JP3803210B2

JP3803210B2 - ベーンポンプ

Info

Publication number: JP3803210B2
Application number: JP19718799A
Authority: JP
Inventors: 真澄林; 良一長坂; 新市大沢
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1999-07-12
Filing date: 1999-07-12
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2019-07-12
Also published as: JP2001020871A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のパワーステアリング装置等に用いられる、ベーンポンプの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両のパワーステアリング装置には、作動油を供給するポンプとしてベーンポンプが採用されている。
【０００３】
このようなベーンポンプは、図４に示すように、多数のベーン１１を備えたロータ６と結合した駆動軸８が、ハウジング１に設けたメタル軸受９と、カバー７に設けたメタル軸受１０’に軸支され、ハウジング１から突出した駆動軸８が動力源に連結される。なお、メタル軸受９が駆動軸８の途中を軸支し、メタル軸受１０’が駆動軸８の端部を軸支する。
【０００４】
そして、ロータ６及びベーン１１は、カバー７の摺接面とサイドプレート２の間で回転して、図示しないポートから作動油の吸入、吐出を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のベーンポンプでは、駆動軸８がプーリ等を介して駆動源と連結する場合には、各メタル軸受９、１０’にラジアル荷重が作用し、ベーンポンプが高負荷、高回転になると、このラジアル荷重は、図４に示したカバー７側のメタル軸受１０’の方が特に大きくなり、また、このラジアル荷重に応じてメタル軸受１０’の発熱も増大する。
【０００６】
そして、ラジアル荷重と発熱の増大によって、ロータ６及びベーン１１と対向したカバー７が変形し、特に駆動軸８に近いカバー７の摺接面が、ロータ６側に向けて変形すると、ロータ６及びカバー７の間に焼き付きが発生して耐久性を低下させる場合があった。
【０００７】
そこで、本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、カバー摺接面の変形を抑制してロータの焼き付きを防ぎ、ベーンポンプの耐久性を向上させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、複数のベーンを備えたロータと結合した駆動軸と、前記ロータ及びベーンを収容するハウジングと、ロータを挟んでハウジングの開口端面を閉じるカバーと、これらハウジング及びカバーにそれぞれ配設されて、前記ロータを挟んだ両側で駆動軸を支持する複数の軸受とを備えたベーンポンプにおいて、前記カバーに設けた軸受を挿入する支持穴に、カバー摺接面と軸受との間に位置して、支持穴よりも大径の環状リセスを設ける。
【０００９】
また、第２の発明は、前記支持穴に、前記カバー摺接面に開口し、支持穴よりも大径の大径部が形成され、前記環状リセスは、前記大径部と前記支持穴との間に位置して、前記大径部よりも大径である。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
第１または第２の発明は、駆動軸の端部は、カバーの支持穴に挿入された軸受によって支持され、ベーンポンプの負荷が増大すると、駆動軸からの大きなラジアル荷重が作用する軸受を備えたカバーが変形し、ロータと摺接するカバー摺接面は、ロータと強く接触しようとする。
【００１１】
環状リセスが、カバー摺接面の変形を逃がし、また、カバー摺接面とロータとの間に焼き付きが発生するのを防止することが可能となり、ベーンポンプの耐久性を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１〜図３は、本発明を可変容量型のベーンポンプに適用した一例を示す。
【００１４】
図１、図２において、ハウジング１内周に形成した略円形の収容凹部１ａには、その底面（図２の左側）側から、サイドプレート２、アダプタリング３が積層状態で収容される。アダプタリング３の内側には、円環状のカムリング５が、ピン４を回動支点として後述の駆動軸８の左右に揺動可能に支持されている。このカムリング５の内側には、ロータ６が収容される。また、収容凹部１ａの開口端は、カバー７により封鎖され、アダプタリング３、カムリング５、ロータ６の側面（サイドプレート２と反対側の側面）は、カバー７に当接してシールされる。
【００１５】
収容凹部１ａの底面には図２に示すように、貫通穴１ｂが形成され、この貫通穴１ｂには、駆動軸８がメタル軸受９を介して回転自在に支持される。また、この駆動軸８の先端側は、サイドプレート２、ロータ６を貫通して、カバー７に形成された支持穴７ａに達し、この支持穴７ａにメタル軸受１０を介して回転自在に支持されている。また、ロータ６は、この駆動軸８とスプライン結合し、駆動軸８と一体に回転するようになっている。なお、駆動軸８は図示されない動力機関により回転駆動される。
【００１６】
また、図１に示すように、ロータ６の外周に形成された複数の切り欠きには、それぞれ、ベーン１１がロータ６の半径方向に出没自在に収容される。これにより、駆動軸８の回転によりロータ６が回転すると、切り欠きから伸び出たベーン１１の先端が、カムリング５の内周面に当接し、これらの各ベーン１１の間に複数のポンプ室１２が画成される。
【００１７】
サイドプレート２には、キドニー型の高圧凹溝１３Ａと低圧凹溝１４Ａが形成される。高圧凹溝１３Ａと低圧凹溝１４Ａは、駆動軸８を挟んで対称な位置に形成され、それぞれ吐出側と吸込側のポンプ室１２に臨むようになっている。また、カバー７には、ロータ６を挟んでサイドプレート２側の高圧凹溝１３Ａ及び低圧凹溝１４Ａと相対する位置に、キドニー型の高圧凹溝１３Ｂと低圧凹溝１４Ｂが形成され、それぞれ吐出側と吸込側のポンプ室１２に臨んでいる。
【００１８】
高圧凹溝１３Ａは、サイドプレート２を貫通する高圧通路１５を介して、収容凹部１ａ底部（最奥部）に形成された高圧室１６に連通する。この高圧室１６は、後述するように可変オリフィス２５を介して吐出ポート１８と連通する。また、低圧凹溝１４Ｂは、カバー７に形成された低圧通路１７を介して、吸込ポート１９（さらにはタンクＴ）と連通する。
【００１９】
カムリング５は、前述したようにピン４を回動支点として駆動軸８の左右に揺動可能であり、図１に示すように、カムリング５が駆動軸８に対して偏心した位置をとり得る。これにより、駆動軸８の回転とともにロータ６が図１の反時計回転方向に回転すると、この回転に伴って各ポンプ室１２の容積が変わって行く。
【００２０】
そして、この回転とともに拡大する吸込側（低圧凹溝１４Ａ、１４Ｂ側）のポンプ室１２には吸込ポート１９からの作動油が吸い込まれる一方、この回転とともに縮小する吐出側（高圧凹溝１３Ａ、１３Ｂ側）のポンプ室１２からは吐出ポート１８に向けて作動油が吐出される。
【００２１】
ハウジング１の側部には、図１のように、収容凹部１ａに開口する（詳しくは、後述する第２の流体圧力室３１に開口する）プラグ穴１ｃが形成される。このプラグ穴１ｃは、プラグ２０が螺合状態で取り付けられることにより閉止される。
【００２２】
このプラグ２０の収容凹部１ａ側に延びる先端側にはシリンダ穴２０ａが開口し、このシリンダ穴２０ａには制御プランジャ２１が摺動自在に収容される。
【００２３】
制御プランジャ２１の先端には、アダプタリング３の貫通穴３ａに貫通したフィードバックピン６１が配設され、制御プランジャ２１の先端をこのフィードバックピン６１の基端に当接させるとともに、フィードバックピン６１の先端がカムリング５の外周に当接する。
【００２４】
また、制御プランジャ２１には、基端側に開口するプランジャ中空部２１ａが形成されている。
【００２５】
このプランジャ中空部２１ａ内にはスプリング２２が、シリンダ穴２０ａの底面とプランジャ中空部２１ａの底面との間に介装されており、制御プランジャ２１をカムリング５側に付勢し、制御プランジャ２１とフィードバックピン６１を介してカムリング５をその最大吐出位置に付勢している。
【００２６】
プラグ２０の外周の所定の位置には凹部２０ｂが形成され、この凹部２０ｂとプラグ穴１ｃの間に囲まれる領域に、環状の流体室２３が形成される。また、凹部２０ｂには、プラグ２０の側面を貫通してプラグ２０の外周側とシリンダ穴２０ａとを連通する可変オリフィス２５が開口する。高圧室１６からの作動油は、ハウジング１に形成された流体通路３６を介して流体室２３に導入され、さらに可変オリフィス２５を介してシリンダ穴２０ａおよびプランジャ中空部２１ａに導入される。プラグ穴１ｃの開口端部にはＯリング２４が備えられ、流体室２３のシールは確実になされるようになっている。
【００２７】
可変オリフィス２５の開口面積は、シリンダ穴２０ａ内で摺動する制御プランジャ２１の基端側エッジ２１ｂにより調節される。すなわち、可変オリフィス２５は、制御プランジャ２１がシリンダ穴２０ａ内に後退して来るにしたがって基端側エッジ２１ｂと重なって、その開口面積が狭められるようになっている。
【００２８】
制御プランジャ２１の側面には、複数の貫通孔２６が形成される。プランジャ中空部２１ａは、これらの貫通孔２６を介して、ハウジング１の収容凹部１ａとアダプタリング３の間に形成された流体室２７に常時連通する。この流体室２７は、連通路２８を介して吐出ポート１８に連通する。これにより、プランジャ中空部２１ａは、貫通穴２６、流体室２７及び連通路２８を介して、常時、吐出ポート１８と連通している。
【００２９】
フィードバックピン６１の外径は貫通穴３ａの径と高い嵌合精度で等しくされ、フィードバックピン６１と貫通穴３ａの間からは作動油の漏れがないようにされる。これにより、第２の流体圧力室（第２の流体圧力室）３１は、流体室２７（可変オリフィス２５の下流側）と直接的には連通されないようになっている。
【００３０】
また、第２の流体圧力室３１は、図２に示すように、サイドプレート２に形成された固定オリフィスである圧力導入孔６２を介して、高圧室１６と連通する。
【００３１】
この圧力導入孔６２は、高圧室１６と可変オリフィス２５を接続する流体通路３６とは独立して設けられるもので、第２の流体圧力室３１には、高圧室１６内の圧力（吐出側ポンプ室１２の圧力）が直接的に導入される。
【００３２】
さらに、第２の流体圧力室３１は、連通路６３を介して、制御バルブ４０の環状ポート６４と連通する。この環状ポート６４は、制御バルブ４０のランド部４１ａにより開閉されるもので、ランド部４１ａの摺動位置に応じて閉鎖またはドレン流体室４６と連通される。この場合、ランド部４１ａのドレン流体室４６側端部には複数のノッチ６５が切られており、環状ポート６４とドレン流体室４６とは、このノッチ６５の開口を介して流量制御されつつ連通する。なお、このノッチ６５の開口面積は、ランド部４１ａが環状ポート６４側に移動するにしたがって段階的に拡大していくようになっている。
【００３３】
これにより、制御プランジャ２１内のスプリング２２のバネ力はフィードバックピン６１を介してカムリング５に作用するとともに、カムリング５の動作はフィードバックピン６１を介して制御プランジャ２１に伝達される。
【００３４】
また、可変容量ベーンポンプには、制御バルブ４０が一体に備えられる。この制御バルブ４０のスプール４１は、ハウジング１に形成されたシリンダ４２に、基端側から摺動自在に収容される。シリンダ４２の開口端はプラグ４３により閉鎖される。スプール４１の基端とシリンダ４２の底部の間には、リターンスプリング４４が介装され、スプール４１はこのリターンスプリング４４によりプラグ４３側に付勢される。
【００３５】
スプール４１は、基端にランド部４１ａを備え、また軸方向の中央付近にランド部４１ｂを備える。これらのランド部４１ａ、４１ｂにより、シリンダ４２は、シリンダ４２底面とランド部４１ａ（スプール４１基端）との間の低圧流体室４５と、ランド部４１ａ、４１ｂの間のドレン流体室４６と、ランド部４１ｂとプラグ４３との間の高圧流体室４７とに画成される。
【００３６】
低圧流体室４５は、オリフィス４８、流体圧力通路４９を介して、可変オリフィス２５下流の吐出ポート１８と連通する。また、ドレン流体室４６は、ドレンポート５０から図２のドレン通路５７に接続され、タンクＴに連通する。
【００３７】
高圧流体室４７は、流体圧力通路５８に接続され、流体通路３６から分岐する流体圧力通路５９を介して高圧室１６と連通する。
【００３８】
さらに、ドレン流体室４６及び高圧流体室４７は、スプール４１の摺動位置にしたがって、ハウジング１に形成されシリンダ４２に開口する流体圧力通路５１及びアダプタリング３に形成されたオリフィス５２を介して、第１の流体圧力室３２に連通する。
【００３９】
また、図３に示すように、ランド部４１ｂのスプール軸方向の略中央には、ランド部４１ｂ外周を１周する環状溝５３が形成される。さらに、ランド部４１ｂには、この環状溝５３をドレン流体室４６に連通させるように、スプール軸方向に沿ってスリット５４が切り欠かれる。
【００４０】
環状溝５３と高圧流体室４７とは、ランド部４１ｂの切り欠かれていないシール部５５でシールされる。このような構成により、ポンプ作動の初期においては、流体圧力通路５１の開口は環状溝５３及びスリット５４を介してドレン流体室４６にのみ連通しているが、ポンプ回転数（高圧流体室４７に導入されるポンプ室圧）が上昇してスプール４１（ランド部４１ｂ）が図中右方向に移動すると、流体圧力通路５１は高圧流体室４７と連通し始める。これにより、高圧流体室４７から流体圧力通路５１を介してドレン流体室４６に向かう作動油の流れが生じ、流体圧力通路５１と連通する第１の流体室３２の圧力は、高圧流体室４７と流体圧力通路５１との間の開度に応じて、メータイン制御されることになる。
【００４１】
ここで、ロータ６を挟んで駆動軸８を軸支する一対のメタル軸受９、１０は、図２に示すように、駆動軸８がハウジング１から突出した図中左側では、ハウジング１の内周に圧入されたメタル軸受９が駆動軸８の途中を軸支する一方、カバー７の内部に形成した支持穴７ａ内周へ圧入されたメタル軸受１０は、図中右側の駆動軸８の端部を軸支する。
【００４２】
そして、カバー７の支持穴７ａには、ロータ６及びベーン１１の端面と摺接する摺接面７０に開口して、支持穴７ａよりも大きい径の大径部７１が形成され、この大径部７１と支持穴７ａとの間には、大径部７１よりも十分に径の大きい環状の溝で構成された環状リセス７２が形成される。
【００４３】
支持穴７ａには、この環状リセス７２よりも奥にメタル軸受１０が嵌合される。
【００４４】
なお、摺接面７０から環状リセス７２までの距離は、例えば、２．５ｍｍ程度に設定される。
【００４５】
したがって、ポンプ負荷が増大すると、駆動軸８に作用する大きなラジアル荷重によりメタル軸受１０を備えたカバー７が変形し、駆動軸８に近い摺接面７０がロータ６側へ向けて変位しようとする。
【００４６】
しかし、ロータ６及びベーン１１と摺接する摺接面７０は、軸受１０に対して所定量だけ離れており、環状リセス７２によって隔てられているため、環状リセス７２によって摺接面７０の変形を吸収できる。
【００４７】
また、メタル軸受１０からの発熱による摺接面７０の変形も、上記ラジアル荷重による変形と同様になり、ラジアル荷重の方向に応じて駆動軸８に近い摺接面７０がロータ６側へ向けて変形しようとするが、この場合も、環状リセス７２によって摺接面７０の変形を吸収できる。
【００４８】
つまり、ロータ６と強く接触しようとする摺接面７０が、環状リセス７２側へ逃げるため、ロータ６の端面との摩擦が減り、摺接面７０とロータ６との間に焼き付きが発生するのを防止することが可能となる。
【００４９】
なお、摺接面７０に開口した大径部７１の内径は、駆動軸８の外径よりも大きく設定され、支持穴７ａにメタル軸受１０を圧入する際の作業性を確保する。
【００５０】
また、上記実施形態においては、駆動軸８の軸受としてメタル軸受９、１０を採用した例を示したが、メタル軸受に限定されることはなく、黄銅、青銅、鋳鉄等の滑り軸受であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図２】同じく断面図である。
【図３】同じく制御バルブの一部を示す断面図である。
【図４】従来のベーンポンプを示す断面図である。
【符号の説明】
１ハウジング
２サイドプレート
６ロータ
７カバー
８駆動軸
９、１０メタル軸受
１１ベーン
１２ポンプ室
１８吐出ポート
１９吸込ポート
７０摺接面
７１大径部
７２環状リセス

Claims

複数のベーンを備えたロータと結合した駆動軸と、
前記ロータ及びベーンを収容するハウジングと、
ロータを挟んでハウジングの開口端面を閉じるカバーと、
これらハウジング及びカバーにそれぞれ配設されて、前記ロータを挟んだ両側で駆動軸を支持する複数の軸受とを備えたベーンポンプにおいて、
前記カバーに設けた軸受を挿入する支持穴に、カバー摺接面と軸受との間に位置して、支持穴よりも大径の環状リセスを設けたことを特徴とするベーンポンプ。
前記支持穴には、前記カバー摺接面に開口し、支持穴よりも大径の大径部が形成され、
前記環状リセスは、前記大径部と前記支持穴との間に形成され、前記大径部よりも大径であることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。