JP2016133041A - バキュームポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】リード弁等のリリーフ機構を設けずに、ベーンの逆回転時におけるポンプ室内の過剰な圧力上昇を抑えることができるバキュームポンプを提供する。
【解決手段】ポンプ室２Ａを有するハウジング２と、ポンプ室２Ａ内に回転自在に配置されるロータ３と、ロータ３の回転に伴ってポンプ室２Ａを複数の作動空間に区画するベーン４と、ポンプ室２Ａを閉塞するカバー５と、ポンプ室２Ａ内に空気を吸い込む吸気通路６と、を備えるベーンポンプ１において、ポンプ室２Ａ内に設けられ、ベーン４の逆回転時における前記ベーン４の回転方向前方側の空間と後方側の空間とを連通させて、当該前方側の空間から後方側の空間に潤滑油を逃がすリリーフ溝８と、吸気通路６から分岐するとともに、前記吸気通路６よりも前記ベーン４の逆回転時における前記ベーン４の回転方向後方側において前記ポンプ室２Ａに連通する吸気ポート９と、を有する。
【選択図】図１

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に関する。

従来、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は公知である（例えば、特許文献１参照）。上記ベーンポンプでは、ポンプ室内の過剰な圧力上昇を防ぐために圧力を外部に逃がすリード弁（リリーフバルブ）が設けられている。例えばエンジンの始動時においては、ロータとベーンが正常な回転方向と逆方向に回転される場合があり、その際にはポンプ室内が急激に高圧になる。この時、上記ベーンポンプでは、ロータとベーンの逆回転時に、リード弁の弁体が弁座から強制的に離座されることでポンプ室から外部に連通する大気導入通路が開放されて、ポンプ室内の高圧の大気が大気導入通路と開放状態のリード弁を介してポンプ室の外部へ排出されるようになっている。つまり、ポンプ室の圧力をハウジングの外部へ逃すリリーフ通路およびリリーフ弁として、大気導入通路とリード弁が機能するようになっている。すなわち、ベーンが逆回転した場合には、ポンプ室内が高圧になり逆止弁等の部品が破損するおそれがあるが、上記リリーフ通路およびリード弁のようなリリーフ機構を設けることで高圧時にはリード弁が開放されてポンプ室内の過剰な圧力上昇を抑えて、逆止弁等の部品を保護することができる。

特開２０１２−６７７３０号公報

しかしながら、上記のようなベーンポンプの構成では、リード弁においてシール不足が発生すると空気が外部からポンプ室内に流入し、この空気を圧縮して外部に排気するロスが発生し、バキュームポンプとしての吸引性能や駆動トルクの悪化に繋がる。そのため、リード弁（リリーフバルブ）等のリリーフ機構を設けずに、ベーンの逆回転時におけるポンプ室内の過剰な圧力上昇を抑える構成が望まれる。

そこで、本発明は係る課題に鑑み、リード弁等のリリーフ機構を設けずに、ベーンの逆回転時におけるポンプ室内の過剰な圧力上昇を抑えることができ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、ポンプ室を有するハウジングと、前記ポンプ室内に回転自在に配置されるロータと、前記ロータに摺動自在に取り付けられるとともに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、前記ポンプ室を閉塞するカバーと、前記ポンプ室に連通するとともに前記ポンプ室内に空気を吸い込む吸気通路と、を備えるバキュームポンプにおいて、前記ポンプ室内における前記ベーンの軸方向両端面の少なくとも一方が摺動する摺動面に設けられ、前記ベーンの逆回転時における前記ベーンの回転方向前方側の空間と後方側の空間とを連通させて、当該前方側の空間から後方側の空間に潤滑油を逃がすリリーフ溝と、前記吸気通路から分岐するとともに、前記吸気通路よりも前記ベーンの逆回転時における前記ベーンの回転方向後方側において前記ポンプ室に連通する吸気ポートと、を有するものである。

請求項２においては、前記リリーフ溝の一端部は、前記吸気通路の開口近傍に配置されるものである。

本発明によれば、リード弁等のリリーフ機構を設けずに、ベーンの逆回転時におけるポンプ室内の過剰な圧力上昇を抑えることができる。

本発明の実施形態に係るバキュームポンプを示す平面一部断面図。 本発明の実施形態に係る図１のＡ−Ａ線断面図。 リリーフ溝の長手方向の断面を示す断面図。

以下、本実施形態に係るバキュームポンプを図１から図３を用いて説明する。
１はバキュームポンプとしてのベーンポンプである。このベーンポンプ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回転自在に配置されたロータ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とともに矢印方向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の一端開口を閉塞し、ポンプ室２Ａを密閉するカバー５と、ポンプ室２Ａに連通するとともにポンプ室２Ａ内に空気を吸い込む吸気通路６とを備えている。ロータ３とベーン４は、負圧源として負圧を発生させる場合は図１において反時計方向（正回転方向）に回転駆動される。

ハウジング２は、一端側が開放され、その内部がポンプ室２Ａとなる大径部２Ｂと、大径部２Ｂの他端側に隣接して形成された小径部２Ｃ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気通路６が設けられている。吸気通路６は、外部とポンプ室２Ａとの間を直線状に連通する通路であり、ポンプ室２Ａに開口６Ａを有する。吸気通路６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の下方には、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の外部へ気体や潤滑油を排出するための排出通路７となっている。

ハウジング２の内部には、吸気通路６から分岐してポンプ室２Ａに連通する吸気ポート９が穿設される。吸気ポート９は、ハウジング２の大径部２Ｂの内部に形成され、一端が吸気通路６に連通するとともに、ベーン４の逆回転時におけるベーン４の回転方向後方側に向かって所定長延設され、他端にポンプ室２Ａに連通する開口９Ａを有する。吸気ポート９の開口９Ａは、吸気通路６の開口６Ａよりもベーン４の逆回転時におけるベーン４の回転方向後方側に配置される。吸気ポート９は、ベーン４の正回転時には吸気通路６を介して空気が吸引されるとともに、詳細は後述するが、ベーン４の逆回転時にはポンプ室２Ａの所定の作動空間の空気を逃がすための通路として機能する。つまり、ベーンポンプ１では、ベーン４の正回転時には吸気通路６と吸気ポート９の二系統により吸気が行われる。
なお、吸気ポートの形状、その延設方向、長さ寸法は、本実施形態に限定されるものではなく、ベーンポンプの大きさ、形状に応じて適宜変更可能である。

ハウジング２は、ポンプ室２Ａ内におけるベーン４の軸方向両端面４Ｂ・４Ｂの少なくとも一方が摺動する摺動面に設けられ、前記ベーン４の逆回転時におけるベーン４の回転方向前方側の空間と後方側の空間とを連通させて、当該前方側の空間から後方側の空間に潤滑油を逃がすリリーフ溝８を有する。リリーフ溝８は、平面視略長方形状で、断面略台形形状に形成されている。リリーフ溝８は、図３に示すように、長手方向の断面形状が開口側に向かって拡開した台形状に形成されている。リリーフ溝８は、直線状に延出される凹状の溝であり、先端部８Ａが吸気通路６の開口６Ａの近傍に配置されるとともに、後端部８Ｂがリリーフ溝８の先端部８Ａよりもロータ３に向かって斜め下方に配置される。図３に示すように、リリーフ溝８は、ベーン４の逆回転時にベーン４がリリーフ溝８の先端部８Ａと後端部８Ｂとの間に位置した場合に、ベーン４の逆回転時（図１の時計方向の回転時）におけるベーン４の回転方向前方側の空間と後方側の空間とを連通させて、該前方側の空間から後方側の空間に潤滑油を逃がすためのものある。つまり、リリーフ溝８は、ベーン４がリリーフ溝８に重合した際に、該リリーフ溝８を介して前記前方側の空間と後方側の空間とを連通させることができるように構成されている。

リリーフ溝８の先端部８Ａは、ベーン４が逆回転した際に最初にリリーフ溝８に重合する部分であり、ベーン４の回転方向前方側の空間の容積が予め定めた所定量となった時に、回転方向前方側の空間と後方側の空間との連通を開始させることができる位置に形成している。これは、ベーン４が逆回転した際の回転方向前方側の空間は潤滑油を圧縮する方向に作用するので、仮にその空間内に所定量の潤滑油が存在した場合には、当該空間が所定量まで圧縮された瞬間に該空間からリリーフ溝８を介して後方側の空間に潤滑油を逃がさないと、前方側の空間内の非圧縮性である潤滑油が圧縮されて前方側の空間内が異常に高圧となり、逆止弁１０やベーン４を損傷するおそれがあるからである。他方、リリーフ溝８の後端部８Ｂは、ベーン４が逆回転した際に最後に該ベーン４との重合が解除される部分であり、ベーン４が逆回転した際に吸気通路６を通過した位置に形成している。
そして、リリーフ溝８の先端部８Ａと後端部８Ｂとをハウジング２の内周面に近接した位置に形成するとともに、リリーフ溝８の両端部８Ａ、８Ｂを一直線上に形成している。
なお、リリーフ溝の形状、その延設方向、長さ寸法は、本実施形態に限定されるものではなく、ベーンポンプの大きさ、形状、ポンプ室内に残留する潤滑油の量に応じて適宜変更可能である。

ロータ３は、段付きの略円柱形状を有し、ロータ３の軸方向の一端には、ロータ３の直径方向にわたってガイド溝３Ａが形成されており、このガイド溝３Ａに板状のベーン４がロータ３の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。図１に示すように、ロータ３とベーン４が矢印方向（反時計方向である正回転方向）に回転する際には、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の軸方向の両端面４Ｂ、４Ｂはカバー５の内側面およびポンプ室２Ａの内壁面と摺動し、かつ、ロータ３の大径部の軸方向における両端面はカバー５の内側面およびポンプ室２Ａの内壁面と摺動し、カバー５の内側面およびポンプ室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。

また、ロータ３の他端側の小径部３Ｂとハウジング２の内周面とにわたっては、給油通路１１が形成されている。給油通路１１は、ロータ３の小径部３Ｂ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３Ｃと、軸方向孔３Ｃの他端から連続する直径方向孔３Ｄ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３Ｄと間欠的に連通するハウジング２に形成された軸方向溝２Ｄとから構成されている。給油通路１１の下流端は、ポンプ室２Ａ内に開口し、この開口を介してポンプ室２Ａ内に潤滑油を給油する。直径方向孔３Ｄと軸方向溝２Ｄとは、ロータ３が回転することで周期的に一致するように構成されている。このように給油通路１１を構成することでベーンポンプ１の回転駆動に伴って、潤滑油が給油通路１１の軸方向溝２Ｄからポンプ室２Ａ内に間欠的に供給される。

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の正回転方向に回転されるので、ポンプ室２Ａ内の３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気通路６や吸気ポート９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、ロータ３およびベーン４の各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。

一方、ベーン４が逆回転された際には、吸気通路６の近傍において、ベーン４の逆回転方向における前方側の空間が圧縮されるようになる。例えば、図１に示すベーン４の位置から逆回転が開始された場合、作動空間２ｂの圧力が上昇し始めるが、ベーン４上端のキャップ４Ａが吸気ポート９の開口９Ａを通過すると、逆回転時において前方側の空間である作動空間２ｂと後方側の空間である作動空間２ｃとが吸気ポート９と吸気通路６の下部を通じて連通し、作動空間２ｂから作動空間２ｃへ空気を逃がして、高くなった圧力を低減することができる。

また、リリーフ溝８の先端部８Ａは、吸気通路６側に近接した位置に形成されている。このようにリリーフ溝８の先端部８Ａを形成した場合、ベーン４の逆回転方向前方側の空間の容積が小さくなった時に、逆回転方向前方側の空間と後方側の空間との連通を開始させることができる。一方、リリーフ溝８の後端部８Ｂは、ベーン４が逆回転した際に吸気通路６を通過した位置であるとともに、回転方向前方側の空間における圧縮が実質的に終了する位置に形成されている。ベーン４がリリーフ溝８の後端部８Ｂを通過すると、逆回転方向前方側の空間と後方側の空間との連通が遮断される。

こうして、ベーン４が逆回転された際には、前方側の空間内に残留する潤滑油が圧縮される前にベーン４前後の空間がリリーフ溝８を介して連通されるので、図３において点線矢印で示すように、前方側の空間内の潤滑油はリリーフ溝８を介して後方側の空間へ排出されるようになる。これにより、高圧となった前方空間の内部圧力を低減することができる。

以上のように、本実施形態のベーンポンプ１は、ポンプ室２Ａ内におけるベーン４の軸方向両端面４Ｂ・４Ｂの少なくとも一方が摺動する摺動面に設けられ、ベーン４の逆回転時におけるベーン４の回転方向前方側の空間と後方側の空間とを連通させて、当該前方側の空間から後方側の空間に潤滑油を逃がすリリーフ溝８を有する。さらに、本実施形態のベーンポンプ１は、吸気通路６から分岐するとともに、前記吸気通路６よりもベーン４の逆回転時におけるベーン４の回転方向後方側において前記ポンプ室２Ａに連通する吸気ポート９を有する。これにより、リード弁等のリリーフ機構を設けずに、ベーン４の逆回転時におけるポンプ室２Ａ内の過剰な圧力上昇を抑えることができる。本実施形態のベーンポンプ１では、ベーン４の逆回転時においてポンプ室２Ａの上部に配置した吸気ポート９により高圧となった前方側の空間から後方側の空間に空気を逃がして前方側の空間の圧力上昇を抑えるとともに、ポンプ室２Ａの下部に配置したリリーフ溝８により高圧となった前方側の空間から後方側の空間に潤滑剤を逃がして前方側の空間の圧力上昇を抑えることができる。すなわち、ポンプ室２Ａにおいては、上部の吸気ポート９により高圧となった前方側の空間から後方側の空間に空気を移動し、下部のリリーフ溝８によりポンプ室２Ａの下部に残留した潤滑剤を高圧となった前方側の空間から後方側の空間に移動できるため、高圧となった空間の効率的な圧力低減が可能である。

なお、本実施形態においては、リリーフ溝８をポンプ室２Ａ内のベーン４との摺動部分に設けているが、これに限定するものではない。例えば、カバー５の内側面におけるベーン４との摺動部分にリリーフ溝を設ける構成とすることもできる。

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
２ａ 作動空間
２ｂ 作動空間
２ｃ 作動空間
３ ロータ
４ ベーン
５ カバー
６ 吸気通路
８ リリーフ溝
８Ａ 先端部（リリーフ溝の一端部）
８Ｂ 後端部（リリーフ溝の他端部）
９ 吸気ポート

Claims (2)

1. ポンプ室を有するハウジングと、前記ポンプ室内に回転自在に配置されるロータと、前記ロータに摺動自在に取り付けられるとともに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、前記ポンプ室を閉塞するカバーと、前記ポンプ室に連通するとともに前記ポンプ室内に空気を吸い込む吸気通路と、を備えるバキュームポンプにおいて、
   前記ポンプ室内における前記ベーンの軸方向両端面の少なくとも一方が摺動する摺動面に設けられ、前記ベーンの逆回転時における前記ベーンの回転方向前方側の空間と後方側の空間とを連通させて、当該前方側の空間から後方側の空間に潤滑油を逃がすリリーフ溝と、
   前記吸気通路から分岐するとともに、前記吸気通路よりも前記ベーンの逆回転時における前記ベーンの回転方向後方側において前記ポンプ室に連通する吸気ポートと、を有する、ことを特徴とするバキュームポンプ。
2. 前記リリーフ溝の一端部は、前記吸気通路の開口近傍に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載のバキュームポンプ。

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