WO2014080691A1 - 流体圧ポンプ - Google Patents

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WO2014080691A1
WO2014080691A1 PCT/JP2013/075840 JP2013075840W WO2014080691A1 WO 2014080691 A1 WO2014080691 A1 WO 2014080691A1 JP 2013075840 W JP2013075840 W JP 2013075840W WO 2014080691 A1 WO2014080691 A1 WO 2014080691A1
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piston
cam
cam surface
rotating
rotation axis
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PCT/JP2013/075840
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French (fr)
Inventor
鈴木将生
Original Assignee
アイシン精機株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/02—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical
    • F04B9/04—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms
    • F04B9/042—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms the means being cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric

Definitions

  • the present invention relates to a fluid pressure pump, and more particularly, to a fluid pressure pump configured to operate a piston with a driving force of an electric motor.
  • Patent Document 1 discloses a pump that converts rotational motion of a motor shaft of an electric motor into reciprocating motion by an eccentric bearing and sends oil by operating a piston (a plunger in the literature). It is shown.
  • Patent Document 2 has a cylinder block in which a swash plate is provided on the output shaft of the electric motor, a plurality of pistons that operate when the swash plate rotates, and a plurality of cylinders that accommodate the plurality of pistons are formed. The pump is shown.
  • the pump of Patent Document 2 is configured as an axial piston type in which a swash plate rotates integrally with an output shaft of an electric motor, and a plurality of pistons are advanced and retracted.
  • Patent Document 3 discloses a pump in which a piston is disposed on a coaxial core with an output shaft (rotary shaft in the literature) of an electric motor, and the piston is rotatably accommodated around the output shaft axis. Has been.
  • Some vehicles that run on an engine include a hydraulic pump that is driven by the engine, and hydraulic equipment that operates with oil supplied from the hydraulic pump. Many of these vehicles include a speed change mechanism in which a clutch is intermittently operated by hydraulic pressure as a hydraulic device, and a variable valve timing system that sets intake timing by hydraulic pressure.
  • an electric oil pump is used to supply oil to the hydraulic equipment in a situation where the engine is stopped as described in Patent Document 2. I have.
  • the oil pump only needs to maintain the oil pressure supplied to the hydraulic equipment, and is configured to be relatively small.
  • the pump described in Patent Document 3 is reduced in size because an electric motor and a piston are arranged on a coaxial core and does not require a mechanism such as an eccentric bearing for reciprocating the piston. Is possible.
  • this pump requires a configuration in which the piston and the cylinder rotate relative to each other, and requires a predetermined accuracy to engage the engaging pin with the cam groove on the outer periphery of the piston, so there is room for improvement.
  • An object of the present invention is to make a pump that is operated by a driving force of an electric motor small.
  • a feature of the present invention is that a piston that is arranged on the same axis as the rotation axis of the output shaft of the electric motor and that can reciprocate along the rotation axis, and the rotational force of the output shaft along the rotation axis.
  • a cam mechanism that operates the piston in the forward movement direction by converting it into a pressing force in a direction, and a spring that operates the piston in the backward movement direction opposite to the forward movement direction,
  • the cam mechanism has a rotating member that rotates integrally with the output shaft, and a cam surface that cannot rotate around the rotating shaft core and contacts the rotating member, and reciprocates along the rotating shaft core. It is in the point provided with the free cam member.
  • the rotating member rotates integrally with the output shaft, and when the rotating member comes into contact with the cam surface, the cam member operates in a direction along the rotating shaft core.
  • the piston is operated in the forward direction in cooperation. Further, when the pressing force by the cam member is released, the piston operates in the backward movement direction by the biasing force of the spring.
  • a plurality of the rotating members are arranged at a plurality of locations in a circumferential area centered on the rotation axis, and the cam member has the cam surface with which the plurality of rotating members simultaneously contact,
  • the direction of the resultant force acting on the cam member from the plurality of rotating members may be set so as to be located on the rotating shaft core.
  • the plurality of rotating members simultaneously apply a pressing force to a plurality of locations on the cam surface of the cam member.
  • the acting direction of the resultant force of the pressing force acting on a plurality of locations on the cam surface is located on the rotation axis, no force is applied to the cam member or the piston in a direction away from the rotation axis. Energy is not wasted and uneven wear is not caused.
  • the shape of the cam surface in a state where the cam member is developed in the circumferential direction may be wavy.
  • the backward side cam surface that operates the piston in the backward direction is steeper than the forward side cam surface that applies a pressing force to the piston in the forward direction. May be set.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a fluid pressure pump. These are sectional drawings of a cam mechanism and a pump part in the state which sends out oil. Is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a fluid pressure pump. These are sectional drawings of the fluid pressure pump of another embodiment (a). These are exploded perspective views of the fluid pressure pump of another embodiment (a).
  • a fluid pressure pump is configured by including an electric motor M, a cam mechanism C, and a pump part P.
  • a cam mechanism C and a pump part P are arranged on the same axis as the rotation axis X of the output shaft 2 of the electric motor M.
  • the hydraulic clutch switches from the transmission state to the cutoff state as the hydraulic pressure decreases when the engine is stopped.
  • the hydraulic clutch returns to the transmission state as the hydraulic pressure rises, and a shock may be generated at the start of traveling. This tendency is particularly remarkable in a vehicle in which idle stop control is performed.
  • the fluid pressure pump of the present invention is provided in a vehicle in which idle stop control is performed, and maintains oil supply to hydraulic equipment by operating when the engine is stopped.
  • the vehicle may be provided with hydraulic equipment such as a variable valve timing system for setting the intake timing, and oil may be supplied from the fluid pressure pump.
  • the fluid pressure pump of the present invention may be used to send out fluids such as water and gas in addition to oil.
  • the electric motor M supports the output shaft 2 so as to be rotatable about the rotation axis X inside the motor case 1, and includes a field coil 3 on the inner periphery of the motor case 1, and a permanent magnet is provided on the output shaft 2.
  • the rotor 4 is provided.
  • the electric motor M is configured as a brushless DC motor, and the rotation of the output shaft 2 is controlled by supplying electric power to the field coil 3 from a dedicated motor control circuit.
  • the unit case 10 is connected to the end of the electric motor M.
  • a large-diameter portion 11 that accommodates the cam mechanism C and a small-diameter portion 12 that constitutes the pump portion P are integrally formed, and a partition wall portion 13 is formed at the end of the small-diameter portion 12.
  • the large-diameter portion 11 of the unit case 10 is integrally formed with a flange connected to the electric motor M, and is formed with a cam mechanism housing space 11S having a cylindrical inner surface coaxial with the rotary shaft X. Yes.
  • the small-diameter portion 12 is formed with a pump space 12S having a cylindrical inner surface coaxial with the rotation axis X.
  • the cam mechanism C includes a rotating member 21 that rotates integrally with the output shaft 2 of the electric motor M, and a cam member 23 having a cam surface 23S with which the rotating member 21 contacts, and these are cam mechanisms. It is accommodated in the accommodating space 11S.
  • the rotating member 21 is composed of ball bearings supported at both ends of a shaft body 22 provided in a posture orthogonal to the rotation axis X with respect to the protruding end portion of the output shaft 2.
  • the inner race is fitted and connected to the shaft body 22, and the outer race freely rotates with respect to the shaft body 22.
  • the cam surface 23S is formed in a ring shape with a predetermined width centered on the rotation axis X when viewed in the direction along the rotation axis X. Further, the cam member 23 makes the outer periphery of the rotating member 21 point-contact with the cam surface 23S by smoothly projecting a part of the ring-shaped cam surface 23S in the width direction over the entire circumference.
  • the rotating member 21 since the outer periphery of the rotating member 21 has a smooth circumferential shape, for example, when the surface of the cam surface 23S is smooth in the width direction, the rotating member 21 and the cam surface 23S come into contact with each other on a wide surface. Accordingly, when the rotating member 21 rotates about the rotation axis X, the speed between the center side and the outer peripheral side of the rotation axis X of the cam surface 23S even if the rotation member 21 rotates about the shaft body 22. It was considered that slipping was caused by the difference, leading to heat generation and wear. In response to such a problem, the cam surface 23S and the rotating member 21 are brought into a point contact state by smoothly projecting a part of the cam surface 23S in the width direction over the entire circumference, thereby suppressing the slip.
  • the rotating member 21 is point-contacted with the cam surface 23S by forming the rotating member 21 into a shape projecting to the outer periphery at the center of the thickness (for example, the shape of a abacus ball). You may comprise so that it may do.
  • the cam member 23 has a columnar shape with a cam surface 23S that contacts the pair of rotating members 21 formed at the end, and is fitted in the cam mechanism accommodating space 11S so as to be movable in the direction along the rotation axis X.
  • a pair of guide recesses 24 are formed in the outer peripheral portion of the cam member 23 along the direction along the rotation axis X, and a pair of guide pins 25 engaged with the guide recesses 24 connects the large diameter portion 11 of the unit case 10. It is provided in a penetrating state.
  • the cam surface 23S is formed in a wavy shape that is, for example, a sine curve in a state where the cam surface 23S is deployed in the circumferential direction, and the pair of rotating members 21 are simultaneously contacted with equal pressure. Further, the cam member 23 is formed with a through-hole 26 that is coaxial with the rotational axis X, and a fitting portion 27 into which the end of the piston 31 is fitted is formed on the cam member 23 on the opposite side of the cam surface 23S. ing.
  • the pump portion P is a piston 31 that is movably fitted to the small diameter portion 12 of the unit case 10 in a direction along the rotational axis X, and a backward movement direction (see FIG. 1) that is opposite to the forward movement direction. And a coil spring 32 for urging in the left direction). Further, the pump portion P includes a first ball valve 34 supported by the first holder 33 with respect to the piston 31 and a second ball valve 36 supported by the second holder 35 with respect to the partition wall portion 13 of the unit case 10. And is configured.
  • the outer peripheral surface of the piston 31 is in intimate contact with the inner peripheral surface of the pump space 12S. With this configuration, the small-diameter portion 12 into which the piston 31 is fitted functions as a cylinder in the unit case 10.
  • An outer channel 31A having a groove shape is formed at an end portion of the piston 31 facing the cam member 23, and a protruding portion 31B is formed at the other end portion.
  • An oil circulation space 31S is formed in a through hole shape on the same axis as the rotation axis X from the end of the piston 31 facing the cam member 23 to the protruding end of the protruding portion 31B.
  • the first ball valve 34 described above is movably provided at a position where the opening of the end portion of the protruding portion 31B of the piston 31 is closed and a position where it is opened, and is urged in the closing direction by a spring.
  • the second ball valve 36 described above is provided movably between a position where the opening formed in the partition wall 13 of the unit case 10 is closed and a position where the opening is opened, and is biased in the closing direction by a spring. .
  • a suction port 14 for supplying oil to the oil circulation space 31S of the piston 31 is formed in the large-diameter portion 11 of the unit case 10 and discharged to a portion where the oil is sent out from the second holder 35 provided at the end of the unit case 10. Port 15 is formed.
  • the inner peripheral diameter of the fitting portion 27 of the cam member 23 is set to be slightly larger than the outer peripheral diameter of the piston 31, and the piston 31 is fitted into the fitting portion 27.
  • a gap is formed between the inner circumference of the fitting portion 27 and the outer circumference of the piston 31 in the fitted state as described above, and this gap is connected to the oil circulation space 31S via the external flow path 31A.
  • the large-diameter portion 11 of the unit case 10 is formed with a supply / exhaust port 16 communicating with a fitting space in which the piston 31 is fitted into the cam member 23 in the cam mechanism accommodating space 11S.
  • the fluid pressure pump is disposed below the oil level inside the transmission. As a result, a pipe that guides oil from the discharge port 15 to the hydraulic equipment is required, but a pipe that supplies oil to the suction port 14 is not necessary, and the oil inside the transmission is connected to the suction port 14. Supplied directly.
  • the two (multiple) rotating members 21 are arranged at positions in contact with two places (a plurality of places) in the circumferential area around the rotation axis X on the cam surface 23S, and the pair of rotating members 21 are cams.
  • the cam surface 23S of the member 23 is simultaneously contacted with equal pressure.
  • the two rotating members 21 come into contact with the cam surface 23S at positions facing each other with the rotation axis X interposed therebetween.
  • the rotating member 21 rotates about the rotation axis X
  • the resultant force acting on the cam member 23 from the two cam surfaces 23S with which the rotating member 21 contacts acts on the rotation axis. That is, no force is applied to the cam member 23 or the piston 31 in the direction away from the rotation axis X, and the force is applied linearly along the rotation axis X, so that energy is not wasted. It does not cause uneven wear.
  • the shaft body when rotating about the rotation axis X, the shaft body is in a state where the outer outer race is in contact with the cam surface 23S of the cam member 23. It rotates around the 22 axis. Thereby, the resistance when the rotating member 21 rotates about the rotation axis X is extremely reduced.
  • the cam member 23 since the guide pin 25 is fitted to the guide recess 24 of the cam member 23, the cam member 23 does not rotate even when the rotating member 21 rotates about the rotation axis X, and the rotating shaft Move linearly along the core X.
  • the first ball valve 34 closes the opening of the protruding portion 31B as the internal pressure of the pump space 12S increases, and the second ball valve 36 The opening of the part 13 is opened. As a result, the oil in the pump space 12S is sent out from the discharge port 15 to the outside.
  • the pair of rotating members 21 simultaneously contact the cam surface 23S of the cam member 23 with the same pressure, so that the pair of rotating members from the two cam surfaces 23S with which the rotating member 21 contacts.
  • the equal pressure is applied to 21 and the cam member 23 is operated in a linear direction along the rotation axis X, and the piston 31 is also operated linearly in conjunction with this.
  • the first ball valve 34 opens the projection 31B and the second ball valve 36 opens the partition wall 13 as the internal pressure of the pump space 12S decreases. Occlude. Thereby, the oil from the suction port 14 is introduced into the oil circulation space 31S from the introduction opening 31C of the piston 31 and supplied to the pump space 12S.
  • This fluid pressure pump applies the rotational operation of the output shaft 2 of the electric motor M to the piston 31 from the cam mechanism C so as to move the piston 31 in the forward movement direction and send out oil from the discharge port 15.
  • the piston 31 is operated in the backward movement direction by the urging force of the coil spring 32 to suck oil from the suction port 14. By repeating this oil feeding and suction, it functions as a pump.
  • the rotating member 21 is comprised by the rod material penetrated and supported by the attitude
  • the piston 31 is integrally formed.
  • the cam member 23 is configured by forming the cam surface 23 ⁇ / b> S at an end portion close to the electric motor M of the cylindrical member, and the piston 31 is configured at a portion connected thereto.
  • a long hole-shaped guide recess 24 is formed in the cylindrical member, and the rotation of the rotation axis X while preventing the rotation of the cylindrical member around the rotation axis X by engaging the guide pin 25 therewith. It is possible to operate in the direction along.
  • the cylindrical member (the cam member 23 and the piston 31) is continued along the rotation axis X in the forward movement direction and the backward movement direction by driving the electric motor M. It is possible to repeatedly perform the operation of sending the oil from the discharge port 15 and sucking the oil to the suction port 14.
  • only one rotating member 21 may be provided as the cam mechanism C, or three or more may be provided. That is, even if the rotation member 21 is single, it functions, and even if it is three or more, it functions.
  • the rotating member 21 by disposing the rotating member 21 so as to contact a plurality of locations that equally divide the circumferential area around the rotation axis X on the cam surface 23S, The acting direction of the resultant force acting on the cam member 23 from the plurality of rotating members 21 can be made to act on the rotation axis.
  • the backward side cam surface that operates the piston 31 in the backward direction is steeper than the forward side cam surface that applies a pressing force to the piston 31 in the forward direction. Mold to be a gradient.
  • a reed valve is used that controls the flow of oil by swinging a plate-like flexible material with oil pressure.
  • this reed valve the structure is simple and the cost is reduced as compared with the ball valve.
  • the present invention can be used for a fluid pressure pump configured to operate a piston by a driving force of an electric motor.

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Abstract

　電動モータの駆動力でピストンを作動させる流体圧ポンプを小型に構成する。電動モータの出力軸の回転軸芯と同軸芯にカム機構とポンプ部とを配置すると共に、カム機構として出力軸と一体的に回転する回転部材と、この回転部材が接触するカム面を有するカム部材とを備え、ポンプ部としてカム部材と一体的に往復作動するピストンと、ピストンを復動方向に作動させるスプリングを備えて構成した。カム機構は、出力軸の回転時には回転部材からのカム面に作用する押圧力でピストンを往動方向に作動させ、スプリングは、付勢力によりピストンを復動方向に作動させる。

Description

流体圧ポンプ
　本発明は、流体圧ポンプに関し、詳しくは、電動モータの駆動力でピストンを作動させる構成の流体圧ポンプに関する。
　上記のように構成された流体圧ポンプとして特許文献１には、電動モータのモータ軸の回転運動を偏心ベアリングで往復運動に変換し、ピストン（文献ではプランジャ）を作動させることでオイルを送るポンプが示されている。
　また、特許文献２には、電動モータの出力軸に斜板を備え、この斜板の回転時に作動する複数のピストンと、この複数のピストンを収容する複数のシリンダが形成されたシリンダブロックを有したポンプが示されている。
　この特許文献２のポンプは、電動モータの出力軸と一体的に斜板が回転し、複数のピストンを進退作動させるアキシャルピストン式に構成されている。
　また、特許文献３には、電動モータの出力軸（文献では回転軸）と同軸芯上にピストンを配置し、このピストンを出力軸の軸芯を中心として回転自在にシリンダに収容したポンプが示されている。
　この特許文献３では、ピストンの外周に波状に形成したカム溝に対して、シリンダの内周に突設した係合ピンを係合させている。この構成から、電動モータが作動した場合には、出力軸の回転とともにピストンが回転し、係合ピンが係合するカム溝の作用によりピストンが往復作動する。
特開２００６‐１２１７８８号公報 特開２０１１‐６９４６９号公報 特開２００９－５２５４０号公報
　エンジンで走行する車輌ではエンジンで駆動される油圧ポンプを備え、この油圧ポンプから供給されるオイルで作動する油圧機器を備えたものが存在する。この車輌には油圧機器として油圧によりクラッチが断続操作される変速機構や、油圧により吸気タイミングを設定する可変バルブタイミングシステムを備えるものも多い。
　アイドルストップ制御が行われる車輌のように停車時にエンジンが停止するものでは、特許文献２にも記載されるようにエンジンが停止する状況で油圧機器にオイルを供給するために電動型のオイルポンプを備えている。このオイルポンプは油圧機器に供給するオイル圧を維持すれば良く、比較的小型に構成される。
　特許文献１のように電動モータの出力軸の回転運動を往復運動に変換させるための偏心ベアリングを備えるものでは、電動モータのスペースから横方向に張り出すためポンプ全体の大型化に繋がるものであった。また、特許文献２のようにアキシャルピストン式のものでは複数のピストンを有するため、構成上から小型化が困難となるだけではなく、高い精度も必要とする。
　このような課題に対して特許文献３に記載されるポンプは、電動モータとピストンとが同軸芯上に配置され、ピストンを往復作動させるための偏心ベアリング等の機構を必要としないため小型化が可能である。しかし、このポンプはピストンとシリンダとが相対回転する構成を必要とし、ピストンの外周のカム溝に係合ピンを係合させるため所定の精度を必要とすることになり改善の余地がある。
　本発明の目的は、電動モータの駆動力で作動するポンプを小型に構成する点にある。
　本発明の特徴は、電動モータの出力軸の回転軸芯と同軸芯上に配置され前記回転軸芯に沿って往復作動自在なピストンと、前記出力軸の回転力を、前記回転軸芯に沿う方向への押圧力に変換して作用させることで前記ピストンを往動方向に作動させるカム機構と、前記ピストンを前記往動方向と逆向きとなる復動方向に作動させるスプリングとを備えると共に、前記カム機構が、前記出力軸と一体的に回転する回転部材と、前記回転軸芯を中心にする回転が不能で前記回転部材が接触するカム面を有し前記回転軸芯に沿って往復作動自在なカム部材とを備えて構成されている点にある。
　この構成によると、電動モータの駆動時には、回転部材が出力軸と一体的に回転し、この回転部材がカム面に接触することでカム部材が回転軸芯に沿う方向に作動し、この作動と連係してピストンを往動方向に作動する。また、カム部材による押圧力が解除された際にはスプリングの付勢力によりピストンが復動方向に作動する。これにより、電動モータの駆動時には、ピストンを往復運動させ、ピストンの部位に流体を吸引し、吸引した流体を送り出す。
　本発明は、複数の前記回転部材が前記回転軸芯を中心とする円周領域の複数箇所に配置され、前記カム部材が、複数の前記回転部材が同時に接触する前記カム面を有し、複数の前記回転部材が回転する際には、複数の前記回転部材から前記カム部材に作用する合力の作用方向が、前記回転軸芯上に位置するように設定されても良い。
　これによると、電動モータの駆動時には、複数の回転部材がカム部材のカム面の複数箇所に対して同時に押圧力を作用させる。また、このようにカム面の複数箇所に作用する押圧力の合力の作用方向が回転軸芯上に位置するため、カム部材あるいはピストンに対して回転軸芯から外れる方向に力を作用させず、エネルギーを無駄に消費することがなく、偏摩耗を招くこともない。
　本発明は、前記カム部材を周方向に展開した状態での前記カム面の形状が波状であっても良い。
　これによると、電動モータの駆動時には回転部材の回転に伴いカム面に沿ってカム部材に押圧力を作用させ、滑らかにピストンを作動させることが可能となる。
　本発明は、前記カム面のうち、前記ピストンを前記復動方向へ作動させる復動側カム面が、前記ピストンに対して前記往動方向へ押圧力を作用させる往動側カム面より急勾配に設定されても良い。
　これによると、復動側カム面の勾配を往動側カム面の勾配より急勾配に設定することにより、ピストンを往動方向に作動させて流体を送り出すために適正な作動を行わせながら、往動方向への作動速度より高速度でピストンを戻すことが可能となる。これにより電動モータの単位回転における流体の供給量の増大も実現する。
は、流体圧ポンプの断面図である。 は、オイルを送り出す状態のカム機構とポンプ部との断面図である。 は、図１のIII-III線断面図である、 は、流体圧ポンプの分解斜視図である。 は、別実施形態（ａ）の流体圧ポンプの断面図である。 は、別実施形態（ａ）の流体圧ポンプの分解斜視図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
　図１～図４に示すように、電動モータＭと、カム機構Ｃと、ポンプ部Ｐとを備えて流体圧ポンプが構成されている。この流体圧ポンプは、電動モータＭの出力軸２の回転軸芯Ｘと同軸芯上にカム機構Ｃとポンプ部Ｐとを配置している。
　エンジンで駆動される油圧ポンプからのオイルで油圧クラッチを断続して変速を実現する車両では、エンジン停止時の油圧低下に伴い油圧クラッチが伝動状態から遮断状態に切り換わる。一方、エンジンが始動した場合には油圧の上昇に伴い油圧クラッチが伝動状態に復帰し、走行開始時にショックを発生させることがある。この傾向は特にアイドルストップ制御が行われる車両において顕著である。このような不都合を解消するために、本発明の流体圧ポンプは、アイドルストップ制御が行われる車両に備えられ、エンジン停止時に作動することにより油圧機器へのオイル供給を維持する。
　また、車輌には吸気タイミングを設定する可変バルブタイミングシステム等の油圧機器が備えられ、これに対して流体圧ポンプからオイルを供給するように構成しても良い。本発明の流体圧ポンプは、オイル以外に、水やガス等の流体を送り出すように使用しても良い。
〔電動モータ〕
　電動モータＭは、モータケース１の内部に回転軸芯Ｘを中心に回転自在に出力軸２を支承すると共に、モータケース１の内周に界磁コイル３を備え、出力軸２に永久磁石を有するロータ４を備えて構成されている。この電動モータＭはブラシレスＤＣモータとして構成され、界磁コイル３に対して専用のモータ制御回路から電力を供給することにより、出力軸２の回転が制御される。
　電動モータＭの端部にユニットケース１０が連結されている。このユニットケース１０はカム機構Ｃを収容する大径部１１と、ポンプ部Ｐを構成する小径部１２とが一体的に形成され、小径部１２の端部には隔壁部１３が形成されている。ユニットケース１０の大径部１１には、電動モータＭに連結するフランジが一体的に形成されると共に、回転軸芯Ｘと同軸芯のシリンダ状の内面を有するカム機構収容空間１１Ｓが形成されている。小径部１２には、回転軸芯Ｘと同軸芯のシリンダ状の内面を有するポンプ空間１２Ｓが形成されている。
〔カム機構〕
　カム機構Ｃは、電動モータＭの出力軸２と一体的に回転する回転部材２１と、この回転部材２１が接触するカム面２３Ｓを有するカム部材２３とを有して構成され、これらがカム機構収容空間１１Ｓに収容されている。
　回転部材２１は、出力軸２の突出端部に対し、回転軸芯Ｘと直交する姿勢で設けられた軸体２２の両端に支持されるボールベアリングで構成されている。尚、ボールベアリングは、インナレースを軸体２２に嵌合連結しており、アウタレースが軸体２２に対して自由に回転する。
　回転軸芯Ｘに沿う方向視でカム面２３Ｓは回転軸芯Ｘを中心にする所定幅のリング状に形成される。また、カム部材２３は、リング状となるカム面２３Ｓの幅方向の一部を全周に亘って滑らかに突出させることにより、回転部材２１の外周をカム面２３Ｓに点接触させている。
　つまり、回転部材２１の外周は平滑な円周状であるため、例えば、カム面２３Ｓの表面が幅方向で平滑である場合には、回転部材２１とカム面２３Ｓとが広い面で接触する。従って、回転部材２１が回転軸芯Ｘを中心に回転した場合には、回転部材２１が軸体２２を中心に回転してもカム面２３Ｓの回転軸芯Ｘの中心側と外周側との速度差からスリップを招き、発熱や摩耗に繋がることも考えられた。このような課題に対して、カム面２３Ｓの幅方向の一部を全周に亘って滑らかに突出させることによりカム面２３Ｓと回転部材２１とは点接触状態となり、スリップを抑制するのである。
　尚、本発明の流体圧ポンプでは、回転部材２１を、厚みの中央で外周に突出する形状（例えば、ソロバン玉の形状）に成形することにより、カム面２３Ｓに対して回転部材２１が点接触するように構成しても良い。
　カム部材２３は、一対の回転部材２１が接触するカム面２３Ｓを端部に形成した円柱状であり、カム機構収容空間１１Ｓに対し回転軸芯Ｘに沿う方向に移動自在に嵌め込まれている。カム部材２３の外周部には回転軸芯Ｘに沿う方向に沿って一対のガイド凹部２４が形成され、このガイド凹部２４に係入する一対のガイドピン２５がユニットケース１０の大径部１１を貫通する状態で備えられている。
　カム面２３Ｓは、周方向に展開した状態で、例えばサインカーブとなる波状に成形され、一対の回転部材２１が同時に等しい圧力で接触する。また、カム部材２３には回転軸芯Ｘと同軸芯となる貫通孔２６が形成され、カム部材２３においてカム面２３Ｓの反対側にはピストン３１の端部が嵌り込む嵌合部２７が形成されている。
　この構成から、回転部材２１が回転軸芯Ｘを中心に回転することにより、回転部材２１からカム面２３Ｓに作用する圧力でカム部材２３が回転軸芯Ｘに沿って移動し、ポンプ部Ｐのピストン３１を往動方向（図１で右方向）に作動させる。
〔ポンプ部〕
　ポンプ部Ｐは、ユニットケース１０の小径部１２に対し回転軸芯Ｘに沿う方向に移動自在に嵌め込まれたピストン３１と、このピストン３１を往動方向と逆向きとなる復動方向（図１で左方向）に付勢するコイルスプリング３２とを備えている。更に、ポンプ部Ｐは、ピストン３１に対して第１ホルダ３３により支持された第１ボール弁３４と、ユニットケース１０の隔壁部１３に対して第２ホルダ３５により支持された第２ボール弁３６とを備えて構成されている。
　ピストン３１は、その外周面をポンプ空間１２Ｓの内周面に密接させており、この構成からユニットケース１０のうち、ピストン３１が嵌め込まれる小径部１２がシリンダとして機能する。
　ピストン３１のうちカム部材２３に対向する端部には溝状となる外部流路３１Ａが形成され、他方の端部には突出部３１Ｂが形成されている。このピストン３１でカム部材２３に対向する端部から突出部３１Ｂの突出端に亘って回転軸芯Ｘと同軸芯上にオイル流通空間３１Ｓが貫通孔状に形成されている。
　前述した第１ボール弁３４は、ピストン３１の突出部３１Ｂの端部の開口を閉塞する位置と開放する位置とに移動自在に備えられ、バネにより閉じ方向に付勢されている。また、前述した第２ボール弁３６は、ユニットケース１０の隔壁部１３に穿設された開口を閉塞する位置と開放する位置とに移動自在に備えられ、バネにより閉じ方向に付勢されている。
　ユニットケース１０の大径部１１にはピストン３１のオイル流通空間３１Ｓにオイルを供給する吸引ポート１４が形成され、ユニットケース１０の端部に備えられる第２ホルダ３５からオイルが送り出される部位に吐出ポート１５が形成される。
　また、カム部材２３の嵌合部２７の内周径が、ピストン３１の外周径より僅かに大きく設定され、この嵌合部２７にピストン３１を嵌め込まれている。このように嵌め込まれた状態で嵌合部２７の内周と、ピストン３１の外周との間に隙間が形成され、この隙間が外部流路３１Ａを介してオイル流通空間３１Ｓと接続する。更に、ユニットケース１０の大径部１１には、カム機構収容空間１１Ｓにおいてカム部材２３にピストン３１が嵌り込む嵌合空間に連通する給排口１６が形成されている。
〔作動形態〕
　この流体圧ポンプはトランスミッションの内部でオイルの液面下に配置される。これにより吐出ポート１５からのオイルを油圧機器に導く管路は必要とするが、吸引ポート１４に対してオイルを供給する管路は不要であり、吸引ポート１４に対してトランスミッションの内部のオイルが直接供給される。
　この構成から、電動モータＭを駆動した場合には、出力軸２とともに一対の回転部材２１が回転軸芯Ｘを中心にして回転する。一対の回転部材２１はカム部材２３のカム面２３Ｓに同時に等しく接触するため、回転部材２１がカム面２３Ｓの山状の部位を登る方向に移動する状況では、回転に伴いカム部材２３に押圧力を作用させ、このカム部材２３とピストン３１とが往動方向に一体的にスライド作動する。
　特に、２つの（複数の）回転部材２１は、カム面２３Ｓにおいて回転軸芯Ｘを中心とする円周領域の２箇所（複数箇所）に接触する位置に配置され、一対の回転部材２１はカム部材２３のカム面２３Ｓに同時に等しい圧力で接触する。具体的には２つの回転部材２１が回転軸芯Ｘを挟んで対向する位置においてカム面２３Ｓに接触する。これにより、回転部材２１が回転軸芯Ｘを中心に回転する際には、回転部材２１が接触する２箇所のカム面２３Ｓからカム部材２３に作用する合力が、回転軸芯上に作用する。つまり、カム部材２３あるいはピストン３１に対して回転軸芯Ｘから外れる方向に力を作用させず、回転軸芯Ｘに沿って直線的に力が作用することになりエネルギーを無駄に消費せず、偏摩耗を招くこともない。
　前述したように回転部材２１にはボールベアリングが用いられているため、回転軸芯Ｘを中心にして回転する際には、外周のアウタレースがカム部材２３のカム面２３Ｓに接触した状態で軸体２２の軸芯を中心にして回転する。これにより回転部材２１が回転軸芯Ｘを中心に回転する際の抵抗を極めて小さくする。
　また、カム部材２３のガイド凹部２４に対してガイドピン２５が嵌合するため、回転部材２１が回転軸芯Ｘを中心に回転した場合にも、カム部材２３は回転することがなく、回転軸芯Ｘに沿って直線的に移動する。
　ピストン３１が往動方向に作動した場合には、図２に示す如く、ポンプ空間１２Ｓの内圧の上昇に伴い第１ボール弁３４が突出部３１Ｂの開口を閉塞し、第２ボール弁３６が隔壁部１３の開口を開放する。これによりポンプ空間１２Ｓのオイルが吐出ポート１５から外部に送り出される。
　次に、回転部材２１がカム面２３Ｓの谷状の部位を下る方向に移動する状況では、回転に伴いカム部材２３に対する押圧力が低下し、コイルスプリング３２の付勢力によりピストン３１とカム部材２３とが一体的に復動方向にスライド作動する。
　復動方向に作動する場合にも一対の回転部材２１がカム部材２３のカム面２３Ｓに対して同時に等しい圧力で接触するため、回転部材２１が接触する２箇所のカム面２３Ｓから一対の回転部材２１に対して等しい圧力が作用し、回転軸芯Ｘに沿う直線方向にカム部材２３を作動させ、これに連係してピストン３１も直線的に作動させる。
　そして、ピストン３１が復動方向に作動した場合には、ポンプ空間１２Ｓの内圧の低下に伴い第１ボール弁３４が突出部３１Ｂの開口を開放し、第２ボール弁３６が隔壁部１３の開放を閉塞する。これにより、吸引ポート１４からのオイルがピストン３１の導入開口３１Ｃからオイル流通空間３１Ｓに導入され、ポンプ空間１２Ｓに供給される。
　また、カム部材２３がカム機構収容空間１１Ｓにおいてスライド作動する際には、カム機構収容空間１１Ｓのうち、カム部材２３にピストン３１が嵌り込む嵌合空間の圧力が変動する。この流体圧ポンプでは、このような圧力変動時には嵌合空間のオイルを外部流路３１Ａによりオイル流通空間３１Ｓに給排し、給排口１６によりユニットケース１０の外部に給排することにより、カム部材２３とピストン３１との円滑な作動を実現している。
　この流体圧ポンプは、電動モータＭの出力軸２の回転作動をカム機構Ｃからピストン３１に作用させることでピストン３１を往動方向にさせて吐出ポート１５からオイルを送り出す。次に、カム機構Ｃからピストン３１に作用する押圧力が低下した際にはコイルスプリング３２の付勢力によりピストン３１を復動方向に作動させ吸引ポート１４からオイルを吸引する。このオイルの送り出しと吸引とを繰り返して行うことによりポンプとして機能するのである。
〔別実施形態〕
　本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い。
（ａ）図５及び図６に示すように、回転軸芯Ｘと直交する姿勢で貫通支持されるロッド材で回転部材２１を構成し、ポンプ部Ｐとして筒状部材を用いてカム部材２３とピストン３１とを一体的に形成する。この構成では、筒状部材のうち、電動モータＭに近接する端部にカム面２３Ｓを形成してカム部材２３が構成され、これに連なる部位でピストン３１が構成される。
　また、筒状部材に長孔状のガイド凹部２４が形成され、これにガイドピン２５を係入させることで回転軸芯Ｘを中心とする筒状部材の回転を阻止しながら、回転軸芯Ｘに沿う方向への作動を可能にしている。
　この別実施形態（ａ）の構成においても、電動モータＭを駆動することにより、筒状部材（カム部材２３とピストン３１）を回転軸芯Ｘに沿って往動方向と復動方向とに連続し作動させ、吐出ポート１５からオイルを送り出し、吸引ポート１４にオイルを吸引する作動とを繰り返して行うことが可能となる。
（ｂ）本発明の流体圧ポンプでは、カム機構Ｃとして回転部材２１を１つだけ備え良く、３つ以上備えても良い。つまり、回転部材２１は単一であっても機能するものであり、３つ以上であっても機能する。特に、３以上の回転部材２１を備える場合には、カム面２３Ｓにおいて回転軸芯Ｘを中心とする円周領域を均等に分割する複数箇所に接触するように回転部材２１を配置することにより、複数の回転部材２１からカム部材２３に作用する合力の作用方向を回転軸芯上に作用させることが可能となる。
（ｃ）カム部材２３のカム面２３Ｓのうち、ピストン３１を復動方向へ作動させる復動側カム面が、ピストン３１に対して往動方向へ押圧力を作用させる往動側カム面より急勾配となるように成形する。このようにカム面を成形することにより、ピストン３１を往動方向に作動させるために電動モータＭのトルクに基づいて往動側カム面の勾配を設定したものでも、往動方向への作動速度より高速度でピストンを戻すことが可能となる。
（ｄ）第１ボール弁３４と第２ボール弁３６とに代えて、板状の可撓性材料をオイル圧により揺動させてオイルの流れを制御するリード弁を用いる。このリード弁を用いたものではボール弁と比較して構造が簡単でコストの低減に繋がる。
　本発明は、電動モータの駆動力でピストンを作動させる構成の流体圧ポンプに利用することができる。

Claims (4)

  1. 　電動モータの出力軸の回転軸芯と同軸芯上に配置され前記回転軸芯に沿って往復作動自在なピストンと、
    　前記出力軸の回転力を、前記回転軸芯に沿う方向への押圧力に変換して作用させることで前記ピストンを往動方向に作動させるカム機構と、
    　前記ピストンを前記往動方向と逆向きとなる復動方向に作動させるスプリングとを備えると共に、
    　前記カム機構が、前記出力軸と一体的に回転する回転部材と、前記回転軸芯を中心にする回転が不能で前記回転部材が接触するカム面を有し前記回転軸芯に沿って往復作動自在なカム部材とを備えて構成されている流体圧ポンプ。
  2. 　複数の前記回転部材が前記回転軸芯を中心とする円周領域の複数箇所に配置され、
    　前記カム部材が、複数の前記回転部材が同時に接触する前記カム面を有し、
    　複数の前記回転部材が回転する際には、複数の前記回転部材から前記カム部材に作用する合力の作用方向が、前記回転軸芯上に位置するように設定されている請求項１記載の流体圧ポンプ。
  3. 　前記カム部材を周方向に展開した状態での前記カム面の形状が波状である請求項２記載の流体圧ポンプ。
  4. 　前記カム面のうち、前記ピストンを前記復動方向へ作動させる復動側カム面が、前記ピストンに対して前記往動方向へ押圧力を作用させる往動側カム面より急勾配に設定されている請求項２又は３記載の流体圧ポンプ。
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