(57)【要約】  【課題】  ベーンポンプにおいて簡単な構成で且つ低コストで、低回転時においてもベーンをカムリングに対して確実に押し付けることができるようにする。  【解決手段】  非円形内部輪郭を有するカムリング２４内にロータ２６を回転自在に配設し、ロータ２６の外径側部に形成された径方向に伸びる複数のベーン収納溝２６ａにベーン２８を径方向に摺動自在に配設し、ベーン２８の内径側部に形成されたイントラベーン収納溝２８ａにイントラベーン３０を径方向に摺動自在に配設し、イントラベーン収納溝２８ａにおいてベーン２８とイントラベーン３０との間に形成されるイントラベーン室Ｉにベーン３０を外径方向に付勢する圧縮コイルバネ３４を配設する。【選択図】  図３
2005351117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非円形内部輪郭を有するカムリング内にロータを回転自在に配設し、該ロータの外径側部に形成された径方向に伸びる複数のベーン収納溝にベーンをロータ径方向に摺動自在に配設し、ベーンの内径側部に形成されたイントラベーン収納溝にイントラベーンをロータ径方向に摺動自在に配設したベーンポンプにおいて、
前記イントラベーン収納溝においてベーンとイントラベーンとの間に形成されるイントラベーン室にベーンを外径方向に付勢する弾性体を配設することを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
ベーン及びイントラベーンの少なくとも一方のイントラベーン室に臨む部分に、前記弾性体を受ける弾性体受部を設け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】
ロータのイントラベーン室に連通する通路とイントラベーン室との境界部分の一部に仕切部を設け、イントラベーン室の該仕切部に対向する位置に前記弾性体を配設することを特徴とする請求項１または２記載のベーンポンプ。
【請求項４】
前記弾性体を圧縮コイルバネとすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のベーンポンプ。
【請求項５】
前記弾性体を板バネとすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のベーンポンプ。
【請求項６】
前記弾性体を複数個設けて、該複数の弾性体をイントラベーン室で並設することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のベーンポンプ。
【請求項７】
前記弾性体のロータ径方向中央部に、ベーンまたはイントラベーンに支持される少なくとも一方の端部よりも横断面が縮小された部分を設けることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項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、イントラベーンを使用するベーンポンプ(以下、イントラベーンタイプのベーンポンプという)において、低回転時においても使用することができるベーンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、イントラベーンタイプのベーンポンプとしては、特許文献１（特開昭６０−７５７８４号公報）等に記載されたものが知られている。
【０００３】
一般的なイントラベーンタイプのベーンポンプは、非円形内部輪郭を有するカムリング内にロータを回転自在に配設し、該ロータの外径側部に形成された径方向に伸びる複数のベーン収納溝にベーンをロータ径方向に摺動自在に配設し、ベーンの内径側部に形成されたイントラベーン収納溝にイントラベーンをロータ径方向に摺動自在に配設している。そして、ベーン収納溝において、ベーンとロータとの間に形成されるアンダーベーン室に吸入圧及び吐出圧が周期的に導入され、イントラベーン収納溝において、ベーンとイントラベーンとの間に形成されるイントラベーン室に吐出圧が導入される。吐出圧に圧力が生じていれば、ベーンはベーン収納溝において外径方向に飛び出してカムリングの内周面に押し当てられ、イントラベーンはベーン収納溝の底部に押し当てられることになる。ロータがカムリング内で回転して、ロータとカムリングと各ベーンによって仕切られる容積が変化することにより、ロータとカムリングとの間に吸入口から導入される作動油等の流体が吸い込まれ、ロータとカムリングとの間から吐出口を通して、高圧の吐出圧が吐き出されるポンプ動作がなされる。
【０００４】
ベーンは、遠心力及びイントラベーン室の吐出圧によってベーン収納溝において外径方向に飛び出してカムリングの内周面に押し当てられるようになっており、イントラベーン室にのみ吐出圧を導入していることから、このようなイントラベーンタイプのベーンポンプでは、イントラベーン室がなくアンダーベーン室に吐出圧を導入するタイプのベーンポンプと比較して、ベーンのカムリングの内周面への押し付け力が緩和されており、高圧であっても円滑にベーンがカムリングの内周面を摺動することができると共に、磨耗を防ぐことができる。
【０００５】
しかしながら、このようなベーンポンプでは、回転数制御時に回転数が０に近づく場合やポンプ始動時のロータが低回転で運動しているときには、遠心力及び吐出圧が弱くなるため、ベーンをカムリングの内周面へと押し付けることができず、ポンプ動作をさせることができない、という問題がある。特に、省エネルギ推進の観点から回転数制御の要求は近年高まってきている。
【０００６】
かかる課題を解決するために、特開２００３−３０１７８１号公報では、ベーン収納溝の底部にバネ収納溝を形成して、イントラベーンの長さ以上の離間距離で互いに連結された一対のコイル部を有し、両腕を外広がりに延ばしたねじりコイルばねを設けて、ねじりコイルばねのコイル部と連結部をバネ収納溝に収納し、両腕の先端をベーンに当接させて、ベーンを外径方向に付勢することが、提案されている。
【０００７】
また、イントラベーンタイプ以外のベーンポンプにおいては、実開平２−１２７７８９号公報から、ベーン収納溝の底部に形成したバネ受け凹部、またはベーン収納溝の底部の側部にバネを係止させて、そのバネをベーンに弾接させることによって、ベーンをカムリングの内周面に弾接させる、ことも知られている。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６０−７５７８４号公報
【特許文献２】特開２００３−３０１７８１号公報
【特許文献３】実開平２−１２７７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、かかる従来の特許文献２または３の構成では、ロータのベーン収納溝の底部にバネを受けるための凹部を形成しなければならず、ロータの加工が複雑であり、ロータの強度が低下する、という問題がある。また、ロータの強度が低下するため、高圧力で使用することはできない。
【００１０】
また、特許文献２または３に示されるバネの構成は複雑であるため、製造コストがかかり、安価に製造することが困難である、という問題がある。特に、イントラベーンタイプにおいては、各ベーンの軸方向中央部分にイントラベーンが存在しているために、イントラベーンとバネとの干渉を防ぐために、バネは、イントラベーンを挟み対称に２つ設けるか、または特許文献２のような複雑な構成のバネとするか、しなければならない。そのため、そのように複雑な構成のバネを組み立てるための工程も複雑になり、製造が困難である。さらには、バネの設置箇所を確保しなければならないため、ロータの軸方向の厚みを薄くすることができない、という問題もある。
【００１１】
本発明は、かかる課題に鑑みなされたもので、簡単な構成で且つ低コストで、低回転時においてもベーンをカムリングに対して確実に押し付けることができるベーンポンプを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、非円形内部輪郭を有するカムリング内にロータを回転自在に配設し、該ロータの外径側部に形成された径方向に伸びる複数のベーン収納溝にベーンをロータ径方向に摺動自在に配設し、ベーンの内径側部に形成されたイントラベーン収納溝にイントラベーンをロータ径方向に摺動自在に配設したベーンポンプにおいて、
前記イントラベーン収納溝においてベーンとイントラベーンとの間に形成されるイントラベーン室にベーンを外径方向に付勢する弾性体を配設することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のベーン及びイントラベーンの少なくとも一方のイントラベーン室に臨む部分に、前記弾性体を受ける弾性体受部を設けることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のロータのイントラベーン室に連通する通路とイントラベーン室との境界部分の一部に仕切部を設け、イントラベーン室の該仕切部に対向する位置に前記弾性体を配設することを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の前記弾性体を圧縮コイルバネとすることを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の前記弾性体を板バネとすることを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の弾性体を複数個設けて、該複数の弾性体をイントラベーン室で並設することを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の発明は、前記弾性体を請求項１ないし６のいずれか１項に記載の前記弾性体のロータ径方向中央部に、ベーンまたはイントラベーンに支持される少なくとも一方の端部よりも横断面が縮小された部分を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、イントラベーン室に弾性体を配設することから、低回転時においてもベーンをカムリングに対して確実に押し付けることができる。また、ロータに加工を施す必要性が減少するために、ロータの強度を保持することができる。そのため、高圧力で使用することができるようになる。また、ロータへの加工の必要性が減ったため、歩留まり良く、低コストで製造することができる。
【００２０】
さらには、従来のようにアンダーベーン室に弾性体を設ける場合とは異なり、複雑な構成の弾性体とする必要がなく、弾性体の構成を簡単にすることができ、且つ組み立ても簡単に行なうことができ、低コストで製造することができる。また、弾性体を配設することで、ロータの軸方向の厚みに影響を与えることがないため、結果としてロータの軸方向の厚みも薄くすることができ、ベーンポンプ全体を小型化させることができる。
【００２１】
請求項２記載の発明によれば、弾性体受部によって、イントラベーン室内において弾性体を安定的に位置決めすることができ、弾性体の移動を防ぐことができる。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、仕切部によって、イントラベーン室内において弾性体を安定的に位置決めすることができ、弾性体の移動を防ぐことができる。
【００２３】
請求項４記載の発明によれば、弾性体を圧縮コイルバネとすることにより、より低コストで製造することができるようになる。また、強度、耐久性、作動安定性も確保することができる。
【００２４】
請求項５記載の発明によれば、弾性体を板バネとすることにより、弾性体の肉厚を薄くすることができて、ベーン及びイントラベーンをより肉薄に構成することができるようになる。
【００２５】
請求項６記載の発明によれば、複数の弾性体を並設することにより、１つの弾性体の肉厚を薄くすることができて、ベーン及びイントラベーンをより肉薄に構成することができるようになる。
【００２６】
請求項７記載の発明によれば、弾性体のロータ径方向中央部にベーンまたはイントラベーンに支持される少なくとも一方の端部よりも横断面が縮小された部分を設けることにより、イントラベーン室内でロータ軸方向または周方向に弾性体のロータ径方向中央部が振動したとしても、弾性体がイントラベーン室の壁面と干渉しにくい構成とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００２８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態を表すベーンポンプの全体構成を表す断面図である。図において、ベーンポンプ１０は、大まかに、基台やフレームに固定される本体部１２と、本体部１２に対して着脱可能に連結されるカバー１４と、本体部１２とカバー１４内に配設されるシャフト１６とを有している。
【００２９】
本体部１２の貫通孔にはベアリング１８が嵌め込まれ、シャフト１６を軸支している。シャフト１６の端部は、図示しない電動機の出力軸に連結される。
【００３０】
本体部１２とカバー１４とによって形成される内部空間内には、サイドプレート２０、２２と、サイドプレート２０、２２との間に挟まれたカムリング２４と、ロータ２６と、ベーン２８と、イントラベーン３０とが収納される。カムリング２４、サイドプレート２０、２２は、図示しないボルトによってカバー１４と一体に組み付けられると共に、カバー１４内において、位置決めピン３２によって位置決めされている。
【００３１】
カムリング２４は、図２に示したように、楕円や偏心円形といった非円形断面輪郭の内部空間を有しており、その内部空間にロータ２６が回転自在に配設される。ロータ２６の内周面は、シャフト１６の外周面とスプライン結合をしており、ロータ２６は、シャフト１６と一体的に回転する。
【００３２】
ロータ２６の外径側部には、放射状に複数のベーン収納溝２６ａが形成されている。ベーン収納溝２６ａは、径方向に伸びると共に、ロータ２６の軸方向の長さに亘って形成されている。各ベーン収納溝２６ａ内にはベーン２８がロータ径方向に摺動自在に配設される。さらに、ベーン２８の内径側部にはイントラベーン収納溝２８ａが形成されている。イントラベーン収納溝２８ａは、径方向に伸びると共に、ベーン２８の軸方向においてその中央部に形成されている。そして、イントラベーン収納溝２８ａ内にはイントラベーン３０がロータ径方向に摺動自在に配設される。
【００３３】
ベーン収納溝２６ａにおいて、ベーン収納溝２６ａの底部及び側面とベーン２８の内径側端部とサイドプレート２０、２２とによって形成される空間はアンダーベーン室Ｕとなる。アンダーベーン室Ｕは、この例では、各ベーン２８に径方向に形成された溝２８ｂ、２８ｂを介してベーン２８とカムリング２４との間に形成されたポンプ室Ｐと連通されており、アンダーベーン室Ｕには、ポンプ室Ｐと同じ圧力が導入されるようになっている。ポンプ室Ｐには、吸入口４０と吐出口４２とが、周方向に交互に連通される。
【００３４】
また、イントラベーン収納溝２８ａにおいて、イントラベーン収納溝２８ａの底部及び側面とイントラベーン３０の外径側端部とベーン収納溝２６ａの側面との間に形成される空間はイントラベーン室Ｉとなる。イントラベーン室Ｉには、図３に示したように、ロータ２６の内部を周方向に伸びる通路２６ｂと、該通路２６ｂに連通するロータ軸方向に伸びる通路２６ｃとを介して、吐出圧が導入されるようになっている。
【００３５】
そして、イントラベーン室Ｉにおいて、図４ないし図６に拡大して示したように、弾性体である圧縮コイルバネ３４が設けられている。圧縮コイルバネ３４は、ベーン２８とイントラベーン３０との間に介挿されて、両者を常時離反する方向に、即ち、ベーン２８をカムリング２４の内周面に押し付け、イントラベーン３０をロータ２６のベーン収納溝２６ａの底部に押し付けている。
【００３６】
圧縮コイルバネ３４の位置決めを行なうために、この例では、図７に示したように、ベーン２８とイントラベーン３０のそれぞれのイントラベーン室Ｉに臨む端部に、圧縮コイルバネ３４の端部をそれぞれ支持するバネ受部２８ｃ、３０ａが形成されている。このバネ受部は、ベーン２８とイントラベーン３０の少なくとも一方にのみ形成することでもよい。
【００３７】
このように圧縮コイルバネ３４をイントラベーン室Ｉに設けることにより、ベーン２８がカムリング２４内周面において、その長径位置にある場合（図５）も、短径位置にある場合（図６）も、また、ロータ２６の回転数が０に近い場合にあっても、常にベーン２８がカムリング２４の内周面に押し付けられるため、ポンプ動作を確実に行なうことができる。
【００３８】
図８は、第２の実施形態を表す図３相当の部分破断斜視図である。図において、第１実施形態と同一の部材・部分は同一の符号を付し、詳細説明を省略する。
【００３９】
この例では、ロータ２６の通路２６ｂの中央部に仕切壁２６ｄが設けられている。この仕切壁２６ｄによって、イントラベーン室Ｉと連通する通路２６ｂが軸方向に２つに分離されている。この仕切壁２６ｄは通路２６ｂとイントラベーン室Ｉとの境界部分に形成されていればよい。そして、仕切壁２６ｄに面するイントラベーン室Ｉの部分に弾性体である圧縮コイルバネ３４が配設される。このため、圧縮コイルバネ３４は通路２６ｂに直接、面しないために、通路２６ｂの流体の流れの影響を受けにくくすることができ、安定的に位置決めして圧縮コイルバネ３４が移動しないようにすることができる。よって、図８の例では、ベーン２８またはイントラベーン３０にバネ受部を形成しているが、これらのバネ受部を省略することも可能である。
【００４０】
図９は、図８の変形例を示したものである。この例では、ロータ２６のベーン収納溝２６ａの側面にイントラベーン室Ｉと連通する通路２６ｂが軸方向に形成されており、通路２６ｂには、サイドプレート２０、２２に形成された溝を介して吐出圧が導入されるようになっている。
【００４１】
そして、軸方向に伸びる通路２６ｂは、軸方向中央部のイントラベーン室Ｉとの境界部分において仕切壁２６ｄによって軸方向に２つに分離されており、仕切壁２６ｄに面するイントラベーン室Ｉの部分に弾性体である圧縮コイルバネ３４が配設される。このような構成としても、図８と同様の作用・効果を得ることができる。
【００４２】
図１０ないし図１２は、それぞれ他の実施形態を示す。
【００４３】
図１０の例は、弾性体としての圧縮コイルバネ３４−１をイントラベーン室Ｉに複数（この例では２つ）並設した例である。この構成により、小径の圧縮コイルバネ３４を使用することができるようになる。よって、ベーン２８及びイントラベーン３０が薄肉であり、ベーン収納溝２６ａの溝幅が薄肉である場合にも適用することができる。
【００４４】
図１１の例は、弾性体としての圧縮コイルバネ３４−２の外形を円柱形ではなく、図示したように、中央部が縮径された、鼓状としたものである。この構成により、圧縮コイルバネ３４−２が振動して、その側面がイントラベーン室Ｉを構成する面に接触することを防ぐことができる。または、鼓状とする代わりに、一方の端部に向かって漸次縮径された筍状とすることもできる。即ち、圧縮コイルバネ３４−２のベーン２８またはイントラベーン３０に支持される少なくとも一方の端部よりも横断面が小さくなった縮小された部分を中央部に有する構成とすることにより、イントラベーン室Ｉを構成する面との干渉を防ぐことができる。
【００４５】
図１２の例は、弾性体としての扁平波形の板バネ３４−３をイントラベーン室Ｉに設けたものである。これにより、ベーン２８及びイントラベーン３０が薄肉であり、ベーン収納溝２６ａが薄肉である場合にも適用することができる。
【００４６】
以上の各実施形態によれば、ベーンポンプ１０を低回転時で作動させることができるので、ポンプ始動時から使用することができ、また、回転数制御を行うことができ、省エネルギ化を促進することができる。また、弾性体を設定するためのロータ２６への加工の必要性はないため、ロータ２６の強度を高く保持することができる。そのため、高圧力で使用することができるようになる。また、歩留まり良く、低コストで製造することができる。
【００４７】
圧縮コイルバネ３４、３４−１、３４−２、または板バネ３４−３を配設しても、ロータ２６の軸方向の厚みに影響を与えることがないため、結果としてロータ２６の軸方向の厚みも薄くすることができ、ベーンポンプ全体を小型化させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態を表すベーンポンプの全体構成を表す断面図である。
【図２】図１の２−２線に沿って見た要部断面図である。
【図３】図１の実施形態のベーンポンプの部分破断斜視図である。
【図４】イントラベーン室の拡大斜視図である。
【図５】カムリング内周面において長径位置にあるベーン、イントラベーン及びロータの関係を表す部分側面図である。
【図６】カムリング内周面において短径位置にあるベーン、イントラベーン及びロータの関係を表す部分側面図である。
【図７】（ａ）ベーン、（ｂ）イントラベーンの側面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態を表す部分破断斜視図である。
【図９】第２の実施形態の変形例を表す部分破断斜視図である。
【図１０】本発明の他の実施形態を表すベーンとイントラベーンとの関係を表す側面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態を表すベーンとイントラベーンとの関係を表す側面図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施形態を表すベーンとイントラベーンとの関係を表す側面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  ベーンポンプ
１６  シャフト
２４  カムリング
２６  ロータ
２６ａ  ベーン収納溝
２６ｂ  通路
２６ｄ  仕切壁（仕切部）
２８  ベーン
２８ａ  イントラベーン収納溝
２８ｃ  バネ受部（弾性体受部）
３０  イントラベーン
３０ａ  バネ受部（弾性体受部）
３４、３４−１、３４−２  圧縮コイルバネ（弾性体）
３４−３  板バネ（弾性体）
Ｉ  イントラベーン室
Ｕ  アンダーベーン室
【図１】
2005351117.tif 000003
【図２】
2005351117.tif 000004
【図３】
2005351117.tif 000005
【図４】
2005351117.tif 000006
【図５】
2005351117.tif 000007
【図６】
2005351117.tif 000008
【図７】
2005351117.tif 000009
【図８】
2005351117.tif 000010
【図９】
2005351117.tif 000011
【図１０】
2005351117.tif 000012
【図１１】
2005351117.tif 000013
【図１２】
2005351117.tif 000014