(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に曲率が変化する凹凸の少なくとも一方を備えたカムリングと、前記カムリング内を回転するロータと、前記ロータに放射状に設けられたスリットと、前記スリット内に配設され、その先端が前記カムリングの内周面に接するベーンとを備えたベーンポンプにおいて、
前記ベーンの先端部の、前記ロータの回転方向側に、前記カムリングの内周面を滑らかに移動する円弧状の凸部が形成されたことを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
内周面に曲率が変化する凹凸の少なくとも一方を備えたカムリングと、前記カムリング内を回転するロータと、前記ロータに放射状に設けられたスリットと、前記スリット内に配設され、その先端が前記カムリングの内周面に接するベーンとを備えたベーンポンプにおいて、
前記ベーンの先端部の、前記ロータの回転方向側に、前記カムリングの内周面を滑らかに移動するように、前記カムリングの内周面の曲率半径よりも十分大きな曲率半径の曲面が形成されたことを特徴とするベーンポンプ。
【請求項３】
請求項１記載のベーンポンプにおいて、
前記スリットが、前記ベーンの先端部の凸部の形状に合わせて形成した切り欠き部を有し、前記凸部を収納可能としたことを特徴とするベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベーンポンプに関し、例えば、車両のパワーステアリングの油圧装置として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のベーンポンプの概略構成を示し、同（ａ）は、ベーンポンプ内部の側面の概略構成図であり、同（ｂ）は、ベーンの部分の拡大図である。
【０００３】
図４（ａ）に示すように、従来のベーンポンプは、楕円状の内周面を有するカムリング１と、カムリング１内を回転するロータ２と、ロータ２内に放射状に設けられたスリット３と、スリット３内に配設され、その先端がカムリング１の内周面に接して摺動するベーン４とを備えており、カムリング１内周面とロータ２外周面が形成する空間部分には油等の液体を供給、吐出するための吸入口２１及び吐出口２２がロータ２の中心に対して対称的な位置に、それぞれ２系統設けられている。又、図示していないが吐出口２２はスリット３と連通しており、液体の吐出圧をスリット３内のベーン４の背圧とする構造になっている。
【０００４】
カムリング１が楕円状の内周面を有しているため、ロータ２の回転に伴い、ベーン４はスリット３内を伸縮するように往復運動する。つまり、ロータ２の回転による遠心力がベーン４に働き、更に、吐出圧による背圧がベーン４の内側端に働くため、ベーン４の先端（外側端）がカムリング１の内周面に常に接するように、ベーン４は半径方向外側へ押し出される。そして、カムリング１の内周面が、楕円状の形状であるため、その形状に沿うようにベーン４の先端が摺動し、ベーン４はスリット３内を伸縮運動することとなる。従って、ロータ２の回転に伴い、カムリング１の内周面、ロータ２の外周面及びベーン４が形成する間隙部５が、その容積の増大、減少を繰り返し行う。
【０００５】
上記動作状態を利用して、カムリング１の内周面とロータ２の外周面との間隔の拡大（間隙部５の容積の増大）に伴い、吸入口２１へ供給された液体を、間隙部５に吸入し、カムリング１の内周面とロータ２の外周面との間隔の縮小（間隙部５の容積の減少）に伴い、間隙部５に吸入した液体を圧縮して吐出口２２へ吐出して、任意の圧力を有する液体を外部へ供給する。
【０００６】
上述したベーンポンプは、油圧装置として用いられているが、特に、パワーステアリングに用いる場合、カムリング１の内周面が単純な楕円形であると、圧縮した液体の吐出時に脈動をおこし、吐出効率を損なうという問題がある。又、圧縮した液体を通す配管や供給を受ける機器の振動や騒音を伴う。このため、カムリングの内周面を単純な楕円形とせず、適切な位置に凹凸部分、又は凹部若しくは凸部を設けることで吐出時の脈動を抑え、安定した吐出圧を維持し、吐出効率を向上させている。なお、凹部、凸部は内周面の半径が大きく変化するような半径変化も含む。
【０００７】
図４（ｂ）は、ベーンポンプのベーンの部分を拡大したものであり、内周面に凹凸部分を有するカムリングに接するベーンの状態を示す。凹凸部分との比較のため、本来のカムリング内周面の楕円曲線を点線にて示した。
【０００８】
図４（ｂ）に示すように、ロータ２内に設けたスリット３は、ベーン４の伸縮運動のため、ベーン４との間にわずかなクリアランス（隙間）ができるようにしてある。又、カムリング１の内周面と滑らかに接するように、ベーン４の先端部は円弧状の曲面に形成されている。ロータ２の回転時には、カムリング１の内周面とベーン４の先端部との摺動抵抗により、ベーン４の先端部にロータ２の回転方向と逆の向きに力が働き、スリット３に設けられたクリアランスの量だけ傾いてしまう。即ち、スリット３の中心線３ａに対して、ロータ２の回転時のベーン４の中心線４ａが傾きδを有し、カムリング１の内周面の接線に対しても、垂直ではなく、鋭角な傾きで接することとなる。この傾きは構造上避けられないものであり、ゼロにすることはできない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ベーン４の先端の曲面に対して、カムリング１の内周面の曲率が十分大きい場合は、上述したようにカムリング１の内周面に対してベーン４が傾いて接する場合でも、その曲面の部分がカムリング１の内周面に接するため、ベーン４の先端は滑らかにカムリング１の内周面上を摺動する。
【００１０】
ところが、特にパワーステアリング等に用いるベーンポンプにおいては、吐出時の脈動を抑え、吐出効率を向上させるため、カムリング１の内周面に、図４（ｂ）に示すような凹部１ａ、凸部１ｂを設けており、カムリング１の内周面の曲率が大きく変化し、ベーン４に対してカムリング１の内周面が鋭角に接する箇所が発生する。上述したように、ロータ２の回転時には、カムリング１との摺動抵抗とスリット３におけるクリアランスのため、スリット３に対してベーン４は傾いており、上記箇所では、ロータ２の回転時にベーン４とカムリング１の内周面が更に鋭角に接することとなる。又、ベーン４の先端の曲面の端部は、特に面取り加工等が施されておらず、角部４ｂが存在する。
【００１１】
このような状態、即ち、ベーン４とカムリング１の内周面が鋭角に接し、更にベーン４が先端に角部４ｂがある場合、ベーン４の傾きにより、ベーン４の先端の角部４ｂがカムリング１の内周面に引掛り、滑らかに摺動することができず、異音（金属摩擦音）を発生して摺動することとなる。又、カムリング１の内周面の凹凸部分の曲部的な曲率とベーン４の先端の曲面の曲率とが整合して引掛り、滑らかに摺動することができず、異音（金属摩擦音）を発生して摺動することもある。この現象は、カムリング１の内周面及びベーン４の摩耗を招き、ベーンポンプの耐久性の点でも好ましくなく、ベーンポンプの寿命を短くするおそれがある。
【００１２】
車両のパワーステアリングに用いられるベーンポンプにおいては、低速時におけるステアリングの操作時に（特に、ステアリングの据え切り操舵時に顕著）、上記現象を引き起こし、異音を発生していた。上記現象は油圧脈動とも関係すると考えられ、ベーンポンプの吐出圧の安定性の点でも問題となる。
【００１３】
本発明は、上記問題に鑑み、カムリングの内周面に常に滑らかに接するベーンを備えたベーンポンプを提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明に係るベーンポンプは、ロータに放射状に設けられたスリット内に配設され、曲率が変化する凹凸の少なくとも一方を備えたカムリングの内周面に接して摺動するベーンの先端部の、ロータの回転方向側に、カムリングの内周面を滑らかに移動する円弧状の凸部が形成されたことを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する本発明に係るベーンポンプは、ロータに放射状に設けられたスリット内に配設され、曲率が変化する凹凸の少なくとも一方を備えたカムリングの内周面に接して摺動するベーンの先端部の、ロータの回転方向側に、カムリングの内周面を滑らかに移動するように、カムリングの内周面の曲率半径よりも十分大きな曲率半径の曲面が形成されたことを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決する本発明に係るベーンポンプは、スリットが、凸部の形状に合わせて形成した切り欠き部を備え、ベーンの先端の凸部を収納可能としたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係るベーンポンプの基本的構成は、図４（ａ）、（ｂ）に示したベーンポンプと同じである。即ち、内周面に凹凸部分１ａ、１ｂを有するカムリング１と、カムリング１内を回転するロータ２と、ロータ２内に放射状に設けられたスリット３と、スリット３内に配設され、その先端がカムリング１の内周面に接して摺動するベーン４とを備えている。しかしながら、本発明では、ベーンの形状、特に、ベーンの先端の形状に特徴がある。
【００１９】
（実施例１）
図１は、本発明に係る実施形態の一例を示すベーンポンプのベーン形状の概略図である。
図１において、従来技術と同様の構成要素には同じ番号を付与し、重複する説明は省略する。又、凹凸部分との比較のため、本来のカムリング内周面の楕円曲線を点線にて示した。
【００２０】
図１に示すように、ベーン４は、ベーン４の先端部の、ロータ２の回転方向側に円弧状の凸部４ｃが形成されたものである。つまり、カムリング１の内周面がベーン４に対して鋭角に接する箇所を有していても、ベーン４が滑らかな曲面部分にてカムリング１の内周面と常に接するように、ベーン４の先端部に、ロータ２の回転方向側から突出する円弧状の曲面（凸部４ｃ）を有している。言い換えれば、ベーン４の先端部の、カムリング１の内周面と接触する部分が、側面から見た場合、ｐ形状（あるいは、ｑ形状）となっている。この円弧状の凸部４ｃの曲面の曲率は、カムリング１の内周面の凹凸の曲率に応じて、適切に決められる。
【００２１】
又、スリット３のロータ２の回転方向側には、ベーン４の凸部４ｃの形状に合わせた切り欠き部３ｃが形成されている。つまり、ベーン４がスリット３内に押し戻されたとき、凸部４ｃを適切に収納し、ベーンポンプの機能を損なわないように考慮されている。なお、図１において、ベーン４が押し戻された状態を一点鎖線にて示した。
【００２２】
摺動抵抗によりベーン４が傾き、更にカムリング１の内周面が凹凸を有し、ベーン４に対して鋭角に接する箇所を有していても、ベーン４の先端部が上記形状を有するため、つまり、ベーン４の先端部の回転方向側に角部が存在しないため、カムリング１の内周面とベーン４の先端が常に滑らかな接触となり、ベーン４はカムリング１の内周面を滑らかに摺動できる。従って、カムリング１の内周面とベーン４との引掛りによる異音を防止することができ、ベーンポンプ自体の摩耗も防ぐことができる。
【００２３】
又、上記形状を有することで、ベーン４の先端部の質量が大きくなり、ロータ２の回転時に働くベーン４への遠心力も大きくなるため、カムリング１の内周面への押付け力が増大し、カムリング１とベーン４間の気密性が向上する。
【００２４】
（実施例２）
図２は、本発明に係る実施形態の他の一例を示すベーンポンプのベーン形状の概略図である。
図２において、従来技術と同様の構成要素には同じ番号を付与し、重複する説明は省略する。又、凹凸部分との比較のため、本来のカムリング内周面の楕円曲線を点線にて示した。
【００２５】
図２に示すように、ベーン４は、ベーン４の先端部の、ロータ２の回転方向側に曲率半径の大きな曲面部４ｄが形成されたものである。つまり、カムリング１の内周面がベーン４に対して鋭角に接する箇所を有していても、ベーン４が滑らかな曲面部分にてカムリング１の内周面と常に接するように、ベーン４の先端部の、ロータ２の回転方向側の角部を廃し、ロータ２の回転方向側から形成される大きな曲率半径の円弧状の曲面部４ｄを有している。本実施例の場合、スリット３の形状は従来のものでよい。
【００２６】
摺動抵抗によりベーン４が傾き、更にカムリング１の内周面が凹凸を有し、ベーン４に対して鋭角に接する箇所を有していても、ベーン４の先端部が上記形状を有するため、つまり、ベーン４の先端部の回転方向側に角部がなく、カムリング１の内周面の曲率に対するベーン４の曲率が十分大きく互いの曲率が整合することがないため、カムリング１の内周面とベーン４の先端が、常に滑らかな接触となり、ベーン４はカムリング１の内周面を滑らかに摺動できる。従って、カムリング１の内周面とベーン４との引掛りによる異音を防止することができ、ベーンポンプ自体の摩耗も防ぐことができる。
【００２７】
図３は、ベーンポンプの具体的な適用の一例を示す車両のパワーステアリングの概略構成図である。
【００２８】
パワーステアリングは、車両の操舵を行う際に、操舵力を補助するために用いられており、特に、低速時の操舵力の低減に有効であり、運転者の負担を大きく軽減している。操舵力の動力源として、オイルポンプにより圧縮された油の油圧を用いており、このオイルポンプとしてベーンポンプが適用される。
【００２９】
図３に示すように、パワーステアリングは、運転者がタイヤ１１を操舵するために用いるステアリングホイール１２と、ステアリングホイール１２に付与された操舵力をステアリングギアボックス１３に伝えるステアリングシャフト１４と、ステアリングホイール１２からの操舵力を、油圧を用いることで補助し、タイヤ１１の操舵を行うステアリングギアボックス１３と、ステアリングギアボックスに油圧を供給するオイルポンプ（ベーンポンプ）１５及びそのリザーバとなるオイルタンク１６を備えている。オイルポンプ１５は、エンジン１７の回転を利用し、エンジン１７とオイルポンプ１５間に設けられたベルト１８を用いて、オイルポンプ１８のロータを回転している。オイルは図３に示す矢印のように流動し、オイルポンプ１５からステアリングギアボックス１３に供給される時に、オイルポンプ１５により加圧されて、操舵時の動力源となる。
【００３０】
本発明に係るベーンポンプでは、ベーンとカムリングの内周面が滑らかに摺動するため、上記構成のパワーステアリングに用いれば、従来発生していた据え切り時の異音を防止することができ、ベーンポンプ自体の摩耗も防ぐことができる。又、摺動抵抗が低減するので、ベーンポンプのエンジンに対する負荷を減少させ、エンジン自体のレスポンス及び燃費を向上させることができる。
【００３１】
なお、オイルポンプ１５のロータの回転の駆動源はエンジン１７だけとは限らず、例えば、軽自動車等では設置スペースとの関係もあり、電動モータにより駆動される場合もあり、その場合でも、摺動抵抗の低減により、電動モータの負荷を低減し、消費電力を低減することができる。
【００３２】
上述した実施例は、本発明をパワーステアリングのベーンポンプに適用したものであるが、本発明は、パワーステアリングに用いられるものに限定されるものではなく、他の油圧装置としても適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、ベーンが傾いてもベーンの先端とカムリングの内周面が常に滑らかに接触するので、異音が発生しない。そのため、カムリングとベーンの摩耗が減少し、ベーンポンプの寿命が延びる。特に、ベーンポンプのロータの駆動源がエンジンである場合、摺動抵抗の減少によりエンジン負荷も減少し、エンジンレスポンス及び燃費が向上する。又、ベーンの先端の重量が増えることで、慣性力（遠心力）も増え、ベーンの押付け力が向上し、気密性も向上する。
【００３５】
請求項２に係る発明によれば、ベーンが傾いてもベーンの先端とカムリングの内周面が常に滑らかに接触するので、異音が発生しない。そのため、カムリングとベーンの摩耗が減少し、ベーンポンプの寿命が延びる。特に、ベーンポンプのロータの駆動源がエンジンである場合、摺動抵抗の減少によりエンジン負荷も減少し、エンジンレスポンス及び燃費が向上する。
【００３７】
請求項３に係る発明によれば、ベーン先端の凸部をスリットに収納することができ、ベーンポンプとしての性能を損なわない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態の一例を示すベーンポンプのベーン形状の概略図である。
【図２】本発明に係る実施形態の他の一例を示すベーンポンプのベーン形状の概略図である。
【図３】本発明に係るベーンポンプの具体的適用の一例を示すパワーステアリングの概略構成図である。
【図４】従来のベーンポンプの概略構成図であり、（ａ）はベーンポンプ内部の概略構成図であり、（ｂ）はベーンの部分の拡大図である。
【符号の説明】
１    カムリング
１ａ  凹部（内周面の半径が大きく変化する部分）
１ｂ  凸部（内周面の半径が大きく変化する部分）
２    ロータ
３    スリット
３ｃ  切り欠き部
４    ベーン
４ｂ  角部
４ｃ  凸部
４ｄ  曲面部
５    間隙部
【図１】
0003991755.tif 000002
【図２】
0003991755.tif 000003
【図３】
0003991755.tif 000004
【図４】
0003991755.tif 000005