JPS6166872A - 可変容量ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用骨ＩＦ） 本発明は、吐出流量を制御する可変容置ポンプに関する
。

（従来の技術） 従来、この種のポンプでは吐出流量を制御するため、例
えば可変容量ベーンポンプのリング偏心量を変える制御
アクチュエータを、ロードセンシング弁を切換え作動し
て制御するものが提案されている。（例えば特開昭５７
−１５７０８３号など） （発明が解決しようとする問題点） ところが、このような可変容量ポンプでは、制御アクチ
ュエータの他に、ロードセンシング弁等を設ける必要が
あり、その構成が複雑になると共に、コンパクトなポン
プを提供することが難しいといった問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされるもので、コンパクト
で且つ構成が簡単な可変容量ポンプを提供することを目
的とする。

（問題を解決するための手段） そこで本発明はハウジングに内蔵されて回転するロータ
と、ロータの外周に設けられるガイドリングと、前記ロ
ータに対する前記ガイドリングの偏心量を変えることに
よりポンプ室の容積を変える可変容量ポンプにおいて、
ロータの中心に向けてガイドリングを偏心量が増大する
方向に押圧するスプリングと、ポンプ吐出圧が導入可能
な制御油圧室の内圧とにより付勢されたピストンと、こ
のピストンの外周に設けられて、ポンプからの流量を絞
る流量制御弁に生ずる差圧に基づいて摺動し前記制御油
圧室をポンプ吐出圧もしくは低圧に切換えるスリーブと
、前記ピストンの一部に支持されて前記スリーブを前記
流量制御弁に生ずる差圧に抗して付勢するスプリングと
を有することより上記目的を達成する。

（作　用） 上記手段のピストン、スリーブ等によって制御油圧室の
圧力が制御されて、その圧力に基づいてピストンがガイ
ドリングの偏心量を制御する。

（実施例） 以下図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第１図は可変容量ポンプとして可変容量のラジアルプラ
ンジャポンプを用いた本発明の実施例を示す断面図、第
２図は第１図におけるＡ−Ａ線に沿う断面図、第３図は
ポンプ回転数と吐出量との関係を示す特性図を各々示す
。

第１図、第２図において、符号１．　５．　１３は各々
ポンプの外形を形成するハウジング、サイトハウジング
、ビントルで、ハウジング１．サイドハウジング５．ビ
ントル１３はシール用０リング２４．２５を介してボル
ト６．６゛によって一体に固定されている。

ハウジング１等の内部には、ロータ２がビントル１３に
支持されて点Ｏを中心に回転可能に設ＳＪられており、
ロータ２は図示しない外部動力を受けて回転するドライ
ブシャフト２６と締結部２ａにて一体に締結されてドラ
イブシャフト２６と共に回転する。

ロータ２には放射状に配列された？　ｆｌｉｔのシリン
ダ孔２１が穿設され、このシリンダ孔２１の各々には、
スプリング２２によって中心点Ｏより外方に付勢された
プランジャ３が油密的に且つ摺動自在に挿入されている
。ロータ２の内部には、プランジャ３とシリンダ孔２１
によって容積変動を繰り返すポンプ室２３が形成されて
いる。

ロータ２の内周部には、例えばリン青銅等の摺動材であ
るブツシュ１０か打ち込まれて配設されており、ブツシ
ュ１０はビントル１３と油密的、且つ摺動回転自在に嵌
合され、ロータ２と一体に回転する。ブツシュ１０には
、シリンダ孔２１と同数、且つシリンダ孔２１の径より
小径の連通孔２０が穿設されており、シリンダ孔２１内
に配設されるスプリング２２の一端をブツシュ１０が支
持している。

一方、ロータ２の外周には、内リング４ａ、外リング４
ｂ、ｌｊ１球４Ｃとからなるガイドリング４が配設され
ている。ガイドリング４はハウジング１とサイドハウジ
ング５との内壁によって軸方向の移動が拘束されている
が、径方向への移動は可能であるため、ガイドリング４
の中心０゛はロータ２の中心Ｏに対する偏心■ｅを変更
することができる。

ガイドリング４の内リング４ａの内周は、プランジャ３
の先端のＲ形状部ち略半球形状に対応したｆｌｊ　４　
ａ　’　が形成されており、プランジャ３の先端と線接
触して略ロータ２と同速度で回転する。

外リング４ｂの外周は、ハウジング１に配設された後述
するピストン７５．５２の各々のローラ７７．５４と当
接すると共に、ハウジングｌの内壁の一部と当接してい
るため、ロータ２の回転に伴って回転することはない。

ビントル１３には、ロータ２のポンプ室２３か容積を減
少する吐出行程に相当・する角度にわたって、吐出溝１
４が形成されると共に、ポンプ室２３の容積が増大する
吸入行程に相当する角度にわたって吸入−ａ１５が形成
されている。プランジャ３がロータ２の中心により外方
に摺動する吸入行程では（第２図の約左半分に相当する
）、ポンプ室２３は、ブツシュ１０の連通孔２０．ピン
トル１３の吸入溝１５．吸入孔１７．吸入口１２を介し
てタンク２８と連通してポンプ室２３内にオイルを吸入
する。また、ロータ２が第２図下方側周時計回り方向に
回転すると、プランジャ３がロータ２の中心方向へ摺動
する吐出行程となる。このとき、ポンプ室２３はブツシ
ュ１０の連通孔２０゜ビントル１３の吐出ｉＡ１４．吐
出孔１６．吐出口１１と連通してポンプ室２３内のオイ
ルを吐出する。

ビントル１３の外周には、連通孔１８を介し吐出孔１６
と連通ずる環状の通油ａ１９が形成されており、通油溝
１９はハウジング１の連通路２７を介して第１制御装五
５０の高圧室６１と連通している。

尚、ドライブシャフト２６はサイドハウジング５に圧入
された補強リング７および摺動リング８からなるジャー
ナル軸受によって支持されている。サイドハウジング５
の一端のシャフト２６の１周囲には、ポンプ内部のオイ
ルの流出を防止するオイルシール９が配設されている。

次にロータ２とガイドリング４の偏心量ｅを変更する制
御装置について説明する。

第１図、第２図下方側には、ハウジングｌに収納室５１
が穿設されており、その内部に円柱状の第１ピストン５
２が摺動自在に配設されている。

第１ピストン５２の先端５２ａには、ガイ１リング４の
外リング４ｂと転がり接触する［Ｉ−ラ５３と、ローラ
５３を回転自在に支持するノヤフ１−５４が設けられて
いる。またピストン５２の先端５２ａは２面中になって
ハウジングｌに拘束されているため、ローラ５３の回転
軸となるシュフト５４は、ガイドリング４の回転軸と常
に平行となり、ローラ５３と外リング４ｂは常に転がり
接触する。

収納室５１の図中下方には、０リング５６を介して制御
シリンダ５７が油密的に配設されており、制御シリンダ
５７．第１ピストン５２の下端面５２ｂ、およびハウジ
ング１にＯリング５６を介して油密的に螺合されたキャ
ンプ５８とによって油密的な制御油圧室５９が形成され
る。面、第１ピストン５２は制御シリンダ５７と油密的
に摺動自在に嵌合されている。

スリーブ５５は第１ピストン５２の外周に配設されてお
り、スリーブ５５の内周面、外周面は各々第１ピストン
５２、収納室５１と油密的に摺動自在となっている。ス
リーブ５５の上端面に形成された圧力室６１は、通油路
２７、通油溝１９、通油孔１８を介して吐出孔１６の吐
出圧が導かれる。また下端面に形成されたパイロット室
６２は、吐出口から油圧装置（図示せず）に至る途中に
設けられた流量制御弁である可変絞り２９の下流と通油
口６３を介して連通している。よってスリーブ５５は可
変絞り２９の前後差圧へＰ（＝Ｐ＋−Ｐ２．Ｐ、は可変
絞り２９の上流圧力、Ｐ２可変絞り２９の下流圧力）に
基づいて摺動する。またスリーブ５５は、第１ピストン
５２の外周に一体形成されたスプリング受け６４に支持
された制御スプリング６５によって上方に付勢されてい
る。

一方、第１ピストン５２の外周には、第１ピストン５２
内部の低圧孔６６を介してポンプ内部３０と連通ずる環
状の低圧溝６７と、第１ピストン５２内部の制御孔６８
を介して制御油圧室５９と連通ずる環状の制御溝６９が
設けられている。

スリーブ５５の内周には、第１ピストン５２の外周にあ
る前記低圧溝６７と制御／ｌ１６９を連通切換える環状
の切換え溝７０が設けられると共に、スリーブ５５の外
周に軸方向に設けられた高圧溝７１を介して圧力室６１
と連通ずる径方向の高圧孔７２が開孔している。尚、切
換え溝７０と高圧孔７２は、同時に第１ピストン５２の
制御溝６９と連通しないように設けられている。また、
スリーブ５５が制御スプリング６５によって収納室５１
の図中上方に位置するときは、第１ピストン５２制御′
１１！Ｉ６９とスリーブ５５の高圧孔７２とが連通ずる
位置にある。

また、第１図、第２図中上方には、第１ピストン５２と
同様な第２ピストン７５が設けられており、シャフト７
６に支持されたローラ７７によって外リング４ｂと転が
り接触している。第２ピストン７５の上面には、ハウジ
ング１に螺合されたキャップ７８に支持されたスプリン
グ７９が配設されており、第２ピストン７５はガイドリ
ング４を第２図中下方に付勢している。尚、第１ピスト
ン５２のスプリング６０の設定力は、第２ピストン７５
のスプリング７９の設定力より大きいので、ガイドリン
グ４は通常上方向に位置し最大偏心量である。

次に上記構成に基づいてポンプの作動について説明する
。

ロータ２が第２図の時計方向に回転すると、ロータ２の
回転中心０とガイドリング４の中心点０゛が偏心してい
る為、プランジャ３は、往復運動を行ない、作動油を吸
入・吐出することとなる。プランジャ３が０点の左半分
にくる吸入行程では、作動流体を、吸入口１２から吸入
孔１７、吸入溝１５、連通孔２０を介してポンプ室２３
に吸入する。次にロータ２が回転してピストンが０点よ
り右半分にくる吐出行程では、ポンプ室２３の流体を連
通孔２０、吐出溝１４、吐出孔１６を介して吐出口１１
に吐出する。ここでガイドリング４は、第２図に上下方
向に移動させることが出来る。例えば図中下方向にガイ
ドリング４を移動すれば、中心０点と０′点との距離、
即ら偏・し・艮ｅか小さくなり、プランジャ３の移動ス
トロークか小さくなるために、ポンプ室２３の容量変化
か小さくなり、吐出口１１から吐出される流体の吐出量
を小さくすることができる。

なお、本実施例では、ガイドリング４を上］；５こ移動
する際の＠重を極力、少なくするために、ローラ５３、
第２０−ラマ７とカイトす／グ１１の外リング４ｂが転
がり接触を行なっている。また内リング４ａと外リング
４ｂも銅球４Ｃを介して転がり接触を行なう構成となっ
ている。

また、ガイドリング４は、吐出行程におけるプランジャ
３の反力を受けて第２図の右方に押されるため、外リン
グ４ｂは、単に第２図中上下に移動するのではなく、第
２図の上方に移動する時には、外リング４ｂは時計回転
方向に転がりながら移動し、下方に移動する時には反転
時計方向に転がる。

本発明における容量制御について説明する。

ポンプのロータ２の回転が低速の場合は、ポンプ室２３
から吐出されるオイルによって可変絞り２９の前後に発
生する差圧△Ｐが小さいため、スリーブ５５は制御スプ
リング６５によって収納室５１内の上方に位置する。こ
の時、スリーブ５５の高圧孔７２が第１ピストン５２の
制御？ａ６９と連通ずるため、制御油圧室５９には圧力
室６１の圧力即ち吐出圧が導入される。よって第１ピス
トン５２は、第２ピストン７５に抗してガイドリング４
を図中上方に押圧して、ロータ２とガイドリング４との
偏心量ｅを最大にする。この時ポンプ室２３は最大の容
積変動を繰り返して、−回転当り最大の吐出量のオイル
を吐出する。

ポンプのロータ２の回転数が上昇して、可変絞り２９の
前後差圧△Ｐが増加し、制御スプリング６５の設定力以
上になると、圧力室６１に導入されている油圧によりス
リーブ５５は下方向に動き始める。すると第１ピストン
５２の制御溝６９は、スリーブ５５の高圧孔７２との連
通が遮断され、スリーブ５５の切換え溝７０を介して第
１ピストン５２の低圧ｉ６７とつながり、制御油圧室５
つはポンプ内部３０の低圧と連通ずる。すると第２ピス
トン７５の押圧力、ガイドリング４に作用する水平分力
（偏心量を減少させる力）および制ｉａロスプリング６
５の付勢力によって第１ピストン５２は下方向に働き、
ガイドリング４の偏心ｉｅか小さくなり、１回転当りの
吐出量が減少する。

第１ピストン５２が下方に移動すると、再びスリーブ５
５の高圧孔７２が第１ピストン５２のル制御溝６９とつ
ながり制御油圧室５９の圧力か上界し、第１ピストン５
２には上方向の押ｌ力が作用する。よって最終的には第
２図に示１′様に、第１ピストン５２の制御溝６９はス
リーブ５ＳのりＪ（ｉえ溝７０と高圧孔７２の中間に位
置する。この時、第１ピストン５２とスリーブ５５の相
対的な位置が一定となる。又、この時、可変絞り２９の
差圧ΔＰによってスリーブ５５に作用する力は、１１１
１　ｉＪＩ＋スプリング６５と釣り合っている。

以上のように、第１ピストン５２は力１ピストン５２と
スリーブ５５の相対的な位置が一定となるようにスリー
ブ５５に追従して移動して、ガイドリング４の偏心量ｅ
を制御する。従って、第１ピストン５２は、可変絞り２
９の差圧△Ｐによって応動するスリーブ５５によってガ
イドリング４の偏心量ｅを制御し、可変絞り２９の差圧
△Ｐが一定となるようにポンプからの吐出量を制御する
。

これは、第３図のα線番示す様に、可変絞り２９の差圧
△Ｐが第１制御装置５０の制御スプリング６５の設定力
以上となるポンプの回転数Ｎ以上では、ポンプからの吐
出量が一定となるように制御する。

また、可変絞り２９の絞り面積を調整することによって
、第２図のβ、γ線の様に任意の回転数から吐出量を制
御することができる。β線は可変絞り２９の絞り面積を
小さくした場合、γ線は絞り面積を大きくした場合を各
々示す。

次に第４図〜第８図に基づいて第２実施例を説明する。

本実施例では可変絞り２９の下流とパイロット室６２の
通油口６３とを連通ずる流路８０の途中に圧力制御弁１
００を設けたものである。圧力制御弁１００は可変絞り
２９下流圧Ｐ２をパイロット圧として、パイロット室６
２をタンク２８若しくは可変絞り２９の下流と連通切換
える。正力制御弁１００は、そのスプリング１０１の設
定力よりパイロット圧が小さい場合は、パイロット室６
２と可変絞り２９の下流とを連通し、バ・イロノト圧か
大きい場合はバイロフト室６２とタンク２８を連通する
。

第１ピストン５２を付勢するスプリング６０の設定力と
第２ピストン７５を付勢するスプリング７９の設定力を
調節して、ポンプからの吐出圧が零のときガイドリング
４が最大偏心量となるように設定すると、ポンプからの
吐出口と第５図、第６図に示す特性となる。第５図は、
第６図における吐出圧軸−吐出量軸平面パイ）における
もので、これはポンプ回転数Ｎ“°という一定の条件に
おける吐出圧、吐出量の関係を示している。

可変絞り２９の下流の圧力が小さいときは圧力制御弁１
００は、第４図に示す様に可変絞り２９の下流圧をパイ
ロット室６２に導くもので、第１実施例と同様に回転数
Ｎ以上で吐出量は一定に制御される。ところが、この圧
力が所定力Ｐまで上昇すると圧力制御弁１００によって
パイロット室６２がタンク２８とつながり、バイロフト
室６２内の圧力が降下すると、スリーブ５５には圧力室
６１とパイロ、ト室６２によって可変絞り２９の前後差
圧６２以上の差圧が加わる。するとスリーブ５５が下方
向に移動し、第１実施例で述べた様に第１ピストン５２
も追従して下方向に移動して、ガイドリング４の偏心量
は小さくなり、ついにはほとんどその偏心量は零となる
。この時、吐出量は減少するが、可変絞り２９の下流の
吐出圧は保持されている。

また、この場合の圧力制御弁１００のスプリング１０１
の設定力を小さくすると、第５図の点線ａに示す様に吐
出量の減少する吐出圧点Ｐが、低圧側へ移動し、逆にス
プリング１゛０１の設定力を大きくすると点線すの様に
前記吐出圧点は高圧側へ移動する。

この様にある所定の吐出圧以上の吐出を防くごとにより
、ポンプから作動油が供給される装置の破損、本ポンプ
の駆動装置の過負荷となることを防止できると共に、あ
る所定の吐出圧以上をリリーフ弁等によってタンクへ逃
がす方法に比べ、動力損失を防止することができる。

尚、ガイドリング４は第１ピストン５２のスプリング６
０により偏心量か最大となるように七ノドされている。

ところが、ガイドリング４は、ポンプが始動するとポン
プ室２３内の圧力で各々プランジャ３によって中心０か
ら外（，１１１１へ向かって押圧力を受けて、各々のプ
ランジャ３の押力を下向するとガイドリング４は偏心量
を小さくする方向（第４図中下方向）押圧される。この
ため、ポンプからの吐出圧が上昇すると、ガイドリング
４は第１ピストン５２のスプリング６０に打ち勝って偏
心量を小さくするように移動する。

次に第７図、第８図について説明する。尚、第７図は第
８図における吐出圧軸−吐出上軸平面（ロ）におけるも
のである。

これは第１ピストン５２のスプリング６０と第２ピスト
ン７５のスプリング７９を調整して、ポンプ吐出圧が零
のときに、ガイドリング４が最大偏心量の約１／３〜１
／２となるようにセットした場合の特性を示す図である
。このとき第２図を参照して説明すると、制御装置５０
の第１ピストン５２とスリーブ５５は、制御溝６９が高
圧孔７２とがつながる位置関係にあって、制御油圧室５
９にはポンプ吐出圧が導入されている。また、極低吐出
圧のときは、可変絞り２９の前後差圧ΔＰが小さいため
スリーブ５５は移動することがなく、前述の位置関係が
保たれており制御装置５０はガイドリング４の偏心量を
増大するように制御している。よって第７図に示す様に
、吐出圧Ｐ′以下では吐出圧に基づいてガイドリング４
が偏心量を増やし、その吐出量が増加する。

ポンプの吐出圧が上昇して吐出圧Ｐ′　となると、可変
絞り２９の前後差圧△Ｐが大きくスリーブ５５は、前述
の第１．第２実施例で説明した様に作動して吐出量の制
御をする。

この様に極低吐出圧時、即ち油圧装置がポンプからの作
動油の供給を必要としない時期時なとの吐出量を下げる
ことにより、ポンプ駆動源の時期時の消費動力を軽減す
ることができる。

尚、上記の実施例は、可変容置ポンプとして可変容置の
ラジアルプランジャポンプを例にとるものであったが、
本発明はこれに限定されず、可変量のヘーンポンプ、ジ
ェロータポンプであっても良い。

又、ポンプ駆動時は前述の様にガイドリング４には偏心
量を小さくする方向に力が作用するので、偏心量制御の
ために第２ピストン７５、スプリング７９は必ずしも必
要ではないが、第２ピストン７５等によりガイドリング
４の振動が防止される。

又、第２ピストン７５の背面に吐出圧の一部を導入する
とガイドリング７５の振動は良好に防止される。

（発明の効果） 以上述べた様に本発明は、可変容置ポンプのガイドリン
グの偏心量を変えるピストンの外周にスリーブを設けて
、このスリーブの摺動によって制御油圧室の切換えて、
ピストンを押圧してガイドリングの偏心量を制御するた
め、ポンプと制御装置はコンパクトに一体化できるとい
う優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す断面図、第２図は第
１図におけるＡ−Ａ線に沿う断面図、第３図は第１実施
例のポンプ回転数と吐出量との関係を示す図、第４図は
第２実施例を示す図、第５図乃至第８図は第２実施例に
おける特性図である。 １・・・ハウジング、２・・・ロータ、４・・・ガイド
リング、２９・・・流量制御弁（可変絞り）、５２・・
・ピストン（第１ピストン）、５５・・・スリーブ、６
０・・・スフリング、６４・・・スプリング受け。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ハウジングに内蔵されて回転するロータと、ロータの
   外周に設けられるガイドリングと、前記ロータに対する
   前記ガイドリングの偏心量を変えることによりポンプ室
   の容積を変える可変容量ポンプにおいて、ロータの中心
   に向けてガイドリングを偏心量が増大する方向に押圧す
   るスプリングと、ポンプ吐出圧が導入可能な制御油圧室
   の内圧とにより付勢されたピストンと、このピストンの
   外周に設けられて、ポンプからの流量を絞る流量制御弁
   に生ずる差圧に基づいて摺動し前記制御油圧室をポンプ
   吐出圧もしくは低圧に切換えるスリーブと、前記ピスト
   ンの一部に支持されて前記スリーブを前記流量制御弁に
   生ずる差圧に抗して付勢するスプリングとを有すること
   を特徴とする可変容量ポンプ。