CN109072915B - 叶轮泵 - Google Patents

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Abstract

本发明以提供能够抑制部件个数增加且容易确保滑动界面的密封性的叶轮泵作为课题。叶轮泵(1)具备：壳体(2)，具有泵室(C)；转子(3)，具有筒状的周壁部(300)及油室(A)，周壁部(300)被收容于泵室(C)中且具有在直径方向上相向的一对叶轮保持槽(300a)，油室(A)被划分在周壁部(300)的内侧且积存润滑油(O)；及叶轮(4)，保持于一对叶轮保持槽(300a)，沿直径方向横穿油室(A)地移动。壳体(2)的内表面和在与内表面之间划分出滑动界面(B)的周壁部(300)的端面中的至少一方具有润滑油(O)用的油槽(300b～300h)。

Description

叶轮泵
技术领域
本发明涉及由例如车辆的发动机驱动的叶轮泵。
背景技术
叶轮泵具备：转子、叶轮及壳体。壳体具备：具有凹部的壳体主体及将凹部密封的罩。在壳体的内部划分出泵室。转子及叶轮以能够旋转的方式收容于泵室中。在转子的轴向一端面(推力面)与罩的内表面之间的滑动界面上形成有油膜。当油膜中断时，转子与罩的内表面容易进行滑动接触。因此，转子和罩容易磨损。
关于这一点，专利文献1公开了带多个施力部(螺旋弹簧)的叶轮泵。多个施力部对转子向推力面从罩的内表面离开的方向(滑动界面扩大的方向)施力。因此，根据该文献的叶轮泵，转子与罩不易于进行滑动接触。
另外，专利文献2公开了带一对油槽的叶轮泵。第一油槽形成于罩的内表面。第二油槽形成于壳体主体的凹部的底面。从径向外侧观察时，一对油槽相互配置在对角位置。在泵室中，即使转子倾斜移动，转子的轴向一端侧(推力面侧)的角部也能够向第一油槽逃入。相同地，转子的轴向另一端侧的角部能够向第二油槽逃入。因此，根据该文献的叶轮泵，转子与壳体(罩、壳体主体)不易于发生一端接触。因此，能够抑制转子倾斜移动时的推力面或罩的内表面的局部性的磨损。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2008-231954号公报
专利文献2：日本特开2004-263690号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在专利文献1的叶轮泵的情况下，需要施力部，相应地部件个数增加。另外，多个施力部固定于壳体主体的凹部的底面。另一方面，转子进行旋转。因此，在多个施力部与转子之间需要另行夹装滑动部件。在这一点上，在该文献的叶轮泵的情况下，部件个数也增加。
另一方面，根据专利文献2的叶轮泵，不需要施力部。因此，部件个数不会增加。然而，在专利文献2的叶轮泵的情况下，转子的倾斜移动量有可能进一步增大一对油槽的槽深度的量。因此，滑动界面的密封性有可能下降。因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制部件个数的增加且容易确保滑动界面的密封性的叶轮泵。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明的叶轮泵具备：壳体，具有泵室；转子，具有筒状的周壁部及油室，上述周壁部被收容于上述泵室中且具有在直径方向上相向的一对叶轮保持槽，上述油室被划分在上述周壁部的内侧且积存润滑油；及叶轮，保持于一对上述叶轮保持槽，沿直径方向横穿上述油室地移动，上述叶轮泵的特征在于，上述壳体的内表面和在与上述内表面之间划分出滑动界面的上述周壁部的端面中的至少一方具有上述润滑油用的油槽。
发明效果
壳体的内表面和转子的周壁部的端面中的至少一方具备油槽。油槽与转子的油室直接或间接地连通。因此，转子的油室中的润滑油直接或间接地流入油槽。因此，根据本发明的叶轮泵，在内表面与端面之间的滑动界面容易形成油膜。由此，容易确保滑动界面的密封性。另外，容易保护滑动界面免于遭受推力载荷。另外，根据本发明的叶轮泵，不需要为了确保滑动界面的密封性而追加配置专利文献1的施力部、滑动部件那样的部件。因此，能够抑制部件个数增加。
附图说明
图1是第一实施方式的叶轮泵的径向剖视图。
图2是图1中的II-II方向剖视图。
图3是该叶轮泵的径向剖视图。
图4是图3中的IV-IV方向剖视图。
图5是图4中的框V内的放大图。
图6是第二实施方式的叶轮泵的径向剖视图。
图7(a)是其他实施方式(其1)的叶轮泵的滑动界面附近的轴向剖视图。图7(b)是其他实施方式(其2)的叶轮泵的滑动界面附近的轴向剖视图。图7(c)是其他实施方式(其3)的叶轮泵的滑动界面附近的轴向剖视图。图7(d)是其他实施方式(其4)的叶轮泵的滑动界面附近的轴向剖视图。
图8是其他实施方式(其5)的叶轮泵的径向剖视图。
具体实施方式
以下，说明本发明的叶轮泵的实施方式。
<第一实施方式>
[叶轮泵的结构]
首先，说明本实施方式的叶轮泵的结构。图1示出本实施方式的叶轮泵的径向剖视图。图2示出图1中的II-II方向剖视图。图3示出该叶轮泵的径向剖视图。图4示出图3中的IV-IV方向剖视图。另外，图1对应于图2中的I-I方向剖面。另外，图3对应于图4中的III-III方向剖面。相对于图1、图2所示的叶轮泵1，图3、图4所示的叶轮泵1的转子3及叶轮4旋转(前进)了90°。叶轮泵1是制动装置的增力装置的负压源。叶轮泵1由凸轮轴(省略图示)驱动而旋转。如图1～图4所示，叶轮泵1具备：壳体2、转子3及叶轮4。
(壳体2)
壳体2固定于发动机(省略图示)的侧面。壳体2具备：壳体主体20、罩21及泵室C。罩21的后表面包含于本发明的“壳体的内表面”的概念。
壳体主体20呈向前侧开口的有底椭圆筒状。壳体主体20具备周壁部200和底壁部201。周壁部200呈椭圆筒状。周壁部200具备吸气孔200a。吸气孔200a沿上下方向贯通周壁部200。吸气孔200a经由带止回阀的吸气通路(省略图示)而与制动装置的增力装置连结。底壁部201将周壁部200的后侧的开口密封。底壁部201具备：贯通孔201a、排气孔201d及油槽P3。贯通孔201a沿前后方向(轴向)贯通底壁部201。油槽P3凹陷设置在贯通孔201a的内周面的上端。油槽P3沿前后方向延伸。排气孔201d沿前后方向贯通底壁部201。排气孔201d配置在泵室C的、叶轮4的旋转方向前端附近。排气孔201d通过簧片阀(省略图示)而能够进行开闭。
罩21将壳体主体20的前侧的开口密封。通过多个螺栓90及多个螺母(省略图示)将罩21固定于壳体主体20。在罩21与壳体主体20之间夹装有O型圈92。
泵室C被划分在壳体2的内部。在从前侧观察时，泵室C呈椭圆形状。泵室C经由吸气孔200a、吸气通路而与制动装置的增力装置连通。另外，泵室C经由排气孔201d、簧片阀而与叶轮泵1的外部(发动机室)连通。
(转子3)
转子3能够与凸轮轴一起旋转。转子3具备：转子主体30、连结凸部31及油室A。转子主体30呈向前侧开口的有底正圆筒状。转子主体30具备周壁部300和底壁部301。周壁部300呈正圆筒状。周壁部300收容于泵室C中。周壁部300的前端面包含于本发明的“周壁部的端面”的概念。周壁部300具备一对叶轮保持槽300a和多个油槽300b。一对叶轮保持槽300a沿直径方向贯通周壁部300。
多个油槽300b凹设于周壁部300的前端面。在从前侧观察时，多个油槽300b相对于转子3的径向中心，各分离预定角度而呈放射状地配置。多个油槽300b分别相对于转子3的径向中心而沿径向延伸。油槽300b的横截面形状(与延伸方向正交的方向的剖面形状)呈C字状。油槽300b的槽深度为100μm左右。另外，油槽300b的槽宽度为100μm左右。图5示出图4中的框V内的放大图。如图5所示，在罩21的后表面与周壁部300的前端面之间划分出滑动界面B。滑动界面B的前后方向上的间隙宽度为50μm左右。在该间隙中形成有油膜F。
如图2、图4所示，底壁部301将周壁部300的后侧的开口密封。底壁部301收容于贯通孔201a中。底壁部301具备油孔P2。油孔P2沿直径方向贯通底壁部301。如图2所示，油孔P2仅限于预定的旋转角度而能够与油槽P3连通。
连结凸部31与底壁部301的后侧相连。连结凸部31沿底壁部301的直径方向延伸。连结凸部31具备收容凹部310和油孔P1。收容凹部310凹陷设置于连结凸部31的后端面。油孔P1沿前后方向延伸。油孔P1将收容凹部310与油孔P2连通。连结凸部31与凸轮轴通过联轴节(省略图示)及供油接头(省略图示)而连结。联轴节从凸轮轴向转子3传递旋转力。供油接头从凸轮轴向转子3(具体而言收容凹部310)供给润滑油。
油室A被划分在转子3的内部。在从前侧观察时，油室A呈正圆形状。油室A由叶轮4分割成一对半圆形状。油室A经由一对叶轮保持槽300a、滑动界面B(包括多个油槽300b)而与泵室C连通。
(叶轮4)
叶轮4能够与转子3及凸轮轴一起旋转。叶轮4具备叶轮主体40和一对帽盖41。叶轮主体40呈矩形板状。叶轮主体40收容于泵室C。叶轮主体40能够沿着一对叶轮保持槽300a在转子3的直径方向上进行往复移动。叶轮主体40能够根据旋转角度而将泵室C划分成多个工作室C1～C3。在叶轮主体40的后端面与底壁部301之间划分出间隙P4。
一对帽盖41配置在叶轮主体40的直径方向两端。帽盖41能够相对于叶轮主体40向径向外侧突出。帽盖41与周壁部200的内周面进行滑动接触。
[叶轮泵的动作]
接下来，说明本实施方式的叶轮泵的动作。如图2所示，在叶轮泵1驱动时(转子3、叶轮4旋转时)，仅限于预定的旋转角度，油孔P2与油槽P3连通。此时，在凸轮轴与油室A之间能确保油路P。油路P从上游侧向下游侧具备油孔P1、P2、油槽P3及间隙P4。润滑油O经由油路P而从凸轮轴向油室A导入。润滑油O积存于油室A。另外，油室A中的润滑油O的积存量、积存状态等不作特别限定。
如图5所示，油槽300b具备上游端(内径端)300b1和下游端(外径端)300b2。油槽300b的上游端300b1包含于本发明的“油槽的一端”的概念。油槽300b的下游端300b2包含于本发明的“油槽的另一端”的概念。油室A中的润滑油O经由上游端300b1而向油槽300b供给。油槽300b的润滑油O被供给至滑动界面B。供给的润滑油O伴随着转子3的旋转而遍及滑动界面B整个面。因此，在滑动界面B形成油膜F。油膜F形成后的润滑油O经由下游端300b2而向泵室C排出。这样，在滑动界面B通过油槽300b的润滑油O而连续且流动性地形成油膜F。
如图1、图3所示，多个工作室C1～C3的容积伴随着叶轮4的旋转而扩大、缩小变化。伴随着该容积变化，工作室C1～C3经由吸气孔200a而从增力装置吸引空气。吸引的空气经由排气孔201d而从工作室C1～C3向外部排出。
[叶轮泵的作用效果]
接下来，说明本实施方式的叶轮泵的作用效果。如图4、图5所示，转子3的周壁部300的前端面具备油槽300b。油槽300b与转子3的油室A直接连通。因此，油室A中的润滑油O直接流入油槽300b。因此，根据本实施方式的叶轮泵1，在滑动界面B容易形成油膜F。由此，容易确保滑动界面B的密封性。另外，容易保护滑动界面B免于遭受推力载荷。因此，周壁部300的前端面和罩21的后表面不易于磨损。另外，根据本实施方式的叶轮泵1，不需要为了确保滑动界面B的密封性而追加配置专利文献1中的施力部、滑动部件那样部件。因此，能够抑制部件个数增加。
另外，如图4、图5所示，油槽300b沿径向(与周向交叉的方向)延伸。因此，能够使润滑油O沿滑动界面B的径向流动。另外，通过转子3的旋转，能够使润滑油O沿滑动界面B的周向遍布。因此，能够在滑动界面B整个面上形成油膜F。
另外，需要在滑动界面B形成油膜F。因此，滑动界面B的前后方向上的间隙宽度(参照图5)微小。因此，润滑油O难以从油室A流入滑动界面B。另一方面，经由图2所示的油路P向油室A连续不断地流入润滑油O。因此，如图4所示，润滑油O容易积存于油室A。由此，与润滑油O为非压缩性流体相辅相成地，油室A容易相对于泵室C成为高压。当油室A成为高压时，为了释放压力而油室A的润滑油O一次且大量地经由滑动界面B向泵室C流入。另外，伴随着润滑油O的流动，油室A的压力较大地变动。因此，伴随着油室A的压力变动，转子3沿前后方向容易移动滑动界面B的前后方向的间隙宽度的量。
另外，该课题以“润滑油O容易积存于转子3的油室A”为起因。因此，是在专利文献1公开的类型的叶轮泵(在转子的径向内侧插通轴，在转子内部不具有油室的叶轮泵)中不会产生的课题。
关于这一点，根据本实施方式的叶轮泵1，在转子3的周壁部300的前端面配置油槽300b。油槽300b的上游端300b1向油室A开口。因此，润滑油O容易从油室A流入滑动界面B。另外，油槽300b的下游端300b2向泵室C开口。因此，润滑油O容易从滑动界面B流入泵室C。因此，油室A相对于泵室C不易于成为高压。另外，即使润滑油O流动，油室A的压力也不会较大变动。由此，滑动界面B的前后方向上的间隙宽度容易稳定。即，转子3不易于沿前后方向移动。
另外，油槽300b的下游端300b2向泵室C开口。因此，即使在向滑动界面B过剩供给润滑油O的情况下，也能够将过剩量的润滑油O从滑动界面B向泵室C排出。
另外，油槽300b凹设于转子3的周壁部300的前端面。因此，与将油槽300b凹设于罩21的后表面的情况相比，能够实现罩21的前后方向上的板厚的薄壁化。因此，能够使罩21，甚至叶轮泵1小型化。
<第二实施方式>
本实施方式的叶轮泵与第一实施方式的叶轮泵的不同点是油槽不是沿径向而是沿周向延伸这一点。在此，仅对不同点进行说明。图6示出本实施方式的叶轮泵的径向剖视图。另外，关于与图1对应的部位，以相同的附图标记表示。如图6所示，在从前侧观察时，多个油槽300c相对于转子3的径向中心而呈同心圆状地配置。多个油槽300c分别相对于转子3的径向中心，沿周向呈环状地延伸。多个油槽300c彼此经由滑动界面而间接地连通。另外，多个油槽300c经由滑动界面而与油室A及泵室C间接地连通。
本实施方式的叶轮泵1与第一实施方式的叶轮泵关于结构共通的部分，具有相同的作用效果。另外，根据本实施方式的叶轮泵1，转子3的旋转方向与油槽300c的延伸方向一致。因此，容易在滑动界面上形成油膜。如本实施方式的叶轮泵1那样，油槽300c也可以不与油室A及泵室C直接连通。
<其他>
以上，说明了本发明的叶轮泵的实施方式。然而，实施方式不特别限定为上述方式。也能够以本领域技术人员能进行的各种变形的方式、改良的方式来实施。
图7(a)示出其他实施方式(其1)的叶轮泵的滑动界面附近的轴向剖视图。图7(b)示出其他实施方式(其2)的叶轮泵的滑动界面附近的轴向剖视图。图7(c)示出其他实施方式(其3)的叶轮泵的滑动界面附近的轴向剖视图。图7(d)示出其他实施方式(其4)的叶轮泵的滑动界面附近的轴向剖视图。另外，对于与图5对应的部位，以相同的附图标记表示。
如图7(a)所示，也可以是以油槽300d的槽深度从上游端300d1朝着下游端300d2变浅的方式形成油槽300d。这样一来，润滑油O不易于从泵室C向油室A逆流。
如图7(b)所示，也可以是以油槽300e的槽深度呈锯齿状地变化的方式形成油槽300e。另外，也可以是，在将任意的锯齿部分的向油室A的斜面a10相对于径向平面a0的倾斜角度设为θ1，将任意的锯齿部分的向泵室C的斜面a20相对于径向平面a0的倾斜角度设为θ2的情况下，设为倾斜角度θ1<倾斜角度θ2。这样一来，润滑油O不易于从泵室C向油室A逆流。
如图7(c)所示，也可以通过在周壁部300的前端面的径向内缘形成倒角部来配置油槽300f。油槽300f相对于转子3的径向中心沿周向呈环状地延伸。当配置了油槽300f时，容易向滑动界面B导入润滑油O。另外，滑动界面B的前后方向上的间隙宽度容易稳定。
如图7(d)所示，也可以通过在周壁部300的前端面的径向外缘形成倒角部来配置油槽300g。油槽300g相对于转子3的径向中心沿周向呈环状地延伸。当配置了油槽300g时，容易从滑动界面B排出润滑油O。另外，滑动界面B的前后方向上的间隙宽度容易稳定。
另外，也可以在周壁部300的前端面配置油槽300f及油槽300g。在该情况下，优选使油槽300f的槽深度比油槽300g的槽深度大。这样一来，容易向滑动界面B导入润滑油O。并且，容易从滑动界面B排出润滑油O。另外，滑动界面B的前后方向上的间隙宽度容易稳定。
图8示出其他实施方式(其5)的叶轮泵的径向剖视图。另外，对于与图1对应的部位，以相同的附图标记表示。如图8所示，也可以在周壁部300的前端面凹设格子状的油槽300h。这样一来，容易向滑动界面B导入润滑油O。并且，容易从滑动界面B排出润滑油O。另外，滑动界面B的前后方向上的间隙宽度容易稳定。
油槽300b～300h的配置数量、延伸形状、槽长度、槽深度、槽宽度不作特别限定。例如，图5所示的油槽300b的上游端300b1也可以不向油室A开口。相同地，下游端300b2也可以不向泵室C开口。另外，图6、图7(c)、图7(d)所示的油槽300c、300f、300g在从前侧观察时也可以不呈环状地相连。例如，也可以为局部弧状(C字状)。另外，槽深度、槽宽度在油槽300b～300h的全长上可以不是固定的。另外，油槽300b～300h的横截面形状不作特别限定。例如，也可以为C字状、U字状、V字状、W字状等。图7(c)、图7(d)所示的油槽300f、300g形成用的倒角部的形状不作特别限定。可以为倒平角状或者如点线a2、b2、a3、b3所示那样为倒圆角状(倒凹角状、倒凸角状)。
也可以将油槽300b～300h配置于罩21的后表面(划分出滑动界面B的部分)。在该情况下，滑动界面B的前后方向上的间隙宽度也容易稳定。另外，也可以将油槽300b～300h配置于周壁部300的前端面及罩21的后表面双方。在该情况下，滑动界面B的前后方向上的间隙宽度也容易稳定。
另外，也可以对周壁部300的前端面和罩21的后表面中的至少一方赋予凹凸形状(例如，锥面形状、凹坑形状、梨皮花纹等)。在该情况下，滑动界面B的前后方向上的间隙宽度也容易稳定。
附图标记说明
1：叶轮泵，2：壳体，20：壳体主体，200：周壁部，200a：吸气孔，201：底壁部，201a：贯通孔，201d：排气孔，21：罩，3：转子，30：转子主体，300：周壁部，300a：叶轮保持槽，300b～300h：油槽，300b1：上游端，300b2：下游端，300d1：上游端，300d2：下游端，301：底壁部，31：连结凸部，310：收容凹部，4：叶轮，40：叶轮主体，41：帽盖，90：螺栓，92：O型圈，A：油室，B：滑动界面，C：泵室，C1～C3：工作室，F：油膜，O：润滑油，P：油路，P1：油孔，P2：油孔，P3：油槽，P4：间隙，a0：径向平面，a10：斜面，a20：斜面，θ1：倾斜角度，θ2：倾斜角度。

Claims (5)

1.一种叶轮泵，具备：
壳体，具有泵室；
转子，具有筒状的周壁部及油室，所述周壁部被收容于所述泵室中且具有在直径方向上相向的一对叶轮保持槽，所述油室被划分在所述周壁部的内侧且积存润滑油；及
叶轮，保持于所述一对叶轮保持槽，沿直径方向横穿所述油室地移动，
所述叶轮泵的特征在于，
所述壳体的内表面和在与所述内表面之间划分出滑动界面的所述周壁部的端面中的至少一方具有所述润滑油用的油槽，
所述油槽仅沿周向延伸，
所述转子绕着其径向中心旋转。
2.根据权利要求1所述的叶轮泵，其中，
所述油槽整周地配置。
3.根据权利要求1或2所述的叶轮泵，其中，
所述油槽在所述周壁部的端面呈同心圆状地配置多个，
多个所述油槽中的径向内端的所述油槽沿着所述周壁部的端面的径向内缘配置。
4.根据权利要求1或2所述的叶轮泵，其中，
从轴向观察时，所述油室被所述叶轮分割成一对半圆形状。
5.根据权利要求3所述的叶轮泵，其中，
从轴向观察时，所述油室被所述叶轮分割成一对半圆形状。
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