(57)【要約】【課題】作動油の吸い込み不良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】メインポンプ室４１及びサブポンプ室４２から油圧機器１１０に作動流体を供給するベーンポンプ１００において、作動流体を貯留するタンク１２０とメインポンプ室４１とを連通するメイン吸込通路６０と、メインポンプ室４１と油圧機器１１０とを連通するメイン吐出通路７０と、メイン吸込通路６０の分岐部６１から分岐しタンク１２０とサブポンプ室４２とを連通するサブ吸込通路８０と、サブポンプ室４２と油圧機器１１０とを連通するサブ吐出通路９０と、タンク１２０とメインポンプ室４１とが連通しないように分岐部６１よりも下流側のメイン吸込通路６０を遮断するとともにサブポンプ室４２から吐出された作動流体がメインポンプ室４１に供給されるようにサブ吐出通路９０をメイン吸込通路６０に接続して作動流体の流路を切替可能な弁機構２００と、を備える。【選択図】図３
2012202268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に連結されるロータと、前記ロータに対して径方向に移動可能に設けられる複数のベーンと、前記ベーンの先端が摺動可能な内周面を有するカムリングと、前記ベーン、前記ロータ、及び前記カムリングによって画成されるメインポンプ室及びサブポンプ室と、を備え、前記メインポンプ室及び前記サブポンプ室から油圧機器に作動流体を供給するベーンポンプにおいて、
作動流体を貯留するタンクと、
前記タンクと前記メインポンプ室とを連通するメイン吸込通路と、
前記メインポンプ室と前記油圧機器とを連通するメイン吐出通路と、
前記メイン吸込通路の分岐部から分岐し、前記タンクと前記サブポンプ室とを連通するサブ吸込通路と、
前記サブポンプ室と前記油圧機器とを連通するサブ吐出通路と、
前記タンクと前記メインポンプ室とが連通しないように前記分岐部よりも下流側の前記メイン吸込通路を遮断するとともに、前記サブポンプ室から吐出された作動流体が前記メインポンプ室に供給されるように前記サブ吐出通路を前記メイン吸込通路に接続して、作動流体の流路を切替可能な弁機構と、を備えることを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
前記サブポンプ室は、前記メインポンプ室よりも容積が大きくなるように構成される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】
前記ロータは、回転中心が前記カムリングの軸心に対してメインポンプ室側にずれるように配置されることを特徴とする請求項２に記載のベーンポンプ。
【請求項４】
前記弁機構は、前記ロータの回転状態に応じて前記メイン吸込通路及び前記サブ吐出通路における作動流体の流路を変更可能なスプールを有するスプール弁であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つ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、油圧機器に作動流体としての作動油を供給する油圧供給源として使用されるベーンポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、駆動軸に連結されるロータと、ロータに対して径方向に移動可能に設けられる複数のベーンと、ベーンの先端が摺動可能な内周面を有するカムリングと、ベーン、ロータ、及びカムリングによって画成されるメインポンプ室及びサブポンプ室と、タンクに貯留された作動油をメインポンプ室及びサブポンプ室に導く吸込通路と、メインポンプ室及びサブポンプ室から油圧機器に作動油を導く吐出通路と、を備えるベーンポンプが開示されている。
【０００３】
このベーンポンプでは、ロータの回転速度に応じて、油圧機器に対する作動油の吐出流量が変化する。そのため、ロータが高回転速度である場合には、サブポンプ室から吐出された作動油を吸込通路に還流することによって、ベーンポンプの吐出流量が調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９９４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなベーンポンプでは、作動油が吸込通路を介して常にメインポンプ室及びサブポンプ室の両方に供給されるため、ロータの高回転速度時には吸込通路に吸い込まれる作動油の吸込流量が増加しやすく、タンクとの接続位置近傍の吸込通路内でキャビテーションが生じおそれがある。このように、ベーンポンプにおいて作動油の吸い込み不良が発生すると、ベーンポンプから油圧機器に作動油を安定的に供給することができない。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、作動流体の吸い込み不良を防止することができ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】
【０００７】
本発明は、駆動軸に連結されるロータと、前記ロータに対して径方向に移動可能に設けられる複数のベーンと、前記ベーンの先端が摺動可能な内周面を有するカムリングと、前記ベーン、前記ロータ、及び前記カムリングによって画成されるメインポンプ室及びサブポンプ室と、を備え、前記メインポンプ室及び前記サブポンプ室から油圧機器に作動流体を供給するベーンポンプにおいて、作動流体を貯留するタンクと、前記タンクと前記メインポンプ室とを連通するメイン吸込通路と、前記メインポンプ室と前記油圧機器とを連通するメイン吐出通路と、前記メイン吸込通路の分岐部から分岐し、前記タンクと前記サブポンプ室とを連通するサブ吸込通路と、前記サブポンプ室と前記油圧機器とを連通するサブ吐出通路と、前記タンクと前記メインポンプ室とが連通しないように前記分岐部よりも下流側の前記メイン吸込通路を遮断するとともに、前記サブポンプ室から吐出された作動流体が前記メインポンプ室に供給されるように前記サブ吐出通路を前記メイン吸込通路に接続して、作動流体の流路を切替可能な弁機構と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ロータの高回転速度時等において、ベーンポンプは、サブポンプ室によってタンク内の作動流体を吸い込み、吸い込んだ作動流体をメインポンプ室に導いて、メインポンプ室から油圧機器に作動流体を供給することができる。そのため、ベーンポンプにおける作動流体の吸込流量はメインポンプ室及びサブポンプ室の両方によって作動流体を吸い込む従来のベーンポンプの吸込流量よりも少なくなる。これにより、タンクとの接続位置近傍のメイン吸込通路内においてキャビテーションが発生することを抑制でき、ベーンポンプにおける作動流体の吸い込み不良を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態によるベーンポンプの平面図であって、ポンプカバーを外した状態を示す図である。
【図２】全吐出状態におけるベーンポンプの油圧回路図である。
【図３】半吐出状態におけるベーンポンプの油圧回路図である。
【図４】変形例によるベーンポンプの平面図であって、ポンプカバーを外した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して、本発明の実施形態によるベーンポンプ１００について説明する。
【００１１】
図１及び図２を参照して、本発明の実施形態によるベーンポンプ１００の構成を説明する。
【００１２】
図１に示すように、ベーンポンプ１００は、車両に搭載されるパワーステアリング装置や変速機等の油圧供給源として用いられるポンプである。このベーンポンプ１００は、駆動軸１の端部に連結されるロータ１０と、ロータ１０に対して径方向に往復動自在に設けられる複数のベーン２０と、ベーン２０の先端部が摺動可能なカム面３１を有するカムリング３０と、を備える。
【００１３】
駆動軸１は、車両が備えるエンジンの動力に基づいて回転駆動される。駆動軸１の端部に固定されるロータ１０は、駆動軸１の回転に伴って回転する。図１において、ロータ１０は時計回りに回転する。
【００１４】
ロータ１０には、外周面及び両端面に開口するように形成されたスリット１１が複数設けられる。これらスリット１１は、ロータ１０の回転中心に対して放射状に配置される。スリット１１には、ベーン２０が摺動自在に挿入される。スリット１１の根元部分には、ベーンポンプ１００から吐出された作動油の一部が導かれる背圧室１２が形成される。ベーン２０は背圧室１２内の作動油によって径方向外側に押し出され、ベーン２０の先端部はカムリング３０の内周面としてのカム面３１に当接する。ロータ１０の外周面、カムリング３０のカム面３１、及び隣り合うベーン２０によって複数のポンプ室４０が区画される。
【００１５】
カムリング３０は、ロータ１０を収容可能な環状部材である。カムリング３０の内周面がカム面３１として構成され、カム面３１は平面視において略長円形状に形成されている。カムリング３０のカム面３１には、ポンプ室４０の容積が拡張する二つの吸込領域３２Ａ、３２Ｂと、ポンプ室４０の容積が収縮する二つの吐出領域３３Ａ、３３Ｂとが形成される。したがって、ポンプ室４０はロータ１０の回転に伴って拡縮する。
【００１６】
なお、吸込領域３２Ａ及び吸込領域３２Ｂはカムリング３０の軸心に対して略対称となる位置に設けられ、吐出領域３３Ａ及び吐出領域３３Ｂもカムリング３０の軸心に対して略対称となる位置に設けられる。
【００１７】
駆動軸１は、図示しない軸受によって、ポンプボディ２に対して回転自在に支持される。ポンプボディ２は、ロータ１０、カムリング３０、及びサイドプレート３を収容可能な収容凹部２Ａを備える。
【００１８】
収容凹部２Ａ内には、サイドプレート３及びカムリング３０が積層状態で配置される。ポンプボディ２の開口側の端部２Ｂには図示しないポンプカバーが締結され、このポンプカバーによって収容凹部２Ａは封止される。
【００１９】
図２に示すように、サイドプレート３に対向するポンプカバーの端面には、吸込領域３２Ａに対応して開口し、吸込領域３２Ａに位置するポンプ室４０に作動油を供給する円弧状の吸込ポート５１Ａと、吸込領域３２Ｂに対応して開口し、吸込領域３２Ｂに位置するポンプ室４０に作動油を供給する円弧状の吸込ポート５１Ｂとが形成される。
【００２０】
また、ポンプカバーに対向するサイドプレート３の端面には、吐出領域３３Ａに対応して開口し、吐出領域３３Ａに位置するポンプ室４０の作動油を吐出する円弧状の吐出ポート５２Ａと、吐出領域３３Ｂに対応して開口し、吐出領域３３Ｂに位置するポンプ室４０の作動油を吐出する円弧状の吐出ポート５２Ｂとが形成される。
【００２１】
ポンプ室４０は、ロータ１０が一回転する過程で、吸込領域３２Ａにて吸込ポート５１Ａを通じて作動油を吸込み、吸込んだ作動油を吐出領域３３Ａにて吐出ポート５２Ａを通じて吐出し、その後吸込領域３２Ｂにて吸込ポート５１Ｂを通じて作動油を吸込み、吸込んだ作動油を吐出領域３３Ｂにて吐出ポート５２Ｂを通じて吐出する。このように、ポンプ室４０は、ロータ１０が一回転する過程において作動油の吸込吐出を２回行う。
【００２２】
吸込領域３２Ａから吐出領域３３Ａまでの範囲にある各ポンプ室４０がメインポンプ室４１を構成し、吸込領域３２Ｂから吐出領域３３Ｂまでの範囲にある各ポンプ室４０がサブポンプ室４２を構成する。したがって、メインポンプ室４１は、吸込ポート５１Ａを通じて作動油を吸込み、吐出ポート５２Ａを通じて作動油を吐出する。また、サブポンプ室４２は、吸込ポート５１Ｂを通じて作動油を吸込み、吐出ポート５２Ｂを通じて作動油を吐出する。
【００２３】
なお、ベーンポンプ１００では、メインポンプ室４１及びサブポンプ室４２からの作動油の吐出流量がそれぞれ等しくなるように、メインポンプ室４１の容積及びサブポンプ室４２の容積は略同一となるように設定されている。
【００２４】
図１に示すように、サイドプレート３には、二つの位置決めピン４が立設して結合される。位置決めピン４は、カムリング３０に形成された貫通孔３４を挿通した状態で、ポンプカバーの係合穴に挿入される。これら位置決めピン４によって、カムリング３０に対するポンプカバーとサイドプレート３との相対回転が規制される。これにより、カムリング３０の吸込領域３２Ａ、３２Ｂとポンプカバーの吸込ポート５１Ａ、５１Ｂとの位置決め、及びカムリング３０の吐出領域３３Ａ、３３Ｂとサイドプレート３の吐出ポート５２Ａ、５２Ｂとの位置決めが行われる。
【００２５】
次に、図２及び図３を参照して、ベーンポンプ１００の油圧回路について説明する。
【００２６】
図２は、メインポンプ室４１及びサブポンプ室４２から吐出された作動油が油圧機器１１０へと供給される全吐出状態を示す。図３は、メインポンプ室４１から吐出された作動油が油圧機器１１０へと供給される半吐出状態を示す。図２及び図３において、細矢印は作動油の流れ方向を示している。
【００２７】
メインポンプ室４１は、メイン吸込通路６０を介して、作動油を貯留するタンク１２０と連通する。メイン吸込通路６０の一端は作動油を貯留するタンク１２０に接続し、メイン吸込通路６０の他端はポンプカバーの吸込ポート５１Ａに接続する。
【００２８】
また、メインポンプ室４１は、メイン吐出通路７０を介して、油圧機器１１０と連通する。メイン吐出通路７０の一端はポンプカバーの吐出ポート５２Ａに接続し、メイン吐出通路７０の他端は油圧機器１１０の作動油流入部に接続する。
【００２９】
サブポンプ室４２は、サブ吸込通路８０を介してタンク１２０と連通する。サブ吸込通路８０は、メイン吸込通路６０の分岐部６１から分岐する通路である。サブ吸込通路８０の一端はメイン吸込通路６０の分岐部６１に接続し、サブ吸込通路８０の他端はポンプカバーの吸込ポート５１Ｂに接続する。
【００３０】
また、サブポンプ室４２は、サブ吐出通路９０を介して油圧機器１１０と連通する。サブ吐出通路９０は、メイン吐出通路７０の合流部７１に合流する通路である。サブ吐出通路９０の一端はポンプカバーの吐出ポート５２Ｂに接続し、サブ吐出通路９０の他端はメイン吐出通路７０の合流部７１に接続する。
【００３１】
ベーンポンプ１００のメインポンプ室４１から吐出された作動油は、メイン吐出通路７０を通じて常時油圧機器１１０に供給される。これに対して、ベーンポンプ１００のサブポンプ室４２から吐出された作動油は、サブ吐出通路９０に介装されたスプール弁２００によって選択的に油圧機器１１０に供給される。
【００３２】
スプール弁２００は、サブ吐出通路９０及びメイン吸込通路６０における作動油の流路を切り替え可能に構成された弁機構である。スプール弁２００は、サブ吐出通路９０及び分岐部６１よりも下流側のメイン吸込通路６０に介装される。
【００３３】
スプール弁２００は、両端に作用する油圧に応じて移動し作動油の流路を変更可能なスプール２１０と、スプール２１０の一端に臨んで画成される第１圧力室２２１と、スプール２１０の他端に臨んで画成される第２圧力室２２２と、第２圧力室２２２内に収容され第２圧力室２２２の容積を拡大する方向にスプール２１０を付勢するスプリング２３０と、を備える。
【００３４】
第１圧力室２２１には所定圧に調整された作動油が常時導かれ、第２圧力室２２２には所定圧に調整された作動油とタンク圧とが電磁弁２４０の作動によって選択的に導かれる。
【００３５】
図２に示すように、電磁弁２４０の作動によって第２圧力室２２２に所定圧に調整された作動油が導かれる場合には、第１圧力室２２１の圧力と第２圧力室２２２の圧力とが略同一となり、スプール２１０はスプリング２３０の付勢力によって第２圧力室２２２の容積を拡大する方向に移動する。
【００３６】
この状態では、メインポンプ室４１はメイン吸込通路６０を介して作動油を吸い込み、メイン吐出通路７０を介して油圧機器１１０に作動油を吐出する。サブポンプ室４２は、分岐部６１よりも上流側のメイン吸込通路６０及びサブ吸込通路８０を介して作動油を吸い込み、サブ吐出通路９０を介して油圧機器１１０に作動油を吐出する。このように、ベーンポンプ１００は全吐出状態となり、メインポンプ室４１及びサブポンプ室４２から吐出された作動油の全量が油圧機器１１０へ供給される。
【００３７】
これに対して、図３に示すように、電磁弁２４０の作動によって第２圧力室２２２にタンク圧が導かれる場合には、第１圧力室２２１の圧力によるスプール２１０に作用する押圧力が、第２圧力室２２２の圧力によるスプール２１０に作用する押圧力とスプリング２３０の付勢力との総和よりも大きくなり、スプール２１０は第２圧力室２２２の容積を収縮する方向に移動する。
【００３８】
この状態では、スプール弁２００のスプール２１０によって、分岐部６１よりも下流側のメイン吸込通路６０はタンク１２０とメインポンプ室４１とが連通しないように遮断され、サブ吐出通路９０はサブポンプ室４２から吐出された作動油がメインポンプ室４１に供給されるようにメイン吸込通路６０に接続される。これにより、サブポンプ室４２は、分岐部６１よりも上流側のメイン吸込通路６０及びサブ吸込通路８０を介して作動油を吸い込み、サブ吐出通路９０及びメイン吸込通路６０を介してメインポンプ室４１に作動油を供給する。メインポンプ室４１は、サブポンプ室４２から供給された作動油を、メイン吐出通路７０を介して油圧機器１１０に吐出する。このように、ベーンポンプ１００は半吐出状態となり、メインポンプ室４１から吐出された作動油が油圧機器１１０へ供給される。
【００３９】
低エンジン回転速度域では、ロータ１０の回転速度が小さいため、ベーンポンプ１００から吐出される作動油の吐出流量は少ない。そのため、ベーンポンプ１００から油圧機器１１０に十分な作動油が供給されるように、スプール弁２００はベーンポンプ１００が全吐出状態となるように制御される。
【００４０】
一方、高エンジン回転速度域では、ロータ１０の回転速度が大きいため、ベーンポンプ１００から吐出される作動油の吐出流量は多い。そのため、ベーンポンプ１００から油圧機器１１０に過剰な作動油が供給されないように、スプール弁２００はベーンポンプ１００が半吐出状態となるように制御される。
【００４１】
ロータ１０の高回転速度時において、ベーンポンプ１００は、サブポンプ室４２によってタンク１２０内の作動油を吸い込み、吸い込んだ作動油をメインポンプ室４１に導いて、メインポンプ室４１から油圧機器１１０に作動油を供給する。このような場合において、サブポンプ室４２によって作動油を吸い込むベーンポンプ１００における吸込流量は、メインポンプ室及びサブポンプ室の両方によって作動油を吸い込む従来のベーンポンプにおける吸込流量よりも少なくなる。
【００４２】
上述の通り、ベーンポンプ１００では、スプール弁２００はエンジン回転速度、つまりロータ１０の回転速度に基づいて切り換えられる。なお、低エンジン回転速度域においても油圧機器１１０がほとんど作動油を必要としない場合には、ベーンポンプ１００が半吐出状態となるようにスプール弁２００を制御することで、ベーンポンプ１００における駆動トルクを低減することが可能となる。
【００４３】
上記した本実施形態のベーンポンプ１００によれば、以下の効果を得ることができる。
【００４４】
ロータ１０の高回転速度時において、ベーンポンプ１００では、スプール弁２００によって、タンク１２０とメインポンプ室４１とが連通しないように分岐部６１よりも下流側のメイン吸込通路６０が遮断されるとともに、サブポンプ室４２から吐出された作動油がメインポンプ室４１に供給されるようにサブ吐出通路９０がメイン吸込通路６０に接続される。ベーンポンプ１００はロータ１０の高回転速度時にサブポンプ室４２のみによってタンク１２０の作動油を吸い込むので、ベーンポンプ１００における作動油の吸込流量は、メインポンプ室及びサブポンプ室の両方によって作動油を吸い込む従来のベーンポンプの吸込流量よりも少なくなる。したがって、ロータ１０の高回転速度時に、タンク１２０との接続位置近傍のメイン吸込通路６０内においてキャビテーションが発生することを防止できる。これにより、ベーンポンプ１００における作動油の吸い込み不良を防止でき、ベーンポンプ１００から油圧機器１１０に作動油を安定的に供給することが可能となる。
【００４５】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなし得ることは明白である。
【００４６】
例えば、本実施形態のベーンポンプ１００は、メインポンプ室４１の容積及びサブポンプ室４２の容積が略同一となるように構成したが、図４に示すようにサブポンプ室４２の容積がメインポンプ室４１の容積よりも僅かに大きくなるように構成してもよい。
【００４７】
図４を参照すると、ベーンポンプ１００のロータ１０は、ロータ１０の回転中心がカムリング３０の軸心に対してメインポンプ室４１側にずれるように配置される。これにより、サブポンプ室４２におけるカム面３１とロータ１０の外周面との最大間隔ｄ１がメインポンプ室４１におけるカム面３１とロータ１０の外周面との最大間隔ｄ２よりも広くなり、サブポンプ室４２の容積がメインポンプ室４１の容積よりも大きくなる。
【００４８】
メインポンプ室４１及びサブポンプ室４２内の作動油はポンプ構成部材間の微小隙間から僅かに漏れ出てしまうため、メインポンプ室４１及びサブポンプ室４２から吐出される作動油の吐出流量は、メインポンプ室４１及びサブポンプ室４２に供給される作動油の供給流量よりも少なくなる。そのため、メインポンプ室４１の容積及びサブポンプ室４２の容積を略同一にした場合に、ベーンポンプ１００が半吐出状態になると、サブポンプ室４２から吐出した作動油をメインポンプ室４１に供給したのでは、メインポンプ室４１への作動油の供給流量が不足することがある。しかしながら、サブポンプ室４２の容積をメインポンプ室４１の容積よりも大きくすれば、サブポンプ室４２から作動油が僅かに漏れ出ても、サブポンプ室４２から吐出される作動油の吐出流量を補償でき、半吐出状態においてもメインポンプ室４１への作動油の供給流量が不足することがない。したがって、ベーンポンプ１００から油圧機器１１０に作動油をより安定的に供給することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明によるベーンポンプは、車両のパワーステアリング装置や変速機等の油圧供給源に適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１００  ベーンポンプ
１      駆動軸
１０    ロータ
２０    ベーン
３０    カムリング
３１    カム面
４０    ポンプ室
４１    メインポンプ室
４２    サブポンプ室
６０    メイン吸込通路
６１    分岐部
７０    メイン吐出通路
７１    合流部
８０    サブ吸込通路
９０    サブ吐出通路
１１０  油圧機器
１２０  タンク
２００  スプール弁
２１０  スプール
２２１  第１圧力室
２２２  第２圧力室
【図１】
2012202268.tif 000003
【図２】
2012202268.tif 000004
【図３】
2012202268.tif 000005
【図４】
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