JP6546895B2 - ベーンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ベーンポンプに関するものである。

特許文献１には、電動モータと、電動モータの動力にて駆動されるベーンポンプと、を備える電動ベーンポンプが開示されている。

特開２０１３−１３６９６５号公報

特許文献１に開示された電動ベーンポンプは、電動モータとベーンポンプを別々に組み立てた後に、両者を組み付けて製造される場合がある。その場合には、電動モータとベーンポンプの組み付けは、電動モータのシャフトをベーンポンプのロータの貫通孔に挿入することによって行われる。

しかしながら、ベーンポンプのロータはカムリング内で移動自由な状態であるため、電動モータのシャフトをベーンポンプのロータの貫通孔に挿入する作業は、煩雑なものとなる。特に、ロータの直径が鉛直方向と一致する向きでベーンポンプと電動モータを組み付ける場合には、ロータがカムリング内の底部に落ち込み、ロータとカムリングの中心が大きくずれた状態となるため、電動モータのシャフトをベーンポンプのロータの貫通孔に挿入する作業は、さらに煩雑なものとなる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ベーンポンプの組み付け性を向上させることを目的とする。

第１の発明は、ベーンポンプであって、駆動シャフトが連結される貫通孔を有するロータと、ロータ及びカムリングを収容するハウジングと、ロータとハウジングの底面との間に配置されるサイドプレートと、を備え、サイドプレート又はハウジングには、ロータの貫通孔に挿入される突起が形成され、突起は、サイドプレートの側面に形成された溝に圧入されることを特徴とする。

第１の発明では、サイドプレート又はハウジングにロータの貫通孔に挿入される突起が形成されるため、駆動シャフトをロータの貫通孔に挿入する際には、突起によってカムリング内でロータが位置決めされる。よって、ロータとカムリングの中心が大きくずれることが防止される。また、突起がサイドプレートとは別体に形成されるため、突起をサイドプレートの溝に圧入する前に、サイドプレートの研磨を行うことができるため、研磨作業の作業性が向上する。

第２の発明は、突起は、駆動シャフトをロータの前記貫通孔に挿入する際に、カムリング内でのロータの位置を決めることを特徴とする。

第３の発明は、突起は、ロータの貫通孔と同心円柱状に形成され、突起の外周面と貫通孔の内周面との間、及び突起の先端面と駆動シャフトの先端面との間には、隙間が形成されることを特徴とする。

第３の発明では、駆動シャフトとロータの回転時に、突起が駆動シャフトとロータに干渉することがない。

本発明によれば、ベーンポンプの組み付け性を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係るベーンポンプの断面図である。 電動モータとベーンポンプを組み付ける前の状態を示す図である。 本発明の第１実施形態の変形例に係るベーンポンプの断面図である。 第１サイドプレートの側面図である。 本発明の第２実施形態に係るベーンポンプの断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るベーンポンプ１００について説明する。

ベーンポンプ１００は、例えば、車両に搭載される無段変速機等の油圧機器に作動油（作動流体）を供給する油圧供給源として用いられる。

ベーンポンプ１００は、電動モータ１の動力によって駆動する。ベーンポンプ１００と電動モータ１は、駆動シャフト４を介して同軸的に連結される。

電動モータ１は、軸受２ａ，２ｂを介してモータハウジング３に回転自在に支持された駆動シャフト４と、周方向に並ぶ複数の永久磁石を有し駆動シャフト４に固定されたモータロータ５と、モータハウジング３の内周に固定されコイルが巻き回されたステータ６と、を備える。モータロータ５とステータ６は、同心円状に配置され、両者の間には僅かな隙間が存在する。

モータハウジング３は、略有底筒状の本体部３ａと、本体部３ａの開口部を閉塞すると共にベーンポンプ１００が連結されるモータカバー３ｂと、を備える。本体部３ａとモータカバー３ｂは、モータカバー３ｂに形成された環状のインロー部３ｃが本体部３ａの内周面に嵌合することによって一体に組み付けられる。

軸受２ａは本体部３ａの底部に固定され、軸受２ｂはモータカバー３ｂの中空部３ｄの内周面に固定される。駆動シャフト４は、２つの軸受２ａ，２ｂによって回転自在に支持され、モータカバー３ｂの中空部３ｄを挿通して延設される。このように、駆動シャフト４は、ベーンポンプ１００の部品ではなく、電動モータ１の部品として構成される。

ベーンポンプ１００は、駆動シャフト４に連結されたポンプロータ３１と、ポンプロータ３１に対して径方向に往復動自在に設けられた複数のベーン３２と、ポンプロータ３１を収容すると共にポンプロータ３１の回転に伴って内周のカム面にベーン３２の先端部が摺接するカムリング３３と、ポンプロータ３１及びカムリング３３を収容するポンプハウジング４０と、を備える。

駆動シャフト４は、電動モータ１に設けられた軸受２ａ，２ｂによってのみ支持され、ベーンポンプ１００には、駆動シャフト４を支持する軸受は設けられない。駆動シャフト４のベーンポンプ１００側の端部の外周面には、雄スプライン４ａが形成される。

ポンプロータ３１は環状部材であり、その中心部には軸方向に貫通し駆動シャフト４が挿入される貫通孔３１ａが形成される。貫通孔３１ａの内周面には、駆動シャフト４の雄スプライン４ａが噛み合う雌スプライン３１ｂ（図２参照）が形成される。このように、駆動シャフト４とポンプロータ３１は、スプライン結合によって連結される。図１では、雌スプライン３１ｂの図示は省略している。

カムリング３３の内部には、ポンプロータ３１の外周面、カムリング３３のカム面、及び隣り合うベーン３２によって複数のポンプ室３４が区画される。

カムリング３３は、カム面が短径と長径を有する略楕円形状をした環状部材である。カムリング３３のカム面は、ポンプロータ３１の回転に伴ってポンプ室３４の容積を拡張する２つの吸込領域と、ポンプロータ３１の回転に伴ってポンプ室３４の容積を収縮する２つの吐出領域と、を有する。

ポンプロータ３１及びカムリング３３の一側面には第１サイドプレート３６が当接して配置され、他側面には第２サイドプレート３７が当接して配置される。このように、第１サイドプレート３６と第２サイドプレート３７は、ポンプロータ３１及びカムリング３３を両側から挟んだ状態で配置され、ポンプ室３４を区画する。

第１サイドプレート３６は、ポンプロータ３１とポンプハウジング４０の底面４０ｂとの間に配置される。第２サイドプレート３７は、ポンプロータ３１とモータカバー３ｂとの間に配置される。

ポンプロータ３１、カムリング３３、第１サイドプレート３６、及び第２サイドプレート３７は、ポンプハウジング４０に凹状に形成されたポンプ収容部４０ａに収容される。ポンプハウジング４０とモータカバー３ｂはボルトによって締結され、ポンプ収容部４０ａの開口部は、モータハウジング３のモータカバー３ｂによって閉塞される。

第１サイドプレート３６は、円板状部材であり、円弧状に貫通して形成された２つの吐出ポート３６ａを有する。吐出ポート３６ａは、カムリング３３の吐出領域に対応して開口し、ポンプ室３４の作動油を吐出する。

第１サイドプレート３６には、ポンプロータ３１の貫通孔３１ａに挿入される突起５０が第１サイドプレート３６と一体に形成される。突起５０は、第１サイドプレート３６の側面の中心部から突出し、ポンプロータ３１の貫通孔３１ａと同心円柱状に形成される。突起５０の外周面５０ａと貫通孔３１ａの内周面との間、及び突起５０の先端面５０ｂと駆動シャフト４の先端面４ｂとの間には、隙間が形成される。つまり、駆動シャフト４とポンプロータ３１の回転時に、突起５０が駆動シャフト４とポンプロータ３１に当たることはない。突起５０の機能については、後に詳しく説明する。

第２サイドプレート３７は環状部材であり、その中心部には軸方向に貫通し駆動シャフト４が挿通する貫通孔３７ａが形成される。また、第２サイドプレート３７の外周には、２つの吸込ポート（図示せず）が円弧状に切り欠かれて形成される。２つの吸込ポートは、カムリング３３の２つの吸込領域に対応して開口し、ポンプ室３４に作動油を導く。第２サイドプレート３７はベーンポンプ１００の必須の構成ではなく、廃止することが可能である。この場合には、第１サイドプレート３６とモータカバー３ｂが、ポンプロータ３１及びカムリング３３を両側から挟みポンプ室３４を区画する。

カムリング３３、第１サイドプレート３６、及び第２サイドプレート３７は、２つの位置決めピン４６によって、相対回転が規制される。これにより、カムリング３３の吸込領域と第２サイドプレート３７の吸込ポートとの位置決め、及びカムリング３３の吐出領域と第１サイドプレート３６の吐出ポート３６ａとの位置決めが行われる。

位置決めピン４６は、カムリング３３及び第２サイドプレート３７を挿通し、一端側が第１サイドプレート３６に形成された位置決め穴３６ｄに挿入され、他端側がモータカバー３ｂに形成された位置決め穴３ｅに挿入される。このように、カムリング３３、第１サイドプレート３６、及び第２サイドプレート３７は、位置決めピン４６によってモータカバー３ｂに対して位置決めされる。

モータカバー３ｂの中空部３ｄの内周面には、駆動シャフト４の外周面が摺接するシール部材４５が設けられる。シール部材４５によって、ベーンポンプ１００から電動モータ１への作動油の漏れが防止される。

ポンプ収容部４０ａの底面４０ｂには、第１サイドプレート３６の吐出ポート３６ａに連通する高圧室４２が環状に形成される。高圧室４２は、ポンプ収容部４０ａの底面４０ｂに配置される第１サイドプレート３６によって区画される。高圧室４２は、ポンプハウジング４０の外面に開口して形成される吐出通路４１に連通する。

ポンプハウジング４０には、第２サイドプレート３７の吸込ポートに連通する吸込通路（図示省略）も形成される。吸込通路は、作動油が貯留されたタンクに連通する。

電動モータ１の駆動により駆動シャフト４が回転すると、駆動シャフト４に連結されたポンプロータ３１が回転し、それに伴ってカムリング３３内の各ポンプ室３４は、第２サイドプレート３７の吸込ポートを通じて作動油を吸込み、第１サイドプレート３６の吐出ポート３６ａを通じて作動油を高圧室４２に吐出する。高圧室４２の作動油は、吐出通路４１を通じて油圧機器へ供給される。このように、カムリング３３内の各ポンプ室３４は、ポンプロータ３１の回転に伴う拡縮によって作動油を給排する。

次に、電動モータ１とベーンポンプ１００の組み付け方法について説明する。

電動モータ１とベーンポンプ１００は、別々に組み立てられた後に、両者を組み付けることによって製造される。図２は、電動モータ１とベーンポンプ１００を組み付ける前の状態を示す図である。図２に示すように、電動モータ１の駆動シャフト４が鉛直方向と垂直な向きで、電動モータ１とベーンポンプ１００を組み付ける場合について説明する。

電動モータ１とベーンポンプ１００の組み付けは、電動モータ１の駆動シャフト４をベーンポンプ１００のポンプロータ３１の貫通孔３１ａに挿入すると共に、ベーンポンプ１００の位置決めピン４６をモータカバー３ｂの位置決め穴３ｅ内に挿入した後、ポンプハウジング４０とモータカバー３ｂをボルトによって締結することによって行われる。以下に詳しく説明する。

まず、本実施形態に係る電動モータ１とベーンポンプ１００の組み付け方法について説明する前に、組み付けの問題点について説明する。

電動モータ１とベーンポンプ１００を組み付ける前は、ベーンポンプ１００では、ポンプロータ３１は固定されておらずカムリング３３内で移動自由な状態であるため、重力によってカムリング３３内の底部に落ち込んでしまう。その場合、ポンプロータ３１が第２サイドプレート３７に対して鉛直方向に相対移動し、ポンプロータ３１の貫通孔３１ａと第２サイドプレート３７の貫通孔３７ａとの位置がずれてしまう。これにより、第２サイドプレート３７の貫通孔３７ａの一部がポンプロータ３１の側面によって塞がれた状態となってしまう。このような場合には、駆動シャフト４を、第２サイドプレート３７の貫通孔３７ａを挿通させてポンプロータ３１の貫通孔３１ａに挿入しようとしても、駆動シャフト４の先端面４ｂがポンプロータ３１の側面に干渉するため、駆動シャフト４をポンプロータ３１の貫通孔３１ａ内に挿入することが困難となる。このように、駆動シャフト４をポンプロータ３１の貫通孔３１ａに挿入する作業は、煩雑なものとなる。特に、ポンプロータ３１の直径が鉛直方向と一致する向きで電動モータ１とベーンポンプ１００を組み付ける場合には、ポンプロータ３１の貫通孔３１ａと第２サイドプレート３７の貫通孔３７ａとの位置が大きくずれてしまうため、駆動シャフト４をポンプロータ３１の貫通孔３１ａに挿入する作業は、さらに煩雑なものとなる。

この対策として、本実施形態では、ベーンポンプ１００の第１サイドプレート３６には、ポンプロータ３１の貫通孔３１ａに挿入される突起５０が形成される。これにより、電動モータ１とベーンポンプ１００を組み付ける前の状態では、図２に示すように、ポンプロータ３１の貫通孔３１ａの内周面が突起５０の外周面５０ａに当たることによって、ポンプロータ３１が突起５０に支持されてカムリング３３内でのポンプロータ３１の落ち込みが規制される。したがって、ポンプロータ３１の貫通孔３１ａと第２サイドプレート３７の貫通孔３７ａとの位置ずれは僅かなものとなる。具体的には、電動モータ１とベーンポンプ１００が組み付けられた状態（図１に示す状態）での、突起５０の外周面５０ａと貫通孔３１ａの内周面との間の隙間分だけ、ポンプロータ３１の貫通孔３１ａと第２サイドプレート３７の貫通孔３７ａとの位置がずれる。

ポンプロータ３１が突起５０に支持された状態で、駆動シャフト４を、第２サイドプレート３７の貫通孔３７ａを挿通させてポンプロータ３１の貫通孔３１ａに挿入すると、駆動シャフト４の先端面４ｂの外周縁に形成されたテーパ面４ｃがポンプロータ３１の貫通孔３１ａの内周縁３１ｃに当接して、ポンプロータ３１が上方に持ち上げられる。これにより、駆動シャフト４の雄スプライン４ａが雌スプライン３１ｂ内に進入して、雄スプライン４ａと雌スプライン３１ｂが結合される。

雄スプライン４ａと雌スプライン３１ｂが結合された状態、つまり駆動シャフト４とポンプロータ３１が連結された状態では、図１に示すように、突起５０とポンプロータ３１の貫通孔３１ａは同心状に配置され、突起５０の外周面５０ａと貫通孔３１ａの内周面との間には隙間が存在する。また、突起５０の先端面５０ｂと駆動シャフト４の先端面４ｂとの間にも隙間が存在する。したがって、駆動シャフト４とポンプロータ３１の回転時に、突起５０が駆動シャフト４とポンプロータ３１に干渉することはない。

以上のように、突起５０は、駆動シャフト４をポンプロータ３１の貫通孔３１ａに挿入する際に、カムリング３３内でポンプロータ３１の位置を決め、貫通孔３１ａへの駆動シャフト４の挿入を容易にする機能を有する。

以上の第１実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

第１サイドプレート３６にポンプロータ３１の貫通孔３１ａに挿入される突起５０が形成されるため、電動モータ１とベーンポンプ１００の組み付け時に、駆動シャフト４をポンプロータ３１の貫通孔３１ａに挿入する際には、突起５０によってカムリング３３内でポンプロータ３１が位置決めされる。よって、ポンプロータ３１とカムリング３３の中心が大きくずれることが防止されるため、ベーンポンプ１００の組み付け性を向上させることができる。

以下に、本第１実施形態の変形例について説明する。

（１）上記実施形態では、突起５０が第１サイドプレート３６と一体に形成される形態について説明した。これに代わり、図３に示すように、突起５０を第１サイドプレート３６と別体に形成するようにしてもよい。具体的には、第１サイドプレート３６の側面に形成された溝３６ｂに円柱状の突起５０を圧入するようにしてもよい。

第１サイドプレート３６におけるポンプロータ３１が摺動する側面は、ポンプロータ３１の摺動特性向上のため研磨する必要がある。突起５０が第１サイドプレート３６と一体に形成される場合には、この研磨作業が行い難い。しかし、突起５０を第１サイドプレート３６と別体に形成される場合には、突起５０を第１サイドプレート３６の溝３６ｂに圧入する前に、第１サイドプレート３６の研磨を行うことができるため、研磨作業の作業性が向上する。

（２）上記実施形態では、突起５０が第１サイドプレート３６の側面の中心部から突出し、ポンプロータ３１の貫通孔３１ａと同心円柱状に形成される形態について説明した。突起５０に代えて、図４に示すように、第１サイドプレート３６の側面に複数の円柱状の突起５１を形成するようにしてもよい。図４は、第１サイドプレート３６をポンプロータ３１側から見た側面図である。突起５１は、同一円状に１２０度間隔で３つ設けられる。

駆動シャフト４とポンプロータ３１が連結された状態では、各突起５１の外周面とポンプロータ３１の貫通孔３１ａの内周面との間には隙間が存在する。また、電動モータ１とベーンポンプ１００を組み付ける前の状態では、ポンプロータ３１の貫通孔３１ａの内周面が突起５１のいずれかの外周面に当たることによって、ポンプロータ３１が突起５１に支持される。

なお、ベーンポンプ１００の取り付け方向が予め決まっている場合には、突起５１を鉛直線上に１つのみ設けるようにしてもよい。

（３）駆動シャフト４は、電動モータ１の動力によって回転する形態に限定されない。例えば、エンジンの動力によって回転するものであってもよい。つまり、ベーンポンプ１００は、電動モータ１に組み付けられる構成に限定されない。

＜第２実施形態＞
図５を参照して、本発明の第２実施形態に係るベーンポンプ２００について説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第１実施形態に係るベーンポンプ１００と同一の機能を有する構成には図中に同一の符号を付して説明を省略する。図５では、電動モータ１の図示を省略している。

上記第１実施形態に係るベーンポンプ１００では、第１サイドプレート３６にポンプロータ３１の貫通孔３１ａに挿入される突起５０が形成されるのに対して、ベーンポンプ２００では、ポンプハウジング４０にポンプロータ３１の貫通孔３１ａに挿入される突起６０が形成される。以下に詳しく説明する。

突起６０は、ポンプハウジング４０の底面４０ｂの中心部から突出してポンプハウジング４０と一体に形成される。駆動シャフト４とポンプロータ３１が連結された状態では、突起６０は、第１サイドプレート３６に形成された貫通孔３６ｃを挿通してポンプロータ３１の貫通孔３１ａと同心円柱状に形成される。突起６０の外周面６０ａと貫通孔３１ａの内周面との間、及び突起６０の先端面６０ｂと駆動シャフト４の先端面４ｂとの間には、隙間が形成される。つまり、駆動シャフト４とポンプロータ３１の回転時に、突起６０が駆動シャフト４とポンプロータ３１に当たることはない。

突起６０をポンプハウジング４０と別体に形成し、ポンプハウジング４０の底面４０ｂに形成された溝に圧入するようにしてもよい。

突起６０の外周面６０ａと第１サイドプレート３６の貫通孔３６ｃとの間を通じて高圧室４２の作動油が漏れるのを防止するために、ポンプハウジング４０の底面４０ｂと第１サイドプレート３６との間には、突起６０の外周を囲むようにシール部材６１が設けられる。

以上の第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

ベーンポンプ１００，２００は、駆動シャフト４が連結される貫通孔３１ａを有するポンプロータ３１と、ポンプロータ３１に対して径方向に往復動自在に設けられた複数のベーン３２と、ポンプロータ３１を収容すると共にポンプロータ３１の回転に伴って内周面にベーン３２の先端部が摺接するカムリング３３と、ポンプロータ３１及びカムリング３３を収容するポンプハウジング４０と、ポンプロータ３１とポンプハウジング４０の底面４０ｂとの間に配置される第１サイドプレート３６と、を備え、第１サイドプレート３６又はポンプハウジング４０には、ポンプロータ３１の貫通孔３１ａに挿入される突起５０，６０が形成される。

この構成では、第１サイドプレート３６又はポンプハウジング４０にポンプロータ３１の貫通孔３１ａに挿入される突起５０，６０が形成されるため、駆動シャフト４をポンプロータ３１の貫通孔３１ａに挿入する際には、突起５０，６０によってカムリング３３内でポンプロータ３１が位置決めされる。よって、ポンプロータ３１とカムリング３３の中心が大きくずれることが防止されるため、ベーンポンプ１００，２００の組み付け性を向上させることができる。

また、突起５０，６０は、駆動シャフト４をポンプロータ３１の貫通孔３１ａに挿入する際に、カムリング３３内でのポンプロータ３１の位置を決める。

また、突起５０は、ポンプロータ３１の貫通孔３１ａと同心円柱状に形成され、突起５０の外周面５０ａと貫通孔３１ａの内周面との間、及び突起５０の先端面５０ｂと駆動シャフト４の先端面４ｂとの間には、隙間が形成される。

この構成では、駆動シャフト４とポンプロータ３１の回転時に、突起５０が駆動シャフト４とポンプロータ３１に干渉することがない。

また、突起５０は、第１サイドプレート３６の側面に形成された溝３６ｂに圧入される。

この構成では、突起５０が第１サイドプレート３６とは別体に形成されるため、突起５０を第１サイドプレート３６の溝３６ｂに圧入する前に、第１サイドプレート３６の研磨を行うことができるため、研磨作業の作業性が向上する。

また、突起６０は、ポンプハウジング４０の底面４０ｂから突出し、第１サイドプレート３６に形成された貫通孔３６ｃを挿通して設けられる。

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部を示したに過ぎず、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。

１００，２００・・・ベーンポンプ、１・・・電動モータ、２ａ，２ｂ・・・軸受、４・・・駆動シャフト、４ａ・・・雄スプライン、４ｂ・・・先端面、４ｃ・・・テーパ面、３１・・・ポンプロータ、３１ａ・・・貫通孔、３１ｂ・・・雌スプライン、３３・・・カムリング、３６・・・第１サイドプレート、３７・・・第２サイドプレート、３７ａ・・・貫通孔、４０・・・ポンプハウジング、５０，５１，６０・・・突起、５０ａ，６０ａ・・・外周面、５０ｂ，６０ｂ・・・先端面

Claims (3)

1. 駆動シャフトが連結される貫通孔を有するロータと、
   前記ロータに対して径方向に往復動自在に設けられた複数のベーンと、
   前記ロータを収容すると共に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接するカムリングと、
   前記ロータ及び前記カムリングを収容するハウジングと、
   前記ロータと前記ハウジングの底面との間に配置されるサイドプレートと、を備え、
   前記サイドプレート又は前記ハウジングには、前記ロータの前記貫通孔に挿入される突起が形成され、
   前記突起は、前記サイドプレートの側面に形成された溝に圧入されることを特徴とするベーンポンプ。
2. 前記突起は、前記駆動シャフトを前記ロータの前記貫通孔に挿入する際に、前記カムリング内での前記ロータの位置を決めることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
3. 前記突起は、前記ロータの前記貫通孔と同心円柱状に形成され、
   前記突起の外周面と前記貫通孔の内周面との間、及び前記突起の先端面と前記駆動シャフトの先端面との間には、隙間が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のベーンポンプ。

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