JP2008215262A - Vane pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はベーンポンプに関する。 The present invention relates to a vane pump.
従来のベーンポンプとして例えば図8に示すものが知られている。このベーンポンプ1はケーシング10内に形成したロータ室2の偏心位置にロータ3を収納してあり、ロータ3には先端がロータ室2の内周面2aに摺接されるベーン4を複数設けている。ロータ3を回転駆動すると、各ベーン4の先端部はロータ室2の内周面2aに摺接し、これによりロータ室2の内面とロータ3の外周面とベーン4とで囲まれた作動室5の容積が大小変化し、この作動室5を介して吸入口部6から作動流体を吸入すると共に吐出口部7から作動流体を排出する。
For example, a conventional vane pump shown in FIG. 8 is known. The
ところで特許文献1にも上記同様の一般的なベーンポンプが開示してある。このベーンポンプはモータによりロータを回転駆動するものであり、モータによって回転駆動する回転軸をケーシング外からロータ室内に挿入し、該回転軸にロータを接続している。
Incidentally,
しかし、このようにケーシング外からロータ室内に回転軸を挿入するものにおいては、回転軸とケーシングの間をシール材でシールしてロータ室から作動流体が漏れ出ることを防止する必要がある。また回転駆動する回転軸とケーシングの間を完全にシールすることは難しく、またシール材が磨耗等により劣化しやすく、このため回転軸とケーシングの間から作動流体が漏れ出す恐れがある。
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、ロータの回転中心となる軸部を密閉されたロータ室内に完全に収納することができ、ケーシングから作動流体が漏れ出すことを防止でき、しかも薄型化を図れるベーンポンプを提供することを課題とするものである。 The present invention has been invented in view of the above-described conventional problems, and it is possible to completely store the shaft portion serving as the rotation center of the rotor in a sealed rotor chamber, and to prevent the working fluid from leaking from the casing. An object of the present invention is to provide a vane pump that can be prevented and that can be reduced in thickness.
上記課題を解決するために本発明に係るベーンポンプは、内部にロータ室2を形成したケーシング10と、ロータ室2に収納したロータ3と、ロータ3が有するマグネット部22を回転駆動するためのロータ室2外に配置したステータ23と、ロータ3に設けられて先端がロータ室2の内周面に摺接される複数のベーン4を備え、ロータ室2の内面とロータ3の外周面とベーン4とで囲まれてロータ3の回転駆動によりその容積を大小変化させる作動室5と、容積拡大過程の作動室5に作動流体を流入させる吸入口部6と、容積縮小過程の作動室5から作動流体を排出させる吐出口部7を備え、前記ロータ室2外に配置したステータ23とロータ室2内に配置したマグネット部22をロータ3のラジアル方向から見て重複する位置に配置して成ることを特徴とする。このようにロータ3をロータ室2外に配置したステータ23により駆動することで、ロータ3の回転中心となる軸部32を密閉されたロータ室2内に収納でき、ケーシング10から作動流体が漏れ出すことを防止できる。またステータ23とマグネット部22をロータ3のラジアル方向から見て重複する位置に配置したことで、ケーシング10の厚み寸法を小さくできる。
In order to solve the above problems, a vane pump according to the present invention includes a
またマグネット部22のロータ3のラジアル方向における内側にステータ23を配置することも好ましい。マグネット部22の内側にステータ23を配置することで、薄型化を図りつつコンパクトにできる。
It is also preferable to dispose the
ロータ3のスラスト方向におけるマグネット部22の中心位置b1とロータ3のスラスト方向におけるステータ23の中心位置b2をずらすことも好ましい。ステータ23によるロータ3の回転駆動時に、ステータ23の電磁力によりマグネット部22に対してロータ3のスラスト方向の力を加えることができ、これによりロータ3をロータ室2の内底面に確実に当接でき、ロータ3のスラスト方向のがたつきを防止できる。
It is also preferable to shift the center position b1 of the
またケーシング10のロータ室2に軸部32を設けると共にロータ3に前記軸部32によって回転自在に軸支される軸受部材20を設け、該軸受部材20を緩衝材37を介してロータ3に設けることも好ましい。ロータ3の回転駆動時にはロータ3に対してラジアル方向に不規則な力が加わるが、上記緩衝材37を設けることにより、ロータ3のラジアル方向における不規則な力を吸収してロータ3のラジアル方向の振動を防止できる。
In addition, a
また前記ロータ3は、ベーン4をロータ3のラジアル方向にスライド自在に収納するベーン溝19と、ベーン溝19の内側面に設けたストッパ収納溝部40を備え、ベーン4はベーン4の側面から突出して前記ストッパ収納溝部40にベーン4のスライド方向にスライド自在に収納されるストッパ部41を備えることも好ましい。ベーン4のストッパ部41をストッパ収納溝部40に収納することで、ベーン4がロータ3のスラスト方向にがたつくことを防止してベーン4の長寿命化を図れる。
The
請求項1に係る発明では、ロータの回転中心となる軸部を密閉されたロータ室内に収納でき、ケーシングから作動流体が漏れ出すことを防止できる。またステータとマグネット部をロータのラジアル方向から見て重複する位置に配置したことでベーンポンプを薄型化できる。
In the invention which concerns on
また請求項2に係る発明では、請求項1に係る発明の効果に加えて、ベーンポンプの薄型化を図りつつコンパクトにできる。
Further, in the invention according to
また請求項3に係る発明では、請求項1又は請求項2に係る発明の効果に加えて、ステータによるロータの回転駆動時に、ステータの電磁力によりマグネット部にロータのスラスト方向においてステータ側へ吸引する力を加えることができ、これによりロータをロータ室の内底面に確実に当接でき、ロータのスラスト方向のがたつきを防止し、ロータの長寿命化を実現できる。
In the invention according to
また請求項4に係る発明では、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、緩衝材によりロータのラジアル方向における不規則な力を吸収してロータのラジアル方向の振動を防止でき、ロータの長寿命化を実現できる。
In addition, in the invention according to
また請求項5に係る発明では、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、ベーンがロータのスラスト方向にがたつくことを防止してベーンの長寿命化を図れる。
In the invention according to
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図1乃至図3に示す本実施形態の一例のベーンポンプ1は、ケーシング10内に形成したロータ室2にロータ3を偏心させて収納し、先端がロータ室2の内周面2aに摺接される複数のベーン4をロータ3に設け、ケーシング10に吸入口部6及び吐出口部7をロータ室2に至るように設け、ロータ3をステータ23により回転駆動させることでロータ室2の内面とロータ3の外周面とベーン4とで囲まれた作動室5の容積を大小変化させて、作動室5を介して吸入口部6からの作動流体を吐出口部7から排出するものである。なお以下ではロータ3のスラスト方向(ロータ3の軸方向)の一方を上方、反対側の他方を下方として説明する。
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the accompanying drawings. A
ロータ3を収納するケーシング10は上ケース11と下ケース12で構成してある。上ケース11は下方に開口する上凹所15を有し、上凹所15の上部には円環状のリング材17を嵌入している。下ケース12は底部から上方に向けて円筒部24を突設してあり、該円筒部24をOリングからなるパッキン13を介して上凹所15の下部に嵌合することでケーシング10が形成される。図1の14は上ケース11と下ケース12を締結させる締結具用の孔である。
A
下ケース12の円筒部24内は上方に開口する下凹所16となっている。下凹所16の底部の中央には下方に開口する有底筒状の突台部25を上方に向けて突設してあり、該突台部25の上底部の中央には下方に向けて軸状突部36を突設している。軸状突部36には上方に開口する有底の中央穴27を形成してあり、中央穴27の底面中央には軸着穴21を形成している。軸着穴21には軸部材32aの下部を嵌入して回転不能に固定してあり、該軸部材32aはリング材17の内側に形成された平面視円形のロータ室2の偏心位置に位置して、ロータ3を回転自在に支持する軸部32を構成する。ロータ室2は、上凹所15の底面と、リング材17の内周面と、下凹所16の内面とで構成されている。
The inside of the
ロータ3は平面視円形に形成してあり、上部のロータ本体8と下部の永久磁石からなるマグネット部22で構成してある。ロータ3は、ロータ本体8の外周面8aがロータ室2の内周面を構成するリング材17の内周面に対向し、且つロータ3の一方のスラスト面となる上面がロータ室2の内底面を構成する上凹所15の底面に近接対向するようロータ室2に収納される。
The
ロータ本体8にはロータ3のラジアル方向に伸びるベーン溝19を周方向に等間隔で複数条(本例では4条)形成してあり、各ベーン溝19はロータ本体8の外周面8a及びロータ本体8の上面から開口している。各ベーン溝19にはベーン4をロータ3のラジアル方向に摺動自在に収納してあり、これにより各ベーン4はロータ本体8の外周面8aから出入自在となっている。
The
マグネット部22は下方に開口する有底筒状に形成してあり、その周壁部は下凹所16の内周面と突台部25の間に形成された円環状の溝部30内に収納されている。マグネット部22の上底部の中央には下方に向けてマグネット軸部28を突設している。マグネット軸部28は突台部25の中央穴27に回転自在に収納してあり、またマグネット軸部28の先端面はスペーサ33を介して中央穴27の底面上に位置している。ロータ3にはマグネット軸部28の下面からロータ本体8にまで至る軸受用穴29を形成している。軸受用穴29には軸受部材20を嵌入してあり、軸受部材20はロータ3の中心に位置している。管状の軸受部材20には回転自在となるように下ケース12の中央穴27の底面から上方に突出した軸部材32aを挿入してあり、これによりロータ3は軸部材32aを中心に回転自在となっている。
The
上ケース11には作動流体を作動室5に引き込む吸入口部6と作動流体を作動室5から排出する吐出口部7を形成してあり、吸入口部6及び吐出口部7は上ケース11から同一方向に突出している。吸入口部6及び吐出口部7はリング材17の貫通孔17aを介して作動室5となるロータ室2にそれぞれ連通している。
The
また下ケース12の下面には突台部25の外周壁部と軸状突部36の間に形成された円環状の空所からなるステータ収納凹所34を形成してあり、該ステータ収納凹所34にステータ23を配設している。即ち、ロータ3、各ベーン4、軸部材32aを密閉空間となったロータ室2内に配置しているのに対して、ステータ23をロータ室2外に配置してあり、該ロータ室2外に配置したステータ23の電磁力によりケーシング10を介してロータ室2内に配置されたロータ3を回転駆動する。このように本例ではロータ3をロータ室2外に配置したステータ23により駆動するので、ロータ3の回転中心となる軸部32を密閉されたロータ室2内に完全に収納することができ、これにより従来の回転軸とケーシングの摺動部分から作動流体が漏れ出すという問題を改善できる。また本例のステータ23は突台部25の外周壁部を介してマグネット部22の外周壁部の内側に配置されており、ステータ23とマグネット部22はロータ3のラジアル方向から見て重複する位置に配置されているので、図3(a)のLで示すケーシング10の厚み寸法を小さくしてベーンポンプ1を薄型化できる。
Further, a
また上記ステータ23は図3(a)に示すようにロータ3のスラスト方向においてマグネット部22の中心位置b1とステータ23の中心位置b2がずれるように配置してあり、図示例ではマグネット部22の中心位置b1がステータ23の中心位置b2に対して上方にずれている。このためステータ23によるロータ3の回転駆動時には、ステータ23の電磁力によりマグネット部22にステータ23側の下方に吸引する力を加えることができ、これによりロータ3のマグネット軸部28の下端をスペーサ33を介してロータ室2の内底面(実施例では中央穴27の底面)に確実に当接でき、ロータ3のスラスト方向のがたつきを防止でき、ロータ3の長寿命化を実現できる。なお上記ステータ23によるロータ3の駆動は一般的なものと同様、ステータ23とマグネット部22との間の磁気作用によってマグネット部22に回転トルクを発生させ、この回転トルクによりマグネット部22、ひいてはロータ3を回転駆動するものである。なおロータ3の回転駆動方向は図1の矢印aに示す方向である。
Further, the
上記ロータ3をステータ23にて回転駆動させた際には、各ベーン4はロータ3の回転による遠心力の作用を受けてロータ本体8の外周面8aから外方へ突出し、その先端をロータ室2の内周面2aに摺接させるものであり、この時、ロータ室2の内面(内周面2a及び内底面)とロータ本体8の外周面8aとベーン4とで囲まれた複数の作動室5をロータ室2に形成する。ロータ本体8はロータ室2の偏心位置にあるから、ロータ室2の内周面2aとロータ本体8の外周面8aとの距離はロータ3の回転位置に応じて異なると共にベーン4のロータ3からの突出量もロータ3の回転位置に応じて異なるのであり、つまりロータ3を回転駆動させることで各作動室5はロータ3の回転方向に移動しながらその容積を大小に変化させる。即ち、各作動室5は吸入口部6に連通する位置にある時にはロータ3の回転に伴い容積が増大し、吐出口部7に連通する位置にある時にはロータ3の回転に伴い容積が減少するようにされる。従ってロータ3を回転駆動すれば、作動流体が吸入口部6からこれに連通する作動室5内に流入し、この作動室5内で圧縮された後に吐出口部7から吐出されてポンプとして機能する。
When the
なお上記一例のベーンポンプ1においては、図3(a)に示すように軸部32によって回転自在に軸支されるロータ3の軸受部材20とロータ3の軸受用穴29との間に何も設けていないが、図4に示すように軸受部材20の外周面とロータ3の軸受用穴29の内周面との間に緩衝材37を介装し、軸受部材20を緩衝材37を介してロータ3に設けても良い。ロータ3の回転駆動時には、ロータ室2の偏心位置でロータ3が回転することや、各ベーン4のラジアル方向の往復移動等の要因で、ロータ3にはラジアル方向に不規則な力が加わるが、本例では上記緩衝材37によりロータ3のラジアル方向における不規則な力を吸収してロータ3のラジアル方向の振動を防止でき、ロータ3の長寿命化を実現できる。
In the
また各ベーン4がベーン溝19においてロータ3のスラスト方向にがたつくことを防止するために、図5に示すように各ベーン4にストッパ部41を設けることが好ましい。図5の例では、各ベーン溝19の両側の内側面にロータ3のラジアル方向に沿ったストッパ収納溝部40を設けると共に、各ベーン4の両側面にロータ3のラジアル方向に沿ったストッパ部41を突設してあり、各ベーン4のストッパ部41をストッパ収納溝部40にベーン4のスライド方向(ロータ3のラジアル方向)にスライド自在に収納している。このようにベーン4のストッパ部41をストッパ収納溝部40にスライド自在に収納することで、ベーン4がロータ3のスラスト方向にがたつくことを防止してベーン4の長寿命化を図れる。
In order to prevent each
また上記ベーンポンプ1においては、ロータ3を、ロータ本体8と、ロータ本体8とは別体の永久磁石からなるマグネット部22で構成したが、図6及び図7に示すように上記一例のベーンポンプ1におけるマグネット部22を省略すると共にロータ本体8を永久磁石で構成し、該永久磁石からなるロータ本体8単独でロータ3を構成しても良い。なお以下の説明では上記一例のベーンポンプ1と基本的な構成が同じであり、詳細な説明は省略する。
In the
図6の例では永久磁石からなるロータ3自身がマグネット部22を構成するものであり、ロータ3は一例と同様ロータ室2内に配置されている。ロータ3を駆動するステータ23はロータ室2の外周を囲むように上ケース11に内蔵してあり、該ステータ23はロータ室2外で且つリング材17を介してロータ3のラジアル方向の外側に位置している。本例のロータ3も一例と同様にステータ23とマグネット部22との間の磁気作用によってマグネット部22に回転トルクを発生させるものである。
In the example of FIG. 6, the
また図7の例では、図6の例と同様に永久磁石からなるロータ3自体でマグネット部22を構成してあり、ロータ3はロータ室2内に配置されている。ロータ3を駆動するステータ23は上ケース11に内蔵してあり、ロータ室2の上部はステータ23の外周を囲むような環状に形成されている。
In the example of FIG. 7, similarly to the example of FIG. 6, the
上記図6及び図7の例ではロータ3を永久磁石で構成することでベーンポンプ1の更なる薄型化を図ることができる。なお本例のロータ3も一例と同様にステータ23とマグネット部22との間の磁気作用によってマグネット部22に回転トルクを発生させるものである。なお図6及び図7のロータ3では、ロータ3を周方向に複数設けたベーン溝19によって複数に区画し、これらロータ3の周方向に並ぶ区画を交互に異極となるように着磁したものであり、ロータ3はロータ3の周方向に複数設けたコイル42をロータ3の周方向に順に電流を流すことでロータ3を回転駆動する所謂ブラシレスモータ方式である。また図6(a)及び図7(a)で示す「N」「S」は各区画部分の極性を示すものである。
6 and 7, the
また上記各例ではベーン4をロータ3の回転駆動時の遠心力で外方へ突出するようにしたが、ベーン溝19にベーン4を外方へ付勢するようなばね材26(図8参照)を介装してロータ3の回転スピードによらずにベーン4の先端をロータ室2の内周面2aに確実に摺接するようにしてもよい。また、上記各例では軸部32をケーシング10と別体の軸部材32aで構成したがケーシング10と一体に設けても良い。さらに上記各例では軸部32をケーシング10に固定的に設けて該軸部32でロータ3に固定的に設けた軸受部材20からなる軸受けを回転自在に支持したが、図4の例以外のものでは、逆にロータ3に対して軸部を固定的に設け、該軸部をケーシング10に固定的に設けた軸受けに回転自在に軸支しても良い。またベーンポンプ1の作動流体としては水やアルコール、不凍液等の液体が挙げられるが、気体であっても良い。
Further, in each of the above examples, the
1 ベーンポンプ
2 ロータ室
3 ロータ
4 ベーン
5 作動室
6 吸入口部
7 吐出口部
10 ケーシング
22 マグネット部
23 ステータ
DESCRIPTION OF
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