(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプハウジング及びポンプカバーと、該ポンプハウジング及びポンプカバー内に収納されたカムリングと、該カムリングにより仕切られたポンプ室内に偏心して取り付けられたロータと、該ロータに半径方向に摺動可能に取り付けられた複数のベーンと、前記ポンプハウジングとポンプカバーのうち少なくとも一方にポンプ室に開口して設けられた吸入ポートとを備えた流体圧式のベーンポンプにおいて、
前記吸入ポートのポンプ室開口の外周側は、ロータ回転軸から外周までの距離を、ロータ回転軸からカムリング内周までの距離の最大値と最小値の平均値以下の距離に設定するとともに、半径方向において前記吸入ポートのポンプ室開口の内周側は、ロータ外周の位置に設定し、前記吸入ポートのポンプ室開口のうち、ロータの高回転時に遠心力による流体圧の発生で吸入ポートよりポンプ室の流体圧が高くなる部分を閉じたことを特徴とするベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ベーンポンプ、特に吸入ポートの改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ベーンポンプとしては、例えば、『新版油空圧便覧』（１９８９年；株式会社オーム社発行）の２２５頁，２２６頁に記載のものが知られている。
【０００３】
上記従来出典には、図７に示す平衡形ベーンポンプ及び図８に示す非平衡形ベーンポンプが記載されている。
【０００４】
図７，８において、１はカムリング、２はロータ、３はベーン、４は吸入ポート、５は吐出ポート、６はポンプ室である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のベーンポンプにあっては、吸入ポート４の開口部がポンプ室６に対して常に全面開口するように、吸入ポート４のロータ回転軸から外周までの距離が、ロータ回転軸からカムリング１の内周までの距離の最大値とほぼ等しいか最大値以上の距離に設定されているため、高速回転させるベーンポンプにおいては、ポンプ室６の流体に働く遠心力により、ポート開口部の外周側で遠心油圧が発生し、図９に示すように、ポート開口部の外周側でポンプ室６から吸入ポート４側へ流体が流出し、吸入能力が低下する。
【０００６】
また、キャビテーションの発生については、ポート開口部の外周側でポンプ室６から吸入ポート４側へ流体が流出することでポート開口部の内周側に形成される吸入有効断面積が縮まり、これによって、ポート流速が速くなりポート圧を低下させる。したがって、ポンプ回転数をある程度高回転領域まで上げるとキャビテーションが発生するポート圧以下となり、キャビテーションの発生により吐出流量の急低下が生じる。つまり、ベーンポンプの入力回転数の限界がこのキャビテーション発生の限界により決まる。
【０００７】
なお、実開昭６２−５７７９０号公報や実開平４−１９６８４号公報には、上記従来例よりポート開口部のロータ回転軸から外周側までの距離がさらに長く設定された大開口面積の吸入ポートを有するベーンポンプが示され、これらも、上記同様の問題点を有する。
【０００８】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ロータに取り付けられた複数のベーンをカムリング内周に押し付けながら回転させるベーンポンプにおいて、高回転時のポンプ吸入能力の向上とキャビテーション発生限界の向上を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のベーンポンプでは、吸入ポートのポンプ室開口部のロータ回転軸から外周までの距離を、ロータ回転軸からカムリング内周までの距離の最大値と最小値の平均値以下の距離に設定した。
【００１０】
すなわち、ポンプハウジング及びポンプカバーと、該ポンプハウジング及びポンプカバー内に収納されたカムリングと、該カムリングにより仕切られたポンプ室内に偏心して取り付けられたロータと、該ロータに半径方向に摺動可能に取り付けられた複数のベーンと、前記ポンプハウジングとポンプカバーのうち少なくとも一方にポンプ室に開口して設けられた吸入ポートとを備えた流体圧式のベーンポンプにおいて、前記吸入ポートのポンプ室開口の外周側は、ロータ回転軸から外周までの距離を、ロータ回転軸からカムリング内周までの距離の最大値と最小値の平均値以下の距離に設定するとともに、半径方向において前記吸入ポートのポンプ室開口の内周側は、ロータ外周の位置に設定し、前記吸入ポートのポンプ室開口のうち、ロータの高回転時に遠心力による流体圧の発生で吸入ポートよりポンプ室の流体圧が高くなる部分を閉じたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】
流体吸入時、吸入ポートのポンプ室開口の外周側は、ロータ回転軸から外周までの距離を、ロータ回転軸からカムリング内周までの距離の最大値と最小値の平均値以下の距離に設定し、ロータの高回転時に遠心力による流体圧の発生で吸入ポートよりポンプ室の流体圧が高くなる部分を閉じているようにしたため、ポンプ室から吸入ポートに向かっての流体の流れの発生が抑えられ、従来のベーンポンプに比べて流体の吸入能力が向上する。加えて、半径方向において吸入ポートのポンプ室開口の内周側は、ロータ外周の位置に設定したため、吸入ポートからポンプ室に向かってのスムーズな流体の流れが確保される（図５参照）。
【００１２】
また、キャビテーションの発生に関しては、上記のように、ポンプ室から吸入ポート側へ流体が流出するのが抑えられることで、吸入ポートのポート開口部がほぼ吸入有効断面積となり、従来に比べて吸入有効断面積の拡大が図られる。これによって、ロータ回転数を高回転領域まで上げても吸入ポートのポート圧が、キャビテーションが発生するポート圧以上となるのが確保され、キャビテーション発生限界が向上する。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１４】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
【００１５】
図１は本発明第１実施例の非平衡形可変容量のベーンポンプの内部構造を示す図、図２は第１実施例ベーンポンプの図１Ａ−Ａ線による縦断面図である。
【００１６】
図１及び図２において、１はカムリング、２はロータ、３はベーン、４は吸入ポート、５は吐出ポート、６はポンプ室、７はポンプハウジング、８はポンプカバー、９は側板である。
【００１７】
前記カムリング１は、互いにボルト結合されるポンプハウジング７及びポンプカバー８内に収納されていて、図１に示すように、一端がピボットピン１０に、他端がリターンスプリング１１により揺動可能に支持され、吐出圧に応じて偏心量を可変とする構造になっている。
【００１８】
前記ロータ２は、カムリング１により仕切られたポンプ室６内にカムリング１とは偏心して取り付けられ、エンジン等から回転駆動される。
【００１９】
前記ベーン３は、ロータ２に対し半径方向に摺動可能に複数取り付けられていて、内径部分にはベーンリング１２が設けられている。
【００２０】
前記吸入ポート４は、ポンプカバー８及び側板９にポンプ室６に開口して設けてられている。
【００２１】
そして、吸入ポート４の側板９に形成されたポンプ室開口部は、ロータ回転軸Ｌからポンプ室開口部外周までの距離Ｒが、ロータ回転軸Ｌからカムリング１の内周までの距離の最大値ｒ２  と最小値ｒ１  の平均値（ｒ１  ＋ｒ２  ）／２以下の距離に設定されている。
【００２２】
また、吸入ポート４のポンプ室開口部のロータ回転軸Ｌからポンプ室開口部内周までの距離は、ロータ１の偏心量にかかわらず、ポンプ室６に開口する距離に設定されている。
【００２３】
次に、作用を説明する。
【００２４】
［吸入ポート４の設定］
図３に示すように、ロータ回転軸Ｌからカムリング内周までの距離の最小値ｒ１  （ロータ２の外周までの距離にほぼ等しい）と、ロータ回転軸Ｌからカムリング内周までの距離の最大値ｒ２  との範囲にあるポンプ室６には、図４に示すように、遠心力による油圧が発生する。
【００２５】
この図４では、ロータ回転数を７０００ｒｐｍとし、流体密度８３０ｋｇ／ｍ３  とする。
【００２６】
大気圧がほぼ０．１ＭＰａの時、吸入ポート４のポート圧がほぼ０．０３ＭＰａ程度以上であると、ポンプ室６の方が吸入ポート４より圧力が高くなり、ポンプ室６から吸入ポート４に向かって流体が流れ出す領域となる。
【００２７】
よって、遠心力による油圧の発生は、０．１ＭＰａから０．０３ＭＰａを差し引いた０．０７ＭＰａまで許容されることになり、遠心力による油圧が０．０７ＭＰａの位置でのポンプ半径を図４によりみると、ロータ回転軸Ｌからカムリング１の内周までの距離の最大値ｒ２  と最小値ｒ１  のほぼ平均値（ｒ１  ＋ｒ２  ）／２となっている。なお、図４でハッチングに示す領域は、ポンプ室６から吸入ポート４に向かって流体が流れ出す領域となる。
【００２８】
したがって、吸入ポート４のポンプ室開口部は、ロータ回転軸Ｌからポンプ室開口部外周までの距離Ｒを、ロータ回転軸Ｌからカムリング１の内周までの距離の最大値ｒ２  と最小値ｒ１  の平均値（ｒ１  ＋ｒ２  ）／２以下の距離に設定することで、少なくとも実験の条件下では、ポンプ室６から吸入ポート４に向かっての流体の流れを無くしている。
【００２９】
［流体吸入作用］
流体吸入時、従来のベーンポンプの場合、図９に示すように、ポンプ室６から吸入ポート４に向かっての流体の流れにより、吸入能力の低下がみられた。
【００３０】
しかし、この実施例においては、上記のように吸入ポート４のポンプ室開口部の形状を設定し、吸入ポート４よりポンプ室６の油圧が高くなる部分を閉じていることで、図５に示すように、ポンプ室６から吸入ポート４に向かっての流体の流れが発生せず、吸入能力を向上することができる。
【００３１】
また、従来のベーンポンプの場合、遠心油圧の発生に基づくポンプ室６から吸入ポート４に向かっての流体の流れにより吸入ポート４での吸入有効断面積が縮小し、キャビテーションの発生がロータ回転がある回転に達するとみられた。
【００３２】
しかし、この実施例においては、上記のように、ポンプ室６から吸入ポート４側へ流体が流出するのが抑えられることで、吸入ポート４のポート開口部がほぼ吸入有効断面積となり、従来に比べて吸入有効断面積の拡大が図られる。これによって、ロータ回転数を高回転領域まで上げても吸入ポート４のポート圧がキャビテーションが発生するポート圧以上となるのが確保され、キャビテーション発生限界を向上させることができる。
【００３３】
次に、効果を説明する。
【００３４】
吸入ポート４のポンプ室開口部のロータ回転軸Ｌから外周までの距離Ｒを、ロータ回転軸Ｌからカムリング１の内周までの距離の最大値ｒ２  と最小値ｒ１  の平均値（ｒ１  ＋ｒ２  ）／２以下の距離に設定したため、高回転時のポンプ吸入能力の向上とキャビテーション発生限界の向上を図ることができる。
【００３５】
この結果、高回転で駆動されても規定の吐出流量が確保されるベーンポンプとすることができ、例えば、自動車用自動変速機のポンプとして非常に有効性を発揮することになる。
【００３６】
（第２実施例）
まず、構成を説明する。
【００３７】
図６は本発明第２実施例の平衡形固定容量のベーンポンプの内部構造を示す図である。
【００３８】
図６において、１はカムリング、２はロータ、３はベーン、４は吸入ポート、５は吐出ポート、６はポンプ室、１３は背圧ポートである。
【００３９】
前記吸入ポート４のポンプ室開口部は、第１実施例と同様に、ロータ回転軸Ｌからポンプ室開口部外周までの距離Ｒが、ロータ回転軸Ｌからカムリング１の内周までの距離の最大値ｒ２  と最小値ｒ１  の平均値（ｒ１  ＋ｒ２  ）／２以下の距離に設定されている。
【００４０】
この第２実施例の作用及び効果に関しては、第１実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００４１】
以上、実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があっても本発明に含まれる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にあっては、ロータに取り付けられた複数のベーンをカムリング内周に押し付けながら回転させる流体圧式のベーンポンプにおいて、吸入ポートのポンプ室開口の外周側は、ロータ回転軸から外周までの距離を、ロータ回転軸からカムリング内周までの距離の最大値と最小値の平均値以下の距離に設定するとともに、半径方向において吸入ポートのポンプ室開口の内周側は、ロータ外周の位置に設定し、吸入ポートのポンプ室開口のうち、ロータの高回転時に遠心力による流体圧の発生で吸入ポートよりポンプ室の流体圧が高くなる部分を閉じたため、高回転時のポンプ吸入能力の向上とキャビテーション発生限界の向上を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施例のベーンポンプを示す内部構造図である。
【図２】第１実施例のベーンポンプを示す図１Ａ−Ａ線による縦断面図である。
【図３】実施例のベーンポンプでのロータ回転軸とカムリング内周までの距離の最大値と最小値を示す図である。
【図４】実施例のベーンポンプによるポンプ半径に対する遠心力による油圧特性図である。
【図５】実施例のベーンポンプの吸入作用説明図である。
【図６】本発明第２実施例のベーンポンプを示す内部構造図である。
【図７】従来の平衡形ベーンポンプを示す図である。
【図８】従来の非平衡形ベーンポンプを示す図である。
【図９】従来のベーンポンプの吸入作用説明図である。
【符号の説明】
１  カムリング
２  ロータ
３  ベーン
４  吸入ポート
５  吐出ポート
６  ポンプ室
７  ポンプハウジング
８  ポンプカバー
９  側板
【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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【図９】
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