JP2017223206A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑油がポンプ室の全体に行き渡りやすいベーンポンプを提供する。【解決手段】ベーンポンプ１は、内部にポンプ室Ａを区画するハウジング２と、ポンプ室Ａに作動流体および潤滑油を供給する供給路Ｌ０と、ポンプ室Ａに配置され、所定の回転軸Ｘを中心に回転可能なロータ３と、ロータ３に配置され、ポンプ室Ａを複数の作動室Ａ１、Ａ２に区画するベーン４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車のエンジンにより駆動されるベーンポンプに関する。

特許文献１に開示されているように、ベーンポンプのポンプ室には、周方向に離間して、吸入孔と排出孔とが開設されている。また、ポンプ室には、潤滑油供給用の油孔が開設されている。ポンプ室には、回転可能なベーンが配置されている。ベーンの回転に伴って、空気は、吸入孔を介してポンプ室に吸い込まれ、ポンプ室において圧縮され、排出孔を介してポンプ室から排出される。また、潤滑油も、空気と共に、排出孔を介してポンプ室から排出される。

特開２０１２−６７７３０号公報

ベーンの回転に伴って、ポンプ室においては、吸入孔付近が低圧になり、排出孔付近が高圧になる。このため、排出孔付近のシール性を高くする必要がある。したがって、油孔は、排出孔付近に配置されている。しかしながら、この場合、ベーンの回転方向が吸入孔から排出孔に向かう方向であることとも相俟って、潤滑油がポンプ室の全体に行き渡りにくい。そこで、本発明は、ポンプ室の全体に潤滑油が行き渡りやすいベーンポンプを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のベーンポンプは、内部にポンプ室を区画するハウジングと、前記ポンプ室に作動流体および潤滑油を供給する供給路と、前記ポンプ室に配置され、所定の回転軸を中心に回転可能なロータと、前記ロータに配置され、前記ポンプ室を複数の作動室に区画するベーンと、を備えることを特徴とする。

本発明のベーンポンプによると、作動流体および潤滑油を、共用の供給路を介して、ポンプ室に供給することができる。また、ベーンの回転を利用して、潤滑油を拡散させることができる。よって、ポンプ室の全体に潤滑油を行き渡らせることができる。

本発明の一実施形態であるベーンポンプの径方向断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ方向断面図である。 図２の枠ＩＩＩ内の拡大図である。

以下、本発明のベーンポンプの実施の形態について説明する。図１に、本実施形態のベーンポンプの径方向断面図を示す。図２に、図１のＩＩ−ＩＩ方向断面図を示す。図３に、図２の枠ＩＩＩ内の拡大図を示す。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ方向断面に対応する。

＜ベーンポンプの構成＞
まず、本実施形態のベーンポンプの構成について説明する。図１〜図３に示すように、ベーンポンプ１は、ハウジング２と、ロータ３と、ベーン４と、逆止弁５と、供給路Ｌ０と、を備えている。

（ハウジング２）
ハウジング２は、エンジン（図略）の側面に固定されている。ハウジング２は、ハウジング本体２０と、端板２１と、を備えている。ハウジング本体２０は、ポンプ部２０Ａと、筒部２０Ｂと、を備えている。ポンプ部２０Ａは、前側に開口する有底楕円筒状を呈している。ポンプ部２０Ａは、周壁部２００と、底壁部２０１と、フランジ部２０２と、を備えている。ポンプ部２０Ａの内部には、ポンプ室Ａが区画されている。周壁部２００は、楕円筒状を呈している。周壁部２００の外周面からは、供給筒２００ｂが凸設されている。供給筒２００ｂの内部には、供給孔２００ａが配置されている。供給孔２００ａは、後述する供給路Ｌ０の下流端に配置されている。底壁部２０１は、周壁部２００の後端（軸方向一端）に配置されている。底壁部２０１には、排出孔２０１ａが開設されている。排出孔２０１ａは、底壁部２０１を前後方向（軸方向）に貫通している。排出孔２０１ａは、リードバルブ（図略）により、開閉可能である。図２に示すように、フランジ部２０２は、周壁部２００の前端（軸方向他端）に形成されている。

図２に示すように、筒部２０Ｂは、円筒状を呈している。筒部２０Ｂは、底壁部２０１の後側に延在している。筒部２０Ｂの前端は、底壁部２０１の前面（内面）に開口している。筒部２０Ｂの内周面には、後側から前側に向かって、小径面２０４と、段差面２０５と、大径面２０６と、が形成されている。大径面２０６には、保油部２０６ａが凹設されている。保油部２０６ａは、大径面２０６の真下部分に配置されている。保油部２０６ａは、前後方向に延在する溝状を呈している。

端板２１は、フランジ部２０２を、前側から封止している。端板２１とフランジ部２０２との間には、Ｏリング９２が介装されている。図１に示すように、複数のボルト９０および複数のナット（図略）により、端板２１は、フランジ部２０２に固定されている。

（ロータ３）
ロータ３は、ロータ本体３０と、軸部３１と、を備えている。ロータ本体３０は、有底円筒状を呈している。ロータ本体３０は、周壁部３００と、底壁部３０１と、を備えている。周壁部３００は、円筒状を呈している。周壁部３００は、ポンプ室Ａに収容されている。図１に示すように、周壁部３００の外周面の一部は、周壁部２００の内周面の一部に、当接している。周壁部３００は、周壁部２００に対して偏心している。周壁部３００の前端面は、端板２１の後面（内面）に摺接している。周壁部３００は、一対のロータ溝部３００ａを備えている。一対のロータ溝部３００ａは、直径方向に対向して、つまり１８０°対向して、配置されている。一対のロータ溝部３００ａは、周壁部３００を直径方向に貫通している。図２に示すように、底壁部３０１は、周壁部３００の後端側の開口を封止している。底壁部３０１の後面は、段差面２０５に当接している。

軸部３１は、底壁部３０１の後側に延在している。軸部３１は、筒部２０Ｂの径方向内側に配置されている。軸部３１は、カップリング（図略）を介して、エンジンのカムシャフト（図略）に連結されている。軸部３１は、自身の軸周りに回転可能である。すなわち、ロータ３は、前後方向に延在する回転軸Ｘを中心に、所定の回転方向θ（図１における反時計回り方向）に回転可能である。

（ベーン４）
図１に示すように、ベーン４は矩形板状を呈している。ベーン４は、ポンプ室Ａに収容されている。ベーン４は、ロータ３と共に回転可能である。ベーン４は、一対のロータ溝部３００ａに沿って直径方向に往復動可能である。ベーン４は、回転角度に応じて、ポンプ室Ａを複数の作動室Ａ１、Ａ２に区画可能である。

（逆止弁５、供給路Ｌ０）
図２、図３に示すように、供給路Ｌ０は、吸入路Ｌ１と、油路Ｌ２と、合流路Ｌ３と、を備えている。吸入路Ｌ１は、ブレーキ装置の倍力装置９５に連通している。油路Ｌ２は、エンジン側油路（エンジンに配置された油路）９６に連通している。吸入路Ｌ１と油路Ｌ２とは、供給筒２００ｂの内部、つまり供給孔２００ａにおいて、合流している。合流路Ｌ３は、供給孔２００ａに配置されている。図２に示すように、供給孔２００ａの出口は、ポンプ室Ａの前後方向中央部に開口している。図１に示すように、ポンプ室Ａにおいて、供給孔２００ａの出口は、左側（ベーン４の回転方向θ）を向いている。空気および潤滑油は、供給孔２００ａの出口から、連続的にポンプ室Ａに供給される。空気は、本発明の「作動流体」の概念に含まれる。

図３に示すように、逆止弁５は、吸入路Ｌ１に配置されている。逆止弁５は、供給筒２００ｂの径方向外端に配置されている。逆止弁５は、ホルダ５０と、弁体５１と、スプリング５２と、を備えている。ホルダ５０は、段付き円筒状を呈している。ホルダ５０は、右側（上流側）から左側（下流側）に向かって、小径部５００と、段差部５０１と、大径部５０２と、を備えている。大径部５０２は、供給筒２００ｂの径方向外端に配置されている。弁体５１は、大径部５０２に収容されている。供給筒２００ｂの径方向外端には、環状のスプリング座２００ｃが形成されている。供給孔２００ａの入口は、スプリング座２００ｃの環内側に配置されている。スプリング５２は、弁体５１とスプリング座２００ｃとの間に介装されている。開弁状態において、弁体５１と段差部５０１との間には、隙間が確保されている。当該隙間を介して、倍力装置９５からポンプ室Ａに向かう方向に、空気は流動する。ここで、ポンプ室Ａから倍力装置９５に向かう方向に、空気が流動しようとすると、弁体５１が段差部５０１に着座する。すなわち、開弁状態から閉弁状態に切り替わる。このように、逆止弁５は、倍力装置９５からポンプ室Ａに向かう方向にだけ、空気の流れを許容している。

＜ベーンポンプの動き＞
次に、本実施形態のベーンポンプの動きについて簡単に説明する。図２に示すように、ベーンポンプ１駆動時においては、回転軸Ｘを中心に、所定の回転方向θに、ロータ３およびベーン４が回転する。ベーン４は、Ｃ字状（三日月状）のポンプ室Ａを、吸入側端部（Ｃ字一端部）Ａａから排出側端部（Ｃ字他端部）Ａｂに亘って、移動する。ベーン４の移動に伴って、図１に示す複数の作動室Ａ１、Ａ２の容積は、拡縮変化する。当該容積変化に伴って、吸入路Ｌ１、合流路Ｌ３を介して、作動室Ａ１、Ａ２は、倍力装置９５から空気を吸引する。並びに、油路Ｌ２、合流路Ｌ３を介して、作動室Ａ１、Ａ２は、エンジン側油路９６から潤滑油を吸引する。この際、図３に示すように、逆止弁５は開弁状態である。吸引された空気は、作動室Ａ１、Ａ２により圧縮され、排出孔２０１ａを介して、作動室Ａ１、Ａ２から外部に排出される。吸引された潤滑油は、作動室Ａ１、Ａ２の吸入側端部Ａａから排出側端部Ａｂまで行き渡る。使用後の潤滑油は、空気と共に、排出孔２０１ａを介して、作動室Ａ１、Ａ２から外部に排出される。

＜作用効果＞
次に、本実施形態のベーンポンプの作用効果について説明する。図２に示すように、本実施形態のベーンポンプ１によると、空気および潤滑油を、供給路Ｌ０を介して、ポンプ室Ａに供給することができる。また、図１に示すように、供給孔２００ａつまり供給路Ｌ０は、ポンプ室Ａの吸入側端部Ａａ付近に開口している。一方、排出孔２０１ａは、ポンプ室Ａの排出側端部Ａｂ付近に開口している。このため、ベーン４の回転を利用して、ポンプ室Ａの周方向全体に、潤滑油を行き渡らせることができる。また、吸入側端部Ａａ付近（低圧）と排出側端部Ａｂ付近（高圧）との圧力差に抗して、ポンプ室Ａの周方向全体に、潤滑油を行き渡らせることができる。

また、図１に示すように、ポンプ室Ａにおいて、供給孔２００ａの出口は、左側（ベーン４の回転方向θ）を向いている。このため、潤滑油の供給方向と、ベーン４の回転方向θと、が一致している。この点においても、ポンプ室Ａの周方向全体に、潤滑油を行き渡らせることができる。

また、図３に示すように、逆止弁５は、吸入路Ｌ１に配置されている。このため、空気や潤滑油が、吸入路Ｌ１を逆流するのを、防止することができる。また、逆止弁５は、油路Ｌ２に配置されていない。このため、ベーン４が逆回転する場合（例えば、マニュアルトランスミッション車で坂道発進する場合）は、潤滑油および空気を油路Ｌ２に逃がすことができる。このため、ベーン４逆回転時に潤滑油（非圧縮性流体）がポンプ室Ａに滞留する場合と比較して、ベーン４に加わる負荷を小さくすることができる。また、ベーン４逆回転時の潤滑油リーク用の機構（例えば、図１に一点鎖線で示す排出孔２０１ｄなど）を、ベーンポンプ１に配置する必要がない。このため、複数種類のトランスミッション（マニュアルトランスミッション、オートマチックトランスミッションなど）に対して、ベーンポンプ１を共用化することができる。

また、本実施形態のベーンポンプ１によると、単一のベーン４が、ロータ３の一対のロータ溝部３００ａに沿って、直径方向に往復動可能に配置されている。このため、ロータ３に放射状に多数のベーン４が配置されているタイプのベーンポンプと比較して、本実施形態のベーンポンプ１の場合、ベーン４逆回転時に、ベーン４に大きな負荷が加わりやすい。この点、上述したように、ベーン４が逆回転する場合は、潤滑油を油路Ｌ２に逃がすことができる。このため、ベーン４逆回転時にベーン４に加わる負荷を小さくすることができる。このように、本発明のベーンポンプは、ベーン４がロータ３を直径方向に横切って往復動するタイプのベーンポンプ１として具現化するのに好適である。

また、図２に示すように、供給路Ｌ０は、ポンプ室Ａの前後方向中央部に開口する供給孔２００ａを備えている。このため、供給孔２００ａがポンプ室の前端や後端に開口している場合と比較して、ポンプ室Ａの前後方向全体に、潤滑油を行き渡らせることができる。

また、図１、図２に示すように、大径面２０６の真下部分には、保油部２０６ａが凹設されている。このため、ベーンポンプ１駆動時に、潤滑油を貯留することができる。したがって、ベーンポンプ１停止後の再駆動時に、保油部２０６ａからハウジング２とロータ３との摺動界面に、迅速に潤滑油を供給することができる。

また、潤滑油は、油路Ｌ２、合流路Ｌ３を介して、ポンプ室Ａに連続的に供給される。このため、ポンプ室Ａに断続的に潤滑油が供給される場合と比較して、ポンプ室Ａのシール性を向上させることができる。

＜その他＞
以上、本発明のベーンポンプの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

例えば、逆止弁５の形状等（形状、大きさ、位置、配置数など）は特に限定しない。逆止弁５は、吸入路Ｌ１に配置すればよい。例えば、逆止弁５は、図３に示す点Ｐ１（供給筒２００ｂに連なる配管）や点Ｐ２（供給筒２００ｂの内部）などに配置すればよい。また、保油部２０６ａの形状等は特に限定しない。例えば、保油部２０６ａは、ハウジング２とロータ３との摺動界面（例えば、ロータ３の軸部３１の外周面、ハウジング２の筒部２０Ｂの内周面など）に配置すればよい。

図１に示すように、前側（軸方向）から見た場合の供給孔２００ａの出口の向きは、特に限定しない。例えば、ポンプ室Ａ（周壁部２００の内周面）の楕円の接線方向Ｙ、径方向Ｚなどであってもよい。図１に示すように、供給孔２００ａの出口が所定の供給角度α（接線方向Ｙ±９０°未満）を向いている場合、ポンプ室Ａの周方向全体に、潤滑油を行き渡らせやすい。また、供給孔２００ａの出口の位置は特に限定しない。例えば、底壁部２０１の前面に供給孔２００ａの出口が開設されていてもよい。

作動流体の種類は特に限定しない。気体（窒素、酸素、水素など）、液体などであってもよい。また、ベーンポンプ１の種類は特に限定しない。例えば、ロータ３に放射状に多数のベーン４が配置されているタイプのベーンポンプとして、本発明のベーンポンプを具現化してもよい。

１：ベーンポンプ、２：ハウジング、３：ロータ、４：ベーン、５：逆止弁、２０：ハウジング本体、２０Ａ：ポンプ部、２０Ｂ：筒部、２１：端板、３０：ロータ本体、３１：軸部、５０：ホルダ、５１：弁体、５２：スプリング、９０：ボルト、９２：Ｏリング、９５：倍力装置、９６：エンジン側油路、２００：周壁部、２００ａ：供給孔、２００ｂ：供給筒、２００ｃ：スプリング座、２０１：底壁部、２０１ａ：排出孔、２０１ｄ：排出孔、２０２：フランジ部、２０４：小径面、２０５：段差面、２０６：大径面、２０６ａ：保油部、３００：周壁部、３００ａ：ロータ溝部、３０１：底壁部、５００：小径部、５０１：段差部、５０２：大径部、Ａ：ポンプ室、Ａ１：作動室、Ａａ：吸入側端部、Ａｂ：排出側端部、Ｌ０：供給路、Ｌ１：吸入路、Ｌ２：油路、Ｌ３：合流路、Ｘ：回転軸、Ｙ：接線方向、Ｚ：径方向、α：供給角度、θ：回転方向

Claims (3)

1. 内部にポンプ室を区画するハウジングと、
   前記ポンプ室に作動流体および潤滑油を供給する供給路と、
   前記ポンプ室に配置され、所定の回転軸を中心に回転可能なロータと、
   前記ロータに配置され、前記ポンプ室を複数の作動室に区画するベーンと、
   を備えるベーンポンプ。
2. 前記供給路は、前記作動流体が流動する吸入路と、前記潤滑油が流動する油路と、前記吸入路と前記油路とが合流する合流路と、を有し、
   前記吸入路に配置される逆止弁を備える請求項１に記載のベーンポンプ。
3. 前記供給路は、前記ポンプ室の軸方向中央部に開口する供給孔を有する請求項１または請求項２に記載のベーンポンプ。

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