JP4860829B2 - 可変容量形ポンプ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用動力舵取装置の油圧供給源として用いる可変容量形ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の可変容量形ポンプとしては、例えば特開平６−２００８８３号公報に開示されているように、ポンプ室の容積を増減させることによって吐出量を制御する構造のものがある。この公報に示された可変容量形ポンプを図１１ないし図１４によって説明する。
【０００３】
図１１は従来の可変容量形ポンプの横断面図、図１２は同じく縦断面図、図１３および図１４は吐出通路の構成を示す断面図である。これらの図において、符号１は従来の可変容量形ポンプを示し、２はこのポンプ１のポンプボディ、３はロータを示す。前記ポンプボディ２は、図１２に示すように、同図の左側に位置するフロントボディ４と、このフロントボディ４の後端（図１２において右側の端部）に取付けたリヤボディ５とからなり、前記ロータ３の軸線方向（図１２において左右方向）に分割できるように形成している。
【０００４】
前記フロントボディ４は、図１２において右側に向けて開口する円形凹部６を形成し、この円形凹部６の内側に、前記ロータ３や後述するプレッシャプレート７、カムリング８およびアダプタリング９などからなるポンプ構成要素を挿入している。この円形凹部６の開口側端部には、前記リヤボディ５の凸部５ａを嵌合させており、リヤボディ５を固定用ボルト１０によってフロントボディ４に固定することによって、前記円形凹部６が閉塞されるようになっている。
リヤボディ５の前記凸部５ａは、後述するポンプ室１１の一方の側壁を構成しており、図１２に示すように、外周部にＯリング１２を装着し、圧油が凸部５ａと前記円形凹部６との間の隙間を通ってポンプボディ２外に漏洩するのを阻止する構造を採っている。
【０００５】
前記円形凹部６の内側底部に配設したプレッシャプレート７は、円形凹部６内に形成されるポンプ室１１の側壁を構成する円板７ａと、この円板７ａの軸心部に突設した円筒７ｂとによって形成し、前記円板７ａを円形凹部６に嵌合させている。前記円板７ａの外周部には、圧油が円板７ａとフロントボディ４との間の隙間を通って漏洩するのを阻止するためにＯリング１３を装着している。このプレッシャプレート７を前記円形凹部６に装着した状態で円形凹部６の内周部にアダプタリング９を嵌合させ、このアダプタリング９の内側にカムリング８とロータ３を挿入している。
【０００６】
前記カムリング８は、この可変容量形ポンプ１のポンプ容量を増減させるためのもので、前記アダプタリング９の内周部における図１１において下側の端部に装着したシールピン１４を揺動軸としてアダプタリング９に揺動自在に支持させている。また、前記カムリング８は、図１１中に符号１５で示す付勢手段によって同図において左側へ付勢されている。前記付勢手段１５は、フロントボディ４に螺着したプラグ１６と、このプラグ１６とカムリング８との間に弾装した圧縮コイルばね１７とによって構成している。前記圧縮コイルばね１７は、アダプタリング９に形成した貫通穴９ａに挿通させている。
【０００７】
前記カムリング８を揺動させるためには、カムリング８の揺動方向の一側であってカムリング８とアダプタリング９との間に形成された第１の流体圧室２１と、前記揺動方向の他側であってカムリング８とアダプタリング９との間に形成された第２の流体圧室２２とに後述する制御バルブ２３から圧油を選択的に供給することによって行っている。第１の流体圧室２１と第２の流体圧室２２とは、前記シールピン１４と、カムリング８に装着したシール部材２４（図１１参照）とによって画成されており、一方の圧室から他方の圧室へ圧油が流入することがないようになっている。
【０００８】
前記カムリング８の内側に配設した前記ロータ３は、エンジン（図示せず）から動力が伝達されるドライブシャフト２５と、このドライブシャフト２５に固着したロータ本体２６と、このロータ本体２６に移動自在に装着して前記カムリング８の内周面に摺接する多数のベーン２７などによって構成しており、図１２に示すように、前記ポンプボディ２に軸受２８〜３０によって回転自在に支持させている。このロータ３は、図１１において反時計方向に回転するようになっている。
【０００９】
この可変容量形ポンプ１の吸い込み系は、図１２に示すように、前記リヤボディ５に設けた吸込管３１から作動油が前記凸部５ａの吸込口３２を通ってポンプ室１１に吸い込まれるように構成している。吸込口３２に接続する吸込用通路３１ａの位置を図１１中に二点鎖線で示す。
吐出系は、図１２においてプレッシャプレート７の前記円板７ａの下部に形成した吐出口３３を通してポンプ室外の油室３４に吐出する構成を採っている。この可変容量形ポンプ１の吐出量は、図１１に示すように前記カムリング８が同図の左側へ揺動している状態で最大になり、カムリング８が同図の右側へ揺動することによって低減されるようになっている。
【００１０】
前記油室３４は、プレッシャプレート７の前記円筒７ｂとフロントボディ４との間に略環状に形成している。この油室３４における図１２において上側の端部に吐出通路３５を接続し、この吐出通路３５から圧油がパワーステアリング装置（図示せず）に圧送されるようにしている。
前記吐出通路３５は、図１２に示すように、前記油室３４からロータ３の径方向の外側へ延びる径方向延在部３５ａと、この径方向延在部３５ａから図１２の紙面と直交する横方向に延びる横方向延在部３５ｂ（図１３，１３参照）とによって形成しており、横方向延在部３５ｂの一端部に、圧油をパワーステアリング装置へ導く油圧管（図示せず）を接続するようにしている。また、前記横方向延在部３５ｂは、途中にメータリング絞り３６を介装するとともに、制御バルブ２３を接続している。
【００１１】
前記制御バルブ２３は、フロントボディ４に穿設した弁孔３７にスプール３８を嵌合させた構造を採っている。スプール３８は、弁孔３７内を第１〜第４の油室４１〜４４に画成しており、圧縮コイルばね４５によって図１３，１３において左側へ付勢されている。前記第１の油室４１は、前記横方向延在部３５ｂにおけるメータリング絞り３６の上流側の部位に連通路４６によって接続している。第２の油室４２は、図１２に示すように、リヤボディ５の前記吸込口３２に連通路４７，４８によって接続している。
【００１２】
前記第３の油室４３は、図１３，１４に示すように、スプール３８が前記圧縮コイルばね４５によって押圧されてストッパー４９に当接している状態で、前記横方向延在部３５ｂにおけるメータリング絞り３６より上流側に連通路５０によって接続している。前記第４の油室４４は、前記横方向延在部３５ｂにおけるメータリング絞り３６の下流側に連通路５１によって接続している。また、この第４の油室４４は、図１１に示すように、スプール３８内に設けたリリーフ弁５２を介して前記第２の油室４２に接続している。
【００１３】
この制御バルブ２３の弁孔３７は、図１１に示すように、前記第１の流体圧室２１に第１の接続用通路５３によって接続するとともに、第２の流体圧室２２に第２の接続用通路５４によって接続している。これらの接続用通路５３，５４における弁孔３７側の開口の位置は、図１３に示すようにスプール３８がストッパー４９に当接している状態では、第１の接続用通路５３が第２の油室４２に接続するとともに第２の接続用通路５４が第３の油室４３に接続し、図１４に示すようにスプール３８が同図において右側へ移動した状態では、第１の接続用通路５３が第１の油室４１に接続するとともに、第２の接続用通路５４が第２の油室４２に接続するように設定している。
【００１４】
このように構成した従来の可変容量形ポンプ１においては、エンジン回転数がアイドリング回転を含む低回転域にあるときには、前記メータリング絞り３６の上流側と下流側との圧力差が小さくなるから、図１３に示すように、制御バルブ２３のスプール３８は圧縮コイルばね４５の弾発力によってストッパー４９に押し付けられる。
【００１５】
この状態では、第１の流体圧室２１に第２の油室４２から吸込口３２の圧力が作用し、第２の流体圧室２２には、第３の油室４３から吐出圧力（メータリング絞り３６の上流側の圧力）が作用する。このため、カムリング８は図１１に示す位置に維持され、ロータ３とカムリング８との間に形成されたポンプ室１１のポンプ容量が最大になって吐出量が最大になる。
【００１６】
エンジン回転数が上昇し、吐出通路３５を通る圧油の流量が増大すると、メータリング絞り３６の上流側の油圧が下流側より高くなる。前記上流側の圧力上昇に伴って制御バルブ２３の第１の油室４１の圧力が増大し、スプール３８が図１４に示すように圧縮コイルばね４５の弾発力に抗して移動するようになる。この結果、第１の流体圧室２１に第１の油室４１から吐出圧力が作用し、第２の流体圧室２２には、第２の油室４２から吸込口３２の圧力が作用するようになる。このため、この高速運転時には、カムリング８が図１１において右側へ付勢手段１５の圧縮コイルばね１７の弾発力に抗して揺動し、ポンプ室１１の容量が最低になって吐出量が低減される。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように構成した従来の可変容量形ポンプは、吐出量が多い運転状態ではエネルギーの損失量がより多くなるという問題があった。発明者らは、従来の可変容量形ポンプ１の構造を解析した結果、上述した問題が発生する原因が圧油の漏洩にあることを見出した。
【００１８】
すなわち、低回転時に第２の流体圧室２２に供給される圧油がアダプタリング９の外側の円環状の微小な隙間を通って第１の接続用通路５３に流入し、ここから制御バルブ２３内で最も圧力が低い第２の油室４２に漏洩してしまうことが原因であることを見出した。前記漏洩分だけ、この可変容量形ポンプ１から吐出される圧油が低減されてしまうから、これを補うためにエンジン回転数を上昇させて吐出量を増大させなければならず、上述したようにエネルギーの損失量が増大してしまう。
【００１９】
圧油が漏洩する前記円環状の微小な隙間は、アダプタリング９とフロントボディ４との間に形成される第１の隙間と、ポンプ室１１をシールするためにリヤボディ５とプレッシャプレート７とに装着したＯリング１２，１３に沿って形成される第２の隙間とが考えられる。前記第１の隙間は、アダプタリング９の外周面に作用する圧油のためにアダプタリング９やフロントボディ４が変形することによって形成されると考えられる。
【００２０】
この隙間に、アダプタリング９の付勢手段１５用の貫通穴９ａや、リヤボディ５、プレッシャプレート７との間に形成される隙間などから第２の流体圧室２２の圧油が漏洩する。この第１の隙間を通って圧油が漏洩するのを阻止するためには、アダプタリング９を使用することを止め、フロントボディ４にカムリング８を直接装着する構造を採ればよい。しかし、この構造を採るためには、フロントボディ４を分割してアダプタリング９と同等の高い精度をもって形成しなければならないから、コストが著しく高くなってしまう。
【００２１】
一方、前記第２の隙間は、リヤボディ５やプレッシャプレート７に装着したＯリング１２，１３が第２の流体圧室２２の油圧によって押されて収縮し、Ｏリング収容部１２ａ，１３ａ（図１２参照）内の空所が拡がることによって形成されると考えられる。この第２の隙間を通って圧油が漏洩するのを阻止するためには、Ｏリング収容部１２ａ，１３ａに油圧が作用し難くなるように、フロントボディ４とリヤボディ５、プレッシャプレート７などの嵌合部分を隙間が可及的狭くなるように形成しなければならないから、前記同様にコストアップになってしまう。
【００２２】
また、従来の可変容量形ポンプ１は、低回転時に第２の流体圧室２２に吐出圧力が常に作用するから、ポンプボディ２を強固に形成しなければならないという問題もあった。
【００２３】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、コストダウンを図りながら、圧油がポンプ内部で漏洩するのを阻止し、圧油を効率よく吐出する可変容量形ポンプを実現することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明に係る可変容量形ポンプは、ポンプボディと、前記ポンプボディ内に揺動自在に支持され、内部にポンプ室を形成するカムリングと、前記カムリングの揺動方向の一側に形成された第１の流体圧室と、前記カムリングの揺動方向の他側に形成された第２の流体圧室と、前記カムリングをポンプ室のポンプ容積が最大となる方向に付勢する付勢手段と、前記ポンプ室の吐出側に接続された吐出通路の途中に設けられたメータリングオリフィスと、前記ポンプボディに形成された弁孔と、この弁孔に設けられたスプールと、このスプールを軸方向一側に付勢するコイルばねと、前記スプールの前記軸方向一側に設けられ、前記メータリングオリフィスの上流側圧力が導入される第１の油室と、前記スプールの軸方向他側に設けられ、前記メータリングオリフィスの下流側圧力が導入される第３の油室と、前記スプールの軸方向中間部に設けられ、吸入側と連通する第２の油室と、から構成され、前記メータリングオリフィスの上流側と下流側の差圧によって作動し、かつ前記第１の流体圧室および第２の流体圧室の油圧を制御する制御バルブと、前記制御バルブと前記第１の流体圧室とを接続する第１の接続用通路と、前記制御バルブと前記第２の流体圧室とを接続する第２の接続用通路と、を備え、前記制御バルブは、第１の流体圧室が前記第１の油室と連通する状態と前記第２の油室と連通する状態とを切換え制御し、前記第２の流体圧室が前記第２の油室と連通する状態と前記第３の油室と連通する状態とを切換え制御すると共に、前記スプールが最も前記軸方向一側に位置する状態から前記第１の接続用通路が前記第１の油室と連通し始める状態に至るまでの間に、前記第２の接続用通路が前記スプールによって遮断される状態が存在することを特徴とするものである。
本発明によれば、低回転時に第２の流体圧室に圧油が流入することがないから、第２の流体圧室を経てポンプ内部の隙間を通って圧油が漏洩するのを阻止することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る可変容量形ポンプの一実施の形態を図１ないし図８によって詳細に説明する。
図１は本発明に係る可変容量形ポンプの縦断面図、図２は同じく横断面図で、同図は図１におけるII−II線断面図である。図３は図１におけるIII−III線断面図、図４は図１におけるIV−IV線断面図、図５は図４におけるV−V線断面図、図６および図７は制御バルブの動作を説明するための図、図８は吐出量と回転数の関係を示すグラフである。これらの図において、前記図１１〜図１４によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００２９】
これらの図において、符号１０１で示すものは、この実施の形態による可変容量形ポンプである。この可変容量形ポンプ１０１は、自動車のパワーステアリング装置の油圧供給源として使用するもので、ドライブシャフト２５にエンジン（図示せず）の動力が伝達されてロータ３が回転するようになっている。
この可変容量形ポンプ１０１は、吐出系と制御バルブの構成が異なっている他は、従来のものと同等の構成を採っている。
【００３０】
このポンプ１０１の吐出通路１０２は、図２においてポンプ室１１の下側の端部に形成したプレッシャプレート７の凹溝１０３と、プレッシャプレート７における前記凹溝１０３の終端部側（図２において右端側）に穿設した第１および第２の貫通孔１０４，１０５と、これらの貫通孔１０４，１０５の一方の開口と対向するようにカムリング８に形成した貫通穴１０６と、前記両貫通孔１０４，１０５の他方の開口と対向するように形成したフロントボディ４の油室１０７（図４および図５参照）と、この油室１０７とフロントボディ４の吐出口１０８とを連通する連通路１０９とによって形成している。
【００３１】
前記凹溝１０３は、図２に示すように、ポンプ室１１内からカムリング８と対向する部位まで円弧状に延びており、ロータ３が同図において反時計方向に回転することによって圧油がこの凹溝１０３の終端部に圧送されるようになっている。また、この凹溝１０３の途中には、図５に示すように連通孔１１０を穿設し、この連通孔１１０を介して圧油が凹溝１０３内からフロントボディ４の吐出チャンバー１１１に流出するようにしている。この吐出チャンバー１１１の圧力を図２および図４中に符号１１２で示す第１のパイロット圧用通路によってメータリング絞りの上流側の圧力として後述する制御バルブ１２１に導いている。
【００３２】
前記第１および第２の貫通孔１０４，１０５のうち、径が相対的に大きい第１の貫通孔１０４は、前記凹溝１０３の内側に穿設し、他方の第２の貫通孔１０５は、凹溝１０３の終縁からロータ３の回転方向に離間する位置に穿設している。
カムリング８の前記貫通穴１０６は、図２に示すように、ロータ３の回転方向に沿う円弧状に形成しており、前記凹溝１０３の終縁部と対向する部位から前記第２の貫通孔１０５よりロータ３の回転方向の後側の部位まで延びている。
【００３３】
また、この貫通穴１０６の開口幅と、カムリング８の径方向に対する形成位置は、カムリング８が付勢手段１５によってアダプタリング９に押し付けられている状態では、貫通穴１０６の内部に第２の貫通孔１０５が露出し、カムリング８が付勢手段１５の圧縮コイルばね１７の弾発力に抗して図２において右側へ揺動したときには、第２の貫通孔１０５がカムリング８によって閉塞されるように設定している。すなわち、カムリング８が図２において左側に揺動している場合には、圧油は、前記凹溝１０３から第１の貫通孔１０４と第２の貫通孔１０５の両方を通って前記油室１０７に流入し、カムリング８が右側に揺動している場合には、圧油は前記凹溝１０３から第１の貫通孔１０４のみを通って前記油室１０７に流入するようになっている。前記貫通穴１０６を有するカムリング８と第２の貫通孔とによって、可変メータリング絞り１１３が構成され、前記第１の貫通孔１０４によって固定メータリング絞り１１４が構成されている。
【００３４】
これらのメータリング絞り１１３，１１４を通って圧油が吐出される前記油室１０７は、図４に示すように、前記吐出チャンバー１１１に隣接するように形成している。この油室１０７を囲むように設けた符号１１５で示すものはＯリングである。また、図４において、フロントボディ４内の上部に形成した符号１１６で示す油室は、図１に示すように、プレッシャプレート７に穿設した貫通孔１１７によってポンプ室１１の吸い込み側に連通させている。この油室１１６もＯリング１１８によって他の油室１０７，１１１とは画成されるようにしている。
【００３５】
この可変容量形ポンプ１０１の制御バルブ１２１は、図２に示すように、フロントボディ４に穿設した弁孔１２２にスプール１２３を嵌合させた構造を採っており、弁孔１２２に第１および第２の接続用通路５３，５４によって第１および第２の流体圧室２１，２２を接続している。前記スプール１２３は、弁孔１２２内を第１〜第３の油室１２４〜１２６に画成しており、圧縮コイルばね１２７によって図２において左側へ付勢されている。
【００３６】
前記第１〜第３の油室１２４〜１２６のうち、図２において最も左側に位置する第１の油室１２４は、前記第１のパイロット圧用通路１１２によって前記吐出チャンバー１１１に接続している。第２の油室１２５は、図１に示すように、この可変容量形ポンプ１０１の吸込用通路３１ａに連通路１２８によって接続している。第３の油室１２６は、図２に示すように、第２のパイロット圧用通路１２９によって吐出通路１０２におけるメータリング絞り１１３，１１４の下流側に接続している。また、この第３の油室１２６は、スプール１２３内に設けたリリーフ弁１３０を介して前記第２の油室１２５に接続している。
【００３７】
また、この制御バルブ１２１は、図２に示すように、スプール１２３が圧縮コイルばね１２７によってストッパー１３１に当接する状態で第１の接続用通路５３が前記第２の油室１２５に接続し、第２の接続用通路５４がスプール１２３の一端の閉塞部１３２によって閉塞されるようにしている。第２の接続用通路５４における弁孔１２２側の開口は、「第２の流体圧室２２に接続するポート」を構成している。
【００３８】
前記閉塞部１３２は、スプール１２３における第２の油室１２５と第３の油室１２６を画成する第１の画成部１３３（図２参照）に環状溝１３４を挟んで隣接するように形成している。前記環状溝１３４は、スプール１２３を貫通する貫通孔１３５によって第３の油室１２６に接続している。前記環状溝１３４は、スプール１２３が図２に示す位置から右側へ移動することによって第２の接続用通路５４に接続する。この状態では、前記メータリング絞り１１３，１１４より下流側の油圧が第３の油室１２６から前記貫通孔１３５と環状溝１３４によって第２の接続用通路５４に作用する。
【００３９】
次に、上述したように構成した可変容量形ポンプの動作を図６〜図８によって説明する。ポンプ停止時（図８において点Ａで示す）には、制御バルブ１２１に油圧が作用しないために図６（ａ）に示すように制御バルブ１２１のスプール１２３が圧縮コイルばねの弾発力によってストッパー１３１に当接する。
この状態でエンジンが始動すると、可変容量形ポンプ１０１の回転数もエンジンの回転上昇に伴って上昇する。
【００４０】
スプール１２３は、エンジン回転数がアイドリング回転数に達するまで図６（ａ）の位置（初期位置）に停止している。この状態では、第１の流体圧室２１には制御バルブ１２１の第２の油室１２５からポンプ吸込み側の圧力が作用する。一方、第２の流体圧室２２には、制御バルブ１２１の閉塞部１３２が第２の接続用通路５４を閉塞するために、油圧が作用することはない。このため、カムリング８は図２に示す位置に留まり、この可変容量形ポンプ１０１は、回転上昇に略比例して吐出量が増大する運転形態を採るようになる。
【００４１】
エンジン回転数がアイドリング回転数を上回ってポンプの吐出量が増大すると、ポンプの吐出通路１０２の圧力は、メータリング絞り１１３，１１４の上流側が下流側より高くなる。このため、吐出通路１０２におけるメータリング絞り１１３，１１４の上流側に第１のパイロット圧用通路１１２と吐出チャンバー１１１によって接続した制御バルブ１２１の第１の油室１２４の油圧が上昇する。この第１の油室１２４の圧力が、第３の油室１２６の油圧（メータリング絞り１１３，１１４より下流側の油圧）と圧縮コイルばね１２７の弾発力の総和に相当する圧力を上回ると、スプール１２３が油圧によって移動するようになる。
【００４２】
すなわち、図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、スプール１２３が同図の右側へ移動する。この行程では、スプール１２３の閉塞部１３２が第２の接続用通路５４の開口より同図の右側に移動し、同図（ｃ）に示すように前記開口に環状溝１３４が対向した後に、同図（ｄ）に示すように、第２の接続用通路５４に第２の油室１２５が接続する。このため、第２の流体圧室２２内の油圧は、油圧が殆ど作用しない状態から一瞬だけメータリング絞り１１３，１１４下流側の圧力が加えられた後にポンプ吸込み側の圧力が作用するようになる。
【００４３】
回転数が更に上昇してスプール１２３が更に移動すると、図７（ａ）に示す状態から同図（ｂ）に示す状態へ移行し、第２の接続用通路５４に第２の油室１２５のみが接続するとともに、第１の接続用通路５３に第１の油室１２４が接続するようになる。この可変容量形ポンプ１０１は、図７（ｂ）に示す状態（図８において点Ｂで示す）に達するまで回転上昇に略比例するように吐出量が増大する。
【００４４】
図７（ｂ）に示す状態から回転数が上昇してスプール１２３が移動すると、同図７（ｃ）〜（ｄ）に示すように、第１の接続用通路５３に第１の油室１２４が接続し、第１の流体圧室２１にメータリング絞り１１３，１１４上流側の油圧が加えられ、カムリング８が図２において右側へ揺動するようになる。
このようにカムリング８が揺動することによってポンプ容量が低減され、回転が上昇しても吐出量が増大することはなくなる。また、カムリング８の揺動量が増大することによって、回転数が増大するにもかかわらず吐出量が減少するようになる。カムリング８が図２に示す揺動範囲の右側の端部まで揺動した高速運転状態（図８中に点Ｃで示す）では、回転数が上昇したとしても吐出量が一定になる。
【００４５】
また、ポンプの回転数が例えばアイドリング運転時の回転数まで低下すると、制御バルブ１２１の第１の油室１２４と第３の油室１２６の圧力差が減少してスプール１２３が図６、図７において左側に移動し、図６（ｄ）に示す位置まで戻る。このときには、第１の流体圧室２１と第２の流体圧室２２がポンプ吸込み側に接続され、カムリング８が付勢手段１５の圧縮コイルばね１７の弾発力によって図２において左側に揺動する。
【００４６】
この復帰行程の終期には、図６（ｃ）に示すように、第２の接続用通路５４の開口にスプール１２３の環状溝１３４が対向するようになり、第２の流体圧室２２にメータリング絞り１１３，１１４下流側の油圧が作用する。すなわち、この油圧によってカムリング８を図２において左側へ押圧し、カムリング８が初期位置に戻るのを助勢することができるから、回転上昇に対応して吐出量が増大する運転形態に短時間で移行するようになる。
【００４７】
したがって、この実施の形態による可変容量形ポンプ１０１は、吐出通路１０２におけるメータリング絞り１１３，１１４の上流側と下流側の差圧が相対的に小さいときに第２の接続用通路５４を閉塞する閉塞部１３２を制御バルブ１２１に設けているから、低回転時に第２の流体圧室２２に圧油が流入することがなく、第２の流体圧室２２を経てポンプ内部の隙間を通って圧油が漏洩するのを阻止することができる。
【００４８】
また、制御バルブ１２１は、第２の接続用通路５４を閉塞部１３２が閉塞する行程と、第２の接続用通路５４をポンプ吸込み側に連通させる行程との間で第２の接続用通路５４にメータリング絞り１１３，１１４の下流側の吐出通路１０２の油圧を導く連通孔（環状溝１３４と貫通孔１３５）を形成したから、高回転状態から回転が低下してカムリング８が付勢手段１５の押圧力によって揺動するときに、第２の流体圧室２２に一時的に吐出通路１０２の油圧が加えられ、この油圧によってカムリング８が助成される。このため、回転低下に伴って吐出量が増大する状態（吐出量が多くなる状態）に短時間で復帰するようになる。
【００４９】
（メータリング絞りの参考例）
メータリング絞りは図９に示すように付勢手段に設けることができる。
図９はメータリング絞りの参考例を示す断面図で、同図において、前記図１ないし図８および図１１、図１２によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００５０】
図９に示す可変容量形ポンプ２０１は、カムリング８を付勢する付勢手段２０２に後述するようにメータリング絞りを設けている。付勢手段２０２は、フロントボディ４に螺着したプラグ２０３の円筒部２０４に内側円筒２０５を摺動自在に支持させ、この内側円筒２０５を圧縮コイルばね２０６の弾発力によってカムリング８に押し付ける構造を採っている。
【００５１】
前記プラグ２０３の円筒部２０４とフロントボディ４との間に環状の第１の油室２０７を形成し、この第１の油室２０７にポンプ室１１から圧油が吐出されるようにしている。プラグ２０３の円筒部２０４は、前記第１の油室２０７と対応する部位に第１の貫通孔２０８と第２の貫通孔２０９を穿設し、これらの貫通孔より図９の左側に離間した部位に第３の貫通孔２１０を穿設している。これら第１〜第３の貫通孔２０８〜２１０は、それぞれ円筒部２０４の周方向に多数並設している。また、このプラグ２０３とフロントボディ４との間であって前記第３の貫通孔２１０と対応する部位には、第２の油室２１１を形成している。この第２の油室２１１をフロントボディ４の吐出口１０８に連通路２１２によって接続している。
【００５２】
前記内側円筒２０５は、カムリング８に接触する小径円筒２１３と、前記圧縮コイルばね２０６を収容する大径円筒２１４とによって形成し、この大径円筒２１４の外周部に環状溝２１５を形成している。この環状溝２１５は、前記第１〜第３の貫通孔２０８〜２１０と対向するように形成しており、カムリング８が図９において右側へ揺動している状態では、第１および第２の貫通孔２０８，２０９が環状溝２１５内に開口し、図示してはいないがカムリング８が図９において左側に揺動した状態では、第１の貫通孔２０８が大径円筒２１４によって閉塞されるように形成位置を設定している。すなわち、第１の貫通孔２０８が可変メータリング絞りを構成し、第２の貫通孔２０９が固定メータリング絞りを構成している。
このようにメータリング絞りを構成しても、前記第１の実施の形態を採る場合と同等の効果を奏する。
【００５３】
（第２の実施の形態）
制御バルブは、図１０（ａ）〜（ｈ）に示すように形成することができる。
図１０は制御バルブの他の実施の形態の要部を示す部分断面図で、同図（ａ）は、ポンプ容量が最大になるときのスプールの位置を示す図、同図（ｂ）は、（ａ）図におけるスプールの二つの画成部を拡大して示す拡大図である。同図（ｃ）はポンプ容量が低減される方向へカムリングが移動する直前の状態でのスプールの位置を示す図、同図（ｄ）は、（ｃ）図におけるスプールの二つの画成部を拡大して示す拡大図である。同図（ｅ）は、回転上昇に伴ってポンプ容量が低減される方向へカムリングが移動を開始するときのスプールの位置を示す図、同図（ｆ）は、（ｅ）図におけるスプールの二つの画成部を拡大して示す拡大図である。同図（ｇ）は、ポンプ容量が低減される方向にカムリングが移動している状態でのスプールの位置を示す図、同図（ｈ）は、（ｇ）図におけるスプールの二つの画成部を拡大して示す拡大図である。図１０において、前記図１〜図９および図１１〜図１４によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
【００５４】
図１０に示す制御バルブ１２１のスプール１２３は、弁孔１２２内の一端側を第１の油室１２４と第２の油室１２５とに画成する第２の画成部１４１に連通部１４２｛例えば図１０（ｂ）参照｝と遮断部１４３とを形成している。前記連通部１４２は、第１の接続用通路５３における弁孔１２２側の開口であるポート１４４と、第１の油室１２４（メータリング絞りより上流側の油圧通路）とを遮断する行程｛図１０（ａ）〜（ｄ）参照｝で、前記ポート１４４と第２の油室１２５（ポンプ吸込み側の油圧通路）とを互いに連通させるように形成している。この実施の形態では、前記連通部１４２は、前記第２の画成部１４１における第２の油室１２５側の端部に形成した小径部によって構成している。
【００５５】
前記遮断部１４３は、図１０（ｅ）〜（ｈ）に示すように、前記ポート１４４と第１の油室１２４とを連通させる行程で、前記ポート１４４と前記連通部１４２との間の通路を遮断するように形成している。この実施の形態では、前記遮断部１４３は、第２の画成部１４２に前記連通部１４２と隣接させて形成している。
【００５６】
この実施の形態で示す制御バルブ１２１は、ロータ３の回転数が低く第１の流体圧室２１と第２の流体圧室２２の差圧が相対的に小さいときには、図１０（ａ）に示すように、スプール１２３が同図の左側に移動した状態を維持し、同図（ｂ）に示すように、前記連通部１４２によってポート１４４と第２の油室１２５とが連通される。
【００５７】
回転数が上昇して第１の流体圧室２１と第２の流体圧室２２との差圧が増大すると、第１の油室１２４の油圧が上昇することによって図１０（ｃ），（ｄ）に示すようにスプール１２３が移動を開始する。第１の油室１２４の油圧が更に上昇し、同図（ｅ），（ｆ）に示すように、第２の画成部１４２の端縁とポート１４４の開口縁とが重なる状態に達した後、同図（ｇ），（ｈ）に示すように、第１の油室１２４とポート１４４とが互いに連通する。
【００５８】
この連通状態で第１の油室１２４から第１の接続用通路５３を介して油圧が第１の流体圧室２１に導かれ、ポンプ容量が低減する方向へカムリング８が移動する。このように第１の流体圧室２１に油圧が供給される状態では、前記遮断部１４３がポート１４４と第２の油室１２５との間の通路を遮断しており、第１の油室１２４からポート１４４を介して第２の油室１２５へ圧油が漏洩するのを阻止することができ。
【００５９】
したがって、第１の油室１２４から第１の流体圧室２１へ油圧を供給するときの圧力損失を可及的少なくすることができ、第１の流体圧室２１に油圧を効率よく伝達することができるから、エネルギーの損失をより一層低減できるとともに、ポンプ容量が低減する方向へカムリング８が円滑に移動する可変容量形ポンプを製造することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、低回転時に第２の流体圧室に圧油が流入することがないから、第２の流体圧室を経てポンプ内部の隙間を通って圧油が漏洩するのを阻止することができる。したがって、ポンプボディの構造やシール構造として既存の構造を採用してコストダウンを図りながら、圧油を効率よく吐出できる可変容量形ポンプを提供することができる。
【００６１】
また、低回転時は第２の流体圧室に吐出圧力が常に作用することがないから、ポンプボディに要求される強度が低くなる。この結果、従来のものと同等の強度になるようにポンプボディを形成した場合には、吐出圧力を増大させることができ、吐出圧力が従来のポンプと同等になるようにする場合には、ポンプボディの肉厚を薄くしたりして軽量化を図ることができる。
特にアイドリング時に第２の流体圧室に吐出圧力が作用する構造に較べて、負荷側（例えばパワーステアリング装置側）の圧力変動（脈動）によってポンプボディが振動することがないから、振動が小さい可変容量形ポンプを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る可変容量形ポンプの縦断面図である。
【図２】 本発明に係る可変容量形ポンプの横断面図である。
【図３】 図１におけるIII−III線断面図である。
【図４】 図１におけるIV−IV線断面図である。
【図５】 図４におけるV−V線断面図である。
【図６】 制御バルブの動作を説明するための図である。
【図７】 制御バルブの動作を説明するための図である。
【図８】 吐出量と回転数の関係を示すグラフである。
【図９】 メータリング絞りの参考例を示す断面図である。
【図１０】 制御バルブの他の実施の形態の要部を示す部分断面図である。
【図１１】 従来の可変容量形ポンプの横断面図である。
【図１２】 従来の可変容量形ポンプの縦断面図である。
【図１３】 吐出通路の構成を示す断面図である。
【図１４】 吐出通路構成を示す断面図である。
【符号の説明】
８…カムリング、９…アダプタリング、１１…ポンプ室、２１…第１の流体圧室、２２…第２の流体圧室、１５，２０２…付勢手段、５４…第２の接続用通路、１０２…吐出通路、１１３…可変メータリング絞り、１１４…固定メータリング絞り、１２１…制御バルブ、１２３…スプール、１３２…閉塞部、１３４…環状溝、１３５…貫通孔、１４２…連通部、１４３…遮断部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用動力舵取装置の油圧供給源として用いる可変容量形ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の可変容量形ポンプとしては、例えば特開平６−２００８８３号公報に開示されているように、ポンプ室の容積を増減させることによって吐出量を制御する構造のものがある。この公報に示された可変容量形ポンプを図１１ないし図１４によって説明する。
【０００３】
図１１は従来の可変容量形ポンプの横断面図、図１２は同じく縦断面図、図１３および図１４は吐出通路の構成を示す断面図である。これらの図において、符号１は従来の可変容量形ポンプを示し、２はこのポンプ１のポンプボディ、３はロータを示す。前記ポンプボディ２は、図１２に示すように、同図の左側に位置するフロントボディ４と、このフロントボディ４の後端（図１２において右側の端部）に取付けたリヤボディ５とからなり、前記ロータ３の軸線方向（図１２において左右方向）に分割できるように形成している。
【０００４】
前記フロントボディ４は、図１２において右側に向けて開口する円形凹部６を形成し、この円形凹部６の内側に、前記ロータ３や後述するプレッシャプレート７、カムリング８およびアダプタリング９などからなるポンプ構成要素を挿入している。この円形凹部６の開口側端部には、前記リヤボディ５の凸部５ａを嵌合させており、リヤボディ５を固定用ボルト１０によってフロントボディ４に固定することによって、前記円形凹部６が閉塞されるようになっている。
リヤボディ５の前記凸部５ａは、後述するポンプ室１１の一方の側壁を構成しており、図１２に示すように、外周部にＯリング１２を装着し、圧油が凸部５ａと前記円形凹部６との間の隙間を通ってポンプボディ２外に漏洩するのを阻止する構造を採っている。
【０００５】
前記円形凹部６の内側底部に配設したプレッシャプレート７は、円形凹部６内に形成されるポンプ室１１の側壁を構成する円板７ａと、この円板７ａの軸心部に突設した円筒７ｂとによって形成し、前記円板７ａを円形凹部６に嵌合させている。前記円板７ａの外周部には、圧油が円板７ａとフロントボディ４との間の隙間を通って漏洩するのを阻止するためにＯリング１３を装着している。このプレッシャプレート７を前記円形凹部６に装着した状態で円形凹部６の内周部にアダプタリング９を嵌合させ、このアダプタリング９の内側にカムリング８とロータ３を挿入している。
【０００６】
前記カムリング８は、この可変容量形ポンプ１のポンプ容量を増減させるためのもので、前記アダプタリング９の内周部における図１１において下側の端部に装着したシールピン１４を揺動軸としてアダプタリング９に揺動自在に支持させている。また、前記カムリング８は、図１１中に符号１５で示す付勢手段によって同図において左側へ付勢されている。前記付勢手段１５は、フロントボディ４に螺着したプラグ１６と、このプラグ１６とカムリング８との間に弾装した圧縮コイルばね１７とによって構成している。前記圧縮コイルばね１７は、アダプタリング９に形成した貫通穴９ａに挿通させている。
【０００７】
前記カムリング８を揺動させるためには、カムリング８の揺動方向の一側であってカムリング８とアダプタリング９との間に形成された第１の流体圧室２１と、前記揺動方向の他側であってカムリング８とアダプタリング９との間に形成された第２の流体圧室２２とに後述する制御バルブ２３から圧油を選択的に供給することによって行っている。第１の流体圧室２１と第２の流体圧室２２とは、前記シールピン１４と、カムリング８に装着したシール部材２４（図１１参照）とによって画成されており、一方の圧室から他方の圧室へ圧油が流入することがないようになっている。
【０００８】
前記カムリング８の内側に配設した前記ロータ３は、エンジン（図示せず）から動力が伝達されるドライブシャフト２５と、このドライブシャフト２５に固着したロータ本体２６と、このロータ本体２６に移動自在に装着して前記カムリング８の内周面に摺接する多数のベーン２７などによって構成しており、図１２に示すように、前記ポンプボディ２に軸受２８〜３０によって回転自在に支持させている。このロータ３は、図１１において反時計方向に回転するようになっている。
【０００９】
この可変容量形ポンプ１の吸い込み系は、図１２に示すように、前記リヤボディ５に設けた吸込管３１から作動油が前記凸部５ａの吸込口３２を通ってポンプ室１１に吸い込まれるように構成している。吸込口３２に接続する吸込用通路３１ａの位置を図１１中に二点鎖線で示す。
吐出系は、図１２においてプレッシャプレート７の前記円板７ａの下部に形成した吐出口３３を通してポンプ室外の油室３４に吐出する構成を採っている。この可変容量形ポンプ１の吐出量は、図１１に示すように前記カムリング８が同図の左側へ揺動している状態で最大になり、カムリング８が同図の右側へ揺動することによって低減されるようになっている。
【００１０】
前記油室３４は、プレッシャプレート７の前記円筒７ｂとフロントボディ４との間に略環状に形成している。この油室３４における図１２において上側の端部に吐出通路３５を接続し、この吐出通路３５から圧油がパワーステアリング装置（図示せず）に圧送されるようにしている。
前記吐出通路３５は、図１２に示すように、前記油室３４からロータ３の径方向の外側へ延びる径方向延在部３５ａと、この径方向延在部３５ａから図１２の紙面と直交する横方向に延びる横方向延在部３５ｂ（図１３，１３参照）とによって形成しており、横方向延在部３５ｂの一端部に、圧油をパワーステアリング装置へ導く油圧管（図示せず）を接続するようにしている。また、前記横方向延在部３５ｂは、途中にメータリング絞り３６を介装するとともに、制御バルブ２３を接続している。
【００１１】
前記制御バルブ２３は、フロントボディ４に穿設した弁孔３７にスプール３８を嵌合させた構造を採っている。スプール３８は、弁孔３７内を第１〜第４の油室４１〜４４に画成しており、圧縮コイルばね４５によって図１３，１３において左側へ付勢されている。前記第１の油室４１は、前記横方向延在部３５ｂにおけるメータリング絞り３６の上流側の部位に連通路４６によって接続している。第２の油室４２は、図１２に示すように、リヤボディ５の前記吸込口３２に連通路４７，４８によって接続している。
【００１２】
前記第３の油室４３は、図１３，１４に示すように、スプール３８が前記圧縮コイルばね４５によって押圧されてストッパー４９に当接している状態で、前記横方向延在部３５ｂにおけるメータリング絞り３６より上流側に連通路５０によって接続している。前記第４の油室４４は、前記横方向延在部３５ｂにおけるメータリング絞り３６の下流側に連通路５１によって接続している。また、この第４の油室４４は、図１１に示すように、スプール３８内に設けたリリーフ弁５２を介して前記第２の油室４２に接続している。
【００１３】
この制御バルブ２３の弁孔３７は、図１１に示すように、前記第１の流体圧室２１に第１の接続用通路５３によって接続するとともに、第２の流体圧室２２に第２の接続用通路５４によって接続している。これらの接続用通路５３，５４における弁孔３７側の開口の位置は、図１３に示すようにスプール３８がストッパー４９に当接している状態では、第１の接続用通路５３が第２の油室４２に接続するとともに第２の接続用通路５４が第３の油室４３に接続し、図１４に示すようにスプール３８が同図において右側へ移動した状態では、第１の接続用通路５３が第１の油室４１に接続するとともに、第２の接続用通路５４が第２の油室４２に接続するように設定している。
【００１４】
このように構成した従来の可変容量形ポンプ１においては、エンジン回転数がアイドリング回転を含む低回転域にあるときには、前記メータリング絞り３６の上流側と下流側との圧力差が小さくなるから、図１３に示すように、制御バルブ２３のスプール３８は圧縮コイルばね４５の弾発力によってストッパー４９に押し付けられる。
【００１５】
この状態では、第１の流体圧室２１に第２の油室４２から吸込口３２の圧力が作用し、第２の流体圧室２２には、第３の油室４３から吐出圧力（メータリング絞り３６の上流側の圧力）が作用する。このため、カムリング８は図１１に示す位置に維持され、ロータ３とカムリング８との間に形成されたポンプ室１１のポンプ容量が最大になって吐出量が最大になる。
【００１６】
エンジン回転数が上昇し、吐出通路３５を通る圧油の流量が増大すると、メータリング絞り３６の上流側の油圧が下流側より高くなる。前記上流側の圧力上昇に伴って制御バルブ２３の第１の油室４１の圧力が増大し、スプール３８が図１４に示すように圧縮コイルばね４５の弾発力に抗して移動するようになる。この結果、第１の流体圧室２１に第１の油室４１から吐出圧力が作用し、第２の流体圧室２２には、第２の油室４２から吸込口３２の圧力が作用するようになる。このため、この高速運転時には、カムリング８が図１１において右側へ付勢手段１５の圧縮コイルばね１７の弾発力に抗して揺動し、ポンプ室１１の容量が最低になって吐出量が低減される。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように構成した従来の可変容量形ポンプは、吐出量が多い運転状態ではエネルギーの損失量がより多くなるという問題があった。発明者らは、従来の可変容量形ポンプ１の構造を解析した結果、上述した問題が発生する原因が圧油の漏洩にあることを見出した。
【００１８】
すなわち、低回転時に第２の流体圧室２２に供給される圧油がアダプタリング９の外側の円環状の微小な隙間を通って第１の接続用通路５３に流入し、ここから制御バルブ２３内で最も圧力が低い第２の油室４２に漏洩してしまうことが原因であることを見出した。前記漏洩分だけ、この可変容量形ポンプ１から吐出される圧油が低減されてしまうから、これを補うためにエンジン回転数を上昇させて吐出量を増大させなければならず、上述したようにエネルギーの損失量が増大してしまう。
【００１９】
圧油が漏洩する前記円環状の微小な隙間は、アダプタリング９とフロントボディ４との間に形成される第１の隙間と、ポンプ室１１をシールするためにリヤボディ５とプレッシャプレート７とに装着したＯリング１２，１３に沿って形成される第２の隙間とが考えられる。前記第１の隙間は、アダプタリング９の外周面に作用する圧油のためにアダプタリング９やフロントボディ４が変形することによって形成されると考えられる。
【００２０】
この隙間に、アダプタリング９の付勢手段１５用の貫通穴９ａや、リヤボディ５、プレッシャプレート７との間に形成される隙間などから第２の流体圧室２２の圧油が漏洩する。この第１の隙間を通って圧油が漏洩するのを阻止するためには、アダプタリング９を使用することを止め、フロントボディ４にカムリング８を直接装着する構造を採ればよい。しかし、この構造を採るためには、フロントボディ４を分割してアダプタリング９と同等の高い精度をもって形成しなければならないから、コストが著しく高くなってしまう。
【００２１】
一方、前記第２の隙間は、リヤボディ５やプレッシャプレート７に装着したＯリング１２，１３が第２の流体圧室２２の油圧によって押されて収縮し、Ｏリング収容部１２ａ，１３ａ（図１２参照）内の空所が拡がることによって形成されると考えられる。この第２の隙間を通って圧油が漏洩するのを阻止するためには、Ｏリング収容部１２ａ，１３ａに油圧が作用し難くなるように、フロントボディ４とリヤボディ５、プレッシャプレート７などの嵌合部分を隙間が可及的狭くなるように形成しなければならないから、前記同様にコストアップになってしまう。
【００２２】
また、従来の可変容量形ポンプ１は、低回転時に第２の流体圧室２２に吐出圧力が常に作用するから、ポンプボディ２を強固に形成しなければならないという問題もあった。
【００２３】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、コストダウンを図りながら、圧油がポンプ内部で漏洩するのを阻止し、圧油を効率よく吐出する可変容量形ポンプを実現することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明に係る可変容量形ポンプは、ポンプボディと、前記ポンプボディ内に揺動自在に支持され、内部にポンプ室を形成するカムリングと、前記カムリングの揺動方向の一側に形成された第１の流体圧室と、前記カムリングの揺動方向の他側に形成された第２の流体圧室と、前記カムリングをポンプ室のポンプ容積が最大となる方向に付勢する付勢手段と、前記ポンプ室の吐出側に接続された吐出通路の途中に設けられたメータリングオリフィスと、前記ポンプボディに形成された弁孔と、この弁孔に設けられたスプールと、このスプールを軸方向一側に付勢するコイルばねと、前記スプールの前記軸方向一側に設けられ、前記メータリングオリフィスの上流側圧力が導入される第１の油室と、前記スプールの軸方向他側に設けられ、前記メータリングオリフィスの下流側圧力が導入される第３の油室と、前記スプールの軸方向中間部に設けられ、吸入側と連通する第２の油室と、から構成され、前記メータリングオリフィスの上流側と下流側の差圧によって作動し、かつ前記第１の流体圧室および第２の流体圧室の油圧を制御する制御バルブと、前記制御バルブと前記第１の流体圧室とを接続する第１の接続用通路と、前記制御バルブと前記第２の流体圧室とを接続する第２の接続用通路と、を備え、前記制御バルブは、第１の流体圧室が前記第１の油室と連通する状態と前記第２の油室と連通する状態とを切換え制御し、前記第２の流体圧室が前記第２の油室と連通する状態と前記第３の油室と連通する状態とを切換え制御すると共に、前記スプールが最も前記軸方向一側に位置する状態から前記第１の接続用通路が前記第１の油室と連通し始める状態に至るまでの間に、前記第２の接続用通路が前記スプールによって遮断される状態が存在することを特徴とするものである。
本発明によれば、低回転時に第２の流体圧室に圧油が流入することがないから、第２の流体圧室を経てポンプ内部の隙間を通って圧油が漏洩するのを阻止することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る可変容量形ポンプの一実施の形態を図１ないし図８によって詳細に説明する。
図１は本発明に係る可変容量形ポンプの縦断面図、図２は同じく横断面図で、同図は図１におけるII−II線断面図である。図３は図１におけるIII−III線断面図、図４は図１におけるIV−IV線断面図、図５は図４におけるV−V線断面図、図６および図７は制御バルブの動作を説明するための図、図８は吐出量と回転数の関係を示すグラフである。これらの図において、前記図１１〜図１４によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００２９】
これらの図において、符号１０１で示すものは、この実施の形態による可変容量形ポンプである。この可変容量形ポンプ１０１は、自動車のパワーステアリング装置の油圧供給源として使用するもので、ドライブシャフト２５にエンジン（図示せず）の動力が伝達されてロータ３が回転するようになっている。
この可変容量形ポンプ１０１は、吐出系と制御バルブの構成が異なっている他は、従来のものと同等の構成を採っている。
【００３０】
このポンプ１０１の吐出通路１０２は、図２においてポンプ室１１の下側の端部に形成したプレッシャプレート７の凹溝１０３と、プレッシャプレート７における前記凹溝１０３の終端部側（図２において右端側）に穿設した第１および第２の貫通孔１０４，１０５と、これらの貫通孔１０４，１０５の一方の開口と対向するようにカムリング８に形成した貫通穴１０６と、前記両貫通孔１０４，１０５の他方の開口と対向するように形成したフロントボディ４の油室１０７（図４および図５参照）と、この油室１０７とフロントボディ４の吐出口１０８とを連通する連通路１０９とによって形成している。
【００３１】
前記凹溝１０３は、図２に示すように、ポンプ室１１内からカムリング８と対向する部位まで円弧状に延びており、ロータ３が同図において反時計方向に回転することによって圧油がこの凹溝１０３の終端部に圧送されるようになっている。また、この凹溝１０３の途中には、図５に示すように連通孔１１０を穿設し、この連通孔１１０を介して圧油が凹溝１０３内からフロントボディ４の吐出チャンバー１１１に流出するようにしている。この吐出チャンバー１１１の圧力を図２および図４中に符号１１２で示す第１のパイロット圧用通路によってメータリング絞りの上流側の圧力として後述する制御バルブ１２１に導いている。
【００３２】
前記第１および第２の貫通孔１０４，１０５のうち、径が相対的に大きい第１の貫通孔１０４は、前記凹溝１０３の内側に穿設し、他方の第２の貫通孔１０５は、凹溝１０３の終縁からロータ３の回転方向に離間する位置に穿設している。
カムリング８の前記貫通穴１０６は、図２に示すように、ロータ３の回転方向に沿う円弧状に形成しており、前記凹溝１０３の終縁部と対向する部位から前記第２の貫通孔１０５よりロータ３の回転方向の後側の部位まで延びている。
【００３３】
また、この貫通穴１０６の開口幅と、カムリング８の径方向に対する形成位置は、カムリング８が付勢手段１５によってアダプタリング９に押し付けられている状態では、貫通穴１０６の内部に第２の貫通孔１０５が露出し、カムリング８が付勢手段１５の圧縮コイルばね１７の弾発力に抗して図２において右側へ揺動したときには、第２の貫通孔１０５がカムリング８によって閉塞されるように設定している。すなわち、カムリング８が図２において左側に揺動している場合には、圧油は、前記凹溝１０３から第１の貫通孔１０４と第２の貫通孔１０５の両方を通って前記油室１０７に流入し、カムリング８が右側に揺動している場合には、圧油は前記凹溝１０３から第１の貫通孔１０４のみを通って前記油室１０７に流入するようになっている。前記貫通穴１０６を有するカムリング８と第２の貫通孔とによって、可変メータリング絞り１１３が構成され、前記第１の貫通孔１０４によって固定メータリング絞り１１４が構成されている。
【００３４】
これらのメータリング絞り１１３，１１４を通って圧油が吐出される前記油室１０７は、図４に示すように、前記吐出チャンバー１１１に隣接するように形成している。この油室１０７を囲むように設けた符号１１５で示すものはＯリングである。また、図４において、フロントボディ４内の上部に形成した符号１１６で示す油室は、図１に示すように、プレッシャプレート７に穿設した貫通孔１１７によってポンプ室１１の吸い込み側に連通させている。この油室１１６もＯリング１１８によって他の油室１０７，１１１とは画成されるようにしている。
【００３５】
この可変容量形ポンプ１０１の制御バルブ１２１は、図２に示すように、フロントボディ４に穿設した弁孔１２２にスプール１２３を嵌合させた構造を採っており、弁孔１２２に第１および第２の接続用通路５３，５４によって第１および第２の流体圧室２１，２２を接続している。前記スプール１２３は、弁孔１２２内を第１〜第３の油室１２４〜１２６に画成しており、圧縮コイルばね１２７によって図２において左側へ付勢されている。
【００３６】
前記第１〜第３の油室１２４〜１２６のうち、図２において最も左側に位置する第１の油室１２４は、前記第１のパイロット圧用通路１１２によって前記吐出チャンバー１１１に接続している。第２の油室１２５は、図１に示すように、この可変容量形ポンプ１０１の吸込用通路３１ａに連通路１２８によって接続している。第３の油室１２６は、図２に示すように、第２のパイロット圧用通路１２９によって吐出通路１０２におけるメータリング絞り１１３，１１４の下流側に接続している。また、この第３の油室１２６は、スプール１２３内に設けたリリーフ弁１３０を介して前記第２の油室１２５に接続している。
【００３７】
また、この制御バルブ１２１は、図２に示すように、スプール１２３が圧縮コイルばね１２７によってストッパー１３１に当接する状態で第１の接続用通路５３が前記第２の油室１２５に接続し、第２の接続用通路５４がスプール１２３の一端の閉塞部１３２によって閉塞されるようにしている。第２の接続用通路５４における弁孔１２２側の開口は、「第２の流体圧室２２に接続するポート」を構成している。
【００３８】
前記閉塞部１３２は、スプール１２３における第２の油室１２５と第３の油室１２６を画成する第１の画成部１３３（図２参照）に環状溝１３４を挟んで隣接するように形成している。前記環状溝１３４は、スプール１２３を貫通する貫通孔１３５によって第３の油室１２６に接続している。前記環状溝１３４は、スプール１２３が図２に示す位置から右側へ移動することによって第２の接続用通路５４に接続する。この状態では、前記メータリング絞り１１３，１１４より下流側の油圧が第３の油室１２６から前記貫通孔１３５と環状溝１３４によって第２の接続用通路５４に作用する。
【００３９】
次に、上述したように構成した可変容量形ポンプの動作を図６〜図８によって説明する。ポンプ停止時（図８において点Ａで示す）には、制御バルブ１２１に油圧が作用しないために図６（ａ）に示すように制御バルブ１２１のスプール１２３が圧縮コイルばねの弾発力によってストッパー１３１に当接する。
この状態でエンジンが始動すると、可変容量形ポンプ１０１の回転数もエンジンの回転上昇に伴って上昇する。
【００４０】
スプール１２３は、エンジン回転数がアイドリング回転数に達するまで図６（ａ）の位置（初期位置）に停止している。この状態では、第１の流体圧室２１には制御バルブ１２１の第２の油室１２５からポンプ吸込み側の圧力が作用する。一方、第２の流体圧室２２には、制御バルブ１２１の閉塞部１３２が第２の接続用通路５４を閉塞するために、油圧が作用することはない。このため、カムリング８は図２に示す位置に留まり、この可変容量形ポンプ１０１は、回転上昇に略比例して吐出量が増大する運転形態を採るようになる。
【００４１】
エンジン回転数がアイドリング回転数を上回ってポンプの吐出量が増大すると、ポンプの吐出通路１０２の圧力は、メータリング絞り１１３，１１４の上流側が下流側より高くなる。このため、吐出通路１０２におけるメータリング絞り１１３，１１４の上流側に第１のパイロット圧用通路１１２と吐出チャンバー１１１によって接続した制御バルブ１２１の第１の油室１２４の油圧が上昇する。この第１の油室１２４の圧力が、第３の油室１２６の油圧（メータリング絞り１１３，１１４より下流側の油圧）と圧縮コイルばね１２７の弾発力の総和に相当する圧力を上回ると、スプール１２３が油圧によって移動するようになる。
【００４２】
すなわち、図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、スプール１２３が同図の右側へ移動する。この行程では、スプール１２３の閉塞部１３２が第２の接続用通路５４の開口より同図の右側に移動し、同図（ｃ）に示すように前記開口に環状溝１３４が対向した後に、同図（ｄ）に示すように、第２の接続用通路５４に第２の油室１２５が接続する。このため、第２の流体圧室２２内の油圧は、油圧が殆ど作用しない状態から一瞬だけメータリング絞り１１３，１１４下流側の圧力が加えられた後にポンプ吸込み側の圧力が作用するようになる。
【００４３】
回転数が更に上昇してスプール１２３が更に移動すると、図７（ａ）に示す状態から同図（ｂ）に示す状態へ移行し、第２の接続用通路５４に第２の油室１２５のみが接続するとともに、第１の接続用通路５３に第１の油室１２４が接続するようになる。この可変容量形ポンプ１０１は、図７（ｂ）に示す状態（図８において点Ｂで示す）に達するまで回転上昇に略比例するように吐出量が増大する。
【００４４】
図７（ｂ）に示す状態から回転数が上昇してスプール１２３が移動すると、同図７（ｃ）〜（ｄ）に示すように、第１の接続用通路５３に第１の油室１２４が接続し、第１の流体圧室２１にメータリング絞り１１３，１１４上流側の油圧が加えられ、カムリング８が図２において右側へ揺動するようになる。
このようにカムリング８が揺動することによってポンプ容量が低減され、回転が上昇しても吐出量が増大することはなくなる。また、カムリング８の揺動量が増大することによって、回転数が増大するにもかかわらず吐出量が減少するようになる。カムリング８が図２に示す揺動範囲の右側の端部まで揺動した高速運転状態（図８中に点Ｃで示す）では、回転数が上昇したとしても吐出量が一定になる。
【００４５】
また、ポンプの回転数が例えばアイドリング運転時の回転数まで低下すると、制御バルブ１２１の第１の油室１２４と第３の油室１２６の圧力差が減少してスプール１２３が図６、図７において左側に移動し、図６（ｄ）に示す位置まで戻る。このときには、第１の流体圧室２１と第２の流体圧室２２がポンプ吸込み側に接続され、カムリング８が付勢手段１５の圧縮コイルばね１７の弾発力によって図２において左側に揺動する。
【００４６】
この復帰行程の終期には、図６（ｃ）に示すように、第２の接続用通路５４の開口にスプール１２３の環状溝１３４が対向するようになり、第２の流体圧室２２にメータリング絞り１１３，１１４下流側の油圧が作用する。すなわち、この油圧によってカムリング８を図２において左側へ押圧し、カムリング８が初期位置に戻るのを助勢することができるから、回転上昇に対応して吐出量が増大する運転形態に短時間で移行するようになる。
【００４７】
したがって、この実施の形態による可変容量形ポンプ１０１は、吐出通路１０２におけるメータリング絞り１１３，１１４の上流側と下流側の差圧が相対的に小さいときに第２の接続用通路５４を閉塞する閉塞部１３２を制御バルブ１２１に設けているから、低回転時に第２の流体圧室２２に圧油が流入することがなく、第２の流体圧室２２を経てポンプ内部の隙間を通って圧油が漏洩するのを阻止することができる。
【００４８】
また、制御バルブ１２１は、第２の接続用通路５４を閉塞部１３２が閉塞する行程と、第２の接続用通路５４をポンプ吸込み側に連通させる行程との間で第２の接続用通路５４にメータリング絞り１１３，１１４の下流側の吐出通路１０２の油圧を導く連通孔（環状溝１３４と貫通孔１３５）を形成したから、高回転状態から回転が低下してカムリング８が付勢手段１５の押圧力によって揺動するときに、第２の流体圧室２２に一時的に吐出通路１０２の油圧が加えられ、この油圧によってカムリング８が助成される。このため、回転低下に伴って吐出量が増大する状態（吐出量が多くなる状態）に短時間で復帰するようになる。
【００４９】
（メータリング絞りの参考例）
メータリング絞りは図９に示すように付勢手段に設けることができる。
図９はメータリング絞りの参考例を示す断面図で、同図において、前記図１ないし図８および図１１、図１２によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００５０】
図９に示す可変容量形ポンプ２０１は、カムリング８を付勢する付勢手段２０２に後述するようにメータリング絞りを設けている。付勢手段２０２は、フロントボディ４に螺着したプラグ２０３の円筒部２０４に内側円筒２０５を摺動自在に支持させ、この内側円筒２０５を圧縮コイルばね２０６の弾発力によってカムリング８に押し付ける構造を採っている。
【００５１】
前記プラグ２０３の円筒部２０４とフロントボディ４との間に環状の第１の油室２０７を形成し、この第１の油室２０７にポンプ室１１から圧油が吐出されるようにしている。プラグ２０３の円筒部２０４は、前記第１の油室２０７と対応する部位に第１の貫通孔２０８と第２の貫通孔２０９を穿設し、これらの貫通孔より図９の左側に離間した部位に第３の貫通孔２１０を穿設している。これら第１〜第３の貫通孔２０８〜２１０は、それぞれ円筒部２０４の周方向に多数並設している。また、このプラグ２０３とフロントボディ４との間であって前記第３の貫通孔２１０と対応する部位には、第２の油室２１１を形成している。この第２の油室２１１をフロントボディ４の吐出口１０８に連通路２１２によって接続している。
【００５２】
前記内側円筒２０５は、カムリング８に接触する小径円筒２１３と、前記圧縮コイルばね２０６を収容する大径円筒２１４とによって形成し、この大径円筒２１４の外周部に環状溝２１５を形成している。この環状溝２１５は、前記第１〜第３の貫通孔２０８〜２１０と対向するように形成しており、カムリング８が図９において右側へ揺動している状態では、第１および第２の貫通孔２０８，２０９が環状溝２１５内に開口し、図示してはいないがカムリング８が図９において左側に揺動した状態では、第１の貫通孔２０８が大径円筒２１４によって閉塞されるように形成位置を設定している。すなわち、第１の貫通孔２０８が可変メータリング絞りを構成し、第２の貫通孔２０９が固定メータリング絞りを構成している。
このようにメータリング絞りを構成しても、前記第１の実施の形態を採る場合と同等の効果を奏する。
【００５３】
（第２の実施の形態）
制御バルブは、図１０（ａ）〜（ｈ）に示すように形成することができる。
図１０は制御バルブの他の実施の形態の要部を示す部分断面図で、同図（ａ）は、ポンプ容量が最大になるときのスプールの位置を示す図、同図（ｂ）は、（ａ）図におけるスプールの二つの画成部を拡大して示す拡大図である。同図（ｃ）はポンプ容量が低減される方向へカムリングが移動する直前の状態でのスプールの位置を示す図、同図（ｄ）は、（ｃ）図におけるスプールの二つの画成部を拡大して示す拡大図である。同図（ｅ）は、回転上昇に伴ってポンプ容量が低減される方向へカムリングが移動を開始するときのスプールの位置を示す図、同図（ｆ）は、（ｅ）図におけるスプールの二つの画成部を拡大して示す拡大図である。同図（ｇ）は、ポンプ容量が低減される方向にカムリングが移動している状態でのスプールの位置を示す図、同図（ｈ）は、（ｇ）図におけるスプールの二つの画成部を拡大して示す拡大図である。図１０において、前記図１〜図９および図１１〜図１４によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
【００５４】
図１０に示す制御バルブ１２１のスプール１２３は、弁孔１２２内の一端側を第１の油室１２４と第２の油室１２５とに画成する第２の画成部１４１に連通部１４２｛例えば図１０（ｂ）参照｝と遮断部１４３とを形成している。前記連通部１４２は、第１の接続用通路５３における弁孔１２２側の開口であるポート１４４と、第１の油室１２４（メータリング絞りより上流側の油圧通路）とを遮断する行程｛図１０（ａ）〜（ｄ）参照｝で、前記ポート１４４と第２の油室１２５（ポンプ吸込み側の油圧通路）とを互いに連通させるように形成している。この実施の形態では、前記連通部１４２は、前記第２の画成部１４１における第２の油室１２５側の端部に形成した小径部によって構成している。
【００５５】
前記遮断部１４３は、図１０（ｅ）〜（ｈ）に示すように、前記ポート１４４と第１の油室１２４とを連通させる行程で、前記ポート１４４と前記連通部１４２との間の通路を遮断するように形成している。この実施の形態では、前記遮断部１４３は、第２の画成部１４２に前記連通部１４２と隣接させて形成している。
【００５６】
この実施の形態で示す制御バルブ１２１は、ロータ３の回転数が低く第１の流体圧室２１と第２の流体圧室２２の差圧が相対的に小さいときには、図１０（ａ）に示すように、スプール１２３が同図の左側に移動した状態を維持し、同図（ｂ）に示すように、前記連通部１４２によってポート１４４と第２の油室１２５とが連通される。
【００５７】
回転数が上昇して第１の流体圧室２１と第２の流体圧室２２との差圧が増大すると、第１の油室１２４の油圧が上昇することによって図１０（ｃ），（ｄ）に示すようにスプール１２３が移動を開始する。第１の油室１２４の油圧が更に上昇し、同図（ｅ），（ｆ）に示すように、第２の画成部１４２の端縁とポート１４４の開口縁とが重なる状態に達した後、同図（ｇ），（ｈ）に示すように、第１の油室１２４とポート１４４とが互いに連通する。
【００５８】
この連通状態で第１の油室１２４から第１の接続用通路５３を介して油圧が第１の流体圧室２１に導かれ、ポンプ容量が低減する方向へカムリング８が移動する。このように第１の流体圧室２１に油圧が供給される状態では、前記遮断部１４３がポート１４４と第２の油室１２５との間の通路を遮断しており、第１の油室１２４からポート１４４を介して第２の油室１２５へ圧油が漏洩するのを阻止することができ。
【００５９】
したがって、第１の油室１２４から第１の流体圧室２１へ油圧を供給するときの圧力損失を可及的少なくすることができ、第１の流体圧室２１に油圧を効率よく伝達することができるから、エネルギーの損失をより一層低減できるとともに、ポンプ容量が低減する方向へカムリング８が円滑に移動する可変容量形ポンプを製造することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、低回転時に第２の流体圧室に圧油が流入することがないから、第２の流体圧室を経てポンプ内部の隙間を通って圧油が漏洩するのを阻止することができる。したがって、ポンプボディの構造やシール構造として既存の構造を採用してコストダウンを図りながら、圧油を効率よく吐出できる可変容量形ポンプを提供することができる。
【００６１】
また、低回転時は第２の流体圧室に吐出圧力が常に作用することがないから、ポンプボディに要求される強度が低くなる。この結果、従来のものと同等の強度になるようにポンプボディを形成した場合には、吐出圧力を増大させることができ、吐出圧力が従来のポンプと同等になるようにする場合には、ポンプボディの肉厚を薄くしたりして軽量化を図ることができる。
特にアイドリング時に第２の流体圧室に吐出圧力が作用する構造に較べて、負荷側（例えばパワーステアリング装置側）の圧力変動（脈動）によってポンプボディが振動することがないから、振動が小さい可変容量形ポンプを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る可変容量形ポンプの縦断面図である。
【図２】 本発明に係る可変容量形ポンプの横断面図である。
【図３】 図１におけるIII−III線断面図である。
【図４】 図１におけるIV−IV線断面図である。
【図５】 図４におけるV−V線断面図である。
【図６】 制御バルブの動作を説明するための図である。
【図７】 制御バルブの動作を説明するための図である。
【図８】 吐出量と回転数の関係を示すグラフである。
【図９】 メータリング絞りの参考例を示す断面図である。
【図１０】 制御バルブの他の実施の形態の要部を示す部分断面図である。
【図１１】 従来の可変容量形ポンプの横断面図である。
【図１２】 従来の可変容量形ポンプの縦断面図である。
【図１３】 吐出通路の構成を示す断面図である。
【図１４】 吐出通路構成を示す断面図である。
【符号の説明】
８…カムリング、９…アダプタリング、１１…ポンプ室、２１…第１の流体圧室、２２…第２の流体圧室、１５，２０２…付勢手段、５４…第２の接続用通路、１０２…吐出通路、１１３…可変メータリング絞り、１１４…固定メータリング絞り、１２１…制御バルブ、１２３…スプール、１３２…閉塞部、１３４…環状溝、１３５…貫通孔、１４２…連通部、１４３…遮断部。
Claims (1)
- ポンプボディと、
前記ポンプボディ内に揺動自在に支持され、内部にポンプ室を形成するカムリングと、
前記カムリングの揺動方向の一側に形成された第１の流体圧室と、
前記カムリングの揺動方向の他側に形成された第２の流体圧室と、
前記カムリングをポンプ室のポンプ容積が最大となる方向に付勢する付勢手段と、
前記ポンプ室の吐出側に接続された吐出通路の途中に設けられたメータリングオリフィスと、
前記ポンプボディに形成された弁孔と、この弁孔に設けられたスプールと、このスプールを軸方向一側に付勢するコイルばねと、前記スプールの前記軸方向一側に設けられ、前記メータリングオリフィスの上流側圧力が導入される第１の油室と、前記スプールの軸方向他側に設けられ、前記メータリングオリフィスの下流側圧力が導入される第３の油室と、前記スプールの軸方向中間部に設けられ、吸入側と連通する第２の油室と、から構成され、前記メータリングオリフィスの上流側と下流側の差圧によって作動し、かつ前記第１の流体圧室および第２の流体圧室の油圧を制御する制御バルブと、
前記制御バルブと前記第１の流体圧室とを接続する第１の接続用通路と、
前記制御バルブと前記第２の流体圧室とを接続する第２の接続用通路と、
を備え、
前記制御バルブは、第１の流体圧室が前記第１の油室と連通する状態と前記第２の油室と連通する状態とを切換え制御し、前記第２の流体圧室が前記第２の油室と連通する状態と前記第３の油室と連通する状態とを切換え制御すると共に、
前記スプールが最も前記軸方向一側に位置する状態から前記第１の接続用通路が前記第１の油室と連通し始める状態に至るまでの間に、前記第２の接続用通路が前記スプールによって遮断される状態が存在することを特徴とする可変容量形ポンプ。
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