(57)【要約】【課題】大型化を抑制しながらも、流体に混入した気泡が圧潰する際の衝撃を緩和することが可能なベーンポンプを提供する。【解決手段】  ベーンポンプ１は、放射状に複数のスリット５０が形成されたロータ５の回転により、各スリット５０に収容されたベーン６によって区画された複数のポンプ室Ｐに吸入ポート４１，４２から流体が吸入され、吐出ポート４３，４４から吐出される。ロータ５のスリット５０の内面５０ａに対向するベーン６の側面６ｂには、スリット５０の内面５０ａに摺接するガイド面６１がロータ６の径方向に延在して帯状に形成され、かつガイド面６１を除く部分にベーン６の板厚方向に窪む凹部６０が設けられている。凹部６０は、ポンプ室Ｐ内の流体に含まれる気泡がポンプ室Ｐ内の圧力上昇によって圧潰する過程において、少なくとも一部がスリット５０の外部に位置する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入ポート及び吐出ポートが開口するロータ室を画成し、内周面がカム面として形成された環状のカムリングと、
前記カム面に外周面が対向するように前記ロータ室内に配置され、前記外周面に開口する複数のスリットが径方向に沿って放射状に形成されたロータと、
前記複数のスリットのそれぞれに少なくとも一部が収容されて前記ロータと共に回転し、前記カム面に摺接する先端面を有する複数の板状のベーンとを備え、
前記ロータの回転に伴い前記複数のベーンによって区画された複数のポンプ室に前記吸入ポートから吸入された流体が前記吐出ポートから吐出されるベーンポンプであって、
前記スリットの内面に対向する前記ベーンの両側面のうち少なくとも一方の側面には、前記スリットの内面に摺接するガイド面と、前記先端面に至らない範囲において前記ベーンの板厚方向に窪む凹部と、が設けられており、
前記凹部は、前記ポンプ室内の前記流体に含まれる気泡が前記ポンプ室内の圧力上昇によって圧潰する過程において、少なくとも一部が前記スリットの外部に位置する、
ベーンポンプ。
【請求項２】
前記ガイド面は、前記凹部の周辺を取り囲むように設けられている、
請求項１に記載のベーンポンプ。
【請求項３】
前記凹部は、前記ガイド面によって、前記ベーンの幅方向において複数に分割されている、
請求項１に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、ベーンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロータに放射状に形成されたスリットに収容された複数のベーンがロータと共に回転することにより、複数のベーンによって画成されるポンプ室に吸入ポートから流体が吸入されると共に、ポンプ室から吐出ポートに流体が吐出されるベーンポンプが知られている。本出願人は、このようなベーンポンプとして、特許文献１に記載のものを提案している。
【０００３】
特許文献１に記載のベーンポンプは、吸入ポートから作動油を吸入したポンプ室（搬送室）が吐出ポートに連通したとき、ポンプ室内の圧力が急激に上昇して作動油に混入した気泡が圧潰（キャビテーション）し、その衝撃により騒音やエロージョンが発生することを抑制すべく、ロータを軸方向に挟む第１プレート及び第２プレートのそれぞれに吸入ポート及び吐出ポートを形成すると共に、吐出ポートから吸入ポートに向かって延びる圧力徐変溝を形成している。また、第１プレートの圧力徐変溝の流路面積と第２プレートの圧力徐変溝の流路面積とが異なるように両プレートが構成されている。第１プレート及び第２プレートはハウジングに収容されており、このハウジングには、吸入ポートに作動油を供給する吸入経路、及び吐出ポートに吐出された作動油を外部に導く吐出経路が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−５９４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように構成されたベーンポンプは、吸入経路及び吐出経路の構成が複雑となり、ハウジングが大型化してしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、大型化を抑制しながらも、流体に混入した気泡が圧潰する際の衝撃を緩和することが可能なベーンポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の目的を達成するため、吸入ポート及び吐出ポートが開口するロータ室を画成し、内周面がカム面として形成された環状のカムリングと、前記カム面に外周面が対向するように前記ロータ室内に配置され、前記外周面に開口する複数のスリットが径方向に沿って放射状に形成されたロータと、前記複数のスリットのそれぞれに少なくとも一部が収容されて前記ロータと共に回転し、前記カム面に摺接する先端面を有する複数の板状のベーンとを備え、前記ロータの回転に伴い前記複数のベーンによって区画された複数のポンプ室に前記吸入ポートから吸入された流体が前記吐出ポートから吐出されるベーンポンプであって、前記スリットの内面に対向する前記ベーンの両側面のうち少なくとも一方の側面には、前記スリットの内面に摺接するガイド面が前記ロータの径方向に延在して帯状に形成され、かつ前記ガイド面を除く部分に前記ベーンの板厚方向に窪む凹部が設けられており、前記凹部は、前記ポンプ室内の前記流体に含まれる気泡が前記ポンプ室内の圧力上昇によって圧潰する過程において、少なくとも一部が前記スリットの外部に位置する、ベーンポンプを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るベーンポンプによれば、大型化を抑制しながらも、流体油に混入した気泡が圧潰する際の衝撃を緩和することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係るベーンポンプの概略の構成を示す構成図である。
【図２】ベーンポンプのＡ−Ａ線断面図である。
【図３】（ａ）はベーンポンプのサイドプレートを示す平面図であり、（ｂ）はベーンポンプのロータを示す平面図である。
【図４】一実施例に係るベーンポンプを示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】他の実施例に係るベーンポンプを示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。
【図６】ベーンポンプの動作を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施の形態］
本発明の第１の実施の形態について、図１乃至図６を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態に係るベーンポンプの概略の構成を示す構成図である。図２は、図１のＡ−Ａ線におけるベーンポンプの断面図である。図３（ａ）は、ベーンポンプのサイドプレートを示す平面図である。図３（ｂ）は、ベーンポンプのロータを示す平面図である。
【００１２】
（ベーンポンプの構成）
ベーンポンプ１は、ポンプハウジング２と、ポンプハウジング２に収容されたカムリング３及びサイドプレート４と、カムリング３の内側に回転可能に配置されたロータ５と、ロータ５と共に回転する複数のベーン６と、ロータ５に相対回転不能に連結されたポンプ軸７とを備えている。ポンプ軸７は、例えば自動車のエンジンや電動モータのトルクを受け、図１に示す矢印Ａ方向に回転する。以下、ポンプ軸７の回転軸に平行な方向を軸方向という。
【００１３】
ポンプハウジング２は、図２に示すように、収容空間２０が形成されたハウジング本体２１と、ハウジング本体２１における収容空間２０の開口を閉塞するハウジング蓋体２２とを有し、ハウジング本体２１とハウジング蓋体２２とが図略のボルトにより締結されている。図１では、ハウジング蓋体２２を省略して収容空間２０の内部を示している。
【００１４】
収容空間２０には、カムリング３及びサイドプレート４が収容されている。サイドプレート４は、収容空間２０の底面２０ａ側に配置され、カムリング３は、サイドプレート４とハウジング蓋体２２との間に配置されている。
【００１５】
ハウジング本体２１には、図示しない吸入通路から作動油等の流体が導入される第１及び第２の導入部２１１，２１２（図１参照）が収容空間２０に連通して形成されている。また、ハウジング本体２１には、収容空間２０の底面２０ａに開口する第１及び第２の吐出通路２１３，２１４（図２参照）が形成されている。ベーンポンプ１は、オイルの貯留部から第１及び第２の導入部２１１，２１２に供給された流体を、第１及び第２の吐出通路２１３，２１４から供給対象に供給する。
【００１６】
ポンプ軸７は、ハウジング蓋体２２に形成された挿通孔２２０を挿通し、一端部がハウジング本体２１に形成された止まり穴２１０に収容されている。ハウジング蓋体２２の挿通孔２２０には、挿通孔２２０の内周面とポンプ軸７の外周面との間を封止するシール部材８１が配置されている。また、ポンプ軸７は、ハウジング蓋体２２の挿通孔２２０に収容された複数の円筒ころ８２、及びハウジング本体２１の止まり穴２１０に収容された複数の円筒ころ８３により、回転自在に支持されている。
【００１７】
カムリング３は、軸方向から見た場合に外周面が円形状であり、内周面が楕円形状である。この内周面は、ベーン６の先端部が摺接するカム面３ａとして形成されている。カムリング３は、カム面３ａにより、ロータ５が配置されるロータ室３０をその内側に画成している。また、カムリング３には、一対の貫通孔３１，３１が形成されており、この一対の貫通孔３１，３１に、ハウジング本体２１の底面２０ａに立設された一対の柱状突起２３，２３がそれぞれ挿通されている。これにより、カムリング３は、ポンプハウジング２に対して相対回転不能とされている。
【００１８】
サイドプレート４には、図３（ａ）に示すように、第１の吸入ポート４１、第２の吸入ポート４２、第１の吐出ポート４３、第２の吐出ポート４４、第１の背圧溝４５、及び第２の背圧溝４６が形成されている。これらの吸入ポート４１，４２、吐出ポート４３，４４、背圧溝４５，４６は、カムリング３のカム面３ａと共にロータ室３０の内面を画成するサイドプレート４の平面４ａから軸方向に窪んだ凹部として形成され、ロータ室３０に開口している。なお、ハウジング蓋体２２には、第１及びの背圧溝４５，４６に対応する形状の円弧溝２２１，２２２（図２参照）が形成されている。
【００１９】
第１の吐出ポート４３は、第１の吐出通路２１３に連通し、第２の吐出ポート４４は、第２の吐出通路２１４に連通している。また、第１の吐出通路２１３は、サイドプレート４に設けられた第１の背圧導入路４７を介して第１の背圧溝４５に連通し、第２の吐出通路２１４は、サイドプレート４に設けられた第２の背圧導入路４８を介して第２の背圧溝４６に連通している。図２では、第１及び第２の背圧導入路４７，４８を破線で示している。
【００２０】
また、サイドプレート４には、第１の吐出ポート４３からロータ５の回転方向と逆向きに開口面積を徐々に縮小して延在する第１の圧力徐変溝４３１、及び第２の吐出ポート４４からロータ５の回転方向と逆向きに開口面積を徐々に縮小して延在する第２の圧力徐変溝４４１が形成されている。第１及び第２の圧力徐変溝４３１，４４１は、後述するポンプ室Ｐにおける流体の圧力の急激な上昇を抑制するためのものである。またさらに、サイドプレート４には、ポンプ軸７を挿通させる挿通孔４９０、及び柱状突起２３，２３を挿通させる一対の貫通孔４９１，４９１が形成されている。
【００２１】
カムリング３には、サイドプレート４の平面４ａに対向する軸方向端面に、ポンプハウジング２の第１の導入部２１１と第１の吸入ポート４１とを連通させる第１の連通路３２、及び第２の導入部２１２と第２の吸入ポート４２とを連通させる第２の連通路３３が形成されている。図１では、第１の連通路３２及び第２の連通路３３の輪郭を破線で示している。
【００２２】
ロータ５は、カムリング３のカム面３ａに外周面５ａが隙間を介して対向するように、ロータ室３０内に回転可能に配置されている。ロータ５の中心部には、ポンプ軸７の嵌合部７１がスプライン嵌合する嵌合孔５２が形成されている。ロータ５は、ポンプ軸７に対して相対回転不能であり、ハウジング２に対して回転駆動される。
【００２３】
また、ロータ５には、図３（ｂ）に示すように、外周面５ａに開口する複数（本実施の形態では１２個）のスリット５０がロータ５の径方向に沿って放射状に形成されている。スリット５０は、ロータ５を軸方向に貫通している。複数のスリット５０には、それぞれ板状のベーン６がロータ５の径方向に沿って移動可能に収容されている。ベーン６は、スリット５０の内面５０ａを摺動して進退移動する。また、ベーン６は、少なくとも一部がスリット５０に収容されてロータ５と共に回転し、その先端面６ａがカム面３ａに摺接する。
【００２４】
スリット５０の内径側の端部（ロータ５の中心部側の端部）には、第１の背圧溝４５及び第２の背圧溝４６に連通する背圧室５００が設けられている。背圧室５００には、ベーン６をスリット５０からロータ５の外方に押し出す方向の背圧が第１の背圧溝４５及び第２の背圧溝４６から供給される。ベーン６は、この背圧を受けてスリット５０から飛び出す方向に付勢される。
【００２５】
複数のベーン６は、カム面３ａとロータ５の外周面５ａとの間に複数のポンプ室Ｐを画成する。換言すれば、カム面３ａとロータ５の外周面５ａとの間のロータ室３０が複数のベーン６によって複数のポンプ室Ｐに区画される。ポンプ室Ｐは、カム面３ａ及びロータ５の外周面５ａと、ロータ５の周方向に隣り合う一対のベーン６とによって画成される流体の収容空間である。
【００２６】
ポンプ室Ｐは、楕円状のカム面３ａの短径部から長径部に向かう際にその容積が拡大し、長径部から短径部に向う際にその容積が縮小する。また、ポンプ室Ｐには、容積の拡大に伴って第１及び第２の吸入ポート４１，４２から流体が吸入され、吸入された流体がポンプ室Ｐの容積の縮小に伴って第１及び第２の吐出ポート４３，４４から吐出される。
【００２７】
ベーンポンプ１は、ロータ５が複数のベーン６と共に矢印Ａ方向に回転することにより、第１の吸入ポート４１からポンプ室Ｐに吸入された流体を第１の吐出ポート４３から吐出する第１の圧力遷移行程と、第２の吸入ポート４２からポンプ室Ｐに吸入された流体を第２の吐出ポート４４から吐出する第２の圧力遷移行程とを同時に行う。第１の圧力遷移行程は、第１の吸入ポート４１からポンプ室Ｐに流体を吸入する吸入行程、及びポンプ室Ｐに吸入された流体を第１の吐出ポート４３から吐出する吐出行程からなる。同様に、第２の圧力遷移行程は、第２の吸入ポート４２からポンプ室Ｐに流体を吸入する吸入行程、及びポンプ室Ｐに吸入された流体を第２の吐出ポート４４から吐出する吐出行程からなる。
【００２８】
第１の吐出ポート４３から吐出された流体は、第１の吐出通路２１３を介してポンプハウジング２の外部に送出され、第２の吐出ポート４４から吐出された流体は、第２の吐出通路２１４を介してポンプハウジング２の外部に送出される。
【００２９】
ところで、第１の吸入ポート４１あるいは第２の吸入ポート４２からポンプ室Ｐに吸入される流体には、微細な気泡が含まれる場合がある。また、吸入行程におけるポンプ室Ｐ内の圧力低下により微細な気泡が発生する場合もある。多数の気泡が混入した流体が吸入されたポンプ室Ｐが吐出行程において第１の吐出ポート４３又は第２の吐出ポート４４に連通すると、ポンプ室Ｐ内の圧力が急激に増大して気泡が圧潰し、その衝撃によってエロージョン（壊食）や騒音が発生してしまう。
【００３０】
この気泡の圧潰による衝撃の大きさは、ポンプ室Ｐ内における流体の体積に対する気泡の体積の割合が大きいほど大きくなる。換言すれば、流体の体積に対する気泡の体積の割合を小さくすれば、衝撃を小さくすることが可能となる。本実施の形態では、この着想に基づき、ベーン６の形状の工夫によってエロージョンや騒音の発生を抑制する。
【００３１】
図４は、一実施例に係るベーン６を示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。図５は、他の実施例に係るベーン６を示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。図４（ｂ）及び図５（ｂ）では、図面右側がロータ５の回転方向前方側にあたる。
【００３２】
図４及び図５に示すように、スリット５０の内面５０ａに対向するベーン６の両側面６ｂ，６ｃのうち、ロータ５の回転方向前方側の側面６ｂには、スリット５０の内面５０ａに摺接するガイド面６１が設けられている。また、ベーン６の側面６ｂには、ベーン６の板厚方向に窪む凹部６０が設けられている。ガイド面６１は、凹部６０を除く部分に設けられている。
【００３３】
図４に示す例では、ガイド面６１が凹部６０の周囲を取り囲むように設けられている。図５に示す例では、ガイド面６１の一部がベーン６の幅方向（ロータ５の軸方向）における中央部で凹部６０を２つの分割凹部６０１，６０２に分割（分断）するように設けられている。ガイド面６１は、ベーン６がスリット５０内をロータ５の径方向に移動するとき、スリット５０の内面５０ａに摺接してベーン６の移動を円滑にすると共に、ロータ５の径方向に対するベーン６の傾きを抑制する。
【００３４】
また、凹部６０は、カム面３ａに摺接するベーン６の先端面６ａに至らない範囲に設けられている。これにより、カム面３ａとベーン６の先端面６ａとの接触面積が凹部６０によって狭くなることがなく、ロータ５の周方向に隣り合うポンプ室Ｐの間の圧力差によってポンプ室Ｐ間で流体が流動してしまうことを抑制することができる。
【００３５】
なお、凹部６０は、ロータ５の回転方向後方側の側面６ｃに設けてもよく、両側面６ｂ，６ｃに設けてもよい。すなわち、帯状のガイド面６１及び凹部６０は、ベーン６の両側面６ｂ，６ｃのうち少なくとも何れか一方に設けられていればよい。
【００３６】
図６は、ベーンポンプ１の動作を模式的に示す説明図である。図６では、第１及び第２の圧力遷移行程のうち第１の圧力遷移行程を示しているが、第２の圧力遷移行程も同様にして行われる。また、図６では、流体に混入した気泡を符号Ｂで示すと共に、ロータ５の外周面５ａを直線として示している。図６の矢印Ａはロータ５の回転方向を示しており、図面右側が回転方向前方側にあたる。
【００３７】
図６に示すように、ポンプ室Ｐの容積は、ポンプ室Ｐが第１の吸入ポート４１に連通した吸入行程において徐々に増大し、ポンプ室Ｐが第１の吐出ポート４３に連通した吐出行程において徐々に減少する。吸入行程ではポンプ室Ｐの圧力が低圧であり、その後の容積減少にともなってポンプ室Ｐが昇圧される。ポンプ室Ｐが第１の吐出ポート４３に連通すると、ポンプ室Ｐの圧力が第１の吐出通路２１３の圧力と同等となるので、ポンプ室Ｐの圧力が急激に増大する。この圧力の増大により、ポンプ室Ｐ内の流体に混入した気泡が小さくなって圧潰する。
【００３８】
なお、ベーン６が最もスリット５０の奥側（背圧室５００側）に移動したときに凹部６０内に存在する流体には、気泡がほとんど含まれない。これは、吸入行程において凹部６０に導入された流体に含まれていた気泡は、その後のポンプ室Ｐ内の圧力上昇により消滅してしまうためである。
【００３９】
ベーン６の凹部６０は、ポンプ室Ｐの流体に混入した気泡がポンプ室Ｐ内の圧力上昇によって圧潰する過程において、少なくとも一部がスリット５０の外部に位置する。すなわち、ポンプ室Ｐの流体に混入した気泡が圧潰する過程では、ポンプ室Ｐの容積が凹部６０によって拡大されている。本実施の形態では、この凹部６０による容積拡大効果により、気泡の圧潰により発生する衝撃を低減している。
【００４０】
例えば、ベーン６における凹部６０の容積を１とし、ポンプ室Ｐの容積が最大値であるときのポンプ室Ｐ内の凹部６０を除く部分の流体の体積を９、ポンプ室Ｐ内において気泡が占める体積を２とすると、この場合のポンプ室Ｐにおける流体の体積の割合は、１−２／（９＋１）＝０．８（８０％）である。ここで、ベーン６における凹部６０が設けられていないとした場合のポンプ室Ｐにおける流体の体積の割合は、１−２／９＝０．７８（７８％）である。すなわち、ベーン６に凹部６０を設けることにより、ポンプ室Ｐにおける流体の体積の割合が２％増大する。そして、この凹部６０による容積増大作用により、気泡の圧潰によって発生する衝撃を低減する衝撃低減効果が得られる。
【００４１】
この衝撃低減効果を得るためには、ポンプ室Ｐの容積の最大値に対するベーン６における凹部６０の容積の割合が大きいほどよく、上記の例の場合にはこの割合が、１／（９＋２）＝０．０９１（９．１％）である。ここで、ベーン６における凹部６０の容積とは、図４に示すようにベーン６に単一の凹部６０が設けられている場合にはその容積であり、図５に示すようにベーン６に複数の分割凹部６０１，６０２が設けられている場合には、それらの容積の合計値である。
【００４２】
本実施の形態では、ベーン６の凹部６０（ベーン６に複数の分割凹部６０１，６０２が設けられている場合にはその全て）の少なくとも一部が常にスリット５０の外部（ロータ室３０）に露出しているが、吐出行程において気泡の大半が消滅した後には、凹部６０の全体がスリット５０内に位置してもよい。つまり、エロージョンや騒音を引き起こすような大きな気泡の圧潰が終息した後には、凹部６０の全体がスリット５０内に移動（埋没）してもよい。
【００４３】
（実施の形態の効果）
以上説明した本実施の形態によれば、ポンプ室内における流体の体積に対する気泡の体積の割合を小さくできるので、気泡が圧潰する際の衝撃を緩和することが可能となる。なお、ベーン６に凹部６０を設けることは、ロータ５やハウジング２等の構成の変更を伴うことなく行うことができるので、ベーンポンプ１の大型化などを招来することはない。
【００４４】
（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、これらの実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【００４５】
また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、サイドプレート４に第１及び第２の吸入ポート４１，４２、第１及び第２の吐出ポート４３，４４が形成され、第１の圧力遷移行程と第２の圧力遷移行程とを同時に行う場合について説明したが、これに限らず、サイドプレート４に吸入ポート及び吐出ポートが１つずつ形成されていてもよい。この場合、ロータ５が１回転するごとに１回の吸入行程及び吐出行程が行われる。
【符号の説明】
【００４６】
１…ベーンポンプ                          ３…カムリング
３０…ロータ室                            ３ａ…カム面
４１，４２…吸入ポート                    ４３，４４…吐出ポート
５…ロータ                                ５０…スリット
５０ａ…内面                              ５ａ…外周面
６…ベーン                                ６０…凹部
６１…ガイド面                            ６ａ…先端面
６ｂ，６ｃ…側面
【図１】
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【図２】
2019210881.tif 000004
【図３】
2019210881.tif 000005
【図４】
2019210881.tif 000006
【図５】
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【図６】
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