JP2945797B2

JP2945797B2 - 可変容量型ベーンポンプ

Info

Publication number: JP2945797B2
Application number: JP35345691A
Authority: JP
Inventors: 晶治安倍; 幹夫鈴木; 聰数藤; 郁夫奥田
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Koki KK
Priority date: 1991-12-17
Filing date: 1991-12-17
Publication date: 1999-09-06
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: JPH05164064A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ベーンを保持したロ
ータに対するカムリングの偏心量を変化させてポンプ容
量を変えることのできるベーンポンプに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにベーンポンプは、多数のベ
ーンをほぼ半径方向に向けて突出退入させるようロータ
に保持させるとともに、ロータに対して偏心させたカム
リングの内周面に各ベーンの先端部を摺接させ、各ベー
ンの間に区画して形成される油室の容積がロータの回転
に伴って増減することにより、オイルの吸入と吐出とを
行うよう構成されている。その油室の容積の変化率は、
ロータに対するカムリングの偏心量によって決まり、そ
こで従来では、例えば負荷に応じてカムリングの偏心量
を変化させることにより、ポンプの吐出容量を変化させ
て吐出油圧が必要以上に高くなることによる動力の損失
を防止している。

【０００３】この種のベーンポンプでは、吸入口と吐出
口とが１／２円周程度ずれてベーンもしくはカムリング
の側面側に形成されているから、カムリングをポンプボ
デーに押し付ける所謂側圧は吐出口側で大きくなる。そ
こで例えば特開昭６０−３５１９２号公報に記載された
発明では、カムリングの吐出口とは反対側の側面に溝を
円周方向に沿って形成し、ここに吐出油圧を導くことに
より、カムリングを挟んだ両側の圧力を可及的にバラン
スさせてカムリングがポンプボデーに過剰に押し付けら
れることによるこじりを防止し、かつ充分な潤滑を行う
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のベーン
ポンプにおけるように、カムリングを挟んだ吐出口とは
反対側の箇所に吐出油圧を供給すれば、カムリングを挟
んだ両側の圧力をバランスさせてカムリングのポンプボ
デーへのこじりを防止し、また充分な潤滑を行うことが
できる。しかしながらカムリングとポンプボデーとの間
に供給したオイルは、そこから所定のドレン箇所に漏れ
出てしまうので、カムリングとポンプボデーとの間に吐
出油圧を供給する構成では、吐出油圧や吐出油量の減少
を招来し、ポンプ全体としての容積効率が悪化する問題
を生じる。

【０００５】また上述した可変容量型ベーンポンプで
は、負荷のわずかな変動によってカムリングが頻繁に揺
動するから、カムリングの全周に亘って必要充分な潤滑
を行う必要があるが、上記従来の構造ではカムリングの
全周を必ずしも確実には潤滑することができない。また
カムリングの側面での圧力や内周側と外周側との圧力
は、吸入口と吐出口とが前述したように円周方向にずれ
て形成されていることにより円周方向での各位置によっ
て異なっており、これが原因となってカムリングとポン
プボデーとの間の潤滑が、周囲の圧力状態によって不十
分になる場合がある。すなわち本発明者らが鋭意試験研
究を行った結果、可変容量型ベーンポンプには以下のよ
うな課題があることが判明した。

【０００６】図４は可変容量型ベーンポンプの一般的な
構成を示す断面図であって、ポンプボデー１の内部に、
ほぼ環状をなすカムリング２が収容されており、このカ
ムリング２は外周の一部分に介在させたピボットピン３
を介してポンプボデー１に対して揺動するよう保持され
ている。すなわちカムリング２の外周面の一部とポンプ
ボデー１の内周面の一部とに円弧状の受け座が形成さ
れ、これらの受け座の間にピボットピン３を挟み込むと
ともに、カムリング２の外周部のうち受け座に対して円
周方向に１／２回転ずれた位置（すなわち中心を挟んだ
反対側）に、ポンプボデー１の内面に摺接するシール材
４が設けられており、したがってカムリング２はピボッ
トピン３を中心に揺動するようになっている。そしてポ
ンプボデー１の内面とカムリング２の外面との間にピボ
ットピン３とシール材４とによって区画された制御油室
５が形成され、ポンプボデー１にはこの制御油室５に対
して油圧を給排する制御油圧ポート６が形成されてい
る。前記ピボットピン３を嵌め込む受け座７とシール材
４とは中心部についてほぼ対称となる位置にそれぞれ設
けられ、そのシール材４を設けた箇所の近辺に、制御油
室５に供給した油圧に対抗する方向に弾性力を与えるた
めのコイルスプリング８を当接させるレバー部９が突設
されている。

【０００７】前記カムリング２の内周側には、ポンプ駆
動軸１０に取付けたほぼＴ字形断面で環状をなすロータ
１１が設けられており、このロータ１１の円周を９等分
する位置には、９つのスリット溝が放射状に形成され、
それぞれのスリット溝にベーン１２が放射方向へ移動自
在に収容されており、各ベーン１２の先端部（外周側の
端部）は、カムリング２の内周面に摺接し、また基端部
（内周側の端部）はロータ１１の両側面にそれぞれ設け
たベーンリング１３に接触している。

【０００８】そしてカムリング２は、このロータ１１に
対して偏心しており、したがって、互いに隣接する一対
のベーン１２の間に、これらのベーン１２とカムリング
２の内周面、ロータ１１の外周面およびポンプボデー１
の内周面によって油室１４が液密に区画形成され、かつ
その油室１４の容積が、ロータ１１およびベーン１２の
回転に伴って増減するようになっている。そしてロータ
１１が図の反時計方向に回転し、したがってベーン１２
の回転領域のうち図の右側の半分の領域が前記油室１４
の容積が次第に増大する吸入領域であり、吸入口１５は
その吸入領域に開口するようにポンプボデー１に形成さ
れている。また、左側の半分は油室１４の容積が次第に
減少する吐出領域で、吐出口１６がその吐出領域に開口
するようポンプボデー１に形成されている。また、ベー
ン１２を収容した各スリット溝の中心側端には、このス
リット溝の溝幅を円形に拡大した油路穴１７が形成さ
れ、ベーンリング１３の中心側に供給されてベーンリン
グ１３を介して各ベーン１２を放射方向外側へ押し出す
ように作用する圧油（以下、ベーン下端圧という。）
が、ベーン１２がスリット溝に最も退入した状態におい
てもロータ１１の両側へ流通できるようになっている。

【０００９】上述したベーンポンプでの圧力状況につい
て説明すると、まずカムリング２の外周側はピボットピ
ン３とシール材４とで二分されており、その一方すなわ
ち図でθ1 で示す範囲が制御室５であってこの部分は制
御圧Ｐreg となっており、他方のθ2 で示す範囲はドレ
ン箇所に連通しているから大気圧ＰD となっている。ま
たカムリング２の内周側においては、吐出口１６に連通
している範囲すなわち図にθ3 で示す範囲が吐出圧ＰL
、吸入口１５に連通する範囲すなわち図にθ5で示す範
囲が吸入圧ＰINとなり、そしてこれらθ3 およびθ4 の
範囲の中間の箇所は吐出口１６と吸入口１５とに交互に
連通するので、吐出圧ＰL と吸入圧ＰINとに交互に変化
する。これらの圧力の大小の関係は、ＰL ＞Ｐreg ＞Ｐ
D ＞ＰINの関係にあり、したがってカムリング２の内外
の圧力差は円周方向の各部で大きく異なることになる。
すなわち吐出圧ＰL と大気圧ＰD との差が最も大きく、
これは図のθ8 の箇所で生じ、これに次いで吐出圧ＰL
と制御圧Ｐreg との差が大きく、これは図のθ7 で示す
箇所で生じる。さらにこれに次いで制御圧Ｐreg と吸入
圧ＰINとの差が大きく、これは図のθ10の箇所で生じ、
最も小さい差圧は大気圧ＰD と吸入圧ＰINとの差であっ
てこれは図のθ9 の箇所に生じる。

【００１０】しかるにカムリング２とポンプボデー１と
の隙間に対するオイルの供給は、カムリング２の内外の
圧力差に基づいて行われるのであり、その量をＱとすれ
ば、Ｑ＝ｂｈ³・ΔＰ／１２μｗで表される。ここで、ｗはカムリングの側面のシール
幅、ｈはカムリングとポンプボデーとの間の軸線方向で
のクリアランス、ｂはカムリングの円周方向のシール
幅、μはオイルの粘性である。

【００１１】しかるにΔＰが比較的大きい前記θ7 およ
びθ8 の範囲ではカムリング２とポンプボデー１との間
に潤滑油が充分に供給されるが、ΔＰが小さい前記θ9
およびθ10の範囲ではカムリング２とポンプボデー１と
の間への潤滑油の供給量が不足して、凝着摩耗が生じる
おそれが多分にあった。

【００１２】この発明は上述した本発明者らによる知見
に基づいてなされたものであって、ポンプ容量を低下さ
せることなくカムリングの潤滑を充分に行うことのでき
る可変容量型ベーンポンプを提供することを目的とする
ものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、カムリングをその外周部の一部を中
心に揺動しかつ軸線方向の側面がポンプボデーの内面に
摺接するようポンプボデー内に配置するとともに、ロー
タによって保持したベーンの先端部を前記カムリングの
内周面に摺接させ、かつカムリングの外周面とポンプボ
デーの内周面との間にカムリングを揺動させるよう油圧
を供給する制御油室を設けた可変容量型ベーンポンプで
あって、前記カムリングの前記ポンプボデーの内面に摺
接する側面がカムリングの半径方向での内周側と外周側
との圧力差によってカムリングの内周側もしくは外周側
から侵入するオイルによって潤滑されるとともに、その
側面の半径方向に測った幅が、カムリングの内周側と外
周側との圧力差の小さい箇所で該圧力差の大きい箇所よ
り狭く設定されていることを特徴とするものである。

【００１４】またこの発明では、前記カムリングの内周
側と外周側との圧力差の小さい箇所におけるカムリング
の前記ポンプボデーに摺接する側面に、カムリングの外
周側所定箇所のオイルを導く油溝を形成することができ
る。

【００１５】

【作用】この発明のベーンポンプにおいても、ロータと
共にベーンが回転することにより、オイルの吸入と吐出
とを行い、その容量はカムリングのロータに対する偏心
量によって決まる。カムリングはその外周側に形成して
ある制御油室に供給する油圧に応じて外周部の一部を中
心にして揺動し、ロータに対する偏心量が変化する。こ
のカムリングのポンプボデーの内面に対する摺接面の幅
は、カムリングの内外周の圧力差の小さい箇所で圧力差
の大きい箇所より狭くしてあるから、内外周の圧力差の
小さい吸入口側においてもカムリングとポンプボデーと
の間の潤滑が充分行われる。またその潤滑のためのオイ
ルは不可避的に漏れによるオイルすなわちカムリングの
半径方向での内周側と外周側との圧力差によってカムリ
ングの内周側もしくは外周側から侵入するオイルであっ
て吐出油圧を使用するものではないから、ポンプ容量の
低下を防止できる。

【００１６】また内外周の圧力差の小さい箇所での側面
に、カムリングの外周側の適宜の位置からオイルを導く
溝を形成すれば、その箇所での摺接面の幅が狭くなるう
えにオイルが積極的に摺接面に供給されるから、より確
実な潤滑を行うことができる。

【００１７】

【実施例】つぎにこの発明の実施例を説明する。図１は
この発明の一実施例を示す断面図であり、ここに示す例
は、前述した一般的な可変容量型ベーンポンプのカムリ
ングに加工を施したものであるから、図１に示す構成の
うち図４と同一の部分には図１に図４と同一の符号を付
してその説明を省略する。

【００１８】カムリング２２はピボットピン３を中心に
して揺動するようポンプボデー１の内周側に保持されて
おり、そのピボットピン３と中心部に対してほぼ対称と
なる箇所にシール材４が設けられており、これらのピボ
ットピン３とシール材４とで二分割されたカムリング２
２の外周部分のうち図１の上側の部分が制御油室５とな
っている。この図１に示すベーンポンプにおいても吸入
口１５と吐出口１６とがほぼ１／２円周ずれた箇所にそ
れぞれ形成されているから、カムリング２２の内周側と
外周側との圧力差は、各部分によって異なっている。そ
してカムリング２２はその内外の圧力差に応じてポンプ
ボデー１との間のシール幅すなわちポンプボデー１の内
面に摺接する側面の幅が異なっている。

【００１９】図２はカムリング２２の正面図であり、カ
ムリング２２の内周側と外周側との圧力差は大きく別け
て４箇所で異なっているから、その側面すなわちポンプ
ボデー１に摺接する側面の幅がこれらの４箇所で異なっ
ている。すなわち前述したように、カムリング２２の内
周側の圧力は、吸入口１５側で低圧で、吐出口１６側で
高圧になり、また外周側の圧力は、制御油室５がこれと
は反対側の部分（以下、仮に大気連通部とする）１８よ
り高い圧力になる。したがって内外周の圧力差が最も高
くなる箇所すなわち吐出口１６に連通する部分と大気連
通部１８とに挟まれた箇所を除いた他の３箇所の外周エ
ッジ部に円周方向に沿う溝（もしくは切欠き部）２３
ａ，２３ｂ，２３ｃが形成されている。これら３箇所の
溝２３ａ，２３ｂ，２３ｃのうち、吐出口１６に連通す
る部分と制御油室５との間の箇所における溝２３ａの半
径方向の深さが他の溝２３ｂ，２３ｃの深さより浅くな
っており、かつ該他の溝２３ｂ，２３ｃの深さはほぼ同
一に設定されている。そしてカムリング２２の内周エッ
ジ部に形成した溝（もしくは切欠き部）のうち吸入口１
５に連通する溝は、大気連通部１８に対応する箇所で半
径方向で外周側に若干深く切り込まれている。したがっ
てカムリング２２のポンプボデー１の内面に摺接する側
面の幅は、吐出口１６の連通する部分と大気連通部１８
との間の箇所すなわち外周側に溝を形成していない箇所
で最も広く（Ｗ1)、内外周の圧力差が第２番目に高い吐
出口１６に連通する部分と制御油室５との間の箇所すな
わち浅い溝２３ａを形成した箇所で第２番目に広く（Ｗ
2 ）なっている。さらに吸入口１５に連通する部分と制
御油室５との間の部分は内外周の圧力差が低いので、こ
の部分に外周エッジ部に形成した溝２３ｂが深いことに
より、この箇所での幅は第３番目の広さ（Ｗ3 ）に設定
されている。そして内外周の圧力差が最も低い吸入口１
５に連通する部分と大気連通部１８との間の箇所では、
外周エッジ部に溝２３ｃを形成しかつ内周側の溝を若干
深く切り込んであるから、その幅が最も狭く（Ｗ4 ）な
っている。

【００２０】上述したベーンポンプでは、ロータ１１を
ポンプ駆動軸１０と共に図１の反時計方向に回転させる
と、各ベーン１２が遠心力およびベーン下端圧によって
外側に押され、その先端部をカムリング２２の内周面に
接触させた状態で回転するため、各ベーン１２の間に油
室１４が区画・形成される。この油室１４は、図１の右
半分の領域で次第に容積を増大し、また図１の左半分の
領域で容積を次第に減少させるから、吸入口１５からオ
イルを吸い込み、かつこれを加圧して吐出口１６から送
り出す。

【００２１】負荷が小さい状態では、制御油室５に供給
される制御油圧が低いため、カムリング２２はそのレバ
ー部９をコイルスプリング８によって図１の上方向に押
圧されることにより、偏心量が大きくなっており、それ
に伴ってポンプ容量も大きくなっている。負荷に基づい
て制御油圧が増大すると、カムリング２２はコイルスプ
リング８の弾性力に抗してピボットピン３を中心に図１
の時計方向に揺動させられ、その結果、偏心量が小さく
なる。すなわち油室１４の容積の変化率が減少するの
で、オイルの吐出量が少なくなり、またその圧力は負荷
に応じて高くなる。またこの状態から制御油圧が低下す
ると、カムリング２２はコイルスプリング９によって押
されてピボットピン３を中心に図１の反時計方向に揺動
し、その偏心量が増大することによって吐出量が増え
る。

【００２２】一方、カムリング２２とポンプボデー１と
の摺接部分には、オイルが侵入して潤滑を行うが、その
量はカムリング２２の内周部と外周部との圧力差に比例
し、かつ摺接部分の半径方向での幅に反比例する。した
がって上記のベーンポンプでは、カムリング２２の内外
周の圧力差の低い箇所では摺接部分の幅を狭くしてある
から、たとえ内外周での圧力差が低くてもその部分にオ
イルが充分侵入して潤滑が行われる。またその場合、潤
滑の用に供されるオイルはほぼ不可避的な漏れによるオ
イルであるから、ポンプ容量が低下するなどの不都合は
生じない。

【００２３】上記の実施例から明らかなようにこの発明
のベーンポンプは、カムリングの内外周の圧力の差が小
さい箇所においてカムリングがポンプボデーに摺接する
半径方向での幅を狭くしたものであり、したがってこの
発明では、カムリングを図３に示すように構成してもよ
い。すなわちここに示すカムリング３２は、ポンプボデ
ー１に摺接する側面のうち、吸入口１５に対してその外
周側に位置する箇所に円周方向に沿う油溝３３を形成
し、かつその油溝３３を制御油室５に連通させたもので
ある。

【００２４】このような構成であってもカムリング３２
の内外周の圧力差の小さい吸入口１５の外周側の部分で
は、油溝３３を形成したことによってカムリング３２の
ポンプボデー１に摺接する面積が狭くなり、しかも油溝
３３を介して積極的にオイルが供給されるから、内外周
の圧力差が小さくても確実に潤滑が行われる。またこの
油溝３３に供給されるオイルは、制御油室５のオイルで
あるから、ポンプ容量が低下することもない。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の可変容量
型ベーンポンプによれば、カムリングのポンプボデーに
摺接する部分の半径方向での幅を、カムリングの内外周
での圧力差が小さい箇所で狭くしたから、カムリングの
内外周部での圧力差が小さくても必要充分なオイルをカ
ムリングとポンプボデーとの間に供給して確実にカムリ
ングの潤滑を行い、カムリングの円滑な揺動を確保し、
あるいはカムリングの凝着摩耗を防止することができ
る。またその潤滑のためのオイルは、カムリングの半径
方向での内周側と外周側との圧力差によってカムリング
の内周側もしくは外周側から侵入するオイルであって吐
出油圧を利用するものではないから、ポンプ容量の低下
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す断面正面図である。

【図２】そのカムリングの正面図である。

【図３】他のカムリングの正面図である。

【図４】従来の一般的な可変容量型ベーンポンプの断面
正面図である。

【符号の説明】

１ポンプボデー５制御油室１１ロータ１２ベーン２２，３２カムリング３３油溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者数藤聰愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地豊田工機株式会社内 (72)発明者奥田郁夫愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地豊田工機株式会社内 (56)参考文献特開平３−181673（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−66885（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04C 15/04 321

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】カムリングをその外周部の一部を中心に
揺動しかつ軸線方向の側面がポンプボデーの内面に摺接
するようポンプボデー内に配置するとともに、ロータに
よって保持したベーンの先端部を前記カムリングの内周
面に摺接させ、かつカムリングの外周面とポンプボデー
の内周面との間にカムリングを揺動させるよう油圧を供
給する制御油室を設けた可変容量型ベーンポンプにおい
て、前記カムリングの前記ポンプボデーの内面に摺接する側
面がカムリングの半径方向での内周側と外周側との圧力
差によってカムリングの内周側もしくは外周側から侵入
するオイルによって潤滑されるとともに、その側面の半
径方向に測った幅が、カムリングの内周側と外周側との
圧力差の小さい箇所で該圧力差の大きい箇所より狭く設
定されていることを特徴とする可変容量型ベーンポン
プ。
【請求項２】カムリングをその外周部の一部を中心に
揺動しかつ軸線方向の側面がポンプボデーの内面に摺接
するようポンプボデー内に配置するとともに、ロータに
よって保持したベーンの先端部を前記カムリングの内周
面に摺接させ、かつカムリングの外周面とポンプボデー
の内周面との間にカムリングを揺動させるよう油圧を供
給する制御油室を設けた可変容量型ベーンポンプにおい
て、前記カムリングの前記ポンプボデーの内面に摺接する側
面がカムリングの半径方向での内周側と外周側との圧力
差によってカムリングの内周側もしくは外周側から侵入
するオイルによって潤滑されるとともに、前記カムリン
グの内周側と外周側との圧力差の小さい箇所におけるカ
ムリングの前記ポンプボデーに摺接する側面に、カムリ
ングの外周側所定箇所のオイルを導く油溝が形成されて
いることを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。