ベーンポンプ
【課題】ポンプの容積効率の低下を好適に抑制することのできるベーンポンプを提供する。
【解決手段】ベーンポンプのロータ１７及びベーン２５の一方の側面に対向して設けられた固定側板２には固定側吐出ポート４、固定側吸入ポート３、及び固定側背圧導入溝５が設けられている。ロータ１７及びベーン２５の他方の側面に対向して設けられ、カムリング１２内をロータ１７の軸方向に摺動可能とされた可動側板３０には、可動側吐出ポート２２、可動側吸入ポート１９、及び可動側背圧導入溝２８が設けられている。固定側吐出ポート４の開口面積は可動側吐出ポート２２の開口面積よりも大きく形成し、固定側吸入ポート３の開口面積を可動側吸入ポート１９の開口面積よりも大きく形成し、固定側背圧導入溝５の開口面積を可動側背圧導入溝２８の開口面積よりも大きく形成することにより、ロータ１７及びベーン２５を可動側板３０に向けて付勢する。
【解決手段】ベーンポンプのロータ１７及びベーン２５の一方の側面に対向して設けられた固定側板２には固定側吐出ポート４、固定側吸入ポート３、及び固定側背圧導入溝５が設けられている。ロータ１７及びベーン２５の他方の側面に対向して設けられ、カムリング１２内をロータ１７の軸方向に摺動可能とされた可動側板３０には、可動側吐出ポート２２、可動側吸入ポート１９、及び可動側背圧導入溝２８が設けられている。固定側吐出ポート４の開口面積は可動側吐出ポート２２の開口面積よりも大きく形成し、固定側吸入ポート３の開口面積を可動側吸入ポート１９の開口面積よりも大きく形成し、固定側背圧導入溝５の開口面積を可動側背圧導入溝２８の開口面積よりも大きく形成することにより、ロータ１７及びベーン２５を可動側板３０に向けて付勢する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のベーンを有するロータをカムリング内で回転させ、その回転に伴い隣合うベーン間の作動室の容積を変化させてポンプ作用を行うようにしたベーンポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプの一形態として知られるベーンポンプでは、一般にカムリング内にロータが設けられている。ロータには、その外周面において開口し、かつロータの中心に向かって延びる複数のベーン溝が設けられ、各ベーン溝にベーンが摺動可能に収容されている。このベーンポンプでは、隣合うベーン間の作動室の容積がロータの回転に伴い変化し、その変化により液体の吸入・加圧・吐出が行われる。
【０００３】
こうしたポンプ作用を行うには、各ベーンが径方向外方へ付勢されて、常にカムリング内周のカム面に接触することが重要である。このベーンの付勢のために、各ベーン溝の底部に背圧室が設けられており、作動室から吐出された高圧の流体が背圧室には導入される。
【０００４】
このようなベーンポンプには、ロータの軸方向における該ロータ及びベーンの各側面に対向して設けられ、作動室の側壁の一部を構成する側板がそれぞれ備えられている。なお、本発明にかかる先行技術文献としては、例えば特許文献１に記載されるベーンポンプなどがある。このベーンポンプでは、ハウジング内にカムリングが収納されており、そのカムリングの各側面にはサイドプレートやカバーといった上記各側板として機能する部材が設けられている。
【特許文献１】特開平９−２４２６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記各側板には、ベーンの各側面に向けて開口された溝であって作動室から流体を吐出する吐出ポートや、同じくベーンの各側面に向けて開口された溝であって作動室に流体を吸入する吸入ポートや、ロータ及びベーンの各側面、並びに背圧室に向けて開口された溝であって作動室から吐出された流体が導かれる背圧導入溝などが形成されている。
【０００６】
また、カムリング内でのロータ及びベーンの回転を可能にするために、ロータの軸方向におけるロータ及びベーンの厚みは各側板の間隔とほぼ同じかわずかに小さくされている。すなわち、ロータ及びベーンの一方の側面とこれに対向する側板との間、並びにロータ及びベーンの他方の側面とこれに対向する側板との間にはある程度（０μｍ〜数十μｍ程度）のクリアランスがそれぞれ設けられる。この各クリアランスには上記吐出ポートや吸入ポート、あるいは背圧導入溝を介して流体が流れ込んでくるため、その流体の圧力がロータ及びベーンの各側面に作用し、ロータ及びベーンにはロータの軸方向に作用するスラスト力が付与される。
【０００７】
ここで、ロータ及びベーンの一方の側面とこれに対向する側板との間のクリアランス、並びにロータ及びベーンの他方の側面とこれに対向する側板との間のクリアランスでの流体の流動態様がそれぞれ異なる場合には、ロータ及びベーンの一方の側面、並びにロータ及びベーンの他方の側面に作用する各流体圧等がそれぞれ異なるようになる。そのため、この場合には、ロータ及びベーンが各側板のうちの一方の側板に押し付けられ、その一方の側板はロータ及びベーンの摺動範囲において摩耗してしまう。このような段付き摩耗が発生すると、上記クリアランスが増大するため、同クリアランスからの流体のリーク量も増大し、ひいてはポンプの容積効率が低下してしまうおそれがある。
【０００８】
他方、図９に示すように、ロータ１７及びベーン２５の一方の側面に対向して設けられた固定側板２と、ロータ１７及びベーン２５の他方の側面に対向して設けられ、カムリング１２内をロータ１７の軸方向に摺動し、固定側板２に向けて付勢される可動側板３０とを備えるベーンポンプでは、ロータ１７及びベーン２５が固定側板２に押し付けられる。ここで、可動側板３０にあってロータ１７やベーン２５に対向する面は、ほぼその全面においてロータ１７やベーン２５の側面が摺動するため、段付き摩耗が生じにくく、摩耗によるクリアランスの補償も容易である。しかし、固定側板２側については、上述したような態様で段付き摩耗が発生するおそれがあるため、固定側板２側のクリアランス増大によってその部分での流体のリーク量が増大し、ポンプの容積効率は低下してしまうおそれがある。なお、ポンプの容積効率とは、次の式で定義される効率である。
【０００９】
ポンプの容積効率ηｖ＝圧力Ｐでの吐出量Ｑｐ／理論吐出量Ｑ０×１００
（「Ｑ０−Ｑｐ」はポンプ内部での総リーク量に相当する）
ちなみに、各側板を上述したような可動側板にすれば、各側板での段付き摩耗の発生は抑えられるものの、以下のような問題が新たに生じてしまう。
【００１０】
すなわち、可動側板３０はカムリング１２内を摺動するのであるが、同可動側板３０の外周面とカムリング１２の内周面との間のクリアランスが大きいと、その部分からのリーク量が増大し、ポンプ効率は低下してしまうようになる。そのため、そのようなクリアランスは極力小さくすることが望ましい。ここで、可動側板３０の外周面は作動室の気密性を極力確保するために、カムリング１２の内周形状に近似されたカム面となっている。従って、同可動側板３０の外周面を形成する際にはそもそも高い加工精度が要求されるにもかかわらず、さらにそのようなクリアランスの縮小を図ることはさらに高い加工精度が要求される。そのため、同可動側板３０を複数使用するベーンポンプでは、コスト等の上昇が避けられないものとなる。
【００１１】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ポンプの容積効率の低下を好適に抑制することのできるベーンポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、カムリングと、該カムリング内に設けられたロータと、該ロータの外周面に開口する複数のベーン溝にそれぞれに設けられて前記ロータの回転に伴い前記カムリング内のカム面を摺動する複数のベーンと、隣合うベーン間毎に区画された複数の作動室とを有し、前記ロータの回転に伴う各作動室の容積変化により、吸入通路から前記作動室内に流体を吸入し、吐出通路から該流体を加圧した状態で吐出するベーンポンプにおいて、前記ロータの軸方向における該ロータ及び前記ベーンの一方の側面に対向して設けられ、前記作動室の側壁の一部を構成する固定側板と、前記ロータ及び前記ベーンの他方の側面に対向して設けられ、前記カムリング内を前記ロータの軸方向に摺動可能であって前記固定側板に向けて付勢され、前記作動室の側壁の一部を構成する可動側板と、前記ロータ及び前記ベーンを前記可動側板に向けて付勢する付勢機構とを備えたことをその要旨とする。
【００１３】
同構成によれば、付勢機構によってロータ及びベーンが上記可動側板に向けて付勢される。そのため、ロータ及びベーンの側面は、主に可動側板の側で摺動するようになり、ロータ及びベーンと上記固定側板との摺動が抑えられるようになる。従って、該固定側板での段付き摩耗の発生が抑制され、ポンプの容積効率の低下を好適に抑制することができるようになる。
【００１４】
ちなみに、同構成によれば可動側板に摩耗が生じるものの、この摩耗に起因するクリアランスの増大は可動側板の固定側板に向けての移動によって補償される。従って、可動側板の摩耗に起因する容積効率の低下も抑制される。
【００１５】
なお、可動側板を固定側板に向けて付勢する態様としては、ばね等の弾性部材を用いたり、該可動板にあって固定板側とは反対の面に背圧（ベーンポンプ内部から吐出される流体の圧力）を作用させたりするといった態様を採用することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のベーンポンプにおいて、前記ベーン溝の底部には前記作動室から吐出された流体が導かれる背圧室が設けられており、前記固定側板にあって前記ロータ及び前記ベーンの側面に対向する面には、前記ベーンの側面に向けて開口された溝であって前記作動室から前記吐出通路に前記流体を吐出する固定側吐出ポートと、前記ベーンの側面に向けて開口された溝であって前記吸入通路から前記作動室に前記流体を吸入する固定側吸入ポートと、前記ロータ及び前記ベーンの側面、並びに前記背圧室に向けて開口された溝であって前記作動室から吐出された流体が導かれる固定側背圧導入溝とが形成されており、前記可動側板にあって前記ロータ及び前記ベーンの側面に対向する面には、前記ベーンの側面に向けて開口された溝であって前記作動室から前記吐出通路に前記流体を吐出する可動側吐出ポートと、前記ベーンの側面に向けて開口された溝であって前記吸入通路から前記作動室に前記流体を吸入する可動側吸入ポートと、前記ロータ及び前記ベーンの側面、並びに前記背圧室に向けて開口された溝であって前記作動室から吐出された流体が導かれる可動側背圧導入溝とが形成されており、前記付勢機構は、前記固定側吐出ポートの開口面積が前記可動側吐出ポートの開口面積よりも大きく形成され、前記固定側吸入ポートの開口面積が前記可動側吸入ポートの開口面積よりも大きく形成され、前記固定側背圧導入溝の開口面積が前記可動側背圧導入溝の開口面積よりも大きく形成されていることによって構成されることをその要旨とする。
【００１７】
同構成によれば、上記固定側吐出ポートの開口面積が上記可動側吐出ポートの開口面積よりも大きく形成され、上記固定側吸入ポートの開口面積が上記可動側吸入ポートの開口面積よりも大きく形成され、上記固定側背圧導入溝の開口面積が上記可動側背圧導入溝の開口面積よりも大きく形成される。従って、固定側板に対向するロータ及びベーンの一方の側面での流体圧の受圧面積は、可動側板に対向するロータ及びベーンの他方の側面での流体圧の受圧面積よりも大きくなり、この受圧面積差によってロータ及びベーンは可動側板に向けて付勢される。このように上記構成によれば、ロータ及びベーンを可動側板に向けて確実に付勢することができるようになる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のベーンポンプにおいて、前記ベーン溝の底部には前記作動室から吐出された流体が導かれる背圧室が設けられており、前記付勢機構は、前記固定側板に対向する前記ロータ及び前記ベーンの一方の側面に設けられて前記固定側板に向けて開口され、かつ前記背圧室に連通するように形成された段部によって構成されることをその要旨とする。
【００１９】
同構成によれば、背圧室の流体圧が上記段部に作用するようになる。ここで、同段部は、固定側板に対向するロータ及びベーンの一方の側面に設けられており、かつ固定側板に向けて開口されている。そのため、その流体圧は固定側板やロータ及びベーンの一方の側面に作用し、同ロータ及びベーンが可動側板に向けて付勢されるようになる。従って、上記構成によれば、ロータ及びベーンを可動側板に向けて確実に付勢することができるようになる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のベーンポンプにおいて、前記ベーン溝の底部には、該ベーン溝の底面と前記ベーンにあって前記底面に対向する内端面とで形成されて前記作動室から吐出された流体が導かれる背圧室が設けられており、前記付勢機構は、前記固定側板に向けて前記背圧室が拡大するように形成された前記底面及び前記内端面によって構成されることをその要旨とする。
【００２１】
同構成では、ベーン溝の底面とベーンにあって該底面に対向する内端面とで形成されて作動室から吐出された流体が導かれる背圧室を設けるようにしている。そのため、ベーン溝の底面とベーンの内端面には流体圧が作用するようになる。ここで、背圧室が固定側板に向けて拡大するようにベーン溝の底面及びベーンの内端面をそれぞれ形成するようにしている。そのため、ベーン溝の底面及びベーンの内端面に作用する流体圧は、ロータの軸方向にあって可動側板に向けて作用するようになる。従って、ロータ及びベーンは可動側板に向けて付勢されるようになる。このように上記構成によれば、ロータ及びベーンを可動側板に向けて確実に付勢することができるようになる。
【００２２】
なお、請求項５に記載の発明によるように、前記ベーン溝の底面及び前記ベーンの内端面は傾斜面で形成される、といった構成を採用することにより、固定側板に向けた背圧室の拡大を実際に行うことができ、また、ベーン溝の底面及びベーンの内端面に作用する流体圧を確実にロータの軸方向にあって可動側板に向けて作用させることができるようになる。
【００２３】
また、請求項６に記載の発明によるように、前記ベーン溝の底面及び前記ベーンの内端面は階段状に形成される、といった構成を採用することによっても、固定側板に向けた背圧室の拡大を実際に行うことができる。また、ベーン溝の底面及びベーンの内端面にあって、ロータの軸方向に面する階段面に流体圧が作用するため、この場合にもベーン溝の底面及びベーンの内端面に作用する流体圧を確実にロータの軸方向にあって可動側板に向けて作用させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
以下、この発明にかかるベーンポンプを具体化した第１の実施形態について、図１〜図３に基づき説明する。このベーンポンプの適用対象としては、例えば、内燃機関に燃料を供給する燃料ポンプ、自動車のパワーステアリング装置に使用するポンプ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
図１は図２のＢ−Ｂ断面について、図２は図１のＡ−Ａ断面についてそれぞれ模式的に示している。
これら図１及び図２に示すように、このベーンポンプは、略円環状をなし、かつ自身の内周面をカム面１３とするカムリング１２を備えている。ここで、カム面１３の位置を特定するために、図１における右下４５°の箇所を便宜上基準位置とし、反時計回り方向の角度θで表すこととする。基準位置の角度θを「θ０」とし、この基準位置から４５°ずつ回転位相が進んだ位置をそれぞれ「θ１」，「θ２」，・・・，「θ７」とする。
【００２６】
カムリング１２の中心Ｃからカム面１３までの距離Ｄ（図２参照）は、角度θに応じて異なっている。距離Ｄは、角度θがθ０となる位置（基準位置）で最小となり、回転位相が進む（角度θが大きくなる）に従って徐々に大きくなる。そして、距離Ｄは基準位置から９０°回転位相が進んだ位置（角度θがθ２となる位置）で最大となる。さらに、回転位相が進むと、距離Ｄは逆に徐々に小さくなる。そして、距離Ｄは基準位置から１８０°回転位相が進んだ位置（角度θがθ４となる位置）で最小、すなわち基準位置と同じになる。距離Ｄは前記θ４から回転位相が進むに従って再び徐々に大きくなる。そして、距離Ｄは基準位置から２７０°回転位相が進んだ位置（角度θがθ６となる位置）で最大となる。さらに、回転位相が進むと、距離Ｄは逆に徐々に小さくなる。このように、角度θがθ０〜θ４となる領域、及びθ４〜θ０となる領域のそれぞれにおいて、距離Ｄの変化態様は同様になっている。
【００２７】
カムリング１２内には、円柱状のロータ１７が設けられている。このロータ１７には、内燃機関等によって回転駆動される駆動軸１６が貫通した状態で一体回転可能に取付けられている。
【００２８】
ロータ１７にはその外周面において開口し、かつ中心Ｃに向けて延びる複数（ここでは８つ）のベーン溝２４が、周方向に等角度毎又は略等角度毎に設けられている。各ベーン溝２４には、ベーン２５が摺動可能に収容されている。各ベーン２５はベーン溝２４から突出する方向（径方向外方）へ付勢されて、カム面１３に押付けられる構成となっている。
【００２９】
隣合うベーン２５間であって、カムリング１２やロータ１７によって囲まれた空間は、ロータ１７の回転に伴い容積が変化する作動室２６（図１）を構成している。
ロータ１７の軸方向にあって、該ロータ１７及びベーン２５の一方の側面（図２の左側）には、その一方の側面に対向して設けられ、作動室２６の側壁の一部を構成する固定側板２が設けられている。この固定側板２は、カムリング１２の一方の側面（図２の左側）に固定されており、駆動軸１６が貫通した状態で回転可能に軸支されている。また、同固定側板２には、燃料やオイルなどの流体をベーンポンプ内に吸入するための吸入通路２１が形成されている。
【００３０】
ロータ１７の軸方向における該ロータ１７及びベーン２５の他方の側面（図２の右側）には、その他方の側面に対向して設けられ、カムリング１２内をロータ１７の軸方向に摺動可能に配設されて作動室２６の側壁の一部を構成する可動側板３０が設けられている。この可動側板３０の外周面は、作動室２６の気密性を極力確保するためにカムリング１２の内周形状に近似されたカム面となっている。また、可動側板３０には、駆動軸１６の一方端を回転可能に軸支するための穴３０ｂが形成されている。
【００３１】
カムリング１２の他方の側面（図２の右側）には、側板ハウジング１５が固定されている。この側板ハウジング１５内には、上記可動側板３０がロータ１７の軸方向に摺動可能とされた凹部１５ａが形成されている。また、同側板ハウジング１５内には、可動側板３０を固定側板２に向けて付勢する、換言すれば可動側板３０をロータ１７及びベーン２５に押し付けるためのばね３１が配設されている。なお、ばね３１は適宜の弾性部材に変更してもよい。また、側板ハウジング１５には、ベーンポンプから流体を吐出するための吐出通路２３が形成されており、この吐出通路２３は上記凹部１５ａに連通されている。従って、可動側板３０にあって固定側板２側とは反対の面には背圧（ベーンポンプ内部から吐出される流体の圧力）が作用し、この背圧によっても、可動側板３０は固定側板２に向けて付勢される。
【００３２】
上述したように、ベーン２５をベーン溝２４から突出する方向（径方向外方）へ付勢するべく、各ベーン溝２４の底部には背圧室２７が設けられている。背圧室２７は、ベーン溝２４の底面１７Ａとベーン２５にあって該底面１７Ａに対向する内端面２５Ｂとで形成されており、作動室２６から吐出された流体が導かれるようになっている。従って、ベーン２５の内端面２５Ｂには吐出される流体の圧力が作用し、そのベーン２５がベーン溝２４から突出する方向へ変位させられてカム面１３に押付けられる。
【００３３】
上記作動室２６に流体を吸入するために、可動側板３０にあってベーン２５の側面に対向する面には、ベーン２５の側面に向けて開口された溝であって吸入通路２１から作動室２６に流体を吸入する可動側吸入ポート１９が形成されている。この可動側吸入ポート１９も、略円弧状をなしており、径方向については、作動室２６に対応する箇所に位置している。また、周方向については、前述したカム面１３の角度θがθ１，θ５である箇所の近傍に位置している。このように、可動側吸入ポート１９は中心Ｃを挟んで相対向する箇所（図１の左右）に位置している。
【００３４】
また、固定側板２にあってベーン２５の側面に対向する面には、ベーン２５の側面に向けて開口された溝であって上記吸入通路２１から作動室２６に流体を吸入するための固定側吸入ポート３が形成されている。この固定側吸入ポート３は、略円弧状をなしており、径方向については、作動室２６に対応する箇所に位置している。また、周方向については、前述したカム面１３の角度θがθ１，θ５である箇所の近傍に位置している。このように、固定側吸入ポート３は中心Ｃを挟んで相対向する箇所（図１の左右）に位置しており、作動室２６を介して上記可動側吸入ポート１９に常時連通されている。
【００３５】
上記作動室２６から流体を吐出するために、可動側板３０にあってベーン２５の側面に対向する面には、ベーン２５の側面に向けて開口された溝であって作動室２６から吐出通路２３に流体を吐出するための可動側吐出ポート２２が形成されている。この可動側吐出ポート２２は、略円弧状をなしており、径方向については、作動室２６に対応する箇所に位置している。また、周方向については、前述したカム面１３の角度θがθ３，θ７である箇所の近傍、すなわち、可動側吸入ポート１９に対し回転位相を約９０°ずらした箇所の近傍に位置している。このように、可動側吐出ポート２２は中心Ｃを挟んで相対向する箇所（図１の上下）に位置している。ちなみに、可動側吐出ポート２２は可動側板３０に形成された通路を介して上記凹部１５ａに連通されている。従って作動室２６で加圧された流体は、可動側吐出ポート２２、可動側板３０に形成された通路、凹部１５ａを介して吐出通路２３から吐出される。
【００３６】
また、固定側板２にあってベーン２５の側面に対向する面には、ベーン２５の側面に向けて開口された溝であって作動室２６から吐出通路２３に流体を吐出する固定側吐出ポート４が形成されている。この固定側吐出ポート４は、略円弧状をなしており、径方向については、作動室２６に対応する箇所に位置している。また、周方向については、前述したカム面１３の角度θがθ３，θ７である箇所の近傍に位置している。このように、固定側吐出ポート４は中心Ｃを挟んで相対向する箇所（図１の上下）に位置しており、作動室２６を介して上記可動側吐出ポート２２に常時連通されている。
【００３７】
上記作動室２６から吐出された流体を上記背圧室２７に導入するために、可動側板３０にあってロータ１７及びベーン２５の側面に対向する面には、ロータ１７及びベーン２５の側面、並びに背圧室２７に向けて開口された溝であって作動室２６から吐出された流体が導かれる可動側背圧導入溝２８が形成されている。この可動側背圧導入溝２８は、円環状をなしており、径方向については、各背圧室２７に対応する箇所近傍に位置している。ちなみに、可動側背圧導入溝２８は可動側板３０に形成された通路を介して上記凹部１５ａに連通されている。従って、凹部１５ａに導入される加圧された流体は、可動側板３０に形成された通路、可動側背圧導入溝２８を介して背圧室２７に導入される。
【００３８】
また、固定側板２にあってロータ１７及びベーン２５の側面に対向する面には、ロータ１７及びベーン２５の側面、並びに背圧室２７に向けて開口された溝であって作動室２６から吐出された流体が導かれる固定側背圧導入溝５が形成されている。この固定側背圧導入溝５も、円環状をなしており、径方向については、各背圧室２７に対応する箇所近傍に位置している。そして、可動側背圧導入溝２８と固定側背圧導入溝５とは各背圧室２７を介して常時連通されている。
【００３９】
このように構成される本ベーンポンプでは、駆動軸１６の回転に伴って作動室２６の容積が変化する。そしてその容積の拡大に伴って発生する吸引力により、外部から流体が吸入通路２１及び各吸入ポートを通じて作動室２６に吸入される。駆動軸１６の回転に伴うロータ１７の回転によって、作動室２６の回転方向における後ろ側のベーン２５が各吸入ポートを通過すると作動室２６が閉空間となる。さらに、ロータ１７の回転に伴う作動室２６の容積の減少に従って流体が加圧され、高圧となった流体が上述した各吐出ポート、凹部１５ａ及び吐出通路２３を通じて外部へ吐出される。
【００４０】
因みに、カム面１３が前述したような略楕円形状をなしていることから、角度θがθ２〜θ４となる箇所、及びθ６〜θ０となる箇所をベーン２５が摺動するときには作動室２６の容積が減少する。また、角度θがθ０〜θ２となる箇所、及びθ４〜θ６となる箇所をベーン２５が摺動するときには作動室２６の容積が増加する。
【００４１】
ところで、本実施形態にかかるベーンポンプでは、先の図９に例示したように、ロータ１７及びベーン２５の一方の側面に対向する側には固定側板２を設け、ロータ１７及びベーン２５の他方の側面に対向する側には可動側板３０を設けるようにしている。従って、可動側板３０にあってロータ１７やベーン２５に対向する面は、ほぼその全面においてロータ１７やベーン２５の側面が摺動するため、段付き摩耗が生じにくく、摩耗による上記クリアランスの補償も容易である。しかし、固定側板２側については、上述したように段付き摩耗が発生するおそれがある。
【００４２】
そこで、本実施形態では、ロータ１７及び各ベーン２５を可動側板３０に向けて付勢する付勢機構を備えることにより、固定側板２での段付き摩耗の発生を抑制するようにしている。
【００４３】
本実施形態では、図２に示されるように、上記固定側吐出ポート４の開口面積が上記可動側吐出ポート２２の開口面積よりも大きくなるように形成されている。また、上記固定側吸入ポート３の開口面積が上記可動側吸入ポート１９の開口面積よりも大きくなるように形成されている。そして、上記固定側背圧導入溝５の開口面積が上記可動側背圧導入溝２８の開口面積よりも大きくなるように形成されていることにより、上記付勢機構が構成されている。
【００４４】
より具体的には、図３（図２に二点差線Ｅで囲む部分の拡大図）に示されるように、固定側板２にあってベーン２５の側面２５Ｅに対向する側面２Ａに形成された固定側吐出ポート４の溝幅は、可動側板３０にあってベーン２５の側面２５Ｆに対向する側面３０Ａに形成された可動側吐出ポート２２の溝幅よりも大きくされている。従って、ベーン２５の側面２５Ｅにあって固定側吐出ポート４内の流体圧が作用する受圧面積は、ベーン２５の側面２５Ｆにあって可動側吐出ポート２２内の流体圧が作用する受圧面積よりも大きくなり、ベーン２５を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ１Ａは、ベーン２５を固定側板２に向けて付勢する力Ｆ２Ａよりも大きくなる。そのため、ベーン２５は可動側板３０に向けて付勢される。
【００４５】
また、固定側板２にあってベーン２５の側面２５Ｅに対向する側面２Ａに形成された固定側背圧導入溝５の溝幅は、可動側板３０にあってベーン２５の側面２５Ｆに対向する側面３０Ａに形成された可動側背圧導入溝２８の溝幅よりも大きくされている。従って、ベーン２５の側面２５Ｅにあって固定側背圧導入溝５内の流体圧が作用する受圧面積は、ベーン２５の側面２５Ｆにあって可動側背圧導入溝２８内の流体圧が作用する受圧面積よりも大きくなり、ベーン２５を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ１Ｂは、ベーン２５を固定側板２に向けて付勢する力Ｆ２Ｂよりも大きくなる。そのため、ベーン２５は可動側板３０に向けて付勢される。また、固定側背圧導入溝５は、側面２Ａにあって、ベーン２５の側面２５Ｅやロータ１７の側面１７Ｓに向けて開口されている。そのため、ロータ１７の側面１７Ｓにも固定側背圧導入溝５内の流体圧が作用して、ロータ１７を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ１Ｃが同側面１７Ｓに作用する。従って、ロータ１７も可動側板３０に向けて付勢される。
【００４６】
このように、各ベーン２５やロータ１７を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ１（＝Ｆ１Ａ＋Ｆ１Ｂ＋Ｆ１Ｃ）は、各ベーン２５やロータ１７を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ２（＝Ｆ２Ａ＋Ｆ２Ｂ）よりも大きくなり、各ベーン２５やロータ１７は可動側板３０に向けて付勢される。そのため、ロータ１７及び各ベーン２５は、主に可動側板３０の側で摺動するようになり、ロータ１７及び各ベーン２５と固定側板２との摺動が抑えられるようになる。従って、該固定側板２での段付き摩耗の発生が抑制される。そのため、ベーン２５の側面２５Ｅと固定側板２の側面２Ａとの間のクリアランスの増大が抑制されて、該クリアランスからの流体のリーク量増大も抑制され、もってポンプの容積効率の低下を抑えることができるようになる。
【００４７】
なお、図２に示されるように、固定側板２に形成された固定側吸入ポート３の溝幅も、可動側板３０に形成された可動側吸入ポート１９の溝幅より大きくされている。従って、固定側吸入ポート３と可動側吸入ポート１９との間に位置するベーン２５も、同様に可動側板３０に向けて付勢される。
【００４８】
また、可動側板３０には、該可動側板３０を固定側板２に向けて付勢する力Ｆ３が作用する。この力Ｆ３は、ばね３１の付勢力や凹部１５ａから付与される背圧（ポンプから吐出される流体の圧力）に起因するものである。また、可動側板３０にあってロータ１７の軸方向の側面には凹部１５ａ内の背圧が作用するがその受圧面積は、上記力Ｆ１を発生させるロータ１７やベーン２５の受圧面積よりもかなり大きなものである。従って、この力Ｆ３は、上述した力Ｆ１と力Ｆ２との総和よりも大きな力となる。
【００４９】
そのため、本実施形態によれば可動側板３０に摩耗が生じるものの、この摩耗に起因するクリアランスの増大、すなわちベーン２５の側面２５Ｆと可動側板３０の側面３０Ａとの間のクリアランスの増大は、可動側板３０が固定側板２に向けて移動することによって補償される。従って、可動側板３０の摩耗に起因する容積効率の低下も抑制される。また、この可動側板３０の固定側板２に向けての移動によって、ベーン２５の側面２５Ｅと固定側板２の側面２Ａとの間のクリアランス（固定側板２側のクリアランス）やベーン２５の側面２５Ｆと可動側板３０の側面３０Ａとの間のクリアランス（可動側板３０側のクリアランス）も十分に小さくすることができる。そのため、これによっても各クリアランスからの流体のリーク量増大を抑えることができるようになる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態に記載のベーンポンプによれば、次の効果が得られるようになる。
（１）ロータ１７の軸方向における該ロータ１７及びベーン２５の一方の側面に対向して設けられ、作動室２６の側壁の一部を構成する固定側板２を備えるようにしている。また、ロータ１７の軸方向における該ロータ１７及びベーン２５の他方の側面に対向して設けられ、カムリング１２内をロータ１７の軸方向に摺動可能であって固定側板２に向けて付勢され、作動室２６の側壁の一部を構成する可動側板３０を備えるようにしている。そして、ロータ１７及びベーン２５を可動側板３０に向けて付勢する付勢機構を備えるようにしている。従って、ロータ１７及びベーン２５は可動側板３０に向けて付勢される。そのため、ロータ１７及びベーン２５の側面は、主に可動側板３０の側で摺動するようになり、ロータ１７及びベーン２５と固定側板２との摺動が抑えられるようになる。従って、固定側板２での段付き摩耗の発生が抑制され、ポンプの容積効率の低下を好適に抑制することができるようになる。
【００５１】
ちなみに、上記実施形態では可動側板３０に摩耗が生じるものの、この摩耗に起因するクリアランスの増大は、可動側板３０が固定側板２に向けて移動するによって補償される。従って、可動側板３０の摩耗に起因する容積効率の低下も抑制される。
【００５２】
（２）上記付勢機構として、固定側吐出ポート４の開口面積を可動側吐出ポート２２の開口面積よりも大きく形成し、固定側吸入ポート３の開口面積を可動側吸入ポート１９の開口面積よりも大きく形成し、固定側背圧導入溝５の開口面積を可動側背圧導入溝２８の開口面積よりも大きく形成するようにしている。従って、固定側板２に対向するロータ１７及びベーン２５の一方の側面での流体圧の受圧面積は、可動側板３０に対向するロータ１７及びベーン２５の他方の側面での流体圧の受圧面積よりも大きくなり、この受圧面積差によってロータ１７及びベーン２５は可動側板３０に向けて付勢される。そのため、ロータ１７及びベーン２５を可動側板３０に向けて確実に付勢することができるようになる。
（第２の実施形態）
次に、この発明にかかるベーンポンプを具体化した第２の実施形態について図４、図５に基づき説明する。
【００５３】
本実施形態では、上記固定側吐出ポート４を上記可動側吐出ポート２２を同一の溝幅にし、上記固定側背圧導入溝５を上記可動側背圧導入溝２８と同一の溝幅にしている。また、ベーン２５の一方の側面に対する上記固定側吸入ポート３の開口面積を、ベーン２５の他方の側面に対する上記可動側吸入ポート１９の開口面積と同一にしている。従って、実質的には、固定側吐出ポート４は可動側吐出ポート２２と同一であり、固定側背圧導入溝５は可動側背圧導入溝２８と同一であり、固定側吸入ポート３は可動側吸入ポート１９と同一にされている。また、上述したような付勢機構が、固定側板に対向するロータ及びベーンの一方の側面に設けられて固定側板に向けて開口され、かつ背圧室に連通するように形成された段部によって構成されており、これらの相違点以外は、基本的に上記第１の実施形態と同一である。そこで、以下ではこれら相違点を中心にして本実施形態におけるベーンポンプを説明する。
【００５４】
図４は、本実施形態にかかるベーンポンプについて、先の図１に示したようなＡ−Ａ断面の構造を示している。本実施形態では、固定側板２に対向するベーン２５の一方の側面に設けられて固定側板２に向けて開口され、かつ背圧室２７に連通するように形成された段部２５Ｃ、及び固定側板２に対向するロータ１７の一方の側面に設けられて固定側板２に向けて開口され、かつ背圧室２７に連通するように形成された段部１７Ｂによって付勢機構が構成されている。
【００５５】
より具体的には、図５（図４に二点差線Ｆで囲む部分の拡大図）に示されるように、固定側板２に対向するベーン２５の側面２５Ｅには、固定側板２に向けて開口され、かつ背圧室２７に連通するように形成された段部２５Ｃが形成されている。従って、この段部２５Ｃには背圧室２７内の流体圧が作用し、その結果、ベーン２５を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ１Ｄが発生して、ベーン２５は可動側板３０に向けて付勢される。
【００５６】
また、固定側板２に対向するロータ１７の側面には、固定側板２に向けて開口され、かつ背圧室２７に連通するように形成された段部１７Ｂが形成されている。従って、この段部１７Ｂには背圧室２７内の流体圧が作用し、その結果、ロータ１７を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ１Ｅが発生して、ロータ１７は可動側板３０に向けて付勢される。
【００５７】
このように、本実施形態にかかる付勢機構によっても各ベーン２５やロータ１７は可動側板３０に向けて付勢されるため、上記第１の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００５８】
ちなみに、可動側板３０にあってロータ１７の軸方向の側面には凹部１５ａ内の背圧が作用するがその受圧面積は、ロータ１７やベーン２５に対して可動側板３０側に付勢する力Ｆ１（＝Ｆ１Ｄ＋Ｆ１Ｅ）を発生させる段部２５Ｃや段部１７Ｂの受圧面積よりもかなり大きなものである。従って、本実施形態でも、可動側板３０を固定側板２に向けて付勢する力Ｆ３は、ロータ１７やベーン２５を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ１よりも大きくなり、第１の実施形態と同様な理由により、可動側板３０の摩耗に起因する容積効率の低下は抑制される。さらに、ベーン２５の側面２５Ｅと固定側板２の側面２Ａとの間のクリアランス（固定側板２側のクリアランス）やベーン２５の側面２５Ｆと可動側板３０の側面３０Ａとの間のクリアランス（可動側板３０側のクリアランス）も十分に小さくすることができる。そのため、これによっても各クリアランスからの流体のリーク量増大を抑えることができるようになる。
（第３の実施形態）
次に、この発明にかかるベーンポンプを具体化した第３の実施形態について図６、図７に基づき説明する。
【００５９】
本実施形態では、上記固定側吐出ポート４を上記可動側吐出ポート２２を同一の溝幅にし、上記固定側背圧導入溝５を上記可動側背圧導入溝２８と同一の溝幅にしている。また、ベーン２５の一方の側面に対する上記固定側吸入ポート３の開口面積を、ベーン２５の他方の側面に対する上記可動側吸入ポート１９の開口面積と同一にしている。従って、実質的には、固定側吐出ポート４は可動側吐出ポート２２と同一であり、固定側背圧導入溝５は可動側背圧導入溝２８と同一であり、固定側吸入ポート３は可動側吸入ポート１９と同一にされている。また、上述したような付勢機構が、固定側板に向けて背圧室が拡大するように形成されたベーン溝の底面及びベーンの内端面によって構成されており、これらの相違点以外は、基本的に上記第１の実施形態と同一である。そこで、以下ではこれら相違点を中心にして本実施形態におけるベーンポンプを説明する。
【００６０】
図６は、本実施形態にかかるベーンポンプについて、先の図１に示したようなＡ−Ａ断面の構造を示している。この図６に示されるように、本実施形態では、ベーン２５をベーン溝２４から突出する方向へ付勢するべく、各ベーン溝２４の底部に設けられる背圧室６が固定側板２に向けて拡大されている。
【００６１】
より具体的には、図７（図６に二点差線Ｇで囲む部分の拡大図）に示されるように、背圧室６を形成するベーン溝２４の底面１７Ｃと、ベーン２５にあって該底面１７Ｃに対向する内端面２５Ｄとがそれぞれ傾斜面として形成されており、これら傾斜面とされた底面１７Ｃ及び内端面２５Ｄによって本実施形態における付勢機構は構成されている。
【００６２】
この内端面２５Ｄには、背圧室６に導入された流体の圧力、すなわち流体圧Ｆ１Ｇが作用する。ここで、内端面２５Ｄは傾斜面になっているため、図７に示すように、流体圧Ｆ１Ｇはその傾斜角に応じて分解され、その一部はロータ１７の軸方向にあって可動側板３０に向けて作用する分力Ｆ１Ｇ’となる。従って、この分力Ｆ１Ｇ’によって内端面２５Ｄは可動側板３０に向けて付勢され、もってベーン２５は可動側板３０に向けて付勢される。
【００６３】
同様に、上記底面１７Ｃにも背圧室６に導入された流体の圧力、すなわち流体圧Ｆ１Ｈ（＝Ｆ１Ｇ）が作用する。ここで、底面１７Ｃも傾斜面になっているため、図７に示すように、流体圧Ｆ１Ｈはその傾斜角に応じて分解され、その一部はロータ１７の軸方向にあって可動側板３０に向けて作用する分力Ｆ１Ｈ’となる。従って、この分力Ｆ１Ｈ’によって底面１７Ｃは可動側板３０に向けて付勢され、もってロータ１７は可動側板３０に向けて付勢される。
【００６４】
このように、本実施形態にかかる付勢機構によっても各ベーン２５やロータ１７は可動側板３０に向けて付勢されるため、上記第１の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００６５】
ちなみに、可動側板３０にあってロータ１７の軸方向の側面には凹部１５ａ内の背圧が作用するがその受圧面積は、ロータ１７やベーン２５に対して可動側板３０側に付勢する力Ｆ１（＝Ｆ１Ｇ’＋Ｆ１Ｈ’）を発生させる底面１７Ｃや内端面２５Ｄの受圧面積よりもかなり大きなものである。従って、本実施形態でも、可動側板３０を固定側板２に向けて付勢する力Ｆ３は、ロータ１７やベーン２５を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ１よりも大きくなり、第１の実施形態と同様な理由により、可動側板３０の摩耗に起因する容積効率の低下は抑制される。さらに、ベーン２５の側面２５Ｅと固定側板２の側面２Ａとの間のクリアランス（固定側板２側のクリアランス）やベーン２５の側面２５Ｆと可動側板３０の側面３０Ａとの間のクリアランス（可動側板３０側のクリアランス）も十分に小さくすることができる。そのため、これによっても各クリアランスからの流体のリーク量増大を抑えることができるようになる。
【００６６】
なお、上記各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記第１の実施形態における付勢機構と第２の実施形態における付勢機構とを組み合わせて実施することもできる。また、上記第２の実施形態における付勢機構と第３の実施形態における付勢機構とを組み合わせて実施することもできる。また、上記第１の実施形態における付勢機構と第３の実施形態における付勢機構とを組み合わせて実施することもできる。さらに、上記第１の実施形態における付勢機構と第２の実施形態における付勢機構と第３の実施形態における付勢機構とを組み合わせて実施することもできる。
【００６７】
・上記第３の実施形態では、ベーン溝２４の底面１７Ｃ及びベーン２５の内端面２５Ｄを傾斜面として形成するようにしたが、階段状の面として形成するようにしてもよい。例えば図８に例図するように、上記付勢機構を、固定側板２に向けて背圧室６’が拡大するように階段状に形成されたベーン溝２４の底面１７Ｃ’及びベーン２５の内端面２５Ｄ’にて構成する。この場合には、底面１７Ｃ’及び内端面２５Ｄ’にあって、ロータ１７の軸方向に面する階段面に流体圧が作用するため、同階段面にはロータ１７やベーン２５を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ１Ｊが作用する。従って、この場合にも底面１７Ｃ’及び内端面２５Ｄ’に作用する流体圧を確実にロータ１７の軸方向にあって可動側板３０に向けて作用させることができるようになり、もってロータ１７やベーン２５を可動側板３０に向けて付勢することができるようになる。ちなみに図８に示した底面１７Ｃ’及び内端面２５Ｄ’の段数は一例であり、これは適宜変更して実施することができる。
【００６８】
・本発明は、ベーン溝２４内にベーン２５を突出させる方向へ付勢するばねを設けたタイプのベーンポンプにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明にかかるベーンポンプについてその第１の実施形態を示す概略断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図。
【図３】図２に二点差線Ｅで囲む部分の拡大図。
【図４】第２の実施形態にかかるベーンポンプの構造を示す断面図。
【図５】図４に二点差線Ｆで囲む部分の拡大図。
【図６】第３の実施形態にかかるベーンポンプの構造を示す断面図。
【図７】図６に二点差線Ｇで囲む部分の拡大図。
【図８】第３の実施形態の変形例にかかるベーンポンプについてその構造を示す拡大断面図。
【図９】可動側板を備えるベーンポンプについてその回転軸方向の断面構造を示す概略図。
【符号の説明】
【００７０】
２…固定側板、２Ａ…側面、３…固定側吸入ポート、４…固定側吐出ポート、５…固定側背圧導入溝、６、６’…背圧室、１２…カムリング、１３…カム面、１５…側板ハウジング、１５ａ…凹部、１６…駆動軸、１７…ロータ、１７Ａ…底面、１７Ｂ…段部、１７Ｃ、１７Ｃ’…底面、１７Ｓ…側面、１９…可動側吸入ポート、２１…吸入通路、２２…可動側吐出ポート、２３…吐出通路、２４…ベーン溝、２５…ベーン、２５Ｂ…内端面、２５Ｃ…段部、２５Ｄ、２５Ｄ’…内端面、２５Ｅ…側面、２５Ｆ…側面、２６…作動室、２７…背圧室、２８…可動側背圧導入溝、３０…可動側板、３０Ａ…側面、３０ｂ…穴、３１…ばね。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のベーンを有するロータをカムリング内で回転させ、その回転に伴い隣合うベーン間の作動室の容積を変化させてポンプ作用を行うようにしたベーンポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプの一形態として知られるベーンポンプでは、一般にカムリング内にロータが設けられている。ロータには、その外周面において開口し、かつロータの中心に向かって延びる複数のベーン溝が設けられ、各ベーン溝にベーンが摺動可能に収容されている。このベーンポンプでは、隣合うベーン間の作動室の容積がロータの回転に伴い変化し、その変化により液体の吸入・加圧・吐出が行われる。
【０００３】
こうしたポンプ作用を行うには、各ベーンが径方向外方へ付勢されて、常にカムリング内周のカム面に接触することが重要である。このベーンの付勢のために、各ベーン溝の底部に背圧室が設けられており、作動室から吐出された高圧の流体が背圧室には導入される。
【０００４】
このようなベーンポンプには、ロータの軸方向における該ロータ及びベーンの各側面に対向して設けられ、作動室の側壁の一部を構成する側板がそれぞれ備えられている。なお、本発明にかかる先行技術文献としては、例えば特許文献１に記載されるベーンポンプなどがある。このベーンポンプでは、ハウジング内にカムリングが収納されており、そのカムリングの各側面にはサイドプレートやカバーといった上記各側板として機能する部材が設けられている。
【特許文献１】特開平９−２４２６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記各側板には、ベーンの各側面に向けて開口された溝であって作動室から流体を吐出する吐出ポートや、同じくベーンの各側面に向けて開口された溝であって作動室に流体を吸入する吸入ポートや、ロータ及びベーンの各側面、並びに背圧室に向けて開口された溝であって作動室から吐出された流体が導かれる背圧導入溝などが形成されている。
【０００６】
また、カムリング内でのロータ及びベーンの回転を可能にするために、ロータの軸方向におけるロータ及びベーンの厚みは各側板の間隔とほぼ同じかわずかに小さくされている。すなわち、ロータ及びベーンの一方の側面とこれに対向する側板との間、並びにロータ及びベーンの他方の側面とこれに対向する側板との間にはある程度（０μｍ〜数十μｍ程度）のクリアランスがそれぞれ設けられる。この各クリアランスには上記吐出ポートや吸入ポート、あるいは背圧導入溝を介して流体が流れ込んでくるため、その流体の圧力がロータ及びベーンの各側面に作用し、ロータ及びベーンにはロータの軸方向に作用するスラスト力が付与される。
【０００７】
ここで、ロータ及びベーンの一方の側面とこれに対向する側板との間のクリアランス、並びにロータ及びベーンの他方の側面とこれに対向する側板との間のクリアランスでの流体の流動態様がそれぞれ異なる場合には、ロータ及びベーンの一方の側面、並びにロータ及びベーンの他方の側面に作用する各流体圧等がそれぞれ異なるようになる。そのため、この場合には、ロータ及びベーンが各側板のうちの一方の側板に押し付けられ、その一方の側板はロータ及びベーンの摺動範囲において摩耗してしまう。このような段付き摩耗が発生すると、上記クリアランスが増大するため、同クリアランスからの流体のリーク量も増大し、ひいてはポンプの容積効率が低下してしまうおそれがある。
【０００８】
他方、図９に示すように、ロータ１７及びベーン２５の一方の側面に対向して設けられた固定側板２と、ロータ１７及びベーン２５の他方の側面に対向して設けられ、カムリング１２内をロータ１７の軸方向に摺動し、固定側板２に向けて付勢される可動側板３０とを備えるベーンポンプでは、ロータ１７及びベーン２５が固定側板２に押し付けられる。ここで、可動側板３０にあってロータ１７やベーン２５に対向する面は、ほぼその全面においてロータ１７やベーン２５の側面が摺動するため、段付き摩耗が生じにくく、摩耗によるクリアランスの補償も容易である。しかし、固定側板２側については、上述したような態様で段付き摩耗が発生するおそれがあるため、固定側板２側のクリアランス増大によってその部分での流体のリーク量が増大し、ポンプの容積効率は低下してしまうおそれがある。なお、ポンプの容積効率とは、次の式で定義される効率である。
【０００９】
ポンプの容積効率ηｖ＝圧力Ｐでの吐出量Ｑｐ／理論吐出量Ｑ０×１００
（「Ｑ０−Ｑｐ」はポンプ内部での総リーク量に相当する）
ちなみに、各側板を上述したような可動側板にすれば、各側板での段付き摩耗の発生は抑えられるものの、以下のような問題が新たに生じてしまう。
【００１０】
すなわち、可動側板３０はカムリング１２内を摺動するのであるが、同可動側板３０の外周面とカムリング１２の内周面との間のクリアランスが大きいと、その部分からのリーク量が増大し、ポンプ効率は低下してしまうようになる。そのため、そのようなクリアランスは極力小さくすることが望ましい。ここで、可動側板３０の外周面は作動室の気密性を極力確保するために、カムリング１２の内周形状に近似されたカム面となっている。従って、同可動側板３０の外周面を形成する際にはそもそも高い加工精度が要求されるにもかかわらず、さらにそのようなクリアランスの縮小を図ることはさらに高い加工精度が要求される。そのため、同可動側板３０を複数使用するベーンポンプでは、コスト等の上昇が避けられないものとなる。
【００１１】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ポンプの容積効率の低下を好適に抑制することのできるベーンポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、カムリングと、該カムリング内に設けられたロータと、該ロータの外周面に開口する複数のベーン溝にそれぞれに設けられて前記ロータの回転に伴い前記カムリング内のカム面を摺動する複数のベーンと、隣合うベーン間毎に区画された複数の作動室とを有し、前記ロータの回転に伴う各作動室の容積変化により、吸入通路から前記作動室内に流体を吸入し、吐出通路から該流体を加圧した状態で吐出するベーンポンプにおいて、前記ロータの軸方向における該ロータ及び前記ベーンの一方の側面に対向して設けられ、前記作動室の側壁の一部を構成する固定側板と、前記ロータ及び前記ベーンの他方の側面に対向して設けられ、前記カムリング内を前記ロータの軸方向に摺動可能であって前記固定側板に向けて付勢され、前記作動室の側壁の一部を構成する可動側板と、前記ロータ及び前記ベーンを前記可動側板に向けて付勢する付勢機構とを備えたことをその要旨とする。
【００１３】
同構成によれば、付勢機構によってロータ及びベーンが上記可動側板に向けて付勢される。そのため、ロータ及びベーンの側面は、主に可動側板の側で摺動するようになり、ロータ及びベーンと上記固定側板との摺動が抑えられるようになる。従って、該固定側板での段付き摩耗の発生が抑制され、ポンプの容積効率の低下を好適に抑制することができるようになる。
【００１４】
ちなみに、同構成によれば可動側板に摩耗が生じるものの、この摩耗に起因するクリアランスの増大は可動側板の固定側板に向けての移動によって補償される。従って、可動側板の摩耗に起因する容積効率の低下も抑制される。
【００１５】
なお、可動側板を固定側板に向けて付勢する態様としては、ばね等の弾性部材を用いたり、該可動板にあって固定板側とは反対の面に背圧（ベーンポンプ内部から吐出される流体の圧力）を作用させたりするといった態様を採用することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のベーンポンプにおいて、前記ベーン溝の底部には前記作動室から吐出された流体が導かれる背圧室が設けられており、前記固定側板にあって前記ロータ及び前記ベーンの側面に対向する面には、前記ベーンの側面に向けて開口された溝であって前記作動室から前記吐出通路に前記流体を吐出する固定側吐出ポートと、前記ベーンの側面に向けて開口された溝であって前記吸入通路から前記作動室に前記流体を吸入する固定側吸入ポートと、前記ロータ及び前記ベーンの側面、並びに前記背圧室に向けて開口された溝であって前記作動室から吐出された流体が導かれる固定側背圧導入溝とが形成されており、前記可動側板にあって前記ロータ及び前記ベーンの側面に対向する面には、前記ベーンの側面に向けて開口された溝であって前記作動室から前記吐出通路に前記流体を吐出する可動側吐出ポートと、前記ベーンの側面に向けて開口された溝であって前記吸入通路から前記作動室に前記流体を吸入する可動側吸入ポートと、前記ロータ及び前記ベーンの側面、並びに前記背圧室に向けて開口された溝であって前記作動室から吐出された流体が導かれる可動側背圧導入溝とが形成されており、前記付勢機構は、前記固定側吐出ポートの開口面積が前記可動側吐出ポートの開口面積よりも大きく形成され、前記固定側吸入ポートの開口面積が前記可動側吸入ポートの開口面積よりも大きく形成され、前記固定側背圧導入溝の開口面積が前記可動側背圧導入溝の開口面積よりも大きく形成されていることによって構成されることをその要旨とする。
【００１７】
同構成によれば、上記固定側吐出ポートの開口面積が上記可動側吐出ポートの開口面積よりも大きく形成され、上記固定側吸入ポートの開口面積が上記可動側吸入ポートの開口面積よりも大きく形成され、上記固定側背圧導入溝の開口面積が上記可動側背圧導入溝の開口面積よりも大きく形成される。従って、固定側板に対向するロータ及びベーンの一方の側面での流体圧の受圧面積は、可動側板に対向するロータ及びベーンの他方の側面での流体圧の受圧面積よりも大きくなり、この受圧面積差によってロータ及びベーンは可動側板に向けて付勢される。このように上記構成によれば、ロータ及びベーンを可動側板に向けて確実に付勢することができるようになる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のベーンポンプにおいて、前記ベーン溝の底部には前記作動室から吐出された流体が導かれる背圧室が設けられており、前記付勢機構は、前記固定側板に対向する前記ロータ及び前記ベーンの一方の側面に設けられて前記固定側板に向けて開口され、かつ前記背圧室に連通するように形成された段部によって構成されることをその要旨とする。
【００１９】
同構成によれば、背圧室の流体圧が上記段部に作用するようになる。ここで、同段部は、固定側板に対向するロータ及びベーンの一方の側面に設けられており、かつ固定側板に向けて開口されている。そのため、その流体圧は固定側板やロータ及びベーンの一方の側面に作用し、同ロータ及びベーンが可動側板に向けて付勢されるようになる。従って、上記構成によれば、ロータ及びベーンを可動側板に向けて確実に付勢することができるようになる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のベーンポンプにおいて、前記ベーン溝の底部には、該ベーン溝の底面と前記ベーンにあって前記底面に対向する内端面とで形成されて前記作動室から吐出された流体が導かれる背圧室が設けられており、前記付勢機構は、前記固定側板に向けて前記背圧室が拡大するように形成された前記底面及び前記内端面によって構成されることをその要旨とする。
【００２１】
同構成では、ベーン溝の底面とベーンにあって該底面に対向する内端面とで形成されて作動室から吐出された流体が導かれる背圧室を設けるようにしている。そのため、ベーン溝の底面とベーンの内端面には流体圧が作用するようになる。ここで、背圧室が固定側板に向けて拡大するようにベーン溝の底面及びベーンの内端面をそれぞれ形成するようにしている。そのため、ベーン溝の底面及びベーンの内端面に作用する流体圧は、ロータの軸方向にあって可動側板に向けて作用するようになる。従って、ロータ及びベーンは可動側板に向けて付勢されるようになる。このように上記構成によれば、ロータ及びベーンを可動側板に向けて確実に付勢することができるようになる。
【００２２】
なお、請求項５に記載の発明によるように、前記ベーン溝の底面及び前記ベーンの内端面は傾斜面で形成される、といった構成を採用することにより、固定側板に向けた背圧室の拡大を実際に行うことができ、また、ベーン溝の底面及びベーンの内端面に作用する流体圧を確実にロータの軸方向にあって可動側板に向けて作用させることができるようになる。
【００２３】
また、請求項６に記載の発明によるように、前記ベーン溝の底面及び前記ベーンの内端面は階段状に形成される、といった構成を採用することによっても、固定側板に向けた背圧室の拡大を実際に行うことができる。また、ベーン溝の底面及びベーンの内端面にあって、ロータの軸方向に面する階段面に流体圧が作用するため、この場合にもベーン溝の底面及びベーンの内端面に作用する流体圧を確実にロータの軸方向にあって可動側板に向けて作用させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
以下、この発明にかかるベーンポンプを具体化した第１の実施形態について、図１〜図３に基づき説明する。このベーンポンプの適用対象としては、例えば、内燃機関に燃料を供給する燃料ポンプ、自動車のパワーステアリング装置に使用するポンプ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
図１は図２のＢ−Ｂ断面について、図２は図１のＡ−Ａ断面についてそれぞれ模式的に示している。
これら図１及び図２に示すように、このベーンポンプは、略円環状をなし、かつ自身の内周面をカム面１３とするカムリング１２を備えている。ここで、カム面１３の位置を特定するために、図１における右下４５°の箇所を便宜上基準位置とし、反時計回り方向の角度θで表すこととする。基準位置の角度θを「θ０」とし、この基準位置から４５°ずつ回転位相が進んだ位置をそれぞれ「θ１」，「θ２」，・・・，「θ７」とする。
【００２６】
カムリング１２の中心Ｃからカム面１３までの距離Ｄ（図２参照）は、角度θに応じて異なっている。距離Ｄは、角度θがθ０となる位置（基準位置）で最小となり、回転位相が進む（角度θが大きくなる）に従って徐々に大きくなる。そして、距離Ｄは基準位置から９０°回転位相が進んだ位置（角度θがθ２となる位置）で最大となる。さらに、回転位相が進むと、距離Ｄは逆に徐々に小さくなる。そして、距離Ｄは基準位置から１８０°回転位相が進んだ位置（角度θがθ４となる位置）で最小、すなわち基準位置と同じになる。距離Ｄは前記θ４から回転位相が進むに従って再び徐々に大きくなる。そして、距離Ｄは基準位置から２７０°回転位相が進んだ位置（角度θがθ６となる位置）で最大となる。さらに、回転位相が進むと、距離Ｄは逆に徐々に小さくなる。このように、角度θがθ０〜θ４となる領域、及びθ４〜θ０となる領域のそれぞれにおいて、距離Ｄの変化態様は同様になっている。
【００２７】
カムリング１２内には、円柱状のロータ１７が設けられている。このロータ１７には、内燃機関等によって回転駆動される駆動軸１６が貫通した状態で一体回転可能に取付けられている。
【００２８】
ロータ１７にはその外周面において開口し、かつ中心Ｃに向けて延びる複数（ここでは８つ）のベーン溝２４が、周方向に等角度毎又は略等角度毎に設けられている。各ベーン溝２４には、ベーン２５が摺動可能に収容されている。各ベーン２５はベーン溝２４から突出する方向（径方向外方）へ付勢されて、カム面１３に押付けられる構成となっている。
【００２９】
隣合うベーン２５間であって、カムリング１２やロータ１７によって囲まれた空間は、ロータ１７の回転に伴い容積が変化する作動室２６（図１）を構成している。
ロータ１７の軸方向にあって、該ロータ１７及びベーン２５の一方の側面（図２の左側）には、その一方の側面に対向して設けられ、作動室２６の側壁の一部を構成する固定側板２が設けられている。この固定側板２は、カムリング１２の一方の側面（図２の左側）に固定されており、駆動軸１６が貫通した状態で回転可能に軸支されている。また、同固定側板２には、燃料やオイルなどの流体をベーンポンプ内に吸入するための吸入通路２１が形成されている。
【００３０】
ロータ１７の軸方向における該ロータ１７及びベーン２５の他方の側面（図２の右側）には、その他方の側面に対向して設けられ、カムリング１２内をロータ１７の軸方向に摺動可能に配設されて作動室２６の側壁の一部を構成する可動側板３０が設けられている。この可動側板３０の外周面は、作動室２６の気密性を極力確保するためにカムリング１２の内周形状に近似されたカム面となっている。また、可動側板３０には、駆動軸１６の一方端を回転可能に軸支するための穴３０ｂが形成されている。
【００３１】
カムリング１２の他方の側面（図２の右側）には、側板ハウジング１５が固定されている。この側板ハウジング１５内には、上記可動側板３０がロータ１７の軸方向に摺動可能とされた凹部１５ａが形成されている。また、同側板ハウジング１５内には、可動側板３０を固定側板２に向けて付勢する、換言すれば可動側板３０をロータ１７及びベーン２５に押し付けるためのばね３１が配設されている。なお、ばね３１は適宜の弾性部材に変更してもよい。また、側板ハウジング１５には、ベーンポンプから流体を吐出するための吐出通路２３が形成されており、この吐出通路２３は上記凹部１５ａに連通されている。従って、可動側板３０にあって固定側板２側とは反対の面には背圧（ベーンポンプ内部から吐出される流体の圧力）が作用し、この背圧によっても、可動側板３０は固定側板２に向けて付勢される。
【００３２】
上述したように、ベーン２５をベーン溝２４から突出する方向（径方向外方）へ付勢するべく、各ベーン溝２４の底部には背圧室２７が設けられている。背圧室２７は、ベーン溝２４の底面１７Ａとベーン２５にあって該底面１７Ａに対向する内端面２５Ｂとで形成されており、作動室２６から吐出された流体が導かれるようになっている。従って、ベーン２５の内端面２５Ｂには吐出される流体の圧力が作用し、そのベーン２５がベーン溝２４から突出する方向へ変位させられてカム面１３に押付けられる。
【００３３】
上記作動室２６に流体を吸入するために、可動側板３０にあってベーン２５の側面に対向する面には、ベーン２５の側面に向けて開口された溝であって吸入通路２１から作動室２６に流体を吸入する可動側吸入ポート１９が形成されている。この可動側吸入ポート１９も、略円弧状をなしており、径方向については、作動室２６に対応する箇所に位置している。また、周方向については、前述したカム面１３の角度θがθ１，θ５である箇所の近傍に位置している。このように、可動側吸入ポート１９は中心Ｃを挟んで相対向する箇所（図１の左右）に位置している。
【００３４】
また、固定側板２にあってベーン２５の側面に対向する面には、ベーン２５の側面に向けて開口された溝であって上記吸入通路２１から作動室２６に流体を吸入するための固定側吸入ポート３が形成されている。この固定側吸入ポート３は、略円弧状をなしており、径方向については、作動室２６に対応する箇所に位置している。また、周方向については、前述したカム面１３の角度θがθ１，θ５である箇所の近傍に位置している。このように、固定側吸入ポート３は中心Ｃを挟んで相対向する箇所（図１の左右）に位置しており、作動室２６を介して上記可動側吸入ポート１９に常時連通されている。
【００３５】
上記作動室２６から流体を吐出するために、可動側板３０にあってベーン２５の側面に対向する面には、ベーン２５の側面に向けて開口された溝であって作動室２６から吐出通路２３に流体を吐出するための可動側吐出ポート２２が形成されている。この可動側吐出ポート２２は、略円弧状をなしており、径方向については、作動室２６に対応する箇所に位置している。また、周方向については、前述したカム面１３の角度θがθ３，θ７である箇所の近傍、すなわち、可動側吸入ポート１９に対し回転位相を約９０°ずらした箇所の近傍に位置している。このように、可動側吐出ポート２２は中心Ｃを挟んで相対向する箇所（図１の上下）に位置している。ちなみに、可動側吐出ポート２２は可動側板３０に形成された通路を介して上記凹部１５ａに連通されている。従って作動室２６で加圧された流体は、可動側吐出ポート２２、可動側板３０に形成された通路、凹部１５ａを介して吐出通路２３から吐出される。
【００３６】
また、固定側板２にあってベーン２５の側面に対向する面には、ベーン２５の側面に向けて開口された溝であって作動室２６から吐出通路２３に流体を吐出する固定側吐出ポート４が形成されている。この固定側吐出ポート４は、略円弧状をなしており、径方向については、作動室２６に対応する箇所に位置している。また、周方向については、前述したカム面１３の角度θがθ３，θ７である箇所の近傍に位置している。このように、固定側吐出ポート４は中心Ｃを挟んで相対向する箇所（図１の上下）に位置しており、作動室２６を介して上記可動側吐出ポート２２に常時連通されている。
【００３７】
上記作動室２６から吐出された流体を上記背圧室２７に導入するために、可動側板３０にあってロータ１７及びベーン２５の側面に対向する面には、ロータ１７及びベーン２５の側面、並びに背圧室２７に向けて開口された溝であって作動室２６から吐出された流体が導かれる可動側背圧導入溝２８が形成されている。この可動側背圧導入溝２８は、円環状をなしており、径方向については、各背圧室２７に対応する箇所近傍に位置している。ちなみに、可動側背圧導入溝２８は可動側板３０に形成された通路を介して上記凹部１５ａに連通されている。従って、凹部１５ａに導入される加圧された流体は、可動側板３０に形成された通路、可動側背圧導入溝２８を介して背圧室２７に導入される。
【００３８】
また、固定側板２にあってロータ１７及びベーン２５の側面に対向する面には、ロータ１７及びベーン２５の側面、並びに背圧室２７に向けて開口された溝であって作動室２６から吐出された流体が導かれる固定側背圧導入溝５が形成されている。この固定側背圧導入溝５も、円環状をなしており、径方向については、各背圧室２７に対応する箇所近傍に位置している。そして、可動側背圧導入溝２８と固定側背圧導入溝５とは各背圧室２７を介して常時連通されている。
【００３９】
このように構成される本ベーンポンプでは、駆動軸１６の回転に伴って作動室２６の容積が変化する。そしてその容積の拡大に伴って発生する吸引力により、外部から流体が吸入通路２１及び各吸入ポートを通じて作動室２６に吸入される。駆動軸１６の回転に伴うロータ１７の回転によって、作動室２６の回転方向における後ろ側のベーン２５が各吸入ポートを通過すると作動室２６が閉空間となる。さらに、ロータ１７の回転に伴う作動室２６の容積の減少に従って流体が加圧され、高圧となった流体が上述した各吐出ポート、凹部１５ａ及び吐出通路２３を通じて外部へ吐出される。
【００４０】
因みに、カム面１３が前述したような略楕円形状をなしていることから、角度θがθ２〜θ４となる箇所、及びθ６〜θ０となる箇所をベーン２５が摺動するときには作動室２６の容積が減少する。また、角度θがθ０〜θ２となる箇所、及びθ４〜θ６となる箇所をベーン２５が摺動するときには作動室２６の容積が増加する。
【００４１】
ところで、本実施形態にかかるベーンポンプでは、先の図９に例示したように、ロータ１７及びベーン２５の一方の側面に対向する側には固定側板２を設け、ロータ１７及びベーン２５の他方の側面に対向する側には可動側板３０を設けるようにしている。従って、可動側板３０にあってロータ１７やベーン２５に対向する面は、ほぼその全面においてロータ１７やベーン２５の側面が摺動するため、段付き摩耗が生じにくく、摩耗による上記クリアランスの補償も容易である。しかし、固定側板２側については、上述したように段付き摩耗が発生するおそれがある。
【００４２】
そこで、本実施形態では、ロータ１７及び各ベーン２５を可動側板３０に向けて付勢する付勢機構を備えることにより、固定側板２での段付き摩耗の発生を抑制するようにしている。
【００４３】
本実施形態では、図２に示されるように、上記固定側吐出ポート４の開口面積が上記可動側吐出ポート２２の開口面積よりも大きくなるように形成されている。また、上記固定側吸入ポート３の開口面積が上記可動側吸入ポート１９の開口面積よりも大きくなるように形成されている。そして、上記固定側背圧導入溝５の開口面積が上記可動側背圧導入溝２８の開口面積よりも大きくなるように形成されていることにより、上記付勢機構が構成されている。
【００４４】
より具体的には、図３（図２に二点差線Ｅで囲む部分の拡大図）に示されるように、固定側板２にあってベーン２５の側面２５Ｅに対向する側面２Ａに形成された固定側吐出ポート４の溝幅は、可動側板３０にあってベーン２５の側面２５Ｆに対向する側面３０Ａに形成された可動側吐出ポート２２の溝幅よりも大きくされている。従って、ベーン２５の側面２５Ｅにあって固定側吐出ポート４内の流体圧が作用する受圧面積は、ベーン２５の側面２５Ｆにあって可動側吐出ポート２２内の流体圧が作用する受圧面積よりも大きくなり、ベーン２５を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ１Ａは、ベーン２５を固定側板２に向けて付勢する力Ｆ２Ａよりも大きくなる。そのため、ベーン２５は可動側板３０に向けて付勢される。
【００４５】
また、固定側板２にあってベーン２５の側面２５Ｅに対向する側面２Ａに形成された固定側背圧導入溝５の溝幅は、可動側板３０にあってベーン２５の側面２５Ｆに対向する側面３０Ａに形成された可動側背圧導入溝２８の溝幅よりも大きくされている。従って、ベーン２５の側面２５Ｅにあって固定側背圧導入溝５内の流体圧が作用する受圧面積は、ベーン２５の側面２５Ｆにあって可動側背圧導入溝２８内の流体圧が作用する受圧面積よりも大きくなり、ベーン２５を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ１Ｂは、ベーン２５を固定側板２に向けて付勢する力Ｆ２Ｂよりも大きくなる。そのため、ベーン２５は可動側板３０に向けて付勢される。また、固定側背圧導入溝５は、側面２Ａにあって、ベーン２５の側面２５Ｅやロータ１７の側面１７Ｓに向けて開口されている。そのため、ロータ１７の側面１７Ｓにも固定側背圧導入溝５内の流体圧が作用して、ロータ１７を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ１Ｃが同側面１７Ｓに作用する。従って、ロータ１７も可動側板３０に向けて付勢される。
【００４６】
このように、各ベーン２５やロータ１７を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ１（＝Ｆ１Ａ＋Ｆ１Ｂ＋Ｆ１Ｃ）は、各ベーン２５やロータ１７を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ２（＝Ｆ２Ａ＋Ｆ２Ｂ）よりも大きくなり、各ベーン２５やロータ１７は可動側板３０に向けて付勢される。そのため、ロータ１７及び各ベーン２５は、主に可動側板３０の側で摺動するようになり、ロータ１７及び各ベーン２５と固定側板２との摺動が抑えられるようになる。従って、該固定側板２での段付き摩耗の発生が抑制される。そのため、ベーン２５の側面２５Ｅと固定側板２の側面２Ａとの間のクリアランスの増大が抑制されて、該クリアランスからの流体のリーク量増大も抑制され、もってポンプの容積効率の低下を抑えることができるようになる。
【００４７】
なお、図２に示されるように、固定側板２に形成された固定側吸入ポート３の溝幅も、可動側板３０に形成された可動側吸入ポート１９の溝幅より大きくされている。従って、固定側吸入ポート３と可動側吸入ポート１９との間に位置するベーン２５も、同様に可動側板３０に向けて付勢される。
【００４８】
また、可動側板３０には、該可動側板３０を固定側板２に向けて付勢する力Ｆ３が作用する。この力Ｆ３は、ばね３１の付勢力や凹部１５ａから付与される背圧（ポンプから吐出される流体の圧力）に起因するものである。また、可動側板３０にあってロータ１７の軸方向の側面には凹部１５ａ内の背圧が作用するがその受圧面積は、上記力Ｆ１を発生させるロータ１７やベーン２５の受圧面積よりもかなり大きなものである。従って、この力Ｆ３は、上述した力Ｆ１と力Ｆ２との総和よりも大きな力となる。
【００４９】
そのため、本実施形態によれば可動側板３０に摩耗が生じるものの、この摩耗に起因するクリアランスの増大、すなわちベーン２５の側面２５Ｆと可動側板３０の側面３０Ａとの間のクリアランスの増大は、可動側板３０が固定側板２に向けて移動することによって補償される。従って、可動側板３０の摩耗に起因する容積効率の低下も抑制される。また、この可動側板３０の固定側板２に向けての移動によって、ベーン２５の側面２５Ｅと固定側板２の側面２Ａとの間のクリアランス（固定側板２側のクリアランス）やベーン２５の側面２５Ｆと可動側板３０の側面３０Ａとの間のクリアランス（可動側板３０側のクリアランス）も十分に小さくすることができる。そのため、これによっても各クリアランスからの流体のリーク量増大を抑えることができるようになる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態に記載のベーンポンプによれば、次の効果が得られるようになる。
（１）ロータ１７の軸方向における該ロータ１７及びベーン２５の一方の側面に対向して設けられ、作動室２６の側壁の一部を構成する固定側板２を備えるようにしている。また、ロータ１７の軸方向における該ロータ１７及びベーン２５の他方の側面に対向して設けられ、カムリング１２内をロータ１７の軸方向に摺動可能であって固定側板２に向けて付勢され、作動室２６の側壁の一部を構成する可動側板３０を備えるようにしている。そして、ロータ１７及びベーン２５を可動側板３０に向けて付勢する付勢機構を備えるようにしている。従って、ロータ１７及びベーン２５は可動側板３０に向けて付勢される。そのため、ロータ１７及びベーン２５の側面は、主に可動側板３０の側で摺動するようになり、ロータ１７及びベーン２５と固定側板２との摺動が抑えられるようになる。従って、固定側板２での段付き摩耗の発生が抑制され、ポンプの容積効率の低下を好適に抑制することができるようになる。
【００５１】
ちなみに、上記実施形態では可動側板３０に摩耗が生じるものの、この摩耗に起因するクリアランスの増大は、可動側板３０が固定側板２に向けて移動するによって補償される。従って、可動側板３０の摩耗に起因する容積効率の低下も抑制される。
【００５２】
（２）上記付勢機構として、固定側吐出ポート４の開口面積を可動側吐出ポート２２の開口面積よりも大きく形成し、固定側吸入ポート３の開口面積を可動側吸入ポート１９の開口面積よりも大きく形成し、固定側背圧導入溝５の開口面積を可動側背圧導入溝２８の開口面積よりも大きく形成するようにしている。従って、固定側板２に対向するロータ１７及びベーン２５の一方の側面での流体圧の受圧面積は、可動側板３０に対向するロータ１７及びベーン２５の他方の側面での流体圧の受圧面積よりも大きくなり、この受圧面積差によってロータ１７及びベーン２５は可動側板３０に向けて付勢される。そのため、ロータ１７及びベーン２５を可動側板３０に向けて確実に付勢することができるようになる。
（第２の実施形態）
次に、この発明にかかるベーンポンプを具体化した第２の実施形態について図４、図５に基づき説明する。
【００５３】
本実施形態では、上記固定側吐出ポート４を上記可動側吐出ポート２２を同一の溝幅にし、上記固定側背圧導入溝５を上記可動側背圧導入溝２８と同一の溝幅にしている。また、ベーン２５の一方の側面に対する上記固定側吸入ポート３の開口面積を、ベーン２５の他方の側面に対する上記可動側吸入ポート１９の開口面積と同一にしている。従って、実質的には、固定側吐出ポート４は可動側吐出ポート２２と同一であり、固定側背圧導入溝５は可動側背圧導入溝２８と同一であり、固定側吸入ポート３は可動側吸入ポート１９と同一にされている。また、上述したような付勢機構が、固定側板に対向するロータ及びベーンの一方の側面に設けられて固定側板に向けて開口され、かつ背圧室に連通するように形成された段部によって構成されており、これらの相違点以外は、基本的に上記第１の実施形態と同一である。そこで、以下ではこれら相違点を中心にして本実施形態におけるベーンポンプを説明する。
【００５４】
図４は、本実施形態にかかるベーンポンプについて、先の図１に示したようなＡ−Ａ断面の構造を示している。本実施形態では、固定側板２に対向するベーン２５の一方の側面に設けられて固定側板２に向けて開口され、かつ背圧室２７に連通するように形成された段部２５Ｃ、及び固定側板２に対向するロータ１７の一方の側面に設けられて固定側板２に向けて開口され、かつ背圧室２７に連通するように形成された段部１７Ｂによって付勢機構が構成されている。
【００５５】
より具体的には、図５（図４に二点差線Ｆで囲む部分の拡大図）に示されるように、固定側板２に対向するベーン２５の側面２５Ｅには、固定側板２に向けて開口され、かつ背圧室２７に連通するように形成された段部２５Ｃが形成されている。従って、この段部２５Ｃには背圧室２７内の流体圧が作用し、その結果、ベーン２５を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ１Ｄが発生して、ベーン２５は可動側板３０に向けて付勢される。
【００５６】
また、固定側板２に対向するロータ１７の側面には、固定側板２に向けて開口され、かつ背圧室２７に連通するように形成された段部１７Ｂが形成されている。従って、この段部１７Ｂには背圧室２７内の流体圧が作用し、その結果、ロータ１７を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ１Ｅが発生して、ロータ１７は可動側板３０に向けて付勢される。
【００５７】
このように、本実施形態にかかる付勢機構によっても各ベーン２５やロータ１７は可動側板３０に向けて付勢されるため、上記第１の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００５８】
ちなみに、可動側板３０にあってロータ１７の軸方向の側面には凹部１５ａ内の背圧が作用するがその受圧面積は、ロータ１７やベーン２５に対して可動側板３０側に付勢する力Ｆ１（＝Ｆ１Ｄ＋Ｆ１Ｅ）を発生させる段部２５Ｃや段部１７Ｂの受圧面積よりもかなり大きなものである。従って、本実施形態でも、可動側板３０を固定側板２に向けて付勢する力Ｆ３は、ロータ１７やベーン２５を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ１よりも大きくなり、第１の実施形態と同様な理由により、可動側板３０の摩耗に起因する容積効率の低下は抑制される。さらに、ベーン２５の側面２５Ｅと固定側板２の側面２Ａとの間のクリアランス（固定側板２側のクリアランス）やベーン２５の側面２５Ｆと可動側板３０の側面３０Ａとの間のクリアランス（可動側板３０側のクリアランス）も十分に小さくすることができる。そのため、これによっても各クリアランスからの流体のリーク量増大を抑えることができるようになる。
（第３の実施形態）
次に、この発明にかかるベーンポンプを具体化した第３の実施形態について図６、図７に基づき説明する。
【００５９】
本実施形態では、上記固定側吐出ポート４を上記可動側吐出ポート２２を同一の溝幅にし、上記固定側背圧導入溝５を上記可動側背圧導入溝２８と同一の溝幅にしている。また、ベーン２５の一方の側面に対する上記固定側吸入ポート３の開口面積を、ベーン２５の他方の側面に対する上記可動側吸入ポート１９の開口面積と同一にしている。従って、実質的には、固定側吐出ポート４は可動側吐出ポート２２と同一であり、固定側背圧導入溝５は可動側背圧導入溝２８と同一であり、固定側吸入ポート３は可動側吸入ポート１９と同一にされている。また、上述したような付勢機構が、固定側板に向けて背圧室が拡大するように形成されたベーン溝の底面及びベーンの内端面によって構成されており、これらの相違点以外は、基本的に上記第１の実施形態と同一である。そこで、以下ではこれら相違点を中心にして本実施形態におけるベーンポンプを説明する。
【００６０】
図６は、本実施形態にかかるベーンポンプについて、先の図１に示したようなＡ−Ａ断面の構造を示している。この図６に示されるように、本実施形態では、ベーン２５をベーン溝２４から突出する方向へ付勢するべく、各ベーン溝２４の底部に設けられる背圧室６が固定側板２に向けて拡大されている。
【００６１】
より具体的には、図７（図６に二点差線Ｇで囲む部分の拡大図）に示されるように、背圧室６を形成するベーン溝２４の底面１７Ｃと、ベーン２５にあって該底面１７Ｃに対向する内端面２５Ｄとがそれぞれ傾斜面として形成されており、これら傾斜面とされた底面１７Ｃ及び内端面２５Ｄによって本実施形態における付勢機構は構成されている。
【００６２】
この内端面２５Ｄには、背圧室６に導入された流体の圧力、すなわち流体圧Ｆ１Ｇが作用する。ここで、内端面２５Ｄは傾斜面になっているため、図７に示すように、流体圧Ｆ１Ｇはその傾斜角に応じて分解され、その一部はロータ１７の軸方向にあって可動側板３０に向けて作用する分力Ｆ１Ｇ’となる。従って、この分力Ｆ１Ｇ’によって内端面２５Ｄは可動側板３０に向けて付勢され、もってベーン２５は可動側板３０に向けて付勢される。
【００６３】
同様に、上記底面１７Ｃにも背圧室６に導入された流体の圧力、すなわち流体圧Ｆ１Ｈ（＝Ｆ１Ｇ）が作用する。ここで、底面１７Ｃも傾斜面になっているため、図７に示すように、流体圧Ｆ１Ｈはその傾斜角に応じて分解され、その一部はロータ１７の軸方向にあって可動側板３０に向けて作用する分力Ｆ１Ｈ’となる。従って、この分力Ｆ１Ｈ’によって底面１７Ｃは可動側板３０に向けて付勢され、もってロータ１７は可動側板３０に向けて付勢される。
【００６４】
このように、本実施形態にかかる付勢機構によっても各ベーン２５やロータ１７は可動側板３０に向けて付勢されるため、上記第１の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００６５】
ちなみに、可動側板３０にあってロータ１７の軸方向の側面には凹部１５ａ内の背圧が作用するがその受圧面積は、ロータ１７やベーン２５に対して可動側板３０側に付勢する力Ｆ１（＝Ｆ１Ｇ’＋Ｆ１Ｈ’）を発生させる底面１７Ｃや内端面２５Ｄの受圧面積よりもかなり大きなものである。従って、本実施形態でも、可動側板３０を固定側板２に向けて付勢する力Ｆ３は、ロータ１７やベーン２５を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ１よりも大きくなり、第１の実施形態と同様な理由により、可動側板３０の摩耗に起因する容積効率の低下は抑制される。さらに、ベーン２５の側面２５Ｅと固定側板２の側面２Ａとの間のクリアランス（固定側板２側のクリアランス）やベーン２５の側面２５Ｆと可動側板３０の側面３０Ａとの間のクリアランス（可動側板３０側のクリアランス）も十分に小さくすることができる。そのため、これによっても各クリアランスからの流体のリーク量増大を抑えることができるようになる。
【００６６】
なお、上記各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記第１の実施形態における付勢機構と第２の実施形態における付勢機構とを組み合わせて実施することもできる。また、上記第２の実施形態における付勢機構と第３の実施形態における付勢機構とを組み合わせて実施することもできる。また、上記第１の実施形態における付勢機構と第３の実施形態における付勢機構とを組み合わせて実施することもできる。さらに、上記第１の実施形態における付勢機構と第２の実施形態における付勢機構と第３の実施形態における付勢機構とを組み合わせて実施することもできる。
【００６７】
・上記第３の実施形態では、ベーン溝２４の底面１７Ｃ及びベーン２５の内端面２５Ｄを傾斜面として形成するようにしたが、階段状の面として形成するようにしてもよい。例えば図８に例図するように、上記付勢機構を、固定側板２に向けて背圧室６’が拡大するように階段状に形成されたベーン溝２４の底面１７Ｃ’及びベーン２５の内端面２５Ｄ’にて構成する。この場合には、底面１７Ｃ’及び内端面２５Ｄ’にあって、ロータ１７の軸方向に面する階段面に流体圧が作用するため、同階段面にはロータ１７やベーン２５を可動側板３０に向けて付勢する力Ｆ１Ｊが作用する。従って、この場合にも底面１７Ｃ’及び内端面２５Ｄ’に作用する流体圧を確実にロータ１７の軸方向にあって可動側板３０に向けて作用させることができるようになり、もってロータ１７やベーン２５を可動側板３０に向けて付勢することができるようになる。ちなみに図８に示した底面１７Ｃ’及び内端面２５Ｄ’の段数は一例であり、これは適宜変更して実施することができる。
【００６８】
・本発明は、ベーン溝２４内にベーン２５を突出させる方向へ付勢するばねを設けたタイプのベーンポンプにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明にかかるベーンポンプについてその第１の実施形態を示す概略断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図。
【図３】図２に二点差線Ｅで囲む部分の拡大図。
【図４】第２の実施形態にかかるベーンポンプの構造を示す断面図。
【図５】図４に二点差線Ｆで囲む部分の拡大図。
【図６】第３の実施形態にかかるベーンポンプの構造を示す断面図。
【図７】図６に二点差線Ｇで囲む部分の拡大図。
【図８】第３の実施形態の変形例にかかるベーンポンプについてその構造を示す拡大断面図。
【図９】可動側板を備えるベーンポンプについてその回転軸方向の断面構造を示す概略図。
【符号の説明】
【００７０】
２…固定側板、２Ａ…側面、３…固定側吸入ポート、４…固定側吐出ポート、５…固定側背圧導入溝、６、６’…背圧室、１２…カムリング、１３…カム面、１５…側板ハウジング、１５ａ…凹部、１６…駆動軸、１７…ロータ、１７Ａ…底面、１７Ｂ…段部、１７Ｃ、１７Ｃ’…底面、１７Ｓ…側面、１９…可動側吸入ポート、２１…吸入通路、２２…可動側吐出ポート、２３…吐出通路、２４…ベーン溝、２５…ベーン、２５Ｂ…内端面、２５Ｃ…段部、２５Ｄ、２５Ｄ’…内端面、２５Ｅ…側面、２５Ｆ…側面、２６…作動室、２７…背圧室、２８…可動側背圧導入溝、３０…可動側板、３０Ａ…側面、３０ｂ…穴、３１…ばね。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムリングと、該カムリング内に設けられたロータと、該ロータの外周面に開口する複数のベーン溝にそれぞれに設けられて前記ロータの回転に伴い前記カムリング内のカム面を摺動する複数のベーンと、隣合うベーン間毎に区画された複数の作動室とを有し、前記ロータの回転に伴う各作動室の容積変化により、吸入通路から前記作動室内に流体を吸入し、吐出通路から該流体を加圧した状態で吐出するベーンポンプにおいて、
前記ロータの軸方向における該ロータ及び前記ベーンの一方の側面に対向して設けられ、前記作動室の側壁の一部を構成する固定側板と、
前記ロータ及び前記ベーンの他方の側面に対向して設けられ、前記カムリング内を前記ロータの軸方向に摺動可能であって前記固定側板に向けて付勢され、前記作動室の側壁の一部を構成する可動側板と、
前記ロータ及び前記ベーンを前記可動側板に向けて付勢する付勢機構とを備えた
ことを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
前記ベーン溝の底部には前記作動室から吐出された流体が導かれる背圧室が設けられており、
前記固定側板にあって前記ロータ及び前記ベーンの側面に対向する面には、前記ベーンの側面に向けて開口された溝であって前記作動室から前記吐出通路に前記流体を吐出する固定側吐出ポートと、前記ベーンの側面に向けて開口された溝であって前記吸入通路から前記作動室に前記流体を吸入する固定側吸入ポートと、前記ロータ及び前記ベーンの側面、並びに前記背圧室に向けて開口された溝であって前記作動室から吐出された流体が導かれる固定側背圧導入溝とが形成されており、
前記可動側板にあって前記ロータ及び前記ベーンの側面に対向する面には、前記ベーンの側面に向けて開口された溝であって前記作動室から前記吐出通路に前記流体を吐出する可動側吐出ポートと、前記ベーンの側面に向けて開口された溝であって前記吸入通路から前記作動室に前記流体を吸入する可動側吸入ポートと、前記ロータ及び前記ベーンの側面、並びに前記背圧室に向けて開口された溝であって前記作動室から吐出された流体が導かれる可動側背圧導入溝とが形成されており、
前記付勢機構は、前記固定側吐出ポートの開口面積が前記可動側吐出ポートの開口面積よりも大きく形成され、前記固定側吸入ポートの開口面積が前記可動側吸入ポートの開口面積よりも大きく形成され、前記固定側背圧導入溝の開口面積が前記可動側背圧導入溝の開口面積よりも大きく形成されていることによって構成される
請求項１に記載のベーンポンプ。
【請求項３】
前記ベーン溝の底部には前記作動室から吐出された流体が導かれる背圧室が設けられており、
前記付勢機構は、前記固定側板に対向する前記ロータ及び前記ベーンの一方の側面に設けられて前記固定側板に向けて開口され、かつ前記背圧室に連通するように形成された段部によって構成される
請求項１に記載のベーンポンプ。
【請求項４】
前記ベーン溝の底部には、該ベーン溝の底面と前記ベーンにあって前記底面に対向する内端面とで形成されて前記作動室から吐出された流体が導かれる背圧室が設けられており、
前記付勢機構は、前記固定側板に向けて前記背圧室が拡大するように形成された前記底面及び前記内端面によって構成される
請求項１に記載のベーンポンプ。
【請求項５】
前記ベーン溝の底面及び前記ベーンの内端面は傾斜面で形成される
請求項４に記載のベーンポンプ。
【請求項６】
前記ベーン溝の底面及び前記ベーンの内端面は階段状に形成される
請求項４に記載のベーンポンプ。
【請求項１】
カムリングと、該カムリング内に設けられたロータと、該ロータの外周面に開口する複数のベーン溝にそれぞれに設けられて前記ロータの回転に伴い前記カムリング内のカム面を摺動する複数のベーンと、隣合うベーン間毎に区画された複数の作動室とを有し、前記ロータの回転に伴う各作動室の容積変化により、吸入通路から前記作動室内に流体を吸入し、吐出通路から該流体を加圧した状態で吐出するベーンポンプにおいて、
前記ロータの軸方向における該ロータ及び前記ベーンの一方の側面に対向して設けられ、前記作動室の側壁の一部を構成する固定側板と、
前記ロータ及び前記ベーンの他方の側面に対向して設けられ、前記カムリング内を前記ロータの軸方向に摺動可能であって前記固定側板に向けて付勢され、前記作動室の側壁の一部を構成する可動側板と、
前記ロータ及び前記ベーンを前記可動側板に向けて付勢する付勢機構とを備えた
ことを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
前記ベーン溝の底部には前記作動室から吐出された流体が導かれる背圧室が設けられており、
前記固定側板にあって前記ロータ及び前記ベーンの側面に対向する面には、前記ベーンの側面に向けて開口された溝であって前記作動室から前記吐出通路に前記流体を吐出する固定側吐出ポートと、前記ベーンの側面に向けて開口された溝であって前記吸入通路から前記作動室に前記流体を吸入する固定側吸入ポートと、前記ロータ及び前記ベーンの側面、並びに前記背圧室に向けて開口された溝であって前記作動室から吐出された流体が導かれる固定側背圧導入溝とが形成されており、
前記可動側板にあって前記ロータ及び前記ベーンの側面に対向する面には、前記ベーンの側面に向けて開口された溝であって前記作動室から前記吐出通路に前記流体を吐出する可動側吐出ポートと、前記ベーンの側面に向けて開口された溝であって前記吸入通路から前記作動室に前記流体を吸入する可動側吸入ポートと、前記ロータ及び前記ベーンの側面、並びに前記背圧室に向けて開口された溝であって前記作動室から吐出された流体が導かれる可動側背圧導入溝とが形成されており、
前記付勢機構は、前記固定側吐出ポートの開口面積が前記可動側吐出ポートの開口面積よりも大きく形成され、前記固定側吸入ポートの開口面積が前記可動側吸入ポートの開口面積よりも大きく形成され、前記固定側背圧導入溝の開口面積が前記可動側背圧導入溝の開口面積よりも大きく形成されていることによって構成される
請求項１に記載のベーンポンプ。
【請求項３】
前記ベーン溝の底部には前記作動室から吐出された流体が導かれる背圧室が設けられており、
前記付勢機構は、前記固定側板に対向する前記ロータ及び前記ベーンの一方の側面に設けられて前記固定側板に向けて開口され、かつ前記背圧室に連通するように形成された段部によって構成される
請求項１に記載のベーンポンプ。
【請求項４】
前記ベーン溝の底部には、該ベーン溝の底面と前記ベーンにあって前記底面に対向する内端面とで形成されて前記作動室から吐出された流体が導かれる背圧室が設けられており、
前記付勢機構は、前記固定側板に向けて前記背圧室が拡大するように形成された前記底面及び前記内端面によって構成される
請求項１に記載のベーンポンプ。
【請求項５】
前記ベーン溝の底面及び前記ベーンの内端面は傾斜面で形成される
請求項４に記載のベーンポンプ。
【請求項６】
前記ベーン溝の底面及び前記ベーンの内端面は階段状に形成される
請求項４に記載のベーンポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２９１６５（Ｐ２００６−２９１６５Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０７４４１（Ｐ２００４−２０７４４１）
【出願日】平成１６年７月１４日（２００４．７．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１４日（２００４．７．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]