JP2009114896A - バキュームポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】バキュームポンプにおいて消費されるエネルギを抑制する。
【解決手段】バキュームポンプ１０において、ロータ１８は、負圧発生室の内部で回転することにより負圧を発生させる。駆動伝達部材１７は、カムシャフト１２から与えられたトルクによって回転してそのトルクをロータ１８に伝達する。外方向流動路１７ｅでは、カムシャフト１２から導入された潤滑油が径外向きに流動する。ハウジング２４は、摺動面２４ａに中継溝２４ｂを有する。外方向流動路１７ｅは、駆動伝達部材１７が回転中に中継溝２４ｂに断続的に連通して中継溝２４ｂに潤滑油を供給する。内方向流動路１７ｆでは、中継溝２４ｂに供給された潤滑油が径内向きに流動し、負圧発生室Ｓ１にその潤滑油が供給される。
【選択図】図１

Description

本発明はバキュームポンプに関し、特に負圧発生室の内部でロータが回転することにより負圧を発生させるバキュームポンプに関する。

運転者によってブレーキペダルが踏み込み操作されるときに、その踏み込み操作を補助する倍力装置として、バキュームポンプによって負圧を発生させる真空式倍力装置が知られている。このような真空式倍力装置では、ロータなどの回転部材を回転させ、ベーンなどによって空室内の空気を膨張および圧縮することにより負圧を発生させる。ここで、負圧発生源の構成部品の焼き付きや破損を抑制するために、上流側の絞り部よりも下流側の箇所に、潤滑油通路とパイプ外周面とを連通させる潤滑油逃がし孔が設けられた給油パイプを有するバキュームポンプが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２３９８８２号公報

上述の特許文献に記載されるパキュームポンプでは、ロータの回転数が高くなるにしたがってロータ周辺に多くの潤滑油が供給される可能性がある。ロータ周辺に供給される潤滑油の量が多くなるとロータに与えられる負荷が大きくなり、バキュームポンプが作動することで多くのエネルギが消費されるおそれがある。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、バキュームポンプにおいて消費されるエネルギを抑制することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のバキュームポンプは、負圧発生室の内部で回転することにより負圧を発生させるロータと、駆動軸から与えられたトルクによって回転してそのトルクをロータに伝達する駆動伝達部材と、を備える。駆動伝達部材は、潤滑油の供給源から供給された潤滑油が径内向きに流動することにより負圧発生室に潤滑油を供給する内方向流動路を有する。

この態様によれば、駆動伝達部材の回転数が大きくなるにしたがって、内方向流動路内の潤滑油が負圧発生室へ向かって径内向きに流動する力を遠心力によって徐々に小さくすることができる。このため、ロータが高速で回転するときに負圧発生室に供給される潤滑油の量を抑制してロータの与えられる負荷を低減させることができ、ロータによる消費エネルギを抑制することができる。

駆動伝達部材の回転時に駆動伝達部材の外面と摺動する摺動面を有するハウジングをさらに備えてもよい。ハウジングは、摺動面に中継溝を有してもよい。駆動伝達部材は、潤滑油の供給源から供給された潤滑油が径外向きに流動する外方向流動路を有してもよい。外方向流動路は、駆動伝達部材が回転中に中継溝に断続的に連通して中継溝に潤滑油を供給し、内方向流動路は、外方向流動路が中継溝に連通するときと同じタイミングで中継溝に連通し、中継溝に連通したときに、外方向流動路から中継溝に供給された潤滑油が導入されてもよい。

駆動伝達部材が高速で回転するときには駆動伝達部材の外面に対しハウジングの摺動面が高速で摺動する。この態様によれば、例えば駆動伝達部材の回転数が大きくなるにしたがって外方向流動路内の潤滑油がハウジングの摺動面に向かって流動する力を徐々に大きくすることができる。このため、ハウジングの摺動面が高速で摺動するにしたがって、この摺動面に潤滑油を徐々に多く供給することができ、駆動伝達部材の円滑な回転を実現することができる。

本発明によれば、バキュームポンプにおいて消費されるエネルギを抑制することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係るバキュームポンプ１０の断面図である。バキュームポンプ１０は、カムシャフト１２、カップリング１４、中央支持部材１６、ロータユニット２０、給油パイプ４０、ハウジング２４、およびカバー２６を有する。

ロータユニット２０は、駆動伝達部材１７、ロータ１８、およびベーン２８を有する。駆動伝達部材１７とロータ１８とは一体的に結合されている。駆動伝達部材１７は、係合部１７ａと軸部１７ｂとが一体的に結合されて構成されている。ハウジング２４は、エンジン本体２２の取付孔に嵌挿され固定される。ハウジング２４には、駆動伝達部材１７の軸部１７ｂより僅かに大きい径を有する挿通孔が設けられている。この挿通孔に駆動伝達部材１７の軸部１７ｂが挿通されて、ロータユニット２０が回転可能にハウジング２４に支持される。この挿通孔の内面には摺動面２４ａが形成されており、ロータユニット２０が回転するときに、駆動伝達部材１７の外面とハウジング２４の摺動面２４ａとが摺動する。

ベーン２８は、ロータ１８と共に回転するようロータ１８に支持される。カバー２６はカップ型に形成され、ロータ１８およびベーン２８を覆うようにハウジング２４に取り付けられる。

この結果、カバー２６とハウジング２４とによって囲われる領域に、負圧を発生させる領域としての負圧発生室Ｓ１が形成される。ハウジング２４には、負圧発生室Ｓ１と外部とを連通させる排気孔２４ｃが形成され、排気孔２４ｃの外部側の開口部には排気バルブ３２が設けられる。排気バルブ３２は、外部から負圧発生室Ｓ１への空気や油などの流体の進入を阻止する。

ここで、図２に関連して負圧の発生手順について説明する。図２は、本実施形態に係るバキュームポンプ１０をロータ１８側から見た正面図である。吸気ポート３４はバキューム・サーボ（真空式制動力倍率装置）に接続されている。

カバー２６は内面が円筒状に形成されている。ロータ１８は、中心軸がカバー２６の内面中心軸から外れた偏心位置に配置されている。ベーン２８はロータ１８の先端部において、ロータ１８の軸方向と直交する方向に摺動可能に支持されている。ベーン２８は、カバー２６の両端部が内周面に当接して摺動するよう、両端部がカバー２６の内周面のガイド部（図示せず）によって案内される。この結果、負圧発生室Ｓ１はベーン２８によって２つのバキューム室に区画される。

エンジンが作動すると、カムシャフト１２と共にロータ１８が回転する。このとき、これら２つのバキューム室の容積が変化する。バキューム室の容積が減少すると排気孔２４ｃおよび排気バルブ３２を通じて負圧発生室Ｓ１から空気が排出される。その後再びバキューム室の容積が増大すると負圧が発生する。発生した負圧は吸気ポート３４を介してバキューム・サーボに伝えられ、バキューム・サーボ内の空気を連続的に吸い出す。

図１に戻る。係合部１７ａは軸方向に見て長方形に形成されている。カップリング１４は円柱状に形成され、その一端に開口するように軸方向に見て係合部１７ａよりも僅かに大きい長方形の係合孔１４ａが設けられている。駆動伝達部材１７の係合部１７ａがカップリング１４の係合孔１４ａに挿通されることによりカップリング１４と駆動伝達部材１７とが共に回転するよう、相互に回転方向に係止される。

カップリング１４には、係合孔１４ａと貫通する円形の取付孔１４ｂが設けられている。中央支持部材１６は円盤状に形成されており、中央支持部材１６がカップリング１４の取付孔１４ｂに嵌着される。中央支持部材１６には、軸方向に貫通するよう、その中心に挿通孔１６ａが設けられており、この挿通孔１６ａに給油パイプ４０が挿通される。カムシャフト１２の端部には取付孔１２ｂが設けられ、この取付孔１２ｂにカップリング１４が嵌着される。こうしてバキュームポンプ１０が構成され、カムシャフト１２が回転することによって、そのトルクがカップリング１４を介してロータ１８に伝達されてロータ１８が回転する。

給油パイプ４０は円筒状に形成され、軸方向に貫通する油路４０ａがその中心に形成されている。給油パイプ４０は、一端近傍に全周にわたる溝４０ｃが設けられ、溝４０ｃにＯリング４２が取り付けられる。また給油パイプ４０は、他端近傍に全周にわたる溝４０ｄが設けられ、溝４０ｄにＯリング４４が取り付けられる。カムシャフト１２には、中心軸と同軸のパイプ挿通孔１２ｃが先端に設けられている。また、駆動伝達部材１７のパイプ挿通孔１７ｃには、中心軸と同軸のパイプ挿通孔１７ｃが設けられている。Ｏリング４２側の給油パイプ４０の端部がパイプ挿通孔１２ｃに挿通され、Ｏリング４４側の給油パイプ４０の端部が係合部１７ａのパイプ挿通孔１７ｃに挿通される。

カムシャフト１２には、パイプ挿通孔１２ｃの底部からカムシャフト１２内部に軸方向に延在する、カムシャフト１２と同軸のオイル供給孔１２ａが設けられている。潤滑油は、このオイル供給孔１２ａから給油パイプ４０の油路４０ａを介してパイプ挿通孔１７ｃへと供給される。

パイプ挿通孔１７ｃの底部から、駆動伝達部材１７の中心軸と同軸に第１油路１７ｄが、駆動伝達部材１７内部の所定位置まで延在するよう設けられる。また、駆動伝達部材１７のうち係合部１７ａが設けられた側と反対側の端部からは、駆動伝達部材１７の中心軸と同軸に第２油路１７ｇが、第１油路１７ｄの端部まで達しない駆動伝達部材１７内部の所定位置まで延在するよう設けられている。駆動伝達部材１７には、中心軸を通過するよう径方向に貫通する外方向流動路１７ｅおよび内方向流動路１７ｆが設けられている。外方向流動路１７ｅは、第１油路１７ｄの駆動伝達部材１７内部側の端部に接続されている。内方向流動路１７ｆは、第２油路１７ｇの駆動伝達部材１７内部側の端部に接続されている。

また、ハウジング２４の摺動面２４ａには、径外向きに凹み、且つ駆動伝達部材１７の軸方向に延在する中継溝２４ｂが、上下に各々１箇所ずつ形成されている。駆動伝達部材１７の回転中に外方向流動路１７ｅおよび内方向流動路１７ｆが上下方向に向いたとき、外方向流動路１７ｅの上方の端部は、上方の中継溝２４ｂにおけるカムシャフト１２側の端部に連通し、内方向流動路１７ｆの上方の端部は、上方の中継溝２４ｂにおけるロータ１８側の端部に連通する。また、外方向流動路１７ｅの下方の端部は、下方の中継溝２４ｂにおけるカムシャフト１２側の端部に連通し、内方向流動路１７ｆの下方の端部は、下方の中継溝２４ｂにおけるロータ１８側の端部に連通する。図１は、このように外方向流動路１７ｅおよび内方向流動路１７ｆが上下方向に向いた状態を示している。

パイプ挿通孔１７ｃに供給された潤滑油は第１油路１７ｄに導入され、端部に達したときに外方向流動路１７ｅを径外向きに流動する。中継溝２４ｂには外方向流動路１７ｅから潤滑油が供給され、中継溝２４ｂ内部をロータ１８に向かう方向に流動する。中継溝２４ｂのロータ１８側の端部まで流動した潤滑油は内方向流動路１７ｆに供給される。内方向流動路１７ｆに供給された潤滑油は、径内向きに流動して第２油路１７ｇに供給される。第２油路１７ｇに供給された潤滑油はロータ１８に向かって流動し負圧発生室Ｓ１へと供給される。こうして負圧発生室Ｓ１において摺動するロータ１８に潤滑油が供給され、ロータ１８の円滑な回転が実現する。

図３は、図１におけるＰ−Ｐ断面図である。図３に示すように、外方向流動路１７ｅは均一な径のまま駆動伝達部材１７を径方向に貫通する。第１油路１７ｄから外方向流動路１７ｅにおいて２方向に潤滑油が流動するため、外方向流動路１７ｅは第１油路１７ｄより径が小さく形成されている。一方、中継溝２４ｂは円弧状の断面を有し、外方向流動路１７ｅから中継溝２４ｂに潤滑油が流入する時間を確保するためにその周方向の幅は外方向流動路１７ｅより大きく形成されている。図３に示す矢印のように、外方向流動路１７ｅに導入された潤滑油は径外向きに流動する。

図４は、図１におけるＱ−Ｑ断面図である。図４に示すように、内方向流動路１７ｆは均一な径のまま駆動伝達部材１７を径方向に貫通する。２方向の内方向流動路１７ｆから第２油路１７ｇに作動液が流動するため、内方向流動路１７ｆは第２油路１７ｇより径が小さく形成されている。一方、中継溝２４ｂから内方向流動路１７ｆに潤滑油が流入する時間を確保するために、中継溝２４ｂの周方向の幅は内方向流動路１７ｆより大きく形成されている。図４に示す矢印のように、内方向流動路１７ｆに導入された潤滑油は径内向きに流動する。

図５は、本実施形態に係るバキュームポンプ１０における、ロータ１８の回転速度Ｖと負圧発生室Ｓ１に供給される潤滑油量Ｑとの関係を示す図である。図５に示す実線が、本実施形態に係るバキュームポンプ１０における、ロータ１８の回転速度Ｖと潤滑油量Ｑとの関係を示す。一方図５に示す破線は、内方向流動路１７ｆを有しないと共に第１油路１７ｄと第２油路１７ｇとが連結されており駆動伝達部材１７の中心を潤滑油が流動する場合のロータ１８の回転速度Ｖと潤滑油量Ｑとの関係を示す。

本実施形態に係る駆動伝達部材１７は、径内向きに潤滑油が流動して負圧発生室Ｓ１に潤滑油を供給する内方向流動路１７ｆを有する。ロータ１８が高速で回転するとき、内方向流動路１７ｆ内の潤滑油が遠心力により径内向きに流動する力が抑制される。このため、図５における実線に表されるように、ロータ１８が高速で回転するときに負圧発生室Ｓ１に供給される潤滑油量Ｑの上昇が抑制される。

図６は、本実施形態に係るバキュームポンプ１０における、ロータ１８の回転速度Ｖと、バキュームポンプ１０による消費馬力との関係を示す図である。図６における実線が、本実施形態に係るバキュームポンプ１０における、ロータ１８の回転数Ｖと消費馬力との関係を示す。一方図６における破線は、上述のように内方向流動路１７ｆを有しない場合の、ロータ１８の回転数Ｖと消費馬力との関係を示す。

潤滑油はロータ１８の円滑な回転に必要であるが、その量が多くなると逆にロータ１８の回転に負荷を与えるおそれが生じる。このようにロータ１８が高速で回転するときに潤滑油量Ｑを抑制することで、潤滑油によるロータ１８の負荷を低減させ、ロータ１８回転時の消費エネルギを抑制することができる。

また、中継溝２４ｂは上下に合計２箇所しか設けられておらず、ロータ１８が１８０度回転する度にわずかな時間だけ中継溝２４ｂを介して潤滑油が搬送される。外方向流動路１７ｅおよび内方向流動路１７ｆが中継溝２４ｂに連通しない他の時間は、外方向流動路１７ｅおよび内方向流動路１７ｆの径外側の端部がハウジング２４の摺動面２４ａに対向した状態となる。

本実施形態に係るバキュームポンプ１０では、ロータ１８が高速で回転するときは、外方向流動路１７ｅ内の潤滑油および内方向流動路１７ｆ内の潤滑油にハウジング２４の摺動面２４ａに向かう遠心力を与えることができる。このため、外方向流動路１７ｅ内の潤滑油および内方向流動路１７ｆ内の潤滑油を利用して、ハウジング２４の摺動面２４ａと駆動伝達部材１７の軸部１７ｂ外面との間に、ロータ１８が低速で回転しているときよりも多く潤滑油を供給することができる。このようにより多くの潤滑油を摺動面２４ａに供給することで、ロータ１８が高速で回転するときにおけるハウジング２４の摺動面２４ａと駆動伝達部材１７の軸部１７ｂ外面との間の摩擦力を低減させることができる。このため、バキュームポンプ１０による消費エネルギをさらに抑制することが可能となる。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を本実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。

本実施形態に係るバキュームポンプの断面図である。 本実施形態に係るバキュームポンプをロータ側から見た正面図である。 図１におけるＰ−Ｐ断面図である。 図１におけるＱ−Ｑ断面図である。 本実施形態に係るバキュームポンプにおける、ロータの回転速度Ｖと、負圧発生室Ｓ１に供給される潤滑油量Ｑとの関係を示す図である。 本実施形態に係るバキュームポンプにおける、ロータの回転速度Ｖと、バキュームポンプによる消費馬力との関係を示す図である。

符号の説明

１０ バキュームポンプ、 １７ 駆動伝達部材、 １７ｂ 軸部、 １７ｄ 第１油路、 １７ｅ 外方向流動路、 １７ｆ 内方向流動路、 １７ｇ 第２油路、 １８ ロータ、 ２０ ロータユニット、 ２４ ハウジング、 ２４ａ 摺動面、 ２４ｂ 中継溝。

Claims (2)

1. 負圧発生室の内部で回転することにより負圧を発生させるロータと、
   駆動軸から与えられたトルクによって回転してそのトルクを前記ロータに伝達する駆動伝達部材と、
   を備え、
   前記駆動伝達部材は、潤滑油の供給源から供給された潤滑油が径内向きに流動することにより前記負圧発生室に潤滑油を供給する内方向流動路を有することを特徴とするバキュームポンプ。
2. 前記駆動伝達部材の回転時に前記駆動伝達部材の外面と摺動する摺動面を有するハウジングをさらに備え、
   前記ハウジングは、前記摺動面に中継溝を有し、
   前記駆動伝達部材は、潤滑油の供給源から供給された潤滑油が径外向きに流動する外方向流動路を有し、
   前記外方向流動路は、前記駆動伝達部材が回転中に前記中継溝に断続的に連通して前記中継溝に潤滑油を供給し、
   前記内方向流動路は、前記外方向流動路が前記中継溝に連通するときと同じタイミングで前記中継溝に連通し、前記中継溝に連通したときに、前記外方向流動路から前記中継溝に供給された潤滑油が導入されることを特徴とする請求項１に記載のバキュームポンプ。

Images