JP2011047324A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ローターとケーシングとの間で過度の寸法精度や組み付け精度を要求することなく、漏れ損失を防止して高いポンプ効率を達成することができ、しかも運転中の振動や騒音も防止することができるベーンポンプを提供する。
【解決手段】ローター３の回転軸方向の両端面１２、１２には、各ベーン溝１３の回転軸方向の開口を塞ぐとともに各ベーン溝１３内に配置されるベーン４と摺接するガイド蓋３５を一体に設け、ポンプ室内底面１８に形成される収納凹部１６と、該収納凹部１６に回転軸方向に移動自在に収納されるシール部材１７と、シール部材１７とガイド蓋３５の回転軸方向の端面３５ａとを密着させる付勢手段を備え、シール部材１７にてポンプ室１内の高圧側の作動流体がポンプ室１内の低圧側へ流れることを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明はベーンポンプの漏れ損失を防止するための技術に関する。

小型に形成できるポンプとして、ベーンポンプが好適に用いられる。従来のベーンポンプは、図１５に示すように、ポンプ室１を有するケーシング２と、ポンプ室１に偏心させて収納したローター３と、ローター３の径方向及び回転軸方向に開口するように該ローター３に形成した複数のベーン溝１３と、ポンプ室内周面２５にその先端が摺接するように各ベーン溝１３内にて径方向にスライド自在に配置されたベーン４とを、備えている（例えば、特許文献１参照）。

このベーンポンプにおいては、ポンプ室１内面とローター３とベーン４とで囲まれる複数の作動室１５が、ローター３の回転駆動によりその容積を大小変化させる。そして、容積拡大過程にある作動室１５に対して吸入路８を通じて作動流体を流入させ、容積縮小過程にある作動室１５から吐出路９を通じて作動流体を排出させる。

上記構成のベーンポンプにおいて、ポンプ効率を高めるためには、作動流体の漏れを防止する必要がある。ここでの作動流体の漏れとは、高圧側である作動室１５内の作動流体が他の低圧側の作動室１５内に流入するような漏れである。

漏れ防止の第一の手段としては、ベーン溝１３内にある各ベーン４を、ローター３の回転軸方向にガタツキが生じないように組み付けることが考えられる。これにより、ベーン４の径方向への円滑なスライドを確保し、ベーン４の先端全体をポンプ室内周面２５に対して確実に密着させることができる。さらに、ベーン４のガタツキ防止によって、運転中の振動や騒音も防止される。

また、漏れ防止の第二の手段として、ポンプ室１内面とローター３との間に隙間が極力できないように、ローター３やケーシング２等の各部材の平面度や平行度を厳しく設定し、この各部材を精密に組み付けることも考えられる。

しかし、上記第一、第二の手段のいずれにおいても、これを達成するためにはローター３と、これを組み込むケーシング２との間に、厳しい寸法精度が要求される。また、ケーシング２の組み付け精度についても厳しいものが要求される。そのため、製造コストの増大を招く結果となる。

特開昭６２−２９１４８８号公報

本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、ローターとケーシングとの間で過度の寸法精度や組み付け精度を要求することなく、漏れ損失を防止して高いポンプ効率を達成することができ、しかも運転中の振動や騒音も防止することができるベーンポンプを提供することを、課題とする。

上記課題を解決するために本発明のベーンポンプは以下の構成を具備したものとする。本発明のベーンポンプは、ケーシング２内に形成されるポンプ室１と、ポンプ室１に偏心させて収納したローター３と、ローター３の回転軸７を中心として径方向に伸びるとともに径方向及び回転軸方向の外方に開口する複数のベーン溝１３と、ポンプ室内周面２５とその先端が摺接するように各ベーン溝１３内にて径方向にスライド自在に配置されるベーン４と、ポンプ室１の内面とローター３とベーン４とで囲まれてローター３の回転駆動によりその容積が大小変化する複数の作動室１５と、容積拡大過程にある作動室１５に作動流体を流入させる吸入路８と、容積縮小過程にある作動室１５から作動流体を排出させる吐出路９とを備えたベーンポンプにおいて、ローター３の回転軸方向の両端面１２、１２には、各ベーン溝１３の回転軸方向の開口を塞ぐとともに各ベーン溝１３内に配置されるベーン４と摺接するガイド蓋３５を一体に設け、ポンプ室内底面１８に形成される収納凹部１６と、該収納凹部１６に回転軸方向に移動自在に収納されるシール部材１７と、シール部材１７とガイド蓋３５の回転軸方向の端面３５ａとを密着させる付勢手段を備え、シール部材１７にてポンプ室１内の高圧側の作動流体がポンプ室１内の低圧側へ流れることを防止することを特徴とする。

上記構成からなる本発明のベーンポンプによれば、ローター３の回転軸方向の両側にガイド蓋３５を一体に設けておくことで、両ガイド蓋３５によって各ベーン４のガタツキを防止して円滑なスライドを確保し、各ベーン４の先端全体をポンプ室内周面２５に対して確実に密着させることができる。さらに、各ベーン４のガタツキ防止によって、運転中の振動や騒音も防止される。そして、このガイド蓋３５とシール部材１７とを付勢手段にて密着させるようにしたことで、ガイド蓋３５とポンプ室内底面１８との間の、各作動室５に連通する連通スペース３７への作動流体の漏れを効率的に防止することができる。つまり、本発明のベーンポンプによれば、ローター３とケ-シング２の間で過度の寸法精度や、過度の組み立て精度を要求することなく、高いポンプ効率を達成することができる。

また、本発明の好ましい形態のベーンポンプはさらに以下の構成を有する。前記付勢手段によって、ローター３の回転駆動時にシール部材１７をポンプ室内底面１８から突出させてガイド蓋３５に押し付けることを特徴とする。

この構成を有することで、シール部材１７をガイド蓋３５に押し付けて、連通スペース３７への作動流体の漏れを効率的に防止することができる。

また、本発明の好ましい形態のベーンポンプはさらに以下の構成を有する。前記付勢手段によって、ローター３の回転駆動時にローター３をポンプ室内底面１８から押圧し、ガイド蓋３５をシール部材１７に押し付けることを特徴とする。

この構成を有することで、ガイド蓋３５をシール部材１７に押し付けて、連通スペース３７への作動流体の漏れを効率的に防止することができる。

また、本発明の好ましい形態のベーンポンプはさらに以下の構成を有する。シール部材１７は、複数個に分割されたものであり、前記付勢手段によってそれぞれのシール部材１７とガイド蓋３５の回転軸方向の端面３５ａとが押し付けられることを特徴とする。

この構成を有することで、シール部材１７とガイド蓋３５とを付勢手段にて密着させる際の密着性を向上させることができる。

また、本発明の好ましい形態のベーンポンプはさらに以下の構成を有する。シール部材１７が、ポンプ室１においてガイド蓋３５の回転軸方向の端面３５ａよりもポンプ室内底面１８側の領域を、高圧側と低圧側に仕切るものであることを特徴とする。

この構成を有することで、このようなシール部材１７によっても、ポンプ室１の高圧側の作動流体がガイド蓋３５とポンプ室内底面１８との間に形成された連通スペース３７を介してポンプ室１内の低圧側へ流れることを防止できる。また、シール部材１７をポンプ室１において部分的に設けて、ガイド蓋３５のシール部材１７に対する接触面積を小さくして摺動抵抗を低減することができ、より効率の良いポンプとなる。

また、本発明の好ましい形態のベーンポンプはさらに以下の構成を有する。収納凹部１６の径方向における外側端部に、ポンプ室１の内周面においてベーン４の先端が摺動するポンプ室内周面２５よりも外側に位置する端部収納部２７が形成されると共に、該端部収納部２７に、シール部材１７の径方向における外側端部が収納されることを特徴とする。

この構成を有することで、ローター３の回転駆動時において、ベーン４の先端が摺動するポンプ室内周面２５とローター３の外周面の間に存在する作動流体が収納凹部１６側に流れたとしても、この作動流体の流れは端部収納部２７に収納されたシール部材１７の外側端部に沿って回り込むような流れとなる。このため、収納凹部１６側に作動流体が流れ難くなり、ポンプ効率が低下することを防止できる。

また、本発明の好ましい形態のベーンポンプはさらに以下の構成を有する。シール部材１７の外側端部のローター３側の面２８と該面２８に対向する端部収納部２７の面２９との間に弾性シール体３０が設けられ、ローター３の回転駆動時において弾性シール体３０がシール部材１７と端部収納部２７とで回転軸方向に圧縮されてこの間が封止されるものであることを特徴とする。

この構成を有することで、弾性シール体３０にて面２８と面２９の間を封止して摺動部分２５とローター３の外周面の間に存在する作動流体が収納凹部１６側に流れることをより確実に防止できる。

また、本発明の好ましい形態のベーンポンプはさらに以下の構成を有する。シール部材１７とガイド蓋３５の互いの対向面の一方に動圧溝３２が形成されることを特徴とする。

この構成を有することで、ローター３の回転駆動時には動圧溝３２に作動流体が流入して動圧が生じ、これによってシール部材１７とガイド蓋３５との間に超微小隙間を形成することができ、ガイド蓋３５のシール部材１７に対する摺動抵抗を低減してより効率の良いポンプとすることができる。

また、本発明の好ましい形態のベーンポンプはさらに以下の構成を有する。前記付勢手段が、弾性体３６による付勢構造で構成されていることを特徴とする。

この構成を有することで、付勢手段を弾性体３６による付勢構造で構成し、弾性体３６の圧力によってシール部材１７とガイド蓋３５とを密着させることができる。また、ローター３を回転駆動させなくても弾性体３６は所定の弾性力を有するので、ポンプを使用し始めた直後からポンプ室１の作動流体が連通スペース３７に入り込むことを防止できる。

また、本発明の好ましい形態のベーンポンプはさらに以下の構成を有する。前記付勢手段を、ポンプ室１内において高圧側に位置するものほど、付勢力が大きくなるように複数設けていることを特徴とする。

この構成を有することで、シール部材１７においてポンプ室１の高圧側に位置する部分程、弾性体３６から受ける押圧力を大きなものとすることができ、これによってシール部材１７をポンプ室１の作動流体の圧力に応じた適切な圧力で押圧でき、ポンプ室１の作動流体が低圧側へ流れることをより確実に防止できる。

また、本発明の好ましい形態のベーンポンプはさらに以下の構成を有する。前記付勢手段が、吐出路９とポンプ室１内を連通させる連通路２１で構成されて、連通路２１からポンプ室１内に送り込んだ作動流体の圧力によってシール部材１７とガイド蓋３５の回転軸方向の端面３５ａとを密着させるものであることを特徴とする。

この構成を有することで、付勢手段を収納凹部１６の奥部に形成された背圧室２０と、該背圧室２０と吐出路９とを連通させる連通路２１によって構成し、背圧室２０の作動流体の圧力によってシール部材１７とガイド蓋３５とを密着させることができる。しかも、背圧室２０の作動流体の圧力はポンプ室１からの作動流体の吐出圧力が高まる程高くなるので、高揚程のベーンポンプであっても確実にポンプ室１の作動流体が低圧側へ流れることを防止でき、また、背圧室２０の作動流体は高圧となるので、ポンプ室１の作動流体が収納凹部１６側に流れ難くなる。

また、本発明の好ましい形態のベーンポンプはさらに以下の構成を有する。連通路２１には、ポンプ室１に作動流体を送り込む連絡口２２を複数設けてあり、各連絡口２２の開口面積がポンプ室１内において高圧側に位置するもの程大きくなっていることを特徴とする。

この構成を有することで、シール部材１７においてポンプ室１の高圧側に位置する部分程、背圧室２０の作動流体から受ける押圧力を大きなものとすることができ、これによってシール部材１７とガイド蓋３５とをポンプ室１の作動流体の圧力に応じた適切な圧力で密着させることができ、ポンプ室１の作動流体が低圧側へ流れることをより確実に防止できる。

本発明にあっては、ローターの回転軸方向の両側にガイド蓋を設けておくことで、各ベーンのガタツキを防止して該ベーンがポンプ室内周面に対して確実に密着するようにでき、また、運転中の振動や騒音も防止することができる。そして、このガイド蓋とシール部材とを付勢手段にて密着させるようにしたことで、ガイド蓋とポンプ室内底面との間の連通スペースへの作動流体の漏れを効率的に防止することができる。つまり、ロータとケースの間で寸法精度や組み立て精度を過度に要求することなく、高いポンプ効率を達成することができ、しかも運転中の振動や騒音も防止できるという効果を奏する。

また、付勢手段によって、シール部材をポンプ室内底面から突出させてガイド蓋に押し付けるようにしたことで、シール部材をガイド蓋に押し付けて、連通スペースへの作動流体の漏れを効率的に防止することができる。

また、付勢手段によって、ローターをポンプ室内底面から押圧してガイド蓋をシール部材に押し付けるようにしたことで、ガイド蓋をシール部材に押し付けて、連通スペースへの作動流体の漏れを効率的に防止することができる。

また、シール部材を複数に分割し、付勢手段にてそれぞれのシール部材をガイド蓋に密着させることで、密着性を向上させ、作動流体の漏れを効率的に防止することができる。

また、シール部材が、ポンプ室においてガイド蓋の回転軸方向の端面よりもポンプ室内底面側の領域を、高圧側と低圧側に仕切るようにしたことで、シール部材をポンプ室において部分的に設けて、ガイド蓋のシール部材に対する接触面積を小さくして摺動抵抗を低減することができ、より効率の良いポンプとなる。

また、収納凹部の径方向における外側端部に、ベーンの先端が摺動する部分よりも外側に位置する端部収納部が形成されると共に、端部収納部に、シール部材の径方向における外側端部が収納されるようにしたことで、作動流体が収納凹部側に流れたとしても、この作動流体の流れは端部収納部に収納されたシール部材の外側端部に沿って回り込むような流れとなり、収納凹部側に作動流体が流れ難くなり、ポンプ効率が低下することを防止できる。

また、シール部材の外側端部と端部収納部との間に弾性シール体を設け、ローターの回転駆動時にこの間を封止させるものとしたことで、弾性シール体にて作動流体が収納凹部側に流れることをより確実に防止できる。

また、シール部材とガイド蓋の互いの対向面の一方に動圧溝を形成したことで、ローターの回転駆動時に動圧溝に作動流体が流入して動圧が生じ、シール部材とガイド蓋との間に超微小隙間を形成することができ、ガイド蓋のシール部材に対する摺動抵抗を低減してより効率の良いポンプとすることができる。

また、付勢手段を弾性体による付勢構造で構成することで、安定してシール部材とガイド蓋とを密着させることができ、ポンプ室の作動流体が連通スペースに入り込むことを防止できる。

また、付勢手段を、高圧側に位置するものほど、付勢力が大きくなるように複数設けることで、作動流体の圧力に応じた適切な圧力でシール部材とガイド蓋とを密着させることができ、ポンプ室の作動流体が低圧側へ流れることをより確実に防止できる。

また、付勢手段を収納凹部の奥部に形成された背圧室と、背圧室と吐出路とを連通させる連通路によって構成することで、背圧室の作動流体の圧力によってシール部材とガイド蓋とを密着させることができる。また、高揚程のベーンポンプであっても背圧室の作動流体の圧力を高めることができ、確実にポンプ室の作動流体が低圧側へ流れることを防止できる。また、背圧室の作動流体は高圧となるので、作動流体が収納凹部側に流れ難くなる。

また、連通路に、連絡口を複数設け、各連絡口の開口面積を高圧側に位置するもの程大きくすることで、シール部材とガイド蓋とをポンプ室の作動流体の圧力に応じた適切な圧力で密着させることができ、ポンプ室の作動流体が低圧側へ流れることをより確実に防止できる。

本発明の実施形態の一例のベーンポンプであって、図２（ｄ）のＡ−Ａ断面図である。 同上のベーンポンプの水平断面図である。（ａ）は図１のＸ−Ｘ断面図を示し、（ｂ）は図１のＹ−Ｙ断面図を示し、（ｃ）は図１のＺ−Ｚ断面図を示し、（ｄ）は図１のＶ−Ｖ断面図を示す。 他例のベーンポンプであって、図４のＢ−Ｂ断面図である。 同上のベーンポンプの水平断面図で、図３のＷ−Ｗ断面図である。 更に他例のベーンポンプであって、図６のＣ−Ｃ断面図である。 同上のベーンポンプの水平断面図で、図５のＳ−Ｓ断面図である。 更に他例のベーンポンプの側断面図である。 更に他例のベーンポンプの水平断面図である。 更に他例のベーンポンプの水平断面図である。 更に他例のベーンポンプの水平断面図である。 更に他例のベーンポンプの側断面図である。 図１１のＤ部拡大図である。 更に他例のベーンポンプの要部を示す側断面図である。 更に他例のシール部材又はガイド蓋の底面図である。 従来のベーンポンプの側断面図である。

添付図面に基づいて本発明の実施形態につき説明する。図１乃至図２（ａ）〜（ｄ）に示す本発明のベーンポンプは、内部にポンプ室１が形成されたケーシング２と、ポンプ室１に収納されたローター３を備えている。

以下の説明では、図１中矢印ａの方向をローター３の回転軸方向とし、図１中矢印ｂの方向をローター３の回転軸を中心とした径方向とする。また、ローター３の回転軸方向の両端面に対向するポンプ室１の内底面をポンプ室内底面１８とする。

図１に示すように、ポンプ室１は、ローター３を含む回転軸方向（ａ方向）のポンプ部１ａと、そのポンプ部１ａの回転軸方向（ａ方向）に隣接する収納部１ｂとで構成されている。

図２（ａ）〜（ｄ）のようにポンプ部１ａは回転軸方向（ａ方向）から見て円形に形成されている。ケーシング２の一方側にはポンプ室１に通じる吸入路８と吐出路９が形成され、吸入路８及び吐出路９の夫々は互いに平行な流路によって構成されている。なお、吸入路８及び吐出路９の夫々を構成する流路は非平行なものであってもよいものとする。

図１のように、ローター３の中心部にはローター３を回転軸方向（ａ方向）に貫通する軸受部６が設けられている。軸受部６にはケーシング２に設けられて、ポンプ室１を回転軸方向に貫く軸７が挿通され、軸７にてローター３は軸支されている。軸７はポンプ部１ａの中心からケーシング２の一方側に偏った位置に配置されている。

ローター３はポンプ部１ａにおいて図２（ａ）中矢印ｄに示すローター偏心方向（ケーシング２の一方側）にずれた位置に収納されている。これによって、ローター３の一方側の外周面がポンプ部１ａの内周面に近接し、ローター３の外周面とポンプ部１ａの内周面との間には回転軸方向から見て三日月形状の隙間１４が形成されている。

ローター３には複数条（図示例では４条）のベーン溝１３が放射状に形成されている。各ベーン溝１３はローター３の中心側から外周面に至り、ローター３の外周面から開口している。なお、各ベーン溝１３は、図１のように、ローター３の回転軸方向（ａ方向）の両端面１２、１２にも開口している。

各ベーン溝１３にはベーン４が摺動自在に設けられ、これによって各ベーン４は径方向（ｂ方向）に移動自在となっている。

ローター３の回転駆動時には、各ベーン４は遠心力によって先端部がローター３の外周面から外方に突出してポンプ部１ａのポンプ室内周面２５に沿って摺動する。このようにすると、ポンプ室１の内面と、ローター３の外周面と、ベーン４とで囲まれた空間（詳しくはポンプ部１ａの内面と、ローター３の外周面及び後述するガイド蓋３５の外周端部と、ベーン４とで囲まれた空間）からなる作動室１５が、ポンプ室１において吸入路８からローター３の回転方向（図２（ａ）に示す矢印ｃ方向）の吐出路９側に移動する。このとき作動室１５は容積が拡大した後に縮小し、これによって液体又は気体からなる作動流体は吸入路８からポンプ室１に流入すると共に吐出路９から排出される。

なお、各ベーン４はローター３の回転駆動時の遠心力で外方へ突出するようにされているが、ベーン溝１３にベーン４を外方へ付勢するような押圧バネを介装してローター３の回転スピードによらずにベーン４の先端部をポンプ室１のポンプ室内周面２５に摺接させるようにしてもよい。また、本実施形態のローター３回転駆動手段はステーターで構成されているが（図示せず）、ロータ回転駆動手段としてはローター３に固定した軸をモーターにて回動駆動させる構造を採用してもよい。

ローター３の回転軸方向（ａ方向）の両端面１２、１２には、各ベーン溝１３の回転軸方向（ａ方向）の開口を塞ぐとともに各ベーン溝１３内に配置されるベーン４と摺接するガイド蓋３５が一体に設けられている。ガイド蓋３５のローター３と反対側の回転軸方向（ａ方向）の端面３５ａは、ローター３の軸受け部６の回転軸方向（ａ方向）の端面６ａと、略面一になっている。収納部１ｂ側に配置された一方のガイド蓋３５の径方向（ｂ方向）の端部には、ローター３と反対側の回転軸方向（ａ方向）に突出する円筒部１０が形成され、円筒部１０は収納部１ｂの外周端部に周設された周溝１１に収納されている。円筒部１０内には、永久磁石等の磁性体が設けられていて、ケーシング２における周溝１１の内側にはローター回転駆動手段として図示しないステーターが設けられている。ステーターは隔壁（図示せず）を隔ててポンプ室１外に配置されている。このステーターによって一方のガイド蓋３５を回転駆動することで、ローター３は軸７を中心に回転方向（ｃ方向）に回転駆動する。

図１に示すように、収納部１ｂ側ではないガイド蓋３５の端面３５ａに対向するポンプ室内底面１８には収納凹部１６が形成され、収納凹部１６にはシール部材１７が収納されている。

ばね等の弾性体３６による付勢構造で構成する付勢手段によって、シール部材１７をポンプ室内底面１８からローター３のある回転軸方向（ａ方向）に突出させ、ガイド蓋３５に押圧させている。これによってシール部材１７をガイド蓋３５に押し付けて、ポンプ室１の高圧側の作動流体がガイド蓋３５とポンプ室内底面１８との間及び軸受け部６の端面６ａとポンプ室内底面１８との間に形成された連通スペース３７を介してポンプ室１内の低圧側へ流れることを効率的に防止している。

軸受部６及び軸７に対向する部分を除くポンプ室内底面１８に、収納凹部１６は凹設され、回転軸方向（ａ方向）から見て円環状に形成されている。なお、軸受部６の端面６ａはローター３の回転駆動時において対向するポンプ室内底面１８と微小隙間を介して位置する、あるいは接触するように設定されている。

シール部材１７は、全体又はガイド蓋３５に対向する一面のみが、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の樹脂材料、セラミック、カーボン、グラファイト、ＤＬＣ等の無機材料、又は二硫化モリブデン等で構成され、これによってガイド蓋３５に沿って摺動したときの摺動抵抗が低減される。

図１、図２（ｂ）に示すように、シール部材１７は回転軸方向（ａ方向）から見て、収納凹部１６と略同大同形の円環状の薄板から、三日月形状の薄板が突出したような形状に形成されている。円環状の薄板は、外径がポンプ部１ａと略同径であってローター３よりも大径となっている。三日月形状の薄板は、回転軸方向（ａ方向）から見て、隙間１４と略同形で、回転軸方向（ａ方向）の厚みは、ガイド蓋３５の回転軸方向（ａ方向）の厚みと略同じである。この三日月形状の薄板の突出位置は、円環状の薄板のガイド蓋３５側で、隙間１４と同じ位置となっている。これによって、ガイド蓋３５とポンプ室内周面２５の間もシール部材１７で埋められている。このため各作動室１５から隣接する低圧側の作動室１５に向かって作動流体が漏れ出すことを防止できる。

シール部材１７は収納凹部１６に沿って摺動自在に収納され、これによって回転軸方向に移動自在となっている。

上記構成からなる本発明のベーンポンプによれば、ローター３の回転軸方向（ａ方向）の両側にガイド蓋３５を一体に設けておくことで、両ガイド蓋３５によって各ベーン４のガタツキを防止して円滑なスライドを確保し、各ベーン４の先端全体をポンプ室内周面２５に対して確実に密着させることができる。さらに、各ベーン４のガタツキ防止によって、運転中の振動や騒音も防止される。そして、このガイド蓋３５とシール部材１７とを付勢手段にて密着させるようにしたことで、ガイド蓋３５とポンプ室内底面１８との間の連通スペース３７への作動流体の漏れを効率的に防止することができる。つまり、本発明のベーンポンプによれば、ローター３とケ-シング２の間で過度の寸法精度や、過度の組み立て精度を要求することなく、高いポンプ効率を達成することができる。

次に、図３及び図４に示す本発明の実施形態２のベーンポンプの構造について説明する。実施形態１のベーンポンプの構造と同じ構造については同じ符号を付け、説明を省略する。

実施形態２のベーンポンプは、収納部１ｂを設けた側のポンプ室内底面１８から、ばね等の弾性体３６による付勢構造で構成する付勢手段によって、ローター３の回転駆動時に、ローター３の回転軸方向（ａ方向）の端面１２（軸受け部６）を押圧する。このようにすることで、収納部１ｂ側でないガイド蓋３５の端面３５ａをシール部材１７に押し付け、且つ、同じ側の軸受け部６の端面６ａを、対向するポンプ室内底面１８に押し付けて、連通スペース３７への作動流体の漏れを効率的に防止することができる。このとき、図３に示すように付勢手段にて、シール部材１７を介して軸受け部６を押圧すれば、付勢手段と軸受け部６が磨耗することを防止できる。また、介在させたシール部材１７が磨耗しても、付勢手段による押圧力は変わらないので、安定して作動流体の漏れを効率的に防止することができる。ここで、図３では、シール部材１７にて軸受け部６のみを押圧しているが、ガイド蓋３５の端面３５ａと同時に、又はガイド蓋３５のみを押圧するようにシール部材１７を径方向（ｂ方向）に延設しても良い。

実施形態１及び実施形態２では、付勢手段を弾性体３６による付勢構造で構成することで、弾性体３６の圧力によってシール部材１７とガイド蓋３５とを密着させることができる。また、ローター３を回転駆動させなくても所定の弾性力を有するので、ポンプを使用し始めた直後からポンプ室１の作動流体が連通スペース３７に入り込むことを防止できる。

また、図２（ｄ）及び図４に示すように、付勢手段を、ポンプ室１内において高圧側に位置するものほど、付勢力が大きくなるように複数設ければ、シール部材１７においてポンプ室１の高圧側に位置する部分程、弾性体３６から受ける押圧力を大きなものとすることができ、これによってシール部材１７とガイド蓋３５とをポンプ室１の作動流体の圧力に応じた適切な圧力で密着させることができ、ポンプ室１の作動流体が低圧側へ流れることをより確実に防止できる。

さらに、図５に示す実施形態３のベーンポンプについて説明する。実施形態１のベーンポンプの構造と同じ構造については同じ符号を付け、説明を省略する。

実施形態３の付勢手段は、ローター３の回転駆動時においてポンプ部１ａから吐出される作動流体の圧力を利用してシール部材１７をガイド蓋３５側に押圧するものであって、収納凹部１６の奥部に形成された背圧室２０と、該背圧室２０と吐出路９とを連通させる連通路２１で構成されている。

背圧室２０は、環状のシール部材１７のローター３と反対側の面と、環状の収納凹部１６の奥部内面によって囲まれて、収納凹部１６と合致形状のシール部材１７にて作動室１５と区切られた室となっている。

図５に示すように、背圧室２０の一面を構成する収納凹部１６の奥面には吐出路９に連通する連絡口２２が形成されている。連絡口２２は収納凹部１６の周方向において略等間隔でベーン４と同数設けられており、ローター３に対応する位置に配置されている。そして、各連絡口２２と吐出路９を連通させる連絡路２３によって連通路２１が構成されている。なお、各連絡路２３は互いに独立した流路であってもよいし、連絡路２３同士が接続連通するものであってもよい。

背圧室２０と吐出路９を連通路２１によって連通させることで、ローター３の回転駆動時には、背圧室２０の作動流体の圧力が高まる。そして、この背圧室２０の圧力によってシール部材１７はガイド蓋３５側に押圧されてガイド蓋３５に沿って摺動する。

このように実施形態３の付勢手段はポンプ部１ａから吐出される作動流体の圧力を利用してシール部材１７をガイド蓋３５側に押圧するものである。このため、背圧室２０と吐出路９を連通路２１で連通させるという簡易な構造によって、ポンプ室１の作動流体が低圧側へ流れることを防止できる。しかも、ローター３の回転駆動時における背圧室２０の作動流体の圧力は、ポンプ部１ａからの作動流体の吐出圧力と比例し、吐出圧力が高まる程高くなるので、高揚程のベーンポンプであっても確実にポンプ室１の作動流体が低圧側へ流れることを防止でき、また、背圧室２０の作動流体は高圧となるので、ポンプ室１の作動流体が収納凹部１６側に流れ難く、高いポンプ能力を維持できる。なお、実施形態３では背圧室２０に複数の連絡口２２を設けたが、背圧室２０に一個の連絡口２２のみを設けて吐出路９に連通させてもかまわない。なお、図７のように、実施形態２のベーンポンプにおいて、実施形態３の付勢手段を用いても良い（実施形態４）。

また、図６に示すように各連絡口２２の開口面積をポンプ部１ａ内において高圧側に位置するもの程大きくすることが好ましい。図示例ではローター３の回転駆動時におけるポンプ部１ａ内の作動流体の圧力分布に基づいて連絡口２２の開口径を決定し、吐出路９に近いものほど連絡口２２の開口径を大きくしている。また、吐出路９に最も近い連絡口２２ａの開口径を大、吐出路９から最も離れた連絡口２２ｄの開口径を小、連絡口２２ａよりも吐出路９から離れ且つ連絡口２２ｄよりも吐出路９に近い連絡口２２ｂ、２２ｃの開口径を共に中としている。

このように各連絡口２２の開口面積をポンプ室１内において高圧側に位置するもの程大きくすることで、シール部材１７においてポンプ室１の高圧側に位置する部分程、背圧室２０の作動流体から受ける押圧力が大きなものとなる。このため、シール部材１７をポンプ室１の作動流体の圧力に応じた適切な圧力で押圧でき、ポンプ室１の作動流体が低圧側へ流れることをより確実に防止できる。

上述した実施形態１〜４に示すような付勢手段を持つ本発明のベーンポンプにおいて、図８に示すようにシール部材１７を、複数個に分割し、付勢手段によってそれぞれのシール部材１７とガイド蓋３５の端面３５ａとを密着させることが望ましい。図８（ａ）では、シール部材１７を４つに分割し、図８（ｂ）では、シール部材１７を２つに分割し、図８（ｃ）では、シール部材１７を８つに分割している。図８では、付勢手段として、実施形態１及び２の弾性体３６による付勢構造を用いた場合を示しているが、実施形態３及び４の付勢手段を用いても構わない。このようにすることで、シール部材１７とガイド蓋３５とを付勢手段にて密着させる際の密着性を向上させ、作動流体の漏れを効率的に防止することができる。

また、上述した実施形態１〜４に示すような付勢手段を持つ本発明のベーンポンプにおいて、図９及び図１０に示すように、シール部材１７がポンプ室１においてガイド蓋３５よりもポンプ室内底面１８側の領域２４を高圧側と低圧側に仕切るものであることが好ましい。

図９の例では、軸受部６の両側にローター偏心方向（ｄ方向）と平行な直線状のシール部材１７が設けられ、各シール部材１７と軸受部６によって領域２４が吸入路８側となる低圧側と吐出路９側となる高圧側とに二等分されている。

また、図１０の例では軸受部６の吸入路８側にローター偏心方向（ｄ方向）と平行な直線状のシール部材１７が設けられ、シール部材１７によって領域２４が吸入路８側となる低圧側と吐出路９側となる高圧側とに二分されている。

なお、図示は省略するが、図９に示す各シール部材１７や、図１０に示すシール部材１７は、実施形態１〜４と同様に、図１に示すようなガイド蓋３５とポンプ室内周面２５の間もシール部材１７で埋めるような形状となっており、収納凹部１６に回転軸方向（ａ方向）に摺動自在に収納されるものである。

このように、図９や図１０に示すシール部材１７を用いることで、シール部材１７によってローター３の回転駆動時に高圧側の作動流体が図９中矢印ｅや図１０中矢印ｆに示すように低圧側に流れることを防止することができる。また、シール部材１７はローター３と隙間１４に対応する領域において部分的に設けられるものであるので、ガイド蓋３５のシール部材１７に対する接触面積を小さくして摺動抵抗を低減でき、より効率の良いポンプとなる。

なお、図９及び図１０の例ではシール部材１７を回転軸方向（ａ方向）から見て直線に形成したが、シール部材１７の形状としてはこれに限定されるものではなく、領域２４を低圧側と高圧側とに仕切る形状を有するものであればよい。

また、図１１に示すように、収納凹部１６の径方向（ｂ方向）における外側端部に、ポンプ室１の内周面においてベーン４の先端が摺動するポンプ室内周面２５よりも外側に位置する端部収納部２７を形成し、該端部収納部２７にシール部材１７の径方向（ｂ方向）における外側端部を収納することが好ましい。

図１１に示すシール部材１７は実施形態１〜４と同様に、図１に示すようなガイド蓋３５とポンプ室内周面２５の間もシール部材１７で埋めるような形状となっており、収納凹部１６に回転軸方向（ａ方向）に摺動自在に収納されるものである。また、シール部材１７の外周端部が収納凹部１６の外周に亘って形成された端部収納部２７に収納されている。

このような構成を有することで、図１２に示すようにローター３の回転駆動時においてポンプ室内周面２５とローター３の外周面の間に存在する作動流体が収納凹部１６側に流れたとしても、この作動流体の流れは図中矢印ｇ、ｈ、ｉに示すように端部収納部２７に収納されたシール部材１７の外周端部に沿って回り込むような流れとなり、これによって収納凹部１６側に作動流体が流れ難くなって、ポンプ効率が低下することを防止できる。

また、図１３に示すようにシール部材１７の外周端部のローター３側の面２８と該面２８に対向する端部収納部２７の面２９との間にシール部材１７の周方向に亘る円環状の弾性シール体３０を設け、ローター３の回転駆動時において弾性シール体３０がシール部材１７と端部収納部２７とで回転軸方向に圧縮されてこの間が封止されるようにすることが好ましい。

このようにすることで、弾性シール体３０にて面２８と面２９の間を封止して摺動部分２５とローター３の外周面の間に存在する作動流体が収納凹部１６側に流れることをより確実に防止できる。

なお、図１１及び図１３の例では円環状のシール部材１７を有するものにおいて、シール部材１７の外径をポンプ室内周面２５の直径よりも大きくして、シール部材１７の外周端部を端部収納部２７に収納したが、例えば図９や図１０に示すような他の形状を有するシール部材１７の径方向（ｂ方向）における外側端部をポンプ室内周面２５よりも外側に突出するようにしてもよい。

また、上述した実施形態１〜４に示すような付勢手段を持つ本発明のベーンポンプにおいて、シール部材１７のガイド蓋３５に対向する面はフラットな面であってもよいし、図１４に示すようにガイド蓋３５に対向する面に動圧溝３２を形成してもよい。または、ガイド蓋３５のシール部材１７に対向する端面３５ａに動圧溝３２を形成しても良い。

図１４の例では円環状のシール部材１７又はガイド蓋３５の端面３５ａに内縁から外縁にまで亘る動圧溝３２がシール部材１７またはガイド蓋３５の周方向に複数形成されており、各動圧溝３２は回転軸方向（ａ方向）で見てローター３の回転方向（ｃ方向）後側に向かって突出したく字状に形成されている。

このような動圧溝３２を形成することで、ローター３の回転駆動時には動圧溝３２に作動流体が流入して動圧が生じる。これによってシール部材１７とガイド蓋３５との間に数μｍ程度の超微小隙間を形成することができ、ガイド蓋３５のシール部材１７に対する摺動抵抗を低減してより効率の良いポンプとなる。

なお、動圧溝３２の形状や数は図１４に示すものに限定されるものではない。また、本発明では実施形態１〜４のシール部材１７又はガイド蓋３５の端面３５ａに動圧溝３２を形成したが、図８〜１１に示す各例のシール部材１７に動圧溝を形成してもよい。

なお、前記各例では円形のポンプ部１ａの偏心位置に円形のローター３を設けたベーンポンプに本発明を適用した例を示したが、ポンプ部１ａの形状やローター３の形状を違えた他のベーンポンプに本発明を適用してもよいものとする。

１ ポンプ室
１ａ ポンプ部
１ｂ 収納部
２ ケーシング
３ ローター
４ ベーン
６ 軸受部
７ 軸
８ 吸入路
９ 吐出路
１０ 円筒部
１１ 周溝
１２ ローターの端面
１３ ベーン溝
１４ 隙間
１５ 作動室
１６ 収納凹部
１７ シール部材
１８ ポンプ室内底面
２０ 背圧室
２１ 連通路
２２ 連絡口
２２ａ 連絡口
２２ｂ 連絡口
２２ｃ 連絡口
２２ｄ 連絡口
２３ 連絡路
２４ 領域
２５ ポンプ室内周面
２７ 端部収納部
２８ 面
２９ 面
３０ 弾性シール体
３２ 動圧溝
３５ ガイド蓋
３５ａ ガイド蓋の端面
３６ 弾性体
３７ 連通スペース

Claims (12)

1. ケーシング内に形成されるポンプ室と、ポンプ室に偏心させて収納したローターと、ローターの回転軸を中心として径方向に伸びるとともに径方向及び回転軸方向の外方に開口する複数のベーン溝と、ポンプ室内周面とその先端が摺接するように各ベーン溝内にて径方向にスライド自在に配置されるベーンと、ポンプ室の内面とローターとベーンとで囲まれてローターの回転駆動によりその容積が大小変化する複数の作動室と、容積拡大過程にある作動室に作動流体を流入させる吸入路と、容積縮小過程にある作動室から作動流体を排出させる吐出路とを備えたベーンポンプにおいて、ローターの回転軸方向の両端面には、各ベーン溝の回転軸方向の開口を塞ぐとともに各ベーン溝内に配置されるベーンと摺接するガイド蓋を一体に設け、ポンプ室内底面に形成される収納凹部と、該収納凹部に回転軸方向に移動自在に収納されるシール部材と、シール部材とガイド蓋の回転軸方向の端面とを密着させる付勢手段を備え、シール部材にてポンプ室内の高圧側の作動流体がポンプ室内の低圧側へ流れることを防止することを特徴とするベーンポンプ。
2. 前記付勢手段によって、ローターの回転駆動時に前記シール部材をポンプ室内底面から突出させてガイド蓋に押し付けることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
3. 前記付勢手段によって、ローターの回転駆動時にローターをポンプ室内底面から押圧し、ガイド蓋をシール部材に押し付けることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
4. 前記シール部材は、複数個に分割されたものであり、前記付勢手段によってそれぞれのシール部材とガイド蓋の回転軸方向の端面とを密着させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のベーンポンプ。
5. 前記シール部材が、ポンプ室においてガイド蓋の回転軸方向の端面よりもポンプ室内底面側の領域を、高圧側と低圧側に仕切るものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のベーンポンプ。
6. 前記収納凹部の径方向における外側端部に、ポンプ室の内周面においてベーンの先端が摺動するポンプ室内周面よりも外側に位置する端部収納部が形成されると共に、該端部収納部に、前記シール部材の径方向における外側端部が収納されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のベーンポンプ。
7. 前記シール部材の外側端部のローター側の面と該面に対向する端部収納部の面との間に弾性シール体が設けられ、ローターの回転駆動時において前記弾性シール体が前記シール部材と端部収納部とで回転軸方向に圧縮されてこの間が封止されるものであることを特徴とする請求項６に記載のベーンポンプ。
8. 前記シール部材とガイド蓋の互いの対向面の一方に動圧溝が形成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のベーンポンプ。
9. 前記付勢手段が、弾性体による付勢構造で構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のベーンポンプ。
10. 前記付勢手段を、ポンプ室内において高圧側に位置するものほど、付勢力が大きくなるように複数設けていることを特徴とする請求項９に記載のベーンポンプ。
11. 前記付勢手段が、吐出路とポンプ室内を連通させる連通路で構成されて、連通路からポンプ室内に送り込んだ作動流体の圧力によってシール部材とガイド蓋の回転軸方向の端面とを密着させるものであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のベーンポンプ。
12. 前記連通路には、ポンプ室に作動流体を送り込む連絡口を複数設けてあり、各連絡口の開口面積がポンプ室内において高圧側に位置するもの程大きくなっていることを特徴とする請求項１１に記載のベーンポンプ。

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