JP4989392B2

JP4989392B2 - 可変容量形ポンプ

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Publication number: JP4989392B2
Application number: JP2007244736A
Authority: JP
Inventors: 淳添田; 由紀雄内田
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2027-09-21
Also published as: CN101392747A; DE102008047845B4; US8267671B2; JP2009074450A; DE102008047845A1; CN101392747B; US20090081052A1

Description

本発明は、車両のパワーステアリング装置の油圧源などに用いられる可変容量形ポンプの改良に関する。

従来の可変容量形ポンプとしては、車両のパワーステアリング装置に適用された以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

この可変容量形ポンプは、ポンプボディ内に収容配置されたアダプタリングと、該アダプタリングの内周側に配置され、該アダプタリングの内周面に下部に軸方向に配置された支軸を揺動支点として揺動自在に設けられたカムリングと、前記ポンプボディ内に前後２つの軸受ブッシュを介して回転自在に支持された駆動軸と、該駆動軸の軸方向のほぼ中央位置に形成されたセレーション部を介して結合されて、前記カムリングの内で回転するロータと、を備えている。

前記ロータの外周部には、放射方向に沿って複数形成されたスロット内から放射方向へ出没自在に複数のベーンが設けられている。また、前記カムリングとロータとをリアボディと共に軸方向から挟持するプレッシャプレートに、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、ポンプ室の容積が減少する領域に開口する吐出ポートがそれぞれ形成されている。

さらに、カムリングの外周側の両側に第１流体圧室と第２流体圧室が形成されていると共に、該第１流体圧室または第２流体圧室に導入される圧力を制御する圧力制御弁が設けられている。また、この圧力制御弁の内部には、ポンプ吐出圧の流体圧が一定以上になったときにポンプ吸入側にリリーフさせるリリーフバルブが設けられている。

また、前記吐出ポートに接続された吐出通路に、パワーステアリング装置への吐出流量を制御するメータリングオリフィスが設けられていると共に、該メータリングオリフィスの下流側から分岐して前記リリーフバルブに連通する分岐通路にパイロットオリフィスが設けられている。このパイロットオリフィスは、前記ポンプ吐出量が多くなった際に、前記リリーフバルブがリリーフする流体量を制御する機能を有している。

また、この従来技術には具体的に記載されてはいないが、前記吐出ポートと前記圧力制御弁の高圧室を接続する通路には、前記高圧室に導入される流体圧の圧力脈動を低減するダンパオリフィスが設けられている。

そして、前記第１、第２流体圧室に、前記メータリングオリフィスの前後差圧を導入することにより、前記カムリングをいずれか一方向へ揺動させて各ポンプ室の容積を変化させてポンプ吐出量を制御するようになっている。
特開２００１−３０４１３９号公報(図１)

前記従来の可変容量形ポンプを車両のパワーステアリング装置の油圧源として用いた場合に、前記カムリングの揺動による偏心量が最大で、ポンプ吐出量が最大となるのは、ポンプ低回転時でかつステアリングホイールの据えきり時などであって、この場合には、パワーステアリング装置側の圧力が上昇するため、吐出側のポンプ室の内圧も上昇する。このため、前記吐出通路内の圧力流体が、パイロットオリフィスを通ってリリーフバルブからリザーバタンクに戻されて内部循環させることにより、ポンプ室の過度な上昇を抑制するようになっている。

このとき前記パイロットオリフィスのオリフィス径を絞るほど流体のリリーフ量が少なくなって無駄な内部循環が抑制されるため、この結果、ポンプトルクを低減することが可能になり、ポンプの発熱量を低下させて省エネルギーを図ることができる。

ところが、このパイロットオリフィス径を過度に絞り込むと、リリーフ量が少なくなってリリーフバルブのボール弁体が繰り返し開閉作動による振動が発生し易くなり、圧力制御弁のスプール弁全体が振動して圧力変動が大きくなってしてしまうおそれがある。

一方、前記ダンパオリフィスも、その径を小さく設定することによって圧力制御弁の高圧室内の圧力変動が抑制されて脈動を効果的に防止することができると共に、前記リリーフバルブの振動も抑制することができるが、このダンパオリフィスの径を過度に小さくすると、ポンプ高吐出圧時に、該ダンパオリフィス下流側の前記高圧室が低圧となり、スプール弁体により前記第１流体室への流体圧の導入が阻止されて、カムリングの偏心量が大きくなって制御流量(ポンプ吐出量)が上がってしまうおそれがある。

この結果、前記パイロットオリフィス径とダンパオリフィス径のそれぞれの設定によっては、リリーフバルブの発振の低減化と圧力制御弁での圧力脈動の低減化の両方を十分満足することができなかった。

本発明は、前記従来の可変容量形ポンプの実状に鑑みて案出されたもので、前記パイロットオリフィス径とダンパオリフィス径の最適な設定値を選択して、リリーフバルブの発振の抑制を図ると共に、脈動の低減化とトルクの低減化によるポンプの発熱を抑制することができきる可変容量形ポンプを提供する。

本発明は、ポンプボディに回転自在に支持された駆動軸と、前記ポンプボディ内に回転自在に収容されて、前記駆動軸によって回転駆動されるロータと、該ロータの外周部に形成された複数のスロットに放射方向へ出没自在に設けられた複数のベーンと、前記ポンプボディ内に移動可能に設けられ、内周側に前記ロータとベーンと共に複数のポンプ室を形成するカムリングと、該カムリングの軸方向両側に設けられた第１プレート部材及び第２プレート部材と、前記第１プレート部材または第２プレート部材の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及び前記複数のポンプ室の容積が減少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一側の空間を隔成して形成され、該カムリングの偏心量が減少するほど容積が増大する側に設けられた第１流体圧室と、前記カムリングの外周側他側の空間を隔成して形成され、該カムリングの偏心量が減少するほど容積が減少する第２流体圧室と、前記吐出ポートに接続された吐出通路に設けられたメータリングオリフィスと、該メータリングオリフィスの上流側圧力が導入される高圧室と、下流側圧力が導入される中圧室と、作動油を貯留するリザーバタンクに接続された低圧室と、を有し、前記第１流体圧室または第２流体圧室に導入される圧力を制御する圧力制御手段と、前記吐出ポートと前記高圧室とを接続する通路に設けられたダンパオリフィスと、前記メータリングオリフィスと前記中圧室とを接続する通路に設けられたパイロットオリフィスと、前記メータリングオリフィスの下流側とリザーバタンクとの間に設けられ、前記中圧室の圧力が所定圧以上のときに開弁して前記メータリングオリフィス下流側の圧力を前記リザーバタンクに排出するリリーフバルブと、を備え、前記パイロットオリフィスの流路断面積と前記ダンパオリフィスの流路断面積の関係は、前記パイロットオリフィスを直径ａｍｍの円形断面と仮定し、前記ダンパオリフィスの直径ｂｍｍの円形断面と仮定したとき、
ａ＋２ｂ−２．１≧０
−４ａ＋ｂ−１６．３≦０でかつ
ａ≦１．８
を満足することを特徴としている。

この発明によれば、前記各条件を満足するようなパイロットオリフィスとダンパオリフィスを形成することによって、前記リリーフバルブの発振の低減化と、脈動レベルの抑制といった両方の要請を満足させることが可能になる。

なお、前記パイロットオリフィスやダンパオリフィスは円形断面に限定されるものではなく、前記円形断面と同等の断面積を有する他の形状であってもよい。

以下、本発明にかかる可変容量形ポンプを車両のパワーステアリング装置に適用した実施形態を図面に基づいて詳述する。

すなわち、この可変容量形ポンプは、図１及び図２に示すように、フロントボディ２と一方の第１プレート部材であるリアボディ３とを突き合わせてなるポンプボディ１と、該ポンプボディ１の内部に形成された収容空間４に嵌着固定されたアダプタリング５と、該アダプタリング５のほぼ楕円形の空間内を図１中、左右方向へ揺動可能なカムリング６と、前記ポンプボディ１内に回転自在に挿通支持された駆動軸７と、前記カムリング６の内周側に回転自在に配置されて、前記駆動軸７にセレーション結合されたロータ８と、を備えている。

前記フロントボディ２は、内部軸方向に前記駆動軸７が挿通するフロント側に大径段差径状の挿通孔が貫通形成されていると共に、ほぼ中央の中径部内周面には、ポンプ内部をシールするメカニカルシール１０が設けられている。また、フロント側の大径部内周面には、駆動軸７のフロント側を回転自在に支持するボールベアリング１１が設けられている。また、前記収容空間４の底部には、この底面と前記アダプタリング５の一側面との間に挟持状態に保持された第２プレート部材である円環状のプレッシャプレート１２が設けられている。

前記リアボディ３は、肉厚な板状に形成されて、内部のほぼ中央位置に軸受穴が形成されていると共に、該軸受穴の内周面に前記駆動軸７の後端側のジャーナル軸部７ａを軸受する軸受ブッシュ３ａが設けられている。

前記アダプタリング５は、焼結材によって形成され、図２に示すように、内周面の下部に形成された円弧状の支持溝に前記カムリング６の位置を保持する位置保持ピン９が設けられていると共に、内周面における前記位置保持ピン９の図４中右側近傍、つまり後述する第２流体圧力室１３ｂ側に前記カムリング６の揺動支点となる所定面積を有する揺動支点面５ａが形成されている。

なお、前記位置保持ピン９は、前記カムリング６の揺動支点ではなく、該カムリング６の位置を保持しつつ、前記アダプタリング５に対するカムリング６の回り止めとしての機能を有している。

前記カムリング６は、前記位置保持ピン９とこれとほぼ対向した位置にあるシール部材３４を介して前記アダプタリング５との間に第１流体圧力室１３ａと第２流体圧力室１３ｂを隔成している。また、このカムリング６は、前記アダプタリング５の揺動支点面５ａの所定位置を揺動中心として第１流体圧力室１３ａ側あるいは第２流体圧力室１３ｂ側へ揺動自在になっている。

前記ロータ８は、図外のエンジンによって前記駆動軸７が回転駆動されると図１中の矢印方向（反時計方向）に回転するようになっていると共に、外周部には、円周方向の等間隔位置に放射方向に沿ったスロット８ａが複数形成されている。この各スロット８ａ内には、ほぼ矩形状の金属板であるベーン１４がそれぞれ前記カムリング６の内周面方向へ放射状に出没自在に保持されている。また、前記各スロット８ａの内周側端部には、ほぼ円形状の背圧室８ｂが連続一体に設けられている。

また、前記カムリング６とロータ８との間に形成される空間内には、隣接する二枚のベーン１４によってポンプ室１５が形成されており、カムリング６を前記揺動支点面５ａの揺動支点を中心として揺動させることによって、このポンプ室１５の容積を増減させるようになっている。

前記フロントとボディ２の第２流体圧力室１３ｂ側には、ボルト状のスプリングリテーナに一端が弾持されたスプリング１６が配置されており、このスプリング１６が前記カムリング６を常時前記第１流体圧力室１３ａ側に付勢、つまり、ポンプ室１５の容積が最大となる方向に付勢している。

また、前記ロータ８の回転に伴って前記各ポンプ室１５の容積が漸次拡大する吸入領域における前記リアボディ３のロータ８側の内側面には、図１及び図２に示すように、円弧状の吸入ポート１７が形成されている。この吸入ポート１７は、吸入通路１８を介してリザーバタンクＴから吸い込んだ作動流体を前記各ポンプ室１５内に供給するようになっている。

一方、前記ロータ８の回転に伴って、前記各ポンプ室１５の容積が漸次縮小していく吐出領域における前記プレッシャプレート１２の内側面には、円弧状の吐出ポート１９とこれに連通する吐出孔２０が形成されており、ポンプ室１５から吐出された圧力流体が、前記吐出ポート１９及び吐出孔２０を介してフロントボディ２の内底部に形成された吐出側圧力室２１に導入される。この吐出側圧力室２１に導入された圧力流体は、フロントボディ２の内部に形成された吐出通路２２から該吐出通路２２の下流側に形成されたメータリングオリフィス２３を通って図外の配管を介してパワーステアリング装置に送られるようになっている。

また、前記フロントボディ２の上端内部には、前記駆動軸７と直交する方向に向いた制御弁２４が設けられている。この制御弁２４は、図１に示すように、フロントボディ２内に形成された弁孔２５と、該弁孔２５の内部に摺動自在に収容されたスプール弁２６と、弁孔２５の一端側に形成された中圧室２７と、該中圧室２７内に弾装されて、前記スプール弁２６を図１中、左方向に付勢して弁孔２５の他端に有するプラグ２８に当接させるバルブスプリング２９と、前記プラグ２８とスプール弁２６の先端部との間に形成されて、前記メータリングオリフィス２３の上流側の作動流体圧、つまり前記吐出ポート１９内の圧力流体が導入される高圧室３０と、前記弁孔２５とスプール弁２６の前後のランド部との間に形成された円筒状の低圧室３１と、を備えている。

前記吐出通路２２のメータリングオリフィス２３下流側から分岐して中圧室に連通する分岐通路３２には、後述するリリーフバルブ３６からリザーバタンクＴ内へリリーフする圧力流体の流量を制御する横断面小円形状のパイロットオリフィス３３が形成されている。

このパイロットオリフィス３３は、図３及び図４に示すように、フロントボディ２の内部に上下方向に沿って形成された前記吐出通路２２に直角方向からドリルなどによって穿設された大径な分岐通路３２の吐出通路２２側の先端部に細径状のドリルによって穿設されており、したがって、かかる加工作業を比較的容易に行うことができる。

さらに、前記メータリングオリフィス２３と高圧室３０との間には、主として、高圧室３０内に導入される圧力流体の圧力を降下させて、該圧力流体の脈動を低減する機能を有する横断面小円形状のダンパオリフィス３４が設けられている。

このダンパオリフィス３４は、図３及び図５に示すように、フロントボディ２の内部に上下方向に沿って形成された前記吐出通路２２の下流側に直角方向からドリルなどによって穿設された大径な分岐路３５の吐出通路２２側の先端部に細径状のドリルによって穿設されており、したがって、このダンパオリフィス３４の加工作業も比較的容易に行うことができる。

一方、前記メータリングオリフィス２３の下流側の圧力流体は、前記バルブスプリング２９が収容された中圧室２７に供給され、この中圧室２７と前記高圧室３０の両圧力差が所定以上になるとスプール弁２６がバルブスプリング２９の付勢力に抗して図１中、右方向に移動する。

前記第１流体圧力室１３ａは、前記スプール弁２６が左に位置するときは連通路３１を介して弁孔２５の低圧室３１に接続されており、この低圧室３１内には、フロントボディ２内に前記吸入通路１８から分岐して形成された図外の低圧通路を介して吸入通路１８からの低圧が導入されるようになっている。また、前記差圧によってスプール弁２６が図１中、右側に摺動した場合は、前記低圧室３２が漸次遮断され、前記高圧室３０と連通して高圧な圧力流体が第１流体圧室１３ａに導入されるようになっている。これによって、前記低圧室３１の圧力とメータリングオリフィス２３の上流側の圧力が選択的に供給されるようになっている。

一方、前記第２流体圧力室１３ｂは、前記吸入ポート１７の第２流体圧力室１３ｂ側に偏寄した位置から径方向外側に延設された連通溝１７ａを介して前記吸入通路１８に連通されて常時吸入側の圧力（低圧）が導入されるようになっている。

また、前記スプール弁２６の内部には、リリーフバルブ３６が設けられている。このリリーフバルブ３６は、前記パイロットオリフィス３３を経て中圧室２７に導入された圧力流体が所定圧以上に達したとき、つまりパワーステアリング装置の作動圧力が所定以上に達したときに、開放してこの圧力流体を吸入通路１８内に逃がして内部循環させるようになっている。

そして、前記パイロットオリフィス３３の内径とダンパオリフィス３４の内径は、以下の種々の実験により得られた結果によって設定されている。

すなわち、まず、図６はパイロットオリフィス３３とダンパオリフィス３４とのそれぞれの直径(以下、パイロットオリフィス３３側をＰ径、ダンパオリフィス３４側をＤ径という。)の相対的な大きさと、トルク低減量との関係を実験によって示したものである。ここで、三角点はＤ径が２．１ｍｍ、四角点はＤ径が１．８ｍｍ、丸点はＤ径が１．６ｍｍの場合を示している。前記トルク低減量(％)は、Ｐ径が１．９ｍｍでＤ径が２．１ｍｍの場合に対しての割合である。

この実験結果によれば、Ｄ径がいずれの場合でもＰ径が約１．７ｍｍの比較的大きい場合は、前記トルク低減量が約１０％と小さいが、これ以下の１．６ｍｍから１．１ｍｍのようにＰ径が小さくなるにつれてトルク低減量が大きくなっている。したがって、Ｐ径の大きさを可及的に小さくすれば、トルク低減量が大きくなることが明らかである。

図７は前記Ｐ径とＤ径の相対的な大きさと、油圧変動（脈動）との関係を実験によって示したもので、この実験では、Ｐ径を１．１〜１．８ｍｍに設定し、Ｄ径を１．１〜２．０ｍｍに設定してそれらを相対的に対比検討した。

これをみると、網目領域では変動幅が約０．７ＭＰａ以上になってしまう。これは図１０に示す例えば約１．５ＭＰａの変動幅などでは車両で大きく問題となるレベルである。また、斜線領域では、変動幅が約０．５〜０．６ＭＰａになり、これは車両では問題ではないレベルであって一応許容範囲である。また、白抜き領域では、変動幅が０．４ＭＰａ以下になり、これは図１１に示す例えば約０．２ＭＰａの変動幅になれば、車両では全く問題にならない領域であることが明らかになった。

この結果からすると、Ｐ径が最小の１．１ｍｍに対してＤ径を１．１〜１．７ｍｍに設定した範囲では許容範囲となり、Ｐ径を１．３ｍｍ〜１．６ｍｍに設定した場合に、Ｄ径をそれぞれ２．０ｍｍに設定した場合では変動幅が大きくなってしまい許容できないが、それ以外での変動幅は許容可能範囲になっている。また、Ｐ径を１．７ｍｍと１．８ｍｍに設定した場合は、Ｄ径が前記いずれの範囲でも問題とならない許容範囲となる。

次に、図８はＰ径とＤ径の相対的な大きさと、ポンプ回転数Ｎとポンプ吐出圧の低圧時と高圧時における吐出流量Ｑの増加流量との関係を実験によって示したもので、この実験でも、Ｐ径を１．１〜１．８ｍｍに設定し、Ｄ径を１．１〜２．０ｍｍに設定してそれらを相対的に対比検討した。

これをみると、網目領域では、１ＭＰａ時のＮＱピークレベルに対して増加流量が約０．７ｌ／ｍｉｎ以上になってしまう。これはポンプ回転数に対する流量割合を表した図１２に示すように、ポンプ回転数に対する流量値(ｌ／ｍｉｎ)が低圧時(実線)と高圧時(破線)では約１．０ｌ／ｍｉｎの大きな差値が発生することが明らかであって、ポンプトルクが上昇してポンプの発熱量が増加してしまう。また、斜線領域では、同じく増加流量が約０．５〜０．６ｌ／ｍｉｎとなり、この流量では低圧時と高圧時の流量値の差が大きくならず許容範囲である。さらに、白抜き領域では、増加流量が約０．４ｌ／ｍｉｎ以内になっており、これは図１３に示すように、ポンプ回転数に対する流量値(ｌ／ｍｉｎ)が低圧時(実線)と高圧時(破線)では約０．４／ｍｉｎの十分に小さな差値になっている。したがって、この領域では、ポンプトルクの上昇が抑制されて発熱量が低減している。

したがって、本実施の形態では、図９に示すように、図７と図８に示すそれぞれの実験結果を重ね合わせて、前記白抜き領域と斜線領域である油圧変動に対する許容範囲及び増加流量の許容範囲となるＰ径とＤ径とを相対的に選択した。

図９に基づいて具体的に説明すると、Ｐ径を１．１ｍｍに設定した場合は、Ｄ径を１．６ｍｍか１．７ｍｍに設定し、Ｐ径を１．３ｍｍに設定した場合は、Ｄ径を１．６〜１．９ｍｍの範囲内に設定する。またＰ径を１．４ｍｍか１．５ｍｍに設定した場合は、Ｄ径を１．５〜１．９ｍｍの範囲内に設定し、Ｐ径を１．６ｍｍに設定した場合は、Ｄ径を１．４〜１．９ｍｍまで比較的広い範囲で設定することができる。さらに、Ｐ径を１．７ｍｍか１．８ｍｍに設定した場合には、Ｄ径を１．３〜２．０ｍｍまでのさらに広い範囲まで選択して設定することができる。

特に、図９の白抜き領域の範囲、つまりＰ径を１．４ｍｍまたは１．５ｍｍに設定し、Ｄ径を１．７ｍｍか１．８ｍｍに設定した場合、Ｐ径を１．６ｍｍに設定し、Ｄ径を１．６〜１．８ｍｍの範囲で設定した場合、Ｐ径を１．７ｍｍに設定し、Ｄ径を１．６〜１．９ｍｍに設定した場合、さらにＰ径を１．８ｍｍに設定し、Ｄ径を１．５〜１．９ｍｍの範囲にそれぞれ設定した場合が最も良好であって、前記圧力流体の変動幅が最も小さくかつ増加量の差値が最も小さくなる。

したがって、パイロットオリフィス３３によるリリーフ時の発振を効果的に抑制することが可能になると共に、リリーフ量の減少によってポンプトルクが低減し、発熱量を十分に低減できる。この結果、省エネルギー化を実現できる。

同時に、ダンパオリフィス３４による圧力制御弁２４内での圧力流体の脈動も効果的に抑制できると共に、高圧室３０の圧力低下が防止されて、カムリング６を介してポンプ吐出量を高精度に制御することが可能になる。

かかる白抜き領域の範囲を数式で表すと、Ｐ径をａｍｍの円形断面と仮定し、前記Ｄ径をｂｍｍの円形断面と仮定したとき、
ａ＋２ｂ−２．１≧０
−４ａ＋ｂ−１６．３≦０でかつ
ａ≦１．８
を満足する範囲になる。

また、図９の斜線領域と白抜き領域の全体の範囲を数式で表すと、前記パイロットオリフィス３３の流路断面積と前記ダンパオリフィスの流路断面積３４の関係は、３ａ＋５ｂ≧０及び−３ａ＋５ｂ−４．８≦０を満足する範囲となる。

したがって、このパイロットオリフィス３３とダンパオリフィス３４の選択範囲が拡がって自由度が向上する。

前記斜線領域と白抜き領域の範囲内において、前記Ｐ径を、１．５ｍｍ以下に設定した場合には、圧力流体のリリーフ量を十分に抑制することができるので、さらにポンプトルクの低減化が図れる。

前記斜線領域と白抜き領域の範囲内において、前記Ｐ径を、１．７ｍｍ以上に設定した場合には、この領域は設計誤差許容度の高い領域であることから安定した性能品質を得ることができる。

前記斜線領域と白抜き領域の範囲内において、前記Ｄ径を、１．７ｍｍ〜１．８ｍｍの範囲に設定した場合には、Ｐ径との相対的な選択範囲が大きくなり、選択の自由度が向上する。

また、前記Ｐ径を、１．４ｍｍ以下に設定した場合は、Ｄ径との相対的な選択範囲が小さくなるが、前述のように、トルク低減量が大きくなることから、ポンプ発熱を効果的に抑制することが可能になる。

前記斜線領域と白抜き領域との範囲において、前記Ｐ径をａｍｍの円形断面と仮定し、前記Ｄ径をｂｍｍの円形断面と仮定したとき、
１．３≦ａ≦１．８及び１．６≦ｂ≦１．９
を満足する範囲に設定することができる。

そして、前記斜線領域と白抜き領域との範囲において、Ｐ径とＤ径を自由に選択でき、かかる選択値によって、リリーフバルブ３６での発振の低減化と圧力脈動の低減化を前提として確保しつつトルク低減量のポンプ吐出流量の増加量の調整を自由に行うことが可能になる。したがって、チューニングの自由度が向上する。

本発明は、前記各実施の形態の構成に限定されるものではなく、前記実施の形態では第２流体圧室１３ｂに低圧を導入するいわゆる低圧式のポンプ仕様のものを示したが、前記圧力制御弁２４から両方の流体圧室１３ａ、１３ｂに圧力が導入されるいわゆる全圧式のポンプ仕様のものなど、他のいずれの仕様のポンプにも適用することが可能である。

本発明に係る可変容量形ポンプの一実施の形態を示す図２のＡ−Ａ線断面図である。本実施の形態の可変容量形ポンプの縦断面図である。本実施の形態に供されるフロントボディの正面図である。図３のＢ−Ｂ線断面図である。図３のＣ−Ｃ線断面図である。パイロットオリフィスの直径とダンパオリフィスの直径との組み合わせによるトルク低減量を示す特性グラフである。パイロットオリフィスの直径とダンパオリフィスの直径との相対関係における油圧変動の変動幅を実験結果によって得た表である。パイロットオリフィスの直径とダンパオリフィスの直径との相対関係におけるポンプ流量の増加量を実験結果によって得た表である。図７と図８の実験結果表に基づいてパイロットオリフィスの直径とダンパオリフィスの直径の最適な組み合わせを示す表である。リリーフ時の圧力波形であって、油圧の変動幅が大きい場合の波形図である。同じく油圧の変動幅が小さい場合の波形図である。ポンプ流量の特性波形であって、低圧時と高圧時の流量値の差が大きい場合の波形図である。同じく低圧時と高圧時の流量値の差が小さい場合の波形図である。

符号の説明

２…フロントボディ
３…リアボディ
５…アダプタリング
６…カムリング
７…駆動軸
８…ロータ
１２…プレッシャプレート
１３ａ…第１流体圧室
１３ｂ…第２流体圧室
１４…ベーン
１５…ポンプ室
１７…吸入ポート
１９…吐出ポート
２３…メータリングオリフィス
３３…パイロットオリフィス
３４…ダンパオリフィス
Ｐ径…パイロットオリフィス直径
Ｄ径…ダンパオリフィス直径

Claims

ポンプボディに回転自在に支持された駆動軸と、
前記ポンプボディ内に回転自在に収容されて、前記駆動軸によって回転駆動されるロータと、
該ロータの外周部に形成された複数のスロットに放射方向へ出没自在に設けられた複数のベーンと、
前記ポンプボディ内に移動可能に設けられ、内周側に前記ロータとベーンと共に複数のポンプ室を形成するカムリングと、
該カムリングの軸方向両側に設けられた第１プレート部材及び第２プレート部材と、
前記第１プレート部材または第２プレート部材の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及び前記複数のポンプ室の容積が減少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一側の空間を隔成して形成され、該カムリングの偏心量が減少するほど容積が増大する側に設けられた第１流体圧室と、
前記カムリングの外周側他側の空間を隔成して形成され、該カムリングの偏心量が減少するほど容積が減少する第２流体圧室と、
前記吐出ポートに接続された吐出通路に設けられたメータリングオリフィスと、
該メータリングオリフィスの上流側圧力が導入される高圧室と、下流側圧力が導入される中圧室と、作動油を貯留するリザーバタンクに接続された低圧室と、を有し、前記第１流体圧室または第２流体圧室に導入される圧力を制御する圧力制御手段と、
前記吐出ポートと前記高圧室とを接続する通路に設けられたダンパオリフィスと、
前記メータリングオリフィスと前記中圧室とを接続する通路に設けられたパイロットオリフィスと、
前記メータリングオリフィスの下流側とリザーバタンクとの間に設けられ、前記中圧室の圧力が所定圧以上のときに開弁して前記メータリングオリフィス下流側の圧力を前記リザーバタンクに排出するリリーフバルブと、を備え、
前記パイロットオリフィスの流路断面積と前記ダンパオリフィスの流路断面積の関係は、前記パイロットオリフィスを直径ａｍｍの円形断面と仮定し、前記ダンパオリフィスの直径ｂｍｍの円形断面と仮定したとき、
ａ＋２ｂ−２．１≧０
−４ａ＋ｂ−１６．３≦０でかつ
ａ≦１．８
を満足することを特徴とする可変容量形ポンプ。
請求項１の記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記パイロットオリフィスの流路断面積と前記ダンパオリフィスの流路断面積の関係は、
３ａ＋５ｂ≧０及び−３ａ＋５ｂ−４．８≦０
を満足することを特徴とする可変容量形ポンプ。
請求項２に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記パイロットオリフィスの直径を、１．５ｍｍ以下に設定したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
請求項２に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記パイロットオリフィスの直径を、１．７ｍｍ以上に設定したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
請求項４に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記ダンパオリフィスの直径を、１．７ｍｍ〜１．８ｍｍの範囲に設定したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
請求項５に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記パイロットオリフィスの直径を、１．７ｍｍに設定すると共に、ダンパオリフィスの直径を１．８ｍｍに設定したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
請求項１に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記パイロットオリフィスの直径を、１．４ｍｍ以下に設定したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
ポンプボディに回転自在に支持された駆動軸と、
前記ポンプボディ内に回転自在に収容されて、前記駆動軸によって回転駆動されるロータと、
該ロータの外周部に形成された複数のスロットに放射方向へ出没自在に設けられた複数のベーンと、
前記ポンプボディ内に移動可能に設けられ、内周側に前記ロータとベーンと共に複数のポンプ室を形成するカムリングと、
該カムリングの軸方向両側に設けられた第１プレート部材及び第２プレート部材と、
前記第１プレート部材または第２プレート部材の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及び前記複数のポンプ室の容積が減少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一側の空間を隔成して形成され、該カムリングの偏心量が減少するほど容積が増大する側に設けられた第１流体圧室と、
前記カムリングの外周側他側の空間を隔成して形成され、該カムリングの偏心量が減少するほど容積が減少する第２流体圧室と、
前記吐出ポートに接続された吐出通路に設けられたメータリングオリフィスと、
該メータリングオリフィスの上流側圧力が導入される高圧室と、下流側圧力が導入される中圧室と、作動油を貯留するリザーバタンクに接続された低圧室と、を有し、前記第１流体圧室または第２流体圧室に導入される圧力を制御する圧力制御手段と、
前記吐出ポートと前記高圧室とを接続する通路に設けられたダンパオリフィスと、
前記メータリングオリフィスと前記中圧室とを接続する通路に設けられたパイロットオリフィスと、
前記メータリングオリフィスの下流側とリザーバタンクとの間に設けられ、前記中圧室の圧力が所定圧以上のときに開弁して前記メータリングオリフィス下流側の圧力を前記リザーバタンクに排出するリリーフバルブと、を備え、
前記パイロットオリフィスの流路断面積と前記ダンパオリフィスの流路断面積の関係は、前記パイロットオリフィスを直径ａｍｍの円形断面と仮定し、前記ダンパオリフィスの直径ｂｍｍの円形断面と仮定したとき、
１．３≦ａ≦１．８及び１．６≦ｂ≦１．９
を満足することを特徴とする可変容量形ポンプ。
請求項８に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記パイロットオリフィスの直径を、１．６ｍｍ以上であることを特徴とする可変容量形ポンプ。
請求項８に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記パイロットオリフィスの直径を、１．４ｍｍ以下に設定したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
ポンプボディに回転自在に支持された駆動軸と、
前記ポンプボディ内に回転自在に収容されて、前記駆動軸によって回転駆動されるロータと、
該ロータの外周部に形成された複数のスロットに放射方向へ出没自在に設けられた複数のベーンと、
前記ポンプボディ内に移動可能に設けられ、内周側に前記ロータとベーンと共に複数のポンプ室を形成するカムリングと、
該カムリングの軸方向両側に設けられた第１プレート部材及び第２プレート部材と、
前記第１プレート部材または第２プレート部材の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及び前記複数のポンプ室の容積が減少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一側の空間を隔成して形成され、該カムリングの偏心量が減少するほど容積が増大する側に設けられた第１流体圧室と、
前記カムリングの外周側他側の空間を隔成して形成され、該カムリングの偏心量が減少するほど容積が減少する第２流体圧室と、
前記吐出ポートに接続された吐出通路に設けられたメータリングオリフィスと、
該メータリングオリフィスの上流側圧力が導入される高圧室と、下流側圧力が導入される中圧室と、作動油を貯留するリザーバタンクに接続された低圧室と、を有し、前記第１流体圧室または第２流体圧室に導入される圧力を制御する圧力制御手段と、
前記吐出ポートと前記高圧室とを接続する通路に設けられたダンパオリフィスと、
前記メータリングオリフィスと前記中圧室とを接続する通路に設けられたパイロットオリフィスと、
前記メータリングオリフィスの下流側とリザーバタンクとの間に設けられ、前記中圧室の圧力が所定圧以上のときに開弁して前記メータリングオリフィス下流側の圧力を前記リザーバタンクに排出するリリーフバルブと、を備え、
前記パイロットオリフィスの流路断面積と前記ダンパオリフィスの流路断面積の関係は、前記パイロットオリフィスを直径ａｍｍの円形断面と仮定し、前記ダンパオリフィスの直径ｂｍｍの円形断面と仮定したとき、
１．７≦ａ≦１．８及び１．３≦ｂ≦２．９
を満足することを特徴とする可変容量形ポンプ。
請求項１１に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記パイロットオリフィスの直径を、１．７ｍｍに設定したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
請求項１２に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記ダンパオリフィスの直径を、１．６〜１．９ｍｍの範囲内に設定したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
ポンプボディに回転自在に支持された駆動軸と、
前記ポンプボディ内に回転自在に収容されて、前記駆動軸によって回転駆動されるロータと、
該ロータの外周部に形成された複数のスロットに放射方向へ出没自在に設けられた複数のベーンと、
前記ポンプボディ内に移動可能に設けられ、内周側に前記ロータとベーンと共に複数のポンプ室を形成するカムリングと、
該カムリングの軸方向両側に設けられた第１プレート部材及び第２プレート部材と、
前記第１プレート部材または第２プレート部材の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及び前記複数のポンプ室の容積が減少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一側の空間を隔成して形成され、該カムリングの偏心量が減少するほど容積が増大する側に設けられた第１流体圧室と、
前記カムリングの外周側他側の空間を隔成して形成され、該カムリングの偏心量が減少するほど容積が減少する第２流体圧室と、
前記吐出ポートに接続された吐出通路に設けられたメータリングオリフィスと、
該メータリングオリフィスの上流側圧力が導入される高圧室と、下流側圧力が導入される中圧室と、作動油を貯留するリザーバタンクに接続された低圧室と、を有し、前記第１流体圧室または第２流体圧室に導入される圧力を制御する圧力制御手段と、
前記吐出ポートと前記高圧室とを接続する通路に設けられたダンパオリフィスと、
前記メータリングオリフィスと前記中圧室とを接続する通路に設けられたパイロットオリフィスと、
前記メータリングオリフィスの下流側とリザーバタンクとの間に設けられ、前記中圧室の圧力が所定圧以上のときに開弁して前記メータリングオリフィス下流側の圧力を前記リザーバタンクに排出するリリーフバルブと、を備え、
ポンプの吐出流量特性がポンプ回転数が毎分１０００回転時において７〜８リットルの可変容量形ポンプにおいて、
前記パイロットオリフィスの流路断面積と前記ダンパオリフィスの流路断面積の関係は、前記パイロットオリフィスを直径ａｍｍの円形断面と仮定し、前記ダンパオリフィスの直径ｂｍｍの円形断面と仮定したとき、
ａ＋２ｂ−２．１≧０
−４ａ＋ｂ−１６．３≦０とし、かつ
ａ≦１．８
を満足することを特徴とする可変容量形ポンプ。
請求項１４に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記パイロットオリフィスの流路断面積と前記ダンパオリフィスの流路断面積の関係は、
３ａ＋５ｂ≧及び−３ａ＋５ｂ−４．８≦０
を満足することを特徴とする可変容量形ポンプ。
請求項１５に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記パイロットオリフィスの直径を、１．５ｍｍ以下に設定したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
請求項１５に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記パイロットオリフィスの直径を、１．７ｍｍ以上に設定したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
請求項１７に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記ダンパオリフィスの直径を、１．７〜１．８ｍｍの範囲内に設定したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
請求項１８に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記パイロットオリフィスの直径を、１．７ｍｍに設定すると共に、ダンパオリフィスの直径を１．８ｍｍに設定したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
請求項１４に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記パイロットオリフィスの直径を、１．４ｍｍ以下に設定したことを特徴とする可変容量形ポンプ。