JPH04132484U - 可変容量型ベーンポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可変容量型ベーンポンプに用いられる切換弁
１の切換特性にヒステリシスをもたせるようにする。 【構成】 スプール１１の頭部の一方側に設けられた切
換弁圧力室１４に圧力を導入する圧力導入路２５の中間
にブッシュ１３１、ボール１３２、スプリング１３３か
らなる制御弁１３を設け、このブッシュ１３１の一部に
ノッチまたオリフィスからなるディレイ機構を設けるこ
ととした。 【効果】 ディレイ機構を設けた制御弁１３の働きによ
り、ポンプ吐出容量を高出力状態から低出力状態に切換
える際、ゆっくりと切換弁１を切換えることが可能とな
ったので、例えばステアリングハンドルの切戻し時等
に、パワーアシストの急激な低下を防止することができ
て、ハンドルショック等の発生を防止することが可能と
なった。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は可変容量型ベーンポンプに関するものであり、特に、自動車用動力舵 取装置に作動流体を供給するのに適した油圧ポンプ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

自動車用動力舵取装置に用いられる油圧ポンプ装置においては、低速走行時（ 一般にエンジン回転速度が低い時）においても十分な操舵力補助が行えるように ポンプの吐出量が設定されている。従って、このような油圧ポンプ装置において はエンジン回転速度（エンジン回転数）の上昇に応じて、エンジン回転数に比例 した流量の作動油が吐出されることとなる。このことは、本来、操舵力補助をほ とんど必要としない高速走行時（一般にエンジン回転数が高い）において、作動 油の流量が過剰となる。このような現象に対処するため、ポンプから吐出される 作動油（吐出油）のうちの一部を、動力舵取装置のパワーアシスト部には送らず 、油圧ポンプ側へバイパス還流させる流量制御弁（フローコントロールバルブ） 方式が広く用いられている。

【０００３】 しかしながら、この流量制御弁方式においては、油圧ポンプから吐出された高 圧の吐出油が流量制御弁に導かれ、そこからバイパス路へ放出される。その後ポ ンプ吸入ポート側に還流されてくるものであるため、エンジンの高速回転時にお いては、エンジン回転速度（回転数）に応じたエネルギー消費をしていることと なる。すなわち流量制御弁によるバイパス還流方式では、高速走行時の操舵力補 助のほとんど必要とされない時にエネルギーロス（損失）を行っており、これに 伴う車両燃費の悪化をまねくという問題点がある。そこで、このような操舵力補 助を必要としない時におけるエネルギー損失を低減化するための手段として、例 えば特開昭６０−２５６５７９号公報記載のような切換弁を用いた方式のものが 従来から採用されている。

【０００４】 このものは図６に示す如く、ロータ６、ベーン、カムリング５、サイドプレー ト３、４、ハウジング２等からなるベーンポンプ装置において、スプール１１、 スプリング１５等からなる切換弁１が付け加えられた構成からなるものである。 また、この切換弁１には吸入口１８、吐出口１９が設けられており、この吸入口 １８からポンプ作動油が吸入され、切換弁吸入室１６を経てポンプ吸入ポート４ １、４１’に作動油が吸入されるようになっている。また、上記吐出口１９は動 力舵取装置のパワーアシスト部に連なっているとともに、切換弁圧力室１４を経 由してポンプ圧力室２７にも連なっており、ベーンポンプからの吐出油を上記パ ワーアシスト部に送る役目を担っている。

【０００５】 このような構成においては、パワーアシスト部が操舵力補助を行っていない状 態にあっては、上記パワーアシスト部の負荷圧も低いため、上記吐出口１９から 上記切換弁圧力室１４に伝播される圧力も低い値になっている。従って切換弁１ 内における切換弁圧力室１４と切換弁吸入室１６との圧力差は小さく、スプール １１は、スプリング１５の作用により図示のような左方に置かれた状態となる。 その結果、ベーンポンプの第２吸入ポート４１’は、上記吸入口１８とはスプー ル１１によって遮断されて、作動油が吸入されない状態となるが、そのかわり、 ベーンポンプの圧力室２７とは切換弁１を介して連通状態となる。その結果、第 ２吸入ポート４１’と、第２吐出ポート３１’との間では吐出油がそのまま循環 することとなり、ポンプ作用を行わない状態となる。従って、ポンプからの吐出 量が増大せず、かつポンプ作用によるエネルギー消費も低減化される。

【０００６】 次に、パワーアシスト部が操舵力補助を開始すると、上記パワーアシスト部の 負荷圧が上昇する。これによってこのパワーアシスト部に連なっている切換弁圧 力室１４の圧力が上昇し、スプール１１はスプリング１５のばね力に抗して右方 に押される。その結果、ベーンポンプ圧力室２７とベーンポンプの第２吸入ポー ト４１’との連通状態は遮断されるとともに、上記第２吸入ポート４１’へは、 上記吸入路１８から新たな作動油が吸入されることとなる。従って、第２吸入ポ ート４１’と第２吐出ポート３１’もポンプ作用を開始することとなり、これに よって吐出油の増量化が図られることとなる。以上のように、切換弁１を設ける ことにより、パワーアシスト部が操舵力補助用の作動油を少量しか必要としない 場合には、ベーンポンプの一部に作動油を単に循環させるだけで、その部分のポ ンプ機能を発揮させずに停止させることとし、これによって、エネルギーロスを 少なくする一方、大量に作動油を必要とするときには、上記停止させていたポン プ機能を復活させることによって十分なパワーアシストを行わせようとするもの である。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところで上記切換弁による、ポンプ吐出容量の増減方式においては、パワーア シスト部へ供給する油圧の上昇、降下の状態が、切換弁１の作動特性によって一 元的に定まり、例えば図５における実線図示の如く、圧力上昇時と圧力降下時と で、その圧力の変化状態が同じになる。しかしながら、舵取装置のパワーアシス ト部においては、操舵力補助をほとんど行っていない負荷圧の低い状態から操舵 力補助を大量に必要とする負荷圧の高くなる状態への移行、すなわち低負荷圧状 態から高負荷圧状態への圧力上昇時にあっては、上記切換動作は迅速に行いたい 。これによってパワーアシスト作用の追従性が良くなるからである。これに対し て逆に、高負荷圧状態から低負荷圧状態に移行する時、すなわち圧力降下時にあ っては、上記切換動作はあまり早くする必要がない。あまり急激に圧力降下が起 きると、パワーアシスト部の圧力変化にアンダーシュートやハンチング現象が起 き、操舵時にショック等を受けることとなるからである。このようなパワーアシ スト部における油圧変化において圧力上昇時には操舵力補助の応答性を良くする ために、切換速度を早め、逆に圧力降下時には操舵ショック等の発生を防止する ために、切換速度を遅くするという、圧力上昇時と圧力降下時とで差をもたせる ようにした図５の二点鎖線で示すようなヒステリシス特性をもった切換弁を有す るベーンポンプ装置を提供しようとするのが本考案の目的（課題）である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために、本考案においては、ハウジング内に収納されて回 転駆動されるロータ、当該ロータのスリット内にて摺動運動をするベーン、当該 ベーンの外側にあって上記ロータ、ベーン等とポンプ室を形成するカムリング、 上記ロータ、ベーン、カムリングの側面にあってポンプ室形成に寄与するサイド プレート、当該サイドプレートに設けられた複数組の吸入ポート及び吐出ポート 等からなるベーンポンプと、上記各吐出ポートに連なる圧力室から送出される吐 出油（作動油）の吐出流量が所定値以上になった場合、その余剰の吐出油を上記 吸入ポートに連なるバイパス路へバイパス還流させる流量制御弁とからなる油圧 ポンプ装置であって、上記吸入ポート側に設けられた吸入室に連なる吸入側通路 、上記圧力室に連なる吐出側通路、上記吸入ポートあるいは吐出ポート等の一部 に連通する連通路を有し、更に、上記圧力室に連通する切換弁圧力室、上記吸入 室に連通する切換弁吸入室を有する切換弁ハウジング、当該切換弁ハウジングの 上記切換弁圧力室と上記切換弁吸入室との間に収納されたスプール、上記切換弁 吸入室内に収納されたスプリング等からなる切換弁を備えてなる可変容量型ベー ンポンプ装置において、上記圧力室と上記切換弁圧力室とを連通させる圧力導入 路中に、ボール、スプリング、ブッシュからなる制御弁を設けるとともに、当該 制御弁のブッシュの一部にノッチまたはオリフィスからなるディレイ機構を設け ることとし、これによって上記切換弁の切換速度を制御することとした。

【０００９】

【作用】

上記構成を採ることにより、本考案においては、ベーンポンプが作動を開始す ると、例えば図１において、吸入路１０から吸引された作動油は、バイパス路２ ９を経て吸入室２８へと導かれる。この吸入室２８に導かれた作動油のうち一部 は第１吸入ポート４１より吸引され、ポンプ室で昇圧されて第１吐出ポート３１ より圧力室２７に吐出され、その後流量制御弁２６によって流量制御を受けて動 力舵取装置のパワーアシスト部（図示せず）に送られる。

【００１０】 ところで上記パワーアシスト部が操舵力補助（パワーアシスト）を行っていな い状態にあっては、上記パワーアシスト部の油圧（負荷圧）は低い状態にあり、 従って上記パワーアシスト部の負荷圧が伝播される圧力室２７の圧力も低い状態 におかれる。その結果、圧力導入路２５からの導入圧力も低いため制御弁１３は 開かず、切換弁１内の切換弁圧力室１４と切換弁吸入室１６との圧力差は小さい 。従って、スプール１１は、スプリング１５のばね力の作用によって、右方に押 され、実線図示の状態に置かれる。その結果、上記吸入室２８に連なる吸入側通 路２２と第２吸入ポート４１’に連なる連通路２３とは遮断される。そのかわり 、圧力室２７に連なる吐出側通路２４と上記連通路２３とは連通状態となり、圧 力室２７に滞留する吐出油の一部が第２吸入ポート４１’に吸引され、第２吸入 ポート４１’と第２吐出ポート３１’とは吐出油が循環することとなる（図１破 線矢印図示）。従って、パワーアシスト部が操舵力補助を行って居らず、負荷圧 が低い状態にあるときには、一組の吸入ポート４１’と吐出ポート３１’とから なるポンプ室のポンプ機能を停止させ、これによってポンプ作用によって生ずる エネルギー損失の低減化を図ることとしている。

【００１１】 これに対して、上記パワーアシスト部が操舵力補助を開始すると、負荷圧が上 昇し、上記圧力室２７の圧力が上昇する。その結果、制御弁１３が開き、切換弁 圧力室１４には、上記負荷圧に相当する圧力が付加される。これによって、上記 スプール１１はスプリング１５のばね力に抗して左方に移動し、二点鎖線図示の 位置に来る。その結果、上記第２吸入ポート４１’に連なる連通路２３と圧力室 に連なる吐出側通路２４との間は遮断されると同時に、上記吸入室２８に連なる 吸入側通路２２と上記連通路２３とが連通状態となり、第２吸入ポート４１’に も作動油が導入されることとなり、上記停止していたポンプ室もポンプ作用を開 始し、第２吐出ポート３１’からも吐出油が吐出されることとなる（図１実線矢 印図示）。これによってベーンポンプの吐出容量は増加することとなり、パワー アシスト部の操舵力補助に寄与することとなる。

【００１２】 上記作動において、上記切換弁１の切換作用を行うに当たって負荷圧が低い状 態から高い状態に切換わる時、すなわち、パワーアシスト部において操舵力補助 を行っていない状態から急に操舵ハンドルを切って操舵力補助を迅速に行わしめ るような状態においては、上記制御弁１３がチェック弁の形態を採っているので 、上記圧力室２７の負荷圧により当該制御弁１３は直ちに作動して（開いて）切 換弁圧力室１４の圧力を迅速に上昇させ、切換弁１のスプール１１を直ちに左方 に移動させ切換動作を行わしめる。これに対して、負荷圧が高い状態から低い状 態に切換る時、すなわち、上記切った操舵ハンドルを戻すような場合には、上記 圧力室２７の負荷圧は低下するので上記制御弁１３もスプリング１３３の作用に より、上記開くときと同様の速さで閉じる。そして、上記制御弁１３のブッシュ １３１の部分に図２または図３に示すようなノッチあるいはオリフィスからなる ディレイ機構が設けられているので、このディレイ機構の作動により、上記切換 弁圧力室１４の圧力降下は徐々に生ずることとなる。その結果、切換弁１のスプ ール１１の移動は、負荷圧が低い状態から高い状態に移行する場合に比べて緩慢 になる。従って、切換弁１の切換動作は図５の二点鎖線図示の如く、負荷圧が低 い状態から高い状態に上昇する時と、負荷圧が高い状態から低い状態に降下する 時とで差異が生じ、ヒステリシス特性を有することとなる。このヒステリシス特 性の効果により、負荷圧上昇時には応答性の良い操舵力補助が可能となり、かつ 負荷圧降下時には操舵力補助の急激な低下による操舵ショック等の発生を防止す ることができる。

【００１３】

【実施例】

本考案にかかる第一の実施例の構成について図１、図２、図３を基に説明する 。本実施例の構成は、図１に示す如く、ロータ、ベーン、カムリング等からなる ベーンポンプと、スプール、スプリング、制御弁等からなる切換弁とで構成され る可変容量型ベーンポンプ装置であることを基本とするものである。このような 基本構成において、ベーンポンプは、従来から公知のものであり、ハウジング２ 内に収納されて回転駆動されるロータ６、当該ロータ６のスリット内にて摺動運 動をするベーン７、当該ベーン７の外側にあって上記ロータ６、ベーン７等とポ ンプ室を形成するカムリング５、上記ロータ６、ベーン７、カムリング５の側面 にあってポンプ室形成に寄与するサイドプレート３、４、当該サイドプレート３ 、４に設けられた複数組の吸入ポート４１、４１’及び吐出ポート３１、３１’ 等からなる油圧ポンプ装置であることを基本構成とし、これらに加えて上記各吐 出ポートに連なる圧力室２７を有し、当該圧力室２７に連なるように流量制御弁 ２６を有し、更には、上記流量制御弁２６から余剰の作動油を吸入側にバイパス 還流させるためのバイパス路２９を有し、当該バイパス路２９の下流側には上記 吸入ポート４１、４１’に連なる吸入室２８を有する構成となっている。

【００１４】 また、切換弁１は、切換弁ハウジング１２内にスプール１１、スプリング１５ 、を内蔵することを基本構成とし、これらに加えて上記スプール１１の一方の頭 部側には、上記圧力室２７に、圧力導入路２５を介して連通する切換弁圧力室１ ４が設けられており、他方の頭部側には上記吸入室２８に、圧力導入路２１を介 して連通する切換弁吸入室１６が設けられており、更には上記吸入室２８に連な る吸入側通路２２、上記圧力室２７に連なる吐出側通路２４、及び上記第２吸入 ポート４１’に連なる連通路２３が設けられている構成となっている。更にこれ らに加えて、上記圧力室２７と上記切換弁圧力室１４とを連通させる圧力導入路 ２５の途中に、上記切換弁１の切換速度を制御する制御弁１３が設けられている 。この制御弁１３は、ブッシュ１３１、ボール１３２、スプリング１３３からな ることを基本構成とし、更に、上記ブッシュ１３１の一部には図２、または図３ に示すようなノッチ１３１ａあるいはオリフィス１３１ｂ等からなるディレイ機 構が設けられている構成となっている。この制御弁１３を設けたことにより、上 記切換弁１の切換特性が図５の二点鎖線図示のようにヒステリシスループを描く こととなる。

【００１５】 次に第二の実施例について図４を基に説明する。本実施例の構成も第一の実施 例の場合と同様、基本的には、ベーンポンプとノッチ等を有する制御バルブ１３ を圧力室２７と切換弁圧力室１４を連通させ圧力導入路２５に設けた切換弁１と から成るものである。異なるところは、本実施例のものが、パワーアシスト部に おける操舵力補助のための負荷圧が低い状態にあるときに、ベーンポンプの一部 のポンプ室の機能を停止させて、エネルギー損失の低減化を図るに当たって、吸 入側を連通状態にしてポンプ機能を停止させるようにしていることである。すな わち、図４に示す如く、ベーンポンプのサイドプレート４に第２吸入ポート４１ ’を有し、この第２吸入ポート４１’より吸引された作動油を吐出する第２吐出 ポート３１’を、サイドプレート３、４、及びカムリング５の円周端付近に設け 、この第２吐出ポート３１’に連なるように連通路２３を設け、これを切換弁１ に連結させるようにする。なお、切換弁１からは第一の実施例の場合と同様、吸 入側通路２２が吸入室２８に連なるように設けられている。また上記連通路２３ の途中から吐出側通路２４を分岐させ、それを圧力室２７に連結させるとともに 、その中間にチェックバルブ２４１を設ける構成とする。

【００１６】 このような構成を採ることによってパワーアシスト部の負荷圧が低い状態にあ る時には、圧力室２７の圧力も低い状態にあるため、制御弁１３は開かず、従っ てスプール１１はスプリング１５のばね力により図４の実線図示の位置にあり、 連通路２３と吸入側通路２２とは連通状態にある。その結果、第２吐出ポート３ １’より吐出した作動油（吐出油）は図４の破線矢印図示の如く、連通路２３、 切換弁１、吸入側通路２２を経由して吸入室２８に戻り、ここで再度第２吸入ポ ート４１’より吸入される。すなわち、第２吸入ポート４１’及び第２吐出ポー ト３１’によって形成されるポンプ室においては、単に吸入作動油が循環するの みであってポンプ作用を行っていない。その結果、ポンプ機能発揮によって生ず るエネルギー消費が低減化されることとなる。

【００１７】 これに対して、負荷圧が上昇して圧力室２７の圧力が高い状態になった場合に は、制御弁１３が開いて切換弁圧力室１４の圧力も上昇するので、スプール１１ はスプリング１５のばね力に抗して左方に移動して、図４二点鎖線図示の位置に 来る。その結果、連通路２３と吸入側通路２２とは上記スプール１１によって遮 断され、第２吐出ポート３１’より吐出された作動油（吐出油）は、実線矢印図 示のように吐出側通路２４側に流動し、ここでチェック弁２４１を開いて圧力室 ２７に流出する。すなわち第２吸入ポート４１’、第２吐出ポート３１’によっ て形成されるポンプ室もポンプ機能を発揮することとなり、パワーアシスト部に 送られる作動油（吐出油）が増量されることとなる。なお、本実施例における上 記作用における切換弁１の切換速度を制御する制御弁１３の機能及び構成は、第 一の実施例の場合とすべて同じである。このような吸入側を連通状態にすること によってベーンポンプの機能の一部を停止させてエネルギー損失の低減化を図る 方式は、第一の実施例の場合に比べて、循環される流体が、吸入作動油という比 較的低圧の流体であるため、循環作用によって消費されるエネルギーが、第一の 実施例の如く、吐出油を循環させる場合に比べて小さくなり、より省エネルギー 化が図れるという利点を有する。

【００１８】 なお、本実施例においては、図１及び図４に示す如く、ベーンポンプ本体と切 換弁１とは別体のもので作製し、それらを結合することによって可変容量型のベ ーンポンプ装置を形成することとしたが、本考案は必ずしもこのような別体型の ものに限定されるものではない。但し、本実施例のものの如く、別体型のものは 、切換弁を有するタイプのものと切換弁を有しないタイプのものとでベーンポン プ本体を共用化できるという利点があるため本実施例においては上記別体型のも のを対象として説明することとした。

【００１９】

【考案の効果】

本考案によれば、複数組の吸入ポート及び吐出ポートを有するベーンポンプで あって、動力舵取装置パワーアシスト部の負荷圧が低い状態にあるときは、上記 一部の吸入ポート及び吐出ポートを、作動油が循環するようにしてポンプ機能を 停止させ、上記負荷圧が上昇した時には、上記停止していた部分のポンプ機能を 復活させるようにする切換弁を有する可変容量型のベーンポンプ装置において、 上記切換弁のスプールに切換動作を行わしめるための油圧を導入するための圧力 導入路中に、ディレイ機構を有する制御弁を設ける構成としたので、この制御弁 の作用により、上記ポンプ装置の出力が、低出力状態から高出力状態に切換ると きと、高出力状態から低出力状態に切換わるときとで上記切換弁の切換速度に変 化をもたせることができ、上記パワーアシスト部が操舵力補助を開始することに よって大量の吐出油を必要とする場合には迅速に上記切換弁の切換動作を行わし めることにより応答性の良い操舵力補助を行わしめるようにするとともに、逆に パワーアシスト部が操舵力補助を止めることによって、吐出油を小量しか必要と しなくなった場合には、ポンプ吐出量の低減化を図るための上記切換弁の切換動 作は緩やかに行わしめることが可能となった。その結果、操舵ハンドルを切って いくときには、操舵力補助が応答性良く効くとともに、操舵ハンドルを切り戻す ときには、操舵力補助の急激な低下が無くなったので操舵ショック等を受けるこ とが無くなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一の実施例にかかるベーンポンプ及
び切換弁の構造を示す縦断面図である。

【図２】本考案にかかる制御弁のディレイ機構のうちノ
ッチ形式のものを示す図である。

【図３】本考案にかかる制御弁のディレイ機構のうちオ
リフィス形式のものを示す図である。

【図４】本考案の第二の実施例にかかるベーンポンプ及
び切換弁の構造を示す縦断面図である。

【図５】切換弁の切換動作を制御するための切換速度と
圧力との関係を示す図である。

【図６】従来例における可変容量型ベーンポンプの構成
を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 切換弁 １１ スプール １２ 切換弁ハウジング １３ 制御弁 １３１ ブッシュ １３１ａ ノッチ １３１ｂ オリフィス １３２ ボール １３３ スプリング １４ 切換弁圧力室 １５ スプリング １６ 切換弁吸入室 ２ ハウジング ２１ 圧力導入路 ２２ 吸入側通路 ２３ 連通路 ２４ 吐出側通路 ２４１ チェック弁 ２５ 圧力導入路 ２６ 流量制御弁 ２７ 圧力室 ２８ 吸入室 ２９ バイパス路 ３ サイドプレート ３１ 第１吐出ポート ３１’第２吐出ポート ４ サイドプレート ４１ 第１吸入ポート ４１’第２吸入ポート ５ カムリング ６ ロータ ７ ベーン １０ 吸入路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング内に収納されて回転駆動され
   るロータ、当該ロータのスリット内で摺動運動をするベ
   ーン、当該ベーンの外側にあって上記ロータ、ベーン等
   と共にポンプ室を形成するカムリング、上記ロータ、ベ
   ーン、カムリングの側面にあってポンプ室形成に寄与す
   るサイドプレート、当該サイドプレートに設けられた複
   数組の吸入ポート及び吐出ポート等からなるベーンポン
   プと、上記各吐出ポートに連なる圧力室から送出される
   吐出油の吐出流量が所定値を超えた場合に、その余剰の
   吐出油を上記吸入ポートに連なるバイパス路にバイパス
   還流させる流量制御弁とからなる油圧ポンプ装置であっ
   て、上記吸入ポートに連続するように設けられた吸入室
   に連なる吸入側通路、上記圧力室に連なる吐出側通路、
   上記吸入ポートあるいは吐出ポートの一部に連通する連
   通路を有し、更に、上記圧力室に圧力導入路を介して連
   通する切換弁圧力室、上記吸入室に圧力導入路を介して
   連通する切換弁吸入室を有する切換弁ハウジング、当該
   切換弁ハウジング内の上記切換弁圧力室と上記切換弁吸
   入室との間に収納されたスプール、上記切換弁吸入室内
   に設けられたスプリング等からなる切換弁を備えてなる
   可変容量型ベーンポンプ装置において、上記圧力室と上
   記切換弁圧力室とを連通させる圧力導入路中に、ボー
   ル、スプリング、ブッシュからなる制御弁を設けるとと
   もに、当該制御弁の上記ブッシュの一部にノッチまたは
   オリフィスからなるディレイ機構を設けたことを特徴と
   する可変容量型ベーンポンプ装置。