(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に回転可能に支持され放射方向に溝を有するロータと、前記ロータの放射方向の溝に出入可能に嵌合されたベーンと、前記ハウジング内に前記ロータと半径方向に偏心可能に支持されかつ前記ロータ及びベーンを取り囲むようにされた円形の摺接面を有するカムリングと、からなる可変容量形ベーンポンプにおいて、前記ベーンが前記放射方向の溝より最大に飛び出した時に前記ロータの中心からベーンの底部までの距離よりも半径が大きくされかつ前記ロータ外周に沿って形成されたロータ切欠き部と、前記ベーンに設けられた係止部と、を備え、前記係止部は前記カムリングの摺接面と前記ロータ切欠き部との間に位置し、かつ前記ベーンが前記カムリングの摺接面に当接した状態で前記複数のベーンの係止部を繋いだ円弧がカムリングの摺接面と同心円状になるようにされ、該係止部に係止可能にされた線状の円形リングと、を有し、前記円形リング及び前記係止部が前記ロータと干渉しないようにされていることを特徴とする可変容量形ベーンポンプ。
【請求項２】
前記係止部はベーンの回転軸と平行な方向中央及び回転軸に対して放射する方向中央より前記カムリング方向位置であってロータ外周の接戦方向に明けられた丸穴とされ、前記円形リングの断面は前記丸穴と同寸法の円形断面にされ前記丸穴への嵌挿又は嵌合により前記ベーンに係止され、前記ロータ切欠き部は前記ロータの回転軸と平行な方向中央に周溝形状に設けられていることを特徴とする請求項１記載の可変容量形ベーンポンプ。
【請求項３】
前記丸穴のロータ外周の接戦方向断面が鼓状にされていることを特徴とする請求項２記載の可変容量形ベーンポンプ。
【請求項４】
前記円形リングは開放端を有する線状の弾性体からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の可変容量形ベーンポンプ。
【請求項５】
前記カムリングがハウジングに固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の定容量形ベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料ポンプ、変速機用ポンプ、油圧ポンプ等に使用される可変容量形ベーンポンプの改良に関し、特にベーンポンプのベーンの押上げ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ベーンポンプは、回転可能に支承されたロータ内にベーン溝を設けロータの回転に伴うベーンの遠心力によりベーンを飛出させカムリングと接触させ隣合うベーンとカムリング及びロータとで形成される空間の拡大・縮小により、ポンプの吸込み・吐出作用を行いポンプとしての機能を果たしていた。このようなベーンの飛出しを遠心力に依存する方法は、低速回転時や作動液の粘度の高い条件下では、ベーンの飛出し力が不足しベーンとカムリングの間でのシールができず圧力を発生することができないなどの問題があった。
【０００３】
そこで、機械的に常にベーンをカムリング側へと押しあげベーンの飛び出し不足を補うようにしたものがある。例えば、図４に示すものは、スプリングローディドベーン式等と呼ばれ、ベーン５３の下部５３ｂとロータ５２の放射状に形成された溝５２ａの溝底５２ｂ間にコイルばね５５を設け、このコイルばねによりベーン５３を常にカムリング５１側に押し上げている。しかし、このものはベーンの数と同じ数、さらには２倍、３倍のスプリングを必要とする。また、スプリングをいれるためのベーン溝の加工が複雑になる。さらには、ベーンとのバランスをとるために、ばねの長さを必要とし、ベーン溝ばかりでなくベーンの中にも穴を設けるなどベーンの構造も複雑で高価になる欠点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、図５に示す変速機用可変容量形ベーンポンプにおいては、ロータ６２のベーン溝６２ａを内側に貫通させロータの内側に円形リング６５を設ける。この円形リング６５の外周６５ａにベーン６３の底部６３ｂを当接させ、一方ベーン６３がカムリング６４の円形の摺接面６４ａに摺接するように同心になるように配置することにより、ベーン６３をカムリング６４側に押し上げるようにしている。
【０００５】
しかしながら、このものは、円形リング６５をロータ６２内に設けるため、構造が複雑である。また、ロータ内に大きなリング室６２ｃを形成する必要があるためシール長さ６６が短くなり漏れが増大するという問題があった。また、ベーンの底部に圧力流体を導入する等して、強制的にベーンを押し上げる場合には、高圧側、低圧側を分けることができないので、低圧側でのカムリングへのベーンの押し付け力が大きくなり、摩耗や、機械的なトルク損失の増加をもたらすなどの問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、前述した問題点に鑑みて、構造が簡単であり、漏れが少ないベーンを押し上げる機構を有するベーンポンプを提供することである。さらには、圧力流体を高圧、低圧側に振り分けベーン底部に導入できるようにして、低圧側のカムリングへのベーンの押しつけ力を制限し摩耗等のないベーンポンプを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、ハウジング内に回転可能に支持され放射方向に溝を有するロータと、前記ロータの放射方向の溝に出入可能に嵌合されたベーンと、前記ハウジング内に前記ロータと半径方向に偏心可能に支持されかつ前記ロータ及びベーンを取り囲むようにされた円形の摺接面を有するカムリングと、からなる可変容量形ベーンポンプにおいて、前記ベーンが前記放射方向の溝より最大に飛び出した時に前記ロータの中心からベーンの底部までの距離よりも半径が大きくされかつ前記ロータ外周に沿って形成されたロータ切欠き部と、前記ベーンに設けられた係止部と、を備え、前記係止部は前記カムリングの摺接面と前記ロータ切欠き部との間に位置し、かつ前記ベーンが前記カムリングの摺接面に当接した状態で前記複数のベーンの係止部を繋いだ円弧がカムリングの摺接面と同心円状になるようにされ、該係止部に係止可能にされた線状の円形リングと、を有し、前記円形リング及び前記係止部が前記ロータと干渉しないようにした可変容量形ベーンポンプを提供することにより前述した課題を解決した。
【０００８】
カムリングの摺接面とロータ切欠き部との間に位置するようにかつベーンがカムリングの摺接面に当接した状態で複数のベーンの係止部を繋いだ円弧がカムリングの摺接面と同心円状になるように係止部をベーンに設け、ベーンの係止部に線状の円形リングを係止させたので、線状の円形リングが常にベーンをカムリング側に押し上げることができる。また、ロータ外側に円形リングを設け、ロータ切欠き部により円形リング及び係止部がロータと干渉しないような構造としたので、従来のようなロータ内部にリング室を設ける必要がない。
【０００９】
ロータ切欠き部をロータの両側に対称に設け、ベーンの両側に半円、角形等の切り欠けを設け、そこに油密に断面半円、角形の線状の円形リングをはめ込むようにすれば、組み付けが容易で、安定するが、加工等が難しい。そこで、請求項２においては、係止部をベーンの回転軸と平行な方向（幅方向）中央及び回転軸に対して放射する方向（長手方向）中央よりカムリング方向位置であってロータ外周の接戦方向（厚み方向）に明けられた丸穴とした。さらに、円形リングの断面を丸穴と同寸法の円形断面とし、この円形リングを丸穴へ嵌挿又は嵌合することによりベーンに係止するようにした。一方、ロータ切欠き部は丸穴に合わせロータの回転軸と平行な方向（幅方向）中央に周溝形状に設けるようにした。
【００１０】
係止部をベーンの中央の丸穴とし、円形リングの断面を丸穴と同寸法の円形断面とし、ロータ切欠き部を中央の周溝形状としたので、それぞれの加工が容易で加工精度もよく構造も簡単である。また、係止部を丸穴とし、同断面の円形リングを挿入するので組み付けも容易でシール性もよい。また、ロータ切欠き部の幅も狭いのでベーンとベーン溝とのシール長さが確保できシール性が良い。なお、丸穴嵌挿用の線状の円形リングは組み付け前はベーンの丸穴に嵌挿させるため切断面（開放面）を有するＣ形状にされるが、組み付け後は開放端を金属チューブでかしめたり、レーザ溶接等により閉じたＯ形状としてもよい。
【００１１】
ベーン係止部の丸穴は単一径の貫通穴、あるいは貫通穴の両側に若干の面取り施したものでもよいが、丸穴のロータ外周の接戦方向（厚み方向）断面が鼓状にされているのが好ましい（請求項３）。
【００１２】
円形リングは線状のリングであるので若干の弾性力はあるが、円形リング及びベーンの組合せ寸法がカムリング内寸法より大きいときや、さらに、弾性力を利用して押し上げ力を増加させようとすると、組み付け時に径方向に押し込む必要が生じるので組立が困難、又は組立できない。そこで、請求項４においては、円形リングを開放端を有する線状の弾性体とした。これによれば、円形リング及びベーンの組合せ後の寸法を大きく変形することができるので、組み付けが容易であり、さらに押し上げ力を増加することができる。なお、円形リングの開放端部のベーン穴からの脱落を防ぐため開放端がベーン丸穴を通らないようにするのが好ましい。なお、係るＣ型のリングは従来のロータ内部にリングを設けるものではベーンの底部に押し当てているだけなので、端部でベーンと干渉するのでそのままでは適用できない。
【００１３】
上記構成は可変容量ベーンポンプのみならず、同様な固定容量のポンプにも応用できる。そこで、カムリングをハウジングに固定し定容量形ベーンポンプとした（請求項５）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態を示す可変容量ベーンポンプの断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３はロータ軸方向からみたベーンと円形リングの開放端付近の組み付け状態を示す拡大部分断面図である。図１乃至図３において、ハウジング１内に回転軸３１に嵌合されキー３２を介してロータ２が回転可能に支持されている。ロータ２の放射方向に複数の溝６が設けられ、この溝にベーン３が出入可能に嵌合されている。回転方向は図１で見て左回転である。ロータ２及びベーン３を取り囲むようにカムリング４がハウジング１内に設けられている。カムリング４は円形の摺接面４ａを有し、ロータ２とは図１で左右方向に移動でき偏心可能にされている。カムリング４の図１で右側にピストン３３が当接している。ピストン３３のピストン室３３ａにはポンプ吐出側の高圧流体が導入され、カムリング４を図１で左方向へ押すように働く。カムリング４の図１で左に戻りピストン３４が当接している。戻りピストン３４のピストン室３４ａにはスプリング３５が設けられ、カムリング４を図１で右方向に押すように働く。カムリング４の図１の上方のねじはカムリングの高さを調整するための調整ねじ３６である。
【００１５】
ロータ２及びカムリング４の両側にサイドプレート３７，３７が設けられロータ、カムリング、ベーン３及びサイドプレートとでポンプ室３８を形成する。サイドプレート３７にはポンプ室へ流体が吸入される吸入穴３７ａ及び流体が排出される吐出穴３７ｂが明けられそれぞれ吸入側ポンプ室４０、吸入ポート４２及び吐出側ポンプ室４１、吐出ポート４３に接続され、さらに、図示しないタンク、アクチュエータ等に接続される。ロータ２にその摺接面４ａが偏芯して取付けられたカムリング４に対しロータが図１で左回転すると、ロータ溝に嵌合するベーンがその位置に応じ出入りして隣合うベーンとカムリング、ロータ、サイドプレートとで形成されるポンプ室を吸入側ポンプ室４０で拡大し流体を吸入し、吐出側ポンプ室４１で縮小し流体を吐出することによりポンプ作用をする。吐出圧力増大によって、カムリングはピストン３３又は吐出側ポンプ室４１の圧力により左側に付勢されるようにされ、所定の圧力で吐出量が変化するようにされ、可変容量形ベーンポンプを構成する。
【００１６】
特に本発明においては、ロータ６の回転軸と平行な方向（幅方向）中央に周方向に溝状のロータ切欠き部１１が形成され、ロータ切欠き部の底部１１ｂはベーン３がロータ２の放射方向の溝６より最大に飛び出した時にロータの中心からベーンの底部３ｂまでの距離よりも半径が大きくされ一定のシール長さを保つようにされている。ベーン６の回転軸と平行な方向（幅方向）中央及び回転軸に対して放射する方向（長手方向）中央よりカムリング方向位置にロータ外周の接戦方向（厚み方向）に係止部である丸穴１２が明けられている。この丸穴はカムリングの摺接面４ａとロータ切欠き部と１１の間に位置しかつベーン３がカムリングの摺接面に当接した状態で複数のベーンの係止部を繋いだ円弧がカムリングの摺接面と同心円状にされている。丸穴１２に丸穴と同寸法の円形断面の線状の円形リング１３が丸穴へ嵌挿されベーン３に係止されている。円形リング１３は弾性力を有し、略円形に変形されたピアノ線である。円形リング１３は１ヶ所切断され、円形リングの端１３ａ，１３ｂは開放端とされ一端１３ａが筒状の金属ジョイント１４に嵌合加締め固定されている。他端１３ｂは金属ジョイントに嵌挿され、金属ジョイント内から外れない程度に若干移動可能にされている。
【００１７】
係る構成によれば、ベーン３がカムリングの摺接面４ａと同心になるように円形リング１３により常に機械的に押し上げられる。また、開放端を縮めてベーンの外径を縮めることができ、ロータ及びカムリングへの組み付けが容易である。さらに、開放端の寸法及び円形リングの弾性力を調整すれば押し上げ力を調整できるのでベーンをカムリング摺接面に当接して配置することも可能である。また、ロータ切欠き部１１により、ロータ２と円形リング１３が干渉することがない。ベーンの丸穴１２と円形リング１３の外周とでは、隙間を小さくできシール性は十分に保つことができ、本発明による漏れの増加はほとんど無視することができる。また、金属ジョイント１４はチューブ状であり、ベーンの丸穴１２より充分大きいので円形リングの開放端部がベーン穴から脱落することはない。さらに、ロータ内にリング室を設ける必要がないので、ベーン３の底部３ｂには高圧側は高圧を、低圧側には低圧の油圧をそれぞれ側面３７ｃ，３７ｄより導くことができ、ベーンを流体圧力でバランスさせながら押し上げることができる。
【００１８】
なお、丸穴のロータ外周の接戦方向（厚み方向）断面を鼓状にすることにより、組み付けが容易になり、また、作動がスムースになる。さらに、円形カムリングをハウジングに固定された定容量形ベーンポンプにも適用できることは言うまでもないので、説明を省略する。また、円形リングの開放端部のベーン穴からの脱落を防ぐため、金属ジョイントの他、例えば抜け防止用のリングをそれぞれの両端部にかしめたり、両端のリングの先端を折り返す、変形する等してもよい。さらに、円形リングの係止部の一ヶ所をベーンのいずれか一枚に溶接などにより固定してもよい。なお、金属ジョイント等を使用する場合は、金属ジョイント等がロータと干渉することがないようにロータ切欠き部を設けるのは言うまでもない。また、実施の形態においては、油圧を作動油とする産業機械用に適した可変容量形ベーンポンプについて説明したが、燃料ポンプ、変速機用ポンプ等ベーン形の種々のポンプに適用できる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、ベーンのロータとカムリングの摺接面間位置に係止部を設け円形リングをこの係止部に係止させるだけでベーンを押し上げるようにしたので、従来の押上ばねを用いたベーンに比べ複雑なベーンを作る必要はなく、ロータも簡単な加工を施すだけでよい。また、ロータ内部にリング室を設ける必要がないので、漏れの増加もなく、構造が簡単な円形摺接面を有するカムリングタイプの可変容量形及び定容量形ベーンポンプを提供するものとなった。特に、ベーンの底部には高圧側は高圧を、低圧側には低圧の流体をそれぞれ側面より導くことができるので、圧力バランスしたベーンとすることができるためベーンの押付け力は少なく、遠心力とリングによる力だけとなりトルク損失が低減されベーンの摩耗も少ないベーンポンプを提供するものとなった。
【００２０】
係止部をベーンの中央の丸穴とし、円形リングを丸穴と同じ円形断面とし、ロータ切欠き部を幅の狭い周溝形状でとしたので、加工容易、加工精度がよく、構造も簡単であり、組み付けも容易でシール性もよいので、従来のものに比べ漏れの少ないものとなった。また、摺動部も少なくトルク損失も少ない。さらに、丸穴のロータ外周の接戦方向（厚み方向）断面を鼓状にし、組み付けを容易にし作動をスムースにすることにより、さらにトルク損失が減少する。
【００２１】
円形リングを開放端を有する線状の弾性体とし、組み付けを容易化し、押し上げ力を増加できるので、カムリングとベーンとの摺接部でのシール性能がさらに向上する等の効果を奏するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す可変容量ベーンポンプの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のロータ軸方向からみたベーンと円形リングの開放端付近の組み付け状態を示す拡大部分断面図である。
【図４】従来のスプリングローディドベーン式のベーン構造の説明図であり、（ａ）はロータ軸方向からみた側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】従来のロータ内に円形リングを設けた可変容量形ベーンポンプの（ａ）はロータ軸方向からみた側面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
１    ハウジング
２    ロータ
２ａ  ロータ外周
３    ベーン
３ｂ  ベーンの底部
４    カムリング
４ａ  円形の摺接面
６    ロータの放射方向の溝
１１  ロータ切欠き部
１２  係止部（丸穴）
１３  円形リング
１３ａ、１３ｂ  開放端
【図１】
0004338162.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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