JP2007016789A

JP2007016789A - 可変容量形ポンプ

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Publication number: JP2007016789A
Application number: JP2006240034A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Miyazawa; 茂行宮澤; Yuichi Kimura; 祐一木村; Tatsushi Okumura; 竜史屋村; Takashi Shimo; 貴志下; Kazuyoshi Uchino; 一義内野
Original assignee: Unisia JKC Steering Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2018-12-07
Also published as: JP4499694B2

Abstract

【課題】可変容量形ベーンポンプにおいて、カムリングの振動、ポンプ吐出側での脈動を減衰させ、騒音問題を解決する。
【解決手段】ロータ２５と、カムリング２７と、ポンプボディ２１と、ポンプボディ２１内でカムリング２７をポンプ容量を最大とする方向に付勢する圧縮コイルばね６１とを備える。メータリング絞りを、固定メータリング絞り５３と、固定メータリング絞り５３と並列に設けられてカムリング２７の揺動により開閉する可変メータリング絞り５９とによって構成する。メータリング絞りの上流側圧力が導入される高圧側の室と前記第１の流体圧室４３とを接続する流路に設けられたダンパ絞り部５６ａを有する。メータリング絞りの下流側圧力が導入されるとともに、スプールを押圧する圧縮コイルばね５４ａを収容するばね室５４と前記第２の流体圧室４４とを接続する流路に設けられたダンパ絞り部５７とを有する。
【選択図】図１

Description

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る可変容量形ポンプに関する。

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る。このような容量形ポンプは、エンジン回転数に対応して吐出流量が増減するため、自動車の停車中や低速走行時に操舵補助力を大きくし、高速走行時に操舵補助力を小さくするという動力舵取装置に要求される操舵補助力とは相反する特性をもっている。したがって、このような容量形ポンプには、回転数が低い低速走行時にも必要な操舵補助力が得られる程度の吐出流量を確保できる大容量のものを用いる必要がある。しかも、回転数が高い高速走行時には、吐出流量を一定量以下に制御する流量制御弁が必須となる。このため、容量形ポンプでは、構成部品点数が増え、構造や通路構成が複雑で、全体の大型化やコスト高となることが避けられない。

このような容量形ポンプの不具合を解決するために、一回転当たりの吐出流量（ｃｃ／ｒｅｖ）を回転数の増加に比例して減少させることが可能な可変容量形ベーンポンプが、たとえば特許文献１〜特許文献４等によって提案されている。これらの可変容量形ポンプによれば、容量形ポンプのような流量制御弁が不要となり、また駆動馬力の無駄が防げるためエネルギ効率の面でも優れている。また、タンク側への戻りもないことから油温が上昇するというようなことがなく、しかもポンプ内部での漏れや容積効率が低下するという問題も防止できる。

このような可変容量形のベーンポンプの一例を、たとえば特許文献４等におけるポンプ構造を示す図１１を用いて簡単に説明すると、図中１はポンプボディ、１ａはアダプタリング、２はこのボディ１のアダプタリング１ａ内に形成される楕円形空間部１ｂ内で支軸部となる揺動支点ピン２ａを介して揺動可能に設けられたカムリングで、図中左方向に押圧するばね手段（圧縮コイルばね２ｂ）により付勢されている。

３はロータで、前記カムリング２内の一側にポンプ室４を形成するように他側寄りに偏心して収容されている。このロータ３が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３ａを進退させる。なお、図中３ｂはロータ３の駆動軸で、ロータ３は図中矢印で示す方向に回転駆動される。ここでは、ポンプ室４を、カムリング２内でロータ３の一側に形成されるほぼ三日月形状を呈する空間部であって、後述する吸込側開口７から吐出側開口８にかけて形成される空間部を示すものとして説明する。

５，６はボディ１内に設けたアダプタリング１ａの楕円形空間部１ｂ内でカムリング２の外周面両側に形成され、それぞれが高圧側と低圧側となる第１、第２の流体圧室である。これらの室５，６には、カムリング２を揺動させるための制御圧としてポンプ吐出側通路１１に設けたメータリング絞りの上、下流側の流体圧を導く通路５ａ，６ａが、後述するスプール式制御バルブ１０を介して開口している。

この例では、可変メータリング絞り１２を、第２の流体圧室６を形成するボディ１の側壁面に開口した孔部１２ａと、この孔部１２ａを開閉するように移動するカムリング２の側縁部１２ｂとによって形成している。このため、第２の流体圧室６は、上述した可変メータリング絞り１２の下流側の流体圧の状態におかれており、この流体圧が前記通路６ａを介して前記制御バルブ１０の低圧側の室に導かれている。
また、上述した可変メータリング絞り１２下流側のポンプ吐出側通路を符号１３で示す。

なお、図１１中、符号７は前記ポンプ室４のポンプ吸込側領域４Ａに臨んで開口されるポンプ吸込側開口（吸込ポート）、８はポンプ室４のポンプ吐出側領域４Ｂに臨んで開口されるポンプ吐出側開口（吐出ポート）である。これらの開口７，８は、ロータ３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）の少なくともいずれか一方に形成されている。

前記カムリング２は前記圧縮コイルばね２ｂによって流体圧室６側から付勢され、前記ポンプ室４内の容積（ポンプ容量）を最大に維持する方向に押圧されている。また、図中２ｃはカムリング２の外周面に設けられ揺動支点ピン２ａと共に左、右両側に流体圧室５，６を画成するためのシール材である。

前記スプール式制御バルブ１０は、ポンプ吐出側通路１１，１３の途中に設けたメータリングオリフィスのような可変メータリング絞り１２の上、下流側での差圧Ｐ１，Ｐ２により作動し、ポンプ吐出側の流量の大小に応じた流体圧Ｐ３を、前記カムリング２の外側部で高圧側の流体圧室５に対し導入することにより、ポンプ始動直後においても充分な流量を確保できるように構成している。

すなわち、上述したようにポンプ吐出側通路１１，１３の可変メータリング絞り１２の上、下流側の流体圧を制御バルブ１０で制御して前記カムリング２両側の流体圧室５，６に導入することにより、図１１中黒塗り矢印または白抜き矢印で示すように、カムリング２を所要の方向に揺動させてポンプ室４内の容積を変え、図１３の流量特性に示すようにポンプ吐出側での流量に対応させて吐出流量を制御することができる。また、ポンプ回転数の増加に伴って吐出側の流量を所定流量まで立上げてその状態を維持するとともにポンプの高回転数域では流量を減少させるという流量制御を行なうことができる。

上述した図１１は図１２中領域Ａから領域Ｂにかけての状態を示し、ポンプ回転数が一定以上になると、前記可変メータリング絞り１２の上、下流側の流体圧力差が増大し、その結果カムリング２は図中右側（黒塗り矢印で示す方向）に揺動し、可変メータリング絞り１２を絞ることによりその絞り量に応じてポンプからの吐出流量が減少し、最小の絞り位置で領域Ｃで示すように一定流量に維持されることになる。

また、前記制御バルブ１０は、圧力流体利用機器（図中ＰＳで示す）の作動による負荷作用時に、可変メータリング絞り１２の上、下流側での差圧が所定の値以上になったときに可変メータリング絞り１２よりも上流側の流体圧Ｐ１を制御圧としてカムリング２外側の高圧側の流体圧室５に導入し、カムリング２の揺動を防止するように動作する。

なお、前記ポンプボディ１には、タンクＴから前記スプール式制御バルブ１０の低圧室を通って前記ポンプ室４のポンプ吸込側領域４Ａに至るポンプ吸込側通路１４を設けている。また、前記ポンプ吐出側通路１３には、ポンプ吐出側の流体圧が一定圧以上になったときに前記ポンプ吸込側通路１４を介してポンプ吸込側（またはタンクＴ側）に圧力流体をポンプ吸込側（タンクＴ側）にリリーフさせる位置に圧力制御弁として直動型のリリーフバルブ１５を設けている。

上述した構造による可変容量形ポンプでは、カムリング２を揺動動作させるための一対の流体圧室５，６のうち、第２の流体圧室６に可変メータリング絞り１２の下流側の流体圧を直接導入する構造となっている。すなわち、第２の流体圧室６を構成するポンプボディ１側の側壁に設けた孔部１２ａと揺動動作するカムリング２の外周縁部とで可変メータリング絞り１２が形成され、この第２の流体圧室６を通って前記ポンプ吐出側通路１３側に給送されている。
特開平５−２７８６２２号公報特開平６−２００８８３号公報特開平７−２４３３８５号公報特開平８−２００２３９号公報

上述したような構造による従来の可変容量形ポンプにおいて、カムリング２が第１、第２の流体圧室５，６の圧力と前記第２の流体圧室６内に設けた圧縮コイルばね２ｂの付勢力とによって、ポンプ回転数に伴う流体の供給流量の増減に応じて揺動動作し、ポンプ容量が所要の大きさになるように制御しているが、このカムリング２の揺動動作を適切に制御するうえで問題がある。

たとえばポンプが高回転域に至ったときに、制御バルブ１０により可変メータリング絞り１２の上流側の流体圧を導入する第１の流体圧室５は、一部に絞り部を有する通路５ａを介して流体圧を導入する構造であるから、カムリング２がこの第１の流体圧室５側に揺動したときには、前記通路５ａの絞り部によるダンパ機能によって、前記カムリング２に対して所要の制動力を作用させることができる。

しかし、第２の流体圧室６には、圧縮コイルばね２ｂを設けているだけであって、上述した第１の流体圧室５側のようにカムリング２に制動力を与えるダンパ機能をもつ手段が設けられていない。このため、カムリング２が第２の流体圧室６側に揺動したときには、ばね２ｂが撓むことによる弾撥力は多少作用するものの、ダンパ機能による制動力を効かせることができない。したがって、カムリング２の第１、第２の流体圧室５，６側への揺動動作が不安定となり易い。そして、カムリング２が振動したり、ポンプ吐出側の流体圧に脈動を生じることが避けられない。

すなわち、第２の流体圧室６に開口する孔部１２ａからポンプ吐出側の流体圧が噴流となって流入し、これをカムリング２の外側縁部で開閉しようとしたときにカムリング２が振動しやすく、しかもこのような孔部１２ａからの噴流をカムリング２の外側縁部で開閉することにより、ポンプ吐出側において脈動が大きくなる。

このような振動や脈動を生じると、動力舵取装置において、操舵力が変動したり、流体音等の騒音が大きくなるという問題につながるおそれがあり、このような問題を解決することができる何らかの対策を講じることが望まれている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ポンプ内部で揺動動作するカムリングの動きを所要の状態で制御する第１、第２の流体圧室の両方でダンパ機能による制動力を作用させるように構成することにより、従来問題となっていたカムリングの振動や吐出側流体圧での脈動を軽減し、騒音問題を解決することができる可変容量形ポンプを得ることを目的としている。

この目的を達成するために、本発明に係る可変容量形ポンプは、ロータを一側寄りに片寄らせた状態で配置しこのロータの他側寄りの部分との間にポンプ室を形成するカムリングと、前記カムリングを揺動可能に支持する内部空間を有するポンプボディと、前記ポンプボディ内で前記カムリングを前記ポンプ室からのポンプ容量を最大とする方向に付勢する付勢手段と、前記ポンプボディの内部空間内で前記カムリングの外周部との間にシール手段を介して分割形成され前記カムリングを揺動させる流体圧が導かれる第１および第２の流体圧室と、前記ポンプ室から吐出される圧力流体の吐出側通路の途中に設けたメータリング絞りの上、下流側の流体圧により作動され前記カムリングの揺動を制御するスプール式の制御バルブとを備えた可変容量形ポンプにおいて、前記メータリング絞りを、前記吐出側通路の一部に設けた固定メータリング絞りと、この吐出側通路の一部であって、前記固定メータリング絞りと並列に設けられるとともに、前記カムリングの揺動により開閉するように設けた可変メータリング絞りとによって構成するとともに、前記制御バルブの両側に形成される圧力室のうち、前記メータリング絞りの上流側圧力が導入される高圧側の室と前記第１の流体圧室とを接続する流路に設けられたダンパ絞り部と、前記制御バルブの両側に形成される圧力室のうち、前記メータリング絞りの下流側圧力が導入されるとともに、スプールを押圧する圧縮コイルばねを収容するばね室と前記第２の流体圧室とを接続する流路に設けられたダンパ絞り部とを有するものである。

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、固定メータリング絞りと可変メータリング絞りとを二系統に分岐した吐出側通路系に設けるとともに、カムリングの両側に形成される第１、第２の流体圧室にダンパ機能を付加しているため、カムリングの両揺動方向ともダンパ機能を適切に作用させることができ、カムリングの揺動時の振動を適切に減衰させることができるとともに、ポンプ吐出側での脈動を改善することができる。したがって、従来問題であった騒音を少なくすることができる。

また、本発明によれば、ドルーピングタイプの流量特性をもつポンプを構成するにあたって、固定メータリング絞りと可変メータリング絞りとを通る二系統のポンプ吐出側の通路構造を採用しているから、ポンプの回転数に対する供給流量の特性の調整や変更を簡単に行うことができる。

図１ないし図７は本発明に係る可変容量形ポンプの第１の実施の形態を示す図である。ここで、この第１の実施の形態では、本発明に係るベーンポンプが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って、その吐出流量をポンプの回転数が増大するにしたがって、最大吐出流量よりも少ない所定流量になり、その流量を維持するという、いわゆるドルーピング特性をもつポンプによって説明する。また、この実施の形態では、図２に示すように、直動型のリリーフバルブを備えている例を示す。

図１、図２において全体を符号２０で示すベーンタイプの可変容量形ポンプは、ポンプボディを構成するフロントボディ２１およびリアボディ２２を備えている。このフロントボディ２１は、図１、図２に示すように全体が略カップ状を呈し、その内部にポンプカートリッジとしてのポンプ構成要素２３を収納配置する収納空間２４が形成されるとともに、この収納空間２４の開口端を閉塞するようにリアボディ２２が組合わせられ一体に組立てられる。このフロントボディ２１には、ポンプ構成要素２３を構成するロータ２５を外部から回転駆動するためのドライブシャフト２６が貫通した状態で軸受２６ａ，２６ｂ（２６ａはフロントボディ２１側、２６ｂはリアボディ２２側に配設される）により回転自在に支持されている。２６ｃはオイルシールである。

２７はカムリングで、このカムリング２７はベーン２５ａを有するロータ２５の外周部に嵌装して配置される内側カム面２７ａを有し、かつこの内側カム面２７ａとロータ２５との間にポンプ室２８を形成している。また、このカムリング２７は、後述するようにポンプ室２８の容積（ポンプ容量）を可変できるように収納空間２４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２９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２９は、ボディ２１の収納空間２４内でカムリング２７を移動変位可能に保持するためのものである。

図２、図３において符号３０はプレッシャプレートで、このプレッシャプレート３０は、上述したロータ２５、カムリング２７およびアダプタリング２９によって構成されているポンプカートリッジ（ポンプ構成要素２３）のフロントボディ２１側に圧接して積層配置されている。また、ポンプカートリッジの反対側面には前記リアボディ２２の端面がサイドプレートとして圧接され、フロントボディ２１とリアボディ２２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２３が構成されている。

前記プレッシャプレート３０と、これにカムリング２７を介して積層されるサイドプレートとなるリアボディ２２とは、後述する揺動支点ピン３１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。前記揺動支点ピン３１は、カムリング２７を揺動可能とするための軸支部および位置決めピンとして機能し、またカムリング２７を揺動させる流体圧室を画成するシール機能も有する。

３３は前記フロントボディ２１の収納空間２４内でその底部側に形成されるポンプ吐出側圧力室で、この圧力室３３によってポンプ吐出側圧力がプレッシャプレート３０に作用する。３４はこのポンプ吐出側圧力室３３にポンプ室２８からの圧油を導くようにプレッシャプレート３０に穿設されているポンプ吐出側開口である。

前記リアボディ２２の一部には、図示しないがポンプ吸込側開口３５（図１ではポンプ室２８に対する開口位置を示す）が設けられ、この吸込側開口３５を介してタンクＴから流入する吸込側流体は、リアボディ２２の一部に設けた吸込側ポートからボディ２２内に形成したポンプ吸込側通路（共に図示せず）を通り、リアボディ２２の端面に開口するポンプ吸込側開口３５からポンプ室２８内に供給される。図３中３５ａはポンプ吸込側開口３５に対向する溝部である。

４０はフロントボディ２１の上方に前記シャフト２６と直交する方向に形成されたバルブ孔４１とスプール４２とからなる制御バルブである。この制御バルブ４０により、前記アダプタリング２９内でカムリング２７の両側に前記揺動支点ピン３１とその軸対象位置に設けたシール材４５により分割形成した第１、第２の流体圧室４３，４４に導入する流体圧を制御するように構成されている。

前記バルブ孔４１の一端側には、図示しないが前記ポンプ吐出側圧力室３３からの通路５１（図１中破線で示す）が接続されている。
前記スプール４２の軸線方向に沿って通路５２が形成されている。この通路５２の一部、ここではスプール４２の他端側に設けられるばね５４ａを有するばね室５４側に固定メータリング絞り５３が設けられている。前記ばね室５４の外方端には、ポンプ吐出側ポート５５が通路孔５５ａを介して形成され、図示しない油圧利用機器としてのパワーステアリング装置に圧油を給送する。

前記スプール４２は、前述したように第１、第２の流体圧室４３，４４に対して固定メータリング絞り５３の上、下流側の流体圧を、ポンプ回転数に応じて導入するように構成されている。固定メータリング絞り５３の上流側の流体圧は、制御バルブ４０のバルブ孔４１において一端寄りに開口する通路孔５６を介して導入するように構成されている。この通路孔５６はスプール４２が図１中左方に位置している初期状態ではランド４２ａにより遮断されており、このときにはスプール４２の中央の環状溝を介してこの部分に開口しているポンプ吸込側（タンクＴの圧力）がランド４２ａの小径部分との間の隙間通路４２ｂを介して導入されている。

また、前記スプール４２が固定メータリング絞り５３および後述する可変メータリング絞りの上、下流側の流体圧の差圧によって図中左方に移動するにしたがって、上述したポンプ吸込側から切り離され、絞りの上流側の流体圧が通路孔５６を介して第１の流体圧室４３に導入される。このような通路孔５６への制御バルブ４０による供給流体圧の制御は、図５に対応する図６（ａ），（ｂ）、図７（ａ），（ｂ）に示す通りである。
前記通路孔５６の一部はダンパ絞り５６ａとして構成されている。

一方、前記固定メータリング絞り５３の下流側の流体圧は、前記吐出ポート５５の一部に開口しダンパ絞りとして機能する通路孔５７を介して第２の流体圧室４４に作用する。

前記ポンプ吐出側通路の一部、この実施の形態では、プレッシャプレート３０に形成した三つの小孔５８による通路が、ポンプ吐出側圧力室３３から前記吐出側通路５１とは別に分岐して形成され、第２の流体圧室４４に開口している。これらの小孔５８の開口端と前記カムリング２７の外周縁の周縁部とによって、前記可変メータリング絞り５９が形成されている。この可変メータリング絞り５９を通過する流体圧は、第２の流体圧室４４、アダプタリング２９の切欠き部分を通り、前記通路孔５７から前記吐出ポート５５に開口している。

図１、図２において、符号６１は前記カムリング２７を付勢する圧縮コイルばねで、この圧縮コイルばね６１は前記第２の流体圧室４４の一部に臨む円形空間内に配置されている。この円形空間は、前記フロントボディ２１の外方から形成された孔部６２を閉塞するように螺入したプラグ部材６３の筒状部内に形成され、この筒状部には一端が開口するプランジャダンパ６４が前記ばね６１の弾撥力によってカムリング２７の外周部に当接するとともに、このカムリング２７の揺動動作にかかわらず、常にカムリング２７に対してばね６１による付勢力を作用させるように構成されている。図中６４ａはプランジャダンパ６４の外周部でプラグ部材６３の筒状部との間をシールするシール材としてのＯリングである。

前記プランジャダンパ６４の一部には、ばね６１を配設した内部と第２の流体圧室４４とを連通する小孔によるダンパ絞り６５が形成されている。なお、このダンパ絞り６５に代えて、前記プラグ部材６３の一部に大気に開口するブリード孔６３ａを設け、このブリード孔６３ａの働きで前記ばね６１とプランジャダンパ６４とによってダンパ機能が得られるように構成してもよい。
上述したダンパ絞り６５はたとえば０．６ｍｍ程度の穴径で形成すればよい。また、前記プランジャダンパ６４の外周にはＯリングが介装され、この部分をシールしているが、このＯリングはカムリング２７の振動を抑制する効果も備えている。

図２中４８はリアボディ２２の一部に設けたリリーフバルブであり、前記第２の流体圧室４４に開口することによりポンプ吐出側通路の一部に接続され、ポンプ吐出側の流体圧をリアボディ２２に設けた通路４８ａを介してポンプ吸込側に逃がすことができるように構成されている。
以上のようなベーンタイプの可変容量形ポンプ２０において、上述した以外の構成は従来から広く知られている通りであり、ここでの具体的な説明は省略する。

上述した構造による可変容量形ポンプ２０によれば、ポンプ吐出側圧力室３３からの吐出側通路５１，５２，５５ａ、５８，５７を、固定メータリング絞り５３、可変メータリング絞り５９を設けた二系統としている。また、これらのメータリング絞り５３，５９の上流側の流体圧とポンプ吸込側の流体圧（タンク圧）とから制御バルブ４０によって制御した制御圧をカムリング２７の揺動方向の一側である第１の流体圧室４３に導入している。一方、前記メータリング絞り５３，５９の下流側の流体圧を前記カムリング２７の揺動方向の他側である第２の流体圧室４４に導入している。

このような構造によれば、カムリング２７をポンプ吐出側の流量の大きさに応じて所要の状態で揺動させ、ポンプ吐出側への供給流量を図５に示すように一定量またはポンプ回転数の増加とともに一定量以下の任意の量に維持することができる。

ここで、図５において、ポンプ回転が低速から中速域に至ると、ａ−ｂ、さらにｃに示すように供給流量が変化する。このとき、制御バルブ４０は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、ポンプ回転が低速であるときには、第１の流体圧室４３には通路孔５６、ダンパ絞り５６ａを介してポンプ吸込側の流体圧（タンク圧）が導かれ、両メータリング絞り５３，５９の絞り量によって得られる差圧で決められた一定量を維持する。

ポンプ回転数が高速域に至ると、制御バルブ４０のスプール４２が図７（ａ），（ｂ）に示すように左行し、第１の流体圧室４３への通路孔５６をメータリング絞り５３，５９の上流側の流体圧に切り換える。したがって、前記カムリング２７は、ばね６１を設けている第２の流体圧室４４側に揺動し、これにより可変メータリング絞り５９は徐々に閉じられる。

上述した可変メータリング絞り５９を構成する小孔５８がカムリング２７の外側縁部によって完全に閉じられると、固定メータリング絞り５３の上、下流側の差圧で制御バルブ４０が制御され、これによって定められる流量を維持することができる（図５中ｄ−ｅで示す）。このような流量特性がいわゆるドルーピング特性である。

ここで、上述した可変メータリング絞り５９を構成する小孔５８とカムリング２７の外側縁部の変位による開口量との関係を変更すると、図５中一点鎖線で示すように流量特性を変更することができる。

なお、この実施の形態では、上述した小孔５８を三個用いており、これによって形成される可変メータリング絞り５９は、従来から広く知られているタイプの可変絞りにおける開口量よりも小さい。また、このような可変メータリング絞り５９としては、上述した図１ないし図４に示すようにカムリング２の外側縁部で開閉される三個の小孔５８に限らず、一個またはそれ以上の小孔５８によって構成することができる。

前記カムリング２７の揺動量は、現行品ではたとえば１．９ｍｍ程度であり、複数個の小孔５８（合計の開口量が１個のものと同等）を設けると、カムリング２７の少ない変位によって絞りを開閉することができるから、ポンプ性能の設定上から便利である。この実施の形態では、たとえば三個の小孔５８として、一個の１ｍｍ径の小孔５８（カムリング２７の変位方向の先端側）と二個の１．１ｍｍ径の小孔５８（変位方向の後側）とを用いるとよいが、これに限らない。前述したように特性を変更するには、これらの孔の径を適宜変更したり、開口位置をカムリング２７の移動方向に並ぶようにずらしたり、この移動方向に沿って開口量を変化させればよい。
また、このような小孔５８は円形のものに限らず、角穴、異形穴などであってもよい。

また、前記カムリング２７を揺動させる第１、第２の流体圧室４３，４４を、ダンパ絞り５６ａ，５７を介して制御バルブ４０、ポンプ吐出側通路（吐出側ポート５５）に接続しているから、ポンプ回転数の増減による吐出側通路の途中のメータリング絞り５３，５９の上、下流側での流体圧の圧力差に伴ってカムリング２７が揺動する際に、カムリング２７に対して両揺動方向で所要の制動力を与えることができる。

ここで、上述したダンパ絞り５６ａはたとえば１．２ｍｍ程度の穴径とすればよい。また、可変メータリング絞り５９の下流側に位置するダンパ絞りとなる通路孔５７は、たとえば２ｍｍ程度の穴径で形成するとよい。

このような構造によれば、第１、第２の流体圧室４３，４４側への揺動時に適切な制動力を与えることができるから、カムリング２７が振動したり、ポンプ吐出側で脈動を生じたりすることがないようにカムリング２７を所要の状態で円滑に揺動させることができる。なお、上述したダンパ絞りとなる通路孔５７は、固定メータリング絞り５３の下流側であればよいから、たとえば制御バルブ４０のばね室５４側に連通させることもできる。

この実施の形態では、付勢手段である圧縮コイルばね６１の付勢力をプランジャダンパ６２を介してカムリングに作用させているから、カムリング２７に対して付勢力と制動力を適切に作用させ、円滑な揺動をより一層効果的に得ることができる。
ここで、このプランジャダンパ６２の動きを適切に制御するには、エアブリード孔６３ａを設け、ばね６１を設けた側の空間を大気に所定の絞りを介して開口させることにより、効果をより一層向上させることができる。

図８は上述した第１の実施の形態における可変容量形ポンプ２０を、ドルーピングタイプから定流量タイプに変更した場合を示し、図２に対応する側断面図である。
この実施の形態では、上述したドルーピングタイプのものとは異なり、可変メータリング絞りが必要ないから、プレッシャプレート３０での第２の流体圧室４４に開口する小孔５８を省略している。また、制御バルブ４０におけるスプール４２の固定メータリング絞り５３は、要求されるポンプ特性に合わせて適宜の絞り径で形成すればよい。

また、図示しないが、前記制御バルブ４０のスプール４２に設けた固定メータリング絞り５３の下流側の流体圧を第２の流体圧室４４に導く通路孔５７を絞り部として機能する径で形成するか、その一部に絞り部を設けるとよい。

勿論、このような構造であっても、プランジャダンパ６４やダンパ絞りとなる通路孔５７とによって、第２の流体圧室４４側でもカムリング２７へのダンパ効果を作用させることができる。したがって、このような構造のポンプでも、上述した実施の形態と同様に、カムリング２７の揺動動作時における振動を減衰させ、ポンプ吐出側での脈動を低減し、騒音を抑制することができる。

また、この実施の形態における構造では、可変容量形ポンプ２０において、ドルーピングタイプのものと定流量タイプのものとの間で、可変メータリング絞りを構成する以外の部分は部品の共通化を図ることができ、仕様の変更に対する対応を簡素化することができるという利点がある。

図９および図１０は本発明に係る可変容量形ポンプ２０において、ドルーピングタイプの流量特性をもつ場合の第２の実施の形態を示す。これらの図において、前述した図１〜図７と同一または相当する部分には同一番号を付して詳細な説明は省略する。

この第２の実施の形態も、第１の実施の形態と同様に、ポンプ吐出側の流量を回転数の増加に伴って供給流量を最大流量よりも減少させる、いわゆるドルーピング特性とする可変容量形ポンプである。

この実施の形態では、可変メータリング絞り７０を、前述した第１の実施の形態とは異なり、カムリング２７の揺動に連動するプランジャダンパ６４の動きを利用して設けている。

これを詳述すると、図９および図１０に示すように、ポンプ吐出側圧力室３３から前記制御バルブ４０側への吐出側通路５１とは別に分岐した通路７１をポンプボディ２１に設けている。この通路７１は、圧縮コイルばね６１を収納したプラグ部材６３とボディ２１との間の空間からなる通路部７２から径方向に穿設した通路孔７３を経て、前記プランジャダンパ６４の外周部に凹設した環状溝７４の外方端側に連通している。

前記環状溝７４の内方端側は、前記通路孔７３とは別の径方向の小径孔７５を介してプラグ部材６３の筒状部外周の一部に形成した空間からなる通路部７６からボディ２１に形成した通路孔７７を経て前記ポンプ吐出側ポート５５に連通している。

そして、上述したプランジャダンパ６４の環状溝７４と小径孔７５とによって前記可変メータリング絞り７０が形成されている。すなわち、プランジャダンパ６４がカムリング２７の揺動に伴って移動すると、小径孔７５が徐々に閉じられることにより、可変メータリング絞り７０が、前記第２の流体圧室４４に対して区画された位置に形成されている。

ここで、この小径孔７５としては、カムリング２７の揺動に伴う変位で可変メータリング絞りを開閉する場合に比べて、穴径の選択がより一層自由になる。すなわち、前述した第１の実施の形態での小孔よりも穴径を小さくすることができ、ポンプの回転数に対する供給流量特性の選択幅が広がる。また、ダンパ効果をより一層効果的に作用させることもできる。

また、このような構造では、カムリング２７が振動してもその影響が可変メータリング絞り７０には直接影響しないので、脈動の発生を少なくすることができる。このような利点は、上述したように可変メータリング絞り７０を第２の流体圧室４４とは区画された位置に設けることで、より一層効果的となる。

また、前述した実施の形態では、プレッシャプレート３０に設けた小孔５８を変更することによりポンプの流量特性を変更しているから、プレッシャプレートの共通化が図れないという問題があるが、この実施の形態では、この問題はなくなり、プレッシャプレート３０を標準部品として用いることができる。

さらに、この第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態とは異なり、ばね６１を組み付けるためのプラグ部材６３やプランジャダンパ６４の交換のみでポンプの流量特性を変更するにあたって、ポンプ本体部の分解作業が必要ないという利点がある。

なお、本発明は上述した実施の形態構造に限定されず、可変容量形ポンプ２０の各部の形状、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る。
また、上述した各実施の形態では、固定メータリング絞り５３や可変メータリング絞り５９というように単に「絞り」として説明したが、これはこのような絞り部分がオリフィスであってもチョークであってもよいからである。

また、本発明によれば、ポンプの吐出側通路の一系統を制御バルブを通過するように設けることにより、脈動を低減することができる。
また、上述した利点をもつ可変容量形ポンプを、従来と同等の大きさで簡単に構成することができる。

また、本発明によれば、プランジャダンパ部分に可変メータリング絞りを設けることにより、カムリングの揺動動作時における振動が可変メータリング絞りに直接伝わらないため、この可変メータリング絞りを通過する圧力流体での脈動の発生を少なくすることができる。しかも、このようなプランジャダンパは必要に応じて簡単に追加することができるから、従来タイプのポンプを簡単に改造することができる。

以上に記載した実施の形態を例えば特許請求の範囲の記載の形式に表すと次の通りとなる。

ロータを一側寄りに片寄らせた状態で配置しこのロータの他側寄りの部分との間にポンプ室を形成するカムリングと、前記カムリングをその外周面の一部に設けた揺動支点ピンを支点として揺動可能に支持する内部空間を有するポンプボディと、前記ポンプボディ内で前記カムリングを前記ポンプ室からのポンプ容量を最大とする方向に付勢する付勢手段と、前記ポンプボディの内部空間内で前記カムリングの外周部との間にシール手段を介して分割形成され前記カムリングを揺動させる流体圧が導かれる第１および第２の流体圧室と、前記ポンプ室から吐出される圧力流体の吐出側通路の途中に設けたメータリング絞りの上、下流側の流体圧により作動され前記カムリングの揺動を制御するスプール式の制御バルブとを備えた可変容量形ポンプにおいて、前記メータリング絞りを、前記吐出側通路の一部に設けた固定メータリング絞りと、この固定メータリング絞りの上流側の吐出側通路から分岐した通路の一部で前記カムリングの揺動により開閉するように設けた可変メータリング絞りとによって構成するとともに、前記固定メータリング絞りと固定メータリング絞りの上流側の流体圧を前記制御バルブにより制御することによりダンパ絞り部を介して前記第１の流体圧室に導入する流路を設け、前記固定メータリング絞りと可変メータリング絞りの下流側の流体圧をダンパ絞り部を介して前記第２の流体圧室に導入する流路を設けたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
この可変容量形ポンプは、図１〜図１０によって説明したものである。

前記段落００７３に記載の可変容量形ポンプにおいて、前記制御バルブのスプールを摺動自在に支持するバルブ孔の一端に前記吐出側通路を接続し、前記スプール内に軸線方向に沿って吐出側通路を構成する通路孔を形成するとともに、前記バルブ孔の他端を前記ポンプボディに設けたポンプ吐出側ポートに接続し、前記スプール内の通路孔の一部に前記固定メータリング絞りを設けたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
この可変容量形ポンプは、図１〜図１０によって説明したものである。

前記段落００７３または段落００７４に記載の可変容量形ポンプにおいて、前記分岐通路を、前記第２の流体圧室の側壁部で前記カムリングの外側縁部で開閉される位置に開口した開口によって、前記可変メータリング絞りを構成したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
この可変容量形ポンプは、図１〜図７によって説明したものである。

前記段落００７５に記載の可変容量形ポンプにおいて、前記分岐通路の前記第２の流体圧室への開口を複数の小孔によって構成したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
この可変容量形ポンプは、図１〜図７によって説明したものである。

段落００７３、段落００７４、段落００７５または段落００７６に記載の可変容量形ポンプにおいて、前記付勢手段を内設したプランジャダンパを、前記第２の流体圧室内に設け、このプランジャダンパを前記カムリングの側部に当接させたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
この可変容量形ポンプは、図１〜図１０によて説明したものである。

段落００７３、段落００７４に記載の可変容量形ポンプにおいて、前記付勢手段を内設したプランジャダンパを、前記第２の流体圧室内に設け、このプランジャダンパを前記カムリングの側部に当接させるとともに、前記カムリングの揺動に伴って移動するプランジャダンパの動きで前記分岐通路の一部を開閉する可変メータリング絞りを、前記第２の流体圧室とは区画された位置に設けたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
この可変容量形ポンプは、図９および図１０によって説明したものである。

本発明に係る可変容量形ポンプにおいてドルーピングタイプの流量特性をもつ場合の第１の実施の形態を示し、低回転時（図５のａ−ｂの直前）の状態にあるポンプの要部断面図である。図１のII−II線で断面した片側の断面図である。図１、図２の可変容量形ポンプにおいてカムリングの一側に配設されるプレッシャプレートの側面図である。プレッシャプレートに穿設した三つの小孔とカムリングの外周縁部の揺動動作による関係を説明するための図である。図１、図２の可変容量形ポンプにおけるポンプ回転数に対する供給流量を説明するための特性図である。（ａ）はポンプの低回転時（図５のａ−ｂの直前）における制御バルブによる第１の流体圧室への制御圧力を説明するための制御バルブ部の断面図、（ｂ）はその要部拡大図である。（ａ）はポンプの低回転時（図５のｂ−ｅ）における制御バルブによる第１の流体圧室への制御圧力を説明するための制御バルブ部の断面図、（ｂ）はその要部拡大図である。図１、図２でのドルーピングタイプの流量特性をもつ可変容量形ポンプを定流量タイプとして用いる場合のポンプ構造を説明するための図２に対応する断面図である。本発明に係る可変容量形ポンプにおいてドルーピングタイプの流量特性をもつ場合の第２の実施の形態を示し、（ａ）は低回転時の状態にあるポンプの要部断面図、（ｂ）はその要部拡大図である。図９（ａ）のＸ−Ｘ線で断面した片側の断面図である。従来の可変容量形ポンプを示す低回転時の状態での作動説明図である。図１１のポンプにおけるポンプ回転数に対する供給流量を説明する特性図である。

符号の説明

２０…ベーンタイプの可変容量形ポンプ（可変容量形ベーンポンプ）、２１…フロントボディ（ポンプボディ）、２２…リアボディ（ポンプボディ）、２３…ポンプ構成要素、２４…収納空間、２５…ロータ、２５ａ…ベーン、２６…ドライブシャフト（回転軸）、２７…カムリング、２８…ポンプ室、２９…アダプタリング、３０…プレッシャプレート、３１…揺動支点ピン、３３…ポンプ吐出側圧力室、３４…ポンプ吐出側開口、３５…ポンプ吸込側開口、４０…スプール式制御バルブ、４１…バルブ孔、４２…スプール、４２ａ…ランド部、４２ｂ…隙間通路、４３，４４…第１、第２の流体圧室、４５…シール材、４８…リリーフバルブ、５１…吐出側通路、５３…固定メータリング絞り、５５…ポンプ吐出側ポート、５５ａ…通路、５６…通路孔、５６ａ…ダンパ絞り、５７…通路孔（ダンパ絞り）、５８…小孔（可変メータリング絞り）、５９…可変メータリング絞り、６１…圧縮コイルばね（付勢手段）、６２…孔部、６３…プラグ部材、６３ａ…ブリード孔、６４…プランジャダンパ、６４ａ…Ｏリング、６４ｂ…開口、６５…ダンパ絞り、７０…可変メータリング絞り、７１…ポンプ吐出側の分岐通路、７２…通路部、７３…通路孔、７４…環状溝、７５…小径孔、７６…通路部、７７…通路孔、７８…ダンパ絞り部となる通路孔、７９…ダンパ絞り、Ｔ…タンク。

Claims

ロータを一側寄りに片寄らせた状態で配置しこのロータの他側寄りの部分との間にポンプ室を形成するカムリングと、
前記カムリングを揺動可能に支持する内部空間を有するポンプボディと、
前記ポンプボディ内で前記カムリングを前記ポンプ室からのポンプ容量を最大とする方向に付勢する付勢手段と、
前記ポンプボディの内部空間内で前記カムリングの外周部との間にシール手段を介して分割形成され前記カムリングを揺動させる流体圧が導かれる第１および第２の流体圧室と、
前記ポンプ室から吐出される圧力流体の吐出側通路の途中に設けたメータリング絞りの上、下流側の流体圧により作動され前記カムリングの揺動を制御するスプール式の制御バルブとを備えた可変容量形ポンプにおいて、
前記メータリング絞りを、前記吐出側通路の一部に設けた固定メータリング絞りと、
この吐出側通路の一部であって、前記固定メータリング絞りと並列に設けられるとともに、前記カムリングの揺動により開閉するように設けた可変メータリング絞りとによって構成するとともに、
前記制御バルブの両側に形成される圧力室のうち、前記メータリング絞りの上流側圧力が導入される高圧側の室と前記第１の流体圧室とを接続する流路に設けられたダンパ絞り部と、
前記制御バルブの両側に形成される圧力室のうち、前記メータリング絞りの下流側圧力が導入されるとともに、スプールを押圧する圧縮コイルばねを収容するばね室と前記第２の流体圧室とを接続する流路に設けられたダンパ絞り部とを有することを特徴とする可変容量形ポンプ。