JP3855100B2 - Vane pump - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明はベーンポンプに関し、特に各ベーンの内端側にベーンリングを介在させた平衡型のベーンポンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ベーンポンプの基本的構成は、内部のロータに複数のベーン収納溝を放射状に形成しておき、これらのベーン収納溝内に平板状のベーンをそれぞれ出入自在に収納しておいて、これら各ベーンを、ロータとともに強制的に回転させるようにしたものであり、その際には、各ベーンの外端面を、吸い込み行程及び吐出行程に対応するカムリング内面に順に交互に摺接させるようにして、互いに隣接し合う各ベーンと、カムリング等とによって形成される各部屋の容積が相対的に変化するようにしたものである。そして、この種のベーンポンプは、各部屋の容積が以上のようにして変化することを利用して、流体の吸込み及び吐出を行うようにしているものである。
【0003】
各ベーンとカムリング等により容積が変化する部屋が形成されるため、及び各ベーンの外端面をカムリング内面に摺接させるためには、各ベーンがカムリングのカム面に向けて自在に出入しなければならない。この各ベーンの出入は、従来の一般的なベーンポンプでは、ロータの回転による遠心力と、ベーン内端面に導かれる流体圧による力との二種類の力によってなされている。
【0004】
しかしながら、これらの遠心力や流体圧は、当該ベーンポンプが作動している間にのみ働くものであり、始動時には期待できないものである。特に、当該ポンプや配管の内部に流体が満たされていない始動当初においては、遠心力のみによってベーン突出を行わなければならない。しかも、この遠心力も、流体として作動油が使用されていて、しかもその使用が厳冬時であると、各ベーンとロータとの間に残存している作動油の粘性が高くなるから、十分な働きをしないことがある。
【0005】
まして、流体タンクが当該ベーンポンプより下方に位置しており、このベーンポンプが長時間使用されていなかったとすると、ポンプや配管内の流体がタンク内に流下してしまっていて、当該ベーンポンプは、始動初期において十分なポンプ作動を発揮しないことになり、流体吐出の応答性も悪くなる。しかも、前述した作動油を、その粘性が大きくなる厳冬時に使用するものであれば、始動初期における作動油吐出の応答性の悪さはより一層解消できないことになり、この種ベーンポンプの始動初期に要求されるオイル吐出圧を短時間に、かつ確実に得ることができなくなる。
【0006】
以上のことを解消するため、従来のベーンポンプ、例えば特開平10−306783号公報にて提案されているベーンポンプにおいては、図6に示すように、「ベーン5の内径側背部に接触し、ロータ4の回転に伴って各ベーン5をロータ4の回転軸心から半径方向外方へ押し出すカム機構15を備え」るようにしている。
【0007】
これにより、上記公報の段落9以下に記載されているように、「ポンプの起動時において、ロータ4が回転を始めると、ベーン5の背部がカム機構15に摺接して押し出される。これにより、各ベーン5は、背部に十分な圧力を供給できない状態であっても、(また、この圧力を発生させる油の粘性が高い場合でも)各ベーン5が確実に押し出され、平衡型ベーンポンプに要求されるオイル吐出を短時間にかつ確実に得ることができる」といった作用あるいは効果を得ることができると考えられる。
【0008】
しかしながら、この図6に示した従来のペーンポンプにおいては、各ベーン5とカム機構15との接触による問題が全く考慮されていない。
【0009】
すなわち、この種のベーンポンプの回転中において、図6中で示した吐出行程、つまりカムリング内周面の径小行程においては、各ベーン5にはカムリング内周面によるカム機構15側への押し戻し力が加わるだけでなく、当該吐出行程における吐出圧力が加わる。このような二つの力によって、各ベーン5がベーンポンプを駆動しているシャフト側に押されカムリングからベーンが離間することは、「ジャンピング現象」と呼ばれているが、このジャンピング現象によって各ベーン5とカム機構15とが接触して、両者間で大きな摩擦力が発生することを、図6に示した従来のペーンポンプにおいては全く考慮していないのである。
【0010】
以上のようにして、ベーン5の内径側背部やカム機構15の外面に摩耗や破損が発生すれば、当然、所期の効果が得られなくなるだけでなく、摩耗粉がポンプ内を回ることになって各所に故障を発生させる原因ともなる。
【0011】
さらに、各ベーン5とカム機構15との接触や衝突を許容しようとすれば、カム機構15を各ベーン5と同一材料で形成する必要があり、コストアップの問題が生ずることになる。そして、各ベーン5とカム機構15との接触を解決するために、両者間の距離あるいは隙間を広げるということも考えられるのであるが、各ベーン5の上述したジャンピングによる接触は回避できるが、吸い込み領域における各ベーンの飛び出し量が減少することになって、低温始動時の吸い込み性能が低下するという問題が発生すると考えられる。
【0012】
そこで、本発明者は、この種のベーンポンプにおける回転中において、各ベーン及びベーンリング(従来例ではカム機構)に摩耗や破損が生じないようにするはどうしたらよいか、について種々検討を重ねてきた結果、本発明を完成したのである。
【0013】
【発明が解決使用とする課題】
本発明は、上記の実状に鑑みてなされたもので、その解決しようとする課題は、この種ベーンポンプの回転中において、各ベーン及びベーンリングにジャンピング現象による摩耗や破損が生じないようにすることである。
【0014】
すなわち、まず請求項1に係る発明の目的とするところは、カムリングの吸い込み領域に該当する部分については、カムリングのカム面と略相似形となるようにし、その他の吐出領域に該当する部分については、カム面との相似形線よりシャフト側に凹んだ形状となるようにした環状のベーンリングをサイドプレートまたはサイドカバーのいずれか少なくとも一方に単に組付けるだけで、流体タンクがどのような位置に配置されようとも、また流体の粘性が高まる低温時であったとしても、その状況に拘わらず摩耗や破損が生じないベーンポンプを提供することある。
【0015】
また、請求項2に係る発明の目的とするところは、上記請求項1と同様な目的を達成できる他、ベーンリングの存在による機械的ロスが殆んど発生しないベーンポンプを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、まず請求項1に係る発明の採った手段は、後述する実施の形態の説明中において使用する符号を付して説明すると、
「ケース11内のサイドプレート12及びカムリング13によって形成される空間内に収納されて、シャフト18を介して回転されるロータ16と、このロータ16に放射状に形成した複数のベーン収納溝16aと、これらのベーン収納溝16a内にそれぞれ出入自在に嵌挿したベーン14とを備えたベーンポンプ10において、
サイドプレート12または空間を覆蓋するサイドカバー15のいずれか少なくとも一方の内面に形成したリング収納溝12a内に、環状のベーンリング17の一端側を嵌合して、このベーンリング17の他端側の外面に各ベーン14の内端面の一部を支持できるようにするとともに、
環状のベーンリング17を、カムリング13の吸い込み領域に該当する部分については、カムリング13のカム面13aと略相似形となるようにし、その他の吐出領域に該当する部分については、カム面13aとの相似形線17aよりシャフト18側に凹んだ形状となるようにし、
かつ、環状のベーンリング17の、吸い込み領域の吸い込み行程完了後部分に近接する吐出領域側の部分を略直線状部分17bとするとともに、この直線状部分17bを、ベーンリング17の吸い込み領域に向けてなだらかに連続させたことを特徴とするベーンポンプ10」
である。
【0017】
すなわち、まず、この請求項1に係るベーンポンプ10は、ベーンリング17及びこれに必要なリング収納溝12a以外は、従来一般に使用されているベーンポンプと同じ構成を有しているものである。また、このベーンポンプ10が有するベーンリング17及びリング収納溝12aは、後述する実施形態では、サイドプレート12側に設けかつ取付けられる1本のものを採用しているが、このベーンリング17はサイドプレート12ではなくサイドカバー15側に設けてもよく、さらにはサイドカバー15及びサイドプレート12の両側に設けて実施してもよいものである。
【0018】
さて、サイドプレート12またはサイドカバー15のいずれか少なくとも一方に取付けたベーンリング17は、図4及び図5に示すように環状のものとして形成したものであって、その一端側をサイドプレート12またはサイドカバー15のいずれか一方の内面に形成したリング収納溝12a内に嵌合されるものであり、このベーンリング17の他端側の外面にて各ベーン14の内端面の一部を支持できるようにするものである。
【0019】
また、このベーンリング17は、図4及び図5に示すように、カムリング13の吸い込み領域に該当する部分については、カムリング13のカム面13aと略相似形となるようにし、その他の吐出領域に該当する部分については、カム面13aとの相似形線17aよりシャフト18側に凹んだ形状となるようにしたものである。
【0020】
なお、このベーンリング17は、各ベーン14の内端面側に圧力流体を送るための背圧導入溝12bに部分的に交差することになるが、ロータ16が回転することによって各ベーン14の内端面には必ずどこかからの背圧導入溝12bから圧力流体が提供されることになるため、何等支障となることはない。また、ロータ16が安定した回転状態になってしまえば、各ベーン14の内端面(ロータ16の中心に向かう面)がベーンリング17に摺接することがないため、各ベーン14とベーンリング17との摩擦は殆どない状態となる。
【0021】
それよりも、このベーンリング17が存在することによって、当該ベーンポンプ10の回転中において、次の重要な機能が発揮されることになるのであるが、その機能を、図4及び図5に示す「吸い込み領域」と「吐出領域」に分けて説明すると、次の通りである。
【0022】
(吸い込み領域において)
このベーンポンプ10のベーンリング17は、図1および図3に示すように、まずサイドプレート12のリング収納溝12aに収納して組付けたものであるから、ロータ16の回転によっては回転されない。その代り、このベーンリング17の吸い込み領域にある部分は、カムリング13のカム面13aと略相似形となるように形成してあるため、図2及び図4に示すように、各ベーン14の中心側の端部外側でベーン14の一部を支えるのである。勿論、当該ベーンポンプ10の回転中において、各ベーン14は遠心力によってカムリング13のカム面13a側に突出される。
【0023】
このため、この吸い込み領域にある各ベーン14は、ベーンポンプ10の停止時や始動時において、ベーンリング17によって支えられるのであり、ロータ16が回転されれば、その遠心力および背圧導入溝12bからの圧油によって全てのベーン14が直ちにカムリング13のカム面13aに当接することになる。勿論、当該ベーンポンプ10によって汲み上げられるべき流体が低温雰囲中にあって粘性の高いものとなっていても、もともと、ベーンリング17によって各ベーン収納溝16aから突出していて、全てのベーン14がカムリング13のカム面13aに近接した状態にあるため、ポンプ作用は確実に発揮されるものである。
【0024】
また、当該ベーンポンプ10が流体タンクの液面より高い位置にあったり、停止時間が長くて当該ベーンポンプ10内及び配管中の流体が少なくなっている場合であっても、ベーンリング17の吸い込み領域にある部分に支えられた各ベーン14はロータ16の回転とともに直ちにカムリング13のカム面13aに当接するのであり、始動時であっても全く不安定となることなくポンプ作用をすることになる。このことは、ロータ16が非常に低い回転数で回転されており、背圧ポート12bを介して各ベーン14の内端面に送り込まれる流体の圧力が小さい場合にも、同様に言えるものである。
【0025】
さらに、各ベーン14は、ロータ16が回転すれば直ちにベーンリング17から離れることになるから、これらがベーンリング17上に摺接する時間は非常に短い。このため、このベーンリング17を高硬度材にしたり、耐摩耗性を高めるためのメッキ等を施したりする必要はなく、ベーンリング17自体は、安価に製造できるものであるし、サイドプレート12またはサイドカバー15の少なくともいずれか一方に組付ければよいものであるから、当該ベーンポンプ10のコストを上昇させることもないのである。
【0026】
なお、当該ベーンポンプ10の吐出量を調整したい場合には、図1に示したロータ16やカムリング13等の厚さを変更するのであるが、ベーンリング17については、その幅の変更は全く行わなくてよい。何故なら、このベーンリング17は、各ベーン14の部分的な係止を行えればよいものだからである。
【0027】
そして、このベーンポンプ10において、シャフト18を回転駆動していたエンジン等の駆動源が停止すると、このシャフト18、従ってロータ16が僅かではあるが逆回転することがある。そのような場合でも、当該「吸い込み領域」にある各ベーン14は、ベーンリング17との大きな摩擦は発生しない。何故なら、この領域にあるベーンリング17は、カムリング13のカム面13aと略相似形になっているから、図4等に示すように、各ベーン14は、言わば高い山から低い山になだらかに降りるといった状態となるからである。
【0028】
(吐出領域において)
まず、当該ベーンポンプ10の回転中においては、上述したジャンピング現象が各ベーン14に発生する。つまり、各ベーン14には、カムリング13のカム面13aによるシャフト18側への押し戻し力が加わるだけでなく、当該吐出行程における吐出圧力が加わり、この二つの力によって、各ベーン14がベーンリング17側に若干押されることになる。そして、この吐出領域におけるベーンリング17の外形形状が図5中の二点鎖線にて示した相似形線17aに一致していたとすると、各ベーン14は、ベーンリング17との間に大きな摩擦を発生することになる。
【0029】
ところが、本発明のベーンポンプ10では、ベーンリング17の吐出領域に該当する部分については、カム面13aとの相似形線17aよりシャフト18側に凹んだ形状となるようにしてあるから、この部分において、各ベーン14が、ベーンリング17側に押されたとしても、その押される量以上に、ベーンリング17がシャフト18側に凹んだ形状を有していることにより、各ベーン4が、ベーンリング17に接触することはない。このため、各ベーン14は、ベーンリング17との間に大きな摩擦を発生しないことになるのである。
【0030】
また、例えば当該ベーンポンプ10の停止時におけるように、ロータ16が逆回転したときには、吐出行程にある各ベーン14とベーンリング17との間の距離は大きくなっているから、各ベーン14とベーンリング17との間に大きな摩擦を発生することはないのである。
【0031】
従って、この請求項1のベーンポンプ10は、まず、これに組込んだベーンリング17を、カムリング13の吸い込み領域に該当する部分については、カムリング13のカム面13aと略相似形となるようにし、その他の吐出領域に該当する部分については、カム面13aとの相似形線17aよりシャフト18側に凹んだ形状となるようにしたから、特に、各ベーン14がベーンリング17へ押される回転作動中の吐出行程においても、各ベーン14とベーンリング17との間に大きな摩擦を発生することがなく、各ベーン14やベーンリング17が摩耗したり破損したりすることがないのである。そして、このベーンポンプ10では、各ベーン14がロータ16のベーン収納溝16aから突出した状態に常に維持されているため、環状のベーンリング17をサイドプレート12またはサイドカバー15のいずれか少なくとも一方に単に組付けるだけで、流体タンクがどのような位置に配置されようとも、また流体の粘性が高まる低温時であったとしても、その状況に拘わらず摩耗や破損が生じないのである。
【0032】
さて、この請求項1に係るベーンポンプ10は、
「環状のベーンリング17の、吸い込み領域の吸い込み行程完了後部分に近接する吐出領域側の部分を略直線状部分17bとするとともに、この直線状部分17bを、ベーンリング17の吸い込み領域に向けてなだらかに連続させたこと」
も特徴であった。
【0033】
すなわち、このベーンポンプ10では、吐出領域になるベーンリング17を、カム面13aとの相似形線17aよりシャフト18側に凹んだ形状となるようにすることを原則として、さらに、ベーンリング17の、吸い込み領域の吸い込み行程完了後部分に近接する吐出領域側の部分を略直線状部分17bとするとともに、この直線状部分17bを、ベーンリング17の吸い込み領域に向けてなだらかに連続させたものである。
【0034】
このようにしたベーンリング17により、当該ベーンポンプ10の作動中においては、この直線状部分17b部分で、各ベーン14がジャンピングをおこしたとしても、各ベーン14がベーンリング17に接触することなく、ベーンリング17との間に大きな摩擦を発生しないことになるのである。
【0035】
一方、ロータ16が逆回転したときには、各ベーン14がベーンリング17上をなだらかに昇るということはあっても、ベーンリング17との間に大きな摩擦を発生することはないのである。
【0036】
また、この略直線上部分17bを、その前後の吸い込み領域に対して、なだらかな曲面で結合したことで、ロータ16がどのような回転状態であっても、ベーン14の内周面とベーンリング17とが仮に接触状態であっても、ひっかかり等の不具合が発生することは一切ないのである。
【0037】
従って、この請求項1のベーンポンプ10は、上記した機能を発揮するとともに、回転状況に拘らず、その機能がより一層効果的なものとなっているのである。
【0038】
また、上記課題を解決するために、請求項2に係る発明の採った手段は、上記請求項1のベーンポンプ10について、
「吸い込み領域におけるベーンリング17外周面とカム面13aとの距離Lが、ベーン14の出入方向に対してベーン14の高さhより常に僅かに大きくなるようにしたこと」
である。
【0039】
すなわち、この請求項2のベーンポンプ10は、吸い込み領域におけるそのベーンリング17の外形形状をカムリング13のカム面13aと略同じとなるようにするとともに、このベーンリング17によって支えるべきベーン14のカムリング13及びロータ16側に対するクリアランスを確保するようにしたものである。つまり、この請求項2のベーンポンプ10では、吸い込み領域においてベーン14の出入方向に対するベーンリング17の外周面とカムリング13内周面であるカム面13aとの距離Lが、常にベーン高さhに対して僅かなクリアランスを加えた寸法となるようにしたものである。
【0040】
この請求項2のベーンポンプ10において、ベーンリング17を以上のように構成したことによって、各ベーン14のベーン収納溝16a内への出入がポンプ作動を発揮できるように許容されることは当然として、各ベーン14が吸い込み領域においてはどのような位置にあっても、そのカムリング13のカム面13aまたはベーンリング17に対するクリアランスが常にベーン高さhよりわずかに大きい範囲に規定される。このため、当該ベーンポンプ10の始動時においては、各ベーン14はクリアランス分だけ突出するのみでカムリング13のカム面13aに当接するのであり、しかもロータ16の回転中は、各ベーン14がベーンリング17に摺接することがなく、ベーンリング17の存在による機械的ロスは全く発生することがないのである。
【0041】
具体的には、後述する実施形態のベーンポンプ10のように、パワーステアリング装置用のものとして採用されるように全体の大きさが100mm前後のものであれば、ベーン14の突出方向におけるベーンリング17外周面とカムリング13内周面との距離Lが、常にベーン高さhに0.4〜0.6mmを加えた寸法となるようになされれるのであり、この0.4〜0.6mmの値が上記クリアランス量となるのである。
【0042】
従って、この請求項2のベーンポンプ10は、上記請求項1のベーンポンプ10と同様な機能を発揮する他、ベーンリング17の存在による機械的ロスが殆んど発生しないのである。
【0043】
【発明の実施の形態】
以上のように構成した各発明を、図面に示した実施の形態であるベーンポンプ10について説明すると、図1には、本発明に係るベーンポンプ10の縦断面図が示してあり、このベーンポンプ10は、各種流体路を形成したケース11内にサイドプレート12とロータ16とを収納して、その外側をサイドカバー15によって覆ったものである。本実施形態に係るベーンポンプ10は、車両用パワーステアリング装置を構成するものであり、車両のエンジンによって回転駆動されるシャフト18が、ケース11内のロータ16にスプライン嵌合してある。
【0044】
サイドプレート12は、図3及び図4に示したように、シャフト18が通る軸穴を中心にした吐出工程から吐出した後の高圧室19と連通した図示しない複数の背圧ポート、およびこれと連通する背圧導入溝12bを形成したものであり、この背圧導入溝12bの周りに位置する内面に、後述するベーンリング17が嵌合して組付けられることになるリング収納溝12aが形成してある。
【0045】
このサイドプレート12の外側には、図1及び図3に示したように、ロータ16が配置されるのであるが、このロータ16には、図2に示したように、シャフト18の軸穴(スプライン穴)を中心に放射状となる多数のベーン収納溝16aが形成してあって、これら各ベーン収納溝16a内には、同じ大きさのベーン14がそれぞれ出入自在に嵌挿してある。
【0046】
さらに、このロータ16の外側は、図1に示したように、サイドカバー15によって覆蓋してあり、一例として挙げた本実施例ではこのサイドカバー15によってシャフト18の先端を支持するようにしている。なお、このサイドカバー15には、吐出流体の通路が形成してあり、この通路はケース11側の通路に連通するようにしてある。
【0047】
勿論、このケース11内のロータ16の外周側となる部分には、図1及び図2に示したように、内面をカム面13aとしたカムリング13が組込んであり、このカム面13aに各ベーン14の外端が摺接するようにしてある。
【0048】
さて、ベーンリング17であるが、このベーンリング17は、本実施形態では、図1及び図4に示したように、サイドプレート12のロータ16側の側面に形成したリング収納溝12a内に組込まれるものであり、非真円状で環状のものである。
【0049】
また、このベーンリング17は、図4及び図5に示すように、カムリング13の吸い込み領域に該当する部分については、カムリング13のカム面13aと略相似形となるようにし、その他の吐出領域に該当する部分については、カム面13aとの相似形線17aよりシャフト18側に凹んだ形状となるようにしたものである。
【0050】
特に、本実施形態のベーンポンプ10においては、図5に示したように、この環状のベーンリング17の、前記吸い込み領域における吸い込み行程完了後の部分に近接する吐出領域側の部分を略直線状部分17bとするとともに、この直線状部分17bを、ベーンリング17の吸い込み領域における吸い込み行程完了後の部分に向けてなだらかに連続させたものとしてある。つまり、この実施形態のベーンポンプ10では、吐出領域にあるベーンリング17を、カム面13aとの相似形線17aよりシャフト18側に凹んだ形状となるようにすることを原則として、さらに略直線状部分17bとするとともに、この直線状部分17bを、ベーンリング17の吸い込み領域に向けてなだらかに連続させてあるのである。
【0051】
また、ロータ16に装着された各ベーン14の出入方向に対する吸い込み領域におけるベーンリング17の外面とカム面13aとの距離Lは、図3に示したように、各ベーン14の半径方向のベーン高さhと、0.4〜0.6mmの間の一定値との和となるようにしてある。この数値0.4〜0.6mmは、当該ベーンポンプ10がパワーステアリング装置の構成部品として使用され、全体の大きさが100mm程度のものである場合の一例であり、これに限定されるものではない。
【0052】
以上のように、ベーン14の出入方向に対するベーンリング17外周面とカム面13aとの距離が、ベーン14の出入方向に対してベーン14の高さhより常に僅かに大きくなるようにしたのは、ベーンポンプ10の停止時においてベーンリング17上に支持されることになるベーン14の、ベーンリング17やカムリング13に対するクリアランスが常に僅かなもの(0.4〜0.6mm程度)となるようにするためであり、ベーンポンプ10の回転時、ベーン14がベーンリング17に摺接させないのは勿論のこと、始動時における各ベーン14の飛び出し量を極力少なくして、あらゆる使用条件でも作動油(流体)吐出の高い応答性を確保することができるのである。
【0053】
以上の実施形態のように、本発明に係るベーンポンプ10は、あらゆる使用条件下でも変化のない応答性を確保でき、特に始動時における作動油吐出の高い応答性を確保することができ、しかも、当該ベーンポンプ10の作動中に、各ベーン14がベーンリング17に摺接することがなくて、機械的ロスを発生させなくすることができるのである。
【0054】
さらに、ベーンリング17自体が安価な材料で実現できることから、この種のベーンポンプのコストを上昇させることなく製造できる。
【0055】
【発明の効果】
以上、詳述した通り、請求項1に係る発明においては、上記実施形態にて例示した如く、
「ケース11内のサイドプレート12及びカムリング13によって形成される空間内に収納されて、シャフト18を介して回転されるロータ16と、このロータ16に放射状に形成した複数のベーン収納溝16aと、これらのベーン収納溝16a内にそれぞれ出入自在に嵌挿したベーン14とを備えたベーンポンプ10において、
サイドプレート12または空間を覆蓋するサイドカバー15のいずれか少なくとも一方の内面に形成したリング収納溝12a内に、環状のベーンリング17の一端側を嵌合して、このベーンリング17の他端側の外面に各ベーン14の内端面の一部を支持できるようにするとともに、
環状のベーンリング17を、カムリング13の吸い込み領域に該当する部分については、カムリング13のカム面13aと略相似形となるようにし、その他の吐出領域に該当する部分については、カム面13aとの相似形線17aよりシャフト18側に凹んだ形状となるようにし、
かつ、環状のベーンリング17の、吸い込み領域の吸い込み行程完了後部分に近接する吐出領域側の部分を略直線状部分17bとするとともに、この直線状部分17bを、ベーンリング17の吸い込み領域に向けてなだらかに連続させたこと」
を基本的特徴とするものであり、これにより、各領域において、また回転状況に拘らず、各ベーン14とベーンリング17との間に大きな摩擦を発生することがなく、各ベーン14やベーンリング17が摩耗したり破損したりすることがないベーンポンプ10を提供することができるのである。そして、このベーンポンプ10では、流体タンクがどのような位置に配置されようとも、また流体の粘性が高まる低温時であったとしても、その状況に拘わらず摩耗や破損が生じないのであり、その運転を安定した状態で行うことができて、耐久性に優れたものとすることができるのである。
【0056】
さらに、請求項2に係る発明においては、上記請求項1のベーンポンプ10について、
「ベーンリング17外周面とカム面13aとの距離Lが、ベーン14の出入方向に対してベーン14の高さhより常に僅かに大きくなるようにしたこと」
にその構成上の特徴があり、これにより、上記請求項1のベーンポンプ10と同様な効果を発揮できる他、始動時における作動油吐出の高い応答性、及びベーンリング17が存在していても、これによる機械的ロスを殆んど発生させることのないベーンポンプ10を提供することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るベーンポンプの縦断面図である。
【図2】図1中の1−1線に沿ってみた断面図である。
【図3】本発明に係るベーンポンプを構成しているロータ、ベーンリング及びベーンを中心にみた部分拡大縦断面図である。
【図4】同ベーンポンプにおけるベーンリングと、カム面との位置関係を示す拡大平面図である。
【図5】図4に示したものを簡略化して示した拡大平面図である。
【図6】従来のベーンポンプにおけるベーンリングと、カム面との位置関係を示す拡大平面図である。
【符号の説明】
10 ベーンポンプ
11 ケース
12 サイドプレート
12a リング収納溝
12b 背圧導入溝
13 カムリング
13a カム面
14 ベーン
15 サイドカバー
16 ロータ
16a ベーン収納溝
17 ベーンリング
18 シャフト
19 高圧室
h ベーン高さ
L 距離[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a vane pump, and more particularly to a balanced vane pump in which a vane ring is interposed on the inner end side of each vane.
[0002]
[Prior art]
The basic configuration of the vane pump is that a plurality of vane storage grooves are formed radially in the internal rotor, and plate-like vanes are stored in these vane storage grooves so that they can freely enter and exit. In this case, the outer end surfaces of the vanes are adjacent to each other so that the outer end surfaces of the vanes are alternately brought into sliding contact with the inner surface of the cam ring corresponding to the suction stroke and the discharge stroke. The volume of each room formed by the respective vanes and the cam ring or the like is relatively changed. And this kind of vane pump performs the suction and discharge of the fluid using the fact that the volume of each room changes as described above.
[0003]
Each vane must come in and out freely toward the cam surface of the cam ring in order to form a chamber whose volume changes by each vane and the cam ring, etc., and to make the outer end surface of each vane slidably contact the inner surface of the cam ring. Don't be. In the conventional general vane pump, each vane enters and exits by two kinds of forces, that is, centrifugal force caused by rotation of the rotor and force caused by fluid pressure guided to the inner end face of the vane.
[0004]
However, these centrifugal force and fluid pressure work only while the vane pump is operating, and cannot be expected at the time of starting. In particular, at the beginning of startup when the pump and piping are not filled with fluid, vane protrusion must be performed only by centrifugal force. Moreover, this centrifugal force is also sufficient because hydraulic oil is used as a fluid and the viscosity of the hydraulic oil remaining between each vane and the rotor increases when the hydraulic oil is used in severe winter. I may not.
[0005]
Furthermore, if the fluid tank is located below the vane pump and this vane pump has not been used for a long time, the fluid in the pump and piping has flowed down into the tank. In this case, sufficient pump operation is not exhibited, and the fluid discharge response is also deteriorated. Moreover, if the above-mentioned hydraulic oil is used in severe winter when its viscosity increases, the poor responsiveness of hydraulic oil discharge at the start of startup cannot be further eliminated, and this kind of vane pump is required at the start of startup. The oil discharge pressure to be obtained cannot be obtained in a short time and reliably.
[0006]
In order to solve the above problem, in a conventional vane pump, for example, a vane pump proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-306783, as shown in FIG. A
[0007]
As a result, as described in
[0008]
However, in the conventional pane pump shown in FIG. 6, the problem due to the contact between each
[0009]
That is, during the rotation of this type of vane pump, FIG.Shown inIn the discharge stroke, that is, the small diameter stroke of the inner peripheral surface of the cam ring, not only the pushing back force to the
[0010]
As described above, if wear or breakage occurs on the back of the inner diameter side of the
[0011]
Furthermore, if it is going to allow the contact and collision between each
[0012]
Therefore, the present inventor has made various studies on how to prevent wear and breakage of each vane and vane ring (cam mechanism in the conventional example) during rotation in this type of vane pump. As a result, the present invention has been completed.
[0013]
[Problems to be Solved by the Invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the problem to be solved is to prevent wear and breakage due to jumping phenomenon in each vane and vane ring during rotation of this kind of vane pump. It is.
[0014]
That is, first of allIn item 1The object of the invention is to make the portion corresponding to the suction region of the cam ring substantially similar to the cam surface of the cam ring, and the portion corresponding to the other discharge region to be similar to the cam surface. No matter what position the fluid tank is placed by simply assembling an annular vane ring that is recessed toward the shaft from the wire to at least one of the side plate or the side cover, A vane pump that does not wear or break regardless of the situation even at low temperatures when the viscosity of the nozzle increases is sometimes provided.
[0015]
Also billedSection 2The object of the present invention is the above claim.Same as item 1It is another object of the present invention to provide a vane pump that can achieve the above-mentioned objects and that hardly causes mechanical loss due to the presence of the vane ring.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, first, the means taken by the invention according to claim 1 will be described with reference numerals used in the description of the embodiments described later.
“A rotor 16 housed in a space formed by the
One end side of an
The
In addition, the portion of the
It is.
[0017]
That is, first, the vane pump 10 according to the first aspect has the same configuration as that of a conventionally used vane pump except for the
[0018]
The
[0019]
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the
[0020]
The
[0021]
Rather, the presence of the
[0022]
(In the suction area)
As shown in FIGS. 1 and 3, the
[0023]
For this reason, each
[0024]
Further, even when the vane pump 10 is at a position higher than the liquid level of the fluid tank, or when the stop time is long and the fluid in the vane pump 10 and the piping is reduced, the suction area of the
[0025]
Furthermore, since each
[0026]
When it is desired to adjust the discharge amount of the vane pump 10, the thickness of the rotor 16 and the
[0027]
In the vane pump 10, when a drive source such as an engine that rotationally drives the
[0028]
(In discharge area)
First, during the rotation of the vane pump 10, the jumping phenomenon described above occurs in each
[0029]
However, in the vane pump 10 of the present invention, the portion corresponding to the discharge region of the
[0030]
Further, for example, when the rotor 16 rotates in reverse, such as when the vane pump 10 is stopped, the distance between each
[0031]
Accordingly, the vane pump 10 of this claim 1.First,
[0032]
Now, the vane pump 10 according to claim 1 is:
“A portion of the
Was also a feature.
[0033]
That is, thisNoIn the vane pump 10, in principle, the
[0034]
With the
[0035]
On the other hand, when the rotor 16 rotates in the reverse direction, even though each
[0036]
In addition, the substantially straight upper portion 17b is coupled to the suction areas before and after it by a gently curved surface, so that the inner peripheral surface of the
[0037]
Therefore, this claimItem 1The vane pump 10 isWhile performing the functions described,Regardless of the rotation situation, its function is even more effective.
[0038]
Also,In order to solve the above problem,In item 2The measures taken by the invention are the above claims.Item 1About vane pump 10
“The distance L between the outer peripheral surface of the
It is.
[0039]
That is, this claimItem 2The vane pump 10 makes the outer shape of the
[0040]
thisClaim 2In the vane pump 10, the
[0041]
Specifically, a
[0042]
So thisClaim 2The vane pump 10 of the above claimItem 1In addition to performing the same function as that of the vane pump 10, the mechanical loss due to the presence of the
[0043]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Each of the inventions configured as described above will be described with reference to the vane pump 10 according to the embodiment shown in the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the vane pump 10 according to the present invention. The
[0044]
As shown in FIGS. 3 and 4, the
[0045]
As shown in FIGS. 1 and 3, the rotor 16 is disposed outside the
[0046]
Further, as shown in FIG. 1, the outer side of the rotor 16 is covered with a
[0047]
Of course, as shown in FIGS. 1 and 2, a
[0048]
In the present embodiment, the
[0049]
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the
[0050]
In particular, in the vane pump 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 5, the portion on the discharge region side of the
[0051]
Further, the distance L between the outer surface of the
[0052]
As described above, the distance between the outer peripheral surface of the
[0053]
As in the above embodiment, the vane pump 10 according to the present invention can ensure a responsiveness that does not change even under any use conditions, in particular, can ensure a high responsiveness of hydraulic oil discharge at the start, During the operation of the vane pump 10, each
[0054]
Furthermore, since the
[0055]
【The invention's effect】
As detailed above, billingSection 1In the invention, as exemplified in the above embodiment,
“A rotor 16 housed in a space formed by the
One end side of an
The
In addition, the portion of the
Thus, no significant friction is generated between each
[0056]
further,Claim 2In the invention pertaining toItem 1About vane pump 10
"The distance L between the outer peripheral surface of the
Has the structural features of the above,Item 1The vane pump 10 that can exhibit the same effect as the vane pump 10, has high responsiveness of hydraulic oil discharge at start-up, and hardly generates mechanical loss due to the presence of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a vane pump according to the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line 1-1 in FIG.
FIG. 3 is a partially enlarged longitudinal sectional view of the rotor, vane ring and vane constituting the vane pump according to the present invention.
FIG. 4 is an enlarged plan view showing a positional relationship between a vane ring and a cam surface in the vane pump.
FIG. 5 is an enlarged plan view showing a simplified version of what is shown in FIG. 4;
FIG. 6 is an enlarged plan view showing a positional relationship between a vane ring and a cam surface in a conventional vane pump.
[Explanation of symbols]
10 Vane pump
11 cases
12 Side plate
12a Ring storage groove
12b Back pressure introduction groove
13 Cam ring
13a Cam surface
14 Vane
15 Side cover
16 Rotor
16a Vane storage groove
17 Vane Ring
18 shaft
19 High pressure chamber
h Vane height
L distance
Claims (2)
前記サイドプレートまたは前記空間を覆蓋するサイドカバーのいずれか少なくとも一方の内面に形成したリング収納溝内に、環状のベーンリングの一端側を嵌合して、このベーンリングの他端側の外面に前記各ベーンの内端面の一部を支持できるようにするとともに、
前記環状のベーンリングを、前記カムリングの吸い込み領域に該当する部分については、カムリングのカム面と略相似形となるようにし、その他の吐出領域に該当する部分については、前記カム面との相似形線よりシャフト側に凹んだ形状となるようにし、
かつ、前記環状のベーンリングの、前記吸い込み領域の吸い込み行程完了後部分に近接する吐出領域側の部分を略直線状部分とするとともに、この直線状部分を、前記ベーンリングの前記吸い込み領域に向けてなだらかに連続させたことを特徴とするベーンポンプ。A rotor housed in a space formed by a side plate and a cam ring in the case and rotated via a shaft, a plurality of vane housing grooves formed radially on the rotor, and the vane housing grooves respectively. In a vane pump provided with a vane that is detachably inserted,
One end side of an annular vane ring is fitted into a ring housing groove formed on at least one inner surface of either the side plate or the side cover that covers the space, and the outer surface on the other end side of the vane ring is fitted. A portion of the inner end face of each vane can be supported;
The annular vane ring is substantially similar to the cam surface of the cam ring for the portion corresponding to the suction region of the cam ring, and the similar shape to the cam surface for the portion corresponding to the other discharge region. Make the shape recessed from the wire to the shaft side ,
In addition, a portion of the annular vane ring on the discharge region side adjacent to a portion after completion of the suction stroke of the suction region is a substantially linear portion, and the linear portion is directed toward the suction region of the vane ring. and said that you were gently is continuously Te vane pump.
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