JP6048985B2

JP6048985B2 - ピストンポンプ

Info

Publication number: JP6048985B2
Application number: JP2015089109A
Authority: JP
Inventors: 弘道津上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2035-04-24
Also published as: DE102016202593A1; JP2016205266A

Description

本発明は、回転運動をピストンの往復運動に変換する回転斜板を有するピストンポンプに関するものである。

従来より、流体を、吸入口、増圧室を通じて吐出口に流動させるピストンポンプがある。また、近年では、ピストンポンプは、例えば、アイドルストップシステムに用いられている。このアイドルストップシステムは、自動車等の燃費向上や排ガス規制が強化されるなかで、比較的簡便に燃費向上及び排ガス低減の効果が期待できる技術として採用が進んでおり、自動車の一時停止時あるいは低速走行時には、エンジンを停止させ、再発進時には、エンジンを再始動させるシステムである。ピストンポンプは、このアイドルストップシステムにおいて、エンジン再始動直後の発進ショックを軽減させるために、アイドルストップ時に、トランスミッション内に圧力を発生させるためや、トランスミッション内をオイルで満たすために、用いられている。

ピストンポンプにはモータの駆動軸の回転運動によって斜板を回転させ、ピストンの往復運動に変換する斜板ピストン式ポンプがあり、回転斜板とピストンとの間の動摩擦係数を小さくしてモータの駆動トルクを低減させるために、駆動軸と回転斜板との間に転がり軸受を配置する構造が採用されている。駆動軸はシャフトと取付軸とを含んでおり、転がり軸受は、シャフトに対して傾斜した軸心を持つ取付軸に嵌合固定されている。シャフトと取付軸との間には高い位置精度が要求されるため、取付軸は削り出しによってシャフトに一体になるよう駆動軸は一部品として設けられている（例えば特許文献１参照）。

特許第４２４６２３１号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示の駆動軸を製造する際、取付軸の一部分がシャフトの外径より外側にはみ出す形状であった場合、削り出す棒鋼の素材径を駆動軸の外径より大きく取らなければならず加工工数が増加する。また、これを避けるために取付軸をシャフトの外径からはみ出さないように構成しようとすると回転斜板の傾斜角度や転がり軸受の大きさが制限されてしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、取付軸の一部分がシャフトの外径より外側にはみ出す形状であっても駆動軸の加工工数を低減できるとともに、回転斜板の傾斜角度や転がり軸受の大きさを自由に設定できる、ピストンポンプを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明は、吸入口および吐出口を持つポンプボディと、
前記ポンプボディ内で前記吸入口および前記吐出口に連通したポンプ室を形成するシリンダと、前記シリンダ内に摺動可能に設けられて前記ポンプ室を可変容積とするピストンと、前記ポンプボディに取り付けられたモータ部と、前記モータ部内で回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸に対して傾斜した軸心を持つ転がり軸受と、前記転がり軸受を介して前記駆動軸に取り付けられ前記ピストンに作用して前記駆動軸の回転運動を前記ピストンの往復運動に変換する回転斜板とを備えたピストンポンプにおいて、前記駆動軸は、前記モータ部の駆動力を出力するシャフトと、前記シャフトに連結されたアダプタとを含み、前記アダプタは、前記転がり軸受が取り付けられる取付軸を含み、前記取付軸の軸心は、前記シャフトの軸心に対して傾斜している。

本発明によれば、簡便な構成で、加工工数の増加を抑制し、生産コストの低減と小型化を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係るピストンポンプの内部を示す断面図である。比較例のピストンポンプの内部を示す断面図である。図２のピストンポンプのシャフトの形状を示す図である。図２のピストンポンプのシャフトの形状を示す図である。本発明の実施の形態２に係るピストンポンプの内部を示す断面図である。本発明の実施の形態３に係るピストンポンプの内部を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

実施の形態１．
図１は本実施の形態１に係るピストンポンプの内部を示す断面図である。ピストンポンプ２００は、ポンプ部１と、このポンプ部１を作動させるモータ部２とを備えている。ポンプ部１は、吸入口３ａと吐出口３ｂとが形成されているポンプボディ３を有している。

ポンプボディ３には、シリンダ５が収容されており、このシリンダ５には、複数の摺動孔（シリンダ室）５ａと複数の吸入室５ｂが形成されている。複数の摺動孔５ａは、周方向に等角ピッチで配置され、ピストンポンプ２００の回転軸回りに環状をなすライン上に並べられている。

複数の摺動孔５ａにはそれぞれ、対応するピストン６が配置されている。また、複数の吸入室はポンプ室７を介して吸入口３ａと連通している。さらに、シリンダ５の外周には、増圧部４（シリンダ５、吸入バルブ８、バルブプレート９、吐出バルブ１０）のリフトを案内するためのガイド部５ｃが等角ピッチで複数（例えば３箇所）設けられている。また、ポンプ室７には、弾性部材１１が設けられている。弾性部材１１の一端は、シリンダ５に接続されており、弾性部材の他端は、モータ部２に接続されている。

モータ部２は、シール部材１２を介してポンプボディ３と連結されている。また、モータ部２には、モータ軸受２ａと、モータ軸受２ｂとにより回転可能に支持されたシャフト１３が設けられている。

シャフト１３には凹部としての嵌合穴１３ａがあけられている。嵌合穴１３ａは、ポンプ部１に向けて開口しており、シャフト１３の軸心方向に延びている。図１に示されるように、嵌合穴１３ａには、アダプタ１６の先端の凸部１６ｐが嵌合固定されている。また、アダプタ１６は、取付軸１６ｓを有している。この取付軸１６ｓは、アダプタ１６における凸部１６ｐと反対側の部分に位置している。取付軸１６ｓの軸心は、シャフト１３の軸心に対して傾斜している。すなわち、駆動軸２１は、モータの駆動力を出力するシャフト１３と、シャフト１３に連結されたアダプタ１６とを含み、シャフト１３とアダプタ１６とは凹凸嵌合により連結されている。取付軸１６ｓには、転がり軸受１４の内輪が嵌合されており、転がり軸受１４の外輪には、斜板１５が嵌合固定されている。

このように構成された本実施の形態１においては、次のような利点が得られている。まず、図２に基づき比較例を説明する。図２は、比較例のピストンポンプの内部を示す断面図である。このピストンポンプ１００では、シャフト１３’が、モータ部２からポンプ部１の方向に突出しており、シャフト１３’の先端には、シャフト１３’の軸心に対して傾斜した軸心を持つ取付軸１３ｓが設けられている。取付軸１３ｓには、転がり軸受１４の内輪が嵌合され、転がり軸受の外輪に斜板１５が嵌合固定されている。

このピストンポンプは、シャフト１３’と、転がり軸受の取付軸とを、一体に一部品として構成しているため、シャフト１３’と取付軸とを含む駆動軸を削り出す棒鋼の素材径を小さくして加工工数を抑えるためには、図３のように取付軸をシャフトの外径からはみ出さないように構成する必要があり、斜板１５の傾斜角度や転がり軸受１４の大きさが制限される。一方、この制限を避けようと、斜板１５の傾斜角度や転がり軸受１４の大きさを大きくした場合、図４のようにシャフト１３’を削り出す棒鋼の素材径を、取付軸が構成できるように大きく取る必要があり、加工工数が増加する。更に、シャフト１３’を図４のような形状にした場合、取付軸の一部がシャフトの外径からはみ出しているため、シャフトの外径を仕上げる際に心なし研削盤などが使えず、加工コストが増加する。

これに対して、本実施の形態１では、転がり軸受１４が嵌合される取付軸１６ｓは、アダプタ１６に構成されているため、斜板１５の傾斜角度と、転がり軸受１４の大きさと、シャフト１３を削り出す棒鋼の素材径とは、無関係に設定することができ、シャフト１３の加工工数の増加を抑えることができる。

また、シャフト１３は丸棒のみで構成されるため、シャフトの外径を仕上げる際に、心なし研削盤を使用することができ、加工コストを抑えることができる。

アダプタ１６は、斜板１５の傾斜角度や転がり軸受１４の大きさによっては削り出す棒鋼の素材径を大きくする必要があるが、アダプタ１６の軸長は、シャフト１３の軸長より短いため、加工工数の増加はシャフト１３に比べて少なくて済む。

実施の形態２．
次に、図５に基づいて本実施の形態２について説明する。なお、本実施の形態２は、以下に説明する部分を除いては、上述した実施の形態１と同様であるものとする。

図５は、本発明の実施の形態２に係るピストンポンプの内部を示す断面図である。本実施の形態２のピストンポンプ３００のアダプタ３１６のモータ部２側の端部には、凹部尾としての嵌合穴３１６ａがあけられている。そして、この嵌合穴３１６ａには、シャフト３１３のポンプ部１側の端部が凸部として挿入される。シャフト３１３は、外径が一定の丸棒であり、嵌合穴３１６ａは、このシャフト３１３の端部がぴったり嵌合するように形成されている。すなわち、嵌合穴３１６ａの内径は、シャフト３１３の外径にほぼ等しい。よって、本実施の形態２もまた、駆動軸３２１は、モータの駆動力を出力するシャフト３１３と、シャフト３１３に連結されたアダプタ３１６とを含み、シャフト３１３とアダプタ３１６とは凹凸嵌合により連結されている。

このように構成された本実施の形態２によっても、実施の形態１と同じ上述の利点が得られる。さらに加えて、本実施の形態２では、嵌合穴３１６ａにシャフト３１３の外径部が嵌合固定されるので、シャフトと転がり軸受の取付軸の間の位置精度はアダプタ１６の嵌合穴と取付軸との加工精度のみによって決まるため、取付軸を削り出しによってシャフトと一体の一部品として設けた場合と同等の位置精度を確保することができる。

実施の形態３．
次に、図６に基づいて本実施の形態３について説明する。なお、本実施の形態３は、以下に説明する部分を除いては、上述した実施の形態１と同様であるものとする。

図６は、本発明の実施の形態３に係るピストンポンプの内部を示す断面図である。本実施の形態２のピストンポンプ４００のアダプタ４１６もまた、取付軸４１６ｓを有している。取付軸４１６ｓの軸心は、シャフト３１３の軸心に対して傾斜している。

しかしながら、取付軸４１６ｓの回転傾斜態様を決定している取付軸４１６ｓの傾斜の中心Ｃは、シャフト３１３の軸心上には位置していない。すなわち、図６に示されるように、取付軸４１６ｓの回転傾斜を決める傾斜の中心Ｃは、シャフト３１３の軸心に対して、当該シャフト３１３の軸心と直交する方向に距離εだけ離隔している。これにより、斜板１５の傾転中心が偏心量εだけ偏心するように構成されている。更に、アダプタ４１６にはシャフト３１３の軸心に対する斜板１５の傾転中心の偏心方向と反対側（シャフト３１３の軸心と直交する方向でみた反対側、すなわち、シャフト３１３の軸心とする径方向でみた反対側）に、釣合い錘４１６ｂが設けられている。すなわち、斜板１５の傾転中心の偏心によって生じる重心のずれを打ち消す方向に、アダプタ４１６の重心位置が偏心している。

このように構成された本実施の形態３によっても、実施の形態１と同じ上述の利点が得られる。さらに加えて、本実施の形態３では、アダプタ４１６の転がり軸受１４の取付軸４１６ｓは、シャフト３１３の軸心に対して斜板１５の傾転中心が偏心量εだけ偏心しているように構成されているため、斜板１５の外周方向への突出し量がεだけ抑えられ、結果的に偏心がない場合に比べてポンプ部１の外径を小さくすることができる。

また、シャフト３１３の軸心に対して斜板１５の傾転中心が偏心することで生じる駆動軸の軸心に対する重心のずれを、アダプタ４１６に設けた釣合い錘４１６ｂによって打ち消すことで、駆動軸の回転による遠心力を抑えることができる。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

２モータ部、３ポンプボディ、３ａ吸入口、３ｂ吐出口、５シリンダ、６ピストン、７ポンプ室、１３、３１３シャフト、１４転がり軸受、１６、３１６、４１６アダプタ、１６ｓ、４１６ｓ取付軸、２１、３２１駆動軸、２００、３００、４００ピストンポンプ。

Claims

吸入口および吐出口を持つポンプボディと、
前記ポンプボディ内で前記吸入口および前記吐出口に連通したポンプ室を形成するシリンダと、
前記シリンダ内に摺動可能に設けられて前記ポンプ室を可変容積とするピストンと、
前記ポンプボディに取り付けられたモータ部と、
前記モータ部内で回転可能に支持された駆動軸と、
前記駆動軸に対して傾斜した軸心を持つ転がり軸受と、
前記転がり軸受を介して前記駆動軸に取り付けられ前記ピストンに作用して前記駆動軸の回転運動を前記ピストンの往復運動に変換する回転斜板とを備えたピストンポンプにおいて、
前記駆動軸は、前記モータ部の駆動力を出力するシャフトと、前記シャフトに連結されたアダプタとを含み、
前記アダプタは、前記転がり軸受が取り付けられる取付軸を含み、前記取付軸の軸心は、前記シャフトの軸心に対して傾斜しており、
前記回転斜板の傾転中心Ｃは、前記シャフトの軸心に対して離隔しており、
前記アダプタは、前記シャフトに対する前記回転斜板の傾転によって生じる重心のずれを打ち消す方向に重心位置が偏心している、
ピストンポンプ。
前記シャフトと前記アダプタとは凹凸嵌合により連結されている、
請求項１のピストンポンプ。