JP2011122528A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ室へと導かれる作動油の流量が不足することを防止可能なベーンポンプを提供すること。
【解決手段】
駆動軸に連結されるロータ１と、ロータ１に、径方向に往復動可能に支持されるベーン３と、ロータ１の回転に伴って内周をベーン３が摺動するカムリング４と、カムリング４とベーン３とによって画成されるポンプ室７と、ポンプ室７に作動油を導くための吸込通路１１と、ポンプ室７から吐出される作動油を油圧機器５０に供給するための供給通路１４と、供給通路１４を流れる作動油の一部を選択的に吸込通路１１に還流するリターン通路２０と、を備え、リターン通路２０は、ポンプ室７と対峙するように吸込通路１１に開口して接続され、吸込通路１１との接続部に、通路の径を絞って形成される絞り２１を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体圧機器の流体圧供給源として用いられるベーンポンプに関するものである。

ベーンポンプは、駆動軸の回転に伴って回転するロータに保持された複数のベーンが、吸込領域と吐出領域とを有するカムリングの内周を摺動しながら回転することで、カムリングとベーンとによって画成されるポンプ室に作動流体を吸込んで吐出するものである。

特許文献１には、作動流体の吐出量を切り換え可能な容量切換型作動油供給装置、いわゆる二段可変容量形ベーンポンプが開示されている。

二段可変容量形ベーンポンプでは、駆動軸を挟んで対向する二つの吐出領域のうち一方の吐出領域から吐出される作動流体を吐出油路内に常時供給する。そして、他方の吐出領域から吐出される作動流体を吐出油路内に供給するか、又は吸込側に還流するかを切り換え可能である。これにより、作動流体の吐出容量を二段階に切り換えることができる。

特許第３５７３２４２号公報

ところで、特許文献１の二段可変容量形ベーンポンプでは、吸込側に還流される作動流体は、吸込通路に臨んで形成されるリターン通路からポンプ室に直接流入するように流れる。

しかしながら、このリターン通路は、ただ単純に吸込通路に接続されていたため、リターン通路を流れるリターン流のエネルギが吸込効率の向上に寄与せず、期待通りの吸込効率が得られなかった。

そこで、本発明は、ポンプ室へと導かれる作動流体の吸込効率を向上可能なベーンポンプを提供することを目的とする。

本発明は、駆動軸に連結されるロータと、前記ロータに、径方向に往復動可能に支持されるベーンと、前記ロータの回転に伴って内周を前記ベーンが摺動するカムリングと、前記カムリングと前記ベーンとによって画成されるポンプ室と、前記ポンプ室に作動流体を導くための吸込通路と、前記ポンプ室から吐出される作動流体を流体圧機器に供給するための供給通路と、前記供給通路を流れる作動流体の一部を選択的に前記吸込通路に還流するリターン通路と、を備えるベーンポンプであって、前記リターン通路は、前記ポンプ室と対峙するように前記吸込通路に開口して接続され、前記吸込通路との接続部に絞りを備えることを特徴とする。

本発明では、ポンプ室から吐出されて供給通路から流体圧機器に供給される作動流体の一部が選択的に吸込通路に還流されるリターン流は、リターン通路を介して還流される。このリターン通路は、吸込通路との接続部に絞りを備える。リターン流が絞りを介して合流することでリターン流は流速が高められて圧力が下がるため、相対的に圧力の高い周囲の吸込通路から作動流体を引き込むようにポンプ室へと導く。

したがって、ポンプ室へと導かれる作動流体の吸込効率を向上できる。

本発明の第１の実施の形態に係るベーンポンプの正面図を、ポンプカバーを取り外した状態で示した図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 両方の吐出ポートからの作動流体を流体圧機器に供給するときの作動流体の流れを示す図である。 一方の吐出ポートからのみ作動流体を流体圧機器に供給するときの作動流体の流れを示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係るベーンポンプの断面図である。

（第１の実施の形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施の形態に係るベーンポンプ１００について説明する。本実施形態では、流体圧として油圧を使用する。

まず、主に図１及び図２を参照しながらベーンポンプ１００の全体構成について説明する。

ベーンポンプ１００は、車両に搭載される油圧機器５０（図３参照）、例えばパワーステアリング装置や自動変速機等の油圧供給源として用いられるものである。これらの油圧機器５０が流体圧機器に該当する。

ベーンポンプ１００は、駆動軸１に連結されて回転するロータ２と、ロータ２に対して径方向に往復動可能に設けられる複数のベーン３と、ロータ２を収容すると共にロータ２の回転に伴って内周のカム面４ａにベーン３の先端部が摺動するカムリング４とを備える。

ベーンポンプ１００は、駆動軸１の端部に動力源としてのエンジン（図示省略）の動力が伝達されてロータ２が回転するものである。ロータ２は、図１で見て反時計回りに回転する。

駆動軸１は、ポンプボディ１０に挿入された軸受（図示省略）を介してポンプボディ１０に回転自在に支持される。駆動軸１は、一端がポンプボディ１０の外部へと突出している。ポンプボディ１０から突出する駆動軸１の突出部には、ベルトを介してエンジンの動力が伝達されるプーリ（図示省略）が連結される。

ロータ２には、外周面に開口部を有するスリット２ａが所定間隔をおいて放射状に形成され、ベーン３は、そのスリット２ａに摺動自在に挿入される。

カムリング４は、内周のカム面４ａが楕円形状をした環状の部材である。カムリング４の内周には、隣り合うベーン３によって仕切られた複数のポンプ室７が画成される。本実施形態では、十枚のベーン３によって十個のポンプ室７が画成されている。

カムリング４は、ポンプ室７の容積を拡張する二つの吸込領域４ｄ，４ｅを左右の対称位置に、ポンプ室７の容積を収縮する二つの吐出領域４ｂ，４ｃを上下の対称位置に備える。この吐出領域４ｂが第１吐出領域に該当し、吐出領域４ｃが第２吐出領域に該当する。

カムリング４は、ポンプボディ１０に形成されるポンプ収容凹部１０ａに収容される。ポンプ収容凹部１０ａは、カムリング４及びロータ２などの部品を収容するために開口して形成される。

カムリング４及びロータ２の一側面（図１では手前側）には、ポンプ収容凹部１０ａを閉塞するためのポンプカバー（図示省略）が当接して配置され、他側面（図１では奥側）にはポンプ室７から吐出された作動油の流路が形成されるサイドプレート６（図２参照）が当接して配置される。このように、ポンプカバーとサイドプレート６とは、ロータ２及びカムリング４の両側面を挟んだ状態で配置され、ポンプ室７を密閉している。

サイドプレート６とカムリング４とポンプカバーとは、挿通される位置決めピン３１によって相対位置が固定され、相対回転が抑制される。ポンプカバーは、締結手段としてのねじ（図示省略）でポンプボディ１０に締結されることによって固定される。

カムリング４には、吸込領域４ｄ，４ｅの各々に、外周から作動油を吸込むための吸込凹部５が形成される。吸込凹部５は、カムリング４の両側面に凹状に形成される。よって、吸込凹部５とポンプカバーとの間及び吸込凹部５とサイドプレート６との間には、作動油をポンプ室７内に供給するための流路が形成され、ポンプ室７に連通する環状通路９が拡大される。

ポンプボディ１０には、外部から供給される作動油をポンプ室７に導くために、外部に開口する吸込ポート８と、吸込ポート８から吸込まれる作動油をポンプ室７に導くための環状通路９とが形成される。吸込ポート８と環状通路９とは、ポンプ室７に吸込まれる作動油をタンク１５（図３参照）から導くための吸込通路１１（図３参照）の一部を形成する。

環状通路９は、カムリング４の外周とポンプボディ１０の内周とによって画成される。また、サイドプレート６は、カムリング４の吸込領域４ｄ，４ｅに臨む部位を切り欠いて形成された切欠き６ａを備える。この切欠き６ａは、環状通路９の一部を形成する。環状通路９は、その中央に位置する吸込ポート８と、カムリング４の二つの吸込領域４ｄ，４ｅにおけるポンプ室７とを連通するように形成される。

環状通路９は、カムリング４の外周から両側面に沿って回り込むように形成され、ポンプカバーとカムリング４との間、及びサイドプレート６とカムリング４との間を通ってポンプ室７に連通する。環状通路９は、吸込ポート８から左右に分岐し、カムリング４の外周に沿ってカムリング４を略半周に渡って取り囲むように形成される。

以上より、吸込通路１１から供給される作動油は、吸込ポート８から流入し、二つに分岐してカムリング４の外周に沿って環状通路９を流れ、カムリング４の吸込領域４ｄ，４ｅにおいてカムリング４の側面に沿って流れてポンプ室７に供給される。

サイドプレート６には、カムリング４の吐出領域４ｂ，４ｃに臨んで開口するように、ポンプ室７から吐出される作動油が導かれる二つの吐出ポート１３（図３参照）が貫通して形成される。

ポンプボディ１０には、吐出領域４ｂ，４ｃにおいて吐出されるポンプ室７の作動油を外部の油圧機器５０へと供給するための供給通路１４（図３参照）が、二つの吐出ポート１３を連通するように形成される。

供給通路１４は、図３に示すように、吐出領域４ｂにおいてポンプ室７から吐出された作動油を後述する切換弁３０を介して油圧機器５０に導く吐出通路１４ａと、吐出領域４ｃにおいてポンプ室７から吐出された作動油を直接油圧機器５０に導く吐出通路１４ｂとを備える。吐出通路１４ａ，１４ｂは、合流してひとつにまとめられて油圧機器５０へと接続される。

吐出通路１４ａには、作動油を油圧機器５０に供給するか、又は作動油を吸込側に還流するかを切り換えるための切換弁３０（図３参照）が介装される。

切換弁３０は、パイロット圧によって切り換えられるバルブであり、吐出通路１４ａを油圧機器５０へと連通させるか、又はリターン通路２０に連通させるかを切り換え可能である。この切換弁３０が、切換装置に該当する。切換装置としてパイロット圧で切り換えられる切換弁３０ではなく、電子制御で切り換えられる電磁弁を用いてもよい。

各ポンプ室７は、ロータ２の回転に伴い、カムリング４の吸込領域４ｄ，４ｅにおいて吸込通路１１から作動油を吸込み、カムリング４の吐出領域４ｂ，４ｃにおいて吐出通路１４ａ，１４ｂに作動油を吐出する。吐出された作動油は、供給通路１４を介して油圧機器５０に供給される。このように、各ポンプ室７は、ロータ２の回転に伴う拡縮によって作動油を給排する。油圧機器５０に供給された作動油は、油圧機器５０の駆動に供された後、戻り通路１６を介してタンク１５へ戻される。

カムリング４の吐出領域４ｃにおいてポンプ室７から吐出された作動油は、吐出通路１４ｂに常時送出されて油圧機器５０に供給される。

これに対して、カムリング４の吐出領域４ｂにおいてポンプ室７から吐出された作動油は、吐出通路１４ａに送出されて油圧機器５０に供給されるか、又は吸込領域４ｅにおけるポンプ室７へと還流されるかを、切換弁３０によって切り換え可能である。

以上より、ベーンポンプ１００は、吐出領域４ｂ，４ｃの両方においてポンプ室７から作動油を吐出する状態と、吐出領域４ｃにおいてのみポンプ室７から作動油を吐出する状態とに切り換え可能である。つまり、ベーンポンプ１００は、吐出する作動油の量を二段階に切り換え可能である。

吐出領域４ｂにおいてポンプ室７から吐出された作動油が吸込通路１１に還流される状態、即ち吐出領域４ｃにおいてのみポンプ室７から油圧機器５０に作動油を吐出する状態では、吐出領域４ｂから吐出される作動油はリターン流として環状通路９へと還流され、再びポンプ室７に供給される。

ポンプボディ１０には、供給通路１４から油圧機器５０に供給される作動油の一部をリターン流として吸込側に還流するためのリターン通路２０が形成される。

リターン通路２０は、吐出領域４ｂにおいてポンプ室７から吐出される作動油を環状通路９に還流するための通路である。なお、二段可変容量形ではなく、二つの吐出領域４ｂ，４ｃにおいてポンプ室７から吐出される作動油を油圧機器５０に向けて常時送出するベーンポンプにおいて、流量制御弁を用いて作動油の一部を選択的に吸込通路１１に還流するようにリターン通路２０を形成してもよい。

図２に示すように、リターン通路２０は、サイドプレート６が当接するポンプ収容凹部１０ａの底面に開口して形成される。リターン通路２０は、サイドプレート６に形成される切欠き６ａに臨んで設けられる。リターン通路２０は、環状通路９との接続部に絞り２１を備える。

絞り２１は、ポンプ室７に対峙するように環状通路９に開口して接続され、リターン通路２０の流路の径を絞るように形成される。絞り２１が形成されることによって、リターン通路２０の径が絞られるため、ポンプ室７に流入する作動油の流速を上げることができる。

絞り２１からポンプ室７に流入するリターン流は、流速が上がった分だけ圧力が下がっている。つまり、環状通路９からポンプ室７へと導かれる作動油は、リターン流より相対的に圧力が高い。よって、吸込通路１１を流れ環状通路９からポンプ室７へと導かれる作動油は、圧力の低いリターン流の流れに引き込まれるようにポンプ室７へと導かれる。したがって、環状通路９からポンプ室７に供給される作動油の吸込効率が向上する。

作動油の流路のレイアウトによっては、カムリング４に当接するポンプカバーの側面にリターン通路２０を形成してもよく、また、ポンプ収容凹部１０ａとポンプカバーとの両方に形成してもよい。

以下では、ベーンポンプ１００の動作について説明する。

まず、図３を参照しながら上下の吐出領域４ｂ，４ｃの両方においてポンプ室７から吐出された作動油が、共に油圧機器５０に供給されるベーンポンプ１００の運転状態について説明する。このとき切換弁３０は、吐出通路１４ａと環状通路９とを連通するように切り換えられている。

駆動軸１が回転することによってロータ２が回転させられ、ロータ２のスリット２ａに摺動自在に挿入された複数のベーン３が、スリット２ａから出入りしながらカムリング４の内周であるカム面４ａを摺動する。

隣り合うベーン３によって仕切られたポンプ室７がカムリング４の吸込領域４ｄ，４ｅに差し掛かると、ポンプ室７の容積は徐々に拡張してゆき、内部の圧力が低下したポンプ室７は吸込ポート８から作動油を吸込む。

ポンプ室７がカムリング４の吐出領域４ｂ，４ｃに差し掛かると、ポンプ室７の容積が徐々に収縮してゆき、内部の圧力が上昇したポンプ室７は、吐出ポート１３及び供給通路１４を介して作動油を吐出する。吐出された作動油は、供給通路１４を介して油圧機器５０に供給される。

油圧機器５０に供給された作動油のうち余剰な作動油は、吸込領域４ｅにおけるポンプ室７に還流される。

次に、図４を参照しながら上部の吐出領域４ｃのみにおいてポンプ室７から吐出された作動油が油圧機器５０に供給されるベーンポンプ１００の運転状態について説明する。このとき切換弁３０は、吐出通路１４ａとリターン通路２０とを連通するように切り換えられている。

吐出領域４ｃにおいてポンプ室７から吐出された作動油は、連通されている吐出ポート１３及び供給通路１４を介して油圧機器５０に供給される。これに対して、吐出領域４ｂにおいてポンプ室７から吐出された作動油は、切換弁３０が切り換えられたことによって連通しているリターン通路２０へと導かれる。よって、吐出領域４ｂ，４ｃの両方においてポンプ室７から吐出された作動油が共に油圧機器５０に供給されるときと比べて、油圧機器５０に供給される作動油の流量は半分に減少する。

リターン通路２０に導かれた作動油は、リターン通路２０の流路の径を絞るように形成される絞り２１を介して環状通路９に還流される。絞り２１はポンプ室７に対峙して吸込通路１１に開口するように形成されているため、絞り２１から合流する作動油は環状通路９を通過してポンプ室７内へと導かれる。絞り２１としてリターン通路２０にオリフィスを設けてもよい。

このとき、リターン通路２０から流入するリターン流は、絞り２１によって流速が高められて圧力が下がるため、相対的に圧力の高い環状通路９を流れる作動油をポンプ室７に引き込むように流れる。よって、ポンプ室７への作動油の吸込効率が向上する。

以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

ベーンポンプ１００では、ポンプ室７から吐出されて供給通路１４から油圧機器５０に供給される作動油の一部が選択的に吸込通路１１に還流されるリターン流は、リターン通路２０を介して還流される。このリターン通路２０には、環状通路９との接続部に、通路の径を絞って形成される絞り２１を備える。これにより、リターン流の流速が高められて圧力が下がり、相対的に圧力の高い環状通路９を流れる作動油に合流し、リターン流は吸込通路１１からポンプ室７へと導かれる作動油を引きこませる。

したがって、ポンプ室７へと導かれる作動油の吸込効率を向上できる。

（第２の実施の形態）
以下、図５を参照しながら本発明の第２の実施の形態に係るベーンポンプ２００について説明する。なお、以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

第２の実施の形態は、第１の実施の形態ではカムリング４の両側面から作動油をポンプ室７に吸い込み可能であるのに対して、カムリング２０４の片側面からのみ作動油をポンプ室７に吸い込み可能である点で第１の実施の形態と相違する。

環状通路２０９は、カムリング２０４の外周からサイドプレート６と対峙する側面に沿って、ポンプ室７の開口部７ａに連通して作動油を導くように形成される。環状通路２０９には、リターン通路２０の開口部が、ポンプ室７の開口部７ａに対峙するように形成される。

サイドプレート６と当接するカムリング２０４の側面には、吸込凹部２０５が形成され、環状通路２０９からポンプ室７に導かれる作動油の流路を拡大する。

ポンプカバーと当接するカムリング２０４の側面は、ポンプカバーと全周で当接する。よって、ポンプ室７の開口部７ｂは、ポンプカバーによって閉塞される。この開口部７ｂが一方の開口部に該当し、開口部７ａが他方の開口部に該当する。

ポンプ室７は、開口部７ｂをポンプカバーによって閉塞されるため、開口部７ａのみが開口する袋小路状である。このように、ポンプ室７は袋小路状に形成されるため、開口部７ａからポンプ室７に供給された作動油が、リターン通路２０から導かれるリターン流によって反対側の開口部７ｂからポンプ室７外に押し出されることはない。よって、ポンプ室７へと流入する作動油がポンプ室７外へと流出することを防止できる。

作動油の流路のレイアウトによっては、カムリング４に当接するポンプカバーの側面にリターン通路２０を形成してもよい。その場合、サイドプレート６によってポンプ室７の開口部７ａが閉塞され、環状通路９は、ポンプカバーとカムリング４との間を通って開口部７ｂに連通する。

以上の構成によれば、リターン通路２０から導かれるリターン流に引き込まれるように吸込通路１１からポンプ室７に供給された作動油が、ポンプ室７外に流出することを防止でき、ポンプ室７へと導かれる作動油の吸込効率を向上できる。

なお、第２の実施の形態では、リターン通路２０に絞り２１を設けると共に、ポンプ室７を袋小路状に形成している。ポンプ室７を袋小路状に形成すれば、ポンプ室７へと導かれる作動油の吸込効率を向上できるが、ポンプ室７を袋小路状に形成し、かつ絞り２１を備えることで、吸込性能を更に向上させている。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明に係るベーンポンプは、車両用のパワーステアリング装置や変速機等の流体圧供給源に適用することができる。

１００ ベーンポンプ
２ ロータ
３ ベーン
４ カムリング
４ｂ 吐出領域
４ｃ 吐出領域
７ ポンプ室
９ 環状通路
１０ ポンプボディ
１１ 吸込通路
１４ 供給通路
１４ａ 吐出通路
１４ｂ 吐出通路
２０ リターン通路
２１ 絞り
３０ 切換弁
５０ 油圧機器

Claims (5)

1. 駆動軸に連結されるロータと、
   前記ロータに、径方向に往復動可能に支持されるベーンと、
   前記ロータの回転に伴って内周を前記ベーンが摺動するカムリングと、
   前記カムリングと前記ベーンとによって画成されるポンプ室と、
   前記ポンプ室に作動流体を導くための吸込通路と、
   前記ポンプ室から吐出される作動流体を流体圧機器に供給するための供給通路と、
   前記供給通路を流れる作動流体の一部を選択的に前記吸込通路に還流するリターン通路と、を備えるベーンポンプであって、
   前記リターン通路は、前記ポンプ室と対峙するように前記吸込通路に開口して接続され、前記吸込通路との接続部に絞りを備えることを特徴とするベーンポンプ。
2. 前記吸込通路は、前記カムリングの外周から両側面に沿って前記ポンプ室に作動流体を導くように形成されることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
3. 前記吸込通路は、前記カムリングの外周から片側面に沿って前記ポンプ室に作動流体を導くように形成されることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
4. 前記カムリングに当接して前記ポンプ室の一方の開口部を閉塞するポンプカバーを備え、
   前記リターン通路は、前記ポンプ室の他方の開口部に対峙するように形成されることを特徴とする請求項３に記載のベーンポンプ。
5. 前記カムリングの側面に当接するサイドプレートを備え、
   前記サイドプレートは、前記ポンプ室に臨んで形成され前記吸込通路の一部を構成する切欠きを備え、
   前記リターン通路は、前記切欠きに開口して形成されることを特徴とする請求項２又は４に記載のベーンポンプ。

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