JP2017066937A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ベーンポンプの始動性を向上させる。
【解決手段】ベーンポンプ１００、駆動軸１に連結されたロータ２と、ロータ２の外周に開口して放射状に形成される複数のスリット７と、複数のスリット７のそれぞれに摺動可能に挿入される複数のベーン３と、ロータ２の回転に伴ってベーン３の先端が摺動するカム面４ａを有するカムリング４と、ロータ２とカムリング４と一対の隣り合うベーン３とによって区画されるポンプ室６と、を備え、複数のベーン３は、母材にＤＬＣコーティングが施されて形成される複数の第１ベーン３ａと、母材が露出して形成される第２ベーン３ｂと、を有し、スリット７には、２枚の第１ベーン３ａが互いに隣り合って挿入される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベーンポンプに関するものである。

特許文献１には、ハウジング内に収納されて回転駆動されるロータと、ロータのスリット内で摺動運動をするベーンと、ベーンの外側にあってロータ、ベーン等とポンプ室を形成するカムリングと、を備えるベーンポンプが開示されている。

特開平１１−２３００５７号公報

低温状況下の作動油は粘度が高く粘性抵抗が大きいため、低温状況下にあるベーンポンプでは、作動油の粘性抵抗によってベーンの摺動が妨げられる。このため、低温状況下のベーンポンプの始動時では、ベーンによってポンプ室が区画されにくい。このように、低温状況下では、ベーンポンプの始動性が低下する。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ベーンポンプの始動性を向上させることを目的とする。

第１の発明は、ベーンポンプであって、駆動軸に連結されたロータと、ロータの外周に開口して放射状に形成される複数のスリットと、複数のスリットのそれぞれに摺動可能に挿入される複数のベーンと、ロータの回転に伴ってベーンの先端が摺動する内周面を有するカムリングと、ロータとカムリングと一対の隣り合うベーンとによって区画されるポンプ室と、を備え、複数のベーンは、母材にＤＬＣコーティングが施されて形成される複数の第１ベーンと、母材が露出して形成される第２ベーンと、を有し、複数のスリットのうち少なくとも２つの隣り合うスリットには、それぞれ第１ベーンが挿入されることを特徴とする。

第１の発明では、ＤＬＣコーティングが施される第１ベーンの摺動抵抗が小さいため、低温状況下であっても、ロータの回転に伴う遠心力によって第１ベーンがスリットから突出しやすい。このため、ベーンポンプの始動時に、隣り合う第１ベーンによってポンプ室が容易に形成される。

第２の発明は、ベーンの基端部によってスリット内に区画されポンプ室から吐出される作動流体が導かれる背圧室をさらに備える。

第２の発明では、隣り合う２枚の第１ベーンによってポンプ室が区画されることにより、背圧室に作動流体が導かれ、背圧室の作動流体の圧力によって第２ベーンもスリットから突出してポンプ室を区画する。このように、２枚の第１ベーンによってポンプ室６ａが区画されることにより、スリットからの第２ベーンの突出を促すことができる。

第３の発明は、複数のベーンが、第１ベーンを２枚有することを特徴とする。

第３の発明では、第１ベーンが隣り合う２枚のみであるため、始動時には第１ベーンによってポンプ室が区画されつつ、ベーンポンプ１００の製造コストの増加を抑制することができる。

第４の発明は、複数のベーンが、第１ベーンを３枚有し、３枚の第１ベーンは、連続して並んで配置されることを特徴とする。

第４の発明によれば、第１ベーンによって始動時に２つのポンプ室が区画されるため、始動時においてポンプ室から吐出される作動流体の流量を多くすることができる。

第５の発明は、複数のベーンが、第１ベーンを４枚有し、４枚の第１ベーンは、一対の隣り合う第１ベーンがロータの中心を挟んで互いに対向して配置されることを特徴とする。

第５の発明では、一対の隣り合う第１ベーンがロータの中心を挟んで互いに対向して配置されるため、ベーンポンプの停止時にも第１ベーンがロータの鉛直方向下方に位置してポンプ室が区画されやすくなる。

本発明によれば、ベーンポンプの始動性が向上する。

本発明の第１実施形態に係るベーンポンプの正面図である。 本発明の第１実施形態に係るベーンポンプの断面図である。 本発明の第２実施形態に係るベーンポンプの正面図である。 本発明の第３実施形態に係るベーンポンプの正面図である。

（第１実施形態）
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態に係るベーンポンプ１００の全体構成について説明する。

ベーンポンプ１００は、車両に搭載される流体圧機器、例えば、パワーステアリング装置や無段変速機等の流体圧供給源として用いられる。本実施形態では、作動油を作動流体とする固定容量型のベーンポンプ１００について説明する。なお、ベーンポンプ１００は、可変容量型のベーンポンプであってもよい。

ベーンポンプ１００は、駆動軸１の端部にエンジン（図示省略）の動力が伝達され、駆動軸１に連結されたロータ２が回転するものである。ロータ２は、図１において時計回りに回転する。

図１及び図２に示すように、ベーンポンプ１００は、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の先端が摺動する内周面であるカム面４ａを有するカムリング４と、カムリング４を収容する収容凹部１０ａを有するポンプボディ１０と、ポンプボディ１０に締結され収容凹部１０ａを封止するポンプカバー１１と、を備える。駆動軸は、図２に示すように、ポンプボディ１０に回転自在に支持される。

図１に示すように、ロータ２には、外周面に開口するスリット７が所定間隔をおいて放射状に形成される。スリット７には、ベーン３が往復動可能に挿入される。スリット７内には、吐出圧が導かれる背圧室８がベーン３の基端部によって区画される。また、隣り合う背圧室８は、ポンプカバー１１に形成される背圧溝８ａ（図２参照）によって互いに連通される。

ベーンポンプ１００では、１２枚のベーン３が設けられる。ベーン３は、背圧室８に導かれる作動油の圧力によって、スリット７から抜け出る方向に押圧され、先端部がカムリング４のカム面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。ベーン３の構成については、後に詳細に説明する。

カムリング４は、内周のカム面４ａが略長円形状をした環状の部材である。カムリング４は、ロータ２の回転に伴ってカム面４ａを摺動する各ベーン３間によって区画されるポンプ室６の容積を拡張する吸込領域４ｂと、ポンプ室６の容積を収縮する吐出領域４ｃと、を有する。このように、各ポンプ室６は、ロータ２の回転に伴って拡縮する。本実施形態では、カムリング４は、２つの吸込領域４ｂ及び２つの吐出領域４ｃを有する。

図２に示すように、ロータ２及びカムリング４の一側面（図２では上側面）にはポンプカバー１１が当接して配置され、他側面（図２では下側面）にはサイドプレート５が当接して配置される。ポンプカバー１１とサイドプレート５は、ロータ２及びカムリング４の両側面を挟んだ状態で配置され、ポンプ室６を密閉する。

ロータ２が摺動するポンプカバー１１の端面１１ａには、カムリング４の２つの吸込領域４ｂ（図１参照）に対応して開口し、ポンプ室６に作動油を導く円弧状の２つの吸込ポート（図示省略）が形成される。また、ポンプカバー１１には、タンク（図示省略）と吸込ポートとを連通し、吸込ポートを通じてタンクの作動油をポンプ室６へと導く吸込通路（図示省略）が形成される。

サイドプレート５には、カムリング４の吐出領域４ｃに対応して開口する円弧状の２つの吐出ポート２０が貫通して形成される。

ポンプボディ１０には、吐出領域４ｃにあるポンプ室６から吐出される作動油が導かれる高圧室２１が形成される。ポンプ室６から吐出される作動油は、サイドプレート５の吐出ポート２０を通じて高圧室２１に導かれる。高圧室２１に導かれた作動油は、ポンプボディ１０に形成され高圧室２１に連通する吐出通路（図示省略）を通じて外部の油圧機器へと供給される。

また、サイドプレート５には、高圧室２１に連通する円弧状の２つの背圧ポート２２が形成される。各背圧ポート２２は、背圧室８に連通する。これにより、高圧室２１の作動油が背圧ポート２２を通じて背圧室８に導かれる。

ベーンポンプ１００は、ロータ２の回転に伴って、カムリング４の吸込領域４ｂにおける各ポンプ室６に吸込ポート及び吸込通路を通じてタンクから作動油を吸込むと共に、カムリング４の吐出領域４ｃにおける各ポンプ室６から吐出ポート２０及び吐出通路を通じて作動油を外部へ吐出する。このように、ベーンポンプ１００は、ロータ２の回転に伴う各ポンプ室６の拡縮によって作動油を給排する。

次に、ベーン３の構成について具体的に説明する。

複数のベーン３は、図１に示すように、母材にＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）コーティングが施されて形成される第１ベーン３ａと、母材が露出して形成される第２ベーン３ｂと、を有する。なお、母材が露出するとは、ベーン３の全体にわたってＤＬＣコーティングが施されず、ベーン３の表面が母材の表面のままであることをいう。

複数のベーン３は、互いに隣り合ってスリット７に挿入される２枚の第１ベーン３ａを有する。ＤＬＣコーティングが施された第１ベーン３ａは、摺動性に優れるため、作動油の粘性抵抗の影響を受けにくい。このため、第１ベーン３ａは、作動油の粘性が大きく粘性抵抗が大きい低温状況下においても、ロータ２の回転により容易にスリット７から突出する。これにより、隣り合う第１ベーン３ａによって１つのポンプ室（以下、「初期ポンプ室６ａ」と称する。）が区画され、低温状況下におけるベーンポンプ１００の始動性が向上する。

また、隣り合う２枚の第１ベーン３ａによって初期ポンプ室６ａが区画されることにより、初期ポンプ室６ａから吐出される作動油の一部が、高圧室２１及び背圧ポート２２を通じて背圧室８に導かれる。これにより、ＤＬＣコーティングが施されない第２ベーン３ｂも背圧室８の圧力によってスリット７から抜け出る方向に押圧され、スリット７から突出してポンプ室６を区画する。このように、２枚の第１ベーン３ａによって初期ポンプ室６ａが区画されることにより、スリット７からの他のベーン３の突出を促すことができ、低温状況下での始動性をさらに向上させることができる。

ここで、第１ベーン３ａは、摺動性に優れる一方で、母材にＤＬＣコーティングを施すため、製造に高いコストを要する。このため、ベーンポンプ１００の始動性を向上させるために複数のベーン３の全てを第１ベーン３ａとして形成すると、ベーンポンプ１００の製造コストが増加する。

これに対し、ベーンポンプ１００では、２枚の第１ベーン３ａを除いたその他の１０枚のベーン３は、全て第２ベーン３ｂとして形成される。隣り合う２枚の第１ベーン３ａのみであっても、始動時には第１ベーン３ａによって初期ポンプ室６ａが区画され、初期ポンプ室６ａから吐出される作動油が各背圧室８に導かれて、スリット７からの第２ベーン３ｂの突出が促される。これにより、ベーンポンプ１００の始動性は、充分に向上する。したがって、１２枚のベーン３のうち隣り合う２枚のみを第１ベーン３ａとして形成することにより、低温状況下でのベーンポンプ１００の始動性を向上させると共に、ベーンポンプ１００の製造コストの増加を抑制することができる。

また、第１ベーン３ａは、ＤＬＣコーティングされることにより、耐摩耗性も向上する。よって、ベーンポンプ１００の耐久性も向上する。

次に、上記第１実施形態の変形例について説明する。

上記第１実施形態では、ベーンポンプ１００は、２つの吸込領域４ｂと２つの吐出領域４ｃとを有する。これに代えて、ベーンポンプ１００は、１つまたは３つ以上の吸込領域４ｂ及び１つまたは３つ以上の吐出領域４ｃを有していてもよい。

以上の第１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では、ＤＬＣコーティングが施される第１ベーン３ａの摺動抵抗が小さいため、低温状況下であっても、ロータ２の回転に伴う遠心力によって第１ベーン３ａがスリットから突出しやすい。このため、ベーンポンプ１００の始動時に、隣り合う第１ベーン３ａによってポンプ室６ａが容易に形成される。したがって、ベーンポンプ１００の始動性を向上させることができる。

また、ベーンポンプ１００では、隣り合う２枚の第１ベーン３ａによって初期ポンプ室６ａが区画されることにより、高圧室２１及び背圧ポート２２を通じて背圧室８に作動油が導かれ、第２ベーン３ｂもスリット７から突出してポンプ室６を区画する。このように、２枚の第１ベーン３ａによって初期ポンプ室６ａが区画されることにより、スリット７からの第２ベーン３ｂの突出を促すことができ、低温状況下での始動性をさらに向上させることができる。

また、ベーンポンプ１００では、第１ベーン３ａが隣り合う２枚のみであっても、始動時には第１ベーン３ａによって初期ポンプ室６ａが区画されて作動油が各背圧室８に導かれ、スリット７からの第２ベーン３ｂの突出が促される。したがって、１２枚のベーン３のうち隣り合う２枚のみを第１ベーン３ａとして形成することにより、低温状況下でのベーンポンプ１００の始動性を向上させると共に、ベーンポンプ１００の製造コストの増加を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、図３を参照して本発明の第２実施形態に係るベーンポンプ２００について説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第１実施形態のベーンポンプ１００と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

上記第１実施形態では、隣り合う２枚の第１ベーン３ａが設けられ、第１ベーン３ａを除いたベーン３は全て第２ベーン３ｂとして形成される。これに代えて、ベーンポンプ２００では、３枚の第１ベーン３ａが設けられる点において上記第１実施形態とは相違する。

図３に示すように、ベーンポンプ２００は、３枚の第１ベーン３ａと、９枚の第２ベーン３ｂとを有する。

３枚の第１ベーン３ａは、連続して並んで配置され、それぞれの間で２つの初期ポンプ室６ａを区画する。

上記第２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２００では、ベーンポンプ１００と同様に、ＤＬＣコーティングが施される第１ベーン３ａの摺動抵抗が小さいため、低温状況下であっても、ロータ２の回転に伴う遠心力によって第１ベーン３ａがスリット７から突出しやすい。このため、ベーンポンプ２００の始動時に、連続する３枚の第１ベーン３ａによって初期ポンプ室６ａが容易に形成される。したがって、ベーンポンプ２００の始動性を向上させることができる。

また、ベーンポンプ２００では、ベーンポンプ１００と同様に、隣り合う２枚の第１ベーン３ａによって初期ポンプ室６ａが区画されることにより、高圧室２１及び背圧ポート２２を通じて背圧室８に作動油が導かれて、第２ベーン３ｂもスリット７から突出してポンプ室を区画する。このように、３枚の第１ベーン３ａによって２つの初期ポンプ室６ａが区画されることにより、スリット７からの第２ベーン３ｂの突出を促すことができ、低温状況下での始動性をさらに向上させることができる。

また、ベーンポンプ２００では、始動時であっても第１ベーン３ａがスリット７から突出しやすく、突出した第１ベーン３ａは吐出領域４ｃに進入するとスリット７内に押し込まれる。スリット７に押し込まれる第１ベーン３ａにより、この第１ベーン３ａによって区画される背圧室８の作動油が背圧溝８ａを通じて隣接する吸込領域４ｂ内の背圧室８に導かれる。これにより、吸込領域４ｂ内のベーン３の突出をさらに促すことができる。

また、ベーンポンプ２００では、２つの初期ポンプ室６ａが区画されるため、始動時において背圧室８に導かれる作動油の流量を多くすることができる。よって、第２ベーン３ｂをより確実にスリット７から突出させることができ、ベーンポンプ２００の始動性をより向上させることができる。

（第３実施形態）
次に、図４を参照して本発明の第３実施形態に係るベーンポンプ３００について説明する。以下では、上記第２実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第２実施形態のベーンポンプ２００と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

上記第２実施形態では、連続して並ぶ３枚の第１ベーン３ａによって２つの初期ポンプ室６ａが区画される。これに代えて、ベーンポンプ３００では、４枚の第１ベーン３ａによって２つの初期ポンプ室６ａが区画される点において上記第２実施形態とは相違する。

図４に示すように、ベーンポンプ３００では、ベーン３は、４枚の第１ベーン３ａと、８枚の第２ベーン３ｂとを有する。

ベーンポンプ３００では、４枚の第１ベーン３ａは、一対の隣り合う第１ベーン３ａがロータ２の中心を挟んで互いに対向して配置される。つまり、２枚の隣り合う第１ベーン３ａによって１つの初期ポンプ室６ａが区画され、ロータ２の中心を挟んで互いに対向する２つの初期ポンプ室６ａが４枚の第１ベーン３ａによって区画される。

上記第３実施形態によれば、上記第２実施形態と同様の効果に加え、以下に示す効果を奏する。

ベーンポンプ３００では、特にロータ２の中心軸が鉛直方向から傾斜するように設けられる場合などには、重力の影響で一部のベーン３が鉛直方向下方に移動してカム面４ａに当接した状態（ベーン３がスリット７から突出した状態）が作動の停止時にも維持されることがある。ベーンポンプ３００では、ロータ２の中心を挟んで互いに対向する２つの初期ポンプ室６ａが区画されるため、第１，第２実施形態に係るベーンポンプ１００，２００と比較して、停止時にスリット７から突出した状態となる位置（特に鉛直方向の下方）に第１ベーン３ａが配置されやすくなる。したがって、ベーンポンプ３００では、停止時から初期ポンプ室６ａが区画されやすく、始動性をさらに向上させることができる。

以下、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。

ベーンポンプ１００，２００，３００は、駆動軸１に連結されたロータ２と、ロータ２の外周に開口して放射状に形成される複数のスリット７と、複数のスリット７のそれぞれに摺動可能に挿入される複数のベーン３と、ロータ２の回転に伴ってベーン３の先端が摺動するカム面４ａを有するカムリング４と、ロータ２とカムリング４と一対の隣り合うベーン３とによって区画されるポンプ室６と、を備え、複数のベーン３は、母材にＤＬＣコーティングが施されて形成される複数の第１ベーン３ａと、母材が露出して形成される第２ベーン３ｂと、を有し、複数のスリット７のうち少なくとも２つの隣り合うスリット７には、それぞれ第１ベーン３ａが挿入される。

この構成では、ＤＬＣコーティングが施される第１ベーン３ａの摺動抵抗が小さいため、低温状況下であっても、ロータ２の回転に伴う遠心力によって第１ベーン３ａがスリット７から突出しやすい。このため、ベーンポンプ１００，２００，３００の始動時に、隣り合う第１ベーン３ａによって初期ポンプ室６ａが容易に形成される。したがって、ベーンポンプ１００，２００，３００の始動性が向上する。

また、ベーンポンプ１００，２００，３００は、ベーン３の基端部によってスリット７内に区画されポンプ室６から吐出される作動油が導かれる背圧室８をさらに備える。

この構成では、隣り合う２枚の第１ベーン３ａによって初期ポンプ室６ａが区画されることにより、背圧室８に作動油が導かれ、背圧室８の作動油の圧力によって第２ベーン３ｂもスリット７から突出してポンプ室６を区画する。このように、２枚の第１ベーン３ａによって初期ポンプ室６ａが区画されることにより、スリット７からの第２ベーン３ｂの突出を促すことができ、低温状況下での始動性をさらに向上させることができる。

また、ベーンポンプ１００は、複数のベーン３が、第１ベーン３ａを２枚有する。

この構成では、第１ベーン３ａが隣り合う２枚のみであっても、始動時には第１ベーン３ａによって初期ポンプ室６ａが区画されて作動油が各背圧室８に導かれ、スリット７からの第２ベーン３ｂの突出が促される。したがって、複数のベーン３のうち隣り合う２枚のみを第１ベーン３ａとして形成することにより、低温状況下でのベーンポンプ１００の始動性を向上させると共に、ベーンポンプ１００の製造コストの増加を抑制することができる。

また、ベーンポンプ２００は、第１ベーン３ａを３枚有し、３枚の第１ベーン３ａは、連続して並んで配置される。

この構成では、２つの初期ポンプ室６ａが区画されるため、始動時において背圧室８に導かれる作動油の流量を多くすることができる。よって、第２ベーン３ｂをより確実にスリット７から突出させることができ、ベーンポンプ２００，３００の始動性をより向上させることができる。

また、ベーンポンプ３００は、第１ベーン３ａを４枚有し、４枚の第１ベーン３ａは、一対の隣り合う第１ベーン３ａがロータ２の中心を挟んで互いに対向して配置される。

この構成では、一対の隣り合う第１ベーン３ａがロータ２の中心を挟んで互いに対向して配置されるため、ベーンポンプ３００の停止時にも第１ベーン３ａがロータ２の鉛直方向下方に位置して初期ポンプ室６ａが区画されやすくなる。したがって、ベーンポンプ３００の始動性をさらに向上させることができる。

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。

１００，２００，３００…ベーンポンプ、１…駆動軸、２…ロータ、３…ベーン、３ａ…第１ベーン、３ｂ…第２ベーン、４…カムリング、４ａ…カム面、６…ポンプ室、７…スリット、８…背圧室

Claims (5)

1. 駆動軸に連結されたロータと、
   前記ロータの外周に開口して放射状に形成される複数のスリットと、
   前記複数のスリットのそれぞれに摺動可能に挿入される複数のベーンと、
   前記ロータの回転に伴って前記ベーンの先端が摺動する内周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一対の隣り合う前記ベーンとによって区画されるポンプ室と、を備え、
   前記複数のベーンは、
   母材にＤＬＣコーティングが施されて形成される複数の第１ベーンと、
   前記母材が露出して形成される第２ベーンと、を有し、
   前記複数のスリットのうち少なくとも２つの隣り合う前記スリットには、それぞれ前記第１ベーンが挿入されることを特徴とするベーンポンプ。
2. 前記ベーンの基端部によって前記スリット内に区画され前記ポンプ室から吐出される作動流体が導かれる背圧室をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
3. 前記複数のベーンは、前記第１ベーンを２枚有することを特徴とする請求項１または２に記載のベーンポンプ。
4. 前記複数のベーンは、前記第１ベーンを３枚有し、
   前記３枚の第１ベーンは、連続して並んで配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のベーンポンプ。
5. 前記複数のベーンは、前記第１ベーンを４枚有し、
   前記４枚の第１ベーンは、一対の隣り合う前記第１ベーンが前記ロータの中心を挟んで互いに対向して配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のベーンポンプ。

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