(57)【要約】  【課題】ロータ回転時におけるサイドプレートと各ベーンとのクリアランスを極力小さくすることが可能であり、かつ、各ベーンがサイドプレートに当接した場合であってもその面圧を極力小さくすることが可能となるベーンポンプを提供することである。  【解決手段】  ロータ３０に放射状に形成された複数のベーン溝のそれぞれに収容されたベーン１０は、ロータ３０回転時にロータ３０の径方向外方に付勢される中間可動ベーン１１と、中間可動ベーン１１の前記径方向外方への付勢によってカムリング２０のカム内周面２１に押圧される押圧部位１２３と、押圧部位１２３と一体となると共に中間可動ベーン１１とサイドプレート４０ａ、４０ｂそれぞれとの間に位置し、中間可動ベーン１１の前記径方向外方への付勢によってサイドプレート４０ａ、４０ｂ側に押しひろげられるサイド部位１２１、１２２とを備えた拡張ベーン１２とを有する構成となる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムリングと、該カムリングの開放両端に設けられた一対のサイドプレートと、前記カムリングと前記一対のサイドプレートにて区画された空間に回転可能に収容されたロータと、該ロータに放射状に形成された複数のベーン溝のそれぞれに先端が前記カムリングの内周カム面に当接しつつ進退可能に収容されたベーンとを有するベーンポンプであって、
前記ベーンは、ロータ回転時に該ロータの径方向外方に付勢される中間可動ベーンと、
前記中間可動ベーンの前記ロータの径方向外方への付勢によって前記カムリングのカム内周面に押圧される押圧部位と、該押圧部位と一体となると共に前記中間可動ベーンと前記一対のサイドプレートそれぞれとの間に位置し、前記中間可動ベーンの前記ロータの径方向外方への付勢によって前記サイドプレート側に押しひろげられるサイド部位とを備えた拡張ベーンとを有することを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
前記拡張ベーンのサイド部位は、前記中間可動ベーンに対向する面が前記ロータの径方向外方に向って前記中間可動ベーンに近づくように傾斜するテ−パ面となり、
前記中間可動ベーンは、前記サイド部位の前記テ−パ面に当接する当接部位を有することを特徴とする請求項１記載のベーンポンプ。
【請求項３】
前記拡張ベーンの押圧部位は、前記中間可動ベーンの先端部が当接する突出部を有し、
当該押圧部位の前記カム内周面に当接する面から前記突出部に至るスリットが形成されたことを特徴とする請求項２記載のベーンポンプ。
【請求項４】
前記拡張ベーンの押圧部位は、前記中間可動ベーンの先端部が当接する複数の突出部を有することを特徴とする請求項３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、カムリング内で回転するロータに放射状に形成された複数のベーン溝のそれぞれにベーンがその先端を前記カムリングのカム内周面に当接しつつ進退可能に収容された構造となるベーンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両エンジンの高圧燃料噴射等に用いられるベーンポンプは、カムリングと、その開放両端に取り付けられた一対のサイドプレートとによって区画された空間にロータが回転可能に設けられている。前記ロータには放射状に複数のベーン溝が形成され、当該複数のベーン溝のそれぞれに先端が前記カムリングの内周カム面に当接しつつ進退可能となるようにベーンが収容されている。
【０００３】
このような構造のベーンポンプでは、燃料等の油液の圧力等により各ベーンの先端がカムリングの内周カム面に押圧された状態でロータが回転する。そして、そのロータが回転する際に、各ベーンが前記内周カム面に沿って摺動することによってその内周カム面の形状に応じてベーン溝内で進退移動する。このようにロータの回転中に各ベーンが進退移動してベーン間の容積が増減することで、各ベーン間の油液が吸入側から吐出側に送り出される。
【０００４】
このようにカムリングとその開放両端に設けられた一対のサイドプレートとによって区画された空間内でロータと各ベーンが高速に回転するベーンポンプでは、各サイドプレートとロータ及び各ベーンとの間の空隙（以下、クリアランスという）は、適正なポンプ動作に影響を与える点で重要である。例えば、前記クリアランスが大きいと油液の内部漏れが大きくなって効率が低下する。また、一方、クリアランスがなくロータ及び各ベーンが過大な力によってサイドプレートに押圧されると、回転負荷が大きくなってしまう。
【０００５】
無負荷運転時と負荷運転時のいかんにかかわらず前記クリアランスを適度に保持できるようにしたベーンポンプが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来のベーンポンプでは、無負荷運転時及び負荷運転時の双方において、サイドプレートが適度な圧力によってポンプ室（カムリング）側に押されるように油液経路が形成されている。これにより、常に（無負荷運転時及び負荷運転時）、サイドプレートとロータ及び各ベーンとの間に適度なクリアランスが保持されるようになる。
【特許文献１】特開平６−２０７５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述したような従来のベーンポンプでは、車両エンジンの高圧燃料噴射に用いられる場合等のように高温下で用いられる場合の考慮がなされていない。このようにベーンポンプが高温下で用いられる場合、熱膨張によって各部品の寸法が変動する。この各部品の熱膨張による寸法変動が生じても摺動部分の焼付きを確実に防止して正常な動作を補償するためには、前記クリアランスを比較的大きく設定する必要がある。
【０００７】
このように前記クリアランスを比較的大きく設定すると、特に、燃料のような粘性の低い油液では内部漏れによって効率が低下してしまう。この効率の低下を補って一定の吐出圧を得るためにはベーンポンプ自体の体格を大きくしなければならない。
【０００８】
本発明は、前述した従来のベーンポンプの欠点を解決するためになされたもので、ロータ回転時におけるサイドプレートと各ベーンとのクリアランスを極力小さくすることが可能であり、かつ、各ベーンがサイドプレートに当接した場合であってもその面圧を極力小さくすることが可能となるベーンポンプを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るベーンポンプは、カムリングと、該カムリングの開放両端に取り付けられた一対のサイドプレートと、前記カムリングと前記一対のサイドプレートにて区画された空間に回転可能に収容されたロータと、該ロータに放射状に形成された複数のベーン溝のそれぞれに先端が前記カムリングの内周カム面に当接しつつ進退可能に収容されたベーンとを有するベーンポンプであって、前記ベーンは、ロータ回転時に該ロータの径方向外方に付勢される中間可動ベーンと、前記中間可動ベーンの前記ロータの径方向外方への付勢によって前記カムリングのカム内周面に押圧される押圧部位と、該押圧部位と一体となると共に前記中間可動ベーンと前記一対のサイドプレートそれぞれとの間に位置し、前記中間可動ベーンの前記ロータの径方向外方への付勢によって前記サイドプレート側に押しひろげられるサイド部位とを備えた拡張ベーンとを有する構成となる。
【００１０】
このような構成により、ロータ回転時に該ロータの径方向外方に付勢される中間可動ベーンにより拡張ベーンの押圧部位がカムリングのカム内周面に押圧され、ベーン本来の機能が維持される。そして、前記付勢される中間可動ベーンにより拡張ベーンのサイド部位がサイドプレート側に押しひろげられることにより、当該拡張ベーンのサイド部位とサイドプレートとの間のクリアランスがより小さくなる。即ち、前記中間可動ベーンと拡張ベーンにて構成されるベーンとサイドプレートとのクリアランスがより小さくなる。
【００１１】
また、例えば、各部品の熱膨張による寸法変化により、サイドプレートと押しひろげられた状態の前記拡張ベーンのサイド部位とが当接した場合、前記中間可動ベーンに対する付勢力を調整するようにすれば、前記拡張ベーンのサイド部位を押しひろげる力を調整することができ、結果として、サイドプレートに対する前記拡張ベーンのサイド部位の面圧を調整（低下）させることができる。
【００１２】
また、本発明に係るベーンポンプは、前記拡張ベーンのサイド部位が、前記中間可動ベーンに対向する面が前記ロータの径方向外方に向って前記中間可動ベーンに近づくように傾斜するテ−パ面となり、前記中間可動ベーンが、前記サイド部位の前記テ−パ面に当接する当接部位を有する構成となる。
【００１３】
このような構成により、ロータの回転時に該ロータの径方向外方に付勢される中間可動ベーンの当接部位を介して拡張ベーンにおけるサイド部位のテーパ面がサイドプレート側に押圧される。これにより、拡張ベーンのサイド部位とサイドプレートとの間のクリアランスがより小さくなる。
【００１４】
更に、本発明に係るベーンポンプは、前記拡張ベーンの押圧部位が、前記中間可動ベーンの先端部が当接する突出部を有し、当該押圧部位の前記カム内周面に当接する面から前記突出部に至るスリットが形成された構成となる。
【００１５】
このような構成により、ロータの回転時における該ロータの径方向外方に付勢される中間可動ベーンの先端部が拡張ベーンの押圧部位に形成された突出部を押圧する。該突出部がロータの径方向外方に押圧されることにより、押圧部位のカム内周面に当接する面から当該突出部に至るスリットが広げられるようになって、前記押圧部位の寸法が延び、それに伴って当該押圧部位と一体となる前記拡張ベーンのサイド部位がサイドプレート側に押圧される。その結果、サイド部位は、前記中間可動ベーンの当接部位と前記押圧部位との接続部との２箇所でサイドプレート側に押されることになり、サイドプレートとの比較的高い平行性を維持した状態で当該サイドプレート側に押しひろげられる。
【００１６】
また、本発明に係るベーンポンプは、前記拡張ベーンの押圧部位が、前記中間可動ベーンの先端部が当接する複数の突出部を有する構成となる。
【００１７】
このような構成により、前記中間可動ベーンにより押圧される拡張ベーンの押圧部位の延び量の範囲を比較的大きくすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ロータ回転時におけるサイドプレートと各ベーンとのクリアランスを極力小さくすることが可能であり、かつ、各ベーンがサイドプレートに当接した場合であってもその面圧を極力小さくすることが可能となるベーンポンプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２０】
本発明の実施の一形態に係るベーンポンプの基本的な構造は、図１に示すようになっている。図１（ａ）は、ロータの回転軸に垂直な面で切断した断面図であり、図１（ｂ）は、ロータの回転軸に平行な面で切断した断面図である。
【００２１】
図１（ａ）、（ｂ）において、このベーンポンプは、内周に楕円状のカム面２１が形成されたカムリング２０の開放両端に一対のサイドプレート４０ａ、４０ｂが設けられている。カムリング２０とサイドプレート４０ａ、４０ｂとによって区画された空間にシャフト５０を軸にして回転可能となるロータ３０が収容されている。ロータ３０にはシャフト５０を中心にして放射状に複数のベーン溝３１（１）、３１（２）、・・・、３１（８）が形成されており、各ベーン溝３１（１）〜３１（８）にはベーン１０（１）、１０（２）、・・・、１０（８）が進退可能に収容されている。また、図１（ｂ）に示すように、サイドプレート４０ａ、４０ｂには油液（例えば、車両エンジンの燃料）が吸入される吸入ポート４１ａ、４１ｂが形成されると共に油液を吐出する吐出ポート４２ａ、４２ｂが形成されている。なお、図１（ｂ）に示すように、例えば、サイドプレート４０ｂとベーン１０（ｉ）、１０（ｊ）及びロータ３０との間にクリアランスＤが形成された状態となる。
【００２２】
このような構造のベーンポンプでは、油液の圧力等により各ベーン１０（１）〜１０（８）の先端がカムリング２０のカム面２１に押圧された状態でロータ３０が回転する。そして、ロータ３０が回転する際に、各ベーン１０（１）〜１０（８）がカム面２１に沿って摺動することによってカム面２１の楕円形状に応じてベーン溝３１（１）〜３１（８）内で進退移動する。このようにロータ３０の回転中（図１（ａ）における矢弧線参照）に各ベーン１０（１）〜１０（８）が進退移動してベーン間の容積が増減することで、吸入ポート４１ａ、４１ｂを通って図１（ａ）のＡ方向及びＢ方向から吸入される油液が各ベーン間に満たされ、その油液がＡＡ方向及びＢＢ方向に送り出されて吐出ポート４２ａ、４２ｂを通って外部に吐出される。
【００２３】
次に、上述したベーンポンプにおける各ベーン１０（１）〜１０（８）（以下、単に参照符号１０で表す）の構造を説明する。
【００２４】
図２に示すように、ロータ３０に形成されたベーン溝３１は、一端がロータの終端面に至って開放すると共に他端に背圧室３２が形成されている。背圧室３２にはシリンダ３３、３４によって油液が導かれている。ベーン１０はベーン溝３１に進退可能に挿入され、背圧室３２に導かれる油液の圧力により、ベーン１０の先端がロータ３０の外側に位置する（図１（ａ）参照）カム面２１に押圧された状態となる。
【００２５】
ベーン１０は、図３に示すように、合体する中間可動ベーン１１と拡張ベーン１２とがサイドベーン１３ａ、１３ｂにより挟まれた構造となる。中間可動ベーン１１と拡張ベーン１２とは、図４に示すように構成される。図４において、中間可動ベーン１１は、幅が略一定となる後端ベーン部１１１と先端に向かって徐々に幅が減少する先端ベーン部１１２とからなっている。拡張ベーン１２は、押圧部位１２３と、押圧部位１２３の両端のそれぞれからその垂直方向に延びる互いに平行となる２つのサイド部位１２１、１２２とからなっている。各サイド部位１２１、１２２の内側には当該サイド部位１２１、１２２間の距離が押圧部位１２３に向かって徐々に小さくなるようにテーパ面１２１ａ、１２２ａが形成されている。また、各サイド部位１２１、１２２の外側にはサイドベーン１３ａ、１３ｂ（図３参照）を挟み込むフランジ部１２１ｂ、１２２ｂが形成されている。
【００２６】
拡張ベーン１２の押圧部位１２３の内側には２つの突出部１２３ａ、１２３ｂが形成されている。そして、押圧部位１２３のカム面２１に当接すべき面から各突出部１２３ａ、１２３ｂに至るスリットＳＬａ、ＳＬｂが形成されている。これにより、各突出部１２３ａ、１２３ｂに押圧力が作用すると、スリットＳＬａ、ＳＬｂが楔状に開き、結果的に押圧部位１２３が延びるようになる。
【００２７】
中間可動ベーン１１が、その先端部が押圧部位１２３の各突出部１２３ａ、１２３ｂに当接すると共に、後端ベーン部１１１と先端ベーン部１１２との境界部Ｐ１、Ｐ２が各サイド部位１２１、１２２のテーパ面１２１ａ、１２２ｂに当接するように、拡張ベーン１２にセットされる。これにより、中間可動ベーン１１と拡張ベーン１２とが図３に示すように合体される。なお、中間可動ベーン１１の後端ベーン部１１１の長さと先端ベーン部１１２の長さは、その境界部Ｐ１、Ｐ２が拡張ベーン１２の各サイド部位１２１、１２２のテーパ面１２１ａ、１２２ａに当接するときにちょうど先端ベーン部１１２の先端部が拡張ベーン１２の押圧部位１２３の各突出部１２３ａ、１２３ｂに当接するように設定される。
【００２８】
前述したような構造のベーン１０は、図５に示すようにロータ３０のベーン溝３１に挿入される。この状態で、シリンダ３３によって背圧室３２に導かれた油液の圧力によってベーン１０の中間可動ベーン１１がロータ３０の径方向外方に付勢された状態となる。
【００２９】
次に、図６を参照して前述したような構造のベーンポンプにおいてロータ３０が回転する際のベーン１０の動作について説明する。
【００３０】
ロータ３０の回転時に背圧室３２に導かれた油液の圧力によって中間可動ベーン１１がロータ３０の径方向外方に付勢される。このように付勢される中間可動ベーン１１の先端部が拡張ベーン１２の押圧部位１２３の各突出部１２３ａ、１２３ｂを押圧する。これにより、拡張ベーン１２の押圧部位１２３がカムリング２０のカム面２１に押圧される。この状態でロータ３０が回転する際に、拡張ベーン１２の押圧部位１２３がカム面２１に沿って摺動することによって、ベーン１０として一体となる拡張ベーン１２、中間可動ベーン１１及びサイドベーン１３ａ、１３ｂがベーン溝３１内で進退移動する。
【００３１】
前述したようなベーン１０の基本的な動作の過程で、中間可動ベーン１１がロータ３０の径方向外方に押圧されることにより、中間可動ベーン１１の境界部Ｐ１、Ｐ１を介して拡張ベーン１２の各サイド部位１２１、１２２のテーパ面１２１ａ、１２２ａがサイドプレート４０ａ、４０ｂ側に押圧される。また、付勢される中間可動ベーン１１の先端部が拡張ベーン１２の押圧部位１２３に形成された各突出部１２３ａ、１２３ｂを押圧することにより、各突出部１２３ａ、１２３ｂにまで至るスリットＳＬａ、ＳＬｂが楔状に開き、押圧部位１２３が実質的に延びた状態となる。このように押圧部位１２３が延びることにより、押圧部位１２３の両端部に形成された各サイド部位１２１、１２２がサイドプレート４０ａ、４０ｂ側に押圧される。
【００３２】
前述したように、拡張ベーン１２の各サイド部位１２１、１２２が、中間可動ベーン１１における境界部Ｐ１、Ｐ２と、押圧部位１２３によりサイドプレート４０ａ、４０ｂ側に押圧されることにより、各サイド部位１２１、１２２が押し広げられる。その結果、各サイド部位１２１、１２２とサイドプレート４０ａ、４０ｂとのクリアランスＤがより小さい状態に保持される。このとき、各サイド部位１２１、１２２は２点により押圧されることから、比較的高い平行度を維持しつつサイドプレート４０ａ、４０ｂに近づけられる。
【００３３】
また、高温下の動作による各部品の熱膨張によって、拡張ベーン１２の各サイド部位１２１、１２２がサイドプレート４０ａ、４０ｂに当接する状態（クリアランスがゼロの状態）となり得る。この場合、背圧室３２の油液によって中間可動ベーン１１に作用する圧力を調整することにより、中間可動ベーン１１の付勢力が調整され、拡張ベーン１２の各サイド部位１２１、１２２の押しひろげられる量が調整される。これにより、拡張ベーン１２の各サイド部位１２１、１２２のサイドプレート４０ａ、４０ｂに対する面圧をより少ない状態に維持することが可能となる。
【００３４】
上述したように、本発明の実施の形態に係るベーンポンプでは、ロータ３０の複数のベーン溝３１のそれぞれに収容されるベーン１０を中間可動ベーン１１、拡張ベーン及びサイドベーン１３ａ、１３ｂにて構成し、ロータ３０の径方向外方に付勢される中間可動ベーン１１により拡張ベーン１２の各サイド部位１２１、１２２を押しひろげるようにしたので、拡張ベーン１２の各サイド部位１２１、１２２とサイドプレート４０ａ、４０ｂとのクリアランスＤ、即ち、ベーン１０とサイドプレート４０ａ、４０ｂとのクリアランスＤをより小さくすることができる。また、拡張ベーン１２の各サイド部位１２１、１２２がサイドプレート４０ａ、４０ｂに当接した場合であっても、中間可動ベーン１１に作用する油液の圧力を調整することにより、当該面圧をより小さくすることができ、正常な動作を維持できるようになる。
【００３５】
このようにベーン１０とサイドプレート４０ａ、４０ｂとのクリアランスＤを極力小さくすることができるので、大型化させることなくより効率の良いベーンポンプを実現することが可能となる。
【００３６】
なお、前述した例では、拡張ベーン１２の押圧部位１２３に２つの突出部１２３ａ、１２３ｂが形成されたが、単一の突出部を形成するようにしてもよい。ただし、押圧部位１２３の延びの調整量を大きくすることができるという観点からは、押圧部位１２３に複数（例えば２つ）の突出部１２３ａ、１２３を形成することが好ましい。
【００３７】
また、中間可動ベーン１１は、幅が略一定となる後端ベーン部１１１と先端に向かって徐々に幅が狭くなる先端ベーン部１１２とによって構成されているが、拡張ベーン１２における各サイド部位１２１、１２２のテーパ面１２１ａ、１２２ａに当接する部位（境界部Ｐ１、Ｐ２に相当）と、先端部が拡張ベーン１２の押圧部位１２３に形成された突出部１２３ａ、１２３ｂに当接する構造であれば、他の構造であってもよい。
【００３８】
更に、ロータ３０の径方向外方に付勢される中間可動ベーン１１によって拡張ベーン１２の各サイド部位１２１、１２２を押しひろげる構造は、前述した構造に限ることなく、ロータ３０の径方向外方の付勢力を中間可動ベーン１１を介して拡張ベーン１２の各サイド部位１２１、１２２を押しひろげる力に変換できる構造であれば、特に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係るベーンポンプは、ロータ回転時におけるサイドプレートと各ベーンとのクリアランスを極力小さくすることが可能であり、かつ、各ベーンがサイドプレートに当接した場合であってもその面圧を極力小さくすることが可能となるという効果を有し、カムリング内で回転するロータに放射状に形成された複数のベーン溝のそれぞれにベーンがその先端を前記カムリングのカム内周面に当接しつつ進退可能に収容された構造となるベーンポンプとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の一例に係るベーンポンプの基本的な構造を示す図である。
【図２】ロータに設けられたベーン溝とベーンとの関係を示す分解斜視図である。
【図３】ベーンの構成を示す分解斜視図である。
【図４】図３に示す中間可動ベーンと拡張ベーンとの関係を示す分解斜視図である。
【図５】ロータに設けられたベーン溝にベーンが収容された状態を示す斜視図である。
【図６】ベーンの動作を詳細に示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０、１０（１）〜１０（８）  ベーン
１１  中間可動ベーン
１２  拡張ベーン
１３ａ、１３ｂ  サイドベーン
２０  カムリング
２１  カム面
３０  ロータ
３１、３１（１）〜３１（８）  ベーン溝
３２  背圧室
３３、３４  シリンダ
４０ａ、４０ｂ  サイドプレート
４１ａ、４１ｂ  吸入ポート
４２ａ、４２ｂ  吐出ポート
５０  シャフト
１１１  後端ベーン部
１１２  先端ベーン部
１２１、１２２  サイド部位
１２１ａ、１２２ａ  テーパ面
１２１ｂ、１２２ｂ  フランジ部
１２３  押圧部位
１２３ａ、１２３ｂ  突出部
Ｐ１、Ｐ２  境界部
ＳＬａ、ＳＬｂ  スリット
【図１】
2006063952.tif 000003
【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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