JP2006200506A - ベーン式真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 ベーンの摩耗寿命の低下を抑制できるとともに、ポンプの騒音を低減することができるベーン式真空ポンプを得る。
【解決手段】 ベーン式真空ポンプ１は、ロータ８の外周面１４の近傍まで伸びて設けられたベーン溝１１の開口部１５に隣接するとともに、ロータ８の外周面１４のうち少なくともロータ８の回転方向側に設けられた径方向に凹形状の除肉部１６を備えている。
除肉部１６は、開口部１５から周方向に遠ざかるに従って径方向寸法が減少するような凹形状であって、死点Ｄの近傍に対向するとともに、ロータ８の軸方向全体に渡って設けられている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば自動車等のブレーキ力倍力装置の真空源を得るために用いられるベーン式真空ポンプに関するものである。

従来のベーン式真空ポンプとしては、ロータのベーン溝の開口部とベーンの先端部との円周方向に対応する双方の面のうち、少なくともベーンの先端部の面に切欠き段差を設けて、ベーンがベーン溝に押込まれた状態で切欠き段差部による空間部に気体を取込み、吸入ゾーンで放出することにより、真空タンク内の真空度を制限し、騒音を低減するものがあった（例えば、特許文献１参照）。

実公昭６３−４６７０８号公報（第１−３頁、第７図）

従来のベーン式真空ポンプでは、ロータのベーン溝の開口部とベーンの先端部との円周方向に対応する双方の面のうち、少なくともベーンの先端部の面に切欠き段差を設けているので、切欠き段差を設けていない真空ポンプと比較して、ベーンの先端部の面に切欠き段差を設けた場合には、ベーンの摩耗寿命が低下するとともにベーンの摩耗が進行したときには空間部の容積が減少して騒音が増加したり、また、ベーン溝の開口部に切欠き段差を設けた場合には、ベーン溝の直線部が減少してベーン溝内でベーンの傾きが大きくなるとともに、ベーンの摩耗が進行したときにはベーンがベーン溝から抜け出し易くなるため、ベーンの許容摩耗代が減少して、ベーンの摩耗寿命が低下するという問題があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、ベーンの摩耗寿命の低下を抑制できるとともに、ポンプの騒音を低減することができるベーン式真空ポンプを得ることを目的とするものである。

この発明に係るベーン式真空ポンプにおいては、ロータの外周面の近傍まで伸びて設けられたベーン溝の開口部に隣接するとともに、ロータの外周面のうち少なくともロータの回転方向側に設けられた径方向に凹形状の除肉部を備えたものである。

この発明によれば、ベーンの摩耗寿命の低下を抑制できるとともに、ポンプの騒音を低減することができるベーン式真空ポンプを得ることができる。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１におけるベーン式真空ポンプの部分断面図である。また、図２は、図１のロータの正面図であって、図３は図１の排出口近傍の要部説明図である。なお、以下図中同一または相当部分については同一符号を付して説明する。

図１において、ディーゼルエンジンの自動車のブレーキ力倍力装置の真空源を得るために用いられるベーン式真空ポンプ１は、側面に空気を吸入する吸入口２を備えた略有底円筒状のハウジング３と、ハウジング３の開口側の蓋をなすと共にハウジング３の開口側に排出口４を備えたブラケット５を有しており、ハウジング３とブラケット５とは、互いに固定ネジ６によって結合されて一体化されている。ブラケット５の反ハウジング側の面は、エンジン側に接して取り付けられている。ハウジング３とブラケット５によって形成された略円柱状の空間には、ハウジング３の筒状部の内周面７の中心（Ｏ点）とは偏心した位置を中心（Ｐ点）とする略円柱状のロータ８が配設されおり、このロータ８の軸中心には回転軸９がスプライン嵌合して配設されている。ロータ８には、ベーン１０をロータ８の径方向に摺動自在に収容する放射状のベーン溝１１が４箇所、ロータ８の軸線方向に渡って形成されている。ベーン１０はベーン溝１１に配設されて、ベーン１０の先端部はロータ８の回転に伴う遠心力によって内周面７に沿うようにベーン溝１１を径方向に出入りしながらハウジング３の内周面７に摺接して回転する。９０°間隔で配設された４個のベーン１０によって形成される４個の作動室１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、ロータ８が矢印で示した回転方向に回転するのに伴ってその容積が変動するように構成されている。なお、ハウジング３とブラケット５はアルミニウム材から形成されており、ロータ８は鉄系焼結材で形成されている。ベーン１０はカーボン材で形成されている。また、ハウジング３の内周面７の直径寸法は６７ｍｍで構成されている。

回転軸９の軸線上の位置であってハウジング３の反開口側の面（略有底円筒状のハウジング３の底部）には、給油口１３が設けられている。なお、図１は部分断面図であるため、ハウジング３の反開口側の面は図１紙面上方にあって図示されていないため、図１では給油口１３の径方向の位置について図示している。この給油口１３からハウジング３の内側空間に、前記ディーゼルエンジンのエンジンオイルと共用される潤滑油が供給され、ハウジング３の内側空間の各部を潤滑する。ロータ８の回転に伴って、潤滑油は吸入口２から吸入した空気とともにロータ８の軸方向であって図１紙面下側に配設されているブラケット５に設けられた排出口４を通ってエンジン内部に排出される。

図２において、ロータ８は、その外周面１４の近傍まで伸びて設けられたベーン溝１１を有しており、ベーン溝１１の開口部１５に隣接するとともに、ロータ８の外周面１４のうちロータ８の回転方向側に設けられた、径方向に凹形状の除肉部１６を備えている。この除肉部１６は、開口部１５から外周面１４の周方向に遠ざかるに従って径方向寸法が減少するように入り込んだ斜面を備えた凹形状で形成されている。更に、除肉部１６は、ロータ８の軸方向全体に渡って形成されている。開口部１５のうち除肉部１６を設けていない反回転方向側の開口部１５ａの直線部の長さＬ１と、除肉部１６を設けた回転方向側の開口部１５ｂの直線部の長さＬ２は、略同等に構成されている（Ｌ１≒Ｌ２）。なお、ロータ８の直径寸法は５５．５ｍｍ、軸方向寸法は４５ｍｍで、除肉部１６の深さは１．５ｍｍで構成されている。

図３において、ロータ８の回転に伴って吸入した空気、及び供給された潤滑油がブラケット５に設けた排出口４から排出される。排出しきれなかった空気及び潤滑油は、ロータ８の回転方向側の開口部１５ｂに連通するように構成された除肉部１６に収容される。その後、ロータ８は更に回転して吸入口２から空気を吸入する。

このように構成された給油式のベーン式真空ポンプ１の動作について説明する。回転軸９から回転力が与えられてロータ８が回転すると、吸入口２に接続された図示しない真空タンクから流体をなす空気が、ロータ８の回転に伴って吸入口２に連通する作動室１２ａに取込まれ、ロータ８が図示の回転方向側に回転して、取込まれた空気は空間容積の減少した作動室１２ｃに連通するブラケット５に設けられた排出口４から潤滑油とともにギヤケースに排出される。このようにロータ８の回転に伴って上記真空タンクの真空度が次第に上昇して、自動車のブレーキ力倍力装置の真空源を得ることができる。

実施の形態１はこのように構成されており、ロータ８の外周面１４の近傍まで伸びて設けられたベーン溝１１の開口部１５に隣接するとともに、ロータ８の外周面１４のうち少なくともロータ８の回転方向側に設けられた径方向に凹形状の除肉部１６を備えたので、ベーン１０の先端部の面には切欠き段差を設けておらずベーンの摩耗寿命を向上することができるとともに、ベーン１０の摩耗が進行しても除肉部１６の容積は減少せず、ポンプの騒音増加を抑制することができる。また、ロータ８の外周面１４の近傍まで伸びて設けられたベーン溝１１であるため、除肉部１６を備えた場合においても、ベーン溝１１内でのベーン１０の傾きの増加やベーン１０の摩耗代の減少がなく、ベーン１０の摩耗寿命が優れた装置とすることができる。また、凹形状の除肉部１６であるので、周方向に比較的短い範囲で容積が確保できる構成とすることができるため、空気や潤滑油の排出に際して吸入口２側（回転方向側）への空気や潤滑油の漏れが抑制されて、真空性能の優れたベーン式真空ポンプ１を得ることができる。

更に、供給される潤滑油の量が比較的多い場合においては、排出口４から排出しきれなかった潤滑油がロータ８の回転方向側の開口部１５ｂに連通するように構成された除肉部１６に収容されるため、除肉部１６を設けていないポンプと比較して、除肉部１６を設けたことによる容積増加によって、潤滑油がロータ８の回転で圧縮されることによる該部の圧力増加が抑制される。このため、ベーン１０等へ印加される圧力の増加やポンプ騒音の増加を抑制できるとともに、前述のベーン１０の摩耗寿命の向上も両立することができる装置を得ることができる。

除肉部１６は、開口部１５から周方向に遠ざかるに従って径方向寸法が減少するような凹形状であるので、角部が少なくなり製造が容易で、空気や潤滑油を円滑に除肉部１６に収容することができて、ベーン１０等へ印加される圧力の増加やポンプ騒音の増加を効果的に抑制することができる。

除肉部１６は、ロータ８の軸方向全体に渡って設けられているので、ロータ８の製造が容易で、除肉部１６の容積を簡単に大きくすることができて、ベーン１０等へ印加される圧力の増加やポンプ騒音の増加を効果的に抑制することができる。また、軸方向全体に渡って設けられているので、空気や潤滑油が排出されやすくポンプ性能を向上させることができる。

排出口４は、ロータ８の軸方向側に設けられているので、排出口４を吸入口２と同様にハウジング３の側面に設けた場合と比較してポンプを小型化することができ、簡単な構造で排出口４からエンジン内部に空気や潤滑油を排出する構成とすることができる。排出口４をロータ８の軸方向側に設ける構成のとき、排出口４をハウジング３の側面に設けた場合と比較して、給油量が比較的多い場合には排出性能が低下しやすいが、除肉部１６を設けることで排出性能が向上して、前述の潤滑油が圧縮されることによる該部の圧力増加を効果的に抑制することができ、ベーン１０等へ印加される圧力の増加やポンプ騒音の増加を抑制することができる。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２のロータの正面図であって、ロータ以外は実施の形態１と同様に構成されている。ロータ８には、外周面１４の近傍まで伸びて設けられたベーン溝１１の開口部１５に隣接するとともに、ロータ８の外周面１４の回転方向側および反回転方向側にベーン溝１１に対して対称に設けられた径方向に凹形状の除肉部１６および１６ａを備えている。除肉部１６および１６ａは、開口部１５から外周面１４の周方向に遠ざかるに従って径方向寸法が減少するように入り込んだ斜面を備えた凹形状で形成されている。更に、除肉部１６および１６ａはロータ８の軸方向全体に渡って形成されている。開口部１５ｃの直線部の長さＬ３と、開口部１５ｄの直線部の長さＬ４は、同一に構成されている（Ｌ３＝Ｌ４）。

この実施の形態においては、ロータ８の反回転方向側にも、回転方向側の除肉部１６と対称位置に除肉部１６ａを設けたので、実施の形態１の効果に加えて、除肉部１６と１６ａの形状が対称であるためベーン溝１１の幅寸法等の寸法精度が向上して、ベーン１０の摺動性が向上するとともに、ロータ８を軽量化することができてポンプ性能を向上させることができる。また、ロータ８の組付け時に組付けの方向性がなくなり、組付け作業性が向上する。

実施の形態３．
図５は、実施の形態１の除肉部の位置について説明する除肉部近傍の要部説明図である。Ｏ点はハウジング３の内周面７の中心点であり、このＯ点とは偏心したＰ点をロータ８の中心点として、ロータ８はその外周面１４が前記内周面７にほぼ接するごとく配設されている。Ｏ点とＰ点とを直線で結び、この直線の延長線が排出口４側で前記内周面７と交わる点がＤ点であり、このＤ点を死点と称している。また、ロータ８が回転して、曲面を有するベーン１０の先端面が、回転方向側に排出口４を通り終わった点をＱ点と称している。除肉部１６は、ロータ８が前記Ｑ点の位置のときに、ベーン１０が回転方向側に隣接する死点（Ｄ点）の近傍と対向する位置であるところのロータ８の外周面１４に、実施の形態１と同様の凹形状に設けられている。この除肉部１６は、前記死点（Ｄ点）から回転方向側に寸法Ｘだけ離れた範囲に渡って設けられており、この寸法Ｘは、２．５ｍｍで構成されている。

この実施の形態においては、除肉部１６の位置を、ベーン１０が回転方向側に排出口４を通り終わった点（Ｑ点）における、前記ベーン１０が回転方向側に隣接する死点（Ｄ点）の近傍に対向するロータ８の外周面１４に設けられているので、排出口４から吸入口２側への空気や潤滑油の漏れが抑制されて真空性能に優れるとともに、このような除肉部１６を設けたことによって上述のように騒音が低減されたベーン式真空ポンプ１を得ることができる。なお、寸法Ｘが２．５ｍｍを超えると、供給された潤滑油による油膜の形成が不十分となって、排出口４から吸入口２側への漏れが大きくなって真空性能が低下する方向となるので、寸法Ｘが略２．５ｍｍを超えないように、除肉部１６は死点（Ｄ点）近傍に構成することが望ましい。

なお、自動車のブレーキ力倍力装置の真空源用のベーン式真空ポンプ１で説明したが、この発明はこれに限られるものではないことは言うまでもない。

この発明の実施の形態１を示すベーン式真空ポンプの部分断面図である。 図１のロータの正面図である。 図１の排出口近傍の要部説明図である。 この発明の実施の形態２を示すロータの正面図である。 この発明の実施の形態３を示す除肉部近傍の要部説明図である。

符号の説明

１ ベーン式真空ポンプ、 ２ 吸入口、 ３ ハウジング、 ４ 排出口、 ５ ブラケット、 ７ 内周面、 ８ ロータ、 ９ 回転軸、 １０ ベーン、 １１ ベーン溝、 １４ 外周面、 １５ 開口部、 １６ 除肉部、 Ｄ 死点。

Claims (5)

1. 有底円筒状のハウジングと、このハウジング内に偏心して配設された円柱状のロータと、このロータの回転に伴い該ロータの径方向に出入りしながら、前記ハウジング内に供給された潤滑油とともに前記ハウジングの内周面に摺接して回転するベーンと、流体が吸入される吸入口及び吸入した前記流体を前記潤滑油とともに排出する排出口とを備えたベーン式真空ポンプにおいて、前記ロータの外周面の近傍まで伸びて設けられたベーン溝の開口部に隣接するとともに、前記ロータの前記外周面のうち少なくとも前記ロータの回転方向側に設けられた径方向に凹形状の除肉部を備えたことを特徴とするベーン式真空ポンプ。
2. 除肉部は、開口部から周方向に遠ざかるに従って径方向寸法が減少するような凹形状であることを特徴とする請求項１に記載のベーン式真空ポンプ。
3. 除肉部は、ロータの軸方向全体に渡って設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のベーン式真空ポンプ。
4. 排出口は、ロータの軸方向側に設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のベーン式真空ポンプ。
5. 除肉部は、ベーンが回転方向側に排出口を通り終わった点における、前記ベーンの回転方向側に隣接する死点の近傍に対向するロータの外周面に設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のベーン式真空ポンプ。
   
   

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