JPS6131675A - 可変容量ポンプ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、可変容量ポンプに関するもので、詳しくはポ
ンプの吐出圧に基づいてその吐出量を変更する可変容量
ラジアルプランジャポンプに関するもので、例えば、パ
ワーステアリング装置等の油圧源として用いて有効であ
る。

（従来の技術） 従来、ある閉じられた空間、例えば、パワーステアリン
グ装置のパワーシリンダ等に作動流体を供給するポンプ
には、その空間内の流体圧の異常上昇を防ぐために、ポ
ンプ本体もしくは配管途中等にリリーフ弁等が設けられ
ていた。そして、空間内の流体力が一定以上となると、
その空間に供給される作動流体の一部の余剰量をリリー
フ弁を介してタンクに戻していたため、ポンフは余剰量
分だけエネルギーを余分に消費していた。そこで、吐出
量を変更する可変容量ポンプが種々提案されているもの
の、その吐出量はポンプの回転数、流量に基づいて制御
されており、吐出圧に基づいてその吐出量を有効に制御
することができるポンプは開発されるに至ってなかった
。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の点に鑑みてなされるものであって、ポ
ンプから吐出される流体の流量をその吐出圧に基づいて
制御し、所定の吐出圧以上には吐出流量を減少すことの
できる可変容量ラジアルプランジャポンプを提供するこ
とにある。しかも其の所定の吐出圧を任意に変更するこ
との可能なポンプの提供を本発明の目的とする。

（問題点を解決しようとする手段） そこで、本発明は、ポンプ外形を形成するハウジング内
に回転可能に内蔵されるロータと、該ロータに放射状に
穿設された複数のシリンダ孔と゛、該シリンダ孔に摺動
自在に挿入された複数のプランジャと、該プランジャと
前記ハウジングの間に偏心して設けられるガイドリング
と、該ガイドリングの偏心量を制御する制御ピストンと
を具備して前記ロータの回転にともなって作動流体を吸
入孔より吸入し吐出孔より吐出す可変容量ラジアルプラ
ンジャポンプにおいて、前記制御ピストンの背面に前記
吐出孔からの吐出力が導かれる空間を設け、該空間と前
記吐出孔とを連通ずる経路の途中にはポンプ吐出圧に応
じて移動するスリーブと・このスリーブに嵌め合せたシ
ャフト部材とを有するパイロット弁を設け、該パイロッ
ト弁によって前記制御ピストンの背面の空間に吐出圧も
しくは低圧を導入切換制御するとともに、前記シャフト
部材の位置を供給される電流に応じた位置に制御する電
磁制御手段とを有することを特徴とする。

（作用） ポンプの吐出に応じてパイロット弁のスプールが移動し
、所定の吐出圧となると制御ピストンの背面にあ熱空間
にポンプの吐出圧もしくは低圧を導入切換制御される。

これによって、制御ピストンは所定の吐出圧で偏心量を
減少する制御を行なう。

また、パイロット弁のシャフト部材の位置を電磁制御手
段によって制御することで、前記所定の吐出圧を任意に
変更する。

（実施例） 次に、本発明の第１実施例について、第・１図乃至第３
図に基づいて説明する。

これは可変容量のラジアルプランジャポンプの実施例で
あり、−第１図はラジアルプランジャポンプの部分断面
図であり、第２図は第１図のＡ−Ｂ−Ａ線に沿う断面図
、第３図は吐出圧と吐出量の関係を示す特性図で−ある
。

１はポンプの外形を形成するハウジングで、２はハウジ
ング１に内蔵されて外部動力を受けて０中心に回転する
ロータである。ロータ２には放射状に配列された７個の
シリンダ孔２１が穿設されており、このシリンダ孔２１
のそれぞれには、スプリング２２によって中心０より外
方に付勢されプランジャ３が油密的にかつ摺動自在に挿
入されている。プランジャ３の先端はＲ形状すなわち略
半球形状である。また、ロータ２の内部にはシリンダ孔
２１とプランジャ３によってポンプ作動室２３が形成さ
れる。

第１図におけるロータ２の左端部には、突起部２ａが形
成されている。２００はドライブシャフトであり、図示
しないエンジンやモータ等の動力源により回転する。こ
のシャフト２００とロータ２の突起部２ａは絞め合わさ
れているため、ロータ２はドライブシャフト２００の回
転とともに回転する。５はサイドハウジングでハウジン
グ１にボルト６により固定されている。７はジャーナル
軸受けであり、補強リング７ａの内側に摺動リング７ｂ
が圧入しである。軸受け７はサイドハウジング５に圧入
されているため、摺動リング７ｂの内周面がドライブシ
ャフト２００と摺動接触を行なう。９はハウジングの内
部の空間の作動流体を外部に流出するのを防ぐためのオ
イルシールである。

ＩＯはブツシュであり、ロータ２の内周部に打ち込まれ
て配設されており、ロータ２と一体となって回転する。

このブツシュ１０はビントン１３と油密を保ち、且つ摺
動回転自在に嵌合されており、ブツシュ１０の材質は例
えばリン青銅の様な摺動材である。ブツシュ１０には、
シリンダ孔２１と同じ数の連通孔２０が穿設されている
。この連通孔２０はシリンダ孔２１よりも小さな径の孔
であるため、シリンダ孔２１内に配設されるスプリング
２２の一端をブツシュｌＯが受ける構造となっている。

第２図に示す様に、ビントル１３の吐出行程に相当する
角度には吐出溝１４が設けられ、吸入行程に相当する角
度には吸入溝１５が設けられている。

プランジャ３が図中の約上半分にある吐出行程において
はポンプ室２３がブツシュ１０の連通孔２０、ビントル
１３の吐出溝１４、吐出孔１６、吐出口１１と連通ずる
。

また、プランジャ３が図中の約下半分にある吸入行程に
おいては、ポンプ室２３がブツシュ１０の連通孔２０、
ビントル１３の吸入溝１５、吸入孔１７、吸入口１２と
連通ずる構造となっている。

さらに、ビントル１３の外周には環状溝１９が設けられ
ており、この環状溝１９は連通孔１８により吐出孔１６
と連通している。なお、ビントル１３はボルト６”によ
りハウジング１に固定されている。

一方、ロータ２の外周には内リング４ａ、外リングｄｂ
Ｓ鋼球４ｃとからなるガイドリング４が設けられており
、内リング４ａの内周にはプランジャ３の外方先端が当
接してほぼロータ２と同じ速度で回転し、外リング４ｂ
はハウジング１と当接している。ここで０゛はガイドリ
ング４の中心であり、ロータ２の中心Ｏに対して偏心量
ｅだけ偏心して設けられている。

また、第２図中左側のガイドリング４の外周のハウジン
グ１には外リング４ｂと当接する第１制御ピストン５０
が摺動可能に油密的に挿入されている。この第１制御ピ
ストン５０の背面には、ハウジング１に油密的に嵌合さ
れるキャップ５３によって支持されている第１スプリン
グ５４が設けられており、この第１スプリング５４の付
勢力により第１制御ピストン５０はガイドリング４を図
中右方向に付勢している。さらに、第１制御ピストン５
０、ハウジング１およびキャップ５３により形成される
第１空間５５は、ハウジング１に設けられた連通孔１０
１および１０２を介して環状溝１９と連通しており、作
動油の吐出圧が導かれる。

一方、第２図中右側すなわち第１制御ピストン５０と対
称位置には、外リング４ｂと当接する第２制御ピストン
６０がハウジング１に摺動可能にかつ油密的に挿入され
ている。この第２制御ピストン６０の背面には、ハウジ
ング１に油密的に端金されたキャップ６３と、第２制御
ピストン６０、ハウジング１により第２空間６５が形成
され、この第２空間６５は、ハウジング１に設けられた
連通孔１０３を介してハウジング１に設けられた輪溝１
１６と連通している。

また、第１図中符号３０はシール用のＯリングを示して
いる。

また、第１制御ピストン５０の背面にある第１空間、５
５に作動油の吐出圧を導く経路（吐出孔１６、連通孔１
８、環状溝１９、連通孔１０’ｌ、１０２）途中には、
その吐出圧に応じて移動するスリーブ１１５が設けてあ
り、そのスリーブ１１５とスリーブ１１５に嵌め合さっ
たシャフト部材１０５より構成されるパイロット弁９０
によって、第２制御ピストン６０の背面にある第２空間
６５の油圧を切換制御する。

スリーブ１１５はハウジング１内に油密的に、且つ、摺
動自在に設けられており、一端はプレート１１７を介し
てスプリング１１４により図中右方向に付勢され、他端
は前記経路と連通ずる高圧室１１２内の油圧を受けて押
圧されている。スリーブ１１５の内周には２つの環状溝
部すなわち高圧溝１１０と低圧溝１１１が設けられてお
り、高圧溝１１０ば前記高圧室１１２と連通し、低圧溝
１１１はポンプ内部７０と連通孔１１８を介して連通し
ている低圧室１１３と連通している。

スリーブ１１５の内部には、油密的且つ摺動自在のシャ
フト部材１０５が嵌め合されている。シャフト１０５は
磁性体であり、シャフト１０５の一端はキャップ１０７
に支持されたスプリング１０６によって図中左方向に付
勢され、ソレノイドコイル１０４、シャフト１０５　（
コアに相当する）スプリング１０６によって、電磁制御
手段であるリニアソレノイド１００が構成される。リニ
アソレノイド１００は端子１０８への供給電流に基づい
てシャフト１０５の位置が制御され、端子１０８に通電
するとコイル１０４に発生した電磁力に比例してスプリ
ング１０６の付勢力に抗してシャツＬ１０５は図中右方
向に移動し、その付勢力と釣り合う位置に制御される。

シャフト１０５の外周には、スリーブ１１５の高圧溝１
１０、低圧溝１１１の２つの溝間隔よりも細い環状の制
御溝１０９が設けられている。また、シャフト１０５内
部には制御溝１０９とハウジング１の輪溝１１６を常に
連通する孔１０５ａが設けられている。パイロット弁９
０のシャフト部材１０５の溝とスリーブ１１５の各々の
溝は、スリーブ１１５の移動によって切換り、パイロッ
ト弁９０は、第２空間６・５の油圧を低圧もしくは吐出
圧に切換え制御する。

また、このシャフト１０５０両端にはポンプからの吐出
圧がかからない構成となっており、リニアソレノイド１
００の微少の力でもって容易に移動することが可能であ
る。

次に、上述の構成に基づいて作動を説明する。

ロータ２が第２図の反転時計方向に回転すると、ロータ
２の回転中心Ｏとガイドリング４の中心点Ｏ゛が偏心し
ているため、プランジャ３は、往復運動を行ない、作動
油を吸入・吐出することとなる。

プランジャ３が０点の下半分にくる吸入行程では、作動
流体を、吸入口１２から吸入孔１７、吸入溝１５、連通
孔２０を介してポンプ室２３に吸入する。次にロータ２
が回転してピストンが０点より上半分にくる吐出行程で
は、ポンプ室−２３の流体を連通孔２０、吐出溝１４、
吐出孔１６を介して吐出口１１に吐出する。

ここで、ガイドリング４は、第２図の左右方向に移動さ
せることができる。例えば、図中左方向にガイドリング
４を移動すれば、中心０点とＯ′点との距離、すなわち
偏心量ｅが小さくなり、プランジャ３の移動ストローク
が小さくなために、ポンプ室２３の容量変化が小さくな
り、吐出口１１から吐出される流体の吐出量を小さくす
ることができる。

なお、本実施例では、ガイドリング４を左右に移動する
際の荷重を極力、少なくするために、内リング４ａと外
リング４ｂは鋼球４Ｃを介して転がり接触する。

また、ガイドリング４は、吐出行程におけるプランジャ
３の反力を受けて第２図の上方に押されるため、外リン
グ４ｂは、単に第２”図中左右に移動するのではなく、
第２図の左方に移動する時には、外リング４ｂは時計回
転方向に転がりながら移動し、右方に移動する時には反
転時計方向に転がる。

次に、ポンプからの吐出圧に基づいて、その吐出量の制
御について説明する。

第１制御ピストン５０の第１空間５５は、吐出孔１６と
連通孔１０１、高圧室１１２、連通孔１０２を介して市
に連通しており、吐出油圧力が導入されている。

第２制御ピストン６０の第２空間６５は、低吐出圧時に
は、ポンプ内部７０と連通して大気圧程度の油圧力が導
入されている。つまり、低圧吐出圧時には、高圧室１１
２に導入される吐出油圧力が低いため、パイロット弁９
０のスリーブ１１５はスプリング１１４の付勢力により
第２図図示の状態よりも右方向へ移動し、シャフト１０
５０制御溝１０９はスリーブ１１５の低圧溝１１１と連
通ずる。よって、第２空間６５は、連通孔１０３、パイ
ロット弁９０（輪溝１１６、シャフト１０５の孔１０５
ａ、制御溝１０９、スリーブ１１５の低圧溝用）、低圧
室１１３、連通孔１１８を介してポンプ内部７０と連通
ずる。

よって、ポンプ作動が低吐出圧時には、第１制御ピスト
ン５０の第１空間５５の油圧力が、第２制御ピストン６
０の第２空間６５の油圧力より高いため、ガイドリング
４は図中量も右方向に位置して、その偏心量は最大とな
ってその吐出量も最大である。これは第３図においてＯ
Ａに沿う直線部分に相当している。

また、ポンプ作動による吐出圧が上昇すると、第２制御
ピストン６０の第２空間６５には吐出孔１６の吐出油圧
が導入される。即ち、吐出孔１６の吐出圧が上昇すると
、それと連通ずる高圧室１１２内の圧力も上昇して、パ
イロット弁９０のス・リーブ１１５がスプリング１１４
の付勢力に抗して第２図図示の状態よりも左方向へ移動
し、スリーブ１１５の高圧溝１１０とシャフト１０５の
制御溝１０９が連通ずる。よって、第２空間６５は、連
通孔１０３、パイロット弁９０　（輪溝１１６、シャフ
ト１０゛５の孔１．０５ａ、制御溝１０９、スリーブ１
１５の高圧溝１１０、高圧室１１２）を介して、吐出孔
１６の吐出油圧が導入される。

ここで、第２制御ピストン６０の受圧面積は、第１制御
ピストン５０の受圧面積より大きく設定しであるため、
第２制御ピストンによる図中左方向へのガイドリング４
の押圧力が優り、ガイドリング４は図中左方向、即ち偏
心量を減少させる方向に転勤する。よってポンプから吐
出圧が上昇して所定の吐出圧以上となるとその吐出量は
減少する。これは、第３図において、点Ａが所定吐出圧
に相当する吐出圧、吐出量を示す点で、その吐出量より
吐出量が減少して点Ａ゛　となる。

次にリニアソレノイド１００による制御について説明す
る。

ソレノイドコイル１０４への供給電流を増加させると、
その電磁力によりシャフト１０５はスプリング１０６の
付勢力に抗して図中右方向へ移動してスリーブ１１５と
の相対位置が変化し、シャフト１０５の制御溝１０９と
スリーブ１１５の高圧溝１１０との距離が短くなる。よ
って、高圧室１１２の圧力が前述の所定の吐出圧（第３
図中点Ａ）より低い圧力でパイロット弁９０のスリーブ
１１５の高圧溝１１０とシャフト１０５の制御溝１０９
とが連通ずることとなる。このため、ポンプからの吐出
圧が前記所定の吐出圧より低いときでもって、その吐出
量は減少し始める。これは、第３図に示す様に点Ｃ（点
Ａより低い圧力）から吐出量が減少することとなる。

逆にソレノイドコイル１０４への供給電流を減少させる
と、シャフト１０５はスプリング１０６の付勢力によっ
て図中方向へ移動してスリーブ１１５との相対位置が変
化する。このときは、高圧室１１２の圧力が前述の所定
の吐出力（第３図中点Ａ）より高い圧力で、はじめてス
リーブ１１５の高圧溝１１０とシャフト１０５の制御溝
１０９が連通して吐出量が減少することとなる。よって
、第３図に示す様に点Ｂ（点Ａより高い圧力）から吐出
量が減少する。

以上述べた様に、ポンプからの吐出圧に基づいてその吐
出量を制御する際に、リニアソレノイド１００への電流
を制御することによって任意のポンプ吐出圧でもって吐
出量を減少させることが可能となる。

また、ポンプ吐出圧の高い場合での吐出量をリリーフさ
せるのではなくポンプ容量を減少させることにより、ポ
ンプを駆動する駆動源の過負荷の状態を防止し、その省
動力化を図ることができる。

なお、第１制御ピストン５０の背面の第１空間５５は作
動油の吐出圧が導入されてない構成で羨っでもよい。こ
のとき、第１制御ピストン５０は第１スプリング５４に
よって、所定の付勢力でもって図中右方向に付勢されて
おり、このスプリング５４の付勢力は、ガイドリング４
に偏心量が減少するように作用する押圧力より大きく　
（ガイドリング４はロータ２の回転に伴って平均力とし
てプランジャ３から図中左方向への押圧力をもうけてい
る）、第２制御ピストン６０の吐出量制御の押圧力より
小さく設定すればよい。

次に、第２実施例を第４図、第５図に基づいて説明する
。

本実施例は第２制御ピストン６０の第２空間６５内に第
２スプリング６４を設けた点でのみ第１実施例と相違し
ており、他の構成は同一であるので同一番号を付して説
明は省略する。

ここで、第１制御ピストン５０の第１スプリング５４と
第２制御スプリング６４のセット荷重は、ポンプの非作
動時においてガイドリング４の偏心量が最大偏心量（ｅ
　　ｌ１ｌａｘ）の１／３〜１／２程度となるように、
即ち第２図図示のガイドリング４の位置により左方向に
位置するよう調整されている。

作動について説明すると、ポンプ作動開始時はガイドリ
ング４が（１／３）　　・ｅ　　ｍａｘ〜（１／２）・
ｅ　　ｍａｘの偏心量で偏心しているので、第５図中点
りの吐出量で吐出する。

前述実施例で説明した様に、低吐出圧時において、第１
制御ピストン５０の第１空間５５にはポンプ吐出圧が導
入され、第２制御ピストン６０の第２空間６５にはポン
プ内部の油圧力（低圧）がパイロット弁９０を介して導
入されている。そのため、極低圧でポンプ吐出力が上昇
すると、第１制御ピストン５０の第１空間５５の圧力が
上昇し、第１制御ピストン５０によって、ガイドリング
４は（１／３’）　・ｅ　ｖａａｘ〜（１／２）　・ｅ
　ｍａｘの状態から図中右方向へ転動して最大偏心量ｅ
　　ｍａｘとなる。これは、第５図において点りから点
Ｅに沿った直線部分に相当する。

ガイドリング４とロータ２偏心量か最大となってからは
、前述の実施例と同様に、パイロット弁９０によって吐
出量を制御するのでその説明は省略する。

次に第３実施例を第６図に基づいて説明する。

第１実施例との相違点は、スリーブ１１５の高圧溝１１
０を低圧溝１１１の図中左側に配設し、第２制御ピスト
ン６０の背面にある第２空間６５は常に作動油の吐出圧
を導くように高圧室１１２と連通孔１０２゛を介して連
通し、第１制御ピストン５０の背面にある第１空間５５
はパイロット弁９０のスリーブ１１５の移動によって、
その油圧が切換制御できるように連通孔１０３”を介し
て輪溝１１６と連通して点である。また、このとき第２
制御ピストン６０の受圧面積を第２制御ピストン５０に
対して小さく設定しである。他の構成は前述実施例と同
様であるので同一符号を付して説明は省略する。

その作動について説明する。ポンプが低吐出圧・で作動
しているとき、スリーブ１１５の高圧溝１１０とシャフ
ト１０５の制御溝１０９は連通するように設定されてい
るため、第１空間５５はパイロット弁９０を介して吐出
圧が導入されるとともに、第２空間６５にも吐出圧が導
入されている。

このため、第１制御ピストン５０は、第２制御ピストン
６０の押圧力に抗してガイドリング４を図中右方向（最
大偏心量）に押圧している。

ポンプからの吐出圧が上昇すると、高圧室１１２の圧力
を受けてスリーブ１１５が図中左方向へ移動し、所定の
吐出圧に達するとシャフト１０５制御溝１０９はスリー
ブ１１５の高圧溝１１０と遮断されて低圧溝１１１と連
通ずる。すると、第１制御ピストン５０の第１空間５５
はパイロット弁９０を介して低圧室１１３と連通して、
その油圧は減少する。従って、第２制御ピストン６ｏの
押圧力によりガイドリング４は図中左方向に移動して偏
心量が減少し、ポンプからの吐出量が減少する。

リニアソレノイド１００の通電を増加すると、シャフト
１０５は図中右方向に移動するため、前述の所定吐出圧
より低い圧力で、第１空間５ｐがパイロット弁９０によ
って低圧室１１３と連通して、ガイドリング４の偏心量
が減少すると共に吐出量が減少する。また、逆にリニア
ソレノイド１００の通電を減少させると、前述と逆に所
定の吐出圧より高い圧力となったとき吐出量が減少する
。

このように、第１制御ピストン５０の第１空間５５の油
圧をスリーブ１１５によって切換制御することもできる
。

また、ガイドリング４はロータ２の回転に伴って常に偏
心量の減少する方向（図中左方向）に力を受けているた
め、第３実施例においては、油圧で偏心量を減少する方
向押圧する第２制御ビストン６０を設けなくても、第１
制御ピストン５０の抑圧が減少すれば、ガイドリング４
の偏心量は減少することができる。

なお、上述の実施例において、パイロット弁９０のシャ
フト１０５はリニアソレノイドと一体であったが、その
両端には吐出圧が掛かっていない構成であるため、他の
電磁制御手段であるＤＣモータやステンプモータ等の、
微少の制御力でもって容易にシャフト１０５の位置を制
御することができるのは言うまでもない。

（発明の効果） 以上述べたようにポンプから吐出される作動流体が所定
の吐出圧に填すると、パイロット弁によりその吐出量を
制御することが可能となったため、高吐出圧時のポンプ
の負荷を減少させるとともに、消費動力を軽減すること
ができるという優れた効果を有する。しかも、パイロッ
ト弁のシャフト部材とスリーブの相対的な位置を変更す
ることよって、その所定の吐出圧を任意にすることがで
きるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す断面図、第２図は第
１図おおけるＡ−Ｂ−Ａ線に沿う断面図、第３図は第１
実施例のポンプの吐出圧と吐出量の関係を示す特性図、
第４図は第２実施例を示す断面図、第５図は第２実施例
のポンプの吐出圧と吐出量の関係を示す特性図、第６図
と第３実施例を示す断面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポンプ外形を形成するハウジング内に回転可能に
   内蔵されるロータと、該ロータに放射状に穿設された複
   数のシリンダ孔と、該シリンダ孔に摺動自在に挿入され
   た複数のプランジャと、該プランジャと前記ハウジング
   の間に偏心して設けられるガイドリングと、該ガイドリ
   ングの偏心量を制御する制御ピストンとを具備して前記
   ロータの回転にともなって作動流体を吸入孔より吸入し
   吐出孔より吐出す可変容量ラジアルプランジャポンプに
   おいて、前記制御ピストンの背面に前記吐出孔からの吐
   出力が導かれる空間を設け、該空間と前記吐出孔とを連
   通する経路の途中にはポンプ吐出圧に応じて移動するス
   リーブと・このスリーブに嵌め合せたシャフト部材とを
   有するパイロット弁を設け、該パイロット弁によって前
   記制御ピストンの背面の空間に吐出圧もしくは低圧を導
   入切換制御するとともに、前記シャフト部材の位置を供
   給される電流に応じた位置に制御する電磁制御手段とを
   有することを特徴とする可変容量ラジアルプランジャポ
   ンプ。
2. （２）前記電磁制御手段は、供給される電流に応じて作
   用するリニアソレノイドである特許請求の範囲第１項記
   載の可変容量ラジアルプランジャポンプ。