| 【発明の名称】 |
ベーンポンプの焼き付き防止構造 |
| 【発明者】 |
【氏名】伊藤 祐二
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| 【要約】 |
【課題】作動油の温度が上昇しても焼き付きを生じる怖れのないベーンポンプを提供すること。
【解決手段】上記パワーステアリング回路ＰＳの圧力をばね室１Ｋに導く連通路１Ｍの途中に油温の上昇によって通過流量が増大しない薄刃オリフィス１７を設ける一方、ボディ１とスプール２１間の嵌合隙間或いは上記リリーフバルブ２２，２３を迂回してばね室とタンクポートとの間に設けたチョーク孔２１Ｈ等の油温の上昇によって通過流量が増大するチョーク型通路を設け、オリフィス１７Ａとチョーク型通路間のばね室に連通するパワーステアリング回路の圧力を油温の上昇によって低下させること。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】エンジンの回転数に応じて吐出量が変化するベーンポンプと、このベーンポンプをパワーステアリング回路に接続する流路の途中に設けた可変絞りによってパワーステアリング回路への供給流量を制御する流量制御弁とを備え、この流量制御弁は、ボディと、前記可変絞りの上流側のポンプポートに接続した圧力室と、タンクに連通するタンクポートと、前記ボディに摺動自在に組み込んだスプールと、このスプールを挟んで圧力室の反対側に設けられたばね室と、このばね室に収容されスプールを左方に付勢するスプリングとから構成され、上記流量制御弁の上流側の圧力を前記スプールの左側の圧力室に、また下流側の圧力を連通路を介してばね室に導き、前記可変絞り前後の差圧が所定圧力以上になったとき、圧力室の圧力とばね室間の差圧によるスプールの右方への推力が前記スプリングのバネ力に打ち勝って前記スプールを移動させ、そのスプールの位置に応じた開度で圧力室を前記タンクポートに開口させる一方、当該スプールのばね室とタンクポートとの間にリリーフバルブを内蔵したベーンポンプにおいて、上記パワーステアリング回路の圧力をばね室に導く連通路の途中に油温の上昇によって通過流量が増大しない薄刃オリフィスを設ける一方、上記ボディとスプール間の嵌合隙間或いは上記リリーフバルブを迂回してばね室とタンクポートとの間に設けたチョーク孔等の油温の上昇によって通過流量が増大するチョーク型通路を設け、オリフィスとチョーク型通路間のばね室に連通するパワーステアリング回路の圧力を油温の上昇によって低下させることを特徴とするベーンポンプの焼き付き防止構造。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、流量制御弁を備えたベーンポンプの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の流量制御弁を備えたベーンポンプとしては、流量制御弁ＦＶがベーンポンプＶＰに１体に組付けられた図３に示すような構造が知られている。このベーンポンプＶＰは、ボディ１側のブッシュ３及びカバー１５側のブッシュ１３によってシャフト９を回転自在に支持している。シャフト９は、ボディ１内に設けたロータ１２の駆動軸であり、このロータ１２には複数のベーン１０が放射状に組み込まれている。
【０００３】更に、上記ロータ１２の周囲には、図４に示すように楕円形の内壁を有するカムリング１１が設けられている。そして、シャフト９が駆動されると、当該シャフト９に連結されたロータ１２も回転し、このときベーン１０がカムリング１１の内壁に沿って出没を繰り返す。つまり、各ベーン１０の先端がカムリング１１に密接したまま回転するとともに、これら各ベーン１０間のそれぞれが、独立した室を構成する。そして、各室が収縮行程に入ったときに吐出口から作動油を吐出する一方、各室が拡大行程に入ったときに作動油を吸入する。
【０００４】ロータ１２及びカムリング１１の側面にはサイドプレート６が設けられている。このサイドプレート６の背面側には高圧室１Ｂを形成するとともに、この高圧室１Ｂにポンプ吐出圧が導かれる。そして、この高圧室１Ｂ内の作動油の圧力により、サイドプレート６をロータ１２側に押しつけ、ローディングバランスを保つとともに当接面からの圧油の漏出を少なくする。ボディ１とサイドプレート６の当接部にはシール７及び８が介装され高圧室１Ｂからの圧油の流出を防止するとともに、ボディ１の右端部にはオイルシール２が装着されシャフト９をシールしている。
【０００５】ベーンポンプＶＰのシャフト９は図示していないエンジンに連結されており、エンジンを始動するとシャフト９に連結されたロータ１２が回転する。従って、エンジン回転数が上昇すればするほどベーンポンプＶＰの吐出量が多くなる。
【０００６】図５（Ａ）に示す作動停止状態の流量制御弁ＦＶは、ベーンポンプＶＰと共通のボディ１にポンプポートＰとタンクポートＴを形成するとともに、ボディ１に螺着されたコネクタ２７には、オリフィス２６Ａを設けたスリーブ２６が保持されている。また、ボディ１に摺動自在に嵌合されたスプール２１の左側には、スリーブ２６との当接段部２１Ａとパワーステアリング装置ＰＳへの出力流量を制御する小径段部２１Ｂ及び大径段部２１Ｃが突設されている。この小径段部２１Ｂ及び大径段部２１Ｃを前記スリーブのオリフィス２６Ａ内に挿入することで、その挿入部分に可変オリフィスＶを形成する。従って、小径段部２１Ｂ及び大径段部２１Ｃがスリーブ２６内を左右に移動することによって可変オリフィスＶの開口面積が変化する。
【０００７】ボディ１内には、スプール２１が摺動自在に嵌合され、このスプール２１の右側にはばね室１Ｋが形成されている。このばね室１Ｋ内には、可変オリフィスＶの下流側（パワーステアリング装置ＰＳ側）の圧力が、コネクタの連通孔２７Ａ，溝２７Ｂ及びボディ１の連通孔１Ｌ，１Ｍ，１Ｒを介して導かれるとともに、スプリング２５が収容されスプール２１を左方に付勢している。また、スプール２１の内部には、ボール２２およびスプリング２３からなるリリーフバルブを内蔵している。
【０００８】ベーンポンプＶＰより供給される圧油は、ポンプポートＰを介して圧力室１Ｊに導かれ、スプール２１の大径部左端面２１Ｆの受圧面積に圧力室１Ｊとばね室１Ｋ間の差圧を乗じた推力が、パワーステアリング装置ＰＳ側の圧力が導かれたばね室１Ｋ内のスプリング２５のばね力に打ち勝って、図５（Ｂ）に示すようにスプール２１を右方に移動させる。この結果、可変オリフィスＶが開口するので、可変オリフィスＶの開口面積に応じた出力流量がパワーステアリング装置ＰＳ側に供給される。
【０００９】ここで、可変オリフィスＶの前後の差圧は、スプール２１の大径部左端面２１Ｆの右方への移動によって連通するタンクポートＴの開口面積によって決定される。可変オリフィスＶの下流側の圧力、つまりパワーステアリング装置ＰＳ側の供給圧力は、通路２７Ａ，２７Ｂ，１Ｌ，１Ｍ，１Ｒを通ってばね室１Ｋに導かれるので、スプール２１の両端の差圧は、可変オリフィスＶの前後の差圧に等しくなる。
【００１０】そして差圧が大きくなると、この差圧にスプール２１の大径部左端面２１Ｆの面積を乗じた推力が、スプリング２５のバネ力にうち勝って、この推力がスプリング２５のバネ力にバランスする位置までスプール２１を右方に移動させる。そして、スプール２１の大径部左端面２１ＦがタンクポートＴに開口する位置まで移動すると、ポンプポートＰとタンクポートＴが連通するので、ベーンポンプＶＰの圧油の一部はタンクに還流される。
【００１１】上記のように、スプール２１の移動量に応じて、可変オリフィスＶ前後の差圧が変化する。パワーステアリング装置ＰＳ側の圧力が低下し、スプールの小径段部２１Ｂがスリーブのオリフィス２６Ａに係合するまでスプール２１が左方に移動すると、可変オリフィスＶの開口面積が拡大されて、パワーステアリング装置ＰＳ側に供給される圧油の流量が増加する。
【００１２】また、パワーステアリング装置ＰＳ側の供給圧力が導かれたばね室１Ｋ内の圧力は、フィルター２４を介してボール２２に付加される。そしてこの圧力がスプリング２３によって設定されている圧力を越えると、ボール２２を押し開き、作動油がタンクポートＴへ還流する。このように、スプール２１内のリリーフバルブ２２，２３により、パワーステアリング装置ＰＳ側に供給される圧油の最大圧力が制御される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術においては、ベーンポンプの高圧室１Ｂの圧力によるサイドプレート６のベーン１０側への押し付け力は、圧力によって定まり作動油の温度には関係しないため、パワーステアリング装置ＰＳ側の負荷の増大により作動油の温度が上昇すると、サイドプレート６及びカバー１５とベーン１０との摺動摩擦が増大し、この際の発熱が更に作動油の温度を上昇させる悪循環により、所謂焼き付きを生じる怖れがある。
【００１４】本発明は以上の様な実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作動油の温度が上昇しても焼き付きを生じる怖れのないベーンポンプを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明は、「エンジンの回転数に応じて吐出量が変化するベーンポンプと、このベーンポンプをパワーステアリング回路に接続する流路の途中に設けた可変絞りによってパワーステアリング回路への供給流量を制御する流量制御弁とを備え、この流量制御弁は、ボディと、前記可変絞りの上流側のポンプポートに接続した圧力室と、タンクに連通するタンクポートと、前記ボディに摺動自在に組み込んだスプールと、このスプールを挟んで圧力室の反対側に設けられたばね室と、このばね室に収容されスプールを左方に付勢するスプリングとから構成され、上記流量制御弁の上流側の圧力を前記スプールの左側の圧力室に、また下流側の圧力を連通路を介してばね室に導き、前記可変絞り前後の差圧が所定圧力以上になったとき、圧力室の圧力とばね室間の差圧によるスプールの右方への推力が前記スプリングのバネ力に打ち勝って前記スプールを移動させ、そのスプールの位置に応じた開度で圧力室を前記タンクポートに開口させる一方、当該スプールのばね室とタンクポートとの間にリリーフバルブを内蔵したベーンポンプ」を前提とするものである。
【００１６】上記の課題を解決するために本発明のとった手段は、「上記パワーステアリング回路の圧力をばね室に導く連通路の途中に油温の上昇によって通過流量が増大しない薄刃オリフィスを設ける一方、上記ボディとスプール間の嵌合隙間或いは上記リリーフバルブを迂回してばね室とタンクポートとの間に設けたチョーク孔等の油温の上昇によって通過流量が増大するチョーク型通路を設け、オリフィスとチョーク型通路間のばね室に連通するパワーステアリング回路の圧力を油温の上昇によって低下させること」である。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の流量制御弁ＦＣを車両に搭載する際には、図１の各動作状態図に示す如くほぼ水平にして使用される場合が多い。図１（Ａ）は第１実施形態に係わる流量制御弁ＦＣの停止状態，図１（Ｂ）は第２実施形態に係わる流量制御弁ＦＣの操舵状態を示している。
【００１８】上記従来技術においては、図３に示すベーンポンプの高圧室１Ｂの圧力によるサイドプレート６のベーン１０側への押し付け力はパワーステアリング装置ＰＳ側の圧力によって定まり、作動油の温度が上昇した場合にサイドプレート６及びカバー１５とベーン１０との間の摺動摩擦が増大し、この際の発熱に起因して所謂焼き付きを生じる。作動油の温度が上昇した場合の上記摺動摩擦の増大は、作動油の温度の上昇に従いサイドプレート６のベーン１０側への押し付け力を小さくすれば防止することができる。
【００１９】本発明は上記の関係に着目してなされたもので、作動油の温度の上昇に従いサイドプレート６のベーン１０側への押し付け力を小さくすることのできる制御弁ＦＶの構造に係わるものである。つぎに、図１（Ａ）示す本発明の第１実施形態について、従来例と異なる部分にのみ異なる符号を付して説明する。
【００２０】従来技術との相違点は、パワーステアリング装置ＰＳ側の圧力をばね室１Ｋに導く通路２７Ａ，２７Ｂ，１Ｌ，１Ｍ，１Ｎの途中にオリフィス孔１７Ａを備えた薄刃オリフィス１７を介在させる一方、従来と同じスプール２１に内蔵されたリリーフバルブ２２，２３を迂回してばね室１ＫをタンクポートＴに連通する細長いチョーク孔２１Ｈを追加したことである。
【００２１】薄刃オリフィス１７Ａ前後の差圧（Ｐｓ−Ｐｂ）と通過流量の最大値Ｑａとの関係は、薄刃オリフィス１７Ａの断面積をＡａ，比例常数をＫａとして、 Ｑａ＝Ｋａ・Ａａ（Ｐｓ−Ｐｂ）1/2 ■また、チョーク孔２１Ｈ前後の差圧（Ｐｂ−Ｐｔ）と通過流量Ｑｂとの関係は、チョーク孔２１Ｈの断面積をＡｂ，比例常数をＫｂ，作動油の粘性係数をμとして、 Ｑｂ＝Ｋｂ・Ａｂ（Ｐｂ−Ｐｔ）／μ ■となる。
【００２２】薄刃オリフィス１７Ａの場合は、■式に示すように温度上昇に従って小さくなる作動油の粘性係数μと無関係であるため、通過流量の最大値Ｑａは、図２（Ａ）の実線で示すように作動油の温度が上昇しても殆ど変化しない。一方、チョーク孔２１Ｈの場合は、■式に示すように温度上昇に従って小さくなる作動油の粘性係数μを分母に含んでいるため、流出する流量Ｑｂは、図２（Ａ）の点線で示すように作動油の温度上昇に従って増大する。
【００２３】すなわち、ばね室１ＫからタンクポートＴに流出する流量Ｑｂは、作動油の温度上昇に従って増大するのに対し、パワーステアリング装置ＰＳ側からばね室１Ｋに供給される流量の最大値Ｑａは、図２（Ａ）の実線で示すように温度上昇に関わりなくほぼ一定である。
【００２４】薄刃オリフィス１７Ａの断面積Ａａとチョーク孔２１Ｈの断面積Ａｂによって設定される変移温度Ｔｓ（例えば１５０℃）を超える領域では、ばね室１Ｋから流出する流量Ｑｂがパワーステアリング装置ＰＳ側から供給される流量の最大値Ｑａを上回ることになるので、流出する流量Ｑｂと供給される流量の最大値Ｑａをバランスさせるためにばね室１Ｋの圧力が低下する。ばね室１Ｋはパワーステアリング装置ＰＳ側に連通し、可変オリフィスＶを介してポンプポートに連通しているので、図２（Ｂ）に示すようにベーンポンプの圧力も低下する。
【００２５】この結果、作動油の圧力により、サイドプレート６をロータ１２側に押し付ける力が、変移温度Ｔｓを超える領域では低下するので、焼き付きを未然に防止することができるのである。
【００２６】上述した第１実施形態では、説明を容易にするため、スプール２１に内蔵されたリリーフバルブ２２，２３を迂回してばね室１ＫをタンクポートＴに連通する細長いチョーク孔２１Ｈを設けた例を説明したが、ボディ１とスプール２１の嵌合部には微小な嵌合隙間が存在するので、図１（Ｂ）に示す第２実施形態のように第１実施形態のチョーク孔２１Ｈを省略することもできる。
【００２７】ばね室１ＫとタンクポートＴ間の差圧（Ｐｂ−Ｐｔ）と通過流量Ｑｃとの関係は嵌合隙間をｈとすれば、比例常数をＫｃ，作動油の粘性係数をμとして、Ｑｂ＝Ｋｃ・ｈ3（Ｐｂ−Ｐｔ）／μ ■となるので、ばね室１ＫからタンクポートＴに流出する流量は、第１実施形態と同様、図２（Ａ）の点線で示すように作動油の温度上昇に従って増大する。この結果、作動油の圧力によりサイドプレート６をベーン１０側に押し付ける力が、変移温度Ｔｓを超える領域では低下するので、第１実施形態と同様、焼き付きを未然に防止することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の第１実施形態によれば、パワーステアリング装置側の圧力をばね室に導く通路の途中に薄刃オリフィスを介在させる一方、スプールに内蔵されたリリーフバルブを迂回してばね室をタンクポートに連通する細長いチョーク孔を設けることにより、ばね室からタンクポートに流出する流量は、作動油の温度上昇に従って増大するのに対し、パワーステアリング装置側からばね室に供給される最大流量は、温度上昇に関わりなくほぼ一定であるので、薄刃オリフィスの断面積とチョーク孔断面積によって設定される変移温度を超える領域ではばね室の圧力が低下する。ばね室はパワーステアリング装置側に連通し、可変オリフィスを介してポンプポートに連通しているので、変移温度を超える領域ではポンプの圧力を低下させることができる。また、第２実施形態によれば、パワーステアリング装置側の圧力をばね室に導く通路の途中に薄刃オリフィスを介在させることにより、ばね室からボディとスプールの嵌合隙間を介してタンクポートに流出する流量は、作動油の温度上昇に従って増大するのに対し、パワーステアリング装置側からばね室に供給される最大流量は、温度上昇に関わりなくほぼ一定であるので、薄刃オリフィスの断面積とボディとスプールの嵌合隙間によって設定される変移温度を超える領域ではばね室の圧力が低下する。ばね室はパワーステアリング装置側に連通し、可変オリフィスを介してポンプポートに連通しているので、変移温度を超える領域ではポンプの圧力を低下させることができる。以上、いずれの実施形態においても、作動油の圧力によりサイドプレートをロータ側に押し付ける力が、変移温度を超える領域では低下するので、焼き付きを未然に防止することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００９２９
【氏名又は名称】カヤバ工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年８月３１日（１９９９．８．３１） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００１−７３９６３（Ｐ２００１−７３９６３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月２１日（２００１．３．２１） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２４４２２８ |
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