JP2006118424A - バキュームポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 バキュームポンプの性能を向上させること。
【解決手段】 バキュームポンプは複数のベーンを摺動自在に保持するロータと、ロータを収容し、給油路を介して潤滑油が内部に供給されるハウジングと、を備え、給油路は通路を介して大気に連通する。また、バキュームポンプは通路の流量を抑制する流量抑制手段を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用のバキュームポンプに関する。

従来、第一給油通路の他端と構成各部材同士が互いに摺動する部分とを回転軸の回転に伴って間欠的に連通自在とした自動車用真空ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、複数のベーンを摺動自在に保持するロータと、ロータを覆い内部に給油路を介して潤滑油が供給されるハウジングと、を備えるバキュームポンプが知られている。このバキュームポンプにおいて、ロータはロータを駆動するエンジンに連結されるシャフト部を有し、シャフト部にはロータ径方向に貫通する貫通孔が形成されている。また、貫通孔には給油孔が連通し、ハウジングは、ロータのシャフト部に嵌合してシャフト部を回転自在に支持する軸受部を有している。さらに、軸受部にはロータ軸方向に一対の連通溝が形成され、一方の連通溝はハウジング内部に常時連通している。他方の前記連通溝は大気に常時連通し、一方の連通溝と貫通孔とが連通したとき、貫通孔と他方の連通溝とが連通状態となる。
特開平１１−６２８６４号公報

しかしながら、上記従来の自動車用真空ポンプにおいては、ハウジング内と大気とが連通されていない。したがって、ポンプが停止したときに、ハウジング内の負圧により、潤滑油がハウジング内に流入する。この量が多いと、次のエンジン始動時に回転抵抗となる。

上記問題を解決するポンプとして、上記したバキュームポンプが提案されている。しかしながら、他方の連通溝が大気と常時連通していることから、この他方の連通溝より空気がハウジング内に流入し易く、ポンプの性能低下の原因となっている。さらに、この他方の連通溝より、潤滑油が外部に流出し易いという問題も存在する。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、バキュームポンプの性能を向上させることを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、複数のベーンを摺動自在に保持するロータと、上記ロータを収容し、給油路を介して潤滑油が内部に供給されるハウジングと、を備え、上記給油路は通路を介して大気に連通するバキュームポンプであって、上記通路の流量を抑制する流量抑制手段を備えることを特徴とするバキュームポンプである。

この一態様によれば、バキュームポンプは上記通路の流量を抑制する上記流量抑制手段を備える。上記流量抑制手段により、上記通路および上記給油路を介して上記ハウジング内に上記大気が流入するのを抑制することができる。これにより、上記ハウジング内の負圧が弱くなるのを防止することができる。したがって、上記バキュームポンプの仕事率を向上させ、性能向上およびコスト低減につながる。また、上記通路より上記潤滑油が外部（大気）に流出するのを防止でき、上記ハウジング内の給油量が低下して、バキュームポンプの性能が低下することはない。

また、この一態様において、例えば、上記ロータは上記ロータを駆動する駆動手段に連結されるシャフト部を有し、上記シャフト部にはロータ径方向に貫通する貫通孔が形成され、上記貫通孔は上記給油路に連通し、上記シャフト部の外周面端部からロータ軸方向に一対の大気連通溝が形成され、上記ハウジングは上記ロータの上記シャフト部に嵌合して上記シャフト部を回転自在に支持する軸受部を有し、上記軸受部の内周面には上記ロータ軸方向に一対の連通溝が形成され、一方の上記連通溝はハウジング内部に連通し、上記一方の連通溝と上記貫通孔とが連通したとき、上記貫通孔と他方の上記連通溝と上記大気連通溝とが連通状態となるのが好ましい。さらに、例えば上記ロータの回転により、上記他方の連通溝と上記大気連通溝とが間欠的に連通状態となる。

なお、この一態様において、例えば上記ロータは上記ロータを駆動する駆動手段に連結されるシャフト部を有し、上記シャフト部には上記シャフト部の直径方向に貫通する貫通孔が形成され、上記貫通孔には上記給油孔が連通し、上記ハウジングは上記ロータの上記シャフト部に嵌合して上記シャフト部を回転自在に支持する軸受部を有し、上記軸受部の内周面にはロータ軸方向に一対の連通溝が形成され、一方の上記連通溝はハウジング内部に連通し、他方の上記連通溝は大気に連通し、上記一方の連通溝と上記貫通孔とが連通したとき、上記貫通孔と上記他方の連通溝とが連通状態となり、上記他方の連通溝が上記一方の連通溝より小さく形成されているのが好ましい。また、例えば上記他方の連通溝には、スリットが形成されている。

本発明によれば、バキュームポンプの性能を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、車両用のバキュームポンプの基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

車両のブレーキに組み込まれる真空倍力装置は、走行用のエンジンにより駆動されるバキュームポンプにより排出される。例えば、この様な用途に以下実施の形態に係るバキュームポンプは使用されている。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るバキュームポンプを示す断面図である。図２は図１に示すバキュームポンプを直線Ａ−Ａ′で切断した際の断面図である。

本実施の形態に係るバキュームポンプ１は、車両用エンジン等の駆動手段の側面に固定される基板３を備える。基板３の中央部には通孔３ａが形成され、通孔３ａには基板３の外側から有底円筒状のハウジング５が嵌合している。ハウジング５内にはロータ７が収容され、ハウジング５の軸受部５ａがロータ７のシャフト部７ａに嵌合し、当該シャフト部７ａを回転自在に支持している。ハウジング５は円筒形の内周面５ｂを有し、軸受部５ａの中心は円筒形の内周面５ｂの中心に対し偏心している。すなわち、ロータ７の軸心はハウジング５の円筒形の内周面５ｂの中心に対して偏心している。

ロータ７の外周面には、略等間隔で３つのベーン溝７ｂがロータ径方向かつ放射状に形成されている。各ベーン溝７ｂには、ベーン９がロータ径方向に摺動自在に夫々嵌装されている。なお、ロータ７の外周面には３つのベーン溝７ｂが形成されているが、形成されるベーン溝７ｂの数は任意でよい。

各ベーン９はロータ７の回転に伴って、ベーン溝７ｂから突出する方向に遠心力を受ける。これにり、ベーン９の外周縁と円筒形の内周面５ｂとが摺接しつつ、ベーン９はベーン溝７ｂに対して入出する。互いに偏心した円筒形の内周面５ｂとロータ７の外周面との間には、円周方向に沿って連続的に幅寸法が変化する隙間が形成されている。各ベーン溝７ｂから入出するベーン９により、隙間は３つの密閉空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に分割される。

ロータ７の回転方向において、ロータ７の外周面と円筒形の内周面５ｂとの間の隙間の幅が次第に広がる密閉空間Ｓ３に、例えば真空倍力装置に接続される吸気口が形成されている。また、ロータ７の外周面と円筒形の内周面５ｂとの間の隙間の幅が次第に狭くなる密閉空間Ｓ１に、例えば車両用エンジンの内部に接続される排気口が形成されている。車両用エンジンのカムシャフト１１が回転するとロータ７が回転し、密閉空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の容積が連続的に変化する。この容積変化は吸気口部分では増大傾向となり、排気口部分では減少傾向となる。したがって、吸気口を真空倍力装置に連通させれば、この真空倍力装置を負圧にできる。

ロータ７のシャフト部７ａはカップリング１３を介してエンジンのカムシャフト１１に連結されている。カムシャフト１１の内部には、同心円状に潤滑油が流れる給油通路１１ａが形成されている。

ロータ７のシャフト部７ａにはロータ径方向に貫通する貫通孔７ｅが形成されている。また、シャフト部７ａの中央には凹部７ｃが形成され、凹部７ｃと貫通孔７ｅは連通している。シャフト部７ａの凹部７ｃには、内部に給油通路１５ａが形成された給油パイプ１５の一端がＯリングを介して嵌合している。さらに、給油パイプ１５の他端は、カムシャフト１１の中央に形成された凹部１１ｂにＯリングを介して嵌合している。カムシャフト１１の給油通路１１ａ、給油パイプ１５の給油通路１５ａ、およびロータ７のシャフト部７ａの貫通孔７ｅは常時連通している。なお、カムシャフト１１の給油通路１１ａはエンジンに設けられた潤滑油供給手段に接続されている。潤滑油供給手段はエンジン内部で潤滑油を加圧し、給油通路に供給している。

ロータ７のシャフト部７ａの外周面端部からロータ軸方向で、略対角位置に一対の大気連通溝７ｄが形成されている。図３（ａ）は、図１に示すロータ７をＢ方向から見た図である。図３（ａ）に示すように、貫通孔７ｅの形成される方向に沿って、一対の大気連通溝７ｄが形成されている。

またハウジング５の軸受部５ａの内周面には、ロータ軸方向で略対角位置に一対の連通溝５ｃ、５ｄが形成されている。一方の連通溝５ｃは一端が内周面５ｂにより形成される円筒形状部分（以下ハウジング内部と称す。）に開放し、常時連通するように形成されている。他方の連通溝５ｄはロータ７のシャフト部７ａの外周面と閉空間を形成し（図３（ｂ））、またはロータ７の回転に伴い、間欠的にロータ７のシャフト部７ａの貫通孔７ｅおよび大気連通溝７ｄに連通する。

次に潤滑油の供給方法について説明する。

潤滑油供給手段はエンジン内部で潤滑油を加圧し、カムシャフト１１の給油通路１１ａに供給する。カムシャフト１１の給油通路１１ａに供給された潤滑油は、バキュームポンプ１の負圧および潤滑油供給手段の加圧によって、バキュームポンプ１側に引き込まれる。これにより、潤滑油はカムシャフト１１の給油通路１１ａおよび給油パイプ１５の給油通路１５ａを経由して、ロータ７のシャフト部７ａの貫通孔７ｅに流入する。このときロータ７の回転に伴い、ロータ７の貫通孔７ｅとハウジング５の一対の連通溝５ｃ、５ｄが間欠的に連通する。貫通孔７ｅと一方の連通溝５ｃとが連通したとき、貫通孔７ｅから一方の連通溝５ｃを介して潤滑油がハウジング内に流入する。なお、一対の連通溝５ｃ、５ｄに流入した潤滑油によって、ハウジング５の軸受部５ａとロータ７のシャフト部７ａとの間の摺動抵抗が軽減される。ハウジング内に流入した潤滑油は、ベーン溝７ｂとベーン９との間部分、ベーン９の外周縁と円筒形の内周面５ｂとの間部分等の摺動部分を潤滑した後、ロータ７およびベーン９の回転に基づく遠心力によって、ハウジング５の内周面５ｂに集められ、排出口から吸い出された空気と共に、車両用エンジンのギアトレーン内に送出される。ギアトレーン内に送出された潤滑油は、空気と分離されて、エンジン下部のオイルパンに回収される。一方、貫通孔７ｅと他方の連通溝５ｄとが連通状態となったとき、他方の連通溝５ｄと大気連通溝７ｄとが連通状態となる。このとき、ハウジング内の負圧により、空気が大気連通溝７ｄより流入し、一方の連通溝５ｄ、貫通孔７ｅおよび他方の連通溝５ｃを経由してハウジング内に流入する。このようにして、ハウジング内の負圧が僅かに弱くなる傾向にあるが、本実施の形態に係るバキュームポンプ１のように、ロータ７の回転により、間欠的に貫通孔７ｅ、他方の連通溝５ｄ、および大気連通溝７ｄを連通させることにより、ハウジング内の負圧が弱くなるのを防止することができる。したがって、バキュームポンプ１の仕事率を向上させ、性能向上およびコスト低減につなげることができる。また、貫通孔７ｅ内の潤滑油にロータ７の遠心力が作用し、潤滑油は貫通孔７ｅから他方の連通溝５ｄに侵入し、当該他方の連通溝５ｄに溜まる。したがって、他方の連通溝５ｄと大気連通溝７ｄが連通状態となったとしても、潤滑油が大気連通溝７ｄを経由して外部（大気）へ漏れることは殆どない。したがって、ハウジング内の給油量が低下し各部材の摺動抵抗が増加して、バキュームポンプ１の性能が低下することはない。

なお、バキュームポンプ１の停止過程（ロータ７の回転数が低下して最終的に停止する過程）において、大気連通溝７ｄ、他方の連通溝５ｄ、貫通孔７ｅ、および一方の連通溝５ｃを経由してハウジング内に大気が流入することから、ハウジング内の負圧は解消される。これにより、ハウジング内へ余分なオイルが吸い込まれるのを防止することができる。
（第２の実施の形態）
図４（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係るバキュームポンプを示す断面図である。

図４（ａ）に示すように、ハウジング２５はロータ２７のシャフト部２７ａに嵌合して回転自在に支持する軸受部２５ａを有している。軸受部２５ａの内周面にはロータ軸方向に一対の連通溝２５ｃ、２５ｄが形成され、一方の連通溝２５ｃはハウジング内部に連通し、他方の連通溝２５ｄは外部（大気）に連通している。

なお、一方の連通溝２５ｃの幅等を大きく形成すると潤滑油が流れ易くなり、ハウジング内へ潤滑油の流入量が増加する。したがって、ハウジング内への必要な給油量に基づいて、一方の連通溝２５ｃの幅等の大きさが決定される。

図４（ｂ）は図４（ａ）に示すハウジング２５を直線Ｃ−Ｃ′で切断した際の断面図である。

図４（ｂ）に示すように、他方の連通溝２５ｄの幅Ｗ２は一方の連通溝２５ｃの幅Ｗ１と同一であるが、略中央にスリット２５ｅが形成されている。したがって、他方の連通溝２５ｄの断面積は一方の連通溝２５ｃの断面積よりも小さく、必要最小限の大きさとなっている。すなわち、一方の連通溝２５ｃからは、最適量の潤滑油をハウジング内に流入させつつ、他方の連通溝２５ｄから潤滑油が外部（大気）へ流出するのを防止できる。さらに、ハウジング内の負圧により、他方の連通溝２５ｄから空気が流入するのを抑制することができる。

以上により、ハウジング内の給油量が低下し、各部材の摺動抵抗が増加して、バキュームポンプ２０の性能が低下することはない。さらに、他方の連通溝２５ｄから空気が流入するのを抑制することができることから、ハウジング内の負圧が弱くなるのを防止することができる。したがって、バキュームポンプ２０の仕事率を向上させ、コスト低減につなげることができる。

他の構成は図１乃至図３に示す第１の実施の形態と略同一である。図４（ａ）および（ｂ）において、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上記実施の形態において、ロータ７はカムシャフト１１に連結され駆動されているが、カムシャフト１１とロータ７との間に歯車機構等を介在させてもよい。

また、上記実施の形態において、ロータ７のシャフト部７ａの外周面端部からロータ軸方向で、略対角位置に一対の大気連通溝７ｄが形成されているが、一対の大気連通溝７ｄはロータ７のシャフト部７ａの外周面端部からロータ軸方向で、いずれの位置に形成されていてもよい。

さらに、上記実施の形態において、一対の大気連通溝７ｄが形成されているが、形成される大気連通溝７ｄの数は任意でよい。

本発明は、車両用のバキュームポンプに利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

本発明の第１の実施の形態に係るバキュームポンプを示す断面図である。 図１に示すバキュームポンプを直線Ａ−Ａ′で切断した際の断面図である。 （ａ）図１に示すロータ７をＢ方向から見た図である。（ｂ）図１に示すハウジングの斜視図であり、他方の大気連通溝を示す図である。 （ａ）本発明の第２の実施の形態に係るバキュームポンプを示す断面図である。（ｂ）図４（ａ）に示すハウジングを直線Ｃ−Ｃ′で切断した際の断面図である。

符号の説明

１ バキュームポンプ
３ 基板
５ ハウジング
５ａ 軸受部
５ｃ 一方の連通溝
５ｄ 他方の連通溝
７ ロータ
７ａ シャフト部
７ｄ 大気連通溝
７ｅ 貫通孔
９ ベーン
１１ カムシャフト

Claims (5)

1. 複数のベーンを摺動自在に保持するロータと、該ロータを収容し、給油路を介して潤滑油が内部に供給されるハウジングと、を備え、前記給油路は通路を介して大気に連通するバキュームポンプであって、
   前記通路の流量を抑制する流量抑制手段を備えることを特徴とするバキュームポンプ。
2. 請求項１記載のバキュームポンプであって、
   前記ロータは該ロータを駆動する駆動手段に連結されるシャフト部を有し、該シャフト部にはロータ径方向に貫通する貫通孔が形成され、該貫通孔は前記給油路に連通し、前記シャフト部の外周面端部からロータ軸方向に一対の大気連通溝が形成され、
   前記ハウジングは、前記ロータの前記シャフト部に嵌合して該シャフト部を回転自在に支持する軸受部を有し、該軸受部の内周面には前記ロータ軸方向に一対の連通溝が形成され、一方の前記連通溝はハウジング内部に連通し、
   前記一方の連通溝と前記貫通孔とが連通したとき、該貫通孔と他方の前記連通溝と前記大気連通溝とが連通状態となることを特徴とするバキュームポンプ。
3. 請求項２記載のバキュームポンプであって、
   前記ロータの回転により、前記他方の連通溝と前記大気連通溝とが間欠的に連通状態となることを特徴とするバキュームポンプ。
4. 請求項１記載のバキュームポンプであって、
   前記ロータは該ロータを駆動する駆動手段に連結されるシャフト部を有し、該シャフト部には該シャフト部の直径方向に貫通する貫通孔が形成され、該貫通孔には前記給油孔が連通し、
   前記ハウジングは、前記ロータの前記シャフト部に嵌合して該シャフト部を回転自在に支持する軸受部を有し、該軸受部の内周面にはロータ軸方向に一対の連通溝が形成され、一方の前記連通溝はハウジング内部に連通し、他方の前記連通溝は大気に連通し、
   前記一方の連通溝と前記貫通孔とが連通したとき、該貫通孔と前記他方の連通溝とが連通状態となり、前記他方の連通溝が前記一方の連通溝より小さく形成されていることを特徴とするバキュームポンプ。
5. 請求項４記載のバキュームポンプであって、
   前記他方の連通溝には、スリットが形成されていることを特徴とするバキュームポンプ。

Images