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JP3521939B2 - 可変容量型ベーンポンプ - Google Patents

可変容量型ベーンポンプ

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JP3521939B2
JP3521939B2 JP22155993A JP22155993A JP3521939B2 JP 3521939 B2 JP3521939 B2 JP 3521939B2 JP 22155993 A JP22155993 A JP 22155993A JP 22155993 A JP22155993 A JP 22155993A JP 3521939 B2 JP3521939 B2 JP 3521939B2
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JP
Japan
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cam ring
pump
orifice
rotor
variable
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JP22155993A
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輝彦 望月
俊明 堀
好夫 大久保
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株式会社日立ユニシアオートモティブ
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=27330559&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP3521939(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
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  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のパワーステア
リング装置等に用いられる可変容量型ベーンポンプに関
する。
【0002】
【従来の技術】一般に、ベーンポンプは、駆動回転する
ロータに複数のベーンが略放射方向に出没自在に取り付
けられ、このロータがカムリング内で回転すると、各ベ
ーンがカムリングの内側カム面に摺接して出没動作を繰
り返し、それによって隣接するベーン間の容積を増減さ
せてポンプ作用を為すようになっている。そして、この
うち可変容量型のベーンポンプの場合、ロータの回転中
心と内側カム面の中心とが互いに偏心可能に構成されて
いて、その偏心量を制御することによって隣接するベー
ン間の容積の変化率を変え、それによって作動油の吐出
流量を調整するようになっている。
【0003】ところで、この種のポンプを自動車のパワ
ーステアリング装置等に用いる場合、高速走行時におい
ては大きな油圧アシスト力を必要としないため、エンジ
ンが高速回転になったときにその回転速度の上昇に伴っ
て作動油の吐出流量が極端に大きくならないことが望ま
しい。このため、これに対処すべく可変容量型ベーンポ
ンプとして、カムリングを支点を中心に揺動させること
ロータの外周面に対して離接方向に変位出来るように
ポンプボディに取り付ける一方で、ポンプ吐出側通路に
固定オリフィスを介装し、ポンプ回転速度に比例して変
化するこの固定オリフィスの前後差圧で前記カムリング
の偏心量を制御するようにしたものが案出されている。
尚、このポンプにおいて、カムリングの偏心量を制御す
る制御機構は、固定オリフィスの前後差圧の増大に伴っ
て偏心量が縮小する方向にカムリングを変位させるよう
になっており、それによって吐出流量の増大を抑えてい
る。
【0004】この類似技術は、例えば、実開昭59−1
59793号公報特開昭57−62986号公報等に
示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この従来の可変容量型
ベーンポンプの場合、固定オリフィスの前後差圧でカム
リングの偏心量を制御するようにしているため、作動油
の吐出流量はポンプ回転速度が設定値以上になったとこ
ろでほぼ一定に保たれることとなる(図11参照)。し
かし、自動車のパワーステアリング装置等に採用するポ
ンプの流量特性としては、ポンプ回転速度の上昇と共に
作動油の吐出流量が積極的に減少する所謂フローダウン
特性が望まれており、カムリングが支点を中心に揺動し
てロータ外周面に対して離接する可変容量型ベーンポン
プにおいても容易にフローダウン特性が得られること
期待されている。
【0006】そこで本発明は、カムリングが支点を中心
に揺動してロータ外周面に対して離接する可変容量型ベ
ーンポンプであって、フローダウン特性を容易に得るこ
とが出来る可変容量型ベーンポンプを提供しようとする
ものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上述した課題を
解決するための手段として、略放射方向に複数のベーン
を出没自在に取り付けたロータと、このロータを内部に
収容し、支点を中心に揺動することで内側カム面がロー
タの外周面に対して離接可能なカムリングと、前記ベー
ン、ロータ及びカムリングを収容するポンプボディと、
隣接するベーン間とロータ及びカムリングの間に形成さ
れ、前記ロータの回転に応じたポンプ作用が為される複
数のポンプ室と、前記カムリング内の吐出領域に臨む位
置で複数のポンプ室に跨るように前記ポンプボディに設
けられると共に、吐出ポートに連通する吐出溝と、ロー
タの回転に応じたポンプ作用が為される部分と吐出ポー
トを接続する通路中に設けられたオリフィスと、この
リフィスの前後差圧が導入され、このカムリングの偏心
量を制御する制御機構とを備え、前記ポンプボディは、
前記カムリングが揺動することによって同カムリングの
軸方向と直交する側部と摺動する摺動面を有する可変容
量型ベーンポンプにおいて、前記オリフィスをカムリン
グの揺動に応じて開口面積を変化させる可変オリフィス
とし、その可変オリフィスの面積可変部分を前記ポンプ
ボディの摺動面のうちの前記吐出溝から離間した位置に
開口させ、カムリングの軸方向と直交する側部の摺動面
によって開口面積を変化させるようにした。前記可変オ
リフィスは、例えば、カムリングの揺動によっても開口
面積が変化しない第1オリフィスと、前記カムリングの
揺動に応じて開口面積が変化する第2オリフィスとによ
って構成する。
【0008】
【作用】ポンプ回転速度が上昇すると、それに伴ってカ
ムリングが支点を中心に揺動し、カムリングの軸方向と
直交する側部の摺動面で可変オリフィスの開口面積を減
少させ、可変オリフィスの前後差圧が増大する傾向とな
る。このため、ポンプ回転速度の上昇と共に制御機構に
よるカムリングの作動が大きくなり、作動油の吐出流量
はこれと共に減少する。
【0009】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0010】まず、図1〜図7によって本発明の第1実
施例について説明する。
【0011】図面において、1は、ポンプボディであ
り、このポンプボディ1は(図2参照)、フロントボデ
ィ1a、センターボディ1b、サイドプレート1c及び
リヤカバー1dから構成されている。ポンプボディ1に
は駆動軸2が回転可能に支持され、この駆動軸2にロー
タ3が一体回転可能に支持結合されている。ロータ3
は、その外周側に略放射状に複数のスロット4が形成さ
れていて、その各スロット4にベーン5が出没自在に収
容されている。
【0012】6は、前記ロータ3を内部に収容するカム
リングであり、このカムリング6には前記各ベーン5の
先端が摺接する円形状の内側カム面6aが設けられてい
る。カムリング6は、ポンプボディ1の内部空間に収容
され、その一端部(図中上端部)がピン7を介してフロ
ントボディ1a及びリヤカバー1dに揺動可能に支持さ
れており、他端部(図中下端部)には回動操作用のアー
ム8が半径方向外方へ向かって延設され、このアーム8
の先端部が連結ピン9を介して後述する制御機構10に
連係されるようになっている。また、カムリング6の内
側カム面6aの中心O’はロータ3の回転中心Oに対し
常態において所定量偏心するようになっており、このベ
ーンポンプは、このように両中心O’、Oが偏心してい
るために、ベーン5の先端を内側カム面6aに摺接させ
つつロータ3が回転すると、ベーン5がスロット4内で
出没動作を繰り返し、それによって隣接するベーン5、
5間の容積を増減させて連続的にポンプ作用を行う。
尚、内側カム面6aとロータ3の偏心量はピン7を中心
としたカムリング6の揺動によって調整されるようにな
っている。
【0013】11、12は、フロントボディ1aとリヤ
カバー1dのロータ3側の側面に円弧状に形成された吸
入溝と吐出溝であり、これら吸入溝11と吐出溝12
は、カムリング6内の吸入領域aと吐出領域bに臨む一
方で、リヤカバー1dに形成された吸入ポート13と吐
出ポート14に夫々連通している。また、15、16
は、フロントボディ1aとサイドプレート1cのロータ
3側の側面に円弧状に形成された油圧導入溝であり、こ
の各油圧導入溝15、16はロータ3のスロット4の底
部に臨む一方で、通路17、18を介して前記吐出領域
b(吐出溝12)に連通している(図1、図4参照)。
また、油圧導入溝16と吐出領域b(吐出溝12)を連
通する通路18には後に詳述する可変オリフィス20が
介装されており、ポンプ回転に伴ってこの可変オリフィ
ス20の前後に差圧が生じるようになっている。つま
り、各ベーン5はスロット4内の出没動作に伴い、一方
の油圧導入溝15の作動油をスロット4の底部側に吸い
込み、その作動油を他方の油圧導入溝16に吐出するポ
ンプ作用を行うため、通路18に介装した可変オリフィ
ス20の前後にはポンプ回転に応じた差圧が生じる。
【0014】一方、制御機構10は、フロントボディ1
aに形成されたシリンダ21と、このシリンダ21の内
部を第1液室21aと第2液室21bとに画成するピス
トン22と、このピストン22を第1液室21a方向に
付勢するスプリング24とを備えており、ピストン22
の略中央部側面には係合孔25が形成され、この係合孔
25に前記カムリング6の連結ピン9が挿入されてい
る。したがって、前記カムリング6はこのピストン22
の作動に連動してロータ3に対する偏心回動量を変える
ようになっている。また、シリンダ21の第1液室21
aは前記他方の油圧導入溝16に分岐通路26を介して
連通し、第2液室21bは前記一方の油圧導入溝15に
分岐通路27を介して連通している。
【0015】また、前記可変オリフィス20は、図3〜
図6に示すように通路18に並列に設けられた第1オリ
フィス20aと第2オリフィス20bとから構成され、
これら両オリフィス20a、20bの一端が吐出領域b
(吐出溝12)に臨んでいる。そして、このうち第2オ
リフィス20bはカムリング6の回動に伴ってカムリン
グ6の外周側側面(摺動面)によって閉塞されるように
なっており、それにより、可変オリフィス20の総開口
面積がカムリング6の回動に連動して変化するようにな
っている。ここで、カムリング6の回動はポンプ回転速
度に応じた可変オリフィス20の前後差圧によって決定
されるため、可変オリフィス20の開口面積はポンプ回
転に応じて変化する。
【0016】尚、図1中30は、作動油を貯留するオイ
ルタンクを示し、31は、吐出圧の上昇を規制するリリ
ーフ弁を示す。また、この実施例においては、カムリン
グ6内の吐出領域bから吐出ポート14までの通路と、
通路17、18、油圧導入溝15、16等が本発明にお
けるポンプ吐出側通路を構成している。
【0017】以上の構成において、ロータ3が駆動軸2
と共に図1、図3の矢印方向(反時計方向)に回転する
と、各ベーン5が内側カム面6aに摺接しつつスロット
4内で出没動作を繰り返し、それによって隣接するベー
ン5、5間の容積を増減させて吸入領域aから吐出領域
bに作動油を送り出す。こうして吐出領域bに送り出さ
れた作動油は、吐出ポート14に吐出される一方で通路
17から油圧導入溝15に導入され、油圧導入溝15に
導入された作動油はベーン5の底部によるポンプ作用に
よって油圧導入溝16に吐出される。油圧導入溝16、
15の各油圧は分岐通路26、27を通して制御機構1
0の第1液室21aと第2液室21bに導入され、ピス
トン22の両端部に作用する。
【0018】ここで、ポンプ回転速度が小さい間は、可
変オリフィス20の前後差圧が小さいために、制御機構
10のピストン22はスプリング24の力によって第1
液室21a側に付勢され、カムリング6を図1、図3に
示すようにロータ3に対して最大に偏心させた状態とな
っている。このとき、可変オリフィス20を構成する第
2オリフィス20bは、図5に示すようにカムリング6
内の吐出領域bに完全に開口し、可変オリフィス20の
総開口面積は最大となっている。この状態でポンプ回転
速度が上昇すると、その回転速度が設定値P1に達する
までポンプ回転速度に略比例して吐出流量が増大する
(以下、図7参照)。
【0019】そして、この状態からポンプ回転速度が設
定値P1以上に上昇すると、可変オリフィス20の前後
差圧が制御機構10のスプリング24の力に打ち勝ち、
ピストン22が可変オリフィス20の前後差圧に応じて
変位するようになる。すると、これによりカムリング6
が可変オリフィス20の前後差圧に応じて回動して、カ
ムリング6とロータ3の偏心量が減少方向に調整され、
作動油の吐出流量は、ポンプ回転速度が設定値P2に達
するまでほぼ一定になるように制御される。
【0020】さらに、この状態からポンプ回転速度が設
定値P2以上に上昇すると、カムリング6の回動量の増
大により、カムリング6の外周側側面が第2オリフィス
20bを次第に閉塞するようになる。このため、可変オ
リフィス20の総開口面積はポンプ回転速度の上昇に伴
って次第に減少し、可変オリフィス20の前後差圧はよ
り増大する傾向となる。この結果、カムリング6とロー
タ3の偏心調整量が次第に大きくなり、作動油の吐出流
量は、ポンプ回転速度の上昇と比例的に減少するように
制御される。そして、ポンプ回転速度が設定値P3以上
になると、カムリング6の外周側側面が第2オリフィス
20bを完全に閉塞するようになり、作動油の吐出流量
はほぼ一定になるように制御される。
【0021】この可変容量型ベーンポンプは、以上で作
用を述べたようにポンプ回転速度が設定値P2以上にな
ったところで作動油の吐出流量が次第に減少するように
なるため、自動車のパワーステアリング装置に使用した
場合には、エンジンの低速回転時に大アシスト力を得る
ことが出来、高速回転時にはそのアシスト力を小さくす
ることが出来る。したがって、このベーンポンプを使用
すれば、低速走行時における操作性の向上と、高速走行
時における操縦安定性の向上の両立が可能である。
【0022】尚、以上の実施例では、可変オリフィス2
0を第1オリフィス20aと第2オリフィス20bとに
よって構成するようにしたが、第2オリフィス20bの
開口面積を広げて第1オリフィス20aを廃止すること
も可能である。
【0023】また、以上の実施例においては、圧力導入
溝16と吐出領域bを連通する通路18に可変オリフィ
ス20を介装するようにしたが、吐出領域bと吐出ポー
ト14を連通する通路に直接可変オリフィス20を介装
するようにしても良い。以下、このタイプの可変容量型
ベーンポンプを第2実施例として図8〜図10に基づい
て簡単に説明する。尚、以下の実施例の説明において
は、図1〜図6に示した第1実施例と同一部分には同一
符号を付して重複する部分の説明を省略するものとす
る。
【0024】この可変容量型ベーンポンプにおいては、
吐出領域bと吐出ポート14を連通する通路40に第1
オリフィス20aと第2オリフィス20bが並列に設け
られ、これら第1、第2オリフィス20a、20bによ
って可変オリフィス20が構成されている。両オリフィ
ス20a、20bの一端は吐出領域bに夫々並列に開口
し、このうちの第2オリフィス20bがカムリング6の
回動に伴ってカムリング6の外周側側面(摺動面)によ
って閉塞されるようになっている。
【0025】したがって、このベーンポンプの場合にも
上記第1実施例と同様にポンプ回転速度の小さい間は第
1、第2オリフィス20a、20bが吐出領域bに開口
して作動油の吐出流量が大きくなっているが、ポンプ回
転速度が大きくなると第2オリフィス20b側が次第に
閉塞されて吐出流量が小さく抑えられる。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明は、オリフィスをカ
ムリングの揺動に応じて開口面積を変化させる可変オリ
フィスとし、その可変オリフィスの面積可変部分をポン
プボディの摺動面のうちの吐出溝から離間した位置に開
口させ、カムリングの軸方向と直交する側部の摺動面に
よって開口面積を変化させるようにしたため、ポンプ回
転速度が上昇すると、それに伴って可変オリフィスの開
口面積が減少し、作動油の吐出流量がポンプ回転速度に
対して減少するようになる。したがって、本発明によれ
ば、カムリングが支点を中心に揺動してロータ外周面に
対して離接する可変容量型ポンプにおいてもフローダウ
ン特性を容易に得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す可変容量型ベーンポ
ンプの概略図。
【図2】同実施例を示す断面図。
【図3】同実施例を示す一部を断面にした図2のA矢視
端面図。
【図4】同実施例を示す一部を断面にした図2のB矢視
端面図。
【図5】同実施例を示す図3の部分拡大図。
【図6】同実施例を示す図3の部分拡大図。
【図7】同実施例のベーンポンプのポンプ特性を示すグ
ラフ。
【図8】本発明の第2実施例を示す可変容量型ベーンポ
ンプの概略図。
【図9】同実施例を示す図3に対応の端面図。
【図10】同実施例を示す図3に対応の端面図。
【図11】従来のベーンポンプのポンプ特性を示すグラ
フ。
【符号の説明】
3…ロータ、5…ベーン、6…カムリング、10…制御
機構、20…可変オリフィス、20a…第1オリフィ
ス、20b…第2オリフィス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−130505(JP,A) 特開 平6−167281(JP,A) 特開 昭57−59090(JP,A) 特開 昭59−137673(JP,A) 特開 平6−93978(JP,A) 実開 昭63−104689(JP,U) 特公 昭63−16595(JP,B2) 米国特許5141418(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04C 15/04 311 B62D 5/07 F04C 2/344 331

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 略放射方向に複数のベーンを出没自在に
    取り付けたロータと、 このロータを内部に収容し、支点を中心に揺動すること
    で内側カム面がロータの外周面に対して離接可能なカム
    リングと、前記ベーン、ロータ及びカムリングを収容するポンプボ
    ディと、 隣接するベーン間とロータ及びカムリングの間に形成さ
    れ、前記ロータの回転に応じたポンプ作用が為される複
    数のポンプ室と、 前記カムリング内の吐出領域に臨む位置で複数のポンプ
    室に跨るように前記ポンプボディに設けられると共に、
    吐出ポートに連通する吐出溝と、 ロータの回転に応じたポンプ作用が為される部分と吐出
    ポートを接続する通路中に設けられたオリフィスと、 この オリフィスの前後差圧が導入され、このカムリング
    の偏心量を制御する制御機構とを備え、前記ポンプボディは、前記カムリングが揺動することに
    よって同カムリングの軸方向と直交する側部と摺動する
    摺動面を有する 可変容量型ベーンポンプにおいて、前記オリフィスをカムリングの揺動に応じて開口面積を
    変化させる可変オリフィスとし、その可変オリフィスの
    面積可変部分を前記ポンプボディの摺動面のうちの前記
    吐出溝から離間した位置に開口させ、カムリングの軸方
    向と直交する側部の摺動面によって開口面積を変化させ
    るようにした ことを特徴とする可変容量型ベーンポン
    プ。
  2. 【請求項2】 前記可変オリフィスを、カムリングの揺
    動によっても開口面積が変化しない第1オリフィスと、
    前記カムリングの揺動に応じて開口面積が変化する第2
    オリフィスとによって構成したことを特徴とする請求項
    1に記載の可変容量型ベーンポンプ。
JP22155993A 1992-09-09 1993-09-07 可変容量型ベーンポンプ Expired - Lifetime JP3521939B2 (ja)

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JP4-240169 1992-09-30
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JP4-261132 1992-09-30
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CN108930655B (zh) * 2018-09-06 2023-11-03 东营市深蓝新材料有限公司 一种具有防堵塞功能的油田用离心泵
EP4123176A4 (en) * 2020-03-20 2024-02-07 CH Creative Co., Ltd. VARIABLE DISPLACEMENT PUMP, DRIVE DEVICE CONSISTING OF THE PUMP, AND METHOD FOR DRIVING THE DRIVE DEVICE

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