ポンプ自体は
外側に壁のある水車のような構造で、
外側の壁と水車の羽根が接触するような密閉されたオイル室を持ちます。
外側の壁は円ではありませんので
高い低いがあり、羽根はその壁に沿って、伸び縮みするように、
軸と羽根の間に弱いスプリングが入っています。
羽根(ベーン)はスプリングと、ローターと一緒に回る事で起こる遠心力やベーンポンプから発生する油圧を
利用することによって
壁と密着する事になります。
ということで
その上下運動と壁面との摺動摩擦・摩耗が添加剤で効果が出てくるわけです。
もちろん特定の添加剤などでは気密性も同時に良くなることが考えられます。
摩擦から言いますと
軸の駆動トルクは機器による固定トルクと僅かな回転速度増加による増加成分を含みます。
ローター部の摺動部は流体潤滑状態のため摩擦抵抗は非常に少なく、駆動トルクと同様、
油温が高いほど摩擦は低くなり、回転数上昇とともに増加する傾向が見られます。
最大の摩擦はベーンとカムリング間の摺動摩擦で、流体潤滑を含むヘルツの弾性変形と
高圧による粘度変化を考慮したEHL(弾性流体潤滑)理論に基づく油膜が解析されていますが、
この部分が境界潤滑と流体潤滑が入り交じった混合潤滑の箇所になります。
ですから、この部分は摩耗性が少ない素材が求められています。
なお、パワーステアリング装置はエンジンの摩擦損失の約10%程度を占めるため、
ポンプ部には低摩擦性・低粘度性の要求が強くなってきます。
歯車ポンプ | 外接形 | |
内接形 | ||
ベーンポンプ | 定容量形(平衡形) | |
可変容量形(非平衡形) | ||
ピストンポンプ | アキシャル形 | 斜軸式 |
斜板式 | ||
ラジアル形 | 回転シリンダ形 | |
固定シリンダ形 | ||
レシプロ形 | クランク形 | |
カム形 | ||
スクリューポンプ | 2軸形 | |
3軸形 |
性能
項目\種類 | 歯車ポンプ | ベーンポンプ | アキシャル
ピストンポンプ |
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ポンプ作動の原理 | 歯溝とケーシングに
囲まれた 容積の移動による。 |
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ベーンと
カムリング間の 容積変化による。 |
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ピストンの
往復運動による 容積変化による。 |
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押し除け容積
(cm3/rev) |
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圧力(MPa) |
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最高回転速度
(rpm) |
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全効率(%) |
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騒音 | 高い | 外接形より
低い |
最も低い | 平衡形より
高い |
ベーン形より高い |
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粘度の影響 | 最も大きい |
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※2大きい |
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最も小さい |
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摩耗と効率 | 摩擦とともに低下 |
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効率の低下は小 |
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摩擦とともに低下 |
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ごみの影響 | 過酷な運転に耐え、
ごみに強い |
外接形より弱い | ピストンポンプより
強い |
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最も影響がある |
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可変容量形の可否 |
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パワステオイル(PSF)の自動車規格(JASO M314−79)試験項目6.1〜6.14
1種 | 2種 | 試験条件 | |||||||
1号 | 2号 | 1号 | 2号 | ||||||
引火点(度C) | 160以上 | 180以上 | 180以上 | 160以上 | |||||
動粘度cSt(mm2/s) | 3.5(3.5)以上 | 4.6(4.6)以上 | 6.0(6.0)以上 | 6.0(6.0)以上 | 100±0.03度C
また40度Cの 動粘度と新油の 全酸価の報告が必要 |
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絶対粘度cP(mPa・s) | 1250(1250)以上 |
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1900(1900)以上 | −18度C | ||||
粘度指数 | 90以上 | 90以上 | 110以上 | 140以上 | |||||
流動点(度C) | −30以下 | −15以下 | −30以下 | −40以下 | |||||
銅板腐食(変色番号) | 1以下 | 1以下 | 2以下 | 2以下 | 100±1度C、180±5分 | ||||
さび止め性能 | 錆が認められないこと | ←同差 | ←同差 | ←同差 | 60±1度C、24h(時間) | ||||
あわ立ち性、ml | 泡立ち度100以下
泡安定性10以下 |
←同差 | ←同差 | ←同差 | 1、24±0.5度C
2、93.5±0.5度C 3、93.5±0.5度C後の 24±0.5度C |
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酸価安定度:
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1.2以下
1.5以下 付着物なし 0.5以下 |
←同差
←同差 ←同差 ←同差 |
←同差
←同差 ←同差 ←同差 |
←同差
←同差 ←同差 0.1以下 |
温度および時間
1種と2種1号は 120±0.5度C96時間。 2種2号は 150±0.5度C96時間。 粘度比40±0.01度C |
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アニリン点(度C) | 90以上 | ←同差 | ←同差 | ←同差 | |||||
ゴム膨潤:
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−5〜+10
0〜+8 |
←同差
←同差 |
←同差
←同差 |
←同差
←同差 |
温度および時間
1種および2種1号:
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耐荷重能、kgf/cm2(MPa) |
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2.5(0.245)以上 | ←同差 | |||||
摩擦係数 |
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0.18以下 | 0.16以下 | 常温 | ||||
混和安定性 | 不溶性物質または
成分の分離が認め られないこと |
←同差 | ←同差 | ←同差 |
パワステオイルの要求性能
油圧ポンプとしては上記ベーンポンプの他にトロコイドポンプ、ローラーピストンポンプ、ギアポンプなどがあるが、
使用圧力が最高値でも7−8MPaで高くなく、回転数が7000rpmにも達することもあるため、
自動車用には高回転に対応したタイプになっており、
小型軽量化と高信頼性、低コスト化のベーンポンプが主流となっている。
ただし、排気量の小さく、エンジンルームに余裕のない軽自動車などでは電動パワステが使用されている。
(大型車ではモーターの大型化によるコスト、部品の信頼性・耐久性の問題が残されています。)
パワステオイルは現在のところ、ATFを転用したものと、専用にPSFとして開発されたものがあります。
ATFはギア油兼作動油であるために、本来のPSFと要求性能がことなり、コスト的にも高くなりますので
専用油が使用される場合も少なくありません。
PSFとしての要求性能としては