JPS60259569A

JPS60259569A - 可変容量制御装置

Info

Publication number: JPS60259569A
Application number: JP59116830A
Authority: JP
Inventors: Yodo Nakano; 中野　容道; Hideaki Sasaya; 笹谷　英顕; Mitsuo Inagaki; 光夫稲垣
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1984-06-06
Filing date: 1984-06-06
Publication date: 1985-12-21
Also published as: US4597718A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、複数のポンプ作動室から吐出される作動流体
の吐出量を制御する可変容量制御装置に関するものであ
る。

（従来の技術）従来は、例えば、特開昭５７＝１１６９１０号公報等に
開示されている様に、パワーステアリング装置に用いら
れるポンプには、高回転域においてその吐出供給量をあ
る程度減少し得るようにした、いわゆるドルーピング機
構を付設するものが考案されている。これは、自動車の
高速走行時には、作動油の供給量は少ない方が好ましい
ためである。つまり、高速走行時にはノλンドルを大き
く操作することは少ないし、また走行上の安定をはかる
ためにも作動油の供給は少なくてよい。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、通常このポンプは自動車のエンジンで回転駆
動されているため、エンジンおよびポンプの回転数と自
動車の速度とは必ずしも比例するものではない。たとえ
ば、車速か一定であっても変速機の選択によってはエン
ジンの回転数即ちポンプの回転数は異なってくる。この
ため、自動車が高速走行時であるにかかわらずエンジン
およびポンプの回転数は低速で回転する場合がある。す
ると従来のものでは、ポンプからの供給量はドルーピン
グ作用が行なわれず、ポンプを駆動するに必要な馬力は
低減されないという問題点があった。

そこで、本発明は上述の問題点を解決し、しかもドルー
ピング作用をするのに応答性の優れた可変容量制御装置
を提供することを目的とする。

（問題点を解決すための手段）そこで本発明は、複数のポンプ作動室へ作動流体を吸収
するそれぞれの吸入通路と、複数のポンプ作動室より作
動流体を吐出するそれぞれの吐出通路と、この吐出通路
から吐出された作動流体を合わせて流体機器に供給する
供給通路と、この供給通路途中に設けられて、吐出され
る作動流体の流量が所定値になったとき低圧吸入通路中
に作動流体の一部を環流させる流量制御弁と、この流量
制御弁の下流の供給通路に設けられて、ある出力に基づ
いて作動して作動流体の一部を吸入通路の少なくとも１
つにバイパスする容量切換弁と、この容量切換弁の作動
と連動して前記供給通路を絞り作動流体の流量を制限す
る可変絞りと、前記容量切換弁をある外部信号に基づい
て作動させる電磁手段とを備えることより上記問題点を
解決するものである。

（作用）ポンプから作流体が供給される被供給装置、例えば、パ
ワーステアリング装置等（以下ユニットと呼ぶ）が、作
動する上で作動流体の供給される流量が少なくてもよい
場合には、ある倍力に基づいて容量切換弁を作動するこ
とにより、ポンプ作動室より吐出される作動流体の一部
を吸入通路の少なくとも１つにバイパスし、且つユツト
に作動流体を供給通路の流路を絞り、いわゆるトルーピ
ンク作用を行なうものである。

（発明の効果）以上述べた構成により、本発明はポンプ即ちエンジン回
転数のみに依存せずに、自動車の車速等を検出したある
出力に基づいて、任意のポンプ回転数でもドルーピング
作用を行なうことができるという優れた効果を有する。

さらに、その供給量を減少するようにドルーピング作用
を行なっている時には、複数のポンプ作動室に作動流体
を吸入するそれぞれの吸入通路のうち少なくとも１つの
吸入通路には、吐出された高圧作動流体の一部がバイパ
スされていため、従来のものに比較してポンプの消費す
るエネルギーを大幅に減少することができる。即ち、従
来のものはドルーピング作用時のポンプから吐出された
余剰作動流体は、低圧吸入通路（タンクと連通して低圧
である）にバイパスされており、その際のポンプの仕事
量、っまり消費エネルギーはあまり低減されるものでな
かった。ところが、本発明はドルーピング作用時には高
圧作動流体を低圧吸入通路（タンクと連通して低圧であ
る）に連通ずることなく、その流体の一部を高圧のまま
再び吸入通路の少なくとも１つへバイパスされている。

このため、バイパスされたポンプ作動室は、高圧流体を
吸入して吐出することになりＩ、そのポンプ作動室の仕
事量即ち消費エネルギーは実質的にゼロに等しい状態と
なり、ポンプ全体の消費エネルギーは大幅に軽減される
こととなる。また、この時ポンプ作動室は高圧の作動流
体が吸入されるため、キャビテーションの問題が解消さ
れ、ポンプの耐久性も向上するという優れた効果を発揮
するものである。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図乃至第４に基づいて説
明する。

本実施例において、ポンプ作動室を有するベーン型を例
にして説明するが、このポンプ型式はベーン型および３
つのボンフ作動室に限定されるものでなく他のポンプ、
または複数の独立したポンプでもよい。また、複数のポ
ンプ作動室のうち少なつとも１つは、他のポンプ作動室
の容量より小さくした方が消エネルギー効果をより大き
くすることが可能である。さらに、各々のポンプ作動室
の容積は、ユニットの特性に合わせた異なったものでも
よい。

図中符号１はハウジングで、その内部にはベーン型ポン
プ部２００を構成するロータ２０１、シリンダ２０２、
ベーン２０３、ピン２０４等が配設されている。また、
スプール穴３０１、第１スプール３０２、スプリング３
０３等より構成される流量制御弁３００と、スプール穴
４０１、第２スプール４０２、スプリング４０３等より
構成さる容量切換弁４００も配設されている。

まず、ポンプ２００について説明する。

ロータ２０１の半径方向に閉口し複数のベーン溝２０５
には、複数のベーン２０３がそれぞれ摺動自在に挿入さ
れている。ロータ２０１と略三角、１　形状をした円周
面を有するシリンダ２０２とによリポンプ作動室となる
第１空間２０６ａ、第２投函２０６　ｂ、第３空間２０
６ｃを区画形成する。

前記それぞれの空間には、作動油を吸入するための吸入
通路２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃと、作動油を吐出す
るための吐出通路２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃが連通
してポンプ作用を行なう。またシリンダ２０２はハウジ
ング１にピン２０４に位置決めされている。流量および
容量制御を行なわない時は、それぞれの吐出通路２０８
ｂ、２０８Ｃから吐出される作動油は配管２に合流され
、さらに吐出通路２０８ａと合流した後に、供給通路３
経て配管１０を介してユニット（図示路）へ吐出される
。また、それぞれの吸入通路２０７ａ、２０７ｂ、２０
７ｃは容量制御が行なわれない時は、タンク（図示路）
と連通ずる低圧吸入通路４、後述する第２スプール４０
２の環状溝４０２ａを経て、配管５．６より作動油を吸
入する。

なお、ここで、流量制御時とは第１スプール３０２が移
動して制御を行なう時のことをいい、容量制御時とは第
２スプール４０２が移動して制御を行なっている時のこ
とを言つ。

次に流量制御弁３００．について説明する。前述供給通
路３の途中にはスプール穴３０１が穿設されており、そ
の内部には、スプリング３０３によって図中右方向に付
勢される第１スプール３０２が収納されている。第１ス
プール３０２は、ストッパーの役割もするシャフト部と
、２つの円板部とから成り、スプール穴３０１とによっ
て、３つ圧力室３０４．３０５．３０６を形成する。各
圧力室は油密が保たれており、圧力室３０４．３０６に
は、供給通路３の途中に設けられた後述する可変絞り４
０８の前後差圧が導かれており、所定の流量となる可変
絞り４０Ｂの前後差圧が一定となるように、供給通路３
の流量を制御する。このとき供給通路３の作動油の一部
である余剰作動油は、タンクを連通ずる低圧吸入通路４
に還流されることになる。

次に容量切換弁４００について説明する。流量制御弁３
００より下流の供給通路の途中には、スプール穴４０１
が穿設されており、その内部にはスプリング４０３によ
り図中右方向に付勢される第２スプール４０２が収納さ
れたいる。第２スプール４０２は、中央部の環状溝４０
２ａと２つの円板部４０２ｂ、両端の軸部４０２Ｃ１４
０２ｄから成っており、スプーる穴４０１とにより４方
の圧力室４０９．４１０．４１１．４１２が形成される
。ここで、環状溝４０２ａは容量制御をしてないときは
、低圧吸入通路４と配管５．６を連通し、第２スプール
４０２が移動してい容量制御装置時には低圧吸入通路４
と配管５のみを連通ずる。（第３図参照）このとき配管
６は供給通路３と連通ずることになる。

また、圧力４０９．４１１には、後述する可変絞り４０
Ｂの前後差圧が、電磁手段によって開閉する弁（以下電
磁弁と呼ぶ）８を介して導入されており、この弁８はあ
る入力（車両の速度等）に基づいて開閉制御される。こ
の電磁弁８示開くと、圧力室４０９．４０１には可変絞
りの前後差圧が導入され、第２スプール４０２を図中左
方向へ移動させて容量制御を行なう。また、電磁弁８が
閉じている時には、第２スプール４０２内に設けられた
絞り４１３を有した通路４１４が前記両正室う連通して
いるため、第２スプール４０２は移動せず、容量制御は
行なわれない。

尚、圧力室４０９は、可変絞り４０８下流にある圧力室
４１２と連通する配管７．９により圧力が導かれており
、配管７より分岐した配管９の途中に電磁弁８が配設さ
れている。

次に、可変絞り４０８について説明する。これは、第２
スプールの軸部４０２ｄとハウジング１のスプール穴４
０１に設けられた小径部４０４とから基本的に構成され
る。軸部４０２ｄには、・絞り効果の小さい小径軸４０
５と絞り効果の大きい大径軸４０６とを段差部に設けて
形成されており、第２スプール４０２の移動に伴なって
供給通路３の絞り量を変化する。この可変絞り４０８は
、段差部の左右に異なった絞り効果を有するものである
が、小径軸４０５と大径軸とを連続的にテーパー面で結
んだものでもよい。

なお、上述の第２スプール４０２の移動は、可変絞り４
０８の前後差圧を電磁弁８によって制御することにより
行なうものであるが、直接に電子手段たとえばソレノイ
ド等によって直接移動する構成であっても良い。

次に上述の構成に基づいてそ作動を説明する。

まず、ポンプ部２００はロータ２０１回転に伴なって、
ポンプ作動室２０６ａ、２０６ｂ、２０６Ｃがそれぞれ
の吸入通路２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃより作動油を
吸入し、それぞれの吐出通路２０８ａ、２０８ｂ、２０
８ｃにより作動油を吐出する。それぞれのポンプ作動室
から吐出さた作動油は、最終的に供給通路３に合流して
配管１゜よりユニッヘ供給されることなる。このとき、
電磁弁８は、配管９を閉じている。

次に供給通路３内の作動油の流量が所定値未満の場合に
ついて第１図に基づいて説明する。

このとき、供給通路３の途中にある可変絞り４０８の前
後に変成する差圧は、第１スプール３゜２を付勢するス
プリング３０３の設定荷重よりも小さいため、流量制御
弁である第１スプール３゜２は作動しない。また、電磁
弁８は閉じているため、容量制御弁である第２スプール
４０２は作動しない。よって、ポンプ作動室から吐出さ
れた作動油は、すべて供給通路３、および配管１ｏより
ユニットへと供給される。したがって、ポンプの回転数
が所定の値Ｎ１未満のとき（供給通路３内の流量がＱ１
未満のとき）は、ポンプの回転数に比例して作動油が供
給される。これは、第４図においてａ線に沿う直線の実
線部分に相当する。

次に、ポンプの回転数に比例して増加した供給通路３内
の作動油流量が所定値Ｑ、となると、可変絞り４０８前
後に発生する差圧は、スプリング３０３の設定荷重より
大きくなり、第１スプール３０２はスプリング３０３の
付勢力に抗して図中左方向へ移動する。また、電磁弁８
で閉じているめ、第２スプール４０２は、移動していな
い。これは第２図に示す状態である。このとき、ポンプ
回転数が変化しても第１スプール３０２は、可変絞り４
０８前後差圧に基づいてその差圧が一定となるよう供給
通路３内の流量を一定に制御する。

即ち、ポンプ回転数に比例して増加す作動油の一部を、
タンクと連通ずる低圧吸入通路４に環流をシテ、ユニッ
トヘ一定の作動油を供給することになる。このように、
ポンプ作動室から吐出されて供給通路３内を流れる作動
油が所定値Ｑ、となると、ポンプの回転数が変化しても
流量制御弁である第１スプール弁３０２によって、その
一部を還流して供給通路３の流量を一定にする。このと
き、３つのポンプ作動室はすべてポンプ作用している。

このときの流量は、第４図におけるｂ線に沿う実線部に
相当している。

次に、たとえば自動車が高速走行状態になりユニットた
とえばパワーステアリング装置が必要とする作動油が少
なくてもよい場合について説明する。これは、ポンプの
回転数がエンジンの回転数に比例して増加し、所定の回
転数Ｎ２に達した場合でもある。即ち、ユニットへ供給
される作動油が減少しても、そのユニットの作動特性か
ら考慮して、問題なくなった時には、ポンプ回転数、車
速、等々を検出してポンプの容量制御を行なうことによ
り、ポンプの消費エネルギーを軽減する。

これを第３図に基づいて説明する。

このとき、外部の検出手段、制御回路等のある外部信号
により、電磁弁８を開弁する。この信号は、ポンプの回
転数のみに依存せずに、任意のポンプ回転数で制御可能
である。すると、開弁した瞬間に圧力室４０９．４１１
に可変絞り４０８前後差圧が導入される。ここで、圧力
室４０９に可変絞りの４０８の差圧を導く配管７．９の
径は、第２スプール４０２内の絞り４１３の径より大き
い。よって、第２スプール４０２はその差圧によりスプ
リング４０３の付勢力に抗して図中左方向へ移動し、第
３図に示す状態となり容量制御を行なう。

このとき、ポンプ作動室の１つである第１空間２０６ａ
の吸入通路２０７ａは、低圧吸入通路４、第２スプール
４０２の環状溝４０’２ａ、配管５を介して作動油を吸
入している。ところが、第２空間２０６ｂ、第３空間２
０６Ｃの吸入通路２０７ｂ、２０７ｃは、配管６を経て
、圧力室４１１、即ち供給通路３と連通ずることになる
。これは、第１空間２０６　ａ、第２空間２０６ｂ、第
３空間２０６Ｃのポンプ作動室により高圧になって吐出
された作動油が再び高圧のまま第２空間２０６ｂ、第３
空間２０６Ｃの吸入通路２０７ｂ、２０７ｃにより吸入
されることになる。つまり、この２つのポンプ作動室は
、高圧作動油を吸入し、吐出することになり、実質的に
ポンプ作用をするための仕事量はゼロとなる。したがっ
て、この時ポンププラグ２００を駆動するに必要なエネ
ルギーは、第１空間２０６ａをポンプ作用するに必要な
仕事量のみとなり、その消費エネルギーは（３つのポン
プ作動室との容積が等しいとき）３分の１程度大幅に軽
減される。なお、第１空間２０６ａの容積を他のものの
容積よりも小さくしておくと、さらに消費エネルギーは
軽減される。

また、このとき２つのポンプ作動室である第２゜第３空
間２０６ｂ、２０６ｃは、高圧作動油を吸入している。

このため、ポンプ作動室内等の作動油が減圧してその中
に溶けている気体が遊離し、気泡が発生してポンプの性
能や寿命等を著しく低下させる問題、いわゆるキャビテ
ーシジンの問題が解決されることになり、ひいては、ポ
ンプの耐久性も向上する。

一方、この容量制御弁である第２スプール４０２の移動
に伴なって可変絞り４０８も移動し、供給通路３内の作
動油の流量を絞る。第４図において、β点より１点に相
違する。すると、可変絞り４０８の前後差圧はさらに大
きくなるため、流量制御弁である第１スプール３０２を
移動させ流量を制御する。このとき、可変絞り４０８の
前後差圧は、第２スプール４０２が移動する前より大き
いため、第１スプール３０２は第２図に示す第１スプー
ル３０２の位置よりも図中左方向へ移動し第３図の状態
となる。そして、この差圧に基づいて流量制御する第１
スプール３０２は、流量Ｑ１より小さい流量Ｑ２で前述
と同様に、供給通路３からユニソヘ供給される作動油を
一定にするように流量制御をする。これは、第４図にお
いて、Ｃ線に沿う実線部分に相違する。このようにして
、いわゆるドルーピング作用する。

なお、電磁弁８は、車速、ポンプの吐出圧、操舵角、操
舵速度等々を制御回路へ入力することによって得られる
外部からの信号に基づいて任意に開閉を選択することが
可能である。たとえば、第４ｒｌ！Ｊ中ホ７７’回に数
Ｎ　２　′（＜　Ｎ　２　）　ニ＃Ｃｒ’７’ｂ、ポン
プの回転数に依存することなく、車速等に基づいて任意
にポンプからの供給流量をβ″点からγ′点へあるいは
逆に変えることが可能となり、操舵フィーリングをより
快適なものにすることができる。

また、可変絞り４０８となる第２スプール４０２の軸部
４０２ｄは、段差部によって小径軸４０５と大径軸４０
６とを連結しているため、絞り効果が急激に増加して流
量を絞っているが、段差部をテーバ面で連結することに
よりβ点よりγ″点へ漸時絞っていくことも可能である
。

尚、上述の実施例において容量切換弁である第２スプー
ル４０２は、可変絞り４０８の前後に発生する差圧出力
によって作動するものであったが、第２スプール４０２
の作動は、電磁ソレノイドなど電磁手段等から得られる
出力でもって直接作用するようにしても良い。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

上述の実施例では、略三角形状の内周面を持つシリンダ
を有し、ポンプ作動室が３つ形成されたポンプ部につい
て説明したが、第５図に示される如くまゆ形状を持つシ
リンダでポンプ作動室が２つ形成されたポンプ部を使用
してもよい。第５図において、まゆ形状の内周面６００
ａを持つシリンダ６００はハウジング６０１に嵌入され
ピン６０２によって相互に固定されている。このシリン
ダ６００は上述したようにまゆ形状内周面を有している
ため、このシリンダ６００、ベーン２０３、ローフ２０
１によって２ケ所のポンプ作動室とな空間６０３および
６０３ｂが区画形成され。前記シリンダ６００には、ポ
ンプ作動室６０３ａに作動油を吸入するための吸入通路
６００ｂおよびこのポンプ作動室６０３ａより作動油を
吐出するための吐出通路６００ｃが配設されており、又
ポンプ作動室６０３ｂへ作動油を吸入するための吸入通
路６００ｄおよびこのポンプ作動室６０３ｂより作動油
を吐出するための吐出ボー１−６００ｅが設けられてい
る。前記吸入６００ｂは圧力室４１０と配管６０４で接
続されている。又吐出通路６００ｃは圧力室３０６およ
び吐出通路６００ｅと配管６０５によって接続されてい
る。更に吸入通路６００ｄは圧力室４１０と配管６０６
によって接続されている。尚、上述の実施例と同様の構
成は同符号を記して説明は省略した。

以上の構成による本実施例も電磁弁８を断続させること
より、供給通路３内の作動油の流量制御ポンプの容量制
御とを同時に行なうことが可能であり、前述の実施例と
同等の技術的効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図、第３
図は本発明の詳細な説明するに供する断面図、第４図は
本発明の特性を示す図、第５図は本発明の他の実施例を
示す断面図である。２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃｍポンプ作動室である第
１空間、第２空間、第３空間、２０７　ａ。２０７ｂ、２０７Ｃ・・・それぞれのポンプ作動室へ作
動面を吸入する吸入通路、２０８ａ、２０８ｂ。２０８Ｃ・・・それぞれのポンプ作動室へ作動油を吐出
する吐出通路、３０２・・・第１スプール（流量制御弁
）、４０２・・・第２スプール（容量切換弁）、４０８
・・・可変絞り、８・・・電磁弁（電磁手段）代理人弁
理士　岡　部　隆第１図第３図第４図（ｒｐｍ）

Claims

【特許請求の範囲】（１１複数のポンプ作動室へ作動流体を吸入するそれぞ
れの吸入通路と、複数のポンプ作動室より作動流体を吐
出するそれぞれの吐出通路と、この吐出通路から吐出さ
れた作動流体を合わせて流体機器に供給する供給通路と
、この供給通路途中に設けられて、吐出される作動流体
の流量が所定値になったとき低圧吸入通路中に作動流体
の一部を環流させる流量制御弁と、この流量制御弁の下
流の供給通路に設けられて、ある出力に基づいて作動し
て作動流体の一部を吸入通路の少なくとも１つにバイパ
スする容量切換弁と、この容量切換弁の作動と連動して
前記供給通路を絞り作動流体の流量を制限する可変絞り
と、前記容量切換弁をある外部信号に基づいて作動させ
る電磁手段とを備えることを特徴とする可変容量制御装
置。＋２）前記流量制御弁は前記可変絞りの前後差圧によっ
て作動する特許請求の範囲第１項記載の可変容量制御装
置。（３）前記容量切換弁は、前記可変絞りの前後差圧を前
記電磁手段によって伝達制御することで得る出力に基づ
いて作動する特許請求の範囲第１項記載の可変容量制御
装置。