JP2014070545A - 可変容量型ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】可変容量型ベーンポンプにおいて、ポンプカバーとロータ間のクリアランスを適正にすること。
【解決手段】カムリング４を収容するポンプボディ５と、ポンプボディ５を封止するポンプカバー６、２０６と、を備え、ポンプカバー６は、拡張するポンプ室７に対峙する吸込領域対峙部６Ａと、収縮する前記ポンプ室７に対峙する吐出領域対峙部６Ｂと、ポンプ室７の作動流体圧に対する吐出領域対峙部６Ｂの剛性を吸込領域対峙部６Ａより高める補強部６０と、を有する構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体圧供給源として用いられる可変容量型ベーンポンプに関するものである。

特許文献１に開示された可変容量型ベーンポンプは、カムリングがピンを支点にして揺動することで、ロータに対するカムリングの偏心量が変化し、ポンプの吐出容量が変化する。

この種の可変容量型ベーンポンプは、ケーシングとしてカムリング等のポンプ機構を収容するポンプボディと、ポンプボディを封止するポンプカバーと、を備える。ポンプカバーは、ポンプボディ開口部を覆う板状の部位を有する。

特開２００５−３３７１４６号公報

上記のポンプカバーは、カムリングの内側に生じる内圧（ポンプ室等の圧力）によって弾性変形する。しかし、ポンプカバーではカムリングの内圧が高くなる吐出領域に面する部位と内圧が低い吸込領域に面する部位との間で弾性変形量が相違するため、ポンプカバーとロータ間のクリアランスが不均一になるという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、可変容量型ベーンポンプにおいて、ポンプカバーとロータ間のクリアランスを適正にすることを目的とする。

本発明は、流体圧供給源として用いられる可変容量型ベーンポンプであって、回転駆動されるロータと、ロータに摺動自在に挿入される複数のベーンと、ベーンの先端が摺接する内周カム面を有し、ロータの回転軸に対して偏心可能なカムリングと、ロータとベーンとカムリングとによって画成される複数のポンプ室と、カムリングを収容するポンプボディと、ポンプボディを封止するポンプカバーと、を備え、ポンプカバーは、拡張するポンプ室に対峙する吸込領域対峙部と、収縮するポンプ室に対峙する吐出領域対峙部と、ポンプ室の作動流体圧に対する吐出領域対峙部の剛性を吸込領域対峙部より高める補強部と、を有することを特徴とする。

本発明では、ポンプカバーは、ポンプ室の作動流体圧に対する吐出領域対峙部の剛性が補強部によって吸込領域対峙部より高められることにより、ポンプ吐出圧（高圧）を受ける吐出領域対峙部とポンプ吸込圧（低圧）を受ける吸込領域対峙部との間で弾性変形量が相違することが抑えられる。よって、ポンプカバーとロータとのクリアランスを適正にすることができる。

本発明の第１実施形態に係る可変容量型ベーンポンプの正面図である。 可変容量型ベーンポンプの断面図である。 ポンプカバーの背面図である。 ポンプカバーの正面図である。 図３ＢのＦ−Ｆ線に沿うポンプカバーの断面図である。 本発明の第２実施形態に係るポンプカバーの正面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１、２を参照して、本発明の実施形態に係る可変容量型ベーンポンプ１００について説明する。

可変容量型ベーンポンプ（以下、単に「ベーンポンプ」と称する。）１００は、車両に搭載される油圧機器（流体圧機器）、例えば、パワーステアリング装置や無段変速機等の油圧（流体圧力）供給源として用いられるものである。

以下、ベーンポンプ１００が作動流体を吐出する構成について説明する。なお、ベーンポンプ１００には、作動流体として、作動油（オイル）を用いるが、作動油の代わりに例えば水溶性代替液等の作動液を用いてもよい。

ベーンポンプ１００は、駆動シャフト１にエンジン（図示省略）の動力が伝達され、駆動シャフト１に連結されたロータ２が回転する。図１では、ロータ２は回転軸Ｏを中心として矢印で示すように時計回りに回転する。

なお、「軸方向」は、ロータ２の回転軸Ｏが延びる方向を意味し、「径方向」はロータ２の回転軸Ｏを中心とする放射方向を意味する。

ベーンポンプ１００は、作動流体を加圧するポンプ機構１０として、ロータ２と、ロータ２の回転径方向に往復動する複数のベーン３と、ロータ２及びベーン３を収容するカムリング４とを備える。

ロータ２は、円環状に形成される。ロータ２には、複数のスリット２Ａが一定の間隔をもって放射状に形成される。ロータ２の内周にはスプライン２Ｃが形成され、このスプライン２Ｃに駆動シャフト１のスプライン１Ｃが嵌合される。

ベーン３は、略矩形の平板状に形成され、スリット２Ａに摺動自在に挿入される。

カムリング４は、円環状に形成される。カムリング４の内周には、円筒面状の内周カム面４Ａが形成される。

カムリング４の内部には、ロータ２の外周、カムリング４の内周カム面４Ａ、及び隣り合うベーン３によって複数のポンプ室７が画成される。

ベーンポンプ１００は、ケーシングとしてポンプボディ５と、ポンプカバー６と、を備える。駆動シャフト１は、ポンプボディ５及びポンプカバー６に軸受（図示省略）を介して回転自在に支持される。

ポンプボディ５には、ポンプ機構１０を収容するポンプ収容凹部５Ａが形成される。ポンプ収容凹部５Ａは、ポンプカバー６によって封止される。

図１は、ポンプボディ５からポンプカバー６が取り外された分解状態を示している。ポンプボディ５には、ポンプ収容凹部５Ａのまわりに延びるフランジ部５Ｂが形成される。ポンプカバー６は、フランジ部５Ｂに複数のボルト１９を介して締結される。

ポンプ収容凹部５Ａの底面には、ロータ２及びカムリング４の一側部に当接するサイドプレート８が配置される。ロータ２及びカムリング４の他側部にはポンプカバー６に当接する。アダプタリング１１、ロータ２、及びカムリング４は、それぞれの両側面がポンプカバー６とサイドプレート８の間に挟まれる。

アダプタリング１１は、カムリング４を収容するカムリング収容部材として設けられる。ポンプカバー６とサイドプレート８の間にアダプタリング１１が介在することにより、ポンプカバー６及びサイドプレート８のロータ２及びカムリング４に対する隙間が精度よく形成される。

サイドプレート８には、作動流体をポンプ室７内に導く吸込ポート１６と、ポンプ室７内の作動流体を取り出して外部の流体圧機器に導く吐出ポート１８と、が形成される。吸込ポート１６は、吸込通路（図示省略）を介してタンク（図示省略）に連通される。吐出ポート１８は、ポンプ吐出通路（図示省略）を介して流体圧機器に連通される。

サイドプレート２０には、ベーン背圧室２Ｂに連通する背圧ポート２３、２４が形成される。背圧ポート２３は、サイドプレート２０を貫通する通孔（図示省略）を介して高圧室（図示省略）に連通される。ポンプ室７から吐出される作動流体圧が、吐出ポート１８、高圧室、サイドプレート２０の通孔、背圧ポート２３、２４を通じてベーン背圧室２Ｂに導かれる。ベーン３は、スリット２Ａの奥部に画成されるベーン背圧室２Ｂの作動流体圧によってロータ２からカムリング４に向けて突出する方向に押圧される。

ポンプカバー６には、吸込ポート２６と吐出ポート２８と背圧ポート２５、２７とが、それぞれ円弧状に延びる溝状に形成される（図３Ａ参照）。ポンプカバー６の吸込ポート２６と吐出ポート２８と背圧ポート２５、２７は、サイドプレート２０の吸込ポート１６と吐出ポート１８と背圧ポート２３、２４に対して、ロータ２を挟んで対峙するように形成される。

ベーンポンプ１００の作動時に、カムリング４内の吸込領域Ｉでは、内周カム面４Ａに摺接するベーン３がロータ２から突出してポンプ室７が拡張し、タンクの作動流体が吸込通路を通じて吸込ポート１６からポンプ室７に吸い込まれる。一方、カムリング４内の吐出領域Ｐでは、内周カム面４Ａに摺接するベーン３がロータ２に押し込まれてポンプ室７が収縮し、ポンプ室７にて加圧された作動流体が吐出ポート１８からポンプ吐出通路を通じて流体圧機器に供給される。遷移線Ｓは吸込領域Ｉと吐出領域Ｐとを分ける境界である。

以下、ベーンポンプ１００の吐出容量（押しのけ容積）を変化させる構成について説明する。

ポンプボディ５のポンプ収容凹部５Ａには、環状のアダプタリング１１とカムリング４が収容される。アダプタリング１１とカムリング４の間には、支持ピン１３が介装される。カムリング４はアダプタリング１１の内側で支持ピン１３を支点に揺動し、ロータ２の回転軸Ｏに対して偏心する。

支持ピン１３は、その両端部がサイドプレート８に形成された穴（図示省略）およびポンプカバー６に形成された穴２９（図３Ａ参照）にそれぞれ挿入されることにより、位置決めされる。

アダプタリング１１のシール収容溝１２には、カムリング４の揺動時にカムリング４の外周が摺接するスリッパシール１４が介装される。カムリング４の外周とアダプタリング１１の内周との間には、支持ピン１３とスリッパシール１４とによって、第一流体圧室３１と第二流体圧室３２とが区画される。

ベーンポンプ１００は、第一流体圧室３１と第二流体圧室３２に導かれる作動流体の圧力を制御する制御バルブ２１を備える。制御バルブ２１には、第一流体圧室３１に連通する第一流体圧通路３３と、第二流体圧室３２に連通する第二流体圧通路３４と、タンクに連通するドレン通路（図示省略）とポンプ吐出通路（図示省略）と、がそれぞれ接続される。

カムリング４は、制御バルブ２１によって制御される第一流体圧室３１と第二流体圧室３２とポンプ室７の圧力バランスによって、支持ピン１３について揺動する。カムリング４が揺動することによって、ロータ２に対するカムリング４の偏心量が変化し、ポンプ室７の吐出容量が変化する。カムリング４が図１にて右方向に揺動すると、ロータ２に対するカムリング４の偏心量が小さくなり、ポンプ室７の吐出容量が小さくなる。これに対して、カムリング４が図１にて左方向に揺動すると、ロータ２に対するカムリング４の偏心量が大きくなり、ポンプ室７の吐出容量が大きくなる。

以下、ポンプカバー６の構成について説明する。

図３Ａはポンプカバー６を内側から見た背面図である。図３Ｂはポンプカバー６を外側から見た正面図である。図３Ｃは、図３ＢのＦ−Ｆ線に沿うポンプカバー６の断面図である。

ポンプカバー６は径方向に延びる板状に形成され、複数のボルト孔６１〜６５が開口される。ボルト１８は、ボルト孔６１〜６５を挿通してポンプボディ５のネジ穴（図示省略）に螺合することによって、ポンプカバー６をポンプボディ５に締結する。

ポンプカバー６の中央部には筒状のブラケット部６７が軸方向に突出して形成される。遷移領域段差部６Ｃは、ブラケット部６７から径方向に延びている。

駆動シャフト１は、ポンプカバー６のブラケット部３０を貫通し、その先端部にプーリ（図示省略）が連結され、エンジンの動力が伝達されるようになっている。ブラケット部６７の内側には、駆動シャフト１を回転自在に支持する軸受（図示省略）が介装されるとともに、この軸受の外側に配置されて駆動シャフト１に摺接するシールリング（図示省略）が介装される。

なお、上述した構成に限らず、駆動シャフト１が、ポンプカバー６を貫通せず、ポンプボディ５を貫通する構成としてもよい。

ポンプカバー６は、ポンプ室７を画成する平面状の端面６６を有する。この端面６６には、吸込ポート２６と吐出ポート２８と背圧ポート２５、２７がそれぞれ開口している。

端面６６のポンプボディ５のフランジ部５Ｂ（図１参照）に当接する部位には、制御バルブ２１に連通した第一流体圧通路３３と第二流体圧通路３４を画成する通孔が開口している。

ポンプカバー６は、遷移線Ｓを境界として、吸込領域対峙部６Ａと吐出領域対峙部６Ｂとに分けられる。吸込領域対峙部６Ａは、吸込領域Ｉにおいて拡張するポンプ室７に対峙する部位を含む半部である。一方、吐出領域対峙部６Ｂは、吐出領域Ｐにおいて収縮するポンプ室７に対峙する部位を含む半部である。

前記のようにカムリング４の内側で各ベーン３によって放射状に仕切られる各ポンプ室７は、ロータ２の回転に伴って吸込領域Ｉと吐出領域Ｐとを循環する。吸込領域Ｉでは、ポンプ室７の容量が拡張して吸込ポート１６からの作動流体がポンプ室７に吸い込まれる。一方、吐出領域Ｐでは、ポンプ室７の容量が収縮してポンプ室７の作動流体が吐出ポート１８から吐出される。吸込領域Ｉと吐出領域Ｐの間には二つの遷移領域があり、この遷移領域では作動流体がポンプ室７に一時的に閉じ込められる。上記の遷移線Ｓは、ロータ２の回転軸Ｏと交差し、かつ二つの遷移領域と交差して延びる１本の直線である。また、遷移線Ｓは、ロータ２の回転軸Ｏと交差し、かつ二つの遷移領域をそれぞれ等分するように延びる２本の直線からなる折れ線であってもよい。

ポンプカバー６は、カムリング４の内側に生じる内圧（ポンプ室７、ベーン背圧室２Ｂ等の圧力）によって弾性変形するが、吐出領域Ｐと吸込領域Ｉの流体圧力差によって吸込領域対峙部６Ａと吐出領域対峙部６Ｂに生じる弾性変形量が相違すると、ポンプカバー６とロータ２間のクリアランスが不均一になる。

これに対処して、ポンプカバー６には、ポンプ室７の作動流体圧に対する吐出領域対峙部６Ｂの剛性を吸込領域対峙部６Ａより高める補強部６０が設けられる。

本実施形態において、補強部６０は、吐出領域対峙部６Ｂにおける軸方向の厚さが吸込領域対峙部６Ａにおける軸方向の厚さより大きく形成された部位である。

吐出領域対峙部６Ｂと吸込領域対峙部６Ａは、それぞれ径方向に延びる平板状に形成される。補強部６０が設けられることにより、吐出領域対峙部６Ｂの軸方向の厚さＴＢが吸込領域対峙部６Ａの軸方向の厚さＴＡより大きくなっている。この厚さＴＢ、ＴＡは、吐出領域対峙部６Ｂと吸込領域対峙部６Ａに生じる最大弾性変形量が互いに同等になるように、吐出領域Ｐ、吸込領域Ｉの流体圧力に応じてそれぞれ設定される。

ポンプカバー６において、吐出領域対峙部６Ｂから吸込領域対峙部６Ａへと軸方向の厚さが減少する遷移領域段差部６Ｃが設けられる。図３Ｂにおいて、遷移領域段差部６Ｃは遷移線Ｓ上に延びるように配置される。

遷移領域段差部６Ｃは、その外壁が軸方向に対して傾斜する面状に形成される。これにより、遷移領域段差部６Ｃでは、吐出領域対峙部６Ｂから吸込領域対峙部６Ａにかけてポンプカバー６の軸方向の厚さが次第に減少する。

なお、上述した構成に限らず、遷移領域段差部６Ｃは、その外壁が軸方向に対して平行となる面状に形成してもよい。

吐出領域対峙部６Ｂと吸込領域対峙部６Ａは、それぞれの外壁面６８、外壁面６９が端面６６と平行に延びる平板状に形成される。

なお、上述した構成に限らず、吐出領域対峙部６Ｂと吸込領域対峙部６Ａは、ブラケット部６７から離れるのにしたがって軸方向の厚さが減少するように形成してもよい。この場合には、外壁面６８、外壁面６９が円錐台状に傾斜して延びる。

本実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

〔１〕ポンプカバー６は、ポンプ室７の作動流体圧に対する吐出領域対峙部６Ｂの剛性が補強部６０によって吸込領域対峙部６Ａより高められることにより、ポンプ吐出圧（高圧）を受ける吐出領域対峙部６Ｂとポンプ吸込圧（低圧）を受ける吸込領域対峙部６Ａとの間で弾性変形量が相違することを抑えられる。これによってポンプカバー６とロータ２とのクリアランスが適正に保たれる。このため、高負荷時にもロータ２が円滑に回転し、ロータ２等に焼き付きが生じることを抑えられる。ポンプカバー６の変形が抑えられることで、変形による隙間からの作動流体の漏れも抑えられる。

〔２〕ポンプカバー６は、吐出領域対峙部６Ｂにおけるロータ２の回転軸Ｏ方向の厚さが吸込領域対峙部６Ａおけるロータ２の回転軸方向の厚さより大きく形成された補強部６０を備えることにより、カムリング４の内圧に対する吐出領域対峙部６Ｂの剛性を高められるとともに、ポンプカバー６の外形形状を簡素化することができる。

〔３〕遷移領域段差部６Ｃは、収縮と拡張が切り換わるポンプ室７に対峙して吐出領域対峙部６Ｂから吸込領域対峙部６Ａへと軸方向の厚さが減少するように形成されるため、吐出領域対峙部６Ｂの剛性が高められるとともに、吸込領域対峙部６Ａの軸方向の厚さが広い範囲で削減され、ポンプカバー６の軽量化が図れる。

遷移領域段差部６Ｃは、ポンプカバー６の中央部にてブラケット部６７から径方向に延びているため、筒状のブラケット部６７と共同してポンプカバー６の中央部の剛性を有効に高められる。

（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第１実施形態の可変容量型ベーンポンプと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

上記第１実施形態に係る可変容量型ベーンポンプ１００では、ポンプカバー６の吐出領域対峙部６Ｂにおける軸方向の厚さが吸込領域対峙部６Ａにおける軸方向の厚さより大きく形成された補強部６０が設けられる構成であった。第２実施形態に係る可変容量型ベーンポンプ２００では、ポンプカバー２０６の吐出領域対峙部２０６Ｂの外壁面２０８からリブ状に突出する複数の補強部２６１〜２６６が設けられる。

ポンプカバー２０６は、第１実施形態に係るポンプカバー６と同様に、吸込領域対峙部２０６Ａと吐出領域対峙部２０６Ｂとに分けられる。吸込領域対峙部２０６Ａは、吸込領域Ｉにおいて拡張するポンプ室に対峙する部位を含む半部である。一方、吐出領域対峙部２０６Ｂは、吐出領域Ｐにおいて、収縮するポンプ室に対峙する部位を含む半部である。

リブ状の補強部２６１〜２６６は、ロータの回転軸Ｏを中心とする放射状に形成される。

補強部２６１〜２６６の基端は、ブラケット部６７に連接して形成される。このため、補強部２６１〜２６６は、筒状のブラケット部６７と共同してポンプカバー２０６の中央部の剛性を有効に高められる。

リブ状の補強部２６１、２６６は、遷移線Ｓに沿って延び、吐出領域対峙部２０６Ｂと吸込領域対峙部２０６Ａに渡って形成される。

リブ状の補強部２６２、２６３、２６４は、径方向に延び、その基端部が通路壁部２６７に連接して形成される。この通路壁部２６７は、吐出領域対峙部２０６Ｂの外壁面２０８から突出した部位であり、その内部に制御バルブに連通した第一流体圧通路と第二流体圧通路を画成する通孔が形成される。このため、補強部２６２、２６３、２６４は、通路壁部２６７と共同してポンプカバー２０６の剛性を有効に高められる。

吐出領域対峙部２０６Ｂの外壁面２０８と吸込領域対峙部２０６Ａの外壁面２０９とは、両者の間に段差（遷移領域段差部）がなく、平面状に延びる。

ポンプカバー２０６は、リブ状の補強部２６１〜２６６の本数及び形状がそれぞれ吐出領域Ｐ、吸込領域Ｉの流体圧力に応じて設定され、吸込領域対峙部２０６Ａと吐出領域対峙部２０６Ｂに生じる最大弾性変形量が互いに同等になるように構成される。

以上の第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に前記〔１〕の作用効果を奏するとともに、以下に示す作用効果を奏する。

〔４〕ポンプカバー２０６の吐出領域対峙部２０６Ｂの外壁面２０８からリブ状の補強部２６１〜２６６が突出することにより、カムリングの内圧に対する吐出領域対峙部２０６Ｂの剛性を有効に高められ、ポンプカバー２０６の軽量化が図られる。

〔５〕複数の補強部２６１〜２６６は、ロータの回転軸Ｏを中心とする放射状に延びることにより、カムリングの内圧に対するポンプカバー２０６の中央部の剛性を有効に高められ、ロータとのクリアランスが適正に保たれる。

本発明は上記の実施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。

本発明の可変容量型ベーンポンプは、車両に搭載される例えばパワーステアリング装置や無段変速機等の油圧供給源に利用できるとともに、他の機械、設備の流体圧力供給源にも利用できる。

２ ロータ
３ ベーン
４ カムリング
４Ａ 内周カム面
５ ポンプボディ
６、２０６ ポンプカバー
６Ａ、２０６Ａ 吸込領域対峙部
６Ｂ、２０６Ｂ 吐出領域対峙部
６Ｃ 遷移領域段差部
７ ポンプ室
６０、２６１〜２６６ 補強部
１００、２００ 可変容量型ベーンポンプ

Claims (5)

1. 流体圧供給源として用いられる可変容量型ベーンポンプであって、
   回転駆動されるロータと、
   前記ロータに摺動自在に挿入される複数のベーンと、
   前記ベーンの先端が摺接する内周カム面を有し、前記ロータの回転軸に対して偏心可能なカムリングと、
   前記ロータと前記ベーンと前記カムリングとによって画成される複数のポンプ室と、
   前記カムリングを収容するポンプボディと、
   前記ポンプボディを封止するポンプカバーと、を備え、
   前記ポンプカバーは、
   拡張する前記ポンプ室に対峙する吸込領域対峙部と、
   収縮する前記ポンプ室に対峙する吐出領域対峙部と、
   前記ポンプ室の作動流体圧に対する前記吐出領域対峙部の剛性を前記吸込領域対峙部より高める補強部と、を有することを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
2. 前記補強部は、前記吐出領域対峙部における前記ロータの回転軸方向の厚さが前記吸込領域対峙部おける前記ロータの回転軸方向の厚さより大きく形成された部位であることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型ベーンポンプ。
3. 前記ポンプカバーは、収縮と拡張が切り換わる前記ポンプ室に対峙して前記吐出領域対峙部から前記吸込領域対峙部へと前記ロータの回転軸方向の厚さが減少する遷移領域段差部をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の可変容量型ベーンポンプ。
4. 前記補強部は、前記吐出領域対峙部の外壁面からリブ状に突出する部位であることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型ベーンポンプ。
5. 複数の前記補強部が前記ロータの回転軸を中心として放射状に延びることを特徴とする請求項４に記載の可変容量型ベーンポンプ。

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