JPH10266978A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 消費馬力を低減するとともに、吸入効率の改
善によりキャビテーションの発生限界を高め、さらにポ
ンプ効率を向上させたベーンポンプを供する。 【解決手段】 ベーンポンプのカムリングとロータとの
間に形成される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36ａとその他のサブポンプ室36ｂとに
分け、サブポンプ室36ｂの吐出ポート25ｂに通じる吐出
油路９ｂの途中に制御手段により駆動される切換制御弁
50を介装し、切換制御弁50から分岐延出した還流油路５
がメインポンプ室36ａの吸入ポート14ａ，24ａに連通し
て余剰油を還流させることができるベーンポンプ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オイルを供給する
ベーンポンプに関し、特に余剰油の還流制御をするベー
ンポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば車両のパワーステアリングに用い
られるベーンポンプは、低回転域においてもステアリン
グの流体機器に十分な流量が供給される必要がある。

【０００３】しかるにベーンポンプは、その回転数が増
大するに比例して吐出量は増すので、低回転域で十分な
吐出量を確保すると、高回転域では不必要に大きな流量
が流体機器に供給されることになり、無駄に消費馬力が
増大する。

【０００４】そこで高回転域における余剰油をタンク側
へ還流させる例（特公昭６３−２７５５６号公報）が提
案されている。同例は、ベーンポンプのロータの軸対称
位置に設けられた一対のポンプ室の一方をメインポンプ
室として常時吐出油が流体機器に供給されるべく供給流
路に接続され、他方のサブポンプ室は連通路により前記
供給流路に連通するが、同連通路に流路切換弁が設けら
れ、同流路切換弁から分岐したタンク側通路にも切り換
え連通する。

【０００５】低回転域においては、流路切換弁は連通路
を開きメインポンプ室とサブポンプ室の双方からの圧力
流体が供給流路に供給されて十分な流量が流体機器に供
給され、ロータの回転数が所定値を越える高回転域に入
ると、流路切換弁が作動してサブポンプ室の吐出油は余
剰油としてタンク側へ還流して、消費馬力の低減を図っ
ている。

【０００６】また余剰油をタンク側に還流するのではな
く、同じサブポンプ室に対応する入力ポートに還流する
例（特公昭６３−２７５５６号公報）もある。すなわち
サブポンプ室からの吐出油を必要に応じて切換弁を作動
して同じサブポンプ室に余剰油として還流することで、
消費馬力を低減している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし前者の例の場
合、ロータの回転数が所定値を越えた後は、サブポンプ
室の吐出油はタンク側に還流して消費馬力は低減できる
が、メインポンプ室では吸入圧力の増加は期待できない
ままロータの回転数が増すことで、キャビテーションを
誘発し易い状態となっており、ポンプ効率も低下する。

【０００８】後者の例においても、流体機器に圧力流体
を供給するメインポンプ室の吸入効率については、前者
の例と同じであり、キャビテーションの発生限界が低
い。

【０００９】本発明は、かかる点に鑑みなされたもの
で、その目的とする処は、消費馬力を低減するととも
に、吸入効率の改善によりキャビテーションの発生限界
を高め、さらにポンプ効率を向上させたベーンポンプを
供する点にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段および作用効果】上記目的
を達成するために、本発明は、ベーンポンプのカムリン
グとロータとの間に形成される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
路の途中に制御手段により駆動される切換制御弁を介装
し、前記切換制御弁から分岐延出した還流油路が前記メ
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
ることができるベーンポンプとした。

【００１１】制御手段により必要に応じて切換制御弁を
駆動して、余剰油をメインポンプ室の入力ポートに還流
して消費馬力の低減を図ることができる。余剰油として
吐出した圧力流体がメインポンプ室の吸入ポートに還流
されるので、吸入効率を向上させることができ、キャビ
テーションの発生限界を高めるとともに、ポンプ効率の
向上を図ることができる。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載のベ
ーンポンプにおいて、前記制御手段が、ロータの回転数
に基づき切換制御弁を制御し、ロータの回転数が所定回
転数以下である場合に前記切換制御弁を供給側に設定
し、所定回転数を越えた場合に還流油路側に切り換え余
剰油を還流させるものである。

【００１３】ロータが低回転域にあるときは、切換制御
弁を供給側に設定するので、メインポンプ室からの吐出
油とサブポンプ室からの吐出油の双方が流体機器に供給
されので、十分な流量が確保される。

【００１４】またロータが所定回転数を越えた高い回転
域においては、流体機器に吐出油を供給するメインポン
プ室の吸入ポートにサブポンプ室からの吐出油が余剰油
として還流されてくるので、吸入効率が向上し、キャビ
テーションの発生限界を高めることができるとともに、
ポンプ効率の向上も図ることができる。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１または請
求項２記載のベーンポンプにおいて、前記複数の吐出油
路を互いに連通せずに独立吐出油路としてポンプボディ
本体に形成するとともに、前記還流油路もポンプボディ
本体に形成したものである。余剰油の還流する通路長を
短くし流路抵抗を小さくできるとともに、部品点数を少
なくし、構造を簡素化することができる。

【００１６】請求項４記載の発明は、請求項３記載のベ
ーンポンプにおいて、前記独立吐出油路が、ポンプボデ
ィ本体に連結開口を有するものである。ポンプボディ本
体の下流側で各独立吐出油路をそれぞれ別の流体機器に
導き、利用することも、また連結集合して使用すること
も可能で、適用の自由度が大きい。

【００１７】請求項５記載の発明は、請求項１記載のベ
ーンポンプにおいて前記制御手段が、車両の運転状態に
基づき前記切換制御弁を無段階に駆動制御するものであ
る。車両において油圧制御される流体機器に本ベーンポ
ンプを適用し、車両の運転状態に基づき切換制御弁を制
御することで、該油圧システムにおいて消費馬力を低減
しキャビテーションの発生限界を高めることができる。
なお切換制御弁の無段階駆動制御は、当然オンオフ制御
も可能とするものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明に係る一実施の形態に
ついて図１ないし図１５に図示し説明する。本実施の形
態のベーンポンプ１は、パワーステアリングのミッショ
ンに圧油を供給するものであり、その正面図を図１に示
す。

【００１９】ベーンポンプ１は、ポンプボディ本体であ
るポンプハウジング２の正面開口をカバー10が覆ってお
り、裏面にリアプレート15が添設される。カバー10を外
した正面図を図２に示し、カバー10自体の正面図を図３
に、ポンプハウジング２自体の正面図を図４および図５
に示す。

【００２０】図４および図５に示すようにポンプハウジ
ング２の前部の正面は、円穴３の開口が形成され、同円
開口の周囲がカバー10との合わせ面２ａとなって合わせ
面２ａの５か所にボルトネジ孔２ｂが設けられている。

【００２１】円穴３の内周面の対向する所定箇所が円弧
状に切欠かれて連通油路４ａ，４ｂが形成されている。
一方の連通油路４ａに一端部が連通して円穴３の内周面
に沿って円弧状に還流油路５が形成され、同還流油路５
は他端部から後方へ延出している（図４の格子状ハッチ
ング部、図１３，図１４参照）。

【００２２】また円穴３の底面の中心部は駆動軸35が貫
通する円筒部７が形成され、円筒部７の周囲の環状凹部
を円筒部７から直径方向に延びた仕切壁２ｃにより２つ
の圧力室８ａ，８ｂに仕切っており、各圧力室８ａ，８
ｂの底壁にそれぞれ吐出油路９ａ，９ｂが穿設されてい
る。

【００２３】図１３および図１４を参照して吐出油路９
ａはポンプハウジング２を後方へ貫通して連結開口を形
成しているが、他方の吐出油路９ｂは、ポンプハウジン
グ２に埋設された切換制御弁50に通じている。切換制御
弁50は、ポンプハウジング２に穿設された弁孔51にスプ
ール52が摺動自在に嵌装され、スプリング53を介装して
プラグ54で閉止している。

【００２４】弁孔51はスプール52により２つの流体室5
5，56を画成しており、一方の流体室55には外部圧力が
入力され、スプリング53に抗してスプール52が摺動して
流体室56の位置を変えることができる。

【００２５】流体室56の移動範囲内で最もスプリング53
寄りに前記還流油路５が開口し、中央に前記吐出油路９
ｂが開口しており、流体室55寄りにはポンプハウジング
２の後面に連結開口を形成している下流側吐出油路９ｃ
の上流側が開口している。

【００２６】したがって外部圧力の入力のない図１３に
示す状態では還流油路５を閉じ流体室56を介して吐出油
路９ｂ，９ｃが連通され、外部圧力の入力があると図１
４に示すように流体室56が移動して下流側吐出油路９ｃ
を閉じ流体室56を介して吐出油路９ｂと還流油路５とが
連通される。

【００２７】以上のようなポンプハウジング２の正面開
口を覆うカバー10は、裏面にポンプハウジング２の合わ
せ面２ａに対応して合わせ面を周縁部に有し、同周縁部
にボルトネジ孔２ｂに対応してボルト孔10ｂが穿設され
ている（図３参照）。

【００２８】カバー10の中心には駆動軸35を軸支する円
孔11が穿設され、同円孔11より右方に偏心した位置に円
形の吸入口12が正面に開口して形成され、同吸入口12の
底部から円弧状に分岐して裏面に沿って吸入油路13ａ，
13ｂが延び、その端部がポンプハウジング２の一対の連
通油路４ａ，４ｂに対応する位置に吸入ポート14ａ，14
ｂを形成してカバー10の裏面に開口している（図３の点
模様部参照）。

【００２９】ポンプハウジング２の円穴３には、サイド
プレート20，カムリング40が順次嵌装され、カムリング
40の内周カム面41内にロータ30が配設され、円筒部７に
貫通した駆動軸35がロータ30に嵌着して一体に回転す
る。

【００３０】ロータ30は図８に示すように中心に駆動軸
35が嵌着される円孔31が穿設され、その周囲に放射状に
複数のベーン溝32が形成され、各ベーン溝32の中心側底
部はベーン背圧室33を構成しており、ベーン溝32にはベ
ーン34が出没自在に嵌装される。

【００３１】サイドプレート20は、図６に示すように円
板状をなし、中央に円筒部７に嵌合する円孔21が穿設さ
れ、その周囲にロータ30のベーン溝32の底部のベーン背
圧室33に圧油を導入する貫通孔22と凹部23が形成され、
さらに貫通孔22と凹部23の周囲に吸入ポート24ａ，24ｂ
が軸対称位置に、吐出ポート25ａ，25ｂが軸対称位置に
それぞれ形成されている。吸入ポート24ａ，24ｂは、外
周面まで切欠かれた凹部であり、吐出ポート25ａ，25ｂ
は円弧状の貫通孔である。

【００３２】一方カムリング40は、図７に示すように略
楕円状をした内周カム面41にロータ30が回転自在に嵌合
し、ロータ30のベーン溝32に嵌装されたベーン34の先端
が内周カム面41に当接してポンプ室を構成する。

【００３３】カムリング40の前面に一対の吸入凹部42，
42が対称に形成されるとともに、各吸入凹部42，42の反
対の後面に吸入凹部43，43が形成されている（図１１参
照）。またカムリング40の別の角度位置には、一対の吐
出連通油路44，44が穿設されている。

【００３４】そしてポンプハウジング２の後面に添設さ
れるリアプレート15は、図９に示すようにポンプハウジ
ング２の後面に対応した板形状をしており、合わせ面15
ａの周縁に取付孔15ｂを有し、中心には駆動軸35が貫通
する円孔16が穿設されるとともに、合わせ面15ａには円
孔16の周囲に略半円弧状に連結油路17が溝状に刻設され
ており、その連結油路17の端部は円形に後面まで貫通し
た圧油供給路18となっている。

【００３５】以上の部材の組付けは、まずポンプハウジ
ング２の円穴３に、サイドプレート20とカムリング40を
所定の位置関係で嵌装し、駆動軸35を嵌着したロータ30
をベーン34とともにカムリング40の内周カム面41内に嵌
装し、駆動軸35を円筒部７に嵌入する。

【００３６】次いでポンプハウジング２の正面開口にカ
バー10を被せ、駆動軸35の突出した端部を円孔11に嵌合
軸支し、さらにポンプハウジング２の後面にリアプレー
ト15を当てがい、ボルト45をボルト孔10ｂに貫通しボル
トネジ孔２ｂまたは取付孔15ｂに螺合して緊締する。

【００３７】リアプレート15の後面からは駆動軸35が突
出しており、この突出した駆動軸35が、図示されない内
燃機関等の駆動源により駆動され、駆動軸35と一体にロ
ータ30が回転される。ロータ30の回転は、エンジン回転
数に対応している。

【００３８】ロータ30の回転によりカバー10の吸入口12
にはオイルタンクからのオイルが吸入され、リアプレー
ト15の圧油供給路18からレギュレータバルブに圧油が送
られ、レギュレータバルブから圧力調整されてパワース
テアリングの流体機器にオイルが供給される。

【００３９】図１１に示すようにカムリング40の前後の
吸入凹部42，43にそれぞれ対応してカバー側吸入ポート
14ａ，14ｂと奥側吸入ポート24ａ，24ｂが位置してお
り、両両者をそれぞれ連通油路４ａ，４ｂがカムリング
40の外側を迂回して連通している。そして一方の連通油
路４ａに還流油路５が連通している（図４参照）。

【００４０】図２を参照して内周カム面が略楕円状をし
たカムリング40とその内側に配設される略円形のロータ
30との間には、軸対称位置に三日月状の空隙であるメイ
ンポンプ室36ａとサブポンプ室36ｂが形成され、両ポン
プ室36ａ，36ｂは複数のベーン34によりいくつかの室に
仕切られる。

【００４１】メインポンプ室36ａには、ロータ30の回転
上流側に吸入ポート14ａ，24ａが対向し、下流側に吐出
ポート25ａが対向しており、他方軸対称位置にあるサブ
ポンプ室36ｂには、上流側に吸入ポート14ｂ，24ｂが対
向し、下流側に吐出ポート25ｂが対向している。

【００４２】メインポンプ室36ａに対向する吸入ポート
14ａ，24ａ間を連通する連通油路４ａには還流油路５が
連通している。また吐出ポート25ａと吐出ポート25ｂ
は、仕切壁２ｃで仕切られ互いに独立した圧力室８ａ，
８ｂにそれぞれ連通している。

【００４３】本ベーンポンプ１は、以上のような構造を
しており、ベーンポンプ１の周辺の油圧回路の概略を図
１５に示す。オイルはオイルパン60からベーンポンプ１
の吸入口12に供給され、切換制御弁50は外部パイロット
圧作動手段61により駆動され、同外部パイロット圧作動
手段61はエンジン回転数に基づき制御する制御装置によ
り制御される。

【００４４】制御装置は、エンジン回転数が所定回転数
以下であるときは、図１３および図１５に示すように切
換制御弁50が流体室56を介して吐出油路９ｂ，９ｃを連
通している状態とするが、エンジン回転数が所定回転数
を越えると外部パイロット圧作動手段61を作動して切換
制御弁50のスプール52を移動し図１４に示すように流体
室56を介して吐出油路９ｂと還流油路５が連通状態とな
るように制御する。

【００４５】図１５を参照してロータ30が回転すると、
メインポンプ室36ａ，サブポンプ室36ｂのベーン34で仕
切られた吸入側室は容積が拡大して吸入ポート14ａ，24
ａ，14ｂ，24ｂからオイルを吸入し、吐出側室の容積の
縮小で吐出ポート25ａ，25ｂにオイルを吐出する。

【００４６】いまエンジン回転数が所定回転数以下の低
回転域にあるときは、メインポンプ室36ａから吐出ポー
ト25ａに吐出された吐出油は、圧力室８ａ，吐出油路９
ａよりストレートに圧油供給路18に流れる。

【００４７】一方サブポンプ室36ｂから吐出ポート25ｂ
に吐出された吐出油は、圧力室８ｂ，吐出油路９ｂから
切換制御弁50の流体室56を介して吐出油路９ｃに流れ、
連結油路17より圧油供給路18に流れてメインポンプ室36
ａからの吐出油と合流し、パワーステアリングの所要ミ
ッションに供給される。

【００４８】したがってエンジン回転数が低回転域にあ
るときは、メインポンプ室36ａとサブポンプ室36ｂの双
方から吐出した吐出油が合流して所定の流体機器に供給
されるので、十分な流量を供給することができる。

【００４９】そしてエンジン回転数が所定回転数を越え
て高回転域に入ると、切換制御弁50が駆動され、メイン
ポンプ室36ａから吐出された吐出油は従前同様吐出油路
９ａ，圧油供給路18から流体機器に供給されるが、サブ
ポンプ室36ｂから吐出ポート25ｂに吐出された吐出油は
吐出油路９ｂから切換制御弁50の流体室56を介して還流
油路５に入り、連通油路４ａを通って吸入ポート14ａ，
24ａよりメインポンプ室36ａに還流する。

【００５０】すなわち高回転域では、サブポンプ室36ｂ
からの吐出油は余剰油として還流され、メインポンプ室
36ａからの吐出油のみが流体機器に供給されることにな
るので、消費馬力を低減することができる。

【００５１】そして還流される余剰油は、流体機器への
供給を行っているメインポンプ室36ａの吸入ポート14
ａ，24ａに還流されるので、吸入ポート14ａ，24ａの吸
入圧を増して吸入効率を向上させることができ、キャビ
テーションの発生限界を高めるとともに、ポンプ効率の
向上を図ることができる。

【００５２】なお切換制御弁50は、スプール52の移動を
制御することによりサブポンプ室36ｂからの吐出油につ
いて供給流量と還流流量との割合を無段階に調整するこ
とができ、エンジン回転数が所定回転数を越えて上昇す
るときに、徐々に供給流量を減らし還流流量を増加させ
ていくことができる。

【００５３】本ベーンポンプ１は、ポンプボディ本体で
あるポンプハウジング２に吐出油路９ａと吐出油路９
ｂ，９ｃとを互いに独立に形成し、切換制御弁50を埋設
してポンプハウジング２に還流油路５も形成しているの
で、余剰油の還流する通路が短く流路抵抗を小さくでき
るとともに、小型軽量化でき、部品点数が少なく構造が
簡素化されている。

【００５４】吐出油路９ａと吐出油路９ｂ，９ｃは、互
いに独立したままポンプハウジング２内に形成されて連
結開口をそれぞれ後面に設けているので、本実施の形態
のようにリアプレート15を添設して、リヤプレート15内
で吐出油路を連結して吐出油を合流させて流体機器に供
給することもできれば、各連結開口それぞれを別の流体
機器に接続するようにして使用することも可能で、使用
態様を自由に設定することが容易にできる。

【００５５】以上の実施の形態では、本ベーンポンプ１
をパワーステアリングに適用した場合の例を示したが、
パワーステアリングに限らず、例えば無段階変速機の変
速を本ベーンポンプによる油圧制御で行う等、種々の流
体機器に適用でき、その場合にエンジン回転数に限らず
その他の車両の運転状態に基づき切換制御弁を駆動制御
することができる。切換制御弁も無段階に制御すること
もできれば、オンオフ制御にすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るベーンポンプの正
面図である。

【図２】同ベーンポンプのカバーを外した状態を示す正
面図である。

【図３】カバーの正面図である。

【図４】ポンプハウジングの還流油路を示す正面図であ
る。

【図５】ポンプハウジングの吐出油路を示す正面図であ
る。

【図６】サイドプレートの正面図である。

【図７】カムリングの正面図である。

【図８】ロータの正面図である。

【図９】リアプレートの裏面図である。

【図１０】ベーンポンプの組付け状態を示す一部省略し
た正面図である。

【図１１】図１０におけるＸＩ−ＸＩ線に沿って截断し
た断面図である。

【図１２】図１０におけるＸII−ＸII線に沿って截断し
た断面図である。

【図１３】図１０におけるＸIII −ＸIII 線に沿って截
断した断面図である。

【図１４】別の状態の同断面図である。

【図１５】本ベーンポンプの油圧回路の概略図である。

【符号の説明】

１…ベーンポンプ、２…ポンプハウジング、３…円穴、
４ａ，４ｂ…連通油路、５…還流油路、７…円筒部、８
ａ，８ｂ…圧力室、９ａ，９ｂ，９ｃ…吐出油路、10…
カバー、11…円孔、12…吸入口、13ａ，13ｂ…吸入油
路、14ａ，14ｂ…吸入ポート、15…リアプレート、16…
円孔、17…連結油路、18…圧油供給路、20…サイドプレ
ート、21…円孔、22…貫通孔、23…凹部、24ａ，24ｂ…
吸入ポート、25ａ，25ｂ…吐出ポート、30…ロータ、31
…円孔、32…ベーン溝、33…ベーン背圧室、34…ベー
ン、35…駆動軸、36ａ…メインポンプ室、36ｂ…サブポ
ンプ室、40…カムリング、41…カム面、42，43…吸入凹
部、44…吐出連通油路、45…ボルト、50…切換制御弁、
51…弁孔、52…スプール、53…スプリング、54…プラ
グ、55，56…流体室、60…オイルパン、61…外部パイロ
ット圧作動手段。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベーンポンプのカムリングとロータとの
   間に形成される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制
   御手段により駆動される切換制御弁を介装し、 前記切換制御弁から分岐延出した還流油路が前記メイン
   ポンプ室の吸入ポートに連通して余剰油を還流させるこ
   とができることを特徴とするベーンポンプ。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、ロータの回転数が所定
   回転数以下である場合に前記切換制御弁を供給側に設定
   し、所定回転数を越えた場合に還流油路側に切り換え余
   剰油を還流させることを特徴とする請求項１記載のベー
   ンポンプ。
3. 【請求項３】 前記複数の吐出油路を互いに連通せずに
   独立吐出油路としてポンプボディ本体に形成するととも
   に、前記還流油路もポンプボディ本体に形成したことを
   特徴とする請求項１または請求項２記載のベーンポン
   プ。
4. 【請求項４】 前記独立吐出油路は、ポンプボディ本体
   に連結開口を有することを特徴とする請求項３記載のベ
   ーンポンプ。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、車両の運転状態に基づ
   き前記切換制御弁を無段階に駆動制御することを特徴と
   する請求項１記載のベーンポンプ。