JP2017066937A - ベーンポンプ - Google Patents
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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
【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。
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。
(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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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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