WO2021241067A1 - ベーンポンプ - Google Patents

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WO2021241067A1
WO2021241067A1 PCT/JP2021/015817 JP2021015817W WO2021241067A1 WO 2021241067 A1 WO2021241067 A1 WO 2021241067A1 JP 2021015817 W JP2021015817 W JP 2021015817W WO 2021241067 A1 WO2021241067 A1 WO 2021241067A1
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WO
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rotor
pump chamber
suction port
pump
notch
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/015817
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English (en)
French (fr)
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一成 鈴木
新司 矢加部
裕介 栗田
翔太 進藤
Original Assignee
Ｋｙｂ株式会社
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Publication date
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Priority to CN202180017420.9A priority patent/CN115190943B/zh
Priority to US17/904,151 priority patent/US11982273B2/en
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    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
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    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/14—Pulsations

Definitions

  • the present invention relates to a vane pump.
  • the JP2013-194697A has a rotary-driven rotor, a plurality of slits radially formed in the rotor, a plurality of vanes slidably housed in the slits, and an inner peripheral cam in which the tip of the vane is in sliding contact.
  • a pump chamber defined between the surface and the vane adjacent to the inner cam surface, a suction port for guiding the working fluid sucked into the pump chamber, and a discharge port for guiding the working fluid discharged from the pump chamber.
  • a vane pump equipped with is disclosed.
  • the working fluid of the discharge port which has a relatively high pressure, may be guided to the suction port through the pump chamber.
  • the flow rate of the working fluid discharged from the vane pump decreases, so that the volumetric efficiency of the pump is reduced.
  • An object of the present invention is to provide a vane pump capable of improving the volumetric efficiency of the pump while preventing the pump chamber from being confined.
  • the vane pump has a rotor connected to a drive shaft, a plurality of vanes provided to reciprocate in the radial direction with respect to the rotor, and the tip of the vane slides as the rotor rotates.
  • a cam ring with a moving inner peripheral surface, a pump chamber partitioned by a rotor, a cam ring, and a pair of adjacent vanes, a suction port that guides the working fluid to the pump chamber, and a discharge that guides the working fluid discharged from the pump chamber.
  • the pump chamber is provided with a port and a notch formed from the opening edge of the suction port in the direction opposite to the rotation direction of the rotor, and the pump chamber is connected to the discharge port from the state of communicating with the discharge port as the rotor rotates. In the process of cutting off the communication, it communicates with the suction port through the notch.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a vane pump according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of a rotor, a cam ring, and a side plate of a vane pump according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a side view of a side plate of a vane pump according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a first enlarged view showing the periphery of the pump chamber in the transition region of the vane pump according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a second enlarged view showing the periphery of the pump chamber in the transition region of the vane pump according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a vane pump according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of a rotor, a cam ring, and a side plate of a vane pump according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a third enlarged view showing the periphery of the pump chamber in the transition region of the vane pump according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a fourth enlarged view showing the periphery of the pump chamber in the transition region of the vane pump according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a graph schematically showing pressure fluctuations in the pressure chamber of the vane pump according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph in which the rotation angle in FIG. 8 is enlarged in the vicinity of ⁇ 3.
  • the vane pump 100 is used as a fluid pressure supply source for a fluid pressure device mounted on a vehicle or an industrial machine, for example, a power steering device or a continuously variable transmission.
  • a fixed capacity type vane pump 100 using hydraulic oil as a working fluid will be described.
  • the vane pump 100 may be a variable capacity type vane pump.
  • the power of a drive source (not shown) such as an engine is transmitted to the end of the drive shaft 1, and the rotor 2 connected to the drive shaft 1 rotates.
  • the rotor 2 rotates clockwise in FIG.
  • the drive source of the vane pump 100 may be an electric motor instead of the engine.
  • the vane pump 100 accommodates a plurality of plate-shaped vanes 3 provided so as to reciprocate in the radial direction with respect to the rotor 2, and the rotor 2 is accommodated and inside as the rotor 2 rotates.
  • a cam ring 4 in which the tip end portion of the vane 3 is in sliding contact with the cam surface 4a which is a peripheral surface, and a housing 5 for accommodating the rotor 2 and the cam ring 4 are provided.
  • a plurality of pump chambers 6 are partitioned by a rotor 2, a cam ring 4, and a pair of adjacent vanes 3 (see FIG. 2).
  • the rotor 2 is an annular member and is connected to the tip of the drive shaft 1 by a spline coupling. Slits 2a that open on the outer peripheral surface are radially formed in the rotor 2, and vanes 3 are slidably inserted into the slits 2a. A back pressure chamber 2b is partitioned at the bottom of the slit 2a by the bottom surface of the vane 3.
  • the cam ring 4 is an annular member having a substantially elliptical shape in which the cam surface 4a has a minor diameter and a major diameter.
  • the cam ring 4 has two suction regions 4b that expand the volume of the pump chamber 6 with the rotation of the rotor 2, two discharge regions 4c that contract the volume of the pump chamber 6 with the rotation of the rotor 2, and a suction region. It has four transition regions 4d formed between the 4b and the discharge region 4c. That is, while the rotor 2 makes one rotation, the vane 3 reciprocates twice, and the pump chamber 6 repeats contraction and expansion twice.
  • the suction region 4b, the discharge region 4c, and the transition region 4d are defined by the shape of the cam surface 4a.
  • the first side plate 10 is arranged in contact with one side surface of the rotor 2 and the cam ring 4.
  • the rotor 2, the cam ring 4, and the first side plate 10 are housed in a pump housing portion 5a formed in a concave shape in the housing 5.
  • the pump accommodating portion 5a is sealed by the pump cover 7.
  • the pump cover 7 is arranged so as to be in contact with the other side surfaces of the rotor 2 and the cam ring 4.
  • the first side plate 10 and the pump cover 7 are arranged so as to sandwich both side surfaces of the rotor 2 and the cam ring 4, and seal the pump chamber 6.
  • the first side plate 10 and the pump cover 7 function as side members arranged in contact with one side surface of the rotor 2 and the cam ring 4.
  • a high-pressure chamber 8 to which the hydraulic oil discharged from the pump chamber 6 is guided is formed in an annular shape on the bottom surface 5b of the pump accommodating portion 5a.
  • the high pressure chamber 8 is partitioned by a first side plate 10 arranged on the bottom surface 5b.
  • the high-pressure chamber 8 communicates with a discharge passage (not shown) formed by opening on the outer surface of the housing 5.
  • the end surface 7a on which the rotor 2 slides in the pump cover 7 has two arcuate suction ports (not shown) that are open corresponding to the two suction regions 4b of the cam ring 4 and guide the hydraulic oil to the pump chamber 6. It is formed. Further, on the end surface 7a of the pump cover 7, two arc-shaped discharge ports 7b that open corresponding to the discharge region 4c of the cam ring 4 are formed in a groove shape. Further, the pump cover 7 is formed with a suction passage (not shown) that guides the hydraulic oil of the tank to the pump chamber 6 through the suction port.
  • FIG. 3 is a plan view of the end surface 10a on which the rotor 2 of the first side plate 10 slides.
  • the first side plate 10 is a disk-shaped member and has two suction ports 11 and two discharge ports 12.
  • the suction port 11 opens corresponding to the two suction regions 4b of the cam ring 4 and is formed in a groove shape on the end surface 10a of the first side plate 10 so as to guide the hydraulic oil to the pump chamber 6.
  • the suction port 11 communicates with the suction port of the pump cover 7 through a passage (not shown) formed on the inner peripheral surface of the pump accommodating portion 5a. Therefore, the hydraulic oil from the suction passage is guided to the pump chamber 6 through the suction port of the pump cover 7 and the suction port 11 of the first side plate 10.
  • the discharge port 12 is formed so as to penetrate the first side plate 10 in an arc shape.
  • the discharge port 12 is formed corresponding to the discharge region 4c of the cam ring 4, and discharges the hydraulic oil of the pump chamber 6 to the high pressure chamber 8.
  • a notch 20 communicating with the end portion of the suction port 11 and a notch 21 communicating with the end portion of the discharge port 12 are formed in a groove shape, respectively.
  • the notch 20 is formed in each of the two suction ports 11. As shown in FIG. 3, the notch 20 is formed from the opening edge portion (end portion) behind the suction port 11 in the rotation direction in the direction opposite to the rotation direction.
  • the notch 20 is formed in a groove shape so that the opening area gradually increases in the rotation direction of the rotor 2.
  • the opening area of the notch 20 is the cross-sectional area of the notch 20 on the surface along the radial direction of the rotor 2.
  • the cross-sectional shape of the notch 20 on the surface of the rotor 2 along the radial direction is formed in a V shape.
  • the groove depth of the notch 20 is formed so as to gradually increase in the rotation direction of the rotor 2. Further, the notch 20 is connected to the inner wall surface inside the suction port 11 in the radial direction.
  • the notch 21 is formed in each of the two discharge ports 12. Similar to the notch 20 of the suction port 11, the notch 21 is formed in a groove shape so that the opening area gradually increases in the rotation direction of the rotor 2.
  • the first side plate 10 is formed through two back pressure passages 15 that guide hydraulic oil from the high pressure chamber 8 to the back pressure chamber 2b (see FIG. 2) of the rotor 2. Further, four arc grooves 16 through which the back pressure chamber 2b communicates are formed on the end surface 10a of the first side plate 10.
  • the relative rotation of the cam ring 4, the first side plate 10, and the pump cover 7 is regulated by two positioning pins (not shown).
  • the suction port 11 and the discharge port 12 of the first side plate 10 are positioned with respect to the suction region 4b and the discharge region 4c of the cam ring 4, and the suction port and the discharge port 7b of the pump cover 7 are positioned.
  • the suction port 11 of the first side plate 10 and the suction port of the pump cover 7 are formed at positions corresponding to each other.
  • the discharge port 12 of the first side plate 10 and the discharge port 7b of the pump cover 7 are formed at positions corresponding to each other.
  • each pump chamber 6 in the cam ring 4 has a suction port of the pump cover 7 and a first pump chamber 6 in the suction region 4b.
  • the hydraulic oil is sucked through the suction port 11 of the side plate 10, and the hydraulic oil is discharged to the high pressure chamber 8 through the discharge port 7b of the pump cover 7 and the discharge port 12 of the first side plate 10 in the discharge region 4c.
  • the hydraulic oil in the high pressure chamber 8 is supplied to the fluid pressure device through the discharge passage. In this way, each pump chamber 6 in the cam ring 4 supplies and discharges hydraulic oil by expansion and contraction accompanying the rotation of the rotor 2.
  • FIGS. 4 to 7 are enlarged views of the periphery of the pump chamber 6 in the transition region 4d when transitioning from the discharge region 4c to the suction region 4b.
  • the arrows in FIGS. 4 to 7 indicate the rotation direction of the rotor 2.
  • the pump chamber 6 communicates with the discharge port 12, but does not communicate with the suction port 11.
  • the pump chamber 6 communicates with the discharge port 12 and does not communicate directly with the suction port 11 but communicates only through the notch 20 (FIG. 5). reference).
  • the pump chamber 6 is configured to communicate with both the discharge port 12 and the suction port 11, and the state of not communicating with either the discharge port 12 or the suction port 11 does not occur. It is configured as follows. This prevents the hydraulic oil from being confined in the pump chamber 6 in the transition region 4d.
  • the suction port 11 and the discharge port 12 communicate with each other by the notch 21 of the discharge port 12, and the pump chamber is used. The confinement of 6 is prevented.
  • the pump chamber 6 When the rotor 2 further rotates from the state shown in FIG. 5, the pump chamber 6 maintains the state of communicating with the suction port 11 only through the notch 20, and the communication with the discharge port 12 is cut off (FIG. 6). reference). That is, in the process of transitioning from the state in which the pump chamber 6 communicates with the discharge port 12 (the state shown in FIG. 5) to the state in which the pump chamber 6 communicates with the discharge port 12 (the state shown in FIG. 6) as the rotor 2 rotates, the pump chamber 6 sucks. The state of communicating with the suction port 11 is maintained only through the notch 20 without directly communicating with the port 11.
  • the pump chamber 6 is in a state of directly communicating with the suction port 11 as well as through the notch 20 (see FIG. 7).
  • the pump chamber 6 directly communicates with the suction port 11, the communication between the pump chamber 6 and the discharge port 12 is cut off.
  • the notch 20 and the notch 21 are not formed in the suction port and the discharge port 7b formed in the pump cover 7, respectively. Therefore, the suction port and the discharge port 7b in the pump cover 7 do not communicate with each other through the pump chamber 6.
  • the pump chamber 6 does not communicate directly with the suction port 11, but communicates with the suction port 11 only through the notch 20.
  • the discharge port 12 communicates with the suction port 11 only through the pump chamber 6 and the notch 20.
  • the angular distance ⁇ 1 of the adjacent vanes 3 with respect to the center of the rotor 2 (cam ring 4) is the angular distance between the suction port 11 and the discharge port 12 (opening on the inner circumference of the cam ring 4).
  • Angle spacing between the ends is set to ⁇ 2 or less ( ⁇ 1 ⁇ ⁇ 2).
  • the angle distance ⁇ 3 between the notch 20 and the discharge port 12 is set to be smaller than the angle distance ⁇ 1 of the vane 3 ( ⁇ 3 ⁇ 1).
  • the discharge port 12 is configured to communicate with the suction port 11 only through the notch 20.
  • the flow path resistance (pressure loss) due to the notch 20 suppresses the flow rate of the hydraulic oil from the discharge port 12 to the suction port 11. Will be done. That is, the flow rate of the hydraulic oil from the discharge port 12 to the suction port 11 can be controlled by the notch 20. As a result, the discharge flow rate of the vane pump 100 discharged from the discharge port 12 to the outside through the high-pressure passage can be secured, and the volumetric efficiency can be improved.
  • FIG. 8 is a graph schematically showing the pressure of the pump chamber 6 passing through the transition region 4d transitioning from the discharge region 4c to the suction region 4b.
  • the vertical axis of the graph of FIG. 8 is the pressure P [MPa] in the pump chamber 6, and the horizontal axis is the rotation angle (angle position) ⁇ [deg] of the pump chamber 6 in the rotation direction of the rotor 2.
  • 0 MPa on the vertical axis indicates a reference pressure (atmospheric pressure in this embodiment).
  • the solid line shows the pressure of the pump chamber 6 of the vane pump 100 in this embodiment.
  • FIG. 8 the graph schematically showing the pressure of the pump chamber 6 passing through the transition region 4d transitioning from the discharge region 4c to the suction region 4b.
  • the vertical axis of the graph of FIG. 8 is the pressure P [MPa] in the pump chamber 6, and the horizontal axis is the rotation angle (angle position) ⁇ [deg] of the pump chamber 6 in the rotation direction of the rotor
  • the pump chamber 6 communicates with the suction port through the notch 20 before directly communicating with the suction port 11.
  • the pump chamber 6 communicates with the notch 20 at a rotation angle ⁇ 1 smaller than the rotation angle ⁇ 2 at which the pump chamber 6 communicates with the suction port 11.
  • a jet flow is gradually generated through the notch 20 at an earlier stage than in the comparative example. Therefore, as shown in FIG. 8, the inclination of the pressure drop becomes gentler than in the comparative example, and the suction port from the pump chamber 6 The generation of a sudden jet to 11 is suppressed. That is, the flow velocity of the jet flow from the pump chamber 6 to the suction port 11 can be suppressed. Therefore, as shown in FIG. 9, the pressure drop in the pump chamber 6 that falls below the reference pressure is suppressed.
  • the pump chamber 6 when the pump chamber 6 communicates with the suction port 11 through the notch 20 when switching from the state of communicating with the discharge port 12 to the state of being cut off, the pump chamber 6 is prevented from being closed. Further, since the pump chamber 6 communicates with the suction port 11 through the notch 20, resistance is imparted by the notch 20 to the flow of hydraulic oil from the discharge port 12 to the suction port 11 through the pump chamber 6. Therefore, the flow rate of the hydraulic oil from the discharge port 12 to the suction port 11 is suppressed, and the volumetric efficiency can be improved while preventing the pump chamber 6 from being confined. Further, it is possible to suppress the generation of a sudden jet from the pump chamber 6 to the suction port 11.
  • the shape of the notch 20 is not limited to the configuration described in the above embodiment, and according to the specifications of the vane pump 100 and the like so that desired effects can be obtained in preventing the pump chamber 6 from being confined and improving the volumetric efficiency. Designed accordingly.
  • the notch 20 may be partially or wholly formed in a constant shape without changing the opening area in the rotation direction of the rotor 2.
  • the groove depth of the notch 20 may be partially formed to be constant along the rotation direction of the rotor 2.
  • the cross-sectional shape of the notch 20 on the surface along the radial direction of the rotor 2 may be a shape other than the V shape such as a rectangle or an arc shape.
  • the notch 20 may be connected to the central portion of the width of the suction port 11 in the radial direction, or may be connected to the inner wall surface on the outer side in the radial direction. Further, two or more notches 20 may be formed so as to connect to one suction port 11.
  • the notch 20 is not formed in the discharge port 12, but the notch 20 connected to the discharge port 12 may be formed.
  • a second side plate as a side member is also provided on the other side surfaces of the rotor 2 and the cam ring 4. They may be placed in contact with each other. That is, the pump chamber 6 may be partitioned by sandwiching the rotor 2 and the cam ring 4 from both sides by two side plates (side members).
  • the notch 20 formed on the end surface 10a of the first side plate 10 and communicating with the end portion of the suction port 11 has been described.
  • the suction port formed on the pump cover 7 or the second side plate provided on the other side surface of the rotor 2 and the cam ring 4 may be provided with the notch 20 in the same manner as described in the above embodiment.
  • the notch 20 may be provided on both one side surface side (first side plate 10) and the other side surface side (pump cover 7 or second side plate) of the rotor 2, or the notch 20 may be provided on only one of them. It may be provided. In any case, the same action and effect as those of the above-described embodiment are obtained.
  • the discharge port 12 communicates with the suction port 11 only through the notch 20" does not mean exactly. It is not intended to exclude from the technical scope of the present invention that the discharge port 12 communicates with the suction port 11 through the pump chamber 6 that directly communicates with the suction port 11 due to the influence of processing errors and the like.
  • the rotor 2 connected to the drive shaft 1, the plurality of vanes 3 provided to reciprocate in the radial direction with respect to the rotor 2, and the tip of the vane 3 slide with the rotation of the rotor 2.
  • Pump chamber 6 partitioned by a cam ring 4 having a cam surface 4a, a rotor 2, a cam ring 4, and a pair of adjacent vanes 3, a suction port 11 that guides hydraulic oil to the pump chamber 6, and discharge from the pump chamber 6.
  • a discharge port 12 for guiding the hydraulic oil and a notch 20 formed from the opening edge of the suction port 11 in a direction opposite to the rotation direction of the rotor 2 are provided, and the pump chamber 6 rotates the rotor 2. In the process of cutting off the communication with the discharge port 12 from the state of communicating with the discharge port 12, the communication with the suction port 11 is communicated through the notch 20.
  • the angle distance ⁇ 1 between the adjacent vanes 3 with respect to the center of the rotor 2 is set to be equal to or less than the angle distance ⁇ 2 between the suction port 11 and the discharge port 12, and the notch 20 and the discharge port 12 are arranged.
  • the angle spacing ⁇ 3 between them is set to be smaller than the angle spacing ⁇ 1 of the adjacent vanes 3.

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Abstract

ベーンポンプ（１００）は、駆動軸（１）に連結されたロータ（２）と、ロータ（２）に対して径方向に往復動自在に設けられる複数のベーン（３）と、ロータ（２）の回転に伴ってベーン（３）の先端が摺動するカム面（４ａ）を有するカムリング（４）と、ロータ（２）とカムリング（４）と一対の隣り合うベーン（３）とによって区画されるポンプ室（６）と、ポンプ室（６）に作動油を導く吸込ポート（１１）と、ポンプ室（６）から吐出される作動油を導く吐出ポート（１２）と、吸込ポート（１１）の開口縁部からロータ（２）の回転方向とは逆方向に向かって形成されるノッチ（２０）と、を備え、ポンプ室（６）は、ロータ（２）の回転に伴い吐出ポート（１２）に連通した状態から吐出ポート（１２）との連通が遮断される過程では、ノッチ（２０）を通じて吸込ポート（１１）に連通している。

Description

ベーンポンプ
　本発明は、ベーンポンプに関するものである。
　ＪＰ２０１３－１９４６９７Ａには、回転駆動されるロータと、ロータに放射状に形成される複数のスリットと、スリットに摺動自在に収装される複数のベーンと、ベーンの先端部が摺接する内周カム面と、内周カム面と隣り合うベーンと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、を備えるベーンポンプが開示されている。
　このベーンポンプでは、ロータの回転に伴ってポンプ室の容積が拡大する吸込領域と、ポンプ室の容積が収縮する吐出領域と、吸込領域と吐出領域との間の遷移領域と、が存在する。
　ＪＰ２０１３－１９４６９７Ａに開示されるようなベーンポンプでは、ポンプ室が吸込ポート及び吐出ポートのいずれにも連通せずに閉じ込まれると、ポンプ室内の圧力が急激に上昇し振動や異音の原因となることがある。よって、このようなベーンポンプでは、遷移領域においてポンプ室を吸込ポートと吐出ポートの両方に連通させて、ポンプ室の閉じ込みを防ぐことがある。
　しかしながら、ポンプ室を吸込ポートと吐出ポートとの両方に連通させると、相対的に高圧である吐出ポートの作動流体がポンプ室を通じて吸込ポートに導かれるおそれがある。このような吐出ポートから吸込ポートへの作動流体の流れが生じると、ベーンポンプから吐出される作動流体の流量が減少するため、ポンプの容積効率が低減する。
　したがって、ポンプ室の閉じ込みを防止しつつポンプの容積効率を確保するには、ベーンポンプに対する設計精度や加工精度が高い水準で求められることになり、困難なものであった。
　本発明は、ポンプ室の閉じ込みを防止しつつポンプの容積効率を向上させることができる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よれば、ベーンポンプは、駆動軸に連結されたロータと、ロータに対して径方向に往復動自在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が摺動する内周面を有するカムリングと、ロータとカムリングと一対の隣り合うベーンとによって区画されるポンプ室と、ポンプ室に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、吸込ポートの開口縁部からロータの回転方向とは逆方向に向かって形成されるノッチと、を備え、ポンプ室は、ロータの回転に伴い吐出ポートに連通した状態から吐出ポートとの連通が遮断される過程では、ノッチを通じて吸込ポートに連通している。
図１は、本発明の実施形態に係るベーンポンプの断面図である。 図２は、本発明の実施形態に係るベーンポンプのロータ、カムリング、及びサイドプレートの側面図である。 図３は、本発明の実施形態に係るベーンポンプのサイドプレートの側面図である。 図４は、本発明の実施形態に係るベーンポンプの遷移領域におけるポンプ室の周辺を示す第１拡大図である。 図５は、本発明の実施形態に係るベーンポンプの遷移領域におけるポンプ室の周辺を示す第２拡大図である。 図６は、本発明の実施形態に係るベーンポンプの遷移領域におけるポンプ室の周辺を示す第３拡大図である。 図７は、本発明の実施形態に係るベーンポンプの遷移領域におけるポンプ室の周辺を示す第４拡大図である。 図８は、本発明の実施形態に係るベーンポンプの圧力室の圧力変動を模式的に示すグラフ図である。 図９は、図８において回転角がθ３付近を拡大したグラフ図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るベーンポンプ１００について説明する。
　ベーンポンプ１００は、車両や産業機械に搭載される流体圧機器、例えば、パワーステアリング装置や無段変速機等の流体圧供給源として用いられる。本実施形態では、作動油を作動流体とする固定容量型のベーンポンプ１００について説明する。なお、ベーンポンプ１００は、可変容量型のベーンポンプであってもよい。
　ベーンポンプ１００は、駆動軸１の端部にエンジン等の駆動源（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。ロータ２は、図２において時計回りに回転する。ベーンポンプ１００の駆動源は、エンジンに代えて、電動モータであってもよい。
　図１及び２に示すように、ベーンポンプ１００は、ロータ２に対して径方向に往復動自在に設けられる板状の複数のベーン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面であるカム面４ａにベーン３の先端部が摺接するカムリング４と、ロータ２及びカムリング４を収容するハウジング５と、を備える。
　ロータ２、カムリング４、及び一対の隣り合うベーン３によって、複数のポンプ室６が区画される（図２参照）。
　ロータ２は環状部材であり、駆動軸１の先端部にスプライン結合によって連結される。ロータ２には、外周面に開口するスリット２ａが放射状に形成され、スリット２ａにはベーン３が摺動自在に挿入される。スリット２ａの底部には、ベーン３の底面によって背圧室２ｂが区画される。
　カムリング４は、カム面４ａが短径と長径を有する略楕円形状をした環状部材である。カムリング４は、ロータ２の回転に伴ってポンプ室６の容積を拡張する２つの吸込領域４ｂと、ロータ２の回転に伴ってポンプ室６の容積を収縮する２つの吐出領域４ｃと、吸込領域４ｂと吐出領域４ｃとの間に形成される４つの遷移領域４ｄと、を有する。つまり、ロータ２が１回転する間に、ベーン３は２往復しポンプ室６は収縮と拡張を２回繰り返す。吸込領域４ｂ、吐出領域４ｃ、及び遷移領域４ｄは、カム面４ａの形状によって規定される。
　図１に示すように、ロータ２及びカムリング４の一側面には、第１サイドプレート１０が当接して配置される。
　ロータ２、カムリング４、及び第１サイドプレート１０は、ハウジング５に凹状に形成されたポンプ収容部５ａに収容される。ポンプ収容部５ａは、ポンプカバー７によって封止される。ポンプカバー７は、ロータ２及びカムリング４の他側面に当接して配置される。第１サイドプレート１０とポンプカバー７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、ポンプ室６を密閉する。第１サイドプレート１０及びポンプカバー７は、ロータ２及びカムリング４の一側面に当接して配置されるサイド部材として機能する。
　ポンプ収容部５ａの底面５ｂには、ポンプ室６から吐出される作動油が導かれる高圧室８が環状に形成される。高圧室８は、底面５ｂに配置される第１サイドプレート１０によって区画される。高圧室８は、ハウジング５の外面に開口して形成される吐出通路（図示省略）に連通する。
　ポンプカバー７におけるロータ２が摺動する端面７ａには、カムリング４の２つの吸込領域４ｂに対応して開口し、ポンプ室６に作動油を導く円弧状の２つの吸込ポート（図示省略）が形成される。また、ポンプカバー７の端面７ａには、カムリング４の吐出領域４ｃに対応して開口する円弧状の２つの吐出ポート７ｂが溝状に形成される。さらに、ポンプカバー７には、吸込ポートを通じてタンクの作動油をポンプ室６へと導く吸込通路（図示省略）が形成される。
　図３は、第１サイドプレート１０におけるロータ２が摺動する端面１０ａの平面図である。図３に示すように、第１サイドプレート１０は、円板状部材であり、２つの吸込ポート１１と２つの吐出ポート１２とを有する。
　吸込ポート１１は、カムリング４の２つの吸込領域４ｂに対応して開口し、ポンプ室６に作動油を導くように、第１サイドプレート１０の端面１０ａに溝状に形成される。吸込ポート１１は、ポンプ収容部５ａの内周面に形成された通路（図示省略）を通じてポンプカバー７の吸込ポートと連通している。したがって、吸込通路からの作動油は、ポンプカバー７の吸込ポート及び第１サイドプレート１０の吸込ポート１１を通じてポンプ室６に導かれる。
　吐出ポート１２は、第１サイドプレート１０に円弧状に貫通して形成される。吐出ポート１２は、カムリング４の吐出領域４ｃに対応して形成され、ポンプ室６の作動油を高圧室８へ吐出する。
　また、第１サイドプレート１０の端面１０ａには、吸込ポート１１の端部に連通するノッチ２０と、吐出ポート１２の端部に連通するノッチ２１と、がそれぞれ溝状に形成される。
　ノッチ２０は、２つの吸込ポート１１のそれぞれに形成される。ノッチ２０は、図３に示すように、吸込ポート１１における回転方向の後方にある開口縁部（端部）から、回転方向とは逆方向に向かって形成される。
　ノッチ２０は、ロータ２の回転方向に向かって開口面積が徐々に大きくなるように溝状に形成される。ノッチ２０の開口面積とは、ロータ２の径方向に沿う面のノッチ２０の断面積である。ロータ２の径方向に沿う面のノッチ２０の断面形状は、Ｖ字状に形成される。ノッチ２０の溝深さは、ロータ２の回転方向に向かって徐々に大きくなるように形成される。また、ノッチ２０は、吸込ポート１１の径方向内側の内壁面に接続される。
　ノッチ２１は、２つの吐出ポート１２のそれぞれに形成される。ノッチ２１は、吸込ポート１１のノッチ２０と同様に、ロータ２の回転方向に向かって開口面積が徐々に大きくなるように溝状に形成される。
　第１サイドプレート１０には、高圧室８からロータ２の背圧室２ｂ（図２参照）へ作動油を導く２つの背圧通路１５が貫通して形成される。また、第１サイドプレート１０の端面１０ａには、背圧室２ｂが連通する円弧溝１６が４つ形成される。
　カムリング４、第１サイドプレート１０、及びポンプカバー７は、２つの位置決めピン（図示省略）によって相対回転が規制される。これにより、カムリング４の吸込領域４ｂ及び吐出領域４ｃに対する第１サイドプレート１０の吸込ポート１１及び吐出ポート１２の位置決め、及びポンプカバー７の吸込ポート及び吐出ポート７ｂの位置決めが行われる。また、第１サイドプレート１０の吸込ポート１１とポンプカバー７の吸込ポートは、互いに対応した位置に形成される。第１サイドプレート１０の吐出ポート１２とポンプカバー７の吐出ポート７ｂは、互いに対応した位置に形成される。
　エンジンの駆動により駆動軸１が回転すると、駆動軸１に連結されたロータ２が回転し、それに伴ってカムリング４内の各ポンプ室６は、吸込領域４ｂにおいてポンプカバー７の吸込ポート及び第１サイドプレート１０の吸込ポート１１を通じて作動油を吸込み、吐出領域４ｃにおいてポンプカバー７の吐出ポート７ｂ及び第１サイドプレート１０の吐出ポート１２を通じて作動油を高圧室８に吐出する。高圧室８の作動油は、吐出通路を通じて流体圧機器へ供給される。このように、カムリング４内の各ポンプ室６は、ロータ２の回転に伴う拡縮によって作動油を給排する。
　以下、図４～７を参照して、ベーンポンプ１００の作用について説明する。
　図４～７は、吐出領域４ｃから吸込領域４ｂに遷移する際の遷移領域４ｄにおけるポンプ室６の周辺を拡大して示す図である。図４～７における矢印は、ロータ２の回転方向を示している。
　図４に示す状態では、ポンプ室６は、吐出ポート１２と連通する一方、吸込ポート１１とは連通していない。
　図４に示す状態からロータ２がさらに回転すると、ポンプ室６は、吐出ポート１２と連通し、かつ、吸込ポート１１とは直接は連通せずにノッチ２０のみを通じて連通した状態となる（図５参照）。このように、遷移領域４ｄでは、ポンプ室６は、吐出ポート１２及び吸込ポート１１の両方に連通した状態となるように構成され、吐出ポート１２及び吸込ポート１１のいずれとも連通しない状態が生じないように構成される。これにより、遷移領域４ｄにおいてポンプ室６内での作動油の閉じ込みが防止される。なお、詳細な説明は省略するが、吸込領域４ｂから吐出領域４ｃに遷移する際の遷移領域４ｄにおいても、吐出ポート１２のノッチ２１によって、吸込ポート１１と吐出ポート１２とが連通し、ポンプ室６の閉じ込みが防止される。
　図５に示す状態からさらにロータ２が回転すると、ポンプ室６は、ノッチ２０のみを通じて吸込ポート１１と連通した状態を維持しつつ、吐出ポート１２との連通が遮断された状態となる（図６参照）。つまり、ロータ２の回転に伴いポンプ室６が吐出ポート１２に連通した状態（図５に示す状態）から遮断される状態（図６に示す状態）に遷移する過程において、ポンプ室６は、吸込ポート１１に直接連通はせずにノッチ２０のみを通じて吸込ポート１１に連通する状態が維持される。
　そして、この状態からさらにロータ２が回転すると、ポンプ室６は、ノッチ２０を通じてのみならず、吸込ポート１１に直接連通する状態となる（図７参照）。ポンプ室６が吸込ポート１１と直接連通する際には、ポンプ室６と吐出ポート１２との連通は遮断されている。
　なお、図示は省略するが、ポンプカバー７に形成される吸込ポート及び吐出ポート７ｂには、それぞれノッチ２０及びノッチ２１は形成されていない。よって、ポンプカバー７における吸込ポートと吐出ポート７ｂとは、ポンプ室６を通じて互いに連通することはない。
　以上のように、ポンプ室６は、吐出ポート１２に連通する状態では、吸込ポート１１には直接連通せず、ノッチ２０を通じてのみ吸込ポート１１に連通する。言い換えれば、吐出ポート１２は、ポンプ室６及びノッチ２０を通じてのみ吸込ポート１１に連通する。具体的には、図６に示すように、ロータ２（カムリング４）の中心に対する隣り合うベーン３の角度間隔α１は、吸込ポート１１と吐出ポート１２との角度間隔（カムリング４の内周に開口する端部間の角度間隔）α２以下に設定される（α１≦α２）。ノッチ２０と吐出ポート１２との角度間隔α３は、ベーン３の角度間隔α１より小さく設定される（α３＜α１）。これにより、吐出ポート１２は、ノッチ２０を通じてのみ吸込ポート１１に連通するように構成される。
　よって、吐出ポート１２と吸込ポート１１とが互いに連通した状態であっても、ノッチ２０による流路抵抗（圧力損失）が生じることで、吐出ポート１２から吸込ポート１１へ向かう作動油の流量が抑制される。つまり、吐出ポート１２から吸込ポート１１へ向かう作動油の流量をノッチ２０によって制御することができる。これにより、吐出ポート１２から高圧通路を通じて外部に吐出されるベーンポンプ１００の吐出流量を確保することができ、容積効率を向上させることができる。
　図８は、吐出領域４ｃから吸込領域４ｂへと遷移する遷移領域４ｄを通過するポンプ室６の圧力を模式的に表すグラフ図である。図８のグラフ図の縦軸はポンプ室６内の圧力Ｐ［ＭＰａ］、横軸はロータ２の回転方向におけるポンプ室６の回転角（角度位置）θ［ｄｅｇ］である。縦軸の０ＭＰａは、基準圧（本実施形態では大気圧）を示すものである。図８のグラフ図において、実線は本実施形態におけるベーンポンプ１００のポンプ室６の圧力を示す。図８のグラフ図において、破線は、ノッチ２０が形成されず、吐出領域４ｃから吸込領域４ｂへの遷移領域４ｄにおいてポンプ室６が吐出ポート１２と吸込ポート１１とのそれぞれに直接連通する比較例を示すものである。また、図９は、図８のグラフ図において回転角θ＝θ３付近を拡大したグラフ図である。
　図８に示すように、比較例では、吐出ポート１２に連通するポンプ室６が吸込ポート１１に連通すると（回転角θ＝θ２）、ポンプ室６の圧力は急激に低下する。この際、相対的に高圧であるポンプ室６の作動油は、低圧である吸込ポート１１に向けて急激に流入し噴流が生じることがある。このような噴流の発生によって、比較例では、図９に示すように、ポンプ室６の圧力が基準圧を下回るまで低下（オーバーシュート）するおそれがある。なお、図８中の回転角θ＝θ３は、ポンプ室６と吐出ポート１２との連通が遮断された位置を示す。
　これに対し、本実施形態では、ポンプ室６が吸込ポート１１と直接連通する前にノッチ２０を通じて吸込ポートに連通する。具体的には、比較例においてポンプ室６が吸込ポート１１に連通する回転角θ２よりも小さいθ１において、ポンプ室６がノッチ２０に連通する。これにより、本実施形態では、比較例よりも早い段階でノッチ２０を通じて少しずつ噴流を発生させるので図８に示すように、比較例よりも圧力低下の傾きがなだらかとなり、ポンプ室６から吸込ポート１１への急激な噴流の発生が抑制される。つまり、ポンプ室６から吸込ポート１１への噴流の流速を抑制することができる。よって、図９に示すように、基準圧を下回るようなポンプ室６の圧力低下が抑制される。
　以上のように、本実施形態では、ポンプ室６から吸込ポート１１への急激な噴流の発生を抑制することで、吐出領域４ｃから吸込領域４ｂへと遷移する遷移領域４ｄにおけるポンプ室６の圧力変動を抑制することができる。
　以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
　ベーンポンプ１００では、ポンプ室６が吐出ポート１２に連通した状態から遮断される状態に切り換わる際にはノッチ２０を通じて吸込ポート１１に連通しているため、ポンプ室６の閉じ込みが防止される。また、ポンプ室６はノッチ２０を通じて吸込ポート１１に連通するものであるため、吐出ポート１２からポンプ室６を通じて吸込ポート１１へ向かう作動油の流れには、ノッチ２０によって抵抗が付与される。よって、吐出ポート１２から吸込ポート１１へ向かう作動油の流量が抑制され、ポンプ室６の閉じ込みを防止しつつ容積効率を向上させることができる。さらに、ポンプ室６から吸込ポート１１への急激な噴流の発生を抑制することができる。
　次に、本実施形態の変形例について説明する。以下のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。
　ノッチ２０の形状は、上記実施形態で説明した構成に限られず、ポンプ室６の閉じ込みの防止と容積効率の向上とにおいてそれぞれ所望の効果を得られるように、ベーンポンプ１００の仕様等に応じて適宜設計される。例えば、ノッチ２０は、その一部又は全部が、ロータ２の回転方向に向かって開口面積が変化せずに一定の形状に形成されてもよい。例えば、ノッチ２０の溝深さは、一部が、ロータ２の回転方向に沿って一定に形成されてもよい。また、ロータ２の径方向に沿う面のノッチ２０の断面形状は、矩形や弧状など、Ｖ字状以外の形状でもよい。また、ノッチ２０は、吸込ポート１１の径方向における幅の中央部に接続されてもよいし、径方向外側の内壁面に接続されてもよい。さらに、２つ以上の複数のノッチ２０が１つの吸込ポート１１に接続するように形成されてもよい。
　また、上記実施形態では、吐出ポート１２にはノッチ２０が形成されていないが、吐出ポート１２に接続されるノッチ２０が形成されてもよい。
　また、ロータ２及びカムリング４の一側面に当接して配置されるサイド部材としての第１サイドプレート１０に加えて、ロータ２及びカムリング４の他側面にも、サイド部材としての第２サイドプレートを当接して配置してもよい。つまり、２つのサイドプレート（サイド部材）によってロータ２及びカムリング４を両側から挟んでポンプ室６を区画するようにしてもよい。
　また、上記実施形態では、第１サイドプレート１０の端面１０ａに形成され、吸込ポート１１の端部に連通するノッチ２０について説明した。これに対し、ロータ２及びカムリング４の他側面に設けられるポンプカバー７又は第２サイドプレートに形成される吸込ポートに、上記実施形態で説明したものと同様にノッチ２０を設けてもよい。この場合、ロータ２の一側面側（第１サイドプレート１０）と他側面側（ポンプカバー７又は第２サイドプレート）の両方にノッチ２０を設けてもよいし、いずれか一方にのみノッチ２０を設けてもよい。いずれの場合であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。
　なお、「吐出ポート１２がノッチ２０を通じてのみ吸込ポート１１に連通する」とは、厳密な意味ではない。加工誤差等の影響により、吸込ポート１１に直接連通するポンプ室６を通じて吐出ポート１２が吸込ポート１１に連通することを本発明の技術的範囲から除外する意図ではない。
　以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
　ベーンポンプ１００は、駆動軸１に連結されたロータ２と、ロータ２に対して径方向に往復動自在に設けられる複数のベーン３と、ロータ２の回転に伴ってベーン３の先端が摺動するカム面４ａを有するカムリング４と、ロータ２とカムリング４と一対の隣り合うベーン３とによって区画されるポンプ室６と、ポンプ室６に作動油を導く吸込ポート１１と、ポンプ室６から吐出される作動油を導く吐出ポート１２と、吸込ポート１１の開口縁部からロータ２の回転方向とは逆方向に向かって形成されるノッチ２０と、を備え、ポンプ室６は、ロータ２の回転に伴い吐出ポート１２に連通した状態から吐出ポート１２との連通が遮断される過程では、ノッチ２０を通じて吸込ポート１１に連通している。
　また、ベーンポンプ１００では、ロータ２の中心に対する隣り合うベーン３間の角度間隔α１は、吸込ポート１１と吐出ポート１２との間の角度間隔α２以下に設定されると共に、ノッチ２０と吐出ポート１２との間の角度間隔α３は、隣り合うベーン３の角度間隔α１より小さく設定される。
　これらの構成では、ポンプ室６が吐出ポート１２に連通した状態から遮断される状態に切り換わる際にはノッチ２０を通じて吸込ポート１１に連通しているため、ポンプ室６の閉じ込みが防止される。また、ポンプ室６はノッチ２０を通じて吸込ポート１１に連通するものであるため、吐出ポート１２からポンプ室６を通じて吸込ポート１１へ向かう作動油の流れには、ノッチ２０によって抵抗が付与される。よって、吐出ポート１２から吸込ポート１１へ向かう作動油の流量が抑制される。したがって、ベーンポンプ１００のポンプ室６の閉じ込みを防止しつつ容積効率を向上させることができる。
　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２０２０年５月２７日に日本国特許庁に出願された特願２０２０－９２１７９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 (2)

  1. 　ベーンポンプであって、
    　駆動軸に連結されたロータと、
    　前記ロータに対して径方向に往復動自在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が摺動する内周面を有するカムリングと、
    　前記ロータと前記カムリングと一対の隣り合う前記ベーンとによって区画されるポンプ室と、
    　前記ポンプ室に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、
    　前記吸込ポートの開口縁部から前記ロータの回転方向とは逆方向に向かって形成されるノッチと、を備え、
    　前記ポンプ室は、前記ロータの回転に伴い前記吐出ポートに連通した状態から前記吐出ポートとの連通が遮断される過程では、前記ノッチを通じて前記吸込ポートに連通しているベーンポンプ。
  2. 　請求項１に記載のベーンポンプであって、
    　前記ロータの中心に対する隣り合う前記ベーン間の角度間隔は、前記吸込ポートと前記吐出ポートとの間の角度間隔以下に設定されると共に、前記ノッチと前記吐出ポートとの間の角度間隔は、隣り合う前記ベーンの角度間隔より小さく設定されるベーンポンプ。
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