WO2013141010A1 - 可変容量型ベーンポンプ - Google Patents

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WO2013141010A1
WO2013141010A1 PCT/JP2013/055928 JP2013055928W WO2013141010A1 WO 2013141010 A1 WO2013141010 A1 WO 2013141010A1 JP 2013055928 W JP2013055928 W JP 2013055928W WO 2013141010 A1 WO2013141010 A1 WO 2013141010A1
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discharge port
cam ring
chamber
rotor
pressure
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PCT/JP2013/055928
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浩一朗 赤塚
藤田 朋之
杉原 雅道
史恭 加藤
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カヤバ工業株式会社
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    • F04C2250/10Geometry of the inlet or outlet
    • F04C2250/102Geometry of the inlet or outlet of the outlet

Definitions

  • the present invention relates to a variable displacement vane pump used as a fluid pressure supply source in a fluid pressure device.
  • variable displacement vane pumps change the discharge capacity by changing the amount of eccentricity of the cam ring relative to the rotor by the cam ring swinging around a pin.
  • variable displacement vane pump since the internal pressure (pump chamber pressure) generated inside the cam ring acts on the inner peripheral surface of the cam ring, the cam ring swings to one side around the swing fulcrum by the internal pressure of the cam ring. Biased in the direction.
  • JP2003-74479A in order to return the cam ring in the direction in which the discharge capacity increases, a swinging fulcrum of the cam ring is arranged so that the internal pressure of the cam ring acts in the return direction, and the cam ring is urged in the return direction.
  • a vane pump provided with a spring is disclosed.
  • variable displacement vane pump of JP2003-74479A the side on which the internal pressure of the cam ring acts on the swinging fulcrum of the cam ring depends on the rotational position of the rotor (the position of the pump chamber). Therefore, there is a problem that the structure is complicated because it is necessary to provide a spring for urging the cam ring toward the second fluid pressure chamber.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a variable displacement vane pump that can eliminate the spring that biases the cam ring.
  • a variable displacement vane pump is a variable displacement vane pump used as a fluid pressure supply source, and includes a rotor that is rotationally driven, a plurality of vanes that are reciprocally mounted on the rotor, A cam ring having an inner circumferential cam surface on which the tip of the vane slides as it rotates, a pump chamber defined between adjacent vanes, a suction port for guiding the working fluid sucked into the pump chamber, and a pump chamber And a first fluid pressure chamber and a second fluid pressure chamber that are provided with the swinging fulcrum of the cam ring as a boundary.
  • the variable displacement vane pump uses the phantom line connecting the cam ring swing fulcrum and the rotor rotation center as the swing center line, and the imaginary line connecting the rotor rotation center and the discharge port start end as the discharge port start line.
  • the angle at which the discharge port start line inclines with respect to the rocking center line is the discharge port start line inclination angle
  • the imaginary line connecting the rotor rotation center and discharge port end is the discharge port end line.
  • the angle at which the discharge port end line inclines with respect to the center line is the discharge port end line inclination angle
  • the angle at which the center lines of adjacent vanes intersect is the vane angle
  • the discharge port has the discharge port start line inclination angle and the discharge angle. It is formed so that the absolute value of the difference from the port end line inclination angle is larger than the vane angle.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a variable displacement vane pump according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of the rotor and the like showing the inside of the variable displacement vane pump according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a front view of the side plate in the variable displacement vane pump according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a front view showing the distribution range of the first pressure receiving portion in the variable displacement vane pump according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front view showing a distribution range of the second pressure receiving portion in the variable displacement vane pump according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a front view of the side plate in the variable displacement vane pump according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a front view showing the distribution range of the first pressure receiver in the variable displacement vane pump according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a front view showing the distribution range of the second pressure receiving portion in the variable displacement vane pump according to the second embodiment of the present invention.
  • variable displacement vane pump 100 First, a variable displacement vane pump 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • a variable displacement vane pump (hereinafter simply referred to as a “vane pump”) 100 is a hydraulic device (fluid pressure device) mounted on a vehicle, for example, a hydraulic pressure (fluid pressure) supply source such as a power steering device or a continuously variable transmission. It is used as
  • the vane pump 100 is configured such that the power of an engine (not shown) is transmitted to the drive shaft 1 and the rotor 2 connected to the drive shaft 1 rotates. In FIG. 1, the rotor 2 rotates counterclockwise as indicated by the arrow.
  • the vane pump 100 accommodates a plurality of vanes 3 provided so as to be capable of reciprocating in the radial direction with respect to the rotor 2 and the rotor 2, and the inner cam surface 4 a of the inner periphery is attached to the inner cam surface 4 a as the rotor 2 rotates. And a cam ring 4 that slides at the tip and is eccentric with respect to the center of the rotor 2.
  • slits 2b having openings on the outer peripheral surface are radially formed at predetermined intervals.
  • the vane 3 is slidably inserted into the slit 2b.
  • a vane back pressure chamber 2a into which pump discharge pressure is guided is defined on the proximal end side of the slit 2b.
  • the vane 3 is pressed in a direction protruding from the slit 2b by the pressure of the vane back pressure chamber 2a.
  • the drive shaft 1 is rotatably supported by a pump body (not shown).
  • a pump housing recess for housing the cam ring 4 is formed in the pump body.
  • a side plate 6 that abuts on one side of the rotor 2 and the cam ring 4 is disposed on the bottom surface of the pump housing recess.
  • the opening of the pump housing recess is sealed by a pump cover (not shown) that contacts the other side of the rotor 2 and the cam ring 4.
  • the pump cover and the side plate 6 are arranged with the both sides of the rotor 2 and the cam ring 4 sandwiched therebetween.
  • a pump chamber 7 partitioned by each vane 3 is defined between the rotor 2 and the cam ring 4.
  • the cam ring 4 is an annular member, and is formed on the inner side corresponding to a suction port 15 described later, and expands the capacity of the pump chamber 7 as the rotor 2 rotates, and corresponds to a discharge port described later. And a discharge region 42 that contracts the capacity of the pump chamber 7 as the rotor 2 rotates, and transition regions 43 and 44 that contain the working oil (working fluid) in the pump chamber 7.
  • the pump chamber 7 sucks the hydraulic oil in the suction area 41 and discharges the hydraulic oil in the discharge area 42.
  • the side plate 6 is formed with a suction port 15 that guides hydraulic oil into the pump chamber 7 and a discharge port 16 that extracts the hydraulic oil in the pump chamber 7 and leads it to hydraulic equipment. . Specific shapes of the suction port 15 and the discharge port 16 will be described in detail later.
  • a suction port and a discharge port are also formed in a pump cover (not shown).
  • the suction port and the discharge port of the pump cover communicate with the suction port 15 and the discharge port 16 of the side plate 6 through the pump chamber 7, respectively.
  • the pump chamber 7 in the suction region 41 communicates with the tank 9 through the suction passage 17, and the hydraulic oil in the tank 9 is supplied from the suction port 15 to the pump chamber 7 through the suction passage 17.
  • the pump chamber 7 in the discharge region 42 communicates with the discharge passage 18, and hydraulic oil discharged from the discharge port 16 is supplied to a hydraulic device (not shown) outside the vane pump 100 through the discharge passage 18.
  • the discharge passage 18 communicates with a back pressure passage 50 (see FIG. 3) formed in the side plate 6, and hydraulic oil discharged from the discharge port 16 is supplied to the vane back pressure chamber 2a.
  • the vane 3 is pressed in a direction protruding from the rotor 2 toward the cam ring 4 by the hydraulic pressure of the vane back pressure chamber 2a.
  • the vane 3 When the vane pump 100 is operated, the vane 3 is biased in a direction protruding from the slit 2b by the hydraulic oil pressure of the vane back pressure chamber 2a that presses the base end portion thereof and the centrifugal force that works as the rotor 2 rotates. Then, the tip end portion is in sliding contact with the inner peripheral cam surface 4 a of the cam ring 4. In the suction region 41 of the cam ring 4, the vane 3 slidably contacting the inner peripheral cam surface 4 a protrudes from the rotor 2, the pump chamber 7 is expanded, and the hydraulic oil is sucked into the pump chamber 7 from the suction port 15.
  • the vane pump 100 includes an annular adapter ring 11 that surrounds the cam ring 4.
  • a support pin 13 is interposed between the adapter ring 11 and the cam ring 4.
  • the cam ring 4 is supported by the support pin 13, and the cam ring 4 swings around the support pin 13 inside the adapter ring 11 and is eccentric with respect to the center O of the rotor 2.
  • the center of the support pin 13 corresponds to the swing fulcrum C of the cam ring 4.
  • a sealing material 14 is provided in the groove 11a of the adapter ring 11 so that the outer peripheral surface of the cam ring 4 is in sliding contact with the cam ring 4 when the cam ring 4 swings.
  • a first fluid pressure chamber 31 and a second fluid pressure chamber 32 are partitioned by the support pins 13 and the sealing material 14.
  • the first fluid pressure chamber 31 and the second fluid pressure chamber 32 are provided with the rocking fulcrum C of the cam ring 4 as a boundary.
  • the cam ring 4 swings about the swing fulcrum C by the pressure balance of the first fluid pressure chamber 31, the second fluid pressure chamber 32, and the pump chamber 7.
  • the amount of eccentricity of the cam ring 4 with respect to the rotor 2 changes, and the discharge capacity of the pump chamber 7 changes.
  • the cam ring 4 swings in the right direction in FIG. 1 the amount of eccentricity of the cam ring 4 with respect to the rotor 2 decreases, and the discharge capacity of the pump chamber 7 decreases.
  • the cam ring 4 swings leftward in FIG. 1, the amount of eccentricity of the cam ring 4 with respect to the rotor 2 increases, and the discharge capacity of the pump chamber 7 increases.
  • a regulating portion 12 that regulates the movement of the cam ring 4 in a direction in which the amount of eccentricity with respect to the rotor 2 decreases is formed on the inner peripheral surface of the adapter ring 11 in the second fluid pressure chamber 32.
  • the restricting portion 12 defines the minimum amount of eccentricity of the cam ring 4 with respect to the rotor 2.
  • the regulating portion 12 ensures the minimum discharge capacity of the pump chamber 7 so that the eccentric amount of the cam ring 4 with respect to the rotor 2 does not become zero. That is, the restricting portion 12 is formed so that the minimum eccentric amount of the cam ring 4 with respect to the rotor 2 is ensured even when the outer peripheral surface of the cam ring 4 is in contact, and the pump chamber 7 can discharge hydraulic oil.
  • the control part 12 in the outer peripheral surface of the cam ring 4 in the 2nd fluid pressure chamber 32 instead of forming in the inner peripheral surface of the adapter ring 11.
  • the restricting portion 12 may be formed on the inner peripheral surface of the pump housing recess that houses the cam ring 4 of the pump body (not shown).
  • the second fluid pressure chamber 34 is connected to the second fluid pressure chamber 32, and the suction passage 17 is communicated with the second fluid pressure passage 34, so that the suction pressure of the suction passage 17 is always guided.
  • the first fluid pressure passage 33 is connected to the first fluid pressure chamber 31, and the control valve 21 is interposed in the first fluid pressure passage 33.
  • the control valve 21 controls the driving pressure of the cam ring 4 guided to the first fluid pressure chamber 31.
  • An orifice 19 is interposed in the discharge passage 18, and the control valve 21 is operated by a differential pressure across the orifice 19.
  • the orifice 19 may be either a variable type or a fixed type as long as it provides resistance to the flow of hydraulic oil discharged from the pump chamber 7.
  • the control valve 21 includes a spool 22 slidably inserted into the valve housing hole 29, a first spool chamber 24 defined between one end of the spool 22 and the valve housing hole 29, and the other end of the spool 22.
  • a second spool chamber 25 defined between the valve housing hole 29, a third spool chamber 26 defined between the annular groove 22c and the valve housing hole 29, and the second spool chamber 25.
  • a return spring 28 that energizes the spool 22 in a direction to expand the volume of the second spool chamber 25 and a solenoid 60 that drives the spool 22 against the return spring 28 are provided.
  • the solenoid 60 includes a plunger 62 driven by a magnetic field generated in the coil 61, a shaft 63 that connects the plunger 62 and the spool 22, and an auxiliary spring 64 that biases the shaft 63 in the axial direction.
  • the solenoid 60 controls the exciting current of the coil 61 by a controller (not shown) and moves the spool 22 in the axial direction according to the exciting current.
  • the spool 22 is a ring formed between the first land portion 22a and the second land portion 22b that slide along the inner peripheral surface of the valve housing hole 29, and the first land portion 22a and the second land portion 22b.
  • a groove 22c and a stopper portion 22d protruding from one end of the second land portion 22b are provided.
  • the spool 22 is restricted in its movement range when the stopper portion 22 d abuts against the bottom of the valve accommodating hole 29.
  • the discharge passage 18 communicates with the first spool chamber 24 through the pressure guide passage 36, and the pump discharge pressure upstream of the orifice 19 is guided.
  • the discharge passage 18 is communicated with the second spool chamber 25 through the pressure guide passage 37, and the pump discharge pressure downstream from the orifice 19 is guided.
  • the third spool chamber 26 is communicated with the suction passage 17 through the pressure guide passage 35 and the suction pressure of the suction passage 17 is guided.
  • the spool 22 includes a load caused by a differential pressure across the orifice 19 guided to the first spool chamber 24 and the second spool chamber 25 defined at both ends, an urging force of the return spring 28, and a driving force of the solenoid 60. Move to a balanced position and stop.
  • the first fluid pressure passage 33 is opened and closed by the first land portion 22a with respect to the first spool chamber 24 (pressure guide passage 36) and the third spool chamber 26 (pressure guide passage 35).
  • the hydraulic oil in the fluid pressure chamber 31 is supplied and discharged.
  • the differential pressure across the orifice 19 is lower than a predetermined value set in advance, so the total load of the load due to the pressure in the second spool chamber 25 and the biasing force of the return spring 28 is the first spool chamber.
  • the total load of the load due to the pressure of 24 and the driving force of the solenoid 60 becomes larger, the return spring 28 extends, and the spool 22 moves to the left in FIG.
  • the first fluid pressure passage 33 communicates with the third spool chamber 26, and the first fluid pressure chamber 33, the third spool chamber 26, and the pressure guide are connected to the first fluid pressure chamber 31.
  • the suction pressure of the suction passage 17 is guided through the passage 35.
  • the suction pressure of the suction passage 17 is guided to the second fluid pressure chamber 32 through the second fluid pressure passage 34. For this reason, the pressures of the first fluid pressure chamber 31 and the second fluid pressure chamber 32 are equal to each other.
  • the total load of the load due to the pressure in the first spool chamber 24 and the driving force of the solenoid 60 becomes the second spool.
  • the return spring 28 contracts by becoming larger than the total load of the load due to the pressure in the chamber 25 and the urging force of the return spring 28, and the spool 22 moves to the right in FIG.
  • the first fluid pressure passage 33 communicates with the first spool chamber 24, and the first fluid pressure chamber 31 passes through the discharge passage 18 and the pressure guide passage 36, and the first spool chamber 24 and the first fluid pressure passage 33.
  • a pump discharge pressure upstream of the orifice 19 is guided as a driving pressure for driving the cam ring 4.
  • the suction pressure is guided to the second fluid pressure chamber 32 through the second fluid pressure passage 34. For this reason, a pressure difference corresponding to the pump discharge pressure upstream of the orifice 19 is generated between the first fluid pressure chamber 31 and the second fluid pressure chamber 32.
  • control valve 21 adjusts the pressure of the first fluid pressure chamber 31 according to the differential pressure across the orifice 19 to change the eccentric position of the cam ring 4.
  • a controller (not shown) controls the excitation current of the solenoid 60, whereby the eccentric position of the cam ring 4 is changed and the discharge capacity is controlled.
  • the inner peripheral cam surface 4a of the cam ring 4 constitutes an urging means that applies an urging force to the cam ring 4 in response to the pressure of the pump chamber 7 (inner pressure of the cam ring 4) to swing the cam ring 4 in the direction in which the discharge capacity increases.
  • the discharge port 16 is such that the load acting on the inner circumferential cam surface 4a of the cam ring 4 due to the pressure of the pump chamber 7 is always biased toward the first fluid pressure chamber 31 with respect to the swing fulcrum C regardless of the rotational position of the rotor 2.
  • the suction port 15 is disposed with respect to the swinging fulcrum C of the cam ring 4. As a result, the vane pump 100 does not have a spring that biases the cam ring 4 as in the conventional device.
  • each of the suction port 15 and the discharge port 16 is formed in an arc shape corresponding to the shape of the inner peripheral cam surface 4a.
  • the suction port 15 and the discharge port 16 are formed in an arc shape along the inner peripheral cam surface 4a when the center of the cam ring 4 and the center O of the rotor 2 coincide, that is, when the eccentric amount of the cam ring 4 is zero. .
  • the suction port 15 has a start end 15b and a termination end 15c at both ends thereof. As the rotor 2 rotates, the pump chamber 7 faces the start end 15b to start communication between the pump chamber 7 and the suction port 15, and the pump chamber 7 passes the position facing the end 15c. The communication state of the suction port 15 ends.
  • the discharge port 16 has a start end 16b and a end end 16c at both ends thereof. As the rotor 2 rotates, the pump chamber 7 faces the start end 16b to start communication between the pump chamber 7 and the discharge port 16, and the pump chamber 7 passes the position facing the end 16c. The communication state of the discharge port 16 ends.
  • a notch 16 d is formed at one end of the discharge port 16, and the tip of the notch 16 d becomes the start end 16 b of the discharge port 16.
  • the notch 16d is a groove whose cross-sectional area gradually decreases.
  • the discharge port 16 is not limited to the configuration described above, and may have a configuration not having the notch 16d.
  • each part of the vane pump 100 is referred to as follows.
  • An imaginary line (straight line) connecting the swing fulcrum C of the cam ring 4 and the rotation center O of the rotor 2 is defined as a swing center line Y.
  • a virtual line (straight line) connecting the rotation center O of the rotor 2 and the start end 16b of the discharge port 16 is defined as a discharge port start end line Pb.
  • the angle at which the discharge port start line Pb is inclined with respect to the swing center line Y is defined as the discharge port start line inclination angle ⁇ b.
  • a virtual line (straight line) connecting the rotation center O of the rotor 2 and the end 16c of the discharge port 16 is defined as a discharge port end line Pc.
  • the angle at which the discharge port end line Pc is inclined with respect to the oscillation center line Y is defined as the discharge port end line inclination angle ⁇ c.
  • the angle at which the center lines of adjacent vanes 3 intersect is defined as the vane angle ⁇
  • the discharge port end line inclination angle ⁇ c is formed to be smaller than the discharge port start end line inclination angle ⁇ b, and the difference ⁇ b ⁇ c between the two is greater than the vane angle ⁇ d, so that ⁇ b ⁇ c> ⁇ d. Is done. That is, the discharge port 16 is formed such that the discharge port start line inclination angle ⁇ b is larger than the sum of the discharge port end line inclination angle ⁇ c and the vane angle ⁇ d. As a result, the load acting on the cam ring 4 due to the pressure of the pump chamber 7 is always biased toward the first fluid pressure chamber 31 side (left side in FIG. 2) with respect to the swing fulcrum C.
  • An imaginary line (straight line) orthogonal to the swing center line Y of the cam ring 4 and intersecting the rotation center O of the rotor 2 is defined as an equilibrium line X, and an angle ⁇ a at which the discharge port start line Pb is inclined with respect to the equilibrium line X.
  • the angle ⁇ e at which the discharge port end line Pc is inclined with respect to the balance line X is formed to be larger than the sum of the vane angle ⁇ d and the angle ⁇ a.
  • the inner circumferential cam surface 4 a in the discharge region 42 includes a first pressure receiving portion 45 on which a pressure that decenters the cam ring 4 acts in a direction in which the discharge capacity discharged from the pump chamber 7 increases, and the pump chamber And a second pressure receiving portion 46 that acts to decenter the cam ring 4 in a direction in which the discharge capacity discharged from the nozzle 7 decreases.
  • the first pressure receiving part 45 is provided on the first fluid pressure chamber 31 side (left side in FIG. 2) with respect to the support pin 13 on the inner periphery of the cam ring 4 facing the pump chamber 7.
  • the cam ring 4 is subjected to a force that swings in the direction (left side in FIG. 2) in which the discharge capacity discharged from the pump chamber 7 increases due to the pressure in the pump chamber 7 acting on the first pressure receiving portion 45.
  • the second pressure receiving portion 46 is provided on the second fluid pressure chamber 32 side (right side in FIG. 2) with respect to the support pin 13 on the inner periphery of the cam ring 4 facing the pump chamber 7.
  • the second pressure receiving portion 46 is formed continuously with the first pressure receiving portion 45 at a position corresponding to the support pin 13 on the inner peripheral cam surface 4a. A force that swings in the direction in which the discharge capacity discharged from the pump chamber 7 decreases (on the right side in FIG. 2) acts on the cam ring 4 due to the pressure in the pump chamber 7 that acts on the second pressure receiving portion 46.
  • the pressure in the pump chamber 7 in the discharge region 42 is substantially constant. Therefore, when there is a difference in pressure receiving area between the first pressure receiving part 45 and the second pressure receiving part 46, the cam ring 4 has a force acting on the larger pressure receiving area and a force acting on the smaller pressure receiving area. It becomes large compared. Therefore, the cam ring 4 swings around the support pin 13 toward the larger one of the first pressure receiving portion 45 and the second pressure receiving portion 46.
  • the pressure receiving areas of the first pressure receiving part 45 and the second pressure receiving part 46 vary depending on the rotational position of the rotor 2 (position of the pump chamber 7), the minimum value of the pressure receiving area of the first pressure receiving part 45 is set to the second pressure receiving part 46.
  • the load acting on the cam ring 4 due to the pressure in the pump chamber 7 is always biased toward the first fluid pressure chamber 31 with respect to the swing fulcrum C.
  • FIG. 4 shows the rotational position of the rotor 2 where the pressure receiving area of the first pressure receiving portion 45 is minimized.
  • the pump chamber 7 located between the end 15 c of the suction port 15 and the start end 16 b of the discharge port 16 is in the transition region 43 of the cam ring 4, and the discharge pressure of the discharge port 16 is placed in the pump chamber 7. Is not guided. Therefore, in this state, the angle range of the first pressure receiving portion 45 where the pump chamber 7 communicating with the discharge port 16 is located is the minimum angle range ⁇ 1 min of the first pressure receiving portion 45.
  • the minimum angle range ⁇ 1min of the first pressure receiving portion 45 is an angle between the discharge port start end line Pb connecting the rotation center O of the rotor 2 and the start end 16b of the discharge port 16 and the swing center line Y. This coincides with the discharge port start line inclination angle ⁇ b.
  • FIG. 5 shows the rotational position of the rotor 2 where the pressure receiving area of the second pressure receiving portion 46 is maximized.
  • the pump chamber 7 located between the end 16 c of the discharge port 16 and the start end 15 b of the suction port 15 is in the transition region 44 of the cam ring 4, and the discharge pressure of the discharge port 16 is placed in the pump chamber 7. Is trapped. Therefore, the angle range of the second pressure receiving portion 46 in this state is the maximum angle range ⁇ 2max of the second pressure receiving portion 46.
  • the maximum angle range ⁇ 2max of the second pressure receiving portion 46 coincides with the sum of the discharge port end line inclination angle ⁇ c and the vane angle ⁇ d described above.
  • the discharge port start line inclination angle ⁇ b described above is set to the discharge port end line inclination angle ⁇ c and the vane. It may be set larger than the sum of the angles ⁇ d. That is, by setting the relationship ⁇ b> ⁇ c + ⁇ d, the minimum value of the pressure receiving area of the first pressure receiving unit 45 becomes larger than the maximum value of the pressure receiving area of the second pressure receiving unit 46, and the pump is independent of the rotational position of the rotor 2.
  • the load acting on the cam ring 4 by the pressure in the chamber 7 can always be biased toward the first fluid pressure chamber 31 with respect to the swing fulcrum C.
  • the cam ring 4 When the drive pressure guided to the first fluid pressure chamber 31 by the control valve 21 (see FIG. 1) is increased, the cam ring 4 has the pressures of the first fluid pressure chamber 31 and the second fluid pressure chamber 32 acting on the outer peripheral surface thereof.
  • the cam ring 4 has its load caused by the pressure of the pump chamber 7 acting on the first pressure receiving portion 45 and the second pressure receiving portion 46. 2 oscillates in the direction in which the discharge capacity increases (leftward in FIG. 2) against the load due to the pressure difference between the first fluid pressure chamber 31 and the second fluid pressure chamber 32 acting on the outer peripheral surface, thereby increasing the discharge capacity.
  • the discharge port 16 Since the discharge port 16 is formed so that the minimum value of the pressure receiving area of the first pressure receiving part 45 is larger than the maximum value of the pressure receiving area of the second pressure receiving part 46, the discharge port 16 presses the cam ring 4 with the pressure of the pump chamber 7.
  • the force acts on the first fluid pressure chamber 31 side regardless of the rotational position of the rotor 2. Thereby, a force for urging the cam ring 4 in the direction of the first fluid pressure chamber 31 by the pressure of the pump chamber 7 is always obtained regardless of the rotational position of the rotor 2, and the spring for urging the cam ring 4 can be eliminated.
  • the vane pump 100 is cam ringed by the pressure difference guided to the first fluid pressure chamber 31 and the second fluid pressure chamber 32 and the pressure in the pump chamber 7 acting on the first pressure receiving portion 45 and the second pressure receiving portion 46.
  • the position of 4 can be controlled, and it can be set as the structure which does not have the spring which urges
  • the discharge port 16 is formed so that the absolute value
  • the side on which the force for swinging the cam ring 4 by the pressure of the pump chamber 7 with respect to the swing fulcrum C does not change depending on the rotational position of the rotor 2, and the force for biasing the cam ring 4 to one side can be obtained stably. Accordingly, since the spring for urging the cam ring can be eliminated, it is not necessary to provide a hole for assembling the spring in the pump body, and the structure of the vane pump 100 is simplified and the manufacturing cost can be reduced.
  • the discharge port 16 is formed such that the discharge port start line inclination angle ⁇ b is larger than the sum ⁇ c + ⁇ d of the discharge port end line inclination angle ⁇ c and the vane angle ⁇ d, the pressure receiving area of the first pressure receiving portion 45 is minimized. The value becomes larger than the maximum value of the pressure receiving area of the second pressure receiving portion 46, and the force for urging the cam ring 4 toward the first fluid pressure chamber 31 by the pressure of the pump chamber 7 is stably obtained.
  • FIG. 6 is a front view of the side plate 106 in the variable displacement vane pump. Since this configuration is basically the same as that of the first embodiment, only differences from the first embodiment will be described below. In addition, the same code
  • the suction port 115 and the discharge port 116 are each formed in an arc shape corresponding to the shape of the inner peripheral cam surface 4a.
  • the suction port 115 and the discharge port 116 are formed in an arc shape along the inner peripheral cam surface 4a when the center of the cam ring 4 and the center O of the rotor 2 coincide, that is, when the eccentric amount of the cam ring 4 is zero. .
  • the suction port 115 has a start end 115b and a termination end 115c at both ends thereof. As the rotor 2 rotates, the pump chamber 7 faces the start end 115b to start communication between the pump chamber 7 and the suction port 115, and the pump chamber 7 passes the position facing the end 115c. The communication state of the suction port 115 ends.
  • the discharge port 116 has a start end 116b and an end end 116c at both ends thereof. As the rotor 2 rotates, the pump chamber 7 faces the start end 116b to start communication between the pump chamber 7 and the discharge port 116, and the pump chamber 7 passes the position facing the end 116c. The communication state of the discharge port 116 ends.
  • a notch 116 d is formed at one end of the discharge port 116, and the tip of the notch 116 d becomes the start end 116 b of the discharge port 116.
  • the discharge port 116 is not limited to the configuration described above, and may have a configuration without the notch 116d.
  • each part of a vane pump is called as follows.
  • a virtual line (straight line) connecting the rotation center O of the rotor 2 and the start end 116b of the discharge port 116 is defined as a discharge port start end line Pb.
  • the angle at which the discharge port start line Pb is inclined with respect to the swing center line Y is defined as the discharge port start line inclination angle ⁇ b.
  • a virtual line (straight line) connecting the rotation center O of the rotor 2 and the end 116c of the discharge port 116 is defined as a discharge port end line Pc.
  • the angle at which the discharge port end line Pc is inclined with respect to the oscillation center line Y is defined as the discharge port end line inclination angle ⁇ c.
  • the discharge port start line inclination angle ⁇ b is formed to be smaller than the discharge port end line inclination angle ⁇ c, and the difference ⁇ c ⁇ b between the two is larger than the vane angle ⁇ d, and ⁇ c ⁇ b> ⁇ d. Is done. That is, the discharge port 116 is formed so that the discharge port end line inclination angle ⁇ c is larger than the sum of the discharge port start line inclination angle ⁇ b and the vane angle ⁇ d. Thereby, the load acting on the cam ring 4 due to the pressure of the pump chamber 7 is always biased toward the second fluid pressure chamber 32 side (right side in FIG. 6) with respect to the swing fulcrum C.
  • an imaginary line perpendicular to the swing center line Y of the cam ring 4 and intersecting the rotation center O of the rotor 2 is an equilibrium line X and an angle ⁇ a at which the discharge port termination line Pc is inclined with respect to the equilibrium line X
  • the angle ⁇ f at which the discharge port start line Pb is inclined with respect to X is formed to be larger than the sum of the vane angle ⁇ d and the angle ⁇ a.
  • FIG. 7 shows the rotational position of the rotor 2 where the pressure receiving area of the second pressure receiving portion 46 is minimized.
  • the pump chamber 7 located between the terminal end 116 c of the discharge port 116 and the start end 115 b of the suction port 115 passes the transition region 44 of the cam ring 4 and is discharged in the pump chamber 7.
  • the pressure is guided to the suction port 115. Therefore, the angle range of the second pressure receiving portion 46 in this state is the minimum angle range ⁇ 2min of the second pressure receiving portion 46.
  • the minimum angle range ⁇ 2min of the second pressure receiving portion 46 coincides with the discharge port end line inclination angle ⁇ c described above.
  • FIG. 8 shows the rotational position of the rotor 2 where the pressure receiving area of the first pressure receiving portion 45 is maximized.
  • the pump chamber 7 located between the terminal end 115 c of the suction port 115 and the start end 116 b of the discharge port 116 passes the transition region 43 of the cam ring 4, and the discharge of the discharge port 116 into the pump chamber 7. Pressure is led. Therefore, in this state, the angle range of the first pressure receiving portion 45 where the pump chamber 7 communicating with the discharge port 116 is located becomes the maximum angle range ⁇ 1max of the first pressure receiving portion 45.
  • the maximum angle range ⁇ 1max of the first pressure receiving portion 45 coincides with the sum of the discharge port start line inclination angle ⁇ b and the vane angle ⁇ d described above.
  • the discharge port end line inclination angle ⁇ c described above is set to the discharge port start line inclination angle ⁇ b and the vane. What is necessary is just to set larger than the sum of angle (theta) d. That is, by setting the relationship of ⁇ c> ⁇ b + ⁇ d, the minimum value of the pressure receiving area of the second pressure receiving unit 46 becomes larger than the maximum value of the pressure receiving area of the first pressure receiving unit 45, and the pump is independent of the rotational position of the rotor 2.
  • the load acting on the cam ring 4 by the pressure in the chamber 7 can always be biased toward the second fluid pressure chamber 32 with respect to the swing fulcrum C.
  • the drive pressure may be guided from the pump chamber 7 to the second fluid pressure chamber 32.
  • the discharge port 116 is formed such that the discharge port end line inclination angle ⁇ c is larger than the sum ⁇ b + ⁇ d of the discharge port start line inclination angle ⁇ b and the vane angle ⁇ d, the pressure receiving area of the second pressure receiving portion 46 is minimized. The value becomes larger than the maximum value of the pressure receiving area of the first pressure receiving portion 45, and the force for urging the cam ring 4 toward the second fluid pressure chamber 32 by the pressure of the pump chamber 7 is stably obtained. Accordingly, since the spring for urging the cam ring 4 toward the second fluid pressure chamber 32 can be eliminated, it is not necessary to provide a hole for assembling the spring in the pump body, and the structure of the vane pump is simplified and the manufacturing cost can be reduced.

Abstract

 カムリングが揺動する可変容量型ベーンポンプであって、吐出ポートは吐出ポート始端線傾斜角度と吐出ポート終端線傾斜角度との差の絶対値がベーン角度より大きくなるように形成される。

Description

可変容量型ベーンポンプ
 本発明は、流体圧機器における流体圧供給源として用いられる可変容量型ベーンポンプに関するものである。
 従来の可変容量型ベーンポンプとして、カムリングがピンを支点にして揺動することで、ロータに対するカムリングの偏心量を変化させ、吐出容量を変化させるものがある。
 この種の可変容量型ベーンポンプでは、カムリングの内側に生じる内圧(ポンプ室の圧力)がカムリングの内周面に作用するため、カムリングの内圧によってカムリングが揺動支点を中心として一方側に揺動する方向に付勢される。
 JP2003-74479Aには、カムリングを吐出容量が拡大する方向に復帰させるために、カムリングの内圧が復帰方向に作用するようにカムリングの揺動支点が配置されるとともに、カムリングを復帰方向に付勢するスプリングが設けられるベーンポンプが開示されている。
 JP2003-74479Aの可変容量型ベーンポンプでは、カムリングの揺動支点に対してカムリングの内圧が作用する側がロータの回転位置(ポンプ室の位置)によって第1流体圧室側と第2流体圧室側の間で変わるため(図5、6参照)、カムリングを第2流体圧室側に付勢するスプリングを設ける必要があり、構造が複雑になるという問題点があった。
 本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、カムリングを付勢するスプリングを廃止できる可変容量型ベーンポンプを提供することを目的とする。
 本発明のある態様に係る可変容量型ベーンポンプは、流体圧供給源として用いられる可変容量型ベーンポンプであって、回転駆動されるロータと、ロータに往復動可能に設けられる複数のベーンと、ロータの回転に伴ってベーンの先端部が摺動する内周カム面を有するカムリングと、隣り合うベーンの間に画成されるポンプ室と、ポンプ室に吸い込まれる作動流体を導く吸込ポートと、ポンプ室から吐出される作動流体を導く吐出ポートと、カムリングの揺動支点を境にして設けられる第一流体圧室及び第二流体圧室と、を備える。可変容量型ベーンポンプは、カムリングの揺動支点とロータの回転中心とを結ぶ仮想線を揺動中心線とし、ロータの回転中心と吐出ポートの始端とを結ぶ仮想線を吐出ポート始端線とし、カムリングの揺動中心線に対して吐出ポート始端線が傾斜する角度を吐出ポート始端線傾斜角度とし、ロータの回転中心と吐出ポートの終端とを結ぶ仮想線を吐出ポート終端線とし、カムリングの揺動中心線に対して吐出ポート終端線が傾斜する角度を吐出ポート終端線傾斜角度とし、隣り合うベーンの中心線どうしが交差する角度をベーン角度とし、吐出ポートは、吐出ポート始端線傾斜角度と吐出ポート終端線傾斜角度との差の絶対値がベーン角度より大きくなるように形成される。
図1は本発明の第1実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプの構成図である。 図2は本発明の第1実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプの内側を示すロータ等の正面図である。 図3は本発明の第1実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプにおけるサイドプレートの正面図である。 図4は本発明の第1実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプにおける第一受圧部の分布範囲を示す正面図である。 図5は本発明の第1実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプにおける第二受圧部の分布範囲を示す正面図である。 図6は本発明の第2実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプにおけるサイドプレートの正面図である。 図7は本発明の第2実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプにおける第一受圧部の分布範囲を示す正面図である。 図8は本発明の第2実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプにおける第二受圧部の分布範囲を示す正面図である。
 以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
 (第1実施の形態)
 まず、図1及び図2を参照して、本発明の実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプ100について説明する。
 可変容量型ベーンポンプ(以下、単に「ベーンポンプ」と称する。)100は、車両に搭載される油圧機器(流体圧機器)、例えば、パワーステアリング装置や無段変速機等の油圧(流体圧)供給源として用いられるものである。
 ベーンポンプ100は、駆動軸1にエンジン(図示省略)の動力が伝達され、駆動軸1に連結されたロータ2が回転するものである。図1では、ロータ2は矢印で示すように反時計回りに回転する。
 ベーンポンプ100は、ロータ2に対して径方向に往復動可能に設けられる複数のベーン3と、ロータ2を収容すると共に、ロータ2の回転に伴って内周の内周カム面4aにベーン3の先端部が摺動しロータ2の中心に対して偏心可能なカムリング4とを備える。
 図2に示すように、ロータ2には、外周面に開口部を有するスリット2bが所定間隔をおいて放射状に形成される。ベーン3は、スリット2bに摺動自在に挿入される。スリット2bの基端側には、ポンプ吐出圧力が導かれるベーン背圧室2aが画成される。ベーン3は、ベーン背圧室2aの圧力によってスリット2bから突出する方向に押圧される。
 駆動軸1は、ポンプボディ(図示せず)に回転自在に支持される。ポンプボディには、カムリング4を収容するポンプ収容凹部が形成される。ポンプ収容凹部の底面には、ロータ2及びカムリング4の一側部に当接するサイドプレート6が配置される。ポンプ収容凹部の開口部は、ロータ2及びカムリング4の他側部に当接するポンプカバー(図示せず)によって封止される。ポンプカバーとサイドプレート6は、ロータ2及びカムリング4の両側面を挟んだ状態で配置される。ロータ2とカムリング4との間には、各ベーン3によって仕切られたポンプ室7が画成される。
 カムリング4は、環状の部材であり、その内側に後述する吸込ポート15に対応して形成されロータ2の回転に伴ってポンプ室7の容量を拡張する吸込領域41と、後述する吐出ポートに対応して形成されロータ2の回転に伴ってポンプ室7の容量を収縮する吐出領域42と、ポンプ室7内に作動油(作動流体)を閉じ込める遷移領域43、44と、を有する。ポンプ室7は、吸込領域41にて作動油を吸込み、吐出領域42にて作動油を吐出する。
 図3に示すように、サイドプレート6には、作動油をポンプ室7内に導く吸込ポート15と、ポンプ室7内の作動油を取り出して油圧機器に導く吐出ポート16と、が形成される。吸込ポート15及び吐出ポート16の具体的な形状については、後で詳細に説明する。
 図示しないポンプカバーにも、吸込ポート及び吐出ポートが形成される。ポンプカバーの吸込ポート及び吐出ポートは、ポンプ室7を介してサイドプレート6の吸込ポート15及び吐出ポート16にそれぞれ連通している。
 図1に示すように、吸込領域41のポンプ室7は吸込通路17を介してタンク9に連通され、タンク9の作動油が吸込通路17を通じて吸込ポート15からポンプ室7へと供給される。
 吐出領域42のポンプ室7は吐出通路18に連通し、吐出ポート16から吐出される作動油が吐出通路18を通じてベーンポンプ100外部の油圧機器(図示せず)へと供給される。
 吐出通路18はサイドプレート6に形成される背圧通路50(図3参照)に連通し、吐出ポート16から吐出される作動油がベーン背圧室2aに供給される。ベーン背圧室2aの作動油圧によってベーン3がロータ2からカムリング4に向けて突出する方向に押圧される。
 ベーンポンプ100の作動時に、ベーン3は、その基端部を押圧するベーン背圧室2aの作動油圧力と、ロータ2の回転に伴って働く遠心力とによって、スリット2bから突出する方向に付勢され、その先端部がカムリング4の内周カム面4aに摺接する。カムリング4の吸込領域41では、内周カム面4aに摺接するベーン3がロータ2から突出してポンプ室7が拡張し、作動油が吸込ポート15からポンプ室7に吸い込まれる。カムリング4の吐出領域42では、内周カム面4aに摺接するベーン3がロータ2に押し込まれてポンプ室7が収縮し、ポンプ室7にて加圧された作動油が吐出ポート16から吐出される。
 以下、ベーンポンプ100の吐出容量(押しのけ容積)を変化させる構成について説明する。
 ベーンポンプ100は、カムリング4を取り囲む環状のアダプタリング11を備える。アダプタリング11とカムリング4の間には、支持ピン13が介装される。支持ピン13にはカムリング4が支持され、カムリング4はアダプタリング11の内部で支持ピン13を支点に揺動し、ロータ2の中心Oに対して偏心する。この支持ピン13の中心が、カムリング4の揺動支点Cに該当する。
 アダプタリング11の溝11aには、カムリング4の揺動時にカムリング4の外周面が摺接するシール材14が介装される。カムリング4の外周面とアダプタリング11の内周面との間には、支持ピン13とシール材14とによって、第一流体圧室31と第二流体圧室32とが区画される。換言すると、第一流体圧室31及び第二流体圧室32は、カムリング4の揺動支点Cを境にして設けられる。
 カムリング4は、第一流体圧室31と第二流体圧室32とポンプ室7の圧力バランスによって、揺動支点Cについて揺動する。カムリング4が揺動することによって、ロータ2に対するカムリング4の偏心量が変化し、ポンプ室7の吐出容量が変化する。カムリング4が図1にて右方向に揺動すると、ロータ2に対するカムリング4の偏心量が小さくなり、ポンプ室7の吐出容量は小さくなる。これに対して、カムリング4が図1にて左方向に揺動すると、ロータ2に対するカムリング4の偏心量が大きくなり、ポンプ室7の吐出容量は大きくなる。
 第二流体圧室32内におけるアダプタリング11の内周面には、ロータ2に対する偏心量が小さくなる方向のカムリング4の移動を規制する規制部12が膨出して形成される。規制部12は、ロータ2に対するカムリング4の最小偏心量を規定するものであり、カムリング4の外周面が規制部12に当接した状態において、ロータ2の中心Oとカムリング4の中心とが外れた状態を維持する。
 規制部12は、ロータ2に対するカムリング4の偏心量がゼロとならないように、ポンプ室7の最小吐出容量を保障するものである。つまり、規制部12は、カムリング4の外周面が当接した状態でも、ロータ2に対するカムリング4の最小偏心量が確保され、ポンプ室7が作動油を吐出可能となるように形成される。
 なお、規制部12は、アダプタリング11の内周面に形成する代わりに、第二流体圧室32内におけるカムリング4の外周面に形成するようにしてもよい。また、アダプタリング11を設けない場合には、規制部12は、ポンプボディ(図示せず)のカムリング4を収容するポンプ収容凹部の内周面に形成するようにしてもよい。
 第二流体圧室32には、第二流体圧通路34が接続され、第二流体圧通路34を通じて吸込通路17が連通され、吸込通路17の吸込圧力が常に導かれる。
 第一流体圧室31には、第一流体圧通路33が接続され、第一流体圧通路33に制御バルブ21が介装される。制御バルブ21は、第一流体圧室31に導かれるカムリング4の駆動圧力を制御する。
 吐出通路18にはオリフィス19が介装され、制御バルブ21はオリフィス19の前後差圧によって作動する。なお、オリフィス19は、ポンプ室7から吐出された作動油の流れに抵抗を付与するものであれば、可変型、固定型のどちらでもよい。
 制御バルブ21は、バルブ収容穴29に摺動自在に挿入されたスプール22と、スプール22の一端とバルブ収容穴29との間に画成された第一スプール室24と、スプール22の他端とバルブ収容穴29との間に画成された第二スプール室25と、環状溝22cとバルブ収容穴29との間に画成された第三スプール室26と、第二スプール室25内に収装され第二スプール室25の容積を拡張する方向にスプール22を付勢するリターンスプリング28と、リターンスプリング28に抗してスプール22を駆動するソレノイド60と、を備える。
 ソレノイド60は、コイル61に発生する磁界によって駆動されるプランジャ62と、プランジャ62とスプール22とを連結するシャフト63と、シャフト63を軸方向に付勢する補助スプリング64と、を備える。
 ソレノイド60は、図示しないコントローラによってコイル61の励磁電流が制御され、励磁電流に応じてスプール22を軸方向に移動する。
 スプール22は、バルブ収容穴29の内周面に沿って摺動する第一ランド部22a及び第二ランド部22bと、第一ランド部22aと第二ランド部22bとの間に形成された環状溝22cと、第二ランド部22bの一端から突出するストッパ部22dと、を備える。スプール22は、ストッパ部22dがバルブ収容穴29の底部に当接することによってその移動範囲が規制される。
 第一スプール室24には、導圧通路36を通じて吐出通路18が連通され、オリフィス19より上流側のポンプ吐出圧力が導かれる。
 第二スプール室25には、導圧通路37を通じて吐出通路18が連通され、オリフィス19より下流側のポンプ吐出圧力が導かれる。
 第三スプール室26には、導圧通路35を通じて吸込通路17に連通され、吸込通路17の吸込圧力が導かれる。
 スプール22は、両端に画成された第一スプール室24及び第二スプール室25に導かれるオリフィス19の前後差圧による荷重と、リターンスプリング28の付勢力と、ソレノイド60の駆動力と、がバランスした位置に移動して停止する。スプール22の位置によって、第一流体圧通路33が第一ランド部22aによって第一スプール室24(導圧通路36)、第三スプール室26(導圧通路35)に対して開閉され、第一流体圧室31の作動油が給排される。
 ロータ2の低速回転時では、オリフィス19の前後差圧が予め設定された所定値より低いため、第二スプール室25の圧力による荷重とリターンスプリング28の付勢力との合計荷重が第一スプール室24の圧力による荷重とソレノイド60の駆動力との合計荷重よりも大きくなり、リターンスプリング28が伸長して、スプール22は図1において左側に移動した状態となる。この状態では、図1に示すように、第一流体圧通路33は第三スプール室26に連通し、第一流体圧室31には第一流体圧通路33、第三スプール室26及び導圧通路35を通じて吸込通路17の吸込圧力が導かれる。一方、第二流体圧室32には、第二流体圧通路34を通じて吸込通路17の吸込圧力が導かれている。このため、第一流体圧室31と第二流体圧室32の圧力は、互いに等しくなる。
 このように第一流体圧室31と第二流体圧室32の圧力が互いに等しくなる作動状態では、図1及び図2に示すように、後述するようにカムリング4に働く内圧による荷重によってカムリング4が図1、2にて左側に移動し、カムリング4がロータ2に対して偏心して吐出容量が最大になる。
 ロータ2の回転速度が高まり、オリフィス19の前後差圧が予め設定された所定値を越えて上昇すると、第一スプール室24の圧力による荷重とソレノイド60の駆動力との合計荷重が第二スプール室25の圧力による荷重とリターンスプリング28の付勢力との合計荷重より大きくなってリターンスプリング28が収縮し、スプール22は図1において右側に移動する。この状態では、第一流体圧通路33は第一スプール室24に連通し、第一流体圧室31には吐出通路18及び導圧通路36、第一スプール室24及び第一流体圧通路33を通じてオリフィス19より上流側のポンプ吐出圧力がカムリング4を駆動する駆動圧力として導かれる。一方、第二流体圧室32には、第二流体圧通路34を通じて吸込圧力が導かれている。このため、第一流体圧室31と第二流体圧室32の間には、オリフィス19より上流側のポンプ吐出圧力に応じた圧力差が生じる。
 このように第一流体圧室31と第二流体圧室32の圧力差が生じた作動状態では、第一流体圧室31と第二流体圧室32の圧力差による荷重と後述するようにカムリング4に働く内圧による荷重とが釣り合う位置にカムリング4が移動する。これにより、ポンプ吐出圧力が高まるのに応じて、カムリング4が偏心し、吐出容量が次第に小さくなる。
 以上のように、制御バルブ21は、オリフィス19の前後差圧に応じて第一流体圧室31の圧力を調節して、カムリング4の偏心位置を変える。そして、図示しないコントローラがソレノイド60の励磁電流を制御することにより、カムリング4の偏心位置を変えられ、吐出容量が制御される。
 カムリング4の内周カム面4aは、ポンプ室7の圧力(カムリング4の内圧)を受けてカムリング4を吐出容量が増加する方向に揺動させる付勢力をカムリング4に与える付勢手段を構成する。ポンプ室7の圧力によってカムリング4の内周カム面4aに働く荷重が、ロータ2の回転位置によらず常に揺動支点Cに対して第一流体圧室31側に偏るように、吐出ポート16及び吸込ポート15がカムリング4を揺動支点Cに対して配置される。これにより、ベーンポンプ100は、従来装置のように、カムリング4を付勢するスプリングを持たない構成とする。
 以下、図3~5を参照して、本発明の実施の形態に係る吐出ポート16及び吸込ポート15について説明する。
 まず、吐出ポート16及び吸込ポート15の形状について説明する。
 図3に示すように、吸込ポート15及び吐出ポート16は、それぞれ内周カム面4aの形状に対応する円弧状に形成される。吸込ポート15及び吐出ポート16は、カムリング4の中心とロータ2の中心Oが一致する状態、即ちカムリング4の偏心量が零の状態において、内周カム面4aに沿った円弧状に形成される。
 吸込ポート15は、その両端に始端15bと終端15cを有する。ロータ2の回転に伴って、ポンプ室7が始端15bに対峙することによってポンプ室7と吸込ポート15の連通状態が始まり、ポンプ室7が終端15cに対峙する位置を過ぎることによってポンプ室7と吸込ポート15の連通状態が終了する。
 吐出ポート16は、その両端に始端16bと終端16cを有する。ロータ2の回転に伴って、ポンプ室7が始端16bに対峙することによってポンプ室7と吐出ポート16の連通状態が始まり、ポンプ室7が終端16cに対峙する位置を過ぎることによってポンプ室7と吐出ポート16の連通状態が終了する。
 吐出ポート16の一端にはノッチ16dが形成され、このノッチ16dの先端が吐出ポート16の始端16bになる。ノッチ16dは、その断面積が次第に縮小する溝である。なお、吐出ポート16は、上述した構成に限らず、ノッチ16dを有さない構成としてもよい。
 ここで、ベーンポンプ100の各部を以下のように称する。
・カムリング4の揺動支点Cとロータ2の回転中心Oとを結ぶ仮想線(直線)を揺動中心線Yとする。
・ロータ2の回転中心Oと吐出ポート16の始端16bとを結ぶ仮想線(直線)を吐出ポート始端線Pbとする。
・揺動中心線Yに対して吐出ポート始端線Pbが傾斜する角度を吐出ポート始端線傾斜角度θbとする。
・ロータ2の回転中心Oと吐出ポート16の終端16cとを結ぶ仮想線(直線)を吐出ポート終端線Pcとする。
・揺動中心線Yに対して吐出ポート終端線Pcが傾斜する角度を吐出ポート終端線傾斜角度θcとする。
・隣り合うベーン3の中心線どうしが交差する角度をベーン角度θdとする。
 そして、吐出ポート終端線傾斜角度θcが吐出ポート始端線傾斜角度θbに比べて小さく形成され、かつ両者の差θb-θcがベーン角度θdより大きい、θb-θc>θdの関係になるように形成される。即ち、吐出ポート16は、吐出ポート始端線傾斜角度θbが吐出ポート終端線傾斜角度θcとベーン角度θdの和より大きくなるように形成される。これにより、ポンプ室7の圧力によってカムリング4に働く荷重が常に揺動支点Cに対して第一流体圧室31側(図2では左側)に偏る。
 カムリング4の揺動中心線Yと直交しかつロータ2の回転中心Oと交差する仮想線(直線)を平衡線Xとし、平衡線Xに対して吐出ポート始端線Pbが傾斜する角度θaとすると、平衡線Xに対して吐出ポート終端線Pcが傾斜する角度θeがベーン角度θdと角度θaの和より大きくなるように形成される。
 図2に示すように、吐出領域42における内周カム面4aは、ポンプ室7から吐出される吐出容量が大きくなる方向にカムリング4を偏心させる圧力が作用する第一受圧部45と、ポンプ室7から吐出される吐出容量が小さくなる方向にカムリング4を偏心させる圧力が作用する第二受圧部46とを有する。
 第一受圧部45は、ポンプ室7に臨んでカムリング4の内周において、支持ピン13に対して第一流体圧室31側(図2では左側)に設けられる。カムリング4には、第一受圧部45に作用するポンプ室7内の圧力によって、ポンプ室7から吐出される吐出容量が大きくなる方向(図2では左側)に揺動する力が作用する。
 第二受圧部46は、ポンプ室7に臨んでカムリング4の内周において、支持ピン13に対して第二流体圧室32側(図2では右側)に設けられる。第二受圧部46は、内周カム面4aにおける支持ピン13に対応する位置を境として、第一受圧部45と連続して形成される。カムリング4には、第二受圧部46に作用するポンプ室7内の圧力によって、ポンプ室7から吐出される吐出容量が小さくなる方向(図2では右側)に揺動する力が作用する。
 よって、カムリング4には、第一受圧部45に作用する圧力と第一受圧部45の受圧面積との積によって一方に揺動する力が作用し、第二受圧部46に作用する圧力と第二受圧部46の受圧面積の積によって他方に揺動する力が作用することとなる。
 ここで、吐出領域42におけるポンプ室7は吐出ポート16を介して連通するため、吐出領域42におけるポンプ室7内の圧力は略一定である。よって、カムリング4は、第一受圧部45と第二受圧部46との受圧面積の差がある場合には、受圧面積の大きな方に作用する力が、受圧面積の小さな方に作用する力と比較して大きくなる。したがって、カムリング4は、第一受圧部45と第二受圧部46とのうち受圧面積が大きい方に支持ピン13を中心として揺動することとなる。
 第一受圧部45と第二受圧部46の受圧面積はロータ2の回転位置(ポンプ室7の位置)に応じて変わるが、第一受圧部45の受圧面積の最小値を第二受圧部46の受圧面積の最大値より大きくして、ポンプ室7の圧力によってカムリング4に働く荷重が常に揺動支点Cに対して第一流体圧室31側に偏るようにする。
 図4には、第一受圧部45の受圧面積が最小になるロータ2の回転位置が示されている。このロータ2の回転位置では、吸込ポート15の終端15cと吐出ポート16の始端16bの間に位置するポンプ室7がカムリング4の遷移領域43にあり、このポンプ室7に吐出ポート16の吐出圧が導かれない。したがって、この状態で吐出ポート16に連通するポンプ室7が位置する第一受圧部45の角度範囲が、第一受圧部45の最小角度範囲θ1minとなる。この第一受圧部45の最小角度範囲θ1minは、ロータ2の回転中心Oと吐出ポート16の始端16bとを結ぶ吐出ポート始端線Pbと、揺動中心線Yとの間の角度であり、前述した吐出ポート始端線傾斜角度θbと一致する。
 図5には、第二受圧部46の受圧面積が最大になるロータ2の回転位置が示されている。このロータ2の回転位置では、吐出ポート16の終端16cと吸込ポート15の始端15bの間に位置するポンプ室7がカムリング4の遷移領域44にあり、このポンプ室7に吐出ポート16の吐出圧が閉じ込められている。したがって、この状態における第二受圧部46の角度範囲が、第二受圧部46の最大角度範囲θ2maxとなる。この第二受圧部46の最大角度範囲θ2maxは、前述した吐出ポート終端線傾斜角度θcとベーン角度θdの和と一致する。
 したがって、第一受圧部45の最小角度範囲θ1minを第二受圧部46の最大角度範囲θ2maxより大きく設定するためには、前述した吐出ポート始端線傾斜角度θbを吐出ポート終端線傾斜角度θcとベーン角度θdの和より大きく設定すればよい。即ち、θb>θc+θdの関係に設定することにより、第一受圧部45の受圧面積の最小値が第二受圧部46の受圧面積の最大値より大きくなり、ロータ2の回転位置によらず、ポンプ室7の圧力によってカムリング4に働く荷重が常に揺動支点Cに対して第一流体圧室31側に偏るようにすることができる。
 以下、主に図2を参照して、上記のように形成される吐出ポート16の作用について説明する。
 ベーンポンプ100の起動時において、規制部12によってロータ2に対するカムリング4の偏心量がゼロとならないようにカムリング4の移動が規制されているため、ロータ2が回転するのに伴ってベーン3が往復動し、高まるポンプ室7の圧力によってカムリング4を第一流体圧室31側(図2では左側)に向けて押圧する力が生じる。
 制御バルブ21(図1参照)によって第一流体圧室31に導かれる駆動圧力が高められると、カムリング4は、その外周面に作用する第一流体圧室31及び第二流体圧室32の圧力差による荷重によって、第一受圧部45及び第二受圧部46に作用するポンプ室7の圧力による荷重に抗して、吐出容量が小さくなる方向(図2の右方向)に揺動し、吐出容量を小さくする。
 逆に、制御バルブ21によって第一流体圧室31に導かれる駆動圧力が低下すると、カムリング4は、第一受圧部45及び第二受圧部46に作用するポンプ室7の圧力による荷重によって、その外周面に作用する第一流体圧室31及び第二流体圧室32の圧力差による荷重に抗して、吐出容量が大きくなる方向(図2の左方向)に揺動し、吐出容量を大きくする。
 吐出ポート16は、第一受圧部45の受圧面積の最小値が第二受圧部46の受圧面積の最大値より大きくなるように形成されているため、ポンプ室7の圧力によってカムリング4を押圧する力がロータ2の回転位置によらず第一流体圧室31側に作用する。これにより、ポンプ室7の圧力によってカムリング4を第一流体圧室31の方向に付勢する力がロータ2の回転位置によらず常に得られ、カムリング4を付勢するスプリングを廃止できる。
 以上より、ベーンポンプ100は、第一流体圧室31及び第二流体圧室32に導かれる圧力差と、第一受圧部45及び第二受圧部46に作用するポンプ室7内の圧力とによってカムリング4の位置が制御され、カムリング4を付勢するスプリングを持たない構成とすることができる。
 以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。
 〔1〕吐出ポート16は吐出ポート始端線傾斜角度θbと吐出ポート終端線傾斜角度θcとの差の絶対値|θb-θc|がベーン角度θdより大きくなるように形成されるため、カムリング4の揺動支点Cに対してポンプ室7の圧力によってカムリング4を揺動させる力が作用する側がロータ2の回転位置によって変わらず、カムリング4を一方に付勢する力が安定して得られる。これにより、カムリングを付勢するスプリングを廃止できるため、ポンプボディにスプリングを組み付ける穴等を設ける必要がなく、ベーンポンプ100の構造が簡便となり製造コストを抑えられる。
 〔2〕吐出ポート16は、吐出ポート始端線傾斜角度θbが吐出ポート終端線傾斜角度θcとベーン角度θdの和θc+θdより大きくなるように形成されるため、第一受圧部45の受圧面積の最小値が第二受圧部46の受圧面積の最大値より大きくなり、ポンプ室7の圧力によってカムリング4を第一流体圧室31の方向に付勢する力が安定して得られる。
 〔3〕第二流体圧室32にポンプ室7に吸い込まれる作動流体の吸込圧力が常に導かれ、吐出容量が減少する方向にカムリング4を揺動させる駆動圧力がポンプ室7から第一流体圧室31に導かれるため、第二流体圧室32に吸込圧力が導かれることにより、第二流体圧室32にポンプ吐出圧力が導かれる構成に比べて、作動流体の内部洩れ量が減り、ポンプ効率を高められる。
 〔4〕ロータ2に対するカムリング4の偏心量がゼロとならないようにカムリング4の移動を規制する規制部12を備えたため、ポンプ室7の圧力によってカムリング4を第一、第二流体圧室31、32の一方に付勢する力が得られ、カムリング4を付勢するスプリングを廃止できる。
 (第2実施形態)
 次に図6~8に示す本発明の第2実施形態を説明する。図6は可変容量型ベーンポンプにおけるサイドプレート106の正面図である。この構成は第1実施形態と基本的に同じであるため、以下では、第1実施形態と相違する点のみについて説明する。なお、第1実施形態と同一の構成には同一の符号を付す。
 図6に示すように、吸込ポート115及び吐出ポート116は、それぞれ内周カム面4aの形状に対応する円弧状に形成される。吸込ポート115及び吐出ポート116は、カムリング4の中心とロータ2の中心Oが一致する状態、即ちカムリング4の偏心量が零の状態において、内周カム面4aに沿った円弧状に形成される。
 吸込ポート115は、その両端に始端115bと終端115cを有する。ロータ2の回転に伴って、ポンプ室7が始端115bに対峙することによってポンプ室7と吸込ポート115の連通状態が始まり、ポンプ室7が終端115cに対峙する位置を過ぎることによってポンプ室7と吸込ポート115の連通状態が終了する。
 吐出ポート116は、その両端に始端116bと終端116cを有する。ロータ2の回転に伴って、ポンプ室7が始端116bに対峙することによってポンプ室7と吐出ポート116の連通状態が始まり、ポンプ室7が終端116cに対峙する位置を過ぎることによってポンプ室7と吐出ポート116の連通状態が終了する。
 吐出ポート116の一端にはノッチ116dが形成され、このノッチ116dの先端が吐出ポート116の始端116bになる。なお、吐出ポート116は、上述した構成に限らず、ノッチ116dを有さない構成としてもよい。
 ここで、ベーンポンプの各部を以下のように称する。
・ロータ2の回転中心Oと吐出ポート116の始端116bとを結ぶ仮想線(直線)を吐出ポート始端線Pbとする。
・揺動中心線Yに対して吐出ポート始端線Pbが傾斜する角度を吐出ポート始端線傾斜角度θbとする。
・ロータ2の回転中心Oと吐出ポート116の終端116cとを結ぶ仮想線(直線)を吐出ポート終端線Pcとする。
・揺動中心線Yに対して吐出ポート終端線Pcが傾斜する角度を吐出ポート終端線傾斜角度θcとする。
 そして、吐出ポート始端線傾斜角度θbが吐出ポート終端線傾斜角度θcに比べて小さく形成され、かつ両者の差θc-θbがベーン角度θdより大きい、θc-θb>θdの関係になるように形成される。即ち、吐出ポート116は、吐出ポート終端線傾斜角度θcが吐出ポート始端線傾斜角度θbとベーン角度θdの和より大きくなるように形成される。これにより、ポンプ室7の圧力によってカムリング4に働く荷重が常に揺動支点Cに対して第二流体圧室32側(図6では右側)に偏る。
 カムリング4の揺動中心線Yと直交しかつロータ2の回転中心Oと交差する仮想線を平衡線Xとし、平衡線Xに対して吐出ポート終端線Pcが傾斜する角度θaとすると、平衡線Xに対して吐出ポート始端線Pbが傾斜する角度θfがベーン角度θdと角度θaの和より大きくなるように形成される。
 図7には、第二受圧部46の受圧面積が最小になるロータ2の回転位置が示されている。このロータ2の回転位置では、吐出ポート116の終端116cと吸込ポート115の始端115bの間に位置するポンプ室7がカムリング4の遷移領域44を過ぎて、このポンプ室7に閉じ込められていた吐出圧が吸込ポート115に導かれる。したがって、この状態における第二受圧部46の角度範囲が、第二受圧部46の最小角度範囲θ2minとなる。この第二受圧部46の最小角度範囲θ2minは、前述した吐出ポート終端線傾斜角度θcと一致する。
 図8には、第一受圧部45の受圧面積が最大になるロータ2の回転位置が示されている。このロータ2の回転位置では、吸込ポート115の終端115cと吐出ポート116の始端116bの間に位置するポンプ室7がカムリング4の遷移領域43を過ぎて、このポンプ室7に吐出ポート116の吐出圧が導かれる。したがって、この状態で吐出ポート116に連通するポンプ室7が位置する第一受圧部45の角度範囲が、第一受圧部45の最大角度範囲θ1maxとなる。この第一受圧部45の最大角度範囲θ1maxは、前述した吐出ポート始端線傾斜角度θbとベーン角度θdの和と一致する。
 したがって、第二受圧部46の最小角度範囲θ2minを第一受圧部45の最大角度範囲θ1maxより大きく設定するためには、前述した吐出ポート終端線傾斜角度θcを吐出ポート始端線傾斜角度θbとベーン角度θdの和より大きく設定すればよい。即ち、θc>θb+θdの関係に設定することにより、第二受圧部46の受圧面積の最小値が第一受圧部45の受圧面積の最大値より大きくなり、ロータ2の回転位置によらず、ポンプ室7の圧力によってカムリング4に働く荷重が常に揺動支点Cに対して第二流体圧室32側に偏るようにすることができる。
 なお、カムリング4を吐出容量が増加する方向に揺動させるためには、ポンプ室7から第二流体圧室32に駆動圧力が導かれる構成とすればよい。
 以上の第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に前記〔1〕~〔3〕の作用効果を奏するとともに、以下に示す作用効果を奏する。
 〔5〕吐出ポート116は、吐出ポート終端線傾斜角度θcが吐出ポート始端線傾斜角度θbとベーン角度θdの和θb+θdより大きくなるように形成されるため、第二受圧部46の受圧面積の最小値が第一受圧部45の受圧面積の最大値より大きくなり、ポンプ室7の圧力によってカムリング4を第二流体圧室32の方向に付勢する力が安定して得られる。これにより、カムリング4を第二流体圧室32の方向に付勢するスプリングを廃止できるため、ポンプボディにスプリングを組み付ける穴等を設ける必要がなく、ベーンポンプの構造が簡便となり製造コストを抑えられる。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
 本願は2012年3月21日に日本国特許庁に出願された特願2012-64132に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (5)

  1.  流体圧供給源として用いられる可変容量型ベーンポンプであって、
     回転駆動されるロータと、
     前記ロータに往復動可能に設けられる複数のベーンと、
     前記ロータの回転に伴って前記ベーンの先端部が摺動する内周カム面を有するカムリングと、
     隣り合うベーンの間に画成されるポンプ室と、
     前記ポンプ室に吸い込まれる作動流体を導く吸込ポートと、
     前記ポンプ室から吐出される作動流体を導く吐出ポートと、
     前記カムリングの揺動支点を境にして設けられる第一流体圧室及び第二流体圧室と、を備え、
     前記カムリングの揺動支点と前記ロータの回転中心とを結ぶ仮想線を揺動中心線とし、
     前記ロータの回転中心と前記吐出ポートの始端とを結ぶ仮想線を吐出ポート始端線とし、
     前記カムリングの揺動中心線に対して前記吐出ポート始端線が傾斜する角度を吐出ポート始端線傾斜角度とし、
     前記ロータの回転中心と前記吐出ポートの終端とを結ぶ仮想線を吐出ポート終端線とし、
     前記カムリングの揺動中心線に対して前記吐出ポート終端線が傾斜する角度を吐出ポート終端線傾斜角度とし、
     隣り合う前記ベーンの中心線どうしが交差する角度をベーン角度とし、
     前記吐出ポートは、前記吐出ポート始端線傾斜角度と前記吐出ポート終端線傾斜角度との差の絶対値が前記ベーン角度より大きくなるように形成される可変容量型ベーンポンプ。
  2.  請求項1に記載の可変容量型ベーンポンプであって、
     前記吐出ポートは、前記吐出ポート始端線傾斜角度が前記吐出ポート終端線傾斜角度と前記ベーン角度の和より大きくなるように形成される可変容量型ベーンポンプ。
  3.  請求項2に記載の可変容量型ベーンポンプであって、
     前記第二流体圧室に前記ポンプ室に吸い込まれる作動流体の吸込圧力が常に導かれ、
     吐出容量が減少する方向に前記カムリングを揺動させる駆動圧力が前記ポンプ室から前記第一流体圧室に導かれる可変容量型ベーンポンプ。
  4.  請求項1に記載の可変容量型ベーンポンプであって、
     前記吐出ポートは、前記吐出ポート終端線傾斜角度が前記吐出ポート始端線傾斜角度と前記ベーン角度の和より大きくなるように形成される可変容量型ベーンポンプ。
  5.  請求項1に記載の可変容量型ベーンポンプであって、
     前記ロータに対する前記カムリングの偏心量がゼロとならないように前記カムリングの移動を規制する規制部を備える可変容量型ベーンポンプ。
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