JP3610797B2 - ベーンポンプ - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力舵取装置の油圧源として用いられるベーンポンプに関し、特に、始動時におけるベーン飛び出し性を向上させたベーンポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のベーンポンプとして、特開平9−32740号公報に記載されたようなものがある。
このものは、カムリング内に回転可能に収納されたロータと、このロータに形成されたスリット内に出没自在に設けられたベーンと、カムリング両側部を閉塞する一対の側壁部材(ボディ端面、サイドプレート)などからなる。
そして、ロータの回転によって、ベーンは、先端面をカムリング内周面に、両側端面を各側壁部材の対向する面にそれぞれ摺接させつつ、ロータとともに回転し、ポンプ作用を行うようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このようなベーンポンプにあっては、ポンプ始動時、ベーンがロータから十分に飛び出さず、ポンプ作用が直ちに開始されない、という現象が見られることがある。
ポンプ作用が開始された後には、各側壁部材に設けられた背圧溝(背圧導入溝)に導かれるポンプ吐出圧によって、ベーンはその先端がカムリング内周のカム面に当接するまで飛び出すことが保証される。しかし、ポンプ作用が開始されないポンプ始動直後には、ベーン飛び出しに寄与するのはロータの回転による遠心力のみであり、この状況下でベーン飛び出し不足が生じる。
【0004】
そこで、本出願人はこの現象を解析したところ、図8に示すように、ロータ50に形成されたスリット510内にあるベーン60がロータ50とともに回転する際、前記スリット510内壁の一方(ロータ回転方向の後ろ側)にベーン60を押し付ける力Fが作用しており、これがベーン飛び出しを阻害していることがわかった。そして、さらに解析を進めた結果、前記ベーンがスリット内壁に押し付けられる現象は、ベーン側端面と側壁部材との間の摺動抵抗によって引き起こされる、ことを突き止めた。
【0005】
本発明は、ベーン側端面と側壁部材との間の摺動抵抗がベーン飛び出し不足の遠因であることに着目し、前記摺動抵抗を低減することにより、ポンプ始動時におけるベーン飛び出し性を向上させようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、ハウジングに装着されたカムリングに回転可能に収納されたロータと、このロータに形成されたスリット内に放射方向へ摺動可能に挿入された複数のベーンと、前記カムリングの両側部を閉塞する一対の側壁部材とを有し、これら側壁部材のロータと摺接する面に、前記スリットの内周側端部に通じる複数の円弧状の背圧溝を凹設し、隣合う背圧溝どうしを連通溝で連通するするとともに、前記背圧溝にポンプ吐出圧を導入するように構成されたベーンポンプにおいて、下記構成を採用することとした。
【0007】
請求項1に記載の発明では、前記各側壁部材のロータと摺接する面の少なくとも一方に、ベーン側端面と接触しない凹部を、ポンプの予圧縮領域からロータ回転方向に隣接する圧縮領域の円周方向ほぼ全長にわたる領域にのみ形成する構成を採用した。
【0008】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載のものにおいて、前記凹部を、前記背圧溝の半径方向外方に形成する構成とした。
【0009】
請求項3に記載の発明では、請求項1に記載のものにおいて、前記凹部を、前記背圧溝または連通溝に連通して形成する構成とした。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施形態を、図1から図4にしたがって説明する。
1はフロントハウジングであり、このフロントハウジング1には凹所11が形成されており、リヤハウジング2がこの凹所11を閉塞している。
前記凹所11には、サイドプレート3とカムリング4が収納されており、カムリング4の一側にはサイドプレート3が、他側にはリヤハウジング2がそれぞれ対接している。これらサイドプレート3とリヤハウジング2とが、カムリング4の両側部を閉塞する側壁部材として機能する。
【0011】
カムリング4の内周は、カム曲線の周期が180度の楕円曲面であるカム面41になっており、このカムリング4内にロータ5が回転可能に収納されている。
このロータ5には、放射方向に複数のスリット51が形成されており、各スリット51には、前記カム面41に先端面が摺接する複数のベーン6が摺動可能に挿入されている。これらベーン6は、一側端面がサイドプレート3に、他側端面がリヤハウジング2にそれぞれ摺接している。
【0012】
これにより、カムリング4のカム面41とロータ5との間に、隣合うベーン6によって複数のポンプ室Pが形成され、これらポンプ室Pはロータ5の回転により容積変化を生じる。
【0013】
前記リヤハウジング2およびサイドプレート3のロータ5と摺接する面には、膨張領域(吸入領域)のポンプ室に対応して一対の吸入ポート31が、圧縮領域(吐出領域)のポンプ室に対応して一対の吐出ポート32が、それぞれ直径方向の対称位置に形成されている。加えて、同じ面に、ロータ5のスリット51の内周側の端部にある背圧室52に通じる4つの背圧溝33、34が、ロータ5と同軸的に、前記各ポート31、32に対応する角度位置に凹設され、吸入ポート31に対応する吸入側背圧溝33は、図示しない通路によって吐出ポート32と連通している。
【0014】
本実施形態において特徴とするところは、隣り合う前記背圧溝33、34どうしを連通するようにリヤハウジング2およびサイドプレート3に凹設された連通溝の形状である。
まず、吐出ポート32に対応する吐出側背圧溝34とロータ5回転方向に隣設する吸入側背圧溝33との間に設けられた第1連通溝7は、その全長(円周方向)にわたって同幅(半径方向)の、絞り効果を有する細溝として形成されており、この第1連通溝7は従来装置のものと同様である。
【0015】
一方、吸入側背圧溝33とロータ5回転方向に隣接する吐出側背圧溝34との間に設けられた第2連通溝8は、吸入側背圧溝33の近傍のみ幅狭の絞り部81、この絞り部81から吐出側背圧溝34のロータ5回転方向の後端まで、つまり予圧縮領域および圧縮領域の円周方向ほぼ全域にわたって、吐出側背圧溝34よりも幅広の幅広部82となっている。この幅広部82は、第2連通溝8の一部であるとともに、ベーン6側端面がリヤハウジング2およびサイドプレート3と接触しない部分を創出し、各部材6、2、3間の接触面積を減少させる凹部として機能する。
【0016】
前記幅広部82の幅は、リヤハウジング2およびサイドプレート3のロータ5と摺接する面において、この幅広部82と吐出ポート32との間に平坦部として残る部分に、十分なシール幅を残すように設定する。
なお、各連通溝7、8は、その全域にわたって同深であり、おおむね各背圧溝33、34の5分の1程度の深さである。したがって、第1連通溝7よりも半径方向の幅が大きい第2連通溝8も、絞り効果を有している。
【0017】
以上のように構成された本実施形態のものの作用を、図5も参照しつつ以下に説明する。
ポンプ始動時、予圧縮領域にあるベーン6(図5、▲1▼の位置)の飛び出しに寄与するのは、ロータ5の回転による遠心力のみである。しかしながら、第2連通溝8の幅広部82によって、ベーン6両側端面とリヤハウジング2、サイドプレート3との接触面積を減少させているので、これに基づいてロータ5をスリット51内壁へ押し付ける力F(図8参照)を弱めることができ、遠心力によるベーン6の飛び出しが助長される。
【0018】
このように予圧縮領域でベーン6(▲1▼の位置)が従来のものより大きく飛び出しうるので、カム面41によってベーン6が押し下げられる圧縮領域において、ベーン6(▲3▼の位置)に対するカム面41による押し下げ量が大きく、この押し下げによって吐出側背圧溝34内の作動油が大きく圧縮される。
【0019】
このとき、吐出側背圧溝34のロータ5回転方向の両端は、それぞれ絞り効果を有する連通溝7、8によって擬似的に閉じられているので、前記のように▲3▼の位置で圧縮された作動油は、ロータ5回転方向の反対側に隣接するベーン6(▲2▼の位置)後端に、このベーン6を飛び出させるように作用する。
【0020】
すなわち、▲3▼の位置のベーン6の押し下げ量が大きい分、▲2▼の位置のベーン6後端に吐出側背圧溝34から作用する油圧力も大きい。しかも、▲2▼の位置においても第2連通溝8の幅広部82によって前記リヤハウジング2、サイドプレート3との接触面積が減少しているので、この位置においてベーン6はもっとも抵抗なく飛び出すことができる。
【0021】
このようにしてベーン6の飛び出し性を向上させたので、本実施形態のベーンポンプを用いれば、ポンプ始動時、可及的すみやかにポンプ作用を開始させることができる。
【0022】
また、凹部である幅広部82を、ポンプの予圧縮領域からロータ回転方向に隣接する吐出領域の円周方向ほぼ全長、すなわち、ベーン6の円滑な飛び出しが最も効果的に作用する領域にのみ形成したことにより、従来のものに対して必要最小限の追加工を施すのみで足りる。
【0023】
さらに、凹部である幅広部82が、連通溝として形成され、吐出側背圧溝34に連通して形成されているので、リヤハウジング2、サイドプレート3のロータ5との摺接面において、幅広部82の半径方向外方に平坦部として残る部分の半径方向幅を、凹部を背圧溝、連通溝から独立して形成するよりも大きくとることができる。したがって、凹部と吸入ポート、吐出ポートとの間のシール性を十分に確保することができる。
【0024】
ついで、第2の実施形態について、図6にしたがって説明する。
第1の実施形態においては、リヤハウジング2、サイドプレート3のロータ5との摺接面に、形状の異なる2種類の連通溝7、8を設けたが、第2連通溝8の幅広部82(以上、図3参照)の幅で円環状に連続した1つの環状連通溝9とし、これを凹部としてもよい。その他は、第1の実施形態のものと同じである。
この場合も、環状連通溝9を、各背圧溝33、34よりも相当程度浅く形成することにより、第1の実施形態における連通溝7、8(図3)のような絞り効果を持たせておく。
【0025】
このような環状連通溝9を設けることにより、予膨張領域および膨張領域においても、ベーン両側端面とリヤハウジング、サイドプレートとの接触面積を減少させることができる。これにより、本実施形態のものにあっては、第1の実施形態の作用を呈することに加え、予膨張領域および膨張領域においてもベーンの飛び出しが助長され、より速やかにポンプ作用を開始させることができる。
【0026】
また、環状連通溝9をたとえばエンドミルのような刃物で切削して形成する場合、一連の連続した加工作業で形成できるので、加工時間を必要最小限にとどめることができる。
【0027】
最後に、第3の実施形態について、図7にしたがって説明する。
そもそも凹部は、ベーン6とリヤハウジング2、サイドプレート3との摺動抵抗(接触面積)の低減が目的のものであって、圧力の導入は必要ない。したがって、先の2つの実施形態のように、凹部(幅広部82、環状連通溝9)を必ずしも背圧溝33、34と連通させる必要はなく、背圧溝33、34間の圧力連通用には従来通りの幅狭の連通溝10を形成し、これら連通溝10からは独立した凹溝20を、凹部としてリヤハウジング2、サイドプレート3の適所に設けてもよい。これにより、第1または第2の実施形態の作用を呈することができる。凹溝20は、図7のようにそれぞれ独立させて形成しても、環状に連続させて形成してもよい。
【0028】
なお、いずれの場合も、背圧溝33、34に対応する範囲では、吸入ポート31、吐出ポート32との間のシール性を確保するため、凹溝20の半径方向の幅は、他の部位よりも小さくしておく。
上記第1から第3の各実施の形態では、リヤハウジング2、サイドプレート3の両方に凹部(幅広部82、環状連通溝9、凹溝20)を設けたが、リヤハウジング2、サイドプレート3のいずれか一方に設けるだけでも、従来装置に比べ、ベーンの飛び出し性が大きく向上することはいうまでもない。
【0029】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項1に記載の発明では、各側壁部材のロータと摺接する面の少なくとも一方に、ベーン側端面と接触しない凹部を、ポンプの予圧縮領域からロータ回転方向に隣接する圧縮領域の円周方向ほぼ全長にわたる領域にのみ形成する構成とした。
【0030】
これにより、各側壁部材とベーン側端面との摺動抵抗が低減されることに基づき、ロータに形成されたスリットの内壁の一方(ロータ回転方向の後ろ側)にベーンを押し付ける力が弱まる。すなわち、従来、ベーンの飛び出しを阻害していた前記押し付け力が弱められるので、ポンプ始動時、可及的すみやかにポンプ作用を開始させることができる。しかも、前記凹部を、ポンプの予圧縮領域からロータ回転方向に隣接する圧縮領域の円周方向ほぼ全長にわたる領域にのみ形成する、すなわち、ベーンの円滑な飛び出しが最も効果的に作用する領域(第1の実施形態についての説明参照)にのみ凹部を形成するようにした。これにより、従来のものに対して必要最小限の追加工を施すのみでよい。
【0031】
請求項2に記載の発明では、凹部を前記背圧溝の半径方向外方に形成することにより、請求項1のものと同様の効果を奏する。
【0032】
請求項3に記載の発明では、凹部を前記背圧溝または連通溝に連通して形成するようにした。これにより、各側壁部材のロータとの摺接面において、凹部の半径方向外方に平坦部として残る部分の半径方向幅を、凹部を背圧溝、連通溝から独立して形成するよりも大きくとることができる。したがって、凹部の半径方向外方のシール性を十分に確保しつつ、請求項1に記載のものと同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るベーンポンプの全体断面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】本発明の第1の実施形態に係る、サイドプレートの平面図である。
【図4】図3のB−B線断面図である。
【図5】本発明の作動態様を示す作動説明図である。
【図6】本発明の第2の実施形態に係る、サイドプレートの平面図である。
【図7】本発明の第3の実施形態に係る、サイドプレートの平面図である。
【図8】従来のベーンポンプの部分断面図である。
【符号の説明】
1 フロントハウジング
11 凹所
2 リヤハウジング(側壁部材)
3 サイドプレート(側壁部材)
31 吸入ポート
32 吐出ポート
33 吸入側背圧溝
34 吐出側背圧溝
4 カムリング
41 カム面
5 ロータ
51 スリット
52 背圧室
6 ベーン
7 第1連通溝
8 第2連通溝
81 絞り部
82 幅広部(凹部)
9 環状連通溝(凹部)
10 連通溝
20 凹溝(凹部)

Claims (3)

  1. ハウジングに装着されたカムリングに回転可能に収納されたロータと、このロータに形成されたスリット内に放射方向へ摺動可能に挿入された複数のベーンと、前記カムリングの両側部を閉塞する一対の側壁部材とを有し、これら側壁部材のロータと摺接する面に、前記スリットの内周側端部に通じる複数の円弧状の背圧溝を凹設し、隣合う背圧溝どうしを連通溝で連通するするとともに、前記背圧溝にポンプ吐出圧を導入するように構成されたベーンポンプにおいて、前記各側壁部材のロータと摺接する面の少なくとも一方に、ベーン側端面と接触しない凹部を、ポンプの予圧縮領域からロータ回転方向に隣接する圧縮領域の円周方向ほぼ全長にわたる領域にのみ形成したことを特徴とするベーンポンプ。
  2. 前記凹部を、前記背圧溝の半径方向外方に形成した、請求項1に記載のベーンポンプ。
  3. 前記凹部を、前記背圧溝または連通溝に連通して形成した請求項1に記載のベーンポンプ。
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