JPH0261638B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパワーステアリング装置に使用される
可変容量ベーンポンプに関する。

パワーステアリング装置は農耕用トラクターや
自動車等の種々の機械に取付けられるが、その用
途によりパワーステアリング装置に必要な出力特
性はそれぞれ多様に要求される。この要求出力特
性に対しては、パワーシリンダに圧油を送り込む
ポンプからの吐出流量を変化させることにより対
応させている。このために、流量制御バルブを設
け、運転条件等に応じてバルブ開度を制御するの
が一般的であるが、特開昭53―140605号として、
ポンプの吐出流量自体をポンプの回転数に拘らず
一定の範囲で任意の値にする可変容量ポンプが提
案されている。以下この可変容量ポンプを第１図
に基づいて説明する。

ハウジング１にはロータ２の回転軸３が支持さ
れ、ロータ２には複数のベーン４が放射状に摺動
可能に配設される一方、このロータ２を取り囲む
ようにしてベーン４の先端が摺接する円筒カム面
６をもつカムピストン５が形成され、この円筒カ
ム面６とロータ２の中心との偏心量が可変となる
ように、ハウジング１内にカムピストン５を移動
可能に収装する。このカムピストン５はハウジン
グ１の外部に延びるプランジヤ５ａを有してお
り、このプランジヤ５ａは電磁付勢装置８内に摺
動可能に挿入され、電磁力に応じてカムピストン
５とロータ２との偏心量を可変的に制御する。ポ
ンプ吐出通路１０には流量を規制するオリフイス
１１が設けられ、通路１２，１３を介してオリフ
イス前後の差圧をカムピストン５の上下の油室１
４，１５に導くようになつている。

カムピストン５は、この差圧に応じて変位し、
差圧が大きくなるとカム面６の偏心量を減らす方
向にカムピストン５が移動する。

円筒カム面６の偏心量が減ると、ロータ２のベ
ーン４の半径方向へのストローク量（最大突出量
と最小突出量との差）が減少するため、１回の吐
出量（作動室の容積変化量）も小さくなり、これ
によりポンプ吐出量を一定にフイードバツク制御
する。

そして電磁付勢装置８に対する通電制御、すな
わち付勢力制御をすることによりポンプの流量特
性は第２図Ａ，Ｂ，Ｃのグラフのように変化させ
ることができる。すなわち、カムピストン５は常
にある特定の吐出流量のとき生じるオリフイス１
１前後の差圧力と電磁付勢装置８の付勢力とが平
衡する点で静止するためロータ２の回転数の如何
に拘らず吐出流量を一定とし、このときの最大吐
出流量は、電磁付勢装置８の付勢力を３段階に切
り代え平衡点を相対的に変位させることにより、
グラフＡ，Ｂ，Ｃのように３段階に調整できる。

しかしならが、この電磁付勢装置８は、ポンプ
自体の構造の複雑化を招くとともに、通電制御装
置を設ける必要があり、いわゆる外部操作型であ
つて自動的に流量を制御することはできない等の
問題点があつた。

本発明は可変容量ベーンポンプのカムリングを
偏心方向に付勢するスプリングを設け、このスプ
リングに対抗させてオリフイス前後の差圧に応動
するピストンを作用させるとともに、ポンプ吐出
絶対圧に感応する切換弁を設け、この切換弁を介
して選択的に導かれる圧油に応動してスプリング
の初期荷重を変化させる油圧装置を設けることに
より、吐出流量を一定値に制御するとともに、操
舵負荷の増大時にこの最大吐出流量を自動的に変
化させることを目的とする。

以下、添付図面に基づき本発明の実施例につい
て説明する。

第３図に示すように、ベーンポンプ２１のボデ
ー２２はロータ２３の回転軸２４を支持し、ロー
タ２３に放射方向等間隔に複数枚のベーン２８を
摺動可能に設け、カムリング２５にはロータ２３
が摺接する円筒カム面２６を設けるとともに、こ
のカムリング２５の一部をピン２７によりボデー
２２に回転自由に支持する。したがつて円筒カム
面２６の中心と回転軸２４の中心との偏心量は、
カムリング２５をピン２７を中心に回転させるこ
とにより変化して、その偏心量が大なるとき程、
吐出流量は大きくなる。

また、ボデー２２にはカムリング２５内の高圧
部に開口する吐出ポート２９と、低圧部に開口す
る吸込ポート３０をロータ２３の側面に位置して
それぞれ設ける。ボデー２２にはシリンダ４０を
設け、このシリンダ４０に摺動可能にピストン３
１を収装し、第１圧力室３２と第２圧力室３３を
隔成し、第１圧力室３２は吐出ポート２９から分
岐した通路３４に連通させる。

また通路３４にはオリフイス３５を設けて、パ
ワーステアリング装置のアクチユエータに連通さ
せる。第２圧力室３３は通路３６によつてオリフ
イス３５の下流で通路３４に連通させる。したが
つてピストン３１にはオリフイス３５前後の差圧
が作用する。ピストン３１に設けられるピストン
ロツド４１の先端は、カムリング２５に一体的に
設けられるアーム４２に当接してカムリング２５
をピン２７を中心に前記偏心量が減る方向へ回転
させる。ボデー２２にはシリンダ４３を設け、ピ
ストン４４を収装して第３圧力室４５を設けると
ともに、アーム４２とピストン４４との間に圧縮
スプリング４６を介設し、カムリング２５を前記
ピストン３１に抗して押し戻すように付勢する。

そして、ボデー２２にはバルブ４８を設ける。
このバルブ４８はシリンダ４９内にスプール５０
を摺動可能に収装し、このスプール５０は第１ラ
ンド５１と第２ランド５２の間に環状溝５４が形
成され、シリンダ左側壁４９ａに当接してスプー
ル５０をポジシヨンＡに静止させる（第４図参
照）突起部５３が設けられる一方、シリンダ右側
壁４９ｂとスプール５０との間にはリターンスプ
リング５５を介装する。シリンダ４９のランド５
１によつて隔成される左室５６には第１圧力室３
２に連通する通路６０が開口し、これにより左室
５６にはポンプ吐出絶対圧を作用させる。シリン
ダ４９には環状凹部５７を設け、この環状凹部５
７に第３圧力室４５に連通する通路５８が開口
し、またシリンダ４９のポジシヨンＡでランド５
１，５２の間に位置して低圧（タンク圧）の収納
空間６３から分岐する通路５９が開口する。

第４図に示すように、スプール５０はポジシヨ
ンＡにおいて通路５８を凹部５７を介して低圧側
の通路５９と接続し、ポジシヨンＢにおいて通路
５８を凹部５７を介して高圧側の通路６０と接続
する。なお、左室５６の圧力、つまりポンプ吐出
絶対圧が一定値を越えると、スプールはスプリン
グ５５の付勢力に打ち勝つて第３図の右側へ移動
し、ポジシヨンＡからＢに切り換わるようになつ
ている。

上記構成によれば、ロータ２３の回転数
（Nrpm）と吐出流量（Ql／min）との関係を第
５図グラフＥ，Ｆのように変化させることができ
る。すなわち、円筒カム面２６内でロータ２３を
回転させると、吐出ポート２９に流体が吐出さ
れ、通路３４のオリフイス３５前後には吐出流量
に応じて差圧が生じる。この差圧はピストン３１
の両端面に働き、ピストンロツド４１、アーム４
２を介してスプリング４６に対抗してカムリング
２５をロータ２３との偏心量が小さくなる方向に
回転させようとする。しかしロータ２３の低速回
転域ではこの差圧力がスプリング４６の付勢力に
打ち勝つことができず、上記偏心量は変化せず、
すなわちカムリング２５は最大偏心位置に保持さ
れ、吐出流量はロータ２３の回転数の増加に比例
して増加する（第５図の特性Ｅにおけるａ領域）。

これに対して、ロータ２３の回転数が増加し、
吐出流量がさらに大きくなると、オリフイス３５
前後の差圧に応動するピストン３１はスプリング
４６の付勢力に打ち勝つてカムリング２５をピス
トン２７に対して回転させ、ロータ２３との偏心
量を小さくする。このため円筒カム面２６，ロー
タ２３，および隣接するベーン２８間で形成され
る作動室の体積はカムリング２５の回転前に比べ
て小さくなり、ポンプ単位回転当りの吐出流量は
小さくなる。このようにしてカムリング２５は、
常にある特定の吐出流量のときに生じるオリフイ
ス３５前後の差圧力とスプリング４６の付勢力と
が平衡する点で静止するため吐出流量が常にほぼ
一定となる（第５図の特性Ｅのｂ領域）。

以上の流量特性はバルブ４８がポジシヨンＡに
ある場合の特性である。これに対して通路３４の
下流側の圧力、つまりパワーステアリングの負荷
圧力が増大し、これに伴つてオリフイス３５の上
流の圧力が上昇した場合、左室５６に作用するこ
のポンプ吐出絶対圧が所定値を越えると、スプー
ル５０がスプリング５５の付勢力に打ち勝つて第
３図右方向に移動する。バルブ４８がポジシヨン
Ｂに切換えられた場合は、このポンプ吐出圧力が
左室５６から凹部５７通路５８を介して第３圧力
室４５に作用し、ピストン４４はこの絶対圧力を
受けてシリンダ４３内を第３図左方向へストツパ
６１に当接するまで移動し、スプリング４６を圧
縮させる。この結果、スプリング４６の初期荷重
が大きくなり、ピストン３１の付勢力、つまりオ
リフイス３５の前後差圧力がこの荷重と平衡する
ためのポンプ吐出流量は特性Ｆとして示すように
増加する。

なお、この可変容量ベーンポンプを農業用トラ
クタのパワーステアリング装置に装備した場合、
エンジンによつて直接駆動されるように取付ける
と、通常運転中は舵取装置に付勢する出力を一定
値に抑えることができ、かつ車輪が土砂に埋もれ
るなどして大きな出力が必要な場合は、操舵負荷
に応じて自動的に十分なパワーアシストを行なう
ことができる。

また、自動車等の場合は、据切時や低速時のよ
うに操舵負荷の大きいときは高出力を、これに対
して高速時のように操舵負荷の小さいときは出力
を下げることができる。

次の実施例は、第６図に示すバルブ６５を、第
３図に示す実施例の可変容量ベーンポンプにバル
ブ４８に換えて設けたものである。このバルブ６
５はシリンダ６６内にスプール６７を摺動可能に
収装し、このスプール６７は第１、第２ランド５
１，５２と第３ランド６８をもち、それらの間に
環状凹部６９と５４を設ける。スプール６７がス
プリング５５に付勢されポジシヨンＡの位置で静
止した状態で、吐出通路２９に連通する通路６０
と、第３圧力室４５に連通する通路５８とを接続
すべく、シリンダ６６には環状凹部７０，７１を
それぞれ設けるとともに凹部７１に通路５８を開
口させる。またポンプ吐出絶対圧力の増加によ
り、スプール６７が第６図の右側へ移動してポジ
シヨンＢの位置に在る状態で、低圧側の通路５９
と通路５８を接続すべく環状凹部７２を設けると
ともに凹部７２に通路５９を開口させる。すなわ
ち第７図に示すように、バルブ６５はポジシヨン
Ａでは通路６０と通路５８とを接続し、ポジシヨ
ンＢでは通路５９と５８とを接続する。なお、こ
のポジシヨンＡ，Ｂは通路６０に作用するポンプ
吐出圧を感知して切り換わる。

上記構成によれば、操舵負荷が増加し、ポンプ
吐出絶対圧が所定値を越えるとバルブ６５はポジ
シヨンがＡからＢに自動的に切り換わり、ピスト
ン４４はこのポンプ吐出絶対圧が作用してスプリ
ング４６を収縮させている状態から、タンク圧が
作用して第３図右側へ移動してスプリング４６の
初期荷重を下げる。つまりオリフイス３５前後の
差圧力に対抗するスプリング４６の付勢力は減少
して、ポンプ最高吐出流量は第５図の特性Ｇとし
て示すように減少する。

以上のように本発明によればポンプ吐出流量の
最大値を操舵負荷に対応して自動的に変化させる
ことができ、電磁付勢装置等を装備することな
く、比較的多様なポンプ出力特性を得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の可変容量ベーンポンプを示す
断面図であり、第２図はこのポンプの流量特性を
示すグラフである。第３図は本発明の実施例を示
す断面図であり、第４図はバルブの部分の油圧回
路図であり、第５図はこのポンプの流量特性を示
すグラフである。第６図は他の実施例のバルブ部
分の断面図であり、第７図は同じくバルブ部分の
油圧回路図である。 ２２……ボデー、２３……ロータ、２４……回
転軸、２５……カムリング、２６……円筒カム
面、２８……ベーン、２９……ポンプ吐出通路、
３０……吸込通路、３５……オリフイス、４６…
…スプリング、４４……ピストン、４５……第３
圧力室、４８……バルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数枚のベーンを放射状に摺動可能として支
   持したロータ、このロータの回転軸を支持したボ
   デー、および上記ベーンの摺接する円筒カム面を
   有し、該円筒カム面を有するカムリングを上記ロ
   ータ中心との偏心量が可変となるように上記ボデ
   ーに支持した可変容量ベーンポンプにおいて、上
   記カムリングを偏心方向に付勢するスプリングを
   設け、該スプリングの初期荷重を調整する油圧ピ
   ストンを設ける一方、ポンプ吐出通路の途中にオ
   リフイスを設け、該オリフイス前後の差圧に応動
   して上記スプリングの付勢力に対抗して上記カム
   リングを押圧するピストンを設け、上記油圧ピス
   トンに吐出通路の絶対圧力に応動して高圧あるい
   は低圧を選択的に導入する切換弁を設けたことを
   特徴とする可変容量ベーンポンプ。