JPH0914155A

JPH0914155A - 可変容量オイルポンプ

Info

Publication number: JPH0914155A
Application number: JP16240495A
Authority: JP
Inventors: Naoki Ogushi; 串直樹大
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1995-06-28
Filing date: 1995-06-28
Publication date: 1997-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】作動空間内の作動油の油圧の変動をなくし、
油圧の変動のために生ずる脈動により、運転者に与える
不快感を防止し得る可変容量オイルポンプを提供するこ
と。【構成】吐出する作動油の吐出量を可変制御可能な可
変容量オイルポンプにおいて、作動油の作動空間１９
を、吸込ポート２４から作動油が吸い込まれる吸込部１
９１、吸込部１９１から吸い込まれた作動油を吐出ポー
ト２５まで運搬し、予圧縮する区間である締切部１９
２、吐出ポート２５から作動油が吐出される吐出部１９
３、吐出部１９３と吸込部１９１を連結する閉込部１９
４の４部分で構成し、締切部１９２及び閉込部１９４の
空間はロータ１７の回転中心を中心とした同心円で囲ま
れた空間であることを特徴とする、可変容量オイルポン
プとしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車輌に備えられる油圧
機器（パワーステアリング、油圧モータ等）に作動油を
圧送する車輌油圧駆動システム用ポンプに関するもので
あり、特に、圧送する作動油の量を可変に制御可能な可
変容量オイルポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】車輌には、通常油圧により作動する機器
（パワーステアリング、油圧モータ等）が多数備えられ
ている。これらの油圧作動機器に作動油を送るためのオ
イルポンプも当然必要である。またラジエータを空冷す
るファンを駆動する油圧モータは、ラジエータ内を流れ
る冷却水温に応じて回転数を制御しなければならず、そ
のためこの油圧モータに供給する作動油の量も可変制御
可能でなければならない。これらの要求を満たす従来の
可変容量オイルポンプについて、図５に示す。

【０００３】可変容量オイルポンプ５０は、ボディー５
１と、ボディー５１内に配設され図示せぬクランクシャ
フトの回転駆動を図示せぬベルトにより伝達されたロー
タ５２と、ロータ５２との間で作動空間５３を形成する
ようロータ５２の周りに配設されると共にボディー５１
に固定されたピン５４を支点として揺動可能で且つロー
タ５２に対して偏心可能なカムリング５５と、作動油を
作動空間内に吸い込むための吸込ポート５６と、作動油
を外部に吐出するための吐出ポート５７と、カムリング
５５を揺動させるカムリング揺動装置５８とを備えてい
る。

【０００４】カムリング揺動装置５８は、ボディー５１
と一体的に形成されたシリンダ５８１と、シリンダ５８
１内に摺動自在に配設されカムリング５５の偏心量を小
さくする方向（図示右方向）にカムリング５５に形成さ
れた作用点となる突起部５５１を付勢するコントロール
ピストン５８２と、カムリング５５の偏心量を大きくす
る方向（図示左方向）にカムリング５５の突起部５５１
を付勢するリターンスプリング５８３とを備えている。

【０００５】コントロールピストン５８２の左端は、油
圧を受けるための受圧面５８２ａとなっており、その油
圧によるコントロールピストン５８２の付勢力がリター
ンスプリング５８３の付勢力よりも大きくなると、カム
リング５５が図示右方向に揺動してカムリング５５の偏
心量が小さくなる。

【０００６】作動空間５３は、作動油を吸い込む部分で
ある吸込部５３１、吸い込まれた作動油を運搬し、圧力
を高める予圧縮を行う締切部５３２、運搬された作動油
を吐出する吐出部５３３、吐出部５３３と吸込部５３１
とを連結する閉込部５３４の４つの部分からなる。

【０００７】ロータ５２には、その円周方向に複数のベ
ーン５９が連結している。ベーン５９は、ロータ５２の
半径方向に伸縮可能であり、またベーン５９とロータ５
２との連結部には吐出部５３３における作動油圧（吐出
圧）が付加されているために、ロータ５２の回転時には
ロータ５２の中心から外側に向かう方向に吐出圧及び回
転による遠心力で付勢されている。従って、ベーン５９
の先端は常にカムリング５５の内周に接する状態とな
り、図５のようにカムリング５５がロータ５２に対して
偏心している場合には締切部５３２側のベーンは長く、
閉込部５３４側のベーンは短くなる。

【０００８】このような構成のオイルポンプにおいて、
ロータ５２が回転し、吸込ポート５７からオイルが吸い
込まれた場合、吸込部５３１側にある隣接したベーン間
の空間は作動油で満たされる。この空間内の作動油はロ
ータ５２の回転により締切部５３２を経て予圧縮され、
吐出部５３３側に運搬され、吐出ポート５６から圧送さ
れる。このようにして、オイルを運搬する仕事をする。

【０００９】また、コントロールピストン５８２が図示
右側へと移動すると、カムリング５５の偏心量が減少す
る。すると、吐出ポート５７のロータ５２に面した開口
面積が減少する。そのためオイルの吐出量が減少し、オ
イルの運搬量も減少する。このようにして、オイルの運
搬量を可変にすることが可能になる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の可変容量オ
イルポンプは、他の方式によるポンプと比較して吐出脈
動が大きいことが観察された。これは、カムリングの内
周とロータの外周とで囲まれる作動空間の形状プロフィ
ールの違いに起因するものと考えられる。図３に示すよ
うに、作動油の吐出量を制御するためにカムリングがロ
ータに対して偏心した位置にある場合、ロータの中心を
Ａ、カムリングの中心をＢ、ロータの半径をｒ、カムリ
ングの半径をＲ、カムリングの偏心量を示すカムリング
の中心Ｂとロータの中心Ａとの距離をｅ、隣接するベー
ン間の中心部とロータの中心Ａとを結ぶ直線と図示水平
線とのなす角を図示θとすると、着目するベーンがある
位置における、ロータとカムリングとの距離ｘは、ｘ＝（ｅｃｏｓθ−ｒ）＋（ｅ²ｃｏｓ²θ＋Ｒ²−ｅ²）^1/2 で表される。これは、ロータとカムリングとの距離ｘが
図示θの関数であることを示しており、その位置におい
て変化することを示す。この変化は、図３におけるθが
π〜３π／２〜０となる領域においては増加し、θが０
〜π／２〜πの領域においては減少する。従って、これ
を隣接するベーン間に充満した作動油の圧力について考
えてみると、図４に示すように、作動油が充満した空間
の一部が吸込ポートから離れる瞬間である図４（ａ）の
位置からロータの回転により吐出ポートよりの位置であ
る図４（ｂ）の位置（図３におけるθ＝０の位置）に来
た場合には、充満空間の容積が増加する。またこの位置
においてカムリングとロータとの距離が最も長いので、
充満空間の容積も最大となる。また、ロータがさらに回
転して図４（ｃ）の位置に達した場合を考えてみると、
充満空間は閉じた空間であり、かつその容積が減少す
る。このためその容積変化による圧力変化は増加傾向に
ある。従って、吐出ポート直前の作動油はかなりの高圧
状態である。また一方、作動油を吐出ポートに吐出し終
わり、未吐出分の作動油を吸込ポートに戻す図４（ｄ）
の位置に達した場合には、充満空間の体積が減少するた
めに、圧力は増加する。従って、作動油の充満空間と吸
込ポートが連通する直前ではその作動油の圧力は高圧で
ある。

【００１１】ところで、ポンプがポンプとしての機能を
発現するためには、ポンプ内で局所的な圧力勾配を生じ
せしめ、その圧力勾配を維持する必要がある。この圧力
勾配の内、低圧側において流体を吸込、高圧側において
流体を吐出する。このため吸込ポート側の圧力は低く、
吐出ポート側の圧力は高くなっている。このポンプ内の
通常の圧力勾配に前記作動空間の容積変化による圧力変
動を付加したものが、正味の作動流体の圧力となる。こ
の正味の圧力は、吐出ポートの直前に位置する部分（図
４（ｃ））及び吸入ポートの直前に位置する部分で極め
て高圧となる。

【００１２】従来のオイルポンプにおいて、通常圧力変
動を緩和するために、図４に示すように吸入及び吐出ポ
ートの縁部に溝状のノッチが設けてあるが、容積変化に
よる圧力変動を伴った場合にはこのノッチによっても圧
力変化を緩和しきれない。この状態を一般にオーバーコ
ンプレッションという。オーバコンプレッションが起こ
ると、その高圧にベーンの付勢力が負けて、ベーンの先
端がカムリングから離脱する。すると、吐出ポート及び
吸込ポートに一気に作動油が流れ込み、脈動現象を起こ
す。これらの脈動は、特にアイドリング中にハンドルを
切った場合（すえ切り）に運転者が不快となる異音発生
（グー音）の原因となる。

【００１３】故に、本発明は、作動油の脈動を防止し、
特に乗用車のアイドリング中にハンドルを切った場合に
運転者が不快感を受けない可変容量オイルポンプを提供
することを、その技術的課題とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、本発明の請求項１において講じた技術的手段
は、ボディーと、前記ボディー内に配設され回転自在に
支持された真円状のロータと、前記ロータの周りに配設
され前記ロータに対して偏心可能なカムリングと、前記
ボディーに形成され作動油を前記カムリングと前記ロー
タとで囲まれた作動空間内に吸い込む吸込ポートと、前
記ボディーに形成され前記作動空間内の作動油を外部に
吐出する吐出ポートと、前記ロータの半径方向に配され
一端が前記ロータに連結され他端が常に前記カムリング
の内周と接触している複数のベーンとからなり、前記吸
込ポートから吸い込まれ隣接する前記ベーン間の空間に
充満される作動油を前記ロータの回転により運搬して前
記吐出ポートに送り込み作動油を吐出し、前記ロータに
対する前記カムリングの偏心量が大きくなるにつれて作
動油の吐出量が増加する可変容量オイルポンプにおい
て、前記作動空間は、前記吸込ポートから作動油が吸い
込まれる吸込部、前記吸込部から吸い込まれた作動油を
吐出ポートまで運搬する区間である締切部、前記吐出ポ
ートから作動油が吐出される吐出部、前記吐出部と前記
吸込部とを連通する閉込部、からなり、前記締切部及び
前記閉込部の空間は前記ロータの回転中心を中心とした
同心円で囲まれた空間であることを特徴とする、可変容
量オイルポンプとしたことである。

【００１５】

【作用】上記技術的手段における作用は次のようであ
る。即ち、カムリングの最大偏心時において、ロータと
カムリングとで囲まれる作動空間の内、締切部及び閉込
部をロータの回転中心と中心とした同心円で囲まれるよ
うカムリングの形状プロフィールを決定した。このよう
な構成とすることにより、締切部及び閉込部におけるロ
ータとカムリングとを距離（図３におけるｘ）は常に一
定である。そのため吸込ポートから充満された作動油を
吐出ポートまで運搬する間、作動油の充満空間の容積変
化による圧力変動が起こることはない。また吐出ポート
から供給ポートまで未吐出分の作動油を運搬する過程に
おいて、閉込部で作動油の充満空間の容積変化による圧
力変化が起こることはない。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１７】図１は、本発明の実施例におけるオイルポ
ンプを使用した車輌の油圧駆動システムの概略図であ
る。

【００１８】図１に示す車輌用油圧駆動システム１０に
おいて、可変容量オイルポンプ１１は、リザーバタンク
１２から吸込通路１３を介して作動油を吸い込み、その
作動油を圧縮して吐出通路１４に吐出するものである。
この可変容量オイルポンプ１１のボディー１５内には、
図示せぬクランクシャフトの回転駆動を図示せぬベルト
により伝達されたロータ１７が配設されており、ロータ
１７はこの伝達された回転駆動力によりボディ１５内に
おいて回転可能となる。また、ロータ１７の周りにはカ
ムリング１８が配設され、ロータ１７との間で作動空間
１９を形成している。カムリング１８は、ポンプボディ
ー１５に固定されたピン２０を支点として揺動自在にな
っており、ロータ１７に対して偏心可能になっている。
つまり、カムリング１８がピン２０を支点として揺動す
ることによりカムリング１８のロータ１７に対する偏心
量が変化するようになっている。

【００１９】作動空間１９は、作動油を吸い込む部分で
ある吸込部１９１、吸い込まれた作動油を運搬し、予圧
縮する締切部１９２、運搬された作動油を吐出する吐出
部１９３、吐出部１９３と吸入部１９１とを連結する閉
込部１９４の４つの部分からなる。

【００２０】カムリング１８の図示下部には、作用点と
なる突起部１８ａが形成され、突起部１８ａはリターン
スプリング２１によりカムリング１８の偏心量を大きく
する方向に付勢されている。つまり、リターンスプリン
グ２１によりカムリング１８の偏心量は所定値に維持さ
れている。一方、カムリング１８の突起部１８ａは、リ
ターンスプリング２１に対向して配設されたコントロー
ルピストン２２によりリターンスプリング２１の付勢方
向と反対方向（図示右方向）に付勢されている。従っ
て、コントロールピストン２２の付勢力がリターンスプ
リング２１の付勢力よりも大きくなると、カムリング１
８が図示右方向に揺動してカムリング１８の偏心量が小
さくなる。尚、コントロールピストン２２の付勢力は、
後述する吐出量制御手段２３からの制御油圧に応じて変
化するようになっている。

【００２１】ボディー１５には、ロータ１７の円周方向
に沿って延在するように吸込ポート２４及び吐出ポート
２５が形成され、吸込ポート２４は吸込通路１３に連通
し、吐出ポート２５は吐出通路１４に連通している。

【００２２】前述の吐出量制御手段２３は、コントロー
ルピストン２２に供給する油圧を制御することでカムリ
ング１８の偏心量を変化させて可変容量オイルポンプ１
１の吐出量を制御するものである。この吐出量制御手段
２３は、サブオイルポンプ２６と、比例制御弁２７とエ
レクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ）２８と
を備えている。

【００２３】サブオイルポンプ２６は、可変容量オイル
ポンプ１１と同軸上に配設され、例えば、トロコイドポ
ンプ等の定容量オイルポンプが使用される。このサブオ
イルポンプ２６は、リザーバタンク１２からサブオイル
ポンプ用吸込通路２９を介して作動油を吸い込み、一定
容量の作動油を可変容量オイルポンプ１１のコントロー
ルピストン２２に接続されたサブオイルポンプ用吐出通
路３０に向かって吐出するものである。比例制御弁２７
は、サブオイルポンプ用吐出通路３０の途中とサブオイ
ルポンプ用吸込通路２９の途中とに接続されたバイパス
通路３１の途中に配設され、コントロールピストン２２
へ供給する油圧を制御している。即ち、比例制御弁２７
の開度が大きくなるに伴いコントロールピストン２２へ
供給する油圧が小さくなるようになっている。ＥＣＵ２
８にはエンジン冷却水の温度、エンジン回転数等のセン
サ信号が入力され、ＥＣＵ２８にはこれらのセンサ信号
に応じて比例制御弁２７の開度を制御している。

【００２４】可変容量オイルポンプ１１の吐出通路１４
の途中には、分流弁（弁手段）３２が配設されている。
この分流弁３２は吐出通路１４を第１通路３３と第２通
路３４とに分岐させ、第１通路３３に一定量の作動油
（停止時の操舵又は操向時の操舵に必要な量の作動油）
を分流し、可変容量オイルポンプ１１から吐出される作
動油と第１通路３３に供給される一定量の作動油との流
量差に相当する余剰の作動油を第２通路３４に分流する
ものである。第１通路３３には、ハンドル３５に連動す
るパワーステアリング（操舵機構）３６が接続され、こ
のパワーステアリング３６の下流側は通路３７を介して
リザーブタンク１２に接続されている。第１通路３３の
途中にはリリーフ通路４２が連結される。リリーフ通路
４２はその途中にリリーフバルブ４１が配設され、その
下流側において通路３７と合流する。第２通路３４に
は、油圧モータ３８が接続され、この油圧モータ３８の
下流側には通路４０を介してリザーバタンク１２に接続
されている。油圧モータ３８には、エンジンのラジエー
タ（図示せず）内の冷却水を冷却するための冷却ファン
３９が回転自在に連結されている。

【００２５】以上のように構成された車輌用油圧駆動シ
ステム１０の作動について説明する。

【００２６】エンジンの始動後常時、可変容量オイルポ
ンプ１１から吐出された作動油が分流弁３２により分流
して一定量の作動油が第１通路３３を介してパワーステ
アリング３６に供給されている。

【００２７】エンジン冷却水の温度が低い場合、それを
センサが検知してその信号に基づいてＥＣＵ２８により
比例制御弁２７の開度が小さく又は閉状態となり、コン
トロールピストン２２に大きな油圧が供給され、カムリ
ング１８のロータ１７に対する偏心量が小さくなり、そ
の結果、可変容量オイルポンプ１１の吐出量が少なくな
る。従って、少量の作動油は、吐出通路１４を介して分
流弁３２に供給され、可変容量オイルポンプ１１の吐出
量と第１通路３３に常時供給される作動油量との流量差
に相当する余剰作動油量が少なくなり、その余剰作動油
が分流弁３２により第２通路３４を介して油圧モータ３
８に供給され、油圧モータ３８が低速回転する。その結
果、冷却ファン３９が低速回転する。

【００２８】エンジン冷却水の温度が高い場合、それを
センサが検知してその信号に基づいてＥＣＵ２８により
比例制御弁２７の開度が大きくなり、コントロールピス
トン２２に殆ど油圧が加えられなくなる。その結果、リ
ターンスプリング２１によりカムリング１８が図示左方
向に揺動してカムリング１８の偏心量が大きくなり、可
変容量オイルポンプ１１の吐出量が多くなる。従って、
多量の作動油が吐出通路１４を介して分流弁３２に供給
され、可変容量オイルポンプ１１の吐出量と第１通路３
３に常時供給される作動油量との流量差に相当する余剰
作動油量が多くなり、その余剰作動油が分流弁３２によ
り第２通路３４を介して油圧モータ３８に供給され、油
圧モータ３８が高速回転する。その結果、冷却ファン３
９が高速回転する。

【００２９】車輌の停止中（アイドリング中）は、外気
からの通気によるラジエタの冷却ができないため、冷却
ファン３９を高速で回転させる必要があり、そのため冷
却ファン駆動用の油圧モータ３８に多量の作動油を送る
必要がある。従って、車輌のアイドリング中は、可変容
量オイルポンプ１１のカムリング１８の偏心量が最大と
なる。この状態において、作動空間１９中の締切部１９
２及び閉込部１９４の形状は、図２に示すように、ロー
タ１７の回転中心Ａを中心とした同心円で囲まれた空間
形状となる。（図中、締切部及び閉込部において、点線
で示された部分は点Ｂを中心とする真円形状であり、実
線で示された部分は点Ａを中心としたロータ１７の外周
と同心円となる形状である。尚、点線で示された部分は
従来例のカムリングの内周形状であり、実線で示された
部分は本発明におけるカムリングの内周形状である。）
このような形状であると、ベーン間で囲まれた作動油の
充満空間は、締切部及び閉込部において容積変化を起こ
さない。このため吐出ポート２５に作動油を圧送する
際、または供給ポート２４に作動油を戻す際に圧力変化
による脈動現象は起こらず、それに基づく不快感を運転
者に与えることもない。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の発明は、以下の如く効果を有
する。

【００３１】ロータとカムリングで囲まれる作動空間の
内、締切部と閉込部の形状を、カムリングの最大偏心時
において、ロータの回転中心を中心とした同心円で囲ま
れた空間形状とすることにより、車輌のアイドリング時
において作動空間の容積変化に基づく作動油の脈動現象
を防止でき、この脈動による不快感を運転者に与えるこ
とを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における車輌用油圧駆動システ
ムの部分断面概略図である。

【図２】本発明の実施例における、可変容量オイルポン
プの作動油の作動空間の形状を示す概略図である。

【図３】従来例における、可変容量オイルポンプの作動
油の作動空間の形状を示す概略図である。

【図４】従来の可変容量オイルポンプの問題点を示す図
である。

【図５】従来例における、可変容量オイルポンプの部分
断面概略図である。

【符号の説明】

１０車輌油圧駆動システム１１可変容量オイルポンプ１２リザーバタンク１３吸込通路１４吐出通路１５ボディー１７ロータ１８カムリング１８ａ突起部１９作動空間１９１吸込部１９２締切部１９３吐出部１９４閉込部２０ピン２１リターンスプリング２２コントロールピストン２３吐出量制御手段２４吸込ポート２５吐出ポート２６サブオイルポンプ２７比例制御弁２８エレクトロニックコントロールユニット（ＥＣ
Ｕ）２９サブオイルポンプ用吸込通路３０サブオイルポンプ用吐出通路３１バイパス通路３２分流弁３３第１通路３４第２通路３５ハンドル３６パワーステアリング３７通路３８油圧モータ３９冷却ファン４０通路４１リリーフバルブ４２リリーフ通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボディーと、前記ボディー内に配設され
回転自在に支持された真円状のロータと、前記ロータの
周りに配設され前記ロータに対して偏心可能なカムリン
グと、前記ボディーに形成され作動油を前記カムリング
と前記ロータとで囲まれた作動空間内に吸い込む吸込ポ
ートと、前記ボディーに形成され前記作動空間内の作動
油を外部に吐出する吐出ポートと、前記ロータの半径方
向に配され一端が前記ロータに連結され他端が常に前記
カムリングの内周と接触している複数のベーンとからな
り、前記吸込ポートから吸い込まれ隣接する前記ベーン
間の空間に充満される作動油を前記ロータの回転により
運搬して前記吐出ポートに送り込み作動油を吐出し、前
記ロータに対する前記カムリングの偏心量が大きくなる
につれて作動油の吐出量が増加する可変容量オイルポン
プにおいて、前記作動空間は、前記吸込ポートから作動油が吸い込ま
れる吸込部、前記吸込部から吸い込まれた作動油を吐出
ポートまで運搬する区間である締切部、前記吐出ポート
から作動油が吐出される吐出部、前記吐出部と前記吸込
部とを連通する閉込部、からなり、前記締切部及び前記閉込部の空間は前記ロータの回転中
心を中心とした同心円で囲まれた空間であることを特徴
とする、可変容量オイルポンプ。