(57)【要約】【課題】平衡型ベーンポンプにおいて、吸入通路における圧力損失を軽減し、吸入圧低下によるキャビテーションの発生を抑制する。【解決手段】複数のポンプ室８をロータ３、ベーン５及びポンプケーシング１０と共に区画形成するカムリング４の外周に複数の吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを形成し、ロータ３の回転に伴い複数のポンプ室８の容積が増大する吸入領域に連通するように対向配置する。ポンプケーシング１０に複数の吐出ポート７ａ，７ｂを形成し、ロータ３の回転に伴い複数のポンプ室８の容積が減少する吐出領域に連通するように対向配置する。複数の吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄからの流体（作動油）の流入方向を全てロータ３のベーン５の回転方向に対して反対側及び垂直ではなく、同じ側を向くようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のポンプ室をロータ、ベーン及びポンプケーシングと共に区画形成するカムリングの外周に形成され、上記ロータの回転に伴い複数のポンプ室の容積が増大する吸入領域に連通するように対向配置される複数の吸入ポートと、
ポンプケーシングに形成され、上記ロータの回転に伴い上記複数のポンプ室の容積が減少する吐出領域に連通するように対向配置される複数の吐出ポートとを有し、
上記複数の吸入ポートからの流体の流入方向は全て上記ロータのベーンの回転方向に対して反対側及び垂直ではなく、同じ側を向いている
ことを特徴とする平衡型ベーンポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の平衡型ベーンポンプにおいて、
上記複数の吸入ポートは、該吸入ポートの流速と上記ベーンの周方向の回転速度とが近付くように、上記吸入領域に近付くにつれて断面積が狭くなっている
ことを特徴とする平衡型ベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータに作用する半径方向の圧力が釣り合う平衡型ベーンポンプに関し、特にその吸入ポートの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リザーブタンクにつながる作動油吸入路と、カムリング、ロータ、ベーンにて形成されるポンプ室と、作動油吸入路に連結されるとともにポンプ室につながる作動油導入路とを有するベーンポンプ装置は知られている（例えば、特許文献１参照）。このベーンポンプ装置では、作動油導入路が、作動油吸入路と略直交する面内に形成されるとともに、カムリングの外周位置において作動油吸入路に連結され、さらに、カムリング外周の一部又は全部を取り囲んでカムリングの板厚方向両側からポンプ室につながるように形成されている。そして、作動油吸入路と作動油導入路との連結部に、作動油吸入路の開口断面積を絞るように形成された障壁が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８０９３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の平衡型ベーンポンプとして、例えば、図９〜図１２に従来の平衡型ベーンポンプ１０１を示すように、吸入通路１０６が、Ｙ字型の端面分割型のものがある。すなわち、吸入通路１０６は、２分割され、それぞれ対向する反対端面側まで延びた先に吸入ポート１０６ａ，１０６ｃ及び吸入ポート１０６ｂ，１０６ｄがそれぞれ設けられている。このように平衡型ベーンポンプ１０１では、吸入及び吐出ポートがそれぞれ２箇所以上あるため、吸入通路が狭く、複雑になりやすい。このため、吸入通路１０６における抵抗（圧力損失）が大きくなり、高回転運転時のキャビテーションが課題となる。
【０００５】
図９〜図１２の例では、１つの吸入ポート１０６ｂは、ベーンの回転方向と逆方向となり、それと反対端面（サイドプレート１１３側）の吸入ポート１０６ｃ，１０６ｄは、ベーンの回転方向に対して直角に流入している。特に逆方向の吸入ポート１０６ｂでは、オイル室１０８への流入時に作動油とベーンとが衝突し、圧力損失が発生するという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吸入通路における圧力損失を軽減し、吸入圧低下によるキャビテーションの発生を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明では、複数の吸入ポートからの流体の流入方向全てをロータのベーンの回転方向に対して反対側及び垂直ではなく、同じ側を向くようにした。
【０００８】
具体的には、第１の発明では、複数のポンプ室をロータ、ベーン及びポンプケーシングと共に区画形成するカムリングの外周に形成され、上記ロータの回転に伴い複数のポンプ室の容積が増大する吸入領域に連通するように対向配置される複数の吸入ポートと、
ポンプケーシングに形成され、上記ロータの回転に伴い上記複数のポンプ室の容積が減少する吐出領域に連通するように対向配置される複数の吐出ポートとを有し、
上記複数の吸入ポートからの流体の流入方向は全て上記ロータのベーンの回転方向に対して反対側及び垂直ではなく、同じ側を向いている。
【０００９】
上記の構成によると、吸入ポートから流れる流体は、ベーンの回転方向に対して反対側及び垂直ではなく、同じ側を向いているので、流体の乱れが生じにくく、圧力損失が少ない。ここで、「同じ側」というのは、完全に同じ方向を意味するのではなく、多少の角度が生じていてもよく、少なくとも反対側や垂直方向ではないことを意味する。
【００１０】
第２の発明では、第１の発明において、
上記複数の吸入ポートは、該吸入ポートの流速と上記ベーンの周方向の回転速度とが近付くように、上記吸入領域に近付くにつれて断面積が狭くなっている。
【００１１】
上記の構成によると、吸入通路から流れ込む流体は、吸入領域に近付くにつれて吸入通路の断面積が小さくなるので、流速が速くなる。そして、ベーンの周方向の回転速度に近付くため、さらに流体の流れに乱れが生じない。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、複数の吸入ポートからの流体の流入方向を全てロータのベーンの回転方向に対して反対側及び垂直ではなく、同じ側を向くようにしたので、吸入通路における圧力損失を軽減し、吸入圧低下によるキャビテーションの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る平衡型ベーンポンプのポンプカバーを外した状態を示す平面図である。
【図２】本実施形態に係る平衡型ベーンポンプを示す正面図である。
【図３】本実施形態に係る平衡型ベーンポンプを示す底面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】本実施形態に係る平衡型ベーンポンプの吸入通路内における作動油の流速に関する流体解析結果を下から見た斜視図である。
【図７】作動油の流速に関する流体解析結果の吸入ポート周辺での流速分布を半径方向内側から見た概略図である。
【図８】作動油の圧力に関する解析結果の吸入ポート周辺での圧力分布を半径方向内側から見た概略図である。
【図９】従来技術の平衡型平衡型ベーンポンプにおける吸入方向を示す断面図である。
【図１０】従来技術の平衡型平衡型ベーンポンプに係る図６相当図である。
【図１１】従来技術の平衡型平衡型ベーンポンプに係る図７相当図である。
【図１２】従来技術の平衡型平衡型ベーンポンプに係る図８相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
−平衡型ベーンポンプの構成−
図１〜図５は本発明の実施形態１の平衡型ベーンポンプ１を示し、この平衡型ベーンポンプ１は、ポンプケーシング１０と、このポンプケーシング１０内に設けられ、垂直に延びる駆動シャフト２に回転駆動されるロータ３と、このポンプケーシング１０内においてロータ３に周囲に設けられ、内周面にカム面を有するカムリング４と、ロータ３に半径方向へ進退自在に設けられ、先端が前記カムリング４と摺接する複数のベーン５とを備えている。
【００１６】
ポンプケーシング１０は、ロータ３、カムリング４等を収容する空間が形成されたポンプボディ１１と、ポンプボディ１１に取り付けられ、この空間を密閉するポンプカバー１２と、ポンプボディ１１の下側に設けられた円板状のサイドプレート１３とを有している。ポンプケーシング１０内に収容されるロータ３及びカムリング４は、例えばポンプカバー１２とサイドプレート１３とで挟持されている。本実施形態では、カムリング４は、ノックアウトピン４ａによってポンプケーシング１０に対して回り止めされている。
【００１７】
また、駆動シャフト２は、ポンプケーシング１０に回転自在に支持されている。詳しくは、駆動シャフト２は、ポンプカバー１２及びサイドプレート１３を貫通して、ポンプボディ１１に形成された挿通孔に挿通されている。この駆動シャフト２は、ポンプボディ１１の挿通孔及びポンプカバー１２の貫通孔にそれぞれ設けられたブッシュ１４等によって回転自在に支持されている。詳しくは図示しないが、この駆動シャフト２には、トルクコンバータ等の駆動手段を介してエンジンの回転が伝達される。
【００１８】
ポンプケーシング１０には、外部から吸入される、流体としての作動油が流通する吸入通路６と、外部へ吐出される作動油が流通する吐出通路７とが形成されている。
【００１９】
吸入通路６は、ポンプボディ１１からカムリング４に亘って形成されている。本実施形態では、吸入通路６は、４本に分岐し、分岐した一方の一対の吸入通路６は、分岐した他方の一対の吸入通路６と駆動シャフト２を挟んで対向する位置に延びている。吸入通路６は、例えば６つに分岐されていてもよい。
【００２０】
吐出通路７は、ポンプボディ１１の下側に形成されている。具体的には、サイドプレート１３にポンプケーシング１０の吐出通路７の上流端と連通する例えば一対の吐出ポート７ａ，７ｂが駆動シャフト２を挟んで対向した位置に形成されている。
【００２１】
ロータ３は、駆動シャフト２に対して一体的に回転するように取り付けられた状態で、ポンプケーシング１０内に収容されている。このロータ３には、複数のベーン５が設けられている。ベーン５は、ロータ３の周方向に等間隔を空け、例えば１２枚設けられていて、ロータ３の半径方向へ自在に進退するように構成されている。これらベーン５の先端は、カムリング４の内周面に当接するようになっている。なお、ベーン５は、１２枚以上設けられていてもよいし、１２枚よりも少なくてもよい。
【００２２】
カムリング４は、概略円筒状の部材であり、ロータ３及びベーン５の周囲を覆った状態で、ポンプケーシング１０内に収容されている。カムリング４の外周面には、ポンプケーシング１０の分岐した４つの吸入通路６の下流端とそれぞれ連通する吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが形成され、内周面に向かって貫通形成されている。
【００２３】
この状態でロータ３が回転駆動されると、ベーン５は、ロータ３の半径方向に進退自在に構成されているため、ロータ３が回転する遠心力によって半径方向外方に進出し、その先端がカムリング４の内周面と当接する。こうして、ポンプケーシング１０内において、ロータ３とカムリング４と隣接する２つのベーン５との間にはポンプ室８が形成される。すなわち、ポンプ室８は、ロータ３とカムリング４との間において、ベーン５の個数に応じた数だけ形成されている。
【００２４】
また、ロータ３に合わせて回転するポンプ室８は、カムリング４の外周に形成された吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄから作動油を吸入し、サイドプレート１３に形成された吐出ポート７ａ，７ｂへ作動油を吐出するように構成されている。
【００２５】
吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ及び吐出ポート７ａ，７ｂは、ロータ３とカムリング４との間の円環状の空間に臨む部分に連通するようにそれぞれ形成されている。すなわち、複数の吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、複数のポンプ室８をロータ３、ベーン５及びポンプケーシング１０と共に区画形成するカムリング４の外周に形成され、ロータ３の回転に伴い複数のポンプ室８の容積が増大する吸入領域に連通するように対向配置されている。複数の吐出ポート７ａ，７ｂは、ポンプケーシング１０に形成され、ロータ３の回転に伴い複数のポンプ室８の容積が減少する吐出領域に連通するように対向配置されている。
【００２６】
具体的には、円環状の空間を、ロータ３の回転方向において、下死点から上死点までの領域（吸入領域）と上死点から下死点までの領域（吐出領域）とに二分すると、吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、下死点から上死点までの間の吸入領域に連通するように形成され、吐出ポート７ａ，７ｂは、上死点から下死点までの間の吐出領域に連通するように形成されている。
【００２７】
そして、本実施形態では、図６及び図７に示すように、複数の吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄからの作動油の流入方向は全てロータ３のベーン５の回転方向に対して反対側及び垂直ではなく、同じ側を向いている。すなわち、この流入方向は、完全にロータ３のベーン５の回転方向に一致するわけではなく、若干傾斜した方向で流れ込んでいる。ここでは、この流入方向は、垂直方向に流れ込んだり、反対方向に流れ込んだりしない程度に傾斜するのは許容される。
【００２８】
また、本実施形態では、複数の吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの流速とベーン５の周方向の回転速度とが近付くように、上流側から吸入領域に近付くにつれて断面積が狭くなっている。
【００２９】
なお、駆動シャフト２の上側外周とポンプカバー１２の貫通孔内面との間は、環状に貯えられたシールオイル１５で覆われ、封止されている。また、サイドプレート１３の下面とポンプボディ１１の対応する面との間には、複数のＯリング１６が設けられている。
【００３０】
−平衡型ベーンポンプの作動−
次に、本実施形態に係る平衡型ベーンポンプ１の作動について説明する。
【００３１】
以下、このように構成された平衡型ベーンポンプ１の動作について説明する。ここでは、ポンプ室８が下死点から１周回って、再び下死点に戻ってくるまでの動作を説明する。なお、ポンプ室８の位置とは、ポンプ室８の周方向中央部分、すなわち、隣接する２つのベーン５の周方向中間部分の位置を意味する。すなわち、ポンプ室８が下死点に位置するとは、ポンプ室８の周方向中央部分（すなわち、隣接する２つのベーン５の周方向中間部分の位置）が下死点に位置するときを意味する。
【００３２】
まず、ポンプ室８が下死点に位置するときには、ポンプ室８には、吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄも吐出ポート７ａ，７ｂも開口していない。また、下死点はロータ３がカムリング４に最も近接している位置であるため、ポンプ室８の容積は最も小さくなっている。
【００３３】
そこから、ロータ３の回転に伴って、ポンプ室８が下死点からロータ３の回転方向（図１では時計回り）へ回転すると、ポンプ室８の容積は漸次大きくなっていく。そして、ポンプ室８が下死点からさらに回転すると、吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがポンプ室８に開口するようになる。吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、上死点に向かって延びる円弧状をしているため、ポンプ室８が上死点に到達するまでポンプ室８に開口している。そして、ポンプ室８の容積は、ポンプ室８が上死点に到達するまで、漸次大きくなるため、吸入通路６を通った作動油が吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを介してポンプ室８に吸入される。
【００３４】
ポンプ室８が上死点に到達すると、吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、ポンプ室８に開口しないようになる。ポンプ室８には吐出ポート７ａ，７ｂも開口しておらず、ポンプ室８は閉じ切り状態となる。上死点はロータ３がカムリング４から最も離れている位置であるため、ポンプ室８の容積は最も大きくなっている。
【００３５】
ポンプ室８が上死点からロータ３の回転方向へさらに回転すると、吐出ポート７ａ，７ｂがポンプ室８に開口するようになると共に、ポンプ室８の容積は漸次小さくなっていく。そのため、ポンプ室８内の作動油が吐出ポート７ａ，７ｂを介して吐出通路７へ吐出される。ポンプ室８が上死点からベーン５の略３ピッチ分を超えて回転すると、吐出ポート７ａ，７ｂがポンプ室８へ開口しなくなり、ポンプ室８が閉じ切り状態となる。
【００３６】
そして、本実施形態では特に吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄからの作動油の流れ方向に特徴がある。具体的には、図６に示すように、吸入通路６から流入した作動油は、最終的には４つの吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄのいずれかからポンプ室８内に吸入されるが、吸入通路６は、吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに向かうにつれて分岐した後、吸入領域に近付くにつれて通路断面積が小さくなっていることから、吸入通路６の下流側で比較的遅かった流速は、より速くなる。そして、この通路断面積の大きさは、吸入通路６から流れ込む作動油が、ベーン５の周方向の回転速度に近付くように上流側よりも小さく設定されている。このため、図７に示すように、作動油が緩い角度のみ傾斜した状態で流れ込むので、作動油の流れ方向に乱れが生じにくくなっている。また、図８には、色が濃いほど圧力が高くなるように、作動油の圧力を表示しているが、合流領域において圧力はあまり低下していない。
【００３７】
これは、上述した図９から図１２に示す従来技術の比較例に係る平衡型ベーンポンプ１０１と比較すると明確である。すなわち、吸入ポート１０６ａでは、作動油は、ポンプ室１０８内のベーン１０５の回転方向（円周方向）への流れに対してほぼ垂直に流れ込んでいる。すると、図１１に示すように、ポンプ室１０８内の作動油と吸入ポート１０６ａから流入する作動油とが衝突し、流速が激減して渦が生じていることがわかる。これは、図１２に示すように、渦及びその周辺に色が薄くなった圧力低下部が形成されている。すると、ポンプ室１０８内の作動油の流れに乱れが生じ、圧力損失が発生してしまう。このため、吸入圧低下によるキャビテーションが発生する。
【００３８】
しかしながら、本実施形態に係る平衡型ベーンポンプ１では、吸入ポート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄから流れる作動油は、ベーン５の回転方向に対して反対側及び垂直ではなく、同じ側を向いているので、作動油の乱れが生じにくく、圧力損失が少ない。したがって、本実施形態に係る平衡型ベーンポンプによると、吸入通路６における圧力損失を軽減し、吸入圧低下によるキャビテーションの発生を抑制することができる。
【００３９】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【符号の説明】
【００４０】
１      ベーンポンプ 
２      駆動シャフト 
３      ロータ 
４      カムリング 
４ａ    ノックアウトピン
５      ベーン 
６      吸入通路 
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ    吸入ポート
７      吐出通路 
７ａ，７ｂ    吐出ポート 
８      ポンプ室 
１０      ポンプケーシング 
１１      ポンプボディ 
１２      ポンプカバー 
１３      サイドプレート 
１４      ブッシュ 
１５      シールオイル
１６      Ｏリング
【図１】
2020200776.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020200776.tif 000009
【図８】
2020200776.tif 000010
【図９】
2020200776.tif 000011
【図１０】
2020200776.tif 000012
【図１１】
2020200776.tif 000013
【図１２】
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