JPS646352B2 - - Google Patents

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JPS646352B2
JPS646352B2 JP59180137A JP18013784A JPS646352B2 JP S646352 B2 JPS646352 B2 JP S646352B2 JP 59180137 A JP59180137 A JP 59180137A JP 18013784 A JP18013784 A JP 18013784A JP S646352 B2 JPS646352 B2 JP S646352B2
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JP
Japan
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discharge
flow rate
pump
control valve
fluid
Prior art date
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Expired
Application number
JP59180137A
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English (en)
Other versions
JPS6155388A (ja
Inventor
Akio Numazawa
Kyoichi Nakamura
Toshibumi Sakai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyoda Koki KK
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Toyoda Koki KK filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP59180137A priority Critical patent/JPS6155388A/ja
Publication of JPS6155388A publication Critical patent/JPS6155388A/ja
Publication of JPS646352B2 publication Critical patent/JPS646352B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/24Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
    • F04C14/26Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、動力舵取装置等に圧力流体を供給す
るベーンポンプに関する。
<従来技術> 従来の動力舵取装置用ポンプでは、ポンプが所
定回転数以上になると、流量制御弁により吐出流
量を一定にする制御をしている。
<発明が解決しようとする問題点> 上記ポンプに用いられる流量制御弁は、絞り前
後に発生する差圧により、スプールを摺動させて
吐出流体の一部をバイパス通路にバイパスさせる
構造のものであるため、ポンプが高回転になつた
場合のバイパス流量が増大するのみで、ポンプ自
身からの吐出流量を減少させることはできず、従
つて負荷トルクが大となつてエネルギ損失が多く
なる欠点があつた。
<問題点を解決するための手段> 本発明はかかる従来の欠点を解消するためにな
されたもので、カムリングのカム面を構成すべく
周方向に120度の位相差をもつて形成された3つ
のカム曲線にて構成し、この3つのカム曲線に対
応して吸入ポートならびに吐出ポートを3組配設
し、この3つの吐出ポートと流量制御弁とをそれ
ぞれ吐出通路を介して接続し、この3つの吐出通
路の少くとも1つに外部からの制御信号に応じて
切換えられ前記吐出ポートを吸入ポート側に選択
的に接続する切換弁を介挿したことを構成上の特
徴とするものである。
<作用> 本発明は上記構成を備えているため、ポンプが
低速回転のときは3つの吐出ポートからの吐出流
体を合流させて必要流量を確保する。またポンプ
が高速回転になると切換弁を切換えて3つの吐出
ポートの少くとも1つを吸入ポートに連通させ
る。これにより吐出流体の一部が吸入ポートに導
入され、それだけ流量制御弁からのバイパス流量
が少なくなり、その結果ポンプの負荷トルクを減
少させることができる。
<実施例> 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第1図、第2図および第3図において、10
はポンプハウジングを示し、このポンプハウジン
グ10には有底の中空室11が形成され、この中
空室11はポンプハウジング10の一端に開口し
ている。ポンプハウジング10の一端にはその開
口部を閉塞するエンドカバー12が嵌合され、さ
らにサークリツプにて抜止めされている。ポンプ
ハウジング10とエンドカバー12とで囲まれた
前記中空室11内にはカムリング14と、このカ
ムリング14の一側面に対接するサイドプレート
15と、一端がカムリング14の他端面に対接し
かつ背面がエンドカバー12に対接するサイドプ
レート16が収納され、一方のサイドプレート1
5はポンプハウジング10の軸受穴10aに嵌合
されている。なお、カムリング14および一対の
サイドプレート15,16はポンプハウジング1
0とエンドカバー12との間に支持された位置決
めピン18により位相決めされている。
前記カムリング14の内周には周方向に120度
の位相差をもつ3つのカム曲線C1,C2,C3
からなるカム面Cが形成され、このカム面Cに摺
接する11枚のベーン21を放射方向に摺動可能に
嵌挿したロータ22がカムリング14内に収納さ
れている。かかるロータ22およびベーン21の
軸線方向巾はカムリング14の軸線方向巾よりも
幾分小さな寸法に定めされ、前記一対のサイドプ
レート15,16がカムリング14の両側面に当
接された状態においてロータ22とサイドプレー
ト15,16との各間に適正なサイドクリアラン
ス(軸線方向隙間)が保たれるようにしてある。
ロータ22はポンプハウジング10の軸受穴10
aに嵌着せる軸受23に回転可能に軸承された回
転軸24の一端にスプライン係合されている。
上記カムリング14のカム面Cとロータ22の
外周面との間にベーン21によつて区画された複
数のポンプ室が形成され、各ポンプ室はロータ2
2の回転により容積変化を生ずる。前記一対のサ
イドプレート15,16のロータ22に対接する
各面には、膨張工程をなすポンプ室に対応して3
つの吸入ポートIP1,IP2,IP3が、また圧縮
工程をなすポンプ室に対応して3つの吐出ポート
OP1,OP2,OP3がそれぞれ形成されている。
前記吐出ポートOP1,OP2,OP3から吐出
される流体は、第3図に示す流量制御弁40によ
つて制御される。この流量制御弁40は、弁孔4
1に摺動自在に嵌合されたスプール42を有し、
このスプール42によつて前記弁孔41内を2つ
の流体室41a,41bに区画している。この一
方の流体室41aには吐出通路50から吐出され
る流体が導入され、また他方の流体室41bには
ユニオン43に形成された絞り44を通過後の流
体が導入されている。従つてスプール42はこの
絞り44の前後の差圧によつてスプリング45を
圧縮させて摺動してバイパス通路46の開度を制
御し、その結果吐出通路50からの吐出流体の一
部をバイパス通路46にバイパスさせ、送出口4
7から常に一定流量の吐出流体を送出させるよう
になつている。
かかる構成のポンプにおいて本発明は、前記吐
出ポートOP1,OP2,OP3から吐出通路50
へ流出される流体を制御するため次のような回路
を有する。
すなわち、前記吐出ポートOP1,OP2,OP
3にはそれぞれ吐出通路51,52,53が接続
され、この吐出通路51,52,53は途中で吐
出通路50として1つに合流されたのち流量制御
弁40と連通されている。この3つの吐出通路5
1,52,53の中で吐出通路52,53の途中
には電磁切換弁V2,V3が介挿されている。こ
の電磁切換弁V2,V3はポンプ回転数が高くな
ると順次切換られ、前記吐出通路52,53をリ
ターン通路55,56を介して吸入ポートIP2,
IP3に連通するようになつている。
なお、前記吸入ポートIP1,IP2,IP3は、
中空室11に凹設された環状溝60を介してリザ
ーバ(図示省略)に通じる吸入通路61ならびに
流量制御弁40に通じるバイパス通路46に連通
されている。また吐出ポートOP1は前記エンド
プレート12とサイドプレート16間に形成され
た圧力室63とも連通されている。
次に上記構成のベーンポンプの動作について説
明する。先ず、回転軸24がエンジンによつて駆
動されると、ロータ22が回転し、これによつて
膨張工程を行うポンプ室には作動流体が吸入通路
61より3つの吸入ポートIP1,IP2,IP3を
介して吸込まれ、また圧縮工程を行うポンプ室か
らはそれぞれ3つの吐出ポートOP1,OP2,
OP3を介して圧力流体が吐出される。
エンジンが低速で回転しているとき、電磁切換
弁V2,V3はいずれもの位置にあり、従つて
第2図に示すように3つの吐出ポートOP1,OP
2,OP3より吐出される圧力流体は合流されて
吐出通路50に吐出される。エンジン回転数が低
く前記3つの吐出ポートOP1,OP2,OP3か
らの吐出流量が少ない場合には、流量制御弁40
は作動されず、その吐出流体の全量が送出口47
より送出される。
その後、エンジン回転数が次第に増加して第4
図に示す回転数N1まで増大すると前記3つの吐
出ポートOP1,OP2,OP3からの吐出流量は
第4図Aに示すように必要流量Q1を越える。従
つてこの時点から流量制御弁40が作動し、必要
流量Q1以上の流量をバイパス通路46へバイパ
スさせる。
また、エンジン回転数がN2まで増加すると、
電磁切換弁V2がの位置に切換えられ、吐出ポ
ートOP2からの吐出流体は吸入ポートIP2へリ
ターンされる。従つて第4図Bに示すように吐出
通路50には吐出ポートOP1ならびにOP2から
の吐出流体のみが吐出されるようになり、その分
ポンプ負荷は減少する。
その後エンジン回転数の増加に伴い吐出ポート
OP1およびOP2からの吐出流量は次第に増加す
るが、必要流量Q1以上の流体は流量制御弁40
によつてバイパス通路46にバイパスされる。こ
のとき、すでに吐出ポートは2つの状態に切換ら
れて吐出ポート自身からの吐出流量が少なくなる
ように制御されているため、流量制御弁40の作
動に伴うバイパス流量も少なく、それだけポンプ
負荷が少なくなる。
さらにエンジン回転数がN3になると、電磁切
換弁V2,V3の両方がの位置に切換られ、吐
出ポートOP2,OP3からの吐出流体は吸込ポー
トIP2,IP3へリターンされる。従つて第4図
Cに示すように吐出通路50には吐出ポートOP
1からの吐出流体のみが吐出されるようになり、
ポンプ負荷をさらに減少させることができる。
その後エンジン回転数の増加に伴い、吐出ポー
トOP1からの吐出流量が増加するが、前記と同
様、流量制御弁40によつて必要流量Q1以上の
流体はバイパスされる。またこのとき吐出ポート
OP2,OP3からの吐出流量はすでに停止されて
おり、従つてバイパス量も少く、ポンプ負荷はさ
らに少くなる。
なお、ここで上記ベーンポンプによる負荷トル
クの減少の程度を算出すると次のようになる。
先ず電磁切換弁V2,V3を切換えない場合に
ついて考察する。
11枚ベーンポンプで1つの吐出ポートから1回
転当り吐出される理論吐出流量をVth、回転数を
N、負荷側圧力をPとして、(ただしポンプ内部
圧PINは絞り44での差圧ΔPがあるため、PIN
ΔP+Pである) またポンプ内部での摩擦等によるトルク損失を
無視すると、理論負荷トルクTth1は次式となる。
Tth1=N・Vth/2π(P1+P2+P3) ここで、P1、P2、P3はそれぞれ吐出ポートOP
1,OP2,OP3での圧力であり、P1=P2=P3
=PIN=ΔP+Pだから ∴Tth2=3・N・Vth(ΔP+P)/2π となる。
これに対し電磁切換弁V2を切換えた時につい
理論負荷トルクを算出すると Tth1=N・Vth/2π(P1+P2+P3) ここでP2≒0、P1=P3=ΔP+Pより、 Tth2=N・Vth/π(ΔP+P)=2/3Tth1 となる。これは電磁切換弁V2を切換えない場合
に較べ2/3の負荷トルクになる。
さらに電磁切換弁V2・V3を両方切換えた時
には、 Tth3=N・Vth/2π(P1+P2+P3) P2=P3≒0、P1=ΔP+Pより、 Tth3=N・Vth(ΔP+P)/2π=1/3Tth1 となり、 以上のように電磁切換弁V2,V3を切換え制
御することで負荷トルクを小さくし省エネルギー
ポンプとすることができる。
尚、上記実施例では定流量制御の場合について
説明したが、エンジンが所定の回転になると流量
を下降させる、いわゆるドルーピング制御の場合
も同様に適用することができる。
<発明の効果> 上記詳述したように本発明のベーンポンプは、
3つの吐出ポートと流量制御弁とをそれぞれ吐出
通路を介して接続し、この3つの吐出通路の少く
とも1つに外部からの制御信号に応じて切換えら
れ前記吐出ポートを吸込ポート側に選択的に接続
する切換弁を介挿した構成であるため、例えばエ
ンジン回転数等の信号に応じて切換弁を切換える
ことで高速回転時には流量制御弁の絞りを通過す
る流量自体を少なくすることができ、その分ポン
プ内圧が低くなつてポンプの負荷トルクを減少す
ることができ、また切換弁は流量制御弁の制御と
は無関係に切換制御することができ、その結果切
換弁の切換え時期を簡単かつ正確に設定すること
ができ、しかもこの切換弁はエンジン回転数等に
応じた制御信号を印加するのみで切換弁を切換え
ることができるのでこの切換弁の切換えに特別の
負荷圧を発生させる必要がなく、それだけエネル
ギ消費を少くすることができる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示すもので、第1図は
本発明のベーンポンプの断面図、第2図は第1図
の−断面矢視図、第3図は第1図の−線
断面矢視図、第4図はエンジン回転数とポンプ吐
出流量との関係を示す図である。 10……ポンプハウジング、14……カムリン
グ、21,22……ロータ、IP1,IP2,IP3
……吸入ポート、OP1,OP2,OP3……吐出
ポート、51,52,53……吐出通路、V2,
V3……電磁切換弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ポンプハウジングと、このポンプハウジング
    内に装嵌されかつ内周に120度の位相差をもつ3
    つのカム曲線からなるカム面を有するカムリング
    と、このカムリング内に収納されかつ回転軸に連
    結されたロータと、前記カムリングとの間で複数
    個に区画されたポンプ室を構成すべく前記ロータ
    に円周上等間隔に収納されたベーンと、前記ポン
    プ室に対して作動流体を吸入あるいは吐出すべく
    前記3つのカム曲線に対応する3組の吸入ポート
    ならびに吐出ポートと、この吐出ポートから吐出
    される吐出流体の流量を一定に制御する流量制御
    弁とを有するベーンポンプにおいて、前記3つの
    吐出ポートと前記流量制御弁とをそれぞれ吐出通
    路を介して接続し、この3つの吐出通路の少くと
    も1つに外部からの制御信号に応じて切換えられ
    前記吐出ポートを前記吸入ポート側に選択的に接
    続する切換弁を介挿したことを特徴とするベーン
    ポンプ。
JP59180137A 1984-08-28 1984-08-28 ベ−ンポンプ Granted JPS6155388A (ja)

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JP59180137A JPS6155388A (ja) 1984-08-28 1984-08-28 ベ−ンポンプ

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JP59180137A JPS6155388A (ja) 1984-08-28 1984-08-28 ベ−ンポンプ

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JPS6155388A JPS6155388A (ja) 1986-03-19
JPS646352B2 true JPS646352B2 (ja) 1989-02-02

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JP59180137A Granted JPS6155388A (ja) 1984-08-28 1984-08-28 ベ−ンポンプ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS491777U (ja) * 1972-04-10 1974-01-09
JPS5537755Y2 (ja) * 1973-05-08 1980-09-04
JPS57184741A (en) * 1981-05-07 1982-11-13 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Reduction gear

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