JP6043139B2 - 可変容量型ベーンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、流体圧機器における流体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。

可変容量型ベーンポンプは、カムリングがピンを支点にして揺動することで、ロータに対するカムリングの偏心量を変化させ、流体の吐出容量を変化させることができる。

特許文献１には、ポンプ室の軸方向両側に吸込ポートが形成され、この吸込ポートがカムリングの最小揺動時にロータの外周とカムリングの内周との間に沿った円弧状となるように形成されることが開示されている。

特開２００７−１３８８７６号公報

上記のような可変容量型ベーンポンプでは、カムリングの偏心量が増大すると、吸込ポートの回転方向先端側における外周はカムリングの内周より内側に位置することになり、カムリングの内周より内側に段差が生じる。

この状態でロータが回転すると、突出したベーンが傾いた場合に、ベーンの先端側の角が吸込ポートに落ち込み、落ち込んだベーンの角が吸込ポートの外周面に引っ掛かる可能性がある。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、可変容量型ベーンポンプにおけるベーンの吸込ポートへの引っ掛かりを防止することを目的とする。

本発明は、流体圧供給源として用いられる可変容量型ベーンポンプであって、回転駆動されるロータと、ロータに摺動自在に収装される複数のベーンと、ベーンの先端部が摺接する内周カム面を有し、ロータの中心に対する偏心量を変更するように、支持ピンを支点として揺動するように構成されるカムリングと、ロータとカムリングと隣り合うベーンとの間に画成されるポンプ室と、ポンプ室に吸い込まれる作動流体を導く吸込ポートと、ポンプ室から吐出される作動流体を導く吐出ポートと、を備え、吸込ポートの開口部外周は、ロータに対するカムリングの偏心量にかかわらず、カムリングの内周カム面に沿って又は内周カム面より外側に位置するように形成され、ロータの回転に伴ってポンプ室との連通が終わる連通終了側における吸込ポートの開口部内周には、該開口部内周が連通終了側端部へ向けて次第に開口部外周に近づくように滑らかに形成されるガイド部が備えられる、ことを特徴とする。

本発明によれば、カムリングが偏心しても吸込ポートの開口部外周がカムリングの内周カム面より内側に位置することがないので、カムリングの内周より内側に段差が生じることを防止することができる。よって、ベーンの先端側の角が吸込ポートに落ち込み、落ち込んだベーンの角が吸込ポートの外周面に引っ掛かることを防止することができる。

本発明の実施形態に係る可変容量型ベーンポンプの駆動軸に垂直な断面を示す断面図である。 サイドプレートの正面図である。 可変容量型ベーンポンプの駆動軸に平行な断面を示す断面図である。 図３Ａの範囲Ａを拡大して示す拡大図である。 ポンプカバーの正面図である。 比較例における可変容量型ベーンポンプの駆動軸に垂直な断面を示す断面図である。 比較例におけるサイドプレートの正面図である。 比較例における可変容量型ベーンポンプの駆動軸に平行な断面を示す断面図である。 図７Ａの範囲Ｄを拡大して示す拡大図である。 図７Ａの範囲Ｄを拡大して示す拡大図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態における可変容量型ベーンポンプ１００の駆動軸１に垂直な断面を示す断面図である。図２は、サイドプレート２０の正面図である。図３Ａは、可変容量型ベーンポンプ１００の駆動軸１に平行な断面を示す断面図である。図４は、ポンプカバー４０の正面図である。

可変容量型ベーンポンプ（以下、「ベーンポンプ」と称する）１００は、車両に搭載される油圧機器（流体圧機器）、例えば、パワーステアリング装置や無段変速機等の油圧（流体圧）供給源として用いられる。

ベーンポンプ１００は、例えばエンジン（図示せず）等によって駆動され、駆動軸１に連結されたロータ２が、図１の矢印で示すように時計方向に回転することで油圧を発生する。

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及びベーン３を収容するカムリング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２Ａが所定間隔をおいて放射状に形成される。ベーン３は、スリット２Ａに摺動自在に挿入される。スリット２Ａの基端側には、ポンプ吐出圧力が導かれるベーン背圧室２Ｂが画成される。ベーン３は、ベーン背圧室２Ｂの圧力によってスリット２Ａから突出する方向に押圧される。

駆動軸１は、ポンプボディ（図示せず）に回転自在に支持される。ポンプボディには、カムリング４を収容するポンプ収容凹部（図示せず）が形成される。ポンプ収容凹部の底面には、ロータ２及びカムリング４の軸方向一方側に当接するサイドプレート２０（図３Ａ）が配置される。ポンプ収容凹部の開口部は、ロータ２及びカムリング４の他方側に当接するポンプカバー４０（図３Ａ）によって封止される。ポンプカバー４０とサイドプレート２０とは、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る。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５が画成される。

図２に示すように、サイドプレート２０には、作動油をポンプ室５内に導く吸込ポート２１と、ポンプ室５内の作動油を取り出して油圧機器に導く吐出ポート２２と、が形成される。

図４に示すように、ポンプカバー４０には、サイドプレート２０と同様に吸込ポート４１及び吐出ポート４２が形成される。ポンプカバー４０の吸込ポート４１及び吐出ポート４２は、ポンプ室５を介してサイドプレート２０の吸込ポート２１及び吐出ポート２２にそれぞれ連通している。

カムリング４は、環状の部材であり、ベーン３の先端部３Ａが摺接する内周カム面４Ａを有する。この内周カム面４Ａには、ロータ２の回転に伴って吸込ポート２１を介して作動油が吸い込まれる吸込区間と、吐出ポート２２を介して作動油が吐出される吐出区間と、が形成される。

吸込ポート２１は、吸込通路（図示せず）を通じてタンク（図示せず）に連通され、タンクの作動油が吸込通路を通じて吸込ポート２１からポンプ室５へと供給される。

吐出ポート２２は、サイドプレート２０を貫通してポンプボディに形成された高圧室（図示せず）に連通される。高圧室は、吐出通路（図示せず）を通じてベーンポンプ１００外部の油圧機器（図示せず）に連通される。ポンプ室５から吐出される作動油が吐出ポート２２、高圧室、吐出通路を通じて油圧機器へと供給される。

図２に示すように、サイドプレート２０には、ベーン背圧室２Ｂに連通する背圧ポート２３、２４が形成される。サイドプレート２０には、背圧ポート２３、２４の両端どうしを連通する溝２５が形成される。背圧ポート２３は、サイドプレート２０を貫通する通孔２６を介して高圧室に連通される。ポンプ室５から吐出される作動油圧が、吐出ポート２２、高圧室、通孔２６、背圧ポート２３、２４を通じてベーン背圧室２Ｂに導かれる。ベーン背圧室２Ｂの作動油圧によってベーン３がロータ２からカムリング４に向けて突出する方向に押圧される。

ベーンポンプ１００の作動時に、ベーン３は、その基端部を押圧するベーン背圧室２Ｂの作動油圧の付勢力と、ロータ２の回転に伴って働く遠心力とによって、スリット２Ａから突出する方向に付勢され、その先端部３Ａがカムリング４の内周カム面４Ａに摺接する。

カムリング４の吸込区間では、内周カム面４Ａに摺接するベーン３がロータ２から突出してポンプ室５が拡張し、作動油が吸込ポート２１からポンプ室５に吸い込まれる。カムリング４の吐出区間では、内周カム面４Ａに摺接するベーン３がロータ２に押し込まれてポンプ室５が収縮し、ポンプ室５にて加圧された作動油が吐出ポート２２から吐出される。

以下、ベーンポンプ１００の吐出容量（押しのけ容積）を変化させる構成について説明する。

ベーンポンプ１００は、カムリング４を取り囲む環状のアダプタリング６を備える。アダプタリング６とカムリング４との間には、支持ピン７が介装される。支持ピン７にはカムリング４が支持され、カムリング４はアダプタリング６の内側で支持ピン７を支点に揺動し、ロータ２の中心Ｏに対して偏心する。

アダプタリング６の溝６Ａには、カムリング４の揺動時にカムリング４の外周面４Ｂが摺接するシール材８が介装される。カムリング４の外周面４Ｂとアダプタリング６の内周面６Ｂとの間には、支持ピン７とシール材８とによって、第一流体圧室１１と第二流体圧室１２とが区画される。

カムリング４は、第一流体圧室１１と第二流体圧室１２との圧力差によって、支持ピン７を支点として揺動する。カムリング４が揺動すると、ロータ２に対するカムリング４の偏心量が変化し、ポンプ室５の吐出容量が変化する。カムリング４が図１において支持ピン７に対して反時計方向に揺動すると、ロータ２に対するカムリング４の偏心量が小さくなり、ポンプ室５の吐出容量は小さくなる。これに対して、図１に示すようにカムリング４が支持ピン７に対して時計方向に揺動すると、ロータ２に対するカムリング４の偏心量が大きくなり、ポンプ室５の吐出容量は大きくなる。

アダプタリング６の内周面６Ｂには、ロータ２に対する偏心量が小さくなる方向のカムリング４の移動を規制する規制部６Ｃと、ロータ２に対する偏心量が大きくなる方向のカムリング４の移動を規制する規制部６Ｄと、がそれぞれ膨出して形成される。つまり、規制部６Ｃはロータ２に対するカムリング４の最小偏心量を規定し、規制部６Ｄはロータ２に対するカムリング４の最大偏心量を規定する。

第一流体圧室３１と第二流体圧室３２との圧力差は、制御バルブ（図示せず）によって制御される。制御バルブは、ロータ２の回転速度の増加に伴ってロータ２に対するカムリング４の偏心量が小さくなるように第一流体圧室３１及び第二流体圧室３２の作動油圧を制御する。

以下、吸込ポート２１について説明する。

図２に示すように、サイドプレート２０に設けられる吸込ポート２１は、ロータ２の中心Ｏを中心とした円弧状に形成される。吸込ポート２１は、ロータ２の回転に伴ってポンプ室５との連通が始まる連通開始側端部２１Ａと、ロータ２の回転に伴ってポンプ室５との連通が終わる連通終了側端部２１Ｂと、を有する。

吸込ポート２１の開口部内周２１Ｃは、連通開始側端部２１Ａから連通終了側端部２１Ｂまでに亘って同径となるように形成される。一方、吸込ポート２１の開口部外周２１Ｄは、連通開始側端部２１Ａから連通終了側端部２１Ｂへ向けて徐々に拡径するように形成される。つまり、吸込ポート２１の開口幅は、連通開始側より連通終了側の方が大きい。

カムリング４の中心とロータ２の中心Ｏとが一致する、カムリング４の偏心量がゼロである場合、連通開始側における吸込ポート２１の開口部外周２１Ｄがカムリング４の内周カム面４Ａに沿うように位置する。一方、カムリング４の中心とロータ２の中心Ｏとがずれてカムリング４の偏心量が最大である場合、連通終了側における吸込ポート２１の開口部外周２１Ｄがカムリング４の内周カム面４Ａに沿うように位置する。

したがって、吸込ポート２１の開口部外周２１Ｄは、カムリング４の偏心量にかかわらず常にカムリング４の内周カム面４Ａに沿っているか又は内周カム面４Ａより外側に位置する。

また、連通終了側における吸込ポート２１の開口部内周２１Ｃにはガイド部２７が設けられる。ガイド部２７は、開口部内周２１Ｃの一部であり、開口部内周２１Ｃが連通終了側端部２１Ｂへ向けて次第に開口部外周２１Ｄに近づくように滑らかに形成される。開口部内周２１Ｃが開口部外周２１Ｄに到達する連通終了側端部２１Ｂでは、開口部内周２１Ｃと開口部外周２１Ｄとのなす角が直角となることを避けるため、開口部外周２１Ｄ側へ円弧状に逃げた形状として形成される。これにより、吸込ポート２１の加工性の低下が防止される。

図４に示すように、ポンプカバー４０に設けられる吸込ポート４１も、ポンプ室５に導入される作動油の偏りを防止するため、サイドプレート２０に設けられる吸込ポート２１に対応した形状に形成される。

ここで、比較例におけるベーンポンプ２００について説明する。

図５は、比較例における可変容量型ベーンポンプ２００の駆動軸１に垂直な断面を示す断面図である。図６は、比較例におけるサイドプレート５０の正面図である。

比較例におけるベーンポンプ２００では、吸込ポート５１の開口部内周５１Ｃと開口部外周５１Ｄとがいずれもロータ２の中心Ｏを中心として円弧状に形成され、かつ開口幅が連通開始側から連通終了側までに亘って一定である（図６）。つまり、カムリング４の偏心量がゼロである場合、吸込ポート５１の開口部外周５１Ｄはカムリング４の内周カム面４Ａに沿って位置する。

したがって、カムリング４の偏心量が増大すると、図６に点線で示すように、カムリング４の内周カム面４Ａが吸込ポート５１からずれて、連通終了側において吸込ポート５１の開口部外周５１Ｄがカムリング４の内周カム面４Ａより内側に位置することになる（図５、図６）。

ロータ２が回転する時、ベーン３の先端側はカムリング４の内周カム面４Ａに摺接し、ベーン３の側面はサイドプレート５０及びポンプカバー７０に摺接する。ベーン３の側面に吸込ポート５１が位置する状態でベーン３に側面方向の力が作用した場合、ベーン３が傾いてベーン３の先端側の角３Ｂが吸込ポート５１に落ち込む。この状態でロータ２がさらに回転し、吸込ポート５１の開口部外周５１Ｄがカムリング４の内周カム面４Ａより内側にくる位置までベーン３が達すると、落ち込んだベーン３の角３Ｂが吸込ポート５１の開口部外周５１Ｄに引っ掛かる可能性がある。

図７Ａは、比較例における可変容量型ベーンポンプ２００の駆動軸１に平行な断面を示す断面図である。図７Ｂは、図７Ａの範囲Ｄを拡大して示す拡大図である。図７Ｃは、ベーン３が引っ掛かった場合における図７Ａの範囲Ｄを拡大して示す拡大図である。

図７Ａの右側は、ベーン３が吸込ポート５１の中央よりも連通終了側に位置する場合の断面を示している。ベーン３が傾いていない場合には、図７Ｂに示すように、ベーン３の先端側の角３Ｂは吸込ポート５１に落ち込むことなくサイドプレート５０に摺接している。ベーン３が傾いた場合には、図７Ｃに示すように、ベーン３の先端側の角３Ｂが吸込ポート５１に落ち込み、吸込ポート５１の開口部外周５１Ｄに引っ掛かる可能性がある。

そこで、本実施形態では、図２に示すように吸込ポート２１の開口部外周２１Ｄを比較例よりも外周側へと拡大した。拡大幅は、カムリング４の偏心量が最大になっても吸込ポート２１の開口部外周２１Ｄがカムリング４の内周カム面４Ａより内側に位置することがない程度に設定される。

これにより、吸込ポート２１の中央よりも連通終了側において駆動軸１に平行な断面を見ると、図３Ｂに示すように、吸込ポート２１の開口部外周２１Ｄがカムリング４の内周カム面４Ａより外側に位置するので、ベーン３が傾いてもベーン３の先端側の角が吸込ポート２１に引っ掛かることはない。

さらに、図２に示すように、連通終了側吸込ポート端部において開口部内周２１Ｃが徐々に外周側へと近づくガイド部２７が設けられるので、吸込ポート２１に落ち込んだベーン３の先端側をロータ２の回転に伴って徐々に持ち上げることができる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

吸込ポート２１の開口部外周２１Ｄが、カムリング４の偏心量にかかわらず、カムリング４の内周カム面４Ａより外側に位置するように形成されるので、カムリング４の内周より内側に段差が生じることを防止することができる。よって、カムリング４の偏心量にかかわらず、吸込ポート２１に落ち込んだベーン３の先端側の角３Ｂが吸込ポート２１の外周面に引っ掛かることを防止することができる。

さらに、吸込ポート２１の連通終了側端部２１Ｂにおいて開口部内周２１Ｃが連通終了側端部２１Ｂにかけて次第に開口部外周２１Ｄに近づくガイド部２７が形成されるので、吸込ポート２１に落ち込んだベーン３の先端側をロータ２の回転に伴って徐々に持ち上げることができ、より確実にベーン３の先端側の角３Ｂが吸込ポート２１の内壁に引っ掛かることを防止することができる。

さらに、吸込ポート２１の開口部外周２１Ｄは、カムリング４の偏心量が増大するほど、カムリング４の内周カム面４Ａに近づくように形成されるので、ロータ２の回転速度が低くカムリング４の偏心量が大きい場合に、内周カム面４Ａと吸込ポート２１の開口部外周２１Ｄとの段差が小さくなり、回転初期の作動油の流路抵抗を抑制することができる。

さらに、吸込ポート２１の開口部外周２１Ｄは、カムリング４が最大偏心位置である場合、カムリング４の内周カム面４Ａに沿って位置するように形成されるので、ロータ２の中心Ｏとカムリング４の中心との偏心量が最も大きくなった場合に内周カム面４Ａと吸込ポート２１の開口部外周２１Ｄとがほぼ面一となって作動油の流路抵抗を抑制することができる。さらに、吸込ポート２１の開口部外周２１Ｄを外周側に拡大したことによるサイドプレート２０及びポンプカバー４０の剛性の低下を最小限に抑えることができる。

さらに、吸込ポート２１の開口幅は、連通開始側より連通終了側の方が大きいので、ロータ２の回転に伴うポンプ室５の拡大に合わせて吸込ポート２１の開口面積が増大し、作動油の吸入効率が上昇するとともにキャビテーションの発生を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

２ ロータ
３ ベーン
３Ａ 先端部
４ カムリング
４Ａ 内周カム面
５ ポンプ室
２１ 吸込ポート
２１Ｂ 連通終了側端部
２１Ｃ 開口部内周
２１Ｄ 開口部外周
２２ 吐出ポート
１００ 可変容量型ベーンポンプ

Claims (4)

1. 流体圧供給源として用いられる可変容量型ベーンポンプであって、
   回転駆動されるロータと、
   前記ロータに摺動自在に収装される複数のベーンと、
   前記ベーンの先端部が摺接する内周カム面を有し、前記ロータの中心に対する偏心量を変更するように、支持ピンを支点として揺動するように構成されるカムリングと、
   前記ロータと前記カムリングと隣り合う前記ベーンとの間に画成されるポンプ室と、
   前記ポンプ室に吸い込まれる作動流体を導く吸込ポートと、
   前記ポンプ室から吐出される作動流体を導く吐出ポートと、
   を備え、
   前記吸込ポートの開口部外周は、前記ロータに対する前記カムリングの偏心量にかかわらず、前記カムリングの前記内周カム面に沿って又は前記内周カム面より外側に位置するように形成され、
   前記ロータの回転に伴って前記ポンプ室との連通が終わる連通終了側における前記吸込ポートの開口部内周には、該開口部内周が連通終了側端部へ向けて次第に開口部外周に近づくように滑らかに形成されるガイド部が備えられる、
   ことを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
2. 前記ロータの回転に伴って前記ポンプ室との連通が終わる連通終了側における前記開口部外周は、前記カムリングの偏心量が増大するほど、前記カムリングの前記内周カム面に近づくように形成される、
   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。
3. 連通終了側における前記開口部外周は、前記カムリングが最大偏心位置である場合、前記カムリングの前記内周カム面に沿って位置するように形成される、
   ことを特徴とする請求項２に記載の可変容量型ベーンポンプ。
4. 前記吸込ポートの開口幅は、前記ロータの回転に伴って前記ポンプ室との連通が始まる連通開始側より、前記ロータの回転に伴って前記ポンプ室との連通が終わる連通終了側の方が大きい、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の可変容量型ベーンポンプ。

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