JPH0423115B2 - - Google Patents

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JPH0423115B2
JPH0423115B2 JP54146838A JP14683879A JPH0423115B2 JP H0423115 B2 JPH0423115 B2 JP H0423115B2 JP 54146838 A JP54146838 A JP 54146838A JP 14683879 A JP14683879 A JP 14683879A JP H0423115 B2 JPH0423115 B2 JP H0423115B2
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JP
Japan
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pump
cover plate
suction
suction port
pump housing
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JP54146838A
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English (en)
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JPS5669491A (en
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Norihiro Mochizuki
Fusayoshi Kugimya
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KYB Corp
Original Assignee
Kayaba Industry Co Ltd
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Publication date
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Priority to DE19803050041 priority patent/DE3050041C3/de
Priority to US06/285,186 priority patent/US4408964A/en
Priority to PCT/JP1980/000279 priority patent/WO1981001446A1/ja
Priority to DE3050041T priority patent/DE3050041C2/de
Publication of JPS5669491A publication Critical patent/JPS5669491A/ja
Publication of JPH0423115B2 publication Critical patent/JPH0423115B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F01C21/104—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber
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    • F04C14/26—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels
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    • F04C15/06—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/34—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/344—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F04C2/3446—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along more than one line or surface

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車両用パワーステアリング装置などに
用いられるベーンポンプの改良に関する。
（従来の技術とその解決すべき課題） 一般に自動車用パワーステアリング装置に用い
られる圧油を供給するためのポンプとしては、自
動車部品として自動車の燃費の低減に寄与すべく
軽量化と、装着スペースの関係から小型化、さら
には安価な小型自動車への適用を実現するために
より一層のコストダウンが要請され、同時に車の
エンジンを駆動源とする関係上、高速走行する車
のエンジン回転数に応じた高回転数領域における
ポンプ効率の維持向上をはかりながら小型、軽量
化されたポンプが求められる。
こうした従来のベーンポンプの一つとして、特
公昭51−20726号公報に開示されたようなものが
知られている。
これは内部にロータが配置されるカムリングを
挟むようにして、その左右にポンプハウジングと
カバープレートとを配置し、これを共通の通しボ
ルトにより共締した分割構造により構成されてい
る。ポンプハウジングには吐出流量を制御するた
めの流量制御バルブが内蔵されている。またこれ
らの周囲には一部がポンプハウジングにより形成
される、カムリングの外側を取り囲むようにした
リザーバが設けられ、ここに作動油を蓄えるよう
にしている。そしてポンプ効率を高めるために、
ポンプ吸込通路に対して制御バルブからの余剰バ
イパス流が合流され、これによりポンプの吸込側
を予圧するようにしている。
しかしながらこのベーンポンプにあつては、カ
ムリング外周に位置して円筒型のリザーバが配設
されているため、ポンプハウジングを含めてポン
プの全体的な構造が小型化、軽量化できないとい
う問題がある。ところでこの場合、カムリングの
外周にリザーバがあるため、カムリングとこの両
側に位置するポンプハウジング及びカバープレー
トとの接合面は、この接合面から作動油が多少リ
ークしても問題ないことからオイルシールする必
要がないのであるが、同じ分割タイプでも特公昭
49−49123号公報に開示されたもののように、リ
ザーバをカムリングの外周から分離したもので
は、全体構造の小型化が図れる反面、オイルシー
ルの問題から互いの接合面にはポンプ機能に関与
するカム面と吸込、吐出ポート（円弧状流体口
孔）とを共に取り囲むための円形のシール溝を機
械加工してシールリングを嵌合する必要があり、
このようにカム面や吸込、吐出ポートに外接する
共通の単一円で囲むようにすると、とくにポンプ
機能部分に直接関与しない前記バイパス流を送り
込むための連絡通路を含めてその外側から円形の
シールリングで囲まなければならないことから
も、その分だけカムリングや、これに接合するカ
バープレート、ポンプハウジングの構造が大径化
するのが避けられず、リザーバを除去しても単純
にそのまま小型、軽量化が図れるというものでも
ない。
このことは特公昭37−9879号公報に開示された
もののように、ポンプ機能に関与するカム面及び
吸込・吐出ポートと流体供給通路とを別々の円形
のシールリングで囲む構造でも同じであり、つま
りこの場合は、２個のシール溝の機械加工上必要
な強度を確保する関係から、互いのシールリング
を接近させるのに限界があり、その分だけシール
リングを離さなければならず、結局全体的にはシ
ール溝を重合できないことから、シール溝離間寸
法相当分だけ大型化して重量もかさむものとなる
のである。
一方前記特公昭51−20726号公報のものは、ポ
ンプハウジング側の制御バルブからの余剰油が、
カバープレート側の吸込ポートに導入される過程
で、その途中のカムリングに形成されたリザーバ
に連通する吸込口からの吸込流と合流し予圧効果
を生じるようにしたものであるが、この予圧効果
には、合流以降の通路について、吸込ポートに至
る間に流体のもつ速度エネルギを効率よく圧力エ
ネルギに変換するに必要十分な長さと理想的な閉
管路の形状が要求されるにも拘わらず、この公報
記載のポンプの場合は、ポンプハウジングとカバ
ープレートとの間に挟まれた通路途中のカムリン
グにリザーバからの吸込口が開口する構造になつ
ているので、通路長を十分にとりにくく、必ずし
も高い吸込効率を確保できるものとは言えなかつ
た。
したがつてこのようにポンプ効率の低いもので
は、所定の流量を確保するのにポンプの大型化が
避けられず、かつこれに伴う重量増加を考慮する
と、とくにエンジンルームのスペースが狭小な小
型自動車等のパワーステアリングの油圧ポンプと
して用いるのには、配置スペースや重量の点から
問題があつた。
本発明はこのような点に着目し、自動車用パワ
ーステアリングの油圧ポンプとして最適な小型か
つ軽量なベーンポンプを提供することを目的とす
る。
（課題を解決するための手段） そこで本発明は、ポンプハウジングを貫通する
ポンプ軸で回転駆動されるロータを収装したカム
リングを該ポンプハウジングとカバープレートと
の間に配置してポンプ本体を構成し、前記ポンプ
本体には吐出ポートに連通するフローコントロー
ルバルブを設け、このフローコントロールバルブ
の余剰流出口から、カム面及びカム面周囲のポン
プ機能部分の外側を通つてカバープレートの吸込
ポートに至る吸込通路を形成し、かつフローコン
トロールバルブの余剰流出口の近傍に、該余剰流
出口に対し略直交するように前記吸込通路に通じ
る吸込口を設けたベーンポンプであつて、前記ポ
ンプ軸とポンプハウジングのポンプ軸貫通部分と
を、それぞれ軸受部分からロータ嵌合部分に向か
つて小径となる段付状に形成する一方、カバープ
レートの内部で吸込通路を二股状に分岐し、かつ
前記フローコントロールバルブをポンプ軸を支持
するポンプハウジング側に、また吸込ポートをカ
バープレート側にそれぞれ配置した。
（作用） 上記構成において、フローコントロールバルブ
をポンプハウジングに、吸込ポートをカバープレ
ートにそれぞれ配設した構成により、両者を連通
する吸込通路の長さを最大限に長くできると共
に、カバープレートにおいて開口する吸込ポート
及びこの吸込ポートに接続する二股部分の通路断
面積をポンプ軸と干渉することなく十分にとるこ
とができ、これらが相俟つて余剰流出口からの余
剰流と吸込口で合流した吸込流体のもつ速度エネ
ルギを効率よく圧力エネルギに変換して、吸込ポ
ートに押し込むことができるので、ポンプ効率が
大幅に向上する。
また、ポンプ軸とポンプハウジングのポンプ軸
貫通部分とは、それぞれ軸受部分からロータ嵌合
部分に向かつて小径となる段付状である。このた
め、ポンプ軸についてはその大径の部分により自
動車用パワーステアリング装置の油圧源としてベ
ルト装置等により駆動するときの軸受部分の負荷
を軽減しつつ、小径の部分にてロータの小型化に
寄与する、一方ポンプハウジングについては、そ
のポンプ軸貫通部分のロータに面した部分が小径
であるので、ロータに支持したベーンの基部に油
圧を及ぼすための環状溝等をも小径化することが
できる。これらが相俟つて、ロータ及びハウジン
グを最大限に小型化することが可能となる。
（実施例） 以下本発明の実施例を第１図から第７図に基づ
いて説明する。
まず基本的な構成を説明すると、このベーンポ
ンプは第１図、第２図に示すように、ポンプハウ
ジング３４と、ロータ３６を内蔵したカムリング
３５と、カバープレート３７とから構成され、こ
れらが共通のボルト（図示せず）により共締状態
で一体的に締結されている。
ポンプハウジング３４には第１図に示したよう
にフローコントロールバルブ６１が収装されると
共に、その摺接面３８に吐出ポート３９などが形
成される。カムリング３５の内部のロータ３６に
はカム面５０に接触するように放射状に配列した
ベーン５７が設けられ、ポンプ軸５６によりロー
タ３６が回転させられる。このポンプ軸５６は段
付状に形成されており、第１図に示したように前
記ロータ３６が嵌合される部分から先端側が小径
部５６Ａとなつているのに対して、ポンプハウジ
ング３４の軸受６０によつて支持される部分はテ
ーパ状部分を介して大径部５６Ｂとなつている。
これにより、ロータ３６をはじめとするポンプ機
能部分の寸法を小さく抑えると共に、自動車のエ
ンジン出力をベルト駆動装置等を介してポンプ軸
５６に伝達する際に加わる大きな軸受荷重に対応
して余裕をもつてポンプ軸５６を支持しうるよう
に図つている。また、ポンプハウジング３４につ
いても、前記ポンプ軸５６が貫通する部分が該ポ
ンプ軸５６の形状に対応するように段付状に形成
されており、これにより環状溝４２の径を小さく
することができるので、この面からもロータ３６
等の小型化が促進される。なお、５６Ｃはロータ
３６をポンプ軸細径部５６Ａに対して回り止めす
るためのセレーシヨンを示している。またカバー
プレート３７の摺接面４６には吸込ポート５３が
形成される。更に詳しく説明すると、前記ポンプ
ハウジング３４における円弧状管体の高圧室３１
と、その高圧室３１から延びて図示しないフロー
コントロールバルブに連通する管体の吐出口連通
通路３２及び同じく高圧室３１に通じる一対の吐
出ポート３９，３９はあらかじめ第３図に示すよ
うな本体部分３１′とその外周から延びる突出部
分３２′及び側面の突起３９′，３９′からなる鋳
物中子３３により鋳造によつてポンプハウジング
３４に一体成形される。一方、カムリング３５と
ロータ３６は、ポンプハウジング３４とカバープ
レート３７間に直接挟持される。
前記吐出ポート３９，３９はロータ３６と摺接
するポンプハウジング３４の摺接面３８の一部を
なす高圧室３１の外壁に開口し、ここにはまた吸
込ポート４０，４０がへこみとして形成される。
また、ポンプハウジング３４の残りの摺接面３８
には、複数のきり孔４１を通して高圧室３１の圧
油が導かれる環状溝４２が設けられ、かつ吸込口
５５から上記吸込ポート４０，４０に対応するカ
バープレート３７側の一対の吸込ポート５３，５
３に油を供給するための吸込口連通通路４３Ａも
開口する。
吸込口連通通路４３Ａは、後述する通路４３Ｂ
及び４３Ｃと共に吸込ポート５３に向かつて通路
断面積が増大する一連の吸込通路を構成するもの
で、第１図に示したようにフローコントロールバ
ルブからの余剰油を戻す余剰流出口６２に接続し
ており、この余剰油の流速の高い部分にほぼ直交
するようにして吸込口５５が接続し、これにより
吸込口５５からの作動油の吸込作用を高めてい
る。
カムリング３５の両接合面４４，４５は、ポン
プハウジング３４やカバープレート３７と共に後
述するシール溝５１，５２と略相似の非円形状の
外郭形状を備えており、ポンプハウジング３４の
吸込口連通通路４３Ａとカバープレート３７吸込
口連通通路４３Ｃとを連通する通路４３Ｂが貫通
し、これらにより前述した通り吸込通路を構成し
ている。
カムリング３５の回転を阻止するための一対の
ピン４７，４７がカムリング３５を貫通してポン
プハウジング３４とカバープレート３７に植立す
る。カバープレート３７とカムリング３５を貫通
してポンプハウジング３４に螺合する４本のボル
ト（図示せず）により、カムリング３５は挟持さ
れるが、その際にそれぞれの接合面には非円形に
シールリング４８，４９が介装され、油密性が確
保される。この場合、これらシールリング４８，
４９はカム面５０や吸込ポート４０，４０、吐出
ポート３９，３９等からなるポンプ機能部分と連
通通路４３Ｂとに近接してこれをその外郭形状に
沿つて非円形に包囲するようにカムリング３５の
両面４４，４５に形成された単一のシール溝５
１，５２にそれぞれ嵌合される。
なおカムリング３５は平板状の単純な形状であ
るため焼結加工等により高耐久性のものが容易に
得られ、同時にその両面へのシール溝５１，５２
の加工を、非円形状という複雑な形状のものであ
つても型成型により精密かつ容易に行なうことが
でき好都合である。
カバープレート３７の摺接面４６には吸込口連
通通路４３Ｃから２方向に分岐する二股通路４３
Ｄ，４３Ｅの出口が吸込ポート５３，５３として
開口し、その吸込ポート５３，５３はポンプハウ
ジング３４の摺接面３８に設けた吸込ポート４
０，４０とカムリング３５を挟んで相対峙する。
このようにして前記吸込口５５から低圧の高速
領域に吸い込まれた作動油は、比較的長い連通通
路４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃから、ポンプ軸５６と
干渉することのないために十分に通路断面積を取
れる二股通路４３Ｄ，４３Ｅにより、速度エネル
ギが圧力エネルギに効率良く変換され、吸込ポー
ト５３に予圧された状態で押し込まれるのであ
り、このためポンプ吸込効率が大幅に向上する。
また、ポンプハウジング３４の摺接面３８に設
けた環状溝４２と対峙する環状溝５４をカバープ
レート３７に摺接面４６に設け、バランスを保つ
ように図つている。
次に作用を説明する。
吸込口５５より吸込まれた作動油は、ポンプハ
ウジング３４の吸込口連通通路４３Ａとカムリン
グ３５の吸込口連通通路４３Ｂを通つて、カバー
プレート３７の吸込口連通通路４３Ｃに入り、二
股通路４３Ｄ，４３Ｅで２つに分流してその出口
部吸込ポート５３，５３に至り、更にカムリング
３５に形成した図示しない連通孔（従来公知のク
ロスオーバー通路）を仲介してポンプハウジング
３４の摺接面３８に設けた吸込ポート４０，４０
にも導かれて、カム面５０及びロータ３６の左右
側面からの作動油の吸込を可能とする。
２ケ所の吸込ポート５３，５３及びこれと相対
峙する吸込ポート４０，４０に導入された油は、
ポンプ軸５６によつて駆動するロータ３６の回転
に伴うベーン５７の延び側での膨張による吸込作
用により導かれて隣り合うベーン５７間とカム面
５０とによる作動室に閉じ込められ、約1/4回転
してベーン５７の縮み側での作動室容積の縮小変
化による吐出作用を受けてそれぞれの吐出ポート
３９，３９に吐出され、連通する高圧室３１に送
り込まれて合流する。その際、高圧室３１の圧油
の一部は複数のきり孔４１を通つてポンプハウジ
ング３４の環状溝４２に導かれ、更にロータ３６
の油溜孔５８を仲介にしてカバープレート３７の
環状溝５４にも導かれるが、上記油溜溝５８にお
ける圧油はベーン５７の基部に作用してベーン５
７をカムリング３５のカム面５０に追従させる付
勢力を与える。
そして、高圧室３１の圧油の大部分は吐出口連
通通路３２を通つてフローコントロールバルブ６
１により流量制御を受けたのち吐出口５９から外
部に送り出される。
一方、先の吸込口連通通路４３Ａ，４３Ｂ，４
３Ｃには、上記フローコントロールバルブ６１か
らの余剰油が高速でバイパスされ、その上流の高
速低圧部分に吸込口５５が接続しているため、図
示しないタンクからの新しい作動油の吸込作用が
極めて高く、また、吸込口連通通路４３Ａ〜４３
Ｃ及び二股通路４３Ｄ，４３Ｅはポンプハウジン
グ３４からカムリング３５を経て反対側のカバー
プレート３７へ至る滑らかな閉管路状に形成され
ているので、その通路長が比較的長くなり、しか
も二股通路４３Ｄ，４３Ｅは、ポンプ軸５６があ
るポンプハウジング側ではなく、ポンプ軸５６が
貫通していないカバープレート３７に形成される
ことから十分に通路断面積がとれ、吸込ポート５
３に到達するまでの間に作動油の速度エネルギが
圧力エネルギに変換され、吸込ポート５３に過給
されるかたちとなるため、油は吸込ポート５３か
らポンプ作動室へと効率よく流入する。
また、カムリング３５の摺接面４４，４５に
は、カム面５０等からなるポンプ機能部分と低圧
の連通通路４３Ｂとを、これらと近接してその外
郭形状に対応した非円形状に取り囲む単一のシー
ル溝５１，５２を形成しているので、これら連通
通路４３Ｂとカム面５０を別々に取り囲み、ある
いは両方を同時に単一の円形シールリングで取り
囲むように円形シール溝を形成する構造に比較し
て、シール構造が簡単となつたり、シール溝で取
り囲まれる部分の面積を小さくし、あるいはシー
ル溝の外側に無駄なスペースが生るのが避けられ
る。また、カムリング３５やカバープレート３
７、ポンプハウジング３４のポンプ軸方向から見
た外郭形状を前記シール溝５１，５２と略相似の
非円形としたことから、これらの部品についてシ
ールリング４８，４９の外側の無駄肉となる部分
がなくなり、ポンプの小型化、軽量化が達成され
る。
なお、上記において仮に２つのシールリングで
カム面等からなるポンプ機能部分とその外側に位
置する連絡通路とをそれぞれ独立して取り囲むよ
うにした場合、互いのシール溝を接近させるには
機械溝加工強度の点から限界があり、結局連絡通
路をカム面等のポンプ機能部分から外方へ大きく
離す必要があつて、全体的には大型化するのは避
けられなくなるが、本実施例の場合にはその必要
がなく小型化できるのである。また単一のシール
リング４８，４９とすることにより、シール機構
の簡略化とシール性能の向上にも寄与する。
（発明の効果） 以上のように本発明は、フローコントロールバ
ルブをポンプ軸を支持するポンプハウジングに、
また吸込ポートをカムリングを挟んで反対側のカ
バープレートにそれぞれ配設し、前記吸込通路が
フローコントロールバルブの余剰流出口に近接し
てポンプハウジングに設けた吸込口から、カム面
及びカム周囲のポンプ機能部分を跨いで、ポンプ
ハウジング、カムリング、カバープレートにわた
つて延び、かつカバープレートにて二股に分岐し
て吸込ポートと連通するようにしたので、吸込通
路の長さをポンプハウジングからカバープレート
にわたつて長くとることと共に、ポンプ軸の先端
側を細径にしてカバープレートにおいて吸込ポー
トに接続する二股部分の通路断面積をポンプ軸と
干渉することなく十分にとることを可能とするこ
とにより、余剰流出口からの余剰流と吸込口で合
流した吸込流体のもつ速度エネルギを、効率よく
圧力エネルギに変換して、吸込ポートに押し込む
ことができ、これによりポンプ効率の大幅な向上
が図れ、この結果、ポンプの小型化や軽量化に寄
与する。
また、本発明ではポンプ軸及びポンプハウジン
グのポンプ軸貫通部分とを、それぞれ軸受部分か
らロータ嵌合部分に向かつて小径となる段付状に
形成したことから、自動車のエンジンによりベル
ト駆動装置を介して駆動するときの軸受部分の耐
荷重性を確保しつつ、ロータ及びカムリング等か
らなるポンプ機能部分の小型化を図ることができ
る。この結果、上述したポンプ効率の向上効果と
相俟つて、ポンプの小型・軽量化を最大限に達成
できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例の縦断面図、第２図は
その分解斜視図、第３図は鋳造中子の斜視図、第
４図はカバープレートの側面図、第５図はカムリ
ングの側面図、第６図は前記カムリングの反対側
面図、第７図はポンプハウジングの側面図であ
る。 ３１……高圧室、３２……吐出口連通通路、３
３……鋳物中子、３４……ポンプハウジング、３
５……カムリング、３６……ロータ、３７……カ
バープレート、３８……摺接面、３９……吐出ポ
ート、４０……吸込ポート、４１……きり孔、４
２……環状溝、４３Ａ〜４３Ｃ……吸込口連通通
路（低圧連絡通路）、４４，４５……接合面、４
８，４９……シールリング、５１，５２……シー
ル溝、５６……ポンプ軸、５６Ａ……ポンプ軸細
径部、５６Ｂ……ポンプ軸太径部、６０……軸
受、６１……フローコントロールバルブ、６２…
…余剰流出口。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ ポンプハウジングを貫通するポンプ軸で回転
    駆動されるロータを収装したカムリングを該ポン
    プハウジングとカバープレートとの間に配置して
    ポンプ本体を構成し、前記ポンプ本体には吐出ポ
    ートに連通するフローコントロールバルブを設
    け、このフローコントロールバルブの余剰流出口
    から、カム面及びカム面周囲のポンプ機能部分の
    外側を通つてカバープレートの吸込ポートに至る
    吸込通路を形成し、かつフローコントロールバル
    ブの余剰流出口の近傍に、該余剰流出口に対し略
    直交するように前記吸込通路に通じる吸込口を設
    けたベーンポンプであつて、前記ポンプ軸とポン
    プハウジングのポンプ軸貫通部分とを、それぞれ
    軸受部分からロータ嵌合部分に向かつて小径とな
    る段付状に形成する一方、カバープレートの内部
    で吸込通路を二股状に分岐し、かつ前記フローコ
    ントロールバルブをポンプ軸を支持するポンプハ
    ウジング側に、また吸込ポートをカバープレート
    側にそれぞれ配置したことを特徴とするベーンポ
    ンプ。
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