JP2016075195A

JP2016075195A - バキュームポンプ

Info

Publication number: JP2016075195A
Application number: JP2014205282A
Authority: JP
Inventors: 直樹北沢; Naoki Kitazawa
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2014-10-03
Filing date: 2014-10-03
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2034-10-03
Also published as: US20160097391A1; US9797399B2; JP6406605B2

Abstract

【課題】ベーン及びキャップの強度を確保しつつ軽量化することにより、軽量化と製造コスト抑制を可能とするバキュームポンプを提供する。【解決手段】ベーンポンプは、内部にポンプ室を有するハウジングと、ポンプ室内に配置されるとともにロータによって回転されてポンプ室を複数の作動空間に区画するベーン４と、ポンプ室の内周面と摺動する摺動面４１ｆが形成されてベーン４の先端に取付けられるキャップ４Ａと、を有し、キャップ４Ａの摺動面４１ｆはロータの回転軸方向視で円弧形状に形成され、キャップ４Ａにおける摺動方向の幅Ｌｃは、キャップ４Ａの摺動面の円弧形状を含む円周Ｒのうちポンプ室の内周面と接するべき仮想領域である摺動角領域ＡＦの幅Ｄ１よりも小さく、かつ、摺動角領域ＡＦのうち摺動面４１ｆに加わる荷重が所定の値よりも大きくなる高荷重領域ＡＨの幅Ｄ２よりも大きく形成される。【選択図】図４

Description

本発明は、エンジン本体に取り付けるバキュームポンプの技術に関する。

従来、自動車用の真空ポンプとして使用されるベーン式のバキュームポンプが知られている。
従来のバキュームポンプにおいては、ハウジングのポンプ室で回転するロータの摺動部分に潤滑油を供給するように構成されており、摺動部分を潤滑した後の潤滑油はロータの回転に伴って、気体とともに排出通路からポンプ室の外部へ排出されるようになっている。

上記バキュームポンプのベーンには、回転時にポンプ室の内周面と摺動するキャップが取り付けられる。そして、ベーンが回転する際にキャップをハウジングに押し付けて、ハウジングの壁面とベーンとの間をシールするように構成される（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。

特許第４１６５６０８号公報特開２００４−２６３６９０号公報

上記従来技術に記載のバキュームポンプのベーン及びキャップにおいては、その強度を確保しつつ軽量化を図ることにより、バキュームポンプを軽量化し、製造コストを抑制することが求められていた。

そこで、本発明は係る課題に鑑み、ベーン及びキャップの強度を確保しつつ軽量化することにより、軽量化と製造コスト抑制を可能とするバキュームポンプを提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、内部に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とともにロータによって回転されて前記ポンプ室を複数の作動空間に区画するベーンと、前記ポンプ室の内周面と摺動する摺動面が形成されて前記ベーンの先端に取付けられるキャップと、を有するバキュームポンプにおいて、前記キャップの摺動面は前記ロータの回転軸方向視で円弧形状に形成され、前記キャップにおける摺動方向の幅は、前記キャップの摺動面の円弧形状を含む円周のうち前記ポンプ室の内周面と接するべき仮想領域である摺動角領域における摺動方向の幅よりも小さく、かつ、前記摺動角領域のうち前記摺動面に加わる荷重が所定の値よりも大きくなる高荷重領域における摺動方向の幅よりも大きく形成されるものである。

請求項２においては、前記ベーンの幅は前記キャップにおける摺動方向の幅と等しくなるように形成されるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

すなわち、本発明に係るバキュームポンプによれば、ベーンの強度を確保しつつ軽量化することにより、軽量化と製造コスト抑制が可能となる。

本発明の実施形態に係るバキュームポンプを示す断面図。図１におけるＡ−Ａ線断面図。ベーンの回転角度を示した図。ベーンとキャップとの関係を示した拡大図。

以下、本発明のバキュームポンプの一実施形態に係るベーンポンプ１を、図１から図４を用いて説明する。
ベーンポンプ１は図示しないエンジンルームの側面に固定されており、例えば、図示しないブレーキ倍力装置の負圧源として機能するようになっている。
ベーンポンプ１は、略円形のポンプ室２Ａを有する段付円筒状のハウジング２と、ポンプ室２Ａ内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とともに矢印方向に回転されてポンプ室２Ａ内を常時複数の作動空間に区画するベーン４と、ハウジング２における大径部２Ｂの開口、すなわちポンプ室２Ａの一端開口を閉鎖するカバー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の端面の隣接位置に形成された小径部２Ｃと、小径部２Ｃの開口部を閉塞する蓋部２Ｄと、を備えており、小径部２Ｃ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が設けられおり、この吸引通路６内には、前記ブレーキ倍力装置の負圧を維持するための図示しない逆止弁が設けられている。

また、図１及び図２における小径部２Ｃ及び蓋部２Ｄの下部には、ポンプ室２Ａから小径部２Ｃ、蓋部２Ｄの外部までを連通する軸方向の貫通孔が穿設されている。そして、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。つまり、蓋部２Ｄにおける貫通孔の端部が、排出通路７の排出側出口として形成されている。

図２に示す如く、排出通路７の排出側出口は、弾性を有する薄板状のリードバルブ２２によって開閉可能に覆われている。具体的には、剛性の高い板状のストッパ２１がリードバルブ２２と重なって配設され、締結具であるボルト等によってリードバルブ２２及びストッパ２１がハウジング２の蓋部２Ｄ及び小径部２Ｃ（以下、単に「小径部２Ｃ」と記載する）に固定される。リードバルブ２２及びストッパ２１は、小径部２Ｃの外周面に沿った円弧状に構成されている。

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ガイド溝３Ａが形成されており、このガイド溝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の両先端にはそれぞれ、ポンプ室２Ａの内周面２３と摺動するキャップ４Ａ・４Ａが取り付けられている。図１及び図３に示すように、ロータ３とベーン４が矢印方向に回転される際には、両キャップ４Ａ・４Ａがポンプ室２Ａの内周面２３と気密を保持して摺動するとともに、ベーン４の軸方向の両端面４Ｂ、４Ｂはカバー５の内壁面およびポンプ室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２３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として区画されるようになっている。図３に示すように、キャップ４Ａはポンプ室２Ａの内周面２３に最も近付く位置を回転角度α＝０度とし、ロータ３の回転軸方向視（図１、図３及び図４における紙面の直交方向視）で反時計回りに回転角度αが増加するものとする。本実施形態において、キャップ４Ａの摺動方向とは、ロータ３の半径方向と直交する方向とする（図４を参照）。

また、ロータ３の他端側の軸部とハウジング２の内周面とにわたっては、ポンプ室２Ａの内部に潤滑油を供給するための給油通路１１が形成されている。給油通路１１は、ロータ３の軸部に穿設されるとともに給油パイプ１２が接続される軸方向孔３Ｂと、軸方向孔３Ｂの他端から連続する直径方向孔３Ｃと、さらに、ロータ３が矢印方向に回転される際に直径方向孔３Ｃと間欠的に連通するハウジング２の軸方向溝２Ｆとから構成されている。

そして、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が図１の矢印方向に回転されるので、各作動空間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、各作動空間内の気体が排出通路７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ようになっている。また、このようにロータ３とベーン４が回転される作動時には、給油通路１１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ようになっている。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を流通する。そして、排出側出口から、リードバルブ２２の開放時にポンプ室２Ａの外部である前記エンジンルーム内へ排出されるようになっている。

上記の如く、ベーン４はロータ３のガイド溝３Ａにおいて摺動自在に取付けられているため、ロータ３とベーン４とが回転される作動時には、ロータ３の中心に対してベーン４の重心（長手方向の中心部分）が位置する側のキャップ４Ａにベーン４の荷重が大きく加わることになる。つまり、図３において回転角度α＝９０度を超えてから、回転角度α＝２７０度となるまで、ベーン４の過半部分がロータ３から延出されている側のキャップ４Ａで摺動面４１ｆに加わる荷重として、所定の値よりも大きい高荷重が加わることとなる。

次に、ベーン４とキャップ４Ａの関係について、図４を用いて説明する。図４に示す如く、ベーン４の長手方向両端部には、凹部４Ｈおよび座面４Ｓが形成される。凹部４Ｈは、ベーン４の長手方向に沿って伸びる略四角形状の窪みである。座面４Ｓは、ベーン４の長手方向両側面に形成される。

図１及び図４に示すように、キャップ４Ａは、ベーン４の長手方向両端部に取り付けられる。キャップ４Ａには、本体部４１及び脚部４２が形成される。本体部４１のハウジング２側には、ロータ３の回転軸方向視で円弧形状に形成された摺動面４１ｆが形成されている。図４に示す如く、キャップ４Ａの摺動面４１ｆを含む円周Ｒの中心Ｏと摺動面４１ｆとの距離をキャップ半径ｒとする。

脚部４２は、本体部４１のベーン４側において、左右中央部よりベーン４側に向かって伸びる部分である。脚部４２は、ベーン４の凹部４Ｈよりも小さく形成される。脚部４２は、ベーン４の長手方向に沿った長さが凹部４Ｈの深さよりも短くなるように形成されている。そして、キャップ４Ａは、ベーン４の凹部４Ｈに脚部４２が嵌め込まれることで、ベーン４の長手方向両端部に取り付けられる。これにより、キャップ４Ａの本体部４１がベーン４の長手方向外側に配置される。

図４に示す如く、キャップ４Ａの摺動面４１ｆを含む円周Ｒ上には、ポンプ室２Ａの内周面２３と接するべき仮想領域である摺動角領域ＡＦが存在する。摺動角領域ＡＦとは、キャップ４Ａの回転角度αが０度から３６０度まで（ベーン４が一回転するまで）増加する間に、円周Ｒを有する円周面が存在したと仮定した場合にポンプ室２Ａの内周面２３と接する領域である。つまり、キャップ４Ａがポンプ室２Ａの内周面２３に沿って一周する間に、円周Ｒを有する円周面が内周面２３と接する領域を摺動角領域ＡＦとするのである。換言すれば、キャップ４Ａがポンプ室２Ａの内周面２３に沿って一周する間に、円周Ｒを有する円周面のうち摺動角領域ＡＦ以外の部分は内周面２３と接することはない。図４に示す如く、摺動角領域ＡＦの両端部と円周Ｒの中心Ｏを結んだ角の半分を摺動角θとする。このとき、摺動角領域ＡＦの幅Ｄ１は２ｒ・ｓｉｎθとなる。また、摺動角領域ＡＦにおける最も外側の部分が内周面２３と接するのは、ベーン４の回転角度α＝６０度（３００度）となる付近である。

図４に示す如く、摺動角領域ＡＦには、摺動面４１ｆに加わる荷重が所定の値よりも大きくなる高荷重領域ＡＨが存在する。高荷重領域ＡＨとは、摺動角領域ＡＦのうち、ロータ３の中心に対してベーン４の重心が位置する側のキャップ４Ａにベーン４の荷重が大きく加わる状態、つまり、ベーン４が回転角度α＝９０度から２７０度の範囲に位置する際に内周面２３と接する領域である。このとき、高荷重領域ＡＨの幅を幅Ｄ２とする。また、摺動角領域ＡＦのうち、高荷重領域ＡＨを除く領域を低荷重領域ＡＬとする。つまり、ベーン４の回転角度αが９０度未満、又は２７０度以上の領域においては、摺動面４１ｆにおける低荷重領域ＡＬでポンプ室２Ａの内周面２３と接することになる。

本実施形態においては図４に示す如く、キャップ４Ａにおける摺動方向の幅であるキャップ幅Ｌｃは、摺動角領域ＡＦの幅Ｄ１よりも小さく、かつ、高荷重領域ＡＨの幅Ｄ２よりも大きく形成される。これにより、高荷重領域ＡＨにおいては摺動面４１ｆで内周面２３と接することになるため、キャップ４Ａの強度を確保することができる。また、摺動面４１ｆを摺動角領域ＡＦよりも小さくすることができるため、キャップ４Ａを小型化することができる。この際、低荷重領域ＡＬにおいては摺動面４１ｆがないため、キャップ４Ａの角部（摺動面４１ｆの両端部）で内周面２３と接することになるが、低荷重領域ＡＬにおいてはキャップ４Ａに加わる荷重は小さいため、過荷重等によってキャップ４Ａの内部で応力が集中するなどの問題は生じない。

また、本実施形態において、ベーン４における摺動方向の幅であるベーン幅Ｌｖはキャップ幅Ｌｃと等しくなるように形成されている。これにより、ベーン４からキャップ４Ａに加える力を座面４Ｓの全体で伝えることができるため、ベーン４の強度を確保することができる。また、ベーン幅Ｌｖを摺動角領域ＡＦの幅Ｄ１よりも小さくすることができるため、キャップ４Ａを小型化することができる。これにより、ベーンポンプ１の軽量化を図るとともに、材料コストを低減させることにより製造コストを抑制することが可能となる。

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
４ベーン
４Ａキャップ
２３内周面
４１ｆ摺動面
ＡＦ摺動角領域
ＡＨ高荷重領域

Claims

内部に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とともにロータによって回転されて前記ポンプ室を複数の作動空間に区画するベーンと、前記ポンプ室の内周面と摺動する摺動面が形成されて前記ベーンの先端に取付けられるキャップと、を有するバキュームポンプにおいて、
前記キャップの摺動面は前記ロータの回転軸方向視で円弧形状に形成され、
前記キャップにおける摺動方向の幅は、前記キャップの摺動面の円弧形状を含む円周のうち前記ポンプ室の内周面と接するべき仮想領域である摺動角領域における摺動方向の幅よりも小さく、かつ、前記摺動角領域のうち前記摺動面に加わる荷重が所定の値よりも大きくなる高荷重領域における摺動方向の幅よりも大きく形成される、
ことを特徴とする、バキュームポンプ。
前記ベーンの幅は前記キャップにおける摺動方向の幅と等しくなるように形成される、
ことを特徴とする、請求項１に記載のバキュームポンプ。