JP2012002183A

JP2012002183A - ベーンポンプ

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Publication number: JP2012002183A
Application number: JP2010139563A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Inaguma; 義治稲熊; Hideji Takagi; 秀司高木
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2030-06-18
Also published as: JP5540925B2

Abstract

【課題】気泡含有率の大小に拘らず、ポンプ室を的確に昇圧でき、かつ圧力が過大となるのを抑制できるベーンポンプを提供する。
【解決手段】カムリング１７とロータ２３との間に形成され複数のベーン２５によって区画された複数のポンプ室２７のうち吸入行程を行うポンプ室に対応して設けられた吸入ポート３１、３２および吐出行程を行うポンプ室に対応して設けられた吐出ポート３３、３４と、吸入行程から吐出行程に移行する間の予圧縮行程を行うポンプ室を吐出ポートに連通する連通溝５７を備え、予圧縮行程における予圧縮勾配を、２つの異なる勾配（５５ａ、５５ｂ）によって形成し、予圧縮行程が勾配が変化する切り替わり位置ＣＰにおいて、連通溝を介して予圧縮行程を行うポンプ室を吐出ポートに連通する。
【選択図】図３

Description

本発明は、吸入行程から吐出行程に移行する間にポンプ室の圧力を昇圧させる予圧縮行程を設けたベーンポンプに関するものである。

ベーンポンプにおいては、例えば、特許文献１および特許文献２に記載されているように、吸入行程から吐出行程に移行する間に、ポンプ室の容積を予圧縮行程によって徐々に減少させ、予圧縮行程のポンプ室と吐出ポートを連通する連通溝（ノッチ）を用いて、吐出ポートの圧力変化を調整するようになっている。かかる予圧縮と連通溝とにより、予圧縮行程のポンプ室を昇圧し、ポンプ室が吐出ポートに開口する際の急激な圧力変化を緩和するようにしている。

特開２０００−１７９４６９号公報特開２００１−２４８５６９号公報

予圧縮および連通溝によるポンプ室の昇圧は、作動油の体積弾性係数に左右され、体積弾性係数は作動油の気泡の含有率により変化する。従って、上記した特許文献１および特許文献２に記載されているような従来のベーンポンプを、例えば、車両のトランスミッションなどのように気泡含有率が大きく変化する環境下で用いる場合には、予圧縮および連通溝によるポンプ室の昇圧が過大または不十分となる。

例えば、作動油の気泡含有率が小さい（体積弾性係数が大きい）場合には、図４に示すように、ポンプ室が吐出ポートに連通する角度位置Ａ１において、線図Ｓ１に示すように、吐出ポートより吐出される作動油の圧力を所望の圧力まで上昇させることができるが、作動油の気泡含有率が大きい（体積弾性係数が小さい）場合には、線図Ｓ２に示すように、作動油の圧力を所望の圧力まで上昇させることができなくなる。この結果、気泡含有率の変動によってポンプの吐出圧が変動（ΔＰ）する恐れがある。

この問題を解決するために、予圧縮行程におけるカムリフトの変化量を従来より大きくすることが考えられるが、予圧縮量を大きくすると、作動油の気泡含有率が小さい場合に、ポンプ室の圧力が過大となり、振動等が発生する新たな問題を発生する恐れがでてくる。

本発明は、上述した従来の問題を解消するためになされたもので、作動油の気泡含有率の大小に拘らず、ポンプ室を的確に昇圧でき、かつ圧力が過大となるのを抑制できるベーンポンプを提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、ハウジングに嵌装されたカムリングと、該カムリングに回転可能に収容されたロータと、該ロータに放射方向に摺動可能に嵌合された円周上複数のベーンと、前記カムリングと前記ロータとの間に形成され前記複数のベーンによって区画された複数のポンプ室と、前記複数のポンプ室のうち吸入行程を行うポンプ室に対応して設けられた吸入ポートと、前記複数のポンプ室のうち吐出行程を行うポンプ室に対応して設けられた吐出ポートと、前記吸入行程から前記吐出行程に移行する間の予圧縮行程を行うポンプ室を前記吐出ポートに連通する連通溝を備えたベーンポンプにおいて、前記予圧縮行程における予圧縮勾配を、２つの異なる勾配によって形成し、該２つの勾配が切り替わる切り替わり位置において、前記連通溝を介して前記予圧縮行程を行うポンプ室を前記吐出ポートに連通するようにしたことである。

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記予圧縮行程における予圧縮勾配は、前記切り替わり位置より前に設けられカムリフトの変化量が大きな第１予圧縮勾配と、前記切り替わり位置より後に設けられカムリフトの変化量が小さな第２予圧縮勾配からなることである。

請求項３に係る発明の特徴は、請求項１または請求項２において、前記連通溝を、前記予圧縮行程を行うポンプ室を構成する２枚のベーンのうち、先行するベーンが前記切り替わり位置を通過するより前に、前記予圧縮行程を行うポンプ室に開口するようにしたことである。

請求項１に係る発明によれば、予圧縮行程における予圧縮勾配を、２つの異なる勾配によって形成し、２つの勾配が切り替わる切り替わり位置において、連通溝を介して予圧縮行程を行うポンプ室を吐出ポートに連通するようにしたので、予圧縮勾配を、カムリフトが大きく変化する予圧縮勾配と、カムリフトがほとんど変化しない予圧縮勾配とで構成することが可能となる。これにより、カムリフトが大きく変化する予圧縮勾配によって作動油に含まれる気泡を効果的に除去することができるとともに、予圧縮行程の早い段階で、予圧縮行程を行うポンプ室を連通溝を介して吐出ポートとに連通することができる。従って、作動油の気泡含有率の大小に拘らず、ポンプ室を的確に昇圧することができるとともに、圧力が過大となるのを抑制することができる。

請求項２に係る発明によれば、予圧縮行程における予圧縮勾配は、切り替わり位置より前に設けられカムリフトの変化量が大きな変化する第１予圧縮勾配と、切り替わり位置より後に設けられカムリフトの変化量が小さな第２予圧縮勾配からなるので、第１予圧縮勾配によって予圧縮行程を行うポンプ室の容積を急速に減少させることが可能となり、これにより、第１予圧縮勾配によって作動油に含まれる気泡を効果的に除去することができるとともに、第２予圧縮勾配によって圧力が過大となるのを抑制することができる。

請求項３に係る発明によれば、連通溝を、予圧縮行程を行うポンプ室を構成する２枚のベーンのうち、先行するベーンが切り替わり位置を通過するより前に、予圧縮行程を行うポンプ室に開口するようにしたので、作動油の気泡含有率が小さい場合であっても、予圧縮行程を行うポンプ室の圧力を連通溝を介して逃がすことにより、ポンプ室の圧力が過大になるのを抑制することができる。

本発明の実施の形態を示すベーンポンプの縦断面図である。図１の２−２線に沿って切断した断面図である。予圧縮行程を示す展開図である。予圧縮行程における昇圧状態を示す図である。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は、本実施の形態に係るベーンポンプの断面を示し、当該ベーンポンプは、例えば、車両のトランスミッションのクラッチ制御に使用されるものである。ベーンポンプは、車両のエンジンによって駆動され、エンジン回転数に比例した作動油を吐出する。ベーンポンプには、後述するように、エンジン回転数（ポンプ回転数）に比例した吐出流量をトランスミッション等に必要な所定流量に制御するために、流量制御弁を備えている。

ベーンポンプは、図１および図２に示すように、フロントハウジング１１を備え、このフロントハウジング１１には断面円形の収納穴１２が形成され、収納穴１２はフロントハウジング１１の取付端面１３に開口されている。フロントハウジング１１の取付端面１３には、収納穴１２を閉塞するリアハウジング１４がボルト１５によって固定されている。フロントハウジング１１の収納穴１２内には、サイドプレート１６およびカムリング１７が、フロントハウジング１１とリアハウジング１４とで挟持されるように、軸線方向に積層して嵌装され、ピン１８によって回り止めされている。カムリング１７の内周には、周期が１８０度のカム曲線を有するカム面１９が形成されている。

フロントハウジング１１には、エンジンによってベルトを介して駆動されるポンプ駆動軸２１が軸受２２を介して回転可能に軸承され、ポンプ駆動軸２１の一端はリアハウジング１４に形成された凹部２０内に回転可能に支持されている。ポンプ駆動軸２１上には、ロータ２３がスプライン嵌合されている。

ロータ２３は、収納穴１２に嵌装されたカムリング１７内に回転可能に収容されている。ロータ２３の外周には、複数のベーン溝２４が円周上等角度間隔に形成され、これらベーン溝２４にベーン２５が放射方向にそれぞれ摺動可能に嵌合されている。ベーン２５の先端は、後述するベーン背圧室に導入される作動油の圧力によって、カムリング１７の内周カム面１９に常時当接される。

ロータ２３および各ベーン２５の一方の側面は、サイドプレート１６の端面に摺接し、他方の側面は、リアハウジング１４の端面に摺接するように配置されている。これにより、カムリング１７の内周カム面１９とロータ２３の外周面との間に、複数のベーン２５によって区画された円周上複数のポンプ室２７が区画され、各ポンプ室２７はロータ２３の回転により容積変化する。

サイドプレート１６の端面には、ロータ２３の回転によって容積が拡大するポンプ室２７に対応して、一対の吸入ポート３１、３２が径方向に対向して形成され、また、ロータ２３の回転によって容積が縮小するポンプ室２７に対応して、一対の吐出ポート３３、３４が径方向に対向して形成されている。すなわち、一対の吸入ポート３１、３２および一対の吐出ポート３３、３４は、吸入（膨張）行程および吐出（圧縮）行程を行うポンプ室２７にそれぞれ対応して形成されている。

さらに、サイドプレート１６の端面には、吸入ポート３１、３２および吐出ポート３３、３４の内周側に、円周方向に分離された複数の背圧溝３５が形成され、各背圧溝３５には吐出ポート３３、３４より作動油が導入されるようになっている。背圧溝３５は、ベーン２５を収納するベーン溝２４の底部、すなわち、ベーン背圧室３６（図３参照）にそれぞれ連通され、ベーン背圧室３６に導入される作動油の圧力により、ベーン２５が放射方向に押圧される。これによって、ベーン２５の先端がカムリング１７の内周カム面１９に摺接可能に当接される。

リアハウジング１４の端面には、一対の吸入ポート３１、３２に対応して凹部（図示せず）が形成され、一対の吐出ポート３３、３４に対応して凹部３７、３８が形成されている。これら凹部は、ポンプ室２７を介して吸入ポート３１、３２および吐出ポート３３、３４に連通されている。また、リアハウジング１４の端面には、背圧溝３５に対応して凹部３９が形成され、凹部３９は、ベーン背圧室３６を介して背圧溝３５に連通されている。

一対の吐出ポート３３、３４は、サイドプレート１６を貫通するように形成され、収納穴１２の底部に凹設された圧力室４１に連通されている。圧力室４１にはフロントハウジング１１に形成された吐出通路４２が連通されている。また、フロントハウジング１１には、一対の吸入ポート３１、３２に各々連通する一対の分岐通路４３、４４が形成されている。これら分岐通路４３、４４の各一端は吸入通路４５に連通されている。

吐出通路４２と吸入通路４５との間には、流量制御弁５１が配置されている。流量制御弁５１は、吐出通路４２に吐出された作動油の一部をバイパス通路５２を介して吸入通路４５側に還流することにより、トランスミッション等に送出される作動油の流量を一定量（所定量）に制御するものである。

カムリング１７の内周カム面１９は、図３に示すように、吸入ポート３１（３２）に対応して吸入行程を行う吸入曲線部５３と、吐出ポート３３（３４）に対応して吐出行程を行う吐出曲線部５４を有している。吸入曲線部５３の終端部と吐出曲線部５４の始端部は、予圧縮行程を行う予圧縮曲線部５５によって接続され、吐出曲線部５４の終端部と吸入曲線部５３の始端部は、小径円弧部５６によって接続されている。

予圧縮曲線部５５は、ロータ２３の単位回転当たりのポンプ室２７の容積変化量が２段階に変化するように構成されている。具体的には、予圧縮曲線部５５は、カムリフトの変化量が大きな第１予圧縮勾配５５ａと、カムリフトの変化量が小さな第２予圧縮勾配５５ｂとによって構成されている。この場合、予圧縮曲線部５５の角度範囲θ０のうち、３／４程度（θ１）を第１予圧縮勾配５５ａが占め、残りの１／４程度（θ２）を第２予圧縮勾配５５ｂが占めるように設定することが好ましい。図３におけるＣＰは、予圧縮勾配が切り替わる切り替わり位置を示している。このように、第１予圧縮勾配５５ａは、従来より小さな角度範囲（θ１）で所定のカムリフト量だけ変化するように構成されていることにより、ポンプ室２７の容積を急速に減少させることが可能である。

なお、第２予圧縮勾配５５ｂは、カムリフトが全く変化しないロータ中心を円弧中心とする円弧であってもよい。

サイドプレート１６の端面には、図３に示すように、各吐出ポート３３（３４）の縁部からロータ２３の回転方向（図３の矢印方向）と反対方向に延びるＶ字状の連通溝（ノッチ）５７が形成されている。連通溝５７はロータ２３の回転方向と反対の方向に向かってその開口幅および溝深さが徐々に小さくなるように形成されている。連通溝５７は、ポンプ室２７を構成する２枚のベーン２５のうち先行するベーン２５が、第１予圧縮勾配５５ａより第２予圧縮勾配５５ｂに移行するより前に、予圧縮行程を行うポンプ室２７に開口するように配置されている。言い換えれば、連通溝５７は、従来一般のベーンポンプよりも、予圧縮行程の早めの段階で、予圧縮行程を行うポンプ室２７に開口し、連通溝５７を介してポンプ室２７と吐出ポート３３（３４）とを連通するようになっている。

これにより、ロータ２３の回転によってベーン２５はまず第１予圧縮勾配５５ａを摺接することにより、予圧縮行程を行うポンプ室２７の容積を急速に減少させて昇圧させ、第２予圧縮勾配５５ｂに移行するに先立って連通溝５７を開口させ、ポンプ室２７を吐出ポート３３（３４）に連通する。

これにより、作動油の気泡含有率が大きい場合には、第１予圧縮勾配５５ａによる予圧縮によって、連通溝５７が吐出ポート３３（３４）に連通するまでにポンプ室２７を十分に昇圧でき、逆に、作動油の気泡含有率が小さい場合には、連通溝５７を、予圧縮行程の途中の第１予圧縮勾配５５ａと第２予圧縮勾配５５ｂの切り替わり位置ＣＰより手前で、吐出ポート３３（３４）に連通し始めることにより、予圧縮行程のポンプ室２７の圧力が過大となるのを抑制できる。この結果、ベーンポンプを、車両のトランスミッション等、作動油の気泡含有率が大きく変化する環境下で用いる場合にも、気泡含有率の変化によって、予圧縮行程のポンプ室２７の圧力上昇が不十分であったり、逆に、ポンプ室２７の圧力が過大となる弊害を予防することができる。

次に、上記した実施の形態に係るベーンポンプの作動について説明する。ポンプ駆動軸２１がエンジンによって回転されると、ロータ２３がカムリング１７内で回転する。ロータ２３の回転によって容積が拡大するポンプ室２７では、一対の吸入ポート３１、３２に作動油が吸入され、ロータ２３の回転によって容積が縮小するポンプ室２７では、一対の吐出ポート３３、３４に作動油が吐出される。

ポンプ室２７を構成する２枚のベーン２５のうち先行するベーンが予圧縮行程に達すると、予圧縮行程を行うポンプ室２７の容積が徐々に縮小され、予圧縮される。ここで、予圧縮曲線部５５は、ロータ２３の単位回転当たりのポンプ室２７の容積変化量を２段階に変化させるように、カムリフトの変化量が大きな第１予圧縮勾配５５ａと、カムリフトの変化量が小さな第２予圧縮勾配５５ｂによって構成されているので、第１予圧縮勾配５５ａによる急速な容積変化によって作動油に含まれる気泡が効果的に除去される。一方、予圧縮行程の比較的早い段階で、予圧縮行程を行うポンプ室２７に連通溝５７が開口し、ポンプ室２７と吐出ポート３３、３４とが連通し始める。

この際、作動油の気泡含有率が大きい場合には、連通溝５７が予圧縮行程を行うポンプ室２７に開口するまでに、カムリフトの変化量が大きな第１予圧縮勾配５５ａによってポンプ室２７を十分に昇圧することができる。従って、作動油の気泡含有率が大きい場合であっても、一対の吐出ポート３３、３４より吐出される作動油の吐出圧を、図４の線図Ｓ１に示すように、所望の圧力まで上昇させることができるようになり、吐出圧力の変動による振動や騒音の発生を抑制することができる。

逆に、作動油の気泡含有率が小さく、第１予圧縮勾配５５ａによって圧力が十分に昇圧された場合には、予圧縮行程を行うポンプ室２７を構成する２枚のベーン２５のうち先行するベーン２５が、第１予圧縮勾配５５ａより第２予圧縮勾配５５ｂに移行する以前に、連通溝５７が予圧縮行程を行うポンプ室２７に開口されるので、過大な圧力を連通溝５７を介して逃がし、その後は第１予圧縮勾配５５ａによって予圧縮を行わない。従って、作動油の気泡含有率が小さい場合であっても、ポンプ室２７の圧力が過大になるのを抑制することができる。

上記した実施の形態によれば、予圧縮行程における予圧縮勾配を、カムリフトの変化量が大きな第１予圧縮勾配５５ａと、カムリフトの変化量が小さな第２予圧縮勾配５５ｂとの２つで構成したので、カムリフトの変化量が大きな第１予圧縮勾配５５ａによって作動油に含まれる気泡を効果的に除去することができるとともに、予圧縮行程の早い段階で、予圧縮行程を行うポンプ室２７を連通溝５７を介して吐出ポート３３、３４に連通することができる。この結果、作動油の気泡含有率の大小に拘らず、予圧縮行程を行うポンプ室２７を的確に昇圧することができるとともに、圧力が過大となるのを抑制することができる。

しかも、連通溝５７を、予圧縮行程を行うポンプ室２７を構成する２枚のベーン２５のうち、先行するベーン２５が切り替わり位置ＣＰを通過する以前に、ポンプ室２７に開口するようにしたので、作動油の気泡含有率が小さく、第１予圧縮勾配５５ａによって圧力が十分に昇圧された場合でも、過大な圧力を連通溝５７を介して逃がすことができる。従って、その後は第１予圧縮勾配５５ａによって予圧縮を行わないようにできるので、作動油の気泡含有率が小さい場合であっても、ポンプ室２７の圧力が過大になるのを抑制することができる。

上記した実施の形態においては、連通溝５７を、ポンプ室２７を構成する２枚のベーン２５のうち先行するベーン２５が、第１予圧縮勾配５５ａより第２予圧縮勾配５５ｂに移行するより前に、予圧縮行程を行うポンプ室２７に開口する例について述べたが、連通溝５７は、先行するベーン２５が第１予圧縮勾配５５ａより第２予圧縮勾配５５ｂに移行すると同時に、ポンプ室２７に開口するようにしてもよい。

また、上記した実施の形態においては、径方向に対向する一対の吸入ポート３１、３２および一対の吐出ポート３３、３４を備えたベーンポンプを例に述べたが、本発明は、少なくとも１つの吸入ポートおよび吐出ポートを備えたベーンポンプに適用可能である。

なお、第２予圧縮勾配５５ｂは、上記したように、カムリフトが変化しないロータ中心を円弧中心とする円弧であってもよいことから、請求項におけるカムリフトの変化量が小さな予圧縮勾配は、カムリフトが変化しないものも包含するものであることは勿論である。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

本発明に係るベーンポンプは、吸入行程から吐出行程に移行する間に、予圧縮と連通溝とによってポンプ室の圧力を昇圧する予圧縮行程を設けたものに用いるのに適している。

１１、１４…ハウジング、１６…サイドプレート、１７…カムリング、１９…カム面、２１…ポンプ駆動軸、２３…ロータ、２５…ベーン、２７…ポンプ室、３１、３２…吸入ポート、３３、３４…吐出ポート、５３…吸入曲線部、５４…吐出曲線部、５５…予圧縮曲線部、５５ａ…第１予圧縮勾配、５５ｂ…第２予圧縮勾配、５７…連通溝、ＣＰ…切り替わり位置。

Claims

ハウジングに嵌装されたカムリングと、該カムリングに回転可能に収納されたロータと、該ロータに放射方向に摺動可能に嵌合された円周上複数のベーンと、前記カムリングと前記ロータとの間に形成され前記複数のベーンによって区画された複数のポンプ室と、前記複数のポンプ室のうち吸入行程を行うポンプ室に対応して設けられた吸入ポートと、前記複数のポンプ室のうち吐出行程を行うポンプ室に対応して設けられた吐出ポートと、前記吸入行程から前記吐出行程に移行する間の予圧縮行程を行うポンプ室を前記吐出ポートに連通する連通溝を備えたベーンポンプにおいて、
前記予圧縮行程における予圧縮勾配を、２つの異なる勾配によって形成し、該２つの勾配が切り替わる切り替わり位置において、前記連通溝を介して前記予圧縮行程を行うポンプ室を前記吐出ポートに連通するようにしたことを特徴とするベーンポンプ。
請求項１において、前記予圧縮行程における予圧縮勾配は、前記切り替わり位置より前に設けられカムリフトの変化量が大きな第１予圧縮勾配と、前記切り替わり位置より後に設けられカムリフトの変化量が小さな第２予圧縮勾配からなることを特徴とするベーンポンプ。
請求項１または請求項２において、前記連通溝を、前記予圧縮行程を行うポンプ室を構成する２枚のベーンのうち、先行するベーンが前記切り替わり位置を通過するより前に、前記予圧縮行程を行うポンプ室に開口するようにしたことを特徴とするベーンポンプ。