JP2005337128A

JP2005337128A - ベーンポンプ

Info

Publication number: JP2005337128A
Application number: JP2004157801A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Yunoki; 芳則柚木
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】可変容量ベーンポンプおけるカムリングの応答性を向上させると共に、圧力脈動の変動幅に合わせて該カムリングの変位に対応してポンプの容積が変動しても該ポンプの容積効率を低下することなく、圧力脈動を低減する。
【解決手段】ハウジング１１、カバー１２内には、軸受１３、１４を介して回転軸１５が軸支され、該回転軸１５にはロータ１６が一体的に回転可能に支持されている。ロータ１６の放射方向に沿って設けられた溝１７はベーン１８が放射方向に進退可能に嵌挿されている。ロータ１６、ベーン１８を囲繞するように円筒形状のカムリング１９がハウジング１１内に設けられている。サイドプレート４０、４１に係合するカムリング１９の両側面には、円周方向に複数個の溝４３が形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、工作機械等の油圧源として使用される可変容量ベーンポンプに関し、さらに詳細にはフルカットオフ時における圧力脈動の低減に関する。

従来、この種の可変容量ベーンポンプは、距離が中心軸心線より位相角に応じて周期的に変化するカム面を内周に形成したカムリングがハウジングに設けられている。前記カムリングの内方には、同軸的に回転自在に支持されたロータ軸に直径方向へ摺動自在に当接した状態で回転に応じて容積が変化する複数のポンプ室が形成されている。前記ポンプ室には、膨脹行程を行うポンプ室と、圧縮行程を行うポンプ室とを備え、これらのポンプ室に対応してハウジングに吸入ポート、吐出ポートが設けられ、前記吸入ポートからポンプ室内に作動流体を吸入して吐出ポートから吐出する。

このような可変容量ベーンポンプにおいて、ベーン間で形成されるポンプ室がロータの回転に伴い吸入ポートから吐出ポート及び吐出ポートから吸入ポートへ連通した瞬間の急激の高圧の圧力流体が逆流することで圧力脈動が起こり、これによる振動や騒音が発生する。

このような不都合を解決するために、特許文献１では、ボディ１１（特許文献１記載の符号）内でベーン１５ａを有するロータ１５（特許文献１記載の符号）外周部にポンプ室１８（特許文献１記載の符号）を形成するようにカムリング１７（特許文献１記載に符号）を偏心して嵌装し、該カムリング１７の内周部でポンプ吸込側領域１８Ａ（特許文献１記載の符号）とポンプ吐出側領域１８Ｂ間の境界部分の一部に圧力逃がし溝７０、７１（特許文献１記載の符号）を形成し、ポンプ室から吐出される圧力流体を逃がして該圧力流体の脈動を低減させている（例えば、特許文献１参照）。

さらに、特許文献２では、ハウジング内のサイドプレート１８（特許文献２記載の符号）のベーン２１（特許文献２記載の符号）が摺接する面に吐出ポート２７ａ、２７ｂ（特許文献２記載の符号）からロータ２２（特許文献２記載の符号）の回転方向と逆向きに開口面積を徐々に縮小して延在され、吐出ポート２７ａ、２７ｂの先端部となるひげ溝５０（特許文献２記載の符号）を設け、このひげ溝５０により吐出ポート２７ａ、２７ｂの圧力上昇を緩和、すなわちポンプから吐出される圧力流体を逃がして該圧力流体の脈動を低減させている（例えば、特許文献２参照）。
特開平７−１１９６４８特開平１０−８９２６６

しかしながら、従来技術に係る可変容量ベーンポンプにおいては、いずれも圧力脈動の低減のために吸入側に圧力流体を逃がすため、ポンプの容積効率の低下による性能低下を回避することが不可能であった。
本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであって、可変容量ベーンポンプにおけるカムリングの応答性を向上させると共に、圧力脈動の変動幅に合わせて該カムリングの変位に対応してポンプの容積が変動しても該ポンプの容積効率を低下させることなく、圧力脈動を低減することが可能なカムリングを備えた可変容量ベーンポンプを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、ハウジング内に回転可能に支持され放射方向に溝を有するロータと、
前記溝に進退可能に嵌挿されたベーンと、
前記ハウジング内に前記ロータ及びベーンを囲繞する円形状の摺接面を有するカムリングと、
を備えた可変容量ベーンポンプにおいて、
前記カムリングの両側面に円周方向に複数の溝が形成されたこと特徴とする。
この場合、前記溝は幅が０．５〜１．０mm、溝角度が６０〜９０°に形成され、３〜５ｍｍの間隔で設けられると好適である。
本発明によれば、圧力分布を均等にすることができ、カムリングの片当り現象がなくなり、摺動抵抗を小さくすることができる。

本発明は、簡単な構造でカムリングの応答性が向上し、ポンプの容積効率を低下させることなく圧力脈動を低減することができる。

本発明の実施の形態に係る可変容量ベーンポンプについて図面により詳細に説明する。
図１は、可変容量ベーンポンプ１０の断面図、図２は図１のＩＩ―ＩＩ線断面図、図３乃至図５はカムリングの概略構造図である。図１及び図２において、ハウジング１１及び該ハウジング１１と一体的に形成されるカバー１２（図２参照）内には、軸受１３及び軸受１４により回転軸１５が回転自在に軸支されている。前記回転軸１５には、図示しないキーを介してロータ１６が回転軸１５と一体的に回転可能に支持されている。前記ロータ１６の放射方向に沿って複数の溝１７が設けられ、該溝１７にベーン１８が放射方向に進退可能に嵌挿されている。なお、回転軸１５、ロータ１６及びベーン１８の回転方向は、図１において、矢印Ｘ方向である。

ロータ１６及びベーン１８を囲繞するように円筒形状のカムリング１９がハウジング１１内に設けられている。前記カムリング１９は、円形状の摺接面２０を有し、ロータ１６とは図１で上下方向に変位可能で偏心して設けられている。図１に示されるようにカムリング１９の一側（上方側）には、可変容量ベーンポンプ１０の吐出圧力を調整する圧力調整機構２１が設けられている。前記圧力調整機構２１は、カムリング１９の外周面に当接するピストン２２と、一端部が前記ピストン２２に装着されて先端面をカムリング１９の外周面に押圧して弾発力により吐出圧力を設定するばね部材２３と、前記ばね部材２３の他端部に装着されたポペット２４と、ねじ部材２５により前記ハウジング１１に螺着されたアダプタ２６に螺合し前記ポペット２４を押圧するボルト部材２７と、前記ボルト部材２７をアダプタ２６に締着するナット部材２８とを、備える。なお、前記圧力調整機構２１は、ハウジング１１に設けられ、ボルト部材２７を軸心方向に変位させると、ポペット２４を介してピストン２２によるカムリング１９に作用するばね部材２３の弾発力が変化し、吐出圧力が調整される。

ハウジング１１には、圧力調整機構２１に対向した位置に流量調整機構３０が設けられている。前記吐出量調整機構３０は、ハウジング１１に螺着してカムリング１９の外周面を押圧するねじボルト部材３１と、前記ボルト部材３１に螺合して該ボルト部材３１をハウジング１１に締着するナット部材３２とを、備える。吐出量調整機構３０は、ボルト部材３１が軸心方向に変位してロータ１６とカムリング１９との隙間が調整されて吸入ポート３３から吐出ポート３４に流れる圧力流体の流量が調整される。

カムリング１９の位置を調整するリング位置調整機構３９は、圧力調整機構２１及び吐出流量調整機構３０と略直交してハウジング１１に螺合したボルト部材３９ａより構成され、前記ボルト部材３９ａの先端部がカムリング１９の外周面に当接して軸心方向に移動可能であり、ボルト部材３９を進退させてカムリング１９の位置が調整される。
ロータ１６及びカムリング１９の両側には、円筒形状のサイドプレー４０、４１が設けられ、ロータ１６．カムリング１９、ベーン１８及びサイドプレート４０、４１によりポンプ室４２が形成される。前記サイドプレート４０、４１には、ポンプ室４２へ圧力流体が吸入される吸入路３５及び圧力流体が排出される吐出路３６が穿設され、夫々吸入ポート３３、吐出ポート３４に接続され、かつ図示しないタンク、アクチュエータ等に接続されている。

図３乃至図５に示すように、サイドプレート４０、４１に係合するカムリング１９の両側面には、円周方向に複数個の溝４３が形成される。図５に示すように前記溝４３は、幅が０．５〜１．０mm、幅角度が６０〜９０°に形成され、該溝４３が３〜５ｍｍの間隔で設けられる。なお、溝４３は円周方向に連続して形成したが、円周方向に等間隔または不等間隔に設けてもよい。この場合、溝４３は左右対称位置に設けられる。
前記溝４３は、横断面略Ｖ字状に形成したが、横断面略四角形状または横断面Ｕ字形状に形成しても勿論よい。この場合、四角またはＵ字形状の溝の深さは、例えば０．５ｍｍでもよく、その他の寸法は同じである。

本発明の実施の形態に係る可変容量ベーンポンプ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について説明する。
図１に示すように、偏心して取り付けられたカムリング１９に対しロータ１６が矢印Ｘ方向に回転すると、溝１７に嵌合するベーン１８がその位置に応じて進退して隣接するベーン１８とポンプ室４２を吸入側ポンプ室（図示しない）において拡大して圧力流体を吸入ポート３３より吸入路３５に吸入し、吐出側ポンプ室（図示しない）で縮小し圧力流体を吐出ポート３４より吐出路３６に吐出する。そして、吐出圧力の増大によって、カムリング１９は吐出側ポンプ室の圧力により左側に付勢され、所定の圧力により吐出量が変化し可変容量ベーンポンプ１０を構成する。
一方、通常の可変容量ベーンポンプは、カムリング１９のサイドプレート４０、４１の接触面、該カムリング１９の両側面はフラットであり、該サイドプレート４０、４１とはわずかな隙間（図示しない）が形成され、この隙間から圧力流体が漏出する。前記隙間内の圧力流体の圧力分布は、通常、カムリング１９の加工精度、例えば面精度、平行度等により不均等になりカムリング１９はサイドプレート４０、４１のどちらか一方に押し付けられ片当り現象が発生し、摺動抵抗が大きくなる。

そこで、本発明は図３乃至図５に示すようにカムリング１９の両側面に溝４３を形成することにより、該カムリング１９の両側面に作用する圧力がカムリング１９の両側面に沿って内方から外方に沿って高圧から低圧になって分布し、圧力が漸次小さく均等に保持させることができる。
このため、カムリング１９の片当り現象がなくなり、摺動抵抗を小さくすることができ、該カムリング１９の応答性を向上させることが可能である。よって、カムリング１９の応答性が向上することで、該カムリング１９の位置がその都度、圧力脈動に合わせて変動するため、ポンプ容積が常に変化するので、圧力脈動を低減することができる。
本発明の実施の形態では、可変容量ベーンポンプについて説明したが、定容量ベーンポンプにも適用することも可能である。

本発明の実施の形態に係る可変容量ベーンポンプの縦断面図である。図１にＩＩ−ＩＩ線の断面図である。図１のカムリングの断面図である。図３の側面図である。図３に示す溝の拡大詳細図である。

符号の説明

１０可変容量ベーンポンプ
１１ハウジング
１２カバー
１６ロータ
１８ベーン
１９カムリング
２１圧力調整機構
３０吐出量調整機構
３９リンク位置調整機構

Claims

ハウジング内に回転可能に支持され放射方向に溝を有するロータと、
前記溝に進退可能に嵌挿されたベーンと、
前記ハウジング内に前記ロータ及びベーンを囲繞する円形状の摺接面を有するカムリングと、
を備えた可変容量ベーンポンプにおいて、
前記カムリングの両側面に円周方向に複数の溝が形成されたこと特徴とする可変容量ベーンポンプ。
請求項１記載の可変容量ベーンポンプにおいて、
前記溝は幅が０．５〜１．０mm、溝角度が６０〜９０°に形成され、３〜５ｍｍの間隔で設けられることを特徴とする可変容量ベーンポンプ。