JPH0749797B2

JPH0749797B2 - 油圧ポンプ

Info

Publication number: JPH0749797B2
Application number: JP61095925A
Authority: JP
Inventors: シュルツレネ; トイブラーハインツ; ブルーアーピーター
Original assignee: ヴイツカ−スシステムズゲ−エムベ−ハ−
Priority date: 1985-04-27
Filing date: 1986-04-26
Publication date: 1995-05-31
Anticipated expiration: 2010-05-31
Also published as: DE3564603D1; CA1253771A; EP0199833A1; EP0199833B1; JPS61250391A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、油圧ポンプに係り、特に特許請求の範囲第１
項の前半部分に述べた構成を有し、ステアリング動力の
補助に好適の油圧ポンプに関する。

ステアリング動力補助用ポンプは通常羽根形ポンプが使
用され、このポンプはこのステアリング動力補助システ
ムを搭載した自動車の駆動用エンジンに連結されてい
る。従つて、エンジン速度の上昇に伴いポンプ吐出流量
も増大する。しかしながら、一般にステアリング動力補
助は、エンジンが高速回転している時には強力でなくて
もよい。この為、この補助システムは通常、流量制御弁
を用いてポンプ吐出流量の一部を遮断すると共に、残り
の調整有効流量をステアリング弁を介してタンクに戻し
ている。この場合も、もしステアリングシステムが動力
を使用しない時には、いわゆる動圧状態の作動油は圧力
を放出し、この結果動力損失を招いている。実際には、
エンジンの高速域では、高速走行時に急激なステアリン
グ動作を行うことは余りないので、上述の多きな動力消
費を必要としない。従つて従来の補助システムは、ポン
プの高速域では不必要なレベルでの一定の動力待期状態
になつてしまい、不要な動力損失を招来している。

この欠点を解決する為に、有効流量とポンプ速度との関
係特性曲線が降下脚部を持つようにした流量制御弁を設
計しかつそれを設置したものは既に知られている（西独
国特許公開第2265097号及び第2652707号明細書）。この
設計では、この流量制御弁への圧力入口ポートは半径方
向に配置され、また逃し通路も同様であり、他方有効流
出口は、流量制御弁のスプールの移動方向である軸方向
に配置されている。スプールの突出部は、ニードルヘツ
ドを有する弁ニードルに構成され、この弁ニードルは軸
方向出口を貫通して計量用オリフイスを構成している。
このオリフイスの幅は、軸方向出口に対するニードルヘ
ツドの相対位置に依存している。このような構成の欠点
は、部材の位置がほんのわずか変位しただけで流体の流
れる軸方向出口の断面積がかなり変化してしまうことで
ある。

本発明は、冒頭に述べた種類の油圧ポンプであつて、有
効流量とポンプ速度との特性曲線の降下脚部を流量制御
弁のわずかな変化によつて広範囲に変え得る油圧ポンプ
を提供することを目的とする。従つて、本発明は使用状
態に適した特性を得ることができるものである。

この目的は、特許請求の範囲第１項に記載した構成全体
によつて達成される。

摺動ピストン即ちスプールの延長部に形成された環状室
は、計量用オリフイスと好ましくは２個の逃し導管とに
重なるようにその幅が定められている。環状室には、ス
プールの延長部の空胴部が連通している。この環状室に
おいて、有効流と逃し即ち余剰吐出流とに分流される。
この後者の流れは、わずかな距離だけ流れてポンプに戻
されるので流れ損失は少ない。このように環状室で分流
すると別の利点が生ずる。即ち印加されるパルス力は互
に逆向きであり、この為、スプールに作用する流れ力
（flow forces）はかなりの程度相殺される。

本発明の改良された実施例では、有効流用の孔導管は、
弁スプールの延長部とこの延長部の移動領域内の弁孔の
壁面との間の環状間隙によつて形成される第２の供給手
段を具備する。この第２供給手段の供給用断面は、環状
室と有効流用導管との間の開口の通常時の断面よりも小
さくなつている。

本発明の別の実施例によると、弁スプールの延長部は種
々の幾何学形状に構成でき、これにより有効流量とポン
プ速度との関係特性を調整することができる。

以下において、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。

回転羽根ポンプは主ケーシング部１とケーシングカバー
部２とを有し、この両部1,2は圧力流体について密封さ
れた内部空胴即ち内部室1aを取囲んでいる。この内部室
1a内には圧力板４とカムリング５とが配置され、これら
はケーシングに対して固定されている。ピン６は圧力板
４とカムリング５の回転を阻止している。カムリング５
の内部であつてケーシングカバー部２と圧力板４との間
には、ロータ７が配置され、このロータ７は第３図に示
すように放射状の案内スロツトを複数個有している。羽
根８はこれらの案内スロツト内に半径方向即ち放射方向
に摺動可能に取付られている。ロータ７は、軸９を介し
て駆動されるように配置され、この軸９はケーシングカ
バー部２内の取付孔内に取付けられている。ロータ７の
形状は円筒状であり、他方カムリング５の内部形状はほ
ぼ楕円形であり、この楕円の短軸はロータの直径にほぼ
一致しており、その長軸は、羽根８がロータ７から突出
可能な量を定めている。こうして、カムリング５即ち固
定ポンプ部分とロータ７との間に三日月状の押し出し領
域11,12が形成され、これらの押し出し領域11,12は羽根
８によつて複数の小空間即ち小室に区分されている。こ
れらの小空間即ち小室は大きさが本システムの吸込側で
は増大し、他方圧縮（圧力）側では減少する。

作動油は、タンク14（第３図参照）と分配器16とからわ
ずかに下降傾斜した２個の孔17（第２図参照）と、Ｌ字
形に湾曲した供給導管部18と入口ポート即ち吸込口20と
を介してポンプの夫々の押し出し領域11,12に供給され
る。孔17と供給導管部18は供給システムを構成してい
る。これらのＬ字湾曲供給導管部18の各々は、逃し導管
19（第２図及び第４図参照）と連通する半径方向の突出
部を有している。

作動油は、後側の圧力板４を貫通する出口ポート33（第
１図参照）を通つて圧力室35に吐出される。このポンプ
吐出流は、流量制御弁40において制御された有効流即ち
出力流と余剰吐出流とに分けられ、前者の有効出力流は
有効流量用孔導管38を介して外部ポンプ出口37（第２図
参照）に流れ、後者の余剰吐出流は逃し導管19を通つて
流出する。この有効流量用孔導管38は有効即ち出力流導
管であると同時に、この有効流が圧力降下を伴いながら
流通する計量用オリフイス36の一部を構成している。有
効流即ち出力流は傾斜した流出導管39（第１図参照）を
通つて外部ポンプ出口37（第２図参照）に流れる。この
外部ポンプ出口37は制動絞り即ち制限手段48を介して流
量制御弁40の制御室47に連通している。この流量制御弁
40はスプール41を有し、このスプール41は、弁孔55内で
案内され弁バネ42によつて圧力板４の方へ付勢されると
共に圧力板４に当接される。スプール41は、第１、第２
のスプール面53、54と、肩部即ちランド（land）43と44
とを有し、これらのランド43、44の間には環状溝45が設
けられている。ランド43は環状溝45に交わつている逃し
導管19よりも狭くなつている。半径方向と軸方向とに延
在した導管46（第２図）はこの環状溝45からスプール41
を貫通して制御室47に至る。この導管46は、制御室47の
圧力が所定の許容圧を越えたときに応動するボール弁に
よつて制御され、こうして制御室47を解放する。これに
より、スプール41が公知のように制御圧逃し弁として働
く。弁40は、流量制御弁として作動する場合も圧力逃し
弁として作動する場合も、応動時には第４図の位置を占
める。

スプール41は延長部49を有し、この延長部49には空間即
ち空胴部50が形成されている。この空胴部50は一組の孔
51を介して幅ｂの環状室52に連通している。この環状室
52は第１スプール面53と第３スプール面56とによつて形
成される。これらの両面53、56は、逃し導管19と出力流
導管即ち有効流量用孔導管38とに協働する際制御エツジ
として働き、これによつて制御弁40は双エツジ型制御装
置となる。半径方向の有効流量用孔導管38及び半径方向
の逃し導管19は第４図では弁40の同一軸平行に示してあ
るが、実際には、例えば互に相対的に90゜ずれた軸平面
内に配置されている。第４図の軸方向断面平面では、逃
し導管19の軸と有効流量用孔導管38の軸との間隔は長さ
ａであり、またランドの厚さ即ち間隔はｃで示されてい
る。両導管19、38は弁40に関してほぼ半径方向に向いて
いれば充分であるが、重要な点はランド幅即ち間隔ｃを
設けることである。また、幅ｂは間隔ｃよりも大きくな
つている。即ち環状室52は、スプール41が所定位置にあ
れば有効流量用孔導管38を逃し導管19に接続することが
できる。延長部49は直径即ち外径がd₂であり、またこの
延長部49の領域における弁孔55の直径即ち内径はd₁であ
る。

次に本ポンプの作用を述べる。

ロータ７は軸９を介して駆動され、羽根８が押し出し領
域11、12を通過すると、これにより流体が流体出力シス
テム33、35、50、38、39を介して外部ポンプ出口37に送
出されると共に、流体が外部ポンプ入口16と流体供給シ
ステム17、18と、入口ポート20とを介して吸込まれる。
もし、有効流量用孔導管38を通る流体の流量が所定値を
越えた場合には、この有効流量用孔導管38での圧力降下
は弁バネ42のバネ力をうわ回る程高くなる。換言する
と、第１スプール面53に作用する圧力が第２スプール面
54に作用する圧力とバネ42のバネ力との合計よりも大き
くなる。すると、吐出ポンプ流の一部が逃し導管19を介
して流出されるが、有効流は有効流量用孔導管38を介し
ての流出を続ける。制御エツジとして働く第３スプール
面56の閉方向への移動により、有効流量用孔導管38の有
効断面積が減少する。換言すると、計量用オリフイス36
の大きさが減少して有効流の圧力降下が増大する。

第４図はd₁d₂の時のポンプ回転速度ｎと有効流量Ｑと
の関係を表わしたグラフである。環状室52だけが有効流
量用孔導管38に連通している場合には、有効流量はポン
プの回転速度ｎに伴い直線的に上昇する。その後は、ポ
ンプ流量の連続的増加分は、最終的に制御エツジ56が有
効流を完全に遮断するまで解放される。寸法ａ、ｂ、
ｃ、d₃、d₄は適当な大きさに選定することによつて特性
曲線の降下脚部の形を定めることができる。即ち有効流
量Ｑを零にする値ｎを定めることができる。

第５図は延長部49の直径d₂が弁孔55の直径d₁よりも小径
になつているスプール41を示したもので、このような構
成により延長部49と弁孔55との間に環状間隙が形成さ
れ、液体がスプール41の位置に無関係にこの間隙を介し
て圧力室35と有効流量用孔導管38との間を流れることが
可能となる。従つて、有効流量Ｑはエツジ56が有効流量
用孔導管38を閉止した時でも、零にまで下ることはな
い。尚この環状間隙を通る流体量は、グラフにおいて破
線と一点鎖線で示したように発生する圧力降下に応じて
変化する。

本願発明のステアリング補助用の油圧ポンプにおいて
は、d₁とd₂との差は、0.1mmと1mmとの間であることが好
ましい。差が0.1mmよりも小さい場合は、有効流量用孔
導管38が閉止された時の有効流量Ｑが小さ過ぎ、差が1m
mよりも大きい場合は、特性曲線の降下脚部の傾き角が
小さ過ぎるという不都合を生ずるからである。

第６図は、延長部49がわずかに円錐形、即ち先細り形状
であるスプール41を示したもので、このような形状によ
り環状室52がスプール41の前面エツジ57のところまで延
びたことになる。この為、スプール41が弁バネ42のバネ
力に孔して移動された場合、延長部49と弁孔55との間の
環状間隙の開口幅が減少する。この減少の割合は前面エ
ツジ57が弁孔55に近ずくにつれて非常に上昇し、その結
果、延長部49と弁孔55との間の環状間隙を通つて流れる
有効流が大幅に減少する。しかしながら、弁孔55の内径
d₁が延長部49の外径d₂よりも大きいので、特性曲線に示
したように、その内外径差に応じて或る量の有効流が流
れ続ける。

第７図は、第５図の延長部の形状と第６図の延長部の形
状とを組合せたスプール41を示したもので、この延長部
49は円柱部58と円錐即先細り部即ち先細になった面59と
を有する。第１スプール面53が逃し導管19に連通状態に
なると、吐出ポンプ流の増加分がそこに流出されるが、
所定量の有効流は先細り部59と弁孔55との間の環状間隙
を通つて有効流量用孔導管38内に流入でき、この所定量
の有効流の流入は、スプール41が所定位置にある時、円
柱部58が弁孔55内に入るまで続けられる。円柱部58が弁
孔55内に入り込んでも、円柱部58の外径d₂は弁孔55の内
径d₁よりも小さいので、その径差に応じて若干の有効流
量が有効流量とポンプ速度との特性曲線に示したように
流れ続ける。

第８図は延長部49が球面を有するスプール41の例を示し
たもので、この形状は第７図の形状に似ているので、有
効流量とポンプ速度との特性曲線も第７図に類似してい
る。

図示の特性曲線の形状に一層影響を及ぼすように寸法
ａ、ｂ、ｃ、d₁、d₂、d₃、d₃、d₄を変化させた試験を行
つた。第４図に示した実施例ではａは10.3mm、d₄は5.5m
m、d₃は3.1mm〜6.0mm、ｂは7.7mm〜10.7mmであつた。

d₃と共に、有効流量Ｑも増加する、即ち有効流量はｎ＝
1000／分においてではなくｎ＝1700／分において最
大となり、それに応じて最大流量はもつと大きくなつ
た。この最大点から流量Ｑは降下し、約ｎ＝6000〜8000
／分で零になり、またより高圧になるとより大きな値
が得られた。ｂの値が比較的小さい場合には、特性曲線
の降下脚部は、値ｂが大きい場合よりも鋭く降下する。

第５図に示した実施例では、d₁とd₂の差である間隙は0.
21〜0.71mmの範囲であつた。この間隙をもつと大きくす
るにつれて零の線（グラフの横軸）に対する特性曲線の
降下脚部の傾き角はますます小さくなる。もつと高い圧
力でも、ポンプ回転速度、ｎに無関係に、一定の有効流
量を得ることができた。寸法ｂを7.7〜8.7mmの間で変化
させたときに、ｂに関しより大きい値で、有効流量は大
きくなつた。即ち、特性曲線の降下脚部は余り急激には
傾斜せず、又は一定のままであつた。

こうして制御した出力流量即ち有効流量Ｑは以下のよう
に調整できることが判明した。即ち、弁の応動後所定の
ポンプ回転速度で、上記制御出力流量即ち有効流量Ｑの
大きさは次の（ａ）〜（ｃ）のように減少する。

（ａ）ポンプ回転速度ｎの上昇につれて零までゆつくり
と傾斜する。

（ｂ）ポンプ回転速度ｎの上昇につれて最小値までゆつ
くりと傾斜する。

（ｃ）ポンプ回転速度ｎの上昇につれて、最初一定であ
るが、それから零又は最小値に傾斜する。

いずれの場合も、スプール41に作用するいくつかの流体
力は一部互に逆向きとなるので、その効果は実質的に相
殺される。

発明の効果本発明の油圧ポンプは、ポンプ回転速度に対する有効流
量の特性曲線の降下脚部を、流量制御弁のわずかな変更
により広い範囲で変えることができる。

また、環状室で分流された余剰吐出流量がわずかな距離
だけ流れてポンプへ戻されるので流れ損失が少ない。

更に、環状室で、有効流量と余剰吐出流量とを分流して
いるので、印加されるパルス力が互いに逆向きであり、
この為、スプールに作用する流れ力はかなりの程度相殺
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転羽根ポンプを一部切断して示した鉛直方向
縦断面図、第２図は第１図の線II−IIに沿つた一部破断の水平方向
縦断面図、第３図は第１図の線III−IIIに沿つた横断面図、第４図は第１図及び第２図の細部を示した拡大図、第５図は、第６図、第７図及び第８図はスプール形状
と、この形状のときのポンプ回転速度と出力有効流量と
の関係とを示した概略図とグラフである。〔主要部分の符号の説明〕７……ロータ、11,12……押し出し領域 17,18……供給システム 19……逃し導管、20……入口ポート 33……出口ポート、35……圧力室 36……計量用オリフィス、37……外部ポンプ出口 38……有効流量用孔導管 40……流量制御弁、41……スプール 52……環状室 53,54,56……スプール面 55……弁孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ピーターブルーアードイツ連邦共和国 6382 フリードリッヒスドルフ，アンデルシュネフェンブルグ 12 (56)参考文献特開昭58−200091（ＪＰ，Ａ) 特公昭52−18921（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリング補助用の油圧ポンプであっ
て、前記油圧ポンプは、可変速度（ｎ）で駆動されるロータ
（７）を有し、前記ロータ（７）は，固定ポンプ部分
（５）と共に少なくとも一つの押し出し領域（11、12）
を形成し、前記押し出し領域（11、12）には入口ポート
（20）及び出口ポート（33）が連通しており、前記各押し出し領域（11、12）の前記入口ポート（20）
は、供給システム（17、18）に連通しており、前記各押
し出し領域（11、12）の前記出口ポート（33）は、圧力
室（35）に連通しており、前記圧力室（35）及び前記供給システム（17、18）は、
流量制御弁（40）を介して互いに連通し、前記流量制御
弁（40）は、余剰吐出流量を前記供給システム（17、1
8）に逃し導管（19）へ放出すると共に、制御された有
効流量（Ｑ）を外部ポンプ出口（37）へ出力し、前記流量制御弁（40）は、スプール（41）と弁バネ（4
2）と計量オリフィス（36）とを含み、前記スプール（4
1）は、弁孔（55）内で案内され、かつ高圧の第１スプ
ール面（53）と低圧の第２スプール面（54）とを有し、
前記計量オリフィス（36）において、前記制御された有
効流量（Ｑ）が圧力降下し、かつ前記スプール（41）の
前記２つの第１スプール面（53）及び第２スプール面
（54）へ送出され、前記スプール（41）は、延長部（49）を有し、ポンプ回
転速度（ｎ）の増加に伴って前記延長部（49）の位置が
変化して前記計量オリフィス（36）の有効幅を減少し、
それによって、前記ポンプ回転速度に対する前記有効流
量の特性曲線にほぼ降下する脚部を生じさせるステアリ
ング補助用の油圧ポンプにおいて、前記計量オリフィス（36）は、前記流量制御弁（40）の
方向へほぼ半径方向に延在する有効流量用孔導管（38）
に形成されており、前記有効流量用孔導管（38）とそれぞれの前記逃し導管
（19）とは、前記スプール（41）の変位方向に関して互
いに軸方向に間隔（ｃ）だけ離間しており、前記間隔
（ｃ）は、前記第１スプール面（53）と第３スプール面
（56）との間の前記スプール（41）に形成された環状室
（52）の幅（ｂ）よりも小さく、前記環状室（52）は、前記スプール（41）内の空胴部
（50）を介して前記圧力室（35）に連通していることを
特徴とするステアリング補助用の油圧ポンプ。
【請求項２】前記スプール（41）の前記延長部（49）の
外形（d₂）は、前記延長部（49）の移動領域における前
記弁孔（55）の内径（d₁）よりもわずかな量だけ小さい
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の油圧ポ
ンプ。
【請求項３】前記わずかな量は、0.1mmと1mmとの間であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の油圧
ポンプ。
【請求項４】前記延長部（49）は、前記環状室（52）に
向かって先細になった面（59）を有する先細形状である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項に記
載の油圧ポンプ。
【請求項５】前記延長部（49）は、前記環状室（52）に
向かって下がった球面を有することを特徴とする特許請
求の範囲第１項乃至第４項に記載の油圧ポンプ。
【請求項６】前記環状室（52）は、前記スプール（41）
の前記延長部（49）の外周に間隙の形で延在しているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項に記載
の油圧ポンプ。