JPH08200240A - 可変容量型ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用油圧機器に応じた吐出流量を得る。油圧
機器の多様化に応じた多様な吐出流量の特性を得る。 【構成】 ロータ１の外周にプランジャ８を出没自在に
設ける。プランジャ８の頂部が接する内周面をもつカム
リング３を設ける。カムリング３のロータ１に対する偏
心量を吐出量制御装置２３で調整する。吐出量制御装置
２３を、吐出通路１７に介装したオリフィス２４と、カ
ムリング３に連係したピストン２８と、ピストン２８を
付勢するスプリング２９とから構成する。ピストン２８
の一端側にオリフィス２４の上流側の圧力を導入し、他
端側にオリフィス２４の下流側の圧力を導入する。ピス
トン２８の両端の受圧面積に差をもたせる。ピストン２
８を作動させる力は吐出通路１７の背圧に応じて変化す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吐出量制御装置を備え
た可変容量型ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の油圧機器等を作動させるための
ポンプとして、駆動回転するロータの外周に、このロー
タとの間にポンプ室を形成するカムリングを配置し、こ
のカムリングのロータに対する偏心量を調整することに
よってポンプ室の容積変化率（吐出容量）を変え、それ
によって吐出流量を所望の値に制御するようにしたもの
がある。

【０００３】この種の可変容量型ポンプとして、以下の
ようなものが従来より案出されている。

【０００４】このポンプは、その内部に一体に組み込ま
れる吐出量制御装置が、ポンプ吐出側に介装されたオリ
フィスと、カムリングに連係されたピストンとを備えて
おり、ポンプ回転速度に略比例して変化するオリフィス
の前後差圧によってピストンを変位させ、それによって
カムリングの変位量を調整して吐出流量を制御するよう
になっている。より具体的に説明すると、前記吐出量制
御装置は、カムリングに連係されたピストンが、常態に
おいてカムリングを最大に偏心させるようにスプリング
によって付勢され、さらに、このピストンの一端側に、
オリフィスの上流側の圧力がカムリングの偏心量を減少
させる方向に加えられると共に、他端側に、オリフィス
の下流側の圧力がカムリングの偏心量を増大させるよう
に加えられており、ポンプ回転速度の増大によってオリ
フィスの前後の差圧が設定値以上になると、その差圧が
カムリングをピストンと共に変位させて吐出流量を設定
値に維持するようになっている。尚、ピストンは、その
両端の受圧面積が同じに設定されている。

【０００５】この類似技術は、例えば、実開昭５９−１
５９７９３号公報等に示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の可変容量型
ポンプにおいては、ピストンの両端の受圧面積が同じに
設定されていて、ピストンがオリフィスの前後の差圧に
応じて変位するようになっているため、オリフィスの下
流側の圧力が上昇した場合には、オリフィスの前後の差
圧を元の状態に維持するように、つまり、ポンプ容量を
増大させてオリフィスの上流側の圧力をも同圧だけ上昇
させるようにピストンが即時に変位する。このため、こ
のポンプの場合、ポンプ吐出側の背圧、つまり、使用油
圧機器の負荷に関係なく吐出流量が常時ほぼ一定流量に
制御されていまう。

【０００７】近年、使用油圧機器の構造や用途が多様化
しており、この多様化に伴い可変容量型ポンプにおいて
も、使用油圧機器の負荷に応じて吐出流量を適宜最適な
値に制御できる改良が望まれている。

【０００８】そこで本発明は、使用油圧機器の負荷に応
じた吐出流量を得られるようにして、油圧機器の多様化
に対応することのできる可変容量型ポンプを提供しよう
とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ための手段として、請求項１の発明は、駆動回転するロ
ータと、このロータの外周に配置されてロータとの間で
ポンプ室を形成するカムリングと、このロータとカムリ
ングの偏心量を調整して吐出流量を制御する吐出量制御
装置とを備え、この吐出量制御装置が、ポンプ吐出側通
路に介装されたオリフィスと、前記カムリングに連係さ
れる一方で該カムリングをロータに対して偏心させる方
向に付勢されたピストンとを備え、このピストンの一端
側に、前記オリフィスの上流側の圧力がカムリングの偏
心量を減少させるように加えられ、ピストンの他端側
に、前記オリフィスの下流側の圧力がカムリングの偏心
量を増大させるように加えられる可変容量型ポンプにお
いて、前記ピストンの一端側の受圧面積と他端側の受圧
面積に差をもたせた。

【００１０】請求項２の発明は、前記オリフィスの下流
側の圧力が加えられるピストンの他端側の受圧面積を、
前記オリフィスの上流側の圧力が加えられる他端側の受
圧面積よりも大きくした。

【００１１】請求項３の発明は、請求項２記載の発明の
ポンプを自動車用パワーステアリング装置の油圧供給源
に用いた。

【００１２】

【作用】請求項１の発明の場合、吐出量制御装置のピス
トンは、一端側の受圧面積とオリフィス上流側の圧力と
の積と、他端側の受圧面積とオリフィス下流側の圧力と
の積との差に応じて作動する。このピストンの一端側と
他端側の受圧面積には差があるため、ポンプ吐出側の背
圧の増加によってオリフィスの上流側、下流側夫々の圧
力の絶対値が大きくなった場合に、受圧面積の大きい側
のピストンの付勢力が大きくなり、その結果、ピストン
はポンプ吐出側の背圧に応じて変化することとなる。し
たがって、吐出流量はポンプ吐出側の背圧に応じた値に
制御される。

【００１３】請求項２の発明の場合、ピストンの、オリ
フィスの下流側の圧力が加えられる側の受圧面積が、上
流側の圧力が加えられる側の受圧面積よりも大きいた
め、ポンプ吐出側の背圧が大きい場合には、カムリング
の偏心量を小さくする方向にピストンを作動させるため
の力が大きくなって吐出流量が増大する。

【００１４】請求項３の発明の場合、パワーステアリン
グ装置の負荷の大きい場合にのみ吐出流量が増大するた
め、動力の損失が少なくなり、車両の燃費が向上する。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の一実施例を図１〜図５に基づ
いて説明する。

【００１６】図面において、１は、外周に複数のプラン
ジャ穴２を放射状に備えたロータであり、３は、このロ
ータ１の外周側にロータ１を囲繞するように配置された
カムリング、４は、このロータ１とカムリング３を収容
するケーシングである。

【００１７】ロータ１は、図２に示すように、軸方向の
一端側に駆動軸５が、他端側にボス６が夫々一体に延設
されており、駆動軸５とボス６部分が軸受７，７を介し
てケーシング４に回転可能に支持されている。また、ロ
ータ１の各プランジャ穴２には、有底円筒状のプランジ
ャ８がスプリング９によって径方向外側に付勢された状
態で出没自在に収容されており、その穴２の底部には、
一端が前記ボス６側の端面に開口する給排通路１０が連
通している。この各給排通路１０のボス６側の端部の開
口は同一円周上に等間隔に配置されている。

【００１８】前記ケーシング４内のボス６の端面に臨む
位置には、バルブプレート１１がスプリング１２によっ
てボス６方向に付勢された状態で配設されている。この
バルブプレート１１のボス６側に臨む端面には、円弧状
の吸入溝１３と吐出溝１４とが、両者が円形をなすよう
に形成されており、このバルブプレート１１がボス６の
端面と接触した状態において、前記吸入溝１３と吐出溝
１４がボス６側の複数個の給排通路１０と同時に連通す
るようになっている。このバルブプレート１１の吸入溝
１３と吐出溝１４は、ケーシング４の吸入通路１６と吐
出通路１７とに夫々連通している。

【００１９】カムリング３は、アウタリング１８とイン
ナリング１９が複数個の球２０を介して回動可能に係合
されてなり、インナリング１９の内周面に前記各プラン
ジャ８の頂部面が当接するようになっている。つまり、
インナリング１９の内周面は各プランジャ８の出没動作
をガイドするカム面を成し、各プランジャ８とプランジ
ャ穴２とがロータ１とカムリング３の間でポンプ室を形
成するようになっている。また、アウタリング１８は、
その一端側（図１，図２中の上端側）がケーシング４に
ピン２１を介して回動可能に支持されると共に、他端側
（同図中の下端側）が連結ピン２２を介して後述する吐
出量制御装置２３に連係されている。カムリング３は前
記ピン２１を中心とした回動によってインナリング１９
の中心Ｏ’とロータ１の中心Ｏとの偏心量を変え、それ
によって各プランジャ８のストローク、つまり、各ポン
プ室の吐出容量を変えられるようになっている。

【００２０】このポンプにおいては、上記のようにカム
リング３のアウタリング１８とインナリング１９を複数
個の球２０によって直接係合させたベアリング一体型の
構造であるため、別体のベアリングをアウタリング１８
とインナリング１９の間に介装する場合に比較して、部
品点数が少なくなるうえ、カムリング３自体をコンパク
トにすることができる。

【００２１】また、前記吐出量制御装置２３は、吐出通
路１７に介装されたオリフィス２４と、ケーシング４に
形成されたシリンダ２５と、このシリンダ２５内に摺動
自動に収容されて、同シリンダ２５の内部を第１液室２
６と第２液室２７とに画成するピストン２８と、第２液
室２７内に収容されてピストン２８を第１液室２６方向
に付勢するスプリング２９とを備えており、ピストン２
８の略中央部側面には係合孔３０が形成され、この係合
孔３０に前記カムリング３の連結ピン２２が挿入されて
いる。したがって、カムリング３はこのピストン２８の
作動に連動して偏心回動する。尚、スプリング２９は、
初期状態においてカムリング３をロータ１に対して最大
に偏心させるようになっている。また、シリンダ２５の
第１液室２６は吐出通路１７のオリフィス２４の上流側
に分岐通路３１を介して連通し、第２液室２７は同オリ
フィス２４の下流側に分岐通路３２を介して連通してい
る。したがって、第１液室２６に臨むピストン２８の一
端側には、オリフィス２４の上流側の圧力がカムリング
３の偏心量を減少させるように加えられ、第２液室２７
に臨むピストン２８の他端側には、オリフィス２４の下
流側の圧力がカムリング３の偏心量を増大させるように
加えられる。

【００２２】ここで、このポンプにおいては、前記ピス
トン２８の他端側（第２液室２７側）の受圧面積が一端
側（第１液室２６側）の受圧面積よりも所定値だけ大き
く設定してあり、それによって吐出流量が吐出通路１７
側の背圧、つまり、使用油圧機器の負荷に応じた値に制
御されるようになっている。この原理については後の作
用の説明において詳述する。

【００２３】尚、図中３５は、作動液の貯留タンクであ
り、３６は、リリーフ弁である。このリリーフ弁３６
は、可変オリフィス２４の後方側の分岐通路３２と吸入
通路１６の間に介装され、分岐通路３２の圧力が設定値
以上に増大した場合に、この圧力を吸入側に逃がすよう
になっている。

【００２４】この可変容量型ポンプは以上のような構成
であるため、ロータ１が駆動軸５と共に図１中の矢印方
向に回転すると、各プランジャ８がカムリング３のイン
ナリング１９にガイドされてロータ１一回転あたり一サ
イクルの進退動作を行い、このとき、吸入域（図１中の
下半分の領域）でバルブプレート１１の吸入溝１３から
給排通路１０を介してプランジャ穴２内に吸い込んだ作
動液を、吐出域（図１中の上半分の領域）において同じ
給排通路１０を介してバルブプレート１１の吐出溝１
４、さらに吐出通路１７へと吐出する。

【００２５】いま、吐出通路１７の背圧が一定であると
すると、ポンプ回転速度が設定値に達したところで、吐
出量制御装置２３のピストン２８が作動を開始して吐出
流量が設定値に維持されるようにカムリング３の偏心量
を調整するようになる。

【００２６】ここで、この可変容量型ポンプの場合、吐
出量制御装置２３のピストン２８を、他端側（第２液室
２７側）の受圧面積が一端側（第１液室２６側）の受圧
面積よりも大きくなるように設定してあるため、カムリ
ング３の偏心量を増大させる方向にピストン２８を作動
させる力は吐出通路１６の背圧の増加に応じて増大し、
その結果、吐出流量も図４の実線で示すように増大す
る。尚、同図中破線は背圧が小さい場合の流量特性を示
す。

【００２７】以下、この原理について説明する。

【００２８】いま、ピストン２８の一端側の受圧面積を
Ａ₁、他端側の受圧面積をＡ₂、オリフィス２４の上流側
の圧力をＰ₁、下流側の圧力をＰ₂、スプリング２９の力
をＳとすると、ピストン２８の一端側（図１中右側）に
作用する力Ｆ₁は、 Ｆ₁＝Ａ₁・Ｐ₁ … で表され、ピストン２８の他端側（図１中左側）に作用
する力Ｆ₂は、 Ｆ₂＝Ａ₂・Ｐ₂ … で表される。そして、さらにＡ₂がＡ₁よりΔＡ大きく、
Ｐ₁とＰ₂の差圧がΔＰ₀であるとすると、，式は以
下の，式によって表される。

【００２９】 Ｆ₁＝Ａ₁・（Ｐ₂＋ΔＰ₀） … Ｆ₂＝（Ａ₁＋ΔＡ）・Ｐ₂ … ここで、吐出通路１６の背圧がΔＰだけ増大したとする
と、ピストン２８の一端側に作用する力Ｆ₁と他端側に
作用する力Ｆ₂は以下の，式のようになる。

【００３０】 Ｆ₁＝Ａ₁・（Ｐ₂＋ΔＰ₀＋ΔＰ） … Ｆ₂＝（Ａ₁＋ΔＡ）・（Ｐ₂＋ΔＰ） … 上記式と式、式と式を比較して明らかなよう
に、吐出通路１６の背圧ΔＰの増大により、一端側の力
Ｆ₁はＡ₁・ΔＰだけ増大し、他端側の力Ｆ₂はＡ₁・ΔＰ
＋ΔＡ・ΔＰだけ増大する。したがって、背圧ΔＰの増
大に対しては、ピストン２８の他端側の方が一端側より
も常にΔＡ・ΔＰだけ大きくなる。このため、カムリン
グ３の偏心量を増大させる方向にピストン２８を作動さ
せる力は吐出通路１６の背圧ΔＰの増加に応じて増大す
る。

【００３１】したがって、この可変容量型ポンプの場
合、図４に示すような背圧の増加に応じて吐出流量の増
大する流量特性を得ることができ、このため、必要負荷
に応じた適量の作動液を使用油圧機器に供給することが
できる。特に、このポンプを自動車用パワーステアリン
グ装置の油圧供給源に用いた場合には、動力の損失を最
小限に抑え、燃費の確実な向上を図ることができる。

【００３２】また、この可変容量型ポンプにおいては、
前記オリフィス２４を、可変オリフィスとしても良い。
この可変オリフィスは、例えば、図３に示すように（同
図において可変オリフィスは符号５０で示す。）、螺子
部３３を一体に備えたニードル３４を吐出通路１６の途
中に介装させて、螺子部３３をケーシング４の外部から
回転調整することによってニードル３４の進退量を変
え、それによって吐出通路１７の開口面積を調整できる
構成とすれば良い。この場合、可変オリフィス５０の開
口面積をケーシング４の外部から適宜螺子調整すれば、
図５の破線で示すように、高回転域における制御吐出流
量のレベルを調整することができる。尚、この場合、可
変オリフィス５０の開口面積の調整を完了した状態にお
いて、背圧が変化すると、高回転域における制御吐出流
量はやはり排圧に応じて変化する。

【００３３】以上の実施例では、ピストン２８の他端側
（第２液室２７側）の受圧面積を一端側（第１液室２６
側）の受圧面積よりも大きく設定した例について説明し
たが、逆に一端側の受圧面積を他端側の受圧面積よりも
大きく設定することも可能である。この場合には、図６
に示すように、背圧が大きくなると吐出流量が減少し
（このようすは同図中の実線で示す。）、逆に背圧が小
さくなると吐出流量が増大する（このようすは同図中の
鎖線で示す。）。

【００３４】また、図７、図８に示すような電磁制御式
の可変オリフィス５０’を用いることも可能である。同
図に示す可変オリフィス５０’は、複数のオリフィス孔
３７を備えた筒部材３８を吐出通路１７の途中に介装
し、この筒部材３８にプランジャ３９を進退可能に挿入
すると共に、このプランジャ３９の進退位置をソレノイ
ドバルブ４０によって制御し、それによってオリフィス
孔３７の開口面積を電磁制御するようになっている。こ
の可変オリフィス５０’を用いた場合、吐出通路１７の
開口面積を遠隔位置から容易に、かつ、正確に制御する
ことが可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明は、吐出量
制御装置のピストンの一端側の受圧面積と他端側の受圧
面積に差をもたせ、ピストンを作動させる力がポンプ吐
出側の背圧に応じて変化するようにしたため、使用する
油圧機器の負荷に応じた吐出流量を得ることができる。
したがって、この発明によれば、油圧機器の多様化に対
応することができる。

【００３６】請求項２の発明は、オリフィスの下流側の
圧力が加えられるピストンの他端側の受圧面積を、オリ
フィスの上流側の圧力が加えられる一端側の受圧面積よ
りも大きくして、カムリングの偏心量を小さくする方向
にピストンを作動させる力が、ポンプ吐出側の背圧増加
に応じて大きくなるようにしたため、使用油圧機器の負
荷が大きい場合には大吐出流量に制御し、逆に負荷が小
さい場合には小吐出流量に制御することができる。した
がって、この発明によれば動力の損失を最低限に抑える
ことができる。

【００３７】請求項３の発明は、請求項２の可変容量型
ポンプを自動車用パワーステアリング装置の油圧供給源
に用いるようにしたため、動力の損失を抑えて燃費の向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図２のＡ−Ａ部分に対
応の模式断面図。

【図２】同実施例を示す断面図。

【図３】同実施例を示す断面図。

【図４】同実施例における流量特性を示すグラフ。

【図５】同実施例における流量特性を示すグラフ

【図６】本発明の他の実施例における流量特性を示すグ
ラフ。

【図７】本発明のさらに他の実施例を示す断面図。

【図８】同実施例を示す図７のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【符号の説明】

１…ロータ、 ３…カムリング、 １７…吐出通路（ポンプ吐出側通路）、 ２３…吐出量制御装置、 ２４…オリフィス、 ２８…ピストン。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動回転するロータと、このロータの外
   周に配置されてロータとの間でポンプ室を形成するカム
   リングと、このロータとカムリングの偏心量を調整して
   吐出流量を制御する吐出量制御装置とを備え、この吐出
   量制御装置が、ポンプ吐出側通路に介装されたオリフィ
   スと、前記カムリングに連係される一方で該カムリング
   をロータに対して偏心させる方向に付勢されたピストン
   とを備え、このピストンの一端側に、前記オリフィスの
   上流側の圧力がカムリングの偏心量を減少させるように
   加えられ、ピストンの他端側に、前記オリフィスの下流
   側の圧力がカムリングの偏心量を増大させるように加え
   られる可変容量型ポンプにおいて、前記ピストンの一端
   側の受圧面積と他端側の受圧面積に差をもたせたことを
   特徴とする可変容量型ポンプ。
2. 【請求項２】 前記オリフィスの下流側の圧力が加えら
   れるピストンの他端側の受圧面積を、前記オリフィスの
   上流側の圧力が加えられる一端側の受圧面積よりも大き
   くしたことを特徴とする請求項１記載の可変容量型ポン
   プ。
3. 【請求項３】 自動車用パワーステアリング装置の油圧
   供給源に用いることを特徴とする請求項２記載の可変容
   量型ポンプ。