JP2009091973A - 真空ポンプ - Google Patents

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Abstract

【課題】ベーンとロータの摺動部の潤滑性を向上させることができる真空ポンプを提供すること。
【解決手段】円筒状のシリンダを有するケーシング１と、シリンダ内に偏心して回転自在に設けられて径方向に案内溝が形成されたロータ２と、案内溝に摺動自在に取り付けられてロータ２の回転時に先端がシリンダの内周部に摺接するベーン３と、シリンダ内にロータ２およびベーン３を収容した状態でケーシング１の開口部を閉塞するフレーム５とを備え、ベーン３の軸方向端面に対応するケーシング１あるいはフレーム５の表面にオイル溝８を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、主にトラックや乗用車に搭載され、大気圧よりも低圧力の真空を発生させる真空ポンプに関する。
従来から、ディーゼル車両に搭載されたバキュームブレーキブースタの負圧発生源としての車両用サーボブレーキ装置の真空ポンプにおいて、ベーン（ブレード）側面部の摩擦を低減するために、ベーン側面部と摺動するロータのベーン溝側面部に溝を設け、ベーンとロータとが摺動するときにその摺動部の潤滑性を向上させるようにした構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−１００６６７号公報（第３−４頁、図１−４）
ところで、特許文献１に開示された従来の真空ポンプは、
（１）ロータの摺動部にオイル溜めの溝を設けているため、ベーンとロータの接触面積が少なくなり、面圧が増加する、
（２）ロータの溝内にオイルを充填させるには抵抗が大きく、十分にオイル溜めの効果が発揮できない、
（３）ロータとベーンの摺動部に断続的に溝を設けているため、ベーンとロータの摺動部に油膜が形成されにくい、
などの不都合があり、ベーンとロータの摺動部の潤滑性を期待するほど向上させることができないという問題があった。
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、ベーンとロータの摺動部の潤滑性を向上させることができる真空ポンプを提供することにある。
上述した課題を解決するために、本発明の真空ポンプは、円筒状のシリンダを有するケーシングと、シリンダ内に偏心して回転自在に設けられて、径方向に案内溝が形成されたロータと、案内溝に摺動自在に取り付けられて、ロータの回転時に先端がシリンダの内周部に摺接するベーンと、シリンダ内にロータおよびベーンを収容した状態でケーシングの開口部を閉塞するフレームとを備え、ベーンの軸方向端面に対応するケーシングあるいはフレームの表面にオイル溝を有している。ロータとベーンの接触面積を広くしてこれらの間の面圧を下げることができる。また、オイル溝がケーシングあるいはフレームの表面に形成されているため、このオイル溝内にオイルを充填させる場合の抵抗を小さくすることができ、オイル溝のオイル溜めの効果を高めることができる。さらに、ロータとベーンとの摺動部を凹凸のない平面とすることができるため、油膜が形成されやすい。以上により、ベーンとロータの摺動面の潤滑性を向上させることが可能となる。
また、上述したオイル溝は、ロータがケーシングあるいはフレームと当接するシール面よりも長いことが望ましい。これにより、オイル溝を介してシール面を挟んだロータの内部空間と外部空間の間を導通させることができるため、オイル溝の両端部において圧力差が生じ（ロータ内部空間の方が外部空間よりも常に圧力が高い）、オイル溝内にオイルを流すことが容易となる。
また、上述したオイル溝は、ロータとケーシングの最小ギャップ位置から反回転方向に９０°から１８０°までの範囲に設けられていることが望ましい。これにより、ベーン側面部の摩擦が最も大きい位置においてオイル溝からオイルを供給することが可能になり、特に低速回転域でのベーン音の発生を防止することができる。
以下、本発明を適用した一実施形態の真空ポンプについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、一実施形態の真空ポンプの軸方向断面図である。また、図２は、一実施形態の真空ポンプの径方向断面図である。
これらの図に示すように、本実施形態の真空ポンプは、ケーシング１、ロータ２、ベーン３、フレーム５を含んで構成されている。ケーシング１は、ポンプ室を形成するためポンプハウジングであり、円筒状のシリンダを有している。ケーシング１の一方の軸方向端面は開口しており、この開口部がフレーム５によって閉塞される。また、他方の軸方向端面にはベアリング９が配置されており、このベアリング９にシャフト６が支持されている。シャフト６には、スプライン等の嵌合方式によりロータ２が嵌合している。また、ロータ２は、径方向に沿った案内溝としての複数のロータ溝部７を有しており、このロータ溝部７に摺動可能な状態でブレードとしてのベーン３が配置されている。
フレーム５は、一部に吸入口５０が形成されており、この吸入口５０を介してケーシング１と反対側に逆止弁５２が取り付けられている。この逆止弁５２は、ケーシング１のシリンダ内に空気を吸入するとともに、その逆方向の空気の流れを遮るためのものである。
ロータ２は、ケーシング１に設けられたベアリング９に支持されているシャフト６に嵌合しており、このシャフト６とともに一体になって回転する。このロータ２は、径方向に形成された複数の案内溝としてのロータ溝部７を有しており、各ロータ溝部７にベーン３が設けられている。複数のベーン３は、ロータ溝部７のそれぞれに摺動自在に挿入されており、ロータ２が回転すると、遠心力の作用によってロータ溝部７内を径方向外側に飛び出し、先端（外周端）がシリンダ内周部４に摺接しながらロータ溝部７内を往復移動する。それぞれのベーン３の先端がシリンダ内周部４に摺接した状態で、シリンダ内周部４、ロータ２の外周部および周方向に隣接する２つのベーン３、およびフレーム５によって区画された空間がポンプ室１０となる。
また、上述したベアリング９は、ケーシング１の軸方向端面においてシリンダの中心位置から偏心した位置に配置されており、このベアリング９と同心状にフレーム５に取り付けられたメタルベアリング１１とによって２点支持されたロータ２が、シャフト６の先端のギヤ１２を介してエンジン（図示せず）の駆動力を受けて回転する。このようにしてロータ２が回転すると、シリンダ内周部４、隣接する２つのベーン３、フレーム５によって区画されたポンプ室１０の体積が変化し、体積が最も小さくなって圧縮された内部空気を吐出口５４から吐出することにより、真空ポンプとして動作する。
ところで、本実施形態では、ベーン３の軸方向端面に対応するフレーム５の表面にオイル溝８が形成されている。このオイル溝８は、ロータ２がフレーム５と当接するシール面（図２ではロータ２の外径よりの同心円ａ、ｂで挟まれた領域がリール面を示している）よりも長く設定されている。また、オイル溝８は、ロータ２とケーシング１の最小ギャップ位置Ｐから反回転方向に９０°から１８０°までの範囲に設けられている。なお、図２に示す例では、１本のオイル溝８が形成されているが、複数本を形成するようにしてもよい。また、オイル溝８の最適な位置は、ベーン３の枚数やケーシング１の形状等により異なるため、各種耐久試験を行った後にベーン側面の摩耗が大きくなった位置に一致させることが望ましい。
このように、本実施形態の真空ポンプでは、ベーン３の軸方向端面に対応するフレーム５の表面にオイル溝８を有しており、ロータ２とベーン３の接触面積を広くしてこれらの間の面圧を下げることができる。また、オイル溝８がフレーム５の表面に形成されているため、このオイル溝８内にオイルを充填させる場合の抵抗を小さくすることができ、オイル溝８のオイル溜めの効果を高めることができる。さらに、ロータ２とベーン３との摺動部を凹凸のない平面とすることができるため、油膜が形成されやすい。以上により、ベーン３とロータ２の摺動面の潤滑性を向上させることが可能となる。
また、オイル溝８は、ロータ２がフレーム５と当接するシール面よりも長く設定されており、オイル溝８を介してシール面を挟んだロータ２の内部空間と外部空間の間を導通させることができる。これにより、オイル溝８の両端部において圧力差が生じ（ロータ２内部空間の方が外部空間よりも常に圧力が高い）、オイル溝８内にオイルを流すことが容易となる。
また、オイル溝８は、ロータ２とケーシング１の最小ギャップ位置Ｐから反回転方向に９０°から１８０°までの範囲に設けられており、ベーン側面部の摩擦が最も大きい位置においてオイル溝８からオイルを供給することが可能になり、特に低速回転域でのベーン音の発生を防止することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、フレーム５にオイル溝８を形成したが、ベーン３の軸方向端面に対応するケーシング１の表面、あるいはフレーム５とケーシング１の両方の表面にオイル溝８を形成するようにしてもよい。また、オイル溝８の形状は、オイルの流れを実験等によって確かめながら適宜変更することが望ましい。
一実施形態の真空ポンプの軸方向断面図である。 一実施形態の真空ポンプの径方向断面図である。
符号の説明
１ ケーシング
２ ロータ
３ ベーン
４ シリンダ内周部
５ フレーム
６ シャフト
７ ロータ溝部
８ オイル溝
９ ベアリング
１０ ポンプ室
１１ メタルベアリング
１２ ギヤ
５０ 吸入口
５２ 逆止弁
５４ 吐出口

Claims (3)

  1. 円筒状のシリンダを有するケーシングと、
    前記シリンダ内に偏心して回転自在に設けられて、径方向に案内溝が形成されたロータと、
    前記案内溝に摺動自在に取り付けられて、前記ロータの回転時に先端が前記シリンダの内周部に摺接するベーンと、
    前記シリンダ内に前記ロータおよび前記ベーンを収容した状態で前記ケーシングの開口部を閉塞するフレームと、
    を備え、前記ベーンの軸方向端面に対応する前記ケーシングあるいは前記フレームの表面にオイル溝を有することを特徴とする真空ポンプ。
  2. 請求項１において、
    前記オイル溝は、前記ロータが前記ケーシングあるいは前記フレームと当接するシール面よりも長いことを特徴とする真空ポンプ。
  3. 請求項１または２において、
    前記オイル溝は、前記ロータと前記ケーシングの最小ギャップ位置から反回転方向に９０°から１８０°までの範囲に設けられていることを特徴とする真空ポンプ。
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