JP2006250072A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 ハウジングのポンプ室側平面の変形を抑えるベーンポンプを提供すること。
【解決手段】 駆動軸と、前記駆動軸によって回転駆動されるロータと、ロータに設けられたスロットに径方向に出没自在に設けられたベーンと、円環状に形成され、内周側に前記ロータ及びベーンと共に複数のポンプ室を形成するカムリングと、複数のポンプ室の容積が増大する領域に開口し、円弧状断面を有する吸入ポートと、この吸入ポートに連通する吸入通路と、複数のポンプ室の容積が縮小する領域に開口する吐出ポートとを備えたハウジングと、を備えたベーンポンプにおいて、吸入ポートの周方向の一部において、この吸入ポートの径方向内側部と外側部とを接続するブリッジ部を備えた。
【選択図】 図４

Description

本発明は、パワーステアリング等に用いられるベーンポンプに関する。

この種の技術としては、ベーンポンプにおいて、ロータ及びベーンと共に複数のポンプ室を形成するカムリングが、ロータの回転軸との偏心量を可変にすることで、ポンプの吐出容量を可変にするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−９７４５３号公報

上記従来技術にあっては、ハウジング内部に形成されてハウジングの径方向外側から中心部まで貫通する吸入通路と、この吸入通路と連通する吸入ポートとが形成される。吸入ポートは吸入側のポンプ室を覆うように略半円の円弧状に形成されている。この吸入ポートは周方向には幅が広く、径方向に幅が狭く、また深さが深い形状となっている。ハウジングのポンプ室側表面の吸入ポートに対して径方向外側及び吸入通路内は低圧のオイルが作用するが、ハウジングのポンプ室側表面の吸入ポートに対して径方向内側には高圧のオイルが作用する。さらに吸入通路には低圧のオイルが作用しているので、吸入ポートに対して径方向内側のハウジングは、オイルの圧力に対して強度が十分でない場合がある。そのため、ハウジングのポンプ室側平面の吸入ポートに対して径方向外側と内側とで段差が生じ、ロータ及びベーンの円滑な回転が阻害されるので、ポンプの効率低下やノイズが発生する虞があるといった問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ハウジングのポンプ室側平面の変形を抑えるベーンポンプを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、駆動軸と、前記駆動軸によって回転駆動されるロータと、ロータに設けられたスロットに径方向に出没自在に設けられたベーンと、円環状に形成され、内周側に前記ロータ及びベーンと共に複数のポンプ室を形成するカムリングと、複数のポンプ室の容積が増大する領域に開口し、円弧状断面を有する吸入ポートと、この吸入ポートに連通する吸入通路と、複数のポンプ室の容積が縮小する領域に開口する吐出ポートとを備えたハウジングと、を備えたベーンポンプにおいて、吸入ポートの周方向の一部において、この吸入ポートの径方向内側部と外側部とを接続するブリッジ部を備えた。

本発明のベーンポンプにあっては、ハウジングに設けられた吸入ポートの周方向の一部において、この吸入ポートの径方向内側部と外側部とを接続するブリッジ部を備えた。よって、ハウジングのポンプ室側平面に、吸入ポートに対して径方向内側と外側とで段差が生じる変形を抑え、良好なポンプ効率を維持し、ノイズの発生を抑えることができる。

以下、本発明のベーンポンプを実現する最良の形態を、図面に基づき説明する。

まず、本実施例におけるベーンポンプの構成を説明する。

図１は可変容量型のベーンポンプ１の軸方向部分断面図であり、図２はベーンポンプ１の径方向断面図である。

ベーンポンプ１は、エンジンによって回転駆動される駆動軸２０と、駆動軸２０と一体回転可能に結合されるロータ２１と、ロータ２１に形成されたスロット２２に径方向に出没可能に設けられらベーン２３と、ロータ２１及びベーン２３と複数のポンプ室２４を形成するカムリング２５と、カムリング２５を収装するアダプタリング２６と、これらの部材を収装するポンプハウジング３０と、を備えている。なお、ベーンポンプ１は可変容量型に限らず定容量型でも良く、特に限定しない。

ポンプハウジング３０はフロントハウジング３１とリアハウジング３２とから成る。

フロントハウジング３１には、有底円筒形に開口した収装部３１ａの底部側にサイドプレート５０が収装される。このサイドプレート５０に密着させて、ロータ２１、ベーン２３、カムリング２５、アダプタリング２６等が収装される。収装部３１ａの底部には貫通孔３１ｄが形成され、駆動軸２０が挿入される。

駆動軸２０は、駆動軸２０の一方端の駆動力入力部２０ａがエンジンの出力軸に連結して回転駆動される。この駆動軸２０は駆動力入力部２０ａ側から順に、ベアリング５２、オイルシール５１、メタル軸受５６、サイドプレート５０、ロータ２１、メタル軸受５３を貫通して、リアハウジング３２の挿入孔３２ｂに、挿入部２０ｂが挿入される。駆動軸２０はベアリング５２、メタル軸受５３、５６を介して回転可能に支持される。駆動軸２０とロータ２１とはスプライン結合され、駆動軸２０と一体となってロータ２１も回転する。

ロータ２１には外周側放射状に複数のスロット２２が形成され、各スロット２２にベーン２３が径方向に出没可能に挿入される。スロット２２の径方向内側端部の背圧室２２ａには圧油が供給されてベーン２３を径方向外側方向に押圧する。

カムリング２５は略円形リング状に形成され、内部にロータ２１及びベーン２３を収装する。カムリング２５の内周と各ベーン２３の先端とを摺接させながらロータ２１が回転する。カムリング２５はロータ２１の回転軸に対して偏心して設けられているので、ロータ２１、ベーン２３及びカムリング２５によって形成されるポンプ室２４は、ロータ２１の回転によって容積が増減してポンプ作動を行う。

カムリング２５は、カムリング２５よりも大径の略円形リング状に形成されたアダプタリング２６に収装され、カムリング２５とアダプタリング２６とはピン２７によって係合される。カムリング２５はピン２７を中心に揺動可能であり、ロータ２１の回転軸に対して偏心量を変化させることができる。この偏心量の変化に伴って、ポンプ室２４の容量を変化させることができる。

アダプタリング２６の内周側であって、ピン２７の位置と径方向略反対側にはシール部材２８が設けられている。このシール部材２８がカムリング２５の揺動を許容しつつ、カムリング２５の外周面に密接している。ピン２７及びシール部材２８により、カムリング２５の外周面とアダプタリング２６の内周面とにより形成される空間を第１流体圧室４０と第２流体圧室４１とに隔成する。

アダプタリング２６の第２流体圧室４１側には貫通孔２６ａが設けられ、ポンプハウジング３０側で係止部材５７に係止されたスプリング５８が挿入され、このスプリング５８はカムリング２５を第１流体圧室４０側へ付勢する。

第１流体圧室４０及び第２流体圧室４１には、ベーンポンプ１の吐出油圧が作用する。流体作動弁６０によって、吐出油圧が低い時には第２流体圧室４１に圧油を供給し、吐出油圧の上昇に伴って徐々に第１流体圧室４０側に圧油を供給する。

吐出圧が上昇すると第１流体圧室４０への圧油の供給が多くなり、カムリング２６は押圧されて第２流体圧室４１側に移動する。カムリング２６が第２流体圧室４１側に移動すると、吸入行程にあるポンプ室２４の体積は小さくなり、吐出行程にあるポンプ室２４の体積は大きくなるので、ベーンポンプ１の吐出圧は低下する。

吐出圧が低下すると第１流体圧室４０への圧油の供給が少なくなり、カムリング２６は押圧されて第１流体圧室４０側に移動する。カムリング２６が第１流体圧室４０側に移動すると、吸入行程にあるポンプ室２４の体積は大きくなり、吐出行程にあるポンプ室２４の体積は小さくなるので、ベーンポンプ１の吐出圧は上昇する。

この作用によって、ベーンポンプ１の回転数がある程度まで上昇すると、以降の吐出圧は一定に保たれるようになる。

サイドプレート５０には、サイドプレート５０を貫通する吸入側通路５０ａと吐出ポート５０ｂとが形成される。吸入側通路５０ａと吐出ポート５０ｂとは、吸入側と吐出側のポンプ室２４を覆うように略半円の円弧状に形成される。吸入側通路５０ａは、フロントハウジング３１の収装部３１ａの底部に形成された潤滑油供給路３１ｃに連通し、メタル軸受５６に潤滑油を供給する。吐出ポート５０ｂは、フロントハウジング３１の収装部３１ａの底部に形成された高圧室３１ｂに連通し、この高圧室３１ｂは吐出口５４に連通される。

また、サイドプレート５０にはロータ２１の背圧室２２ａに高圧油圧を供給する背圧供給路５０ｃが吸入側及び吐出側にそれぞれ背圧室２２ａを覆うように円弧状に形成される。

リアハウジング３２の挿入部３２ａは、フロントハウジング３１の収装部３１ａに挿入され、ロータ２１及びカムリング２５に密着する。このリアハウジング３２には吸入側のポンプ室を覆うように略半円の円弧状に吸入ポート３２ｃと吐出側通路３２ｅが形成される。吸入ポート３２ｃは、リアハウジング３２に形成された吸入通路３２ｄを介して、吸入口５５に連通される。吸入通路３２ｄは、挿入孔３２ｂ側と繋ぐ潤滑油路３２ｊに連通して、この潤滑油路３２ｊによって潤滑油がメタル軸受５３に供給される。吐出側通路３２ｅは潤滑油路３２ｍを介して、リアハウジング３２のポンプ室２４と接触するポンプ室側表面３２ｉとロータ２１及びベーン２３との間に潤滑油を供給する。また、リアハウジング３２にはロータ２１の背圧室２２ａに高圧の圧油を供給する背圧供給路３２ｆが吸入側及び吐出側にそれぞれ背圧室２２ａを覆うように円弧状に形成される。なお、このリアハウジング３２と前述のサイドプレート５０は、本発明の狭持部材に相当する。

［吸入ポートのブリッジ部］
図３はリアハウジング３２の構造を示す図であり、図３（ａ）はフロントハウジング３１側から見た図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるA-A断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）におけるB-B断面図である。

リアハウジング３２のポンプ室２４と接触するポンプ室側表面３２ｉからリアハウジング３２内部に設けられたオイルの吸入通路３２ｄにかけて、吸入側のポンプ室２４を覆うように円弧状に吸入ポート３２ｃが設けられている。

リアハウジング３２のポンプ室側表面３２ｉにおいて、吸入ポート３２ｃに対して径方向外側の低圧作用面３２ｇ及び吸入通路３２ｄ及び潤滑油路３２ｊ内は低圧のオイルが作用する。一方、吸入ポート３２ｃに対して径方向内側の高圧作用面３２ｈには高圧のオイルが作用する。よって高圧作用面３２ｈが、吸入通路３２ｄ及び潤滑油路３２ｊ側へ押圧されて、リアハウジング３２のフロントハウジング３１側表面に、低圧作用面３２ｇと高圧作用面３２ｈとの間で段差が生じる変形が起きることがある。また、それぞれ低圧油圧が作用する吸入ポート３２ｃと挿入孔３２ｂとは、吸入ポート３２ｃの方が面積が大きいことや、駆動軸２０の倒れによって、高圧作用面３２ｈが吸入ポート側に倒れを生じ、低圧作用面３２ｇと高圧作用面３２ｈとの間で段差が生じる変形が起きることがある。これにより、ロータ２１及びベーン２３の円滑な回転が阻害されるので、ポンプの効率低下やノイズが発生する虞がある。

そこで、本実施例では吸入ポート３２ｃの径方向内側と外側とを接続するブリッジ部３３を設けた。図４はブリッジ部３３を設けた吸入ポート３２ｃの断面と、リアハウジング３２をフロントハウジング３１側から見た図である。図４に示すように、ブリッジ部３３は、高圧作用面３２ｈから吸入通路３２ｄに向かって働く力への補強と、吸入通路３２ｄからポンプ室２４へのオイルの流れの整流効果とを考慮して、吸入ポートの周方向に対して幅が狭く、深さ方向に対して深く、すなわち吸入通路３２ｄからポンプ室２４へオイルが供給される向きに向かって細長い扁平な形状に形成される。

また、ブリッジ部３３の先端部３３ａがリアハウジング３２のポンプ室側表面３２ｉと同じ高さにあると、ブリッジ部３３によってオイルの流れを止めることになり、オイルの剪断力によってベーン２３の回転を阻止してしまう。そこで、先端部３３ａとポンプ室側表面３２ｉとの間にクリアランスCを設けて、ベーン２３とブリッジ部３３との間をオイルが流れることができるようにした。

本実施例の構成により、吸入ポート３２ｃの径方向内側と外側とを接続するブリッジ部３３を設けて、吸入ポート３２ｃの強度を増加させる。よって、高圧作用面３２ｈが、吸入通路３２ｄ及び潤滑油路３２ｊ側への押圧力に耐える強度を確保できる。これによりリアハウジング３２のポンプ室側表面３２ｉに、低圧作用面３２ｇと高圧作用面３２ｈとの間で段差が生じる変形を抑えることができる。

［実施例１の効果］
（１）円弧状に形成された吸入ポート３２ｃの径方向内側と外側とを接続するブリッジ部３３を設けて、吸入ポート３２ｃの強度を増加させる。よって、リアハウジング３２の高圧作用面３２ｈが、吸入通路３２ｄ及び潤滑油路３２ｊ側への押圧力に耐える強度を確保できる。これによりリアハウジング３２のポンプ室側表面３２ｉに、低圧作用面３２ｇと高圧作用面３２ｈとの間で段差が生じる変形を抑えることができる。したがって、ロータ２１及びベーン２３の円滑な回転が阻害されるので、ベーンポンプ１の効率低下やノイズが発生を低下させることができる（請求項１に対応）。

（２）略半円の円弧状に形成された吸入ポート３２ｃの径方向内側と外側とを接続するブリッジ部３３を設けて、吸入ポート３２ｃの強度を増加させる。よって、リアハウジング３２の高圧作用面３２ｈが、吸入通路３２ｄ及び潤滑油路３２ｊ側への押圧力に耐える強度を確保できる。これによりリアハウジング３２のポンプ室側表面３２ｉに、低圧作用面３２ｇと高圧作用面３２ｈとの間で段差が生じる変形を抑えることができる。したがって、ロータ２１及びベーン２３の円滑な回転が阻害されるので、ベーンポンプ１の効率低下やノイズが発生を低下させることができる（請求項２に対応）。

［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

例えば、このベーンポンプ１のロータ２１が、サイドプレート５０側から見て時計回転に回転する場合、図５に示すようにブリッジ部３３をロータ２１の回転方向に倒した形状にしても良い。この形状により、オイルをロータ２１の回転方向に沿って供給することができ、ベーンポンプ１の効率を上昇させることができる。

また、図６に示すように吸入ポート３２ｃの吸入通路３２ｄ側が狭い場合には、流路面積を確保するために、ブリッジ部３３の吸入通路３２ｄ側の幅を小さくしても良い。この形状により、吸入ポート３２ｃの流路面積を確保しつつ、ブリッジ部３３を設けることができる。

また、図７に示すように複数のブリッジ部３３を設けても良い。複数のブリッジ部３３を設ける場合、吸入通路３２ｄからのオイルの流路に沿ってそれぞれのブリッジ部３３を傾斜させて設ける。この構造により、吸入ポート３２ｃの断面積が大きい場合であっても、吸入ポート３２ｃ周辺のリアハウジング３２の強度を十分に得ることができる。

また、図８、図９に示すように、ブリッジ部３３とポンプ室側表面３２ｉとの間にクリアランスを設けずに、1つ又は2つのブリッジ部３３により吸入ポート３２ｃを独立した2つ又は3つのポートとしても良い。

また、図１０に示すように、2つのブリッジ部３３を傾けて設けるのではなく、平行に設けても良い。

更に、上記実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。

（イ）請求項１又は請求項２に記載のベーンポンプにおいて、
前記ブリッジ部は前記吸入ポートの周方向に対して幅が狭く、深さ方向に対して深く形成されることを特徴とするベーンポンプ。

リアハウジング３２の高圧作用面３２ｈが、吸入通路３２ｄ及び潤滑油路３２ｊ側への押圧力に耐える強度を確保できる。これによりリアハウジング３２のポンプ室側表面３２ｉに、低圧作用面３２ｇと高圧作用面３２ｈとの間で段差が生じる変形を抑えることができる。したがって、ロータ２１及びベーン２３の円滑な回転が阻害されるので、ベーンポンプ１の効率低下やノイズが発生を低下させることができる。

また、ブリッジ部３３によるオイルの整流効果を得ることができるので、効率良くオイルをポンプ室２４に供給することができる。

（ロ）請求項１又は請求項２又は上記（イ）のいずれかに記載のベーンポンプにおいて、
前記ブリッジ部は、このブリッジ部の先端部と前記ハウジングの前記ベーンの摺動面との間に隙間が設けられていることを特徴とするベーンポンプ。

ブリッジの先端部とベーンの摺動面との間に隙間により、ベーンとブリッジ部との間をオイルが流れることができ、オイルの吸入効率の低下を抑制することができる。

（ハ）請求項１又は請求項２又は上記（イ）のいずれかに記載のベーンポンプにおいて、
前記ブリッジ部の前記吸入通路側基端部側より前記吸入ポート側の先端部側が前記ベーンの進行方向に向かって傾斜して設けられることを特徴とするベーンポンプ。

ベーンの進行方向側に傾いている吸入通路から吸入ポートへのオイルの流れに沿って、ブリッジ部を傾斜して設けているので、吸入ポート内のオイルの流れをよりスムーズにして、吸入効率の低下を抑制することができる。

（ニ）請求項１又は請求項２又は上記（イ）のいずれかに記載のベーンポンプにおいて、
前記ブリッジ部の前記吸入通路側基端部側から前記吸入ポート側先端部側に向かって拡幅するように形成されることを特徴とするベーンポンプ。

吸入ポートの吸入通路側の流路面積が十分確保できない場合であっても、ブリッジ部の吸入通路側基端部の幅を狭くするので、吸入ポートの流路面積を確保することができる。

（ホ）請求項１又は請求項２又は上記（イ）のいずれかに記載のベーンポンプにおいて、
前記ブリッジ部は、周方向に複数個設けられることを特徴とするベーンポンプ。

吸入ポートの幅が大きい場合であっても、ブリッジ部を複数設けることによって、吸入ポート周辺のハウジングの強度を確保することができる。

可変容量型のベーンポンプの軸方向部分断面図である。 可変容量型のベーンポンプ径方向断面図である。 吸入ポートにブリッジ部を設けていないリアハウジングの構成を示す図である。 吸入ポートの断面図である。 ブリッジ部をロータの回転方向に倒した場合の吸入ポートの断面図である。 ブリッジ部の吸入通路側の幅を小さくした場合の吸入ポートの断面図である。 複数のブリッジ部を設けた場合の吸入ポートの断面図である。 ブリッジ部とポンプ室側表面との間にクリアランスを設けない場合の吸入ポートの断面図である。 ブリッジ部とポンプ室側表面との間にクリアランスを設けない場合であって、ブリッジ部を複数設けた場合の吸入ポートの断面図である。 ブリッジ部とポンプ室側表面との間にクリアランスを設けない場合であって、各ブリッジ部を平行に複数設けた場合の吸入ポートの断面図である。

符号の説明

１ ベーンポンプ
２０ 駆動軸
２１ ロータ
２２ スロット
２３ ベーン
２４ ポンプ室
２５ カムリング
２８ シール部材
３０ ポンプハウジング
３１ フロントハウジング
３２ リアハウジング
３２ｃ 吸入ポート
３２ｄ 吸入通路
３２ｅ 吐出ポート
３３ ブリッジ部
４０ 第１流体圧室
４１ 第２流体圧室
５０ サイドプレート

Claims (2)

1. 駆動軸と、
   前記駆動軸によって回転駆動されるロータと、
   前記ロータに設けられたスロットに径方向に出没自在に設けられたベーンと、
   円環状に形成され、内周側に前記ロータ及びベーンと共に複数のポンプ室を形成するカムリングと、
   前記複数のポンプ室の容積が増大する領域に開口し、円弧状断面を有する吸入ポートと、この吸入ポートに連通する吸入通路と、複数のポンプ室の容積が縮小する領域に開口する吐出ポートとを備えたハウジングと、
   を備えたベーンポンプにおいて、
   前記吸入ポートの周方向の一部において、この吸入ポートの径方向内側部と外側部とを接続するブリッジ部を有することを特徴とするベーンポンプ。
2. ハウジングと、
   前記ハウジングに軸支された駆動軸と、
   前記ハウジング内に設けられ、前記駆動軸によって回転駆動されるロータと、
   前記ロータに設けられたスロットに径方向に出没自在に設けられたベーンと、
   前記ハウジング内に揺動自在に設けられると共に、円環状に形成され、内周側に前記ロータ及びベーンと共に複数のポンプ室を形成するカムリングと、
   前記カムリングの軸方向両側に設けられ、少なくともその一方側に、前記複数のポンプ室の容積が増大する領域に開口する吸入ポートと、複数のポンプ室の容積が縮小する領域に開口する吐出ポートとを備えた狭持部材と、
   前記カムリングの外周側に設けられ、このカムリングの外周側空間を第１流体圧室と、第２流体圧室とに隔成するシール部材と、
   前記第１流体圧室又は第２流体圧室の圧力を制御することにより、前記カムリングを揺動し、前記複数のポンプ室の容積を変化させる流体制御弁と、
   を備えたベーンポンプにおいて、
   前記吸入ポートの周方向の一部において、この吸入ポートの径方向内側部と外側部とを接続するブリッジ部を有することを特徴とするベーンポンプ。

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