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。
まず、図1及び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(以下、単に「ベーンポンプ」と称する。)100の全体構成について説明する。
ベーンポンプ100は、車両に搭載される流体圧機器、例えば、自動変速機や無段変速機等の流体圧供給源として用いられる。
ベーンポンプ100は、駆動軸1の端部にエンジン等の駆動源(図示省略)の動力が伝達され、駆動軸1に連結されたロータ2の回転に伴い、作動流体としての作動油を吸い込んで吐出するものである。ロータ2は、図1において矢印で示すように時計回りに回転する。
図1及び図2に示すように、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の回転に伴ってベーン3の先端が摺動する内周面であるカム面4aを有しロータ2の中心に対して偏心可能なカムリング4と、駆動軸1が挿通し駆動軸1を回転自在に支持する第1ハウジングとしての第1ポンプボディ10と、カムリング4を収容する収容部材としての第2ポンプボディ20と、第2ポンプボディ20の開口を封止する第2ハウジングとしてのポンプカバー30と、を備える。第1ポンプボディ10とポンプカバー30とは、第2ポンプボディ20を挟むようにそれぞれ第2ポンプボディ20の両側面20a,20bに当接して設けられる(図2参照)。
図1に示すように、ロータ2には、外周面に開口するスリット7が所定間隔をおいて放射状に形成される。スリット7には、ベーン3が往復動自在に挿入される。スリット7内には、吐出圧が導かれる背圧室8がベーン3の基端部によって区画される。
ベーン3は、背圧室8に導かれる作動油の圧力によって、スリット7から抜け出る方向に押圧され、先端部がカムリング4のカム面4aに当接する。ベーン3は、ロータ2の回転に伴ってカム面4aを摺動する。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9が区画される。
カムリング4は、ベーン3の先端が摺接する内周面であるカム面4aを有する略環状の本体部5と、本体部5から径方向に延びて形成されるレバー部6と、を有する。レバー部6は、基端が本体部5に接続され、先端には後述するスプリング27が着座する着座面6aが形成される。
また、カムリング4は、ポンプ室9の容積を拡張する吸込領域と、ポンプ室9の容積を収縮する吐出領域と、を有する。このように、各ポンプ室9は、ロータ2の回転に伴って拡縮する。
図2に示すように、第1ポンプボディ10における第2ポンプボディ20に対向する端面(対向面)10aには、ロータ2及びカムリング4に対向する位置に収容凹部10bが形成される。収容凹部10bには、ロータ2及びカムリング4の一側面(図2では上側面)に当接するサイドプレート11が配置される。サイドプレート11は、第1ポンプボディ10において第2ポンプボディ20に対向する対向面10aと略同一面となるように形成される。ロータ2及びカムリング4の他側面(図2では下側面)には、ポンプカバー30が当接して配置される。サイドプレート11とポンプカバー30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9を密閉する。なお、本実施形態では、ポンプカバー30がロータ2及びカムリング4の他側面に当接してポンプ室9を密閉するが、ポンプカバー30にロータ2及びカムリング4の他側面に当接するサイドプレートを設け、このサイドプレートでポンプ室9を密閉してもよい。
第2ポンプボディ20は、カムリング4を収容する収容部材であると共にカムリング4を揺動自在に支持するアダプタリングとしても機能する。第2ポンプボディ20の内周面には、図1に示すように、カムリング4を支持する支持ピン21が設けられる。カムリング4は第2ポンプボディ20の内部で支持ピン21を支点に揺動し、ロータ2の中心に対して偏心する。このように、支持ピン21が、カムリング4の揺動支点である。
第2ポンプボディ20の内周面には、ロータ2に対する偏心量が小さくなる方向のカムリング4の移動を規制する第1規制部22と、ロータ2に対する偏心量が大きくなる方向のカムリング4の移動を規制する第2規制部23と、がそれぞれ膨出して形成される。つまり、第1規制部22はロータ2に対するカムリング4の最小偏心量を規定し、第2規制部23はロータ2に対するカムリング4の最大偏心量を規定する。
第2ポンプボディ20の内周面における支持ピン21と軸対称の位置には、カムリング4の揺動時にカムリング4の本体部5の外周面が摺接するシール材24が装着される。
カムリング4の外周面と第2ポンプボディ20の内周面との間である第2ポンプボディ20の内側空間(カムリング4の外側の外周収容空間)には、支持ピン21とシール材24とによって、第1流体圧室25と第2流体圧室26とが区画される。なお、これに限らず、第2ポンプボディ20とは別にアダプタリングを設け、カムリング4の外周面とアダプタリングの内周面との間に、第1流体圧室25と第2流体圧室26とを区画してもよい。
第2ポンプボディ20には、付勢部材としてのコイルスプリング(以下、単に「スプリング」と称する。)27を収容する収容室29が形成される。
スプリング27は、カムリング4のレバー部6と第2ポンプボディ20に形成される凹部28との間に圧縮状態で介装される。つまり、カムリング4のレバー部6と第2ポンプボディ20の凹部28とによって、収容室29が区画される。具体的には、スプリング27の一端部27a(図1中上端)が、凹部28の一部である着座面28aに着座し、他端部27b(図1中下端)が、レバー部6の先端に形成される着座面6aに着座する。スプリング27は、レバー部6の着座面6aから突出する突起部6bによって、他端部27bの内周が支持される。これにより、スプリング27の位置ずれが防止される。スプリング27は、ロータ2に対するカムリング4の偏心量が大きくなる方向にカムリング4のレバー部6を付勢する。
第2ポンプボディ20の内側空間である第1流体圧室25は、レバー部6と凹部28の間であってスプリング27が収容される領域(収容室29)と、スプリング27が存在しない領域と、を有する。以下では、第1流体圧室25のうち、スプリング27が存在しない領域の空間、言い換えれば、収容室29を除いた空間を「非収容室25a」と称する。
ポンプカバー30には、図2に示すように、配管(図示省略)を通じて外部のタンク(図示省略)に連通しタンクから作動油が導かれる吸込口31と、吸込口31に連通する第1吸込通路32と、が形成される。
サイドプレート11には、主に図4に示すように、外周面に開口すると共に、カムリング4に対向するサイドプレート11の端面に円弧状に開口する切欠16が形成される。切欠16は、吸込領域にあるポンプ室9に開口するポンプポートとしての第1吸込ポート16aと、第1吸込ポート16aとサイドプレート11の外周面とを連通する連通ポート16bと、を有する。
また、第1ポンプボディ10には、図4及び5に示すように、サイドプレート11における切欠16の連通ポート16bに連通するボディ凹部15が形成される。ボディ凹部15は、第1ポンプボディ10の対向面10aに開口する。ベーンポンプ100では、切欠16の連通ポート16bとボディ凹部15とによって第2吸込通路17が構成される。
ポンプカバー30における第1吸込通路32と第1ポンプボディ10における第2吸込通路17とは、図5に示すように、第2ポンプボディ20の内側空間の第1流体圧室25を通じて連通する。具体的には、第1吸込通路32は、第1流体圧室25における収容室29及び非収容室25aの両方に開口する第1開口32aを有する。また、第2吸込通路17は、第1流体圧室25における収容室29及び非収容室25aの両方に開口する第2開口17aを有する。第2吸込通路17の第2開口17aは、切欠16の連通ポート16bの開口とボディ凹部15の開口とによって構成される。
よって、サイドプレート11の第1吸込ポート16aには、吸込口31、第1吸込通路32、非収容室25a、連通ポート16b(第2吸込通路17)を通じた作動油の流れ(図5中実線矢印)と、吸込口31、第1吸込通路32、収容室29、ボディ凹部15、及び連通ポート16bを通じた作動油の流れ(図5中破線矢印)と、の2つの流れにより作動油が吸い込まれる。
さらに、図2及び図3に示すように、ポンプカバー30には、第1吸込通路32に連通し、吸込領域にあるポンプ室9に円弧状に開口する第2吸込ポート33が形成される。よって、吸込領域にあるポンプ室9には、第1吸込ポート16aを通じて作動油が吸い込まれると共に、第2吸込ポート33を通じても作動油が吸い込まれる。このように、カムリング4の両側面からポンプ室9に作動油が吸い込まれることにより、ベーンポンプ100の吸込性が向上し、キャビテーションの発生を防止することができる。
また、第1ポンプボディ10には、図2に示すように、吐出領域にあるポンプ室9から吐出される作動油が導かれる高圧室13が形成される。ポンプ室9から吐出される作動油は、サイドプレート11に円弧状に形成される吐出ポート12を通じて高圧室13に導かれる。高圧室13に導かれた作動油は、第1ポンプボディ10に形成され高圧室13に連通する吐出通路(図示省略)を通じて外部の油圧機器へと供給される。
次に、ベーンポンプ100の作動について説明する。
ベーンポンプ100は、ロータ2の回転に伴って、カムリング4の吸込領域における各ポンプ室9にて第1吸込ポート16a及び第2吸込ポート33を通じてタンクからの作動油を吸込むと共に、カムリング4の吐出領域における各ポンプ室9から吐出ポート12及び吐出通路を通じて作動油を外部へ吐出する。このように、ベーンポンプ100は、ロータ2の回転に伴う各ポンプ室9の拡縮によって作動油を給排する。
第2ポンプボディ20の内側の第2流体圧室26には、制御弁(図示省略)によって圧力が制御されたポンプ室9の吐出圧が導かれる。第2流体圧室26に導かれる作動油の圧力は、第1吸込通路32と連通してタンク圧となる第1流体圧室25の圧力よりも高い。このため、カムリング4には、第1流体圧室25と第2流体圧室26の圧力差によってロータ2に対する偏心量が小さくなる方向の推力が作用する。よって、カムリング4は、第1流体圧室25と第2流体圧室26との圧力差による推力及びスプリング27の付勢力がバランスするように、支持ピン21を支点に揺動する。カムリング4が支持ピン21を支点に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9の吐出容量が変化する。
第1流体圧室25と第2流体圧室26との圧力差による推力がスプリング27の付勢力よりも大きくなると、ロータ2に対するカムリング4の偏心量が小さくなる。これにより、ポンプ室9の吐出容量は、小さくなる。これに対して、第1流体圧室25と第2流体圧室26との圧力差による推力がスプリング27の付勢力よりも小さくなると、ロータ2に対するカムリング4の偏心量が大きくなる。これにより、ポンプ室9の吐出容量は、大きくなる。このように、ベーンポンプ100は、第1流体圧室25と第2流体圧室26との圧力差及びスプリング27の付勢力によってロータ2に対するカムリング4の偏心量が変化し、ポンプ室9の吐出容量が変化する。
次に、ベーンポンプ100における作用について説明する。
ベーンポンプ100を作動する作動油には、エアが含有されることがある。例えば、ポンプ室9よりも収容室29が鉛直方向上方に位置するようにベーンポンプ100が取り付けられる場合には、収容室29内にエアが溜まることがある。収容室29内にエア溜りが生じると、収容室29内にエア溜りがなく作動油で満たされている場合と比較して、スプリング27の伸縮時の抵抗が変化する。このようなスプリング27の伸縮時の抵抗の変化により、カムリング4の動作が不安定になるおそれがある。
これに対し、ベーンポンプ100では、吸込口31から第1吸込通路32を通過する作動油の一部は、図5中破線矢印で示すように、収容室29を通過し、第2吸込通路17を通じて第1吸込ポート16aに導かれる。このように、収容室29内で作動油の流れが生じるため、収容室29内におけるエア溜りの発生を抑制することができる。また、エア溜りが生じた場合であっても、作動油の流れによって、エアはポンプ室9に吸い込まれて吐出されるため、収容室29内にエアがとどまり続けることが防止される。したがって、エア溜りによるスプリング27の伸縮時の抵抗の変化が生じないため、カムリング4の動作が安定する。
また、収容室29を通じて第2吸込通路17に導かれる作動油は、スプリング27が流れの抵抗となるため、流量が比較的小さい。よって、第1吸込通路32の第1開口32a及び第2吸込通路17の第2開口17aが収容室29にのみ臨む場合には、第1吸込ポート16aからポンプ室9に吸い込まれる流量が不足するおそれがある。
これに対し、ベーンポンプ100では、第1吸込通路32の第1開口32a及び第2吸込通路17の第2開口17aは、収容室29及び非収容室25aの両方に臨む。言い換えれば、収容室29は、第1開口32a及び第2開口17aの一部にのみ臨んでいる。このため、第1吸込通路32の作動油は、収容室29から第2吸込通路17のボディ凹部15を通じて第1吸込ポート16aに導かれると共に、第1吸込通路32から非収容室25a及びサイドプレート11における切欠16の連通ポート16bを通じても第1吸込ポート16aに導かれる。これにより、第1吸込通路32から収容室29のみを通じて第1吸込ポート16aに作動油が導かれる場合と比較して、第1吸込ポート16aからポンプ室9に吸い込まれる作動油の流量を確保することができる。なお、ベーンポンプ100では、スプリング27が作動油の流れの抵抗となるため、第1吸込通路32の作動油は、主として非収容室25aを通過して第1吸込ポート16aに導かれる。
このように、第1吸込ポート16aには、収容室29を通じた流れの他に、非収容室25aを通じても作動油が導かれるため、第1吸込ポート16aへの作動油の吸込性を確保しつつ、収容室29内に作動油の流れを発生させて、収容室29内のエア溜りの発生を抑制することができる。
次に、本実施形態の変形例について説明する。次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した各構成とを組み合わせたり、以下の変形例同士を組み合わせたりすることも可能である。
上記実施形態では、カムリング4は、レバー部6を介してスプリング27によって付勢される。これに対し、カムリング4がレバー部6を有さず、カムリング4の外周面をスプリング27によって付勢してもよい。この場合であっても、吸込口31から導かれる作動油が、スプリング27を収容する収容室29を通じて第1吸込ポート16aに導かれるように構成することで、収容室29内でのエア溜りの発生を抑制し、カムリング4の動作を安定させることができる。
また、上記実施形態では、ポンプカバー30に吸込口31が形成される。これに対し、吸込口31は、第1ポンプボディ10に形成されてもよい。また、ポンプカバー30及び第1ポンプボディ10のそれぞれにポートを形成し、2つのポートの一方を吸込口31として選択的に使用してもよい。具体的には、2つのポートの一方に配管を接続して吸込口31として使用し、他方はプラグによって封止してもよい。第1ポンプボディ10に吸込口31が設けられる場合には、第2吸込ポート33が「ポンプポート」に相当し、第1吸込ポート16aが「サブポート」に相当する。この場合であっても、第1ポンプボディ10の吸込口31から導かれる作動油は、第2吸込通路17、収容室29、及び第1吸込通路32を通じてポンプポートとしての第2吸込ポート33に導かれるため、上記実施形態と同様に、作動油の流れによって収容室29内でのエア溜りの発生を抑制することができる。
また、上記実施形態では、作動油の吸込性を確保するために、ベーンポンプ100は、第1吸込ポート16a及び第2吸込ポート33を備える。これに対し、サブポートである第2吸込ポート33は、必ずしも設けられなくてよい。なお、本実施形態のように、2つの吸込ポート(第1吸込ポート16a及び第2吸込ポート33)が設けられる場合には、少なくとも一方に導かれる作動油が収容室29を通過するように構成すればよい。言い換えれば、少なくとも一方の吸込ポートに導かれる作動油の流れにおいて、その吸込ポートよりも上流に収容室29が設けられるように構成されていればよい。これによれば、収容室29内に作動油の流れが生じるため、収容室29内でのエア溜りの発生を抑制し、カムリング4の動作を安定させることができる。
また、上記実施形態では、作動油の吸込性を確保するために、第1吸込ポート16aには、収容室29から第2吸込通路17を通じた作動油の流れ(図5中破線)に加え、非収容室25aから第2吸込通路17を通じた作動油の流れ(図5中実線)によって、作動油が吸い込まれる。具体的には、ベーンポンプ100では、スプリング27が、第1吸込通路32の第1開口32a及び第2吸込通路17の第2開口17aの一部にのみ臨むように構成される。これに対し、第1吸込通路32から非収容室25aを通じた第1吸込ポート16aへの作動油の流れに代えて、または、これに加えて、例えば、第1,第2ポンプボディ10,20及びポンプカバー30に形成される通路など、収容室29を通過しない他の流路によって第1吸込ポート16aに作動油を導いてもよい。この場合であっても、上記実施形態と同様に、第1吸込ポート16aからの作動油の吸込性を確保しつつ、収容室29におけるエア溜りの発生を防止することができる。また、第1吸込ポート16aからポンプ室9への吸込性が確保できる場合には、第1吸込ポート16aに導かれる作動油の流れの全てが、収容室29を通過するように構成されてもよい。
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
ベーンポンプ100では、吸込口31から収容室29を通過して第1吸込ポート16aに作動油が導かれる。これにより、収容室29内に作動油の流れが発生するため、収容室29内でのエア溜りの発生を抑制できる。よって、エア溜りの発生によるスプリング27の伸縮の抵抗が変化することがなく、カムリング4の動作を安定させることができる。
また、ベーンポンプ100では、吸込口31から収容室29を通過して第1吸込ポート16aに導かれる流路に加え、第1吸込通路32から非収容室25aを通じても第1吸込ポート16aに作動油が導かれる。よって、第1吸込ポート16aを通じたポンプ室9の作動油の吸込性を確保しつつ、収容室29内に作動油の流れを発生させて、収容室29内のエア溜りの発生を抑制することができる。
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
ベーンポンプ100は、駆動軸1に連結されたロータ2と、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の回転に伴ってベーン3の先端が摺動するカム面4aを有し、ロータ2に対して偏心可能に設けられるカムリング4と、ロータ2、隣り合う一対のベーン3、及びカムリング4によって区画されるポンプ室9と、カムリング4を収容する第2ポンプボディ20と、カムリング4をロータ2に対する偏心量が大きくなる方向に付勢するスプリング27と、カムリング4と第2ポンプボディ20との間に設けられスプリング27を収容する収容室29と、外部から作動油が導かれる吸込口31と、ポンプ室9に開口し作動油をポンプ室9へ導く第1吸込ポート16aと、を備え、吸込口31から収容室29を通じて第1吸込ポート16aに作動油が導かれる。
また、ベーンポンプ100は、吸込口31から収容室29に作動油を導く第1吸込通路32と、収容室29から第1吸込ポート16aに作動油を導く第2吸込通路17と、をさらに備える。
これらの構成では、スプリング27を収容する収容室29に作動油の流れが生じるため、収容室29内でのエア溜りの発生が抑制される。したがって、ベーンポンプ100におけるカムリング4の動作の安定性が向上する。
また、ベーンポンプ100は、第1吸込通路32とポンプ室9とを連通する第2吸込ポート33をさらに備える。
この構成では、ポンプ室9には第1吸込ポート16a及び第2吸込ポート33の両方から作動油が吸い込まれるため、ベーンポンプ100における作動油の吸込性を向上させることができる。
また、ベーンポンプ100では、第1吸込通路32と第2吸込通路17とは、カムリング4と第2ポンプボディ20との間の第1流体圧室25を通じて連通し、収容室29は、第1流体圧室25の一部として設けられ、第1吸込通路32は、第1流体圧室25に開口する第1開口32aを有し、第2吸込通路17は、第1流体圧室25に開口する第2開口17aを有し、収容室29は、第1開口32a及び第2開口17aのそれぞれの一部にのみ臨む。
この構成では、収容室29が第1開口32a及び第2開口17aの一部にのみ臨むため、第1開口32a及び第2開口17aの残りの他の部分(非収容室25a)を通じて作動油が第1吸込通路32から第2吸込通路17に導かれる。よって、スプリング27により作動油の流れが阻害されることを抑制し、作動油の吸込性を確保することができる。
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部を示したに過ぎず、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。