(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心に回転自在のロータと、
該ロータを内周面に収容したカムリングと、
前記ロータの外周面に所定の間隔をおいて放射状に形成された複数のスリットと、
この各スリットに摺動自在に挿入されたベーンと、
この各スリットの基端側に形成された背圧孔とを備えたベーンポンプにおいて、
前記スリットは、前記ロータに形成された前記背圧孔の径と同幅の溝の内側の対向面に感温部材を装着することによって形成し、
前記感温部材は、前記スリットと前記ベーンの間隙を低温時には大きく、高温時には小さくなるように変化させる感温部材であることを特徴とするベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のパワーステアリングシステムの油圧源として使用されるベーンポンプに関し、とくに低温時における始動性を良好にしたベーンポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベーンポンプは、回転軸を中心に回転自在のロータと、ロータを内周面に収容したカムリングと、ロータの外周面に所定の間隔をおいて放射状に形成された複数のスリットと、各スリットに摺動自在に挿入されたベーンとを備えている。ロータのスリットに挿入されたベーンの先端はカムリングの内周面に摺接しており、カムリング、ロータおよび互いに隣接するベーンによってポンプ室が形成されている。このポンプ室はロータの回転により容積が変化する。そして、容積が増加する部分に吸入区間が、容積が減少する部分に吐出区間が形成されている。
【０００３】
このようなベーンポンプにおいては、スリットの基端に導かれる吐出油の圧力と回転遠心力とにより、ベーンがスリットから押し出されてカムリングの内周面に摺接されるが、始動初期においては吐出油の圧力が十分に上昇しておらず、とくに低温始動時においては作動油の粘度が上昇しているためにベーンが移動しにくく、ベーンがカムリングの内周面に摺接するまでの時間を要し、速やかに吐出圧力を上昇させることができない。
【０００４】
このようなベーンの移動を妨げる力（作動油の粘性抵抗による力）Ｆは、次式のように表すことができる。
【０００５】
Ｆ＝μ・（Ｖ／Ｃ）・Ｌ・Ｂ
但し  μ：粘性係数
Ｖ：ベーンのロータ径方向の速度
Ｃ：ベーンとスリットとの間隙
Ｌ：摺動部の長さ
Ｂ：摺動部の幅
上記式によれば、作動油の粘性抵抗による力Ｆを小さくするためには、
▲１▼ロータおよびベーンの幅（摺動部）を小さくする。
【０００６】
▲２▼摺動部の長さを短くする。
【０００７】
▲３▼ベーンとスリットとの間隙を大きくする。
【０００８】
ことが考えられる。
【０００９】
しかしながら、ロータおよびベーンの幅は、ポンプの押しのけ容積から決定される寸法であるため、必要以上に小さくすることができない。また、摺動部の長さを小さくすると、高圧時において背圧部からポンプ室への漏れを防ぐシール長が短くなることから、ベーンポンプの振動や騒音の原因となる吐出圧脈動を増大させてしまう。さらに、ベーンとスリットとの間隙を大きくすると、高温時においてこの間隙を通過する作動油の漏れ量が大きくなり、吐出圧脈動が増大する。
【００１０】
このため、ポンプの始動と同時にベーンが速やかに正常に動作するように、ベーンスリットの基端部に作動油を加圧する加圧手段を備えたベーンポンプが提案されている（実開平７−１７９７５号公報）。このベーンポンプによれば、低温始動時であっても、エンジンの始動スイッチの信号に基づいて加圧手段を駆動してベーンスリットの基端部に作動油を加圧することにより、ベーンが速やかに正常作動位置に移動するため、速やかに圧力を上昇させることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記実開平７−１７９７５号公報に記載されたベーンポンプにおいては、加圧手段として、シリンダ装置、ソレノイドおよびこれらを制御する制御装置が必要であるため、構成が大型化し、自動車のエンジンルームの限られた空間にベーンポンプを設置することが困難であるという問題がある。
【００１２】
また、エンジンの始動スイッチの信号に基づいてソレノイドを駆動するため、信号を取り出すための配線が必要となり、ベーンポンプを設置するための取付工程数が増大するという問題もある。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、構成を大型化することなく低温時における始動性を良好なものとす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ものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転軸を中心に回転自在のロータと、
該ロータを内周面に収容したカムリングと、
前記ロータの外周面に所定の間隔をおいて放射状に形成された複数のスリットと、
この各スリットに摺動自在に挿入されたベーンと、
この各スリットの基端側に形成された背圧孔とを備えたベーンポンプにおいて、
前記スリットは、前記ロータに形成された前記背圧孔の径と同幅の溝の内側の対向面に感温部材を装着することによって形成され、
前記感温部材は、前記スリットと前記ベーンの間隙を低温時には大きく、高温時には小さくなるように変化させる感温部材であることを特徴とするものである。
【００１５】
ここで、感温部材とは、ロータやベーンを構成する材料（例えば鉄）よりも熱膨張係数が大きい材料（例えば、銅、アルミニウム）のことをいう。
【００１７】
【作用】
本発明によれば、スリットの摺動面を感温部材にて構成したため、低温時においては、スリットとベーンとの摺動面における間隙が大きく高温時においては熱膨張により小さくなる。したがって、低温時においては、作動油の粘性抵抗による力が小さくなり、これによりベーンはスリット内を移動し易くなって、速やかに正常作動位置に移動することができる。また、高温時においては、スリットとベーンとの摺動面における間隙が小さくなるため、この間隙による作動油の漏れ量を少なくすることができる。
【００１８】
また、スリットにはベーンを押し上げるための背圧孔が形成されているが、本発明によれば、感温部材によりスリットを形成したため、ロータにスリットを形成する際には、背圧孔の径と同幅の溝を形成し、この溝に背圧孔を形成するように感温部材を設けてスリットを形成することができ、これによりスリットを簡易に形成することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は本発明によるベーンポンプの構成を示す断面図である。図１に示すように、ベーンポンプ２０のカムリング１の内周側に形成された略楕円形のカム面２には、回転軸３を中心にして回転する円柱状のロータ４が配設される。このロータ４の外周面には、所定の間隔で、放射状に複数のスリット５が形成され、これらのスリット５には、それぞれ板状のベーン６が摺動自在に挿嵌されている。なお、各スリット５の基端側には所定の径の背圧孔９が形成されており、この背圧孔９には高圧の油圧（ポンプの吐出圧）が導かれ、各ベーン６をロータ４の外周方向へと押し出すようになっている。
【００２１】
カムリング１の両側はサイドプレート１１とポンプハウジング１２とによって塞がれるようになっており、ロータ４の回転によって発生する遠心力と、前述の背圧孔９から加えられる油圧とにより、各ベーン６の先端がカムリング１のカム面２に接し、これによりカム面２内に、各ベーン６により画成される容積室１０が形成される。
【００２２】
また、ポンプハウジング１２には、回転軸３を挟んで対向する位置に、それぞれ一対の吸込ポート７および一対の吐出ポート８が形成されており、各容積室１０は、ロータ４の回転にしたがって、順次、吸込ポート７および吐出ポート８に選択的に連通するようになっている。
【００２３】
スリット５の最奥部には背圧孔９が形成され、この背圧孔９は、ロータ４の回転軸３を中心とする所定のピッチ円の円周上に配設される。
【００２４】
図２はロータ４の構成を示す図、図３はスリットの部分の拡大図である。図３に示すように、スリット５の対向面には切欠部５Ａが形成されており、この切欠部５Ａにそれぞれ感温部材１５が装着され、ベーン６との摺動面が形成されている。ここで、ロータ４およびベーン６を構成する材料を鉄とした場合、感温部材１５は鉄よりも熱膨張係数が大きい銅やアルミニウムにより構成される。ここで、感温部材１５による摺動面とベーン６との間隙は、エンジン始動時における作動油の低温時には大きく、作動油の高温時には小さくなるように設定されている。
【００２５】
次いで、本実施形態の動作について説明する。
【００２６】
自動車のエンジン始動により、ベーンポンプ２０に内蔵されたロータ４が回転し、この回転による遠心力と背圧孔９に作用する作動油の圧力とによりベーン６はカムリング１のカム面２に押し付けられる。ここで、エンジン始動時とくに低温時における作動油の粘度は非常に高く、ベーン６がスリット５から突出することを妨げる力（作動油粘性抵抗による力）が大きくなっている。このため、ベーン６はスリット５から突出しにくくなっているが、本実施形態においては、スリット５の摺動面を感温部材１５により構成したため、低温時における摺動面とベーン６との間隙が大きくなっている。したがって、ベーン６に作用する粘性抵抗を小さくすることができ、これによりベーン６はスリット５から突出し易くなる。
【００２７】
一方、作動油が高温となると、感温部材１５が熱膨張してスリット５の摺動面とベーン６との隙間が小さくなり、定常状態でベーンポンプ２０が作動する。
【００２８】
このように、本実施形態においては、スリット５の摺動面を感温部材１５にて構成したため、低温時においては、摺動面とベーン６との間隙が大きく、これによりベーン６に作用する作動油の粘性抵抗を小さくでき、ベーン６をカム面２に押し付け易くすることができる。したがって、上記実開平７−１７９７５号公報に記載されたベーンポンプのように、ベーン６をスリット５から強制的に突出させる加圧手段を設けることなく、作動油の低温時におけるベーンポンプの作動性を向上させることができ、これにより、ベーンポンプ以外の構成部品を必要とせず、自動車のエンジンルーム内のポンプ設置空間を大きくする必要がなくなる。また、加圧手段および加圧手段を駆動するための配線などを取り付けるための作業工程が不要となるため、ベーンポンプの取付作業を簡易なものとすることができる。
【００２９】
さらに、作動油の高温時においては、感温部材１５が膨張してスリット５の摺動面とベーン６との間隙が小さくなるため、この間隙からの作動油漏れ量を少なくすることができる。したがって、ベーンポンプ２０の吐出圧脈動が少なくなり、これにより本実施形態によるベーンポンプを使用したパワーステアリングシステムの騒音および振動を低減することができる。
【００３０】
なお、上記実施形態においては、スリット５に切欠部５Ａを形成し、この切欠部５Ａに感温部材１５を装着しているが、図４に示すように、ロータ４にスリット５の幅よりも大きい幅を有する溝部１６を形成し、この溝部１６の内側の対向面に感温部材１５を装着することにより、スリット５を形成してもよい。このように、スリット５を形成することにより、図３に示すようにスリット５に切欠部５Ａを形成するものと比較して、スリット５の加工が容易となり、これにより低コストにてベーンポンプを構成することができる。
【００３１】
また、上記実施形態においては、スリット５に感温部材１５を装着しているが、図５に示すように、ベーン６の摺動面に感温部材１５を装着してもよい。この際、ベーン６の両面に切欠部６Ａを形成し、この切欠部６Ａに感温部材１５を装着してもよく、また、図７に示すようにベーン６の両側面に感温部材１５を装着してもよい。このように、ベーン６に感温部材１５を装着することにより、感温部材１５の装着が容易となり、ベーンポンプの製造コストを低減することができる。
【００３２】
さらに、図８に示すように、スリット５およびベーン６の双方の摺動面に感温部材１５を装着してもよい。このように、スリット５およびベーン６の両摺動面に感温部材１５を装着することにより、熱膨張係数が比較的小さい材料を用いることができ、これによりスリット５およびベーン６を構成する材料との熱膨張率の差異による、感温部材１５の剥がれなどを防止することができる。
【００３３】
なお、上記実施形態においては、感温部材１５として、銅、アルミニウムを使用しているが、スリット５あるいはベーン６よりも熱膨張係数の大きい材料であれば、真鍮などの合金を用いてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、作動油の低温時においては、感温部材が熱膨張しておらず、スリットとベーンとの間隙が大きいため、作動油の粘性抵抗による力が小さくなり、これによりベーンはカムリングの内周面に押し付けられ易くなって、速やかに正常作動位置に移動することができる。したがって、ベーンを正常作動位置に移動させるために加圧手段を用いるものと比較して、その構成部品数を少なくすることができ、これにより、ベーンポンプを設置するための空間を小さくすることができる。また、加圧手段を駆動するための配線などを設置する必要もないため、ベーンポンプ取り付けのための作業工程を少なくすることができ、これにより、低コストにてベーンポンプの取り付けを行うことができる。
【００３５】
また、作動油の高温時においては、感温部材が熱膨張してスリットとベーンとの間隙が小さくなるため、この間隙からの作動油の漏れ量を少なくすることができ、これにより作動油の漏れによる吐出圧脈動を防止し、本発明によるベーンポンプを使用したシステムの振動や騒音を防止することができる。
【００３６】
更に本発明によれば、感温部材によりスリットを形成したため、ロータにスリットを形成する際には、背圧孔の径と同幅の溝を形成し、この溝に背圧孔を形成するように感温部材を設けてスリットを形成することができ、これによりスリットを簡易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるベーンポンプの構成を示す断面図
【図２】ロータの構成を示す図
【図３】スリット部分の構成を示す拡大図
【図４】スリット部分の他の構成を示す拡大図
【図５】ベーンに感温部材を取り付けたロータの構成を示す図
【図６】ベーンに感温部材を取り付けた構成を示す図
【図７】ベーンに感温部材を取り付けた他の構成を示す図
【図８】ベーンとスリットとの双方に感温部材を取り付けたロータの構成を示す図
【符号の説明】
１  カムリング
２  カム面
３  回転軸
４  ロータ
５  スリット
６  ベーン
７  吸込ポート
８  吐出ポート
９  背圧孔
１０  容積室
１１  サイドプレート
１５  感温部材
１２  ポンプハウジング
２０  ベーンポンプ
【図１】
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【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】
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【図８】
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