(57)【要約】【課題】  高効率で、かつ焼付きの発生を防止することができるベーンポンプを提供する。【解決手段】  ベーンポンプ１は、内部空間１０ｉを取囲む環状のカム１０と、駆動軸４０を中心として回転可能に内部空間１０ｉに設けられ、スライド可能にベーン５０を保持するロータ６０と、カム１０に接触して内部空間１０ｉを封止するサイドプレートとを備える。側面６１は、ベーン５０を保持するベーン溝６３が形成された外周領域６１ｂと、外周領域６１ｂに取囲まれてベーン溝６３が形成されていない内周領域６１ａとを有する。内周領域６１ａにはロータ６０の回転中心から外周に向かって螺旋状に延びる螺旋溝６７が形成されている。回転中心から外周に向かうにつれて螺旋溝６７の幅および深さが大きくなる。螺旋溝６７の幅は螺旋溝６７の深さよりも大きい。【選択図】        図１
2005226526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を取囲む環状のカムと、
駆動軸を中心として回転可能に前記内部空間に設けられ、スライド可能にベーンを保持し、側面を有するロータと、
前記カムおよび前記ロータの側面に接触して前記内部空間を封止するサイドプレートとを備え、
前記ロータの側面は、ベーンを保持するベーン溝が形成された外周領域と、前記外周領域に取囲まれて前記ベーン溝が形成されていない内周領域とを有し、
前記内周領域およびその内周領域に向かい合うサイドプレートの部分の少なくとも一方には、前記ロータの回転中心から外周に向かって螺旋状に延びる螺旋溝が形成されており、
回転中心から外周に向かうにつれて前記螺旋溝の幅および深さが大きくなり、
前記螺旋溝の幅は前記螺旋溝の深さよりも大きい、ベーンポンプ。
【請求項２】
内部空間を取囲む環状のカムと、
駆動軸を中心として回転可能に前記内部空間に設けられ、スライド可能にベーンを保持し、側面を有するロータと、
前記カムおよび前記ロータの側面に接触して前記内部空間を封止するサイドプレートとを備え、
前記ロータの側面は、ベーンを保持するベーン溝が形成された外周領域と、前記外周領域に取囲まれて前記ベーン溝が形成されていない内周領域とを有し、
前記内周領域およびその内周領域に向かい合うサイドプレートの部分の少なくとも一方には、凹部が形成されており、
前記凹部の面積は前記内周領域の面積の２0％以上４０％以下である、ベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ベーンポンプに関し、特に車両に搭載されるベーンポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ベーンポンプは、たとえば実開昭５８−１８９３８８号公報（特許文献１）、特開２０００−３３７２６７号公報（特許文献２）、特開昭５８−２１７７８９号公報（特許文献３）、実開昭６２−１７９３８２号公報（特許文献４）、実開昭６３−１３４１８３号公報（特許文献５）、特開昭６０−１７３３８３号公報（特許文献６）に開示されている。
【０００３】
特許文献１では、ロータ側面または対向する両サイドブロックに渦巻状の溝を設け、焼付き防止、摩擦力増加防止を行なった構成が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、サイドプレートにディンプルを設け、ロータとの接触部を潤滑させる構成が開示されている。
【０００５】
特許文献３では、ロータ側面または対向する両サイドプレートに円弧状または矩形状の溝を設け、焼付き防止、摩擦力防止増加を行なった構成が開示されている。
【０００６】
特許文献４では、ロータ側面にスパイラル溝を設けた構成が開示されている。
【０００７】
特許文献５では、ロータ側面に凹部を設けた構成が開示されている。特許文献６では、ロータ側面の焼付きが発生する部位を含む部分に溝を設けた構成が開示されている。
【特許文献１】実開昭５８−１８９３８８号公報
【特許文献２】特開２０００−３３７２６７号公報
【特許文献３】特開昭５８−２１７７８９号公報
【特許文献４】実開昭６２−１７９３８２号公報
【特許文献５】実開昭６３−１３４１８３号公報
【特許文献６】特開昭６０−１７３３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ベーンポンプは、基本的にサイドクリアランス（ロータとサイドプレート間）を詰めれば効率は上昇するが、ロータとサイドプレート間で局所的な燃料切れが発生して焼付きが生じることがある。サイドクリアランスを拡大すれば効率は下がるが焼付きの発生を防止することができる。したがって、ベーンポンプを高効率で使用するには、焼付き対策が必要である。しかしながら、上述の従来の技術では、必ずしも焼付き対策が十分になされていなかった。
【０００９】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、焼付きを防止し、かつ高効率で駆動する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】
【００１０】
この発明の１つの局面に従ったベーンポンプは、内部空間を取囲む環状のカムと、駆動軸を中心として回転可能に内部空間に設けられ、スライド可能にベーンを保持し、側面を有するロータと、カムおよびロータの側面に接触して内部空間を封止するサイドプレートとを備える。ロータの側面は、ベーンを保持するベーン溝が形成された外周領域と、外周領域に取囲まれてベーン溝が形成されていない内周領域とを有する。内周領域およびその内周領域に向かい合うサイドプレートの部分の少なくとも一方には、ロータの回転中心から外周に向かって螺旋状に延びる螺旋溝が形成されている。螺旋溝は回転中心から外周に向かうにつれて螺旋溝の幅および深さが大きくなる。螺旋溝の幅は螺旋溝の深さより大きい。
【００１１】
この発明の別の局面に従ったベーンポンプは、内部空間を取囲む環状のカムと、駆動軸を中心として回転可能に内部空間に設けられ、スライド可能にベーンを保持し、側面を有するロータと、カムおよびロータの側面に接触して内部空間を封止するサイドプレートとを備える。ロータの側面は、ベーンを保持するベーン溝が形成された外周領域と、外周領域に取囲まれてベーン溝が形成されていない内周領域とを有する。内周領域およびその内周領域に向かい合うサイドプレートの部分の少なくとも一方には、凹部が形成されており、凹部の面積は内周領域の面積の２0％以上４０％以下である。
【００１２】
ベーンポンプを高吐出効率で使用する場合には、サイドクリアランス（ロータとサイドプレート間のクリアランス）を詰める必要がある。その場合、ロータとサイドプレート間で形状のばらつき、発熱等により局所的な燃料切れが発生し焼付きが発生する。特に、燃料の供給がなく燃料切れが発生しやすいベーンスリット端（ベーン溝端）から駆動軸の間に燃料保持用の螺旋溝または凹部を、ロータまたはサイドプレートに形成して焼付きを回避している。
【００１３】
但し、焼付きを回避するため螺旋溝または凹部（ピット）をたくさん作れば駆動軸とロータ間の燃料漏れなどで吐出効率が低くなりサイドクリアランスを詰める意味がなくなる。そこで、本発明においては、耐焼付き性と効率をバランスさせるため、螺旋溝および凹部を上述のように限定している。
【００１４】
螺旋溝を回転中心から外周に向かうにつれて螺旋溝の幅および深さが大きくすることで、周速度の高い外側において溝の幅および深さが大きくなり、周速度の小さい内側で溝の幅および深さが小さくなる。周速度が高い部分は発熱が発生しやすく燃料切れも発生しやすいため、周速度の大きい外側で燃料保持用の螺旋溝を大きくすることで焼付きを積極的に防止している。また、溝の幅を溝の深さより大きくすることで、同じ燃料量において燃料と他の要素との接触面積を大きくすることができ、効率よく燃料切れを防止することができる。
【００１５】
また、凹部の面積率を２０％以上４０％以下とするのは、その範囲であれば、耐焼付き性が向上し、かつ吐出効率の低下を防止できる好ましい範囲だからである。凹部の面積率が２０％未満であれば凹部が少なくなり過ぎ、耐焼付き性が低下する。凹部の面積率が４０％を越えると吐出効率が低下する。
【００１６】
本発明では、ベーン溝よりも内側（中心側）にのみ螺旋溝または凹部を設けている。これにより、従来のベーンポンプよりも効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明に従えば、効率が高くかつ焼付きを防止できる信頼性の高い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】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従ったベーンポンプの側面図である。図２は図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図３は、図２で示すベーンポンプを分解した断面図である。
【００２０】
図１から図３を参照して、この発明の実施の形態１に従ったベーンポンプ１は、内部空間１０ｉを取囲む環状のカム１０と、駆動軸４０を中心として回転可能に内部空間１０ｉに設けられ、スライド可能にベーン５０を保持し、側面６１，６２を有するロータ６０と、カム１０および側面６１に接触して内部空間１０ｉを封止するサイドプレート２０，３０とを備える。ロータ６０の側面６１は、ベーン５０を保持するベーン溝６３が形成された外周領域６１ｂと、外周領域６１ｂに取囲まれてベーン溝６３が形成されていない内周領域６１ａとを有する。内周領域６１ａおよびその内周領域６１ａに向かい合うサイドプレート３０の少なくとも一方（この実施の形態では内周領域６１ａ）には、ロータ６０の回転中心から外周に向かって螺旋状に延びる螺旋溝６７が形成されている。回転中心から外側に向かうにつれて螺旋溝６７の幅および深さが大きくなる。螺旋溝６７の幅は螺旋溝６７の深さよりも大きい。
【００２１】
図１を参照して、ベーンポンプ１は筐体としてのカム１０を有する。カム１０はドーナツ状であり、その内部に内部空間１０ｉが設けられている。内部空間１０ｉは楕円柱形状である。内部空間１０ｉの内表面には、ロータ６０が接触する。
【００２２】
ロータ６０は、ほぼ円柱形状であり、中心部に駆動軸４０が取付けられている。駆動軸４０とロータ６０とは一体接合化されているため、駆動軸４０が矢印Ｒで示す方向に回転することにより、ロータ６０も矢印Ｒで示す方向に回転する。ロータ６０には、中心から放射線状に延びるベーン溝６３が形成されている。ベーン溝６３は、ロータ６０の外周端に設けられる。
【００２３】
ロータ６０は、外周領域６１ｂと、その外周領域６１ｂに取囲まれる内周領域６１ａとを有する。内周領域６１ａはベーン溝６３の端から駆動軸４０に接触する部分までの領域である。外周領域６１ｂにはベーン溝６３が配置されている。ベーン溝６３にはベーン５０が嵌合しており、ベーン５０はベーン溝６３内でロータ６０の半径方向に移動可能に保持される。すなわち、ロータ６０が回転することにより、ベーン５０には、外側に向かう遠心力が働く。そのため、ロータ６０とカム１０の間の隙間がある領域では、ベーン５０の先端はカム１０の内周面に接触するように外方向へスライドする。
【００２４】
内周領域６１ａには、螺旋溝６７が設けられている。螺旋溝６７は駆動軸４０を中心としてほぼ対称形状に設けられている。螺旋溝６７の幅および深さは駆動軸４０からカム１０へ近づくにつれて大きくなる。なお、螺旋溝６７の形状は回転に沿った形状となっている。
【００２５】
螺旋溝６７のうち駆動軸４０側では周速度が小さいため焼付きの可能性は小さい。そのため溝の幅および深さは小さくなっている。これに対して、駆動軸４０から離れるにつれて周速度が大きくなるため焼付きの可能性が大きくなる。したがって焼付きの可能性が大きい部分では螺旋溝６７の幅および深さを大きくして多くの流体を保持するようになっている。これにより焼付きを効率的に防止することができる。
【００２６】
ロータ６０の手前側には吐出ポート２６および吸入ポート２７が設けられる。吸入ポート２７から流体（燃料）が導入され、吐出ポート２６から流体が排出される。また、それぞれのベーン溝６３を繋ぐように背圧導入溝２５が設けられる。
【００２７】
図２を参照して、ベーンポンプ１は、サイドプレート２０と、サイドプレート２０に接触するカム１０と、カム１０の内部空間１０ｉに封入されるロータ６０と、カム１０と接触するサイドプレート３０とを有する。
【００２８】
サイドプレート２０は矩形状であり、その側面２１には、吐出ポート２６、吸入ポート２７および背圧導入溝２５が設けられている。背圧導入溝２５は環状である。サイドプレート２０を貫通するように駆動軸４０が設けられる。駆動軸４０は１方向に延び、その端部近辺にはロータ６０が固定されている。ロータ６０は円盤状であり、サイドプレート２０，３０の間の空間に位置決めされる。
【００２９】
サイドプレート３０には、螺旋溝６７が形成されている。サイドプレート３０には、吐出ポート３６、吸入ポート３７および背圧導入溝３５が設けられる。背圧導入溝３５はベーン溝６３に接続されている。これにより、ベーン溝６３内でのベーン５０の移動をスムーズに行なうことができる。すなわち、ベーン５０が移動する場合に、ベーン溝６３底部とベーン５０との間に空間が生じる。この空間に背圧導入溝３５から流体を導入することができるので、スムーズにベーン５０がラジアル方向に移動することが可能である。
【００３０】
図１および図２では、ロータ６０にのみ螺旋溝６７が設けられているが、これに限られるものではなく、サイドプレート２０，３０の側面２１，３１に螺旋溝６７が設けられていてもよい。すなわち、サイドプレート２０に螺旋溝６７を設ける場合には、サイドプレート２０の側面２１のうち、ロータ６０の内周領域６２ａに向かい合う部分に螺旋溝６７を設ける。螺旋溝６７の幅および深さは中心から外周に近づくにつれて大きくなる。また、サイドプレート３０の側面３１のうち、内周領域６１ａに向かい合う部分に螺旋溝を設けてもよい。螺旋溝の幅および深さは外周に近づくにつれて大きくなる。また螺旋溝の幅は螺旋溝の深さよりも大きい。
【００３１】
さらに、ロータ６０の別の側面６２のうち内周領域６２ａに螺旋溝を設けてもよい。なお、図２では、側面６２と側面２１との間にはクリアランスを設けているが、このクリアランスを限りなく小さくしてもよい。
【００３２】
さらに、この実施の形態では、ベーン５０は側面３１に接触し、側面２１に接触していないが、この構成に限られるものではなく、ベーン５０が側面２１，３１の両面に接触していてもよい。また、ベーン５０は側面２１にのみ接触していてもよい。
【００３３】
以上のような、この発明に従ったベーンポンプ１では、内周領域６２ａのみに螺旋溝を設けているため、他の部分に螺旋溝を設けた場合に比べて吐出効率を向上させることができる。また、螺旋溝６７の作用により焼付きの発生を効果的に防止することができる。
【００３４】
(実施の形態２）
図４は、この発明の実施の形態２に従ったベーンポンプの側面図である。図５は、図４中のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図４および図５を参照して、この発明の実施の形態２に従ったベーンポンプ１では、ロータ６０に凹部としてのピット６６が設けられている点で、実施の形態１に従ったベーンポンプ１と異なる。
【００３５】
すなわち、ベーンポンプ１は、内部空間１０ｉを取囲む環状のカム１０と、駆動軸４０を中心として回転可能に内部空間１０ｉに設けられ、スライド可能にベーン５０を保持し、側面を有するロータ６０と、カム１０および側面６１に接触して内部空間１０ｉを封止するサイドプレートとを備える。側面６１はベーンを保持するベーン溝が形成された外周領域６１ｂと、ベーン溝が形成されていない内周領域６１ａとを有し、内周領域６１ａには、凹部としてのピット６６が形成されている。ピット６６の面積は内周領域６１ａの面積の２０％以上４０％以下である。
【００３６】
なお、図４で示すベーンポンプ１全体の断面構造は図２および図３に対応する。この実施の形態では、ピット６６は側面６１の内周領域６１ａにのみ設けられているが、これに限定されるものではなく、側面６２の内周領域６２ａに向かい合う部分にピット６６が形成されていてもよい。また、図３で示す側面２１のうち内周領域６２ａに向かい合う部分にピット６６が形成されていてもよい。さらに、側面３１のうち内周領域６１ａに向かい合う部分にピット６６が形成されてもよい。
【００３７】
ピットの面積率は、内周領域６１ａの面積と、ピット６６の面積との比率である、複数の面にピットが形成されている場合、たとえば内周領域６１ａと内周領域６２ａとにピットが形成されている場合には、一番多くピットが形成された面におけるピットの面積と内周領域６１ａとの面積比をピットの面積率とする。
【００３８】
図６は実施の形態２に従ったロータの斜視図である。図７は、ピットの上面視および断面視を示す図である。図６および７を参照して、ピット６６として、さまざまな形状を採用することができる。すなわち、図７の（Ａ）から（Ｆ）で示すように、円形、楕円形、三角形の形状を採用することができる。また、これに限られず、四角形、五角形などの矩形、星型、不規則形状とすることも可能である。
【００３９】
また、図７の（Ｇ）から（Ｌ）で示される断面視のように、断面形状の半球状、矩形状などさまざまな形状とすることが可能である。なお、この実施の形態のピット６６はロータ６０を貫通していないが、これに限られるものではなく、ピット６６がロータ６０を貫通していてもよい。この実施の形態では、ピット６６は内周領域６１ａにのみ形成されている。
【００４０】
図８は、ピットの面積率と耐焼付き性および吐出効率との関係を示すグラフである。図８の点線が耐焼付き性を示し、実線が吐出効率を示す。ピットの面積率が大きくなれば大きくなるほど耐焼付き性は向上する。これは、ピット６６により燃料が保持され、この燃料が潤滑油の働きをすることによるものである。すなわち、ピット６６が多ければ多いほどピット６６内には潤滑油としての燃料が溜められる。これにより、焼付きを防止することができる。
【００４１】
これに対して、ピット面積率が大きくなれば吐出効率は低下する。その理由として、ピット６６に燃料が溜まり、十分に燃料を送り出すことができないからである。また、ピット６６により圧力の漏れも発生する。そのため吐出効率を向上させるためにはピットの面積率を小さくすることが好ましい。本発明では、ピットの面積率を、耐焼付き性および吐出効率を考慮して２０％〜４０％以下としている。
【００４２】
以上のような、この発明の実施の形態２に従ったベーンポンプ１では、ピットの作用により、耐焼付き性および吐出効率に優れた、すなわち高効率で焼付きの発生を防止することができる信頼性の高いベーンポンプを提供することができる。
【００４３】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。まず、この発明の適用分野は、パワーステアリング用のベーンポンプ、燃料を送る燃料ポンプとしてのベーンポンプとして用いることができる。また、燃料を送るベーンポンプとしては、ガソリンエンジン用またはディーゼルエンジン用として使用することができる。さらに、ベーンポンプから送られた燃料を直接インジェクタでシリンダ内に噴射する装置の一部としてこの発明に従ったベーンポンプを適用することも可能である。
【００４４】
すなわち、この発明は、ディーゼルおよびガソリン用高圧燃料ポンプとして使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
この発明は、たとえば自動車に搭載されるベーンポンプとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の実施の形態１に従ったベーンポンプの側面図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図２で示すベーンポンプを分解した断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２に従ったベーンポンプの側面図である。
【図５】図４中のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２に従ったロータの斜視図である。
【図７】ピットの上面視および断面視を示す図である。
【図８】ピットの面積率と耐焼付き性および吐出効率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１  ベーンポンプ、１０  カム、１０ｉ  内部空間、２０，３０  サイドプレート、２１，３１  側面、２５，３５  背圧導入溝、２６  吐出ポート、２７  吸入ポート、４０  駆動軸、５０  ベーン、６０  ロータ、６１，６２  側面、６１ａ，６２ａ  内周領域、６１ｂ，６２ｂ  外周領域、６６  ピット、６７  螺旋溝。
【図１】
2005226526.tif 000003
【図２】
2005226526.tif 000004
【図３】
2005226526.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005226526.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005226526.tif 000009
【図８】
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