JP5106000B2 - 可変容量型ベーンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、車両用のパワーステアリング装置の油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として、ロータに対するカムリングの偏心量を変えることによって、ポンプ容量を変化させるものがある。

特許文献１には、カムリングが、アダプタリングの内周壁に形成された凹部に支持された円柱状の支持ピンによって揺動自在に配置される可変容量型ベーンポンプが開示されている。

この種の可変容量型ベーンポンプでは、ポンプ内で発生した圧力を支持ピンによって受け、その支持ピンをアダプタリングによって受けている。このように、ポンプ内で発生した圧力は、支持ピンを介してアダプタリングに作用する。

また、特許文献２には、板状の支持板をアダプタリングの内周壁に配置し、支持板を介してポンプ内で発生した圧力を受ける可変容量型ベーンポンプが開示されている。
特開２０００−５４９６９号公報 特開２００３−７４４７９号公報

特許文献１に開示の可変容量型ベーンポンプの場合、アダプタリングの凹部の直径は、支持ピンとアダプタリングの組立性を考慮して、支持ピンの直径と比較して僅かに大きく形成される。したがって、支持ピンとアダプタリングの接触面積は小さく、アダプタリングは、ポンプ内にて発生した圧力を小さな面積で受けなければならない。そのため、ポンプ内にて発生する圧力が大きくなると、アダプタリングの凹部内の一部に応力が集中し、アダプタリングが破損する可能性がある。

特許文献２に開示の可変容量型ベーンポンプの場合、アダプタリングは、板状の支持板を介してポンプ内で発生した圧力を受けるため、アダプタリングへの応力集中を緩和することができる。しかし、サイドプレート、アダプタリング、及びプレッシャプレートの位置決めを行うための回り止めピンを別途設ける必要があり、部品点数が多くなると共に構造も複雑となる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、支持ピンを受ける部材の破損を簡便な構造にて防止することができる可変容量型ベーンポンプを提供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に前記ベーンの先端部が摺動するカムリングと、前記ロータ及び前記カムリングの両側部を挟んで配置され、前記ロータと前記カムリングとの間にポンプ室を画成する一対の側部部材と、前記一対の側部部材に形成され、前記ポンプ室に作動流体を導く吸込ポート及び前記ポンプ室が吐出する作動流体が導かれる吐出ポートと、前記カムリングを揺動自在に支持すると共に、両端部が前記一対の側部部材に挿入される支持ピンと、前記支持ピンに作用する圧力を受ける受圧部材とを備え、前記支持ピンを支点に前記カムリングを揺動させることによって、前記ポンプ室の容積が変化する可変容量型ベーンポンプにおいて、前記支持ピンは、前記カムリングを揺動自在に支持する円弧部と、前記受圧部材に平面状に接触する平面部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、カムリングを揺動自在に支持すると共に、両端部が一対の側部部材に挿入される支持ピンが、受圧部材に平面状に接触する平面部を備えるため、支持ピンと受圧部材の接触面積が大きく、受圧部材への応力集中を防止することができる。このように、支持ピンを受ける受圧部材の破損を簡便な構造にて防止することができる。

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。

以下では、本発明の可変容量型ベーンポンプを車両に搭載されるパワーステアリング装置の油圧供給源に適用した場合について説明する。

図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプ１００について説明する。図１は可変容量型ベーンポンプ１００における駆動軸に垂直な断面を示す断面図であり、図２は可変容量型ベーンポンプ１００における駆動軸に平行な断面を示す断面図である。

可変容量型ベーンポンプ１００は、駆動軸１にエンジン（図示せず）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。

可変容量型ベーンポンプ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の先端部が摺動するカムリング４とを備える。

図２に示すように、ロータ２及びカムリング４の両側部には、カバー５とサイドプレート６（一対の側部部材）がロータ２及びカムリング４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。

カバー５及びサイドプレート６のそれぞれには、ポンプ室７に作動油（作動流体）を導く吸込ポート（図示せず）及びポンプ室７が吐出する作動油が導かれる吐出ポート（図示せず）が形成される。

ボディー８のポンプ収容凹部８ａには、サイドプレート６及び環状のアダプタリング１０（受圧部材）が収装され、アダプタリング１０内にはカムリング４が収容される。そして、ポンプ収容凹部８ａは、カバー５によって封止される。このように、カムリング４は、カバー５とサイドプレート６によって挟まれると共に、アダプタリング１０内に収容されて配置されるため、カムリング４の外周とカムリングの内周との間には、第１流体圧室１１と第２流体圧室１２とが画成される。

アダプタリング１０の内周面には、駆動軸１と平行に延在する支持ピン１３が支持され、支持ピン１３にはカムリング４が揺動自在に支持される。アダプタリング１０における支持ピン１３と軸対称の位置にはシール部材（図示せず）が配置され、このシール部材と支持ピン１３とによって、第１流体圧室１１と第２流体圧室１２とが画成される。

カムリング４は、第１流体圧室１１と第２流体圧室１２に導入される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が第１流体圧室１１側に揺動する場合には、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の容積は大きくなる。また、カムリング４が第２流体圧室１２側に揺動する場合には、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の容積は小さくなる。

なお、支持ピン１３の軸は、駆動軸１に対して第１流体圧室１１側に距離Ｄだけオフセットして設けられる。これにより、カムリング４の揺動に伴うカムリング４の中心軸の軌道が小さくなり、カムリング４はアダプタリング１０内をスムーズに揺動することができる。

駆動軸１にエンジンの動力が伝達されロータ２が回転すると、ロータ２の回転に伴って各ベーン３間が拡張するポンプ室７は、吸込ポートを通じて作動油を吸込み、また、各ベーン３間が収縮するポンプ室７は、吐出ポートを通じて作動油を吐出する。吐出された作動油は、パワーステアリング装置における操舵アシスト力を付与する流体圧アクチュエータ（図示せず）へと供給される。

カムリング４が揺動し、ロータ２に対するカムリング４の偏心量が最大となった場合には、可変容量型ベーンポンプ１００の吐出容量は最大となり、ロータ２の回転速度に略比例して吐出流量が増加する。また、カムリング４が揺動し、ロータ２に対するカムリング４の偏心量が最小となった場合には、可変容量型ベーンポンプ１００の吐出容量は最小となる。

以下では、支持ピン１３について詳しく説明する。

支持ピン１３は、図１に示すように、断面蒲鉾形の棒状部材であり、平面部１３ａと円弧部１３ｂとを備える。

アダプタリング１０の内周面には、軸方向に沿って溝状に切り欠かれた凹部２０が形成され、凹部２０の底面部２０ａは平面状に形成される。

支持ピン１３は、アダプタリング１０の凹部２０の底面部２０ａに平面部１３ａが平面状に面接触し、凹部２０から円弧部１３ｂが突出した状態で配置される。

カムリング４の外周面には、支持ピン１３の円弧部１３ｂの形状に対応する断面円弧状の溝４ｂが形成され、その溝４ｂに円弧部１３ｂが係合することによって、カムリング４は、支持ピン１３の円弧部１３ｂに揺動自在に支持される。

このように、支持ピン１３は、平面部１３ａがアダプタリング１０の凹部２０の底面部２０ａに接触した状態でアダプタリング１０に支持されると共に、円弧部１３ｂがカムリング４を揺動自在に支持する。

また、支持ピン１３は、図２に示すように、一端部がサイドプレート６に形成された穴６ａに挿入されると共に、他端部がカバー５に形成された穴５ａに挿入される。

図３に示すように、穴５ａ及び穴６ａは長穴として形成される。図３は、図２におけるａ-ａ断面を示す断面図である。支持ピン１３の両端部は、ロータ２の径方向には穴５ａ及び穴６ａとの間に隙間２１が設けられるのに対して、回転方向には穴５ａ及び穴６ａに隙間なく接触する。

支持ピン１３の両端部が、穴５ａ及び穴６ａに対してロータ２の径方向に隙間２１を持って挿入されることによって、支持ピン１３の寸法、支持ピン１３を支持するアダプタリング１０の凹部２０の寸法、及び穴５ａ及び穴６ａの位置等による集積誤差や、穴５ａ及び穴６ａの加工精度によってアダプタリング１０に対する支持ピン１３の位置が影響を受けることがない。

また、支持ピン１３の両端部が、穴５ａ及び穴６ａに対してロータ２の回転方向に隙間なく挿入されることによって、カムリング４に対するカバー５及びサイドプレート６の相対回転が防止される。したがって、ポンプ室７に対する吸込ポート及び吐出ポートの位置ずれが防止される。

このように、支持ピン１３は、ポンプ室７に対する吸込ポート及び吐出ポートの回転方向の位置決めを行う機能を有し、支持ピン１３の外周面における穴５ａ及び穴６ａとの接触部が位置決め部１３ｃとして機能する。

なお、支持ピン１３は、円弧部１３ｂの円弧角（図３に示す角度θ）を１８０度以上に形成するのが望ましい。円弧角が１８０度未満の場合、円弧部１３ｂが小さくなり、カムリング４の揺動が不安定となる。また、位置決め部１３ｃに対応する穴５ａ及び穴６ａの加工が難しくなる。

次に、支持ピン１３の作用について説明する。

図１においてポンプ室７における中心線Ｏより下の領域は、ロータ２の回転に伴って各ベーン３間が収縮する高圧領域となる。したがって、高圧領域の高圧は支持ピン１３を介してアダプタリング１０に作用することになる。

ここで、支持ピン１３の両端部は、カバー５及びサイドプレート６に対してロータ２の径方向に隙間２１を持って挿入されるため、カバー５及びサイドプレート６には、支持ピン１３に作用する高圧が作用しない。

このように、ポンプ室７で発生する高圧は、支持ピン１３を介してアダプタリング１０にのみ作用することになる。

しかし、支持ピン１３は、平面部１３ａがアダプタリング１０の凹部２０の底面部２０ａに平面状に接触した状態で配置されるため、支持ピン１３とアダプタリング１０の接触面積は大きい。したがって、アダプタリング１０への応力集中が防止され、アダプタリング１０の破損を防止することができる。

以上の本実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

支持ピン１３は、平面部１３ａがアダプタリング１０の凹部２０の底面部２０ａに平面状に接触して配置されるため、支持ピン１３とアダプタリング１０との接触面積は大きい。したがって、アダプタリング１０への応力集中を防止することができる。また、支持ピン１３は、位置決め部１３ｃによってポンプ室７に対する吸込ポート及び吐出ポートの回転方向の位置決めを行う。

このように、単一の部材である支持ピン１３のみによって、アダプタリング１０への応力集中を防止することができると共に、ポンプ室７に対する吸込ポート及び吐出ポートの回転方向の位置決めも行うことができ、簡便な構造にてアダプタリング１０の破損を防止することができる。

以下に、本実施の形態の他の形態を示す。
（１）図４及び図５に示すように、アダプタリング１０の内周面に支持ピン１３を支持する凹部２０を形成せず、支持ピン１３の平面部１３ａを、アダプタリング１０の内周面に形成した平面部２５に平面状に接触させて配置してもよい。支持ピン１３をアダプタリング１０に対して平面状に接触して配置したとしても、支持ピン１３は、カバー５及びサイドプレート６によって拘束されているため、アダプタリング１０の平面部２５に沿って移動することはなない。このように支持ピン１３を配置しても、支持ピン１３をアダプタリング１０の凹部２０にて支持する場合と同様の作用効果を奏する。
（２）上記実施の形態では、ロータ２及びカムリング４をカバー５とサイドプレート６とによって挟持する場合について説明した。しかし、ロータ２及びカムリング４を２つのカバー５、２つのサイドプレート６、又は２つのボディー８の間にて挟持してもよい。
（３）上記実施の形態では、支持ピン１３をアダプタリング１０によって受ける場合について説明した。しかし、アダプタリング１０を設けず、支持ピン１３をボディー８のポンプ収容凹部８ａにて直接受ける構成にしてもよい。この場合、凹部２０や平面部２５は、ポンプ収容凹部８ａの内周壁に形成される。
（４）支持ピン１３の両端部と穴５ａ，６ａとの隙間２１は、本発明において必須の構成要件ではなく、穴５ａ，６ａを、長穴とせず、支持ピン１３がぴったりと嵌合するように形成してもよい。この場合には、アダプタリング１０と共にカバー５及びサイドプレート６によって、支持ピン１３を受ける構造となる。
（５）支持ピン１３は、アダプタリング１０を受ける部分のみを断面蒲鉾形とし、カバー及びサイドプレート６に挿入される両端部は断面円形に形成してもよい。

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。

本発明に係る可変容量型ベーンポンプは、車両用のパワーステアリング装置の油圧供給源に適用することができる。

本発明の実施の形態に係る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。 本発明の実施の形態に係る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。 図２におけるａ-ａ断面を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプの駆動軸に垂直な断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプの駆動軸に平行な断面図である。

符号の説明

１００ 可変容量型ベーンポンプ
１ 駆動軸
２ ロータ
３ ベーン
４ カムリング
５ カバー
５ａ 穴
６ サイドプレート
６ａ 穴
７ ポンプ室
８ ボディー
１０ アダプタリング
１１ 第１流体圧室
１２ 第２流体圧室
１３ 支持ピン
１３ａ 平面部
１３ｂ 円弧部
１３ｃ 位置決め部
２０ 凹部
２０ａ 底面部
２１ 隙間
２５ 平面部

Claims (4)

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に前記ベーンの先端部が摺動するカムリングと、
   前記ロータ及び前記カムリングの両側部を挟んで配置され、前記ロータと前記カムリングとの間にポンプ室を画成する一対の側部部材と、
   前記一対の側部部材に形成され、前記ポンプ室に作動流体を導く吸込ポート及び前記ポンプ室が吐出する作動流体が導かれる吐出ポートと、
   前記カムリングを揺動自在に支持すると共に、両端部が前記一対の側部部材に挿入される支持ピンと、
   前記支持ピンに作用する圧力を受ける受圧部材と、を備え、
   前記支持ピンを支点に前記カムリングを揺動させることによって、前記ポンプ室の容積が変化する可変容量型ベーンポンプにおいて、
   前記支持ピンは、
   前記カムリングを揺動自在に支持する円弧部と、
   前記受圧部材に平面状に接触する平面部と、
   を備えることを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
2. 前記受圧部材は、カムリングを収容する環状のアダプタリングであり、
   前記アダプタリングの内周面には、前記支持ピンを支持する凹部が形成され、
   前記支持ピンは、前記平面部が前記凹部の底面部に平面状に接触して配置され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. 前記受圧部材は、カムリングを収容する環状のアダプタリングであり、
   前記アダプタリングの内周面には、前記支持ピンの平面部が平面状に接触する平面部が形成され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。
4. 前記支持ピンは、前記受圧部材に接触する部位が断面蒲鉾形に形成され、
   当該断面蒲鉾形における円弧状部の円弧角は、１８０度以上であり、
   前記支持ピンは、前記ポンプ室に対する前記吸込ポート及び前記吐出ポートの回転方向の位置決めを行う位置決め部を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の可変容量型ベーンポンプ。

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