(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】  ハウジング１内に、ロータ６を回転自在に収容するカムリング５を組み込み、一方の側面６ａにサイドプレート７を、他方の側面６ｂにカバー３を接触させて設け、ロータ６の円周方向に複数のベーン溝８を放射状に形成し、ベーン溝８の基部に背圧室９を形成するとともに、ベーン溝８と背圧室９にベーン１０を摺動自在に組み込み、ロータ６が回転することによってベーン１０の先端を内壁５ａに接触し、伸張工程と収縮工程とからなるポンプ作用を、ロータ６の一回転当たり少なくとも２組以上有し、ロータ６の回転方向で見て、各ポンプ作用の間であってベーン１０がベーン溝８内に押し込まれて半径方向に移動しない位置における背圧室９は、他の位置における背圧室９と非連通とした。【選択図】  図２
2005273545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に、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接触させて設け、他方の側面にカバーを接触させて設ける一方、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とからなるポンプ作用を、ロータの一回転当たり少なくとも２組以上有するベーンポンプにおいて、ロータの回転方向で見て、上記各ポンプ作用の間であってベーンがベーン溝内に押し込まれて半径方向に移動しない位置における背圧室は、他の位置における背圧室と非連通としたことを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
サイドプレートのロータと接触する接触面あるいはカバーのロータと接触する接触面のいずれか一方あるいは双方に背圧室を連通する複数の背圧導入溝を形成するとともに、これら背圧導入溝によって、ロータの回転方向で見て、上記各ポンプ作用の間であってベーンが押し込まれてベーン溝内に半径方向に移動しない位置における背圧室は、他の位置における背圧室と非連通としたことを特徴とする請求項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６〜図８に示す。
図６に示すように、ハウジング１０１に収納穴１０２を形成するとともに、この収納穴１０２をカバー１０３でふさいでいる。これらハウジング１０１およびカバー１０３には、それぞれ軸孔１０１ａ、軸受穴１０３ａを形成し、これら軸孔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】
上記収納穴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７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８に示すように、上記サイドプレート１０７には、ロータ１０６との接触面である側面１０７ａに、複数の背圧導入溝１１１を形成するとともに、これら背圧導入溝１１１の半数には、吐出圧導入路１１４を開口している。また、上記背圧導入溝１１１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】
上記構成にしたベーンポンプにおいて、図示しない駆動源によりシャフト１０４を矢印ｒ方向に回転させると、この回転にともなってロータ１０６も回転する。ロータ１０６が回転すると、上記ベーン１１０は、遠心力によってベーン溝１０８から突出する伸張工程となり、その先端がカムリング１０５の内壁１０５ａに接触する。この状態から、さらにロータ１０６が回転すると、上記ベーン１１０は、カムリング１０５の内壁１０５ａが略楕円形をしているので、吐出口ｂ１，ｂ２付近で、内壁１０５ａに沿ってベーン溝１０８に押し込まれる収縮工程となる。
【０００７】
上記ベーン１１０がベーン溝１０８に押し込まれると、ベーン溝１０８および背圧室１０９内の作動油がベーン１１０によって押し出される。そして、この押し出された作動油は、上記背圧導入溝１１１を介して伸張工程にある背圧室１０９に導かれる。このように、収縮工程にあるベーン溝１０８および背圧室１０９から伸張工程にある背圧室１０９に作動油が導かれることによって、伸張工程にあるベーン１１０は、その先端がカムリング１０５の内壁１０５ａに接触するだけの力を受けることになる。
【０００８】
上記のようなベーン１１０の伸張工程と収縮工程との間に、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、図６に示す高圧室１１３に吐出される。
【０００９】
上記高圧室１１３に吐出された作動油は、上記流路吐出圧導入路１１４，１１４を介して背圧導入溝１１１に流れ込む。そして、この背圧導入溝１１１に流れ込んだ作動油が、伸張工程にある背圧室１０９に供給される。このように、高圧室１１３から伸張工程にある背圧室１０９に作動油が供給されることによって、伸張工程にあるベーン１１０は、その先端がカムリング１０５の内壁１０５ａに接触するだけの力を受けることになる。
つまり、この従来のベーンポンプでは、上記したような収縮工程と伸張工程とからなるポンプ作用を、ロータ１０６の一回転当たり２回繰り返すことによって作動油が吐出されることになる。
【００１０】
ところで、上記従来のベーンポンプでは、サイドプレート１０７の背圧導入溝１１１を絞り溝１１２で連通するようにしているが、この絞り溝１１２を設けた理由は次のとおりである。
すなわち、この従来のベーンポンプにおいて、その起動時、特に気温の低い場所での起動時では、作動油の流動性がかなり低いので、収縮工程にあるベーン１１０によって押し出されるベーン溝１０８および背圧室１０９内の作動油を、背圧導入溝１１１を介して効率よく伸張工程にある背圧室１０９に供給したい。
【００１１】
しかし、起動時においては、まだポンプ作用がなされていないので、高圧室１１３の圧力はタンク圧であり非常に低い状態となっている。このような状況の中で、収縮工程にあるベーン溝１０８および背圧室１０９から背圧導入溝１１１に作動油が導かれても、その作動油の一部が、伸張工程にある背圧室１０９に供給されることなく、吐出圧導入路１１４が開口する背圧導入溝１１１に流れ込み、直接吐出圧導入路１１４を介して高圧室１１３に流出してしまう。
【００１２】
そのため、上記背圧導入溝１１１に導かれた作動油を伸張工程にある背圧室１０９に効率よく供給することができない。つまり、伸張工程にある背圧室１０９には、ベーン１１０の先端をカムリング１０５の内壁１０５ａに接触させるだけの作動油を供給することができない。
さらに、上記したように、低温時には作動油の流動性が低いので、この流動性の低い作動油が、ベーン１１０がベーン溝１０８から突出するのを妨げる作用をする。このこともまた、ベーン１１０の先端を内壁１０５ａに接触させることができない要因となってしまう。
【００１３】
上記のように、伸張工程にある背圧室１０９に、ベーン１１０の先端をカムリング１０５の内壁１０５ａに接触させるだけの作動油が供給されないと、伸張工程にあるベーン１１０の先端は当然内壁１０５ａに接触せず、ベーン１１０の先端と内壁１０５ａとの間にすき間ができてしまう。
【００１４】
ベーン１１０の先端とカムリング１０５の内壁１０５ａの間にすき間ができると、内壁１０５ａとベーン１１０間とで形成された室内の作動油が、上記すき間から漏れてしまうので、ポンプの吐出能力が低下するという問題が発生する。
このような問題が発生するのを防ぐためには、背圧導入溝１１１に導かれた作動油が、伸張工程にある背圧室１０９に効率よく供給されるようにすればよい。
【００１５】
そこで、この従来のベーンポンプでは、上記複数の背圧導入溝１１１間を絞り溝１１２で絞ることによって、収縮工程にあるベーン溝１０８および背圧室１０９から背圧導入溝１１１に導かれた作動油が、吐出圧導入路１１４が開口している背圧導入溝１１１に流れ込むのを規制している。このように、背圧導入溝１１１内の作動油が吐出圧導入路１１４に流入するのを規制すれば、収縮工程にあるベーン１１０によって押し出されるベーン溝１０８および背圧室１０９内の作動油を、効率よく伸張工程にある背圧室１０９に供給することができる。
【００１６】
上記のように、伸張工程にある背圧室１０９に効率よく作動油を供給することによって、背圧室１０９にはベーン１１０の先端をカムリング１０５の内壁１０５ａに接触させるだけの作動油が供給されることになり、ベーン１１０の先端が内壁１０５ａに接触した状態を保つことができる。よって、内壁１０５ａとベーン１１０間とで形成された室内から作動油が漏れてしまうことがない。したがって、このベーンポンプでは、低温起動時でも起動遅れが生じることがない。
【００１７】
【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】
【００１８】
上記のようにした従来のベーンポンプでは、低温起動時の起動遅れをなくそうとすればするほど、背圧導入溝１１１に導かれた作動油が、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絞り溝１１２の開度を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はその開度を小さくしなければならない。
【００１９】
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。
【００２０】
ただし、絞り溝１１２の開度を小さくすればするほど、起動時の起動遅れをなくすことができるが、その開度を小さくしすぎると、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。
【００２１】
結局、起動時の起動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ことである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
第１の発明は、ハウジング内に、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接触させて設け、他方の側面にカバーを接触させて設ける一方、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とからなるポンプ作用を、ロータの一回転当たり少なくとも２組以上有するベーンポンプを前提にしている。
上記ベーンポンプを前提としつつ、第１の発明は、ロータの回転方向で見て、上記各ポンプ作用の間であってベーンがベーン溝内に押し込まれて半径方向に移動しない位置における背圧室は、他の位置における背圧室と非連通としたことを特徴とする。
【００２３】
第２の発明は、上記第１の発明を前提としつつ、サイドプレートのロータと接触する接触面あるいはカバーのロータと接触する接触面のいずれか一方あるいは双方に背圧室を連通する複数の背圧導入溝を形成するとともに、これら背圧導入溝によって、ロータの回転方向で見て、上記各ポンプ作用の間であってベーンがベーン溝内に押し込まれて半径方向に移動しない位置における背圧室は、他の位置における背圧室と非連通としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、起動時の起動遅れを無くしながら、高速運転時に、ベーンが摩耗したり、それがカムリングに焼き付いたりするのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１〜図３に、この発明の第１実施形態を示す。
図１に示すように、ハウジング１に収納穴２を形成するとともに、この収納穴２をカバー３でふさいでいる。これらハウジング１およびカバー３には、それぞれ軸孔１ａ、軸受穴３ａを形成し、これら軸孔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。
上記収納穴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を接触させるとともに、他方の側面６ｂには、上記カバー３を接触させている。
【００２６】
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、ベーン１０を摺動自在に組み込んでいる。これらベーン１０は、その先端がカムリング５の内壁５ａに接触するように回転する。
【００２７】
そして、図３に示すように、上記サイドプレート７には、ロータ６との接触面である側面７ａに一対の第１、第２背圧導入溝１１ａ，１１ｂを円周方向に隣接して形成している。
上記第１背圧導入溝１１ａは、図２に示すように、ロータ６の回転過程で、吸い込み口Ａ１側であってベーン１０が半径方向に移動し始める回転位置から、吐出口Ｂ１側であってベーン１０が半径方向に移動し終える回転位置までの背圧室９を連通している。
【００２８】
また、上記第２背圧導入溝１１ｂは、ロータの回転過程で、吸い込み口Ａ２側であってベーン１０が半径方向に移動し始める回転位置から、吐出口Ｂ２側であってベーン１０が半径方向に移動し終える回転位置までの背圧室９を連通している。
なお、これら第１、第２背圧導入溝１１ａ，１１ｂには、図１に示す高圧室１３からの作動油を導く第１、第２吐出圧導入路１４ａ，１４ｂを形成している。
【００２９】
上記のようにした第１背圧導入溝１１ａと第２背圧導入溝１１ｂとは、図２からも明らかなように連通していない。言い換えれば、サイドプレート７の分断部１２ａと分断部１２ｂとで第１背圧導入溝１１ａと第２背圧導入溝１１ｂとを分断している。これは、第１背圧導入溝１１ａ内の作動油が第２背圧導入溝１１ｂに流れ込んだり、反対に、第２背圧導入溝１１ｂ内の作動油が第１背圧導入溝１１ａに流れ込んだりするのを防ぐためである。
【００３０】
また、上記第１、第２背圧導入溝１１ａ，１１ｂのそれぞれは、その深さを従来のものよりも浅くしている。このように、第１、第２背圧導入溝１１ａ，１１ｂの深さを浅くすることによって、等価回路的には、第１、第２背圧導入溝１１ａ，１１ｂから、第１、第２吐出圧導入路１４ａ，１４ｂに連通する連通過程に絞りを設けたことになる。また、この絞りの大きさは、従来の二つの絞り溝１１２の開度を合計したものと等しくしている。
【００３１】
上記構成にしたベーンポンプにおいて、図示しない駆動源によりシャフト４を矢印Ｒ方向に回転させると、上記ベーン１０は、遠心力によってベーン溝８から突出する伸張工程となり、その先端がカムリング５の内壁５ａに接触する。この状態から、さらにロータ６が回転すると、上記ベーン１０は、カムリング５の内壁５ａが略楕円形をしているので、吐出口Ｂ１，Ｂ２付近で内壁５ａに沿ってベーン溝８に押し込まれる収縮工程となる。
【００３２】
上記ベーン１０がベーン溝８に押し込まれると、ベーン溝８および背圧室９内の作動油がベーン１０によって押し出される。そして、この押し出された作動油は、上記第１、第２背圧導入溝１１ａ，１１ｂに導かれる。
【００３３】
このとき、上記第１背圧導入溝１１ａと第２背圧導入溝１１ｂとは連通していないので、第１背圧導入溝１１ａ内の作動油が第２背圧導入溝１１ｂに流れ込んだり、反対に、第２背圧導入溝１１ｂ内の作動油が第１背圧導入溝１１ａに流れ込んだりすることがない。したがって、第１、第２背圧導入溝１１ａ，１１ｂに導かれた作動油を、同一の背圧導入溝の伸張工程にある背圧室９に効率よく供給することができる。
【００３４】
上記のように、第１、第２背圧導入溝１１ａ，１１ｂに導かれた作動油を、伸張工程にある背圧室９に効率よく供給することができるので、背圧室９にはベーン１０の先端をカムリン５の内壁５ａに接触させるだけの作動油が供給されることになり、ベーン１０の先端がカムリン５の内壁５ａに接触した状態を保つことができる。
【００３５】
上記のようなベーン１０の伸張工程と収縮工程との間に、カムリング１０５の内壁５ａと各ベーン１０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１０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１０の収縮工程時に高圧となり、吐出口Ｂ１，Ｂ２から、高圧室１３に吐出される。
このように、この第１実施形態によれば、ベーン１０の先端がカムリング５の内壁５ａに接触した状態を保つことができるので、内壁５ａとベーン１０間とで形成された室内から作動油が漏れてしまうことがない。したがって、低温起動時でも起動遅れが生じることがない。
【００３６】
そして、上記高圧室１３に吐出された作動油は、上記第１吐出圧導入路１４ａを介して第１背圧導入溝１１ａに流れ込むとともに、第２吐出圧導入路１４ｂを介して第２背圧導入溝１１ｂに流れ込む。そして、この背圧導入溝１１１に流れ込んだ作動油が、伸張工程にある背圧室１０９に供給される。
【００３７】
上記のように、高圧室１３から伸張工程にある背圧室９に作動油が供給されると、伸張工程にあるベーン１０は、その先端がカムリング５の内壁５ａに接触するだけの力を受けることになる。
上記したような収縮工程と伸張工程からなるポンプ作用を、ロータ６の一回転当たり２回繰り返すことによって作動油が吐出されることになる。
【００３８】
そして、この第１実施形態では、上記したように、第１、第２背圧導入溝１１ａ，１１ｂに導かれた作動油は、同一の背圧導入溝にしか流れないので、これら第１、第２背圧導入溝１１ａ，１１ｂの深さによって実現される等価回路上の絞りの開度は、従来の絞り溝１１２の合計の開度を維持していれば足りる。したがって、上記等価回路上の絞りの開度を大きくすることができる。
【００３９】
上記のように、第１、第２背圧導入溝１１ａ，１１ｂにおける等価回路上の絞りの開度を大きくすることができるので、高速運転時に、第１、第２背圧導入溝１１ａ，１１ｂを流れる作動油の圧力損失を小さく抑えることができる。そのため、高速運転時においてカムリング５の内壁５ａに対するベーン１０の圧接力を小さくすることができる。このように、内壁５ａに対するベーン１０の圧接力を小さくできるので、カムリング５が磨耗したり、カムリング５とベーン１０とが焼き付いたりしなくなる。
【００４０】
さらに、第１、第２背圧導入溝１１ａ，１１ｂにおける等価回路上の絞りの開度を大きくできることによって、その分第１、第２背圧導入溝１１ａ，１１ｂから背圧室９への作動油の供給をスムーズに行うことができる。したがって、高速運転時でも、ベーン溝８および背圧室９は負圧になることなく、確実にベーン１０をカムリング５の内壁５ａに接触させることができる。これにより、確実なポンプ作用を実現することができる。
【００４１】
なお、上記第１実施形態では、第１、第２背圧導入溝１１ａ，１１ｂに絞り溝を設けずに、その深さを浅くすることによって等価回路上の絞りを実現するようにしているが、図４、図５に示す第２実施形態のように、第１、第２背圧導入溝１１ａ，１１ｂの深さを従来と同じにして、これら第１、第２背圧導入溝１１ａ，１１ｂ内に絞り１５ａ，１５ｂを設けるようにしてもかまわない。そして、これら絞り１５ａ，１５ｂの開度は、上記等価回路上の絞りと同様に、従来の絞り溝１１２二個分の開度を維持していれば足りる。したがって、上記絞り１５ａ，１５ｂの開度を大きくすることができる。
【００４２】
また、上記第１、第２実施形態では、第１背圧連通溝１１ａおよび第２背圧連通溝１１ｂをサイドプレート７に形成しているが、これら第１背圧連通溝１１ａおよび第２背圧連通溝１１ｂは、カバー３に設けるようにしてもかまわない。また、これら第１背圧連通溝１１ａおよび第２背圧連通溝１１ｂは、サイドプレート７とカバー３との両方に設けるようにしてもかまわない。
【００４３】
さらに、上記第１、第２実施形態では、ロータ６の一回転当たり２回のポンプ作用を繰り返すベーンポンプに本発明を適用した例を説明したが、本発明は、ロータ６の一回転当たり２回以上ポンプ作用を繰り返すベーンポンプに適用してもかまわないこと当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明における第１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IV−IV線矢視断面図である。
【図３】第１実施形態のサイドプレートを示す正面図である。
【図４】第２実施形態における図１のIV−IV線矢視断面図である。
【図５】第２実施形態のサイドプレートを示す正面図である。
【図６】従来例のベーンポンプを示す断面図である。
【図７】図６のＶ−Ｖ線矢視断面図である。
【図８】従来例のサイドプレートを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１                  ハウジング
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
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
Ａ１，Ａ２          吸い込み口
Ｂ１，Ｂ２          吐出口
【図１】
2005273545.tif 000003
【図２】
2005273545.tif 000004
【図３】
2005273545.tif 000005
【図４】
2005273545.tif 000006
【図５】
2005273545.tif 000007
【図６】
2005273545.tif 000008
【図７】
2005273545.tif 000009
【図８】
2005273545.tif 000010