JPH086681B2 - 可変容量ラジアルピストンポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車のアクティブサスペンションの車高
制御用液圧発生装置等として適応される可変容量ラジア
ルピストンポンプに関する。

（従来の技術） 従来の可変容量ラジアルピストンポンプとしては、例
えば、『油圧技術便覧』（昭和51年；日刊工業新聞社発
行）の第257頁に記載されているものが知られている。

この従来の可変容量ラジアルピストンポンプは、回転
シリンダに半径方向に複数個のピストンを設け、このピ
ストンの外端部を偏心カムリングに内接させることによ
り、回転シリンダの回転に伴ってピストンを往復運動に
させ、このピストンの往復運動によって流体の吸入，吐
出を行なう回転シリンダ型である。

そして、吐出容量を可変させる場合は、外周のケーシ
ングを動かし偏心カムリングの偏心量を調節することで
行なわれている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の可変容量ラジアルピストン
ポンプにあっては、ケーシングを動かして偏心カムリン
グの偏心量を変えることで吐出容量を可変にする構造、
即ち、大径のカムリングに偏心調整機構を付加した構造
である為、自動車等のように、可変容量の性能要求があ
りながらも、同時に、コンパクトで、低重量で、低操作
力が要求されるものに適応するには不適当であるという
問題があった。

即ち、偏心調整機構が大掛かりで大きくなるし、その
偏心操作に際して内部のピストンに作用している流体圧
（100kgf/cm²程度）以上の操作力が必要となる。

そこで、本出願人は、上記問題を解決するべく実願昭
63−96614号（昭和63年７月21日出願）の出願明細書及
び図面で、固定シリンダ型ラジアルピストンポンプを用
いながら段階的な可変容量を得る可変容量ラジアルピス
トンポンプを提案した。しかし、この先行出願において
は、吐出量の切換制御を、吐出通路とドレーン通路とを
同時期につなぎ換えながら行なうようにしていた為、吐
出量切換過渡期に下記に述べるような問題が残る。

例えば、大吐出量ポンプをP_Lとし小吐出量ポンプをP_S
とした場合で、切換バルブによりP_Lをドレーン通路に接
続しP_Sを吐出通路に接続する小吐出状態から、P_Lを吐出
流路に接続しP_Sをドレーン通路に接続する大吐出状態に
切換る時には、P_Lはドレーン通路を閉じ吐出通路につな
ぎ換える必要がある。

この時、ドレーン通路を先に閉じると、切換バルブが
逆止弁の下流位置の設けてある為、ポンプP_Lの吐出流体
は閉じ込められ、流体圧が異常に上昇し、ポンプ寿命の
低下を招くことになるし、ドレーン通路を閉じるのと吐
出通路とのつなぎをオーバラップさせると、吐出通路の
加圧流体がドレーン通路に流れ込み、異常に流体圧が低
下し、この吐出圧により作動するアクチュエータの異常
作動を招くことになる。

本発明は、上記のような問題に着目してなされたもの
で、自動車等に適応するにあたって要求されるコンパク
ト，低重量，低操作力という性能を同時に満足しなが
ら、しかも、吐出量切換過渡期における流体圧の異常な
上昇や低下もなく多段階の可変容量を得ることが出来る
可変容量ラジアルピストンポンプの開発を課題とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本発明の可変容量ラジアル
ピストンポンプは、ラジアルピストンポンプの１組のピ
ストン及び固定シリンダによるピストンポンプを最小単
位とし、吐出量が同等もしくは異なる複数Ｎ（Ｎは２以
上の自然数）個の組みに分け、その分けられた組み毎に
複数の流体吐出流路を形成し、前記複数の流体吐出路の
それぞれに、ピストンポンプ側への逆流を防止する逆止
弁を設け、前記複数の吐出流体路の逆止弁より上流側の
それぞれに、リザーブタンクへ向かう複数のドレーン流
路を分岐し、前記複数のドレーン流路の途中に、前記複
数Ｎ個の組みの単独もしくは組み合わせにより異なる吐
出量として設定し得る数を最大の段階数とし、２以上で
最大段階数以下のＭ（Ｍは２以上の自然数）段階の吐出
量を得るべく、Ｍの数と一致するドレーン流路の開閉選
択位置を持つ切換バルブを設けた事を特徴とする手段と
した。

（作 用） ラジアルピストンポンプの作動時に異なる吐出量を得
るには、ドレーン流路に設けられた切換バルブを切換制
御することで行なわれる。

例えば、１組のピストン及び固定シリンダによるピス
トンポンプを最小単位として吐出量が異なる大容量ポン
プP_Lを構成する組と小容量ポンプP_Sを構成する組に分け
た場合、切換バルブを大容量吐出流路もしくは小容量吐
出流路のみを選択する位置に切換えると、大容量もしく
は小容量の吐出量が得られ、切換バルブを大容量吐出流
路と小容量吐出流路とを加える位置に切換えると合算容
量の吐出量が得られる。

従って、コンパクト，低重量，低操作力という性能を
同時に満足しながら、吐出容量としては段階的可変容量
を得ることが出来る。

次に、容量切換過渡期の作用について述べる。

例えば、大吐出量ポンプをP_Lとし小吐出量ポンプをP_S
とした場合で、P_Lをドレーン通路に接続しP_Sを吐出通路
に接続する小吐出状態から、P_Lを吐出流路に接続しP_Sを
ドレーン通路に接続する大吐出状態に切換る時、P_Lはド
レーン通路を閉じ吐出通路につなぎ換える必要がある。

この時、ドレーン通路を先に閉じたとしても、切換バ
ルブが設けられるドレーン流路は逆止弁の上流位置に設
けられている為、ポンプP_Lの吐出流体が閉じ込められる
ことなく、所定圧以上になると逆止弁を経過して吐出流
体が供給されることになり、流体圧の異常上昇が防止さ
れる。

また、ドレーン通路を閉じるのと吐出通路とのつなぎ
がオーバラップした場合も、吐出流路から分岐されるド
レーン流路は逆止弁の上流であるポンプ側に分岐点を設
定している為、逆止弁の上流側の流路で流体圧が一時的
に低下し、この流体圧低下に伴なって逆止弁の上流側と
下流側との差圧により逆止弁が閉鎖することになり、流
体圧アクチュエータに供給される流体圧の異常低下が防
止される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。

第１図は実施例の可変容量ラジアルピストンポンプＡ
を示す概略図で、回転駆動する偏心カムで固定シリンダ
内のピストンを径方向に往復動させる固定シリンダ型ラ
ジアルピストンポンプP_RPの１組のピストン及び固定シ
リンダによるピストンポンプを最小単位とし、吐出量が
異なる大容量ポンプP_Lと小容量ポンプP_Sとに分けられ、
その分けられた両ポンプP_L,P_S毎に大容量流体吐出流路
１と小容量流体吐出流路２が形成されている。

前記両流体吐出流路1,2のそれぞれには、大容量ポン
プP_Lと小容量ポンプP_S側への逆流を防止する逆止弁3,4
が設けられている。

尚、両流体吐出流路1,2は、逆止弁3,4より下流側で合
流し、アキュムレータ５を途中に有する可変容量吐出路
６となる。

また、前記両流体吐出流路1,2の逆止弁3,4より上流側
のぞれぞれには、リザーブタンク７に向かう２本のドレ
ーン流路8,9が分岐されている。

そして、前記ドレーン流路8,9の途中には、ドレーン
流路8,9とリザーブタンク７に直接接続されるドレーン
流路10との開閉選択により３段階の吐出量を得る３位置
切換バルブ11が設けられている。

次に、可変容量ラジアルピストンポンプＡを第２図に
示す具体例により説明する。

可変容量ラジアルピストンポンプＡは、第１図に点線
で囲まれる構成要素をユニットとして集合させたもので
あり、第１図と第２図とを対応させると、12は吸入ポー
ト、13は吐出ポート、14はドレーンポートである。

即ち、大容量ポンプP_L及び小容量ポンプP_Sは、同じケ
ーシング15内に同じ駆動軸16からの駆動力を得て作動す
るように設けられていて、大容量ポンプP_Lは、６組のピ
ストン及び固定シリンダにより構成され、小容量ポンプ
P_Sは、大容量ポンプP_Lのピストン及び固定シリンダとオ
ーバラップさせて交互位置に配置した６組のピストン及
び固定シリンダにより構成されている。

尚、両ポンプP_L,P_Sの容量を異ならせる手法として
は、先行する実願昭63−96614号において説明したよう
に、両ポンプP_L,P_Sのそれぞれのピストン及び固定シリ
ンダによる吐出容量を異ならせたり、また、ピストン及
び固定シリンダによる吐出容量を両ポンプP_L,P_Sで同じ
にする場合には、偏心量を異ならせたり、ピストンの吸
入サイドポート位置を異ならせる等の手法により行な
う。

また、３位置切換バルブ11は、アクチュエータとして
ステッピングモータ17を有し、前記ケーシング12に固定
されて設けられる。

次に、第３図に示す３位置切換バルブ11の具体例の構
成を説明する。

３位置切換バルブ11は、ステッピングモータ17が固定
されると共に、バルブ穴20が形成されたバルブケース21
と、前記バルブ穴20に固定され、大容量ポート22aと小
容量ポート22bとドレーンポート22cが形成された固定シ
リンダ22と、ステッピングモータ17の回転ネジ軸23に螺
合し、螺合位置関係でモータ軸方向に摺動可能で、１個
所にスプール穴24aが形成されたスプール24とによって
構成されている。尚、図中25はスプール24の回転止めピ
ンである。

次に、実施例の作用を説明する。

（イ）小容量モード時（Ｉモード時） 外部からのステッピングモータ17に対する作動指令に
より３位置切換弁21をＩ位置にした場合、第３図のスプ
ール24の上部位置に示すように、大容量ポート22aとス
プール穴24aとが連通し、大容量ポンプP_Lの吐出流路１
から分岐されたドレーン流路８とドレーン流路10とが連
通し、大容量ポンプP_Lからの吐出流量は全てリザーブタ
ンク７へ返送されることになる。

また、小容量ポート22bはスプール24により閉鎖され
ている為、小容量ポンプP_Sからの吐出流量は、吐出流路
２→逆止弁４を経過して可変容量吐出流路６に供給され
ることになる。

従って、３位置切換弁21をＩ位置にした場合には、小
容量ポンプP_Sのみによる吐出となり、第４図の小容量特
性Ｉが得られる。

尚、吐出流量特性において高回転側で吐出流量が横這
い特性になるのは、ラジアルピストンポンプの自吸性が
悪化し、吐出流量が頭打ちになるためである。

（ロ）大容量モード時（IIモード時） 外部からのステッピングモータ17に対する作動指令に
より３位置切換弁21をII位置にした場合、第３図におい
て、小容量ポート22bとスプール穴24aとが連通し、小容
量ポンプP_Sの吐出流路２から分岐されたドレーン流路９
とドレーン流路10とが連通し、小容量ポンプP_Sからの吐
出流量は全てリザーブタンク７へ返送されることにな
る。

また、大容量ポート22aはスプール24により閉鎖され
ている為、大容量ポンプP_Lからの吐出流量は、吐出流路
１→逆止弁３を経過して可変容量吐出流路６に供給され
ることになる。

従って、３位置切換弁21をII位置にした場合には、大
容量ポンプP_Lのみによる吐出となり、第４図の大容量特
性IIが得られる。

（ハ）合算容量モード時（IIIモード時） 外部からのステッピングモータ17に対する作動指令に
より３位置切換弁21をIII位置にした場合、第３図のス
プール24の下部位置に示すように、大容量ポート22aと
小容量ポート22bとのいずれもがスプール24により閉鎖
される。

従って、３位置切換弁21をIII位置にした場合には、
大容量ポンプP_Lと小容量ポンプP_Sとからの吐出流量は、
両吐出流路1,2→両逆止弁3,4を経過して可変容量吐出流
路６に供給されることになり、両ポンプによる吐出容量
を併せた合算容量による吐出となり、第４図の合算容量
特性IIIが得られる。

（ニ）モード切換時 例えば、３位置切換弁21をＩ位置からII位置に切換え
る場合であって、スプール24により大容量ポート22aを
先に閉じ、小容量ポート22bとスプール穴24aとの連通が
遅れた場合について述べる。

この場合、吐出流路１から分岐されるドレーン流路８
は逆止弁３の上流であるポンプ側に分岐点を設定してい
る為、大容量ポート22aの先閉じにより吐出流路１とド
レーン流路８との流体圧が所定圧を越えると、逆止弁３
を経過して可変吐出流路６に供給されることになる。

従って、逆止弁３の下流側での閉鎖で大容量ポンプP_L
の吐出流体が閉じ込められることによる流体圧の異常な
上昇は発生しない。

また、３位置切換弁21をＩ位置からII位置に切換える
場合であって、スプール24により大容量ポート22aが閉
じるのと、小容量ポート22bとスプール穴24aとの連通す
るのがオーバラップし、両ポンプP_L,P_Sからの吐出流体
が全てドレーンされるような状態となった場合について
述べる。

この場合、吐出流路1,2から分岐されるドレーン流路
8,9は逆止弁3,4の上流であるポンプ側に分岐点を設定し
ている為、逆止弁3,4の上流側の流路で流体圧が一時的
に低下し、この流体圧低下に伴なって逆止弁3,4の上流
側と下流側との差圧により逆止弁3,4が閉鎖する。

従って、可変吐出流路６の流体圧が異常に低下して、
この流体圧を使って作動するアクチュエータの作動精度
を悪化させるようなことはない。

以上説明してきたように、実施例の可変容量ラジアル
ピストンポンプＡにあっては、固定シリンダ型ラジアル
ピストンポンプP_RPを用いて段階的な可変容量を得るよ
うにしている為、外周のケーシングを動かし偏心カムリ
ングの偏心量を調節して可変容量を得るポンプに比べ、
コンパクト，低重量，低操作力という性能が同時に達成
され、高い自動車への適応性が得られる。

また、吐出流路1,2から分岐されるドレーン流路8,9を
逆止弁3,4の上流であるポンプ側に分岐点を設定すると
共に、ドレーン流路8,9の途中に３位置切換バルブ11を
設けて吐出量の切換制御を行なうようにしている為、吐
出量切換過渡期における流体圧の異常な上昇や低下もな
く、ポンプ寿命の低下や、吐出流体を用いて行なわれる
アクティブサスペンションの車高制御の制御精度低下を
防止できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、
具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく本発
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。

例えば、実施例では大容量ポンプと小容量ポンプとの
２組に分けた例を示したが、大容量ポンプと中容量ポン
プと小容量ポンプとの３組に分け、４種類以上の吐出量
が得られるようにしても良いし、また、具体的に容量を
異ならせる手法は、実願昭63−96614号の明細書及び図
面を参照のこと。

また、実施例では切換バルブとして第３図に示す３位
置切換バルブ21の例を示したが、その変形例である第５
図に示す３位置切換バルブ30であっても良いし、また、
第６図に示すように、２位置切換バルブ構造の第１ソレ
ノイドバルブ31と第２ソレノイドバルブ32との組合わせ
て用いたものであっても良い。

尚、３位置切換バルブ30は、第５図に示すように、ス
テッピングモータ17が固定されると共に、バルブ穴40が
形成されたバルブケース41と、前記バルブ穴40に固定さ
れ、大容量ポート42aと小容量ポート42bとドレーンポー
ト42cが形成された固定シリンダ42と、ステッピングモ
ータ17の回転ネジ軸43に螺合し、螺合位置関係でモータ
軸方向に摺動可能で、２個所にスプール溝44a,44bが形
成されたスプール44と、該スプール44を摺動案内する案
内ピン45と、スプール24の回転止めピン46とによって構
成されている。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の可変容量ラジアル
ピストンポンプにあっては、ラジアルピストンポンプの
１組のピストン及び固定シリンダによるピストンポンプ
を最小単位とし、吐出量が同等もしくは異なる複数Ｎ
（Ｎは２以上の自然数）個の組みに分け、その分けられ
た組み毎に複数の流体吐出流路を形成し、複数の流体吐
出流路のそれぞれに、ピストンポンプ側への逆流を防止
する逆止弁を設け、複数の流体吐出流路の逆止弁より上
流側のそれぞれに、リザーブタンクに向かう複数のドレ
ーン流路を分岐し、複数のドレーン流路の途中に、ドレ
ーン流路の開閉選択によりＭ（Ｍは２以上の自然数）段
階の吐出量を得る切換バルブを設けた為、自動車等に適
応するにあたって要求されるコンパクト，低重量，低操
作力という性能を同時に満足しながら、しかも、吐出量
切換過渡期における流体圧の異常な上昇や低下もなく多
段階の可変容量を得ることが出来るという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の可変容量ラジアルピストンポン
プの概略図、第２図は実施例の可変容量ラジアルピスト
ンポンプの外観図、第３図は実施例ポンプに適応される
３位置切換バルブを示す断面図、第４図は実施例ポンプ
による吐出流量特性図、第５図は３位置切換バルブの変
形例を示す断面図、第６図は切換バルブとしての２位置
切換構造のソレノイドバルブを２つ組合わせて構成した
例を示す図である。 Ａ……可変容量ラジアルピストンポンプ P_RP……（固定シリンダ型）ラジアルピストンポンプ P_L……大容量ポンプ P_S……小容量ポンプ 1,2……吐出流路 3,4……逆止弁 ５……アキュムレータ ６……可変容量吐出流路 ７……リザーブタンク 8,9,10……ドレーン流路 11……３位置切換バルブ（切換バルブ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ラジアルピストンポンプの１組のピストン
   及び固定シリンダによるピストンポンプを最小単位と
   し、吐出量が同等もしくは異なる複数Ｎ（Ｎは２以上の
   自然数）個の組みに分け、その分けられた組み毎に複数
   の流体吐出流路を形成し、 前記複数の流体吐出路のそれぞれに、ピストンポンプ側
   への逆流を防止する逆止弁を設け、 前記複数の吐出流体路の逆止弁より上流側のそれぞれ
   に、リザーブタンクへ向かう複数のドレーン流路を分岐
   し、 前記複数のドレーン流路の途中に、前記複数Ｎ個の組み
   の単独もしくは組み合わせにより異なる吐出量として設
   定し得る数を最大の段階数とし、２以上で最大段階数以
   下のＭ（Ｍは２以上の自然数）段階の吐出量を得るべ
   く、Ｍの数と一致するドレーン流路の開閉選択位置を持
   つ切換バルブを設けた事を特徴とする可変容量ラジアル
   ピストンポンプ。