JP2008248833A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータを高速回転させたときでも吐出流量を十分に確保することができるベーンポンプを提供する。
【解決手段】ベーンポンプ１０のポンプハウジングに、流体吐出路２２から吐出した作動流体の一部を流体吸入路２０に戻すリターン流路２４を流体吸入路２０に直線状に連通して形成し、リターン流路２４に、流体吸入路２０に向かって流路径が細くなるように絞り部２５を形成し、絞り部２５の下流側の孔径を流体吸入路２０の上流側の孔径よりも小さくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベーンポンプに関するものである。

従来より、駆動軸と一体になって回転するロータに、その径方向に進退可能なベーンが放射状に配置され、このベーン間の容積が回転中に増減することで、作動流体を貯留する貯留タンクからポンプハウジングの吸入路に作動流体を吸い込んで吐出路から吐出するようにしたベーンポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このようなベーンポンプでは、ロータの回転数を上げると、それに比例して吐出量が増加するようになっている。
特開平７−９１３７９号公報

しかしながら、従来のベーンポンプでは、ロータが所定の回転数以上（例えば、３５００ｒｐｍ以上）で回転すると、作動流体の吸入動作が追いつかなくなり、回転数に比例して吐出流量が増加しないおそれがある。この場合には、作動流体の吸入不足によるキャビテーションが発生して、壊食、騒音、振動等の様々な問題が発生するおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロータを高速回転させたときでも吐出流量を十分に確保することができるベーンポンプを提供することにある。

上述した目的を達成するため、本発明は、流体吐出路から吐出した作動流体の一部を流体吸入路に戻し且つ絞り部を有するリターン流路を設けるようにした。

具体的に、本発明は、流体吸入路及び流体吐出路を有するポンプハウジングと、前記ポンプハウジング内に設けられ、内周面にカム面を有するカムリングと、前記カムリング内に設けられ、回転駆動されるロータと、前記ロータの外周部にその径方向に進退可能に設けられ、径方向の外側端部が前記カムリングの内周面に摺接しながらロータとともに回転する複数のベーンとを備えたベーンポンプを対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、請求項１の発明は、前記ポンプハウジングは、前記流体吸入路に連通して外部から該流体吸入路に作動流体を供給する流体供給路と、前記流体吐出路から吐出した作動流体の一部を該流体吸入路に戻すリターン流路とを有し、
前記リターン流路は、前記流体吸入路に直線状に連通され、該流体吸入路に向かって流路径が細くなるように形成された絞り部を有し、
前記絞り部の下流側の孔径は、前記流体吸入路の上流側の孔径よりも小さく形成されていることを特徴とするものである。

また、請求項２の発明は、請求項１において、
前記流体供給路は、前記流体吸入路の流路方向と直交して連通されていることを特徴とするものである。

また、請求項３の発明は、請求項２において、
前記リターン流路の絞り部は、前記流体供給路と前記流体吸入路との合流位置の近傍に形成されていることを特徴とするものである。

また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のうち何れか１項において、
前記絞り部は、上流側の孔径をＤ１［ｍｍ］、下流側の孔径をＤ２［ｍｍ］としたときに、０．５≦Ｄ２／Ｄ１≦０．８を満たすように形成されていることを特徴とするものである。

請求項１に係る発明によれば、ポンプハウジングの流体吸入路にリターン流路を直線状に連通し、このリターン流路に流体吸入路に向かって流路径が細くなるように絞り部を形成したから、リターン流路の絞り部を作動流体が通過する際に、作動流体の流速が増加して流体吸入路内の圧力が下がる。このため、外部のタンク等から流体供給路を介して供給される作動流体が流体吸入路内に吸い込まれやすくなって吸い込み効率が高まり、ポンプハウジングのポンプ室内に作動流体を十分に供給でき、ロータを高速回転させたときでもポンプの吐出流量を十分に確保することができる。これにより、作動流体の吸入不足によるキャビテーションの発生を抑え、壊食、騒音、振動等の様々な問題を解消することができる。

請求項２に係る発明によれば、流体吸入路の流路方向と直交して流体供給路を連通したから、リターン流路から流体吸入路に流入する作動流体の流れを妨げることなく、流体吸入路内の作動流体の流速を効率的に増加することができる。

請求項３に係る発明によれば、流体供給路と流体吸入路との合流位置の近傍にリターン流路の絞り部を形成したから、リターン流路の絞り部で作動流体の流速が増加して流体吸入路内の圧力が下げられ、その圧力低下に起因して流体供給路から流体吸入路に吸入される作動流体の流量が増加する。これにより、より効率的に作動流体の吸入を行うことができる。

請求項４に係る発明によれば、リターン流路の絞り部を、上流側の孔径をＤ１［ｍｍ］、下流側の孔径をＤ２［ｍｍ］としたときに、０．５≦Ｄ２／Ｄ１≦０．８を満たすように形成したから、リターン流路から流体吸入路に流入する際の作動流体の流速をより効率的に増加できる絞り率に設定することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

＜ベーンポンプの構成＞
図１は本発明の実施形態に係るベーンポンプの構成を示す正面図、図２は図１のII−II線断面図、図３は図１のIII−III線断面図である。

図１〜図３に示すように、このベーンポンプ１０は、流体吸入路２０及び流体吐出路２２を有するポンプハウジング１１と、該ポンプハウジング１１内に設けられ内周面にカム面を有するカムリング２６と、該カムリング２６内に設けられ回転駆動されるロータ３４とを備えている。

前記ポンプハウジング１１には、外部から供給される作動流体をカムリング２６内まで流通する流体吸入路２０と、カムリング２６内から送り出された作動流体を外部に吐出する流体吐出路２２と、流体吸入路２０の流路方向と直交して流体吸入路２０に連通し外部から流体吸入路２０に作動流体を供給する流体供給路２３と、流体吐出路２２から吐出した作動流体の一部を流体吸入路２０に戻すリターン流路２４とが形成されている。

前記リターン流路２４は、流体吸入路２０に直線状に連通され、流体吸入路２０に向かって流路径が細くなるように形成された絞り部２５を有している。そして、絞り部２５の下流側の孔径は、流体吸入路２０の上流側の孔径よりも小さく形成されている。また、絞り部２５は、流体供給路２３と流体吸入路２０との合流位置の近傍に形成されているから、リターン流路２４の絞り部２５を作動流体が通過する際に、作動流体の流速が増加して流体吸入路２０内の圧力が下がり、その圧力低下に起因して流体供給路２３から流体吸入路２０に吸入される作動流体の流量が増加する。これにより、より効率的に作動流体の吸入を行うことができる。

なお、前記絞り部２５は、上流側の孔径をＤ１［ｍｍ］、下流側の孔径Ｄ２［ｍｍ］としたときに、０．５≦Ｄ２／Ｄ１≦０．８を満たすように形成すれば、リターン流路２４から流体吸入路２０に流通する際の作動流体の流速をより効率的に増加できる絞り率に設定することができる。

また、前記絞り部２５は、リターン流路２４の流路方向の一部領域又は全領域にわたって形成されているものとする。また、流体吸入路２０においてリターン流路２４と連通して直線状に延びる区間は、流体吸入路２０の上流側の孔径、すなわち、絞り部２５の下流側の孔径よりも大きな孔径で形成されているものとする。

前記ロータ３４は、カムリング２６の内部に設けられており、ポンプハウジング１１に回動可能に軸支され図示しない駆動源に連結されたポンプシャフト１６と一体に回転するように連結されている。そして、ロータ３４の外周部には、径方向に進退可能に設けられ、径方向の外側端部がカムリング２６の内周面のカム面に摺接しながらロータ３４とともに回転する複数のベーン４０が等間隔で配置されている。各ベーン４０は径方向に個別に進退可能となっており、図示しない付勢手段により径方向外側に突き出され、その外側端面がカムリング２６の内周面のカム面に摺接するようになっている。

前記ロータ３４，ベーン４０，カムリング２６等は、ポンプハウジング１１に設けられたポンプ室５３に収容されている。このポンプ室５３の上部には流体吸入路２０の下流端が連通されて作動流体が供給され、ポンプ室５３の下部には流体吐出路２２の上流端が連通されて作動流体が外部に吐出されるようになっている。

＜ベーンポンプの運転動作＞
次に、ベーンポンプ１０の運転動作について説明する。図４は作動流体の流通経路を示す配管系統図である。

まず、カムリング２６内でポンプシャフト１６と一体にロータ３４が回転駆動されると、このカムリング２６内に流体供給路２３及び流体吸入路２０を通じて作動流体が吸入され、この作動流体は加圧された後に流体吐出路２２を通じてポンプハウジング１１外に吐出される。

そして、吐出された作動流体は、流体吐出路２２に接続された吐出側配管４１を流通して、作動流体を供給すべきトランスミッションユニット等の供給対象ユニット５０に供給された後、吸入側配管４２を流通して再びベーンポンプ１０の流体吸入路２０に流入する。

このような運転時において、例えば、ベーンポンプ１０からの吐出流量が所定量以上となった場合には、吐出側配管４１の管路途中に一端が接続されたリターン配管４３に設けられた流量制御弁４５を開き、吐出側配管４１を流通する作動流体の一部をリターン配管４３側に流通させる。すなわち、吐出流量Ｑ［Ｌ］、供給対象ユニット５０に供給される吐出流量Ｑｕ［Ｌ］とすると、リターン配管４３側に流通する作動流体のリターン流量ΔＱ［Ｌ］は、ΔＱ＝Ｑ−Ｑｕとなる。

前記リターン配管４３の他端は、ポンプハウジング１１のリターン流路２４に接続されており、リターン流路２４を流通する作動流体は絞り部２５を通過する際にその流速が増加して流体吸入路２０に流入する。

このとき、リターン流路２４から流体吸入路２０に流入した作動流体は、流速が増大しているため、流体吸入路２０内の圧力が下がることとなる。そのため、流体供給路２３から流体吸入路２０に供給される作動流体は、流体吸入路２０内に吸い込まれやすくなって吸い込み効率が高まる。

図５は、本発明のベーンポンプと、リターン流路に絞り部を設けていない従来のベーンポンプとにおけるロータの回転数と吐出流量との関係を示すグラフ図である。図５において実線５１は本発明のベーンポンプ、一点鎖線５２は従来のベーンポンプを示している。

図５に示すように、従来のベーンポンプを示す一点鎖線５２では、ロータ３４の低回転領域においては回転数に比例して吐出流量が大きくなっているが、所定の回転数以上となった高回転領域においては吐出流量がそれ以上増大せず、所定の流量に収束していることが分かる
一方、本発明のベーンポンプ１０を示す実線５１では、ロータ３４が所定の回転数以上となった高回転領域においても、回転数に比例して吐出流量が増大していることが分かる。

以上のように、本発明の実施形態に係るベーンポンプ１０によれば、ポンプハウジング１１の流体吸入路２０にリターン流路２４を直線状に連通し、このリターン流路２４に流体吸入路２０に向かって流路径が細くなるように絞り部２５を形成したから、リターン流路２４の絞り部２５を作動流体が流通する際に、作動流体の流速が増加して流体吸入路２０内の圧力が下がる。このため、外部のタンク等から流体供給路２３を介して供給される作動流体が流体吸入路２０内に吸い込まれやすくなって吸い込み効率が高まり、ポンプハウジング１１のポンプ室５３内に作動流体を十分に供給でき、ロータ３４を高速回転させたときでもベーンポンプ１０の吐出流量を十分に確保することができる。これにより、作動流体の吸入不足によるキャビテーションの発生を抑え、壊食、騒音、振動等の様々な問題を解消することができる。

また、流体吸入路２０の流路方向と直交して流体供給路２３を連通したから、リターン流路２４から流体吸入路２０に流入する作動流体の流れを妨げることなく、流体吸入路２０内の作動流体の流速を効率的に増加することができる。

また、流体供給路２３と流体吸入路２０との合流位置の近傍にリターン流路２４の絞り部２５を形成したから、リターン流路２４の絞り部２５で作動流体の流速が増加して流体吸入路２０内の圧力が下げられ、その圧力低下に起因して流体供給路２３から流体吸入路２０に吸入される作動流体の流量が増加する。これにより、より効率的に作動流体の吸入を行うことができる。

以上説明したように、本発明は、ロータを高速回転させたときでも吐出流量を十分に確保することができるベーンポンプを提供することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

本発明の実施形態に係るベーンポンプの構成を示す正面図である。 図１のII−II線断面図である。 図１のIII−III線断面図である。 作動流体の流通経路を示す配管系統図である。 本発明のベーンポンプと従来のベーンポンプとにおけるロータの回転数と吐出流量との関係を示すグラフ図である。

符号の説明

１０ ベーンポンプ
１１ ポンプハウジング
１６ ポンプシャフト
２０ 流体吸入路
２２ 流体吐出路
２３ 流体供給路
２４ リターン流路
２５ 絞り部
２６ カムリング
３４ ロータ
４０ ベーン

Claims (4)

1. 流体吸入路及び流体吐出路を有するポンプハウジングと、
   前記ポンプハウジング内に設けられ、内周面にカム面を有するカムリングと、
   前記カムリング内に設けられ、回転駆動されるロータと、
   前記ロータの外周部にその径方向に進退可能に設けられ、径方向の外側端部が前記カムリングの内周面に摺接しながらロータとともに回転する複数のベーンとを備えたベーンポンプであって、
   前記ポンプハウジングは、前記流体吸入路に連通して外部から該流体吸入路に作動流体を供給する流体供給路と、前記流体吐出路から吐出した作動流体の一部を該流体吸入路に戻すリターン流路とを有し、
   前記リターン流路は、前記流体吸入路に直線状に連通され、該流体吸入路に向かって流路径が細くなるように形成された絞り部を有し、
   前記絞り部の下流側の孔径は、前記流体吸入路の上流側の孔径よりも小さく形成されていることを特徴とするベーンポンプ。
2. 請求項１において、
   前記流体供給路は、前記流体吸入路の流路方向と直交して連通されていることを特徴とするベーンポンプ。
3. 請求項２において、
   前記リターン流路の絞り部は、前記流体供給路と前記流体吸入路との合流位置の近傍に形成されていることを特徴とするベーンポンプ。
4. 請求項１乃至３のうち何れか１項において、
   前記絞り部は、上流側の孔径をＤ１［ｍｍ］、下流側の孔径をＤ２［ｍｍ］としたときに、０．５≦Ｄ２／Ｄ１≦０．８を満たすように形成されていることを特徴とするベーンポンプ。

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