JPS61250391A - 油圧ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
。従って、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、上述の大きな動力消費を
必要としない。従っ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
ってしまい、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（ドイ
ツ公告公報ＤＥ−Ａ−２２６５０９７及びＤＥ−Ｎ−２
６５２７０７）。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
出部はニードルヘッ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ィ
スを構成している。

このオリフィスの幅は、軸方向出口に対するニードルヘ
ッ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って、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っ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。従って、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
によって達成される。

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、計量用オリフィスと好ましくは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。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って形成される第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
さくなっている。

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とケーシングカバ一
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の内部であってケーシングカバ一部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ットを複数個
有している。羽根８はこれらの案内スロット内に半径方
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によっ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
られ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。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８ｇ４図参照）と連通ずる半径方向
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）を通って圧力室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
力流は孔３８を介して外部ポンプ出口３７（ｖｊＺ図参
・照）に流れ、後者の余剰吐出流は逃し導管１９を通っ
て流出する。この孔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
量用オリフィス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
）を通ってポンプ出口３７（第２図参照）に流れる。こ
のポンプ出口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内で案内されバネ４２によって圧力板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４
１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４３．４４０間には環状溝４５が設けられている。ラ
ンド４３は環状溝４５に交わっている逃し導管１９より
も狭くなっている。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
によって制御され、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５ｏが形成されている。この空胴部５０
は一組の孔５１を介して幅すの環状室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とによって形成される。これらの両面５３．５
６は、逃し導管１９と有効即ち出力流導管３＃８とに協
働する際制御エツジとして働き、これによって制御弁４
０は双エツジ型制御装置となる。半径方向孔３８及び半
径方向逃し導管１９は第４図では弁４０の同一軸平面に
示してるるが、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の軸と孔３８の軸との間隔は長さ
ａであり、またランドの厚さはＣで示されている。側導
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Ｃを設けること
である。また、間隔すは距離Ｃよりも大きくなっている
。即ち環状室５２は、スプール４１が所定位置にあれば
孔３８を逃し導管１９に接続することができる。延長部
４９は直径がｄ２　　であす、またこの延長部４９の領
域における弁孔５５の直径はｄ、　　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３３．３５．５０．３Ｂ、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１７．１Ｂ、２０とを介して
吸込まれる。もし、孔３８を通る流体の流量が所定値を
超えた場合には、この孔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、面５３に
作用する圧力が面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、有効流は孔
３８を介しての流出を続ける。制御エツジ５６の閉方向
への移動により、孔３８の有効断面積が減少する。換言
すると、計量用オリフィス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ｄにｄ２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だけが孔
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”Ｘ　ｂ％　　０
％　　ｄ３、ｄ４は適当な大きさに選定することによっ
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ｄ
１　　工りも小径になっているスプール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、流体がスプール４１の位置に
無関係にこの間隙を介して圧力室３５と孔３８との間を
流れることが可能となる。従って、流量Ｑはエツジ５６
が孔３８を閉止した時でも、零にまで下ることはない。

同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。

第６図は、延長部４９がわずかに円錐形、即ち先細り形
状でめるスプール４１を示したもので、この工うな形状
により環状室５２がスプール４１の前面エツジ５γ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のバネ力に抗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
環状間隙を通っ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
内外径差に応じて成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と円錐部先細り部５９とを有する。

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って孔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５Ｂが弁孔５５内に入
るまで続けられる。円柱部５Ｂが弁孔５５内に入り込ん
でも、円柱部５８の外径ｄ２　　は弁孔の内径ｄ、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図に類偏し
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、　ａ、、ｄｔ、ｄｌ、ｄ４を変化させ
た試、験を行った。第４図に示した実施例ではａは１０
．３　ｍ、＋１．　　は５．５　ｔｔａＳｄ３は３．１
　ｍ〜６．０　ｗａ、　ｂは７．７　ｖｒｍ　〜１０．
７　ｔａｘであった。

ｄ、と共に１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＝１７００７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
なった。この最大点から流量Ｑは降下し、約ｎ＝６００
０〜８０００／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、値す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、ｄｌとｄ、の差である間隙
は０．２１〜０．７１ｍの範囲であった。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。寸法すを７．７〜８．７
−の間で変化させたとき、ｂに関しエリ大きい値で、有
効流量は大きくなった。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った。

こうして制御した出力流量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速度で
、上記制御出力流量Ｑの大きさは次の（ａ）〜（ｃ）の
ように減少する。

（ａ）ポンプ速度ｎの上昇につれて零までゆっくりと傾
斜する。

（ｂ）ポンプ速度ｎの上昇につれて最小値までゆっくり
と傾斜する。

（ｃ）ポンプ速度ｎの上昇につれて、最初一定でめるが
、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。

【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■−■に沿った一部破断の水平方向
縦断面図、 第３図は第１図の線■−■に沿った横断面図、 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、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・・・オリフィス
　３７・・・外部ポンプ出口３８・・・有効流孔導管 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 ロ １゜ ロ ー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）特にステアリング補助用の油圧ポンプであつて 該油圧ポンプはロータ（７）を有し、該ロ ータは、固定ポンプ部とともに速度可変で駆動されかつ
   入口ポート（２０）と出口ポート（３３）とに通ずる少
   なくとも１個の押し出し領域（１１、１２）を形成する
   こと、各押し出し領域の入口ポート（２ａ）は供給シス
   テム（１７、１８）に連通し、また各押し出し領域の出
   口ポート（３３）は圧力室（３５）と連通すること、該
   圧力室（３５）と上記供給システム（１７、１８）とは
   、流量制御弁（４０）を介して互に連通し、該流量制御
   弁（４０）は余剰吐出流量を上記供給システム（１７、
   １８）の逃し導管（１９）に放出すると共に、制御され
   た有効流量（Ｑ）を外部ポンプ出口（３７）に出力する
   こと、上記流量制御弁（４０）はスプール（４１）と弁
   バネ（４２）と計量用オリフィス（３６）とを有し、該
   スプール（４１）は弁孔（５５）に案内されると共に、
   第１の高圧スプール面 （５３）と第２の低圧スプール面（５４）とを有し、上
   記制御有効流量（Ｑ）が上記オリフィスにおいて圧力降
   下し、また上記スプール（４１）の上記両スプール面（
   ５３、５４）に送出されること、上記スプール（４１）
   は延長部（４９）を有し、該延長部（４９）の位置はポ
   ンプ速度（ｎ）の増加に伴い上記オリフィス（３６）の
   有効幅を減少し、これにより有効流量とポンプ速度との
   特性曲線における降下する脚部を作ること、 をそれぞれ具備する油圧ポンプにおいて、 上記オリフィス（３６）は、上記流量制御 弁（４０）の方向にほぼ半径方向に延在した有効流量用
   孔導管（３８）に形成され、 上記有効流量孔（３８）と上記各々の逃し 導管（１９）とは、上記スプール（４１）の変位方向に
   おいて互に軸方向に間隔（ｃ）だけ離間し、該間隔（ｃ
   ）は上記第１スプール面（５３）と第３スプール面（５
   ６）との間において上記スプール（４１）に形成された
   環状室（５２）の幅（ｂ）よりも小さく、 上記環状室（５２）は上記スプール（４１）内の空胴（
   ５０）を介して上記圧力室（３５）に連通していること
   を特徴とする油圧ポンプ。 ２）上記スプール（４１）の上記延長部 （４９）の外径（ｄ＿２）は、上記延長部（４９）の移
   動領域内の上記弁孔（５５）の内径 （ｄ＿１）よりも僅かな量小さい特許請求の範囲第１項
   に記載の油圧ポンプ。 ３）上記僅かな量は０．１〜１ｍｍである特許請求の範
   囲第２項に記載の油圧ポンプ。 ４）上記僅かな量は０．２〜０．７ｍｍである特許請求
   の範囲第２項に記載の油圧ポンプ。 ５）上記延長部（４９）は上記環状室（５２）の方へ先
   細になつた面（５９）を有する先細形状である特許請求
   の範囲第１項、第２項、第３項又は第４項の何れかに記
   載の油圧ポンプ。 ６）上記延長部（４９）は上記環状室（５２）の方へ傾
   斜した球面を有する特許請求の範囲第１項、第２項、第
   ３項、第４項又は第５項の何れかに記載の油圧ポンプ。 ７）上記環状室（５２）は、上記スプール （４１）の上記延長部（４９）の外周面上に形成された
   間隙となつて延在している特許請求の範囲第１項、第２
   項、第３項、第４項、第５項又は第６項の何れかに記載
   の油圧ポンプ。