JP6700994B2 - 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、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

このようなベーンポンプでは、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、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、カムリングを収容するポンプボディと、ポンプボディを封止するポンプカバーと、ポンプボディとポンプカバーとにわたって形成されポンプ室に作動流体を導く吸込通路と、底部を有すると共に吸込通路に開口し鉛直方向の上方に延びるように形成されるエアポケットと、を備えることを特徴とする。

第１の発明では、底部を有して鉛直方向上方へ延びるエアポケットが吸込通路に連通するため、作動流体に含有されるエアは、エアポケット内に貯留される。このため、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、ポンプ室に開口して作動流体をポンプ室に導く吸込ポートをさらに備え、エアポケットの底部は、吸込ポートの最上部よりも高い位置に設けられることを特徴とする。

また、第３の発明は、２つの吸込ポートを備え、エアポケットの底部は、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よりも高い位置に設けられることを特徴とする。

第２及び第３の発明では、エアが溜まりやすい位置にエアポケットが設けられる。

第４の発明は、吸込通路が、ポンプボディに形成され鉛直方向に延びる第１通路と、ポンプボディに形成され第１通路から分岐して水平方向に延びる第２通路と、ポンプカバーに形成され、第２通路と吸込ポートとを連通する連通路と、を有し、エアポケットは、第１通路の鉛直方向上方に第１通路と同軸上に設けられることを特徴とする。

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、ポンプカバーを外した状態を示す。 本発明の実施形態に係るベーンポンプのポンプカバーを示す平面図である。

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。

まず、図１から図３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。本実施形態では、作動油を作動流体とする固定容量型のベーンポンプ１００について説明する。なお、ベーンポンプ１００は、可変容量型のベーンポンプであってもよい。

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反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。

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。なお、図３では、背圧溝８ａの図示を省略している。

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。本実施形態では、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。

サイドプレート５には、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（図示省略）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。

ポンプボディ１０とポンプカバー１１には、タンク（図示省略）と連通し、タンクの作動油をポンプ室６へと導く吸込通路３０が両者にわたって形成される。ポンプカバー１１には、図３に示すように、カムリング４の２つの吸込領域４ｂ（図２参照）に対応して開口し、ポンプ室６に作動油を導く円弧状の２つの吸込ポート３０ａ，３０ｂが形成される。吸込通路３０の具体的構成については、後に詳しく説明する。

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３０ａ，３０ｂ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、図１から３を参照して、吸込通路３０及び吸込ポート３０ａ，３０ｂ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の具体的構成について説明する。なお、図１では、紙面に対して垂直方向が鉛直方向に相当する。図２及び図３では、上下方向が鉛直方向に相当する。

図１に示すように、ベーンポンプ１００は、ポンプボディ１０及びポンプカバー１１にわたって形成され、タンクの作動油を吸込領域４ｂにあるポンプ室６へと導く吸込通路３０を備える。

吸込通路３０は、図１から図３に示すように、鉛直方向に延びるようにポンプボディ１０に形成される第１通路３１と、第１通路３１から分岐して水平方向に延びるようにポンプボディに形成される第２通路３２と、ポンプカバー１１に形成され第２通路３２と２つの吸込ポート３０ａ，３０ｂとを連通して２つの吸込ポート３０ａ，３０ｂへと作動油を導く連通路３３と、を備える。

第１通路３１は、図２に示すように、駆動軸１に対して垂直方向（鉛直方向）に延在するようにポンプボディ１０に形成される。第１通路３１には、タンクと連通する油圧配管（図示省略）が接続される。

第２通路３２は、図１に示すように、第１通路３１からポンプカバー１１に向かって延びるように駆動軸１の軸方向（水平方向）に沿って直線状に設けられる。

２つの吸込ポート３０ａ，３０ｂは、図３に示すように、それぞれカムリング４の２つの吸込領域４ｂ（図２参照）に対応して開口し、ポンプ室６に作動油を導く円弧状に形成される。吸込ポート３０ａ，３０ｂは、ポンプカバー１１に形成されて吸込通路３０の一部を構成する。なお、図示を省略するが、ロータ２及びカムリング４の他側面（図１の左側面）に当接するサイドプレート（以下、「第２サイドプレート」と称する。）をさらに設け、第２サイドプレートに吸込ポート３０ａ，３０ｂが形成されてもよい。このような場合には、ポンプカバー１１の端面における連通路３３の開口部が、第２サイドプレートに形成された吸込ポート３０ａ，３０ｂを通じてポンプ室６に連通することにより、吸込通路３０からの作動油がポンプ室６に吸い込まれる。

連通路３３は、図１及び図３に示すように、第２通路３２に連通する合流通路３３ｃと、合流通路３３ｃから分岐してそれぞれ吸込ポート３０ａ，３０ｂに接続される２つの分岐通路３３ａ，３３ｂと、を有する。

油圧配管を通じてタンクから導かれる作動油は、第１通路３１、第２通路３２、及び連通路３３を通じて吸込ポート３０ａ，３０ｂに導かれ、吸込領域４ｂにあるポンプ室６に吸い込まれる。

ベーンポンプ１００は、図２に示すように、底部４０ａを有すると共に吸込通路３０に開口してエアを貯留するエアポケット４０をさらに備える。

エアポケット４０は、図２に示すように、第１通路３１と第２通路３２との分岐部分（接続部分）に開口し、鉛直方向上方（図２中上方）に延びるように形成される。より具体的には、エアポケット４０は、第１通路３１及び第２通路３２の鉛直方向上方であって第１通路３１と同軸上に形成される非貫通孔であり、第２通路３２を挟んで第１通路３１とは反対側に設けられる。エアポケット４０は、第１通路３１と同軸上に設けられることにより、容易に加工することができる。

エアポケット４０は、底部４０ａによって行き止まりとなっており、吸込通路３０に対して鉛直方向上方から開口するように形成される。図２及び図３における二点鎖線は、吸込ポートの最上位置を示すものである。エアポケット４０の底部４０ａは、吸込ポートの最上位置、即ち２つの吸込ポート３０ａ，３０ｂのうち鉛直方向の上方に位置する吸込ポート３０ａよりも高い位置（鉛直方向上方）となるように設けられる（図２参照）。

エアポケット４０は、ポンプボディ１０及びポンプカバー１１に形成される吸込通路３０の容積と、ベーンポンプ１００とタンクとを接続する油圧配管に設けられるストレーナ（図示省略）の容積と、を加算した値に作動油のエア含有率を乗算した値以上の容積となるように形成される。

ここで、ベーンポンプ１００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。このようなエアは、ベーンポンプ１００の停止状態が継続すると、吸込通路３０を区画する流路壁部を伝って鉛直方向上方へ移動する。つまり、作動油内のエアは、作動油が通過する流路内において、鉛直方向の高さ位置が最も高い最上部に溜まり易い。

ベーンポンプ１００では、エアポケット４０が、吸込通路３０において最上位置となる吸込ポート３０ａよりも鉛直方向の上方に位置する。つまり、エアポケット４０は、吸込通路３０のいずれの部位よりも高い位置に設けられる。よって、吸込通路３０内の作動油及びベーンポンプ１００とタンクとの間に設けられるストレーナや油圧配管内の作動油に含有されたエアは、壁部を伝い鉛直方向の最上部に位置するエアポケット４０に導かれる。

また、エアポケット４０は、底部４０ａを有する行き止まりとなっており、ベーンポンプ１００の作動中においては、タンクから吸い込まれる作動油が積極的に通過するものではない。言い換えれば、エアポケット４０は、作動油を導く吸込通路３０を構成するものではないため、エアポケット４０内に溜まるエアが始動直後にポンプ室６に吸い込まれることはほとんどない。

よって、停止状態が長時間継続した場合であっても、吸込通路３０内におけるエア溜りの発生が抑制され、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、ポンプ室６からの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、低温状況下で使用されるベーンポンプ１００では、作動油の粘度が高く粘性抵抗が大きくなるため、ベーン３の摺動が妨げられ始動性が特に低下する。ベーンポンプ１００は、エアポケット４０にエアを貯留することで吐出圧を速やかに上昇することができるため、低温状況下で使用される場合であっても、始動性を確保することができる。

また、エアポケット４０は、吸込通路３０の容積とストレーナの容積とを加算した値に作動油のエア含有率を乗算した値以上の容積となるように形成されるため、エアポケット４０内にエアを貯留しきれず、吸込通路３０内にエアが残留することを防止できる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、エアポケット４０は、第１通路３１と同軸上に形成され、鉛直方向の上方から第１通路３１に開口する。これに対し、エアポケット４０は、作動油内のエアを貯留可能であれば、任意の位置及び形状に形成することができる。

例えば、エアポケット４０は、第１通路３１から傾斜するように鉛直方向の上方へ延びる直線状の非貫通孔でもよい。また、鉛直方向上方へ延びるように形成されるものであれば、略水平方向から第１通路３１に開口するものでもよい。また、エアポケット４０は、第２通路３２、連通路３３、及び吸込ポート３０ａ，３０ｂにいずれかに開口するものでもよい。エアポケット４０の数は、一つに限らず、複数設けてもよい。

また、上記実施形態では、エアポケット４０の底部４０ａは、鉛直方向上方にある吸込ポート３０ａよりも高い位置に設けられ、吸込通路３０におけるどの部位よりも鉛直方向の上方となるように設けられる。エアは、高さが高い部位に集まるため、最上部にエアポケット４０を設けることが望ましいが、これに限らず、任意の位置に形成してもよい。エアポケット４０を最上部に設けなくても、吸込通路３０のうちエアポケット４０よりも低い位置にある一部のエアはエアポケット４０内に貯留されやすくなるため、エアポケット４０が設けられない場合と比較して、始動性を向上させることができる。

また、上記実施形態では、ベーンポンプ１００は、駆動軸１が地面と平行となるように車両に取り付けられ、吸込通路３０は、鉛直方向に延びる第１通路３１及び水平方向に延びる第２通路３２を有する。ベーンポンプ１００は、これに限らず、車両等への取付や、吸込通路３０の構成は、その他のものであってもよい。いずれの場合であっても、エアポケット４０は、吸込通路３０に開口し、ベーンポンプ１００が取り付けられた状態において鉛直方向上方に延びるように形成されることにより、作動油内のエアを貯留して、始動時でのポンプ室６へのエアの吸込みを防止することができる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

ベーンポンプ１００は、底部４０ａを有して鉛直方向上方へ延びるエアポケット４０が吸込通路３０の第１通路３１に開口するため、作動油に含有されるエアは、エアポケット４０内に貯留されて、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、ポンプ室６へのエアの吸い込みが抑制され、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、エアポケット４０の底部４０ａは、２つの吸込ポート３０ａ，３０ｂうち高い位置にある吸込ポート３０ａよりも鉛直方向上方に設けられる。このように、エアポケット４０が、吸込通路３０のどの部位よりも高い位置にある最上部として構成されることにより、より確実にエアを貯留することができる。よって、ベーンポンプ１００の始動性をより効果的に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、カムリング４を収容するポンプボディ１０と、ポンプボディ１０を封止するポンプカバー１１と、ポンプボディ１０とポンプカバー１１とにわたって形成されポンプ室６に作動油を導く吸込通路３０と、底部４０ａを有すると共に吸込通路３０に開口し鉛直方向の上方に延びるように形成されるエアポケット４０と、を備える。

この構成では、底部４０ａを有して鉛直方向上方へ延びるエアポケット４０が吸込通路３０に連通するため、作動油に含有されるエアは、エアポケット４０内に貯留される。このため、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は、ポンプ室６に開口して作動油をポンプ室６に導く吸込ポート（３０ａ，３０ｂ）をさらに備え、エアポケット４０の底部４０ａは、吸込ポート（３０ａ，３０ｂ）の最上部よりも高い位置に設けられる。

また、ベーンポンプ１００は、２つの吸込ポート３０ａ，３０ｂを備え、エアポケット４０の底部４０ａは、２つの吸込ポート３０ａ，３０ｂのうち鉛直方向上方に位置する吸込ポート３０ａよりも高い位置に設けられる。

これらの構成では、エアが溜まりやすい位置にエアポケット４０が設けられる。したがって、ポンプ室６へのエアの吸い込みをより確実に防止して、始動性をさらに向上させることができる。

また、ベーンポンプ１００では、吸込通路３０は、ポンプボディ１０に形成され鉛直方向に延びる第１通路３１と、ポンプボディ１０に形成され第１通路３１から分岐して水平方向に延びる第２通路３２と、ポンプカバー１１に形成され、第２通路３２と吸込ポート３０ａ，３０ｂとを連通する連通路３３と、を有し、エアポケット４０は、第１通路３１の鉛直方向上方に第１通路３１と同軸上に設けられる。

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。

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）、６…ポンプ室、１０…ポンプボディ、１１…ポンプカバー、３０…吸込通路、３０ａ，３０ｂ…吸込ポート、３１…第１通路、３２…第２通路、３３…連通路、４０…エアポケット、４０ａ…底部、１００…ベーンポンプ

Claims (4)

1. 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、
   前記カムリングを収容するポンプボディと、
   前記ポンプボディを封止するポンプカバーと、
   前記ポンプボディと前記ポンプカバーとにわたって形成され前記ポンプ室に作動流体を導く吸込通路と、
   底部を有すると共に前記吸込通路に開口し鉛直方向の上方に延びるように形成されるエアポケットと、を備えることを特徴とするベーンポンプ。
2. 前記ポンプ室に開口して作動流体を前記ポンプ室に導く吸込ポートをさらに備え、
   前記エアポケットの前記底部は、前記吸込ポートの最上部よりも高い位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
3. ２つの前記吸込ポートを備え、
   前記エアポケットの前記底部は、２つの前記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よりも高い位置に設けられることを特徴とする請求項２に記載のベーンポンプ。
4. 前記吸込通路は、
   前記ポンプボディに形成され鉛直方向に延びる第１通路と、
   前記ポンプボディに形成され前記第１通路から分岐して水平方向に延びる第２通路と、
   前記ポンプカバーに形成され、前記第２通路と前記吸込ポートとを連通する連通路と、を有し、
   前記エアポケットは、前記第１通路の鉛直方向上方に前記第１通路と同軸上に設けられることを特徴とする請求項２または３に記載のベーンポンプ。

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