(57)【要約】【課題】ポンプロスを低減することのできるベーンポンプを提供する。【解決手段】ベーンポンプ１０は、楕円形状の内周カム面２０を形成するロータ室２２と、外周面に開口するスリット２４が放射状に形成されたロータ１６と、スリット２４に対して進退自在に収容されて、ロータ１６の回転により外周側端面１８ａが内周カム面２０に摺接しながら回転するベーン１８と、第１吸入ポート２６と、第１吐出ポート２８と、第２吸入ポート３０と、第２吐出ポート３２と、加圧オイルが供給される第１前段背圧室３４と、第１後段背圧室３６と、第１前段背圧室３４と第１後段背圧室３６とを連通する連通路４４と、加圧オイルが供給される第２前段背圧室３８と、第２後段背圧室４０とを備える。第２前段背圧室３８と第２後段背圧室４０とは非連通である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
楕円形状の内周カム面を形成するロータ室と、
前記ロータ室内で回転可能に配置され、外周面に開口する複数のスリットが放射状に形成されたロータと、
前記スリットに対して進退自在に収容されて、前記ロータの回転により端面が前記内周カム面に摺接しながら回転する複数のベーンと、
前記ロータ室にオイルを吸入する第１吸入ポートおよび第２吸入ポートと、
前記第１吸入ポートから前記ロータ室に吸入されたオイルを前記ロータおよび前記ベーンの回転にともなって吐出する第１吐出ポートと、
前記第２吸入ポートから前記ロータ室に吸入されたオイルを前記ロータおよび前記ベーンの回転にともなって吐出する第２吐出ポートと、
加圧オイルが供給され、前記第１吸入ポートから前記第１吐出ポートへかけての前段において前記スリットの内周側端部と連通する第１前段背圧室と、
前記第１吸入ポートから前記第１吐出ポートへかけての後段において前記スリットの内周側端部と連通する第１後段背圧室と、
前記第１前段背圧室と前記第１後段背圧室とを連通する連通路と、
加圧オイルが供給され、前記第２吸入ポートから前記第２吐出ポートへかけての前段において前記スリットの内周側端部と連通する第２前段背圧室と、
前記第２吸入ポートから前記第２吐出ポートへかけての後段において前記スリットの内周側端部と連通する第２後段背圧室と、
を備え、
前記第２前段背圧室と前記第２後段背圧室とは非連通であるベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベーンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ベーンポンプは、例えば車両における油圧装置の油圧源として用いられる。ベーンポンプは、楕円形状の内周カム面を形成するロータ室と、該ロータ室内で回転可能に配置され、外周面に開口する複数のスリットが放射状に形成されたロータと、スリットに対して進退自在に収容されて、ロータの回転により端面が内周カム面に摺接しながら回転する複数のベーンとを備えている。
【０００３】
ベーンポンプは、第１吸入ポート、第２吸入ポート、第１吐出ポートおよび第２吐出ポートを備えている。これらは周方向に並んで配置されておりそれぞれロータ室に対して開口している。第１吸入ポートから吸入されたオイルはロータの回転にともなって、隣接するベーン同士で形成されるポンプ室により第１吐出ポートへ送り出されて吐出される。同様に第２吸入ポートから吸入されたオイルはポンプ室により第２吐出ポートから吐出される。すなわち、ベーンポンプではオイルの吸入−吐出機構が２組存在している。
【０００４】
ポンプ室は隣接するベーンがそれぞれロータ室の内周カム面に摺接することにより形成されるが、ベーンの端面を内周カム面に確実に押し付けるために、スリットの奥側に連通する背圧室が設けられており、該背圧室には吐出ポートから加圧オイルが供給されている（特許文献１参照）。これによりベーンの端面が内周カム面に押し付けられる。背圧室は、２組存在する吸入−吐出機構に対応するように２つ設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１８０１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ベーンポンプではロータ回転数によってオイル吐出量が変化する。ロータ回転数が低いときにはベーンに作用する遠心力も小さいため、そのままではベーン端面と内周カム面との当接圧が小さいため、背圧室からベーンに対して背圧を供給して当接圧を補助することが好ましい。
【０００７】
しかしながら、ロータ回転数が高いときにはベーンに作用する遠心力も大きくなり、そのままでもベーン端面と内周カム面との当接圧が必要以上に大きくなることがあり、摩擦によるポンプロスが発生する。また、背圧室の加圧オイルは吐出ポートから供給されることから、吐出ポートのオイル吐出量はそれだけ減少してしまいポンプロスとなる。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、ポンプロスを低減することのできるベーンポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるベーンポンプは、楕円形状の内周カム面を形成するロータ室と、前記ロータ室内で回転可能に配置され、外周面に開口する複数のスリットが放射状に形成されたロータと、前記スリットに対して進退自在に収容されて、前記ロータの回転により端面が前記内周カム面に摺接しながら回転する複数のベーンと、前記ロータ室にオイルを吸入する第１吸入ポートおよび第２吸入ポートと、前記第１吸入ポートから前記ロータ室に吸入されたオイルを前記ロータおよび前記ベーンの回転にともなって吐出する第１吐出ポートと、前記第２吸入ポートから前記ロータ室に吸入されたオイルを前記ロータおよび前記ベーンの回転にともなって吐出する第２吐出ポートと、加圧オイルが供給され、前記第１吸入ポートから前記第１吐出ポートへかけての前段において前記スリットの内周側端部と連通する第１前段背圧室と、前記第１吸入ポートから前記第１吐出ポートへかけての後段において前記スリットの内周側端部と連通する第１後段背圧室と、前記第１前段背圧室と前記第１後段背圧室とを連通する連通路と、加圧オイルが供給され、前記第２吸入ポートから前記第２吐出ポートへかけての前段において前記スリットの内周側端部と連通する第２前段背圧室と、前記第２吸入ポートから前記第２吐出ポートへかけての後段において前記スリットの内周側端部と連通する第２後段背圧室と、を備え、前記第２前段背圧室と前記第２後段背圧室とは非連通である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかるベーンポンプでは、第１吸入ポートから第１吐出ポートにかけては、第１前段背圧室および該第１前端背圧室と連通路で連通した第２後段背圧室が対応しておりこの間における各ベーンに対して背圧を供給することができる。一方、第２吸入ポートから第２吐出ポートにかけては、その前段に対応する第２前段背圧室からはベーンに対して背圧を供給するが、その後段に対応する第２後段背圧室は第２前段背圧室とは非連通となっているため、ベーンに対しては実質的な背圧を供給することがない。このため、ロータの高速回転時にベーンの外周側端面と内周カム面との摩擦力が抑制され、ポンプロスが低減する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態にかかるベーンポンプの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかるベーンポンプの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本発明にかかるベーンポンプの実施形態であるベーンポンプ１０を示す断面図である。図１では煩雑とならないように断面ハッチングを省略している。
【００１４】
ベーンポンプ１０は、カムリング１２と、サイドハウジング１４と、ロータ１６と、複数枚のベーン１８とを備える。ベーンポンプ１０ではベーン１８の数が１２となっている。以下の説明では、方向を規定するためにロータ１６の軸心を基準として内径方向、外径方向、周方向と表現する。
【００１５】
カムリング１２は楕円形状の内周カム面２０を形成しており、該内周カム面２０の内側がロータ室２２となっている。図１では、内周カム面２０の縦方向を短尺、横方向を長尺に表している。ベーンポンプ１０は不図示の蓋体を有している。この蓋体とサイドハウジング１４は、カムリング１２に対して紙面垂直方向の両側を挟むように設けられ、ロータ室２２の側壁を形成している。蓋体は図１の紙面手前側に設けられており、サイドハウジング１４は紙面奥側に設けられている。
【００１６】
ロータ１６は、ロータ室２２内で回転可能に配置されており、外周面に開口する１２のスリット２４が等角度で放射状に形成されている。ロータ１６の中心には駆動軸１６ａが相対回転不能に設けられている。駆動軸１６ａはサイドハウジング１４から外部に突出しており、外部の駆動源によって回転される。図１では、ロータ１６は矢印で示すように反時計方向に回転するものとする。スリット２４の内周側端部には円形の内周端室２４ａが形成されている。内周端室２４ａの径はスリット２４の幅よりやや大きい。
【００１７】
１２のベーン１８は、それぞれスリット２４に対して進退自在に収容されており、ロータ１６の回転により遠心力を受けて外径方向の力を受け、端面が内周カム面２０に摺接しながら回転する。したがって、隣接する２枚のベーン１８と、内周カム面２０と、ロータ１６の外周面と、サイドハウジング１４と、不図示の蓋体とにより６面が囲われた閉空間としてのポンプ室Ｐが形成されることになる。ポンプ室Ｐは１２区画が形成される。このうち、図１の縦方向にあるポンプ室Ｐ１は、内周カム面２０が短尺方向となっているため容積が小さく、図１の横方向にあるポンプ室Ｐ２は、内周カム面２０が長尺方向となっているため容積が大きい。
【００１８】
サイドハウジング１４は、周方向に配列された第１吸入ポート２６、第１吐出ポート２８、第２吸入ポート３０および第２吐出ポート３２を有しており、それぞれロータ室２２に開口している。
【００１９】
ロータ室２２において、第１吸入ポート２６は右下部、第１吐出ポート２８は右上部、第２吸入ポート３０は左上部、第２吐出ポート３２は左下部にある。第１吸入ポート２６および第２吸入ポート３０はオイルタンクからロータ室２２にオイルを吸入するポートであり、第１吐出ポート２８および第２吐出ポート３２よりも広く開口している。第１吐出ポート２８および第２吐出ポート３２は外部の油圧機器と接続されておりそれぞれオイルを供給する。
【００２０】
第１吐出ポート２８は、第１吸入ポート２６からロータ室２２に吸入されたオイルをロータ１６およびベーン１８の回転にともなって吐出するポートである。すなわち、第１吸入ポート２６から吸入されたオイルはポンプ室Ｐで区画され、ロータ１６およびベーン１８の回転にともなって反時計方向に移送され、やがて内周カム面２０が短尺化する部分にさしかかるとポンプ室Ｐの容積が小さくなる。このとき、ポンプ室Ｐは第１吐出ポート２８の開口位置にあり、ポンプ室Ｐの容積が小さくなった分が第１吐出ポート２８に吐出されることになる。
【００２１】
第２吐出ポート３２は、第２吸入ポート３０からロータ室２２に吸入されたオイルをロータ１６およびベーン１８の回転にともなって吐出するポートである。第２吸入ポートおよび第２吐出ポート３２は、第１吸入ポート２６および第１吐出ポート２８と同じ作用でオイルを吸入し吐出する。すなわち、ベーンポンプ１０ではオイルの吸入−吐出機構が左右で２組存在している。このうち右側を第１吸入−吐出機構１０Ｒと呼び、左側を第２吸入−吐出機構１０Ｌと呼ぶ。
【００２２】
サイドハウジング１４にはさらに、周方向に配列された第１前段背圧室３４、第１後段背圧室３６、第２前段背圧室３８および第２後段背圧室４０が設けられており、それぞれロータ１６の各内周端室２４ａに連通するように形成されている。第１前段背圧室３４、第１後段背圧室３６、第２前段背圧室３８および第２後段背圧室４０は、例えばサイドハウジング１４におけるロータ１６との当接面に設けられた溝である。
【００２３】
第１前段背圧室３４は、第１吸入ポート２６から第１吐出ポート２８へかけての前段において内周端室２４ａに連通しており、具体的には第１吸入ポート２６の内周側に設けられている。第１前段背圧室３４と第１吐出ポート２８とは加圧オイル供給路４２によって連通している。第１前段背圧室３４は、加圧オイル供給路４２により第１吐出ポート２８の加圧オイルが供給されて適度に高圧となり、連通している内周端室２４ａからベーン１８の内周側端面１８ｂに背圧を供給することができる。これにより、この部分のベーン１８は外径方向の力を受け外周側端面１８ａがロータ室２２の内周カム面２０に強く押圧することになる。したがって、ロータ１６が低回転で遠心力が小さい場合であってもポンプ室Ｐが適正に形成される。特に、第１前段背圧室３４が設けられている右下部は、内周カム面２０が短尺部から長尺部に移る箇所に対応しており、ロータ１６の回転によってベーン１８がスリット２４から突出するべき部分であって、第１前段背圧室３４から供給される背圧によってベーン１８を適正に突出させることができる。
【００２４】
第１後段背圧室３６は、第１吸入ポート２６から第１吐出ポート２８へかけての後段において内周端室２４ａに連通しており、具体的には図１の右側部分（つまり内周カム面２０の長尺方向部）から第１吐出ポート２８にかけての内周側に設けられている。第１後段背圧室３６は連通路４４によって第１前段背圧室３４と連通している。連通路４４は狭く形成されており絞り作用を有する。
【００２５】
第１後段背圧室３６は、第１前段背圧室３４と同様に内周端室２４ａからベーン１８の内周側端面１８ｂに背圧を供給し、この部分のベーン１８は外径方向の力を受け外周側端面１８ａがロータ室２２の内周カム面２０を押圧することになる。ただし、第１後段背圧室３６は連通路４４の絞り作用により第１前段背圧室３４よりは低圧になる。したがって、第１後段背圧室３６によって背圧を受けるベーン１８は、内周カム面２０に対する押圧力が適度に抑制される。特に、第１後段背圧室３６が設けられている右部および右上部は、内周カム面２０が長尺部から短尺部に移る箇所に対応しており、ロータ１６の回転によってベーン１８がスリット２４の内径方向に縮退する部分であることから、第１後段背圧室３６から供給される背圧はある程度低くしてよい。
【００２６】
第２前段背圧室３８は、第２吸入ポート３０から第２吐出ポート３２へかけての前段において内周端室２４ａに連通しており、具体的には第２吸入ポート３０の内周側に設けられている。第２前段背圧室３８と第２吐出ポート３２とは加圧オイル供給路４６によって連通している。第２前段背圧室３８は、加圧オイル供給路４６により第２吐出ポート３２の加圧オイルが供給されて適度に高圧となり、連通している内周端室２４ａからベーン１８の内周側端面１８ｂに背圧を供給することができる。つまり、第２前段背圧室３８によれば、上記の第１前段背圧室３４と同様に、この部分のベーン１８は外径方向の力を受け外周側端面１８ａがロータ室２２の内周カム面２０に強く押圧することになる。
【００２７】
第２後段背圧室４０は、第２吸入ポート３０から第２吐出ポート３２へかけての後段において内周端室２４ａに連通しており、具体的には図１の左側部分（つまり内周カム面２０の長尺方向部）から第２吐出ポート３２にかけての内周側に設けられている。第２前段背圧室３８と第２後段背圧室４０とは非連通である。つまり、第２前段背圧室３８と第２後段背圧室４０との間では上記の連通路４４に相当する流路が設けられていなく、第２前段背圧室３８の圧力は第２後段背圧室４０へ伝えられない。第２後段背圧室４０は前記第１後段背圧室３６と比べて低圧になるように構成されており、例えばドレンラインと連通している。
【００２８】
第２後段背圧室４０は、内周端室２４ａからベーン１８の内周側端面１８ｂに背圧を供給する構成となっているが各ベーン１８に与える背圧は低圧であり、ドレンラインと連通している場合には実質的に０となる。この部分のベーン１８は第２後段背圧室４０からは外径方向の力をほとんど受けないが、内周カム面２０が長尺部から短尺部に移る箇所に対応しており、ロータ１６の回転によってベーン１８がスリット２４の内径方向に縮退する部分であることから、ベーン１８の外周側端面１８ａは内周カム面２０に当接する。また、この部分では各ベーン１８は自重によりスリット２４から突出する方向の力を受けるため、ポンプ始動時にもポンプ室Ｐが適正に形成される。さらに、ロータ１６が高回転になれば、ベーン１８の外周側端面１８ａは遠心力によって適度な圧力で内周カム面２０に当接することになる。
【００２９】
このように、構成されるベーンポンプ１０は、第２吸入−吐出機構１０Ｌにおいては第２前段背圧室３８と第２後段背圧室４０とが非連通であって、第２前段背圧室３８に供給される加圧オイルが第２後段背圧室４０には供給されない。したがって、ポンプ始動時でロータ１６の回転数が低い場合には、左下部のベーン１８と内周カム面２０との当接圧が低いため第２吸入−吐出機構１０Ｌは、第１吸入−吐出機構１０Ｒよりもオイル吐出量が少なくなり得る。しかしながら、一般的にポンプの始動時はオイル粘度が高いために漏れ量が少なく、第１吸入−吐出機構１０Ｒだけでも相当量の流量確保が可能である。また第２吸入−吐出機構１０Ｌは、ロータ１６の回転数が低い場合であっても第２前段背圧室３８には加圧オイルが供給されていることから、第２吸入ポート３０に臨む部分のベーン１８には背圧が供給され、外周側端面１８ａが内周カム面２０に適度に強く当接し、この部分のポンプ室Ｐが適正に形成されて第２吸入ポート３０からオイルを吸入することができる。吸入されたオイルは大部分が第２吐出ポート３２に吐出される。
【００３０】
一方、運転にともなってロータ１６の回転を上げていくとオイル粘度が低くなって漏れ量が増大するが、遠心力の増大により第２吸入−吐出機構１０Ｌの左下部のベーン１８と内周カム面２０との当接圧が高くなりこの部分の漏れがなくなり、流量が確保される。しかも、この部分では第２後段背圧室４０から受ける背圧が十分に低くなっており、外周側端面１８ａと内周カム面２０との摩擦力が抑制され、ポンプロスを低減することができる。さらに、第２後段背圧室４０には加圧オイルを供給する必要がないことから、第２吐出ポート３２のオイル吐出量はそれだけ増加し、ポンプロスが低減する。
【００３１】
このようにして、ベーンポンプ１０ではポンプ始動性とポンプロス低減とを両立することができる。また、第１吸入−吐出機構１０Ｒは低速運転時の流量を確保し、第２吸入−吐出機構１０Ｌは高速運転時のポンプロスを低減することから、相互補完的に作用し低速運転特性と高速運転特性とを両立させることができる。
【００３２】
なお、ベーンポンプ１０の第２吸入−吐出機構１０Ｌでは、加圧オイル供給路４６から第２前段背圧室３８に加圧オイルが供給されているが、条件によっては第２前段背圧室３８を第２後段背圧室４０と同様に低圧状態としてもよい。この場合、例えば加圧オイル供給路４６を省略するとともに第２前段背圧室３８と第２後段背圧室４０とを連通させておくとよい。
【００３３】
第１前段背圧室３４には第１吐出ポート２８以外（例えば第２吐出ポート３２）から加圧オイルが供給されてもよく、第２前段背圧室３８には第２吐出ポート３２以外（例えば第１吐出ポート２８）から加圧オイルが供給されてもよい。
【００３４】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ベーンポンプ
１６  ロータ
１８  ベーン
１８ａ  外周側端面
１８ｂ  内周側端面
２０  内周カム面
２２  ロータ室
２４  スリット
２４ａ  内周端室
２６  第１吸入ポート
２８  第１吐出ポート
３０  第２吸入ポート
３２  第２吐出ポート
３４  第１前段背圧室
３６  第１後段背圧室
３８  第２前段背圧室
４０  第２後段背圧室
４２，４６  加圧オイル供給路
４４  連通路
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２  ポンプ室
【図１】
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