JPH0123675B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は平衡ベーンタイプのオイルポンプに関
し、さらに詳しくは１組のポンプカートリツジを
２台のポンプとして分割共用するとともに、これ
ら両ポンプからの圧力流体の供給を選択的に制御
することにより消費馬力の低減化を図つた、小
型、軽量かつ低コストなオイルポンプに関する。

たとえば自動車に搭載され運転者のハンドル操
作力を軽減する動力舵取装置において、その油圧
発生源として用いられるポンプは、通常、自動車
のエンジンで回転駆動され、その吐出量はエンジ
ンの回転数に比例して増減する。したがつて、こ
のようなポンプには、エンジンの低回転域、すな
わちポンプ吐出量が小さいときにでも前記動力舵
取装置などの流体機器の作動に支障のない充分な
流量が供給できる容量を有することが要求され
る。しかし、このような容量を設定すると、エン
ジンの高回転域において不必要に大きな流量が供
給されることになり、無駄であるばかりか、この
ポンプ駆動のためエンジンの消費馬力が増大し、
自動車用エンジンの燃費に大きく影響するもの
で、省エネルギ化を図るうえで好ましくない。

このため、従来から、１組のポンプカートリツ
ジを２台の容量の小さなポンプとして分割して用
い、かつこれら両ポンプからの圧力流体を流体機
器側に選択的に供給する流路切換機能を備えた制
御部を組合わせるように構成した省エネタイプの
装置が考えられている。すなわち、このような装
置によれば、各ポンプの吐出量が小さいときには
これらを合流させて供給し、また各ポンプの吐出
量が大きくなつたときには一方のポンプからの圧
油のみを動力舵取装置などの流体機器側に供給
し、かつ他方のポンプをポンプ吸込側に接続して
その圧油を還流させ、これによりこのポンプを駆
動するのに要する馬力を極力小さくして消費馬力
の低減化を図ることが可能となる。

しかし、このような利点を有する装置を具体化
するうえで注意すべき点は、ベーンを有するロー
タおよびカムリングなどからなる１組のポンプカ
ートリツジを、２台のポンプとして用いる場合に
生じる構造上の問題である。

すなわち、１組のポンプカートリツジを２台の
ポンプとして利用するため、最も単純には、ロー
タの軸対称位置に形成される一対のポンプ室を分
離して別々の吐出側通路に導くことが考えられ、
その一例が特開昭55−49594号公報や特開昭55−
82868号公報などによつて提案されている。しか
しながら、このような構造のものは、ポンプ通路
や制御部の構成が簡素化できる反面、一方のポン
プ室をタンク室に接続してこれを無負荷状態とし
た際他方のポンプ室でのみポンプ作用が行なわれ
ることから、ロータおよびその回転軸に対して荷
重がアンバランスに加わり、これによりポンプ可
動部の耐久性および動作上の信頼性の面で好まし
くなく、しかも騒音の発生原因にもなるなどの恐
れがあり、必ずしも実用的なものではない。

また、上述した問題のないバランス型として、
米国特許2887060号公報などにみられるように、
ロータの周囲でその軸対称位置に形成される一対
のポンプ室に対しそれぞれ独立した２つの吐出側
通路を接続し、かつ各ポンプ室内でロータの軸対
称位置に開口した対をなす通路同士を合流させて
分割された別個のポンプとして利用する構成のも
のも知られている。しかしながら、このような構
造によれば、いたずらに通路数が増大し、それぞ
れの接続、さらには制御部としてのスプールバル
ブなどへの配管などが複雑化し、その実用化にあ
たつて問題の多いものであつた。

特に、これらのポンプカートリツジ、制御部、
および通路などはオイルポンプとして１個のポン
プボデイ内に一体的に組込まれることが一般的で
あり、上述した問題はポンプ全体の製造、組立て
およびコストの面で大きく影響し、また全体が大
型化するという問題を招く恐れがある。

そして、一方において、この種のオイルポンプ
では、全体の構成が簡単で、組立性に優れ、しか
も小型、軽量かつ低コストであることが望まれて
おり、この要請は動力舵取装置などのようにエン
ジンルームの狭いスペースに装着されるものでは
特に顕著であり、このような点を全て満足し得る
省エネタイプのオイルポンプの出現が要望されて
いる。

本発明はこのような要請に応えるべくなされた
もので、ポンプカートリツジ内に形成される一対
のポンプ室に対しそれぞれ対をなして開口する吸
込側通路と２種類の吐出側通路とを、前記カート
リツジの一側に配置されるポンプボデイ内に形成
するとともに、前記それぞれの通路間の流路を切
換える制御部となるスプールバルブを前記ポンプ
ボデイ内で軸線方向に沿つて配設し、かつこのス
プールバルブにそれぞれ対をなす通路を適宜接続
するという簡単な構成によつて、ポンプ低速回転
時には全量の圧力流体を供給し、かつ高速回転時
には一部をバランスよく吸込側に短絡してその消
費馬力を軽減し、省エネルギ化を図ることが可能
となるばかりでなく、各部の構成が簡素化されて
小型、軽量化の要請を満足することができ、しか
もコスト的にも安価なオイルポンプを提供するも
のである。

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳
細に説明する。

第１図ないし第３図は本発明に係るオイルポン
プの一実施例を示し、本実施例では自動車の動力
舵取装置に適用する場合について説明する。

これらの図において、全体を符号１０で示すオ
イルポンプは、複数枚のベーン１１を有するロー
タ１２と、このロータ１２の周囲を取り囲む略楕
円形状のカム面１３ａを有するカムリング１３と
からなる１組のポンプカートリツジ１４を備え、
このポンプカートリツジ１４の両側にはそれぞれ
ポンプボデイを構成するフロントボデイ１５およ
びリアボデイ１６が圧接して配設されている。そ
して、これら両ボデイ１５，１６はカムリング１
３を挾み込んだ状態で周方向４箇所をボルト１７
により締結固定されている。なお、図中１８，１
９は各接合面をシールするＯリングである。

また、前記フロントボデイ１５は、第１図およ
び第２図から明らかなように、ポンプカートリツ
ジ１４の一側に接合される円板状部１５ａとその
中央部から軸線方向に突設された円筒状部１５ｂ
とからなり、かつこれらを貫通するようにしてエ
ンジンなどから回転伝達を受ける前記ロータ１２
の回転軸２０が配設され、プレーンベアリング２
１で回転自在に支持されている。そして、この回
転軸２０の内方端は前記ロータ１２にスプライン
結合されかつ抜け止め用のスナツプリング２２に
より固定されている。なお、図中２３は円筒状部
１５ｂの先端に被冠されたカラー、２４はその先
端で回転軸２０との間をシールするオイルシー
ル、２５は回転軸２０に沿つて漏出した作動油を
吸込側に戻すためのオイル還流路で、さらに２６
は円板状部１５ａ外側面に設けられこのオイルポ
ンプ１０全体を車体側に取付けるためのねじ孔で
ある。

一方、前記ポンプカートリツジ１４内で、ロー
タ１２の軸対称位置に形成される一対のポンプ室
３０，３１のそれぞれには、第４図に示すよう
に、対をなすポンプ吸込側通路３２，３３に連通
する吸込ポート３２ａ，３３ａが開口し、かつそ
のロータ１２の回転方向には、所定間隔おいてそ
れぞれ第１および第２のポンプ吐出側通路３４，
３５；３６，３７に連通する吐出ポート３４ａ，
３５ａ；３６ａ，３７ａが各ポンプ室３０，３１
に対をなして開口されている。このとき、各ポン
プ室３０，３１に対をなして開口する吸込ポート
３２ａ，３３ａ、第１吐出ポート３４ａ，３５
ａ、第２吐出ポート３６ａ，３７ａはそれぞれロ
ータ１２の軸心を中心として点対称位置に設けら
れている。そして、それぞれ対をなす第１吐出ポ
ート３４ａ，３５ａと第２吐出ポート３６ａ，３
７ａとから吐出される圧油を、別々の通路３４，
３５；３６，３７に供給することによりそれぞれ
を別個のポンプとして利用している。

すなわち、１組のポンプカートリツジ１４を２
台のポンプとして利用するために、ロータ１２の
軸対称位置に形成される各ポンプ室３０，３１の
吐出領域を２分割し、それぞれ対をなす部分を組
合わせることによつて、バランスのよいポンプ作
用を行なわせることが可能となる。そして、この
ようなバランス型の２段式ポンプによれば、一方
の吐出ポートがタンク側に短絡され、無負荷状態
になつたときにでも、ロータ１２側にバランスよ
く荷重が加わり、ポンプ可動部が片寄つて摩耗す
るといつた問題がなく、耐久性および動作上の信
頼性に優れ、しかも騒音などの発生源となること
がない。

さて、本発明によれば、上述したポンプカート
リツジ１４内の各ポンプ室３０，３１にタンク側
から圧油を導くポンプ吸込側通路３２，３３と、
ポンプ作用により吐出される２方向への圧油を供
給する第１および第２のポンプ吐出側通路３４，
３５；３６，３７とを、その圧油の流れを制御す
る制御部となるフローコントロールバルブ４０と
の位置関係を考慮したうえで、このフローコント
ロールバルブ４０と共に前記リアボデイ１６内に
巧みに配設し、簡単でかつ加工等の容易な構成に
よりポンプ全体の小型、軽量かつ低コスト化を図
つたところに特徴を有している。

これを詳述すると、前記ポンプカートリツジ１
４の後端側に圧接して配設されるリアボデイ１６
には、前記ロータ１２の回転軸２０と同一軸線上
に位置するようにしてリアボデイ１６の後端部中
央に開口するバルブ孔４１が穿設され、その開口
部はＯリング４２を有するプラグ４３によつて密
閉されている。そして、このバルブ孔４１内に
は、リアボデイ１６の軸線方向に摺動動作される
前記フローコントロールバルブ４０のスプール４
４が配設され、かつプラグ４３側に設けられたス
プリング４５によつてロータ１２側への付勢力が
与えられている。

一方、前記スプール４４のロータ１２側の前端
部外周には環状溝４４ａが形成されかつこの環状
溝４４ａに対応するようにしてバルブ孔４１の前
端部には、第５図および第６図から明らかなよう
に、第２吐出ポート３６ａ，３７ａに連通する第
２のポンプ吐出側通路３６，３７が前記バルブ孔
４１に直交する通路によつて孔内で対向して開口
されている。

また、前記第１吐出ポート３４ａ，３５ａに連
通する第１のポンプ吐出側通路３４，３５は、第
１図から明らかなように、上述した第２のポンプ
吐出側通路３６，３７よりもリアボデイ１６の後
端側に軸線方向に沿つて導かれかつリアボデイ１
６の側方から穿設された通路孔によつて前記バル
ブ孔４１の軸線方向中央部に対向して開口されて
いる。この場合、通路３４側は図示されていな
い。そして、この第１のポンプ吐出側通路３４，
３５の開口部は、常時はスプール４４の後端側ラ
ンド部４４ｂによつて閉塞されている。

さらに、前記リアボデイ１６の前端部側方に
は、第１図および第６図から明らかなように、第
１のポンプ吐出側通路３４，３５を横断してバル
ブ孔４１の前端部に臨む通路孔４６，４７が穿設
され、かつこれら通路孔４６，４７内には前記バ
ルブ孔４１側から第１のポンプ吐出側通路３４，
３５を切離す逆止弁４８，４９が配設されてい
る。したがつて、この第１のポンプ吐出側通路３
４，３５は逆止弁４８，４９およびバルブ孔４１
を介して第２のポンプ吐出側通路３６，３７と接
続されることになり、これによりスプール４４の
非作動時においては第１吐出ポート３４ａ，３５
ａからの圧油は第２のポンプ吐出側通路３６，３
７内において第２吐出ポート３６ａ，３７ａから
の圧油と合流されることになる。なお、図中４６
ａ，４７ａは各通路孔４６，４７の開口部を閉塞
する盲プラグである。

そして、前記リアボデイ１６の上端側には、第
１図に示されるように、前記バルブ孔４１と平行
となるように軸線方向に沿つて吐出通路５０が形
成され、かつこの吐出通路５０はボデイ上方側に
形成された第２のポンプ吐出側通路３６にメータ
リングオリフイス５１を介して接続されている。
このメータリングオリフイス５１は上述した第２
のポンプ吐出側通路３６から吐出通路５０を介し
て供給される圧油の流量をオリフイス前後の差圧
として検出し、その流量が所定量以上になつたと
きに前記スプール４４をスプリング４５に抗して
作動させ、前記第１のポンプ吐出側通路３４，３
５の流路を吐出側からタンク側へと切換えると共
に、第２のポンプ吐出側通路３６，３７から送り
出される圧油の流量を所定量以下に維持する役割
を果たす。なお、図中５２は前記オリフイス５１
下流側の圧油をスプリング４５を配設したバルブ
孔４１内の低圧室に導くダンパオリフイス、５３
は前記リアボデイ１６の後端側に開口する吐出通
路５０に設けられた吐出側コネクタで、また５４
は前記スプール４４内に付設された周知のリリー
フバルブである。

一方、前記ポンプ室３０，３１に吸込ポート３
２ａ，３３ａを介してタンク側からの圧油を導く
ポンプ吸込側通路３２，３３は、第１図、第７図
および第８図に示すように、リアボデイ１６の側
方からバルブ孔４１を貫通して穿設された通路孔
６０により接続され、かつこの通路孔６０に対し
リアボデイ１６の上部円筒状部１６ａから穿設さ
れた一対の通路孔６１ａ，６１ｂに連通してい
る。そして、この上部円筒状部１６ａの上端部に
はタンク側に接続される吸込側コネクタ６２が固
定され、上述した一対の通路孔６１ａ，６１ｂに
対し圧油が送り込まれる。

さて、このようなポンプ吸込側通路３２，３３
において、注意すべきことは、その連通路となる
通路孔６０が前記バルブ孔４１内において前記第
１および第２のポンプ吐出側通路３４，３５；３
６，３７のそれぞれ対をなす開口部間に位置する
ように配置されていることで、またこの通路孔６
０の開口部に対応してスプール４４の軸線方向中
央部には環状溝４４ｃが形成されている。そし
て、スプール４４の非作動時においてはこの環状
溝４４ｃにより通路孔６０を介して前記対をなす
ポンプ吸込側通路３２，３３が連通されている。

また、スプール４４がオリフイス５１を通過す
る流量の増加により作動されると、まず初めに前
記第１のポンプ吐出側通路３４，３５が環状溝４
４ｃ、通路孔６０を介してポンプ吸込側通路３
２，３３に接続され、さらにスプール４４が作動
すると第２のポンプ吐出側通路３６，３７もまた
ポンプ吸込側通路３２，３３側に接続されること
になる。

したがつて、このような構成によれば、ポンプ
回転数が小さく、各吐出側通路３４，３５；３
６，３７を流れる圧油の流量が小さいときには、
スプール４４は非作動状態とされ、これにより第
１のポンプ吐出側通路３４，３５のバルブ孔４１
への開口部は閉塞されている。そして、このとき
には、この第１のポンプ吐出側通路３４，３５は
逆止弁４８，４９を開弁して第２のポンプ吐出側
通路３６，３７側に接続されることになり、その
結果ポンプ室３０，３１から吐出される圧油はそ
の全量が吐出通路５０を経て流体機器側に供給さ
れる。

また、ポンプ回転数が大きくなり、これにより
供給量が所定量以上となると、メータリングオリ
フイス５１前後の圧力差によりスプール４４が作
動して軸線方向右側（第１図参照）に移動し、そ
の結果第１の吐出側通路３４，３５がポンプ吸込
側通路３２，３３側に順次接続されて短絡すると
ともに、逆止弁４８，４９が徐々に閉じて第２の
吐出側通路３６，３７から切離される。したがつ
て、このときには、ポンプ室３０，３１からの圧
油はその余分な油圧がタンク側に戻されるととも
に、残りが第２の吐出側通路３６，３７を介して
吐出通路５０側に供給されることとなり、これに
より供給量が所定量に維持されるとともに、ポン
プ消費馬力が軽減されて省エネルギ化を図ること
ができる。そして、このとき、ロータ１２などに
対しアンバランスな荷重が加わることがないた
め、ポンプ可動部の耐久性や動作上の信頼性が損
なわれることはない。

さらに、ポンプ回転数が大きくなり、第２の吐
出側通路３６，３７内を流れる流量が所定量以上
になると、メータリングオリフイス５１の働きに
よりスプール４４がさらに移動してこの第２の吐
出側通路３６，３７をもポンプ吸込側通路３２，
３３側に順次接続し、その一部をタンク側に還流
させることになり、その結果吐出通路５０を経て
供給される圧油の流量を所定値以下に維持する。

なお、上述した実施例では、第１および第２の
吐出側通路３４，３５；３６，３７を吸込側通路
３２，３３に適宜接続する流路切換機能とその供
給量を制御する流量制御機能とを有するフローコ
ントロールバルブ４０を、リアボデイ１６内にお
いてロータ１２の回転軸２０と同一軸線上に配設
した場合を説明したが、本発明はこれに限定され
ず、リアボデイ１６内で軸線方向に沿つて配設さ
れていればよいもので、要するに吸込側および２
種類の吐出側通路を簡単で、かつ効率よくリアボ
デイ内に配置されることが可能であればよい。

また、このフローコントロールバルブ４０内の
スプール４４を逆に配置させてプラグ４３側を高
圧室としてもよく、これに合わせて各通路の開口
位置を設定することは自由で、さらに第１の吐出
側通路側を逆に吐出通路に接続してこれに第２の
吐出側通路を逆止弁を介して接続する等の設計変
更は容易に推考できる範囲である。

また、吐出通路５０および吐出側コネクタ５３
は必ずしもリアボデイ１６の軸線方向に沿つて配
設される必要はなく、各通路およびバルブ孔との
関係において配設し易い位置に変更することは自
由である。

さらに、前述した実施例では、ポンプカートリ
ツジ１４を構成するカムリング１３を、フロント
およびリアボデイ１５，１６と共にボルト１７で
締結するために外周部に舌片の突片部を有する形
状で形成した場合を説明したが、本発明はこれに
限定されず、たとえば位置決めピンなどによりボ
デイ側との回転方向の位置関係を保つたうえで、
従来用いられている円筒状タイプのものを適用す
ることは可能であり、このようにすれば汎用性の
面で有効である。

なお、上述した実施例では、オイルポンプ１０
を動力舵取装置に用いた場合について説明した
が、本発明はこれに限定されず、小型、軽量化が
要求されるこの種のオイルポンプであれば、各種
の油圧機器に使用できることは言うまでもない。

以上説明したように、本発明によれば、ポンプ
カートリツジの一側に配設されるポンプボデイ内
においてその軸線方向にフローコントロールバル
ブを配置させるとともに、そのバルブ孔に対しポ
ンプカートリツジ内の一対のポンプ室にそれぞれ
対をなして開口するポンプ吸込側通路、第１およ
び第２のポンプ吐出側通路を順次対向して開口さ
せるようにしたので、各部の構成が簡素化し、そ
の製造、組立て等が容易に行なえるばかりでな
く、ポンプ全体の小型、軽量化を図り、しかも低
コストで省エネタイプのオイルポンプを得ること
ができる。また、本発明によれば、ポンプ可動部
の耐久性および動作上の信頼性が向上するばかり
でなく、各通路を効率よく配設しているため通路
内での圧力損失を可能な限り低減して省エネルギ
化を図ることができる。さらに、本発明によれ
ば、各ポートからの通路がバルブ孔内にそれぞれ
対向して開口していることからスプールの動きも
向上し、その制御機能が円滑かつ確実となり、ま
た構造的にも従来のポンプと大きな変更は少な
く、その構成部品のほとんどが共用化できるため
加工、製造などが容易であるといつた利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係るオイルポンプの一実施例を示
し、第１図は全体の概略構成を示す縦断側面図、
第２図はポンプ前端部からみた正面図、第３図は
ポンプ後端部からみた背面図、第４図は１組のポ
ンプカートリツジを２台のポンプとして利用する
ための各通路とポンプ室との関係を示す説明図、
第５図ないし第７図はそれぞれ第１図の−
線、−線、−線断面図、第８図は第３図
の−線部分を断面して示す側面図である。 １０……オイルポンプ、１１……ベーン、１２
……ロータ、１３……カムリング、１４……ポン
プカートリツジ、１６……リアボデイ（ポンプボ
デイ）、２０……回転軸、３０，３１……ポンプ
室、３２，３３……ポンプ吸込側通路、３４，３
５……第１のポンプ吐出側通路、３６，３７……
第２のポンプ吐出側通路、４０……フローコント
ロールバルブ、４１……バルブ孔、４４……スプ
ール、４５……スプリング、４８，４９……逆止
弁、５０……吐出通路、５１……メータリングオ
リフイス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ カムリング内でロータの軸対称位置に形成さ
   れる各ポンプ室に対しロータの回転方向に所定間
   隔をおいて開口するポンプ吸込側通路と第１およ
   び第２のポンプ吐出側通路とをそれぞれ形成して
   なるポンプボデイを備え、このポンプボデイには
   軸線方向に穿設したバルブ孔内で一端部側に付勢
   された状態で摺動自在に支持されるスプールを有
   するフローコントロールバルブが配設され、前記
   ポンプ吐出側通路のうち一方の通路は前記バルブ
   孔の一端部側に対向して開口されるとともにこの
   通路の一部からメータリングオリフイスを経て吐
   出通路に連通され、他方の通路は前記一方の通路
   に対し逆止弁を介して接続されるとともに前記バ
   ルブ孔の軸線方向中央部に対向して常時はバルブ
   孔内のスプールにより閉塞される位置に開口さ
   れ、かつ前記ポンプ吸込側通路はそれぞれのポン
   プ吐出側通路の開口部間に位置するように前記バ
   ルブ孔内に対向して開口され、前記スプールは、
   前記バルブ孔の一端部側に導かれるメータリング
   オリフイス上流側圧力とバルブ孔他端部側に導か
   れるメータリングオリフイス下流側圧力との圧力
   差によつて作動し、このスプール作動時にバルブ
   孔中央部に開口した他方のポンプ吐出側通路、次
   でバルブ孔の一端部側に開口した一方のポンプ吐
   出側通路を、前記ポンプ吸込側通路に接続するよ
   うに構成されていることを特徴とするオイルポン
   プ。