JP2014163307A

JP2014163307A - ベーンポンプ

Info

Publication number: JP2014163307A
Application number: JP2013035615A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Shimono; 宏美下野; Tomoyuki Fujita; 朋之藤田; Masamichi Sugihara; 雅道杉原; Yoshiyuki Maki; 義之牧
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2014-09-08
Anticipated expiration: 2033-02-26
Also published as: ES2652155T3; WO2014132977A1; EP2963297B1; MX361247B; CN105074215B; CN105074215A; MX2015011063A; EP2963297A1; EP2963297A4; JP6122659B2; US20150377236A1; US9856873B2

Abstract

【課題】ノッチを介してエアがポンプ室に供給されることを抑制可能なベーンポンプを提供する。
【解決手段】ベーンポンプは、動力源の動力によって回転駆動されるロータと、ロータの外周に開口を有して放射状に複数形成され、開口がロータの外周から隆起した隆起部に設けられるスリットと、スリットごとに摺動自在に収装されるベーンと、ベーンがスリットから突出する方向の端部であるベーンの先端部が摺接する内周カム面を有するカムリングと、ロータとカムリングと隣り合うベーンとの間に画成されるポンプ室と、ロータの側面が摺接する摺接面を有するサイド部材と、サイド部材に開口して形成されポンプ室から吐出される作動流体を導く吐出ポートと、サイド部材に設けられ吐出ポートの開口からロータの回転方向後方へ向けて延びるノッチと、を備える。ノッチは、ロータの隆起部より径方向外側に形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体圧機器における流体圧供給源として用いられるベーンポンプに関する。

ベーンポンプは、ベーンが収装されたロータと、ベーンの先端部が摺接する内周カム面を有するカムリングと、ロータの軸方向一端側に摺接するサイドプレートと、を備える。サイドプレートには、ロータとカムリングと隣り合うベーンとの間に画成されるポンプ室から吐出される作動流体を導く吐出ポートが形成される。

特許文献１には、吐出ポートの開口部からロータの回転方向後方に向けて延設される溝であるノッチが、サイドプレートに形成されることが記載されている。これにより、ロータが回転して作動流体が給排される際、ポンプ室は吐出ポートに開口する前にノッチに開口するので、ノッチを介して高圧の作動流体が吐出ポートから回転方向後方のポンプ室へと供給される。よって、ポンプ室が高圧化する前に徐々に圧力を上昇させておくことができるので、ポンプ室の急激な圧力変動を抑制することができる。

特開２００１−２４８５６９号公報

しかし、作動流体の中に混入しているエアがノッチを介してポンプ室へと供給された場合、ポンプ室の圧力を十分に上昇させておくことができず、ポンプ室の急激な圧力変動が生じる可能性がある。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、ノッチを介してエアがポンプ室に供給されることを抑制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、流体圧供給源として用いられるベーンポンプであって、動力源の動力によって回転駆動されるロータと、ロータの外周に開口を有して放射状に複数形成され、開口がロータの外周から隆起した隆起部に設けられるスリットと、スリットごとに摺動自在に収装されるベーンと、ベーンがスリットから突出する方向の端部であるベーンの先端部が摺接する内周カム面を有するカムリングと、ロータとカムリングと隣り合うベーンとの間に画成されるポンプ室と、ロータの側面が摺接する摺接面を有するサイド部材と、サイド部材に開口して形成されポンプ室から吐出される作動流体を導く吐出ポートと、サイド部材に設けられ吐出ポートの開口からロータの回転方向後方へ向けて延びるノッチと、を備え、ノッチは、ロータの隆起部より径方向外側に形成される、ことを特徴とする。

本発明によれば、吐出ポートから延びるノッチがロータの隆起部より径方向外側に形成されるので、ロータの回転による遠心力によって径方向内側に押しのけられるエアがノッチを介してポンプ室に供給されることを抑制できる。

本発明の実施形態に係るベーンポンプの正面図であり、ポンプカバーを取り除いた状態を示す図である。サイドプレートの正面図である。比較例におけるベーンポンプの正面図であり、ポンプカバーを取り除いた状態を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態におけるベーンポンプ１００の正面図であり、ポンプカバーを取り除いた状態を示す図である。なお、図１では、説明の簡略化のためポンプボディの図示を省略している。

ベーンポンプ１００は、車両に搭載される流体圧機器、例えば、パワーステアリング装置や無段変速機等の流体圧供給源として用いられる。作動流体は、オイルやその他の水溶性代替液等である。

ベーンポンプ１００は、例えばエンジン（図示せず）等によって駆動され、駆動軸１に連結されたロータ２が、図１の矢印で示すように時計回りに回転することで流体圧を発生させる。

ベーンポンプ１００は、ポンプボディに回転自在に支持される駆動軸１と、駆動軸１に連結されて回転駆動されるロータ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には、外周面に開口部５ａを有するスリット５が所定間隔をおいて放射状に複数形成される。スリット５の開口部５ａは、ロータ２の外周から径方向外側に隆起した隆起部２ａに形成される。つまり、ロータ２の外周にはスリット５の数だけ隆起部２ａが形成される。

ベーン３は、各スリット５に摺動自在に挿入され、スリット５から突出する方向の端部である先端部３ａと、先端部３ａとは反対側の端部である基端部３ｂと、を有する。スリット５の基端側には、ベーン３の基端部３ｂによって区画され作動流体が導かれる背圧室５ｂが形成される。ベーン３は、背圧室５ｂの圧力によってスリット５から突出する方向に押圧される。

カムリング４は、略長円形状をした内周面である内周カム面４ａを有する環状の部材である。ベーン３が背圧室５ｂの圧力によってスリット５から突出する方向に押圧されると、ベーン３の先端部３ａがカムリング４の内周カム面４ａに摺接する。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４の内周カム面４ａ、及び隣接するベーン３によってポンプ室６が画成される。

カムリング４の内周カム面４ａは略長円形状であるので、ロータ２の回転に伴って内周カム面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６の容積は、拡張と収縮とを繰り返す。ポンプ室６が拡張する領域では作動流体が吸入され、ポンプ室６が収縮する領域では作動流体が吐出される。

ポンプボディには、カムリング４を収容するポンプ収容凹部（図示せず）が形成される。ポンプ収容凹部の底面には、ロータ２に摺接するとともにカムリング４に当接するサイド部材としてのサイドプレート１０（図２）が配置される。ポンプ収容凹部の開口部は、ロータ２に摺接するとともにカムリング４に当接するポンプカバー（図示せず）によって封止される。ポンプカバーとサイドプレート１０とは、ロータ２及びカムリング４の両側面に対向する状態で配置される。

ポンプカバーにおけるロータ２が摺接する摺接面には、ポンプ室６が拡張する領域に対応して開口し、ポンプ室６に作動流体を導く円弧状の２つの吸込ポート（図示せず）が形成される。また、サイドプレート１０におけるロータ２が摺接する摺接面１０ａには、ポンプ室６が収縮する領域に対応して開口し、ポンプ室６の作動流体を吐出する円弧状の２つの吐出ポート１１（図２参照）が形成される。

図２は、サイドプレート１０の正面図である。

サイドプレート１０は、ロータ２の側面に摺接する摺接面１０ａと、駆動軸１が嵌挿される貫通孔１０ｂと、を有する。サイドプレート１０はさらに、摺接面１０ａであってポンプカバーの吸込ポートに対応する位置に形成される吸込用凹部１２と、摺接面１０ａに開口して形成されポンプ室６内の作動流体を取り出して流体圧機器に導く吐出ポート１１と、を有する。

吸込用凹部１２は、サイドプレート１０の周方向に沿ってポンプ室６が拡張する２つの領域に配置される。各吸込用凹部１２の外周端はサイドプレート１０の外周端まで達しており、径方向外側に開口する凹形状となるように形成される。

吐出ポート１１は、サイドプレート１０の周方向に沿ってポンプ室６が収縮する２つの領域に配置される。各吐出ポート１１は、サイドプレート１０の貫通孔１０ｂを中心とした円弧状に形成される。

サイドプレート１０はさらに、摺接面１０ａに開口して形成されポンプ室６が拡張する領域において背圧室５ｂに連通する吸込側背圧ポート１３と、摺接面１０ａに開口して形成されポンプ室６が収縮する領域において背圧室５ｂに連通する吐出側背圧ポート１４と、を有する。

吸込側背圧ポート１３は、ポンプ室６が拡張する領域において貫通孔１０ｂを中心とする円弧状に形成される。吐出側背圧ポート１４は、ポンプ室６が収縮する領域において貫通孔１０ｂを中心とする円弧状に形成される。

また、ポンプカバーは、ロータ２との摺接面に開口して形成され作動流体をポンプ室６内に導く吸込ポートと、摺接面であってサイドプレート１０の吐出ポート１１に対応する位置に形成される吐出用凹部（図示せず）と、を有する。

吸込ポートは、ポンプカバーの周方向に沿ってポンプ室６が拡張する２つの領域に配置される。各吸込ポートは、ポンプカバーの貫通孔を中心とした円弧状に形成される。吐出用凹部は、ポンプカバーの周方向に沿ってポンプ室６が収縮する２つの領域に配置される。各吐出用凹部は、ポンプカバーの貫通孔を中心とした円弧状に形成される。

吸込ポートは、ポンプカバーに形成された吸込通路（図示せず）を通じてタンク（図示せず）に連通され、タンクの作動流体が吸込通路を通じてポンプカバーの吸込ポートからポンプ室６へと供給される。吐出ポート１１は、サイドプレート１０を貫通し、ポンプボディに形成された高圧室（図示せず）に連通される。高圧室は、吐出通路（図示せず）を通じてベーンポンプ１００の外部の流体圧機器に連通される。

ここで、比較例におけるベーンポンプ２００について説明する。

図３は、比較例におけるベーンポンプ２００の正面図であり、ポンプカバーを取り除いた状態を示す図である。なお、図３では、本実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

比較例におけるベーンポンプ２００では、サイドプレート２０の摺接面２０ａに、吐出ポート１１の開口からロータ２の回転方向後方へ向けて延びる溝である外側ノッチ２５及び内側ノッチ２６が形成される。外側ノッチ２５は、内側ノッチ２６より外周側に配置され、かつ内側ノッチ２６よりロータ２の回転方向の長さが短い。

外側ノッチ２５及び内側ノッチ２６は、いずれも吐出ポート１１の開口からロータ２の回転方向後方へ行くほどロータ２の径方向の寸法が小さくなる先細り形状に形成される。また、外側ノッチ２５及び内側ノッチ２６は、隆起部２ａを除くロータ２の外周面より外周側であってカムリング４の内周カム面４ａより内周側に配置される。

これにより、ロータ２の回転に伴ってポンプ室６には内側ノッチ２６が吐出ポート１１より先に開口し、続いて外側ノッチ２５が開口してから吐出ポート１１が開口する。外側ノッチ２５及び内側ノッチ２６がポンプ室６に開口すると、吐出ポート１１の高圧の作動流体が吐出ポート１１より回転方向後方のポンプ室６に導かれる。よって、ポンプ室６の圧力が吐出ポート１１に開口する前にポンプ室６の圧力を徐々に上昇させて、ポンプ室６の急激な圧力変動を抑制することができる。

しかし、作動流体にエアが混入している場合であって、特にロータ２の回転速度が高い場合、ロータ２の回転による遠心力によってポンプ室６内の作動流体は外周側に押し寄せられ、作動流体より軽いエアが内周側に溜まる。内周側に溜まったエアは、主に内側ノッチ２６を介して回転方向後方のポンプ室６に導かれる。エアが回転方向後方のポンプ室６に導かれても、エアには圧縮性があるため、ポンプ室６の圧力は十分に昇圧されない。これにより、ポンプ室６内が十分に昇圧されない状態で吐出ポート１１へと連通することになるので、ポンプ室６内の圧力が急激に上昇して圧力変動が大きくなる。

そこで、本実施形態では、図１及び図２に示すように、外側ノッチ１５におけるロータ２の回転方向の長さが内側ノッチ１６より長くなるように、外側ノッチ１５及び内側ノッチ１６を形成した。

外側ノッチ１５及び内側ノッチ１６は、隆起部２ａを除くロータ２の外周面より外周側であってカムリング４の内周カム面４ａより内周側に配置される。外側ノッチ１５は、ロータ２の回転角度にかかわらず常にロータ２の隆起部２ａより径方向外側に配置される。内側ノッチ１６は、ロータ２の回転角度にかかわらず常にロータ２の隆起部２ａの最外周部より内側に配置される。

これにより、ロータの回転に伴ってポンプ室には外側ノッチ１５が開口してから内側ノッチ１６が開口する。したがって、作動流体にエアが混入している場合であって、特にロータ２の回転速度が高い場合、ロータ２の回転による遠心力によって内周側に押しのけられるエアよりも先に、外周側に押し寄せられる作動流体が外側ノッチ１５を介して回転方向後方のポンプ室６に導かれる。これにより、高圧の作動流体が回転方向後方のポンプ室６に導かれる。よって、ポンプ室６が吐出ポート１１と連通する前にポンプ室６内の圧力を徐々に上昇させて、ポンプ室６内の昇圧が不十分となることによる急激な圧力変動を抑制することができる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

外側ノッチ１５がロータ２の隆起部２ａより径方向外側に形成されるので、ロータ２の回転による遠心力によって内周側の隆起部２ａ間に押しのけられるエアが回転方向後方のポンプ室６に導かれることを抑制でき、積極的に作動流体をポンプ室６に導くことができる。したがって、ポンプ室６が吐出ポート１１に連通するまでの間にポンプ室６内の圧力をより確実に昇圧しておくことができるので、ポンプ室６の急激な圧力変動を抑制することができる。

また、ポンプ室６内の圧力変動が抑制されることで、作動流体へのエアの含有率がより高く、ロータ２の回転速度がより高い状態で、ベーンポンプ１００を運転してもポンプ性能を維持することができる。

さらに、外側ノッチ１５より径方向内側に内側ノッチ１６が設けられ、内側ノッチ１６は外側ノッチ１５よりロータ２の回転方向長さが短いので、外側ノッチ１５を先にポンプ室６へと連通させることができる。よって、ロータ２の回転による遠心力によって外周側に押し寄せられた作動流体を積極的にポンプ室６へと導くことができる。

また、ポンプ室６が吐出ポート１１に連通する直前に外側ノッチ１５に加えて内側ノッチ１６も連通するので、ポンプ室６へ導入できる作動流体の量を増大させて、ポンプ室６のさらなる昇圧を図ることができる。

さらに、内側ノッチ１６は、ロータ２の隆起部２ａの最外周部より内側に形成されるので、内側ノッチ１６を介して吐出ポート１１からポンプ室６へと導かれる作動流体にエアが混入していても、エアがロータ２の回転による遠心力によってポンプ室６内の隣接する隆起部２ａ間に押しのけられるエアの中に供給されるので、ポンプ室６内の圧力は変動しにくい。よって、ポンプ室６の圧力変動を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、固定容量型ベーンポンプ１００を例示したが、可変容量型のベーンポンプであってもよい。

さらに、上記実施形態では、外側ノッチ１５の内周側に内側ノッチ１６を設けているが、内側ノッチ１６は設けなくてもよい。

さらに、上記実施形態では、外側ノッチ１５と内側ノッチ１６との合計２つのノッチを設けているが、３つ以上のノッチをロータの径方向に順に配置してもよい。

さらに、上記実施形態では、サイドプレート１０の摺接面１０ａにおける吐出ポート１１の開口から各ノッチ１５、１６が延設されているが、ポンプカバーの摺接面における吐出用凹部の開口から各ノッチ１５、１６が延設されるように形成してもよい。この場合、ポンプカバーが請求項１に記載のサイド部材に該当することになる。また、サイドプレート１０の摺接面１０ａ及びポンプカバーの摺接面の両方に各ノッチ１５、１６を形成してもよい。

２ロータ
２ａ隆起部
３ベーン
３ａ先端部
３ｂ基端部
４カムリング
４ａ内周カム面
５スリット
５ａ開口部（開口）
６ポンプ室
１０サイドプレート（サイド部材）
１０ａ摺接面
１１吐出ポート
１５外側ノッチ（ノッチ）
１６内側ノッチ
１００ベーンポンプ

Claims

流体圧供給源として用いられるベーンポンプであって、
動力源の動力によって回転駆動されるロータと、
前記ロータの外周に開口を有して放射状に複数形成され、前記開口が前記ロータの外周から隆起した隆起部に設けられるスリットと、
前記スリットごとに摺動自在に収装されるベーンと、
前記ベーンが前記スリットから突出する方向の端部である前記ベーンの先端部が摺接する内周カム面を有するカムリングと、
前記ロータと前記カムリングと隣り合う前記ベーンとの間に画成されるポンプ室と、
前記ロータの側面が摺接する摺接面を有するサイド部材と、
前記サイド部材に開口して形成され前記ポンプ室から吐出される作動流体を導く吐出ポートと、
前記サイド部材に設けられ前記吐出ポートの開口から前記ロータの回転方向後方へ向けて延びるノッチと、
を備え、
前記ノッチは、前記ロータの前記隆起部より径方向外側に形成される、
ことを特徴とするベーンポンプ。
前記ノッチより径方向内側に形成される内側ノッチをさらに備え、
前記内側ノッチは、前記ノッチより前記ロータの回転方向の長さが短い、
ことを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
前記内側ノッチは、前記ロータの前記隆起部の最外周部より内側に形成される、
ことを特徴とする請求項２に記載のベーンポンプ。