JPS6146669B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ベーンポンプに関し、例えば乗用自
動車、トラツク等の車輛に装着されたパワーステ
アリングシステムに用いて好適なベーンポンプに
関する。

〔従来の技術〕

一般に、車輌等に装着され、エンジンによつて
直接駆動されるこの種のベーンポンプは、カム内
周面が楕円形状をなすカムリングと、このカムリ
ングの両側に配設され、該カムリングと共にポン
プ室を形成するサイドプレートおよびプレツシヤ
ープレートと、前記ポンプ室内に収納されたロー
タと、このロータの周面に組込まれた複数枚のベ
ーン等によりポンプ本体を構成し、このポンプ本
体によつて吐出される作動油を油圧作動装置、例
えばパワーステアリング装置に供給するように構
成されている。また、このベーンポンプは１回転
当りの吐出量が一定であり、エンジンの回転数に
比例して吐出量が増減するので、油圧回路を流れ
る作動油の流量を制限し、パワーステアリング装
置に常に一定流量の作動油を供給し得るようにす
るための流量調整弁を備えると共に操舵抵抗によ
つて圧力室内の油圧が調整圧以上に上昇するのを
防止する圧力調整弁とを備えている。そして、通
常のステアリング操作時においては、作動油はポ
ンプ動作によりオイルリザーバ、ポンプ室、圧力
室およびパワーステアリング装置を常時循環す
る。したがつて、ポンプ自体はオイルリザーバか
ら送られてくる冷却した作動油によつて適度に冷
却されながらポンプ動作を行なうが、例えば停車
中あるいはステアリング性能テスト中において、
ハンドルが右あるいは左の極限まで回転された状
態に長時間維持されると、ベーンポンプからパワ
ーステアリング装置への作動油の供給が阻止ある
いは制限される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この状態でもベーンポンプは依然とし
てポンプ動作を行つているので、吐出側の圧力が
急速に高くなり、この圧力上昇によつて圧力調整
弁が開いて作動油をポンプ内部で循環させるよう
にしているため、ポンプ内部のみが異状に高温と
なる。すなわち、ポンプ内部にて限られた僅かな
量の作動油が非常に速い速度で吸入、吐出を繰返
すと、圧力調整弁の前後において最高圧力から吸
込圧力へと急激でしかも大きな圧力変化が繰返さ
れるため、非常に大きな発熱現象を伴い、その発
熱量をポンプ内部を循環している作動油が吸収す
るので、短時間のうちに作動油およびポンプ本
体、部品等の温度が著しく上昇し、その結果摺動
部の潤滑が悪くなり、ロータとサイドプレートあ
るいはプレツシヤープレートとが焼付いたり、著
しく摩耗したり、あるいはシール部材、作動油等
が劣化するという大きな欠点があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記のような欠点を解消すべくなされ
たもので、圧油が供給される入口通路またはリリ
ーフ時に圧力調整弁の作動によりパイロツト室内
の作動油を前記吸入通路へ導くバイパス通路と前
記パイロツト室とを連通させる側路を設け、この
側路中に通常のポンプ動作時には該側路を閉塞
し、作動油が所定温度以上に上昇した時応動して
前記側路を開放させる熱応動装置を配設して構成
したものである。

〔作用〕

本発明においては、吐出側の圧力負荷により作
動油がポンプ室内を高速循環し、油温が異常に高
温となつた時、熱応動装置が応動して側路を開放
させるため、吐出側の作動油を直接吸入側へ戻す
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の構成などを図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図は本発明に係るベーンポンプの一実施例
を示す一部破断斜視図、第２図および第３図は第
１図の−線および−線断面図、第４図は
要部拡大断面図である。これらの図において、ベ
ーンポンプ１はポンプ本体２を収納する圧力室３
を備えたハウジング４と、ドライブシヤフト５を
支承するハウジング６とを備え、これら両ハウジ
ング４，６はハウジング４の各角部に設けられた
４個のボルト取付用孔７にボルト（図示せず）を
挿通してその先端をハウジング６のねじ孔３６に
ねじ込むことにより、一体的に結合され、前記圧
力室３を密閉している。前記ベーンポンプ１はハ
ウジング６に一体に形成されたボルト取付用孔
８，９を有するフランジ１０によつて車輛に搭載
されたエンジン（図示せず）に取付けられ、Ｖベ
ルトにより前記ドライブシヤフト５が直接駆動さ
れるようになつている。

このドライブシヤフト５は軸受１１，１２によ
つて支承され、その内端は圧力室３に臨んでポン
プ本体２を構成するロータ１４をスプライン嵌合
により支持している。このロータ１４は周方向に
等間隔をおいて放射状に形成された、例えば10個
の嵌合溝１５を有し、これらの嵌合溝１５にそれ
ぞれベーン１６が摺動自在に挿入されている。ま
た、ロータ１４およびベーン１６の両側面および
外周囲はポンプ室を構成する１対の側板、すなわ
ちサイドプレート１７およびプレツシヤープレー
ト１８とカムリング１９とによつて取り囲まれて
いる。前記サイドプレート１７、プレツシヤープ
レート１８およびカムリング１９は上下１対のガ
イドピン２０，２０によつてハウジング６の内壁
面に位置決めされ、かつ１対のボルト２１，２１
により一体的に固定されている。

ハウジング６の上面には図示しないオイルリザ
ーバと連通する入口通路２５が設けられており、
この入口通路２５の下端はハウジング４からハウ
ジング６にかけて水平に設けられたバイパス通路
２６と交差して互いに連通し、またハウジング６
に設けられたドライブシヤフト５の外周側を取り
巻く円弧状の通路２７と連なつている。前記通路
２７は、ドライブシヤフト５の左右両側に沿つて
伸び、ハウジング６の内壁面にそれぞれ開口して
いる１対の通路２８，２８と連通し、これら通路
２８，２８はサイドプレート１７の左右対称な位
置に設けられた１対の吸入孔２９，２９およびカ
ムリング１９の内空部１９Ａを通じて、前記サイ
ドプレート１７の吸入孔２９，２９に対応してプ
レツシヤープレート１８に設けられた溝３０に連
通している。また、プレツシヤープレート１８に
は上下対称な位置にカムリング１９の内空部１９
Ａと圧力室３を連通させている１対の吐出孔３
１，３１が穿設され、またサイドプレート１７に
もこれらと対応して１対の溝３２，３２が削設さ
れている。前記圧力室３はメータリングオリフイ
ス３３を介して吐出通路３４に連通されている。

前記ハウジング４には流量調整弁４０を収納す
る弁室４１が形成されている。この弁室４１は先
端面に突起４２が設けられたプラグ４３によつて
密閉されて前記バイパス通路２６と連通し、流量
調整弁４０の収納により、パイロツト室４４と端
室４５とに画成されている。前記パイロツト室４
４にはコイルばね４６が収納されており、このコ
イルばね４６により前記流量調整弁４０がプラグ
４３の突起４２に通常圧接されている。また、流
量調整弁４０の第３図右端部には吐出圧力を一定
値以下に抑える圧力調整弁４７が配設されてい
る。この圧力調整弁４７は流量調整弁４０の右端
部に形成された軸方向に伸びる中空部４８の開口
端部にねじ込まれるもので、パイロツト室４４と
中空部４８とを連通させる細い通路４９を有し、
この通路４９の内側開口端部にボール５０が配設
され、このボール５０をコイルばね５１によりボ
ールリテーナ５２を介して常時右方に付勢するこ
とにより、通常のポンプ動作時においては前記細
い通路４９をボール５０が閉塞している。前記流
量調整弁４０の中空部４８は直径方向に穿設され
た小孔５３を通つてその外周面に削設された環状
溝５４と連通し、この環状溝５４は前述したバイ
パス通路２６に常時連通されている。また、流量
調整弁４０の左端部外周面には軸方向に延びる複
数の溝５５が削設されており、これらの溝５５は
端室４５と連通している。前記端室４５は溝５５
および通路５６を介して前述した圧力室３に連通
されている。

また、前記パイロツト室４４は、通路５７を介
して吐出通路３４に連通され、この通路５７の途
中には細長い筒体からなる絞り５８が配設されて
いる。さらに、このパイロツト室４４と前記バイ
パス通路２６とは第４図に示すように側路６０を
介して互いに接続され、この側路６０の途中には
熱応動装置６２を収容する室６１が設けられてい
る。

前記熱応動装置６２は、室６１のバイパス通路
２６側端部に収納された熱膨脹係数の大きいワツ
クス６３と、ピストンロツド６４の両端に固定さ
れ、室６１に摺動可能に配設された１対のピスト
ン６５ａ，６５ｂおよびピストン６５ｂを常時ワ
ツクス６３側に押圧しているコイルばね６６とに
よつて構成され、作動油の油温が50〜60℃の作動
適温以下で通常のポンプ動作を行なつている時に
は前記ワツクス６３の熱膨脹量が少ないため、図
に示すように側路６０がピストン６５ｂによつて
閉塞されている。そして、連続リリーフ時、換言
すれば油圧作動装置側の圧力負荷により、圧力室
３からの作動油が供給が遮断されてポンプ室内を
作動油が循環し、この循環によつて作動油の油温
が過度に上昇した時、ワツクス６３が膨脹してピ
ストン６５ａ，６５ｂをコイルばね６６に抗して
右方に移動させ、もつて側路６０を開き、バイパ
ス通路２６とピストン室４４とを連通させるよう
にしている。

次に、上記のような構成によるポンプ動作につ
き説明する。

ドライブシヤフト５がエンジンからの駆動力に
よつて回転するとロータ１４が一体に回転するた
め、このロータ１４に組込まれた10枚のベーン１
６が遠心力によつて飛び出し、カムリング１９の
内周面形状に沿つて出入りする。そのため、相隣
る２枚のベーン１６、例えば１６ａ，１６ｂ、サ
イドプレート１７、プレツシヤープレート１８お
よびカムリング１９とによつて囲まれた空間Ｑ
（第３図）がロータ１４の回転と共に次第に増大
する期間に作動油を吸入孔２９より吸込む。次に
この作動油が満された空間Ｑがロータ１４の回転
と共にその容積を今度は次第に減少させていき、
吐出孔３１より圧力室３に吐出し、ポンプ動作を
行なう。

すなわち、図示しないオイルリザーバからの作
動油は入口通路２５、通路２７、通路２８、吸入
孔２９を通つてカムリング１９の内空部１９Ａに
導かれ、ここで加圧された後、吐出孔３１より圧
力室３に吐出され、メータリングオリフイス３３
を通つて吐出通路３４より図示しないパワーステ
アリング装置に供給される。

この場合、プレツシヤープレート１８に設けら
れた通孔７０（第２図参照）からはベーン１６の
摺動をより確実にするために圧力室３内の圧油が
ロータ１４の嵌合溝１５の底部に導かれており、
これによつてベーン１６の先端をカムリング１９
の内周面に押付けるようにしている。

エンジン回転数の上昇に伴い、ベーンポンプ１
の回転速度が速くなると、必要以上の量の作動油
が吐出されるため、この余剰の作動油は圧力室３
から通路５６、流量調整弁４０の溝５５を通つて
端室４５に導かれる。一方、パイロツト室４４に
も圧力室３からの作動油がメータリングオリフイ
ス３３、吐出通路３４、通路５７を通つて導かれ
る。そして、メータリングオリフイス３３を通過
する作動油は、その油量に応じてその前後に圧力
差Ｐ（P₁−P₂）が生じ、油量が増加すればＰも増
加する。したがつて、ポンプの回転数が上昇（約
1050〜1150r.p.m）し、吐出量が増加すると、こ
の圧力差Ｐはパイロツト室４４のコイルばね４６
に抗して流量調整弁４０を第３図および第４図に
おいて右方向に動かす。このような流量調整弁４
０の変位に伴い、溝５５がバイパス通路２６に連
通すると、圧力室３より端室４５に導かれていた
余剰の作動油はバイパス通路２６を通つて入口通
路２５に流出することとなり、吐出通路３４から
は常に一定量の作動油がパワーステアリング装置
に供給される。

次に、ステアリング操作に伴い、圧力室３から
のパワーステアリング装置への作動油の供給が遮
断されると、吐出側の圧力が急速に高くなるた
め、この圧力上昇に伴つて圧力調整弁４７が作動
する。すなわち、吐出通路３４が遮断されると、
吐出通路３４と通路５７を介して連通するパイロ
ツト室４４の圧力が上昇し、この圧力は通路４９
を経てボール５０をコイルばね５１に抗して左方
向に移動させる。この結果、通路４９が開いてパ
イロツト室４４と流量調整弁４０の中空部４８と
を連通させるため、パイロツト室４４内の少量の
作動油が中空部４８、小孔５３を通つてバイパス
通路２６に導かれ、入口通路２５へと戻される。
この圧力調整弁４７の作動は瞬間的に行なわれる
が、一時的に端室４５の圧力とパイロツト室４４
の圧力とに差が生じ、これによつて流量調整弁４
０の作動が行なわれ、端室４５内の作動油を入口
通路２５に逃す。かくして、前記流量調整弁４０
と圧力調整弁４７とが互いにバランスを取りつつ
作動して作動圧力を一定に保ち規定圧力以上に上
昇するのを防止する。

上記のようにハンドルが左または右の極限まで
回転された時、流量調整弁４０と圧力調整弁４７
の作用によつて吐出通路３４から入口通路２５に
戻された余剰の作動油は再び通路２７、通路２８
を通つてポンプ本体２を循環することとなり、そ
の間吸入圧力から最高圧力へ、最高圧力から吸入
圧力へと最大限の急激な圧力変化を繰返す。その
ため、非常に大きな発熱現象を起す。したがつ
て、この発熱量をポンプ内を循環している少量の
作動油が吸収して短時間のうちに異常な温度（例
えば200℃）にまで上昇する。

この場合、従来のベーンポンプにおいては上述
した油温の上昇に伴い、ロータ１４、ベーン１６
等の摺動部材の焼付け、摩耗あるいはシール部
材、作動油の劣化等を起していたのに対して、本
発明に係るポンプにおいては油温の上昇現象が生
じると吐出側と吸入側との間に配設された熱応動
装置６２を作動させて圧油を圧力調整弁４７を介
することなく直接パイロツト室４４から側路６０
を介してバイパス通路２６、入口通路２５へ戻す
ことにより上述したような問題を解決することが
できる。

すなわち、作動油の温度が過度に上昇すると、
ワツクス６３がこの油温によつて熱膨脹してピス
トン６５ａ，６５ｂをコイルばね６６に抗して右
方向に移動させ、これによつて閉塞されていた側
路６０を開放させる。この結果、パイロツト室４
４とバイパス通路２６とが連通され、圧力室３か
らの作動油が圧力調整弁４７の作動とは無関係に
入口通路２５へと戻される。そのため、従来のよ
うにポンプ内で高圧油が高速循環することがなく
なるので、ポンプ内部の作動油の温度並びにポン
プを構成する部材の温度上昇を緩和し、これによ
つてロータ１４等の焼付け、摩耗さらにはシール
部材および作動油の劣化を防止することができ
る。

第５図は本発明の他の実施例を示す要部断面図
である。この実施例においては、バイメタルを用
いて熱応動装置６２を構成したものである。すな
わち、この熱応動装置６２は、側路６０に設けら
れた室１６の一端をバイパス通路２６に開口させ
て側路６０を開閉制御するピストン６５を摺動可
能に嵌挿し、このピストン６５をコイルばね６６
によつて常時左方向に付勢することにより、ロツ
ド６４の左端をバイパス通路２６内に配設された
バイメタル７１に当接させている。このバイメタ
ル７１は、その一端が止めねじ７２によつてバイ
パス通路２６の内壁面に固定されており、自由端
側は前記室６１の開口部を覆うに充分な面積を有
するものの、その表面には複数個の小孔７３が穿
設されてバイパス通路２６の中心側に反つてい
る。そして、ピストン６５は通常のポンプ動作時
においてコイルばね６６の力により側路６０を閉
塞する位置に係止されている。

このような構成において、作動油がポンプ内を
循環して油温が過度に上昇した場合には、バイメ
タル７１がこの油温に応動してバイパス通路２６
の内壁面側に変形するので、この変形によりピス
トン６５をコイルばね６６の力に抗して右方向に
移動させ、側路６０と室６１とを連通させる。し
たがつて、パイロツト室４４内の作動油は上述し
た実施例と同様に、圧力調整弁４７の作動とは別
に側路６０、室６１、バイメタル７１の小孔７３
を通つてバイパス通路２６へと戻されることとな
り、上記と同様の効果を得ることができる。

なお、上記実施例においてはピストン６５をコ
イルばね６６によつて付勢したが、バイメタル７
１にロツド６４を回動自在に直接ジヤーナル結合
し、コイルばね６６を省略してもよい。

第６図はさらに本発明の他の実施例を示す要部
断面図である。この実施例においては、バイパス
通路２６に温度センサ８０を配設し、この温度セ
ンサ８０が油温の上昇に伴つて動作した時サーモ
リレー８１を動作させてリング状のソレノイドコ
イル８２を励磁させる。この励磁によつて生じる
磁界によりロツド６４の一端に設けられた鉄製の
磁性体８４に電磁力が作用し、これによつて側路
６０を開閉制御するピストン６５を摺動させるよ
うにしたものである。

この場合にも、油温により側路６０を電気的に
開閉制御することができるので、上記実施例と同
様吐出圧力の低下に伴い油温の温度上昇を緩和さ
せ得ることは明らかであろう。

なお、上記実施例のほかにサーミスタ、熱電対
等を利用して熱応動装置を構成するようにしても
よい。

また、上記実施例は、圧力調整弁４７を流量調
整弁４０に組込んでなるベーンポンプについて説
明したが、この発明はこれに何ら限定されるもの
ではなく、これら両弁をそれぞれ別個独立に設け
たベーンポンプに対しても同様に実施し得ること
は勿論である。

また、上記実施例は側路６０の一端をバイパス
通路２６に開口させたが、これに限らず直接入口
通路２５に開口させて該入口通路２５とパイロツ
ト室４４とを連通させてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るベーンポン
プは、ポンプ本体に圧力調整弁を収容するパイロ
ツト室と入口通路とを連通させる側路を設け、こ
の側路中に油温によつて該側路を開閉制御する熱
応動装置を配設したので、吐出側の圧力負荷によ
り作動油がポンプ室内を高速循環し、油温が異常
に高温となつた時、熱応動装置が応動して側路を
開放させることができる。したがつて、この開放
時に吐出側の作動油を吸入側へ圧力調整弁を介す
ることなく直接戻して吐出圧力を低下させること
ができ、ポンプ内を循環する作動油の温度上昇を
緩和防止する。この結果、ロータ等の焼付け、摩
耗を防止すると共にシール部材、作動油の劣化を
防止し、ポンプの耐久性を向上させることができ
るという大きな効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るベーンポンプの一実施例
を示す一部破断斜視図、第２図および第３図は第
１図の−線、−線断面図、第４図は要部
拡大断面図、第５図および第６図は本発明の他の
実施例を示す要部拡大断面図である。 １……ベーンポンプ、２……ポンプ本体、３…
…圧力室、２５……入口通路、２６……バイパス
通路、４０……流量調整弁、４４……パイロツト
室、４７……圧力調整弁、６０……側路、６２…
…熱応動装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポンプ回転速度の変動により吐出量が増減す
   るポンプ本体と、油圧作動装置へ一定流量の圧油
   を供給するための流量調整弁と、最高吐出圧力を
   規定する圧力調整弁とを備えたベーンポンプにお
   いて、圧油が供給される入口通路またはリリーフ
   時に前記圧力調整弁の作動によりパイロツト室内
   の作動油を前記入口通路へ導くバイパス通路と前
   記パイロツト室とを連通させる側路を設け、また
   通常のポンプ動作時においては前記側路を閉塞
   し、作動油が所定温度以上に上昇した時応動して
   前記側路を開放させる熱応動装置を前記側路中に
   配設したことを特徴とするベーンポンプ。