JP5216470B2 - 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。

一般に、車両等に搭載される油圧供給源として、ベーンを介して吐出される作動油の容量を可変として油圧機器に供給される作動油の流量を調節する可変容量型ベーンポンプが用いられている。

従来、この種の可変容量型ベーンポンプとして、特許文献１に開示されたものは、ポンプ室の容積を可変とする作動油圧力を制御する制御バルブを備え、この制御バルブを収容する制御バルブハウジング部がポンプボディに一体形成されている。

ポンプボディは、ポンプ室の容積が収縮する吐出領域を囲む高圧側壁部と、ポンプ室の容積を拡張する吸込領域を囲む低圧側壁部とを有し、制御バルブハウジング部が低圧側壁部に連接して形成されている。
特開２００４−１５０４４２号公報

ベーンポンプの作動時、ポンプボディ内の吐出領域と吸込領域とにおける作動油の圧力差による荷重がカムリング、支持ピン等を介してポンプボディの高圧側壁部に働く。

しかしながら、前記従来のベーンポンプにおいて、ポンプボディの低圧側壁部はこれに連接して形成される制御バルブハウジング部によってその剛性が高められる一方、高圧側壁部は筒状に形成され、制御バルブハウジング部によって高圧側壁部の剛性が高められることがないため、作動流体圧力によってポンプボディが変形しないように高圧側壁部の肉厚を大きくして剛性を確保する必要があり、ポンプボディの大型化を招くという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ポンプボディの大型化を招くことなく、高圧側壁部の剛性を確保す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、回転するロータと、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を摺接させて各ベーンの間にポンプ室を画成するカムリングと、ロータに対するカムリングの偏心量を変えてポンプ室の容積を可変とする可変容量機構と、この可変容量機構に導かれる作動流体圧力を制御してカムリングを移動する制御バルブと、ロータとベーンとカムリングとを収容するポンプボディとを備える可変容量型ベーンポンプであって、制御バルブを収容する制御バルブハウジング部がポンプボディに一体形成され、この制御バルブハウジング部がポンプボディにおいてポンプ室の容積が収縮する吐出領域を囲む高圧側壁部に連接して形成され、制御バルブハウジング部が吐出領域に対してロータの回転中心軸方向についてオフセットされ、ポンプボディに制御バルブハウジング部と高圧側壁部とに連接して隆起する補強リブが形成され、補強リブの内側に第一流体圧通路、第二流体圧通路がそれぞれ形成され、この第一流体圧通路、第二流体圧通路によって導かれる作動流体圧によってカムリングを駆動することを特徴とするものとした。

本発明によると、ポンプボディは、高圧側壁部に連接して形成される制御バルブハウジング部によって高圧側壁部の剛性を高められ、作動流体圧力によって高圧側壁部が変形することを抑えられ、振動や騒音の発生を防止できる。

制御バルブハウジング部を高圧側壁部に連接して形成することにより、ポンプボディの低圧側壁部を薄肉化することが可能となり、ポンプボディの大型化が避けられる。

図３に本発明が適用可能な可変容量型ベーンポンプの一例を示す。まず、これについて説明する。

図３は可変容量型ベーンポンプ１００における駆動軸１の軸方向に直交する断面を示す横断面図である。

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、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を収容するとともに、ロータ２の回転に伴って内周のカム面にベーン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。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。

駆動軸１に図示しない車両に搭載されるエンジンの動力が伝達される。これにによってロータ２が図３にて矢印で示すように時計回りに回転する。ロータ２の回転に伴ってその容積が拡張するポンプ室７は、吸込通路を通して吸込ポート１５から作動油（作動流体）を吸込む。一方、ロータ２の回転に伴ってその容積が収縮するポンプ室７は、加圧作動油を吐出ポート１６から吐出し、この加圧作動油が吐出通路を通して車両に搭載される油圧機器へと供給される。

ここで、筒状のポンプボディ１０において、ポンプ室７の容積が収縮する吐出領域を囲む部位（図３において上側の部位）を高圧側壁部１０ａとし、ポンプ室７の容積が拡張する吸込領域を囲む部位（図３において下側の部位）を低圧側壁部１０ｂとする。

高圧側壁部１０ａは、ロータ２の回転中心軸について吐出ポート１６と略同一角度範囲に延び、低圧側壁部１０ｂは、ロータ２の回転中心軸について吸込ポート１５と略同一角度範囲に延びる。

ロータ２に対するカムリング４の偏心量を変える可変容量機構４０として、ポンプボディ１０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、アダプタリング１１とカムリング４の間に支持ピン１３が介装される。カムリング４がアダプタリング１１の内部で支持ピン１３を支点として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。

アダプタリング１１とカムリング４の間にはシール材１４が介装される。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。

ポンプボディ１０にはプラグ４６が取り付けられる。プラグ４６とカムリング４との間にはカムスプリング４１が介装される。カムスプリング４１はカムリング４をロータ２に対する偏心量が大きくなる方向に付勢する。

カムリング４を移動する圧力制御手段として、吐出ポート１６に接続する吐出通路に流量検出オリフィス（図示せず）が介装される。この流量検出オリフィスの前後差圧に応じて第一流体圧室３１と第二流体圧室３２に導かれる作動油圧力を制御する制御バルブ２１が設けられる。

制御バルブ２１は、制御バルブ収容穴２９に摺動自在に挿入されるスプール２２を備える。制御バルブ収容穴２９の開口端はプラグ２３によって封止され、プラグ２３とスプール２２との間にリターンスプリング２６が介装される。

スプール２２の両端に図示しない導圧通路を介して流量検出オリフィスの前後差圧が導かれる。スプール２２は、流量検出オリフィスの前後差圧が高まるのに伴い、リターンスプリング２６の付勢力に抗して図３にて右方向に移動する。

制御バルブ収容穴２９には、図示しないが、第一流体圧室３１に連通する第一流体圧通路、第二流体圧室３２に連通する第二流体圧通路、吸込通路に連通するドレン通路とがそれぞれ接続される。スプール２２の位置によって、第一流体圧通路、第二流体圧通路、ドレン通路がそれぞれ開閉され、第一流体圧室３１及び第二流体圧室３２に作動油が給排される。

ロータ２の回転速度が所定値より低い状態では、流量検出オリフィスの前後差圧が所定値より小さいため、スプール２２は、リターンスプリング２６の付勢力によって、その一端が制御バルブ収容穴２９の底部２９ａに当接した初期ポジションに保持される。この場合には、スプール２２によって、第一流体圧室３１と吐出通路との連通は遮断されるとともに、第二流体圧室３２とドレン通路との連通も遮断されるため、カムリング４は、第二流体圧室３２の圧力とカムスプリング４１の付勢力とによってロータ２に対する偏心量が最大となる位置となる。この状態にて、ベーンポンプ１００は、最大吐出容量で作動油を吐出し、ロータ２の回転速度に略比例した流量を吐出する。これにより、ロータ２の回転速度が小さい場合でも、油圧機器に対して十分な流量の作動油を供給することができる。

一方、ロータ２の回転速度が所定値以上に上昇した状態では、流量検出オリフィスの前後差圧が所定値以上に高まるのに伴って、スプール２２がリターンスプリング２６の付勢力に抗して図３にて右方向に移動し、第一流体圧室３１が吐出通路に連通するとともに、第二流体圧室３２がドレン通路に連通する。これにより、カムリング４は、第一流体圧室３１と第二流体圧室３２との圧力差に応じて、ロータ２に対する偏心量が小さくなる方向へと移動する。この状態にて、ベーンポンプ１００は、流量検出オリフィスの前後差圧に応じたポンプ吐出容量に調整される。これにより、車両の走行時に油圧機器に供給される作動油の流量が過大にならいないように適度に調節される。

ポンプボディ１０は、制御バルブハウジング部２８を有し、この制御バルブハウジング部２８に制御バルブ収容穴２９が形成され、この制御バルブ収容穴２９に制御バルブ２１が収容される。

制御バルブ収容穴２９は、ポンプボディ１０に駆動軸１の軸方向と直交する向きに形成され、ロータ２の外径方向に配置されている。

制御バルブ２１は、ポンプボディ１０の低圧側に配置されている。この制御バルブハウジング部２８が低圧側壁部１０ｂに連接して形成されている。

ところで、ベーンポンプ１００の作動時、カムリング４の内側では、ポンプ室７の容積を収縮する吐出領域における作動油の圧力が、ポンプ室７の容積が拡張する吸込領域における作動油の圧力より高くなるため、この吐出領域と吸込領域とにおける作動油の圧力差による荷重が、支持ピン１３とアダプタリング１１を介してポンプボディ１０の高圧側壁部１０ａに働く。

ポンプボディ１０は、作動油の圧力に対する高圧側壁部１０ａの剛性を確保するため、高圧側壁部１０ａの肉厚を大きく形成する必要があり、ポンプボディ１０の大型化を招くという問題点があった。

これに対処して、本発明は、ポンプボディ１０の大型化を招くことなく高圧側壁部の剛性を確保するため、制御バルブをポンプボディの高圧側に配置し、制御バルブを収容する制御バルブハウジング部をポンプボディの高圧側壁部に連接して形成することを要旨とする。

以下、その具体的な例につき図１、図２に示した実施形態を説明する。これは基本的には前記図３に示す例と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記図３に示す適用例と同一構成部には同一符号を付す。

図１は可変容量型ベーンポンプ１００における駆動軸１の軸方向に直交する断面を示す横断面図であり、図２は可変容量型ベーンポンプ１００における駆動軸１の軸方向に平行な断面を示す図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。

図２に示すように、ポンプボディ１０は、ポンプ収容凹部１８が開口する有底筒状に形成される。ポンプ収容凹部１８の開口部は、ポンプカバー５によって封止される。

ポンプカバー５は、４本のボルト１９を介してポンプボディ１０に締結される。図１に示すように、ポンプボディ１０には４つのボス部１０ｆが形成され、各ボルト１９はこのボス部１０ｆに形成されるネジ穴に螺合する。

ポンプ収容凹部１８には、対のサイドプレート６、８の間に挟まれるようにしてロータ２とカムリング４とアダプタリング１１が収容される。

サイドプレート６には、吸込領域にて円弧状に開口する吸込ポート１５が形成され、この吸込ポート１５からポンプ室７に作動油が吸込まれる。

サイドプレート６には、吐出領域にて円弧状に開口する吐出ポート１６が形成され、ポンプ室７からこの吐出ポート１６に作動油が吐出される。

有底筒状のポンプボディ１０は、ポンプ室７の容積が収縮する吐出領域を囲む高圧側壁部１０ａ（図１において上側の部位）と、ポンプ室７の容積が拡張する吸込領域を囲む低圧側壁部１０ｂ（図１において下側の部位）と、ポンプ室７の容積が拡張した後に収縮する領域を囲む中間壁部１０ｃ（図１において左側の部位）と、ポンプ室７の容積が収縮した後に拡張する領域を囲む中間壁部１０ｄ（図１において右側の部位）と、ポンプ収容凹部１８の底部を画成する底壁部１０ｅ（図２において右側の部位）とを有する。

制御バルブ２１は、ポンプボディ１０の高圧側に配置される。ポンプボディ１０は、制御バルブ２１を収容する制御バルブハウジング部２８を有し、この制御バルブハウジング部２８が高圧側壁部１０ａに連接して形成される。

制御バルブハウジング部２８の内側には制御バルブ収容穴２９が形成され、この制御バルブ収容穴２９に制御バルブ２１のスプール２２が摺動自在に挿入される。

制御バルブ収容穴２９は、ロータ２の回転中心軸（駆動軸１の回転中心軸）と直交する方向に延びるように配置される。

ポンプ室７の容積が収縮する吐出領域と吸込領域は、ロータ２とカムリング４の間に画成され、ロータ２の回転中心軸方向についてロータ２とカムリング４と同一幅を有する。

図２に示すように、制御バルブ収容穴２９は、ポンプ室７の容積が収縮する吐出領域（ロータ２とカムリング４の間に画成される領域）に対してロータ２の回転中心軸方向についてオフセットされ、ロータ２の外径方向に並ぶ位置から外れるように配置される。この配置により、制御バルブハウジング部２８は、高圧側壁部１０ａの後端部に連接して形成されるとともに、ポンプボディ１０の底壁部１０ｅに連接して形成される。

図１に示すように、ポンプボディ１０には、制御バルブハウジング部２８と高圧側壁部１０ａとに連接して隆起する２つの補強リブ２４、２５が一体形成される。補強リブ２４、２５は、ロータ２の回転中心軸方向に延びる円筒状に形成される。補強リブ２４、２５どうしは、互いに連接して形成される。

補強リブ２４、２５の内側には、第一流体圧通路３３、第二流体圧通路３４がそれぞれ形成される。第一流体圧通路３３、第二流体圧通路３４は、ポンプボディ１０、ポンプカバー５、サイドプレート８に渡って形成され、制御バルブ収容穴２９と第一流体圧室３１、第二流体圧室３２をそれぞれ連通する。

制御バルブ２１によって制御される作動油圧が第一流体圧通路３３、第二流体圧通路３４を通って第一流体圧室３１、第二流体圧室３２に導かれる。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。

ベーンポンプ１００の作動時、カムリング４の内側では、ポンプ室７の容積を収縮する吐出領域における作動油の圧力が、ポンプ室７の容積が拡張する吸込領域における作動油の圧力より高くなるため、この吐出領域と吸込領域とにおける作動油の圧力差による荷重が、支持ピン１３とアダプタリング１１を介してポンプボディ１０の高圧側壁部１０ａに働く。

これに対処して、制御バルブ２１を収容する制御バルブハウジング部２８をポンプボディ１０の高圧側に配置し、制御バルブハウジング部２８をポンプボディ１０の高圧側壁部１０ａに連接して形成したため、制御バルブハウジング部２８によって高圧側壁部１０ａの剛性を高められ、作動油の圧力によって高圧側壁部１０ａが変形することを抑えられ、振動や騒音の発生を防止できる。

制御バルブハウジング部２８をポンプボディ１０の低圧側から高圧側に移す構成のため、高い剛性が要求されないポンプボディ１０の低圧側壁部１０ｂを薄肉化することが可能となる。これにより、図１に示すように制御バルブハウジング部２８を高圧側に配置したポンプボディ１０は、前記図３に示すように制御バルブハウジング部２８を低圧側に配置したポンプボディ１０に比べて、大型化することを避けられる。

以上のように本実施の形態では、回転するロータ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の先端部を摺接させて各ベーン３の間にポンプ室７を画成するカムリング４と、ロータ２に対するカムリング４の偏心量を変えてポンプ室７の容積を可変とする可変容量機構４０と、この可変容量機構４０に導かれる作動油圧力を制御してカムリング４を偏心させる制御バルブ２１と、ロータ２とベーン３とカムリング４とを収容するポンプボディ１０とを備える可変容量型ベーンポンプ１００であって、制御バルブ２１を収容する制御バルブハウジング部２８がポンプボディ１０に一体形成され、この制御バルブハウジング部２８がポンプボディ１０においてポンプ室７の容積が収縮する吐出領域を囲む高圧側壁部１０ａに連接して形成される構成とした。

これにより、ポンプボディ１０は、高圧側壁部１０ａに連接して形成される制御バルブハウジング部２８によって高圧側壁部１０ａの剛性を高められ、作動油の圧力によって高圧側壁部１０ａが変形することを抑えられ、振動や騒音の発生を防止できる。

制御バルブハウジング部２８をポンプボディ１０の高圧側壁部１０ａに連接して形成することにより、ポンプボディ１０の低圧側壁部１０ｂを薄肉化することが可能となり、ポンプボディ１０の大型化が避けられる。

本実施の形態では、制御バルブハウジング部２８を吐出領域に対してロータ２の回転中心軸方向についてオフセットする構成とした。

これにより、ポンプボディ１０は、制御バルブハウジング部２８に開口する制御バルブ収容穴２９によって高圧側壁部１０ａの肉厚が削減されることがなく、作動油の圧力によって高圧側壁部１０ａが変形することを抑えられ、振動や騒音の発生を防止できる。

本実施の形態では、ポンプボディ１０に制御バルブハウジング部２８と高圧側壁部１０ａとに連接して隆起する補強リブ２４、２５を形成した。

これにより、ポンプボディ１０は、補強リブ２４、２５によって高圧側壁部１０ａの剛性を高められ、作動油の圧力によって高圧側壁部１０ａが変形することを抑えられ、振動や騒音の発生を防止できる。

また、補強リブ２４、２５は制御バルブハウジング部２８よりロータ２の外径方向に突出しないように形成することが可能であり、補強リブ２４、２５によってポンプボディ１０が大型化することを避けられる。

本実施の形態では、補強リブ２４、２５の内側に第一流体圧通路３３、第二流体圧通路３４をそれぞれ形成し、この第一流体圧通路３３、第二流体圧通路３４によって導かれる作動油圧によってカムリング４を駆動する構成とした。

これにより、第一流体圧通路３３、第二流体圧通路３４を形成するスペースによってポンプボディ１０が大型化することを避けられる。

なお、作動油（オイル）の代わりに例えば水溶性代替液等の作動流体を用いても良い。

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。

本発明の実施の形態を示すベーンポンプの横断面図。 同じくベーンポンプの縦断面図。 参考例を示すベーンポンプの横断面図。

符号の説明

２ ロータ
３ ベーン
４ カムリング
７ ポンプ室
１０ ポンプボディ
１０ａ 高圧側壁部
１０ｂ 低圧側壁部
１０ｅ 底壁部
１１ アダプタリング
１３ 支持ピン
１５ 吸込ポート
１６ 吐出ポート
１８ ポンプ収容凹部
２１ 制御バルブ
２４ 補強リブ
２５ 補強リブ
２８ 制御バルブハウジング部
３１ 第一流体圧室
３２ 第二流体圧室
３３ 第一流体圧通路
３４ 第二流体圧通路
４０ 可変容量機構
１００ ベーンポンプ

Claims (1)

1. 回転するロータと、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を摺接させて各ベーンの間にポンプ室を画成するカムリングと、前記ロータに対する前記カムリングの偏心量を変えてポンプ室の容積を可変とする可変容量機構と、この可変容量機構に導かれる作動流体圧力を制御して前記カムリングを移動する制御バルブと、前記ロータと前記ベーンと前記カムリングとを収容するポンプボディとを備える可変容量型ベーンポンプであって、
   前記制御バルブを収容する制御バルブハウジング部が前記ポンプボディに一体形成され、この制御バルブハウジング部が前記ポンプボディにおいて前記ポンプ室の容積が収縮する吐出領域を囲む高圧側壁部に連接して形成され、
   前記制御バルブハウジング部が前記吐出領域に対して前記ロータの回転中心軸方向についてオフセットされ、
   前記ポンプボディに前記制御バルブハウジング部と前記高圧側壁部とに連接して隆起する補強リブが形成され、
   前記補強リブの内側に第一流体圧通路、第二流体圧通路がそれぞれ形成され、この第一流体圧通路、第二流体圧通路によって導かれる作動流体圧によって前記カムリングを駆動する構成としたことを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。

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