JP6707340B2 - ベーンポンプ装置 - Google Patents
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Description
特許文献2に記載されたベーンポンプは、メイン領域とサブ領域の両方にて作動流体の吸込吐出を行う全吐出ポジションとメイン領域のみにて作動流体の吸込吐出を行う半吐出ポジションとを切換える切換弁を備えるベーンポンプであって、切換弁は半吐出ポジションにてベーンがロータに引き込まれてカムリングの内周カム面から離間するようにサブ領域のベーンに導かれる圧力を切換える。
の一方の端部側にて当該カムリングの開口部を覆う覆部と、前記第1ポンプ室の前記第1吐出圧力の作動流体を外部に吐出する第1吐出口と、前記第2ポンプ室の前記第2吐出圧力の作動流体を外部に吐出する第2吐出口と、を備え、前記覆部は、前記第1ポンプ室の前記第1吐出圧力の作動流体を前記中心側空間に供給する第1供給部と、前記第1供給部から離間して形成されるとともに前記第2ポンプ室の前記第2吐出圧力の作動流体を前記中心側空間に供給する第2供給部と、前記第1供給部と前記第2供給部とに接続する第1溝部と、を有し、前記第1溝部は、前記第1溝部内に前記作動流体が無い状態では、隣り合う前記第1供給部や前記第2供給部から前記作動流体が導入され、前記作動流体が導入された後は、前記第1溝部と前記第1供給部と前記第2供給部との間で前記作動流体の流れが生じず、前記第1溝部に導入された前記作動流体は、前記第1溝部に溜まることを特徴とするベーンポンプ装置である。
図1は、本実施の形態に係るベーンポンプ装置1(以下、「ベーンポンプ1」と称す。)の外観図である。
図2は、ベーンポンプ1の構成部品の一部をカバー120側から見た斜視図である。
図3は、ベーンポンプ1の構成部品の一部をケース110側から見た斜視図である。
図4は、ベーンポンプ1の高圧のオイルの流路を示すための断面図である。図4は、図6のIV−IV部の断面図でもある。
図5は、ベーンポンプ1の低圧のオイルの流路を示すための断面図である。図5は、図6のV−V部の断面図でもある。
また、ベーンポンプ1は、ロータ20、複数のベーン30、カムリング40、インナサイドプレート50およびアウタサイドプレート60を収容するハウジング100を備えている。ハウジング100は、有底筒状のケース110と、ケース110の開口部を覆うカバー120とを有している。
回転軸10は、図4に示すように、ケース110に設けられた後述のケース側軸受け111と、カバー120に設けられた後述のカバー側軸受け121とによって回転可能に支持される。回転軸10には、外周面にスプライン11(図2参照)が形成されており、スプライン11を介してロータ20と連結されている。本実施の形態においては、回転軸10は、例えば車両のエンジンなどのベーンポンプ1の外部に配置された駆動源により動力を受けることによって回転し、スプライン11を介してロータ20を回転駆動する。
なお、本実施の形態に係るベーンポンプ1では、回転軸10(ロータ20)は、図2で時計回転方向に回転するように構成されている。
図6(a)は、ロータ20、ベーン30およびカムリング40を回転軸方向の一方方向に見た図である。図6(b)は、ロータ20、ベーン30およびカムリング40を回転軸方向の他方方向に見た図である。
ベーン30は、直方体状の部材であり、ロータ20のベーン溝23それぞれに1枚ずつ組み込まれている。ベーン30は、回転半径方向の長さがベーン溝23の回転半径方向の長さよりも小さく、幅がベーン溝23の幅よりも小さい。そして、ベーン30は、回転半径方向に移動可能にベーン溝23に支持される。
カムリング40は、概形が筒状の部材であり、カムリング外周面41と、カムリング内周面42と、回転軸方向におけるインナサイドプレート50側の端面であるインナサイド端面43と、回転軸方向におけるアウタサイドプレート60側の端面であるアウタサイド端面44とを有している。
カムリング外周面41は、回転軸方向に見た場合に、図6(a)および図6(b)に示すように回転中心からの距離が全周(ただし一部を除く)に渡って略等しい略円形状である。
カムリング40のカムリング内周面42は、回転軸方向に見た場合に、図7に示すように、回転角度毎の回転中心C(図6参照)からの距離(言い換えればベーン30のベーン溝23からの突出量)に2つの凸部が存在するように形成されている。つまり、回転中心Cからの距離が、図6(a)における正の垂直軸を零度とした場合に、反時計回転方向に約20度から約90度にかけて徐々に大きくなるとともに約160度にかけて徐々に小さくなることで1つ目の凸部42aを形成し、約200度から約270度にかけて徐々に大きくなるとともに約340度にかけて徐々に小さくなることで2つ目の凸部42bを形成するように設定されている。
インナサイド凹部430は、図6(a)に示すように、高圧側吸入ポート2を構成する高圧側吸入凹部431と、低圧側吸入ポート3を構成する低圧側吸入凹部432と、高圧側吐出ポート4を構成する高圧側吐出凹部433と、低圧側吐出ポート5を構成する低圧側吐出凹部434とを有している。
回転軸方向に見た場合には、高圧側吸入凹部431と低圧側吸入凹部432とは、回転中心Cに対して点対称となるように形成されており、高圧側吐出凹部433と低圧側吐出凹部434とは、回転中心Cに対して点対称となるように形成されている。また、高圧側吸入凹部431および低圧側吸入凹部432は、回転半径方向にはインナサイド端面43の全域に渡って凹んでおり、周方向には所定角度だけインナサイド端面43から凹んでいる。高圧側吐出凹部433および低圧側吐出凹部434は、回転半径方向には、カムリング内周面42から、カムリング外周面41に至るまでの所定範囲だけインナサイド端面43から凹んでおり、周方向には所定角度だけインナサイド端面43から凹んでいる。
また、回転軸方向に見た場合には、高圧側吐出凹部433と高圧側吐出凹部443とは、同じ位置に設けられ、低圧側吐出凹部434と低圧側吐出凹部444とは、同じ位置に設けられている。低圧側吐出凹部434および低圧側吐出凹部444は、図6(a)における正の垂直軸を零度とした場合に、反時計回転方向に約130度から約175度にかけて設けられており、高圧側吐出凹部433および高圧側吐出凹部443は、約310度から約355度にかけて設けられている。
また、カムリング40には、高圧側吐出凹部433と高圧側吐出凹部443とを連通するように回転軸方向に貫通する孔である高圧側吐出貫通孔45が2つ形成されている。また、カムリング40には、低圧側吐出凹部434と低圧側吐出凹部444とを連通するように回転軸方向に貫通する孔である低圧側吐出貫通孔46が2つ形成されている。
図8(a)は、インナサイドプレート50を回転軸方向の一方方向に見た図である。図8(b)は、インナサイドプレート50を回転軸方向の他方方向に見た図である。
インナサイド外周面51は、回転軸方向に見た場合には、図8(a)および図8(b)に示すように円形状であり、回転中心Cからの距離は、カムリング40のカムリング外周面41における回転中心Cからの距離と略同じである。
インナサイド内周面52は、回転軸方向に見た場合には、図8(a)および図8(b)に示すように円形状であり、回転中心Cからの距離は、ロータ20の内周面に形成されたスプライン21の溝底までの距離と略同じである。
また、インナサイドカムリング側凹部530は、周方向には低圧側吸入凹部532から低圧側吐出凹部533に対応する位置であって、回転半径方向にはロータ20のベーン溝23の円柱状溝232に対向する位置にインナサイド低圧側凹部534を有している。インナサイド低圧側凹部534は、周方向に低圧側吸入凹部532に対応する位置に形成された低圧側上流凹部534aと、周方向に低圧側吐出凹部533に対応する位置に形成された低圧側下流凹部534bと、低圧側上流凹部534aと低圧側下流凹部534bとを接続する低圧側接続凹部534cとを有している。
また、インナサイドカムリング側凹部530は、カムリング40の第1貫通孔47に対向する位置に形成された第1凹部536と、第2貫通孔48に対向する位置に形成された第2凹部537とを有している。
また、インナサイドプレート50には、周方向には高圧側吸入凹部531に対応する位置であって、回転半径方向にはロータ20のベーン溝23の円柱状溝232に対向する位置に、回転軸方向に貫通する孔であるインナサイド高圧側貫通孔56が形成されている。
また、本実施の形態において、「回転方向におけるインナサイド低圧側凹部534とインナサイド高圧側貫通孔56との間」とは、以下の領域である。すなわち、回転中心Cからインナサイド低圧側凹部534の下流端であるインナサイド低圧側凹部下流端534fを通る直線(図9中破線で示す)と、回転中心Cからインナサイド高圧側貫通孔56の上流端であるインナサイド高圧側貫通孔上流端56eを通る直線(図9中破線で示す)と、によって描かれる扇状の領域である。
また、本実施の形態の説明において、インナサイドカムリング側端面53に形成される、インナサイド高圧側凹部535、インナサイド低圧側凹部534およびインナサイド高圧側貫通孔56を、「インナサイド背圧部50BP」と称する場合がある。
図9(a)は、アウタサイドプレート60を回転軸方向の他方方向に見た図である。図9(b)は、アウタサイドプレート60を回転軸方向の一方方向に見た図である。
アウタサイドカムリング側凹部630は、カムリング40の高圧側吐出凹部443に対向する位置に形成された高圧側吐出凹部631を有している。
また、アウタサイドカムリング側凹部630は、周方向にはカムリング40の低圧側吐出凹部444に対応する位置であって、回転半径方向にはロータ20のベーン溝23の円柱状溝232に対向する位置にアウタサイド低圧側凹部633を有している。
また、アウタサイドプレート60には、周方向には低圧側吸入切欠部612に対応する位置であって、回転半径方向にはロータ20のベーン溝23の円柱状溝232に対向する位置に、回転軸方向に貫通する孔であるアウタサイド低圧側貫通孔66が形成されている。
また、アウタサイドプレート60には、カムリング40の第1貫通孔47に対向する位置に、回転軸方向に貫通する孔である第1貫通孔67が、カムリング40の第2貫通孔48に対向する位置に、回転軸方向に貫通する孔である第2貫通孔68が形成されている。
また、本実施の形態において、「回転方向におけるアウタサイド低圧側凹部633とアウタサイド高圧側凹部632との間」とは、以下の領域である。すなわち、回転中心Cからアウタサイド低圧側凹部633の下流側であるアウタサイド低圧側凹部下流端633fを通る直線(図9中破線で示す)と、回転中心Cからアウタサイド高圧側凹部632の上流端であるアウタサイド高圧側凹部上流端632eを通る直線(図9中破線で示す)と、によって描かれる扇状の領域である。
また、本実施の形態の説明において、アウタサイドカムリング側端面63に形成される、アウタサイド低圧側凹部633、アウタサイド高圧側凹部632およびアウタサイド低圧側貫通孔66を、「アウタサイド背圧部60BP」と称する場合がある。
ハウジング100は、ロータ20、ベーン30、カムリング40、インナサイドプレート50およびアウタサイドプレート60を収容する。また、ハウジング100は、回転軸10の一方の端部を内部に収容し、他方の端部を突出させる。
ケース110とカバー120とはボルトにて締め付けられている。
図10は、ケース110を回転軸方向の一方方向に見た図である。
ケース110は、有底筒状の部材であり、底部の中央部には回転軸10の一方の端部を回転可能に支持するケース側軸受け111を有している。
また、ケース110は、インナサイドプレート50が嵌め込まれるインナサイドプレート嵌合部112を有している。インナサイドプレート嵌合部112は、回転中心Cから近い位置(内径側)にある内径側嵌合部113と、回転中心Cから遠い位置(外径側)にある外径側嵌合部114とを有している。
図11は、カバー120を回転軸方向の他方方向に見た図である。
カバー120は、中央部に回転軸10を回転可能に支持するカバー側軸受け121を有している。
カバー120には、アウタサイドプレート60の低圧側吐出貫通孔65およびアウタサイド低圧側貫通孔66に対向する位置に、ケース110側の端面から回転軸方向に凹んだカバー低圧側吐出凹部122が形成されている。カバー低圧側吐出凹部122は、低圧側吐出貫通孔65に対向する位置に形成された第1カバー低圧側吐出凹部122aと、アウタサイド低圧側貫通孔66に対向する位置に形成された第2カバー低圧側吐出凹部122bと、第1カバー低圧側吐出凹部122aと第2カバー低圧側吐出凹部122bとを接続する第3カバー低圧側吐出凹部122cとを有する。
なお、第2カバー低圧側吐出凹部122bおよび第3カバー低圧側吐出凹部122cは、第1カバー低圧側吐出凹部122aよりも浅くかつ幅も狭く形成されており、アウタサイド低圧側貫通孔66に流入するオイル量はケース低圧側吐出流路R3に流入するオイル量よりも少ない。
カバー吸入凹部125は、吸入口116から吸入され、高圧側吸入ポート2および低圧側吸入ポート3からポンプ室内に吸入されるオイルが流通する吸入流路R1を構成する。
本実施の形態に係るベーンポンプ1は、以下のように組み立てられている。
ケース110のインナサイドプレート嵌合部112に、インナサイドプレート50が嵌め込まれている。インナサイドプレート50のインナサイドカムリング側端面53とカムリング40のインナサイド端面43とが接触し、カムリング40のアウタサイド端面44とアウタサイドプレート60のアウタサイドカムリング側端面63とが接触するように、ケース110とカバー120が複数(本実施の形態においては5つ)のボルトにて連結されている。
また、カムリング40に形成された第1貫通孔47、アウタサイドプレート60に形成された第1貫通孔67を通した円筒状又は円柱状の位置決めピンの一方の端部がインナサイドプレート50の第1凹部536にて、他方の端部がカバー120の第1カバー凹部127にて保持されている。また、カムリング40に形成された第2貫通孔48、アウタサイドプレート60に形成された第2貫通孔68を通した円筒状又は円柱状の位置決めピンの一方の端部がインナサイドプレート50の第2凹部537にて、他方の端部がカバー120の第2カバー凹部128にて保持されている。これらにより、インナサイドプレート50、カムリング40、アウタサイドプレート60およびカバー120相互間の位置が定められている。
ロータ20およびベーン30は、カムリング40の内部に収容されている。回転軸10は、一方の端部がケース110のケース側軸受け111に回転可能に支持され、他方の端部がハウジング100から露出させられた状態で一方の端部と他方の端部との間の部位がカバー120のカバー側軸受け121に回転可能に支持されている。
本実施の形態に係るベーンポンプ1は、10枚のベーン30を有し、10枚のベーン30がカムリング40のカムリング内周面42に接触することで、隣接する2枚のベーン30、これら隣接する2枚のベーン30間のロータ20の外周面、これら隣接する2枚のベーン30間のカムリング内周面42、インナサイドプレート50のインナサイドカムリング側端面53およびアウタサイドプレート60のアウタサイドカムリング側端面63とで形成されるポンプ室を10個備えている。1個のポンプ室に着目すると、回転軸10が1回転してロータ20が1回転することにより当該ポンプ室は回転軸10の周囲を1回転する。当該ポンプ室が1回転する過程で、高圧側吸入ポート2から吸入したオイルを圧縮して圧力を高めて高圧側吐出ポート4から吐出するとともに、低圧側吸入ポート3から吸入したオイルを圧縮して圧力を高めて低圧側吐出ポート5から吐出する。
高圧側吐出ポート4から吐出されたオイル(以下、「高圧オイル」と称す。)は、インナサイドプレート50の高圧側吐出貫通孔55を通りインナサイドプレート嵌合部112よりも底部側の空間S2に流入し、高圧側吐出口117から吐出される。
また、インナサイドプレート50の高圧側吐出貫通孔55を通ってインナサイドプレート嵌合部112よりも底部側の空間S2に流入した高圧オイルの一部は、インナサイド高圧側貫通孔56を通り、対向するロータ20のベーン溝23の円柱状溝232に流入する。また、ベーン溝23の円柱状溝232に流入した高圧オイルの一部は、アウタサイドプレート60の高圧側上流凹部632aに流入する。アウタサイドプレート60の高圧側上流凹部632aに流入した高圧オイルの一部は、高圧側接続凹部632c(図9(a)参照)を介して高圧側下流凹部632bに流入する。アウタサイドプレート60の高圧側下流凹部632bに流入した高圧オイルの一部は、対向するロータ20のベーン溝23の円柱状溝232に流入し、インナサイドプレート50のインナサイド高圧側凹部535に流入する。高圧側上流凹部632a、高圧側接続凹部632cおよび高圧側下流凹部632bは、高圧側吸入ポート2から高圧側吐出ポート4にかけて設けられているので、高圧側のポンプ室に対応するベーン溝23の円柱状溝232には高圧オイルが流入する。その結果、圧力が高くなった高圧側のポンプ室のオイルによりベーン30が回転中心方向の力を受けたとしても、ベーン溝23の円柱状溝232には高圧オイルが流入しているのでベーン30の先端はカムリング内周面42に接触し易くなる。
一方、低圧側吐出ポート5から吐出されたオイル(以下、「低圧オイル」と称す。)は、アウタサイドプレート60の低圧側吐出貫通孔65を通りカバー低圧側吐出凹部122に流入し、低圧側吐出口118から吐出される。
また、アウタサイドプレート60の低圧側吐出貫通孔65を通ってカバー低圧側吐出凹部122の第3カバー低圧側吐出凹部122cに流入した低圧オイルの一部は、第2カバー低圧側吐出凹部122bを介してアウタサイド低圧側貫通孔66を通り、対向するロータ20のベーン溝23の円柱状溝232に流入する。また、ベーン溝23の円柱状溝232に流入した低圧オイルの一部は、インナサイドプレート50の低圧側上流凹部534aに流入する。インナサイドプレート50の低圧側上流凹部534aに流入した低圧オイルの一部は、低圧側接続凹部534c(図8(a)参照)を介して低圧側下流凹部534bに流入する。インナサイドプレート50の低圧側下流凹部534bに流入した低圧オイルの一部は、対向するロータ20のベーン溝23の円柱状溝232に流入し、アウタサイドプレート60のアウタサイド低圧側凹部633に流入する。低圧側上流凹部534a、低圧側接続凹部534cおよび低圧側下流凹部534bは、低圧側吸入ポート3から低圧側吐出ポート5にかけて設けられているので、低圧側のポンプ室に対応するベーン溝23の円柱状溝232には低圧オイルが流入する。その結果、低圧側のポンプ室のベーン30に対応するベーン溝23の円柱状溝232には低圧オイルが流入しているので、高圧オイルが流入している場合に比べて、ベーン30の先端のカムリング内周面42への接触圧は低い。
以下に、インナサイドプレート50に形成された、高圧オイルの流路となるインナサイド高圧側凹部535と低圧オイルの流路となるインナサイド低圧側凹部534との関係、および高圧オイルの流路となるインナサイド高圧側貫通孔56と低圧オイルの流路となるインナサイド低圧側凹部534との関係について詳述する。
なお、図14(a)は、インナサイドプレート50を回転軸方向の一方方向に見た図である。図14(b)は、カムリング40およびインナサイドプレート50を回転軸方向の一方方向に見た図である。
インナサイド高圧側凹部535が、高圧オイルを吐出する高圧側のポンプ室を形成するベーン30を支持するベーン溝23の円柱状溝232に高圧オイルを供給する。他方、インナサイド低圧側凹部534は、低圧オイルを吐出する低圧側のポンプ室を形成するベーン30を支持するベーン溝23の円柱状溝232に低圧オイルを供給する。本実施の形態に係るベーンポンプ1においては、これらのことを、以下に述べる(1)および(2)の構成とすることで実現している。(1)インナサイド高圧側凹部535とインナサイド低圧側凹部534とが、回転方向(周方向)において、高圧側吐出ポート4と低圧側吸入ポート3との間で分離している。(2)インナサイド高圧側凹部535とインナサイド低圧側凹部534との間の分離部位の回転方向(周方向)の大きさは、インナサイド高圧側凹部535とインナサイド低圧側凹部534との間に位置するベーン溝23を介して、インナサイド高圧側凹部535とインナサイド低圧側凹部534とが連通しない大きさに設定されている。
本実施の形態において、インナサイド高圧側凹部535とインナサイド低圧側凹部534との間には、インナサイド第1溝591が設けられる。そして、後述するとおり、インナサイド第1溝591は、例えばインナサイド高圧側凹部535に導入されたオイルの圧力が、インナサイド第1溝591を介して、インナサイド低圧側凹部534に逃げない程度に両者を接続している。このように、本実施の形態では、インナサイド第1溝591が接続した状態であっても、例えばインナサイド高圧側凹部535およびインナサイド低圧側凹部534のオイル圧が、互いに干渉せず、独立して維持される状態であれば、両者は「分離している」と定義する。
なお、上記の内容は、インナサイド第2溝592、アウタサイド第1溝691およびアウタサイド第2溝692についても同様である。
そして、インナサイド高圧側凹部535とインナサイド低圧側凹部534との間のインナサイド低圧側吸入上流分離部538は、回転方向の位置に関して、高圧側吐出ポート4を構成するインナサイドプレート50の高圧側吐出貫通孔55における下流端である高圧側吐出貫通孔下流端55fと、低圧側吸入ポート3を構成する低圧側吸入凹部532(ポンプ室と対向する部分)における上流端である低圧側吸入凹部上流端532eとの間に位置する。また、図14(b)に示すように、インナサイド高圧側凹部535とインナサイド低圧側凹部534との間のインナサイド低圧側吸入上流分離部538は、回転方向の位置に関して、高圧側吐出ポート4を構成するカムリング40の高圧側吐出凹部433(443)の下流端である高圧側吐出凹部下流端433f(443f)と、低圧側吸入ポート3を構成する低圧側吸入凹部432(442)の上流端である低圧側吸入凹部上流端432e(442e)との間に位置する。
上記(2)の構成は、例えば、図15に示すように、インナサイド低圧側吸入上流分離部538の回転方向の大きさ538Wが、ベーン溝23の円柱状溝232の回転方向の大きさ232Wよりも大きいことを例示することができる。言い換えれば、インナサイド低圧側吸入上流分離部538の回転方向の大きさ538Wは、インナサイド高圧側凹部535とインナサイド低圧側凹部534とがベーン溝23の円柱状溝232を跨がない大きさであることを例示することができる。
例えば、インナサイド低圧側吸入上流分離部538の回転方向の大きさ538Wがベーン溝23の円柱状溝232の回転方向の大きさ232Wよりも小さく、インナサイド高圧側凹部535とインナサイド低圧側凹部534とがベーン溝23の円柱状溝232を跨ぐ大きさである場合には、ベーン溝23を介して、インナサイド高圧側凹部535とインナサイド低圧側凹部534とが連通する。ベーン溝23を介してインナサイド高圧側凹部535とインナサイド低圧側凹部534とが連通すると、インナサイド高圧側凹部535にある高圧オイルがベーン溝23を介してインナサイド低圧側凹部534に流入し、低圧側のポンプ室を形成するベーン30を支持するベーン溝23の円柱状溝232に高圧オイルが流入してしまう。低圧側のポンプ室を形成するベーン30を支持するベーン溝23の円柱状溝232に高圧オイルが流入すると、ベーン30の先端が位置する低圧側のポンプ室のオイルの圧力に対してベーン30の後端(回転中心側の端部)が位置するベーン溝23のオイルの圧力の方が高くなる。その結果、低圧側のポンプ室のベーン30の先端のカムリング内周面42への接触圧が、円柱状溝232に低圧オイルが流入している場合よりも高くなってロストルクが発生したり、円柱状溝232からベーン30の先端側の低圧側のポンプ室にオイルが漏れたりしてしまう。
インナサイド高圧側貫通孔56が、高圧オイルを吐出する高圧側のポンプ室を形成するベーン30を支持するベーン溝23の円柱状溝232に高圧オイルを供給する。他方、インナサイド低圧側凹部534は、低圧オイルを吐出する低圧側のポンプ室を形成するベーン30を支持するベーン溝23の円柱状溝232に低圧オイルを供給する。本実施の形態に係るベーンポンプ1においては、これらのことを、以下に述べる(3)および(4)の構成とすることで実現している。(3)インナサイド高圧側貫通孔56とインナサイド低圧側凹部534とが、回転方向において、低圧側吐出ポート5と高圧側吸入ポート2との間で分離している。(4)インナサイド高圧側貫通孔56とインナサイド低圧側凹部534との間の分離部位の回転方向の大きさは、インナサイド高圧側貫通孔56とインナサイド低圧側凹部534との間に位置するベーン溝23を介して、インナサイド高圧側貫通孔56とインナサイド低圧側凹部534とが連通しない大きさに設定されている。
そして、インナサイド低圧側凹部534とインナサイド高圧側貫通孔56との間のインナサイド高圧側吸入上流分離部539は、回転方向の位置に関して、低圧側吐出ポート5を構成するインナサイドプレート50の低圧側吐出凹部533における下流端である低圧側吐出凹部下流端533fと、高圧側吸入ポート2を構成する高圧側吸入凹部531(ポンプ室と対向する部分)における上流端である高圧側吸入凹部上流端531eとの間に位置する。また、図14(b)に示すように、インナサイド低圧側凹部534とインナサイド高圧側貫通孔56との間のインナサイド高圧側吸入上流分離部539は、回転方向の位置に関して、低圧側吐出ポート5を構成するカムリング40の低圧側吐出凹部434(444)の下流端である低圧側吐出凹部下流端434f(444f)と、高圧側吸入ポート2を構成する高圧側吸入凹部431(441)の上流端である高圧側吸入凹部上流端431e(441e)との間に位置する。
以下に、アウタサイドプレート60に形成された、高圧オイルの流路となるアウタサイド高圧側凹部632と低圧オイルの流路となるアウタサイド低圧側貫通孔66との関係、および高圧オイルの流路となるアウタサイド高圧側凹部632と低圧オイルの流路となるアウタサイド低圧側凹部633との関係について詳述する。
なお、図16(a)は、アウタサイドプレート60を回転軸方向の他方方向に見た図である。図16(b)は、カムリング40およびアウタサイドプレート60を回転軸方向の他方方向に見た図である。
アウタサイド高圧側凹部632が、高圧オイルを吐出する高圧側のポンプ室を形成するベーン30を支持するベーン溝23の円柱状溝232に高圧オイルを供給する。他方、アウタサイド低圧側貫通孔66は、低圧オイルを吐出する低圧側のポンプ室を形成するベーン30を支持するベーン溝23の円柱状溝232に低圧オイルを供給する。本実施の形態に係るベーンポンプ1においては、これらのことを、以下に述べる(5)および(6)の構成とすることで実現している。(5)アウタサイド高圧側凹部632とアウタサイド低圧側貫通孔66とが、回転方向において、高圧側吐出ポート4と低圧側吸入ポート3との間で分離している。(6)アウタサイド高圧側凹部632とアウタサイド低圧側貫通孔66との間の分離部位の回転方向の大きさは、アウタサイド高圧側凹部632とアウタサイド低圧側貫通孔66との間に位置するベーン溝23を介して、アウタサイド高圧側凹部632とアウタサイド低圧側貫通孔66とが連通しない大きさに設定されている。
そして、アウタサイド高圧側凹部632とアウタサイド低圧側貫通孔66との間のアウタサイド低圧側吸入上流分離部638は、回転方向の位置に関して、高圧側吐出ポート4を構成するアウタサイドプレート60の高圧側吐出凹部631における下流端である高圧側吐出凹部下流端631fと、低圧側吸入ポート3を構成する低圧側吸入切欠部612(ポンプ室と対向する部分)における上流端である低圧側吸入切欠部上流端612eとの間に位置する。また、図16(b)に示すように、アウタサイド高圧側凹部632とアウタサイド低圧側貫通孔66との間のアウタサイド低圧側吸入上流分離部638は、回転方向の位置に関して、高圧側吐出ポート4を構成するカムリング40の高圧側吐出凹部443(433)の下流端である高圧側吐出凹部下流端443f(433f)と、低圧側吸入ポート3を構成する低圧側吸入凹部442(432)の上流端である低圧側吸入凹部上流端442e(432e)との間に位置する。
アウタサイド高圧側凹部632が、高圧オイルを吐出する高圧側のポンプ室を形成するベーン30を支持するベーン溝23の円柱状溝232に高圧オイルを供給する。他方、アウタサイド低圧側凹部633は、低圧オイルを吐出する低圧側のポンプ室を形成するベーン30を支持するベーン溝23の円柱状溝232に低圧オイルを供給する。本実施の形態に係るベーンポンプ1においては、これらのことを、以下に述べる(7)および(8)の構成とすることで実現している。(7)アウタサイド高圧側凹部632とアウタサイド低圧側凹部633とが、回転方向において、低圧側吐出ポート5と高圧側吸入ポート2との間で分離している。(8)アウタサイド高圧側凹部632とアウタサイド低圧側凹部633との間の分離部位の回転方向の大きさは、アウタサイド高圧側凹部632とアウタサイド低圧側凹部633との間に位置するベーン溝23を介して、アウタサイド高圧側凹部632とアウタサイド低圧側凹部633とが連通しない大きさに設定されている。
そして、アウタサイド低圧側凹部633とアウタサイド高圧側凹部632との間のアウタサイド高圧側吸入上流分離部639は、回転方向の位置に関して、低圧側吐出ポート5を構成するアウタサイドプレート60の低圧側吐出貫通孔65における下流端である低圧側吐出貫通孔下流端65fと、高圧側吸入ポート2を構成する高圧側吸入切欠部611(ポンプ室と対向する部分)における上流端である高圧側吸入切欠部上流端611eとの間に位置する。また、図16(b)に示すように、アウタサイド低圧側凹部633とアウタサイド高圧側凹部632との間のアウタサイド高圧側吸入上流分離部639は、回転方向の位置に関して、低圧側吐出ポート5を構成するカムリング40の低圧側吐出凹部444(434)の下流端である低圧側吐出凹部下流端444f(434f)と、高圧側吸入ポート2を構成する高圧側吸入凹部441(431)の上流端である高圧側吸入凹部上流端441e(431e)との間に位置する。
図17(a)および図17(b)は、インナサイド低圧側吸入上流分離部538の回転方向の大きさの上限値について説明するための図である。
以上のことから、回転軸方向に見た場合に、インナサイド低圧側吸入上流分離部538の回転方向の分離部角度538Aは、高圧側吐出ポート4と低圧側吸入ポート3との間のポート間角度34A以下であることが望ましい。言い換えれば、インナサイド低圧側吸入上流分離部538の回転方向の大きさ538Wは、高圧側吐出ポート4と低圧側吸入ポート3との間の回転方向のポート間角度34A範囲内に収まる大きさであることが望ましい。より具体的には、インナサイド低圧側吸入上流分離部538の分離部角度538Aは、高圧側吐出ポート4の下流端である高圧側吐出ポート下流端4fと低圧側吸入ポート3の上流端である低圧側吸入ポート上流端3eとの間のポート間角度34A以下であることが望ましい。なお、高圧側吐出ポート下流端4fと低圧側吸入ポート上流端3eとの間の回転方向のポート間角度34Aとは、回転軸方向に見た場合に、高圧側吐出ポート下流端4fと回転中心Cとを結ぶ線と、低圧側吸入ポート上流端3eと回転中心Cとを結ぶ線とがなす鋭角の角度である。
また、同様の理由により、回転軸方向に見た場合に、アウタサイド低圧側吸入上流分離部638の回転方向の角度は、高圧側吐出ポート4の下流端である高圧側吐出ポート下流端4fと低圧側吸入ポート3の上流端である低圧側吸入ポート上流端3eとの間の角度以下であることが望ましい。
なお、ベーン溝23の円柱状溝232の回転方向の大きさ232Wがベーン30の回転方向の大きさ30Wと略等しい場合には、インナサイド低圧側凹部534の下流端であるインナサイド低圧側凹部下流端534fは、低圧側吐出ポート5の下流端である低圧側吐出ポート下流端と略等しくてもよい。
また、同様の理由により、回転軸方向に見た場合に、アウタサイド高圧側吸入上流分離部639の回転方向の角度は、低圧側吐出ポート5の下流端である低圧側吐出ポート下流端と高圧側吸入ポート2の上流端である高圧側吸入ポート上流端との間の角度以下であることが望ましい。
図19は、インナサイド背圧部50BPおよびアウタサイド背圧部60BPの回転半径方向における長さの説明図である。
より詳細に説明すると、図19(a)はインナサイド低圧側凹部534の回転半径方向における長さを示し、図19(b)はアウタサイド低圧側貫通孔66およびアウタサイド低圧側凹部633の回転半径方向における長さを示し、図19(c)はインナサイド高圧側凹部535およびインナサイド高圧側貫通孔56の回転半径方向における長さを示し、図19(d)はアウタサイド高圧側凹部632の回転半径方向における長さを示す。
また、図19(a)〜図19(d)は、図4などに示すようにインナサイドプレート50およびアウタサイドプレート60を回転軸方向に並べた状態において、インナサイド低圧側凹部534などを回転軸方向の一方方向に見た図である。
ここではまず、図19(a)および図19(b)を参照しながら低圧オイルをベーン溝23の円柱状溝232(図6(a)参照)に供給するための領域(インナサイド低圧側凹部534、アウタサイド低圧側貫通孔66およびアウタサイド低圧側凹部633)について説明した後に、図19(c)および図19(d)を参照しながら高圧オイルをベーン溝23の円柱状溝232に供給するための領域(インナサイド高圧側凹部535、インナサイド高圧側貫通孔56およびアウタサイド高圧側凹部632)について説明する。
また、図19(b)に示すように、アウタサイド低圧側貫通孔66は幅W14であり、アウタサイド低圧側凹部633は幅W15である。
まず、図19(a)に示すように、低圧側下流凹部534bの幅W12は、低圧側上流凹部534aの幅W11よりも小さい(幅が狭い)。また、低圧側接続凹部534cの幅W13は、低圧側下流凹部534bの幅W12と一致する。
また、図19(b)に示すように、アウタサイド低圧側貫通孔66の幅W14は、アウタサイド低圧側凹部633の幅W15と一致する。
また、図示の例においては、低圧側上流凹部534aの幅W11は、アウタサイド低圧側貫通孔66の幅W14と一致する。また、低圧側下流凹部534bの幅W12は、アウタサイド低圧側凹部633の幅W15よりも小さい。
なお、上述のようにアウタサイド高圧側凹部632は、高圧側上流凹部632aと、高圧側下流凹部632bと、高圧側接続凹部632cとを有している。ここで、高圧側接続凹部632cは、高圧側上流凹部632aおよび高圧側下流凹部632bよりも流路面積が小さく、所謂オリフィスとしての機能を有する。言い替えると、高圧側接続凹部632cの形状により、高圧側上流凹部632aおよび高圧側下流凹部632b内のオイルの圧力が定まる。
また、図19(d)に示すように、高圧側上流凹部632aは幅W18であり、高圧側下流凹部632bは幅W19であり、高圧側接続凹部632cは幅W20である。
まず、図19(c)に示すように、インナサイド高圧側凹部535の幅W17は、インナサイド高圧側貫通孔56の幅W16と一致する。
また、図19(d)に示すように、高圧側下流凹部632bの幅W19は、高圧側上流凹部632aの幅W18よりも小さい(幅が狭い)。また、高圧側接続凹部632cの幅W20は、高圧側下流凹部632bの幅W19と一致する。
また、図示の例においては、高圧側上流凹部632aの幅W18は、インナサイド高圧側貫通孔56の幅W16と一致する。さらに、高圧側下流凹部632bの幅W19は、インナサイド高圧側凹部535の幅W17よりも小さい。
続いて、インナサイド第1溝591およびインナサイド第2溝592について詳細に説明する。
図20は、インナサイド第1溝591およびインナサイド第2溝592の説明図である。
なお、図20(a)は、インナサイド背圧部50BP、インナサイド第1溝591およびインナサイド第2溝592の全体図である。また、図20(b)は、図20(a)に示すXXb−XXbの断面図である。
まず、本実施の形態において、インナサイド第1溝591のW51とインナサイド第2溝592のW52とは一致している。
そして、インナサイド第1溝591の幅W51およびインナサイド第2溝592の幅W52は、インナサイド低圧側凹部534の幅(幅W11,幅W12,幅W13、図19(a)参照)よりも十分に小さい(例えば、(例えば、インナサイド背圧部50BPにおいて最も幅が広いW11の1/10以下)。また、インナサイド第1溝591の幅W51およびインナサイド第2溝592の幅W52は、インナサイド高圧側凹部535の幅W17(図19(c)参照)よりも十分に小さい。そして、インナサイド第1溝591の幅W51およびインナサイド第2溝592の幅W52は、インナサイド高圧側貫通孔56の幅W16(図19(c)参照)よりも十分に小さい。
まず、前提となるインナサイドプレート50に形成される凹部や孔の深さについて説明する。
低圧側上流凹部534aの深さD53と低圧側下流凹部534bの深さD55とは同じである(D53=D55)。また、低圧側接続凹部534cの深さD54は、低圧側上流凹部534aのD53および低圧側下流凹部534bの深さD55と比較して浅い(D54<D53、D54<D55)。
また、インナサイド高圧側凹部535の深さD51は、低圧側上流凹部534aの深さD53および低圧側下流凹部534bの深さD55と同じである(D51=D53=D55)。そして、インナサイド高圧側貫通孔56の深さD57は、インナサイドプレート50の厚みに相当し最も深い。
また、インナサイド第2溝592の深さD56は、低圧側下流凹部534bの深さD55およびインナサイド高圧側貫通孔56の深さD57よりも浅い(D56<D55、D56<D57)。
そして、本実施の形態では、インナサイド第1溝591の深さD52およびインナサイド第2溝592の深さD56は同じである(D52=D56)。さらに、インナサイド第1溝591の深さD52およびインナサイド第2溝592の深さD56は、低圧側接続凹部534cの深さD54よりも浅くなっている(D52<D54、D56<D54)。
次に、アウタサイド第1溝691およびアウタサイド第2溝692について詳細に説明する。
図21は、アウタサイド第1溝691およびアウタサイド第2溝692の説明図である。
なお、図21(a)は、アウタサイド背圧部60BP、アウタサイド第1溝691およびアウタサイド第2溝692の全体図である。また、図21(b)は、図21(a)に示すXXIb−XXIbの断面図である。
アウタサイド第1溝691の幅W61およびアウタサイド第2溝692の幅W62は、アウタサイド高圧側凹部632の幅(幅W18,幅W19,幅W20、図19(d)参照)よりも十分に小さい(例えば、アウタサイド背圧部60BPにおいて最も幅が広いW18の1/10以下)。また、アウタサイド第1溝691の幅W61およびアウタサイド第2溝692の幅W62は、アウタサイド低圧側凹部633の幅W15(図19(b)参照)よりも十分に小さい。そして、アウタサイド第1溝691の幅W61およびアウタサイド第2溝692の幅W62は、アウタサイド低圧側貫通孔66の幅W14(図19(b)参照)よりも十分に小さい。
まず、前提となるアウタサイドプレート60に形成される凹部や孔の深さについて説明する。
高圧側上流凹部632aの深さD63と高圧側下流凹部632bの深さD65とは同じである(D63=D65)。また、高圧側接続凹部632cの深さD64は、高圧側上流凹部632aのD63および高圧側下流凹部632bの深さD65と比較して浅い(D64<D63、D64<D65)。
また、アウタサイド低圧側凹部633の深さD61は、高圧側上流凹部632aの深さD63および高圧側下流凹部632bの深さD65と同じである(D61=D63=D65)。そして、アウタサイド低圧側貫通孔66の深さD67は、アウタサイドプレート60の厚みに相当し最も深い。
また、アウタサイド第2溝692の深さD62は、アウタサイド低圧側凹部633の深さD61および高圧側上流凹部632aの深さD63よりも浅い(D62<D61、D62<D63)。
そして、本実施の形態では、アウタサイド第1溝691の深さD66およびアウタサイド第2溝692の深さD62は同じである(D66=D62)。さらに、アウタサイド第1溝691の深さD66およびアウタサイド第2溝692の深さD62は、高圧側接続凹部632cの深さD64よりも浅くなっている(D66<D64、D62<D64)。
図22は、カムリング40と円柱状溝232に供給されるオイルの圧力との関係を示す図である。より詳細には、図22は、カムリング40のカムリング内周面42(図2参照)の形状と、円柱状溝232に供給されるオイルの圧力と、インナサイド背圧部50BPおよびアウタサイド背圧部60BPとの関係を示す図である。
まず、図7を参照しながら説明をしたように、カムリング40のカムリング内周面42は、回転角度毎の回転中心C(図6参照)からの距離に2つの凸部(1つ目の凸部42a、2つ目の凸部42b)が存在する。また、この2つの凸部以外の部位は、回転中心Cからの距離が最小値となる。
一方、2つ目の凸部42bに対応する回転角度においては、ベーン溝23の円柱状溝232に対して、インナサイド高圧側貫通孔56、インナサイド高圧側凹部535およびアウタサイド高圧側凹部632から、高圧オイルが供給される。
同様に、ロータ20の回転角度に応じて、ロータ等が、アウタサイド低圧側吸入上流分離部638やアウタサイド高圧側吸入上流分離部639に位置するときがある。このときに、アウタサイドプレート60とロータ等との間には、アウタサイド第1溝691やアウタサイド第2溝692に溜まるオイルが介在することなる。
上記の構成は、例えば、以下の観点に基づくものである。すなわち、インナサイド第2溝592およびアウタサイド第2溝692は、回転方向において、低圧から高圧に移行する箇所に設けられる。ここで、インナサイド第2溝592およびアウタサイド第2溝692のオイルは、ロータ等によって低圧側から高圧側に向けて動かされる。ただし、インナサイド第2溝592およびアウタサイド第2溝692のオイルは、オイル圧の関係により、比較的移動し難いと考えられる。一方で、インナサイド第1溝591やアウタサイド第1溝691においては、逆の関係となり、オイルが流れや易くなる可能性が考えられる。そこで、インナサイド第2溝592およびアウタサイド第2溝692のみを形成するようにしてもよい。
このとき、上述した観点と同様の考えに基づいて、例えばインナサイド第2溝592の幅W52を、インナサイド第1溝591の幅W51よりも広く形成してもよい。また、アウタサイド第2溝692の幅W62(図21(a)参照)を、アウタサイド第1溝691の幅W61(図21(a)参照)よりも広く形成してもよい。
そして、上述した観点と同様の考えに基づいて、例えばインナサイド第2溝592の深さD56(図20(b)参照)を、インナサイド第1溝591の深さD52(図20(b)参照)と比較して深くしても良い。また、アウタサイド第2溝692の深さD62(図21(b)参照)を、アウタサイド第1溝691の深さD66(図21(b)参照)と比較して深くしても良い。
そして、例えば、インナサイド第2溝592の深さD56を、インナサイド第1溝591の深さD52と比較して浅くしても良い。また、アウタサイド第2溝692の深さD62を、アウタサイド第1溝691の深さD66と比較して浅くしても良い。
図23(a)に示すように、変形例1のインナサイド第1溝591は、3本の溝によって構成しても構わない。同様に、インナサイド第2溝592は、3本の溝によって構成しても構わない。このように、インナサイド第1溝591およびインナサイド第2溝592は、複数の溝によって形成されていてもよい。
さらに、図23(b)に示すように、変形例2のインナサイド第1溝591やインナサイド第2溝592は、複数の折り返し部(複数の屈曲部)を有する経路となるように形成してもよい。そして、インナサイド第1溝591やインナサイド第2溝592は、オイルが流れにくい、所謂ラビリンス構造にしてもよい。
なお、変形例1および変形例2では、インナサイドプレート50を例として説明しているが、アウタサイドプレート60のアウタサイド第1溝691およびアウタサイド第2溝692においても、変形例1および変形例2の構成を同様に適用することができる。
図24(a)に示すように、変形例3のインナサイド第1溝591は、円柱状溝232の回転方向における軌跡に対して、回転半径方向の内側に形成されている。変形例3のインナサイド第1溝591は、インナサイド背圧部50BPの内周側に沿った仮想円よりも回転中心側に設けている。この構成は、インナサイド第2溝592についても同様である。
変形例3では、円柱状溝232とインナサイド第1溝591とが重ならないようにしている。そして、円柱状溝232およびインナサイド第1溝591を介したオイルの流れの発生を抑制している。
変形例4では、円柱状溝232とインナサイド第1溝591とが重ならないようにしている。そして、円柱状溝232およびインナサイド第1溝591を介したオイルの流れの発生を抑制している。
特に、図24(b)に示す変形例4のインナサイド第1溝591は、ベーン30に対応する位置に形成される。ベーン30は、回転半径方向においても進退移動する。したがって、変形例4においては、インナサイド低圧側吸入上流分離部538における回転半径方向の摺動抵抗が低減される。
例えば、この低圧オイルを供給するための領域、あるいは高圧オイルを供給するための領域のいずれかのみをインナサイドプレート50およびアウタサイドプレート60が備える構成であってもよい。また、インナサイドプレート50あるいはアウタサイドプレート60のいずれかのみが、低圧オイルを供給するための領域、および高圧オイルを供給するための領域の少なくとも一方を備える構成であってもよい。
また、本開示は上記の実施の形態や変形例に何ら限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。
Claims (7)
- 複数枚のベーンと、
前記ベーンを回転半径方向に移動可能に支持するとともに作動流体を内部に収容する中心側空間を回転中心側に形成するベーン溝を有し、回転軸から回転力を受けて回転するロータと、
前記ロータを囲むとともに、当該ロータの外周面に対向して第1吐出圧力の作動流体を吐出する第1ポンプ室を前記ベーンと共に形成する第1内周面と、当該ロータの外周面に対向して当該第1吐出圧力とは異なる第2吐出圧力の作動流体を吐出する第2ポンプ室を当該ベーンと共に形成する第2内周面とを有するカムリングと、
前記カムリングにおける回転軸方向の一方の端部側にて当該カムリングの開口部を覆う覆部と、
前記第1ポンプ室の前記第1吐出圧力の作動流体を外部に吐出する第1吐出口と、
前記第2ポンプ室の前記第2吐出圧力の作動流体を外部に吐出する第2吐出口と、
を備え、
前記覆部は、
前記第1ポンプ室の前記第1吐出圧力の作動流体を前記中心側空間に供給する第1供給部と、
前記第1供給部から離間して形成されるとともに前記第2ポンプ室の前記第2吐出圧力の作動流体を前記中心側空間に供給する第2供給部と、
前記第1供給部と前記第2供給部とに接続する第1溝部と、を有し、
前記第1溝部は、前記第1溝部内に前記作動流体が無い状態では、隣り合う前記第1供給部や前記第2供給部から前記作動流体が導入され、前記作動流体が導入された後は、前記第1溝部と前記第1供給部と前記第2供給部との間で前記作動流体の流れが生じず、前記第1溝部に導入された前記作動流体は、前記第1溝部に溜まることを特徴とするベーンポンプ装置。 - 前記第1供給部と前記第2供給部とは、第1分離部によって分離され、
前記第1溝部は、前記第1分離部と重なる位置に備えられ、
前記第1分離部の、前記回転軸の回転方向における大きさは、前記第1供給部と前記第2供給部との間に位置する前記ベーン溝を介して、前記第1供給部と前記第2供給部とが連通しない大きさに設定されることを特徴とする請求項1に記載のベーンポンプ装置。 - 前記溝部の前記回転半径方向における幅は、前記第1供給部の前記回転半径方向における幅および前記第2供給部の前記回転半径方向における幅よりも小さい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装置。
- 前記溝部の深さは、前記第1供給部および前記第2供給部よりも浅いことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のベーンポンプ装置。
- さらに、前記第1供給部および前記第2供給部に対して離間して形成されるとともに、前記第2ポンプ室の前記第2吐出圧力の作動流体を前記中心側空間に供給する第3供給部を備え、
前記第3供給部と前記第1供給部とに接続する第2溝部を有し、
前記第2溝部は、前記第2溝部内に前記作動流体が無い状態では、隣り合う前記第1供給部や前記第3供給部から前記作動流体が導入され、前記作動流体が導入された後は、前記第2溝部と前記第1供給部と前記第3供給部との間で前記作動流体の流れが生じず、前記第2溝部に導入された前記作動流体は、前記第2溝部に溜まることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のベーンポンプ装置。 - 前記第1供給部と前記第3供給部とは、第2分離部によって分離され、
前記第2溝部は、前記第2分離部と重なる位置に備えられ、
前記第2分離部の、前記回転軸の回転方向における大きさは、前記第1供給部と前記第3供給部との間に位置する前記ベーン溝を介して、前記第1供給部と前記第3供給部とが連通しない大きさに設定されることを特徴とする請求項5に記載のベーンポンプ装置。 - 前記カムリングにおける前記回転軸方向の他方の端部側にて当該カムリングの前記開口部を覆う他の覆部を備え、
前記他の覆部は、
前記第1ポンプ室の前記第1吐出圧力の作動流体を前記中心側空間に供給する他の第1供給部と、
前記他の第1供給部から離間して形成されるとともに前記第2ポンプ室の前記第2吐出圧力の作動流体を前記中心側空間に供給する他の第2供給部と、
前記他の第1供給部と前記他の第2供給部とに接続する他の溝部と、を有することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のベーンポンプ装置。
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