JP5133647B2

JP5133647B2 - ベーンポンプ

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Publication number: JP5133647B2
Application number: JP2007261772A
Authority: JP
Inventors: 昇齋藤
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2027-10-05
Also published as: JP2009091933A

Description

本発明は、例えば、車両用のパワーステアリング装置の油圧供給源として用いられるベーンポンプに関するものである。

ベーンポンプをパワーステアリング装置の油圧供給源として用いる場合、操舵アシスト力を付与する流体圧アクチュエータの負荷が増大するのに伴って、ベーンポンプ吐出口の負荷圧が上昇する。そこで、従来のベーンポンプには、ベーンポンプ吐出口の負荷圧を設定値以下に抑えるために、リリーフ弁を備えるものがある（例えば、特許文献１）。
特開２００２−１４７３７４号公報

従来のベーンポンプにおいて、何らかの理由で、ハウジング内部におけるリリーフ弁上流の高圧部が閉塞された場合には、リリーフ弁が機能せず、ハウジングの内部圧力が異常に上昇してしまう。

このような場合には、ハウジングの内部圧力によって、ハウジングが破損し、ハウジングの外部へと油が漏れるおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ハウジング外部への作動流体の漏れを防止することができるベーンポンプを提供することを目的とする。

本発明は、駆動軸に連結されたロータと、前記ロータに対して径方向に往復動可能に設けられる複数のベーンと、前記ロータを収容すると共に、前記ロータの回転に伴って内周のカム面に前記ベーンの先端部が摺動するカムリングと、前記ロータと前記カムリングとの間に画成されたポンプ室と、前記カムリングを収容し、内部に低圧部と高圧部とを画成するハウジングと、を備えるベーンポンプにおいて、前記高圧部の圧力が上昇しハウジングの破壊強度に達する前に、前記高圧部を前記低圧部へと連通させる連通手段を、前記ハウジングにおける前記高圧部と前記低圧部とを隔てる隔壁部に形成したことを特徴とする。

本発明によれば、高圧部の圧力が上昇しハウジングの破壊強度に達する前に、ハウジングの隔壁部に形成された連通手段によって高圧部が低圧部へと連通するため、高圧部の圧力が破壊強度に達することが防止され、ハウジング内の作動流体の外部への漏れを防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

以下では、本発明のベーンポンプを車両に搭載されるパワーステアリング装置の油圧供給源に適用した場合について説明する。

図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態に係るベーンポンプ１００について説明する。図１はベーンポンプ１００における駆動軸に平行な断面を示す断面図であり、図２はベーンポンプ１００の油圧回路図である。

まず、図１を参照して、ベーンポンプ１００の構成について説明する。

ベーンポンプ１００は、駆動軸１にエンジン（図示せず）の動力が伝達され、駆動軸１に連結されたロータ２が回転するものである。

ベーンポンプ１００は、ロータ２に対して径方向に往復動可能に設けられる複数のベーン３と、ロータ２を収容すると共にロータ２の回転に伴って内周のカム面４ａにベーン３の先端部が摺動するカムリング４とを備える。

ロータ２及びカムリング４の一側部（図１では上側）にはポンプカバー５が配置され、他側部（図１では下側）にはサイドプレート６が配置される。このように、ポンプカバー５とサイドプレート６（一対の側部部材）は、ロータ２及びカムリング４の両側部を挟んだ状態で配置される。これにより、ロータ２とカムリング４との間には、各ベーン３によって仕切られたポンプ室７が画成される。

ポンプカバー５には、ポンプ室７に作動油（作動流体）を導く低圧室８が形成され、サイドプレート６には、ポンプ室７が吐出する作動油が導かれる高圧室９が形成される。

サイドプレート６には、カムリング４を挿通すると共にポンプカバー５のピン穴５ａに挿入される２本の位置決めピン１４が設けられる。位置決めピン１４によって、カムリング４に対するポンプカバー５とサイドプレート６の相対回転が規制され、ポンプ室７に対する低圧室８及び高圧室９の相対的な位置ずれが防止される。

駆動軸１は、ブッシュ２６を介してポンプボディー１０に回転自在に支持される。カムリング４とサイドプレート６は、ポンプボディー１０に形成されたポンプ収容凹部１０ｂ内に収容される。ポンプ収容凹部１０ｂは、ポンプカバー５によって封止される。

このように、カムリング４は、ポンプカバー５、サイドプレート６、及びポンプボディー１０によって構成されるハウジング１３内に収容される。

ポンプボディー１０には、低圧室８に連通し低圧室８に作動油を導く吸込通路１１と、高圧室９に連通し高圧室９から導かれた作動油をベーンポンプ１００の外部へと吐出する吐出通路１２とが形成される。

駆動軸１にエンジンの動力が伝達されロータ２が回転すると、ロータ２の回転に伴って各ベーン３間が拡張するポンプ室７は、低圧室８を介して吸込通路１１から作動油を吸込む。また、各ベーン３間が収縮するポンプ室７は、高圧室９を介して吐出通路１２から作動油を吐出する。吐出された作動油は、パワーステアリング装置における操舵アシスト力を付与する流体圧アクチュエータ２１（図２参照）へと供給される。

このように、ポンプ室７における作動油の給排動作によって、ハウジング１３の内部には、低圧室８及び吸込通路１１の低圧部と、高圧室９及び吐出通路１２の高圧部とが画成される。

次に、主に図２を参照して、ベーンポンプ１００の油圧回路について説明する。

ポンプ室７には吸込通路１１と吐出通路１２が接続され、吸込通路１１はタンク２９に連通し、吐出通路１２には流量制御弁２０が介装される。流量制御弁２０は、パワーステアリング装置の流体圧アクチュエータ２１側の負荷圧に応じてスプールが切り換わり、流体圧アクチュエータ２１が必要とする流量を吐出するものである。

吐出通路１２における流量制御弁２０の下流側には、リリーフ通路２３が分岐して接続され、リリーフ通路２３には、吐出通路１２の作動油の圧力が所定圧力に達した場合に作動油の通過を許容するリリーフ弁２４が介装される。リリーフ弁２４を通過した作動油は、戻り通路２８によって吸込通路１１に還流する。なお、戻り通路２８は低圧部となる。

図１に示すように、ベーン３とポンプカバー５及びサイドプレート６との摺動面からの漏れた作動油は、駆動軸１とポンプカバー５との隙間２７ａ、駆動軸１とロータ２のスプライン結合部との隙間２７ｂ、及び駆動軸１とサイドプレート６との隙間２７ｃを通り、駆動軸１の軸支持部の潤滑を実現すべく、駆動軸１の外周とブッシュ２６の内周との間を通過した後、駆動軸１の周囲に形成された油溜り２５に流入する。このように、駆動軸１の周囲には、駆動軸１と各部材との隙間２７ａ〜２７ｃによって、ポンプ室７から漏れる作動流体が導かれる潤滑路２７が構成される。なお、ポンプボディー１０の端部には、潤滑油の漏れ防止するためのシール１０ａが設けられる。

そして、油溜り２５に導かれた作動油は、バイパス通路３０を介して吸込通路１１に還流する。なお、潤滑路２７及びバイパス通路３０は低圧部となる。

吐出通路１２における流量制御弁２０の上流側には、高圧室９の作動油を圧力スイッチ３１へと導く導圧通路３２が接続される。圧力スイッチ３１は、ポンプ室７の負荷圧を検出しその負荷圧に応じて、エンジン制御装置にエンジンのアイドル回転数の指令信号を出力するものである。具体的には、ポンプ室７の負荷圧が増加した場合には、アイドル回転数を増加させる信号を出力する。圧力スイッチ３１に導かれた作動油は、若干の漏れが発生し、その漏れた作動油は、ドレン通路３３から油溜り２５、バイパス通路３０を経由して吸込通路１１に還流する。なお、導圧通路３２は高圧部であり、ドレン通路３３は低圧部となる。

以上のように構成されるベーンポンプ１００において、何らかの理由で、ハウジング１３内部におけるリリーフ弁２４上流の高圧部が閉塞された場合には、リリーフ弁２４が機能しない。その場合には、ハウジング１３の高圧部の内部圧力が異常に上昇し、内部圧力がハウジング１３の破壊強度に達した場合には、ハウジング１３が破損し内部の作動油がベーンポンプ１００の外部へと漏れてしまう。

その対策として、高圧部の圧力が上昇しハウジング１３の破壊強度に達する前に、高圧部を低圧部へと連通させる連通手段が、ハウジング１３における高圧部と低圧部とを隔てる隔壁部に形成される。以下、その連通手段について説明する。

図３は、高圧部である高圧室９と低圧部であるバイパス通路３０との隔壁部３５に連通手段を形成した場合について示す断面図である。

隔壁部３５には、高圧室９とバイパス通路３０とを連通する連通路３６が形成される。連通路３６には、硬質の球体（圧入部材）３７が所定圧力にて圧入される。

球体３７の連通路３６への圧入圧力は、ハウジング１３の高圧部の圧力がハウジング１３の破壊強度に達する前に、球体３７が連通路３６からバイパス通路３０へと抜けるように、つまり、高圧室９とバイパス通路３０とが連通するように設定される。

具体的には、球体３７の連通路３６への圧入圧力、つまり高圧部と低圧部とを連通させるのに必要な圧力は、ハウジング１３において高圧部を画成すると共に、破損した場合に作動油がベーンポンプ１００の外部へと漏れてしまう部位の破壊強度うち、一番小さい破壊強度よりも小さい圧力に設定するのが望ましく、また、リリーフ弁２４の設定圧力よりも大きく設定するのが望ましい。

球体３７がこのようにして連通路３６に圧入して配置されることによって、ハウジング１３の高圧部の内部圧力が異常に上昇するような事態が発生した場合には、高圧室９の圧力によって球体３７が連通路３６から抜けバイパス通路３０へと押し出される。これにより、高圧室９とバイパス通路３０が連通し（図２に示す経路ａ）、高圧室９の作動油がバイパス通路３０へと流入するため、ハウジング１３内の高圧部の圧力上昇が抑えられ、高圧部の圧力がハウジング１３の破壊強度に達するのを防止することができる。

高圧室９とバイパス通路３０とが連通することによって、ベーンポンプ１００のポンプとして機能は損なわれるが、ハウジング１３の破損が防止されるため、外部への作動油の漏れを防止することができる。

以上では、高圧室９とバイパス通路３０との隔壁部３５に連通手段を形成する場合について説明した。以下に、図１及び図２を参照して、連通手段を形成する他の隔壁部について説明する。なお、以下は例示であり、連通手段は、ハウジング１３内にて高圧部と低圧部とを隔てる隔壁部であればどこに形成してもよい。図２において、高圧部と低圧部とが連通する連通路は一点鎖線にて示す。

（１）高圧部である高圧室９と低圧部である潤滑路２７との隔壁部５０（図１参照）に連通手段を形成するようにしてもよい（図２に示す経路ｂ）。
（２）高圧部である圧力スイッチ３１の導圧通路３２と低圧部であるドレン通路３３との隔壁部５１（図１参照）に連通手段を形成するようにしてもよい（図２に示す経路ｃ）。
（３）高圧部である吐出通路１２と低圧部であるバイパス通路３０との隔壁部５２（図１参照）に連通手段を形成するようにしてもよい（図２に示す経路ｄ）。
（４）高圧部である高圧室９と低圧部である吸込通路１１との隔壁部５３（図１参照）に連通手段を形成するようにしてもよい（図２に示す経路ｅ）。
（５）高圧部である吐出通路１２と低圧部である戻り通路２８との隔壁部（図示省略）に連通手段を形成するようにしてもよい（図２に示す経路ｆ）。

なお、連通手段は、ハウジング１３における複数の隔壁部に形成してもよい。

次に、低圧部と高圧部との連通手段の他の形態を示す。なお、以下の図４〜図６において、低圧部は符号４０、高圧部は符号４１、隔壁部は符号４２として示す。

（１）図４に示すように、低圧部４０における連通路３６に対向する位置に、球体３７が連通路３６から抜けた場合に、嵌り込む収容溝３８を形成してもよい。低圧部４０に収容溝３８を形成することによって、球体３７が連通路３６から抜けた場合には、球体３７は収容溝３８に嵌るため、低圧部４０内への球体の流入が防止される。なお、収容溝３８は流入防止手段に該当する。

（２）図５に示すように、連通路３６は、球体３７が圧入される大径部３６ａと、大径部３６ａの下流側（低圧部４０側）に形成され、大径部３６ａと比較して小径な小径部３６ｂとを有する。隔壁部４２には、大径部３６ａと小径部３６ｂとの境界に、高圧部４１の圧力が上昇し球体３７が連通路３６から抜けた場合に、球体３７を受け止める球受部４４が形成される。また、隔壁部４２の内周面には、球体３７が球受部４４に嵌った場合に、球体３７を迂回して低圧部４０と高圧部４１とを連通する連通溝４５が複数形成される。連通路３６及び隔壁部４２をこのように形成することによって、球体３７が連通路３６から抜けた場合には、低圧部４０内への球体３７の流入を防止しつつ、低圧部４０と高圧部４１との連通を確保することができる。なお、球受部４４及び連通溝４５は流入防止手段に該当する。

（３）図６に示すように、連通路３６に球体３７を軽圧入し連通路３６を閉塞すると共に、球体３７と低圧部４０との間にスプリング（弾性体）４３を介装するようにしてもよい。スプリング４３のばね定数は、ハウジング１３の高圧部の圧力がハウジング１３の破壊強度に達する前に、圧縮されて球体３７が連通路３６から低圧部４０へと抜けるように設定される。スプリング４３を介して球体３７を連通路３６に配置する場合、スプリング４３のばね定数によって球体３７が連通路３６から抜ける圧力を設定することができるため、高圧部と低圧部との連通時の圧力を設定し易い。また、球体３７は、連通路３６から抜けてもスプリング４３にて支持されるため、低圧部４０内への流入が防止される。そして、低圧部４０と高圧部４１の圧力がバランスした際には、球体３７はスプリング４３の付勢力によって連通路３６内へと戻り、再び連通路３６を閉塞することになる。なお、スプリング４３は流入防止手段に該当する。

（４）図７に示すように、球体３７と高圧部４１との間にスプリング４３を介装できるような場合には、スプリング４３を介して球体３７を連通路３６に所定圧力にて圧入するようにしてもよい。この場合、球体３７が連通路３６から抜ける圧力は、球体３７の連通路３６への圧入圧力によって設定される。スプリング４３は、球体３７が連通路３６から低圧部４０へと抜けた際には、伸長し球体３７を支持することによって、球体３７の低圧部４０内への流入を防止する。

（５）以上では、隔壁部４２に連通路３６を形成し、連通路３６を球体３７にて閉塞する場合について示した。この構成に代え、ハウジング１３の高圧部４１の圧力が上昇しハウジング１３の破壊強度に達する前に、隔壁部４２の変形によって高圧部４１を低圧部４０へと連通させるようにしてもよい。具体的には、図８に示すように、隔壁部４２は、先端４２ａに向かって肉厚が小さく形成され、所定以上の圧力を受けた場合には、先端４２ａ側が変形し、高圧部４１を低圧部４０へと連通させる連通路３６が開口する。隔壁部４２の変形強度は、ハウジング１３において高圧部４１を画成すると共に、破損した場合に作動油がベーンポンプ１００の外部へと漏れてしまう部位の破壊強度うち、一番小さい破壊強度よりも小さい強度に設定するのが望ましい。

（６）また、ハウジング１３の高圧部４１の圧力が上昇しハウジング１３の破壊強度に達する前に、隔壁部４２の破断によって高圧部４１を低圧部４０へと連通させるようにしてもよい。隔壁部４２の破断強度は、ハウジング１３において高圧部を画成すると共に、破損した場合に作動油がベーンポンプ１００の外部へと漏れてしまう部位の破壊強度うち、一番小さい破壊強度よりも小さい強度に設定するのが望ましい。

以上に示す本実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

高圧部の圧力が上昇しハウジング１３の破壊強度に達する前に、ハウジング１３の隔壁部に形成された連通手段によって高圧部が低圧部へと連通するため、高圧部の圧力が破壊強度に達することが防止され、ハウジング１３内の作動流体の外部への漏れを防止することができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明に係るベーンポンプは、車両用のパワーステアリング装置の油圧供給源に適用することができる。

本発明の実施の形態に係るベーンポンプにおける駆動軸に平行な断面を示す断面図である。本発明の実施の形態に係るベーンポンプの油圧回路図である。高圧部である高圧室と低圧部であるバイパス通路との隔壁部に連通手段を形成した場合について示す断面図である。連通手段の他の形態を示す断面図である。連通手段の他の形態を示す断面図である。連通手段の他の形態を示す断面図である。連通手段の他の形態を示す断面図である。連通手段の他の形態を示す断面図である。

符号の説明

１００ベーンポンプ
１駆動軸
２ロータ
３ベーン
４カムリング
５ポンプカバー
６サイドプレート
７ポンプ室
８低圧室
９高圧室
１０ポンプボディー
１１吸込通路
１２吐出通路
１３ハウジング
２１流体圧アクチュエータ
２３リリーフ通路
２４リリーフ弁
２７潤滑路
２８戻り通路
３０バイパス通路
３１圧力スイッチ
３２導圧通路
３３ドレン通路
３５，４２，５０〜５３隔壁部
３６連通路
３７球体
４０低圧部
４１高圧部
４３スプリング

Claims

駆動軸に連結されたロータと、
前記ロータに対して径方向に往復動可能に設けられる複数のベーンと、
前記ロータを収容すると共に、前記ロータの回転に伴って内周のカム面に前記ベーンの先端部が摺動するカムリングと、
前記ロータと前記カムリングとの間に画成されたポンプ室と、
前記カムリングを収容し、内部に低圧部と高圧部とを画成するハウジングと、を備えるベーンポンプにおいて、
前記高圧部の圧力が上昇し前記ハウジングの破壊強度に達する前に、前記高圧部を前記低圧部へと連通させる連通手段を、前記ハウジングにおける前記高圧部と前記低圧部とを隔てる隔壁部に形成したことを特徴とするベーンポンプ。
前記連通手段は、
前記隔壁部に形成され、前記高圧部と前記低圧部とを連通する連通路と、
前記連通路に圧入された圧入部材と、を備え、
前記高圧部の圧力が上昇し前記ハウジングの破壊強度に達する前に、前記圧入部材が前記連通路から抜けることによって、前記高圧部を前記低圧部へと連通させることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
前記連通路から前記圧入部材が抜けた場合に、当該圧入部材の前記低圧部への流入を防止する流入防止手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のベーンポンプ。
前記連通手段は、前記高圧部の圧力が上昇し前記ハウジングの破壊強度に達する前に、前記隔壁部の破断によって前記高圧部を前記低圧部へと連通させることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
前記連通手段は、前記高圧部の圧力が上昇し前記ハウジングの破壊強度に達する前に、前記隔壁部の変形によって前記高圧部を前記低圧部へと連通させることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
前記ハウジングは、
前記ロータ及び前記カムリングの両側部を挟んで配置され、前記ポンプ室に作動流体を導く低圧室と前記ポンプ室が吐出する作動流体が導かれる高圧室とが形成された一対の側部部材と、
前記カムリングを収容し、前記低圧室に連通する吸込通路と前記高圧室に連通する吐出通路とが形成されたポンプボディーと、を備え、
前記低圧部は、前記低圧室と前記吸込通路とを含み、
前記高圧部は、前記高圧室と前記吐出通路とを含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のベーンポンプ。
前記吐出通路の作動流体の圧力が所定圧力に達した場合に作動流体の通過を許容するリリーフ弁と、
前記リリーフ弁を通過した作動流体を前記吸込通路へと導く戻り通路と、を備え、
前記低圧部は、前記戻り通路を含むことを特徴とする請求項６に記載のベーンポンプ。
前記駆動軸の周囲に形成され、前記ポンプ室から漏れる作動流体が導かれる潤滑路を備え、
前記低圧部は、前記潤滑路を含むことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のベーンポンプ。
前記潤滑路の作動流体を前記吸込通路へと導くバイパス通路を備え、
前記低圧部は、前記バイパス通路を含むことを特徴とする請求項８に記載のベーンポンプ。
前記高圧室の作動流体の圧力に応じて、エンジン制御装置にエンジンアイドル回転数の指令信号を出力する圧力スイッチと、
前記高圧室の作動流体を前記圧力スイッチに導く導圧通路と、を備え、
前記高圧部は、前記導圧通路を含むことを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか一つに記載のベーンポンプ。
前記圧力スイッチに導かれた作動油の漏れを前記吸込通路へと導くドレン通路を備え、
前記低圧部は、前記ドレン通路を含むことを特徴とする請求項１０に記載のベーンポンプ。