JP2005509798A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

特に自動車に使用する真空ポンプが固定子（２）と軸の回りを回転可能に取り付けられた回転子（２４）を備えている。回転子（２４）が、軸と同軸である第１円形断面環状部材（１８）に連結され、第１円形断面環状部材の外面がプーリーまたはギアホイール、詳しくはマルチ−Ｖプーリーのベアリング面を形成している。また、第１円形断面環状部材（１８）が、固定子と回転子が収容される空間を規定している。

Description

発明の詳細な説明

本発明は真空ポンプに関し、より詳しくは自動車使用、すなわち、自動車に使用するための真空ポンプに関する。
自動車の増大比率が、真空源、例えばサーボシステムまたは同様の部材を作動させる必要装置を有しており、従って、自動車に真空ポンプを備えていることがますます一般的になっている。この種のポンプは自動車のエンジンコンパートメント内に収容されており、クランクシャフトによって直接、またはより一般的には間接的に駆動される連結されたベルト／プーリー機構によって駆動される。自動車エンジンは、次第により複雑化してきているので、この種の自動車のエンジンスペースはさらに混雑してきている。従って、自動車の設計者はエンジンコンパートメント内に収容され多数の要素および装置を詰め込み、その空間必要条件を最小にする刷新的な方法を絶えず探究している。
従って、本発明の目的は、最小の付加的空間必要条件を有し、エンジンコンパートメントが既に名目上いっぱいである自動車のような非常に限られた空間にフィットできるタイプの真空ポンプを提供することである。

本発明によれば、真空ポンプは固定子と軸の回りを回転可能に取り付けられた回転子を備えた真空ポンプであって、回転子が軸と同軸である第１円形断面環状部材に連結され、その外面がプーリーまたはギアホイールのベアリング面を形成しており、第１円形断面環状部材が、固定子と回転子が実質的に収容される空間を規定している。

本発明は、最近の自動車エンジンが一般的に少なくとも二つのプーリー・ホイールを含んでおり、その一つが一般的にクランクシャフトに連結されるとともにその回りにプーリーが通っているという認識に基づいている。もう一方の一つのプーリー・ホイールまたは複数のプーリー・ホイールは、オルタネータ、パワー・ステアリング・ポンプ、空調ポンプまたはこれと同様の装置のような補助装置に連結されるとともに、その回りとクランクシャフト・プーリーを通っているプーリー・ベルトによって駆動される。この種のプーリー・ベルトは伝統的に簡単なＶタイプであり、従って軸方向に比較的短い長さになっており、すなわち、軸と平行で、この回りにベルトが巻回されて回転する。しかし、Ｖプーリー・ベルトは、スリップし、最終的に破壊する傾向にあって、比較的幅の広いベルトからなるいわゆるマルチ−Ｖプーリー・ベルトによってますます交換されている。このベルトの外面はフラットで、その内面には複数のＶ断面突出部が設けられている。この種のプーリーは、マルチ−Ｖプーリー・ホイールを巻回し、その外面が複数のＶ状凹所となり、ここにベルト上のＶ字状突出部が収容される。このようなマルチ−Ｖプーリー・ベルトはずっと信頼性があり、また実質的にスリップおよび破壊の傾向が低下し、伝統的な簡単なＶプーリー・ベルトよりも相当広い空間を占める。マルチ−Ｖプーリー・ホイールは、簡単なＶプーリー・ベルトよりも相当広い空間を占め、また一般的に３ｃｍまたはそれ以上の軸方向長さを有している。この種のプーリー・ホイール内の空間は伝統的に「デッド・スペース」となり、使用されないで残る。しかし、本発明による真空ポンプはプーリー内の空間内に収容され、従って事実上付加的な空間の必要性はまったくない。このプーリーは、マルチ−Ｖタイプと同様であるが、単一Ｖタイプまたはフラット・ベルト・タイプないしチェーン駆動プーリーでもある。実際に、プーリーの代わりに、スプロケットのようなギアホイールを使用しなければならない。従って、本発明による真空ポンプは、真空ポンプとプーリー・ホイールまたはギアホイールのいずれかとからなる事実上一体化ユニットである。

真空ポンプは、一般的に固定子内に取り付けられた回転子を含んでいる。固定子はポンプの外部ケーシングを構成するか、または外部ケーシングを構成するさらなる収容体に連結されている。いずれの場合においても、ポンプの外部ケーシングは静止しており、また可動要素、すなわち、回転子はその中に安全に収容されている。しかし、本発明による一体化真空ポンプ／プーリー・ホイールにおいて、実質上プーリー・ホイールである外部ケーシングは固定子にではなく、回転子に連結されており、従って使用状態で回転する。この構成は普通、安全上の理由で許容されないと考えられるが、一体化真空ポンプ／プーリー・ホイールの形態で使用されたときに、どのような場合のプーリー・ホイールも本来の回転をし、また自動プーリー・ホイールがいずれの場合においても自動車のエンジン・コンパートメント内に収容という観点で不注意なアクセスから一般的にシールドされるために、付加的な安全リスクはまったく構成されない。

回転子は放射平面に延長するとともに回転子の一端と第１環状部材とに連結された第１プレートを備えた第１エンドプレート集合体によって与えられているのが好ましい。従って、回転子、第１環状部材および第１プレートが、回転子とエンドプレート集合体となるユニットを構成し、その内部構造のみが従来のプーリー・ホイールとは異なるプーリー・ホイールを実質上構成する。
真空ポンプは種々の既知の種類があるが、偏心回転子摺動べーンタイプのものが好ましい。固定子は、放射平面に延長するととも回転シャフトを通して延ばし、かつ回転子とインレットおよびアウトレット開口部とに連絡され、さらに第１環状部材内にフィットする第２円形断面環状部材である外方エッジに連結された第２プレートからなる第２エンドプレート集合体によって与えられているのが好ましい。

一実施例において、固定子は偏心円形空間を含み、この空間が第２エンドプレート集合体内に規定され、回転子を回転可能に収容し、回転子が摺動ベーンを備えている。従って、ポンプは従来の偏心回転子摺動ベーンタイプであり、その回転子は固定子内で回転するとともに、外方向に延長するスロット内に摺動可能に収容された多数のベーンを備えている。これらのベーンは、二つのエンド・プレートで摺動シールを形成し、遠心力によって力が加えられ固定子の内面に摺動接触されている。

しかし、別の実施例において、回転子は偏心円形空間を含み、この空間が第１プレート集合体内に規定され、固定子を収容し、固定子が摺動ベーンを備えている。この実施例において、回転するのが偏心円形空間であり、摺動ベーンを収容しているのが固定子である。これらのベーンは二つのエンドプレートと再度摺動接触しているが、遠心力はこれに作用しておらずこれを回転子の内面と摺動接触させるように押圧している。従って、この接触はある他の手段によって、例えば関連するベーンを外方に押圧する各スロットのベースで一つまたはそれ以上の圧縮ばねによって生成されなければならない。

従って、使用に際して、固定子エンド・プレート集合体が、自動車の固定構造に固定され、また回転シャフトがこれに挿通され、その一端が回転子に連結され、その他端が例えば空調ファンのような補助装置に連結されている。従って、一体化真空ポンプ／プーリー・ホイールはマルチ−Ｖベルトによってこれを駆動させる目的の補助装置に連結されたプーリー・ホイールを構成することになる。Ｖ−ベルトは補助装置および例えばエンジン・クランクシャフトに連結されたさらなる駆動プーリー・ホイール両者の回りを通過するマルチ−Ｖベルトによって駆動される。
本発明のさらなる特長および詳細は、添付図面を参照して例によって与えられた一つの特定実施例の次なる説明から明白となろう。

図１および図２に示すポンプは、本質的に固定子エンド・プレート集合体２と回転子エンド・プレート集合体４からなる。固定子エンド・プレート集合体２は円形の環状バンドないしストリップ３を含み、その一端が円形エンド・プレート６と一体をなしている。プレート６の中心にアパーチャ８が形成されており、その中にベアリング・ブッシュ１０が収容されている。さらにプレート６に小さいインレット・ホール１２と比較的大きいアウトレット・ホール１４が形成されている。プレート６と環状部材３によって規定された空間内に直立壁１６が設けられ、真空ポンプの固定子を構成するとともに、円形断面空間を規定しており、その軸が偏心し、すなわち、アパーチャ８の軸からオフセットしている。

回転子エンド・プレート集合体は、円形断面の環状部材ないしバンド１８からなり、その軸がプレート６のアパーチャ８の軸と同軸をなしている。環状部材１８の一端が、円形エンド・プレート２０と一体をなしている。環状部材１８の外面には複数のＶ字状突出部２２が設けられ、マルチ−Ｖプーリを構成している。環状部材１８とエンド・プレート２０によって規定されたスペース内に円形断面構造２４が設けられており、その軸はアパーチャ８の軸と同軸をなしている。円形断面構造２４は真空ポンプの回転子を構成している。回転子２４には、アパーチャ８内のベアリング・ブッシュ１０に延長しこれに配置された回転子シャフト２６が軸方向に連結されている。

固定子２４に四つのスロット２６が形成され、各々概して外方向に、かつ、シャフト２６の軸と平行方向に延長するそれぞれの平面に配置されている。各スロット２６にはそれぞれの摺動ベーン２８が収容されており、各々例えば二硫化物モリブデンと合成されるフェノール綿織物積層材料のような自己潤滑材料の矩形プレートで構成されている。この材料はアメリカ合衆国、アイオワ州のノープレックス・インコーポレッテドによって販売されているＮＰ３１３、ＮＰ３２２、ＮＰ３４４またはＮＰ３４７と呼ばれるものがある。

二つのエンド・プレート集合体が一緒に連結されると、固定子エンド・プレート集合体が回転子エンド・プレート集合体内に実質的に受け入れられ、回転子２４が固定子１６内に受け入れられる。これら両者は円形断面をなしているが、その軸がオフセットされ、従ってギャップが両者間に三日月状に形成され、これがポンプの稼働空間を構成する。インレット・ホール１２が稼働空間の一端に連絡され、またアウトレット・ホール１４がその他端に連絡されている。

使用に際して、複合真空ポンプ／プーリー・ホイールは、例えば自動車の水ポンプ上で駆動プーリーを構成する。マルチ−Ｖベルトが、クランクシャフトに担われたマルチ−Ｖプーリーに巻回され、かつ、本発明の複合真空ポンプ／プーリー・ホイールおよびこれらのプーリー・ホイールが連結された補助装置を駆動するための一つまたはそれ以上のさらなるプーリー・ホイールに巻回される。固定子エンド・プレート・ユニットが、エンジン内のある固定構造、例えば水ポンプ・ハウジングに連結される。エンジンが作動されたときに、プーリー・ホイールがプーリー・ベルトによって回転され、回転子が固定子内で急速に回転する。ベーンが遠心力によって外方向に投げ飛ばされ、環状部材１８の内面と二つのエンド・プレート６および２０とでシールを形成する。各近接する対をなすベーン間にセル、すなわち、作動スペースが規定され、シャフト２６の軸の回りを回転する。各セルの容積は徐々に増大し、再び縮小する。インレット・ホールが、その容積の増大する位置でセルに連絡され、またアウトレット・ホール１４が、その容積のゼロに近づく位置でセルに連絡されている。従って、低下圧ないし真空がインレット・ホール１２内に生成され、またこれが適切な配管によって使用のために例えば自動車のサーボ・システムを作動するために必要に際して、真空溜めに連結されている。
複合真空ポンプ／プーリー・ホイールは、プーリー・ホイールが非複合タイプである場合に占有される空間と正確に同じ大きさを占有する。このことは真空ポンプの付加的な空間必要性が実質上ゼロであることを意味している。

図３は真空ポンプが自動車ギアホイールと一体形成されている修正実施例を示す。本実施例は、次の一点を除くあらゆる点において先行実施例と同じである。すなわち、環状部材１８の外面がギアホイールの形状に構成され、従ってその外周面上に歯が設けられている。

本発明による一体型真空ポンプ／プーリー・ホイールの一端から見た斜視図。 図１の同様の斜視図であるが、他端から見た斜視図。 一体型ポンプ／ギアホイールからなる第２実施例の分解側面図。

Claims (7)

1. 固定子と軸の回りを回転可能に取り付けられた回転子を備えた真空ポンプであって、回転子が軸と同軸である第１円形断面環状部材に連結され、第１円形断面環状部材の外面がプーリーまたはギアホイールのベアリング面を形成しており、第１円形断面環状部材は固定子と回転子とが実質的に収容される空間を規定している真空ポンプ。
2. 回転子が、放射平面内に延びかつ回転子の一端と第１環状部材とに連結された第１プレートを備えた第１エンドプレート集合体によって与えられている請求項１記載のポンプ。
3. 固定子が、第２プレートを備えた第２エンドプレート集合体によって与えられており、この第２プレートは放射平面内に延びるとともに、これを通って回転子につながる回転軸とインレットおよびアウトレット開口部が存在し、また該第２プレートの外方エッジは第１環状部材内にフィットする第２円形断面環状部材に連結されている請求項１または２記載のポンプ。
4. 偏心回転子摺動べーン式である先行する請求項の内いずれか１項記載のポンプ。
5. 固定子が偏心円形空間を含み、この空間が第２エンドプレート集合体内に規定され、回転子を回転可能に収容し、回転子が摺動ベーンを備えている請求項４記載のポンプ。
6. 回転子が偏心円形空間を含み、この空間が第１プレート集合体内に規定され、固定子を収容し、固定子が摺動ベーンを備えている請求項４記載のポンプ。
7. 第１円形断面環状部材の外面が、マルチ−Ｖ−プーリーのベアリング面を構成してい先行する請求項の内いずれか1項記載のポンプ。

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