JP5282681B2

JP5282681B2 - ベーンポンプ

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Publication number: JP5282681B2
Application number: JP2009155820A
Authority: JP
Inventors: 和也安藤
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2029-06-30
Also published as: CN101936291A; US20100329917A1; JP2011012575A; CN101936291B; US10041491B2

Description

この発明は、例えば、車両のトランスミッションやパワーステアリング装置等に加圧オイルを供給するベーンポンプに関する。

従来、例えば車両のトランスミッションやパワーステアリング装置等に加圧オイルを供給するために、例えば特許文献１に記載されているようなベーンポンプが用いられている。

このベーンポンプは、トランスミッション等の油圧供給対象に固定されるハウジングと、その内部に設けられて非円形の内周面をカム面として備えるカムリングと、該カムリングの内側に設けられ回転軸を中心にして回転するロータと備えている。ハウジングは、フロントハウジング、リヤハウジング、及びサイドプレートにより構成されている。フロントハウジングの収容凹部には、底部側から順にサイドプレート及びカムリングが重ねて収容されている。リヤハウジングは、収容凹部の開口部を覆うように固定されている。カムリング及びロータの両側面は、サイドプレート及びリヤハウジングに接している。ロータの外周面には、半径方向に延びる複数のスリットが周方向に等間隔で設けられており、該スリットにはベーンが摺動可能に設けられている。駆動力の入力によりロータが回転すると、ロータはベーンの先端をカム面に摺接させながら回転し、隣接するベーン間に形成されるベーン室の容積が変化する。これにより、ポンプ作用が行われ、加圧オイルが、サイドプレートに設けられた吸入口を介してベーン室内に導入されるとともに、同じくサイドプレートに設けられた吐出口に送出される。

また、このベーンポンプは、ベーンをカム面に摺接しながら移動させるためにベーンをロータの外周から突出する方向へ付勢する付勢力として、ベーンポンプ自身が作り出す油圧を用いている。具体的には、スリットの内端部に対応する位置には、該内端部とサイドプレートとリヤハウジングとでベーン背圧室が構成されており、該ベーン背圧室には、サイドプレートに形成された背圧導入路を介して前記吐出口が接続されている。そして、吐出口に吐出された加圧オイルの一部が、ベーン背圧室へ導入され、該油圧がベーンをロータの外周から突出する方向へ付勢する突出圧として作用する。

特開平１０−３０６７８３号公報

しかしながら、このベーンポンプでは、吐出口からベーン背圧室へ吐出圧を導くための背圧導入路を形成するために、ハウジング内にロータ及びサイドプレートが軸方向に並べて設けられる。このため、サイドプレートの分だけベーンポンプの軸方向長さが長くなる傾向にあった。設置スペースの節約等の観点から当該ベーンポンプの軸方向長さの短縮化に対する要望も多いところ、サイドプレートを必須とする以上、軸方向長さの短縮化には限界があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、ハウジングの内部に設けられるサイドプレートを省略し、軸方向長さを短くすることが可能なベーンポンプを提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、ハウジングと、該ハウジング内に設けられたカムリングと、該カムリングの内側に回転可能に設けられるとともに外周面に径方向に延びる複数のベーン収容部が設けられたロータと、前記ベーン収容部内に摺動可能に設けられた複数のベーンとを備え、前記ロータの回転による前記ベーンの作動により吐出される作動流体の一部を前記ベーン収容部の内端部に設けられたベーン背圧室に導入することにより前記ベーンを前記カムリングの内周に押圧するベーンポンプにおいて、前記ハウジングは、前記ロータの回転による前記ベーンの作動により作動流体が吐出される吐出ポートと、前記ハウジングの内面において前記内端部とともに前記ベーン背圧室を構成する部位と前記ハウジングの外面とを連通する連通孔とを備え、前記吐出ポートと前記連通孔とを連通する背圧導入路が前記ハウジングの外面を利用して設けられ、前記ハウジングは、その外面を介して油圧供給対象の取付面に取り付けられ、前記背圧導入路は、前記ハウジングの外面及び前記油圧供給対象の取付面の少なくとも一方に設けた溝状の凹部を利用することによって、前記ハウジングの外面と前記油圧供給対象の取付面との間に設けられることをその要旨とする。

同構成によれば、ハウジングの外面を利用して設けられる背圧導入路により吐出ポートと連通孔とが連通されるため、吐出ポートへ吐出された作動流体の一部が、背圧導入路及び連通孔を介してベーン背圧室へ導入される。このため、ハウジングの内部において背圧導入路を設ける場合と異なり、ハウジングの内部にサイドプレートを設けることなく、吐出ポートへ吐出された作動流体の一部をベーン背圧室へ導入することができる。よって、ハウジングの内部に設けられるサイドプレートを省略した分、ベーンポンプの軸方向長さを短くすることができる。

ハウジングの外面を利用して背圧導入路を設ける場合、ハウジングの外面と接することにより流体通路を構成する何らかの相手側部材が必要となる。同構成によれば、前記相手側部材として油圧供給対象の取付面が利用される。ハウジングの外面と該外面に接する油圧供給対象の取付面との間に背圧導入路が設けられるため、ハウジングの外面に背圧導入路を設けるために特別な部材を設けることなく背圧導入路を構成することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のベーンポンプにおいて、前記凹部は、前記ハウジングの外面に設けられるハウジング側凹部であり、前記背圧導入路は、前記ハウジング側凹部の開口部に前記油圧供給対象の取付面が配置されることにより形成されることをその要旨とする。

同構成によれば、ハウジングの外面に設けられるハウジング側凹部を利用してハウジングの外部に背圧導入路を構成することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のベーンポンプにおいて、前記凹部は、前記油圧供給対象の取付面に設けられる油圧供給対象側凹部であり、前記背圧導入路は、前記油圧供給対象側凹部の開口部に前記ハウジングの外面が配置されることにより形成されることをその要旨とする。

同構成によれば、油圧供給対象の取付面に設けられる油圧供給対象側凹部を利用し手ハウジングの外部に背圧導入路を構成することができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のベーンポンプにおいて、前記凹部は、前記ハウジングの外面に設けられるハウジング側凹部、及び前記油圧供給対象の取付面に設けられる油圧供給対象側凹部であり、前記背圧導入路は、前記ハウジング側凹部と前記油圧供給対象側凹部とを対向させることにより形成されることをその要旨とする。

本発明によれば、ハウジングの内部に設けられるサイドプレートを省略し、軸方向長さを短くすることが可能なベーンポンプを提供することができる。

ベーンポンプの概略断面図であって、図２のＡ−Ａ断面図。カムリング及びロータを示す断面図であって、図３のＢ−Ｂ断面図。ベーンポンプの概略断面図であって、図２のＣ−Ｃ断面図。フロントハウジングの内側面を示す断面図であって、図３のＤ−Ｄ断面図。リヤハウジングの内側面を示す断面図であって、図３のＥ−Ｅ断面図。リヤハウジングの外側面を示す断面図であって、図３のＦ−Ｆ断面図。（ａ）及び（ｂ）は、別例を示すベーンポンプの一部拡大図。

以下、本発明を、トランスミッションに作動流体としての加圧オイルを供給するベーンポンプに具体化した一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１に示すように、ベーンポンプ１のハウジング２は、それぞれ略平板状に形成されたフロントハウジング３及びリヤハウジング４から構成されている。リヤハウジング４は、油圧供給対象としてのトランスミッションのコントロールバルブケース１ａに固定されており、リヤハウジング４及びフロントハウジング３の間には、カムリング５が設けられている。フロントハウジング３、リヤハウジング４、及びカムリング５は２本のボルト６，６（図２参照）により互いに固定されている。フロントハウジング３及びカムリング５の間、カムリング５及びリヤハウジング４の間、及びリヤハウジング４及びコントロールバルブケース１ａの取付面１ｂの間には、Ｏリング等の図示しない密封装置が設けられ、これにより各部材間の液密性が確保される。

フロントハウジング３の中央部分にはカムリング５とは反対側に突出する円筒状の軸受保持部３ａが設けられており、リヤハウジング４の中央部分には軸受保持孔４ａが設けられている。軸受保持部３ａ及び軸受保持孔４ａの内側には、軸受７，７がそれぞれ設けられている。各軸受７，７には、回転軸８が、カムリング５の内周面に形成されたカム面５ａと同軸的に配置されるとともに回転自在に支持されている。回転軸８には、ロータ９が取り付けられている。ロータ９は、カムリング５の内部に収容されている。

同図１に示すように、カムリング５はフロントハウジング３及びリヤハウジング４の内側面３ｂ，４ｂの間に挟まれている。なお、リヤハウジング４の内側面４ｂが本発明におけるハウジングの内面に相当する。カムリング５はピン１０によりフロントハウジング３に対して位置決め固定されている。図２に示すように、カムリング５のカム面５ａは、その中心軸線からの距離が１８０度の周期で変化する略楕円形状を有している。また、カムリング５には、該カムリング５の両側面５ｂ,５ｃを貫通する一対の貫通孔５ｄ，５ｄが形成されている（図３参照）。対をなす貫通孔５ｄ，５ｄは、回転軸８の軸心を中心として１８０度反対側に位置するように互いに対向して形成されている。また、カムリング５の両側面５ｂ，５ｃにおいて各貫通孔５ｄ及びカム面５ａの間の４つの部位には、各貫通孔５ｄからカム面５ａへ伸びる凹部５ｅがそれぞれ設けられている。

図１に示すように、ロータ９は、その両側面がフロントハウジング３及びリヤハウジング４の各内側面３ｂ，４ｂと摺接自在に配置され、回転軸８にスプライン結合により取り付けられている。図２に示すように、ロータ９の外周面９ａには円周方向に等間隔で放射状に、すなわち、ロータ９の半径方向に延びる１０個のスリット状のベーン収容部９ｂが軸方向全幅にわたり形成されている。各ベーン収容部９ｂの内端部は、軸方向に延びる貫通孔状に形成されており、該内端部と、フロントハウジング３の内側面３ｂと、リヤハウジング４の内側面４ｂとからベーン背圧室９ｃが構成されている。

各ベーン収容部９ｂにはロータ９の軸方向幅と同幅のベーン１１が放射方向へ摺動可能に、すなわち、ロータ９の半径方向に往復移動自在に案内支持されている。同ベーン１１の先端縁は、その断面が円弧状に丸められるとともに、カム面５ａに対し摺動可能に当接されている。又、ベーン１１の両側縁はフロントハウジング３及びリヤハウジング４の両内側面３ｂ，４ｂに対し摺動可能に当接されて、フロントハウジング３、リヤハウジング４、カムリング５及びロータ９の間に形成される空間を、１０個のベーン室１２に分割している。回転軸８に対する駆動力の入力によりロータ９が回転すると、その回転に応じてベーン室１２の容積が周期的に膨張収縮する。

図３に示すように、フロントハウジング３の内側面３ｂには、膨張行程を行なうベーン室１２に対応して一対の吸入ポート２１，２１が設けられている。図４に示すように、対をなす吸入ポート２１，２１は、回転軸８の軸心を中心として１８０度反対側に位置するように互いに対向して形成されている。

また、同図４に示すように、フロントハウジング３の内側面３ｂにおいてロータ９に対応する部位には、回転軸８（ロータ９）の軸心と同軸を有する円弧状の第１圧力導入溝２２及び第２圧力導入溝２３が、それぞれ２つずつ設けられている。軸方向から見て、第１圧力導入溝２２，２２は、吸入ポート２１，２１の内側に位置している。第１圧力導入溝２２，２２及び第２圧力導入溝２３，２３は、周方向に交互に配設されている。周方向で隣り合う第１圧力導入溝２２及び第２圧力導入溝２３は、周方向に延びる連通凹部２４により連通されている。図３に示すように、各圧力導入溝２２，２３及び連通凹部２４，２４は、フロントハウジング３の内側面３ｂにおいて前記各ベーン収容部９ｂの内端部とともにベーン背圧室９ｃを構成する部位に設けられており、該ベーン背圧室９ｃと常に連通されている。

同図３に示すように、リヤハウジング４の内側面４ｂには、フロントハウジング３の内側面３ｂと同様に、膨張行程を行なうベーン室１２に対応して一対の吸入ポート３１，３１が設けられている。対をなす吸入ポート３１，３１は、フロントハウジング３の内側面３ｂに形成された吸入ポート２１，２１に対応して設けられており、回転軸８の軸心を中心として１８０度反対側に位置するように互いに対向して形成されている（図５参照）。図３に示すように、リヤハウジング４の各吸入ポート３１，３１は、カムリング５に形成された対応する貫通孔５ｄ，５ｄを介してフロントハウジング３の吸入ポート２１，２１と連通している。また、リヤハウジング４の外側面４ｃには、吸入口３２，３２が凹設されている。なお、リヤハウジング４の外側面４ｃが本発明におけるハウジングの外面に相当する。各吸入ポート３１，３１は、吸入口３２，３２に連通されており、該吸入口３２，３２を介してオイルのリザーバ（図示しない）に連通されている。

また、図１に示すように、リヤハウジング４の内側面４ｂには収縮行程（圧縮行程）を行なうベーン室１２に対応して各一対の吐出ポート３３，３３が回転軸８の軸心を中心として１８０度反対側に位置するように互いに対向して形成されている（図５参照）。リヤハウジング４の外側面４ｃには、吐出口３４，３４が凹設されている。各吐出ポート３３，３３は、吐出口３４，３４に連通されており、該吐出口３４，３４を介して前記トランスミッション側に連通されている。

また、図５に示すように、リヤハウジング４の内側面４ｂには、回転軸８（ロータ９）の軸心と同軸を有する円弧状の圧力導入溝３５が２つ設けられている。また、同じくリヤハウジング４の内側面４ｂには、リヤハウジング４の内側面４ｂとリヤハウジング４の外側面４ｃとを連通する連通孔３６が２つ設けられている。各連通孔３６は、回転軸８（ロータ９）の軸心と同軸を有する円弧状の断面を有している。軸方向から見て、各圧力導入溝３５は吸入ポート３１の内側に位置しており、各連通孔３６は吐出ポート３３の内側に位置している。圧力導入溝３５，３５及び連通孔３６，３６は、フロントハウジング３の内側面３ｂに設けられた前記第１圧力導入溝２２，２２及び第２圧力導入溝２３，２３とそれぞれ向かい合うように、周方向に交互に配設されている。周方向で隣り合う圧力導入溝３５及び連通孔３６は、周方向に延びる連通凹部３７により連通されている。図１に示すように、圧力導入溝３５，３５、連通孔３６，３６及び連通凹部３７，３７は、リヤハウジング４の内側面４ｂにおいて前記各ベーン収容部９ｂの内端部とともにベーン背圧室９ｃを構成する部位に設けられており、該ベーン背圧室９ｃと常に連通されている。

また、図６に示すように、リヤハウジング４の外側面４ｃには連通孔３６及び吐出ポート３３をつなぐハウジング側凹部としての連通溝３８が２つ設けられている。図１に示すように、リヤハウジング４は、その外側面４ｃを介してコントロールバルブケース１ａの取付面１ｂに取り付けられており、該取付面１ｂにより連通溝３８の開口部が閉塞されている。これら連通溝３８とコントロールバルブケース１ａの取付面１ｂとによって、リヤハウジング４及びコントロールバルブケース１ａの間、即ちハウジング２の外側に、各連通孔３６と吐出口３４，３４とを連通する背圧導入路が形成される。

上記のように構成されたベーンポンプ１の作用について説明する。駆動力の入力により回転軸８及びロータ９が回転されると、吸入口３２，３２及び吸入ポート３１，３１を介して加圧オイルがベーン室１２内に導入される（図３参照）。すると、ロータ９の回転角度に応じて各ベーン室１２の容積が周期的に膨張収縮する公知のポンプ作用が行われ、この結果、加圧オイルが吐出ポート３３，３３に吐出され、さらに吐出ポート３３，３３から吐出口３４，３４に送出される（図１参照）。

又、前記ポンプ作用が行われるときには、吐出ポート３３を介して吐出口３４に吐出された加圧オイルの一部がリヤハウジング４の外側面４ｃに設けられた連通溝３８、正確には連通溝３８とコントロールバルブケース１ａの取付面１ｂとの間に形成される背圧導入路を介して連通孔３６，３６の外側面４ｃ側の端部に導かれる（図１参照）。そして、該連通孔３６，３６を介して同リヤハウジング４の内側面４ｂに設けられた連通凹部３７、及び圧力導入溝３５，３５に導かれる（図５参照）。そして、該加圧オイルは、ロータ９のベーン背圧室９ｃ、及びフロントハウジング３の第１圧力導入溝２２、連通凹部２４及び第２圧力導入溝２３へ導かれる（図１参照）。このように、吐出ポート３３へ吐出された加圧オイルの一部がハウジング２の外部に設けられた背圧導入路を経てベーン背圧室９ｃに導入されることにより、各ベーン１１の内端部に吐出ポート３３内の吐出圧が作用する。これによりベーン１１はロータ９の外周面９ａから押し出され、該ベーン１１の外端部はカムリング５のカム面５ａに摺接する。

以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）リヤハウジング４の外側面４ｃに設けた連通溝３８，３８を利用して設けられる背圧導入路により吐出ポート３３，３３と連通孔３６，３６とが連通されるため、吐出ポート３３，３３へ吐出された加圧オイルの一部が、連通溝３８，３８及び連通孔３６，３６を介してベーン背圧室９ｃへ導入される。このため、ハウジング２の内部において背圧導入路を設ける場合と異なり、ハウジング２の内部にサイドプレートを設けることなく、吐出ポート３３，３３へ吐出された加圧オイルの一部をベーン背圧室９ｃへ導入することができる。よって、ハウジング２の内部に設けられるサイドプレートを省略した分、ベーンポンプ１の軸方向長さを短くすることができる。また、ベーンポンプ１の搭載（設置）スペースが節約され、車両への搭載性も高められる。

（２）ハウジング２の外面を利用して背圧導入路を設ける場合、ハウジング２の外面と接することにより流体通路を構成する何らかの相手側部材が必要となる。本例では、該相手側部材としてコントロールバルブケース１ａの取付面１ｂが利用される。すなわち、リヤハウジング４の外側面４ｃと該外側面４ｃに接するコントロールバルブケース１ａの取付面１ｂとの間に連通溝３８，３８を設けたため、ハウジング２の外面に背圧導入路を設けるために特別な部材を設けることなく背圧導入路を構成することができる。

（３）リヤハウジング４の外側面４ｃに連通溝３８，３８を形成するだけでハウジング２の外部に背圧導入路を構成することができる。このため、コントロールバルブケース１ａ側に特別な加工を施すことなく背圧導入路を簡単に構成することができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態では、リヤハウジング４の外側面４ｃに設けた連通溝３８，３８によってハウジング２の外部に背圧導入路を構成したが、このような態様に限定されない。例えば図７（ａ）に示すように、リヤハウジング４の外側面４ｃの連通溝３８，３８を省略し、油圧供給対象側凹部としての連通溝４１をコントロールバルブケース１ａの取付面１ｂに設けてもよい。また、例えば図７（ｂ）に示すように、リヤハウジング４の外側面４ｃ及びコントロールバルブケース１ａの取付面１ｂの両方に連通溝３８，４２を設けてもよい。

・上記実施形態では、油圧供給対象であるコントロールバルブケース１ａの取付面１ｂで連通溝３８の開口部を閉塞したがこのような態様に限定されず、例えば油圧供給対象ではない別の装置の外面、あるいはカバー等の別部材等を利用して連通溝３８の開口部を閉塞してもよい。

・上記実施形態では、略平板状のフロントハウジング３及びリヤハウジング４でカムリング５を挟んでなるベーンポンプ１に具体化したがこのような態様に限定されない。例えば、フロントハウジングにリヤハウジング側に開口する収容凹部を設け、該収容凹部にカムリングを収容して該収容凹部の開口部をリヤハウジングで閉塞してなるベーンポンプに具体化してもよい。

・上記実施形態では、トランスミッションに加圧オイルを供給するベーンポンプ１に具体化したが、例えばパワーステアリング装置等の他の装置に加圧オイルを供給するベーンポンプに具体化してもよい。

１…ベーンポンプ、１ｂ…取付面、２…ハウジング、３…ハウジングを構成するフロントハウジング、４…ハウジングを構成するリヤハウジング、４ｂ…ハウジングの内面としてのリヤハウジングの内側面、４ｃ…ハウジングの外面としてのリヤハウジングの外側面、５…カムリング、９…ロータ、９ａ…ロータの外周面、９ｂ…ベーン収容部、９ｃ…ベーン背圧室、１１…ベーン、３３…吐出ポート、３６…連通孔、３８…背圧導入路を構成するハウジング側凹部としての連通溝。

Claims

ハウジングと、該ハウジング内に設けられたカムリングと、該カムリングの内側に回転可能に設けられるとともに外周面に径方向に延びる複数のベーン収容部が設けられたロータと、前記ベーン収容部内に摺動可能に設けられた複数のベーンとを備え、前記ロータの回転による前記ベーンの作動により吐出される作動流体の一部を前記ベーン収容部の内端部に設けられたベーン背圧室に導入することにより前記ベーンを前記カムリングの内周に押圧するベーンポンプにおいて、
前記ハウジングは、前記ロータの回転による前記ベーンの作動により作動流体が吐出される吐出ポートと、前記ハウジングの内面において前記内端部とともに前記ベーン背圧室を構成する部位と前記ハウジングの外面とを連通する連通孔とを備え、
前記吐出ポートと前記連通孔とを連通する背圧導入路が前記ハウジングの外面を利用して設けられ、
前記ハウジングは、その外面を介して油圧供給対象の取付面に取り付けられ、
前記背圧導入路は、前記ハウジングの外面及び前記油圧供給対象の取付面の少なくとも一方に設けた溝状の凹部を利用することによって、前記ハウジングの外面と前記油圧供給対象の取付面との間に設けられることを特徴とするベーンポンプ。
前記凹部は、前記ハウジングの外面に設けられるハウジング側凹部であり、
前記背圧導入路は、前記ハウジング側凹部の開口部に前記油圧供給対象の取付面が配置されることにより形成されることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
前記凹部は、前記油圧供給対象の取付面に設けられる油圧供給対象側凹部であり、
前記背圧導入路は、前記油圧供給対象側凹部の開口部に前記ハウジングの外面が配置されることにより形成されることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
前記凹部は、前記ハウジングの外面に設けられるハウジング側凹部、及び前記油圧供給対象の取付面に設けられる油圧供給対象側凹部であり、
前記背圧導入路は、前記ハウジング側凹部と前記油圧供給対象側凹部とを対向させることにより形成されることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。