JP2004301034A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ベーンポンプの作動室に溜まったオイルにより作動室に大きな圧力が発生してベーンポンプの耐久性を低下させる。
【解決手段】カム面５に対して偏心して位置するロータ３の回転に伴い、ロータ上の複数のベーン４間に画成された作動室８が拡縮してポンプ作用を生じるようにしたベーンポンプにおいて、前記ロータに、ロータに対するベーンの摺動面に臨むように周方向に溝１１を形成する。前記溝により、ベーンとロータとの間の密閉度が低減されるので、オイル圧縮により圧縮行程にある作動室とその前方の吐出行程にある作動室との間の圧力差が大きくなったときに、高圧側作動室から低圧側作動室へと、前記溝およびロータとベーンとの間の隙間を通して過大圧力が逃がされる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として真空ポンプとして用いられるベーンポンプの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】
車両の負圧源として装備されるベーンポンプには、潤滑油としてエンジンオイルが供給される。オイルの供給は、ベーンポンプを構成するロータ軸、ロータ、ベーン、カム面などの摩耗を防止するために不可欠であるが、オイル供給量が過多になるとポンプ作動室に溜まったオイルによりオイル圧縮状態が発生し、作動室に大きな圧力が発生してベーンポンプの耐久性を低下させてしまう。
【０００３】
この対策として、特許文献１には作動室に逆流したオイルを外部に排出するようにした装置が提案されているが、この装置では作動室にオイルが侵入した場合に前記のような過大圧力が発生するのを防止する効果はなく、ベーンポンプの保護という観点からは必ずしも十分なものではなかった。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１４１７４号公報
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、カム面に対して偏心して位置するロータの回転に伴い、ロータ上の複数のベーン間に画成された作動室が拡縮してポンプ作用を生じるようにしたベーンポンプを前提として、前記ロータに、ロータに対するベーンの摺動面に臨むように周方向に溝を形成した。
【０００６】
【作用・効果】
本発明によれば、ロータ上に周方向に形成した溝により、ベーンとロータとの間の密閉度が低減されるので、圧縮行程にある作動室とその前方の吐出行程にある作動室との間の圧力差が大きくなったときに、高圧側作動室から低圧側作動室へと、前記溝およびロータとベーンとの間の隙間を通して圧力が逃げる。この作用により、圧縮行程の作動室がオイルの侵入によりオイル圧縮による高圧縮状態となったとき、このオイルを低圧側の作動室へと逃がして、作動室内に過大な圧力が発生するのを回避することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１または図２において、１はベーンポンプのハウジング、２はポンプ軸、３はロータ、４はベーンである。ハウジング１の内側には平行円筒面からなる環状のカム面５が形成されており、このカム面５に対して偏心した位置にポンプ軸２が回転可能に支持されている。ポンプ軸２にはロータ３が固定されており、エンジン等の外部動力によりポンプ軸２が駆動されるとハウジング１の内側にてロータ３が回転する。
【０００８】
ハウジング１には、カム面５を形成する開口部を閉塞するようにカバープレート６が取り付けられており、これによりロータ３を収装したカム面内側の空間部を密閉している。
【０００９】
ロータ３には放射状に複数（この場合３個）のベーン溝７が形成されており、各ベーン溝７にはベーン４が径方向に摺動可能なように収装されている。ベーン４はロータ３と共に回転するときの遠心力およびベーン溝７の溝底部へと導入される油圧または空気圧により外側向きの付勢力が与えられる。これにより、ロータ３が回転するとき、ベーン４はその先端部をカム面５に当接させた状態を保ちつつその前後に作動室８（８ａ〜８ｃ）を画成する。
【００１０】
９と１０はそれぞれハウジング１に設けられた吸込ポートと吐出ポートである。吸込ポート９は２個のベーン４の間に画成される作動室８の容積が略最大となる領域にてその作動室に面して開口するように形成されている（図１で８ａが前記最大容積時の作動室を示している）。吐出ポート１０は作動室８の容積が略最小となる回転領域付近にてその作動室に面して開口するように形成されている。
【００１１】
圧縮行程にある作動室８の回転前方に位置するベーン４が吐出ポート１０の直前に達したときに作動室８は最圧縮状態となり、そのベーン４が吐出ポート１０を通過すると圧縮されていた空気が吐出ポート９から外部に排出されて圧縮行程は終了する（図１で８ｂが前記最圧縮状態の作動室を示している）。以後は作動室８の容積はロータ３の回転に伴って次第に拡大し吐出〜吸入行程となる（図１で８ｃが吐出行程にある作動室を示している）。吐出行程で作動室８の容積がある程度拡大するとその作動室７に吸込ポート８が開口して吸入行程となり、外部から空気が吸入される。この吸入・吐出の繰り返しによりポンプとしての作動が行われる。
【００１２】
本発明では、前記ロータ３の外周部に、ベーン４の摺動面４ａに臨むように周方向に溝を形成する。この実施形態では、図４および図５にも示したように、ロータ３の軸方向の両端部と中央部の都合３カ所にぞれぞれ全周的に溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃを形成してある。また、図３にも示したように、最圧縮状態の作動室８ｂを画成する回転前方のベーン４と対向するカム面５上に周方向に所定長さの溝１２を形成してある。
【００１３】
前記構成において、ポンプ作動時に作動室８に潤滑用のオイルが侵入し、その量がある程度以上になると圧縮行程でオイル圧縮状態となり、図１の作動室８ｂには高圧が発生する。このとき、前記高圧の立ち上りに伴い、圧縮行程の作動室８ｂと、その前方の吐出行程の作動室８ｃとの間には大きな差圧が発生する。このとき、溝１１ａ〜１１ｂがベーン４の側面に臨んでいるのでベーン４とベーン溝７との間の気密度が若干低くなっており、このため前記作動室８ｂの高圧はベーン４とベーン溝７とのあいだの隙間および溝１１ａ〜１１ｃを通って低圧側の作動室８ｃへと逃がされる。このようにして、作動室８ｂの内圧が過大になるのが回避されることから、ベーン４やカム面５の損耗が防止される。
【００１４】
また、この実施形態では最圧縮時の作動室回転前方のベーン４に対向するように溝１２を形成してあるため、オイル圧縮により作動室８ｂに発生した高圧がこの溝１２を介してより低圧側である作動室８ｃに逃げることで作動室８ｂの高圧化が抑制される効果もある。ただし、この溝１２のみでオイル圧縮時の高圧を確実に緩和しようとすると溝の幅および深さを十分に大きく設定する必要があり、そうすると正常時の圧力損失が大となるうえに溝１２を設けた部分でのベーン４とカム面５との間の接触面圧が過大になって耐久性が損なわれるので好ましくない。本発明では、ロータ３に溝１１を設けて作動室の高圧を低圧側に逃がす経路を増やしたことから、溝１２はポンプの性能や耐久性を損なうほど大きくする必要はない。
【００１５】
図６および図７に本発明の他の実施形態を示す。これはロータ３に形成する周方向の溝１１を、図示したようにベーン（ベーン溝７）に対して、矢印で示した回転方向の前方の所定領域にのみ設けてある。このようにベーンに対して回転前方の限定された領域に溝１１を形成するだけでも、前述したオイル圧縮発生時の作動室の高圧を逃がす効果を期待することができる。また、第１の実施形態のようにロータ両端部に溝１１ａ，１１ｃを形成した構成においてベーン４の側面の摩耗が懸念される場合には、この実施形態のようにロータ３の軸方向中央部にのみ溝１１を形成した構成とすることにより、前記のような摩耗の問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の概略横断面図。
【図２】前記第１の実施形態の概略縦断面図。
【図３】前記第１の実施形態の溝付近の斜視図。
【図４】前記第１の実施形態のロータの外観斜視図。
【図５】前記第１の実施形態のロータの縦断面図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るロータの外観斜視図。
【図７】第２の実施形態に係るロータの縦断面図。
【符号の説明】
１ ベーンポンプのハウジング
２ ポンプ軸
３ ロータ
４ ベーン
５ カム面
６ カバープレート
７ ベーン溝
８（８ａ〜８ｃ） 作動室
９ 吸込ポート
１０ 吐出ポート
１１（１１ａ〜１１ｃ） 溝
１２ 溝

Claims (4)

1. ポンプ軸に支持されたロータと、ロータに径方向に進退自由に支持された複数のベーンと、前記ベーンの先端部が摺接する環状のカム面が形成されたハウジングとを備え、前記カム面に対して偏心して位置するロータの回転に伴い、ベーン間に画成された作動室が拡縮してポンプ作用を生じるようにしたベーンポンプにおいて、
   前記ロータに、ロータに対するベーンの摺動面に臨むように周方向に溝を形成したこと
   を特徴とするベーンポンプ。
2. 前記溝は、ロータの軸方向に複数個設けられている請求項１に記載のベーンポンプ。
3. 前記溝は、ベーンに対して回転前方の所定領域にのみ設けられている請求項１に記載のベーンポンプ。
4. 最圧縮状態にあるときの作動室の回転前方に位置するベーンに対向するように前記カム面上に周方向に溝を形成した請求項１に記載のベーンポンプ。

Images