JP2007146788A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 ベーンポンプにおいて、プーリをポンプ軸に簡易かつ確実に取付け可能にするとともに、プーリを必要によってポンプ軸から容易に解体可能にすること。
【解決手段】 プーリ９０のボス９１をポンプ軸１２の軸着部８１に取着してなるベーンポンプ１０において、プーリ９０のボス９１をポンプ軸１２の先端側から軸着部８１に圧入し、ポンプ軸１２の先端部８０と軸着部１２との境界に設けた環状溝８２に止め輪８３を係着してなるもの。
【選択図】 図３

Description

本発明は自動車のパワーステアリング装置等に用いて好適なベーンポンプに関する。

ベーンポンプは、特許文献１に記載の如く、プーリのボスをポンプ軸の軸着部に取着し、このプーリを介して伝達される自動車のエンジン回転力等により回転駆動される。特許文献１では、プーリのボスをポンプ軸の先端側から軸着部に圧入した後、ポンプ軸の先端側外周にプーリのボス端面を溶接し、ポンプ軸に対するプーリの取着強度を確保しようとしている。
特開平9-273619

特許文献１に記載の従来技術には以下の問題点がある。
(1)プーリをポンプ軸に溶接することにより、ポンプ軸に圧入したプーリの不測の脱落を防止することができるものの、プーリが金属からなるものに限定されるし、溶接工程が必要になる。

(2)プーリをポンプ軸から容易には解体できず、ポンプのメンテナンス性が悪い。

本発明の課題は、ベーンポンプにおいて、プーリをポンプ軸に簡易かつ確実に取付け可能にするとともに、プーリを必要によってポンプ軸から容易に解体可能にすることにある。

請求項１の発明は、プーリのボスをポンプ軸の軸着部に取着してなるベーンポンプにおいて、プーリのボスをポンプ軸の先端側から軸着部に圧入し、ポンプ軸の先端部と軸着部との境界に設けた環状溝に止め輪を係着してなるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記ポンプ軸の先端部が先端側から軸着部の側に向けて拡径するテーパ状とされ、テーパ状先端部の先端の外径を止め輪の自由状態での内径より小径にしてなるようにしたものである。

（請求項１）
(a)プーリをポンプ軸に圧入後、ポンプ軸に係着した止め輪により抜け止めできる。プーリが金属に限らず、樹脂からなるものでも良く、溶接工程を伴なわず、コスト低減できる。

(b)ポンプ軸から止め輪を外すことにより、プーリをポンプ軸から容易に解体でき、メンテナンス性を向上できる。

（請求項２）
(c)ポンプ軸の先端部をテーパ状にすることにより、止め輪開き具等を用いることなく、止め輪をポンプ軸のテーパに沿って軸方向に押し込む簡易な操作により、止め輪を簡易に係着できる。止め輪は、Ｃ字リングの両端に止め輪開き具のための係止孔を必要とせず、単純形状のＣ字リングを適用できる。

図１はベーンポンプを示す断面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３はプーリの取付構造に係り、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は止め輪を示す平面図、図４はプーリの他の取付構造に係り、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は止め輪を示す平面図である。

可変容量型ポンプ１０は、自動車の油圧パワーステアリング装置の油圧発生源となるベーンポンプであり、図１、図２に示す如く、ポンプケーシング１１に挿入されるポンプ軸１２にセレーションにより固定されて回転駆動されるロータ１３を有している。ポンプケーシング１１は、ポンプハウジング１１Ａとカバー１１Ｂをボルト１４で一体化して構成されている。ポンプ軸１２は、ポンプハウジング１１Ａの支持孔１５Ａに設けられた軸受１６Ａ（ブッシュ）と、カバー１１Ｂの支持孔１５Ｂに設けられた軸受１６Ｂ（ブッシュ）に支持される。支持孔１５Ａにはオイルシール１６Ｃが嵌装されている。

ロータ１３は周方向の多数位置のそれぞれに設けた溝１３Ａにベーン１７を収容し、各ベーン１７を溝１３Ａに沿う半径方向に移動可能としている。

ポンプケーシング１１のポンプハウジング１１Ａの嵌装孔２０には、プレッシャプレート１８、アダプタリング１９が積層状態で嵌着され、これらは後述する支点ピン２１によって周方向に位置決めされた状態でカバー１１Ｂにより側方から固定保持されている。支点ピン２１の一端はカバー１１Ｂに装着固定されている。

ポンプケーシング１１のポンプハウジング１１Ａに固定されている上述のアダプタリング１９にはカムリング２２が嵌装されている。カムリング２２は、ロータ１３とある偏心量をもってロータ１３を囲み、プレッシャプレート１８とカバー１１Ｂの間で、ロータ１３の外周部との間にポンプ室２３を形成する。そして、ポンプ室２３のロータ回転方向上流側の吸込領域には、カバー１１Ｂに設けた吸込ポート２４が開口し、この吸込ポート２４にはハウジング１１Ａ、カバー１１Ｂに設けた吸込通路（ドレン通路）２５Ａを介してポンプ１０の吸込口２６が連通せしめられている。他方、ポンプ室２３のロータ回転方向下流側の吐出領域には、プレッシャプレート１８に設けた吐出ポート２７が開口し、この吐出ポート２７にはハウジング１１Ａに設けた高圧力室２８Ａ、吐出通路２８Ｂを介してポンプ１０の吐出口２９が連通せしめられている。

これにより、可変容量型ポンプ１０にあっては、ポンプ軸１２によってロータ１３を回転駆動し、ロータ１３のベーン１７が遠心力でカムリング２２に押し付けられて回転するとき、ポンプ室２３のロータ回転方向上流側では隣り合うベーン１７間とカムリング２２とが囲む容積を回転とともに拡大して作動流体を吸込ポート２４から吸込み、ポンプ室２３のロータ回転方向下流側では隣り合うベーン１７間とカムリング２２とが囲む容積を回転とともに減縮して作動流体を吐出ポート２７から吐出する。

可変容量型ポンプ１０は、図２に示す如く、吐出ポート２７のポンプ軸１２まわりにおける開口範囲αを、後述する第２流体圧室４２の側に角度βだけずらして配置している。

しかるに、可変容量型ポンプ１０は、吐出流量制御装置４０を有している。
吐出流量制御装置４０は、ポンプケーシング１１に固定されている上述のアダプタリング１９の鉛直最下部に前述の支点ピン２１を載置し、カムリング２２の鉛直最下部をこの支点ピン２１に支持し、カムリング２２をアダプタリング１９内で揺動変位可能としている。

吐出流量制御装置４０は、ポンプケーシング１１を構成するポンプハウジング１１Ａにおいて、カムリング２２を挟んで後述する第１流体圧室４１の反対側に加圧シリンダ５０を螺着しＯリングを介する密封状態で設け、加圧シリンダ５０の油室５１に吐出通路２８Ｂから分岐した分岐連通路２８Ｃを連通し、この油室５１に挿入したピストン５２を、アダプタリング１９に設けたピストン孔５３を通してカムリング２２の外面に衝接している。また、加圧シリンダ５０の油室５１に付勢手段としてのばね５４を配設し、ばね５４はピストン５２を介してカムリング２２をロータ１３の外周部との間でポンプ室２３の容積（ポンプ容量）を最大とする方向へ付勢している。ピストン５２はばね５４を収容する空洞を備えた一端閉塞円筒中空体からなる。

尚、アダプタリング１９は第１流体圧室４１を形成する内周部の一部にカムリング移動規制ストッパ１９Ａを突状形成され、後述するようにポンプ室２３の容積を最大とするカムリング２２の移動限を規制される。また、アダプタリング１９は後述する第２流体圧室４２を形成する内周部の一部にカムリング移動規制ストッパ１９Ｂを突状形成され、後述するようにポンプ室２３の容積を最小とするカムリング２２の移動限を規制される。

また、吐出流量制御装置４０は、カムリング２２とアダプタリング１９との間に第１と第２の流体圧室４１、４２を形成している。即ち、第１流体圧室４１と第２流体圧室４２は、カムリング２２とアダプタリング１９の間で、支点ピン２１と、その軸対称位置に設けたシール材４３とで分割される。このとき、第１と第２の流体圧室４１、４２は、カムリング２２とアダプタリング１９の間の両側方をカバー１１Ｂとプレッシャプレート１８により区画され、アダプタリング１９の前述したカムリング移動規制ストッパ１９Ａ、１９Ｂにカムリング２２が衝合したときに、ストッパ１９Ａの両側に分離される第１流体圧室４１同士を連絡する連絡溝、ストッパ１９Ｂの両側に分離される第２流体圧室４２同士を連絡する連絡溝をプレッシャプレート１８に備える。

ここで、前述の加圧シリンダ５０の油室５１はポンプ１０の吐出通路２８Ｂに連通路２８Ｃを介して連通している。これにより、ポンプ１０の吐出経路において、ポンプ室２３から吐出されてプレッシャプレート１８の吐出ポート２７、ポンプハウジング１１Ａの高圧力室２８Ａを経由して吐出通路２８Ｂに達した圧力流体は、連通路２８Ｃを介して、加圧シリンダ５０の周囲の環状溝５５Ａ、該加圧シリンダ５０の壁面に開口した通路５５Ｂから油室５１に充填される。他方、吐出通路２８Ｂにおいて、連通路２８Ｃの分岐部より下流側には主絞り５８が設けられる。

そして、吐出流量制御装置４０は、(1)ポンプ室２３の容積を最小とする方向への移動変位をカムリング２２に与える第１流体圧室４１に、主絞り５８の上流側の圧力を後述する切換弁装置６０を介して導入し、(2)ポンプ室２３の容積を最大とする方向への移動変位をカムリング２２に与える第２流体圧室４２に、主絞り５８の下流側の圧力を吐出通路２８Ｂから分岐連通路２８Ｄ経由でアダプタリング１９のピストン孔５３を介して導入し、(3)ポンプ室２３の容積を最大とする方向への移動変位をカムリング２２に与える加圧シリンダ５０の油室５１に、主絞り５８の上流側の圧力を吐出通路２８Ｂから分岐連通路２８Ｃ経由で加圧シリンダ５０の通路５５Ａ、５５Ｂを介して導入する。第１流体圧室４１、第２流体圧室４２、加圧シリンダ５０の油室５１に作用する圧力のバランスによって、カムリング２２をばね５４の付勢力に抗して移動させ、ポンプ室２３の容積を変化させてポンプ１０の吐出流量を制御する。

ここで、吐出流量制御装置４０にあっては、主絞り５８の上、下流側の圧力差によって作動し、ポンプ室２３からの圧力流体の吐出流量に応じて第１流体圧室４１への供給流体圧を制御する切換弁装置６０を有する。具体的には、切換弁装置６０は、第１流体圧室４１に接続された連絡路６１と吐出通路２８Ｂの主絞り５８より上流側の連絡路６７との間に介装され、連絡路６１に設けた絞り６１Ａとの連携により、ポンプ１０の低回転域では第１流体圧室４１を連絡路６７に対して閉じ、高回転域では第１流体圧室４１を連絡路６７に接続する。

尚、切換弁装置６０は、ポンプハウジング１１Ａに穿設した弁格納孔６２にスプリング６３、切換弁６４を収容し、スプリング６３で付勢される切換弁６４をポンプハウジング１１Ａに螺着したキャップ６５で担持している。切換弁６４は、弁格納孔６２に密に摺接する弁体６４Ａ、及び切換弁体６４Ｂを備え、弁体６４Ａの一端側に設けた加圧室６６Ａに吐出通路２８Ｂの主絞り５８より上流側の連絡路６７を連通し、切換弁体６４Ｂの他端側に設けたスプリング６３が格納されている背圧室６６Ｂに吐出通路２８Ｂの主絞り５８より下流側の連絡路６８を第２流体圧室４２を介して連通している。また、弁体６４Ａと切換弁体６４Ｂの間のドレン室６６Ｃには前述した吸込通路（ドレン通路）２５Ａが貫通して形成され、タンクに連絡される。弁体６４Ａは、前述の連絡路６１を開閉可能としている。即ち、ポンプ１０の吐出圧力が低い低回転域では、スプリング６３の付勢力により切換弁６４を図２に示す原位置に設定し、弁体６４Ａにより加圧室６６Ａを第１流体圧室４１への連絡路６１に対して閉じる。ポンプ１０の中高回転域では、加圧室６６Ａに加えられる連絡路６７の高圧流体により切換弁６４を移動させ、弁体６４Ａにより加圧室６６Ａを第１流体圧室４１への連絡路６１に対して開き、連絡路６７から加圧室６６Ａに加えられている高圧流体を第１流体圧室４１に導入する。尚、連絡路６７には絞り６７Ａが設けられ、主絞り５８の上流側からの脈動を吸収可能とする。

従って、吐出流量制御装置４０を用いたポンプ１０の吐出流量特性は以下の如くになる。
(1)ポンプ１０の回転数が低い自動車の低速走行域では、ポンプ室２３から吐出されて切換弁装置６０の加圧室６６Ａに及ぶ流体の圧力が未だ低く、切換弁６４は原位置に位置し、切換弁６４は加圧室６６Ａを第１流体圧室４１への連絡路６１に対して閉じる。このため、主絞り５８の上流側の圧力は第１流体圧室４１に供給されず、第２流体圧室４２には主絞り５８の下流側の圧力が印加され、加圧シリンダ５０の油室５１には主絞り５８の上流側の圧力が印加される。このため、カムリング２２は第１流体圧室４１と第２流体圧室４２の圧力差と加圧シリンダ５０のピストン５２の押し力とばね５４の付勢力によりポンプ室２３の容積を最大とする側に維持され、ポンプ１０の吐出流量は、回転数に比例して増加する。

(2)ポンプ１０の回転数の増加により、ポンプ室２３から吐出されて切換弁装置６０の加圧室６６Ａに及ぶ流体の圧力が高くなると、切換弁装置６０はスプリング６３の付勢力に抗して切換弁６４を移動させて加圧室６６Ａを第１流体圧室４１への連絡路６１に対して開く。これにより、第１流体圧室４１の圧力が上がり、カムリング２２はポンプ室２３の容積を小さくする側に移動していく。従って、ポンプ１０の吐出流量は、回転数の増加に対し、回転数の増加による流量増加分と、ポンプ室２３の容積減縮による流量減少分とを相殺し、一定の流量を維持する。

尚、ポンプ１０にあっては、高圧力室２８Ａと吸込通路（ドレン通路）２５Ａと、ドレン室６６Ｃの間に、ポンプ吐出側での過大流体圧をリリーフする切換弁としてのリリーフ弁７０を有している。また、ポンプ１０は、吸込通路２５Ａからポンプ軸１２の軸受１５Ｃに向かう潤滑油供給路７１（不図示）をカバー１１Ｂに穿設し、ポンプ軸１２の軸受１５Ｂまわりから吸込通路２５Ａに戻る潤滑油戻り路７２をポンプハウジング１１Ａに穿設してある。

しかるに、ポンプ１０は、図３（Ａ）に示す如く、ポンプケーシング１１（ポンプケーシング１１Ａ）の支持孔１５Ａから外方に突出するポンプ軸１２の軸着部８１にプーリ９０のボス９１を取着し、このプーリ９０の巻掛部９２に巻掛けられるベルト等を介して、自動車のエンジン回転力を伝達されて回転駆動される。

ここで、プーリ９０のボス９１の孔９１Ａをポンプ軸１２の先端側から軸着部８１に圧入し、ポンプ軸１２の先端部８０と軸着部８１との境界に設けた矩形溝等の外周環状溝８２に止め輪８３を係止する。ポンプ軸１２の軸着部８１はストレート状をなすが、先端側からプーリ９０の圧入進み方向に向けて拡径するテーパ状をなし、プーリ９０のテーパ状孔９１Ａを圧入されるものでも良い。ポンプ軸１２の外周環状溝８２に係着された止め輪８３は、プーリ９０のボス９１の端面に相対し、プーリ９０を軸着部８１から抜け止めする。

尚、本実施例の止め輪８３は、図３（Ｂ）に示す如く、Ｃ字リングをなすとともに、止め輪開き具のための係止孔８３ＡをＣ字リングの両端部に備える。止め輪８３は、止め輪開き具により拡開されて環状溝８２に係着される。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)プーリ９０をポンプ軸１２に圧入後、ポンプ軸１２に係着した止め輪８３により抜け止めできる。プーリ９０が金属に限らず、樹脂からなるものでも良く、溶接工程を伴なわず、コスト低減できる。

(b)ポンプ軸１２から止め輪８３を外すことにより、プーリ９０をポンプ軸１２から容易に解体でき、メンテナンス性を向上できる。

図４（Ａ）の変形例は、ポンプ軸１２の先端部８０を先端側から軸着部８１の側に向けて拡径するテーパ状とし、テーパ状先端部８０の先端の外径ａを止め輪８４の自由状態での内径ｂより小径にしたものである。具体的には、先端部８０をテーパ部８０Ａと、テーパ部８０Ａの最大径をそのまま延長した（軸着部８１と同一外径の）大径部８０Ｂからなるものにし（大径部８０Ｂはなくても可）、これらの先端部８０と軸着部８１との境界に半円形溝等の外周環状溝８２を設ける。止め輪８４は、自由状態の内径のまま、ポンプ軸１２のテーパ部８０Ａの先端から軸方向中間部にまで挿着された後、ポンプ軸１２のテーパ部８０Ａと大径部８０Ｂの外径以上の内径を備えた筒状押し具により、テーパ部８０Ａから大径部８０Ｂに向けて拡径されながら押し込まれ、ひいては大径部８０Ｂの縁から外周環状溝８２に落とし込まれる如くに係着される。尚、本変形例の止め輪８４は、図４（Ｂ）に示す如く、止め輪開き具を用いることを必要とせず、単なるＣ字リングからなり、止め輪開き具のための係止孔８３Ａを備えない。

本変形例によれば、ポンプ軸１２の先端部８０をテーパ状にすることにより、止め輪開き具等を用いることなく、止め輪８４をポンプ軸１２のテーパに沿って軸方向に押し込む簡易な操作により、止め輪８４を簡易に係着できる。止め輪８４は、Ｃ字リングの両端に止め輪開き具のための係止孔を必要とせず、単純形状のＣ字リングを適用できる。

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。

図１はベーンポンプを示す断面図である。 図２は図１のII−II線に沿う断面図である。 図３はプーリの取付構造に係り、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は止め輪を示す平面図である。 図４はプーリの他の取付構造に係り、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は止め輪を示す平面図である。

符号の説明

１０ ポンプ（ベーンポンプ）
１２ ポンプ軸
８０ 先端部
８０Ａ テーパ部
８１ 軸着部
８２ 環状溝
８３、８４ 止め輪
９０ プーリ
９１ ボス

Claims (2)

1. プーリのボスをポンプ軸の軸着部に取着してなるベーンポンプにおいて、
   プーリのボスをポンプ軸の先端側から軸着部に圧入し、ポンプ軸の先端部と軸着部との境界に設けた環状溝に止め輪を係着してなるベーンポンプ。
2. 前記ポンプ軸の先端部が先端側から軸着部の側に向けて拡径するテーパ状とされ、テーパ状先端部の先端の外径を止め輪の自由状態での内径より小径にしてなる請求項１に記載のベーンポンプ。

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