JPS60187779A - 可変容量ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は可変容量ポンプに関するもので、例えばパワー
ステアリング装置等の油圧源として用いて有効である。

（従来技術） 従来のポンプがパワーステアリング装置の油圧源として
用いられた場合、ステアリング操作時、つまりその油圧
源であるポンプに高負荷がかかる時にあっては、その負
荷に応じて高圧の作動油の供給が要求される。ところが
、前述以外の時、例えば車輌が停車あるいは直進してい
る時においては、ポンプからの作動油の供給は不必要で
あるため、ポンプ作動油はオイルタンクに単にもどして
いた。つまりポンプに負荷がかからない時においても、
ポンプは常に一定の吐出量の作動油を吐出しており、そ
のために無駄なエネルギーを使用するという結果をまね
いていた。

（発明の目的） 本発明は上記の点に鑑みて、ポンプに負荷がかかってい
ない時、つまりポンプから吐出される作動流体の吐出圧
が低い時において、吐出量を減らし、ポンプに負荷のか
からない時の必要動力を低減する可変容量ポンプを提供
することを目的とする。

そこで、本発明は以下に述べる第１制御装置＋ａｌ及び
第２制御装置（ｂｌをポンプのガイドリング（４）を挟
んで相対向するように設けたことにより上記目的を達成
するものである。

第１制御装置＋ａ＋は、ポンプ室から吐出される作動流
体の吐出圧を受ける第１制御油圧室（４６）と、前記第
１１ｉＩＩ御油圧室に油密的に摺動可能に収納された補
助ピストン（４２）と、前記補助ピストンを貫通して設
けられ、且つ第１制御油圧室の圧力を受ける端面を有す
るロフト部材（４３）と、前記補助ピストンに支持され
た第１スプリング（４７）と、この第１スプリングによ
ってガイドリングに当接する第１制御ピストン（４０）
とから構成されている。そして、この第１制御装置は、
ポンプからの吐出圧に応じて、ハウジングに内蔵されて
回転するロータ２と、ロータの外周に設けられたガイド
リング４との中心の距離、すなわち偏心量（１１１１を
大きくする制御を行なう。

第２制御装置（ｂ）は、ポンプ室から吐出される作動流
体の吐出圧を受ける第２制御油圧室（５７）と、前記第
２制御油圧室内に収納、且つ支持された第２スプリング
（５６）と、第２スプリングの付勢力を受け、かつ第２
制御油圧室の圧力を受ける端面を有する第２制御ピスト
ン（５０）から構成されている。この第２制御装置は、
ポンプからの吐出圧に応じて、前記偏心量（ｅｌを小さ
くする制御を行なう。

なお、前記第１制御装置（ａｌのロフト部材（４３）の
受圧端面（Ｓ＋）は、高記第２制御装置（ｂｌの第２制
御ピストン（５０）の受圧端面（Ｓ２）より小面積であ
る。また、前記第２スプリング（５６）のハネ定数（Ｋ
２）は第１スプリング（４７）のバネ定数（Ｋ＋）より
大に設定されている。

（実施例） 次に本発明の一実施例を第１図面に基づいて説明する。

この実施例は可変容量ポンプであるラジアルプランジャ
ポンプをパワーステアリング装置の油圧源として使用す
る場合の実施例であり、第１図は前述の使用例のラジア
ルプランジャポンプの部分断面図である。

■はポンプの外形を形成するハウジングで、２はハウジ
ング１に内蔵されて外部動力を受けて０を中心に回転す
るロータである。ロータ２には放射状に配列された７個
のシリンダ孔２１が穿設されており、このシリンダ孔２
１のそれぞれにはシリンダスプリング２２によって中心
０より外方に付勢されたプランジャ３が油密的にかつ摺
動自在に挿入れている。またロータ２の内部にはシリン
ダ孔２１とプランジャ３によって形成されるポンプ室２
３と連通ずる流体通路２４がプランジャの数だけ穿設さ
れている。この流体通路２４は、ロータ２に設けられた
プランジャ３が第１図の回転中心０より上半分にくる吐
出行程においては、図示しない切り換え弁により吐出口
１１と連通ずる。

またプランジャ３が回転中心Ｏより下半分にくる吸入行
程においては図示しない切り変え弁により吸入口１２と
連通される。なお、吸入口１２はオイルタンク１００と
連通して作動を油を吸入する。

一方、ロータ２の外周には内リング４ａ、外リング４ｂ
、鋼球４ｃとからなるガイドリング４が設けられており
、内リング４ａの内周にはプランジャ３の外方先端が当
接してほぼロータ２と同じ速度で回転する。また外リン
グ４ｂはハウジング１と当接して回転しないように設け
られている。

ここでＯ′はガイドリング４の中心であり、ロータ２の
中心０に対して偏心量ｅだけ偏心して設けられている。

また、ガイドリング４の図中右側のハウジング１には、
ガイドリング４の偏心量ｅを大きくするように制御する
第１制御装置ａが設げられており、その第１ピストン４
０がハウジング１の第１挿入穴１３に摺動可能に挿入さ
れている。その第１ピストン４０の一端にはガイドリン
グ４の外リング４ｂところがり接触する第１０−ラー４
１が設げられている。さらに第１挿入穴１３の右側には
紹ｌ制御穴１４が設けられており、その内部には補助ピ
ストン４２が油密を保ち、かつ摺動自在に挿入されてい
る。前記第１挿入穴１３と第１制御穴１４の間のハウジ
ング■には段差部１５が形成されている。この段差部１
５は補助ピストン４２のストッパーの役割をはたしてい
る。補助ピストン４２の中央に設けられた穴にはロンド
部材であるロントビストン４３が挿入されている。この
ロントビストン４３は以下に述べる第１制御油圧室４６
の作動油圧を受ける受圧端面４３ａが形成されている。

このロントビストン４３の一端には組付は時の抜は防止
用のサークリップ４３ｂが設けられている。第１制御穴
１４の一端には、中央に第１圧力導入ロ４４ａの設けら
れた第１ニツプル４４が、ワッシャ４５を介して螺合さ
れている。また補助ピストン４２と第１ニツプル４４に
よって囲まれる空間は第１ＩＩＪＩＩＩ油圧室４６を形
成し、この第１制御油圧室４６は吐出口１１より分岐し
たパイロット連通路１８ａを経て作動流体の吐出圧力が
導かれる。第１スプリング４７は補助ピストン４２に支
持されて、第１ピストン４０を図中左側に付勢する。な
お、９１はドレン孔でオイルタンク１００と連通してい
る。

一方、図中左側に設けられたハウジング１の第２挿入穴
１６には第２制御装置すの制御第２シリンダ５１が圧入
されており、その制御シリンダ５１の中央穴には第２制
御ピストン５０が油密を保ち、かつ摺動自在に挿入され
ている。この第２制御ピストン５０の一端には、以下に
述べる第２制御油圧室５７の圧力を受ける受圧端面５０
ａが形成されている。この受圧端面５７ａは前記第１制
御装置ａのロントビストン４０の受圧端面４３ａより大
面積である。またこの第２制御ピストン５０の他端には
ガイドリング４ところがり接触する第２０−タ５２が設
けられている。さらに、ハウジングｌに設けられた第２
制御穴１７の一端には、中央に第２圧力導入ロ５３ａを
有する第２ニツプル５３がワッシャ５４を介して螺合さ
れている。

この第２二ソプル５３と第２制御穴１７によって第２制
御油圧室５７が形成される。この第２制御油圧室５７に
は、スプリング座５５および第２ス　□プリング５６が
設けられている。この第２スプリング５６は第２ニツプ
ル５３に支持され、図中右側へスプリング座５５を付勢
する。またスプリング座５５の中央には圧力路５５ａが
設けられており、この圧力路５５ａを経て第２制御ピス
トン５０の受圧端面５７ａに作動油圧が導かれる。なお
、第２制御油圧室５７は吐出口１１より分岐した連通路
１８ｂを介して作動流体の吐出圧力が導かれている。

以上述べた図中左側に設けられた装置を第２制御装置す
と呼ぶ。さらに上述可変容量ポンプの吐出口１１より吐
出された作動流体は吐出連通路１８を経てパワーステア
リング装置に供給される。

なお・このパワーステアリング装置はステアリング１０
１１コントロールバルブ１０２、パワーピストンｌＯ３
、パワーシリンダ１２ｏ１ラツク１０５から構成されて
おり、ステアリングホイール１０１を回転するとコント
ロールバルブ１０２が作動し、パワーシリンダ１２０内
の空間１０４あるいは空間１２１のどちらがが吐出口１
１と連通されることとなる。このとき、他方の空間はオ
イルタンク１００と連通する構造である。また、作動流
体がパワーシリンダ１２０に供給されないときは、オイ
ルタンク１００にドレンされる通路が設けられている。

次に上述の構成に基づいて実施例の作動について説明す
る。

第２図乃至第４図は作動を説明するのに供する要部概略
図、第５図、第６図は作動を説明するに供する特性図で
ある。

まず、第１制御装置ａの補助ピストン４２の段差部１５
までの距離を第１距１１１１Ｘ＋、第２制御装置すのス
プリング座５５と制御シリンダ５１までの距離を第２距
離Ｘ２とする。またハウジング１内のガイドリング４と
ロータとの最大偏心量をｅ（ｍ’ａｘ）とする。

第２図は、ポンプの起動開始前、あるいはポンプから吐
出される作動油の吐出圧の最も低い状態、つまりパワー
ステアリング装置のステアリング１０１が操作されず、
ポンプに負荷がかかっていない状態を示す。この時、パ
イロット連通路１８ａ。

１８ｂを通って作動油の圧力を受ける第１制御油圧室４
゛６、第２制御油圧室５７は、圧力が低い状態にある。

このため、第１制御装置ａによって発生する作動力は小
さく、第２制御装置すの第２スプリング５６の付勢力の
方が大きい。したがって、スプリング座５５が制御シリ
ンダ５１に当接する。

そしてガイドリング４はロータ２の中心に対して最大偏
心量ｅ（ｍａｘ）の半分だけ偏心し、ポンプは最大吐出
量の半分の吐出量で運転される。このとき、第１距離Ｘ
＋は第１スプリング４７の自由長にて決まる距離、例え
ば１／２・ｅ（ｍａｘ）であり、第２距離Ｘ２はゼロで
ある。これは第５図、第６図のα点に相当する。

、そして、上述の状態からパワーステアリング装置のス
テアリング１０１を操作するとポンプに負荷がかかり、
次第に吐出圧Ｐが増加する時について説明する。

この時は、面積が比較的大きい補助ピストン４２は、第
１制御油圧室４６の圧力を受けて第２図中下方向に移動
を開始する。これに伴って、補助ピストン４２の中央に
設けられたロントビストン４３も移動する。すると、第
１スプリング４７のセット荷重が大きく”なり、その付
勢力を受ける第１制御ピストン４０は第２図中下方向の
付勢力を受ける。そして、第１スプリング４７の荷重が
第２スプリング５６のセット荷重より大きくなると、第
１制御ピストン４０が移動を開始する。つまり前述偏心
量が１／２・ｅ（ｍａｘ）からｅ（ｍａＸ）まで増加し
、ポンプの吐出量Ｑが増加する。

そして、補助ビス、トン４２は、段差部１５に当接する
まで移動する。第１制御装置ａのロントビストン４３の
一端が第１制御ピストン４０と当接する。このとき、第
３図に示すように前述偏心量が最大（ｅ（ｍａｘ））と
なり、ポンプからの吐出量Ｑも最大となる。このとき、
第１距離ＸＩはゼロ、第２距離は１／２・ｅ（ｒｎａｘ
）である。これば第５図、第６図のβ点に相当し、例え
ばこの時のポンプ吐出圧は５ｋｇ／−程度となる。

次に、さらにポンプに負荷がかかり、吐出圧Ｐ以上（例
えばＰ　＝　７５　ｋｇ／ｃｒａ程度）に上昇する時に
ついて説明する。

ポンプからの吐出圧は、第１制御装置ａ及び第２制御装
置すの両装置に加わるが、第１制御装置ａの補助ピスト
ン４２は段差部１５に当接してからは移動することがで
きない構造となっている。

このため、第１制御装置ａがらガイドリング４に作動す
る力、つまり偏心量ｅを大きくする力は、第１スプリン
グ４７からの一定の付勢力と、受圧端面４３ａを有する
ロントビストン４３による作用力の合力である。ところ
が、第２制御装置すの第２制御ピストン５０の受圧端面
５０ａは、前記ロントビストン４３の受圧端面４３ａよ
り大きい面積を有している。このため、ポンプからの吐
出圧が増加すると、第２制御ピストン５０の作動力、つ
まり前記偏心量ｅを小さくする力が大きくなり、ついに
は第１制御装置ａの作用力より大きくなる。

そして、第２制御ピストン５０は第３図中上方向に移動
し、偏心量ｅを小さくする制御を始める。

これは第５図、第６図の１点に相当する。このとき、ロ
ントビストン４３は補助ピストン４２から、第１制御油
圧室４６内に突出する。そして、ポンプの吐出圧Ｐが増
加するに従って、偏心量ｅ及び吐出量Ｑが減少する。つ
いには、吐出圧Ｐが例えば８０ｋｇ／ｃ＋ａ程度になる
と偏心量ｅ及び吐出量Ｑがゼロとなる。これによりポン
プ及び連通路等の破損を防止するものである。これは、
第５図、第６図におけるε点に相当する。

なお、上述の実施例においては、ポンプに負荷がかかっ
ていない状態では、ポンプの吐出量は最大吐出量の半分
に設定されているが、この設定された吐出量は最大吐出
量の半分の吐出量に限定されず、各構成部材の寸法を変
えることによって調整することができる。また、各スプ
リングのばね定数、各ピストンの受圧端面の面積を変え
ることにより、上述制御装置の入力として用いるポンプ
からの吐出圧を任意に設定することができる。

（発明の効果） 本発明は、以上述べたように、ハウジング内に設けられ
たロータとガイドリングとの偏心量を制御する第１及び
第２制御装置を設けたことから、ポンプに負圧がかから
ない時、つまりポンプからの吐出される作動流体の吐出
圧が低い時には、ポンプからの吐出量を小さく設定する
ことができる。

また、ポンプにある設定以上の負荷がかかる時、つまり
ポンプから吐出される作動流体の吐出圧が上昇する時に
は、ポンプの吐出量を最大吐出量に変えることができる
。

このことにより、ポンプにかかる負荷の状態に従って、
つまりポンプから吐出される作動流体の吐出圧に従って
ポンプの吐出量を変えることができるようになる。さら
に、第１制御装置及び第２制御装置は簡単な構造であり
、且つポンプハウジングと一体形成されているため、信
頼性が高いと同時にコスト的にも効果がある。また、第
１制御装置及び第２制御装置の各構成部材を変えること
により、たとえば第１スプリング及び第２スプリングの
ばね定数や、ロントビストン及び第２制御ヒストンの受
圧端面の面積を変えることにより、駆動装置の油圧源と
して適切な特性を有する可変容量ポンプを、容易に提供
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第Ｆ図は本発明の一実施例を示す可変容量ポンプの断面
図、第２図乃至第４図は本発明の一実施例の作動説明す
るに供する要部概略図、第５図。 第６図は本発明及び従来の可変容量ポンプの特性を示す
特性図である。 １・・・ハウジング、２・・・ロータ、４・・・ガイド
リング、４０・・・第１制御ピストン、４２・・・補助
ピストン、４３・・・ロンド部材（ロントビストン）、
４６・・・第１制御油圧室、４７・・・第１スプリング
、５０・・・第２制御ピストン、５６・・・第２スプリ
ング、５７・・・第２制御油圧室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ハウジングに内蔵されて回転するロータと、ロータの外
   周に設けられたガイドリングとの偏心量を変えることに
   よりポンプ室の容積を変える可変容量ポンプにおいて、
   ガイドリングを挟んで相対向するよう設けられ、かつ前
   記ポンプ室から吐出される作動流体の吐出圧を受ける第
   １制御油圧室及び第２制御油圧室と、前記第１制御油圧
   室に摺動可能に収納された補助ピストン、該ピストンを
   貫通して摺動可能に設けられ、かつ第１制御油圧室の圧
   力を受ける端面を有するロンド部材と、前記補助ピスト
   ンに支持された第１スプリングと前記ロンド部材とによ
   って偏心量を大きくするよう作用し、かつ前記ガイドリ
   ングに当接する第１制御ピストンと、前記ロンド部材の
   端面より受圧面積が大きい端面を有し、かつ前記第２制
   御油圧室の油圧を受けて摺動し、かつ前記偏心量を小さ
   くする作用をする第２制御ピストンと、第１スプリング
   より大きい付勢力を有し、かつ第２制御ピストンが前記
   ガイドリングに当接するよう付勢する第２スプリングと
   を具備することを特徴とする可変容量ポンプ。