JP2007120435A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 ベーンポンプにおいて、カムリングの内周面に生じた熱を逃がし易くすること。
【解決手段】 カムリング８の内側にロータ１１を配置し、ロータ１１の周方向複数位置に径方向を指向して設けた複数の溝のそれぞれにベーン１２を嵌合し、ロータ１１の回転によって各ベーン１２の外端をカムリング８の内周面８ｂに摺接させるベーンポンプＰにおいて、カムリング８の周方向複数位置に内周面８ｂの側から外周面８ａの側に渡る孔３０を設けたもの。
【選択図】 図３

Description

本発明はベーンポンプに関する。

一般に、ベーンポンプは、カムリングの内側にロータを配置し、ロータの周方向複数位置に径方向を指向して設けた複数の溝のそれぞれにベーンを嵌合し、ロータの回転によって各ベーンの外端をカムリングの内周面に摺接させている。

特許文献１のベーンポンプでは、カムリングがハウジング内で揺動する可変容量型ベーンポンプにおいて、カムリングの側面の焼付きを防止するため、カムリングの側面に潤滑溝を設けるものを開示している。
特開平5-306686

ベーンポンプは、カムリングの内周面をベーンが摺接することにより、吸入口から吸込んだ流体を圧縮して吐出口から下流機器へと吐出させている。このため、ベーンが摺接するカムリングの内周面に熱を生ずる。

カムリングに生じた熱を外部へと逃がすために、特許文献１に記載の技術（カムリングの側面に潤滑溝を設ける）を適用することも考えられる。しかしながら、カムリングの側面で生じた熱はサイドプレートを介してもともと逃げ易い。これに対し、カムリングの内周面、特にその巾方向の中央側で生じた熱はサイドプレートの側に逃げにくく、カムリングの内周面のカムプロフィールに熱変形を生じたり、カム面の性状が悪くなる。これにより、カムリングの内周面の熱変形部からの流体のリークに起因するポンプの吐出効率の低下、ベーンの外端の磨耗、カムリングとベーンの耐焼付性の低下を招く。

本発明の課題は、ベーンポンプにおいて、カムリングの内周面に生じた熱を逃がし易くすることにある。

請求項１の発明は、カムリングの内側にロータを配置し、ロータの周方向複数位置に径方向を指向して設けた複数の溝のそれぞれにベーンを嵌合し、ロータの回転によって各ベーンの外端をカムリングの内周面に摺接させるベーンポンプにおいて、カムリングの周方向複数位置に内周面の側から外周面の側に渡る孔を設けたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記孔がカムリングの巾方向の概ね中央に設けられるようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において更に、前記孔が貫通孔であるようにしたものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において更に、前記孔がカムリングの外周面に向けて拡開するテーパ孔であるようにしたものである。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において更に、前記孔がカムリングの全周に設けられるようにしたものである。

請求項６の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において更に、前記孔がカムリングの周方向で、吸入口に対応する範囲又は吐出口に対応する範囲の内周面に開口するようにしたものである。

（請求項１）
(a)ベーンポンプにおいて、カムリングの周方向複数位置に内周面の側から外周面の側に渡る孔を設けた。ベーンが摺接するカムリングの内周面に熱を生じたとき、カムリングの側面寄りに生じた熱はサイドプレートを介して逃げ、カムリングの巾方向の中央側で生じた熱は孔を介して逃げる。これにより、カムリングの内周面のカムプロフィールの熱変形やカム面の性状悪化を防止し、カムリングの内周面の熱変形部からの流体のリークに起因するポンプの吐出効率の低下、ベーンの外端の磨耗、カムリングとベーンの耐焼付性の低下を回避できる。カムリングの孔あけによる軽量化も実現できる。

（請求項２）
(b)孔をカムリングの巾方向の概ね中央に設けることにより、カムリングの内周面における巾方向の中央側で生じた熱を効率良く逃がすことができる。

（請求項３）
(c)孔を貫通孔にすることにより、孔を通る流体がカムリングで生じた熱を随伴してカムリングから効率良く逃がすことができる。カムリングの内周面に開口する孔の開口径を微小にすることにより、ポンプの吸入効率、吐出効率を損じないし、ベーンの外端が孔の開口に引っ掛かるおそれも回避できる。

（請求項４）
(d)孔をカムリングの外周面に向けて拡開するテーパ孔とすることにより、孔容積を大きくしてカムリングの内周面で生じた熱を外周面の側に逃がす易くすることができる。テーパ孔がカムリングの内周面に開口するとき、その開口径をより微小化できる。

（請求項５）
(e)孔をカムリングの全周に設けることにより、カムリングの全周において上述(a)〜(d)を実現できる。

（請求項６）
(f)孔をカムリングの周方向で吸入口に対応する範囲の内周面に開口することにより、ポンプの吐出効率に影響を及ぼすことがない。このとき、カムリングの内周面に開口する孔の開口径を微小にすることにより、ポンプの吸入効率を損なうこともない。

孔をカムリングの周方向で吐出口に対応する範囲の内周面に開口することにより、ポンプの吸入効率に影響を及ぼすことがない。このとき、カムリングの内周面に開口する孔の開口径を微小にすることにより、ポンプの吐出効率を損なうこともない。

図１はベーンポンプを一部破断して示す正面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３は図１のカムリングを示す正面図、図４は図３のIV−IV線に沿う断面図、図５はカムリングの変形例を示す正面図、図６は図５のVI−VI線に沿う断面図である。

本発明の実施例である定容量型のベーンポンプＰは、駆動源、例えば内燃機関の動力により駆動され、流体としての作動油を、流体圧利用機器、例えば車両用の油圧式パワーステアリングや油圧式無段変速機に供給するためのオイルポンプとして使用される。

ベーンポンプＰは、図１、図２に示す如く、ポンプユニットＵと、ハウジング１と、ポンプユニットＵを収容する凹部からなる収容室３が形成されたカバー２と、ハウジング１とカバー２とに挟持されて、収容室３の開口部を覆うと共にハウジング１に形成された複数の溝の開口部及びカバー２に形成された複数の溝の開口部を覆うことで作動油の通路を形成するシールプレート４とを備える。そして、シールプレート４は、カバー２と共にハウジング１に対して複数のボルト１Ａにより締結されて固定される。

前記内燃機関の動力により回転駆動されるベーンポンプＰの駆動軸５は、ハウジング１に設けられた軸孔に圧入された滑り軸受６を介してハウジング１に回転自在に支持され、その先端部側で、収容室３の底壁３ａとなるカバー２の側壁に設けられた軸孔に圧入された滑り軸受７を介してカバー２に回転自在に支持される。

ポンプユニットＵは、円形の外周面８ａと楕円に近似した形状の内周面により形成されるカム面８ｂとを有する環状のカムリング８、カムリング８のハウジング１側の側面を覆う第１サイドプレート９、及びカムリング８のカバー２側の側面を覆う第２サイドプレート１０を有するポンプボディと、該ポンプボディ内に形成された空間であって、カムリング８の内側に配置されたロータ１１と、ロータ１１の周方向に等間隔に径方向を指向して設けられた複数のベーン溝１１ａ内に、それぞれ径方向に摺動自在に嵌合された複数のベーン１２と、第１サイドプレート９に固定されて、ロータ１１の第１サイドプレート９側に形成された円環状の収容溝１１ｃに収容されたベーンガイド１３とを備える。

尚、カムリング８及び第１サイドプレート９には、それぞれ直径方向に設けられた一対の貫通孔１４、１５がそれぞれ設けられ、それら貫通孔１４、１５を貫通する一対の位置決めピン（不図示）の一端部が、第２サイドプレート１０に設けられた盲孔からなる一対の孔に圧入されて、ポンプユニットＵが一体化される。そして、第１サイドプレート９から突出した状態の前記一対の位置決めピンの他端部が、シールプレート４の孔を貫通して、ハウジング１に設けられた盲孔からなる一対の孔にそれぞれ圧入されることで、ポンプユニットＵがハウジング１に組み付けられた後、駆動軸５が滑り軸受６側から挿入されて、そのジャーナル部５ａが滑り軸受６に支持され、その結合部５ｂがロータ１１とスプライン結合されて、駆動軸５とロータ１１とが一体に回転するようにされた後、止め輪１６が装着され、次いで先端部側のジャーナル部５ｃに滑り軸受７が嵌るようにカバー２がハウジング１に組付けられる。

各ベーン１２の径方向の外端１２ａは、カムリング８のカム面８ｂに接触し得るようにされ、カム面８ｂとロータ１１の外周面との間であって、第１、第２サイドプレート９、１０に挟まれた空間が、複数のベーン１２により区画されることで、複数のポンプ室１７が形成される。

更に、ロータ１１には、各ベーン溝１１ａの底部に連通するベーン背圧室１１ｂが形成され、収容室３の底壁３ａと第２サイドプレート１０との間には、ポンプ室１７から吐出された作動油の一部が、第２サイドプレート１０に形成された連通路１８を介して導入される高圧室１９が形成され、更に第２サイドプレート１０には、そのロータ１１側側面に、各ベーン背圧室１１ｂに連通する円環状の供給溝２１と、高圧室１９と供給溝２１とを連通する複数の供給路２０が形成される。そして、ベーンポンプＰが所定値以上の吐出圧の作動油を吐出する運転時に、高圧室１９の作動油が、供給路２０及び供給溝２１を経て各ベーン背圧室１１ｂに供給されることにより、各ベーン１２はベーン溝１１ａ内で径方向外方に押し出される力を受け、これによって各ベーン１２の外端１２ａがカム面８ｂに押し付けられ、各ベーン１２の外端１２ａとカム面８ｂとのシールが行なわれる。

カムリング８には、図１、図３、図４に示す如く、その各側面に、外周面８ａ及びカム面８ｂに開放して設けられる一対の溝から構成される４つの吸入ポート２２と、その両側面に、カム面８ｂのみに開放してそれぞれ設けられる一対の溝２３ａと該両溝２３ａを連通する貫通孔２３ｂとから構成される２つ吐出ポート２３とが、それぞれ直径方向に対向した位置に設けられ、これら吸入ポート２２及び吐出ポート２３がポンプ室１７に連通する。

駆動軸５が挿通される第１サイドプレート９には、図３、図４に示す如く、カムリング８の第１サイドプレート９側の吸入ポート２２と整合する位置に、径方向の切欠部からなると共にポンプ室１７に連通する一対の吸入口２４が形成され、更に吐出ポート２３と整合する位置に、貫通孔からなると共にポンプ室１７に連通する一対の吐出口２５が形成される。

カバー２には、図２に示す如く、軸方向に延びる入口通路２６が設けられる。入口通路２６の入口２６ａは、作動油が貯留されたリザーバに油管を介して連通し、入口通路２６の出口２６ｂは、収容室３の周壁面とポンプユニットＵの外周面との間に形成される環状通路２７に連通する。それゆえ、環状通路２７は、カムリング８の吸入ポート２２及び第１サイドプレート９の吸入口２４に連通する。

一方、ハウジング１には、シールプレート４で覆われる溝からなる吐出通路２８が設けられる。吐出通路２８の入口は、シールプレート４に設けられた開口を介してカムリング８の吐出ポート２３及び第１サイドプレート９の吐出口２５に連通し、吐出通路２８の出口は前記流体圧利用機器の作動油路に連通する。

このように構成されたベーンポンプＰが運転されて、ロータ１１が駆動軸５と一体に回転方向Ａに回転を開始すると、各ベーン１２の外端１２ａがカム面８ｂに摺接するから、入口通路２６及び環状通路２７を通った作動油が、効率良く吸入及び吐出される。即ち、ロータ１１の回転につれて、その容積が増加しつつあるポンプ室１７に対して、リザーバから入口通路２６を経て吸引された作動油が、環状通路２７を通って、ポンプ室１７と連通状態にある吸入ポート２２及び吸入口２４から吸入される。そして、ポンプ室１７の容積が最大に達した後、ポンプ室１７内の作動油が、その容積が減少しつつあるポンプ室１７から連通状態にある吐出ポート２３及び吐出口２５に吐出され、更に吐出通路２８を経て前記流体圧利用機器の作動油路に供給される。

しかるに、ベーンポンプＰにあっては、ロータ１１の回転によって各ベーン１２の外端１２ａが摺接するカムリング８の内周面（カム面８ｂ）に生じた熱を逃がし易くするため、図１〜図４に示す如く、カムリング８の周方向複数位置にカム面８ｂから外周面に渡る貫通孔３０を設けた。

貫通孔３０は、カムリング８の周方向で、吸入口２４に対応する範囲（吸入ポート２２が設けられる範囲）のカム面８ｂ〜外周面に開口する。貫通孔３０は、カムリング８の巾方向の概ね中央（カムリング８の両サイドプレート９、１０に挟まれる巾の概ね中央）に設けられる。貫通孔３０は、ポンプ室１７と環状通路２７を連通し、ベーンポンプＰの作動時に微量の作動油が流通するものになる。本実施例の貫通孔３０はストレート状をなし、カム面８ｂに開口する開口径を微小とし、ベーンポンプＰの吸入効率を損なわないし、当該開口がベーン１２の外端１２ａに引っ掛かってベーン１２をキズつけることもない。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)ベーンポンプＰにおいて、カムリング８の周方向複数位置にカム面８ｂの側から外周面の側に渡る孔３０を設けた。ベーン１２が摺接するカムリング８のカム面８ｂに熱を生じたとき、カムリング８の側面寄りに生じた熱はサイドプレート９、１０を介して逃げ、カムリング８の巾方向の中央側で生じた熱は孔３０を介して逃げる。これにより、カムリング８のカム面８ｂのカムプロフィールの熱変形やカム面８ｂの性状悪化を防止し、カムリング８のカム面８ｂの熱変形部からの流体のリークに起因するポンプの吐出効率の低下、ベーン１２の外端１２ａの磨耗、カムリング８とベーン１２の耐焼付性の低下を回避できる。カムリング８の孔あけによる軽量化も実現できる。

(b)孔３０をカムリング８の巾方向の概ね中央に設けることにより、カムリング８のカム面８ｂにおける巾方向の中央側で生じた熱を効率良く逃がすことができる。

(c)孔３０を貫通孔３０にすることにより、孔３０を通る流体がカムリング８で生じた熱を随伴してカムリング８から効率良く逃がすことができる。カムリング８のカム面８ｂに開口する孔３０の開口径を微小にすることにより、ポンプの吸入効率を損じないし、ベーン１２の外端１２ａが孔３０の開口に引っ掛かるおそれも回避できる。

(d)孔３０をカムリング８の周方向で吸入口２４に対応する範囲のカム面８ｂに開口することにより、ポンプの吐出効率に影響を及ぼすことがない。このとき、カムリング８のカム面８ｂに開口する孔３０の開口径を微小にすることにより、ポンプの吸入効率を損なうこともない。

図５、図６の変形例が図１〜図４の実施例と異なる点は、図１〜図４でカムリング８に設けた孔３０をテーパ孔４０にしたことにある。テーパ孔４０は、カムリング８のカム面８ｂから外周面８ａに向けてテーパ状に拡開し、カム面８ｂに微小開口を開口しながら、孔４０の孔容積を大きく、孔４０を流通する作動油量を大きくし、ひいてはカムリング８からの熱逃し量を大きくする。即ち、テーパ孔４０の孔容積を大きくしてカムリング８で生じた熱を外周面８ａの側に逃し易くすることができ、カムリング８のカム面８ｂに開口する孔４０の開口径はより微小化できる。

尚、図１〜図６のベーンポンプＰは、リザーバに連通している環状通路２７をカムリング８の外周側に設けているから、カムリング８の外周面８ａの全体を大容量の作動油で油冷できるし、孔３０、４０から環状通路２７に流通する作動油により、カムリング８の内周面８ｂで生じた熱を外周面８ａの側、ひいては環状通路２７の側に効果的に逃がすことができる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、カムリングに設ける孔は非貫通孔とするものでも良く、カムリングの内周面又は外周面の一方にだけ開口するものでも良い。また、カムリングに設ける孔はカムリングの全周に設け、又はカムリングの周方向で吐出口に対応する範囲の内周面に開口するものでも良い。

図１はベーンポンプを一部破断して示す正面図である。 図２は図１のII−II線に沿う断面図である。 図３は図１のカムリングを示す正面図である。 図４は図３のIV−IV線に沿う断面図である。 図５はカムリングの変形例を示す正面図である。 図６は図５のVI−VI線に沿う断面図である。

符号の説明

Ｐ ベーンポンプ
８ カムリング
８ａ 外周面
８ｂ カム面（内周面）
１１ ロータ
１１ａ ベーン溝
１２ ベーン
１２ａ 外端
２４ 吸入口
２５ 吐出口
３０ 貫通孔
４０ テーパ孔

Claims (6)

1. カムリングの内側にロータを配置し、ロータの周方向複数位置に径方向を指向して設けた複数の溝のそれぞれにベーンを嵌合し、ロータの回転によって各ベーンの外端をカムリングの内周面に摺接させるベーンポンプにおいて、
   カムリングの周方向複数位置に内周面の側から外周面の側に渡る孔を設けたことを特徴とするベーンポンプ。
2. 前記孔がカムリングの巾方向の概ね中央に設けられる請求項１に記載のベーンポンプ。
3. 前記孔が貫通孔である請求項１又は２に記載のベーンポンプ。
4. 前記孔がカムリングの外周面に向けて拡開するテーパ孔である請求項１〜３のいずれかに記載のベーンポンプ。
5. 前記孔がカムリングの全周に設けられる請求項１〜４のいずれかに記載のベーンポンプ。
6. 前記孔がカムリングの周方向で、吸入口に対応する範囲又は吐出口に対応する範囲の内周面に開口する請求項１〜４のいずれかに記載のベーンポンプ。

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