JP4193554B2 - 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などとして使用するのに適したベーンポンプ、特に吐出ポート付近におけるベーンの半径方向移動を円滑にするためのベーンの側端面の案内構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動力舵取装置の油圧源として使用するベーンポンプとしては、ハウジングに装着したカムリング内に複数のスリットを放射方向に形成したロータを回転可能に設け、このロータのスリット内に複数のベーンを摺動可能に支持し、カムリングの両側部を閉塞する１対の側壁部材のロータと摺接する面に、スリットの内周側端部に通じる複数の円弧状の背圧溝およびこれらを連通する円弧状の連通溝を凹設するとともにこの背圧溝にポンプ吐出圧を導入し、さらに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の側端面と摺接しない凹部（ぬすみ部）を形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４はこのようなベーンポンプの側壁部材の一方であるサイドプレート１（本発明の実施の形態である図１の縦断面図のサイドプレート２０に相当）のさらに具体的な説明図である。このサイドプレート１はロータと摺接する内面に、左右１対の吸入ポート２１と、上下１対の吐出ポート２２が形成され、また中央にはロータを駆動するポンプ軸が通る貫通孔１ａを囲むように環状の背圧溝２が形成されている。この背圧溝２は、円周方向において各吸入ポート２１と接近してその内側に配置された左右１対の幅広で円弧状の吸入側背圧溝３と、同様に各吐出ポート２２と接近してその内側に配置された上下１対の幅広で円弧状の吐出側背圧溝４と、この吸入側および吐出側背圧溝３，４を連結する細い円弧状の連通溝５と、図において反時計回転方向に回転されるベーンが最も外方に突出した領域からベーンが内向きに移動される領域（ベーンの半径方向内端の軌跡Ｌおよび特許文献１の図３、図５における「圧縮領域」参照）にわたる円周方向ほゞ全範囲においてベーンの内端側となる側端面がサイドプレート１の内面と接触しないようにするぬすみ部６により構成されており、各吸入側背圧溝３が通路（図示省略）により吐出ポート２２と連通されている。この従来技術のぬすみ部６は、ロータの回転方向において、吸入側背圧溝３の後端を少し離れた位置から吐出側背圧溝４の後端の位置にわたる角度範囲に形成され、その深さは連通溝５と同程度であって吸入側および吐出側背圧溝３，４よりは浅く、またその外周縁はベーンの半径方向内端の軌跡Ｌの長半径より多少大きい半径で貫通孔１ａの中心を中心とする円弧状である。
【０００４】
この従来技術のベーンポンプでは、ぬすみ部６を設けてサイドプレート１の内面に対するベーンの側端面の接触長さを短くすることにより、サイドプレート１の内面に対するベーンの側端面の摺動抵抗およびロータのスリットの内面に対するベーンの摺動抵抗を低減させ、またベーンが内向きに移動されることにより生じる吐出側背圧溝４内の上昇した圧力をぬすみ部６を介して最も外方に突出した領域にあるベーンの半径方向内端に加えて、ポンプ始動時におけるベーン飛び出し性を向上させている。この種のベーンポンプでは、ロータにより支持されるベーンの半径方向移動は、ベーンの側端面がサイドプレート１の内面により摺動可能に案内されて行われる（本発明の図１および図２参照）が、吐出ポート２２が形成される角度範囲では、ロータの回転に伴いカムリングの内面のカム面により押されて半径方向内向きに移動するベーンの側端面に摺動自在に当接してベーンを案内支持するサイドプレート１の内面は、ぬすみ部６の円弧状の外周縁と吐出ポート２２の円弧状の内周縁の間となる半径方向の幅がほゞ一定で狭い案内領域ｅ（図４参照）である。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１７９４６９号公報（段落〔００１３〕〜〔００１６〕、図１〜図４）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように上述した従来技術では、吐出ポート２２が形成される角度範囲においてベーンの側端面に摺動自在に当接してベーンを案内支持するサイドプレート１（側壁部材）の内面は、半径方向の幅がほゞ一定で狭い案内領域ｅであるので、ベーンはサイドプレート１に対し傾くおそれがあり、サイドプレート１によるベーンの案内機能は不充分である。一方、この角度範囲でロータとともに回転するベーンを半径方向内向きに移動させようとする力は、ロータから突出したベーンの先端がカムリングの内面の傾斜したカム面上を摩擦力に抗して摺動することにより発生されるものであり、自励振動を伴いやすいので、時間的にも場所的にも不規則的に変動したものとなる。このように案内機能が不充分なベーンに不規則的に変動する力が加わるので、ベーンは案内領域ｅに対し傾いてこじりを生じたりして安定した円滑な動きが得られず、このために前述した角度範囲では、カムリングの内面のカム面の摩耗が増大したり、ポンプ吐出圧力に脈動を生じたり、騒音が増大したりするという問題を生じる。
【０００７】
同様の問題は、背圧溝２を吸入および吐出側背圧溝３，４と連通溝５だけからなるものとしてぬすみ部６をなくした背圧溝２の場合にも存在し、その場合には、吐出ポート２２が形成される角度範囲における内向き移動の際にベーンの両側端面に摺動自在に当接してベーンを案内支持するサイドプレート１の内面は、吐出側背圧溝４の円弧状の外周縁と吐出ポート２２の円弧状の内周縁の間となる半径方向の幅がほゞ一定で狭い（案内領域ｅの幅よりは多少広くなる）案内領域となり、上述した場合より程度は低いが存在する。また吸入側背圧溝３（または吐出側背圧溝４）を全周に連続させた背圧溝２の場合にも、同様な問題は存在する。
【０００８】
本発明は、吐出ポート付近におけるベーンの側端面の案内構造を改良して、このような各問題を解決することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このために、本発明によるベーンポンプは、ハウジング内に収納されたカムリング、このカムリング内に回転可能に設けられて複数のスリットが放射方向に形成されたロータ、および前記各スリットに半径方向摺動自在に案内支持され半径方向外端縁が前記カムリング内周のカム面と摺動可能に当接されて前記ロータの外周面と前記カム面の間の空間を回転に応じて容積が変化する複数のポンプ室に区画する複数のベーンよりなるベーンポンプ部と、このベーンポンプ部の側面を閉塞する側壁部材とを備え、前記ロータおよびベーンと摺動可能に当接する前記側壁部材の内面に、前記ロータの回転軸心を囲む環状に形成されて前記各スリットの内端部に連通されるとともにポンプ吐出圧が導入される背圧溝を形成するとともに、前記ベーンが最も外方に突出した領域から同ベーンが内向きに移動される領域にわたる円周方向範囲の少なくとも一部に前記ベーンの内端側となる側端面が前記側壁部材の内面と接触しないようにするぬすみ部を形成してなるベーンポンプにおいて、前記ロータの回転に応じて前記ベーンが半径方向内向きに移動する角度範囲では、移動する前記ベーンの側端面の半径方向内端が前記ぬすみ部の外周縁から所定距離以上半径方向内方に突出しないように、前記ロータの回転方向で後側となる前記ぬすみ部の外周縁を前記ベーンの半径方向内端の軌跡の外側に沿って前記ロータの回転軸心側に入り込ませて前記背圧溝の外周縁の後側部分に滑らかに連結するとともに、移動する前記ベーンの側端面の半径方向内端が前記背圧溝の外周縁から所定距離以上半径方向内方に突出しないように、前記背圧溝の外周縁の前記後側部分を前記ベーンの半径方向内端の軌跡の外側に沿って前記ロータの回転軸心側に入り込ませたことを特徴とするものである。
【００１０】
前項に記載のベーンポンプは、背圧溝は、前記ポンプ室の容積が前記ロータの回転に応じて増大する角度範囲において同ポンプ室に開口される吸入ポートと円周方向において接近して配置された吸入側背圧溝と、前記ポンプ室の容積が前記ロータの回転に応じて減少する角度範囲において同ポンプ室に開口される吐出ポートと円周方向において接近して配置された吐出側背圧溝と、この吸入側および吐出側背圧溝を連結する前記ロータの回転軸心を中心とする円弧状の連通溝よりなり、内向きに移動する前記ベーンの側端面の半径方向内端が前記吐出側背圧溝の外周縁から所定距離以上半径方向内方に突出しないように、前記ロータの回転方向で後側となる前記吐出側背圧溝の外周縁の後側部分を前記ベーンの半径方向内端の軌跡の外側に沿って前記ロータの回転軸心側に入り込ませることが好ましい。
【００１２】
【発明の作用および効果】
上述のように、本発明によれば、側壁部材の内面にはベーンが最も外方に突出した領域から同ベーンが内向きに移動される領域にわたる円周方向範囲の少なくとも一部にベーンの内端側となる側端面と接触しないぬすみ部を形成したので、側壁部材の内面に対するベーンの側端面の接触長さが短くなり、これによりベーンの摺動抵抗が低減されてポンプ始動時におけるベーン飛び出し性が向上する。
さらに、ロータの回転に応じてベーンが半径方向内向きに移動する角度範囲では、移動するベーンの側端面の半径方向内端がぬすみ部の外周縁から所定距離以上半径方向内方に突出しないように、ぬすみ部の外周縁をベーンの半径方向内端の軌跡の外側に沿ってロータの回転軸心側に入り込ませて背圧溝の外周縁の後側部分に滑らかに連結するとともに、移動するベーンの側端面の半径方向内端が背圧溝の外周縁から所定距離以上半径方向内方に突出しないように、背圧溝の外周縁の前記後側部分をベーンの半径方向内端の軌跡の外側に沿ってロータの回転軸心側に入り込ませたので、これら回転軸心側に入り込ませた分だけ、半径方向内向き移動の際にベーンの側端面に摺動自在に当接してベーンを案内支持する側壁部材の内面の案内領域の半径方向の幅は増大する。従って、ぬすみ部を設けることにより側壁部材の内面に対するベーンの側端面の接触長さを短くしたにもかかわらず、側壁部材の内面によるベーンの案内機能を確保できるので、上述した角度範囲におけるベーンの半径方向内向きの移動は従来に比して安定した円滑なものとなり、カムリングの内面のカム面に大きな摩耗を生じることはなくなり、またポンプ吐出圧力に脈動を生じたり、騒音が増大したりすることもなくなる。
【００１３】
請求項２に記載のベーンポンプでも、内向きに移動するベーンの側端面の半径方向内端が吐出側背圧溝の外周縁から所定距離以上半径方向内方に突出しないように、ロータの回転方向で後側となる吐出側背圧溝の外周縁をベーンの半径方向内端の軌跡に沿ってロータの回転軸心側に入り込ませたので、この回転軸心側に入り込ませた分だけ、半径方向内向き移動の際にベーンの側端面に摺動自在に当接してベーンを案内支持する側壁部材の内面の案内領域の半径方向の幅は増大する。従って前項の発明と同様、側壁部材の内面によるベーンの案内機能が増大するので、ベーンの半径方向内向きの移動は従来に比して安定した円滑なものとなり、カムリングの内面のカム面に大きな摩耗を生じることはなくなり、またポンプ吐出圧力に脈動を生じたり、騒音が増大したりすることもなくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、図１〜図３に示す実施の形態により、本発明によるベーンポンプの説明をする。この実施の形態のベーンポンプは、ハウジング１０の内部にサイドプレート２０とベーンポンプ部３０を重ねて収納したものである。ハウジング１０は、段付き円筒状の凹所１１ａが形成されたフロントハウジング１１と、この凹所１１ａの開口側を液密に覆ってフロントハウジング１１にねじ止め固定されるリヤハウジング１２よりなり、凹所１１ａ内には奥側となるサイドプレート２０と手前側となるベーンポンプ部３０が重ねて収納されている。ベーンポンプ部３０の両側面はサイドプレート２０とリヤハウジング１２が当接されて閉塞され、このハウジング１０とリヤハウジング１２がベーンポンプ部３０の側壁部材となっている。ハウジング１０には、ポンプ軸３５が凹所１１ａと同軸的に配置されて、フロントハウジング１１とリヤハウジング１２に設けた軸受により両持ち支持されている。
【００１６】
ベーンポンプ部３０は、図１および図２に示すように、フロントハウジング１１の凹所１１ａ内に嵌合支持されて内周に略楕円形のカム面３１ａが形成されたカムリング３１と、ポンプ軸３５の中間部に同軸的にスプライン結合されて放射方向に複数のスリット３２ａが形成されたロータ３２と、各スリット３２ａに摺動自在に支持された複数のベーン３３を備え、各ベーン３３は半径方向外端縁がカムリング３１内周のカム面３１ａに摺動可能に当接されてロータ３２の回転に応じて半径方向に移動され、ロータ３２の外周面とカム面３１ａの間の空間をロータ３２の回転に応じて容積が変化する複数のポンプ室Ｐに区画している。カムリング３１はサイドプレート２０とともに位置決めピン（図示省略）によりハウジング１０に対し回動不能に位置決めされ、ロータ３２およびベーン３３はリヤハウジング１２とサイドプレート２０の各内面に対し摺動可能である。
【００１７】
サイドプレート２０は、図１〜図３に示すように、ベーン３３と摺動可能に当接する内面に、左右１対の吸入ポート２１と、上下１対の吐出ポート２２が形成され、また中央にはポンプ軸３５が通る貫通孔２０ａを囲むように環状の背圧溝２５が形成されている。各吸入ポート２１は、ロータ３２の回転に応じてベーン３３が半径方向外向きに移動してポンプ室Ｐの容積が増大する角度範囲となるサイドプレート２０の内面の外周部に形成され、ハウジング１０内に形成された吸入通路１３を介して吸入口１３ａに連通されている。また各吐出ポート２２は、ロータ３２の回転に応じてベーン３３が半径方向内向きに移動してポンプ室Ｐの容積が減少する角度範囲となるサイドプレート２０の内面に形成され、サイドプレート２０の裏側となるフロントハウジング１１の凹所１１ａの底部に形成された圧力室１４に通路２２ａを介して連通され、さらにハウジング１０内に形成された吐出通路を介して吐出口（何れも図示省略）に連通されている。吐出ポート２２は略円弧状で、ロータ３２の回転方向前側には、ポンプ室Ｐ内の一時的圧力上昇による駆動トルク変動や騒音の発生を防止するための断面積が小さいひげ溝２２ｂが設けられている。
【００１８】
背圧溝２５は各スリット３２ａの内端部に連通されるように配置され、図２および図３に示すように、円周方向において各吸入ポート２１と接近して貫通孔２０ａとの間に配置された左右１対の幅広で円弧状の吸入側背圧溝２６と、同様に各吐出ポート２２と接近して貫通孔２０ａとの間に配置された上下１対の幅広で略円弧状の吐出側背圧溝２７と、この吸入側および吐出側背圧溝２６，２７を連結する細い円弧状の連通溝２８と、ロータ３２とともに回転されるベーン３３が最も外方に突出した領域からベーン３３が内向きに移動される領域の開始部分にわたる円周方向範囲に、吐出側背圧溝２７および連通溝２８から半径方向外側に延びるよう形成されたぬすみ部２９により構成されている。スリット３２ａの内端部と背圧溝２５の間では、ベーン３３の半径方向移動に伴い作動油が出入りされるが、吸入側および吐出側背圧溝２６，２７の深さおよび幅は、この作動油の流れに対し絞り作用を与えない程度の大きい値とし、連通溝２８は背圧溝２６，２７よりも幅を狭くするとともに深さも５分の１程度として前述した作動油の流れに対し絞り作用を与えるものとし、ぬすみ部２９の深さは連通溝２８と同程度またはそれ以下である。
【００１９】
次に本発明の要部である吐出側背圧溝２７およびぬすみ部２９の形状を、図２および図３により説明する。図３の二点鎖線Ｌは、ベーン３３の半径方向内端の軌跡を示しており、カムリング３１のカム面３１ａと同様、ロータ３２の回転に応じてベーン３３が半径方向内向きに移動する角度範囲では半径が減少し、半径方向外向きに移動する角度範囲では半径が増大する略楕円形となっている。略円弧状の各吐出側背圧溝２７の内周縁は、図４に示す従来技術と同様、ポンプ軸３５の回転軸心を中心とする円弧状である。しかし吐出側背圧溝２７の外周縁は、ロータ３２の回転方向で前側となる略１／３程度の範囲ではポンプ軸３５の回転軸心を中心とする円弧状であるが、ロータ３２の回転方向で後側となる略２／３程度の範囲ではベーン３３の半径方向内端の軌跡Ｌの多少外側に沿ってポンプ軸３５の回転軸心側に入り込ませ、これにより内向きに移動するベーン３３の側端面の半径方向内端が吐出側背圧溝２７の外周縁の後側の部分から所定距離以上半径方向内方に突出しないようにしている。
【００２０】
またサイドプレート２０の内面に対するベーン３３の接触長さを短くするためのぬすみ部２９は、吸入側背圧溝２６の後端を少し離れた位置から吐出側背圧溝２７の前側部分にかけて、吐出側背圧溝２７および連通溝２８から外側に延びるよう形成され、その外周縁はロータ３２の回転方向で後側となる一部を除く大部分では軌跡Ｌの長半径より多少大きい半径でポンプ軸３５の回転軸心を中心とする円弧状である。しかしロータ３２の回転方向で後側となる一部分では、ベーン３３の半径方向内端の軌跡Ｌの多少外側に沿ってポンプ軸３５の回転軸心側に入り込ませて、内向きに移動するベーン３３の側端面の半径方向内端がぬすみ部２９の外周縁から所定距離以上半径方向内方に突出しないようにするとともに、前述した吐出側背圧溝２７の外周縁の後側の略２／３の範囲となる部分に滑らかに連結されるようにしている。
【００２１】
ぬすみ部２９の外周縁の半径は、ぬすみ部２９と吐出ポート２２のひげ溝２２ｂとの間に残されてロータ３２の側面と摺動可能に当接されるサイドプレート２０の平坦な内面が充分なシール性を保持するように定める。また前述した所定距離、すなわち吐出側背圧溝２７およびぬすみ部２９の外周縁のポンプ軸３５の回転軸心側に入り込ませた後側部分に対するベーン３３の半径方向内方への突出量は、吐出側背圧溝２７およびぬすみ部２９の外周縁の回転軸心側に入り込ませた後側部分と吐出ポート２２の内周縁の間となるサイドプレート２０の内面に形成されてベーン３３の側端面を案内支持する案内領域ｄの半径方向幅が、ベーン３３の案内支持機能を果たすのに必要かつ充分な値となるように定める。
【００２２】
サイドプレート２０と反対側となるベーンポンプ部３０の側面を閉塞するリヤハウジング１２の内面にも、主として圧力バランスをとる目的で、サイドプレート２０と同様に、吸入および吐出側背圧溝と連通溝とぬすみ部よりなる背圧溝、吸入ポートならびに吐出ポートが対称的に設けられ、吐出ポートと吐出側背圧溝の間には案内領域も形成されている。なおリヤハウジング１２に形成した吸入ポートは吸入通路に連通されているが、吐出ポートおよび背圧溝は外部には連通されていない。
【００２３】
次に上述した実施の形態の作動に説明をする。ポンプ軸３５を介してロータ３２が回転されれば、スリット３２ａにより案内支持されたベーン３３は、半径方向先端縁がカムリング３１のカム面３１ａに沿って摺動して半径方向に往復動する。ベーン３３が半径方向外向きに移動する角度範囲では吸入口１３ａからの作動油を容積が増大するポンプ室Ｐに吸入ポート２１から吸入し、半径方向内向きに移動する角度範囲では容積が減少するポンプ室Ｐ内の作動油が吐出ポート２２から吐出通路を経て吐出される。作動油の吐出の際にロータ３２とともに回転するベーン３３を半径方向内向きに移動させようとする力は、ロータ３２から突出したベーン３３の先端がカムリング３１の内面の傾斜したカム面３１ａ上を摩擦力に抗して摺動することにより発生されるものであり、自励振動を伴いやすいので、時間的にも場所的にも不規則的に変動したものとなる。しかしながら上述した実施の形態では、サイドプレート２０およびリヤハウジング１２の各内面で吐出ポート２２と吐出側背圧溝２７およびぬすみ部２９の間に形成されてベーン３３の側端面を案内支持する案内領域ｄは、吐出側背圧溝２７およびぬすみ部２９の外周縁の回転方向後側をベーン３３の半径方向内端の軌跡Ｌに沿って回転軸線側に入り込ませたことによりベーン３３の案内支持機能を果たすのに必要かつ充分な半径方向幅となっており、案内領域ｄに対しベーン３３が傾くおそれはない。従って、ベーン３３を半径方向内向きに移動させようとする力が時間的にも場所的にも不規則的に変動したものであっても、案内領域ｄに対しベーン３３が傾いてこじりを生じたりすることはなく、ベーン３３の動きは円滑で安定したものとなるので、カムリングの内面のカム面に大きな摩耗を生じることはなくなり、またポンプ吐出圧力に脈動を生じたり、騒音が増大したりすることもなくなる。
【００２４】
上述した実施の形態では、ポンプ始動時におけるベーン飛び出し性を向上させるためのぬすみ部２９を背圧溝２５に設け、ぬすみ部の外周縁の回転方向後側をベーン３３の内端の軌跡Ｌに沿って回転軸線側に入り込ませているので、従来技術に比して、吐出ポート２２と吐出側背圧溝２７およびぬすみ部２９の間の案内領域ｄの半径方向幅の増大の割合が大きいので特に効果的である。
また、本発明は、吸入側背圧溝２６（または吐出側背圧溝２７）と同じ断面の背圧溝を全周に連続させたベーンポンプに適用することもでき、この場合は吐出側背圧溝２７の内側となる背圧溝の外周縁を軌跡Ｌに沿って回転軸線側に入り込ませることにより、このような入り込みがないものに比して吐出ポート２２と背圧溝の間の案内領域の半径方向幅を増大させ、ベーン３３の動きは円滑で安定したものとして、実質的に前述と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるベーンポンプの一実施形態の長手方向側断面図である。
【図２】 図１に示す実施の形態のベーンポンプ部とサイドプレートだけを重ねたものを右側から見た正面図である。
【図３】 図１に示す実施の形態のサイドプレートだけを右側から見た正面図である。
【図４】 従来技術によるベーンポンプの図３に相当する正面図である。
【符号の説明】
１０…ハウジング、１２，２０…側壁部材、１２…リヤハウジング、２０…サイドプレート、２１…吸入ポート、２２…吐出ポート、２５…背圧溝、２６…吸入側背圧溝、２７…吐出側背圧溝、２８…連通溝、２９…ぬすみ部、３０…ベーンポンプ部、３１…カムリング、３１ａ…カム面、３２…ロータ、３２ａ…スリット、３３…ベーン、Ｌ…軌跡、Ｐ…ポンプ室。
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力舵取装置の油圧源などとして使用するのに適したベーンポンプ、特に吐出ポート付近におけるベーンの半径方向移動を円滑にするためのベーンの側端面の案内構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動力舵取装置の油圧源として使用するベーンポンプとしては、ハウジングに装着したカムリング内に複数のスリットを放射方向に形成したロータを回転可能に設け、このロータのスリット内に複数のベーンを摺動可能に支持し、カムリングの両側部を閉塞する１対の側壁部材のロータと摺接する面に、スリットの内周側端部に通じる複数の円弧状の背圧溝およびこれらを連通する円弧状の連通溝を凹設するとともにこの背圧溝にポンプ吐出圧を導入し、さらに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の側端面と摺接しない凹部（ぬすみ部）を形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４はこのようなベーンポンプの側壁部材の一方であるサイドプレート１（本発明の実施の形態である図１の縦断面図のサイドプレート２０に相当）のさらに具体的な説明図である。このサイドプレート１はロータと摺接する内面に、左右１対の吸入ポート２１と、上下１対の吐出ポート２２が形成され、また中央にはロータを駆動するポンプ軸が通る貫通孔１ａを囲むように環状の背圧溝２が形成されている。この背圧溝２は、円周方向において各吸入ポート２１と接近してその内側に配置された左右１対の幅広で円弧状の吸入側背圧溝３と、同様に各吐出ポート２２と接近してその内側に配置された上下１対の幅広で円弧状の吐出側背圧溝４と、この吸入側および吐出側背圧溝３，４を連結する細い円弧状の連通溝５と、図において反時計回転方向に回転されるベーンが最も外方に突出した領域からベーンが内向きに移動される領域（ベーンの半径方向内端の軌跡Ｌおよび特許文献１の図３、図５における「圧縮領域」参照）にわたる円周方向ほゞ全範囲においてベーンの内端側となる側端面がサイドプレート１の内面と接触しないようにするぬすみ部６により構成されており、各吸入側背圧溝３が通路（図示省略）により吐出ポート２２と連通されている。この従来技術のぬすみ部６は、ロータの回転方向において、吸入側背圧溝３の後端を少し離れた位置から吐出側背圧溝４の後端の位置にわたる角度範囲に形成され、その深さは連通溝５と同程度であって吸入側および吐出側背圧溝３，４よりは浅く、またその外周縁はベーンの半径方向内端の軌跡Ｌの長半径より多少大きい半径で貫通孔１ａの中心を中心とする円弧状である。
【０００４】
この従来技術のベーンポンプでは、ぬすみ部６を設けてサイドプレート１の内面に対するベーンの側端面の接触長さを短くすることにより、サイドプレート１の内面に対するベーンの側端面の摺動抵抗およびロータのスリットの内面に対するベーンの摺動抵抗を低減させ、またベーンが内向きに移動されることにより生じる吐出側背圧溝４内の上昇した圧力をぬすみ部６を介して最も外方に突出した領域にあるベーンの半径方向内端に加えて、ポンプ始動時におけるベーン飛び出し性を向上させている。この種のベーンポンプでは、ロータにより支持されるベーンの半径方向移動は、ベーンの側端面がサイドプレート１の内面により摺動可能に案内されて行われる（本発明の図１および図２参照）が、吐出ポート２２が形成される角度範囲では、ロータの回転に伴いカムリングの内面のカム面により押されて半径方向内向きに移動するベーンの側端面に摺動自在に当接してベーンを案内支持するサイドプレート１の内面は、ぬすみ部６の円弧状の外周縁と吐出ポート２２の円弧状の内周縁の間となる半径方向の幅がほゞ一定で狭い案内領域ｅ（図４参照）である。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１７９４６９号公報（段落〔００１３〕〜〔００１６〕、図１〜図４）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように上述した従来技術では、吐出ポート２２が形成される角度範囲においてベーンの側端面に摺動自在に当接してベーンを案内支持するサイドプレート１（側壁部材）の内面は、半径方向の幅がほゞ一定で狭い案内領域ｅであるので、ベーンはサイドプレート１に対し傾くおそれがあり、サイドプレート１によるベーンの案内機能は不充分である。一方、この角度範囲でロータとともに回転するベーンを半径方向内向きに移動させようとする力は、ロータから突出したベーンの先端がカムリングの内面の傾斜したカム面上を摩擦力に抗して摺動することにより発生されるものであり、自励振動を伴いやすいので、時間的にも場所的にも不規則的に変動したものとなる。このように案内機能が不充分なベーンに不規則的に変動する力が加わるので、ベーンは案内領域ｅに対し傾いてこじりを生じたりして安定した円滑な動きが得られず、このために前述した角度範囲では、カムリングの内面のカム面の摩耗が増大したり、ポンプ吐出圧力に脈動を生じたり、騒音が増大したりするという問題を生じる。
【０００７】
同様の問題は、背圧溝２を吸入および吐出側背圧溝３，４と連通溝５だけからなるものとしてぬすみ部６をなくした背圧溝２の場合にも存在し、その場合には、吐出ポート２２が形成される角度範囲における内向き移動の際にベーンの両側端面に摺動自在に当接してベーンを案内支持するサイドプレート１の内面は、吐出側背圧溝４の円弧状の外周縁と吐出ポート２２の円弧状の内周縁の間となる半径方向の幅がほゞ一定で狭い（案内領域ｅの幅よりは多少広くなる）案内領域となり、上述した場合より程度は低いが存在する。また吸入側背圧溝３（または吐出側背圧溝４）を全周に連続させた背圧溝２の場合にも、同様な問題は存在する。
【０００８】
本発明は、吐出ポート付近におけるベーンの側端面の案内構造を改良して、このような各問題を解決することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このために、本発明によるベーンポンプは、ハウジング内に収納されたカムリング、このカムリング内に回転可能に設けられて複数のスリットが放射方向に形成されたロータ、および前記各スリットに半径方向摺動自在に案内支持され半径方向外端縁が前記カムリング内周のカム面と摺動可能に当接されて前記ロータの外周面と前記カム面の間の空間を回転に応じて容積が変化する複数のポンプ室に区画する複数のベーンよりなるベーンポンプ部と、このベーンポンプ部の側面を閉塞する側壁部材とを備え、前記ロータおよびベーンと摺動可能に当接する前記側壁部材の内面に、前記ロータの回転軸心を囲む環状に形成されて前記各スリットの内端部に連通されるとともにポンプ吐出圧が導入される背圧溝を形成するとともに、前記ベーンが最も外方に突出した領域から同ベーンが内向きに移動される領域にわたる円周方向範囲の少なくとも一部に前記ベーンの内端側となる側端面が前記側壁部材の内面と接触しないようにするぬすみ部を形成してなるベーンポンプにおいて、前記ロータの回転に応じて前記ベーンが半径方向内向きに移動する角度範囲では、移動する前記ベーンの側端面の半径方向内端が前記ぬすみ部の外周縁から所定距離以上半径方向内方に突出しないように、前記ロータの回転方向で後側となる前記ぬすみ部の外周縁を前記ベーンの半径方向内端の軌跡の外側に沿って前記ロータの回転軸心側に入り込ませて前記背圧溝の外周縁の後側部分に滑らかに連結するとともに、移動する前記ベーンの側端面の半径方向内端が前記背圧溝の外周縁から所定距離以上半径方向内方に突出しないように、前記背圧溝の外周縁の前記後側部分を前記ベーンの半径方向内端の軌跡の外側に沿って前記ロータの回転軸心側に入り込ませたことを特徴とするものである。
【００１０】
前項に記載のベーンポンプは、背圧溝は、前記ポンプ室の容積が前記ロータの回転に応じて増大する角度範囲において同ポンプ室に開口される吸入ポートと円周方向において接近して配置された吸入側背圧溝と、前記ポンプ室の容積が前記ロータの回転に応じて減少する角度範囲において同ポンプ室に開口される吐出ポートと円周方向において接近して配置された吐出側背圧溝と、この吸入側および吐出側背圧溝を連結する前記ロータの回転軸心を中心とする円弧状の連通溝よりなり、内向きに移動する前記ベーンの側端面の半径方向内端が前記吐出側背圧溝の外周縁から所定距離以上半径方向内方に突出しないように、前記ロータの回転方向で後側となる前記吐出側背圧溝の外周縁の後側部分を前記ベーンの半径方向内端の軌跡の外側に沿って前記ロータの回転軸心側に入り込ませることが好ましい。
【００１２】
【発明の作用および効果】
上述のように、本発明によれば、側壁部材の内面にはベーンが最も外方に突出した領域から同ベーンが内向きに移動される領域にわたる円周方向範囲の少なくとも一部にベーンの内端側となる側端面と接触しないぬすみ部を形成したので、側壁部材の内面に対するベーンの側端面の接触長さが短くなり、これによりベーンの摺動抵抗が低減されてポンプ始動時におけるベーン飛び出し性が向上する。
さらに、ロータの回転に応じてベーンが半径方向内向きに移動する角度範囲では、移動するベーンの側端面の半径方向内端がぬすみ部の外周縁から所定距離以上半径方向内方に突出しないように、ぬすみ部の外周縁をベーンの半径方向内端の軌跡の外側に沿ってロータの回転軸心側に入り込ませて背圧溝の外周縁の後側部分に滑らかに連結するとともに、移動するベーンの側端面の半径方向内端が背圧溝の外周縁から所定距離以上半径方向内方に突出しないように、背圧溝の外周縁の前記後側部分をベーンの半径方向内端の軌跡の外側に沿ってロータの回転軸心側に入り込ませたので、これら回転軸心側に入り込ませた分だけ、半径方向内向き移動の際にベーンの側端面に摺動自在に当接してベーンを案内支持する側壁部材の内面の案内領域の半径方向の幅は増大する。従って、ぬすみ部を設けることにより側壁部材の内面に対するベーンの側端面の接触長さを短くしたにもかかわらず、側壁部材の内面によるベーンの案内機能を確保できるので、上述した角度範囲におけるベーンの半径方向内向きの移動は従来に比して安定した円滑なものとなり、カムリングの内面のカム面に大きな摩耗を生じることはなくなり、またポンプ吐出圧力に脈動を生じたり、騒音が増大したりすることもなくなる。
【００１３】
請求項２に記載のベーンポンプでも、内向きに移動するベーンの側端面の半径方向内端が吐出側背圧溝の外周縁から所定距離以上半径方向内方に突出しないように、ロータの回転方向で後側となる吐出側背圧溝の外周縁をベーンの半径方向内端の軌跡に沿ってロータの回転軸心側に入り込ませたので、この回転軸心側に入り込ませた分だけ、半径方向内向き移動の際にベーンの側端面に摺動自在に当接してベーンを案内支持する側壁部材の内面の案内領域の半径方向の幅は増大する。従って前項の発明と同様、側壁部材の内面によるベーンの案内機能が増大するので、ベーンの半径方向内向きの移動は従来に比して安定した円滑なものとなり、カムリングの内面のカム面に大きな摩耗を生じることはなくなり、またポンプ吐出圧力に脈動を生じたり、騒音が増大したりすることもなくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、図１〜図３に示す実施の形態により、本発明によるベーンポンプの説明をする。この実施の形態のベーンポンプは、ハウジング１０の内部にサイドプレート２０とベーンポンプ部３０を重ねて収納したものである。ハウジング１０は、段付き円筒状の凹所１１ａが形成されたフロントハウジング１１と、この凹所１１ａの開口側を液密に覆ってフロントハウジング１１にねじ止め固定されるリヤハウジング１２よりなり、凹所１１ａ内には奥側となるサイドプレート２０と手前側となるベーンポンプ部３０が重ねて収納されている。ベーンポンプ部３０の両側面はサイドプレート２０とリヤハウジング１２が当接されて閉塞され、このハウジング１０とリヤハウジング１２がベーンポンプ部３０の側壁部材となっている。ハウジング１０には、ポンプ軸３５が凹所１１ａと同軸的に配置されて、フロントハウジング１１とリヤハウジング１２に設けた軸受により両持ち支持されている。
【００１６】
ベーンポンプ部３０は、図１および図２に示すように、フロントハウジング１１の凹所１１ａ内に嵌合支持されて内周に略楕円形のカム面３１ａが形成されたカムリング３１と、ポンプ軸３５の中間部に同軸的にスプライン結合されて放射方向に複数のスリット３２ａが形成されたロータ３２と、各スリット３２ａに摺動自在に支持された複数のベーン３３を備え、各ベーン３３は半径方向外端縁がカムリング３１内周のカム面３１ａに摺動可能に当接されてロータ３２の回転に応じて半径方向に移動され、ロータ３２の外周面とカム面３１ａの間の空間をロータ３２の回転に応じて容積が変化する複数のポンプ室Ｐに区画している。カムリング３１はサイドプレート２０とともに位置決めピン（図示省略）によりハウジング１０に対し回動不能に位置決めされ、ロータ３２およびベーン３３はリヤハウジング１２とサイドプレート２０の各内面に対し摺動可能である。
【００１７】
サイドプレート２０は、図１〜図３に示すように、ベーン３３と摺動可能に当接する内面に、左右１対の吸入ポート２１と、上下１対の吐出ポート２２が形成され、また中央にはポンプ軸３５が通る貫通孔２０ａを囲むように環状の背圧溝２５が形成されている。各吸入ポート２１は、ロータ３２の回転に応じてベーン３３が半径方向外向きに移動してポンプ室Ｐの容積が増大する角度範囲となるサイドプレート２０の内面の外周部に形成され、ハウジング１０内に形成された吸入通路１３を介して吸入口１３ａに連通されている。また各吐出ポート２２は、ロータ３２の回転に応じてベーン３３が半径方向内向きに移動してポンプ室Ｐの容積が減少する角度範囲となるサイドプレート２０の内面に形成され、サイドプレート２０の裏側となるフロントハウジング１１の凹所１１ａの底部に形成された圧力室１４に通路２２ａを介して連通され、さらにハウジング１０内に形成された吐出通路を介して吐出口（何れも図示省略）に連通されている。吐出ポート２２は略円弧状で、ロータ３２の回転方向前側には、ポンプ室Ｐ内の一時的圧力上昇による駆動トルク変動や騒音の発生を防止するための断面積が小さいひげ溝２２ｂが設けられている。
【００１８】
背圧溝２５は各スリット３２ａの内端部に連通されるように配置され、図２および図３に示すように、円周方向において各吸入ポート２１と接近して貫通孔２０ａとの間に配置された左右１対の幅広で円弧状の吸入側背圧溝２６と、同様に各吐出ポート２２と接近して貫通孔２０ａとの間に配置された上下１対の幅広で略円弧状の吐出側背圧溝２７と、この吸入側および吐出側背圧溝２６，２７を連結する細い円弧状の連通溝２８と、ロータ３２とともに回転されるベーン３３が最も外方に突出した領域からベーン３３が内向きに移動される領域の開始部分にわたる円周方向範囲に、吐出側背圧溝２７および連通溝２８から半径方向外側に延びるよう形成されたぬすみ部２９により構成されている。スリット３２ａの内端部と背圧溝２５の間では、ベーン３３の半径方向移動に伴い作動油が出入りされるが、吸入側および吐出側背圧溝２６，２７の深さおよび幅は、この作動油の流れに対し絞り作用を与えない程度の大きい値とし、連通溝２８は背圧溝２６，２７よりも幅を狭くするとともに深さも５分の１程度として前述した作動油の流れに対し絞り作用を与えるものとし、ぬすみ部２９の深さは連通溝２８と同程度またはそれ以下である。
【００１９】
次に本発明の要部である吐出側背圧溝２７およびぬすみ部２９の形状を、図２および図３により説明する。図３の二点鎖線Ｌは、ベーン３３の半径方向内端の軌跡を示しており、カムリング３１のカム面３１ａと同様、ロータ３２の回転に応じてベーン３３が半径方向内向きに移動する角度範囲では半径が減少し、半径方向外向きに移動する角度範囲では半径が増大する略楕円形となっている。略円弧状の各吐出側背圧溝２７の内周縁は、図４に示す従来技術と同様、ポンプ軸３５の回転軸心を中心とする円弧状である。しかし吐出側背圧溝２７の外周縁は、ロータ３２の回転方向で前側となる略１／３程度の範囲ではポンプ軸３５の回転軸心を中心とする円弧状であるが、ロータ３２の回転方向で後側となる略２／３程度の範囲ではベーン３３の半径方向内端の軌跡Ｌの多少外側に沿ってポンプ軸３５の回転軸心側に入り込ませ、これにより内向きに移動するベーン３３の側端面の半径方向内端が吐出側背圧溝２７の外周縁の後側の部分から所定距離以上半径方向内方に突出しないようにしている。
【００２０】
またサイドプレート２０の内面に対するベーン３３の接触長さを短くするためのぬすみ部２９は、吸入側背圧溝２６の後端を少し離れた位置から吐出側背圧溝２７の前側部分にかけて、吐出側背圧溝２７および連通溝２８から外側に延びるよう形成され、その外周縁はロータ３２の回転方向で後側となる一部を除く大部分では軌跡Ｌの長半径より多少大きい半径でポンプ軸３５の回転軸心を中心とする円弧状である。しかしロータ３２の回転方向で後側となる一部分では、ベーン３３の半径方向内端の軌跡Ｌの多少外側に沿ってポンプ軸３５の回転軸心側に入り込ませて、内向きに移動するベーン３３の側端面の半径方向内端がぬすみ部２９の外周縁から所定距離以上半径方向内方に突出しないようにするとともに、前述した吐出側背圧溝２７の外周縁の後側の略２／３の範囲となる部分に滑らかに連結されるようにしている。
【００２１】
ぬすみ部２９の外周縁の半径は、ぬすみ部２９と吐出ポート２２のひげ溝２２ｂとの間に残されてロータ３２の側面と摺動可能に当接されるサイドプレート２０の平坦な内面が充分なシール性を保持するように定める。また前述した所定距離、すなわち吐出側背圧溝２７およびぬすみ部２９の外周縁のポンプ軸３５の回転軸心側に入り込ませた後側部分に対するベーン３３の半径方向内方への突出量は、吐出側背圧溝２７およびぬすみ部２９の外周縁の回転軸心側に入り込ませた後側部分と吐出ポート２２の内周縁の間となるサイドプレート２０の内面に形成されてベーン３３の側端面を案内支持する案内領域ｄの半径方向幅が、ベーン３３の案内支持機能を果たすのに必要かつ充分な値となるように定める。
【００２２】
サイドプレート２０と反対側となるベーンポンプ部３０の側面を閉塞するリヤハウジング１２の内面にも、主として圧力バランスをとる目的で、サイドプレート２０と同様に、吸入および吐出側背圧溝と連通溝とぬすみ部よりなる背圧溝、吸入ポートならびに吐出ポートが対称的に設けられ、吐出ポートと吐出側背圧溝の間には案内領域も形成されている。なおリヤハウジング１２に形成した吸入ポートは吸入通路に連通されているが、吐出ポートおよび背圧溝は外部には連通されていない。
【００２３】
次に上述した実施の形態の作動に説明をする。ポンプ軸３５を介してロータ３２が回転されれば、スリット３２ａにより案内支持されたベーン３３は、半径方向先端縁がカムリング３１のカム面３１ａに沿って摺動して半径方向に往復動する。ベーン３３が半径方向外向きに移動する角度範囲では吸入口１３ａからの作動油を容積が増大するポンプ室Ｐに吸入ポート２１から吸入し、半径方向内向きに移動する角度範囲では容積が減少するポンプ室Ｐ内の作動油が吐出ポート２２から吐出通路を経て吐出される。作動油の吐出の際にロータ３２とともに回転するベーン３３を半径方向内向きに移動させようとする力は、ロータ３２から突出したベーン３３の先端がカムリング３１の内面の傾斜したカム面３１ａ上を摩擦力に抗して摺動することにより発生されるものであり、自励振動を伴いやすいので、時間的にも場所的にも不規則的に変動したものとなる。しかしながら上述した実施の形態では、サイドプレート２０およびリヤハウジング１２の各内面で吐出ポート２２と吐出側背圧溝２７およびぬすみ部２９の間に形成されてベーン３３の側端面を案内支持する案内領域ｄは、吐出側背圧溝２７およびぬすみ部２９の外周縁の回転方向後側をベーン３３の半径方向内端の軌跡Ｌに沿って回転軸線側に入り込ませたことによりベーン３３の案内支持機能を果たすのに必要かつ充分な半径方向幅となっており、案内領域ｄに対しベーン３３が傾くおそれはない。従って、ベーン３３を半径方向内向きに移動させようとする力が時間的にも場所的にも不規則的に変動したものであっても、案内領域ｄに対しベーン３３が傾いてこじりを生じたりすることはなく、ベーン３３の動きは円滑で安定したものとなるので、カムリングの内面のカム面に大きな摩耗を生じることはなくなり、またポンプ吐出圧力に脈動を生じたり、騒音が増大したりすることもなくなる。
【００２４】
上述した実施の形態では、ポンプ始動時におけるベーン飛び出し性を向上させるためのぬすみ部２９を背圧溝２５に設け、ぬすみ部の外周縁の回転方向後側をベーン３３の内端の軌跡Ｌに沿って回転軸線側に入り込ませているので、従来技術に比して、吐出ポート２２と吐出側背圧溝２７およびぬすみ部２９の間の案内領域ｄの半径方向幅の増大の割合が大きいので特に効果的である。
また、本発明は、吸入側背圧溝２６（または吐出側背圧溝２７）と同じ断面の背圧溝を全周に連続させたベーンポンプに適用することもでき、この場合は吐出側背圧溝２７の内側となる背圧溝の外周縁を軌跡Ｌに沿って回転軸線側に入り込ませることにより、このような入り込みがないものに比して吐出ポート２２と背圧溝の間の案内領域の半径方向幅を増大させ、ベーン３３の動きは円滑で安定したものとして、実質的に前述と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるベーンポンプの一実施形態の長手方向側断面図である。
【図２】 図１に示す実施の形態のベーンポンプ部とサイドプレートだけを重ねたものを右側から見た正面図である。
【図３】 図１に示す実施の形態のサイドプレートだけを右側から見た正面図である。
【図４】 従来技術によるベーンポンプの図３に相当する正面図である。
【符号の説明】
１０…ハウジング、１２，２０…側壁部材、１２…リヤハウジング、２０…サイドプレート、２１…吸入ポート、２２…吐出ポート、２５…背圧溝、２６…吸入側背圧溝、２７…吐出側背圧溝、２８…連通溝、２９…ぬすみ部、３０…ベーンポンプ部、３１…カムリング、３１ａ…カム面、３２…ロータ、３２ａ…スリット、３３…ベーン、Ｌ…軌跡、Ｐ…ポンプ室。
Claims (2)
- ハウジング内に収納されたカムリング、このカムリング内に回転可能に設けられて複数のスリットが放射方向に形成されたロータ、および前記各スリットに半径方向摺動自在に案内支持され半径方向外端縁が前記カムリング内周のカム面と摺動可能に当接されて前記ロータの外周面と前記カム面の間の空間を回転に応じて容積が変化する複数のポンプ室に区画する複数のベーンよりなるベーンポンプ部と、このベーンポンプ部の側面を閉塞する側壁部材とを備え、
前記ロータおよびベーンと摺動可能に当接する前記側壁部材の内面に、前記ロータの回転軸心を囲む環状に形成されて前記各スリットの内端部に連通されるとともにポンプ吐出圧が導入される背圧溝を形成するとともに、前記ベーンが最も外方に突出した領域から同ベーンが内向きに移動される領域にわたる円周方向範囲の少なくとも一部に前記ベーンの内端側となる側端面が前記側壁部材の内面と接触しないようにするぬすみ部を形成してなるベーンポンプにおいて、
前記ロータの回転に応じて前記ベーンが半径方向内向きに移動する角度範囲では、移動する前記ベーンの側端面の半径方向内端が前記ぬすみ部の外周縁から所定距離以上半径方向内方に突出しないように、前記ロータの回転方向で後側となる前記ぬすみ部の外周縁を前記ベーンの半径方向内端の軌跡の外側に沿って前記ロータの回転軸心側に入り込ませて前記背圧溝の外周縁の後側部分に滑らかに連結するとともに、移動する前記ベーンの側端面の半径方向内端が前記背圧溝の外周縁から所定距離以上半径方向内方に突出しないように、前記背圧溝の外周縁の前記後側部分を前記ベーンの半径方向内端の軌跡の外側に沿って前記ロータの回転軸心側に入り込ませたことを特徴とするベーンポンプ。 - 請求項１に記載のベーンポンプにおいて、前記背圧溝は、前記ポンプ室の容積が前記ロータの回転に応じて増大する角度範囲において同ポンプ室に開口される吸入ポートと円周方向において接近して配置された吸入側背圧溝と、前記ポンプ室の容積が前記ロータの回転に応じて減少する角度範囲において同ポンプ室に開口される吐出ポートと円周方向において接近して配置された吐出側背圧溝と、この吸入側および吐出側背圧溝を連結する前記ロータの回転軸心を中心とする円弧状の連通溝よりなり、内向きに移動する前記ベーンの側端面の半径方向内端が前記吐出側背圧溝の外周縁から所定距離以上半径方向内方に突出しないように、前記ロータの回転方向で後側となる前記吐出側背圧溝の外周縁の後側部分を前記ベーンの半径方向内端の軌跡の外側に沿って前記ロータの回転軸心側に入り込ませたことを特徴とするベーンポンプ。
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