JPS6249470B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は容積形ポンプに関するものであつて、
例えば滑動子ポンプのような動力かじ取りポンプ
の改良に係り、この種のポンプは米国特許第
3614266号及び第3645647号に示される。

本発明のポンプはローターを囲むカムを有し、
カムは２つのポンプ弧を有し、これらは互いに
180度離れる。ローターはカム面に係合する多く
のポンプ部材即ち滑動子（slipper）を担持す
る。カムとローターの両側に端板を置き、これら
端板はカムとローターとで形成される２つのポン
プ室の各々に流体を入れる孔を具える。

流体はポンプ部材が入口孔から出口孔へポンプ
弧を横切る際該部材により動かされる。隣接した
組のポンプ部材が出口の高圧の孔を横切つた後
に、これら２つの部材の間にある空所中の流体は
出口圧力の高さに加圧される。この種のポンプで
は通常、２つの隣接ポンプ部材の間に捉えられた
流体量は該部材がローター回転にしたがいさらに
進行する際入口孔に排される。

２つの隣接ポンプ部材が出口孔を横切る瞬間、
他の２つの隣接ポンプ部材は入口孔を横切ろうと
する。後の２つの部材もその間に或る量の流体を
形成し、流体の圧力はポンプの入口圧力に等し
い。さらにポンプ部材が回転すると、部材間に捕
捉された量の低圧流体は出口孔に連通させられ
る。それ故、各ポンプサイクルの間隣接ポンプ部
材間の流体の圧力に２つの急激な変化がある。ロ
ーター１回転に対し２つのポンプサイクルがあ
る。この状態は、圧力の脈動を生じ、これはポン
プ騒音を生じ、かつポンプ効率を低くする。

本発明によると、２つの捕捉された流体量の間
で圧力を平衡にすることが提供され、したがつて
ポンプ出口孔に隣接して捕捉された量の流体は減
じて入口孔に隣接した捕捉流体は増す。このこと
は、カムの中にローターに隣接して置かれた圧力
板の片方または両方に適当な圧力平衡チヤネルを
設けることによつて、達成される。出口孔に近い
２つの隣接したポンプ部材間に捕捉された加圧流
体の潜在エネルギの若干は、その流体中の高圧が
入口孔に近い２つの隣接したポンプ部材間に捕捉
された低圧流体に分配される際に、回収される。

本発明の実施例によれば、圧力と流速を制御す
る流れ制制弁が設けられ、これによりポンプで変
位される流体の圧力は、低速運転及び中間速運転
の間ローター速度の増大に伴い比較的早く増大
し、また高速におけるポンプによる流体送出の速
度は、ローター速度の一層の増大に伴い比較的一
定している。このために、高速におけるポンプの
駆動に要する有効馬力は低下し、かつ自動車の動
力かじ取り系のようなポンプ用途における過剰の
流体送出が避けられる。このようなポンプ用途の
場合、ローターは車両エンジンに駆動自在に連結
されポンプは通常、高速運転中のかじ取り機能達
成のため過剰の流体を送り出そうとするものであ
る。

さらに、本発明の実施例によれば、前述の流れ
制御弁は適切な孔配置を有し、これにより、流体
がポンプのためから該弁までのポンプ回路に戻さ
れる際に過給機の効果が生ずる。このためから制
御弁への流れ方向は、流れによつて生じた速度圧
力がポンプ入口における圧力を増すようになつて
いる。

次に図面について本発明の実施例を説明する。

第１図において、ポンプのハウジング１０はア
ルミニウムその他の適当な材料で作られる。ハウ
ジングは非円形のポンプ空洞１２を具え、その左
端はハウジング壁１４で閉ざされた、右端は端カ
バー１６で閉ざされ、該カバーは板状であつて開
口部１２の中に収められスナツプリング１８で確
保される。繊維ガラスその他の適切な材料で作ら
れた流体のため２０は、その縁がハウジングの縁
２２を取囲むように置かれ、端カバー板１６を包
む。この端板は弁組立２４のハウジングを形成す
る。

ため２０の内部は戻り流路２６と通じ、この流
路は自動車の動力かじ取りギヤのような流体圧作
動機構の低圧側に通ずる。

ポンプカム２８はハウジング開口部１２の中に
置かれる。第１０図によく示されるように、カム
２８は１対のポンプ弧３０，３２を形成し、これ
らは、２つのシール弧３４，３６によつて互いに
接合して不規則な形状の連続カム面を形成する。
ローター３８の周縁には多くの凹部４０があり、
各凹部は滑動子４２のような流体ポンプ部材を受
入れる。本例では各凹所は、半径方向の開口部を
具え、開口部はばね４４を受入れ、このばねは該
ポンプ部材を半径方向外方に押して該カム内面に
係合させる。

低圧板４６は第１図に示すようにローター３８
の左側に置かれ、高圧板４８はローター３８の右
側に置かれる。流れ制御兼圧力逃がしの弁組立２
４の弁体を形成する端板１６は、ポンプハウジン
グの開口部１２中に収められて高圧板４８にじか
に隣接して置かれる。低圧板４６、ローター３
８、高圧板４８及び端板１６は、軸線方向に重な
つて配置され、かつ開口部１２の底にある圧力室
５０中の流体圧力によつて互いにシール係合させ
られる。スナツプリング１８は圧力室５０内の圧
力によつて生じた力に対し反作用の力を提供す
る。１つ以上のパイロツトピン５２は、カム２８
と２つの圧力板と端板の中を通つて受入れられ、
該組立を正しい角度関係に合わせて保持する。

低圧板４６の詳細は第６，７図に示される。第
６図で低圧板の右側表面は５２で表わされ、さら
に低圧孔５４，５６と高圧孔５８，６０を具え
る。低圧孔はそれぞれカム２８の低圧孔６２，６
４に通じ、さらに低圧孔はカムリングとポンプロ
ーターとで形成されたポンプ室の入口部分に通ず
る。２つの隣接したポンプ部材のスペースは該部
材がポンプ弧中を通つて容量が膨大する際該入口
部分に通ずる。同じく２つの隣接ポンプ部材の間
のスペースは、ポンプサイクル中ローターの連続
回転に際し容量が減ずるとき高圧孔５８，６０に
通ずる。このスペースはまた、高圧板４８中の高
圧孔６６，６８にも通ずる。低圧板４６中の入口
孔５４，５６にそれぞれ対応する高圧板４８中の
入口孔は７０，７２で示される。

高圧孔は第２図に示すようにポンプ出口通路７
４に通じ、低圧孔は同図で低圧戻り通路７６に通
ずる。これらの通路は、弁組立２４を含む端板１
６の中に置かれ、このことは第５図に示されてお
り、即ち通路は高圧板４８に係合する端板１６の
面内にある。

ハウジング開口部１２の中に収められるカムリ
ング２８はハウジングと共に低圧室７８を形成す
る。この室は第１図に示したシール室８０と連通
し、この目的のため第４図に示されるように適当
な内部孔８１がハウジング１０に形成される。

ローター３８の駆動軸８２は、ハウジング１０
中の開口部８４を貫通して伸び、図示される適当
なブシユによつて該開口部中に軸支される。軸８
２は８６でスプラインにされてローター３８中の
スプライン孔に対する。

高圧通路７４はベンチユリ流れ制御部材９０に
形成されたベンチユリのど部８８と連通し、この
部材は弁開口９４のねじ部内で９２でねじを切ら
れる。ベンチユリ通路８８の他端はベンチユリ部
材９０中に形成された出口通路９６と通ずる。

部材９０は、ため２０を端板１６に固く保持す
るためための開口部と一致する肩９８を具える。
ため２０とハウジング１０の外周との一致した結
合はために安定性を与える。ため２０の縁はもう
１つのシールであるＯリング１００を具える。

ベンチユリ圧力通路１０２は、ベンチユリ部材
９０に形成されてのど部８８に通ずる。端板１６
に形成された内部通路は通路１０２を弁開口部９
４の右端１０４と結合させる。弁スプール１０６
は離れたランド１０８，１１０をもち、開口部９
４中に摺動自在に置かれる。弁ばね１１３は開口
部の端１０４に置かれて弁部材１０６を第２図で
左方向に押し進める。通路７４中の外圧は、弁部
材１０６をばね１１３の反力に抗して右方向に押
し進めようとする。これが行われると、ランド１
０８は孔７６を開き、したがつてポンプ流体をポ
ンプ低圧側にバイパスさせる。バイパスされない
流体はのど部８８を通つて出口通路９６に配送さ
れる。ポンプ速度が増すと、のど部中の流れは増
し、したがつてベンチユリ圧は低下し、これが端
１０４に伝達されることにより圧力の低下を生じ
てスプール弁を一層大に開かれた位置に動かし、
多くの流体をバイパスさせて有効出口流れを低下
させる。逆に、ポンプ速度の減少は端１０４にお
ける圧力の形成を生じ、したがつてばね力を増し
バイパス流れを少くする。

圧力逃がし弁１１２は、弁部材１０６の逃がし
オリフイス１１４と一致し、通常は弁ばね１１６
により閉ざされる。過度の圧力形成に際し、弁開
口部右側に伝えられる圧力は、弁１１２を着座か
ら外させて流体をポンプ入口側にバイパスさせ、
過剰圧力を逃がす。

第１１Ａ、１１Ｂ図は、第２図の弁の構造の概
要を示し、弁作動の説明に参照される。第１１Ａ
図は弁の低速高圧状態を示し、第１１Ｂ図は高速
状態を示し、ポンプ出口流れの一部はバイパスさ
れる。

第１１Ａ，１１Ｂに示される弁において、ラン
ド１０８が孔７６を開くとき、流体はポンプ出口
圧力通路７４から低圧孔７６にバイパスされる。
孔７６からバイパスされない流体は出口通路９６
に送られ、これによりベンチユリ圧力が生じての
ど部１０２から内部通路１１８に弁部材１０６の
反対側に配送される。ポンプ速度が所定値より増
大した後、第２の制御孔１２０はランド１１０に
よつて開かれる。この孔は通路１１８に通ずる。
孔１２０が開かれるとき、孔１２２と通ずる低圧
域は通路１１８と連通する。孔１２２はために通
じ、流体はためから弁組立に戻される。通路１１
８が低い圧力を受けると直ぐに、弁部材１０６は
のど部からさらに遠く移され、したがつて孔７４
から孔７６へのバイパス流れは増大し通路９６中
の出口流れは減ずる。それ故、ポンプ速度の増大
に際し圧力構成の速さは減少し、これが所謂ドル
ーパー（drooper）効果を生ずる。この効果は他
の構成では別のやり方で達成され、例えば米国特
許第3253607号及び第3349714号に示される。前者
の特許では、該効果は、１対の計量オリフイスを
使用し一方のオリフイスの口を横切る流れが増す
にしたがいオリフイスの有効性を制御することに
よつて達成される。また後者の特許における該効
果は、可変寸法計量ピンをポンプ出口回路中のオ
リフイスに合わせることによつて達成される。本
発明でのドルーパー効果はもつと簡単に達成さ
れ、これは改善された信頼性を特徴とする。

第１１Ｂ図は、ランド１１０が孔１２０を開い
た位置即ち高速状態に対応する位置にある弁部材
１０６を示す。

低圧板４６も高圧板４８も圧力平衡通路を具え
る。各圧力板は１対の通路を有し、１つはポンプ
のポンプ室の各々に対応する。高圧板用の平衡通
路は１２４，１２６で示され、これらはそれぞれ
入口孔７０，７２が存在する角度範囲を越えて延
びており、弧状である。通路の端は隣接する孔の
閉切り縁及び開放縁に接近して置かれる。低圧版
４６用圧力平衡通路は１２８，１３０で示され
る。高圧板用の場合のように、通路１２８，１３
０は入口孔５４，５６が存在する角度範囲を越え
て延びており、弧状をなしている。

平衡通路の作動を説明するため、第１，２図が
参照され、ここにカム・ローター組立の概要が示
される。第７図の通路１２８，１３０に対応する
通路は１２８′，１３０′で示される。ローターの
回転方向はベクトル１３２で示される。２つの低
圧油入口孔は１３４，１３６で示される。２つの
高圧出口孔は１３８，１４０で示される。第１―
９図におけるローター３８に対応するローター１
４２は半径方向の凹所１４６中にある滑動子１４
４を担持する。ローター１４２の平衡通路１２
８′は第１２図に示されるように配置されて１時
30分及び10時の時計針位置にある凹所相互の間の
連通を生ずる。11時30分及び１時30分の位置にあ
る２つの滑動子相互の間にある流体空所は、滑動
子の組の内第２のものが高圧出口孔１３８の締切
縁１４８を通過した後で捕捉状態になる。同時
に、10時位置の滑動子は丁度油入口孔１３４の締
切縁１５０を通過する。それ故、10時位置の滑動
子と８時30分位置の滑動子との間の空所に捉えら
れた流体の圧力は入口孔１３４における圧力に等
しい。逆に、11時30分位置にある滑動子と１時30
分位置にある滑動子との間に捉えられた流体の圧
力は出口孔１３８における高い圧力にある。各凹
所１４６の先導端には角度をなしている溝１４７
が備えられている。この溝１４７は、１つの滑動
子１４４とそれに先行する隣りの滑動子１４４と
の間の流体空所に１つの滑動子１４４の凹所１４
６を連通させるようになつている。同様の溝は第
１０図において符号４１で示されている。

圧力平衡通路１２８′は、低圧の捕捉された流
体に高圧力を配送させ、これにより圧力を平衡に
しようとし、また流体の潜在エネルギの若干を回
収する。高圧の捕捉された流体がローターの回転
に伴い油入口孔１３４に達するとき、生ずる圧力
変化はそれ程きびしくなく、圧力脈動は変調され
減ずる傾向にある。同じことが、ローターの回転
に伴い高圧出口孔１４０と連通させられる低圧孔
の捕捉された流体に対しても云える。捕捉された
流体の圧力と出口孔１４０における圧力との差は
減ずる。この圧力平衡により、ポンプ効率は向上
し、大きい圧力脈動に由るポンプ騒音は低下す
る。

圧力平衡通路１３０′は、流体が入口孔１３６
から出口孔１３８に移される際、ポンプの反対側
で同じように作動する。

之を要するに、説明された動力かじ取りポンプ
は、ポンプ弧を形成するカム内面をもつカムと、
カムの中にあるローターと、ポンプ弧と摺動係合
してローター周縁に担持されるなるべくは滑動子
形状のポンプ部材と、流れ制御弁で、ポンプ高圧
側の変位流体の静圧及び速度圧にそれぞれ対応し
て可動の弁部材を有し、かつローター速度の増大
に際しポンプにより送り出される高圧の流体の量
を減ずる手段を有するものと、高圧出口孔にある
２つの隣接ポンプ部材間の流体と低圧入口孔にあ
る他の２つの隣接ポンプ部材間の対応する流体と
の間の圧力を平衡にする装置とを有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本ポンプの横断面図、第２図は第３図
の線２―２に沿つた断面図、第３図は同じく側面
図、第４図は第３図の線４―４に沿つた断面図、
第５図は第１図の線５―５に沿つた断面図、第６
図はポンプ端板の横断面図、第７図は第６図の線
７―７に沿つた断面図、第８図は他方の端板の横
断面図、第９図は第８図の線９―９に沿つた断面
図、第１０図は第１図の線１０―１０に沿つた断
面図、第１１Ａ図は低速状態にある弁組立の断面
概要図、第１１Ｂ図は同じく高速状態にある弁組
立の同様の図、第１２図は第１０図に示されるロ
ーター・カム組立を示す概要図である。 １０……ポンプハウジング、１２……ポンプ空
洞、１６……端板、２０……流体ため、２４……
弁組立、２６……戻り流路、２８……カムリン
グ、３０，３２……１対のポンプ弧、３８……ロ
ーター、４０……凹所、４２……ポンプ部材、４
４……ばね、４６……低圧板、４８……高圧板、
５０……圧力室、５４，５６……低圧孔、５８，
６０……高圧孔（低圧板）、６６，６８……高圧
孔（高圧板）、７０，７２……入口孔、７８……
低圧室、８２……駆動軸、８８……ベンチユリの
ど部、９０……ベンチユリ部材、１０２……ベン
チユリ圧力通路、１０６……弁スプール（弁部
材）、１１２……圧力逃がし弁、１２０，１２２
……孔、１２４，１２６……平衡通路（高圧板
用）、１２８，１３０……平衡通路（低圧板用）、
１３４，１３６……入口孔、１３８，１４０……
出口孔、１４２……ローター。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 容積形ポンプであつて、ポンプローターと、
   該ローターを取囲みかつ非円形内面をもつカムリ
   ングとを有し、前記ローターと前記カムリングと
   はこれらの間に三日月状のポンプ空洞を形成して
   おり、また、前記ローターと前記カムリングの両
   側には端板が配置されており、該端板と前記カム
   リングと前記ローターとはポンプハウジング内に
   配置され、前記ローターの周縁には複数の凹部が
   形成され、さらに、各該凹部に整合されていて前
   記カムリングと滑動係合するように配置されたポ
   ンプ部材と、互いに弧状に離れた位置において前
   記ポンプ空洞と連通する流体入口孔及び流体出口
   孔と、各対の前記ポンプ部材、協働する前記端板
   及び前記カムリングによつて画成される流体空所
   とを有し、前記ポンプ部材の第１の対によつて画
   成される第１の流体空所と前記ポンプ部材の第２
   の対によつて画成される第２の流体空所とがそれ
   ぞれ前記流体入口孔と前記流体出口孔とに隣接す
   る前記ローターの角度位置に配置されるようにな
   つており、前記端板内には圧力平衡通路が形成さ
   れ、該圧力平衡通路は、前記第１の流体空所が前
   記流体入口孔との連通を断たれかつ前記第２の流
   体空所が前記流体出口孔との連通を断たれるよう
   なローターの角度位置において前記第１の流体空
   所と前記第２の流体空所との間に流体連通が生ず
   るように前記流体入口孔及び前記流体出口孔に対
   して角度をなして配置されていて、これによつて
   前記第２の流体空所内のより高い圧力が、前記第
   １の流体空所が予圧されるにつれて低下されるよ
   うになつていることを特徴とする容積形ポンプ。