JPS62203989A - 動力舵取装置用ポンプ装置 - 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】 ［ｇ梁上の利用分野］ 本発明は、動力舵取装置用ポンプ装置に１関するしので
ある。

詳しくは省力化を図るため駆動源からの回転駆動エネル
ギーを圧力作動流体の圧力エネルギーに変換づる、自動
車等の動力舵取装置用ポンプ装置として利用できるもの
である。

［従来技術］ 一般に自動車等の動力舵取装置に使用され、手動操舵ト
ルクを補助するパワーステアリングに圧力作動流体を供
給するポンプ装置は、エンジンの回転駆動を利用し、ボ
ンブロークを回転させている。このため、ポンプ室から
の圧力作動流体の吐出流間はエンジンの回転速度に比例
して増加する。

然しエンジンの高速回転時、即ち自動中の高速走１１時
には、パワーステアリングの流体圧モータはほぼ無負荷
状態であるにし拘わらずポンプロータ（ま高速で回転さ
れ、か°つ５吊の圧力作動流体を吐出するようになる。

エンジンの高速回転時においては、ポンプ室からの圧力
作動流体の吐出流間に対しパワーステアリングが必要と
する使用流量の占める割合は極め−Ｃ少ない。このため
、従来は、ポンプ室からの圧力作動流体の吐出流間をオ
リフィス等を利用してパワーステアリングが必要とでる
一定流吊に制御していた。−例としては、第９図々示の
ようにポンプロータの回転数の上昇によるポンプ室から
の圧力作動流体の吐出流間の増加通路７の開度を調整し
、さらに吐出流量の増加に基づいて固定絞り１の前後の
圧力差によって制御スプール２を絞り３を形成した絞り
部材４と制ｔａ＋＋スプール２との間に介装されたスプ
リング５に抗して絞り部材４側に変位させ、絞り通路３
の間口転数が一定の回転数になると流出を減少さけるも
のがある。即ち、これは、固定絞り１と絞り通路３によ
って、固定絞り１にはポンプ室からの圧力作動流体の全
吐出流量が通過し、これに伴い該固定絞り１の前後に圧
力差が生じ、該圧力差により制御スプール２を移動させ
て、絞り通路３の開口面積を変化させ利口１１流最を決
定している。

［発明が解決しようとする問題点１ このものは、ポンプ室からの圧力作動流体の全吐出ｉ吊
を、固定絞り１に通し該固定絞り１の１１θ後に生ずる
圧力差により制御スプール２を移動させるため、圧力作
動流体の全吐出流間を固定絞り１に通した差圧弁だけポ
ンプ室の内部圧が高くなってポンプロータの駆動力が増
大し省力化のできない欠点がある。このため、エンジン
の回転速度の上界につれてポンプ室からの圧力作動流体
の吐出流間を自動的に漸減し無駄な圧力上Ｒを防止しポ
ンプロータの駆動力を軽減することが望まれていた。

［問題点を解決するための手段〕 本発明は上記した問題点を解決するもので、ポンプ本体
内に回転可能に収納されたポンプロータと、該ポンプロ
ータの回転により圧力作動流体の吸入サイクルを行うポ
ンプ室に連通ずる吸入域と、該ポンプロータの回転によ
り圧力作動流体の吐出サイクルを行うポンプ室に連通す
る吐出域と、該吐出域と動力舵取装置に通じる吐出口を
弁孔を介して連通ずる吐出通路と、該弁孔内を１ご動し
てポンプ室からの圧力作動流体の余剰流を該吐出通路よ
りバイパス通路を通じて吸入域に還流し該該叶出通路の
圧力作動流体流れを調整づるスプール弁と、該吐出（コ
側の吐出通路内に設けた絞り通路を右する絞り部材と、
該絞り部材に対向し吐出通路の圧力作動流体を流通する
吐出孔と該圧力作８流体の噴流を受ける受圧部を有し該
圧力作動流体の噴流によって該吐出通路内を囲動する制
御スプールと、該絞り通路の開度を制御スプールの製動
によって調整すべく設けた可変絞りと力日ら成る動力舵
取装置用ポンプ装置である。

本発明の動力舵取装置用ポンプ装置は、ポンプロータの
低回転時、該吐出通路内に１と動自在に１■合する制御
スプールが、該制御スプールと絞り部材の間に介装した
スプリングにより、押圧され、両者の離脱関係を満す構
成にある。そしＣ、ポンプロータの回転の上界に伴い制
御スプールは、該吐出通路内におけるポンプ室からの圧
力作動流体の余剰流の噴流圧力の自適作用を直接的に受
は該スプリングの押圧力に抗して絞り部材側へｌｉｔ進
移行するように構成されている。該制御スプールは、前
記推進移行に伴い絞り通路の開度を調整しポンプ室から
の圧力作動流体の余剰流の吐出口への流出をル１１限す
る。これにより前記余剰流は、吐出通路から弁孔、バイ
パス通路を通じて吸入域に還流し該吐出通路内の流れや
圧力を調整するように構成されている。すなわち、弁孔
内に摺動自在に嵌合するスプール弁は、スプリングによ
り押圧されている。

しかしながら、該スプール弁は、絞り通路の前後の圧力
差により、スプリングの押圧力に抗して弁孔内を移行し
、吐出通路、弁孔バイパス通路を導通状態とし前記余剰
流を吸入域に３で流して吐出通路内の流れや圧力を調整
するように構成されＣいる。前記制御スプールの受圧部
には、ポンプ室の吐出域から吐出された流体が該吐出通
路内にて合流され、かつ速い流速の噴流圧力が効率良く
確実に衝突作用し所定のへ通力で該制御スプールに推進
力を付与して該＆１１谷１１スプールを吐出通路内にて
摺動移行させる構成である。即ち、本発明のｖＪ万力舵
取装置ポンプ装置は、吐出通路がポンプ室の吐出域から
制御スプールに向って流通抵抗の少ない平行なストレー
ト形状の他に、所定の勾配やテーバ等の先細形状に構成
Ｊることにより、該吐出通路内を流通する圧力作動流体
の速度を速めａ、＋制御スプールの摺動させる推進力と
しての噴流圧力をさらに増大して層重能力を高め応答性
を良好とすることができる。該制御スプールは圧力作動
流体の噴流圧力を供受する受圧部が受圧効率良好なフラ
ット形状の他に段付状、円錐状及び湾曲状等の凹所を設
けることにＪ：す、圧カ作肋流体の噴流圧力の供受能力
を高め該吐出通路内における制衛１スプールの１８肋機
能の向上を図ることができる。

該制御スプールには、流体の吐出孔が複数形成して成り
該吐出孔は十分な流路面積を確保し、絞り抵抗による圧
力１０失の低減を図る構成にしである。

前記可変絞りは、絞り通路の内部に制御スプールに設け
ｔｃ筒状部を所定の間隔を保持して嵌合可能と成し、該
絞り通路の開度を調整して圧力作動流体の吐出口への吐
出流量を制御することができる。

前記絞り通路と制御スプールの筒状部とは、少なくとも
一方の形状をストレート状の他に、テーバ状や円錐状の
先細形状等の種々変形、組合せ構成することにより、例
えば、筒状部の外形状を先細の段付状やテーパ状とする
ことによりポンプロータの回転数に対して流量を直線的
に降下させるといったドルーピング特性を得ることがで
きる。

また、前記制御スプールはこれを焼結金属等により構成
することにより複雑な形状を比較的容易に形成すること
ができる。

［作用力！！］ 上記構成からなる本発明の仙カ舵取￥装置は、ポンプロ
ータの低回転時には、圧力作動流体の吐出流量が少ない
ため、吐出通路内の流速が小さくこれに伴う噴流圧力も
小さい。このため、制御スプールは、これと絞り部材の
間に介装したスプリングにより押圧され両者は離脱関係
にある。このときの制御流量は、絞り通路の流路面積に
よって決定される。

また、本発明の動力舵取装置用ポンプ装置は、ポンプロ
ータの回転数が上昇しポンプ室の圧力作動流体の吐出量
が増加すると、吐出通路内の流体速度が大きくなり噴流
圧力も増す。このため、制御スプールの受圧部には吐出
通路内のポンプ室の圧力作動流体の余剰流による噴流圧
力が衝突、作用し、該制御スプールを前記スプリングの
押圧力に抗して絞り部材側へ速やかに安定円滑に推進移
行する。これに伴い、ｆｌ＋ｌ　ｔｉｌｌスプールの筒
状部は、絞り通路に［嵌合して該絞り通路を全開状態よ
り絞り状態に変位さけることにより、該絞り通路の流路
面積を減少させ、絞り通路前後の圧力差によりスプール
弁をバイパス通路の開度が広がる方向に移動させ、圧力
作動流体の吐出口への吐出流量を減少させるいわゆるド
ルーピング特性を１！７ることができる。

従って、本発明の動力舵取装置用ポンプ装置は、従来の
ようなポンプからの全圧力作動流体の固定絞りの通過に
よる圧力損失はなく、該全吐出流れの噴流圧力でもって
ｉ、Ｑ　ＩＩＩスプールを効率良く安定、円滑に推進移
行することができる。このため、制御スプールは絞り通
路の間口面積を精度良く確実に可変制御でき、かつ前記
ポンプ室の圧力作動流体の余剰流を還流することにより
、ポンプ室の内部圧はＬ昇することがなく、ポンプロー
タの駆動ツノを低減し、省力化を図って良好なドルーピ
ング特性を実奏することができる効果を有する。

［実施例］ （第１実施例） 本発明の第１実施例を第１図、第２図、第３図、第４図
、第５図、第６図に基づいて説明する。

第１実施例の動力舵取装置用ポンプ装置は、ポンプ本体
１０の支持部材１１には、自＃１車エンジンにより回転
駆動される駆動軸１２が軸受１３を介して回転可能に軸
承されている。駆動軸１２には同軸的にポンプロータ１
４が一体的に回転可能にスプライン嵌合されている。該
支持部材１１には側壁９とプレッシャプレート１５おＪ
：び１６がそれぞれ嵌合され、両プレッシャプレート１
５．１６間にカムリング１７が介挿されている。、該カ
ムリング１７の内周には、カム面〈図示Ｖず、以下同様
）が形成され、該カム面と該プレッシャブレー１−１５
．１６によって区画形成された空所に前記ポンプロータ
１４が回転可能に収納されている。該ポンプロータ１４
とカムリング１７とで、両者の間でその円周方向にほぼ
三日月形状のポンプ室１８を１８０度の位相差をもって
形成している。ポンプロータ１４の円周には、ポンプロ
ータ１４の回転軸芯と平行な複数の放射溝１９がほぼ等
間隔に形成され、これら放射溝１９にカムリング１７の
カム面に接する複数のベーン２ｏが放射方向に出没摺動
可能に嵌着されている。該ベーン２０によってポンプ室
１８はそれぞれ独立して気密分離されると共に、ポンプ
ロータ１４の回転に伴って同方向に回転移動すると共に
放射方向に位置移動するベーン２０により容積が可変す
るように構成されている。前記プレッシャプレート１５
には、該ポンプ室１８の吸入域に間口する吸入ボート２
１．２２及びポンプ室１８の吐出域に開口する吐出ボー
ト２３．２４がそれぞれ設けられている。吸入ポート２
１．２２と吐出ボート２３．２４は、第２図及び第１図
々示のようにプレッシャプレート１５の円周方向にほぼ
９０度の位相差をちって交互に配置αされている。該吸
入ポート２１．２２は、側壁９の内部に形成した連通溝
２５に連通し吸入孔２６を介し゛Ｃ圧力作動流体のタン
ク（図示せず）に連通されている。該圧力作動流体は吸
入孔２６より連通溝２５及び吸入ポート２１．２２を介
してポンプ室１８の吸入域に導入される。また、ポンプ
室１８の吐出域に連通ずる吐出ボー１−２３．２４は、
プレッシャプレート１５に形成され圧力作動流体の合流
を図る吐出溝２７を介して側壁９の中心部に形成された
吐出通路２８に連通されている。該側壁９には吐出通路
２８に交差して連通ずる弁孔２９が形成されている。

該弁孔２９にはバイパス通路Ｐを開閉ｉｔＩ＋１１！Ｉ
Ｉシて該弁孔２９よりバイパス通路Ｐを通じて連通溝２
５へ還流させる圧力作動流体の吐出流量を制御する機能
を奏するスプール弁３０．３１が摺動可能に１■挿され
、該スプール弁３０．３１によって該弁孔２９内を高圧
室３２と低圧室３３に気密良好に区画している。該高圧
苗３２は吐出通路２８を介して吐出口３４に連通し、該
吐出口３４は助力舵導入されるようになっている。該ス
プール弁３０゜３１には絞り通路３７前後の流体圧並び
にスプリング３５の弾発力が作用するように構成しであ
る。

前記吐出通路２８の吐出口３４側には筒状の制り１１ス
プール３６及び絞り通路３７を形成した有底中空筒状の
絞り部材３８が連設装備されている。該制御スプール３
６は吐出通路２８の吐出口３４側の内腔内に摺動可能に
嵌挿され、該吐出口３４側の内腔内に嵌着した絞り部材
３８との間に介装されたスプリング３９により付勢され
て吐出通路２８の内腔段部４０に弾発的に当接している
。制御スプール３６は、その中心部に筒状部４１が突設
され、該筒状部４１の軸周りに複数の吐出孔４２が形成
されている。また、制御スプール３６には吐出通路２８
の圧力作動流体の噴流圧力を供受づるフラット状の受圧
部４３が配設されている。このため、該圧力作動流体の
流速の上かに伴う噴流圧力によって制御スプール３６は
、スプリング３９の押圧力に抗して絞り部材３８側へ、
推進移行させる押圧力が強ノ〕に働くように構成されて
いる。

該絞り通路３７は筒状部４１との遊嵌度合に応じ全開か
ら絞り状（ｇに制御され、流路面積を決定している。吐
出通路２８は制御スプール３６の吐出孔４２並びに絞り
部材３８の絞り通路３７を介して動力舵取装置へ通じる
吐出口３４に連通されている。

上記構成からなる本第１実施例の動力舵取装置用ポンプ
装置は、自動車エンジンによって駆動軸１２と共にポン
プロータ１４が回転駆動されると、ポンプ室１８の吸入
域にはタンクより吸入孔２６、連通溝２５及び吸入ボー
ｈ２１．２２を介して圧力作動流体が吸入される。また
、ポンプ室１８の吐出域で加圧された圧力作動流体は、
吐出ボート２３．２４から吐出ｆＳ　２７で合流された
のち吐出通路２８、吐出孔４２及び絞り通路３７をそれ
ぞれ介して吐出口３４Ｊ：り吐出され、動力舵取装置に
供給される。

この際、ポンプ室１８の吐出域より吐出される作動流体
の流量は、ポンプロータ１４の回転数、すなわち、エン
ジン回転数に比例しでいる。従って、ポンプロータ１４
の低回転時には、吐出流間が少ないため、吐出通路２８
内における圧力作動流体の流速が小さくこれに伴う噴流
圧力も小さい。

このため、吐出通路２８内にＩＭ　ｆＪＩ自在に嵌合す
るｆｉｌ＋御スプール３６は、該制御スプール３６と絞
り部材３８の間に介装したスプリング３９により押圧さ
れ両者はｍｎｎ関係に配置される。このときの制御流分
は、全開状態の絞り通路３７等の流路面積によって決定
されることとなり、流分の少ないとぎはポンプの全吐出
流量が吐出口３４に流れる。

流量が増加すると、絞り通路３７前後の圧力差によりス
プール弁３０．３１はバイパス通路Ｐを開き、余剰流は
バイパス通路Ｐを経て還流されるため、該吐出口３４よ
り常に一定流量の圧力作動流体が動力舵取装置に吐出さ
れ所定の操舵条件を成立する。さらに、ポンプロータ１
４の回転数が上界しポンプ室１８からの圧力作動流体の
吐出流間が増加すると、吐出通路２８内の流体速度が大
きくなり噴流圧力も増す。このため、制υ１１スプール
３６の受圧部４３には、吐出通路２８内におけるポンプ
室１８からの圧力作動流体の余剰流の噴流圧力の衝突作
用を受は前記スプリング３つの押圧力に抗して絞り部材
３８側へ推進移行される。そして、制御スプール３６の
筒状部４１は、絞り通路３７の全開状態より絞り通路３
７に遊嵌して絞り状態とすることにより、該絞り通路３
７の流路聞瓜を調整して制御ｉ０１ｆｉｉ　ｋ’ｊを小
さくし、絞り通路３７前後の圧力差を増大させてバイパ
スされる余剰流を増大させ、圧力作動流体の吐出口３４
への吐出流間を減少させて所望のドルーピング特性を得
ることができる。この際、絞り通路２８のポンプ室１８
からの圧力作動流体の余剰流は、弁孔２９内のスプール
弁３０．３１をスプリング３５の弾発力に抗して弁孔２
９内を謂動させ、弁孔２９とバイパス通路Ｐとを導通状
態とし吐出通路２８内からポンプ室１８の吸入域に該余
剰流を還流するのである。従って、本実施例の動力舵取
装置用ポンプ装置は、ポンプ室１８からの圧力作動流体
の全吐出流量の噴流圧力でもって制御スプール３６を効
率良く安定、円滑に推進移行できると共に、絞り通路３
７の流路面積を精度良く確実に制御できる。このため、
ポンプ室１８の内部圧は上昇することがなくポンプの駆
動力を軽減でき省力化を実奏して所望のドルーピング特
性をもたらす。

ここで、本実施例装置における流量−回転数特性を第６
図に基づき説明すると、ポンプ室１８が規定量の圧力作
動流体を吐出するまでは直線的に流量が増大し、ａ点を
越えると回転数が増加しても流量は一定に保たれる。こ
のａ点においてスプール弁３０．３１は移動して弁孔２
９とバイパス通路Ｐとの導通を開始してポンプ室１８か
らの圧力作り＋流体の余剰流を吐出通路２８からポンプ
室１８の吸入域に効率良く戻ツＪ：うになる。そして、
ポンプロータ１４の回転数の増加に伴い、ポンプ室１８
からの圧力作動流体の余剰流し増加するためスプール弁
３０．３１は弁孔２９とバイパス通路Ｐとの間口面積を
増大ツる方向に変位−４る。従って、ｂ点においては、
制御スプール３６がポンプ室１８からの圧力作動流体の
余剰流の噴流圧力の作用を受けて絞り部材３８側へ推進
移行されて該絞り通路３７が筒状部４１によって徐々に
絞られる。このため、吐出通路２８から吐出口３４へ吐
出される圧力作動流体の流量は次第に減少する。

そして、０点にＪ３いて、絞り通路３７は筒状部４１に
よって最大に絞られ、吐出口３４への圧力作動流体の流
量はざらに一層減少される。従って、吐出口３４から動
力舵取装置への圧力作動流体の吐出流量は、吐出通路２
８からポンプ室１８の吸入域へ還流される流■に比して
低減し、回転数がさらに増大してもほぼこの状態に保た
れる。この場合、絞り通路３７は流路間１」面積を適宜
選択することにより圧力作動流体の流量割合を所望に設
定し、１ｆ意の制御特性を得ることができる。

（第２実施例） 本発明の動力舵取装置用ポンプ装置の第２実施例を第７
図に基づいて説明する。

なお、先に）ホべた第１実施例と同じ構成および作用は
説明を略す。

本第２実施例の制御スプール３６は受圧部４３を、凹湾
曲状の凹所４５とすることにより、圧力作動流体の噴流
圧力に対する供受能力をさらに一層向上することができ
吐出通路２８内において制御スプール３６を応答性良く
推進移行することができる。

（第３実施例） 動力舵取装置用ポンプ装置の第３実施例を第８図に基づ
いて説明する。

なお、先に述べた第１実施例と同じ構成および作用は説
明を略す。

本第３実施例の制御スプール３６の筒状部はテーバ付の
筒状部４６に構成することにより、ポンプロータ１４の
回転数に対して流ｄを第６図中破線にて示づようにａ点
より直線的に降下させるドルーピング特性を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の動力舵取装置用ポンプ装置の第１実施
例を示寸縦断面図、第２図は第１図中エーエ線断面矢視
図、第３図凸金第５図は第１図における要部を拡大し制
御スプールあるいはその作動状態をそれぞれ示し、第３
図は部分拡大縦断面図、第４図は制御スプールの拡大正
面図、第５図は部分拡大縦断面図、第６図は実施例の動
力舵取装置用ポンプ装置にお（）るポンプロータの回転
数に対する流量特性の変化を示す線図、第７図は本発明
の動力舵取装置用ポンプ装置の第２実施例を示す要部の
拡大縦断面図、第８図は本発明の動力舵取装置用ポンプ
装置の第３実施例を示Ｊ要部の拡大断面図、第９図は従
来装置の要部を示す部分縦断面図である。 ９・・・側壁 １５・・・プレッシャプレート　１８・・・ポンプ室２
１．２２・・・吸入ポート ２３．２４・・・吐出ポート ２８・・・吐出通路　　　　　３４・・・吐出口３６・
・・制御スプール　　　３７・・・絞り通路３８・・・
絞り部材　　　　　４１・・・筒状部４２・・・吐出孔
　　　　　　４３・・・受圧部特許出願人　　　豊田工
機株式会社 代理人　　　　弁理士　大川　宏 同　　　　　弁理士　丸山明夫 第７図　　　　　第８図 第９図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポンプ本体内に回転可能に収納されたポンプロー
   タと、 該ポンプロータの回転により圧力作動流体の吸入サイク
   ルを行うポンプ室に連通する吸入域と、該ポンプロータ
   の回転により圧力作動流体の吐出サイクルを行うポンプ
   室に連通する吐出域と、該吐出域と動力舵取装置に通じ
   る吐出口を弁孔を介して連通する吐出通路と、 該弁孔内を摺動してポンプ室からの圧力作動流体の余剰
   流を該吐出通路よりバイパス通路を通じて吸入域に還流
   し該吐出通路内の圧力作動流体流れを調整するスプール
   弁と、 該吐出口側の吐出通路内に設けた絞り通路を有する絞り
   部材と、 該絞り部材に対向し吐出通路の圧力作動流体を流通する
   吐出孔と該圧力作動流体の噴流を受ける受圧部を有し該
   圧力作動流体の噴流によって該吐出通路内を摺動する制
   御スプールと、 該絞り通路の開度を制御スプールの摺動によって調整す
   る可変絞りとから成ることを特徴とする動力舵取装置用
   ポンプ装置。
2. （２）吐出通路は該制御スプールに向って先細形状と成
   し該吐出通路内の作動の流体の流速を制御し該制御スプ
   ールの摺動を調整するように成したことを特徴とする前
   記特許請求の範囲第１項記載の動力舵取装置用ポンプ装
   置。
3. （３）制御スプールは、圧力作動流体圧力に対する受圧
   部に凹所を設け該圧力作動流体の圧力による該制御スプ
   ールの摺動を調整するように成したことを特徴とする前
   記特許請求の範囲第１項又は第２項記載の動力舵取装置
   用ポンプ装置。
4. （４）絞り通路に該制御スプールに設けた筒状部を嵌合
   可能とし該絞り通路の開度を調整するように成したこと
   を特徴とする前記特許請求の範囲第１項乃至第３項の一
   つに記載の動力舵取装置用ポンプ装置。