JP7424773B2

JP7424773B2 - ベーンポンプ

Info

Publication number: JP7424773B2
Application number: JP2019156765A
Authority: JP
Inventors: 明浩大野; 恵史三浦; 賢一高木
Original assignee: 株式会社ジェイテクトフルードパワーシステム
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2024-01-30
Anticipated expiration: 2039-08-29
Also published as: JP2021032218A

Description

本発明は、ロータの回転駆動により、ロータの半径方向へ摺動自在に設けた複数のベーンをカム面に摺接し、流体を吸入ポートから吸入して吐出ポートから吐出するベーンポンプに関する。

この種のベーンポンプは、ロータに形成した複数のベーン収納用スリット溝にベーンを半径方向へ摺動自在に挿入し、ロータの回転駆動により、ベーンの先端をカム面に摺接し、ロータとベーンとカム面により区画形成するポンプ室に、吸入領域に開口する吸入ポートより流体を吸入し、ポンプ室に吸入した流体を吐出領域に開口する吐出ポートより吐出している。そして、ロータの側面が表面に摺接する側板を設け、側板の表面には吸入領域に位置して吸入側に連通する吸入側の円弧状溝部と、吐出領域に位置して、吐出側に連通する吐出側の円弧状溝部とを窪み形成し、ロータの回転駆動により、ベーン収納用スリット溝の基端部が吸入領域に位置すると、吸入側の円弧状溝部より吸入圧を導入すると共に、ベーン収納用スリット溝の基端部が吐出領域に位置すると、吐出側の円弧状溝部より吐出圧を導入し、ベーンをカム面に押し付け、ポンプ室のシール性の低下を抑制している。

特開２０１５－１９７０７７号公報

ところが、かかる従来のベーンポンプでは、側板の表面に窪み形成する吐出側の円弧状溝部は、側板を貫通する連通孔で吐出流路と連通し、この連通孔は円弧状溝部の底面に開口する第１連通孔部と側板の裏面に開口する第２連通孔部とを側板の幅方向の中間で接続する段付き形状に切削加工で形成しているため、連通孔の形成が煩雑で安価に制作できない問題点があった。

本発明の課題は、ロータが摺接する側板に貫通形成する連通孔を簡易に制作し、安価に制作し得るベーンポンプを提供するものである。

かかる課題を達成すべく、本発明は次の手段をとった。即ち、
ポンプ本体内へ回転自在に設けたロータと、ロータに形成しベーンを半径方向へ摺動自在に挿入して、ロータ外周面に開口した複数のベーン収納用スリット溝と、ロータの外周を囲みベーンの先端が摺接するカム面と、ロータの側面が摺接する側板と、ロータとベーンとカム面と側板により区画形成され、ロータの回転により容積変化して流体を吸入吐出するポンプ室と、ロータの回転に応じて前記ポンプ室の容積が拡大する吸入領域に開口する吸入ポートと、ロータの回転に応じて前記ポンプ室の容積が縮小する吐出領域に開口する吐出ポートと、吐出領域に位置するベーン収納用スリット溝の基端部に連通して側板の表面に窪み形成し、吐出流体の一部を導入する吐出側円弧状溝部とを備え、側板は金属粉末を成型して焼結した焼結金属材料で形成し、側板には表面と対向する裏面に一端を開口して側板を幅方向に貫通する連通孔を形成し、連通孔は軸線と平行に直線状で吐出流体の一部を流通して他端を吐出側円弧状溝部の底面および表面に開口すると共に、吐出側円弧状溝部の底面および表面に開口する小径孔と裏面に開口して小径孔より大径の大径孔とを接続して構成し、小径孔と大径孔との接続部に壁面を一つ形成する形状にしたことを特徴とするベーンポンプがそれである。

以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、側板は金属粉末を成型して焼結した焼結金属材料で形成し、側板には表面と対向する裏面に一端を開口して側板を幅方向に貫通する連通孔を形成し、連通孔は軸線と平行に直線状で吐出流体の一部を流通して他端を吐出側円弧状溝部の底面および表面に開口すると共に、吐出側円弧状溝部の底面および表面に開口する小径孔と裏面に開口して小径孔より大径の大径孔とを接続して構成し、小径孔と大径孔との接続部に壁面を一つ形成する形状にした。このため、側板を成型する際に、連通孔を型でともに形成できるから、連通孔を別途追加工することを不要にでき、ロータが摺接する側板に貫通形成する連通孔を簡易に制作でき、安価に制作できる。

また、請求項１に記載の発明は、連通孔は、吐出側円弧状溝部の底面および表面に開口する小径孔と裏面に開口して小径孔より大径の大径孔とを接続して構成し、小径孔と大径孔との接続部に壁面を形成した。このため、大径孔を流通する流体は絞られにくくできるから、吐出側円弧状溝部に吐出流体の一部をスムースに導入することができ、また、小径孔で側板の強度を維持することができる。

本発明の一実施形態を示した可変容量形ベーンポンプの縦断面図である。図１の線Ａ－Ａに沿った断面図である。ロータ、ベーン、可動リングを想像線で示した図２の線Ｂ－Ｂに沿った拡大断面図である。図２の線Ｃ－Ｃに沿った拡大断面図である。図３の線Ｄ－Ｄに沿った断面図である。他の実施形態を示した図５に相当する断面図である。

以下、可変容量ベーンポンプとした本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１および図２において、１はポンプ本体で、円筒孔２を穿設すると共に、円筒孔２に連接して円筒孔２の穿設方向と直交方向に収装孔３を穿設したハウジング４と、円筒孔２を閉塞するカバー５から構成している。６は円筒孔２に収装した円板状の第２側板で、円筒孔２の底面に当接して回転不能に配置している。７は円板状の第１側板で、第２側板６と軸方向に離間して円筒孔２へ回転不能に配置している。各側板６、７は金属粉末を成型して焼結した焼結金属材料で形成し、日本産業規格ＪＩＳＺ２５５０：２０１６に規定された機械構造部品用焼結材料に相当する。８は円筒孔２へ回転自在に収装したロータで、第１側板７と第２側板６との間に配置し、軸方向の一方の側面を第２側板６に、軸方向の他方の側面を第１側板７にそれぞれ摺接している。ロータ８には一方の側面に第１軸部８Ａを突設すると共に、他方の側面に第２軸部８Ｂを突設している。第１軸部８Ａはハウジング４に軸支し、先端を外部に突出して図示しない電動機と連結する。第２軸部８Ｂはカバー５に軸支する。９はロータ８へ半径方向に穿設したベーン収納用スリット溝で、ロータ８の外周面に開口し、ロータ８の周方向へ１１個を等間隔に設けている。ベーン収納用スリット溝９は半径方向の内方に基端部１０を有し、基端部１０は円形状に形成している。１１はベーンで、ベーン収納用スリット溝９に半径方向へ摺動自在に挿入している。１２はロータ８の外周を囲んで配置した可動リングで、円筒孔２の第１側板７と第２側板６との間に配置し、図1の左右方向へロータ８に対して偏心移動自在に設けている。可動リング１２はその内周面をカム面１３とし、ベーン１１の先端を摺接している。１４はポンプ室で、両側板６、７とロータ８とベーン１１と可動リング１２のカム面１３により区画形成し、ロータ８の矢印Ｂ方向への回転により容積変化する。

１５は流体を吸入する吸入流路、１６は流体を吐出する吐出流路で、それぞれカバー５に穿設している。１７はポンプ室１４の容積が拡大する吸入領域に開口する吸入ポートで、第１吸入ポート部１７Ａと第２吸入ポート部１７Ｂから構成している。図３および図４に示す如き、第１吸入ポート部１７Ａはロータ８の他方の側面が摺接する第１側板７の表面へ半円弧状に窪み形成し、底面に開口して第１側板７を貫通して第１側板７の裏面に開口する連通孔１７Ｃ、１７Ｄを介して吸入流路１５と連通している。第２吸入ポート部１７Ｂは第１吸入ポート部１７Ａと略同一形状で、第１吸入ポート部１７Ａとロータ８を介した軸方向の対向位置に、ロータ８の一方の側面が摺接する第２側板６の表面へ半円弧状に窪み形成している。図３ないし図５に示す如き、１８はポンプ室１４の容積が縮小する吐出領域に開口する吐出ポートで、第１吐出ポート部１８Ａと第２吐出ポート部１８Ｂから構成している。第１吐出ポート部１８Ａは第１吸入ポート部１７Ａと中心を介した半径方向の対向位置で、ロータ８の他方の側面が摺接する第１側板７の表面へ半円弧状に窪み形成し、底面に開口して第１側板７を貫通して第１側板７の裏面に開口する連通孔１８Ｃ、１８Ｄ、１８Ｅを介して吐出流路１６と連通している。第２吐出ポート部１８Ｂは第１吐出ポート部１８Ａと略同一形状で、第１吐出ポート部１８Ａとロータ８を介した軸方向の対向位置に、ロータ８の一方の側面が摺接する第２側板６の表面へ半円弧状に窪み形成している。

ポンプ室１４は、ロータ８の矢印Ｂ方向への回転により容積変化し、吸入ポート１７から吸入した流体を搬送して吐出ポート１８から吐出する。ポンプ室１４は内部に発生する吐出圧力による作用力を可動リング１２のカム面１３に、可動リング１２をロータ８との偏心量減少方向（図１の左方向）へ移動するよう作用させる。１９は収装孔３の開口を閉塞する蓋部材で、ハウジング４に固定している。２０は収装孔３に収装したばねで、一端部にホルダ２１を装着すると共に、一端部と軸方向に対向する他端部にばね受け部材２２を装着している。ばね２０はホルダ２１を介して可動リング１２の外周面に当接し、可動リング１２を偏心量増加方向（図１の右方向）へ付勢している。２３は蓋部材１９に回動自在に螺合した調圧部材で、ばね受け部材２２を介してばね２０の他端部に当接し、回動操作で進退自在に設けている。調圧部材２３は回動操作で進退し、ばね２０を伸縮してばね力を変更し、フルカットオフ圧力を変更操作自在に設けている。２４は調圧部材２３に螺合したロックナット部材で、蓋部材１９へ接離自在に設け、蓋部材１９への当接で調圧部材２３の回動操作を規制する。

２５はハウジング４に螺合した案内ねじ部材で、可動リング１２におけるホルダ２１の当接個所と略直角方向の外周面に当接し、吐出ポート１８の位置に対応して可動リング１２のカム面１３に作用する吐出圧力による作用力の図１上方向分力を受け、可動リング１２の図１左右方向への移動を案内するよう設けている。そして、案内ねじ部材２５は回動操作により進退自在に設けて可動リング１２の図１上下方向位置を調整自在に設けている。２６は案内ねじ部材２５に螺合したロックナット部材で、ハウジング４へ接離自在に設け、ハウジング４への当接で案内ねじ部材２５の回動操作を規制する。２７はハウジング４に螺合した吐出量調整部材で、ホルダ２１との対向位置で可動リング１２の外周面に当接し、可動リング１２の最大偏心量を規制して最大吐出量を設定する。２８は吐出量調整部材２７に螺合したロックナット部材で、ハウジング４へ接離自在に設け、ハウジング４への当接で吐出量調整部材２７の回動操作を規制する。

図２ないし図４に示す如く、２９は吸入領域に位置するベーン収納用スリット溝９の基端部１０に連通して吸入圧を導入する吸入側円弧状溝部、３０は吐出領域に位置するベーン収納用スリット溝９の基端部１０に連通して吐出圧を導入する吐出側円弧状溝部である。吸入側円弧状溝部２９は、第１側板７に設けた第１吸入側円弧状溝部２９Ａと第２側板６に設けた第２吸入側円弧状溝部２９Ｂとから構成している。第１吸入側円弧状溝部２９Ａは、第１吸入ポート部１７Ａより半径方向の内方位置でベーン収納用スリット溝９の基端部１０と半径方向で略同一位置に設け、半円弧状に窪み形成し、周方向長さ寸法をポンプ室１４の２個分と略等しく設けている。そして、第１吸入側円弧状溝部２９Ａは、底面に開口して第１側板７を貫通して第１側板７の裏面に開口する連通孔２９Ｃ、２９Ｄを介して吸入流路１５と連通している。第２吸入側円弧状溝部２９Ｂは、第１吸入側円弧状溝部２９Ａと略同一形状で、第１吸入側円弧状溝部２９Ａとロータ８を介した軸方向の対向位置で、第２側板６に窪み形成している。

吐出側円弧状溝部３０は、第１側板７に設けた第１吐出側円弧状溝部３０Ａと第２側板６に設けた第２吐出側円弧状溝部３０Ｂとから構成している。第１吐出側円弧状溝部３０Ａは、第１吸入側円弧状溝部２９Ａと同心状でベーン収納用スリット溝９の基端部１０と半径方向で略同一位置に設け、半円弧状に窪み形成し、周方向長さ寸法をポンプ室１４の６個分と略等しく設けている。そして、第１吐出側円弧状溝部３０Ａは、底面に開口して第１側板７を貫通して第１側板７の裏面に開口する３個の連通孔３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅを介して吐出流路１６と連通し吐出流体の一部を流通している。図５に示す如く、連通孔３０Ｅは軸線と平行に直線状で、第１吐出側円弧状溝部３０Ａの底面に開口する小径孔３０Ｆと裏面に開口して小径孔３０Ｆより大径の大径孔３０Ｇとを接続して構成し、小径孔３０Ｆと大径孔３０Ｇとの接続部に壁面７Ａを形成した。これにより、連通孔３０Ｅは第１側板７の表面と裏面との間に壁面７Ａを一つ形成する形状としている。連通孔３０Ｃ、３０Ｄも連通孔３０Ｅと略同一形状としている。第２吐出側円弧状溝部３０Ｂは、第１吐出側円弧状溝部３０Ａと略同一形状で、第１吐出側円弧状溝部３０Ａとロータ８を介した軸方向の対向位置で、第２側板６に窪み形成している。３１はシール部材で、第１側板７の裏面に装着し、連通孔１８Ｃ、１８Ｄ、１８Ｅの裏面への開口および連通孔３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅの裏面への開口を囲い、連通孔１８Ｃ、１８Ｄ、１８Ｅおよび連通孔３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅと吐出流路１６との接続箇所を密封している。

次にかかる構成の作動を説明する。
図１の状態は、可動リング１２が最大偏心位置にあり、ロータ８を矢印Ｂ方向に回転すると、吸入ポート１７よりポンプ室１４に吸入した流体を吐出ポート１８より吐出して最大吐出量が得られる。そして、可動リング１２のカム面１３に図１の左方向へ作用する吐出圧力による作用力がばね２０のばね力による設定圧力を上回ると、可動リング１２は図１の左方向へ偏心量を減少するよう案内ねじ部材２５で案内されて移動して吐出量を減少し、可動リング１２がロータ８と略同心位置になることで吐出量が零になる。そして、吐出量の減少により吐出圧力が設定圧力より低下すると、可動リング１２はばね２０のばね力により図１の右方向へ案内ねじ部材２５で案内されて移動して吐出量を増加する。

ロータ８の矢印Ｂ方向への回転で、吸入領域では、ベーン収納用スリット溝９の基端部１０に、吸入側円弧状溝部２９より吸入圧を導入し、ベーン１１をカム面１３に押し付けている。また、吐出領域では、吐出流路１６の吐出流体の一部が連通孔３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅを流通し、吐出側円弧状溝部３０よりベーン収納用スリット溝９の基端部１０に導入され、ベーン１１をカム面１３に押し付けている。

かかる作動において、第１側板７は金属粉末を成型して焼結した焼結金属材料で形成し、第１側板７には第１吐出側円弧状溝部３０Ａの底面および表面と対向する裏面に開口して第１側板７を幅方向に貫通する連通孔３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅを形成し、連通孔３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅは軸線と平行に直線状で吐出流体の一部を流通し、第１側板７の表面と裏面との間に壁面７Ａを一つ形成する形状とした。このため、第１側板７を成型する際に、連通孔３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅを型でともに形成できるから、連通孔３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅを別途追加工することを不要にでき、ロータ８が摺接する第１側板７に貫通形成する連通孔３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅを簡易に制作でき、安価に制作できる。

また、連通孔３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅは、第１吐出側円弧状溝部３０Ａの底面に開口する小径孔３０Ｆと裏面に開口して小径孔３０Ｆより大径の大径孔３０Ｇとを接続して構成し、小径孔３０Ｆと大径孔３０Ｇとの接続部に壁面７Ａを形成した。このため、大径孔３０Ｇを流通する流体は絞られにくくできるから、第１吐出側円弧状溝部３０Ａに吐出流体の一部をスムースに導入することができ、また、小径孔３０Ｆで第１側板７の強度を維持することができる。

図６は、本発明の他の実施形態を示し、一実施形態と同一箇所には同符号を付して説明を省略し、異なる箇所についてのみ説明する。
第１吐出側円弧状溝部３０Ａの底面および表面と対向する裏面に開口して第１側板７を幅方向に貫通する連通孔３０Ｅは、第１側板７の表面と裏面との間を同一径の孔３０Ｈとし、壁面がない形状とした。

作動は、一実施形態と同様に、ロータ８を回転して流体を吸入吐出する。
この作動で、連通孔３０Ｅは軸線と平行に直線状で吐出流体の一部を流通し、第１側板７の表面と裏面との間に壁面がない形状とした。このため、第１側板７を成型する際に、連通孔３０Ｅを型でともに形成できるから、一実施形態と同様に、連通孔３０Ｅを別途追加工することを不要にでき、連通孔３０Ｅを簡易に制作でき、安価に制作できる。

また、連通孔３０Ｅは、壁面がなく第１側板７の表面と裏面との間を同一径の孔３０Ｈとした。このため、連通孔３０Ｅは簡易な形状で、第１側板７を成型する際に、より容易に形成できるから、より一層安価に制作できる。

なお、前述の実施形態では、第１吐出側円弧状溝部３０Ａの底面および表面と対向する裏面に開口して第１側板７を幅方向に貫通する連通孔３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅは、３個設けたが、１個または２個もしくは４個以上であってもよい。また、吸入ポート１７、吐出ポート１８、吸入側円弧状溝部２９、吐出側円弧状溝部３０を、それぞれ第１側板７と第２側板６との両方に設けたが、第１側板７のみに設けても良い。また、吐出圧がフルカットオフ圧力に達すると、吐出量を略零とする可変容量形としたが、吐出量を略一定とする定容量形としても良いことは勿論である。

１：ポンプ本体
７：第１側板（側板）
７Ａ：壁面
８：ロータ
９：ベーン収納用スリット溝
１１：ベーン
１３：カム面
１４：ポンプ室
１７：吸入ポート
１８：吐出ポート
３０：吐出側円弧状溝部
３０Ａ：第１吐出側円弧状溝部
３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ：連通孔

Claims

ポンプ本体内へ回転自在に設けたロータと、ロータに形成しベーンを半径方向へ摺動自在に挿入して、ロータ外周面に開口した複数のベーン収納用スリット溝と、ロータの外周を囲みベーンの先端が摺接するカム面と、ロータの側面が摺接する側板と、ロータとベーンとカム面と側板により区画形成され、ロータの回転により容積変化して流体を吸入吐出するポンプ室と、ロータの回転に応じて前記ポンプ室の容積が拡大する吸入領域に開口する吸入ポートと、ロータの回転に応じて前記ポンプ室の容積が縮小する吐出領域に開口する吐出ポートと、吐出領域に位置するベーン収納用スリット溝の基端部に連通して側板の表面に窪み形成し、吐出流体の一部を導入する吐出側円弧状溝部とを備え、側板は金属粉末を成型して焼結した焼結金属材料で形成し、側板には表面と対向する裏面に一端を開口して側板を幅方向に貫通する連通孔を形成し、連通孔は軸線と平行に直線状で吐出流体の一部を流通して他端を吐出側円弧状溝部の底面および表面に開口すると共に、吐出側円弧状溝部の底面および表面に開口する小径孔と裏面に開口して小径孔より大径の大径孔とを接続して構成し、小径孔と大径孔との接続部に壁面を一つ形成する形状にしたことを特徴とするベーンポンプ。