JP3577381B2

JP3577381B2 - ベーンポンプの駆動軸支持構造

Info

Publication number: JP3577381B2
Application number: JP35433795A
Authority: JP
Inventors: 哲司林; 健一久家
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2015-12-28
Also published as: JPH09184490A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベーンポンプの駆動軸支持構造に関し、特に車両のパワーステアリング装置等の油圧源として最適なベーンポンプの駆動軸支持構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両では油圧を用いたパワーステアリング装置を備えており、油圧供給源としては、従来からベーンポンプが採用されており、このような、ベーンポンプの駆動軸支持構造としては、図３に示すようなものが知られている。
【０００３】
このベーンポンプは、ボディ１０７の内周にポンプカートリッジ３を構成するカムリング３０、ローター３１及びベーン３２を収装したもので、カムリング３０及びローター３１はボディ１０７に締結されたカバー１０６と、ボディ１０７の内周に固設されたサイドプレート１０８との間に配設される。
【０００４】
ローター３１はボディ１０７を貫通した駆動軸９０とスプライン結合しており、この駆動軸９０の基端９０Ｂ側には機関と連結した図示しないプーリーが結合され、ローター３１及びベーン３２を駆動する。
【０００５】
この駆動軸９０は、基端９０Ｂ側をボディ１０７の内周に設けた軸受１２０で、先端９０Ａ側をカバー１０６の内周に設けた軸受１２１でそれぞれ軸支され、先端９０Ａはカバー１０６を貫通することなく当接支持される。
【０００６】
ローター３１と駆動軸９０は、駆動軸９０の所定の外周に形成したリング溝５２にサークリップ等の止め輪３３を嵌合し、駆動軸９０がボディ１０７から抜ける方向への力が加わると、止め輪３３がサイドプレート１０８に摺接するローター３１に係止されて、駆動軸９０は図中右側へ向かう軸線に沿う方向への変位は規制される。
【０００７】
逆に、駆動軸９０をカバー１０６側へ押圧する力が加わると、駆動軸９０は図中左側へ向けて変位しようとするが、先端９０Ａがカバー１０６の内面に当接するため、駆動軸９０の変位は規制される。
【０００８】
なお、このベーンポンプでは、ボディ１０７の内部にはサイドプレート１０８との間に画成された高圧室１０１、この高圧室１０１と流量制御弁４のバルブ穴を連通する通路１１１、ボディ１０７の外部と連通する吸込コネクタ１０５及び流量制御弁４で余剰となった作動油をポンプカートリッジ３に還流させる低圧連通路１０９が形成されており、駆動軸９０を駆動すると、サイドプレート１０８の連通孔を介してポンプカートリッジ３から圧送された作動油は、高圧室１０１、通路１１１及び流量制御弁４を介して図示しないパワーステアリング装置へ必要な流量が供給される一方、流量制御弁４からの余剰流量及び吸込コネクタ１０５からの作動油は、低圧連通路１０９からカバー１０６の内部へ流入し、このカバー１０６内で二股状に分岐するように屈曲形成された中空の二股通路１０２、１０２を介してポンプカートリッジ３の吸込領域へ送られる。
【０００９】
また、実開昭６３−１１８３８８号公報に開示されるように、駆動軸を片持ち支持するもの知られており、これは、図４に示すように、ボディ２０７とカバー２０６との間に、上記と同様にしてカムリング、ローター及びベーンからなるポンプカートリッジ２０３が挟持されたもので、ポンプカートリッジ２０３のローターはボディ２０７を貫通した駆動軸１９０とスプライン結合しており、駆動軸１９０の基端１９０Ｂ側がボディ２０７の内周に設けた軸受２１８によって片持ち支持される。
【００１０】
一方、カバー２０６内に突出する先端１９０Ａは、カバー２０６に形成された凹部２２４内と当接することなく収装される。
【００１１】
この場合の駆動軸１９０の抜け止め手段としては、ローターとスプライン結合された駆動軸１９０の前後に止め輪２３３、２３４が嵌合しており、駆動軸１９０に軸方向の力が加わると、止め輪２３３または２３４がローターに係止されるため、駆動軸１９０の軸方向の変位を規制することができるのである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記前者の従来例においては、駆動軸９０をボディ１０７の軸受１２０と、カバー１０６端面の軸受１２１でそれぞれ軸支する構成となっているため、ベーンポンプの組立工程では、カバー１０６側に軸受１２１を圧入する工程が必要となり、カバー１０６端面と駆動軸９０の直角度及び軸受１２０及び１２１と駆動軸９０の同軸度を確保するため、カバー１０６とボディ１０７の合わせ面は、所定の面精度で仕上げねばならず、加工工数または加工時間が増大して製造コストの上昇を招くという問題があり、また、駆動軸９０は止め輪３３によって図３の右方向への変位を規制されるが、逆にカバー１０６側へ変位した場合には、駆動軸９０の先端９０Ａはカバー１０６の内面に当接するため、その分の肉厚強度を確保する必要がある軸受１２１を圧入するカバー１０６における受け穴の深さ等の寸法管理を厳密に行う必要があり、カバー１０６の鋳造後に機械加工が必要となって、加工工数及び時間の増大を招いて製造コストを増大させる一因となっており、さらに、サイドプレート１０８を貫通する駆動軸９０の外径が大きいため、ローター３１に対するプレッシャーローディング領域の確保が難しく、ポンプ効率の向上が困難になるという問題があった。
【００１３】
また、前記後者の従来例では、駆動軸１９０の抜け止め手段として、ローターの前後で止め輪２３３、２３４を嵌合させたが、ベーンポンプの組み立て工程においては止め輪２３３、２３４の組み付けを、ローターの両面から行う必要があるため作業性が悪く組み立て工数が増大して生産性が低下し、さらに、ロボットなどによる組み立てラインの自動化が難しくなるという問題があった。
【００１４】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、駆動軸の抜け止めを確実に行いながらベーンポンプの加工工数の低減及び組み立て性を向上させて、かつ、ポンプ効率を向上させることが可能なベーンポンプの駆動軸支持構造を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、駆動軸とスプライン結合したローターと、これに出入り自在に設けたベーンとを回転自在に収装するカムリングと、このカムリングを収装するとともに、前記駆動軸を軸支する軸穴を備えたポンプボディと、このボディとカムリング端面との間に介装されてボディ内に高圧室を画成するとともに、この高圧室とカムリングの吐出領域とを連通する連通路を設けたサイドプレートと、前記ボディの開口端面を封止するカバーとを備えたベーンポンプの駆動軸支持構造において、前記駆動軸はローターと結合する小径部と、この小径部よりも大なる外径で形成されて前記ボディの外部へ突出する大径部とを備え、この小径部と大径部との間に段部を形成し、前記ボディの軸穴にはこの段部と当接可能な肩部を設けるとともに、この段部と肩部との間には所定の間隙が形成され、前記軸穴には大径部を支持する第１の軸受と小径部を支持する第２の軸受とを配設し、前記サイドプレートを貫通する駆動軸は小径部であるとともに、この小径部の先端は、前記段部が前記肩部に当接した状態でカバー内面と当接しないように突出し、さらに駆動軸とローターとの間には駆動軸がボディの外部へ抜ける方向の変位を規制する抜け止め手段を備える。
【００１８】
【作用】
したがって、第１の発明は、ローターとスプライン結合された駆動軸は、小径部と大径部との間に段部を備え、小径部では抜け止め手段を介してローターと係合し、駆動軸がボディから抜ける方向への変位が規制されるため、駆動軸はボディから脱落することはなく、一方、ボディの軸穴内周に設けた段部によって、駆動軸がカバー側へ向かう軸線に沿う方向の変位が規制されるため、駆動軸先端はカバーに当接することはなく、カバー側に駆動軸の変位を規制する手段を設けたりカバーの肉厚強度を増す必要がなくなって、確実に駆動軸の抜け止めを行いながらカバー側での軸支を不要にしてカバーの構成を簡易にでき、加工工数の低減を図るとともに、ベーンポンプの組み立て時には、駆動軸を小径部から軸穴へ挿入すると、段部が軸穴の肩部に当接して変位が規制され、この状態でサイドプレート及びローター及びカムリング等をボディへ組み付けた後に、抜け止め手段を駆動軸とローターとの間に装着すればよく、駆動軸の段部及び軸穴の肩部を組み立て時の位置決め手段として利用することができる。
【００１９】
また、サイドプレートを貫通する駆動軸が小径部であるため、その分カムリングの吐出領域と連通した高圧室に面したサイドプレート端面における受圧面積を拡大することができ、高圧室に流入した高圧油によってサイドプレートをカムリング端面へ向けて確実に押圧し、カムリングとサイドプレートとの当接面からの圧油の漏れを低減して、ベーンポンプの効率を向上させることができる。
【００２０】
また、駆動軸は大径部と小径部でそれぞれ第１及び第２の軸受で軸支されるため、ボディによって片持ち支持となる駆動軸の小径部の振れを抑制することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１に本発明を適用したベーンポンプの一実施形態を示す。
【００２２】
図１において、１は駆動軸５を軸支するとともに、ローター３１及びベーン３２を回転自在に収装したカムリング３０からなるベーンポンプのポンプカートリッジ３及び流量制御弁４を収装するボディで、このボディ１の開口端面１Ａにはカバー２が結合される。
【００２３】
ボディ１の内部には開口端面１Ａ側からサイドプレート８、ポンプカートリッジ３が順次収装され、サイドプレート８とボディ１との間に画成された高圧室１２、この高圧室１２と流量制御弁４のバルブ穴を連通する通路１１が形成され、さらに、ポンプボディ１の外部と連通する吸込コネクタ７及び流量制御弁４で余剰となった作動油をポンプカートリッジ３に還流させる低圧連通路９が形成される。
【００２４】
ポンプカートリッジ３の吐出領域に対向したサイドプレート８の連通孔８１を介して作動油が高圧室１２へ圧送され、通路１１及び流量制御弁４を介して図示しないパワーステアリング装置へ必要な流量が供給される一方、流量制御弁４からの余剰流量及び吸込コネクタ７からの作動油は、低圧連通路９からカバー２の内部へ流入し、このカバー２内で二股状に分岐するように屈曲形成された二股通路６、６を介してポンプカートリッジ３の吸込領域へ送られる。
【００２５】
駆動軸５の基端５Ｂには機関と連結した図示しないプーリが結合され、この基端５Ｂとは反対側の先端５Ａ側にはスプライン部５３を介してローター３１と駆動軸５は回転方向で結合する一方、軸線に沿う方向の変位が許容される。
【００２６】
ここで、駆動軸５は先端５Ａ側をカバー２の凹部２４内面と当接することのないように突出しており、この先端５Ａ側の外径は基端５Ｂの外径よりも小さく、この先端５Ａから軸線に沿う方向へ所定の位置までを所定の外径の小径部５４として形成され、この小径部５４の反対側において、ボディ１の外部へ突出した基端５Ｂ側を小径部５４より大なる外径の大径部５５として形成されて、大径部５５と小径部５４との間には段部５６が形成される。
【００２７】
一方、ボディ１のほぼ中央部には駆動軸５を支持する軸穴１００が貫通形成され、この軸穴１００には駆動軸５の大径部５５を支持する第１の軸受１８が配設されると共に、小径部５４を軸支する第２の軸受１９が、軸穴１００の小径部１００Ｂ内周に配設され、駆動軸５は、ボディ１の内部で大径部５５及び小径部５４の２カ所において軸受１８、１９でそれぞれ支持される。
【００２８】
そして、小径部５４には先端５Ａ側から、抜け止め手段としてサークリップ等の止め輪３３を嵌合するためのリング溝５２、ローター３１と回転方向で結合するためのスプライン部５３の順に形成され、このスプライン部５３と段部５６との間で軸受１９に軸支され、このスプライン部５３と軸受１９との間でサイドプレート８を貫通する。
【００２９】
そして、ボディ１の軸穴１００には、小径部１００Ｂとの間に肩部１Ｅが径方向に形成され、この肩部１Ｅは駆動軸５の段部５６と対向する関係において所定の間隙Δｘが形成され、この間隙Δｘは駆動軸５をその軸線に沿って押し込んだ場合に段部５６と肩部１Ｅが当接可能な所定値に設定される。
【００３０】
この軸穴１００の小径部１００Ｂを設けたボディ１のボス部の外周ではサイドプレート８の内周に嵌合するとともに、このボディ１のボス部の高圧室１２に位置する部分には、サイドプレート８の端面内周側とボディ１との間にＯリング４１が介装され、さらに、サイドプレート８の端面外周側とボディ１との間にもＯリング４２が介装される。これら、Ｏリング４１、４２によって高圧室１２内の圧油の漏れが防止されるとともに、Ｏリング４１、４２により囲まれた環状端面部分には、高圧室１２内の高圧油が作用し、それによりサイドプレート８をポンプカートリッジ３端面へ向けて押圧するプレッシャローディング領域が形成される。
【００３１】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【００３２】
図示しないプーリを介して駆動軸５を駆動することでポンプカートリッジ３のローター３１が回転し、ポンプカートリッジ３の吐出領域における高圧油はサイドプレート８の高圧ポート８１から高圧室１２へと圧送され、さらにボディ１内部の高圧室１２、通路１１を介して流量制御弁４へと導かれ、必要流量のみが図示しない吐出口からパワーステアリング装置へ供給される一方、余剰流量は低圧連通路９へ還流され、吸込コネクタ７からの作動油と合流して、再びポンプカートリッジ３の吸い込み領域へ流入する。一方、高圧室１２に導かれた高圧油は、Ｏリング４１と４２の間のプレッシャローディング領域でサイドプレート８をポンプカートリッジ３端面へ向けて押圧し、カムリング３０とサイドプレート８の間からの圧油の漏れを抑制する。
【００３３】
そして、ボディ１の軸穴１００で片持ち支持される駆動軸５は、大径部５５を軸受１８で、小径部５４を軸受１９でそれぞれ軸支されるため、前記前者の従来例のようにカバー側の軸受を省略してカバー２の構造を簡易にしながら、前記後者の従来例のような片持ち支持に比して駆動軸５の先端部の振れを抑制することができ、ベーンポンプの耐久性を向上させることができる。
【００３４】
そして、駆動軸５が図中左側へ向かう軸線方向の変位量が所定値を越えると、段部５６が肩部１Ｅに当接して駆動軸５の図中左側へ向かう変位が規制され、駆動軸５の先端部５０Ａがカバー２の逃げ凹部２４の底部と当接するのを防止することができ、一方、駆動軸５がボディ１から抜ける方向、すなわち、図中右方向へ変位しようとすると、止め輪３３がローター３１を係止し、このローター３１はサイドプレート８と摺接して係止されるので、駆動軸５は軸線に沿う方向で係止され、駆動軸５がボディ１から抜けるのを防止することができる。なお、段部５６と肩部１Ｅの間隙Δｘは、止め輪３３がローター３１と当接した状態で、の所定値に設定される。すなわち、駆動軸５は、肩部１Ｅとの間に軸方向へ若干のガタを備えて、熱膨張等を吸収可能となっている。
【００３５】
こうして、駆動軸５の支持は軸穴１００、１００Ｂに固設された軸受１８、１９の２カ所で行われ、カバー２には、駆動軸５の先端５Ａとの当接を回避する凹部２４が形成されるだけで、前記前者の従来例のようにカバー側で駆動軸を軸支する必要がなくなり、同軸度や直角等を厳密に仕上げる必要がなくなり、カバー２の構成を簡易にして部品点数及び加工工数を削減しながら、駆動軸５の抜け止めを確実に行うことができ、製造コストの低減を図りながらカバー２の肉厚寸法を低減して、ベーンポンプの小型化、軽量化を図ることができる。
【００３６】
また、このようなベーンポンプの組み立ては、駆動軸５を小径部５４側からボディ１の軸穴１００へ挿入して段部５６をボディ１側の肩部１Ｅへ当接させて、ボディ１の開口端面１Ａ側からその凹状のボディ内部へ、サイドプレート８、ポンプカートリッジ３を順次組み込んでから、リング溝５２に止め輪３３を装着することでローター３１と駆動軸５は軸方向で結合され、上記したように、段部５６及び肩部１Ｅは駆動軸５の軸方向の変位を規制するだけでなく、組み立て時の位置決め用に利用することもでき、このようなポンプの組み立ては開口端面１Ａ側から行うことができるため、前記後者の従来例に比して作業性を向上させるとともに、ロボットなどによる組み立てラインの自動化を容易に推進できるのである。
【００３７】
そして、軸受１８、１９はボディ１の軸穴１００及び小径部１００Ｂに配設されるため、ボディ１の成型後にこれら軸穴１００と小径部１００Ｂの機械加工を同一の刃物で行うことができるのに加えて、同軸度の確保を前記従来例に比して容易に行うことができ、加工工数の低減と工作精度の向上を共に図ることができるのである。
【００３８】
また、駆動軸５は段部５６を境にして外径の小さい小径部５４でサイドプレート８を貫通するため、前記従来例に比して、サイドプレート８の端面内周側と高圧室１２との間に介装するＯリング４１の内径を縮小することがき、その分サイドプレート８のプレッシャローディング領域を拡大することによって、ベーンポンプの効率を向上させることも可能となり、さらに、小径部５４の外径を縮小することによって軽量化を推進することができるのである。
【００３９】
図２は第２の実施形態を示し、前記第１実施形態の小径部５４の軸受１９を廃止して軸受１８のみによる片持支持としたもので、その他の構成は前記第１実施形態とほぼ同様に構成される。
【００４０】
ボディ１’に形成された軸穴１００の小径部１００Ｂ’は，駆動軸５０の小径部５４を挿通するだけとなり、前記第１実施形態の軸受１９を配設しない分、サイドプレート８及びＯリング４１を嵌合する小径部１００Ｂ’を設けたボディ１のボス部の外径をさらに縮小でき、高圧室１２の油圧が作用するサイドプレート８の受圧面積を増しその分カムリング３０端面へ向けて押圧するプレッシャローディング領域をさらに拡大することができ、前記第１実施形態の作用に加えて、ポンプの効率をさらに向上させることができると共に、小径部５４を短縮することで駆動軸５０の全長を短縮し、ベーンポンプの小型軽量化をさらに推進することができるのである。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように第１の発明によれば、ローターとスプライン結合された駆動軸は、小径部と大径部との間に段部を備え、小径部では抜け止め手段を介してローターと係合し、駆動軸がボディから抜ける方向への変位が規制されるため、駆動軸はボディから脱落することはなく、一方、ボディの軸穴内周に設けた肩部と駆動軸の段部によって、駆動軸がカバー側へ向かう軸方向の変位が規制されるため、駆動軸先端がカバーに当接することはなく、前記従来例のようにカバー側に駆動軸の変位を規制する手段を設ける必要がなくなって、確実に駆動軸の抜け止めを行いながらカバーの構成を簡易にしてカバー側の加工工数の低減を図るとともに、駆動軸の全長を前記従来例に比して短縮すると同時に肉厚強度も薄くすることができ、ベーンポンプの小型軽量化を実現でき、さらに、ベーンポンプの組み立て時には、駆動軸を小径部から軸穴へ挿入すると、段部が軸穴の肩部に当接して変位が規制され、この状態でサイドプレート及びローター及びカムリング等をボディへ組み付けた後に、抜け止め手段を駆動軸とローターとの間に装着すればよく、駆動軸の段部及び軸穴の肩部を組み立て時の位置決め手段として利用することができ、前記後者の従来例に比して組み立て工程の工数を低減することが可能となって製造コストの低減を推進でき、さらに、ベーンポンプの組み立てを、単一の方向から行うことができるため組み立てラインの自動化を容易に行う事ができる。
【００４２】
また、駆動軸の小径部がサイドプレートを貫通するため、カムリングの吐出領域と連通した高圧室がサイドプレートと対向する領域を拡大することができ、高圧室に流入した圧油によってサイドプレートをカムリングへ向けて確実に押圧し、カムリングとサイドプレートとの当接面からの圧油の漏れを低減して、ベーンポンプの効率を向上させることが可能となり、駆動軸の小径化によって小型軽量化をさらに推進できる。
【００４３】
また、駆動軸は大径部と小径部でそれぞれ第１及び第２の軸受で軸支されるため、ボディによって片持ち支持される駆動軸の小径部の振れを抑制することができ、ベーンポンプの耐久性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すベーンポンプの断面図である。
【図２】第２の実施形態を示し、駆動軸の段部近傍の拡大断面図。
【図３】従来の例を示すベーンポンプの断面図である。
【図４】他の従来例を示すベーンポンプの断面図。
【符号の説明】
１ボディ
１Ａ開口端面
１Ｅ肩部
２カバー
３ポンプカートリッジ
４流量調整弁
５駆動軸
５Ａ先端
５Ｂ基端
８サイドプレート
１２高圧室
１８、１９軸受
２４凹部
３０カムリング
３１ロータ
３２ベーン
３３止め輪
５２リング溝
５３スプライン部
５４小径部
５５大径部
５６段部
１００軸穴
１００Ｂ小径部

Claims

駆動軸とスプライン結合したローターと、これに出入り自在に設けたベーンとを回転自在に収装するカムリングと、このカムリングを収装するとともに、前記駆動軸を軸支する軸穴を備えたポンプボディと、このボディとカムリング端面との間に介装されてボディ内に高圧室を画成するとともに、この高圧室とカムリングの吐出領域とを連通する連通路を設けたサイドプレートと、前記ボディの開口端面を封止するカバーとを備えたベーンポンプの駆動軸支持構造において、前記駆動軸はローターと結合する小径部と、この小径部よりも大なる外径で形成されて前記ボディの外部へ突出する大径部とを備え、この小径部と大径部との間に段部を形成し、前記ボディの軸穴にはこの段部と当接可能な肩部を設けるとともに、この段部と肩部との間には所定の間隙が形成され、前記軸穴には大径部を支持する第１の軸受と小径部を支持する第２の軸受とを配設し、前記サイドプレートを貫通する駆動軸は小径部であるとともに、この小径部の先端は、前記段部が前記肩部に当接した状態でカバー内面と当接しないように突出し、さらに駆動軸とローターとの間には駆動軸がボディの外部へ抜ける方向の変位を規制する抜け止め手段を備えたことを特徴とするベーンポンプの駆動軸支持構造。