JP2011099388A - Vacuum pump - Google Patents
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Description
本発明は、駆動軸と一体的に回転するロータにベーンが取り付けられたベーン式のバキュームポンプに関する。 The present invention relates to a vane type vacuum pump in which a vane is attached to a rotor that rotates integrally with a drive shaft.
自動車などの車両においては、ブレーキブースタ等の負圧源としてベーン式バキュームポンプが搭載されているものがある。ベーン式バキュームポンプは、円柱形状をなすポンプ室内に偏心状態で配設されたロータに溝を設け、この溝に複数枚のベーンがロータ径方向に移動可能に挿入された構造を有している。ロータが回転すると、遠心力によりベーンが溝から突出し、ベーンがポンプ室内周面と摺接することにより、隣り合うポンプ室間の気密が維持される。これとともに、ベーンにより区画された閉塞空間の容積が増減することで、空気の吸入、圧縮、排出が行われ、ポンプ室内に負圧が発生する。 Some vehicles such as automobiles are equipped with a vane vacuum pump as a negative pressure source such as a brake booster. The vane vacuum pump has a structure in which a groove is provided in a rotor arranged eccentrically in a cylindrical pump chamber, and a plurality of vanes are inserted in the groove so as to be movable in the rotor radial direction. . When the rotor rotates, the vane protrudes from the groove due to centrifugal force, and the vane is in sliding contact with the peripheral surface of the pump chamber, so that airtightness between adjacent pump chambers is maintained. At the same time, the volume of the closed space partitioned by the vanes increases and decreases, so that air is sucked, compressed, and discharged, and negative pressure is generated in the pump chamber.
バキュームポンプでは、ベーンにより区画された空間を気密にするため、ポンプ室内周面に対してベーンを摺接させる必要があり、摺接部分に抵抗が発生する。 In the vacuum pump, in order to make the space partitioned by the vanes airtight, the vanes need to be in sliding contact with the circumferential surface of the pump chamber, and resistance is generated in the sliding contact portion.
特許文献1には、ベーンの端部に摺接バーを取り付け、ベーンの内部には摺接バーをポンプ室内周面から離間させるためのバネを形成し、摺接バーとポンプ室内周面の間の摺動抵抗を低下させるバキュームポンプが開示されている。特許文献2には、バキュームタンクの負圧を検出する圧力センサを設け、負圧が規定負圧に達すると、励磁コイルによってベーンをロータ内部へと引き込むように構成したバキュームポンプの自動負荷制御装置が開示されている。 In Patent Document 1, a sliding contact bar is attached to an end portion of a vane, a spring for separating the sliding contact bar from the pump chamber peripheral surface is formed inside the vane, and between the sliding contact bar and the pump chamber peripheral surface. A vacuum pump that reduces the sliding resistance is disclosed. Patent Document 2 includes an automatic load control device for a vacuum pump that is provided with a pressure sensor that detects the negative pressure of a vacuum tank and that draws a vane into a rotor by an exciting coil when the negative pressure reaches a specified negative pressure. Is disclosed.
しかしながら、これらの特許文献に記載の技術では、バネ、圧力センサや励磁コイルといった追加要素と制御装置が必要になり、コストが増大する。 However, the techniques described in these patent documents require additional elements such as a spring, a pressure sensor, and an exciting coil and a control device, which increases costs.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、シンプルな構成でベーンとポンプ室内周面との間の摺動抵抗を低減するバキュームポンプを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a vacuum pump that reduces sliding resistance between a vane and a pump chamber peripheral surface with a simple configuration.
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、略円筒形の内周面を有し、吸気口と排気口とによって外部に連通するポンプ室を形成するハウジングと、ポンプ室の中心軸に対して偏心するように取り付けられ、径方向に形成された溝を有するロータと、溝に摺動可能に嵌合され、ロータの回転によって第1側面がポンプ室の内周面に沿って回転するように取り付けられたベーンとを備える。この態様のバキュームポンプは第1側面に対向するベーンの第2側面と溝により形成される空間と、吸気口とを連通する連通路を形成を備える。 In order to solve the above-described problems, a vacuum pump according to an aspect of the present invention includes a housing having a substantially cylindrical inner peripheral surface and forming a pump chamber communicating with the outside by an intake port and an exhaust port, and a pump chamber A rotor having a radially formed groove and slidably fitted in the groove, and the rotation of the rotor causes the first side surface to be aligned with the inner peripheral surface of the pump chamber. And a vane attached to rotate along. The vacuum pump according to this aspect includes a communication passage that communicates the second side surface of the vane facing the first side surface, the space formed by the groove, and the intake port.
この態様によると、ベーンの第2側面と溝により形成される空間と吸気口とを連通したことで、空間の空気が吸い出され、その空間の気圧を負圧にできる。この負圧によりベーンに対してロータの径方向内向きに吸引力を与えることができ、ベーンの第1側面とポンプ室の内周面との摺動抵抗が低減される。このように、吸気口と空間とを連通する連通路を形成するというシンプルな構成で、ベーンの第1側面がポンプ室の内周面に摺動するときの抵抗を低減することができる。 According to this aspect, by communicating the space formed by the second side surface of the vane and the groove and the air inlet, the air in the space is sucked out, and the atmospheric pressure in the space can be made negative. With this negative pressure, a suction force can be applied to the vane inward in the radial direction of the rotor, and sliding resistance between the first side surface of the vane and the inner peripheral surface of the pump chamber is reduced. Thus, the resistance when the first side surface of the vane slides on the inner peripheral surface of the pump chamber can be reduced with a simple configuration in which a communication path that connects the intake port and the space is formed.
バキュームポンプは連通路に設けた逆止弁をさらに備えてもよい。これにより、ベーンの第2側面と溝により形成される空間の気圧が負圧になった場合に、その気圧を維持することが可能となる。 The vacuum pump may further include a check valve provided in the communication path. Thereby, when the air pressure in the space formed by the second side surface of the vane and the groove becomes a negative pressure, the air pressure can be maintained.
本発明によれば、シンプルな構成でベーンとポンプ室内周面との間の摺動抵抗を低減することができる。 According to the present invention, the sliding resistance between the vane and the pump chamber peripheral surface can be reduced with a simple configuration.
図1は、実施形態に係るバキュームポンプ10の平面図であり、図2は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、ブレーキブースタの負圧源として機能する。なお、図1は、バキュームポンプ10からカバー部材32を取り外した状態を示しており、カバー部材32の内筒部32aを取り付けたときの位置、および吸気口22の位置を点線で示す。
FIG. 1 is a plan view of a
ハウジング12の内周面は略円筒形状に形成される。内周面が略円筒形状とは、ハウジング12の断面が、真円形や楕円形であることに限られず、曲線で囲まれた円形であることを意味する。ハウジング12の開放端は円形状のカバー部材32で塞がれており、ハウジング12の内周面および底面とカバー部材32によってポンプ室が形成されている。ハウジング12は車両内部の固定部材に固定される。
The inner peripheral surface of the
ポンプ室28の内部には、円柱形のロータ14が、ポンプ室28の中心軸に対して偏心された軸14aを中心軸として回転自在に収容されている。ロータ14は、軸14aから径方向に放射状に形成された5つのベーン溝24a,24b,24c,24d,24e(以下、これらを区別しない場合は、「ベーン溝24」という)を有する。
A
各ベーン溝24には、平板形状に形成された5つのベーン16a,16b,16c,16d,16e(これらを区別しない場合は「ベーン16」という)が、円柱形のロータ14の径方向に進退するように摺動自在に嵌合されている。5つのベーン16は、放射線状に等間隔に配置される。
In each vane groove 24, five
ベーン16の径方向外側に位置する第1側面は、ロータ14の回転時にベーン16に付与される遠心力によってハウジング12の内周面に摺接する。ベーン16の第1側面は、ポンプ室28の内周面の曲率に応じた曲面として構成されることが好ましい。この第1側面に対向するベーン16の第2側面は、ベーン16の径方向内側に位置する。ベーン16のカバー部材32側の第3側面、および第3側面に対向するハウジング底面側の第4側面は、それぞれカバー部材32およびハウジング底面と接触する。このようにして、5枚のベーン16が、第1ポンプ室28a、第2ポンプ室28b、第3ポンプ室28c、第4ポンプ室28dおよび第5ポンプ室28e(これらを区別しない場合は「ポンプ室28」という)を区画している。なお、ベーン溝およびベーン溝に嵌合されるベーンの数は、3つ以上であればよく、5つに限定される必要はない。例えば、ロータに三枚のベーンが放射状に120度間隔で設けられた三枚ベーンのバキュームポンプであってよい。
The first side surface located on the radially outer side of the
ポンプ室28は、吸気口22および排気口26によって外部と連通する。排気口26は、ポンプ室28に連通するようにハウジング12に設けられている。一方、吸気口22は、ポンプ室28に連通するようにカバー部材32に設けられている。吸気口22にはエアーインレットパイプ38が接続されており、外部の空気をポンプ室28内に引き込む。吸気口22内には、ポンプ室28からの空気の逆流を防止するためのバルブ(不図示)が設置されてよい。排気口26は図1に示すようにポンプ室28の内周面を切り欠いて形成される。
The
ロータ14の軸14aは、ハウジング12の底面に形成された筒状部50を貫通し、カップリング18を介してエンジン(不図示)のカムシャフト30と接続される。ハウジング12の筒状部50には軸受20が設けられ、軸受20はカップリング18を介してロータ14を回転自在に支持する。カムシャフト30内には、図示しない給油装置に接続されたオイル流路が貫通している。
The
カムシャフト30がエンジンにより回転され、ロータ14が図1において時計回り方向に回転されると、遠心力によりベーン16の平板面はベーン溝24に沿って摺動して、ベーン16の第1側面がハウジング12の内周面に当接され、当接された状態を保ちながらハウジング12の内周面に沿って回転する。このロータ14の回転に伴い各ポンプ室28の体積が膨張または圧縮されることによって、吸気口22からポンプ室28内に空気が吸入されると共に、排気口26からポンプ室28内の空気が排出される。この動作により、ポンプ室内に負圧が作り出される。
When the
具体的には、ロータ14の回転によりポンプ室28の体積が変化する。たとえば、図1に示す第5ポンプ室28eは膨張工程にあり、第1ポンプ室28aは吸入工程にあり、第2ポンプ室28bは圧縮工程にあり、第3ポンプ室28c、第4ポンプ室28dは排気工程にある。
Specifically, the volume of the
まず、第4ポンプ室28dは排気口26から室内の空気をほとんど排気した状態にある。そして、回転が進んだ第5ポンプ室28eでは室内の体積が膨張しており、室内の気密が維持されることで室内の気圧を負圧にできる。さらに回転が進んだ第1ポンプ室28aは、吸気口22に連通するようになるため、吸気口22から空気を吸い込む。これにより吸気口22につながる外部に負圧を供給できる。吸気を終えた第2ポンプ室28bは、ポンプ室28内の体積が縮小され、室内の気圧が上昇する。そして回転が進んだ第3ポンプ室28cは、排気口26に連通し、外部に室内の空気が排気される。このようにバキュームポンプ10は、空気の吸排を行いながら負圧を生成している。
First, the
ロータ14が回転すると、給油装置(不図示)による送出力とベーン16の回転により発生する負圧とによって、カムシャフト30の内部に設けられたオイルインレットパイプ(不図示)を通って潤滑油がロータ14内部の流路に流入する。ロータ14内部の流路から、ハウジング12の底面に形成された溝(不図示)またはカバー部材32に形成された溝(不図示)を通して潤滑油がポンプ室28内に供給される。ポンプ室28に流入した潤滑油は、ベーン16とポンプ室内壁との間を潤滑するとともに、区画された各ポンプ室28の間の気密を維持する。ポンプ室28内に供給された潤滑油は空気に混入し、ベーン16の回転に伴って空気と共に排気口26から排出される。
When the
ベーン16の径方向内側に位置する第2側面、ベーン溝24、カバー部材32の面およびハウジング底面により、第1ベーン背面空間36a、第2ベーン背面空間36b、第3ベーン背面空間36c、第4ベーン背面空間36dおよび第5ベーン背面空間36e(これらを区別しない場合は「ベーン背面空間36」という)が形成されている。
A first vane back
各ベーン背面空間36は、各ベーン16に形成された切り欠き部40により、互いに連通する。詳細には、切り欠き部40およびロータ14に形成された凹部44により環状空間42が形成され、各ベーン背面空間36はこの環状空間42によりつながっている。そのため、ベーン16が径方向に摺動し各ベーン背面空間36の体積が変化しても、各ベーン背面空間36の気圧はほぼ等しくできる。このベーン背面空間36および環状空間42は、後述する連通路34を除けば、気密されている。なお、図1には、ロータ14の凹部44の内周面からカバー部材32の内筒部32aの外周面(点線で示す)で構成されている環状空間42の様子が示される。
Each vane back
実施形態のような自動車用のバキュームポンプ10では、ロータ14がエンジンのカムシャフト30で駆動されるので、エンジンの駆動に応じてバキュームポンプが作動し続ける。そのため、ベーン16の第1側面とポンプ室内周面との間で発生する摺動抵抗(以下、「第1側面の摺動抵抗」という場合がある)により、結果的にエンジントルクを損失している。このトルク損失は、エンジンの燃費を悪化させる一因となる。
In the
そこで、実施形態に係るバキュームポンプ10は、吸気口22とベーン背面空間36とを環状空間42を介して連通する連通路34を形成する。これにより、ベーン背面空間36の気圧を吸気口22に連通するポンプ室28の気圧に等しくでき、ベーン背面空間36の気圧を負圧にできる。ベーン背面空間36の負圧により、ベーン16にロータ14の中心軸方向に引き寄せられる力が加わり、ベーン16の第1側面とハウジング12の内周面との摺動抵抗が低減され、燃費が向上する。
Therefore, the
また、ベーン16の第1側面とポンプ室内周面との間で発生する摺動抵抗が大きければ、ベーン16によるポンプ室28の密閉率が高くなり、第1側面の摺動抵抗が小さくなれば、ポンプ室28の密閉率が低くなる。ここで、ポンプ室28の気圧が負圧でなく大気開放している場合は、ポンプ室28の密閉率が低くてもよいため、第1側面の摺動抵抗を小さくすれば、エンジントルクの損失を低減でき、好ましい。
Further, if the sliding resistance generated between the first side surface of the
たとえば、図1に示す排気工程にある第3ポンプ室28cおよび第4ポンプ室28dの気圧は正圧もしくは大気圧である。ベーン16cの第1側面側の気圧が大気圧で、第2側面側の気圧が負圧であるため、その差圧によりベーン16cは他のベーン16よりベーン背面空間36の負圧の影響を大きく受け、摺動抵抗をより低減することができる。したがって、ベーン背面空間36を負圧にすることで、ベーン16の第1側面の摺動抵抗を効率的に低減できる。排気工程にあるベーン16cの第1側面は、ポンプ室28の内周面から離間してもよい。
For example, the atmospheric pressure in the
また、ベーン背面空間36の気圧を負圧にすることで、潤滑油をベーン背面空間36に吸引して、ポンプ室28内に吸引する構成であってもよい。このとき、ロータ14内のオイル流路とベーン背面空間36をつなぐ経路が形成されていてよい。
Further, the configuration may be such that the lubricating oil is sucked into the vane back
この連通路34は、カバー部材32に設けられる。なお、吸気口22がカバー部材32以外に設けられる場合は、吸気口22が設けられた部材に連通路34が形成される。
The
ここで、バキュームポンプ10は、ブレーキブースタの負圧源として機能するため、ブレーキの使用頻度によって、吸気口22内の気圧が変化する。ブレーキの使用頻度が高い場合、吸気口22に多くの空気が流れ込み、ベーン背面空間36の気圧が上がることがある。そこで、実施形態に係るバキュームポンプ10は、連通路34に逆止弁(不図示)を備える。
Here, since the
この逆止弁は、ベーン背面空間36の気圧が吸気口22の気圧より高い場合に開弁し、ベーン背面空間36の気圧が吸気口22の気圧より低い場合に閉弁する。これにより、ベーン背面空間36の気圧を負圧に維持できる。
This check valve opens when the pressure in the vane back
また、逆止弁の代わりに電磁制御弁を設けてよい。つまり、バキュームポンプ10は、連通路34に電磁制御弁を備える。これにより、ベーン背面空間36の気圧を制御することができ、ベーン背面空間36と吸気口22を連通するタイミングを制御することができる。たとえば、電磁制御弁の開閉を制御する制御装置によって、ブレーキの使用頻度が所定の閾値より高いと推定される場合には、電磁制御弁を開弁してベーン背面空間36の気圧を上昇させ、ポンプ室28の密閉率を上げるよう制御する。一方、ブレーキの使用頻度が所定の閾値より低いと推定される場合には、電磁制御弁を閉弁してベーン背面空間36の負圧を維持させ、ベーン16の第1側面の摺動抵抗を下げるように制御する。また、電磁制御弁の開閉を制御する制御装置は運転者によるブレーキ操作の有無によりベーン背面空間36の気圧を制御してもよい。
An electromagnetic control valve may be provided instead of the check valve. That is, the
このような逆止弁または電磁制御弁を連通路34に設けることで、ベーン背面空間36の気圧をより真空に近づけることができ、ベーン16をロータ14の軸14aに向かって吸引する力を強めることができる。
By providing such a check valve or electromagnetic control valve in the
以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態はあくまで例示であり、実施の形態どうしの任意の組合せ、実施の形態の各構成要素の組合せなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能である。 The present invention has been described based on some embodiments. These embodiments are merely examples, and it will be understood by those skilled in the art that modifications such as arbitrary combinations of the embodiments and combinations of the components of the embodiments are also within the scope of the present invention. By the way. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art. The configuration shown in each drawing is for explaining an example, and can be appropriately changed as long as the configuration can achieve the same function.
10 バキュームポンプ、 12 ハウジング、 14 ロータ、 16 ベーン、 18 カップリング、 20 軸受、 22 吸気口、 24 ベーン溝、 26 排気口、 28 ポンプ室、 30 カムシャフト、 32 カバー部材、 34 連通路、 36 ベーン背面空間、 38 エアーインレットパイプ。 10 vacuum pump, 12 housing, 14 rotor, 16 vane, 18 coupling, 20 bearing, 22 intake port, 24 vane groove, 26 exhaust port, 28 pump chamber, 30 camshaft, 32 cover member, 34 communication path, 36 vane Back space, 38 air inlet pipe.
Claims (2)
前記ポンプ室の中心軸に対して偏心するように取り付けられ、径方向に形成された溝を有するロータと、
前記溝に摺動可能に嵌合され、前記ロータの回転によって第1側面が前記ポンプ室の内周面に沿って回転するように取り付けられたベーンと、を備え、
前記第1側面に対向する前記ベーンの第2側面と前記溝により形成される空間と、前記吸気口とを連通する連通路を形成したことを特徴とするバキュームポンプ。 A housing having a substantially cylindrical inner peripheral surface and forming a pump chamber communicating with the outside by an intake port and an exhaust port;
A rotor having a groove formed so as to be eccentric with respect to the central axis of the pump chamber and formed in a radial direction;
A vane slidably fitted in the groove, and attached so that the first side surface rotates along the inner peripheral surface of the pump chamber by rotation of the rotor;
A vacuum pump characterized in that a communication path that communicates the second side surface of the vane facing the first side surface and the space formed by the groove and the intake port is formed.
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Cited By (3)
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2009
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