JPS60256580A - ベ−ンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、動力舵取装置に好適なベーンポンプに関する
ものである。

〈従来技術〉 最近動力舵取装置では、１２枚あるいは１０枚のベーン
を備えた圧力平衡型ベーンポンプに代えて、８枚ベーン
のポンプが使用されようとしている。

この８枚ベーンポンプは、ベーン枚数が少ないことから
軽量でかつ加工が容易という利点を有する反面、種々の
要因によって吐出流量の変動さらにはそれに基づ（圧力
脈動を生起する。

かかるポンプの脈動発生の主たる要因として以下の２９
をあげることができる。その１つは、カム諸元、ベーン
諸元によって定まる理論吐出流量変動であり、いま１つ
は、ポンプの内部洩れ変動、とりわけ洩れに係わるポン
プステージの変化に伴う洩れ流量変動である。

なお、ここでいう流量変動とは、ベーンの回転角θに対
する流量波形の最大値と最小値との差であり、その流量
波形の積分値（流量の絶対値）は、ポンプ効率に影響す
るだけで脈動には何ら関係ないものである。

一般に第１図の展開図で示すように、ベーン■が摺接す
るカム曲線は、吸入曲線部ｃ１、大内部　−０２、吐出
曲線部Ｃ３および小内部ｃ４がらなっている。この種の
ポンプにおいては、ベーンＶが単位角度Δθ移動された
際に、吐出ポート○Ｐに係わるポンプ室の最後端のベー
ンと最前端のへ一ンとで囲まれた容積の変化が、このと
きに吐出される流量となる。この流量は大内部ｃ２、小
内部Ｃ４が共に真円になっておれば常に一定となり、変
動を生じないが、通常入内部ｃ２は予圧のために僅かな
予圧勾配を付与され、従って単位角度当りの吐出流量は
予圧勾配に応じて変化し、第３図に示すように比較的小
さな変動幅Ｘ１の流量変動曲線となる。これは一般に基
本吐出流量変動と呼ばれる。

さらに吸入ポートＩＰに係わるベーン■は単位角度移動
するごとにより吐出ボー１−ＯＰに通ずるベーン背圧溝
Ｇ内の圧力作用により上昇するため、９　ベーン下端側
の容積変化分だけ吐出流量が消費されることになる。し
かしてかかる消費流量は単位角度当りのベーンＶの上昇
量に比例するものであり、ベーン軌跡の速度線図（第１
図のＡ）に対応したものとなる。例えば今、小内部Ｃ４
の位置αにベーン■１があるものとすると、吸入曲線部
Ｃ１に係わるもう一枚のベーン■２がα＋４５°の位置
に存在する。この２枚のベーンＶｌ、Ｖ２がロータＲの
回転につれて一方は徐々に増速され、他方は徐々に減速
されて移動する。さらに回転が進むと、吸入曲線部Ｃ１
上には１枚にけのベーンＶ１が存在することになり、こ
のベーンＶ１が最大速度まで到達し、その後減速される
といった速度の変動が発生する。従って吸入区域におけ
るベーン下端への消費流量は、１枚または２枚のベーン
の上昇速度に応したものの総和となり、ベーンの角度位
置に応じて大きく変動する。しかしてその変動幅はベー
ンの板厚が大きくなればなるほど大きくなる。

このことから、カム諸元およびベーン諸元によって定ま
る理論吐出流量変動は、前記基本吐出流　（□（量変動
とベーン上昇による消費流量変動とを加えた第４図のＡ
に示すような変動幅Ｘ２の曲線となり、この理論吐出流
量変動が吐出圧力脈動の１つの要因をなす。

一方、隣合う２枚のベーン■、カムリングＣ、ロータＲ
およびサイドプレートによって区画される複数のポンプ
室（セクタ）の圧力は、ベーンＶの角度位置により吸入
圧と吐出圧とに周期的に変化する。これに対してベーン
背圧溝Ｇは常に吐出圧の状態にあり、またロータＲとサ
イドプレートとの間には僅かな隙間が設けられているた
め、この隙間を介して前記ベーン背圧溝Ｇから吸入圧の
各セクタに向かって圧油の洩れが発生ずる。

ここにおいて８枚ベーンの圧力平衡型ポンプでは前記吸
入ポート、吐出ポートの位置ならびにそれぞれの角度幅
が適正に設定されないと、洩れが発生するステージが周
期的に変化する。例えば第１図に示すポート配置では、
吐出区間が２セクタとなり、これよりベーンが移動した
第２図に示す状態では吐出区間が３セクタとなり、１ヘ
一ン区間中に１回の割合で２セクタと３セクタに交互に
切換わることになる。圧油の洩れはこの吐出区間を除い
たステージ（、角度領域）で発生することから、そのス
テージの差異は、第４図ｘ３に示すような洩れ流量変動
をもたらす。

ポンプの実際の吐出流量は、前記した理論吐出流量変動
より洩れ流量変動を差引いたものとなるが、理論吐出流
量変動がカム諸元、ベーン諸元によって一義的に定まる
ものであるのに対し、洩れ流量変動は主としてベーン背
圧溝と吸入区間との差圧の関数として決定され、その変
動幅Ｘ３は負荷圧力に応じて大きくなる。従ってポンプ
が無負荷で運転されているような場合には、差圧は小さ
く、洩れ流量変動による影響は少ないため、実際の吐出
流量の変動は、理論吐出流量変動の影響を大きく受ける
。しかしながら、圧力の上昇に伴って差圧が大きくなる
と、洩れ流量変動が理論吐出流量変動を上まわり、実際
の吐出流量の変動は、洩れ流量変動に大きく左右される
。

特に動力舵取装置に用いられるベーンボンプば、負荷圧
力が大きく変化するため、圧力変化に対する吐出流量の
変動を抑えることが肝要である。

〈発明の目的〉 よって本発明の目的は、洩れ流量変動を抑制するために
、洩れに係わるポンプステージを変化させないベーンポ
ンプを提供し、以って負荷圧力の影響による吐出流量の
変動を少なくして圧力脈動を低減させることである。

〈発明の構成〉 本発明はかかる目的を達成するために吸入ポートの開始
端と吐出ボートの開始端との角度幅を前記ベーンの角度
ピッチの２倍の９０度に設定し、前記吐出ボートの角度
幅を２枚のベーンの外端をなす角度幅以下に設定して洩
れに係わるポンプステージを変化させないようにしたも
のである。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第５図および第６図において、１０はポンプハウ贅　ジ
ンクを示し、このポンプハウジング１０には有底の中空
室１１が形成され、この中空室１１はポンプハウジング
エ０の一端に開口している。ポンプハウジング１０の一
端にはその開口部を閉塞するエンドカバー１２が固着さ
れている。ポンプハウジング１０とエンドカバー１２と
で囲まれた前記中空室１１内にはカムリング１４と、こ
のカムリング１４の一側面に対接するリング状のサイド
プレート１５と、一端がカムリング１４の他側面に対接
しかつ背面がエンドカバー１２に対接する円板状のサイ
ドプレート１６が収納され、一方のサイドプレート１５
はポンプハウジング１０の軸受穴に嵌合されている。一
方のサイドプレート１５とポンプハウジング１０との間
にはウェブワッシャ１７が弾発した状態で介挿され、こ
のウェブワッシャ１７の撥力によって前記カムリング１
４、一対のサイドプレート１５．１６およびエンドカバ
ー１２が互いに当接されている。なお、カムリング１４
および一対のサイドプレー）１５．１６はポンプハウジ
ング１０とエンドカバー１２との間に支持された一対の
位置決めビン１８により位　１、前記カムリング１４の
内周には後述する略楕円形のカム面２０が形成され、こ
のカム面２０に摺接する８枚のベーン２１を４５度の角
度ピンチ隔てて、放射方向に摺動可能に嵌挿したロータ
２２がカムリング１４内に収納されている。かかるロー
タ２２およびベーン２１の軸線方向幅はカプリング１４
の軸線方向幅よりも幾分小さな寸法に定められ、前記一
対のサイドプレー）１５．１６がカムリング１４の両側
面に当接された状態においてロータ２２とサイドプレー
トＩ５，１Ｇとの各間に適正なサイドクリアランス（軸
線方向隙間）が保たれるようにしである。ロータ２２は
ポンプハウジング１０の軸受穴に嵌着せる軸受スリーブ
２３に回転可能に軸承された回転軸２４の一端にスプラ
イン係゛合されている。

上記した構成によりカムリング１４のカム面２０とロー
タ２２の外周面との間にベーン２１によって区画された
複数のポンプ室が形成され、各ポンプ室はロータ２２の
回転により容積変化を生ずる。前記一対のサイドプレー
ト１５．１６のロータ２２に対接する各面には、膨張工
程をなすポンプ室に対応して吸入ポー）２５．２６が、
また圧縮工程をなすポンプ室に対応して吐出ボート２７
゜２８がそれぞれ円周上２か所つづ形成されている。

吸入ボート２５．２６はカムリング１４を取巻くように
中空室１１に凹設された吸入室２９に開口路３３に連通
されている。一方の吐出ボー）′２７はサイドプレート
１５を貫通し、このサイドプレート１５とポンプハウジ
ング１０との間に形成された吐出室３４゛に通じ、この
吐出室３４は吐出通路３５中に設けられた６回路の絞龜
通路を介して圧力流体送出口に連通されるとともに、流
量調整弁３２を介して前記バイパス通路３３に適宜連通
される。また一対のサイドプレート１５．１６のロータ
２に対接する各面には、ベーン下端に対応して環状もし
くは円弧状のベーン背圧溝３７，３８が形成され、一方
のベーン背圧溝３７は通孔３９を介して吐出室３４に連
通され、ベーン下端に吐出流体を導入するようになって
いる。

次に前記カムリング１４のカム館形状ならびに前記吸入
ボート２５，２６、吐出ボート２７，２８の具体的構成
について説明する。

第８図は０〜１８０度の半周部分におけるポンプの展開
図を示すもので、残りの半周も同一に構成されている。

前記カム面２０は、等速度形の吸入曲線部Ｃ１と、僅か
な予圧勾配を付与した大内部Ｃ２と、吐出曲線部Ｃ３お
よび小円１１（Ｃ４とをなめらかに結んだカム曲線から
なる。

ここにおいて前記吸入曲線部Ｃ１に対応して開口された
吸入ポー１−２５（２６）と、吐出曲線Ｃ３に対応して
開口された吐出ボート２７（２８）とはそれぞれ大径密
閉区間Ｗ１ならびＣご小径密閉区間Ｗ２隔てて、次のよ
うな条件で周方向に分離形成されている。

すなわぢ前記吸入ボート２５　（２６）の開始端と吐出
ポート２７（２８）の開始端の角度幅はへ２，１　−ン
２１の角度ピッチの２倍すなわち９０度に設定され、ま
た吐出ポー）２７（２８）の角度幅はベーン２１の角度
ピンチにベーン２１の厚み分に相当する角度を加えた角
度に設定されている。

なお、この吐出ポート２７（２８）の角度幅はさらに小
さくてもよく、この角度幅を小さくした分、小径密閉区
間Ｗ２の角度を大きくすることができる。また吸入ボー
ト２５　（２６）と吐出ボート２７（２８）の連通を防
止して効率的なポンプ作用を行うには前記大径密閉区間
Ｗ１の角度幅はベーン２１の角度ピンチより大きくする
必要があり、必然的に吸入ポー）２５（２６）の角度幅
はベーン２１の角度ピッチより小さく設定されている。

なお、３０は大径部Ｃ２によって予圧縮状態にある流体
内に吐出ポー）２７　（２８）内の高圧流体を徐々に導
入して前記流体の惣激な圧力変動を生じないようにする
ひげみぞである。

このような関連構成からある１つのベーン２１が吸入ポ
ー）２５（２６）の始端の位置にあると２つ目のベーン
２１は吐出ポー）２７．２８の開始端に接する位置に、
さらに３つ目のベーン２１は吐出ポート２７．２８の終
了端に接する位置にそれぞれ位置される。

本発明のベーンポンプは上述したように構成されている
ので、回転軸２４が駆動されると、ロータ２２が回転し
、これによって作動流体か吸入室２９より吸入ポー）２
５．２６を介してポンプ室に吸入されるとともに、吐出
流体がポンプ室より吐出ポー１−２７．２８を介して吐
出室３４に吐出され、この吐出室３４より吐出通路３５
中に設けた流量調整弁３２により所定流量に制御されて
動力舵取装置等に送出される。

ポンプの吐出圧が上昇すると、一対のサイドプレート１
５．１６とロータ２２とのサイトクリアランスを通って
高圧側のベーン背圧溝３７，３８から低圧側の吸入ボー
ト２５．２６に圧力流体の洩れが生ずる。

しかしながら、本発明においては、ベーン背圧溝３７．
３８から吸入ボート２５．２６に向かって洩れが生ずる
セクタ（ポンプ室）の数を、ベーン２１のいかなる角度
位置においても常に不変的に保持できる。これは第７図
に示す状態の前後の状態を考えてみることにより理解し
やすい。

第７図より僅かに前の状態においては、第８図に示すよ
うに、第１．第２および第３の３つのベーン２１Ａ、２
１Ｂ、２１Ｃによって画成された２つのポンプ室は吸入
室Ｐｓであり、第３．第４および第１の３つのベーン２
１Ｇ、３１Ｄ、２１Ａによって画成された２つのポンプ
室は吐出圧Ｐｄである。従ってベーン背圧溝３７．３８
から吸入ポー）２５．２６に向かう油圧の洩れは第１〜
第３の３つベーン２１Ａ〜２１Ｇによって画成された角
度領域θ１にて生ずる。

第８図の状態より第７図の状態を通過して第９図に示す
状態になると、第２および第３のベーン２１Ｂ、２１Ｇ
によって画成されたポンプ室は完全に吐出圧Ｐｄとなり
、第４および第１のベーン２１Ｄ、２１Ａによって画成
されたポンプ室は吐出圧Ｐｄから吸入圧Ｐｓに切替わる
。しかるにこの場合にも第４．第１．第２の３つのベー
ン２１Ｄ、２１Ａ、２１Ｂによって画成された角度領域
θ１において、ベーン背圧溝３７．３８から吸入ポート
２５　（２６）に向かう圧油の洩れが生ずる。

従ってベーン２１のいかなる角度位置においても、洩れ
に係わるステージの変化は生しなく、ボンプル内部洩れ
の変動をきわめて小さくすることができる。

なお、上記実施例では、吸入ポート２’５（２６）の開
始端と吐出ポート２７　（２８）の開始端との間にベー
ン２１の開度ピッチの２倍すなわち９０度の角度幅を設
定しているが、この角度幅は必要によって第１０図に示
すように９０度より若干大きめの角度に設定することが
できるが、この場合には吸入ポート２５　（２６）の開
始端より９０度ずれた地点を横切るような長さを有する
ひげみぞ３２、すなわち吸入ポート２５（２６）の開始
端より９０度讐した位置より若干吸入ポート２５（２６
）側にずれた位置より次第に広がるようなりｂｙｈイ、
。ヵ、□１．よ４６゜。０い２．カイ３゜６よ予圧縮の
ための導入路として機能するとともに吸入ポート２５（
２６）の開始端と吐出ボート２７（２８）の開始端との
間に９０度の角度幅を設定したときと実質的に同じよう
に機能する。

また、本実施例において吸入曲線部Ｃ１は等速度曲線Ｃ
１ｌとその前後の緩和曲線ｃｉｉ、ｃｔ２より構成され
かつ、先行するベーン２１が一方の緩和曲線Ｃ１３の始
点に接触しているとき後続するベーン２１が他方の緩和
曲線Ｃ１２の始点に接触し同しく先行するベーン２１が
緩和曲線Ｃ１３の終点に位置しているとき後続するベー
ン２１が緩和曲線Ｃ１２の終点に接触する関係に設定さ
れており、理論吐出流量変動はない。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明においては、８枚ベーンポンプ
においてベーン背圧溝と各ポンプ室間における洩れに係
わるステージが、ベーンの回転位置によって変化しない
ようにベーンの角度ピッチに対する吸入ポートならびに
吐出ボートの配置を”　１％ 設定した構成であるので、ポンプの内部洩れによ　ｋる
流量変動幅をきわめて小さくでき、これによって吐出流
量の変動を抑制でき、圧力脈動を低減できる効果が奏せ
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は８枚のベーンポンプにおける吸入ならびに吐出
ボートの配置構成の一例を示す展開図、第２はロータを
回転した作動状態を示す展開図、第３図は基本吐出流量
の変動を示す、線図、第４図は理論吐出流量および洩れ
流量の変動を示す線図、第５図は本発明の実施例を示す
ベーンポンプの断面図、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ線
矢視断面図、第７図は第６図の一部゛を展開して示した
図、第８図および第９図は第７！の作動状態をそれぞれ
示す図、第１０図は本発明の他の実施例を示す展開図滓
８８．Ｌ７’７’ｚ、ｆｙ”；　７１’、１゜−１０，
１ｍ：；ドカバー、１４・・・カムリング、１５．１６
・・・サイドプレート、２０・・・カム面、２１・・・
ベーン、２２・・・ロータ、２５．２６・・・吸入ポー
ト、２７．２８・・・吐出ボート、３７゜３８・・・ベ
ーン背圧溝。 特許出願人 豊田工機株式会社 第４図 第３図 第５図 第６図 第１０図 手続補正書（方式） ％式％ １　事件の表示 昭和５９年特許願第１８５７３号 ２　発明の名称 ベーンポンプ ３　補正をする者 昭和６０年６月２５日 ５　補正の対象 図面の簡単な説明の欄 ６　補正の内容 （１）明細書の図面の簡単な説明の欄を以下のよう　、
４゜、に補正する。　／ｉ　□１ 第１図は８枚のベーンポンプにおける吸入ならびに吐出
ボートの配置構成の一例を示す展開図、第２図はロータ
の回転した作動状態を示す展開図、第３図は基本吐出流
量の変動を示す線図、第４図は理論吐出流量および洩れ
流量の変動を示す線図、第５図は本発明の実施例を示す
ベーンポンプの断面図、第６図は第５図のＶｌ−ＶＩ線
矢視断面図、第７図は第６図の一部を展開して示した図
、第８図および第９図は第７図の作動状態をそれぞれ示
す図、第１０図は本発明の他の実施例を示す展開図であ
る。 １０・・・ポンプハウジング、１２・・・エンドカバー
、１４・・・カムリング、１５．１６・・・サイドプレ
ート、２０・・・カム面、２１・・・ベーン、２２・・
・ロータ、２５．２６・・・吸入ボート、２７．２８・
・・吐出ボート、３７．３８・・・ベーン背圧溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ポンプハウジングと、このポンプハウジングに
   収納され吸入曲線部、吐出曲線部を有するカム面を形成
   したカムリングと、このカムリングのカム面に摺接する
   ８枚のベーンを円周上４５度等角度間隔に保持した回転
   可能なロータと、前記カムリングの側方に配置され吸入
   ポート、吐出ポートおよび吐出ポートに通ずるベーン背
   圧溝を形成苧たサイドプレートとを備えてなる圧力平衡
   型ベーンポンプにして、前記吸入ポートの開始端と吐出
   ポートの開始端との角度幅を前記ベーンの角度ピンチの
   ２倍の９０度ト設定し、前記吐出ポートの角度幅を２枚
   のベーンの外端をなす角度幅以下に設定してなるベーン
   ポンプ。