JP2932236B2 - 可変容量形ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば自動車のハン
ドル操作力を軽減する動力舵取装置のような圧力流体利
用機器に用いられる可変容量形ベーンポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】動力舵取装置用ポンプとして従来一般に
は、自動車用エンジンで直接回転駆動される容量形のベ
ーンポンプが用いられていた。しかし、このような容量
形ポンプは、駆動源であるエンジン回転数に対応して吐
出流量が増減されるため、停車中や低速走行時に大きな
操舵補助力を生じさせ、高速走行時には操舵補助力を小
さくするという動力舵取装置とは相反する特性となって
いる。

【０００３】したがって、このようなポンプとしては、
回転数が小さい低速走行時にあっても所要の操舵補助力
が得られる吐出流量を確保できるものが用いられ、かつ
回転数が大きくなったときの吐出流量を一定量以下に制
御するための流量制御弁が必須となる。このため、この
ようなポンプでは、構成部品点数が増え、構造が複雑化
し、さらに通路構造も複雑で、全体の大型化やコスト高
も避けられない。

【０００４】また、流量制御弁を用いると、吐出流量を
タンク側に還流させることになるので、駆動馬力が大き
くなり、エネルギ損失が多く、さらに油温が上昇すると
いう問題もある。

【０００５】このような容量形での不具合を解決するも
のとして、吐出流量を回転数の増加に伴って段階的に減
少させ得る可変容量形ベーンポンプが、たとえば特開昭
５３−１３０５０５号公報、特開昭５６−１４３３８３
号公報、特開昭５８−９３９７８号公報、実公昭６３−
１４０７８号公報等によって種々提案されている。

【０００６】このような可変容量形のポンプでは、容量
形のような流量制御弁が不要で、また無駄な駆動馬力の
増大化を防ぎ、エネルギ効率の面でも優れ、さらにタン
ク側への戻り流量もないことから油温上昇という問題も
低減でき、しかもポンプ内部での漏れ、容積効率低下等
の問題をも防止できる。

【０００７】たとえば特開昭５６−１４３３８３号公報
等に示される可変容量形ポンプは、カムリングをポンプ
ケーシング内で移動可能に構成するとともに、このカム
リングとポンプケーシングとの間に形成した間隙部にお
いて一対のコントロール室となる流体圧室を形成し、そ
れぞれの室に吐出通路途中に設けたオリフィス前後の圧
力を導き、その差圧をカムリングに直接作用させ、この
カムリングをスプリングの付勢力に抗して適宜移動させ
ることにより、ポンプ室の容積（ポンプ容量）を変化さ
せて適正な吐出流量制御を行なうものである。

【０００８】しかし、このような従来のポンプでは、カ
ムリングを、ポンプハウジング内で直線移動可能に保持
し、これを吐出通路に直接または間接的に設けたオリフ
ィス上、下流側の圧力差で移動変位させているだけであ
り、ポンプ各部の構成部品や流体通路等が多く、加工
性、組立性は勿論、動作上での信頼性、さらに耐久性の
面で問題をもち、実現性に乏しいものであった。

【０００９】前述したように従来から知られている可変
容量形ベーンポンプの一例を、図６等を用いて簡単に説
明すると、図中１はポンプボディ、２はこのボディ１内
に形成されている楕円形空間部３内で支軸部２ａを介し
て揺動変位可能に設けられかつ図中白抜き矢印で示す方
向に付勢力が与えられているカムリング、４はこのカム
リング２内でポンプ室５を一側に形成するように他側寄
りに偏心して収容され外部駆動源によって回転駆動され
ることにより放射方向に進退自在に保持したベーン４ａ
を出入りさせるロータである。

【００１０】なお、図中４ｂはロータ４の駆動軸で、ロ
ータ４は図中矢印で示す方向に回転駆動される。また、
図中３ａ，３ｂはボディ空間部３においてカムリング２
の両側室に開口して形成され各室にカムリング２を揺動
変位させるための制御圧、たとえばポンプ吐出側通路に
設けた可変オリフィス前後の流体圧等を導くための通路
で、カムリング２をポンプ吐出側での流量に応じて揺動
変位させ、ポンプ回転数の増加に伴い吐出側の流量を減
少させるような吐出側流量制御を行なうように構成され
る。

【００１１】６は前記ポンプ室５におけるポンプ吸込側
領域５Ａに臨んで開口されたポンプ吸込側開口、７はポ
ンプ室５のポンプ吐出側領域５Ｂに臨んで開口されたポ
ンプ吐出側開口で、これらの開口６，７はロータ４およ
びカムリング２からなるポンプ構成要素を両側から挾み
込んで保持するための固定壁部であるプレッシャプレー
トおよびサイドプレート（図示せず）のいずれかに形成
されている。

【００１２】また、８，９はポンプボディ１の楕円形空
間部３内でカムリング２の外周部両側に形成された一対
をなす第１および第２の流体圧室で、これらの室８，９
には、前述した通路３ａ，３ｂによりポンプ吐出側通路
の可変オリフィス上、下流側の流体圧等が導入され、カ
ムリング２を所要の方向に揺動変位させ、ポンプ室５内
の容積を可変し、ポンプ吐出側での流量に対応して吐出
流量を可変制御するものである。ここで、カムリング２
は図中Ｆで示すように流体圧室９側から付勢力が与えら
れ、常時はポンプ室５内の容積を最大に維持し得るよう
になっている。また、図中２ｂはカムリング２の外周部
に設けられ軸支部２ａと共に左、右両側に流体圧室８，
９を画成するためのシール材である。

【００１３】なお、６ａ，７ａは前記ポンプ吸込側開口
６、吐出側開口７のポンプ回転方向の終端部に連続して
形成されたひげ状のノッチで、これらのノッチ６ａ，７
ａは、ロータ４の回転に伴って各ベーン４ａの先端をカ
ムリング２の内周部に摺接させてポンプ作用を行わせる
場合に、各開口６，７の端部に接近するベーン間で挾ま
れた空間とこれに隣接するベーン間の空間との間で流体
圧を高圧側から低圧側へと徐々に逃がす役割を果たすた
めのものである。このようなノッチ６ａ，７ａによれ
ば、ベーン４ａ間の空間が、各開口６，７の端部に直に
到達することで、急激な圧力変動、サージ圧を生じ、そ
の結果としてポンプ吐出側での流体圧力に脈動問題を生
じることを防止するうえで効果的である。

【００１４】そして、上述した構造によるポンプでは、
ロータ４の回転に伴ってベーン間の空間を、各開口６，
７に連通されるのに先立って、前記ノッチ６ａ，７ａを
介して各開口６，７との所要の連通状態を生じさせ、高
圧側から低圧側に流体圧力を徐々に逃がすことによっ
て、前述したベーン４ａ，４ａ間の空間での急激な圧力
変動を抑制し、サージ圧を小さくし、これによりポンプ
吐出側での流体圧力に生じる脈動を防止しようとする構
成であった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の可変容
量形のポンプ構造によれば、ポンプボディ１内でカムリ
ング２を揺動変位可能に支持する支軸部２ａを中心とし
たポンプ室５内のポンプ吐出側領域５Ｂにおける流体圧
による作用力に、アンバランスな力が発生することがあ
るという問題があった。

【００１６】これは、カムリング２内で偏心しているロ
ータ４の一側寄りに形成されているポンプ室５におい
て、ポンプ吐出側領域５Ｂに開口しているポンプ吐出側
開口７の開口範囲が、図７から明らかなように、カムリ
ング２の揺動支点となる支軸部２ａを中心としてカムリ
ング２両側に形成される左、右の流体圧室８，９に対応
する角度範囲がαとα＋βというように、第２の流体圧
室９側にずれており、その角度差β分のポンプ吐出側圧
力が、カムリング２に図中右側への揺動変位を生じさせ
るようなアンバランスな力として作用するからである。

【００１７】すなわち、ポンプ室５内に開口するポンプ
吐出側開口７の開口位置によって、カムリング２におい
て外周部側が第２の流体圧室９に対応する部分での内
圧、特に角度βに相当する部分での室内圧力が上昇する
と、カムリング２内、外での差圧によって、カムリング
２が図中矢印で示す方向に揺動しようとする力が働くこ
とになる。そして、このような動きに伴なうポンプ室５
の容積減少によって、ポンプ吐出流量が減少すると、こ
のポンプから圧力流体の供給を受ける被利用機器が作動
したときの負荷作用時、つまりポンプ負荷時の流量確保
が困難となってしまうという問題を避けられなかった。

【００１８】従来この種の可変容量形ポンプにおいて、
ポンプ吐出側での流量変動に対応して切換えられる切換
えバルブを設け、この切換えバルブによって所定圧力に
制御した流体圧を、カムリング２を移動変位させるため
のカムリング２外周の左、右の流体圧室８，９に供給す
ることにより、ポンプ回転数の変化に対応した所望のポ
ンプ吐出流量が得られるように構成したものが、特願平
４−３５８８０１号等により既に提案されている。

【００１９】このような可変容量形ポンプでのカムリン
グ２外周の左、右の流体圧室８，９に導入される流体圧
力の変化等は、以下に説明した通りである。すなわち、
カムリング２外周で図中右側にある第２の流体圧室９で
の流体圧ＰB は、図８の線図から明らかな通りであり、
この流体圧ＰB が、この右側でのカムリング内面圧に対
応するカムリング外面圧になる。ここで、このようなＰ
B は、ポンプ回転数が大きくなった流量調整域でも、上
述した切換えバルブの切換え機能によって、完全にはポ
ンプ吸込側（ドレン側）には連通せず、所定レベルでの
低圧状態を維持するようになっている。

【００２０】一方、カムリング２外周で図中左側にある
第１の流体圧室８での流体圧ＰA は、図８の線図から明
らかな通りで、この流体圧ＰA が図中左側でのカムリン
グ内面圧に対応するカムリング外面圧となるもので、こ
の流体圧ＰA は、流量調整域では上述したＰB よりも若
干大きくなる。そして、このときのＰA とＰB との圧力
差が、カムリング２を図中左側に付勢するばね力Ｆに相
当し、通常はこのばね力Ｆによってバランスするように
なっている。

【００２１】このような圧力関係において、前述したよ
うにカムリング２右側でのポンプ吐出側開口７が、第２
の流体圧室９側に角度差βをもってずれている場合のカ
ムリング２の内面圧とカムリング外面圧は、次のように
なる。ここで、ポンプ吐出側の圧力をＰとする。すなわ
ち、前述したような角度差βに伴なうアンバランスな力
が作用すると、この第２の流体圧室９側部分での圧力差
は、図８の線図から明らかなように（ポンプ吐出圧力Ｐ
−ＰB ）となり、図７中矢印で示すようにカムリング２
に対しポンプ室５の容積つまり吐出量を減少させる方向
への揺動変位が生じる。特に、このようなカムリング２
の吐出量減少方向への揺動変位は、流量調整域で生じる
ことになる。

【００２２】換言すると、上述したような流体圧の不平
衡によって生じるアンバランスな力でカムリング２に揺
動変位、さらには振動が生じると、ポンプ吐出側におい
て大きな流量変動が生じ、これにより脈動が大きくな
り、ポンプ特性上での問題となるもので、このような問
題点を解決することが望まれる。

【００２３】特に、このような問題は、可変容量形ポン
プからの流体圧が供給される被利用機器側での作動によ
って、主供給経路中の流体圧が上昇し、これによりこの
経路またはポンプ吐出側通路途中に設けたメータリング
オリフィス上、下流側の差圧が増大したりすることによ
り、ポンプ吐出側圧力の変動が大きく生じた場合に著し
いもので、このような問題点を解決することが必要とさ
れている。たとえば被利用機器がパワーステアリングで
あるとき、大流量または小流量がパワーシリンダ側に流
れるため、舵取ハンドルが急に重くなってり、軽くなっ
たりするもので、このような不安定さは解消することが
望まれる。

【００２４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、カムリング内、外で生じるアンバランスな
力に伴なう揺動変位によって生じ易かった揺動変位をな
くし、ポンプ吐出側での大きな流量変動、脈動等を低減
し、吐出流量が低下するのを防止し得るようにした可変
容量形ポンプを得ることを目的としている。

【００２５】

【課題を解決するための手段】このような要請に応える
ために本発明に係る可変容量形ポンプは、ポンプボディ
内で回転自在なベーン付きのロータと、このロータ外周
部との間の一側寄りにポンプ室を形成するように偏心し
て嵌装されかつポンプボディ内で移動変位可能に配置さ
れるとともにポンプボディとの間の外周部隙間空間にシ
ール手段を介して第１および第２の流体圧室を形成する
カムリングと、ポンプボディ内でこのカムリングをロー
タ外周部との間でのポンプ容量を最大とする方向に付勢
する付勢手段と、前記ポンプ室から圧力流体を吐出する
ポンプ吐出側通路に設けたメータリングオリフィスの
上、下流側での圧力差に応じて作動されポンプ室からの
圧力流体の吐出流量の大小に応じて第１の流体圧室への
供給流体圧を制御するスプール式制御バルブを備え、カ
ムリング外周部の流体圧室のうち、ポンプ容量を最大と
する方向への移動変位を与える第２の流体圧室に、前記
スプール式制御バルブの第２の室に導かれているメータ
リングオリフィス下流側の流体圧を導入するように構成
したものである。

【００２６】また、本発明に係る可変容量形ポンプは、
ポンプボディ内で回転自在なベーン付きロータと、この
ロータ外周部との間の一側寄りにポンプ室を形成するよ
うに偏心して嵌装されかつポンプボディ内で移動変位可
能に配置されるとともにポンプボディとの間の外周部隙
間空間にシール手段を介して第１および第２の流体圧室
を形成するカムリングと、ポンプボディ内でこのカムリ
ングをロータ外周部との間でのポンプ容量を最大とする
方向に付勢する付勢手段と、前記ポンプ室から圧力流体
を吐出するポンプ吐出側通路に設けたメータリングオリ
フィスの上、下流側での圧力差に応じて作動されポンプ
室からの圧力流体の吐出流量の大小に応じて第１の流体
圧室への供給流体圧を制御するスプール式制御バルブを
備え、カムリング外周部の流体圧室のうち、ポンプ容量
を最大とする方向への移動変位を与える第２の流体圧室
に、ポンプ吐出側通路途中のメータリングオリフィス下
流側の流体圧を導入するように構成したものである。

【００２７】

【作用】本発明によれば、カムリング外側に形成される
第１の流体圧室に、スプール式の制御バルブによってポ
ンプ吐出側流量の大小に対応してポンプ吸込側の流体圧
やポンプ吐出側でのメータリングオリフィスの上流側の
流体圧を導入するとともに、カムリングを付勢する付勢
手段を設けた第２の流体圧室に、制御バルブの第２の室
を介して、または直接的にポンプ吐出側通路でのメータ
リングオリフィスの下流側の流体圧を導入することによ
り、ポンプ作動初期において適切な流量を確保し得ると
ともに、たとえば被利用機器の作動等といったポンプ負
荷時にあっても、カムリング内、外での不平衡な流体圧
によりアンバランスな力が働いたりしても、このカムリ
ングを無用に揺動変位させることがない。

【００２８】

【実施例】図１ないし図４は本発明に係る可変容量形ポ
ンプの一実施例を示し、これらの図において、本実施例
では、動力舵取装置の油圧発生源となるベーンタイプの
オイルポンプである場合を説明する。

【００２９】まず、全体を符号１０で示すベーンタイプ
の可変容量形ポンプは、図１および図２から明らかなよ
うに、ポンプボディを構成するフロントボディ１１およ
びリアボディ１２を備えている。このフロントボディ１
１は、図２から明らかなように全体が略カップ状を呈
し、その内部にポンプ構成要素１３を収納配置する収納
空間１４が形成されるとともに、この収納空間１４の開
口端を閉塞するようにしてリアボディ１２が組合わせら
れて一体化されている。なお、このフロントボディ１１
には、前記ポンプ構成要素１３の回転子であるロータ１
５を外部から回転駆動するためのドライブシャフト１６
が貫通した状態で、軸受１６ａ，１６ｂ，１６ｃ（１６
ｂはリアボディ１２側、１６ｃは後述するプレッシャプ
レート２０側に配設される）により回転自在に支持され
ている。

【００３０】１７はベーン１５ａを有するロータ１５の
外周部に偏心して嵌装される内側カム面１７ａを有し、
かつこの内側カム面１７ａとロータ１５の外周部との間
の一側寄りにポンプ室１８を形成するカムリングで、こ
のカムリング１７は、後述するように、ポンプ室１８の
容積を可変するように収納空間１４内で空間内壁部分に
嵌合状態で設けられたアダプタリング１９内で移動変位
可能に配置されている。なお、このアダプタリング１９
は、ボディ１１の収納空間１４内でカムリング１７を移
動変位可能に保持するためのものである。

【００３１】２０は上述したロータ１５、カムリング１
７およびアダプタリング１９によって構成されているポ
ンプカートリッジのフロントボディ１１側に圧接して積
層配置されるプレッシャプレートで、またこのポンプカ
ートリッジの反対側面には前記リアボディ１２の端面が
サイドプレートとして圧接され、ボディ１１とボディ１
２との一体的な組立てによって所要の組立状態とされ
る。そして、これらの部材によって、前記ポンプ構成要
素１３が構成されている。

【００３２】ここで、これらのプレッシャプレート２０
と、これにカムリング１７を介して積層されるサイドプ
レートとなるリアボディ１２とは、カムリング１７の揺
動変位用の軸支部および位置決めピンとしても機能する
後述するシールピン２１や適宜の回り止め手段（図示せ
ず）によって、回転方向で位置決めされた状態で一体的
に組付け固定されている。

【００３３】２３は前記フロントボディ１１の収納空間
１４内でその底部側に形成されるポンプ吐出側圧力室
で、プレッシャプレート２０にポンプ吐出側圧力を作用
させるようになっている。２４はこのポンプ吐出側圧力
室２３にポンプ室１８からの圧油を導くプレッシャプレ
ート２０に穿設されているポンプ吐出側通路である。

【００３４】２５はリアボディ１２の一部に設けられた
吸込ポート２６（詳細な図示を省略する）からのポンプ
吸込側流体を前記ポンプ室１８に導くようにリアボディ
１２内に形成されたポンプ吸込側通路で、この通路２５
はリアボディ１２の端面に開口するポンプ吸込用開口２
５ａを経てポンプ室１８に接続されている。

【００３５】２８は上述したポンプ室１８からポンプ吐
出側通路２４、ポンプ吐出側圧力室２３、この圧力室２
３からフロントボディ１１の上方に延びた通路孔２３ａ
を介して接続されたポンプ吐出側通路で、この通路２８
の途中にはメータリングオリフィス２９が介在させられ
るとともに外方端側にポンプ吐出側流体圧を図示しない
パワーステアリング装置（図中ＰＳで示す）等の油圧機
器に給送するための吐出ポート２８ａが設けられてい
る。

【００３６】３０はフロントボディ１１における収納空
間１４の上方に略直交して配置され上述したカムリング
１７をポンプボディ１１（アダプタリング１９）内でロ
ータ１５に対して移動変位させるための制御バルブで、
この制御バルブ３０は、ボディ１１に穿設されているバ
ルブ孔３０ａ内で前記ポンプ吐出側通路２８のメータリ
ングオリフィス２９上、下流側の圧力差およびばね３１
の付勢力で摺動動作するリリーフ弁付きのスプール３２
を備えている。

【００３７】なお、図中２９ａ，２９ｂはオリフィス２
９上、下流側の圧力をバルブ孔３０ａ内に導入する通路
である。さらに、このバルブ孔３０ａにおいて中央部分
には、前記ポンプ吸込側通路２５の一部から分岐されて
流体圧をタンク側に導く低圧側通路２５ｂがそれぞれ形
成され、スプール３２の移動に伴なって選択的に開閉制
御され、後述するカムリング１７両側の第１、第２の流
体圧室に流体圧を導入するようになっている。

【００３８】すなわち、このような制御バルブ３０にお
いて、スプール３２の一方室（図１の左方で高圧側とな
る第１の室）３２ａには、前記ポンプ吐出側の圧力室２
３、ポンプ吐出側通路２８および通路２９ａを介してメ
ータリングオリフィス２９上流側の流体圧が導かれてい
る。なお、図中３３はバルブ孔３０ａ内でスプール３２
の左方への移動位置を通路２９ａの開口端を閉塞しない
位置で係止するロッド３３ａを有するバルブ孔３０ａの
閉塞用プラグである。

【００３９】また、スプール３２の他方室（図１の右方
で低圧側である第２の室）３２ｂには、ばね３１が配設
されるとともにメータリングオリフィス２９下流側の流
体圧が前記吐出ポート２８ａに至る通路２８途中から前
記通路２９ｂを介して導かれている。なお、この通路２
９ｂ途中の小径部はダンパオリフィス部である。

【００４０】さらに、バルブ孔３０ａの略中央部と右方
端部には、カムリング１９の外周部でボディ１１側のア
ダプタリング１９との間に形成される第１および第２の
流体圧室３４，３５に、ボディ１１、アダプタリング１
９を経て形成されている導圧通路３６，３７（アダプタ
リング１９の通路孔３６ａ，３７ａを含む）が開口され
ている。なお、カムリング１７の外周部には、第１の流
体圧室３４をアダプタリング１９への接触時にも確保で
きるような凹溝等を形成しておくとよい。

【００４１】そして、これらの通路３６，３７が、スプ
ール３２の動きによって、図１等から明らかなように、
前記ポンプ吐出側通路２８に通路２９ｂを介して、また
はポンプ吸込用開口２５ｂ側に通路２５ｂを介して、選
択的に接続されるようになっている。

【００４２】すなわち、ポンプ作動時において吐出側で
の流量変動を、メータリングオリフィス２９上、下流側
の圧力差により作動される制御バルブ３０により感知
し、このバルブ３０によって制御される流体圧を、前記
カムリング１７両側の第１、第２の流体圧室３４，３５
に供給することにより、このカムリング１７を所要の状
態で揺動変位させ、ポンプ室１８内の容積を可変させ、
ポンプ吐出流量を所要の状態で制御し得る。

【００４３】ここで、図１中４０はポンプボディ１１，
１２内で移動変位可能に配置されたカムリング１７を、
ロータ１５の外周部とに形成されるポンプ室１８が最大
容積となるように付勢する押圧部材で、コイルばね４１
および筒状の押えプラグ４２とから構成されている。

【００４４】なお、上述したベーンタイプの可変容量形
ポンプ１０において、上述した以外の構成は従来から周
知の通りであり、その詳細な説明は省略する。

【００４５】本発明によれば、上述した構成による可変
容量形ポンプ１０において、ロータ１５外周部との間の
一側寄りにポンプ室１８を形成するように偏心して嵌装
されかつポンプボディ１１，１２内で移動変位可能（揺
動変位可能）に配置されるとともにポンプボディ１１，
１２との間の外周部隙間空間にシール手段２１，４５を
介して第１および第２の流体圧室３４，３５が形成され
るカムリング１７と、このカムリング１７をロータ１５
外周部との間でのポンプ室１８容積を最大とする方向に
付勢する付勢手段としてのコイルばね４１と、ポンプ吐
出側通路２８に設けたメータリングオリフィス２９上、
下流側での圧力差に応じて作動されポンプ室１８からの
圧力流体の吐出流量Ｑの大小に応じて第１の流体圧室３
４への供給流体圧を制御するスプール式制御バルブ３０
を備えている。

【００４６】そして、このような構成において、カムリ
ング１７外周部の流体圧室３４，３５のうち、ポンプ室
１８の容積を最大とする方向（図１中左側）への移動変
位を与える第２の流体圧室３５に、スプール式制御バル
ブ３０の低圧側である第２の室３２ｂに導かれているメ
ータリングオリフィス２９の下流側の流体圧を、導圧通
路３７を介して導入するように構成したところに特徴を
有している。

【００４７】ここで、図中３７ｂはこの導入通路３７に
設けた絞りである。このような絞り３７ｂは、これを付
設することによって制御機能の応答性は多少落ちるが、
カムリング１７の制振効果をより一層高めるうえで効果
的なものである。

【００４８】このような構成によれば、カムリング１７
外側に形成される第１の流体圧室３４に、スプール式制
御バルブ３０によってポンプ吐出側流量Ｑの大小に応じ
てポンプ吸込側の流体圧やポンプ吐出側でのメータリン
グオリフィス２９の上流側の流体圧を導入するととも
に、第２の流体圧室３５に、制御バルブ３０の低圧側の
第２の室３２ｂを介してポンプ吐出側通路２８でのメー
タリングオリフィス２９の下流側の流体圧を導入するこ
とにより、ポンプ１０の作動初期には所要の吐出流量制
御を行ない、所定流量を得られるばかりでなく、被利用
機器の作動等といったポンプ負荷時にあっても、従来問
題であったカムリング１７内、外での不平衡な流体圧に
よりアンバランスな力が働いて、このカムリング１７を
不用意に揺動変位させるといった不具合をなくし、結果
としてポンプ吐出側での流量変動や流量低下を解消し、
安定した流量制御を行なえる。

【００４９】すなわち、このような構成では、流体圧力
変化に伴なうカムリング１７内圧の上昇に対抗できる程
度の略吐出圧力に近いメータリングオリフィス２９後の
下流側圧力を、カムリング１７外側の第２の流体圧室３
５に導入することにより、ポンプ負荷等による吐出側圧
力Ｐの上昇によっても、図３および図４の特性図から明
らかなように、流量変動や流量低下を生じないようにす
ることができる。特に、ポンプ１０からの流体圧が供給
される被利用機器での作動によるポンプ負荷時に、ポン
プ吐出側流体圧Ｐが上昇しても、流量低下といった問題
を生じないようにすることができる。

【００５０】これを図３および図４を用いて簡単に説明
すると、前述したようなアンバランスな力によるカムリ
ング１７の吐出量減少方向への動きを解消するために、
前記第２の流体圧室３５での流体圧ＰB を略吐出圧に近
いメータリングオリフィス２９の下流側での流体圧力を
導入するようにしている。そして、このようにすれば、
ポンプ吐出側圧力Ｐに略等しい圧力（ＰB ）を、第２の
流体圧室３５に導入することができ、その結果カムリン
グ１７の内、外での圧力差（Ｐ−ＰB ）を減少させ、た
とえば被利用機器であるパワーステアリング等での作動
によるポンプ負荷時のように、吐出側流体圧力Ｐが上昇
しても、流量Ｑが低下したりすることがなくなり、これ
によりポンプの流量制御を安定して行なえる。

【００５１】また、このような構成を採用することによ
り、従来のポンプ構造において流量調整域で制御中にポ
ンプ吸込側に連通させたり、ポンプ作動直後にメータリ
ングオリフィス２９の上流側圧力を導入していた通路等
を不要とし、これによって各部の構造の簡素化を図り、
各部の加工性等も向上させることができる。

【００５２】ここで、このようなポンプ吐出側流体圧の
上昇時において、カムリング１７の揺動変位を制御する
左、右の流体圧室３４，３５への流体圧は、制御バルブ
３０による制御機能によって差圧を制御されている。本
発明では、このような状況下において、調整流量分だけ
を制御するように、カムリング１７へのアンバランスな
力をなくすようにしたものである。これは、図３におい
て、本発明での無負荷時の流量特性がａ、負荷時流量特
性がｂであり、従来構造での負荷時流量特性ｃのよう
に、調整流量域での流量の急激な低下が生じないことに
よる。さらに、本発明での圧力状況を図４に示す通りで
あり、本発明では、流量調整域では第２の流体圧室３５
での流体圧ＰB が、ポンプ吐出圧Ｐに圧力差が小さい状
態となっており、その作用効果は容易に理解されよう。

【００５３】なお、本実施例では、前述した図７の従来
例と同様に、ポンプ室１８内でポンプ吐出側領域に開口
するポンプ吐出側開口２４を、ポンプ吸込側領域側であ
って予圧縮可能な位置までずらして形成している。ま
た、ポンプ室１８内でポンプ吐出側領域に開口するポン
プ吐出側開口２４に、ポンプ吸込側領域側の端部からポ
ンプ回転方向の終端部に連続してひげ状ノッチ２４ｃを
延設して形成している。このようにすれば、ポンプの作
動特性を安定化させ、所望の流体圧力制御と流量制御を
行なうことが可能となる。

【００５４】ここで、上述した実施例では、カムリング
１７とアダプタリング１９との間の環状隙間空間を分割
するために本実施例では、図１および図２から明らかな
ように、環状隙間空間を左、右に分割するように上、下
に位置付けられて配置されている前述した位置決めピン
としても機能する第１のシールピン２１とカムリング１
７の摺接面に凹設した溝部内に弾性部材を介して組み込
まれている第２のシールピン４５を設けている。

【００５５】そして、左側の空間を第１の流体圧室３４
とし、この室３４を前記流体通路３６ａ，３６を介して
制御バルブ３０の第１の室３２ａまたはポンプ吸込側に
選択的に接続可能に構成されている。また、右側の空間
を第２の流体圧室３５とし、この室３５を前記流体通路
３７ａ，３７を介して制御バルブ３０における低圧側の
第２の室３２ｂを介してメータリングオリフィス２９下
流側に接続可能に構成されている。

【００５６】さらに、上述した筒状を呈する押圧部材４
０は、図１から明らかなように、コイルばね４１によっ
てカムリング１７を、図１中左方に常時押圧するように
構成されている。なお、この押圧部材４０としては、カ
ムリング１７を押圧し、常時はポンプ室１８の内容積が
最大となるように押圧可能なものであれば、如何なる形
状を呈するものであってもよい。

【００５７】以上の構成によれば、ポンプ１０の始動時
には、カムリング１７は図１から明らかなようにボディ
１１の収納空間１４内の一側にロータ１５との間のポン
プ室１８の内容積が最大となるように押圧部材４０のコ
イルばね４１により付勢された状態にある。このとき、
制御バルブ３０は、図１とは異なり、第１の流体圧室３
４をポンプ吸込側に、第２の流体圧室３５をポンプ吐出
側でのメータリングオフィス２９下流側に接続された状
態にある。

【００５８】そして、ポンプ回転数が徐々に増大して駆
動されると、このポンプ回転数に比例して得られるポン
プ吐出側でオリフィス２９上、下流側の流体圧による差
圧によって、制御バルブ３０のスプール３２を切換え作
動させ、これにより調整流量域では、カムリング１７外
側の第１の流体圧室３４はポンプ吐出側でメータリング
オリフィス２９の上流側に、第２の流体圧室３５は、メ
ータリングオリフィス２９の下流側に接続され、これに
よりロータ１５に対して偏心しているカムリング１７
を、コイルばね４１に抗してポンプ室１８の内容積が減
少する方向（図１参照）に移動変位する。

【００５９】このとき、ポンプ吐出側の流体流量の大小
に応じた制御バルブ３０のスプール３２による切換え作
動で、第１の流体圧室３４に対しポンプ吸込側またはオ
リフィス２９の上流側のポンプ吐出側が、これに相対向
して位置付けられている第２の流体圧室３５に対しこれ
よりも低圧なオリフィス２９の下流側が適宜接続される
ことから、カムリング１７は、制御バルブ３０の作動状
態によって適宜移動変位され、結果として内容積が変化
するポンプ室１８から吐出される流量制御が所要の状態
で行なえ、動力舵取装置ＰＳに至る所定流量の給送が可
能となる。

【００６０】特に、上述した構成によれば、ポンプ回転
数に伴なって増減するポンプ吐出量により、メータリン
グオリフィス２９で生じる差圧に応じて制御バルブ３０
を切換え制御し、これによってカムリング１７をコイル
ばね４１の付勢力に抗して図中右側に、またはこの付勢
力によって図中左側に、移動変位させ得るもので、その
結果としてポンプ室１８の内容積を可変制御し、ポンプ
からの吐出量を、たとえば図３、図４に示されるよう
に、ポンプ回転数に合わせてバランスさせ、所望の特性
を得られるように制御し得る。

【００６１】ここで、本実施例では、カムリング１７
を、ロータ１５に偏心させた状態で移動変位可能に構成
しており、その内周壁は真円形状で形成できるもので、
加工性の面で優れているという利点がある。

【００６２】図５は本発明に係る可変容量形ポンプの別
の実施例を示し、この実施例では、制御バルブ３０とし
て、ポンプ吐出側通路２８に設けたメータリングオリフ
ィス２９上、下流側での圧力差に対応して作動されポン
プ室１８からの圧力流体の吐出流量Ｑの大小に対応して
第１の流体圧室３４への供給流体圧ＰA を制御するもの
を用い、かつカムリング１７外周部の流体圧室のうち、
ポンプ室１８の容積を最大とする方向への移動変位を与
える第２の流体圧室３５に、ポンプ吐出側通路２８途中
のメータリングオリフィス２９下流側の流体圧を、上述
した実施例とは異なり、ボディ１１内に設けた導圧通路
６０によって直接導入するように構成したものである。

【００６３】なお、図中６０ａはこの導圧通路６０での
絞りであり、この絞り６０ａによってカムリング１７の
制振効果を得られることは前述した実施例と同様であ
る。

【００６４】そして、このようなこの実施例構造によっ
ても、前述した実施例と略同等の作用効果が得られるこ
とは容易に理解されよう。また、このような構成では、
前述した実施例のようにバルブ３０を通る通路が必要な
くなり、ボディ内での単純な通路６０でよいために構成
が簡素化し、各部の加工性や組立性も向上するという利
点もある。

【００６５】なお、本発明は上述した実施例構造に限定
されず、各部の形状、構造等を、適宜変形、変更するこ
とは自由であり、種々の変形例が考えられよう。たとえ
ば上述した実施例では、カムリング１７を移動変位可能
に保持する環状隙間空間を、アダプタリング１９との間
に形成した場合を示したが、本発明はこれに限定され
ず、ポンプボディ１１内にカムリング１７を移動変位可
能に保持させるように構成してもよい。

【００６６】さらに、上述した構成によるベーンタイプ
の可変容量形ポンプ１０としては、上述した実施例構造
に限定されないことは勿論、上述した実施例で説明した
パワーステアリング装置以外にも、各種の機器、装置に
適用してもよいことも言うまでもない。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る可変容
量形ポンプによれば、ポンプボディ内で回転自在なベー
ン付きのロータと、その外周部との間の一側寄りにポン
プ室を形成するように偏心して嵌装されかつポンプボデ
ィ内で移動変位可能に配置されるとともにポンプボディ
との間の外周部隙間空間にシール手段を介して第１およ
び第２の流体圧室が形成されるカムリングと、これをロ
ータ外周部との間でのポンプ容量を最大とする方向に付
勢する付勢手段と、ポンプ吐出側通路に設けたメータリ
ングオリフィス上、下流側での圧力差に応じて作動され
ポンプ室からの圧力流体の吐出流量の大小に応じて第１
の流体圧室への供給流体圧を制御するスプール式制御バ
ルブを備え、カムリング外周側でポンプ容量を最大とす
る方向への移動変位を与える第２の流体圧室に、スプー
ル式制御バルブの第２の室に導かれているメータリング
オリフィス下流側の流体圧を導入するように構成したの
で、簡単な構造であるにもかかわらず、以下のような優
れた効果を奏する。

【００６８】本発明によれば、カムリング外側に形成さ
れる第１の流体圧室に、スプール式の制御バルブによっ
てポンプ吐出側流量の大小に応じてポンプ吸込側の流体
圧やポンプ吐出側でのメータリングオリフィスの上流側
の流体圧を導入するとともに、第２の流体圧室に、ポン
プ吐出側通路でのメータリングオリフィス下流側の流体
圧を導入することにより、たとえば被利用機器の作動等
といったポンプ負荷時にあっても、カムリング内、外で
の不平衡な流体圧によりアンバランスな力が働いて、こ
のカムリングを揺動させるといった不具合をなくし、結
果としてポンプ吐出側での流量変動や流量低下を解消す
ることができる。

【００６９】換言すれば、本発明によれば、流体圧力変
化に伴なうカムリング内圧の上昇に対抗できる程度の略
吐出圧力に近いメータリングオリフィス下流側の圧力
を、カムリング外周側の第２の流体圧室に導入すること
によって、ポンプ負荷時等による吐出側圧力の上昇によ
っても、流量変動や流量低下を生じないようにすること
ができる。

【００７０】特に、本発明によれば、ポンプからの流体
圧が供給される被利用機器での作動によるポンプ負荷時
に、ポンプ吐出側流体圧が上昇しても、流量低下といっ
た問題を生じないようにすることができる。

【００７１】さらに、本発明によれば、ポンプ内部での
通路構成の簡素化やこれに伴なう各部材の加工性等の向
上を図ることもできる。

【００７２】また、本発明に係る可変容量形ポンプによ
れば、スプール式制御バルブとして、ポンプ吐出側通路
に設けたメータリングオリフィス上、下流側での圧力差
に応じて作動されポンプ室からの圧力流体の吐出流量の
大小に応じてポンプ吸込側の流体圧やポンプ吐出側での
メータリングオリフィスの上流側の流体圧を第１の流体
圧室への供給流体圧を制御するような構成とし、かつカ
ムリング外周側のポンプ容量を最大とする方向への移動
変位を与える第２の流体圧室に、ポンプ吐出側通路途中
のメータリングオリフィス下流側の流体圧を導入するよ
うに構成したので、簡単な構造であるにもかかわらず、
上述したと同様な作用効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る可変容量形ポンプの一実施例を
示し、ポンプの要部構造を示す概略横断面図である。

【図２】 図１の要部構造を説明するために断面して示
す要部縦断面図である。

【図３】 本発明によるポンプ回転数Ｎと吐出流量Ｑと
の関係を示す特性図である。

【図４】 本発明によるポンプ回転数Ｎとポンプ吐出側
圧力Ｐとの関係を示す特性図である。

【図５】 本発明に係る可変容量形ポンプの別の実施例
を示すポンプ要部構造の概略横断面図である。

【図６】 従来の可変容量形ポンプの要部構造を説明す
るための概略図である。

【図７】 従来の可変容量形ポンプの別の例を示す概略
説明図である。

【図８】 従来ポンプでのポンプ回転数Ｎとポンプ吐出
側圧力Ｐ、吐出流量Ｑとの関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１０…ベーンタイプの可変容量形ポンプ、１１…フロン
トボディ（ポンプボディ）、１２…リアボディ、１３…
ポンプ構成要素、１４…収納空間、１５…ロータ、１５
ａ…ベーン、１６…ドライブシャフト（回転軸）、１７
…カムリング、１７ａ…カム面、１８…ポンプ室、１９
…アダプタリング、２０…プレッシャプレート、２１…
シールピン（カムリング軸支部）、２３…ポンプ吐出側
圧力室、２３ａ…ポンプ吐出側通路、２４…ポンプ吐出
側通路、２５…ポンプ吸込側通路、２５ｂ…低圧側通
路、２６…吸込ポート、２８…ポンプ吐出側通路、２８
ｂ…高圧側通路、２９…メータリングオリフィス、２９
ａ…通路、２９ｂ…通路、３０…スプール式制御バル
ブ、３１…ばね、３２…スプール、３２ｂ…低圧側の第
２の室、３４…第１の流体圧室、３５…第２の流体圧
室、３６…導圧通路、３７…導圧通路（メータリングオ
リフィス下流側流体圧導入用）、３７ｂ…絞り部、４０
…押圧部材、４１…コイルばね、４５…第２のシールピ
ン、６０…導圧通路（メータリングオリフィス下流側流
体圧導入用）、６０ａ…絞り部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−200883（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−93978（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−130505（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−143383（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04C 2/30 - 2/352 F04C 18/30 - 18/352 F04C 15/04 321

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベーンを有しポンプボディ内に回転自在
   に配設されたロータと、 このロータ外周部との間の一側寄りにポンプ室を形成す
   るように偏心して嵌装されかつ前記ポンプボディ内で移
   動変位可能に配置されるとともにポンプボディとの間の
   外周部隙間空間にシール手段を介して第１および第２の
   流体圧室を形成するカムリングと、前記ポンプボディ内で このカムリングをロータ外周部と
   の間でのポンプ容量を最大とする方向に付勢する付勢手
   段と、前記ポンプ室から圧力流体を吐出する ポンプ吐出側通路
   に設けたメータリングオリフィスの上、下流側での圧力
   差によって作動され前記ポンプ室からの圧力流体の吐出
   流量に応じて前記第１の流体圧室への供給流体圧を制御
   するスプール式の制御バルブとを備えてなり、 前記カムリング外周部の流体圧室のうち、ポンプ容量を
   最大とする方向への移動変位を与える第２の流体圧室
   に、前記スプール式制御バルブの第２の室に導かれてい
   るメータリングオリフィス下流側の流体圧を導入するよ
   うに構成したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
2. 【請求項２】 ベーンを有しポンプボディ内に回転自在
   に配設されたロータと、 このロータ外周部との間の一側寄りにポンプ室を形成す
   るように偏心して嵌装されかつ前記ポンプボディ内で移
   動変位可能に配置されるとともにポンプボディとの間の
   外周部隙間空間にシール手段を介して第１および第２の
   流体圧室を形成するカムリングと、前記ポンプボディ内で このカムリングをロータ外周部と
   の間でのポンプ容量を最大とする方向に付勢する付勢手
   段と、前記ポンプ室から圧力流体を吐出する ポンプ吐出側通路
   に設けたメータリングオリフィスの上、下流側での圧力
   差に応じて作動され前記ポンプ室からの圧力流体の吐出
   流量に応じて前記第１の流体圧室への供給流体圧を制御
   するスプール式の制御バルブとを備えてなり、 前記カムリング外周部の流体圧室のうち、ポンプ容量を
   最大とする方向への移動変位を与える第２の流体圧室
   に、前記ポンプ吐出側通路途中のメータリングオリフィ
   ス下流側の流体圧を導入するように構成したことを特徴
   とする可変容量形ポンプ。