JP2800575B2 - ベーンポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動変速機のオイルポン
プ等に用いられるベーンポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ベーンポンプは一般に、回転駆動される
ロータをカムリングに内装し、該ロータに対し径方向進
退可能に設けた複数のベーンをロータの回転中カムリン
グに内接させて、相隣れるベーンとロータ及びカムリン
グとで区画されたポンプ室の容積変化によりポンプ作用
を行うよう構成する。そして、ポンプ室の両側壁は、ロ
ータ、カムリング及びベーンを内包するポンプハウジン
グと、該ポンプハウジングの開口を塞ぐポンプカバーと
で構成する。

【０００３】ところで、この種ポンプは確実なポンプ作
用を得るためには、ポンプ室が良好にシールされて、こ
れへの流体の吸入及びこれからの流体の吐出が所定通り
になされる必要がある。この目的のため従来は、例えば
実開平１ー１３１８７９号公報に記載の如く、ポンプ吐
出圧を各ベーンの内周端面が臨むベーン押し出し用室に
供給してこれらベーンをカムリングの内周に圧接させる
ようにし、またロータ、カムリング及びベーンの両側面
にサイドプレートをポンプ吐出圧で圧接させるようにし
た型式のベーンポンプが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる従来の
ベーンポンプにあっては、サイドプレートをポンプ吐出
圧でロータ、カムリング及びベーンの側面に圧接させる
に当り、サイドプレートの両側におけるポンプ吐出圧の
受圧面積差に応じた力でサイドプレートをロータ、カム
リング及びベーンの側面に圧接させる構成のため、以下
の問題を生ずる。

【０００５】即ち、この構成では上記受圧面積差が一定
であることにより、サイドプレートの押し付け力がポン
プ吐出圧に応じて変化することとなる。しかして、ポン
プ吐出圧は必ずしもポンプ室の流体洩れ量に対応せず、
この洩れ量に対応して変化させるべきサイドプレートの
押し付け力が過不足を生じる。サイドプレートの押し付
け力が過大な時は、サイドプレートと、回転しているロ
ータ及びベーンとの間の摩擦抵抗が大きくなって、ポン
プの機械効率が悪化し、逆にサイドプレートの押し付け
力が不足すると、ポンプ室に対する流体の洩れ量が多く
なって、ポンプの容積効率が悪化する。

【０００６】本発明は、サイドプレートのロータ及びベ
ーンに対する押し付け力が、ポンプ室に対する流体の洩
れ量に正確に対応するようベーンポンプを構成して、ト
レードオフの関係にあるポンプの機械効率と容積効率と
を高次元で両立させ、もって上述の問題を解消すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的のため本発明
は、回転駆動されるロータをカムリングに内装し、該ロ
ータに対し径方向進退可能に設けた複数のベーンをロー
タの回転中カムリングに内接させて、相隣れるベーンと
ロータ及びカムリングとで区画されたポンプ室の容積変
化によりポンプ作用を行い、ポンプ吐出圧を前記各ベー
ンの内周端面が臨むベーン押し出し用室に供給してこれ
らベーンをカムリングの内周に圧接させるようにしたベ
ーンポンプにおいて、前記ロータ、カムリング及びベー
ンの少なくとも一方の側面に圧接されて前記ポンプ室の
側壁を構成するサイドプレートを設け、前記ベーン押し
出し用室にポンプ吐出圧を供給するための通路中にオリ
フィスを挿入し、該オリフィスの上流側圧力をロータ、
カムリング及びベーンから遠い前記サイドプレートの側
に作用させ、下流側圧力をサイドプレートの反対側に作
用させるようにした構成に特徴づけられる。

【０００８】

【作用】ロータを回転駆動すると、ベーンがカムリング
に内接されてポンプ室が画成され、相隣れるベーンとロ
ータ及びカムリングとで区画されたポンプ室の容積変化
によりポンプ作用が生ずる。

【０００９】この間ポンプ吐出圧は、ベーン押し出し用
室に至ってベーンをカムリングの内周に圧接させると共
に、サイドプレートをロータ、カムリング及びベーンの
側面に圧接させて、ポンプ室を封止し、上記のポンプ作
用を確実ならしめる。

【００１０】ところで、ベーン押し出し用室にポンプ吐
出圧を供給するための通路中に挿入したオリフィスの上
流側圧力をロータ、カムリング及びベーンから遠いサイ
ドプレートの側に作用させ、下流側圧力をサイドプレー
トの反対側に作用させて、オリフィス前後の圧力差によ
りサイドプレートの上記圧接を行う構成にしたから、こ
の圧力差がポンプ室の流体洩れ量に対応することに起因
して、サイドプレートの圧接力を該流体洩れ量に応じた
過不足のないものにすることができ、ポンプの機械効率
と、容積効率とを高次元で両立させ得る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は前記文献に記載のベーンポンプに対し
て本発明の着想を適用した一実施例で、１はポンプハウ
ジング、２はその開口を塞ぐポンプカバーをそれぞれ示
す。ポンプハウジング１内にサイドプレート３及びカム
リング４を順次嵌合し、カムリング４にロータ５を内包
する。ロータ５にはその外周から径方向進退可能に突出
する複数のベーン６を設け、これらロータ５及びベーン
６をカムリング４と共に、前記サイドプレート３及び別
の可撓性サイドプレート７間に隙間なく挟み、相隣れる
ベーン６間にロータ５の回転中容積変化するポンプ室８
を画成する。なおサイドプレート７は、ポンプハウジン
グ１及びポンプカバー２の合体時両者間に共締めする。

【００１２】ポンプハウジング１、サイドプレート３、
ロータ５及びサイドプレート７を貫通してポンプカバー
２に至るポンプ駆動軸９を設け、これをポンプハウジン
グ１及びポンプカバー２にベアリング１０，１１を介し
て回転自在に軸承する。そして、この軸９にロータ５を
スプライン結合し、ロータ５を外部動力で回転駆動可能
とする。

【００１３】カムリング４、ロータ５及びベーン６から
遠いサイドプレート３の側にローディング室１２を画成
するために、ポンプハウジング１に窪み１ａを形成し、
このローディング室１２にポンプ吐出圧を導くための透
孔３ａをサイドプレート３に形成する。サイドプレート
３には更に、カムリング４、ロータ５及びベーン６に近
い側に、各ベーン６の内周端面が臨むベーン押し出し用
室１３を相互に連通させる条溝３ｂを形成し、この条溝
をローディング室１２に通ずる透孔３ｃをサイドプレー
ト３に穿設する。そして、これら透孔３ｃ中にオリフィ
ス１４を挿置する。

【００１４】カムリング４、ロータ５及びベーン６から
遠いサイドプレート７の側に圧力室１５を設定し、この
圧力室はサイドプレート７に形成した窪み７ａとポンプ
カバー２との間に画成すると共に、図２に示す如き内外
周シールリング１６，１７によって限定する。なお、圧
力室１５にもポンプ吐出圧を導くこととし、このために
サイドプレート７に透孔７ｂを穿設する。そして、上記
の限定に当たっては、圧力室１５の受圧面積がベーン押
し出し用室１３も含めたサイドプレート７のポンプ室側
受圧面積とほぼ同じになるよう当該限定を行う。サイド
プレート７には更に図３に示す如く、カムリング４、ロ
ータ５及びベーン６に近い側に、ベーン押し出し用室１
３を相互に連通する弓形溝７ｃ及び連絡溝７ｄを形成す
る。

【００１５】上記実施例の作用を次に説明する。外部動
力により軸９を介してロータ５を回転駆動すると、この
ロータと共に回転される各ベーン６が遠心力によりカム
リング４に内接され、相隣れるベーン６とロータ５及び
カムリング４とでサイドプレート３，７間にポンプ室８
が区画される。各ポンプ室８はロータ５の回転に伴って
容積変化を惹起し、容積増大中に流体を吸入し、容積減
少中に流体を吐出するポンプ作用を行う。

【００１６】この間ポンプ吐出圧は、一方で透孔３ａを
経てローディング室１２に至り、その後オリフィス１
４、条溝３ｂを経てベーン押し出し用室１３及び弓形溝
７ｃに至る。他方でポンプ吐出圧は、透孔７ｂを経て圧
力室１５にも達する。

【００１７】ベーン押し出し用室１３に至った圧力はベ
ーン６をカムリング４の内周に圧接させ、ポンプの容積
効率を高める。

【００１８】ここで、カムリング４、ロータ５及びベー
ン６に近い両サイドプレート３，７の側にはオリフィス
１４の下流側圧力が作用し、カムリング４、ロータ５及
びベーン６から遠い両サイドプレート３，７の側にはオ
リフィス１４の上流側圧力、つまりポンプ吐出圧そのも
のが作用していることから、以下の作用効果が得られ
る。

【００１９】ポンプ室８の流体洩れ量がなければ、ベー
ン押し出し用室１３からの流体流出もなく、オリフィス
１４を流体が通流しないため、該オリフィスの前後差圧
も発生しない。よって、この差圧に応動するサイドプレ
ート３，７はカムリング４、ロータ５及びベーン６の側
面にほとんど圧接されないか、若しくは極く僅かな力で
接するのみである。従って、ポンプ室８の流体洩れ量が
ないにもかかわらずサイドプレート３，７が不必要に圧
接されてポンプの機械効率を悪化させるようなことがな
い。

【００２０】逆に、ポンプ室８の流体洩れがある場合、
ベーン押し出し用室１３から対応した量の流体が流出
し、オリフィス１４を同量の流体が通流するため、該オ
リフィスの前後間にポンプ室８の流体洩れ量に応じた差
圧が発生する。よって、この差圧に応動するサイドプレ
ート３，７はポンプ室８の流体洩れ量に対応した力でカ
ムリング４、ロータ５及びベーン６の側面に圧接され
る。従って、ポンプ室８の流体洩れがある場合は、その
量に応じたサイドプレート３，７の圧接力により、この
洩れを減ずることができ、ポンプの容積効率が悪化する
のを防止することができる。

【００２１】オリフィス１４の前後圧力差によりサイド
プレート３，７の上記圧接を行う本例の構成によれば、
この圧力差がポンプ室８の流体洩れ量に対応することに
起因して、サイドプレート３，７の圧接力を該流体洩れ
量に応じた過不足のないものにすることができ、ポンプ
の機械効率を悪化させない範囲内で、容積効率を最大限
高めることができ、両者を高次元で両立させ得る。

【００２２】図４及び図５は自動変速機の可変容量ベー
ンポンプに対して本発明の着想を適用した例で、図中図
１乃至図３におけると同様に機能する部分を同一符号に
て示す。本例では、カムリング４をピン２１で枢支する
と共に、ばね２２により図４に示す最大ポンプ容量位置
（ロータ５に対する偏心量が最大の位置）に弾支し、カ
ムリング４を室２３への制御圧によりばね２２に抗して
回動変位させることによってポンプ容量を変更可能とす
る。そして、ポンプハウジング１に吸入ポート２４及び
吐出ポート２５を形成する。

【００２３】サイドプレートとしては、ポンプハウジン
グ１及びポンプカバー２の合体時両者間に共締めするサ
イドプレート７のみを設けることとし、これと、ポンプ
ハウジング１の底面との間にカムリング４、ロータ５及
びベーン６を隙間なく挟設する。カムリング４、ロータ
５及びベーン６に近いサイドプレート７の側にベーン押
し出し用室１３を臨ませ、カムリング４、ロータ５及び
ベーン６から遠いサイドプレート７の側に圧力室１５を
設定する。この圧力室１５の設定に当たり本例では、ポ
ンプカバー２に窪み２ａを形成して当該設定を行い、従
って該圧力室１５を制限するシールリング１６，１７を
同じくポンプカバー２に設ける。これらシールリング１
６及び１７は図６に示す如く、ポンプ室側においてサイ
ドプレート７に作用するポンプ吐出圧作用領域に対応さ
せて、圧力室１５の幅が吸入側で狭く、吐出側で広くな
る形状とするが、圧力室１５の受圧面積がポンプ室８に
近い側の吐出圧受圧面積にほぼ等しくなるようにする。

【００２４】そして、サイドプレート７に、ポンプ吐出
圧を圧力室１５に導く透孔７ｂを形成すると共に、圧力
室１５をベーン押し出し室１３に通ずるオリフィス１４
を設ける。

【００２５】本実施例の作用を、図７の概略図を併せ参
照しつつ次に説明する。図示せざるポンプ駆動軸により
ロータ５をエンジン駆動すると、このロータと共に回転
される各ベーン６がカムリング４の内周に沿って摺接
し、相隣れるベーン６とロータ５及びカムリング４とで
区画された各ポンプ室８はロータ５の回転に伴って容積
変化を惹起し、容積増大中に吸入ポート２４から流体を
吸入し、容積減少中に吐出ポート２５より流体を吐出す
るポンプ作用を行う。かかるポンプ作用中、制御室２３
に供給する制御圧を高めることにより、カムリング４は
ばね２２に抗して回動されてロータ５との偏心量を小さ
くされ、ポンプ容量を減ずることができる。

【００２６】この間ポンプ吐出圧は、透孔７ｂを経て圧
力室１５に至り、その後オリフィス１４を経てベーン押
し出し用室１３に至る。ベーン押し出し用室１３に至っ
た圧力はベーン６をカムリング４の内周に圧接させ、ポ
ンプの容積効率を高める。

【００２７】ここで、カムリング４、ロータ５及びベー
ン６に近いサイドプレート７の側にはオリフィス１４の
下流側圧力が作用し、カムリング４、ロータ５及びベー
ン６から遠いサイドプレート７の側にはオリフィス１４
の上流側圧力、つまりポンプ吐出圧そのものが作用して
いることから、以下の作用効果が得られる。

【００２８】ポンプ室８の流体洩れ量がなければ、ベー
ン押し出し用室１３からの図７に矢印で示す流体流出も
なく、オリフィス１４を流体が通流しないため、該オリ
フィスの前後差圧も発生しない。よって、この差圧に応
動するサイドプレート７はカムリング４、ロータ５及び
ベーン６の側面ににほとんど圧接されないか、若しくは
極く僅かな力で接するのみである。従って、ポンプ室８
の流体洩れ量がないにもかかわらずサイドプレート７が
不必要に大きな力で圧接されてポンプの機械効率を悪化
させるようなことがない。

【００２９】逆に、ポンプ室８の流体洩れがある場合、
ベーン押し出し用室１３から対応した量の流体が図７に
矢印で示す如くに流出し、オリフィス１４を同量の流体
が通流するため、該オリフィスの前後間にポンプ室８の
流体洩れ量に応じた差圧が発生する。よって、この差圧
に応動するサイドプレート７はポンプ室８の流体洩れ量
に対応した力でカムリング４、ロータ５及びベーン６の
側面に圧接される。従って、ポンプ室８の流体洩れがあ
る場合は、その量に応じたサイドプレート７の圧接力に
より、この洩れを減ずることができ、ポンプの容積効率
が悪化するのを防止することができる。

【００３０】本例でもオリフィス１４の前後圧力差によ
りサイドプレート３，７の上記圧接を行うことから、こ
の圧力差がポンプ室８の流体洩れ量に対応することに起
因して、サイドプレート７の圧接力を該流体洩れ量に応
じた過不足のないものにすることができ、ポンプの機械
効率を悪化させない範囲内で、容積効率を最大限高める
ことができ、両者を高次元で両立させ得る。

【００３１】なお、本実施例において、カムリング４の
内径を９０ｍｍとし、ベーン押し出し用室１３の内径を
５０ｍｍ、外径を７５ｍｍとした場合の実験データを表
すと、オリフィス１４の内径をパラメータとして図８の
如きものとなる。かかる実験データを基に本例では、ベ
ーン押し出し用室１３からの洩れ流量に対するサイドプ
レート７の圧接力特性が、上記の両立を図る上で最も好
適な特性となるようオリフィス１４の内径を決定するの
が良いこと勿論である。

【００３２】

【発明の効果】かくして本発明のベーンポンプは請求項
１に記載の如く、ロータ、カムリング及びベーンの少な
くとも一方の側面に圧接されてポンプ室の側壁を構成す
るサイドプレートを、ベーン押し出し用室にポンプ吐出
圧を供給するための通路中に挿入したオリフィスの前後
差圧によりロータ、カムリング及びベーンに圧接する構
成としたから、該オリフィスの前後差圧がポンプ室の流
体洩れ量に応じたものであることに起因して、サイドプ
レートの上記圧接をポンプ室の流体洩れ量に応じた適切
な力で行うこととなり、ポンプの機械効率が悪化しない
範囲内で容積効率を最大限高めることができ、これら機
械効率と容積効率とを高次元で両立させ得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明ベーンポンプの一実施例を示す縦断側面
図である。

【図２】同例のベーンポンプにおけるサイドプレートを
ポンプカバー側から見た側面図である。

【図３】同サイドプレートをポンプハウジング側から見
た側面図である。

【図４】本発明ベーンポンプの他の実施例を、ポンプカ
バーが除去された状態で示す正面図である。

【図５】同例におけるベーンポンプを図４のＡ−Ａ線上
で断面として示す縦断側面図である。

【図６】同例のベーンポンプにおけるサイドプレートを
ポンプハウジング側から見た側面図である。

【図７】同例のオリフィス部分に係わる作用説明用概略
線図である。

【図８】同例においてベーン押し出し用室からの洩れ流
量に対するサイドプレート圧接力の変化特性を示す実験
データ線図である。

【符号の説明】

１ ポンプハウジング ２ ポンプカバー ３ サイドプレート ４ カムリング ５ ロータ ６ ベーン ７ サイドプレート ８ ポンプ室 ９ ポンプ駆動軸 12 ローディング室 13 ベーン押し出し室 14 オリフィス 15 圧力室 16 シールリング 17 シールリング 21 カムリング枢支軸 22 カムリングリターンスプリング 23 ポンプ容量制御室 24 吸入ポート 25 吐出ポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04C 2/30 - 2/352 F04C 18/30 - 18/352 F04C 15/00 F04C 27/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動されるロータをカムリングに内
   装し、該ロータに対し径方向進退可能に設けた複数のベ
   ーンをロータの回転中カムリングに内接させて、相隣れ
   るベーンとロータ及びカムリングとで区画されたポンプ
   室の容積変化によりポンプ作用を行い、ポンプ吐出圧を
   前記各ベーンの内周端面が臨むベーン押し出し用室に供
   給してこれらベーンをカムリングの内周に圧接させるよ
   うにしたベーンポンプにおいて、 前記ロータ、カムリング及びベーンの少なくとも一方の
   側面に圧接されて前記ポンプ室の側壁を構成するサイド
   プレートを設け、 前記ベーン押し出し用室にポンプ吐出圧を供給するため
   の通路中にオリフィスを挿入し、 該オリフィスの上流側圧力をロータ、カムリング及びベ
   ーンから遠い前記サイドプレートの側に作用させ、下流
   側圧力をサイドプレートの反対側に作用させたことを特
   徴とするベーンポンプ。