JP2011196302A

JP2011196302A - ベーンポンプ

Info

Publication number: JP2011196302A
Application number: JP2010065757A
Authority: JP
Inventors: Takaya Yagyu; 貴也柳生
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2011-10-06
Anticipated expiration: 2030-03-23
Also published as: JP5345093B2

Abstract

【課題】半吐出状態における消費馬力を低減できるベーンポンプを提供する。
【解決手段】メイン領域とサブ領域の両方にて作動流体の吸込吐出を行う全吐出ポジションとメイン領域のみにて作動流体の吸込吐出を行う半吐出ポジションとを切換える切換弁６０を備えるベーンポンプ１であって、切換弁６０は半吐出ポジションにてベーン３がロータ２に引き込まれてカムリング４の内周カム面４ａから離間するようにサブ領域のベーン３に導かれる圧力を切換える構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体圧供給源として用いられるベーンポンプに関するものである。

従来のベーンポンプとして、特許文献１には、駆動トルクの低減を目的として、ベーンポンプの複数のポンプ室を常に吐出油の供給を行うメインポンプ室とその他のサブポンプ室とに分け、サブポンプ室の吐出ポートに通じる吐出油路の途中に切換制御弁を介装し、切換制御弁から分岐したリターン通路がメインポンプ室の吸入ポートに連通して余剰油を還流させるものが開示されている。

また、この種のベーンポンプとして図３に示すものがある。図３（Ａ）は、メインポンプ室８２及びサブポンプ室８１から吐出された作動油が図中矢印で示すように油圧機器８７へと供給される全吐出状態を示す図であり、図３（Ｂ）は、サブポンプ室８１から吐出された作動油が図中矢印で示すようにリターン通路８６を通じてメインポンプ室８２へと還流し、メインポンプ室８２のみから吐出された作動油が油圧機器８７へと供給される半吐出状態を示す図である。

特開平１０−２６６９７８号公報

図３に示すベーンポンプでは、半吐出状態においても、サブポンプ室８１に対して作動油が給排されるため、ベーンポンプを駆動する消費馬力が無駄に使われるとともに、作動油の温度上昇を招くという問題点があった。また、ベーンポンプの高回転時に自吸性能が不足し、キャビテーション等が発生する可能性があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、半吐出状態における消費馬力を低減できるベーンポンプを提供することを目的とする。

本発明は、回転駆動されるロータと、このロータから摺動可能に突出する複数のベーンと、このベーンの先端部が内周カム面に摺接するカムリングと、このカムリングとベーンとの間に画成されるポンプ室と、を備え、ロータが回転するのに伴って作動流体の吸込吐出を行うメイン領域及びサブ領域を有し、メイン領域とサブ領域の両方にて作動流体の吸込吐出を行う全吐出ポジションとメイン領域のみにて作動流体の吸込吐出を行う半吐出ポジションとを切換える切換弁を備えるベーンポンプであって、切換弁は半吐出ポジションにてベーンがロータに引き込まれてカムリングの内周カム面から離間するようにサブ領域のベーンに導かれる圧力を切換える構成とした。

本発明によると、ベーンポンプは、切換弁の作動によって半吐出状態に切換えられると、サブ領域ではベーンがカムリングから離れることにより、吸込領域と吐出領域に渡ってポンプ室が互いに連通し、作動流体の吸込吐出が行われない。このため、半吐出状態ではサブ領域を作動流体が無駄に循環することがなく、ロータを駆動する消費馬力が低減されるとともに、作動油の温度上昇を抑えられる。

本発明の実施形態を示すベーンポンプの全吐出状態を示す断面図。同じくベーンポンプの半吐出状態を示す断面図。同じく従来例を示すベーンポンプの構成図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１、図２に示すベーンポンプ１は、車両に搭載される油圧機器、例えば、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ものである。

なお、これに限らず、ベーンポンプ１は、例えば建設機械、作業機械、他の機械、設備等の負荷を駆動する流体圧供給源として用いてもよい。

ベーンポンプ１は、作動流体として、作動油（オイル）を用いるが、作動油の代わりに例えば水溶性代替液等の作動液を用いてもよい。

ベーンポンプ１は、駆動軸９の端部にエンジン（図示せず）の動力が伝達され、駆動軸９に連結されたロータ２が回転する。ロータ２は、図１において矢印で示すように反時計回りに回転する。

ベーンポンプ１は、ロータ２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３と、ロータ２及びベーン３を収容すると共にロータ２の回転に伴って内周カム面４ａにベーン３の先端部が摺動するカムリング４とを備える。

ロータ２には、外周面に開口部を有するスリット２ａが所定間隔をおいて放射状に形成され、このスリット２ａにベーン３の基端部が摺動自在に挿入される。

スリット２ａの基端側には、ポンプの吐出圧が導かれる背圧室１１〜１４が画成される。ベーン３は、背圧室１１〜１４の圧力によって、基端部がスリット２ａから抜け出る方向に押圧され、先端部がカムリング４の内周カム面４ａに当接する。これにより、カムリング４の内部には、ロータ２の外周面、カムリングの内周カム面４ａ、及び隣り合うベーン３によって複数のポンプ室７が区画される。

カムリング４は、内周カム面４ａが略長円形状をした環状の部材である。ロータ２が１回転するのに伴って、内周カム面４ａを摺動する各ベーン３が２回往復動する。

ベーンポンプ１は、ベーン３が１回目の往復動をするメイン領域と、ベーン３が２回目の往復動するサブ領域とを有する。

メイン領域は、ロータ２の回転に伴って内周カム面４ａを摺動する各ベーン３間によって区画されるポンプ室７の容積を拡張する１つの吸込領域と、ポンプ室７の容積を収縮する１つの吐出領域とによって構成される。

同様に、サブ領域は、ロータ２の回転に伴って内周カム面４ａを摺動する各ベーン３間によって区画されるポンプ室７の容積を拡張する１つの吸込領域と、ポンプ室７の容積を収縮する１つの吐出領域とによって構成される。

ベーンポンプ１は、２つの吸込領域及び２つの吐出領域を有するが、これに限らず３つ以上の吸込領域及び３つ以上の吐出領域を有する構成としてもよい。

駆動軸９は、図示しないポンプボディに回転自在に支持される。ポンプボディには、ロータ２、カムリング４、及びサイドプレート（図示せず）等が収容されるポンプ収容凹部が形成される。ポンプボディにはポンプカバー５０が締結され、このポンプカバー５０によってポンプ収容凹部が封止される。

ポンプカバー５０におけるロータ２が摺接する端面には、メイン領域の吸込領域にメイン吸込ポート２１が開口するとともに、サブ領域の吸込領域にサブ吸込ポート２３が開口する。

メイン吸込ポート２１は、メイン吸込通路２０を介してバルブ収容穴５１に連通し、このバルブ収容穴５１経由してタンク通路４５に連通している。タンク通路４５は図示しないタンクに連通し、タンクからの作動油をメイン吸込ポート２１に供給する。

サブ吸込ポート２３は、サブ吸込通路２５を介してバルブ収容穴５１に連通され、後述する切換弁６０を介してタンク通路４５と図示しないポンプ吐出通路とに選択的に連通される。

ポンプカバー５０におけるロータ２が摺接する端面には、メイン領域の吐出領域にメイン吐出ポート２２が開口するとともに、サブ領域の吐出領域にサブ吐出ポート２４が開口する。

メイン吐出ポート２２とサブ吐出ポート２４は、互いに連通し、共に図示しないポンプ吐出通路に連通している。メイン吐出ポート２２とサブ吐出ポート２４から吐出される加圧作動油は、ポンプ吐出通路を通って油圧機器に供給される。

メイン領域に設けられるメイン背圧室１１、１２は、ポンプボディの端面に開口する円弧状の溝によって画成され、ポンプ吐出通路（メイン吐出ポート２２）に連通している。ポンプカバー５０には、サブ背圧室１１、１２どうしを連通する連通路１６が形成される。

これにより、メイン背圧室１１、１２には、常に高圧としてメイン吐出ポート２２に生じるポンプ吐出圧が導かれ、ベーン３がスリット２ａから押し出され、カムリング４の内周カム面４ａに摺接する。

サブ領域に設けられるサブ背圧室１３、１４は、ポンプカバー５０の端面に開口する円弧状の溝によって画成され、切換弁６０を介してポンプ吐出通路とタンク通路４５とに選択的に連通される。

ポンプカバー５０には、サブ背圧室１３、１４どうしを連通する連通路１５が形成される。

以下、切換弁６０とこれに関連する具体的な構成を説明する。

ポンプカバー５０には、サブ背圧室１３、１４に連通するサブ背圧通路３３、３４と、サブ吸込ポート２３に連通するサブ吸込ポート連通路４３と、サブ吐出ポート２４に連通するサブ吐出ポート連通路４４とが形成される。

ポンプカバー５０には、スプール５２が摺動可能に収容されるバルブ収容穴５１が形成される。

バルブ収容穴５１には、図示しないタンク側に連通するタンク通路４５と、上記したサブ背圧通路３３、３４、サブ吸込ポート連通路４３、サブ吐出ポート連通路４４、メイン吸込流路２０（メイン吸込ポート２１）と、サブ吸込通路２５（サブ吸込ポート２３）がそれぞれ開口される。さらに、バルブ収容穴５１には、２つのバルブ連通路６３、６４が所定位置に開口される。

スプール５２は図示しないアクチューエタによって軸方向に駆動され、図１に示す全吐出ポジションと、図２に示す半吐出ポジションとに切換えられる。

アクチューエタは、電動モータによって構成されるが、これに限らず、スプール５２をパイロット圧によって駆動する構成としてもよい。

図示しないコントローラは、例えば車両の走行速度等に応じてアクチューエタの作動を制御する。

以下、切換弁６０が全吐出ポジションにある全吐出状態と、半吐出ポジションにある半吐出状態におけるベーンポンプ１の作動を説明する。

〔全吐出状態〕
スプール５２が図１に示す全吐出ポジションにあるときは、以下のように各通路が連通される。

・タンク通路４５に対してメイン吸込ポート２１とサブ吸込ポート２３が連通される。

・サブ吐出ポート連通路４４とサブ背圧通路３３がバルブ収容穴５１を介して連通される。

・タンク通路４５とサブ背圧通路３４を結ぶバルブ連通路６３がスプール５２のランド部５３によって閉塞される。

・タンク通路４５とサブ背圧通路３３を結ぶバルブ連通路６４がスプール５２のランド部５４によって閉塞される。

これにより、サブ吐出ポート２４に生じるポンプ吐出圧がサブ吐出ポート連通路４４とサブ背圧通路３３を介してサブ背圧室１３に導かれ、サブ背圧室１３から連通路１５を介してサブ背圧室１４に導かれる。タンク通路４５に対するサブ背圧通路３３、３４の連通が遮断されているため、サブ背圧室１３、１４に高圧（ポンプ吐出圧）が生じる。

ベーン３は、メイン背圧室１１、１２、サブ背圧室１３、１４に生じる高圧によってスリット２ａから外径方向に押し出され、その先端部が内周カム面４ａの全周に渡って摺接する。

ロータ２が半回転する過程で、各ポンプ室７は、メイン吸込流路２０、メイン吸込ポート２１を通じて作動油を吸込み、その吸込んだ作動油をメイン吐出ポート２２から吐出し、図示しないポンプ吐出通路を通じて油圧機器へと供給する。

続いてロータ２が半回転する過程で、各ポンプ室７は、サブ吸込通路２５、サブ吸込ポート２３を通じて作動油を吸込み、その吸込んだ作動油をサブ吐出ポート２４から吐出し、図示しないポンプ吐出通路を通じて油圧機器へと供給する。

このようにして、ベーンポンプ１は、ロータ２が１回転する過程で、各ポンプ室７が作動油の吸込、吐出を２回づつ行い、作動油の吐出量が確保される。

〔半吐出状態〕
スプール５２が図２に示す半吐出ポジションにあるときは、以下のように各通路が連通される。

・メイン吸込ポート２１がメイン吸込流路２０、バルブ収容穴５１を介してタンク通路４５に連通する一方、サブ吸込ポート２３から延びるサブ吸込通路２５がスプール５２のランド部５４によって閉塞される。

・サブ吐出ポート２４から延びるサブ吐出ポート連通路４４とサブ吸込ポート２３から延びるサブ吸込ポート連通路４３がバルブ収容穴５１を介して連通される。

・サブ吐出ポート連通路４４に対してサブ背圧通路３３がスプール５２のランド部５５によって閉塞される。

・タンク通路４５に対してサブ背圧通路３３がバルブ連通路６４を介して連通される。

・タンク通路４５に対してサブ背圧通路３４がバルブ連通路６３を介して連通される。

これにより、タンク通路４５に生じるポンプ吸込圧がサブ背圧通路３３を介してサブ背圧室１３に導かれるとともに、サブ背圧通路３４を介してサブ背圧室１４に導かれる。サブ吐出ポート連通路４４に対するサブ背圧通路３３の連通が遮断されているため、サブ背圧室１３、１４に低圧（ポンプ吸込圧）が生じる。

そして、サブ吸込ポート２３とサブ吐出ポート２４には、メイン吐出ポート２２に生じるポンプ吐出圧がサブ吸込ポート連通路４３、バルブ収容穴５１、サブ吐出ポート連通路４４を介して導かれ、高圧（ポンプ吐出圧）が生じる。

ロータ２が半回転する過程で、各ベーン３は、サブ領域を半周するとき、サブ背圧室１３、１４に生じる低圧と、サブ吸込ポート２３、サブ吐出ポート２４に生じる高圧との圧力差によって、スリット２ａの内径方向に引き込まれ、内周カム面４ａから略半周に渡って離れる。これにより、各ポンプ室７は、カムリング４内にて互いに連通し、作動油の吸込み、吐出がサブ領域では行われない。

続いてロータ２が半回転する過程で、各ベーン３は、メイン領域を半周するとき、メイン背圧室１１、１２に生じる高圧と、サブ吸込ポート２３に生じる低圧との圧力差によって、スリット２ａの外径方向に押し出され、内周カム面４ａに略半周に渡って摺接する。これにより、各ポンプ室７は、メイン吸込ポート２１を通じて作動油を吸込み、その吸込んだ作動油をメイン吐出ポート２２から吐出し、図示しないポンプ吐出通路を通じて油圧機器へと供給する。

このようにして、ベーンポンプ１は、ロータ２が１回転する過程で、各ポンプ室７が作動油の吸込、吐出を１回のみ行い、作動油の吐出量が半減される。

以上のように、本実施形態では、回転駆動されるロータ２と、このロータ２から摺動可能に突出する複数のベーン３と、このベーン３の先端部が内周カム面４ａに摺接するカムリング４と、このカムリング４とベーン３との間に画成されるポンプ室７と、を備え、ロータ２が回転するのに伴って作動流体の吸込吐出を行うメイン領域及びサブ領域を有し、メイン領域とサブ領域の両方にて作動流体の吸込吐出を行う全吐出ポジションとメイン領域のみにて作動流体の吸込吐出を行う半吐出ポジションとを切換える切換弁６０を備えるベーンポンプ１であって、切換弁６０は半吐出ポジションにてベーン３がロータ２に引き込まれてカムリング４の内周カム面４ａから離間するようにサブ領域のベーン３に導かれる圧力を切換える構成とした。

上記構成に基づき、ベーンポンプ１は、切換弁６０が半吐出ポジションに切換えられる半吐出状態では、サブ領域のベーン３がロータ２に引き込まれてカムリング４の内周カム面４ａから離れることにより、吸込領域と吐出領域に渡ってポンプ室７が互いに連通し、作動油の吸込吐出が行われない。このため、ベーンポンプ１は、半吐出状態においてもサブ領域にて作動油の吸込吐出が行われる従来装置に比べて、作動油が無駄に循環することがなく、ロータ２を駆動する消費馬力が低減されるとともに、作動油の温度上昇を抑えられる。

また、ベーンポンプ１は、切換弁６０の作動によって半吐出状態に切換えられると、作動油の吸込量が抑えられるため、高回転時にもポンプ室７に作動油が円滑に吸込まれ、キャビテーション等の発生を防止できる。

さらに本実施形態におけるベーンポンプ１は、サブ領域にてポンプ室７に供給される作動油を導くサブ吸込ポート２３と、ポンプ室７から吐出される作動油を導くサブ吐出ポート２４と、ベーン３の背後に画成されるサブ背圧室１３、１４と、を備え、切換弁６０は、全吐出ポジションにおいてサブ背圧室１３、１４にポンプ吐出圧を導くとともに、サブ吸込ポート２３を作動油が供給されるタンク通路４５に連通し、半吐出ポジションにおいてサブ背圧室１３、１４にポンプ吸込圧を導くとともに、サブ吸込ポート２３にポンプ吐出圧を導く構成とした。

上記構成に基づき、ベーンポンプ１は、切換弁６０が全吐出ポジションにある場合、サブ背圧室１３、１４には、高圧としてサブ吐出ポート２４に生じるポンプ吐出圧が導かれ、サブ領域にてベーン３がスリット２ａから押し出され、カムリング４の内周カム面４ａに摺接する。切換弁６０が半吐出ポジションに切換えられると、サブ背圧室１３、１４にポンプ吸込圧が導かれるとともに、サブ吸込ポート２３にポンプ吐出圧が導かれ、サブ領域にてサブ背圧室１３、１４及びサブ吸込ポート２３に生じる圧力差によってベーン３がスリット２ａに引き込まれ、カムリング４の内周カム面４ａから離れる。

本発明は上記の実施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うることは明白である。

１ベーンポンプ
２ロータ
２ａスリット
３ベーン
４カムリング
４ａ内周カム面
７ポンプ室
１１、１２メイン背圧室
１３、１４サブ背圧室
２１メイン吸込ポート
２２メイン吐出ポート
２３サブ吸込ポート
２４サブ吐出ポート
３３、３４サブ背圧通路
４３サブ吸込ポート連通路
４４サブ吐出ポート連通路
４５タンク通路
５１バルブ収容穴
５２スプール
６０切換弁

Claims

回転駆動されるロータと、このロータから摺動可能に突出する複数のベーンと、このベーンの先端部が内周カム面に摺接するカムリングと、このカムリングと前記ベーンとの間に画成されるポンプ室と、を備え、前記ロータが回転するのに伴って作動流体の吸込吐出を行うメイン領域及びサブ領域を有し、前記メイン領域と前記サブ領域の両方にて作動流体の吸込吐出を行う全吐出ポジションと前記メイン領域のみにて作動流体の吸込吐出を行う半吐出ポジションとを切換える切換弁を備えるベーンポンプであって、
前記切換弁は前記半吐出ポジションにて前記ベーンが前記ロータに引き込まれて前記カムリングの前記内周カム面から離間するように前記サブ領域の前記ベーンに導かれる圧力を切換えることを特徴とするベーンポンプ。
前記サブ領域にて前記ポンプ室に供給される作動油を導くサブ吸込ポートと、前記ポンプ室から吐出される作動油を導くサブ吐出ポートと、前記ベーンの背後に画成されるサブ背圧室と、を備え、前記切換弁は、前記全吐出ポジションにおいて前記サブ背圧室、にポンプ吐出圧を導くとともに、前記サブ吸込ポートを作動油が供給されるタンク通路に連通し、前記半吐出ポジションにおいて前記サブ背圧室、にポンプ吸込圧を導くとともに、前記サブ吸込ポートにポンプ吐出圧を導くことを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。