JP4643301B2

JP4643301B2 - ベーンポンプ

Info

Publication number: JP4643301B2
Application number: JP2005046535A
Authority: JP
Inventors: 憲克保科; 孝雄武藤
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2025-02-23
Also published as: JP2006233785A

Description

本発明は、パワーステアリング等に用いられるベーンポンプに関する。

この種の技術としては、ベーンポンプにおいて、ロータ及びベーンと共に複数のポンプ室を形成するカムリングが、ロータの回転軸との偏心量を可変にすることで、ポンプの吐出容量を可変にするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１６１２４９号公報

上記従来技術にあっては、ハウジング内部に形成されてハウジングの径方向外側から中心部まで貫通する吸入通路としての吸込ポートと、この吸込通路と連通する吸入ポートとしての低圧凹溝とが形成される。吸入ポートは吸入側のポンプ室を覆うように略半円の円弧状に形成されている。この吸入ポートは周方向には幅が広く、径方向に幅が狭く、また深さが深い形状となっている。ハウジングのポンプ室側表面の吸入ポートに対して径方向外側及び吸入通路内は低圧のオイルが作用するが、ハウジングのポンプ室側表面の吸入ポートに対して径方向内側には高圧のオイルが作用する。さらに吸入通路には低圧のオイルが作用しているので、吸入ポートに対して径方向内側のハウジングは、オイルの圧力に対して強度が十分でない場合がある。そのため、ハウジングのポンプ室側平面の吸入ポートに対して径方向外側と内側とで段差が生じ、ロータ及びベーンの円滑な回転が阻害されるので、ポンプの効率低下やノイズが発生する虞があるといった問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ハウジングのポンプ室側平面の変形を抑えるベーンポンプを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、フロントハウジングと前記フロントハウジングに結合されるリアハウジングとから構成され、内部に収装部が形成されるハウジングと、前記ハウジングに軸支された駆動軸と、前記ハウジングの収装部内に設けられ、前記駆動軸によって回転駆動されるロータと、ロータに設けられたスロットに径方向に出没自在に設けられたベーンと、前記ハウジングの収装部内に揺動自在に設けられると共に、円環状に形成され、内周側に前記ロータ及びベーンと共に複数のポンプ室を形成するカムリングと、前記リアハウジングの前記カムリングと対向する面に設けられ、前記複数のポンプ室の容積が増大する領域に開口する吸入ポートと、複数のポンプ室の容積が縮小する領域に開口する吐出側通路と、前記リアハウジングに設けられ、前記吸入ポートと前記駆動軸の回転軸方向に離間して配置され、前記回転軸に対し径方向に延びるように形成された吸入通路と、前記カムリングの外周側に設けられ、このカムリングの外周側空間を第１流体圧室と、第２流体圧室とに隔成するシール部材と、前記第１流体圧室又は第２流体圧室の圧力を制御することにより、前記カムリングを揺動し、前記複数のポンプ室の容積を変化させる流体制御弁と、前記吸入ポートの始端部又は終端部と前記吸入通路との間の少なくともどちらか一方に設けられ、前記回転軸方向において前記吸入ポートと前記吸入通路の間に配置され、内側に凸状に形成された肉盛部と、前記吸入ポートと前記吸入通路の間に設けられ、前記吸入ポートと前記吸入通路とを連通すると共に、内周面の一部が前記肉盛部によって構成されている油通路と、を備え、前記油通路は、前記回転軸回りの周方向幅が前記吸入通路の周方向幅よりも大きくなるように形成され、前記回転軸方向において前記吸入通路とオーバラップするように配置した。

本発明のベーンポンプにあっては、吸入ポートの始端部と吸入通路との間であって、内側に凸状に形成された肉盛部と、肉盛部と吸入ポートの開口面との間に形成された油通路と、を備えた。よって、ハウジングのポンプ室側平面に、吸入ポートに対して径方向内側と外側とで段差が生じる変形を抑え、良好なポンプ効率を維持し、ノイズの発生を抑えることができる。

以下、本発明のベーンポンプを実現する最良の形態を、図面に基づき説明する。

まず、本実施例におけるベーンポンプの構成を説明する。

図１は可変容量型のベーンポンプ１の軸方向部分断面図であり、図２はベーンポンプ１の径方向断面図である。

ベーンポンプ１は、エンジンによって回転駆動される駆動軸２０と、駆動軸２０と一体回転可能に結合されるロータ２１と、ロータ２１に形成されたスロット２２に径方向に出没可能に設けられらベーン２３と、ロータ２１及びベーン２３と複数のポンプ室２４を形成するカムリング２５と、カムリング２５を収装するアダプタリング２６と、これらの部材を収装するポンプハウジング３０と、を備えている。なお、ベーンポンプ１は可変容量型に限らず定容量型でも良く、特に限定しない。

ポンプハウジング３０はフロントハウジング３１とリアハウジング３２とから成る。

フロントハウジング３１には、有底円筒形に開口した収装部３１ａの底部側にサイドプレート５０が収装される。このサイドプレート５０に密着させて、ロータ２１、ベーン２３、カムリング２５、アダプタリング２６等が収装される。収装部３１ａの底部には貫通孔３１ｄが形成され、駆動軸２０が挿入される。

駆動軸２０は、駆動軸２０の一方端の駆動力入力部２０ａがエンジンの出力軸に連結して回転駆動される。この駆動軸２０は駆動力入力部２０ａ側から順に、ベアリング５２、オイルシール５１、メタル軸受５６、サイドプレート５０、ロータ２１、メタル軸受５３を貫通して、リアハウジング３２の挿入孔３２ｂに、挿入部２０ｂが挿入される。駆動軸２０はベアリング５２、メタル軸受５３、５６を介して回転可能に支持される。駆動軸２０とロータ２１とはスプライン結合され、駆動軸２０と一体となってロータ２１も回転する。

ロータ２１には外周側放射状に複数のスロット２２が形成され、各スロット２２にベーン２３が径方向に出没可能に挿入される。スロット２２の径方向内側端部の背圧室２２ａには圧油が供給されてベーン２３を径方向外側方向に押圧する。

カムリング２５は略円形リング状に形成され、内部にロータ２１及びベーン２３を収装する。カムリング２５の内周と各ベーン２３の先端とを摺接させながらロータ２１が回転する。カムリング２５はロータ２１の回転軸に対して偏心して設けられているので、ロータ２１、ベーン２３及びカムリング２５によって形成されるポンプ室２４は、ロータ２１の回転によって容積が増減してポンプ作動を行う。

カムリング２５は、カムリング２５よりも大径の略円形リング状に形成されたアダプタリング２６に収装され、カムリング２５とアダプタリング２６とはピン２７によって係合される。カムリング２５はピン２７を中心に揺動可能であり、ロータ２１の回転軸に対して偏心量を変化させることができる。この偏心量の変化に伴って、ポンプ室２４の容量を変化させることができる。

アダプタリング２６の内周側であって、ピン２７の位置と径方向略反対側にはシール部材２８が設けられている。このシール部材２８がカムリング２５の揺動を許容しつつ、カムリング２５の外周面に密接している。ピン２７及びシール部材２８により、カムリング２５の外周面とアダプタリング２６の内周面とにより形成される空間を第１流体圧室４０と第２作動室４１とに隔成する。

アダプタリング２６の第２作動室４１側には貫通孔２６ａが設けられ、ポンプハウジング３０側で係止部材５７に係止されたスプリング５８が挿入され、このスプリング５８はカムリング２５を第１流体圧室４０側へ付勢する。

第１流体圧室４０及び第２流体圧室４１には、ベーンポンプ１の吐出油圧が作用する。流体作動弁６０によって、吐出油圧が低い時には第２流体圧室４１に圧油を供給し、吐出油圧の上昇に伴って徐々に第１流体圧室４０側に圧油を供給する。

吐出圧が上昇すると第１流体圧室４０への圧油の供給が多くなり、カムリング２６は押圧されて第２流体圧室４１側に移動する。カムリング２６が第２流体圧室４１側に移動すると、吸入行程にあるポンプ室２４の体積は小さくなり、吐出行程にあるポンプ室２４の体積は大きくなるので、ベーンポンプ１の吐出圧は低下する。

吐出圧が低下すると第１流体圧室４０への圧油の供給が少なくなり、カムリング２６は押圧されて第１流体圧室４０側に移動する。カムリング２６が第１流体圧室４０側に移動すると、吸入行程にあるポンプ室２４の体積は大きくなり、吐出行程にあるポンプ室２４の体積は小さくなるので、ベーンポンプ１の吐出圧は上昇する。

この作用によって、ベーンポンプ１の回転数がある程度まで上昇すると、以降の吐出圧は一定に保たれるようになる。

サイドプレート５０には、サイドプレート５０を貫通する吸入側通路５０ａと吐出ポート５０ｂとが形成される。吸入側通路５０ａと吐出ポート５０ｂとは、吸入側と吐出側のポンプ室２４を覆うように略半円の円弧状に形成される。吸入側通路５０ａは、フロントハウジング３１の収装部３１ａの底部に形成された潤滑油供給路３１ｃに連通し、メタル軸受５６に潤滑油を供給する。吐出ポート５０ｂは、フロントハウジング３１の収装部３１ａの底部に形成された高圧室３１ｂに連通し、この高圧室３１ｂは吐出口５４に連通される。

また、サイドプレート５０にはロータ２１の背圧室２２ａに高圧油圧を供給する背圧供給路５０ｃが吸入側及び吐出側にそれぞれ背圧室２２ａを覆うように円弧状に形成される。

リアハウジング３２の挿入部３２ａは、フロントハウジング３１の収装部３１ａに挿入され、ロータ２１及びカムリング２５に密着する。このリアハウジング３２には吸入側のポンプ室を覆うように略半円の円弧状に吸入ポート３２ｃと吐出側通路３２ｅが形成される。吸入ポート３２ｃは、リアハウジング３２に形成された吸入通路３２ｄを介して、吸入口５５に連通される。吸入通路３２ｄは、挿入孔３２ｂ側と繋ぐ潤滑油路３２ｊに連通して、この潤滑油路３２ｊによって潤滑油がメタル軸受５３に供給される。吐出側通路３２ｅは潤滑油路３２ｍを介して、リアハウジング３２のポンプ室２４と接触するポンプ室側表面３２ｉとロータ２１及びベーン２３との間に潤滑油を供給する。また、リアハウジング３２にはロータ２１の背圧室２２ａに高圧の圧油を供給する背圧供給路３２ｆが吸入側及び吐出側にそれぞれ背圧室２２ａを覆うように円弧状に形成される。なお、このリアハウジング３２と前述のサイドプレート５０は、本発明の狭持部材に相当する。

［肉盛部］
図３は吸入ポート３２ｃを吸入通路３２ｄから両端に向かってテーパ状に拡幅するように形成したリアハウジング３２の構造を示す図であり、図３（ａ）はフロントハウジング３１側から見た表面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるA-A断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）におけるB-B断面図である。

リアハウジング３２のポンプ室２４と接触するポンプ室側表面３２ｉからリアハウジング３２内部に設けられたオイルの吸入通路３２ｄにかけて、吸入側のポンプ室２４を覆うように円弧状に吸入ポート３２ｃが設けられている。

リアハウジング３２のポンプ室側表面３２ｉにおいて、吸入ポート３２ｃに対して径方向外側の低圧作用面３２ｇ及び吸入通路３２ｄ及び潤滑油路３２ｊ内は低圧のオイルが作用する。一方、吸入ポート３２ｃに対して径方向内側の高圧作用面３２ｈには高圧のオイルが作用する。よって高圧作用面３２ｈが、吸入通路３２ｄ及び潤滑油路３２ｊ側へ押圧されて、リアハウジング３２のフロントハウジング３１側表面に、低圧作用面３２ｇと高圧作用面３２ｈとの間で段差が生じる変形が起きることがある。また、それぞれ低圧油圧が作用する吸入ポート３２ｃと挿入孔３２ｂとは、吸入ポート３２ｃの方が面積が大きいので、高圧作用面３２ｈが吸入ポート側に倒れを生じ、低圧作用面３２ｇと高圧作用面３２ｈとの間で段差が生じる変形が起きることがある。これにより、ロータ２１及びベーン２３の円滑な回転が阻害されるので、ポンプの効率低下やノイズが発生する虞がある。

そこで、本実施例では吸入ポート３２ｃ内に肉盛部３３を設けた。図４（ａ）は肉盛部３３を設けた吸入ポート３２ｃの断面図、図４（ｂ）はリアハウジング３２をフロントハウジング３１側から見た表面図である。

本実施例ではロータ２１及びベーン２３は図４（ｂ）のリアハウジング３２表面に摺接しながら右回転を行う。ロータ２１及びベーン２３の回転によって、ポンプ室２４がオイルを供給し始める吸入ポート３２ｃの位置を始端部３２ｋ、ポンプ室２４がオイルを供給し終わる吸入ポート３２ｃの位置を終端部３２ｌとする。

図４に示すように、肉盛部３３を吸入ポート３２ｃの始端部３２ｋ及び終端部３２ｌと吸入通路３２ｄとの間であって、吸入ポート３２ｃの内側に凸状に設ける。このような構成では、吸入通路３２ｄ側のオイルの流路面積は小さくなるが、吸入ポート３２ｃのポンプ室側表面３２ｉ側の開口面積は吸入側のポンプ室２４を覆うだけの面積を確保しているので、ポンプ室２４へのオイルの供給量の低下を抑えることができる。特に本実施例のような可変容量型ベーンポンプの場合、オイルの吐出圧が上昇すると吸入量は低下するので、オイルの供給量が多少低下したとしても、ベーンポンプ１の効率への影響は小さい。

本実施例の構成により、肉盛部３３を吸入ポート３２ｃの始端部３２ｋ及び終端部３２ｌと吸入通路３２ｄとの間であって、吸入ポート３２ｃの内側に凸状に設けて、吸入ポート３２ｃの強度を増加させる。よって、高圧作用面３２ｈが、吸入通路３２ｄ及び潤滑油路３２ｊ側への押圧力に耐える強度を確保できる。これによりリアハウジング３２のポンプ室側表面３２ｉに、低圧作用面３２ｇと高圧作用面３２ｈとの間で段差が生じる変形を抑えることができる。

なお、肉盛部３３を始端部３２ｋと吸入通路３２ｄとの間、又は終端部３２ｌと吸入通３２ｄとの間のどちらか一方のみに設けても良い。ロータ２１及びベーン２３はリアハウジング３２のポンプ室側表面３２ｉを始端部３２ｋから終端部３２ｌへ移動する。よって、吸入通路３２ｄからポンプ室２４へのオイルの供給流路は、吸入通路３２ｄから終端部３２ｌ方向となるので、図５に示すように始端部３２ｋと吸入通路３２ｄとの間に肉盛部３３を設けた場合、ポンプ室２４へのオイルの吸入効率低下を更に抑制することができる。

［実施例１の効果］
（１）肉盛部３３を吸入ポート３２ｃの始端部３２ｋと吸入通路３２ｄとの間であって、吸入ポート３２ｃの内側に凸状に設けて、吸入ポート３２ｃの強度を増加させる。よって、リアハウジング３２の高圧作用面３２ｈが、吸入通路３２ｄ及び潤滑油路３２ｊ側への押圧力に耐える強度を確保できる。これによりリアハウジング３２のポンプ室側表面３２ｉに、低圧作用面３２ｇと高圧作用面３２ｈとの間で段差が生じる変形を抑えることができる。したがって、ロータ２１及びベーン２３の円滑な回転が阻害されないので、ベーンポンプ１の効率低下やノイズの発生を抑えることができる。

（２）略半円の円弧状に形成された吸入ポート３２ｃに、肉盛部３３を吸入ポート３２ｃの始端部３２ｋと吸入通路３２ｄとの間であって、吸入ポート３２ｃの内側に凸状に設けて、吸入ポート３２ｃの強度を増加させる。よって、リアハウジング３２の高圧作用面３２ｈが、吸入通路３２ｄ及び潤滑油路３２ｊ側への押圧力に耐える強度を確保できる。これによりリアハウジング３２のポンプ室側表面３２ｉに、低圧作用面３２ｇと高圧作用面３２ｈとの間で段差が生じる変形を抑えることができる。したがって、ロータ２１及びベーン２３の円滑な回転が阻害されないので、ベーンポンプ１の効率低下やノイズの発生を抑えることができる。

［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

例えば、図６に示すように、肉盛部３３と始端部３２ｋ及び終端部３２ｌとの間を複数の段３３ａを設けても良い。この複数の段３３ａによって肉盛部３３から始端部３２ｋ及び終端部３２ｌへの形状変化が滑らかになるので、吸入ポート３２ｃ内のオイルの流れがスムーズになり、ポンプ室２４へのオイルの吸入効率の低下を抑制することができる。

また、図７に示すように、肉盛部３３と始端部３２ｋ及び終端部３２ｌとの間をテーパ状に形成したテーパ部３３ｂを設けても良い。このテーパ部３３ｂによって肉盛部３３から始端部３２ｋ及び終端部３２ｌへの形状変化が滑らかになるので、吸入ポート３２ｃ内のオイルの流れがスムーズになり、ポンプ室２４へのオイルの吸入効率の低下を抑制することができる。

［参考例］
図８に示す参考例１では、吸入通路３２ｄを始端部３２ｋ側に設けて、吸入ポート３２ｃを終端部３２ｌに向かって拡幅するように形成している。ロータ２１及びベーン２３はリアハウジング３２のポンプ室側表面３２ｉを始端部３２ｋから終端部３２ｌへ移動する。よって、吸入通路３２ｄからポンプ室２４へのオイルの供給流路は、吸入通路３２ｄから終端部３２ｌ方向となる。吸入ポート３２ｃはオイルの供給流路に沿って形成されるので、吸入ポート３２ｃ内のオイルの流れがスムーズになり、ポンプ室２４へのオイルの吸入効率の低下を抑制することができる。

また、図９の参考例２では、肉盛部３３を吸入通路３２ｄと始端部３２ｋとの間であって、この肉盛部３３と吸入通路３２ｄとの周方向位置が一部重なるように設けている。この構成により、強度の弱い吸入通路３２ｄと周方向位置で重なる吸入ポート３２ｃ周辺のリアハウジング３２の強度確保を行うことができる。なお、吸入通路３２ｄと終端部３２ｌとの間は、図９のようにテーパ状に形成しても良いし、図１０のように複数の段を設けて形成しても良い。

可変容量型のベーンポンプの軸方向部分断面図である。可変容量型のベーンポンプ径方向断面図である。肉盛部を設けていないリアハウジングの構成を示す図である。肉盛部を設けた吸入ポートの断面図と、リアハウジングの表面図である。吸入通路と始端部との間に肉盛部を設けた吸入ポートの断面図と、リアハウジングの表面図である。肉盛部に複数段を設けた吸入ポートの断面図と、リアハウジングの表面図である。肉盛部をテーパ状にした吸入ポートの断面図と、リアハウジングの表面図である。吸入通路を始端部に設けて、吸入ポートを終端部３２ｌに向かって拡幅するよう形成した吸入ポートの断面図と、リアハウジングの表面図である。肉盛部を吸入通路と始端部との間であって、この肉盛部と吸入通路との周方向位置が一部重なるように設けた吸入ポートの断面図と、リアハウジングの表面図である。図９の吸入通路と終端部との間に段差を設けた吸入ポートの断面図と、リアハウジングの表面図である。

符号の説明

１ベーンポンプ
２０駆動軸
２１ロータ
２２スロット
２３ベーン
２４ポンプ室
２５カムリング
２８シール部材
３０ポンプハウジング
３１フロントハウジング
３２リアハウジング
３２ｃ吸入ポート
３２ｄ吸入通路
３２ｅ吐出ポート
３３ブリッジ部
４０第１流体圧室
４１第２作動室
５０サイドプレート

Claims

フロントハウジングと前記フロントハウジングに結合されるリアハウジングとから構成され、内部に収装部が形成されるハウジングと、
前記ハウジングに軸支された駆動軸と、
前記ハウジングの収装部内に設けられ、前記駆動軸によって回転駆動されるロータと、
前記ロータに設けられたスロットに径方向に出没自在に設けられたベーンと、
前記ハウジングの収装部内に揺動自在に設けられると共に、円環状に形成され、内周側に前記ロータ及びベーンと共に複数のポンプ室を形成するカムリングと、
前記リアハウジングの前記カムリングと対向する面に設けられ、前記複数のポンプ室の容積が増大する領域に開口する吸入ポートと、複数のポンプ室の容積が縮小する領域に開口する吐出側通路と、
前記リアハウジングに設けられ、前記吸入ポートと前記駆動軸の回転軸方向に離間して配置され、前記回転軸に対し径方向に延びるように形成された吸入通路と、
前記カムリングの外周側に設けられ、このカムリングの外周側空間を第１流体圧室と、第２流体圧室とに隔成するシール部材と、
前記第１流体圧室又は第２流体圧室の圧力を制御することにより、前記カムリングを揺動し、前記複数のポンプ室の容積を変化させる流体制御弁と、
前記吸入ポートの始端部又は終端部と前記吸入通路との間の少なくともどちらか一方に設けられ、前記回転軸方向において前記吸入ポートと前記吸入通路の間に配置され、内側に凸状に形成された肉盛部と、
前記吸入ポートと前記吸入通路の間に設けられ、前記吸入ポートと前記吸入通路とを連通すると共に、内周面の一部が前記肉盛部によって構成されている油通路と、
を備え、
前記油通路は、前記回転軸回りの周方向幅が前記吸入通路の周方向幅よりも大きくなるように形成され、前記回転軸方向において前記吸入通路とオーバラップするように配置されることを特徴とするベーンポンプ。