JPH07310675A - ベーンポンプ - Google Patents
ベーンポンプInfo
- Publication number
- JPH07310675A JPH07310675A JP12706694A JP12706694A JPH07310675A JP H07310675 A JPH07310675 A JP H07310675A JP 12706694 A JP12706694 A JP 12706694A JP 12706694 A JP12706694 A JP 12706694A JP H07310675 A JPH07310675 A JP H07310675A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vane
- vane pump
- cam ring
- tip
- hard
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
- F01C21/08—Rotary pistons
- F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2230/00—Manufacture
- F04C2230/90—Improving properties of machine parts
- F04C2230/91—Coating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2203/00—Non-metallic inorganic materials
- F05C2203/08—Ceramics; Oxides
- F05C2203/0804—Non-oxide ceramics
- F05C2203/083—Nitrides
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 ベーンポンプのベーンの摩擦抵抗により、ベ
ーンポンプを作動させるモータやエンジンの出力を大き
く消費し、動力損失が大きい。 【構成】 ベーン（４）の先端にクロムと窒素とを主体
とするセラミック皮膜（９）を設ける。この皮膜（９）
はカムリングの内壁面に対するベーン（４）の動摩擦係
数を減少させる。
ーンポンプを作動させるモータやエンジンの出力を大き
く消費し、動力損失が大きい。 【構成】 ベーン（４）の先端にクロムと窒素とを主体
とするセラミック皮膜（９）を設ける。この皮膜（９）
はカムリングの内壁面に対するベーン（４）の動摩擦係
数を減少させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、動力源の動力損失を減
少させるベーンポンプに関する。
少させるベーンポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】ベーンポンプは、図１に示すように、カ
ムリング１内に回転自在に支持されたロータ２を有し、
このロータ２に放射状に切られた複数個の溝３内にベー
ン４を出入り自由に配す。ロータ２はシャフト５を介し
て車両のエンジン等の動力源に接続される。動力源によ
るロータ２の回転は、ベーン４を遠心力によりカムリン
グ１の内周面に摺接して、各ベーン４間を気密状態とさ
せ、かつベーン４間の室８の容積を変化させる。尚、室
８はベーン４、ロータ２、カムリング１及びサイドプレ
ート（図示なし）により画定される。
ムリング１内に回転自在に支持されたロータ２を有し、
このロータ２に放射状に切られた複数個の溝３内にベー
ン４を出入り自由に配す。ロータ２はシャフト５を介し
て車両のエンジン等の動力源に接続される。動力源によ
るロータ２の回転は、ベーン４を遠心力によりカムリン
グ１の内周面に摺接して、各ベーン４間を気密状態とさ
せ、かつベーン４間の室８の容積を変化させる。尚、室
８はベーン４、ロータ２、カムリング１及びサイドプレ
ート（図示なし）により画定される。
【０００３】ベーンポンプを、たとえば、自動車のパワ
ーステアリング用の油圧ポンプとして使用するときは、
油を吸入口６より吸込み高圧として吐出口７より排出さ
せる。ベーン４は、ハイス鋼（ＳＫＨ５１）やダイス鋼
（ＳＫＤ１１）で成形されるが、ベーン４の先端とカム
リング１の内周面との摺接により、ベーン先端の摩耗が
大きい。そこで、図２に示す如く、ベーン４の先端に表
面処理を施す。この表面処理層として、窒化層、硬質ク
ロムメッキ層が代表的に用いられる。これらの表面処理
層を図に示す装置を用いてその動摩擦係数を測定する。
ーステアリング用の油圧ポンプとして使用するときは、
油を吸入口６より吸込み高圧として吐出口７より排出さ
せる。ベーン４は、ハイス鋼（ＳＫＨ５１）やダイス鋼
（ＳＫＤ１１）で成形されるが、ベーン４の先端とカム
リング１の内周面との摺接により、ベーン先端の摩耗が
大きい。そこで、図２に示す如く、ベーン４の先端に表
面処理を施す。この表面処理層として、窒化層、硬質ク
ロムメッキ層が代表的に用いられる。これらの表面処理
層を図に示す装置を用いてその動摩擦係数を測定する。
【０００４】該装置は、回転ディスク１０と、静止ディ
スク１１とを有し、回転ディスク１０に前述した表面処
理層を備えたテストピース１２を固定し、静止ディスク
１１に焼結材のライニング１３を固定させかつポンプ１
４により静止ディスク１１を回転ディスク１０に押付け
可能とする構成である。１５は潤滑油供給口である。図
３に示す装置において、潤滑油量２５０cc／sec 、油温
６０℃、摺動速度４ｍ／sec の条件で、荷重を変え、窒
化層と硬質クロムメッキ層の動摩擦係数を測定した結果
を図３に、△−△印と□−□印で示す。動摩擦係数は0.
０５以上の値を示す。
スク１１とを有し、回転ディスク１０に前述した表面処
理層を備えたテストピース１２を固定し、静止ディスク
１１に焼結材のライニング１３を固定させかつポンプ１
４により静止ディスク１１を回転ディスク１０に押付け
可能とする構成である。１５は潤滑油供給口である。図
３に示す装置において、潤滑油量２５０cc／sec 、油温
６０℃、摺動速度４ｍ／sec の条件で、荷重を変え、窒
化層と硬質クロムメッキ層の動摩擦係数を測定した結果
を図３に、△−△印と□−□印で示す。動摩擦係数は0.
０５以上の値を示す。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】ベーンポンプは図示
しない動力によって作動するが、ベーン先端とカムリン
グ内壁面の摩擦抵抗により動力源の動力損失が生じる。
特に自動車のパワーステアリング用油圧ポンプ（ベーン
ポンプ）においてはエンジンを動力源とする為、摩擦抵
抗によりエンジン馬力のロスと燃費悪化を引き起こす。
近年、エンジンの動力性能の向上、ＣＡＦＥによる燃費
規制の命題を解決する手段として補機部品によるエンジ
ンの動力損失の低減が必要視されている。そこで、この
ような部材の動摩擦係数の低減が望まれている。即ち、
従来のベーン表面処理層としての窒化層や硬質クロムメ
ッキ層は、エンジン（動力源）の動力損失の面から好ま
しいと云えない。それ故に、本発明は、動力損失の低減
を可能にするベーンポンプを提供することにより、従来
技術の不具合を解消させることを、解決すべき課題とす
る。
しない動力によって作動するが、ベーン先端とカムリン
グ内壁面の摩擦抵抗により動力源の動力損失が生じる。
特に自動車のパワーステアリング用油圧ポンプ（ベーン
ポンプ）においてはエンジンを動力源とする為、摩擦抵
抗によりエンジン馬力のロスと燃費悪化を引き起こす。
近年、エンジンの動力性能の向上、ＣＡＦＥによる燃費
規制の命題を解決する手段として補機部品によるエンジ
ンの動力損失の低減が必要視されている。そこで、この
ような部材の動摩擦係数の低減が望まれている。即ち、
従来のベーン表面処理層としての窒化層や硬質クロムメ
ッキ層は、エンジン（動力源）の動力損失の面から好ま
しいと云えない。それ故に、本発明は、動力損失の低減
を可能にするベーンポンプを提供することにより、従来
技術の不具合を解消させることを、解決すべき課題とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
を解決するために、基本的には、ベーンの先端に硬質フ
ァインセラミックス層を施す手段を用いる。より具体的
には、本発明は、カムリング内に回転自在に支持された
ロータと、ロータに放射状に切られた溝内を出入りしそ
の先端がカムリングの内周面に接するベーンと、カムリ
ングの内周面に接する先端に設けたファインセラミック
ス皮膜層とからなるベーンポンプを提供する。
を解決するために、基本的には、ベーンの先端に硬質フ
ァインセラミックス層を施す手段を用いる。より具体的
には、本発明は、カムリング内に回転自在に支持された
ロータと、ロータに放射状に切られた溝内を出入りしそ
の先端がカムリングの内周面に接するベーンと、カムリ
ングの内周面に接する先端に設けたファインセラミック
ス皮膜層とからなるベーンポンプを提供する。
【０００７】好ましくは、ファインセラミック皮膜層が
クロムと窒素とを主体とする気相皮膜法による硬質皮膜
（Cr2N ８０％、Cr ２０％の均一膜）であり、その厚
みを１〜２０μm 、好ましくは、２〜７μm である。ベ
ーンポンプは油圧ポンプとして使用される。
クロムと窒素とを主体とする気相皮膜法による硬質皮膜
（Cr2N ８０％、Cr ２０％の均一膜）であり、その厚
みを１〜２０μm 、好ましくは、２〜７μm である。ベ
ーンポンプは油圧ポンプとして使用される。
【０００８】本発明は、特に摺動特性の向上が要求され
るベーンのカムリングとの摺動面に、耐摩耗性に優れ、
動摩擦係数の小さな、信頼性の高い硬質ファインセラミ
ックス皮膜を形成したものである。皮膜を形成させる部
位は少くともベーン先端部であり、皮膜の厚さは、初期
なじみで皮膜が無くならないように１μm 以上の厚さが
必要であり、また、皮膜表面に亀裂や欠けが発生しない
良好な密着力を有するように、２０μm 以下とする。理
想的には２〜７μm の範囲の膜厚が望ましい。ベーンの
カムリングとの摺動面に形成させるファインセラミック
ス皮膜は、化学的気相蒸着法（ＣＶＤ）、もしくは物理
的気相蒸着法（ＰＶＤ）のいづれか片方、または両方の
方式を組み合わせた方法を用いて形成させる。上記の方
法を用いて形成させる皮膜は、密着力と摺動特性（対攻
撃性）を考慮し、クロムと窒素を主体とした硬質皮膜と
する。
るベーンのカムリングとの摺動面に、耐摩耗性に優れ、
動摩擦係数の小さな、信頼性の高い硬質ファインセラミ
ックス皮膜を形成したものである。皮膜を形成させる部
位は少くともベーン先端部であり、皮膜の厚さは、初期
なじみで皮膜が無くならないように１μm 以上の厚さが
必要であり、また、皮膜表面に亀裂や欠けが発生しない
良好な密着力を有するように、２０μm 以下とする。理
想的には２〜７μm の範囲の膜厚が望ましい。ベーンの
カムリングとの摺動面に形成させるファインセラミック
ス皮膜は、化学的気相蒸着法（ＣＶＤ）、もしくは物理
的気相蒸着法（ＰＶＤ）のいづれか片方、または両方の
方式を組み合わせた方法を用いて形成させる。上記の方
法を用いて形成させる皮膜は、密着力と摺動特性（対攻
撃性）を考慮し、クロムと窒素を主体とした硬質皮膜と
する。
【０００９】
【作用】本発明による皮膜層を有するベーンの動摩擦係
数は、図４の○−○印で示す如く0.０５以下となり、動
力源（エンジン）の動力損失を減少させ得る。
数は、図４の○−○印で示す如く0.０５以下となり、動
力源（エンジン）の動力損失を減少させ得る。
【００１０】
【実施例】ベーン４の先端の皮膜層（Cr2N ８０％、Cr
２０％）９は、アークイオンプレーティング装置を用
いて形成した。使用したベーン４は、長さ１３mm、高さ
１０mm厚さ1.６mmのＳＫＨ−５１材で熱処理、研磨後、
表面の酸化皮膜を除去する目的で振動バレルを行った。
その後有機溶剤を用いて、表面の有機及び無機質の汚れ
を除去し、ベーン先端に５μm の硬質イオンプレーティ
ング皮膜を設けさせた。
２０％）９は、アークイオンプレーティング装置を用
いて形成した。使用したベーン４は、長さ１３mm、高さ
１０mm厚さ1.６mmのＳＫＨ−５１材で熱処理、研磨後、
表面の酸化皮膜を除去する目的で振動バレルを行った。
その後有機溶剤を用いて、表面の有機及び無機質の汚れ
を除去し、ベーン先端に５μm の硬質イオンプレーティ
ング皮膜を設けさせた。
【００１１】イオンプレーティングは、洗浄したベーン
４を治具に詰め、イオンプレーティング装置中にセット
し、イオンプレーティング装置容器内の空気を真空ポン
プを用いて排出し、圧力が1.３×１０-2Pa（パスカル）
となった時点で、内蔵するヒーターを用いて３００〜６
００℃に加熱し、ベーン４の表面に付着していたガス成
分を除去する工程とした。ベーン４の脱ガスが充分に行
われ、容器内の圧力が４×１０-3以下となった時点で、
Crのカソード表面からアーク放電によって金属イオンを
飛び出させた。この時、ベーン４と治具にはバイアス電
圧を−７００〜−９００Ｖを印加しておき、カソードか
ら飛び出した金属イオンをベーンと治具に引きつける。
この時点でバイアス電圧が高いため、ベーン４に達した
イオンはバイアス電圧によって加速され高い運動エネル
ギーを有するようになり、ベーン４の表面に留まりきれ
ず跳ね返ってしまうと同時にベーン４表面の酸化皮膜を
削り取ってゆく、いわゆるスパッタクリーニングが行わ
れ、密着力を向上させる。スパッタクリーニングによる
酸化皮膜除去が充分に行われた後、容器内に窒素ガスを
所定量導入し、同時にバイアス電圧を−２０〜−２００
Ｖ印加してベーン４の表面に皮膜を堆積させた。所定の
膜厚成形後、直ちにイオンプレーティングを中止し真空
容器内で充分冷却後、ベーン４を装置内から取り出し
た。
４を治具に詰め、イオンプレーティング装置中にセット
し、イオンプレーティング装置容器内の空気を真空ポン
プを用いて排出し、圧力が1.３×１０-2Pa（パスカル）
となった時点で、内蔵するヒーターを用いて３００〜６
００℃に加熱し、ベーン４の表面に付着していたガス成
分を除去する工程とした。ベーン４の脱ガスが充分に行
われ、容器内の圧力が４×１０-3以下となった時点で、
Crのカソード表面からアーク放電によって金属イオンを
飛び出させた。この時、ベーン４と治具にはバイアス電
圧を−７００〜−９００Ｖを印加しておき、カソードか
ら飛び出した金属イオンをベーンと治具に引きつける。
この時点でバイアス電圧が高いため、ベーン４に達した
イオンはバイアス電圧によって加速され高い運動エネル
ギーを有するようになり、ベーン４の表面に留まりきれ
ず跳ね返ってしまうと同時にベーン４表面の酸化皮膜を
削り取ってゆく、いわゆるスパッタクリーニングが行わ
れ、密着力を向上させる。スパッタクリーニングによる
酸化皮膜除去が充分に行われた後、容器内に窒素ガスを
所定量導入し、同時にバイアス電圧を−２０〜−２００
Ｖ印加してベーン４の表面に皮膜を堆積させた。所定の
膜厚成形後、直ちにイオンプレーティングを中止し真空
容器内で充分冷却後、ベーン４を装置内から取り出し
た。
【００１２】このようにして出来上がったベーンは、図
４のように、他の組み合わせに比べて動摩擦係数が低い
ため、動力損失が少ない。動摩擦係数は図３に示す高圧
摩耗試験機により測定した。
４のように、他の組み合わせに比べて動摩擦係数が低い
ため、動力損失が少ない。動摩擦係数は図３に示す高圧
摩耗試験機により測定した。
【００１３】改良されたベーンを備えるベーンポンプ
は、その低動摩擦係数により、動力源の動力損失を抑
え、動力源の動力を主目的に有効に活用できる。このた
め、本発明のベーンポンプは自動車のパワーステアリン
グ用油圧ポンプに最適である。
は、その低動摩擦係数により、動力源の動力損失を抑
え、動力源の動力を主目的に有効に活用できる。このた
め、本発明のベーンポンプは自動車のパワーステアリン
グ用油圧ポンプに最適である。
【図１】ベーンポンプの主構成を示す断面図である。
【図２】ベーンの正面図である。
【図３】ベーンの摩擦係数を測定する装置の正面図であ
る。
る。
【図４】荷重と動摩擦係数との関係を示す図である。
１ カムリング ２ ロータ ３ 溝 ４ ベーン ８ 室 ９ 皮膜層
Claims (4)
- 【請求項１】 カムリング内に回転自在に支持されたロ
ータと、ロータに放射状に切られた溝内を出入りしその
先端がカムリングの内周面に接するベーンと、カムリン
グの内周面に接する先端に設けた硬質ファインセラミッ
クス皮膜層とからなるベーンポンプ。 - 【請求項２】 ファインセラミックス皮膜層がクロムと
窒素とを主体とする気相成膜法による硬質皮膜である請
求項１記載のベーンポンプ。 - 【請求項３】 硬質皮膜がCr2N ８０％、Cr ２０％で
ありその厚さが１〜２０μm 、好ましくは、２〜７μm
である請求項２記載のベーンポンプ。 - 【請求項４】 油圧ポンプとして使用される請求項３記
載のベーンポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12706694A JPH07310675A (ja) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | ベーンポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12706694A JPH07310675A (ja) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | ベーンポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07310675A true JPH07310675A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=14950746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12706694A Pending JPH07310675A (ja) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | ベーンポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07310675A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000014411A1 (fr) * | 1998-09-08 | 2000-03-16 | Ebara Corporation | Machine rotative a aubes |
-
1994
- 1994-05-18 JP JP12706694A patent/JPH07310675A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000014411A1 (fr) * | 1998-09-08 | 2000-03-16 | Ebara Corporation | Machine rotative a aubes |
| US6629829B1 (en) | 1998-09-08 | 2003-10-07 | Ebara Corporation | Vane type rotary machine |
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