JP2004092395A - Vane pump - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両用の油圧源として用いられ、作動流体中の気泡含有率が高く、かつ安定しない状況で用いられるベーンポンプの改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のベーンポンプとして、例えば特開2001−248569号公報に開示されているように、吸込行程から吐出行程に至る圧力遷移行程の圧力波形を調整するため、ベーン室の容積変化による予圧縮と、ベーン室を吐出ポートに連通するノッチを用い、吐出ポートの圧力変化を緩和させるものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ベーン室の圧力上昇速度は、作動油の圧縮性に左右され、特に作動油の気泡の含有率によって変化する。
【0004】
しかしながら、このような従来のベーンポンプにあっては、ある特定の気泡含有率に最適となるようにベーン室を予圧縮するように設定されているため、気泡含有率が大きく変化する作動状態では圧力遷移行程で圧力上昇が過剰または不十分となり、衝撃圧が発生してベーンポンプの振動や騒音の原因になるという問題点があった。
【0005】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、気泡含有率の変動に起因した振動や騒音を抑えられるベーンポンプを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、回転するロータから摺動可能に突出する複数のベーンと、各ベーンの外周端部を摺接させてベーン室を画成するカムと、各ベーンの側端部を摺接させてベーン室を画成するサイドプレートとを備え、サイドプレートにロータの回転に伴ってベーン室が拡がる吸込行程でベーン室に作動流体を流入させる吸込ポートと、ロータの回転に伴ってベーン室が収縮する吐出行程でベーン室から作動流体を流出させる吐出ポートと、ベーン室が吸込行程から吐出行程に至る圧力遷移行程でベーン室を吐出ポートに連通するノッチを形成し、カムにベーン室が吸込行程から吐出行程に至る圧力遷移行程で各ベーンを摺接させてラジアル方向の変位を小さくしたカム大円弧部を形成するベーンポンプに適用する。
【0007】
そして、カム大円弧部を各ベーンのピッチPの1.2〜1.6倍の範囲に形成し、圧力遷移行程の初期にノッチがベーン室を吐出ポートに連通させ圧力遷移行程が終了するまでにベーン室の圧力が吐出ポートと同等に上昇する構成としたことを特徴とするものとした。
【0008】
第2の発明は、第1の発明において、カム径が略等しいカム大円弧部を吸込ポートの端部から吐出ポートの端部に渡って形成したことを特徴とするものとした。
【0009】
第3の発明は、第1または第2の発明において、ノッチをベーン室が吸込ポートとの連通を遮断するときにベーン室に連通する位置に形成したことを特徴とするものとした。
【0010】
【発明の作用および効果】
第1の発明によると、カム大円弧部をベーン間のピッチPの1.2〜1.6倍の範囲に形成することにより、圧力遷移行程でベーン室を予圧縮することがほとんど行われず、遷移行程の初期からノッチを介して導かれる吐出ポートの圧力によって気泡を圧縮し、ベーン室の圧力が吐出ポートと同等に高められる。これにより、気泡含有率が増加した状態でも圧力遷移行程で圧力上昇が十分に行われる。この結果、ベーン室に衝撃圧が発生することを回避でき、ベーンポンプの振動や騒音を抑えられる。
【0011】
第2の発明によると、カム大円弧部を吸込ポートの端部から吐出ポートの端部に渡って形成することにより、ベーン室が圧力遷移行程で圧縮される予圧縮量を最小限にし、気泡含有率が増加した状態でも圧力遷移行程で圧力上昇が十分に行われ、ベーンポンプの振動や騒音を有効に抑えられる。
【0012】
第3の発明によると、ベーン室が吸込ポートとの連通を遮断すると略同時にノッチがベーン室に重合して連通することにより、吐出ポートの圧力がノッチを介してベーン室に導かれる行程を最大限に確保し、気泡含有率が増加した状態でも圧力遷移行程で圧力上昇が十分に行われ、ベーンポンプの振動や騒音を有効に抑えられる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両に搭載される油圧源として設けられるベーンポンプに適用した実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0014】
まず、図1に本発明が適用可能なベーンポンプの一例を示す。ベーンポンプ1は、図示しないケーシングに回転可能に支持されるロータ30と、このロータ30に放射状に形成されるスリット31と、このスリット31から摺動可能に突出する10枚のベーン2と、各ベーン2の外周端部を摺接させてベーン室5を画成するカム20と、ロータ30及び各ベーン2の側端部を摺接させてベーン室5を画成するサイドプレート50とを主体として構成される。
【0015】
ロータ30は起動源からの回転が図示しない駆動軸を介して伝達され、図1に矢印で示すように回転する。各ベーン2は回転するロータ30に対しそのラジアル方向に出入りしながらそれぞれの外周端部をカム20の内周面に摺接させてベーン室5を拡縮する。
【0016】
サイドプレート50には対の吸込ポート3と対の吐出ポート4が形成される。ロータ30の回転に伴って各ベーン2間で拡がるベーン室5には吸込ポート3から作動油が吸込まれ、各ベーン2間で収縮するベーン室5から作動油が吐出ポート4に吐出される。本実施の形態では、吸込ポート3は図示しない吸込通路を介してタンクに連通し、吐出ポート4はポンプ吐出通路を介して図示しない油圧アクチュエータに連通している。
【0017】
サイドプレート50には吐出ポート4の一端から周方向に延びるノッチ52が形成される。ノッチ52は断面三角形の溝状に窪み、その深さが先端52aにかけて次第に小さくなっている。このノッチ52は吸込行程から吐出行程に至る圧力遷移行程で、ベーン室5を吐出ポート4に連通する。
【0018】
サイドプレート50には周方向に延びる背圧溝51が形成される。この背圧溝51には吐出ポート4の圧力が導かれ、この圧力により各ベーン2がロータ30からラジアル方向に押し出される。
【0019】
カム20は、吸込ポート3と吐出ポート4が開口する領域に各ベーン2を摺接させてラジアル方向に変位させるカム曲線部23を有し、吸込ポート3と吐出ポート4の間に位置する圧力遷移行程で各ベーン2を摺接させてラジアル方向の変位を小さくしたカム大円弧部21とを有する。カム大円弧部21はロータ30の回転軸を中心とする所定の半径で湾曲する円弧面状に形成され、各ベーン2をロータ30から所定の最大量で突出した状態を維持しながら摺接させるようになっている。
【0020】
そして本発明は、カム大円弧部21を各ベーン2間のピッチPの1.2〜1.6倍の範囲に形成し、かつノッチ52がベーン室5が吸込行程終了した直後にベーン室5を吐出ポート4に連通し、ベーン室5が吐出ポート4に重合して連通する前にベーン室5の圧力が吐出ポート4と同等に上昇する構成としたことを要旨とする。以下、その具体的な例につき図2に示した実施形態を説明する。
【0021】
図2はカム20及びロータ30等を展開した図であり、ベーン室5は図中白抜き矢印で示すように右方向に移動する。隣り合う各ベーン2の間隔をピッチPとすると、カム大円弧部21をピッチPの1.2〜1.6倍の範囲に形成する。
【0022】
本実施の形態では、カム径が略等しいカム大円弧部21を吸込ポート3の端部3aから吐出ポート4の端部4aに渡って形成する。つまり、カム大円弧部21は吸込ポート3と吐出ポート4の間の略全域に形成され、ベーン室5が圧力遷移行程で圧縮される予圧縮量を最小限にする。
【0023】
そして、ベーン2がカム曲線部23に摺接してベーン室5が収縮する吐出行程に入る前に、ベーン室5が吐出ポート4に重合して連通する構成とする。
【0024】
ノッチ52はベーン室5が吸込ポート3との連通を遮断すると略同時にベーン室5に重合して連通する位置に形成される。本実施の形態では、ベーン2の板厚をtとすると、吸込ポート3の端部3aからノッチ52の先端52aまでの間隔を約P−tとする。これにより、圧力遷移行程でノッチ52は吸込行程終了直後から吐出ポート4の圧力をベーン室5に導き、ベーン室5が吐出ポート4に重合して連通する前にベーン室5の圧力が吐出ポート4と同等に上昇する構成とする。
【0025】
以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【0026】
ロータ30の回転に伴って各ベーン2の間に画成されるベーン室5は吸込ポート3に面する領域で拡大して吸込ポート3から作動油を吸込み、吐出ポート4に面する領域で収縮して作動油を吐出ポート4に吐出する。
【0027】
ベーン室5が吐出ポート4に重合して連通するとき、ベーン室5の圧力が吐出ポート4より大幅に低いと、吐出ポート4の加圧作動油がベーン室5に急激に流入するため、衝撃圧がベーン室5内に生じ、ベーンポンプ1の振動や圧力脈動が発生する原因になる。
【0028】
ベーン室5の圧力上昇速度は、作動油の圧縮性に左右され、特に作動油の気泡の含有率によって変化する。ある特定の気泡含有率に最適となるようにカム曲線部によってベーン室を予圧縮するようにした従来装置では、カム大円弧部は各ベーンのピッチPの1.1倍程度に形成される(参考文献…「機械工学基礎講座18油圧工学」朝倉書店発行)。そのため、例えば図5に示すように、気泡含有率が増加した状態では圧力遷移行程で圧力上昇が不十分となり、ベーン室が吐出ポートに連通するのに伴って衝撃圧が発生する原因になる。
【0029】
本発明は、カム大円弧部21をピッチPの1.2〜1.6倍の範囲に形成することにより、圧力遷移行程でカム曲線部23によってベーン室5を予圧縮することがほとんど行われず、遷移行程の初期からノッチ52を介して導かれる吐出ポート4の圧力によって気泡を十分に圧縮し、ベーン室5の圧力が吐出ポート4と同等に高められる。これにより、例えば図3、図4に示すように、気泡含有率が増加した状態でも圧力遷移行程で圧力上昇が十分に行われる。この結果、ベーン室5が吐出ポート4に連通するのに伴って衝撃圧が発生することを回避でき、ベーンポンプ1の振動や圧力脈動を抑えられる。図3において、横軸の角度がα°のときにベーン室5が吐出ポート4に連通するが、図中破線で示すように気泡含有率が増加した状態でも、α°の手前でベーン室5の圧力上昇が十分に行われることがわかる。この結果、気泡含有率の変動に起因したベーンポンプ1の振動や騒音を有効に抑えられる。
【0030】
カム大円弧部21を吸込ポート3の端部3aから吐出ポート4の端部4aに渡って形成することにより、ベーン室5が圧力遷移行程で圧縮される予圧縮量を最小限にし、気泡含有率が増加した状態でも圧力遷移行程で圧力上昇が十分に行われ、ベーンポンプ1の振動や騒音を有効に抑えられる。
【0031】
ベーン室5が吸込ポート3との連通を遮断すると同時にノッチ52が吐出ポート4に重合して連通することにより、吐出ポート4の圧力がノッチ52を介してベーン室5に導かれる行程を最大限に確保し、気泡含有率の変動に起因したベーンポンプ1の振動や騒音を有効に抑えられ、気泡含有率が増加した状態でも圧力遷移行程で圧力上昇が十分に行われ、ベーンポンプ1の振動や騒音を有効に抑えられる。
【0032】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、例えば車両用の油圧源以外にも適用でき、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるベーンポンプの側面図。
【図2】本発明の実施の形態を示すベーンポンプの展開図。
【図3】同じくベーンポンプの作動特性図。
【図4】同じく本発明と従来例を比較した作動特性図。
【図5】従来例を示すベーンポンプの作動特性図。
【符号の説明】
1 ベーンポンプ
2 ベーン
3 吸込ポート
4 吐出ポート
5 ベーン室
20 カム
21 カム大円弧部
23 カム曲線部
30 ロータ
52 ノッチ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a vane pump which is used, for example, as a hydraulic pressure source for a vehicle and has a high content of air bubbles in a working fluid and is not stable.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this kind of vane pump, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-248569, for example, in order to adjust a pressure waveform in a pressure transition process from a suction process to a discharge process, precompression by a change in volume of a vane chamber is performed. And a notch that connects the vane chamber to the discharge port to mitigate the pressure change at the discharge port.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the speed at which the pressure in the vane chamber rises depends on the compressibility of the hydraulic oil, and changes in particular depending on the bubble content of the hydraulic oil.
[0004]
However, in such a conventional vane pump, the pre-compression of the vane chamber is set so as to be optimal for a specific bubble content. There has been a problem that the pressure rise becomes excessive or insufficient during the transition process, and an impact pressure is generated, which causes vibration and noise of the vane pump.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a vane pump capable of suppressing vibration and noise caused by a change in bubble content.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, a plurality of vanes slidably protruding from a rotating rotor, a cam that slidably contacts an outer peripheral end of each vane to define a vane chamber, and slidably contacts a side end of each vane. A side plate that defines a vane chamber, and a suction port that allows a working fluid to flow into the vane chamber during a suction stroke in which the vane chamber expands with rotation of the rotor on the side plate, and a vane chamber that rotates with rotation of the rotor. A discharge port through which the working fluid flows out from the vane chamber during the discharge stroke, and a notch connecting the vane chamber to the discharge port during the pressure transition process from the suction stroke to the discharge stroke. The present invention is applied to a vane pump in which each vane is brought into sliding contact with each other in a pressure transition stroke from a suction stroke to a discharge stroke to form a cam large arc portion in which radial displacement is reduced.
[0007]
The cam large arc portion is formed in the range of 1.2 to 1.6 times the pitch P of each vane, and the notch communicates the vane chamber with the discharge port at the beginning of the pressure transition process until the pressure transition process ends. Further, the pressure in the vane chamber is increased to the same level as the discharge port.
[0008]
The second invention is characterized in that, in the first invention, a cam large arc portion having substantially the same cam diameter is formed from the end of the suction port to the end of the discharge port.
[0009]
According to a third aspect, in the first or second aspect, the notch is formed at a position where the notch communicates with the vane chamber when the vane chamber blocks communication with the suction port.
[0010]
Function and Effect of the Invention
According to the first aspect, by forming the cam large arc portion in a range of 1.2 to 1.6 times the pitch P between the vanes, the pre-compression of the vane chamber is hardly performed in the pressure transition stroke. Air bubbles are compressed by the pressure of the discharge port guided through the notch from the beginning of the transition process, and the pressure of the vane chamber is increased to the same level as the discharge port. As a result, even when the bubble content is increased, the pressure is sufficiently increased in the pressure transition process. As a result, generation of impact pressure in the vane chamber can be avoided, and vibration and noise of the vane pump can be suppressed.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, by forming the cam large arc portion from the end of the suction port to the end of the discharge port, the amount of pre-compression in which the vane chamber is compressed in the pressure transition stroke is minimized, and air bubbles are generated. Even when the content is increased, the pressure is sufficiently increased in the pressure transition process, and the vibration and noise of the vane pump can be effectively suppressed.
[0012]
According to the third aspect, the notch overlaps the vane chamber and communicates with the vane chamber almost simultaneously when the vane chamber blocks communication with the suction port, thereby maximizing the stroke in which the pressure of the discharge port is guided to the vane chamber via the notch. Pressure is sufficiently increased in the pressure transition process even when the bubble content is increased, and the vibration and noise of the vane pump can be effectively suppressed.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a vane pump provided as a hydraulic pressure source mounted on a vehicle will be described with reference to the accompanying drawings.
[0014]
First, FIG. 1 shows an example of a vane pump to which the present invention can be applied. The vane pump 1 includes a
[0015]
The rotation from the starting source is transmitted to the
[0016]
A pair of
[0017]
The
[0018]
A
[0019]
The
[0020]
According to the present invention, the cam
[0021]
FIG. 2 is an expanded view of the
[0022]
In this embodiment, the cam
[0023]
Then, before the
[0024]
The
[0025]
The operation as described above will now be described.
[0026]
As the
[0027]
When the vane chamber 5 overlaps and communicates with the discharge port 4, if the pressure in the vane chamber 5 is significantly lower than that of the discharge port 4, the pressurized hydraulic oil in the discharge port 4 rapidly flows into the vane chamber 5, causing an impact. Pressure is generated in the vane chamber 5 and causes vibration and pressure pulsation of the vane pump 1.
[0028]
The speed at which the pressure in the vane chamber 5 rises depends on the compressibility of the hydraulic oil, and in particular, changes depending on the bubble content of the hydraulic oil. In the conventional device in which the vane chamber is pre-compressed by the cam curve portion so as to be optimal for a specific bubble content, the cam large arc portion is formed to be about 1.1 times the pitch P of each vane ( References: “Basic Mechanical Engineering Course 18 Hydraulic Engineering,” published by Asakura Shoten). Therefore, as shown in FIG. 5, for example, in a state where the bubble content is increased, the pressure rise is insufficient in the pressure transition step, and this causes a shock pressure to be generated as the vane chamber communicates with the discharge port.
[0029]
According to the present invention, by forming the cam
[0030]
By forming the cam
[0031]
The vane chamber 5 cuts off the communication with the
[0032]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be applied to, for example, other than a hydraulic power source for a vehicle, and it is apparent that various changes can be made within the technical idea.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a vane pump to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a developed view of the vane pump showing the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an operation characteristic diagram of the vane pump.
FIG. 4 is an operation characteristic diagram comparing the present invention and a conventional example.
FIG. 5 is an operation characteristic diagram of a vane pump showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1
Claims (3)
各ベーンの外周端部を摺接させてベーン室を画成するカムと、
各ベーンの側端部を摺接させてベーン室を画成するサイドプレートとを備え、
サイドプレートにロータの回転に伴ってベーン室が拡がる吸込行程でベーン室に作動流体を流入させる吸込ポートと、
ロータの回転に伴ってベーン室が収縮する吐出行程でベーン室から作動流体を流出させる吐出ポートと、
ベーン室が吸込行程から吐出行程に至る圧力遷移行程でベーン室を吐出ポートに連通するノッチとを形成し、
カムにベーン室が吸込行程から吐出行程に至る圧力遷移行程で各ベーンを摺接させてラジアル方向の変位を小さくしたカム大円弧部を形成するベーンポンプにおいて、
前記カム大円弧部を前記ベーン間のピッチPの1.2〜1.6倍の範囲に形成し、
圧力遷移行程の初期に前記ノッチがベーン室を前記吐出ポートに連通させ圧力遷移行程が終了するまでにベーン室の圧力が吐出ポートと同等に上昇する構成としたことを特徴とするベーンポンプ。A plurality of vanes slidably projecting from the rotating rotor;
A cam that slides the outer peripheral end of each vane to define a vane chamber;
A side plate that defines a vane chamber by sliding a side end of each vane,
A suction port through which a working fluid flows into the vane chamber in a suction stroke in which the vane chamber expands with the rotation of the rotor on the side plate;
A discharge port for allowing the working fluid to flow out of the vane chamber in a discharge stroke in which the vane chamber contracts with the rotation of the rotor;
The vane chamber forms a notch communicating the vane chamber with the discharge port in a pressure transition stroke from the suction stroke to the discharge stroke,
In a vane pump in which a vane chamber is brought into contact with a cam in a pressure transition stroke from a suction stroke to a discharge stroke to form a large arc portion of a cam in which radial displacement is reduced by sliding each vane in contact with each other.
The cam large arc portion is formed in a range of 1.2 to 1.6 times the pitch P between the vanes,
The vane pump is characterized in that the notch communicates the vane chamber with the discharge port at the beginning of the pressure transition step, and the pressure in the vane chamber rises to the same level as the discharge port before the pressure transition step ends.
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