(57)【要約】【課題】  吸い込み流量差によって生じるキャビテーションを防止し、かつ、ポンプの振動や吐出される圧油の脈動も防止することのできるベーンポンプを提供することである。【解決手段】  作動油を導く吸い込みポート１６と、この吸い込みポート１６から分岐した第１吸い込み通路２０及び第２吸い込み通路２１とを備え、第１吸い込み通路２０の一端を、一方の押しのけ室に連通し、第２吸い込み通路２１の一端を他方の押しのけ室に連通し、かつ、ロータ４が回転したときに、ベーン５の移動方向に沿った方向の流れが生じる一方の吸い込み通路の通路断面積Ｓ２を、ベーン５の移動方向に対向する流れが生じる他方の吸い込み通路の通路断面積Ｓ１よりも大きくした。【選択図】  図３
2005090235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムリングと、このカムリング内に回転自在に組み込んだロータと、このロータの周囲に出没自在に組み込んだ複数のベーンと、上記ロータとカムリングとの間に形成されるとともに、互いに容積を等しくした一対の押しのけ室と、作動油を導く吸い込みポートと、この吸い込みポートから分岐した第１吸い込み通路及び第２吸い込み通路とを備え、上記第１吸い込み通路の一端を、一方の押しのけ室に連通し、第２吸い込み通路の一端を他方の押しのけ室に連通し、かつ、上記ロータが回転したときに、ベーンの移動方向に沿った方向の流れが生じる一方の吸い込み通路の通路断面積を、ベーンの移動方向に対向する流れが生じる他方の吸い込み通路の通路断面積よりも大きくしたことを特徴とするベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、パワーステアリング装置に用いるベーンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーステアリング装置に用いるベーンポンプとして、例えば図４〜図６に示すものが従来から知られている。
このベーンポンプは、図４に示すように、ボディ１にボア１ａを形成している。また、このボディ１の側面には、カバー２を固定して、上記ボア１ａを塞いでいる。
上記ボア１ａ内には、図５に示すように、略楕円形の内壁３ａを有するカムリング３を設けている。このカムリング３内には、ロータ４を設けるとともに、このロータ４の外壁とカムリング３の内壁３ａとによって、一対の押しのけ室ａ，ｂを形成している。また、このロータ４には、複数のスリットｓを放射状に形成し、これらスリットｓにベーン５を出没自在に組み込んでいる。
【０００３】
さらに、上記ボディ１及びカバー２の内周には、図４に示すように、軸穴６ａ，６ｂを形成するとともに、これら軸穴６ａ，６ｂにシャフト９を挿入している。そして、上記ボディ１側の軸穴６ａに、第１軸受部材７を設け、カバー２側の軸穴６ｂに第２軸受部材８を設け、これら第１軸受部材７と第２軸受部材８とによって、シャフト９を回転自在に支持している。
【０００４】
このシャフト９は、上記ロータ４の中心部分を貫通しているが、このロータ４を貫通した部分の周囲にはセレーション１０を形成している。そして、このセレーション１０によって、シャフト９の外周にロータ４を固定している。
また、このシャフト９の上記第２軸受部材８と反対側には、図示していないプーリを固定するとともに、このプーリに駆動ベルトを介してエンジンや電動モータ等の駆動源を連係している。
したがって、駆動ベルトを介して駆動源の回転がプーリに伝達されると、このプーリとともにシャフト９が回転して、ロータ４が回転する。
なお、上記ボディ１には、オイルシール１１を設け、このオイルシール１１によってシャフト９の周囲をシールしている。
【０００５】
上記カムリング３およびロータ４の図４中右側の側面には、サイドプレート１２を設けている。そして、このサイドプレート１２とカバー２とによって、上記ロータ４の両側を挟んでいる。ただし、ロータ４の両側には、このロータ４の回転に抵抗が発生しない程度の微少なクリアランスを有している。
【０００６】
上記サイドプレート１２には、一対の吐出穴１４，１４を形成している。そして、これら吐出穴１４，１４を介して上記押しのけ室ａ，ｂとボディ１内に形成した高圧室１３とを連通させている。
また、高圧室１３には、吐出圧を導くようにしているが、このように高圧室１３に吐出圧を導くことによって、サイドプレート１２に図面左方向の推力を付与するようにしている。そして、このサイドプレート１２を、ロータ４側に積極的に移動させることによって、サイドプレート１２とロータ４とのクリアランスを小さくし、吐出効率の低下を防止するようにしている。
【０００７】
なお、図５中、符号ｐは位置決めピンであり、この位置決めピンｐによってボディ１に対するカムリング３の位置を規制している。
【０００８】
また、図６に示すように、カバー２には、吸い込みポート１６を形成するとともに、この吸い込みポート１６から第１吸い込み通路１７ａと第２吸い込み通路１７ｂとを二股に分岐させている。そして、図４に示すように、ボディ１にカバー２を固定すると、第１吸い込み通路１７ａの開口部１８が吸い込みエリアＡ２に連通し、第２吸い込み通路１７ｂの開口部１９が吸い込みエリアＡ１に連通するようにしている。
なお、図６中、符号１５ａ，１５ｂは、位置決めピンｐ，ｐを挿入するためのピン穴である。
【０００９】
次に、このベーンポンプの作用を説明する。
図示していない駆動源の作動により、シャフト９を図５中ｋ方向に回転させると、シャフト９とともにロータ４が回転する。ロータ４が回転すると、その遠心力によってベーン５が突出し、このベーン５の先端がカムリング３の内壁３ａに押し付けられて、各ベーン５間にそれぞれ独立した室が形成される。
【００１０】
また、上記のようにベーン５の先端が押しつけられるカムリング３の内壁３ａが、図５に示すように略楕円形をしているため、ロータ４の回転にともなって、ベーン５は、ロータ４に対して出入りする。そして、このようにベーン５が出入りすることによって、各室の容積も変化する。すなわち、図５の一点鎖線Ａ１，Ａ２で示す吸い込みエリアでは、ロータ４の回転に伴って室の容積が拡大するが、一点鎖線Ｂ１，Ｂ２で示す吐出エリアでは、ロータ４の回転に伴って室の容積が縮小する。
【００１１】
上記吸い込みエリアＡ１，Ａ２において、ベーン５間に形成される室の容積が拡大すると、その室には、吸い込みポート１６及び第１，第２吸い込み通路１７ａ，１７ｂを介して導いた作動油が開口部１８，１９を介して吸い込まれる。なお、この作動油を吸い込む行程を、吸い込み行程とする。
一方、上記吐出エリアＢ１，Ｂ２において、室の容積が縮小されると、その室内の作動油は圧縮されて高圧になる。なお、この作動油を圧縮する行程を、吐出行程とする。
【００１２】
上記吸い込み行程と吐出行程とは、ロータ４の回転によって連続的に繰り返し行われる。そして、吸い込み行程において室内に吸い込んだ作動油を、吐出行程において圧縮することによって、高圧になった圧油を、吐出穴１４，１４を介して高圧室１３に導くようにしている。そして、この高圧室１３に導いた圧油は、図示していない通路を介して外部に吐出されることになる。
【００１３】
ところで、上記のように、ロータ４が矢印ｋ方向に回転したとき、第１吸い込み通路１７ａを通って吸い込みエリアＡ２側に吸い込まれる流量は、第２吸い込み通路１７ｂを介して吸い込みエリアＡ１側に吸い込まれる流量よりも多くなっている。その原因は、必ずしも明らかではないが、第１，第２吸い込み通路１７ａ，１７ｂを介して吸い込みエリアＡ１，Ａ２に導かれる作動油の流れの方向（図面下向き）と、ロータ４の回転に伴って移動するベーン５の移動方向とに依存していると考えられる。
【００１４】
すなわち、吸い込みエリアＡ１側では、第２吸い込み通路１７ｂを介して導かれる作動油の図中下向きの流れ方向に沿ってベーン５も移動するために、ベーン５が作動油をしっかり受け止めることができない。これに対して吸い込みエリアＡ２側では、第１吸い込み通路１７ａを介して導かれる作動油の図中下向きの流れに対向してベーン５が移動するので、ベーン５が作動油をしっかり受け止めることができる。そして、ベーン５によって作動油をしっかり受け止めることができる吸い込みエリアＡ２の方が、作動油を多く吸い込むことができるものと考えられる。
【００１５】
いずれにしても、吸い込みエリアＡ１側の吸い込み量と、吸い込みエリアＡ２側の吸い込み量とに差がある。そして、このように吸い込み量に差があると、当然のこととして、吐出エリアＢ１側から吐出される流量と、吐出エリアＢ２側から吐出される流量とに差が生じる。この吐出量の差は、ロータ４の回転数が高くなればなるほど大きくなり、このロータ４が所定の回転数に達すると、吐出量の少ない吸い込みエリアＡ１側においてキャビテーションが発生するという問題があった。
【００１６】
そこで、上記キャビテーションの発生を防止するために、吸い込みエリアＡ１側の押しのけ容積ａと、吸い込みエリアＡ２側の押しのけ容積ｂとに差を設けて、両方の吸い込みエリアＡ１，Ａ２の吸い込み量が等しくなるようにしたベーンポンプが、特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示されている従来のベーンポンプは、カムリングの内壁の形状を変更して、一方の吸い込みエリアの押しのけ室の容積が、他方の吸い込みエリアの押しのけ室の容積よりも大きくなるように吸い込み流量を補正している。
【００１７】
【特許文献１】特許第２５３４４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところが、上記のように、押しのけ室の容積に差を設けると、吐出エリアＢ１と吐出エリアＢ２とで、ロータ４やベーン５にかかる高圧の面積が異なるために、ロータ４の回転に脈動が生じる。そのため、ポンプの振動や、吐出される圧油に脈動が発生するという問題があった。
この発明の目的は、吸い込み流量差によって生じるキャビテーションを防止し、かつ、ポンプの振動や吐出される圧油の脈動も防止することの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】
【００１９】
この発明は、カムリングと、このカムリング内に回転自在に組み込んだロータと、このロータの周囲に出没自在に組み込んだ複数のベーンと、上記ロータとカムリングとの間に形成されるとともに、互いに容積を等しくした一対の押しのけ室と、作動油を導く吸い込みポートと、この吸い込みポートから分岐した第１吸い込み通路及び第２吸い込み通路とを備え、上記第１吸い込み通路の一端を、一方の押しのけ室に連通し、第２吸い込み通路の一端を他方の押しのけ室に連通し、かつ、上記ロータが回転したときに、ベーンの移動方向に沿った方向の流れが生じる一方の吸い込み通路の通路断面積を、ベーンの移動方向に対向する流れが生じる他方の吸い込み通路の通路断面積よりも大きくしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、ロータが回転したときに、ベーンの移動方向に沿った方向の流れが生じる吸い込み通路の通路断面積を、ベーンの移動方向に対向する流れが生じる吸い込み通路の通路断面積より大きくしたので、ベーンによって作動油を受け止めにくい側の押しのけ室の吸い込み流量を増やすことができる。そのため、一対の押しのけ室に吸い込まれる流量を等しくすることができ、このように一対の押しのけ室に吸い込まれる流量を等しくすれば、吐出量も等しくなるので、キャビテーションの発生を防止することができる。
また、一対の押しのけ室の容積を等しくしているので、ポンプの振動や、吐出される圧油の脈動も防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１〜図３に、この発明の一実施形態を示すが、従来と同じ構成要素については同じ符号を付して説明する。
図１に示すように、ボディ１にはボア１ａを形成している。また、このボディ１の側面に、カバー２を固定することによって、上記ボア１ａを塞いでいる。
上記ボア１ａ内には、図２に示すように、略楕円形の内壁３ａを有するカムリング３を設けている。このカムリング３内には、ロータ４を設けるとともに、このロータ４の外壁とカムリング３の内壁３ａとによって、一対の押しのけ室ａ，ｂを形成している。これら押しのけ室ａ，ｂは、その容積を互いに等しくしている。
また、上記ロータ４には、複数のスリットｓを放射状に形成し、これらスリットｓにベーン５を出没自在に組み込んでいる。
【００２２】
さらに、上記ボディ１及びカバー２の内周には、図１に示すように、軸穴６ａ，６ｂを形成するとともに、これら軸穴６ａ，６ｂにシャフト９を挿入している。そして、上記ボディ１側の軸穴６ａに、第１軸受部材７を設け、カバー２側の軸穴６ｂに第２軸受部材８を設け、これら第１軸受部材７と第２軸受部材８とによって、シャフト９を回転自在に支持している。
【００２３】
このシャフト９は、上記ロータ４の中心部分を貫通しているが、このロータ４を貫通した部分の周囲にはセレーション１０を形成している。そして、このセレーション１０によって、シャフト９の外周にロータ４を固定している。
また、このシャフト９の上記第２軸受部材８と反対側には、図示していないプーリを固定するとともに、このプーリに駆動ベルトを介してエンジンや電動モータ等の駆動源を連係している。
したがって、駆動ベルトを介して駆動源の回転がプーリに伝達されると、このプーリとともにシャフト９が回転して、ロータ４が回転する。
なお、上記ボディ１には、オイルシール１１を設け、このオイルシール１１によってシャフト９の周囲をシールしている。
【００２４】
上記カムリング３およびロータ４の図１中右側の側面には、サイドプレート１２を設けている。そして、このサイドプレート１２とカバー２とによって、上記ロータ４の両側を挟んでいる。ただし、ロータ４の両側には、このロータ４の回転に抵抗が発生しない程度の微少なクリアランスを有している。
【００２５】
上記サイドプレート１２には、一対の吐出穴１４，１４を形成している。そして、これら吐出穴１４，１４を介して上記押しのけ室ａ，ｂとボディ１内に形成した高圧室１３とを連通させている。
なお、上記高圧室１３には、吐出圧を導くようにしているが、このように高圧室１３に吐出圧を導くことによって、サイドプレート１２に図面左方向の推力を付与するようにしている。そして、このサイドプレート１２を、ロータ４側に積極的に移動させることによって、サイドプレート１２とロータ４とのクリアランスを小さくし、吐出効率の低下を防止するようにしている。
なお、図２中、符号ｐは位置決めピンであり、この位置決めピンｐによってボディ１に対するカムリング３の位置を規制している。
【００２６】
一方、図３に示すように、カバー２には、吸い込みポート１６を形成するとともに、この吸い込みポート１６から第１吸い込み通路２０と第２吸い込み通路２１とを二股に分岐させている。そして、図１に示したように、ボディ１にカバー２を固定すると、第１吸い込み通路２０の開口部２２が吸い込みエリアＡ２に連通し、第２吸い込み通路２１の開口部２３が、吸い込みエリアＡ１に連通するようにしている。
また、図２に示すように、ロータ４が矢印ｋ方向に回転したときに、ベーン５の移動方向（図面下向き）に沿った流れが生じる第２吸い込み通路２１の通路断面積Ｓ２を、ベーン５の移動方向に対向する流れが生じる第１吸い込み通路２０の通路断面積Ｓ１よりも大きくしている。
なお、図３中、符号１５ａ，１５ｂは、位置決めピンｐ，ｐを挿入するためのピン穴である。
【００２７】
次に、このベーンポンプの作用を説明する。
図示していない駆動源の作動により、シャフト９を図２中ｋ方向に回転させると、シャフト９とともにロータ４が回転する。ロータ４が回転すると、その遠心力によってベーン５が突出し、このベーン５の先端がカムリング３の内壁３ａに押し付けられて、各ベーン５間にそれぞれ独立した室が形成される。
【００２８】
また、上記のようにベーン５の先端が押しつけられるカムリング３の内壁３ａが、図２に示すように略楕円形をしているため、ロータ４の回転にともなって、ベーン５は、ロータ４に対して出入りする。そして、このようにベーン５が出入りすることによって、各室の容積も変化する。すなわち、図２の一点鎖線Ａ１，Ａ２で示す吸い込みエリアでは、ロータ４の回転に伴って室の容積が拡大するが、一点鎖線Ｂ１，Ｂ２で示す吐出エリアでは、ロータ４の回転に伴って室の容積が縮小する。
【００２９】
上記吸い込みエリアＡ１，Ａ２において、ベーン５間に形成される室の容積が拡大すると、その室には、吸い込みポート１６及び第１，第２吸い込み通路２０，２１を介して導いた作動油が、開口部２２，２３を介して吸い込まれる。なお、この作動油を吸い込む行程を、吸い込み行程とする。
一方、上記吐出エリアＢ１，Ｂ２において、室の容積が縮小されると、その室内の作動油は圧縮されて高圧になる。なお、この作動油を圧縮する行程を、吐出行程とする。
【００３０】
上記吸い込み行程と吐出行程とは、ロータ４の回転によって連続的に繰り返し行われる。そして、吸い込み行程において室内に吸い込んだ作動油を、吐出行程において圧縮することによって、高圧になった圧油を、吐出穴１４，１４を介して高圧室１３に導くようにしている。そして、この高圧室１３に導いた圧油は、図示していない通路を介して外部に吐出されることになる。
【００３１】
そして、この実施形態によれば、第２吸い込み通路２１の通路断面積Ｓ２を、第１吸い込み通路２０の通路断面積Ｓ１よりも大きくしている分、吸い込みポート１６から振り分けられた作動油の絶対流量自体が、第１吸い込み通路２０よりも第２吸い込み通路２１側の方が多くなるだけでなく、第２吸い込み通路２１側の方が第１吸い込み通路２０よりも通路抵抗も低くなるので、吸い込みポート１６からの作動油は、第１吸い込み通路２０側よりも第２吸い込み通路２１側により多くしかもスムーズに流れることになる。つまり、この実施形態では、第２吸い込み通路２１側の方が、第１吸い込み通路２０側よりも作動油が多く流れ込む構成にしている。このようにすれば、第２吸い込み通路２１からの作動油の吸い込み量を増やすことができる。
【００３２】
したがって、第２吸い込み通路２１から吸い込みエリアＡ１に吸い込む流量を、第１吸い込み通路２０側から吸い込みエリアＡ２に吸い込む流量と等しくなるように通路面積Ｓ１，Ｓ２を設定すれば、吐出エリアＢ１側から吐出される流量と、吐出エリアＢ２側から吐出される流量とが等しくなる。このように両吐出エリアＢ１，Ｂ２から吐出される流量を等しくすれば、吸い込みエリアＡ１，Ａ２での吸い込み不足が発生することもないので、それが原因となるキャビテーションの発生を防止できる。
また、この実施形態では、押しのけ室ａ，ｂの容積を等しくしていることからも、吐出エリアＢ１側からの吐出圧と、吐出エリアＢ２側からの吐出圧とに差が生じない。このように吐出圧に差が生じないので、ポンプの振動や吐出圧自体の脈動が生じることもない。
【００３３】
ところで、上記特許文献１に記載された従来のベーンポンプでは、カムリングの内壁の形状を変えているので、このカムリング３の組み付け方向を間違えると、吸い込み流量の差がより大きくなり、キャビテーションや振動、脈動がさらに大きくなるという問題があった。そして、カムリング３の外形が円形あるいは左右対称になっている場合には、カムリングの組付け間違いが多くなりやすいので、この場合には、組付け間違いを防止する機構をわざわざ設けなければならないという不都合がある。
【００３４】
これに対して上記実施形態では、カバー２側に形成した第１，第２吸い込み通路２０，２１の通路断面積Ｓ１，Ｓ２に差を設けているが、両方の押しのけ室ａ，ｂの容積は同じである。そのため、カムリング３の形状は左右対称である。このようにカムリング３の形状が左右対称なので、万が一、向きを間違えてカムリング３をボディ１に組付けたとしても、キャビテーションの発生や振動、脈動が発生することは一切ない。また、カムリング３の組付け方向が左右どちらでもいいので、組付け間違いを防止する機構を設ける必要もなく、その分、部品の加工性、組み付け性にも優れており、コストダウンが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態の断面図である。
【図２】図１のII―II線矢視図である。
【図３】図１のIII−III線からみたカバー２の側面図である。
【図４】従来例の断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線矢視図である。
【図６】図４のVI−VI線から見たカバー２の側面図である。
【符号の説明】
【００３６】
ａ  押しのけ室
ｂ  押しのけ室
３  カムリング
４  ロータ
５  ベーン
１６  吸い込みポート
２０  第１吸い込み通路
２１  第２吸い込み通路
Ｓ１  通路断面積
Ｓ２  通路断面積
【図１】
2005090235.tif 000003
【図２】
2005090235.tif 000004
【図３】
2005090235.tif 000005
【図４】
2005090235.tif 000006
【図５】
2005090235.tif 000007
【図６】
2005090235.tif 000008