JPS6327556B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、いわゆる平衡型のベーンポンプを利
用した回転液圧装置に係り、特に回転数の増加に
伴う供給流量の増加を抑制して消費馬力の低減を
図つた、車両の動力舵取装置用として好適な回転
液圧装置に関するものである。

ポンプはその回転数の増大に比例して吐出量が
増大するので、車輛に搭載してエンジンで駆動す
るようにしたポンプには、エンジンの低回転域す
なわちポンプ吐出量が少ないときでも上記車輛に
搭載した動力舵取装置等の流体機器に充分な流量
を供給できるような容量を有することが要求され
る。しかるに、ポンプの容量をそのように設定し
たときには、エンジンの高回転域では不必要に大
きな流量を流体機器に供給することとなり、無駄
が多い。

このため従来、ポンプの吐出側に流量制御弁を
設け、吐出量が所定量以上となつたときは余剰の
流量をタンクに還流させ、流体機器へ供給する供
給量を上記所定量に保つようにしたポンプ装置、
或いは上記供給量を所定量に保つた後、更にその
供給量を減少させることができるようにしたポン
プ装置が提案されている。

しかしながら、上記流量制御弁は、本質的には
ポンプから吐出される流体の圧力とは無関係に、
吐出流量の増減に応じて作動するように構成され
ているので、ポンプの吐出量が大きく、かつ、流
体機器へ供給される供給量が上記所定量以下に保
たれている状態で流体機器が作動され、そのポン
プ側の流体圧力が上昇した場合には、その上昇し
た圧力はポンプから吐出される全圧力流体に作用
することとなり、その結果、ポンプは高圧大流量
の流体を吐出しなければならず、エンジンの消費
馬力が大きくなるという欠点があつた。また特
に、上記供給量を減少できるようにしたポンプ装
置の流量制御弁は構成が複雑で、騒音、脈動が大
きく、圧力の変動により流体機器への供給量が変
化し易いという欠点があつた。

本発明は、このような従来装置の欠点を解消す
るもので、ロータの軸対称位置に一対の吐出口を
有するベーンポンプを利用して、この両吐出口を
それぞれ互いに分離独立した吐出室に連通させる
とともに、両吐出室間を流路切換弁を備えた連通
路によつて連通させ、吐出口からの吐出流量が一
定値を超えた後は、上記流路切換弁により連通路
を断つて一方の吐出室のみを流体機器に連通させ
他方の吐出室からの吐出流体をタンク側に還流さ
せることにより、ポンプの高回転域または高速走
行時における供給流量を減少させ、消費馬力の低
減を図つたことを特徴としている。また流体機器
へ供給する圧力流体量は上記流路切換弁とは異な
る流量制御弁により一定流量とし、または流量垂
下特性とすることができる。

以下図示実施例について本発明を説明すると、
第１図、第２図において、１はリアボデイ１ａと
フロントボデイ１ｂとをシール材２ａ，２ｂを介
して衝合させて構成したケーシング本体、３，４
はそれぞれケーシング本体１内に組込んだベーン
ポンプと流量制御弁で、ベーンポンプ３は、ロー
タ５、ロータ５に形成した半径方向の溝内に出没
自在に嵌挿したベーン６、ロータ５の両端部にそ
れぞれ配設したサイドプレート８とプレツシヤプ
レート９、および両プレート８，９間に位置しベ
ーン６の摺接を受ける環状のカムリング１０とか
らなり、サイドプレート８にはロータ５の軸対称
位置にそれぞれ吸込口１１が穿設され、プレツシ
ヤプレート９には吸込口１１とは90゜位置を異な
らせたロータ５の軸対称位置にそれぞれ吐出口１
２Ａ，１２Ｂが穿設されている（第３図参照）。
１３は圧力流体の導入管、１４はこの導入管１３
と吸込口１１とを連通させる内部通路である。

しかして、本発明においては、上記二つの吐出
口１２Ａ，１２Ｂを、それぞれリアボデイ１ａに
形成した互いに分離独立した吐出室１５Ａ，１５
Ｂに連通させている。１６は両吐出室１５Ａ，１
５Ｂ間を分離するために設置したガスケツトであ
る。そしてこの両吐出室１５Ａ，１５Ｂ間は、連
通路１８を介して連通し、この連通路に設けた流
路切換弁１９は該連通路１８の開度を制御すると
ともに吐出室１５Ｂとタンク側通路２０との連通
状態を制御する。この流路切換弁１９の駆動機構
２１は、例えば車速検知機構からの信号に基き駆
動軸２２を進退させるソレノイドを用いて構成す
ることができ、その他公知の遠心ガバナ機構を用
い車速に応じて駆動軸２２を進退させてもよい。
勿論駆動機構２１による流路切換弁１９の作動は
無段階作動、ON、OFF作動のいずれを用いるこ
とも可能である。

しかして一方の吐出室１５Ａにはメータリング
オリフイス２３を介して直接流体機器へ連通する
供給流路２４が開口しているが、ここへ流れる圧
力流体量は流量制御弁４によつて制御される。す
なわち流量制御弁４は、リアボデイ１ａに穿設し
た孔２５内にスプール２６を摺動自在に嵌合さ
せ、このスプール２６を戻しばね２７で一方に付
勢するとともに、戻しばね２７を内蔵した室２８
と上記メータリングオリフイス２３下流側とを通
路２９（第２図）を介して連通させたもので、ス
プール２６はその摺動位置に応じその周面に形成
したランド３０によつて吐出室１５Ａに通ずる内
部通路３１と吸込側（タンク側）通路３２との間
の連通状態を例えば以下に述べるように制御して
供給流路２４への供給流量を制御する。なお第３
図において、３３Ａ，３３Ｂはそれぞれ吐出室１
５Ａ，１５Ｂの圧力流体をベーン６の背面に導く
圧力流体導入口、３４Ａ，３４Ｂはベーン６に背
圧を加えるための絞りであつて、両者は共にプレ
ツシヤプレート９に穿設されている。

上記構成の本装置は流路切換弁１９および流量
制御弁４の特性設定によつて種々の動作が可能で
あるが、次に好ましい作動例を説明する。駆動軸
３５を介してロータ５を回転駆動すると、導入管
１３、内部通路１４、吸込口１１を介して、ロー
タ５の隣り合うベーン６、ロータ５外周およびカ
ムリング１０内周で構成されるポンプ室内に圧力
流体が吸い込まれ、これがそれぞれ独立した二つ
の吐出室１５Ａ，１５Ｂに吐出される。いま流路
切換弁１９が、ロータ５の回転数がある一定値
（例えば1000r.p.m）に達した後さらに増加すると
き、すなわち車速が一定値を超えて増加すると
き、徐々に吐出口１５Ａ，１５Ｂ間の連通路１８
の開度を狭めるとすると、ロータ５の低回転域で
は吐出室１５Ｂからの圧力流体はすべて吐出室１
５Ａに導かれて吐出室１５Ａの圧力流体と合流
し、供給流路２４に供給される（第４図Ａ領域、
破線ｑは吐出室１５Ｂからの供給流量、実線Ｑは
合計の供給流量、以下同じ）。

ロータ５の回転数が所定値を超えると、流路切
換弁１９が連通路１８の開度を狭め始め、同時に
吐出室１５Ｂをタンク側通路２０に連通させる。
そして最終的には連通路１８が完全に閉塞され吐
出室１５Ｂはタンク側通路２０と全面的に連通す
るため、吐出室１５Ｂからの圧力流体はこの過程
で徐々に吐出室１５Ａへの供給量を減じてタンク
側への還流量を増大させることになる。したがつ
て吐出室１５Ｂから供給流路２４に導かれる圧力
流体量は第４図Ｂ領域の破線ｑのように減少して
最終的には零となり、（第４図Ｄ点）、ロータ５の
回転数の増加と共に吐出量を増す吐出室１５Ａか
らの供給流量（第５図鎖線q₀）と、吐出室１５Ｂ
からの供給流量との合計量は、実線Ｑで示すよう
にしてほぼ一定となる。

さらにロータ５の回転数が増すと今度は流量制
御弁４が作動する。すなわちメータリングオリフ
イス２３前後の差圧が設定値を超えると、スプー
ル２６が第２図の休止位置から右行を始め、ラン
ド３０が吐出室１５Ａに連なる内部通路３１と吸
込（タンク）側通路３２との閉塞状態を解いて両
者を連通させる。この連通面積はスプール２６の
右行、つまりメータリングオリフイス２３前後の
差圧の増大に伴い大となるため、吐出室１５Ａに
吐出されポンプ吸込側に還流される圧力流体量は
徐々に増加し、その結果供給流路２４への供給流
量はほぼ一定となる（第４図Ｃ領域）。したがつ
てこの状態で供給流路２４に連結された油圧機器
の油圧が上昇しても、その油圧上昇は吐出室１５
Ａに及ぼされるのみで吐出室１５Ｂの油圧は上昇
しないため、従来の全吐出量が高圧になつてしま
うものと比較すると、所要馬力を約半分とするこ
とができる。第４図の実線Ｐと破線ｐとは、油圧
機器の圧力が30Kg／cm²である場合の本発明品と従
来品のポンプ所要馬力を示したもので、消費馬力
低減の効果が容易に理解される。そして消費馬力
の低減は単にエネルギ節減に役立つだけでなく、
圧力流体の温度上昇によるポンプの焼付、圧力流
体の劣化、摺動部分の損耗等を防止して油圧機器
の耐久性、信頼性を向上させるために効果があ
る。

第５図は本発明の他の実施例を示すもので、流
量制御弁４Ａを上記とは異なる流量垂下特性を示
すものに変えている。この実施例では流体機器へ
の供給流路２４は、吐出室１５Ａをスプール３６
を嵌めた孔２５に連通させる通路３７と、孔２５
に開口させた通路３８とによつて構成され、通路
３７と３８間、および通路３１と３２間の連通状
態がスプール３６によつて制御される。すなわち
スプール３６は第一の実施例と同様に通路３１と
３２間の連通状態を制御するランド３０の他に、
通路３７と３８間の流路を絞る環状溝３９と小径
部４０を有し、次のような流量垂下特性を生じさ
せる。なお戻しばね２７を内蔵した室２８とタン
ク側通路３２とは、スプール３６に内蔵した逆止
弁４１を介して連通している。

すなわちロータ５の回転数が所定値に達し吐出
室１５Ａの圧力が一定値を超えると、スプール３
６は図示休止位置から右行を始め、ランド３０が
通路３１と３２間を連通させて吐出流体の一部を
タンク側に還流させる。他方、スプール３６が右
行すると、その小径部４０が通路３７と３８間の
流路を絞り始め、この絞り量はスプール３６が右
行する程大きくなる。つまり吐出室１５Ａからの
吐出流体量が増加すると、その増加に伴いスプー
ル３６の小径部４０による供給流路２４の絞り作
用が大きくなり、同時にランド３０による還流路
の拡大が行なわれるため、供給流路２４に流れる
流体量はロータ５の回転数の増加に伴い、例えば
第４図に実線Q′で示すように徐々に減少するこ
ととなる。したがつてこれを車両の動力舵取装置
に用いれば車両の高速安定性が得られるのみなら
ず第一の実施例の消費馬力低減の効果をさらに促
進することができる。

なお上記のような一定流量の特性をもつ流量制
御弁、および流量垂下特性をもつ流量制御弁は従
来から公知であつて、同様の特性を得るための異
なる構造の制御弁が種々提案されている。これら
の制御弁を本発明に用いることができるのは勿論
である。

以上のように本発明によれば、ベーンポンプの
ロータの回転数の増加に伴う供給流量の増加を抑
制し、消費馬力を低減させることのできる回転液
圧装置が得られ、特に車両の動力舵取装置用に用
いて好適である。さらに、本発明は流量制御をロ
ータの回転数の増減で説明したが、これは一般的
に車速が大きくなるとポンプの回転数も高くなる
ためである。ここで、ミツシヨンのシフトがロー
ギア、セカンドギアの場合、車速は小さいがポン
プ回転数は高いという場合（曲りくねつた山路走
行時等）は、急ハンドルを切るケースが多いため
十分な流量が動力舵取装置へ流入していないと、
操舵の応答性が悪くなり危険となるが、流路切換
弁の駆動機構２１はある車速以上で作動するよう
に設定してあるため、低速急操舵に支障をきたす
惧れはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回転液圧装置の実施例を
示す要部の縦断面図、第２図は第１図の−線
に沿う部分を断面とした側面図、第３図は第１図
の−線部分の矢視図、第４図は本発明に係る
回転液圧装置の供給流量および消費馬力の特性例
を示すグラフ、第５図は本発明の他の実施例を示
す第２図に対応する部分の断面図である。 ３：ベーンポンプ、４，４Ａ：流量制御弁、
５：ロータ、１２Ａ，１２Ｂ：吐出口、１５Ａ，
１５Ｂ：吐出室、１８：連通路、１９：流路切換
弁、２０：タンク側通路、３２：タンク側通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ベーンポンプ、このベーンポンプのロータの
   軸対称位置にそれぞれ設けられた一対の吐出口、
   この吐出口にそれぞれ連通する互いに分離独立し
   た吐出室、この一対の吐出室のいずれか一方に開
   口する流体機器への供給流路、上記一対の吐出室
   間を連通させる連通路、および上記ロータの所定
   の回転数に応じてこの連通路の開度を縮減制御す
   るとともに上記供給流路を開口させていない方の
   吐出室をタンク側通路に連通制御して該吐出室か
   らの余剰流体をタンク側に還流させる流路切換弁
   を備えてなる回転液圧装置。 ２ ベーンポンプが車両のエンジンによつて駆動
   され、流路切換弁が車速が一定値以上となつたと
   き連通路を閉じる特許請求の範囲第１項記載の回
   転液圧装置。 ３ ベーンポンプ、このベーンポンプのロータの
   軸対称位置にそれぞれ設けられた一対の吐出口、
   この吐出口にそれぞれ連通する互いに分離独立し
   た吐出室、この一対の吐出室のいずれか一方に開
   口する流体機器への供給流路、この供給流路を通
   る圧力流体の増加に応動してその一部をタンク側
   に還流させる流量制御弁、上記一対の吐出室間を
   連通させる連通路、および上記ロータの所定の回
   転数に応じてこの連通路の開度を縮減制御すると
   ともに上記供給流路を開口させていない方の吐出
   室をタンク側通路に連通制御して該吐出室からの
   余剰流体をタンク側に還流させる流路切換弁を備
   えてなる回転液圧装置。 ４ ベーンポンプが車両のエンジンによつて駆動
   され、流路切換弁が車速が一定値以上となつたと
   き連通路を閉じる特許請求の範囲第３項記載の回
   転液圧装置。 ５ 流量制御弁が供給流路から流体機器へ送られ
   る圧力流体量の上限をほぼ一定に保持する動作特
   性を有する特許請求の範囲第３項または第４項記
   載の回転液圧装置。 ６ 流量制御弁が、供給流路から流体機器へ送ら
   れる圧力流体量を、吐出室からの圧力流体の増加
   に応動して徐々に減少させる流量垂下特性を有す
   る特許請求の範囲第３項または第４項記載の回転
   液圧装置。