JP4410528B2 - 可変容量型ベーンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、可変容量型ベーンポンプに関するものである。

従来の可変容量型ベーンポンプとして、特許文献１に記載の技術が開示されている。従来、ベーンポンプは、各ベーンをロータのスリットから押し出してカムリングの内周面に確実に接触させるために、吐出圧力をベーン基端部（ベーン内部側の端部）に作用させるようにしている。そのため、吐出圧力が上昇すると、低圧の吸入領域に位置するベーンがカムリングの内周に強く押し付けられるため、摩擦損失が増大し車両燃費が悪化するという問題がある。

そこで、吐出領域と吸入領域のそれぞれに互いに隔成された円弧状溝を形成し、吐出領域の溝にポンプ吐出圧を導入し、吸入領域の溝にポンプ吸入側の圧力を導入する構成とした可変容量型ポンプが提案されている。
特開平６−２００８８３号公報（第４頁、図１）。

しかしながら、上述の可変容量型ベーンポンプにあっては、下記に示す問題があった。この構成においては、吸入領域の溝にポンプ吸込側の圧力を導入しているため、ベーン先端とベーン基端部に導入させる圧力が同じである。更に、吸入領域においてはベーンがスリットから徐々に押し出されていくため、ベーン基端部の容積が増大し、ベーン基端部の内部圧力が低下してしまう。よって、ロータの回転に伴う遠心力のみではベーン押付け力が不足し、ベーンがカムリングに接触できない、いわゆるベーン離間が発生するという問題がある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、吸入領域におけるベーンの飛出し性を確保しつつベーンとカムリングの内周面との摺動抵抗を低減することが可能な可変容量型ベーンポンプを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、カムリングが揺動することによりポンプ室容積を変化させる可変容量型ベーンポンプを、ベーンと、ベーンを出没自在に収容するベーンスリットを有するロータと、ロータを挟み込むように設けられたサイドプレートとを有することとし、サイドプレートに円環状に設けられたベーン背圧溝は、隔成部によって吸入領域に対応する吸入側ベーン背圧溝と吐出領域に対応する吐出側ベーン背圧溝とに隔成され、吸入側ベーン背圧溝には吸入圧が導かれる一方、吐出側ベーン背圧溝には吐出圧が導かれ、各ベーン背圧溝はベーンの基部とベーンスリットとの間に形成されるスリット溝基端部と連通すると共に、スリット溝基端部はスリット溝基端部が隔成部に位置するとき吸入側ベーン背圧溝と吐出側ベーン背圧溝の両側に連通することとした。

すなわち、本発明の可変容量型ベーンポンプでは、スリット溝基端部が吐出側円弧溝と吸入側円弧溝との隔成部を通過する際に、吐出側円弧溝（高圧側）から吸入側円弧溝（低圧側）へ作動油の漏れが起こる。そのため、吸入側円弧溝の圧力が漏れた作動油の分だけ上昇し、スリット溝基端部の圧力も上昇する。よって、吸入側円弧溝と吐出側円弧溝との圧力差によるベーンの押付けが発生し、ベーン飛出し性が向上する。

また、スリット溝基端部の通過により各円弧溝が連通する時間は、ポンプ回転数が上昇するほど短くなり、特に瞬間的な連通では、作動油の粘性により吐出側円弧溝（高圧側）から吸入側円弧溝（低圧側）への作動油の移動は起こらない。つまり、遠心力が不足する低回転時にのみベーンの押付けを発生させることができる。また、十分に遠心力が得られる高回転時においては必要以上のベーンの押付けが起こらないため、ベーンとカムリング内周面との摺動抵抗を減らすことが可能となり、摩擦損失の増大に伴う車両燃費の悪化を防ぐことができる。

以下、本発明の可変容量型ベーンポンプを実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、本実施例の可変容量型ベーンポンプを説明するにあたり、ベーンポンプの構成について説明する。

図１は本実施例におけるベーンポンプの正面断面図、また、図２はベーンポンプの側面断面図である。ベーンポンプ２のポンプハウジング８は、ハウジング本体４とサイドプレート６から構成されている。ポンプハウジング８には、車両のエンジンによって駆動されるシャフト３０が回転自在に支持され、このシャフト３０にロータ２４が一体回転可能に結合されている。ロータ２４には、その外周側放射方向に複数のスリット溝３２が形成され、その各スリット溝３２にベーン３４が出没自在に収容されている。

カムリング１６は、ロータ２４と共にポンプ本体部を構成し、ロータ２４を内周側に収容する。また、カムリング１６はその外周部の一部がポンプハウジング８内に摺動自在にシールピン１４により支持され、そのシールピン１４を中心とする揺動によってロータ２４に対する偏心量を調整できる。

このベーンポンプは、通常の状態において、カムリング１６が回転中心Ｏに対して偏心しているため、ロータ２４がベーン３４の先端をカムリング１６の内周面に摺接させつつ回転すると、隣接するベーン３４、３４間に形成されるポンプ室の容積を増減変化させ、それによって連続的にポンプ作動を行う。そして、カムリング１６とロータ２４の偏心量が変化すると、ポンプ室の容積変化率が変わり、それに伴ってポンプ容積が変化する。

アダプタリング１２は、内部にカムリング１６の収容空間を形成するものである。アダプタリング１２は、ロータ２４、ベーン３４及びカムリング１６の三者の幅よりも若干広く形成され、その内周面はカムリング１６の揺動変位を許容し得るような略楕円状に形成されている。また、アダプタリング１２は、カムリング１６の揺動中心となるシールピン１４に係合され、このシールピン１４によって回り止めが成されている。

切換えバルブ６４は、ハウジング本体４における収納空間１０の上方に略直交して配置され上述したカムリング１６をアダプタリング１２内でロータ２４に対して移動変位させるもので、ばね８２の付勢力で摺動動作するリリーフ弁付きのスプール７８を備えている。

また、ハウジング本体４において、切換えバルブ６４と前記アダプタリング１２の外周部の間でスプール７８の移動方向に並んだ位置には、導圧通路４ａ，４ｂが開口して形成されている。また、アダプタリング１２には、それぞれ導圧通路４ａ，４ｂに連通する通路孔１２ａ，１２ｂが形成されている。

押圧部材３９は、ハウジング本体４内で移動変位可能に配置されたカムリング１６をロータ２４の外周部とに形成されるポンプ室３６が最大容積となるように付勢するもので、内部にコイルばね３８が設けられている。

カムリング１６外周部でハウジング本体４との間の環状隙間空間の所定箇所にシール手段としてのシールピン１４，１８を介在させることにより、ハウジング本体４内でカムリング１６を移動変位させるための第１及び第２流体圧室２０，２２を形成している。ポンプ室３６からの圧油の吐出流量の大小に応じて切換えバルブ６４が作動することにより、第１及び第２流体圧室への供給流体圧が制御される。

図３は、サイドプレート６の正面図である。
サイドプレート６は、ポンプハウジング８の内部壁と共にアダプタリング１２の両側壁を閉塞すると共に、カムリング１６の側部を摺動可能に閉塞するようになっている。サイドプレート６の側面には、吸入ポート４２と吐出ポート５８がそれぞれ略円弧状に形成されている。また、サイドプレート６の同じ側面には、カムリング１６内でロータ２４外周部に形成されるポンプ室３６におけるポンプ吸込側、ポンプ吐出側にそれぞれ対応して吸入側円弧溝６０、吐出側円弧溝７２が形成されている。吸入ポート４２から吸入側円弧溝６０に、また吐出ポート５８から吐出側円弧溝７２に、それぞれポンプ吸入側、ポンプ吐出側の流体圧を導入させる構成としている。

図４は、実施例１におけるベーン背圧溝付近の拡大図である。
図３のベーン背圧室においてＡで表される箇所が、ベーン背圧溝付近にあたる箇所である。従来例において、ベーン背圧溝はロータ２４のベーン３４収納用のスリット溝基端部３２ａに対応する箇所において、ポンプ吸入側に対応する吸入側円弧溝６０とポンプ吐出側に対応する吐出側円弧溝７２とに隔成されており、隔成部長さはスリット溝基端部３２ａよりも長い構成とすることにより、各円弧溝にそれぞれ対応するポンプ吸入側、ポンプ吐出側の流体圧を導入している。

これに対し、本実施例におけるベーン背圧溝は、ロータ２４のベーン３４収納用のスリット溝基端部３２ａに対応する部分において、ポンプ吸入側に対応する吸入側円弧溝６０とポンプ吐出側に対応する吐出側円弧溝７２とに隔成されている点では従来例と同じである。但し、隔成部長さはスリット溝基端部３２ａよりも微小に狭い構成、つまり各円弧溝とスリット溝基端部３２ａとが重なる構成とすることにより、各円弧溝にそれぞれ対応するポンプ吸入側、ポンプ吐出側の流体圧を導入している。

このとき、スリット溝基端部３２ａが吐出側円弧溝７２と吸入側円弧溝６０との隔成部を通過する際に、吐出側円弧溝７２（高圧側）から吸入側円弧溝６０（低圧側）へ作動油の漏れが起こる。そのため、吸入側円弧溝６０の圧力が漏れた作動油の分だけ上昇し、スリット溝基端部３２ａの圧力も上昇する。よって、圧力によるベーン３４の押付けが発生し、ポンプ吸入領域におけるベーン飛出し性が向上する。

また、ポンプ回転によりスリット溝基端部３２ａの通過により各円弧溝とスリット溝基端部３２ａが連通する時間はポンプ回転数が上昇するほど短くなり、特に瞬間的な連通では、作動油の粘性により吐出側円弧溝７２（高圧側）から吸入側円弧溝６０（低圧側）への作動油の移動は起こらない。つまり、遠心力が不足する低回転時にのみベーン３４の押付けを発生させることができる。また、十分に遠心力が得られる高回転時においてはベーン３４の押付けが起こらないため、ベーン３４とカムリング１６内周面との摺動抵抗を減らすことが可能となり、駆動トルクの増大を防ぐことができる。

尚、スリット溝基端部３２ａと隔成部との重なりを持たせるにあたっては、吸入側円弧溝６０と吐出側円弧溝７２との間隔を狭くしてもよいし、スリット溝基端部３２ａを大きくしてもよい。

図５は、実施例２におけるベーン背圧溝付近の拡大図である。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる部分についてのみ説明する。

本実施例におけるベーン背圧溝は、各円弧溝の端部には円弧溝幅よりも狭いヒゲ溝９０を設け、ヒゲ溝９０の先端同士の間隔をスリット溝基端部３２ａの幅よりも狭くすることにより各円弧溝とスリット溝基端部３２ａとが重なる構成としている。つまり、各円弧溝とスリット溝基端部３２ａは直接連通しておらず、ヒゲ溝９０を介して連通することにより、各円弧溝にそれぞれ対応するポンプ吸入側、ポンプ吐出側の流体圧を導入している。

すなわち、各円弧溝あるいはスリット溝基端部３２ａの製造ばらつきに起因する隔成部長さのばらつきにより、吐出側円弧溝７２からスリット溝基端部３２ａを経由して吸入側円弧溝６０へ作動油が流れる流路の断面積がばらつくという問題を解決することができる。よって、吐出側円弧溝７２から吸入側円弧溝６０への安定した圧力導入を行うことが可能となると同時に、吸入側円弧溝６０と吐出側円弧溝７２とが連通する際の急激な圧力変動を防止することができる。

図６は、実施例３におけるベーン背圧溝付近の拡大図である。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる部分についてのみ説明する。

本実施例におけるベーン背圧溝は、各円弧溝の端部には円弧溝幅よりも狭い絞り部を設け、各絞り部先端に油溜り部９１を設ける。各油溜り部９１は、スリット溝基端部３２ａと重なるように構成されている。これにより、各円弧溝とスリット溝基端部３２ａとが連通する構成とすることにより、各円弧溝にそれぞれ対応するポンプ吸入側、ポンプ吐出側の流体圧を導入している。

すなわち、吐出側円弧溝７２から吸入側円弧溝６０に圧力を導入する際の吸入側の油溜り部９１に供給される吐出圧の脈動が吐出側の絞り部により低減される。よって、安定した吐出圧が吸入側円弧溝６０へ導入されると共に吸入側円弧溝６０と吐出側円弧溝７２とが連通する際の急激な圧力変動を防止することができる。

以上説明したように、本実施例の可変容量型ベーンポンプにおけるベーン背圧溝は、ロータ２４のベーン３４収納用のスリット溝基端部３２ａに対応する部分において、ポンプ吸入側に対応する吸入側円弧溝６０とポンプ吐出側に対応する吐出側円弧溝７２とに隔成されており、隔成部長さはスリット溝基端部３２ａよりも微小に狭い構成、つまり各円弧溝とスリット溝基端部３２ａとが重なる構成としている。この構成により、各円弧溝にそれぞれ対応するポンプ吸入側、ポンプ吐出側の流体圧を導入している。

ここで、スリット溝基端部３２ａが吐出側円弧溝７２と吸入側円弧溝６０との隔成部を通過する際に、吐出側円弧溝７２（高圧側）から吸入側円弧溝６０（低圧側）へ作動油の漏れが起こる。そのため、吸入側円弧溝６０の圧力が漏れた作動油の分だけ上昇し、スリット溝基端部３２ａの圧力も上昇する。よって、圧力によるポンプ吸入領域におけるベーン３４の飛出し性が向上する。

また、ポンプ回転によりスリット溝基端部３２ａの通過により各円弧溝とスリット溝基端部３２ａが連通する時間はポンプ回転数が上昇するほど短くなり、特に瞬間的な連通では、作動油の粘性により吐出側円弧溝７２（高圧側）から吸入側円弧溝６０（低圧側）への作動油の移動は起こらない。つまり、遠心力が不足する低回転時にのみベーン３４の押付け力を発生させることができる。また、十分に遠心力が得られる高回転時においてはベーン３４の押付けが起こらないため、ベーン３４とカムリング１６内周面との摺動抵抗を減らすことが可能となり、駆動トルクの増大を防ぐことができる。（請求項１に対応）。

また、実施例２においては、各円弧溝の端部には円弧溝幅よりも狭いヒゲ溝９０を設け、ヒゲ溝９０の先端同士の間隔をスリット溝基端部３２ａの幅よりも狭くすることにより各円弧溝とスリット溝基端部３２ａとが重なる構成としている。つまり、各円弧溝とスリット溝基端部３２ａは直接連通しておらず、ヒゲ溝９０を介して連通している。この構成により、各円弧溝にそれぞれ対応するポンプ吸入側、ポンプ吐出側の流体圧を導入している。

このとき、各円弧溝あるいはスリット溝基端部３２ａの製造ばらつきに起因する隔成部長さのばらつきにより、吐出側円弧溝７２からスリット溝基端部３２ａを経由して吸入側円弧溝６０へ作動油が流れる流路の断面積がばらつくという問題を解決することができる。よって、吐出側円弧溝７２から吸入側円弧溝６０への安定した圧力導入を行うことが可能となると同時に、吸入側円弧溝６０と吐出側円弧溝とが連通する際の急激な圧力変動を防止することができる。

以上、本発明の可変容量型ベーンポンプを実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

更に、上記実施の形態及び実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。

（イ）請求項１に記載の可変容量型ベーンポンプにおいて、
前記ロータの回転方向において前記吸入側背圧溝から吐出側ベーン背圧溝へ移行する側の吐出側ベーン背圧溝の端部付近に絞り部を設け、該絞り部よりも吸入側に、その断面積が前記絞り部よりも大きい油溜り部を設けると共に、
前記スリット溝基端部は、該スリット溝基端部が前記隔成部に位置するとき、前記吸入側ベーン背圧溝と前記油溜り部の両側に連通することを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。

吐出側円弧溝７２から吸入側円弧溝６０に圧力を導入する際の吸入側の油溜り部９１に供給される吐出圧の脈動が吐出側の絞り部により低減される。よって、安定した吐出圧が吸入側円弧溝６０へ導入されると共に吸入側円弧溝６０と吐出側円弧溝７２とが連通する際の急激な圧力変動を防止することができる。

本実施例におけるベーンポンプの正面断面図である。 本実施例におけるベーンポンプの側面断面図である。 本実施例におけるサイドプレートの正面図である。 実施例１におけるベーン背圧溝付近の拡大図である。 実施例２におけるベーン背圧溝付近の拡大図である。 実施例３におけるベーン背圧溝付近の拡大図である。

符号の説明

２ ベーンポンプ
４ ハウジング本体
４ａ，４ｂ 導圧通路
６ サイドプレート
８ ポンプハウジング
１０ 収納空間
１２ アダプタリング
１２ａ，１２ｂ 通路孔
１４ シールピン
１６ カムリング
１８ シールピン
２０ 第１流体圧室
２２ 第２流体圧室
２４ ロータ
３０ シャフト
３２ スリット溝
３２ａ スリット溝基端部
３４ ベーン
３６ ポンプ室
３８ コイルばね
３９ 押圧部材
４０ プレート
４２，５６ 吸入ポート
４８，５８ 吐出ポート
６０，６６ 吸入側円弧溝
６４ 切換えバルブ
７０，７２ 吐出側円弧溝
７８ スプール
８２ ばね
９０ ヒゲ溝
９１ 油溜り部

Claims (3)

1. カムリングが揺動することによりポンプ室容積を変化させる可変容量型ベーンポンプにおいて、
   該可変容量型ベーンポンプは、
   ベーンと、
   該ベーンを出没自在に収容するベーンスリットを有するロータと、
   前記ロータを挟み込むように設けられたサイドプレートを有し、
   前記サイドプレートに円環状に設けられたベーン背圧溝は、隔成部によって吸入領域に対応する吸入側ベーン背圧溝と吐出領域に対応する吐出側ベーン背圧溝とに隔成され、
   該吸入側ベーン背圧溝には吸入圧が導かれる一方、吐出側ベーン背圧溝には吐出圧が導かれ、
   前記各ベーン背圧溝は、前記ベーンの基部とベーンスリットとの間に形成されるスリット溝基端部と連通すると共に、
   前記スリット溝基端部は、該スリット溝基端部が前記隔成部に位置するとき、前記吸入側ベーン背圧溝と吐出側ベーン背圧溝の両側に連通する
   ことを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
2. 収容空間を有するポンプハウジングと、
   前記収容空間内に移動可能に設けられ、環状に形成されたカムリングと、
   前記カムリング内に回転自在に設けられたロータと、
   前記ロータに形成され、径方向内側端部のスリット溝基端部から径方向外側に延びるように形成されたベーンスリットと、
   前記ロータのベーンスリットに進退自在に設けられ、前記カムリングおよび前記ロータと共に複数個のポンプ室を形成するベーンと、
   前記ロータを挟み込むように設けられたサイドプレートと、
   前記サイドプレートの前記ロータと対向する面に設けられ、前記複数のポンプ室の容積が前記ロータの回転に伴い増大する吸入領域に形成され、前記スリット溝基端部と連通するように円弧状に形成され、且つ吸入圧が導入される吸入側円弧溝と、
   前記サイドプレートの前記ロータと対向する面に設けられ、前記複数のポンプ室の容積が前記ロータの回転に伴い減少する吐出領域に形成され、前記スリット溝基端部と連通し且つ前記吸入側円弧溝と離間するように円弧状に形成されると共に吐出圧が導入される吐出側円弧溝と、を備え、
   前記吸入側円弧溝および前記吐出側円弧溝は、前記スリット溝基端部が前記吸入側円弧溝と前記吐出側円弧溝との間に位置するとき、前記吸入側円弧溝と前記吐出側円弧溝の両方に連通するように形成されると共に、前記吸入側円弧溝と前記吐出側円弧溝の両方に連通している前記スリット溝基端部に設けられる前記ベーンの前記カムリング側先端部が前記吸入領域に位置するように形成される
   ことを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
3. 収容空間を有するポンプハウジングと、
   前記収容空間内に移動可能に設けられ、環状に形成されたカムリングと、
   前記カムリング内に回転自在に設けられたロータと、
   前記ロータに形成され、径方向内側端部のスリット溝基端部から径方向外側に延びるように形成されたベーンスリットと、
   前記ロータのベーンスリットに進退自在に設けられ、前記カムリングおよび前記ロータと共に複数個のポンプ室を形成するベーンと、
   前記ロータを挟み込むように設けられたサイドプレートと、
   前記サイドプレートの前記ロータと対向する面に設けられ、前記複数のポンプ室の容積が前記ロータの回転に伴い増大する吸入領域に形成され、前記スリット溝基端部と連通するように円弧状に形成され、且つ吸入圧が導入される吸入側円弧溝と、
   前記サイドプレートの前記ロータと対向する面に設けられ、前記複数のポンプ室の容積が前記ロータの回転に伴い減少する吐出領域に形成され、前記スリット溝基端部と連通し且つ前記吸入側円弧溝と離間するように円弧状に形成されると共に吐出圧が導入される吐出側円弧溝と、を備え、
   前記吸入側円弧溝および前記吐出側円弧溝は、前記スリット溝基端部が前記吸入側円弧溝側から前記吐出側円弧溝側へ移行する領域または前記吐出側円弧溝側から前記吸入側円弧溝側へ移行する領域において、前記スリット溝基端部が少なくとも前記吸入側円弧溝または前記吐出側円弧溝のどちらか一方に常に連通し且つ前記吸入側円弧溝および前記吐出側円弧溝の両方に連通する状態を有するように形成される
   ことを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。

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