JP2011163172A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】リターン通路及びリサーキュ通路を有するベーンポンプにおける吸込通路の設計を容易に行うことできるようにすること。
【解決手段】メインポンプ室８とサブポンプ室９とを有するベーンポンプ１００において、メインポンプ室８及びサブポンプ室９のそれぞれの吸込ポート８ａ，９ａに分岐して作動流体を導く吸込通路１１ａ，１１ｂと、メインポンプ室８及びサブポンプ室９のそれぞれの吐出ポート８ｂ，９ｂに連通し、油圧機器２２に作動流体を供給する吐出通路１２と、切換弁２３の作動に応じてサブポンプ室９から吐出された作動流体を吸込通路１１へと還流させるリターン通路１３と、油圧機器２２に供給された作動流体を吸込通路１１へと還流させるリサーキュ通路１５とを備え、リターン通路１３及びリサーキュ通路１５は吸込通路１１の分岐部３１の上流側に連通する。
【選択図】図２

Description

本発明は、油圧機器の油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。

従来のベーンポンプとして、特許文献１には、駆動トルク低減を目的として、ベーンポンプの複数のポンプ室を常に吐出油の供給を行うメインポンプ室とその他のサブポンプ室とに分け、サブポンプ室の吐出ポートに通じる吐出油路の途中に切換制御弁を介装し、切換制御弁から分岐したリターン通路がメインポンプ室の吸入ポートに連通して余剰油を還流させるものが開示されている。

また、この種のベーンポンプにおいて、ベーンポンプから油圧機器に供給された作動油を、リサーキュ通路を通じてサブポンプ室の吸入ポートへと還流させるものがある。

このように、リターン通路がメインポンプ室の吸入ポートに連通すると共に、リサーキュ通路がサブポンプ室の吸入ポートに連通するベーンポンプの油圧回路を図５に示す。図５（Ａ）は、メインポンプ室８２及びサブポンプ室８１から吐出された作動油が油圧機器８７へと供給される全吐出状態を示す図であり、図５（Ｂ）は、サブポンプ室８１から吐出された作動油がリターン通路８６を通じてメインポンプ室８２へと還流し、メインポンプ室８２のみから吐出された作動油が油圧機器８７へと供給される半吐出状態を示す図である。

特開平１０−２６６９７８号公報

図５に示す油圧回路を有するベーンポンプでは、サブポンプ室８１の吸入ポート８１ａに連通する吸込通路８３の作動油の流量は、リサーキュ通路８５を通じて還流する作動油の流量に応じて変化することになる。具体的には、リサーキュ通路８５を通じて還流する作動油の流量だけ吸込通路８３の流量は減少する。このため、図５（Ａ）に示す全吐出状態においてリサーキュ通路８５を通じて還流する作動油の流量が多い場合には、吸込通路８３を作動油が逆流する状態も起こり得る。さらに、図５（Ｂ）に示す半吐出状態においては、メインポンプ室８２の吸入ポート８２ａにはリターン通路８６を通じて作動油が還流するため、メインポンプ室８２の吸入ポート８２ａに連通する吸込通路８４の流量はゼロとなる。

このように、リターン通路８６がメインポンプ室８２の吸入ポート８２ａに連通すると共に、リサーキュ通路８５がサブポンプ室８１の吸入ポート８１ａに連通するベーンポンプでは、吸込通路８３及び吸込通路８４を流れる作動油の流量及び流れ方向が、全吐出状態と半吐出状態の切り換え、及びリサーキュ通路８５を通じて還流する作動油の流量に応じて変化する。このため、全ての流れの状態において吸込通路８３及び吸込通路８４における吸込性能を満足するべく吸込通路８３及び吸込通路８４の配管径及びレイアウトを設定することは困難であった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、リターン通路及びリサーキュ通路を有するベーンポンプにおける吸込通路の設計を容易に行うことできるようにすることを目的とする。

本発明は、メインポンプ室とサブポンプ室とを有するベーンポンプにおいて、前記メインポンプ室及び前記サブポンプ室のそれぞれの吸込ポートに分岐して作動流体を導く吸込通路と、前記メインポンプ室及び前記サブポンプ室のそれぞれの吐出ポートに連通し、油圧機器に作動流体を供給する吐出通路と、前記サブポンプ室の吐出ポートに連通する吐出通路に介装された切換弁の作動に応じて、前記サブポンプ室から吐出された作動流体を前記吸込通路へと還流させるリターン通路と、前記油圧機器に供給された作動流体を前記吸込通路へと還流させるリサーキュ通路と、を備え、前記リターン通路及び前記リサーキュ通路は、前記吸込通路の分岐部の上流側に連通することを特徴とする。

本発明によれば、リターン通路及びリサーキュ通路は、吸込通路の分岐部の上流側に連通するため、リターン通路及びリサーキュ通路を通じて吸込通路に還流する作動流体は分岐部にて分流する。そのため、メインポンプ室及びサブポンプ室のそれぞれの吸込ポートに作動油を導く２つの吸込通路には、吸込方向に略同量の作動油が流れる。したがって、吸込通路の設計を容易に行うことできる。

本発明の実施の形態に係るベーンポンプの平面図であり、ポンプカバーを取り除いた状態を示す図である。 本発明の実施の形態に係るベーンポンプの油圧回路図であり、全吐出状態を示す図である。 本発明の実施の形態に係るベーンポンプの油圧回路図であり、半吐出状態を示す図である。 本発明の他の実施の形態に係るベーンポンプの油圧回路図である。 従来のベーンポンプの一構成例の油圧回路図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

まず、主に図１を参照して、本発明の実施の形態に係るベーンポンプ１００の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、例えば、パワーステアリング装置や変速機等の油圧供給源として用いられるものである。

ベーンポンプ１００は、駆動軸１の端部にエンジン（図示せず）の動力が伝達され、駆動軸１に連結されたロータ２が回転するものである。ロータ２は、図１において反時計回りに回転する。

ベーンポンプ１００は、ロータ２に対して径方向に往復動自在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。

ロータ２には、外周面に開口部を有するスリット１６が所定間隔をおいて放射状に形成され、そのスリット１６にはベーン３が摺動自在に挿入される。スリット１６の基端側には、ポンプの吐出圧が導かれる背圧室１７が画成される。ベーン３は、背圧室１７の圧力によって、スリット１６から抜け出る方向に押圧され、先端部がカムリング４の内周のカム面４ａに当接する。これにより、カムリング４の内部には、ロータ２の外周面、カムリングのカム面４ａ、及び隣り合うベーン３によって複数のポンプ室７が区画される。

カムリング４は、内周のカム面４ａが略長円形状をした環状の部材であり、ロータ２の回転に伴ってカム面４ａを摺動する各ベーン３間によって区画されるポンプ室７の容積を拡張する吸込領域４ｂと、ポンプ室７の容積を収縮する吐出領域４ｃとを有する。このように、各ポンプ室７は、ロータ２の回転に伴って拡縮する。本実施の形態では、カムリング４は、２つの吸込領域４ｂ及び２つの吐出領域４ｃを有する。

駆動軸１は、ブッシュ（図示せず）を介してポンプボディ１０に回転自在に支持される。ポンプボディ１０には、ロータ２、カムリング４、及びサイドプレート６が収容されるポンプ収容凹部１０ａが形成される。

ポンプ収容凹部１０ａ内には、サイドプレート６とカムリング４とが積層して収容される。ポンプボディ１０の環状のスカート１０ｂの端面１０ｃにはポンプカバー（図示せず）が締結される。このように、ポンプ収容凹部１０ａはポンプカバーによって封止される。

ポンプカバーにおけるロータ２が摺動する端面には、カムリング４の２つの吸込領域４ｂに対応して開口し、ポンプ室７に作動油（作動流体）を導く円弧状の２つの吸込ポート８ａ，９ａ（図２参照）が形成される。また、サイドプレート６には、カムリング４の吐出領域４ｃに対応して開口し、ポンプ室７の作動油を吐出する円弧状の２つの吐出ポート８ｂ，９ｂ（図２参照）が形成される。

各ポンプ室７は、ロータ２が１回転する過程で、カムリング４の吸込領域４ｂにて吸込ポート８ａを通じて作動油を吸込み、その吸込んだ作動油をカムリング４の吐出領域４ｃにて吐出ポート８ｂを通じて吐出し、その後、カムリング４の吸込領域４ｂにて吸込ポート９ａを通じて作動油を吸込み、その吸込んだ作動油をカムリング４の吐出領域４ｃにて吐出ポート９ｂを通じて吐出する。このように、ポンプ室７は、ロータ２が１回転する過程で作動油の吸込吐出を２回行い、一方の吸込吐出を行うメインポンプ室８と他方の吸込吐出を行うサブポンプ室９とに分けられる（図２参照）。メインポンプ室８は、吸込ポート８ａを通じて作動油を吸込み吐出ポート８ｂを通じて吐出し、サブポンプ室９は吸込ポート９ａを通じて作動油を吸込み吐出ポート９ｂを通じて吐出する。

サイドプレート６には、２つの位置決めピン１４が立設して結合される。位置決めピン１４は、カムリング４の外周面に形成された凹部４ｄを挿通すると共に、ポンプカバーのピン穴に挿入される。位置決めピン１４によって、カムリング４に対するポンプカバーとサイドプレート６の相対回転が規制され、カムリング４の吸込領域４ｂとポンプカバーの吸込ポート８ａ，９ａとの位置決め、及びカムリング４の吐出領域４ｃとサイドプレート６の吐出ポート８ｂ，９ｂとの位置決めが行われる。

次に、図２及び図３を参照して、ベーンポンプ１００の油圧回路について説明する。図２はメインポンプ室８及びサブポンプ室９から吐出された作動油が油圧機器２２へと供給される全吐出状態を示す図であり、図３はメインポンプ室８のみから吐出された作動油が油圧機器２２へと供給される半吐出状態を示す図である。なお、図２及び図３において、矢印は作動油の流れ方向を示す。

メインポンプ室８及びサブポンプ室９のそれぞれの吸込ポート８ａ，９ａは、吸込通路１１を介してタンク２１に連通する。吸込通路１１は、タンク２１からメインポンプ室８及びサブポンプ室９への途中にて、第１吸込通路１１ａと第２吸込通路１１ｂとに分岐して形成される。したがって、タンク２１内の作動油は、吸込通路１１から第１吸込通路１１ａと第２吸込通路１１ｂに分岐し、吸込ポート８ａ，９ａを通じてメインポンプ室８及びサブポンプ室９のそれぞれに導かれる。

ここで、第１吸込通路１１ａと第２吸込通路１１ｂは、それぞれを流れる作動油の圧力損失が略同一となるように形成される。このため、吸込通路１１を流れる作動油は、第１吸込通路１１ａと第２吸込通路１１ｂにほぼ均等に分流する。

メインポンプ室８の吐出ポート８ｂには第１吐出通路１２ａが連通し、メインポンプ室８の吐出ポート８ｂから吐出された作動油は、第１吐出通路１２ａを通じて油圧機器２２に供給される。また、サブポンプ室９の吐出ポート９ｂには第２吐出通路１２ｂが連通し、サブポンプ室９の吐出ポート９ｂから吐出された作動油は、第２吐出通路１２ｂを通じて油圧機器２２に供給される。第１吐出通路１２ａと第２吐出通路１２ｂは、途中で合流して油圧機器２２に連通する。

メインポンプ室８から吐出された作動油は、第１吐出通路１２ａを通じて常時油圧機器２２に供給される。これに対して、サブポンプ室９から吐出された作動油は、第２吐出通路１２ｂに介装された切換弁２３の作動によって選択的に油圧機器２２に供給される。第２吐出通路１２ｂには、作動油を吸込通路１１へと還流させるリターン通路１３が切換弁２３を介して連通する。したがって、サブポンプ室９から吐出された作動油は、切換弁２３の作動によって、第２吐出通路１２ｂを通じて油圧機器２２に供給されるか、又はリターン通路１３を通じて吸込通路１１に還流する。リターン通路１３は、吸込通路１１の分岐部３１の上流側に連通する。

切換弁２３は、両端に作用する油圧に応じて移動し作動油の流れを切り換えるスプール２４と、スプール２４の両端に臨んで画成された第１，第２圧力室２５，２６と、第２圧力室２６に収装され第２圧力室２６の容積を拡大する方向にスプール２４を付勢する付勢部材としてのスプリング２７とを備える。第１圧力室２５には、制御された圧力の作動油が常時導かれる。一方、第２圧力室２６には、制御された圧力の作動油とタンク圧とが電磁弁２８の作動によって選択的に導かれる。

電磁弁２８の作動によって第２圧力室２６に制御された圧力の作動油が導かれる場合には、第１圧力室２５と第２圧力室２６の圧力は略同一となるため、スプール２４はスプリング２７の付勢力によって第２圧力室２６の容積を拡大する方向に移動する（図２に示す状態）。この状態では、図２に示すように、サブポンプ室９の吐出ポート９ｂから吐出された作動油は、リターン通路１３には流入せず、全量が第２吐出通路１２ｂを通じて油圧機器２２に供給される。このように、メインポンプ室８及びサブポンプ室９から吐出された作動油は油圧機器２２へと供給され、ベーンポンプ１００の吐出流量の全量が油圧機器２２へと供給される全吐出状態となる。

これに対して、電磁弁２８の作動によって第２圧力室２６にタンク圧が導かれる場合には、第１圧力室２５の圧力によるスプール２４に作用する押圧力が第２圧力室２６の圧力によるスプール２４に作用する押圧力とスプリング２７の付勢力との合計押圧力よりも大きくなるため、スプール２４はスプリング２７を圧縮する方向に移動する（図３に示す状態）。この状態では、図３に示すように、サブポンプ室９の吐出ポート９ｂから吐出された作動油は、全量がリターン通路１３に流入し、吸込通路１１へと還流する。このように、メインポンプ室８から吐出された作動油のみが油圧機器２２へと供給され、ベーンポンプ１００の吐出流量の半分が油圧機器２２へと供給される半吐出状態となる。

エンジン低回転数域では、ベーンポンプ１００の吐出流量が少ない。そのため、油圧機器２２に対して十分な流量を供給するために、切換弁２３はベーンポンプ１００が全吐出状態となるように切り換えられる。また、エンジン高回転数域では、ベーンポンプ１００の吐出流量が多い。そのため、不必要な流量が油圧機器２２へと供給されないようにするため、切換弁２３はベーンポンプ１００が半吐出状態となるように切り換えられる。このように、切換弁２３は、エンジン回転数、つまり、ベーンポンプ１００の回転数に基づいて切り換えられる。また、油圧機器２２が流量を必要としない場合には、エンジン低回転数域でもベーンポンプ１００が半吐出状態となるように切り換えることで、ベーンポンプ１００の駆動トルクを低減することができる。

第１吐出通路１２ａ及び第２吐出通路１２ｂを通じて油圧機器２２に供給された作動油は、油圧機器２２を駆動するために使用される。油圧機器２２に供給された作動油のうち、油圧機器２２の駆動に使用されなかった余剰な作動油は、リサーキュ通路１５を通じて吸込通路１１へと還流する。リサーキュ通路１５は、吸込通路１１の分岐部３１の上流側に連通する。

次に、図２及び図３を参照して、作動油の流れについて説明する。

まず、図２を参照して、全吐出状態の場合について説明する。タンク２１から吸い込まれ吸込通路１１を流れる作動油は、分岐部３１にて第１吸込通路１１ａと第２吸込通路１１ｂにほぼ均等に分流して、それぞれ吸込ポート８ａ，９ａを通じてメインポンプ室８及びサブポンプ室９に導かれる。このように、第１吸込通路１１ａと第２吸込通路１１ｂには、吸込方向に略同量の作動油が流れる。そして、メインポンプ室８から吐出された作動油は、第１吐出通路１２ａを通じて油圧機器２２に供給される。また、サブポンプ室９から吐出された作動油は、切換弁２３によって第２吐出通路１２ｂを通じて油圧機器２２に供給される。

油圧機器２２に供給された作動油のうち、油圧機器２２の駆動に使用されない余剰な作動油は、リサーキュ通路１５を通じて吸込通路１１へと還流する。そのため、油圧機器２２での使用量に応じてリサーキュ通路１５を通じて還流する作動油の流量が変化する。つまり、油圧機器２２での使用量が多い場合には、リサーキュ通路１５を通じて還流する作動油の流量が少なくなり、油圧機器２２での使用量が少ない場合には、リサーキュ通路１５を通じて還流する作動油の流量が多くなる。このように、リサーキュ通路１５を通じて還流する流量が変化したとしても、リサーキュ通路１５は、吸込通路１１の分岐部３１の上流側に連通して形成されるため、リサーキュ通路１５を通じて吸込通路１１に還流する作動油は、分岐部３１にて第１吸込通路１１ａと第２吸込通路１１ｂに均等にほぼ分流する。したがって、リサーキュ通路１５を通じて還流する作動油の流量に関係なく、第１吸込通路１１ａと第２吸込通路１１ｂには、吸込方向に略同量の作動油が流れる。

次に、図３を参照して、半吐出状態の場合について説明する。半吐出状態では、メインポンプ室８から吐出された作動油は、第１吐出通路１２ａを通じて油圧機器２２に供給されるのに対して、サブポンプ室９から吐出された作動油は、切換弁２３によってリターン通路１３へと流入して吸込通路１１における分岐部３１の上流に還流する。

このように、半吐出状態では、サブポンプ室９から吐出された作動油はリターン通路１３を通じて吸込通路１１に還流するが、リターン通路１３は、吸込通路１１の分岐部３１の上流側に連通して形成されるため、リターン通路１３を通じて吸込通路１１に還流する作動油は、分岐部３１にて第１吸込通路１１ａと第２吸込通路１１ｂにほぼ均等に分流する。

また、全吐出状態と同様に、リサーキュ通路１５を通じて吸込通路１１に還流する作動油も、分岐部３１にて第１吸込通路１１ａと第２吸込通路１１ｂにほぼ均等に分流する。

したがって、リターン通路１３を通じて吸込通路１１に作動油が還流する場合であっても、かつ、リサーキュ通路１５を通じて還流する作動油の流量が変化する場合であっても、第１吸込通路１１ａと第２吸込通路１１ｂには、吸込方向に略同量の作動油が流れる。

ここで、リターン通路１３における吸込通路１１との合流部には、絞り部３０が設けられる。つまり、リターン通路１３は、絞り部３０を介して吸込通路１１に連通する。また、リターン通路１３は、吸込通路１１におけるタンク２１との接続部２１ａ近傍に連通する。絞り部３０はリターン通路１３の他の部位と比較して径が小さく形成されるため、リターン通路１３から吸込通路１１に還流する作動油は、絞り部３０にて流速を増した状態で吸込通路１１へと流入する。したがって、吸込通路１１におけるリターン通路１３との接続部近傍には負圧が発生するため、タンク２１からの作動油の吸込性能が良好となる。

リサーキュ通路１５は、吸込通路１１における絞り部３０の下流側に連通して形成される。しかし、リサーキュ通路１５は、絞り部３０の上流側に連通して形成するようにしてもよい。ただ、この場合、リサーキュ通路１５から吸込通路１１に流入する作動油は、絞り部３０を通過することになるため、リサーキュ通路１５の作動油の圧力が上昇し、それに伴い油圧機器２２側の圧力が上昇するおそれがあり、その結果、油圧機器２２の動作に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、リサーキュ通路１５は、絞り部３０の下流側に連通して形成するのが望ましい。

以上の実施の形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

リターン通路１３及びリサーキュ通路１５は、吸込通路１１の分岐部３１の上流側に連通するため、リターン通路１３及びリサーキュ通路１５を通じて吸込通路１１に還流する作動油は分岐部３１にて第１吸込通路１１ａと第２吸込通路１１ｂに分流する。そのため、全吐出状態と半吐出状態の切り換え、及びリサーキュ通路１５を通じて還流する作動油の流量に関係なく、メインポンプ室８及びサブポンプ室９のそれぞれに作動油を導く第１吸込通路１１ａと第２吸込通路１１ｂには、吸込方向に略同量の作動油が流れる。したがって、吸込通路１１の設計を容易に行うことできる。

以下に、上記実施の形態の他の形態について説明する。

図４に示すように、ベーンポンプ１００の構成に加え、リサーキュ通路１５とタンク２１とを連通する連通路３５を設けるようにしてもよい。このように構成することによって、タンク２１の作動油は、リサーキュ通路１５の作動油の流れに引っ張られてリサーキュ通路１５に吸い込まれることになる。したがって、リサーキュ通路１５を流れる作動油は、タンク２１からリサーキュ通路１５に吸い込まれた作動油と共に吸込通路１１へと流入するため、作動油の吸込性能が向上する。

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。

例えば、吐出通路１２に、油圧機器２２に供給される作動油の流量を制御する流量制御弁を設けてもよい。その場合には、流量制御弁にて排出される作動油はリサーキュ通路１５へと導かれて吸込通路１１へと還流する。

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油圧供給源に適用することができる。

１００ ベーンポンプ
７ ポンプ室
８ メインポンプ室
８ａ，９ａ 吸込ポート
９ サブポンプ室
８ｂ，９ｂ 吐出ポート
１１ 吸込通路
１１ａ 第１吸込通路
１１ｂ 第２吸込通路
１２ 吐出通路
１２ａ 第１吐出通路
１２ｂ 第２吐出通路
１３ リターン通路
１５ リサーキュ通路
２１ タンク
２２ 油圧機器
２３ 切換弁
３０ 絞り部
３１ 分岐部

Claims (4)

1. メインポンプ室とサブポンプ室とを有するベーンポンプにおいて、
   前記メインポンプ室及び前記サブポンプ室のそれぞれの吸込ポートに分岐して作動流体を導く吸込通路と、
   前記メインポンプ室及び前記サブポンプ室のそれぞれの吐出ポートに連通し、油圧機器に作動流体を供給する吐出通路と、
   前記サブポンプ室の吐出ポートに連通する吐出通路に介装された切換弁の作動に応じて、前記サブポンプ室から吐出された作動流体を前記吸込通路へと還流させるリターン通路と、
   前記油圧機器に供給された作動流体を前記吸込通路へと還流させるリサーキュ通路と、を備え、
   前記リターン通路及び前記リサーキュ通路は、前記吸込通路の分岐部の上流側に連通することを特徴とするベーンポンプ。
2. 前記リターン通路は、前記吸込通路におけるタンクとの接続部近傍に絞り部を介して連通することを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
3. 前記リサーキュ通路は、前記吸込通路における前記絞り部の下流側に連通することを特徴とする請求項２に記載のベーンポンプ。
4. 前記リサーキュ通路と前記タンクとを連通する連通路をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のベーンポンプ。

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