JP2006070734A - 往復動型ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 往復動型ポンプにおいて、振動、騒音の発生を低減する。
【解決手段】 シリンダ６内にピストン１３を摺動可能に嵌装し、シリンダ６の両端部に一対のコイル４０、４１を配置する。シリンダ６及び一対のコイル４０、４１にガイドロッド５を挿通し、ガイドロッド５の外周部に環状のプランジャ１１を摺動可能に案内し、プランジャ１１をピストン１３に連結する。一対のコイル４０、４１に交互に通電して、プランジャ１１を吸引することにより、ピストン１３を往復動させて、ピストン１３の両側のシリンダ室１４、１５の拡縮によって、吸込及び吐出を行う。プランジャ１１を環状としたことにより、プランジャ１１を軽量化することができ、振動、騒音の発生を低減することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車の制動装置の気圧式倍力装置に負圧を供給するため等に使用することができる往復動型ポンプに関するものである。

一般的に、自動車の制動装置においては、制動力を高めるために気圧式倍力装置が設けられている。気圧式倍力装置は、エンジンの吸気装置、真空ポンプ等の負圧源によって発生した負圧を定圧室（負圧室）に導入し、この負圧と大気圧との差圧によってパワーピストンに推力を発生させて、制動装置の操作力を補助する。

気圧式倍力装置の負圧源として使用される真空ポンプとしては、一般的に、構造が簡単で、堅牢かつ安価であることから、例えば特許文献１に記載されているようなソレノイド駆動の往復動型真空ポンプが使用されている。
実開平４−９５６７７号公報

しかしながら、往復動型真空ポンプは、ソレノイドでプランジャを駆動して、ピストンを往復運動させることにより、吸込及び吐出を行う構造であるため、振動、騒音及び脈動を発生しやすいという問題がある。

本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、振動、騒音及び脈動の発生を軽減するようにした往復動型ポンプを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係る往復動型ポンプは、シリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、前記シリンダの両端部に配置された一対のコイルと、前記シリンダ及び前記一対のコイルに挿通されたガイドロッドと、該ガイドロッドの外周に摺動可能に案内されて前記ピストンに連結された環状のプランジャとを備え、
前記一対のコイルを交互に励磁することにより、前記プランジャ及び前記ピストンを往復運動させて、前記シリンダ内の前記ピストンの両側の室の拡縮によって流体の給排を行うことを特徴とする。
請求項２の発明に係る往復動型ポンプは、上記請求項１の構成において、前記シリンダの両端部に環状のヨークを固定し、前記ガイドロッドを前記ヨークに挿通して固定し、前記コイルの励磁によって前記ヨークと前記ガイドロッドとの間へ前記プランジャを吸引することを特徴とする。

請求項１の発明に係る往復動型ポンプによれば、ピストンの両方向のストロークに対して吸込及び吐出を行うので、脈動の発生を軽減することができ、また、プランジャを環状としたことにより、プランジャを軽量化して、振動、騒音の発生を抑制することができる。
請求項２の発明に係る往復動型ポンプによれば、シリンダ、ヨーク、ガイドロッド及びプランジャの相互の位置決め精度を高めることができ、円滑な作動を行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る真空ポンプ１は、気圧式倍力倍力装置に負圧を供給するために使用することができる往復動型ポンプであって、中央部に配置されたポンプ部２と、その両側に取付けられたソレノイド部３、４と、これらの中心に挿通されたガイドロッド５とを備えている。

ポンプ部２は、両端にフランジ６Ａ、６Ｂが形成されたシリンダ６と、フランジ６Ａ、６Ｂにそれぞれ嵌合された環状のヨーク７、８と、シリンダ６に挿通されたガイドロッド５とヨーク７、８との間にそれぞれ嵌合された環状のスペーサ９、１０とを含み、これらが互いに気密的に結合されて、シリンダ６の内部が密閉されている。シリンダ６内のガイドロッド５の外周部には、環状のプランジャ１１が摺動可能かつ気密的に案内されている。ガイドロッド５のプランジャ１１の摺動部には、低摩擦の摺動部材１２が設けられている。なお、摺動部材１２は、プランジャ１１側に設けることもできる。プランジャ１１の外周部には、環状のピストン１３が取付けられており、このピストン１３がシリンダ６内に摺動可能に嵌装されて、シリンダ６の内部が２つシリンダ室１４、１５に画成されている。ピストン１３は、ピストンリング１６及びバックアップリング１７が嵌合された外周溝の部分で軸方向に２分割可能な分割構造となっている。

プランジャ１１の外周部とヨーク７、８との間には、径方向に所定のギャップＧ１（図２参照）が設けられている。プランジャ１１の両端部には、テーパ部１８、１９が形成されており、ピストン１３がシリンダ６の中央にあるとき、テーパ部１８、１９の先端部がヨーク７、８に挿入されるようになっている。また、プランジャ１１の外周部には、軸方向に沿ってスリット２０、２１が形成されている。スリット２０、２１は、周方向に９０°間隔で４箇所に配置されている。スペーサ９、１０には、環状のクッション材２２、２３が取付けられており、プランジャ１１のテーパ部１８、１９がクッション材２２、２３に当接することによって、ピストン１３のストロークが規定されている。クッション材２２、２３としては、例えば、充分な弾性及び気密性を有するシリコンゴムの発泡体を用いるとよい。

シリンダ６、ピストン１３、スペーサ９及び１０は、非磁性体であり、例えば、シリンダ６を内面がホーニング仕上げされたアルミニウム合金とし、スペーサ９、１０をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とすることができる。一方、ガイドロッド５、ヨーク７、８及びプランジャ１１は、強磁性体である。

シリンダ６のフランジ６Ａ、６Ｂの外周部に、吸込口２４を有する入口部材２５及び吐出口２６を有する出口部材２７が取付けられて、シリンダ６の外周部に、吸込口２４に連通する入口室２８及び吐出口２６に連通する出口室２９が形成されている。シリンダ６の両端部に取付けられたヨーク７、８には、それぞれシリンダ室１３、１４を入口室２８に連通させる入口通路３０、３１が設けられている。入口通路３０、３１には、そえぞれ入口室２８からシリンダ室１３、１４への流通のみを許容する吸込弁３２、３３（逆止弁）が設けられている。また、シリンダ６の側壁両端部には、それぞれシリンダ室１４、１５を出口室２９に連通させる出口通路３４、３５が設けられている。出口通路３４、３５には、それぞれシリンダ室１４、１５から出口室２９への流通のみを許容する環状の吐出弁３６（逆止弁）が設けられている。

ソレノイド部３、４は、ポンプ部２のヨーク７、８にそれぞれ嵌合される有底円筒状のケース３８、３９と、ケース３８、３９内にそれぞれ収容されたコイル４０、４１とを備え、ガイドロッド５がコイル４０、４１に挿通されて、ケース３８、３９の底部に嵌合されている。ケース３８、３９は、強磁性体からなり、ヨーク７、８、プランジャ１１、ガイドロッド５と共に磁路を形成しており、通電によってコイル４０、４１を励磁すると、磁束がこの磁路を通ることによって、プランジャ１１が励磁されたコイル側へ吸引される。

以上のように構成した本実施形態の作用について、次に説明する。
吸込口２４を気圧式倍力装置の負圧室（図示せず）に接続し、吐出口２６を大気に開放する。コイル４０、４１を交互に通電可能な駆動回路（図示せず）に接続する。先ず、一方のコイル４０に通電すると、そのコイル４０が励磁されて、図２に示すように、ケース３８、ヨーク７、プランジャ１１及びガイドロッド５によって形成される磁路を通る磁界（図２中の矢印参照）が生じ、プランジャ１１がコイル４０側へ吸引されて、ピストン１３がコイル４０側へストロークする。これにより、シリンダ室１４側では、吐出弁３６の出口通路３４側が開き、空気が出口室２９及び吐出口２６を介して大気へ排出される。同時に、シリンダ室１５側では、入口通路３１の逆止弁３３が開き、入口室２８及び吸込口２４を介して、気圧式倍力装置の負圧室の空気がシリンダ室１５へ吸引される。

次いで、コイル４０の通電を停止し、コイル４１に通電すると、上記と同様、ケース３９、ヨーク８、プランジャ１１及びガイドロッド５によって形成される磁路を通る磁界が生じ、プランジャ１１がコイル４１側へ吸引されて、ピストン１３がコイル４１側へストロークする。これにより、シリンダ室１５側では、吐出弁３６の出口通路３５側が開き、空気が出口室２９及び吐出口２６を介して大気へ排出される。同時に、シリンダ室１４側では、入口通路３０の逆止弁３２が開き、入口室２８及び吸込口２４を介して、気圧式倍力装置の負圧室の空気がシリンダ室１４へ吸引される。

そして、駆動回路によってコイル４０、４１に交互に通電すると、プランジャ１１及びピストン１３が往復運動して、シリンダ室１４、１５に流体が交互に給排されることにより、気圧式倍力装置の負圧室を吸引（負圧を供給）することができる。ピストン１３の両方向のストロークに対して、給排が可能であることから、必要な流量を確保しつつ、ポンプの小型化、省動力化が可能であり、また、脈動の発生を軽減することができる。このように、２つのコイル４０、４１に交互に通電して交番駆動を行うことにより、リップル電流を低減することができる。

プランジャ１１を環状としたことにより、プランジャ１１を軽量化することができ、振動及び騒音の発生を低減することができる。シリンダ６に嵌合したヨーク７、８に取付けたスペーサ９、１０によってガイドロッド５を支持し、そのガイドロッド５によって円筒状のプランジャ１１を案内し、ガイドロッド５とプランジャ１１との間に摺動部材１２を介装したことにより、これらの相互の位置決めを確実に行うことができるので、プランジャ１１とヨーク７、８と間のギャップＧ１及びプランジャ１１とガイドロッド５との間のギャップＧ２の精度を高めることができ、プランジャ１１の偏心による横力の発生を防止して、円滑な動作を行うことができる。また、プランジャ１１の両端部にテーパ部１８、１９を形成したことにより、プランジャ１１の推力を安定化することができ、また、軸方向のスリット２０によって、円周方向の磁束の発生を抑制することによって横力を軽減することができる。プランジャ１１をスペーサ９、１０に取付けたクッション材２２、２３に当接させてプランジャ１１のストロークを規定することにより、衝突音を軽減し、また、クッション材２２、２３の反発力によって、プランジャ１１の運動方向を反転できるので、運動方向の反転によるエネルギーの損失を低減して消費電力を低減することができる。

次に、本発明の第２実施形態について、図３を参照して説明する。なお、図３には、ポンプ部２のみを示し、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して、異なる部分についてのみ詳細に説明する。

図３に示すように、第２実施形態に係る真空ポンプ４２では、ヨーク７、８の内周面に、プランジャ１１のテーパ部１８、１９と平行なテーパ面４３、４４が形成されている。これにより、プランジャ１１のストローク端付近において、テーパ部１８、１９とのギャップを小さくして、推力を増大させることができ、クッション材２２、２３との当接によるストロークの減少を防止することができる。なお、テーパ面４３、４４の角度によって、テーパ部１８、１９とのギャップを調整して、ストローク端付近における推力を調整することが可能である。

また、ピストン１３は、両方向のストロークに対して作用する形状のシール部４５を一体成形した合成樹脂製であり、これにより、更なる軽量化を達成するとともに、プランジャ１１の取付部をインサートして射出成形することよって、プランジャ１１と一体化することができ、組立工程を簡略化することが可能となる。

なお、上記第１及び第２実施形態では、一例として、本発明を真空ポンプに適用した場合について説明しているが、本発明は、これに限らず、他の往復動型ポンプにも同様に適用することができる。

本発明の第１実施形態に係る真空ポンプの縦断面図である。 図１の真空ポンプの一方のソレノイド部によって形成される磁路を示す概略図である。 本発明の第２実施形態に係る真空ポンプのポンプ部を概略的に示す縦断面図である。

符号の説明

１ 真空ポンプ（往復動型ポンプ）、５ ガイドロッド、６ シリンダ、１１ プランジャ、１３ ピストン、４０、４１ コイル、７、８ ヨーク

Claims (2)

1. シリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、前記シリンダの両端部に配置された一対のコイルと、前記シリンダ及び前記一対のコイルに挿通されたガイドロッドと、該ガイドロッドの外周に摺動可能に案内されて前記ピストンに連結された環状のプランジャとを備え、
   前記一対のコイルを交互に励磁することにより、前記プランジャ及び前記ピストンを往復運動させて、前記シリンダ内の前記ピストンの両側の室の拡縮によって流体の給排を行うことを特徴とする往復動型ポンプ。
2. 前記シリンダの両端部に環状のヨークを固定し、前記ガイドロッドを前記ヨークに挿通して固定し、前記コイルの励磁によって前記ヨークと前記ガイドロッドとの間へ前記プランジャを吸引することを特徴とする請求項１に記載の往復動型ポンプ。
   

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