JP2009209749A - ベーンポンプとその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力流体利用機器の作動に合わせて吐出量を任意に制御可能としつつ、小型化の可能なベーンポンプを提供する。
【解決手段】吐出通路３５のメータリングオリフィス３７よりも上流側の圧力を制御弁４１に導入する第１パイロット圧導入路４４のうちパイロットオリフィス４４ａよりも制御弁４１側の部位と、吐出通路３５のメータリングオリフィス３７よりも下流側の圧力を制御弁４１に導入する第２パイロット圧導入路４５のうちダンパオリフィス４５ｃよりも制御弁４１側の部位と、をバイパス通路４８をもって連通させるとともに、そのバイパス通路４８の通路断面積を制御する電磁弁５３を設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば車両のパワーステアリング装置等の圧力流体利用機器の油圧源として用いられるベーンポンプとその制御方法に関し、特にいわゆる可変容量型のベーンポンプとその制御方法に関する。

この種のベーンポンプとして例えば特許文献１に記載のものが提案されている。

この特許文献１に記載のベーンポンプでは、ロータとの間にポンプ室を形成するカムリングがポンプボディ内で上記ロータに対して偏心する方向に揺動可能になっていて、そのカムリングの揺動方向両側に一対の流体圧室がそれぞれ形成されている。また、上記両流体圧室の圧力を制御する制御弁が設けられていて、この制御弁が、ポンプ吐出通路の途中に設けられたメータリングオリフィスの上，下流側の圧力差に応じて上記両流体圧室の圧力を制御し、上記カムリングを揺動させてベーンポンプの吐出量を変化させるようになっている。

さらに、上記メータリングオリフィスは、いわゆる電磁弁をもって構成されていて、その電磁弁によってメータリングオリフィスの通路断面積を制御することで、圧力流体利用機器の作動に合わせてベーンポンプの吐出量を任意に制御することができるようになっている。
特開２００１−１５９３９５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ベーンポンプから吐出される作動流体の全量が上記メータリングオリフィスを通過することとなるため、上記メータリングオリフィスを構成する電磁弁として比較的大型のものを用いる必要があり、ベーンポンプを小型化する上で好ましくない。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであって、圧力流体利用機器の作動に合わせて吐出量を任意に制御可能としつつ、小型化の可能なベーンポンプとその制御方法を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、吐出通路のうちメータリングオリフィスよりも上流側の圧力を制御弁に導入する上流側圧力導入路と、吐出通路のうちメータリングオリフィスよりも下流側の圧力を制御弁に導入する下流側圧力導入路と、をバイパス通路をもって連通させるとともに、そのバイパス通路の通路断面積を制御する電磁弁と、上記両圧力導入路のうち少なくとも一方に設けられ、その圧力導入路のうち上記バイパス通路との接続部分よりも上記吐出通路側に配置されたオリフィスと、を設けたことを特徴としている。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項１に記載の発明を車両のパワーステアリング装置の動力源として用いられるベーンポンプの吐出量を制御するための制御方法として捉えたものであって、上記ベーンポンプの吐出通路のうちメータリングオリフィスよりも上流側の圧力を制御弁に導入する上流側圧力導入路と、上記ベーンポンプの吐出通路のうちメータリングオリフィスよりも下流側の圧力を制御弁に導入する下流側圧力導入路と、をバイパス通路をもって連通させるとともに、上記両圧力導入路のうち少なくとも一方に、上記バイパス通路との接続部分よりも上記吐出通路側に位置するオリフィスを設け、車両の運転状態に応じて上記バイパス通路の通路断面積を変化させることを特徴としている。

さらに、請求項１６に記載の発明は、車両のパワーステアリング装置の油圧源として用いられるベーンポンプであって、上記ベーンポンプの吐出通路のうちメータリングオリフィスよりも上流側の圧力を制御弁に導入する上流側圧力導入路と、上記ベーンポンプの吐出通路のうちメータリングオリフィスよりも下流側の圧力を制御弁に導入する下流側圧力導入路と、をバイパス通路をもって連通させるとともに、電磁アクチュエータをもって弁体を駆動することにより上記バイパス通路の通路断面積を制御する電磁弁と、上記両流体圧導入路のうち少なくとも一方に設けられ、その流体圧導入路のうち上記バイパス通路との接続部分よりも上記吐出通路側に配置されたオリフィスと、車両の走行状態に応じて上記電磁アクチュエータに対する通電量を制御する通電制御手段と、を設けたことを特徴としている。

したがって、請求項１，１０，１６に記載の発明によれば、上記バイパス通路の通路断面積の変化幅を小さくしつつもベーンポンプの吐出量の変化幅を大きくできるから、ベーンポンプを小型化することが可能となる。

図１〜３は本発明のより具体的な実施の形態として、車両のパワーステアリング装置の油圧源として用いられるベーンポンプを示す図であって、図１はそのベーンポンプの縦断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図、図３は図１におけるＢ−Ｂ断面図である。

このベーンポンプ１は、図１に示すように、アルミ合金製のポンプボディ２内にポンプ要素１３を収容し、駆動軸８によってポンプ要素１３を回転駆動することでポンプ作用を行うようになっている。

ポンプボディ２は、一方側が開口する略筒状の収容部３ａとその収容部３ａの他方側に設けられた端壁部３ｂおよびその端壁部３ｂから他方側に突出するボス部３ｃからなる第１ハウジングとしてのフロントボディ３と、そのフロントボディ３のうち収容部３ａ一端の開口を閉蓋する第２ハウジングとしてのリアカバー４と、に分割形成され、それらフロントボディ３とリアカバー４とが五本のボルト５によって締結されている（図２参照）。そして、このポンプボディ２のうち後述するポンプ吐出領域側の部位にはボルト６によってブラケット７が締結され、そのブラケット７を介してポンプボディ２が上記車両の車体に固定されている。

このブラケット７は、断面略Ｈ字状をなしていて、フロントボディ３に固定される前面プレート７ａとリアカバー４に固定される背面プレート７ｂとの間にポンプボディ２を挟持状態に保持している。

フロントボディ３およびリアカバー４の内周側にはブシュ９，１０がそれぞれ設けられていて、それら両ブシュ９，１０を介してポンプボディ２に駆動軸８が回転自在に支持されている。この駆動軸８の一端側はフロントボディ３の端壁部３ｂおよびボス部３ｃを挿通してポンプボディ２外へ突出していて、エンジンの駆動力を駆動軸８に伝達する動力伝達部材としてのプーリ１１が駆動軸８のうちポンプボディ２外に突出する部分に相対回転不能に固定されている。なお、フロントボディ３のうちボス部３ｃの内周側には、当該フロントボディ３と駆動軸８との間をシールするためのシールリング１２が設けられている。

リアカバー４には、そのフロントボディ３との対向端面にフロントボディ３の収容部３ａ内に嵌合する嵌合突部４ａが突設されている。

ポンプ要素１３は、図１のほか図２に示すように、駆動軸８に連結され、その駆動軸８によって回転駆動されるロータ１４と、そのロータ１４を内周側に収容し、当該ロータ１４に対して偏心した状態で径方向に揺動自在に設けられた略円環状のカムリング１５と、そのカムリング１５を内周側に収容し、収容部３ａの内周面に嵌着された略円環状のアダプタリング１６と、端壁部３ｂとアダプタリング１６の間に配置された略円盤状のプレッシャプレート１７と、とから主として構成されている。

アダプタリング１６およびプレッシャプレート１７は、位置決めピン１８によってポンプボディ２に対して回転方向でそれぞれ位置決められている。位置決めピン１８は、その径方向一方側がアダプタリング１６の内周面に軸方向に沿って形成された溝に係合している一方、その径方向他方側がカムリング１５の外周面に軸方向に沿って形成された溝に係合している。これにより、カムリング１５のアダプタリング１６に対する回り止めがなされている。

また、アダプタリング１６は、その内周面のうち位置決めピン１８の図２中反時計方向側、すなわち後述する第１流体圧室２１側に隣接して形成された溝に板部材１９を保持している。この板部材１９は、カムリング１５の揺動支点として機能するとともに、カムリング１５とアダプタリング１６との間をシールするシール部材としても機能するようになっている。

さらに、アダプタリング１６の内周面のうち反板部材１９側にも当該アダプタリング１６とカムリング１５との間をシールするシール部材２０が設けられていて、このシール部材２０と板部材１９とをもってカムリング１５とアダプタリング１６との間に一対の流体圧室２１，２２が隔成されている。つまり、カムリング１５の揺動方向両側にそれぞれ第１流体圧室２１および第２流体圧室２２が形成され、それら両流体圧室２１，２２間の圧力差によってカムリング１５が揺動することで、カムリング１５とロータ１４との偏心量が増減するようになっている。

カムリング１５は、リターンスプリング２３によってロータ１４との偏心量が最大となる方向に付勢されている。なお、リターンスプリング２３は収容部３ａに外周側からねじ込まれたスプリングリテーナ２４によってその一端が弾持されている。

ロータ１４は、リアカバー４の嵌合突部４ａとプレッシャプレート１７によってそれぞれの間に僅かな軸方向隙間を介して略挟持状態に保持されており、駆動軸８とともに図２中の反時計方向に回転するようになっている。また、このロータ１４の外周部には、径方向に沿って切欠形成されたスロット１４ａが円周方向で等ピッチに複数設けられている。各スロット１４ａには、略平板状のベーン２５がロータ１４の径方向に出没自在にそれぞれ収容され、これら各ベーン２５をもってカムリング４とロータ３との間の空間を周方向で仕切ることにより、複数のポンプ室２６が形成されている。つまり、このロータ１４を駆動軸８によって回転駆動すると、各ポンプ室２６がその容積を増減させながらそれぞれ周回移動してポンプ作動が行われることとなる。なお、各スロット１４ａの内周側には、断面略円形状の背圧室１４ｂが当該各スロット１４ａと連続一体にそれぞれ設けられ、この背圧室１４ｂに導入される作動油の圧力をもって各ベーン２５の先端をカムリング１５の内周面に押し付けるようになっている。

リアカバー４のうち嵌合突部４ａの端面には、ロータ１４の回転に伴い各ポンプ室２６の容積が漸次拡大する吸入領域に該当する部分に、周方向に沿う正面視略三日月状の第１吸入ポート２７が切欠形成されている。この第１吸入ポート２７は、その周方向中間部が、リアカバー４に穿設された吸入通路２９と第１吸入孔２８を介して連通している。

吸入通路２９は、その一端がリアカバー４の図１中上方に開口していて、この開口端部に若干拡径状の吸入口２９ａが形成されている。そして、この吸入口２９ａに作動油を貯留する図示外のリザーバタンクが接続され、そのリザーバタンクからの作動油を、ポンプ吸入作用により、吸入通路２９と第１吸入孔２８および第１吸入ポート２７を通じて上記吸入領域に位置する各ポンプ室２６に吸入するようになっている。なお、吸入通路２９は、リアカバー４のうち駆動軸８の他端側を収容する凹部と第１還流通路３０を介して連通している。これにより、リアカバー４とロータ１４との互いに対向する面同士の間の隙間から漏出して上記凹部に流入した作動油を吸入通路２９に還流するようになっている。

また、プレッシャプレート１７のうちロータ１４と対向する面には、第１吸入ポート２７と対向する位置に、その第１吸入ポート２７と略同形状の第２吸入ポート３１が切欠形成されている。この第２吸入ポート３１のうち周方向中間部は、プレッシャプレート１７に形成された第２吸入孔３２およびフロントボディ３に形成された第２還流通路３３を介してフロントボディ３のうちシールリング１２を収容する凹部と連通するようになっている。つまり、シールリング１２の余剰油がポンプ吸入作用に基づいて上記吸入領域に位置する各ポンプ室２６に吸入され、シールリング１２の余剰油の外部への漏出が防止されることとなる。

さらに、プレッシャプレート１７のうちロータ１４と対向する面には、ロータ１４の回転に伴い各ポンプ室２６の容積が縮小する吐出領域に該当する位置に、周方向に沿う正面視略三日月状の第１吐出ポート３４が切欠形成されている。この第１吐出ポート３４は吐出通路３５に連通していて、上記吐出領域に位置する各ポンプ室２６の作動油がポンプ吐出作用によって吐出通路３５を通じてポンプボディ２外へ吐出されるようになっている。

吐出通路３５は、プレッシャプレート１７に形成されて第１吐出ポート３４に連通する複数の吐出孔３５ａと、端壁部３ｂにプレッシャプレート１７側から凹設され、吐出孔３５ａと連通する略円弧溝状の圧力室３５ｂと、圧力室３５ｂと連通し、ポンプボディ２外に開口する吐出口３６を有する接続通路３５ｃと、から主として構成されている。なお、吐出通路３５の途中に圧力室３５ｂを設けることにより、その圧力室３５ｂ内の圧力をもってプレッシャプレート１７をロータ１４に押し付けるようになっている。

接続通路３５ｃは、吸入通路２９と略平行に形成されていて、その中間部にメータリングオリフィス３７が形成されている。

また、リアカバー４の嵌合突部４ａのうち第１吐出ポート３４と対向する位置に、その第１吐出ポート３４と略同形状の第２吐出ポート３８が切欠形成されている。このように第１，第２吸入ポート２７，３１および第１，第２吐出ポート３４，３８をそれぞれ各ポンプ室２６を挟んで軸方向に対称となるように設けることで、上記各ポンプ室２６の圧力を軸方向でバランスさせるようにしている。

さらに、リアカバー４の嵌合突部４ａのうち第１吸入ポート２７および第２吐出ポート３８の内周側には、連通路７６をもって圧力室３５ｂと連通する第１環状溝７７が形成されている一方、プレッシャプレート１７のロータ１４と対向する面のうち第２吸入ポート３１および第１吐出ポート３４の内周側には、第２環状溝７８が形成されていて、この両環状溝７７，７８がロータ１４の各背圧室１４ｂとそれぞれ連通している。つまり、当該両環状溝７７，７８を介して各背圧室１４ｂに導入されたポンプ吐出圧をもって各ベーン２５をそれぞれロータ１４の外周側に押し出し、その各ベーン２５の先端をカムリング１５の内周面に押し付けることにより、ポンプ作用が確実に行われるようにしている。

図４は、ベーンポンプ１のポンプ吐出側の油圧回路を概念的に示す図である。

一方、図２のほか図３，４に示すように、フロントボディ３の収容部３ａのうち吐出口３６側には、駆動軸８および接続通路３５ｃの両者に対してそれぞれ略直交する方向（図２の左右方向）に沿う弁孔３９が穿設されていて、その弁孔３９と当該弁孔３９に挿入された弁体としてのスプール４０をもって制御弁４１が構成されている。この制御弁４１は、後述するように、吐出通路３５のうちメータリングオリフィス３７の上、下流側の圧力差によってスプール４０が軸方向に動作し、これによって両流体圧室２１，２２内の圧力を制御するようになっている。なお、弁孔３９は、フロントボディ３に外側からねじ込まれたプラグ４２によって閉蓋されている。

スプール４０は、反プラグ４２側に開口する略有底円筒状をなしていて、その開口側端部に第１ランド部４０ａが形成されているとともに、その中間部に第２ランド部４０ｂが形成され、それら両ランド部４０ａ，４０ｂにより、弁孔３９内に高圧室３９ａと中圧室３９ｂおよび低圧室３９ｃを隔成している。なお、このスプール４０は、中圧室３９ｂに配設されたリターンスプリング４３をもってプラグ４２側に付勢されている。つまり、高圧室３９ａと中圧室３９ｂとの圧力差が所定以上になるとスプール４０がリターンスプリング４３の付勢力に抗して反プラグ４２側に移動することとなる。

中圧室３９ｂは、第１ランド部４０ａと弁孔３９の底壁との間に形成され、吐出通路３５のうちメータリングオリフィス３７よりも下流側の圧力が下流側圧力導入路としての第１パイロット圧導入路４４によって導入されている。この第１パイロット圧導入路４４は、フロントボディ３のうちリアカバー４に対向する面から駆動軸８と略平行に穿設されたものであって、接続通路３５ｃのうちメータリングオリフィス３７よりも下流側の部位と中圧室３９ｂとを接続し、その開口端がリアカバー４によって閉塞されている。

一方、高圧室３９ａは、第２ランド部４０ｂとプラグ４２の間に形成され、吐出通路３５のうちメータリングオリフィス３７よりも上流側の圧力が上流側圧力導入路としての第２パイロット圧導入路４５によって導入されている。この第２パイロット圧導入路４５は、吐出通路３５のうち圧力室３５ｂから分岐して当該圧力室３５ｂと高圧室３９ａとを接続するものであり、吸入通路２９と略平行に形成された縦通路４５ａと、フロントボディ３のうちリアカバー４に対向する面から駆動軸８と略平行に穿設された横通路４５ｂと、から構成されている。なお、横通路４５ｂの開口端は、第１パイロット圧導入路４４と同様にリアカバー４によって閉塞されている。換言すれば、第２パイロット通路４５の縦通路４５ａは接続通路３５ｃと略平行に形成されているとともに、第２パイロット圧導入路４５の横通路４５ｂは第１パイロット圧導入路４４と略平行に形成されている。

第２パイロット圧導入路４５の横通路４５ａのうち縦通路４５ｂとの接続部分には、縮径状に設けられたダンパオリフィス４５ｃが設けられている。このダンパオリフィス４５ｃが、スプール４０の油振を防止するダンピングになっている。

そして、図２に示す状態、すなわち吐出通路３５のうちメータリングオリフィス３７の上、下流側の圧力差が小さく、スプール４０がプラグ４２側に位置する状態では、第１流体圧室２１が、当該第１流体圧室２１と弁孔３９とを連通する連通油路４６を介してスプール４０の両ランド部４０ａ，４０ｂ間に形成された低圧室３９ｃに接続される。この低圧室３９ｃには、吸入通路２９から分岐して形成された吸入圧導入路４７によってポンプ吸入圧が導かれており、連通油路４６を介して低圧室３９ｃから第１流体圧室２１にポンプ吸入圧が導入されることとなる。なお、第２流体圧室２２は図示外の通路をもって吸入通路２９と連通していて、当該第２流体圧室２２には常時ポンプ吸入圧が導入されるようになっている。つまり、この状態では、カムリング１５がリターンスプリング２３の付勢力によってロータ１４との偏心量が最大となる位置にあって、ポンプ吐出量が比較的多くなる。

これに対し、吐出通路３５における作動油の流量が多くなってメータリングオリフィス３７の上、下流側の圧力差が大きくなり、スプール４０がリターンスプリング４３の付勢力に抗して反プラグ４２側へ移動した場合には、そのスプール４０の移動により、第１流体圧室２１と低圧室３９ｃとの連通が遮断されるとともに、当該第１流体圧室２１が連通油路４６を介して高圧室３９ａと連通する。したがって、この状態では、第１流体圧室２１の圧力により、カムリング１５がリターンスプリング２３の付勢力に抗して第２流体圧室２２の容積を狭めるように揺動し、当該カムリング１５とロータ１４との偏心量が減少してポンプ吐出量が減少することとなる。つまり、第１流体圧室２１には、低圧室３９ｃの油圧と高圧室３９ａの油圧とが選択的に導入されるようになっている。

また、スプール４０の内部にはリリーフバルブ４０ｃが設けられている。このリリーフバルブ４０ｃは、中圧室３９ｂの圧力が所定以上になったとき、つまりパワーステアリング装置側（負荷側）の圧力が所定以上になったときにリリーフ動作し、作動油の一部を吸入圧導入路４７を介して吸入通路２９に還流させるようになっている。

さらに、第１パイロット圧導入路４４のうち接続通路３５ｃとの接続部分には、縮径状に形成されたパイロットオリフィス４４ａが設けられている。つまり、リリーフバルブ４０ｃがリリーフ動作したときに、このパイロットオリフィス４４ａをもって中圧室３９ｂが圧力降下するから、ロータ１４との偏心量が減少する方向にカムリング１５を揺動させてポンプ吐出量をより一層減少させることができるようになっている。

そして、第１パイロット圧導入路４４と第２パイロット圧導入路４５の横通路４５ｂとは、バイパス通路４８によってメータリングオリフィス３７を介さずに互いに連通している。このバイパス通路４８は、制御弁４１と略平行に形成され、その一端が横通路４５ｂのうちダンパオリフィス４５ｃよりも制御弁４１側の部位に接続されている一方、その他端が第１パイロット圧導入路４４のうちパイロットオリフィス４４ａよりも制御弁４１側の部位に接続されている。換言すれば、パイロットオリフィス４４ａおよびダンパオリフィス４５ｃは、両パイロット圧導入路４４，４５のうちバイパス通路４８との接続部分よりも吐出通路３５側に設けられている。

また、バイパス通路４８のうち第１パイロット圧導入路４４との接続部分には、いわゆる可変オリフィスとして機能する電磁弁５３が設けられている。すなわち、この電磁弁５３をもってバイパス通路４８の通路断面積を制御可能になっている。

この電磁弁５３は、後述する弁体５５の移動方向が制御弁４１のスプール４０の移動方向と略平行となり、且つ弁体５５の移動方向と直交する方向でその一部が制御弁４１とオーバーラップするように配置されている。

また、電磁弁５３にはハーネス４９を介して駆動回路５２が接続されている。この駆動回路５２は通電制御手段としてのコントロールユニット５０からの指令に基づいて電磁弁５３に励磁電流を供給することとなる。

コントロールユニット５０には、車両の走行速度を検出する車速センサー５１ａと、車両のステアリングホイールの回転角度である操舵角を検出する操舵センサー５１ｂと、電磁弁５３に供給されている実励磁電流を検出する電流センサー５１ｃと、が接続されている。そして、コントロールユニット５０は、車速センサー５１ａからの車速信号と操舵センサー５１ｂからの操舵角信号および電流センサー５１ｃからの実励磁電流信号に基づいて電磁弁５３に供給する目標励磁電流を算出し、駆動回路５２に出力するようになっている。

図５は、図３における電磁弁５３の拡大図であって、図５の（ａ）は非通電状態の電磁弁５３を示す図、図５の（ｂ）は通電状態の電磁弁５３を示す図である。

より詳細には、電磁弁５３は、図５に示すように、バイパス通路４８を第１パイロット圧導入路４４側に延長する形態をもってフロントボディ３に開口形成された弁孔５４と、その弁孔５４内に収容され、バイパス通路４８と平行な方向に進退移動可能な弁体５５と、弁孔５４内に収容されたリング状のスペーサ５６に着座して弁体５５を弁孔５４の開口端側へ付勢するリターンスプリング５７と、弁孔５４の開口を閉塞するようにして当該弁孔５４の外周面に螺合し、弁体５５を駆動する電磁アクチュエータとしてのソレノイドユニット６０と、から主として構成されている。

弁孔５４は、三種類の異なる内径を有する部分から構成されており、当該弁孔５４の奥側に弁体５５の外径と略同径に形成され、その弁体５５の一端側を摺動自在に保持する小径部５４ａと、当該弁孔５４の開口端側に形成され、その開口端側から軸方向の所定範囲にわたってめねじ部が形成された大径部５４ｂと、その大径部５４ｂと小径部５４ａの間に形成された中径部５４ｃと、を有している。

また、弁孔５４内には、弁体５５の外径と略同径の内径に設定され、その弁体５５の他端部を摺動自在に保持する略円筒状の保持部材５８が、中径部５４ｃと大径部５４ｂとに跨って設けられている。弁孔５４の中径部５４ｃと小径部５４ａの間に形成された段状部と保持部材５８の先端部との間には、弁体５５の外周に沿う形状の管状通路５９が形成され、この管状通路５９によって接続通路３５ｃが中圧室３９ｂと常時連通している。

弁体５５は、バイパス通路４８側に開口する略有底円筒状をなしていて、その開口端部にリターンスプリング５７の外径よりも僅かに大きな内径を有する拡径部５５ａが形成されている。そして、この拡径部５５ａ内にリターンスプリング５７が収容され、当該拡径部５５ａの内端面がリターンスプリング５７によって反スペーサ５６側に付勢されている。

また、弁体５５には、当該弁体５５の内部空間と環状通路５９とを連通可能な四つの小径孔５５ｂが周方向で９０度間隔をもってそれぞれ径方向に貫通形成されている。この各小径孔５５ｂは、弁体５５が図５の（ａ）に示すような最上端位置に位置するときに保持部材５８によって閉塞される一方、弁体５５が上記最上端位置から図５の（ａ）中における下方の移動するのに伴って環状通路５９に対する開口面積が漸次拡大するように弁体５５の軸方向で位置決められている。換言すれば、電磁弁５３は、その軸方向に移動することにより、上述したような各小径孔５５ｂの開口面積の変化をもってその通路断面積、すなわちバイパス通路４８の通路断面積を変化させるいわゆる可変オリフィスとして機能するようになっている。なお、弁体５５が図５の（ｂ）に示すように最下端位置に位置するとき、すなわち電磁弁５３が全開状態にあるときの当該電磁弁５３の通路断面積、すなわち最大通路断面積は、メータリングオリフィス３７の通路断面積よりも小さくなるように設定してある。

ソレノイドユニット６０は、一端がフロントボディ３のうち弁孔５４の開口端部に螺合する略円筒状の第１コア６１と、その第１コア６１の他端側に所定の間隔を隔てて同軸上に対向配置され、第１コア６１側に向けて開口する略有底円筒状の第２コア６２と、その第２コア６２の内周側に進退移動可能に収容された略円筒状のアーマチュア６３と、そのアーマチュア６３に貫装されて当該アーマチュア６３と一体に進退移動可能なロッド６４と、両コア６１，６２の外周面に跨って嵌着されて当該両コア６１，６２同士を連結する連結部材６５と、両コア６１，６２に外挿されたコイルユニット７０と、を備えている。

第１コア６１は、磁性材料をもって形成されていて、その軸方向中間部に形成されたフランジ部６１ａがフロントボディ３に着座している。第１コア６１のうちフロントボディ３側端部の内周側には、ロッド６４を進退移動可能に案内する略円筒状のガイド部材６６が設けられている。また、第１コア６１は、その先端部を保持部材５８に突き当てることにより、当該保持部材５８の第１コア６１側に形成された拡径部５８ａを弁孔５４のうち大径５４ｂと中径部５４ｃとの間に形成された段状部との間に挟持状態で保持している。さらに、第１コア６１のうちフロントボディ３と螺合するおねじ部とフランジ部６１ａとの間にはシール部材６７が嵌着され、このシール部材６７をもって第１コア６１とフロントボディ３との間をシールしている。

そして、第１コア６１のうち第２コア６２側端部には、アーマチュア６３の外径よりも僅かに大径の凹部６１ｂが凹設されていて、進出した状態のアーマチュア６３が着座する略リング状のシート部材６８がその凹部６１ｂに設けられている。

第２コア６２は、磁性材料をもって形成され、その反第１コア６１側端部の内周側にロッド６４を進退移動可能に案内する略円筒状のガイド部材６９が設けられている。また、第２コア６２のうち反第１コア６１側端部外周にはフランジ部６２ａが形成されていて、そのフランジ部６２ａの外周縁にコイルユニット７０の後述するヨーク７３がかしめ固定されている。

アーマチュア６３は、磁性材料をもって形成され、図５の（ａ）に示すコイルユニット７０の非励磁状態で第２コア６２内に僅かな径方向隙間をもって収容されている。そして、このアーマチュア６３は、コイルユニット７０の励磁作用によって発生する吸引力により、図５の（ｂ）に示すように、第１コア６１側へ進出するようになっている。

ロッド６４は、アーマチュア６３の進出移動に伴って弁体５５をスペーサ５６側に押し出すようになっている。

連結部材６５は、非磁性材料をもって形成され、両コア６１，６２にそれぞれ外挿した状態で両者に対して溶接固定されている。

コイルユニット７０は、その両端にそれぞれフランジ部を有する略円筒状に形成され、両コア６１，６２に跨って外挿されたボビン７１と、そのボビン７１に巻回されたコイル７２と、そのコイル７２およびボビン７１の外周側を包囲する略円筒状のヨーク７３と、から主として構成されている。なお、第２コア６２のフランジ部６１ａに貫装された略円筒状のグロメット７４をハーネス４９が挿通していて、そのハーネス４９がコイル７２に接続されている。

このように構成された電磁弁５３は、コイル７２に励磁電流が通電されていない状態では、アーマチュア６３を第１コア６１側へ吸引する吸引力を発生しないことから、図５の（ａ）に示すように、リターンスプリング５７の付勢力によって弁体５５が第１コア６１の端面に突き当てられ、各小径孔５５ｂが保持部材５８によって閉塞されて環状通路５９と弁体５５の内部空間との連続性が遮断される。つまり、第１パイロット圧導入路４４と第２パイロット圧導入路４５が非連通状態となる。

一方で、コイル７２に励磁電流が通電された場合には、その励磁作用によってアーマチュア６３を第１コア６１側へ吸引する吸引力が発生するから、その吸引力に基づいて弁体５５がロッド６４に押圧され、図５の（ｂ）示すように、その弁体５５がリターンスプリング５７の付勢力に抗してスペーサ５６側へ移動することとなる。これにより、各小径孔５５ｂをもって環状通路５９と弁体５５の内部空間とが連通することとなる。つまり、第１パイロット圧導入路４４と第２パイロット圧導入路４５とがバイパス通路４８を介して連通した状態となる。なお、電磁弁５３の通路断面積は、コイル７２に通電する励磁電流の大きさに応じて連続的に変化するようになっている。換言すれば、コイル７２に通電する励磁電流の増大に伴ってバイパス通路４８の通路断面積が増大するようになっている。

図６は、ベーンポンプ１の吐出側の油圧回路を説明するための説明図であって、図７は、バイパス通路４８の通路断面積を変化させた際におけるポンプ吐出量の変化を示すグラフである。

このように、第１パイロット圧導入路４４と第２パイロット圧導入路４５とがバイパス通路４８を介して連通すると、図６，７に示すように、バイパス通路４８と第１パイロット圧導入路４４および接続通路３５ｃを介して第２パイロット圧導入路４５から吐出口３６に向かう作動油の流れが生じる。つまり、ダンパオリフィス４５ｃにポンプ室２６側からバイパス通路４８側へ向かう作動油の流れが生じるとともに、パイロットオリフィス４４ａにバイパス通路４８側から吐出口３６側へ向かう作動油の流れが生じ、電磁弁５３の通路断面積に応じて当該電磁弁５３の上，下流側における圧力差が変化する。これにより、メータリングオリフィス３７を流れる作動油の流量およびバイパス通路４８を流れる作動油の流量が電磁弁５３の通路断面積に応じて変化する。なお、ダンパオリフィス４５ｃおよびパイロットオリフィス４４ａのうち少なくとも一方が設けられていれば、電磁弁５３の通路断面積に応じて当該電磁弁５３の上，下流側における圧力差を発生させることができるから、必ずしもダンパオリフィス４５ｃおよびパイロットオリフィス４４ａの両者を設ける必要はなく、必要に応じて両者のうち少なくとも一方を設ければよい。

図８はコントロールユニット５０の制御内容を示すフローチャートであって、図９は後述する基本供給流量を算出するための基本供給流量マップである。なお、図９の（ａ）は、操舵角速度を横軸として基本供給流量マップを図示したものであり、図９の（ｂ）は車速を横軸として基本供給流量マップを図示したものである。また、図１０は、後述する基本目標励磁電流を算出するための基本目標励磁電流マップである。

次に、コントロールユニット５０による電磁弁５３の制御内容について図８〜１０に基づいて説明する。

コントロールユニット５０は、図８に示すように、まず、ステップＳ１で車速センサー５１ａから車速信号を取り込むとともに、ステップＳ２で操舵センサー５１ｂから操舵角信号を取り込む。その上で、ステップＳ３で操舵角を微分演算して操舵角速度を算出するとともに、ステップＳ４で操舵角速度をさらに微分演算して操舵角加速度を算出する。

そして、ステップＳ５で車速および操舵角速度に基づいて図９の（ａ），（ｂ）に示す基本供給流量マップからパワーステアリング装置に供給する基本供給流量を算出する。この基本供給流量マップは、基本供給流量を車速に反比例させるとともに、基本供給流量を操舵角速度の二乗に比例させるように設定してある。つまり、車両の低速走行時にはパワーステアリング装置による操舵アシスト力を比較的強くし、運転者が軽快に操舵できるようにしている一方、車両の高速走行時にはパワーステアリング装置によるアシスト力を比較的弱くし、車両の直進安定性を高めるようになっている。さらに、運転者が早く舵を切ったときに基本供給流量を大きくすることで、パワーステアリング装置への供給流量の増加を早めて舵の引掛り感を運転者に与えることを防止するようになっている。

ステップＳ６では、基本供給流量に基づいて図１０の基本目標励磁電流マップから電磁弁５３に供給する目標励磁電流算出の基礎となる基本目標励磁電流を算出する。そして、ステップＳ７で電流センサー５１ｃから実励磁電流信号を取り込み、ステップＳ８で操舵角加速度≧０の条件を満たすか否かを判断する。

ステップＳ８で条件を満たす場合、すなわち操舵速度が加速している場合には、ステップＳ９で基本目標励磁電流を目標励磁電流とする。一方、ステップＳ８で条件を満たさない場合、すなわち操舵速度が減速している場合には、ステップＳ１０で下記式（１）をもって目標励磁電流を算出する。

Ｉｏ＝Ｉｇ（Ｉｍ−Ｉｇ）／Ａ … 式（１）
但し、Ｉｏ＝目標励磁電流、Ｉｍ＝基本目標励磁電流、Ｉｇ＝実励磁電流、Ａ＝補正係数である。

つまり、操舵速度が減速している場合には、パワーステアリング装置への供給流量の変化量、すなわち操舵アシスト力の変化量を小さくし、操舵安定性を高めるようにしている。

そして、ステップＳ１１で目標励磁電流を駆動回路５２に出力する。

すなわち、本実施の形態では、電磁弁５３によってバイパス通路４８の通路断面積を変化させると、それに応じて電磁弁５３の上，下流側における差圧が変化し、当該電磁弁５３を流れる作動油の流量およびメータリングオリフィス４５ｃを流れる作動油の流量をいずれも変化させることができるから、バイパス通路４８の通路断面積の変化幅を小さくしつつもポンプ吐出量の変化幅を大きくすることができる。

したがって、本実施の形態によれば、電磁弁５３として小型のもの、例えば最大開口面積がメータリングオリフィス４５ｃの通路断面積よりも小さいものを用いることが可能となり、ベーンポンプ１を小型化することができる。

また、電磁弁５３および制御弁４１は、互いに平行に配置されているとともに、両者の軸方向に直交する方向で互いにオーバーラップするように配置されているため、第１パイロット圧導入路４４と第２パイロット圧導入路４５およびバイパス通路４８の油路長を短縮してベーンポンプ１をさらに小型化することができるメリットがある。

さらに、第１パイロット圧導入路４４および第２パイロット通路４５の横通路４５ｂは、フロントボディ３のうちリアカバー４に対する対向端面から駆動軸８と略平行にそれぞれ穿設し、その両者の開口端をリアカバー４によってそれぞれ閉蓋することによって形成しているから、その加工が極めて容易となる。

その上、電磁弁５３の弁孔５４をバイパス通路４８を延長する形態をもって形成しているため、それら弁孔５４およびバイパス通路４８の加工を一連の工程をもって行うことができるようになり、その作業が容易となる。

そして、電磁弁５３は、コイル７２に通電していないときにバイパス通路４８の通路断面積が最小となるように構成されているため、例えばコイル７２の断線等の電磁弁５３の故障時にバイパス通路４８の通路断面積を最小とし、パワーステアリング装置への供給油量を少なくできるから、舵の切り過ぎを防止することができるようになる。

図１１は上述した第１の実施の形態の変形例を示す図である。

この図１１に示す変形例は、制御弁４１の中圧室３９ｂと第２流体圧室２２を連通油路７５をもって連通させ、第２流体圧室２２に常時中圧室３９ｂの圧力が導入されるようになっているものであり、他の部分は上述した第１の実施の形態と同様である。したがって、この変形例においても上述した第１の実施の形態と略同様の効果が得られる。

図１２は上述した第１の実施の形態の別の変形例を示す図である。

この図１２に示す変形例は、図１１に示す変形例において、連通油路７５のうち制御弁４１の弁孔３９に開口する開口部の位置を制御弁４１の軸方向で変更したものであって、スプール４０の位置に応じて弁孔３９のうち中圧室３９ｂの圧力と低圧室３９ｃの圧力とが第２流体圧室２２に選択的に供給されるようにしている。なお、他の部分は上述した第１の実施の形態と同様である。

詳細には、スプール４０がその移動範囲のうち最もプラグ４２側に位置する状態では、第２流体圧室２２が連通油路７５を介して中圧室３９ｂと連通している一方、その状態からスプール４０が反プラグ４２側に移動すると、そのスプール４０の移動に伴い、第２流体圧室２２と中圧室３９ｂとの連通が次第に切り離され、第２流体圧室２２が低圧室３９ｃに連通するようになっている。したがって、この変形例においても上述した第１の実施の形態とほぼ同様の効果が得られる。

図１３〜１６は、上述した第１の実施の形態のさらに別の変形例を示す図であって、図１３はベーンポンプ１の縦断面図、図１４は図１３のＣ−Ｃ断面図、図１５は図１３のＤ−Ｄ断面図、図１６は図１３のＥ−Ｅ断面図である。

この図１３〜１６に示す変形例は、電磁弁５３の弁体５５がバイパス通路４８の長手方向に対して略直交する方向に移動可能となるように電磁弁５３を配置したものである。

詳細には、バイパス通路４８が、第１パイロット圧導入路４４のうちパイロットオリフィス４４ａの下流側の部分と、第２パイロット圧導入路４５のうち縦通路４５ａと横通路４５ｂとの接続部分と、を接続していて、ダンパーオリフィス４５ｃが第２パイロット圧導入路４５の縦通路４５ａのうち圧力室３５ｂとの接続部分に形成されている。

そして、第２パイロット圧導入路４５の縦通路４５ａを反圧力室３５ｂ側に延長する形態をもって電磁弁５３の弁孔５４が形成され、その弁孔５４にソレノイドユニット６０の第１コア６１がねじ込まれている。

したがって、この実施の形態においても上述した第１の実施の形態と略同様の効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態を示す図であって、ベーンポンプの縦断面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 図１のＢ−Ｂ断面図。 図１に示すベーンポンプのポンプ吐出側の油圧回路を概念的に示す図。 図３における電磁弁の拡大図であって、同図（ａ）は非通電状態の電磁弁を示す図、同図（ｂ）は通電状態の電磁弁を示す図。 ベーンポンプの吐出側の油圧回路を説明するための説明図。 バイパス通路の通路断面積を変化させた際におけるポンプ吐出量の変化を示すグラフ。 コントロールユニットの制御内容を示すフローチャート。 基本供給流量を算出するための基本供給流量マップであって、同図（ａ）は、操舵角速度を横軸として図示した基本供給流量マップ、同図（ｂ）は車速を横軸として図示した基本供給流量マップ。 基本目標励磁電流を算出するための基本目標励磁電流マップ。 第１の実施の形態の変形例を示す図。 第１の実施の形態の別の変形例を示す図。 第１の実施の形態のさらに別の変形例を示す図であって、ベーンポンプの縦断面図。 図１３のＣ−Ｃ断面図。 図１３のＤ−Ｄ断面図。 図１３のＥ−Ｅ断面図。

符号の説明

１…ベーンポンプ
２…ポンプボディ
３…フロントボディ（第１ハウジング）
４…リアカバー（第２ハウジング）
８…駆動軸
１４…ロータ
１４ａ…スロット
１５…カムリング
１９…板部材（シール部材）
２０…シール部材
２１…第１流体圧室（左）
２２…第２流体圧室（右）
２５…ベーン
２６…ポンプ室
３５…吐出通路
３７…メータリングオリフィス
４０…スプール（制御弁の弁体）
４１…制御弁
４４…第１パイロット圧導入路（下流側圧力導入路）
４４ａ…パイロットオリフィス
４５…第２パイロット圧導入路（上流側圧力導入路）
４５ｃ…ダンパオリフィス
４８…バイパス通路
５０…コントロールユニット（通電制御手段）
５３…電磁弁
５５…電磁弁の弁体
６０…ソレノイドユニット（電磁アクチュエータ）

Claims (20)

1. ポンプボディに回転自在に支持された駆動軸と、
   上記ポンプボディ内に収容され、上記駆動軸に対する偏心量が増減する方向へ移動可能に設けられたカムリングと、
   そのカムリングの内周側に配置され、上記駆動軸によって回転駆動されるロータと、
   上記ロータに複数形成されたスロットにそれぞれ出没自在に収容され、上記カムリングとロータの間に複数のポンプ室を形成する複数のベーンと、
   上記ポンプ室からポンプボディ外に作動流体を吐出するための吐出通路と、
   上記カムリングの外周側に配設され、そのカムリングの移動方向両側に一対の流体圧室を隔成するシール部材と、
   上記吐出通路の途中に設けられたメータリングオリフィスの上、下流側の圧力差に応じて動作する弁体を有し、その弁体の動作をもって上記一対の流体圧室のうち少なくとも一方の圧力を制御する制御弁と、
   上記吐出通路のうちメータリングオリフィスよりも上流側の圧力を上記制御弁に導入する上流側圧力導入路と、
   上記吐出通路のうちメータリングオリフィスよりも下流側の圧力を上記制御弁に導入する下流側圧力導入路と、
   上記両圧力導入路同士をメータリングオリフィスを介さずに連通させるバイパス通路と、
   上記バイパス通路の通路断面積を制御する電磁弁と、
   上記両圧力導入路のうち少なくとも一方に設けられ、その圧力導入路のうち上記バイパス通路との接続部分よりも上記吐出通路側に配置されたオリフィスと、
   を備えていることを特徴とするベーンポンプ。
2. 上記上流側圧力導入路にオリフィスが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
3. 上記下流側圧力導入路にオリフィスが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
4. 上記電磁弁および制御弁をそれぞれ構成する両弁体が当該両弁体の軸方向に沿って移動可能にそれぞれ設けられていて、
   上記電磁弁および制御弁は、上記両弁体の移動方向が互いに略平行となり、且つ上記両弁体の移動方向と直交する方向で互いにオーバーラップするようにそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項４に記載のベーンポンプ。
5. 上記電磁弁は、その電磁弁を構成する弁体が上記バイパス通路に対して略平行な方向に移動可能となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
6. 上記電磁弁は、その電磁弁を構成する弁体が上記バイパス通路に対して略直交する方向に移動可能となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
7. 上記電磁弁は、上記両圧力導入路のうちの一方と上記バイパス通路との接続部分に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
8. 上記ポンプボディは、上記制御弁と電磁弁がそれぞれ設けられた第１ハウジングと、第２ハウジングと、に分割形成され、
   上記両圧力導入路はその一端が第１ハウジングの一側面に開口するようにそれぞれ形成されていて、その両圧力導入路の一端の開口を上記第２ハウジングをもってそれぞれ閉塞してあることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
9. 上記電磁弁によって制御されるバイパス通路の最大通路断面積が、上記メータリングオリフィスの通路断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
10. 車両のパワーステアリング装置の動力源として用いられるベーンポンプの吐出量を制御するための制御方法であって、
    上記ベーンポンプは、
    ポンプボディに回転自在に支持された駆動軸と、
    上記ポンプボディ内に収容され、上記駆動軸に対する偏心量が増減する方向へ移動可能に設けられたカムリングと、
    そのカムリングの内周側に配置され、上記駆動軸によって回転駆動されるロータと、
    上記ロータに複数形成されたスロットにそれぞれ出没自在に収容され、上記カムリングとロータの間に複数のポンプ室を形成する複数のベーンと、
    上記ポンプ室内からポンプボディ外に作動流体を吐出するための吐出通路と、
    上記カムリングの外周側に配設され、そのカムリングの移動方向両側に一対の流体圧室を隔成するシール部材と、
    上記吐出通路の途中に設けられたメータリングオリフィスの上、下流側の圧力差に応じて動作する弁体を有し、その弁体の動作をもって上記一対の流体圧室のうち少なくとも一方の圧力を制御する制御弁と、
    上記吐出通路のうちメータリングオリフィスよりも上流側の圧力を上記制御弁に導入する上流側圧力導入路と、
    上記吐出通路のうちメータリングオリフィスよりも下流側の圧力を上記制御弁に導入する下流側圧力導入路と、
    上記両圧力導入路同士をメータリングオリフィスを介さずに連通させるバイパス通路と、
    上記両圧力導入路のうち少なくとも一方に設けられ、その圧力導入路のうち上記バイパス通路との接続部分よりも上記吐出通路側に配置されたオリフィスと、
    を備えていて、
    車両の運転状態に応じて上記バイパス通路の通路断面積を変化させることを特徴とするベーンポンプの制御方法。
11. 上記ベーンポンプは、電磁アクチュエータをもって弁体を駆動することにより上記バイパス通路の通路断面積を制御する電磁弁を有していて、
    車両の運転状態に応じて上記電磁アクチュエータへの通電量を変化させることを特徴とする請求項１０に記載のベーンポンプの制御方法。
12. 上記電磁弁は、電磁アクチュエータへの通電量の増大に伴って上記バイパス通路の通路断面積が増大するようになっていることを特徴とする請求項１１に記載のベーンポンプの制御方法。
13. 操舵角速度に応じて上記電磁アクチュエータへの通電量を変化させることを特徴とする請求項１２に記載のベーンポンプの制御方法。
14. 上記電磁弁は、電磁アクチュエータに通電していないときに上記バイパス通路の通路断面積を最小にするようになっていることを特徴とする請求項１１に記載のベーンポンプの制御方法。
15. 上記電磁弁によって制御される上記バイパス通路の最大通路断面積が、上記メータリングオリフィスの通路断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１１に記載のベーンポンプの制御方法。
16. 車両のパワーステアリング装置の油圧源として用いられるベーンポンプであって、
    ポンプボディに回転自在に支持された駆動軸と、
    上記ポンプボディ内に収容され、上記駆動軸に対する偏心量が増減する方向へ移動可能に設けられたカムリングと、
    そのカムリングの内周側に配置され、上記駆動軸によって回転駆動されるロータと、
    上記ロータに複数形成されたスロットにそれぞれ出没自在に収容され、上記カムリングとロータの間に複数のポンプ室を形成する複数のベーンと、
    上記ポンプ室内からポンプボディ外に作動流体を吐出するための吐出通路と、
    上記カムリングの外周側に配設され、そのカムリングの移動方向両側に一対の流体圧室を隔成するシール部材と、
    上記吐出通路の途中に設けられたメータリングオリフィスの上、下流側の圧力差に応じて動作する弁体を有し、その弁体の動作をもって上記一対の流体圧室のうち少なくとも一方の圧力を制御する制御弁と、
    上記吐出通路のうちメータリングオリフィスよりも上流側の圧力を上記制御弁に導入する上流側圧力導入路と、
    上記吐出通路のうちメータリングオリフィスよりも下流側の圧力を上記制御弁に導入する下流側圧力導入路と、
    上記両圧力導入路同士をメータリングオリフィスを介さずに連通させるバイパス通路と、
    電磁アクチュエータをもって弁体を駆動することにより上記バイパス通路の通路断面積を制御する電磁弁と、
    上記両圧力導入路のうち少なくとも一方に設けられ、その圧力導入路のうち上記バイパス通路との接続部分よりも上記吐出通路側に配置されたオリフィスと、
    車両の走行状態に応じて上記電磁アクチュエータへの通電量を制御する通電制御手段と、
    を備えていることを特徴とするベーンポンプ。
17. 上記電磁弁は、電磁アクチュエータへの通電量の増大に伴って上記バイパス通路の通路断面積が増大するようになっていることを特徴とする請求項１６に記載のベーンポンプ。
18. 上記通電制御手段は、操舵角速度に応じて上記電磁アクチュエータに対する通電量を制御するようになっていることを特徴とする請求項１７に記載のベーンポンプ。
19. 上記電磁弁は、電磁アクチュエータに通電していないときに上記バイパス通路の通路断面積を最小にするようになっていることを特徴とする請求項１６に記載のベーンポンプ。
20. 上記電磁弁によって制御される上記バイパス通路の最大通路断面積が、上記メータリングオリフィスの通路断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１６に記載のベーンポンプ。

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