(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに装着されたカムリングに回転可能に収納されたロータと、このロータに形成されたスリット内に放射方向へ摺動可能に挿入された複数のベーンと、前記カムリングの両側部を閉塞する一対の側壁部材とを有し、これら側壁部材のロータと摺接する面に、前記スリットの内周側端部に通じる複数の円弧状の背圧溝を凹設し、隣合う背圧溝どうしを連通溝で連通するするとともに、前記背圧溝にポンプ吐出圧を導入するように構成されたベーンポンプにおいて、前記各側壁部材のロータと摺接する面の少なくとも一方に、ベーン側端面と接触しない凹部を、ポンプの予圧縮領域からロータ回転方向に隣接する圧縮領域の円周方向ほぼ全長にわたる領域にのみ形成したことを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
前記凹部を、前記背圧溝の半径方向外方に形成した、請求項１に記載のベーンポンプ。
【請求項３】
前記凹部を、前記背圧溝または連通溝に連通して形成した請求項１に記載のベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力舵取装置の油圧源として用いられるベーンポンプに関し、特に、始動時におけるベーン飛び出し性を向上させたベーンポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のベーンポンプとして、特開平９−３２７４０号公報に記載されたようなものがある。
このものは、カムリング内に回転可能に収納されたロータと、このロータに形成されたスリット内に出没自在に設けられたベーンと、カムリング両側部を閉塞する一対の側壁部材（ボディ端面、サイドプレート）などからなる。
そして、ロータの回転によって、ベーンは、先端面をカムリング内周面に、両側端面を各側壁部材の対向する面にそれぞれ摺接させつつ、ロータとともに回転し、ポンプ作用を行うようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなベーンポンプにあっては、ポンプ始動時、ベーンがロータから十分に飛び出さず、ポンプ作用が直ちに開始されない、という現象が見られることがある。
ポンプ作用が開始された後には、各側壁部材に設けられた背圧溝（背圧導入溝）に導かれるポンプ吐出圧によって、ベーンはその先端がカムリング内周のカム面に当接するまで飛び出すことが保証される。しかし、ポンプ作用が開始されないポンプ始動直後には、ベーン飛び出しに寄与するのはロータの回転による遠心力のみであり、この状況下でベーン飛び出し不足が生じる。
【０００４】
そこで、本出願人はこの現象を解析したところ、図８に示すように、ロータ５０に形成されたスリット５１０内にあるベーン６０がロータ５０とともに回転する際、前記スリット５１０内壁の一方（ロータ回転方向の後ろ側）にベーン６０を押し付ける力Ｆが作用しており、これがベーン飛び出しを阻害していることがわかった。そして、さらに解析を進めた結果、前記ベーンがスリット内壁に押し付けられる現象は、ベーン側端面と側壁部材との間の摺動抵抗によって引き起こされる、ことを突き止めた。
【０００５】
本発明は、ベーン側端面と側壁部材との間の摺動抵抗がベーン飛び出し不足の遠因であることに着目し、前記摺動抵抗を低減することにより、ポンプ始動時におけるベーン飛び出し性を向上させようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、ハウジングに装着されたカムリングに回転可能に収納されたロータと、このロータに形成されたスリット内に放射方向へ摺動可能に挿入された複数のベーンと、前記カムリングの両側部を閉塞する一対の側壁部材とを有し、これら側壁部材のロータと摺接する面に、前記スリットの内周側端部に通じる複数の円弧状の背圧溝を凹設し、隣合う背圧溝どうしを連通溝で連通するするとともに、前記背圧溝にポンプ吐出圧を導入するように構成されたベーンポンプにおいて、下記構成を採用することとした。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、前記各側壁部材のロータと摺接する面の少なくとも一方に、ベーン側端面と接触しない凹部を、ポンプの予圧縮領域からロータ回転方向に隣接する圧縮領域の円周方向ほぼ全長にわたる領域にのみ形成する構成を採用した。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のものにおいて、前記凹部を、前記背圧溝の半径方向外方に形成する構成とした。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載のものにおいて、前記凹部を、前記背圧溝または連通溝に連通して形成する構成とした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態を、図１から図４にしたがって説明する。
１はフロントハウジングであり、このフロントハウジング１には凹所１１が形成されており、リヤハウジング２がこの凹所１１を閉塞している。
前記凹所１１には、サイドプレート３とカムリング４が収納されており、カムリング４の一側にはサイドプレート３が、他側にはリヤハウジング２がそれぞれ対接している。これらサイドプレート３とリヤハウジング２とが、カムリング４の両側部を閉塞する側壁部材として機能する。
【００１１】
カムリング４の内周は、カム曲線の周期が１８０度の楕円曲面であるカム面４１になっており、このカムリング４内にロータ５が回転可能に収納されている。
このロータ５には、放射方向に複数のスリット５１が形成されており、各スリット５１には、前記カム面４１に先端面が摺接する複数のベーン６が摺動可能に挿入されている。これらベーン６は、一側端面がサイドプレート３に、他側端面がリヤハウジング２にそれぞれ摺接している。
【００１２】
これにより、カムリング４のカム面４１とロータ５との間に、隣合うベーン６によって複数のポンプ室Ｐが形成され、これらポンプ室Ｐはロータ５の回転により容積変化を生じる。
【００１３】
前記リヤハウジング２およびサイドプレート３のロータ５と摺接する面には、膨張領域（吸入領域）のポンプ室に対応して一対の吸入ポート３１が、圧縮領域（吐出領域）のポンプ室に対応して一対の吐出ポート３２が、それぞれ直径方向の対称位置に形成されている。加えて、同じ面に、ロータ５のスリット５１の内周側の端部にある背圧室５２に通じる４つの背圧溝３３、３４が、ロータ５と同軸的に、前記各ポート３１、３２に対応する角度位置に凹設され、吸入ポート３１に対応する吸入側背圧溝３３は、図示しない通路によって吐出ポート３２と連通している。
【００１４】
本実施形態において特徴とするところは、隣り合う前記背圧溝３３、３４どうしを連通するようにリヤハウジング２およびサイドプレート３に凹設された連通溝の形状である。
まず、吐出ポート３２に対応する吐出側背圧溝３４とロータ５回転方向に隣設する吸入側背圧溝３３との間に設けられた第１連通溝７は、その全長（円周方向）にわたって同幅（半径方向）の、絞り効果を有する細溝として形成されており、この第１連通溝７は従来装置のものと同様である。
【００１５】
一方、吸入側背圧溝３３とロータ５回転方向に隣接する吐出側背圧溝３４との間に設けられた第２連通溝８は、吸入側背圧溝３３の近傍のみ幅狭の絞り部８１、この絞り部８１から吐出側背圧溝３４のロータ５回転方向の後端まで、つまり予圧縮領域および圧縮領域の円周方向ほぼ全域にわたって、吐出側背圧溝３４よりも幅広の幅広部８２となっている。この幅広部８２は、第２連通溝８の一部であるとともに、ベーン６側端面がリヤハウジング２およびサイドプレート３と接触しない部分を創出し、各部材６、２、３間の接触面積を減少させる凹部として機能する。
【００１６】
前記幅広部８２の幅は、リヤハウジング２およびサイドプレート３のロータ５と摺接する面において、この幅広部８２と吐出ポート３２との間に平坦部として残る部分に、十分なシール幅を残すように設定する。
なお、各連通溝７、８は、その全域にわたって同深であり、おおむね各背圧溝３３、３４の５分の１程度の深さである。したがって、第１連通溝７よりも半径方向の幅が大きい第２連通溝８も、絞り効果を有している。
【００１７】
以上のように構成された本実施形態のものの作用を、図５も参照しつつ以下に説明する。
ポンプ始動時、予圧縮領域にあるベーン６（図５、▲１▼の位置）の飛び出しに寄与するのは、ロータ５の回転による遠心力のみである。しかしながら、第２連通溝８の幅広部８２によって、ベーン６両側端面とリヤハウジング２、サイドプレート３との接触面積を減少させているので、これに基づいてロータ５をスリット５１内壁へ押し付ける力Ｆ（図８参照）を弱めることができ、遠心力によるベーン６の飛び出しが助長される。
【００１８】
このように予圧縮領域でベーン６（▲１▼の位置）が従来のものより大きく飛び出しうるので、カム面４１によってベーン６が押し下げられる圧縮領域において、ベーン６（▲３▼の位置）に対するカム面４１による押し下げ量が大きく、この押し下げによって吐出側背圧溝３４内の作動油が大きく圧縮される。
【００１９】
このとき、吐出側背圧溝３４のロータ５回転方向の両端は、それぞれ絞り効果を有する連通溝７、８によって擬似的に閉じられているので、前記のように▲３▼の位置で圧縮された作動油は、ロータ５回転方向の反対側に隣接するベーン６（▲２▼の位置）後端に、このベーン６を飛び出させるように作用する。
【００２０】
すなわち、▲３▼の位置のベーン６の押し下げ量が大きい分、▲２▼の位置のベーン６後端に吐出側背圧溝３４から作用する油圧力も大きい。しかも、▲２▼の位置においても第２連通溝８の幅広部８２によって前記リヤハウジング２、サイドプレート３との接触面積が減少しているので、この位置においてベーン６はもっとも抵抗なく飛び出すことができる。
【００２１】
このようにしてベーン６の飛び出し性を向上させたので、本実施形態のベーンポンプを用いれば、ポンプ始動時、可及的すみやかにポンプ作用を開始させることができる。
【００２２】
また、凹部である幅広部８２を、ポンプの予圧縮領域からロータ回転方向に隣接する吐出領域の円周方向ほぼ全長、すなわち、ベーン６の円滑な飛び出しが最も効果的に作用する領域にのみ形成したことにより、従来のものに対して必要最小限の追加工を施すのみで足りる。
【００２３】
さらに、凹部である幅広部８２が、連通溝として形成され、吐出側背圧溝３４に連通して形成されているので、リヤハウジング２、サイドプレート３のロータ５との摺接面において、幅広部８２の半径方向外方に平坦部として残る部分の半径方向幅を、凹部を背圧溝、連通溝から独立して形成するよりも大きくとることができる。したがって、凹部と吸入ポート、吐出ポートとの間のシール性を十分に確保することができる。
【００２４】
ついで、第２の実施形態について、図６にしたがって説明する。
第１の実施形態においては、リヤハウジング２、サイドプレート３のロータ５との摺接面に、形状の異なる２種類の連通溝７、８を設けたが、第２連通溝８の幅広部８２（以上、図３参照）の幅で円環状に連続した１つの環状連通溝９とし、これを凹部としてもよい。その他は、第１の実施形態のものと同じである。
この場合も、環状連通溝９を、各背圧溝３３、３４よりも相当程度浅く形成することにより、第１の実施形態における連通溝７、８（図３）のような絞り効果を持たせておく。
【００２５】
このような環状連通溝９を設けることにより、予膨張領域および膨張領域においても、ベーン両側端面とリヤハウジング、サイドプレートとの接触面積を減少させることができる。これにより、本実施形態のものにあっては、第１の実施形態の作用を呈することに加え、予膨張領域および膨張領域においてもベーンの飛び出しが助長され、より速やかにポンプ作用を開始させることができる。
【００２６】
また、環状連通溝９をたとえばエンドミルのような刃物で切削して形成する場合、一連の連続した加工作業で形成できるので、加工時間を必要最小限にとどめることができる。
【００２７】
最後に、第３の実施形態について、図７にしたがって説明する。
そもそも凹部は、ベーン６とリヤハウジング２、サイドプレート３との摺動抵抗（接触面積）の低減が目的のものであって、圧力の導入は必要ない。したがって、先の２つの実施形態のように、凹部（幅広部８２、環状連通溝９）を必ずしも背圧溝３３、３４と連通させる必要はなく、背圧溝３３、３４間の圧力連通用には従来通りの幅狭の連通溝１０を形成し、これら連通溝１０からは独立した凹溝２０を、凹部としてリヤハウジング２、サイドプレート３の適所に設けてもよい。これにより、第１または第２の実施形態の作用を呈することができる。凹溝２０は、図７のようにそれぞれ独立させて形成しても、環状に連続させて形成してもよい。
【００２８】
なお、いずれの場合も、背圧溝３３、３４に対応する範囲では、吸入ポート３１、吐出ポート３２との間のシール性を確保するため、凹溝２０の半径方向の幅は、他の部位よりも小さくしておく。
上記第１から第３の各実施の形態では、リヤハウジング２、サイドプレート３の両方に凹部（幅広部８２、環状連通溝９、凹溝２０）を設けたが、リヤハウジング２、サイドプレート３のいずれか一方に設けるだけでも、従来装置に比べ、ベーンの飛び出し性が大きく向上することはいうまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項１に記載の発明では、各側壁部材のロータと摺接する面の少なくとも一方に、ベーン側端面と接触しない凹部を、ポンプの予圧縮領域からロータ回転方向に隣接する圧縮領域の円周方向ほぼ全長にわたる領域にのみ形成する構成とした。
【００３０】
これにより、各側壁部材とベーン側端面との摺動抵抗が低減されることに基づき、ロータに形成されたスリットの内壁の一方（ロータ回転方向の後ろ側）にベーンを押し付ける力が弱まる。すなわち、従来、ベーンの飛び出しを阻害していた前記押し付け力が弱められるので、ポンプ始動時、可及的すみやかにポンプ作用を開始させることができる。しかも、前記凹部を、ポンプの予圧縮領域からロータ回転方向に隣接する圧縮領域の円周方向ほぼ全長にわたる領域にのみ形成する、すなわち、ベーンの円滑な飛び出しが最も効果的に作用する領域（第１の実施形態についての説明参照）にのみ凹部を形成するようにした。これにより、従来のものに対して必要最小限の追加工を施すのみでよい。
【００３１】
請求項２に記載の発明では、凹部を前記背圧溝の半径方向外方に形成することにより、請求項１のものと同様の効果を奏する。
【００３２】
請求項３に記載の発明では、凹部を前記背圧溝または連通溝に連通して形成するようにした。これにより、各側壁部材のロータとの摺接面において、凹部の半径方向外方に平坦部として残る部分の半径方向幅を、凹部を背圧溝、連通溝から独立して形成するよりも大きくとることができる。したがって、凹部の半径方向外方のシール性を十分に確保しつつ、請求項１に記載のものと同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るベーンポンプの全体断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る、サイドプレートの平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明の作動態様を示す作動説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る、サイドプレートの平面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る、サイドプレートの平面図である。
【図８】従来のベーンポンプの部分断面図である。
【符号の説明】
１  フロントハウジング
１１  凹所
２  リヤハウジング（側壁部材）
３  サイドプレート（側壁部材）
３１  吸入ポート
３２  吐出ポート
３３  吸入側背圧溝
３４  吐出側背圧溝
４  カムリング
４１  カム面
５  ロータ
５１  スリット
５２  背圧室
６  ベーン
７  第１連通溝
８  第２連通溝
８１  絞り部
８２  幅広部（凹部）
９  環状連通溝（凹部）
１０  連通溝
２０  凹溝（凹部）
【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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