JPH06280756A - ポンプ切換式可変容量型油圧ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １ポンプ吐出状態時において、吐出仕事をし
ている第二ポンプへは、第一ポンプからの循環流を導入
するようにする。 【構成】 第一ポンプ４及び容量切換弁８側に設けられ
た循環路９１、９２と、流量制御弁７からの余剰の吐出
油をバイパス還流させるバイパス路９５とが合体すると
ころに、誘導部１１及び誘導路３を設ける。この誘導部
１１はプラグ１の先端部に形成されるものであり、これ
によって、１ポンプ吐出時、バイパス路９５から導入さ
れた作動油は、第一ポンプ４側の吸入室３１へ誘導され
るとともに、循環路９２からの循環作動油は第二ポンプ
５側の吸入室３２へと誘導される。 【効果】 第二ポンプ５に吸入される作動油は、長い吸
入経路を経ることとなるので、スーパチャージによる気
泡が除去され脈動の発生が防止される。第一ポンプ４側
の循環作動油は循環を繰返さないので、温度上昇が防止
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用動力舵取装置
に作動流体を供給するための油圧ポンプ装置に関するも
のであり、特に、複数個のポンプを同軸上に設けるとと
もに、一方のポンプを適宜作動あるいは停止させること
によって、省エネルギー運転を可能にした可変容量型の
油圧ポンプ装置の改良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な
えるようにポンプの吐出流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時）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、従来、広く採られてい
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て、その後吸入
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、高速走行時等の操舵力補助
を必要としない時に、バイパス還流によるエネルギーロ
ス（損失）を行なっていることとなり、これに伴い車両
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、例えば特公昭６３
−６７６０号公報記載のような容量の小さい２台のポン
プを用意し、一方のポンプは常時稼働状態にするととも
に、他方のポンプは必要に応じて吐出状態にするように
したものが従来から採用されている。

【０００４】このものは、ロータ、ベーン、カムリン
グ、サイドプレート等からなる小形のベーンポンプを２
台用意し、これをタンデムに設けるとともに、スプー
ル、スプリング等からなる容量切換弁が付け加えられた
構成からなるものである。そしてこのものは、エンジン
回転数、ポンプ回転数あるいはハンドル操舵に伴って発
生した油圧（負荷圧）に応じて上記容量切換弁を作動さ
せ、一方のポンプは常時稼働状態にするとともに、低回
転数時あるいは負荷圧の上昇時等パワーアシストを多く
必要とする場合にのみ、容量切換弁を切換えることによ
って他方のポンプをも稼働状態にして対応させ、これら
によって省エネルギー運転をさせようとするものであ
る。ところで、この従来のものは、２台のポンプのうち
の一方のポンプであって、普段は作動油循環状態にあ
り、低回転数時等パワーアシストの必要とされるときに
のみ圧油をチェック弁を介して他方のポンプの圧力室に
合流させる構成からなるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ものにおいては、図６において、第一ポンプ４０が循環
状態にある場合について考察すると、第一ポンプ４０側
の吐出油（作動油）は、循環路９１０、容量切換弁８
０、循環路９２０、誘導路３０、吸入室３１０等を経て
吸入ポートから吸引され、一定のサイクルで循環するこ
ととなる。従って、図６の破線矢印図示（Ａ流）の如
く、一定の状態で同じ作動油が繰返し循環することとな
り、その結果、作動油の温度が上昇するという問題点が
ある。また、第二ポンプ５０側に吸入される作動油、す
なわち、図６の実線矢印図示（Ｂ流）についてみると、
この作動油は、流量制御弁７０からのバイパス還流によ
ってスーパチャージを受けてバイパス路９５０から誘導
路３０、吸入室３１０等を経て吸入ポートから吸引され
るものである。従って、スーパチャージを受けた状態で
末だ圧力復帰ができておらず、従って、気泡を含んだ状
態の吸入作動油が第二ポンプ５０側に吸引されることと
なる。その結果、第二ポンプ５０側においては、負荷時
に脈動現象等を起こすおそれがある。このような問題点
を解決することとした省エネルギータイプのポンプ切換
式可変容量型油圧ポンプ装置を提供しようとするのが、
本発明の目的（課題）である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては次のような手段を講ずることとし
た。すなわち、ロータ、ベーン、カムリング、サイドプ
レート等からなるベーンポンプを同軸上に複数個設ける
とともに、これらベーンポンプの各吐出ポートに連なる
圧力室から送出される圧油（吐出油）の流量が所定値を
超えた場合に、その余剰の吐出油（作動油）を吸入ポー
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
を備えてなる一組の油圧ポンプ装置において、当該一組
の油圧ポンプ装置のうちの一方のポンプ（第二ポンプ）
を常時吐出状態に保つとともに、他方のポンプ（第一ポ
ンプ）を必要に応じて吐出状態または循環状態にするよ
うに切換える容量切換弁を備え、当該容量切換弁と上記
吸入ポートに連なる吸入室との間を連結する循環路が、
上記流量制御弁からの余剰の作動油をバイパス還流させ
る上記バイパス路と合体するところに、上記循環作動油
と上記バイパス路から導入される吸入作動油とがクロス
フロー状態（すれ違い状態）となるように作動する誘導
部を設けてなる構成を採ることとした。

【０００７】

【作用】上記構成を採ることにより、本発明において
は、次のような作用を呈することとなる。エンジンの高
速回転時においては、ポンプからの吐出流量が増加する
ため、流量制御弁の絞り前後の差圧が大きくなる。この
差圧の増大化によって容量切換弁が切換えられ、第一ポ
ンプ側の循環路が吸入路側に連通するようになり、第一
ポンプの吐出油は循環状態になる。

【０００８】このような状態において、容量切換弁から
流動してきた作動油と、バイパス路側から流動してきた
作動油とが、誘導部によってすれ違うように流動（クロ
スフロー）し、それぞれ反対側のポンプ吸入ポートへと
流動していく。すなわち、第一ポンプ側から吐出した作
動油は、循環路から誘導部を経由して第二ポンプ側の吸
入室へと流動し、第二ポンプ側から吐出した作動油は、
バイパス路から誘導部を経由して第一ポンプ側の吸入室
へと流動して行くこととなる。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例について、図１ないし図５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第一ポンプ４と、
同じくロータ、ベーン、カムリング等からなる第二ポン
プ５とを同一の回転軸９上に同軸状に設けた、いわゆる
タンデムポンプ装置であることを基本とするものであ
る。このようなタンデムポンプ装置において、上記第二
ポンプ５の吐出ポートに連なるように圧力室６２を有す
るとともに、当該圧力室６２は流量制御弁７のオイル導
入室７５に連なるようになっている。また、圧力室６２
にはチェック弁１０を介して第一ポンプ４の吐出ポート
が連結されている。

【００１０】また、この流量制御弁７は、図２に示す如
く、基本的にはスプール７１、スプリング７９、絞り７
２等からなるものであり、上記両ポンプ４、５からの吐
出油の流量が所定値を超えるようになった場合、その余
剰の吐出油をバイパス路９５に還流させることによっ
て、送出口７７からパワーアシスト部Ｃに供給される圧
油（作動油）の流量を一定に保つ役目を担っているもの
である。なお、上記流量制御弁７に設けられた上記オイ
ル導入室７５からは、容量切換弁８の切換弁圧力室８２
に上記絞り７２の上流側の油圧を導くための連通路９３
が設けられており、また、上記容量切換弁８のスプリン
グ室８５には、上記絞り７２の下流側の油圧を導くため
の連通路９４が設けられている構成となっている。

【００１１】また、本タンデムポンプ装置には、当該タ
ンデムポンプ装置のうちの一方のポンプ（第二ポンプ）
５を常時吐出状態にしておくと共に、他方のポンプ（第
一ポンプ）４を必要に応じて吐出状態あるいは循環状態
に切換える容量切換弁８が設けられている。この容量切
換弁８は、図２に示す如く、基本的にはスプール８１、
スプリング８３等からなるものであり、これらスプール
８１等を収納するシリンダ室８４をその中央部に有する
とともに、当該シリンダ室８４のほぼ中央部には、上記
第一ポンプ４の吐出ポート側に連なる循環路９１、及び
吸入室３１、３２側に連なる循環路９２がそれぞれ開口
するように設けられている。また、上記スプール８１の
両端部にはヘッド８１１、８１１’が設けられており、
これらヘッド８１１、８１１’の在る側には、スプリン
グ８３の設けられているスプリング室８５及び切換弁圧
力室８２が設けられている構成となっている。

【００１２】なお、本実施例における上記容量切換弁８
の切換作動は、上記絞り７２の前後差圧によって行なわ
れるものであるところから、基本的にはポンプ回転数あ
るいはエンジン回転数をパラメータとして切換作動が行
なわれるものであるが、この外に、負荷圧等をパラメー
タとして切換作動を行なわせるようにすることも可能で
ある。

【００１３】上記構成に加えて、本実施例においては、
図１及び図２に示す如く、循環路９２とバイパス路９５
とが合体する所に、誘導部１１が設けられている。この
誘導部１１は、プラグ１の先端部に設けられているもの
であり、誘導路３を介して、バイパス流（実線矢印図
示）と循環流（破線矢印図示）とが当該誘導部１１のと
ころですれ違い状態となる、いわゆるクロスフローの状
態となるように形成されているものである。なお、この
誘導部１１は、上記プラグ１の先端部に設けられている
ものであるところから、このプラグ１を、その圧入軸を
中心にして回転させることによって、上記誘導部１１の
角度を最適の状態に調整することができるようになって
いる。すなわち、クロスフローの状態をチューニングす
ることができるようになっている。

【００１４】上記構成を有する本実施例の作動態様につ
いて説明する。エンジンの高速回転時（一般に高速走行
時）においては、パワーアシストをほとんど必要としな
い状態にあるにもかかわらず、ポンプからの吐出流量は
エンジン回転数（ポンプ回転数）に応じて大量となる。
その結果、図１において圧力室６２から流量制御弁７に
供給される圧油（作動油）の流量も大量になる。従っ
て、図２において、オイル導入室７５、オイル導入口７
３、オイル導入路７４、絞り７２に導入される流量も多
くなり、上記絞り７２の前後に生ずる差圧は大きくな
る。これにより連通路９３、９４を経て絞り７２の前後
の差圧が導入される容量切換弁８の圧力室８２、８３の
差圧は増大化する。その結果、当該容量切換弁８内に設
けられたスプール８１は、図２に示す如く、スプリング
８３のばね反力に抗して移動する。そのため、第一ポン
プ４側に設けられた循環路９１は、容量切換弁８内に設
けられたシリンダ室８４を介して循環路９２と連通する
ようになり、誘導路３を介して吸入室３１、３２に連通
するようになる。このようにして、エンジン（ポンプ）
の高速回転時においては、第一ポンプ４からの吐出油は
循環状態となり、省エネルギー運転状態となる。

【００１５】このような状態において、特に本実施例に
おいては、図１及び図２に示す如く、循環路９２とバイ
パス路９５とが合体する所に、誘導部１１が設けられて
いることより、容量切換弁８側から流動して来た作動油
とバイパス路９５側から流動して来たスーパチャージを
受けた吸入作動油とが、上記誘導部１１の所ですれ違う
ように流動（クロスフロー）し、それぞれ反対側のポン
プ吸入ポートへと流動して行く。すなわち、図１におい
て、第一ポンプ４側から吐出された作動油は、破線矢印
図示の如く流動し、循環路９２から誘導部１１、更には
誘導路３を経由して第二ポンプ５側の吸入室３２へと流
動して行く。そして、この作動油は、当該第二ポンプ５
にて昇圧されて圧力室６２へ吐出され、更に流量制御弁
７にて制御されてパワーアシスト部Ｃへと供給される。
従って、従来のものの如く、第一ポンプ４側にて循環を
繰返すことがないので、循環中に作動油の温度が上昇す
るというような問題点も生じない。

【００１６】次に、バイパス路９５側からスーパチャー
ジを受けて流入して来た作動油は、実線矢印図示の如
く、誘導部１１、更には誘導路３を経て第一ポンプ４側
の吸入室３１へと流動して行く。そして、この作動油
は、当該第一ポンプ４が循環状態となっていることか
ら、破線矢印図示の如く、循環路９１、容量切換弁８、
循環路９２、誘導部１１、誘導路３を経て第二ポンプ５
側の吸入室３２へと流動し、第二ポンプ５に吸引され
る。従って、当該第二ポンプ５に導入される吸入作動油
は、長い吸入路を経由して吸引されることとなるので、
この間に、スーパチャージ効果により含まれることとな
った気泡は完全に除去され、完全に圧力の復帰した状態
となっている。従って、脈動等も生じない。

【００１７】一方、エンジン（ポンプ）が低速回転時に
おいては、図３に示す如く、圧力室６２（図１）からオ
イル導入室７５、オイル導入路７４に送出される圧油の
量も少なく、従って、絞り７２の前後に生ずる差圧も小
さくなる。その結果、スプリング８３のばね力により、
上記容量切換弁８内のスプール８１は、図３に示す如く
移動し、当該スプール８１のスプールヘッド８１１が、
第一ポンプ４側の循環路９１と循環路９２との間を塞い
でしまうこととなる。これにより図１に示す如く、第一
ポンプ４からの吐出油はサイドプレートに設けられたチ
ェック弁１０を開放して圧力室６２へと流動する。そし
て、ここで第二ポンプ５からの吐出油と合流して流量制
御弁７を経由して、送出口７７からパワーアシスト部Ｃ
へと送り出されることとなる。なお、この場合、すなわ
ち、２ポンプ吐出状態においては、図１に示す破線矢印
図示の循環流は無くなるので、バイパス路９５から導入
された作動油は、誘導部１１で第一ポンプ４用と第二ポ
ンプ５用とに分割され、それぞれの吸入室３１、３２に
導かれて、それぞれの吸入ポートより吸引される。

【００１８】なお、本実施例においては、これらに加え
て、更に、１ポンプ吐出状態から２ポンプ吐出状態に切
換わる際の上記容量切換弁の切換作動を迅速にするため
の特別の機構が設けられている。すなわち、従来の切換
機構部は、図７に示す如く、流量制御弁７０側のスプリ
ング室７８’と容量切換弁８０側のスプリング室８５’
とは、連通路９４’を介して連結されており、更に、こ
れら両スプリング室７８’、８５’は、両者共通の通路
７６０’及びダンピングオリフィス９９０’を介して絞
り７２’の下流側に連結されている構成となっている。
従って、絞り７２’の下流側の油圧、すなわち、パワー
アシスト部Ｃの負荷圧が、上記両スプリング室７８’、
８５’に同等に伝播されるようになっている。

【００１９】そのため、上記絞り７２’の前後差圧が小
さくなって、オイル導入室７５’内の圧力が低下した場
合、すなわち、容量切換弁８０側の切換弁圧力室８２’
内の圧力が低下した場合には、容量切換弁８０内のスプ
ール８１’が作動して、循環路９１０、９２０を遮断す
ることとなるが、この場合、両スプリング室７８’、８
５’は連通状態となっているため、上記容量切換弁８０
側のスプール８１’と、流量制御弁７０側のスプール７
１’とは同時に移動することとなる。しかもこの場合、
上記両スプリング室７８’、８５’へはダンピングオリ
フィス９９０’を介して作動油が供給されるようになっ
ているので、これらスプリング室、特に容量切換弁８０
側のスプリング室８５’への作動油の供給は遅れ気味と
なる。その結果、１ポンプ吐出状態から２ポンプ吐出状
態に切換わる際、図５の破線矢印図示の如く、ΔＱの値
の容量低下（容量ダウン）を起こすこととなる。この瞬
間的な容量ダウンがパワーアシスト部Ｃにおけるパワー
アシスト力の瞬間的な変動をもたらすこととなり、ハン
ドルショック等を起こすこととなる。

【００２０】このような問題点を解決するために、本実
施例においては、図２ないし図４に示す如く、両スプリ
ング室７８、８５間の直接的な連通状態を遮断する構成
を採ることとした。すなわち、容量切換弁８側のスプリ
ング室８５は、連通路９４を介して上記絞り７２の下流
側と直接連結されるような構成を採ることとした。これ
に対して流量制御弁７側のスプリング室７８は、ダンピ
ングオリフィス９９を介して上記絞り７２の下流側に連
結される構成を採ることとした。

【００２１】このような構成を採ることによって、本実
施例においては、１ポンプ吐出状態（図２の状態）にて
油圧ポンプ装置が稼働しているときに、ステアリング装
置の操舵によりパワーアシスト部Ｃの負荷圧が上昇した
とすると、その影響は直ちに連通路９４を介して容量切
換弁８側のスプリング室８５に伝達される。すなわち、
当該スプリング室８５内の圧力が切換弁圧力室８２内の
圧力よりも相対的に上昇し、スプール８１が図４の図示
の如く移動する。特にこの場合、本実施例においては、
上記容量切換弁８側のスプリング室８５は、流量制御弁
７側のスプリング室７８とは油圧的に直接的なつながり
がないので、上記流量制御弁７側のスプール７１の作動
とは無関係に容量切換弁８側のスプール８１は移動する
ことができる。むしろ、図４に示す如く、上記流量制御
弁７側のスプール７１よりも、迅速に、容量切換弁８側
のスプール８１の方が切換作動をすることができる。そ
の結果、１ポンプ吐出状態から２ポンプ吐出状態へと迅
速に切換作動が行なわれる。従って、従来のものにおい
て問題とされた切換わり時における容量ダウン等も生ぜ
ず、ハンドルショック等も生じない。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、ロータ、ベーン、カム
リング、サイドプレート等からなるベーンポンプを同軸
上に複数個設けるとともに、これらベーンポンプの各吐
出ポートに連なる圧力室から送出される圧油（吐出油）
の流量が所定値を超えた場合に、その余剰の吐出油（作
動油）を吸入ポートに連なるバイパス路にバイパス還流
させる流量制御弁を備えてなる一組の油圧ポンプ装置に
おいて、当該一組の油圧ポンプ装置のうちの一方のポン
プ（第二ポンプ）を常時吐出状態に保つとともに、他方
のポンプ（第一ポンプ）を必要に応じて吐出状態または
循環状態にするように切換える容量切換弁を備え、当該
容量切換弁と上記吸入ポートに連なる吸入室との間を連
結する循環路が、上記流量制御弁からの余剰の作動油を
バイパス還流させる上記バイパス路と合体するところ
に、上記循環作動油と上記バイパス路から導入される吸
入作動油とがクロスフロー状態（すれ違い状態）となる
ように作動する誘導部を設けてなる構成を採ることとし
たので、１ポンプ吐出状態時において、スーパチャージ
を受けてバイパス路から導入された作動油は、第一ポン
プを経由して循環路に送出され、この循環路を経由し
て、上記誘導部から第二ポンプ側に吸引される。従っ
て、上記スーパチャージを受けて吸入された作動油は、
長い吸入経路を経ること及び第一ポンプで昇圧されるこ
とによって、気泡が除かれ、圧力が復帰した状態で第二
ポンプへと導入されることとなるので、第二ポンプでの
脈動発生等が防止されるようになった。また、第一ポン
プから循環路に送出された作動油は、第一ポンプ側にて
繰返し循環を受けることが無くなったので、作動油の温
度が異常に高くなるというような問題点からも解放され
るようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構成を示す縦断面図である。

【図２】本発明にかかる容量切換弁周りの全体構成を示
す縦断面図である。

【図３】本発明にかかる容量切換弁の作動状態を示す図
である。

【図４】本発明にかかる容量切換弁の切換機構部につい
ての構成を示す縦断面図である。

【図５】ポンプ切換式可変容量型油圧ポンプ装置におけ
るポンプ回転数（Ｎ）と吐出容量（Ｑ）との関係を示す
図である。

【図６】従来例にかかる可変容量型油圧ポンプ装置の全
体構成を示す縦断面図である。

【図７】従来例にかかる容量切換弁周りの全体構成を示
す縦断面図である。

【符号の説明】

１ プラグ １１ 誘導部 ３ 誘導路 ３１ 吸入室 ３２ 吸入室 ４ 第一ポンプ ５ 第二ポンプ ６２ 圧力室 ７ 流量制御弁 ７１ スプール ７２ 絞り ７３ オイル導入口 ７４ オイル導入路 ７５ オイル導入室 ７７ 送出口 ７８ スプリング室 ７９ スプリング ８ 容量切換弁 ８１ スプール ８１１ ヘッド ８１１’ ヘッド ８２ 切換弁圧力室 ８３ スプリング ８４ シリンダ室 ８５ スプリング室 ９ 回転軸 ９１ 循環路 ９２ 循環路 ９３ 連通路 ９４ 連通路 ９５ バイパス路 ９９ ダンピングオリフィス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池本 浩之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータ、ベーン、カムリング、サイドプ
   レート等からなるベーンポンプを同軸上に複数個設ける
   とともに、これらベーンポンプの各吐出ポートに連なる
   圧力室から送出される圧油（吐出油）の流量が所定値を
   超えた場合に、その余剰の吐出油（作動油）を吸入ポー
   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
   を備えてなる一組の油圧ポンプ装置において、当該一組
   の油圧ポンプ装置のうちの一方のポンプ（第二ポンプ）
   を常時吐出状態に保つとともに、他方のポンプ（第一ポ
   ンプ）を必要に応じて吐出状態または循環状態にするよ
   う切換作用を行なう容量切換弁を備え、当該容量切換弁
   と上記吸入ポートに連なる吸入室との間を連結する循環
   路が上記流量制御弁からの余剰の作動油をバイパス還流
   させる上記バイパス路と合体するところに、上記循環作
   動油と上記バイパス路から導入される吸入作動油とがク
   ロスフロー状態（すれ違い状態）となるように作動する
   誘導部を設けたことを特徴とするポンプ切換式可変容量
   型油圧ポンプ装置。