(57)【要約】【課題】  水や、水溶性流体などの水系流体を流体とした場合でも、回転軸に難しい加工を必要とせず、しかも、ポンプの作動情況によらずに、軸受部分の流体潤滑を可能にしたポンプ装置を提供することである。【解決手段】  滑り軸受部材を介してポンプ本体に回転軸を支持し、この回転軸の回転に伴って吸い込みポートからポンプ本体内に吸い込んだ流体を、吐出ポートから吐出するポンプ装置において、ポンプ本体１には、上記滑り軸受部材７と回転軸９との間へ吐出ポート側１２から流体を導く通路１３を設けるとともに、上記流体を介して摺動する上記回転軸９及び上記滑り軸受部材７の摺動面のうち、少なくともいずれか一方に親水処理面を備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
滑り軸受部材を介してポンプ本体に回転軸を支持し、この回転軸の回転に伴って吸い込みポートからポンプ本体内に吸い込んだ流体を、吐出ポートから吐出するポンプ装置において、ポンプ本体に、上記滑り軸受部材と回転軸との間へ吐出ポート側から流体を導く通路を設けるとともに、上記流体を介して摺動する上記回転軸及び上記滑り軸受部材の摺動面のうち、少なくともいずれか一方に親水処理面を形成したポンプ装置。
【請求項２】
上記滑り軸受部材の軸方向両端であって、上記回転軸との間にシール部材を設けた請求項１に記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸の回転に伴って、流体が吐出されるポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、車両の動力舵取り装置のように圧力流体を利用する装置に、流体を供給するためのポンプとして、ベーンポンプやギヤポンプのように、軸の回転に応じて流体を吐出するものが利用されている。このように回転軸を備えたポンプの軸受部分には、滑り軸受を利用し、流体として油を用いていた場合には、この作動油を軸受部分の潤滑油として利用するものが知られていた。すなわち、ポンプ本体内で、軸受部材と回転軸との間に入り込んだ作動油に、回転軸と軸受部材との相対回転によって、作動油に動圧を発生させ、この動圧によって回転軸を支持するようにするもので、この種のものを動圧軸受というが、その詳細は次のとおりである。
すなわち、当該軸受で支持する回転軸が回転すると、粘性の高い油は、その粘性抵抗により、軸受と回転軸との間に引き込まれて油膜を形成するが、この油膜によって潤滑と軸受機能を発揮する。このように軸受と回転軸との相対回転により、両者間に引き込まれた流体によって形成される油膜によって、潤滑と軸受機能を発揮する軸受を動圧軸受という。
【０００３】
一方で、これからは、自然環境への影響を考慮した場合、流体として油以外の流体、例えば、水や水溶性流体などの水系流体を利用しなければならないことが考えられる。しかし、このような水系流体は油と比べて粘度が低いため、軸受と回転軸との間に引き込まれることもなければ、そこに流体膜を形成するようなこともない。
また、ポンプ装置は、当然、高回転だけでなく、低回転で動作することもあることから、低回転時にも、回転軸と軸受との間に十分な流体膜が形成されることが必要である。しかし、特に、水系流体を作動流体として用いる場合は、回転軸と軸受との間に流体を引き込むことによる流体膜形成はほとんど期待できない。
このように、粘度が低い水系流体を用いた場合に、動圧軸受を構成することはほとんど不可能に近い。
そこで、粘度の低い水系流体用ポンプ装置では、いわゆる静圧軸受を用いなければならない。ここでいう静圧軸受とは、回転軸と軸受との相対回転により、両者間に流体膜を形成するのではなく、軸受で支持されている回転軸の周りに、常時安定した流体膜を実現し、軸受機能を発揮させるものである。
そして、この粘度の低い水系流体を用いた静圧軸受としては、特許文献１に記載された装置が従来から知られている。
【０００４】
この特許文献１の装置は、ベーンポンプの回転軸外周であって、軸受部材に支持される部分に環状溝を形成し、この環状溝へ吐出ポート側からの高圧の流体を押し込むようにしている。このように吐出ポート側の高圧流体を環状溝に導くようにしたのは、回転軸の周囲に高圧流体を満遍なく導き、この満遍なくいきわたった高圧流体の圧力作用で、静圧軸受を構成するようにしている。もし、この環状溝がなければ、回転軸の周囲に流体が満遍なくいきわたりにくくなる。特に、高圧流体の圧力が低い場合、すなわちポンプの吐出圧が低い場合に、環状溝がないと回転軸の周囲に流体が満遍なくいきわたらなくなる。回転軸の周囲に流体がいきわたらなければ、静圧軸受としての機能を発揮できなくなる。
そこで、上記従来のポンプ装置では、回転軸の周囲に環状溝を形成して、上記のような問題が発生するのを防止している。
【特許文献１】特開２０００−１４５６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来のポンプ装置では、回転軸の外周に流体を満遍なく導くための環状溝を形成しなければならないが、このように溝を形成すること自体に、加工コストがかさんでしまうという問題があった。
この発明の目的は、水や、水溶性流体などの水系流体を作動流体とした場合に、回転軸に特別な加工を必要とせずに静圧軸受機能を発揮させることができるポンプ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、滑り軸受部材を介してポンプ本体に回転軸を支持し、この回転軸の回転に伴って吸い込みポートからポンプ本体内に吸い込んだ流体を、吐出ポートから吐出するポンプ装置において、ポンプ本体に、上記滑り軸受部材と回転軸との間へ吐出ポート側から流体を導く通路を設けるとともに、上記流体を介して摺動する上記回転軸及び上記滑り軸受部材の摺動面のうち、少なくともいずれか一方に親水処理面を形成した点に特徴を有する。
第２の発明は、第１の発明を前提とし、上記滑り軸受部材の軸方向両端であって、上記回転軸との間にシール部材を設けた点に特徴を有する。
【発明の効果】
【０００７】
第１、第２の発明によれば、滑り軸受部材と回転軸との摺動面に、親水処理面を形成し、この摺動面に対する水系流体の濡れ性を向上させたので、従来のように環状溝を形成しなくても、回転軸の周囲に流体を満遍なくいきわたらせることができる。このように回転軸の周囲に流体を満遍なくいきわたらせることができるので、いわゆる静圧軸受としての機能を十分に発揮させることができる。従って、環状溝を形成しない分、コストダウンを図ることができる。
【０００８】
特に、第２の発明によれば、滑り軸受部材の軸方向両端にシール部材を設けたので、摺動面間に吐出ポート側から導かれた流体が、他へ漏れることがなく、その分、従来のポンプ装置に比べて、ポンプ効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、この発明の一実施形態を、水または水溶性流体などの水系流体をアクチュエータに供給するために使用するベーンポンプを例に説明する。
図１に示すように、この実施形態のベーンポンプは、ボディ１の側面をカバー２で塞いで構成し、このボディ１内のボアａには、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には、複数のベーン５を放射状に配置するとともに、それらベーン５をロータ４から出没自在に組み込んでいる。
【００１０】
そして、上記ロータ４の中心部分には、この発明の回転軸である駆動軸９を貫通するとともに、貫通した部分をロータ４に固定し、駆動軸９の回転にともなってロータ４も一体回転するようにしている。このようにロータ４を回転させる駆動軸９は、ボディ１側を大径部９ａとし、カバー２側を小径部９ｂとしている。
なお、上記大径部９ａが、実質的に、この発明の軸受部材との摺動面となる。
【００１１】
また、上記ボディ１及びカバー２には、軸穴６ａ，６ｂを形成するとともに、ボディ１側の軸穴６ａに、この発明の滑り軸受部材である第１軸受部材７を設け、カバー２側の軸穴６ｂには第２軸受部材８を設けている。そして、これら第１軸受部材７と第２軸受部材８とによって、駆動軸９の大径部９ａ，９ｂを回転自在に支持している。
さらに、上記駆動軸９の外周には、この発明の親水処理面を形成するために親水メッキ処理を施している。
【００１２】
また、上記カムリング３及びロータ４の側面には、サイドプレート１０を設けている。このサイドプレート１０には、吐出穴１１，１１を形成し、この吐出穴１１，１１に連通する高圧室１２をボディ１に形成している。この高圧室１２は、図示しない通路を介して吐出ポートへ接続している。
さらにまた、このボディ１には、上記高圧室１２から上記第１軸受部材７の内周へ連通する通路１３を形成している。この通路１３によって、吐出ポート側の流体を上記第１軸受部材７内に導くようにしている。
なお、図中、符号１４はシール部材であり、第１軸受部材７と駆動軸９との間の摺動部に導かれる吐出ポート側からの流体を、この軸受部分から漏らさず保持するためのものである。また、符号１５は、上記シール部材１４の位置決めをするためのスペーサであるが、このスペーサは、第１軸受部材７が兼ねる構造であってもよい。
【００１３】
このようなベーンポンプは、図示していない駆動源の作動により、駆動軸９を回転させることによって動作する。そのポンプ作用は、一般的なベーンポンプと同様なので、ここでは、詳細な説明は省略するが、このベーンポンプは、上記ロータ４の回転に伴って、吸い込み行程と吐出行程とを交互に繰り返す。その結果、カバー２側の図示しない吸い込みポートからボディ１内に吸い込まれた流体を、サイドプレート１０に形成した吐出穴１１，１１を介して高圧室１２に導き、この高圧室１２に導いた流体を、図示していない通路から吐出ポートに接続されたアクチュエータに対して吐出するようにしている。
【００１４】
このような流体の吐出過程で、上記高圧室１２に導かれた流体は、通路１３を介して第１軸受部材７と駆動軸９の大径部９ａとの間にも供給される。つまり、高圧室１２の圧力が上記第１軸受部材７内側に作用し、この圧力によって駆動軸９を支持することができる点は、通常の静圧軸受と同じである。
但し、この実施形態のポンプでは、上記駆動軸９の外周に親水メッキ処理を施している。つまり、駆動軸９の表面は親水性となっているので、水系流体によって濡れ易い。
そのため、第１軸受部材７と駆動軸９との間に上記通路１３を介して積極的に供給される流体は、駆動軸９の表面で速やかに広がり、摺動面全体にわたって均一な流体膜を形成することができる。
【００１５】
さらに、第１軸受部材７の両側に配置したシール部材１４，１４によって、摺動部に供給された高圧の流体は、この摺動部から漏れ出ることがなく保持されているので、第１軸受部材７と駆動軸９との間に形成された流体膜の高圧が維持されるとともに、この流体膜が途切れることなく、より強固で確実な静圧軸受が実現できる。
さらに、上記摺動部に供給された流体が、外部へ漏れ出る事がないので、摺動部の流体が漏れてしまう従来のポンプ装置と比べて、ポンプ効率を向上させることができる。
【００１６】
また、駆動軸９の低回転時や、吐出ポート側の圧力及び高圧室１２の圧力がそれほど高くない場合にも、上記第１軸受部材７の内周に導かれた水系流体は、駆動軸９の親水メッキ処理を施された外周面に広がってその円周上で均一な流体膜を形成する。
上記のように、この実施形態のポンプ装置では、駆動軸９の回転数の大小や、吐出ポート側の圧力の高低にかかわらず、第１軸受部材７の摺動面全体にわたって水系流体の流体膜が形成される。
従って、油に比べて粘度が低い水系流体であっても、駆動軸９と第１軸受部材７との間で流体膜が途切れることがなく、この流体膜によって潤滑性を保つとともに、静圧軸受機能を発揮することができる。
【００１７】
以上のように、この実施形態のベーンポンプは、駆動軸９の外周に溝加工をしなくても、ポンプの作動情況によらず、水系流体によって潤滑性を保持することができる。
なお、上記実施形態では、駆動軸９の外周を全て親水メッキ処理した例を説明したが、親水メッキ処理を施す範囲は、上記通路１３から水系流体を導くようにしている大径部９ａの外周に限ってもかまわない。
【００１８】
また、上記実施形態のベーンポンプにおいて、ボディ１には、第１軸受部材７と駆動軸９の外周間に導いた流体を、流体供給通路などの低圧側へ戻すための戻り通路を形成してもよい。但し、この戻り通路には通路中に絞りを設けるなどして、第１軸受部材７と駆動軸９の外周間に導いた高圧が、この戻り通路を介して逃げてしまわないようにしなければならない。このような戻り通路を設けると、長時間ポンプを停止する際に、第１軸受部材７と駆動軸９との間に供給した流体を排出しやすくすることができ、水系流体による金属部材の腐食などを防ぐことができる。
【００１９】
さらに、上記実施形態では、ベーンポンプの例を説明しているが、この発明のポンプ装置は、回転軸の回転に伴って流体を吐出するポンプなら、ベーンポンプに限らず、例えば、ギヤポンプでもよい。
また、上記親水処理を施す回転軸も駆動軸に限らず、ギヤポンプの従動ギヤに固定した従動軸に親水処理をしてもよい。
さらに、回転軸外周ではなく、滑り軸受部材の内周に親水処理を施しても、上記実施形態と同様の効果が得られる。また、回転軸外周、軸受部材内周の両方に親水処理を施せば、さらに、水系流体の濡れ性を向上させることができる。
なお、親水処理面は、メッキでなく、コーティングなどで形成してもよい。
また、カバー２の軸穴６ｂには、第２軸受部材８を設けない構造にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この実施形態のベーンポンプの断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１      ボディ
７      第１軸受部材
９      駆動軸
１１    吐出穴
１２    高圧室
１３    通路
【図１】
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