に作用する力の変化を示す図である。図9は従来例、図10は本願を示す。インナロータ40およびアウタロータ30は位置a、位置b、位置c、位置dの順に反時計回りに回転するものとする。
位置(a)ではインナロータ40,40'の中心Oin,Oin'はx軸負方向にずれており、アウタロータ30,30'もx軸負方向にずれている。このため従来例、本願ともにクリアランスDの第2領域Dは広大領域となり、第1領域D1は狭小領域となって吐出側圧力導入通路121,121'はクリアランスDに開口し、クリアランスDに供給される吐出圧の量が大きくなる。一方吸入側圧力導入通路111,111'の開口面積は小さくなり、クリアランスDから吸入される作動油量は少なくなる。
(b)の位置においてはインナロータ40,40'はy軸負方向側にずれており、アウタロータ30,30'はy軸負方向端部においてカムリング内周61,61'と当接する。このためクリアランスDはy軸負方向側が狭小、y軸正方向側が広大となり、吸入、吐出側圧力導入通路111,111'および121,121'ともにクリアランスDに開口する。
図9(c)の位置においてはインナロータ40'およびアウタロータ30'はy軸負方向側かつx軸正方向側にずれており、吐出側圧力導入通路121の開口部付近においてアウタロータ30'とカムリング内周61'が当接する。このため従来例にあっては吸入側圧力導入通路111'はクリアランスDに開口するが、吐出側圧力導入通路'121'開口部は閉塞されることとなる。
これに対し本願ではカムリング内周61をx軸方向を長軸とする楕円形に形成しているため、図10(c)の位置においてインナロータ30の中心Oinがx軸正方向側にずれたとしてもアウタロータ30はカムリング内周61に当接することはなく、吐出側圧力導入通路121はクリアランスDに開口し、閉塞されることはない。
(d)の位置においてはインナロータ40,40'はy軸正方向側にずれており、アウタロータ30,30'はy軸正方向端部においてカムリング内周61,61'と当接する。
(1)カムリング60を有する第1、第2ハウジング10,20と、カムリング60に回転自在に収容され、内周側に内歯歯車310を有するアウタロータ30と、アウタロータ30の内周側に回転自在に設けられ、外周側で内歯歯車310と噛合う外歯歯車410を有するインナロータ40と、インナロータ40に接続され、インナロータ40を正逆回転方向に回転駆動する駆動軸50と、アウタロータ30の内歯歯車310とインナロータ40の外歯歯車410との間に形成される複数のポンプ室500のうち、最大容積を有する閉じ込み部Bと最小容積を有する噛合い部Aとを結ぶy軸方向のI−I線(第1軸線)のx軸負方向側に設けられ、この複数のポンプ室500に開口する吸入ポート110,210と、I−I線のx軸正方向側に設けられ、複数のポンプ室500に開口する吐出ポート120,220と、吸入ポート110,210側のアウタロータ30外周側と吸入ポート110,210とを接続する吸入側圧力導入通路111,211と、吐出ポート120,220側のアウタロータ30外周側と吐出ポート120,220とを接続する吐出側圧力導入通路121,221とを備えた内接歯車ポンプ1において、
アウタロータ30外周面とカムリング60との間のクリアランスDは、y軸に平行なI−I線方向よりも、このI−I線に対し直角方向であってx軸に平行なII−II線(第2軸線)方向のほうが大きいこととした。
カムリング60の内周面は、y軸に平行なI−I線よりもこのI−I線に対し直角方向のx軸に平行なII−II線方向が長い楕円形状に形成されることとした。
アウタロータ30とカムリング60との間のクリアランスDに導入される圧力は、y軸に平行なI−I線よりもこのI−I線に対し直角方向のx軸に平行なII−II線上のほうが大きいこととした。
吸入ポート110,210側のアウタロータ30外周面に作用する圧力の合成ベクトルFは、y軸に平行なI−I線に対し直角方向のx軸に平行なII−II線と吸入側圧力導入通路111,211との間に形成され、吐出ポート120,220側のアウタロータ30外周面に作用する力の合成ベクトルFは、II−II線と吐出側圧力導入通路121,221との間に形成されることとした。
ポンプ1は、カムリング60を有する第1、第2ハウジング10,20と、カムリング60に回転自在に収容され、内周側に内歯歯車310を有するアウタロータ30と、アウタロータ30の内周側に回転自在に設けられ、外周側で内歯歯車310と噛合う外歯歯車410を有するインナロータ40と、インナロータ40に接続され、インナロータ40を正逆回転方向に回転駆動する駆動軸50と、アウタロータ30の内歯歯車310とインナロータ40の外歯歯車410との間に形成される複数のポンプ室500のうち、最大容積を有する閉じ込み部Bと最小容積を有する噛合い部Aとを結ぶI−I線の一方側に設けられ、この複数のポンプ室500に開口する吸入ポート110,210と、I−I線の他方側に設けられ、複数のポンプ室500に開口する吐出ポート120,220と、吸入ポート110,210側のアウタロータ30外周側と吸入ポート110,210とを接続する吸入側圧力導入通路111,211と、吐出ポート120,220側のアウタロータ30外周側と吐出ポート120,220とを接続する吐出側圧力導入通路121,221とを備え、
カムリング60の内周面は、y軸に平行なI−I線よりもこのI−I線に対し直角方向のx軸に平行なII−II線方向が長い楕円形状に形成されることとした。
以上、本発明を実施するための最良の形態を各実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
1a モータ
2a ステアリングホイール
2b ステアリングシャフト
2c コラムシャフト
2d ピニオンシャフト
3a トルクセンサ
3b コントロールユニット
4a ラック軸
4b シリンダ
4c ピストン
4d,4e 第1、第2シリンダ室
5a,5b 吸入、吐出油路
6a,6b,6c 連通路
7a,7b,7c チェックバルブ
7e,7f 吸入チェックバルブ
8 リザーバタンク
8a,8b 吸入油路
9 電磁切換弁
9a,9b 接続部
10,20 第1、第2ハウジング
30 アウタロータ
40 インナロータ
50 駆動軸
60 カムリング
61 カムリング内周
110,120 第1吸入、吐出ポート
110,210 第2吸入、吐出ポート
111,121 第1吸入、吐出側圧力導入通路
211,211 第2吸入、吐出側圧力導入通路
310 内歯歯車
320 外周面
410 外歯歯車
500 ポンプ室
510 吸入領域
520 吐出領域
A 噛合い部
B 閉じ込み部
C1,C2 x軸正、負方向端部
D1,D2 第1、第2領域
Claims (10)
- アウタロータ収容部を有するハウジングと、
前記アウタロータ収容部に回転自在に収容され、内周側に内歯歯車を有するアウタロータと、
前記アウタロータの内周側に回転自在に設けられ、外周側で前記内歯歯車と噛合う外歯歯車を有するインナロータと、
前記インナロータに接続され、前記インナロータを正逆回転方向に回転駆動する駆動軸と、
前記アウタロータの内歯歯車と前記インナロータの外歯歯車との間に形成される複数のポンプ室のうち、最大容積を有する閉じ込み部と最小容積を有する噛合い部とを結ぶ第1軸線の一方側に設けられ、この複数のポンプ室に開口する第1ポートと、
前記第1軸線の他方側に設けられ、前記複数のポンプ室に開口する第2ポートと、
前記第1ポート側の前記アウタロータ外周側と前記第1ポートとを接続する第1圧力導入通路と、
前記第2ポート側の前記アウタロータ外周側と前記第2ポートとを接続する第2圧力導入通路と
を備えた内接歯車ポンプにおいて、
前記アウタロータ外周面と前記アウタロータ収容部との間のクリアランスは、前記第1軸線方向よりもこの第1軸線に対し直角方向の第2軸線方向のほうが大きいこと
を特徴とする内接歯車ポンプ。 - 請求項1に記載の内接歯車ポンプにおいて、
前記アウタロータ外周面と前記アウタロータ収容部とのクリアランスは、前記第2軸線上で最大となること
を特徴とする内接歯車ポンプ。 - 請求項2に記載の内接歯車ポンプにおいて、
前記アウタロータ収容部の内周面は、前記第1軸線側から前記第2軸線側に向かって連続的に変化するように形成されること
を特徴とする内接歯車ポンプ。 - アウタロータ収容部を有するハウジングと、
前記アウタロータ収容部に回転自在に収容され、内周側に内歯歯車を有するアウタロータと、
前記アウタロータの内周側に回転自在に設けられ、外周側で前記内歯歯車と噛合う外歯歯車を有するインナロータと、
前記インナロータに接続され、前記インナロータを正逆回転方向に回転駆動する駆動軸と、
前記アウタロータの内歯歯車と前記インナロータの外歯歯車との間に形成される複数のポンプ室のうち、最大容積を有する閉じ込み部と最小容積を有する噛合い部とを結ぶ第1軸線の一方側に設けられ、この複数のポンプ室に開口する第1ポートと、
前記第1軸線の他方側に設けられ、前記複数のポンプ室に開口する第2ポートと、
前記第1ポート側の前記アウタロータ外周側と前記第1ポートとを接続する第1圧力導入通路と、
前記第2ポート側の前記アウタロータ外周側と前記第2ポートとを接続する第2圧力導入通路と
を備えた内接歯車ポンプにおいて、
前記アウタロータ収容部の内周面は、前記第1軸線よりもこの第1軸線に対し直角方向の第2軸線方向が長い楕円形状に形成されること
を特徴とする内接歯車ポンプ。 - 請求項4に記載の内接歯車ポンプにおいて、
前記アウタロータ収容部の内周面は、前記第1軸線に対し対称に設けられた1対の半円を接続した形状に形成されること
を特徴とする内接歯車ポンプ。 - 請求項4に記載の内接歯車ポンプにおいて、
前記アウタロータ収容部の内周面は、1平面上で2定点からの距離の和が一定の楕円形状であること
を特徴とする内接歯車ポンプ。 - 転舵輪に連結された操舵機構の操舵力を補助し、第1油圧室および第2油圧室を有する油圧パワーシリンダと、
前記第1油圧室に接続される第1通路と、
前記第2油圧室に接続される第2通路と、
駆動軸と、この駆動軸の正、逆回転により作動油を加圧するポンプ室と、このポンプ室と前記第1通路と前記第2通路とをそれぞれ接続する一対の吐出口と、を備え、前記ポンプ室から前記第1通路または前記第2通路へ選択的に作動油を供給する可逆式ポンプと、
前記可逆式ポンプに接続され、この可逆式ポンプを正、逆回転させる電動モータと
を備えたパワーステアリング装置において、
前記可逆式ポンプは、
アウタロータ収容部を有するハウジングと、
前記アウタロータ収容部に回転自在に収容され、内周側に内歯歯車を有するアウタロータと、
前記アウタロータの内周側に回転自在に設けられ、外周側で前記内歯歯車と噛合う外歯歯車を有するインナロータと、
前記インナロータに接続され、前記インナロータを正逆回転方向に回転駆動する駆動軸と、
前記アウタロータの内歯歯車と前記インナロータの外歯歯車との間に形成される複数のポンプ室のうち、最大容積を有する閉じ込み部と最小容積を有する噛合い部とを結ぶ第1軸線の一方側に設けられ、この複数のポンプ室に開口する第1ポートと、
前記第1軸線の他方側に設けられ、前記複数のポンプ室に開口する第2ポートと、
前記第1ポート側の前記アウタロータ外周側と前記第1ポートとを接続する第1圧力導入通路と、
前記第2ポート側の前記アウタロータ外周側と前記第2ポートとを接続する第2圧力導入通路と
を備え、
前記アウタロータ収容部の内周面は、前記第1軸線よりもこの第1軸線に対し直角方向の第2軸線方向が長い楕円形状に形成されること
を特徴とするパワーステアリング装置。 - 請求項7に記載のパワーステアリング装置において、
前記アウタロータ収容部の内周面は、前記第1軸線に対し対称に設けられた1対の半円を接続した形状に形成されること
を特徴とするパワーステアリング装置。 - 請求項7に記載のパワーステアリング装置において、
前記第1ポート側の前記第2軸線上の圧力は、前記第1圧力導入通路とほぼ同圧であり、
前記第2ポート側の前記第2軸線上の圧力は、前記第2圧力導入通路とほぼ同圧であること
を特徴とするパワーステアリング装置。 - 請求項7に記載のパワーステアリング装置において、
前記第1圧力導入通路の径方向外端は、この第1圧力導入通路と前記第1ポートとの接続部から放射方向に伸ばした位置よりも前記第2軸線寄りに形成され、
前記第2圧力導入通路の径方向外端は、この第2圧力導入通路と前記第2ポートとの接続部から放射方向に伸ばした位置よりも前記第2軸線寄りに形成されること
を特徴とするパワーステアリング装置。
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