JP2005307854A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】作動室の液体と背圧室の液体との差圧が小さくなってもベーンのチャタリングを確実に抑制する。
【解決手段】ベーンポンプ１１は、カムリング１２内に収容されたロータ１７と、ロータ１７の外周面に開口する複数のベーン溝２４にそれぞれ出没可能に設けられ、かつロータ１７の回転に伴いカムリング１２のカム面１３を摺動する複数のベーン２５と、隣合うベーン２５間毎に設けられた複数の作動室２６とを備え、ロータ１７の回転に伴う各作動室２６の容積変化により同作動室２６内へ液体を吸入し、これを加圧して吐出する。こうしたベーンポンプ１１において、各ベーン溝２４の底部毎に、作動室２６から吐出された液体が導かれる背圧室２７をさらに設け、各ベーン２５について、作動室２６内の液体の圧力が作用する外端面の受圧面積を、背圧室２７内の液体の圧力が作用する内端面の受圧面積よりも小さく設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数のベーンを有するロータをカムリング内で回転させ、その回転に伴い隣合うベーン間の作動室の容積を変化させてポンプ作用を行うようにしたベーンポンプに関するものである。

ポンプの一形態として知られるベーンポンプでは、一般にカムリング内にロータが設けられている。ロータには、その外周面において開口し、かつロータの中心に向って延びる複数のベーン溝が設けられ、各ベーン溝にベーンが出没可能に収容されている。このベーンポンプでは、隣合うベーン間の作動室の容積がロータの回転に伴い変化し、その変化により液体の吸入・加圧・吐出が行われる。

こうしたポンプ作用を行うには、各ベーンが径方向外方へ付勢されて、常にカムリング内周のカム面に接触することが重要である。このベーンの付勢のために、各ベーン溝の底部に背圧室が設けられており、作動室から吐出された高圧の液体が背圧室に導入される。

各ベーンの外端面には、その受圧面積と作動室内の液体の圧力との積で表される力が、ベーンをベーン溝内に没入させようとする力として作用する。また、各ベーンの内端面には、その受圧面積と背圧室内の液体の圧力との積で表される力が、ベーンをベーン溝から突出させようとする力として作用する。そして、各ベーンはこれらの力が釣合う方向へ変位する。基本的には、背圧室内の液体の圧力が作動室内の液体の圧力よりも高い。そのため、各ベーンの内端面の受圧面積と外端面の受圧面積とが同じである場合には、ベーンがベーン溝から突出する方向へ変位してカム面に当接する。なお、ベーン溝内にベーンをベーン溝から突出させる方向へ付勢するばねが設けられる場合もある。

本発明にかかる先行技術文献としては、例えば特許文献１に記載された「可変容量型流体機械」が挙げられる。これは、シリンダ（カムリング）を二分割して一対の可動シリンダ半部を形成し、それらの対向間隔を変化させることで吐出容量を無段階に変化させるように構成したものである。さらに、この「可変容量型流体機械」では、カム面の形状を工夫することで、ロータの回転に伴いベーンが一方の可動シリンダ半部から他方の可動シリンダ半部へ移行する際（カム面の継目部分を通過する際）のチャタリング発生を抑制しようとしている。
特開２００４−４４４１４号公報

上述したように、従来のベーンポンプでは、背圧室側から作用する液体の圧力と作動室側から作用する液体の圧力との差圧を利用してベーンをカム面に押付けるようにしている。一方で、作動室ではその容積変化に伴い液体の圧力が変化する。外部から液体を吸入する際には作動室内の圧力が低いが、ロータの回転に伴う容積減少に従い圧力が上昇する。この圧力の上昇に従い前記差圧が小さくなり、液体を吐出する前後の期間では差圧が実質的に「０」となる。そのため、ベーンをベーン溝から突出させる方向の力は、ロータの回転に伴う遠心力（ばねを用いている場合にはその付勢力が加わる）のみになる。その結果、ベーンのカム面に対する押付力が小さくなり、ベーンがカム面に接触したり離れたりする現象（チャタリング）が発生するおそれがある。

なお、特許文献１に記載された技術は、カム面の継目部分をベーンが摺動する際にチャタリングが起るのを抑制するものであり、上述したような作動室の圧力が高くなって差圧が小さくなったときに発生するチャタリングについて対策するものではない。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、作動室の液体と背圧室の液体との差圧が小さくなってもベーンのチャタリングを確実に抑制することのできるベーンポンプを提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明では、カムリングと、前記カムリング内に設けられたロータと、前記ロータの外周面に開口する複数のベーン溝にそれぞれ出没可能に設けられ、前記ロータの回転に伴い前記カムリングのカム面を摺動する複数のベーンと、隣合うベーン間毎に設けられた複数の作動室とを備え、前記ロータの回転に伴う各作動室の容積変化により、同作動室内へ液体を吸入し、これを加圧して吐出するベーンポンプにおいて、前記各ベーン溝の底部毎に、前記作動室から吐出された液体が導かれる背圧室を設け、前記各ベーンについて、前記作動室内の液体の圧力が作用する外端面の受圧面積を、前記背圧室内の液体の圧力が作用する内端面の受圧面積よりも小さく設定している。

上記の構成によれば、カムリング内でロータが回転すると、その回転に伴い隣合うベーン間毎の作動室の容積が変化する。この変化により液体が各作動室内に吸入され、加圧及び吐出される。

各ベーンの外端面には、その受圧面積と作動室内の液体の圧力との積で表される力が、ベーンをベーン溝内に没入させようとする力として作用する。また、各ベーンの内端面には、その受圧面積と背圧室内の液体の圧力との積で表される力が、ベーンをベーン溝から突出させようとする力として作用する。背圧室内の液体は作動室から吐出されたものであり、高い圧力を有する。そして、各ベーンはこれらの力が釣合う方向へ変位する。

ここで、請求項１に記載の発明では、各ベーンについて、外端面の受圧面積が内端面の受圧面積よりも小さく設定されている。このため、作動室の容積減少に伴う圧力上昇に従い背圧室の液体の圧力との差圧が小さくなっても、各ベーンをベーン溝から突出させる方向の力が、ベーン溝内に没入させる方向の力に打勝ち、各ベーンがカム面に押付けられる。従って、ベーンがカム面に接触したり、カム面から離れたりするチャタリング現象が起りにくくなる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記各ベーンの出没方向における中間部分には段差部が設けられ、同ベーンの前記段差部よりも前記作動室側の部分が前記背圧室側の部分よりも細く形成されているとする。

上記のように、各ベーンの形状を工夫することで、簡単な構成でありながら、請求項１における各ベーンの外端面及び内端面についての受圧面積の大小関係を簡単に設定することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記作動室内の液体の圧力が前記背圧室内の液体の圧力と略同一となるときに、前記各ベーンと前記ベーン溝の壁面との隙間を通って前記段差部に至る液体の圧力を低下させるための圧力低下手段がさらに設けられているとする。

ここで、各ベーンがベーン溝に対し出没することから、同ベーンとベーン溝の壁面との間には少なからず隙間が生ずる。作動室内又は背圧室内の液体がこの隙間を通って段差部に至ると、その段差部にも同液体の圧力が作用する。この圧力が作用する方向は、各ベーンをベーン溝内に没入させる方向である。そのため、作動室内の液体の圧力が背圧室内の液体の圧力と略同一となったときには、各ベーンの外端面の受圧面積が段差部の分実質的に増大して内端面の受圧面積と略同一になってしまい、ベーンの外端面の受圧面積を内端面の受圧面積よりも小さくしたことによる効果が相殺されるおそれがある。

この点、請求項３に記載の発明では、段差部に至る液体の圧力が圧力低下手段によって低下させられる。そのため、この低下の分、各ベーンをベーン溝内に没入させる方向の力が弱まり、同ベーンは確実にカム面に押付けられることとなる。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、前記圧力低下手段は、前記ベーン溝の前記段差部近傍と、前記作動室への前記液体の吸入通路とを繋ぐ連通路を備えるとする。

上記の構成によれば、段差部に至った液体は、連通路を通って作動室への液体の吸入通路へ導かれる。吸入通路での液体の圧力は、作動室での加圧前であることから低い。この吸入通路に繋がっている連通路での液体の圧力も低い。従って、段差部に至った液体が連通路を経て吸入通路へ導かれることで、同段差部近傍の液体の圧力が低下し、請求項３に記載の発明の効果が確実なものとなる。なお、請求項４に記載の発明では、吸入通路が圧力低下のための通路の一部を構成するため、その分、同圧力低下のための通路が短くてすむ。

以下、本発明のベーンポンプを具体化した一実施形態について、図面を参照して説明する。このベーンポンプの適用対象としては、例えば、内燃機関に燃料を供給する燃料ポンプ、自動車のパワーステアリング装置に使用するポンプ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

図１及び図２に示すように、ベーンポンプ１１は、略円環状をなし、かつ自身の内周面をカム面１３とするカムリング１２を備えている。ここで、カム面１３の位置を特定するために、図１における右下４５°の箇所を便宜上基準位置とし、反時計回り方向の角度θで表すこととする。基準位置の角度θをθ０とし、この基準位置から４５°ずつ回転位相が進んだ位置をそれぞれθ１，θ２，・・・，θ７とする。

「カムリング１２の中心Ｃ」−「カム面１３」の距離Ｄ（図２参照）は角度θに応じて異なっている。距離Ｄは、角度θがθ０となる位置（基準位置）で最小となり、回転位相が進む（角度θが大きくなる）に従って徐々に大きくなる。そして、距離Ｄは基準位置から９０°回転位相が進んだ位置（角度θがθ２となる位置）で最大となる。さらに、回転位相が進むと、距離Ｄは前記とは逆に徐々に小さくなる。そして、距離Ｄは基準位置から１８０°回転位相が進んだ位置（角度θがθ４となる位置）で最小、すなわち基準位置と同じになる。距離Ｄは前記θ４から回転位相が進むに従って再び徐々に大きくなる。そして、距離Ｄは基準位置から２７０°回転位相が進んだ位置（角度θがθ６となる位置）で最大となる。さらに、回転位相が進むと、距離Ｄは前記とは逆に徐々に小さくなる。このように、角度θがθ０〜θ４となる領域、及びθ４〜θ０となる領域のそれぞれによって、距離Ｄの変化態様についてのサイクルが構成されている。

カムリング１２は、その厚み方向における両側（図２の左右両側）に配置された一対の側板１４，１５によって挟み込まれている。一方（図２の左側）の側板１４においてカムリング１２の中心Ｃに対応する箇所には、内燃機関等によって回転駆動される駆動軸１６が貫通した状態で、図１の反時計回り方向への回転可能に支持されている。駆動軸１６の一部はカムリング１２内に入り込んでおり、その周りには、同カムリング１２内に収容された円板状のロータ１７が一体回転可能に取付けられている。このロータ１７は駆動軸１６と一体形成されてもよい。

両側板１４，１５、カムリング１２及びロータ１７によって囲まれる空間Ｓに燃料、オイル等の非圧縮性の液体１８を吸入するために、側板１４のロータ１７側の面（図２の右側面）には、略円弧状をなす一対の吸入ポート１９が形成されている。両吸入ポート１９は、径方向については、前記空間Ｓに対応する箇所に位置している。また、両吸入ポート１９は、周方向については、前述したカム面１３の角度θがθ１，θ５である箇所の近傍に位置している。このように、両吸入ポート１９は中心Ｃを挟んで相対向する箇所（図１の左右）に位置している。なお、側板１５のロータ１７側の面（図２の左側面）にも、同様の一対の吸入ポート１９が形成されている。側板１４側の吸入ポート１９と側板１５側の吸入ポート１９とは前記空間Ｓを介して常時連通している。

また、側板１４側の吸入ポート１９には、同側板１４の外面（図２の下面）において開口する吸入通路２１が接続されており、貯留タンク（図示略）等に貯留された液体１８が吸入通路２１及び吸入ポート１９を通じて空間Ｓに導入される。

前記空間Ｓから液体１８を吐出するために、側板１５のロータ１７側の面には略円弧状をなす一対の吐出ポート２２が形成されている。両吐出ポート２２は、径方向については、前記空間Ｓに対応する箇所に位置している。また、両吐出ポート２２は、周方向については、前述したカム面１３の角度θがθ３，θ７である箇所の近傍、すなわち、各吸入ポート１９に対し回転位相を約９０°ずらした箇所の近傍に位置している。このように、両吐出ポート２２は中心Ｃを挟んで相対向する箇所（図１の上下）に位置している。側板１４のロータ１７側の面にも、同様の一対の吐出ポート２２が形成されている。側板１５の吐出ポート２２と側板１４の吐出ポート２２とは前記空間Ｓを介して常時連通している。

また、側板１５の吐出ポート２２には、同側板１５の外面（図２の上面）において開口する吐出通路２３が接続されており、前記空間Ｓ内で加圧されて高圧となった液体１８が、これらの吐出ポート２２及び吐出通路２３を通じてベーンポンプ１１外の液体供給先（例えば内燃機関の場合、燃料噴射弁）へ向けて吐出される。

ロータ１７にはその外周面において開口し、かつ中心Ｃに向けて延びる複数（ここでは８つ）のベーン溝２４が、周方向に等角度毎又は略等角度毎に設けられている。各ベーン溝２４には、ベーン２５が出没可能に収容されている。各ベーン２５はベーン溝２４から突出する方向（径方向外方）へ付勢されて、前記カム面１３に押付けられる構成となっている。この構成については後述する。

隣合うベーン２５間であって、カムリング１２、ロータ１７及び両側板１４，１５によって囲まれた空間は、ロータ１７の回転に伴い容積が変化する作動室２６を構成している。この構成により、ベーンポンプ１１では、容積の拡大に伴い発生する吸引力により、外部から液体１８が吸入通路２１及び吸入ポート１９を通じて作動室２６に吸入される。ロータ１７の回転に伴い、作動室２６の回転方向における後ろ側のベーン２５が吸入ポート１９を通過すると作動室２６が閉空間となる。さらに、ロータ１７の回転に伴う作動室２６の容積の減少に従い液体１８が加圧され、高圧となった液体１８が、吐出ポート２２及び吐出通路２３を通じて外部へ吐出される。

因みに、カム面１３が前述したような略楕円形状をなしていることから、角度θがθ２〜θ４となる箇所、及びθ６〜θ０となる箇所をベーン２５が摺動するときには作動室２６の容積が減少する。また、角度θがθ０〜θ２となる箇所、及びθ４〜θ６となる箇所をベーン２５が摺動するときには作動室２６の容積が増加する。

こうした液体１８の吸入・加圧・吐出等からなるポンプ作用を行うには、各ベーン２５がベーン溝２４から突出する方向へ付勢されて、常にカム面１３に接触することが重要である。そこで、このベーン２５の付勢のために、図３に示すように各ベーン溝２４の底部に背圧室２７が設けられている。また、両側板１４，１５のロータ１７側の面にはそれぞれ円環状をなす背圧導入溝２８が設けられている。各背圧導入溝２８は、径方向については、各背圧室２７に対応する箇所に位置している。側板１４側の背圧導入溝２８と側板１５側の背圧導入溝２８とは各背圧室２７を介して常時連通している。側板１５側の背圧導入溝２８は前述した吐出通路２３に接続されており、吐出ポート２２を通じて吐出された高圧の液体１８が、吐出通路２３及び背圧導入溝２８を順に経て背圧室２７に導入される。

各ベーン２５の外端面２５Ａには、その受圧面積Ｓ１と作動室２６内の液体１８の圧力Ｐ１との積で表される力Ｆ１が、ベーン２５をベーン溝２４内に没入させようとする力として作用する。また、各ベーン２５の内端面２５Ｂには、その受圧面積Ｓ２と背圧室２７内の液体１８の圧力Ｐ２との積で表される力Ｆ２が、ベーン２５をベーン溝２４から突出させようとする力として作用する。背圧室２７内の液体１８は作動室２６から吐出ポート２２を通じて吐出されたものであり、高い圧力を有する。そして、各ベーン２５はこれらの力Ｆ１，Ｆ２が釣合う方向へ変位する。基本的には、圧力Ｐ２が圧力Ｐ１よりも高いため、ベーン２５がベーン溝２４から突出する方向へ変位させられてカム面１３に押付けられる。

ここで、仮に、各ベーン２５における受圧面積Ｓ１，Ｓ２が互いに同一であるとすると、圧力Ｐ２と圧力Ｐ１との差圧ΔＰ（＝Ｐ２−Ｐ１）により、正確にはこれに遠心力が加わって、ベーン２５がカム面１３に押付けられる。一方で、作動室２６ではその容積変化に伴い液体１８の圧力Ｐ１が変化する。外部から液体１８を吸入する際には作動室２６内の圧力Ｐ１が低いが、ロータ１７の回転に伴う容積減少に従い同圧力Ｐ１が上昇する。そのため、液体１８を吸入する等、作動室２６内の圧力Ｐ１が低いときには前記差圧ΔＰが大きく、ベーン２５がカム面１３に押付けられる。ところが、上記容積減少に伴う圧力Ｐ１の上昇に従い前記差圧ΔＰが小さくなり、液体１８を吐出する前後の期間では差圧ΔＰが実質的に「０」となる。その結果、ベーン２５のカム面１３に対する押付力ΔＦ（＝Ｆ２−Ｆ１）が小さくなり、ベーン２５がカム面１３に接触したり離れたりする現象（チャタリング）が発生するおそれがある。

そこで、本実施形態では、こうしたチャタリングの発生を抑制するために、各ベーン溝２４について、ロータ１７外周面での開口部が同ベーン溝２４の底部よりも小さく形成されている。各ベーン溝２４において、前記開口部と底部との中間の部分には段差部２４Ａが形成されている。この段差部２４Ａはベーン溝２４の幅方向（図３の左右方向）における片側のみに設けられている。

これに対応して、各ベーン２５の出没方向における中間部分には段差部２５Ｃが設けられている。この段差部２５Ｃはベーン２５の厚み方向（図３の左右方向）における片側にのみ設けられている。そして、この段差部２５Ｃの形成により、ベーン２５の段差部２５Ｃよりも作動室２６側の部分が背圧室２７側の部分よりも細くなっている。こうすることで、各ベーン２５における外端面２５Ａの受圧面積Ｓ１が内端面２５Ｂの受圧面積Ｓ２よりも小さくされている。

さらに、各ベーン２５がベーン溝２４に対し出没することから、同ベーン２５とベーン溝２４の壁面との間には少なからず隙間Ｇ１，Ｇ２が生ずる。作動室２６内又は背圧室２７内の液体１８がこれらの隙間Ｇ１，Ｇ２を通って段差部２５Ｃに至ると、その段差部２５Ｃにも同液体１８の圧力が作用する。この圧力が作用する方向は、各ベーン２５をベーン溝２４内に没入させる方向である。そのため、圧力Ｐ１が圧力Ｐ２と略同一となったときには、各ベーン２５の外端面２５Ａの受圧面積Ｓ１が実質的に増大して外端面２５Ａの受圧面積Ｓ２と略同一になってしまい、受圧面積Ｓ１を受圧面積Ｓ２よりも小さくしたことによる効果が相殺されるおそれがある。

そこで、本実施形態では、上記のように圧力Ｐ１が圧力Ｐ２と略同一となるときに、隙間Ｇ１，Ｇ２を通って段差部２５Ｃに至った液体１８の圧力を低下させるために、略円弧状をなす一対の圧力低下溝３１が設けられている。両圧力低下溝３１は、径方向については、段差部２４Ａに対応する箇所に位置している。また、両圧力低下溝３１は、周方向については作動室２６の容積が減少して液体１８の圧力Ｐ１が上昇する領域に位置している。ここでは、両圧力低下溝３１はカム面１３について、角度θがθ２〜θ４となる箇所と、θ６〜θ０となる箇所とに位置している。

側板１４の圧力低下溝３１は、同側板１４内に設けられた圧力低下通路３２によって前述した吸入通路２１に接続されている。これらの圧力低下溝３１及び圧力低下通路３２によって、段差部２４Ａの近傍と吸入通路２１とを繋ぐ連通路３３が構成されている。

なお、図２中の３４は、液体１８が側板１４と駆動軸１６との隙間を通って外部へ漏れ出るのを抑制するためのシール部材である。
上記のようにして本実施形態のベーンポンプ１１が構成されている。このベーンポンプ１１では、駆動軸１６の回転に伴いカムリング１２内でロータ１７が回転すると、その回転に伴い隣合うベーン２５間毎の作動室２６の容積が変化し、液体１８が各作動室２６内に吸入され、加圧及び吐出される。

各ベーン２５の外端面２５Ａには、その受圧面積Ｓ１と作動室２６内の液体１８の圧力Ｐ１との積で表される力Ｆ１が、ベーン２５をベーン溝２４内に没入させようとする力として作用する。また、各ベーン２５の内端面２５Ｂには、その受圧面積Ｓ２と背圧室２７内の液体１８の圧力Ｐ２との積で表される力Ｆ２が、ベーン２５をベーン溝２４から突出させようとする力として作用する。そして、各ベーン２５はこれらの力Ｆ１，Ｆ２が釣合う方向へ変位する。

ここで、本実施形態では、各ベーン２５の形状の工夫により、外端面２５Ａの受圧面積Ｓ１が内端面２５Ｂの受圧面積Ｓ２よりも小さく設定されている。このため、作動室２６の容積減少に伴う圧力Ｐ１の上昇に従い背圧室２７の液体１８の圧力Ｐ２との差圧ΔＰ（＝Ｐ２−Ｐ１）が小さくなっても、各ベーン２５をベーン溝２４から突出させる方向の力Ｆ２が、ベーン溝２４内に没入させる方向の力Ｆ１に打勝ち、各ベーン２５がカム面１３に押付けられる。従って、ベーン２５のチャタリングが起りにくくなる。

また、作動室２６内又は背圧室２７内の各液体１８が、ベーン２５とベーン溝２４の壁面との隙間Ｇ１，Ｇ２を通って段差部２５Ｃに至ると、その段差部２５Ｃにも液体１８の圧力が作用する。この圧力が作用する方向は、各ベーン２５をベーン溝２４内に没入させる方向である。しかし、前記のようにして段差部２５Ｃに至った高圧の液体１８は、圧力低下溝３１及び圧力低下通路３２からなる連通路３３を通って吸入通路２１へ導かれる。これは、吸入通路２１内の液体１８の圧力が段差部２５Ｃでの液体１８の圧力（吐出ポート２２からの吐出圧と同じ）よりも低いからである。これに伴い段差部２５Ｃ近傍の液体１８の圧力が低下し、その分、各ベーン２５をベーン溝２４内に没入させる方向の力Ｆ１が弱まる。圧力Ｐ１が圧力Ｐ２と略同一となるときには、各ベーン２５の外端面２５Ａの受圧面積Ｓ１が実質的に増大して内端面２５Ｂの受圧面積Ｓ２と略同一になるが、前述した段差部２５Ｃでの液体１８の圧力低下に伴う力Ｆ１の減少により、ベーン２５はカム面１３に押付け続けられることとなり、チャタリングの発生が確実に抑制される。

図４は、ベーン２５が、図１における角度θがθ０（又はθ４）となる位置からθ４（又はθ０）となる位置まで変位する際のベーン２５の押付力ΔＦの変化態様を示している。同図４における実線は、受圧面積Ｓ１を受圧面積Ｓ２よりも小さく設定し、かつ連通路３３を設けた場合（実施例）を示し、二点鎖線は前記設定をせず、かつ連通路３３を設けない場合（比較例）を示している。

角度θが概ねθ０〜θ２（θ４〜θ６）の範囲で変化する際には、実施例及び比較例のいずれの場合にも、押付力ΔＦは十分大きな値ΔＦ１となる。一方、角度θが概ねθ２〜θ４（θ６〜θ０）の範囲で変化する場合、比較例では押付力ΔＦが略「０」となるのに対し、実施例では押付力ΔＦが前述した値ΔＦ１ほどではないものの「０」よりも十分大きな値ΔＦ２となる。このことからも、角度θがθ２〜θ４（θ６〜θ０）の範囲で変化する場合、実施例では比較例に比べベーン２５のチャタリングが起りにくくなっていることがわかる。

以上詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）各ベーン２５について、作動室２６内の液体１８の圧力Ｐ１が作用する外端面２５Ａの受圧面積Ｓ１を、背圧室２７内の液体１８の圧力Ｐ２が作用する内端面２５Ｂの受圧面積Ｓ２よりも小さく設定している。このため、圧力Ｐ１が高くなって圧力Ｐ２との差圧ΔＰ（Ｐ２−Ｐ１）が小さくなっても、各ベーン２５をベーン溝２４から突出させる方向へ付勢してカム面１３に押付けられた状態に維持し、チャタリングの発生を抑制することができる。

（２）各ベーン２５の出没方向における中間部分に段差部２５Ｃを設け、同ベーン２５の段差部２５Ｃよりも作動室２６側の部分を背圧室２７側の部分よりも細く形成している。このように、各ベーン２５の形状を工夫することで、簡単な構成でありながら上記（１）における各ベーン２５の外端面２５Ａ及び内端面２５Ｂについての受圧面積Ｓ１，Ｓ２の大小関係を簡単に設定することができる。

（３）圧力Ｐ１が圧力Ｐ２と略同一となるときに、各ベーン２５とベーン溝２４の壁面との隙間Ｇ１，Ｇ２を通って段差部２５Ｃに至った液体１８の圧力を低下させるようにしている。このため、段差部２５Ｃに作用する圧力を低くし、受圧面積Ｓ１を受圧面積Ｓ２よりも小さくしたことによる効果が相殺されるのを抑制することができる。

（４）吸入通路２１内の液体１８の圧力が、吐出ポート２２から吐出される液体１８の圧力よりも低いことを利用し、段差部２５Ｃ近傍の液体１８を、連通路３３を通じて吸入通路２１に流出させることで同段差部２５Ｃ近傍の液体１８の圧力を低下させるようにしている。このため、液体１８を圧力の低い箇所へ導くための通路（ここでは圧力低下通路３２が相当する）を短くすることができる。

（５）本実施形態では、各ベーン２５をベーン溝２４から突出させる方向へ付勢するために弾性体等の別部材を新たに設けていない。そのため、こうした別部材の追加に伴う部品点数の増加を抑制することができる。また、上記別部材の配置に伴うベーン溝２４の加工が不要であり、加工部位の増加も抑制することができる。

（６）各ベーン２５をカム面１３に押付けるために、本実施形態以外にも例えばロータ１７の回転に伴う遠心力を増大させる機構を設けることが考えられる。この場合には、ロータ１７の回転速度が低いときにベーン２５の十分な押付力ΔＦが得られないおそれがある。この点、各ベーン２５における外端面２５Ａの受圧面積Ｓ１を内端面２５Ｂの受圧面積Ｓ２よりも小さく設定した本実施形態では、ロータ１７の回転速度に拘らず、各ベーン２５をベーン溝２４から突出させる方向の付勢力を得ることができる。ロータ１７が低い回転速度で回転している場合でも、各ベーン２５をカム面１３に確実に押付けてチャタリングの発生を抑制することができる。

こうした効果は、駆動軸１６が自動車等のエンジンの出力軸によって回転されるベーンポンプ１１に特に有効である。エンジンの始動時には、その出力軸の回転速度が低く、ベーンポンプ１１の駆動軸１６及びロータ１７の回転速度も低くなるからである。

（７）各ベーン２５をカム面１３に押付けるために、本実施形態以外にも例えばベーン２５の外端部に磁石を設け、その磁気吸引力によってベーン２５をカムリング１２に接触させることが考えられる。しかし、磁石に鉄系の異物が吸着した場合、取り除くことが難しい。こうして付着した異物は、カム面１３を摩耗し、吐出効率の低下等を引き起すおそれがある。この点、本実施形態では、磁石を用いることなく各ベーン２５をカム面１３に押付けるようにしている。そのため、異物の吸着がなく、その異物による上記不具合の発生を抑制することができる。

なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・段差部２４Ａ近傍の液体１８の圧力を低下させるために、同液体１８を吸入通路２１とは異なる箇所、例えば、液体の貯留タンク（燃料タンク等）へ導いてもよい。ただし、この場合には圧力低下溝３１と貯留タンクとを繋ぐ管路（リターン通路）が別途必要となる。

・前記実施形態では、各ベーン２５の厚み方向（図３の左右方向）における片側に段差部２５Ｃを設けたが、両側に段差部２５Ｃを設けてもよい。この場合、ベーン２５の形状変更に対応してベーン溝２４における段差部２４Ａの形状も変更する。このようにベーン２５及びベーン溝２４の形状を変更しても、前記実施形態と同様の作用及び効果が得られる。

・本発明は、ベーン溝２４内にベーン２５を突出させる方向へ付勢するばねを設けたタイプのベーンポンプにも適用可能である。
・本発明は、駆動軸１６をカムリング１２の中心Ｃから偏心した箇所に設けたベーンポンプ１１にも適用可能である。

一実施形態におけるベーンポンプの概略断面図。 図１におけるＡ−Ａ線断面図。 図１におけるＸ部の拡大図。 駆動軸の回転角度とベーンの押付力との関係を示す特性図。

符号の説明

１１…ベーンポンプ、１２…カムリング、１３…カム面、１７…ロータ、１８…液体、２１…吸入通路、２４…ベーン溝、２５…ベーン、２５Ａ…外端面、２５Ｂ…内端面、２５Ｃ…段差部、２６…作動室、２７…背圧室、３３…連通路（圧力低下手段）、Ｇ１，Ｇ２…隙間、Ｓ１，Ｓ２…受圧面積、Ｐ１，Ｐ２…圧力。

Claims (4)

1. カムリングと、
   前記カムリング内に設けられたロータと、
   前記ロータの外周面に開口する複数のベーン溝にそれぞれ出没可能に設けられ、前記ロータの回転に伴い前記カムリングのカム面を摺動する複数のベーンと、
   隣合うベーン間毎に設けられた複数の作動室と
   を備え、前記ロータの回転に伴う各作動室の容積変化により、同作動室内へ液体を吸入し、これを加圧して吐出するベーンポンプにおいて、
   前記各ベーン溝の底部毎に、前記作動室から吐出された液体が導かれる背圧室を設け、前記各ベーンについて、前記作動室内の液体の圧力が作用する外端面の受圧面積を、前記背圧室内の液体の圧力が作用する内端面の受圧面積よりも小さく設定することを特徴とするベーンポンプ。
2. 前記各ベーンの出没方向における中間部分には段差部が設けられ、同ベーンの前記段差部よりも前記作動室側の部分が前記背圧室側の部分よりも細く形成されている請求項１に記載のベーンポンプ。
3. 前記作動室内の液体の圧力が前記背圧室内の液体の圧力と略同一となるときに、前記各ベーンと前記ベーン溝の壁面との隙間を通って前記段差部に至る液体の圧力を低下させるための圧力低下手段がさらに設けられている請求項２に記載のベーンポンプ。
4. 前記圧力低下手段は、前記ベーン溝の前記段差部近傍と、前記作動室への前記液体の吸入通路とを繋ぐ連通路を備える請求項３に記載のベーンポンプ。

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