JP2000073975A

JP2000073975A - 真空ポンプ

Info

Publication number: JP2000073975A
Application number: JP10247172A
Authority: JP
Inventors: Susumu Muraishi; 享村石; Tadao Endo; 忠男遠藤
Original assignee: Sanwa Seiki Ltd
Current assignee: Sanwa Seiki Ltd
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 2000-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】オイルシールの機能の低下を防止する。【解決手段】吸入口１４と吐出口１５とが開設されポ
ンプ室３を形成したケーシング２と、ポンプ室３に偏心
された回転軸３４と、回転軸３４に固定されたロータ６
と、ロータ６に放射状に開設されたベーン溝７と、各ベ
ーン溝７に進退自在に挿入されて複数の圧力室４４を形
成するベーン８と、回転軸３４周りをシールするオイル
シールとを備えた真空ポンプにおいて、ロータ６の隣合
うベーン溝７、７間には中空部９が開設され、ロータ６
の一端面には複数条の給油溝１０、１１がベーン溝７、
中空部９に対向して放射状に形成され、ポンプ室３の一
端面には給油口１７が給油溝１０、１１に臨んで開設さ
れ、ポンプ室３の他端面には中空部９と吐出口１５とを
連通させる排油溝２０が形成されている。【効果】オイルシールへ力が作用するのを防止できる
ため、耐久性を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベーン形の真空ポ
ンプに関し、特に、ロータやベーン等への給油技術に関
し、例えば、自動車用真空ポンプに利用して有効なもの
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車にはブレーキ用またはク
ラッチ用マスタシリンダ、ドア開閉装置、各種アクチュ
エータ等の作動装置を作動させるために、自動車用真空
ポンプが搭載されているものがあり、この真空ポンプは
エンジンルームの空間の効率化を図るために、発電機と
一体に形成され、この発電機がＶベルトでエンジンによ
り駆動されている。

【０００３】従来の自動車用真空ポンプとして、特公平
７−５８０７３号公報に開示されているベーン型真空ポ
ンプがある。この真空ポンプは、複数枚のベーンがロー
タに開設されたベーン溝に径方向に摺動自在に挿入され
ており、ベーンが回転時に受ける遠心力により溝から自
然に突出してポンプ室の内周面と押接することにより、
ベーンが構成する隣合う圧力室相互の気密を維持するよ
うに構成されている。この真空ポンプにおいては、ロー
タやベーン等の摺動部の潤滑を確保するために、ロータ
の内部に潤滑油導入空間が形成されているとともに、ロ
ータの端面には給油口に対向する給油溝が形成されてい
る。また、この真空ポンプにおいては、回転軸周りのオ
イルシールの疲労を軽減するために、膨張行程に入る圧
力室と潤滑油導入空間とを連通させる第１リリーフ流路
と、圧縮行程にある圧力室と潤滑油導入空間とを連通さ
せる第２リリーフ流路とがそれぞれ設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の真空ポ
ンプにおいては、次の問題点がある。

【０００５】1) 第２リリーフ流路と第１リリーフ流路
とを通じて真空ポンプの吐出口から吸入口へ大気が流入
するため、真空性能が低下する。

【０００６】2) 第１リリーフ流路と第２リリーフ流路
を形成するために、加工工程が多くなり、製造コストが
増加する。

【０００７】本発明の目的は、真空ポンプの真空性能の
低下および加工工程の増加を防止しつつオイルシールの
機能の低下を防止することができる真空ポンプを提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る真空ポンプ
は、吸入口と吐出口とが開設され円柱中空形状のポンプ
室を形成したケーシングと、軸心がポンプ室の中心線か
ら偏心されてポンプ室内に挿通され回転駆動される回転
軸と、円柱形状に形成されて回転軸の外周面に固定され
たロータと、ロータの外周面に放射状に開設された複数
条のベーン溝と、各ベーン溝内に進退自在に挿入されて
ポンプ室内周面とロータ外周面との間の空間部に複数の
圧力室を形成する複数枚のベーンと、前記回転軸の前記
ポンプ室の外側に配置されて回転軸周りをシールするオ
イルシールとを備えている真空ポンプにおいて、前記ロ
ータの内部における前記隣合うベーン溝間には前記ロー
タの両端面を貫通する中空部が開設されており、前記ロ
ータの一端面には複数条の給油溝が前記ベーン溝の底部
および前記中空部の底部にそれぞれ対向するように放射
状に形成されており、前記ポンプ室の一端面には給油口
が前記給油溝に臨むように開設されており、前記ポンプ
室の他端面には前記中空部と前記吐出口とを連通させる
リリーフ溝が形成されていることを特徴とする。

【０００９】また、本発明に係る真空ポンプは、ロータ
の回転により間欠的に給油がなされ、給油がなされてい
る時にロータ内部と吐出口とが導通するようにリリーフ
溝が設けられていることを特徴とする。

【００１０】通常の温度下における運転状況においては
潤滑油の流れが良好であるため、給油口から給油された
潤滑油は各給油溝からベーン溝や中空部を経由してオイ
ルシールに到達する。この潤滑油の供給によってオイル
シールに加わる力が高くなると、オイルシールに加わる
負荷が過大になるため、オイルシールが疲労し易くな
る。しかし、前記した手段によれば、潤滑油の供給によ
ってオイルシールに加わる力が過大になろうとすると、
中空部の潤滑油がリリーフ溝を通じて吐出口に排出され
るため、オイルシールに加わる力が過大になる現象は未
然に回避することができる。

【００１１】ところで、低温（例えば、−３０℃付近）
の温度下における運転状況においては潤滑油の流れが低
下するため、吸入口が真空状態になると、オイルシール
はポンプ室を通じて負圧の状態になる。オイルシールに
負圧による吸引力が作用すると、オイルシールの部品が
疲労し易くなるため、オイルシールのシール機能が低下
してしまう。しかし、前記した手段によれば、ロータの
中空部がリリーフ溝に連通した状態になると、吐出口の
正圧（大気）がリリーフ溝、中空部を経由してオイルシ
ールに供給される状態になるため、オイルシールに負圧
が発生することはなく、オイルシールに疲労が発生する
のを防止することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に即して本発明の一実
施の形態を説明する。

【００１３】本実施形態において、本発明に係る真空ポ
ンプは、自動車に搭載される真空ポンプとして構成され
ており、図３に示されているように、発電機３１と隣接
されて連結され、プーリー５０を介してエンジン（図示
せず）によって回転駆動されるようになっている。図１
に示されているように、真空ポンプ１はポンプ室３を形
成したケーシング２を備えている。ポンプ室３は一端が
開放され他端が閉塞された略円筒形状の本体４に、略円
盤形状のプレート５がその開口を閉塞するように当接さ
れることにより形成されている（図２参照）。

【００１４】ポンプ室３の内部には円柱形状のロータ６
が本体４の中心より偏心されて収容されている。すなわ
ち、ロータ６の外径はポンプ室３の内径よりも小径に形
成されており、ロータ６の中心線Ｏ₆ がポンプ室３の中
心線Ｏ₃ に対して所定方向に所定量だけ偏心されて中心
線Ｏ₃ と平行に配置されている。ロータ６の外周面には
複数条（図示例では３条）のベーン溝７が、周方向に等
間隔に配されて中心線Ｏ ₆ と平行方向に延在し、かつ、
中心線Ｏ₆ の法線上において互いに略等しい深さを持つ
ように形成されている。各ベーン溝７には略平板形状に
形成されたベーン８の内側端部が径方向に進退するよう
にそれぞれ摺動自在に嵌合されている。ベーン８の外側
端部は本体４の内周面に摺接した状態になっており、ベ
ーン８の本体４側の側面（以下、前面Ｆとする。）は本
体４の端面に、ベーン８のプレート５側の側面（以下、
後面Ｒとする。）はプレート５の端面にそれぞれ摺接し
た状態になっている（図２参照）。

【００１５】ロータ６における隣合うベーン溝７、７間
には各中空部９が略眉形状に形成されて前面Ｆと後面Ｒ
との間を貫通するようにそれぞれ開設されている。ロー
タ６の前面Ｆにおける各ベーン溝７の底に対応する位置
には、ベーン溝用給油溝１０がそれぞれ放射状に刻設さ
れており、同じく各中空部９の底部の中央に対応する位
置には、中空部用給油溝１１がそれぞれ放射状に刻設さ
れている。ロータ６の前面Ｆにおける中空部９の外側円
弧部に略対応する位置には、環状の給油溝（以下、外側
環状溝という。）１２が同心円に刻設されており、同じ
く中空部９の内側円弧部に略対応する位置には、環状の
給油溝（以下、内側環状溝という。）１３が同心円に刻
設されている。

【００１６】ケーシング２の本体４の上部および下部に
は吸入口１４および吐出口１５がポンプ室３にそれぞれ
連通するように開設されている。吐出口１５のポンプ室
３の内周面における位置は、ポンプ室３の内周面とロー
タ６の外周面とが最も接近する位置（以下、死点とい
う。）１６よりもロータ６の回転方向手前側に設定され
ている。すなわち、ベーン８は死点１６よりも先に吐出
口１５に到達するように設定されている。

【００１７】図２に示されているように、ケーシング２
の本体４の前壁には給油口１７がポンプ室３に開口する
ように開設されており、給油口１７には給油路１８が接
続されている。給油路１８はエンジンのオイルパン等の
潤滑油（以下、オイルという。）を供給するための給油
装置（図示せず）に接続されており、オイルを給油口１
７へ供給するようになっている。給油口１７はロータ６
の前面Ｆにおけるベーン溝用給油溝１０群および中空部
用給油溝１１群の軌跡のうち最下端付近に臨むように配
置されている。すなわち、給油口１７に供給されたオイ
ルはロータ６の回転に伴って、各ベーン溝用給油溝１０
および各中空部用給油溝１１に順次供給されて行くよう
になっている。

【００１８】ポンプ室３の内周面を構成する本体４の筒
壁内周面には吐出溝１９が浅く陥没されており、吐出溝
１９は吐出口１５から回転方向にて死点１６と反対側に
延長されている。吐出溝１９の周方向の一端（以下、終
端とする。）は吐出口１５の死点１６側の開口縁に位置
されている。吐出溝１９の長さは、吐出溝１９の始端と
終端とのポンプ室３の中心線Ｏ₃ に対する開き角をαと
し、隣合うベーン８、８のロータ６の中心線Ｏ₆ に対す
る開き角をβとすると、β×０．５≧α≧β×０．３、
を満足するように設定されている。吐出溝１９の周方向
の形状は、図１に示されているように細長い三日月形状
に形成されている。吐出溝１９は軸方向において本体４
の筒壁内周面の中央部に配置されており、側面断面形状
は図２に示されているように矩形に形成されている。

【００１９】ポンプ室３の後面Ｒであるプレート５の端
面における下端部には、オイルを排出するための長円形
細溝形状のリリーフ溝２０が径方向に延在するように形
成されている。図１に示されているように、リリーフ溝
２０の外側端は吐出溝１９の始端に対応する位置に配置
されており、リリーフ溝２０の内側端は中空部９の底部
付近まで達している。したがって、リリーフ溝２０の内
側端部はロータ６の回転に伴って各中空部９に順次連通
した状態になり、リリーフ溝２０の外側端部は圧縮行程
の圧力室を通じて吐出口１５に連通した状態になる。

【００２０】リリーフ溝２０の周方向幅はベーン８の周
方向幅よりも小さい範囲内で最も広く設定されている。
また、リリーフ溝２０は給油口１７から死点１６と反対
方向へ若干ずれるように、かつ、ロータ６が停止した状
態でベーン溝用給油溝１０と中空部用給油溝１１との間
のロータ６の前面Ｆに対向するように配置されている。

【００２１】図２に示されているように、プレート５の
ポンプ室３側の端面にはシールリング２１を収容した環
状溝２２がポンプ室３を包囲するように円形に没設され
ており、プレート５がケーシング２の本体４の開口端面
に当接された状態において、シールリング２１は圧縮変
形されて当接面間をシールした状態になっている。プレ
ート５には円形状の挿通孔２３がポンプ室３の中心線Ｏ
₃ と同心に開設されている。

【００２２】プレート５の外周には複数本（図１の例で
は３本）のフランジ部２４が放射状に突設されており、
ケーシング２の本体４におけるプレート５側の外周部に
もフランジ部２５がこれと対応するように突設されてい
る。ケーシング２側のフランジ部２５の先端部にはプレ
ート保持部２６が鉤形に突設されており、各プレート保
持部２６はプレート５側のフランジ部２４の外周部と係
合して保持した状態になっている。ケーシング側フラン
ジ部２５のプレート保持部２６における内面には、雌印
籠嵌合部２７が複数の内面によって構成するように形成
されている。プレート５およびケーシング２の各フラン
ジ部２４、２５には各ボルト挿通孔２８、２９がそれぞ
れ穿設されており、プレート５およびケーシング２の各
フランジ部２４、２５は各ボルト挿通孔２８、２９に挿
通されたボルト３０によって発電機３１のブラケット３
２に共締めされている。

【００２３】発電機３１はブラケット３２を備えてお
り、ブラケット３２には軸孔３３が開設されている。軸
孔３３には発電機３１の内部において回転子（図示せ
ず）を固装されている回転軸３４の一端部が挿通されて
おり、回転軸３４の挿通端部はロータ６にスプライン結
合部３５によって一体回転するように連結されている。
プレート５の挿通孔２３の外側には円形のカムリング３
６が一体的に突設されており、カムリング３６の中心線
と回転軸３４の中心線との関係は、ポンプ室３の中心線
Ｏ₃ とロータ６の中心線Ｏ₆ との関係に対応するように
設定されている。

【００２４】ブラケット３２の当接端面３７にはシール
リング３８を収容する環状溝３９が没設されている。ブ
ラケット３２の当接端面３７における外周部には複数の
ねじ穴４０がプレート５およびケーシング２の各挿通孔
２８、２９にそれぞれ対向されて形成されている。ま
た、ブラケット３２の外周部には雄印籠嵌合部４１が雌
印籠嵌合部２７に対応するように形成されており、雄印
籠嵌合部４１と雌印籠嵌合部２７とは嵌合されている。

【００２５】発電機３１のブラケット３２の内部には回
転軸３４を支持した軸受４２が装着されており、軸受４
２よりも真空ポンプ１寄りの位置にはオイルシール４３
が装着されている。オイルシール４３はメカニカルシー
ルによって構成されており、回転軸３４の周りをシール
するようになっている。

【００２６】次に、以上の構成に係る真空ポンプの作用
を説明する。

【００２７】回転軸３４が原動機であるエンジンにより
回転され、発電機３１の回転子と共にロータ６が図１に
おいて反時計回り方向に回転されると、ベーン８はカム
リング３６の上を摺動しながらベーン溝７に対して進退
し、ケーシング２の内周面に対する押接を維持しつつ公
転して行く。このベーン８の公転に伴って、隣合うベー
ン８、８が画成する各圧力室が拡張および収縮されるた
め、空気は吸入口１４から吸入されるとともに、吐出口
１５から吐出され、吸入口１４に流体的に接続されたバ
キュームタンク（図示せず）の空気が吸引される。

【００２８】図２に示されているように、ロータ６の回
転に伴って、ベーン溝用給油溝１０および中空部用給油
溝１１は遠心力を受けるため、オイル４５は給油口１７
からベーン溝用給油溝１０および中空部用給油溝１１に
取り込まれ、径方向外向きに流出して行く。このオイル
４５の流れにより、ケーシング２のポンプ室３、ロータ
６およびベーン８の摺接面が潤滑され、かつまた、ケー
シング２のポンプ室３の内部における気密が維持される
ことになる。

【００２９】ここで、通常の温度下における運転状況に
おいてはオイルの流れが良好であるため、給油口１７か
ら給油されたオイル４５はベーン溝用給油溝１０および
中空部用給油溝１１からベーン溝７や中空部９、スプラ
イン結合部３５および軸孔３３を経由してオイルシール
４３に到達する。このオイル４５の供給によってオイル
シール４３に加わる力が高くなると、オイルシール４３
に加わる負荷が過大になるため、オイルシール４３が疲
労し易くなる。

【００３０】しかし、本実施形態においては、オイル４
５の供給によってオイルシール４３に加わる力が過大に
なろうとすると、中空部９のオイル４５がリリーフ溝２
０を通じて吐出口１５に排出されるため、オイルシール
４３に加わる力が過大になる現象は未然に回避される。
すなわち、図１に示されているように、最終の圧縮行程
にある圧力室４４が吐出口１５に連通した状態になる
と、吐出口１５と中空部９とがリリーフ溝２０によって
連通した状態になるため、中空部９のオイル４５はリリ
ーフ溝２０を経て吐出口１５に排出される。

【００３１】この際、リリーフ溝２０の始端は吐出口１
５に連絡した吐出溝１９の始端に配置されているため、
最終の圧縮行程にある圧力室４４が吐出口１５に到達す
るよりも前に、リリーフ溝２０は中空部９のオイル４５
を吐出溝１９を経由して吐出口１５に排出させることが
できる。これにより、高速回転時においても、リリーフ
溝２０は中空部９のオイル４５を効率的に排出すること
ができるため、過度のオイル供給によってオイルシール
４３に過大な力が加わるのを確実に防止することができ
る。

【００３２】ところで、リリーフ溝２０の開口面積は大
きい程、オイルの排出能力が高くなる。しかし、リリー
フ溝２０の周方向幅が大きいと、ベーン８がリリーフ溝
２０に落ち込む可能性が発生してしまう。そこで、本実
施形態においては、リリーフ溝２０の周方向幅をベーン
８の周方向幅よりも小さい範囲内で最も広く設定するこ
とにより、ベーン８がリリーフ溝２０に落ち込んでしま
う現象が防止されている。

【００３３】また、真空ポンプ１の運転停止時にベーン
８がリリーフ溝２０に重なった状態になると、リリーフ
溝２０がベーン８によって閉塞された状態になるため、
オイル４５はリリーフ溝２０を通じて吐出口１５に排出
されない状態になってしまう。この状態で、給油口１７
からオイル４５がベーン溝用給油溝１０および中空部用
給油溝１１に供給され続けると、オイル４５はベーン溝
用給油溝１０および中空部用給油溝１１からベーン溝７
や中空部９、スプライン結合部３５および軸孔３３を経
由してオイルシール４３に供給される状態になるため、
オイルシール４３に過大な力が作用する状態になる。

【００３４】そこで、本実施形態においては、給油口１
７はリリーフ溝２０からずれるように、かつ、ロータ６
が停止した状態で、ベーン溝用給油溝１０と中空部用給
油溝１１との間のロータ６の前面Ｆに対向するように配
置されている。この配置により、真空ポンプ１の運転停
止時にベーン８がリリーフ溝２０に重なった状態になる
と、給油口１７がロータ６の前面Ｆによって閉塞された
状態になるため、給油口１７からオイル４５がベーン溝
用給油溝１０および中空部用給油溝１１に供給されない
状態になる。したがって、ベーン８がリリーフ溝２０に
重なった状態になっても、オイル４５がベーン溝７や中
空部９、スプライン結合部３５および軸孔３３を経由し
てオイルシール４３に供給されることはなくなるため、
オイルシール４３に過大な力が作用する状態になること
は未然に防止されることになる。

【００３５】ところで、低温（例えば、−３０℃付近）
の温度下における運転状況においてはオイルの流れが不
良であるため、吸入口１４が真空状態になると、オイル
シール４３はポンプ室３を通じて負圧の状態になる。オ
イルシール４３に負圧による吸引力が作用すると、オイ
ルシール４３の部品が疲労し易くなるため、オイルシー
ル４３のシール機能が低下してしまう。

【００３６】しかし、本実施形態においては、図１に示
されているように、ロータ６の中空部９がリリーフ溝２
０に連通した状態になると、吐出口１５の正圧（大気）
が吐出溝１９、リリーフ溝２０、中空部９、軸孔３３を
経由してオイルシール４３に供給される状態になるた
め、オイルシール４３に負圧が発生することはない。

【００３７】図４は停止時におけるオイルシール部の圧
力と給油圧との関係を示す線図である。例えば、真空ポ
ンプを駆動しているベルトが切れた場合であってもエン
ジンは回転しているので、オイルポンプからは給油され
る。しかし、真空ポンプは駆動力が伝達されないため、
回転しない。図４はこのような場合を想定して本実施形
態と従来例とを比較した線図である。

【００３８】図４によれば、本実施形態に係る一本溝の
方が従来例の二本溝に比べて、オイルシール部の圧力が
低いことがわかる。

【００３９】なお、本発明は前記実施形態に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種
々変更可能であることはいうまでもない。

【００４０】例えば、前記実施形態においては真空ポン
プが発電機に一体的に連結されている場合につき説明し
たが、真空ポンプは発電機から独立されていてもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ロータの回転により間欠的に給油がなされ、オイルシー
ルを装着しているベーン式真空ポンプにおいて、給油が
なされている時にロータの内部と吐出口とを導通するリ
リーフ溝を設けることにより、オイルシールに過大な力
が作用するのを防止することができるため、ベーン形真
空ポンプの耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である真空ポンプを示して
おり、図２のＩ−Ｉ線に沿う正面断面図である。

【図２】本発明の一実施形態である真空ポンプが発電機
に結合された複合構造体を示す一部省略側面断面図であ
る。

【図３】（ａ）は複合構造体の全体側面図、（ｂ）は
（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。

【図４】停止時におけるオイルシール部の圧力を給油圧
との関係を示す線図である。

【符号の説明】

１…真空ポンプ（ベーンポンプ）、２…ケーシング、３
…ポンプ室、４…本体、５…プレート、６…ロータ、７
…ベーン溝、８…ベーン、９…中空部、１０…ベーン溝
用給油溝、１１…中空部用給油溝、１２…外側環状溝
（環状の給油溝）、１３…内側環状溝（環状の給油
溝）、１４…吸入口、１５…吐出口、１６…死点、１７
…給油口、１８…給油路、１９…吐出溝、２０…リリー
フ溝、２１…シールリング、２２…環状溝、２３…挿通
孔、２４、２５…フランジ部、２６…保持部、２７…雌
印籠嵌合部、２８、２９…挿通孔、３０…ボルト、３１
…発電機、３２…ブラケット、３３…軸孔、３４…回転
軸、３５…スプライン結合部、３６…カムリング、３７
…当接端面、３８…シールリング、３９…環状溝、４０
…ねじ穴、４１…雄印籠嵌合部、４２…軸受、４３…オ
イルシール、４４…圧力室、４５…オイル（潤滑油）、
５０…プーリー。

フロントページの続きＦターム(参考） 3H029 AA05 AA15 AA21 AB06 BB16 BB44 CC02 CC20 CC22 3H040 AA08 BB01 BB07 BB11 CC07 CC14 DD08 DD12 DD20 DD25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸入口と吐出口とが開設され円柱中空形
状のポンプ室を形成したケーシングと、軸心がポンプ室
の中心線から偏心されてポンプ室内に挿通され回転駆動
される回転軸と、円柱形状に形成されて回転軸の外周面
に固定されたロータと、ロータの外周面に放射状に開設
された複数条のベーン溝と、各ベーン溝内に進退自在に
挿入されてポンプ室内周面とロータ外周面との間の空間
部に複数の圧力室を形成する複数枚のベーンと、前記回
転軸の前記ポンプ室の外側に配置されて回転軸周りをシ
ールするオイルシールとを備えている真空ポンプにおい
て、前記ロータの内部における前記隣合うベーン溝間に
は前記ロータの両端面を貫通する中空部が開設されてお
り、前記ロータの一端面には複数条の給油溝が前記ベー
ン溝の底部および前記中空部の底部にそれぞれ対向する
ように放射状に形成されており、前記ポンプ室の一端面
には給油口が前記給油溝に臨むように開設されており、
前記ポンプ室の他端面には前記中空部と前記吐出口とを
連通させるリリーフ溝が形成されていることを特徴とす
る真空ポンプ。
【請求項２】ロータの回転により間欠的に給油がなさ
れ、給油がなされている時にロータ内部と吐出口とが導
通するようにリリーフ溝が設けられていることを特徴と
する請求項１に記載の真空ポンプ。