JP5583494B2 - 可変容量型ベーンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、流体圧機器における流体圧供給源として用いられる可変容量型ベーンポンプに関するものである。

従来の可変容量型ベーンポンプ（以下、単に「ベーンポンプ」と称する。）として、ロータに対するカムリングの偏心量を変化させることによって、ポンプ吐出容量を変化させるものがある。

特許文献１には、カムリング内周のカム面に先端が摺接する複数のベーンがロータに往復動可能に設けられ、カムリングが外周上の一点を支点として回動することで、ロータに対するカムリングの偏心量が変化して吐出容量が変化するベーンポンプが開示されている。

特許文献１のベーンポンプでは、ポンプ室内に作動流体を吸い込む吸込ポートとポンプ室内の作動流体を吐出する吐出ポートとの間の閉じ込み区間において、ロータ中心からカム面までの径がロータの回転に伴って徐々に減少するように設定されている。

また、カムリングの回動によって吐出容量が変化するベーンポンプでは、カムリングが所定の角度であるときのロータに対するカムリングの偏心量に応じて、カム面が所望のカーブになるように形成される。

特許第３７４３９２９号公報

しかしながら、特許文献１のようなベーンポンプでは、カムリングが回動して偏心量が変化したときには、カムリングが回動した分だけ、ロータ中心からカム面までの径が変化する。そのため、ロータ中心からカム面までの径とカム面の曲率半径とが一致せず、ロータの回転に伴ってカム面に摺接するベーンが、カム面に追従して往復動できずに瞬間的にカム面から離間して、ポンプ室の作動流体の閉じ込み性能が悪くなるおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、閉込領域において、ベーンのカム面からの離間に起因するポンプ室内の作動流体の閉じ込み性能の悪化を防止することを目的とする。

本発明は、駆動軸に連結されたロータと、前記ロータに対して径方向に往復動可能に設けられる複数のベーンと、前記ロータを収容すると共に、前記ロータの回転に伴って内周のカム面を前記ベーンの先端部が摺動し、前記ロータの中心に対して偏心可能なカムリングと、前記ロータと前記カムリングとの間に画成されたポンプ室と、を備え、前記ロータの回転に伴って前記ロータの中心から前記カム面までの径の増減が切り替わる極点が、前記ロータの回転角が予め設定された所定の角度となったときに出現し、前記ロータに対する前記カムリングの偏心量を変化させることによって、前記ロータの中心から前記カム面までの径が変化し、前記ポンプ室からの作動流体の吐出容量が変化する可変容量型ベーンポンプにおいて、前記カムリングは、前記ロータの回転に伴って前記ポンプ室の容積を拡張する吸込領域と、前記ロータの回転に伴って前記ポンプ室の容積を収縮する吐出領域と、前記吸込領域と前記吐出領域との間に設けられ、前記吸込領域の低圧と前記吐出領域の高圧とが切り替わる閉込領域と、を有し、前記閉込領域は、前記カムリングの偏心量にかかわらず、前記極点が出現する前記予め設定された所定の角度を避けるように設定されることを特徴とする。

本発明では、ロータの中心からカム面までの径の増減が切り替わる極点が、閉込領域の外側で出現するように設定されるため、閉込領域内で径の増減が切り替わることはない。よって、閉込領域において、カム面からベーンが離間することが防止され、ポンプ室内の作動流体の閉じ込み性能の悪化を防止することができる。

本発明を適用可能な可変容量型ベーンポンプにおける駆動軸に垂直な断面を示す断面図である。 本発明を適用可能な可変容量型ベーンポンプにおける駆動軸に平行な断面を示す断面図である。 本発明を適用可能な可変容量型ベーンポンプにおけるカムリングの閉込領域について説明する図である。 本発明の実施の形態に係るカムリングの閉込領域について説明する図である。 本発明の実施の形態に係るロータの回転に伴うロータの中心からカム面までの径の変化を示す図である。 本発明の他の実施の形態に係るカムリングの閉込領域について説明する図である。 本発明の他の実施の形態に係るロータの回転に伴うロータの中心からカム面までの径の変化を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

まず、図１及び図２を参照して、本発明を適用可能な可変容量型ベーンポンプ１００について説明する。

可変容量型ベーンポンプ（以下、単に「ベーンポンプ」と称する。）１００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無段変速機等の油圧供給源として用いられるものである。

ベーンポンプ１００は、駆動軸１にエンジン（図示省略）の動力が伝達され、駆動軸１に連結されたロータ２が回転するものである。図１では、ロータ２は反時計回りに回転する。

ベーンポンプ１００は、ロータ２に対して径方向に往復動可能に設けられる複数のベーン３と、ロータ２を収容すると共に、ロータ２の回転に伴って内周のカム面４ａにベーン３の先端部が摺動しロータ２の中心に対して偏心可能なカムリング４とを備える。

図２に示すように、駆動軸１は、ブッシュ２７を介してポンプボディ１０に回転自在に支持される。ポンプボディ１０には、カムリング４を収容するポンプ収容凹部１０ａが形成される。ポンプボディ１０の端部には、駆動軸１外周とブッシュ２７内周との間の潤滑油の漏れを防止するためのシール２０が設けられる。

ポンプ収容凹部１０ａの底面１０ｂには、ロータ２及びカムリング４の一側部に当接するサイドプレート６が配置される。ポンプ収容凹部１０ａの開口部は、ロータ２及びカムリング４の他側部に当接するポンプカバー５によって封止される。ポンプカバー５には、ポンプ収容凹部１０ａに嵌合する円形のインロー部５ａが形成され、インロー部５ａの端面がロータ２及びカムリング４の他側部に当接する。ポンプカバー５は、ポンプボディ１０のフランジ部１０ｃにボルト８（図１参照）を介して締結される。

このように、ポンプカバー５とサイドプレート６は、ロータ２及びカムリング４の両側面を挟んだ状態で配置される。これにより、ロータ２とカムリング４との間には、各ベーン３によって仕切られたポンプ室７が画成される。ポンプカバー５が第一サイド部材に該当し、サイドプレート６が第二サイド部材に該当する。この他にも、第一，第二サイド部材は、カムリング４の側面に当接して設けられればよいため、例えば、サイドプレート６を設けずに、ポンプボディ１０の一部を第二サイド部材としてもよい。また、カムリング４の両側面に一対のサイドプレート６を設け、各々を第一，第二サイド部材としてもよい。

図１に示すように、カムリング４は、環状の部材であり、ロータ２の回転に伴って各ベーン３間によって仕切られるポンプ室７の容積を拡張する吸込領域４１と、各ベーン３間によって仕切られるポンプ室７の容積を収縮する吐出領域４２とを有する。また、カムリング４は、吸込領域４１と吐出領域４２との間をポンプ室７が遷移するときに、ポンプ室７内の作動油を閉じ込める閉込領域４３，４４を有する。この閉込領域４３，４４については、図３を参照しながら後で詳細に説明する。

ポンプ室７は、吸込領域４１にて作動油（作動流体）を吸込み、吐出領域４２にて作動油を吐出する。

ポンプ収容凹部１０ａの内周面には、カムリング４を取り囲むようにして環状のアダプタリング１１が嵌装される。また、アダプタリング１１は、ロータ２及びカムリング４と同様に、両側面がポンプカバー５とサイドプレート６とによって挟まれる（図２参照）。

アダプタリング１１の内周面には、駆動軸１と平行に延在すると共に、両端部がそれぞれポンプカバー５及びサイドプレート６に挿入された支持ピン１３が支持される。支持ピン１３にはカムリング４が支持され、カムリング４はアダプタリング１１の内部で支持ピン１３を支点に揺動する。

支持ピン１３は、両端部がそれぞれポンプカバー５及びサイドプレート６に挿入されると共にカムリング４を支持するため、カムリング４に対するポンプカバー５及びサイドプレート６の相対回転を規制する。

アダプタリング１１の内周面における支持ピン１３と軸対称の位置には、駆動軸１と平行に延びる溝１１ａが形成される。溝１１ａには、カムリング４の揺動時にカムリング４の外周面が摺接するシール材１４が装着される。

このように、カムリング４外周の収容空間であるカムリング４の外周面とアダプタリング１１の内周面との間には、支持ピン１３とシール材１４とによって、第一流体圧室３１と第二流体圧室３２とが画成される。

カムリング４は、第一流体圧室３１と第二流体圧室３２の作動油の圧力差によって、支持ピン１３を支点に揺動する。カムリング４が支持ピン１３を支点に揺動することによって、ロータ２に対するカムリング４の偏心量が変化し、ポンプ室７の吐出容量が変化する。第一流体圧室３１の圧力が第二流体圧室３２の圧力よりも大きい場合には、ロータ２に対するカムリング４の偏心量が小さくなり、ポンプ室７の吐出容量は小さくなる。これに対して、第二流体圧室３２の圧力が第一流体圧室３１の圧力よりも大きい場合には、ロータ２に対するカムリング４の偏心量が大きくなり、ポンプ室７の吐出容量は大きくなる。このように、ベーンポンプ１００は、第一流体圧室３１と第二流体圧室３２との圧力差によってロータ２に対するカムリング４の偏心量が変化し、吐出容量が変化する。

第二流体圧室３２内におけるアダプタリング１１の内周面には、ロータ２に対する偏心量が小さくなる方向のカムリング４の移動を規制する膨出部１２が形成される。膨出部１２は、ロータ２に対するカムリング４の最小偏心量を規定するものであり、カムリング４の外周面が膨出部１２に当接した状態において、ロータ２の軸心とカムリング４の軸心とはずれた状態を維持する。

膨出部１２は、ロータ２に対するカムリング４の偏心量がゼロとならないように、つまり、カムリング４の外周面が膨出部１２に当接した状態でも、ロータ２に対するカムリング４の最小偏心量が確保され、ポンプ室７が作動油を吐出可能となるような形状に形成される。このように、膨出部１２は、ポンプ室７の最小吐出容量を保障するものである。

なお、膨出部１２は、アダプタリング１１の内周面に形成する代わりに、第二流体圧室３２内におけるカムリング４の外周面に形成するようにしてもよい。また、アダプタリング１１を設けず、第一流体圧室３１と第二流体圧室３２をカムリング４の外周面とポンプ収容凹部１０ａの内周面との間に画成する場合には、膨出部１２は、ポンプ収容凹部１０ａの内周面に形成される。

ポンプカバー５には、ポンプ室７の吸込領域４１に対応して円弧状に開口する吸込ポート１５が形成される。また、サイドプレート６には、ポンプ室７の吐出領域４２に対応して円弧状に開口する吐出ポート１６が形成される。なお、吸込ポート１５と吐出ポート１６は、図１のように、ポンプ室７の吸込領域４１と吐出領域４２の形状に近い円弧状に形成するのが望ましいが、吸込領域４１と吐出領域４２に連通する位置であれば、どのような形状でもよい。

この他にも、吸込ポート１５をサイドプレート６に形成し、吐出ポート１６をポンプカバー５に形成してもよい。また、吸込ポート１５と吐出ポート１６とを、ポンプカバー５とサイドプレート６とのいずれか一方に形成してもよい。

カムリング４に対するポンプカバー５及びサイドプレート６の相対回転は支持ピン１３によって規制されるため、ポンプ室７の吸込領域４１及び吐出領域４２に対する吸込ポート１５及び吐出ポート１６の位置ずれが防止される。

図２に示すように、吸込ポート１５は、ポンプカバー５に形成された吸込通路１７に連通して形成され、吸込通路１７の作動油をポンプ室７の吸込領域へと導く。吐出ポート１６は、ポンプボディ１０に形成された高圧室１８に連通して形成され、ポンプ室７の吐出領域４２から吐出される作動油を高圧室１８へと導く。

高圧室１８は、ポンプ収容凹部１０ａの底面１０ｂに環状に開口して形成される溝部１０ｄがサイドプレート６にて塞がれることによって画成される。高圧室１８は、ポンプボディ１０に形成され作動油をベーンポンプ１００外部の油圧機器へと導く吐出通路（図示省略）に接続される。

高圧室１８は、絞り通路３６（図１参照）を介して第二流体圧室３２に連通しており、高圧室１８の作動油は第二流体圧室３２に常時導かれている。つまり、カムリング４は、第二流体圧室３２によってロータ２に対する偏心量が大きくなる方向の圧力を常に受けている。

また、ポンプボディ１０には高圧室１８が形成されるため、高圧室１８に導かれる作動油の圧力によって、サイドプレート６はロータ２及びベーン３側に押し付けられる。これにより、ロータ２及びベーン３に対するサイドプレート６のクリアランスが小さくなり、作動油の漏れが防止される。このように、高圧室１８は、ポンプ室７からの作動油の漏れを防止するためのプレッシャーローディング機構としても作用する。

図１に示すように、ポンプボディ１０には、駆動軸１の軸方向と直交する向きにバルブ収容穴２９が形成される。バルブ収容穴２９には、第一流体圧室３１と第二流体圧室３２の作動油の圧力を制御する制御バルブ２１が収容される。

制御バルブ２１は、バルブ収容穴２９に摺動自在に挿入されたスプール２２と、スプール２２の一端とバルブ収容穴２９の底部との間に画成された第一スプール室２４と、スプール２２の他端とバルブ収容穴２９を封止するプラグ２３との間に画成された第二スプール室２５と、第二スプール室２５内に収装され第二スプール室２５の容積を拡張する方向にスプール２２を付勢するリターンスプリング２６とを備える。

スプール２２は、バルブ収容穴２９の内周面に沿って摺動する第一ランド部２２ａ及び第二ランド部２２ｂと、第一ランド部２２ａと第二ランド部２２ｂとの間に形成された環状溝２２ｃとを備える。

第一スプール室２４には、スプール２２が第一スプール室２４の容積を収縮する方向に移動した場合にバルブ収容穴２９の底部に当接してスプール２２の所定以上の移動を規制する第一ストッパ部２２ｄが第一ランド部２２ａに結合して配置される。

また、第二スプール室２５には、スプール２２が第二スプール室２５の容積を収縮する方向に移動した場合にプラグ２３に当接してスプール２２の所定以上の移動を規制する第二ストッパ部２２ｅが第二ランド部２２ｂに結合して配置される。リターンスプリング２６は、第二ストッパ部２２ｅを取り囲んで第二スプール室２５内に収装される。

制御バルブ２１には、第一流体圧室３１及び第二流体圧室３２にそれぞれ連通する第一流体圧通路３３及び第二流体圧通路３４と、環状溝２２ｃに連通すると共に吸込通路１７に連通するドレン通路３５と、第一スプール室２４に連通すると共に高圧室１８に連通する導圧通路（図示省略）とが接続されている。

第一流体圧通路３３及び第二流体圧通路３４は、ポンプボディ１０の内部に形成されると共に、アダプタリング１１を貫通して形成される。

スプール２２は、両端に画成された第一スプール室２４及び第二スプール室２５に導かれる作動油の圧力による荷重と、リターンスプリング２６の付勢力とがバランスした位置で止まる。スプール２２の位置によって、第一流体圧通路３３及び第二流体圧通路３４が、それぞれ第一ランド部２２ａ及び第二ランド部２２ｂによって開閉され、第一流体圧室３１及び第二流体圧室３２の作動油が給排される。

第二スプール室２５の圧力による荷重とリターンスプリング２６の付勢力との合計荷重が第一スプール室２４の圧力による荷重よりも大きい場合には、リターンスプリング２６が伸長し、スプール２２は第一ストッパ部２２ｄがバルブ収容穴２９の底部に当接した状態となる。この状態では、図１に示すように、第一流体圧通路３３はスプール２２の第一ランド部２２ａによって閉塞され、かつ第二流体圧通路３４はスプール２２の第二ランド部２２ｂによって閉塞された状態となる。これにより、第一流体圧室３１と高圧室１８との連通は遮断されると共に、第二流体圧室３２とドレン通路３５との連通も遮断される。

ここで、第一ランド部２２ａには環状溝２２ｃに連通する連通路（図示省略）が形成されているため、第一流体圧通路３３が第一ランド部２２ａによって閉塞された状態では、第一流体圧室３１は、第一流体圧通路３３、連通路、及び環状溝２２ｃを通じてドレン通路３５に連通した状態となる。また、第二流体圧室３２には絞り通路３６を介して高圧室１８の作動油が常時導かれているため、第二流体圧室３２の圧力は第一流体圧室３１の圧力よりも大きくなり、ロータ２に対するカムリング４の偏心量は最大となる。

これに対して、第一スプール室２４の圧力による荷重が第二スプール室２５の圧力による荷重とリターンスプリング２６の付勢力との合計荷重よりも大きい場合には、リターンスプリング２６が圧縮され、スプール２２はリターンスプリング２６の付勢力に抗して移動する。この場合には、第一流体圧通路３３は第一スプール室２４に連通し、その第一スプール室２４を介して導圧通路に連通する。また、第二流体圧通路３４はスプール２２の環状溝２２ｃに連通し、その環状溝２２ｃを介してドレン通路３５に連通する。これにより、第一流体圧室３１は高圧室１８に連通し、第二流体圧室３２はドレン通路３５に連通する。したがって、第二流体圧室３２の圧力は第一流体圧室３１の圧力よりも小さくなり、カムリング４はロータ２に対する偏心量が小さくなる方向に移動する。

なお、第二流体圧通路３４と環状溝２２ｃの連通は、スプール２２の第二ランド部２２ｂに形成されたノッチ２２ｆを介して行われる。したがって、スプール２２の移動量に応じて第二流体圧室３２に対するドレン通路３５の開口面積が増減する。

以上のように、制御バルブ２１は、第一流体圧室３１及び第二流体圧室３２の作動油の圧力を制御するものであり、吐出通路に介装されたオリフィス（図示省略）の前後差圧によって動作する。第一スプール室２４にはオリフィスの上流の作動油が導かれ、第二スプール室２５にはオリフィスの下流の作動油が導かれる。

つまり、高圧室１８の作動油は、オリフィスを介さずに導圧通路を通じて直接第一スプール室２４へと導かれると共に、オリフィスを介して第二スプール室２５へと導かれる。なお、オリフィスは、ポンプ室７から吐出された作動油の流れに抵抗を付与するものであれば、可変型、固定型のどちらでもよい。

次に、図３を参照して、カムリング４のカム面４ａに設けられる閉込領域４３，４４について説明する。

カムリング４内周に環状に形成されるカム面４ａは、真円形状ではなく、変化量が微小であるため視認できない程度であるが、ロータ２の回転角に応じてロータ２の中心からカム面４ａまでの径が複雑に変化する所望のカーブ形状に形成される。ここでいうロータ２の回転角とは、図３に示すように、カムリング４において支持ピン１３が設けられる位置を０度としたときの反時計回りの回転角である。

カム面４ａは、ロータ２の回転に伴ってポンプ室７の容積を拡張する吸込領域４１と、ロータ２の回転に伴ってポンプ室７の容積を収縮する吐出領域４２と、吸込領域４１と吐出領域４２との間に設けられポンプ室７内の作動油を閉じ込める閉込領域４３，４４とを有する。ここでは、吸込領域４１から吐出領域４２に遷移する区間を第一閉込領域４３とし、吐出領域４２から吸込領域４１に遷移する区間を第二閉込領域４４とする。

閉込領域４３，４４は、吸込ポート１５及び吐出ポート１６の間の区間の両端部からそれぞれベーン３の一枚分の厚さを各々減じた区間、即ち図３における区間Ｘに設定される。更に望ましくは、閉込領域４３，４４は、それぞれ隣接する吸込ポート１５の端部と吐出ポート１６の端部との間の区間、即ち図３における区間Ｙに設定される。

ベーンポンプ１００では、ロータ２の回転角が９０度のときと２７０°のときに、ロータ２の回転に伴ってロータ２の中心からカム面４ａまでの径の増減が局所的に切り替わる極点が出現する。この極点については、図５を参照しながら後で詳細に説明する。

以下、図４及び図５を参照して、本発明の実施の形態に係る第一閉込領域４３及び第二閉込領域４４の設定について説明する。

図４に示すように、ベーンポンプ１００では、ロータ２の回転角が９０度及び２７０度の極点が出現する角度を避けるように第一閉込領域４３及び第二閉込領域４４を設定し、閉込領域４３，４４には極点が出現しないように設定している。つまり、ベーンポンプ１００では、閉込領域４３，４４の外側に極点が出現するように設定される。換言すると、ベーンポンプ１００では、吸込領域４１及び吐出領域４２にそれぞれ極点が出現するように設定される。

具体的には、第二閉込領域４４は、ロータ２の回転角が９０度になる手前に設定され、極点が出現する前にベーン３が第二閉込領域４４を通過するようになっている。また、第一閉込領域４３は、ロータ２の回転角が２７０度になる手前に設定され、極点が出現する前にベーン３が第一閉込領域４３を通過するようになっている。

なお、極点は、ロータ２の回転角が９０度のとき及び２７０度のときのそれぞれの前後９０度以内に出現するように設定される。この範囲内に極点が設定されていれば、ベーンポンプ１００は正常に作動することが可能である。

次に、図５に示す曲線Ａ〜Ｅを参照して、本発明の実施の形態に係るベーンポンプ１００の作用について説明する。

図５において、横軸は、ロータ２の回転角を示し、縦軸は、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径を示す。図４に示す曲線Ａ〜Ｅは、ロータ２の中心に対するカムリング４の中心の偏心量が、それぞれ０．５ｍｍ（最小偏心量），１．５ｍｍ，２．５ｍｍ，３．５ｍｍ，及び５．５ｍｍ（最大偏心量）のときの各々の場合を示すものである。

曲線Ａ〜Ｅに示すように、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径は、０度から９０度にかけて減少し、９０度のときに最小となる。径が減少するこの区間では、径の減少に伴ってポンプ室７の容積が徐々に収縮し、ポンプ室７内の作動油が吐出ポート１６から吐出される。ロータ２の中心からカム面４ａまでの径は、９０度から２７０度にかけて増加し、２７０度のときに最大となる。径が増加するこの区間では、径の増加に伴ってポンプ室７の容積が徐々に拡張され、吸込ポート１５から作動油が吸い込まれる。そして、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径は、２７０度から３６０度（０度）にかけて再び減少し、再びポンプ室７内の作動油が吐出ポート１６から吐出されることとなる。

このように、ベーンポンプ１００では、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径を拡縮することによって、吸込領域４１においてポンプ室７内に作動油を吸い込み、吐出領域４２においてポンプ室７内の作動油を吐出している。ベーンポンプ１００では、カムリング４の偏心量が大きくなるにつれて、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径の変化量も大きくなり、吐出容量が大きくなる。

次に、ロータ２の回転に伴うロータ２の中心からカム面４ａまでの径の変化において出現する極点について説明する。

曲線Ｃに着目すると、ロータ２の回転角が９０度のとき及び２７０度のときの周辺において、ロータ２中心からカム面４ａまでの径が変化せずに略一定の値を維持するフラットな区間がある。この区間では、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径が、当該区間のカム面４ａの曲率半径と一致している。よって、この区間では、ロータ２からのベーン３の進出量は一定であり、ロータ２に対して往復動することはない。

一般に、閉込領域４３，４４では、ポンプ室７に低圧の作動油が吸い込まれる吸込領域４１と、ポンプ室７から高圧の作動油が吐出される吐出領域４２との間で、ベーン３を高圧側から低圧側に向けて傾斜させる力が発生する。このような力が作用すると、ベーン３は、低圧側の面がロータ２の溝に押し付けられていわゆるセルフロックの状態になり、ベーン３が往復動するロータ２の溝とベーン３との間の摺動抵抗が大きくなる。この摺動抵抗が大きくなると、ベーン３がロータ２に対して往復動する動作が妨げられるおそれがある。よって、閉込領域４３，４４において、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径がロータ２の回転に伴って増減した場合には、ベーン３がカム面４ａのカーブ形状に追従して往復動できず、ベーン３の先端がカム面４ａから離間して、ポンプ室７の作動油の閉じ込み性能が悪化するおそれがある。

そこで、ベーンポンプ１００では、カムリング４の偏心量が２．５ｍｍ（曲線Ｃ）のときの閉込領域４３，４４の周辺に、ロータ２中心からカム面４ａまでの径が一定になる区間を設けている。このように、閉込領域４３，４４においてベーン３が往復動しないように設定することで、ポンプ室７内に作動油を確実に閉じ込むようにしている。なお、カムリング４の偏心量が２．５ｍｍのときに限らず、カムリング４が所定の偏心量だけ偏心した場合に、ロータ２中心からカム面４ａまでの径が一定になる区間を設け、そこが閉込領域４３，４４になるように設定してもよい。

曲線Ｃがフラットな特性に設定される区間における他の曲線Ａ，Ｂ，Ｄ，及びＥに着目すると、ロータ２の回転角が９０度のときに、曲線Ａ及びＢでは、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径が局所的に増加して減少する極大点が出現し、曲線Ｄ及びＥでは、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径が局所的に減少して増加する極小点が出現している。

同様に、ロータ２の回転角が２７０度のときに、曲線Ａ及びＢでは、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径が局所的に減少して増加する極小点が出現し、曲線Ｄ及びＥでは、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径が局所的に増加して減少する極大点が出現している。

このように、径が局所的に増減する極大点と極小点とが極点である。極点は、ロータ２中心からカム面４ａまでの径が一定になるフラットな区間が設定されたときの偏心量を基準偏心量としたときに、基準偏心量に対する相対的な偏心量が大きくなるほど顕著に出現する。そのため、最大偏心量の略半分の偏心量のときを基準偏心量に設定するような特性を持たせれば、極点における径の最大変化量を小さくできる。

極点が出現すると、カム面４ａに摺接するベーン３は、ロータ２に対して局所的に往復動することとなる。このようなベーン３の局所的な往復動は、ロータ２はエンジンの駆動によって高速で回転しているため、ごく短い時間のうちに行われる。

具体的には、極小点が出現する場合、極小点の手前では、カム面４ａに摺接するベーン３は、その先端がカム面４ａから押されてロータ２内へと退避する。その後、極小点を通過すると、高圧室１８の作動油の圧力によってロータ２からカム面４ａに向けて進出することとなる。

一方、極大点が出現する場合、極大点の手前では、カム面４ａを摺接するベーン３は、高圧室１８の作動油の圧力によってロータ２からカム面４ａに向けて進出する。その後、極大点を通過すると、ベーン３の先端がカム面４ａから押されてロータ２へと退避することとなる。

ここで、極点が閉込領域４３，４４内で出現した場合について考察すると、閉込領域４３，４４では、前述したとおり、ベーン３を高圧側から低圧側に向けて傾斜させる力が発生し、ロータ２の溝とベーン３との摺動抵抗が大きくなる。この摺動抵抗が大きくなった状態で極点に差し掛かると、ベーン３は、カム面４ａに追従するためにごく短い時間のうちに往復動することとなるが、摺動抵抗によって滑らかに往復動できないおそれがある。

そこで、ベーンポンプ１００では、カムリング４内周のカム面４ａのカーブ形状によって、又はカムリング４に対する吸込ポート１５及び吐出ポート１６の位置によって、第一閉込領域４３と第二閉込領域４４とに極点が出現しないように設定している。

曲線Ａ，Ｂの偏心量の場合には、第二閉込領域４４においては、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径が増加する。また、第一閉込領域４３においては、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径が減少する。

曲線Ｃの偏心量の場合には、極点の周辺でロータ２の中心からカム面４ａまでの径が略一定になる区間が設定されているため、第二閉込領域４４及び第一閉込領域４３において、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径が略一定となる。

曲線Ｄ，Ｅの偏心量の場合には、第二閉込領域４４においては、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径が減少する。また、第一閉込領域４３においては、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径が増加する。

以上より、ベーンポンプ１００では、最小偏心量である曲線Ａから最大偏心量である曲線Ｅまでの全ての場合において、閉込領域４３，４４内では、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径が増加するか、変化しないか、又は減少するかのいずれかである。ベーンポンプ１００では、閉込領域４３，４４内に極点が発生することはない。

したがって、ベーンポンプ１００では、カムリング４の偏心量にかかわらず、閉込領域４３，４４内でロータ２の中心からカム面４ａまでの径の増減が切り替わることはない。よって、閉込領域４３，４４において、カム面４ａからベーン３が離間することが防止され、ポンプ室７内の作動油の閉じ込み性能の悪化を防止できる。

図４に示すように、ベーンポンプ１００では、閉込領域４３，４４を、吸込ポート１５及び吐出ポート１６の間の区間の両端部からそれぞれベーン３の一枚分の厚さを各々減じた区間Ｘに設定した。しかしながら、閉込領域４３，４４は、更に望ましくは、それぞれ隣接する吸込ポート１５の端部と吐出ポート１６の端部との間の区間、即ち図４における区間Ｙに設定される。

閉込領域４３，４４が区間Ｙに設定された場合には、極点は、吸込ポート１５及び吐出ポート１６が形成される区間に出現する。これにより、閉込領域４３，４４から極点が更に離間し、ベーン３が吸込ポート１５又は吐出ポート１６を通過してポンプ室７内に作動油を完全に閉じ込む前にベーン３が極点を通過することとなる。よって、極点の影響を受けることが更に抑制され、ポンプ室７内の作動油の閉じ込み性能の悪化の防止が顕著になる。

以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

ロータ２の中心からカム面４ａまでの径の増減が切り替わる極点が、閉込領域４３，４４の外側で出現するように設定されるため、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径の増減が閉込領域４３，４４内で切り替わることはない。よって、閉込領域４３，４４において、カム面４ａからベーン３が離間することが防止され、ポンプ室７内の作動油の閉じ込み性能の悪化を防止することができる。

以下、図６及び図７を参照して、本発明の他の実施の形態に係る第一閉込領域１４３及び第二閉込領域１４４の設定について説明する。なお、以下に示す実施の形態では前述した実施の形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

この実施の形態では、ロータ２の回転角に対する第一閉込領域１４３及び第二閉込領域１４４の設定が前述した実施の形態とは相違する。

図６に示すように、第二閉込領域１４４は、ロータ２の回転角が９０度になった後に設定され、極点が出現した後にベーン３が第二閉込領域４４を通過するようになっている。また、第一閉込領域１４３は、ロータ２の回転角が２７０度になった後に設定され、極点が出現した後にベーン３が第一閉込領域１４３を通過するようになっている。

次に、図７に示す曲線Ａ〜Ｅを参照して、本発明の他の実施の形態に係る第一閉込領域１４３及び第二閉込領域１４４の設定の作用について説明する。

図５と同様に、図７において、横軸は、ロータ２の回転角度を示し、縦軸は、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径を示す。図７に示す曲線Ａ〜Ｅは、ロータ２の中心に対するカムリング４の中心の偏心量が、それぞれ０．５ｍｍ（最小偏心量），１．５ｍｍ，２．５ｍｍ，３．５ｍｍ，及び５．５ｍｍ（最大偏心量）のときの各々の場合を示すものである。

曲線Ａ，Ｂの偏心量の場合には、第二閉込領域１４４においては、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径が減少する。また、第一閉込領域１４３においては、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径が増加する。

曲線Ｃの偏心量の場合には、極点の周辺でロータ２の中心からカム面４ａまでの径が略一定になる区間が設定されているため、第二閉込領域１４４及び第一閉込領域１４３において、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径が略一定となる。

曲線Ｄ，Ｅの偏心量の場合には、第二閉込領域１４４においては、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径が増加する。また、第一閉込領域１４３においては、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径が減少する。

以上より、この実施の形態においても、最小偏心量である曲線Ａから最大偏心量である曲線Ｅまでの全ての場合において、閉込領域１４３，１４４内では、ロータ２の中心からカム面４ａまでの径が増加するか、変化しないか、又は減少するかのいずれかである。よって、閉込領域１４３，１４４内に極点が発生することはない。

したがって、この実施の形態においても、カムリング４の偏心量にかかわらず、閉込領域１４３，１４４内で径の増減が切り替わることはない。よって、閉込領域１４３，１４４において、カム面４ａからベーン３が離間することが防止され、ポンプ室７内の作動油の閉じ込み性能の悪化を防止できる。

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うることは明白である。

本発明に係るベーンポンプは、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。

１００ 可変容量型ベーンポンプ
２ ロータ
３ ベーン
４ カムリング
４ａ カム面
６ サイドプレート
７ ポンプ室
１０ ポンプボディ
１１ アダプタリング
１５ 吸込ポート
１６ 吐出ポート
４１ 吸込領域
４２ 吐出領域
４３ 第一閉込領域
４４ 第二閉込領域
１４３ 第一閉込領域
１４４ 第二閉込領域

Claims (5)

1. 駆動軸に連結されたロータと、
   前記ロータに対して径方向に往復動可能に設けられる複数のベーンと、
   前記ロータを収容すると共に、前記ロータの回転に伴って内周のカム面を前記ベーンの先端部が摺動し、前記ロータの中心に対して偏心可能なカムリングと、
   前記ロータと前記カムリングとの間に画成されたポンプ室と、を備え、
   前記ロータの回転に伴って前記ロータの中心から前記カム面までの径の増減が切り替わる極点が、前記ロータの回転角が予め設定された所定の角度となったときに出現し、
   前記ロータに対する前記カムリングの偏心量を変化させることによって、前記ロータの中心から前記カム面までの径が変化し、前記ポンプ室からの作動流体の吐出容量が変化する可変容量型ベーンポンプにおいて、
   前記カムリングは、
   前記ロータの回転に伴って前記ポンプ室の容積を拡張する吸込領域と、
   前記ロータの回転に伴って前記ポンプ室の容積を収縮する吐出領域と、
   前記吸込領域と前記吐出領域との間に設けられ、前記吸込領域の低圧と前記吐出領域の高圧とが切り替わる閉込領域と、を有し、
   前記閉込領域は、前記カムリングの偏心量にかかわらず、前記極点が出現する前記予め設定された所定の角度を避けるように設定されることを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
2. 前記ポンプ室の前記吸込領域に対応して開口する吸込ポートと、
   前記ポンプ室の前記吐出領域に対応して開口する吐出ポートと、を備え、
   前記閉込領域は、前記吸込ポートと前記吐出ポートとの間の区間の両端部からそれぞれ前記ベーンの厚さを減じた区間であることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型ベーンポンプ。
3. 前記ポンプ室の前記吸込領域に対応して開口する吸込ポートと、
   前記ポンプ室の前記吐出領域に対応して開口する吐出ポートと、を備え、
   前記閉込領域は、吸込ポートと吐出ポートとの間の区間であることを特徴とする請求項１に記載の可変容量形ベーンポンプ。
4. 前記ロータ及び前記カムリングの一側部に当接する第一サイド部材と、他側部に当接する第二サイド部材と、を備え、
   前記第一サイド部材と前記第二サイド部材とのいずれか一方には、前記吸込ポートが形成され、他方には、前記吐出ポートが形成されることを特徴とする請求項２又は３に記載の可変容量型ベーンポンプ。
5. 前記極点は、前記ロータの回転角が９０度及び２７０度となったときに出現し、
   前記閉込領域は、前記ロータの回転角が９０度及び２７０度の前記極点が出現する角度を避けるように設定されることを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載の可変容量型ベーンポンプ。

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