JP2004300970A - Vacuum pump - Google Patents

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JP2004300970A JP2003093027A JP2003093027A JP2004300970A JP 2004300970 A JP2004300970 A JP 2004300970A JP 2003093027 A JP2003093027 A JP 2003093027A JP 2003093027 A JP2003093027 A JP 2003093027A JP 2004300970 A JP2004300970 A JP 2004300970A
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Eiji Harada
英二 原田
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vacuum pump that can prevent the occurrence of inconveniences by excessive stress and can be miniaturized. <P>SOLUTION: The vacuum pump 100 comprises a pump housing 1 having a cylindrical cylinder; a rotor 2 that is rotatably provided in the cylinder while being subjected to eccentricity; a blade 3 whose tip slides at the inner periphery section of the cylinder when the rotor 2 slidably mounted to a rotor groove section formed in the diameter direction of the rotor 2 is rotated; and a metal bearing 16 that is provided near a center-of-gravity position G in the rotor 2 for rotatably mounting the rotor 2. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にトラックや乗用車に搭載され、大気圧よりも低圧力の真空を発生させる真空ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ディーゼル車両に搭載されたバキュームブレーキブースタの負圧発生源としての車両用サーボブレーキ装置の真空ポンプが知られている。例えば、この種の真空ポンプとしては、偏心型真空ポンプが汎用されている（例えば、特許文献１参照。）。このような偏心型真空ポンプは、ポンプハウジングに形成された円筒状のシリンダ内に、偏心したロータが回転自在に設けられており、このロータの外周に放射状に形成された案内溝の中をブレードが自由に出入りするようになっている。
【０００３】
上述した従来の真空ポンプは、ロータをその両端の２点で支持する構造を有しているが、近年の自動作用真空ポンプとしては、軽量化およびコストダウンを図るために、１個の軸受け（ベアリング）を使用した１点支持構造を有する真空ポンプも市場に出回っている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−２０７１４１号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献２】
特開平１０−２７４１８５号公報（第３−４頁、図１−４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特許文献２に開示された真空ポンプでは、ロータの重心とロータの支持部である軸受けとが離れているため、軸受けに曲げモーメントによる過大な応力が加わり、軸受けの焼き付きやロック等の不具合が発生するおそれがあるという問題があった。また、ロータと軸受けとが回転軸に沿って並んで離れて配置されるため、回転軸に沿った全長が長くなり、小型化が難しいという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、過大な応力による不具合の発生を防止することができるとともに小型化が可能な真空ポンプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の真空ポンプは、円筒状のシリンダを有するポンプハウジングと、シリンダ内に偏心して回転自在に設けられるロータと、ロータに径方向に形成される案内溝に摺動自在に取り付けられてロータの回転時に先端がシリンダの内周部に摺接するブレードと、ロータの重心位置の近傍に設けられてロータを回転自在に取り付けるベアリングとを備えている。ロータの重心位置とベアリングの位置とを近づけることにより、ロータの支持部であるベアリングに作用するロータ自重による曲げモーメントを低減することができるため、ベアリングに加わる応力を減らすことができ、過大な応力に起因して発生する焼き付き等の不具合を防止することができる。また、ロータとベアリングとの距離を接近させることにより、ロータの回転軸方向に沿った長さを短くすることができるため、真空ポンプ全体の小型化が可能になる。
【０００８】
また、上述したベアリングは、メタルベアリングであることが望ましい。これにより、ロータの径方向の厚みをほとんど増すことなくベアリングを設けることが可能になり、真空ポンプのさらなる小型化が可能になる。
また、上述したベアリングの設置位置は、ロータの軸方向両端面で挟まれた範囲に含まれることが望ましい。これにより、ロータの重心位置にベアリングの設置位置を近づけることが可能になるとともに、ベアリングがロータの軸方向端面から突出しないように設定することができるためさらなる小型化が可能になる。
【０００９】
また、上述したポンプハウジングは、シリンダの一方の軸方向端面からシリンダ内に突出した中空の円筒部を有しており、円筒部の外周面にベアリングを取り付けることが望ましい。これにより、ロータの軸方向端面よりも内側の重心位置寄りにベアリングを取り付けることが容易となる。
【００１０】
また、上述したロータには、回転駆動力を伝達する回転軸が一体成形されていることが望ましい。これにより、部品点数の低減による部品コストや組付コストの低減が可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の真空ポンプについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、一実施形態の真空ポンプの軸方向断面図である。また、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００１２】
これらの図に示すように、本実施形態の真空ポンプ１００は、ポンプハウジング１、ロータ２、ブレード３、フレーム５、メタルベアリング１６を含んで構成されている。
ポンプハウジング１は、ポンプ室１０を形成するためのものであり、円筒状のシリンダを有している。ポンプハウジング１の一方の軸方向端面は開口しており、この開口部がフレーム５によって閉塞される。また、他方の軸方向端面には、ロータ２から延びる回転軸６が挿通される挿通孔１２と、この挿通孔１２の内周部に沿って設けられてシリンダ内に突出した中空の円筒部１４とを備えている。この円筒部１４の内周面は、上述した挿通孔１２の一部を形成している。また、円筒部１４の外周面および先端端面には、一枚のメタルベアリング（プレーンベアリング）１６が取り付けられている。
【００１３】
フレーム５は、その一部に吸入口５０が形成されており、吸入口５０を介してポンプハウジング１と反対側に逆止弁５２が取り付けられている。この逆止弁５２は、ポンプハウジング１のシリンダ内の空気を排出するとともに、その逆方向の空気の流れを遮るためのものである。
【００１４】
ロータ２は、ポンプハウジング１に設けられた挿通孔１２に延びる回転軸６が一体成形されており、この回転軸６とともに一体になって回転する。このロータ２は、径方向に形成された複数の案内溝としてのロータ溝部２０を有しており、各ロータ溝部２０にブレード３が設けられている。複数のブレード３は、ロータ溝部２０のそれぞれに摺動自在に挿入されており、ロータ２が回転すると、遠心力の作用によってロータ溝部２０内を径方向外側に飛び出し、先端（外周端）がシリンダ内周部４に摺接しながらロータ溝部２０内を往復移動する。それぞれのブレード３の先端がシリンダ内周部４に摺接した状態で、シリンダ内周部４、ロータ２の外周部および周方向に隣接する２つのブレード３、およびフレーム５によって区画された空間がポンプ室１０となる。
【００１５】
また、ロータ２の一方の軸方向端面であって回転軸６の外周部には、ポンプハウジング１に設けられた円筒部１４とこの外周部に取り付けられたメタルベアリング１６が収容可能な溝部２２が形成されている。この溝部２２の外周部内径は、円筒部１４に取り付けられた後のメタルベアリング１６の外径よりも若干大きな値に設定されており、これらの隙間に潤滑油等を介在させた状態でロータ２がメタルベアリング１６によって１点支持される構造となっている。
【００１６】
また、上述した挿通孔１２は、ポンプハウジング１の軸方向端面においてシリンダの中心位置から偏心した位置に形成されており、この挿通孔１２と同心状に取り付けられたメタルベアリング１６によって１点支持されたロータ２が、回転軸６の先端のカップリング２４を介してエンジン（図示せず）の駆動力を受けて回転する。このようにしてロータ２が回転すると、シリンダ内周部４、隣接する２つのブレード３、フレーム５によって区画されたポンプ室１０の体積が変化し、体積が最も小さくなって圧縮された内部空気を吐出口５４から吐出パイプ５６を介して吐出することにより、真空ポンプとして動作する。なお、ロータ２の回転時には、軸方向の荷重はロータ２の端面とフレーム５との褶動面で受け、軸方向に対して垂直方向の荷重はメタルベアリング１６によって受けることになる。
【００１７】
このように、本実施形態の真空ポンプ１００では、ポンプハウジング１の端面よりシリンダ内に突出した円筒部１４の外周面にメタルベアリング１６が取り付けられており、回転軸６に沿ったメタルベアリング１６の位置がロータ２の重心位置（図１では重心位置がＧで示されている）に近くなっている。具体的には、メタルベアリング１６の設置位置を、ロータ２の軸方向両端面で挟まれた範囲に含まれるようにすることにより、ロータ２の重心位置Ｇにメタルベアリング１６の設置位置を近づけることが可能になる。このため、ロータ２の支持部であるメタルベアリング１６に作用するロータ２の自重による曲げモーメントを低減することができるため、メタルベアリング１６に加わる応力を減らすことができ、過大な応力に起因して発生する焼き付き等の不具合を防止することができる。
【００１８】
特に、図１に示すように、重心位置Ｇをメタルベアリング１６の軸方向取付位置に含ませることにより、ロータ２の自重による曲げモーメントを最小にすることができ、メタルベアリング１６に加わる応力も最小にすることが可能になる。また、ロータ２とメタルベアリング１６との軸方向距離を接近させることにより、ロータ２の軸方向長さを短くすることができるため、真空ポンプ１００全体の小型化が可能になる。
【００１９】
また、ポールベアリングに比べて径方向の厚みが薄いメタルベアリング１６を用いることにより、ロータ２の径方向の厚みをほとんど増すことなくメタルベアリング１６を設けることが可能になり、真空ポンプ１００のさらなる小型化が可能になる。
【００２０】
また、回転軸６をロータ２と一体成形することにより、部品点数の低減による部品コストや組付コストの低減が可能になる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、ロータ２と回転軸６とが一体成形された真空ポンプ１００について説明したが、ロータの中心に取付孔を形成し、別体の回転軸を嵌合させるようにしてもよい。
【００２１】
また、上述した実施形態では、メタルベアリング１６を用いたが、ボールベアリング等の他の種類のベアリングを用いるようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、真空ポンプ１００単体の動作を説明したが、他の補機と一体化するようにしてもよい。例えば、車両用交流発電機と真空ポンプ１００を組合せ、車両用交流発電機の回転子の回転軸を真空ポンプ１００の回転軸６と連結するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の真空ポンプの軸方向断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
１ ポンプハウジング
２ ロータ
３ ブレード
４ シリンダ内周部
５ フレーム
６ 回転軸
１０ ポンプ室
１２ 挿通孔
１４ 円筒部
１６ メタルベアリング
２０ ロータ溝部
２２ 溝部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum pump that is mainly mounted on a truck or a car and generates a vacuum at a pressure lower than the atmospheric pressure.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, a vacuum pump of a servo brake device for a vehicle has been known as a negative pressure source of a vacuum brake booster mounted on a diesel vehicle. For example, as this kind of vacuum pump, an eccentric vacuum pump is widely used (for example, see Patent Document 1). In such an eccentric vacuum pump, an eccentric rotor is rotatably provided in a cylindrical cylinder formed in a pump housing, and a blade is formed in guide grooves formed radially on the outer periphery of the rotor. Can come and go freely.
[0003]
The above-described conventional vacuum pump has a structure in which the rotor is supported at two points at both ends thereof. However, a recent automatic operation vacuum pump has a single bearing (in order to reduce the weight and cost). A vacuum pump having a one-point support structure using a bearing is also on the market (for example, see Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2-207141 (page 2-3, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-10-274185 (page 3-4, FIG. 1-4)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the vacuum pump disclosed in Patent Document 2 described above, since the center of gravity of the rotor is separated from the bearing that is the supporting portion of the rotor, excessive stress is applied to the bearing due to a bending moment, and seizure or locking of the bearing is caused. However, there is a problem that the above problem may occur. Further, since the rotor and the bearing are arranged side by side and separated along the rotation axis, there is a problem that the total length along the rotation axis becomes longer and miniaturization is difficult.
[0006]
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a vacuum pump which can prevent a problem caused by excessive stress and can be downsized.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a vacuum pump according to the present invention includes a pump housing having a cylindrical cylinder, a rotor eccentrically and rotatably provided in the cylinder, and a guide groove formed in the rotor in a radial direction. The blade includes a blade that is slidably mounted and whose tip slides on the inner peripheral portion of the cylinder when the rotor rotates, and a bearing that is provided near the center of gravity of the rotor and rotatably mounts the rotor. By bringing the position of the center of gravity of the rotor close to the position of the bearing, it is possible to reduce the bending moment due to the rotor's own weight acting on the bearing, which is the support part of the rotor, so that the stress applied to the bearing can be reduced, resulting in excessive stress. It is possible to prevent problems such as image sticking caused by the above. In addition, by shortening the distance between the rotor and the bearing, the length of the rotor along the rotation axis direction can be shortened, so that the entire vacuum pump can be reduced in size.
[0008]
Further, the above-mentioned bearing is desirably a metal bearing. This makes it possible to provide bearings without increasing the thickness of the rotor in the radial direction, and to further reduce the size of the vacuum pump.
Further, it is desirable that the installation position of the bearing is included in a range sandwiched between both end surfaces in the axial direction of the rotor. This makes it possible to bring the mounting position of the bearing closer to the position of the center of gravity of the rotor, and to set the bearing so as not to protrude from the axial end face of the rotor, thereby further reducing the size.
[0009]
Further, the above-described pump housing has a hollow cylindrical portion protruding into the cylinder from one axial end surface of the cylinder, and it is desirable that a bearing is attached to an outer peripheral surface of the cylindrical portion. This makes it easy to mount the bearing closer to the center of gravity inside the axial end face of the rotor.
[0010]
Further, it is desirable that the above-mentioned rotor is integrally formed with a rotating shaft for transmitting a rotational driving force. This makes it possible to reduce component costs and assembly costs by reducing the number of components.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a vacuum pump according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an axial sectional view of a vacuum pump according to an embodiment. FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
[0012]
As shown in these figures, the vacuum pump 100 of the present embodiment includes a pump housing 1, a rotor 2, blades 3, a frame 5, and a metal bearing 16.
The pump housing 1 is for forming the pump chamber 10, and has a cylindrical cylinder. One axial end face of the pump housing 1 is open, and this opening is closed by the frame 5. On the other axial end surface, an insertion hole 12 through which the rotating shaft 6 extending from the rotor 2 is inserted, and a hollow cylindrical portion 14 provided along the inner periphery of the insertion hole 12 and protruding into the cylinder. And The inner peripheral surface of the cylindrical portion 14 forms a part of the above-described insertion hole 12. A single metal bearing (plane bearing) 16 is attached to the outer peripheral surface and the distal end surface of the cylindrical portion 14.
[0013]
A suction port 50 is formed in a part of the frame 5, and a check valve 52 is mounted on a side opposite to the pump housing 1 via the suction port 50. The check valve 52 is for discharging the air in the cylinder of the pump housing 1 and blocking the air flow in the opposite direction.
[0014]
The rotor 2 is integrally formed with a rotating shaft 6 extending into an insertion hole 12 provided in the pump housing 1, and rotates integrally with the rotating shaft 6. The rotor 2 has a plurality of radially extending rotor grooves 20 as guide grooves, and each rotor groove 20 is provided with a blade 3. The plurality of blades 3 are slidably inserted into each of the rotor grooves 20, and when the rotor 2 rotates, the blades 3 protrude radially outward in the rotor grooves 20 by the action of centrifugal force, and the tips (outer peripheral ends) are cylinders. It reciprocates in the rotor groove 20 while slidingly contacting the inner peripheral portion 4. With the tip of each blade 3 in sliding contact with the cylinder inner peripheral portion 4, the space defined by the cylinder inner peripheral portion 4, the outer peripheral portion of the rotor 2, two blades 3 adjacent in the circumferential direction, and the frame 5 is formed. It becomes the pump chamber 10.
[0015]
A cylindrical portion 14 provided on the pump housing 1 and a groove portion 22 which can accommodate a metal bearing 16 attached to the outer peripheral portion are provided on one axial end surface of the rotor 2 and on the outer peripheral portion of the rotary shaft 6. Is formed. The inner diameter of the outer peripheral portion of the groove portion 22 is set to a value slightly larger than the outer diameter of the metal bearing 16 after the groove portion 22 is attached to the cylindrical portion 14. Are supported at one point by a metal bearing 16.
[0016]
The above-described insertion hole 12 is formed at a position eccentric from the center position of the cylinder on the axial end face of the pump housing 1, and is supported at one point by a metal bearing 16 mounted concentrically with the insertion hole 12. The rotor 2 is rotated by receiving a driving force of an engine (not shown) via a coupling 24 at the tip of the rotating shaft 6. When the rotor 2 rotates in this manner, the volume of the pump chamber 10 defined by the cylinder inner peripheral portion 4, the two adjacent blades 3, and the frame 5 changes, and the internal air compressed to have the smallest volume is removed. By discharging from the discharge port 54 through the discharge pipe 56, the device operates as a vacuum pump. When the rotor 2 rotates, the load in the axial direction is received by the sliding surface between the end face of the rotor 2 and the frame 5, and the load in the direction perpendicular to the axial direction is received by the metal bearing 16.
[0017]
As described above, in the vacuum pump 100 of the present embodiment, the metal bearing 16 is attached to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 14 that protrudes into the cylinder from the end surface of the pump housing 1, and the metal bearing 16 extends along the rotating shaft 6. The position is close to the position of the center of gravity of the rotor 2 (the position of the center of gravity is indicated by G in FIG. 1). Specifically, by setting the installation position of the metal bearing 16 to be included in a range sandwiched between both axial end surfaces of the rotor 2, the installation position of the metal bearing 16 is brought closer to the center of gravity G of the rotor 2. Becomes possible. For this reason, the bending moment due to the weight of the rotor 2 acting on the metal bearing 16 serving as the support portion of the rotor 2 can be reduced, so that the stress applied to the metal bearing 16 can be reduced. Inconveniences such as burn-in that occur can be prevented.
[0018]
In particular, as shown in FIG. 1, by including the position of the center of gravity G in the axial mounting position of the metal bearing 16, the bending moment due to the own weight of the rotor 2 can be minimized, and the stress applied to the metal bearing 16 is also minimized. It becomes possible to. In addition, by making the axial distance between the rotor 2 and the metal bearing 16 shorter, the axial length of the rotor 2 can be shortened, so that the entire vacuum pump 100 can be reduced in size.
[0019]
Further, by using the metal bearing 16 whose radial thickness is smaller than that of the pole bearing, the metal bearing 16 can be provided without increasing the radial thickness of the rotor 2 substantially. Becomes possible.
[0020]
In addition, by integrally forming the rotating shaft 6 with the rotor 2, it is possible to reduce component costs and assembly costs by reducing the number of components.
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the vacuum pump 100 in which the rotor 2 and the rotary shaft 6 are integrally formed has been described. However, a mounting hole is formed at the center of the rotor, and a separate rotary shaft is fitted. Is also good.
[0021]
Further, in the above-described embodiment, the metal bearing 16 is used, but another type of bearing such as a ball bearing may be used.
Further, in the above-described embodiment, the operation of the vacuum pump 100 alone has been described, but the operation may be integrated with another auxiliary machine. For example, the vehicle alternator and the vacuum pump 100 may be combined, and the rotating shaft of the rotor of the vehicle alternator may be connected to the rotating shaft 6 of the vacuum pump 100.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an axial sectional view of a vacuum pump according to an embodiment.
FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pump housing 2 Rotor 3 Blade 4 Cylinder inner peripheral part 5 Frame 6 Rotating shaft 10 Pump room 12 Insertion hole 14 Cylindrical part 16 Metal bearing 20 Rotor groove part 22 Groove part

Claims (5)

円筒状のシリンダを有するポンプハウジングと、
前記シリンダ内に偏心して回転自在に設けられるロータと、
前記ロータに径方向に形成される案内溝に摺動自在に取り付けられて前記ロータの回転時に先端が前記シリンダの内周部に摺接するブレードと、
前記ロータの重心位置の近傍に設けられて前記ロータを回転自在に取り付けるベアリングと、
を備えることを特徴とする真空ポンプ。A pump housing having a cylindrical cylinder,
A rotor rotatably provided eccentrically in the cylinder,
A blade slidably mounted in a guide groove formed in the rotor in a radial direction and having a tip slidably in contact with an inner peripheral portion of the cylinder when the rotor rotates;
A bearing provided near the center of gravity of the rotor and rotatably mounting the rotor;
A vacuum pump comprising: 請求項１において、
前記ベアリングは、メタルベアリングであることを特徴とする真空ポンプ。In claim 1,
The said bearing is a metal bearing, The vacuum pump characterized by the above-mentioned. 請求項１または２において、
前記ベアリングの設置位置は、前記ロータの軸方向両端面で挟まれた範囲に含まれることを特徴とする真空ポンプ。In claim 1 or 2,
The installation position of the bearing is included in a range sandwiched between both axial end surfaces of the rotor. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記ポンプハウジングは、前記シリンダの一方の軸方向端面から前記シリンダ内に突出した中空の円筒部を有しており、
前記円筒部の外周面に前記ベアリングを取り付けることを特徴とする真空ポンプ。In any one of claims 1 to 3,
The pump housing has a hollow cylindrical portion protruding into the cylinder from one axial end surface of the cylinder,
A vacuum pump, wherein the bearing is attached to an outer peripheral surface of the cylindrical portion. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記ロータには、回転駆動力を伝達する回転軸が一体成形されていることを特徴とする真空ポンプ。In any one of claims 1 to 4,
A vacuum pump, wherein a rotary shaft for transmitting a rotational driving force is integrally formed with the rotor.
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