JP5438554B2 - 可変容量型ベーンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、油圧機器の油圧供給源として用いられる可変容量型ベーンポンプに関する。

従来から、ロータに対するカムリングの偏心量を変えることによって、作動油の吐出流量を変化させる可変容量型ベーンポンプが知られている。

特許文献１には、カムリングの外周側に形成された第一流体圧室及び第二流体圧室と、吐出通路に設けられたオリフィスの前後差圧に応じて動作する制御バルブとを備え、制御バルブによって第一流体圧室及び第二流体圧室内の作動油の圧力を調整することでカムリングをロータに対して移動させる可変容量型ベーンポンプが開示されている。

特開２０００−１６１２４９号公報

特許文献１に記載の可変容量型ベーンポンプ２００は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、ロータ２及びカムリング４の一側部に当接するサイドプレート６を備える。このサイドプレート６には、ポンプボディ１０に形成される高圧室９の作動油を第二流体圧室３２に導くように、プレート厚さ方向に貫通する貫通孔７０が形成される。

一般的にサイドプレート６は焼結によって製造され、貫通孔７０は焼結後のサイドプレート６にドリル加工することによって形成される。高圧の作動油を第二流体圧室３２に導く貫通孔７０は小径かつプレート厚さ方向に対して傾斜するように形成されるため、貫通孔７０の加工は比較的工数の掛かる作業であり、可変容量型ベーンポンプ２００のコスト増加の一因となっている。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で高圧の作動流体を第二流体圧室に導くことができ、コスト低減が可能な可変容量型ベーンポンプを提供することを目的とする。

本発明は、駆動軸に連結されるロータと、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、ロータの回転に伴って内周面にベーンの先端部が摺動し、ロータの中心に対して偏心移動可能なカムリングと、複数のベーンによってロータとカムリングとの間に画成されるポンプ室と、カムリングの側面に当接するように配置され、ポンプ室から吐出された作動流体を通過させる吐出ポートを有するサイドプレートと、カムリングの外周の収容空間内に画成される第一流体圧室及び第二流体圧室と、を備え、第一流体圧室及び第二流体圧室内の作動流体の圧力差によってカムリングを偏心移動させ、ポンプ室の吐出容量を変化させる可変容量型ベーンポンプにおいて、サイドプレートのカムリングに当接する当接面又はカムリングのサイドプレートに当接する当接面には、ポンプ室から吐出された作動流体の一部を第二流体圧室に導く溝部が形成される。溝部は、上流から下流に向かって溝幅が狭くなるように形成される傾斜部と、傾斜部から一定溝幅で直線的に形成される直線部とを備える。

本発明によれば、サイドプレートのカムリングに当接する当接面又はカムリングのサイドプレートに当接する当接面に溝部を形成するので、従来よりも簡素な構成で、ポンプ室から吐出された高圧の作動流体の一部を第二流体圧室に導くことが可能となる。また、溝部はサイドプレート又はカムリングの当接面に形成されるため、サイドプレート焼結時に使用される金型に予め溝部に対応する突出部を設けたり、カムリングに溝加工をしたりするだけでよく、従来のような複雑なドリル加工等を省略でき、ベーンポンプにおけるコスト低減が可能となる。

本発明の実施形態による可変容量型ベーンポンプの横断面図である。 可変容量型ベーンポンプの縦断面図である。 カムリング及びアダプタリングを配置した状態のサイドプレートを示す図である。 （Ａ）は従来の可変容量型ベーンポンプの縦断面図であり、（Ｂ）は従来の可変容量型ベーンポンプのサイドプレートを示す図である。

図１〜図３を参照して、本発明の実施形態による可変容量型ベーンポンプ１００について説明する。

可変容量型ベーンポンプ（以下「ベーンポンプ」という）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無段変速機の油圧供給源として用いられる。

図１及び図２に示すように、ベーンポンプ１００は、エンジン等の駆動源から動力が伝達される駆動軸１と、駆動軸１に同軸で固定されるロータ２と、ロータ２に基端側が収納されてロータ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の回転に伴って内周カム面４Ａにベーン３の先端部が摺動するとともにロータ２の中心に対して偏心移動可能なカムリング４とを備える。

駆動軸１は、ポンプボディ１０と、ポンプボディ１０の端部に配置されるポンプカバー５とによって回転自在に支持される。駆動軸１は、図１において反時計回り方向に回転する。

ポンプボディ１０には、カムリング４を収容する収容凹部１０Ａが形成される。収容凹部１０Ａの底面１０Ｂには、ロータ２及びカムリング４の一側部に当接する円盤状のサイドプレート６が配置される。収容凹部１０Ａの開口部は、ロータ２及びカムリング４の他側部に当接するポンプカバー５によって閉塞される。ポンプカバー５は、ボルト７を介してポンプボディ１０に締結される。

ロータ２及びカムリング４の両側を挟むようにサイドプレート６とポンプカバー５が配置されるので、ロータ２とカムリング４の間には各ベーン３によって仕切られるポンプ室８が画成される。

収容凹部１０Ａに収容されるカムリング４は、円環状の部材であり、ロータ２の回転に伴ってポンプ室８の容積を拡張する吸込領域と、ロータ２の回転に伴ってポンプ室８の容積を収縮する吐出領域とを有する。ポンプ室８は、吸込領域にて作動油（作動流体）を吸込み、吐出領域にて作動油を吐出する。図１において、カムリング４の中心を通る水平線の上方が吸込領域であり、水平線の下方が吐出領域である。

ポンプカバー５は、吸込領域側のポンプ室８に対して開口する吸込ポート５Ａを備える。吸込ポート５Ａは、駆動軸１に対して円弧状に形成された貫通孔であって、吸込通路５Ｂを介して作動油を貯蔵するタンク（図示省略）に連通する。吸込ポート５Ａは、吸込通路５Ｂからの作動油を吸込領域側のポンプ室８へと導く。

サイドプレート６は、吐出領域側のポンプ室８に対して開口する吐出ポート６Ａを備える。吐出ポート６Ａは、駆動軸１に対して円弧状に形成された貫通孔であって、収容凹部１０Ａの底面１０Ｂに形成された高圧室９に連通する。吐出ポート６Ａは、吐出領域側のポンプ室８から吐出された作動油を高圧室９へと導く。高圧室９は、作動油を油圧機器へと導く吐出通路（図示省略）に連通する。

ポンプボディ１０の収容凹部１０Ａには、カムリング４を取り囲むようにして円環状のアダプタリング１１が嵌装される。アダプタリング１１の両側部は、サイドプレート６及びポンプカバー５によって挟まれる。

アダプタリング１１の内周面及びカムリング４の外周面は、両端がサイドプレート６及びポンプカバー５に支持された支持ピン１２に係合する。カムリング４は、アダプタリング１１の内部で支持ピン１２を支点に揺動可能に配置されている。

アダプタリング１１の中心に対して支持ピン１２と点対称の位置におけるアダプタリング１１の内周面には、駆動軸１と平行に延びる溝１１Ａが形成される。溝１１Ａには、カムリング４の外周面が摺接するシール部材１３が設けられる。

カムリング４の外周面とアダプタリング１１の内周面との間には、支持ピン１２とシール部材１３によって、第一流体圧室３１と第二流体圧室３２とが画成される。カムリング４は、第一流体圧室３１内の作動油の圧力と第二流体圧室３２内の作動油の圧力との圧力差に基づき、シール部材１３に摺接しつつ支持ピン１２を支点に回動する。なお、カムリング４は、支持ピン１２ではなく、支持プレートを支点として移動可能に構成してもよい。

第一流体圧室３１と第二流体圧室３２の作動油の圧力は、ポンプボディ１０の収容穴１０Ｃに収容される制御バルブ２１によって制御される。

制御バルブ２１は、吐出通路に介装された流量検出オリフィス（図示省略）の前後差圧によって収容穴１０Ｃを摺動するスプール２２を備えており、スプール２２の位置に応じて第一流体圧室３１及び第二流体圧室３２の作動油の圧力を調整する。

第一流体圧室３１は、第一通路３３及び制御バルブ２１を介して、高圧室９又はドレン通路３５に連通する。ドレン通路３５は、収容穴１０Ｃと吸込通路５Ｂに連通する通路である。

第二流体圧室３２は、第二通路３４及び制御バルブ２１を介して、ドレン通路３５と連通し、又はドレン通路３５との連通が遮断される。第二流体圧室３２には、サイドプレート６に形成された溝部６１を介して、ポンプ室８から吐出された高圧の作動油が供給される。

図２及び図３に示すように、溝部６１は、サイドプレート６のロータ２及びカムリング４に当接する当接面に形成される。溝部６１は、サイドプレート６の径方向に亘って形成された溝であり、作動油流れ方向上流から下流に向かって溝幅が狭くなるように形成される傾斜部６２と、傾斜部６２から一定溝幅で直線的に形成される直線部６３とを備える。サイドプレート６がロータ２及びカムリング４に当接した状態で、溝部６１の傾斜部６２の上流部が吐出ポート６Ａに開口し、直線部６３の下流部が第二流体圧室３２に開口する。

したがって、ポンプ室８から吐出ポート６Ａに吐出された作動油の一部は、溝部６１の傾斜部６２に流れ込み、直線部６３を通って第二流体圧室３２に流入する。このようにポンプ室８から吐出された高圧の作動油は、溝部６１を介して、第二流体圧室３２に常時導かれることになる。なお、溝部６１は、高圧の作動油を第二流体圧室３２に導くように直線部６３のみで構成するようにしてもよい。

次に、図１を参照して、ベーンポンプ１００の動作について説明する。

駆動軸１が回転駆動されてロータ２が反時計回りに回転すると、各ベーン３間が拡張するポンプ室８は吸込ポート５Ａを介して吸込通路５Ｂから作動油を吸い込み、各ベーン３間が収縮するポンプ室８は吐出ポート６Ａを介して作動油を高圧室９に吐出する。高圧室９に吐出された作動油は、吐出通路を通じて油圧機器へと供給される。

吐出通路に設けられた流量検出オリフィス（図示省略）の前後差圧が小さい場合（ロータ２の回転速度が低い場合）には、制御バルブ２１のスプール２２を介して、第一流体圧室３１はドレン通路３５に連通し、第二流体圧室３２はドレン通路３５との連通が遮断される。第二流体圧室３２にはサイドプレート６の溝部６１を介して高圧の作動油が導かれ、第一流体圧室３１の作動油はドレン通路３５へと排出されるので、カムリング４は第二流体圧室３２内の作動油の圧力によってロータ２に対する偏心量が大きくなる方向に移動する。これにより、ベーンポンプ１００の吐出容量が大きくなる。

一方、流量検出オリフィスの前後差圧が大きい場合には、制御バルブ２１のスプール２２を介して、第一流体圧室３１は高圧室９に連通し、第二流体圧室３２はドレン通路３５に連通する。第一流体圧室３１には高圧室９の作動油が供給され、第二流体圧室３２の作動油はドレン通路３５へと排出されるので、カムリング４は第一流体圧室３１内の作動油の圧力によってロータ２に対する偏心量が小さくなる方向に移動する。これにより、ベーンポンプ１００の吐出容量が小さくなる。

このようにベーンポンプ１００は、ロータ２に対するカムリング４の偏心量が変化することによって作動油の吐出容量が変更可能に構成されているので、油圧機器に供給される作動油の供給流量を適度に調節することができる。

以上のように構成されるベーンポンプ１００によれば、下記の効果を得ることができる。

ベーンポンプ１００のサイドプレート６は、ロータ２及びカムリング４に当接する当接面に、吐出ポート６Ａと第二流体圧室３２とを連通する溝部６１を備えるため、ポンプ室８から吐出された高圧の作動油を第二流体圧室３２に導くことができる。溝部６１はサイドプレート６の側面に形成されるため、サイドプレート焼結時に使用される金型に予め溝部６１に対応する突出部を設けておくだけでよく、焼結後のサイドプレート６にドリル加工する等の手間が必要ない。したがって、簡素な構成で高圧の作動油を第二流体圧室３２に導くことができ、ベーンポンプ１００におけるコスト低減が可能となる。

また、溝部６１は、溝幅が狭くなるように形成された傾斜部６２と、傾斜部６２から一定溝幅で直線的に形成された直線部６３とを備えるので、固定オリフィスとして機能する。第二流体圧室３２内の作動油の圧力が変動しやすいとカムリング４の動作が不安定となるが、ベーンポンプ１００では傾斜部６２によって第二流体圧室３２に流入する作動油の流量が調整されるので、油圧機器の負荷が細かく変動する場合等においても第二流体圧室３２の作動油の圧力変動を抑制することができる。これにより、カムリング４の動作が安定し、ポンプ吐出容量特性も安定する。

なお、本発明は上記の実施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。

本実施形態のベーンポンプ１００では、サイドプレート６に溝部６１を形成したが、カムリング４に同様の溝部を形成するようにしてもよい。この溝部は、カムリング４のサイドプレート６に当接する当接面に設けられ、ポンプ室８から吐出された作動油を第二流体圧室３２に導くように形成される。カムリング４の溝部は、カムリング４が移動しても、吐出領域側のポンプ室８と第二流体圧室３２とが連通する位置に形成される。

本発明の可変容量型ベーンポンプは、パワーステアリング装置や無段変速機等の油圧機器の油圧供給源に適用することが可能である。

１００ 可変容量型ベーンポンプ
１ 駆動軸
２ ロータ
３ ベーン
４ カムリング
５Ａ 吸込ポート
５Ｂ 吸込通路
６ サイドプレート
６Ａ 吐出ポート
８ ポンプ室
９ 高圧室
１０ ポンプボディ
１０Ａ 収容凹部
１１ アダプタリング
２１ 制御バルブ
３１ 第一流体圧室
３２ 第二流体圧室
３５ ドレン通路
６１ 溝部
６２ 傾斜部
６３ 直線部

Claims (2)

1. 駆動軸に連結されるロータと、
   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、
   前記ロータの回転に伴って内周面に前記ベーンの先端部が摺動し、前記ロータの中心に対して偏心移動可能なカムリングと、
   前記複数のベーンによって前記ロータと前記カムリングとの間に画成されるポンプ室と、
   前記カムリングの側面に当接するように配置され、前記ポンプ室から吐出された作動流体を通過させる吐出ポートを有するサイドプレートと、
   前記カムリングの外周の収容空間内に画成される第一流体圧室及び第二流体圧室と、を備え、
   前記第一流体圧室及び前記第二流体圧室内の作動流体の圧力差によって前記カムリングを偏心移動させ、前記ポンプ室の吐出容量を変化させる可変容量型ベーンポンプにおいて、
   前記サイドプレートの前記カムリングに当接する当接面又は前記カムリングの前記サイドプレートに当接する当接面には、前記ポンプ室から吐出された作動流体の一部を前記第二流体圧室に導く溝部が形成され、
   前記溝部は、上流から下流に向かって溝幅が狭くなるように形成される傾斜部と、前記傾斜部から一定溝幅で直線的に形成される直線部とを備える、
   ことを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
2. 前記サイドプレートに形成される前記溝部は、前記サイドプレートが前記カムリングに当接した状態で、前記吐出ポートと前記第二流体圧室とに連通するように形成され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。

Images