JP3736975B2

JP3736975B2 - Variable displacement vane pump

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Publication number: JP3736975B2
Application number: JP27295498A
Authority: JP
Inventors: 淳井上; 精一永田; 新司矢加部
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2018-09-28
Also published as: JP2000104670A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両のパワーステアリング装置等に用いられる可変容量型ベーンポンプの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の可変容量型ベーンポンプとして、例えば特開平８−２００２３９号公報に開示されているものは、各ベーンを取り囲むカムリングをロータ軸芯に対して偏心させることにより、ポンプ吐出流量を増やすようになっている。こうしてベーンポンプからタンクへ戻される作動油の流量が減らされることにより、無駄なエネルギ消費を少なくしている。
【０００３】
このベーンポンプのポンプ吐出流量を調節する制御機構として、ポンプ吐出通路に流量検出オリフィスを介装し、流量検出オリフィスの前後差圧に応じて変位するスプールを備え、スプールによってカムリングに導かれる駆動圧を制御するようになっている。
【０００４】
この流量検出オリフィスはカムリングが摺接するポンプ室の側壁部に開口しており、カムリングがポンプ吐出流量を減少させる側に変位するのに伴って流量検出オリフィスの開口面積を減らすようになっている。これにより、ポンプ回転速度の上昇に伴ってポンプ吐出流量が次第に減少し、例えばパワーステアリング装置の油圧アシスト力が適正に調節される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の可変容量型ベーンポンプにあっては、スプールの動きとカムリングの位置が両者の圧力バランスによって決まる構造のため、カムリングに作用する摩擦力や内部洩れあるいはポンプ吐出圧力等の運転条件が変化した場合、カムリングの位置がずれてしまい、所期のポンプ吐出流量特性が得られない。
【０００６】
また、カムリングの位置が何らかの要因によりずれた場合に、流量検出オリフィスの開口面積が変化することによりスプールの位置がずれ、これに伴ってカムリングの位置がさらに変化してしまい、この制御系が不安定となる。
【０００７】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、可変容量型ベーンポンプにおいて、カムリングの位置に応じてポンプ吐出流量を的確に制御することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、回転するロータから摺動可能に突出する複数のベーンと、各ベーンの外周端部を摺接させてポンプ室を画成するカムリングと、カムリングを移動してポンプ吐出流量を変化させる可変容量機構と、ロータの回転に伴って吐出される作動流体を導く流量検出オリフィスと、流量検出オリフィスの前後差圧に応じて変位するスプールと、スプールに開口して可変容量機構においてカムリングを移動する駆動圧を調整するカム位置検出穴と、カムリングに追従してカム位置検出穴の開口面積を変えるフィードバックピンとを備えるものとした。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、スプールを摺動可能に嵌合させるバルブ孔を備え、流量検出オリフィスをバルブ孔に面して開口し、スプールがポンプ吐出流量を減少させる側に変位するのに伴って流量検出オリフィスの開口面積を減らす構成とした。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、スプールの両端に一対のスプール圧力室を画成し、各スプール圧力室に流量検出オリフィスの前後差圧を導く各通路の少なくとも一方にダンピングオリフィスを介装するものとした。
【００１１】
第４の発明は、第１から３のいずれか一つの発明において、カムリングが移動するのに伴って伸縮するカム圧力室と、カム圧力室から流出する作動流体を導く戻し通路と、戻し通路の途中に介装されるダンピングオリフィスとを備えるものとした。
【００１２】
第５の発明は、第１から４のいずれか一つの発明において、ポンプ吐出流量が減少する側にカムリングが移動するのに伴って収縮する第二カム圧力室と、第二カム圧力室の駆動圧が所定値を超えて上昇すると第二カム圧力室の駆動圧を逃がすリリーフバルブとを備えるものとした。
【００１３】
第６の発明は、第１から５のいずれか一つの発明において、ポンプ吐出流量が減少する側にカムリングが移動するのに伴って収縮する第二カム圧力室と、第二カム圧力室にポンプ吐出圧を導く吐出圧導入通路と、第二カム圧力室をタンク側に連通する戻し通路とを備え、カム位置検出穴が戻し通路の開口面積を変える構成とした。
【００１４】
第７の発明は、第１から５のいずれか一つの発明において、ポンプ吐出流量が増加する側にカムリングが移動するのに伴って収縮する第一カム圧力室と、第一カム圧力室にポンプ吐出圧を導く吐出圧導入通路と、第一カム圧力室をタンク側に連通する戻し通路と、ポンプ吐出流量が減少する側にカムリングが移動するのに伴って収縮する第二カム圧力室と、第二カム圧力室にポンプ吐出圧を導く吐出圧導入通路と、第二カム圧力室をタンク側に連通する戻し通路とを備え、カム位置検出穴がフィードバックピンを介して各戻し通路の開口面積を変えて第一カム圧力室と第二カム圧力室に導かれる圧力を調節する構成とした。
【００１５】
【発明の作用および効果】
第１の発明において、ポンプ吐出流量が増えるのに伴って流量検出オリフィスの前後差圧が高まり、この前後差圧に応じてスプールが変位する。このスプールの変位によりカム位置検出穴の開口面積がフィードバックピンを介して増減し、カムリングの駆動圧が調節される。可変容量機構はこの駆動圧に応じてカムリングをロータ軸芯に対して偏心させ、ポンプ吐出流量を制御する。
【００１６】
こうしてカムリングに追従するフィードバックピンがカム位置検出穴の開口面積を変化させることにより、スプールに働く圧力バランスとカムリングの位置に対応してカムリングの駆動圧が調節される。これにより、カムリングに作用する摩擦力や内部洩れあるいはポンプ吐出圧力等の運転条件が変化しても、カムリングの位置がずれることなくスプールに追従し、所期のポンプ吐出流量特性が得られる。
【００１７】
第２の発明において、ポンプ回転速度が上昇するのに伴って、スプールが流量検出オリフイスの開口面積を小さくし、ポンプ回転速度の上昇に伴ってポンプ吐出流量が次第に減少する。これにより、例えば車両の高速走行時にパワーステアリング装置のアシスト力が過大にならないように調節できる。
【００１８】
ポンプ吐出流量を制御するスプールによって流量検出オリフィスの開口面積を調節するため、この制御系に対する介在物を廃して制御応答性や制御安定性を高められ、スプールを介してポンプ吐出流量を的確に制御することができる。
【００１９】
第３の発明において、カムリングに働く加振力によりスプールが変位しようとすると、スプール圧力室から出入りする作動流体にダンピングオリフィスが抵抗を付与することにより、スプール圧力室の圧力が急上昇する。これにより、スプールおよびカムリングの振動が抑えられ、ベーンポンプから振動や騒音が発生することを防止できる。
【００２０】
第４の発明において、カム圧力室から流出する作動流体にダンピングオリフィスが抵抗を付与することにより、カムリングがスプールの変位に追随して移動し過ぎることが抑えられる。これにより、カムリングの振動が抑えられ、ベーンポンプから振動や騒音が発生することを防止できる。
【００２１】
第５の発明において、リリーフバルブが開弁して第二カム圧力室の圧力を逃がすことにより、カムリングがポンプ吐出流量を減少する側に移動し、ポンプ吐出圧の上昇が抑えられる。リリーフバルブがポンプ吐出通路に接続される従来の構造に比べて、リリーフバルブを流れる作動油量が小さいため、リリーフバルブの弁機構の構造を簡素化して、コンパクト化および低コスト化がはかれる。さらにリリーフ騒音を低減できる。さらに、リリーフ流量の減少により油温上昇を抑えて、無駄なエネルギ消費を少なくできる。
【００２２】
第６の発明において、流量検出オリフィスの前後差圧が上昇してスプールがカム位置検出穴の開口面積を大きくする方向に変位すると、第二カム圧力室の圧力が低下してカムリングがポンプ吐出流量を減らす方向に移動し、流量検出オリフィスの前後差圧が低下する。こうしてスプールは流量検出オリフィスの前後差圧とバランスする位置でカム位置検出穴を絞ることにより、カムリングの位置を自動的に調節して、ポンプ吐出流量を制御する。
【００２３】
第７の発明において、流量検出オリフィス前後差圧に応じて決定されるスプール位置に対して、カムリングがポンプ吐出流量を増大する方向にずれている場合、フィードバックピンを介してカム位置検出穴が第二カム圧力室と連通してその圧力を低下させ、カムリングをポンプ吐出流量が減少する方向に移動させる。また、スプール位置に対して、カムリングがポンプ吐出流量を減少する方向にずれている場合、フィードバックピンを介してカム位置検出穴が第一カム圧力室と連通してその圧力を低下させ、カムリングをポンプ吐出流量が増大する方向に移動させる。これにより、カムリングをポンプ吐出流量が増大する方向に付勢するバネを不要とし、構造の簡素化やコンパクト化がはかれる。また、スプールに対するカムリングの追従性が向上し、流量制御の応答性を高められる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両に搭載されるパワーステアリング装置の油圧源として設けられるベーンポンプに適用した実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１に示すように、ベーンポンプ１は、ケーシング６０に回転可能に収装されるロータ５０と、ロータ５０から摺動可能に突出する複数のベーン２４と、各ベーン２４を取り囲むカムリング７０とを主体として構成される。各ベーン２４は回転するロータ５０に対しその放射方向に出入りしながらそれぞれの外周端部をカムリング７０の内周面に摺接させてポンプ室を拡縮する。
【００２６】
ロータ５０はエンジンからの回転が伝達され、図に矢印で示すように左回り方向に回転する。ロータ５０の回転に伴って各ベーン２４間で拡がるポンプ室には吸込ポート４１から作動油が吸込まれ、各ベーン２４間で収縮するポンプ室から作動油が吐出ポート４２に吐出される。吸込ポート４１は吸込通路１０を介してタンク６に連通し、吐出ポート４２はポンプ吐出通路１１を介して図示しないパワーステアリング装置の油圧シリンダに連通される。
【００２７】
カムリング７０の内周カム面はその断面が略円形に形成され、ロータ軸芯に対するカムリング中心の偏心量が大きくなるほどポンプ押しのけ容積が増大し、ポンプ吐出流量が増える。カムリング中心がロータ軸芯上にあるとポンプ吐出流量が零となる。
【００２８】
ポンプ吐出流量を変化させる可変容量機構として、カムリング７０はケーシング６０に支持ピン７１を介して回動可能に支持される。そして、カムリング７０を左側に付勢するカムスプリング２６が設けられる。カムスプリング２６の付勢力によりカムリング７０が最も左側に移動した状態で、ポンプ吐出流量は最大となる。
【００２９】
カムリング７０をカムスプリング２６に抗して回動させるため、ケーシング６０にはカムリング７０を挟むように第一カム圧力室７と第二カム圧力室８が画成される。第一カム圧力室７の圧力が第二カム圧力室８に対して高まるのに伴って、カムリング７０はカムスプリング２６に抗して右側に回動し、ポンプ吐出流量が次第に減少する。ケーシング６０にはカムリング７０の外周面に摺接するシール材２２が介装され、第一カム圧力室７と第二カム圧力室８をそれぞれ密封している。
【００３０】
第一カム圧力室７は吐出圧導入通路１２を介して吐出ポート４２に連通し、吐出圧導入通路１２の途中にダンピングオリフィス１１２が設けられる。
【００３１】
第二カム圧力室８は吐出圧導入通路１３を介して吐出ポート４２に連通するとともに、戻し通路１５と後述する制御弁２を介してタンク６に連通する。吐出圧導入通路１３の途中にダンピングオリフィス１１３が設けられ、戻し通路１５の途中にダンピングオリフィス１１５が設けられる。
【００３２】
圧可変容量機構に導かれるカムリング７０の駆動圧（カムリング７０を駆動する圧力）を制御する制御弁２が設けられる。制御弁２は、ケーシング６０に形成されたバルブ孔６５と、バルブ孔６５に摺動可能に嵌合されるスプール８０と、スプール８０を図において左方向に付勢するバルブスプリング８９と、カムスプリング２６に追従するフィードバックピン９０等を主体して構成される。
【００３３】
バルブ孔６５とスプール８０の左側端部の間に第一スプール圧力室１７が画成される。第一スプール圧力室１７は通路１９を介して吐出ポート４２に連通し、通路１９の途中にダンピングオリフィス１１９が介装される。
【００３４】
バルブ孔６５とスプール８０の右側端部の間に第二スプール圧力室１８が画成される。第二スプール圧力室１８はポンプ吐出通路１１の途中に介装される。ポンプ吐出通路１１の第二スプール圧力室１８の上流側には流量検出オリフィス６２が介装され、ポンプ吐出通路１１における流量検出オリフィス６２の前後差圧がスプール８０の両端部に作用する。これにより、ポンプ吐出通路１１の作動油流量が増加するのにしたがって流量検出オリフィス６２の前後差圧が高まり、スプール８０がバルブスプリング８９に抗して右方向に移動する。
【００３５】
流量検出オリフィス６２はケーシング６０のバルブ孔６５に面して開口され、ポンプ回転速度が高まるのに伴ってスプール８０がポンプ吐出流量を減少させる右方向に移動すると流量検出オリフィス６２の開口面積が次第に小さくなる。
【００３６】
スプール８０にはカムリング７０の駆動圧を調節するカム位置検出穴８１が形成される。カム位置検出穴８１は戻し通路１５の途中に介装され、カム位置検出穴８１の開口面積が大きくなるのに伴って第二カム圧力室８の圧力が逃がされ、カムリング７０が右方向に回動し、ポンプ吐出流量が減少する。
【００３７】
図２にも示すように、フィードバックピン９０はスプール８０のピン孔８２に摺動可能に嵌合し、スプリング９１の付勢力によりその一端がカムリング７０の外周面に押し付けられ、回動するカムリング７０に追従してカム位置検出穴８１の開口面積を変化させるようになっている。
【００３８】
スプール８０の外周には環状溝８３が形成され、カム位置検出穴８１は環状溝８３とピン孔８２を連通している。フィードバックピン９０を貫通する通孔９２が形成され、この通孔９２とピン孔８２とカム位置検出穴８１および環状溝８３等により戻し通路１５が画成される。
【００３９】
第二カム圧力室８の圧力が所定値を超えて上昇するとこの圧力を逃がすリリーフバルブ３０が設けられる。リリーフバルブ３０は、第二カム圧力室８と戻し通路１５を連通するリリーフポート３１と、リリーフポート３１を開閉するボール３２と、ボール３２を閉方向に付勢するリリーフスプリング３３とによって構成される。
【００４０】
続いて図３〜図５にしたがって上述したベーンポンプ１の具体的な構造について説明する。
【００４１】
図４に示すように、ケーシング６０に形成された略円形の凹部には、サイドプレート６１とアダプタリング６３が積層して収容される。アダプタリング６３の内側に円環状のカムリング７０が支持ピン７１を介して回動可能に支持される。ケーシング６０の開口端はカバー６４により封鎖される。アダプタリング６３、カムリング７０、ロータ５０の側面は、カバー６４に当接してシールされる。
【００４２】
ケーシング６０とカバー６４に渡って駆動軸２５がメタル軸受け７６，７７を介して回転可能に支持される。ロータ５０は駆動軸２５との途中に結合し、エンジンからの回転が駆動軸２５とプーリ２７および図示しないベルト等を介して伝達される。
【００４３】
ロータ５０には複数の切欠き５２が放射状に形成され、各切欠き５２にベーン２４が摺動可能に介装される。ロータ５０が回転すると、切り欠き５２から伸び出したベーン２４の先端がカムリング７０の内周カム面に当接し、これらの各ベーン２４の間に複数のポンプ室が画成される。
【００４４】
サイドプレート６１には、各ポンプ室に面して開口する吸込ポート４１と吐出ポート４２が駆動軸２５を挟んで対称な位置に形成される。また、カバー６４には、ロータ５０を挟んでサイドプレート６１側の吐出ポート４２および吸込ポート４１と相対する位置に、高圧凹溝４３と低圧凹溝４４が形成される。
【００４５】
図４に示すように、吐出ポート４２に接続する吐出通路１１は、ケーシング６０に形成される溝６６と通孔６７，６８とバルブ孔６５および通孔６９、ケーシング６０に螺合するコネクタ７８等によって画成される。
【００４６】
吸込ポート４１にタンク６からの作動油を導く吸込通路１０は、カバー６４に形成される溝７２、通路７３、カバー６４に取付けられるコネクタ７４等により画成される。
【００４７】
ケーシング６０に螺合するリテーナボルト５５が設けられ、リテーナボルト５５とスプール８０の間にバルブスプリング８９が介装される。
【００４８】
図５に示すように、ケーシング６０にはカムスプリング２６を収装するスプリング収装穴５７が形成され、スプリング収装穴５７に螺合するリテーナボルト５６が設けられる。リテーナボルト５６とカムリング７０の間にカムスプリング２６が介装される。
【００４９】
リリーフバルブ３０はリテーナボルト５６に内蔵され、コイル状のカムスプリング２６の内側に配置される。リテーナボルト５６はリリーフバルブ３０を収装するバルブ収装孔５８を有し、バルブ収装孔５８にバルブシート５９が嵌合される。バルブシート５９にリリーフポート３１が開口し、ボール３２を着座させるようになっている。
【００５０】
リリーフポート３１に接続する戻し通路１５は、バルブ収装孔５８、リテーナボルト５６の通孔４５、スプリング収装穴５７とリテーナボルト５６の間に画成される環状通路４６、ケーシング６０の通孔４７、環状溝８３等により画成される。
【００５１】
カムスプリング２６とフィードバックピン９０はロータ５０の略半径方向に並んで配置される。すなわち、カムスプリング２６のコイル中心線Ｏｓとフィードバックピン９０の中心線Ｏｆがロータ５０の軸芯Ｏｒ上で交わるように配置される。これにより、カムリング７０の外周面に対するカムスプリング２６の先端の摺動量とフィードバックピン９０の先端の摺動量をそれぞれ小さく抑えながら、ケーシング６０のコンパクト化がはかられている。
【００５２】
支持ピン７１の軸芯Ｏｐとカムリング７０の軸芯Ｏｃを結ぶ平面をカムリング中心面Ｓｙとし、カムリング支持中心面Ｓｙに直交しロータ５０の軸芯Ｏｒと交わる直線をカムリング支持直交線Ｓｘと定義すると、フィードバックピン９０はその軸芯Ｏｆがカムリング支持直交線Ｓｘ上にあるように配置する。これにより、カムリング７０に追従するフィードバックピン９０の変位量を大きく確保する。
【００５３】
以上のように構成される本発明の実施の形態につき、次に作用を説明する。
【００５４】
ベーンポンプ１が停止状態からポンプ回転速度が所定値まで上昇する間、スプール８０はバルブスプリング８９の付勢力によりカム位置検出穴８１を遮断するポジションに保持される。これにより、カムリング７０は最大偏心位置に保持され、図６に示すように、ロータ５０の回転速度が上昇するのに伴ってポンプ吐出通路１１を流れる作動油量が増加するので、車両の低速走行時からポンプ吐出圧が十分に上昇し、パワーステアリング装置に必要な油圧アシスト力を確保できる。
【００５５】
ポンプ回転速度が上昇して流量検出オリフィス６２の前後差圧が所定値を超えて上昇すると、バルブスプリング８９の付勢力に抗してスプール８０が図１において右方向に移動してカム位置検出穴８１を開いて戻し通路１５を開通させるポジションに保持され、流量検出オリフィス６２の前後差圧とバルブスプリング８９の付勢力がバランスする位置でカム位置検出穴８１の開口面積を増減する。これにより、カムリング７０の位置を自動的に調節して、ポンプ吐出流量を制御するとともに、ベーンポンプ１からタンク６へ戻される作動油の流量を少なくして無駄なエネルギ消費を少なくする。
【００５６】
流量検出オリフィス６２の前後差圧が上昇してスプール８０がカム位置検出穴８１の開口面積を大きくする右方向に変位すると、第二カム圧力室８の圧力（駆動圧）が低下してカムリング７０がポンプ吐出流量を減らす右方向に移動する。このとき、第二カム圧力室８の圧力が下がり過ぎると、カムリング７０が右方向に回動し、フィードバックピン９０が右方向に押されてカム位置検出穴８１の開口面積を減らすことにより、第二カム圧力室８の圧力が回復し、カムリング７０を適正な位置に押し戻す。
【００５７】
このようにしてカムリング７０に追従するフィードバックピン９０の端部によってカム位置検出穴８１の開口面積がフィードバック制御されるため、スプール８０に働く圧力バランスとカムリング７０の位置に対応してカムリング７０の駆動圧が調節され、常にカム位置検出穴８１の開口面積に対応したポンプ吐出流量特性が得られる。したがって、カムリング７０に作用する摩擦力や内部洩れあるいはポンプ吐出圧力等の運転条件が変化しても、カムリング７０の位置がずれることがなく、所期のポンプ吐出流量特性が得られる。
【００５８】
ポンプ回転速度が所定値を超えて上昇すると、スプール８０が流量検出オリフイス６２の開口面積を小さくし、ポンプ回転速度の上昇に伴ってポンプ吐出流量が次第に減少する。これにより、パワーステアリング装置に要求されるアシスト力が減少する車両の高速走行時にポンプ吐出流量が過剰となるのを防止する。
【００５９】
ポンプ吐出流量を制御するスプール８０によって流量検出オリフィス６２の開口面積を調節するため、この制御系に対する介在物を廃して制御応答性や制御安定性を高められ、スプール８０を介して常に目標流量を確保できる。これに対してカムリングの位置に応じて流量検出オリフィスの開口面積を調節する従来の構造では、カムリングの位置が何らかの要因によりずれた場合に、スプールの位置がずれるのに伴ってカムリングの位置がさらに変化してしまい、制御系が不安定となるのである。
【００６０】
なお、スプール８０が図１において右方向に変位してカム位置検出穴８１の面積を拡大する際、戻し通路１５に介装されたダンピングオリフィス１１５がカム位置検出穴８１を通って流出する作動油の流れに抵抗を付与することにより、カムリング７０がスプール８０の変位に追随して右方向に移動し過ぎることが抑えられ、カムリング７０の位置制御が安定化する。
【００６１】
ところで、カムリング７０とロータ５０の間で各ベーン２４によって仕切られる各ポンプ室には、ロータ５０の回転に伴ってポンプ吐出圧とポンプ吸込み圧が交互に生じるが、ロータ５０の回転位置によってはポンプ吐出圧が生じるポンプ室の数とポンプ吸込み圧が生じるポンプ室の数が異なり、このポンプ室の圧力変動によってカムリング７０に加振力が働く。
【００６２】
これに対処して第一スプール圧力室１７から出入りする作動油にダンピングオリフィス１１９が抵抗を付与することにより、カムリング７０に働く加振力によりスプール８０が変位しようとすると、第一スプール圧力室１７と第二スプール圧力室１８の圧力が急上昇して、スプール８０およびカムリング７０の振動が抑えられ、ベーンポンプ１から振動や騒音等の発生を防止できる。
【００６３】
ポンプ吐出圧が所定値を超えて上昇すると、リリーフバルブ３０が開弁して第二カム圧力室８の圧力を逃がすことにより、カムリング７０が図１において右方向に回動し、ポンプ吐出圧の上昇が抑えられる。リリーフバルブがポンプ吐出通路に接続される従来の構造に比べて、第二カム圧力室８に接続されるリリーフバルブ３０は、これを流れる作動油量が小さいため、弁機構の構造を簡素化して、コンパクト化がはかれるうえに、リリーフ騒音を低減できる。さらに、リリーフ流量の減少により油温上昇を抑えて、無駄なエネルギ消費を少なくできる。
【００６４】
他の実施の形態として、戻し通路１５の途中を絞るダンピングオリフィスとして、フィードバックピン９０の端部にテーパ状の面取り部９３を形成してもよい。この場合も、スプール８０が図７において右方向に変位してカム位置検出穴８１の面積を拡大する際、カム位置検出穴８１に対峙する面取の部９３がカム位置検出穴８１から流出する作動油の流れに抵抗を付与することにより、カムリングがスプール８０の変位に追随して右方向に移動し過ぎることが抑えられ、カムリングの位置制御が安定化する。
【００６５】
さらに他の実施の形態として、図８に示すように、戻し通路１５の途中を絞るダンピングオリフィスとして、カム位置検出穴８１の断面積を小さく形成して、戻し通路１５を絞るようにしてもよい。この場合も、カム位置検出穴８１がこ作動油の流れに抵抗を付与することにより、カムリングがスプール８０の変位に追随して移動し過ぎることが抑えられ、カムリングの位置制御が安定化する。
【００６６】
次に、図９に示す実施の形態について説明する。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。
【００６７】
この実施の形態はスプール８０のカム位置検出穴８５によって第一カム圧力室７と第二カム圧力室８に導かれる駆動圧を調節するものである。ポンプ吐出流量が増えてスプール８０が右方向に変位するのに伴って、カム位置検出穴８５を介して第二カム圧力室８と戻し通路１５を連通し、カムリング７０が右方向に移動してポンプ吐出流量が減少する。ポンプ吐出流量が減少してスプール８０が左方向に変位するのに伴って、カム位置検出穴８５を介して第一カム圧力室７と戻し通路１５を連通し、カムリング７０が左方向に移動してポンプ吐出流量が増大するようになっている。
【００６８】
第一カム圧力室７は通路３１，３５を介してポンプ吐出通路１１に連通するとともに、フィードバックピン９０の外周に形成された環状溝９４とカム位置検出穴８５を介して戻し通路１５に連通できる。各通路３１，３５の途中にはダンピングオリフィス３６，３４がそれぞれ設けられる。
【００６９】
第二カム圧力室８は吐出圧導入通路１３を介してポンプ吐出通路１１に連通するとともに、フィードバックピン９０の内部に形成された通孔９５とカム位置検出穴８５を介して戻し通路１５に連通できる。戻し通路１５の途中にダンピングオリフィス１１５が設けられる。
【００７０】
以上のように構成される本実施の形態につき、次に作用を説明する。
【００７１】
ベーンポンプ１が停止状態からポンプ回転速度が所定値まで上昇する間、スプール８０はカム位置検出穴８５が第一カム圧力室７を戻し通路１５に連通するポジションに保持される。これにより、ロータ５０の回転速度が上昇するのに伴ってポンプ吐出流量が増加する。
【００７２】
ポンプ回転速度が上昇して流量検出オリフィス６２の前後差圧が所定値を超えて上昇すると、バルブスプリング８９の付勢力に抗してスプール８０は図において右方向に移動してカム位置検出穴８５が第二カム圧力室８を戻し通路１５に連通するポジションに切換わり、流量検出オリフィス６２の前後差圧とバルブスプリング８９の付勢力がバランスする位置でカム位置検出穴８５の開口面積を増減する。これにより、カムリング７０の位置を自動的に調節して、ポンプ吐出流量を制御するとともに、ベーンポンプ１からタンク６へ戻される作動油の流量を少なくして無駄なエネルギ消費を少なくする。
【００７３】
流量検出オリフィス６２の前後差圧に応じて決定されるスプール８０の位置に対して、カムリング７０がポンプ吐出流量を増大する左方向にずれている場合、フィードバックピン９０を介してカム位置検出穴８５が第二カム圧力室８と連通してその圧力を低下させ、カムリング７０をポンプ吐出流量が減少する右方向に移動させる。また、スプール８０の位置に対して、カムリング７０が吐出流量を減少する右方向にずれている場合、フィードバックピン９０を介してカム位置検出穴８５が第一カム圧力室７と連通してその圧力を低下させ、カムリング７０をポンプ吐出流量が増大する左方向に移動させる。これにより、カムリング７０をポンプ吐出流量が増大する方向に付勢するバネを不要とし、構造の簡素化やコンパクト化がはかれる。また、スプール８０に対するカムリング７０の追従性が向上し、流量制御の応答性を高められる。
【００７４】
ポンプ回転速度が所定値を超えて上昇すると、スプール８０が流量検出オリフイス６２の開口面積を小さくし、ポンプ回転速度の上昇に伴ってポンプ吐出流量が次第に減少する。
【００７５】
また、第一カム圧力室７に出入りする作動油の流れにダンピングオリフィス３６または３４が抵抗を付与することにより、第一カム圧力室７の圧力変動を緩和てカムリング７０の振動が抑えられ、ベーンポンプ１から振動や騒音等の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すベーンポンプの断面図。
【図２】同じくスプール等の断面図。
【図３】同じくベーンポンプの正面図。
【図４】同じく図３のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図５】同じく図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図６】同じくポンプ回転速度とポンプ吐出流量の関係を示す特性図。
【図７】他の実施の形態を示すスプール等の断面図。
【図８】さらに他の実施の形態を示すスプール等の断面図。
【図９】さらに他の実施の形態を示すベーンポンプの断面図。
【符号の説明】
１ベーンポンプ
２制御弁
７第一カム圧力室
８第二カム圧力室
１１ポンプ吐出通路
１３吐出圧導入通路
１７第一スプール圧力室
１８第二スプール圧力室
１５戻し通路
２４ベーン
２６カムスプリング
３０リリーフバルブ
５０ロータ
６０ケーシング
６２流量検出オリフィス
６５バルブ孔
７０カムリング
８０スプール
８１カム位置検出穴
８９バルブスプリング
９１スプリング
９０フィードバックピン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a variable displacement vane pump used for, for example, a power steering device of a vehicle.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of variable displacement vane pump, for example, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-200239 is designed to increase the pump discharge flow rate by decentering the cam ring surrounding each vane with respect to the rotor shaft core. It has become. Thus, the wasteful energy consumption is reduced by reducing the flow rate of the hydraulic oil returned from the vane pump to the tank.
[0003]
As a control mechanism for adjusting the pump discharge flow rate of the vane pump, a flow rate detection orifice is provided in the pump discharge passage, and a spool that is displaced according to the differential pressure across the flow rate detection orifice is provided. It comes to control.
[0004]
This flow rate detection orifice is opened in the side wall portion of the pump chamber in which the cam ring is slidably contacted, and the opening area of the flow rate detection orifice is reduced as the cam ring is displaced to the side to reduce the pump discharge flow rate. As a result, the pump discharge flow rate gradually decreases as the pump rotation speed increases, and, for example, the hydraulic assist force of the power steering device is adjusted appropriately.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a conventional variable displacement vane pump has a structure in which the movement of the spool and the position of the cam ring are determined by the pressure balance between them, so that the frictional force acting on the cam ring, internal leakage, pump discharge pressure, etc. When the conditions change, the cam ring position shifts, and the desired pump discharge flow rate characteristics cannot be obtained.
[0006]
In addition, when the cam ring position is deviated due to some factor, the opening area of the flow rate detection orifice is changed, so that the spool position is deviated, and the cam ring position is further changed accordingly. It becomes stable.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to accurately control the pump discharge flow rate in accordance with the position of the cam ring in a variable displacement vane pump.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, a plurality of vanes projecting slidably from a rotating rotor, a cam ring that slidably contacts the outer peripheral end of each vane to define a pump chamber, and a pump discharge flow rate by moving the cam ring A variable displacement mechanism that changes, a flow rate detection orifice that guides the working fluid discharged as the rotor rotates, a spool that displaces in accordance with the differential pressure across the flow rate detection orifice, and a cam ring that opens in the spool and is in the variable displacement mechanism The cam position detecting hole for adjusting the driving pressure for moving the cam and the feedback pin for changing the opening area of the cam position detecting hole following the cam ring are provided.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a valve hole for slidably fitting the spool is provided, the flow rate detection orifice is opened facing the valve hole, and the spool is displaced to the side for decreasing the pump discharge flow rate. Accordingly, the opening area of the flow rate detection orifice is reduced.
[0010]
According to a third invention, in the second invention, a pair of spool pressure chambers are defined at both ends of the spool, and a damping orifice is provided in at least one of the passages that guide the differential pressure across the flow rate detection orifice to each spool pressure chamber. It was supposed to wear.
[0011]
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, a cam pressure chamber that expands and contracts as the cam ring moves, a return passage that guides the working fluid flowing out of the cam pressure chamber, and a return passage And a damping orifice interposed in the middle.
[0012]
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the second cam pressure chamber contracts as the cam ring moves to the side where the pump discharge flow rate decreases, and the driving of the second cam pressure chamber A relief valve is provided for releasing the drive pressure of the second cam pressure chamber when the pressure rises above a predetermined value.
[0013]
According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, the second cam pressure chamber contracts as the cam ring moves to the side where the pump discharge flow rate decreases, and the second cam pressure chamber is pumped. A discharge pressure introducing passage for guiding the discharge pressure and a return passage communicating the second cam pressure chamber to the tank side are provided, and the cam position detection hole changes the opening area of the return passage.
[0014]
According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the first cam pressure chamber contracts as the cam ring moves toward the side where the pump discharge flow rate increases, and the first cam pressure chamber is pumped. A discharge pressure introducing passage for guiding the discharge pressure, a return passage communicating the first cam pressure chamber to the tank side, a second cam pressure chamber that contracts as the cam ring moves to the side where the pump discharge flow rate decreases, A discharge pressure introduction passage for guiding the pump discharge pressure to the second cam pressure chamber and a return passage for communicating the second cam pressure chamber to the tank side, and the cam position detection hole has an opening area of each return passage via a feedback pin And the pressure guided to the first cam pressure chamber and the second cam pressure chamber is adjusted.
[0015]
Operation and effect of the invention
In the first invention, as the pump discharge flow rate increases, the differential pressure across the flow rate detection orifice increases, and the spool is displaced according to the differential pressure across the flow rate. Due to the displacement of the spool, the opening area of the cam position detection hole is increased or decreased via the feedback pin, and the driving pressure of the cam ring is adjusted. The variable displacement mechanism controls the pump discharge flow rate by decentering the cam ring with respect to the rotor shaft according to the driving pressure.
[0016]
Thus, the feedback pin that follows the cam ring changes the opening area of the cam position detection hole, so that the cam ring drive pressure is adjusted in accordance with the pressure balance acting on the spool and the position of the cam ring. As a result, even if operating conditions such as frictional force acting on the cam ring, internal leakage, or pump discharge pressure change, the cam ring follows the spool without displacement, and the desired pump discharge flow rate characteristics can be obtained.
[0017]
In the second invention, as the pump rotation speed increases, the spool reduces the opening area of the flow rate detection orifice, and the pump discharge flow rate gradually decreases as the pump rotation speed increases. Thereby, for example, it is possible to adjust so that the assist force of the power steering device does not become excessive when the vehicle travels at a high speed.
[0018]
Since the opening area of the flow rate detection orifice is adjusted by the spool that controls the pump discharge flow rate, the inclusion of this control system can be eliminated to improve control response and control stability, and the pump discharge flow rate can be accurately controlled via the spool. can do.
[0019]
In the third aspect of the invention, when the spool is about to be displaced by the excitation force acting on the cam ring, the damping orifice gives resistance to the working fluid entering and exiting from the spool pressure chamber, so that the pressure in the spool pressure chamber rises rapidly. Thereby, the vibration of the spool and the cam ring is suppressed, and the occurrence of vibration and noise from the vane pump can be prevented.
[0020]
In the fourth invention, the damping orifice imparts resistance to the working fluid flowing out from the cam pressure chamber, so that the cam ring can be prevented from moving too much following the displacement of the spool. Thereby, the vibration of the cam ring can be suppressed and the generation of vibration and noise from the vane pump can be prevented.
[0021]
In the fifth aspect of the invention, the relief valve opens to release the pressure in the second cam pressure chamber, so that the cam ring moves to the side where the pump discharge flow rate is reduced, and the pump discharge pressure is prevented from rising. Compared to the conventional structure in which the relief valve is connected to the pump discharge passage, the amount of hydraulic fluid flowing through the relief valve is small, so the structure of the valve mechanism of the relief valve can be simplified, and the size and cost can be reduced. Furthermore, relief noise can be reduced. Furthermore, a decrease in the relief flow rate can suppress an increase in the oil temperature, and wasteful energy consumption can be reduced.
[0022]
In the sixth aspect of the present invention, when the differential pressure across the flow rate detection orifice increases and the spool is displaced in the direction of increasing the opening area of the cam position detection hole, the pressure in the second cam pressure chamber decreases and the cam ring discharges the pump discharge flow rate. The pressure difference across the flow rate detection orifice decreases. Thus, the spool automatically adjusts the position of the cam ring by controlling the cam position detection hole at a position balanced with the differential pressure across the flow rate detection orifice, thereby controlling the pump discharge flow rate.
[0023]
In the seventh aspect of the present invention, when the cam ring is displaced in the direction of increasing the pump discharge flow rate with respect to the spool position determined according to the differential pressure across the flow rate detection orifice, the cam position detection hole is provided via the feedback pin. The pressure is reduced by communicating with the two-cam pressure chamber, and the cam ring is moved in the direction of decreasing the pump discharge flow rate. Also, if the cam ring is displaced in the direction of decreasing the pump discharge flow rate with respect to the spool position, the cam position detection hole communicates with the first cam pressure chamber via the feedback pin to reduce the pressure, Move in the direction of increasing pump discharge flow rate. This eliminates the need for a spring that urges the cam ring in the direction in which the pump discharge flow rate increases, thereby simplifying the structure and reducing the size of the structure. Further, the followability of the cam ring with respect to the spool is improved, and the responsiveness of the flow rate control can be enhanced.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a vane pump provided as a hydraulic power source of a power steering device mounted on a vehicle will be described with reference to the accompanying drawings.
[0025]
As shown in FIG. 1, the vane pump 1 mainly includes a rotor 50 that is rotatably accommodated in a casing 60, a plurality of vanes 24 that slidably protrude from the rotor 50, and a cam ring 70 that surrounds each vane 24. Configured as Each vane 24 expands and contracts the pump chamber by sliding the outer peripheral end of the rotating rotor 50 in the radial direction and slidingly contacting the inner peripheral surface of the cam ring 70.
[0026]
The rotor 50 receives rotation from the engine and rotates counterclockwise as indicated by an arrow in the figure. The hydraulic oil is sucked into the pump chamber that expands between the vanes 24 as the rotor 50 rotates, and is discharged from the pump chamber that contracts between the vanes 24 to the discharge port 42. The suction port 41 communicates with the tank 6 through the suction passage 10, and the discharge port 42 communicates with a hydraulic cylinder of a power steering device (not shown) through the pump discharge passage 11.
[0027]
The inner peripheral cam surface of the cam ring 70 has a substantially circular cross section. The larger the eccentric amount of the cam ring center with respect to the rotor shaft core, the larger the displacement of the pump and the higher the pump discharge flow rate. When the cam ring center is on the rotor shaft center, the pump discharge flow rate becomes zero.
[0028]
As a variable displacement mechanism that changes the pump discharge flow rate, the cam ring 70 is rotatably supported by the casing 60 via a support pin 71. A cam spring 26 that biases the cam ring 70 to the left is provided. With the cam ring 70 moved to the leftmost side by the biasing force of the cam spring 26, the pump discharge flow rate becomes maximum.
[0029]
In order to rotate the cam ring 70 against the cam spring 26, a first cam pressure chamber 7 and a second cam pressure chamber 8 are defined in the casing 60 so as to sandwich the cam ring 70. As the pressure in the first cam pressure chamber 7 increases with respect to the second cam pressure chamber 8, the cam ring 70 rotates to the right against the cam spring 26, and the pump discharge flow rate gradually decreases. The casing 60 is provided with a sealing material 22 slidably in contact with the outer peripheral surface of the cam ring 70 to seal the first cam pressure chamber 7 and the second cam pressure chamber 8 respectively.
[0030]
The first cam pressure chamber 7 communicates with the discharge port 42 via the discharge pressure introduction passage 12, and a damping orifice 112 is provided in the middle of the discharge pressure introduction passage 12.
[0031]
The second cam pressure chamber 8 communicates with the discharge port 42 via the discharge pressure introduction passage 13 and also communicates with the tank 6 via the return passage 15 and the control valve 2 described later. A damping orifice 113 is provided in the middle of the discharge pressure introduction passage 13, and a damping orifice 115 is provided in the middle of the return passage 15.
[0032]
A control valve 2 is provided for controlling the driving pressure of the cam ring 70 (pressure for driving the cam ring 70) guided to the variable pressure capacity mechanism. The control valve 2 includes a valve hole 65 formed in the casing 60, a spool 80 that is slidably fitted in the valve hole 65, a valve spring 89 that urges the spool 80 leftward in the drawing, and a cam spring. 26, mainly composed of a feedback pin 90 and the like following the H.26.
[0033]
A first spool pressure chamber 17 is defined between the valve hole 65 and the left end of the spool 80. The first spool pressure chamber 17 communicates with the discharge port 42 via the passage 19, and a damping orifice 119 is interposed in the middle of the passage 19.
[0034]
A second spool pressure chamber 18 is defined between the valve hole 65 and the right end of the spool 80. The second spool pressure chamber 18 is interposed in the middle of the pump discharge passage 11. A flow rate detection orifice 62 is interposed on the upstream side of the second spool pressure chamber 18 in the pump discharge passage 11, and the differential pressure across the flow rate detection orifice 62 in the pump discharge passage 11 acts on both ends of the spool 80. As a result, the differential pressure across the flow rate detection orifice 62 increases as the hydraulic oil flow rate in the pump discharge passage 11 increases, and the spool 80 moves to the right against the valve spring 89.
[0035]
The flow rate detection orifice 62 is opened facing the valve hole 65 of the casing 60, and when the spool 80 moves rightward to decrease the pump discharge flow rate as the pump rotation speed increases, the opening area of the flow rate detection orifice 62 gradually increases. Get smaller.
[0036]
A cam position detection hole 81 for adjusting the driving pressure of the cam ring 70 is formed in the spool 80. The cam position detection hole 81 is interposed in the middle of the return passage 15, and as the opening area of the cam position detection hole 81 increases, the pressure in the second cam pressure chamber 8 is released, and the cam ring 70 is moved to the right. Rotates and pump discharge flow decreases.
[0037]
As shown in FIG. 2, the feedback pin 90 is slidably fitted into the pin hole 82 of the spool 80, and one end of the feedback pin 90 is pressed against the outer peripheral surface of the cam ring 70 by the urging force of the spring 91, thereby rotating the cam ring 70. Following this, the opening area of the cam position detection hole 81 is changed.
[0038]
An annular groove 83 is formed on the outer periphery of the spool 80, and the cam position detection hole 81 communicates with the annular groove 83 and the pin hole 82. A through hole 92 penetrating the feedback pin 90 is formed, and the return passage 15 is defined by the through hole 92, the pin hole 82, the cam position detecting hole 81, the annular groove 83, and the like.
[0039]
A relief valve 30 is provided to release the pressure when the pressure in the second cam pressure chamber 8 exceeds a predetermined value. The relief valve 30 includes a relief port 31 that communicates with the second cam pressure chamber 8 and the return passage 15, a ball 32 that opens and closes the relief port 31, and a relief spring 33 that biases the ball 32 in the closing direction. .
[0040]
Next, a specific structure of the vane pump 1 described above will be described with reference to FIGS.
[0041]
As shown in FIG. 4, a side plate 61 and an adapter ring 63 are stacked and accommodated in a substantially circular recess formed in the casing 60. An annular cam ring 70 is rotatably supported via a support pin 71 inside the adapter ring 63. The open end of the casing 60 is sealed with a cover 64. The adapter ring 63, the cam ring 70, and the side surfaces of the rotor 50 are in contact with the cover 64 and sealed.
[0042]
The drive shaft 25 is rotatably supported through the metal bearings 76 and 77 across the casing 60 and the cover 64. The rotor 50 is coupled to the drive shaft 25, and rotation from the engine is transmitted through the drive shaft 25, the pulley 27, a belt (not shown), and the like.
[0043]
A plurality of notches 52 are radially formed in the rotor 50, and the vanes 24 are slidably interposed in the notches 52. When the rotor 50 rotates, the tip of the vane 24 extending from the notch 52 comes into contact with the inner peripheral cam surface of the cam ring 70, and a plurality of pump chambers are defined between the vanes 24.
[0044]
In the side plate 61, suction ports 41 and discharge ports 42 that open to face each pump chamber are formed at symmetrical positions with the drive shaft 25 in between. The cover 64 is formed with a high-pressure groove 43 and a low-pressure groove 44 at positions facing the discharge port 42 and the suction port 41 on the side plate 61 side with the rotor 50 interposed therebetween.
[0045]
As shown in FIG. 4, the discharge passage 11 connected to the discharge port 42 includes a groove 66 formed in the casing 60, a through hole 67, 68, a valve hole 65 and a through hole 69, a connector 78 screwed into the casing 60, and the like. Defined by.
[0046]
The suction passage 10 that guides hydraulic oil from the tank 6 to the suction port 41 is defined by a groove 72 formed in the cover 64, a passage 73, a connector 74 attached to the cover 64, and the like.
[0047]
A retainer bolt 55 that is screwed into the casing 60 is provided, and a valve spring 89 is interposed between the retainer bolt 55 and the spool 80.
[0048]
As shown in FIG. 5, a spring receiving hole 57 for receiving the cam spring 26 is formed in the casing 60, and a retainer bolt 56 that is screwed into the spring receiving hole 57 is provided. A cam spring 26 is interposed between the retainer bolt 56 and the cam ring 70.
[0049]
The relief valve 30 is built in the retainer bolt 56 and is disposed inside the coiled cam spring 26. The retainer bolt 56 has a valve housing hole 58 for housing the relief valve 30, and a valve seat 59 is fitted into the valve housing hole 58. A relief port 31 is opened in the valve seat 59 so that the ball 32 is seated.
[0050]
The return passage 15 connected to the relief port 31 includes a valve housing hole 58, a through hole 45 of the retainer bolt 56, an annular passage 46 defined between the spring housing hole 57 and the retainer bolt 56, and a through hole of the casing 60. 47, an annular groove 83 and the like.
[0051]
The cam spring 26 and the feedback pin 90 are arranged side by side in the substantially radial direction of the rotor 50. In other words, the coil center line Os of the cam spring 26 and the center line Of of the feedback pin 90 are arranged so as to intersect on the axis core Or of the rotor 50. As a result, the casing 60 is made compact while the sliding amount of the tip of the cam spring 26 and the sliding amount of the tip of the feedback pin 90 with respect to the outer peripheral surface of the cam ring 70 are kept small.
[0052]
A plane connecting the axis Op of the support pin 71 and the axis Oc of the cam ring 70 is defined as a cam ring center plane Sy, and a straight line perpendicular to the cam ring support center plane Sy and intersecting the axis Or of the rotor 50 is defined as a cam ring support orthogonal line Sx. The feedback pin 90 is arranged such that its axis Of is on the cam ring support orthogonal line Sx. This ensures a large amount of displacement of the feedback pin 90 that follows the cam ring 70.
[0053]
Next, the operation of the embodiment of the present invention configured as described above will be described.
[0054]
While the vane pump 1 is stopped and the pump rotation speed is increased to a predetermined value, the spool 80 is held at a position where the cam position detection hole 81 is blocked by the urging force of the valve spring 89. As a result, the cam ring 70 is held at the maximum eccentric position, and as shown in FIG. 6, the amount of hydraulic oil flowing through the pump discharge passage 11 increases as the rotational speed of the rotor 50 increases, so that the vehicle runs at a low speed. The pump discharge pressure increases sufficiently from time to time, and the hydraulic assist force required for the power steering device can be secured.
[0055]
When the pump rotational speed increases and the differential pressure across the flow rate detection orifice 62 rises above a predetermined value, the spool 80 moves rightward in FIG. 1 against the urging force of the valve spring 89 and the cam position detection hole. The opening area of the cam position detection hole 81 is increased or decreased at a position where the pressure difference between the front and rear of the flow rate detection orifice 62 and the biasing force of the valve spring 89 are balanced. Accordingly, the position of the cam ring 70 is automatically adjusted to control the pump discharge flow rate, and the flow rate of the hydraulic oil returned from the vane pump 1 to the tank 6 is reduced to reduce wasteful energy consumption.
[0056]
When the differential pressure across the flow rate detection orifice 62 increases and the spool 80 is displaced rightward to increase the opening area of the cam position detection hole 81, the pressure (drive pressure) in the second cam pressure chamber 8 decreases and the cam ring 70 is moved. Moves to the right to reduce pump discharge flow. At this time, if the pressure in the second cam pressure chamber 8 is too low, the cam ring 70 rotates rightward and the feedback pin 90 is pushed rightward to reduce the opening area of the cam position detection hole 81, thereby The pressure in the two-cam pressure chamber 8 is restored, and the cam ring 70 is pushed back to the proper position.
[0057]
Since the opening area of the cam position detection hole 81 is feedback controlled by the end of the feedback pin 90 that follows the cam ring 70 in this way, the cam ring 70 is driven in accordance with the pressure balance acting on the spool 80 and the position of the cam ring 70. The pressure is adjusted and a pump discharge flow rate characteristic corresponding to the opening area of the cam position detection hole 81 is always obtained. Therefore, even if operating conditions such as frictional force acting on the cam ring 70, internal leakage, or pump discharge pressure change, the position of the cam ring 70 does not shift and the desired pump discharge flow rate characteristics can be obtained.
[0058]
When the pump rotation speed increases beyond a predetermined value, the spool 80 reduces the opening area of the flow rate detection orifice 62, and the pump discharge flow rate gradually decreases as the pump rotation speed increases. This prevents the pump discharge flow rate from becoming excessive when the vehicle travels at a high speed where the assist force required for the power steering device decreases.
[0059]
Since the opening area of the flow rate detection orifice 62 is adjusted by the spool 80 for controlling the pump discharge flow rate, the inclusion in the control system can be eliminated to improve the control response and control stability. It can be secured. On the other hand, in the conventional structure in which the opening area of the flow rate detection orifice is adjusted according to the position of the cam ring, when the position of the cam ring is shifted due to some factor, the position of the cam ring further increases as the position of the spool shifts. It will change and the control system will become unstable.
[0060]
Note that when the spool 80 is displaced rightward in FIG. 1 to enlarge the area of the cam position detection hole 81, the hydraulic oil that the damping orifice 115 interposed in the return passage 15 flows out through the cam position detection hole 81. By imparting resistance to the flow of the cam ring 70, it is possible to suppress the cam ring 70 from moving excessively in the right direction following the displacement of the spool 80, and the position control of the cam ring 70 is stabilized.
[0061]
By the way, in each pump chamber partitioned by the vanes 24 between the cam ring 70 and the rotor 50, pump discharge pressure and pump suction pressure are alternately generated as the rotor 50 rotates. The number of pump chambers in which the discharge pressure is generated is different from the number of pump chambers in which the pump suction pressure is generated, and an excitation force acts on the cam ring 70 due to the pressure fluctuation in the pump chamber.
[0062]
In response to this, when the damping orifice 119 imparts resistance to the hydraulic oil entering and exiting from the first spool pressure chamber 17, the spool 80 attempts to displace due to the exciting force acting on the cam ring 70. As a result, the pressure in the second spool pressure chamber 18 rises rapidly, and the vibration of the spool 80 and the cam ring 70 is suppressed, and the occurrence of vibration, noise, and the like from the vane pump 1 can be prevented.
[0063]
When the pump discharge pressure rises above a predetermined value, the relief valve 30 opens and the pressure in the second cam pressure chamber 8 is released, so that the cam ring 70 rotates rightward in FIG. The rise is suppressed. Compared to the conventional structure in which the relief valve is connected to the pump discharge passage, the relief valve 30 connected to the second cam pressure chamber 8 has a small amount of hydraulic oil flowing through it, and therefore the structure of the valve mechanism is simplified. In addition to being compact, relief noise can be reduced. Furthermore, a decrease in the relief flow rate can suppress an increase in the oil temperature, and wasteful energy consumption can be reduced.
[0064]
As another embodiment, a tapered chamfer 93 may be formed at the end of the feedback pin 90 as a damping orifice that squeezes the middle of the return passage 15. Also in this case, when the spool 80 is displaced rightward in FIG. 7 to enlarge the area of the cam position detection hole 81, the chamfered portion 93 facing the cam position detection hole 81 flows out of the cam position detection hole 81. By imparting resistance to the flow of the hydraulic oil, the cam ring is restrained from moving too much in the right direction following the displacement of the spool 80, and the position control of the cam ring is stabilized.
[0065]
As another embodiment, as shown in FIG. 8, the return passage 15 may be narrowed by forming a small sectional area of the cam position detection hole 81 as a damping orifice for narrowing the middle of the return passage 15. . Also in this case, the cam position detection hole 81 imparts resistance to the flow of the hydraulic oil, so that the cam ring is prevented from moving excessively following the displacement of the spool 80, and the cam ring position control is stabilized.
[0066]
Next, the embodiment shown in FIG. 9 will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to a corresponding part with FIG.
[0067]
In this embodiment, the driving pressure guided to the first cam pressure chamber 7 and the second cam pressure chamber 8 by the cam position detection hole 85 of the spool 80 is adjusted. As the pump discharge flow rate increases and the spool 80 is displaced to the right, the second cam pressure chamber 8 communicates with the return passage 15 via the cam position detection hole 85, and the cam ring 70 moves to the right. Pump discharge flow decreases. As the pump discharge flow rate decreases and the spool 80 is displaced leftward, the first cam pressure chamber 7 and the return passage 15 are communicated with each other via the cam position detection hole 85, and the cam ring 70 moves leftward. As a result, the pump discharge flow rate increases.
[0068]
The first cam pressure chamber 7 communicates with the pump discharge passage 11 through the passages 31 and 35 and can communicate with the return passage 15 through the annular groove 94 formed on the outer periphery of the feedback pin 90 and the cam position detection hole 85. . Damping orifices 36 and 34 are provided in the middle of the passages 31 and 35, respectively.
[0069]
The second cam pressure chamber 8 communicates with the pump discharge passage 11 via the discharge pressure introduction passage 13 and also communicates with the return passage 15 via the through hole 95 formed in the feedback pin 90 and the cam position detection hole 85. it can. A damping orifice 115 is provided in the middle of the return passage 15.
[0070]
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described.
[0071]
While the vane pump 1 is stopped and the pump rotation speed is increased to a predetermined value, the spool 80 is held at a position where the cam position detection hole 85 communicates with the return passage 15 through the first cam pressure chamber 7. As a result, the pump discharge flow rate increases as the rotational speed of the rotor 50 increases.
[0072]
When the pump rotation speed rises and the differential pressure across the flow rate detection orifice 62 rises above a predetermined value, the spool 80 moves rightward in the drawing against the biasing force of the valve spring 89 and moves to the cam position detection hole 85. Is switched to a position where the second cam pressure chamber 8 communicates with the return passage 15 and the opening area of the cam position detection hole 85 is increased or decreased at a position where the differential pressure across the flow rate detection orifice 62 and the biasing force of the valve spring 89 are balanced. . Accordingly, the position of the cam ring 70 is automatically adjusted to control the pump discharge flow rate, and the flow rate of the hydraulic oil returned from the vane pump 1 to the tank 6 is reduced to reduce wasteful energy consumption.
[0073]
When the cam ring 70 is shifted leftward to increase the pump discharge flow rate with respect to the position of the spool 80 determined according to the differential pressure across the flow rate detection orifice 62, the cam position detection hole 85 is provided via the feedback pin 90. Communicates with the second cam pressure chamber 8 to lower its pressure and move the cam ring 70 to the right in which the pump discharge flow rate decreases. Further, when the cam ring 70 is shifted to the right to reduce the discharge flow rate with respect to the position of the spool 80, the cam position detection hole 85 communicates with the first cam pressure chamber 7 via the feedback pin 90, and the pressure thereof. And the cam ring 70 is moved in the left direction where the pump discharge flow rate increases. This eliminates the need for a spring that urges the cam ring 70 in the direction in which the pump discharge flow rate increases, thereby simplifying the structure and reducing the size. Further, the followability of the cam ring 70 with respect to the spool 80 is improved, and the responsiveness of the flow rate control can be enhanced.
[0074]
When the pump rotation speed increases beyond a predetermined value, the spool 80 reduces the opening area of the flow rate detection orifice 62, and the pump discharge flow rate gradually decreases as the pump rotation speed increases.
[0075]
Further, the damping orifice 36 or 34 imparts resistance to the flow of the hydraulic oil entering and exiting the first cam pressure chamber 7, so that the fluctuation of the pressure in the first cam pressure chamber 7 is alleviated and the vibration of the cam ring 70 is suppressed. 1 can prevent vibration and noise.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a vane pump showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a spool or the like.
FIG. 3 is a front view of the vane pump.
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
5 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the pump rotation speed and the pump discharge flow rate.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a spool or the like showing another embodiment.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a spool or the like showing still another embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a vane pump showing still another embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Vane pump
2 Control valve
7 First cam pressure chamber
8 Second cam pressure chamber
11 Pump discharge passage
13 Discharge pressure introduction passage
17 First spool pressure chamber
18 Second spool pressure chamber
15 Return passage
24 Vane
26 Cam spring
30 relief valve
50 rotor
60 casing
62 Flow detection orifice
65 Valve hole
70 Cam Ring
80 spools
81 Cam position detection hole
89 Valve spring
91 Spring
90 Feedback pin

Claims

回転するロータから摺動可能に突出する複数のベーンと、
前記各ベーンの外周端部を摺接させてポンプ室を画成するカムリングと、
前記カムリングを移動してポンプ吐出流量を変化させる可変容量機構と、
前記ロータの回転に伴って吐出される作動流体を導く流量検出オリフィスと、
前記流量検出オリフィスの前後差圧に応じて変位するスプールと、
前記スプールに開口して前記可変容量機構において前記カムリングを移動する駆動圧を調整するカム位置検出穴と、
前記カムリングに追従して前記カム位置検出穴の開口面積を変えるフィードバックピンと、
を備えたことを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。A plurality of vanes projecting slidably from the rotating rotor;
A cam ring that slidably contacts the outer peripheral end of each vane to define a pump chamber;
A variable displacement mechanism for moving the cam ring to change the pump discharge flow rate;
A flow rate detection orifice for guiding the working fluid discharged along with the rotation of the rotor;
A spool that is displaced according to a differential pressure across the flow rate detection orifice;
A cam position detection hole that opens to the spool and adjusts a driving pressure for moving the cam ring in the variable capacity mechanism;
A feedback pin that changes the opening area of the cam position detection hole following the cam ring;
A variable displacement vane pump characterized by comprising:

前記スプールを摺動可能に嵌合させるバルブ孔を備え、
前記流量検出オリフィスを前記バルブ孔に面して開口し、
前記スプールがポンプ吐出流量を減少させる側に変位するのに伴って前記流量検出オリフィスの開口面積を減らす構成としたことを特徴とする請求項１に記載の可変容量型ベーンポンプ。A valve hole for slidably fitting the spool;
Opening the flow rate detection orifice facing the valve hole;
2. The variable displacement vane pump according to claim 1, wherein the opening area of the flow rate detection orifice is reduced as the spool is displaced toward the side of decreasing the pump discharge flow rate.

前記スプールの両端に一対のスプール圧力室を画成し、
前記各スプール圧力室に前記流量検出オリフィスの前後差圧を導く各通路の少なくとも一方にダンピングオリフィスを介装したことを特徴とする請求項２に記載の可変容量型ベーンポンプ。A pair of spool pressure chambers are defined at both ends of the spool;
3. The variable displacement vane pump according to claim 2, wherein a damping orifice is interposed in at least one of the passages that guide the differential pressure across the flow rate detection orifice to each spool pressure chamber.

前記カムリングが移動するのに伴って伸縮するカム圧力室と、
前記カム圧力室から流出する作動流体を導く戻し通路と、
前記戻し通路の途中に介装されるダンピングオリフィスと、
を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の可変容量型ベーンポンプ。A cam pressure chamber that expands and contracts as the cam ring moves;
A return passage for guiding the working fluid flowing out of the cam pressure chamber;
A damping orifice interposed in the middle of the return passage;
The variable displacement vane pump according to any one of claims 1 to 3, further comprising:

前記ポンプ吐出流量が減少する側に前記カムリングが移動するのに伴って収縮する第二カム圧力室と、
前記第二カム圧力室に導かれるカムリングの駆動圧が所定値を超えて上昇すると前記第二カム圧力室の駆動圧を逃がすリリーフバルブと、
を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の可変容量型ベーンポンプ。A second cam pressure chamber that contracts as the cam ring moves to the side where the pump discharge flow rate decreases,
A relief valve for releasing the driving pressure of the second cam pressure chamber when the driving pressure of the cam ring guided to the second cam pressure chamber rises above a predetermined value;
The variable displacement vane pump according to any one of claims 1 to 4, further comprising:

前記ポンプ吐出流量が減少する側に前記カムリングが移動するのに伴って収縮する第二カム圧力室と、
前記第二カム圧力室にポンプ吐出圧を導く吐出圧導入通路と、
前記第二カム圧力室をタンク側に連通する戻し通路とを備え、
前記カム位置検出穴がフィードバックピンを介して戻し通路の開口面積を変える構成としたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の可変容量型ベーンポンプ。A second cam pressure chamber that contracts as the cam ring moves to the side where the pump discharge flow rate decreases,
A discharge pressure introduction passage for guiding the pump discharge pressure to the second cam pressure chamber;
A return passage communicating the second cam pressure chamber to the tank side,
The variable displacement vane pump according to any one of claims 1 to 5, wherein the cam position detection hole is configured to change an opening area of a return passage via a feedback pin.

前記ポンプ吐出流量が増加する側に前記カムリングが移動するのに伴って収縮する第一カム圧力室と、
前記第一カム圧力室にポンプ吐出圧を導く吐出圧導入通路と、
前記第一カム圧力室をタンク側に連通する戻し通路と、
前記ポンプ吐出流量が減少する側に前記カムリングが移動するのに伴って収縮する第二カム圧力室と、
前記第二カム圧力室にポンプ吐出圧を導く吐出圧導入通路と、
前記第二カム圧力室をタンク側に連通する戻し通路とを備え、
前記カム位置検出穴がフィードバックピンを介して前記各戻し通路の開口面積を変えて第一カム圧力室と前記第二カム圧力室に導かれる圧力を調節する構成としたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の可変容量型ベーンポンプ。A first cam pressure chamber that contracts as the cam ring moves toward the pump discharge flow rate;
A discharge pressure introduction passage for guiding the pump discharge pressure to the first cam pressure chamber;
A return passage communicating the first cam pressure chamber to the tank side;
A second cam pressure chamber that contracts as the cam ring moves to the side where the pump discharge flow rate decreases,
A discharge pressure introduction passage for guiding the pump discharge pressure to the second cam pressure chamber;
A return passage communicating the second cam pressure chamber to the tank side,
The cam position detection hole is configured to adjust a pressure guided to the first cam pressure chamber and the second cam pressure chamber by changing an opening area of each return passage via a feedback pin. The variable displacement vane pump according to any one of 1 to 5.