JP3736975B2 - 可変容量型ベーンポンプ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両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の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の可変容量型ベーンポンプとして、例えば特開平８−２００２３９号公報に開示されているものは、各ベーンを取り囲むカムリングをロータ軸芯に対して偏心させることにより、ポンプ吐出流量を増やすようになっている。こうしてベーンポンプからタンクへ戻される作動油の流量が減らされることにより、無駄なエネルギ消費を少なくしている。
【０００３】
このベーンポンプのポンプ吐出流量を調節する制御機構として、ポンプ吐出通路に流量検出オリフィスを介装し、流量検出オリフィスの前後差圧に応じて変位するスプールを備え、スプールによってカムリングに導かれる駆動圧を制御するようになっている。
【０００４】
この流量検出オリフィスはカムリングが摺接するポンプ室の側壁部に開口しており、カムリングがポンプ吐出流量を減少させる側に変位するのに伴って流量検出オリフィスの開口面積を減らすようになっている。これにより、ポンプ回転速度の上昇に伴ってポンプ吐出流量が次第に減少し、例えばパワーステアリング装置の油圧アシスト力が適正に調節される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の可変容量型ベーンポンプにあっては、スプールの動きとカムリングの位置が両者の圧力バランスによって決まる構造のため、カムリングに作用する摩擦力や内部洩れあるいはポンプ吐出圧力等の運転条件が変化した場合、カムリングの位置がずれてしまい、所期のポンプ吐出流量特性が得られない。
【０００６】
また、カムリングの位置が何らかの要因によりずれた場合に、流量検出オリフィスの開口面積が変化することによりスプールの位置がずれ、これに伴ってカムリングの位置がさらに変化してしまい、この制御系が不安定となる。
【０００７】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、可変容量型ベーンポンプにおいて、カムリングの位置に応じてポンプ吐出流量を的確に制御することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、回転するロータから摺動可能に突出する複数のベーンと、各ベーンの外周端部を摺接させてポンプ室を画成するカムリングと、カムリングを移動してポンプ吐出流量を変化させる可変容量機構と、ロータの回転に伴って吐出される作動流体を導く流量検出オリフィスと、流量検出オリフィスの前後差圧に応じて変位するスプールと、スプールに開口して可変容量機構においてカムリングを移動する駆動圧を調整するカム位置検出穴と、カムリングに追従してカム位置検出穴の開口面積を変えるフィードバックピンとを備えるものとした。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、スプールを摺動可能に嵌合させるバルブ孔を備え、流量検出オリフィスをバルブ孔に面して開口し、スプールがポンプ吐出流量を減少させる側に変位するのに伴って流量検出オリフィスの開口面積を減らす構成とした。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、スプールの両端に一対のスプール圧力室を画成し、各スプール圧力室に流量検出オリフィスの前後差圧を導く各通路の少なくとも一方にダンピングオリフィスを介装するものとした。
【００１１】
第４の発明は、第１から３のいずれか一つの発明において、カムリングが移動するのに伴って伸縮するカム圧力室と、カム圧力室から流出する作動流体を導く戻し通路と、戻し通路の途中に介装されるダンピングオリフィスとを備えるものとした。
【００１２】
第５の発明は、第１から４のいずれか一つの発明において、ポンプ吐出流量が減少する側にカムリングが移動するのに伴って収縮する第二カム圧力室と、第二カム圧力室の駆動圧が所定値を超えて上昇すると第二カム圧力室の駆動圧を逃がすリリーフバルブとを備えるものとした。
【００１３】
第６の発明は、第１から５のいずれか一つの発明において、ポンプ吐出流量が減少する側にカムリングが移動するのに伴って収縮する第二カム圧力室と、第二カム圧力室にポンプ吐出圧を導く吐出圧導入通路と、第二カム圧力室をタンク側に連通する戻し通路とを備え、カム位置検出穴が戻し通路の開口面積を変える構成とした。
【００１４】
第７の発明は、第１から５のいずれか一つの発明において、ポンプ吐出流量が増加する側にカムリングが移動するのに伴って収縮する第一カム圧力室と、第一カム圧力室にポンプ吐出圧を導く吐出圧導入通路と、第一カム圧力室をタンク側に連通する戻し通路と、ポンプ吐出流量が減少する側にカムリングが移動するのに伴って収縮する第二カム圧力室と、第二カム圧力室にポンプ吐出圧を導く吐出圧導入通路と、第二カム圧力室をタンク側に連通する戻し通路とを備え、カム位置検出穴がフィードバックピンを介して各戻し通路の開口面積を変えて第一カム圧力室と第二カム圧力室に導かれる圧力を調節する構成とした。
【００１５】
【発明の作用および効果】
第１の発明において、ポンプ吐出流量が増えるのに伴って流量検出オリフィスの前後差圧が高まり、この前後差圧に応じてスプールが変位する。このスプールの変位によりカム位置検出穴の開口面積がフィードバックピンを介して増減し、カムリングの駆動圧が調節される。可変容量機構はこの駆動圧に応じてカムリングをロータ軸芯に対して偏心させ、ポンプ吐出流量を制御する。
【００１６】
こうしてカムリングに追従するフィードバックピンがカム位置検出穴の開口面積を変化させることにより、スプールに働く圧力バランスとカムリングの位置に対応してカムリングの駆動圧が調節される。これにより、カムリングに作用する摩擦力や内部洩れあるいはポンプ吐出圧力等の運転条件が変化しても、カムリングの位置がずれることなくスプールに追従し、所期のポンプ吐出流量特性が得られる。
【００１７】
第２の発明において、ポンプ回転速度が上昇するのに伴って、スプールが流量検出オリフイスの開口面積を小さくし、ポンプ回転速度の上昇に伴ってポンプ吐出流量が次第に減少する。これにより、例えば車両の高速走行時にパワーステアリング装置のアシスト力が過大にならないように調節できる。
【００１８】
ポンプ吐出流量を制御するスプールによって流量検出オリフィスの開口面積を調節するため、この制御系に対する介在物を廃して制御応答性や制御安定性を高められ、スプールを介してポンプ吐出流量を的確に制御することができる。
【００１９】
第３の発明において、カムリングに働く加振力によりスプールが変位しようとすると、スプール圧力室から出入りする作動流体にダンピングオリフィスが抵抗を付与することにより、スプール圧力室の圧力が急上昇する。これにより、スプールおよびカムリングの振動が抑えられ、ベーンポンプから振動や騒音が発生することを防止できる。
【００２０】
第４の発明において、カム圧力室から流出する作動流体にダンピングオリフィスが抵抗を付与することにより、カムリングがスプールの変位に追随して移動し過ぎることが抑えられる。これにより、カムリングの振動が抑えられ、ベーンポンプから振動や騒音が発生することを防止できる。
【００２１】
第５の発明において、リリーフバルブが開弁して第二カム圧力室の圧力を逃がすことにより、カムリングがポンプ吐出流量を減少する側に移動し、ポンプ吐出圧の上昇が抑えられる。リリーフバルブがポンプ吐出通路に接続される従来の構造に比べて、リリーフバルブを流れる作動油量が小さいため、リリーフバルブの弁機構の構造を簡素化して、コンパクト化および低コスト化がはかれる。さらにリリーフ騒音を低減できる。さらに、リリーフ流量の減少により油温上昇を抑えて、無駄なエネルギ消費を少なくできる。
【００２２】
第６の発明において、流量検出オリフィスの前後差圧が上昇してスプールがカム位置検出穴の開口面積を大きくする方向に変位すると、第二カム圧力室の圧力が低下してカムリングがポンプ吐出流量を減らす方向に移動し、流量検出オリフィスの前後差圧が低下する。こうしてスプールは流量検出オリフィスの前後差圧とバランスする位置でカム位置検出穴を絞ることにより、カムリングの位置を自動的に調節して、ポンプ吐出流量を制御する。
【００２３】
第７の発明において、流量検出オリフィス前後差圧に応じて決定されるスプール位置に対して、カムリングがポンプ吐出流量を増大する方向にずれている場合、フィードバックピンを介してカム位置検出穴が第二カム圧力室と連通してその圧力を低下させ、カムリングをポンプ吐出流量が減少する方向に移動させる。また、スプール位置に対して、カムリングがポンプ吐出流量を減少する方向にずれている場合、フィードバックピンを介してカム位置検出穴が第一カム圧力室と連通してその圧力を低下させ、カムリングをポンプ吐出流量が増大する方向に移動させる。これにより、カムリングをポンプ吐出流量が増大する方向に付勢するバネを不要とし、構造の簡素化やコンパクト化がはかれる。また、スプールに対するカムリングの追従性が向上し、流量制御の応答性を高められる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両に搭載されるパワーステアリング装置の油圧源として設けられるベーンポンプに適用した実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１に示すように、ベーンポンプ１は、ケーシング６０に回転可能に収装されるロータ５０と、ロータ５０から摺動可能に突出する複数のベーン２４と、各ベーン２４を取り囲むカムリング７０とを主体として構成される。各ベーン２４は回転するロータ５０に対しその放射方向に出入りしながらそれぞれの外周端部をカムリング７０の内周面に摺接させてポンプ室を拡縮する。
【００２６】
ロータ５０はエンジンからの回転が伝達され、図に矢印で示すように左回り方向に回転する。ロータ５０の回転に伴って各ベーン２４間で拡がるポンプ室には吸込ポート４１から作動油が吸込まれ、各ベーン２４間で収縮するポンプ室から作動油が吐出ポート４２に吐出される。吸込ポート４１は吸込通路１０を介してタンク６に連通し、吐出ポート４２はポンプ吐出通路１１を介して図示しないパワーステアリング装置の油圧シリンダに連通される。
【００２７】
カムリング７０の内周カム面はその断面が略円形に形成され、ロータ軸芯に対するカムリング中心の偏心量が大きくなるほどポンプ押しのけ容積が増大し、ポンプ吐出流量が増える。カムリング中心がロータ軸芯上にあるとポンプ吐出流量が零となる。
【００２８】
ポンプ吐出流量を変化させる可変容量機構として、カムリング７０はケーシング６０に支持ピン７１を介して回動可能に支持される。そして、カムリング７０を左側に付勢するカムスプリング２６が設けられる。カムスプリング２６の付勢力によりカムリング７０が最も左側に移動した状態で、ポンプ吐出流量は最大となる。
【００２９】
カムリング７０をカムスプリング２６に抗して回動させるため、ケーシング６０にはカムリング７０を挟むように第一カム圧力室７と第二カム圧力室８が画成される。第一カム圧力室７の圧力が第二カム圧力室８に対して高まるのに伴って、カムリング７０はカムスプリング２６に抗して右側に回動し、ポンプ吐出流量が次第に減少する。ケーシング６０にはカムリング７０の外周面に摺接するシール材２２が介装され、第一カム圧力室７と第二カム圧力室８をそれぞれ密封している。
【００３０】
第一カム圧力室７は吐出圧導入通路１２を介して吐出ポート４２に連通し、吐出圧導入通路１２の途中にダンピングオリフィス１１２が設けられる。
【００３１】
第二カム圧力室８は吐出圧導入通路１３を介して吐出ポート４２に連通するとともに、戻し通路１５と後述する制御弁２を介してタンク６に連通する。吐出圧導入通路１３の途中にダンピングオリフィス１１３が設けられ、戻し通路１５の途中にダンピングオリフィス１１５が設けられる。
【００３２】
圧可変容量機構に導かれるカムリング７０の駆動圧（カムリング７０を駆動する圧力）を制御する制御弁２が設けられる。制御弁２は、ケーシング６０に形成されたバルブ孔６５と、バルブ孔６５に摺動可能に嵌合されるスプール８０と、スプール８０を図において左方向に付勢するバルブスプリング８９と、カムスプリング２６に追従するフィードバックピン９０等を主体して構成される。
【００３３】
バルブ孔６５とスプール８０の左側端部の間に第一スプール圧力室１７が画成される。第一スプール圧力室１７は通路１９を介して吐出ポート４２に連通し、通路１９の途中にダンピングオリフィス１１９が介装される。
【００３４】
バルブ孔６５とスプール８０の右側端部の間に第二スプール圧力室１８が画成される。第二スプール圧力室１８はポンプ吐出通路１１の途中に介装される。ポンプ吐出通路１１の第二スプール圧力室１８の上流側には流量検出オリフィス６２が介装され、ポンプ吐出通路１１における流量検出オリフィス６２の前後差圧がスプール８０の両端部に作用する。これにより、ポンプ吐出通路１１の作動油流量が増加するのにしたがって流量検出オリフィス６２の前後差圧が高まり、スプール８０がバルブスプリング８９に抗して右方向に移動する。
【００３５】
流量検出オリフィス６２はケーシング６０のバルブ孔６５に面して開口され、ポンプ回転速度が高まるのに伴ってスプール８０がポンプ吐出流量を減少させる右方向に移動すると流量検出オリフィス６２の開口面積が次第に小さくなる。
【００３６】
スプール８０にはカムリング７０の駆動圧を調節するカム位置検出穴８１が形成される。カム位置検出穴８１は戻し通路１５の途中に介装され、カム位置検出穴８１の開口面積が大きくなるのに伴って第二カム圧力室８の圧力が逃がされ、カムリング７０が右方向に回動し、ポンプ吐出流量が減少する。
【００３７】
図２にも示すように、フィードバックピン９０はスプール８０のピン孔８２に摺動可能に嵌合し、スプリング９１の付勢力によりその一端がカムリング７０の外周面に押し付けられ、回動するカムリング７０に追従してカム位置検出穴８１の開口面積を変化させるようになっている。
【００３８】
スプール８０の外周には環状溝８３が形成され、カム位置検出穴８１は環状溝８３とピン孔８２を連通している。フィードバックピン９０を貫通する通孔９２が形成され、この通孔９２とピン孔８２とカム位置検出穴８１および環状溝８３等により戻し通路１５が画成される。
【００３９】
第二カム圧力室８の圧力が所定値を超えて上昇するとこの圧力を逃がすリリーフバルブ３０が設けられる。リリーフバルブ３０は、第二カム圧力室８と戻し通路１５を連通するリリーフポート３１と、リリーフポート３１を開閉するボール３２と、ボール３２を閉方向に付勢するリリーフスプリング３３とによって構成される。
【００４０】
続いて図３〜図５にしたがって上述したベーンポンプ１の具体的な構造について説明する。
【００４１】
図４に示すように、ケーシング６０に形成された略円形の凹部には、サイドプレート６１とアダプタリング６３が積層して収容される。アダプタリング６３の内側に円環状のカムリング７０が支持ピン７１を介して回動可能に支持される。ケーシング６０の開口端はカバー６４により封鎖される。アダプタリング６３、カムリング７０、ロータ５０の側面は、カバー６４に当接してシールされる。
【００４２】
ケーシング６０とカバー６４に渡って駆動軸２５がメタル軸受け７６，７７を介して回転可能に支持される。ロータ５０は駆動軸２５との途中に結合し、エンジンからの回転が駆動軸２５とプーリ２７および図示しないベルト等を介して伝達される。
【００４３】
ロータ５０には複数の切欠き５２が放射状に形成され、各切欠き５２にベーン２４が摺動可能に介装される。ロータ５０が回転すると、切り欠き５２から伸び出したベーン２４の先端がカムリング７０の内周カム面に当接し、これらの各ベーン２４の間に複数のポンプ室が画成される。
【００４４】
サイドプレート６１には、各ポンプ室に面して開口する吸込ポート４１と吐出ポート４２が駆動軸２５を挟んで対称な位置に形成される。また、カバー６４には、ロータ５０を挟んでサイドプレート６１側の吐出ポート４２および吸込ポート４１と相対する位置に、高圧凹溝４３と低圧凹溝４４が形成される。
【００４５】
図４に示すように、吐出ポート４２に接続する吐出通路１１は、ケーシング６０に形成される溝６６と通孔６７，６８とバルブ孔６５および通孔６９、ケーシング６０に螺合するコネクタ７８等によって画成される。
【００４６】
吸込ポート４１にタンク６からの作動油を導く吸込通路１０は、カバー６４に形成される溝７２、通路７３、カバー６４に取付けられるコネクタ７４等により画成される。
【００４７】
ケーシング６０に螺合するリテーナボルト５５が設けられ、リテーナボルト５５とスプール８０の間にバルブスプリング８９が介装される。
【００４８】
図５に示すように、ケーシング６０にはカムスプリング２６を収装するスプリング収装穴５７が形成され、スプリング収装穴５７に螺合するリテーナボルト５６が設けられる。リテーナボルト５６とカムリング７０の間にカムスプリング２６が介装される。
【００４９】
リリーフバルブ３０はリテーナボルト５６に内蔵され、コイル状のカムスプリング２６の内側に配置される。リテーナボルト５６はリリーフバルブ３０を収装するバルブ収装孔５８を有し、バルブ収装孔５８にバルブシート５９が嵌合される。バルブシート５９にリリーフポート３１が開口し、ボール３２を着座させるようになっている。
【００５０】
リリーフポート３１に接続する戻し通路１５は、バルブ収装孔５８、リテーナボルト５６の通孔４５、スプリング収装穴５７とリテーナボルト５６の間に画成される環状通路４６、ケーシング６０の通孔４７、環状溝８３等により画成される。
【００５１】
カムスプリング２６とフィードバックピン９０はロータ５０の略半径方向に並んで配置される。すなわち、カムスプリング２６のコイル中心線Ｏｓとフィードバックピン９０の中心線Ｏｆがロータ５０の軸芯Ｏｒ上で交わるように配置される。これにより、カムリング７０の外周面に対するカムスプリング２６の先端の摺動量とフィードバックピン９０の先端の摺動量をそれぞれ小さく抑えながら、ケーシング６０のコンパクト化がはかられている。
【００５２】
支持ピン７１の軸芯Ｏｐとカムリング７０の軸芯Ｏｃを結ぶ平面をカムリング中心面Ｓｙとし、カムリング支持中心面Ｓｙに直交しロータ５０の軸芯Ｏｒと交わる直線をカムリング支持直交線Ｓｘと定義すると、フィードバックピン９０はその軸芯Ｏｆがカムリング支持直交線Ｓｘ上にあるように配置する。これにより、カムリング７０に追従するフィードバックピン９０の変位量を大きく確保する。
【００５３】
以上のように構成される本発明の実施の形態につき、次に作用を説明する。
【００５４】
ベーンポンプ１が停止状態からポンプ回転速度が所定値まで上昇する間、スプール８０はバルブスプリング８９の付勢力によりカム位置検出穴８１を遮断するポジションに保持される。これにより、カムリング７０は最大偏心位置に保持され、図６に示すように、ロータ５０の回転速度が上昇するのに伴ってポンプ吐出通路１１を流れる作動油量が増加するので、車両の低速走行時からポンプ吐出圧が十分に上昇し、パワーステアリング装置に必要な油圧アシスト力を確保できる。
【００５５】
ポンプ回転速度が上昇して流量検出オリフィス６２の前後差圧が所定値を超えて上昇すると、バルブスプリング８９の付勢力に抗してスプール８０が図１において右方向に移動してカム位置検出穴８１を開いて戻し通路１５を開通させるポジションに保持され、流量検出オリフィス６２の前後差圧とバルブスプリング８９の付勢力がバランスする位置でカム位置検出穴８１の開口面積を増減する。これにより、カムリング７０の位置を自動的に調節して、ポンプ吐出流量を制御するとともに、ベーンポンプ１からタンク６へ戻される作動油の流量を少なくして無駄なエネルギ消費を少なくする。
【００５６】
流量検出オリフィス６２の前後差圧が上昇してスプール８０がカム位置検出穴８１の開口面積を大きくする右方向に変位すると、第二カム圧力室８の圧力（駆動圧）が低下してカムリング７０がポンプ吐出流量を減らす右方向に移動する。このとき、第二カム圧力室８の圧力が下がり過ぎると、カムリング７０が右方向に回動し、フィードバックピン９０が右方向に押されてカム位置検出穴８１の開口面積を減らすことにより、第二カム圧力室８の圧力が回復し、カムリング７０を適正な位置に押し戻す。
【００５７】
このようにしてカムリング７０に追従するフィードバックピン９０の端部によってカム位置検出穴８１の開口面積がフィードバック制御されるため、スプール８０に働く圧力バランスとカムリング７０の位置に対応してカムリング７０の駆動圧が調節され、常にカム位置検出穴８１の開口面積に対応したポンプ吐出流量特性が得られる。したがって、カムリング７０に作用する摩擦力や内部洩れあるいはポンプ吐出圧力等の運転条件が変化しても、カムリング７０の位置がずれることがなく、所期のポンプ吐出流量特性が得られる。
【００５８】
ポンプ回転速度が所定値を超えて上昇すると、スプール８０が流量検出オリフイス６２の開口面積を小さくし、ポンプ回転速度の上昇に伴ってポンプ吐出流量が次第に減少する。これにより、パワーステアリング装置に要求されるアシスト力が減少する車両の高速走行時にポンプ吐出流量が過剰となるのを防止する。
【００５９】
ポンプ吐出流量を制御するスプール８０によって流量検出オリフィス６２の開口面積を調節するため、この制御系に対する介在物を廃して制御応答性や制御安定性を高められ、スプール８０を介して常に目標流量を確保できる。これに対してカムリングの位置に応じて流量検出オリフィスの開口面積を調節する従来の構造では、カムリングの位置が何らかの要因によりずれた場合に、スプールの位置がずれるのに伴ってカムリングの位置がさらに変化してしまい、制御系が不安定となるのである。
【００６０】
なお、スプール８０が図１において右方向に変位してカム位置検出穴８１の面積を拡大する際、戻し通路１５に介装されたダンピングオリフィス１１５がカム位置検出穴８１を通って流出する作動油の流れに抵抗を付与することにより、カムリング７０がスプール８０の変位に追随して右方向に移動し過ぎることが抑えられ、カムリング７０の位置制御が安定化する。
【００６１】
ところで、カムリング７０とロータ５０の間で各ベーン２４によって仕切られる各ポンプ室には、ロータ５０の回転に伴ってポンプ吐出圧とポンプ吸込み圧が交互に生じるが、ロータ５０の回転位置によってはポンプ吐出圧が生じるポンプ室の数とポンプ吸込み圧が生じるポンプ室の数が異なり、このポンプ室の圧力変動によってカムリング７０に加振力が働く。
【００６２】
これに対処して第一スプール圧力室１７から出入りする作動油にダンピングオリフィス１１９が抵抗を付与することにより、カムリング７０に働く加振力によりスプール８０が変位しようとすると、第一スプール圧力室１７と第二スプール圧力室１８の圧力が急上昇して、スプール８０およびカムリング７０の振動が抑えられ、ベーンポンプ１から振動や騒音等の発生を防止できる。
【００６３】
ポンプ吐出圧が所定値を超えて上昇すると、リリーフバルブ３０が開弁して第二カム圧力室８の圧力を逃がすことにより、カムリング７０が図１において右方向に回動し、ポンプ吐出圧の上昇が抑えられる。リリーフバルブがポンプ吐出通路に接続される従来の構造に比べて、第二カム圧力室８に接続されるリリーフバルブ３０は、これを流れる作動油量が小さいため、弁機構の構造を簡素化して、コンパクト化がはかれるうえに、リリーフ騒音を低減できる。さらに、リリーフ流量の減少により油温上昇を抑えて、無駄なエネルギ消費を少なくできる。
【００６４】
他の実施の形態として、戻し通路１５の途中を絞るダンピングオリフィスとして、フィードバックピン９０の端部にテーパ状の面取り部９３を形成してもよい。この場合も、スプール８０が図７において右方向に変位してカム位置検出穴８１の面積を拡大する際、カム位置検出穴８１に対峙する面取の部９３がカム位置検出穴８１から流出する作動油の流れに抵抗を付与することにより、カムリングがスプール８０の変位に追随して右方向に移動し過ぎることが抑えられ、カムリングの位置制御が安定化する。
【００６５】
さらに他の実施の形態として、図８に示すように、戻し通路１５の途中を絞るダンピングオリフィスとして、カム位置検出穴８１の断面積を小さく形成して、戻し通路１５を絞るようにしてもよい。この場合も、カム位置検出穴８１がこ作動油の流れに抵抗を付与することにより、カムリングがスプール８０の変位に追随して移動し過ぎることが抑えられ、カムリングの位置制御が安定化する。
【００６６】
次に、図９に示す実施の形態について説明する。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。
【００６７】
この実施の形態はスプール８０のカム位置検出穴８５によって第一カム圧力室７と第二カム圧力室８に導かれる駆動圧を調節するものである。ポンプ吐出流量が増えてスプール８０が右方向に変位するのに伴って、カム位置検出穴８５を介して第二カム圧力室８と戻し通路１５を連通し、カムリング７０が右方向に移動してポンプ吐出流量が減少する。ポンプ吐出流量が減少してスプール８０が左方向に変位するのに伴って、カム位置検出穴８５を介して第一カム圧力室７と戻し通路１５を連通し、カムリング７０が左方向に移動してポンプ吐出流量が増大するようになっている。
【００６８】
第一カム圧力室７は通路３１，３５を介してポンプ吐出通路１１に連通するとともに、フィードバックピン９０の外周に形成された環状溝９４とカム位置検出穴８５を介して戻し通路１５に連通できる。各通路３１，３５の途中にはダンピングオリフィス３６，３４がそれぞれ設けられる。
【００６９】
第二カム圧力室８は吐出圧導入通路１３を介してポンプ吐出通路１１に連通するとともに、フィードバックピン９０の内部に形成された通孔９５とカム位置検出穴８５を介して戻し通路１５に連通できる。戻し通路１５の途中にダンピングオリフィス１１５が設けられる。
【００７０】
以上のように構成される本実施の形態につき、次に作用を説明する。
【００７１】
ベーンポンプ１が停止状態からポンプ回転速度が所定値まで上昇する間、スプール８０はカム位置検出穴８５が第一カム圧力室７を戻し通路１５に連通するポジションに保持される。これにより、ロータ５０の回転速度が上昇するのに伴ってポンプ吐出流量が増加する。
【００７２】
ポンプ回転速度が上昇して流量検出オリフィス６２の前後差圧が所定値を超えて上昇すると、バルブスプリング８９の付勢力に抗してスプール８０は図において右方向に移動してカム位置検出穴８５が第二カム圧力室８を戻し通路１５に連通するポジションに切換わり、流量検出オリフィス６２の前後差圧とバルブスプリング８９の付勢力がバランスする位置でカム位置検出穴８５の開口面積を増減する。これにより、カムリング７０の位置を自動的に調節して、ポンプ吐出流量を制御するとともに、ベーンポンプ１からタンク６へ戻される作動油の流量を少なくして無駄なエネルギ消費を少なくする。
【００７３】
流量検出オリフィス６２の前後差圧に応じて決定されるスプール８０の位置に対して、カムリング７０がポンプ吐出流量を増大する左方向にずれている場合、フィードバックピン９０を介してカム位置検出穴８５が第二カム圧力室８と連通してその圧力を低下させ、カムリング７０をポンプ吐出流量が減少する右方向に移動させる。また、スプール８０の位置に対して、カムリング７０が吐出流量を減少する右方向にずれている場合、フィードバックピン９０を介してカム位置検出穴８５が第一カム圧力室７と連通してその圧力を低下させ、カムリング７０をポンプ吐出流量が増大する左方向に移動させる。これにより、カムリング７０をポンプ吐出流量が増大する方向に付勢するバネを不要とし、構造の簡素化やコンパクト化がはかれる。また、スプール８０に対するカムリング７０の追従性が向上し、流量制御の応答性を高められる。
【００７４】
ポンプ回転速度が所定値を超えて上昇すると、スプール８０が流量検出オリフイス６２の開口面積を小さくし、ポンプ回転速度の上昇に伴ってポンプ吐出流量が次第に減少する。
【００７５】
また、第一カム圧力室７に出入りする作動油の流れにダンピングオリフィス３６または３４が抵抗を付与することにより、第一カム圧力室７の圧力変動を緩和てカムリング７０の振動が抑えられ、ベーンポンプ１から振動や騒音等の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すベーンポンプの断面図。
【図２】同じくスプール等の断面図。
【図３】同じくベーンポンプの正面図。
【図４】同じく図３のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図５】同じく図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図６】同じくポンプ回転速度とポンプ吐出流量の関係を示す特性図。
【図７】他の実施の形態を示すスプール等の断面図。
【図８】さらに他の実施の形態を示すスプール等の断面図。
【図９】さらに他の実施の形態を示すベーンポンプの断面図。
【符号の説明】
１ ベーンポンプ
２ 制御弁
７ 第一カム圧力室
８ 第二カム圧力室
１１ ポンプ吐出通路
１３ 吐出圧導入通路
１７ 第一スプール圧力室
１８ 第二スプール圧力室
１５ 戻し通路
２４ ベーン
２６ カムスプリング
３０ リリーフバルブ
５０ ロータ
６０ ケーシング
６２ 流量検出オリフィス
６５ バルブ孔
７０ カムリング
８０ スプール
８１ カム位置検出穴
８９ バルブスプリング
９１ スプリング
９０ フィードバックピン
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両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の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の可変容量型ベーンポンプとして、例えば特開平８−２００２３９号公報に開示されているものは、各ベーンを取り囲むカムリングをロータ軸芯に対して偏心させることにより、ポンプ吐出流量を増やすようになっている。こうしてベーンポンプからタンクへ戻される作動油の流量が減らされることにより、無駄なエネルギ消費を少なくしている。
【０００３】
このベーンポンプのポンプ吐出流量を調節する制御機構として、ポンプ吐出通路に流量検出オリフィスを介装し、流量検出オリフィスの前後差圧に応じて変位するスプールを備え、スプールによってカムリングに導かれる駆動圧を制御するようになっている。
【０００４】
この流量検出オリフィスはカムリングが摺接するポンプ室の側壁部に開口しており、カムリングがポンプ吐出流量を減少させる側に変位するのに伴って流量検出オリフィスの開口面積を減らすようになっている。これにより、ポンプ回転速度の上昇に伴ってポンプ吐出流量が次第に減少し、例えばパワーステアリング装置の油圧アシスト力が適正に調節される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の可変容量型ベーンポンプにあっては、スプールの動きとカムリングの位置が両者の圧力バランスによって決まる構造のため、カムリングに作用する摩擦力や内部洩れあるいはポンプ吐出圧力等の運転条件が変化した場合、カムリングの位置がずれてしまい、所期のポンプ吐出流量特性が得られない。
【０００６】
また、カムリングの位置が何らかの要因によりずれた場合に、流量検出オリフィスの開口面積が変化することによりスプールの位置がずれ、これに伴ってカムリングの位置がさらに変化してしまい、この制御系が不安定となる。
【０００７】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、可変容量型ベーンポンプにおいて、カムリングの位置に応じてポンプ吐出流量を的確に制御することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、回転するロータから摺動可能に突出する複数のベーンと、各ベーンの外周端部を摺接させてポンプ室を画成するカムリングと、カムリングを移動してポンプ吐出流量を変化させる可変容量機構と、ロータの回転に伴って吐出される作動流体を導く流量検出オリフィスと、流量検出オリフィスの前後差圧に応じて変位するスプールと、スプールに開口して可変容量機構においてカムリングを移動する駆動圧を調整するカム位置検出穴と、カムリングに追従してカム位置検出穴の開口面積を変えるフィードバックピンとを備えるものとした。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、スプールを摺動可能に嵌合させるバルブ孔を備え、流量検出オリフィスをバルブ孔に面して開口し、スプールがポンプ吐出流量を減少させる側に変位するのに伴って流量検出オリフィスの開口面積を減らす構成とした。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、スプールの両端に一対のスプール圧力室を画成し、各スプール圧力室に流量検出オリフィスの前後差圧を導く各通路の少なくとも一方にダンピングオリフィスを介装するものとした。
【００１１】
第４の発明は、第１から３のいずれか一つの発明において、カムリングが移動するのに伴って伸縮するカム圧力室と、カム圧力室から流出する作動流体を導く戻し通路と、戻し通路の途中に介装されるダンピングオリフィスとを備えるものとした。
【００１２】
第５の発明は、第１から４のいずれか一つの発明において、ポンプ吐出流量が減少する側にカムリングが移動するのに伴って収縮する第二カム圧力室と、第二カム圧力室の駆動圧が所定値を超えて上昇すると第二カム圧力室の駆動圧を逃がすリリーフバルブとを備えるものとした。
【００１３】
第６の発明は、第１から５のいずれか一つの発明において、ポンプ吐出流量が減少する側にカムリングが移動するのに伴って収縮する第二カム圧力室と、第二カム圧力室にポンプ吐出圧を導く吐出圧導入通路と、第二カム圧力室をタンク側に連通する戻し通路とを備え、カム位置検出穴が戻し通路の開口面積を変える構成とした。
【００１４】
第７の発明は、第１から５のいずれか一つの発明において、ポンプ吐出流量が増加する側にカムリングが移動するのに伴って収縮する第一カム圧力室と、第一カム圧力室にポンプ吐出圧を導く吐出圧導入通路と、第一カム圧力室をタンク側に連通する戻し通路と、ポンプ吐出流量が減少する側にカムリングが移動するのに伴って収縮する第二カム圧力室と、第二カム圧力室にポンプ吐出圧を導く吐出圧導入通路と、第二カム圧力室をタンク側に連通する戻し通路とを備え、カム位置検出穴がフィードバックピンを介して各戻し通路の開口面積を変えて第一カム圧力室と第二カム圧力室に導かれる圧力を調節する構成とした。
【００１５】
【発明の作用および効果】
第１の発明において、ポンプ吐出流量が増えるのに伴って流量検出オリフィスの前後差圧が高まり、この前後差圧に応じてスプールが変位する。このスプールの変位によりカム位置検出穴の開口面積がフィードバックピンを介して増減し、カムリングの駆動圧が調節される。可変容量機構はこの駆動圧に応じてカムリングをロータ軸芯に対して偏心させ、ポンプ吐出流量を制御する。
【００１６】
こうしてカムリングに追従するフィードバックピンがカム位置検出穴の開口面積を変化させることにより、スプールに働く圧力バランスとカムリングの位置に対応してカムリングの駆動圧が調節される。これにより、カムリングに作用する摩擦力や内部洩れあるいはポンプ吐出圧力等の運転条件が変化しても、カムリングの位置がずれることなくスプールに追従し、所期のポンプ吐出流量特性が得られる。
【００１７】
第２の発明において、ポンプ回転速度が上昇するのに伴って、スプールが流量検出オリフイスの開口面積を小さくし、ポンプ回転速度の上昇に伴ってポンプ吐出流量が次第に減少する。これにより、例えば車両の高速走行時にパワーステアリング装置のアシスト力が過大にならないように調節できる。
【００１８】
ポンプ吐出流量を制御するスプールによって流量検出オリフィスの開口面積を調節するため、この制御系に対する介在物を廃して制御応答性や制御安定性を高められ、スプールを介してポンプ吐出流量を的確に制御することができる。
【００１９】
第３の発明において、カムリングに働く加振力によりスプールが変位しようとすると、スプール圧力室から出入りする作動流体にダンピングオリフィスが抵抗を付与することにより、スプール圧力室の圧力が急上昇する。これにより、スプールおよびカムリングの振動が抑えられ、ベーンポンプから振動や騒音が発生することを防止できる。
【００２０】
第４の発明において、カム圧力室から流出する作動流体にダンピングオリフィスが抵抗を付与することにより、カムリングがスプールの変位に追随して移動し過ぎることが抑えられる。これにより、カムリングの振動が抑えられ、ベーンポンプから振動や騒音が発生することを防止できる。
【００２１】
第５の発明において、リリーフバルブが開弁して第二カム圧力室の圧力を逃がすことにより、カムリングがポンプ吐出流量を減少する側に移動し、ポンプ吐出圧の上昇が抑えられる。リリーフバルブがポンプ吐出通路に接続される従来の構造に比べて、リリーフバルブを流れる作動油量が小さいため、リリーフバルブの弁機構の構造を簡素化して、コンパクト化および低コスト化がはかれる。さらにリリーフ騒音を低減できる。さらに、リリーフ流量の減少により油温上昇を抑えて、無駄なエネルギ消費を少なくできる。
【００２２】
第６の発明において、流量検出オリフィスの前後差圧が上昇してスプールがカム位置検出穴の開口面積を大きくする方向に変位すると、第二カム圧力室の圧力が低下してカムリングがポンプ吐出流量を減らす方向に移動し、流量検出オリフィスの前後差圧が低下する。こうしてスプールは流量検出オリフィスの前後差圧とバランスする位置でカム位置検出穴を絞ることにより、カムリングの位置を自動的に調節して、ポンプ吐出流量を制御する。
【００２３】
第７の発明において、流量検出オリフィス前後差圧に応じて決定されるスプール位置に対して、カムリングがポンプ吐出流量を増大する方向にずれている場合、フィードバックピンを介してカム位置検出穴が第二カム圧力室と連通してその圧力を低下させ、カムリングをポンプ吐出流量が減少する方向に移動させる。また、スプール位置に対して、カムリングがポンプ吐出流量を減少する方向にずれている場合、フィードバックピンを介してカム位置検出穴が第一カム圧力室と連通してその圧力を低下させ、カムリングをポンプ吐出流量が増大する方向に移動させる。これにより、カムリングをポンプ吐出流量が増大する方向に付勢するバネを不要とし、構造の簡素化やコンパクト化がはかれる。また、スプールに対するカムリングの追従性が向上し、流量制御の応答性を高められる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両に搭載されるパワーステアリング装置の油圧源として設けられるベーンポンプに適用した実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１に示すように、ベーンポンプ１は、ケーシング６０に回転可能に収装されるロータ５０と、ロータ５０から摺動可能に突出する複数のベーン２４と、各ベーン２４を取り囲むカムリング７０とを主体として構成される。各ベーン２４は回転するロータ５０に対しその放射方向に出入りしながらそれぞれの外周端部をカムリング７０の内周面に摺接させてポンプ室を拡縮する。
【００２６】
ロータ５０はエンジンからの回転が伝達され、図に矢印で示すように左回り方向に回転する。ロータ５０の回転に伴って各ベーン２４間で拡がるポンプ室には吸込ポート４１から作動油が吸込まれ、各ベーン２４間で収縮するポンプ室から作動油が吐出ポート４２に吐出される。吸込ポート４１は吸込通路１０を介してタンク６に連通し、吐出ポート４２はポンプ吐出通路１１を介して図示しないパワーステアリング装置の油圧シリンダに連通される。
【００２７】
カムリング７０の内周カム面はその断面が略円形に形成され、ロータ軸芯に対するカムリング中心の偏心量が大きくなるほどポンプ押しのけ容積が増大し、ポンプ吐出流量が増える。カムリング中心がロータ軸芯上にあるとポンプ吐出流量が零となる。
【００２８】
ポンプ吐出流量を変化させる可変容量機構として、カムリング７０はケーシング６０に支持ピン７１を介して回動可能に支持される。そして、カムリング７０を左側に付勢するカムスプリング２６が設けられる。カムスプリング２６の付勢力によりカムリング７０が最も左側に移動した状態で、ポンプ吐出流量は最大となる。
【００２９】
カムリング７０をカムスプリング２６に抗して回動させるため、ケーシング６０にはカムリング７０を挟むように第一カム圧力室７と第二カム圧力室８が画成される。第一カム圧力室７の圧力が第二カム圧力室８に対して高まるのに伴って、カムリング７０はカムスプリング２６に抗して右側に回動し、ポンプ吐出流量が次第に減少する。ケーシング６０にはカムリング７０の外周面に摺接するシール材２２が介装され、第一カム圧力室７と第二カム圧力室８をそれぞれ密封している。
【００３０】
第一カム圧力室７は吐出圧導入通路１２を介して吐出ポート４２に連通し、吐出圧導入通路１２の途中にダンピングオリフィス１１２が設けられる。
【００３１】
第二カム圧力室８は吐出圧導入通路１３を介して吐出ポート４２に連通するとともに、戻し通路１５と後述する制御弁２を介してタンク６に連通する。吐出圧導入通路１３の途中にダンピングオリフィス１１３が設けられ、戻し通路１５の途中にダンピングオリフィス１１５が設けられる。
【００３２】
圧可変容量機構に導かれるカムリング７０の駆動圧（カムリング７０を駆動する圧力）を制御する制御弁２が設けられる。制御弁２は、ケーシング６０に形成されたバルブ孔６５と、バルブ孔６５に摺動可能に嵌合されるスプール８０と、スプール８０を図において左方向に付勢するバルブスプリング８９と、カムスプリング２６に追従するフィードバックピン９０等を主体して構成される。
【００３３】
バルブ孔６５とスプール８０の左側端部の間に第一スプール圧力室１７が画成される。第一スプール圧力室１７は通路１９を介して吐出ポート４２に連通し、通路１９の途中にダンピングオリフィス１１９が介装される。
【００３４】
バルブ孔６５とスプール８０の右側端部の間に第二スプール圧力室１８が画成される。第二スプール圧力室１８はポンプ吐出通路１１の途中に介装される。ポンプ吐出通路１１の第二スプール圧力室１８の上流側には流量検出オリフィス６２が介装され、ポンプ吐出通路１１における流量検出オリフィス６２の前後差圧がスプール８０の両端部に作用する。これにより、ポンプ吐出通路１１の作動油流量が増加するのにしたがって流量検出オリフィス６２の前後差圧が高まり、スプール８０がバルブスプリング８９に抗して右方向に移動する。
【００３５】
流量検出オリフィス６２はケーシング６０のバルブ孔６５に面して開口され、ポンプ回転速度が高まるのに伴ってスプール８０がポンプ吐出流量を減少させる右方向に移動すると流量検出オリフィス６２の開口面積が次第に小さくなる。
【００３６】
スプール８０にはカムリング７０の駆動圧を調節するカム位置検出穴８１が形成される。カム位置検出穴８１は戻し通路１５の途中に介装され、カム位置検出穴８１の開口面積が大きくなるのに伴って第二カム圧力室８の圧力が逃がされ、カムリング７０が右方向に回動し、ポンプ吐出流量が減少する。
【００３７】
図２にも示すように、フィードバックピン９０はスプール８０のピン孔８２に摺動可能に嵌合し、スプリング９１の付勢力によりその一端がカムリング７０の外周面に押し付けられ、回動するカムリング７０に追従してカム位置検出穴８１の開口面積を変化させるようになっている。
【００３８】
スプール８０の外周には環状溝８３が形成され、カム位置検出穴８１は環状溝８３とピン孔８２を連通している。フィードバックピン９０を貫通する通孔９２が形成され、この通孔９２とピン孔８２とカム位置検出穴８１および環状溝８３等により戻し通路１５が画成される。
【００３９】
第二カム圧力室８の圧力が所定値を超えて上昇するとこの圧力を逃がすリリーフバルブ３０が設けられる。リリーフバルブ３０は、第二カム圧力室８と戻し通路１５を連通するリリーフポート３１と、リリーフポート３１を開閉するボール３２と、ボール３２を閉方向に付勢するリリーフスプリング３３とによって構成される。
【００４０】
続いて図３〜図５にしたがって上述したベーンポンプ１の具体的な構造について説明する。
【００４１】
図４に示すように、ケーシング６０に形成された略円形の凹部には、サイドプレート６１とアダプタリング６３が積層して収容される。アダプタリング６３の内側に円環状のカムリング７０が支持ピン７１を介して回動可能に支持される。ケーシング６０の開口端はカバー６４により封鎖される。アダプタリング６３、カムリング７０、ロータ５０の側面は、カバー６４に当接してシールされる。
【００４２】
ケーシング６０とカバー６４に渡って駆動軸２５がメタル軸受け７６，７７を介して回転可能に支持される。ロータ５０は駆動軸２５との途中に結合し、エンジンからの回転が駆動軸２５とプーリ２７および図示しないベルト等を介して伝達される。
【００４３】
ロータ５０には複数の切欠き５２が放射状に形成され、各切欠き５２にベーン２４が摺動可能に介装される。ロータ５０が回転すると、切り欠き５２から伸び出したベーン２４の先端がカムリング７０の内周カム面に当接し、これらの各ベーン２４の間に複数のポンプ室が画成される。
【００４４】
サイドプレート６１には、各ポンプ室に面して開口する吸込ポート４１と吐出ポート４２が駆動軸２５を挟んで対称な位置に形成される。また、カバー６４には、ロータ５０を挟んでサイドプレート６１側の吐出ポート４２および吸込ポート４１と相対する位置に、高圧凹溝４３と低圧凹溝４４が形成される。
【００４５】
図４に示すように、吐出ポート４２に接続する吐出通路１１は、ケーシング６０に形成される溝６６と通孔６７，６８とバルブ孔６５および通孔６９、ケーシング６０に螺合するコネクタ７８等によって画成される。
【００４６】
吸込ポート４１にタンク６からの作動油を導く吸込通路１０は、カバー６４に形成される溝７２、通路７３、カバー６４に取付けられるコネクタ７４等により画成される。
【００４７】
ケーシング６０に螺合するリテーナボルト５５が設けられ、リテーナボルト５５とスプール８０の間にバルブスプリング８９が介装される。
【００４８】
図５に示すように、ケーシング６０にはカムスプリング２６を収装するスプリング収装穴５７が形成され、スプリング収装穴５７に螺合するリテーナボルト５６が設けられる。リテーナボルト５６とカムリング７０の間にカムスプリング２６が介装される。
【００４９】
リリーフバルブ３０はリテーナボルト５６に内蔵され、コイル状のカムスプリング２６の内側に配置される。リテーナボルト５６はリリーフバルブ３０を収装するバルブ収装孔５８を有し、バルブ収装孔５８にバルブシート５９が嵌合される。バルブシート５９にリリーフポート３１が開口し、ボール３２を着座させるようになっている。
【００５０】
リリーフポート３１に接続する戻し通路１５は、バルブ収装孔５８、リテーナボルト５６の通孔４５、スプリング収装穴５７とリテーナボルト５６の間に画成される環状通路４６、ケーシング６０の通孔４７、環状溝８３等により画成される。
【００５１】
カムスプリング２６とフィードバックピン９０はロータ５０の略半径方向に並んで配置される。すなわち、カムスプリング２６のコイル中心線Ｏｓとフィードバックピン９０の中心線Ｏｆがロータ５０の軸芯Ｏｒ上で交わるように配置される。これにより、カムリング７０の外周面に対するカムスプリング２６の先端の摺動量とフィードバックピン９０の先端の摺動量をそれぞれ小さく抑えながら、ケーシング６０のコンパクト化がはかられている。
【００５２】
支持ピン７１の軸芯Ｏｐとカムリング７０の軸芯Ｏｃを結ぶ平面をカムリング中心面Ｓｙとし、カムリング支持中心面Ｓｙに直交しロータ５０の軸芯Ｏｒと交わる直線をカムリング支持直交線Ｓｘと定義すると、フィードバックピン９０はその軸芯Ｏｆがカムリング支持直交線Ｓｘ上にあるように配置する。これにより、カムリング７０に追従するフィードバックピン９０の変位量を大きく確保する。
【００５３】
以上のように構成される本発明の実施の形態につき、次に作用を説明する。
【００５４】
ベーンポンプ１が停止状態からポンプ回転速度が所定値まで上昇する間、スプール８０はバルブスプリング８９の付勢力によりカム位置検出穴８１を遮断するポジションに保持される。これにより、カムリング７０は最大偏心位置に保持され、図６に示すように、ロータ５０の回転速度が上昇するのに伴ってポンプ吐出通路１１を流れる作動油量が増加するので、車両の低速走行時からポンプ吐出圧が十分に上昇し、パワーステアリング装置に必要な油圧アシスト力を確保できる。
【００５５】
ポンプ回転速度が上昇して流量検出オリフィス６２の前後差圧が所定値を超えて上昇すると、バルブスプリング８９の付勢力に抗してスプール８０が図１において右方向に移動してカム位置検出穴８１を開いて戻し通路１５を開通させるポジションに保持され、流量検出オリフィス６２の前後差圧とバルブスプリング８９の付勢力がバランスする位置でカム位置検出穴８１の開口面積を増減する。これにより、カムリング７０の位置を自動的に調節して、ポンプ吐出流量を制御するとともに、ベーンポンプ１からタンク６へ戻される作動油の流量を少なくして無駄なエネルギ消費を少なくする。
【００５６】
流量検出オリフィス６２の前後差圧が上昇してスプール８０がカム位置検出穴８１の開口面積を大きくする右方向に変位すると、第二カム圧力室８の圧力（駆動圧）が低下してカムリング７０がポンプ吐出流量を減らす右方向に移動する。このとき、第二カム圧力室８の圧力が下がり過ぎると、カムリング７０が右方向に回動し、フィードバックピン９０が右方向に押されてカム位置検出穴８１の開口面積を減らすことにより、第二カム圧力室８の圧力が回復し、カムリング７０を適正な位置に押し戻す。
【００５７】
このようにしてカムリング７０に追従するフィードバックピン９０の端部によってカム位置検出穴８１の開口面積がフィードバック制御されるため、スプール８０に働く圧力バランスとカムリング７０の位置に対応してカムリング７０の駆動圧が調節され、常にカム位置検出穴８１の開口面積に対応したポンプ吐出流量特性が得られる。したがって、カムリング７０に作用する摩擦力や内部洩れあるいはポンプ吐出圧力等の運転条件が変化しても、カムリング７０の位置がずれることがなく、所期のポンプ吐出流量特性が得られる。
【００５８】
ポンプ回転速度が所定値を超えて上昇すると、スプール８０が流量検出オリフイス６２の開口面積を小さくし、ポンプ回転速度の上昇に伴ってポンプ吐出流量が次第に減少する。これにより、パワーステアリング装置に要求されるアシスト力が減少する車両の高速走行時にポンプ吐出流量が過剰となるのを防止する。
【００５９】
ポンプ吐出流量を制御するスプール８０によって流量検出オリフィス６２の開口面積を調節するため、この制御系に対する介在物を廃して制御応答性や制御安定性を高められ、スプール８０を介して常に目標流量を確保できる。これに対してカムリングの位置に応じて流量検出オリフィスの開口面積を調節する従来の構造では、カムリングの位置が何らかの要因によりずれた場合に、スプールの位置がずれるのに伴ってカムリングの位置がさらに変化してしまい、制御系が不安定となるのである。
【００６０】
なお、スプール８０が図１において右方向に変位してカム位置検出穴８１の面積を拡大する際、戻し通路１５に介装されたダンピングオリフィス１１５がカム位置検出穴８１を通って流出する作動油の流れに抵抗を付与することにより、カムリング７０がスプール８０の変位に追随して右方向に移動し過ぎることが抑えられ、カムリング７０の位置制御が安定化する。
【００６１】
ところで、カムリング７０とロータ５０の間で各ベーン２４によって仕切られる各ポンプ室には、ロータ５０の回転に伴ってポンプ吐出圧とポンプ吸込み圧が交互に生じるが、ロータ５０の回転位置によってはポンプ吐出圧が生じるポンプ室の数とポンプ吸込み圧が生じるポンプ室の数が異なり、このポンプ室の圧力変動によってカムリング７０に加振力が働く。
【００６２】
これに対処して第一スプール圧力室１７から出入りする作動油にダンピングオリフィス１１９が抵抗を付与することにより、カムリング７０に働く加振力によりスプール８０が変位しようとすると、第一スプール圧力室１７と第二スプール圧力室１８の圧力が急上昇して、スプール８０およびカムリング７０の振動が抑えられ、ベーンポンプ１から振動や騒音等の発生を防止できる。
【００６３】
ポンプ吐出圧が所定値を超えて上昇すると、リリーフバルブ３０が開弁して第二カム圧力室８の圧力を逃がすことにより、カムリング７０が図１において右方向に回動し、ポンプ吐出圧の上昇が抑えられる。リリーフバルブがポンプ吐出通路に接続される従来の構造に比べて、第二カム圧力室８に接続されるリリーフバルブ３０は、これを流れる作動油量が小さいため、弁機構の構造を簡素化して、コンパクト化がはかれるうえに、リリーフ騒音を低減できる。さらに、リリーフ流量の減少により油温上昇を抑えて、無駄なエネルギ消費を少なくできる。
【００６４】
他の実施の形態として、戻し通路１５の途中を絞るダンピングオリフィスとして、フィードバックピン９０の端部にテーパ状の面取り部９３を形成してもよい。この場合も、スプール８０が図７において右方向に変位してカム位置検出穴８１の面積を拡大する際、カム位置検出穴８１に対峙する面取の部９３がカム位置検出穴８１から流出する作動油の流れに抵抗を付与することにより、カムリングがスプール８０の変位に追随して右方向に移動し過ぎることが抑えられ、カムリングの位置制御が安定化する。
【００６５】
さらに他の実施の形態として、図８に示すように、戻し通路１５の途中を絞るダンピングオリフィスとして、カム位置検出穴８１の断面積を小さく形成して、戻し通路１５を絞るようにしてもよい。この場合も、カム位置検出穴８１がこ作動油の流れに抵抗を付与することにより、カムリングがスプール８０の変位に追随して移動し過ぎることが抑えられ、カムリングの位置制御が安定化する。
【００６６】
次に、図９に示す実施の形態について説明する。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。
【００６７】
この実施の形態はスプール８０のカム位置検出穴８５によって第一カム圧力室７と第二カム圧力室８に導かれる駆動圧を調節するものである。ポンプ吐出流量が増えてスプール８０が右方向に変位するのに伴って、カム位置検出穴８５を介して第二カム圧力室８と戻し通路１５を連通し、カムリング７０が右方向に移動してポンプ吐出流量が減少する。ポンプ吐出流量が減少してスプール８０が左方向に変位するのに伴って、カム位置検出穴８５を介して第一カム圧力室７と戻し通路１５を連通し、カムリング７０が左方向に移動してポンプ吐出流量が増大するようになっている。
【００６８】
第一カム圧力室７は通路３１，３５を介してポンプ吐出通路１１に連通するとともに、フィードバックピン９０の外周に形成された環状溝９４とカム位置検出穴８５を介して戻し通路１５に連通できる。各通路３１，３５の途中にはダンピングオリフィス３６，３４がそれぞれ設けられる。
【００６９】
第二カム圧力室８は吐出圧導入通路１３を介してポンプ吐出通路１１に連通するとともに、フィードバックピン９０の内部に形成された通孔９５とカム位置検出穴８５を介して戻し通路１５に連通できる。戻し通路１５の途中にダンピングオリフィス１１５が設けられる。
【００７０】
以上のように構成される本実施の形態につき、次に作用を説明する。
【００７１】
ベーンポンプ１が停止状態からポンプ回転速度が所定値まで上昇する間、スプール８０はカム位置検出穴８５が第一カム圧力室７を戻し通路１５に連通するポジションに保持される。これにより、ロータ５０の回転速度が上昇するのに伴ってポンプ吐出流量が増加する。
【００７２】
ポンプ回転速度が上昇して流量検出オリフィス６２の前後差圧が所定値を超えて上昇すると、バルブスプリング８９の付勢力に抗してスプール８０は図において右方向に移動してカム位置検出穴８５が第二カム圧力室８を戻し通路１５に連通するポジションに切換わり、流量検出オリフィス６２の前後差圧とバルブスプリング８９の付勢力がバランスする位置でカム位置検出穴８５の開口面積を増減する。これにより、カムリング７０の位置を自動的に調節して、ポンプ吐出流量を制御するとともに、ベーンポンプ１からタンク６へ戻される作動油の流量を少なくして無駄なエネルギ消費を少なくする。
【００７３】
流量検出オリフィス６２の前後差圧に応じて決定されるスプール８０の位置に対して、カムリング７０がポンプ吐出流量を増大する左方向にずれている場合、フィードバックピン９０を介してカム位置検出穴８５が第二カム圧力室８と連通してその圧力を低下させ、カムリング７０をポンプ吐出流量が減少する右方向に移動させる。また、スプール８０の位置に対して、カムリング７０が吐出流量を減少する右方向にずれている場合、フィードバックピン９０を介してカム位置検出穴８５が第一カム圧力室７と連通してその圧力を低下させ、カムリング７０をポンプ吐出流量が増大する左方向に移動させる。これにより、カムリング７０をポンプ吐出流量が増大する方向に付勢するバネを不要とし、構造の簡素化やコンパクト化がはかれる。また、スプール８０に対するカムリング７０の追従性が向上し、流量制御の応答性を高められる。
【００７４】
ポンプ回転速度が所定値を超えて上昇すると、スプール８０が流量検出オリフイス６２の開口面積を小さくし、ポンプ回転速度の上昇に伴ってポンプ吐出流量が次第に減少する。
【００７５】
また、第一カム圧力室７に出入りする作動油の流れにダンピングオリフィス３６または３４が抵抗を付与することにより、第一カム圧力室７の圧力変動を緩和てカムリング７０の振動が抑えられ、ベーンポンプ１から振動や騒音等の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すベーンポンプの断面図。
【図２】同じくスプール等の断面図。
【図３】同じくベーンポンプの正面図。
【図４】同じく図３のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図５】同じく図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図６】同じくポンプ回転速度とポンプ吐出流量の関係を示す特性図。
【図７】他の実施の形態を示すスプール等の断面図。
【図８】さらに他の実施の形態を示すスプール等の断面図。
【図９】さらに他の実施の形態を示すベーンポンプの断面図。
【符号の説明】
１ ベーンポンプ
２ 制御弁
７ 第一カム圧力室
８ 第二カム圧力室
１１ ポンプ吐出通路
１３ 吐出圧導入通路
１７ 第一スプール圧力室
１８ 第二スプール圧力室
１５ 戻し通路
２４ ベーン
２６ カムスプリング
３０ リリーフバルブ
５０ ロータ
６０ ケーシング
６２ 流量検出オリフィス
６５ バルブ孔
７０ カムリング
８０ スプール
８１ カム位置検出穴
８９ バルブスプリング
９１ スプリング
９０ フィードバックピン
Claims (7)
- 回転するロータから摺動可能に突出する複数のベーンと、
前記各ベーンの外周端部を摺接させてポンプ室を画成するカムリングと、
前記カムリングを移動してポンプ吐出流量を変化させる可変容量機構と、
前記ロータの回転に伴って吐出される作動流体を導く流量検出オリフィスと、
前記流量検出オリフィスの前後差圧に応じて変位するスプールと、
前記スプールに開口して前記可変容量機構において前記カムリングを移動する駆動圧を調整するカム位置検出穴と、
前記カムリングに追従して前記カム位置検出穴の開口面積を変えるフィードバックピンと、
を備えたことを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。 - 前記スプールを摺動可能に嵌合させるバルブ孔を備え、
前記流量検出オリフィスを前記バルブ孔に面して開口し、
前記スプールがポンプ吐出流量を減少させる側に変位するのに伴って前記流量検出オリフィスの開口面積を減らす構成と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。 - 前記スプールの両端に一対のスプール圧力室を画成し、
前記各スプール圧力室に前記流量検出オリフィスの前後差圧を導く各通路の少なくとも一方にダンピングオリフィスを介装したことを特徴とする請求項２に記載の可変容量型ベーンポンプ。 - 前記カムリングが移動するのに伴って伸縮するカム圧力室と、
前記カム圧力室から流出する作動流体を導く戻し通路と、
前記戻し通路の途中に介装されるダンピングオリフィスと、
を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の可変容量型ベーンポンプ。 - 前記ポンプ吐出流量が減少する側に前記カムリングが移動するのに伴って収縮する第二カム圧力室と、
前記第二カム圧力室に導かれるカムリングの駆動圧が所定値を超えて上昇すると前記第二カム圧力室の駆動圧を逃がすリリーフバルブと、
を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の可変容量型ベーンポンプ。 - 前記ポンプ吐出流量が減少する側に前記カムリングが移動するのに伴って収縮する第二カム圧力室と、
前記第二カム圧力室にポンプ吐出圧を導く吐出圧導入通路と、
前記第二カム圧力室をタンク側に連通する戻し通路とを備え、
前記カム位置検出穴がフィードバックピンを介して戻し通路の開口面積を変える構成としたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の可変容量型ベーンポンプ。 - 前記ポンプ吐出流量が増加する側に前記カムリングが移動するのに伴って収縮する第一カム圧力室と、
前記第一カム圧力室にポンプ吐出圧を導く吐出圧導入通路と、
前記第一カム圧力室をタンク側に連通する戻し通路と、
前記ポンプ吐出流量が減少する側に前記カムリングが移動するのに伴って収縮する第二カム圧力室と、
前記第二カム圧力室にポンプ吐出圧を導く吐出圧導入通路と、
前記第二カム圧力室をタンク側に連通する戻し通路とを備え、
前記カム位置検出穴がフィードバックピンを介して前記各戻し通路の開口面積を変えて第一カム圧力室と前記第二カム圧力室に導かれる圧力を調節する構成としたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の可変容量型ベーンポンプ。
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