JPH0988844A - 可変容量オイルポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吐出圧の増加による作動油の吐出量の減少を
抑え、吐出圧の変化に関わらず常に一定の作動油を吐出
する可変容量オイルポンプを提供すること。 【解決手段】 吐出ポート１９３からの吐出圧の増加に
応じてカムリング１８の偏心量を増加させる偏心量増加
手段を設けたこと。偏心量増加の１手段として、カムリ
ング１８の支点中心Ｃを、カムリング１８の中心Ｂと吐
出ポート１９３の吐出中心Ａとを結ぶ直線よりも、カム
リング１８の偏心方向側（図２において直線ＡＢよりも
左側）と逆方向側（図２において直線ＡＢよりも右側）
に位置させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車輌に備えられる
油圧機器（パワーステアリング、油圧モータ等）に作動
油を圧送する車輌油圧駆動システム用ポンプに関するも
のであり、特に、圧送する作動油の量を可変に制御可能
な可変容量オイルポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】車輌には、通常油圧により作動する機器
（パワーステアリング、油圧モータ等）が多数備えられ
ている。これらの油圧作動機器に作動油を送るためのオ
イルポンプも当然必要である。またラジエータを空冷す
るファンを駆動する油圧モータは、ラジエータ内を流れ
る冷却水温に応じて回転数を制御しなければならず、そ
のためこの油圧モータに供給する作動油の量も可変制御
可能でなければならない。これらの要求を満たす従来の
可変容量オイルポンプについて、図４に示す。

【０００３】可変容量オイルポンプ５０は、ボディー５
１と、ボディー５１内に配設され図示せぬクランクシャ
フトの回転駆動を図示せぬベルトにより伝達されたロー
タ５２と、ロータ５２との間で作動空間５３を形成する
ようロータ５２の周りに配設されると共にボディー５１
に固定されたピン５４を支点として揺動可能で且つロー
タ５２に対して偏心可能なカムリング５５と、作動油を
作動空間内に吸い込むための吸込ポート５６と、作動油
を外部に吐出するための吐出ポート５７と、カムリング
５５を揺動させるカムリング揺動装置５８とを備えてい
る。

【０００４】カムリング揺動装置５８は、ボディー５１
と一体的に形成されたシリンダ５８１と、シリンダ５８
１内に摺動自在に配設されカムリング５５の偏心量を小
さくする方向（図示右方向）にカムリング５５に形成さ
れた作用点となる突起部５５１を付勢するコントロール
ピストン５８２と、カムリング５５の偏心量を大きくす
る方向（図示左方向）にカムリング５５の突起部５５１
を付勢するリターンスプリング５８３とを備えている。

【０００５】コントロールピストン５８２の左端は、油
圧を受けるための受圧面５８２ａとなっており、その油
圧によるコントロールピストン５８２の付勢力がリター
ンスプリング５８３の付勢力よりも大きくなると、カム
リング５５が図示右方向に揺動してカムリング５５の偏
心量が小さくなる。

【０００６】作動空間５３は、作動油を吸い込む部分で
ある吸込部５３１、吸い込まれた作動油を運搬し、圧力
を高める予圧縮を行う締切部５３２、運搬された作動油
を吐出する吐出部５３３、吐出部５３３と吸込部５３１
とを連結する閉込部５３４の４つの部分からなる。

【０００７】ロータ５２には、その円周方向に複数のベ
ーン５９が連結している。ベーン５９は、ロータ５２の
半径方向に伸縮可能であり、またベーン５９とロータ５
２との連結部には吐出部５３３における作動油圧（吐出
圧）が付加されているために、ロータ５２の回転時には
ロータ５２の中心から外側に向かう方向に吐出圧及び回
転による遠心力で付勢されている。従って、ベーン５９
の先端は常にカムリング５５の内周に接する状態とな
り、図４のようにカムリング５５がロータ５２に対して
偏心している場合には締切部５３２側のベーンは長く、
閉込部５３４側のベーンは短くなる。

【０００８】このような構成のオイルポンプにおいて、
ロータ５２が回転し、吸込ポート５７からオイルが吸い
込まれた場合、吸込部５３１側にある隣接したベーン間
の空間は作動油で満たされる。この空間内の作動油はロ
ータ５２の回転により締切部５３２を経て予圧縮され、
吐出部５３３側に運搬され、吐出ポート５６から圧送さ
れる。このようにして、オイルを運搬する仕事をする。

【０００９】また、コントロールピストン５８２が図示
右側へと移動すると、カムリング５５の偏心量が減少す
る。すると、吐出ポート５７のロータ５２に面した開口
面積が減少する。そのためオイルの吐出量が減少し、オ
イルの運搬量も減少する。このようにして、オイルの運
搬量を可変にすることが可能になる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の可変容量オ
イルポンプを使用した場合、ポンプに掛かる油圧が急激
に増加すると、ベーンとボディーとの隙間、ベーンとカ
ムリングとの隙間、カムリングとロータとの隙間から作
動油が洩れる。このため、吐出ポートから送り出される
作動油の油量が低下する。この現象は、特に、オイルポ
ンプをパワーステアリングと油圧ファンに作動油を供給
するものに使用した場合において、パワーステアリング
を操舵した時に顕著に現れる。即ち、パワーステアリン
グを操舵する際、一時的に作動油の流路が遮断される状
態がある。この状態となったときには、オイルポンプに
かかる油圧は急激に上昇する。そのため油量低下（ポン
プ効率低下）を招き、油圧ファンの回転数が低下する。

【００１１】故に、本発明は、油圧が急激に上昇して
も、作動油の供給量を一定に保つことが可能な可変容量
オイルポンプを提供することを、技術的課題とするもの
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、本発明の請求項１において講じた技術的手段
（以下、第１の技術的手段と称する。）は、ボディー
と、前記ボディー内に配設され回転自在に支持されたロ
ータと、前記ロータの周りに配設され前記ロータに対し
て偏心可能なカムリングと、前記ボディーに形成され作
動油を前記カムリングと前記ロータとで囲まれた作動空
間内に吸い込む吸込ポートと、前記ボディーに形成され
前記作動空間内の作動油を外部に吐出する吐出ポート
と、前記ロータの半径方向に配され一端が前記ロータに
連結され他端が常に前記カムリングの内周と接触してい
る複数のベーンとからなり、前記吸込ポートから吸い込
まれ隣接する前記ベーン間の空間に充満される作動油を
前記ロータの回転により運搬して前記吐出ポートに送り
込み作動油を吐出するものであり、前記ロータに対する
前記カムリングの偏心量が大きくなるにつれて前記吸込
ポート及び前記吐出ポートの前記作動空間に面する開口
面積が増加して作動油の吐出量が増加する可変容量オイ
ルポンプにおいて、前記可変容量オイルポンプは、前記
吐出ポートからの吐出圧の増加に応じて前記カムリング
の偏心量を増加させる偏心量増加手段を備えることを特
徴とする、可変容量オイルポンプとしたことである。

【００１３】吐出ポートからの吐出圧が増加すると、オ
イルポンプ内でオイル洩れが発生するために、吐出ポー
トからの作動油の吐出量が減少する。このとき吐出圧の
増加に応じてカムリングの偏心量を増加させる偏心量増
加手段を設けることにより、カムリングを偏心させ、吐
出量の増加を図る。このため、減少した吐出量を補う分
の作動油を供給することができ、吐出圧が増加しても常
に一定の作動油を吐出することが可能となる。

【００１４】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項２において講じた技術的手段（以下、第２の技
術的手段と称する。）は、前記偏心量増加手段は、前記
カムリングの支点中心を前記カムリングの中心点と前記
吐出ポートの中心点とを結ぶ直線よりも前記カムリング
の偏心方向側と逆方向側に位置させたものであることを
特徴とする、請求項１に記載の可変容量オイルポンプと
したことである。

【００１５】カムリングの支点中心が、カムリングの中
心と吐出ポートの中心とを結ぶ直線よりも、カムリング
の偏心方向側と逆方向側に位置している場合、吐出圧が
カムリングに作用する力は、カムリングの支点中心に向
かう方向成分と、カムリングの偏心方向側に向かう方向
成分とに分解される。このため吐出圧が増大すると、カ
ムリングの偏心方向側に向かう作用力の方向成分も増大
し、カムリングの偏心量が増加して吐出量も増加する。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面に基
づいて説明する。

【００１７】図１は、本発明における可変容量オイルポ
ンプを使用した車輌の油圧駆動システムの概略図であ
る。

【００１８】図１に示す車輌用油圧駆動システム１０に
おいて、可変容量オイルポンプ１１は、リザーバタンク
１２から吸込通路１３を介して作動油を吸い込み、その
作動油を圧縮して吐出通路１４に吐出するものである。
この可変容量オイルポンプ１１のボディー１５内には、
図示せぬクランクシャフトの回転駆動を図示せぬベルト
により伝達されたロータ１７が配設されており、ロータ
１７はこの伝達された回転駆動力によりボディ１５内に
おいて回転可能となる。また、ロータ１７の周りにはカ
ムリング１８が配設され、ロータ１７との間で作動空間
１９を形成している。カムリング１８は、ポンプボディ
ー１５に固定されたピン２０を支点として揺動自在にな
っており、ロータ１７に対して偏心可能になっている。
つまり、カムリング１８がピン２０を支点として揺動す
ることによりカムリング１８のロータ１７に対する偏心
量が変化するようになっている。

【００１９】作動空間１９は、作動油を吸い込む部分で
ある吸込部１９１、吸い込まれた作動油を運搬し、予圧
縮する締切部１９２、運搬された作動油を吐出する吐出
部１９３、吐出部１９３と吸入部１９１とを連結する閉
込部１９４の４つの部分からなる。

【００２０】カムリング１８の図示下部には、作用点と
なる突起部１８ａが形成され、突起部１８ａはリターン
スプリング２１によりカムリング１８の偏心量を大きく
する方向に付勢されている。つまり、リターンスプリン
グ２１によりカムリング１８の偏心量は所定値に維持さ
れている。一方、カムリング１８の突起部１８ａは、リ
ターンスプリング２１に対向して配設されたコントロー
ルピストン２２によりリターンスプリング２１の付勢方
向と反対方向（図示右方向）に付勢されている。従っ
て、コントロールピストン２２の付勢力がリターンスプ
リング２１の付勢力よりも大きくなると、カムリング１
８が図示右方向に揺動してカムリング１８の偏心量が小
さくなる。尚、コントロールピストン２２の付勢力は、
後述する吐出量制御手段２３からの制御油圧に応じて変
化するようになっている。

【００２１】ボディー１５には、ロータ１７の円周方向
に沿って延在するように吸込ポート２４及び吐出ポート
２５が形成され、吸込ポート２４は吸込通路１３に連通
し、吐出ポート２５は吐出通路１４に連通している。

【００２２】前述の吐出量制御手段２３は、コントロー
ルピストン２２に供給する油圧を制御することでカムリ
ング１８の偏心量を変化させて可変容量オイルポンプ１
１の吐出量を制御するものである。この吐出量制御手段
２３は、サブオイルポンプ２６と、比例制御弁２７とエ
レクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ）２８と
を備えている。

【００２３】サブオイルポンプ２６は、可変容量オイル
ポンプ１１と同軸上に配設され、例えば、トロコイドポ
ンプ等の定容量オイルポンプが使用される。このサブオ
イルポンプ２６は、リザーバタンク１２からサブオイル
ポンプ用吸込通路２９を介して作動油を吸い込み、一定
容量の作動油を可変容量オイルポンプ１１のコントロー
ルピストン２２に接続されたサブオイルポンプ用吐出通
路３０に向かって吐出するものである。比例制御弁２７
は、サブオイルポンプ用吐出通路３０の途中とサブオイ
ルポンプ用吸込通路２９の途中とに接続されたバイパス
通路３１の途中に配設され、コントロールピストン２２
へ供給する油圧を制御している。即ち、比例制御弁２７
の開度が大きくなるに伴いコントロールピストン２２へ
供給する油圧が小さくなるようになっている。ＥＣＵ２
８にはエンジン冷却水の温度、エンジン回転数等のセン
サ信号が入力され、ＥＣＵ２８にはこれらのセンサ信号
に応じて比例制御弁２７の開度を制御している。

【００２４】可変容量オイルポンプ１１の吐出通路１４
の途中には、分流弁（弁手段）３２が配設されている。
この分流弁３２は吐出通路１４を第１通路３３と第２通
路３４とに分岐させ、第１通路３３に一定量の作動油
（停止時の操舵又は走行時の操舵に必要な量の作動油）
を分流し、可変容量オイルポンプ１１から吐出される作
動油と第１通路３３に供給される一定量の作動油との流
量差に相当する余剰の作動油を第２通路３４に分流する
ものである。第１通路３３には、ハンドル３５に連動す
るパワーステアリング（操舵機構）３６が接続され、こ
のパワーステアリング３６の下流側は通路３７を介して
リザーブタンク１２に接続されている。第１通路３３の
途中にはリリーフ通路４２が連結される。リリーフ通路
４２はその途中にリリーフバルブ４１が配設され、その
下流側において通路３７と合流する。第２通路３４に
は、油圧モータ３８が接続され、この油圧モータ３８の
下流側には通路４０を介してリザーバタンク１２に接続
されている。油圧モータ３８には、エンジンのラジエー
タ（図示せず）内の冷却水を冷却するための冷却ファン
３９が回転自在に連結されている。

【００２５】以上のように構成された車輌用油圧駆動シ
ステム１０の作動について説明する。

【００２６】エンジンの始動後常時、可変容量オイルポ
ンプ１１から吐出された作動油が分流弁３２により分流
して一定量の作動油が第１通路３３を介してパワーステ
アリング３６に供給されている。

【００２７】エンジン冷却水の温度が低い場合、それを
センサが検知してその信号に基づいてＥＣＵ２８により
比例制御弁２７の開度が小さく又は閉状態となり、コン
トロールピストン２２に大きな油圧が供給され、カムリ
ング１８のロータ１７に対する偏心量が小さくなり、そ
の結果、可変容量オイルポンプ１１の吐出量が少なくな
る。従って、少量の作動油は、吐出通路１４を介して分
流弁３２に供給され、可変容量オイルポンプ１１の吐出
量と第１通路３３に常時供給される作動油量との流量差
に相当する余剰作動油量が少なくなり、その余剰作動油
が分流弁３２により第２通路３４を介して油圧モータ３
８に供給され、油圧モータ３８が低速回転する。その結
果、冷却ファン３９が低速回転する。

【００２８】エンジン冷却水の温度が高い場合、それを
センサが検知してその信号に基づいてＥＣＵ２８により
比例制御弁２７の開度が大きくなり、コントロールピス
トン２２に殆ど油圧が加えられなくなる。その結果、リ
ターンスプリング２１によりカムリング１８が図示左方
向に揺動してカムリング１８の偏心量が大きくなり、可
変容量オイルポンプ１１の吐出量が多くなる。従って、
多量の作動油が吐出通路１４を介して分流弁３２に供給
され、可変容量オイルポンプ１１の吐出量と第１通路３
３に常時供給される作動油量との流量差に相当する余剰
作動油量が多くなり、その余剰作動油が分流弁３２によ
り第２通路３４を介して油圧モータ３８に供給され、油
圧モータ３８が高速回転する。その結果、冷却ファン３
９が高速回転する。

【００２９】図２は、本発明におけるカムリング１８、
吐出ポート１９３、ロータ１７の位置関係を示した図で
ある。図２において、カムリング１８の支点となるピン
２０の中心Ｃは、吐出ポート１９３の中心Ａとカムリン
グ１８の中心Ｂとを結ぶ直線よりも、図示右側に位置し
ている。この場合において、カムリング１８は、図示左
側に偏心するために、直線ＡＢの図示左側を偏心方向側
と定義すると、ピン２０の中心Ｃは、偏心方向側と逆方
向側に位置していることになる。ここで、吐出ポート１
９３より生じる吐出圧がカムリング１８に及ぼす作用力
について考える。この作用力の方向は、カムリング１８
の中心Ｂと吐出ポート１９３の中心Ａとを結ぶ直線方
向、即ち図示ベクトルＰであらわされる方向に作用す
る。従来のベーンポンプにおいては、カムリング１８の
支点となるピンは図示点線であらわされる位置にあり、
その中心は図示Ｃ’の位置にある。点Ｃ’はベクトルＰ
上に位置するため、カムリング１８はベクトルＰの大き
さをもってピンに押し付けられるのみである。ところ
が、本発明において、ピン２０の中心Ｃは、ベクトルＰ
よりもカムリングの偏心方向側と逆方向側に位置してい
る。このため作用力であるベクトルＰは、直角２方向成
分に分解される。即ちベクトルＰは、カムリング１８の
中心Ｂからピン２０の中心Ｃに向かう方向成分であるベ
クトルＰ１と、ベクトルＰ１と直角方向であり、かつ点
Ｂよりも偏心方向側である方向成分をもつベクトルＰ２
に分解される。従って、この分力Ｐ２が、カムリングの
偏心作用に寄与する。

【００３０】以下、各種運転状況に従って、本発明のベ
ーンポンプの動作について、説明する。

【００３１】まず、エンジン始動時であるが、このとき
はエンジンは放熱負荷が少ない（水温が低い）ので、油
圧ファンはＯＦＦである。従って、作動油はパワーステ
アリングのみに供給すればよく、カムリング１８の偏心
量はわずかでよい（パワーステアリングへ供給する油量
分だけの偏心量でよい。）。

【００３２】このとき、パワーステアリングを操舵する
ことにより、吐出圧Ｐが上昇すると、オイルポンプ内で
洩れが発生し、通常のオイルポンプでは、図３のグラフ
中、点線Ａで示す如く油量が低下する。しかしながら、
本発明におけるオイルポンプでは、吐出圧Ｐの上昇と共
に、カムリング１８の偏心に寄与する分力Ｐ２も上昇す
るために、この分力Ｐ２によってカムリング１８の偏心
量も増加する。すると、吐出ポートの開口面積が拡大さ
れるために吐出量が増加し、減少した油量を補う。この
ため図３の直線Ｂに示す如く、油圧が上昇しても油量は
ほぼ一定となる。従って、エンジン始動時にパワーステ
アリングを操舵しても、作動油量は常に一定に維持され
る。

【００３３】次に、走行時（特に、登坂走行時）である
が、このときはエンジンは放熱負荷が大きくなる（水温
が高くなる）ので、油圧ファンはＯＮ状態（ファン回転
数大）である。従って、作動油はパワーステアリングと
油圧ファンとの両方に供給しなければならず、カムリン
グ１８の偏心量はエンジン始動時よりも多い。

【００３４】このとき、パワーステアリングの操舵によ
り吐出圧Ｐが上昇すると、オイルポンプ内での作動油の
洩れにより、通常のオイルポンプでは図３の曲線Ｃに示
す如く、油圧の上昇に従って油量が低下し、油圧ファン
の回転数が低下する。しかしながら、本発明におけるオ
イルポンプでは、吐出圧Ｐの上昇と共に、カムリングの
偏心に寄与する分力Ｐ２も上昇するために、この分力Ｐ
２によってカムリングの偏心量も増加する。すると、吐
出ポートの開口面積が拡大されるために吐出量が増加
し、減少した油量を補う。このため図３の直線Ｄに示す
如く、油圧が上昇しても油量はほぼ一定となる。従っ
て、車輌走行時にパワーステアリングを操舵しても、作
動油量は常に一定に維持される。

【００３５】

【発明の効果】請求項１の発明は、以下の如く効果を有
する。

【００３６】可変容量オイルポンプにおいて、吐出ポー
トからの吐出圧の増加に応じてカムリングの偏心量を増
加させる偏心量増加手段を設けた。これにより、吐出圧
が増加しても、偏心量増加手段によりカムリングの偏心
量が増加するために、減少した吐出量を補う分の作動油
が供給され、常に一定の作動油を吐出することが可能に
なる。

【００３７】請求項２の発明は、以下の如く効果を有す
る。

【００３８】偏心量増加手段は、カムリングの偏心中心
を、カムリングの中心点と吐出ポートの中心点とを結ぶ
直線よりもカムリングの偏心側に偏心させたものとし
た。吐出圧が増加するとカムリングの偏心量も増加する
ため、減少した吐出量を補う分の作動油が供給され、常
に一定の作動油を吐出することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における車輌用油圧駆動システムの部分
断面概略図である。

【図２】本発明における、可変容量オイルポンプの吐出
圧の作用方向を示す図である。

【図３】本発明における、可変容量オイルポンプの、吐
出圧（油圧）と吐出油量の関係を示すグラフである。

【図４】従来例における、可変容量オイルポンプの部分
断面図である。

【符号の説明】

１０ 車輌油圧駆動システム １１ 可変容量オイルポンプ １２ リザーバタンク １３ 吸込通路 １４ 吐出通路 １５ ボディー １７ ロータ １８ カムリング １８ａ 突起部 １９ 作動空間 １９１ 吸込部 １９２ 締切部 １９３ 吐出部 １９４ 閉込部 ２０ ピン ２１ リターンスプリング ２２ コントロールピストン ２３ 吐出量制御手段 ２４ 吸込ポート ２５ 吐出ポート ２６ サブオイルポンプ ２７ 比例制御弁 ２８ エレクトロニックコントロールユニット（ＥＣ
Ｕ） ２９ サブオイルポンプ用吸込通路 ３０ サブオイルポンプ用吐出通路 ３１ バイパス通路 ３２ 分流弁 ３３ 第１通路 ３４ 第２通路 ３５ ハンドル ３６ パワーステアリング ３７ 通路 ３８ 油圧モータ ３９ 冷却ファン ４０ 通路 ４１ リリーフバルブ ４２ リリーフ通路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボディーと、前記ボディー内に配設され
   回転自在に支持されたロータと、前記ロータの周りに配
   設され前記ロータに対して偏心可能なカムリングと、前
   記ボディーに形成され作動油を前記カムリングと前記ロ
   ータとで囲まれた作動空間内に吸い込む吸込ポートと、
   前記ボディーに形成され前記作動空間内の作動油を外部
   に吐出する吐出ポートと、前記ロータの半径方向に配さ
   れ一端が前記ロータに連結され他端が常に前記カムリン
   グの内周と接触している複数のベーンとからなり、前記
   吸込ポートから吸い込まれ隣接する前記ベーン間の空間
   に充満される作動油を前記ロータの回転により運搬して
   前記吐出ポートに送り込み作動油を吐出するものであ
   り、前記ロータに対する前記カムリングの偏心量が大き
   くなるにつれて前記吸込ポート及び前記吐出ポートの前
   記作動空間に面する開口面積が増加して作動油の吐出量
   が増加する可変容量オイルポンプにおいて、 前記可変容量オイルポンプは、前記吐出ポートからの吐
   出圧の増加に応じて前記カムリングの偏心量を増加させ
   る偏心量増加手段を備えることを特徴とする、可変容量
   オイルポンプ。
2. 【請求項２】 前記偏心量増加手段は、前記カムリング
   の支点中心を前記カムリングの中心点と前記吐出ポート
   の中心点とを結ぶ直線よりも前記カムリングの偏心方向
   側と逆方向側に位置させたものであることを特徴とす
   る、請求項１に記載の可変容量オイルポンプ。