(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体としての作動液を供給する流体圧供給源として用いられるベーンポンプであって、
回転駆動されるロータと、
前記ロータに放射状に開口する複数のスリットと、
前記スリットから摺動可能に突出する複数のベーンと、
前記ベーンの先端を摺接させる内周カム面と、
前記内周カム面と前記ベーンと前記ロータとの間に画成されるベーン室と、
前記ベーン室が吐出領域から吸込領域へと遷移する遷移領域にて、前記ベーン室を当該ベーンポンプの外部に連通するベーン室ドレン通路と、を備えたことを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
前記ロータは、
前記ベーン室を画成するロータ外周部と、
その回転中心軸に直交するロータ端面と、を有し、
前記ベーン室ドレン通路は、
前記ロータ外周部と前記ロータ端面とに開口する複数のロータ側ドレン通路と、
前記ロータ端面が摺接する部位に開口するケーシング側ドレン通路と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
【請求項３】
前記ロータ側ドレン通路は、前記ロータ外周部と前記ロータ端面とに渡って開口するエア逃がし溝によって画成したことを特徴とする請求項２に記載のベーンポンプ。
【請求項４】
前記ロータ側ドレン通路は、前記ロータ外周部と前記ロータ端面とに開口する穴状のエア逃がし通孔によって画成したことを特徴とする請求項２に記載のベーンポンプ。
【請求項５】
前記ロータ側ドレン通路は、前記ロータ外周部と二つの前記ロータ端面とに渡ってスリット状に開口するエア逃がしスリットによって画成したことを特徴とする請求項２に記載のベーンポンプ。
【請求項６】
前記ロータ外周部は、
前記スリツトが開口するロータ外周凸部と、
前記ロータ外周凸部に対して凹状に窪むロータ外周えぐり部と、を有したことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体圧供給源として用いられるベーンポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のベーンポンプは、ロータの放射状のスリットに複数のベーンが収められる。ロータが回転するのに伴ってカムリングの内周カム面に摺接するベーンが往復動してベーン室が拡縮し、ベーン室が拡張する吸込領域にて作動油が吸込ポートからベーン室に吸い込まれ、ベーン室が収縮する吐出領域にて作動油がベーン室から吐出ポートへと吐出される。
【０００３】
この種のベーンポンプは、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２６６９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来のベーンポンプにあっては、作動油が回転体に触れて撹拌され、作動油中に空気（気泡）が含まれる運転状態において、作動油中の空気含有量が増加すると、ベーンポンプのポンプ作用が損なわれる可能性があった。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、空気が含まれる作動流体に対する吸込性能が維持され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】
【０００７】
本発明は、作動流体としての作動液を供給する流体圧供給源として用いられるベーンポンプであって、回転駆動されるロータと、このロータに放射状に開口する複数のスリットと、このスリットから摺動可能に突出する複数のベーンと、このベーンの先端を摺接させる内周カム面と、この内周カム面とベーンとロータとの間に画成されるベーン室と、このベーン室が吐出領域から吸込領域へと遷移する遷移領域にて、ベーン室をベーンポンプの外部に連通するベーン室ドレン通路と、を備えるものとした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、ベーン室に供給される作動流体に空気が含まれる場合には、ベーン室が吐出領域から吸込領域へと遷移する遷移領域にて、作動流体の一部と共に圧縮された空気がベーン室からベーン室ドレン通路を通ってベーン室の外側へと逃がされる。これにより、ベーン室によって作動流体と共に圧縮された空気が吸込領域へと運ばれることを抑えられ、吸込領域において作動流体の吸込みが円滑に行われ、ベーンポンプの吸込性能が維持される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態を示すベーンポンプのポンプカバーを外した状態を示す正面図。
【図２】同じくサイドプレートの正面図。
【図３】同じくポンプカバーの正面図。
【図４】同じくロータの正面図。
【図５】同じくベーンポンプの作動状態を示す正面図。
【図６】本発明の他の実施形態を示すロータの正面図。
【図７】本発明の他の実施形態を示すロータの正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜３に示すベーンポンプ１は、車両に搭載される油圧機器、例えば、変速機やパワーステアリング装置等の油圧供給源として用いられるものである。
【００１２】
ベーンポンプ１は、作動流体として、作動油（オイル）を用いるが、作動油の代わりに例えば水溶性代替液等の作動液を用いてもよい。
【００１３】
ベーンポンプ１は、駆動シャフト９の端部にエンジン（図示せず）の動力が伝達され、駆動シャフト９に連結されたロータ２が回転する。ロータ２は、各図において矢印で示す方向に回転する。
【００１４】
駆動シャフト９は、ポンプボディ１０とポンプカバー５０に回転自在に支持される。ポンプボディ１０には、ロータ２、カムリング４、及びサイドプレート３０等が収容されるポンプ収容凹部１０ａが形成される。ポンプボディ１０にはポンプカバー５０が締結され、このポンプカバー５０によってポンプ収容凹部１０ａが封止される。
【００１５】
ポンプボディ１０のポンプ収容凹部１０ａの底部とサイドプレート３０の間には図示しない高圧室が画成される。この高圧室に導かれるポンプ吐出圧によってサイドプレート３０がカムリング４の後側の端面に押し付けられる。
【００１６】
カムリング４とロータ２の間には複数のベーン３が介装される。ロータ２には、複数のスリット５が所定間隔をもって放射状に形成される。ベーン３は、矩形の板状をしており、スリット５に摺動自在に挿入される。
【００１７】
スリット５の奥側には、ベーン３の基端部との間に背圧室６が画成され、この背圧室６にポンプ吐出圧が導かれる。ベーン３は、その基端部を押圧する背圧室６の圧力と、ロータ２の回転に伴って働く遠心力とによって、スリット５から突出する方向に付勢され、その先端部がカムリング４の内周カム面４ａに摺接する。
【００１８】
カムリング４は、内周カム面４ａが略長円形状をした環状の部材である。ロータ２が１回転するのに伴って、内周カム面４ａに追従する各ベーン３が２回往復動する。
【００１９】
カムリング４の内側には、カムリング４の内周カム面４ａと、ロータ２の外周と、隣り合うベーン３とによって複数のベーン室７が画成される。
【００２０】
図２に示すように、ベーンポンプ１は、ベーン３が１回目の往復動をする第一の吸込領域及び第一の吐出領域と、ベーン３が２回目の往復動をする第二のの吸込領域及び第二の吐出領域領域とに分けられる。第一、第二の吸込領域では、ロータ２の回転に伴ってベーン室７の容積が拡張する。第一、第二の吐出領域では、ロータ２の回転に伴ってベーン室７の容積が収縮する。
【００２１】
このように、ベーンポンプ１は、二つの吸込領域及び二つの吐出領域を有するが、これに限らず、一つの吸込領域及び一つの吐出領域を有する構成としてもよく、また、三つ以上の吸込領域及び三つ以上の吐出領域を有する構成としてもよい。
【００２２】
ロータ２は、その回転中心軸に直交する二つのロータ端面２ｃを有する。図１、図４に示す前側のロータ端面は、ポンプカバー５０の端面５５に摺接する。後側のロータ端面２ｃは、サイドプレート３０の端面３５に摺接する。
【００２３】
図２に示すように、サイドプレート３０の端面３５には、第一の吸込領域に第一の吸込ポート３１が開口し、第一の吐出領域に第一の吐出ポート３２が開口し、第二の吸込領域に第二の吸込ポート３３が開口し、第二の吐出領域に第二の吐出ポート３４が開口する。
【００２４】
図３に示すように、ポンプカバー５０におけるロータ２が摺接する端面５５には、第一の吸込領域に第一の吸込ポート５１が開口し、第一の吐出領域に第一の吐出ポート５２が開口し、第二の吸込領域に第二の吸込ポート５３が開口し、第二の吐出領域に第二の吐出ポート５４が開口する。
【００２５】
第一の吸込ポート３１、第二の吸込ポート３３、第一の吸込ポート５１、第二の吸込ポート５３は、吸込通路２５を介して図示しないタンクに連通し、タンクからの作動油が導かれる。
【００２６】
第一の吐出ポート３２、第二の吐出ポート３４は、図示しないポンプ吐出通路を介して油圧機器に連通し、第一の吐出ポート３２、第二の吐出ポート３４から吐出される加圧作動油が油圧機器へと供給される。
【００２７】
図４に示すように、ロータ２のベーン室７を画成するロータ外周部２０は、各スリット５が開口するロータ外周凸部２４と、このロータ外周凸部２４に対して凹状に窪むロータ外周えぐり部２１を有する。
【００２８】
ロータ外周凸部２４は、ロータ２の外周から山形に突出する部位であり、その中央部にスリット５の一端が開口される。
【００２９】
ロータ外周凸部２４は、ロータ２の回転中心軸を中心とする円筒面状に形成され、後述する吸込領域と吐出領域間の遷移領域においてカムリング４の内周カム面４ａに所定の最小間隙を持って対峙する（図５参照）。
【００３０】
ロータ外周えぐり部２１は、隣り合うロータ外周凸部２４の間で凹状に窪む部位であり、各ロータ外周凸部２４から傾斜して延びる傾斜部２２と、この傾斜部２２からロータ２の回転中心軸を中心とする円筒面状に延びる底部２３とを有する。
【００３１】
ベーン室７は、ロータ外周えぐり部２１によって画成される部位が、吸込ポート３１、３３、５１、５３に対峙することによって、吸込ポート３１、３３、５１、５３に対する開口面積が増やされる。これにより、ロータ２の高速回転時にも、作動油が吸込ポート３１、３３、５１、５３からベーン室７へと円滑に吸込まれ、キャビテーション等の発生を抑えられる。
【００３２】
ところで、例えば変速機ケース内部の作動油が回転体に触れて撹拌され、作動油中に空気（気泡）が含まれる運転状態において、作動油中の空気含有量が増加すると、ベーンポンプ１のポンプ作用が損なわれる可能性があった。
【００３３】
特に、ロータ２がロータ外周えぐり部２１を有するベーンポンプ１にあっては、吐出領域にて圧縮された空気を含有する作動油が、吐出領域から吸込領域へと遷移する遷移領域にてロータ外周えぐり部２１によって画成されるベーン室７に一旦閉じ込められた後に、吸込領域にて開放され、作動油に含有されていた空気が膨張するため、吸込ポート３１、３３、５１、５３における空気の含有率が増大し、ベーンポンプ１のポンプ作用が損なわれる可能性があった。
【００３４】
これに対処して本発明は、ベーン室７が吐出領域から吸込領域へと遷移する遷移領域にて、ベーン室７の内側とベーン室７の外側とを連通するベーン室ドレン通路１２を備え、遷移領域にてベーン室７に閉じ込められた圧縮された空気を含む作動油をベーン室ドレン通路１２を通して外部へ逃がす構成とする。
【００３５】
ベーン室ドレン通路１２は、ロータ外周部２０（ロータ外周えぐり部２１）と前側のロータ端面２ｃとに開口して各ベーン室７に連通する複数のロータ側ドレン通路１３と、ポンプカバー５０の端面５５におけるロータ２が摺接する端面５５に開口するケーシング側ドレン通路１５とによって構成される。
【００３６】
図４は、ロータ２を前側から見た正面図である。ロータ２の前側のロータ端面２ｃには、ベーン室７と同数のロータ側ドレン通路１３が形成される。
【００３７】
ロータ側ドレン通路１３は、ロータ端面２ｃに開口するエア逃がし溝１４によって画成される。エア逃がし溝１４は、ロータ２の周方向について等間隔をもってロータ２の回転径方向に延びる放射状に形成される。
【００３８】
エア逃がし溝１４の一端は、ロータ外周部２０（ロータ外周えぐり部２１の底部２３）に開口し、ロータ側ドレン通路１３をベーン室７に連通させる。
【００３９】
図３に示すように、ケーシング側ドレン通路１５は、ポンプカバー５０の端面５５に開口する二つのエア逃がし穴１６によって画成される。このエア逃がし穴１６はベーンポンプ１の外部に連通している。
【００４０】
一つのエア逃がし穴１６は、第二の吐出領域と第一の吸込領域の境界部に開口し、ベーン室７が吐出領域から吸込領域へと遷移する遷移領域にて吐出ポート３４、５４に連通せず、かつ吸込ポート３１、５１に連通しないときに、各エア逃がし溝１４と連通する構成とする。
【００４１】
一つのエア逃がし穴１６は、第一の吐出領域と第二の吸込領域の境界部に開口し、ベーン室７が吐出領域から吸込領域へと遷移する遷移領域にて吐出ポート３２、５２に連通せず、かつ吸込ポート３３、５３に連通しないときに、各エア逃がし溝１４と連通する構成とする。
【００４２】
図５の（ａ）図は、一つのベーン室７が第二の吐出領域にある作動状態を示す。このとき、ベーン室７は、吐出ポート３４と連通し、ロータ側ドレン通路１３（エア逃がし溝１４）は、ケーシング側ドレン通路１５（エア逃がし穴１６）に連通せず、ロータ外周えぐり部２１によって画成されるベーン室７に第二の吐出領域にて圧縮された空気を含む作動油が充填される。
【００４３】
図５の（ｂ）図は、矢印で示すようにロータ２が回転するのに伴って、上記のベーン室７が第二の吐出領域と第一の吸込領域の境界部にある作動状態を示す。このとき、ベーン室７は、ベーン３によって吐出ポート３４との連通が遮断され、ロータ側ドレン通路１３（エア逃がし溝１４）が、ケーシング側ドレン通路１５（エア逃がし穴１６）に連通して、ベーン室ドレン通路１２が開通する。こうしてベーン室ドレン通路１２が開通すると、ベーン室７にて圧縮された空気を含む作動油が、ロータ側ドレン通路１３（エア逃がし溝１４）とケーシング側ドレン通路１５（エア逃がし穴１６）を通ってベーンポンプ１の外部へと流出し、ベーン室７の圧力が大気圧近くまで低下する。
【００４４】
上記の図５の（ｂ）図に示す作動状態において、作動油がこれに働く遠心力によってベーン室７の外周側に集まり、作動油中に含まれる空気（気泡）がベーン室７の内周側に集まる。エア逃がし溝１４の一端は、ロータ外周えぐり部２１の底部２３に開口するため、ベーン室７の内周側に集まった空気がエア逃がし溝１４に流入することが促され、作動油中に含まれる空気を効率よくベーン室ドレン通路１２を通して排出することができる。
【００４５】
さらにロータ２が回転するのに伴って、上記のベーン室７が第一の吸込領域の境界部に移動すると、ベーン室７は、ロータ側ドレン通路１３（エア逃がし溝１４）とケーシング側ドレン通路１５（エア逃がし穴１６）の連通が遮断され、ベーン室ドレン通路１２が閉塞されるとともに、吸込ポート３１、５１に連通する。このとき、ベーン室７には空気含有率の低い作動油が残されており、ベーン室７によって作動油と共に圧縮された空気が第一の吸込領域へと運ばれることが抑えられる。ベーン室７の圧力が大気圧近くまで低下しているため、第一の吸込領域にて作動油中の空気の膨張が抑えられ、作動油の吸込みが円滑に行われ、ベーンポンプ１の吸込性能が維持される。
【００４６】
このとき、第一の吐出領域から第二の吸込領域へと移動するベーン室７においても、同様にベーン室ドレン通路１２が開通し、ベーン室７にて圧縮された空気を含む作動油がベーンポンプ１の外部へと流出し、第二の吸込領域にて作動油の吸込みが円滑に行われる。
【００４７】
ベーンポンプ１は、例えば変速機ケース内に収容されており、ベーン室ドレン通路１２から流出する作動油は変速機ケース内に戻されて貯留される。
【００４８】
以下、本実施形態の要旨と作用、効果を説明する。
【００４９】
本実施形態では、流体圧供給源として用いられるベーンポンプ１であって、回転駆動されるロータ２と、このロータ２に放射状に開口する複数のスリット５と、このスリット５から摺動可能に突出する複数のベーン３と、このベーン３の先端を摺接させる内周カム面４ａと、この内周カム面４ａとベーン３とロータ２との間に画成されるベーン室７と、このベーン室７が吐出領域から吸込領域へと遷移する遷移領域にて、ベーン室７に連通するベーン室ドレン通路１２と、を備える構成とする。
【００５０】
上記構成に基づき、ベーン室７に供給される作動流体に空気が含まれる場合には、ベーン室７が吐出領域から吸込領域へと遷移する遷移領域にて、作動流体の一部と共に圧縮された空気がベーン室７からベーン室ドレン通路１２を通ってベーン室７の外側へと逃がされる。これにより、ベーン室７にて圧縮された空気を含有する作動流体が吸込領域へと運ばれることを抑えられ、吸込領域において作動流体の吸込みが円滑に行われ、ベーンポンプ１の吸込性能が維持される。
【００５１】
本実施形態では、ベーン室ドレン通路１２は、ベーン室７を画成するロータ外周部２０とロータ端面２ｃとに開口する複数のロータ側ドレン通路１３と、ロータ端面２ｃが摺接する部位（ポンプカバー５０の端面５５）に開口するケーシング側ドレン通路１５とを備える構成とした。
【００５２】
上記構成に基づき、ロータ２の回転に伴ってベーン室７が吐出領域から吸込領域へと遷移する遷移領域にて、ベーン３によって吐出ポート３２、３４、５２、５４、吸込ポート３１、３３、５１、５３に対する連通が遮断されるタイミングにおいて、ロータ側ドレン通路１３がケーシング側ドレン通路１５に連通し、ベーン室ドレン通路１２が開通する。
【００５３】
これにより、吐出ポート３２、３４、５２、５４は、ベーン室７を介してベーン室ドレン通路１２と連通せず、吐出領域のベーン室７から作動流体がベーン室ドレン通路１２を通って流出することが回避され、ベーン室ドレン通路１２によってベーンポンプ１の吐出性能が損なわれない。
【００５４】
また、吸込ポート３１、３３、５１、５３は、ベーン室７を介してベーン室ドレン通路１２と連通せず、ポンプ外部の空気がベーン室ドレン通路１２を逆流することが回避され、ベーン室ドレン通路１２によってベーンポンプ１の吸込性能が損なわれない。
【００５５】
なお、ケーシング側ドレン通路１５は、ポンプカバー５０の端面５５に開口するエア逃がし穴１６に限らず、図２に２点鎖線で示すように、サイドプレート３０の端面３５に開口するエア逃がし穴１７によって構成してもよい。ケーシング側ドレン通路１５は、サイドプレート３０の端面３５に開口する二つのエア逃がし穴１７と、このエア逃がし穴１７をベーンポンプ１の外部に連通させるポンプボディ１０の通孔（図示せず）とによって構成される。この場合には、ロータ側ドレン通路１３は、ロータ２のサイドプレート３０に摺接する後側のロータ端面２ｃに開口する構成とする。
【００５６】
本実施形態では、ロータ側ドレン通路１３は、ロータ外周部２０とロータ端面２ｃとに渡って開口するエア逃がし溝１４によって構成した。
【００５７】
上記構成に基づき、ロータ２の回転に伴ってエア逃がし溝１４がケーシング側ドレン通路１５に連通することにより、ベーン室ドレン通路１２が開通する。
【００５８】
本実施形態では、ロータ２は、その回転中心軸に直交するロータ端面２ｃと、スリツト５が開口するロータ外周凸部２４と、このロータ外周凸部２４に対して凹状に窪むロータ外周えぐり部２１と、を有する構成とした。
【００５９】
上記構成に基づき、ロータ２がロータ外周えぐり部２１を有することにより、ベーン室７の吸込ポート３１、３３、５１、５３に対する開口面積が確保され、ロータ２の高速回転時にも、ベーンポンプ１の吸込性能が確保される。
【００６０】
ロータ２がロータ外周えぐり部２１を有することにより、ベーン室７の容積が大きくなるため、ベーン室７に残る作動流体の量が増えるが、空気を含む作動流体がベーン室７からベーン室ドレン通路１２を通って逃がされることにより、圧縮された空気を含む作動流体が吸込領域へと運ばれることを抑えられるため、ベーンポンプ１の吸込性能が維持される。
【００６１】
なお、本発明は、ロータ外周えぐり部２１を持つロータ２を備えるベーンポンプ１に限らず、ロータ外周えぐり部を持たない円盤状のロータを備えるベーンポンプにも適用できる。
【００６２】
他の実施形態として、図６に示すように、ロータ側ドレン通路１３を、ロータ外周部２０とロータ端面２ｃとに開口する穴状のエア逃がし通孔１８によって画成してもよい。
【００６３】
エア逃がし通孔１８は、一方の開口端１８ａがロータ外周えぐり部２１の底部２３に開口し、その他方の開口端１８ｂがロータ端面２ｃに開口する。
【００６４】
ベーン室７が吐出領域から吸込領域へと遷移する遷移領域にて、エア逃がし通孔１８の開口端１８ｂがポンプカバー５０のエア逃がし穴１６に連通する。
【００６５】
さらに他の実施形態として、二つのケーシング側ドレン通路１５がロータ２の前後に設けられる構成としてもよい。
【００６６】
具体的には、一方のケーシング側ドレン通路１５は、サイドプレート３０の端面３５に開口するエア逃がし穴１７によって構成される。他方のケーシング側ドレン通路１５は、ポンプカバー５０の端面５５に開口するエア逃がし穴１６によって構成される。
【００６７】
この場合には、図７に示すように、ロータ側ドレン通路１３をロータ外周部２０と二つのロータ端面２ｃとに渡ってスリット状に開口するエア逃がしスリット１９によって画成してもよい。
【００６８】
このエア逃がしスリット１９は、ロータ外周えぐり部２１の底部２３に開口する開口部１９ａと、二つのロータ端面２ｃにそれぞれ開口する開口部１９ｂとを有する。
【００６９】
ベーン室７が吐出領域から吸込領域へと遷移する遷移領域にて、エア逃がしスリット１９の開口部１９ｂがサイドプレート３０のエア逃がし穴１７とポンプカバー５０のエア逃がし穴１６のそれぞれに連通する。
【００７０】
こうしてロータ２の前後に二つのケーシング側ドレン通路１５が設けられることにより、空気を含む作動流体が速やかにベーンポンプ１の外部へと逃がされる。
【００７１】
なお、エア逃がしスリット１９にかえてロータ２の前後の端面２ｃに開口する複数対のエア逃がし溝１４、エア逃がし通孔１８を形成してもよい。
【００７２】
遷移領域の角度範囲が小さいため、エア逃がしスリット１９、エア逃がし通孔１８は切削加工によって形成して、加工精度を確保する必要がある。これに対して、エア逃がし溝１４は、溝の開口幅が小さくても、溝の深さが小さいため、ロータ２の成型時に用いられる型によって一体形成することが可能であり、製品のコストアップを抑えられる。
【００７３】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明のベーンポンプは、車両に搭載される油圧機器に限らず、例えば建設機械、作業機械、他の機械、設備等の負荷を駆動する流体圧供給源として利用できる。
【符号の説明】
【００７５】
１    ベーンポンプ
２    ロータ
２ｃ    ロータ端面
３    ベーン
４    カムリング
４ａ    内周カム面
５    スリット
６    背圧室
７    ベーン室
１２    ベーン室ドレン通路
１３    ロータ側ドレン通路
１４    エア逃がし溝
１５    ケーシング側ドレン通路
１６、１７    エア逃がし穴
１８    エア逃がし通孔
１９    エア逃がしスリット
２０    ロータ外周部
２１    ロータ外周えぐり部
２４    ロータ外周凸部
３０    サイドプレート
５０    ポンプカバー
【図１】
0005597530.tif 000002
【図２】
0005597530.tif 000003
【図３】
0005597530.tif 000004
【図４】
0005597530.tif 000005
【図５】
0005597530.tif 000006
【図６】
0005597530.tif 000007
【図７】
0005597530.tif 000008