JP2006283612A

JP2006283612A - ラジアルピストンポンプ

Info

Publication number: JP2006283612A
Application number: JP2005102304A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Isono; 宏磯野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】ラジアルピストンポンプにおいて、カムフォロアとカム間での摩擦抵抗を低減して、これに伴うポンプロスを低減すること。
【解決手段】回転軸１１に設けた各シリンダ穴１１ａには、ポンプ室Ｒｏを形成する複数のピストン１５がシリンダ軸方向にて往復動可能に組付けられている。各ピストン１５と円筒部材１３間には回転軸１１と円筒部材１３の相対回転によって各ピストン１５を同位相にてシリンダ軸方向に駆動するカム機構２０が設けられている。カム機構２０が設けられるとともに各ピストン１５の端部が収容されるカム室Ｒ１は密封されていて、このカム室Ｒ１には所要量の潤滑油が収容されるとともに同カム室Ｒ１の容積変化量を低減するエアーチャンバーＲ２が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ラジアルピストンポンプに関する。

ラジアルピストンポンプには、第１部材と第２部材が回転軸線に対して同心的に配置されて相対回転可能に組付けられ、前記第１部材には前記回転軸線に直交する径方向に延びて端部にて開口する複数のシリンダ穴が周方向にて等間隔に形成され、これら各シリンダ穴にはポンプ室を形成するピストンがシリンダ軸方向にて往復動可能に組付けられ、これら各ピストンと前記第２部材間には前記第１部材と前記第２部材の相対回転によって前記各ピストンを同位相にてシリンダ軸方向に駆動するカム機構が設けられているものがあり、例えば、下記特許文献１に示されている。

また、ラジアルピストンポンプには、第１部材と第２部材が回転軸線に対して同心的に配置されて相対回転可能に組付けられ、前記第１部材には前記回転軸線に直交する径方向に延びて端部にて開口する複数のシリンダ穴が形成され、これら各シリンダ穴にはポンプ室を形成するピストンがシリンダ軸方向にて往復動可能に組付けられ、これら各ピストンと前記第２部材間には前記第１部材と前記第２部材の相対回転によって前記各ピストンを位相ありでシリンダ軸方向に駆動するカム機構が設けられているものがあり、例えば、下記特許文献２に示されている。
特開平１１−２２６３８号公報実開平５−５２２６５号公報

上記した特許文献１に記載されているラジアルピストンポンプでは、カム機構が、第２部材に一体的に設けたカムと、各ピストンの一端部に一体的に形成されて前記カムのカム面に摺動可能に係合するカムフォロアを備えている。このため、カムフォロアとカム間での摩擦抵抗が大きくて、大きなポンプロスが生じる。また、このラジアルピストンポンプでは、各ピストンの往復動に伴ってカムフォロアが露呈するカム室の容積が増減する。このため、カム室内の圧力が増減するおそれがあり、これに伴って各ピストンの往復動が害されて、ポンプロスが生じるおそれがある。

一方、上記した特許文献２に記載されているラジアルピストンポンプでは、カム機構が、第２部材に一体的に設けたカムと、各ピストンの一端部に一体的に形成されて前記カムのカム面に摺動可能に係合するカムフォロアを備えている。このため、カムフォロアとカム間での摩擦抵抗が大きくて、大きなポンプロスが生じる。

本発明は、上記した問題に対処すべくなされたものであり、その目的の一つは、カムフォロアとカム間での摩擦抵抗を低減して、これに伴うポンプロスを低減することにあり、また、他の目的は、カムフォロアが露呈するカム室内の圧力増減を減じて、これに伴うポンプロスを低減することにある。

上記した二つの目的を達成するために、本発明では、第１部材と第２部材が回転軸線に対して同心的に配置されて相対回転可能に組付けられ、前記第１部材には前記回転軸線に直交する径方向に延びて端部にて開口する複数のシリンダ穴が周方向にて等間隔に形成され、これら各シリンダ穴にはポンプ室を形成するピストンがシリンダ軸方向にて往復動可能に組付けられ、これら各ピストンと前記第２部材間には前記第１部材と前記第２部材の相対回転によって前記各ピストンを同位相にてシリンダ軸方向に駆動するカム機構が設けられているラジアルピストンポンプにおいて、前記カム機構が設けられるとともに前記各ピストンの端部が収容されるカム室を密封し、このカム室に所要量の潤滑油を収容するとともに同カム室の容積変化量を低減する容積変化量低減手段を設けたことに特徴がある。

このラジアルピストンポンプにおいては、カム室に所要量の潤滑油を収容したため、この潤滑油によりカムフォロアとカム間での摩擦抵抗を低減することが可能であり、これに伴ってポンプロスを低減することが可能である。また、このラジアルピストンポンプにおいては、カム室に容積変化量低減手段を設けたため、カム室の容積変化を低減することが可能であり、カム室内の圧力増減を減じて、これに伴うポンプロスを低減することが可能である。

この発明の実施に際して、前記容積変化量低減手段は前記第１部材に対して一体的に設けられて前記カム室の容積増減に応じて容積が増減するエアーチャンバーであることも可能である。このエアーチャンバーは前記シリンダ穴に前記ピストンによって形成されていることも可能である。この場合において、前記シリンダ穴と前記ピストンはカム室側を小径とする段付形状に形成されていることも可能である。

また、この発明の実施に際して、前記カム機構は、前記第２部材に一体的に設けた楕円カムと、前記各ピストンに設けられて前記楕円カムのカム面に係合するカムフォロアを備えていることも可能である。この場合において、前記カムフォロアは前記各ピストンに転動可能に組付けたボールであることも可能である。

また、上記した目的の一つを達成するために、本発明では、第１部材と第２部材が回転軸線に対して同心的に配置されて相対回転可能に組付けられ、前記第１部材には前記回転軸線に直交する径方向に延びて端部にて開口する複数のシリンダ穴が形成され、これら各シリンダ穴にはポンプ室を形成するピストンがシリンダ軸方向にて往復動可能に組付けられ、これら各ピストンと前記第２部材間には前記第１部材と前記第２部材の相対回転によって前記各ピストンを位相ありでシリンダ軸方向に駆動するカム機構が設けられているラジアルピストンポンプにおいて、前記カム機構は、前記各ピストンのシリンダ穴外端部を傾動可能に連結するリング状カムフォロアと、このリング状カムフォロアに転動体を介して係合するリング状カムを備えていることに特徴がある。

このラジアルピストンポンプにおいては、リング状カムフォロアとリング状カムが転動体を介して係合するため、リング状カムフォロアとリング状カム間での摩擦抵抗を低減することが可能であり、これに伴ってポンプロスを低減することが可能である。また、このラジアルピストンポンプにおいては、各ピストンがリング状カムフォロアに傾動可能に連結されていて、リング状カムフォロアの動きに追従して各ピストンが往復動するため、各ピストンを復帰させるリターンスプリングが不要である。このため、当該ポンプをシンプルに構成することが可能であるとともに、当該ポンプのポンプ効率を向上させることが可能である。

また、このラジアルピストンポンプにおいては、リング状カムから各ピストンに作用する回転トルクをリング状カムフォロアにて分散させることが可能であり、各ピストンの各シリンダ穴に対する傾動（抉り）を抑制することが可能である。このため、当該ポンプの耐久性を向上させることが可能であるとともに、当該ポンプのポンプロスを低減することが可能である。

この発明の実施に際して、前記転動体は、前記リング状カムフォロアと前記リング状カム間に介装されて環状リテーナによって回転可能に保持された複数のボールであることも可能である。この場合には、リング状カムフォロアとリング状カム間での摩擦抵抗を更に低減することが可能であり、これに伴ってポンプロスを更に低減することが可能である。

以下に、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は本発明の第１実施形態を示していて、この第１実施形態では本発明によるラジアルピストンポンプがエアーポンプＡＰ１に実施されている。エアーポンプＡＰ１は、第１部材としての回転軸１１と、第２部材としての円筒部材１３と、一対のピストン１５を備えるとともに、カム機構２０を備えていて、回転軸１１と円筒部材１３は回転軸線Ｌｏに対して同心的に配置されて相対回転可能に組付けられている。

回転軸１１は、円筒部材１３の内部に一対の軸受Ｂｒ１とＢｒ２と一対の環状シール部材１２，１４を介して回転軸線Ｌｏ回りに回転可能かつ液密的に組付けられている。一対の軸受Ｂｒ１とＢｒ２は、軸方向に所定量離れて配置されていて、カム機構２０の楕円カム２１を軸方向にて挟むようにして回転軸１１と円筒部材１３間に介装されており、回転軸１１を円筒部材１３に対して回転可能としている。一対の環状シール部材１２，１４は、軸方向に所定量離れて配置されていて、楕円カム２１と両軸受Ｂｒ１とＢｒ２を軸方向にて挟むようにして回転軸１１と円筒部材１３間に介装されており、回転軸１１と円筒部材１３間を液密的にシールしている。

また、回転軸１１は、軸本体１１Ａと、この軸本体１１Ａの下端部外周に液密的に螺着されたスリーブ１１Ｂによって構成されていて、軸本体１１Ａには、回転軸線Ｌｏに直交する径方向に延びて径方向の外端部にて開口する一対のシリンダ穴１１ａが周方向にて等間隔に形成されるとともに、吸入通路１１ｂと吐出通路１１ｃと連通路１１ｄが形成されている。

各シリンダ穴１１ａは、ピストン１５と圧縮コイルスプリング１７を収容していて、ピストン１５とによりポンプ室Ｒｏを形成している。吸入通路１１ｂは、連通路１１ｄを通して各ポンプ室Ｒｏに空気を導入するためのものであり、その内部には吸入チェック弁Ｖｉが介装されている。吐出通路１１ｃは、各ポンプ室Ｒｏから連通路１１ｄを通して空気を導出するためのものであり、その内部には吐出チェック弁Ｖｏが介装されている。

各ピストン１５は、回転軸１１の各シリンダ穴１１ａに環状シール部材１６を介して挿入されていて、回転軸１１に対して一体回転可能かつシリンダ軸方向（回転軸１１の径方向）に往復動可能に組付けられている。また、各ピストン１５は、回転軸１１の各シリンダ穴１１ａに所定の予備荷重を付与した状態で組付けた圧縮コイルスプリング１７によって回転軸１１の径外方に向けて付勢されている。

カム機構２０は、回転軸１１と円筒部材１３の相対回転によって各ピストン１５を圧縮コイルスプリング１７と協働して同位相にてシリンダ軸方向に駆動するものであって、各ピストン１５と円筒部材１３間に設けられている。このカム機構２０は、円筒部材１３に一体的に設けた楕円カム２１と、各ピストン１５に設けられて楕円カム２１のカム面２１ａに係合するカムフォロア２２を備えている。各カムフォロア２２はピストン１５の外端部１５ａに転動可能に組付けられたボールであって、楕円カム２１のカム面２１ａに転動可能に係合している。

ところで、この第１実施形態においては、カム機構２０と各ピストン１５の外端部１５ａ等を収容するカム室Ｒ１が環状シール部材１２，１４によって密封されていて、このカム室Ｒ１には、所要量の潤滑油（図示省略）が収容されるとともに、両ピストン１５の往復動に伴うカム室Ｒ１の容積変化量を低減する容積変化量低減手段としてのエアーチャンバーＲ２（図２参照）が対向して設けられている。

各エアーチャンバーＲ２は、カム室Ｒ１の容積減少に応じて容積が減少し、カム室Ｒ１の容積増大に応じて容積が増大するものであって、回転軸１１の外周に一体回転可能に組付けた空気袋３０によって形成されている。各空気袋３０は、ゴム等の弾性および気密性を有する材料によって形成されていて、内部には圧縮空気が封入されており、カム室Ｒ１の容積が減少して内部圧力が上昇するのに伴って収縮し、カム室Ｒ１の容積が増大して内部圧力が低下するのに伴って膨張する。

上記のように構成した第１実施形態においては、カム室Ｒ１に所要量の潤滑油を収容したため、この潤滑油により、軸受Ｂｒ１，Ｂｒ２と環状シール部材１２，１４の摺動部を潤滑することが可能であることは勿論のこと、カムフォロア２２とカム２１間での摩擦抵抗を低減することが可能であり、これに伴ってポンプロスを低減することが可能である。また、この第１実施形態においては、カム室Ｒ１に容積変化量低減手段としてのエアーチャンバーＲ２を設けたため、カム室Ｒ１の容積変化を低減することが可能であり、カム室Ｒ１内の圧力増減を減じて、これに伴うポンプロスを低減することが可能である。

また、この第１実施形態においては、カム機構２０が、円筒部材１３に一体的に設けた楕円カム２１と、各ピストン１５に設けられて楕円カム２１のカム面２１ａに係合するカムフォロア２２を備えていて、各カムフォロア２２がピストン１５の外端部１５ａに転動可能に組付けられたボールであって、楕円カム２１のカム面２１ａに転動可能に係合している。このため、かかる構成によっても、カムフォロア２２とカム２１間での摩擦抵抗を低減してポンプロスを低減することが可能である。

上記した第１実施形態においては、カム室Ｒ１の容積変化量を低減する容積変化量低減手段としてのエアーチャンバーＲ２を、カム室Ｒ１に設けた空気袋３０によって形成して実施したが、図３にて示したように、エアーチャンバーＲ２をシリンダ穴１１ａとピストン１５によって形成することも可能である。図３に示したシリンダ穴１１ａとピストン１５はカム室Ｒ１側を小径とする段付形状に形成されていて、ピストン１５の小径部にも環状シール部材１８が組付けられている。

図４は本発明の第２実施形態の要部を示していて、この第２実施形態においては、カム機構１２０が、回転軸１１１と円筒部材１１３の相対回転によって各ピストン１１５を１８０度の位相ありでシリンダ軸方向に駆動するものであって、各ピストン１１５と円筒部材１１３間に設けられている。なお、この第２実施形態においては、カム機構１２０以外に、各ポンプ室Ｒｏに対応して吸入通路（図示省略）と吐出通路（図示省略）と連通路１１１ｄがそれぞれ形成されていることを除いて、上記第１実施形態の構成と実質的に同じである。

カム機構１２０は、各ピストン１１５のシリンダ穴外端部１１５ａをピン１２９を介して傾動可能に連結するリング状カムフォロア１２２と、このリング状カムフォロア１２２に転動体としての複数のボール１２３を介して係合するリング状カム１２１を備えている。なお、複数のボール１２３は、環状リテーナ１２４によって回転可能に保持されていて、リング状カムフォロア１２２の外周面に転動可能に係合するとともに、リング状カム１２１の内周面（カム面）に転動可能に係合している。

上記のように構成した第２実施形態においては、リング状カムフォロア１２２とリング状カム１２１がボール１２３を介して係合しているため、リング状カムフォロア１２２とリング状カム１２１間での摩擦抵抗を低減することが可能であり、これに伴ってポンプロスを低減することが可能である。

また、この第２実施形態においては、各ピストン１１５がリング状カムフォロア１２２に連結されていて、リング状カムフォロア１２２の動きに追従して各ピストン１１５が往復動するため、各ピストン１１５を復帰させるリターンスプリング（上記第１実施形態の圧縮コイルスプリング１７に相当するもの）が不要である。このため、当該ポンプをシンプルに構成することが可能であるとともに、当該ポンプのポンプ効率を向上させることが可能である。

また、この第２実施形態においては、リング状カム１２１から各ピストン１１５に作用する回転トルクをリング状カムフォロア１２２にて分散させることが可能であり、各ピストン１１５の各シリンダ穴１１１ａに対する傾動（抉り）を抑制することが可能である。このため、当該ポンプの耐久性を向上させることが可能であるとともに、当該ポンプのポンプロスを低減することが可能である。

上記した各実施形態においては、回転軸（１１，１１１）に形成されるシリンダ穴（１１ａ，１１１ａ）と、これに組付けられるピストン（１５，１１５）をそれぞれ一対２個として実施したが、これらの個数は適宜変更して実施することが可能である。また、上記各実施形態においては、第１部材（回転軸）が第２部材（円筒部材）に対して回転するように構成して実施したが、第２部材が第１部材に対して回転するように構成して実施することも可能である。

本発明によるラジアルピストンポンプの第１実施形態を示した縦断側面図である。図１に示した実施形態の要部横断平面図である。図２に示したエアーチャンバーの変形実施形態を示す部分横断平面図である。本発明によるラジアルピストンポンプの第２実施形態を示した図２相当の要部横断平面図である。

符号の説明

１１…回転軸（第１部材）、１１ａ…シリンダ穴、１３…円筒部材（第２部材）、１２，１４…環状シール部材、１５…ピストン、２０…カム機構、２１…楕円カム、２１ａ…カム面、２２…カムフォロア、３０…空気袋、Ｒｏ…ポンプ室、Ｒ１…カム室、Ｒ２…エアーチャンバー、Ｌｏ…回転軸線、ＡＰ１…エアーポンプ

Claims

第１部材と第２部材が回転軸線に対して同心的に配置されて相対回転可能に組付けられ、前記第１部材には前記回転軸線に直交する径方向に延びて端部にて開口する複数のシリンダ穴が周方向にて等間隔に形成され、これら各シリンダ穴にはポンプ室を形成するピストンがシリンダ軸方向にて往復動可能に組付けられ、これら各ピストンと前記第２部材間には前記第１部材と前記第２部材の相対回転によって前記各ピストンを同位相にてシリンダ軸方向に駆動するカム機構が設けられているラジアルピストンポンプにおいて、前記カム機構が設けられるとともに前記各ピストンの端部が収容されるカム室を密封し、このカム室に所要量の潤滑油を収容するとともに同カム室の容積変化量を低減する容積変化量低減手段を設けたことを特徴とするラジアルピストンポンプ。
請求項１に記載のラジアルピストンポンプにおいて、前記容積変化量低減手段は前記第１部材に対して一体的に設けられて前記カム室の容積増減に応じて容積が増減するエアーチャンバーであることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
請求項２に記載のラジアルピストンポンプにおいて、前記エアーチャンバーは前記シリンダ穴に前記ピストンによって形成されていることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
請求項３に記載のラジアルピストンポンプにおいて、前記シリンダ穴と前記ピストンは前記カム室側を小径とする段付形状に形成されていることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
請求項１乃至４の何れか一項に記載のラジアルピストンポンプにおいて、前記カム機構は、前記第２部材に一体的に設けた楕円カムと、前記各ピストンに設けられて前記楕円カムのカム面に係合するカムフォロアを備えていることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
請求項５に記載のラジアルピストンポンプにおいて、前記カムフォロアは前記各ピストンに転動可能に組付けたボールであることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
第１部材と第２部材が回転軸線に対して同心的に配置されて相対回転可能に組付けられ、前記第１部材には前記回転軸線に直交する径方向に延びて端部にて開口する複数のシリンダ穴が形成され、これら各シリンダ穴にはポンプ室を形成するピストンがシリンダ軸方向にて往復動可能に組付けられ、これら各ピストンと前記第２部材間には前記第１部材と前記第２部材の相対回転によって前記各ピストンを位相ありでシリンダ軸方向に駆動するカム機構が設けられているラジアルピストンポンプにおいて、前記カム機構は、前記各ピストンのシリンダ穴外端部を傾動可能に連結するリング状カムフォロアと、このリング状カムフォロアに転動体を介して係合するリング状カムを備えていることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
請求項７に記載のラジアルピストンポンプにおいて、前記転動体は、前記リング状カムフォロアと前記リング状カム間に介装されて環状リテーナによって回転可能に保持された複数のボールであることを特徴とするラジアルピストンポンプ。