JPH07238890A

JPH07238890A - 可変容量型ポンプ

Info

Publication number: JPH07238890A
Application number: JP2987994A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Okubo; 好夫大久保; Toshiaki Hori; 俊明堀
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 1995-09-12

Abstract

(57)【要約】【目的】ポンプ回転速度が低速域である場合の作動油
のリークを補う。リークによる吐出流量の低下を無く
す。【構成】ロータ１の外周にカムリング３を偏心回動可
能に配置し、ロータ１とカムリング３の間でポンプ室ｃ
を形成する。ポンプ吐出側通路にオリフィス２７を介装
する。復帰用スプリング１０によって初期規制位置に付
勢されたピストン９をカムリング３に連結する。ピスト
ン９をオリフィス２７の前後差圧に応動させる。オリフ
ィス２７の前方圧が導入される第１圧力室２９に、前方
圧が設定値以上になると、ピストン９の規制位置を後退
させる規制位置調整機構３１を設ける。ポンプ回転速度
が低速域である場合に、負荷圧力が増大すると、オリフ
ィス２７の前方圧の増大によって規制位置調整機構３１
がピストン９の規制位置を後退させる。これにより、ピ
ストン９が後退してポンプ室ｃの吐出容量を増大させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のパワーステア
リング装置等に用いられる可変容量型ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の可変容量型ポンプとして、従
来、図７に示すようなものが案出されている。

【０００３】この可変容量型ポンプは、ロータ１上の隣
接するベーン２，２がロータ１とその外周に配置された
カムリング３との間でポンプ室ｃを形成する所謂ベーン
式のポンプであり、ポンプ室ｃの吐出容量を決定するロ
ータ１とカムリング３との偏心量が流量制御装置４によ
って制御されるようになっている。カムリング３は、ピ
ン５を中心に偏心回動してロータ１との偏心量を調整で
きるようになっており、流量制御装置４は、ポンプ吐出
側通路６に介装されたオリフィス７と、カムリング３に
ピン８を介して連結される一方でオリフィス７の前後差
圧に応動するピストン９と、このピストン９を初期規制
位置に付勢する復帰用スプリング１０とを備え、ポンプ
回転速度が高まりオリフィス７の前後差圧が設定値以上
になると、ピストン９が復帰用スプリング１０の力に抗
して作動して吐出流量がほぼ一定になるようカムリング
３を偏心回動させるようになっている。尚、図中ａは、
カムリング３内の吸入領域を示し、ｂは、同吐出領域、
１１は、オイルタンク、１２は、リリーフ弁を示す。

【０００４】この類似技術は、例えば、特開昭５７−６
２９８６号公報に開示されている

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の可
変容量型ポンプにおいては、オリフィス７の前後差圧が
設定値に達するまで流量制御装置４のピストン９が初期
規制位置に固定される構造となっているため、ポンプ回
転速度が設定値に満たない低速域において吐出側の負荷
が増大すると、ポンプ室ｃの圧力の増大に伴って構成部
品間（例えば、ベーン２，カムリング３間）の隙間から
の作動油のリーク量が増大し、それによって吐出流量が
減少する不具合を招く。つまり、上記ポンプの場合、ポ
ンプ回転速度が図８のｇの領域（設定値Ｒ₁以上の領
域）では、負荷圧力の増大によって作動油のリーク量が
増大しても、そのリーク分を補うようにピストン９が後
退してポンプ室ｃの吐出容量を増大させるようになる
が、ポンプ回転速度が同図のｆの領域（設定値Ｒ₁に満
たない領域）においては、この時点でピストン９がもは
やこれ以上後退できない状態となっているため、負荷圧
力の増大によって作動油のリーク量が増大すると、吐出
流量は図９に示すように次第に減少する結果となる。

【０００６】そこで本発明は、ポンプ回転速度が低速域
にある場合であっても、負荷圧力の増大に伴う作動油の
リーク分を補えるようにして常時安定した吐出流量を得
ることのできる可変容量型ポンプを提供しようとするも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上述
した課題を解決するための手段として、駆動回転するロ
ータと、このロータの外周に配置されてロータとの間で
ポンプ室を形成するカムリングと、このロータとカムリ
ングの偏心量を調整して吐出流量を制御する流量制御装
置とを備え、この流量制御装置が、ポンプ吐出側通路に
介装されたオリフィスと、前記オリフィスの前後差圧に
応動してロータとカムリングの偏心量を変化させるピス
トンと、このピストンを初期規制位置に付勢する復帰用
スプリングとを備えて成る可変容量型ポンプにおいて、
前記流量制御装置に、ポンプ吐出側通路の圧力が設定値
以上になると、その圧力に応じてカムリングの偏心量が
大きくなる位置に前記初期規制位置を後退させる規制位
置調整機構を設けるようにした。

【０００８】また、請求項２の発明は、ポンプ吐出側通
路のオリフィスの前方圧が導入される圧力室に、サブピ
ストンを摺動自在に収容し、このサブピストンをサブス
プリングによって前記ピストンに向けて付勢すると共
に、付勢による前記サブピストンの移動を規制するスト
ッパを設け、オリフィスの前方圧が設定値以上になった
ときにのみ、その圧力に応じてサブピストンを後退させ
るようにして前記ピストンの規制位置調整機構を構成す
るようにした。

【０００９】

【作用】請求項１の発明の場合、ポンプ回転速度が低速
である状態において、負荷圧力が高まってポンプ吐出側
通路の圧力が設定値以上になると、規制位置調整機構が
ピストンの初期規制位置を後退させ、ロータとカムリン
グの偏心量が大きくなる方向にピストンが移動する。こ
の結果、ポンプ室の吐出容量が増大して作動油のリーク
分が補われることとなる。

【００１０】請求項２の発明の場合、ポンプ回転速度が
低速である状態において、負荷圧力が高まってオリフィ
スの前方圧が設定値以上になると、その圧力がサブスプ
リングの力に打ち勝つこととなってサブピストンが後退
する。この結果、ピストンが後退してロータとカムリン
グとの偏心量が増大し、作動油のリーク分を補うように
ポンプ室の吐出容量が増大する。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の一実施例を図１〜図６に基づ
いて説明する。尚、図７に示した従来のものと同一部分
には同一符号を用いるものとする。

【００１２】このポンプは、所謂ベーン式の可変容量型
ポンプであり、図面において、１５は、このポンプのポ
ンプボディである。ポンプボディ１５は、図２に示すよ
うに、フロントボディ１５ａ、センターボディ１５ｂ、
サイドプレート１５ｃ及びリヤカバー１５ｄから構成さ
れている。そして、このポンプボディ１５には、駆動軸
１６が回転可能に支持され、この駆動軸１６にロータ１
が一体回転可能に結合されている。ロータ１は、その外
周側に略放射状に複数のスロット１７が形成されてい
て、この各スロット１７にベーン２が出没自在に収容さ
れている。

【００１３】３は、前記ロータ１の外周側に配置された
カムリングであり、このカムリング３には前記各ベーン
２の先端が摺接する円形状の内側カム面３ａが設けら
れ、隣接するベーン２，２が、ロータ１とこの内側カム
面３ａとの間でポンプ室ｃを形成するようになってい
る。また、このカムリング３は、ポンプボディ１５の内
部空間に収容され、その一端部（図中上端部）がピン５
を介してフロントボディ１５ａ及びリヤカバー１５ｄに
回動可能に支持される一方で、他端部（図中下端部）に
回動操作用のアーム３ｂが延設され、このアーム３ｂの
先端部がピン８を介して後述する流量制御装置１８のピ
ストン９に連結されている。そして、カムリング３はピ
ン５を中心とした偏心回動により、内側カム面３ａの中
心Ｏ’とロータ１の回転中心Ｏとの偏心量を調整し、そ
れによって各ポンプ室ｃの吐出容量を変えられるように
なっている。

【００１４】１９，２０は、フロントボディ１５ａとリ
ヤカバー１５ｄのロータ１側の側面に円弧状に形成され
た吸入溝と吐出溝であり、これら吸入溝１９と吐出溝２
０は、カムリング３内の吸入領域ａと吐出領域ｂに臨む
一方で、リヤカバー１５ｄに形成された吸入ポート２１
と吐出ポート２２に夫々連通している。また、２３，２
４は、フロントボディ１５ａとサイドプレート１５ｃの
ロータ１側の側面に円弧状に形成された油圧導入溝であ
り、この各油圧導入溝２３，２４はロータ１のスロット
１７の底部に臨む一方で、通路２５，２６を介して前記
吐出領域ｂ（吐出溝２０）に夫々連通している（図１参
照）。また、油圧導入溝２４と吐出領域ｂ（吐出溝２
０）を連通する通路２６には、流量制御装置１８を構成
する可変オリフィス２７が介装されており、ポンプ回転
に伴ってこの可変オリフィス２７の前後に回転速度に応
じた差圧が生じるようになっている。つまり、各ベーン
２はスロット１７内の出没動作に伴い、一方の油圧導入
溝２３の作動油をスロット１７の底部側に吸い込み、そ
の作動油を他方の油圧導入溝２４に吐出するポンプ作用
を行うため、通路２６に介装した可変オリフィス２７の
前後にはポンプ回転速度に応じた差圧が生じることとな
る。尚、可変オリフィス２７は、カムリング３の回動に
応じて開口面積を変化させるもので、カムリング３がロ
ータ１との偏心量を小さくする方向に設定角度以上回動
すると、それ以降カムリング３の回動角度に比例して開
口面積を縮小させるようになっている。

【００１５】一方、流量制御装置１８は、前記通路２６
に介装された可変オリフィス２７と、フロントボディ１
５ａに形成されたシリンダ２８と、このシリンダ２８内
に摺動可能に収容されて、その内部を、可変オリフィス
２７の前方圧が導入される第１圧力室２９と同オリフィ
ス２７の後方圧が導入される第２圧力室３０とに画成す
るピストン９と、第２圧力室３０に収容されてピストン
９を初期規制位置に付勢する復帰用スプリング１０と、
第１圧力室２９に配置されてピストン９の初期規制位置
を調整する規制位置調整機構３１とを備えている。前記
ピストン９の略中央部側面には係合孔３２が形成されて
おり、この係合孔３２に前記カムリング３のピン８が挿
入されてピストン９とカムリング３とが連結されてい
る。したがって、カムリング３は、可変オリフィス２７
の前後差圧に応動するピストン９に連動し、それによっ
てロータ１に対する偏心回動量を調整する。尚、図中３
３は、第１圧力室２９と油圧導入溝２４を連通する分岐
通路であり、３４は、第２圧力室３０と油圧導入溝２３
を連通する分岐通路である。

【００１６】ここで、規制位置調整機構３１は、第１圧
力室２９に進退可能に収容されて、その一方の端面に前
記ピストン９が直接接触するサブピストン３５と、この
サブピストン３５をピストン９方向に付勢するサブスプ
リング３６と、シリンダ２８の内面に係着されてサブピ
ストン３５のピストン９方向の移動位置を規制するスナ
ップリング３７（ストッパ）とを備え、第１圧力室２９
内の圧力が設定圧力Ｐ₁よりも小さい状態において、サ
ブピストン３５がサブスプリング３６の弾発力によって
スナップリング３７（ストッパ）に当接し、この位置で
ピストン９の初期位置を規制するようになっている。サ
ブピストン３５は、その外形が段差状に形成されてピス
トン９側が大径部３５ａ、その反対側が小径部３５ｂと
なっており、この大径部３５ａと小径部３５ｂが、第１
圧力室２９の一般径部分とそれよりも内径の小さい底面
の凹状部３８とに夫々シールリング３９を介して摺動可
能に嵌合されている。そして、サブピストン３５には軸
方向に貫通する貫通孔４０が形成され、前記凹状部３８
に導入される可変オリフィス２７の前方圧を、この貫通
孔４０を通してピストン９の端面とこれに対向する大径
部３５ａの端面とに作用させるようになっている。ま
た、サブピストン３５の大径部３５ａと前記凹状部３８
の外縁部とに挟まれた空間４１は通路４２を介して低圧
のカムリング３内の吸入領域ａに導通しており、この空
間４１には常時高圧が作用しないようになっている。こ
のため、図４に示すようにサブピストン３５のピストン
９側の受圧面積Ａ₁はその逆側の受圧面積Ａ₂よりも所定
面積だけ大きくなっている。したがって、可変オリフィ
ス２７の前方圧Ｐ_vが設定値以上になると、サブピスト
ン３５のピストン９側に作用する力とその逆側に作用す
る力が下式を満たすこととなり、その結果、サブピス
トン３５がスナップリング３７（ストッパ）による規制
位置から後退することとなる。

【００１７】

【数１】Ａ₁・Ｐ_v＞Ａ₂・Ｐ_v＋Ｆ_s … Ｆ_s；サブスプリング３６のセット荷重尚、この実施例においては、カムリング３内の吐出領域
ｂから吐出ポート２２までの通路と、通路２５，２６、
油圧導入溝２３，２４等が本発明におけるポンプ吐出側
通路を構成している。

【００１８】以上の構成において、ロータ１が駆動軸１
６と共に図１の矢印方向に回転すると、各ベーン２が内
側カム面３ａに摺接しつつスロット１７内で出没動作を
繰り返し、それによって隣接するベーン２，２間の容積
を増減させて吸入領域ａから吐出領域ｂに作動油を送り
出す。こうして吐出領域ｂに送り出された作動油は、吐
出ポート２２に吐出される一方で通路２５から油圧導入
溝２３に導入され、油圧導入溝２３に導入された作動油
はベーン２の底部によるポンプ作用によって他方の油圧
導入溝２４に吐出される。油圧導入溝２４，２３の各油
圧、即ち、可変オリフィス２７の前方側と後方側の各油
圧は、夫々分岐通路３３，３４を通して流量制御装置１
８の第１圧力室２９と第２圧力室３０に導入され、ピス
トン９の両端部に作用する。

【００１９】ここで、まず、吐出側の負荷圧力が小さい
ものとして、ポンプ回転速度の変化に対する流量制御装
置１８の動作と、その際の吐出流量について図５を参照
して説明する。尚、この場合、可変オリフィス２７の前
方圧Ｐ_vが小さいため、サブピストン３５はスナップリ
ング３７による規制位置に留まっている。

【００２０】ポンプ回転速度が小さい間は、可変オリフ
ィス２７の前後差圧が小さいために、流量制御装置１８
のピストン９は復帰用スプリング１０の力によって第１
圧力室２９側に押圧され、カムリング３を図１に示すよ
うにロータ１に対して大きく偏心させ、可変オリフィス
２７の開口面積を最大にした状態となっている。この状
態でポンプ回転速度が上昇すると、その回転速度が設定
値Ｒ₁に達するまで吐出流量はポンプ回転速度に略比例
して増大する。

【００２１】つづいて、この状態からポンプ回転速度が
設定値Ｒ₁以上に上昇すると、可変オリフィス２７の前
後差圧が流量制御装置１８の復帰用スプリング１０の力
に打ち勝ち、ピストン９が可変オリフィス２０の前後差
圧に応じて変位するようになる。すると、これによりカ
ムリング３が可変オリフィス２７の前後差圧に応じて回
動して、カムリング３とロータ１の偏心量を減少方向に
調整し、作動油の吐出流量を、ポンプ回転速度が設定値
Ｒ₂に達するまでほぼ一定に制御する。

【００２２】さらに、この状態からポンプ回転速度が設
定値Ｒ₂以上に上昇してカムリング３の回動量が設定角
度以上になると、可変オリフィス２７の開口面積がカム
リング３の回動量に応じて縮小されるようになり、可変
オリフィス２７の前後差圧はより増大する傾向となる。
この結果、カムリング３とロータ１の偏心調整量が次第
に大きくなり、作動油の吐出流量は、ポンプ回転速度の
増大に比例して減少することとなる。

【００２３】つづいて、吐出側の負荷圧力が増大した場
合の、流量制御装置１８の動作と、その際の吐出流量に
ついて説明する。尚、ポンプ回転速度が図５のｇの領域
（ポンプ回転速度がＲ₁以上の領域）にある場合におい
ては、負荷圧力の増大に伴って構成部品間の隙間からの
作動油のリーク量が増大しても、流量制御装置１８のピ
ストン９が通常の作動によってリーク分を補うため、こ
の領域についての詳しい説明は省略する。

【００２４】ポンプ回転速度が図５のｆの領域（ポンプ
回転速度がＲ₁に満たない領域）にある場合において
は、可変オリフィス２７の前後差圧が小さいために、流
量制御装置１８のピストン９はカムリング３とロータ１
の偏心量を減少させる方向（図１中左側方向）に作動す
ることはなく、負荷圧力が図６のＰ₁に達するまでの間
は、サブピストン３５がスナップリング３７に当接する
初期規制位置で停止している（図１参照。）。この状態
においては負荷圧力が小さいために、構成部品間からの
作動油のリーク量は極く僅かで、問題になるほどの吐出
流量の減少は生じない。

【００２５】この状態から負荷圧力が図６のＰ₁以上に
なると、可変オリフィス２７の前方圧Ｐ_vが設定値以上
になって、サブピストン３５の前後に作用する力が前記
式を満たすこととなり、サブピストン３５がその受圧
面積Ａ₁，Ａ₂の差によって生じる推力によって、前方圧
Ｐ_vに応じた量だけ第１圧力室２９内を後退するように
なる（図３参照。）。この結果、サブピストン３５に後
退位置を規制されるピストン９がこれに伴って後退し、
ポンプ室ｃの吐出容量を増大させるようにカムリング３
を回動させるようになる。このとき、カムリング３は可
変オリフィス２７の前方圧Ｐ_vに応じて回動するため、
負荷圧力に比例して増大する作動油のリーク分はポンプ
室ｃの吐出容量の増大によって補われることとなる。し
たがって、吐出流量は負荷圧力の増大に拘わらず図６の
実線に示すようにほぼ一定に維持されるようになる。

【００２６】尚、この発明の実施例は以上で説明したも
のに限るものでなく、例えば、カムリングを偏心回動さ
せるのでなく直線的に変位させてロータとの偏心量を調
整するようにしたり、可変オリフィスに代えて固定オリ
フィスを用いることも可能である。また、ポンプの形式
もベーン式に限らず、カムリングとロータの偏心量を調
整してそれによって吐出流量を制御するものであれば、
プランジャ式のものであっても良い。さらに、上記実施
例では一つのピストンによってカムリングを回動調整す
るものについて説明したが、第１圧力室と第２圧力室を
カムリングの両側に配設し、この各圧力室に夫々別のピ
ストンを収容してこの両ピストンによってカムリングを
移動調整することも可能である。この場合には、前記実
施例と同様の規制位置調整機構を一方の圧力室（第１圧
力室）に配置するようにすれば良い。また、規制位置調
整機構は、ポンプ吐出側通路の圧力をセンサによって検
出すると共に、ピストンの初期規制位置をこのセンサの
検出値に基づいて電磁バルブ、モータ等の電気的アクチ
ュエータで制御する構成とすることも可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明は、流量制御装置
に、ポンプ吐出側通路の圧力が設定値以上になると、そ
の圧力に応じてカムリングの偏心量が大きくなる位置に
ピストンの初期規制位置を後退させる規制位置調整機構
を設け、ポンプ回転速度が低速域にある場合であって
も、負荷圧力の増大と共に規制位置調整機構がピストン
の初期規制位置を後退させてロータとカムリングとの偏
心量を増大させられるようにしたため、流量制御装置が
ポンプ回転速度に関係なく常時作動油のリーク分を補う
ように作動することとなり、その結果、常時安定した吐
出流量を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図２のＡ矢視図。

【図２】同実施例を示す断面図。

【図３】同実施例を示す図２のＡ矢視図。

【図４】同実施例を示す拡大断面図。

【図５】同実施例のポンプにおける吐出流量−ポンプ回
転速度特性を示すグラフ。

【図６】同実施例のポンプにおける吐出流量−負荷圧力
特性を示すグラフ。

【図７】従来の技術を示す概略図。

【図８】従来のポンプにおける吐出流量−ポンプ回転速
度特性を示すグラフ

【図９】従来のポンプにおける吐出流量−負荷圧力特性
を示すグラフ。

【符号の説明】

１…ロータ、３…カムリング、９…ピストン、１０…復帰用スプリング、１８…流量制御装置、２７…可変オリフィス（オリフィス）、３１…規制位置調整機構、３７…スナップリング（ストッパ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動回転するロータと、このロータの外
周に配置されてロータとの間でポンプ室を形成するカム
リングと、このロータとカムリングの偏心量を調整して
吐出流量を制御する流量制御装置とを備え、この流量制
御装置が、ポンプ吐出側通路に介装されたオリフィス
と、前記オリフィスの前後差圧に応動してロータとカム
リングの偏心量を変化させるピストンと、このピストン
を初期規制位置に付勢する復帰用スプリングとを備えて
成る可変容量型ポンプにおいて、前記流量制御装置に、
ポンプ吐出側通路の圧力が設定値以上になると、その圧
力に応じてカムリングの偏心量が大きくなる位置に前記
初期規制位置を後退させる規制位置調整機構を設けたこ
とを特徴とする可変容量型ポンプ。
【請求項２】ポンプ吐出側通路のオリフィスの前方圧
が導入される圧力室に、サブピストンを摺動自在に収容
し、このサブピストンをサブスプリングによって前記ピ
ストンに向けて付勢すると共に、付勢による前記サブピ
ストンの移動を規制するストッパを設け、オリフィスの
前方圧が設定値以上になったときにのみ、その圧力に応
じてサブピストンを後退させるようにして前記ピストン
の規制位置調整機構を構成したことを特徴とする請求項
１記載の可変容量型ポンプ。