JP3310582B2 - 平衡型ベーンポンプ構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業機械や自動車
用機器等の油圧装置に使用される平衡型ベーンポンプの
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、平衡型ベーンポンプは、内部に
略楕円形状のポンプ室を有するハウジングと、このハウ
ジング内に回転可能に収納されたロータと、このロータ
のベーン溝に出没自在にかつ等間隔に設けられたベーン
とから概略構成されている。この構成において、ハウジ
ング内に収納されたロータが回転すると、ベーンがロー
タの外周から押し出されてハウジングの内周面に摺接し
ながら回転する。これにより、ポンプ室内において各ベ
ーンで仕切られたポンプ空間（ロータの外周面と、隣り
合う２つのベーンと、ポンプ室の内周面とで仕切られた
空間）が大きくなりながらオイルを吸引し、小さくなり
ながらオイルを吐出する。

【０００３】この場合、ベーンはロータの回転に伴って
常時出没動作を繰り返し、ベーンの外径側端部はポンプ
室内周面に摺接しながら移動する必要がある。この出没
動作を可能ならしめるために、ベーンはロータから突出
する方向に付勢されるようになっている。このベーンの
付勢手段として、平衡型ベーンポンプ自身が作りだす油
圧をベーン内周端部に作用させて、この油圧をベーンの
突出圧として用いる方法がある。また、スプリングをベ
ーン背部（内径側端部）に設け、スプリング力によりベ
ーンを押し出すようにしたものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
成の従来の平衡型ベーンポンプのように、平衡型ベーン
ポンプ自身が作りだす油圧をベーン突出圧として利用す
る場合には、ポンプの起動時においてベーンの動作が不
安定になりやすいという問題がある。これは、ロータの
停止時には、ロータの上側に位置するベーンは自重によ
ってベーン溝内に引き込まれおり、圧力を作りだすため
のポンプ空間がベーン先端（外径側端部）において開放
された状態となる。このため、ロータの回転初期の段階
においては、この開放された部分を介して油が漏れ出る
ため、十分な圧力を作りだすことができず、必然的にベ
ーン背部に十分な圧力を供給することができなくなる。
この結果、相乗的に吐出圧が不安定になってしまい、平
衡型ベ−ンポンプに要求されるオイル吐出圧を得るまで
に時間がかかってしまうという問題がある。

【０００５】この問題は、特に寒冷地等の気温の低いと
ころで平衡型ベーンポンプを起動させる場合におこりや
すい。即ち、温度が低いとオイルの粘度が高くなってお
り、ベーンもベーン溝内において動きずらくなってい
る。このため、平衡型ベーンポンプの起動時に、ベーン
溝内に引き込まれたベーンが吐出し、かつスムーズに出
没動作するに足るだけの十分な圧力を作り出すのに時間
がかかってしまう。この結果、平衡型ベ−ンポンプに要
求されるオイル吐出圧を得るまでに時間がかかってしま
うという問題がある。なお、この問題はポンプ室内に空
気が残留しているときも同様に起きる。

【０００６】また、スプリングによってベーンを強制的
に押し出す場合には、スプリングがベーンを付勢する力
がどの回転位置においても一定であるため、摺動抵抗が
増大してしまうという問題がある。特に、ベーンがベー
ン溝内に押し込まれるときにベーンの先端がポンプ室の
内周面に強く押しつけられて摺動抵抗が増大してしまう
という問題がある。

【０００７】本発明は、前記問題点に鑑みてなされたも
ので、摺動抵抗を増大させることなく、起動時のベーン
の突出作動を確実に行わせ、所望のオイル吐出圧を短時
間で得ることができる平衡型ベーンポンプ構造を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的達成のた
め、本発明においては、放射状に設けられた溝にベーン
をはめ込んだロータと、このロータが回転可能に組み込
まれるハウジングとからなり、ロータの回転に伴ってベ
ーンの外径側先端が摺接移動する略楕円形状の内周面を
有したポンプ室がハウジングに形成されてなる平衡型ベ
ーンポンプ構造において、ベーンの内径側背部に接触
し、ロータの回転に伴ってベーンをロータの回転軸心か
ら半径方向外方へ押し出すカム機構を設け、このカム機
構により、ロータの回転に伴ってベーンの外径側先端が
内周面に接触する直前の位置までベーンを半径方向外方
へ押し出すように構成している。

【０００９】このような構成の平行型ベーンポンプ構造
の場合には、ポンプの起動時において、ロータが回転を
始めると、このロータにはめ込まれたベーンも同時に回
転する。そして、この回転に伴ってベーン背部がカム機
構に摺接して押し出される。これにより、平衡型ベーン
ポンプの起動時において、ベーン背部に十分な圧力を供
給できない状態でも、ベーンが確実に押し出され、平衡
型ベ−ンポンプに要求されるオイル吐出圧を短時間にか
つ確実に得ることができる。なお、このようにしてロー
タの回転に応じてカム機構がベーンを半径方向外方に押
し出すときに、ベーンの外径側先端がポンプ室の内周面
に接触する直前の位置まで押し出すように、すなわち、
ポンプ室の内周面とカム機構との間にベーンが挟み決ま
れない程度の押し出しを行うように構成されているの
で、カム機構によりベーンを半径方向外方に押し出す力
がベーンの外径側先端とポンプ室の内周面との接触力と
して作用することがなく、ロータの回転に応じてベーン
を内周面に沿って滑らかに摺接移動させることができ
る。

【００１０】なお、カム機構を、ロータの回転に伴いベ
ーンが下死点から上死点まで移動する範囲内においての
み、ベーンの外径側先端がポンプ室の内周面に接触する
直前の位置までベーンを半径方向外方へ押し出すように
構成するのが好ましい。ロータの回転に伴ってベーンが
ポンプ室の内周面に摺接しながら移動するときに、ベー
ンは下死点から上死点まで押し上げられるように移動
し、上死点から下死点までは押し下げられるように移動
する。この場合に、上死点から下死点までの押し下げ移
動は、ベーンの外径側先端がポンプ室の内周面に摺接移
動することにより押し下げられるものであり、カム機構
がなくても確実に押し下げ移動が行われる。逆に言え
ば、ベーンが上死点から下死点まで押しさげ移動される
ときにはカム機構が邪魔でしかなく、カム機構はベーン
が下死点から上死点まで移動する範囲内においてのみ作
用するように構成する方が好ましく、また、カム機構は
これだけで十分にその機能を発揮する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
１および図２を基に説明する。この平衡型ベーンポンプ
１は主に、内部にポンプ室２Ａを有するハウジング２
と、このハウジング２内に収納され回転軸３を中心にし
て回転するロータ４と、このロータ４の外周に出没自在
に設けられたベーン５とから概略構成されている。

【００１２】このハウジング２は、内部にポンプ室２Ａ
を構成する本体７と、ロータ４の回転軸３を回転可能に
支持した状態で本体７の一側（図２中の下側）を塞ぐと
共にポンプ室２Ａ内にオイルを吸入する吸入口８及びポ
ンプ室２Ａ内からオイルを吐出させる吐出口９を備えた
一側蓋体１０と、ロータ４の回転軸３を回転可能に支持
した状態で本体７の他側を塞いでポンプ室２Ａを画成す
る他側蓋体１１とから構成されている。本体７は所定の
厚さの円盤状で、内部に楕円形状の内周面２Ｂを有した
ポンプ室２Ａが形成されている。一側蓋体１０の吸入口
８及び吐出口９はポンプ室２Ａに面して２つづつ設けら
れている。各吸入口８及び吐出口９はポンプ室２Ａの楕
円形の長径方向（図１中の上下方向）にそれぞれ対向し
て設けられている。これにより、ポンプ室２Ａ内の長径
方向両側でポンピングが行われるようになっている。

【００１３】ロータ４は、一側蓋体１０及び他側蓋体１
１によって回転可能に支持された回転軸３に取り付けら
れ、ハウジング２内に収納された状態で回転軸３によっ
て回転駆動されるようになっている。このロータ４は、
肉厚の円盤状に形成され、その外周に一定間隔をおいて
放射状のベーン溝１５が形成されている。このベーン溝
１５の基端部は拡大されており、この部分と前記吐出口
９とが接続されて、吐出圧の一部が供給されるようにな
っている。各ベーン溝１５には、ほぼ長方形板状のベー
ン５が出没自在に挿入され、拡大された基端部に供給さ
れた吐出圧によって、ロ−タ４から押し出される方向に
付勢されている。なお、ロータ４の他側蓋体１１側に
は、後述するガイドプレート１７の装着を許容するため
の円形凹部４Ａが形成されている。

【００１４】他側蓋体１１側には、カム機構としてのガ
イドプレート１７が取り付けられている。このガイドプ
レート１７は、ベーン５のベーン背部に接触し、ロータ
４の回転に伴ってベーン５をロ−タ４の回転軸心から半
径方向外方へ押し出すためのカム機構である。このガイ
ドプレート１７は、その外周形状を前記ハウジング２の
ポンプ室２Ａの内周面形状とほぼ同様に構成されてい
る。ガイドプレート１７の寸法は、ベーン５がガイドプ
レート１７の外周とハウジング２のポンプ室２Ａの内周
とに間に挟み込まれない程度に、かつ吸入口８を閉じる
ことができる最小限の押し出し量となるように設定され
ている。

【００１５】次に、前記構成の平衡型ベーンポンプ１の
動作について説明する。平衡型ベーンポンプ１の起動に
より、回転軸３が回転すると、ロータ４が回転する。こ
れによってベーン５がハウジング２のポンプ室２Ａ内で
回転する。この起動時においては、平衡型ベーンポンプ
１自身の吐出圧は低いため、ベーン５をロータ４のベー
ン溝１５から押し出すだけの圧力を供給することはでき
ない。

【００１６】しかし、ロータ４と共に回転するベーン５
は、その基端部がガイドプレート１７に摺接するので、
このガイドプレート１７に押されて、ハウジング２のポ
ンプ室２Ａ内周面に沿って出没する。これにより、ポン
プ室２Ａに、各ベーン５で仕切られた空間（ロータ４の
外周面と、隣り合う２つのベーン５と、ポンプ室２Ａの
内周面と、一側蓋体１０及び他側蓋体１１の内面とで画
成される空間）が確実に作られる。そして、ロータ４の
回転により、この空間が大きくなりながらオイルを吸入
口８から吸引し、小さくなりながらオイルを吐出口９か
ら吐出する。この吐出されたオイルの圧力の一部はベー
ン溝１５にも供給され、ベーン５が通常の付勢力でポン
プ室２Ａの内周面に付勢される。

【００１７】これにより、平衡型ベ−ンポンプ１に要求
されるオイル突出圧を短時間にかつ確実に得ることがで
きるようになる。この結果、寒冷地等でオイルの粘性が
高くなっている状態やポンプ室２Ａ内にエアが混入して
いる状態でも、短時間に、かつ確実に平衡型ベーンポン
プ１を起動させることができるようになる。

【００１８】さらに、ガイドプレート１７は、その設定
寸法から、ベーン５をポンプ室２Ａの内周面２Ｂに接触
する状態まで押し出すことはなく、接触直前位置まで押
し出すだけである。ベ−ン５がポンプ室２Ａの内周面２
Ｂに接触する状態では、平衡型ベーンポンプ１自身の吐
出圧のみが作用する。この結果、ベーン５をポンプ室２
Ａの内周面に過度に押し付けることがなく、摺動抵抗が
増大することもなくなる。

【００１９】

【変形例】前記実施形態では、ガイドプレート１７をポ
ンプ室２Ａの内周面２Ｂの形状と同様に構成したが、図
３に示すように、吸入口８に面した部分においてのみ
（すなわち、ロータ４の回転に伴ってベーン５が下死点
から上死点まで移動する範囲内においてのみ）ベーン５
のベーン背部に接触し、ロータ４の回転に伴ってベーン
５をロータ４の回転軸心から半径方向外方へ押し出すよ
うに、ガイドプレート１７の外周面形状を設定してもよ
い。これにより、ロータ４が回転すると、吸入口８に面
する位置でベーン５がガイドプレート１７によって押し
出され、平衡型ベーンポンプ１の起動時においてもポン
プ室２Ａ内に確実にオイルが吸い込まれる。一方、吐出
口９においては、ベーン５はポンプ室２Ａの内周面と摺
接しながら、ベーン溝１５内に押し込まれるだけなの
で、オイルは確実に吐出口９から吐出される。この結
果、平衡型ベ−ンポンプ１に要求されるオイル突出圧を
短時間にかつ確実に得ることができる。

【００２０】また、前記実施形態では、ガイドプレート
１７を他側蓋体１１側に設けたが、吸入口８及び吐出口
９を塞がない状態で一側蓋体１０側に設けてもよい。こ
れによっても、前記実施形態同様の作用、効果を奏する
ことができる。

【００２１】さらに、ガイドプレート１７を一側蓋体１
０側及び他側蓋体１１側にそれぞれ設けてもよい。この
場合、ベーン５をその上下から同時に押すので、ベーン
５をより確実に押し出すことができるようになる。

【００２２】

【応用例】上記の構成のベーンポンプを用いたベルト式
無段変速機の一例を図４に示している。さらに、この変
速機における入力側の構成部分（トルクコンバータ、ベ
ーンポンプおよび前後進切換機構等を有する部分）Ａを
図５に示し、Ｖベルト式無段変速機構構成部分Ｂを図６
に示し、出力側伝達ギヤ部および終減速機構の構成部分
Ｃを図７に示している。

【００２３】この変速機は、金属ベルト３５、ドライブ
プーリ３６およびドリブンプーリ３７によって作り出さ
れるプーリ比に応じて変速を行う無段変速機構３４を採
用し、低速から高速までの全域をスムーズで爽快な走り
と低燃費を両立させた電子制御オートマティックトラン
スミッションである。

【００２４】基本的には、変速機はエンジン出力軸に直
列に配設され、終減速機構４０はトルクコンバータケー
ス３１とミッションケース３２，３３に囲まれた空間内
に内蔵されている。エンジンクランクシャフトに直結さ
れたトルクコンバータ２１はスタータリングギヤ付き
で、フライホイールマスにもなっている。トルクコンバ
ータ２１内にロックアップクラッチを内蔵し、ロックア
ップ時、エンジン動力をダイレクトに変速機入力軸に伝
える。

【００２５】トルクコンバータの端部のハブには、ポン
プ駆動用ギヤが取り付けられており、チェーン２２を介
してオイルポンプ１（本発明に係るベーンポンプ）を常
時駆動している。トルクコンバータのタービンにスプラ
イン係合している変速機入力軸は、プラネタリタイプの
前後進切換機構２５のプラネタリギヤ構成とスプライン
係合している。ドライブプーリ３６のインプットシャフ
ト側には、前進クラッチがスプライン係合されている。
また、後進ブレーキは、プラネタリギヤ構成の外周側に
配置されている。ドリブンプーリ３７により駆動される
動力伝達ギヤ列４５を介して終減速機構４０を駆動す
る。なお、この変速機には合計３個の回転センサが取り
付けられ、ギヤの回転を常時監視している。

【００２６】ポンプ１は、変速機下部のオイルパンに内
蔵されたストレーナを介してオイルを吸引する。この吸
引オイルは、変速機ケース下部およびバルブボディ内に
構成されたサクション油路を経由し、フローティング構
造のジョイントパイプを経て、オイルポンプ１に至る。
オイルポンプ１はトルクコンバータケース３１の油路合
わせ面に取り付けられており、トルクコンバータ２１か
らチェーン２２を介してエンジンにより駆動される。

【００２７】ポンプ１により吸引・吐出されたオイル
は、トルクコンバータケース油路を経て、油圧制御回路
を介して、変速に必要な制御油圧、トルクコンバータ系
統、潤滑、冷却等に使用される。

【００２８】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明の平衡型
ベーンポンプ構造では、ベーンのベーン背部に接触し、
ロータの回転に伴ってベーンの外径側先端がポンプ室の
内周面に接触する直前の位置までベーンを半径方向外方
へ押し出すように構成されたカム機構を設けたので、寒
冷地等でオイルの粘性が高くなっている状態やハウジン
グ内にエアが混入している状態でも、短時間に、かつ確
実に平衡型ベーンポンプを起動させて、所望の油圧を発
生させることができるようになる。なお、このカム機構
は、ベーンをハウジングの内周面に接触する状態まで押
し出すことはなく、接触直前の位置まで押し出すだけで
あるので、ベーンの外径側先端が内周面と接触する状態
においては平衡型ベーンポンプ自身の吐出圧のみが作用
するだけであり、ベーンをハウジングの内周面に過度に
押し付けることがなく、摺動抵抗を低く抑えることがで
きる。なお、カム機構を、ロータの回転に伴いベーンが
下死点から上死点まで移動する範囲内においてのみ、ベ
ーンの外径側先端がポンプ室の内周面に接触する直前の
位置までベーンを半径方向外方へ押し出すように構成す
るのが好ましい。ロータの回転に伴ってベーンが上死点
から下死点まで移動するときには、ベーンの外径側先端
はポンプ内周面に摺接しながら半径方向内方に押し下げ
られるように移動し、カム機構は不要である。さらに言
えば、ベーンが上死点から下死点まで押しさげ移動され
るときにはカム機構が邪魔でしかなく、カム機構はベー
ンが下死点から上死点まで移動する範囲内においてのみ
作用するように構成する方が好ましく、また、カム機構
はこれだけで十分にその機能を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る平衡型ベーンポンプを概略的に示
す正面図である。

【図２】本発明に係る平衡型ベーンポンプの概略側面断
面図である。

【図３】本発明に係る平衡型ベーンポンプの変形例を示
す正面図である。

【図４】本発明に係るベーンポンプを用いたベルト式無
段変速機の一例を示す断面図である。

【図５】この変速機における入力側の構成部分（トルク
コンバータ、ベーンポンプおよび前後進切換機構等を有
する部分）を示す断面図である。

【図６】この変速機におけるＶベルト式無段変速機構構
成部分を示す断面図である。

【図７】この変速機における出力側伝達ギヤ部および終
減速機構の構成部分を示す断面図である。

【符号の説明】

１：平衡型ベーンポンプ ２：ハウジング ２Ａ：ポンプ室 ４：ロータ ５：ベーン ７：本体 １５：ベーン溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山根 健二 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−83492（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−54990（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−152482（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 2/344 341

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射状に設けられた溝にベーンをはめ込
   んだロータと、このロータが回転可能に組み込まれるハ
   ウジングとからなり、前記ロータの回転に伴って前記ベ
   ーンの外径側先端が摺接移動する略楕円形状の内周面を
   有したポンプ室が前記ハウジングに形成されてなる平衡
   型ベーンポンプ構造であって、 前記ベーンの内径側背部に接触し、前記ロータの回転に
   伴って前記ベーンを前記ロータの回転軸心から半径方向
   外方へ押し出すカム機構を設けた平衡型ベーンポンプ構
   造において、 前記カム機構は、前記ロータの回転に伴って前記ベーン
   の外径側先端が前記内周面に接触する直前の位置まで前
   記ベーンを半径方向外方へ押し出すように構成されてい
   る ことを特徴とする平衡型ベーンポンプ構造。
2. 【請求項２】 前記カム機構が、前記ロータの回転に伴
   い前記ベーンが下死点から上死点まで移動する範囲内に
   おいてのみ、前記ベーンの外径側先端が前記内周面に接
   触する直前の位置まで前記ベーンを半径方向外方へ押し
   出すように構成されていることを特徴とする請求項１に
   記載の平衡型ベーンポンプ構造。