JPS6118030B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、デイーゼル車用のパワーステアリン
グ装置に用いて好適の定流量型オイルポンプ装置
に関する。

〔従来の技術〕 従来の定流量型オイルポンプ装置では、エンジ
ンによつて駆動されるオイルポンプから吐出され
た油がフローコントロールバルブへ流入され、こ
のバルブでそのうちの設定流量を超えた作動油を
オイルポンプ内部へ戻すことにより、吐出流量制
御部から定流量の吐出が行なわれるようになつて
いる。

このような従来の定流量型オイルポンプ装置と
して、特公昭45−9110号公報に記載された流量調
整弁付きベーンポンプをあげることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の定流量型オイ
ルポンプ装置では、特にデイーゼルエンジンの場
合、エンジンの回転むらにより、ポンプ吐出量が
頻繁に変化し、これにより設定流量を超えた作動
油をオイルポンプ内部へ戻すことができず、定流
量の吐出が行なえないという問題がある。

何故なら、特公昭45−9110号公報のベーポンプ
では、本発明特有の補助フローコントロールバル
ブ１７，１７′に相当するものの記載がなく、公
報のFig.4に示されたフローコントロールバルブ
（バイパス弁）１０の流量制御パターンは、第３
図に示すようになり、エンジン回転数に対応する
ポンプ回転数が所定値よりも高くなつた場合に、
吐出流量が一定になる。

従つて、ポンプの回転数変動は、比較的ゆつく
りした、大きな回転数変動を前提にしていて、例
えば、「1000（rpm）→2000（rpm）→1000
（rpm）」の変化に１秒かかるような、１Hz程度を
前提にしている。

しかし、エンジンで駆動されるオイルポンプ
は、微視的にみれば、極めて僅かな、且つ、周波
数の高い回転変動を受けている。

例えば、４気筒のデイーゼルエンジンが900
（rpm）で回転しているとすれば、クランク軸の
２回転に１回の爆発が生じるので、次式および第
４図に示すごとく、回転速度変動も数（％）のも
のが生じる。

９００（ｒｐｍ）／６０（ｓｅｃ）×１／２×４＝
30（Hz） このようなエンジンで駆動されるパワーステア
リング用オイルポンプは、当然のことながら、上
述の回転速度変動に応じてその吐出流量が変動
し、この変動により、ハンドル振動やステアリン
グ系の異音発生等の弊割を生じる。

以下、本発明の実施例において補助フローコン
トロールバルブ１７，１７′および油路２２が設
けられていないものを従来例とみなして説明す
る。

ポンプ回転数が低く、第３図中に符号A′で示
す範囲にある場合、フローコントロールバルブ７
がまだ作動する領域でないので、回転速度変動
が、そのまま吐出流量変動となつて現われるとい
う問題点がある。［以下、この問題点を「問題点
(a)」という。］ また、ポンプ回転数が高くなつて、第３図中に
符号B′で示す範囲にある場合、フローコントロー
ルバルブ７の制御領域あるが、第４図に示すごと
く、高い周波率で、且つ、僅かな回転数変動には
応答しないため、そのまま吐出流量変動となる。

このフローコントロールバルブ７が応答しない
理由として、次の２つの理由があげられる。

すなわち、フローコントロールバルブ７の制御
精度が問題となるのは、実際にアクチユエータが
作動しているときであるから、第１の油室（上流
側油室）９の流入側圧力、第３の油室（下流側油
室）１３の吐出側圧力は高い〔例えば、50〜80
（Kg／cm²）〕。

このとき、吸込側油路１５の圧力は、常に低い
［例えば、１（Kg／cm²）以下］ので、フローコン
トロールバルブ７は、油圧によるラジアル荷重を
受け、相手ハウジング（ボデー）２との摺動部に
おいてフリクシヨンが生じる。

これが、微細な流動変動、すなわち、オリフイ
ス１０よりも上流側の油室９と下流側の油室１１
との間の微細な圧力変動に応答しない第１の理由
である。［以下、この理由を「問題点(b)」とい
う。］ さらに、フローコントロールバルブ７は、大き
な流量を制御できるように設定されるため、その
外径もある程大きくなり、重量もそれに応じて増
す。

これにより、フローコントロールバルブ７とコ
ントロールスプリング１４とで決定される固有振
動数も比較的低くなり、これが高い周波数の流量
変動すなわち圧力変動に応答しない第２の理由で
ある。［以下、この理由を「問題点(c)」という。］ 本発明は、これらの問題点を解決しようとする
もので、フローコントロールバルブへ供給される
作動油のうち設定流を超えた作動油をオイルポン
プの内部へ戻すことにより、定流量吐出を行なえ
るようにした、定流量型オイルポンプ装置を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明の定流量型オイルポンプ装置
はボデー内に、エンジンによつて駆動されるオイ
ルポンプと、同オイルポンプの吐出側通孔に接続
される吐出側油路と、上記オイルポンプの吸込側
通孔に接続される吸込側油路とをそなえ、上記吐
出側油路に介挿されたオリフイスと同オリフイス
よりも上流側および下流側に形成された上流側油
室および下流側油室とからなる吐出流量検出部を
そなえるととに、上記ボデー内に、定流量の作動
油を吐出させるべく上記吐出流量検出部の上流側
油室および下流側油室からの油圧を受けて設定流
量を超えた作動油を上記吸込側通孔に還流させる
フローコントロールバルブと、同フローコントロ
ールバルブによる上記定流量の作動油吐出の制御
を補助すべく、上記吐出流量検出部の上流側油室
および下流側油室からの流入側圧力と吐出側圧力
との差圧により作動して上記設定流量を超えた作
動油を上記吸込側油路に還流させる上記フローコ
ントロールバルブよりも応答性の高い補助フロー
コントロールバルブとが設けられたことを特徴と
している。

〔作 用〕

上述の本発明の定流量型オイルポンプ装置で
は、エンジンの回転変動に応じてオイルポンプか
らの吐出流量が変化するが、吐出流量検出部でこ
の吐出流量を検出し、検出された吐出流量の変化
に応じてフローコントロールバルブが低周波の流
量変化により設定流量を超えた作動油を吸込側油
路を通じてオイルポンプに還流し、検出された吐
出流量の変化に応じて補助フローコントロールバ
ルブが高周波の流量変化により設定流量を超えた
作動油を吸込側油路を通じてオイルポンプに還流
する。

これにより、吐出側油路から定流量の作動油を
吐出することができる。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の一実施例としての定
流量型オイルポンプ装置について説明すると、第
１図はその縦断面図、第２図はその補助フローコ
ントロールバルブの変形例を示す部分縦断面図で
ある。

第１図に示すごとく、デイーゼルエンジンによ
つて駆動されるオイルポンプ１が設けられてお
り、このオイルポンプ１は、ポンプボデー２内の
空所にカムリング３を嵌合することにより形成さ
れた空所４と、この空所４内で回転自在に配設さ
れたベーン５ａ付きロータ５とそなえて構成され
ている。

なおベーン５ａは遠心力によりロータ５の半径
方向に沿い形成された溝部を摺動して外方へ突出
するようになつている。

また、ロータ５は上記デイーゼルエンジンによ
つて回転駆動されるシヤフト６に取付けられてい
る。

さらに、カムリング３には、空所４に通じる４
つの通孔３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが形成されてい
る。

ところで、ポンプボデー２内には、フローコン
トロールバルブ７が設けられており、このフロー
コントロールバルブ７は、カムリング３の吐出側
通孔３ａ，３ｂに連通した吐出側油路８に通じる
第１の油室（上流側油室）９と、この第１の油室
９に吐出流量制御部としてのオリフイス１０を介
して連通した第２の油室（下流側油室）１１と、
この第２の油室１１の油圧を連通孔１２を介して
受ける第３の油室１３とをそなえるとともに、第
３の油室１３内に装填されたコントロールスプリ
ング１４をそなえている。

これらのオリフイス１０、第１の油室９および
第２の油室１１で吐出流量検出部２９が構成され
ている。

また、このコントロールスプリング１４により
第１図中左方へ付勢されて第１の油室９内の油圧
と第３の油室１３内の油圧との差が所定値以上に
なると、すなわちオイルポンプ１から油路８を通
して第１の油室９への流入量が過剰になると、弁
体１６が、第１の油室９とカムリング３の吸込側
通孔３ｃ，３ｄに連通した吸込側油路１５とを連
通させるように開き、それ以外の場合は、弁体１
６が第１の油室９と油路１５との連通を遮断する
ようになつている。

さらに、このポンプボデー２内のフローコント
ロールバルブ７の近傍には、フローコントロール
バルブ７より応答性の高い、すなわちばね一質量
系の固有振動数の高い補助フローコントロールバ
ルブ１７が設けられている。

補助フローコントロールバルブ１７は、フロー
コントロールバルブ７の第１の油室９内の油圧を
受ける第１の油圧１８と、フローコントロールバ
ルブ７の第２の油室１１内の油圧を受ける第２の
油室１９とをそなえており、更に第２の油室１９
に装填されたコントロールスプリング２０と、こ
のコントロールスプリング２０によりバランスロ
ツド２１を介して第１図中右方へ付勢される弁体
２３をそなえている。そして、この弁体２３は、
第１の油室１８の油圧と第２の油室１９内の油圧
との差が所定値以上になると、第１の油室１８と
カムリング３の通孔３ｃ，３ｄに連通した吸込側
油路２２とを連通させるように開き、それ以外の
場合は、弁体２３が第１の油室１８と油路２２と
の連通を遮断するようになつている。

なお、バランスロツド２１はポンプボデー２へ
固定された筒状のロツドガイド２４に摺動自在に
嵌装されており、コントロールスプリング２０は
ロツドガイド２４の外周でロツドガイド２４のフ
ランジ部とバランスロツド２１のフランジ部との
間に介装されている。

また、油路２２内の油圧は連通抗二２５を通じ
てロツドガイド２４内のバランスロツド端面に作
用するようになつており、これにより弁体２３に
作用する油路２２内に油圧を相殺できるようにな
つている。

また、弁体２３はコントロールスプリング２０
やバランスロツド２１を包囲する円筒部２３ａを
有しており、この円筒部２３ａの外周には多条溝
２３ｂが形成されている。ラビリンスシール構造
となつている。

なお、吸込側油路１５，２２は合流接続され、
その吸込側油路２６を介してカムリング３の通孔
３ｃ，３ｄに連通せしめられている。

また、図示しないリザーバからのり油は、カム
リング３の通孔３ｃ，３ｄへ導入されるようにな
つている。

さらに、フローコントロールバルブ７の第２の
油室１１は、図示しないホースを介して、ステア
リングシヤフトにより駆動されて、適宜切換えら
れる切換制御バルブへ供給され、その後この切換
制御バルブを経て、アクチユエータへ供給され車
輪を転舵しうるようになつている。

本発明の実施例としての定流量型オイルポンプ
装置は、上述のごとく構成されているので、デイ
ーゼルエンジンを作動させることにより、オイル
ポンプ１を第１図の矢印Ａ方向に回転させると、
ロータ５の回転による遠心力により、ベーン５ａ
がロータ５の半径方向に突出してカムリング３の
内周面に当接する。このようにベーン５ａがカム
リング３の内周面に当接しながらロータ５が回転
するので、リザーバからの油がカムリング３の通
孔３ａ，３ｂより油路８へ吐出される。

このようにしてオイルポンプ１から吐出された
油は、フローコントロールバルブ７でそのうちの
過剰流入量（設定流量を超える流量）を油路１
５，２６を介してオイルポンプ１へ戻されること
により、オリフイス１０を介し定流量で吐出され
る。

そして、この定流量の吐出油は図示しない上記
の切換制御バルブを介してアクチユエータへ供給
されるようになつている。

ところで、デイーゼルエンジンに回転むらが生
じて、ポンプ吐出量が頻繁に変化すると、フロー
コントロールバルブ７によるフイードバツク制御
が上記の変化に追従できなくなるが、このとき、
フローコントロールバルブ７の第１の油室９内の
油圧が補助フローコントロールバルブ１７の第１
の油室１８に、フローコントロールバルブ７の第
２の油室１１内の油圧が補助フローコントロール
バルブ１７の第２の油室１９にそれぞれ作用して
いるので、上記のポンプ吐出量の変化により補助
フローコントロールバルブ１７の各油室１８，１
９間の差圧が所定値以上になつて、この補助フロ
ーコントロールバルブ１７の弁体２３が迅速に応
答して開く。

これにより、ポンプ吐出量のうちフローコント
ロールバルブ７へ流入した過剰流入量の一部は、
速やかに補助フローコントロールバルブ１７から
油路２２，２６を経てオイルポンプ１へ還流され
ることになる。

したがつて、エンジンに回、転むらが生じてポ
ンプ吐出量が頻繁に変化した場合でも、コンパク
トな構造で、フローコントロールバルブ７の第２
の油室１１から定流量の吐出を行なうことが可能
となるのである。

すなわち、この補助フローコントロールバルブ
１７は、比較的小流量の油の流量を制御する補助
的なものであるので、その構成部品を小さくする
ことができ、これによりばね一質量系の固有振動
数を高く設定できるため、高い周波数変動にも応
答できるのである。

また、補助フローコントロールバルブ１７の構
成部品間の摩擦およびこれらの部品とポンプボデ
ー２との間の摩擦を小さくすることができると相
まつて、応答性を更に向上させうるのである。

なお、補助フローコントロールバルブとして、
第１図に示すような構造のバルブ１７を用いる代
わりに、第２図に示すようや構造のバルブ１７を
用いてもよい。

すなわち、第２図に示す補助フローコントロー
ルバルブ１７′は、弁体２３′のスプール部２３′
ａが連通孔２５内にまで延び、この連通孔２５が
ガイドの作用を兼用させるなどして構造の簡素化
をはかつたものである。

なお、第２図中、符号２７は弁体２３′のスプ
ール部２３′ａに偏心防止用Ｏリング２８を介し
て取付けられた隔壁部材を示しており、その他の
符号で第１図と同じ符号はほぼ同様の部分を示し
ている。

また、上述の実施例では、補助フローコントロ
ールバルブ１７，１７′の各油室１８，１９にオ
リフイス１０の流入側圧力（フローコントロール
バルブ７の第１の油室９内の圧力）と吐出側圧力
（フローコントロールバルブ７の第２の油室１１
内の圧力）とがそれぞれ作用して、その差圧によ
り補助フローコントロールバルブ１７，１７′の
作動が行なわれるようになつているが、フローコ
ントロールバルブ７の第２の油室１１よりも下流
側におけるポンプボデー２内に、オリフイスその
他の吐出流量検出部材を設けて、その流入側圧力
と吐出側圧力との差圧により流量制御が行なわれ
るように構成してもよい。

本発明の実施例としての定流量型オイルポンプ
装置によれば、従来の各問題点を次のような理由
により、それぞれ解決することができる。

〈問題点(a)について〉 本発明では、メインのフローコントロールバル
ブ７とは別に独立した補助ボデー内１７，１７′
を設けることにより、フローコントロールバルブ
７の非作動時でも、吐出流量検出部２９の差圧に
応じて、吐出流量の制御が可能である。

〈問題点(b)について〉 本発明では、油室１８，１９がほぼ同じ圧力で
あるため、補助フローコントロールバルブ１７，
１７′の弁体２３，２３′の大径部は、油圧による
ラジアル力を受けない。

そして、バランスロツド２１は、高低圧にさら
され、油圧力を受けるが、ロツド径ｄが小さいた
め、そのラジアル力はフローコントロールバルブ
７を比較すると極めて小さい。

また、第５図に示すように、ロツド径ｄに対す
る摺動部長さの割合（／ｄ）を大きくとれる
ので、摺動時のこじり力も、ほとんど問題になら
ないレベルまで小さくすることができる。

さらに、第６図すように、バランスロツド径ｄ
と弁体２３のシール径d′ともをほぼ同一とするこ
とにより、オリフイス１０の前後の極めて小さな
圧力変動にも応答が可能となる。

〈問題点(c)について〉 本発明では、補助フローコントロールバルブ１
７，１７′の弁体２３は、フローコントロールバ
ルブ７と比較して小さく設定することが可能であ
り、従つて、補助フローコントロールバルブ１
７，１７′の固有振動数も高くなつて、高い周波
数の圧力変動にも応答することができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の定流量型オイル
ポンプ装置によれば、ボデー内に、エンジンによ
つて駆動されるオイルポンプと、同オイルポンプ
の吐出側通孔に接続される吐出側油路と、上記オ
イルポンプの吸込側通孔に接続される吸込側油路
とをそなえ、上記吐出側油路に介挿されたオリフ
イスと同オリフイスよりも上流側および下流側に
形成された下流側油室および下流側油室とからな
る吐出流量検出部をそなえるとともに、上記ボデ
ー内に、定流量の作動油を吐出させるべく上記吐
出流量検出部の上流側油室および下流側油室から
の油圧を受けて設定流量を超えた作動油を上記吸
込側油路に還流させるフローコントロールバルブ
と同フローコントロールバルブによる上記定流量
の作動油吐出の制御を補助すべく、上記吐出流量
検出部の上流側油室および下流側油室からの流入
側圧力と吐出側圧力との差圧により作動して上記
設定流量を超えた作動油を上記吸込側油路に還流
させる上記フローコントロールバルブよりも応答
性の高い補助フローコントロールバルブとが設け
られるという簡素な構成で、装置のコンパクト化
および応答性の向上をはかりながら、上記フロー
コントロールバルブによる設定流量を超えた作動
油を吸込側油路に還流させて定流量の作動油吐出
の制御を十分に補助することができ、これにより
定流量の吐出を確実行なえる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明の一実施例としての定流量
型オイルポンプ装置を示すもので、第１図はその
縦断面図、第２図はその補助フローコントロール
バルブの変形例を示す部分縦断面図であり、第３
〜６図はいずれも本発明および従来の定流量型オ
イルポンプ装置を説明するためのもので、第３図
はそのポンプ回転数−吐出流量特性を示すグラ
フ、第４図はそのポンプ回転数の変動特性を示す
グラフ、第５，６図はそれぞれ本発明のバランス
ロツドおよび補助フローコントロールバルブの弁
体を示す構成図である。 １……オイルポンプ、２……ポンプボデー、３
……カムリング、３ａ，３ｂ……吐出側通孔、３
ｃ，３ｄ……吸込側通孔、４……空所、５……ロ
ータ、５ａ……ベーン、６……シヤフト、７……
フローコントロールバルブ、８……吐出側油路、
９……第１の油室（上流側油室）、１０……吐出
流量検出部を構成するオリフイス、１１……第２
の油室（下流側油室）、１２……連通孔、１３…
…第３の油室、１４……コントロールスプリン
グ、１５……吸込側油路、１６……弁体、１７，
１７′……補助フローコントロールバルブ、１８
……第１の油室、１９……第２の油室、２０……
コントロールスプリング、２１……バランスロツ
ド、２２……吸込側油路、２３，２３′……弁
体、２３ａ……弁体の円筒部、２３′ａ……スプ
ール部、２３ｂ……多条溝、２４……ロツドガイ
ド、２５……連通孔、２６……吸込側油路、２７
……隔壁部材、２８……Ｏリング、２９……吐出
流量検出部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ボデー内に、エンジンによつて駆動されるオ
   イルポンプと、同オイルポンプの吐出側通孔に接
   続される吐出側油路と、上記オイルポンプの吸込
   側通孔に接続される吸込側油路とをそなえ、上記
   吐出側油路に介挿されたオリフイスと同オリフイ
   スよりも上流側および下流側に形成された上流側
   油室および下流油室とからなる吐出流量検出部を
   そなえるとともに、上記ボデー内に、定流量の作
   動油を吐出させるべく上記吐出流量検出部の上流
   側油室および下流側油室からの油圧を受けて設定
   流量を超えた作動油を上記吸込側油路に還流させ
   るフローコントロールバルブと、同フローコント
   ロールバルブによる上記定流量の作動油吐出の制
   御を補動すべく、上記吐出流量検出部の上流側油
   室および下流側油室からの流入側圧力と吐出側圧
   力との差圧により作動して上記設定流量を超えた
   作動油を上記吸込側油路に還流させる上記フロー
   コントロールバルブよりも応答性の高い補助フロ
   ーコントロールバルブとが設けられたことを特徴
   とする、定流量型オイルポンプ装置。