JPH09273487A - 可変容量形ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可変容量形ポンプにおいて圧力流体利用機器
側での負荷作用時に負荷圧に応動した流量制御を行な
い、無負荷時にはポンプ駆動トルクを低減する。 【解決手段】 カムリング２７の内周部でポンプ室２８
内のポンプ吐出圧Ｐ１が作用するポンプ吐出側領域２８
Ｂを、カムリング２７の揺動支点３１による揺動方向の
左、右両側においてカムリング２７の外周部での第１の
流体圧室４１に対向する部分（θ１）が第２の流体圧室
４２に対向する部分（θ２）よりも広い範囲（θ１＞θ
２）に延在するように、ポンプ吐出側開口３４を設けて
いる。また、ポンプ室２を形成するカムリングの内周カ
ム面２７ａの中心Ｋを、ロータ２５の中心Ｏを基準とし
てポンプ吸込側領域２８Ａ寄りにずれた部位に位置付け
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はたとえば自動車のハ
ンドル操作力を軽減する動力舵取装置のような圧力流体
利用機器に用いる可変容量形のベーンポンプに関し、特
に圧力流体利用機器の作動に伴なう負荷作用時におい
て、その負荷圧に応動した流量制御を行なえる可変容量
形ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】動力舵取装置用ポンプとして一般には、
自動車用エンジンで直接回転駆動される容量形のベーン
ポンプが用いられている。このような容量形ポンプは、
エンジン回転数に対して吐出流量が増減するため、自動
車の停車中や低速走行時に操舵補助力を大きくし、高速
走行時に操舵補助力を小さくするという動力舵取装置に
要求される操舵補助力とは相反する特性をもっている。
したがって、容量形ポンプには、回転数が低い低速走行
時にも必要な操舵補助力が得られる程度の吐出流量を確
保できる大容量のものを用いる必要がある。しかも、回
転数が高い高速走行時のためには、吐出流量を一定量以
下に制御する流量制御弁が必須となる。このため、容量
形ポンプでは、構成部品点数が増え、構造や通路構成が
複雑で、全体の大型化やコスト高となることが避けられ
ない。

【０００３】このような容量形ポンプの不具合を解決す
るために、一回転当たりの吐出流量（ｃｃ／ｒｅｖ）を
回転数の増加に比例して減少させ得る可変容量形ベーン
ポンプが、たとえば特開昭５３−１３０５０５号公報、
特開昭５６−１４３３８３号公報、特開昭５８−９３９
７８号公報、実公昭６３−１４０７８号公報、さらに特
開平５−２７８６２２号公報、特開平７−２４３３８５
号公報等によって多数提案されている。これらの可変容
量形ポンプによれば、容量形のような流量制御弁が不要
で、また駆動馬力の無駄が防げるためエネルギ効率の面
でも優れ、またタンク側への戻り流量もないことから油
温が上昇というようなことがなく、しかもポンプ内部で
の漏れや容積効率が低下するという問題も防止できる。

【０００４】このような可変容量形のベーンポンプの一
例を、たとえば特開平７ー２４３３８５号公報における
ポンプ構造を示す図８を用いて簡単に説明すると、図中
１はポンプボディ、１ａはアダプタリング、２はこのボ
ディ１のアダプタリング１ａ内に形成される楕円形空間
部１ｂ内で揺動支点となる支軸部２ａを介して揺動変位
可能に設けられたカムリングで、図中白抜き矢印Ｆで示
す方向に押圧手段（コイルばね）により付勢力が与えら
れている。３はロータで、前記カムリング２内でポンプ
室４を一側に形成するように他側寄りに偏心して収容さ
れ外部駆動源によって回転駆動されることで放射方向に
進退自在に保持したベーン３ａを出入りさせる。なお、
図中３ｂはロータ３の駆動軸で、ロータ３は図中矢印で
示す方向に回転駆動される。

【０００５】５，６はボディ１のアダプタリング１ａの
楕円形空間部１ｂ内でカムリング２の外周部両側に形成
された高圧側、低圧側となる一対の流体圧室で、これら
の室５，６には、カムリング２を揺動変位させるための
制御圧としてポンプ吐出側通路１１に設けた可変オリフ
ィス１２の前後の流体圧を導く通路５ａ，６ａが、後述
するスプール式制御バルブ１０を介して開口している。
そして、これらの通路５ａ，６ａによりポンプ吐出側通
路１１の可変オリフィス１２の前後の流体圧を導入する
ことにより、カムリング２を所要の方向に揺動変位させ
てポンプ室４内の容積を変え、ポンプ吐出側での流量に
対応して吐出流量を制御する。すなわち、ポンプ回転数
の増加に伴い吐出側の流量を減少させるような吐出側の
流量制御を行なう。

【０００６】７は前記ポンプ室４のポンプ吸込側領域４
Ａに臨んで開口されるポンプ吸込側開口（吸込ポー
ト）、８はポンプ室４のポンプ吐出側領域４Ｂに臨んで
開口されるポンプ吐出側開口（吐出ポート）である。こ
れらの開口７，８はロータ３およびカムリング２からな
るポンプ構成要素を両側から挾み込んで保持するための
固定壁部であるプレッシャプレートおよびサイドプレー
ト（図示せず）のいずれかに形成されている。ここで、
カムリング２は図中Ｆで示すように流体圧室６側からコ
イルばねによって付勢力が与えられ、常時はポンプ室４
内の容積を最大に維持する。また、図中２ｂはカムリン
グ２の外周部に設けられ軸支部２ａと共に左、右両側に
流体圧室５，６を画成するためのシール材である。

【０００７】なお、７ａ，８ａは前記ポンプ吸込側開口
７、ポンプ吐出側開口８のポンプ回転方向の終端部に連
続して形成されたひげ状のノッチで、これらのノッチ７
ａ，８ａは、ロータ３の回転に伴って各ベーン３ａの先
端をカムリング２の内周部に摺接させてポンプ作用を行
わせる場合に、各開口７，８の端部に接近するベーン間
で挾まれた空間とこれに隣接するベーン間の空間との間
で流体圧を高圧側から低圧側へと徐々に逃がし、サージ
圧やこれによる脈動を低減できるように構成している。

【０００８】前記スプール式制御バルブ１０は、ポンプ
吐出側通路１１の途中に設けた可変メータリングオリフ
ィス１２の前後での差圧により作動し、ポンプ吐出側の
流量の大小に応じた流体圧を、前記カムリング２の外側
部で高圧側の流体圧室５に対し導入することにより、ポ
ンプ作動初期において充分な流量を確保できるように構
成している。特に、このような制御バルブ１０は、圧力
流体利用機器の作動による負荷作用時に、可変オリフィ
ス１２の前後での差圧が所定の値以上になったときに可
変オリフィス１２よりも上流側の流体圧を制御圧として
カムリング２外側の高圧側流体圧室５に導入することに
より、カムリング２の内、外での不平衡な流体圧によっ
てアンバランスな力が働き、たとえばポンプからの吐出
流量を小さくする方向への力が作用しても、この作用力
を打ち消してカムリング２の揺動を防止できるように構
成している。

【０００９】換言すると、このスプール式制御バルブ１
０は、上述した可変容量形ポンプの構造において、カム
リング２の揺動支点である支軸部２ａを中心とする左、
右両側でのポンプ室４内に開口しているポンプ吸込側開
口７、ポンプ吐出側開口８がアンバランスに配置されて
おり、特にポンプ吐出側開口８の配設位置に伴なう左、
右のアンバランスな力によって、カムリング２が支軸部
２ａを支点として揺動動作することがないような制御を
行なえる構成とされている。

【００１０】これを詳述すると、上述したようなベーン
ポンプでは、ロータ３、カムリング２等のポンプ構成要
素によるポンプカートリッジ（ポンプ作用部）におい
て、ポンプ室４における吸込側領域４Ａの終了点から吐
出側領域４Ｂの開始点までの領域、および吐出側領域４
Ｂの終了点から吸込側領域４Ａの開始点までの領域に相
当する中間領域（図８において開口７または８がない部
分）に位置するポンプチャンバ（ベーン３ａとその隣り
のベーン３ａとによって仕切られる室）は、ポンプ吐出
圧とポンプ吸込圧とに交互に変化する。これは、ロータ
３の回転方向において先行するベーン３ａが、回転方向
の先端側の開口８または７に到達すると、後続するベー
ン３ａとの間のポンプチャンバはその開口８または７で
のポンプ吐出側または吸込側のポート圧となり、また後
続するベーン３ａが、回転方向の後端側の開口７または
８にあるときには、後続する開口によるポート圧の状態
となるためである。

【００１１】したがって、このような可変容量形のベー
ンポンプにおいて、高圧側であるポンプ吐出圧となるポ
ンプチャンバが位置する部分は、図８において、支軸部
２ａを通る線分の左、右両側に角度θ１、θ２（θ１＜
θ２）で示した領域に相当する。このようなポンプ吐出
側領域部分は、上述した支軸部２ａを通る線分を中心と
する左、右がアンバランスとなる。特に、このようなア
ンバランスな力がカムリング２に作用すると、ポンプ吐
出圧が高くなる程、不具合となって現れる。

【００１２】たとえばポンプ吐出圧は、圧力流体利用機
器である動力舵取装置ＰＳが作動している操舵時のよう
な負荷作用時や、無負荷時であってもポンプ回転数が増
大した時に大きくなる。このような負荷作用時等では、
ポンプ吐出圧が増大すると、カムリング２の内側の内圧
と外側の流体圧室５，６との間での圧力差によって、カ
ムリング２がポンプ室４を縮小する方向、図中右側に揺
動動作することになる。そして、このようなカムリング
２の揺動が生じると、吐出流量を必要とする負荷作用時
にポンプ室４が縮小し、吐出圧力、吐出流量が減少する
傾向となる。

【００１３】前記スプール式制御バルブ１０は、このよ
うなカムリング２の負荷作用時に上述したアンバランス
な力によっても揺動変位を生じないように、カムリング
２の外側での高圧側の流体圧室５に導入する流体圧Ｐ３
を、ポンプ吐出側通路１１での可変オリフィス１２より
も上流側の圧力Ｐ１よりも小さくするために設けてい
る。なお、カムリングの外側で低圧側の流体圧室６に
は、オリフィス１２の下流側の圧力Ｐ２が導入されてい
る。このＰ２は、上述した圧力Ｐ１よりも小さく、圧力
Ｐ３よりは大きくなる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述した構成による可
変容量形のベーンポンプによれば、負荷作用時に生じる
カムリング２の無用な揺動変位を、流体圧制御で行なう
制御バルブ１０を設けているため、ポンプ全体の構造が
複雑となる。また、このような制御バルブ１０を用いる
と、ポンプ内部での流体の洩れ量も大きくなる。さら
に、このような従来の構造において、制御バルブ１０
は、無負荷時においてもポンプ回転数が増大する程、吐
出圧力が大きくなることから作動し、上述した負荷作用
時と同様の流量制御を行なう。したがって、無負荷時で
は余分な流量が多く、ポンプ駆動トルクも大きくなり、
たとえば動力舵取装置に適用したものでは、エンジンへ
の負荷を軽減する効果は少なく、燃費を従来に比べてそ
れ程良くすることはできない。

【００１５】特に、この種の可変容量形ポンプは、容量
形に比べて流量制御を行なうバルブを不要とすることが
利点の一つであり、上述したようなスプール式の制御バ
ルブ１０をカムリング２の外側の各流体圧室５，６への
供給流体圧の制御用として用いることはこれに反するこ
とになる。このため、上述したような負荷作用時におけ
るカムリングへのアンバランスな力による不具合を、別
の手法によって解決することが望まれている。

【００１６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、圧力流体利用機器の作動に伴なう負荷作用時に
はその負荷圧に応動した流量制御を行なえるとともに、
無負荷時にはポンプ駆動トルクを最小限にまで低減する
ことができ、しかもポンプ室の大きさを揺動変位により
変化させるカムリングの揺動変位を得るための左、右の
流体圧室への導入圧を制御するために従来用いていたス
プール式制御バルブを不要とした可変容量形ポンプを得
ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】このような要請に応える
ために本発明に係る可変容量形ポンプは、ベーンを有し
ポンプボディ内で回転自在なロータと、このロータの一
側寄りの外周部との間にポンプ室を形成するように嵌装
されポンプボディ内で揺動支点により揺動変位可能に配
置されるとともに常時はポンプ室容積が最大となるよう
に付勢されているカムリングと、ポンプ室から吐出され
る圧力流体の吐出側通路途中に設けられる可変メータリ
ングオリフィスと、カムリングの外周部でポンプボディ
との間にシール手段を介して分割形成され可変メータリ
ングオリフィスの前後の流体圧を導入することによりカ
ムリングを揺動変位させる第１および第２の流体圧室
と、ポンプ室におけるポンプ吸込側、ポンプ吐出側にそ
れぞれ開口するポンプ吸込側開口およびポンプ吐出側開
口を備えている。そして、カムリングの内周部でポンプ
室内のポンプ吐出圧が作用するポンプ吐出側領域を、カ
ムリングの揺動支点による揺動方向の左、右両側におい
てカムリングの外周部での第１の流体圧室に対向する部
分が第２の流体圧室に対向する部分よりも広い範囲に延
在するようにポンプ吐出側開口によって形成している。

【００１８】また、本発明に係る可変容量形ポンプは、
ポンプ室をロータとともに形成するカムリングの内周部
カム面の中心を、ロータの中心を基準としてポンプ吸込
側領域寄りにずれた位置に配置させている。

【００１９】本発明によれば、ポンプ室内でのポンプ吐
出側開口、さらにはこれに相対的な位置関係をもって位
置付けられるポンプ吸込側開口の配設位置を、従来に比
べてロータの回転方向にずらし、カムリングの揺動支点
による揺動方向の左、右両側でのポンプ吐出側領域の延
在する範囲を、第１の流体圧室に対向する部分が第２の
流体圧室に対向する部分よりも広くしている（θ１＞θ
２）ことから、圧力流体利用機器の作動に伴なう負荷作
用時に上昇するポンプ吐出圧によって従来問題であった
カムリングのアンバランスな力による揺動変位、たとえ
ばこのカムリングをポンプ室容積の減少する方向に揺動
させることを防止することができる。したがって、本発
明によれば、従来カムリングのアンバランスな力による
揺動変位を防止するために用いていた制御バルブを用い
ずに、ポンプ吐出側通路上での可変メータリングオリフ
ィスの前後の流体圧を、カムリングを揺動動作させるた
めの各流体圧室への導入圧として直接用いることができ
る。

【００２０】また、本発明によれば、圧力流体利用機器
が不作動状態にある無負荷時には、ポンプ吐出圧の上
昇、下降に応じて直接カムリングを揺動変位させている
ことから、ポンプ室容積の減少するタイミングが従来に
比べて早くなり、無負荷時におけるポンプ駆動トルクを
軽減することができる。特に、本発明によれば、この無
負荷時とは異なり、負荷作用時にはその負荷圧の大きさ
に応じて流量特性を得ることが可能であり、負荷圧感応
式の流量制御を行なえる可変容量形ポンプを提供でき
る。

【００２１】可変容量形ポンプは油圧を吐出するベーン
式のオイルポンプであって、たとえば自動車の動力舵取
装置における油圧源として用いるが、これには限らな
い。カムリングは、ポンプボディ内に設けた空間部内で
一部が揺動支点となる支軸部により揺動可能に支持さ
れ、この支軸部を通る線分の両側に設けた一対の流体圧
室内の流体圧とその低圧側に付設した付勢手段とによっ
て揺動動作する。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１ないし図７は本発明に係る可
変容量形ポンプの一つの実施の形態を示し、これらの図
において、この実施の形態では動力舵取装置の油圧発生
源となるベーンタイプのオイルポンプである場合を説明
する。

【００２３】全体を符号２０で示すベーンタイプの可変
容量形ポンプは、図５、図６および図７に示すように、
ポンプボディを構成するフロントボディ２１およびリア
ボディ２２を備えている。このフロントボディ１１は、
図５に示すように全体が略カップ状を呈し、その内部に
ポンプカートリッジとしてのポンプ構成要素２３を収納
配置する収納空間２４が形成されるとともに、この収納
空間２４の開口端を閉塞するようにリアボディ２２が組
合わせられ一体に組立てられる。なお、このフロントボ
ディ２１には、ポンプ構成要素２３の回転子であるロー
タ２５を外部から回転駆動するためのドライブシャフト
１６が貫通した状態で、軸受２６ａ，２６ｂ，２６ｃ
（２６ｃはリアボディ２２側、１６ｃは後述するプレッ
シャプレート２０側に配設される）により回転自在に支
持されている。また、２６ｄはオイルシールである。

【００２４】２７はベーン２５ａを有するロータ２５の
外周部に嵌装して配置される内側カム面２７ａを有し、
かつこの内側カム面２７ａとロータ２５との間にポンプ
室２８を形成するカムリングで、このカムリング２７
は、後述するように、ポンプ室２８の容積を可変するよ
うに収納空間２４内で空間内壁部分に嵌合状態で設けら
れたアダプタリング２９内で移動変位可能に配置されて
いる。なお、このアダプタリング２９は、ボディ２１の
収納空間２４内でカムリング２７を移動変位可能に保持
するためのものである。

【００２５】３０は上述したロータ２５、カムリング２
７およびアダプタリング２９によって構成されているポ
ンプカートリッジ（ポンプ構成要素２３）のフロントボ
ディ１１側に圧接して積層配置されるプレッシャプレー
トで、またポンプカートリッジの反対側面には前記リア
ボディ２２の端面がサイドプレートとして圧接され、フ
ロントボディ２１とリアボディ２２との一体的な組立て
によって所要の組立状態とされる。そして、これらの部
材によって、前記ポンプ構成要素２３が構成されてい
る。なお、プレッシャプレート３０と、これにカムリン
グ２７を介して積層されるサイドプレートとなるリアボ
ディ２２とは、カムリング２７の揺動変位用の軸支部お
よび位置決めピンとしても機能する後述するシールピン
３１や適宜の回り止め手段（図示せず）によって回転方
向で位置決めされた状態で一体的に組付け固定されてい
る。

【００２６】３３は前記フロントボディ１１の収納空間
１４内でその底部側に形成されるポンプ吐出側圧力室
で、この圧力室３３によってポンプ吐出側圧力がプレッ
シャプレート３０に作用する。３４はこのポンプ吐出側
圧力室３３にポンプ室２８からの圧油を導くようにプレ
ッシャプレート３０に穿設されているポンプ吐出側開口
である。

【００２７】３５は図５に示すようにフロントボディ１
１の一部に設けられたポンプ吸込ポートで、このポート
３５を介してタンクＴから流入する吸込側流体は、フロ
ントボディ２１内に形成されたポンプ吸込側通路３５
ａ、これに連続してリアボディ２２内に形成された通路
３５ｂ，３５ｃを通り、リアボディ２２の端面に開口す
るポンプ吸込側開口３６からポンプ室２８内に供給され
る。

【００２８】３８は上述したポンプ室２８からポンプ吐
出側通路３４、ポンプ吐出側圧力室３３、プレッシャプ
レート３０の異なる位置に穿設した流体通路孔３、後述
する第２の流体圧室４２、カムリング２７を付勢するば
ね５１を収納するプラグ５２によるばね室５２ａ、フロ
ントボディ２１に形成した切欠き溝５３、ボディ２１内
に形成した通路孔５４を介して給送されるポンプ吐出側
流体圧を図示しないパワーステアリング装置（図中ＰＳ
で示す）等の油圧機器に給送するための吐出ポートで、
この吐出ポート３８は、前記フロントボディ２１の側方
に向って開口している。

【００２９】ここで、上述したポンプ吐出側通路（３
４，３３，３９，５２ａ，５３，５４）において、第２
の流体圧室４２に開口する前記流体通路孔３９とカムリ
ング２７の側面部とによって開口面積を増減させ得る可
変メータリングオリフィス５０が形成されている。ここ
で、この可変メータリングオリフィス５０は、カムリン
グ２７の移動変位に伴って側壁部で通路孔３９の小径開
口端３９ａが開閉されることにより構成されている。な
お、このオリフィス５０を、その開閉量がポンプ吐出側
の流体圧の大きさに応じて制御される適宜の形状で形成
すると、カムリング２７の移動変位を所望の状態に制御
でき、流量特性の多様化が図れる。

【００３０】図６中４１，４２は前記アダプタリング２
９の内周部とカムリング２７の外周部との間に形成した
一対の流体圧室で、これらの流体圧室４１，４２は、カ
ムリング２７を揺動自在に支持するシールピン３１とそ
の軸対象位置に設けたシール材４３とによって左、右に
分割して形成されている。ここで、図中４４はポンプ吐
出側において、可変オリフィス５０よりも上流側のポン
プ吐出圧を、高圧側（図中左側）の流体圧室４１に供給
するための通路である。また、他方の低圧側流体圧室４
２内には、前述した可変オリフィス５０の構造から明ら
かなように、その下流側のポンプ吐出圧が導かれてい
る。

【００３１】図５中４５はポンプ吐出側通路の一部に臨
んで設けた流体圧検出スイッチ、図７中４６はポンプ吐
出側通路の一部（５３）に臨んで設けたリリーフ弁であ
る。また、上述したカムリング２７の外周部には、第１
の流体圧室４１をアダプタリング２９への接触時にも確
保できるような略半周程度の凹溝等を周方向に沿って形
成しておくとよい。なお、以上のようなベーンタイプの
可変容量形ポンプ２０において、上述した以外の構成は
従来から広く知られているもので、具体的な説明は省略
する。

【００３２】本発明は以上の構成による可変容量形ポン
プ２０において、カムリング２７の内周部でポンプ室２
８内のポンプ吐出圧Ｐ１が作用するポンプ吐出側領域２
８Ｂを、図１、図６、さらに図２に示すように、カムリ
ング２７の揺動支点であるシールピン３１による揺動方
向の左、右両側においてカムリング２７の外周部での高
圧側である第１の流体圧室４１に対向する部分（θ１）
が低圧側である第２の流体圧室４２に対向する部分（θ
２）よりも広い範囲に延在する状態でポンプ吐出側開口
３４を設けている。また、このポンプ吐出側開口３４と
所要の相対的な位置関係を保つ状態でポンプ室２８のポ
ンプ吸込側領域２８Ａにポンプ吸込側開口３６を設けて
いる。

【００３３】これを図２の模式図を用いて説明すると、
本発明によれば、ロータ２５とその外側に嵌装させて配
置したカムリング２７との間に形成されるポンプ室２８
において、ポンプ吐出側領域２８Ｂにおけるポンプ吐出
側開口３４とポンプ吸込側領域２８Ａにおけるポンプ吸
込側開口３６とを、従来のポンプ構造に比べてロータ２
５の中心Ｏの回りで反ロータ回転方向に向って所定角度
αだけ位置を周方向にずらして形成したものである。な
お、図２において、図中Ｋはカムリング２７の中心を示
す。

【００３４】また、本発明によれば、可変容量形ポンプ
２０でのポンプ室２８をロータ２５とともに形成するカ
ムリング２７の内周部カム面２７ａの中心Ｋを、ロータ
２５の中心Ｏを基準としてポンプ吸込側領域２８Ａ寄り
にずれた部位に位置付けている。

【００３５】すなわち、本発明では、上述したようにロ
ータ２５の回りで角度αだけ反ロータ回転方向にずらし
て形成した場合において、これらの各開口３６，３７の
位置に合わせてロータ２５の回転角に対するポンプ室２
８の内容積の値を変更している。換言すれば、このよう
にすることにより、カムリング２７の内周カム面２７ａ
の半径と各開口３６，３７との関係がロータ回転角に対
して同等になるように、カムリング２７の中心Ｋを、ロ
ータ２５の中心Ｏを中心として、前記開口３６，３７と
同じく角度αだけ回転変位させてずらしている。

【００３６】特に、本発明によれば、上述したようにポ
ンプ吐出側領域でのシールピン３１の両側での角度範囲
をθ１、θ２（θ１＞θ２）とした場合において、ポン
プ吸込側領域から吐出側領域に移行するポンプチャンバ
（一つのベーン２５ａとこれに連続するベーン２５ａと
の間の空間部）が負圧とならないように、カムリング２
７の相対的な位置をロータ２５に対しずらして形成して
いる。そして、このように構成することにより、ポンプ
の吸込、吐出を適切に行なえるようにし、またポンプ吐
出側での脈動の低減も図っている。

【００３７】ここで、上述したカムリング２７の中心Ｋ
のずらし方としては、次の手法が考えられる。すなわ
ち、揺動支点となるピン３１を、従来の場合よりカムリ
ング２７の中心寄りに変位させる手法が考えられる。こ
の場合、ピン３１の受側であるプレートの孔部をずらし
て形成するか、あるいはピン３１を保持する凹部の深さ
を変えることで達成できる。また、カムリング２７の外
周を変えずに、内側に形成する内周カム面２７ａの形成
位置をずらしてもよい。なお、このようなカム面２７ａ
のずらし量（変位量）は、無負荷時と最大負荷作用時と
の吐出流量の変化量、その他の流量特性条件によって決
まるので、一元的なものではない。

【００３８】そして、上述したように構成することによ
り、可変容量形ポンプ２０としての流体の所要の吸込、
吐出を適切にしかも確実に行なえるようにしている。な
お、図２において破線は、従来のポンプでの各部の位置
を示す。すなわち、上述した構成によれば、図１に示す
ように、可変容量形ポンプ２０において、特にポンプ吐
出側開口３４による吐出側領域２８Ｂの揺動支点である
シールピン３１を直交して通る線分の左、右両側での範
囲が、図１においてθ１、θ２に示すようになり、この
ときθ１＞θ２というように従来のポンプとは反対の関
係にある。

【００３９】したがって、このような構成では、上述し
たカムリング２７の外側に形成される一対の流体圧室４
１，４２に、ポンプ吐出側通路の一部に設けた可変メー
タリングオリフィス４０の前後の流体圧を制御圧として
直接導入しても、従来のように負荷作用時において吐出
流量が減少するという問題はなくなり、制御バルブが不
要となり、ポンプ装置全体としてのコストを低減すると
ともに、このポンプ内での流体の洩れ量を少なくするこ
とができる。

【００４０】また、このような構成では、無負荷時にお
けるポンプの駆動トルクを軽減し、たとえば自動車の燃
費を低減するとともに、負荷作用時にカムリング２７の
偏心量が大きくなるように、ポンプ室２８に開口する吸
込側開口３６と吐出側開口３４とを配置できるため、流
体圧力利用機器である動力舵取装置ＰＳの作動に伴なう
負荷圧の上昇に感応した所要の流量制御を行なうことが
できる。特に、このような構成によれば、従来負荷作用
時に上昇するポンプ吐出圧によって問題となっていたカ
ムリング２７に作用するアンバランスな力による揺動変
位、たとえばこのカムリング２７をポンプ室容積の減少
する方向に揺動させることを防止することができる。

【００４１】したがって、本発明によれば、従来この種
のカムリングのアンバランスな力による揺動変位を防止
するために用いていた制御バルブを用いずに、ポンプ吐
出側通路上での可変メータリングオリフィス５０の前後
の流体圧を、カムリング２７を揺動動作させるための各
流体圧室４１，４２への導入圧として直接用いることが
できる。

【００４２】また、このような本発明によれば、動力舵
取装置ＰＳが不作動状態にある無負荷時には、ポンプ吐
出圧の上昇、下降に応じて直接カムリング２７を揺動変
位させることから、ポンプ室容積の減少するタイミング
が従来に比べて早くなり、無負荷時におけるポンプ駆動
トルクを軽減できる。そして、動力舵取装置ＰＳである
場合、エンジンの燃費を低減するとともに、油温の上昇
を特に低回転域において抑えることができる。勿論、負
荷作用時にはその負荷圧の大きさに応じて流量特性を得
ることが可能で、負荷圧感応式の流量制御を所要の状態
で行なえる。

【００４３】図３（ａ），（ｂ）は上述した本発明によ
る可変容量形ポンプ２０のロータ回転角θに対するポン
プ室容積Ｖ、カム面半径ｒの関係を示す特性図であっ
て、吸込ポートはポンプ吸込側開口３６、吐出ポートは
ポンプ吐出側開口３４に相当する。たとえば図１におい
て、ポンプ室容積Ｖは、着目したロータ回転角θの位置
のベーン２５ａに先行するベーン２５ａとの間のポンプ
チャンバの容積をいう。また、カム面半径ｒはそのとき
のポンプチャンバの中心からの半径をいう。

【００４４】ここで、ポンプ吸込側開口３６（吸込ポー
ト）は、ポンプ室容積が最大となるタイミングまたはそ
れよりも若干遅れて閉じるように設計する必要がある。
また、ポンプ吐出側開口３４（吐出ポート）は吸込ポー
トを閉じるのと同時またはこれにより若干の閉じ込み区
間を設けて開口するように設計する必要がある。なお、
図３（ａ）では吸込ポートと吐出ポートとがほぼ連通し
た状態で図示されているが、これはポンプ室（ポンプチ
ャンバ）が二枚のベーン２５ａ，２５ａで区画されるた
めであって、現実的に連続しているわけではない。

【００４５】そして、これらの図３（ａ），（ｂ）から
明らかなように、ポンプ吸込側開口３６、吐出側開口３
４をずらして形成するとともに、カム面２７ａをずらす
必要があることが、ポンプ特性上から明らかである。

【００４６】図４（ａ）は本発明に係る可変容量形ポン
プの場合の無負荷時、負荷作用時の特性を示すものであ
り、特に無負荷時においてポンプの吐出流量を低く抑え
ることができ、同図（ｂ）に示す従来例のように無負荷
時の場合も、負荷作用時と同じ特性で作動される場合に
比べて、ポンプの駆動トルクを軽減できることは明らか
である。

【００４７】なお、本発明は上述した実施の形態構造に
限定されず、各部の形状、構造等を、適宜変形、変更す
ることは自由であり、種々の変形例が考えられる。たと
えば上述した実施の形態でのポンプ吐出側圧力室３３や
この室からの吐出ポート３８への通路構造、その途中で
の可変メータリングオリフィス５０、ポンプ吸込側通路
からポンプ室２８への流体通路等については、適宜の変
形例が考えられる。

【００４８】また、上述した実施の形態では、カムリン
グ２７を揺動変位可能に保持する環状隙間空間を、アダ
プタリング２９との間に形成した場合を示したが、本発
明はこれに限定されず、ポンプボディ２１内にカムリン
グ２７を揺動変位可能に保持させるように構成してもよ
い。さらに、上述した構成によるベーンタイプの可変容
量形ポンプ２０としては、上述した実施の形態構造に限
定されないことは勿論、上述した実施の形態で説明した
パワーステアリング装置以外にも、各種の機器、装置に
適用してもよい。

【００４９】

【実施例】可変容量形ポンプ２０は、油圧を吐出するベ
ーン式のオイルポンプであって、たとえば自動車に操舵
力軽減用として搭載した動力舵取装置ＰＳにおける油圧
発生源として用いられ、自動車のエンジンによって回転
駆動される。そして、自動車の操舵に伴なう負荷作用時
に必要な吐出流量を動力舵取装置ＰＳのパワーシリンダ
に給送する。カムリング２７は、ポンプボディ２１内に
アダプタリング２９を介して設けた楕円形空間部内で一
部が揺動支点となるシールピン３１により揺動変位可能
に支持され、このシールピン３１を通る線分の左、右両
側に設けた一対の流体圧室４１，４２内の流体圧とその
低圧側に付設した付勢手段であるコイルばね５１の付勢
力との作用力の関係によって揺動動作する。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る可変容
量形ポンプによれば、カムリングの内周部でポンプ室内
のポンプ吐出圧が作用するポンプ吐出側領域を、カムリ
ングの揺動支点による揺動方向の左、右両側においてカ
ムリングの外周部での第１の流体圧室に対向する部分
（θ１）が第２の流体圧室に対向する部分（θ２）より
も広い範囲に延在するようにポンプ吐出側開口によって
形成し、さらにこれと所要の相対的な位置関係を保つ状
態でポンプ室のポンプ吸込側領域にポンプ吸込側開口を
設け、またポンプ吸込側領域を形成するポンプ吸込側開
口を、ポンプ室内でポンプ吐出側領域におけるポンプ吐
出側開口との相対的な位置関係を保つ位置に設け、さら
にポンプ室をロータとともに形成するカムリングの内周
部カム面の中心を、ロータの中心を基準としてポンプ吸
込側領域寄りにずれた部位に位置付けているので、簡単
な構成であるにもかかわらず、以下に述べる優れた効果
を奏する。

【００５１】本発明によれば、圧力流体利用機器の作動
に伴なう負荷作用時にはその負荷圧に応動した流量制御
を行なえるとともに、無負荷時にはポンプ駆動トルクを
最小限にまで低減することができ、しかもポンプ室の大
きさを揺動変位により変化させるカムリングの揺動変位
を得るための左、右の流体圧室への導入圧を制御するた
めに従来用いていたスプール式制御バルブを不要とする
ことができる。

【００５２】すなわち、本発明によれば、ポンプ吐出側
開口の配設位置を、従来に比べてロータの反回転方向に
ずらし、カムリングの揺動支点による揺動方向の左、右
両側でのポンプ吐出側領域の延在する範囲を、第１の流
体圧室に対向する部分が第２の流体圧室に対向する部分
よりも広くしている（θ１＞θ２）ことから、圧力流体
利用機器の作動に伴なう負荷作用時に上昇するポンプ吐
出圧によって従来問題であったカムリングのアンバラン
スな力による揺動変位、たとえばこのカムリングをポン
プ室容積の減少する方向に揺動させることを防止するこ
とができる。したがって、本発明によれば、従来カムリ
ングのアンバランスな力による揺動変位を防止するため
に用いていた制御バルブを用いずに、ポンプ吐出側通路
上での可変メータリングオリフィスの前後の流体圧を、
カムリングを揺動動作させるための各流体圧室への導入
圧として直接用いることができる。

【００５３】また、本発明によれば、圧力流体利用機器
が不作動状態にある無負荷時には、ポンプ吐出圧の上
昇、下降に応じて直接カムリングを揺動変位させている
ことから、ポンプ室容積の減少するタイミングが従来に
比べて早くなり、無負荷時におけるポンプ駆動トルクを
軽減することができる。特に、本発明によれば、この無
負荷時とは異なり、負荷作用時にはその負荷圧の大きさ
に応じて流量特性を得ることが可能であり、負荷圧感応
式の流量制御を行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る可変容量形ポンプの一つの実施
の形態を示し、要部構成の断面図である。

【図２】 本発明の要部構成を説明するための説明図で
ある。

【図３】 （ａ），（ｂ）はロータ回転角に対してのポ
ンプ室容積、カム面半径の関係を示す特性図である。

【図４】 （ａ）は本発明によるポンプの流量特性を示
す図、（ｂ）は従来のポンプにおける流量特性を示す図
である。

【図５】 本発明に係る可変容量形ポンプの一つの実施
の形態を示し、ポンプの要部構造を示す横断面図であ
る。

【図６】 図５におけるVI−VI線断面図である。

【図７】 図６におけるVII−VII線で断面した右側半分
を示す図である。

【図８】 従来の可変容量形ポンプの要部構造を説明す
るための説明図である。

【符号の説明】

２０…ベーンタイプの可変容量形ポンプ、２１…フロン
トボディ（ポンプボディ）、２２…リアボディ、２３…
ポンプ構成要素、２４…収納空間、２５…ロータ、２５
ａ…ベーン、２６…ドライブシャフト（回転軸）、２７
…カムリング、２７ａ…カム面、２８…ポンプ室、２８
Ａ…ポンプ吸込側領域、２８Ｂ…ポンプ吐出側領域、２
９…アダプタリング、３０…プレッシャプレート、３１
…シールピン（カムリング揺動支点）、３３…ポンプ吐
出側圧力室、３４…ポンプ吐出側開口となる通路、３５
…吸込ポート、３５ａ，３５ｂ…ポンプ吸込側通路、３
６…ポンプ吸込側開口、３８…ポンプ吐出ポート、３９
…可変メータリングオリフィスを構成する孔部、４１…
第１の流体圧室、４２…第２の流体圧室、４３…シール
部材、４４…通路、５０…可変メータリングオリフィ
ス、５１…コイルばね（付勢手段）。

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【手続補正書】

【提出日】平成９年３月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】このような容量形ポンプの不具合を解決す
るために、一回転当たりの吐出流量（ｃｃ／ｒｅｖ）を
回転数の増加に比例して減少させ得る可変容量形ベーン
ポンプが、たとえば特開昭５３−１３０５０５号公報、
特開昭５６−１４３３８３号公報、特開昭５８−９３９
７８号公報、実公昭６３−１４０７８号公報、さらに特
開平７−２４３３８５号公報等によって多数提案されて
いる。これらの可変容量形ポンプによれば、容量形のよ
うな流量制御弁が不要で、また駆動馬力の無駄が防げる
ためエネルギ効率の面でも優れ、またタンク側への戻り
流量もないことから油温が上昇というようなことがな
く、しかもポンプ内部での漏れや容積効率が低下すると
いう問題も防止できる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベーンを有しポンプボディ内で回転自在
   なロータと、このロータの一側寄りの外周部との間にポ
   ンプ室を形成するように嵌装されかつ前記ポンプボディ
   内で揺動支点により揺動変位可能に配置されるとともに
   常時はポンプ室容積が最大となるような付勢力が与えら
   れているカムリングと、前記ポンプ室から吐出される圧
   力流体の吐出側通路途中に設けられる可変メータリング
   オリフィスと、前記カムリングの外周部でポンプボディ
   との間にシール手段を介して分割形成され前記可変メー
   タリングオリフィスの前後の流体圧を導入することによ
   り前記カムリングを揺動変位させる第１および第２の流
   体圧室と、前記ポンプ室におけるポンプ吸込側、ポンプ
   吐出側にそれぞれ開口するポンプ吸込側開口およびポン
   プ吐出側開口とを備え、 前記カムリングの内周部でポンプ室内のポンプ吐出圧が
   作用するポンプ吐出側領域を、前記カムリングの揺動支
   点による揺動方向の左、右両側において前記カムリング
   の外周部での第１の流体圧室に対向する部分が前記第２
   の流体圧室に対向する部分よりも広い範囲に延在するよ
   うに前記ポンプ吐出側開口によって形成したことを特徴
   とする可変容量形ポンプ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の可変容量形ポンプにおい
   て、 ポンプ室をロータとともに形成するカムリングの内周部
   カム面の中心を、前記ロータの中心を基準としてポンプ
   吸込側領域寄りにずれた位置に配置させたことを特徴と
   する可変容量形ポンプ。