(57)【要約】【課題】  起動時の起動遅れを生じさせず、しかも、高速運転時の摩耗や焼き付きを防止できるベーンポンプを提供する。【解決手段】  サイドプレート７に形成した背圧導入溝のうち所定の背圧導入溝１１ａを吐出圧導入路１２を介して吐出圧が導入される高圧室１３に導く構成にしたベーンポンプにおいて、カバー３と接触するロータ６の他側面６ｂのみに、そのカバー３に形成した複数の背圧導入溝１４を互いに連通させる円環溝６ｃを形成したものである。【選択図】  図２
2006097478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディ内に、ロータを回転自在に収容するカムリングを組み込み、上記ロータの一方の側面にサイドプレートを対向させて設け、他方の側面にカバーを対向させて設け、さらに、上記ロータの円周方向に複数のベーン溝を放射状に形成し、これらベーン溝の基部に背圧室を形成するとともに、上記ベーン溝および背圧室にベーンを摺動自在に組み込み、ロータが回転することによって、ベーンの先端がカムリングの内壁に接触して、ベーンがベーン溝から突出する伸張工程と、ベーンがベーン溝内に押し込まれる収縮工程を経る一方、ロータと接触するサイドプレートの一方の側面およびロータと接触するカバーの側面のそれぞれに、ロータに形成した背圧室に圧油を導く背圧導入溝を、円周方向に複数設け、かつ、サイドプレートに形成した背圧導入溝のうち所定の背圧導入溝を吐出圧導入路を介して吐出圧が導入される高圧室に導く構成にしたベーンポンプにおいて、カバーと接触するロータの他方の側面のみに、そのカバーに形成した複数の背圧導入溝を互いに連通させる円環溝を形成したベーンポンプ。
【請求項２】
上記円環溝は、ベーンがベーン溝内に位置するとき、そのベーンによって分断して、上記円環溝内の流体の流通を阻止するか、あるいは円環溝を流通する流体に絞り抵抗を付与する構成にした請求項１記載のベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、パワーステアリング装置における油圧源となるベーンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のベーンポンプとして、特許文献１に記載されたものが従来から知られているが、この従来のベーンポンプを図７〜図９に示す。
図７に示すように、ボディ１０１にボディボア１０２を形成するとともに、このボディボア１０２をカバー１０３で塞いでいる。これらボディ１０１およびカバー１０３には、それぞれ軸受穴１０１ａ、軸受穴１０３ａを形成し、これら軸受穴１０１ａと軸受穴１０３ａとでシャフト１０４を回転自在に支持している。
【０００３】
上記ボディボア１０２内には、略楕円形をした内壁１０５ａを有するカムリング１０５を組み込むとともに、このカムリング１０５内にロータ１０６を回転自在に収容している。このロータ１０６の一方の側面１０６ａには、サイドプレート１０７を接触させるとともに、他方の側面１０６ｂには、上記カバー１０３を接触させている。
【０００４】
また、上記ロータ１０６の中心部分にはシャフト１０４を貫通させるとともに、この貫通部分に形成したセレーションを介して、シャフト１０４とロータ１０６とが一体回転するようにしている。
さらに、図８に示すように、上記ロータ１０６には、その円周方向に複数のベーン溝１０８を放射状に形成している。これらベーン溝１０８は、その基部に背圧室１０９を形成するとともに、ベーン１１０を摺動自在に組み込んでいる。これらベーン１１０は、その先端がカムリング１０５の内壁１０５ａに接触するように回転する。
【０００５】
そして、図９に示すように、上記サイドプレート１０７には、ロータ１０６との対向面である側面１０７ａに、４つの背圧導入溝１１１を等間隔に形成するとともに、互いに対向する一対の背圧導入溝１１１には、吐出圧導入路１１４を開口させている。また、上記４つの背圧導入溝１１１のそれぞれは、絞り溝１１２によって連通している。したがって、上記背圧導入溝１１１および絞り溝１１２によって、ロータ１０６に形成されたすべての背圧室１０９が円周方向に連通することになる。
【０００６】
また、上記カバー１０３であってカムリング１０５に接触する側面にも上記背圧導入溝１１１と対向する４つの背圧導入溝１１５を形成しているが、これら背圧導入溝１１１と１１５とは背圧室１０９を介して互いに連通している。ただし、このカバー１０３側の背圧導入溝１１５はそれぞれを独立させている。言い換えると、カバー１０３側には絞り溝１１２を形成していない。
【０００７】
上記のような構成にしたベーンポンプは、例えば、ポンプが全く停止しているときには、高圧室１１３もタンク圧になるので、この高圧室１１３内の圧力が導かれる背圧室１０９内もタンク圧に維持されている。したがって、ベーン１１０の先端がカムリング１０５の内壁１０５ａに押しつけられることはない。かえって、ベーン１１０がその自重でベーン溝１０８内に沈み込んだりしてベーン１１０の先端がカムリング１０５の内壁１０５ａから離れてしまう。
【０００８】
もし、すべてのベーン１１０の先端がカムリング１０５の内壁１０５ａから離れていれば、たとえ、シャフト１０４を図８に示した矢印ｒ方向に回転したとしても、ロータ１０６が空回りするだけでポンプは駆動せず、吐出量がゼロの状態を保つ。特に、長時間停車後の起動時には、作動油の粘性が高いので、ロータ１０６を回転してベーン１１０に遠心力を作用させたとしても、作動油の粘性抵抗によってベーン１１０がベーン溝１０８からなかなか飛び出てこない。ただし、ロータ１０５を回転し続ければ、ベーン１１０に遠心力が作用し続けるので、その連続的な遠心力の作用でベーン１１０が、作動油の粘性抵抗に打ち勝ってベーン溝１０８から突出し、その先端がカムリング１０５の内壁１０５ａに接触する。特に、吐出口ｂ１，ｂ２側にあるベーン１１０の一つでも上記内壁１０５ａに接触すると、そのベーン１１０の作動油を排出する力によって高圧室１１３に多少の圧力が発生する。
【０００９】
上記のように高圧室１１３に多少でも圧力が発生すると、その圧力が吐出圧導入路１１４を介して背圧室１０９に導かれるので、その圧力作用で、ベーン溝１０８に没入していたベーン１１０がベーン溝１０８から次々に突出し、その先端をカムリング１０５の内壁１０５ａに接触させる。このように背圧室１０９に圧力が導かれてベーン１１０がカムリング１０５の内壁１０５ａに接触すれば、ベーン１１０が自重等でベーン溝１０８内に没入することがないので、以後、ポンプ作用を継続することになる。
【００１０】
また、上記のようにポンプ作用を継続すると、ベーン１１０はベーン溝１０９の中を往復することになるが、この往復運動によって背圧導入溝１１１および１１５の作動油をベーン溝１０８および背圧室１０９に吐出させたり、あるいはこの背圧導入溝１１１および１１５の作動油をベーン溝１０８および背圧室１０９に吸い込ませたりする。言い換えると、収縮行程位置にあるベーン溝１０８および背圧室１０９から吐出された作動油は、背圧導入溝１１１および１１５を経由して伸張行程位置にある背圧室１０９およびベーン溝１０８に供給されるので、ベーン１１０はその背圧室１０９内の圧力でその先端がカムリング１０５の内壁１０５ａに接触することになる。
【００１１】
また、当該ポンプの起動時に、例えばベーン１１０が一つだけカムリング１０５の内壁１０５ａに接触している状態では、高圧室１１３内の圧力もそれほど高くはならない。したがって、背圧室１０９に少しでも圧力が立ったときには、その圧力が逃げるのを防止する方が、当該ポンプの起動性がよくなる。そこで、この従来のベーンポンプでは、背圧導入溝１１１間を絞り溝１１２で連通し、吐出圧導入路１１４が開口していない背圧導入溝１１１および１１５の作動油が、それほど高圧になっていない高圧室１１３側に逃げないようにしている。
【００１２】
なお、ベーン１１０の伸張工程と収縮工程を繰り返す過程で、カムリング１０５の内壁１０５ａと各ベーン１１０間とによって独立した室が形成される。この形成された室内には、ベーン１１０の伸張工程時に吸い込み口ａ１，ａ２から作動油が吸い込まれる。そして、室内に吸い込まれた作動油は、ベーン１１０の収縮工程時に高圧となり、吐出口ｂ１，ｂ２から高圧室１１３に吐出される。
【００１３】
上記のようにしてポンプが起動して高速運転に入ると、今度は、収縮行程位置におけるベーン溝１０８および背圧室１０９内の作動油が、伸張行程位置における背圧室１０９およびベーン溝１０８に供給される。そして、実際には、背圧室１０９内の圧力が、ポンプ吐出圧よりも高くなることが多いので、吐出圧導入路１１４からは各背圧室１０９の不足分の流量のみが補給されることになる。したがって、各背圧室１０９間で行き来する作動油の流量はそれほど多くはなく、しかも、高速運転時には、油温が上昇し、作動油の粘性も低くなっているので、上記絞り溝１１２の絞り抵抗はそれほど大きくはならない。そのために絞り溝１１２で各背圧導入溝１１１を連通している方が、圧力の異常な上昇を避けられるという利点がある。
【００１４】
【特許文献１】実開平２−０９０３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記のようにした従来のベーンポンプでは、低温起動時の吐出遅れをなくそうとすればするほど、吐出導入路１１４が開口していない背圧導入溝１１１および１１５の作動油が、吐出圧導入路１１４が開口する背圧導入溝１１１に流れ込まないようにしなければならないが、そのためには絞り溝１１２の開度をより小さくする必要がある。
特に、上記従来のベーンポンプでは、吐出圧導入路１１４が開口していない一つの背圧導入溝１１１と、吐出圧導入路１１４が開口している二つの背圧導入溝１１１とが絞り溝１１２によって連通しているので、個々の絞り溝１１２はその開度を、かなり小さくせざるを得ない。
【００１６】
なぜなら、吐出圧導入路１１４が開口していない一つの背圧導入溝１１１から、吐出圧導入路１１４が開口している二つの背圧導入溝１１１に流れる流量は、２つの絞り溝１１２の合計開度に比例するので、一つの絞り溝１１２の開度をかなり小さくして、小さな合計開度を維持しなければならないからである。
【００１７】
ただし、絞り溝１１２の開度を小さくし過ぎると、起動時の吐出遅れをなくすことができるが、今度は、高速運転時の背圧導入溝１１１および背圧室１０９内の圧力が高くなりすぎて、ベーン１１０が内壁１０５ａに接触する接触圧が高くなり、カムリング１０５が摩耗したり、カムリング１０５とベーン１１０とが焼き付いたりする原因になってしまう。特に、高速運転になればなるほど、ベーン溝１０９におけるベーン１１０の往復運動が激しくなり、その分、背圧導入溝１１１および１１５内を流れる単位時間あたりの流量が多くなるので、絞り溝１１２による圧力損失が大きくなる。このように圧力損失が大きくなれば、ベーン１１０が収縮するときの背圧室１０９の圧力が上昇するので、その分、ベーン１１０がカムリング１０５の内壁１０５ａに接触する接触圧が高くなり、上記したようにカムリング１０５が摩耗したり、カムリング１０５とベーン１１０とが焼き付いたりしてしまう。
【００１８】
結局、起動時の吐出遅れを無くそうとすると、高速運転時の摩耗や焼き付きが問題になり、高速運転時のベーン１１０の摩耗や焼き付きを防止しようとすると、起動時の起動遅れが発生してしまうというように、従来のベーンポンプは二律背反的な問題を抱えていた。
この発明の目的は、起動時の吐出遅れを生じさせず、しかも、高速運転時の摩耗や焼き付きを防止できるベーンポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
第１の発明は、ボディ内に、ロータを回転自在に収容するカムリングを組み込み、上記ロータの一方の側面にサイドプレートを対向させて設け、他方の側面にカバーを対向させて設け、さらに、上記ロータの円周方向に複数のベーン溝を放射状に形成し、これらベーン溝の基部に背圧室を形成するとともに、上記ベーン溝および背圧室にベーンを摺動自在に組み込み、ロータが回転することによって、ベーンの先端がカムリングの内壁に接触して、ベーンがベーン溝から突出する伸張工程と、ベーンがベーン溝内に押し込まれる収縮工程を経る一方、ロータと接触するサイドプレートの一方の側面およびロータと接触するカバーの側面のそれぞれに、ロータに形成した背圧室に圧油を導く背圧導入溝を、円周方向に複数設け、かつ、サイドプレートに形成した背圧導入溝のうち所定の背圧導入溝を吐出圧導入路を介して吐出圧が導入される高圧室に導く構成にしたベーンポンプにおいて、上記カバーと接触するロータの他方の側面のみに、そのカバーに形成した複数の背圧導入溝を互いに連通させる円環溝を形成した点に特徴を有する。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によれば、カバーと対向するロータの側面のみに、そのカバーに形成した複数の背圧導入溝を互いに連通させる円環溝を形成したので、起動時には隣接する背圧導入溝間を流れる流体に対して、円環溝が絞り抵抗を付与することになる。このときカバー側に形成した背圧導入溝は、背圧室を介して吐出圧導入路に連通するが、十分に張り出していないベーンによって、背圧室を介して連通する通路面積が絞られる。そのために背圧室を介して連通する通路すなわちロータの幅分における通路において圧力損失が発生する。そのためにカバー側の流体が、十分に圧力が上昇していない高圧室に逃げにくくなり、その分、起動時の吐出遅れをなくすことができる。
【００２１】
一方、高速運転時には、通常は油温が高く、作動油の粘性も低くなっているので、背圧室を介してサイドプレート側の背圧導入溝とカバー側の背圧導入溝とが連通する通路における圧力損失が大きくならない。したがって、背圧室の圧力が異常に上昇することはなく、高速運転時の摩耗や焼き付きを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１〜図６に、この発明の実施形態を示す。
図１に示すように、ボディ１にボディボア２を形成するとともに、このボディボア２をカバー３で塞いでいる。これらボディ１およびカバー３には、それぞれ軸受穴１ａ、軸受穴３ａを形成し、これら軸受穴１ａと軸受穴３ａとでシャフト４を回転自在に支持している。
上記ボディボア２内には、カムリング５を組み込むとともに、このカムリング５内にロータ６を回転自在に収容している。このロータ６の一方の側面６ａには、サイドプレート７を対向させるとともに、他方の側面６ｂには、上記カバー３を対向させている。
【００２３】
また、上記ロータ６の中心部分にはシャフト４を貫通させるとともに、この貫通部分に形成したセレーションを介して、シャフト４とロータ６とが一体回転するようにしている。
さらに、図２および図３に示すように、上記ロータ６には、その円周方向に複数のベーン溝８を放射状に形成している。これらベーン溝８は、その基部に背圧室９を形成するとともに、このベーン溝８にベーン１０を摺動自在に組み込んでいる。
【００２４】
また、上記ロータ６であって、カバー３に対向させた他方の側面６ｂのみに円環溝６ｃを形成している。言い換えると、サイドプレート７に対向させた一方の側面６ａには円環溝を形成していない。そして、上記他方の側面６ｂに形成した円環溝６ｃは、図２に示すように、各背圧室９に連通する構成にしている。
【００２５】
さらに、図５に示すように、上記サイドプレート７には、ロータ６との対向面である側面７ａに一対の第１背圧導入溝１１ａと、同じく一対の第２背圧導入溝１１ｂとを円周方向に交互に形成するとともに、各背圧導入溝１１ａ，１１ｂは、円周方向に所定の間隔を保っている。そして、上記第１背圧導入溝１１ａは、吐出圧導入路１２を介して高圧室１３に連通している。なお、この高圧室１３は当該ポンプの吐出口に連通している。
【００２６】
一方、前記カバー３であってロータ６との対向面には、上記サイドプレート７の第１，２背圧導入溝１１ａ，１１ｂに対向する背圧導入溝１４を形成しているが、この背圧導入溝１４は、上記した第１，２背圧導入溝１１ａ，１１ｂと、背圧室９を介して互いに連通するとともに、円環溝６ｃを介しても互いに連通する構成にしている。
【００２７】
上記のように構成にしたベーンポンプは、その起動時にロータ５を回転し続ければ、ベーン１０に遠心力が作用し続けるので、その連続的な遠心力の作用でベーン１０がベーン溝８から突出してその先端がカムリング５の内壁５ａに接触する。特に、吐出口側にあるベーン１０の一つでも上記内壁５ａに接触すれば、そのベーン１０の作動油を排出する力によって高圧室１３に多少の圧力が発生する。
【００２８】
上記のように高圧室１３に多少でも圧力が発生すると、その圧力が吐出圧導入路１２を介して背圧室９に導かれるので、その圧力作用で、ベーン溝８に没入していたベーン１０がベーン溝８から次々に突出し、その先端をカムリング５の内壁５ａに接触させる。このように背圧室９に圧力が導かれてベーン１０がカムリング５の内壁５ａに接触すれば、ベーン１０が自重等でベーン溝８内に没入することがないので、以後、ポンプ作用を継続することになる。
【００２９】
また、上記のようにポンプ作用を継続すると、ベーン１０はベーン溝９の中を往復することになるが、この往復運動によって第１，２背圧導入溝１１ａ，１１ｂおよび背圧導入溝１４の作動油を、ベーン溝８および背圧室９に吐出させたり、あるいは第１，２背圧導入溝１１ａ，１１ｂおよび背圧導入溝１４の作動油をベーン溝８および背圧室９に吸い込ませたりする。言い換えると、収縮行程位置にあるベーン溝８および背圧室９から吐出された作動油は、第１，２背圧導入溝１１ａ，１１ｂおよび背圧導入溝１４を経由して伸張行程位置にある背圧室９およびベーン溝８に供給されるので、ベーン１０はその背圧室９内の圧力でその先端がカムリング５の内壁５ａに接触することになる。
【００３０】
また、当該ポンプの高速運転時には、各背圧室９が連通していた方がよいが、長時間停車後の当該ポンプの起動時には、それら背圧室９の圧力を維持するために、その背圧室９内の圧力がなるべく逃げないようにする方が効率的であることは、前記したとおりである。そこで、この実施形態では、ロータ６の一方の側面すなわちカバー３と対向する側の面のみに円環溝６ｃを形成している。この円環溝６ｃは、カバー３と相まって各背圧室９を連通する通路を構成するとともに、この通路によってカバー３に形成した各背圧導入溝１４も連通させる。なお、上記複数の背圧導入溝１４は、円周方向に所定の間隔を保っている。
【００３１】
そして、長時間停車した後に油温が下がると、当該ポンプ起動時の作動油の粘性が高くなる。このように作動油の粘性が高くなると、カバー側に形成した背圧導入溝１４は、背圧室９を介して吐出圧導入路１２に連通するが、十分に張り出していないベーン１０によって、背圧室９を介して連通する通路面積が絞られる。そのために作動油は背圧室９を横断しにくくなる。したがって、この背圧室９を介してカバー３側の背圧導入溝１４から第１背圧導入溝１１ａに流れる流量がほとんどなくなる。背圧導入溝１４から第１背圧導入溝１１ａに流れる流量がほとんどなくなれば、少なくとも、カバー３側に形成した背圧導入溝１４側の圧力が確保されることになる。このように背圧導入溝１４に圧力が確保されれば、カムリング５の内壁５ａに一度接触したベーン１０が、ベーン溝８に簡単に沈み込まなくなる。したがって、以後のポンプ作用が円滑に継続されることになる。
【００３２】
もし、円環溝６ｃをロータ６の両側面に形成すれば、背圧室９内の作動油は、各背圧導入溝１１ａ，１１ｂおよびサイドプレート７側に設けた円環溝６ｃを経由して吐出圧導入路１２から、起動時にそれほど高圧になっていない高圧室１３に逃げてしまうので、起動時にベーン１０がカムリング５の内壁５ａにせっかく接触しても、ベーン１０がベーン溝８の中に簡単に沈み込んでしまう。そのために、なかなかポンプ作用を継続できず、結果的に、吐出遅れが生じるということになってしまう。
【００３３】
しかし、この実施形態では、吐出圧導入路１２と直接連通していない他方の側面６ｂ側だけに円環溝６ｃを形成するとともに、十分に張り出していないベーン１０によって前記したように絞り効果が発揮されるので、カバー３側に形成した背圧導入溝１４内の圧力をある程度保つことができる。したがって、このカバー３側の背圧導入溝１４側に保たれた圧力で、起動時にカムリング５の内壁５ａに接触したベーン１０が、ベーン溝８に沈み込んでしまうのを防げるので、当該ポンプの吐出遅れという問題を解消できる。
【００３４】
一方、高速運転時には、油温が上昇して作動油の粘性が低くなるので、ベーンによる絞り機能がほとんど発揮されない。また、各背圧室９を介して、サイドプレート７側に形成した第１，２背圧導入溝１１ａ，１１ｂと、カバー３側に形成した背圧導入溝１４とが連通するとともに、カバー３側に形成した背圧導入溝１４同士が円環溝６ｃを介して連通するので、第１，２背圧導入溝１１ａ，１１ｂおよび背圧導入溝１４のすべてに作動油がスムーズに流通する。このように背圧導入溝のすべてに作動油がスムーズに流通するので、背圧室に異常圧が発生したりせず、高速運転時における前記焼き付きや偏摩耗といった問題が発生しない。
【００３５】
なお、上記円環溝６ｃを図面に示すように背圧室９を通る円周の直径と同じ直径にして、円環溝６ｃが背圧室９と完全に交差する位置に形成することによって、例えば、ベーン１０がベーン溝８内に完全に沈み込んだとき、言い換えると、ベーン１０の基端が背圧室９内に位置するとき、円環溝６ｃによって構成される背圧導入溝１４同士を連通させる流路に、絞り抵抗を付与することができる。このように絞り抵抗を付与できるので、当該ポンプの起動時における背圧導入溝１４内の圧力を保つことができ、その吐出遅れを防止するのにさらに役立つことになる。
【００３６】
また、上記円環溝６ｃを背圧室９よりも外側、すなわち各背圧室９を通る円周の直径よりも円環溝６ｃの直径を大きくすることもできる。このように円環溝６ｃを背圧室９よりも外側に形成すれば、ベーン１０がベーン溝８に沈み込んだときに、この円環溝６ｃが分断されることになる。したがって、カバー３側に形成した背圧導入溝１４同士が孤立することになる。このように背圧導入溝１４同士が孤立すれば、それだけ背圧導入溝１４内の圧力を保つことができるので、当該ポンプの起動時の起動遅れをより効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態のベーンポンプを示す断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】ロータの断面図である。
【図４】サイドプレートとの接触面を示したロータの側面図である。
【図５】ロータとの接触面を示したサイドプレートの側面図である。
【図６】カバーの側面図である。
【図７】従来例のベーンポンプを示す断面図である。
【図８】図７のVIII−VIII線断面図である。
【図９】従来例のサイドプレートを示す側面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１                  ボディ
３                  カバー
５                  カムリング
５ａ                カムリングの内壁
６                  ロータ
６ａ                ロータの一側面
６ｂ                ロータの他側面
６ｃ                円環溝
７                  サイドプレート
７ａ                サイドプレートの側面
８                  ベーン溝
９                  背圧室
１０                ベーン
１１ａ              第１背圧導入溝
１１ｂ              第２背圧導入溝
１４                背圧導入溝
【図１】
2006097478.tif 000003
【図２】
2006097478.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006097478.tif 000007
【図６】
2006097478.tif 000008
【図７】
2006097478.tif 000009
【図８】
2006097478.tif 000010
【図９】
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