JP3768039B2

JP3768039B2 - ベーンポンプのシール構造

Info

Publication number: JP3768039B2
Application number: JP24448299A
Authority: JP
Inventors: 真澄林; 良一長坂
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2019-08-31
Also published as: JP2001073961A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベーンポンプのハウジング内を密封するシール構造の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のベーンポンプのシール構造として、ハウジングにロータおよび各ベーンを収容するポンプ収容室を形成するとともに、ポンプ収容室の周囲にシールリングが配置される環状段部を形成し、環状段部とカバーとの間でシールリングを挟み付けるものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のシール構造にあっては、シールリングを環状段部に配置する際、シールリングの内周部を支持する部分がないため、シールリングの収まりが悪く、カバーの組付け時にシールリングを噛んだりする可能性があった。
【０００４】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、ベーンポンプのシール構造において、シールリングの組付不良を防止することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ハウジングに開口しロータおよび各ベーンを収容するポンプ収容室と、ポンプ収容室の周囲に形成されシールリングが配置される環状段部と、環状段部との間でシールリングを挟み付けるカバーとを備えるベーンポンプのシール構造に適用する。
【０００６】
そして、環状段部の一部にポンプ収容室の周囲から外側に膨らむ膨径部を形成し、膨径部の内側にシールリングの内周部に係合するシール係止壁を形成するものとした。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、シールリングを膨径部に沿った形状に形成するものとした。
【０００８】
第３の発明は、第１の発明において、膨径部を環状段部の略対称位置に形成するものとした。
【０００９】
第４の発明は、第１から第３のいずれか一つの発明において、ハウジングの内側に筒状のアダプタリングを嵌合し、ハウジングとカバーおよびアダプタリングの間に作動流体圧が導かれる流体室を画成し、シール係止壁を流体室に面して形成するものとした。
【００１０】
第５の発明は、第１から第４のいずれか一つの発明において、カバーにポンプ収容室に嵌合するカバー凸部を形成し、シールリングの内周部に対してカバー凸部とシール係止壁が交互に並ぶものとした。
【００１１】
【発明の作用および効果】
第１の発明において、ベーンポンプの組立時、ポンプ収容室にロータおよび各ベーンを収容し、環状段部にシールリングを配置した後、カバーがハウジングに結合される。シールリングが環状段部とカバーの間に挟み付けられることにより、ポンプ収容室の密封がはかられる。
【００１２】
シールリングをハウジングに組付ける際、シールリングはその内周部が部分的にシール係止壁に係合して支持されることにより環状段部に収まり、シールリングが環状段部からはみ出す組付不良を防止でき、作業性の向上がはかれる。
【００１３】
また、膨径部をポンプ収容室の周囲に部分的に形成することにより、シールリングを収容する環状溝を全周に渡って形成する構造に比べてハウジングのコンパクト化がはかれる。
【００１４】
第２の発明において、シールリングが膨径部に沿った形状をしているため、シールリングをハウジングに組付ける際、シールリングを変形させることなく環状段部に収められ、シールリングが環状段部からはみ出す組付不良を防止できる。
【００１５】
第３の発明において、シールリングを環状段部に対応して略対称的に形成することにより、シールリングのシール係止壁に係合しない部位の長さが均等になり、シールリングを環状段部に収めようとする弾性復元力が均等に得られ、シールリングが環状段部からはみ出す組付不良を有効に防止できる。
【００１６】
また、シールリングを反転させても環状段部に装着でき、シールリングの組付け作業を容易にすることができる。
【００１７】
第４の発明において、ベーンポンプに作動流体が充填される際、作動流体を吸引するための負圧によってシールリングが流体室側に引き込まれようとするが、シール係止壁は環状段部と流体室の間を仕切る隔壁として働くため、この負圧によってシールリングが流体室側に引き込まれることを阻止し、ハウジングとカバー間の密封性が確保される。
【００１８】
第５の発明において、ハウジングにカバーが結合した状態で、シールリングの内周部に対してカバー凸部とシール係止壁が交互に並ぶことにより、シールリングが環状段部からはみ出すことを防止でき、ハウジングとカバー間の密封性が維持される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１，図２は、本発明が適用可能な可変容量型ベーンポンプを示す。これ自体は、本出願人により特願平１０−３３７１３２号として既に提案されている。
【００２０】
図２に示すように、ハウジング１には円柱状のポンプ収容室１ａが形成され、ポンプ収容室１ａの開口端は、カバー７により封鎖される。ポンプ収容室１ａの内側にはその底面（最奥部の側面）側から、サイドプレート２、アダプタリング３が積層して収容され、アダプタリング３の内側に円筒状のカムリング５が収容され、カムリング５の内側にロータ６が収容される。アダプタリング３、カムリング５、ロータ６の側面は、カバー７に当接してシールされる。
【００２１】
ポンプ収容室１ａの底面には貫通穴１ｂが形成され、この貫通穴１ｂには、駆動軸８がメタル軸受９を介して回転可能に支持される。駆動軸８の先端側は、サイドプレート２、ロータ６を貫通して、カバー７に形成された支持穴７ａに達し、この支持穴７ａにメタル軸受１０を介して回転可能に支持されている。ロータ６は、駆動軸８の途中にスプライン結合し、駆動軸８と一体に回転する。駆動軸８は図示されないエンジンによりプーリおよびベルトを介して回転駆動される。
【００２２】
図１に示すように、ロータ６には複数の切り欠きが放射状に形成され、各切り欠きにベーン１１がロータ６のラジアル方向に出没可能に収装される。ロータ６が回転すると、切り欠きから伸び出したベーン１１の先端がカムリング５の内周面に摺接し、各ベーン１１の間に画成された各ポンプ室１２が拡縮する。
【００２３】
サイドプレート２には、キドニー型の高圧凹溝１３Ａと低圧凹溝１４Ａが形成される。高圧凹溝１３Ａと低圧凹溝１４Ａは、駆動軸８を挟んで対称な位置に形成され、それぞれ吐出側と吸込側のポンプ室１２に臨むようになっている。また、カバー７には、ロータ６を挟んでサイドプレート２側の高圧凹溝１３Ａおよび低圧凹溝１４Ａと相対する位置に、キドニー型の高圧凹溝１３Ｂと低圧凹溝１４Ｂが形成され、それぞれ吐出側と吸込側のポンプ室１２に臨んでいる。
【００２４】
高圧凹溝１３Ａは、サイドプレート２を貫通する高圧通路１５を介して、ポンプ収容室１ａ底部（最奥部）に形成された高圧室１６に連通する。この高圧室１６は、後述するように可変オリフィス２５を介して吐出ポート１８と連通する。低圧凹溝１４Ｂは、カバー７に形成された低圧通路１７を介して、吸込ポート１９（さらにはタンクＴ）と連通する。
【００２５】
カムリング５はピン４を回動支点として駆動軸８の左右に揺動可能に支持される。図１に示すように、カムリング５が駆動軸８に対して偏心した状態で、ロータ６が反時計回転方向に回転すると、拡大する吸込側（低圧凹溝１４Ａ、１４Ｂ側）のポンプ室１２には吸込ポート１９からの作動油が吸い込まれる一方、縮小する吐出側（高圧凹溝１３Ａ、１３Ｂ側）のポンプ室１２からは吐出ポート１８に向けて作動油が吐出される。
【００２６】
ハウジング１の側部には、ポンプ収容室１ａに開口する（詳しくは、後述する第二カム圧力室３１に開口する）プラグ穴１ｃが形成され、プラグ穴１ｃにプラグ２０が螺合して取り付けられる。プラグ２０の先端側にはシリンダ穴２０ａが開口し、シリンダ穴２０ａには制御プランジャ２１が摺動可能に収容される。制御プランジャ２１の先端は、アダプタリング３に形成された貫通穴３ａを貫通するフィードバックピン６１を介してカムリング５の側面に当接する。
【００２７】
制御プランジャ２１にはその基端側に開口するプランジャ中空部２１ａが形成され、プランジャ中空部２１ａの内側にスプリング２２が収容される。スプリング２２は、シリンダ穴２０ａの底面とプランジャ中空部２１ａの底面との間に介装され、制御プランジャ２１およびフィードバックピン６１を介してカムリング５をその最大吐出位置に付勢している。
【００２８】
プラグ２０の外周には凹部２０ｂが形成され、凹部２０ｂとプラグ穴１ｃの間に環状の流体室２３が画成される。プラグ穴１ｃの開口端部にはＯリング２４が備えられ、流体室２３の密封がはかられる。プラグ２０を貫通して流体室２３とシリンダ穴２０ａを連通する可変オリフィス２５が形成される。高圧室１６からの作動油は、ハウジング１に形成された流体通路３６を介して流体室２３に導入され、さらに可変オリフィス２５を介してシリンダ穴２０ａおよびプランジャ中空部２１ａに導入される。
【００２９】
可変オリフィス２５の開口面積は、シリンダ穴２０ａ内で摺動する制御プランジャ２１の基端側エッジ２１ｂにより調節される。カムリング５の偏心量が小さくなるのに追従して制御プランジャ２１は図１において右側に変位し、可変オリフィス２５の開口面積を狭める。
【００３０】
制御プランジャ２１の筒部には複数の通孔２６が形成される。プランジャ中空部２１ａは、各通孔２６を介してハウジング１のポンプ収容室１ａとアダプタリング３の間に形成された流体室２７に常時連通する。流体室２７は、通孔２８を介して吐出ポート１８に連通する。これにより、プランジャ中空部２１ａは、貫通穴２６、流体室２７および通孔２８を介して吐出ポート１８と常時連通している。
【００３１】
カムリング５をスプリング２２に抗して揺動させるため、アダプタリング３の内側にはカムリング５を挟むように第一カム圧力室３２と第二カム圧力室３１が画成される。アダプタリング３にはカムリング５の外周に摺接するシール材３０が介装され、シール材３０によって第一カム圧力室３２と第二カム圧力室３１の間が密封される。第一カム圧力室３２の圧力が第二カム圧力室３１に対して高まるのに伴って、カムリング５はスプリング２２に抗して揺動し、ポンプ吐出流量が次第に減少する。
【００３２】
第一カム圧力室３２は切換バルブ４０を介して吸込ポート１９と高圧室１６に選択的に連通する。切換バルブ４０はハウジング１に形成されたシリンダ４２と、シリンダ４２に収装されるスプール４１を備える。
【００３３】
スプール４１は、ランド部４１ａとランド部４１ｂを有する。図１においてランド部４１ａの右側に画成される第二のスプール圧力室４５はオリフィス４８、通孔４９を介して吐出ポート１８と連通する。ランド部４１ａと４１ｂの間に画成されるドレン流体室４６とドレンポート５０を介して吸込ポート１９に連通する。ランド部４１ｂの左側に画成される第一のスプール圧力室４７は通孔５６と通孔５８を介して高圧室１６と連通する。
【００３４】
シリンダ４２の開口端はプラグ４３により閉鎖される。スプール４１の基端とシリンダ４２の底部の間にはリターンスプリング４４が介装される。スプール４１がスプリング４４の付勢力によりプラグ４３に当接する閉位置で第一カム圧力室３２が吸込ポート１９に連通する。
【００３５】
スプール４１の両端に導かれる可変オリフィス２５の前後差圧が所定値を越えて上昇すると、スプリング４４に抗してスプール４１が図１において右側の開位置に移動し、第一カム圧力室３２が高圧室１６に連通する。
【００３６】
第二カム圧力室３１は、サイドプレート２に形成された固定オリフィス６２を介して高圧室１６と常時連通する。第一カム圧力室３２と第二カム圧力室３１に導かれる可変オリフィス２５の前後差圧が上昇するのに伴って、スプリング４４に抗してカムリング５が揺動し、ポンプ吐出流量が減少する。
【００３７】
第二カム圧力室３１は、通孔６３を介して切換バルブ４０の環状ポート６４と連通し、環状ポート６４はスプール４１のランド部４１ａによりドレン流体室４６と選択的に連通される。ランド部４１ａのドレン流体室４６側端部には複数のノッチ６５が切られており、ポンプ吐出流量の増大に伴ってスプール４１が図１において右側に移動すると、第二カム圧力室３１とドレン流体室４６を連通する開口面積が次第に増大する。
【００３８】
次に可変容量型ベーンポンプの作動を説明する。
【００３９】
ポンプの停止状態において、図１に示すように、カムリング５はスプリング２２に付勢されて最大に偏心した位置にある。この状態からロータ６を回転させると、ポンプ室１２から高圧室１６に作動油が吐出される。高圧室１６の作動油は、可変オリフィス２５を通って減圧され、吐出ポート１８から図示しない配管を通してパワーステアリング装置の油圧アクチュエータに供給される。高圧室１６の油圧は、絞り５９を介して第一のスプール圧力室４７に導入される。ポンプ回転数が小さい間、切換バルブ４０のスプール４１はスプリング４４の付勢力により閉位置に保持され、第一カム圧力室３２にタンク圧が導かれるとともに、第二カム圧力室３１にポンプ吐出圧が導かれ、カムリング５は最大に偏心した位置に保持される。これにより、ポンプ吐出量はポンプ回転数に比例して上昇し、車両の低速走行時からポンプ吐出圧が十分に上昇し、パワーステアリング装置に必要な油圧アシスト力を確保できる。
【００４０】
ポンプ回転数が上昇するのに伴って高圧室１６の吐出圧が上昇して行くと、切換バルブ４０のスプール４１はスプリング４４に抗して図２の右方向に変位し、第一カム圧力室３２にポンプ吐出圧を導くとともに、第二カム圧力室３１にタンク圧を導く。この第一カム圧力室３２に導かれる可変オリフィス２５の上流圧力に基づく反力Ｆ１が、第二カム圧力室３１に導かれる圧力Ｆ２とスプリング２２のバネ力Ｆｓとの和（Ｆ２＋Ｆｓ）と釣り合うところまで、カムリング５は揺動する。こうしてカムリング５の偏心量が小さくなると、ポンプ回転に伴うポンプ室１２の容積の変化量が小さくなり、吐出ポート１８からのポンプ吐出量はポンプ回転数の上昇に対して一定に保たれる。
【００４１】
ポンプ回転数がさらに上昇し、カムリング５の偏心量が小さくなると、カムリング５に追従する制御プランジャ２１が可変オリフィス２５の開口面積を次第に減らし、可変オリフィス２５の前後差圧が大きくなり、カムリング５の偏心量がさらに小さくなる。このような可変オリフィス２５の開口面積の減少およびカムリング５の偏心量の減少の効果が相俟って、ポンプ回転数の上昇に対してポンプ吐出流量が減少して行く垂下特性を得ることができる。こうして、ポンプ回転数（エンジン回転数）が高くなる車両の高速走行時には、ポンプ吐出流量を減少させ、パワーステアリング装置の油圧アシスト力が過大にならないで済み、不必要な作動油の供給によるエネルギー損失を低減し、作動油温度の上昇を抑えられる。
【００４２】
図３に示すように、カバー７の側部にはリリーフバルブ８０が組付けられる。リリーフバルブ８０は吐出ポート１８と吸込ポート１９を結ぶリリーフ通路８５の途中に介装され、ポンプ吐出圧が所定値を越えて上昇すると開弁し、ポンプ室１２から吐出される作動油の一部を吸込ポート１９へと戻し、ポンプ吐出圧を所定値以下に抑える働きをする。
【００４３】
ところで、ハウジング１とカバー７の間にはシールリング７０が介装され、シールリング７０によってポンプ収容室１ａの密封がはかられる。
【００４４】
ハウジング１にはポンプ収容室１ａの周囲に環状段部７１が環状に形成され、これにシールリング７０が配置される。環状段部７１はポンプ収容室１ａの開口端を断面矩形に削除して形成される。
【００４５】
カバー７にはハウジング１に対する接合面７ｄが平面状に形成されるとともに、ポンプ収容室１ａに嵌合するカバー凸部７ｅが円柱状に形成される。
【００４６】
シールリング７０は環状段部７１とカバー７の接合面７ｄに間に挟み付けられてポンプ収容室１ａを密封するようになっている。また、作動油を充填する場合等にポンプ収容室１ａに負圧が導かれるとき、カバー凸部７ｅがシールリング７０の内周部を支持し、シールリング７０が環状段部７１からポンプ収容室１ａに吸い出されないようになっている。
【００４７】
しかしながら、ベーンポンプの組立時にシールリング７０を環状段部７１に配置する際、シールリング７０の内周部を支持する部分がないと、細長い環状をしたシールリング７０の収まりが悪く、カバー７の組付け時にシールリング７０を噛んだりする可能性がある。
【００４８】
これに対処して本発明は、図４に示すように、環状段部７１の一部にポンプ収容室１ａの周囲から外側に膨らむ一対の膨径部７１ｆ，７１ｒを形成し、各膨径部７１ｆ，７１ｒの内側にシールリング７０の内周部に係合する一対のシール係止壁７２ｆ，７２ｒを形成する
各膨径部７１ｆ，７１ｒは図４においてポンプ収容室１ａの左右に配置され、膨径部７１ｆ，７１ｒは環状段部７１の略対称位置に形成される。
【００４９】
図５に示すように、シールリング７０は環状段部７１に対応して形成され、その中心線ついて対称的に形成される。シールリング７０は各膨径部７１ｆ，７１ｒに沿って曲折する一対の曲折部７６と、ポンプ収容室１ａ（カバー凸部７ｅ）に沿って円弧状に湾曲する一対の円弧部７５とを有し、曲折部７６と円弧部７５とが交互に並ぶ。カバー７がハウジング１に取り付けられた状態で、シールリング７０の内周部に対してシール係止壁７２ｆ，７２ｒとカバー凸部７ｅが交互に並ぶ。
【００５０】
ポンプ収容室１ａはアダプタリング３の間に流体室２７を画成する内壁部１ｊを有する。シール係止壁７２ｆは内壁部１ｊから連続し、一定の厚さを持った堤状に突出形成される。シール係止壁７２ｆは環状段部７１と流体室７４（リリーフ通路８５）の間を仕切る隔壁の働きをする。
【００５１】
シール係止壁７２ｒはハウジング内周面１ｈから連続して形成され、シール係止壁７２ｒの内周面がカバー凸部７ｅの外周面に当接する。
【００５２】
以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００５３】
ベーンポンプの組立時、ハウジング１の環状段部７１にシールリング７０が配置された後、カバー凸部７ｅがポンプ収容室１ａに嵌合され、カバー７が図示しない４本のボルトを介してハウジング１に締結される。
【００５４】
ハウジング１にシールリング７０を組付ける際に、シールリング７０はその内周部が部分的に各シール係止壁７２ｆ，７２ｒに係合して支持されることにより環状段部７１に収まり、シールリング７０が環状段部７１からはみ出す組付不良を防止でき、作業性の向上がはかれる。
【００５５】
シールリング７０が各膨径部７１ｆ，７１ｒに沿った形状の各曲折部７６を有しているため、ハウジング１にシールリング７０を組付ける際に、シールリング７０を変形させることなく環状段部７１に収められ、シールリング７０が環状段部７１からはみ出す組付不良を防止できる。
【００５６】
膨径部７１ｆ，７１ｒおよびシールリング７０を環状段部７１について略対称的に形成することにより、各円弧部７５を環状段部７１に収めようとするシールリング７０の弾性復元力が均等に得られ、シールリング７０の組付不良を有効に防止できる。また、シールリング７０を反転させても環状段部７１に配置でき、作業性の向上がはかれる。
【００５７】
パワーステアリング装置の油圧回路に作動油を充填するには、まずポンプ収容室１ａ内を図示しないポンプにより吸引した後、図示しない油圧回路のバルブを開いてポンプ収容室１ａ内に作動油を送り込む方法が用いられる。このポンプからの負圧がポンプ収容室１ａ内に導かれる際、各シール係止壁７２ｆ，７２ｒとカバー凸部７ｅが交互に並んでシールリング７０の内周部を支持しているので、シールリング７０が環状段部７１からポンプ収容室１ａに吸い出されない。特に、シール係止壁７２ｆは環状段部７１と流体室７４の間を仕切る隔壁として働くため、この負圧によってシールリング７０が流体室７４側に引き込まれることを阻止する。
【００５８】
また、膨径部７１ｆ，７１ｒをポンプ収容室１ａの周囲に部分的に形成することにより、シールリングを収容する環状溝を全周に渡って形成する構造に比べてハウジング１のコンパクト化がはかれる。
【００５９】
なお、環状段部に形成される膨径部およびシール係止壁は２カ所に限らず、３カ所以上に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すベーンポンプの横断面図。
【図２】同じくベーンポンプの縦断面図。
【図３】同じくベーンポンプの水平面に沿った断面図。
【図４】同じくハウジングの接合面等を示す側面図。
【図５】同じくシールリングの側面図。
【符号の説明】
１ハウジング
１ａポンプ収容室
３アダプタリング
５カムリング
６ロータ
７カバー
７ｅカバー凸部
１１ベーン
７０シールリング
７１環状段部
７１ｆ膨径部
７１ｒ膨径部
７２ｆシール係止壁
７２ｒシール係止壁
７５円弧部
７６曲折部

Claims

ハウジングにロータおよび各ベーンを収容するポンプ収容室を形成し、
前記ポンプ収容室の周囲にシールリングを収容する環状段部を形成し、
前記環状段部との間でシールリングを挟み付けるカバーを備えるベーンポンプのシール構造において、
前記環状段部の一部に前記ポンプ収容室の周囲から外側に膨らむ膨径部を形成し、
前記膨径部の内側に前記シールリングの内周部に係合するシール係止壁を形成したことを特徴とするベーンポンプのシール構造。
前記シールリングを前記膨径部に沿った形状に形成したことを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプのシール構造。
前記膨径部を前記環状段部の略対称位置に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のベーンポンプのシール構造。
前記ハウジングの内側に筒状のアダプタリングを嵌合し、
前記ハウジングと前記カバーおよび前記アダプタリングの間に作動流体圧が導かれる流体室を画成し、
前記シール係止壁を前記流体室に面して形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のベーンポンプのシール構造。
前記カバーに前記ポンプ収容室に嵌合するカバー凸部を形成し、
前記シールリングの内周部に対して前記カバー凸部と前記シール係止壁が交互に並んだことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のベーンポンプのシール構造。