JP2009264243A - バキュームポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】吐出口にリードバルブを備えたバキュームポンプでリードバルブの追従性を向上することにより消費トルクを低減する。
【解決手段】リードバルブは、吐出口を有する弁座面と、吐出口を開閉するリードと、リードが吐出口を開放する開状態となる際に、過度に弾性変形するのを防止するストッパ９３とを備える。ストッパ９３は、基端部９ｇから吐出口の略中央部分に向かうにつれて弁座面から離れていき、当該吐出口の略中央部分から当該ストッパの先端部９ｈに向かうにつれて再び前記弁座面に近づいていく形状とされている。ストッパ９３は、その基端部９ｇから僅かに先端側の所定位置９ｉまでの前記弁座面に対する傾斜角度が当該所定位置９ｉより先端側の前記弁座面に対する傾斜角度よりも大きくされている。ストッパ９３には、所定位置９ｉで傾斜角度が変わることにより屈曲した屈曲部９ｊが設けられている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、消費トルクの低減を図ったバキュームポンプに関する。

一般に、バキュームポンプ（真空ポンプ）として、断面円形のポンプ室と、当該円に対して偏心した位置で回転駆動されるロータと、ロータに対して当該ロータの半径方向に沿って摺動自在に取り付けられて、ポンプ室内の空間を分割した状態でロータと回転するベーンとを備えたベーンポンプが知られている。
このようなバキュームポンプの用途として、たとえば、自動車のブレーキの倍力装置の負圧発生装置が知られている。
このようなバキュームポンプにおいて、空気を排出する吐出口にリードバルブが設けられている（たとえば、特許文献１参照）。

リードバルブは、弁体としてのリードと、リードの変形移動範囲を規制するストッパとを備え、当該リードはその固定端がバキュームポンプの吐出口が設けられた弁座面に取り付けられている。そして、ポンプ室が負圧となった際に、リードが弁座面に当接して吐出口を閉じるとともに、ポンプ室が正圧となって空気を排気する際に、弁座面から当該リードの自由端が離れるように変形移動することにより、吐出口からの排気を可能とするようになっている。

前記ストッパは、その基端部がボルト等によりリードの固定端と一緒に共締めされた状態で弁座面に固定される
そして、ストッパは、リードが開放側に移動した際に、過度に弾性変形するのを防止するために、リードの変形移動範囲を規制するものである。また、ストッパは、たとえば、平面視してリードとほぼ同形状に設けられ、開放側に変形移動するリードに当接するようになっている。

また、リードバルブが開放された際に、吐出口とリードとの位置が近すぎると、リードによって吐出口からの排気が妨げられることになる。そこで、ストッパは、リードバルブが開放状態となった際にリードが吐出口から十分に離れるように形成されている。たとえば、ストッパは、リードと共に固定される基端部から先端部に向かうにつれて、吐出口を有する弁座面から離れるように斜めに傾斜した状態に形成され、かつ、当該ストッパに開側への変形移動を規制されたリードが排気の妨げとならないように、先端部と弁座面との間に十分な距離が確保されている。

特開２００５−１６３５３号公報

ところで、たとえば、車載されるバキュームポンプは、車を駆動するためのエネルギを使用することになるので、当然消費トルク（消費出力）が少ない方が望ましい。なお、車載されないバキュームポンプにおいても、当然、省エネの観点から消費トルクが少ないことが好ましい。
ここで、バキュームポンプにおいては、負圧時に消費トルクが減少するので、リードが開状態から閉状態に変形移動する際に、速やかに短時間で閉状態となって、バキュームポンプ内の圧が速やかに減少することで、当該バキュームポンプの消費トルクの低減を図ることができる。

しかし、開状態となっているリードは、上述の弁座面に対して開放端側（リードの自由端側に対応する）が離れるように斜めとなったストッパ形状に対応して、リードの自由端が弁座面から大きく離れた状態となっていることからリードの追従性が悪く、当該リードの自由端が弁座面に達するまでに時間がかかり、速やかに弁座面に当接して、吐出口を閉じることができない。
そこで、ストッパと弁座面とがなす角度を小さくして、開放時のリードの自由端を弁座面に近づけることで、リードの開放時から閉塞時までの変形移動時間の短縮を図ることが考えられるが、ストッパの傾斜角度を小さくして開放時のリードを弁座面の吐出口に近づけてしまうと、上述のように吐出口からの排気がリードやストッパに妨げられてしまう可能性がある。
したがって、ストッパを弁座面に近づけることで、リードの開閉速度、特に、閉塞する際の速度の向上により、消費トルクの低減を図ることが難しかった。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、空気の排出を妨げることなく、リードの開閉動作時の追従性を向上し、リードバルブを速やかに開放状態から閉塞状態とすることを可能とすることにより、消費トルクの低減を図ることができるバキュームポンプを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載のバキュームポンプは、吐出口が形成された弁座面と、
当該弁座面に固定された固定端部および前記弁座面から離間可能な自由端部とを有し、前記弁座面に沿って配置されることにより前記固定端部と前記自由端部との間で前記吐出口を閉塞する閉状態と前記弁座面から前記自由端側が離れることにより前記吐出口を開放する開状態との間で変形移動可能な弁体となる板状のリードと、
基端部が前記リードの固定端に重なった状態で前記弁座面に固定される固定部を有し、当該弁座面との間に前記リードが配置されることにより、当該リードの開放側への変形移動範囲を規制するストッパとを備えたリードバルブを有するバキュームポンプであって、
前記ストッパは、当該ストッパの基端部から僅かに先端側の所定位置までの前記弁座面に対する傾斜角度が当該所定位置より先端側の前記弁座面に対する傾斜角度よりも大きくされ、前記所定位置で当該ストッパの傾斜角度が変わることにより屈曲した屈曲部が設けられていることを特徴とする。

請求項１に記載の本発明においては、ストッパは、当該ストッパの基端部から僅かに先端側の所定位置までの前記弁座面に対する傾斜角度が当該所定位置より先端側の前記弁座面に対する傾斜角度よりも大きくされ、前記所定位置で当該ストッパの傾斜角度が変わることにより屈曲した屈曲部が設けられているので、ストッパに変形移動範囲を規制されるリードの変形可能となる最も固定端側の部分が、リードが開状態となる際にストッパに規制されにくい状態となる。

これにより、リードが開状態となるように弾性変形した際に、リードの固定端側の曲がり始める部分の傾斜角度を比較的大きいものとすることができる。
たとえば、リードの固定端側の開状態となる際に曲がり始める部分を規制するストッパの傾斜角度が小さすぎると、その部分でリードの弾性変形が規制されてしまい、リードが大きな傾斜角度で変形しずら状態となってしまうのを防止することができる。

上述の屈曲部を設けることで開状態のリードの曲がり始めの部分の傾斜角度を大きくすることにより、リードの曲がり始める部分からリードが最も弁座面から離れる位置までの当該リードの傾斜角度を大きくすることが可能となり、リードが弁座面から最も離れる位置におけるリードと弁座面との距離を一定とした場合に、上記屈曲部がある方（ストッパの曲がりはじめの部分の傾斜角度が相対的に大きい方）が、上記屈曲部がない方（ストッパの曲がりはじめの部分の傾斜角度が相対的に小さい方）より、リードの曲がり始める部分からリードが最も弁座面から離れる位置までの距離が短くなる。

これにより、リードの曲がり始めの部分から最も弁座面から離れる位置でまの距離を短くできることになる。
そして、板バネとして機能するリードにおいて、リードの弾性変形する部分を短くして、リードのバネ常数を大きくし、リードが開状態から閉状態に変形移動する際の弾性力（閉弁力）を大きくすることができるる。これにより開から閉となるリードの加速度を大きくして、リードが開から閉に移動する時間を短縮することができる。
また、リードの実質的に変形移動する部分の長さ、すなわち、リードの弁座面から最も離れる位置が概略円弧状に移動する場合の当該円弧の曲率半径を短くすることができるので、リードの変形移動する部分の開閉時の追従性を向上することができる。

また、単にリードの曲がり始めの部分の傾斜角度を大きくするだけならば、ストッパの曲がり始める部分の傾斜角度を大きくした後に緩やかに傾斜角度を小さくすれば、上記屈曲部を設ける必要はないが、ストッパの曲がり始める部分の近傍に屈曲部を設けることで、ストッパにおいて曲がり始め部分だけ傾斜角度を大きくした後に直ぐに傾斜角度を小さくすることができる。

これにより、リードの曲がり始める部分が過度に変形するようなことは確実に防止でき、かつ、リードの傾斜角度が大きくなりすぎて、リードがその中央部分でも弁座面から大きく離れてしまうようなことも確実に防止できる。すなわち、リードの曲がり始める部分は、リードの傾斜角度全体を大きくするためにストッパにより必要以上に小さな傾斜角度となるように規制されていない状態とすることが好ましいが、そのまま開状態となるリードが曲がってしまうと、リードの曲がり始める部分に変形による負荷が集中してしまう可能性がある。そこで、リードの曲がり始め部分から僅かに先側となる屈曲部でストッパの傾斜角度を小さくして、リード全体の傾斜角度が規制されるようにすることで、リードの曲がり始め部分で必要十分な傾斜角度を確保し、かつ、リードの曲がり始め部分が過度に変形して、負荷が集中するのを防止できる。

そして、上述のようにバキュームポンプが負圧となる際に、リードバルブを閉めるのに要する時間を短縮することで、バキュームポンプ内の圧が速やかに減少させ、当該バキュームポンプの消費トルクの低減を図ることができる。

請求項２に記載のバキュームポンプは、請求項１に記載の発明において、
前記ストッパは、当該ストッパの基端部から前記吐出口の略中央部分に向かうにつれて前記弁座面から離れていき、当該吐出口の略中央部分から当該ストッパの先端部に向かうにつれて再び前記弁座面に近づいていく形状であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明においては、ストッパが当該ストッパの基端部から前記吐出口の略中央部分に向かうにつれて前記弁座面から離れていき、当該吐出口の略中央部分から当該ストッパの先端部に向かうにつれて再び前記弁座面に近づいていく形状とされているので、開状態となってストッパに当接するリードも当該ストッパの形状に対応して変形した状態となる。
これにより、開放状態のリードは、吐出口の中央部分が最も弁座面から離れ、自由端部は、リードの吐出口の中央部分に対応する部分（すなわち、リードの固定端部と自由端部との間でリードの中央部分か中央部分より僅かにずれた状態となる部分）より弁座面に近くなる。

ここで、基端部から先端部に向かうにつれて弁座面から離れるように傾斜した従来のストッパに変形移動範囲を規制された開状態のリードは、吐出口に対応する部分ではなく、自由端が最も弁座面から離れることになる。
したがって、従来の開状態のリードの吐出口の中央部分に対応する部分の弁座面からの距離と、本発明の開状態のリードの吐出口の中央部分に対応する部分の弁座面からの距離とをほぼ同じにするか、後者の距離を少し長くすることで、従来と同様に本発明の開状態のリードでも吐出口から十分な速度で排気を行えるようにした場合に、従来のリードでは自由端が上述のように最も弁座面から離れるが、本発明のリードでは、吐出口の中央部分に対応する部分が最も弁座面から離れることになる。
すなわち、開状態となったリードは、排出される空気が通過する吐出口部分において、最も弁座面から離れることになり、リードの先端部を弁座面に近づける構造となっていても、排出される空気が通る開口面積（吐出口部分の弁座面９１と開状態のリード９２との間の部分の面積）を十分に確保することができる。

また、従来のリード（先端部）と弁座面との間の最長距離に対して本発明のリード（ほぼ中央部分）と弁座面との間の最長距離はかなり短いものとなる。
これにより、本発明においては、開状態となるリードが閉状態となる際の移動距離が従来より短縮され、開状態から閉状態へのリードの変形移動に要する時間を短縮することができる。
これによって、上述のようにバキュームポンプが負圧となる際に、リードバルブを閉めるのに要する時間を短縮することで、バキュームポンプ内の圧が速やかに減少させ、当該バキュームポンプの消費トルクの低減を図ることができる。

請求項３に記載のバキュームポンプは、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記吐出口が湾曲した弧状に形成され、当該吐出口に対応して前記リードおよび前記ストッパが湾曲した弧状に形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明においては、吐出口を弧状に形成することで、たとえば、バキュームポンプが円形のケーシング等を有する場合に、矩形状の吐出口を設けた場合よりも大きな開口面積を確保できる可能性が高く、弁座面と開状態のリードとの距離が比較的短くても十分な排気性能を確保できる可能性が高い。
また、リードとストッパとを吐出口と略同形状に湾曲した状態に形成することで、吐出口を確実に閉塞するのに最小限の面積とし、開放状態となった際に吐出口より大きくなるリードやストッパが排気の流れを妨げるのを防止することができる。

上記構成のバキュームポンプによれば、リードバルブが開状態から閉状態に変形移動する際の時間を短縮して、バキュームポンプ内が負圧になる際に、速やかにバキュームポンプ内の圧を下げ、これによりバキュームポンプの消費トルクを減少することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るバキュームポンプを示す斜視図、図２および図３は、当該バキュームポンプを示す展開斜視図、図４はバキュームポンプの吐出口に設けられるリードバルブのストッパを示す平面図、要部側面図、斜視図および一部を破断した斜視図である。

この例のバキュームポンプ１は、図１から図３に示すように、内部がポンプ室２となった有底円筒状のボディ３と、円筒状の当該ボディ３を閉塞する円板状のカバー４と、断面円形のポンプ室２の当該円の中心に対して偏心した位置に設けられた円筒状のロータ５と、当該ロータ５を回転駆動する駆動軸６と、当該駆動軸６を外部の駆動源側の回転体に接続するためのカップリング７と、ロータ５の直径方向に沿ってロータ５を貫通した状態に配置される板状のベーン８とを備えたベーンポンプとなっている。
そして、前記ボディ３の底部３１の外面側には、駆動軸６の周囲を囲む円筒状の軸受部３２が設けられ、当該軸受部３２の端面には、ボディ３の底部３１の内面と軸受部３２の端面とを貫通した状態の排出通路３３の開口部である略円弧状（弧状）の吐出口３４が設けられている。そして、前記軸受部３２の端面の当該吐出口３４部分にリードバルブ９が設けられている。
また、ボディ３とカバー４との間には気密性を保持するためのＯリング４１が配置されている。また、ボディ３とカバー４とはボルト４２により接合されている。

前記円筒状のロータ５は、ボディ３内で、偏心した位置に配置されるとともに、ボディ３内周面に対してロータ５の外周面が略接した状態となるように配置されている。
そして、ボディ３の底部の内面においては、ロータ５の外周面がボディ３内周面に接した部分より僅かにロータ５の回転方向の逆側となる位置で、かつ、ロータ５の外周面と、ボディ３の内周面との間となる位置に、前記排出通路３３の底部３１内周面側の開口部が円弧状に形成されている。
また、ボディ３内周面のロータ５の外周面に接した部分より僅かにロータ５の回転方向側に図示しない吸入通路の開口部が形成されている。

なお、吸入通路は、ボディ３の外周面から突出した吸気接続部３５内に連通しており、吸気接続部３５は、たとえば、真空タンク等に接続される。
また、円筒状のロータ５は、前記駆動軸６に接続されてカップリング７を介して伝達されるトルクにより回転する。
また、駆動軸６は、上述の軸受部３２に回転自在に軸支された状態となっている。なお、ボディ３の軸受部３２の外側には、バキュームポンプ１を固定するためのフランジ部３６が左右に延在して設けられている。

円筒状のロータ５の円筒部分には、直径方向に沿った２箇所に溝５１が形成され、当該溝５１にベーン８が挿入されてロータ５を貫通した状態となっている。また、ベーン８は、ロータ５の直径方向にロータ５を貫通した状態でベーン８の長さ方向、すなわち、ロータ５の直径方向に移動自在とされている。また、ボディ３のポンプ室２内においては、ロータ５の内周側とロータ５の外周側が区切られた状態となっており、ボディ３内のボディ３内周面とロータ５外周面との間が実質的なポンプ室２となっている。

ベーン８の両端部にはそれぞれキャップ８１が取り付けられ、当該キャップ８１は、ボディ３内周面にそれぞれ接触した状態となる。そして、ロータ５の回転に伴なってベーン８が回転した際にキャップ８１がボディ３内周面に摺接した状態となる。そして、ポンプ室２内はベーン８によりベーン８の左右の空間に区切られることになる。また、ロータ５が回転した際に、ロータ５が断面円形のポンプ室２に対して偏心した位置にあることにより、ベーン８はロータ５に対してその直径方向に移動しながら回転することになる。
そして、このベーン８の回転により、吸入通路から空気を吸入し、排出通路３３の吐出口３４から空気を吐出することになる。

このようなバキュームポンプ１の吐出口３４に設けられたリードバルブ９について説明する。
上述のように円筒状の軸受部３２の端面に、排出通路３３の開口部となる吐出口３４が設けられている。そして、当該吐出口３４を有する端面の吐出口３４の周囲となる部分がリードバルブ９の弁座面９１となる。そして、当該円弧状の吐出口３４の一方の端部側となる軸受部３２の端面がリードバルブ９のリード９２およびストッパ９３の取付面となる。

リードバルブ９の前記吐出口３４を形成される弁座面９１は、たとえば、平面となっておいる。また、弁座面９１は、円筒状の軸受部３２の端面の一部であることから円弧状となっている。また、円弧状の弁座面９１および円弧状の吐出口３４の円弧の半径方向は、弁座面９１に沿った方向となる。
そして、リード９２およびストッパ９３は、円弧状の吐出口３４および円弧状の弁座面９１に対応して、円弧状に形成されている。
リード９２は、弾性変形可能な概略円弧状の板体で、前記取付面となる軸受部３２の端面にビス９４（ボルト）で、固定される。

そして、概略円弧状のリード９２は、前記取付面にビス９４で固定される固定部９ａと、弁座面９１の吐出口３４を覆う位置に配置されて、吐出口３４の開閉を行う弁体部９ｂと、前記固定部９ａと、弁体部９ｂとを繋ぐ接続部９ｃとを備えた形状となっている。
そして、リード９２は、全体として平板状で円弧状となっているが、固定部９ａおよび弁体部９ｂの幅（円弧の半径方向に沿う長さ）に対して接続部９ｃの幅が狭くなっている。

そして、基端側となる固定部９ａ側の端部が弁座面９１と同一平面上の取付面に固定された固定端部９ｄとされ、先端側となる弁体部９ｂの端部が取付面（弁座面９１）に固定されずに移動可能な自由端部９ｅとなっている。
そして、バキュームポンプ作動時に吐出口３４側が負圧となった際に、吐出口３４に吸い寄せられて、リード９２の全体が弁座面９１に当接する。この状態では、リード９２により吐出口３４が閉塞されており、リード９２は吐出口３４を閉塞する閉状態となっている。

また、吐出口３４が正圧となって、吐出口３４から空気が吐出されると、リード９２の固定端部９ｄより自由端部側が弾性変形して弁座面９１から離れるように撓むことにより、吐出口３４が開放されて、排出通路３３を介してポンプ室２からの空気を排出する。この状態では、リード９２は、吐出口３４を開放しており、吐出口３４を開放する開状態となっている。

前記ストッパ９３は、開状態となるリード９２が過度に弾性変形するのを防止するものであり、図４に示すように、それぞれ円弧状となる弁座面９１、吐出口３４、リード９２に対応して円弧状に形成されている。
そして、ストッパ９３は、リード９２に対して弁座面９１の反対側に形成され、ストッパ９３と弁座面９１との間にリード９２が配置されている。また、ストッパ９３の基端部９ｇは、リード９２の固定部９ａの上に重ねた状態に配置され、前記ビス９４でリード９２と共締めされて前記弁座面９１と同一平面（弁座面９１の一部）となる取付面に固定されている。

当該ストッパ９３のリード９２を挟んだ状態に取付面に固定される基端部９ｇは、平に形成されている。そして、基端部９ｇより先端部９ｈ側となる部分で、かつ、吐出口３４より手前側となる部分で、ストッパ９３が弁座面９１より離れるように傾斜した形状とされる。そして、ストッパ９３の前記弁座面９１から離れ始める部分、すなわち、曲がり始める部分から先端側に向かうにつれて、弁座面９１から離れていくようにストッパ９３が傾斜して形成される。

また、ストッパ９３は、その基端部９ｇから吐出口３４の中央部部分に対応する位置までは、基端部９ｇ側から先端部９ｈ側に向かうにつれて弁座面９１から離れるように傾斜するが、その先の吐出口３４の中央部分から先端部９ｈに向かうにつれて、逆に弁座面９１に近づく方向に傾斜している。
これにより、ストッパ９３の吐出口３４の中央部分に対応する部位（図４のＢ−Ｂ矢視図の断面とされた部分）から弁座面９１までの距離Ｌ１は、ストッパ９３の先端部分（図４のＡ−Ａ矢視図の断面とされた部分）から弁座面９１までの距離Ｌ２より長くされている。

したがって、ストッパ９３の基端部９ｇと先端部９ｈとの間となる部分は、弧状に形成されており、緩やかな円弧状に近い形状とされている。なお、この円弧の半径方向は、弁座面９１に対して直交する平面に沿った状態となる。
また、先端部９ｈにおいては、上述のように、基端部９ｇ側から先端部９ｈ側に向かうに連れて弁座面９１に近づく方向に傾斜しているが、先端部９ｈにおいては、再び傾斜方向が逆転して先端に向かうにつれて弁座面９１から離れるように傾斜している。
すなわち、ストッパ９３の先端部９ｈでは、ストッパ９３の基端部９ｇから先端部９ｈの間となる部分の湾曲に対して逆側に凸となるように湾曲して反り返った状態となっている。

また、ストッパ９３の基端部９ｇから先端側となり、ストッパ９３が弁座面９１に対して曲がり始める部分（離れ始める部分）は、それより先側に対して、傾斜角度が大きくされている。すなわち、ストッパ９３において、基端部９ｇ（なお、弁座面９１（取付面）にビス９４で固定される固定部から基端側を基端部９ｇとし、ビス９４で固定された部分である固定部を含む）より僅かに先側となる所定位置９ｉまでの傾斜角度は、所定位置９ｉから先側の傾斜角度より大きくされている。
そして、ストッパ９３の傾斜角度が所定位置９ｉで大きく変わることにより、所定位置９ｉでストッパ９３が屈曲した状態となっており、所定位置９ｉに屈曲部９ｊが形成されている。なお、この屈曲部９ｊにおける弁座面９１からの距離は、ストッパ９３の厚みより短いものとされている。

通常、ストッパ９３を加工する際に、基端部９ｇから先側で、弁座面９１から離れはじめる部分は、僅かな間だけ緩やかに小さな傾斜角度され、次に滑らかに湾曲して前記傾斜角度より大きな傾斜角度とされる。
すなわち、一般的には、曲がり始めの部分が滑らかになるように曲がり始めの傾斜角度を小さくし、その後傾斜角度を大きくしている。

この場合に、リード９２は、ストッパ９３の曲がり始めの部分でストッパ９３の小さな傾斜角度により、リード９２の弾性変形が開始される部分での弾性変形範囲が極めて狭められた状態となり、開状態に変形した際にリード９２の曲がり始める部分の弾性変形量が小さく抑えられた状態となる。そして、リード９２は、ストッパ９３の傾斜角度が大きくなった部分で弾性変形量が大きくなる。この場合に、リード９２の曲がり始めの部分の傾斜角度が小さくなりすぎて、リード９２の吐出口３４の中央部分における弁座面９１からの距離を所定距離とするのに、リード９２の曲がり始める部分から吐出口３４の中央部分に対応する位置までの長さが長く必要となる。

それに対して、この例では、ストッパ９３の曲がり始めの部分の弁座面９１の傾斜角度を大きくした後に僅かに先端側の所定位置９ｉで傾斜角度を小さくした後に円弧に沿った傾斜角度とされている。
したがって、リード９２はストッパ９３の曲がり始めとなる部分で弾性変形範囲を小さく規制されることがなく、開状態となった際のリード９２の曲がり始め部分の傾斜角度が小さくなりすぎてしまうのを防止することができる。また、曲がり始めの部分で傾斜角度を大きくした後に曲がり始め部分の近傍の所定位置で直ぐに傾斜角度を小さくしてこの傾斜角度の変化により屈曲部９ｊを形成しているので、開状態のリード９２の曲がり始めの部分で、リード９２が過度に曲がってしまうのを防止することができる。

これにより、リード９２の吐出口３４の中央部分における弁座面９１からの距離を所定距離とするのに、リード９２の曲がり始める部分から吐出口３４の中央部分に対応する位置までの長さが上述の通常のストッパの曲げ方の場合よりも短くなる。
ここで、この例においては、ストッパ９３の基端部９ｇのビス９４で固定された固定部と、前記屈曲部９ｊとを離間して、屈曲部９ｊを固定部より弁座面９１の吐出口３４側に近づけることで、リード９２の曲がり始める部分から吐出口３４の中央部分に対応する位置まで長さを上述の通常のストッパの曲げ方の場合よりも短くなるようにしている。

以上のようなストッパ９３を有するリードバルブ９を用いた場合に、ストッパ９３に開状態となった際の弾性変形による移動範囲を規制されたリード９２は、吐出口３４の中央部分でもっと弁座面９１から離れた状態となり、リード９２の先端部はそれよりも弁座面９１に近づいた状態となる。

ここで、リードの固定端から自由端に向かうに連れて弁座面から離れるように開状態となり、開状態となった際にリードの自由端が弁座面９１から最も離れる従来のリードバルブと、この例リードバルブ９を比較した場合に、吐出口３４で必要十分な排気量を確保するために、開状態となった際の吐出口３４での弁座面９１からの距離を略同じとすると、この例のリード９２の最も弁座面９１から遠くなるのがリード９２の吐出口３４の中央部部分であるのに対して、従来のリードでは、吐出口３４の中央部分よりも自由端で弁座面９１から遠くなり、開状態の従来のリードの方がこの例の開状態のリード９２より弁座面から遠く離れることになる。
このような状態で吐出口３４が負圧となった場合に、従来のリードに対してこの例のリード９２が短時間で開状態から閉状態に移動可能なのは明らかである。

また、上述のように、屈曲部９ｊによって、ストッパ９３の曲がり始めの部分の傾斜角度を大きくすることにより、開状態のリード９２の曲がり始め部分の傾斜角度を規制しすぎた状態なるのを防止し、リード９２の傾斜角度を大きくすることで、リード９２の曲がり始め部分から最も弁座面９１から離れる吐出口３４の中央部分に対応する部分までに必要な距離を短くできることになる。これにより、リード９２の曲がり始め部分から吐出口３４の中央部に対応する部分までの距離を短くすることが可能となり、リード９２の実際に弾性変形する部分の距離を短くすることで、板バネとしてのリードのバネ定数を大きくして、リード９２が閉まる際に作用する弾性力を大きくして、リード９２が開状態から閉状態となる時間の短縮を図ることができる。

また、リード９２の吐出口３４の中央部に対応する部分がほぼ円弧状に移動すると仮定した場合に、その円弧の曲率半径、すなわち、リード９２の概略回転移動する範囲の長さを短くすることで、リード９２の開閉時の追従性を向上し、リード９２が閉まる際の速度の向上を図って、リード９２が開状態から閉状態となる時間の短縮を図ることができる。

さらに、吐出口３４を円弧状に形成することで、上述のようなボディ３の円筒状の内周とロータ５の円筒状の外周の間となる位置で、かつ、円筒状の軸受部３２の端面となる位置に形成される吐出口３４の形状を円形や矩形とした場合より大きな開口面積とすることができる。

また、リード９２およびストッパ９３が矩形状ではなく、吐出口３４に対応して円弧状となっていることにより、吐出口３４の周囲を大きく覆ってしまうことがなく、吐出口３４に沿って吐出口３４を覆うことができ、開状態のリード９２やストッパ９３が排気の邪魔となるのを防止できる。また、円弧状の吐出口３４に対してリード９２を矩形状とせずに、吐出口３４に沿った形状とすることで、リード９２の軽量化を図ってリード９２の開閉時の追従性の向上を図ることができる。

また、リード９２を円弧状とした場合に、リード９２を矩形とした場合と比較すると、リード９２の固定端部９ｄと自由端部９ｅとの間の直線距離が同じでも、円弧に沿ったリード９２の方が長くなり、吐出口３４を円弧状としたことと合わせて、リードバルブ９が開状態となった場合の開口面積を大きくすることができる。また、この場合に、リード９２の固定端部９ｄと自由端部９ｅとの間の円弧に沿った長さが長くなっても自由端部９ｅと固定端部９ｄとの間の直線距離は、リード９２を矩形状とした場合と同じとなる。したがって、上述のように開状態のリード９２の弁座面９１から最も離れる部分が開状態から閉状態で円弧に近い移動をするものとしても、移動軌跡となる当該円弧の半径がリード９２の形状の違いにより大きく変化することがない。これにより、開状態のリード９２の弁座面９１から最も離れる部分の開状態から閉状態への移動距離が大きくなることがなく、円弧状とすることにより開口面積を大きくしても開状態から閉状態への移動時間が長くなるようなことがない。

また、リード９２は、上述のように接続部９ｃが弁体部９ｂや固定部９ａより幅が細くなっているのでこれによってもリード９２の軽量化を図って追従性を良くすることができる。

以上のことから、従来のバキュームポンプのリードバルブに比較して、この例のリードバルブ９は開状態から閉状態とするのに要する時間を短縮することができる。これにより、バキュームポンプのポンプ室内を速やかに負圧とすることが可能となり、バキュームポンプの消費トルクを低減することができる。

以下に、上記例のバキュームポンプにおけるリードバルブの効果を実証するために行った実験について説明する。
第１の実験は、従来のストッパを有するリードバルブとして、当該ストッパが基端部から先端部に向かうにつれて、弁座面から離れるように形成され、当該ストッパに規制されたリードは、開状態となった際に、当該リードの前記吐出口の中央部分に対応する部分よりも当該リードの先端部の方が弁座面から離れるようになっているリードバルブを用いている。
それに対して対策品としてのリードバルブは、今回の例のようにストッパが円弧状に形成され、リードが開状態となった際に、リードの前記吐出口の中央部分に対応する部分より、リードの先端部の方が弁座面に近づくようになっている。

なお、対策品は、上記例と異なり、ストッパの曲がり始める部分に上述の屈曲部が形成されていないものとなっている。
また、従来品と対策品とでは、リードの吐出口の中央部分の弁座面からの距離が等しくなっている。
したがって、第１の実験は、この例のリードバルブ９のストッパ９３が当該ストッパ９３の基端部から前記吐出口３４の略中央部分に向かうにつれて前記弁座面９１から離れていき、当該吐出口３４の略中央部分から当該ストッパ９３の先端部に向かうにつれて再び前記弁座面９１に近づいていく形状とされていることの効果を実証するためのものである。

そして、上記従来のリードバルブと、この実施形態のリードバルブ９に対応する対策品となるリードバルブとをベーンポンプタイプのバキュームポンプの吐出口に取り付けてバキュームポンプのロータを４００回転、１０００回転、１５００回転、２０００回転、２３００回転、２５００回転させた場合の消費出力（ｋＷ）を求めた。
その実験結果を図５のグラフに示す。この例の実施の形態のストッパと同様にストッパを弧状にされた対策品としてのリードバルブを取り付けたバキュームポンプの方が、従来のバキュームポンプより消費出力が約８００回転当たりから２５００回転以上まで少なくなっている。

したがって、この例のバキュームポンプ１においても同様の効果を見込むことが可能であり、ストッパ９３の形状を上述のように弧状とすることで、バキュームポンプの消費トルクの低減を図ることが可能となる。

第２の実験では、同形状のリードを有するリードバルブにおいて、ストッパの曲がり始める位置を変えることで、リードの曲がり始める位置から自由端までの距離、すなわち、開状態のリードの弁座面から離れている部分の長さを変えたものである。なお、第２の実験では、リードの自由端の位置を同じとして、曲がり始める位置を変えることで、曲がり始める位置から自由端までの距離を変えている。
ベース品となるリードポンプでは、開状態となったリードの曲がり始めの位置から自由短までの距離がたとえば相対的に長くなっており、ここでは２５ｍｍとなっている。

対策品となるリードポンプでは、開状態となったリードの曲がり始めの位置から自由短までの距離がたとえば相対的に短くなっており、ここでは２０ｍｍとなっている。なお、消費出力に対して対策品と大きな効果の違いはないが、前記距離が１９ｍｍのものについても実験を行っている。
この対策品の形状は、この実施の形態においてストッパが曲がり始める部分の傾斜角度を所定位置まで大きくし、所定位置から先側の傾斜角度を小さくして屈曲部を設けることで、従来に比較してリードの曲がり始める部分から自由端までの距離を短くすることが可能な構成の効果を検討するためのものである。すなわち、リードの弾性変形する部分を短くしている点がこの例のリードバルブ９と対策品となるリードバルブで一致している。但し、この実験では対策品に屈曲部９ｊが形成されておらず、単にリードの弾性変形可能部分の長さを短くしただけなので、リードの曲がり始める部分の傾斜角度が小さくなり、吐出口の中央部分に対して、開状態のリードが十分に離れていない可能性が高く、バキュームポンプの能力がこの例のバキュームポンプ１よりも劣るものとなっている可能性が高い。

そして、図６の第２の実験結果のグラフに示されるように、消費出力は、ベース品よりもリードの変形可能な部分の長さが短くなる対策品の方が低下しており、リードの変形可能な部分の長さを短くした方がリードバルブを有するバキュームポンプの消費出力が小さくなることを示している。したがって、この例のリードバルブ９においても、リードの弾性変形可能な部分が短くなることにより消費出力を低減可能となることを推測可能である。

上述のようにリードが同じ形状で同じ材質の場合に、実質的に弾性変形可能な部分の長さが短くなることにより、バネ定数を大きくすることができ、ほぼ閉状態から開状態に弾性変形したリードが閉状態に戻る際の弾性力を大きくすることが可能となり、開状態のリードの閉方向への力（閉弁力）が大きくなる。

なお、上述の実施の形態では、バキュームポンプ１をベーンポンプとしたが、このベーンポンプの構造は様々に変更可能であり、さらにバキュームポンプ１をベーンポンプ以外の吐出口にリードバルブを有するメカニカルポンプとしてもよい。

本発明の実施の形態のバキュームポンプを示す斜視図である。 同、バキュームポンプを示す展開斜視図である。 同、バキュームポンプを示す展開斜視図である。 同、バキュームポンプのリードバルブのストッパを示すものであって、ストッパの平面図、要部側面図、斜視図および一部を破断した斜視図である。 前記バキュームポンプの効果を説明するための第１の実験結果を示すグラフである。 前記バキュームポンプの効果を説明するための第２の実験結果を示すグラフである。

符号の説明

１ バキュームポンプ
３４ 吐出口
９ リードバルブ
９１ 弁座面
９２ リード
９３ ストッパ
９ｄ 固定端部
９ｅ 自由端部
９ｉ 所定位置
９ｊ 屈曲部
９ｇ 基端部（固定部）

Claims (3)

1. 吐出口が形成された弁座面と、
   当該弁座面に固定された固定端部および前記弁座面から離間可能な自由端部とを有し、前記弁座面に沿って配置されることにより前記固定端部と前記自由端部との間で前記吐出口を閉塞する閉状態と前記弁座面から前記自由端側が離れることにより前記吐出口を開放する開状態との間で変形移動可能な弁体となる板状のリードと、
   基端部が前記リードの固定端に重なった状態で前記弁座面に固定される固定部を有し、当該弁座面との間に前記リードが配置されることにより、当該リードの開放側への変形移動範囲を規制するストッパとを備えたリードバルブを有するバキュームポンプであって、
   前記ストッパは、当該ストッパの基端部から僅かに先端側の所定位置までの前記弁座面に対する傾斜角度が当該所定位置より先端側の前記弁座面に対する傾斜角度よりも大きくされ、前記所定位置で当該ストッパの傾斜角度が変わることにより屈曲した屈曲部が設けられていることを特徴とするバキュームポンプ。
2. 前記ストッパは、当該ストッパの基端部から前記吐出口の略中央部分に向かうにつれて前記弁座面から離れていき、当該吐出口の略中央部分から当該ストッパの先端部に向かうにつれて再び前記弁座面に近づいていく形状であ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。
3. 前記吐出口が湾曲した弧状に形成され、当該吐出口に対応して前記リードおよび前記ストッパが湾曲した弧状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバキュームポンプ。

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