JP2006090261A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】容積効率の低下及び機械効率の低下を極力小さくすることのできるベーンポンプを提供する。
【解決手段】カムリング２０と、カムリング２０の開放両端に設けられた一対のサイドプレート４０ａ、４０ｂと、カムリング２０と一対のサイドプレート４０ａ、４０ｂにて区画された空間に回転可能に収容されたロータ３０と、ロータ３０に放射状に形成された複数のベーン溝３１のそれぞれに先端がカムリング２０の内周カム面２１に当接しつつ進退可能に収容されたベーン１０とを有し、前記一対のサイドプレート４０ａ、４０ｂの少なくとも一方に形成された油液通路となるポート４１ａ（４１ｂ、４２ａ、４２ｂ）の開口部をロータ３０の回転に伴って移動するベーン１０が通過するベーンポンプにおいて、ベーン１０の前記ベーン３１溝内での進退動以外の所定挙動を抑制するベーン挙動抑制手段を有する構成となる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、油液の圧力源として利用されるベーンポンプに関する。

従来、車両のパワーステアリング装置、燃料噴射装置等の油液の圧力源として利用されるベーンポンプが種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。この種のベーンポンプでは、カムリングと該カムリング開放両端に設けられた一対のサイドプレート（側板）とによって区画された空間にロータが回転可能に収容されている。前記ロータには放射状に複数のベーン溝が形成され、その複数のベーン溝のそれぞれに先端が前記カムリングの内周カム面に当接しつつ進退可能となるようにベーンが収容されている。そして、前記一対のサイドプレートのそれぞれには、油液通路（吐出側通路、吸入側通路）となるポートが形成されている。

このような構造のベーンポンプでは、当該ベーンポンプに供給される油液の圧力等により各ベーンの先端がカムリングの内周カム面に押圧された状態でロータが回転する際に、各ベーンが前記内周カム面を摺動することによってその内周カム面の形状に応じてベーン溝内で進退動する。このようにロータの回転中に各ベーンが進退動してベーン間の容積が増減し、そのベーンがサイドプレートに形成された吸入側のポートの開口部を通過する際に油液がベーン間に引き込まれ、前記ベーンが吐出側のポートの開口部を通過する際にベーン間の油液が送り出される。
特開平９−２４２６７９号公報

ところで、ロータ及びベーンの厚みは、摺動シール性を維持させるために、前記ロータ及びベーンを挟む一対のサイドプレートの間隔よりも僅かに小さくなるように設計されている。このため、ロータ及びベーンと各サイドプレートとの間に隙間（以下、クリアランスという）が形成される。ベーン及びロータと一方のサイドプレートとの間のクリアランスと、それらと他方のサイドプレートとの間のクリアランスとは一般に均等とはならず、それらクリアランスを流れる油液の流体圧のアンバランスによってベーン及びロータが一方のサイドプレート側に寄せられた状態となる。

このように一方のサイドプレート側に寄せられた状態のベーンは、ロータの回転に伴った移動中にベーン溝内でのカムリングの内周カム面の形状に応じた進退動以外に、例えば、サイドプレートに対して傾く、傾いたベーンが更にサイドプレートに形成されたポートに落ち込む、ポートに落ち込んだベーンがポートから脱出する等の挙動を示す。このように前記ベーンのベーン溝内での進退動以外の各挙動により、ベーンのサイドプレートに対する当接状態が均一にならなくなって、局部的に大きな面圧が発生し得ることになる。このため、ベーン及びサイドプレートの磨耗や面荒れが大きくなってしまう。ベーン及びサイドプレートの磨耗が大きくなると、ベーンとサイドプレートとの間のクリアランスが大きくなってベーンポンプの容積効率が低下してしまう。また、面荒れが大きくなると、ロータの回転に伴って移動するベーンのフリクションが大きくなって当該ベーンポンプの機械効率が低下してしまう。

本発明は、前述したような従来のベーンポンプの問題を解決するためになされたもので、容積効率の低下及び機械効率の低下を極力小さくすることのできるベーンポンプを提供するものである。

本発明に係るベーンポンプは、カムリングと、該カムリングの開放両端に設けられた一対のサイドプレートと、前記カムリングと前記一対のサイドプレートにて区画された空間に回転可能に収容されたロータと、該ロータに放射状に形成された複数のベーン溝のそれぞれに先端が前記カムリングの内周カム面に当接しつつ進退可能に収容されたベーンとを有し、前記一対のサイドプレートの少なくとも一方に形成された油液通路となるポートの開口部を前記ロータの回転に伴って移動するベーンが通過するベーンポンプにおいて、前記ベーンの前記ベーン溝内での進退動以外の所定挙動を抑制するベーン挙動抑制手段を有する構成とされる。

このような構成により、ロータの回転に伴ってベーンが移動する際に、当該ベーンがベーン溝内においてカムリングの内周カム面の形状に応じた進退動を繰り返し、油液の吸入及び吐出を繰返す。そして、その過程で、前記ベーンの進退動以外の所定挙動が抑制される。このため、前記ベーンの前記所定挙動が当該ベーン及びサイドプレートの磨耗や面荒れを引き起こすものであったとしても、その磨耗や面荒れを抑制することができるようになる。

また、本発明に係るベーンポンプは、前記ベーン挙動抑制手段として、前記ベーンの先端部が前記サイドプレートに形成されたポートに落ち込むことを防止する落ち込み防止構造を有する構成とすることができる。

このような構成により、ベーンの先端部がサイドプレートに形成されたポートに落ち込むという挙動が防止される。このため、ベーンのポートへの落ち込みによって生じ得るベーン及びサイドプレートでの磨耗や面荒れの発生を回避することができる。

更に、本発明に係るベーンポンプは、前記ベーン挙動抑制手段として、前記ベーンが前記ポートの開口部を通過する際に当該開口部の縁に当接する前記ベーンの先端部位の角及び前記開口部の縁の少なくとも一方を面取りしている構成とすることができる。

このような構成により、ベーンの先端部がサイドプレートに形成されたポートに落ち込んだとしても、前記ベーンが前記ポートから脱出する際に、前記ベーンの先端部位の角と前記ポートの開口部の縁との接触が面取り部分にてなされる。これにより、前記ベーンが前記ポートから脱出する際に、前記ベーンの先端部位の角が前記ポートの開口部の縁に引っ掛かるという挙動が抑制され、前記ベーンの先端部位と前記ポートの開口部の縁との接触により発生する応力が緩和される。その結果、ベーン先端部位及びポートの開口部の縁の磨耗や面荒れを抑制することができるようになる。

また、本発明に係るベーンポンプは、前記ベーン先端部位の角及び前記開口部の縁の面取り幅が、前記ベーンの前記ポートへの落ち込み深さ以上である構成とすることができる。

このような構成により、ポートに落ち込んだベーンが当該ポートから脱出する際に、前記ベーンの先端部位の角と前記ポートの開口部の縁との接触が確実に面取り部分を介してなされるようになる。

また、本発明に係るベーンポンプは、前記落ち込み防止構造として、前記ベーンが前記ポートの開口部を通過する際のベーン先端の進退動範囲及びベーン後端の進退動範囲にオーバーラップしないように前記ポートを形成した構成とすることができる。

このような構成により、回転するロータのベーン溝内においてベーンがカムリングの内周カム面の形状に応じて進退動する際に、ベーン先端及びベーン後端がサイドプレートに形成されたポートにかかることはなく、ベーンの端部が前記ポートに落ち込むことが防止される。

また、本発明に係るベーンポンプは、前記落ち込み防止構造として、前記ベーンを前記一対のサイドプレートのいずれかに押圧する押圧手段を有すると共に、前記押圧手段により前記ベーンが押圧されるサイドプレートにおいて、前記ベーンが前記ポートの開口部を通過する際のベーン先端の進退動範囲及びベーン後端の進退動範囲にオーバーラップしないように前記ポートを形成した構成とすることができる。

このような構成により、回転するロータのベーン溝内においてベーンがカムリングの内周カム面の形状に応じて進退動する際に、当該ベーンが一対のサイドプレートの一方側に押し付けられた状態となる。このため、前記ベーンがベーン溝内で傾くという挙動が抑制され、その結果、前記ベーンが押し付けられることのないサイドプレートのいずれの位置にポートが形成されたとしても、当該ベーンの先端部が前記ポートに落ち込むことがない。また、前記ベーンが押し付けられるサイドプレートに形成されたポートに当該ベーンの先端及び後端がかかることはなく、ベーンが押し付けられたサイドプレートに形成されたポートに当該ベーンの端部が落ち込むことも防止される。

また、本発明に係るベーンポンプは、前記落ち込み防止構造として、前記ベーンを前記一対のサイドプレートのいずれかに押圧する押圧手段を有すると共に、前記押圧手段により前記ベーンが押圧されるサイドプレートに前記ポートを形成しない構成とすることができる。

このような構成により、回転するロータのベーン溝内においてベーンがカムリングの内周カム面の形状に応じて進退動する際に、当該ベーンが一対のサイドプレートのうちポートの形成されていないサイドプレートに押し付けられた状態となる。このため、前記ベーンがベーン溝内で傾くという挙動が抑制され、その結果、前記ベーンが押し付けられることのないサイドプレートのいずれの位置にポートが形成されたとしても、当該ベーンの先端部が前記ポートに落ち込むことなない。また、前記ベーンが押し付けられるサイドプレートには、当該ベーンが落ち込むポート自体が無い。

更に、本発明に係るベーンポンプは、前記押圧手段として、前記カムリングの内周カム面を前記ベーンが押圧されないサイドプレート側から前記ベーンが押圧されるサイドプレート側に向けて広がるテーパ面とすると共に、前記ベーンの先端を前記テーパ面となる前記カムリングの内周カム面に合致する形状とした構成とすることができる。

このような構成により、回転するロータのベーン溝内においてベーンがカムリングの内周カム面の形状に応じて進退動する際に、当該ベーンの先端がテーパ面となる前記内周カム面から反力を受ける。この反力は、前記テーパ面の広がる側に押し付けるスラスト分力を含み、このスラスト分力によって前記ベーンが一方のサイドプレートに押し付けられる。

また、本発明に係るベーンポンプは、前記落ち込み防止構造として、前記ベーンを前記一対のサイドプレートの双方に摺接しないように規制するベーン移動規制手段を有する構成とすることができる。

このような構成により、回転するロータのベーン溝内においてベーンがカムリングの内周カム面の形状に応じて進退動する際に、当該ベーンは一対のサイドプレートのいずれとも摺接しない。このため、前記ベーンがベーン溝内で傾くという挙動が抑制され、その結果、前記一対のサイドプレートそれぞれのいずれの位置にポートが形成されたとしても、ベーンの先端部が当該ポートに落ち込むことはない。

更に、本発明に係るベーンポンプは、前記ベーン移動規制手段として、前記カムリングの内周カム面を凹面に形成すると共に、前記ベーンの先端を前記凹面となる前記カムリングの内周カム面に合致する凸形状とした構成とすることができる。

このような構成により、回転するロータのベーン溝内においてベーンがカムリングの内周カム面の形状に応じて進退動する際に、当該ベーンの先端とカムリングの内周カム面とがそれぞれ凹凸形状によって係合した状態となる。これにより、前記ベーンが一対のサイドプレートの双方に摺接しないように規制される。

また、本発明に係るベーンポンプは、前記ベーンのベーン溝内での進退動を確保しつつ前記ベーンと前記ロータとをキー結合する連結手段を有する構成とすることができる。

このような構成により、前述したように、一対のサイドプレートの双方に摺接しないように規制されたベーンとロータとが、当該ベーンのベーン溝内での進退動が確保されつつキー結合される。このため、ベーンに対してキー結合するロータもまた、一対のサイドプレートの双方に摺接しないように規制され、ロータとサイドプレートとの摺接による磨耗や面荒れを抑制することができるようになる。

本発明に係るベーンポンプによれば、ロータの回転中にベーンがベーン溝内においてカムリングの内周カム面の形状に応じて進退動する際に、ベーン及びサイドプレートの磨耗や面荒れを引き起こし得る前記ベーンの当該進退動以外の所定挙動が抑制されるようになるので、前記磨耗や面荒れに起因した容積効率の低下及び機械効率の低下を極力小さくすることができるようになる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

本発明の第１の実施の形態に係るベーンポンプの基本的な構造は、図１に示すようになっている。図１（ａ）は、ロータの回転軸に垂直な面で切断した断面図であり、図１（ｂ）は、ロータの回転軸に平行な面で切断した断面図である。

図１（ａ）、（ｂ）において、このベーンポンプは、内周に楕円状のカム面２１が形成されたカムリング２０の開放両端に一対のサイドプレート（側板）４０ａ、４０ｂが設けられている。カムリング２０とサイドプレート４０ａ、４０ｂとによって区画された空間にシャフト５０を軸にして回転可能となるロータ３０が収容されている。ロータ３０にはシャフト５０を中心にして放射状に複数のベーン溝３１（１）、３１（２）、・・・、３１（８）が形成されており、各ベーン溝３１（１）〜３１（８）には先端がカムリング２０のカム面２１に当接しつつ進退可能となるようにベーン１０（１）、１０（２）、・・・、１０（８）が収容されている。また、図１（ｂ）に示すように、サイドプレート４０ａ、４０ｂには油液を吸入するための油液通路となるポート４１ａ、４１ｂが形成されると共に、油液を吐出するための油液通路となるポート４２ａ、４２ｂが形成されている。ロータ３０及び各ベーン１０（３）、１０（７）（１０（１）、１０（２）、１０（４）〜１０（６）、１０（８））は、例えば、図１（ｂ）に示すように一方のサイドプレート４０ａ側に寄せられた状態となって、ロータ３０及び各ベーン１０（３）、１０（７）（１０（１）、１０（２）、１０（４）〜１０（６）、１０（８））と他方のサイドプレート４０ｂとの間にクリアランスＳが形成される。

このような構造のベーンポンプの基本的な動作は次のようになる。

油液の圧力等により各ベーン１０（１）〜１０（８）の先端がカムリング２０のカム面２１に押圧された状態でロータ３０が回転する。そして、ロータ３０が回転する際に、各ベーン１０（１）〜１０（８）がカム面２１に沿って摺動することによってカム面２１の楕円形状に応じてベーン溝３１（１）〜３１（８）内で進退移動する。このようにロータ３０の回転中（図１（ａ）における矢弧線参照）に各ベーン１０（１）〜１０（８）が進退移動してベーン間の容積が増減し、そのベーンが吸入側のポート４１ａ、４１ｂの開口部を通過する際に油液がベーン間に引き込まれ、そのベーンが吐出側のポート４２ａ、４２ｂの開口部を通過する際にベーン間の油液が外部に送り出される。

更に、ロータ３０、カムリング２０、各ベーン１０（１）〜１０（８）、及びサイドプレート４０ａ、４０ｂに形成されたポート４１ａ、４１ｂの詳細な位置関係について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２及び図３において、ベーンは参照符号１０、ベーン溝は参照符号３１によりそれぞれ指示されている（以下、同様）。

図２において、ロータ３０の半径方向におけるポート４１ａの外側縁４１ｆｅが、ベーン１０がポート４１ａの開口部を通過する際のベーン１０先端の進退動範囲Δ１にオーバーラップせず、かつ、ロータ３０の半径方向におけるポート４１ａの内側縁４１ｔｅが、ベーン１０がポート４１ａの開口部を通過する際のベーン１０後端の進退動範囲Δ２にオーバーラップしないように、当該ポート４１ａがサイドプレート４０ａに形成されている。即ちポート４１ａは、ベーン１０先端の前記進退動範囲Δ１及びベーン１０後端の前記進退動範囲Δ２の双方にオーバーラップしないように形成されている。

なお、ポート４１ｂも、前述したポート４１ａのベーン１０に対する位置関係と同様の位置関係をもってサイドプレート４０ｂに形成されている。

このようなベーン１０に対する位置関係にてポート４１ａ、４１ｂがサイドプレート４０ａ、４０ｂに形成されているので、図３（図２におけるＡ−Ａ断面図）に示すように、回転するロータ３０のベーン溝３１内においてベーン１０がカムリング２０のカム面２１の形状に応じて進退動する際にサイドプレート４０ａ、４０ｂとのクリアランスＳａ、Ｓｂによってサイドプレート４０ａ、４０ｂに対して僅かに傾くことはあっても、ベーン１０先端及びベーン１０後端がポート４１ａ、４１ｂにかかることはない。従って、ベーン１０の端部がポート４１ａ、４１ｂに落ち込むことが防止される。

このように端部がポート４１ａ、４１ｂに落ち込むというベーン１０の挙動が防止されることから、ベーン１０がポート４１ａ、４１ｂに落ち込むことにより生じ得るベーン１０及びサイドプレート４０ａ、４０ｂでの磨耗や面荒れの発生が回避される。例えば、ポート４１ａ、４１ｂに落ち込んで傾いたベーン１０の先端部やポート４１ａ、４１ｂの開口部の縁の傷つき等が防止される。そのような磨耗や面荒れの発生が回避されることから、当該ベーンポンプの容積効率の低下及び機械効率の低下を極力小さくすることができる。

なお、図４（図２におけるＢ−Ｂ矢視）に示すように、ロータ３０の半径方向におけるポート４１ａ（ポート４１ｂも同様）の開口部の外径の従来構造におけるポート４１の同外径に対する縮小分α１と、ポート４１ａの開口部の内径の従来構造におけるポート４１の同内径に対する縮小分α２とを略同じにすることで、ポートにおける油液の流路面積を従来構造のものと略同じに保つことができる。また、ロータ３０のポート４１ａに対向する角を面取りしてテーパ面３０ａにすることにより、油液の流路面積を更に大きく確保することができるようになる。

また、なお、図１（ｂ）に示す吐出側の各ポート４２ａ、４２ｂもまた、前述したポート４１ａ、４１ｂのベーン１０に対する位置関係と同様の位置関係をもってサイドプレート４０ａ、４０ｂに形成されている。

次に、本発明の第２の実施の形態に係るベーンポンプについて説明する。この第２の実施の形態に係るベーンポンプは、ベーン１０のポート４１ａ、４１ｂへの落ち込みを防止するものではなく、ポート４１ａ、４１ｂに落ち込んだベーン１０がポート４１ａ、４１ｂから脱出する際の所定挙動を抑制することを特徴としている。

本発明の第２の実施の形態に係るベーンポンプの基本的な構造は、図１に示すものと同様である。ただし、ベーン１０の構造及びベーン１０とサイドプレート４０ａ、４０ｂに形成されるポート４１ａ、４１ｂとの位置関係は図５及び図６に示すようになっている。なお、図６は、図５におけるＣ−Ｃ断面図である。

図５において、回転するロータ３０のベーン溝３１においてカムリング２０のカム面２１の形状に応じて進退動するベーン１０がポート４１ａ、４１ｂの開口部を通過する際のベーン１０先端の進退動範囲Δ１（図２参照）にオーバーラップするようにポート４１ａ、４１ｂがサイドプレート４０ａ、４０ｂに形成されている。ベーン１０とポート４１ａ、４１ｂとのこのような位置関係により、ベーン１０がポート４１ａ、４１ｂの開口部を通過する際に、ベーン１０の先端部位がいずれかのポート、例えば、ポート４１ａに落ち込むようになる。

図６に示すように、ベーン１０の先端部位の４つの角は、面取りされて、凸状の湾曲面１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが形成されている。また、ポート４１ａの開口部のベーン１０が横切る縁も、面取りされて、テーパ面４１１ａ、４１１ｂが形成され、ポート４１ｂの開口部のベーン１０が横切る縁も同様に面取りされて、テーパ面４１１ｃ、４１１ｄが形成されている。また、図７に拡大して示されるように、ポート４１ａの開口部の縁での各面取り（テーパ面４１１ａ、４１１ｂ）の幅Ｌ１は、ベーン１０のポート４１ａへの落ち込み深さＬ０以上となり、また、ベーン１０の先端部位の角での面取り（湾曲面１１ａ、１１ｂ）の幅Ｌ２もまた、ベーン１０のポート４１ａへの落ち込み深さＬ０以上となっている。なお、ポート４１ｂの開口部での面取り（テーパ面４１１ｃ、４１１ｄ）の幅及びベーン１０の先端部位の他の角での面取り（湾曲面１１ｃ、１１ｄ）の幅も同様に、ベーン１０のベーン４１ｂへの落ち込み深さ以上となっている。

このような構造のベーンポンプでは、ロータ３０の回転に伴ってベーン１０が移動し（図７における矢印参照）、その過程でポート４１ａに落ち込んだベーン１０の先端部位がポート４１ａから脱出する際に、ベーン１０の先端部位の角に形成された湾曲面１１ａがポート４１ａの開口部の縁に形成されたテーパ面４１１ａに当接する。そして、その湾曲面１１ａがテーパ面４１１ａ上を摺動しつつベーン１０の先端部位がポート４１ａから脱出する。

このように、ベーン１０がポート４１ａから脱出する際に、ベーン１０の先端部位の角とポート４１ａの開口部の縁との接触が湾曲面１１ａ及びテーパ面４１１ａ（面取り部位）にてなされるので、ベーン１０の先端部位の角がポート４１ａの開口部の縁に引っ掛かるという挙動が抑制され、ベーン１０の先端部位とポート４１ａの開口部の縁との接触により発生する応力が緩和される。その結果、ベーン１０の先端部位及びポート４１ａの開口部の縁の磨耗や面荒れが抑制され、当該ベーンポンプの容積効率の低下及び機械効率の低下を極力小さくすることができる。

なお、前述した面取りは、ベーン１０の先端部位だけであっても、また、ポート４１ａ（４１ｂ）の開口部の縁だけであってもよい。また、前記面取り幅（図７におけるＬ１、Ｌ２）は、ベーン１０の先端部位のポート４１ａ（４１ｂ）への落ち込み深さ（図７におけるＬ０）より小さいものであってもよい。ただし、ベーン１０の先端部位の角がポート４１ａの開口部の縁に引っ掛かるという挙動を極力抑制するという観点からは、前述したように、ベーン１０の先端部位の角及びポート４１ａ（４１ｂ）の開口部の縁の双方を面取りし、その面取り幅をベーン１０の先端部位のポート４１ａ（４１ｂ）への落ち込み深さ以上にすることが好ましい。

また、なお、図１に示す吐出側のポート４２ａ、４２ｂもまた、前述したポート４１ａ、４１ｂと同様に構成される。

次に、本発明の第３の実施の形態に係るベーンポンプについて説明する。この第３の実施の形態に係るベーンポンでは、ベーン１０を一方のサイドプレート４０ｂに押圧することにより、ベーン１０の傾きを抑制し、結果として、ベーン１０のポートへの落ち込みを防止している。

本発明の第３の実施の形態に係るベーンポンプの基本的な構造は図１に示すものと同様である。ただし、ロータ３０、ベーン１０、サイドプレート４０ａ、４０ｂに形成されるポート４１ａ、４１ｂ及びカムリング２０は図８に示すように構成される。

図８において、カムリング２０のカム面２１ａが一方のサイドプレート４０ａ側から他方のサイドプレート４０ｂ側に向けて広がるテーパ面となっている。そして、ベーン１０の先端が前記テーパ面となるカムリング２０のカム面２１ａに合致する形状となっている。また、サイドプレート４０ｂには、前述した第１の実施の形態と同様に、ポート４１ｂが、ベーン１０先端の進退動範囲及びベーン１０後端の前記進退動範囲の双方にオーバーラップしないように形成されている。サイドプレート４０ａには、前述した第２の実施の形態と同様に、ポート４１ａが、ベーン１０先端の進退動範囲にオーバーラップするように形成されている。

このような構造のベーンポンプでは、回転するロータ３０のベーン溝３１内においてベーン１０がカムリング２０のカム面２１ａの形状に応じて進退動する際に、ベーン１０の先端がテーパ面となるカム面２１ａから反力を受ける。この反力は、テーパ面の広がる側に押し付ける、即ち、サイドプレート４０ｂに押し付けるスラスト分力を含み、このスラスト分力によってベーン１０がサイドプレート４０ｂに押し付けられる。

ロータ３０の回転に伴ってベーン１０が移動する際に、ベーン１０が前述したようにサイドプレート４０ｂに押し付けられるので、ベーン１０がベーン溝３１内で傾くという挙動が抑制され、ベーン１０の先端部位がサイドプレート４０ａに形成されたポート４１ａに落ち込むことがない。また、ベーン１０の先端は、前述した第１の実施の形態の場合と同様に、ベーン１０が押圧されるサイドプレート４０ｂに形成されたポート４１ｂにかかることはなく、ベーン１０がポート４１ｂに落ち込むこともない。

このように、ベーン１０がサイドプレート４０ｂに押圧されてベーン溝３１内で傾くという挙動が抑制されることにより、ベーン１０とサイドプレート４０ｂとの当接状態が均一となり、ベーン１０とサイドプレート４０ｂとの接触面において局部的に大きな面圧が発生することが抑制される。よって、ベーン１０とサイドプレート４０ｂとの接触面における磨耗や面荒れが抑制される。また、サイドプレート４０ａ、４０ｂに形成されたポート４１ａ、４１ｂのいずれにもベーン１０の先端部位が落ち込むことがないので、ベーン１０がポート４１ａ、４１ｂへの落ち込むことにより生じ得るベーン１０及びサイドプレート４０ａ、４０ｂでの磨耗や面荒れの発生も回避される。これにより、当該ベーンポンプの容積効率の低下及び機械効率の低下を極力小さくすることができる。

なお、図１に示す吐出側のポート４２ａは、前述したポート４１ａと同様に構成され、吐出側のポート４２ｂは、前述したポート４１ｂと同様に構成される。

次に、本発明の第４の実施の形態に係るベーンポンプについて説明する。

この第４の実施の形態に係るベーンポンプでは、図８に示すポート４１ｂが、図９に示すように、サイドプレート４０ｂに形成されていない。他の構成は、前述した第３の実施の形態に係るベーンポンプと同様である。

このような構造のベーンポンプでは、前述した第３の実施の形態に係るベーンポンプの場合と同様に、ベーン１０がサイドプレート４０ｂに押圧され、ベーン１０が傾くという挙動が抑制される。これにより、ベーン１０とサイドプレート４０ｂとの接触面において局部的に大きな面圧が発生することが抑制されると共に、サイドプレート４０ａ、４０ｂに形成されたポート４１ａ、４１ｂにベーン１０の先端部位が落ち込むことも防止される。よって、ベーン１０及びサイドプレート４０ａ、４０ｂの磨耗や面荒れが抑制され、当該ベーンポンプの容積効率の低下及び機械効率の低下を極力小さくすることができる。

次に、本発明の第５の実施の形態に係るベーンポンプについて説明する。この第５の実施の形態に係るベーンポンプでは、ベーン１０をサイドプレート４０ａ、４０ｂの双方に摺接させないように規制することにより、ベーン１０の傾きを抑制し、結果として、ベーン１０のポートへの落ち込みを防止している。

本発明の第５の実施の形態に係るベーンポンプの基本的な構造は図１に示すものと同様である。ただし、ロータ３０、ベーン１０、サイドプレート４０ａ、４０ｂに形成されるポート４１ａ、４１ｂ及びカムリング２０は図１０に示すように構成される。

図１０において、カムリング２０のカム面２１ｂが楔状の凹面となっている。そして、ベーン１０の先端が前記楔状の凹面となるカムリング２０のカム面２１ｂに合致する凸形状となっている。サイドプレート４０ａ、４０ｂの所定位置にポート４１ａ、４１ｂが形成されている。なお、カム面（凹面）２１ｂの加工を容易とするために、カムリング２０を回転軸線（図の左右方向）に二分割した構成としてもよい。

このような構造のベーンポンプでは、ロータ３０のベーン溝３１内において押圧部材３２にてロータ３０の半径方向に押圧される（前述した各実施の形態の場合と同様に油液による押圧でもよい）ベーン１０の先端とカムリング２０のカム面２１ｂとがそれぞれ凹凸形状によって係合した状態となる。この状態で、ベーン１０の先端は、ロータ３０の回転に伴ってカムリング２０のカム面２１ｂ上を摺動し、ベーン１０がカム面２１ｂの形状に応じてベーン溝３１内において進退動する。

前述したようにベーン１０の凸形状となる先端がカムリング２０の楔状（凹面）となるカム面２１ｂに係合にしていることから、ベーン１０のロータ３０の軸方向の移動が規制され、ベーン１０はサイドプレート４０ａ、４０ｂのいずれとも摺接しない。このため、ベーン１０がベーン溝３１内で傾くという挙動が抑制され、ベーン１０の先端部位がサイドプレート４０ａ、４０ｂに形成されたポート４１ａ、４１ｂに落ち込むことがない。よって、ベーン１０がポート４１ａ、４１ｂへの落ち込むことにより生じ得るベーン１０及びサイドプレート４０ａ、４０ｂでの磨耗や面荒れの発生が回避される。また、ベーン１０がサイドプレート４０ａ、４０ｂの双方に摺接することがないため、ベーン１０とサイドプレート４０ａ、４０ｂとの摺接に起因した磨耗や面荒れの発生が回避される。その結果、当該ベーンポンプの容積効率の低下及び機械効率の低下を極力小さくすることができる。

次に、本発明の第６の実施の形態に係るベーンポンプは、前述した図１０に示す構造に加え、図１１に示す構造を有する。なお、図１１は、図１０におけるＤ−Ｄ断面図である。

図１１において、ベーン１０のベーン溝３１の内壁との対向面にロータ３０の半径方向に延びるキー溝１５、１６が形成され、そのキー溝１５、１６にベーン溝３１の内壁から突出するキー３３、３４（連結手段）が摺動自在に嵌合している。これにより、前述したようにサイドプレート４０ａ、４０ｂのいずれとも摺接しないように規制されたベーン１０がベーン溝３１内での進退動が確保されつつロータ３０とキー結合される。

このような構造のベーンポンプでは、回転するロータ３０のベーン溝３１内においてベーン１０がカムリング２０のカム面２１の形状に応じて進退動する際に、ベーン１０はサイドプレート４０ａ、４０ｂのいずれにも摺接しない。このようにサイドプレート４０ａ、４０ｂのいずれにも摺接しないように規制されたベーン１０とロータ３０とが、ベーン１０のベーン溝３１内での進退動が確保されつつキー結合されるので、ロータ３０もまた、サイドプレート４０ａ、４０ｂのいずれにも摺接しないように規制される。よって、ロータ３０とサイドプレート４０ａ、４０ｂとの摺接による磨耗や面荒れを抑制することができるようになり、当該ベーンポンプの容積効率の低下及び機械効率の低下を更に小さくすることができる。

以上、説明したように、本発明に係るベーンポンプは、ベーン及びサイドプレートの磨耗や面荒れに起因した容積効率の低下及び機械効率の低下を極力小さくすることができるという効果を有し、油液の圧力源（例えば、ディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプ）として利用されるベーンポンプとして有用である。

本発明の第１の実施の形態に係るベーンポンプの基本的な構造を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るベーンポンプにおけるロータ、ベーン、カムリング、及びポートの詳細構成を示す断面図である。 図２におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るベーンポンプにおけるポートの位置（図２におけるＢ−Ｂ矢視による）を従来構造のベーンポンプにおけるポートの位置と比較して示した断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るベーンポンプにおけるロータ、ベーン、カムリング及びポートの詳細構造を示す断面図である。 図５におけるＣ−Ｃ断面図である。 ポートに落ち込んだベーン先端部位を拡大して示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るベーンポンプにおけるロータ、ベーン、カムリング及びポートの詳細構造を示す断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係るベーンポンプにおけるロータ、ベーン、カムリング及びポートの詳細構造を示す断面図である。 本発明の第５の実施の形態に係るベーンポンプにおけるロータ、ベーン、カムリング及びポートの詳細構造を示す断面図である。 本発明の第６の実施の形態に係るベーンポンプにおけるロータ、ベーン、カムリング及びポートの詳細構造を示す断面図である。

符号の説明

１０、１０（１）〜１０（８） ベーン
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 湾曲面
１５、１６ キー溝
２０ カムリング
２１ カム面
２１ａ テーパ面（カム面）
２１ｂ 凹面（カム面）
３０ ロータ
３１、３１（１）〜３１（８） ベーン溝
３３、３４ キー
４０ａ、４０ｂ サイドプレート（側板）
４１ａ、４１ｂ ポート（吸入側）
４２ａ、４２ｂ ポート（吐出側）
５０ シャフト
４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｄ テーパ面

Claims (11)

1. カムリングと、該カムリングの開放両端に設けられた一対のサイドプレートと、前記カムリングと前記一対のサイドプレートにて区画された空間に回転可能に収容されたロータと、該ロータに放射状に形成された複数のベーン溝のそれぞれに先端が前記カムリングの内周カム面に当接しつつ進退可能に収容されたベーンとを有し、前記一対のサイドプレートの少なくとも一方に形成された油液通路となるポートの開口部を前記ロータの回転に伴って移動するベーンが通過するベーンポンプにおいて、
   前記ベーンの前記ベーン溝内での進退動以外の所定挙動を抑制するベーン挙動抑制手段を有することを特徴とするベーンポンプ。
2. 前記ベーン挙動抑制手段として、前記ベーンの先端部が前記サイドプレートに形成されたポートに落ち込むことを防止する落ち込み防止構造を有することを特徴とする請求項１記載のベーンポンプ。
3. 前記ベーン挙動抑制手段として、前記ベーンが前記ポートの開口部を通過する際に当該開口部の縁に当接する前記ベーンの先端部位の角及び前記開口部の縁の少なくとも一方を面取りしていることを特徴とする請求項１記載のベーンポンプ。
4. 前記ベーン先端部位の角及び前記開口部の縁の面取り幅は、前記ベーンの前記ポートへの落ち込み深さ以上であることを特徴とする請求項３記載のベーンポンプ。
5. 前記落ち込み防止構造として、前記ベーンが前記ポートの開口部を通過する際のベーン先端の進退動範囲及びベーン後端の進退動範囲にオーバーラップしないように前記ポートを形成したことを特徴とする請求項２記載のベーンポンプ。
6. 前記落ち込み防止構造として、前記ベーンを前記一対のサイドプレートのいずれかに押圧する押圧手段を有すると共に、
   前記押圧手段により前記ベーンが押圧されるサイドプレートにおいて、前記ベーンが前記ポートの開口部を通過する際のベーン先端の進退動範囲及びベーン後端の進退動範囲にオーバーラップしないように前記ポートを形成したことを特徴とする請求項２記載のベーンポンプ。
7. 前記落ち込み防止構造として、前記ベーンを前記一対のサイドプレートのいずれかに押圧する押圧手段を有すると共に、
   前記押圧手段により前記ベーンが押圧されるサイドプレートに前記ポートを形成しないことを特徴とする請求項２記載のベーンポンプ。
8. 前記押圧手段として、前記カムリングの内周カム面を前記ベーンが押圧されないサイドプレート側から前記ベーンが押圧されるサイドプレート側に向けて広がるテーパ面とすると共に、
   前記ベーンの先端を前記テーパ面となる前記カムリングの内周カム面に合致する形状としたことを特徴とする請求項６または７記載のベーンポンプ。
9. 前記落ち込み防止構造として、前記ベーンを前記一対のサイドプレートの双方に摺接しないように規制するベーン移動規制手段を有することを特徴とする請求項２記載のベーンポンプ。
10. 前記ベーン移動規制手段として、前記カムリングの内周カム面を凹面に形成すると共に、
    前記ベーンの先端を前記凹面となる前記カムリングの内周カム面に合致する凸形状としたこと特徴とする請求項９記載のベーンポンプ。
11. 前記ベーンのベーン溝内での進退動を確保しつつ前記ベーンと前記ロータとをキー結合する連結手段を有することを特徴とする請求項９または１０記載のベーンポンプ。
    

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