可変容量形ベーンポンプ

【目的】この発明の目的は、カムリング１６の対向間隔を変えて可変容量ポンプとしながら、その繋ぎ目を面一にして、ベーン７の移動をスムーズにすることである。
【構成】カムリング１６を、第１、第２リング部１６ａ、１６ｂとに分割し、それらの対向間隔を調整可能にするとともに、これら第１、第２リング部１６ａ、１６ｂの対向端にラップ凹部１７、１８とラップ凸部１９、２０を形成する。そして、これらラップ凹部とラップ凸部とを、図３に示すようにかみ合わせる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、可変容量形べーンポンプの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両、特に自動車の油圧式パワーステアリング装置やサスペンション装置に圧油を供給する油圧ポンプとしては、主に圧力平衡形ベーンポンプが用いられている。この圧力平衡形ベーンポンプは、１回転で吸込み、吐出を２回行う２サイクルタイプである。そのために、１回転当たりの押しのけ容積は、圧力不平衡の２倍となる。また、それぞれの吐出領域が、回転軸を挟んで対向する位置にあるため、圧力バランスが良い。このように圧力平衡形べーンポンプは、１回転当たりの押しのけ容積が多く、しかも、圧力バランスがよいので、軽量、小型化が図れるというメリットがある。そのために、自動車用の油圧ポンプとして利用されている。
【０００３】この圧力平衡形の可変容量形べーンポンプを示したのが、図である。このべーンポンプは、ボディ１の内側に、カムリング２を設けている。このカムリング２は、第１リング部２ａと第２リング部２ｂとから構成されている。そして、この第１、第２リング部２ａ、２ｂは、ボディ１内側を、図の左右方向に摺動可能して、第１リング部２ａ、第２リング部２ｂどうしが相対移動可能になっている。つまり、第１、第２リング部２ａ、２ｂは、相対移動によって、両者の対向間隔を調整可能としている。したがって、このカムリング２は、対向間隔を調節することで、その内側の容積を変化させることができるようになっている。また、第１リング部２ａ、第２リング部２ｂの対向端には、図１０に示すように、カムリング２において点対称になる位置に、先端を薄くしたエッジ部４、５を形成している。そして第１リング部２ａのエッジ部４は、第２リング部２ｂの対向端の上に重なっている。また、第２リング部２ｂのエッジ部５は、第１リング部２ａの対向端の上に重なっている。
【０００４】このような第１リング部２ａ、第２リング部２ｂからなるカムリング２内には、その中心部にロータ６を設けている。このロータ６は、図示しないエンジンの駆動力によって回転するとともに、ラジアル方向に出没可能な複数のベーン７を備えている。これらベーン７は、ロータ６に形成した背圧室３内の圧力作用で、その先端を常時カムリング２に接触させている。なお、この背圧室３にはポンプ吐出圧が導かれるようにしている。したがって、これらベーン７は、ロータ６が回転すると、カムリング２に沿って出没する。そして、このベーンとベーンとで区画された空間をベーン室５７としている。
【０００５】さらに、カムリング２の両側は、インテークハウジング８、および図示しないアウトレットハウジングで挟持されているが、このハウジングのそれぞれには、一対の吸込ポート９または吐出ポート１０とを形成している。そして、これら吸込、吐出ポート９、１０により、ベーン室５７への油の吸い込みおよび吐出を行っている。また、ボディ１の両側には第１リング部２ａ、第２リング部２ｂを移動させるためのカムリング移動機構１１を設けている。このカムリング移動機構１１は、ボディ１に取り付けたケーシング１２と、このケーシング１２内に摺動自在に設けたピストン１３と、このピストン１３に取り付けられ、ピストン１３の移動量に応じて第１リング部２ａ、第２リング部２ｂをロータ６方向に押しつけるロッド１４と、スプリング室１５に設けたスプリング１５ａと、ピストン１３に移動力を与える図示しない油圧回路とから構成している。このカムリング移動機構１１により、カムリング２の対向間隔を調整して、ベーン室５７の容積をを変えることができる。このようにベーン室５７の容積を変えることによって、当該ポンプの吐出量を調整できる。例えば、対向間隔小さくすれば、吐出量が少なくなり、反対に、対向間隔を大きくすれば、吐出量は多くなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の可変吐出形ポンプでは、第１、２リング部２ａ、２ｂのエッジ部４、５が、第２、１リング部２ｂ、２ａの対向端の上に重なっているので、エッジ部４、５に段差が出来てしまう。このために、カムリング２を摺動するベーン７がエッジ部４、５の尖端に当たり、それを乗り越える際に、ジャンピングを起こしてしまう。このジャンピングにより、ベーン７は、ロータ６内に押し戻されてしまうが、このときベーン７が、ロータ６内の背圧室３に、ジャンピング分だけの圧力を作用させてしまう。また背圧室３には、吐出圧が導かれているので、ジャンピングによる背圧室３の圧力変化が、吐出圧の変化として現れる。それが脈動の原因となってしまうという問題があった。また、ベーンがエッジ部４、５に当たったときの音が騒音となるという問題もあった。
【０００７】また、上記の問題を解決するために、エッジ部４、５を薄くすることも考えられる。しかし、エッジ部４、５を薄くすればするほど、ベーン７の摺動は滑らかになるが、その分、エッジ部４、５の強度は、反対に弱くなってしまう。このために、エッジ部４、５が破損しやすく、耐久性に乏しくなるという別の問題が発生する。さらに、エッジ部を薄くするということは、それだけ精密な加工が必要となり、それだけ生産性が悪くなるという問題も発生する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するために、第１の発明では、ボディと、このボディ内に設けるとともに、第１リング部と第２リング部とに分割し、その対向間隔を調整可能にしたカムリングと、ラジアル方向に複数のベーンを出没可能に設けたロータとを備え、ロータを回転させることによって、ベーンをカムリングに沿って出没させる可変容量形べーンポンプを前提にする。上記のべーンポンプを前提にしつつ、この発明は、上記第１リング部と第２リング部の対向端にラップ部を形成し、このラップ部は、第１、２リング部の対向間隔の変化にかかわらず、ベーンの幅方向で常にオーバラップする構成にするとともに、これら両ラップ部を介して、カムリングのベーン摺動面を面一に連続させたことを特長としている。
【０００９】第２の発明では、ボディと、このボディ内に設けるとともに、第１リングと第２リング部とに分割し、その対向間隔を調整可能にしたカムリングと、ラジアル方向に複数のベーンを出没可能に設けたロータと、各ベーンで構成されるベーン室５７をシールするサイドプレートとを備え、上記ロータを回転させることによって、ベーンをカムリングに沿って出没させる可変容量形べーンポンプを前提にする。このべーンポンプを前提にしつつ、この発明は、上記サイドプレートの背面に、ポンプ吐出圧を導く高圧エリヤを設けた点に特長を有する。
【００１０】
【作用】第１の発明では、カムリングを構成する第１、第２リング部の対向端に形成したラップ部を、第１、第２リング部の対向間隔の変化にかかわらず、ベーンの幅方向で常にオーバーラップさせ、両ラップ部を介して、カムリングのベーン摺動面を面一に連続させている。したがって、カムリングのベーン摺動面が面一に連続しているので、例えば、従来のような、段差がない。このため、段差によるベーン摺動時のジャンピングがない。また、第２の発明では、サイドプレートの背面に、ポンプ吐出圧を導く高圧エリアを設けたので、ポンプの吐出圧に応じた圧力をサイドプレート背面に作用させることができる。これにより、サイドプレートは、ポンプの吐出圧に応じて、ベーン室をシールすることができる。
【００１１】
【実施例】図１〜３は、この発明の第１実施例を示したものである。前記した従来例と共通の構成要素については同一符号を用いるとともに、その詳細な説明を省略する。この第１実施例では、従来例と同様に、ボディ１の内側に、カムリング１６を設けている。このカムリング１６は、第１リング部１６ａと第２リング部１６ｂとから構成されている。そして、この第１、第２リング部１６ａ、１６ｂは、ボディ１内側を、図の左右方向に摺動可能して、第１リング部１６ａ、第２リング部１６ｂどうしが相対移動可能になっている。つまり、第１、第２リング部１６ａ、１６ｂは、相対移動によって、両者の対向間隔を調整可能としている。ただし、この第１実施例では、第１リング部１６ａ、第２リング部１６ｂの対向端に、この発明のラップ部としてのラップ凹部１７、１８と、ラップ凸部１９、２０とを形成している点が、従来と相違する。
【００１２】これら凹部１７、１８および凸部１９、２０のそれぞれは、図３に示すように、摺動可能にはめ合っている。このようにはめ合ったラップ凹部１７、１８、ラップ凸部１９、２０は、第１リング部１６ａ、第２リング部１６ｂの対向間隔の変化にかかわらず、ベーン７の幅方向で、常にオーバーラップする構成とし、両ラップ凹部１７、１８、およびラップ凸部１９、２０を介して、カムリング１６のベーン摺動面を面一に連続させている。なお、ここでは、一方の対向端についてのみ説明したが、他方の対向端においても同一の構成にしている。このように、カムリング１６のベーン摺動面を面一に連続させているので、従来のように、カムリング１６のベーン摺動面に段差がない。したがって、従来のような、段差にベーン７がのジャンピングがない。段差がないので、ベーン７は滑らかに摺動し、ベーン７のジャンピングによる脈動が発生することがないとともに、騒音も発生しない。また、ラップ凹部１７、１８、ラップ凸部１９、２０を、上記のようにはめ合わせているので、従来例のように、薄くエッジにする必要がない。したがって、従来のように、エッジ部４、５を薄くしたときのような強度上の問題は発生しない。
【００１３】なお、ラップ凹部１７、１８の深さに対して、ラップ凸部１９、２０の長さを長くしているので、凸部先端が凹部の底部につき当たったとしても、第１、第２リング部１６ａ，１６ｂ間に隙間２３が形成される。つまり、両リング部１６ａ、１６ｂの対向間隔がどのように変化しても必ず隙間２３が形成される構成としている。この隙間２３は、ボディ１に形成した吸込ポート５２に常時連通させている。また、上記第１、第２リング部１６ａ、１６ｂの側面には、サイドプレート２５を設けて、ベーン室５７側面をシールしている。このサイドプレート２５の背面には、高圧エリアＨが設けてあり、この高圧エリアＨにポンプの吐出圧が作用するようにしている。したがって、サイドプレート２５は、ポンプの吐出圧に応じてベーン室５７側面をシールするプレッシャーローディンの機能を果たしている。また、上記サイドプレート２５とは反対側には、一対の吐出ポート２６が形成され、複数のベーン７によって区画されたベーン室５７からの圧油を吐出するようにしている。そして、第１、第２リング部１６ａ、１６ｂに設けたシール部材５３で、この吐出ポート２６の周囲をシールし、そこからの漏れを防止している。
【００１４】上記のようにした第１、第２リング部１６ａ、１６ｂの対向間隔を調整するには、カムリング移動機構を動作させる。このカムリング移動機構は、ボディ１の両側に取り付けた一対のアクチュエータ２７と、このアクチュエータ２７を動作させる油圧制御回路とから構成されている。上記アクチュエータ２７は、ボディ１に取り付けたケーシング２８にピストン２９を摺動自在に設けている。そして、このピストン２９に設けたロッド３０の端部は、第１、第２リング部１６ａ、１６ｂにねじ止めされている。また、ケーシング２８のロッド側室３１とボトム側室３２とには、それぞれ圧油の流出入ポート３３、３４を形成している。この流出入ポート３３、３４を介してケーシング２８内に圧油が流出入し、ピストン２９が移動するようになっている。
【００１５】したがって、ケーシング２８のボトム側室３２あるいはロッド側室３１に圧油が供給されれば、ピストン２９が移動し、そのピストン２９の移動量に応じて第１、第２リング部１６ａ、１６ｂも移動する。なお、ケーシング２８のロッド側室３１にはスプリング３５が設けてあり、ピストン２９をボトム側室３２に押しつける弾性力を作用させている。また、ケーシング２８の端部には、コントローラ３６と接続した変位センサー３７が設けている。このセンサー３７は、ピストン２９の移動量を検知してその情報をコントローラ３６に送る。
【００１６】また、アクチュエータ２７のケーシング２８に形成した流出入ポート３３、３４は、電磁比例ソレノイド弁３９に接続している。この電磁比例ソレノイド弁３９は、クローズドセンタータイプの切換弁で、コントローラ３６に接続したソレノイド３９ａで、切換え位置３９ｂと３９ｃとに切換わり、これらの切換え位置に応じてアクチュエータ２７のボトム側室３２、あるいはロッド側室３１を、通路３８を介して、このポンプに接続する。また、上記可変容量形ポンプには、３つの通路４０〜４２を接続し、図示していないパワーステアリング装置、サスペンション装置、サイドプレート２５に圧油を供給するようにしている。そして、上記通路３８には、流量センサー４３を設けている。この流量センサー４３は、その本体内に絞り４３ａを設け、この絞り４３ａ前後の差圧を電気的に検出して流量を測定するもので、その検出信号をコントローラ３６に伝達している。
【００１７】また、サイドプレート２５と連通する通路４２には、方向切換弁４４が設けてある。この方向切換弁４４は、サイドプレート８の高圧エリヤＨに圧油を供給する切換え位置４４ｂと、高圧エリヤＨをタンクＴに接続する切換え位置４４ｃとを備えている。また、切換え位置４４ｃ側には、スプリング５１を設け、このバネ力の作用で、方向切換弁４４は、ノーマル状態で切換え位置４４ｃを保つようにしている。さらに、上記スプリング５１とは反対端に、パイロット室４４ａを設けている。したがって、この方向切換弁４４は、パイロット室４４ａに圧力が作用したとき切換え位置４４ｂに切換わる。
【００１８】上記電磁比例ソレノイド弁３９下流とアクチュエータ２７との間から分岐した通路５４、５５には、シャトル弁４５が接続してある。このシャトル弁４５は、アクチュエータ２７のボトム側室３２とロッド側室３１とに接続してあるとともに、方向切換弁４４のパイロット室４４ａにも接続している。このように接続することで、ボトム側室３２かロッド側室３１かのいずれか高圧側の圧力を選択し、その圧力を方向切換弁４４のパイロット室４４ａに作用させている。さらに、アクチュエータ２７のボトム側室３２の流出入ポート３３とロッド側室ポート３１の流出入ポート３４との上流には絞り４６、４７が設けてある。この絞り４６、４７は、その上流に絞り抵抗付与させることで、アクチュエータ２７が作動する前に、方向切換弁４４を切換えさせるためのものである。
【００１９】このようにすれば、第１、第２リング部１６ａ、１６ｂを移動させる前に、サイドプレート２５の押圧力を制御することができる。なお、コントローラ３６はエンジンＥの回転を検出する回転数センサー４８と、車速センサー４９とにも接続している。また、符号５０は、リリーフ弁である。さらに、絞り４７前後に設けたチェック弁５６、５７は、アクチュエータ２７からの戻り油を、絞り４７の抵抗を受けずに戻すためのものである。
【００２０】このような構成による可変容量形ポンプは以下のように作動する。図１は、第１、第２リング部１６ａ、１６ｂの対向間隔が最大となっている状態である。したがって、可変吐出量ポンプの吐出量は最大となっている。このような状態において、回転数センサー４８や車速センサー４９が、エンジンＥの回転数の上昇や、車速の上昇という情報をコントローラ３６に送ったとする。このとき、エンジンの回転数が図３に示すＮ_C 以上であれば、コントローラ３６が高速走行時と判断し、コントローラ３６が動作して、電磁比例ソレノイド弁３９を切換え位置３９ｃに切換える。
【００２１】電磁比例ソレノイド弁３９が切換え位置３９ｃに切換わると、アクチュエータ２７のボトム室側３２に圧油が供給されてピストン２９を、ロータ６の中心方向に移動させることになる。このとき、アクチュエータ２７の上流には、絞り４６が設けてあるので、この絞り４６によってアクチュエータ２７への供給流量が制限され、この絞り４６上流には、絞り４６による抵抗が付与される。この絞り４６によって発生した圧力は、シャトル弁４５で選択されて、方向切換弁４４のパイロット室４４ａに作用し、方向切換弁４４を切換え位置４４ｂに切換える。切換弁４４は、高圧エリアＨをタンクＴに連通させるので、サイドプレート２５の背面に作用している圧力がタンク圧になり、サイドプレート２５の押圧力を弱くする。
【００２２】こうして、ベーン室５７側面をシールしているサイドプレート２５の押圧力が弱くなるころに、絞り４６で流量を制御された圧油が、アクチュエータ２７のボトム側室３２に作用し始め、ピストン２９を移動させる。そして、ピストン２９の移動量に応じて、第１、第２リング部１６ａ、１６ｂの対向間隔が縮まり、可変容量ポンプの吐出量が少なくなる。上記のように、可変容量形ポンプの吐出量が、少なくなると、その吐出量は、流量センサー４３によって検出されコントローラ３６に送られる。コントローラ３６は、この情報と変位センサー３７からの情報とによって、吐出流量を適切に制御するために電磁比例ソレノイド弁３９を制御する。こうして、コントローラ３６で設定した吐出量になると、電磁比例ソレノイド弁３９は図示の中立位置に戻される。電磁比例ソレノイド弁３９が中立位置に戻れば、方向切換弁４４にパイロット圧が作用しなくなり、方向切換弁４４がスプリング５１の力でノーマル位置に戻り、サイドプレート２５背面の高圧エリアＨには、吐出量の少なくなった可変容量形ポンプの吐出圧に応じた圧力が作用し、ベーン室５７をシールする。
【００２３】このように、エンジンＥの回転数や車速に応じて、可変容量形ポンプの吐出量を制御する場合、サイドプレート２５の押圧力を弱くしてから、第１、第２リング部１６ａ、１６ｂを相対移動させる。そして、第１、第２リング部１６ａ、１６ｂの移動が終了すると、またサイドプレート２５に押圧力が作用する。したがって、可変容量形ポンプの吐出量を変化させる過程に無駄がない。また、上記したように、可変容量ポンプの吐出圧に応じて、サイドプレート２５背面の高圧エリアＨに圧力を作用させ、ベーン室５７側面をシールするプレッシャーローディングをしているので、容積効率がよい。
【００２４】図５は、第２実施例を示すもので、そのラップ凹部１７とラップ凸部１９とを一つにしたもので、その他は第１実施例と同様である。図６に示した第３実施例は、一つのラップ凹部１７と一つのラップ凸部１９とを形成するとともに、それら両者が完全にかみ合う形状にしている。そして、このラップ凸部１９の先端にカット面１９ａを形成し、両者が完全にかみ合ったときにも、このカット面１９ａの先端に、吸込ポート５２に連通する隙間２３が形成されるようにしている。この第３実施例においても、第１、２リング部１６ａ、１６ｂの対向間隔が最大になったときにも、ラップ凹部１７とラップ凸部１９とが、ベーンの幅方向で、常にオーバラップするようにしている。
【００２５】図７に示した第４実施例は、第１リング部１６ａと、第２リング部１６ｂとの対向端に、点対称になる傾斜部を形成し、この傾斜部を形成した先端をこの発明のラップ部５８、５９としている。これらラップ部５８、５９の先端には、第３実施例と同様のカット面５８ａ、５９ａを形成し、上記ラップ部５８、５９が完全に一致したときにも、このカット面５８ａ、５９ａのいずれか先端に、吸込ポート５２に連通する隙間２３が形成されるようにしている。図８に示した第５実施例は、第２リング部１６ｂを固定化し、第１リング部１６ａのみを可動式にしたもので、それにともなって、アクチュエータ２７も一つにしたもので、その他は、第１実施例と同様である。
【００２６】
【効果】第１の発明では、カムリングのベーン摺動面が面一に連続しているので、例えば、従来のような、段差がない。このため、段差によるベーン摺動時のジャンピングがないので、脈動が発生しないとともに、騒音が発生しない。また、第２の発明では、サイドプレートは、ポンプの吐出圧に応じて、ベーン室５７をシールすることができるので、容積効率が良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のポンプを接続した回路図である。
【図２】第１実施例の断面図である。
【図３】第２図のIII-III 線での要部拡大断面図である。
【図４】エンジンの回転数、および車速と、パワーステアリング装置等の作動に必要な流量との関係を示したグラフである。
【図５】第２実施例の要部拡大断面図である。
【図６】第３実施例の要部拡大断面図である。
【図７】第４実施例の要部拡大断面図である。
【図８】第５実施例の可変容量形ポンプの断面図である。
【図９】従来例の可変容量形ベーンポンプ断面図である。
【図１０】従来のポンプの要部拡大図である。
【符号の説明】
１ボディ
６ロータ
７ベーン
１６カムリング
１６ａ、１６ｂ第１、第２リング部
１７、１８ラップ凹部
１９、２０ラップ突部
２５サイドプレート
５８、５９ラップ部

【特許請求の範囲】
【請求項１】ボディと、このボディ内に設け、かつ、第１リング部と第２リング部とに分割し、それらの対向間隔を調整可能にしたカムリングと、ラジアル方向に複数のベーンを出没可能に設けたロータとを備え、ロータを回転させることによって、ベーンをカムリングに沿って出没させる可変容量形べーンポンプにおいて、上記第１リング部と第２リング部の対向端にラップ部を形成し、このラップ部は、第１、２リング部の対向間隔の変化にかかわらず、ベーンの幅方向で常にオーバラップする構成にするとともに、これら両ラップ部を介して、カムリングのベーン摺動面を面一に連続させた可変容量形べーンポンプ。
【請求項２】ボディと、このボディ内に設け、かつ、第１リングと第２リング部とに分割し、それらの対向間隔を調整可能にしたカムリングと、ラジアル方向に複数のベーンを出没可能に設けたロータと、各ベーンで構成されるベーン室をシールするサイドプレートとを備え、上記ロータを回転させることによって、ベーンをカムリングに沿って出没させる可変容量形べーンポンプにおいて、上記サイドプレートの背面に、ポンプ吐出圧を導く高圧エリヤを設けた可変容量形べーンポンプ。

【図１】