JP2004263690A

JP2004263690A - ベーン式バキュームポンプ

Info

Publication number: JP2004263690A
Application number: JP2003402657A
Authority: JP
Inventors: Kimio Nemoto; 公夫根本; Yutaka Kawamori; 裕河盛; Hiroyuki Kato; 裕之加藤
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2004-09-24
Also published as: DE102004003567A1

Abstract

【課題】駆動力を低減することができるベーン式バキュームポンプを提供する。
【解決手段】ハウジング１と、ハウジング１内に収納されて、ハウジング１に回転可能に支持されるロータ２と、ロータ２に形成されたベーン溝２０内に滑動可能に配設されて、ハウジング１の内面に摺接するベーン３とを備え、ロータ２のスラスト方向の両端面２５、２６と、ハウジング１のスラスト方向摺接面８、９との間に間隙が設けられ、ハウジング１内に潤滑油が供給されるベーン式バキュームポンプにおいて、ロータ２の回転時にロータ２が傾斜することにより、ロータ２の外周エッジ部２３、２４と接触するスラスト方向摺接面８、９の接触部位近傍に、ロータ２の外周に対して略接線方向に延びるオイル溝１４、１５を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ベーン式バキュームポンプに関し、特に、駆動力を低減可能なベーン式バキュームポンプに関する。

図１９に示す従来のベーン式バキュームポンプは、ボディ１０２とカバー１０３とからなるハウジング１０１と、ハウジング１０１内に収納されるロータ１０４と、ロータ１０４に形成されたベーン溝内に滑動可能に配設されて、ハウジング１０１内面に摺接するベーン１０５とを備えている。

ここで、ベーン１０５は、ロータ１０４の中心を通ってロータ１０４を貫通し、ロータ１０４の半径方向に滑動するいわゆるスルーベーンである。そして、ロータ１０４は片側のみがハウジング１０１に支持されて、回転可能とされている。詳しくは、ロータ１０４にはスラスト方向（軸方向。図１９においては紙面左右方向）における一端にロータ軸１０６が突設され、ロータ軸１０６は、ハウジング１０１のスラスト方向における一方の側壁部１１２に形成された軸受け部１１０に、回転可能に支持されている。

ロータ軸１０６にはオイル通路１０７が形成されており、図１９の矢印に示すように供給された潤滑油は、オイル通路１０７、及び、軸受け部１１０に形成されたオイル溝１０８を通じて、ハウジング１０１内に供給され、ロータ１０４の回転とともに、ロータ１０４やベーン１０５の周囲に拡散されることとなる。

また、ロータ１０４のスラスト方向の両端面１０４ａ、１０４ｂと、ベーン１０５とスラスト方向において摺接するハウジング１０１のスラスト方向摺接面１０１ａ、１０１ｂとの間には、各部品の熱膨張等を加味して、所定の間隙（クリアランス）が設けられている。また、ロータ軸１０６の外周面と軸受け部１１０の周壁内面との間にも、所定の間隙が設けられている。

なお、スルーベーンを有するものではないが、本発明に関連する先行技術文献としては、下記特許文献１に示すベーン式バキュームポンプがあり、このベーン式バキュームポンプにおいては、スラスト方向におけるロータとハウジングとの摺動面へのオイル供給は、ロータ中央の空隙部にたまっているオイルが、遠心力によってスラスト方向の隙間から放射状に供給されることにより行われる。

また、従来から、ポンプ内のオイル及び気体を排出するための排出口を、加工容易等の観点から、ハウジング１０１の周壁１１３に設けず、スラスト方向摺接面１０１ｂに設けることがある。
特開平１０−４７２７３号公報

しかし、図１９に示す従来のベーン式バキュームポンプは、ロータ１０４が回転してハウジング１０１内に負圧の膨張工程室１０９が形成されることにより、図２０に示すように、ロータ１０４が膨張工程室１０９側に引っ張られると、ロータ軸１０６と軸受け部１１０との間には間隙があることから、ロータ１０４が図２０に示すように傾斜してしまう。このため、ロータ１０４のスラスト方向両端面１０４ａ、１０４ｂとハウジング１０１のスラスト方向摺接面１０１ａ、１０１ｂとの間に所定の間隙を設けたにもかかわらず、ロータ１０４の外周エッジ部１１１が部分的にスラスト方向摺接面１０１ａ、１０１ｂに接触してしまう。かかる接触が生じる一方、外周エッジ部１１１まで十分な潤滑油の供給を行うことは困難であるため、接触部位における摩擦が大きい。このため、ポンプが大きい駆動力（駆動トルク）を必要とするという問題があった。

また、排出口をスラスト方向摺接面１０１ｂに設けた場合には、周壁１１３に設けた場合よりも排出抵抗が大きくなることから、やはり、ポンプが大きい駆動力を必要とするという問題があった。

この発明は、上述した問題を解決するものであり、ポンプの駆動力を低減できるベーン式バキュームポンプを提供することを目的とする。

本発明のベーン式バキュームポンプは、ハウジングと、前記ハウジング内に収納されて、前記ハウジングに回転可能に支持されるロータと、前記ロータに形成されたベーン溝内に滑動可能に配設されて、前記ハウジングの内面に摺接するベーンと、を備え、前記ロータのスラスト方向の両端面と、前記ベーンとスラスト方向において摺接する前記ハウジングのスラスト方向摺接面との間に間隙が設けられ、前記ハウジング内に潤滑油が供給されるベーン式バキュームポンプであって、前記ロータの回転時に前記ロータが傾斜することにより、前記ロータの外周エッジ部と接触する前記スラスト方向摺接面の接触部位近傍に、前記ロータの外周に対して略接線方向に延びるオイル溝が形成されていることを特徴とする。

ここで、前記オイル溝が、前記スラスト方向摺接面と接触する前記外周エッジ部の接触部位を跨ぐように形成されていることが好ましい。

また、本発明のベーン式バキュームポンプは、ハウジングと、前記ハウジング内に収納されて、前記ハウジングに回転可能に支持されるロータと、前記ロータに形成されたベーン溝内に滑動可能に配設されて、前記ハウジングの内面に摺接するベーンと、を備え、前記ロータのスラスト方向の両端面と、前記ベーンとスラスト方向において摺接する前記ハウジングのスラスト方向摺接面との間に間隙が設けられ、前記ハウジング内に潤滑油が供給されるベーン式バキュームポンプであって、前記スラスト方向摺接面の一方に、潤滑油と気体とを排出するための排出口を開口し、前記排出口は、スラスト方向から見たときに、前記ロータの外側に設けられるとともに、前記ロータの中心を通り前記スラスト方向摺接面がなす略楕円形状の長軸に平行な前記ロータのＸ軸よりも、前記ロータと前記ハウジングとが最接近する点の側に設けられていることを特徴とする。

ここで、前記排出口が、スラスト方向から見たときに、前記ロータの外周エッジ部に沿うように湾曲して設けられていることが好ましい。

また、前記排出口の前記スラスト方向摺接面における開口面のうち、略同一幅を有する主開口面が、スラスト方向から見たときに、前記ロータの中心を通り前記Ｘ軸と直交するＹ軸を前記ロータの中心を中心として前記ロータの回転方向と反対方向に約６５°回転させた線から、約２０°回転させた線までの範囲内に設けられていることが好ましい。

また、前記開口面のうち、スラスト方向から見たときに、前記Ｙ軸を前記ロータの中心を中心として前記ロータの回転方向と反対方向に約５０°回転させた線から、約２０°回転させた線までの範囲が、前記主開口面であることがさらに好ましい。

本発明のベーン式バキュームポンプは、ロータの回転時にロータが傾斜することにより、ロータの外周エッジ部と接触するハウジングのスラスト方向摺接面の接触部位近傍に、ロータの外周に対して略接線方向に延びるオイル溝が形成されており、そのオイル溝にはベーンの回転運動によって潤滑油が容易に供給されるので、ロータの傾斜によって高面圧となる接触部位に十分な油膜を形成できる。これにより、接触部位の摩擦が小さくなるため、ポンプの駆動力を低減することができる。また、ポンプの磨耗を軽減して、ポンプの長寿命化を図ることができる。さらに、ロータの端面とハウジングのスラスト方向摺接面との間の間隙が、供給された潤滑油により形成される油膜でシールされるので、ポンプ内の各室のシール性を確保することができる。

ここで、オイル溝を、スラスト方向摺接面と接触する外周エッジ部の接触部位を跨ぐように形成すれば、外周エッジ部がオイル溝に溜まった潤滑油に接触することとなるので、より摩擦を小さくでき、ポンプの駆動力を低減することができる。また、磨耗をより軽減することができ、ポンプの更なる長寿命化を図ることができる。

また、本発明のベーン式バキュームポンプは、スラスト方向摺接面の一方に、潤滑油と気体とを排出するための排出口を開口し、排出口は、スラスト方向から見たときに、ロータの外側に設けられるとともに、ロータのＸ軸よりも、ロータとハウジングとが最接近する点であるＧ点の側に設けられている。これによれば、ロータの端面とハウジングのスラスト方向摺接面との間のシール面が減少しないため、シール性を保持することができる。そして、排出口をＧ点寄りに設けることにより、ポンプの駆動力を低減できる。駆動力低減の考えられる要因としては、膨張工程室への圧縮漏れの低減がある。

また、排出口を、スラスト方向から見たときに、ロータの外側にロータの外周エッジ部に沿うように湾曲して設ければ、排出口が潤滑油の流れの方向に沿って湾曲しているので、排出口に潤滑油が流れ込み易くなり、排出抵抗が減少する。このため、ポンプの駆動力を低減できる。

そして、排出口の主開口面を、ロータのＹ軸を回転方向と反対方向に約６５°回転させた線から、約２０°回転させた線までの範囲内に設けることにより、排出口からの膨張工程室への圧力漏れ発生を低減させることができるので、ポンプの駆動力を低減できる。また、排出口がロータとハウジングとの最接近点であるＧ点からある程度離れているため、Ｇ点におけるシール性を保持できる。

さらに、ロータのＹ軸を回転方向と反対方向に約５０°回転させた線から、約２０°回転させた線までの範囲を主開口面とすることにより、Ｇ点におけるシール性を保持しつつ、ポンプの駆動力をさらに低減できる。

以下、本発明の第１実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、第１実施形態のベーン式バキュームポンプの概略構成図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ部位要部概略断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ部位概略断面図、図４は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ部位概略断面図であってロータ２が傾いた状態を示したものである。なお、図１ではカバー１２を省略し、周壁７を断面図で示している。

図１〜図４に示すベーン式バキュームポンプは、ハウジング１を備えている。ハウジング１は、図３に示すようにボディ１１とカバー１２とから構成され、カバー１２はボディ１１に固定されている。ボディ１１は、一端が後述する軸受け部１６の形成部位を除いて閉塞され、他端が開口された略楕円筒形状に形成され、カバー１２は、ボディ１１の他端の開口部を閉塞している。軸受け部１６は、ハウジング１のスラスト方向（後述するロータ２の軸方向に一致する方向。図３の紙面左右方向）における一方の側壁部１８に、略円形孔状に形成されている。この側壁部１８はボディ１１の壁部であるので、以下、ボディ側の側壁部１８と表記し、スラスト方向におけるボディ側の側壁部１８と反対側（他方）の側壁部１９は、カバー１２の壁部であるので、以下、カバー側の側壁部１９と表記する。また、ハウジング１の周壁１７には、図１に示すように、ハウジング１の内部１０と外部とを連通する吸入口６と排出口７とが設けられている。

ハウジング１の内部１０には、略円筒形状のロータ２が収納され、ロータ２は片側のみがハウジング１に支持されて、回転可能とされている。すなわち、本実施形態は、いわゆる片持ち支持式のベーン式バキュームポンプである。詳しくは、ロータ２はスラスト方向（軸方向。図３の紙面左右方向）における一端が閉塞されて、他端は開口されている。そして、閉塞された側の端面２５にはロータ軸２２が突設され、ロータ軸２２は軸受け部１６に回転可能に支持されている。この軸受け部１６は、ハウジング１の内部１０の中心に対して偏心した位置に形成されているので、ロータ２は内部１０の中心に対して偏心した位置に支持され、ロータ２の外周面２７とハウジング１内面とは一部において略接触することとなる。

ロータ軸２２には、ロータ軸２２のハウジング１外部に臨む端面２２ａに開口するとともに、ロータ軸２２の外周面２２ｂに開口するオイル通路２１が形成されている。オイル通路２１には、図３の矢印Ｂに示すように潤滑油が供給され、その潤滑油はオイル通路２１、及び、ボディ１１の軸受け部１６に形成されたオイル溝１３を通じて、ハウジング１内に供給され、ロータ２とハウジング１内面との間の隙間等に供給されることとなる。

ロータ２にはベーン溝２０が形成されており、ベーン溝２０には略板状のベーン３が挿入されている。ベーン３は、いわゆるスルーベーンであり、ロータ２の中心を通ってロータ２を半径方向（直径方向）に貫通し、ロータ２の半径方向（直径方向）に滑動するように構成されている。そして、ロータ２が回転すると、ベーン３は遠心力により飛び出して、ハウジング１内面に摺接しつつロータ２と共に回転するように構成されている。なお、ベーン３の長手方向（ロータ２の半径方向に一致する方向）における両端部には、ベーン３を円滑に摺動させるためのスライダ３１が配設されている。また、ベーン３のスラスト方向（ロータ２の軸方向に一致する方向）におけるロータ軸２２側の端面３２と、ロータ軸２２との間にはオイル通路用間隙４が設けられており、上述したようにハウジング１内に供給された潤滑油は、オイル通路用間隙４にも供給されて、ベーン３を円滑に滑動させるように構成されている。

ロータ２のスラスト方向の両端面２５、２６と、ハウジング１のスラスト方向摺接面８、９との間には、各部品の熱膨張等を加味して、所定の間隙５１、５２が設けられている。なお、図では、説明のために各間隙を大きく表しているが、実際には各間隙はμｍ単位の極小のものである。ここで、スラスト方向摺接面（以下、単に摺接面とも表記）８、９とは、ベーン３とスラスト方向において摺接するハウジング１の内面を言い、摺接面８はボディ１１側の側壁部１８の内面であり、摺接面９はカバー１２側の側壁部１９の内面であるので、ハウジング１の内側側面とも言える。摺接面８、９は、いずれも略楕円形状をなしている。また、ロータ軸２２の外周面２２ｂと軸受け部１６の周壁内面との間や、ロータ２の外周面２７とハウジング１内面とが略接触する部位にも、所定の間隙が設けられている。

そして、摺接面８にはオイル溝１４が凹設され、摺接面９にはオイル溝１５が凹設されている。これらのオイル溝１４、１５は、図２及び図４に示すように、ロータ２の回転時に発生した負圧でロータ２が傾くことにより、ロータ２の外周エッジ部２３、２４と摺接面８、９とが部分的に接触するが、その接触部位近傍に形成されており、図１に示すように、ロータ２の外周に対して略接線方向に所定の長さで延設されている。なお、図１においてはカバー１２を省略しているので、摺接面９に形成されたオイル溝１５は、２点鎖線で示されている。

また、オイル溝１４、１５は、図２及び図４に示すように、摺接面８、９と接触する外周エッジ部２３、２４の接触部位を跨ぐように形成されている。すなわち、オイル溝１４は、短手方向（幅方向）における両端１４ａ、１４ｂの間に、外周エッジ部２３の接触部位が位置するように形成され、オイル溝１５は、短手方向における両端１５ａ、１５ｂの間に、外周エッジ部２４の接触部位が位置するように形成されている。

なお、オイル溝１４、１５は、ロータ２の外周エッジ部２３、２４と摺接面８、９との接触部位近傍にのみ形成され、すなわち、部分的に形成されている。これは、例えばロータ２の外周エッジ部２３、２４の全周に沿って多角形状や環状にオイル溝１４、１５を形成する等、全体的にオイル溝１４、１５を形成すると、ハウジング１の内部１０に形成される膨張工程室５等の各室のシール性が、大きく低下するからである。

以上のように構成されたベーン式バキュームポンプの動作について、次に説明する。図示しないエンジンのカムシャフト等の駆動手段によりロータ軸２２が回転させられることにより、ロータ２は、図１における反時計回りに回転し、ベーン３はロータ２と共に矢印Ａ方向に回転する。このとき、ベーン３は、遠心力によって、一端がロータ２から飛び出し、他端がロータ２に引っ込むように、ベーン溝２０に沿ってロータ２の半径方向に滑動し、スライダ３１の先端がハウジング１内面に摺接するとともに、ベーン３のスラスト方向の両端面３２、３３が摺接面８、９に摺接した状態で、回転する。そして、これによって、ハウジング１の内部１０においてベーン３とロータ２とにより仕切られた各室の容積が変化するため、流体が吸入口６から吸入され、膨張された後に圧縮されて、排出口７から排出されることとなる。

一方、オイル通路２１には、図３の矢印Ｂに示すように潤滑油が供給され、潤滑油はオイル通路２１及びオイル溝１３を通じて、ハウジング１内に供給され、ロータ２およびベーン３の回転と共に、ロータ２やベーン３の周囲に拡散されて油膜を形成する。また、摺接面８及び摺接面９上の潤滑油は、ベーン３の回転により流速を与えられるが、この流速方向はオイル溝１４、１５の延設方向（長手方向）と略一致することとなるため、容易にオイル溝１４、１５に潤滑油が流入し、オイル溝１４、１５付近に十分な油膜が形成されることとなる。

ここで、吸入した流体が膨張される膨張工程においては負圧が生じ、この負圧に引っ張られて、ロータ２は図４に示すように膨張工程室５側に傾斜する。このため、ロータ２の端面２５と摺接面８との間、及び、端面２６と摺接面９との間には、それぞれ所定の間隙５１、５２が設けられているにもかかわらず、ロータ２の外周エッジ部２３、２４が摺接面８、９にそれぞれ接触することとなるが、それらの接触部位近傍には、上述したようにオイル溝１４、１５に流入した潤滑油により十分な油膜が形成されているので、外周エッジ部２３、２４はその油膜の上を滑動することとなる。したがって、接触部位の摩擦を低減することができて、磨耗を軽減することができ、ベーン式バキュームポンプの長寿命化を図ることができる。また、摩擦を低減できることから、ポンプの駆動力を低減できる。

また、オイル溝１４、１５は、摺接面８、９と接触する外周エッジ部２３、２４の接触部位を跨ぐように形成されているので、外周エッジ部２３、２４はオイル溝１４、１５に溜まった潤滑油に接触することとなる。したがって、オイル溝１４、１５が外周エッジ部２３、２４の接触部位を跨ぐように形成されていない場合よりも、摩擦を更に低減させることができ、磨耗を軽減することができるとともに、ポンプの駆動力を低減できる。

さらに、オイル溝１４、１５は、上述したように、摺接面８、９に部分的に形成されているので、シール性の低下を招くことがない。

なお、上記実施形態は、ロータ２が片持ち支持されたベーン式バキュームポンプに本発明を適用したものであるが、これは片持ち支持の場合にはロータ２の傾斜が生じ易いからであり、いわゆる両持ち支持のロータを有するベーン式バキュームポンプであっても、回転によりロータが傾斜してハウジング内面との接触を生じるような場合には、本発明を適用することができる。

次に、第２実施形態のベーン式バキュームポンプＰ１について説明する。なお、第１実施形態と同様の部分については、説明を適宜省略する。図５〜８に示すように、ポンプＰ１は、ハウジング２０１を備え、ハウジング２０１は、ボディ２１１とカバー２１２とから構成されている。ハウジング２０１のボディ２１１側の側壁部２１８には、略円形孔状の軸受け部２１６が形成されている。ハウジング２０１の周壁２１７は、断面略楕円形状をなしている。周壁２１７には、後述するＸ軸と重なる位置に吸入口２０６が設けられ、吸入口２０６には、逆止弁が設けられ、吸気管２３０が連結されている。

ハウジング２０１の内部２１０には、略円筒形状のロータ２０２が収納されている。ロータ２０２はスラスト方向（軸方向。図７の紙面左右方向）における一端が閉塞されて、他端は開口されている。そして、閉塞された側の端面２２５にはロータ軸２２２が突設され、ロータ軸２２２は軸受け部２１６に回転可能に支持されている。ロータ２０２は内部２１０の中心に対して偏心した位置に支持され、ロータ２０２の外周面２２７とハウジング２０１の周壁２１７内面とは、図５に示す点Ｇにおいて最接近する。

ロータ軸２２２には、図８に示すように、オイル通路２２１が形成されている。オイル通路２２１には、潤滑油が供給され、その潤滑油はオイル通路２２１、及び、軸受け部２１６に形成されたオイル溝２１３を通じて、ハウジング２０１内に供給される。

ロータ２０２にはベーン溝２２０が形成されており、ベーン溝２２０には略板状のベーン２０３が挿入されている。ベーン２０３は、いわゆるスルーベーンである。ベーン２０３の長手方向の両端部には、スライダ２３１が配設されている。図７に示すように、ベーン２０３の端面２３２と、ロータ軸２２２との間には間隙２０４が設けられており、潤滑油は間隙２０４にも供給される。

ロータ２０２のスラスト方向の両端面２２５、２２６と、ハウジング２０１のスラスト方向摺接面２０８、２０９との間には、所定の間隙が設けられている。スラスト方向摺接面２０８、２０９とは、ベーン２０３とスラスト方向において摺接するハウジング２０１の内面を言い、ハウジング１の内側側面とも言える。摺接面２０８、２０９は、いずれも略楕円形状をなしている。なお、略楕円形状と言うときは、外周線が２つの放物線の組み合わせからなる形状も含むものとする。ロータ軸２２２の外周面と軸受け部２１６の周壁内面との間や、ロータ２０２の外周面２２７とハウジング２０１内面とが最接近する点Ｇにも、所定の間隙が設けられている。

摺接面２０８には、潤滑油と気体とを排出するための排出口２０７が開口している。排出口２０７は、スラスト方向から見たときに、ロータ２０２の外側に外周エッジ部２２４に沿うように湾曲して設けられている。なお、スラスト方向から見たとき、外周エッジ部２２４は外周エッジ部２２３に重なるので、排出口２０７は、外周エッジ部２２３に沿うように湾曲しているとも言える。また、図５に示すように、ロータ２０２の中心Ｏを通り摺接面２０８がなす略楕円形状の長軸に平行な線を、ロータ２０２のＸ軸、中心Ｏを通りＸ軸に直交する線を、ロータ２０２のＹ軸とすると、排出口２０７は、スラスト方向から見たときに、Ｙ軸について吸入口２０６と反対側であって、Ｘ軸よりもＧ点側（図５における下側）に設けられている。

排出口２０７の摺接面２０８における開口面２０７Ａは、略同一幅を有してロータ２０２の周方向に沿って延びる主開口面２０７ａと、主開口面２０７ａの両側に略半円形に形成される側部開口面２０７ｂ、２０７ｃとから構成される。ここで、開口面２０７Ａの幅とは、ロータ２０２の直径方向における長さを言う。ポンプＰ１では、スラスト方向から見たときに、中心Ｏを中心としてＹ軸をロータ２０２の回転方向と反対方向に８０°回転させた線Ｌ１から、５０°回転させた線Ｌ２までの範囲が、主開口面２０７ａとされている。なお、排出口２０７の開口面積は、約６８ｍｍ^２である。

排出口２０７は、摺接面２０８からスラスト方向にボディ２１１を貫通している。排出口２０７のポンプＰ１外に臨む開口面２０７Ｂは、図６に示すように、リードバルブ２３６で覆われている。リードバルブ２３６は、開口面２０７Ｂを覆う薄い板ばねと、板ばねを覆って板ばねの開く範囲を規制するガイドプレート２３７と、板ばねとガイドプレート２３７とをボディ２１１に取着する螺子２３８とから構成されている。

また、ロータ軸２２２にはオイル管２４０が挿入され、カップリング２４１が嵌合されている。ロータ軸２２２は、カップリング２４１を介して、図示しないエンジンのカムシャフトに連結される。

以上のように構成された第２実施形態のポンプの動作について、次に説明する。カムシャフトの駆動によりロータ軸２２２が回転させられると、ロータ２０２は、図５における反時計回りに回転し、ベーン２０３はロータ２０２と共に回転する。このとき、ベーン２０３は、遠心力によって、ベーン溝２０２に沿って滑動し、スライダ２３１の先端がハウジング２０１内面に摺接するとともに、ベーン２０３のスラスト方向の両端面２３２、２３３が摺接面２０８、２０９に摺接した状態で、回転する。そして、これによって、内部２１０においてベーン２０３とロータ２０２とにより仕切られた各室の容積が変化するため、気体が吸入口２０６から内部２１０に吸入され、膨張された後に圧縮されて、排出口２０７から排出されることとなる。

一方、オイル通路２２１には、カムシャフトからオイル管２４０を介して潤滑油が供給され、潤滑油はオイル通路２２１及びオイル溝２１３を通じて、ハウジング２０１内に供給され、ロータ２０２およびベーン２０３の回転と共に拡散されて油膜を形成する。そして、Ｇ点における間隙を含むロータ２０２とハウジング２０１内面との間隙、ベーン２０３とハウジング２０１内面との間隙等は、潤滑油によりシールされて、ハウジング２０１内の各室のシール性が保たれる。

ここで、図５に示すように、ベーン２０２がＸ軸に重なる位置に来たとき、ハウジング２０１の内部２１０は、膨張開始工程室２２８、膨張工程室２０５、圧縮工程室２２９に分割される。そして、ベーン２０３によって掻かれて圧縮工程室２２９に溜まった潤滑油は、排出口２０７から排出されるが、排出口２０７は、外周エッジ部２２３に沿って湾曲しているので、ベーン２０３の回転方向すなわち潤滑油の流れの方向に沿って湾曲していることとなり、排出口に潤滑油が流れ込み易くなって、排出抵抗が減少する。このため、ポンプの駆動力を低減できる。また、排出口２０７はロータ２０２の外側に設けられているので、ロータ２０２の端面２２５と摺接面２０８との間のシール面（油膜によってシールされる面）は減少しない。このため、端面２２５と摺接面２０８との間のシール性を保持できる。

次に、第３〜５実施形態のポンプＰ２、Ｐ３、Ｐ４について以下に説明するが、ポンプＰ２、Ｐ３、Ｐ４が第２実施形態のポンプＰ１と異なるのは、排気口２０７の位置だけであるので、第２実施形態と同様の部分については同じ符号を用い、その説明を省略する。

第３実施形態のベーン式バキュームポンプＰ２では、図９に示すように、排出口２０７が、ポンプＰ１における排出口２０７の位置より、Ｇ点に近づく方向に１５°移動している。すなわち、ポンプＰ２の排出口２０７では、スラスト方向から見たときに、中心Ｏを中心としてＹ軸をロータ２０２の回転方向と反対方向に６５°回転させた線Ｌ３から、３５°回転させた線Ｌ４までの範囲が、主開口面２０７ａとされている。なお、排出口２０７の開口面積は、約６８ｍｍ^２である。

第４実施形態のベーン式バキュームポンプＰ３では、図１０に示すように、排出口２０７が、ポンプＰ１における排出口２０７の位置より、Ｇ点に近づく方向に３０°移動している。すなわち、ポンプＰ３の排出口２０７では、スラスト方向から見たときに、中心Ｏを中心としてＹ軸をロータ２０２の回転方向と反対方向に５０°回転させた線Ｌ５から、２０°回転させた線Ｌ６までの範囲が、主開口面２０７ａとされている。なお、排出口２０７の開口面積は、約６８ｍｍ^２である。

第５実施形態のベーン式バキュームポンプＰ４では、図１１に示すように、主開口面２０７ａのＧ点から遠い方の端部２０７ｅが、ポンプＰ１の対応する端部より、Ｇ点に近づく方向に１５°移動し、主開口面２０７ａのＧ点に近い方の端部２０７ｆが、ポンプＰ１の対応する端部より、Ｇ点に近づく方向に３０°移動している。すなわち、ポンプＰ４の排出口２０７では、スラスト方向から見たときに、中心Ｏを中心としてＹ軸をロータ２０２の回転方向と反対方向に６５°回転させた線Ｌ３から、２０°回転させた線Ｌ６までの範囲が、主開口面２０７ａとされている。したがって、排出口２０７の開口面積は、約９１ｍｍ^２と、ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３よりも大きくなっている。

なお、ポンプＰ２、Ｐ３、Ｐ４では、排出口２０７の一部が周壁２１７に掛かることとなるため、図１２及び図１３に示すように、周壁２１７の排出口２０７が掛かる部位が、えぐられた形となる。このため、図１２の符号２１７ａで示される部位が薄くなるが、部位２１７ａにおける強度の確保上可能な限り周壁２１７をえぐると、排出抵抗がより低減できる。なお、ボディ２１１はアルミダイカスト製であるため、実際には排出口２０７は鋳抜きにより形成される。図１２の符号２５０はカムシャフトの端部を示す。

以上のように構成されたポンプＰ２、Ｐ３、Ｐ４を評価した結果について説明する。図１４は、比較例の駆動トルク、図１５はポンプＰ２、図１６はポンプＰ３、図１７はポンプＰ４の駆動トルクを示すグラフである。比較例は、ポンプＰ１において、図５に示すように、排出口２０７以外に周壁２１７に排出口２３５を設けたものである。ポンプＰ２、Ｐ３、Ｐ４では、排出口２０７以外の排出口は設けられていない。また、回転数２０００ｒｐｍのときに駆動トルク０．７６Ｎ・ｍ以下であることを目標としている。

図１４〜図１７から分かるように、回転数２０００ｒｐｍのときの駆動トルクは、比較例のポンプでは約１．８Ｎ・ｍであるが、ポンプＰ２及びＰ４では約１Ｎ・ｍと減少し、ポンプＰ３では約０．８Ｎ・ｍとさらに減少してほぼ目標を達成している。すなわち、駆動トルク低減のためには、ポンプＰ３における排出口２０７の位置が望ましいことが分かる。

比較例の駆動トルクが他のポンプに比して大きい理由は、排出口２０７がＸ軸に近いので、ベーン２０３が圧縮工程室２２９に溜まった潤滑油を排出してしまう前に、排気口２０７のＸ軸側の端が膨張工程室２０５へ開口して、排気口２０７から膨張工程室２０５への圧力漏れが発生し、膨張工程室２０５と膨張開始工程室２２８との圧力差が大きくなってしまうためと考えられる。

また、ポンプＰ３の駆動トルクが他のポンプに比して小さい理由は、排出口２０７がＸ軸から遠いので、潤滑油の排出完了まで排気口２０７の端が膨張工程室２０５に開口することがなく、膨張工程室２０５への圧力漏れが発生しないためと考えられる。

さらに、ポンプＰ２、Ｐ４は、排出口２０７のＸ軸側の端の位置が、比較例とポンプＰ３の中間であるので、駆動トルクも比較例とポンプＰ３の中間となったと考えられる。

また、図１８は、各ポンプの充填性能を調べた結果のグラフであり、ライン（１）が比較例、ライン（２）がポンプＰ２、ライン（３）がポンプＰ３、ライン（４）がポンプＰ４の充填性能を表している。なお、規格のライン以上であることが目標である。図１８から、いずれのポンプも目標を達成していることが分かる。

以上の結果から、排出口２０７はできるだけＧ点寄りに設けた方が、駆動トルクは減少すると考えられるが、主開口面２０７ａを線Ｌ６よりもＧ点に近づけると、Ｇ点におけるシール性が悪くなって膨張開始工程室２２８への圧力漏れが生じ、ポンプの性能を低下させる虞があるため、主開口面２０７ａの範囲は線Ｌ６までであることが望ましい。また、膨張工程室２０５への圧力漏れ防止の観点からは、主開口面２０７ａの範囲は線Ｌ３よりもＧ点寄りにあることが望ましい。すなわち、主開口面２０７ａは、線Ｌ３から線Ｌ６までの範囲内にあることが望ましい。また、ポンプＰ３のように、主開口面２０７ａが線Ｌ５から線Ｌ６までの範囲とされていることが、より望ましい。

なお、ポンプＰ１〜Ｐ４を、いわゆる両持ち支持のロータを有するベーン式バキュームポンプとしてもよい。

また、排出口２０７の形状は、上記の形状に限られず、外周エッジ部２２３に沿わない形状や、湾曲しない形状としてもよい。

すなわち、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で、本発明は種々の構成を採り得る。

第１実施形態のベーン式バキュームポンプの概略構成図（但し、カバーは省略）図１のＩＩ−ＩＩ部位要部概略断面図図１のＩＩＩ−ＩＩＩ部位概略断面図ロータが傾いた状態の図１のＩＩＩ−ＩＩＩ部位概略断面図第２実施形態のベーン式バキュームポンプのカバー側から見た概略構成図（但し、カバーは省略）図５のベーン式バキュームポンプのボディ側から見た概略構成図図５のＹ軸部位概略断面図図５のＸ軸部位要部概略断面図第３実施形態のベーン式バキュームポンプの要部概略構成図第４実施形態のベーン式バキュームポンプの要部概略構成図第５実施形態のベーン式バキュームポンプの要部概略構成図第４実施形態のベーン式バキュームポンプの概略断面図第４実施形態の排出口付近の概略斜視図比較例のポンプの駆動トルクを示すグラフ第３実施形態のポンプの駆動トルクを示すグラフ第４実施形態のポンプの駆動トルクを示すグラフ第５実施形態のポンプの駆動トルクを示すグラフ比較例及び第３〜５実施形態のポンプの充填性能を示すグラフ従来のベーン式バキュームポンプの概略断面図ロータが傾いた状態の従来のベーン式バキュームポンプの概略断面図

符号の説明

１、２０１ハウジング
２、２０２ロータ
３、２０３ベーン
８、２０８スラスト方向摺接面
９、２０９スラスト方向摺接面
１４オイル溝
１５オイル溝
２０、２２０ベーン溝
２３、２２３外周エッジ部
２４、２２４外周エッジ部
２０７排出口
２０７Ａ開口面
２０７ａ主開口面

Claims

ハウジングと、
前記ハウジング内に収納されて、前記ハウジングに回転可能に支持されるロータと、
前記ロータに形成されたベーン溝内に滑動可能に配設されて、前記ハウジングの内面に摺接するベーンと、
を備え、前記ロータのスラスト方向の両端面と、前記ベーンとスラスト方向において摺接する前記ハウジングのスラスト方向摺接面との間に間隙が設けられ、前記ハウジング内に潤滑油が供給されるベーン式バキュームポンプであって、
前記ロータの回転時に前記ロータが傾斜することにより、前記ロータの外周エッジ部と接触する前記スラスト方向摺接面の接触部位近傍に、前記ロータの外周に対して略接線方向に延びるオイル溝が形成されていることを特徴とするベーン式バキュームポンプ。
前記オイル溝が、前記スラスト方向摺接面と接触する前記外周エッジ部の接触部位を跨ぐように形成されていることを特徴とする請求項１記載のベーン式バキュームポンプ。
ハウジングと、
前記ハウジング内に収納されて、前記ハウジングに回転可能に支持されるロータと、
前記ロータに形成されたベーン溝内に滑動可能に配設されて、前記ハウジングの内面に摺接するベーンと、
を備え、前記ロータのスラスト方向の両端面と、前記ベーンとスラスト方向において摺接する前記ハウジングのスラスト方向摺接面との間に間隙が設けられ、前記ハウジング内に潤滑油が供給されるベーン式バキュームポンプであって、
前記スラスト方向摺接面の一方に、潤滑油と気体とを排出するための排出口を開口し、
前記排出口は、スラスト方向から見たときに、前記ロータの外側に設けられるとともに、前記ロータの中心を通り前記スラスト方向摺接面がなす略楕円形状の長軸に平行な前記ロータのＸ軸よりも、前記ロータと前記ハウジングとが最接近する点の側に設けられていることを特徴とするベーン式バキュームポンプ。
前記排出口が、スラスト方向から見たときに、前記ロータの外周エッジ部に沿うように湾曲して設けられていることを特徴とする請求項３記載のベーン式バキュームポンプ。
前記排出口の前記スラスト方向摺接面における開口面のうち、略同一幅を有する主開口面が、スラスト方向から見たときに、前記ロータの中心を通り前記Ｘ軸と直交するＹ軸を前記ロータの中心を中心として前記ロータの回転方向と反対方向に約６５°回転させた線から、約２０°回転させた線までの範囲内に設けられていることを特徴とする請求項３または４記載のベーン式バキュームポンプ。
前記開口面のうち、スラスト方向から見たときに、前記Ｙ軸を前記ロータの中心を中心として前記ロータの回転方向と反対方向に約５０°回転させた線から、約２０°回転させた線までの範囲が、前記主開口面であることを特徴とする請求項５記載のベーン式バキュームポンプ。