JP5149190B2 - 可変容量型ベーンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両のパワーステアリング装置に適用された可変容量型ベーンポンプの改良に関する。

例えば車両のパワーステアリング装置に適用される従来の可変容量型ベーンポンプとしては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

この可変容量型ベーンポンプは、フロントボディの収容空間内に揺動可能に設けられたカムリングと、該カムリングの内周側に回転自在に配置され、径方向に沿って放射状に形成されたスロット内にベーンを出没自在に収容するロータと、該ロータの内側面に摺接するプレッシャプレートと、を備え、前記フロントボディの収容空間の一端側開口がリアボディによって閉塞されている。

前記ロータには、前記スロットに開口する背圧孔が軸方向に沿って貫通形成されると共に、前記プレッシャプレートの内側面には、前記背圧孔に対応する位置に、ポンプ吐出圧を貯留する吐出室に接続されたほぼ円弧状の背圧溝が切欠形成されている。そして、ポンプの吐出圧を、前記背圧溝を介して前記背圧孔に導入することによってベーンが突出し、該ベーンがカムリングの内周面に摺接することにより、隣接対向する両ベーン、ロータの外周面、カムリングの内周面、プレッシャプレートの外側面及びリアボディの内側面によってポンプ室が画成されるようになっている。

また、前記プレッシャプレートとロータとの各摺接面には、周方向へ互いに所定の間隔をもってほぼ円環状に配置された横断面ほぼ円弧状の複数のディンプルが穿設されている。このディンプルは、プレッシャプレートの各背圧溝からプレッシャプレートとロータとの間に形成された僅かな間隙を介して流入する高圧の作動油を一旦貯留して、プレッシャプレートとロータとの各摺接部分を潤滑するようになっている。これにより、プレッシャプレートとロータとの摺接面の焼き付き防止が図られている。
特開２０００−３３７２６７号公報

ところで、近年では、パワーステアリング装置おいて、例えば操舵アシスト力のさらなる低減化などの要請から、高いポンプ吐出圧を有する可変容量型ベーンポンプが望まれている。

しかしながら、従来の可変容量型ベーンポンプにあっては、ポンプ吐出圧をより高く設定した場合には、より高い押圧力によって前記プレッシャプレートが前記ロータに押し付けられるために、単に前記ディンプルを設けるのみではプレッシャプレートとロータの摺接面の焼き付きを充分に防止することができないという問題があった。

本発明は、このような技術的課題に着目して案出されたものであって、プレッシャプレートとロータとの摺接面における焼き付きを確実に防止し得る可変容量型ベーンポンプを提供するものである。

請求項１に記載の発明は、内部に収容空間を有するフロントボディと、前記収容空間を閉塞するリアボディと、を突き合わせてなるポンプボディと、該ポンプボディ内に貫装されて回転自在に支持された駆動軸と、該駆動軸の外周に固定され、前記収容空間内に収容されたロータと、該ロータの径方向に放射状に切欠形成された複数のスロット内にそれぞれ出没自在に収容されたベーンと、前記ロータの外周側に揺動可能に設けられて、隣接する前記各ベーンと前記ロータと共に複数のポンプ室を画成するカムリングと、前記ロータ及びカムリングの内側面と前記収容空間の底面との間に挟持状態に配置され、前記収容空間の底部側からポンプ吐出圧を受けることによって前記ロータ側に押圧されて前記ロータの内側面と摺接するプレッシャプレートと、前記カムリングの外周側に形成されて、該カムリングの偏心量を制御する第１流体圧力室及び第２流体圧力室と、前記第１流体圧力室又は第２流体圧力室の圧力を制御する圧力制御手段と、を備え、前記リアボディ又は前記プレッシャプレートの前記ロータ側の各内側面のうち少なくとも一方に設けられて、前記各ポンプ室の容積が増大する領域に開口する一つの吸入ポート及び前記各ポンプ室の容積が減少する領域に開口する一つの吐出ポートと、前記プレッシャプレートに軸方向に沿って貫通形成されて前記駆動軸が挿通する貫通孔と、前記プレッシャプレートの内側面における前記ロータとの摺接面に形成され、前記スロットの底部側に圧力流体を供給する背圧溝と、該背圧溝と前記貫通孔との間に形成されて、前記ロータの内側面と摺接するシール面と、該シール面の周方向に沿って円環状に形成された潤滑溝と、を有する可変容量型ベーンポンプにおいて、前記潤滑溝の径方向幅を、前記シール面の径方向幅の１０パーセントから２５パーセントの範囲に設定すると共に、前記潤滑溝の径方向幅の中心から前記貫通孔の内周面までの距離を、前記シール面の径方向幅の２４パーセントから７０パーセントの範囲に設定したことを特徴としている。

この発明によれば、前記潤滑溝を、前記条件を満足するように形成したことによって、ポンプの吐出圧を大きく設定した場合であっても、前記ロータとプレッシャプレートとの摺接面を効果的に潤滑することが可能となる。これによって、前記シール面のシール性の低下を抑制しつつ、前記ロータとプレッシャプレートとの焼き付きを確実に防止することができる。

請求項２に記載の発明は、前記潤滑溝の深さを、該潤滑溝の径方向幅の２５パーセントより大きい範囲に設定したことを特徴としている。

この発明によれば、前記潤滑溝の深さを、前記条件を満足するように設定したことから、該潤滑溝内により多くの流体を導入させることができ、前記潤滑溝の潤滑性能の向上が図れる。これによって、前記ロータとプレッシャプレートとの焼き付きをより確実に防止することができる。

請求項３に記載の発明は、前記潤滑溝の径方向幅を、前記シール面の径方向幅の１５パーセントから２０パーセントの範囲に設定したことを特徴としている。

この発明によれば、前記潤滑溝の径方向幅を、前記条件を満足するように設定したことによって、該潤滑溝の径方向幅を必要以上に拡大せずに適度な潤滑量のみを確保することが可能となり、前記潤滑溝の潤滑性とシール性の両立が図れる。これによって、前記ロータとプレッシャプレートとの摺接面において最適な潤滑作用が得られ、前記ロータとプレッシャプレートとの焼き付きをより確実に防止することができる。

請求項４に記載の発明は、前記潤滑溝の径方向幅の中心から前記貫通孔の内周面までの距離を、前記シール面の径方向幅の３０パーセントから４５パーセントの範囲に設定したことを特徴としている。

この発明によれば、前記潤滑溝の径方向幅の中心から前記貫通孔の内周面までの距離を、前記条件を満足するように設定したことによって、該潤滑溝の径方向位置が過度に偏倚することがなく、前記ロータとプレッシャプレートとの摺接面において必要な潤滑量を確保しつつ、前記シール面の適度なシール面積を確保することが可能となる。これにより、前記背圧溝からの作動流体の漏出をより効果的に抑制することができる。

以下、本発明に係る可変容量型ベーンポンプの各実施の形態を図面に基づいて詳述する。なお、本実施の形態は、この可変容量型ベーンポンプを、従来と同様に車両のパワーステアリング装置に適用したものを示している。

すなわち、この可変容量型ベーンポンプは、図７及び図８に示すように、フロントボディ２とリアボディ３とを突き合わせてなるポンプボディ１と、該ポンプボディ１の内部に形成された収容空間２ａ内に嵌着固定された円環状のアダプタリング４と、該アダプタリング４のほぼ楕円形の空間内に揺動支点ピン５を中心として揺動自在な円環状のカムリング６と、該カムリング６の内周側に回転自在に配置され、前記ポンプボディ１内に挿通された駆動軸７に連結されたロータ８と、を備えている。

前記カムリング６は、軸方向幅が前記アダプタリング４よりも若干小さく形成され、前記ロータ８に対して偏心した状態で前記収容空間２ａ内に配置されていると共に、前記揺動支点ピン５及びこれとほぼ対向した位置にあるシール部材９を介して第１流体圧力室１０ａと第２流体圧力室１０ｂを隔成している。

前記ロータ８は、ほぼ円盤状に形成され、前記カムリング６とほぼ同じ軸方向幅を有しており、カムリング６と共に軸方向の両側面が前記リアボディ３と前記フロントボディ２の収容空間２ａの底部側に配置された焼結材からなる円盤状のプレッシャプレート１１によって図２に示すような僅かな隙間Ｃを介して挟持状態に配置されている。

また、前記ロータ８は、図外のエンジンによって前記駆動軸７が回転駆動されると図９の矢印方向（反時計方向）に回転するようになっていて、外周部には、円周方向の等間隔位置に放射方向に沿ったスロット８ａが複数形成されている。この各スロット８ａ内には、複数のベーン１２がそれぞれ前記カムリング６の内周面方向へ放射状に出没自在に保持されている。また、前記各スロット８ａの内周側端部には、ほぼ円形状の背圧室８ｂが連続一体に設けられている。

そして、前記カムリング６とロータ８との間に形成される空間内には、隣接する二枚のベーン１２によってポンプ室１３が形成されており、カムリング６を、前記揺動支点ピン５を支点として揺動させることによって、このポンプ室１３の容積を増減させるようになっている。

前記第２流体圧力室１０ｂには、圧縮コイルばね１４が配置されていて、前記カムリング６が、前記第１流体圧力室１０ａ側へ、つまり、ポンプ室１３の容積が最大になる方向へ常時付勢されている。

また、図３及び図８に示すように、前記ロータ８の回転に伴って前記各ポンプ室１３の容積が漸次拡大する吸入領域Ａにおける前記リアボディ３のロータ８側の内側面３ａには、ほぼ円弧状の第１吸入ポート１５が切欠形成されている。この第１吸入ポート１５は、その中央部に、リアボディ３内に形成された吸入通路１６に開口する第１吸入孔１５ａが貫通形成され、図外のリザーバタンクから吸入パイプ１７を介して前記吸入通路１６内に導入された作動流体を、前記第１吸入孔１５ａを介して各ポンプ室１３に供給するようになっている。

さらに、前記リアボディ３の内側面３ａのほぼ中央位置には、図７に示すように、前記駆動軸７の一端部を軸支する凹部３ｂが形成されていると共に、この凹部３ｂの底部側には、前記吸入通路１６に連通する還流通路１８が形成されている。この還流通路１８は、前記リアボディ３の内側面３ａと前記ロータ８におけるリアボディ３側の外側面８ｃとの間の隙間Ｃより漏出して前記凹部３ｂ内に流入した作動流体を、前記吸入通路１６へ還流し、前記第１吸入孔１５ａを介して再び前記第１吸入ポート１５へ導入するようになっている。

一方、図３及び図７に示すように、前記ロータ８の回転に伴って前記各ポンプ室１３の容積が漸次縮小していく吐出領域Ｂにおける前記プレッシャプレート１１の前記ロータ８側の内側面１１ａには、ほぼ円弧状の第１吐出ポート１９と、これに連通する複数の吐出孔２０と、が形成されている。そして、前記ポンプ室１３から吐出された圧力流体は、前記第１吐出ポート１９及び各吐出孔２０を介してフロントボディ２における収容空間２ａの底部に切欠形成された吐出側圧力室２１に導入され、前記ポンプボディ１に形成された図外の吐出通路を通じて吐出されることにより、図外のパワーステアリング装置の油圧パワーシリンダに送られるようになっている。

さらに、前記プレッシャプレート１１の内側面１１ａにおける前記リアボディ３の第１吸入ポート１５と対向する位置には、該第１吸入ポート１５とほぼ同形の第２吸入ポート２２が切欠形成されている。この第２吸入ポート２２は、その中央部に、フロントボディ２内に形成されたリリーフ通路２３に開口する第２吸入孔２２ａが貫通形成され、後述する流量制御弁３０のリリーフバルブ４０から前記リリーフ通路２３を介して還流された作動流体を、前記第２吸入孔２２ａを介して吸入側の各ポンプ室１３に供給するようになっている。

また、前記リアボディ３の内側面３ａにおける前記プレッシャプレート１１の第１吐出ポート１９と対向する位置には、図２に示すように、第１吐出ポート１９とほぼ同形の第２吐出ポート２４が切欠形成されている。そして、この第２吐出ポート２４の両端側には、該第２吐出ポート２４と比べて充分に狭い溝幅を有する細溝２５ａ，２５ｂが、前記第１吸入ポート１５の端部近傍の位置まで周方向に沿ってそれぞれ延設されており、これによって、前記各ポンプ室１３内の急激な圧力変化による騒音の発生を抑制している。

このように、前記リアボディ３及びプレッシャプレート１１の各内側面３ａ，１１ａに、前記第１、第２吸入ポート１５，２２及び第１、第２吐出ポート１９，２４をそれぞれ軸方向にほぼ対称に設けることによって、前記各ポンプ室１３の軸方向両側の圧力バランスが保たれている。

また、前記プレッシャプレート１１の中心位置には、図７に示すように、前記駆動軸７が挿通される貫通孔２６が形成されていると共に、前記フロントボディ２における前記収容空間２ａの底部には、前記駆動軸７の他端側を軸支する軸孔２ｂが前記貫通孔２６と同軸となるように軸方向に沿って貫通形成されている。これらの貫通孔２６及び軸孔２ｂは、共に駆動軸７の外径よりも若干大きい内径を有しており、該貫通孔２６及び軸孔２ｂの内周面と駆動軸７の外周面との間に、前記プレッシャプレート１１の内側面１１ａと前記ロータ８におけるプレッシャプレート１１側の内側面８ｄとの間の隙間Ｃより漏出した作動流体が流入する筒状油通路２７が形成されている。

さらに、前記軸孔２ｂの軸方向のほぼ中央位置には、内側面に環状溝２８ａを有するシール部材２８が配設され、前記軸孔２ｂの内周面と前記駆動軸７の外周面との間がシールされている。そして、前記フロントボディ２の内部には、一端側が前記シール部材２８の環状溝２８ａに臨設され、他端側が前記リリーフ通路２３に接続する還流通路２９が形成されており、前記筒状油通路２７内に流入した作動流体を、前記環状溝２８ａを介してリリーフ通路２３へと還流させて、前記第２吸入孔２２ａを通じて再び前記第２吸入ポート２２へ導入するようになっている。

また、フロントボディ２の上端側内部には、図７に示すように、ポンプの吐出量を制御する流量制御弁３０が、前記駆動軸７と直交する方向に設けられている。この流量制御弁３０は、図８に示すように、前記フロントボディ２内に形成された弁孔３１内に摺動自在に収容されたスプール弁３２と、該スプール弁３２を図中左方向に付勢して弁孔３１のプラグ３３に当接させるバルブスプリング３４と、前記プラグ３３とスプール弁３２の先端部との間に形成されて、図外のメータリングオリフィスの上流側の流体圧、つまり前記吐出側圧力室２１内の圧力流体が導入される高圧室３５と、前記バルブスプリング３４を収容し、前記メータリングオリフィスの下流側の流体圧が導入される中圧室３６と、を備えており、前記中圧室３６と前記高圧室３５の両圧力差が所定以上になるとスプール弁３２がバルブスプリング３４のばね圧に抗して図中右方向に移動するようになっている。

前記第１流体圧力室１０ａは、前記スプール弁３２が図８中の左側に位置するときは、第１流体圧力室１０ａと弁孔３１とを連通する連通路３８を介してスプール弁３２の外周側に画成された低圧室３７に接続されている。この低圧室３７内には、前記吸入通路１６から分岐して形成された図外の低圧通路を介して吸入通路１６からの低圧が導入されるようになっている。

そして、前記各室３５，３６の差圧によってスプール弁３２が図９中の右側に摺動した場合には、前記低圧室３７が漸次遮断され、前記高圧室３５と連通して高圧な圧力流体が導入されることとなる。すなわち、前記第１流体圧力室１０ａ内には、低圧室３７の流体圧と前記メータリングオリフィスの上流側の流体圧とが選択的に供給されるようになっている。

一方、前記第２流体圧力室１０ｂは、図２に示すように、前記リアボディ３の内側面３ａに形成されて第１吸入ポート１５における第２流体圧力室１０ｂ側に偏寄した位置から径方向外側に延設された連通溝３９を介して第１吸入ポート１５に連通され、常時吸入側の流体圧（低圧）が導入されるようになっている。

そして、前記スプール弁３２の内部に設けられたリリーフバルブ４０は、前記中圧室３６の圧力が所定以上に達したとき、つまり前記油圧パワーシリンダ内の作動圧力が所定以上に達したときに、開放してこの圧力流体を前記リリーフ通路２３へ逃がすようになっている。

また、前記プレッシャプレート１１の内側面１１ａには、図３及び図７に示すように、前記吸入領域Ａにおいて前記各背圧室８ｂに対向する位置に、所定の周方向長さを有するほぼ円弧状の第１吸入側背圧溝４１が切欠形成されている。この第１吸入側背圧溝４１は、その両端部に前記吐出側圧力室２１と連通する連通孔４１ａがそれぞれ貫通形成され、該各連通孔４１ａを介して吐出側圧力室２１内の圧力流体の一部が前記各背圧室８ｂに供給されるようになっている。

さらに、前記吐出領域Ｂにおける前記各背圧室８ｂに臨む内側面位置には、前記第１吸入側背圧溝４１とほぼ同形の第１吐出側背圧溝４２が、第１吸入側背圧溝４１に対してほぼ対称（図３中上下対称）となるように、該第１吸入側背圧溝４１と同一円周上に切欠形成されている。この第１吐出側背圧溝４２は、前記吐出側圧力室２１に連通する絞り孔４２ａが軸方向に沿って穿設されており、該絞り孔４２ａを介してポンプ吐出圧が導入されるようになっている。

そして、前記プレッシャプレート１１の内側面１１ａには、図３に示すように、前記第１吸入側背圧溝４１及び第１吐出側背圧溝４２によって前記貫通孔２６の外周域にほぼ円環状のシール面４３が画成されると共に、このシール面４３には、前記ロータ８との摺接を潤滑する円環状の潤滑溝４４が周方向に沿って切欠形成されている。

この潤滑溝４４は、図１及び図３に示すように、横断面ほぼ矩形状に周方向へ沿って切れ目なく連続して形成され、前記シール面４３を外側シール面４３ａと内側シール面４３ｂとに画成している。そして、この潤滑溝４４は、前記貫通孔２６の内周面２６ａを基準として潤滑溝４４の径方向幅の中心Ｐまでの距離Ｌが前記シール面４３の径方向幅Ｗ１の２４パーセントから７０パーセントの範囲となるように設定された径方向位置に設けられている。なお、前記潤滑溝４４の径方向幅の中心Ｐまでの距離Ｌについては、本実施の形態では、後述する実験結果よって特に良好な結果が得られた前記シール面４３の径方向幅Ｗ１の３０パーセントから４５パーセントの範囲に設定されている。

さらに、前記潤滑溝４４は、径方向幅Ｗ２が前記シール面４３の径方向幅Ｗ１の１０パーセントから２５パーセントの範囲に設定されると共に、深さＤが前記シール面４３の径方向幅Ｗ１の２５パーセントよりも大きい範囲に設定されている。なお、前記潤滑溝４４の径方向幅Ｗ２について、本実施の形態では、後述する実験結果より特に良好な結果が得られた前記シール面４３の径方向幅Ｗ１の１５パーセントから２０パーセントの範囲に設定されている。

また、前記フロントボディ２における収容空間２ａの底面には、図４及び図７に示すように、縦断面ほぼきのこ形状を成す環状のシール保持溝４５が切欠形成されている。このシール保持溝４５は、図４中の二点鎖線に示すように、前記プレッシャプレート１１における前記収容空間２ａの底部側の外側面１１ｂに対して、前記貫通孔２６の下半側の外周域に沿うようにほぼ円弧状に形成されると共に、前記貫通孔２６の上半側の外周域から径方向外側に延出して前記第２吸入ポート２２の中央部を囲うように形成されている。そして、このシール保持溝４５には、ゴム材料からなるシール部材４６が嵌着保持されている。

このシール部材４６は、図４に示すように、前記プレッシャプレート１１の外側面１１ｂにおいて、前記第２吸入孔２２ａの外周域の内外を、吸入側に連通する低圧帯Ｌｐと吐出側に連通する高圧帯Ｈｐとに隔成し、図７に示すように、該シール部材４６に囲まれた内側の低圧帯Ｌｐに、前記リリーフ通路２３から導入される流体圧（低圧）を作用させ、前記シール部材４６の外側の前記高圧帯Ｈｐに、前記吐出側圧力室２１から導入される流体圧（高圧）を作用させるようになっている。

一方、前記リアボディ３の内側面３ａにおける前記プレッシャプレート１１の第１吸入側背圧溝４１と対向する位置には、図２に示すように、前記第１吸入側背圧溝４１とほぼ同形の第２吸入側背圧溝４７が形成されている。さらに、前記リアボディ３の第１吐出側背圧溝４２と対向する位置には、前記第１吐出側背圧溝４２とほぼ同形の第２吐出側背圧溝４８が、第２吸入側背圧溝４７に対してほぼ対称（図２中上下対称）となるように形成されている。なお、前記第２吸入側背圧溝４７と第２吐出側背圧溝４８とは、該各背圧溝４７，４８と比べて比較的浅い連通溝４９ａ，４９ｂによって各背圧溝４７，４８の両端部が相互に連通するようになっている。

そして、前記リアボディ３の内側面３ａには、前記第２吸入側背圧溝４７、前記第２吐出側背圧溝４８及び連通溝４９ａ，４９ｂによって前記凹部３ｂの外周域にほぼ円環状のシール面５０が画成され、このシール面５０には、前記潤滑溝４４に対向する位置に、該潤滑溝４４と同形の潤滑溝５１が切欠形成されている。

次に、本実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプの特徴的な作用について、図２に基づいて説明する。

前記可変容量型ベーンポンプは、ポンプ作動が行われると、前記プレッシャプレート１１がポンプ吐出圧によって前記ロータ８側に押圧されて、プレッシャプレート１１の内側面１１ａ全体がロータ８の内側面８ｄに摺接する。このとき、プレッシャプレート１１の内側面１１ａとロータ８の内側面８ｄとの間に前記隙間Ｃが形成されていることから、プレッシャプレート１１は、中心部が最も突出するようなほぼ円弧状に変形し、前記貫通孔２６の外周域がロータ８の内側面８ｄに最も強く押し付けられた状態となる。

そこで、プレッシャプレート１１の内側面１１ａにおいてロータ８との摺接によって最も偏摩耗が発生しやすい前記シール面４３に、前述の条件を満足する前記潤滑溝４４を設けたことにより、図１中に破線で示すように、まず、前記第１吸入側背圧溝４１及び第１吐出側背圧溝４２内の圧力流体が、前記隙間Ｃを介して前記外側シール面４３ａ側へと漏出する。そして、この外側シール面４３ａとロータ８との間に介入した圧力流体は、該外側シール面４３ａとロータ８の内側面８ｄとの摺接部を潤滑しながら潤滑溝４４内へと流入する。

続いて、この潤滑溝４４内に流入した圧力流体は、該潤滑溝４４内に一旦貯留された後、前記隙間Ｃを介して潤滑溝４４から前記内側シール面４３ｂ側へと流出する。そして、前記内側シール面４３ｂとロータ８との間に介入した圧力流体は、該内側シール面４３ｂとロータ８の内側面８ｄとの摺接部を潤滑しつつ、プレッシャプレート１１の内周側、すなわち前記筒状油通路２７内へと流入する。こうして、前記筒状油通路２７内に流入した圧力流体は、前述のように、前記シール部材２８の環状溝２８ａ及び還流通路２９を介して前記リリーフ通路２３へ導入され、第２吸入孔２２ａを通じて吸入側のポンプ室１３に戻される。

以上のように、前記プレッシャプレート１１の内側面１１ａにおけるシール面４３に前記潤滑溝４４を設けることによって前述のような潤滑作用を得ることができるが、特に前記潤滑溝４４の径方向幅の中心Ｐまでの距離Ｌ、径方向幅Ｗ２及び深さＤをそれぞれ前述のような数値範囲に設定したことによって、プレッシャプレート１１の内側面１１ａ側における前記貫通孔２６の外周域の焼き付きを確実に防止できるというより優れた潤滑作用を得られることが、以下に示すポンプ装置の耐久試験の試験結果から明らかにされた。

図５は、前記潤滑溝４４の径方向幅の中心Ｐまでの距離Ｌと径方向幅Ｗ２をランダムに変更して前記耐久試験を行った結果を示したものであり、前記貫通孔２６の内側面１１ａ側の外周域において焼き付きが発生しなかった場合を○印で判定し、焼き付きが生じてしまった場合を…印で判定している。

すなわち、前記潤滑溝４４の径方向幅の中心Ｐまでの距離Ｌを前記シール面４３の径方向幅Ｗ１の２４パーセント以下及び７０パーセント以上の各範囲に設定した場合には、潤滑溝４４が径方向に偏倚しすぎてしまい、前記外側シール面４３ａ又は内側シール面４３ｂのシール面積が過小となり、該各シール面４３ａ，４３ｂの一方のシール性が極端に低下してしまうため、潤滑溝４４の潤滑作用としては不十分であった。

これに対して、前記潤滑溝４４の径方向幅の中心Ｐまでの距離Ｌを前記シール面４３の径方向幅Ｗ１の２４パーセントから７０パーセントの範囲に設定した場合には、潤滑溝４４の良好な潤滑作用を得ることができた。そして、特に前記距離Ｌを前記径方向幅Ｗ１の３０パーセントから４５パーセントの範囲に設定した場合には、潤滑溝４４の径方向位置が過度に偏倚することがなく、前記外側シール面４３ａ及び内側シール面４０ｂの適度なシール面積を確保することが可能となるため、優れたシール性能を保ちつつ、必要充分な潤滑作用が得られた。

一方、前記潤滑溝４４の径方向幅Ｗ２を前記シール面４３の径方向幅Ｗ１の１０パーセント以下に設定した場合には、前記径方向幅Ｗ２が過小となってしまい、溝内に流体をほとんど貯留することができないため、潤滑溝４４の充分な潤滑作用が得られなかった。また、潤滑溝４４の径方向幅Ｗ２をシール面４３の径方向幅Ｗ１の２５パーセント以上に設定した場合には、シール面４３のシール面積が過小となってしまい、該シール面４３のシール性が極端に低下してしまうため、潤滑溝４４の潤滑作用としては不十分であった。

これに対して、前記潤滑溝４４の径方向幅Ｗ２を前記シール面４３の径方向幅Ｗ１の１０パーセントから２５パーセントの範囲に設定した場合には、潤滑溝４４の良好な潤滑作用を得ることができた。そして、図５中の斜線部に示すように、特に前記径方向幅Ｗ２を前記径方向幅Ｗ１の１５パーセントから２０パーセントの範囲に設定した場合には、潤滑溝４４の径方向幅を必要以上に拡大せずに適度な潤滑量のみを確保することが可能となるため、潤滑溝４４の潤滑性とシール性の両立を図ることができ、最適な潤滑作用が得られた。

この実験結果によって、前記潤滑溝４４において充分な潤滑作用を得ることのできる潤滑溝４４の径方向幅の中心Ｐまでの距離Ｌ及び径方向幅Ｗ２の範囲は、図５の太枠で示す範囲Ｇであることが明らかにされた。

図６は、前記範囲Ｇにおいて前記両パラメータＬ，Ｗ２を任意の数値に固定して、潤滑溝４４の深さＤのみをランダムに変更して耐久試験を行った結果を示したものであり、前述の実験結果と同様に、プレッシャプレート１１の摺接面に焼き付きが発生しなかった場合を○印で判定し、該摺接面に焼き付きが生じてしまった場合を…印で判定している。

すなわち、前記潤滑溝４４の深さＤを潤滑溝４４の径方向幅Ｗ２の２５パーセントに設定した場合には、潤滑溝４４の溝深さが過小となり、充分な量の流体を溝内に貯留することができないため、潤滑溝４４の充分な潤滑作用を得ることができなかった。

これに対して、前記潤滑溝４４の深さＤを潤滑溝４４の径方向幅Ｗ２の２５パーセントより大きい範囲に設定した場合には、潤滑溝４４の良好な潤滑作用を得ることができた。この結果、前記潤滑溝４４において充分な潤滑作用を得ることのできる深さＤの範囲は、図６の太線よりも上の範囲、つまり前記径方向幅Ｗ２の２５パーセントよりも大きい範囲であることが明らかにされた。

したがって、この実施の形態によれば、前記プレッシャプレート１１のシール面４３に、前記径方向位置Ｌ及び径方向幅Ｗ２の設定条件を満足するような前記潤滑溝４４を設けたことによって、ポンプ吐出圧を大きく設定した場合であっても、プレッシャプレート１１の内側面１１ａにおいて前記ロータ８に対して最も強く押圧される前記貫通孔２６の外周域を効果的に潤滑することが可能となり、ロータ８の内側面８ｄとシール面４３との間のシール性の低下を抑制しつつ、ロータ８に対するプレッシャプレート１１の焼き付きを確実に防止することができる。

特に、前記潤滑溝４４の径方向幅の中心Ｐまでの距離Ｌをシール面４３の径方向幅Ｗ１の３０パーセントから４５パーセントの範囲に設定し、かつ、前記潤滑溝４４の径方向幅Ｗ２をシール面４３の径方向幅Ｗ１の１５パーセントから２０パーセントの範囲に設定すれば、該潤滑溝４４の径方向位置が過度に偏倚することなく、各シール面４３ａ，４３ｂの適度なシール面積を確保できると共に、潤滑溝４４の径方向幅を必要以上に拡大させることなく、必要な潤滑量のみを確保できる。これによって、前記圧力流体の漏出に伴うポンプ効率の低下の抑制と、ロータ８とプレッシャプレート１１との摺接面における潤滑性と、を最も効率的に両立させることができる。

しかも、前記潤滑溝４４の深さＤを、シール面４３の径方向幅Ｗ１の２５パーセントより大きい範囲に設定したことによって、該潤滑溝４４内により多くの圧力流体を受容させることが可能となり、潤滑溝４４の潤滑性能を向上させることができるため、ロータ８に対するプレッシャプレート１１の焼き付きをより確実に防止することができる。

なお、前記リアボディ３の内側面３ａにおいても、前記第２吸入側背圧溝４７及び第２吐出側背圧溝４８から漏出した圧力流体によって前記潤滑溝５１を介して前記シール面５０とロータ８の外側面８ｃとの間が潤滑されて、前記凹部３ｂから前記還流通路１８を通じて吸入側へ還流されることにから、前述のプレッシャプレート１１の内側面１１ａにおける潤滑作用と同様の作用が得られる。

また、前記プレッシャプレート１１の外側面１１ｂにおける前記第２吸入孔２２ａの外周域の内外を前記シール部材４６によって隔成したことにより、プレッシャプレート１１の上半側において、内側（前記ロータ８側）に吸入圧を作用させる一方、外側（前記収容空間２ａの底部側）に前記リリーフバルブ４０及び前記還流通路２９から還流される低圧の作動流体を作用させることが可能となり、プレッシャプレートの軸方向の両側面１１ａ，１１ｂに作用する流体圧をバランスさせることができる。すなわち、ポンプの吐出圧によってプレッシャプレート１１の上半側がロータ８側へ変形してしまうことを抑制することが可能となり、プレッシャプレート１１の内側面１１ａの上半側がロータ８側へより強く押圧されることによる前記シール面４３の偏摩耗の増大化の抑制が図れる。

また、前記潤滑溝４４は縦断面ほぼ円環状に形成されているため、作動流体を潤滑溝４４内において循環させることが可能となり、該潤滑溝４４の潤滑性のさらなる向上が図れる。

さらに、前記プレッシャプレート１１は、焼結によって型成形されているため、前記潤滑溝４４の形状を自由に設定することができる。しかも、焼結材は多孔性材料であることから、その極小孔内に作動流体が溜まることになるため、ロータ８にプレッシャプレート１１が摺接する際の潤滑性をさらに向上させることができる。

図９は本発明の第２の実施の形態を示し、基本的な構成は前記第１の実施の形態と同様であり、該第１の実施の形態における前記潤滑溝４４の形状を変更したものである。

すなわち、前記潤滑溝４４は、前記第１の実施の形態における前記シール部材４６によって隔成された低圧帯Ｌｐの範囲において、残余の範囲の潤滑溝４４の径方向幅Ｗ２よりも狭い径方向幅Ｗ３を有する細溝部５２が周方向に沿って形成されている。

したがって、この実施の形態によれば、プレッシャプレート１１において、両側面１１ａ，１１ｂが吐出側の流体圧（高圧）によって押圧される部分、つまり前記両側面１１ａ，１１ｂに圧力差が発生した場合に軸方向の変形が比較的大きくなりやすい部分についてはロータ８との摺接面における潤滑性を確保し、吸入側の流体圧（低圧）によって押圧される部分、つまり前記両側面１１ａ，１１ｂに圧力差が発生した場合でも軸方向の変形がそれほど大きくなりにくい部分を前記細溝部５２としたことによって、前記低圧帯Ｌｐにおけるプレッシャプレート１１とロータ８との摺接面のシール性を向上させることができる。

これにより、前記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができることは勿論、潤滑量を多く必要とする部分については、前記摺接面における潤滑性を確保して焼き付き防止を図ることができる一方、比較的少量の潤滑で足りる部分については、前記摺接面のシール性を向上させて前記背圧溝４１，４２からの圧力流体の漏出が抑制されるため、前記摺接面における潤滑性と圧力流体の漏出に伴うポンプ効率の低下の抑制とを効果的に両立させることができる。

図１０は本発明の第３の実施の形態を示し、前記第２の実施の形態における前記細溝部５２を削除して拡大シール面５３を形成し、前記潤滑溝４４の形状を縦断面ほぼＣ字形状に変更したものである。

すなわち、前記プレッシャプレート１１において、潤滑が必要不可欠な部分についてのみ前記潤滑溝４４を形成して、多くの潤滑を必要としない部分には前記拡大シール面５３を設けたことによって、プレッシャプレート１１とロータ８との摺接面における潤滑性とシール性とを両立させることができる。これによって、前記摺接面における潤滑性と圧力流体の漏出に伴うポンプ効率の低下の抑制とのより効果的な両立が図れる。

図１１は本発明の第４の実施の形態を示し、基本的な構成は前記第１の実施の形態と同様であり、該第１の実施の形態における前記潤滑溝４４の形状を変更したものである。

すなわち、前記潤滑溝４４は、前記第１の実施の形態における前記シール部材４６によって隔成された低圧帯Ｌｐの範囲において、残余の範囲における潤滑溝４４の径方向幅の中心Ｐまでの距離Ｌよりも短い径方向中心距離Ｌ１を有する直線溝部５４が図１１中の左右方向に沿って形成されている。

したがって、この実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができることは勿論、前記潤滑溝４４における前記低圧帯Ｌｐの範囲に前記直線溝部５４を形成したことによって、前記プレッシャプレート１１が軸方向に変形しづらい前記低圧帯Ｌｐにおいて、前記外側シール面４３ａが拡大されて第１吸入側背圧溝４１からの圧力流体の漏出を低減することが可能になるため、潤滑溝４４における潤滑性及びシール性の適正化が図れる。

前記各実施の形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。

請求項（１） 前記潤滑溝は、その横断面形状がほぼ円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型ベーンポンプ。

この発明によれば、前記潤滑溝を横断面ほぼ円弧状に形成したことによって、この潤滑溝を通流する際の流路抵抗を小さくすることができるため、該潤滑溝における作動流体の潤滑性の向上が図れる。

請求項（２） 前記潤滑溝は、その縦断面形状がほぼ円環状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型ベーンポンプ。

この発明によれば、前記潤滑溝を縦断面ほぼ円環状に形成したことによって、作動流体を前記潤滑溝内において循環させることが可能になるため、該潤滑溝の潤滑性のさらなる向上が図れる。

請求項（３） 前記潤滑溝は、前記プレッシャプレートにおいてポンプ吐出圧による変形が大きい部分に設けられ、該変形が小さい部分には、前記ロータの内側面との間をシールするシール面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型ベーンポンプ。

この発明によれば、前記潤滑溝を前記プレッシャプレートにおいてポンプ吐出圧による変形が大きい部分に設け、該変形が小さい部分に前記ロータの内側面との間をシールするシール面を設けたことによって、前記潤滑溝において、潤滑性とシール性を両立させることができる。

請求項（４） 前記シール面は、前記吐出ポート側に設けられていることを特徴とする請求項（３）に記載の可変容量型ベーンポンプ。

この発明によれば、前記吐出ポート側は前記プレッシャプレートの軸方向両側において共に高圧となって圧力がほぼ平衡に保たれることから、この圧力流体によるプレッシャプレートの軸方向への変形量が比較的小さいために、吐出ポート側に前記シール面を設けることで、前記背圧溝からの作動流体の漏出を抑制することができる。

請求項（５） 前記潤滑溝は、前記プレッシャプレートの軸方向両側の圧力差が大きい部分に設けられ、該圧力差が小さい部分には、前記ロータの内側面との間をシールするシール面が設けられていることを特徴とする請求項（３）に記載のオイルポンプ。

この発明によれば、前記プレッシャプレートの軸方向両側の圧力差が大きい部分では、この圧力差によってプレッシャプレートが軸方向一方側へ押圧されることに伴ってプレッシャプレートの変形量も大きくなるため、この部分に前記潤滑溝を形成したことによって、プレッシャプレートとロータとの焼き付きを効果的に防止することができる。一方、前記圧力差が小さい部分には前記シール面を設けることによって、プレッシャプレートとロータとの焼き付きを防止しつつも、前記背圧溝からの作動流体の漏出が抑制される。

請求項（６） 前記プレッシャプレートにおける前記フロントボディの収容空間の底部側に、高圧部分と低圧部分とを隔成するシール部材を設け、
前記シール面を、前記シール部材によって隔成された低圧部分に設けたことを特徴とする請求項（３）に記載の可変容量型ベーンポンプ。

この発明によれば、前記シール部材によって隔成された低圧部分は、前記プレッシャプレートの軸方向両側において低圧となって圧力がほぼ平衡に保たれることから、プレッシャプレートが軸方向へ変形することが少ないため、この低圧部分に前記シール面を設けることで、前記背圧溝からの作動流体の漏出を抑制することができる。

請求項（７） 前記プレッシャプレートは、型成形によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の可変容量型ベーンポンプ。

この発明によれば、前記プレッシャプレートを、型成形によって形成したために、前記潤滑溝の形状を自由に設定することができる。

請求項（８） 前記プレッシャプレートは、焼結材によって形成されたことを特徴とする請求項（７）に記載の可変容量型ベーンポンプ。

この発明によれば、焼結材は多孔性材料であることから、その極小孔内に作動流体が溜まることになるため、前記ロータに対するプレッシャプレートの潤滑性をさらに向上させることができる。

請求項（９） 前記プレッシャプレートは、アルミダイキャスト材によって形成されたことを特徴とする請求項（７）に記載の可変容量型ベーンポンプ。

この発明によれば、前記プレッシャプレートをアルミダイキャスト材によって形成したことによって、装置全体の軽量化が図れる。また、このアルミダイキャスト材に耐摩耗性材料を適宜添加することによって、前記ロータとの耐摩耗性を調整することが可能となる。

請求項（１０） 前記潤滑溝は、円周方向位置で異なる形状を有することを特徴とする請求項（７）に記載の可変容量型ベーンポンプ。

この発明によれば、潤滑量を多く必要とする部分や比較的少量の潤滑量で足りる部分など、円周方向位置に応じて潤滑量を調整することができる。

請求項（１１） 前記潤滑溝は、円周方向の一部分にのみ設けられることを特徴とする請求項（１０）に記載の可変容量型ベーンポンプ。

この発明によれば、潤滑を必要とする部分には前記潤滑溝を設け、潤滑を必要としない部分には前記潤滑溝を設けずに前記シール面を形成することによって、潤滑性とシール性の両立を図ることができる。

請求項（１２） 前記潤滑溝は、円周方向位置で異なる径方向幅を有することを特徴とする請求項（１０）に記載の可変容量型ベーンポンプ。

この発明によれば、潤滑量を多く必要とする部分については、前記潤滑溝の径方向幅を拡大することによって潤滑性を向上させることができ、前記プレッシャプレートと前記ロータとの焼き付き防止が図れる一方、比較的少量の潤滑で足りる部分については、前記潤滑溝の径方向幅を縮小することによってシール性を向上させることができ、前記背圧溝からの作動流体の漏出が抑制される。

請求項（１３） 前記潤滑溝は、円周方向位置において中心までの距離が異なることを特徴とする請求項（１０）に記載の可変容量型ベーンポンプ。

この発明によれば、前記潤滑溝を、円周方向位置において中心までの距離を変化させたことによって、潤滑性及びシール性の適正化が図れる。

本発明は、前記各実施の形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記各吸入ポート１５，２２、各吐出ポート１９，２４及び各背圧溝４１，４２，４７，４８の形状や大きさなどを、ポンプ装置の仕様や大きさなどによってそれぞれ自由に変更することができる。

また、前記第２、第３の実施の形態における前記細溝部５２及び拡大シール面５３をそれぞれ前記吐出領域Ｂの範囲に、つまり図９及び図１０においてほぼ上下対称に形成することにより、前記シール部材４６及びシール保持溝４５を省略することも可能である。

この場合、前記プレッシャプレート１１の軸方向の両側面１１ａ，１１ｂに対して共にポンプ吐出圧が作用して軸方向の圧力が比較的バランスされる前記吐出領域Ｂの周方向範囲には前記細溝部５２及び拡大シール面５３が設けられ、プレッシャプレート１１の両側面１１ａ，１１ｂにおいて圧力差が顕著となる前記吐出領域Ｂを除く範囲にのみ前記潤滑溝４４が設けられていることから、前記背圧溝４１，４２からの圧力流体の漏出を抑制しつつ、プレッシャプレート１１の摺接面の焼き付きを防止することができる。しかも、前記シール部材４６及びシール保持溝４５を設ける必要がないため、製造コストの低廉化が図れる。

そして、前記潤滑溝４４は横断面ほぼ円弧状に形成することも可能であり、この場合、前記潤滑溝４４内を圧力流体が通流する際の流路抵抗を小さくすることができるため、該潤滑溝４４における圧力流体の潤滑性の向上が図れる。

さらに、前記プレッシャプレート１１は、アルミダイキャスト材によって形成することも可能であり、この場合にはポンプ装置全体の軽量化が図れる。また、このアルミダイキャスト材に耐摩耗性材料を適宜添加することによって、ロータ８との摺接時における耐摩耗性を調整することが可能となる。

本発明に係る可変容量型ベーンポンプの第１の実施の形態を示し、本発明の主要部を説明する図７の要部拡大図である。 本発明に係る可変容量型ベーンポンプのリアボディの正面図である。 本発明に係る可変容量型ベーンポンプのプレッシャプレートの正面図である。 本発明に係る可変容量型ベーンポンプのプレッシャプレートの背面図である。 本発明に係る可変容量型ベーンポンプの潤滑溝の溝位置及び溝幅の関係に基づく潤滑効果を調査した試験結果を示すグラフである。 本発明に係る可変容量型ベーンポンプの潤滑溝の溝深さによる潤滑効果を調査した試験結果を示すグラフである。 本発明に係る可変容量型ベーンポンプの縦断面図である。 図７のＡ−Ａ線断面図である。 本発明に係る可変容量型ベーンポンプの第２の実施の形態を示し、プレッシャプレートをロータ側からみた正面図である。 本発明に係る可変容量型ベーンポンプの第３の実施の形態を示し、プレッシャプレートをロータ側からみた正面図である。 本発明に係る可変容量型ベーンポンプの第４の実施の形態を示し、プレッシャプレートをロータ側からみた正面図である。

符号の説明

１…ポンプボディ
２…フロントボディ
３…リアボディ
３ａ…リアボディの内側面
６…カムリング
７…駆動軸
８…ロータ
８ａ…スロット
８ｄ…ロータの内側面
１０ａ…第１流体圧力室
１０ｂ…第２流体圧力室
１１…プレッシャプレート
１１ａ…プレッシャプレートの内側面
１２…ベーン
１３…ポンプ室
１５…第１吸入ポート（吸入ポート）
１９…第１吐出ポート（吐出ポート）
２２…第２吸入ポート（吸入ポート）
２４…第２吐出ポート（吐出ポート）
２６…貫通孔
３０…流量制御弁
４１…第１吸入側背圧溝（背圧溝）
４２…第１吐出側背圧溝（背圧溝）
４３…シール面
４４…潤滑溝
４７…第２吸入側背圧溝（背圧溝）
４８…第２吐出側背圧溝（背圧溝）
Ｌ…潤滑溝の径方向幅の中心Ｐまでの距離
Ｗ１…シール面の径方向幅
Ｗ２…潤滑溝の径方向幅
Ｄ…潤滑溝の深さ

Claims (5)

1. 内部に収容空間を有するフロントボディと、前記収容空間を閉塞するリアボディと、からなるポンプボディと、
   該ポンプボディ内に貫装されて回転自在に支持された駆動軸と、
   該駆動軸の外周に固定され、前記収容空間内に収容されたロータと、
   該ロータの径方向に放射状に切欠形成された複数のスロット内にそれぞれ出没自在に収容されたベーンと、
   前記ロータの外周側に揺動可能に設けられて、隣接する前記各ベーンと前記ロータと共に複数のポンプ室を画成するカムリングと、
   前記ロータ及びカムリングの内側面と前記収容空間の底面との間に挟持状態に配置され、前記収容空間の底部側からポンプ吐出圧を受けることによって前記ロータ側に押圧されて前記ロータの内側面と摺接するプレッシャプレートと、
   前記カムリングの外周側に形成されて、該カムリングの偏心量を制御する第１流体圧力室及び第２流体圧力室と、
   前記第１流体圧力室又は第２流体圧力室の圧力を制御する圧力制御手段と、を備え、
   前記リアボディ又は前記プレッシャプレートの前記ロータ側の各内側面のうち少なくとも一方に設けられて、前記各ポンプ室の容積が増大する領域に開口する一つの吸入ポート及び前記各ポンプ室の容積が減少する領域に開口する一つの吐出ポートと、
   前記プレッシャプレートに軸方向に沿って貫通形成されて前記駆動軸が挿通する貫通孔と、
   前記プレッシャプレートの内側面における前記ロータとの摺接面に形成され、前記スロットの底部側に圧力流体を供給する背圧溝と、
   該背圧溝と前記貫通孔との間に形成されて、前記ロータの内側面と摺接するシール面と、
   該シール面の周方向に沿って円環状に形成された潤滑溝と、を有する可変容量型ベーンポンプにおいて、
   前記潤滑溝の径方向幅を、前記シール面の径方向幅の１０パーセントから２５パーセントの範囲に設定すると共に、前記潤滑溝の径方向幅の中心から前記貫通孔の内周面までの距離を、前記シール面の径方向幅の２４パーセントから７０パーセントの範囲に設定したことを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
2. 前記潤滑溝の深さを、該潤滑溝の径方向幅の２５パーセントより大きい範囲に設定したことを特徴とする請求項１に記載の可変容量型ベーンポンプ。
3. 前記潤滑溝の径方向幅を、前記シール面の径方向幅の１５パーセントから２０パーセントの範囲に設定したことを特徴とする請求項１に記載の可変容量型ベーンポンプ。
4. 前記潤滑溝の径方向幅の中心から前記貫通孔の内周面までの距離を、前記シール面の径方向幅の３０パーセントから４５パーセントの範囲に設定したことを特徴とする請求項１に記載の可変容量型オイルポンプ。
5. 前記潤滑溝の径方向幅の中心から前記貫通孔の内周面までの距離を、前記シール面の径方向幅の３０パーセントから４５パーセントの範囲に設定したことを特徴とする請求項３に記載の可変容量型オイルポンプ。

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