JP6700993B2

JP6700993B2 - ベーンポンプ

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Publication number: JP6700993B2
Application number: JP2016117249A
Authority: JP
Inventors: 杉原　雅道; 雅道杉原; 智行中川; 弘俊近藤
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2016-06-13
Filing date: 2016-06-13
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2036-06-13
Also published as: WO2017217223A1; JP2017223124A

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、ハウジング内に収納されて回転駆動されるロータと、ロータのスリット内で摺動運動をするベーンと、ベーンの外側にあってロータ、ベーン等とポンプ室を形成するカムリングと、を備えるベーンポンプが開示されている。

特開平１１−２３００５７号公報

一般に、ベーンポンプでは、停止状態が続くと、作動油に含有されるエアが、ポンプ室に吸い込まれる作動油を導く吸込通路内に溜まることがある。このようなエア溜りが生じると、始動時においてポンプ室にエアが吸い込まれ、吐出圧の立ち上がりが遅れるおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ベーンポンプの始動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、駆動軸に連結されたロータと、ロータに対して径方向に往復動自在に設けられる複数のベーンと、ロータの回転に伴ってベーンの先端が摺動する内周面を有するカムリングと、ロータとカムリングと一対の隣り合うベーンとによって区画されるポンプ室と、ポンプ室に作動流体を導く吸込通路と、ポンプ室から吐出される作動流体の一部を吸込通路に導くリターン通路と、を備え、吸込通路は、カムリングの外周に沿って形成される環状通路と、ポンプ室に開口して環状通路を流れる作動流体をポンプ室に導く２つの吸込ポートと、を有し、リターン通路は、環状通路に開口するリターンポートを有すると共にリターンポートから鉛直方向上方に向かって延びて形成され、リターンポートは、環状通路を区画する径方向内側の壁部における鉛直に延びる接線と、２つの吸込ポートのうち鉛直方向上方に位置する吸込ポートにおける回転方向の反対側の端部と、の間の範囲内において環状通路に接続されることを特徴とする。

第１の発明では、鉛直方向上方へ延びるリターン通路がリターンポートを通じて吸込通路の環状通路に連通する。リターンポートは、環状通路の径方向内側の壁部において鉛直に延びる接線と鉛直方向の上方に位置する吸込ポートとの間の領域、つまり、鉛直方向の最上部近傍において環状通路に接続する。このため、吸込通路内のエアは、吸込通路内で溜まることなく、環状通路内を鉛直方向上方に向かって移動し、リターンポートを通じてリターン通路内へと導かれる。これにより、吸込通路内でのエア溜りの発生が抑制される。よって、始動時において、ポンプ室へのエアの吸い込みを抑制することができ、吐出圧を速やかに上昇させることができる。

第２の発明は、リターンポートが、環状通路の鉛直方向の最上部を含むように環状通路に開口することを特徴とする。

第２の発明では、吸込通路内のエアがより確実にリターン通路に導かれる。

第３の発明は、リターンポートが、環状通路と同一面上に配置され、リターン通路は、環状通路を流れる作動流体の流れに沿って合流するように形成されることを特徴とする。

第３の発明によれば、リターン通路から環状通路に導かれる作動流体が環状通路を流れる作動流体の流れを阻害しないため、吸込効率をより向上させることができる。

本発明によれば、ベーンポンプの始動性が向上する。

本発明の実施形態に係るベーンポンプの断面図である。本発明の実施形態に係るベーンポンプの平面図であり、一部を断面で示す。本発明の実施形態の第１変形例に係るベーンポンプの平面図であり、一部を断面で示す。本発明の実施形態の第２変形例に係るベーンポンプの平面図であり、一部を断面で示す。本発明の実施形態の第１比較例に係るベーンポンプの平面図であり、一部を断面で示す。本発明の実施形態の第２比較例に係るベーンポンプの平面図であり、一部を断面で示す。

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。

まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係るベーンポンプ１００の全体構成について説明する。

ベーンポンプ１００は、車両に搭載される流体圧機器、例えば、無段変速機等の流体圧供給源として用いられる。ベーンポンプ１００は、作動油を作動流体とする固定容量型のものである。

ベーンポンプ１００は、駆動軸１の端部にエンジン（図示省略）の動力が伝達され、駆動軸１に連結されたロータ２が回転するものである。ロータ２は、図２において矢印で示すように時計回りに回転する。

図１及び図２に示すように、ベーンポンプ１００は、ロータ２に対して径方向に往復動自在に設けられる複数のベーン３と、ロータ２を収容すると共にロータ２の回転に伴ってベーン３の先端が摺動する内周面であるカム面４ａを有するカムリング４と、カムリング４を収容する収容凹部１０ａを有するポンプボディ１０と、ポンプボディ１０に締結され収容凹部１０ａを封止するポンプカバー１１と、を備える。駆動軸１は、図２に示すように、ポンプボディ１０に回転自在に支持される。なお、図２は、ポンプカバー１１を取り外した状態の平面図であり、ポンプボディ１０を後述する吸込み通路３０及びリターン通路３５を含む断面で示した図である。

図２に示すように、ロータ２には、外周面に開口するスリット７が所定間隔をおいて放射状に形成される。スリット７には、ベーン３が往復動自在に挿入される。スリット７内には、吐出圧が導かれる背圧室８がベーン３の基端部によって区画される。また、隣り合う背圧室８は、ポンプカバー１１に形成される背圧溝８ａ（図１参照）によって互いに連通される。

ベーン３は、背圧室８に導かれる作動油の圧力によって、スリット７から抜け出る方向に押圧され、先端部がカムリング４のカム面４ａに当接する。これにより、カムリング４の内部には、ロータ２の外周面、カムリング４のカム面４ａ、及び隣り合うベーン３によって複数のポンプ室６が区画される。

カムリング４は、内周のカム面４ａが略長円形状をした環状の部材である。カムリング４は、ロータ２の回転に伴ってカム面４ａを摺動する各ベーン３間に区画されるポンプ室６の容積を拡張する吸込領域４ｂと、ポンプ室６の容積を収縮する吐出領域４ｃと、を有する。このように、各ポンプ室６は、ロータ２の回転に伴って拡縮する。ベーンポンプ１００では、カムリング４は、２つの吸込領域４ｂ及び２つの吐出領域４ｃを有する。

図１に示すように、ロータ２及びカムリング４の一側面（図１では右側面）にはサイドプレート５が当接して配置され、他側面（図１では左側面）にはポンプカバー１１が当接して配置される。サイドプレート５とポンプカバー１１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、ポンプ室６を密閉する。

ベーンポンプ１００は、図２に示すように、タンク（図示省略）と連通し、タンクの作動油を吸込領域４ｂにあるポンプ室６に作動油を導く吸込通路３０と、吐出領域４ｃにあるポンプ室６から吐出される作動油を導く吐出通路（図示省略）と、吐出領域４ｃにあるポンプ室６から吐出される作動油の一部を吸込通路３０に環流するリターン通路３５と、をさらに備える。吸込通路３０及びリターン通路３５の具体的構成については、後に詳しく説明する。

サイドプレート５には、図１に示すように、カムリング４の吐出領域４ｃに対応して開口する円弧状の２つの吐出ポート２０が貫通して形成される。

ポンプボディ１０には、吐出領域４ｃにあるポンプ室６から吐出される作動油が導かれる高圧室２１が形成される。ポンプ室６から吐出される作動油は、サイドプレート５の吐出ポート２０を通じて高圧室２１に導かれる。高圧室２１に導かれた作動油は、ポンプボディ１０に形成され高圧室２１に連通する吐出通路を通じて外部の油圧機器へと供給される。

また、サイドプレート５には、高圧室２１に連通する円弧状の２つの背圧ポート２２が形成される。各背圧ポート２２は、背圧室８に連通する。これにより、高圧室２１の作動油が背圧ポート２２を通じて背圧室８に導かれる。

ベーンポンプ１００は、ロータ２の回転に伴って、カムリング４の吸込領域４ｂにおける各ポンプ室６に吸込ポート３３ａ，３３ｂ及び吸込通路３０を通じてタンクから作動油を吸込むと共に、カムリング４の吐出領域４ｃにおける各ポンプ室６から吐出ポート２０及び吐出通路を通じて作動油を外部へ吐出する。このように、ベーンポンプ１００は、ロータ２の回転に伴う各ポンプ室６の拡縮によって作動油を給排する。

次に、主に図２を参照して、吸込通路３０及びリターン通路３５の具体的構成について、詳しく説明する。

本実施形態では、駆動軸１が地面と平行に延びるように、言い換えれば駆動軸１の軸方向が水平方向となるようにベーンポンプ１００が車両等に取り付けられる。以下では、ベーンポンプ１００が車両等に取り付けられた状態における吸込通路３０及びリターン通路３５の具体的構成について説明する。図１では、左右方向が水平方向に相当し、紙面に垂直方向が鉛直方向に相当する。図２から図４では、上下方向が鉛直方向に相当する。

図２に示すように、吸込通路３０は、カムリング４の外周に沿ってポンプボディ１０に形成される円弧状の環状通路３１と、タンクに連通する油圧配管が接続されタンクの作動油を環状通路３１に導く外部ポート３２と、カムリング４に形成され吸込領域４ｂにあるポンプ室６に開口する２つの吸込ポート３３ａ，３３ｂと、を有する。

外部ポート３２は、鉛直方向下方に向けてポンプボディ１０の表面に開口し、油圧配管を通じてタンクの作動油を環状通路３１へと導く。つまり、タンクの作動油は、鉛直方向の下方から上方に向けて外部ポート３２に導かれる。

環状通路３１は、ポンプボディ１０に形成される円弧壁部３１ａとカムリング４の外周面４ｄとによって区画される。環状通路３１は、外部ポート３２からカムリング４の外周に沿って時計回りに延びるように、つまりロータ２の回転方向と同一方向に延びて形成される。よって、外部ポート３２から環状通路３１に導かれた作動油の流れは、環状通路３１内で分岐することなく、カムリング４の外周に沿って時計回りにのみ流れる一方向流れとなる。

２つの吸込ポート３３ａ，３３ｂは、吸込領域４ｂにあるポンプ室６に開口すると共に環状通路３１に開口して、環状通路３１を流れる作動油をポンプ室６へと導く。２つの吸込ポート３３ａ，３３ｂのうち、一方の吸込ポート３３ａは外部ポート３２の近傍に設けられ、他方の吸込ポート３３ｂは外部ポート３２とは反対側の環状通路３１の終端部の近傍に設けられる。以下では、２つの吸込ポート３３ａ，３３ｂのうち、環状通路３１内の作動油の流れの上流側であって相対的に鉛直方向下方にある吸込ポートを「第１吸込ポート３３ａ」、環状通路３１内の作動油の流れの下流側であって相対的に鉛直方向上方にある吸込ポートを「第２吸込ポート３３ｂ」と称する。

リターン通路３５は、ポンプ室６から吐出され吐出通路を通じて油圧機器に供給される作動油の流量を制御する流量制御弁（図示省略）に接続され、油圧機器に供給されない余剰流を吸込通路３０の環状通路３１に導く。

リターン通路３５は、環状通路３１に開口するリターンポート３５ａを有し、リターンポート３５ａから鉛直方向上方かつロータの回転方向の反対側（以下、「反回転方向」と称する。）に延びて形成される。また、リターンポート３５ａは、環状通路３１と同一面状に配置される。これにより、リターン通路３５を流れる作動油は、環状通路３１を流れる作動油の流れに沿って合流する。よって、外部ポート３２を通じて環状通路３１に導かれる作動油の流れとリターン通路３５を通じて導かれる作動油の流れとの衝突が回避され、吸込効率を向上させることができる。

リターンポート３５ａは、環状通路３１を区画する径方向内側の壁部となるカムリング４の外周面４ｄにおける鉛直に延びる接線（以下、「鉛直接線」と称する。）Ｌ１よりもロータ２の回転方向側（図２中鉛直接線Ｌ１よりも右側）、かつ、第２吸込ポート３３ｂの反回転方向側の端部から延びる鉛直線Ｌ２よりも反回転方向側（図２中鉛直線Ｌ２よりも左側）の領域（以下、「最上部領域」と称する。）で環状通路３１に接続される。つまり、最上部領域は、鉛直接線Ｌ１と第２吸込ポートの反回転方向側の端部からの鉛直線Ｌ２との間の領域のことである。より詳細に説明すると、リターンポート３５ａは、環状通路３１における鉛直方向最上部（頂部）Ｔの近傍、具体的には、頂部Ｔを含むように環状通路３１に開口する。

また、リターンポート３５ａが最上部領域に接続されるとは、リターンポート３５ａの少なくとも一部が最上部領域内の環状通路３１に開口することをいう。つまり、リターンポート３５ａが最上部領域に接続されるとは、図３に示すように、リターンポート３５ａの回転方向側の壁部３５ｂが、鉛直接線Ｌ１と環状通路３１を区画する円弧壁部３１ａとの交点に接続される形態を含む。また、リターンポート３５ａが最上部領域に接続されるとは、図４に示すように、リターンポート３５ａの反回転方向側の壁部３５ｃが、第２吸込ポート３３ｂの反回転方向側の端部からの鉛直線Ｌ２と環状通路３１の円弧壁部３１ａとの交点に接続される形態を含む。

ここで、本発明の理解を容易にするために、図５及び図６を参照して、比較例に係るベーンポンプ２００，３００について説明する。

ベーンポンプ１００，２００，３００を作動する作動油には、エアが含有されていることがある。ベーンポンプ１００，２００，３００の停止状態では、ポンプ室６に作動油が吸い込まれないため、吸込通路３０内で作動油の流れが生じない。よって、停止状態が継続すると、吸込通路３０内の作動油に含有されるエアが、吸込通路３０を区画する流路壁部（円弧壁部３１ａ、カムリング４の外周面４ｄ）を伝って鉛直方向上方へ移動する。

図５に示す第１比較例に係るベーンポンプ２００では、リターン通路３５が鉛直方向の下方に向かって延びて形成される。よって、ベーンポンプ２００では、吸込通路３０内の作動油とリターン通路３５内の作動油に含有されているエアは、停止状態が継続すると環状通路３１の頂部近傍に溜まる。よって、この状態からベーンポンプ２００が始動すると、エアがポンプ室６に吸い込まれて吐出圧の立ち上がりが遅くなる。

また、図６に示す第２比較例に係るベーンポンプ３００では、リターンポート３５ａが最上部領域外において環状通路３１に開口する。よって、ベーンポンプ３００では、リターンポート３５ａよりも鉛直方向上方にある作動油に含有されるエアが、第１比較例と同様に環状通路３１の最上部近傍に溜まり、ベーンポンプ３００の始動性が悪化する。

これに対し、本実施形態に係るベーンポンプ１００では、リターンポート３５ａが最上部領域内において環状通路３１に開口すると共に、リターン通路３５が鉛直方向上方に延びて形成される。このため、吸込通路３０内のエアは、環状通路３１内を鉛直方向上方に向かって移動し、吸込通路３０内で溜まることなく、リターンポート３５ａを通じてリターン通路３５内へと導かれる。これにより、吸込通路３０内でのエア溜りの発生が抑制され、始動時におけるポンプ室６へのエアの吸い込みを抑制することができる。したがって、ベーンポンプ１００の始動時において吐出圧を速やかに上昇させることができ、ベーンポンプ１００の始動性を向上させることができる。

また、ベーンポンプ１００では、ポンプ室６から吐出される作動油のうち油圧機器に導かれない余剰流を吸込通路３０に環流するリターン通路３５にエアを導くことで始動性を向上させる。このように、吸込効率を向上させるためのリターン通路３５にエアの逃がし通路としての機能を持たせるため、エアを逃がすための通路等を別途形成しなくとも始動性を向上させることができる。よって、コスト増加を抑制しつつベーンポンプ１００の始動性を向上させることができる。

なお、上記実施形態では、リターンポート３５ａは、環状通路３１の頂部Ｔを含むように開口する。より確実にエアをリターン通路３５に導くためには、環状通路３１の頂部Ｔに開口することが望ましいが、リターンポート３５ａは、少なくとも一部が最上部領域内に開口するものであればよい。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

ベーンポンプ１００では、リターンポート３５ａが最上部領域内において環状通路３１に開口すると共に、リターン通路３５が鉛直方向上方に延びて形成される。このため、吸込通路３０内のエアは、環状通路３１内を鉛直方向上方に向かって移動してリターンポート３５ａを通じてリターン通路３５内へと導かれ、吸込通路３０内でのエア溜りの発生が抑制される。したがって、始動時におけるポンプ室６へのエアの吸い込みを抑制して始動時において吐出圧を速やかに上昇させ、ベーンポンプ１００の始動性を向上させることができる。

また、ベーンポンプ１００では、ポンプ室６から吐出される作動油の一部を吸込通路３０に環流するリターン通路３５が、作動油内のエアを吸込通路３０外に逃がす逃がし通路としても機能する。このため、エアを逃がす通路やポケットを別途形成しなくてもよく、コスト増加を抑制しつつベーンポンプ１００の始動性を向上させることができる。

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は、駆動軸１に連結されたロータ２と、ロータ２に対して径方向に往復動自在に設けられる複数のベーン３と、ロータ２の回転に伴ってベーン３の先端が摺動するカム面４ａを有するカムリング４と、ロータ２とカムリング４と一対の隣り合うベーン３とによって区画されるポンプ室６と、ポンプ室６から吐出される作動油の一部を吸込通路３０に導くリターン通路３５と、を備え、吸込通路３０は、カムリング４の外周に沿って形成される環状通路３１と、ポンプ室６に開口して環状通路３１を流れる作動油をポンプ室６に導く２つの吸込ポート３３ａ，３３ｂと、を有し、リターン通路３５は、環状通路３１に開口するリターンポート３５ａを有すると共にリターンポート３５ａから鉛直方向上方に向かって延びて形成され、リターンポート３５ａは、環状通路３１を区画する径方向内側の壁部（カムリング４の外周面４ｄ）における鉛直に延びる接線Ｌ１と、２つの吸込ポートのうち鉛直方向上方に位置する第２吸込ポート３３ｂにおける回転方向の反対側の端部から延びる鉛直線Ｌ２と、の間の範囲内において環状通路３１に接続される。

この構成では、鉛直方向上方へ延びるリターン通路３５がリターンポート３５ａを通じて吸込通路３０の環状通路３１に連通する。リターンポート３５ａは、環状通路３１の径方向内側の壁部（カムリング４の外周面４ｄ）において鉛直に延びる鉛直接線Ｌ１と鉛直方向の上方に位置する第２吸込ポート３３ｂとの間の領域、つまり、鉛直方向の最上部近傍において環状通路３１に接続する。このため、吸込通路３０内のエアは、吸込通路３０内で溜まることなく、環状通路３１内を鉛直方向上方に向かって移動し、リターンポート３５ａを通じてリターン通路３５内へと導かれる。これにより、吸込通路３０内でのエア溜りの発生が抑制される。よって、始動時において、ポンプ室６へのエアの吸い込みを抑制することができ、吐出圧を速やかに上昇させることができる。したがって、ベーンポンプ１００の始動性が向上する。

また、ベーンポンプ１００では、リターンポート３５ａは、環状通路３１の鉛直方向の最上部（頂部Ｔ）を含むように環状通路３１に開口する。

この構成では、吸込通路内のエアがより確実にリターン通路３５に導かれる。したがって、ベーンポンプ１００の始動性をより一層向上させることができる。

また、ベーンポンプ１００では、リターンポート３５ａは、環状通路３１と同一面上に配置され、リターン通路３５は、環状通路３１を流れる作動油の流れに沿って合流するように形成される。

この構成では、リターン通路３５から環状通路３１に導かれる作動油が環状通路３１を流れる作動油の流れを阻害しないため、吸込効率をより向上させることができる。

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。

１…駆動軸、２…ロータ、３…ベーン、４…カムリング、４ａ…カム面（内周面）、４ｄ…外周面（径方向内側の壁部）６…ポンプ室、１０…ポンプボディ、１１…ポンプカバー、３０…吸込通路、３１…環状通路、３３ａ…第１吸込ポート（吸込ポート）、３３ｂ…第２吸込ポート（吸込ポート）、３５…リターン通路、３５ａ…リターンポート、１００…ベーンポンプ

Claims

駆動軸に連結されたロータと、
前記ロータに対して径方向に往復動自在に設けられる複数のベーンと、
前記ロータの回転に伴って前記ベーンの先端が摺動する内周面を有するカムリングと、
前記ロータと前記カムリングと一対の隣り合う前記ベーンとによって区画されるポンプ室と、
前記ポンプ室に作動流体を導く吸込通路と、
前記ポンプ室から吐出される作動流体の一部を前記吸込通路に導くリターン通路と、を備え、
前記吸込通路は、
前記カムリングの外周に沿って形成される環状通路と、
前記ポンプ室に開口して前記環状通路を流れる作動流体を前記ポンプ室に導く２つの吸込ポートと、を有し、
前記リターン通路は、前記環状通路に開口するリターンポートを有すると共に前記リターンポートから鉛直方向上方に向かって延びて形成され、
前記リターンポートは、前記環状通路を区画する径方向内側の壁部における鉛直に延びる接線と、前記２つの吸込ポートのうち鉛直方向上方に位置する前記吸込ポートにおける回転方向の反対側の端部と、の間の範囲内において前記環状通路に接続されることを特徴とするベーンポンプ。
前記リターンポートは、前記環状通路の鉛直方向の最上部を含むように前記環状通路に開口することを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
前記リターンポートは、前記環状通路と同一面上に配置され、
前記リターン通路は、前記環状通路を流れる作動流体の流れに沿って合流するように形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のベーンポンプ。