JP2023125377A - oil lubrication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種機械に冷却油または潤滑油を供給するベーンポンプに関する。 The present invention relates to a vane pump that supplies cooling oil or lubricating oil to various machines.
ベーンポンプは、車両駆動用のモータへの冷却油の供給、軸受への潤滑油の供給、および減速機やディファレンシャルギヤ等のギヤへの潤滑油の供給などを行う冷却・潤滑システムの油供給源として用いられている。 Vane pumps are used as an oil supply source for cooling and lubrication systems that supply cooling oil to vehicle drive motors, lubricating oil to bearings, and lubricating oil to gears such as reducers and differential gears. It is used.
ベーンポンプは、カムリングと、カムリングの内部に配置され動力源により回転するロータと、ロータの外周面に放射状に形成された複数のスリットに収容され、カムリングの内周面に当接してリングの内側に複数のポンプ室を形成する隣り合うベーンとを有している。 A vane pump consists of a cam ring, a rotor placed inside the cam ring and rotated by a power source, and a plurality of slits formed radially on the outer circumferential surface of the rotor. and adjacent vanes forming a plurality of pump chambers.
ベーンポンプは、特許文献1に示されているように、吸入口から作動油を吸入したポンプ室が吐出口に連通したとき、ポンプ室内の圧力が急上昇して作動油に混入した気泡が圧潰し、その衝撃により騒音やエロージョンが発生する問題がある。特許文献1では、ポンプ室(ポンプ室)の圧力を背圧室側に逃がすための流路をベーンに形成する構成が提案されている。特許文献1では、これにより圧龍りをなくし、高い衝撃低減効果を得ることができると述べている。 As shown in Patent Document 1, in a vane pump, when a pump chamber that sucks hydraulic oil from an inlet port communicates with a discharge port, the pressure inside the pump chamber suddenly increases and air bubbles mixed in the hydraulic oil are crushed. There is a problem in that the impact causes noise and erosion. Patent Document 1 proposes a configuration in which a flow path is formed in a vane to release pressure in a pump chamber (pump chamber) to a back pressure chamber. Patent Document 1 states that this eliminates pressure warping and provides a high impact reduction effect.
特許文献2には、ベーン室(ポンプ室)が吐出領域から吸込領域へと遷移する遷移領域にて、ベーン室をベーンポンプの外部に連通するベーン室ドレン通路を形成する構成が提案されている。これにより、ベーン室によって作動流体と共に圧縮されたエアが吸込領域へと運ばれることを抑えられ、吸込領域において作動流体の吸込みが円滑に行われ、ベーンポンプの吸込性能が維持されると述べている。 Patent Document 2 proposes a configuration in which a vane chamber drain passage that communicates the vane chamber with the outside of the vane pump is formed in a transition region where the vane chamber (pump chamber) transitions from the discharge region to the suction region. This prevents air compressed by the vane chamber from being carried along with the working fluid to the suction area, allowing the working fluid to be drawn in smoothly in the suction area and maintaining the suction performance of the vane pump. .
しかしながらベーンポンプが回転すると、作動油の方が気泡よりも重いことから、遠心力によってポンプ室のカムリング側(外側)に作動油が集まり、ポンプ室のロータ側(内側:ロータ外周面)に気泡が集まる。特許文献1の構成では、流路がベーンに設けられていることから、作動油中のエアが多くなった場合にベーンの開口(前面凹部61)よりも内側に溜まったエアを排出しにくいという問題がある。 However, when the vane pump rotates, the hydraulic oil is heavier than air bubbles, so the centrifugal force causes the hydraulic oil to collect on the cam ring side (outside) of the pump chamber, and air bubbles form on the rotor side (inside: rotor outer circumferential surface) of the pump chamber. get together. In the configuration of Patent Document 1, since the flow path is provided in the vane, it is difficult to discharge the air accumulated inside the vane opening (front recess 61) when there is a large amount of air in the hydraulic oil. There's a problem.
特許文献2の構成では、吐出領域から吸込領域へと遷移する遷移領域にて気泡混じりの作動油を排出する構成であるから、吐出時の騒音やエロージョンを解消することはできない。またベーン室ドレン通路から排出された油を導くために追加のドレン配管が必要になるうえ、排出された分を隣の吐出工程のポンプ室から供給されることで、圧力漏れにつながり、容積効率の性能低下を招くという問題がある。 In the configuration of Patent Document 2, since the hydraulic oil mixed with air bubbles is discharged in the transition area that transitions from the discharge area to the suction area, noise and erosion during discharge cannot be eliminated. In addition, additional drain piping is required to guide the oil discharged from the vane chamber drain passage, and the discharged oil is supplied from the pump chamber of the adjacent discharge process, leading to pressure leaks and volumetric efficiency. There is a problem in that it causes a decrease in performance.
本発明は、このような課題に鑑み、混入したエアを効率的に排出しつつ、圧力漏れによる性能低下を招くことのないベーンポンプを提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of these problems, an object of the present invention is to provide a vane pump that efficiently discharges mixed air and does not cause performance deterioration due to pressure leakage.
上記課題を解決するために、本発明にかかるベーンポンプの代表的な構成は、カムリングと、カムリングの内部空間に回転可能に配置され、外周面に複数のスリットを形成されたロータと、カムリングの内周面に当接するように、複数のスリットに進退可能に配置されて複数のポンプ室を形成する隣り合うベーンと、ロータの両側面を挟む2枚のサイドプレートと、サイドプレートに形成された吸入口および吐出口と、有するベーンポンプであって、ロータには隣り合うベーンの間においてロータの両側面を貫通する1または複数のエア貯留穴が形成されていて、2枚のサイドプレートには吸込口の下流側にポンプ室とエア貯留穴を連通させるエア導き溝が形成されていて、エア貯留穴は吐出口と連通することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a typical configuration of a vane pump according to the present invention includes a cam ring, a rotor that is rotatably arranged in the internal space of the cam ring and has a plurality of slits formed on its outer circumferential surface, and an inner space of the cam ring. Adjacent vanes that are arranged so as to be able to advance and retreat through multiple slits so as to contact the circumferential surface of the rotor to form multiple pump chambers, two side plates that sandwich both sides of the rotor, and a suction formed on the side plates. A vane pump having a port and a discharge port, the rotor having one or more air storage holes formed between adjacent vanes passing through both sides of the rotor, and two side plates having a suction port. An air guide groove is formed on the downstream side of the pump chamber to communicate the air storage hole with the pump chamber, and the air storage hole communicates with the discharge port.
さらに2枚のサイドプレートには、吸入口の上流側に、ポンプ室とエア貯留穴を連通させる圧解放溝 が形成されていることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that a pressure release groove is formed in the two side plates on the upstream side of the suction port to communicate the pump chamber with the air storage hole.
吐出口にはエア貯留穴に連通する拡張部が形成されていて、拡張部は、ポンプ室が吐出口と連通した後にエア貯留穴と連通する位置に形成されていることが好ましい。 Preferably, the discharge port is formed with an expanded portion that communicates with the air storage hole, and the expanded portion is formed at a position where the pump chamber communicates with the air storage hole after the pump chamber communicates with the discharge port.
本発明によれば、混入したエアを効率的に排出しつつ、圧力漏れによる性能低下を招くことのないベーンポンプを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a vane pump that efficiently discharges mixed air and does not cause performance deterioration due to pressure leakage.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in these embodiments are merely illustrative to facilitate understanding of the invention, and do not limit the invention unless otherwise specified. In this specification and the drawings, elements with substantially the same functions and configurations are given the same reference numerals to omit redundant explanation, and elements not directly related to the present invention are omitted from illustration. do.
図1は本実施形態にかかるベーンポンプ100の構成を説明する分解斜視図である。図1に示すベーンポンプ100は自動車において要冷却部や要潤滑部への油供給源として用いられるものである。ベーンポンプ100は、内部空間を有するカムリング110と、カムリング110の内部空間に回転可能に配置された筒状のロータ120とを有している。
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating the configuration of a
ロータ120の中心にはシャフト130が挿入され、ロータ120がシャフト130と一体的に周方向に回転できるように結合されている。ロータ120の外周面には、径方向に形成された複数のスリット122が周方向に等間隔に配列されている。それぞれのスリット122には、ベーン140が径方向に進退可能に収容されている。ベーン140は突出することによってカムリング110の内周面に当接して摺動する。
A
カムリング110には側面視で略楕円形の内部空間112が形成されている。内部空間112は、ロータ120の回転方向の180度ごとにロータ120に近接した部分とロータ120から離間した部分とが連続的に形成されている。内部空間112の軸方向両端は、第1サイドプレート200および第2サイドプレート300によって覆われている。このため、ロータ120が回転するとベーン140が遠心力によってカムリング110の内周面に当接し、隣り合う一対のベーン140、ロータ120の外周面、カムリング110の内周面および第1サイドプレート200および第2サイドプレート300で区切られた複数のポンプ室150が形成される。第1サイドプレート200および第2サイドプレート300には、シャフト130が貫通する孔202、302が形成されている。
The
図2は各構成要素を説明する図であって、図2(a)は第1サイドプレート200の摺動面を示す正面図、(b)はカムリング110およびロータ120の正面図、(c)は第2サイドプレート300の摺動面を示す背面図である。図2(c)はロータ120が摺動する摺動面を示すために表裏反転して図示していることに留意されたい。
2A and 2B are diagrams for explaining each component, in which FIG. 2A is a front view showing the sliding surface of the
図2(a)に示すように、第1サイドプレート200は円板状部材であり、内部空間の楕円の長軸方向を挟むように2つの吸入口210と2つの吐出口220を有する。2つの吸入口210には、図示しないオイルリザーバに接続された油路がそれぞれ接続されている。2つの吐出口220からは、図示しない油路を介して車両駆動用のモータに冷却油を供給したり、車両内の軸受に潤滑油を供給したり、減速機や車輪のディファレンシャルギヤ等のギヤに潤滑油を供給したりする。
As shown in FIG. 2(a), the
図2(b)および図1に示すように、カムリング110には、吸入口210と対応する位置に吸入溝114が形成されている。吸入溝114は第1サイドプレート200および第2サイドプレート300の両側に形成されているので、合計4つ形成されている。
As shown in FIG. 2(b) and FIG. 1, a
図2(c)に示すように、第2サイドプレート300は円盤状部材である。第1サイドプレート200の吸入口210と対応する位置に切欠き形状の吸入口310を2つ備えている。また図2(c)に示している摺動面には、第1サイドプレート200の吐出口220と対応する位置に凹部320を2つ備えている。すなわち第2サイドプレート300には吐出口はなく、第1サイドプレート200の吐出口220から作動油が吐出される。
As shown in FIG. 2(c), the
ベーンポンプ100の基本的な動作について説明する。ロータ120はベーン140が吸入口210、310から吐出口220に向かうように回転する。換言すれば、ロータ120の回転方向に対して上流側に吸入口210、310があり、下流側に吐出口220がある。ロータ120が回転すると、吸入口210、310の位置でポンプ室150の容積が増大するにしたがって、吸入口210、310から油が導入される。その後、吐出口220の位置でポンプ室150の容積が減少するにしたがって、吐出口220から油が送出される。
The basic operation of
ここで、ロータ120には、隣り合うベーン140の間(ポンプ室150)においてロータ120の両側面を貫通する1または複数のエア貯留穴124が形成されている。図では全てのベーン140の間(全てのポンプ室150)にエア貯留穴124を形成するように示しているが、エア貯留穴124の数は適宜とすることができる。例えば全体で1つだけであったり、180度の位置に2つ配置したり、1つおきに配置してもよい。
Here, one or more air storage holes 124 are formed in the
すなわちエア貯留穴124はロータ120の側面に開口しているが、ロータ120の側面は第1サイドプレート200または第2サイドプレート300と摺動する面であるから、積極的に作動油が流入することはできない。そこで、第1サイドプレート200においては、ポンプ室150とエア貯留穴124を連通させる圧開放溝232、エア導き溝234が形成されている。吸入口210の上流側に圧開放溝232を形成し、吸入口210の下流側にエア導き溝234を形成している。同様に第2サイドプレート300においては、吸入口310の上流側に圧開放溝332を形成し、吸入口310の下流側にエア導き溝334を形成している。
That is, the
吐出口220においては、吐出口220の下流側端から内径側に突出し、エア貯留穴124と連通する拡張部222を形成している。同様に凹部320においても、凹部320の下流側端から内径側に突出し、エア貯留穴124と連通する拡張部322を形成している。拡張部222、322は対応する位置(向かい合わせの位置)にある。すなわち拡張部222、322は、ポンプ室150が吐出口220と連通した後に、拡張部222、322とエア貯留穴124が連通する位置に形成されている。なお、単に吐出口220、320を内径側に拡幅してエア貯留穴124と連通する(重複する)ようにしてもよい。
The
図3はエア貯留穴124および圧開放溝232、332、エア導き溝234、334の作用を説明する図である。図3(a)(c)(e)においてエア貯留穴124および圧開放溝232、332、エア導き溝234、334にハッチングを付しているのは、断面を示す意味ではなく、これらを見やすくするためである。図3(b)(d)(f)においてカムリング110、ロータ120、第1サイドプレート200、第2サイドプレート300に付したハッチングは断面であることを示している。
FIG. 3 is a diagram illustrating the functions of the
図3(a)は吸入工程を説明する図であり、図3(b)は図3(a)のP-P断面図である。吸入工程とは、ポンプ室150がカムリング110の内部空間112の楕円の短軸方向から長軸方向までの間にあるときの工程である。
FIG. 3(a) is a diagram illustrating the suction process, and FIG. 3(b) is a sectional view taken along line PP in FIG. 3(a). The suction process is a process when the
まず、エア貯留穴124の内部は、前段の吐出工程の圧力(吐出圧)となっているため、高めの圧力となっている。ロータ120が図示左方向に回転すると、圧開放溝232、332は吸入口の上流側に形成されているので、ポンプ室150が圧開放溝232、332を介してエア貯留穴124と連通し、続いてポンプ室150と吸入口210が連通する。
First, the inside of the
そしてポンプ室150の容積が増大していくことにより、圧力が低下して(吸入圧:負圧)、吸入口210から作動油を吸い込む。このとき吸入口210から吸い込んだ作動油に気泡が混入することを想定する。吸入圧はエア貯留穴124の内部の圧力(吐出圧)より低いため、図3(b)に示すようにエア貯留穴124の内部の圧力も低下する。ポンプ室150が圧開放溝232、332を通過すると、ポンプ室150とエア貯留穴124の間の連通は失われる。
As the volume of the
図3(c)は圧縮行程を説明する図であり、図3(d)は図3(c)のQ-Q断面図である。圧縮行程とは、ポンプ室150がカムリング110の内部空間112の楕円の長軸方向から短軸方向に向かって、吐出口220にさしかかるまでの間にあるときの工程である。
FIG. 3(c) is a diagram illustrating the compression stroke, and FIG. 3(d) is a sectional view taken along the line QQ in FIG. 3(c). The compression stroke is a process in which the
ロータ120の回転に伴ってポンプ室150が内部空間112の長軸方向を過ぎると、ポンプ室150の容積が縮小し、ポンプ室150内の圧力が上昇する(圧縮圧)。このとき遠心力により、ポンプ室150のカムリング110側(外側)に作動油が集まり、ポンプ室150のロータ120側(内側:ロータ外周面)に気泡が集まっている。そしてポンプ室150がエア導き溝234、334にさしかかると、ポンプ室150とエア貯留穴124がエア導き溝234、334を介して連通する。ポンプ室150は高い圧縮圧であり、エア貯留穴124は低い吸入圧であることから、図3(d)に示すようにロータ120の外周面近傍に対流した気泡混じりの作動油がエア貯留穴124へと流入する。エア貯留穴124の内部は圧縮圧となる。
When the
図3(e)は吐出工程を説明する図であり、図3(f)は図3(e)のS-S断面図である。吐出工程とは、ポンプ室150が吐出口220と連通している間の工程である。
FIG. 3(e) is a diagram illustrating the discharge process, and FIG. 3(f) is a sectional view taken along the line SS in FIG. 3(e). The discharge process is a process while the
吐出圧は圧縮圧より低い関係にあり、ポンプ室150と吐出口220が連通すると、ポンプ室150の中の作動油が吐出口220から吐出される。このときエア貯留穴124の圧力も圧縮圧となっていたことから、エア貯留穴124の内部の気泡混じりの作動油は図3(f)に示すように圧力差と吐出の流れによって吐出口220から排出される。
The discharge pressure is lower than the compression pressure, and when the
上記説明したように、吸入口210から作動油に気泡が混入したとしても、エア貯留穴124にいったん貯留して、吐出口220から吐出することができる。エア貯留穴124にはポンプ室150のロータ120側(ロータ120の外周面)から流入することから、特許文献1と比較すると、ロータ120の外周面に気泡が溜まることがない。したがって、エアを効率的に吐出することができる。また特許文献2と比較すると、追加のドレン配管が不要であり、また吐出後にさらに排出する構成ではないから、圧力漏れによる性能低下を招くことがない。したがって、混入したエアを効率的に排出しつつ、圧力漏れによる性能低下を招くことのないベーンポンプを提供することができる。
As described above, even if air bubbles are mixed into the hydraulic fluid from the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It is clear that those skilled in the art can come up with various changes and modifications within the scope of the claims, and these naturally fall within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、各種機械に冷却油または潤滑油を供給するベーンポンプとして利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized as a vane pump which supplies cooling oil or lubricating oil to various machines.
100…ベーンポンプ、110…カムリング、112…内部空間、114…吸入溝、120…ロータ、122…スリット、124…エア貯留穴、130…シャフト、140…ベーン、150…ポンプ室、200…第1サイドプレート、202…孔、210…吸入口、220…吐出口、222…拡張部、232…圧開放溝、234…エア導き溝、300…第2サイドプレート、302…孔、310…吸入口、320…凹部、322…拡張部、332…圧開放溝、334…エア導き溝 100... Vane pump, 110... Cam ring, 112... Internal space, 114... Suction groove, 120... Rotor, 122... Slit, 124... Air storage hole, 130... Shaft, 140... Vane, 150... Pump chamber, 200... First side Plate, 202...hole, 210...intake port, 220...discharge port, 222...extended portion, 232...pressure release groove, 234...air guide groove, 300...second side plate, 302...hole, 310...intake port, 320 ... recessed part, 322... expanded part, 332... pressure release groove, 334... air guide groove
Claims (3)
前記カムリングの内部空間に回転可能に配置され、外周面に複数のスリットを形成されたロータと、
前記カムリングの内周面に当接するように、前記複数のスリットに進退可能に配置されて複数のポンプ室を形成する隣り合うベーンと、
前記ロータの両側面を挟む2枚のサイドプレートと、
前記サイドプレートに形成された吸入口および吐出口と、
を有するベーンポンプであって、
前記ロータには前記隣り合うベーンの間において該ロータの両側面を貫通する1または複数のエア貯留穴が形成されていて、
前記2枚のサイドプレートには前記吸込口の下流側に前記ポンプ室と前記エア貯留穴を連通させるエア導き溝が形成されていて、
前記エア貯留穴は前記吐出口と連通することを特徴とするベーンポンプ。 cam ring and
a rotor rotatably disposed in the internal space of the cam ring and having a plurality of slits formed on its outer peripheral surface;
Adjacent vanes that are arranged to be movable in and out of the plurality of slits and form a plurality of pump chambers so as to come into contact with the inner circumferential surface of the cam ring;
two side plates sandwiching both sides of the rotor;
an inlet and an outlet formed in the side plate;
A vane pump having
The rotor is formed with one or more air storage holes passing through both side surfaces of the rotor between the adjacent vanes,
An air guide groove is formed in the two side plates on the downstream side of the suction port to communicate the pump chamber with the air storage hole,
The vane pump, wherein the air storage hole communicates with the discharge port.
前記拡張部は、前記ポンプ室が前記吐出口と連通した後に前記エア貯留穴と連通する位置に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のベーンポンプ。 The discharge port is formed with an expanded portion that communicates with the air storage hole,
3. The vane pump according to claim 1, wherein the expanded portion is formed at a position where the pump chamber communicates with the air storage hole after communicating with the discharge port.
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