JP2017057833A - カートリッジ式ベーンポンプ - Google Patents

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義之 牧
杉原　雅道
Masamichi Sugihara
雅道 杉原
智行 中川
Satoyuki Nakagawa
智行 中川
考司 義村
Koji Yoshimura
考司 義村
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Abstract

【課題】吐出ポートを流体圧装置の吐出流路の位置に適合させつつ、コスト低減を図ることができるカートリッジ式ベーンポンプを提供する。【解決手段】カートリッジ式ベーンポンプ１００は、ロータ２及びカムリング４の端面に当接するボディ側サイドプレート２０と、ボディ側サイドプレート２０に形成されポンプ室６から吐出される作動流体が導かれる第１、第２吐出ポート７ａ、７ｂと、ボディ側サイドプレート２０に形成された第１、第２吐出ポート７ａ、７ｂとボディ９０に形成された第１、第２吐出流路９３ａ、９３ｂとをそれぞれ接続する第１接続流路４１ａ、４１ｂが形成されるアダプタ４０と、を備えることを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、カートリッジ式ベーンポンプに関するものである。
特許文献１には、基台やフレームなどに固定される本体部に対して着脱可能に構成されるカートリッジ式ベーンポンプが記載されている。
特開２００３−３０１７８１号公報
このようなカートリッジ式ベーンポンプを流体圧装置に取り付けるためには、サイドプレートに設けられた吐出ポートの位置や形状を、流体圧装置に設けられた吐出流路に適合するように製作する必要がある。しかしながら、サイドプレートは、ロータと摺動するため耐久性に優れた材料を使用して形成される。このような材料は、加工性が悪くコストも高いため、サイドプレートを吐出流路の異なる流体圧装置それぞれに適合するように製作することは、コストの上昇を招くおそれがあった。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、サイドプレートの吐出ポートを流体圧装置の吐出流路に適合させつつ、コスト低減を図ることができるカートリッジ式ベーンポンプを提供することを目的とする。
第１の発明は、流体圧装置のボディ内に着脱可能に収容されるカートリッジ式ベーンポンプであって、駆動軸に連結され回転駆動されるロータと、ロータの外周に開口部を有して放射状に形成される複数のスリットと、各スリットに摺動自在に挿入されるベーンと、ベーンの先端部が摺接する内周カム面を有するカムリングと、ロータとカムリングと隣り合うベーンとの間に区画されるポンプ室と、ロータ及びカムリングの一端面に当接するとともに、ボディに固定されるカバー部材と、ロータ及びカムリングの他端面に当接するサイドプレートと、サイドプレートに形成されポンプ室から吐出される作動流体が導かれる吐出ポートと、サイドプレートに形成された吐出ポートとボディに形成された吐出流路とを接続する接続流路が形成されるアダプタと、を備えることを特徴とする。
第１の発明では、アダプタを適宜変更することで、サイドプレートに形成された吐出ポートとボディに形成された吐出流路との位置のずれや形状の違いにかかわらず、吐出ポートと吐出流路とを接続させることができる。さらに、ロータが摺動するサイドプレートを共通化することができる。
第２の発明は、サイドプレートをロータに向けて常時付勢する付勢部材をさらに備えること特徴とする。
第２の発明では、付勢部材によってサイドプレートはロータに向けて常時付勢されるので、サイドプレートとロータの間からの漏れを防止できる。したがって、ポンプの吐出効率が向上する。
第３の発明は、付勢部材は、アダプタとサイドプレートとの間に圧縮して設けられ、サイドプレートに形成された前記吐出ポートの外周を囲んでシールするシール部材であることを特徴とする。
第３の発明では、吐出ポートからの漏れを防止するシール部材が、付勢部材として機能する。これにより、部品点数を少なくできる。
第４の発明は、アダプタは、カートリッジ式ベーンポンプがボディ内に収容された状態において、ボディの底面との間でポンプ室から吐出された高圧の作動流体が導かれる円環状の高圧室を区画し、高圧室に導かれた高圧の作動流体によってサイドプレートをロータに向けて付勢することを特徴とする。
第４の発明では、高圧時には、サイドプレートは、高圧室に導かれた高圧の作動流体によってロータに向けて付勢されるので、高圧時においてもサイドプレートとロータの間からの漏れを防止できる。
第５の発明は、サイドプレートは、焼結金属によって形成され、アダプタは、アルミニウム合金によって形成されることを特徴とする。
第５の発明では、サイドプレートは、鉄系の焼結金属によって形成されるので耐久性が向上し、ロータとの焼き付きが防止される。また、アダプタは、鉄系の焼結金属よりも軽いアルミニウム合金によって形成されるので、軽量化を図ることができる。さらに、アルミニウム合金は加工性が良いので、アダプタを簡単に製作することができる。
本発明によれば、サイドプレートの吐出ポートを流体圧装置の吐出流路に適合させつつ、コスト低減を図ることができる。
本発明の実施形態に係るカートリッジ式ベーンポンプの正面図である。 本発明の実施形態に係るカートリッジ式ベーンポンプのカバー部材側から見た分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るカートリッジ式ベーンポンプのアダプタ側から見た分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るカートリッジ式ベーンポンプの軸方向における断面図である。 本発明の実施形態に係るカートリッジ式ベーンポンプの締結部材の拡大図である。 本発明の実施形態に係るカートリッジ式ベーンポンプのアダプタの平面図である。 本発明の実施形態に係るカートリッジ式ベーンポンプのアダプタの背面図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本発明の実施形態に係るカートリッジ式ベーンポンプ１００は、車両に搭載される流体圧装置、例えば、パワーステアリング装置や変速機等の流体圧供給源として用いられる。作動流体は、作動油やその他の水溶性代替液等である。
カートリッジ式ベーンポンプ１００(以下、単に「ベーンポンプ１００」という。)は、あらかじめ組み立てられた状態（図１に示す状態）で、流体圧装置のボディ９０に形成された収容凹部９１内に着脱可能に収容される（図４参照）。駆動軸１の端部には、エンジン（図示せず）の動力が伝達され、駆動軸１に連結されたロータ２が回転する。
図１から図４に示すように、ベーンポンプ１００は、駆動軸１に連結され回転駆動されるロータ２と、ロータ２の外周に開口部を有して放射状に形成される複数のスリット２ａと、各スリット２ａに摺動自在に挿入されロータ２に対して径方向に往復動可能に設けられる複数のベーン３と、ロータ２を収容すると共にロータ２の回転に伴ってベーン３の先端部が摺動する内周カム面４ａを有するカムリング４と、を備える。
スリット２ａの基端側には、ポンプの吐出圧が導かれる背圧室５が区画される。ベーン３は、背圧室５の圧力によってスリット２ａから抜け出る方向に押圧され、先端部がカムリング４の内周カム面４ａに当接する。これにより、カムリング４の内部には、ロータ２の外周面、カムリングの内周カム面４ａ、及び隣り合うベーン３によって複数のポンプ室６が区画される。
カムリング４は、内周カム面４ａが略楕円形状をした環状の部材であり、ロータ２の回転に伴ってポンプ室６の容積を拡張する吸込領域とポンプ室６の容積を収縮する吐出領域とを有する。各ポンプ室６は、ロータ２の回転に伴って拡縮する。ベーンポンプ１００は、カムリング４が２つの吸込領域と２つの吐出領域とを有する、いわゆる平衡型のベーンポンプである。カムリング４には、２つの吸込領域に対応する位置の両端面に、カムリング４の外側と内側とを連通する切欠き４ｅが形成される。
ベーンポンプ１００は、ロータ２及びカムリング４の一端面（図１及び図４では上側）に当接するカバー側サイドプレート１０と、ロータ２及びカムリング４の他端面（図１及び図４では下側）に当接するボディ側サイドプレート２０と、カバー側サイドプレート１０に当接し流体圧装置のボディ９０に固定されるカバー３０と、をさらに備える。カバー側サイドプレート１０及びカバー３０によってカバー部材が構成される。
カバー側サイドプレート１０とボディ側サイドプレート２０は、ロータ２及びカムリング４を挟持するように配置される。カバー側サイドプレート１０とボディ側サイドプレート２０とが、ロータ２及びカムリング４の両端面を挟み込むことによりポンプ室６は密閉される。
図３に示すように、カバー側サイドプレート１０は、外縁部の一部を切り欠くようにして形成され作動油をポンプ室６内に導く吸込ポート１１と、２つの吐出領域に対応した位置にそれぞれ形成される吐出用凹部１２と、駆動軸１が挿通する貫通孔１３と、を備える。
吸込ポート１１は、２つの吸込領域に対応する位置にそれぞれ形成される。各吸込ポート１１は、貫通孔１３を中心とした円弧状に形成される。吸込ポート１１は、図４に示すカムリング４と流体圧装置のボディ９０との間に円環状に区画形成される吸込空間７０、及びボディ９０に形成された吸込流路９２を通じてタンクに連通する。
吐出用凹部１２は、溝状に形成され２つの吐出領域に対応する位置にそれぞれ形成される。各吐出用凹部１２は、貫通孔１３を中心とした円弧状に形成される。吐出用凹部１２は、ベーン３を挟んで、後述するボディ側サイドプレート２０に形成された第１、第２貫通孔２１ａ、２１ｂと対向するように設けられる。吐出用凹部１２はポンプ室６を通じて第１、第２貫通孔２１ａ、２１ｂと連通するので、吐出用凹部１２には、第１、第２貫通孔２１ａ、２１ｂと同じ圧力が作用する。したがって、第１、第２貫通孔２１ａ、２１ｂ内の圧力によってベーン３に作用する力は、吐出用凹部１２の圧力によって相殺され、ベーン３がカバー側サイドプレート１０に押し付けられることを防止できる。
図２に示すように、ボディ側サイドプレート２０は、ロータ２の他端面が摺接する摺接面２０ａと、２つの吐出領域それぞれに対応するように摺接面２０ａに形成されポンプ室６の作動油を吐出する第１、第２貫通孔２１ａ、２１ｂと、駆動軸１が挿通する貫通孔２２と、吸込空間７０とポンプ室６とを連通する吸込用凹部２３と、を備える。
第１、第２貫通孔２１ａ、２１ｂは、貫通孔２２を中心として対称位置に設けられる。第１、第２貫通孔２１ａ、２１ｂは、貫通孔２２を中心とした円弧状に形成されるとともに、ボディ側サイドプレート２０を貫通して形成される。
吸込用凹部２３は、２つの吸込領域に対応するように摺接面２０ａに形成される。各吸込用凹部２３の外周端はボディ側サイドプレート２０の外周面まで達しており、径方向外側に開口する凹形状に形成される。
ボディ側サイドプレート２０の摺接面２０ａには、第１、第２貫通孔２１ａ、２１ｂからロータ２の回転方向後方へ向けて延びる溝である外側ノッチ２６及び内側ノッチ２７が形成される。外側ノッチ２６は、内側ノッチ２７より外周側に配置され、かつ内側ノッチ２７よりロータ２の回転方向の長さが長い。
外側ノッチ２６及び内側ノッチ２７は、いずれも第１、第２貫通孔２１ａ、２１ｂからロータ２の回転方向後方へ行くほどロータ２の径方向の寸法が小さくなる先細り形状に形成される。また、外側ノッチ２６及び内側ノッチ２７は、ロータ２の外周面より外周側であってカムリング４の内周カム面４ａより内周側に配置される。
ボディ側サイドプレート２０の摺接面２０ａには、貫通孔２２を中心として対称位置に一対の第１背圧溝２４ａが形成されるとともに、一対の第１背圧溝２４ａに対して貫通孔２２を中心として略９０°ずれた位置に一対の第２背圧溝２４ｂが形成される。
第１背圧溝２４ａは、貫通孔２２を中心とした円弧状に形成され、背圧室５に連通する。第１背圧溝２４ａは、第１背圧溝２４ａに開口する複数の背圧室５どうしを連通する。
第２背圧溝２４ｂは、貫通孔２２を中心とした円弧状に形成され、背圧室５に連通する。第２背圧溝２４ｂは、第２背圧溝２４ｂに開口する複数の背圧室５どうしを連通する。
図３に示すように、ボディ側サイドプレート２０は、摺接面２０ａとは反対側の端面に開口し、第１、第２貫通孔２１ａ、２１ｂに連通する第１、第２円弧溝２５ａ、２５ｂと、第１、第２円弧溝２５ａ、２５ｂと第２背圧溝２４ｂとを連通しボディ側サイドプレート２０を貫通して形成される連通孔２８と、第１、第２円弧溝２５ａ、２５ｂの外周をそれぞれ囲んでシールするシール部材としてのＯリング８３ａ、８３ｂと、をさらに備える。Ｏリング８３ａ、８３ｂは、ボディ側サイドプレート２０の第１、第２円弧溝２５ａ、２５ｂの外周に形成された溝内に装着され、ボディ側サイドプレート２０と後述するアダプタ４０との間に圧縮された状態で設けられる。
第１、第２円弧溝２５ａ、２５ｂは、貫通孔２２を中心とした円弧状に形成される。第１円弧溝２５ａの底面には、第１貫通孔２１ａ及び連通孔２８が開口し、第２円弧溝２５ｂの底面には、第２貫通孔２１ｂ及び連通孔２８が開口する。これにより、第１貫通孔２１ａ及び連通孔２８は、第１円弧溝２５ａを通じて連通し、第２貫通孔２１ｂ及び連通孔２８は、第２円弧溝２５ｂを通じて連通する。ベーンポンプ１００では、第１貫通孔２１ａ及び第１円弧溝２５ａが第１吐出ポート７ａを構成し、第２貫通孔２１ｂ及び第２円弧溝２５ｂが第２吐出ポート７ｂを構成する。
カバー３０には、駆動軸１の端部をスリーブを介して支持する貫通孔３１が形成される。カバー３０は、カバー３０の外周部分に形成された複数の貫通孔３３に図示しないボルトを挿通してボディ９０に固定される。
ベーンポンプ１００は、ボディ側サイドプレート２０に形成された第１、第２吐出ポート７ａ、７ｂとボディ９０に形成された２つの第１、第２吐出流路９３ａ、９３ｂ（図４参照）とをそれぞれ接続する第１、第２接続流路４１ａ、４１ｂが形成されるアダプタ４０をさらに備える。
図４に示すように、アダプタ４０は、ボディ側サイドプレート２０に当接する当接面４０ａと後述する収容凹部９１の第３凹部９１ｃの底面に対向する環状面４０ｆとを有する本体部４０ｂと、本体部４０ｂよりも小径で本体部４０ｂから軸方向に延びる円筒部４０ｃと、本体部４０ｂから円筒部４０ｃ内に延び駆動軸１の端部を支持する支持孔４２が形成されるボス部４０ｄと、本体部４０ｂの環状面４０ｆに形成される円環状の凹溝４７と、を備える。
本体部４０ｂは、円板状に形成される。本体部４０ｂの外周には、本体部４０ｂとボディ９０との間の作動油の漏れを防止する円環状のＯリング８１が設けられる。
円筒部４０ｃは、本体部４０ｂと同軸状に形成され、内側に内部空間４０ｅを有する。円筒部４０ｃの外周には、第１接続流路４１ａと第２接続流路４２ｂとの連通を遮断する円環状のＯリング８２が設けられる。
第１接続流路４１ａは、当接面４０ａと環状面４０ｆとの間で本体部４０ｂを貫通するように形成され、第１吐出ポート７ａと第１吐出流路９３ａとを接続する。具体的には、第１接続流路４１ａは、当接面４０ａに開口する円弧状の第１開口部４４ａと、環状面４０ｆに開口する凹溝４７と、第１開口部４４ａと凹溝４７とを連通する貫通孔４５ａと、によって構成される。第１開口部４４ａは、ボディ側サイドプレート２０の第１円弧溝２５ａと対向する位置に形成される。貫通孔４５ａは、円筒部４０ｃの外周面に沿う円弧状に形成される（図６及び図７参照）。凹溝４７は円環状に形成されるので、ベーンポンプ１００の第１接続流路４１ａと流体圧装置の第１吐出流路９３ａとは互いに対向した位置に設けられていなくても、第１吐出流路９３ａが凹溝４７に向かって開口していれば、第１接続流路４１ａと第１吐出流路９３ａとは、凹溝４７を通じて連通する。
図４に示すように、第２接続流路４１ｂは、本体部４０ｂを貫通し円筒部４０ｃの内部空間４０ｅに連通して形成され、第２吐出ポート７ｂと第２吐出流路９３ｂとを接続する。具体的には、第２接続流路４１ｂは、当接面４０ａに開口する円弧状の第２開口部４４ｂと、円筒部４０ｃの内部空間４０ｅと、第２開口部４４ｂと円筒部４０ｃの内部空間４０ｅとを連通する貫通孔４５ｂと、によって構成される。第２開口部４４ｂは、ボディ側サイドプレート２０の第２円弧溝２５ｂと対向する位置に形成される。貫通孔４５ｂは、ボス部４０ｄの外周面に沿うように円弧状に形成される（図６及び図７参照）。第２接続流路４１ｂは、ボディ９０に形成された第２吐出流路９３ｂに連通する。
次に、ベーンポンプ１００の組立方法について説明する。
まず、カバー３０に形成された挿入孔３４にダウエルピン６０を圧入する。そして、このダウエルピン６０を、カバー側サイドプレート１０に形成された貫通孔１５、カムリング４に形成された貫通孔４ｃ、及びボディ側サイドプレート２０に形成された貫通孔２９ｂに順次挿入し、最後にアダプタ４０に形成された挿入孔４６に挿入する。これにより、カバー３０、カバー側サイドプレート１０、カムリング４、ボディ側サイドプレート２０及びアダプタ４０は、積層された状態になる。なお、駆動軸１、ロータ２、及びベーン３は、カムリング４を挿入するときに、カムリング４の内部に組み込まれる。このようにして、ダウエルピン６０は、カムリング４を貫通しカバー３０及びアダプタ４０に両端が支持されるとともに、カムリング４に対するカバー３０、カバー側サイドプレート１０、ボディ側サイドプレート２０及びアダプタ４０の相対回転を防止する。つまり、ダウエルピン６０は、組立時にはこれらの部材の位置決めとして機能するとともに、組立後にはカムリング４に対するカバー側サイドプレート１０及びボディ側サイドプレート２０の相対回転を防止する回り止めとして機能する。
このようにして積層されたカバー３０、カバー側サイドプレート１０、カムリング４、ボディ側サイドプレート２０及びアダプタ４０は、結合部材としての２本のヘッドピン５０によって、一体に保持される。以下に、ヘッドピン５０について具体的に説明する。
図２及び図３に示すように、ヘッドピン５０は、先端がアダプタ４０に形成された係合孔４３に固定される軸部５１と、軸部５１より大径で基端に形成された規制部５２と、を有する。軸部５１は、カバー３０に形成された貫通孔３２、カバー側サイドプレート１０に形成された貫通孔１４、カムリング４に形成された貫通孔４ｂ、及びボディ側サイドプレート２０に形成された貫通孔２９ａを貫通し、先端が係合孔４３に圧入される。これにより、ヘッドピン５０の規制部５２とアダプタ４０との間にカバー３０、カバー側サイドプレート１０、カムリング４及びボディ側サイドプレート２０が一体化された状態に保持される。ヘッドピン５０は、駆動軸１を中心として対称位置に２本設けられる。なお、軸部５１の先端部に雄ねじを設け、係合孔４３に形成した雌ねじと螺合させることによってヘッドピン５０をアダプタ４０に固定してもよい。
このように、ベーンポンプ１００は、ヘッドピン５０によって一体化された状態に保持できる。これにより、ベーンポンプ１００をボディ９０に取り付ける時、具体的には、ベーンポンプ１００をボディ９０に取り付けるために運搬している時や、ボディ９０の収容凹部９１への装着する時に、ベーンポンプ１００がバラバラになってしまうことを防止できる。したがって、取り付け性が向上する。また、ベーンポンプ１００をボディ９０から取り外す時にも、ベーンポンプ１００が一体化された状態に保持されるので、簡単に取り外すことができる。
ベーンポンプ１００が流体圧装置のボディ９０に取り付けられた状態、具体的には、ベーンポンプ１００がボディ９０の収容凹部９１に収容され、カバー３０がボディ９０に固定された状態では、図５に示すように、カバー３０とヘッドピン５０の規制部５２との間には隙間Ｓが存在する。ベーンポンプ１００が駆動してポンプ室６内に高圧が発生したときに、カバー３０の中央付近が持ち上げられるようにして撓んでしまう（変形してしまう）ことがある。ベーンポンプ１００では、カバー３０とヘッドピン５０の規制部５２との間には隙間Ｓが存在するので、このようなカバー３０の撓みを許容することができる。つまり、カバー３０が撓んで、ヘッドピン５０の規制部５２にヘッドピン５０を引き抜くような力が作用しないので、ヘッドピン５０の抜けや破損が防止される。このように、ベーンポンプ１００はヘッドピン５０によって一体化された状態に保持されるので、ベーンポンプ１００を取り外すときにベーンポンプ１００がバラバラになってしまうことがない。
上記実施形態では、ヘッドピン５０は、２本であることを例にして説明したが、これに限らず、ヘッドピン５０は、スペースを確保できればさらに多くても（３〜６本程度）もよい。ヘッドピン５０の本数が多くなれば、その分ベーンポンプ１００を一体化した状態を保持する保持力が向上する。逆に、ヘッドピン５０の本数が少なければ、その分小型化することができる。ヘッドピン５０を駆動軸を中心として対称位置に２本設けることで、最低限の本数で安定して保持することができる。また、ヘッドピン５０は、その先端部が係合孔４３に圧入されるように構成することで、ヘッドピン５０と係合孔４３のねじ加工を不要とすることができる。
このようにして組み立てられたベーンポンプ１００は、ボディ９０の収容凹部９１に装着され、カバー３０の貫通孔３３に挿通されたボルトをボディ９０に螺合することによりボディ９０に固定される。
次に、ボディ９０の収容凹部９１について説明する。
図４に示すように、ボディ９０の収容凹部９１は、底面側から順に、底面に第２吐出流路９３ｂが開口する第１凹部９１ａと、第１凹部９１ａより大径に形成され底面に第１吐出流路９３ａが開口する第２凹部９１ｂと、第２凹部９１ｂより大径に形成されアダプタ４０の本体部４０ｂが挿入される第３凹部９１ｃと、第３凹部９１ｃより大径に形成されベーンポンプ１００との間に上述した吸込空間７０が形成される第４凹部９１ｄと、を有する。
ベーンポンプ１００が収容凹部９１内に収容された状態では、第１凹部９１ａにはアダプタ４０の円筒部４０ｃが嵌合され、第３凹部９１ｃにはアダプタ４０の本体部４０ｂが嵌合される。このとき、本体部４０ｂの環状面４０ｆは第３凹部９１ｃの底面に対向する。これにより、第２凹部９１ｂと第３凹部９１ｃとアダプタ４０の本体部４０ｂと円筒部４０ｃの外周とによって、つまり、第２凹部９１ｂ及び第３凹部９１ｃの底面とアダプタ４０の本体部４０ｂとの間に円環状の高圧室９４が区画される。高圧室９４には、ポンプ室６から吐出された高圧の作動油が、第１貫通孔２１ａ、第１円弧溝２５ａ、第１開口部４４ａ、貫通孔４５ａ及び凹溝４７を通じて導かれる。高圧室９４内に導かれた作動油は、第１吐出流路９３ａに流出する。
第４凹部９１ｄには、ボディ側サイドプレート２０、カムリング４、カバー側サイドプレート１０が収容され、第４凹部９１ｄは、カバー３０がボディ９０に取り付けられることによって閉塞される。第４凹部９１ｄとベーンポンプ１００（ボディ側サイドプレート２０、カムリング４及びカバー側サイドプレート１０）との間には、上記した吸込流路９２に連通する円環状の吸込空間７０が形成される。
次に、ベーンポンプ１００の動作について説明する。
図示しないエンジンなどの駆動装置の動力によって駆動軸１が回転駆動されることで、ロータ２が回転する。ロータ２の回転に伴って、２つの吸込領域に位置するポンプ室６は拡張する。これにより、タンク内の作動油が、吸込流路９２、吸込空間７０、切欠き４ｅ、吸込ポート１１及び吸込用凹部２３を通ってポンプ室６に吸い込まれる。また、２つの吐出領域に位置するポンプ室６は、ロータ２の回転に伴って収縮する。これにより、一方の吐出領域にあるポンプ室６内の作動油が、第１吐出ポート７ａ（第１貫通孔２１ａ及び第１円弧溝２５ａ）、第１接続流路４１ａ（第１開口部４４ａ、貫通孔４５ａ、及び凹溝４７）、高圧室９４、及び第１吐出流路９３ａを通じて、図示しない油圧機器へと供給され、他方の吐出領域にあるポンプ室６内の作動油が、第２吐出ポート７ｂ（第２貫通孔２１ｂ及び第２円弧溝２５ｂ）、第２接続流路４１ｂ（第２開口部４４ｂ、貫通孔４５ｂ、及び内部空間４０ｅ）及び第２吐出流路９３ｂを通じて、図示しない油圧機器へと供給される。ベーンポンプ１００では、ロータ２が１回転する間に、各ポンプ室６が作動油の吸込、吐出を２度繰り返す。
第１、第２吐出ポート７ａ、７ｂ（第１、第２円弧溝２５ａ、２５ｂ）に吐出された作動油の一部は、それぞれ連通孔２８及び第２背圧溝２４ｂを通じて背圧室５に供給され、ベーン３の基端部３ｂを内周カム面４ａに向かって押圧する。したがって、ベーン３は、基端部３ｂを押圧する背圧室５の流体圧力と、ロータ２の回転に伴って働く遠心力と、によってスリット２ａから突出する方向に付勢される。これにより、ベーン３の先端部３ａがカムリング４の内周カム面４ａに摺接しながら回転するので、ポンプ室６内の作動油は、ベーン３の先端部３ａとカムリング４の内周カム面４ａとの間から漏れることなくポンプ室６から吐出される。
ベーンポンプ１００は、ボディ９０の収容凹部９１に収容された状態では、アダプタ４０の本体部４０ｂが、収容凹部９１の第３凹部９１ｃに当接している。さらに、アダプタ４０とボディ側サイドプレート２０との間には、Ｏリング８３ａ、８３ｂが圧縮した状態で設けられている。これにより、Ｏリング８３ａ、８３ｂの弾性力によって、ボディ側サイドプレート２０が常時ロータ２の端面に押し付けられるので、ボディ側サイドプレート２０とロータ２との間からの作動油の漏れを防止できる。したがって、ベーンポンプ１００の吐出効率が向上する。このように、Ｏリング８３ａ、８３ｂは、第１、第２円弧溝２５ａ、２５ｂの外周を囲んでシールするシール部材としての機能に加え、ボディ側サイドプレート２０がロータ２の端面に常時付勢する付勢部材としての機能を有する。
ポンプ室６から高圧の作動油が吐出されるようになると、第１、第２円弧溝２５ａ、２５ｂ内の作動油の圧力も高圧になる。これにより、ボディ側サイドプレート２０がロータ２の端面に押し付けられる。さらに、ポンプ室６から高圧の作動油が、第１吐出ポート７ａ及び第１接続流路４１ａを通じて高圧室９４内にも導かれる。これにより、高圧室９４内の作動油の圧力によって、アダプタ４０が第３凹部９１ｃの底面から離間しボディ側サイドプレート２０に押し付けられる。これにより、アダプタ４０は、高圧室９４に導かれた高圧の作動油によってボディ側サイドプレート２０をロータ２に向けて付勢し、ボディ側サイドプレート２０をロータ２の端面に押し付ける。
ポンプ室６が高圧になると、Ｏリング８３ａ、８３ｂの弾性力だけではボディ側サイドプレート２０をロータ２に向かって充分に押し付けることができないが、ボディ側サイドプレート２０は、Ｏリング８３ａ、８３ｂの弾性による付勢力に加えて、第１、第２円弧溝２５ａ、２５ｂ内の作動油の圧力、及びアダプタ４０に作用する作動油の圧力によってもロータ２に押し付けられることになるので、高圧時においてもボディ側サイドプレート２０とロータ２との間からの作動油の漏れを防止できる。
また、内部空間４０ｅや高圧室９４内に高圧の作動油が導かれた状態では、アダプタ４０がボディ側サイドプレート２０に押し付けられるので、Ｏリング８３ａ、８３ｂはアダプタ４０とボディ側サイドプレート２０との間で強く圧縮される。したがって、第２円弧溝２５ａ、２５ｂ内の作動油が高圧になっても、Ｏリング８３ａ、８３ｂが溝からはみ出してしまうことを防止できる。
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
ベーンポンプ１００は、ロータ２及びカムリング４の他端面に当接するボディ側サイドプレート２０と、ボディ側サイドプレート２０に形成された第１、第２吐出ポート７ａ、７ｂとボディ９０に形成された第１、第２吐出流路９３ａ、９３ｂとを接続する第１、第２接続流路４１ａ、４１ｂが形成されるアダプタと、を備える。アダプタ４０を適宜変更することで、ボディ側サイドプレート２０に形成された第１、第２吐出ポート７ａ、７ｂとボディ９０に形成された第１、第２吐出流路９３ａ、９３ｂとの位置のずれや形状の違いにかかわらず、第１、第２吐出ポート７ａ、７ｂと第１、第２吐出流路９３ａ、９３ｂとを接続させることができる。さらに、ボディ９０の第１、第２吐出流路９３ａ、９３ｂを第１、第２円弧溝２５ａ、２５ｂの形状や位置に合わせて形成しなくてもよいので、設計の自由度が向上する。
カートリッジ式ベーンポンプは、様々な流体圧装置に装着される。このため、第１、第２吐出流路９３ａ、９３ｂの配置は、流体圧装置によって異なることがある。また、ボディ側サイドプレート２０は、ロータと摺動するため耐久性に優れた鉄系の焼結金属によって形成される。このような鉄系の焼結金属は、加工性が悪く、材料自体も高いため第１、第２吐出流路９３ａ、９３ｂとの位置に適合させて製作すると、コストの上昇を招く。そこで、ベーンポンプ１００では、ボディ側サイドプレート２０に形成された第１、第２吐出ポート７ａ、７ｂとボディ９０に形成された第１、第２吐出流路９３ａ、９３ｂと接続する部材を、ボディ側サイドプレート２０とは別のアダプタ４０として構成し、さらに加工性に優れたアルミニウム合金で形成する。これにより、流体圧装置の第１、第２吐出流路９３ａ、９３ｂの配置や形状が異なっても、ボディ側サイドプレート２０を共通化することができるとともに、アダプタ４０を簡単に制作することができる。さらに、アルミニウム合金を用いることで、加工時間を短縮できるとともに材料費を抑制できるので、コストの上昇を抑えることができる。また、鉄に比べて比重の軽いアルミニウム合金を用いることで、ベーンポンプ１００の軽量化を図ることができる。また、ボディ側サイドプレート２０は鉄系の焼結金属によって形成されるので、耐久性が向上し、ロータ２との焼き付きが防止される。
ベーンポンプ１００の始動時は、吐出側の圧力が低圧であるので、吐出側の圧力によっては、ボディ側サイドプレート２０をロータ２の端面に充分に押し付けることができない。これにより、ポンプ室６内の作動油がボディ側サイドプレート２０とロータ２との間から漏れてしまい、ポンプの吐出効率が低下する。そこで、ベーンポンプ１００では、アダプタ４０とボディ側サイドプレート２０との間にＯリング８３ａ、８３ｂが圧縮して設けられる。これにより、Ｏリング８３ａ、８３ｂの弾性力によって、ボディ側サイドプレート２０はロータ２の端面に押し付けられるので、ボディ側サイドプレート２０とロータ２との間の漏れを低圧時にも防止できる。さらに、Ｏリング８３ａ、８３ｂは、第１、第２円弧溝２５ａ、２５ｂのシール部材としても機能するので、部品点数を少なくすることができる。
また、Ｏリング８３ａ、８３ｂの弾性力によって、ボディ側サイドプレート２０はロータ２の端面に常時押し付けられるので、ヘッドピン５０によってボディ側サイドプレート２０をロータ２に押し付ける力を発生させる必要がない。したがって、ヘッドピン５０を細くしたり、本数を少なくしたりすることができる。
ベーンポンプ１００では、Ｏリング８３ａ、８３ｂを設けることによって、ベーンポンプ１００を構成する各部材の寸法誤差を許容できる。具体的には、アダプタ４０の本体部４０ｂ、ボディ側サイドプレート２０、カムリング４、カバー側サイドプレート１０、及びカバー３０の収容凹部９１に挿入される部位の駆動軸１の軸方向の寸法の合計が第３凹部９１ｃの底面までの深さ寸法より小さくても、Ｏリング８３ａ、８３ｂの圧縮分だけ許容することができる。
なお、Ｏリング８３ａ、８３ｂに代えて、付勢部材を、例えば、アダプタ４０の本体部とボディ９０の第３凹部９１ｃの底面との間に設けることもできる。この場合、付勢部材として、Ｏリングに限らず、皿ばねなどの部材を採用することもできる。
ベーンポンプ１００では、アダプタ４０とボディ９０の底面との間でポンプ室６から吐出された高圧の作動油が導かれる円環状の高圧室９４が区画される。ポンプ室６から吐出された高圧は、本体部４０ｂの環状面４０ｆ全体に作用するので、ボディ側サイドプレート２０をロータ２の端面に強く押し付けることができる。
ベーンポンプ１００では、アダプタ４０の本体部４０ｂは円板状に形成され、円筒部４０ｃは円筒状に形成される。これにより、本体部４０ｂ及び円筒部４０ｃに設けられるＯリング８１、８２は円環状で構成できる。したがって、Ｏリング８１、８２の形状が単純になり、Ｏリング８１、８２を簡単に製作することができる。さらに、本体部４０ｂ及び円筒部４０ｃを同軸状に形成すれば、アダプタ４０の加工が簡単になるとともに加工精度を向上することができる。
また、Ｏリング８１は円筒部４０ｃの外周に設けられることにより、円筒部４０ｃをボディの第１凹部９１ａの底面に当接させてシールする必要がないので、アダプタ４０の軸方向の加工精度を必要としない。これにより、加工時間を短縮できる。また、Ｏリング８１、８２は、それぞれ本体部４０ｂ及び円筒部４０ｃの外周に設けられるので、ベーンポンプ１００のボディ９０への取り付け時などにＯリング８１、８２が脱落することを防止できる。
以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
カートリッジ式ベーンポンプ１００は、駆動軸１に連結され回転駆動されるロータ２と、ロータ２の外周に開口部を有して放射状に形成される複数のスリット２ａと、各スリット２ａに摺動自在に挿入されるベーン３と、ベーン３の先端部が摺接する内周カム面４ａを有するカムリング４と、ロータ２とカムリング４と隣り合うベーン３との間に区画されるポンプ室６と、ロータ２及びカムリング４の一端面に当接するとともに、ボディ９０に固定されるカバー部材（カバー３０及びカバー側サイドプレート１０）と、ロータ２及びカムリング４の他端面に当接するボディ側サイドプレート２０と、ボディ側サイドプレート２０に形成されポンプ室６から吐出される作動流体が導かれる第１、第２吐出ポート７ａ、７ｂと、ボディ側サイドプレート２０に形成された第１、第２吐出ポート７ａ、７ｂとボディ９０に形成された第１、第２吐出流路９３ａ、９３ｂとを接続する第１、第２接続流路４１ａ、４１ｂが形成されるアダプタ４０と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、アダプタ４０を適宜変更することで、ボディ側サイドプレート２０に形成された第１、第２吐出ポート７ａ、７ｂとボディに形成された第１、第２吐出流路９３ａ、９３ｂとの位置のずれや形状の違いにかかわらず、第１、第２吐出ポート７ａ、７ｂと第１、第２吐出流路９３ａ、９３ｂとを接続させることができる。さらに、ロータ２が摺動するボディ側サイドプレート２０を共通化することができる。
また、カートリッジ式ベーンポンプ１００は、ボディ側サイドプレート２０をロータ２に向けて常時付勢する付勢部材（Ｏリング８３ａ、８３ｂ）をさらに備えること特徴とする。
この構成によれば、付勢部材（Ｏリング８３ａ、８３ｂ）によってボディ側サイドプレート２０はロータ２に向けて常時付勢されるので、ボディ側サイドプレート２０とロータ２の間からの漏れを防止できる。したがって、ポンプの吐出効率が向上する。
また、カートリッジ式ベーンポンプ１００は、付勢部材（Ｏリング８３ａ、８３ｂ）は、アダプタ４０とボディ側サイドプレート２０との間に圧縮して設けられ、ボディ側サイドプレート２０に形成された第１、第２吐出ポート７ａ、７ｂの外周を囲んでシールするシール部材であることを特徴とする。
この構成によれば、第１、第２吐出ポート７ａ、７ｂからの漏れを防止するシール部材（Ｏリング８３ａ、８３ｂ）が、付勢部材（Ｏリング８３ａ、８３ｂ）として機能する。これにより、部品点数を少なくできる。
また、カートリッジ式ベーンポンプ１００は、アダプタ４０は、カートリッジ式ベーンポンプ１００がボディ９０内に収容された状態において、ボディ９０の底面との間でポンプ室６から吐出された高圧の作動流体が導かれる円環状の高圧室９４を区画し、高圧室９４に導かれた高圧の作動流体によってボディ側サイドプレート２０をロータ２に向けて付勢することを特徴とする。
この構成によれば、高圧時には、ボディ側サイドプレート２０は、高圧室９４に導かれた高圧の作動流体によってロータ２に向けて付勢されるので、高圧時においてもボディ側サイドプレート２０とロータ２の間からの漏れを防止できる。
また、カートリッジ式ベーンポンプ１００は、ボディ側サイドプレート２０は、焼結金属によって形成され、アダプタ４０は、アルミニウム合金によって形成されることを特徴とする。
この構成によれば、ボディ側サイドプレート２０は、鉄系の焼結金属によって形成されるので耐久性が向上し、ロータ２との焼き付きが防止される。また、アダプタ４０は、鉄系の焼結金属よりも軽いアルミニウム合金によって形成されるので、軽量化を図ることができる。さらに、アルミニウム合金は加工性が良いので、アダプタ４０を簡単に製作することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
ベーンポンプ１００は、吐出ポートを２つ設けたが、１つであってもよい。また、カバー３０は、カバー側サイドプレート１０と一体に形成されていてもよい。高圧室９４が形成されていれば、凹溝４７は形成されなくてもよい。
ボディ９０には、２つの吐出流路（第１、第２吐出流路９３ａ、９３ｂ）が設けられているが、吐出流路は１つであってもよい。この場合には、例えば、アダプタ４０に円筒部４０ｃを設けないことで、第１、第２接続流路４１ａ、４１ｂを高圧室９４で合流させることができる。
１００・・・カートリッジ式ベーンポンプ（ベーンポンプ）、１・・・駆動軸、２・・・ロータ、２ａ・・・スリット、３・・・ベーン、４・・・カムリング、４ａ・・・内周カム面、６・・・ポンプ室、７ａ・・・第１吐出ポート、７ｂ・・・第２吐出ポート、１０・・・カバー側サイドプレート（カバー部材）、１１・・・吸込ポート ２０・・・ボディ側サイドプレート、２１ａ・・・第１貫通孔（第１吐出ポート）、２１ｂ・・・第２貫通孔（第２吐出ポート）、２５ａ・・第１円弧溝（第１吐出ポート）、２５ｂ・・・第２円弧溝（第２吐出ポート）、２９ａ・・・貫通孔、２９ｂ・・・貫通孔、３０・・・カバー（カバー部材）、４０・・・アダプタ、４０ａ・・・当接面、４０ｂ・・・本体部、４０ｃ・・・円筒部、４０ｅ・・・内部空間（第２接続流路）、４０ｆ・・・環状面、４１ａ・・・第１接続流路、４１ｂ・・・第２接続流路、４３・・・係合孔、４４ａ・・・第１開口部（第１接続流路）、４４ｂ・・・第２開口部（第２接続流路）、４５ａ・・・貫通孔（第１接続流路）、４５ｂ・・・貫通孔（第２接続流路）、４７・・・凹溝（第１接続流路）、５０・・・ヘッドピン（結合部材）、５１・・・軸部、５２・・・規制部、６０・・・ダウエルピン（ピン）、７０・・・吸込空間、８１・・・Ｏリング、８２・・・Ｏリング、８３ａ・・・Ｏリング（付勢部材、シール部材）、８３ｂ・・・Ｏリング（付勢部材、シール部材）９０・・・ボディ、９１・・・収容凹部、９１ａ・・・第１凹部、９１ｂ・・・第２凹部、９１ｃ・・・第３凹部、９２・・・吸込流路、９３ａ・・・第１吐出流路、 ９３ｂ・・・第２吐出流路、９４・・・高圧室

Claims (5)

  1. 流体圧装置のボディ内に着脱可能に収容されるカートリッジ式ベーンポンプであって、
    駆動軸に連結され回転駆動されるロータと、
    前記ロータの外周に開口部を有して放射状に形成される複数のスリットと、
    前記各スリットに摺動自在に挿入されるベーンと、
    前記ベーンの先端部が摺接する内周カム面を有するカムリングと、
    前記ロータと前記カムリングと隣り合う前記ベーンとの間に区画されるポンプ室と、
    前記ロータ及び前記カムリングの一端面に当接するとともに、前記ボディに固定されるカバー部材と、
    前記ロータ及び前記カムリングの他端面に当接するサイドプレートと、
    前記サイドプレートに形成され前記ポンプ室から吐出される作動流体が導かれる吐出ポートと、
    前記サイドプレートに形成された前記吐出ポートと前記ボディに形成された吐出流路とを接続する接続流路が形成されるアダプタと、を備えることを特徴とするカートリッジ式ベーンポンプ。
  2. 前記サイドプレートを前記ロータに向けて常時付勢する付勢部材をさらに備えること特徴とする請求項１に記載のカートリッジ式ベーンポンプ。
  3. 前記付勢部材は、前記アダプタと前記サイドプレートとの間に圧縮して設けられ、前記サイドプレートに形成された前記吐出ポートの外周を囲んでシールするシール部材であることを特徴とする請求項２に記載のカートリッジ式ベーンポンプ。
  4. 前記アダプタは、前記カートリッジ式ベーンポンプが前記ボディ内に収容された状態において、前記ボディの底面との間で前記ポンプ室から吐出された高圧の作動流体が導かれる円環状の高圧室を区画し、前記高圧室に導かれた高圧の作動流体によって前記サイドプレートを前記ロータに向けて付勢することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のカートリッジ式ベーンポンプ。
  5. 前記サイドプレートは、焼結金属によって形成され、
    前記アダプタは、アルミニウム合金によって形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のカートリッジ式ベーンポンプ。
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