JP2001193669A - Cam ring for vane pump - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cam ring for vane pump free of risk to generate a seizure and assuring an enhanced anti-abrasiveness and durability. SOLUTION: The cam ring 111 for a vane pump PV is formed from sintering powder chiefly containing iron (for example, Ni: 3-5%, Cu: 1.5-2.5%, Mo: 0.5-2.5% Mo, C: 0.2-1.5%, and the remainder: Fe) which is subjected to molding with a die, baking to turn into a sinter alloy, a carburizing process in a heating furnace for a specified time (or example, 1-3 h), and an oil impregnating process and quenching process for hardening in an oil chamber maintained at a specified viscosity and temperature (for example, a kinetic viscosity of 26-50 cSt and a temperature of 60-160 deg.C).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、ベーンポンプに関
し、特に車両のパワーステアリング装置等の油圧源とし
て最適なベーンポンプの改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vane pump, and more particularly to an improvement of a vane pump most suitable as a hydraulic power source for a vehicle power steering device or the like.

【０００２】[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ＰＶ
に１体に組付けられた図１に示すような構造が知られて
いる。このベーンポンプＰＶ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によって駆動軸９を
回転自在に支持している。駆動軸９は、ボディ１内に設
けたロータ１２に結合され、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。2. Description of the Related Art Conventionally, as a vane pump provided with this kind of flow control valve, a flow control valve FV has a vane pump PV.
There is known a structure as shown in FIG. The vane pump PV rotatably supports the drive shaft 9 by the bush 3 on the body 1 side and the bush 13 on the cover 15 side. The drive shaft 9 is connected to a rotor 12 provided in the body 1, and a plurality of vanes 10 are radially incorporated in the rotor 12.

【０００３】更に、上記ロータ１２の周囲には、図２に
示すようにほぼ楕円形の内壁１１Ａを有するカムリング
１１が設けられている。そして、駆動軸９が駆動される
と、当該駆動軸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１１Ａ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の内壁１１Ａ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。Further, a cam ring 11 having a substantially elliptical inner wall 11A is provided around the rotor 12, as shown in FIG. When the drive shaft 9 is driven, the rotor 12 connected to the drive shaft 9 also rotates, and at this time, the vanes 10 repeatedly appear and disappear along the inner wall 11A of the cam ring 11. That is, the tip of each vane 10 rotates while being in close contact with the inner wall 11A of the cam ring 11, and each of the vanes 10 constitutes an independent chamber. Then, the hydraulic oil is discharged from the discharge port when each chamber enters the contraction stroke, and the hydraulic oil is sucked in when each chamber enters the expansion stroke.

【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が装着され駆
動軸９をシールしている。A side plate 6 is provided on side surfaces of the rotor 12 and the cam ring 11. A high-pressure chamber 1B is formed on the back side of the side plate 6, and a pump discharge pressure is guided to the high-pressure chamber 1B. Then, the side plate 6 is pressed against the rotor 12 by the pressure of the hydraulic oil in the high-pressure chamber 1B to maintain the loading balance and reduce the leakage of the pressure oil from the contact surface. Seals 7 and 8 are interposed at the abutting portion of the body 1 and the side plate 6 to prevent the outflow of pressurized oil from the high-pressure chamber 1B, and the oil seal 2 is attached to the right end of the body 1 and the drive shaft 9 Is sealed.

【０００５】ベーンポンプＰＶの駆動軸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
駆動軸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ＰＶ
の吐出量が多くなる一方、カムリング１１の内壁１１Ａ
に沿って出没を繰り返すベーン１０の摺動速度が増大す
る。カムリング１１の内壁１１Ａを高速度で摺動するベ
ーン１０の焼き付きを防止するため、カムリング１１は
焼結合金で成形した素材の内壁を精密研削加工により仕
上げている。カムリング１１の内壁１１Ａを精密研削す
る際には、金型の精度によって定まる加工基準部をチャ
ックして加工するのであるが、内壁１１Ａの芯づれは素
材の加工基準部の位置精度に影響され、必ずしも満足で
きるものではなかった。[0005] The drive shaft 9 of the vane pump PV is connected to an engine (not shown). When the engine is started, the rotor 12 connected to the drive shaft 9 rotates. Therefore,
The higher the engine speed, the more vane pump PV
Is increased, while the inner wall 11A of the cam ring 11
The sliding speed of the vane 10 which repeats appearing and retracting along increases. In order to prevent seizure of the vane 10 which slides on the inner wall 11A of the cam ring 11 at a high speed, the cam ring 11 is finished by grinding the inner wall of a material formed of a sintered alloy by precision grinding. When precision grinding the inner wall 11A of the cam ring 11, the processing is performed by chucking a processing reference portion determined by the accuracy of the mold, but the centering of the inner wall 11A is affected by the positional accuracy of the processing reference portion of the material, It was not always satisfactory.

【０００６】焼結素材は微小な空孔があるため研削割れ
は少ないが、そのため重研削になり易い。重研削におい
ては研削表面の微小な空孔が潰れ保油能力が低下する一
方、引張り応力が残留し且つ研削時の発熱により表面が
軟化してしまう。空孔が潰れることによる保油能力の低
下と重研削による研削表面の軟化及び残留引張り応力は
ベーン１０の摺動性を悪化させ、カムリング１１の内壁
１１Ａとベーン１０との摺動摩擦が増大し、この際の発
熱が作動油の温度を上昇させ摺動摩擦が更に増大する悪
循環により、所謂焼き付きを生じる怖れがある。[0006] Although the sintered material has small holes, it has few grinding cracks, but is susceptible to heavy grinding. In heavy grinding, fine pores on the ground surface are crushed and the oil retention ability is reduced, while tensile stress remains and the surface is softened by heat generated during grinding. The decrease in oil retention capacity due to the collapse of the holes, the softening of the ground surface due to heavy grinding, and the residual tensile stress deteriorate the slidability of the vane 10, increasing the sliding friction between the inner wall 11A of the cam ring 11 and the vane 10, The heat generated at this time raises the temperature of the hydraulic oil and the sliding friction is further increased.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のベーンポン
プは、ベーン１０の焼き付きを防止するため、カムリン
グ１１は焼結合金で成形した素材の内壁を精密研削加工
により仕上げている。焼結素材は微小な空孔があるため
研削割れは少ないが、そのため重研削になり易い。重研
削においては研削表面の微小な空孔が潰れ保油能力が低
下する一方、引張り応力が残留し且つ研削時の発熱によ
り表面が軟化してしまう。空孔が潰れることによる保油
能力の低下と重研削による研削表面の軟化及び残留引張
り応力はベーン１０の摺動性を悪化させ、カムリング１
１の内壁１１Ａとベーン１０との摺動摩擦が増大し、こ
の際の発熱が作動油の温度を上昇させ摺動摩擦が更に増
大する悪循環により、所謂焼き付きを生じる怖れがあ
る。In the conventional vane pump described above, in order to prevent seizure of the vane 10, the cam ring 11 is finished with an inner wall of a material formed of a sintered alloy by precision grinding. Since the sintered material has small holes, it has few grinding cracks, but is liable to heavy grinding. In heavy grinding, fine pores on the ground surface are crushed and the oil retention ability is reduced, while tensile stress remains and the surface is softened by heat generated during grinding. The decrease in oil retention capacity due to the collapse of the holes, the softening of the ground surface due to heavy grinding, and the residual tensile stress deteriorate the slidability of the vane 10 and the cam ring 1
The sliding friction between the inner wall 11A and the vane 10 is increased, and the heat generated at this time raises the temperature of the hydraulic oil and the sliding friction is further increased.

【０００８】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、焼き付きを生じ
る怖れがなく耐摩耗性及び耐久性を向上させることがで
きるベーンポンプのカムリングを提供することである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a cam ring for a vane pump capable of improving abrasion resistance and durability without fear of seizing. To provide.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明は、「駆動軸に
結合したロータと、これに出没自在に設けたベーンとを
回転自在に収容するカムリングと、このカムリングの一
方の端面に当接して、カムリングの吸い込み領域に対応
する低圧ポートと同じく吐出領域に対応する高圧ポート
とをそれぞれ対照的に設けたサイドプレートと、前記駆
動軸を軸支するとともに前記カムリングとサイドプレー
トとを収装したボディと、前記カムリングの他方の端面
に当接するとともに前記ボディを覆蓋するカバーとを備
えたベーンポンプ」を前提とするものである。According to the present invention, there is provided a cam ring for rotatably receiving a rotor coupled to a drive shaft and a vane provided to be able to protrude and retract from the rotor, and a cam ring which abuts one end face of the cam ring. A body provided with a low-pressure port corresponding to the suction region of the cam ring and a high-pressure port corresponding to the discharge region, respectively, and a body supporting the drive shaft and accommodating the cam ring and the side plate. And a cover that abuts on the other end face of the cam ring and covers the body.

【００１０】上記の課題を解決するために本発明のとっ
た手段は、「上記カムリングは、鉄を主成分とする焼結
用粉末（例えばＮｉ：３〜５％，Ｃｕ：１．５〜２．５
％，Ｍｏ：０．５〜２．５％，，Ｃ：０．２〜１．５
％，残：Ｆｅ）を金型で成型して焼成し焼結合金とした
後、加熱炉で所定の時間（例えば１〜３ｈ）浸炭処理を
行い、引き続いて所定の粘度と温度（例えば動粘度：２
６〜５０ｃＳｔ，温度：６０〜１６０℃）に維持された
油槽で含油及び焼入れ硬化させ、そのまま使用するこ
と」である。上記カムリングを酸洗い等により脱脂した
後に、カムリングの内壁に４フッ化エチレン樹脂含浸，
２硫化モリブデン含浸またはリン酸塩被膜処理を追加す
れば、耐摩耗性及び耐久性を更に向上することができ
る。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention takes the following measures: "The cam ring is made of a sintering powder mainly composed of iron (for example, Ni: 3 to 5%, Cu: 1.5 to 2%). .5
%, Mo: 0.5 to 2.5%, C: 0.2 to 1.5
%, The remainder: Fe) is molded in a mold and fired to form a sintered alloy, then carburized in a heating furnace for a predetermined time (for example, 1 to 3 hours), and subsequently at a predetermined viscosity and temperature (for example, kinematic viscosity). : 2
(6 to 50 cSt, temperature: 60 to 160 ° C.), impregnated in an oil bath, quenched and hardened, and used as it is ”. After the cam ring is degreased by pickling or the like, the inner wall of the cam ring is impregnated with tetrafluoroethylene resin,
Addition of molybdenum disulfide impregnation or phosphate coating treatment can further improve wear resistance and durability.

【００１１】[0011]

【発明の実施の形態】図１に示す本発明に係わるカムリ
ング１１１は、鉄を主成分とする焼結用粉末（例えばＮ
ｉ：３〜５％，Ｃｕ：１．５〜２．５％，Ｍｏ：０．５
〜２．５％，Ｃ：０．２〜１．５％，残：Ｆｅ）を所定
の温度で焼成して作られ、微小な空孔を無数に含む自硬
性が高い組成となっている。まず、高い寸法精度の金型
（例えば寸法精度：±３μ）で上記組成の焼結用粉末を
圧縮成型し、所定の温度で焼成した焼結合金とする。つ
ぎに、当該焼結合金を１〜３ｈの間浸炭炉に入れて表面
に炭素を含浸させる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A cam ring 111 according to the present invention shown in FIG.
i: 3 to 5%, Cu: 1.5 to 2.5%, Mo: 0.5
To 2.5%, C: 0.2 to 1.5%, balance: Fe) at a predetermined temperature, and has a high self-hardening composition including countless minute holes. First, a sintering powder having the above composition is compression-molded in a mold having a high dimensional accuracy (for example, dimensional accuracy: ± 3 μm) to obtain a sintered alloy fired at a predetermined temperature. Next, the sintered alloy is put into a carburizing furnace for 1 to 3 hours to impregnate the surface with carbon.

【００１２】続いて、上記浸炭焼結合金を例えば６０〜
１６０℃に保持した油槽（油の動粘度：２６〜５０ｃＳ
ｔ）で、変形を抑制しながら冷却する。この過程で浸炭
焼結合金の微小な空孔には油槽から所要の潤滑油が含浸
されるとともに、所要の表面硬度が得られるように焼入
れされる。この行程で得られる浸炭焼結合金の寸法精度
は、±１０μ以内で従来の研削品とほぼ同等となるた
め、研削加工なしにそのままベーンポンプのカムリング
として使用することができる。また、焼成したままの焼
結合金を矯正金型に入れて押圧し寸法精度を上げる所謂
サイジング行程を加えれば、寸法精度を更に向上させる
こともできる。Subsequently, the carburized sintered alloy is, for example, 60 to
Oil tank maintained at 160 ° C (Kinematic viscosity of oil: 26 to 50 cS
At t), cooling is performed while suppressing deformation. In this process, the minute pores of the carburized sintered alloy are impregnated with a required lubricating oil from an oil tank and quenched so as to obtain a required surface hardness. Since the dimensional accuracy of the carburized sintered alloy obtained in this process is approximately equal to that of a conventional ground product within ± 10 μm, it can be used as a cam ring of a vane pump without grinding. The dimensional accuracy can be further improved by adding a so-called sizing step in which the sintered alloy as fired is placed in a straightening mold and pressed to increase the dimensional accuracy.

【００１３】上記行程で浸炭含油焼結合金とされたカム
リング１１１は、内壁１１１Ａの摺動面が梨地で作動油
と接する表面積が大きいうえ、研削加工なしにそのまま
使用するため、研削加工をした場合の研削痕の様な粗さ
のむらや空孔の潰れもない適当な表面粗さを有するの
で、摺動面の保油性に富みベーン１０との初期なじみが
良好である。特にエアー巻込みが生じやすい運転初期の
なじみに偉力を発揮する。また、潤滑油が含浸され且つ
所要の表面硬度が得られるように焼入れされているの
で、潤滑性及び耐摩耗性に優れるため、ベーンポンプと
しての耐久性が向上する。The cam ring 111 made of the carburized oil-impregnated sintered alloy in the above process has a large surface area in which the sliding surface of the inner wall 111A comes in contact with the hydraulic oil on the matte surface, and is used without any grinding. Since it has an appropriate surface roughness without unevenness of roughness and crushing of pores as in the case of grinding marks, the sliding surface is rich in oil retentivity and the initial penetration with the vane 10 is good. In particular, it exerts a great deal of familiarity in the early stages of operation where air entrapment is likely to occur. Further, since the lubricating oil is impregnated and quenched so as to obtain a required surface hardness, the lubricating property and the wear resistance are excellent, so that the durability as the vane pump is improved.

【００１４】上記浸炭含油焼結合金で成型されたカムリ
ングは、研削加工なしにそのままカムリングとして使用
することができるが、ベーンポンプの作動油の種類や用
途によっては、上記浸炭含油行程の後で酸洗い等により
脱脂した後に、４フッ化エチレン樹脂含浸，２硫化モリ
ブデン含浸またはリン酸塩被膜処理をすることにより、
耐摩耗性及び耐久性を更に向上させることができる。A cam ring molded from the above-mentioned carburized oil-impregnated sintered alloy can be used as a cam ring without grinding, but depending on the type and use of the working oil of the vane pump, pickling is performed after the above-mentioned carburizing oil-impregnating step. After degreased by, for example, impregnation with tetrafluoroethylene resin, impregnation with molybdenum disulfide or phosphate coating,
Abrasion resistance and durability can be further improved.

【００１５】[0015]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の浸炭含油
焼結合金で成型されたベーンポンプのカムリングは、内
壁の摺動面が梨地で作動油と接する表面積が大きいう
え、研削加工なしにそのまま使用するため、研削加工を
した場合の研削痕の様な粗さのむらや空孔の潰れもない
適当な表面粗さを有するので、摺動面の保油性に富みベ
ーンとの初期なじみが良好である。特にエアー巻込みが
生じやすい運転初期のなじみに偉力を発揮する。また、
潤滑油が含浸され且つ所要の表面硬度が得られるように
焼入れされているので、潤滑性及び耐摩耗性に優れるた
め、ベーンポンプとしての耐久性が向上する。上記カム
リングを酸洗い等により脱脂した後に、カムリングの内
壁に４フッ化エチレン樹脂含浸，２硫化モリブデン含浸
またはリン酸塩被膜処理を追加すれば、耐摩耗性及び耐
久性を更に向上させることができる。As described in detail above, the cam ring of the vane pump molded from the carburized oil-impregnated sintered alloy of the present invention has a large surface area in which the sliding surface of the inner wall is matted with the hydraulic oil and has no grinding process. Since it is used as it is, it has a suitable surface roughness without unevenness of roughness such as grinding marks and crushing of holes when grinding is performed, so the sliding surface is rich in oil retention and good initial penetration with the vane It is. In particular, it exerts a great deal of familiarity in the early stages of operation where air entrapment is likely to occur. Also,
Since the lubricating oil is impregnated and quenched so as to obtain a required surface hardness, the lubricating property and the wear resistance are excellent, so that the durability as the vane pump is improved. After the cam ring is degreased by pickling or the like, if the inner wall of the cam ring is further impregnated with tetrafluoroethylene resin, impregnated with molybdenum disulfide, or treated with a phosphate coating, the wear resistance and durability can be further improved. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】従来技術（本発明）に係わるベーンポンプの断
面図である。FIG. 1 is a sectional view of a vane pump according to a conventional technique (the present invention).

【図２】従来技術（本発明）に係わるベーンポンプのＪ
−Ｊ矢視図である。FIG. 2 shows a vane pump J according to the prior art (the present invention).
FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

ＰＶ ベーンポンプ １ ボディ ６ サイドプレート ９ 駆動軸 １０ ベーン １２ ロータ １５ カバー １１１ カムリング PV vane pump 1 body 6 side plate 9 drive shaft 10 vane 12 rotor 15 cover 111 cam ring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H040 AA03 BB05 BB11 CC06 CC14 CC16 CC21 DD03 DD36  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3H040 AA03 BB05 BB11 CC06 CC14 CC16 CC21 DD03 DD36

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】駆動軸に結合したロータと、これに出没自
在に設けたベーンとを回転自在に収容するカムリング
と、このカムリングの一方の端面に当接して、カムリン
グの吸い込み領域に対応する低圧ポートと同じく吐出領
域に対応する高圧ポートとをそれぞれ対照的に設けたサ
イドプレートと、前記駆動軸を軸支するとともに前記カ
ムリングとサイドプレートとを収装したボディと、前記
カムリングの他方の端面に当接するとともに前記ボディ
を覆蓋するカバーとを備えたベーンポンプにおいて、 上記カムリングは、鉄を主成分とする焼結用粉末（例え
ばＮｉ：３〜５％，Ｃｕ：１．５〜２．５％，Ｍｏ：
０．５〜２．５％，，Ｃ：０．２〜１．５％，残：Ｆ
ｅ）を金型で成型して焼成し焼結合金とした後、加熱炉
で所定の時間（例えば１〜３ｈ）浸炭処理を行い、引き
続いて所定の粘度と温度（例えば動粘度：２６〜５０ｃ
Ｓｔ，温度：６０〜１６０℃）に維持された油槽で含油
及び焼入れ硬化させ、そのまま使用することを特徴とす
るベーンポンプ用カムリング。A cam ring for rotatably accommodating a rotor coupled to a drive shaft and a vane provided in the drive shaft, and a low pressure corresponding to a suction area of the cam ring abutting on one end face of the cam ring; A side plate provided with a high pressure port corresponding to the discharge area similarly to the port, a body supporting the drive shaft and accommodating the cam ring and the side plate, and a second end face of the cam ring. In the vane pump having a cover that abuts and covers the body, the cam ring is made of a sintering powder containing iron as a main component (for example, Ni: 3 to 5%, Cu: 1.5 to 2.5%, Mo:
0.5 to 2.5%, C: 0.2 to 1.5%, balance: F
e) is molded in a mold and fired to form a sintered alloy, then carburized in a heating furnace for a predetermined time (for example, 1 to 3 hours), and subsequently, at a predetermined viscosity and temperature (for example, kinematic viscosity: 26 to 50 c).
(St, temperature: 60 to 160 ° C.) A cam ring for a vane pump characterized by being oil-impregnated and quenched and hardened in an oil bath maintained at 60 ° C. to 160 ° C. and used as it is. 【請求項２】上記カムリングを脱脂した後に、カムリン
グの内壁に４フッ化エチレン樹脂含浸，２硫化モリブデ
ン含浸またはリン酸塩被膜処理を追加したことを特徴と
する請求項１に記載のベーンポンプ用カムリング。2. The cam ring for a vane pump according to claim 1, wherein after the cam ring is degreased, the inner wall of the cam ring is further impregnated with tetrafluoroethylene resin, molybdenum disulfide or phosphate coating. .