(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動軸およびロータの耐久性を向上させたポンプ装置を提供する。【解決手段】可変容量型ベーンポンプであって、ポンプハウジングに軸支される駆動軸と、駆動軸が貫通されるロータとがスプライン結合されている。軸側スプライン部２０１およびロータ側スプライン部は、ロータの軸方向両端部のうち、軸側スプライン部の軸方向中心が近い側に向かって、軸側スプライン部とロータ側スプライン部の噛合い隙間が大きくなるように形成されることとした。【選択図】図４
2010180798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ要素収容部を有するポンプハウジングと、
前記ポンプハウジングに軸支される駆動軸と、
前記駆動軸の外周面に形成され、軸方向に延びる複数の溝を有する軸側スプライン部と、
前記ポンプ要素収容部に収容され、前記駆動軸が貫通される貫通孔と、径方向に延びるように複数個形成されたスリットを有するロータと、
前記ロータの貫通孔の内周面に形成され、前記軸側スプライン部と噛合うことにより前記駆動軸の回転力を前記ロータに伝達するロータ側スプライン部と、
前記ロータのスリットに進退自在に設けられたベーンと、
前記ポンプ要素収容部に収容され、前記ベーンおよび前記ロータとともに複数のポンプ室を形成するカムリングと、
前記ポンプハウジングに形成され、前記ロータの回転に伴い前記複数のポンプ室の容積が増大する領域に開口する吸入ポートと、
前記ポンプハウジングに形成され、前記ロータの回転に伴い前記複数のポンプ室の容積が減少する領域に開口する吐出ポートと
を有し、
前記軸側スプライン部および前記ロータ側スプライン部は、前記ロータの軸方向両端部のうち、前記軸側スプライン部の軸方向中心が近い側に向かって、前記軸側スプライン部と前記ロータ側スプライン部の噛合い隙間が大きくなるように形成されること
を特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプ装置において、
前記吸入ポートおよび前記吐出ポートは、周方向に１箇所ずつ設けられ、
前記カムリングは、前記ポンプ要素収容部内で移動可能に設けられ、前記複数のポンプ室の容積が変化するように制御されること
を特徴とするポンプ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のポンプ装置において、
前記駆動軸は、この駆動軸の端部に、ベルト駆動されるプーリまたはチェーン駆動されるスプロケット又はギヤ駆動されるギヤが接続され、前記ベルトと前記プーリ、または前記チェーンと前記スプロケット又は前記ギヤを介し、内燃機関によって駆動されること
を特徴とするポンプ装置。
【請求項４】
請求項２に記載のポンプ装置において、
前記駆動軸は、前記ロータの軸方向外側の両端において、前記ポンプハウジングに軸支されること
を特徴とするポンプ装置。
【請求項５】
請求項２に記載のポンプ装置において、
前記駆動軸の軸側スプライン部は、前記ロータの軸方向幅の所定範囲に形成され、
前記駆動軸は、この駆動軸の外周面であって、前記軸側スプライン部を除く所定の範囲に略円筒状の軸側支持面をさらに備え、
前記ロータは、このロータの貫通孔の内周面であって、前記軸側支持面と対応する位置において、前記軸側支持面と密着するロータ側支持面をさらに備えること
を特徴とするポンプ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のポンプ装置において、
前記ポンプハウジングは、筒状部と、この筒状部の軸方向一方側に設けられた底部と、を有するフロントボディと、このフロントボディの軸方向他方側に設けられ、このフロントボディの開口部を閉塞するリアボディと、から構成され、
前記軸側スプライン部および前記ロータ側スプライン部は、前記ロータの軸方向において前記ポンプハウジングの開口部側に偏倚して設けられ、
前記軸側支持面および前記ロータ側支持面は、前記ロータの軸方向において前記ポンプハウジングの底部側の範囲に設けられること
を特徴とするポンプ装置。
【請求項７】
請求項２に記載のポンプ装置において、
前記軸側スプライン部の複数の溝は、この溝の周方向幅が前記ロータの軸方向両端部のうち前記軸側スプライン部の軸方向中心側が近い側に向かって拡大するように形成され、
前記ロータ側スプライン部に形成される溝の幅は、軸方向全域に亘ってほぼ同一となるように形成されること
を特徴とするポンプ装置。
【請求項８】
ポンプ要素収容部を有するポンプハウジングと、
前記ポンプハウジングに軸支される駆動軸と、
前記駆動軸の外周面に形成され、軸方向に延びる複数の溝を有する軸側スプライン部と、
前記ポンプ要素収容部に収容され、前記駆動軸が貫通される貫通孔と、径方向に延びるように複数個形成されたスリットを有するロータと、
前記ロータの貫通孔の内周面に形成され、前記軸側スプライン部と噛合うことにより前記駆動軸の回転力を前記ロータに伝達するロータ側スプライン部と、
前記ロータのスリットに進退自在に設けられたベーンと、
前記ポンプ要素収容部に収容され、前記ベーンおよび前記ロータとともに複数のポンプ室を形成するカムリングと、
前記ポンプハウジングに形成され、前記ロータの回転に伴い前記複数のポンプ室の容積が増大する領域に開口する吸入ポートと、
前記ポンプハウジングに形成され、前記ロータの回転に伴い前記複数のポンプ室の容積が減少する領域に開口する吐出ポートと
を有し、
前記軸側スプライン部および前記ロータ側スプライン部は、前記ロータの軸方向両端部に向かって、前記軸側スプライン部と前記ロータ側スプライン部の噛合い隙間が大きくなるように形成されること
を特徴とするポンプ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のポンプ装置において、
前記軸側スプライン部の複数の溝は、前記軸側スプライン部の軸方向略中間位置から両端部に向かって拡大するように形成され、
前記ロータ側スプライン部に形成される溝の幅は、軸方向全域に亘ってほぼ同一となるように形成されること
を特徴とするポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のパワーステアリング装置等に用いられるポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１の可変容量型ポンプにあっては、駆動軸とこの駆動軸によって回転駆動されるロータとがスプライン結合されている。
【特許文献１】特開平１１−９３８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来技術にあっては、何らかの原因によって駆動軸に撓みが生じると、この駆動軸のスプラインとロータのスプラインとの噛合いズレが生じ、このズレの部分において応力集中が発生する。この応力集中によって、駆動軸やロータの耐久性が低下するおそれがあった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、駆動軸およびロータの耐久性を向上させたポンプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、軸側スプライン部およびロータ側スプライン部は、ロータの軸方向両端部のうち、軸側スプライン部の軸方向中心が近い側に向かって、軸側スプライン部とロータ側スプライン部の噛合い隙間が大きくなるように形成されることとした。
【発明の効果】
【０００６】
よって、駆動軸およびロータの耐久性を向上させたポンプ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を実現する最良の形態を実施例に基づき説明する。
【実施例１】
【０００８】
［ベーンポンプの概要］
図１はベーンポンプ１の軸方向断面図（図２のI-I断面）、図２は径方向断面図（図１のII-II断面）である。
【０００９】
なお、駆動軸２の軸方向をｘ軸方向とし、フロントボディ１１からリアボディ１２へ向かう向きを正の向きとする（図１参照）。また、スプリング９０の軸方向をｙ軸方向とし、スプリング９０がカムリング４を付勢する方向を負の向きとする（図２参照）。また、ｘ、ｙ軸と直交する方向をｚ軸方向とし、吸入通路ＩＮ側を正の向きとする。
【００１０】
ベーンポンプ１は、筒状のポンプ要素収容部１１２を有するフロントボディ１１、ポンプ要素収容部１１２の開口部を閉塞するリアボディ１２、ポンプ要素収容部１１２に収容されるポンプ要素１０、ポンプ要素１０を回転駆動させる駆動軸２から構成されている。なお、フロントボディ１１とリアボディ１２によってポンプハウジング１ａを形成する。
【００１１】
フロントボディ１１は、ｘ軸正方向側に開口する有底カップ形状に形成されている。フロントボディ１１の内周部にはポンプ要素収容部１１２が形成されており、ポンプ要素１０が収装されている。
【００１２】
フロントボディ１１には、貫通孔１１ａ、シール挿入孔１１ｂ、ベアリング挿入孔１１ｃが形成されている。貫通孔１１ａは、ブッシュ１００を介して駆動軸２を支持している。シール挿入孔１１ｂにはシール部材３００が挿入され、ポンプ要素収容部１１２からの油の漏れを防いでいる。ベアリング挿入孔１１ｃにはベアリング２００が挿入され、このベアリング２００を介して駆動軸２を支持している。
【００１３】
リアボディ１２には、貫通孔１２ｂが形成され、この貫通孔１２ｂに駆動軸２が挿入されて、駆動軸２を支持している。駆動軸２は、この駆動軸２の端部に、ベルト駆動されるプーリ９ｂまたはチェーン駆動されるスプロケット又はギヤ駆動されるギヤが接続され、ベルト９ａとプーリ９ｂ、またはチェーンとスプロケット又はギヤを介し、内燃機関によって駆動される。なお、ベルト９ａとプーリ９ｂは図８に図示する。
【００１４】
［ポンプユニットの構成］
ポンプ要素１０は、駆動軸２と一体に回転するロータ３と、ロータ３を収装するカムリング４と、カムリング４を収装するアダプタリング５から構成されている。ポンプ要素１０はそれぞれｘ軸正、負方向側の摺動プレート６１０，６２０に挟まれてフロントボディ１１のポンプ要素収容部１１２に収容されている。ポンプ要素１０および摺動プレート６１０、６２０は、ｘ軸正方向側からプレッシャプレート６およびリアボディ１２により、ポンプ要素収容部１１２内に閉塞されている。
【００１５】
アダプタリング５は、ｙ軸側を長軸、ｚ軸側を短軸とする略楕円状の円環部材である。アダプタリング５は、フロントボディ１１のポンプ要素収容部１１２に収装されている。アダプタリング５はピン部材９３によりフロントボディ１１に対し回転を規制されている。
【００１６】
カムリング４は、外周面が略真円の円環状部材であり、外周はアダプタリング５の短軸とほぼ同径に形成されている。カムリング４は、アダプタリング５内においてｙ軸方向に揺動可能に収装されている。アダプタリング内周面５３とカムリング外周面４２との間には流体圧室Ａが形成されている。
【００１７】
アダプタリング内周面５３のｚ軸正方向端部にはシール部材５０が設けられ、このシール部材５０はカムリング外周面４２と当接している。アダプタリング内周面５３のｚ軸負方向端部には揺動支持面Ｎが形成され、揺動支持面Ｎにおいてカムリング４を支持している。揺動支持面Ｎには板部材９２が設けられている。流体圧室Ａは、シール部材５０と板部材９２によって、ｙ軸負方向側の第１流体圧室Ａ１と、ｙ軸正方向側の第２流体圧室Ａ２とに隔成されている。
【００１８】
アダプタリング内周面５３のｙ軸負方向側端部にはストッパ部５４が設けられ、カムリング４のｙ軸負方向移動を係止する。ストッパ部５４は、ｘ軸方向に切り欠かれて連通溝５４ａが形成されている。この連通溝５４ａにより第１流体圧室Ａ１内でｚ軸正方向側と負方向側との作動油の連通をスムーズに行うことが可能となる。
【００１９】
アダプタリング５のｙ軸正方向端部には径方向に貫通したスプリング挿入孔５１が設けられている。また、フロントボディ１１のｙ軸正方向端部にはプラグ部材挿入孔１１４が設けられている。プラグ部材挿入孔１１４には、有底カップ形状のプラグ部材９１が挿入されてフロントボディ１１、リアボディ１２外部との液密を保つ。
【００２０】
プラグ部材９１の内周にはスプリング９０がｙ軸方向に伸縮可能に挿入されている。スプリング９０は、アダプタリング５のスプリング挿入孔５１を貫通してカムリング４に当接し、カムリング４をｙ軸負方向へ付勢する。
【００２１】
ロータ３は貫通孔３５を有し、この貫通孔３５に駆動軸２が挿入・嵌合される。またロータ３は、カムリング内周面４１よりも小径に形成されている。ロータ３の外周には軸方向溝である複数のスロット３１が放射状に形成されている。各スロット３１にベーン３２が径方向に出没可能に挿入される。各スロット３１の内径側端部には背圧室３３が設けられ、この背圧室３３に作動油が供給されてベーン３２を径方向外側に付勢する。
【００２２】
ロータ３は、ベーン３２とともにカムリング内周面４１に収装されている。カムリング４はロータ３に対して揺動するため、カムリング４とロータ３の相対位置に応じてカムリング内周面４１とロータ外周面３４との距離は変化する。ベーン３２の径方向長さは、カムリング内周面４１とロータ外周面３４との最大距離よりも長く形成されている。そのためベーン３２は、カムリング４とロータ３との相対位置によらず、スロット３１に挿入されつつカムリング内周面４１に当接した状態を維持することが可能となる。ベーン３２は常時背圧室３３から背圧を受け、カムリング内周面４１と液密に当接している。
【００２３】
したがって、カムリング４とロータ３との間の領域は、隣り合うベーン３２によって常時液密に隔成されてポンプ室Ｂが形成されている。カムリング４がロータ３に対して偏心しているときには、ロータの回転に伴ってポンプ室Ｂの容積は変化する。また、カムリング４のロータ３に対する偏心量が最大時に、カムリング内周面４１とロータ外周面３４とは接触しないように設けられている。
【００２４】
［吸入ポートと吐出ポートの構成］
フロントボディ１１の底部１１１、リアボディ１２のｘ軸負方向側側面１２１には、それぞれ吸入ポート１１１ａ、１２１ａおよび吐出ポート１１１ｂ、１２１ｂが形成されている。吸入ポート１１１ａ、１２１ａは複数のポンプ室Ｂの容積が増大する領域（吸入領域Ｂ＋）に開口している。吐出ポート１１１ｂ，１２１ｂは複数のポンプ室Ｂの容積が縮小する領域（吐出領域Ｂ−）に開口している。
【００２５】
プレッシャプレート６には、それぞれ吸入ポート１１１ａ，１２１ａ、吐出ポート１１１ｂ，１２１ｂに対応する位置に軸方向に貫通する吸入側連通孔６ａ、吐出側連通孔６ｂが形成されている。また、摺動プレート６１０，６２０にもそれぞれ吸入ポート１１１ａ，１２１ａ、吐出ポート１１１ｂ，１２１ｂに対応する位置に吸入側連通孔６ａ１，６２１、吐出側連通孔６１２，６２２が形成されている。プレッシャプレート６の吸入側連通孔６ａ、摺動プレート６１０，６２０の吸入側連通孔６ａ１，６２１は、それぞれポンプ室Ｂと吸入ポート１１１ａ，１２１ａとの作動油の連通を行う。同じく、プレッシャプレート６の吐出側連通孔６ｂ、摺動プレート６１０，６２０の吐出側連通孔６１２，６２２は、それぞれポンプ室Ｂと吐出ポート１１１ｂ，１２１ｂとの作動油の連通を行う。
【００２６】
吸入ポート１２１ａは吸入通路ＩＮと接続して、作動油の貯留タンクからポンプ室Ｂへの作動油の供給を行う。また、吐出ポート１２１ｂは吐出口と接続して、ポンプ室Ｂからパワーステアリングシリンダへの作動油の吐出を行う。
【００２７】
リアボディ１２のｘ軸負方向側側面１２１には吐出圧導入溝１２ａが設けられている。吐出ポート１２１ｂは、吐出圧導入溝１２ａを介してプレッシャプレート６の連通孔６３に接続している。プレッシャプレート６の連通孔６３に導入された吐出圧は、ロータ３の側面の潤滑を行った後、フロントボディ１１の貫通孔１１ａ、リアボディ１２の貫通孔１２ｂに導入される。貫通孔１１ａに導入された吐出圧は、フロントボディ１１と駆動軸２との径方向空間であってシール部材３００とブッシュ１００との間に形成されるシール室１１６に導入される。シール室１１６は、戻し通路１１７を介して吸入ポート１１１ａと接続しており、シール部材３００の潤滑を行った後の作動油は吸入ポート１１１ａに排出される。
【００２８】
プレッシャプレート６および摺動プレート６１０には、ロータ３の背圧室３３と吐出圧導入溝１２ａを連通する連通孔６３，６１４が形成されている。吐出ポート１２１ｂは、吐出圧導入溝１２ａと連通孔６３，６１４を介して背圧室３３に吐出圧を導入する。
【００２９】
［第１、第２流体圧室への作動油供給油路の構成］
フロントボディ１１のポンプ要素収容部１１２のｚ軸正方向側には制御バルブ収容部１１５がｙ軸方向に形成されている。この制御バルブ収容部１１５に、制御バルブ７が収装されている。また、フロントボディ１１には、制御バルブ収容部１１５とポンプ要素収容部１１２とを連通する制御圧連通孔１１３が形成されている。アダプタリング５のｚ軸正方向側であってシール部材５０のｙ軸負方向側には、径方向に貫通する制御圧連通孔５２が設けられている。この制御バルブ収容部１１５は、制御圧連通孔５２、１１３を介して第１流体圧室Ａ１と連通している。
【００３０】
制御バルブ７は、弁体７０をスプールとするバルブであり、弁体７０およびリリーフバルブ７１から形成される。弁体７０はｙ軸正方向に開口する有底カップ形状であり、バルブスプリング７２によりｙ軸負方向に付勢される。弁体７０の内周にはリリーフバルブ７１が収装されている。リリーフバルブ７１はｙ軸正方向から順に弁座７７、ボール弁７８、スプリング係止部７９、およびリリーフバルブスプリング８０から形成されている。
【００３１】
制御バルブ７は油路２１，２２を介して吐出ポート１１１ｂ，１２１ｂと接続する。油路２２上にはオリフィス８が設けられ、制御バルブ７にはオリフィス８の上流圧である吐出圧と、オリフィス８の下流圧が導入される。制御バルブ７は、オリフィス８によって作られた差圧と、バルブスプリング７２の付勢力およびリリーフバルブスプリング８０の付勢力により、第１流体圧室Ａ１に供給する制御圧を生成する。この制御圧は吸入圧、吐出圧に基づき生成され、制御圧≧吸入圧となる。
【００３２】
プレッシャプレート６および摺動プレート６１０には、第２流体圧室Ａ２とリアボディ１２の吸入ポート１２１ａとを連通する吸入圧供給孔６４、６１３が形成され、第２流体圧室Ａ２には吸入圧が導入される。この吸入圧供給孔６４、６１３は、カムリング４の揺動位置によらず常に第２流体圧室Ａ２に開口する。第２流体圧室Ａ２には常時吸入圧が導入されるため、第２流体圧室Ａ２の液圧Ｐ２は制御されず常時Ｐ２＝吸入圧となる。これにより、第２流体圧室Ａ２を常時安定した圧力とし、油圧外乱を防止して安定したカムリング４の揺動制御が実行可能となる。また、スプリング９０によってカムリング４はｙ軸負方向へ付勢しているため、吐出圧の安定しないポンプ始動時においてカムリング４の揺動位置を安定させることができる。
すなわち、カムリング４の揺動は第１流体圧室Ａ１の液圧Ｐ１によって制御される。
【００３３】
［カムリングの揺動］
カムリング４が第１流体圧室Ａ１の圧力Ｐ１から受けるｙ軸正方向の付勢力が、第２流体圧室Ａ２の油圧Ｐ２とスプリング９０から受けるｙ軸負方向の付勢力の和よりも大きくなれば、カムリング４は板部材９２を回転中心としてｙ軸正方向に揺動する。揺動によりｙ軸正方向側のポンプ室Ｂ+は容積が拡大し、ｙ軸負方向側のポンプ室Ｂ-は容積が減少する。
【００３４】
ｙ軸負方向側のポンプ室Ｂ-の容積が減少すると、単位時間あたりに吸入ポート１１１ａ，１２１ａから吐出ポート１１１ｂ，１２１ｂへ供給される油量が減少し、オリフィス８の上流圧と下流圧の差圧が低下する。
【００３５】
これにより、制御バルブ７はバルブスプリング７２により押し戻され、制御バルブ７の制御圧が下げられる。よって第１流体圧室Ａ１の圧力Ｐ１も低下し、ｙ軸負方向への付勢力に抗し切れなくなると、カムリング４はｙ軸負方向側に揺動する。
【００３６】
ｙ軸正、負方向の付勢力がほぼ等しくなると、カムリング４に作用するｙ軸方向の力が釣り合ってカムリング４は静止する。これにより油量が増加するとオリフィス８の差圧が上昇し、制御バルブ７はバルブスプリング７２を押してバルブ制御圧が上昇する。
【００３７】
このため上記とは逆にカムリング４はｙ軸正方向へ揺動する。実際にはカムリング４は揺動ハンチングを起こすことなく、オリフィス８のオリフィス径とバルブスプリング７２とにより設定された流量が一定となるように、カムリング４の偏心量が決定される。
【００３８】
［駆動軸とロータとのスプライン］
図３は駆動軸２およびロータ３の拡大断面図である。また、図４は駆動軸２に設けられたスプライン（軸側スプライン２０１）の拡大図である。
駆動軸２とロータ３とはスプライン２０１，３０１によって結合する。駆動軸２側には軸側スプライン２０１が設けられ、ロータ３にはロータ側スプライン３０１が設けられて互いに嵌合する。ロータ側スプライン３０１はロータ３における内径３ａのｘ軸負方向側に設けられる。軸側スプライン２０１も、ロータ側スプライン３０１に対応してロータ内径３ａのｘ軸負方向側に設けられる。
また、軸側スプライン２０１の複数の溝は、周方向幅がｘ軸負方向側に向かって拡大するように形成されており、軸側スプライン２０１の歯はクラウニング形状となっている。一方、ロータ側スプライン３０１に形成される溝の幅は軸方向全域に亘ってほぼ同一であって、ロータ側スプライン３０１は直線状の歯となる。すなわち、駆動軸２の外周側に設けられる軸側スプライン２０１の歯厚および歯間の溝幅を変化させてクラウニング形状とし、ロータ貫通孔３５の内周に設けられるロータ側スプライン３０１を直線状の歯とすることにより、各スプライン２０１，３０１の加工が容易となる。
なお、駆動軸２の外周面およびロータ貫通孔３５内周面であってスプライン２０１，３０１のｘ軸正方向側には、互いに密着して駆動軸２−ロータ３間の径方向荷重を受け持つ軸側支持面２０２およびロータ側支持面３０２が設けられている。軸側支持面２０２およびロータ側支持面３０２は、互いにｘ軸方向に対し重複した位置に設けられ、互いに対応した位置となる。各スプライン２０１，３０１で受け持つ径方向荷重は比較的低いため、互いに密着して駆動軸２−ロータ３間の径方向荷重を受け持つ各支持面２０２，３０２を設けることにより、ロータ３からの荷重を駆動軸２により十分に受けさせるものである。
【００３９】
［駆動軸の撓みと応力集中の緩和］
図５は駆動軸２が撓んだ際の模式図、図６はｚ軸正方向側に撓んだ駆動軸２を示す図、図７は図６の状態における径方向断面図である。また、図８はベルト９ａのテンションによる駆動軸２の変形を示す図である。なお、軸側スプライン２０１の軸方向中心をＣｓとする。
本願ベーンポンプ１のような可変容量型ポンプは、ロータ３の外周に低圧の吸入領域Ｂ＋と高圧の吐出領域Ｂ−を１つずつ有する。すなわち、ベーンポンプ１のｚ軸正方向側は吸入ポート１１１ａ、１２１ａが設けられて吸入領域Ｂ＋となり、ｚ軸負方向側には吐出ポート１１１ｂ、１２１ｂが設けられて吐出領域Ｂ−となる。そのため、吐出圧によってロータ３にはｚ軸正方向側への力が作用する。ロータ３により駆動軸２はｚ軸正方向側に押圧され、この押圧力が駆動軸２の軸側支持面２０２に不平衡荷重Ｗ１，Ｗ２として作用する。この不平衡荷重Ｗ１，Ｗ２によって駆動軸２が撓み、ｚ軸正方向側に湾曲する。
この撓みによって駆動軸２とロータ３における各スプライン２０１，３０１の噛合い位置が変位し、各スプライン２０１，３０１が深く噛合って噛合いが局所的に点接触となる。この状態で駆動軸２−ロータ３間のトルク伝達が行われると、応力はこの点接触の位置に集中する。
また、駆動軸２−ロータ３間でトルク伝達が行われる際は各スプライン２０１，３０１に対し捩り方向の応力が作用する。この捩り方向の応力に加えて駆動軸２の湾曲による応力の集中が加わるため、各スプライン２０１，３０１における応力集中が大きくなって駆動軸２およびロータ３の耐久性が低下する。
これに加え、駆動軸２のｘ軸負方向側端部にはプーリ９ｂが設けられ（図８参照）、このプーリ９ｂに対しｚ軸正方向側に延在するベルト９ａを介し、図外のエンジン（内燃機関）により回転させることで駆動軸２を回転駆動させている。そのため、ｚ軸正方向側に作用するベルト９ａのテンションによって駆動軸２が撓み、駆動軸２のｘ軸正方向側端部がｚ軸正方向側に偏倚する。これにより、図６の不平衡荷重Ｗ１，Ｗ２による撓み方向（ｚ軸正方向側）とは逆の撓み（ｚ軸負方向側）が発生し、駆動軸２への負担がさらに増加して耐久性が低下する。
そこで本願では、ｘ軸負方向側に向かうにつれてスプライン２０１，３０１の噛合い隙間を大きく設ける。実施例１では各スプライン２０１，３０１はロータ３のｘ軸負方向側に設けられており、軸側スプライン２０１の軸方向中心Ｃｓは、ロータ３のｘ軸正、負方向側端部３ａ，３ｂのうちｘ軸負方向側端部３ｂと近く、このｘ軸負方向側端部３ｂ側の噛合い隙間を大きく設ける。
すなわち、軸側スプライン２０１およびロータ側スプライン３０１は、ロータ３の軸方向両端部のうち、軸側スプライン２０１の軸方向中心が近い側に向かって、軸側スプライン２０１とロータ側スプライン３０１の噛合い隙間が大きくなるように形成されることとしている。
駆動軸２の撓みは、ロータ３のｘ軸負方向側端部３ｂに向かって大きくなる。そこで、撓みが大きくなる側に向かって各スプライン２０１，３０１の噛合い隙間が大きくなるように形成することで、駆動軸２の撓みにより生じる噛合い位置のズレを吸収し、各スプライン２０１，３０１間の接触面積を確保して点接触を緩和し、駆動軸２とロータ３のスプライン２０１，３０１における応力集中を緩和するものである。
また、本願ベーンポンプ１は吸入ポート１１１ａと吐出ポート１１１ｂを周方向に１箇所ずつ有する構造であるため、駆動軸２を偏倚させる力が発生しやすいが、各スプライン２０１，３０１を上記のような構造とすることで、各スプライン２０１，３０１における応力集中が緩和される。
また、駆動軸２の端部にはベルト駆動されるプーリ９ｂまたはチェーン駆動されるスプロケットが接続され、ベルト９ａとプーリ９ｂ、またはチェーンとスプロケットを介し、内燃機関によって駆動される。チェーンまたはベルト９ａを介してエンジン出力を駆動軸２に伝達することにより、装置のレイアウト自由度が高まる。また、駆動軸２にはチェーンやベルト９ａのテンションがかかるため撓みが発生しやすいが、スプラインを上記のような構造としたことで、スプライン部における応力集中を緩和する。
また、駆動軸２はロータ３の軸方向外側の両端において、ポンプハウジング１ａに軸支される。そのため、ロータ３両側の軸支部を支点として駆動軸２が撓むことにより、ロータ３の軸方向端部３ａ，３ｂに向かって各スプライン２０１，３０１のズレ量は増大する。そこで、各スプライン２０１，３０１を上記のような構造としたことで、各スプライン２０１，３０１における応力集中が緩和される。
【００４０】
［実施例１の効果］
（１）ポンプ要素収容部１１２を有するポンプハウジング１ａと、
ポンプハウジング１ａに軸支される駆動軸２と、
駆動軸２の外周面に形成され、軸方向に延びる複数の溝を有する軸側スプライン２０１と、
ポンプ要素収容部１１２に収容され、駆動軸２が貫通される貫通孔１１ａと、径方向に延びるように複数個形成されたスリット３１を有するロータ３と、
ロータ３の貫通孔の内周面に形成され、軸側スプライン２０１と噛合うことにより駆動軸２の回転力をロータ３に伝達するロータ側スプライン３０１と、
ロータ３のスリット３１に進退自在に設けられたベーン３２と、
ポンプ要素収容部１１２に収容され、ベーン３２およびロータ３とともに複数のポンプ室Ｂを形成するカムリング４と、
ポンプハウジング１ａに形成され、ロータ３の回転に伴い複数のポンプ室Ｂの容積が増大する領域に開口する吸入ポート１１１ａと、
ポンプハウジング１ａに形成され、ロータ３の回転に伴い複数のポンプ室Ｂの容積が減少する領域に開口する吐出ポート１１１ｂとを有し、
軸側スプライン２０１およびロータ側スプライン３０１は、ロータ３の軸方向両端部のうち、軸側スプライン２０１の軸方向中心が近い側に向かって、軸側スプライン２０１とロータ側スプライン３０１の噛合い隙間が大きくなるように形成されることとした。
駆動軸２は、軸側スプライン２０１が設けられた側において、ロータ３の軸方向端部に向かって撓み量が大きくなる。そこで、このズレを吸収するように撓みが大きくなる側に向かって各スプライン２０１，３０１の噛合い隙間が大きくなるように形成することで、各スプライン２０１，３０１間の接触面積を確保し、点接触を抑制して駆動軸２とロータ３のスプライン２０１，３０１における応力集中を緩和することができる。
【００４１】
（２）吸入ポート１１１ａおよび吐出ポート１１１ｂは、周方向に１箇所ずつ設けられ、
カムリング４は、ポンプ要素収容部１１２内で移動可能に設けられ、複数のポンプ室Ｂの容積が変化するように制御されることとした。
ポンプ室Ｂの容積を可変制御することにより、固有吐出量を変化させることができる。したがって、ポンプ装置に接続される圧力消費機器（例えばパワーステアリング装置）の必要流量に応じた吐出量とすることができ、省エネ効果が得られる。また、吸入ポート１１１ａと吐出ポート１１１ｂを周方向に１箇所ずつ有する構造であるため、駆動軸２を偏倚させる力が発生しやすいが、各スプライン２０１，３０１を上記のような構造とすることで、各スプライン２０１，３０１における応力集中を緩和することができる。
【００４２】
（３）駆動軸２は、この駆動軸２の端部に、ベルト駆動されるプーリ９ｂまたはチェーン駆動されるスプロケットが接続され、ベルト９ａとプーリ９ｂ、またはチェーンとスプロケットを介し、内燃機関によって駆動されることとした。
チェーンまたはベルト９ａを介してエンジン出力を駆動軸２に伝達することにより、装置のレイアウト自由度が高まる。また、駆動軸２にはチェーンやベルト９ａのテンションがかかるため撓みが発生しやすいが、各スプライン２０１，３０１を上記のような構造としたことで、各スプライン２０１，３０１における応力集中を緩和することができる。
【００４３】
（４）駆動軸２は、ロータ３の軸方向外側の両端において、ポンプハウジング１ａに軸支されることとした。
ロータ３両側の軸支部を支点として駆動軸２が撓むことにより、ロータ３の軸方向端部３ａ，３ｂに向かって各スプライン２０１，３０１のズレ量は増大する。そこで、各スプライン２０１，３０１を上記のような構造としたことで、各スプライン２０１，３０１における応力集中を緩和することができる。
【００４４】
（５）駆動軸２の軸側スプライン２０１は、ロータ３の軸方向幅の所定範囲に形成され、
駆動軸２は、この駆動軸２の外周面であって、軸側スプライン２０１を除く所定の範囲に略円筒状の軸側支持面２０２をさらに備え、
ロータ３は、このロータ３の貫通孔３５の内周面であって、軸側支持面２０２と対応する位置において、軸側支持面２０２に対し密着するロータ側支持面３０２をさらに備えることとした。
各スプライン２０１，３０１は径方向荷重が比較的低いため、互いに密着して駆動軸２−ロータ３間の径方向荷重を受け持つ各支持面２０２，３０２を設けることにより、駆動軸２がロータ３からの荷重を十分に受けることができる。
【００４５】
（７）軸側スプライン２０１の複数の溝は、この溝の周方向幅がロータ３の軸方向両端部のうち軸側スプライン２０１の軸方向中心側が近い側に向かって拡大するように形成され、
ロータ側スプライン３０１に形成される溝の幅は、軸方向全域に亘ってほぼ同一となるように形成されることとした。
駆動軸２とロータ３の各スプライン２０１，３０１を上記のような構成とすることにより、各スプライン２０１，３０１における応力集中を緩和することができる。さらに、溝の幅を変化させる側を駆動軸２側とし、溝の幅を変化させない側をロータ３とする。すなわち、駆動軸２の外周側に設けられる軸側スプライン２０１をクラウニング形状とし、ロータ貫通孔３５の内周に設けられるロータ側スプライン３０１を通常の直線状とすることにより、各スプライン２０１，３０１の加工が容易となる。
【実施例２】
【００４６】
実施例２につき説明する。基本構成は実施例１と同様である。実施例１ではスプライン２０１，３０１をロータ３のｘ軸負方向側に設けていたが、実施例２ではロータ３のｘ軸正方向側に設ける点で異なる。
図９は実施例２における駆動軸２およびロータ３の拡大断面図である。駆動軸２はフロントボディ１１およびリアボディ１２にそれぞれ設けられた貫通孔１１ａ，１２ｂに設けられたブッシュ１００、１２ｃによって支持されており、各スプライン２０１，３０１は２つの貫通孔１１ａ，１２ｂの略中間点Ｃよりもｘ軸正方向側に設けられている。
また、図１０は駆動軸２に設けられたスプライン（軸側スプライン２０１）の拡大図である。各スプライン２０１，３０１がロータ３のｘ軸正方向側に設けられているため、軸側スプライン２０１はｘ軸正方向側に向かって歯厚が減少し、歯間の溝幅が拡大するクラウニング形状とされている。すなわち、軸側スプライン２０１およびロータ側スプライン３０１は、ロータ３の軸方向両端部のうち、軸側スプライン２０１の軸方向中心が近い側に向かって、軸側スプライン２０１とロータ側スプライン３０１の噛合い隙間が大きくなるように形成される。ｘ軸正方向側端部３ａに向かって軸側スプライン２０１の歯厚を減少させ、歯間の溝幅を拡大させて各スプライン２０１，３０１の噛合い隙間が大きくなるように形成することで、駆動軸２の撓みにより生じる噛合い位置のズレを吸収し、駆動軸２とロータ３のスプライン２０１，３０１における応力集中を緩和する。
【００４７】
［ハウジングの変形とスプラインの位置の関係］
図１１、図１２は変形前のフロントボディ１１、図１３、図１４は変形後のフロントボディ１１を示す図である。図１１、図１３はｘ軸方向断面図、図１２、図１４はｙ軸正方向正面図である。
フロントボディ１１におけるポンプ要素収容部１１２内のｚ軸負方向側には吐出領域Ｂ−が位置し、ベーンポンプ１の駆動によってこの吐出領域Ｂ−は高圧となる。ポンプ要素収容部１１２はｘ軸正方向側に開口するため、この高圧により、ポンプ要素収容部１１２のｚ軸負方向側外周部分１１６がｚ軸負方向側に変形する。すなわち、フロントボディ１１はｘ軸正方向側の開口部側が口開きするように変形する。
ここで、駆動軸２とロータ３に設けられた各支持面２０２，３０２ではロータ３と駆動軸２が密着して互いに拘束されるため、駆動軸２が撓んだ際であっても、駆動軸２とロータ３とのガタは小さい。一方、駆動軸２とロータ３の各スプライン２０１，３０１においては、各スプライン２０１，３０１同士が噛合ってはいるものの駆動軸２とロータ３が密着しているわけではなく、各支持面２０２，３０２に比べて駆動軸２とロータ３とのガタが大きい。したがって、各スプライン２０１，３０１においてロータ３は駆動軸２に対し傾斜しやすい傾向にあり、とりわけ駆動軸２が撓んだ際は特に傾斜しやすい。実施例２では各スプライン２０１，３０１がロータ３のｘ軸正方向側に設けられており、このためロータ３はｘ軸負方向側では各支持面２０２，３０２によって保持されるため駆動軸２に対し傾斜しにくいが、ｘ軸正方向側においては各スプライン２０１，３０１でのガタにより駆動軸２に対し傾斜しやすい。
そのため、吐出領域Ｂ−の高圧によってフロントボディ１１のｚ軸負方向側外周部分１１６がｚ軸負方向側に変形した場合、ロータ３もフロントボディ１１の変形に対応してｚ軸負方向側に傾斜する。フロントボディ１１のｚ軸負方向側外周部分１１６は開口部側（ｘ軸正方向側）に向かうほどｚ軸負方向側に大きく変形するため、ロータ３もｘ軸正方向側面３ａが最もｚ軸負方向側に大きく傾斜する。すなわち、ロータ３はｙ軸（図１、図２参照）回りの右回転方向に傾斜する。
一方、駆動軸２はフロントボディ１１およびリアボディ１２にそれぞれ設けられた貫通孔１１ａ，１２ｂによって支持されており、ｚ軸正方向側に撓む際は２つの貫通孔１１ａ，１２ｂの略中間点Ｃにおいて最も撓み量が大きくなる。駆動軸２は、この略中間点Ｃを曲げ中心としてｘ軸正方向側ではｙ軸回りの右回転方向に曲がり、ｘ軸負方向側ではｙ軸回りの左回転方向に曲がる。したがって駆動軸２は、略中間点Ｃよりもｘ軸正方向側の領域において、フロントボディ１１の変形によるロータ３の右回転方向傾斜と同一方向に曲がることとなる。
実施例２では各スプライン２０１，３０１をロータ３のｘ軸正方向側であって略中間点Ｃよりもｘ軸正方向側に設けたことにより、略中間点Ｃよりもｘ軸正方向側の領域において駆動軸２とロータ３とが互いに同一方向に傾斜するため、駆動軸２−ロータ３間のガタが過大となることがない。そのため各スプライン２０１，３０１間のガタも過大とはならず、各スプライン２０１，３０１の局所的な点接触が抑制されて応力集中が緩和される。
すなわち、各スプライン２０１，３０１の撓み方向とポンプハウジング１ａの口開き方向とが一致するのは、実施例２のように各スプライン２０１，３０１が開口部側（ｘ軸正方向側）に偏倚して設けられる場合である。したがって、上記のように構成することにより、両変形方向が一致し、各スプライン２０１，３０１の応力集中をさらに緩和するものである。
【００４８】
［実施例２の効果］
（６）ポンプハウジング１ａは、ポンプ要素収容部１１２（筒状部）と、このポンプ要素収容部１１２の軸方向一方側に設けられた底部１１１と、を有するフロントボディ１１と、このフロントボディ１１の軸方向他方側に設けられ、このフロントボディ１１の開口部を閉塞するリアボディ１２と、から構成され、
軸側スプライン２０１およびロータ側スプライン３０１は、ロータ３の軸方向においてポンプハウジング１ａの開口部側に偏倚して設けられ、
軸側支持面２０２およびロータ側支持面３０２は、ロータ３の軸方向においてポンプハウジング１ａの底部１１１側の範囲に設けられることとした。
各支持面２０２，３０２においては、ロータ３と駆動軸２が密着して互いに拘束されるため、ロータ３−駆動軸２間のガタは非常に小さい。一方、各スプライン２０１，３０１においては各支持面２０２，３０２に比べてロータ３−駆動軸２間のガタが大きくなる。また、可変容量型ポンプでは、吐出ポート１１１ｂ側に圧力が高いため吐出ポート１１１ｂ側（ｚ軸負方向側）のポンプハウジング１ａの開口部側が口開きするように変形する。これら、各スプライン２０１，３０１の撓み方向とポンプハウジング１ａの口開き方向とが一致するのは、各スプライン２０１，３０１が開口部側に偏倚して設けられる場合である。したがって、上記のように構成することにより、両変形方向が一致し、各スプライン２０１，３０１の応力集中をさらに緩和することができる。
【実施例３】
【００４９】
実施例３につき説明する。実施例３では、各スプライン２０１，３０１はロータ３の略中央部であって略中間点Ｃを含んで設けられる点で実施例１，２と異なる。
図１５は実施例３における駆動軸２およびロータ３の拡大断面図である。各スプライン２０１，３０１は２つの貫通孔１１ａ，１２ｂの略中間点Ｃを含んで設けられている。また、図１６は駆動軸２に設けられたスプライン（軸側スプライン２０１）の拡大図である。各スプライン２０１，３０１がロータ３の略中央部であって略中間点Ｃを含んで設けられるため、軸側スプライン２０１も略中央部からｘ軸方向両端部に向かって歯厚を減少させ、歯間の溝幅を拡大させたクラウニング形状とする。
［実施例３の効果］
（８）（９）各スプライン２０１，３０１の噛合い隙間は、軸側スプライン２０１の軸方向略中間位置からロータ３の軸方向両端部３ａ，３ｂに向かって拡大するように形成され、
ロータ側スプライン３０１に形成される溝の幅は、軸方向全域に亘ってほぼ同一となるように形成されることとした。
駆動軸２とロータ３の各スプライン２０１，３０１を上記のような構成（鼓形状）とすることにより、各スプライン２０１，３０１の応力集中を緩和することができる。さらに、溝の幅を変化させる側を駆動軸２側とし、溝の幅を変化させない側をロータ３側とすることにより、各スプライン２０１，３０１の加工が容易となる。
【００５０】
［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明してきたが、各発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施例１におけるベーンポンプの軸方向断面図である。
【図２】実施例１におけるベーンポンプの径方向断面図である。
【図３】実施例１における駆動軸およびロータの拡大断面図である。
【図４】実施例１における軸側スプラインの拡大図である。
【図５】実施例１において駆動軸が撓んだ際の模式図である。
【図６】実施例１においてｚ軸正方向側に撓んだ駆動軸を示す図である。
【図７】図６の状態における径方向断面図である。
【図８】実施例１においてベルトのテンションによる駆動軸の変形を示す図である。
【図９】実施例２における駆動軸およびロータの拡大断面図である。
【図１０】実施例２における軸側スプラインの拡大図である。
【図１１】実施例２における変形前のフロントボディである（ｘ軸方向断面図）。
【図１２】実施例２における変形前のフロントボディである（ｙ軸正方向正面図）。
【図１３】実施例２における変形後のフロントボディである（ｘ軸方向断面図）。
【図１４】実施例２における変形後のフロントボディである（ｙ軸正方向正面図）。
【図１５】実施例３における駆動軸およびロータの拡大断面図である。
【図１６】実施例３における軸側スプラインの拡大図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ａ    ポンプハウジング
２    駆動軸
３    ロータ
４    カムリング
９ａ    ベルト
９ｂ    プーリ
１１ａ    貫通孔
３１    スリット
３２    ベーン
１１１ａ    吸入ポート
１１１ｂ    吐出ポート
１１２    ポンプ要素収容部
２０１    軸側スプライン
２０２    軸側支持面
３０１    ロータ側スプライン
３０２    ロータ側支持面
Ｂ    ポンプ室
【図１】
2010180798.tif 000003
【図２】
2010180798.tif 000004
【図３】
2010180798.tif 000005
【図４】
2010180798.tif 000006
【図５】
2010180798.tif 000007
【図６】
2010180798.tif 000008
【図７】
2010180798.tif 000009
【図８】
2010180798.tif 000010
【図９】
2010180798.tif 000011
【図１０】
2010180798.tif 000012
【図１１】
2010180798.tif 000013
【図１２】
2010180798.tif 000014
【図１３】
2010180798.tif 000015
【図１４】
2010180798.tif 000016
【図１５】
2010180798.tif 000017
【図１６】
2010180798.tif 000018