(57)【要約】【課題】気泡含有率の変動に起因した振動や騒音を抑えられるベーンポンプを提供する。【解決手段】サイドプレート５０にベーン室５が吸込行程から吐出行程に至る圧力遷移行程でベーン室５を吐出ポート４に連通するノッチ５２を形成し、カム２０にベーン室５が吸込行程から吐出行程に至る圧力遷移行程を有するベーンポンプ１において、圧力遷移行程でベーン室５と吐出ポート４を結ぶ圧力導入路１０を備え、この圧力導入路１０がノッチ５２と前後してベーン室５に連通する構成とした。【選択図】　　図２
2004092396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するロータから摺動可能に突出する複数のベーンと、
各ベーンの外周端部を摺接させてベーン室を画成するカムと、
各ベーンの側端部を摺接させてベーン室を画成するサイドプレートとを備え、
サイドプレートにロータの回転に伴ってベーン室が拡がる吸込行程でベーン室に作動流体を流入させる吸込ポートと、
ロータの回転に伴ってベーン室が収縮する吐出行程でベーン室から作動流体を流出させる吐出ポートとを形成するベーンポンプにおいて、
前記ベーン室が吸込行程から吐出行程に至る圧力遷移行程でベーン室と吐出ポートを結ぶ圧力導入路を備えたことを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
前記サイドプレートに圧力遷移行程で前記ベーン室を吐出ポートに連通するノッチを形成し、前記圧力導入路を通ってベーン室に流入する作動流体を前記ノッチを通って前記ベーン室に流入する作動流体に衝突させる構成としたことを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
【請求項３】
前記圧力導入路として前記サイドプレートに開口し前記吐出ポートからの圧力を導く導入孔を形成し、
この導入孔にオリフィスを形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のベーンポンプ。
【請求項４】
前記圧力導入路として前記サイドプレートに開口し前記吐出ポートからの圧力を導く導入孔を形成し、
前記ロータに前記各ベーン間に位置して開口する凹部を形成し、
この凹部によって導入孔を所定のタイミングで開く構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載のベーンポンプ。
【請求項５】
前記圧力導入路として前記サイドプレートに開口し前記吐出ポートからの圧力を導く導入溝を形成し、
前記ロータに前記各ベーン間に位置して開口する凹部を形成し、
この凹部によって導入溝を所定のタイミングで開く構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載のベーンポンプ。
【請求項６】
前記ロータに前記各ベーンを摺動可能に収めるスリットを形成し、
各スリットに前記吐出ポートからの圧力を導く背圧溝を備え、
前記圧力導入路としてロータに各スリットと前記ベーン室を結ぶ導入孔を形成し、
各スリットで摺動する各ベーンによってこの導入孔を所定のタイミングで開く構成としたことを特徴とする請求項１または２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、例えば車両用の油圧源として用いられ、作動流体中の気泡含有率が高く、かつ安定しない状況で用いられるベーンポンプの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のベーンポンプとして、例えば特開２００１−２４８５６９号公報に開示されているように、吸込行程から吐出行程に至る圧力遷移行程の圧力波形を調整するため、ベーン室の容積変化による予圧縮と、ベーン室を吐出ポートに連通するノッチを用い、吐出ポートの圧力変化を緩和させるものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ベーン室の圧力上昇速度は、作動油の圧縮性に左右され、特に作動油の気泡の含有率によって変化する。
【０００４】
ベーン室の圧力の変化速度は次式で表される。
【０００５】
【数１】
2004092396.tif 000003
ここで、Ｐｖ：ベーン室圧力、Ｋｅｃ：作動油の等価体積弾性係数、Ｖｖ：べーン室容積、Ｑｃ：カム形状に基づくベーン室容積変化による見かけ上の流量、Ｑｐ１，Ｑｐ２：吸込みおよび吐出ポートから流入する流量、Ｑ１：ベーン室からの漏れ流量とする。
【０００６】
【数２】
2004092396.tif 000004
ここで、Ｋｆｍ：作動油の体積弾性係数、Ｋａ：空気の体積弾性係数、Ｘｏ：気泡混入率とする。
【０００７】
つまり、圧力が低いほど等価体積弾性係数が小さく、圧力が上昇すると急激に等価体積弾性係数が増大する特性を有する。従ってこの特性を圧力変化速度の式に適用すると、気泡混入率が大きな場合、圧力が低い時はベーン室への流入流量が多くないと昇圧速度を確保できないが、圧力が上昇してくると供給流量を少なくしないと昇圧速度が急激に上昇することになる。
【０００８】
従来のポートからの流量調整にノッチを用いる方法では、圧力遷移行程でノッチ開口面積が次第に増大するため、ベーン室への供給流量も次第に増大する。このため、気泡混入率の大きな条件では、振動騒音の低減が困難であった。
【０００９】
また、カム形状の変更で予圧縮量を増やした場合、気泡混入率が低下した条件では圧力の変化速度が大きくなりすぎて閉じ込み現象を発生し、種々の気泡混入率に対応することが困難であり、ベーンポンプの振動や騒音の原因になるという問題点があった。
【００１０】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、気泡含有率の変動に起因した振動や騒音を抑えられるベーンポンプを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、回転するロータから摺動可能に突出する複数のベーンと、各ベーンの外周端部を摺接させてベーン室を画成するカムと、各ベーンの側端部を摺接させてベーン室を画成するサイドプレートとを備え、サイドプレートにロータの回転に伴ってベーン室が拡がる吸込行程でベーン室に作動流体を流入させる吸込ポートと、ロータの回転に伴ってベーン室が収縮する吐出行程でベーン室から作動流体を流出させる吐出ポートとを形成するベーンポンプに適用する。
【００１２】
そして、ベーン室が吸込行程から吐出行程に至る圧力遷移行程でベーン室と吐出ポートを結ぶ圧力導入路を備えたことを特徴とするものとした。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、サイドプレートに圧力遷移行程で前記ベーン室を吐出ポートに連通するノッチを形成し、圧力導入路を通ってベーン室に流入する作動流体をノッチを通ってベーン室に流入する作動流体に衝突させる構成としたことを特徴とするものとした。
【００１４】
第３の発明は、第１または第２の発明において、圧力導入路としてサイドプレートに開口し吐出ポートからの圧力を導く導入孔を形成し、この導入孔にオリフィスを形成したことを特徴とするものとした。
【００１５】
第４の発明は、第１または第２の発明において、圧力導入路としてサイドプレートに開口し吐出ポートからの圧力を導く導入孔を形成し、ロータに各ベーン間に位置して開口する凹部を形成し、この凹部によって導入孔を所定のタイミングで開く構成としたことを特徴とするものとした。
【００１６】
第５の発明は、第１または第２の発明において、圧力導入路としてサイドプレートに開口し吐出ポートからの圧力を導く導入溝を形成し、ロータに各ベーン間に位置して開口する凹部を形成し、この凹部によって導入溝を所定のタイミングで開く構成としたことを特徴とするものとした。
【００１７】
第６の発明は、第１または第２の発明において、ロータに各ベーンを摺動可能に収めるスリットを形成し、各スリットに吐出ポートからの圧力を導く背圧溝を備え、圧力導入路としてロータに各スリットとベーン室を結ぶ導入孔を形成し、各スリットで摺動するベーンによってこの導入孔を所定のタイミングで開く構成としたことを特徴とするものとした。
【００１８】
【発明の作用および効果】
第１の発明によると、圧力遷移行程で吐出ポートの圧力が圧力導入路を介してベーン室に導かれ、気泡含有率が増加した状態でも圧力遷移行程で圧力上昇が十分に行われ、気泡含有率の変動に起因したベーンポンプの振動や騒音を抑えられるとともに、ベーンポンプの圧力脈動を抑えられる。
【００１９】
ロータの回転速度が高まり、ベーン室の圧力が高まると、圧力導入路からの供給油量は圧力導入路の前後差圧の低下に伴って減少するため、圧力遷移行程でベーン室の圧力が急激に上昇することを回避し、ベーンポンプの振動や騒音を有効に抑えられる。
【００２０】
第２の発明によると、圧力導入路を通ってベーン室に流入する作動油がノッチを通ってベーン室に流入する作動油に衝突することにより、圧力導入路から噴出する作動油の流れを拡散する。これにより、圧力導入路からの噴流に発生するキャビテーション気泡が一箇所に集中して衝突することが回避され、その表面に壊食が生じることを防止できる。
【００２１】
第３の発明によると、オリフィスの開口径を任意に設定し、圧力遷移行程でベーン室の圧力上昇速度を略一定にすることにより、ベーンポンプの騒音を有効に低減できる。また、オリフィスを介して作動油が吐出ポートからベーン室へ急激に逆流することが抑えられ、ベーンポンプの圧力脈動を低減できる。
【００２２】
さらに、オリフィスの通過流量は油温の影響を受け難いため、広い温度範囲で安定した性能が得られる。
【００２３】
第４の発明によると、導入孔が所定のタイミングで開かれることにより、ロータの高回転時に圧力遷移行程の終了直前でベーン室の圧力が急激に上昇することを回避し、ベーンポンプの振動や騒音を有効に抑えられる。
【００２４】
第５の発明によると、導入溝が所定のタイミングで開かれることにより、ロータの高回転時に圧力遷移行程の終了直前でベーン室の圧力が急激に上昇することを回避し、ベーンポンプの振動や騒音を有効に抑えられる。
【００２５】
第６の発明によると、導入孔がベーンを介して所定のタイミングで開かれることにより、ロータの高回転時に圧力遷移行程の終了直前でベーン室の圧力が急激に上昇することを回避し、ベーンポンプの振動や騒音を有効に抑えられる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両に搭載される油圧源として設けられるベーンポンプに適用した実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２７】
まず、図１に本発明が適用可能なベーンポンプの一例を示す。ベーンポンプ１は、図示しないケーシングに回転可能に支持されるロータ３０と、このロータ３０に放射状に形成されるスリット３１と、このスリット３１から摺動可能に突出する１０枚のベーン２と、各ベーン２の外周端部を摺接させてベーン室５を画成するカム２０と、ロータ３０及び各ベーン２の側端部を摺接させてベーン室５を画成するサイドプレート５０とを主体として構成される。
【００２８】
ロータ３０は起動源からの回転が図示しない駆動軸を介して伝達され、図１に矢印で示すように回転する。各ベーン２は回転するロータ３０に対しそのラジアル方向に出入りしながらそれぞれの外周端部をカム２０の内周面に摺接させてベーン室５を拡縮する。
【００２９】
サイドプレート５０には対の吸込ポート３と対の吐出ポート４が形成される。ロータ３０の回転に伴って各ベーン２間で拡がるベーン室５には吸込ポート３から作動油が吸込まれ、各ベーン２間で収縮するベーン室５から作動油が吐出ポート４に吐出される。本実施の形態では、吸込ポート３は図示しない吸込通路を介してタンクに連通し、吐出ポート４はポンプ吐出通路を介して図示しない油圧アクチュエータに連通している。
【００３０】
サイドプレート５０には周方向に延びる背圧溝５１が形成される。この背圧溝５１には吐出ポート４の圧力が導かれ、この圧力により各ベーン２がロータ３０からラジアル方向に押し出される。
【００３１】
カム２０は、吸込ポート３と吐出ポート４が開口する領域に各ベーン２を摺接させてラジアル方向に変位させるカム曲線部２３を有し、吸込ポート３と吐出ポート４の間に位置する圧力遷移行程で各ベーン２を摺接させてラジアル方向の変位を小さくしたカム大円弧部２１とを有する。カム大円弧部２１はロータ３０の回転軸を中心とする所定の半径で湾曲する円弧面状に形成され、各ベーン２をロータ３０から所定の最大量で突出した状態を維持しながら摺接させるようになっている。
【００３２】
サイドプレート５０には吐出ポート４の一端から周方向に延びるノッチ５２が形成される。ノッチ５２は断面三角形の溝状に窪み、その深さが先端５２ａにかけて次第に小さくなっている。このノッチ５２は吸込行程から吐出行程に至る圧力遷移行程で、ベーン室５を吐出ポート４に連通する。
【００３３】
そして本発明は、図２の（ａ），（ｂ），（ｃ）図に示すように、圧力遷移行程でベーン室５と吐出ポート４を結ぶ圧力導入路１０を備える。
【００３４】
図２の（ｂ），（ｃ）はカム２０及びロータ３０等を展開した図であり、ロータ３０は図中白抜き矢印で示す方向に回転し、ベーン室５は同方向に移動する。本実施の形態では、圧力導入路１０としてサイドプレート５０のベーン２に摺接する表面に開口する導入孔５５が形成される。
【００３５】
導入孔５５はノッチ５２より吸込ポート３側に位置して開口する。そして、導入孔５５はベーン室５が吸込ポート３との連通を遮断すると略同時にベーン室５に重合して接続する位置に形成され、圧力遷移行程の初期から吐出ポート４の作動油が導入孔５５を通ってベーン室５に流入する構成とする。
【００３６】
図２の（ｃ）に示すように、導入孔５５はその先端にオリフィス５６を有し、このオリフィス５６の開口径を任意に設定することにより、圧力遷移行程でベーン室５の圧力上昇速度が略一定になるようにする。
【００３７】
導入孔５５はその延長線がノッチ５２の延長線と交差するように開口し、導入孔５５を通ってベーン室５に流入する作動油をノッチ５２を通ってベーン室５に流入する作動油に衝突させる構成とする。導入孔５５はサイドプレート５０の表面に対して直交して開口する一方、ノッチ５２の底部はサイドプレート５０の表面に対して傾斜している。
【００３８】
以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００３９】
ロータ３０の回転に伴って各ベーン２の間に画成されるベーン室５は吸込ポート３に面する領域で拡大して吸込ポート３から作動油を吸込み、吐出ポート４に面する領域で収縮して作動油を吐出ポート４に吐出する。
【００４０】
ベーン室５が吸込ポート３との連通を遮断すると同時に導入路１０が吐出ポート４と連通し、続いてノッチ５２が吐出ポート４と連通し、圧力遷移行程でベーン室５の圧力が吐出ポート４と同等に高められる。これにより、吐出ポート４の圧力が導入孔５５及びノッチ５２を介してベーン室５に導かれる行程を最大限に確保し、気泡含有率が増加した状態でも図３に示すように圧力遷移行程で圧力上昇が十分に行われ、気泡含有率の変動に起因したベーンポンプ１の振動や騒音を抑えられるとともに、ベーンポンプ１の圧力脈動を抑えられる。
【００４１】
ロータ３０の回転速度が高まり、ベーン室５の圧力が高まると、圧力導入路１０からの供給油量は圧力導入路１０の前後差圧の低下に伴って減少するため、圧力遷移行程の終了直前でベーン室５の圧力が急激に上昇することを回避し、ベーンポンプ１の振動や騒音を有効に抑えられる。
【００４２】
圧力導入路１０がノッチ５２の吸込ポート３側に位置して開口することにより、ノッチ５２の開口面積が減少しているため、上記ロータ３０の高回転時に圧力上昇を抑える効果を高められる。
【００４３】
導入孔５５はオリフィス５６の開口径を任意に設定し、圧力遷移行程でベーン室５の圧力上昇速度を略一定にすることにより、ベーンポンプ１の騒音を有効に低減できる。また、導入孔５５にオリフィス５６を形成することにより、作動油が吐出ポート４からベーン室５へ急激に逆流することが抑えられ、ベーンポンプ１の圧力脈動を低減できる。
【００４４】
図２の（ｃ）に矢印で示すように、導入孔５５を通ってベーン室５に流入する作動油がノッチ５２を通ってベーン室５に流入する作動油に衝突することにより、導入孔５５から噴出する作動油の流れを拡散する。これにより、導入孔５５からの噴流に発生するキャビテーション気泡がサイドプレート５０の一箇所に衝突することが回避され、サイドプレート５０の表面に壊食が生じることを防止できる。
【００４５】
次に図４の（ａ），（ｂ）に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００４６】
ロータ３０に複数の凹部３２が各ベーン２間に形成される一方、導入孔５５がロータ３０の側面３３または凹部３２に対峙する位置に開口し、各凹部３２によって導入孔５５が所定のタイミングで開かれる構成とする。
【００４７】
導入孔５５は圧力遷移行程の前半に凹部３２に開口して開かれ、圧力遷移行程の後半に凹部３２が外れて側面３３によって閉じられる。
【００４８】
図４の（ａ）に矢印で示すように、導入孔５５はその延長線がノッチ５２の延長線と交差するように開口し、導入孔５５を通ってベーン室５に流入する作動油をノッチ５２を通ってベーン室５に流入する作動油に衝突させ、拡散する構成とする。
【００４９】
この場合、導入孔５５は圧力遷移行程の前半に開かれ、ベーン室５の昇圧が進んだ圧力遷移行程の後半に閉じることにより、ロータ３０の高回転時に圧力遷移行程でベーン室５の圧力が急激に上昇することを回避し、ベーンポンプ１の振動や騒音を有効に抑えられる。
【００５０】
次に図５の（ａ），（ｂ）に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００５１】
圧力導入路としてサイドプレート５０に背圧溝５１からラジアル方向に延びる導入溝５７が形成される一方、ロータ３０に複数の凹部３２が各ベーン２間に形成され、各凹部３２によって導入溝５７を所定のタイミングで開く構成とする。
【００５２】
導入溝５７は圧力遷移行程の前半に凹部３２に重合して開かれ、圧力遷移行程の後半に凹部３２が外れて側面３３によって閉じられる。
【００５３】
図５の（ａ）に矢印で示すように、導入溝５７はその延長線がノッチ５２の延長線と交差するように開口し、導入溝５７を通ってベーン室５に流入する作動油をノッチ５２を通ってベーン室５に流入する作動油に衝突させ、拡散する構成とする。
【００５４】
この場合も、導入溝５７は圧力遷移行程の前半に開かれ、ベーン室５の昇圧が進んだ圧力遷移行程の後半に閉じることにより、ロータ３０の高回転時に圧力遷移行程の終了直前でベーン室５の圧力が急激に上昇することを回避し、ベーンポンプ１の振動や騒音を有効に抑えられる。
【００５５】
次に図６に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００５６】
圧力導入路としてロータ３０に各スリット３１とベーン室５を結ぶ導入孔３５が形成され、各スリット３１内で摺動するベーン２によって導入孔３５を所定のタイミングで開閉される構成とする。
【００５７】
導入孔３５は圧力遷移行程の前半にスリット３１から大きく伸び出したベーン２によって開かれ、圧力遷移行程の後半にスリット３１に入り込むベーン２によって閉じられる。
【００５８】
この場合も、導入孔３５は圧力遷移行程の前半に開かれ、ベーン室５の昇圧が進んだ圧力遷移行程の後半に閉じることにより、ロータ３０の高回転時に圧力遷移行程の終了直前でベーン室５の圧力が急激に上昇することを回避し、ベーンポンプ１の振動や騒音を有効に抑えられる。
【００５９】
なお、この圧力導入路がノッチより先にベーン室に連通する構成に限らず、圧力導入路がノッチと同時もしくはノッチより後にベーン室に連通する構成としても良い。
【００６０】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、例えばトランスミッションの油圧源以外にも適用でき、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるベーンポンプの側面図。
【図２】本発明の実施の形態を示し、（ａ）はベーンポンプの断面図、（ｂ）、（ｃ）はベーンポンプの展開図。
【図３】同じく本発明と従来例を比較した作動特性図。
【図４】他の実施の形態を示し、（ａ）はベーンポンプの断面図、（ｂ）、（ｃ）はベーンポンプの展開図。
【図５】さらに他の実施の形態を示し、（ａ）はベーンポンプの断面図、（ｂ）、（ｃ）はベーンポンプの展開図。
【図６】さらに他の実施の形態を示すベーンポンプの展開図。
【符号の説明】
１　ベーンポンプ
２　ベーン
３　吸込ポート
４　吐出ポート
５　ベーン室
１０　圧力導入路
２０　カム
２１　カム大円弧部
２３　カム曲線部
３０　ロータ
３１　スリット
３２　凹部
３５　導入孔
５０　サイドプレート
５１　背圧溝
５２　ノッチ
５５　導入孔
５６　オリフィス
５７　導入溝
【図１】
2004092396.tif 000005
【図２】
2004092396.tif 000006
【図３】
2004092396.tif 000007
【図４】
2004092396.tif 000008
【図５】
2004092396.tif 000009
【図６】
2004092396.tif 000010