JP6163111B2 - ベーンポンプユニット - Google Patents

Description

本発明は、ベーンポンプユニットに関する。

液体圧送装置として、ベーンポンプが知られている。ベーンポンプは、例えば、ベーンポンプユニット（ベーンポンプ本体）と、ベーンポンプユニットを回転自在で収容すると共に吸入路及び吐出路が形成されたハウジングと、を備えている（特許文献１参照）。ベーンポンプユニットは、動力入力軸と一体で回転するロータと、ロータに摺動（出没）自在に設けられる複数のベーンと、ロータ及びベーンを囲むカムリングと、ロータ及びカムリングを軸方向両側から挟む一対のプレート（第１プレート、第２プレート）と、カムリングを軸方向において貫通すると共に第１プレート及び第２プレートを連結する２本の連結棒と、を備えている。なお、各連結棒の一端部は第１プレートに圧入され、連結棒の他端部は第２プレートに圧入される構成である。

特開２００２−２１７４２号公報

ところが、連結棒の一端部は第１プレートに圧入され、連結棒の他端部は第２プレートに圧入される構成であるので、圧入荷重、圧入量にバラつきが生じる場合がある。これにより、例えば、設計時に対して圧入量が大きい場合、つまり、連結棒が過剰に圧入された場合、第１プレート及び／又は第２プレートが変形して歪むうえ、第１プレート及び／又は第２プレートとカムリング、ロータとの間に形成される極小隙間がバラつく虞がある。具体的には、極小隙間が設計時に対して大きくなると液漏れし易くなり、極小隙間が設計時に対して小さくなるとロータ及びプレートの摺動抵抗が大きくなってロータが回転し難くなり、ロータ及びプレートが焼き付いてしまう虞がある。

そこで、本発明は、プレートが歪み難いベーンポンプユニットを提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、ロータと、前記ロータに摺動自在に設けられた複数のベーンと、前記ロータ及び前記複数のベーンを囲む環状のカムリングと、前記ロータの一端面側に配置された第１プレートと、前記ロータの他端面側に配置された第２プレートと、軸方向において前記カムリングを貫通し、一端部が前記第１プレートに固定され、他端部が前記第２プレートを貫通し当該第２プレートから突出した連結棒と、前記連結棒の前記他端部に止められ、当該連結棒から前記第２プレート及び前記カムリングの脱落を防止する止め具と、を備え、ベーンポンプを構成するハウジングに組み付けられるベーンポンプユニットであって、前記止め具の止め位置は、前記ハウジングへの組み付け前において、前記第１プレート及び前記カムリングの間と前記第２プレート及び前記カムリングの間との少なくとも一方に、隙間が形成される位置であり、前記ハウジングへの組み付け後において、前記ハウジングは前記第１プレート、前記カムリング及び前記第２プレートを軸方向において挟み、前記第１プレート及び前記第２プレートは前記カムリングに密着することを特徴とするベーンポンプユニットである。
なお、ベーンポンプユニットが、ロータの中心軸線上に固定され、外部の動力発生措置からの動力が入力される動力入力軸を備える構成でもよい。

このような構成によれば、連結棒の一端部を第１プレートに固定した後、連結棒の他端側からカムリング、第２プレートを順に貫通させ、連結棒の他端部を第２プレートから突出させる。この場合において、連結棒を第２プレートに圧入しないので、第２プレートが厚さ方向（連結棒の軸方向）において歪むことはない。

次いで、止め具を連結棒の他端部に止めることにより、ベーンポンプユニットが組み立てられる。そして、他端部に止められた止め具により、連結棒から第２プレート及びカムリングの脱落が防止される。
ここで、止め具の止め位置は、ハウジングへの組み付け前において、第１プレート及びカムリングの間と第２プレート及びカムリングの間との少なくとも一方に、隙間が形成される位置であるので、止め具を連結棒に止めた状態において、第１プレート及び第２プレートがカムリングに圧接することはない。したがって、第１プレート及び第２プレートが厚さ方向において歪むことはない。

次いで、ベーンポンプユニットをハウジングに組み付けると、ベーンポンプを得る。
ベーンポンプユニットをハウジングに組み付け後において、ハウジングは第１プレート、カムリング及び第２プレートを軸方向において挟み、第１プレート及び第２プレートはカムリングに密着するので、第１プレート及びカムリングの間、第２プレート及びカムリングの間から液漏れし難くなる。

また、ベーンポンプユニットにおいて、前記連結棒の前記他端部には、軸方向において前記止め具が当接する当接面が形成されていることが好ましい。

このような構成によれば、止め具が連結棒の他端部に形成された当接面に当接することにより、止め具が連結棒の軸方向所定位置に位置決めされ易くなる。

また、ベーンポンプユニットにおいて、前記連結棒の前記他端部には、前記止め具が取り付けられ周方向に延びる取付用溝が形成され、前記止め具は、軸方向視においてＣ字形であることが好ましい。

このような構成によれば、軸方向視においてＣ字形である止め具を、前記他端部に形成された周方向に延びる取付用溝に取り付けることにより、止め具を連結棒に容易に取り付けることができる。

本発明によれば、プレートが歪み難いベーンポンプユニットを提供することができる。

本実施形態に係るベーンポンプの正面図であり、ベーンポンプユニットの組み付け後を示している。 本実施形態に係るベーンポンプの側断面図であって図１のＸ１−Ｘ１線断面に対応しており、ベーンポンプユニットの組み付け後を示している。 本実施形態に係るベーンポンプユニットの側断面図であり、組み付け前を示している。 軸方向におけるロータ、ベーン、カムリングの長さ関係を示す図であり、図１のＸ２−Ｘ２線断面に対応している。 本実施形態に係る連結棒及びクリップの図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図である。 変形例に係る連結棒及びクリップの図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図である。 変形例に係る連結棒及びクリップの図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図である。

本発明の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。

≪ベーンポンプの構成≫
ベーンポンプ２００は、流体利用機器に油（流体）を供給する装置である。流体利用機器としては、例えば、油圧に対応して駆動プーリ及び従動プーリの間におけるベルトの巻き掛け径を無段階で可変することで無段変速する無段変速機、油圧パワーステアリング装置を構成する油圧シリンダである。

ベーンポンプ２００は、吐出量が一定である定量型のポンプであり、ロータ１０が１回転する間に２回のポンプ行程、つまり、吸入行程、吐出行程、吸入行程、吐出行程を実行するものである。ただし、カムリング３０が径方向において往復し吐出量が可変する可変型でもよい。また、ロータ１０が１回転する間にポンプ行程が１回又は３回以上である構成でもよい。さらに、ベーン２０が軸方向において多段で配置された構成でもよい。

ベーンポンプ２００は、外形が略円柱状であるベーンポンプユニット１（ベーンポンプ本体）と、その内部にベーンポンプユニット１を収容するハウジング１００と、を備えている。

＜ハウジング＞
ハウジング１００は、浅底で有底円筒状を呈するハウジング本体１１０と、ハウジング本体１１０の開口を塞ぐカバー１２０とを備えている。ハウジング本体１１０とカバー１２０とはボルト１３１で締結されている。

＜ハウジング本体＞
ハウジング本体１１０の内部には、ベーンポンプユニット１を収容する円柱状の収容室１１１と、吸入路１１２と、吐出路１１３とが形成されている。

吸入路１１２は、ベーンポンプユニット１に吸い込まれる油が通流する流路である。吸入路１１２の上流端は、外部吸入流路（図示しない）を介して、油が一時的に貯溜するリザーバ（図示しない）に接続されている。吸入路１１２の下流側は、第１吸入路１１２ａと第２吸入路１１２ｂとの二股に分岐している。第１吸入路１１２ａの下流端はベーンポンプユニット１の第１吸入ポート２ａと連通しており、第２吸入路１１２ｂの下流端はベーンポンプユニット１の第２吸入ポート２ｂと連通している。

吐出路１１３は、ベーンポンプユニット１から吐出された油が通流する流路である。吐出路１１３の上流側は、第１吐出路１１３ａと第２吐出路１１３ｂとに分岐している。第１吐出路１１３ａの上流端はベーンポンプユニット１の第１吐出ポート３ａと連通しており、第２吐出路１１３ｂの上流端はベーンポンプユニット１の第２吐出ポート３ｂに連通している。

軸方向において、カバー１２０及び第２プレート５０を跨ぐように、２本のピン１３２（図１、図２参照）が差し込まれている。これにより、カバー１２０（ハウジング１００）と第２プレート５０（ベーンポンプユニット１）とが、周方向において位置決めされるようになっている。

また、ハウジング本体１１０の底壁部１１０ａと第１プレート４０との間であって、第１吐出路１１３ａ及び第２吐出路１１３ｂを囲むようにＯリング１３３が設けられている。すなわち、Ｏリング１３３は、軸方向において底壁部１１０ａと第１プレート４０とで挟まれており、第１吐出路１１３ａ及び第２吐出路１１３ｂの油が外部に漏れないようにシールしている。

≪ベーンポンプユニットの構成≫
ベーンポンプユニット１は、略円柱状の外形を呈しており、前記したように、ロータ１０が１回転する間に、吸入行程、吐出行程、吸入行程、吐出行程を実行するものである。ベーンポンプユニット１の外面において周方向で、第１吸入ポート２ａ、第１吐出ポート３ａ、第２吸入ポート２ｂ、第２吐出ポート３ｂの順で配列している（図１参照）。

第１吸入ポート２ａ、第２吸入ポート２ｂは、ベーンポンプユニット１に吸い込まれる油の入口であり、ベーンポンプユニット１の外面で開口している。第１吐出ポート３ａ、第２吐出ポート３ｂは、ベーンポンプユニット１から吐出される油の出口であり、ベーンポンプユニット１の一端面（図２、図３の右側端面）で開口している。

ベーンポンプユニット１は、ロータ１０と、１０枚（複数）のベーン２０と、カムリング３０と、第１プレート４０と、第２プレート５０と、２本（複数）の連結棒６０と、２本のクリップ７１と、を備えている（図１〜図３参照）。

＜ロータ＞
ロータ１０は、略円柱状を呈している。ロータ１０には、その外周面から径方向内向きに延びる１０本（複数）のベーン溝１１が形成されている。１０本のベーン溝１１は、周方向において等間隔で配置されている。

ロータ１０の中心軸線上には、セレーション孔１５が形成されている。セレーション孔１５には、シャフト１６のセレーション軸部１７が嵌入されており、ロータ１０とシャフト１６とはセレーション結合し一体となって図１において左回りで回転するようになっている（矢印Ａ１参照）。シャフト１６には、外部の動力発生装置から動力が入力されるようになっている。この他、ベーンポンプユニット１はシャフト１６を備えず、ハウジング１００に組み込まれた後、シャフト１６がセレーション孔１５に嵌入される構成でもよい。

＜ベーン＞
ベーン２０は、複数のベーン溝１１にそれぞれ設けられ、径方向において摺動自在である摺動片である。ロータ１０が回転すると、各ベーン２０に遠心力が作用し、その先端がカムリング３０のカム面３１（内周面）に摺接するようになっている。

＜カムリング＞
カムリング３０は、ロータ１０及びベーン２０を囲むようにロータ１０と同軸で配置された肉厚の筒状の部品である。カムリング３０のカム面３１は軸方向視において略楕円形を呈している。

カムリング３０の内部には、軸方向に延び両端が開口した貫通孔３２（図３参照）が形成されている。貫通孔３２は、連結棒６０が貫通する孔であり、その内径は連結棒６０の外径よりも大きい。

＜ロータ、ベーン、カムリングの高さ（軸方向長さ）＞
軸方向において、ロータ１０の高さＬ１０、ベーン２０の高さＬ２０、カムリング３０の高さＬ３０は、「Ｌ３０＞Ｌ１０＞Ｌ２０」の関係となっている（図４参照）。これにより、カムリング３０が第１プレート４０及び第２プレート５０で挟持された場合において、軸方向において、ロータ１０、ベーン２０と、第１プレート４０及び／又は第２プレート５０との間に極小隙間（クリアランス）が形成されるようになっている。したがって、ベーン２０が第１プレート４０及び／又は第２プレート５０に対し径方向において容易に摺動しながら、ロータ１０、ベーン２０が回転するようになっている。

＜第１プレート、第２プレート＞
第１プレート４０、第２プレート５０は、ロータ１０及びカムリング３０を軸方向において挟む肉厚のプレートである。

第１プレート４０は、ロータ１０及びカムリング３０の一端面側（図２、図３の紙面右側）に配置されている。第１プレート４０の中心には、シャフト１６の一端部１８を支持する凹状の支持部４１が形成されている。シャフト１６の一端部１８は、軸受１８ａを介して支持部４１に回転自在に支持されている。第１プレート４０の外周縁部には、連結棒６０の一端部６１が圧入される圧入穴４２が形成されている。

第２プレート５０は、ロータ１０及びカムリング３０の他端面側（図２、図３の紙面左側）に配置されている。第２プレート５０の中心には、シャフト１６の他端部１９が貫通する貫通孔５１が形成されている。シャフト１６の他端部１９は、貫通孔５１を貫通し、軸受１９ａを介して回転自在に支持されている。第２プレート５０の外周縁部には、連結棒６０の他端部６２が貫通する貫通孔５２が形成されており、貫通孔５２の内径は連結棒６０の外径よりも大きい。貫通孔５２の他端側（左端側）は拡径し、他端側が開口した穴状でクリップ７１を収容する収容部５３が形成されている。

＜連結棒＞
連結棒６０は、第１プレート４０及び第２プレート５０を連結する棒である。連結棒６０の一端部６１は、圧入穴４２に圧入されている。連結棒６０の他端部６２は、第２プレート５０から他端側に突出しており、他端部６２にはクリップ７１が取り付けられ周方向に延びる溝６３が形成されている（図３、図５（ａ）参照）。

溝６３を軸方向において囲む一端側の第１当接面６３ａと他端側の第２当接面６３ｂとにクリップ７１が当接することで、つまり、クリップ７１が溝６３に差し込まれ、第１当接面６３ａ及び第２当接面６３ｂで挟まれることで、連結棒６０に対してクリップ７１が軸方向において位置決めされるようになっている。これにより、クリップ７１が連結棒６０の一端側に移動しないようになっている。したがって、例えば、第２プレート５０が、凹状に歪まないようになっている。

＜クリップ＞
クリップ７１は、他端部６２の溝６３に止められ、連結棒６０から第２プレート５０及びカムリング３０の脱落を防止する止め具である。クリップ７１は軸方向視においてＣ字形を呈しており、その先端部が開閉可能なばね力を有している（図５（ｂ）参照）。

＜溝の軸方向位置、クリップの止め位置＞
ここで、溝６３の軸方向位置、つまり、クリップ７１の止め位置について、説明する。
クリップ７１の止め位置（溝６３の軸方向位置）は、ハウジング１００への組み付け前において（図３参照）、第１プレート４０及びカムリング３０の間と第２プレート５０及びカムリング３０の間との少なくとも一方に、隙間が形成される位置に設定されている。すなわち、クリップ７１の止め位置は、ハウジング１００への組み付け前において、第１プレート４０及び第２プレート５０が、カムリング３０に圧接せず、圧力をもってカムリング３０を挟持しない構成である。これにより、ハウジング１００への組み付け前において、第１プレート４０及び第２プレート５０が軸方向（厚さ方向）において歪まないようになっている。

一方、ハウジング１００への組み付け後において（図２参照）、クリップ７１は穴状の収容部５３に収容され、ハウジング本体１１０及びカバー１２０は、第１プレート４０、カムリング３０及び第２プレート５０を軸方向において挟み、第１プレート４０及び第２プレート５０はカムリング３０に密着するようになっている。

≪ベーンポンプの組み立て方法（作用効果）≫
まず、ベーンポンプユニット１の組み立て方法を説明する。

連結棒６０の一端部６１を第１プレート４０の圧入穴４２に差し込み圧入する。この場合において、一端部６１の圧入長さが設計時の所定長さとなるように、例えば、（１）一端部６１が圧入穴４２の底面に当接した場合、圧入長さが設計時の所定長さとなるように構成されている。その他、（２）一端部６１の外周面に軸方向の位置決め用の突起を形成し、この突起が第１プレート４０に当接した場合に、圧入長さが設計時の所定長さとなる構成としてもよい。

次いで、ロータ１０とセレーション結合したシャフト１６の一端部を、支持部４１に差し込むと共に、ベーン２０が装着されたロータ１０を第１プレート４０の上に重ねる。これに並行して、連結棒６０を、ロータ１０を囲むカムリング３０の貫通孔３２に挿し通し、カムリング３０も第１プレート４０の上に重ねる。

次いで、シャフト１６を第２プレート５０の貫通孔５１に挿し通し、連結棒６０を第２プレート５０の貫通孔５２に挿し通し、第２プレート５０をロータ１０及びカムリング３０の上に重ねる。この状態において、連結棒６０の他端部６２は、第２プレート５０から突出している。

次いで、クリップ７１を連結棒６０の溝６３に取り付ける。これにより、ベーンポンプユニット１を得る。
この状態において、クリップ７１が取り付けられているので、第２プレート５０、カムリング３０、ロータ１０等が脱落することはない。これにより、ベーンポンプユニット１の運搬中に、第２プレート５０等が脱落することはなく、ベーンポンプユニット１の取り扱いは容易となる。

また、この状態において、第１プレート４０及び第２プレート５０はカムリング３０に圧接しておらず、第１プレート４０及び第２プレート５０が歪むことはない。

次に、ベーンポンプ２００の組み立て方法を説明する。
ハウジング本体１１０の収容室１１１にベーンポンプユニット１を収容する。次いで、ハウジング本体１１０及びベーンポンプユニット１をカバー１２０で覆い、ハウジング本体１１０及びカバー１２０をボルト１３１で締結する。

そうすると、ハウジング１００はベーンポンプユニット１を軸方向において挟み、つまり、ハウジング本体１１０及びカバー１２０は、第１プレート４０、第２プレート５０及びカムリング３０を挟み、第１プレート４０及び第２プレート５０がカムリング３０に密着する。
そうすると、ベーンポンプ２００を得る。

このようなベーンポンプユニット１、ベーンポンプ２００によれば、例えば、メイン工場（マザー工場）においてベーンポンプユニット１を製造し、ベーンポンプユニット１を各地のサブ工場に搬送した後、サブ工場においてベーンポンプユニット１をハウジング１００に組み付け、ベーンポンプ２００を製造できる。この場合において、メイン工場からサブ工場へのベーンポンプユニット１の搬送中、クリップ７１が連結棒６０に止められているので、第２プレート５０等が脱落することはなく、また、第１プレート４０、第２プレート５０が歪むこともない。そして、サブ工場にはベーンポンプユニット１を組み立てる設備が不要であるから、サブ工場を省スペース化しつつ、ベーンポンプ２００を低コストで製造できる。

≪変形例≫
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更してもよい。

図６（ａ）、図６（ｂ）に示す連結棒６０、クリップ７２の構成としてもよい。図６（ａ）に示すように、連結棒６０の他端部６２には段違いで縮径した小径部６４が形成されており、段違い面はクリップ７２が当接する当接面６４ａを構成している。クリップ７２はリング板状を呈している。クリップ７２の内周縁部には径方向外向きに延びる複数のスリットが周方向に等間隔で形成され、内周縁部を複数のばね片７２ａに分割している。そして、小径部６４がクリップ７２に挿入されると、複数のばね片７２ａが小径部６４の外周面に圧接し、クリップ７２が連結棒６０に取り付けられるようになっている。

図７（ａ）、図７（ｂ）に示す連結棒６０、クリップ７３の構成としてもよい。図７（ａ）に示すように、連結棒６０の他端部６２には径方向に延びる差込孔６５が形成されている。クリップ７３は、差込孔６５に差し込まれる差込片７３ａと、他端部６２の外周面に圧接する圧接片７３ｂとを備えている。

１ ベーンポンプユニット
１０ ロータ
２０ ベーン
３０ カムリング
４０ 第１プレート
５０ 第２プレート
６０ 連結棒
６１ 一端部
６２ 他端部
６３ 溝
６３ａ 第１当接面
６３ｂ 第２当接面
６４ａ 当接面
７１、７２、７３ クリップ（止め具）
１００ ハウジング
２００ ベーンポンプ

Claims (3)

1. ロータと、
   前記ロータに摺動自在に設けられた複数のベーンと、
   前記ロータ及び前記複数のベーンを囲む環状のカムリングと、
   前記ロータの一端面側に配置された第１プレートと、
   前記ロータの他端面側に配置された第２プレートと、
   軸方向において前記カムリングを貫通し、一端部が前記第１プレートに固定され、他端部が前記第２プレートを貫通し当該第２プレートから突出した連結棒と、
   前記連結棒の前記他端部に止められ、当該連結棒から前記第２プレート及び前記カムリングの脱落を防止する止め具と、
   を備え、
   ベーンポンプを構成するハウジングに組み付けられるベーンポンプユニットであって、
   前記止め具の止め位置は、前記ハウジングへの組み付け前において、前記第１プレート及び前記カムリングの間と前記第２プレート及び前記カムリングの間との少なくとも一方に、隙間が形成される位置であり、
   前記ハウジングへの組み付け後において、前記ハウジングは前記第１プレート、前記カムリング及び前記第２プレートを軸方向において挟み、前記第１プレート及び前記第２プレートは前記カムリングに密着する
   ことを特徴とするベーンポンプユニット。
2. 前記連結棒の前記他端部には、軸方向において前記止め具が当接する当接面が形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプユニット。
3. 前記連結棒の前記他端部には、前記止め具が取り付けられ周方向に延びる取付用溝が形成され、
   前記止め具は、軸方向視においてＣ字形である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベーンポンプユニット。

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