可変容量型ベーンポンプ
【課題】ポンプ室を囲むリングの弾性変形による押しのけ容積の変更が可能であり、かつ、当該弾性変形にかかわらず安定した性能を確保することが可能な可変容量型ベーンポンプを提供する。
【解決手段】ベーンポンプは、ベーン１４を保持して回転するロータ１２と、その周囲に設けられる内側リング１６と、これを外側から支持する外側保持部材１８と、容量操作装置２２とを備える。内側リング１６は、ロータ１２との間にポンプ室を画定する内周面１６ａを有し、この内周面１６ａは、内側リング１６が無変形の状態で押しのけ容積が最大となる偏平な形状を有する。容量操作装置２２は、内側リング１６を変形させてその偏平度合いを下げることにより、押しのけ容積を減少させる。
【解決手段】ベーンポンプは、ベーン１４を保持して回転するロータ１２と、その周囲に設けられる内側リング１６と、これを外側から支持する外側保持部材１８と、容量操作装置２２とを備える。内側リング１６は、ロータ１２との間にポンプ室を画定する内周面１６ａを有し、この内周面１６ａは、内側リング１６が無変形の状態で押しのけ容積が最大となる偏平な形状を有する。容量操作装置２２は、内側リング１６を変形させてその偏平度合いを下げることにより、押しのけ容積を減少させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ室を囲むリングの弾性変形により押しのけ容積の調節が可能な可変容量型ベーンポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、前記のような弾性変形式の可変容量型ベーンポンプとして、特許文献１に記載されるものが知られている。その概要を図６に示す。
【０００３】
このベーンポンプは、複数枚のベーン１を保持するロータ２と、各ベーン１の先端と摺接可能な内周面を有する内側リング３と、この内側リング３の左右両側に配置される一対のプレッシャプレート４と、これらのプレッシャプレート４が互いに接離する方向にスライド可能となるように当該プレート４を保持する固定ハウジング５と、前記両プレッシャプレート４を互いに逆向きに（すなわち互いに接離する向きに）スライドさせる駆動装置６とを備える。
【０００４】
前記各ベーン１は、これに隣接するベーン１との間にポンプ室を形成する。前記固定ハウジング５には、所定の位置（図では左上位置及び右下位置）にあるポンプ室に対して側方から開口する一対の吸入ポート７と、これらの吸入ポート７からロータ回転周方向に外れた位置（図では右上位置及び左下位置）にあるポンプ室に対して側方から開口する一対の吐出ポート８とが形成される。
【０００５】
前記内側リング３の内周面は、当該内側リング３が無変形の状態でほぼ円形をなす。従ってこの状態での押しのけ容積はほぼ０である。この状態から前記両プレッシャプレート４が互いに近づく方向に駆動されて前記内側リング３を左右から内向きに押圧することにより、当該内側リング３は図の上下方向に縦長となる向きに弾性変形する。そして、この変形度合いが大きいほど、すなわち、前記内側リング３の内周面の偏平度合いが増すほど、押しのけ容積すなわちポンプ吐出容量が増大する。
【０００６】
具体的に、前記内側リング３が変形した状態で前記ロータ２が図の時計回り方向に回転駆動されることにより、前記各ポンプ室が前記吸入ポート７から次の吐出ポート８まで移動するとともに、当該ポンプ室の容積は前記吸入ポート７と通ずる領域で急激に増大し、その後、吐出ポート８に至る領域で急激に減少する。従って、前記吸入ポート７に導入される流体は前記ポンプ室の容積の増大によって当該ポンプ室内に吸引され、その後、当該ポンプ室の容積減少により吐出ポート８から高圧でポンプ外部に吐出される。その押しのけ容積は、前記各ポンプ室の容積変化が大きいほど増大し、当該容積変化は前記内側リング３の変形度合い（偏平度合い）に支配される。
【特許文献１】特開平４−３１６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記のベーンポンプでは、プレッシャプレート４の押圧に伴う内側リング３の変形（上下方向への膨出）を許容するために、当該プレッシャプレート４の上下端部の内周面と前記内側リング３の外周面との間に予め適当な隙間９が与えられる。この隙間９が存在する領域では、内側リング３がプレッシャプレート４に支持されていないので、当該内側リング３の形状が不安定となり、このことがポンプの吐出性能に悪影響を与えるおそれがある。特に、前記隙間９が存在する領域は、ポンプ室が吸入ポート７から吐出ポート８に移行する領域であり、この領域での内側リング３の内周面の形状がポンプ性能に与える影響は大きい。しかも、この領域での内周面形状を内側リング３の弾性変形によって精度良く再現することは難しい。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、ポンプ室を囲む内側リングの弾性変形による押しのけ容積の変更が可能であり、かつ、当該弾性変形にかかわらず前記内側リングの形状を安定に保つことにより高いポンプ性能を維持することが可能な可変容量型ベーンポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための手段として、本発明に係る可変容量型ベーンポンプは、円筒状の外周面を有し、当該外周面の中心軸回りに回転駆動されるロータと、このロータの回転周方向に互いに間隔をおいて配設され、当該ロータの外周面からその回転径方向外向きに突出しかつ当該回転径方向に相対変位可能となるように当該ロータに保持される複数枚のベーンと、前記各ベーンの先端部と摺接する内周面を有し、この内周面と前記ロータの外周面との間に前記各ベーンによって区画される複数のポンプ室を画定するとともに、前記内周面が前記ロータの回転径方向の内側に変位するように弾性変形が可能な内側リングと、前記内側リングを前記ロータの回転径方向の外側から保持する外側保持部材と、前記各ポンプ室を前記ロータの回転軸方向の両側から囲み、かつ、特定の位置にあるポンプ室に対して側方から開口する吸入ポートと当該吸入ポートから前記ロータの回転方向下流側に離れた位置におけるポンプ室に対して側方から開口する吐出ポートとを有するサイドハウジングと、前記内側リングを弾性変形させてその内周面を変位させることにより押しのけ容積を変化させる容量操作手段とを備え、前記内側リングの内周面は、当該内側リングの内径が前記ロータの回転周方向に沿って変化しかつ当該内側リングが無変形の状態で前記押しのけ容積が最大となるように前記吸入ポートの終端近傍で最大径を有する形状を有し、前記外側保持部材は、前記内側リングの一部であって前記吸入ポートの終端から前記吐出ポートの始端に至るまでの領域を含む部分の外側面に接触し、かつ、前記ロータの回転径方向に変位可能な外側可動部材と、前記内側リングのうち前記外側可動部材に接触する部分以外の部分の外側面に接触するように固定される外側固定部材とで構成され、前記容量操作手段は、前記外側可動部材を前記ロータの回転径方向の内向きに変位させて当該外側可動部材と接触する内側リングの部分を径方向内向きに弾性変位させることにより、当該内側リングの内周面の偏平度合い及び前記押しのけ容積を減少させるものである。
【００１０】
この可変容量型ベーンポンプでは、前記内側リングの弾性変形にかかわらず、当該内側リングが外側保持部材によって安定した状態で支持されるため、当該内側リングの形状が安定し、このことが高いポンプ性能の確保を可能にする。具体的に、前記内側リングは、図６に示される従来の可変容量型ベーンポンプの内側リング３と異なり、無変形の状態で最大の押しのけ容積を実現するような内周面の形状を有し、この状態から外側可動部材による押圧を受けることにより弾性変形して前記内周面がロータ回転径方向内向きに変位することにより前記押しのけ容積を減少させるものであるので、当該内側リングのうち特にポンプ特性に影響を与える部分すなわち吸入ポートから吐出ポートに至るまでの領域の部分は常に前記外側可動部材によって外側から拘束された状態にあり、このことが当該内側リングの内周面の形状を安定させる。従って、当該内周面の形状の設定も容易になる。
【００１１】
例えば、前記内側リングの内周面の形状を、前記吸入ポートの終端近傍で当該内側リングの内径が最大となり、かつ、前記吐出ポートの始端に至るまで当該内径が緩やかに減少する形状に設計することが可能であり、このような形状は、キャビテーションの発生防止に大きく寄与する。すなわち、ベーンポンプでは吸入行程から吐出行程に至るまでの間に流体の吸入がベーンの運動に追いつかないとキャビテーションが発生するおそれがあるが、前記のような内側リングの内周面の形状は、ポンプ室の容積が最大となってから当該容積を漸減させることにより流体の流入量不足を補うことを可能にし、これによりキャビテーションを有効に抑止することを可能にする。そして、本発明に係る可変容量型ベーンポンプでは、前記のような形状を高精度で得ることが可能になる。
【００１２】
さらに、前記外側固定部材の少なくとも内周部が、前記内側リングの弾性変形にかかわらず当該内側リングの外周面との接触を維持するように弾性変形することが可能な弾性体により構成されれば、この外側固定部材の配設領域においても内側リングの形状をその弾性変形にかかわらずより安定させることが可能になる。
【００１３】
また、本発明に係る可変容量型ベーンポンプは、ポンプ室を囲むカムリングを揺動させてその偏心量を変えることにより押しのけ容積を変化させるタイプのベーンポンプと異なり、複数の吸入ポート及び複数の吐出ポートを有することが可能である。例えば、前記サイドハウジングが、前記吸入ポートとして、前記ロータの回転中心軸を挟んで互いに対向する位置にそれぞれ第１吸入ポート及び第２吸入ポートを有するとともに、前記吐出ポートとして、前記第１吸入ポート及び前記第２吸入ポートの下流側の位置にそれぞれ第１吐出ポート及び第２吐出ポートを有し、前記外側保持部材が、前記外側可動部材として、前記内側リングの一部であって前記第１吸入ポートから前記第１吐出ポートに至るまでの領域を含む部分の外側面に接触する第１可動部材と、前記内側リングの一部であって前記第２吸入ポートから前記第２吐出ポートに至るまでの領域を含む部分の外側面に接触する第２可動部材とを有すればよい。このように吸入ポート及び吐出ポートが分割されたベーンポンプは、単一の吸入ポート及び単一の吐出ポートしか有しないポンプに比べ、その寸法や重量、駆動トルクを低減させることが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明に係る可変容量型ベーンポンプでは、ポンプ室を画定するための内側リングとして無変形状態で押しのけ容積が最大となる形状のものが用いられ、当該内側リングと接触する外側可動部材がロータ回転径方向内側に変位して当該内側リングを弾性変形させることにより前記押しのけ容積を減少させるので、当該弾性変形にかかわらず当該内側リングの内周面形状を安定させることができ、これにより高いポンプ性能を維持することかできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態を図１〜図５を参照しながら説明する。
【００１６】
図１〜図４は、本発明の実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプを示すものである。このベーンポンプは、図略のモータに連結されて自軸回りに回転駆動される駆動軸１０と、この駆動軸１０に固定されるロータ１２と、このロータ１２に保持される複数枚のベーン１４と、前記ロータ１２及びベーン１４を囲む内側リング１６と、この内側リング１６を外側から保持する外側保持部材１８と、サイドハウジング２０と、容量操作装置２２とを備える。
【００１７】
前記駆動軸１０は、前記ロータ１２の中心部分を貫通し、その貫通状態でこの駆動軸１０に前記ロータ１２が固定されている。このロータ１２は、前記駆動軸１０と同軸の円筒状の外周面１２ａを有し、当該駆動軸１０と一体にその中心軸回りに回転駆動される。
【００１８】
前記各ベーン１４は、薄肉の板材により構成され、前記ロータ１２の回転周方向に互いに間隔をおいて配設されるとともに、当該ロータ１２の外周面１２ａからその回転径方向外向きに突出しかつ当該回転径方向に相対変位可能となるように当該ロータ１２に取付けられ、このロータ１２とともに回転する。
【００１９】
前記内側リング１６は、前記各ベーン１４の先端部と摺接する内周面１６ａを有し、この内周面１６ａと前記ロータ１２の外周面１２ａとの間に、前記各ベーン１４によって区画される複数のポンプ室を画定する。この実施の形態に係る内側リング１６は、無端状の薄肉の板材により構成され、その内周面１６ａが前記ロータ１２の回転径方向の内側に変位するように弾性変形が可能となる程度まで、その肉厚が小さく設定されている。
【００２０】
前記サイドハウジング２０は、図４に示すように、前記各ポンプ室を前記ロータ１２の回転軸方向（駆動軸１０の長手方向；図４では上下方向）の両側から囲むようにして、当該ロータ１２、ベーン１４、及び各リング１６，１８を格納するものであり、この実施の形態では、ポンプボディ２４と、サイドプレート２５と、ポンプカバー２６とで構成される。
【００２１】
前記ポンプボディ２４は、側壁２４ａと、この側壁２４の外周部から側方に延びる周壁２４ｂとを有し、これら側壁２４ａ及び周壁２４ｂが側方に開口する凹部を囲む。そして、この凹部の奥側に前記サイドプレート２５が嵌め込まれ、その外側に前記ロータ１２および両リング１６，１８がはめ込まれ、その外側にポンプカバー２６が装着される。従って、前記各ポンプ室は前記サイドプレート２５の内側面と前記ポンプカバー２６の内側面とによって前記ロータ１２の回転軸方向の両外側から囲まれている。また、サイドハウジング２０は、これを前記駆動軸１０が貫通する状態で当該駆動軸１０を回転可能に支持する。
【００２２】
前記ポンプボディ２４には、ポンプ外部から流体（この実施の形態では油）を吸入するための図略の流体吸入口と、ポンプ外部へ流体を吐出するための流体吐出口２８とが設けられる一方、ポンプカバー２６には、第１吸入ポート３１及び第２吸入ポート３２と、第１吐出ポート３３及び第２吐出ポート３４とが形成される。前記両吸入ポート３１，３２は図略の通路を介して前記流体吸入口に接続され、前記両吐出ポート３３，３４は図略の通路を介して前記流体吐出口２８に接続されている。
【００２３】
前記各ポート３１〜３４は、所定位置にあるポンプ室に対して側方から開口する位置にそれぞれ形成されている。具体的に、前記第１吸入ポート３１は、特定の位置（図１では駆動軸１０の左上の位置）にあるポンプ室に対して側方から開口し、前記第２吸入ポート３２は、前記駆動軸１０を挟んで前記第１吸入ポート３１と反対側の位置（すなわち当該第１吸入ポート３１から前記ロータ１２の回転周方向に１８０°離間する位置）におけるポンプ室に対して側方から開口する。また、前記第１吐出ポート３３は前記第１吸入ポート３１から前記ロータ１２の回転方向（図１では時計回り方向）の下流側に約９０°離れた位置でポンプ室に側方から開口し、同様に前記第２吐出ポート３４は前記第２吸入ポート３２から前記回転方向の下流側に約９０°はなれた位置でポンプ室に側方から開口する。
【００２４】
前記内側リング１６の内周面１６ａは、当該内側リング１６の内径が前記ロータ１２の回転周方向に沿って変化する形状であって、当該内側リング１６が無変形の状態でポンプの押しのけ容積が最大となるように前記吸入ポート３１，３２の終端３１ａ，３２ａ（図３）の終端近傍で最大径を有する形状を有する。すなわち、この実施の形態では、ほぼ上下方向に長軸を有してほぼ左右方向に偏平な形状を有する。
【００２５】
さらに詳しくは、前記内周面１６ａは図５に示すようなカムプロフィールを有する。このカムプロフィールは、図１の左端位置及び右端位置をそれぞれ始点とし、その進行方向への回転角度θ（０°≦θ≦１８０°）とその回転角度位置での半径との関係を示したものである。図示のように、当該内周面１６ａの半径は、θ＝０°の位置である前記始点からロータ回転方向に向かうに従って急激に増大し、θ≒６０°の位置（各吸入ポート３１，３２の終端３１ａ，３２ａの近傍位置）でピークを迎え、その後、θ≒１２０°の位置（各吐出ポート３３，３４の始端３３ａ，３４ａの近傍位置）まで漸減し、当該位置から急激に減少する特性を有する。
【００２６】
前記外側保持部材１８は、前記内側リング１６の周囲に配設されるもので、前記ロータ１２の回転径方向に変位可能な外側可動部材と、前記ポンプボディ２４の周壁２４ｂにより拘束されて固定される外側固定部材とからなる。この実施の形態において、前記外側可動部材は、前記内側リング１６の上下にそれぞれ配される第１可動部材３５及び第２可動部材３６により構成され、前記外側固定部材は、前記内側リング１６の左右にそれぞれ配される第１固定部材３７及び第２固定部材３８により構成される。
【００２７】
図３に示すように、前記第１可動部材３５は、前記内側リング１６の上部であって前記第１吸入ポート３１の終端３１ａから前記第１吐出ポート３３の始端３３ａに至るまでの領域を含む部分の外側面に接触する形状の内側面３５ａを有し、前記第２可動部材３６は、前記内側リング１６の下部であって前記第２吸入ポート３２の終端３２ａから前記第２吐出ポート３４の始端３４ａに至るまでの領域を含む部分の外側面に接触する形状の内側面３６ａを有する。
【００２８】
これらの可動部材３５，３６は、後に詳述するように、前記容量操作装置２２によりロータ回転径方向の内側にスライド駆動され、これにより、前記内側リング１６の上側部分及び下側部分をそれぞれロータ回転径方向の外側から押圧して同方向の内側に弾性変位させる。
【００２９】
前記第１固定部材３７は、図１〜図３に示される内側リング１６の左側部分（第１吸入ポート３１及び第２吐出ポート３４側の部分）であって、前記両外側可動部材３５，３６と接触する部分以外の部分の外周面と接触する位置に固定される。具体的に、この第１固定部材３７は、内周面に図４に示すような溝を有する固定部材本体３７ａと、この固定部材本体３７ａの溝に嵌め込まれて当該固定部材本体３７ａから内向きに突出する弾性体３７ｂとからなる。この弾性体３７ｂは、当該第１固定部材３７の内周部を構成するとともに、前記内側リング１６の左側部分の外周面と略合致する形状の内周面を有し、かつ、前記内側リング１６の弾性変形にかかわらず当該内側リング１６の外周面と当該弾性体３７ｂの内周面との接触を維持するように弾性変形する。
【００３０】
前記第２固定部材３８は、図１〜図３に示される内側リング１６の右側部分（第２吸入ポート３２及び第１吐出ポート３３側の部分）であって、前記両外側可動部材３５，３６と接触する部分以外の部分の外周面と接触する位置に固定される。この第２固定部材３８も、前記第１固定部材３７と同様、内周面に図４に示すような溝を有する固定部材本体３８ａと、この固定部材本体３８ａの溝に嵌め込まれて当該固定部材本体３８ａから内向きに突出する弾性体３８ｂとからなる。この弾性体３８ｂは、当該第２固定部材３８の内周部を構成するとともに、前記内側リング１６の右側部分の外周面と略合致する形状の内周面を有し、かつ、前記内側リング１６の弾性変形にかかわらず当該内側リング１６の外周面と当該弾性体３８ｂの内周面との接触を維持するように弾性変形する。
【００３１】
前記容量操作装置２２は、前記内側リング１６の弾性変形を利用してポンプ吐出容量を調節すべく、前記両可動部材３５，３６をロータ回転径方向（この実施の形態では上下方向）にスライド操作するものである。この実施の形態に係る容量操作装置２２は、前記流体吐出口２８からの流体吐出圧（油圧）を駆動源として利用するものであって、前記第１可動部材３５を操作するための第１油圧シリンダ４０Ａと、前記第２可動部材３６を操作するための第２油圧シリンダ４０Ｂと、これらの油圧シリンダ４０Ａ，４０Ｂを前記油圧を利用して同時に作動させるための油圧回路５０と、コントローラ６０とを備える。
【００３２】
前記両油圧シリンダ４０Ａ，４０Ｂは、いずれも、前記ポンプボディ２４内に組み込まれ、前記各可動部材３５，３６の両外側（上下両側）にそれぞれ配設されるピストン４２Ａ，４２Ｂと、各ピストン４２Ａ，４２Ｂからロータ回転径方向内向きに延びて前記各可動部材３５，３６にそれぞれ連結されるロッド４４Ａ，４４Ｂとを備える。一方、前記ポンプボディ２４には、前記各ピストン４４を収容するシリンダ室４６Ａ，４６Ｂと、前記各ロッド４４Ａ，４４Ｂが挿通されるロッド挿通孔４８Ａ，４８Ｂとが形成される。
【００３３】
前記油圧回路５０は、前記流体吐出口２８に形成された分岐ポート２９と、この分岐ポート２９と前記各ピストン室４６Ａ，４６Ｂとを接続する油路５２（図１では便宜上ピストン室４６Ａに至る部分のみ図示）と、この油路５２の途中に設けられる絞り５４と、当該油路５２の途中であって前記絞り５４と前記各ピストン室４６Ａ，４６Ｂのヘッド側室（すなわちロッド４４Ａ，４４Ｂと反対側の室）との間に設けられる電磁比例減圧弁５６とを含む。電磁比例減圧弁５６は、ソレノイド５８を有し、このソレノイド５８は、当該ソレノイド５８に入力される電気信号に比例した二次圧（すなわち各ピストン室４６Ａ，４６Ｂのヘッド側室に与えられる油圧）を発生させるように当該電磁比例減圧弁５６の開度を変化させる。
【００３４】
この油圧回路５０は、ポンプ外部に構築されてもよいが、例えばポンプボディ２４内に組み込まれることも可能である。その場合、前記油路５２や絞り５４、電磁比例減圧弁５６の弁室は全てポンプボディ２４に形成されればよく、当該電磁比例減圧弁５６のソレノイド５８は例えば図１の破線５８′に示される位置に取付けられればよい。
【００３５】
前記コントローラ６０は、マイクロコンピュータ等からなり、ポンプ吐出容量を指定するための指令信号の入力を受ける。そして、その指定されたポンプ吐出容量を得るための電気信号を前記電磁比例減圧弁５６のソレノイド５８に入力する。
【００３６】
次に、この可変容量型ベーンポンプの作用を説明する。
【００３７】
このベーンポンプにおいて、前記駆動軸１０が図１の時計回り方向に回転駆動されることにより、当該駆動軸１０と一体にロータ１２が回転し、このロータ１２に保持される各ベーン１４は、当該ベーン１４が受ける遠心力により当該ベーン１４の先端部と内側リング１６の内周面１６ａとの接触を維持しながら（すなわち当該内周面１６ａと摺接しながら）前記ロータ１２の回転方向に移動する。これにより、互いに隣接するベーン１４同士の間に形成されるポンプ室も当該回転方向に移動する。
【００３８】
このとき、内側リング１６の内周面１６ａは図５に示すようなカムプロフィールを有するため、各吸入ポート３１，３２に導入される流体（油）は各ポンプ室内に吸入され、昇圧されてから吐出ポート３３，３４にそれぞれ排出される。具体的に、前記各ポンプ室は、このポンプ室内に前記各吸入ポート３１，３２が開口する領域で膨張し、この膨張により当該吸入ポート３１，３２から流体を吸入する。当該吸入ポート３１，３２の終端３１ａ，３２ａを過ぎたポンプ室はロータ回転方向の移動に伴って僅かずつ収縮し、その後、吐出ポート３３，３４の始端３３ａ，３４ａに至ってから急激に収縮する。これにより、当該ポンプ室内の流体が吐出ポート３３，３４から流体吐出口２８を通じてポンプ外部に吐出される。
【００３９】
一方、前記コントローラ６０は、このコントローラ６０に入力される指令信号に対応した電気信号を電磁比例減圧弁５６のソレノイド５８に向けて出力する。この電気信号を受けたソレノイド５８は、当該電磁比例減圧弁５６の開度を当該電気信号に比例した開度にすることにより、当該指令信号により指定されたポンプ吐出容量が得られるように両油圧シリンダ４０Ａ，４０Ｂ及び外側可動部材３５，３６を作動させる。
【００４０】
例えば、前記指令信号により指定されるポンプ吐出容量が最大容量である場合、コントローラ６０は前記電気信号を最小（０を含む）にし、これにより電磁比例減圧弁５６を閉弁させる。この電磁比例減圧弁５６の閉弁は、各ピストン室４６Ａ，４６Ｂのヘッド側圧、換言すれば当該ピストン室４６Ａ，４６Ｂ内に格納されるピストン４２Ａ，４２Ｂの背圧を最小にする。これにより、当該ピストン４２Ａ，４２Ｂ、ロッド４４Ａ，４４Ｂ、及び各外側可動部材３５，３６は内側リング１６及び弾性体３７ｂ，３８ｂの弾性復帰力によりロータ回転径方向の外向きにストローク限界まで押し出され、当該内側リング１６は無変形またはそれに近い状態となる。この状態は、内側リング１６の変形度合いが最も小さく、その偏平度合い（短軸の長さに対する長軸の長さの比）が最も大きい状態であるため、ポンプの押しのけ容積及び吐出容量は最大となる。
【００４１】
これに対し、前記指令信号により指定されるポンプ吐出容量が最大容量よりも小さい場合、コントローラ６０はその差分に対応して前記電気信号を増大させる。この電気信号は、電磁比例減圧弁５６の開度を増大させてその分だけ各ピストン室４６Ａ，４６Ｂのヘッド側圧を高めるように、ソレノイド５８を作動させる。このヘッド側圧は、当該ピストン室４６Ａ，４６Ｂ内に格納されるピストン４２Ａ，４２Ｂ、ロッド４４Ａ，４４Ｂ、及び各外側可動部材３５，３６をロータ径方向内側にスライドさせ、内側リング１６の上下部分（各吸入ポート３１，３２から各吐出ポート３３，３４に至る部分）を当該径方向内向きに弾性変位させる。これにより、内側リング１６の偏平度合いが下がり、その分だけポンプの押しのけ容積及び吐出容量が低減する。
【００４２】
以上示したベーンポンプでは、前記内側リング１６の弾性変形にかかわらず、当該内側リング１６が常に外側保持部材１８（可動部材３５，３６及び固定部材３７，３８）によって外側から安定した状態で支持されるため、当該内側リング１６の内周面１６ａの形状が安定し、このことが高いポンプ性能の確保を可能にする。
【００４３】
例えば、前記図６に示される従来の可変容量型ベーンポンプは、プレッシャプレート４による左右方向からの内側リング３の押圧によって当該内側リング３の上下方向への膨出量を増やすことにより押しのけ容積を増大させるものであるので、特にポンプ性能に影響を与え易い内側リング３の上下部分の形状が不安定となりやすい。従って安定したポンプ性能を得ることは難しい。
【００４４】
これに対し、図１〜図５に示されるベーンポンプでは、内側リング１６が無変形の状態で最大の押しのけ容積を実現するような内周面の形状を予め有しており、この状態から外側可動部材３５，３６による押圧を受けることにより弾性変形して内周面がロータ回転径方向内向きに変位することにより前記押しのけ容積を減少させるものであるので、当該内側リング１６のうち特にポンプ特性に影響を与える部分すなわち吸入ポートから吐出ポートに至るまでの領域の部分（図１では上下部分）は常に前記外側可動部材３５，３６の内側面３５ａ，３６ａによって外側から拘束された状態にあり、このことが当該内側リング１６の内周面１６ａの形状を安定させる。
【００４５】
このことは、さらに、当該内周面１６の形状を容易にかつ高精度で設定することを可能にするため、ポンプ特性の向上にも寄与することができる。例えば、前記図５に示されるように、前記内側リング１６の内周面１６ａの形状（カムプロフィール）が、前記各吸入ポート３１，３２の終端３１ａ，３２ａ近傍で当該内側リング１６の内径が最大となり、かつ、前記各吐出ポート３３，３４の始端に３３ａ，３４ａに至るまで当該内径が緩やかに減少する形状に設計されることは、キャビテーションの発生防止に大きく寄与する。このキャビテーションは、吸入行程から吐出行程に至るまでの間に流体の吸入がベーン１４の運動に追いつかないことに起因して発生し得るものであるが、図５に示すようなカムプロフィールは、ポンプ室の容積が最大となってからの当該容積の漸減により流体の流入量不足を補うことを可能にし、これにより前記キャビテーションを有効に抑止することを可能にする。
【００４６】
一方、この実施の形態に係るベーンポンプでは、前記各固定部材３７，３８の内周部（全体でもよい）が弾性体３７ｂ，３８ｂで構成され、これらの弾性体３７ｂ，３８ｂの内周面が前記内側リング１６の弾性変形にかかわらず当該内側リング１６の外周面との接触を維持するように当該弾性体３７ｂ，３８ｂが弾性変形するため、これら固定部材３７，３８の配設領域においても内側リング１６の形状を安定させることができる。
【００４７】
なお、本発明に係る可変容量型ベーンポンプは以上説明した実施の形態に係るものに限定されない。例えば次のような態様が採用されてもよい。
【００４８】
１）サイドハウジングは、単一の吸入ポート及び単一の吐出ポートのみを有するものでもよい。その場合も、内側リングのうち当該吸入ポートの終端から当該吐出ポートの始端に至るまでの領域を含む部分に接触するように外側可動部材が配設され、それ以外の部分に接触するように外側固定部材が配設されればよい。ただし、前記のように吸入ポートが第１吸入ポート３１及び第２吸入ポート３２に分割され、吐出ポートが第１吐出ポート３３及び第２吐出ポート３４に分割されることは、ポンプの寸法や重量、駆動トルクの低減を可能にする。
【００４９】
２）内側リングの偏平方向は限定されない。例えば、長軸がほぼ左右方向に延び、短軸がほぼ上下方向に延びるような姿勢で内側リングが設置されてもよい。この場合は外側可動部材が例えば内側リングの左右両側に配設されればよい。
【００５０】
３）外側可動部材を動かすための容量操作手段は図１に示されるような油圧（吐出流体圧）を利用するものに限られない。例えば、モータにより駆動される送りねじの推力やソレノイド装置の駆動力を利用するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】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いて最大吐出容量が指定された状態を示す断面正面図である。
【図２】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いて最大吐出容量よりも低い容量が指定された状態を示す断面正面図である。
【図３】前記可変容量型ベーンポンプの要部を拡大した断面正面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】前記可変容量型ベーンポンプの内側リングの内周面形状について設定されたカムプロフィールである。
【図６】従来の可変容量型ベーンポンプを示す断面正面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 駆動軸
１２ ロータ
１２ａ ロータの外周面
１４ ベーン
１６ 内側リング
１６ａ 内側リングの内周面
１８ 外側保持部材
２０ サイドハウジング
２２ 容量操作装置
３１ 第１吸入ポート
３１ａ 第１吸入ポートの終端
３２ 第２吸入ポート
３２ａ 第２吸入ポートの終端
３３ 第１吐出ポート
３３ａ 第１吐出ポートの始端
３４ 第２吐出ポート
３４ａ 第２吐出ポートの始端
３５ 第１可動部材
３５ａ 第１可動部材の内側面
３６ 第２可動部材
３６ａ 第２可動部材の内側面
３７ 第１固定部材
３７ｂ 第１固定部材の弾性体
３８ 第２固定部材
３８ｂ 第２固定部材の弾性体
４０Ａ，４０Ｂ 油圧シリンダ
５０ 油圧回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ室を囲むリングの弾性変形により押しのけ容積の調節が可能な可変容量型ベーンポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、前記のような弾性変形式の可変容量型ベーンポンプとして、特許文献１に記載されるものが知られている。その概要を図６に示す。
【０００３】
このベーンポンプは、複数枚のベーン１を保持するロータ２と、各ベーン１の先端と摺接可能な内周面を有する内側リング３と、この内側リング３の左右両側に配置される一対のプレッシャプレート４と、これらのプレッシャプレート４が互いに接離する方向にスライド可能となるように当該プレート４を保持する固定ハウジング５と、前記両プレッシャプレート４を互いに逆向きに（すなわち互いに接離する向きに）スライドさせる駆動装置６とを備える。
【０００４】
前記各ベーン１は、これに隣接するベーン１との間にポンプ室を形成する。前記固定ハウジング５には、所定の位置（図では左上位置及び右下位置）にあるポンプ室に対して側方から開口する一対の吸入ポート７と、これらの吸入ポート７からロータ回転周方向に外れた位置（図では右上位置及び左下位置）にあるポンプ室に対して側方から開口する一対の吐出ポート８とが形成される。
【０００５】
前記内側リング３の内周面は、当該内側リング３が無変形の状態でほぼ円形をなす。従ってこの状態での押しのけ容積はほぼ０である。この状態から前記両プレッシャプレート４が互いに近づく方向に駆動されて前記内側リング３を左右から内向きに押圧することにより、当該内側リング３は図の上下方向に縦長となる向きに弾性変形する。そして、この変形度合いが大きいほど、すなわち、前記内側リング３の内周面の偏平度合いが増すほど、押しのけ容積すなわちポンプ吐出容量が増大する。
【０００６】
具体的に、前記内側リング３が変形した状態で前記ロータ２が図の時計回り方向に回転駆動されることにより、前記各ポンプ室が前記吸入ポート７から次の吐出ポート８まで移動するとともに、当該ポンプ室の容積は前記吸入ポート７と通ずる領域で急激に増大し、その後、吐出ポート８に至る領域で急激に減少する。従って、前記吸入ポート７に導入される流体は前記ポンプ室の容積の増大によって当該ポンプ室内に吸引され、その後、当該ポンプ室の容積減少により吐出ポート８から高圧でポンプ外部に吐出される。その押しのけ容積は、前記各ポンプ室の容積変化が大きいほど増大し、当該容積変化は前記内側リング３の変形度合い（偏平度合い）に支配される。
【特許文献１】特開平４−３１６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記のベーンポンプでは、プレッシャプレート４の押圧に伴う内側リング３の変形（上下方向への膨出）を許容するために、当該プレッシャプレート４の上下端部の内周面と前記内側リング３の外周面との間に予め適当な隙間９が与えられる。この隙間９が存在する領域では、内側リング３がプレッシャプレート４に支持されていないので、当該内側リング３の形状が不安定となり、このことがポンプの吐出性能に悪影響を与えるおそれがある。特に、前記隙間９が存在する領域は、ポンプ室が吸入ポート７から吐出ポート８に移行する領域であり、この領域での内側リング３の内周面の形状がポンプ性能に与える影響は大きい。しかも、この領域での内周面形状を内側リング３の弾性変形によって精度良く再現することは難しい。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、ポンプ室を囲む内側リングの弾性変形による押しのけ容積の変更が可能であり、かつ、当該弾性変形にかかわらず前記内側リングの形状を安定に保つことにより高いポンプ性能を維持することが可能な可変容量型ベーンポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための手段として、本発明に係る可変容量型ベーンポンプは、円筒状の外周面を有し、当該外周面の中心軸回りに回転駆動されるロータと、このロータの回転周方向に互いに間隔をおいて配設され、当該ロータの外周面からその回転径方向外向きに突出しかつ当該回転径方向に相対変位可能となるように当該ロータに保持される複数枚のベーンと、前記各ベーンの先端部と摺接する内周面を有し、この内周面と前記ロータの外周面との間に前記各ベーンによって区画される複数のポンプ室を画定するとともに、前記内周面が前記ロータの回転径方向の内側に変位するように弾性変形が可能な内側リングと、前記内側リングを前記ロータの回転径方向の外側から保持する外側保持部材と、前記各ポンプ室を前記ロータの回転軸方向の両側から囲み、かつ、特定の位置にあるポンプ室に対して側方から開口する吸入ポートと当該吸入ポートから前記ロータの回転方向下流側に離れた位置におけるポンプ室に対して側方から開口する吐出ポートとを有するサイドハウジングと、前記内側リングを弾性変形させてその内周面を変位させることにより押しのけ容積を変化させる容量操作手段とを備え、前記内側リングの内周面は、当該内側リングの内径が前記ロータの回転周方向に沿って変化しかつ当該内側リングが無変形の状態で前記押しのけ容積が最大となるように前記吸入ポートの終端近傍で最大径を有する形状を有し、前記外側保持部材は、前記内側リングの一部であって前記吸入ポートの終端から前記吐出ポートの始端に至るまでの領域を含む部分の外側面に接触し、かつ、前記ロータの回転径方向に変位可能な外側可動部材と、前記内側リングのうち前記外側可動部材に接触する部分以外の部分の外側面に接触するように固定される外側固定部材とで構成され、前記容量操作手段は、前記外側可動部材を前記ロータの回転径方向の内向きに変位させて当該外側可動部材と接触する内側リングの部分を径方向内向きに弾性変位させることにより、当該内側リングの内周面の偏平度合い及び前記押しのけ容積を減少させるものである。
【００１０】
この可変容量型ベーンポンプでは、前記内側リングの弾性変形にかかわらず、当該内側リングが外側保持部材によって安定した状態で支持されるため、当該内側リングの形状が安定し、このことが高いポンプ性能の確保を可能にする。具体的に、前記内側リングは、図６に示される従来の可変容量型ベーンポンプの内側リング３と異なり、無変形の状態で最大の押しのけ容積を実現するような内周面の形状を有し、この状態から外側可動部材による押圧を受けることにより弾性変形して前記内周面がロータ回転径方向内向きに変位することにより前記押しのけ容積を減少させるものであるので、当該内側リングのうち特にポンプ特性に影響を与える部分すなわち吸入ポートから吐出ポートに至るまでの領域の部分は常に前記外側可動部材によって外側から拘束された状態にあり、このことが当該内側リングの内周面の形状を安定させる。従って、当該内周面の形状の設定も容易になる。
【００１１】
例えば、前記内側リングの内周面の形状を、前記吸入ポートの終端近傍で当該内側リングの内径が最大となり、かつ、前記吐出ポートの始端に至るまで当該内径が緩やかに減少する形状に設計することが可能であり、このような形状は、キャビテーションの発生防止に大きく寄与する。すなわち、ベーンポンプでは吸入行程から吐出行程に至るまでの間に流体の吸入がベーンの運動に追いつかないとキャビテーションが発生するおそれがあるが、前記のような内側リングの内周面の形状は、ポンプ室の容積が最大となってから当該容積を漸減させることにより流体の流入量不足を補うことを可能にし、これによりキャビテーションを有効に抑止することを可能にする。そして、本発明に係る可変容量型ベーンポンプでは、前記のような形状を高精度で得ることが可能になる。
【００１２】
さらに、前記外側固定部材の少なくとも内周部が、前記内側リングの弾性変形にかかわらず当該内側リングの外周面との接触を維持するように弾性変形することが可能な弾性体により構成されれば、この外側固定部材の配設領域においても内側リングの形状をその弾性変形にかかわらずより安定させることが可能になる。
【００１３】
また、本発明に係る可変容量型ベーンポンプは、ポンプ室を囲むカムリングを揺動させてその偏心量を変えることにより押しのけ容積を変化させるタイプのベーンポンプと異なり、複数の吸入ポート及び複数の吐出ポートを有することが可能である。例えば、前記サイドハウジングが、前記吸入ポートとして、前記ロータの回転中心軸を挟んで互いに対向する位置にそれぞれ第１吸入ポート及び第２吸入ポートを有するとともに、前記吐出ポートとして、前記第１吸入ポート及び前記第２吸入ポートの下流側の位置にそれぞれ第１吐出ポート及び第２吐出ポートを有し、前記外側保持部材が、前記外側可動部材として、前記内側リングの一部であって前記第１吸入ポートから前記第１吐出ポートに至るまでの領域を含む部分の外側面に接触する第１可動部材と、前記内側リングの一部であって前記第２吸入ポートから前記第２吐出ポートに至るまでの領域を含む部分の外側面に接触する第２可動部材とを有すればよい。このように吸入ポート及び吐出ポートが分割されたベーンポンプは、単一の吸入ポート及び単一の吐出ポートしか有しないポンプに比べ、その寸法や重量、駆動トルクを低減させることが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明に係る可変容量型ベーンポンプでは、ポンプ室を画定するための内側リングとして無変形状態で押しのけ容積が最大となる形状のものが用いられ、当該内側リングと接触する外側可動部材がロータ回転径方向内側に変位して当該内側リングを弾性変形させることにより前記押しのけ容積を減少させるので、当該弾性変形にかかわらず当該内側リングの内周面形状を安定させることができ、これにより高いポンプ性能を維持することかできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態を図１〜図５を参照しながら説明する。
【００１６】
図１〜図４は、本発明の実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプを示すものである。このベーンポンプは、図略のモータに連結されて自軸回りに回転駆動される駆動軸１０と、この駆動軸１０に固定されるロータ１２と、このロータ１２に保持される複数枚のベーン１４と、前記ロータ１２及びベーン１４を囲む内側リング１６と、この内側リング１６を外側から保持する外側保持部材１８と、サイドハウジング２０と、容量操作装置２２とを備える。
【００１７】
前記駆動軸１０は、前記ロータ１２の中心部分を貫通し、その貫通状態でこの駆動軸１０に前記ロータ１２が固定されている。このロータ１２は、前記駆動軸１０と同軸の円筒状の外周面１２ａを有し、当該駆動軸１０と一体にその中心軸回りに回転駆動される。
【００１８】
前記各ベーン１４は、薄肉の板材により構成され、前記ロータ１２の回転周方向に互いに間隔をおいて配設されるとともに、当該ロータ１２の外周面１２ａからその回転径方向外向きに突出しかつ当該回転径方向に相対変位可能となるように当該ロータ１２に取付けられ、このロータ１２とともに回転する。
【００１９】
前記内側リング１６は、前記各ベーン１４の先端部と摺接する内周面１６ａを有し、この内周面１６ａと前記ロータ１２の外周面１２ａとの間に、前記各ベーン１４によって区画される複数のポンプ室を画定する。この実施の形態に係る内側リング１６は、無端状の薄肉の板材により構成され、その内周面１６ａが前記ロータ１２の回転径方向の内側に変位するように弾性変形が可能となる程度まで、その肉厚が小さく設定されている。
【００２０】
前記サイドハウジング２０は、図４に示すように、前記各ポンプ室を前記ロータ１２の回転軸方向（駆動軸１０の長手方向；図４では上下方向）の両側から囲むようにして、当該ロータ１２、ベーン１４、及び各リング１６，１８を格納するものであり、この実施の形態では、ポンプボディ２４と、サイドプレート２５と、ポンプカバー２６とで構成される。
【００２１】
前記ポンプボディ２４は、側壁２４ａと、この側壁２４の外周部から側方に延びる周壁２４ｂとを有し、これら側壁２４ａ及び周壁２４ｂが側方に開口する凹部を囲む。そして、この凹部の奥側に前記サイドプレート２５が嵌め込まれ、その外側に前記ロータ１２および両リング１６，１８がはめ込まれ、その外側にポンプカバー２６が装着される。従って、前記各ポンプ室は前記サイドプレート２５の内側面と前記ポンプカバー２６の内側面とによって前記ロータ１２の回転軸方向の両外側から囲まれている。また、サイドハウジング２０は、これを前記駆動軸１０が貫通する状態で当該駆動軸１０を回転可能に支持する。
【００２２】
前記ポンプボディ２４には、ポンプ外部から流体（この実施の形態では油）を吸入するための図略の流体吸入口と、ポンプ外部へ流体を吐出するための流体吐出口２８とが設けられる一方、ポンプカバー２６には、第１吸入ポート３１及び第２吸入ポート３２と、第１吐出ポート３３及び第２吐出ポート３４とが形成される。前記両吸入ポート３１，３２は図略の通路を介して前記流体吸入口に接続され、前記両吐出ポート３３，３４は図略の通路を介して前記流体吐出口２８に接続されている。
【００２３】
前記各ポート３１〜３４は、所定位置にあるポンプ室に対して側方から開口する位置にそれぞれ形成されている。具体的に、前記第１吸入ポート３１は、特定の位置（図１では駆動軸１０の左上の位置）にあるポンプ室に対して側方から開口し、前記第２吸入ポート３２は、前記駆動軸１０を挟んで前記第１吸入ポート３１と反対側の位置（すなわち当該第１吸入ポート３１から前記ロータ１２の回転周方向に１８０°離間する位置）におけるポンプ室に対して側方から開口する。また、前記第１吐出ポート３３は前記第１吸入ポート３１から前記ロータ１２の回転方向（図１では時計回り方向）の下流側に約９０°離れた位置でポンプ室に側方から開口し、同様に前記第２吐出ポート３４は前記第２吸入ポート３２から前記回転方向の下流側に約９０°はなれた位置でポンプ室に側方から開口する。
【００２４】
前記内側リング１６の内周面１６ａは、当該内側リング１６の内径が前記ロータ１２の回転周方向に沿って変化する形状であって、当該内側リング１６が無変形の状態でポンプの押しのけ容積が最大となるように前記吸入ポート３１，３２の終端３１ａ，３２ａ（図３）の終端近傍で最大径を有する形状を有する。すなわち、この実施の形態では、ほぼ上下方向に長軸を有してほぼ左右方向に偏平な形状を有する。
【００２５】
さらに詳しくは、前記内周面１６ａは図５に示すようなカムプロフィールを有する。このカムプロフィールは、図１の左端位置及び右端位置をそれぞれ始点とし、その進行方向への回転角度θ（０°≦θ≦１８０°）とその回転角度位置での半径との関係を示したものである。図示のように、当該内周面１６ａの半径は、θ＝０°の位置である前記始点からロータ回転方向に向かうに従って急激に増大し、θ≒６０°の位置（各吸入ポート３１，３２の終端３１ａ，３２ａの近傍位置）でピークを迎え、その後、θ≒１２０°の位置（各吐出ポート３３，３４の始端３３ａ，３４ａの近傍位置）まで漸減し、当該位置から急激に減少する特性を有する。
【００２６】
前記外側保持部材１８は、前記内側リング１６の周囲に配設されるもので、前記ロータ１２の回転径方向に変位可能な外側可動部材と、前記ポンプボディ２４の周壁２４ｂにより拘束されて固定される外側固定部材とからなる。この実施の形態において、前記外側可動部材は、前記内側リング１６の上下にそれぞれ配される第１可動部材３５及び第２可動部材３６により構成され、前記外側固定部材は、前記内側リング１６の左右にそれぞれ配される第１固定部材３７及び第２固定部材３８により構成される。
【００２７】
図３に示すように、前記第１可動部材３５は、前記内側リング１６の上部であって前記第１吸入ポート３１の終端３１ａから前記第１吐出ポート３３の始端３３ａに至るまでの領域を含む部分の外側面に接触する形状の内側面３５ａを有し、前記第２可動部材３６は、前記内側リング１６の下部であって前記第２吸入ポート３２の終端３２ａから前記第２吐出ポート３４の始端３４ａに至るまでの領域を含む部分の外側面に接触する形状の内側面３６ａを有する。
【００２８】
これらの可動部材３５，３６は、後に詳述するように、前記容量操作装置２２によりロータ回転径方向の内側にスライド駆動され、これにより、前記内側リング１６の上側部分及び下側部分をそれぞれロータ回転径方向の外側から押圧して同方向の内側に弾性変位させる。
【００２９】
前記第１固定部材３７は、図１〜図３に示される内側リング１６の左側部分（第１吸入ポート３１及び第２吐出ポート３４側の部分）であって、前記両外側可動部材３５，３６と接触する部分以外の部分の外周面と接触する位置に固定される。具体的に、この第１固定部材３７は、内周面に図４に示すような溝を有する固定部材本体３７ａと、この固定部材本体３７ａの溝に嵌め込まれて当該固定部材本体３７ａから内向きに突出する弾性体３７ｂとからなる。この弾性体３７ｂは、当該第１固定部材３７の内周部を構成するとともに、前記内側リング１６の左側部分の外周面と略合致する形状の内周面を有し、かつ、前記内側リング１６の弾性変形にかかわらず当該内側リング１６の外周面と当該弾性体３７ｂの内周面との接触を維持するように弾性変形する。
【００３０】
前記第２固定部材３８は、図１〜図３に示される内側リング１６の右側部分（第２吸入ポート３２及び第１吐出ポート３３側の部分）であって、前記両外側可動部材３５，３６と接触する部分以外の部分の外周面と接触する位置に固定される。この第２固定部材３８も、前記第１固定部材３７と同様、内周面に図４に示すような溝を有する固定部材本体３８ａと、この固定部材本体３８ａの溝に嵌め込まれて当該固定部材本体３８ａから内向きに突出する弾性体３８ｂとからなる。この弾性体３８ｂは、当該第２固定部材３８の内周部を構成するとともに、前記内側リング１６の右側部分の外周面と略合致する形状の内周面を有し、かつ、前記内側リング１６の弾性変形にかかわらず当該内側リング１６の外周面と当該弾性体３８ｂの内周面との接触を維持するように弾性変形する。
【００３１】
前記容量操作装置２２は、前記内側リング１６の弾性変形を利用してポンプ吐出容量を調節すべく、前記両可動部材３５，３６をロータ回転径方向（この実施の形態では上下方向）にスライド操作するものである。この実施の形態に係る容量操作装置２２は、前記流体吐出口２８からの流体吐出圧（油圧）を駆動源として利用するものであって、前記第１可動部材３５を操作するための第１油圧シリンダ４０Ａと、前記第２可動部材３６を操作するための第２油圧シリンダ４０Ｂと、これらの油圧シリンダ４０Ａ，４０Ｂを前記油圧を利用して同時に作動させるための油圧回路５０と、コントローラ６０とを備える。
【００３２】
前記両油圧シリンダ４０Ａ，４０Ｂは、いずれも、前記ポンプボディ２４内に組み込まれ、前記各可動部材３５，３６の両外側（上下両側）にそれぞれ配設されるピストン４２Ａ，４２Ｂと、各ピストン４２Ａ，４２Ｂからロータ回転径方向内向きに延びて前記各可動部材３５，３６にそれぞれ連結されるロッド４４Ａ，４４Ｂとを備える。一方、前記ポンプボディ２４には、前記各ピストン４４を収容するシリンダ室４６Ａ，４６Ｂと、前記各ロッド４４Ａ，４４Ｂが挿通されるロッド挿通孔４８Ａ，４８Ｂとが形成される。
【００３３】
前記油圧回路５０は、前記流体吐出口２８に形成された分岐ポート２９と、この分岐ポート２９と前記各ピストン室４６Ａ，４６Ｂとを接続する油路５２（図１では便宜上ピストン室４６Ａに至る部分のみ図示）と、この油路５２の途中に設けられる絞り５４と、当該油路５２の途中であって前記絞り５４と前記各ピストン室４６Ａ，４６Ｂのヘッド側室（すなわちロッド４４Ａ，４４Ｂと反対側の室）との間に設けられる電磁比例減圧弁５６とを含む。電磁比例減圧弁５６は、ソレノイド５８を有し、このソレノイド５８は、当該ソレノイド５８に入力される電気信号に比例した二次圧（すなわち各ピストン室４６Ａ，４６Ｂのヘッド側室に与えられる油圧）を発生させるように当該電磁比例減圧弁５６の開度を変化させる。
【００３４】
この油圧回路５０は、ポンプ外部に構築されてもよいが、例えばポンプボディ２４内に組み込まれることも可能である。その場合、前記油路５２や絞り５４、電磁比例減圧弁５６の弁室は全てポンプボディ２４に形成されればよく、当該電磁比例減圧弁５６のソレノイド５８は例えば図１の破線５８′に示される位置に取付けられればよい。
【００３５】
前記コントローラ６０は、マイクロコンピュータ等からなり、ポンプ吐出容量を指定するための指令信号の入力を受ける。そして、その指定されたポンプ吐出容量を得るための電気信号を前記電磁比例減圧弁５６のソレノイド５８に入力する。
【００３６】
次に、この可変容量型ベーンポンプの作用を説明する。
【００３７】
このベーンポンプにおいて、前記駆動軸１０が図１の時計回り方向に回転駆動されることにより、当該駆動軸１０と一体にロータ１２が回転し、このロータ１２に保持される各ベーン１４は、当該ベーン１４が受ける遠心力により当該ベーン１４の先端部と内側リング１６の内周面１６ａとの接触を維持しながら（すなわち当該内周面１６ａと摺接しながら）前記ロータ１２の回転方向に移動する。これにより、互いに隣接するベーン１４同士の間に形成されるポンプ室も当該回転方向に移動する。
【００３８】
このとき、内側リング１６の内周面１６ａは図５に示すようなカムプロフィールを有するため、各吸入ポート３１，３２に導入される流体（油）は各ポンプ室内に吸入され、昇圧されてから吐出ポート３３，３４にそれぞれ排出される。具体的に、前記各ポンプ室は、このポンプ室内に前記各吸入ポート３１，３２が開口する領域で膨張し、この膨張により当該吸入ポート３１，３２から流体を吸入する。当該吸入ポート３１，３２の終端３１ａ，３２ａを過ぎたポンプ室はロータ回転方向の移動に伴って僅かずつ収縮し、その後、吐出ポート３３，３４の始端３３ａ，３４ａに至ってから急激に収縮する。これにより、当該ポンプ室内の流体が吐出ポート３３，３４から流体吐出口２８を通じてポンプ外部に吐出される。
【００３９】
一方、前記コントローラ６０は、このコントローラ６０に入力される指令信号に対応した電気信号を電磁比例減圧弁５６のソレノイド５８に向けて出力する。この電気信号を受けたソレノイド５８は、当該電磁比例減圧弁５６の開度を当該電気信号に比例した開度にすることにより、当該指令信号により指定されたポンプ吐出容量が得られるように両油圧シリンダ４０Ａ，４０Ｂ及び外側可動部材３５，３６を作動させる。
【００４０】
例えば、前記指令信号により指定されるポンプ吐出容量が最大容量である場合、コントローラ６０は前記電気信号を最小（０を含む）にし、これにより電磁比例減圧弁５６を閉弁させる。この電磁比例減圧弁５６の閉弁は、各ピストン室４６Ａ，４６Ｂのヘッド側圧、換言すれば当該ピストン室４６Ａ，４６Ｂ内に格納されるピストン４２Ａ，４２Ｂの背圧を最小にする。これにより、当該ピストン４２Ａ，４２Ｂ、ロッド４４Ａ，４４Ｂ、及び各外側可動部材３５，３６は内側リング１６及び弾性体３７ｂ，３８ｂの弾性復帰力によりロータ回転径方向の外向きにストローク限界まで押し出され、当該内側リング１６は無変形またはそれに近い状態となる。この状態は、内側リング１６の変形度合いが最も小さく、その偏平度合い（短軸の長さに対する長軸の長さの比）が最も大きい状態であるため、ポンプの押しのけ容積及び吐出容量は最大となる。
【００４１】
これに対し、前記指令信号により指定されるポンプ吐出容量が最大容量よりも小さい場合、コントローラ６０はその差分に対応して前記電気信号を増大させる。この電気信号は、電磁比例減圧弁５６の開度を増大させてその分だけ各ピストン室４６Ａ，４６Ｂのヘッド側圧を高めるように、ソレノイド５８を作動させる。このヘッド側圧は、当該ピストン室４６Ａ，４６Ｂ内に格納されるピストン４２Ａ，４２Ｂ、ロッド４４Ａ，４４Ｂ、及び各外側可動部材３５，３６をロータ径方向内側にスライドさせ、内側リング１６の上下部分（各吸入ポート３１，３２から各吐出ポート３３，３４に至る部分）を当該径方向内向きに弾性変位させる。これにより、内側リング１６の偏平度合いが下がり、その分だけポンプの押しのけ容積及び吐出容量が低減する。
【００４２】
以上示したベーンポンプでは、前記内側リング１６の弾性変形にかかわらず、当該内側リング１６が常に外側保持部材１８（可動部材３５，３６及び固定部材３７，３８）によって外側から安定した状態で支持されるため、当該内側リング１６の内周面１６ａの形状が安定し、このことが高いポンプ性能の確保を可能にする。
【００４３】
例えば、前記図６に示される従来の可変容量型ベーンポンプは、プレッシャプレート４による左右方向からの内側リング３の押圧によって当該内側リング３の上下方向への膨出量を増やすことにより押しのけ容積を増大させるものであるので、特にポンプ性能に影響を与え易い内側リング３の上下部分の形状が不安定となりやすい。従って安定したポンプ性能を得ることは難しい。
【００４４】
これに対し、図１〜図５に示されるベーンポンプでは、内側リング１６が無変形の状態で最大の押しのけ容積を実現するような内周面の形状を予め有しており、この状態から外側可動部材３５，３６による押圧を受けることにより弾性変形して内周面がロータ回転径方向内向きに変位することにより前記押しのけ容積を減少させるものであるので、当該内側リング１６のうち特にポンプ特性に影響を与える部分すなわち吸入ポートから吐出ポートに至るまでの領域の部分（図１では上下部分）は常に前記外側可動部材３５，３６の内側面３５ａ，３６ａによって外側から拘束された状態にあり、このことが当該内側リング１６の内周面１６ａの形状を安定させる。
【００４５】
このことは、さらに、当該内周面１６の形状を容易にかつ高精度で設定することを可能にするため、ポンプ特性の向上にも寄与することができる。例えば、前記図５に示されるように、前記内側リング１６の内周面１６ａの形状（カムプロフィール）が、前記各吸入ポート３１，３２の終端３１ａ，３２ａ近傍で当該内側リング１６の内径が最大となり、かつ、前記各吐出ポート３３，３４の始端に３３ａ，３４ａに至るまで当該内径が緩やかに減少する形状に設計されることは、キャビテーションの発生防止に大きく寄与する。このキャビテーションは、吸入行程から吐出行程に至るまでの間に流体の吸入がベーン１４の運動に追いつかないことに起因して発生し得るものであるが、図５に示すようなカムプロフィールは、ポンプ室の容積が最大となってからの当該容積の漸減により流体の流入量不足を補うことを可能にし、これにより前記キャビテーションを有効に抑止することを可能にする。
【００４６】
一方、この実施の形態に係るベーンポンプでは、前記各固定部材３７，３８の内周部（全体でもよい）が弾性体３７ｂ，３８ｂで構成され、これらの弾性体３７ｂ，３８ｂの内周面が前記内側リング１６の弾性変形にかかわらず当該内側リング１６の外周面との接触を維持するように当該弾性体３７ｂ，３８ｂが弾性変形するため、これら固定部材３７，３８の配設領域においても内側リング１６の形状を安定させることができる。
【００４７】
なお、本発明に係る可変容量型ベーンポンプは以上説明した実施の形態に係るものに限定されない。例えば次のような態様が採用されてもよい。
【００４８】
１）サイドハウジングは、単一の吸入ポート及び単一の吐出ポートのみを有するものでもよい。その場合も、内側リングのうち当該吸入ポートの終端から当該吐出ポートの始端に至るまでの領域を含む部分に接触するように外側可動部材が配設され、それ以外の部分に接触するように外側固定部材が配設されればよい。ただし、前記のように吸入ポートが第１吸入ポート３１及び第２吸入ポート３２に分割され、吐出ポートが第１吐出ポート３３及び第２吐出ポート３４に分割されることは、ポンプの寸法や重量、駆動トルクの低減を可能にする。
【００４９】
２）内側リングの偏平方向は限定されない。例えば、長軸がほぼ左右方向に延び、短軸がほぼ上下方向に延びるような姿勢で内側リングが設置されてもよい。この場合は外側可動部材が例えば内側リングの左右両側に配設されればよい。
【００５０】
３）外側可動部材を動かすための容量操作手段は図１に示されるような油圧（吐出流体圧）を利用するものに限られない。例えば、モータにより駆動される送りねじの推力やソレノイド装置の駆動力を利用するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】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いて最大吐出容量が指定された状態を示す断面正面図である。
【図２】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いて最大吐出容量よりも低い容量が指定された状態を示す断面正面図である。
【図３】前記可変容量型ベーンポンプの要部を拡大した断面正面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】前記可変容量型ベーンポンプの内側リングの内周面形状について設定されたカムプロフィールである。
【図６】従来の可変容量型ベーンポンプを示す断面正面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 駆動軸
１２ ロータ
１２ａ ロータの外周面
１４ ベーン
１６ 内側リング
１６ａ 内側リングの内周面
１８ 外側保持部材
２０ サイドハウジング
２２ 容量操作装置
３１ 第１吸入ポート
３１ａ 第１吸入ポートの終端
３２ 第２吸入ポート
３２ａ 第２吸入ポートの終端
３３ 第１吐出ポート
３３ａ 第１吐出ポートの始端
３４ 第２吐出ポート
３４ａ 第２吐出ポートの始端
３５ 第１可動部材
３５ａ 第１可動部材の内側面
３６ 第２可動部材
３６ａ 第２可動部材の内側面
３７ 第１固定部材
３７ｂ 第１固定部材の弾性体
３８ 第２固定部材
３８ｂ 第２固定部材の弾性体
４０Ａ，４０Ｂ 油圧シリンダ
５０ 油圧回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量型ベーンポンプであって、
円筒状の外周面を有し、当該外周面の中心軸回りに回転駆動されるロータと、
このロータの回転周方向に互いに間隔をおいて配設され、当該ロータの外周面からその回転径方向外向きに突出しかつ当該回転径方向に相対変位可能となるように当該ロータに保持される複数枚のベーンと、
前記各ベーンの先端部と摺接する内周面を有し、この内周面と前記ロータの外周面との間に前記各ベーンによって区画される複数のポンプ室を画定するとともに、前記内周面が前記ロータの回転径方向の内側に変位するように弾性変形が可能な内側リングと、
前記内側リングを前記ロータの回転径方向の外側から保持する外側保持部材と、
前記各ポンプ室を前記ロータの回転軸方向の両側から囲み、かつ、特定の位置にあるポンプ室に対して側方から開口する吸入ポートと当該吸入ポートから前記ロータの回転方向下流側に離れた位置におけるポンプ室に対して側方から開口する吐出ポートとを有するサイドハウジングと、
前記内側リングを弾性変形させてその内周面を変位させることにより押しのけ容積を変化させる容量操作手段とを備え、
前記内側リングの内周面は、当該内側リングの内径が前記ロータの回転周方向に沿って変化しかつ当該内側リングが無変形の状態で前記押しのけ容積が最大となるように前記吸入ポートの終端近傍で最大径を有する形状を有し、
前記外側保持部材は、前記内側リングの一部であって前記吸入ポートの終端から前記吐出ポートの始端に至るまでの領域を含む部分の外側面に接触し、かつ、前記ロータの回転径方向に変位可能な外側可動部材と、前記内側リングのうちの前記外側可動部材に接触する部分以外の部分の外側面に接触するように固定される外側固定部材とで構成され、
前記容量操作手段は、前記外側可動部材を前記ロータの回転径方向の内向きに変位させて当該外側可動部材と接触する内側リングの部分を径方向内向きに弾性変位させることにより、当該内側リングの内周面の偏平度合い及び前記押しのけ容積を減少させるものであることを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
【請求項２】
請求項１記載の可変容量型ベーンポンプにおいて、
前記内側リングの内周面の形状は、前記吸入ポートの終端近傍で当該内側リングの内径が最大となり、かつ、前記吐出ポートの始端に至るまで当該内径が緩やかに減少する形状であることを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
【請求項３】
請求項１または２記載の可変容量型ベーンポンプにおいて、
前記外側固定部材の少なくとも内周部は、前記内側リングの弾性変形にかかわらず当該内側リングの外周面との接触を維持するように弾性変形することが可能な弾性体により構成されることを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の可変容量型ベーンポンプにおいて、
前記サイドハウジングは、前記吸入ポートとして、前記ロータの回転中心軸を挟んで互いに対向する位置にそれぞれ第１吸入ポート及び第２吸入ポートを有するとともに、前記吐出ポートとして、前記第１吸入ポート及び前記第２吸入ポートの下流側の位置にそれぞれ第１吐出ポート及び第２吐出ポートを有し、
前記外側保持部材は、前記外側可動部材として、前記内側リングの一部であって前記第１吸入ポートの終端から前記第１吐出ポートの始端に至るまでの領域を含む部分の外側面に接触する第１可動部材と、前記内側リングの一部であって前記第２吸入ポートの終端から前記第２吐出ポートの始端に至るまでの領域を含む部分の外側面に接触する第２可動部材とを有することを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
【請求項１】
可変容量型ベーンポンプであって、
円筒状の外周面を有し、当該外周面の中心軸回りに回転駆動されるロータと、
このロータの回転周方向に互いに間隔をおいて配設され、当該ロータの外周面からその回転径方向外向きに突出しかつ当該回転径方向に相対変位可能となるように当該ロータに保持される複数枚のベーンと、
前記各ベーンの先端部と摺接する内周面を有し、この内周面と前記ロータの外周面との間に前記各ベーンによって区画される複数のポンプ室を画定するとともに、前記内周面が前記ロータの回転径方向の内側に変位するように弾性変形が可能な内側リングと、
前記内側リングを前記ロータの回転径方向の外側から保持する外側保持部材と、
前記各ポンプ室を前記ロータの回転軸方向の両側から囲み、かつ、特定の位置にあるポンプ室に対して側方から開口する吸入ポートと当該吸入ポートから前記ロータの回転方向下流側に離れた位置におけるポンプ室に対して側方から開口する吐出ポートとを有するサイドハウジングと、
前記内側リングを弾性変形させてその内周面を変位させることにより押しのけ容積を変化させる容量操作手段とを備え、
前記内側リングの内周面は、当該内側リングの内径が前記ロータの回転周方向に沿って変化しかつ当該内側リングが無変形の状態で前記押しのけ容積が最大となるように前記吸入ポートの終端近傍で最大径を有する形状を有し、
前記外側保持部材は、前記内側リングの一部であって前記吸入ポートの終端から前記吐出ポートの始端に至るまでの領域を含む部分の外側面に接触し、かつ、前記ロータの回転径方向に変位可能な外側可動部材と、前記内側リングのうちの前記外側可動部材に接触する部分以外の部分の外側面に接触するように固定される外側固定部材とで構成され、
前記容量操作手段は、前記外側可動部材を前記ロータの回転径方向の内向きに変位させて当該外側可動部材と接触する内側リングの部分を径方向内向きに弾性変位させることにより、当該内側リングの内周面の偏平度合い及び前記押しのけ容積を減少させるものであることを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
【請求項２】
請求項１記載の可変容量型ベーンポンプにおいて、
前記内側リングの内周面の形状は、前記吸入ポートの終端近傍で当該内側リングの内径が最大となり、かつ、前記吐出ポートの始端に至るまで当該内径が緩やかに減少する形状であることを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
【請求項３】
請求項１または２記載の可変容量型ベーンポンプにおいて、
前記外側固定部材の少なくとも内周部は、前記内側リングの弾性変形にかかわらず当該内側リングの外周面との接触を維持するように弾性変形することが可能な弾性体により構成されることを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の可変容量型ベーンポンプにおいて、
前記サイドハウジングは、前記吸入ポートとして、前記ロータの回転中心軸を挟んで互いに対向する位置にそれぞれ第１吸入ポート及び第２吸入ポートを有するとともに、前記吐出ポートとして、前記第１吸入ポート及び前記第２吸入ポートの下流側の位置にそれぞれ第１吐出ポート及び第２吐出ポートを有し、
前記外側保持部材は、前記外側可動部材として、前記内側リングの一部であって前記第１吸入ポートの終端から前記第１吐出ポートの始端に至るまでの領域を含む部分の外側面に接触する第１可動部材と、前記内側リングの一部であって前記第２吸入ポートの終端から前記第２吐出ポートの始端に至るまでの領域を含む部分の外側面に接触する第２可動部材とを有することを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−７７８７１（Ｐ２０１０−７７８７１Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４６２３６（Ｐ２００８−２４６２３６）
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【出願人】（３９１００３６６８）トーヨーエイテック株式会社 (145)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【出願人】（３９１００３６６８）トーヨーエイテック株式会社 (145)
【Ｆターム（参考）】
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