JP3851999B2

JP3851999B2 - 可変容量形ポンプ

Info

Publication number: JP3851999B2
Application number: JP2001202741A
Authority: JP
Inventors: 一義内野
Original assignee: ユニシアジェーケーシーステアリングシステム株式会社
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2021-07-03
Also published as: JP2003021076A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、自動車のパワーステアリング装置等の圧力流体利用機器の油圧供給源として用いられる可変容量形ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
可変容量形ポンプは、一般に、ポンプボディの内部空間にピンを支点にして揺動可能に支持されたカムリングと、このカムリング内に回転可能に配置され、カムリングの内周カム面に摺接する複数枚のベーンを有するロータと、前記カムリングの両側に形成された第１および第２流体圧室と、前記カムリングを、二枚のベーン間に形成されるポンプ室のポンプ容量が最大となる方向に付勢するスプリングと、前記ポンプ室から吐出される圧力流体をパワーステアリング装置等の圧力流体利用機器に供給する吐出通路の途中に設けたメータリングオリフィスと、このメータリングオリフィスの上流側と下流側の流体圧をスプールの両端面に作用させるとともに、下流側の流体圧が作用する端面側にスプリングを配置した制御バルブとを備えており、この制御バルブの作動により、前記第１および第２の流体圧室の圧力を制御してカムリングを揺動させ、ポンプ吐出流量を変化させるようになっている。
【０００３】
前記カムリングおよびロータは、フロントボディの底部側に配置されたプレッシャプレートと、フロントボディの開口部に固定されたリヤボディとによって挟持されており、リヤボディに形成された吸込側開口から作動油をポンプ室内に導入し、ロータの回転に伴ってポンプ室の容積を圧縮することにより、この作動油をプレッシャプレートに形成された吐出側開口からフロントボディの底部に形成された吐出側圧力室に吐出するようになっている。
【０００４】
可変容量形ポンプでは、前記プレッシャプレートとリヤボディとの間に挟持されているカムリングが、これらの間で揺動できるようになっているので、その両側にそれぞれ所定のクリアランスが必要である。前述のようにポンプ室から吐出された圧油は、プレッシャプレートの吐出側開口からフロントボディの吐出側圧力室に吐出されるが、この高圧油が前記カムリングとプレッシャプレートとの間に設けられているサイドクリアランスに洩れ出す。
【０００５】
前記プレッシャプレートには、リヤボディに形成された吸込側開口と対応する位置に、圧力バランスをとるための溝部が形成され、また、前記リヤボディにも、プレッシャプレートに形成された吐出側開口と対応する位置に、圧力バランスをとるための溝部が形成されている。これら吐出側開口が設けられた高圧の吐出領域と吸込側開口が設けられた低圧の吸込領域の、周方向の中間の領域では、隣接する二枚のベーン間に形成されるポンプ室に、回転に伴って高圧と低圧が交互に作用するため、局部的に圧力バランスが崩れる。特に、高圧が作用するときには、プレッシャプレートのこの中間領域が押されて僅かに変形し、カムリングとプレッシャプレートとの間のクリアランスが大きくなり、高圧油が洩れだしてカムリングをリアボディ側に押圧する。さらに、高圧油がプレッシャプレートとアダプタリングとの合わせ面にも入り込みアダプタリングをリヤボディに押し付ける。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、可変容量形ポンプが作動してポンプ室から吐出された高圧油が、プレッシャプレートの吐出側開口が設けられた吐出領域と吸込側開口が設けられた吸込領域の間の中間領域を変形させるとともに、カムリングとアダプタリングをリヤボディ側に押圧して、プレッシャプレート側のサイドクリアランスを拡大するため、内部洩れが増大し、ポンプ容積効率を低下させるという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、カムリングをリヤボディ側に押し付ける力を軽減し、内部洩れの増大を押さえることにより、ポンプ容積効率を向上させることができる可変容量形ポンプを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る可変容量形ポンプは、ポンプボディ内に揺動可能に支持されたカムリングと、このカムリング内に偏芯して配置され、前記カムリングの内面に摺接する複数枚のベーンを有するロータと、前記カムリングおよびロータを両側から挟持するプレッシャプレートおよびリヤボディとを備えたており、さらに、前記カムリングとリヤボディの当接面のいずれか一方に、ポンプ室への吸込側開口およびポンプ室からの吐出側開口が設けられている領域の、周方向の間の部分で、かつ、カムリングの半径方向幅のほぼ中間に相当する位置に、吐出油圧を導入する凹溝を形成したものである。
【０００９】
従来の可変容量形ポンプは、プレッシャプレートの、吐出側開口が形成された位置と吸込側開口に対応する凹部が形成された位置の、周方向の中間の部分が、ポンプ室の高圧が作用することによって変形し、カムリングとプレッシャプレートとの間のクリアランスが拡大してポンプの内部洩れが増大するが、前記発明に係る可変容量形ポンプでは、リアボディのカムリング側の面の前記中間領域に位置する部分に凹溝を形成しているので、プレッシャプレート側からリヤボディ側へのカムリングの押し付け力を軽減することができる。従って、プレッシャプレート側のサイドクリアランスが大きくなることがなく、内部洩れを低減し、ポンプの容積効率を向上させることができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の可変容量形ポンプは、前記カムリングの揺動方向両側にそれぞれ流体圧室が設けられ、ポンプからの吐出通路の途中に設けた可変オリフィスの前後の差圧によって制御された圧力が、少なくとも一方の流体圧室に導入されて揺動するようになっており、前記凹溝には、前記吐出側開口または前記カムリングに形成された可変オリフィス用の開口部を介して、ポンプ吐出圧力が導入されることを特徴とするものである。
【００１１】
この発明に係る可変容量形ポンプでは、従来の可変容量形ポンプが備えている可変オリフィス用の開口部を利用して前記凹溝に吐出圧力を導入しているので、構造が簡単で、加工工数の増加も少ない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により本発明を説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る可変容量形ポンプの全体の構成を示す図であり、ドライブシャフトの軸線に直角な断面図（図２のＩ−Ｉ線に沿う断面図）である。また、図２は前記可変容量形ポンプの前記軸線に沿った断面図（図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図）である。この可変容量形ポンプ（全体を符号２０で示す）は、本発明を動力舵取装置の油圧発生源となるベーンタイプのオイルポンプに適用した場合を示すものである。
【００１３】
この可変容量形ポンプ２０は、フロントボディ２１とリアボディ２２とを突き合わせてなるポンプボディ２３内に、ポンプカートリッジとしてのポンプ構成要素を収納配置する収納空間２４が形成され、この収納空間２４の内面にアダプタリング２９が嵌着されている。このアダプタリング２９のほぼ楕円形の空間内に、揺動支点ピン３１を介してカムリング２７が揺動可能に配置されている。このカムリング２７の、前記揺動支点ピン３１とほぼ軸対称の位置にシール部材４５が設けられており、これら揺動支点ピン３１とシール部材４５とによって、カムリング２７の揺動方向両側に第１流体圧力室４３および第２流体圧力室４４が区画形成されている。
【００１４】
さらに、前記カムリング２７の内周側には、複数枚のベーン２５ａを放射方向に摺動自在に保持したロータ２５が配置されている。このロータ２５は、ポンプボディ２３を貫通して、軸受２６ａ、２６ｂによって回転自在に支持されたドライブシャフト２６に連結されており、図示しないエンジンによってこのドライブシャフト２６が回転駆動されると、図１の矢印Ｒ方向に回転する。前記カムリング２７はドライブシャフト２６に連結されたロータ２５に対し、偏芯した状態で配置されており、これらカムリング２７とロータ２５との間に形成される空間内に、隣接する二枚のベーン２５ａによってポンプ室２８が形成される。そして、このカムリング２７が、前記揺動支点ピン３１を支点に揺動することによって前記ポンプ室２８の容積が増減する。
【００１５】
ポンプボディ２３の前記第２流体圧室４４側には、圧縮コイルばね２７ｂが配置されており、前記カムリング２７を常時第１流体圧室４３側、つまり前記ポンプ室２８の容積が最大になる方向に付勢している。
【００１６】
前記ポンプボディ２３の内部の収納空間２４には、従来周知のように、前記アダプタリング２９、カムリング２７およびロータ２５が収納され、プレッシャプレート３０およびサイドプレート（またはサイドプレートの機能を果たすリアボディ２２）によって両側から挟持されている。
【００１７】
前記ロータ２５の回転に伴って、隣接する二枚のベーン２５ａ間に形成されるポンプ室２８の容積が次第に拡大していく領域（図１の上部の吸込領域）の、リアボディ２２の側面には吸込側開口３２が形成されており、吸い込みポート３５ａおよび吸込側通路３５を介してタンクＴから吸い込んだ作動流体を、この吸込側開口３２を介してポンプ室２８に供給する。
【００１８】
また、前記ロータ２５の回転に伴って、前記ポンプ室２８の容積が次第に縮小していく領域（図１の下部の吐出領域）の、プレッシャプレート３０の側面に吐出側開口３３が形成されており、ポンプ室２８から吐出された圧力流体が、フロントボディ２１の底部に形成された吐出側圧力室３６（図３（ａ）、（ｂ）および図４（ａ）、（ｂ）参照）に導入される。この吐出側圧力室３６は、フロントボディ２１に形成されたポンプ吐出側通路３７を介して吐出ポート３７ａに接続されており、吐出側圧力室３６に導かれた圧力流体が、吐出ポート３７ａから動力舵取装置ＰＳのパワーシリンダに送られる。なお、図４（ａ）中の３６ａは、吐出側圧力室３６をシールするＯリングである。
【００１９】
プレッシャプレート３３の、前記リアボディ２２に形成された吸込側開口３２と対向する位置には、ほぼ同形状の溝部３２ａと孔部３２ｂが形成されている。この孔部３２ｂは、フロントボディ２１の収納空間２４の底部側に形成したほぼ扇状の吸込側圧力室３４に接続されている（図２および図４（ａ）参照）。なお、図４（ａ）中の３４ａは、吸込側圧力室３４を前記ドライブシャフト３６周りとともに取り囲むＯリングである。さらに、リアボディ２２の、前記プレッシャプレート３０に形成された吐出側開口３３と対向する位置には、ほぼ同形状の溝部３３ａが形成されている。吸込側開口３２に対向する溝部３２ａと孔部３２ｂおよび吐出側開口３３に対向する溝部３３ａを形成することによって、ポンプ室２８の両側の圧力バランスを保持するようになっている。
【００２０】
フロントボディ２１の収納空間２４の底部の、ドライブシャフト２６周りの前記吸込側圧力室３４と吐出側圧力室３６を除いた部分には、図２および図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ポンプ吐出側の流体圧が導入される空間部３８が形成されている。この空間部３８は、フロントボディ２１のデッドスペースを利用して形成した所要のボリュームを有する容積空間であって、この空間部３８は前記プレッシャプレート３０に穿設した小孔３８ａを介して前記吐出側開口３３に連通している。
【００２１】
前記ポンプボディ２３内には、前記ドライブシャフト２６と直交する方向を向けて制御バルブ４０が設けられている。この制御バルブ４０は、ポンプボディ２３に形成されたバルブ孔４１内に摺動可能に嵌合されたスプール４２を有している。このスプール４２は、その一方の端部（図１の右側の第２流体圧室４４側端部）側の室４６（以下スプリング室と呼ぶ）内に配置されたスプリング４６ａによって、常時図１の左方（第１流体圧室４３方向）に向けて付勢されており、非作動時には、前記バルブ孔４１の開口部に螺合されてこの孔４１内を閉塞するプラグ６７の前面に当たって停止している。
【００２２】
前記ポンプ室２８から流体圧力利用機器（この実施の形態では動力舵取装置ＰＳ）に至る吐出側通路３７の途中に、後に説明するメータリングオリフィス６０が設けられており、このメータリングオリフィス６０の上流側の流体圧が、パイロット圧通路５１（図１および図４（ａ）参照）を介して、図１の左方の室４８（以下高圧室と呼ぶ）内に導入され、一方、メータリングオリフィス６０の下流側の流体圧が、パイロット通路５２（図１および図４（ｂ）参照）を介して、スプリング室４６に導入されており、これら両室４８、４６の圧力差が所定以上になると、スプール４２がスプリング４６ａに抗して図の右方へ移動する。なお、前記メータリングオリフィス６０は、前記カムリング２７の揺動によって開口面積を増減される通路孔６３を有する可変オリフィス６１と、最少流量を規定する固定オリフィス６５からなっている。
【００２３】
カムリング２７の左側に形成された第１流体圧室４３は、フロントボディ２１とアダプタリング２９に形成された接続通路４９およびダンパ絞り４９ａを介して、バルブ孔４１の高圧室４８側に連通し、カムリング２７の右側に形成された第２流体圧室４４は、フロントボディ２１とアダプタリング２９に形成された接続通路４７およびダンパ絞り４７ａを介して、バルブ孔４１のスプリング室４６側に連通している。
【００２４】
スプール４２の外周面には、前記高圧室４８を区画する第１ランド部４２ｂとスプリング室４６を区画する第２ランド部４２ｃとが形成され、これら両ランド部４２ｂ、４２ｃの中間に環状の溝部４２ａが設けられている。この中間の環状溝部４２ａが、ポンプ吸込側通路５０ａを介してタンクＴに接続されており、この環状溝部４２ａとバルブ孔４１の内周面との間の空間がポンプ吸込側室５０を構成している。
【００２５】
カムリング２７の左側に設けられた第１流体圧室４３は、スプール４２が図１に示す非作動位置にあるときには、接続通路４９およびダンパ絞り４９ａを介してポンプ吸込側室５０に接続され、前記メータリングオリフィス６０の前後の差圧によってスプール４２が作動すると、ポンプ吸込側室５０から徐々に遮断されて、前記高圧室４８に連通されるようになっている。従って、第１流体圧室４３には、前記ポンプ吸込側の圧力Ｐ_０と、ポンプ吐出側通路３７内に設けられたメータリングオリフィス６０の上流側の圧力Ｐ_１が選択的に供給される。
【００２６】
また、カムリング２７の右側に設けられた第２流体圧室４４は、スプール４２の非作動時には、接続通路４７およびダンパ絞り４７ａを介してスプリング室４６に接続され、スプール４２が作動すると、前記スプリング室４６から徐々に遮断されるとともに、次第にポンプ吸込側室５０に接続される。従って、第２流体圧室４４内には、前記メータリングオリフィス６０の下流側の圧力Ｐ_２とポンプ吸込側の圧力Ｐ_０が選択的に供給される。
【００２７】
前記スプール４２の内部には、リリーフバルブ７０が設けられており、スプリング室４６内の圧力（メータリングオリフィス６０の下流側の圧力、言い換えれば動力舵取装置ＰＳの作動圧力）が所定以上に上昇したときに開放して、この流体圧をタンクＴ側に逃がすようになっている。
【００２８】
前記カムリング２７の揺動を制御する制御バルブ４０を作動させるためのメータリングオリフィス６０は、前述のように、可変オリフィス６１と固定オリフィス６５を有しており、可変オリフィス６１は、カムリング２７のプレッシャプレート３０側の面２７ｃに形成された連通溝６２としての円弧状の開口部、プレッシャプレート３０のこの溝に対向する位置に設けられた小径の通路孔６３によって構成されている。連通溝６２は、前記プレッシャプレート３０のポンプ吐出側領域に形成された吐出側開口３３に連通している。また、プレッシャプレート３０の、前記連通溝６２の一部に臨む位置に開口する通路孔６３は、内部孔６４を介して前記ポンプ吐出側の圧力室３６に接続されている。そして、カムリング２７の揺動に伴って、連通溝６２の側縁部により通路孔６３の開口面積を変化させることによって可変オリフィス６１を構成している。
【００２９】
カムリング２７のプレッシャプレート３０側の面に連通溝６２が形成され、吐出側開口３３に連通して高圧が作用しているので、このカムリング２７の背面側（リアボディ２２側）に連通溝６２と同形状の溝６２ａを形成し（図３（ａ）、（ｂ）参照）、通路孔６２ｂで接続してカムリング２７の両側の圧力バランスを保持するようになっている。
【００３０】
さらに、プレッシャプレート３０の、前記吐出側開口３３の回転方向の終端側（図１の右側）に孔部６６を設けて、この吐出側開口３３と吐出側の圧力室３６とを常時連通しており（図４（ｂ）参照）、この孔部６６が前記メータリングオリフィス６０の固定オリフィス６５を構成している。
【００３１】
さらに、この実施の形態に係る可変容量形ポンプ２０には、カムリング２７をリアボディ２２に押し付ける力を軽減する目的で、リアボディ２２のカムリング２７に当接する面２２ａに、吐出油圧導入用の細く浅い凹溝８０、８２を形成している。この凹溝は、リアボディ２２のカムリング２７と対向する面２２ａ上の、円周方向では、図５に示すように、前記吐出側開口３３と向かい合う位置に形成されたバランス用の溝３３ａと、吸込側開口３２との間の領域に、かつ、半径方向では、図２（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、カムリング２７の半径方向幅のほぼ中間に設けられている。
【００３２】
前記二個所の凹溝８０、８２のうち、吸込側開口３２のロータ回転方向下流端と、吐出側開口３３の向かい側の溝３３ａのロータ回転方向上流側との間に設けられている凹溝８０は（図５の右側の凹溝）、前記吐出側開口３３の向かい側の溝３３ａに直接接続されて、高圧油が導入されるようになっている。また、前記凹溝８０と逆側（図５の左側）に形成されている凹溝８２は、図３（ｃ）に示すように、カムリング２７のプレッシャプレート３０側の面２７ｃに形成されている可変オリフィス用の連通溝６２に、通路孔６２ｂを介して接続されている溝６２ａに連通して、高圧油が導入されるようになっている。
【００３３】
このように本実施の形態に係る可変容量形ポンプ２０は、吐出側領域と吸込側領域の周方向の中間領域での、カムリング２７をリヤボディ２２側に押し付ける力を軽減することができ、内部洩れの増大を押さえて、ポンプ容積効率を向上させることができる。なお、本発明は、前記実施の形態で説明した構造に限定されるものではなく、各部の形状、構造等を適宜変形、変更しうることはいうまでもない。例えば、凹溝８０、８２をカムリング２７側に形成しても良く、また、この凹溝８０、８２にポンプ吐出圧力を導入する通路も、前記構成に限定されるものではない。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ポンプボディ内に揺動可能に支持されたカムリングと、このカムリング内に偏芯して配置され、前記カムリングの内面に摺接する複数枚のベーンを有するロータと、前記カムリングおよびロータを両側から挟持するプレッシャプレートおよびリヤボディとを備えた可変容量形ポンプにおいて、前記カムリングとリヤボディの当接面のいずれか一方に、ポンプ室への吸込側開口およびポンプ室からの吐出側開口が設けられている領域の、周方向の間の部分で、かつ、カムリングの半径方向幅のほぼ中間に相当する位置に、吐出油圧を導入する凹溝を形成したことにより、カムリングをリヤボディ側に押し付ける力を軽減することができ、内部洩れの増大を押さえて、ポンプ容積効率を向上させることができる。
【００３５】
また、請求項２に記載の発明によれば、前記カムリングの揺動方向両側にそれぞれ流体圧室が設けられ、ポンプからの吐出通路の途中に設けた可変オリフィスの前後の差圧によって制御された圧力が、少なくとも一方の流体圧室に導入されて揺動するようになっており、前記凹溝には、前記吐出側開口または前記カムリングに形成された可変オリフィス用の開口部を介して、ポンプ吐出圧力が導入されるようにしたので、極めて簡単な構造を付加するだけで、前記凹溝にポンプ吐出側の圧力を導入して、カムリングをリヤボディ側に押し付ける力を軽減し、内部洩れの増大を押さえて、ポンプ容積効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る可変容量形ポンプを示すもので、図２のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図２】図（ａ）は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図（ｂ）は図（ａ）のＢ部の拡大図であり、図（ａ）と異なる断面を示す。
【図３】図（ａ）は図１のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線に沿う断面図、図（ｂ）はＩＩＩｂ−ＩＩＩｂに沿う断面図、図（ｃ）は図（ａ）のＣ部の拡大図であり、図（ａ）と異なる断面を示す。
【図４】図（ａ）は図２のＩＶａ−ＩＶａ線に沿う断面図、図（ｂ）は図（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂに沿う断面図である。
【図５】リアボディのカムリングおよびロータに接する側の面を示す正面図である。
【符号の説明】
２０可変容量形ポンプ
２２リアボディ
２３ポンプボディ
２５ロータ
２５ａベーン
２７カムリング
２８ポンプ室
３０プレッシャプレート
３２吸込側開口
３３吐出側開口
６１可変オリフィス
６２可変オリフィスの開口部（連通溝）
８０凹溝
８２凹溝

Claims

ポンプボディ内に揺動可能に支持されたカムリングと、このカムリング内に偏芯して配置され、前記カムリングの内面に摺接する複数枚のベーンを有するロータと、前記カムリングおよびロータを両側から挟持するプレッシャプレートおよびリヤボディとを備えた可変容量形ポンプにおいて、
前記カムリングとリヤボディの当接面のいずれか一方に、ポンプ室への吸込側開口およびポンプ室からの吐出側開口が設けられている領域の、周方向の間の部分で、かつ、カムリングの半径方向幅のほぼ中間に相当する位置に、ポンプ吐出圧力を導入する凹溝を形成したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
前記カムリングは、揺動方向両側にそれぞれ流体圧室が設けられ、ポンプからの吐出通路の途中に設けた可変オリフィスの前後の差圧によって制御された圧力が、少なくとも一方の流体圧室に導入されて揺動するようになっており、前記凹溝には、前記吐出側開口または前記カムリングに形成された可変オリフィス用の開口部を介して、ポンプ吐出圧力が導入されることを特徴とする請求項１に記載の可変容量形ポンプ。