JPH06129366A - Vane pump - Google Patents

Vane pump

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JPH06129366A
JPH06129366A JP27841692A JP27841692A JPH06129366A JP H06129366 A JPH06129366 A JP H06129366A JP 27841692 A JP27841692 A JP 27841692A JP 27841692 A JP27841692 A JP 27841692A JP H06129366 A JPH06129366 A JP H06129366A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vane
rotor
vane pump
slit
pump
Prior art date
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Pending
Application number
JP27841692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuyoshi Harimoto
一由 針本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To lessen increment of the side clearance formed between slits and vanes provided in the rotor of a vane pump. CONSTITUTION:A rotor 3 made of aluminum alloy rotating in a ring 1 is provided with a number of slits 4 stretching radially, and each vane 5 held movably in slit in the radial direction is made of a high carbon cromium steel for bearing, wherein the coefficient of linear expansion of the material for the rotor 3 should be close to that of the material for the vanes 5, and thereby increment of the side clearance can be lessened even when the temp. has risen.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、ベーンポンプ、更に
詳しくはロータのスリットとこのスリット内に組込んだ
ベーンとのサイドクリアランスの発生を少なくしたベー
ンポンプに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vane pump, and more particularly to a vane pump which reduces side clearance between a slit of a rotor and a vane incorporated in the slit.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1はベーンポンプの一般的な構造を示
しており、両端面がブッシングで閉鎖されたリング1の
楕円孔2内にロータ3を回転可能に収納し、このロータ
3に外周面で開放する多数のスリット4を放射状の配置
で設け、各スリット4に板状のベーン5を半径方向に摺
動自在となるよう組込み、駆動軸6とロータ3の回転に
ともなうベーン5の出入りによって、吸引口7から吐出
口8に流体を送るポンプ作用を行なうようになってい
る。
2. Description of the Related Art FIG. 1 shows a general structure of a vane pump. A rotor 3 is rotatably housed in an elliptical hole 2 of a ring 1 whose both end surfaces are closed by bushings, and the outer peripheral surface of the rotor 3 is accommodated in the rotor 3. By providing a large number of slits 4 which are opened in a radial arrangement, a plate-shaped vane 5 is incorporated in each slit 4 so as to be slidable in the radial direction, and the vane 5 moves in and out as the drive shaft 6 and the rotor 3 rotate. A pump action is provided for sending fluid from the suction port 7 to the discharge port 8.

【0003】上記のようなベーンポンプにおいては、機
械効率を上げるため、ロータのスリットとこのスリット
内に組込むベーンの関係を、サイドクリアランスがある
狭い領域になるよう管理して組立てている。
In the above vane pump, in order to increase the mechanical efficiency, the relationship between the slit of the rotor and the vane incorporated in this slit is managed so that the side clearance is in a narrow region.

【0004】また、ロータは鋳鉄のものもあるが、大半
はアルミダイキャストで製作されるものが多く、これに
対してベーン5の材料は、耐摩耗性を重視するため、硬
度を高くすることが可能な高速度工具鋼(SKH)の採
用が主流である。
Although some rotors are made of cast iron, most of them are made by die-casting aluminum. On the other hand, the material of the vane 5 is made to have high hardness because wear resistance is important. The mainstream is adoption of high speed tool steel (SKH).

【0005】上記のようなベーンポンプの運転状態にお
いては、ポンプ自体の温度上昇があるので、ロータ3と
ベーン5の形成材料の線膨張係数に差があると、ロータ
3のスリット4とベーン5の間のサイドクリアランスが
大きくなり、機械効率が低下することになる。
In the above operating state of the vane pump, the temperature of the pump itself rises. Therefore, if there is a difference in the linear expansion coefficient of the forming material of the rotor 3 and the vane 5, the slit 4 and the vane 5 of the rotor 3 will be different. The side clearance between them becomes large and the mechanical efficiency decreases.

【0006】更に、ベーンポンプにおけるベーン5は、
その先端面がリング1の内径と滑りを生じ、スリット4
で保持された両面がロータ3と滑りを生じており、従っ
て上記の各面がすべり面になり、耐焼付性が要求され
る。
Further, the vane 5 in the vane pump is
The tip surface slides with the inner diameter of the ring 1, and the slit 4
The both surfaces held at 1 have slipped with the rotor 3, so that each of the above surfaces becomes a slip surface and seizure resistance is required.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ロータ3の
形成に用いられるアルミダイキャストの線膨張係数は、
2.1×10-5であるのに対し、従来のベーン形成材料
であるSKH材の線膨張係数は、0.93×10-5程度
であり、ロータ形成材とベーン形成材の線膨張係数の差
が大きく、このため、温度の上昇とともにロータのスリ
ットとベーンの間のサイドクリアランスが大きくなり、
機械効率が低下するという問題がある。
By the way, the linear expansion coefficient of the aluminum die cast used to form the rotor 3 is
In contrast to 2.1 × 10 −5 , the linear expansion coefficient of the conventional vane forming material SKH material is about 0.93 × 10 −5 , and the linear expansion coefficient of the rotor forming material and the vane forming material is Is large, and as a result, the side clearance between the rotor slit and the vane increases as the temperature rises.
There is a problem that mechanical efficiency is reduced.

【0008】また、従来のベーンにおけるすべり面は、
平滑な研摩面に仕上げられていたため、すべり面の油膜
形成率が悪く、潤滑油量が少ない場合、潤滑不良となっ
て焼付きが発生し耐久性が低下するという問題もある。
The sliding surface of the conventional vane is
Since it has been finished to a smooth polished surface, the oil film formation rate on the sliding surface is poor, and when the amount of lubricating oil is small, there is a problem that seizure occurs due to poor lubrication and durability is reduced.

【0009】そこでこの発明は、上記のような問題点を
解決するため、温度上昇時においてもサイドクリアラン
スの増加量を少なくすることができ、しかもベーンにお
けるすべり面の油膜形成が十分に行なえ、潤滑性を向上
させて焼付きの発生を防ぎ、耐久性を向上させることが
できるベーンポンプを提供することを課題としている。
In order to solve the above problems, the present invention can reduce the increase in the side clearance even when the temperature rises, and can sufficiently form the oil film on the sliding surface of the vane, thereby improving lubrication. It is an object of the present invention to provide a vane pump capable of improving the durability, preventing the occurrence of seizure, and improving the durability.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、第1の発明は、ベーンポンプに用いられるベ
ーンを高炭素クロム軸受鋼で形成した構成を採用したも
のである。
In order to solve the above problems, the first invention adopts a structure in which vanes used in a vane pump are made of high carbon chromium bearing steel.

【0011】同じく第2の発明は、ベーンの表面に微小
くぼみを無数にランダムに設け、この微小くぼみの平均
面積を35〜150μm2 、微小くぼみの表面に占める
割合いを10〜40%とした構成を採用したものであ
る。
In the second invention, innumerable minute depressions are randomly provided on the surface of the vane, the average area of the minute depressions is 35 to 150 μm 2 , and the ratio of the minute depressions to the surface is 10 to 40%. The configuration is adopted.

【0012】同第3の発明は、上記第1又は第2の発明
において、ベーンポンプのロータがアルミ合金で形成さ
れている構成を採用したものである。
A third aspect of the present invention is the same as the first or second aspect of the invention, in which the rotor of the vane pump is made of an aluminum alloy.

【0013】[0013]

【作用】ベーンの形成材料を高炭素クロム軸受鋼とした
ので、ロータ形成材料とベーン形成材料の線膨張係数が
接近し、温度上昇時においてもサイドクリアランスの増
加量を少なくすることができる。
Since the vane forming material is the high carbon chromium bearing steel, the linear expansion coefficients of the rotor forming material and the vane forming material are close to each other, and the increase amount of the side clearance can be reduced even when the temperature rises.

【0014】また、ベーンポンプに用いるベーンの表面
に、微小くぼみを無数にランダムに設け、この微小くぼ
みの平均面積を35〜150μm2 、微小くぼみの表面
に占める割合いを10〜40%としたので、ベーンのす
べり面の油膜形成率が向上し、温度上昇を防止して焼付
きを防ぎ、長寿命化を図ることができる。
In addition, innumerable minute depressions are randomly provided on the surface of the vane used for the vane pump, and the average area of the minute depressions is 35 to 150 μm 2 , and the ratio of the minute depressions to the surface is 10 to 40%. Further, the oil film formation rate on the sliding surface of the vane is improved, the temperature rise is prevented, seizure is prevented, and the service life is extended.

【0015】[0015]

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0016】ベーンポンプの基本構造は図1に示した通
りであり、ロータ3はアルミ合金を用い、アルミダイキ
ャストで形成され、ベーン5の材料としては、高炭素ク
ロム軸受鋼(SUJ2)が採用されている。
The basic structure of the vane pump is as shown in FIG. 1, the rotor 3 is made of aluminum alloy and is formed by aluminum die casting, and the vane 5 is made of high carbon chromium bearing steel (SUJ2). ing.

【0017】アルミダイキャストの線膨張係数は、2.
1×10-5であるのに対し、ベーン5の材料として用い
たSUJ2材の線膨張係数は1.1×10-5程度であ
り、従来のベーン材料であるSKH材と比較して約20
%線膨張係数が大きく、このことはロータ3の形成材料
とベーン5の形成材料の線膨張係数が接近し、温度上昇
時において、ロータ3のスリット4とベーン5の間のサ
イドクリアランスの増加量を少なくすることができる。
The linear expansion coefficient of aluminum die cast is 2.
To 1 × 10 is to -5, the linear expansion coefficient of the SUJ2 material used as the material of the vane 5 is about 1.1 × 10 -5, about as compared with the conventional SKH material is vane material 20
% The coefficient of linear expansion is large, which means that the linear expansion coefficient of the forming material of the rotor 3 and the forming material of the vanes 5 are close to each other, and the amount of increase in the side clearance between the slit 4 and the vane 5 of the rotor 3 at the time of temperature rise. Can be reduced.

【0018】ベーンポンプにおいて、ロータ3のスリッ
ト4で保持されたベーン5は先端面がリング1に対する
すべり面、両面がロータ3に対するすべり面、両端がブ
ッシングに対するすべり面となり、このベーン5の形成
に用いたSUJ2材は耐摩耗性に優れているが、更に耐
摩耗性を向上させて耐久性をもたせるため、ベーン5に
おけるこれらのすべり面が図2の如く、特殊バレル研磨
加工によって、微小くぼみを無数にランダムに形成した
微小粗面aになっている。
In the vane pump, the vane 5 held by the slit 4 of the rotor 3 has a tip end surface that is a slip surface for the ring 1, both surfaces are slip surfaces for the rotor 3, and both ends are slip surfaces for the bushings. The SUJ2 material used in the past has excellent wear resistance, but in order to further improve wear resistance and durability, these slip surfaces on the vane 5 are treated with special barrel polishing as shown in Fig. 2 to create numerous indentations. The surface is a minute rough surface a randomly formed.

【0019】図3は微小粗面aの断面粗さ形状を示して
おり、同図の如く、平面に凹部を形成し、平面から凸部
が生じないような特殊な表面になっている。
FIG. 3 shows a cross-sectional roughness shape of the minute rough surface a. As shown in FIG. 3, a concave surface is formed on a flat surface so that a convex surface is not formed on the flat surface.

【0020】上記微小粗面aの微小なくぼみの平均面積
は35〜150μm2 、くぼみの表面に占める割合いは
10〜40%である。
The average area of the fine depressions of the fine rough surface a is 35 to 150 μm 2 , and the ratio of the depressions to the surface is 10 to 40%.

【0021】また、微小粗面aの面粗さは平均でRma
x0.6〜2.5μm、表面粗さのパラメータSK値が
SK値≦−1.6になっている。
The surface roughness of the micro-rough surface a is Rma on average.
x0.6 to 2.5 μm, and the surface roughness parameter SK value is SK value ≦ −1.6.

【0022】前記パラメータSK値とは、表面粗さの分
布曲線の歪み度(SKEWNESS)を指し、ガウス分
布のような対象形分布はSK値が0となるが、パラメー
タSK値は、表面凹部の形状、分布が油膜形成に有利な
範囲であり、くぼみがすべり接触において油溜りとな
り、接触部への油の供給の役目をもつ。
The parameter SK value refers to the degree of distortion (SKEWNESS) of the distribution curve of the surface roughness, and the SK value is 0 for the symmetrical distribution such as the Gaussian distribution, but the parameter SK value is the The shape and distribution are in a range that is advantageous for oil film formation, and the depressions serve as oil reservoirs in sliding contact, and serve to supply oil to the contact portions.

【0023】次に、すべり接触でPV値(P:接触面
圧、V:すべり速度)の大きいこの発明のベーンの表面
に微小くぼみの面積比率の異なる状況を与え、比較試験
を行なった。
Next, a comparative test was conducted by giving the vane of the present invention having a large PV value (P: contact surface pressure, V: sliding speed) due to sliding contact to the surface of the vane having a different area ratio of the fine depressions.

【0024】すべり部分のすべり摩擦抵抗はポンプ回転
トルクとして求めている。また耐焼付性能は微量潤滑で
焼付までの時間で比較した。その結果を図4A、Bに示
している。
The sliding frictional resistance of the sliding portion is obtained as the pump rotation torque. The anti-seizure performance was compared by the time until seizure with a small amount of lubrication. The results are shown in FIGS. 4A and 4B.

【0025】同図の結果から明らかなように、くぼみの
表面に占める面積比率は10%以上ですべり摩擦抵抗、
耐焼付性に効果が現われている。
As is clear from the results shown in the figure, the area ratio of the depressions on the surface is 10% or more, the sliding friction resistance,
It has an effect on seizure resistance.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように、この発明によると上記の
ような構成であるので、以下に列挙する効果がある。
As described above, according to the present invention, since it has the above-mentioned structure, the following effects can be obtained.

【0027】(I)ベーンポンプのベーンを高炭素クロ
ム軸受鋼で形成したので、ロータを形成するアルミ合金
とベーン形成材の線膨張係数が接近し、温度上昇時にお
いてロータのスリットとベーンの間のサイドクリアラン
スの増加量を少なくすることができ、ベーンポンプの機
械効率の低下を防ぐことができる。
(I) Since the vanes of the vane pump are formed of high carbon chromium bearing steel, the linear expansion coefficient of the aluminum alloy forming the rotor and the vane forming material are close to each other, and the temperature between the slits of the rotor and the vanes increases when the temperature rises. The increase amount of the side clearance can be reduced, and the mechanical efficiency of the vane pump can be prevented from lowering.

【0028】(II)高炭素クロム軸受鋼鉄は耐摩耗性に
優れ、ベーンの耐久性を向上させることができる。
(II) High carbon chrome bearing steel has excellent wear resistance and can improve the durability of the vane.

【0029】(III )ベーンポンプに用いるベーンのす
べり面に微小くぼみを無数にランダムに設け、この微小
くぼみの平均面積が35〜150μm2 、微小くぼみの
表面に占める割合いが10〜40%としたので、ランダ
ムな微小粗面は油膜を形成しやすく、しかも微小なくぼ
みが油溜りとなるため、ベーンのすべり面の油膜形成が
確実に行なえ、ベーンポンプ回転時のトルクを低減する
ことができる。
(III) An infinite number of minute depressions were randomly provided on the sliding surface of the vane used for the vane pump, and the average area of the minute depressions was 35 to 150 μm 2 , and the proportion of the minute depressions on the surface was 10 to 40%. Therefore, the random minute rough surface easily forms an oil film, and since the minute depressions serve as an oil reservoir, the oil film can be reliably formed on the sliding surface of the vane, and the torque when the vane pump rotates can be reduced.

【0030】(IV)すべり面の油膜形成が効率よく確実
に行なえるため、ベーンの耐焼付性を向上させることが
できる。
(IV) Since the oil film on the sliding surface can be formed efficiently and surely, the seizure resistance of the vane can be improved.

【0031】(V)すべり面の油膜形成が確実に行なえ
るため、ベーンの温度上昇の低減が可能になる。
(V) Since the oil film on the slip surface can be reliably formed, the increase in the temperature of the vane can be reduced.

【0032】(VI)トルクの低減と耐焼付性の向上によ
りベーンの耐久性を一段と向上させることができる。
(VI) The durability of the vane can be further improved by reducing the torque and improving the seizure resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】ベーンポンプの構造を示す縦断面図FIG. 1 is a vertical sectional view showing the structure of a vane pump.

【図2】ベーンの斜視図FIG. 2 is a perspective view of a vane.

【図3】ベーンにおけるすべり面の表面粗さ状態を示す
断面図
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a surface roughness state of a slip surface of a vane.

【図4】AとBは微小くぼみの面積比率とポンプ回転ト
ルク及び耐焼付性の測定結果を示すグラフ
4A and 4B are graphs showing the measurement results of the area ratio of minute depressions, pump rotation torque, and seizure resistance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 リング 3 ロータ 4 スリット 5 ベーン a 微小粗面 1 ring 3 rotor 4 slit 5 vane a micro rough surface

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ベーンポンプに用いられるベーンを高炭
素クロム軸受鋼で形成したベーンポンプ。
1. A vane pump in which the vanes used in the vane pump are formed of high carbon chromium bearing steel.
【請求項2】 ベーンの表面に微小くぼみを無数にラン
ダムに設け、この微小くぼみの平均面積を35〜150
μm2 、微小くぼみの表面に占める割合いを10〜40
%とした請求項1に記載のベーンポンプ。
2. An infinite number of minute depressions are randomly provided on the surface of the vane, and the average area of the minute depressions is 35 to 150.
μm 2 , the percentage of the surface of the micro depression is 10 to 40
The vane pump according to claim 1, wherein the percentage is%.
【請求項3】 ベーンポンプのロータがアルミ合金で形
成されている請求項1と請求項2の何れかに記載のベー
ンポンプ。
3. The vane pump according to claim 1, wherein the rotor of the vane pump is made of an aluminum alloy.
JP27841692A 1992-10-16 1992-10-16 Vane pump Pending JPH06129366A (en)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5947712A (en) * 1997-04-11 1999-09-07 Thermo King Corporation High efficiency rotary vane motor
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CN110067752A (en) * 2019-04-17 2019-07-30 耐力股份有限公司 A kind of new energy oil-free sliding vane type air compressor machine

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