JP3776602B2 - 可変容量型ベーンポンプ - Google Patents
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Description
【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は、例えば特開平8−200239号公報に開示されているように、各ベーンを取り囲むカムリングを支持ピンを介して回動可能に支持し、ロータ軸芯に対するカムリングの偏心量を変化させることにより、ポンプ吐出流量を調節するものがある。
【0003】
【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、支持ピンが吐出ポート側に配置されていたため、ポンプ室の圧力によりカムリングを支持ピンに押し付けるラジアル荷重が働き、カムリングに応力集中が生じやすいという問題点があった。
【0004】
また、カムリングを回動させてポンプ吐出流量を大きくすると、ロータの回転に伴ってポンプ室が吸込行程から吐出行程に移る過程でポンプ室が圧縮される予圧縮量が不足し、ベーンポンプの振動や騒音が増大する可能性があった。
【0005】
また、これを防止するため、カムリング中心を吸込ポート側に予めずらしておき、予圧縮量を確保する方法があるが、この場合、カムリング偏心量が小さい場合に予圧縮量が過大となり、ベーンポンプの振動や騒音が大きくなるという問題がある。
【0006】
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、強度の向上をはかるとともに、振動や騒音を低減することを目的とする。
【0007】
【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、ロータの回転に伴って拡がるポンプ室に作動流体を流入させる吸込ポートと、ロータの回転に伴って収縮するポンプ室から作動流体を流出させる吐出ポートと、ロータ軸芯に対するカムリングの偏心量を変化させてポンプ押しのけ容積を変化させる可変容量機構とを備える可変容量型ベーンポンプにおいて、カムリングの外周面の断面を円形に形成し、カムリングを転動可能に支持する転動支持面を備え、転動支持面がカムリングの外周面より大きい曲率の断面を持つものとした。
【0008】
第2の発明は、第1の発明において、吸込ポートと吐出ポートの間に位置する圧力遷移区間を均等に分割する平面をケーシング遷移区間分割面Spとするとき、転動支持面をケーシング遷移区間分割面Spに対して傾斜させてカムリングがポンプ押しのけ容積が増大する方向に転動するのに伴いポンプ室の予圧縮量が増大する構成とした。
【0009】
第3の発明は、第1または第2の発明において、カムリングの外周面に摺接するシール材を備え、シール材により第一カム圧力室と第二カム圧力室をカムリングを挟むようにして画成し、第一カム圧力室と第二カム圧力室にカムリングを転動させる駆動圧を導く構成とした。
【0010】
【発明の作用および効果】
第1の発明において、カムリングが転動支持面を転動して移動するため、カムリングに働くラジアル荷重は、カムリングが転接する転動支持面に支持されるため、カムリングに応力集中が生じることを抑え、カムリングの強度向上がはかれる。この結果、カムリングが大型化せず、ベーンポンプのコンパクト化がはかれる。
【0011】
第2の発明において、転動支持面をケーシング遷移区間分割面Spに対して傾斜させることにより、カムリングがポンプ押しのけ容積が増大する方向に転動するのに伴いポンプ室の予圧縮量を増大し、カムリングが転動してもポンプ室の圧力が滑らかに変化する状態が維持され、ベーンポンプの振動や騒音を低減できる。
【0012】
第3の発明において、第一カム圧力室と第二カム圧力室に導かれる駆動圧によりカムリングが転動する。第一カム圧力室と第二カム圧力室をカムリングのまわに画成することにより、ベーンポンプのコンパクト化がはかれる。
【0013】
【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。
【0014】
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。
【0015】
ロータ50はエンジンからの回転が図示しない駆動軸とプーリおよびベルト等を介して伝達され、図に矢印で示すように左回り方向に回転する。各ベーン24は回転するロータ50に対しそのラジアル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。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は図示しない吸込通路を介してタンクに連通し、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。ポンプ吐出通路11の途中には可変オリフィス80が介装される。
【0016】
カムリング70の内周面71の断面は略円形に形成され、図示するようにカムリング70の中心Ocがロータ50の軸芯Op上にあるとポンプ吐出流量が零となる。ロータ軸芯Opに対するカムリング中心Oc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。
【0017】
カムリング70の外周面72の断面は円形に形成され、ケーシング60にはカムリング70を転動可能に収装するアダプタリング90が設けられる。
【0018】
アダプタリング90の内周底部にはカムリング70の外周面72に転接する転動支持面91が所定の曲率で湾曲して形成される。
【0019】
ポンプ吐出流量を変化させる可変容量機構として、一対の第一カム圧力室7と第二カム圧力室8がカムリング70を挟むようにして画成される。アダプタリング90の内周上部にはカムリング70の外周面72の上部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の密封が行われる。
【0020】
第一カム圧力室7は通路12を介して可変オリフィス80より上流側のポンプ吐出通路11に連通する一方、第二カム圧力室8は通路13を介して可変オリフィス80より下流側のポンプ吐出通路11に連通する。これによりポンプ吐出流量が増加して可変オリフィス80の前後差圧が上昇するのに伴ってカムリング70は図示しないスプリングに抗して右回り方向に回転して右方向に移動し、ポンプ吐出流量が減少する。
【0021】
ここで、吸込ポート41と吐出ポート42の間に位置する圧力遷移区間を均等に分割し、ロータ軸芯Opを含む平面をケーシング遷移区間分割面Spとし、カムリング70内の空間を均等に分割し、ケーシング遷移区間分割面Spと平行な平面をカムリング遷移区間分割面Scと定義する。
【0022】
各ベーン24の間に画成されるポンプ室はカムリング遷移区間分割面Scより図において上方の領域で拡大して吸込ポート41から作動油を吸込み、カムリング遷移区間分割面Scより図において下方の領域で収縮して作動油を吐出ポート42に吐出するが、ロータ50の回転に伴ってポンプ室が吸込行程から吐出行程に移る過程においてポンプ室が圧縮される予圧縮行程が存在し、ポンプ室の予圧縮量はカムリング遷移区間分割面Scが吸込ポート41側(上方向)に移動するほど増大する。また、ロータ50の回転に伴ってポンプ室が吐出行程から吸込行程に移る過程においてポンプ室が減圧される予減圧行程が存在し、ポンプ室の予減圧量もカムリング遷移区間分割面Scが吸込ポート41側に移動するほど増大する。
【0023】
転動支持面91は、ロータ軸芯Opより吐出ポート41側(下方向)に配置され、ロータ軸芯Opに対するカムリング中心Ocの偏心量が大きくなるのに伴ってカムリング70が吸込ポート41側(上方向)に移動するようにケーシング遷移区間分割面Spについて傾斜し、ポンプ押しのけ容積が増大するのに伴いポンプ室の予圧縮量が増大するようになっている。なお、図示した各部の寸法差は、便宜上実際よりも誇張して大きくしてあるが、実際にカムリング70が上下方向に移動する距離はカム径の1%程度でよい。
【0024】
図1において、ケーシング遷移区間分割面Spに直交しロータ軸芯Opと交わる直線をケーシング中心線Mと定義すると、転動支持面9はケーシング中心線Mについて対称的に湾曲する円弧状に形成されているが、実際には転動支持面9のケーシング中心線Mより右側の部分にカムリング70の移動範囲を規制するストッパ部を一体形成してもよい。
【0025】
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。
【0026】
ベーンポンプ1が停止状態からポンプ回転数が所定値まで上昇する間は、カムリング70がスプリングの付勢力により左側に位置してロータ軸芯Opに対するカムリング中心Ocの偏心量が最大となる状態に保持され、ロータ50の回転数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。これにより、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。
【0027】
ポンプ回転数が所定値を超えて上昇する作動領域にて、可変オリフィス80の前後差圧が所定値を超えて上昇すると、スプリングの付勢力に抗してカムリング70が右回り方向に回転して右方向に移動し、ポンプ押しのけ容積が小さくなる。こうしてカムリング70の位置が自動的に調節され、ポンプ吐出量が制御されることにより、ベーンポンプ1からタンクに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。
【0028】
ところで、ポンプ室が吸込行程から吐出行程に移る予圧縮行程において、ポンプ室の圧力が滑らかに上昇しない場合に、振動や騒音が増大する。また、ポンプ室が吐出行程から吸込行程に移る予減圧行程においても、ポンプ室の圧力が滑らかに降下しない場合に、振動や騒音が増大する。これに対処して従来のベーンポンプは、ポンプ室が吐出ポートに連通するタイミングを遅らせたり、カムリング遷移区間分割面をケーシング遷移区間分割面(ロータ軸芯)より吸込ポート側にずらして、予圧縮量を増減し調整していた。しかし、従来のカムリングの偏心量を変化させる可変容量型ベーンポンプでは、ポンプ押しのけ容積が増減するのに応じて適切な予圧縮量および予減圧量も変化するのに対して、すべての押しのけ容積(カムリングの偏心位置)で適切な予圧縮量(予減圧量)を確保することは困難であり、ポンプ押しのけ容積が変化するのに応じて予圧縮量および予減圧量が過大になったり不足して、振動や騒音が増大する。
【0029】
これに対処して本発明は、カムリング70が転動支持面91上を転動することにより、ロータ軸芯Opに対するカムリング中心Ocの偏心量が大きくなるのに伴ってポンプ押しのけ容積が増大するとともに、カムリング70が吸込ポート41側に移動してポンプ室の予圧縮量が増大する。これにより、ポンプ室における見かけ上の流量変化のタイミングが早まり、ポンプ室が吐出行程から吸込み行程に移る予圧縮行程において圧力が滑らかに上昇する作動状態が維持されるとともに、ポンプ室が吐出行程から吸込行程に移る予圧縮行程において圧力が滑らかに降下する作動状態が維持され、ベーンポンプ1の振動や騒音を低減できる。
【0030】
転動支持面91の勾配を調整することにより、カムリング70の転動位置毎に適切な予圧縮量および予減圧量を与えることが可能となり、種々のポンプ押しのけ容積に応じてベーンポンプ1の振動や騒音を低減できる。
【0031】
また、ポンプ室の圧力によりカムリング70を下方に押すラジアル荷重が働くが、このラジアル荷重はカムリング70の外周面72に対して接触するアダプタリング90の転動支持面91に支持されるため、カムリング70に応力集中が生じることを抑え、カムリング70の強度向上がはかれる。この結果、カムリング70の大型化が避けられ、ベーンポンプ1のコンパクト化がはかれる。
【0032】
さらに、第一カム圧力室7と第二カム圧力室8をカムリング70のまわりに画成することにより、ベーンポンプ1のコンパクト化がはかれる。
【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。
【符号の説明】
1 ベーンポンプ
7 第一カム圧力室
8 第二カム圧力室
11 ポンプ吐出通路
22 シール材
24 ベーン
50 ロータ
60 ケーシング
61 スライド面
70 カムリング
90 アダプタリング
91 転動支持面
Oc カムリング中心
Op ロータ軸芯
Sc カムリング遷移区間分割面
Sp ケーシング遷移区間分割面
Claims (3)
- 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、前記ロータの回転に伴って拡がる前記ポンプ室に作動流体を流入させる吸込ポートと、前記ロータの回転に伴って収縮する前記ポンプ室から作動流体を流出させる吐出ポートと、前記ロータ軸芯に対する前記カムリングの偏心量を変化させてポンプ押しのけ容積を変化させる可変容量機構と、を備える可変容量型ベーンポンプにおいて、前記カムリングの外周面の断面を円形に形成し、前記カムリングを転動可能に支持する転動支持面を備え、前記転動支持面が前記カムリングの外周面より大きい曲率の断面を持つことを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
- 前記吸込ポートと前記吐出ポートの間に位置する圧力遷移区間を均等に分割する平面をケーシング遷移区間分割面Spとするとき、前記転動支持面を前記ケーシング遷移区間分割面Spに対して傾斜させて前記カムリングがポンプ押しのけ容積が増大する方向に転動するのに伴いポンプ室の予圧縮量が増大する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。
- 前記カムリングの外周面に摺接するシール材を備え、前記シール材により第一カム圧力室と第二カム圧力室を前記カムリングを挟むようにして画成し、前記第一カム圧力室と前記第二カム圧力室にカムリングを転動させる駆動圧を導く構成としたことを特徴とする請求項1または2に記載の可変容量型ベーンポンプ。
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