JP3632859B2 - ベーンポンプ - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、ベーンポンプ、特に吸入ポートの改良技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ベーンポンプとしては、例えば、『新版油空圧便覧』(1989年;株式会社オーム社発行)の225頁,226頁に記載のものが知られている。
【0003】
上記従来出典には、図7に示す平衡形ベーンポンプ及び図8に示す非平衡形ベーンポンプが記載されている。
【0004】
図7,8において、1はカムリング、2はロータ、3はベーン、4は吸入ポート、5は吐出ポート、6はポンプ室である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のベーンポンプにあっては、吸入ポート4の開口部がポンプ室6に対して常に全面開口するように、吸入ポート4のロータ回転軸から外周までの距離が、ロータ回転軸からカムリング1の内周までの距離の最大値とほぼ等しいか最大値以上の距離に設定されているため、高速回転させるベーンポンプにおいては、ポンプ室6の流体に働く遠心力により、ポート開口部の外周側で遠心油圧が発生し、図9に示すように、ポート開口部の外周側でポンプ室6から吸入ポート4側へ流体が流出し、吸入能力が低下する。
【0006】
また、キャビテーションの発生については、ポート開口部の外周側でポンプ室6から吸入ポート4側へ流体が流出することでポート開口部の内周側に形成される吸入有効断面積が縮まり、これによって、ポート流速が速くなりポート圧を低下させる。したがって、ポンプ回転数をある程度高回転領域まで上げるとキャビテーションが発生するポート圧以下となり、キャビテーションの発生により吐出流量の急低下が生じる。つまり、ベーンポンプの入力回転数の限界がこのキャビテーション発生の限界により決まる。
【0007】
なお、実開昭62−57790号公報や実開平4−19684号公報には、上記従来例よりポート開口部のロータ回転軸から外周側までの距離がさらに長く設定された大開口面積の吸入ポートを有するベーンポンプが示され、これらも、上記同様の問題点を有する。
【0008】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ロータに取り付けられた複数のベーンをカムリング内周に押し付けながら回転させるベーンポンプにおいて、高回転時のポンプ吸入能力の向上とキャビテーション発生限界の向上を図ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のベーンポンプでは、吸入ポートのポンプ室開口部のロータ回転軸から外周までの距離を、ロータ回転軸からカムリング内周までの距離の最大値と最小値の平均値以下の距離に設定した。
【0010】
すなわち、ポンプハウジング及びポンプカバーと、該ポンプハウジング及びポンプカバー内に収納されたカムリングと、該カムリングにより仕切られたポンプ室内に偏心して取り付けられたロータと、該ロータに半径方向に摺動可能に取り付けられた複数のベーンと、前記ポンプハウジングとポンプカバーのうち少なくとも一方にポンプ室に開口して設けられた吸入ポートとを備えた流体圧式のベーンポンプにおいて、前記吸入ポートのポンプ室開口の外周側は、ロータ回転軸から外周までの距離を、ロータ回転軸からカムリング内周までの距離の最大値と最小値の平均値以下の距離に設定するとともに、半径方向において前記吸入ポートのポンプ室開口の内周側は、ロータ外周の位置に設定し、前記吸入ポートのポンプ室開口うち、ロータの高回転時に遠心力による流体圧の発生で吸入ポートよりポンプ室の流体圧が高くなる部分を閉じたことを特徴とする。
【0011】
【作用】
流体吸入時、吸入ポートのポンプ室開口の外周側は、ロータ回転軸から外周までの距離を、ロータ回転軸からカムリング内周までの距離の最大値と最小値の平均値以下の距離に設定し、ロータの高回転時に遠心力による流体圧の発生で吸入ポートよりポンプ室の流体圧が高くなる部分を閉じているようにしたため、ポンプ室から吸入ポートに向かっての流体の流れの発生が抑えられ、従来のベーンポンプに比べて流体の吸入能力が向上する。加えて、半径方向において吸入ポートのポンプ室開口の内周側は、ロータ外周の位置に設定したため、吸入ポートからポンプ室に向かってのスムーズな流体の流れが確保される(図5参照)。
【0012】
また、キャビテーションの発生に関しては、上記のように、ポンプ室から吸入ポート側へ流体が流出するのが抑えられることで、吸入ポートのポート開口部がほぼ吸入有効断面積となり、従来に比べて吸入有効断面積の拡大が図られる。これによって、ロータ回転数を高回転領域まで上げても吸入ポートのポート圧がキャビテーションが発生するポート圧以上となるのが確保され、キャビテーション発生限界が向上する。
【0013】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【0014】
(第1実施例)
まず、構成を説明する。
【0015】
図1は本発明第1実施例の非平衡形可変容量のベーンポンプの内部構造を示す図、図2は第1実施例ベーンポンプの図1A−A線による縦断面図である。
【0016】
図1及び図2において、1はカムリング、2はロータ、3はベーン、4は吸入ポート、5は吐出ポート、6はポンプ室、7はポンプハウジング、8はポンプカバー、9は側板である。
【0017】
前記カムリング1は、互いにボルト結合されるポンプハウジング7及びポンプカバー8内に収納されていて、図1に示すように、一端がピボットピン10に、他端がリターンスプリング11により揺動可能に支持され、吐出圧に応じて偏心量を可変とする構造になっている。
【0018】
前記ロータ2は、カムリング1により仕切られたポンプ室6内にカムリング1とは偏心して取り付けられ、エンジン等から回転駆動される。
【0019】
前記ベーン3は、ロータ2に対し半径方向に摺動可能に複数取り付けられていて、内径部分にはベーンリング12が設けられている。
【0020】
前記吸入ポート4は、ポンプカバー8及び側板9にポンプ室6に開口して設けてられている。
【0021】
そして、吸入ポート4の側板9に形成されたポンプ室開口部は、ロータ回転軸Lからポンプ室開口部外周までの距離Rが、ロータ回転軸Lからカムリング1の内周までの距離の最大値r と最小値r の平均値(r +r )/2以下の距離に設定されている。
【0022】
また、吸入ポート4のポンプ室開口部のロータ回転軸Lからポンプ室開口部内周までの距離は、ロータ1の偏心量にかかわらず、ポンプ室6に開口する距離に設定されている。
【0023】
次に、作用を説明する。
【0024】
[吸入ポート4の設定]
図3に示すように、ロータ回転軸Lからカムリング内周までの距離の最小値r (ロータ2の外周までの距離にほぼ等しい)と、ロータ回転軸Lからカムリング内周までの距離の最大値r との範囲にあるポンプ室6には、図4に示すように、遠心力による油圧が発生する。
【0025】
この図4では、ロータ回転数を7000rpmとし、流体密度830kg/m とする。
【0026】
大気圧がほぼ0.1MPaの時、吸入ポート4のポート圧がほぼ0.03MPa程度以上であると、ポンプ室6の方が吸入ポート4より圧力が高くなり、ポンプ室6から吸入ポート4に向かって流体が流れ出す領域となる。
【0027】
よって、遠心力による油圧の発生は、0.1MPaから0.03MPaを差し引いた0.07MPaまで許容されることになり、遠心力による油圧が0.07MPaの位置でのポンプ半径を図4によりみると、ロータ回転軸Lからカムリング1の内周までの距離の最大値r と最小値r のほぼ平均値(r +r )/2となっている。なお、図4でハッチングに示す領域は、ポンプ室6から吸入ポート4に向かって流体が流れ出す領域となる。
【0028】
したがって、吸入ポート4のポンプ室開口部は、ロータ回転軸Lからポンプ室開口部外周までの距離Rを、ロータ回転軸Lからカムリング1の内周までの距離の最大値r と最小値r の平均値(r +r )/2以下の距離に設定することで、少なくとも実験の条件下では、ポンプ室6から吸入ポート4に向かっての流体の流れを無くしている。
【0029】
[流体吸入作用]
流体吸入時、従来のベーンポンプの場合、図9に示すように、ポンプ室6から吸入ポート4に向かっての流体の流れにより、吸入能力の低下がみられた。
【0030】
しかし、この実施例においては、上記のように吸入ポート4のポンプ室開口部の形状を設定し、吸入ポート4よりポンプ室6の油圧が高くなる部分を閉じていることで、図5に示すように、ポンプ室6から吸入ポート4に向かっての流体の流れが発生せず、吸入能力を向上することができる。
【0031】
また、従来のベーンポンプの場合、遠心油圧の発生に基づくポンプ室6から吸入ポート4に向かっての流体の流れにより吸入ポート4での吸入有効断面積が縮小し、キャビテーションの発生がロータ回転がある回転に達するとみられた。
【0032】
しかし、この実施例においては、上記のように、ポンプ室6から吸入ポート4側へ流体が流出するのが抑えられることで、吸入ポート4のポート開口部がほぼ吸入有効断面積となり、従来に比べて吸入有効断面積の拡大が図られる。これによって、ロータ回転数を高回転領域まで上げても吸入ポート4のポート圧がキャビテーションが発生するポート圧以上となるのが確保され、キャビテーション発生限界を向上させることができる。
【0033】
次に、効果を説明する。
【0034】
吸入ポート4のポンプ室開口部のロータ回転軸Lから外周までの距離Rを、ロータ回転軸Lからカムリング1の内周までの距離の最大値r と最小値r の平均値(r +r )/2以下の距離に設定したため、高回転時のポンプ吸入能力の向上とキャビテーション発生限界の向上を図ることができる。
【0035】
この結果、高回転で駆動されても規定の吐出流量が確保されるベーンポンプとすることができ、例えば、自動車用自動変速機のポンプとして非常に有効性を発揮することになる。
【0036】
(第2実施例)
まず、構成を説明する。
【0037】
図6は本発明第2実施例の平衡形固定容量のベーンポンプの内部構造を示す図である。
【0038】
図6において、1はカムリング、2はロータ、3はベーン、4は吸入ポート、5は吐出ポート、6はポンプ室、13は背圧ポートである。
【0039】
前記吸入ポート4のポンプ室開口部は、第1実施例と同様に、ロータ回転軸Lからポンプ室開口部外周までの距離Rが、ロータ回転軸Lからカムリング1の内周までの距離の最大値r と最小値r の平均値(r +r )/2以下の距離に設定されている。
【0040】
この第2実施例の作用及び効果に関しては、第1実施例と同様であるので、説明を省略する。
【0041】
以上、実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があっても本発明に含まれる。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にあっては、ロータに取り付けられた複数のベーンをカムリング内周に押し付けながら回転させる流体圧式のベーンポンプにおいて、吸入ポートのポンプ室開口の外周側は、ロータ回転軸から外周までの距離を、ロータ回転軸からカムリング内周までの距離の最大値と最小値の平均値以下の距離に設定するとともに、半径方向において吸入ポートのポンプ室開口の内周側は、ロータ外周の位置に設定し、吸入ポートのポンプ室開口うち、ロータの高回転時に遠心力による流体圧の発生で吸入ポートよりポンプ室の流体圧が高くなる部分を閉じたため、高回転時のポンプ吸入能力の向上とキャビテーション発生限界の向上を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第1実施例のベーンポンプを示す内部構造図である。
【図2】第1実施例のベーンポンプを示す図1A−A線による縦断面図である。
【図3】実施例のベーンポンプでのロータ回転軸とカムリング内周までの距離の最大値と最小値を示す図である。
【図4】実施例のベーンポンプによるポンプ半径に対する遠心力による油圧特性図である。
【図5】実施例のベーンポンプの吸入作用説明図である。
【図6】本発明第2実施例のベーンポンプを示す内部構造図である。
【図7】従来の平衡形ベーンポンプを示す図である。
【図8】従来の非平衡形ベーンポンプを示す図である。
【図9】従来のベーンポンプの吸入作用説明図である。
【符号の説明】
1 カムリング
2 ロータ
3 ベーン
4 吸入ポート
5 吐出ポート
6 ポンプ室
7 ポンプハウジング
8 ポンプカバー
9 側板

Claims (1)

  1. ポンプハウジング及びポンプカバーと、該ポンプハウジング及びポンプカバー内に収納されたカムリングと、該カムリングにより仕切られたポンプ室内に偏心して取り付けられたロータと、該ロータに半径方向に摺動可能に取り付けられた複数のベーンと、前記ポンプハウジングとポンプカバーのうち少なくとも一方にポンプ室に開口して設けられた吸入ポートとを備えた流体圧式のベーンポンプにおいて、
    前記吸入ポートのポンプ室開口の外周側は、ロータ回転軸から外周までの距離を、ロータ回転軸からカムリング内周までの距離の最大値と最小値の平均値以下の距離に設定するとともに、半径方向において前記吸入ポートのポンプ室開口の内周側は、ロータ外周の位置に設定し、前記吸入ポートのポンプ室開口うち、ロータの高回転時に遠心力による流体圧の発生で吸入ポートよりポンプ室の流体圧が高くなる部分を閉じたことを特徴とするベーンポンプ。
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