WO2018084105A1

WO2018084105A1 - ベーンポンプ

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Publication number: WO2018084105A1
Application number: PCT/JP2017/039087
Authority: WO
Inventors: 悠司鈴木; 明広宇戸; 直之宮良; 弘毅原; 清宮　伸介; 藤井　亮
Original assignee: 大豊工業株式会社; トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2016-11-03
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2018-05-11
Also published as: CN109923313A; EP3536960A4; JP6613222B2; EP3536960A1; US20200056611A1; US11346343B2; JP2018071503A; EP3536960B1; CN109923313B

Abstract

急激なリードバルブの開弁を抑制可能なベーンポンプを提供する。ベーンポンプ（１）は、周壁部（２００）と底壁部（２０１）とポンプ室（Ａ）とを有するハウジング（２）と、ポンプ室（Ａ）に配置され回転可能なロータ（３）と、ロータ（３）に径方向に摺動可能に配置されポンプ室（Ａ）を複数の作動室（Ａ１、Ａ２）に仕切るベーン（４）と、底壁部（２０１）の排出孔（２０１ａ）を開閉するリードバルブ（５）と、を備える。ロータ（３）に対するベーン（４）の摺動方向が径方向外向きから内向きに反転する位置を基準位置（θ１）、ポンプ室（Ａ）において基準位置（θ１）よりも排出孔（２０１ａ）側の区間を排出区間（ＡＤ）とする。底壁部（２０１）の排出区間（ＡＤ）対応部分には、周壁部（２００）との間に隙間（Ｅ）が確保された状態で、圧力逃がし溝（２０１ｂ）が配置される。ベーン（４）が圧力逃がし溝（２０１ｂ）に重なる際、ベーン（４）の回転方向両側の一対の作動室（Ａ１、Ａ２）同士は、圧力逃がし溝（２０１ｂ）を介して連通する。

Description

ベーンポンプ

　本発明は、例えば車両のエンジンなどにより駆動されるベーンポンプに関する。

　ベーンポンプのハウジングの内部には、ポンプ室が区画されている（例えば特許文献１、２参照）。ポンプ室は、回転するベーンにより、複数の作動室に区画されている。ポンプ室には、空気と潤滑油とが収容されている。ハウジングの底壁部には、排出孔が開設されている。排出孔は、リードバルブにより、開閉可能に覆われている。リードバルブは、ポンプ室の内圧により、閉弁状態から開弁状態に切り替わる。

欧州特許第１８９００４０号明細書国際公開第２０１０／０３１５０４号パンフレット

　しかしながら、閉弁状態においては、例えばバルブ自体の剛性やバルブと弁座（排出孔の周囲）との間に介在する油膜（潤滑油の膜）などにより、バルブが弁座に貼り付きやすい。このため、開弁時においては、ポンプ室の空気が圧縮され、ポンプ室の内圧がある程度高くなった後、急激にバルブが弁座から離れることになる。したがって、リードバルブが急激に開弁してしまう。

　ここで、急激な開弁を抑制するためには、開弁時のポンプ室の内圧を下げてやればよい。この点、特許文献１、２のベーンポンプは、ハウジングの底壁部の内面に、排出孔に連通する凹部を備えている。このため、凹部の容積分だけ、ポンプ室の内圧を下げることができる。ところが、特許文献１、２のベーンポンプによると、凹部は、ハウジングの周壁部の内周面に沿って、言い換えると内周面に当接して、配置されている。当該内周面付近には、ベーン回転時の遠心力により、潤滑油が溜まりやすい。また、特許文献１、２のベーンポンプによると、凹部は、ポンプ室の下端部付近に配置されている。当該下端部付近には、自重により、潤滑油が溜まりやすい。さらに、特許文献１、２のベーンポンプによると、凹部の周方向（ベーンの回転方向）幅が狭い。このため、回転するベーンが凹部に重なっても、ベーンの回転方向両側の一対の作動室同士が、凹部を介して連通しない。したがって、凹部に溜まった潤滑油が排出されにくい。

　このように、特許文献１、２のベーンポンプの凹部には、非圧縮性流体である潤滑油が溜まりやすい。このため、ポンプ室の内圧を下げることは困難である。したがって、急激なリードバルブの開弁を抑制することは困難である。そこで、本発明は、急激なリードバルブの開弁を抑制可能なベーンポンプを提供することを目的とする。

　上記課題を解決するため、本発明のベーンポンプは、筒状の周壁部と、前記周壁部の軸方向一端に配置され排出孔が開設された底壁部と、を有し、内部に前記排出孔に連通するポンプ室を区画するハウジングと、前記ポンプ室に配置され、自身の軸周りに回転可能なロータと、前記ロータに径方向に摺動可能に配置され、前記ポンプ室を複数の作動室に仕切り、前記ロータの回転に伴って前記作動室の容積を拡縮変化させるベーンと、前記排出孔を開閉することにより、前記作動室において圧縮された圧縮性流体および非圧縮性流体を、間欠的に排出可能なリードバルブと、を備えるベーンポンプであって、前記ロータの正回転時において、前記ロータに対する前記ベーンの摺動方向が径方向外向きから径方向内向きに反転する位置を基準位置として、前記ポンプ室において、前記基準位置よりも前記排出孔側の区間を排出区間として、前記底壁部の内面のうち前記排出区間に対応する部分には、前記周壁部の内面との間に隙間が確保された状態で、圧力逃がし溝が配置され、前記ロータの正回転時において、前記ベーンが前記圧力逃がし溝に重なる際、前記ベーンの回転方向両側の一対の前記作動室同士は、前記圧力逃がし溝を介して連通することを特徴とする。ここで、排出区間に対応する部分に「圧力逃がし溝が配置されている形態」には、排出区間に対応する部分に圧力逃がし溝の「全部」が配置されている形態、排出区間に対応する部分に圧力逃がし溝の「一部」が配置されている形態、が含まれる。

　以下、ベーンを挟んで隣り合う一対の作動室間において、高圧側から低圧側に作動流体の一部が漏出することを、適宜、「内部リーク」と称す。本発明のベーンポンプによると、ロータの正回転時において、ベーンが圧力逃がし溝に重なる際、ベーンの回転方向両側の一対の作動室同士が、ベーンを迂回して、圧力逃がし溝を介して連通する。このため、回転方向前側（高圧側）の作動室から、回転方向後側（低圧側）の作動室に、作動流体の一部を内部リークさせることができる。したがって、回転方向前側の作動室の作動流体の量を、減らすことができる。言い換えると、回転方向前側の作動室の内圧が過剰に高くなるのを、抑制することができる。よって、本発明のベーンポンプによると、急激なリードバルブの開弁を抑制することができる。

図１は、第一実施形態のベーンポンプの軸方向断面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ方向断面図である。図３は、同ベーンポンプの後面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ方向断面図である。図５は、同ベーンポンプの、ベーンが圧力逃がし溝に重なる際の、軸方向断面図である。図６は、図５のＶＩ－ＶＩ方向断面図である。図７は、同ベーンポンプの作動室の内圧の変化の模式図である。図８は、第二実施形態のベーンポンプの、ベーンが圧力逃がし溝に重なる際の、前側から見た径方向断面図である。

　以下、本発明のベーンポンプの実施の形態について説明する。

　＜第一実施形態＞
　以降の図において、前後方向は、本発明の「軸方向」に対応している。図１に、本実施形態のベーンポンプの軸方向断面図を示す。図２に、図１のＩＩ－ＩＩ方向断面図を示す。図３に、同ベーンポンプの後面図を示す。なお、図１は、図２、図３のＩ－Ｉ方向断面に対応する。

　［ベーンポンプの構成］
　まず、本実施形態のベーンポンプの構成について説明する。ベーンポンプ１は、車両のブレーキブースタ（図略）の負圧源である。図１～図３に示すように、ベーンポンプ１は、ハウジング２と、ロータ３と、ベーン４と、リードバルブ（逆止弁）５と、油路Ｌ１、Ｌ２と、を備えている。

　（ハウジング２）
　ハウジング２は、エンジンのチェーンカバー（図略）に固定されている。ハウジング２は、ハウジング本体２０と、端板２１と、を備えている。ハウジング本体２０は、ポンプ部２０Ａと、筒部２０Ｂと、を備えている。ポンプ部２０Ａは、前側に開口する有底楕円筒状を呈している。ポンプ部２０Ａは、周壁部２００と、底壁部２０１と、を備えている。ポンプ部２０Ａの内部には、ポンプ室Ａが区画されている。後述するように、ポンプ室Ａは、吸入区間ＡＵと排出区間ＡＤとに区分けされる。

　周壁部２００は、前後方向に延在する楕円筒状を呈している。図２に示すように、周壁部２００の上側部分には、吸入孔２００ａが開設されている。吸入孔２００ａの出口は、ポンプ室Ａに開口している。また、吸入孔２００ａの入口は、吸気通路（図略）を介して、ブレーキブースタに連結されている。吸気通路には、一方向（ブレーキブースタからポンプ室Ａに向かう方向）にだけ空気（作動流体）の流れを許容する、逆止弁（図略）が配置されている。底壁部２０１は、周壁部２００の後端（軸方向一端）に配置されている。図２に示すように、底壁部２０１には、排出孔２０１ａと、圧力逃がし溝２０１ｂと、が配置されている。排出孔２０１ａは、底壁部２０１を前後方向に貫通している。排出孔２０１ａは、リードバルブ５により、開閉可能である。排出孔２０１ａは、チェーンカバーに開設された貫通孔（図略）に連なっている。このため、ポンプ室Ａは、排出孔２０１ａ、リードバルブ５、貫通孔を介して、チェーンカバーの内部空間に、連通している。圧力逃がし溝２０１ｂについては、後で詳しく説明する。

　筒部２０Ｂは、前後方向に延在する円筒状を呈している。筒部２０Ｂは、底壁部２０１の後側に連なっている。筒部２０Ｂは、チェーンカバーの貫通孔に挿入されている。筒部２０Ｂの前端は、底壁部２０１の前面に開口している。

　端板２１は、周壁部２００を、前側から封止している。端板２１と周壁部２００との間には、Ｏリング９２が介装されている。図２、図３に示すように、複数のボルト９０および複数のナット９１により、端板２１は、周壁部２００に固定されている。

　（ロータ３）
　ロータ３は、ロータ本体３０と、軸部３１と、を備えている。ロータ本体３０は、前側に開口する有底円筒状を呈している。ロータ本体３０は、周壁部３００と、底壁部３０１と、を備えている。ロータ本体３０の内部には、筒内空間Ｃが区画されている。周壁部３００は、前後方向に延在する円筒状を呈している。周壁部３００は、ポンプ室Ａに収容されている。図２に示すように、吸入孔２００ａと排出孔２０１ａとの間の部分において、周壁部３００の外周面の一部は、周壁部２００の内周面の一部に、当接している。周壁部３００は、周壁部２００に対して偏心している。周壁部３００の前端面は、端板２１の後面（内面）に摺接している。周壁部３００は、一対のロータ溝３００ａを備えている。一対のロータ溝３００ａは、直径方向（ロータ３の回転軸Ｘを中心とする直径方向）に対向して、つまり１８０°対向して、配置されている。一対のロータ溝３００ａは、周壁部３００を直径方向に貫通している。図１に示すように、底壁部３０１は、周壁部３００の後端側の開口を封止している。

　軸部３１は、底壁部３０１の後側に延在している。軸部３１は、カップリング（図略）を介して、エンジンのカムシャフト（図略）に連結されている。軸部３１は、自身の軸周りに回転可能である。すなわち、ロータ３は、回転軸Ｘを中心に、正回転方向Ｙ（図２における反時計回り方向、図３における時計回り方向）に回転可能である。

　（ベーン４）
　図２に示すように、ベーン４は、ベーン本体４０と、一対のキャップ４１と、を備えている。ベーン本体４０は、矩形板状を呈している。一対のキャップ４１は、ベーン本体４０の長手方向両端に配置されている。ベーン４は、ポンプ室Ａに収容されている。ベーン４は、ロータ３と共に回転可能である。ベーン４は、一対のロータ溝３００ａに沿って、直径方向に往復動可能である。ベーン４は、回転角度に応じて、ポンプ室Ａを複数の作動室Ａ１、Ａ２に区画可能である。図２に示すように、一対のキャップ４１は、各々、周壁部３００の内周面に摺接している。図１に示すように、ベーン４の前端面は、端板２１の後面に摺接している。ベーン４の後端面は、底壁部２０１の前面に摺接している。

　（リードバルブ５）
　図４に、図３のＩＶ－ＩＶ方向断面図を示す。リードバルブ５は、チェーンカバーの貫通孔に収容されている。図３、図４に示すように、リードバルブ５は、バルブ（バルブリードバルブ）５０と、ストッパ（ストッパリードバルブ）５１と、ボルト（締結部材）５２と、を備えている。バルブ５０は、底壁部２０１の後面（外面）に配置されている。バルブ５０は、固定部５００と自由部５０１とを備えている。固定部５００は、ボルト５２により、底壁部２０１に固定されている。自由部５０１は、片持ち梁状に、後側（外側）に弾性変形可能である。ストッパ５１は、バルブ５０の後側に配置されている。ストッパ５１は、固定部５１０と規制部５１１とを備えている。固定部５１０は、ボルト５２により、バルブ５０の固定部５００と重なった状態で、底壁部２０１に固定されている。規制部５１１は、底壁部２０１から後側に離間している。

　バルブ５０は、図４に実線で示す閉弁状態と、図４に点線で示す開弁状態と、に切替可能である。このため、リードバルブ５は、排出孔２０１ａを、間欠的に開放することができる。したがって、ベーンポンプ１にリードバルブ５が配置されていない場合と比較して、ポンプ室Ａの気密性を向上させることができる。また、潤滑油の保油性を向上させることができる。閉弁状態において、バルブ５０の自由部５０１は、弁座（排出孔２０１ａの周囲）に着座している。バルブ５０の自由部５０１は、排出孔２０１ａを封止している。一方、開弁状態において、バルブ５０の自由部５０１は、弁座から後側に離座している。バルブ５０の自由部５０１は、ストッパ５１の規制部５１１に当接している。

　（油路Ｌ１、Ｌ２）
　油路Ｌ１は、エンジン側の油路（図略）と、ポンプ室Ａと、の間に配置されている。図１に示すように、上流側から下流側に向かって、油路Ｌ１は、筒部２０Ｂを径方向に貫通する油孔Ｌ１０、軸部３１を直径方向に貫通する油孔Ｌ１１、筒部２０Ｂの内周面に凹設され前後方向に延在する油溝Ｌ１２、底壁部３０１の後面に凹設され径方向に延在する一対の油溝Ｌ１３ａ、Ｌ１３ｂ、筒部２０Ｂの前端内周面に凹設され前後方向に延在する油溝Ｌ１４を備えている。潤滑油は、油路Ｌ１を介して、間欠的にポンプ室Ａに供給される。

　油路Ｌ２は、エンジン側の油路と、筒内空間Ｃと、の間に配置されている。上流側から下流側に向かって、油路Ｌ２は、油孔Ｌ１０、油孔Ｌ１１、油孔Ｌ１１から分岐し前後方向に延在する油孔Ｌ１５を備えている。潤滑油は、油路Ｌ２を介して、間欠的に筒内空間Ｃに供給される。

　油路Ｌ１、Ｌ２を介してポンプ室Ａ、筒内空間Ｃに供給された潤滑油は、各摺動部（例えば、ベーン４と周壁部２００との間の摺動界面、ベーン４と端板２１との間の摺動界面、ベーン４と底壁部２０１との摺動界面、ロータ３と端板２１との間の摺動界面、ロータ３と底壁部２０１との摺動界面、ベーン４とロータ溝３００ａとの間の摺動界面など）を潤滑する。潤滑油は、自重により下側に流動しやすい。また、潤滑油は、ベーン４回転時の遠心力により、径方向外側に飛散しやすい。このため、潤滑油は、ポンプ室Ａの下側部分（周壁部２００の内周面付近）に滞留しやすい。

　（吸入区間ＡＵ、排出区間ＡＤ）
　図２に示すように、ロータ３に対するベーン４の摺動方向が径方向（回転軸Ｘを中心とする径方向）外向き（突出側）から径方向内向き（没入側）に反転する位置（回転軸Ｘ周りの角度）を基準位置θ１とする。また、基準位置θ１と回転軸Ｘとを通過する直線を分割線Ｂとする。なお、前側から見て、分割線Ｂは、ポンプ室Ａ（周壁部２００の内周面）の楕円形状の短軸を含んでいる。図２に右上がり点線ハッチングで示すように、ポンプ室Ａにおいて、分割線Ｂよりも上側の区間（基準位置θ１よりも吸入孔２００ａ側の区間であって、ロータ３が正回転方向Ｙに回転する際、ロータ３の回転に伴って、ベーン４の回転方向後側の作動室Ａ２の容積が大きくなる区間）を、吸入区間ＡＵとする。また、図２に左上がり点線ハッチングで示すように、ポンプ室Ａにおいて、分割線Ｂよりも下側の区間（基準位置θ１よりも排出孔２０１ａ側の区間であって、ロータ３が正回転方向Ｙに回転する際、ロータ３の回転に伴って、ベーン４の回転方向前側の作動室Ａ１の容積が小さくなる区間）を、排出区間ＡＤとする。吸入孔２００ａは、周壁部２００のうち、吸入区間ＡＵに対応する部分に配置されている。一方、排出孔２０１ａ、圧力逃がし溝２０１ｂは、底壁部２０１のうち、排出区間ＡＤに対応する部分に配置されている。

　（圧力逃がし溝２０１ｂ）
　図１、図２に示すように、圧力逃がし溝２０１ｂは、底壁部２０１の前面（内面）に凹設されている。圧力逃がし溝２０１ｂと、周壁部２００の内周面（内面）と、の間には、圧力逃がし溝２０１ｂの全長に亘って、隙間（回転軸Ｘを中心とする径方向の隙間）Ｅが確保されている。すなわち、圧力逃がし溝２０１ｂは、周壁部２００の内周面から、隙間Ｅの分だけ、径方向内側（上側）に離間している。また、圧力逃がし溝２０１ｂは、ポンプ室Ａにおける潤滑油の液面（例えば、ポンプ室Ａの下側部分に形成される潤滑油の滞留部の液面、および滞留部から排出孔２０１ａに向かってベーン４に掻き上げられる潤滑油の液面）よりも、径方向内側（上側）に配置されている。圧力逃がし溝２０１ｂは、ロータ３の周方向（回転軸Ｘを中心とする周方向）に延在している。圧力逃がし溝２０１ｂの溝前端（ロータ３の正回転方向Ｙ前側の端）２０１ｂｂは、排出孔２０１ａに連なっている。

　ここで、ロータ３の回転軸Ｘ周りの角度を中心角とする。また、基準位置θ１の中心角を０°とする。中心角は、ロータ３の正回転方向Ｙに進角する。圧力逃がし溝２０１ｂの溝後端（ロータ３の正回転方向Ｙ後側の端）２０１ｂａの溝幅方向中央は、中心角７０°の位置に設定されている。一方、圧力逃がし溝２０１ｂの溝前端２０１ｂｂの溝幅方向中央は、中心角１１５°の位置に設定されている。圧力逃がし溝２０１ｂの断面形状（延在方向に対して直交する方向の断面形状）は、台形状を呈している。圧力逃がし溝２０１ｂの前側（開口側）の溝幅Ｆ１は３ｍｍである。圧力逃がし溝２０１ｂの後側（底面側）の溝幅Ｆ２は１．８ｍｍである。圧力逃がし溝２０１ｂの溝深さＧは１ｍｍである。

　［ベーンポンプの動き］
　次に、本実施形態のベーンポンプの動きについて説明する。図２に示すように、ベーンポンプ１駆動時においては、ロータ３およびベーン４が、正回転方向Ｙに回転する。図１に示すように、所定の回転角度においては、油路Ｌ１、Ｌ２が開通する。ベーン４の回転に伴って、図２に示す複数の作動室Ａ１、Ａ２の容積は、拡縮変化する。ロータ３の回転に伴って、ベーン４（詳しくは、ベーン４の長手方向の一端４ａ。以下同様。）の回転方向後側の作動室Ａ２の容積は、徐々に大きくなる。このため、吸入孔２００ａを介して、作動室Ａ２に、ブレーキブースタから、空気が吸い込まれる。一方、ロータ３の回転に伴って、ベーン４の回転方向前側の作動室Ａ１の容積は、徐々に小さくなる。このため、作動室Ａ１の内圧が上昇する。したがって、図４に示すリードバルブ５のバルブ５０には、前側（内側）から作動室Ａ１の内圧が、後側（外側）から外部（チェーンカバーの内部空間）の圧力が、加わることになる。

　作動室Ａ１の内圧が、外部からの圧力、および図４に示すバルブ５０の弾性力を上回ると、バルブ５０は、閉弁状態から開弁状態に切り替わる。このため、排出孔２０１ａを介して、作動室Ａ１から外部に空気が排出される。並びに、油路Ｌ１、Ｌ２からポンプ室Ａに供給された潤滑油も、排出孔２０１ａを介して、作動室Ａ１から外部に排出される。空気および潤滑油の排出により、作動室Ａ１の内圧が、外部からの圧力およびバルブ５０の弾性力を下回ると、バルブ５０は、再び開弁状態から閉弁状態に切り替わる。このように、リードバルブ５は、排出孔２０１ａを、間欠的に開放する。

　図５に、本実施形態のベーンポンプの、ベーンが圧力逃がし溝に重なる際の、軸方向断面図を示す。図６に、図５のＶＩ－ＶＩ方向断面図を示す。なお、図５は、図６のＶ－Ｖ方向断面に対応する。ベーンポンプ１駆動時においては、図５、図６に示すように、ベーン４が、圧力逃がし溝２０１ｂの前側を、正回転方向Ｙに通過する。ベーン４の回転方向前側の作動室Ａ１の空気および潤滑油は、ベーン４に押されながら、排出孔２０１ａに向かって流動する。

　ベーン４が、圧力逃がし溝２０１ｂの前側を通過する際、ベーン４の回転方向前側（高圧側）の作動室Ａ１と、ベーン４の回転方向後側（低圧側）の作動室Ａ２と、は圧力逃がし溝２０１ｂを介して連通する。ここで、潤滑油は、空気よりも比重が高い。このため、重力により、潤滑油は、空気よりも、下側に流動しやすい。並びに、ベーン４回転時の遠心力により、潤滑油は、空気よりも、径方向外側に飛散しやすい。したがって、潤滑油は、ポンプ室Ａの下側部分（周壁部２００の内周面付近）に滞留しやすい。あるいは、潤滑油は、周壁部２００の内周面に沿って、流動しやすい。一方、空気は、潤滑油よりも上側（径方向内側）を、流動しやすい。この点、圧力逃がし溝２０１ｂと、周壁部２００の内周面と、の間には、隙間Ｅが確保されている。このため、作動室Ａ１の空気の一部は、圧力逃がし溝２０１ｂを経由して、作動室Ａ２に内部リークする。一方、作動室Ａ１の潤滑油は、圧力逃がし溝２０１ｂを経由して、作動室Ａ２に流入しにくい。

　［作用効果］
　次に、本実施形態のベーンポンプの作用効果について説明する。図６に示すように、圧力逃がし溝２０１ｂの周方向（ベーン４の回転方向）長さは、ベーン４の周方向幅よりも、大きい。図５、図６に示すように、ロータ３の正回転時において、ベーン４が圧力逃がし溝２０１ｂに重なる際、ベーン４の回転方向両側の一対の作動室Ａ１、Ａ２同士は、ベーン４を迂回して、圧力逃がし溝２０１ｂを介して連通する。このため、回転方向前側（高圧側）の作動室Ａ１から、回転方向後側（低圧側）の作動室Ａ２に、空気の一部を内部リークさせることができる。したがって、回転方向前側の作動室Ａ１の空気の量を、減らすことができる。言い換えると、回転方向前側の作動室Ａ１の内圧が過剰に高くなるのを、抑制することができる。よって、本実施形態のベーンポンプ１によると、急激なリードバルブ５の開弁を抑制することができる。

　圧力逃がし溝２０１ｂは、底壁部２０１の前面に配置されている。また、圧力逃がし溝２０１ｂと、周壁部２００の内周面と、の間には、隙間Ｅが確保されている。さらに、圧力逃がし溝２０１ｂは、ポンプ室Ａにおける潤滑油の液面よりも上側に配置されている。このため、作動室Ａ１において、比重の高い潤滑油に対して、比重の低い空気を、優先的に圧力逃がし溝２０１ｂに導入することができる。したがって、潤滑油に対して、空気を、優先的に減量することができる。

　図７に、本実施形態のベーンポンプの作動室の内圧の変化を模式図で示す。ただし、図７は模式図であり、実際の内圧の変化は、図７と異なる場合がある。なお、点線で示すのは、従来のベーンポンプ（圧力逃がし溝２０１ｂ無しのベーンポンプ）の内圧の変化である。横軸のベーン角度は、図２、図６に示すように、ベーン４の一端４ａの回転角度（ロータ３の回転軸Ｘ周りの中心角）である。また、縦軸の内圧は、図２、図６に示す作動室Ａ１の内圧である。

　図７に示すように、ベーン４が回転するのに従って、作動室Ａ１の内圧は高くなる。点線で示すように、従来のベーンポンプの場合、作動室Ａ１の内圧は、ピーク値（ピーク圧）Ｐ２まで上昇する。内圧がピーク値Ｐ２まで上昇すると、図４に示すリードバルブ５が急激に開弁する。このため、作動室Ａ１の空気と潤滑油とが、排出孔２０１ａを介して、外部に排出される。ここで、後述する本実施形態のベーンポンプ１と比較して、従来のベーンポンプの場合、作動室Ａ１における気液比（＝空気量／潤滑油量）が大きい。このため、排出時においては、まず、主に空気が排出される。空気の排出に伴い、内圧は、ピーク値Ｐ２から速やかに下降する。続いて、主に潤滑油が排出される。しかしながら、この際、内圧はピーク値Ｐ２よりも低くなっている。このため、潤滑油は排出されにくい。したがって、潤滑油の排出に伴い、内圧は、ピーク値Ｐ２未満のプラトー値Ｐ３付近で、ハンチング（上下動）することになる。潤滑油の排出が完了すると、内圧は更に下降する。そして、図４に示すリードバルブ５が閉弁する。このように、従来のベーンポンプの場合、内圧のピーク値Ｐ２が高い。並びに、開弁時に、内圧が下降しにくい。このため、ベーンポンプに隣接する部材（例えば、チェーンカバーやベルトカバーやシリンダヘッドカバーなど）に振動や騒音が発生しやすい。

　これに対して、実線で示すように、本実施形態のベーンポンプ１の場合、所定の回転角度区間において、圧力逃がし溝２０１ｂを介して、作動室Ａ１と作動室Ａ２とが連通している（図６参照）。また、圧力逃がし溝２０１ｂは、隙間Ｅの分だけ、周壁部２００の内周面から離間している。このため、圧力逃がし溝２０１ｂを介して、作動室Ａ１から作動室Ａ２に、空気の一部が内部リークする。したがって、作動室Ａ１の内圧は、ピーク値（ピーク圧）Ｐ１まで上昇する。ただし、作動室Ａ１の空気の一部は内部リークするため、ピーク値Ｐ１は、ピーク値Ｐ２よりも、小さくなる。内圧がピーク値Ｐ１まで上昇すると、図４に示すリードバルブ５が開弁する。このため、作動室Ａ１の空気と潤滑油とが、排出孔２０１ａを介して、外部に排出される。ここで、従来のベーンポンプと比較して、本実施形態のベーンポンプ１の場合、空気の一部が内部リークする分だけ、作動室Ａ１における気液比が小さくなる。このため、排出時においては、空気と潤滑油とが、一度に排出されやすい。したがって、内圧はピーク値Ｐ１から速やかに下降する。また、内圧はハンチングしにくい。空気および潤滑油の排出が完了すると、図４に示すリードバルブ５が閉弁する。

　このように、本実施形態のベーンポンプ１の場合、内圧のピーク値Ｐ１が低い。並びに、開弁時に、内圧が下降しやすい。このため、ベーンポンプに隣接する部材（例えば、チェーンカバーやベルトカバーやシリンダヘッドカバーなど）に振動や騒音が発生しにくい。また、圧力逃がし溝２０１ｂを流動するのは、主に、圧縮性流体の空気である。このため、流動に伴う、振動や騒音が発生しにくい。

　また、図２に示すように、圧力逃がし溝２０１ｂの溝後端２０１ｂａは、中心角９０°未満の位置（中心角７０°の位置）に設定されている。一方、圧力逃がし溝２０１ｂの溝前端２０１ｂｂは、中心角９０°超過の位置（中心角１１５°の位置）に設定されている。このように、圧力逃がし溝２０１ｂは、回転軸Ｘの真下位置（中心角９０°の位置）を基準に、回転方向両側に亘って延在している。このため、溝前端２０１ｂｂおよび溝後端２０１ｂａが、潤滑油により閉塞されにくい。したがって、圧力逃がし溝２０１ｂに潤滑油が溜まりにくい。

　また、圧力逃がし溝２０１ｂの溝前端２０１ｂｂは、排出孔２０１ａに連なっている。このため、図４に示すバルブ５０が閉弁状態から開弁状態に切り替わる直前まで、あるいは切り替わった後も、作動室Ａ１から作動室Ａ２に空気の一部を内部リークさせることができる。

　また、図１に示すように、圧力逃がし溝２０１ｂの断面形状は、台形状を呈している。並びに、圧力逃がし溝２０１ｂの前側（開口側）の溝幅Ｆ１は、圧力逃がし溝２０１ｂの後側（底面側）の溝幅Ｆ２よりも、大きい。このため、圧力逃がし溝２０１ｂの径方向外側（図１における下側）の溝側面には、後上側（径方向内側かつポンプ室Ａと反対側）から前下側（径方向外側かつポンプ室Ａ側）に向かって下がる、傾斜が設定されている。したがって、圧力逃がし溝２０１ｂに流入してしまった潤滑油を、ベーン４回転時の遠心力や潤滑油の自重により、速やかに溝外に排出することができる。

　＜第二実施形態＞
　本実施形態のベーンポンプと、第一実施形態のベーンポンプと、は圧力逃がし溝の溝後端の位置が異なっている。ここでは、相違点についてのみ説明する。図８に、本実施形態のベーンポンプの、ベーンが圧力逃がし溝に重なる際の、前側から見た径方向断面図を示す。なお、図２と対応する部位については、同じ符号で示す。

　図８に示すのは、ロータ３の正回転時において、ベーン４の長手方向の一端４ａの回転方向両側の一対の作動室Ａ１、Ａ２同士が、ベーン４の一端４ａ側を迂回して、圧力逃がし溝２０１ｂを介して連通する直前の状態である。溝後端２０１ｂａは、ベーン本体４０により、前側から覆われている。この状態において、ベーン４の長手方向の他端４ｂ（詳しくは、他端４ｂと周壁部２００の内周面との摺接部）は、吸入孔２００ａを通過済みである。このため、作動室Ａ２は、吸入孔２００ａから、ベーン４の他端４ｂ側により、隔離されている。

　本実施形態のベーンポンプ１と、第一実施形態のベーンポンプとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態のベーンポンプ１によると、ロータ３の正回転時において、ベーン４の他端４ｂ側が吸入孔２００ａを通過してから、ベーン４の一端４ａ側の回転方向両側の一対の作動室Ａ１、Ａ２同士が、圧力逃がし溝２０１ｂを介して連通するように、溝後端２０１ｂａが配置されている。このため、一対の作動室Ａ１、Ａ２同士が圧力逃がし溝２０１ｂを介して連通する際、作動室Ａ２が吸入孔２００ａに連通しない。したがって、ベーンポンプ１の吸込能力が低下しにくい。

　＜その他＞
　以上、本発明のベーンポンプの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

　ポンプ室Ａに収容される圧縮性流体（気体、作動流体）の種類は特に限定しない。例えば、酸素、水素、窒素などであってもよい。また、非圧縮性流体（液体、潤滑剤）の種類も特に限定しない。

　圧力逃がし溝２０１ｂの溝前端２０１ｂｂの位置は特に限定しない。溝前端２０１ｂｂは、排出孔２０１ａに連なっていなくてもよい。圧力逃がし溝２０１ｂの溝後端２０１ｂａの位置は特に限定しない。溝後端２０１ｂａは、吸入区間ＡＵに配置されていてもよい。排出区間ＡＤに、圧力逃がし溝２０１ｂの少なくとも一部が配置されていればよい。

　圧力逃がし溝２０１ｂの延在方向の形状は特に限定しない。前側から見て、回転軸Ｘを中心とする部分円弧状、直線状、曲線状、あるいはこれらの形状が連なった形状などであってもよい。圧力逃がし溝２０１ｂは、途中で分岐していてもよい。前側から見て、Ｙ字状、Ｘ字状、Ｅ字状などであってもよい。圧力逃がし溝２０１ｂの延在方向は、少なくとも、「回転軸Ｘを中心とする周方向」成分を含んでいればよい。複数の圧力逃がし溝２０１ｂを、回転軸Ｘを中心とする周方向や径方向に並設してもよい。

　圧力逃がし溝２０１ｂの断面形状は特に限定しない。Ｃ字状、半円状、Ｕ字状、多角形（三角形、四角形）状などであってもよい。圧力逃がし溝２０１ｂ全長における、断面形状の異同は特に限定しない。延在方向途中で、断面形状が変化してもよい。圧力逃がし溝２０１ｂの断面積は特に限定しない。圧力逃がし溝２０１ｂ全長における、断面積の異同は特に限定しない。延在方向途中で、断面積が変化してもよい。圧力逃がし溝２０１ｂの断面積を調整すると、作動室Ａ１から作動室Ａ２に流動する空気の内部リーク量を調整することができる。このため、図７に示す内圧の上昇速度を調整することができる。また、圧力のピーク値Ｐ１を調整することができる。また、ベーンポンプ１の駆動トルク、吸込能力を調整することができる。

　また、潤滑油は、周壁部２００の内周面に沿って、流動しやすい。言い換えると、潤滑油は、ベーン４のキャップ４１が通過する部分を、流動しやすい。この点に着目して、前側から見て、キャップ４１が通過する部分と重複しないように、圧力逃がし溝２０１ｂを配置してもよい。具体的には、図２に示すように、圧力逃がし溝２０１ｂの全長のうち、隙間Ｅが最小になるのは、溝前端２０１ｂｂ付近である。すなわち、溝前端２０１ｂｂと、周壁部２００の内周面と、の間には、隙間Ｅの最小部Ｅ１が設定されている。前側から見て、最小部Ｅ１を、ベーン本体４０に対するキャップ４１の径方向の突出量Ｄよりも、大きく設定してもよい。こうすると、圧力逃がし溝２０１ｂに、潤滑油が流入しにくくなる。

　油路Ｌ１、Ｌ２への潤滑油導入経路は特に限定しない。例えば、カムシャフト内部の油孔と、軸部３１内部の油孔Ｌ１１と、を給油パイプ（連結部材）により連結してもよい。すなわち、カムシャフトから、給油パイプを介して、油路Ｌ１、Ｌ２に潤滑油を導入してもよい。

　ベーンポンプ１の種類は特に限定しない。例えば、単一のロータ３に複数のベーン４が放射状に配置されていてもよい。また、単一のベーンポンプ１に、複数のポンプ室Ａが区画されていてもよい。前側から見た場合のポンプ室Ａの形状は、楕円形状でなくてもよい。例えば、長円形（開口を内側に向けて互いに向かい合う一対の半円の両端同士を一対の直線で結んだ形状）であってもよい。ベーンポンプ１の駆動源は特に限定しない。例えば、モータなどであってもよい。すなわち、本発明のベーンポンプを、電動式のベーンポンプとして具現化してもよい。

　ベーンポンプ１の軸方向は特に限定しない。例えば、軸方向は、上下方向、上下方向および水平方向に対して交差する方向などであってもよい。この場合であっても、ベーン４の回転に伴う遠心力により、空気は、潤滑油よりも、径方向内側を流動する。このため、圧力逃がし溝２０１ｂを介して、作動室Ａ１から作動室Ａ２に、優先的に空気を内部リークさせることができる。

　１：ベーンポンプ、２：ハウジング、３：ロータ、４：ベーン、４ａ：一端、４ｂ：他端、５：リードバルブ、２０：ハウジング本体、２０Ａ：ポンプ部、２０Ｂ：筒部、２１：端板、３０：ロータ本体、３１：軸部、４０：ベーン本体、４１：キャップ、５０：バルブ、５１：ストッパ、５２：ボルト、９０：ボルト、９１：ナット、９２：Ｏリング、２００：周壁部、２００ａ：吸入孔、２０１：底壁部、２０１ａ：排出孔、２０１ｂ：圧力逃がし溝、２０１ｂａ：溝後端、２０１ｂｂ：溝前端、３００：周壁部、３００ａ：ロータ溝、３０１：底壁部、５００：固定部、５０１：自由部、５１０：固定部、５１１：規制部、Ａ：ポンプ室、Ａ１：作動室、Ａ２：作動室、ＡＤ：排出区間、ＡＵ：吸入区間、Ｂ：分割線、Ｃ：筒内空間、Ｄ：突出量、Ｅ：隙間、Ｅ１：最小部、Ｆ１：溝幅、Ｆ２：溝幅、Ｇ：溝深さ、Ｌ１：油路、Ｌ１０：油孔、Ｌ１１：油孔、Ｌ１２：油溝、Ｌ１３ａ：油溝、Ｌ１４：油溝、Ｌ１５：油孔、Ｌ２：油路、Ｐ１：ピーク値、Ｐ２：ピーク値、Ｐ３：プラトー値、Ｘ：回転軸、Ｙ：正回転方向、θ１：基準位置

Claims

　筒状の周壁部と、前記周壁部の軸方向一端に配置され排出孔が開設された底壁部と、を有し、内部に前記排出孔に連通するポンプ室を区画するハウジングと、
　前記ポンプ室に配置され、自身の軸周りに回転可能なロータと、
　前記ロータに径方向に摺動可能に配置され、前記ポンプ室を複数の作動室に仕切り、前記ロータの回転に伴って前記作動室の容積を拡縮変化させるベーンと、
　前記排出孔を開閉することにより、前記作動室において圧縮された圧縮性流体および非圧縮性流体を、間欠的に排出可能なリードバルブと、
を備えるベーンポンプであって、
　前記ロータの正回転時において、前記ロータに対する前記ベーンの摺動方向が径方向外向きから径方向内向きに反転する位置を基準位置として、
　前記ポンプ室において、前記基準位置よりも前記排出孔側の区間を排出区間として、
　前記底壁部の内面のうち前記排出区間に対応する部分には、前記周壁部の内面との間に隙間が確保された状態で、圧力逃がし溝が配置され、
　前記ロータの正回転時において、前記ベーンが前記圧力逃がし溝に重なる際、前記ベーンの回転方向両側の一対の前記作動室同士は、前記圧力逃がし溝を介して連通することを特徴とするベーンポンプ。
　前記圧力逃がし溝の延在方向両端のうち、前記回転方向前側の端を溝前端として、
　前記溝前端は、前記排出孔に連なっている請求項１に記載のベーンポンプ。
　前記ベーンは、前記ロータに直径方向に摺動可能に配置され、
　前記ベーンの直径方向の一端および他端は、前記周壁部の内面に摺接し、
　前記ハウジングには、前記ポンプ室に連通する吸入孔が開設され、
　前記ポンプ室において、前記基準位置よりも前記吸入孔側の区間を吸入区間として、
　前記圧力逃がし溝の延在方向両端のうち、前記回転方向後側の端を溝後端として、
　前記ロータの正回転時において、前記ベーンの前記他端が前記吸入孔を通過してから、前記ベーンの前記一端側において、前記ベーンの回転方向両側の一対の前記作動室同士が、前記圧力逃がし溝を介して連通するように、前記溝後端は配置される請求項１または請求項２に記載のベーンポンプ。