JP2010025121A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】スロット形成部の凸状外側面によってシール機能を十分に発揮し得るベーンポンプを提供する。
【解決手段】焼結合金によって形成されたベーンロータ９と、該ロータの径方向外側に凸状に形成された複数のスロット形成部１７と、隣り合うスロット形成部の間に設けられた肉抜き部１８と、肉抜き部の外周縁に沿って形成されて前記ロータが焼結成形される際に同時に形成される肉抜き部側の面取り部４１と、スロット形成部の外周縁に沿って形成されて前記ロータが焼結成形される際に同時に形成されるスロット形成部側の面取り部と、を備え、スロット形成部は、面取り部４２より径方向内側のロータの軸方向幅が、ロータの軸方向幅と同一となるように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のパワーステアリングの油圧供給源等に用いられるベーンポンプに関する。

この種の車両に用いられるベーンポンプとしては、従来から種々提供されているが、その１つとして以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

このベーンポンプは、ポンプハウジングの内部にカムリングが収容されていると共に、該カムリング内に、外周面とカムリングの内周面との間に圧力室を形成するベーンロータが回転自在に設けられている。

また、このベーンロータの外周部には、円周方向のほぼ等間隔位置に放射方向に沿って複数のスロットが形成されており、この各スロットの内部には、薄板状のベーンが前記カムリングの内周面方向へ出没自在に保持されている。

また、前記ロータは、ポンプハウジング内に挿通された駆動軸に連結されている。この駆動軸には、外端部側に取り付けられたドリブンプーリを介して機関のクランクシャフトからタイミングベルトによって回転力が伝達されるようになっている。
そして、前記駆動軸の回転駆動に伴いベーンロータが回転すると、各ベーンは背圧室の圧力によりスロットから突出しつつ各ベーン先端部がカムリングの内周面を摺接しながら回転する。これによって、ポンプハウジング内に形成されている吸入ポートから各ベーン間のポンプ室内に流入した油圧が各ベーンによって圧縮されながら吐出ポートに吐出されてポンプ作用が行われるようになっている。

特開平９−３２４７６７号公報

ところで、前記従来のようなベーンポンプにあっては、近時、図７及び図８に示すように、ロータ５０の外周部の前記各スロット５１が形成されるスロット形成部５２以外の外周面に間欠的に肉抜き部５３を形成して、例えば焼結合金によって成形されるロータ５０の材料削減によるコストの低減化の要請を満足すると共に、各ベーン５７、５７間のポンプ容積の拡大化を図ることによってポンプの脈動低減効果を発揮させるようにしたものがある。

また、このベーンポンプは、ロータ５０の外周部の外側縁に段差凹状の面取り部５４が形成されている。この面取り部５４は、ロータ５０を焼結成形した際に、金型との間に発生するいわゆるバリの発生を未然に防止するために形成されるもので、その範囲はロータ５０の外周部側の両側面の円周方向の全体に亘っており、つまり肉抜き部５３近傍の両外側縁部位５４ａと前記スロット形成部５２の両側面部位５４ｂ全体に亘って形成されている。

このため、ロータ５０の回転時に、該ロータ５０の両側面５０ａ、５０ｂにそれぞれ摺接する左右のサイドプレート５５、５６の対向内面５５ａ、５６ａとスロット形成部５１の両側面との間に、面取り部５４ｂ、５４ｂの存在により、隙間Ｃ、Ｃが形成されてしまう。

このため、各サイドプレート５５、５６の対向面とベーン５７の両側縁との間のシール性が低下して、最も高圧となる吐出ポート付近で作動油が前記隙間Ｃ、Ｃを介して低圧側にリークしてしまい、この結果、ポンプ効率が低下するおそれがある。

本発明は、前記従来の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１に記載の発明は、内部に空間部を有するポンプハウジングと、前記空間部内に設けられ、環状に形成されたカムリングと、前記ポンプハウジングに回転自在に支持される駆動軸と、前記カムリング内に収容され、焼結合金によって形成されて前記駆動軸によって回転駆動されるロータと、該ロータに設けられ、前記ロータの径方向外側に向かって凸状となるように形成された複数のスロット形成部と、該スロット形成部に放射方向に形成された複数のスロットと、該各スロット内に出没自在に保持され、前記カムリングやロータとともに複数のポンプ室を隔成する複数のベーンと、前記ポンプハウジングに形成され、前記複数のポンプ室のうち前記ロータの回転に伴い容積が増大する吸入領域と連通する吸入通路と、前記吸入領域に開口するように前記吸入領域と吸入通路との間に設けられた吸入ポートと、前記複数のポンプ室のうち前記ロータの回転に伴い容積が減少する吐出領域と連通する吐出通路と、前記吐出領域に開口するように前記吐出領域と吐出通路との間に設けられた吐出ポートと、隣り合う前記スロット形成部の間に設けられ、前記ロータの外径が前記スロット形成部よりも小径に形成された切欠部と、
前記ロータの軸方向両側に設けられ、前記切欠部の外周縁に沿って形成されると共に、前記ロータが焼結成形される際に同時に形成される切欠部側の面取り部と、前記ロータの軸方向両側に設けられ、前記切欠部側の面取り部と連続するように前記スロット形成部の外周縁に沿って形成されると共に、前記ロータが焼結成形される際に同時に形成されるスロット形成部側の面取り部と、を備えたことを特徴としている。

本発明の第１の実施形態に係るベーンポンプを示す縦断面図である。 図１の図１のＡ−Ａ線断面図である。 本実施形態に供されるベーンロータとカムリングの正面図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 図３のＣ部拡大図である。 図５のＤ−Ｄ線断面図である。 従来のベーンポンプの要部拡大図である。 図７のＥ−Ｅ線断面図である。

以下、本発明にかかるベーンポンプの実施形態を図面に基づいて詳述する。

このベーンポンプは、車両のパワーステアリング装置等の油圧機器に油圧を供給する供給源としてポンプに適用されたもので、図１に示すように、内燃機関のシリンダブロックなどにボルトによって固定されたポンプハウジング１と、該ポンプハウジング１内に配置されたポンプ本体２と、一端部側がポンプハウジング１の内部に挿通した駆動軸３とから主として構成されている。

前記ポンプハウジング１は、図１及び図２に示すように、吸入通路４と吐出通路５を有するブロック状のポンプボディ６と、そのポンプボディ６に結合されたポンプカバー７とから成り、このポンプボディ６とポンプカバー７との間にポンプ本体２を収容する空間部が設けられている。

前記ポンプ本体２は、図１〜図４に示すように、前記ポンプカバー７の内部に収容配置されたカムリング８と、該カムリング８の内側に回転自在に設けられたベーンロータ９と、前記カムリング８の両側に配置された一対のサイドプレート１０、１１とを備えている。

前記カムリング８は、図３に示すように外周面のほぼ１８０°位置に形成された一対の小半円形状のピン受け溝８ｂ、８ｃに嵌合したロケートピン１３、１３によってポンプハウジング１に円周方向の位置決めがなされていると共に、内周面８ａがほぼ楕円形状に形成されている。

前記ベーンロータ９は、焼結合金によってほぼ円盤状に一体に成形されて、外周面とカムリング８の内周面８ａとの間にほぼ円環状のポンプ室１４を隔成している。また、ベーンロータ９の中央には、前記サイドプレート１０、１１を貫通する前記駆動軸３の一端部３ａがセレーション結合するセレーション孔９ｂが貫通形成されていると共に、外周部には、１０個のスロット１５が円周方向の等間隔位置に放射状に形成されている。また、この各スロット１５は、内部に薄肉板状のベーン１６をそれぞれ放射方向へ摺動自在に保持していると共に、底部には各ベーン１６を突出する方向、先端部１６ａがスロット１５の開口端１５ａからカムリング８の内周面８ａ方向へ突出させる背圧室１５ａが形成されている。

また、このベーンロータ９は、図３〜図５に示すように外周面の前記各スロット１５が形成される該スロット形成部１７以外の部位に切欠部である円弧状の肉抜き部１８が形成されている。

前記各スロット形成部１７は、図３及び図５、図６にも示すように、各肉抜き部１８の存在によってそれぞれ凸状に形成されていると共に、円周方向のほぼ中心位置に前記スロット１５が形成されて、該スロット１５を中心としたベーンロータ９の回転方向側の第１部位１７ａと回転方向と反対側の第２部位１７ｂとから構成されている。この第１部位１７ａと第２部位１７ｂは、それぞれの円周方向の長さＬ３、Ｌ４がほぼ同一になっている。

また、ベーンロータ９は、前記各スロット形成部１７のベーンロータ回転方向（矢印方向）及び回転方向と反対側の各外端縁に円弧状の第１面取り部１７ｃが形成されていると共に、前記スロット形成部１７の基部と前記肉抜き部１８との連結部との間に円弧状の第２面取り部１７ｄが形成されており、この第２面取り部１７ｄの曲率半径Ｒが第１面取り部１７ｃの曲率半径よりも大きく設定されている。

さらに、ベーンロータ９は、外周部の前記スロット形成部１７や肉抜き部１８の両側外周縁に、該ベーンロータ９を焼結成形する際に発生し易いバリの発生を防止するためのほぼ円環状の第３面取り部４０が形成されている。

この第３面取り部４０は、段差凹状に形成されて、肉抜き部１８側の面取り部４１が傾斜状の段差部４１ａを介して該肉抜き部１８の輪郭に沿った外側縁に一定の所定幅（細帯状）で形成されている。

一方、前記スロット形成部１７側の面取り部４２は、肉抜き部１８側の面取り部４１と細帯状に連続して形成され、同じく傾斜状の段差部４２ａを介して前記第１部位１７ａと第２部位１７ｂの各輪郭に沿った外側縁のみに形成されている。したがって、この第１部位１７ａと第２部位１７ｂは、前記面取り部４２を除く外側面がベーンロータ９の両側面９ａ、９ｂと同一高さの凸状に形成されている。

前記駆動軸３は、ポンプボディ６から突出した他端部に駆動伝達用のドリブンプーリ１９が取付けられ、このドリブンプーリ１９に巻回された図外のベルトを通してエンジンの動力が伝達されるようになっている。

前記一方側のサイドプレート１０は、ポンプボディ６の端面に圧接され、その圧接部において、図２に示すように、ポンプ本体２側に、ポンプボディ６に有する吸入通路４に接続される左右一対の吸入ポート２０が形成されている。

また、ポンプ本体２の外周面とポンプカバー７の内周面との間には、ポンプ本体２に形成された吐出ポート２１から吐出された作動油が流れ込む圧力室２２が設けられている。この圧力室２２は、ポンプボディ６に設けられた吐出通路５と該吐出通路５と径方向の反対側に形成されたドレーン通路２４に並列に接続されている。

前記吐出通路５には、可変絞り機構２５が設けられている一方、ドレーン通路２４の上流端には、可変絞り機構２５の前後差圧に応動するドレーン弁２６が設けられている。

前記可変絞り機構２５は、ポンプボディ６の圧力室２２側の端面に形成されたスプール収容穴２７と、このスプール収容穴２７に進退自在に収容され、その進退位置に応じて吐出通路５の開口面積を増減変化させるスプール２８と、そのスプール２８を圧力室２２側に付勢するスプリング２９とを備えている。

そして、この可変絞り機構２５は、スプール２８の一端に作用する圧力室２２の油圧とスプリング２９のばね力とのバランスによって進退作動すると共に、スプール２８がサイドプレート１０に当接する初期位置において吐出通路５の開口面積が最大になるように設定されている。尚、前記サイドプレート１０に形成された一つの吐出ポート２１は、スプール２８の端面に対向する位置に開口している。

一方、ドレーン弁２６は、ポンプボディ６の圧力室２２側の端面に形成されたスプール収容穴３０と、このスプール収容穴３０に進退自在に収容されたスプール３１と、そのスプール３１を圧力室２２側に付勢するスプリング３２と、スプール３１が後退したときに、その後退量に応じて圧力室２２に開口し、かつ前記ドレン通路２４の開口端を構成するドレンポート３３とを備えている。

前記スプール収容穴３０の底部３０ａ側には、可変絞り機構２５の下流側の圧力が圧力導入通路２３を介して導入されるようになっている。前記スプール３１の一端は圧力室２２側に面し、これによってスプール３１の前後には前記可変絞り機構２５の前後の圧力が作用するため、ドレーン弁２６はその前後の差圧に応じてドレーンポート３３からドレン通路２４への排出流量を増減制御するようになっている。

したがって、この実施形態によれば、駆動軸３（ベーンロータ９）の回転速度が低い間は、可変絞り機構２５が吐出通路５を最大に開いた状態でドレーン弁２６がスプリング３２の力によってドレーンポート３３を閉じているため、回転速度の増大に応じて吐出通路５の供給流量も増大する。

そして、駆動軸３の回転速度がある程度高まり、可変絞り機構２５の前後差圧が設定値を超えると、その前後差圧に応動してドレーン弁２６のスプール３１がドレーンポート３３を開き、ドレーン通路２４から作動油を排出することから、吐出通路５の供給流量の増大が抑制されるようになる。

さらに、この状態から駆動軸３の回転速度が増大すると、可変絞り機構２５のスプール２８が圧力室２２側の作動油の油圧によってスプリング２９のばね力に抗して後退し、吐出通路５の開口面積が次第に縮小されるようになる。これにより、吐出通路５の供給流量は次第に減少し、所謂フローダウン特性が得られるようになる。

また、この実施形態によれば、スロット形成部１７の第１部位１７ａと第２部位１７ｂの面取り部４２を、両側面全体に形成するのではなく、それぞれの輪郭に沿った外周縁にのみ形成したため、これ以外の外側面がベーンロータ９の両側面９ａ、９ｂと同じ高さの凸状になる。したがって、スロット形成部１７の両側面と両サイドプレート１０，１１との間の隙間Ｃ、Ｃを可及的かつ十分に小さくすることができるから、このスロット形成部１７の凸状両側面で十分にシール機能を発揮させることができる。

この結果、両サイドプレート１０，１１の内面とベーン１６との側縁からの作動油のリークが十分に防止され、したがって、ポンプ効率の低下が防止される。

しかも、第１部位１７ａと第２部位１７ｂの両方の面取り部４２を除く各外側面が凸状になっていることから、前記高いシール機能を発揮されると共に、特に第２部位１７ｂ側の剛性を高く維持できるので、各ベーン１６に対する支持剛性が高くなる。つまり、吐出ポート２１付近では、第１部位１７ａ側で油圧が最も高くなり、この高圧がベーン１６の第１部位１７ａ側の側面１６ｂで受け、この反力が第２部位１７ｂに伝達されるが、この第２部位１７ｂが高剛性になっていることから、ベーン１６に対する支持剛性が高くなり、安定した支持が得られると共に、スロット形成部１７の耐久性が向上する。

また、前記スロット形成部１７の第２面取り部１７ｄの曲率半径を第１面取り部１７ｃの曲率半径よりも大きく設定したため、前述したように、各ベーンロータ９のパーツフィーダによる搬送中において、互いに隣接するベーンロータ９同士の肉抜き部１８とスロット形成部１７が嵌合した際に、互いに緊密に嵌合することなく、常に簡単に離間し得る状態になっている。したがって、収容作業がさらに容易になる。

本発明は前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、スロット形成部１７側の面取り部４２を、輪郭に沿って形成する方を第１部位１７ａ側のみとすることも、また第２部位１７ｂ側のみとすることも可能である。

１…ポンプハウジング
２…ポンプ本体
３…駆動軸
４…吸入通路
５…吐出通路
６…ポンプボディ
７…ポンプカバー
８…カムリング
９…ベーンロータ
１０、１１…サイドプレート
１５…スロット
１６…ベーン
１７…スロット形成部
１７ａ…第１部位
１７ｂ…第２部位
１７ｃ…第１面取り部
１７ｄ…第２面取り部
１８…肉抜き部(切欠部)
２０…吸入ポート
２１…吐出ポート
４０…第３面取り部
４１…肉抜き部側の面取り部(切欠部側の面取り部)
４２…スロット形成部側の面取り部

Claims (3)

1. 内部に空間部を有するポンプハウジングと、
   前記空間部内に設けられ、環状に形成されたカムリングと、
   前記ポンプハウジングに回転自在に支持される駆動軸と、
   前記カムリング内に収容され、焼結合金によって形成されて前記駆動軸によって回転駆動されるロータと、
   該ロータに設けられ、前記ロータの径方向外側に向かって凸状となるように形成された複数のスロット形成部と、
   該スロット形成部に放射方向に形成された複数のスロットと、
   該各スロット内に出没自在に保持され、前記カムリングやロータとともに複数のポンプ室を隔成する複数のベーンと、
   前記ポンプハウジングに形成され、前記複数のポンプ室のうち前記ロータの回転に伴い容積が増大する吸入領域と連通する吸入通路と、
   前記吸入領域に開口するように前記吸入領域と吸入通路との間に設けられた吸入ポートと、
   前記複数のポンプ室のうち前記ロータの回転に伴い容積が減少する吐出領域と連通する吐出通路と、
   前記吐出領域に開口するように前記吐出領域と吐出通路との間に設けられた吐出ポートと、
   隣り合う前記スロット形成部の間に設けられ、前記ロータの外径が前記スロット形成部よりも小径に形成された切欠部と、
   前記ロータの軸方向両側に設けられ、前記切欠部の外周縁に沿って形成されると共に、前記ロータが焼結成形される際に同時に形成される切欠部側の面取り部と、
   前記ロータの軸方向両側に設けられ、前記切欠部側の面取り部と連続するように前記スロット形成部の外周縁に沿って形成されると共に、前記ロータが焼結成形される際に同時に形成されるスロット形成部側の面取り部と、を備えたことを特徴とするベーンポンプ。
2. 内部に空間部を有するポンプハウジングと、
   前記空間部内に設けられ、環状に形成されたカムリングと、
   前記ポンプハウジングに回転自在に支持される駆動軸と、
   前記カムリング内に収容され、焼結合金によって形成されて前記駆動軸によって回転駆動されるロータと、
   該ロータに設けられ、該ロータの径方向外側に向かって凸状となるように形成された複数のスロット形成部と、
   該スロット形成部に放射方向に形成された複数のスロットと、
   該各スロット内に出没自在に保持され、前記カムリングやロータとともに複数のポンプ室を隔成する複数のベーンと、
   前記ポンプハウジングに形成され、前記複数のポンプ室のうち前記ロータの回転に伴い容積が増大する吸入領域と連通する吸入通路と、
   前記吸入領域に開口するように前記吸入領域と吸入通路との間に設けられた吸入ポートと、
   前記複数のポンプ室のうち前記ロータの回転に伴い容積が減少する吐出領域と連通する吐出通路と、
   前記吐出領域に開口するように前記吐出領域と吐出通路との間に設けられた吐出ポートと、
   隣り合う前記スロット形成部の間に設けられ、前記ロータの外径が前記スロット形成部よりも小径に形成された切欠部と、
   前記ロータの軸方向両側に設けられ、前記切欠部の外周縁に沿って形成されると共に、前記ロータが焼結成形される際に同時に形成される切欠部側の面取り部と、
   前記ロータの軸方向両側に設けられ、前記切欠部側の面取り部と連続するように前記スロット形成部の外周縁に沿って形成されると共に、前記ロータが焼結成形される際に同時に形成されるスロット形成部側の面取り部と、を備え、
   前記スロット形成部側の面取り部は、このスロット形成部側の面取り部より径方向内側の部分における前記ロータの軸方向幅が、前記切欠部側の面取り部より径方向内側の部分における前記ロータの軸方向幅と同一となるように形成されていることを特徴とするベーンポンプ。
3. 内部に空間部を有するポンプハウジングと、
   前記空間部内に設けられ、環状に形成されたカムリングと、
   前記ポンプハウジングに回転自在に支持される駆動軸と、
   前記カムリング内に収容され、焼結合金によって形成されて前記駆動軸によって回転駆動されるロータと、
   該ロータに設けられ、該ロータの径方向外側に向かって凸状となるように形成された複数のスロット形成部と、
   該スロット形成部に放射方向に形成された複数のスロットと、
   該各スロット内に出没自在に保持され、前記カムリングやロータとともに複数のポンプ室を隔成する複数のベーンと、
   前記ポンプハウジングに形成され、前記複数のポンプ室のうち前記ロータの回転に伴い容積が増大する吸入領域と連通する吸入通路と、
   前記吸入領域に開口するように前記吸入領域と吸入通路との間に設けられた吸入ポートと、
   前記複数のポンプ室のうち前記ロータの回転に伴い容積が減少する吐出領域と連通する吐出通路と、
   前記吐出領域に開口するように前記吐出領域と吐出通路との間に設けられた吐出ポートと、
   隣り合う前記スロット形成部の間に設けられ、前記ロータの外径が前記スロット形成部よりも小径に形成された切欠部と、
   前記ロータの軸方向両側に設けられ、前記切欠部の外周縁に沿って形成されると共に、前記ロータが焼結成形される際に同時に形成される切欠部側の面取り部と、
   前記ロータの軸方向両側に設けられ、前記切欠部側の面取り部と連続するように前記スロット形成部の外周縁に沿って形成されると共に、前記ロータが焼結成形される際に同時に形成されるスロット形成部側の面取り部と、を備え、
   前記切欠部側の面取り部は、該切欠部側の面取り部の周方向のほぼ中央部に位置し、前記ロータの外径が最も小さい最小径領域と、該最小径領域と前記スロット形成部側の面取り部との間に設けられ、前記スロット形成部側の面取り部に向かって外径が徐々に大きくなるように形成された接続領域と、から構成され、
   前記接続領域は、第１の曲率半径をもって径方向内側に凸形状となるように形成され、
   前記スロット形成部側の面取り部と前記接続領域との境界部分は、前記第１の曲率半径よりも小さな曲率半径である第２の曲率半径をもって径方向外側に凸形状となる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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