JP4530875B2

JP4530875B2 - ベーンポンプ

Info

Publication number: JP4530875B2
Application number: JP2005045286A
Authority: JP
Inventors: 典数井出; 幸司服部
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2005-02-22
Filing date: 2005-02-22
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2025-02-22
Also published as: JP2006233767A

Description

この発明は、ロータの両側面に作用する圧力が均一になるようにしたベーンポンプに関する。

この種のものとして特許文献１に記載したベーンポンプが従来から知られている。この従来から知られているベーンポンプは、そのロータに複数のベーン溝を放射状に形成するとともに、これらベーン溝にベーンを出入自在に組み入れている。そして、このロータには軸方向に貫通する複数の貫通孔（上記特許文献１においては符号１４）を形成するとともに、これら貫通孔の開口は、ロータの側面であって、円周方向において互いに隣接する上記ベーン溝間に挟まれた領域に位置させている。しかも、このロータの側面における貫通孔の開口周囲には凹部（上記特許文献１においては符号１５）を形成し、この凹部から上記貫通孔に流体を導くようにしている。

上記のようにロータに貫通孔を形成することによって、ロータの両側面における圧力流体は、相対的にみて圧力が相対的に高い側から同じく圧力が相対的に低い側に向かって貫通孔を流通する。このように、ロータの両側面における圧力流体を流通させるようにしたのは、ロータの両側面に作用する圧力をバランスさせるためである。もし、この圧力がアンバランスになれば、ロータが微妙に傾いたり一方に押しつけられたりするので、ロータが偏磨耗したり、最悪の場合にはロータが焼きついたりする。また、ロータが傾くことによって、ベーンとカムリングとの接触部分にも偏磨耗が発生し、その偏磨耗部分から圧力流体が漏れたりするとポンプ効率が落ちてしまう。

そこで、上記従来のベーンポンプでは、ロータに貫通孔を形成して、ロータの両側面に作用する圧力をバランスさせるようにしている。このようにロータの両側面において圧力バランスを保てば、ロータが傾いたり、あるいは圧力が相対的に低い側に押しつけられたりしない。
実開平５−５７３８４号公報

上記のようにした従来のベーンポンプでは、ロータに貫通孔を形成しているが、この貫通孔は大きければ大きいほど、そこを流通する流体の圧力損失が小さくなるので、ロータの両側における圧力差が小さくなりバランスすることになる。しかし、上記貫通孔の大きさを大きくすれば、それだけロータの強度が落ちてしまうので、貫通孔を大きくするにも限界があり、そのために、圧力損失をそれほど小さくすることができないという問題があった。

また、ロータに貫通孔を特別に形成しなければならないので、その加工工数が増えるという問題もあった。

さらに、貫通孔を十分に大きくできないので、貫通孔の開口部分の周囲に凹部を形成して、流体を貫通孔に取り込みやすくしているが、このために次のような問題が発生する。つまり、ロータの側面はサイドプレートやカバーなどと相まってシールの機能を果たすので、ロータの側面に凹部が多くなればなるほど、そのシール面積が小さくなってしまう。このようにシール面積が小さくなれば、その分、シール機能も損なわれることになる。もし、シール機能が十分でなければ、そのシール部分から油漏れが生じ、ポンプ効率を悪くしてしまう。

この発明の目的は、ロータの両側面間を流通する流体の圧力損失を最小限に抑えられるとともに、加工工数が少なくかつ十分なシール機能を保ちながら、ロータの両側面における圧力バランスを保てるベーンポンプを提供することである。

この発明は、ケーシングは、ボアを形成した本体とこのボアを塞ぐカバーとからなる。そして、この本体に形成したボア内には、サイドプレートとカムリングとを組み込み、このカムリングにロータを組み入れて、これらカムリングおよびロータの一方の側面を上記サイドプレートでシールするとともに、上記カバーでカムリングおよびロータの他方の側面をシールする。また、上記ロータには、複数のベーン溝を放射状に形成するとともに、このベーン溝にベーンを出入自在に組み入れる。さらに、このベーン溝の底部にはロータの軸線方向に貫通させた背圧導入部を設け、これら背圧導入部はロータの両側面に形成した円環溝を介して互いに連通している。また、上記サイドプレートに接触するロータ側面に形成した一方の側の円環溝には吐出圧が導かれ、この吐出圧の作用で、ベーン溝内のベーンの先端がカムリングに接触させている。そして、上記カバーに接触する上記背圧導入部の一方の開口から、上記サイドプレートに接触する背圧導入部の他方の開口に向かって、上記背圧導入部の孔径を徐々に大きくしている。

この発明によれば、上記カバーに接触する上記背圧導入部の一方の開口から、上記サイドプレートに接触する背圧導入部の他方の開口に向かって、上記背圧導入部の孔径を連続的に大きくしたので、この背圧導入部をロータの両側面間を連通させる流路として使用できる。したがって、例えば、従来のベーンポンプのように貫通孔を特別に形成しなくてもよく、その分、加工工数を少なくできる。

また、上記背圧導入部は、上記カバーに接触する上記背圧導入部の一方の開口から、上記サイドプレートに接触する背圧導入部の他方の開口に向かって、その孔径を徐々に大きくしたので、上記他方の開口に向かうにしたがって、そこを流れる流体の圧力損失が小さくなる。このように圧力損失を小さくできるので、流体が流通しやすくなり、ロータの両側面における圧力をバランスさせやすくなり、ロータには偏磨耗など生じたりしない。

さらに、従来から存在する背圧導入部を利用しているので、シール面積を減少させることもなくなる。したがって、十分なシール機能を発揮させることができ、ポンプ効率の低下等の問題も解消できる。

図示の実施形態におけるベーンポンプのケーシングＣは、本体１とカバー２とからなり、本体１のボア３にはカムリング４を組み込み、このカムリング４にロータ５を組み入れている。このロータ５は駆動軸６に連係して、その駆動軸６と一体回転する構成にしている。また、このロータ５には、複数のベーン溝７を放射状に形成するとともに、このベーン溝７にベーン８を出入自在に組み入れている。このようにしたベーン溝７の底部には背圧導入部９を設けているが、この背圧導入部９はロータ５の軸線方向に貫通させている。このようにした背圧導入部９は、ロータ５の両側面に形成した円環溝１０，１１で互いに連通させている。

さらに、上記ボア３内には、カムリング４およびロータ５の側面をシールするサイドプレート１２を組み込む一方、このサイドプレート１２とは反対側であるボア３の開口をカバー２でふさいでいる。なお、図中符号１３は高圧室で、当該ポンプの吐出流体はこの高圧室１３を経由して図示していない吐出ポートから吐出されるものである。

そして、上記した背圧導入部９は、カバー２側における一方の開口９ａに対してサイドプレート１２側の他方の開口９ｂを、図２〜４に示すように円環溝１１に沿って幅広になる形状にしている。言い換えると、他方の開口９ｂを円環溝１１に沿って拡大して、一方の開口９ａよりも大きくしている。このようにした背圧導入部９は、図４に示すように上記一方の開口９ａから他方の開口９ｂに向かって背圧導入部９の孔径を徐々に大きくしている。

今、駆動軸６とともにロータ５を回転すると、ベーン８がカムリング４の内周面に沿って回転しながら、ベーン溝７内を出入するが、その回転過程でいわゆるポンプ機能を発揮する。このとき吐出行程にあるベーン８はベーン溝７内に押し込まれ、吸い込み行程にあるベーン８はベーン溝７から押し出される。そして、ベーン８がベーン溝７に押し込まれる過程では、その押し込み力によって、ベーン溝７内の流体が背圧導入部９を介して円環溝１０，１１に押し出される。このようにして円環溝１０，１１に押し出された圧力流体は、円環溝１０，１１を介して吸い込み行程にあるベーン溝７の背圧導入部９に導かれるが、この圧力流体の圧力作用でベーン８がカムリング４の内周面に圧接することになる。

上記のようにして吐出行程にあるベーン８が押し込まれてベーン溝７内の流体を円環溝１０，１１に吐出すると、その吐出流体は吸い込み行程にあるベーン溝７の背圧導入部９に導かれてベーン８を押し出す機能を果たす。そして、ベーン８がベーン溝７に押し込まれたときに発生する圧力は、当該ポンプの吐出圧よりも高くなるのが通常である。

上記のようにポンプ吐出圧よりも高い圧力の流体は、円環溝１０，１１に流出するが、この円環溝１０，１１に流出した圧力流体は、背圧導入部９を経由して流通することになる。しかも、この背圧導入部９は、カバー２側に位置する一方の開口９ａから、サイドプレート２側に位置する他方の開口９ｂに向けて、その開度を徐々に大きくしているので、上記圧力流体が一方の開口９ａから他方の開口９ｂに向けて流れやすくなる。言い換えると、その流通時の圧力損失が小さくなる。

次に、背圧導入部９から円環溝１０，１１に吐出された圧力流体の流通経路を、図５に基づいて説明する。まず、吐出行程にある背圧導入部９からは、矢印１４に示すように、両円環溝１０，１１に圧力流体が吐出される。そして、サイドプレート１２側の円環溝１１に吐出された圧力流体は、矢印１５方向に流れる。また、カバー２側の円環溝１０に吐出された圧力流体は、矢印１６方向に流れるとともに、他のベーン溝例えば矢印１７で示すように隣接するベーン溝の背圧導入部９を経由して反対側の円環溝１１に流れる。

上記のようにして円環溝１０，１１に吐出された圧力流体すなわち吐出行程にある背圧導入部９から吐出される圧力流体は、吸込行程にある背圧導入部９へ供給され、圧力流体の授受が過不足なく成立する。しかし、実際には、カバー２が軸方向すなわちロータ５とのすき間を広げる方向に変形し、ベーン室から漏れた流体や円環溝１０に吐出された吐出流体がこのすき間へ流れ込む。

このようにしてカバー２とロータ５とのすき間に圧力流体が漏れ出すと、その漏れ出した範囲が、ロータ５に対する受圧面積ということになる。したがって、漏れ出した範囲が大きければ大きいほど、ロータ５に対する作用力が大きくなり、ロータ５の両側面における圧力バランスが大きくくずれることになる。しかし、この実施形態の場合には、上記のようにカバー２とロータ５とのすき間に漏れ出す圧力流体も、背圧導入部９の一方の開口９ａから他方の開口９ｂを通過して、高圧室１３にスムーズに流通するので、上記したような圧力のアンバランスは発生しない。

また、この実施形態では、背圧導入部９の他方の開口９ｂを、ロータ５の側面円周方向に沿って拡大したので、次のような優位性を期待できる。例えば、図６に示すように、背圧導入部９の他方の開口９ｂを直径方向に拡大すると、ベーン８がベーン溝７に摺接する長さがＬ１とＬ２ということになり、左右でその長さが異なってしまう。このように左右での摺接長さが異なると、ベーン８の左右の磨耗もこの長さＬ１，Ｌ２に対応したものになる。言い換えると、ベーン８自体も偏磨耗することになる。しかし、この実施形態のように背圧導入部９をロータ５の円周方向に沿って形成しておけば、上記したようなＬ１，Ｌ２の差が発生しないので、ベーン８の偏磨耗も防止することができる。ただし、円環溝１０から高圧室１３側に流体を導くための流路における圧力損失を小さくするという課題を達成するためには、背圧導入部９の他方の開口９ｂを直径方向に拡大してもよいこと当然である。

さらに、この実施形態では、拡大した他方の開口９ｂを円環溝１１内に形成したので、ロータ５の側面におけるシール面積を狭くすることはない。したがって、シール面積が小さくなって、そのシール性が損なわれたりしない。

ベーンポンプの断面図である。ロータの一方の側面図である。ロータの他方の側面図である。ロータを円周方向に断面にして示した背圧導入部の拡大図である。円環溝に吐出された流体の流通経路を示す説明図である。ロータを展開した状態の一部断面図である。背圧導入部の他方の開口を直径方向に拡大した場合の説明図である。

符号の説明

Ｃケーシング
４カムリング
５ロータ
７ベーン溝
８ベーン
９背圧導入部
９ａ一方の開口
９ｂ他方の開口
１０，１１円環溝

Claims

ケーシングは、ボアを形成した本体とこのボアを塞ぐカバーとからなり、ボア内には、サイドプレートとカムリングとを組み込み、このカムリングにロータを組み入れて、これらカムリングおよびロータの一方の側面を上記サイドプレートでシールするとともに、上記カバーでカムリングおよびロータの他方の側面をシールし、上記ロータには、複数のベーン溝を放射状に形成するとともに、このベーン溝にベーンを出入自在に組み入れ、さらに、このベーン溝の底部にはロータの軸線方向に貫通させた背圧導入部を設け、これら背圧導入部はロータの両側面に形成した円環溝を介して互いに連通し、かつ、上記サイドプレートに接触するロータ側面に形成した一方の側の円環溝には吐出圧が導かれ、この吐出圧の作用で、ベーン溝内のベーンの先端がカムリングに接触する構成にしたベーンポンプにおいて、上記カバーに接触する上記背圧導入部の一方の開口から、上記サイドプレートに接触する背圧導入部の他方の開口に向かって、上記背圧導入部の孔径を徐々に大きくしたベーンポンプ。
上記背圧導入部の他方の開口はロータの側面円周方向に沿って拡大した請求項１記載のベーンポンプ。
ロータの側面に、各背圧導入部を連通する円環溝を形成するとともに、上記拡大した他方の開口を円環溝内に形成した請求項２記載のベーンポンプ。