JP6975064B2

JP6975064B2 - ベーンポンプ

Info

Publication number: JP6975064B2
Application number: JP2018024961A
Authority: JP
Inventors: 雅道杉原
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2018-02-15
Filing date: 2018-02-15
Publication date: 2021-12-01
Anticipated expiration: 2038-02-15
Also published as: JP2019138281A

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するベーンと、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、ロータの回転に伴い、吐出圧の脈動が生じる。このような脈動は、ベーンポンプから吐出される作動流体が導かれる外部機器や配管における振動や騒音の原因となる。特に、ベーンポンプの脈動のピーク周波数が外部機器や配管の固有振動数と一致すると、共振によって振動や騒音が大きくなるおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、振動や騒音の発生を抑制するベーンポンプを提供す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、ロータ及びカムリングを収容するポンプボディと、ポンプボディに形成されポンプ室から吐出される作動流体が導かれる高圧室と、ポンプボディに着脱可能に取り付けられ、高圧室に進入する進入部材と、を備えることを特徴とする。

第１の発明では、高圧室に進入する進入部材が着脱可能にポンプボディに取り付けられる。高圧室内に進入する進入部材の長さや形状を変更することで、高圧室の容積を変えることができるため、脈動のピーク周波数も変化する。このように、発生する脈動のピーク周波数を調整することができるため、外部機器や配管等との共振の発生を抑制することができる。

第２の発明は、ポンプボディに収容され高圧室の作動流体の一部を吸込側に還流させる流量制御弁と、ポンプボディの表面に開口すると共に、高圧室の作動流体の一部を流量制御弁に導くように形成される導入孔と、をさらに備え、進入部材は、導入孔の開口を封止するプラグであることを特徴とする。

第２の発明では、導入孔の開口を封止するプラグを進入部材として使用する。よって、プラグと進入部材とを別々に設ける場合と比較して、製造コストを低減することができる。

本発明によれば、ベーンポンプによる振動や騒音の発生が抑制される。

本発明の実施形態に係るベーンポンプの構成を示す油圧回路図である。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、カバーを除いた状態を示す図である。本発明の実施形態に係るベーンポンプの平面図であり、ポンプカートリッジを除いた状態であって一部を断面で示す図である。

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、車両に搭載される流体圧機器、例えば、無段変速機等の油圧機器（外部機器）１０３の流体圧供給源として用いられる（図１参照）。ベーンポンプ１００は、作動油を作動流体とする固定容量型である。

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。

図２及び図３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、ロータ２及びカムリング４を収容するポンプボディ１０と、ポンプボディ１０に締結され後述の収容凹部１０ａを封止するポンプカバー１５と、を備える。

ロータ２には、図３に示すように、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１５に形成される背圧溝８ａ（図２参照）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。ロータ２、ベーン３、カムリング４、及びこれらによって区画されるポンプ室６によって、ポンプカートリッジ１０１（図１参照）が構成される。

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、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２に示すように、ロータ２及びカムリング４の一側面（図２では下側面）にはサイドプレート５が当接して配置され、他側面（図２では上側面）にはポンプカバー１５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１５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。なお、ロータ２及びカムリング４の他側面にも、サイドプレートを配置し、一対のサイドプレートによってポンプ室６を密封するように構成してもよい。

ポンプカバー１５におけるロータ２が摺動する面には、カムリング４の吸込領域４ｂ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１５ａが溝状に形成される。なお、図２では、１つの吸込ポート１５ａを図示している。

サイドプレート５には、カムリング４の吐出領域４ｃに対応して開口し、ポンプ室６が吐出する作動油を後述する高圧室１１ａへ吐出する円弧状の一対の吐出ポート５ａが貫通して形成される。

各ポンプ室６は、ロータ２の回転に伴って、カムリング４の吸込領域４ｂにて吸込ポート１５ａを通じてタンク１０２（図１参照）から作動油を吸込み、カムリング４の吐出領域４ｃにて吐出ポート５ａを通じて作動油を吐出する。このように、各ポンプ室６は、ロータ２の回転に伴う拡縮によって作動油を給排する。

駆動軸１は、ブッシュ１６を介してポンプボディ１０に回転自在に支持される。ポンプボディ１０には、ロータ２、カムリング４、及びサイドプレート５が収容される収容凹部１０ａが形成される。

収容凹部１０ａの底部には、環状の溝部１１が形成される。収容凹部１０ａの底部にはサイドプレート５が配置され、溝部１１とサイドプレート５によって環状の高圧室１１ａが区画される。高圧室１１ａには、吐出ポート５ａを通じてポンプ室６から吐出された作動油が導かれる。駆動軸１は、サイドプレート５を挿通する。カムリング４は、サイドプレート５に積層されて収容凹部１０ａ内に収容される。

また、ポンプボディ１０には、吸込ポート１５ａに連通し吸込ポート１５ａに作動油を導く吸込通路１４と（図２参照）、高圧室１１ａに連通し高圧室１１ａの作動油を外部の油圧機器１０３へと供給する吐出通路１２と（図４参照）、が形成される。

また、ポンプボディ１０には、図１及び図３に示すように、高圧室１１ａの作動油の一部を吸込側に環流し、油圧機器１０３に供給される作動油の流量を制御する流量制御弁２０が介装される。流量制御弁２０は、ポンプボディ１０に形成された組み付け穴２５（図２及び図４参照）に収容される。

流量制御弁２０には、図１に示すように、高圧室１１ａの圧力と吐出通路１２に設けられる絞り１２ａの下流側の圧力と、がそれぞれパイロット圧として導かれる。つまり、流量制御弁２０は、絞り１２ａの前後差圧に応じて作動する。

また、ポンプボディ１０には、図４に示すように、表面に開口する導入孔３０が形成される。高圧室１１ａと組み付け穴２５とは、導入孔３０を通じて連通する。これにより、高圧室１１ａの作動油の一部が、導入孔３０を通じて組み付け穴２５内の流量制御弁２０に導かれる。つまり、導入孔３０の一部は、高圧室１１ａの作動油を流量制御弁２０に導く高圧通路１３（図１参照）として機能する。

導入孔３０には、ポンプボディ１０の表面における開口を封止するプラグ３１が挿入される。プラグ３１は、ねじ締結によって着脱可能にポンプボディ１０に取り付けられる中実の円柱部材である。また、プラグ３１は、先端側の一部が高圧室１１ａ内に進入する。このように、導入孔３０の開口を封止するプラグ３１が、高圧室１１ａに進入する進入部材に相当する。

ここで、ベーンポンプ１００の吐出圧の脈動は、ベーンポンプ１００からの作動油が導かれる油圧機器１０３や配管における振動や騒音の原因となる。特に、脈動のピーク周波数が油圧機器１０３や配管の固有振動数と一致すると、共振によって振動や騒音が大きくなるおそれがある。

これに対し、ベーンポンプ１００では、プラグ３１が着脱可能にポンプボディ１０に取り付けられ、プラグ３１の一部が高圧室１１ａに進入する。よって、高圧室１１ａの容積は、プラグ３１の進入量（体積）に応じて定められる。また、脈動の大きさやピーク周波数は、高圧室１１ａの容積に依存する。このため、油圧機器１０３や配管の構造に応じて、高圧室１１ａへの進入量が異なるプラグ３１を用いることで、高圧室１１ａの容積を変化させ、発生する脈動のピーク周波数を調整（チューニング）することができる。つまり、ベーンポンプ１００によれば、長さや形状が異なるプラグ３１に変更することで、ベーンポンプ１００の脈動のピーク周波数を共振が発生しないように調整することができる。したがって、ベーンポンプ１００による振動や騒音の発生を抑制することができる。なお、プラグ３１は、導入孔３０への取付位置（螺合位置）が可変となるように構成され、取付位置を調整することで高圧室１１ａ内への進入量が調整できるように構成されていてもよい。

また、共振の発生を抑制するには、例えば、ベーンポンプ１００と油圧機器１０３とをつなぐ配管の長さや径を変更することも考えられる。しかしながら、例えば、変速機に用いられるベーンポンプ１００は、変速機とユニット化されるため、ベーンポンプ１００と変速機との間に配管が設けられない。このように、油圧機器１０３によっては配管が設けられないため、配管による脈動のピーク周波数の調整ができない場合がある。このような場合に対しても、ベーンポンプ１００によれば、プラグ３１の交換によって脈動のピーク周波数をチューニングして振動や騒音の発生を防止することができる。このため、ベーンポンプ１００は、配管や油圧機器１０３による脈動のピーク周波数の調整が困難な場合に対して有用である。

また、ベーンポンプ１００は、プラグ３１の交換によって脈動のピーク周波数をチューニングできるため、その他の内部構造を変更する必要がない。よって、ベーンポンプ１００は、プラグ３１を交換するだけで、異なる油圧機器１０３に対しても、共通に使用することができる。したがって、ベーンポンプ１００の汎用性が向上し、コストを低減することができる。

また、高圧室１１ａに進入する進入部材は、高圧室１１ａと組み付け穴２５とを連通する導入孔３０の開口を塞ぐプラグ３１である。つまり、プラグ３１は、導入孔３０の開口を封止する機能と、高圧室１１ａに進入して高圧室１１ａの容積を変更する進入部材としての機能と、の両方を有する。このため、プラグ３１とは別に高圧室１１ａに進入する進入部材を設ける場合と比較して、コストを低減することができる。なお、導入孔３０及びプラグ３１とは別に、高圧室１１ａに連通する孔及びこの孔に挿入され高圧室１１ａに進入する進入部材を設けてもよい。

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、プラグ３１が着脱可能にポンプボディ１０に取り付けられ、プラグ３１の一部が高圧室１１ａに進入する。このため、油圧機器１０３や配管の構造に応じて、高圧室１１ａへの進入量が異なるプラグ３１を用いることで、高圧室１１ａの容積を変化させて、発生する脈動のピーク周波数を調整することができる。よって、ベーンポンプ１００によれば、プラグ３１を変更することで、ベーンポンプ１００の脈動のピーク周波数を共振が発生しないように調整することができる。したがって、ベーンポンプ１００による振動や騒音の発生を抑制することができる。

また、ベーンポンプ１００は、プラグ３１の交換によって脈動のピーク周波数をチューニングして振動や騒音の発生を防止することができるため、配管によるピーク周波数の調整ができない場合に対しても、有用である。

また、ベーンポンプ１００は、高圧室１１ａと組み付け穴２５とを連通する導入孔３０の開口を塞ぐプラグ３１を進入部材として使用する。このため、プラグ３１とは別に高圧室１１ａに進入する進入部材を設ける場合と比較して、コストを低減することができる。

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、ロータ２及びカムリング４を収容するポンプボディ１０と、ポンプボディ１０に形成されポンプ室６から吐出される作動油が導かれる高圧室１１ａと、ポンプボディ１０に着脱可能に取り付けられ、高圧室１１ａに進入する進入部材（プラグ３１）と、を備える。

この構成では、高圧室１１ａに進入する進入部材（プラグ３１）が着脱可能にポンプボディ１０に取り付けられる。高圧室１１ａ内に進入する進入部材（プラグ３１）の長さや形状を変更することで、高圧室１１ａの容積を変えることができるため、脈動のピーク周波数も変化する。このように、発生する脈動のピーク周波数を調整することができるため、油圧機器１０３や配管等との共振の発生を抑制することができる。したがって、ベーンポンプ１００による振動や騒音の発生が抑制される。

また、ベーンポンプ１００は、ポンプボディ１０に収容され高圧室１１ａの作動油の一部を吸込側に還流させる流量制御弁２０と、ポンプボディ１０の表面に開口すると共に、高圧室１１ａの作動油の一部を流量制御弁２０に導くように形成される導入孔３０と、をさらに備え、進入部材は、導入孔３０の開口を封止するプラグ３１である。

この構成では、導入孔３０の開口を封止するプラグ３１を進入部材として使用することができる。よって、プラグ３１と進入部材とを別々に設ける場合と比較して、製造コストを低減することができる。

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）、６…ポンプ室、１０…ポンプボディ、１０ａ…収容凹部、１１ａ…高圧室、２０…流量制御弁、３０…導入孔、３１…プラグ（進入部材）、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、
前記ロータ及び前記カムリングを収容するポンプボディと、
前記ポンプボディに形成され前記ポンプ室から吐出される作動流体が導かれる高圧室と、
前記ポンプボディに着脱可能に取り付けられ、前記高圧室に進入する進入部材と、を備えることを特徴とするベーンポンプ。
前記ポンプボディに収容され前記高圧室の作動流体の一部を吸込側に還流させる流量制御弁と、
前記ポンプボディの表面に開口すると共に、前記高圧室の作動流体の一部を前記流量制御弁に導くように形成される導入孔と、をさらに備え、
前記進入部材は、前記導入孔の開口を封止するプラグであることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。