JP2016070153A - バキュームポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ベーンに掛かる圧力を逃すことで破損を防止することができるバキュームポンプの構造を提供する。【解決手段】ポンプ室２Ａを有するハウジング２と、前記ポンプ室内に配置されるロータ３と、前記ロータによって支持され、前記ロータの回転に伴って前記ポンプ室を複数の作動空間に区画するベーン４と、を備え、前記ポンプ室内に潤滑油が供給されるバキュームポンプ１において、前記ベーンは、その両側面によって前記作動空間を区画するとともに、前記両側面にそれぞれ開口する逃し穴が形成され、前記逃し穴の開口部は、前記ポンプ室内に負圧が生成され、その負圧が作用したときに閉塞されることを特徴とする。【選択図】図５

Description

本発明は、バキュームポンプに関し、ベーンの破損を回避する技術に関する。

特許文献１には、自動車用のバキュームポンプとして使用されるベーンポンプが開示される。一般的なベーンポンプでは、略円形のポンプ室内に偏心して設けられるロータを設け、ロータの径方向に形成されたスリットでベーンを支持する。ベーンは、ロータのスリットに対して摺動可能に支持されており、その両端は、ポンプ室の内周面と接触した状態が維持されるように構成される。そして、ロータを回転駆動することでベーンによって区画されたポンプ室内の作動空間の容積を拡縮することでバキュームポンプとしての機能を果たしている。

特開２０１２−６７７３０号公報

従来のベーンポンプでは、ベーンを回転させることでポンプ室内の気体を圧縮することで負圧を生成している。また、ポンプ室内には潤滑油が供給され、各要素の回転駆動を滑らかにする役目を果たしている。しかしながら、低温始動時等に潤滑油の粘度が大きくなりベーンに掛かる圧力が極端に大きくなる状況が発生し得る。
本発明は、上記課題を鑑み、ベーンに掛かる圧力を逃すことで破損を防止することができるバキュームポンプの構造を提供する。

本発明は、ポンプ室を有するハウジングと、前記ポンプ室内に配置されるロータと、前記ロータによって支持され、前記ロータの回転に伴って前記ポンプ室を複数の作動空間に区画するベーンと、を備え、前記ポンプ室内に潤滑油が供給されるバキュームポンプにおいて、前記ベーンは、その両側面によって前記作動空間を区画するとともに、前記両側面にそれぞれ開口する逃し穴が形成され、前記逃し穴の開口部は、前記ポンプ室内に負圧が生成され、その負圧が作用したときに閉塞されることを特徴とする。

本発明のバキュームポンプの一実施形態では、前記逃し穴の開口部には、前記開口部を閉塞可能な閉塞部材と、前記閉塞部材を開口部から離れる方向に付勢する付勢部材とが設けられ、前記負圧が作用したときに前記付勢部材の付勢力に抗して前記閉塞部材が移動して開口部を閉塞する。

本発明のバキュームポンプの別実施形態では、前記逃し穴の開口部には、前記開口部を閉塞可能、かつ、前記開口部よりも突出しない回動範囲で回動可能な閉塞部材が設けられ、前記負圧が作用したときに前記閉塞部材が回動して開口部を閉塞する。

本発明のバキュームポンプの他の実施形態では、前記逃し穴の内部には、前記開口部を閉塞可能な閉塞部材が移動自在に収容されるとともに、前記閉塞部材を一時的に係止する係止溝が設けられ、前記負圧が作用したときに前記閉塞部材が前記係止溝から外れて移動して開口部を閉塞する。

本発明によれば、低温始動時等、ポンプ室内部の潤滑油の粘度が大きくベーンに極端な高圧が作用し得る状況において、逃し穴を通じてベーンに掛かる圧力を逃すことで、ベーンの破損を回避できる。

バキュームポンプの一実施形態であるベーンポンプを示す平面図である。 ベーンの構造を示す斜視図である。 ベーンの内部構造を示す断面図である。 通常時のベーンポンプの作動状態を示す平面図である。 始動時のベーンポンプの作動状態を示す平面図である。 ベーンの別実施形態を示す図である。 ベーンの他の実施形態を示す図である。

図１を参照して、本発明のバキュームポンプの一実施形態であるベーンポンプ１について説明する。ベーンポンプ１は、例えば、エンジンルームの側面に固定され、ブレーキ倍力装置の負圧源として機能する。

ベーンポンプ１は、楕円形のポンプ室２Ａを有する段付円筒状のハウジング２と、ハウジング２の背面側からポンプ室２Ａ内に突出するように配置されるとともに、ポンプ室２Ａの中心に対して軸心を偏心させて配置されたロータ３と、ポンプ室２Ａ内に配置されるとともに、ロータ３に支持され、ロータ３とともに回転してポンプ室２Ａ内を常時複数の作動空間２ａ〜２ｃに区画するベーン４と、ハウジング２の開口を塞ぎ、ポンプ室２Ａを密閉するカバー５とを備えている。

ハウジング２は、その内部がポンプ室２Ａとなる大径部２Ｂと、大径部２Ｂの外壁面側に隣接して形成された小径部とを備えており、小径部の内周面によってロータ３を回転自在に軸支している。ハウジング２の大径部２Ｂの側壁面には、前記ブレーキ倍力装置からポンプ室２Ａへ気体（空気）を吸引するための吸引通路６が設けられており、この吸引通路６の上流には、前記ブレーキ倍力装置の負圧を維持するための逆止弁１０が設けられている。
また、ポンプ室２Ａの内壁面からハウジング２の外壁面まで貫通する貫通孔が穿設されており、この貫通孔が、ポンプ室２Ａからハウジング２の外部へ気体を排出するための排出通路７となっている。排出通路７の出口には、所要時に排出通路７を開閉するリードバルブ（不図示）が設けられている。

ポンプ室２Ａ内となるロータ３の軸方向の一端には直径方向のスリット３Ａが形成されており、スリット３Ａに板状のベーン４が直径方向に摺動自在に取り付けられている。ベーン４の両先端にはポンプ室２Ａの内周面と摺動するキャップ４Ａが取り付けられている。ロータ３とベーン４が回転する際には、両キャップ４Ａがポンプ室２Ａの内周面と気密を保持して摺動するとともに、ベーン４の両側端面４Ｂ・４Ｂはカバー５の内側面及びポンプ室２Ａの内壁面と摺動し、かつ、ロータ３の外周面の一部がポンプ室２Ａの内周面と接触した状態に維持される。それによって、ポンプ室２Ａ内が拡縮可能な作動空間２ａ〜２ｃとして区画されるようになっている。

エンジンが駆動されると、エンジンの駆動に連動してロータ３およびベーン４が回転されるので、ポンプ室２Ａ内の三つの作動空間２ａ〜２ｃの容積が拡縮される。これにともなって吸引通路６を介して各作動空間２ａ〜２ｃ内へ前記ブレーキ倍力装置内の気体（空気）が吸引されるとともに各作動空間２ａ〜２ｃ内の気体は、排出通路７および開放された状態のリードバルブを介してポンプ室２Ａの外部である前記エンジンルーム内へ排出される。
ロータ３とベーン４が回転される作動時には、所定の給油通路を介してポンプ室２Ａ内とベーン４の摺動部分に潤滑油が供給される。そして、ポンプ室２Ａ内に流入した潤滑油はポンプ室２Ａ内の下部に一次貯溜された後に、回転されるベーン４とそのキャップ４Ａによって移動されてから排出通路７と開放状態のリードバルブを介してポンプ室２Ａの外部である前記エンジンルーム内へ排出される。

図２から図５を参照して、ベーン４について説明する。
ベーン４は、略直方体形状に形成され、その両先端面にキャップ４Ａがそれぞれ取り付けられている。ベーン４は、側端面４Ｂと異なる側面、つまりポンプ室２Ａを複数の作動空間に区画する両側面を有し、それら両側面にそれぞれ開口する逃し穴４Ｃを有する。
逃し穴４Ｃは、ベーン４の回転方向上流側に開口する開口部４Ｄ・４Ｄと、開口部４Ｄ・４Ｄ間を繋ぐ連通溝４Ｅとを有する。言い換えると、逃し穴４Ｃは、ロータ３に支持されて摺動しつつ回転するベーン４の作動側となる先端面と、その反対側の後端となる背面に開口し、両側面間を連通している。逃し穴４Ｃに設けられた開口部４Ｄ・４Ｄは、所要時に開放／閉塞されるように構成される。より詳細には、ポンプ室２Ａ内に負圧が生成され、その負圧が開口部４Ｄに作用したときに閉塞され、かつ、それ以外の状態では開放されるように構成されている。

図３に示すように、各開口部４Ｄには、開口部４Ｄを閉塞可能なボール４Ｆと、ボール４Ｆを開口部４Ｄから離れる方向に付勢するスプリング４Ｇとが設けられる。本実施形態において、開口部４Ｄは、ボール４Ｆと係合した際に閉塞するとともに、係合時にボール４Ｆが開口部４Ｄから突出しないように形成されている。スプリング４Ｇは、連通溝４Ｅの底部に固定されるとともに、ボール４Ｆに固定されており、ボール４Ｆを連通溝４Ｅの底部側に引っ張る方向に付勢する。つまり、スプリング４Ｇは、開口部４Ｄを開放する方向にボール４Ｆを付勢している。
なお、スプリング４Ｇのばね定数は、ベーン４にベーンポンプ１の負圧が作用したときに伸長する大きさに設定される。

図４に示すように、ベーンポンプ１の作動時において、ベーン４の作動側（ベーン４の回転方向上流側）に高圧が発生し、ベーン４の背面側（ベーン４の回転方向下流側）に負圧が発生する。これにより、ベーン４の作動側の開口部４Ｄは開放されるとともに、ベーン４の背面側の開口部４Ｄに負圧が作用し、スプリング４Ｇの付勢力に抗してボール４Ｆが開口部４Ｄに引っ張られて閉塞される。従って、通常時のベーンポンプ１の作動状態においては、ボール４Ｇによって開口部４Ｄが塞がれることとなり、逃し穴４Ｃの片側が閉じられた状態が維持される。
通常時のベーンポンプ１の作動状態において、逃し穴４Ｃは閉塞されており、逃し穴４Ｃを通じた潤滑油の流通は行われない。

図５に示すように、ベーンポンプ１の始動時には、ベーン４の作動側（ベーン４の回転方向上流側）には高圧が発生するが、ポンプ室２Ａ内に負圧が生成されていないため、ベーン４の背面側（ベーン４の回転方向下流側）に大気圧が作用する。これにより、スプリング４Ｇの付勢力によって、ボール４Ｆが開口部４Ｄの内側に引っ張られた状態が維持される。また、ベーンポンプ１の作動側、つまり排出通路７と相対する側の開口部４Ｄには高圧が作用する。従って、開口部４Ｄ・４Ｄが共に開放された状態となり、逃し穴４Ｃが連通される。このように、ベーンポンプ１の始動時には、高圧が掛かる作動側から逃し穴４Ｃを通じて背面側に圧力が逃される。
始動時には、ベーン４の逃し穴４Ｃが連通された状態が維持され、ベーン４に掛かるトルクを低減できるとともに、ベーン４の側面に掛かる高圧を反対側の側面に逃すことができる。ひいては、低温始動時等、ベーンポンプ１の内部の潤滑油の粘度が高い状態においても、ベーン４に極端な高圧が作用することを避けることができ、ベーン４の破損を回避することができる。

以上のように、本実施形態のベーンポンプ１の構成要素であるベーン４には、ベーン４の作動面から背面に圧力を逃がすための逃し穴４Ｃが設けられている。また、逃し穴４Ｃは、ポンプ室２Ａ内に十分な負圧が生成されていない始動時に連通し、十分な負圧が形成された通常時に閉塞するように構成される。これにより、始動時にベーン４に掛かるトルクを低減することができる。そして、低温始動時等、内部の潤滑油の粘度が大きくベーン４の作動面側に極端な高圧が作用し得る状況において、連通状態にある逃し穴４Ｃを通じて高圧の潤滑油及び気体をベーン４の背面側に流通させて、ベーン４に掛かる圧力を低減できる。従って、高圧に起因するベーン４の変形を回避できる。
さらに、ベーン４に高圧が掛からないことから、排出通路７の開口面積を大きく取る必要がない。これにより、排出通路７の大きさを出来る限り小さくすることができ、ベーンポンプ１のリークを低減できる。

図６に示すように、開口部４Ｄの開口にシャッタ４Ｈを設けて、逃し穴４Ｃの開閉を制御しても良い。
シャッタ４Ｈは、開口部４Ｄに回動自在に取り付けられるとともに、開口部４Ｄよりも突出しない範囲で回動可能である。つまり、シャッタ４Ｈの回動範囲をベーン４の内方側に限定している。このように構成されるシャッタ４Ｈは、通常時は負圧を受けて開口部４Ｄを閉塞し、始動時は負圧の作用を受けないことで開口部４Ｄを開放する。

図７に示すように、逃し穴４Ｃの内部の連通溝４Ｅの両端に係止溝４Ｊ・４Ｊを設け、逃し穴４Ｃ内に開口部４Ｄを閉塞可能なボール４Ｆを移動自在に収容することで、逃し穴４Ｃの開閉を制御しても良い。
係止溝４Ｊは、連通溝４Ｅの両端から延出されており、連通溝４Ｅ内を移動するボール４Ｆに遠心力が作用した際に、ボール４Ｆを一時的に係止する。そして、ベーン４が回転することで、ボール４Ｆが一側の係止溝４Ｊに移動し、さらに開口部４Ｄを通じて負圧が作用した際に、ボール４Ｆが開口部４Ｄ側に引っ張られて開口部４Ｄを閉塞する。他方、始動時には、負圧の作用を受けないことで、ボール４Ｆが係止溝４Ｊに係止され、開口部４Ｄが開放される。

１：ベーンポンプ（バキュームポンプ）、２：ハウジング、２Ａ：ポンプ室、３：ロータ、４：ベーン、４Ｃ：逃し穴、４Ｄ：開口部、４Ｅ：連通溝、４Ｆ：ボール（閉塞部材）、４Ｇ：スプリング（付勢部材）、４Ｈ：シャッタ（閉塞部材）、４Ｊ：係止溝

Claims (4)

1. ポンプ室を有するハウジングと、前記ポンプ室内に配置されるロータと、前記ロータによって支持され、前記ロータの回転に伴って前記ポンプ室を複数の作動空間に区画するベーンと、を備え、前記ポンプ室内に潤滑油が供給されるバキュームポンプにおいて、
   前記ベーンは、その両側面によって前記作動空間を区画するとともに、前記両側面にそれぞれ開口する逃し穴が形成され、
   前記逃し穴の開口部は、前記ポンプ室内に負圧が生成され、その負圧が作用したときに閉塞されることを特徴とするバキュームポンプ。
2. 前記逃し穴の開口部には、前記開口部を閉塞可能な閉塞部材と、前記閉塞部材を開口部から離れる方向に付勢する付勢部材とが設けられ、前記負圧が作用したときに前記付勢部材の付勢力に抗して前記閉塞部材が移動して開口部を閉塞する請求項１に記載のバキュームポンプ。
3. 前記逃し穴の開口部には、前記開口部を閉塞可能、かつ、前記開口部よりも突出しない回動範囲で回動可能な閉塞部材が設けられ、前記負圧が作用したときに前記閉塞部材が回動して開口部を閉塞する請求項１に記載のバキュームポンプ。
4. 前記逃し穴の内部には、前記開口部を閉塞可能な閉塞部材が移動自在に収容されるとともに、前記閉塞部材を一時的に係止する係止溝が設けられ、前記負圧が作用したときに前記閉塞部材が前記係止溝から外れて移動して開口部を閉塞する請求項１に記載のバキュームポンプ。

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