JP2005220798A - 油圧ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動初期における駆動軸と軸受メタルとの焼き付きを確実に防止可能な油圧ポンプを提供する。
【解決手段】油圧ポンプは、ポンプ室９２が形成されたフロントハウジングハウジング９０及びリヤハウジング９１と、エンジンＥによって駆動され、フロントハウジング９０に筒状の軸受メタル１によって回転可能に支承された駆動軸９６と、駆動軸９６によって駆動され、ポンプ室９２内で作動油のポンプ作用を行うポンプ機構９３、９８、９９とを備えている。軸受メタル１の内周面には、前端及び後端が開放されて連通する油連通溝１ａが凹設されている。また、軸受メタル１の内周面には、前端及び後端に開放されず、かつ油連通溝１ａと連通しない独立した油溜まり１ｄ、１ｅが凹設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は油圧ポンプに関する。

従来、図６に示すように、油圧式のパワーステアリング装置等に用いられる油圧ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。この油圧ポンプは、フロントハウジング９０及びリヤハウジング９１がボルト９９等によって前後に締結されており、リヤハウジング９１内にポンプ機構が収納されている。

より詳しく説明すれば、この油圧ポンプは、ベーン型のものであり、リヤハウジング９１内に筒状のカムリング９３が固定され、カムリング９３の後端側にはサイド部材９４が固定されており、フロントハウジング９０及びサイド部材９４がポンプ室９２の前後を封止している。

フロントハウジング９０には筒状の軸受メタル９５によって駆動軸９６が回転可能に支承され、フロントハウジング９０の前端と駆動軸９６との間にはオイルシール８２が設けられている。カムリング９３内には駆動軸９６の後端に結合されたロータ９８が回転可能に設けられており、ロータ９８には複数枚のベーン９９が放射方向で出没可能に設けられている。そして、カムリング９３の略楕円形状の内周面とロータ９８の外周面との間に、隣り合うベーン９９によって区画された複数のポンプ室９２が形成されている。

フロントハウジング９０及びリヤハウジング９１内には低圧室８０と高圧室８１とが形成されている。低圧室８０は、ポンプ室９２のうち、ロータ９８の回転によって容積が拡大され始める領域（吸入領域）にあるポンプ室９２と、作動油を貯留する大気開放のリザーバータンク８４との間を接続している。また、高圧室８１は、ポンプ室９２のうち、ロータ９８の回転によって容積が最も縮小される領域（吐出領域）にあるポンプ室９２に連通しており、高圧の作動油が導入されるようになっている。この高圧の作動油の一部は、各部材間の微小なクリアランスを経由して軸受メタル９０と駆動軸９６との間に達し、この部位の潤滑に供された後、オイルシール８２のポンプ内部側を伝い、低圧室８０に連通する戻し通路８３に流入するようになっている。カムリング９３、ロータ９８及び各ベーン９９によって、作動油のポンプ作用を行うポンプ機構が構成されている。

軸受メタル９５の内周面には、図７にこの軸受メタル９５の内周面を展開して示すように、前端（前側Ｆｒ）及び後端（後側Ｒｒ）が開放されて連通する油連通溝９５ａが凹設されている。この種の油連通溝９５ａは特許文献２〜４によって公知である。なお、図中、Ｆｒと記した側の辺が図６におけるオイルシール８２側の端部となり、Ｒｒと記した側の辺がポンプ機構（カムリング９３等）側の端部となる。

図７に示す軸受メタル９５では、円周方向に対してθ（６０°）傾斜する油連通溝９５ａが２本凹設されている。各油連通溝９５ａは裏面に凹設された補助連通溝９５ｂの両側に補助連通溝９５ｂと平行かつ等間隔に形成されている。補助連通溝９５ｂも前端（前側Ｆｒ）及び後端（後側Ｒｒ）が開放されて連通しており、この補助連通溝９５ｂは軸受メタル９５が筒状にされた場合に外周側に位置される。また、両油連通溝９５ａの中央は筒状にされた場合に円周方向に延びる各連絡溝９５ｃに連通されている。なお、各連絡溝９５ｃの端部が幅広に形成されているのは、軸受メタル９５が筒状にされた場合に環状に接続しやすいようにするためである。これら油連通溝９５ａ、補助連通溝９５ｂ及び連絡溝９５ｃの縁は面取りされている。

また、この軸受メタル９５の前端（前側Ｆｒ）には位置決めのための切欠９５ｄも形成されている。この軸受メタル９５はおよそ以下のように製造される。まず、平板状の基材に油連通溝９５ａ等がプレス成形される。この際、各油連通溝９５ａが補助連通溝９５ｂと平行かつ等間隔に形成されているため、両油連通溝９５ａ及び補助連通溝９５ｂが精度よく形成される。こうして得られたプレス品は、筒状に曲げられた後、内周面が研摩され、筒状の軸受メタル９５となる。図６に示すように、この軸受メタル９５がフロントハウジング９０に圧入され、油圧ポンプが組み付けられる。

この油圧ポンプでは、駆動軸９６の前端がフロントハウジング９０から突出し、そこにはプーリ９７が結合される。プーリ９７にはベルトＢが巻き掛けられ、ベルトＢが外部駆動源としてのエンジンＥによって駆動されることとなる。

この種の油圧ポンプでは、エンジンＥによってベルトＢ及びプーリ９７を介して駆動軸９６が駆動されれば、ポンプ室９２内でロータ９８が回転する。これにより、各ベーン９９がカムリング９３の内周面を摺接しながら出没を繰り返し、低圧室８０内の作動油が圧力を高められて高圧室８１に吐出されることとなる。そして、高圧の作動油によってパワーステアリング装置等が作動される。

この間、軸受メタル９５は、プーリ９７が受けるベルトＢのテンションによる荷重Ｆを前側Ｆｒ及び後側Ｒｒの受圧域によって支えることとなる。すなわち、荷重Ｆによって駆動軸９６が前端（前側Ｆｒ）をエンジンＥへ近づけるように傾斜するため、受圧域は、前側Ｆｒでは軸受メタル９５の図６における下側（エンジンＥ側）、後側Ｒｒでは同じく上側（エンジンＥの反対側）となる。このように、外部駆動源（エンジンＥ）から駆動軸９６への動力伝達に係る作用力によって駆動軸９６が傾斜する。これにより軸受メタル９５の内周面において特に面圧の高くなる領域が本発明でいう「軸受メタルの内周面における駆動軸の受圧域」である。

また、ポンプ室９２等から漏れた高圧の作動油が軸受メタル９５の後端側（ポンプ機構側）から油連通溝９５ａに流入して前端側（オイルシール８２側）へ抜け、戻し通路８３を経て低圧室８０に戻される。こうして油連通溝９５ａに作動油が循環し、駆動軸９６が好適に回転摺動されることとなる。

なお、軸受メタル９５の外周の補助連通溝９５ｂにも、油連通溝９５ａと同様、作動油が流動し、この作動油が軸受メタル９５を冷却する。さらに、補助連通溝９５ｂは、ポンプ機構が異常な高圧となったときに圧抜きをする機能も有している。

実公平７−４１９０６号公報 実公平４−３９４３１号公報 実公平５−１９５９５号公報 特開平７−２７９８７１号公報

上記従来の油圧ポンプは、製造後、一旦作動油を供給して品質検査が行われた後に車両メーカ等に納品される。しかし、納品時には、輸送時及び搭載時の油汚染の防止のため、一旦供給した作動油を真空引きによって抜き取ることが通常である。この場合、この油圧ポンプの軸受メタル９５の内周面には前端（前側Ｆｒ）及び後端（後側Ｒｒ）が開放されて連通する油連通溝９５ａが凹設されているだけであるため、納品時の油圧ポンプには、ポンプ室９２ばかりでなく、油連通溝９５ａからも作動油が抜き取られていることとなる。

このため、車両メーカ等が搭載時に油圧ポンプに作動油を注入し、その搭載後初めて油圧ポンプを駆動すると、注入時の真空度、注入圧等によっては、油連通溝９５ａに作動油が存在しない時期が存在し、駆動軸９６と軸受メタル９５とが無潤滑で回転摺動するおそれがある。この場合、油連通溝９５ａに作動油が循環するまでのわずか数秒間で駆動軸９６と軸受メタル９５とが焼き付きを生じ、以降の駆動軸９６の回転不良、異音発生等の原因となるおそれがある。

この不具合は、上記ベーン型の油圧ポンプばかりでなく、駆動軸がハウジングに軸受メタルによって支承されるものであれば、ピストン型油圧ポンプ、ギヤ型油圧ポンプ等においても同様である。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、駆動初期における駆動軸と軸受メタルとの焼き付きを確実に防止可能な油圧ポンプを提供することを解決すべき課題としている。

本発明の油圧ポンプは、ハウジングと、外部駆動源によって駆動され、該ハウジングに筒状の軸受メタルによって回転可能に支承された駆動軸と、該駆動軸によって駆動され、該ハウジング内で作動油のポンプ作用を行うポンプ機構とを備え、該軸受メタルの内周面に前端及び後端が開放されて連通する油連通溝が凹設された油圧ポンプにおいて、
前記軸受メタルの内周面には、前端及び後端に開放されず、かつ前記油連通溝と連通しない独立した油溜まりが凹設されていることを特徴とする。

この油圧ポンプでは、軸受メタルの内周面に油溜まりが凹設されている。この油溜まりは、前端及び後端に開放されず、かつ油連通溝と連通しない独立したものである。このため、品質検査のために供給した作動油を車両メーカ等に納品するために抜き取ったとしても、納品時の油圧ポンプの軸受メタルの油溜まりには、品質検査のために供給した作動油が潤滑油として残存する。このため、搭載したばかりの初期において油圧ポンプを駆動したとしても、駆動軸と軸受メタルとが油膜の存在の下で回転摺動することとなり、両者に焼き付きを生じない。

したがって、この油圧ポンプによれば、駆動初期における駆動軸と軸受メタルとの焼き付きを確実に防止することができる。このため、この油圧ポンプによれば、駆動軸の回転不良、異音発生等の不具合をより確実に防止することができる。また、それら不具合を防止するために注入時の真空度、注入圧等の管理を過剰に厳格にする必要がなくなり、管理コストの低減にも役立つ。

本発明の油圧ポンプは、駆動軸がハウジングに軸受メタルによって支承されるのであれば、ベーン型、ピストン型、ギヤ型の油圧ポンプ等に具体化可能である。

油溜まりとしては、円形状のもの他、駆動軸の回転方向に沿った長方形状のもの等を採用することができる。

駆動軸を外部駆動源によって駆動する場合、駆動軸の前端にはプーリ、電磁クラッチ、スプロケット等が固定され、ベルト、チェーン等によって駆動軸が駆動されることとなる。この場合、プーリ等が受けるベルト等のテンションによる荷重によって駆動軸が軸受メタルに対して傾斜しやすい。この場合、軸受メタルの内周面には、その荷重が駆動軸を介して作用する受圧域と、その荷重が作用しない非受圧域とを生じる。受圧域は軸受メタルの軸方向の前側及び後側に生じる。両受圧域の円周方向の位置は油圧ポンプの位置関係によって確定される。

油溜まりは、軸受メタルの内周面における駆動軸の受圧域に設けてもよく、受圧域を回避した非受圧域に設けてもよいが、軸受メタルの内周面における駆動軸の受圧域を回避していることが好ましい。受圧域に油溜まりを設けると、油溜まりによって受圧域の受圧面積が減少するため、受圧域の面圧が上がりやすいからである。これに対し、受圧域を回避して油溜まりを設ければ、受圧域の受圧面積は維持され、受圧域の面圧が上がることはなく、受圧域で焼き付きを生じることはない。このため、駆動軸の回転不良、異音発生等の不具合もより一層生じ難くなる。

受圧域を回避して油溜まりを設ける場合、油溜まりは、駆動軸の回転方向の上流側で受圧域に隣接していることが好ましい。換言すれば、油溜まりの下流側に受圧域が隣接していることが好ましい。この場合、油溜まり内の潤滑油が駆動軸の外周面によって下流側の受圧域にすぐに供給され、受圧域を油膜によって好適に潤滑することができる。

この場合、受圧域の円周方向に大きな容積を確保できる油溜まりを設けることが好ましい。例えば、駆動軸の回転方向に沿った長方形状の油溜まりを採用することができる。これにより、油溜まり内の潤滑油が受圧域に供給されやすくなり、受圧域を油膜によって好適に潤滑することができる。

また、この場合、油溜まりの体積を確保するため、油溜まりを円周方向に対して傾斜させることもできる。油溜まりを円周方向に対して傾斜させる場合、駆動軸の回転方向に沿って傾斜していることが好ましい。これにより、駆動軸の回転によって油溜まり内の潤滑油を受圧域に供給しやすく、受圧域を油膜によって好適に潤滑することができる。

以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。

実施例１の油圧ポンプは、図１に示す軸受メタル１を採用している。他の構成は図６に示す従来の油圧ポンプと同一であるため、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

軸受メタル１の内周面には、その内周面を展開して示すように、前端（前側Ｆｒ）及び後端（後側Ｆｒ）が開放されて連通する２本の油連通溝１ａが凹設されている。各油連通溝１ａは、円周方向に対してθ（６０°）傾斜しており、裏面に凹設された補助連通溝１ｂの両側に補助連通溝１ｂと平行かつ等間隔に形成されている。

補助連通溝１ｂも前端（前側Ｆｒ）及び後端（後側Ｒｒ）が開放されて連通しており、この補助連通溝１ｂは軸受メタル１が筒状にされた場合に外周側に位置される。

また、両油連通溝１ａの中央は筒状にされた場合に円周方向に延びる各連絡溝１ｃに連通されている。なお、各連絡溝１ｃの端部が幅広に形成されているのは、軸受メタル１が筒状にされた場合に環状に接続しやすいようにするためである。

この油圧ポンプは、図６に示すように、駆動軸９６の前端だけがフロントハウジング９０に軸受メタル１によって支承され、駆動軸９６の後端はリヤハウジング９１内に軸受によって支承されていない。このため、図２及び図３に示すように、プーリ９７が受けるベルトＢのテンションによる荷重Ｆにより、駆動軸９６は軸受メタル１に対して傾斜しやすい。このため、軸受メタル１の内周面には、荷重Ｆが駆動軸９６を介して作用する受圧域Ｐ１、Ｐ２と、その荷重が作用しない非受圧域とを生じる。つまり、軸受メタル１の軸方向の前側Ｆｒには受圧域Ｐ１が生じ、後側Ｒｒには受圧域Ｐ２が生じる。両受圧域Ｐ１、Ｐ２の円周方向の位置は、油圧ポンプがエンジンＥに対してどの位置に搭載されるかによって確定される。

このため、実施例１では、図１に示すように、軸受メタル１の内周面における駆動軸９６の受圧域Ｐ１に油溜まり１ｄを設けるとともに、受圧域Ｐ２に油溜まり１ｅを設けている。受圧域Ｐ１、Ｐ２に形成された油溜まり１ｄ、１ｅは、軸受メタル１の前端（前側Ｆｒ）及び後端（後側Ｒｒ）に開放されず、かつ油連通溝１ａと連通しない独立したものである。また、これら油溜まり１ｄ、１ｅは、図中の矢印Ｒで示す駆動軸９６（図６参照）の回転方向に沿った長方形状をなしている。

これら油連通溝１ａ、補助連通溝１ｂ、連絡溝１ｃ及び油溜まり１ｄ、１ｅは、平板状の板材をプレス成形することにより同時に形成され、それらの縁は面取りされている。

また、この軸受メタル１の前端（前側Ｆｒ）には位置決めのための切欠１ｆも形成されている。この軸受メタル１は、平板状態で油連通溝１ａ等が形成された後、筒状にされて油圧ポンプ内に組み付けられる。

この油圧ポンプは、製造された後、一旦作動油が供給されて品質検査が行われる。品質検査を経た油圧ポンプは、作動油が真空引きによって抜き取られて車両メーカ等に納品されることとなる。この油圧ポンプの軸受メタル１の油溜まりには、品質検査のために供給した作動油が潤滑油として残存する。このため、搭載したばかりの初期において油圧ポンプを駆動したとしても、駆動軸９６と軸受メタル１とが油膜の存在の下で回転摺動することとなり、両者に焼き付きを生じない。

したがって、この油圧ポンプによれば、駆動初期における駆動軸９６と軸受メタル１との焼き付きを確実に防止することができる。このため、この油圧ポンプによれば、駆動軸９６の回転不良、異音発生等の不具合をより確実に防止することができる。また、それら不具合を防止するために注入時の真空度、注入圧等の管理を過剰に厳格にする必要がなくなり、管理コストの低減にも役立つ。

実施例２の油圧ポンプは、図４及び図５に示す軸受メタル２を採用している。この軸受メタル２では、内周面における駆動軸９６の受圧域Ｐ１、Ｐ２を回避して油溜まり２ａ〜２ｄを設けている。他の構成は図１に示す軸受メタル１と同一であるため、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

各油溜まり２ａ〜２ｄも、軸受メタル２の前端（前側Ｆｒ）及び後端（後側Ｒｒ）に開放されず、かつ油連通溝１ａと連通しない独立したものである。

油溜まり２ａ、２ｂは軸受メタル２の前端側に形成されている。油溜まり２ａは、駆動軸９６（図６参照）の回転方向Ｒに沿った長方形状をなしており、回転方向Ｒの上流側（回転方向Ｒの後側）で受圧域Ｐ１に隣接している。油溜まり２ｂは、補助連通溝１ｂの下流側（回転方向Ｒの前側）の油連通溝１ａと平行になるように円周方向に対して傾斜した状態から、駆動軸９６の回転方向Ｒに沿うように屈曲している。

油溜まり２ｃ、２ｄは軸受メタル２の後端側に形成されている。油溜まり２ｃは、駆動軸９６の回転方向Ｒに沿う状態から、補助連通溝１ｂの上流側の油連通溝１ａと平行になるように円周方向に対して傾斜する状態へと屈曲している。油溜まり２ｄは、駆動軸９６の回転方向Ｒに逆らう状態から、補助連通溝１ｂの下流側の油連通溝１ａと平行になるように円周方向に対して傾斜する状態へと屈曲している。また、油溜まり２ｄは駆動軸９６の回転方向Ｒの上流側で受圧域Ｐ２に隣接している。

上記実施例１の油圧ポンプのように、受圧域Ｐ１、Ｐ２に油溜まり１ｄ、１ｅを設けると、油溜まり１ｄ、１ｅによって受圧域Ｐ１、Ｐ２の受圧面積が減少するため、受圧域Ｐ１、Ｐ２の面圧が上がりやすい。

このため、実施例２の油圧ポンプでは、受圧域Ｐ１、Ｐ２を回避して油溜まり２ａ〜２ｄを設けている。このため、この油圧ポンプでは、受圧域Ｐ１、Ｐ２の受圧面積は維持され、受圧域Ｐ１、Ｐ２の面圧が上がることはなく、受圧域Ｐ１、Ｐ２で焼き付きを生じることはない。このため、駆動軸９６の回転不良、異音発生等の不具合もより一層生じ難くなる。

また、この油圧ポンプでは、油溜まり２ａが油溜まり２ｂと連通し、油溜まり２ａ、２ｂが駆動軸９６の回転方向Ｒの上流側で受圧域Ｐ１に隣接し、油溜まり２ｄが駆動軸９６の回転方向Ｒの上流側で受圧域Ｐ２に隣接している。特に、この油圧ポンプでは、油溜まり２ａ、２ｂ及び油溜まり２ｄが受圧域Ｐ１、Ｐ２の円周方向に大きな容積を確保している。また、油溜まり２ｂ、２ｃ、２ｄが駆動軸９６の回転方向に沿って傾斜している。このため、油溜まり２ａ〜２ｄ内の潤滑油が駆動軸９６の外周面によって下流側の受圧域Ｐ１、Ｐ２にすぐに供給され、受圧域Ｐ１、Ｐ２を油膜によって好適に潤滑することができる。他の作用効果は実施例１と同様である。

なお、各油溜まりの端部が平板状の状態で開放されている場合、その端部を幅広に形成することもできる。この場合、筒状の軸受メタル２にした場合に互いに連通しやすくなる。

また、上記実施例１、２はベーン型油圧ポンプに本発明を具体化しているが、本発明をピストン型、ギヤ型の油圧ポンプ等に具体化できることはいうまでもない。

本発明は、車両用油圧ポンプ、例えば油圧式パワーステアリング装置用油圧ポンプに利用可能である。

実施例１に係る油圧ポンプの軸受メタルの展開図である。 実施例１に係る油圧ポンプの要部を示す軸方向の断面図である。 実施例１に係る油圧ポンプの要部を示す軸直角方向の断面図である。 実施例２に係る油圧ポンプの軸受メタルの展開図である。 実施例２に係る油圧ポンプの要部を示す軸直角方向の断面図である。 従来の油圧ポンプを示す軸方向の断面図である。 従来に係る油圧ポンプの軸受メタルの展開図である。

符号の説明

９２…ポンプ室
９０、９１…ハウジング
Ｅ…外部駆動源（エンジン）
１、２…軸受メタル
９６…駆動軸
９３、９８、９９…ポンプ機構（９３…カムリング、９８…ロータ、９９…ベーン）
１ａ…油連通溝
１ｄ、１ｅ、２ａ〜２ｄ…油溜まり
Ｐ１、Ｐ２…受圧域
Ｒ…駆動軸の回転方向

Claims (3)

1. ハウジングと、外部駆動源によって駆動され、該ハウジングに筒状の軸受メタルによって回転可能に支承された駆動軸と、該駆動軸によって駆動され、該ハウジング内で作動油のポンプ作用を行うポンプ機構とを備え、該軸受メタルの内周面に前端及び後端が開放されて連通する油連通溝が凹設された油圧ポンプにおいて、
   前記軸受メタルの内周面には、前端及び後端に開放されず、かつ前記油連通溝と連通しない独立した油溜まりが凹設されていることを特徴とする油圧ポンプ。
2. 前記油溜まりは、前記軸受メタルの内周面における前記駆動軸の受圧域を回避していることを特徴とする請求項１記載の油圧ポンプ。
3. 前記油溜まりは、前記駆動軸の回転方向の上流側で前記受圧域に隣接していることを特徴とする請求項２記載の油圧ポンプ。

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