JP4855833B2 - 可変容量型ベーンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、可変容量型のポンプに関し、特にパワーステアリング用の可変容量型ベーンポンプに関する。

従来、特許文献１に記載される可変容量型ベーンポンプにあっては、カムリングを揺動することによりポンプ吐出量を制御している。
特開２００５−４２６７５

しかしながら上記従来技術にあっては、固定容量型と異なり吸入ポートと吐出ポートをそれぞれ１つずつ有しているため、吐出ポート側の圧力が一方的に大きいアンバランスな状態となる。

この吐出ポート側の圧力はロータや駆動軸に作用し、駆動軸を吸入ポート側へオフセット変形させ、吸入と吐出の切り替えにずれが生じてしまう。従来技術にあっては無負荷状態においてカムリング中心と駆動軸中心がともに吸入と吐出を切り替える切り替え線（ポート基準線）上に設けられているため、駆動軸の変形に伴い圧縮の開始タイミングに遅れが生じ、ポンプ効率の低下や振動を招く、という問題があった。

本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、駆動軸のオフセット変形に伴うポンプ効率の低下や振動を低減した可変容量型ベーンポンプを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、ポンプボディと、前記ポンプボディに軸支される駆動軸と、前記ポンプボディ内に設けられ、前記駆動軸に回転駆動されるロータと、前記ロータの周方向に複数個設けられたスロットに出没自在に収装されたベーンと、前記ポンプボディ内であって前記ポンプボディの支持面上を揺動自在に設けられ、円環状に形成されるとともに、内周側に前記ロータおよび前記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、前記カムリングの軸方向両側に設けられた第１部材および第２部材と、前記第１部材または第２部材のうち少なくとも一方側に設けられ、前記複数のポンプ室の容積が増大する領域に開口する吸入ポートと、前記複数のポンプ室の容積が縮小する領域に開口する吐出ポートと、前記カムリングの外周側に設けられ、このカムリングの外周側空間をポンプ吐出量が増大する方向に設けられた第１流体圧室と、ポンプ吐出量が減少する方向に設けられた第２流体圧室とに隔成するシール部材と、を備える可変容量型ベーンポンプにおいて、前記ベーンのうち、隣りあうベーン同士の間隔を１ピッチとし、前記吸入ポートの終端または前記吐出ポートの終端から半ピッチ進んだ位置と、無負荷状態における前記駆動軸中心とを結んだ直線をポート基準線とし、前記カムリングの偏心量が最大のとき、このカムリング内周面の中心と高圧時における前記駆動軸中心とを結んだ直線を高圧時カムプロファイル基準線とし、前記カムリングの偏心量が最小のとき、このカムリング内周面の中心と低圧時における前記駆動軸中心とを結んだ直線を低圧時カムプロファイル基準線とし、前記ポート基準線、前記高圧時カムプロファイル基準線、および前記低圧時カムプロファイル基準線の３つの基準線が互いに略平行となるように、前記ポンプボディの前記カムリングを支持する支持面は、前記ポート基準線に対し、前記第１流体圧室側から前記第２流体圧室側へ向かって、前記ポート基準線から徐々に離間するように設けられることとした。

よって、駆動軸のオフセット変形に伴うポンプ効率の低下や振動を低減した可変容量型ベーンポンプを提供できる。

以下、本発明の可変容量型ベーンポンプを実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

［ベーンポンプの概要］
実施例１につき図１ないし図７に基づき説明する。図１はベーンポンプ１の軸方向断面図、図２、図３は径方向断面図である。図２ではカムリング４が最もｙ軸負方向に位置する場合（偏心量最大）、図３ではカムリング４が最もｙ軸正方向に位置する場合（偏心量最小）を示す。

なお、駆動軸２の軸方向をｘ軸とし、第１、第２ハウジング１１，１２へ駆動軸が挿入される方向を正方向とする。また、カムリング４の揺動を規制するスプリング２０１（図２参照）の軸方向であってカムリング４を付勢する方向をｙ軸負方向、ｘ、ｙ軸と直交する軸であって吸入口ＩＮ側をｚ軸正方向とする。

ベーンポンプ１は、駆動軸２、ロータ３、カムリング４、アダプタリング５、ポンプボディ１０を有する。駆動軸２はエンジンとプーリを介して接続し、ロータ３と一体回転する。

ロータ３の外周には軸方向溝である複数のスロット３１が放射状に形成され、各スロット３１にベーン３２が径方向に出没可能に挿入される。また、各スロット３１の内径側端部には背圧室３３が設けられ、圧油が供給されてベーン３２を径方向外側に付勢する。

ポンプボディ１０は第１ハウジング１１および第２ハウジング１２（第２部材）から形成される。第１ハウジング１１はｘ軸正方向側に開口する有底カップ形状であり、底部１１１には円盤状のサイドプレート６（第１部材）が収装される。第１ハウジング１１内周部であるポンプ要素収容部１１２であってサイドプレート６のｘ軸正方向側には、アダプタリング５、カムリング４、およびロータ３が収装される。

第２ハウジング１２はｘ軸正方向側からアダプタリング５、カムリング４、およびロータ３と液密に当接し、アダプタリング５、カムリング４、およびロータ３はサイドプレート６および第２ハウジング１２に挟持されることとなる。

サイドプレート６のｘ軸正方向側面６１および第２ハウジング１２のｘ軸負方向側面１２０にはそれぞれ吸入ポート６２，１２１および吐出ポート６３，１２２が設けられ、吸入口ＩＮ、吐出口ＯＵＴと接続してロータ３とカムリング４の間に形成されるポンプ室Ｂへの作動油の給排を行う。

アダプタリング５はｙ軸側を長軸、ｚ軸側を短軸とする略楕円状の円環部材であり、外周側において第１ハウジング１１に収装されるとともに、内周側においてカムリング４を収装する。ポンプ駆動時に第１ハウジング１１内で回転しないよう、アダプタリング５はピン４０により第１ハウジング１１に対し回転を規制される。

カムリング４は略真円の円環状部材であり、外周はアダプタリング５の短軸とほぼ同径に設けられている。したがって、略楕円状のアダプタリング５に収装されることにより、アダプタリング５内周とカムリング４外周の間には流体圧室Ａが形成され、カムリング４はアダプタリング５内においてｙ軸方向に揺動可能となる。

また、アダプタリング内周面５３のｚ軸正方向端部にはシール部材５０（第１シール部材）が設けられ、ｚ軸負方向端部には支持面Ｎが形成される。アダプタリング５はこの支持面Ｎにおいてカムリング４のｚ軸負方向を係止する。

支持面Ｎにはピン４０（第２シール部材）が設けられ、このピン４０とシール部材５０により、カムリング４とアダプタリング５との間の流体圧室Ａはｙ軸負、正方向に画成されて第１、第２流体圧室Ａ１，Ａ２を形成する。

ここで、カムリング４は支持面Ｎ上を転がりながら揺動するため各流体圧室Ａ１，Ａ２の容積が変化するが、ｚ軸負方向側支持面Ｎはｙ軸を原点を中心に時計回り方向に回転させたξ軸に対し平行である。すなわち支持面Ｎはｙ軸正方向側に向かうにつれｚ軸負方向側に角度γで傾斜し、カムリング４は傾斜した支持面Ｎによりｙ軸正方向に揺動しやすくなっている。

ロータ３の外径はカムリング内周４１よりも小径に設けられ、カムリング４内周側に収装される。カムリング４が揺動し、ロータ３とカムリング４の相対位置が変化した場合であっても、ロータ３の外周はカムリング内周４１と当接しないよう設けられている。

また、揺動によりカムリング４が最もｙ軸負方向に位置する場合、カムリング内周４１とロータ３外周との距離Ｌはｙ軸負方向側において最大となる。カムリング４が最もｙ軸正方向に位置する場合は、同様に距離Ｌはｙ軸正方向側において最小となる。

ベーン３２の径方向長さは距離Ｌの最大値よりも大きく設けられており、そのためベーン３２は、カムリング４とロータ３との相対位置によらず、常にスロット３１に挿入されつつカムリング内周４１に当接した状態を維持することとなる。これにより、ベーン３２は常時背圧室３３から背圧を受け、カムリング内周４１と液密に当接する。

したがって、カムリング４とロータ３との間の領域は、隣り合うベーン３２によって常時液密に画成されてポンプ室Ｂを形成する。揺動によりロータ３とカムリング４が偏心状態にあれば、ロータ３の回転に伴って各ポンプ室Ｂの容積が変化する。

サイドプレート６および第２ハウジング１２に設けられた吸入ポート６２，１２１および吐出ポート６３，１２２は、ロータ３の外周に沿って設けられ、各ポンプ室Ｂの容積変化により作動油の給排が行われる。

アダプタリング５のｙ軸正方向端部には径方向貫通孔５１が設けられている。また、第１ハウジング１１のｙ軸正方向端部にはプラグ部材挿入孔１１４が設けられ、有底カップ形状のプラグ部材７０が挿入されて第１、第２ハウジング１１，１２外部との液密を保つ。

このプラグ部材７０の内周にはスプリング２０１がｙ軸方向に伸縮可能に挿入され、アダプタリング５の径方向貫通孔５１を貫通してカムリング４に当接し、ｙ軸負方向へ付勢する。

スプリング２０１は揺動量が最大となる方向にカムリング４を付勢し、圧力の安定しないポンプ始動時において吐出量（カムリング４揺動位置）を安定させるものである。

なお、本実施例ではアダプタリング５の径方向貫通孔５１開口部をカムリング４のストッパとしてｙ軸正方向の揺動を規制するが、プラグ部材７０自体を径方向貫通孔５１に貫通させてアダプタリング５の内周側に突出させ、ストッパとしてもよい。

［第１、第２流体圧室への圧油の供給］
アダプタリング５のｚ軸正方向側であってシール部材５０のｙ軸負方向側には貫通孔５２が設けられている。この貫通孔５２はそれぞれ第１ハウジング１１内に設けられた油路１１３を介して制御バルブ７へ連通し、ｙ軸負方向側の第１流体圧室Ａ１と制御バルブ７を接続する。油路１１３は制御バルブ７を収容するバルブ収装孔１１５に開口し、ポンプ駆動に伴って制御圧Ｐｖが第１流体圧室Ａ１に導入される。

アダプタリング５に設けられた貫通孔５２をアダプタリング５の軸方向幅の中央に設けることにより、アダプタリング５外周面がシール面となってリークを低減する。

制御バルブ７は油路２１，２２を介して吐出ポート６３，１２２と接続する。油路２２上にはオリフィス８が設けられ、制御バルブ７にはオリフィス８の上流圧である吐出圧Ｐｏｕｔと、オリフィス８の下流圧Ｐｆｂが導入される。このＰｏｕｔとＰｆｂの差圧とバルブスプリング７ａによって制御バルブ７は駆動され、制御圧Ｐｖを生成する。

したがって第１流体圧室Ａ１には制御圧Ｐｖが導入され、この制御圧Ｐｖは吸入圧Ｐｉｎ、吐出圧Ｐｏｕｔに基づき生成されるため、制御圧Ｐｖ≧吸入圧Ｐｉｎとなる。

一方、第２流体圧室Ａ２には連通路６４を介して吸入圧Ｐｉｎが導入される。この連通路６４は第２ハウジング１２において吸入口ＩＮとｘ軸負方向側面１２０とを連通し、吸入口ＩＮと第２流体圧室Ａ２とを接続する油路であって、カムリング４の揺動位置によらず常に第２流体圧室Ａ２に開口する。

したがって第２流体圧室Ａ２には常時吸入圧Ｐｉｎが導入され、これにより本願ベーンポンプ１では第１流体圧室Ａ１の液圧Ｐ１のみ制御される。一方、第２流体圧室Ａ２の液圧Ｐ２は制御されず常時Ｐ２＝吸入圧Ｐｉｎとなる。これにより、第２流体圧室Ａ２側から吸入ポート６３，１２２側への圧力漏れが減少し、ポンプ効率の低下を抑制する。

［カムリングの揺動］
カムリング４が第１流体圧室Ａ１の圧力Ｐ１から受けるｙ軸正方向の付勢力と、重力によりカムリング４がｙ軸正方向に揺動するｙ軸正方向の力の和が、第２流体圧室Ａ２の油圧Ｐ２とスプリング２０１から受けるｙ軸負方向の付勢力と、ポンプ内圧のカムリング内周４１に作用する力の合力が、支持面Ｎの支点によるｙ軸負方向の付勢力との和よりも大きくなれば、カムリング４は転がり支点（支持面Ｎ上に存在）を回転中心としてｙ軸正方向に揺動する。

揺動によってカムリング４の偏心量は小さくなり、単位時間あたりに吸入ポート６２，１２１から吐出ポート６３，１２２へ供給される油量が減少して吐出量が低下する。

したがってオリフィス８の流量差力が減少し、制御バルブ７はバルブスプリング７ａにより戻され、吸入圧Ｐｉｎが連通して制御圧Ｐｖが低下し、油圧通路でつながっている第１流体圧室Ａ１の圧力Ｐ１も低下する。

カムリング４に作用するｙ軸負方向への力とｙ軸正方向側への力がほぼ等しくなると、カムリング４に作用するｙ軸方向の力が釣り合ってカムリング４は静止する。よって、カムリングの揺動が止まり、所定の吐出流量を吐出する。

さらに回転が上昇すると、ポンプ吐出量は増大してオリフィス８の差圧が増大し、制御バルブ７はバルブスプリング７ａを押して制御圧Ｐｖを増大させることにより第１流体圧室Ａ１の圧力Ｐ１を増大させる。

これによりカムリング４をｙ軸方向に揺動、偏心させ、吐出流量をオリフィス８の差圧がバルブスプリング７ａの所定力Ｆに釣り合う流量となるよう調整する。このように、吐出オリフィス８前後の差圧が一定となるように、カムリング４の偏心量を調整し、ポンプＰの吐出流量を一定となるよう制御する。

［駆動軸中心とカムリング中心の位置ずれ］
図４は、無負荷状態（ポンプ非駆動状態）におけるベーンポンプ１の部分断面図である。駆動軸２およびロータ３の中心をＯ_Ｒ、カムリング４の中心をＯｃとする。

本願実施例では、無負荷状態におけるカムリング中心Ｏｃは、駆動軸２の中心Ｏ_Ｒよりも吸入ポート６２，１２１側（ｚ軸正方向側）に位置させる。ロータ３はｚ軸負方向側から吐出圧Ｐｏｕｔにより付勢され、この付勢力によって駆動軸２がｚ軸正方向側に撓み変形する。

そこで、駆動軸２の中心Ｏ_Ｒはｚ軸正方向にずれるため、あらかじめカムリング４の中心Ｏｃを駆動軸中心Ｏ_Ｒよりもｚ軸正方向側にオフセットさせておく。具体的には、支持面Ｎを傾斜させることによりカムリング４のｚ軸方向位置を高くする。これによりポンプ駆動時に吐出圧Ｐｏｕｔによって駆動軸２が撓んだ際にも、安定した吐出量を得る（詳細は後述）。

［カムプロファイル基準線］
カムリング内周４１とロータ３の外周はともに略円形であるため、カムリング内周４１とロータ３の外周との距離Ｌは、カムリング中心Ｏｃとロータ中心Ｏ_Ｒが一致する場合に全周にわたって一律に等しくなる。

カムリング４の中心Ｏｃはロータ３および駆動軸２の中心Ｏ_Ｒからずれていると、カムリング内周４１とロータ３の外周との距離Ｌは一律とならず、Ｏｃ−Ｏ_Ｒ直線上において最大値および最小値をとる。このＯｃ−Ｏ_Ｒ直線をカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒと定義する。

ベーン３２は背圧室３３からの圧力によって外径方向に付勢されているため、距離Ｌが変化すればベーン３２の突出量も変化する。そのため、ロータ３外周、カムリング内周４１、およびベーン３２によって隔成されるポンプ室Ｂの容積も、距離Ｌに伴って変化する。

すなわち、ロータ３外周とカムリング内周４１との距離Ｌが大きい位置ではポンプ室Ｂの容積も大きく、距離Ｌが小さい位置ではポンプ室Ｂの容積は小さくなる。したがってロータ３の回転に伴い、カムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒ上で距離Ｌが最大値Ｌｍａｘ（Ｏｃ−Ｏ_Ｒ線上ｙ軸負方向側）となる前後でポンプ室Ｂの容積は拡大から縮小に転じ、カムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒ上で距離Ｌ（Ｏｃ−Ｏ_Ｒ線上ｙ軸正方向側）が最小値Ｌｍｉｎとなる前後でポンプ室Ｂは縮小から拡大に転じる。

ロータ３は反時計回りに回転するため、１１個のベーン３２のうちの１つのベーン３２ａがｙ軸負方向側でカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒを跨ぐ際、カムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒよりもｚ軸正方向側ではポンプ室Ｂａの容積は拡大しているが、ベーン３２がちょうどカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒ上に位置する際に容積変動はゼロとなり、カムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒを跨いでｚ軸負方向側に位置すると縮小へ転じる。

すなわち、ベーン３２ａがｙ軸負方向側でカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒを跨ぐ度に、ポンプ室Ｂａの容積は拡大から縮小へと転じる。同様に、ベーン３２ａがｙ軸正方向側でカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒを跨ぐ度に、ポンプ室Ｂａの容積は縮小から拡大へと転じる。これにより、ベーン３２がカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒ上を跨ぐ度に、ポンプ室Ｂの容積変動の正負が入れ替わることとなる。

［ポート基準線］
ポンプ室Ｂは吸入ポート６２，１２１および吐出ポート６３，１２２の間において吸入／吐出が切り替わり、切り替わる時点でのベーン３２の位置を第１、第２基準位置Ｍ１，Ｍ２とする。第１基準位置Ｍ１はｙ軸負方向側、第２基準位置Ｍ２はｙ軸正方向側である。

実施例１では、ベーン３２のうち隣りあうベーン同士の間隔を１ピッチとし、第１基準位置Ｍ１は吸入ポート６２，１２１の終端６２ａ，１２１ａ（ロータ３の回転方向側端部）から半ピッチ進んだ位置とする。同様に、第２基準位置Ｍ２は吐出ポート６３，１２２の終端６３ｂ，１２２ｂ（ロータ３の回転方向側端部）から半ピッチ進んだ位置とする。

このＭ１，Ｍ２から形成されるＭ１−Ｍ２線を、ポート基準線Ｍ１−Ｍ２と定義する。このため実施例１では、ベーン３２ａがこのポート基準線Ｍ１−Ｍ２を通過するたびにポンプ室Ｂａの吸入／吐出が切り替わることとなる。

ポート基準線Ｍ１−Ｍ２よりもｚ軸正方向側（吸入ポート６２，１２１側）のｚ軸正方向側領域Ｂｚ＋は吸入領域、ｚ軸負方向側（吐出ポート６３，１２２側）のｚ軸負方向側領域Ｂｚ−は吐出領域となる。

ベーン３２が吸入ポート６２，１２１の終端６２ａ，１２１ａより吐出ポート始端６３ａ，１２２ａまで回転することにより、吸入側の作動油を吐出側に押し入れる。このベーン３２の１枚による押し込み量を

とする。

ベーン３２がさらに回転し、吐出ポート終端６３ｂ，１２２ｂから吸入ポート始端６２ｂ，１２１ｂまで回転することにより、吐出側の作動油が吸入側に戻される。このベーン３２の１枚における戻し量を

とする。

ベーン３２の１枚あたりポンプ吐出量Ｖｏｕｔを

とすると、総吐出量Ｑｏｕｔは

で与えられる。

このときポンプＰの騒音に影響する脈動ΔＶｏｕｔは、Ｖｏｕｔ（θ）の最大値と最小値の差となり、これは簡易的には押し込み量Ｖｉｎ（θ）の変動量（Ｖｉｎ（θ）の最大値と最小値の差）と戻し量Ｖ_Ｒ（θ）の変動量（Ｖ_Ｒ（θ）の最大値と最小値の差）となり、脈動低減のためにはこれらの変動量を小さくする必要がある。

ポート基準線Ｍ１−Ｍ２とカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒが一致すると、ベーン３２によるポンプ室Ｂａの容積はｙ軸負方向側で拡大から縮小へ転じ、押し込み量Ｖｉｎ（θ）および戻し量Ｖ_Ｒ（θ）変動量は小さくなる（図５参照）。

ポート基準線Ｍ１−Ｍ２に対しカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒが右下がりにずれると、ポンプ室Ｂａの容積はｙ軸負方向側で縮小割合が大きくなり、変動量は増大する（図５）。逆に左下がりの場合は拡大割合が大きくなり、変動量は増大する（図５）。

したがって、ベーンポンプ１の吐出を安定させるためには、ポンプ室Ｂの容積変動が切り替わるカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒと、ポンプ室Ｂの吸入／吐出が切り替わるポート基準線Ｍ１−Ｍ２とがなるべく近接することが望ましい。

とりわけ、吸入から吐出に切り替わる第１基準位置Ｍ１、および吐出から吸入に切り替わる第２基準位置Ｍ２において近接していれば吐出量変動が安定するため、カムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒとポート基準線Ｍ１−Ｍ２とはなるべく近接かつ平行であることが望まれる。

［ポート基準線とカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒの関係］
図５はポート基準線Ｍ１−Ｍ２とカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒの角度αとポンプ脈動の原因となる吐出流量脈動の関係を示す図である。高圧時をαｈ、低圧時をαｌで示す。αｈ'、αｌ'はそれぞれ従来例における角度である。

また、図６および図７はＭ１−Ｍ２とＯｃ−Ｏ_Ｒの関係を示す模式図である。図６は従来例（無負荷状態（ポンプ非駆動状態）においてカムリング４の中心Ｏｃと駆動軸２の中心Ｏ_Ｒがともにポート基準線Ｍ１−Ｍ２上にある場合）、図７は本願実施例１（無負荷状態においてカムリング中心Ｏｃがポート基準線Ｍ１−Ｍ２よりもｚ軸正方向側に位置する場合）である。

なお、図６、図７の太実線はポート基準線Ｍ１−Ｍ２であり、太一点鎖線はポンプ高圧時におけるカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒ（ｈ）、太破線はポンプ低圧時におけるカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒ（ｌ）である。

また、図７の細一点鎖線Ｎ−Ｎはカムリング４の支持面Ｎに平行な直線、すなわちカムリング中心Ｏｃの揺動軌跡である。また、細二点鎖線Ｙ−Ｙはｙ軸に平行な直線である。したがってカムリング４はＮ−Ｎ直線に沿って揺動し、Ｎ−Ｎ直線は支持面Ｎと同様にξ軸に平行となってＹ−Ｙ直線に対する角度はγとなる。

カムリング４の揺動により、カムリング中心Ｏｃはｙ軸方向に移動し、無負荷時および高圧となる最大偏心時（図２参照）には駆動軸中心Ｏ_Ｒに対してｙ軸負方向側に大きくオフセットしている。一方、低圧時にはカムリング４の偏心量も小さく、カムリング中心Ｏｃのオフセット量も小さいが、駆動軸中心Ｏ_Ｒに対しては依然オフセットしたままである。

ここで、ポンプ１が駆動してポンプ室Ｂに圧力が発生すると、ポンプ室Ｂはポート基準線Ｍ１−Ｍ２を挟んでｚ軸負方向領域Ｂｚ−では高圧となり、ｚ軸正方向領域Ｂｚ＋では低圧となって差圧が発生する。

この差圧によりロータ３は駆動軸２とともにｚ軸正方向に付勢され、駆動軸２はｚ軸正方向側に弾性変形する。これにより駆動軸２の中心Ｏ_Ｒもｚ軸正方向に移動し、カムリング中心Ｏｃと駆動軸中心Ｏ_Ｒにずれが生じる。ずれ量は高圧時に大きく、低圧時に小さくなる。

したがって、従来例（図６）では、吐出圧Ｐｏｕｔによる駆動軸２の弾性変形により、高圧時、低圧時におけるカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒはいずれもポート基準線Ｍ１−Ｍ２に対して大きく傾斜し、高圧時、低圧時におけるポート基準線Ｍ１−Ｍ２に対するカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒの角度はαｈ'、αｌ'となる。

αｈ'、αｌ'はいずれも大きく（αｈ'>０、αｌ'>０）、そのため吸入／吐出が切り替わる第１、第２基準位置Ｍ１，Ｍ２においてカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒとポート基準線Ｍ１−Ｍ２が離間し、吐出が安定せず脈動が大きくなる（図５参照）。

一方、本願実施例１ではあらかじめカムリング中心Ｏｃを駆動軸中心Ｏ_Ｒよりもｚ軸正方向側（吸入ポート６２，１２１側）にオフセットし、高圧時、低圧時いずれの場合においても、カムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒ（ｈ）、Ｏｃ−Ｏ_Ｒ（ｌ）とポート基準線Ｍ１−Ｍ２が略平行となるよう設けている。

このため、カムリング中心Ｏｃはあらかじめポート基準線Ｍ１−Ｍ２に対し近接しており、ＯｃとＯ_Ｒのｚ軸方向位置は大きく離間することはない。したがって、ポンプ駆動時におけるカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒとポート基準線Ｍ１−Ｍ２の角度αは高圧時、低圧時ともにほぼゼロとなり、吸入と吐出の切り替え時における吐出量変動が小さくなる。

すなわち、本願実施例１では、カムリング４を支持する支持面Ｎがポート基準線Ｍ１−Ｍ２に対して第１流体圧室Ａ１側から第２流体圧室Ａ２側へ向かって（ｙ軸正方向側へ向かって）ポート基準線Ｍ１−Ｍ２から徐々に離間するように設けられているため、最大偏心で高圧時には駆動軸２はカムリング中心Ｏｃよりも吸入ポート６２，１２１側（ｚ軸正方向側）に変形する。

したがって、プロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒをポート基準線Ｍ１−Ｍ２に対し概略平行にするためには、カムリング４のころがり支持点Ｎａの位置をｚ軸正方向側に上げることにより、駆動軸中心Ｏ_Ｒの変形分をかさ上げする。小偏心で低圧時には駆動軸２の変形は小さく、ころがり支持点Ｎａによるかさ上げ量は小さくてもよい。

これにより、駆動軸中心Ｏ_Ｒがｚ軸正方向に移動した際にも、吸入／吐出を切り替える第１、第２基準位置Ｍ１，Ｍ２と、高圧時、低圧時においてポンプ室Ｂの容積が変動するカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒ（ｈ）、Ｏｃ−Ｏ_Ｒ（ｌ）の３つの基準線を略平行とし、高圧、低圧時いずれの場合であってもポンプ吐出量変動を低減する。

なお、油圧騒音は一般に油圧に比例して増大するが、高圧時におけるカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒ（ｈ）は、吐出圧Ｐｏｕｔが最大のときのカムリング中心Ｏｃ（ｈ）と、駆動軸中心Ｏ_Ｒとを結んだ線であるため、最大油圧時におけるポンプ脈動を低減することが可能となる。これにより、ポンプ吐出圧Ｐｏｕｔ最大時における脈動騒音を低減し、ポンプ脈動を全体的に低減させている。

さらに、本願ベーンポンプ１はパワーステアリング装置の油圧源であって、高圧時（吐出圧Ｐｏｕｔ最大時）はハンドル突き当て状態または末切り状態であり、低圧時（吐出圧Ｐｏｕｔ最小時）は車両の直進時となる。したがって、高圧、低圧時ともにポンプ脈動が低減されるため、ハンドル突き当て、末切りおよび車両直進時いずれの場合においても、ポンプ脈動が低減される。

［実施例１の効果］
（２）ポンプボディ１０と、ポンプボディ１０に軸支される駆動軸２と、ポンプボディ１０内に設けられ、駆動軸２に回転駆動されるロータ３と、ロータ３の周方向に複数個設けられたスロット３１に出没自在に収装されたベーン３２と、ポンプボディ１０内であって揺動支点であるピン４０を中心にポンプボディ１０の支持面Ｎ上を揺動自在に設けられ、円環状に形成されるとともに、内周４１側にロータ３およびベーン３２とともに複数のポンプ室Ｂを形成するカムリング４と、カムリング４のｘ軸方向両側に設けられたサイドプレート６および第２ハウジング１２と、サイドプレート６または第２ハウジング１２のうち少なくとも一方側に設けられ、複数のポンプ室Ｂの容積が増大する領域に開口する吸入ポート６２，１２１と、複数のポンプ室Ｂの容積が縮小する領域に開口する吐出ポート６３，１２２と、カムリング４の外周側に設けられ、このカムリング４の外周側空間（流体圧室）Ａをポンプ吐出量が増大する方向に設けられた第１流体圧室Ａ１と、ポンプ吐出量が減少する方向に設けられた第２流体圧室Ａ２とに隔成するシール部材５０と、を備える可変容量型ベーンポンプ１において、ベーン３２のうち、隣りあうベーン３２同士の間隔を１ピッチとし、吸入ポート６２，１２１の終端６２ａ，１２１ａから半ピッチ進んだ第１基準位置Ｍ１と、吐出ポート６３，１２２の終端６３ｂ，１２２ｂから半ピッチ進んだ第２基準位置Ｍ２と、を結んだ直線をポート基準線Ｍ１−Ｍ２とし、カムリング４の偏心量が最大のとき、このカムリング内周面４１の中心Ｏｃと駆動軸中心Ｏ_Ｒとを結んだ直線を高圧時カムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒとし、カムリング４の偏心量が最小のとき、このカムリング内周面４１の中心Ｏｃと低圧時における駆動軸中心Ｏ_Ｒとを結んだ直線を低圧時カムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒとし、ポート基準線Ｍ１−Ｍ２、高圧時カムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒ、および低圧時カムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒの３つの基準線が互いに略平行であることとした。

これにより、ポンプ駆動時におけるカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒとポート基準線Ｍ１−Ｍ２の角度を略平行とすることで、吸入と吐出の切り替え時における吐出量変動が小さくすることが可能となる。よって、高圧、低圧時いずれの場合であっても吐出を安定させ、ポンプ効率の低下や振動を抑制することができる。

以下、実施例１の変形例を示す。
［実施例１−１］
図８はポート基準線の定義を変更した例である。実施例１では吸入／吐出が切り替わる第１、第２基準位置Ｍ１，Ｍ２および駆動軸中心Ｏ_Ｒは一直線上に位置するものとしたが、実施例１−１では一直線上に位置しない場合を示す。

（１）第１基準位置Ｍ１または第２基準位置Ｍ２と、無負荷状態における駆動軸中心Ｏ_Ｒとを結んだ直線をポート基準線Ｍ１−Ｏ_ＲまたはＭ２−Ｏ_Ｒとし、カムリング４の偏心量が最大のとき、このカムリング内周面４１の中心Ｏｃと駆動軸中心Ｏ_Ｒとを結んだ直線を高圧時カムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒとし、カムリング４の偏心量が最小のとき、このカムリング内周面４１の中心Ｏｃと低圧時における駆動軸中心Ｏ_Ｒとを結んだ直線を低圧時カムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒとし、ポート基準線Ｍ１−Ｏ_ＲまたはＭ２−Ｏ_Ｒ、高圧時カムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒ、および低圧時カムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒの３つの基準線が互いに略平行であることとした。

これにより、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。実施例１−１ではＭ１−Ｏ_Ｒ−Ｍ２線が折れ線となるため、ポート基準線をＭ１−Ｏ_Ｒ線またはＭ２−Ｏ_Ｒ線とする。ベーンポンプ１の特性にあわせてポート基準線の定義を適宜変更することで、最適な吐出性能を得ることができる。なお、折れ線のＭ１−Ｏ_Ｒ−Ｍ２線をそのままポート基準線としてもよい。

実施例２につき図９に基づき説明する。基本構成は実施例１と同様であるため異なる点についてのみ説明する。実施例１ではスプリング２０１によりカムリング４をｙ軸負方向に付勢していた。

これに対し実施例２では、プラグ部材７０のかわりにピストン２００を設け、このピストン２００の内周と蓋部材２０２によって隔成された空間を第３流体圧室Ａ３とし、この第３流体圧室Ａ３と制御バルブ７とを連通する。これにより第３流体圧室Ａ３の圧力Ｐ３を制御する点で実施例１と異なる。

図９は実施例２におけるベーンポンプ１の径方向断面図である。有底カップ形状のピストン２００は、底部２１０をｙ軸負方向側に向けて第１ハウジング１１のピストン挿入孔１１４およびアダプタリング５の径方向貫通孔５１に挿入される。挿入時には、ピストン２００の外周とピストン挿入孔１１４は液密を保ってｙ軸方向摺動可能に設けられる。

ピストン挿入孔１１４は蓋部材２０２によって外部と液密に閉塞され、ピストン２００の内周と蓋部材２０２によって第３流体圧室Ａ３が隔成される。第３流体圧室Ａ３は吐出ポート６３，１２２の外周側に形成されることとなる。

またピストン２００の内周にはスプリング２０１がｙ軸方向に伸縮可能に挿入され、蓋部材２０２によりｙ軸正方向側を係止されてピストン２００をｙ軸負方向に付勢する。

これによりピストン２００の底部２１０はアダプタリング５の径方向貫通孔５１を貫通してカムリング４に当接し、第２流体圧室Ａ２に至ってカムリング４をｙ軸負方向へ付勢する。

さらに、実施例２の第１ハウジング１１内には、第３流体圧室Ａ３と制御バルブ７とを接続する接続通路２４が設けられている。接続通路２４は制御バルブ７を収容するバルブ収装孔１１５に開口し、ポンプ駆動に伴って制御圧Ｐｖが第３流体圧室Ａ３に導入される。

実施例１と同様、制御バルブ７は油路２１，２２を介して吐出ポート６３，１２２と接続する。油路２２上にはオリフィス８が設けられ、制御バルブ７にはオリフィス８の上流圧である吐出圧Ｐｏｕｔと、オリフィス８の下流圧Ｐｆｂが導入される。このＰｏｕｔとＰｆｂの差圧とバルブスプリング７ａによって制御バルブ７は駆動されて制御圧Ｐｖを生成する。

カムリング４の揺動作動は実施例１と同様であるが、カムリング４を支持する揺動支持面Ｎはポート基準線（Ｍ１−Ｏ_Ｒ，Ｍ２−Ｏ_Ｒ，またはＭ１−Ｍ２）に対してｙ軸正方向に向かうに連れｚ軸負方向に傾斜している。このため、ポンプＰを駆動するとカムリング４のｚ軸負方向側でポート基準線のｚ軸負方向側に油圧が作用し、油圧の合力がカムリング４の揺動支点よりもｙ軸正方向側に作用する。

これに対抗するスプリング２０１の弾性力が弱いと、カムリング４は自己偏心をしてしまう。したがって、第３流体圧室Ａ３に制御圧Ｐｖが導入されることにより、カムリング４が第２流体圧室Ａ２側（ｙ軸正方向側）に倒れることを防止する。

これにより、３つのポート基準線（Ｍ１−Ｏ_Ｒ，Ｍ２−Ｏ_Ｒ，またはＭ１−Ｍ２）が互いに概略平行となり、ポンプ脈動が低減される。また、最大偏心側（ｙ軸負方向側）に油圧で付勢することが可能となり、大きな吐出量が必要となった場合であっても、すばやく最大偏心側にカムリングを移動させることで、所望の油圧を速やかに得ることができる。例えば、油圧パワーステアリング装置において急操舵を行った場合であっても、ハンドルの引っかかり等の問題を回避できる。

［他の実施例］
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。

実施例２においては第３流体圧室Ａ３に制御圧Ｐｖを導入したが、吐出圧Ｐｏｕｔを直接導入してもよい。

さらに、上記実施の形態及び実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。

（イ）請求項１または請求項２に記載の可変容量型ベーンポンプにおいて、
前記第２流体圧室側に前記カムリングを最大偏心側に付勢する油圧室を設けたこと
を特徴とする可変容量型ベーンポンプ。

低騒音に加え、最大偏心側に油圧で付勢するため、大きな吐出量が必要となった場合であっても、すばやく最大偏心側にカムリングを移動させることで、所望の油圧を速やかに得ることができる。例えば、油圧パワーステアリング装置において急操舵を行った場合であっても、ハンドルの引っかかり等の問題を回避できる。

（ロ）請求項１または請求項２に記載の可変容量型ベーンポンプにおいて、
前記ポンプボディの前記カムリングを支持する支持面は、前記ポート基準線に対し、前記第１流体圧室側から前記第２流体圧室側へ向かって、前記ポート基準線から徐々に離間するように設けられること
を特徴とする可変容量型ベーンポンプ。

最大偏心で高圧時には、駆動軸はカムリング中心よりも吸入ポート側に変形する。したがってカムリング中心と駆動軸中心とを結ぶ直線をポート基準線に対し概略平行にするため、カムリング支持点の位置を吸入ポート側に上げることにより、駆動軸中心の変形分をかさ上げする。小偏心で低圧時には駆動軸の変形は小さく、カムリング支持点によるかさ上げ量は小さくてもよい。
したがって、揺動支持点を、第１流体圧室側から第２流体圧室側へ向かって、ポート基準線から徐々に離間するように形成することで、前記３つの基準線が互いに概略平行となり、ポンプの脈動騒音が低減される。

（ハ）請求項１または請求項２に記載の可変容量型ベーンポンプにおいて、
前記高圧時カムプロファイル基準線は、吐出圧Ｐｏｕｔが最大のときの前記カムリング中心と、前記駆動軸中心とを結んだ線であること
を特徴とする可変容量型ベーンポンプ。

油圧騒音は一般に油圧に比例して増大する。このため、最大油圧時におけるポンプ脈動を低減することにより、ポンプの脈動騒音を低減することができる。

（ニ）上記（ハ）に記載の可変容量型ベーンポンプは、
パワーステアリング装置の油圧源として適用され、
前記パワーステアリング装置が突き当て状態の場合、前記吐出圧Ｐｏｕｔが最大とすること
を特徴とする可変容量型ベーンポンプ。

パワーステアリング装置のハンドルがフル操舵、すなわち突き当て状態におけるポンプ脈動を低減することができる。

（ホ）上記（ハ）に記載の可変容量型ベーンポンプは、
パワーステアリング装置の油圧源として適用され、
前記パワーステアリング装置が末切り状態の場合、前記吐出圧Ｐｏｕｔが最大とすること
を特徴とする可変容量型ベーンポンプ。

パワーステアリング装置のハンドルが末切り状態におけるポンプ脈動を低減することができる。

（ヘ）請求項１または請求項２に記載の可変容量型ベーンポンプは、
パワーステアリング装置の油圧源として適用され、
車両走行時かつ直進状態の場合、前記吐出圧Ｐｏｕｔが最小とすること
を特徴とする可変容量型ベーンポンプ。

車両直進状態におけるポンプ脈動を低減することができる。

実施例１におけるベーンポンプの軸方向断面図である。 実施例１におけるベーンポンプの径方向断面図（最大揺動時）である。 実施例１におけるベーンポンプの径方向断面図（最小揺動時）である。 無負荷状態（ポンプ非駆動状態）におけるベーンポンプの部分断面図である。 ポート基準線Ｍ１−Ｍ２とカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒの角度とポンプ脈動の関係を示す図である。 従来例におけるポート基準線Ｍ１−Ｍ２とカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒの関係を示す模式図である。 本願実施例１におけるポート基準線Ｍ１−Ｍ２とカムプロファイル基準線Ｏｃ−Ｏ_Ｒの関係を示す模式図である。 実施例１−１におけるベーンポンプの部分断面図である。 実施例２におけるベーンポンプの部分断面図である。

符号の説明

１ 可変容量型ベーンポンプ
２ 駆動軸
３ ロータ
４ カムリング
５ アダプタリング
６ サイドプレート
７ 制御バルブ
７ａ バルブスプリング
８ オリフィス
１０ ポンプボディ
１１，１２ 第１、第２ハウジング
２１，２２ 油路
３１ スロット
３２ ベーン
３３ 背圧室
４０ ピン
４１ カムリング内周
５０ シール部材
５１ 径方向貫通孔
５２ 貫通孔
５３ アダプタリング内周
６１ ｘ軸正方向側面
６２，１２１ 吸入ポート
６２ａ，１２１ａ 終端
６３，１２２ 吐出ポート
６３ａ，１２２ａ 始端
６４ 連通路
７０ プラグ部材
１１１ 底部
１１２ ポンプ要素収容部
１１３ 油路
１１４ プラグ部材挿入孔
１１５ バルブ収装孔
１２０ ｘ軸負方向側面
２０１ スプリング
Ａ 流体圧室
Ａ１，Ａ２ 第１、第２流体圧室
Ｂ ポンプ室
Ｂｚ＋ ｚ軸正方向領域
Ｂｚ− ｚ軸負方向領域
ＩＮ 吸入口
Ｍ１，Ｍ２ 第１、第２基準位置
Ｎ 支持面
Ｎａ ころがり支持点
Ｏｃ カムリング中心
Ｏ_Ｒ ロータ中心
ＯＵＴ 吐出口
Ｍ１−Ｍ２ ポート基準線
Ｏｃ−Ｏ_Ｒ カムプロファイル基準線

Claims (2)

1. ポンプボディと、
   前記ポンプボディに軸支される駆動軸と、
   前記ポンプボディ内に設けられ、前記駆動軸に回転駆動されるロータと、
   前記ロータの周方向に複数個設けられたスロットに出没自在に収装されたベーンと、
   前記ポンプボディ内であって前記ポンプボディの支持面上を揺動自在に設けられ、円環状に形成されるとともに、内周側に前記ロータおよび前記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、
   前記カムリングの軸方向両側に設けられた第１部材および第２部材と、
   前記第１部材または第２部材のうち少なくとも一方側に設けられ、前記複数のポンプ室の容積が増大する領域に開口する吸入ポートと、前記複数のポンプ室の容積が縮小する領域に開口する吐出ポートと、
   前記カムリングの外周側に設けられ、このカムリングの外周側空間をポンプ吐出量が増大する方向に設けられた第１流体圧室と、ポンプ吐出量が減少する方向に設けられた第２流体圧室とに隔成するシール部材と、
   を備える可変容量型ベーンポンプにおいて、
   前記ベーンのうち、隣りあうベーン同士の間隔を１ピッチとし、前記吸入ポートの終端または前記吐出ポートの終端から半ピッチ進んだ位置と、無負荷状態における前記駆動軸中心とを結んだ直線をポート基準線とし、
   前記カムリングの偏心量が最大のとき、このカムリング内周面の中心と高圧時における前記駆動軸中心とを結んだ直線を高圧時カムプロファイル基準線とし、
   前記カムリングの偏心量が最小のとき、このカムリング内周面の中心と低圧時における前記駆動軸中心とを結んだ直線を低圧時カムプロファイル基準線とし、
   前記ポート基準線、前記高圧時カムプロファイル基準線、および前記低圧時カムプロファイル基準線の３つの基準線が互いに略平行となるように、前記ポンプボディの前記カムリングを支持する支持面は、前記ポート基準線に対し、前記第１流体圧室側から前記第２流体圧室側へ向かって、前記ポート基準線から徐々に離間するように設けられる
   ことを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
2. ポンプボディと、
   前記ポンプボディに軸支される駆動軸と、
   前記ポンプボディ内に設けられ、前記駆動軸に回転駆動されるロータと、
   前記ロータの周方向に複数個設けられたスロットに出没自在に収装されたベーンと、
   前記ポンプボディ内であって前記ポンプボディの支持面上を揺動自在に設けられ、円環状に形成されるとともに、内周側に前記ロータおよび前記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、
   前記カムリングの軸方向両側に設けられた第１部材および第２部材と、
   前記第１部材または第２部材のうち少なくとも一方側に設けられ、前記複数のポンプ室の容積が増大する領域に開口する吸入ポートと、前記複数のポンプ室の容積が縮小する領域に開口する吐出ポートと、
   前記カムリングの外周側に設けられ、このカムリングの外周側空間をポンプ吐出量が増大する方向に設けられた第１流体圧室と、ポンプ吐出量が減少する方向に設けられた第２流体圧室とに隔成するシール部材と、
   を備える可変容量型ベーンポンプにおいて、
   前記ベーンのうち、隣りあうベーン同士の間隔を１ピッチとし、前記吸入ポートの終端から半ピッチ進んだ位置と、前記吐出ポートの終端から半ピッチ進んだ位置と、を結んだ直線をポート基準線とし、
   前記カムリングの偏心量が最大のとき、このカムリング内周面の中心と高圧時における前記駆動軸中心とを結んだ直線を高圧時カムプロファイル基準線とし、
   前記カムリングの偏心量が最小のとき、このカムリング内周面の中心と低圧時における前記駆動軸中心とを結んだ直線を低圧時カムプロファイル基準線とし、
   前記ポート基準線、前記高圧時カムプロファイル基準線、および前記低圧時カムプロファイル基準線の３つの基準線が互いに略平行となるように、前記ポンプボディの前記カムリングを支持する支持面は、前記ポート基準線に対し、前記第１流体圧室側から前記第２流体圧室側へ向かって、前記ポート基準線から徐々に離間するように設けられる
   ことを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。

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