JP5204739B2

JP5204739B2 - ベーンポンプ

Info

Publication number: JP5204739B2
Application number: JP2009240159A
Authority: JP
Inventors: 朋之藤田; 雅道杉原; 浩塩崎; 康大小寺
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2029-10-19
Also published as: JP2011085100A

Description

本発明は、油圧機器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。

従来のベーンポンプとして、特許文献１には、ポンプから吐出され油圧機器にて使用された作動油を戻し通路を通じて吸込通路へと戻すものが開示されている。タンクから吸引される作動油と戻し通路を通じて還流する作動油とは、合流した後、ポンプカバーの壁面にて２方向へと均等に分流されてポンプカバー内を流れ、ポンプ室内へ流入する。

特開２００７−２７８２５８号公報

ここで、分流された作動油のうち、ロータの回転方向と同方向に流れる作動油は、ポンプ室の移動速度に対する流れの相対速度が小さいため、ポンプ室へと流入し難い。また、ロータの回転方向と逆方向に流れる作動油は、ポンプ室の移動速度に対する流れの相対速度が大きいため、ポンプ室へと流入し易い。

このため、ロータの回転方向と同方向に流れる作動油をポンプ室へと導く吸込ポートでは、キャビテーションが発生し易い。キャビテーションの発生はポンプの吸込性能の低下を招く。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、キャビテーションの発生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自在に設けられる複数のベーンと、前記ロータを収容し当該ロータの回転に伴って内周面に前記ベーンの先端部が摺動するカムリングと、前記カムリングの内周面と隣り合う前記ベーンによって区画されたポンプ室と、前記カムリングを収容するポンプ収容凹部が形成されたポンプボディと、前記ポンプ収容凹部を封止するポンプカバーと、前記ポンプ室へと作動流体を導く吸込通路と、前記カムリングの２つの吸込領域に対応して開口し、前記吸込通路からの作動油を前記ポンプ室に導く２つの吸込ポートと、前記ポンプ室から吐出された作動流体を前記吸込通路へと還流させるリターン通路と、前記吸込通路と前記リターン通路とを連通するリターンポートと、を備え、前記吸込通路は、前記リターンポートからの作動油が合流する直線状の合流通路と、前記合流通路から枝分かれして形成され、前記２つの吸込ポートへと作動流体を導く２つの分岐通路と、前記ポンプカバーに形成され、前記合流通路を流れて突き当たる作動流体を前記２つの分岐通路へと分流する曲面状の分岐部と、を備え、前記リターンポートは、前記合流通路と直線状に接続され、かつ前記ロータの中心軸と前記合流通路の中心軸とを通る基準線に対して、作動流体の流れ方向が前記ロータの回転方向と同一となる分岐通路とは反対側に中心軸がずれて配置されることを特徴とする。

本発明によれば、リターンポートは、ロータの中心と合流通路の中心とを通る基準線に対して、作動流体の流れ方向がロータの回転方向と同一となる分岐通路とは反対側に中心軸がずれて配置されるため、リターンポートから合流通路へ流入する作動流体は、ポンプカバーに形成された曲面状の分岐部に案内されて、２つの分岐通路のうち作動流体の流れ方向がロータの回転方向と同一となる分岐通路の方へと多く流入する。つまり、合流通路を流れる作動流体は、２つの分岐通路のうちポンプ室の移動速度に対する流れの相対速度が小さい分岐通路の方へと多く流入する。したがって、ロータの回転方向と同方向に流れる作動流体をポンプ室へと導く吸込ポートにおいて、充填効率が高まりキャビテーションの発生を防止することができる。

本発明の実施の形態に係るベーンポンプの断面図であり、駆動軸に平行な断面を示す図である。本発明の実施の形態に係るベーンポンプの平面図であり、ポンプカバーを取り除いた状態を示す図である。ポンプカバーの平面図であり、ポンプボディと相対する面を示す図である。図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。

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。

まず、図１〜図４を参照して、本発明の実施の形態に係るベーンポンプ１００の全体構成について説明する。

ベーンポンプ１００は、車両に搭載される油圧機器、例えば、パワーステアリング装置や変速機等の油圧供給源として用いられるものである。

ベーンポンプ１００は、駆動軸１の端部にエンジン（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。ロータ２は、図２において反時計回りに回転する。

図２に示すように、ベーンポンプ１００は、ロータ２に対して径方向に往復動自在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には、外周面に開口部を有するスリット１６が所定間隔をおいて放射状に形成され、そのスリット１６にはベーン３が摺動自在に挿入される。スリット１６の基端側には、ポンプの吐出圧が導かれる背圧室１７が画成される。ベーン３は、背圧室１７の圧力によって、スリット１６から抜け出る方向に押圧され、先端部がカムリング４の内周のカム面４ａに当接する。これにより、カムリング４の内部には、ロータ２の外周面、カムリングのカム面４ａ、及び隣り合うベーン３によって複数のポンプ室７が区画される。

図２に示すように、カムリング４は、内周のカム面４ａが略長円形状をした環状の部材であり、ロータ２の回転に伴ってカム面４ａを摺動する各ベーン３間によって区画されるポンプ室７の容積を拡張する吸込領域４ｂと、ポンプ室７の容積を収縮する吐出領域４ｃとを有する。このように、各ポンプ室７は、ロータ２の回転に伴って拡縮する。本実施の形態では、カムリング４は、２つの吸込領域４ｂ及び２つの吐出領域４ｃを有する。

図１に示すように、ロータ２及びカムリング４の一側面（図１では左側面）にはポンプカバー５が当接して配置され、他側面（図１では右側面）にはサイドプレート６が当接して配置される。このように、ポンプカバー５とサイドプレート６は、ロータ２及びカムリング４の両側面を挟んだ状態で配置され、ポンプ室７を密閉する。なお、駆動軸１はサイドプレート６を挿通している。

駆動軸１は、ブッシュ１９を介してポンプボディ１０に回転自在に支持される。ポンプボディ１０には、ロータ２、カムリング４、及びサイドプレート６が収容されるポンプ収容凹部１０ａが形成される。

ポンプ収容凹部１０ａ内には、サイドプレート６とカムリング４とが積層して収容される。ポンプボディ１０の環状のスカート１０ｂの端面１０ｃに、ポンプカバー５の端面５ａが当接した状態で、ポンプボディ１０とポンプカバー５とは締結される。このように、ポンプボディ１０のポンプ収容凹部１０ａはポンプカバー５によって封止される。

図３に示すように、ポンプカバー５におけるロータ２が摺動する端面５ａには、カムリング４の２つの吸込領域４ｂ（図２参照）に対応して開口し、ポンプ室７に作動油（作動流体）を導く円弧状の２つの吸込ポート８ａ，８ｂが形成される。

図１に示すように、サイドプレート６には、カムリング４の吐出領域４ｃ（図２参照）に対応して開口し、ポンプ室７が吐出する作動油を高圧室１２へと導く円弧状の２つの吐出ポート９ａ，９ｂが貫通して形成される。高圧室１２は、ポンプ収容凹部１０ａの底部に形成される環状溝１５と、ポンプ収容凹部１０ａの底部に配置されるサイドプレート６とによって区画される。

各ポンプ室７は、ロータ２の回転に伴って、カムリング４の吸込領域４ｂにて吸込ポート８ａ，８ｂを通じて作動油を吸込み、カムリング４の吐出領域４ｃにて吐出ポート９ａ，９ｂを通じて作動油を吐出する。このように、各ポンプ室７は、ロータ２の回転に伴う拡縮によって作動油を給排する。

サイドプレート６には、２つの位置決めピン１４が立設して結合される。図２に示すように、位置決めピン１４は、カムリング４の外周面に形成された凹部４ｄを挿通すると共に、ポンプカバー５のピン穴５ｂ（図３参照）に挿入される。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、カムリング４の吸込領域４ｂとポンプカバー５の吸込ポート８ａ，８ｂとの位置決め、及びカムリング４の吐出領域４ｃとサイドプレート６の吐出ポート９ａ，９ｂとの位置決めが行われる。

図１に示すように、ポンプボディ１０及びポンプカバー５には、タンク（図示せず）と吸込ポート８ａ，８ｂとを連通し、タンクの作動油を吸込ポート８ａ，８ｂを通じてポンプ室７へと導く吸込通路１１が形成される。ポンプボディ１０には、高圧室１２に連通し高圧室１２の作動油を外部の油圧機器へと供給する吐出通路１３（図４参照）が形成される。また、ポンプボディ１０には、ポンプ室７から吐出された作動油を吸込通路１１へと還流させるリターン通路３１が形成される。具体的には、吐出通路１３を通じて油圧機器に供給され、油圧機器にて使用された作動油がリターン通路３１を通じて吸込通路１１へと還流する。

次に、吸込通路１１及びリターン通路３１について詳しく説明する。

図１に示すように、吸込通路１１は、ポンプボディ１０に形成されタンクから作動油を吸い込むメイン通路２１と、メイン通路２１からの作動油にリターン通路３１からの作動油が合流する合流通路２２と、合流通路２２から枝分かれして形成され２つの吸込ポート８ａ，８ｂへと作動油を導く２つの分岐通路２３ａ，２３ｂ（図３参照）とを備える。

メイン通路２１は、ポンプボディ１０に形成され、駆動軸１に対して垂直方向に延在して設けられる。

合流通路２２は、ポンプボディ１０とポンプカバー５に渡って形成され、駆動軸１の軸方向に直線状に設けられる。合流通路２２を流れる作動油は、ポンプカバー５に形成された曲面状の分岐部２５に突き当たることによって流れ方向を９０度変化させた後、ポンプカバー５内に形成された２つの分岐通路２３ａ，２３ｂに分流する。図３に示すように、合流通路２２は、２つの分岐通路２３ａ，２３ｂの長さが同じとなるように、吸込ポート８ａと８ｂから等距離に設けられる。

図１に示すように、リターン通路３１は、ポンプボディ１０に形成され、駆動軸１に対して垂直方向に延在して設けられる。吸込通路１１の合流通路２２とリターン通路３１とは、リターンポート３２を通じて連通する。

リターンポート３２は、駆動軸１の軸方向に直線状に設けられ、合流通路２２と直列に直線状に接続される。リターンポート３２は、リターン通路３１の径と比較して小さく、絞り通路として形成される。そのため、リターン通路３１から合流通路２２へと流入する作動油は、リターンポート３２にて流速を増した状態で合流通路２２を通過する。したがって、メイン通路２１における合流通路２２との接続部近傍には負圧が発生するため、タンクからの作動油の吸込性能が向上する。

ここで、図３に示す２つの分岐通路２３ａ，２３ｂのうち分岐通路２３ａの作動油は、ロータ２の回転方向と同方向へ流れる。そのため、分岐通路２３ａを流れる作動油は、ポンプ室７の移動速度に対する相対速度が小さく、吸込ポート８ａを通じてポンプ室７へと流入し難い。これに対して、分岐通路２３ｂの作動油は、ロータ２の回転方向と逆方向へ流れる。そのため、分岐通路２３ｂの作動油は、ポンプ室７の移動速度に対する相対速度が大きく、吸込ポート８ｂを通じてポンプ室７へと流入し易い。このように、分岐通路２３ａの作動油はポンプ室７へと流入し難く、分岐通路２３ｂの作動油はポンプ室７へと流入し易い。

このため、合流通路２２を流れる作動油がポンプカバー５の分岐部２５に突き当たり、分岐通路２３ａと２３ｂに均等に分流した場合には、分岐通路２３ａの作動油をポンプ室７へと導く吸込ポート８ａでは、キャビテーションが発生し易くなる。

そこで、ベーンポンプ１００では、図２及び図４に示すように、リターンポート３２は、中心軸Ｃ１が合流通路２２の中心軸Ｃ２からずれて配置される。具体的には、図２に示すように、リターンポート３２は、ロータ２の中心軸と合流通路２２の中心軸Ｃ２とを通る基準線Ｘに対して、作動油の流れ方向がロータ２の回転方向と同一となる分岐通路２３ａとは反対側に中心軸Ｃ１がずれて配置される。なお、図３に示すように、分岐通路２３ａと２３ｂは、基準線Ｘを境にしてほぼ線対称に形成される。

リターンポート３２が合流通路２２とずれて配置されることによって、図４に示すように、リターンポート３２から合流通路２２へと流入した作動油は、合流通路２２の中心軸Ｃ２からずれて直進してポンプカバー５の分岐部２５に突き当たる。分岐部２５は、曲面状に窪んで形成され、最も窪んだ最深部２５ａは、合流通路２２の中心軸Ｃ２の延長線上に位置する。このため、リターンポート３２から合流通路２２へと流入し、ポンプカバー５の分岐部２５に突き当たった作動油は、分岐部２５の曲面に案内されて分岐通路２３ａへと流入し易くなる。このように、リターンポート３２が合流通路２２とずれて配置されることによって、分岐通路２３ｂよりも分岐通路２３ａの方へより多くの作動油が流入する。つまり、作動油の流れ方向がロータ２の回転方向と同一であるためポンプ室７へと作動油が流入し難い分岐通路２３ａの方へとより多くの作動油が流入する。このように、ベーンポンプ１００は、２つの分岐通路２３ａと２３ｂのうち、ロータ２の回転方向との関係で作動油がポンプ室７へと流入し難い分岐通路２３ａへと積極的に作動油を導くものである。

これにより、分岐通路２３ｂよりも分岐通路２３ａの圧力が高くなるため、分岐通路２３ａの作動油をポンプ室７へと導く吸込ポート８ａにおいてキャビテーションの発生が防止される。キャビテーションの発生が防止されることによって、吸込性能の低下が防止される。

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。

リターンポート３２は、ロータ２の中心軸と合流通路２２の中心軸Ｃ２とを通る基準線Ｘに対して、作動油の流れ方向がロータ２の回転方向と同一となる分岐通路２３ａとは反対側に中心軸Ｃ１がずれて配置されるため、リターンポート３２から合流通路２２へ流入する作動油は、ポンプカバー５に形成された曲面状の分岐部２５に案内されて、２つの分岐通路２３ａと２３ｂのうち作動油の流れ方向がロータ２の回転方向と同一となる分岐通路２３ａの方へと多く流入する。つまり、合流通路２２を流れる作動流体は、２つの分岐通路２３ａと２３ｂのうちポンプ室７の移動速度に対する流れの相対速度が小さい分岐通路２３ａの方へと多く流入する。したがって、ロータ２の回転方向と同方向に流れる作動油をポンプ室７へと導く吸込ポート８ａにおいてキャビテーションの発生を防止することができる。

特に、分岐通路２３ａと２３ｂに均等に作動油が分流される従来のベーンポンプでは、ロータ２の回転数が高い運転状態では、吸込ポート８ａにおいてキャビテーションが発生し易かった。しかし、ベーンポンプ１００では、分岐通路２３ａへと積極的に作動油を導くことによって分岐通路２３ａの圧力を高くするものであるため、ロータ２の回転数が高い運転状態においても、吸込ポート８ａにおいてキャビテーションの発生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。

例えば、吐出通路１３に、油圧機器に供給される作動油の流量を制御する流量制御弁を設けてもよい。その場合には、流量制御弁にて排出される作動油はリターン通路３１へと導かれて合流通路２２へと流入する。

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や変速機等の油圧供給源に適用することができる。

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
８ａ，８ｂ吸込ポート
１０ポンプボディ
１１吸込通路
２１メイン通路
２２合流通路
２３ａ，２３ｂ分岐通路
２５分岐部
３１リターン通路
３２リターンポート
Ｘ基準線
Ｃ１リターンポートの中心軸
Ｃ２合流通路の中心軸

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自在に設けられる複数のベーンと、
前記ロータを収容し当該ロータの回転に伴って内周面に前記ベーンの先端部が摺動するカムリングと、
前記カムリングの内周面と隣り合う前記ベーンによって区画されたポンプ室と、
前記カムリングを収容するポンプ収容凹部が形成されたポンプボディと、
前記ポンプ収容凹部を封止するポンプカバーと、
前記ポンプ室へと作動流体を導く吸込通路と、
前記カムリングの２つの吸込領域に対応して開口し、前記吸込通路からの作動流体を前記ポンプ室に導く２つの吸込ポートと、
前記ポンプ室から吐出された作動流体を前記吸込通路へと還流させるリターン通路と、
前記吸込通路と前記リターン通路とを連通するリターンポートと、を備え、
前記吸込通路は、
前記リターンポートからの作動流体が合流する直線状の合流通路と、
前記合流通路から枝分かれして形成され、前記２つの吸込ポートへと作動流体を導く２つの分岐通路と、
前記ポンプカバーに形成され、前記合流通路を流れて突き当たる作動流体を前記２つの分岐通路へと分流する曲面状の分岐部と、を備え、
前記リターンポートは、前記合流通路と直線状に接続され、かつ前記ロータの中心軸と前記合流通路の中心軸とを通る基準線に対して、作動流体の流れ方向が前記ロータの回転方向と同一となる分岐通路とは反対側に中心軸がずれて配置されることを特徴とするベーンポンプ。
前記リターンポートは、絞り通路であることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
前記分岐部の最深部は、前記合流通路の中心軸の延長線上に位置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベーンポンプ。