JP2014020213A - ベーン機械のベーン摩耗予測構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のベーン摩耗予測構造は、ロータ21に、ベーン溝25内を中継し、シリンダ室19内の異なる二室19a,19bを連通する連通路30を設け、中継する通路部分が、ベーン溝に収めたベーンによって、常時は閉じ、ベーンの摩耗が所定量、進行すると開放される構成とした。これにより、ベーンの摩耗が所定量まで進み、ベーンの全長が短くなると、それまでベーンにより閉じられていたベーン溝内を中継する通路部分が開放され、ベーンで仕切られる二室が、連通路を通じて連通する。これで、今までの正規性能を発揮する運転でなく、それよりもかなり性能が劣化した運転に変わる。この意図的に誘発された劣化運転により、ベーンが摩耗限界に近付いた状況であることの予測が行える。
【選択図】図6
Description
バキュームポンプ(ベーン機構)には、吸入穴、吐出穴を備える円形のシリンダ室、同シリンダ室内に回転自在に収められたロータ、複数枚のベーン(プレート状)を組み合わせた構造が用いられる。多くは、ロータの外周面に放射状に複数のベーン溝を形成し、これらベーン溝内にベーンの基端側を進退自在に収め、ベーンの先端部をシリンダ室の内周面と接触させることによって、シリンダ室内を複数に仕切る構造(遠心力やばね部材などによる)が用いられる。つまり、ロータの回転によりベーンをシリンダ室の内周面に沿って摺動させることで、負圧を発生させるようにしてある。
ブレーキシステムに用いられるバキュームポンプは、作動時間に比例してベーンの摩耗が進むため、ベーンが摩耗限界を達すると、急激にバキュームポンプの機能を失陥させ、ブレーキシステムに大きな影響を与えてしまう。特にカーボン部材から形成したベーンを用い、潤滑油を用いずに、ベーン廻りの潤滑を行わせるバキュームポンプは、こうした摩耗の影響を受けやすい。
従来は、引用文献1,2に開示されているようにベーンの側面に溝部を形成して、ベーンの気密性を高めたり、ベーンの潤滑性を高めたりする技術が提案されているだけである。
そこで、本発明の目的は、ベーンの摩耗が、急激な性能劣化をもたらす摩耗が摩耗限界に近付いたことを予測可能としたベーン機械のベーン摩耗予測構造を提供することにある。
これにより、ベーン機械の運転にて、ベーンの摩耗が所定量まで進み、ベーンの全長が短くなると、それまでベーンによって閉じられていた連通路のベーン溝内を中継する通路部分が開放される。すると、ベーンで仕切られるはずの二室は、連通路を通じて連通する。これで、二室間で漏れが生じ、ベーン機械は、今までの正規性能を発揮する運転でなく、それよりもかなり性能が劣化した運転に変わる。
請求項2の発明は、ベーンが摩耗限界に近付いていることの予測が正確に行われるよう、連通路の通路部分における開放は、ベーンが摩耗限界の近くまで摩耗したときであることとした。
請求項2の発明によれば、ベーンが摩耗限界に近付いていることを正確に予測することができる。
図1は本発明を適用した電動バキュームポンプ(本願のベーン機構に相当)を、同ポンプを組み込んだ電気自動車(電動車両)のアシストブレーキシステムと共に示し、図2〜5は同電動バキュームポンプの各部の構造を示している。
まず、図1を参照してアシストブレーキシステムaの概略を説明すると、図中1は電気自動車(電動車両)の車室2の内外を仕切るダッシュパネル、4は同ダッシュパネル1の下段側に据付けた負圧式の倍力装置、5は同倍力装置4の出力側に接続された油圧式のマスタシリンダ装置である。マスタシリンダ装置5から倍力装置4内蔵のダイヤフラムプレート4aを通じ車室2内へ延びているオペレーティングロッド6の端部には、ブレーキペダル8が設けられている。
すなわち、電気自動車は、エンジン搭載車のような負圧発生源となるエンジンが無いため、倍力装置4の負圧入口部4bには、ベーン機械であるところのバキュームポンプ、例えば電動バキュームポンプ10が接続される。これで、電動バキュームポンプ10から倍力装置4へ、ブレーキ操作のアシストに求められる負圧が供給されるようにしている。ちなみに電動バキュームポンプ10と倍力装置4間は、接続ホース11により接続され、アシストブレーキシステムaの全体を構成している。
具体的には、図2に示されるようにポンプ部14は、円形のポンプリング16の両側に、それぞれ平板状のポンプカバー18a,18bを据付けて、内部に円形のシリンダ室19を形成する。このシリンダ室19内に、モータ部12の出力軸12aと連結した円形のロータ21が収められる。ロータ21は、ポンプリング16(シリンダ室19)の中心とは偏心した位置に配置され、この偏心した位置を中心に回転駆動される。
すなわち、図5に示されるように電動バキュームポンプ10は、モータ部12によりロータ21が駆動(回転)されるにしたがい、外周面上の各ベーン23が、遠心力により外側へ張り出て、先端部をシリンダ室19の内周面に押し付ける。
すると、各ベーン23は、シリンダ室19の内周面と接触しながら移動する。このときの各ベーン23で仕切られた室の空間容積の変化(小)により、吸入穴27から空気を掻き出し、吐出穴28から大気へ排気する。これにより、電動バキュームポンプ10で発生した負圧が倍力装置4へ与えられる。
このとき、ベーン先端部が、想定を越えるポンプ機能の稼働などから、摩耗限界(急激にポンプ性能の失陥が生じるとされる)に近付くまで摩耗が進行したとする(ベーン全長:短)。
これにより、図6に示されるようにベーン23で仕切られるはずの初期段階の二室19a,19b(隣室)は、二つのベーン溝25の各開口部30bを中継部として、貫通口30aを通じ、連通し始める。すると、室19a内に閉じ込められる空気は、図6中の矢印に示されるように二つのベーン溝30a、連通孔30を通じ、ロータ21の外周面に開口する開口部30cから、隣室の室19bに漏れ出す。この漏れの発生により、電動バキュームポンプ10は、それまでの正規のポンプ性能を発揮する運転でなく、空気を掻き出す性能が劣る、かなり劣化したポンプ運転となる。
特に、ベーン23の摩耗限界の近くで連通孔30を開放(開口部30bの開放)させたことにより、ベーン23が摩耗限界の直前の状況であることを、正確に予測することができる。
図7は、本発明の第2の実施形態の要部を示す。
本実施形態は、3枚のベーン23を有して構成される電動バキュームポンプに本発明を適用したものである。図7において、第1の実施形態と同じ部分には同一符号を付してその説明を省略した。
図8〜図10は、本発明の第3の実施形態の要部を示す。
本実施形態は、第1の実施形態のようにロータ21に隣室19a,19bを連通させる構造を設けるだけでなく、ベーン23にも連通構造を設けて、吸入初期の段階にある二室19a,19b(異なる二室)を連通させ、電動バキュームポンプにおける劣化運転を誘発されやすくしたものである。
この空気の漏れが、第1の実施形態で述べた連通孔30からの空気の漏れと共に行われ、大量の空気の漏れをもたらす。このため、電動バキュームポンプは、ポンプ性能を劣化させた運転が誘発されやすくなる。
図11は、本発明の第4の実施形態の要部を示す。
本実施形態は、ロータにベーンを設けた電動バキュームポンプ(ベーン機械)でなく、シリンダ室の内周面にベーンを設けたベーン機械、例えばベーン式コンプレッサに本発明を適用したものである。
なお、本発明は、上記した第1〜4の実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施してもよい。例えば上述した実施形態の連通孔30は、貫通孔から形成したが、これに限らず、ロータ21やシリンダリング45の側面に貫通溝を形成して連通孔を構成してもよく、連通孔の構造には限定されるものではない。また第1〜3の実施形態では、ベーン両側の二室を連通する構造を挙げたが、シリンダ室内の異なる二室を連通させる構造であればよく、要は劣化運転を誘発しさえすればよい。
19 シリンダ室
21 ロータ
23 ベーン
25 ベーン溝
30 連通孔
30a 貫通孔
40 貫通口
Claims (3)
- 円形のシリンダ室と、同シリンダ室内に設けられたロータと、前記シリンダ室の内周面および前記ロータの外周面のうちの一方に形成されたベーン溝と、同ベーン溝内に突出自在に収められ、先端部が前記シリンダ室の内周面および前記ロータの外周面のうちの他方の周面と接し前記シリンダ室内を複数の室に仕切るベーンとを有し、前記ベーンが、先端部での摩耗にしたがい前記ベーン溝内から繰り出されるベーン機械において、
前記ロータに、前記ベーン溝内を中継して、前記シリンダ室内の異なる二室を連通する連通路を設け、
前記ベーン溝内を中継する前記連通路の通路部分が、前記ベーン溝に収めた前記ベーンによって、常時は閉じ、前記ベーンの摩耗が所定量、進行すると開放される
ことを特徴とするベーン機械のベーン摩耗予測構造。 - 前記連通路の通路部分は、前記ベーンが摩耗限界の近くまで摩耗したとき、開放するものであることを特徴とする請求項1に記載のベーン機械のベーン摩耗予測構造。
- 更に、前記ベーンは、前記異なる二室を連通する貫通口を有し、
前記貫通口が、常時はベーン溝の壁面により塞がれ、前記ベーンの摩耗が所定量、進行すると前記ベーン溝外に現れる
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のベーン機械のベーン摩耗予測構造。
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