JP2015117608A - ベーンポンプ - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、前記カムリングを挟んで前記サイドプレートとは反対側に配置され当該カムリングを覆うとともに、外周が前記回転軸の径方向内側に凹み当該カムリングとの間において当該カムリング内に作動流体を供給する他の供給部を有する他のサイドプレートを備え、前記他の供給部の外周と前記カムリングの内周とが互いに沿う形状であることを特徴とすることができる。
また、前記サイドプレートは、前記供給部よりも前記回転軸の径方向内側において、前記複数のベーンを前記ロータから突出させる向きに当該複数のベーンを押圧する作動流体を前記カムリング内に供給する貫通孔を有し、前記貫通孔における前記回転軸の径方向外側の形状が、前記カムリングの内周に沿う形状を有することを特徴とすることができる。
図1は、本実施形態が適用されるベーンポンプ1の全体図である。図2は、図1に示すII−II線の断面図である。図3は、図1に示すIII−III線の断面図である。図4は、ポンプユニット20の内部を説明するための図である。
ベーンポンプ1は、例えば車両の内燃機関の動力により駆動され、作動流体の一例としての作動油を、例えば油圧式パワーステアリングや油圧式無段変速機などの流体機器に供給するためのオイルポンプとして用いられる。
図1に示すベーンポンプ1は、固定容量式のものである。本実施形態のベーンポンプ1は、ハウジング11と、ハウジング11の開口を覆うカバープレート12と、ハウジング11およびカバープレート12の内側に収容されるポンプユニット20とを備えている。
さらに、ハウジング11は、図3に示すように、ハウジング11の収容部11Aの最奥部に、後述するインナサイドプレート31によって区画される高圧力室54を形成する。
カバープレート12およびポンプユニット20は、位置決めピン33A,33Bがそれぞれ貫通して取り付けられ、周方向において各部材の相対的な位置決めがなされている。
なお、本実施形態では、図4に示すように、回転軸21(ロータ22)は、図4中D方向に回転するように構成されている。
また、ベーン24は、ベーン溝23の底部空間23Aに導入された高圧吐出油の圧力により、ベーン24の先端をカムリング30の内周面30C(後述)に押し当てて当接される。なお、この高圧吐出油の圧力によりベーン24を内周面30Cに当接させる機構については後に詳しく説明する。
そして、ロータ22の回転にともない、ベーン24はベーン溝23内で径方向に摺動し、ベーン溝23外に押し出される向き、あるいはベーン溝23内に押し込まれる向きで移動することを繰り返す。このとき、ロータ22の1回転において、ベーン24が吐出領域(後述)から吸込領域(後述)に向かう間の回転角度にあるとき、ベーン24はベーン溝23内に最も深く押し込まれる。また、ベーン24が吸込領域から吐出領域に向かう間の回転角度にあるとき、ベーン24はベーン溝23外に最も大きく押し出される。
またカムリング30は、筒状の内部、すなわち内周面30Cに囲まれる領域にロータ22およびベーン24を収容する。そして、内周面30Cとロータ22との間には油室Yが形成される。ここで、カムリング30の内周面30Cは上述のように楕円に近似する面である一方で、ロータ22は概形が円形状をしている。そのため、油室Yは、内周面30Cとロータ22の外周面との径方向の間隔が広い領域および狭い領域を有する。
なお、カムリング30の構成・機能については後に詳しく説明する。
図5は、本実施形態のインナサイドプレート31の全体図である。なお、図5は、図2に示す矢印Vからみたインナサイドプレート31を示す。
サイドプレートの一例であるインナサイドプレート31は、図5に示すように、概形が円板形状を有した部材であって、中心部に回転軸21(図4参照)が貫通される軸孔31Aを備えている。そして、インナサイドプレート31は、外周部に吸込ポート41と高圧油供給ポート55とを備える。さらに、インナサイドプレート31は、吸込ポート41および高圧油供給ポート55よりも径方向内側であって軸孔31Aの周囲に高圧油導入ポート56Aおよび溝56Bを有している。
そして、インナサイドプレート31は、ハウジング11の収容部11A内に設けられるとともに、カムリング30の軸方向における一方の側部と対向するように取り付けられる(図2および図3参照)。
そして、第1吸込ポート41Aの径方向内側の端部である内側端部41Cは、円弧状に形成される。具体的には、内側端部41Cは、インナサイドプレート31の外周円の中心位置C1(ロータ22の回転中心に相当)から第1吸込ポート41A側にずれた位置である中心位置C2を中心とし、インナサイドプレート31の外周円よりも小さい半径である円弧を含む形状である。
また、第2吸込ポート41Bの回転軸21の径方向内側に位置する端部である内側端部41Dは、円弧状に形成される。具体的には、内側端部41Dは、インナサイドプレート31の中心位置C1から第2吸込ポート41B側にずれた位置である中心位置C3を中心とし、インナサイドプレート31の外周円よりも小さい半径である円弧を含む形状である。
なお、内側端部41Cおよび内側端部41Dの形状は、楕円形状の一部として捉えることができる。
図6は、本実施形態のアウタサイドプレート32の全体図である。なお、図6は、図2に示す矢印VIからみたアウタサイドプレート32を示す。
他のサイドプレートの一例であるアウタサイドプレート32は、図6に示すように、概形が円板形状をした部材であって、中心部に回転軸21(図4参照)が貫通される軸孔32Aを備えている。そして、アウタサイドプレート32は、外周部に吸込ポート44と吐出ポート51とを備える。また、アウタサイドプレート32は、軸孔32Aの周囲に背圧溝57を有する。さらに、アウタサイドプレート32は、吐出ポート51に連通する溝部Tを備えている。
そして、アウタサイドプレート32は、ハウジング11の収容部11A内に設けられるとともに、カムリング30の軸方向におけるインナサイドプレート31とは逆側の側部と対向するように取り付けられる(図2および図3参照)。
また、第2吸込ポート44Bの回転軸21の径方向内側の端部である内側端部44Dは、円弧状に形成される。具体的には、内側端部44Dは、アウタサイドプレート32の中心位置C4から第2吸込ポート44B側にずれた位置である中心位置C6を中心とし、アウタサイドプレート32の外周円よりも小さい半径である円弧を含む形状である。
本実施形態が適用されるベーンポンプ1では、アウタサイドプレート32に溝部Tを設けることにより、吐出ポート51に対してポンプ室40(図4参照)が移動するときに、吐出ポート51への到達に先んじて溝部Tに達するようにしている。そして、溝部Tを備えていない場合と比較して、ポンプ室40と吐出ポート51との連通開始点がより早くなるように構成している。これにより、本実施形態のベーンポンプ1は、ポンプ室40と吐出ポート51との連通時間が、溝部Tを備えない構成よりも長くなるようにしている。その結果、本実施形態のベーンポンプ1では、ポンプ室40内のサージ圧が緩和され異音の発生が低減される。
図7は、本実施形態のカムリング30を詳細に説明するための図である。
なお、図7(a)はカムリング30の側面図であり、図7(b)は図7(a)に示すカムリング30のVIIb−VIIb線の断面図であり、図7(c)は図7(a)に示すカムリング30のVIIc−VIIc線の断面図である。
図7(a)に示すカムリング30は、上述のように楕円に近似するカム曲線によりカム面を形成する内周面30Cと、円形の外周面30Sとを有する筒形状をしている。また、カムリング30は、ロータ22の軸方向における一方の側部にて環形状を有する一端側部30Aと、他方の側部にて環形状を有する他端側部30B(図7(b)参照)とを有する。さらに、カムリング30は、位置決めピン33Aおよび位置決めピン33B(図4参照)をそれぞれ通すピン孔30Hを備えている。
図7(a)に示すように、一端側部30Aには、外周面30Sから内周面30C内のポンプ室40(図4参照)への作動油の吸い込み経路を構成する一端側吸込ポート60と、ポンプ室40からの作動油の吐き出し経路を構成する一端側吐出ポート70とが形成される。
一端側吸込ポート60は、本実施形態では、第1吸込ポート61と第2吸込ポート62とを備えて構成される。また、一端側吐出ポート70は、本実施形態では、一対の第1吐出ポート71と第2吐出ポート72とを備えて構成される。
そして、第1吸込ポート61と第1吐出ポート71とが組みとなり、第2吸込ポート62と第2吐出ポート72とが組みとなって、それぞれポンプ室40への作動油の吸い込みおよびポンプ室40からの作動油の吐き出しの一連の作用を実現する。
図7(b)および図7(c)に示すように、他端側部30Bには、ポンプ室40(図4参照)への作動油の吸い込み経路を構成する他端側吸込ポート80と、ポンプ室40からの作動油の吐き出し経路を構成する他端側吐出ポート90とが形成される。
他端側吸込ポート80は、本実施形態では、第1吸込ポート81と第2吸込ポート82とを備えて構成される。また、他端側吐出ポート90は、本実施形態では、一対の第1吐出ポート91と第2吐出ポート92とを備えて構成される。
そして、第1吸込ポート81と第1吐出ポート91とが組みとなり、第2吸込ポート82と第2吐出ポート92とが組みとなって、それぞれポンプ室40への作動油の吸い込みおよびポンプ室40からの作動油の吐き出しの一連の作用を実現する。
同様に、第2吸込ポート82と第2吸込ポート44Bとが対峙し、第2吸込ポート62と第1吸込ポート41Aとが対峙する。したがって、第2吸込ポート44B、第2吸込ポート82、第2吸込ポート62、および第1吸込ポート41Aが周方向において重複した位置関係となる。
一端側吸込ポート60(第1吸込ポート61および第2吸込ポート62)は、内周面30Cから外周面30Sまで径方向に開放して設けられる溝として形成される。そして、一端側吸込ポート60は、底面部601と傾斜部602とを備えて構成される。
底面部601は、一端側部30Aにおける他の面(以下、主面と呼ぶ)と比較して厚み方向に窪んだ平面である。底面部601の周方向の幅は、内周面30Cから外周面30Sにかけて広がるように形成される。
傾斜部602は、一端側部30Aにおける主面から底面部601に向けて傾斜した面であり、内周面30Cから外周面30Sに向けて延びて設けられる。また、傾斜部602は、周方向において対向するように2つ配置される。そして、対向する傾斜部602同士の間隔は、内周面30Cから外周面30Sにかけて広がるように形成される。
本実施形態では、第1吸込ポート61および第2吸込ポート62を直径方向に一対に配置することで、例えばロータ22の回転軸21にかかる偏心荷重を低減させることが可能になる。
第1吸込ポート61および第2吸込ポート62においては、隣り合うベーン24(図4参照)により形成されるポンプ室40(図4参照)が移動し、吸込開始位置60sにポンプ室40を形成するベーン24が到達することでポンプ室40への作動油の吸い込みが開始され、吸込終了位置60eをポンプ室40が通過することで作動油の吸い込みが終了する。
一端側吐出ポート70は、図7(a)に示すように、内周面30C側のみに開放して設けられる溝として形成される。一端側吐出ポート70は、底面部701と、傾斜部702と、貫通孔703とを備えて構成される。
底面部701は、一端側部30Aの主面と比較して厚み方向に窪んだ平面である。
傾斜部702は、一端側部30Aの主面から底面部701に向けて傾斜した面であり、内周面30Cから外周面30Sに向けて延びて設けられる。また、傾斜部702は、周方向において対向するように2つ配置される。
貫通孔703は、底面部701に形成され、他端側吐出ポート90との間を貫通する。そして、カムリング30の一端側部30Aと他端側部30Bとの間において吐出油を連通可能にする。
第1吐出ポート71および第2吐出ポート72においては、隣り合うベーン24(図4参照)により形成されるポンプ室40(図4参照)が移動し、吐出開始位置70sにポンプ室40を形成するベーン24が到達することでポンプ室40からの作動油の吐き出しが開始され、吐出終了位置70eをポンプ室40が通過すると作動油の吐き出しが終了する。
以上のように構成されるベーンポンプ1は、図4に示すように、例えば不図示の内燃機関による駆動を受けて回転軸21が回転することで、ロータ22が回転する。このロータ22の回転にともない、複数のベーン24の先端がカムリング30の内周の内周面30Cに押当てられながら回転する状態になる。
一方で、ロータ22の回転方向の下流側の吐出領域では、ロータ22の回転に伴って圧縮されるポンプ室40からの作動油が吐出ポート51に対して吐出される。吐出ポート51へと吐出された高圧吐出油は、吐出通路52を通って吐出口53から吐出される。なお、吐出領域とは、周方向においてアウタサイドプレート32の吐出ポート51が設けられている領域をいう。
以上のようにして、本実施形態が適用されるベーンポンプ1では、吸込口43にて吸い込まれた作動油が吐出口53から吐出されるというポンプ作用が発揮される。
図3に示すように、ロータ22の回転により吐出ポート51から吐出された高圧吐出油は、ロータ22の一部のベーン溝23の底部空間23Aおよび高圧油供給ポート55を通って高圧力室54に供給される。さらに、高圧力室54に満たされた高圧吐出油は、インナサイドプレート31の高圧油導入ポート56Aおよびロータ22の一部のベーン溝23の底部空間23Aを介して、アウタサイドプレート32の環状の背圧溝57に供給される。
そして、環状の背圧溝57に供給された高圧吐出油は、背圧溝57が連通しているロータ22の全部のベーン溝23の底部空間23Aに同時に導入される状態となり、このベーン溝23の底部空間23Aに導入された高圧吐出油の圧力によって、ベーン24の先端がカムリング30の内周の内周面30Cに押し当てられる。
図8は、本実施形態の吸込ポート41周辺のベーン24の動作を説明するための図である。
なお、上述のようにインナサイドプレート31の吸込ポート41における第1吸込ポート41Aおよび第2吸込ポート41Bは、同様の形状をしている。以下の説明では、第2吸込ポート41B周辺のベーン24の動作を代表例として説明し、第1吸込ポート41A周辺のベーン24の動作についての説明は省略する。
また、図示の例の第2吸込ポート41Bは、内側端部41Dにおけるロータ22(図4参照)の回転方向(図中D方向)の上流側の部分が、カムリング30の内周面30Cに沿う形状として捉えることができる。
さらに、図示の例の第2吸込ポート41Bは、内側端部41Dにおいて、カムリング30の第1吸込ポート61と対峙する部分が、カムリング30の内周面30Cに沿う形状として捉えることができる。より詳細には、第2吸込ポート41Bの内側端部41Dにおいて、周方向にて第1吸込ポート61の底面部601が形成されている領域と重複する部分が、カムリング30の内周面30Cに沿う形状として捉えることができる。
図9は、本実施形態の吸込ポート44周辺のベーン24の動作を説明するための図である。
なお、上述のようにアウタサイドプレート32の吸込ポート44における第1吸込ポート44Aおよび第2吸込ポート44Bは、同様の形状をしている。以下の説明では、第1吸込ポート44A周辺のベーン24の動作を代表例として説明し、第2吸込ポート44B周辺のベーン24の動作の説明は省略する。
また、図示の例の第1吸込ポート44Aは、内側端部44Cにおけるロータ22(図4参照)の回転方向(図中D方向)の上流側の部分が、カムリング30の内周面30Cに沿う形状として捉えることができる。
さらに、図示の例の第1吸込ポート44Aは、内側端部44Cにおいて、カムリング30の第1吸込ポート81と対峙する部分が、カムリング30の内周面30Cに沿う形状として捉えることができる。より詳細には、第1吸込ポート44Aの内側端部44Cにおいて、周方向にて第1吸込ポート81の底面部801が形成されている領域と重複する部分が、カムリング30の内周面30Cに沿う形状として捉えることができる。
図10は、本実施形態のベーン24の傾きを説明するための図である。より詳細には、図10は、図3に示す円内の領域を示す。
さて、ベーンポンプ1における作動油の吸入効率を上げようとした場合、第2吸込ポート41Bの内側端部41Dあるいは第1吸込ポート44Aの内側端部44Cをロータ22の回転軸21側により近づけ、作動油を吸入する吸入面積が大きくする構成が考えられる。しかしながら、単にロータ22の回転軸21側に近づけると、ベーンポンプ1の耐久性が劣化することがある。なお、ここでの吸入効率とは、単に時間当たりに吸込ポート41を通過する作動油の量(体積)をいう。
図11は、他の実施形態のインナサイドプレート310の全体図である。
なお、以下の説明においては、上述の図5に示すインナサイドプレート31と同一の部分には同一の符号をつけ、その詳細な説明は省略する。
上記の説明においては、高圧油導入ポート56Aは、インナサイドプレート31に貫通形成される中心位置C1を中心とした円弧状の溝として説明した。
一方で、図11に示す高圧油導入ポート(貫通孔)560Aは、回転軸21の径方向外側に位置する端部である径方向外側端部560Bが、第1吸込ポート41Aの内側端部41C(第2吸込ポート41Bの内側端部41D)に沿う形状である。付言すると、高圧油導入ポート560Aの径方向外側端部560Bは、カムリング30の内周面30Cに沿う形状である。このことにより、径方向外側端部560Bと、第1吸込ポート41Aの内側端部41C(第2吸込ポート41Bの内側端部41D)との距離(径方向の長さ、図中矢印参照)が一定となる。
この実施形態においては、高圧油導入ポート560Aの径方向外側端部560Bを、第1吸込ポート41Aの内側端部41C(第2吸込ポート41Bの内側端部41D)に沿う形状とすることにより、この構成を有しない場合と比較して、高圧油導入ポート560Aから第1吸込ポート41A内への作動油の漏れ(リーク)が抑制される。
付言すると、この実施形態においては、第1吸込ポート41Aの内側端部41C(第2吸込ポート41Bの内側端部41D)との間の領域、すなわち高圧油導入ポート560Aと第1吸込ポート41Aとの間で作動油を封止する領域の幅が一定となる。そして、この領域の幅を定めることで作動油の漏れ量を調整することが可能となるため、この実施形態の構成によればインナサイドプレート310の設計が容易となる。
さて、上記の説明においては、インナサイドプレート31の内側端部41Cおよび内側端部41Dと、アウタサイドプレート32の内側端部44Cおよび内側端部44Dとが、それぞれカムリング30の内周面30Cに沿う形状であることを説明したが、内側端部41C、内側端部41D、内側端部44Cおよび内側端部44Dのうち、いずれか1つがカムリング30の内周面30Cに沿う形状であればよい。
また、アウタサイドプレート32の内側端部44Cおよび内側端部44Dがカムリング30の内周面30Cに沿う形状であり、インナサイドプレート31の内側端部41Cおよび内側端部41Dがインナサイドプレート31の中心位置C1を中心とした円弧に沿う形状であってもよい。
Claims (3)
- 回転軸に結合されて回転するロータと、
前記ロータの外周部で放射方向に複数設けられたベーン溝に、摺動可能に保持される複数のベーンと、
前記ロータおよび前記複数のベーンを囲むように配置されるカムリングと、
前記カムリングを覆うとともに、外周が前記回転軸の径方向内側に凹み当該カムリングとの間において当該カムリング内に作動流体を供給する供給部を有するサイドプレートと
を備え、
前記供給部の外周と前記カムリングの内周とが互いに沿う形状である
ことを特徴とするベーンポンプ。 - 前記カムリングを挟んで前記サイドプレートとは反対側に配置され当該カムリングを覆うとともに、外周が前記回転軸の径方向内側に凹み当該カムリングとの間において当該カムリング内に作動流体を供給する他の供給部を有する他のサイドプレートを備え、
前記他の供給部の外周と前記カムリングの内周とが互いに沿う形状であることを特徴とする請求項1記載のベーンポンプ。 - 前記サイドプレートは、前記供給部よりも前記回転軸の径方向内側において、前記複数のベーンを前記ロータから突出させる向きに当該複数のベーンを押圧する作動流体を前記カムリング内に供給する貫通孔を有し、
前記貫通孔における前記回転軸の径方向外側の形状が、前記カムリングの内周に沿う形状を有することを特徴とする請求項1または2記載のベーンポンプ。
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