JP2601496Y2 - ベーンポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ベーンポンプに関し、
例えば、発電機に隣接して配されポンプのロータと発電
機の回転子とが同軸回転されるように構成されているも
のに利用して有効なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、大型自動車にはブレーキ用また
はクラッチ用マスタシリンダ、ドア開閉装置、各種アク
チュエータ等の作動装置を作動させるために、自動車用
真空ポンプが搭載されており、この真空ポンプは走行用
エンジンによりＶベルトを介して駆動されるようになっ
ている。ちなみに、この場合、エンジンルームの空間効
率を高めるために、発電機と一体化されることが多い。

【０００３】このような真空ポンプとしては、複数枚の
ベーンがロータに開設された溝に径方向に摺動自在に挿
入されており、このベーンが回転時に受ける遠心力によ
り溝から自然に突出してポンプ室の内周面を押して密着
することにより、ベーンが構成する隣合う圧力室相互の
気密を維持するように構成されているベーンポンプが広
く使用されている。

【０００４】ところが、このようなベーンポンプにおい
ては、ロータが自動車のエンジンにより回転駆動される
ため、低速回転時にベーンに作用する遠心力の不足が発
生したり、低温時に潤滑油が高粘度になってベーンの摺
動不良が発生したりする場合があり、このような場合、
ベーンのポンプ室内周面への押接が不充分になってベー
ンによる圧力室相互の気密維持が不適正になるため、真
空性能の低下が発生するということが知られていた。

【０００５】そこで、従来のこの種のベーンポンプとし
て、ポンプケーシングと発電機のブラケットとの間に狭
設されたプレートにベーンの内側端面を支えるカムリン
グが突設されており、このカムリングによってベーンが
ロータの溝から強制的に押し出されることにより、ポン
プ室内周面との押接が確保されるように構成されている
ものが提案されている（例えば、実開昭５７−９９９８
５号公報および実開昭５８−１５１３９４号公報参
照）。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】しかし、従来のベーン
ポンプにおいては、ベーンとカムリングとの間のクリア
ランスが大きいため、低速時のベーンの振動を抑制する
ことができずに異常音（ジージー音）が発生したり、気
密性が低下したりするという問題点がある。

【０００７】なお、ベーンとカムリングとのクリアラン
スを小さくすることも考えられるが、このクリアランス
を単に小さく設定しても、回転角によってはクリアラン
スが大きくなるところが発生するため、低速時のベーン
の振動を抑制することはできない。

【０００８】本考案の目的は、低速時のベーンの振動を
効果的に抑制することができるベーンポンプを提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本考案に係るベーンポン
プは、吸入口と吐出口とが開設され円柱中空形状のポン
プ室を形成するケーシングと、軸心がポンプ室の中心線
から偏心されてポンプ室内に挿通され回転駆動される回
転軸と、円柱形状に形成されて回転軸の外周面に固定さ
れたロータと、ロータの外周面に放射状に開設された複
数条の溝と、各溝内に進退自在に挿入されてポンプ室内
周面とロータ外周面との間の空間部に複数の圧力室を形
成する複数枚のベーンと、円盤形状に形成されて回転軸
の軸心に偏心されて回転軸外周側に配され各ベーンをポ
ンプ室内周面側へ押接するカムリングとを備えているベ
ーンポンプにおいて、前記ベーンの径方向両端面が同一
中心の円弧曲面に形成されており、このベーンの円弧の
中心がベーン先端とポンプ室との接点とポンプ室の中心
とを結ぶ線上に位置され、かつ、ベーンの円弧の中心の
軌跡がポンプ室とカムリングとの略中央を通るように設
定されていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】前記した手段によれば、ベーンの径方向両端面
が円弧曲面に形成されていることにより、回転角にかか
わらずベーンの両端面がカムリングおよびポンプ室内周
面に常に摺接した状態になるため、回転軸が低速度で回
転されたときでもベーンが振動するのを抑制することが
でき、異常音が発生したり、圧力室の気密性が低下した
りするのを防止することができる。

【００１１】

【実施例】図１は本考案の一実施例であるベーンポンプ
が発電機と結合された複合構造体を示す図２のＩ−Ｉ線
に沿う断面図、図２は本考案の一実施例であるベーンポ
ンプが発電機に結合された複合構造体を示す拡大部分縦
断面図、図３（ａ）は複合構造体の全体側面図、（ｂ）
は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。

【００１２】本実施例において、このベーンポンプと発
電機の複合構造体は、図３に示されているように、ベー
ンポンプ１と発電機２とが互いに隣接されて一体的に結
合され、ベーンポンプ１のロータ９と発電機２の回転子
（図示せず）とがプーリ３によって回転されるようにな
っている。そして、ベーンポンプ１は大型自動車に搭載
される真空ポンプとして構成されている。

【００１３】図２に示されているように、ベーンポンプ
と発電機の複合構造体のベーンポンプ１はケーシング６
を備えており、ケーシング６は一端が開放され、他端が
閉塞された略円筒形状に形成された本体４に略円盤形状
のプレート５をその開口４ａを閉塞されるように当接さ
れることにより、ポンプ室６ａを形成するようになって
いる。このケーシング６の内部には、ケーシング６の内
径よりも小径の円柱形状に形成されたロータ９が配設さ
れており、ロータ９の中心Ｏ_１ はケーシング６の中心線
Ｏ_２に対して所定方向、かつ、所定量だけ偏心するよう
になっている。ロータ９の中心線Ｏ_１上には雌スプライ
ン１０が形成されている。

【００１４】ロータ９の外周面には複数条の溝７が図３
（ｂ）に示されているように、その周方向に等間隔に配
されて中心線Ｏ_１と平行方向に延在するように、かつ、
中心線Ｏ_１の法線上において互いに略等しい深さを持つ
ように形成されており、各溝７には略平板形状に形成さ
れているベーン８の内側端部が径方向に進退するように
それぞれ摺動自在に嵌合されている。ベーン８の径方向
両端部はその断面形状が後記する半径Ｒｖの円形の円弧
形状をなす蒲鉾形状に形成されている。また、図２に示
されているように、ベーン８の径方向外側端部は本体４
の内周面に摺接しており、ベーン８の両側側面は本体４
とプレート５にそれぞれ摺接している。

【００１５】図３（ｂ）に示されているように、ケーシ
ング６の上部と下部とには吸入口１１と吐出口１２とが
それぞれ開設されており、ケーシング６とロータ９と
は、互いの内外周面が吐出口１２よりも若干ロータ９の
回転方向後方に位置するＸ部において最も接近する位置
関係になるようにそれぞれ配設されている。なお、図２
に示されているように、ケーシング６の端面壁には給油
路１３がロータ９の端面に臨むように開口されており、
ロータ９の端面には複数条の給油溝１４が等角放射状に
刻設されている。

【００１６】ケーシング本体４の開口４ａ側における端
面にはシールリング１５を収容する環状溝１６がポンプ
室６ａを包囲するように円形に没設されており、プレー
ト５には円形の窓孔１７がケーシング６の中心線Ｏ_２と
同心に開設されている。ケーシング６の本体４における
開口４ａ側の外周部には複数本（１本のみが図示されて
いる。）のフランジ部１８が放射状に突設されており、
プレート５にもフランジ部１９がこれと対応するように
突設されている。ケーシング６側のフランジ部１８の先
端部にはプレート５を保持するための保持部２０が、プ
レート５側のフランジ部１９を外周から保持するように
それぞれ突設されており、プレート５はケーシング本体
４に開口４ａを閉塞するように当接された状態におい
て、保持部２０により保持された状態になっている。ケ
ーシング６およびプレート５の各フランジ部１８、１９
にはボルト２１を挿通するための挿通孔２２、２３がそ
れぞれ穿設されており、ケーシング側フランジ部１８の
保持部２０における内面には、雌印籠嵌合部２４が複数
の内面によって構成するように形成されている。

【００１７】一方、発電機２はブラケット２５を備えて
おり、ブラケット２５には軸孔２６が開設されている。
軸孔２６には発電機２の内部において回転子（図示せ
ず）が固装されている回転軸２７の一端部が挿通されて
おり、回転軸２７の挿通端部には雄スプライン２８が刻
設されている。ブラケット２５におけるスプライン側の
端面の少なくとも一部は、プレート５に当接し得るよう
に形成されており、この当接端面２９には円盤形状の突
出部３０がその円周面においてカムリング３１を構成す
るように一体的に突設されている。すなわち、この突出
部３０は、その円盤の中心線Ｏ_３と円形軸孔２６および
回転軸２７の中心線Ｏ_４との関係がケーシング６の中心
線Ｏ_２とロータ９の中心線Ｏ_１との関係に対応するよう
に、軸孔２６に対して偏心されており、また、その円盤
の半径Ｒｋがケーシング６のポンプ室の半径Ｒｈとベー
ン８の高さｈとの差（Ｒｈ−ｈ）よりも若干小さくなる
ように設定されている。

【００１８】ブラケット２５の当接端面２９には突出部
３０の近傍にシールリング３２を収容する環状溝３３が
没設されており、さらに、外方位置には複数のねじ穴３
４がケーシング６およびプレート５の挿通孔２２、２３
に対応するように配されてそれぞれ形成されている。ま
た、ブラケット２５の外周部には雄印籠嵌合部３５が雌
印籠嵌合部２４に対応するように形成されている。

【００１９】このように構成されている発電機２のブラ
ケット２５には前記構成に係るケーシング６が組み付け
られている。すなわち、雄印籠嵌合部３５と雌印籠嵌合
部２４とが嵌合され、ブラケット２５およびプレート５
相互の端面が接合されるとともに、各ねじ穴３４と各挿
通孔２２、２３とが整合され、さらに、ボルト２１が挿
通孔２２、２３に挿通されてねじ穴３４にねじ込まれる
ことによって、ブラケット２５とケーシング６とは締結
されることになる。この締結状態において、シールリン
グ１５および３２はプレート５とケーシング６およびブ
ラケット２５との間に狭設された状態になり、ポンプ室
６ａをシールすることになる。

【００２０】ブラケット２５とケーシング６とが組み立
てられるとき、各中心線Ｏ_１〜Ｏ_４が前述した所定の偏
心関係に設定されているため、回転軸２７とロータ９と
は雌雄のスプライン１０および２８相互を噛合されるこ
とにより一体回転するように結合される。また、突出部
３０はプレート５の窓孔１７に嵌合することにより、ケ
ーシング６のポンプ室６ａに突設された状態になる。そ
して、突出部３０の円周面により構成されているカムリ
ング３１は、ロータ９に保持されている各ベーン８の内
側端面に適当な初期クリアランスαを持って摺接し得る
状態に配設された状態になる。

【００２１】そして、本実施例においては、ケーシング
６のポンプ室６ａの半径をＲｈ、カムリング３１の半径
をＲｋ、ベーン８の内外端面の円弧形の曲率半径をＲ
ｖ、ベーン８の高さをｈ、ベーン８の厚さをｔ、ロータ
９およびカムリング３１の回転軸２７の軸心Ｏ_１、Ｏ_４
からの偏心量をＥ、各要素の加工精度から定まる初期ク
リアランス値をαとしたときに、これらは次式（１）、
（２）式を満足するように設定されている。この設定に
より、ベーン８の中心はベーン８の先端とポンプ室６ａ
との接点とポンプ室６ａの中心Ｏ_３とを結ぶ線上に位置
し、ベーン８の中心の軌跡がポンプ室６ａとカムリング
３１との略中央を通る状態になる。 ｈ＋α＝Ｒｈ−Ｒｋ＝２Ｒｖ…………（１） ｔ≧２Ｒｖ×Ｅ／（Ｒｈ−Ｒｖ）……（２）

【００２２】次に作用を説明する。回転軸２７が原動機
であるエンジンにより回転され、発電機２の回転子とと
もにロータ９が図３に矢印ａで示されている方向に一体
回転されると、ベーン８が遠心力を受け、かつ、ケーシ
ング６とロータ９とが偏心されているため、ベーン８は
溝７に対して進退しながらケーシング６の内周面に対す
る押接を維持しつつ公転して行くことになる。このベー
ン８の公転に伴って、隣合うベーン８が画成する各圧力
室８ａが拡張および収縮されるため、空気は吸入口１１
から吸入されるとともに、吐出口１２から吐出されるこ
とになる。そして、吸入口１１に流体的に接続された負
荷が吸引されることになる。

【００２３】同時に、ロータ９の回転に伴って、給油溝
１４内の潤滑油は遠心力を受けるため、潤滑油は給油路
１３から給油溝１４に取り込まれるとともに、放射状外
方に流出して行くことになる。そして、この潤滑油の流
れにより、ケーシング６のポンプ室６ａ、ロータ９およ
びベーン８の摺接面が潤滑されるとともに、ケーシング
６のポンプ室６ａの内部における気密が維持されること
になる。

【００２４】ところで、エンジンの低速運転時において
はロータ９の回転が低速になるため、各ベーン８に作用
する遠心力は小さくなる。遠心力が小さいと、ベーン８
のケーシング６の内周面に対する押接状態が不適正にな
る場合が発生するため、隣合う圧力室８ａ、８ａ相互に
おいて漏洩が発生することにより、ポンプ性能の低下が
起こることがある。また、低温時においては潤滑油の粘
度が高くなるため、潤滑が不適正になってベーン８の溝
７に対する進退移動が悪くなる場合が発生するため、隣
合う圧力室８ａ、８ａの気密維持が不充分になることに
より、ポンプ性能の低下が起こることがある。

【００２５】しかし、本実施例においては、ベーン８を
押し出すカムリング３１が設けられているため、遠心力
が小さく、潤滑油の粘度が高い場合であってもベーン８
は溝７に対して確実に進退し、ケーシング６のポンプ室
６ａの内周面に適正に押接することになる。すなわち、
ブラケット２５の突出部３０によって形成されるカムリ
ング３１は、その中心線Ｏ_３が回転軸２７およびロータ
９の中心線Ｏ_４、Ｏ _１ に対して偏心し、かつ、ケーシン
グ６の中心線Ｏ _２ に対して同心になるように配設されて
いるとともに、その半径Ｒｋがケーシング６の半径Ｒｈ
とベーン８の高さｈとの差よりも若干小さく設定されて
いるため、カムリング３１には各ベーン８の内側端面が
常時当接した状態になる。さらに、ベーン８がカムリン
グ３１に常時当接しながら公転する状態は、ベーン８が
カムリング３１上を遊星移動する状態になるため、ベー
ン８の外側端面はケーシング６の内周面に常時押接する
状態になる。これにより、各ベーン８による隣合う圧力
室８ａ、８ａの気密維持が常時確保されることになるた
め、初期のポンプ性能が低回転時および低温時において
も確保されることになる。

【００２６】ここで、ロータ９がケーシング６に対して
偏心回転するため、カムリング３１とベーン８との間に
は適当なクリアランスが必要になる。そして、本実施例
においては、初期クリアランスαを設定するに際して、
前記（１）、（２）式が満足されている。このため、低
速回転時においても回転角にかかわらず、ベーン８は小
さい遠心力を受けながらケーシング６のポンプ室６ａの
内周面およびカムリング３１の外周面に常に適正に押接
することができる。

【００２７】以上説明した本実施例によれば、カムリン
グ３１とベーン８との間のクリアランスαが前記
（１）、（２）式を満足するように設定されていること
により、必要最小限の初期クリアランスαをもってベー
ン８をポンプ室６ａの内周面およびカムリング外周面に
常に押接させることができるため、低速時においてもベ
ーン８が振動するのを防止することができ、ベーン８の
振動によって異常音が発生したりポンプ性能が低下した
りするのを未然に回避することができる。

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】なお、本考案は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々
変更可能であることはいうまでもない。

【００３２】例えば、前記実施例においてはベーンポン
プが発電機に一体的に連結されている場合につき説明し
たが、ベーンポンプは発電機から独立されていてもよ
い。また、ベーンポンプの用途は真空ポンプに限定され
ない。

【００３３】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
低速時にベーンが振動するのを抑制することができるた
め、異常音が発生したりポンプ性能が低下したりするの
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例であるベーンポンプが発電機
と結合された複合構造体を示す図２のＩ−Ｉ線に沿う断
面図である。

【図２】本考案の一実施例であるベーンポンプが発電機
に結合された複合構造体を示す拡大部分縦断面図であ
る。

【図３】（ａ）は複合構造体の全体側面図、（ｂ）は
（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。

【符号の説明】 １…ベーンポンプ（真空ポンプ）、２…発電機、３…プ
ーリ、４…本体、４ａ…開口、５…プレート、６…ケー
シング、７…ベーン溝、８…ベーン、９…ロータ、１０
…雌スプライン、１１…吸入口、１２…吐出口、１３…
給油路、１４…給油溝、１５、３２…シールリング、１
６、３３…環状溝、１７…窓孔、１８、１９…フランジ
部、２０…保持部、２１…ボルト、２２、２３…ボルト
挿通孔、２４…雌印籠嵌合部、２５…ブラケット、２６
…軸孔、２７…回転軸、２８…雄スプライン、２９…ブ
ラケットの端面、３０…突出部、３１…カムリング、３
４…ねじ穴、３５…雄印籠嵌合部、Ｏ₁ 、Ｏ₂ 、Ｏ₃ 、
Ｏ₄ …中心、Ｅ…偏心量、ｈ…ベーンの高さ、ｔ…ベー
ンの厚さ、Ｒｈ…ケーシングのポンプ室の半径、Ｒｋ…
カムリングの半径、Ｒｖ…ベーンの両端面における円弧
の曲率半径。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04C 2/30 - 2/352 F04C 18/30 - 18/352 F04C 25/02

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸入口と吐出口とが開設され円柱中空形
   状のポンプ室を形成するケーシングと、軸心がポンプ室
   の中心線から偏心されてポンプ室内に挿通され回転駆動
   される回転軸と、円柱形状に形成されて回転軸の外周面
   に固定されたロータと、ロータの外周面に放射状に開設
   された複数条の溝と、各溝内に進退自在に挿入されてポ
   ンプ室内周面とロータ外周面との間の空間部に複数の圧
   力室を形成する複数枚のベーンと、円盤形状に形成され
   て回転軸の軸心に偏心されて回転軸外周側に配され各ベ
   ーンをポンプ室内周面側へ押接するカムリングとを備え
   ているベーンポンプにおいて、 前記ベーンの径方向両端面が同一中心の円弧曲面に形成
   されており、このベーンの円弧の中心がベーン先端とポ
   ンプ室との接点とポンプ室の中心とを結ぶ線上に位置さ
   れ、かつ、ベーンの円弧の中心の軌跡がポンプ室とカム
   リングとの略中央を通るように設定されていることを特
   徴とするベーンポンプ。
2. 【請求項２】 前記ベーンの径方向両端面が円弧曲面に
   形成されており、この円弧曲面の半径をＲｖ、前記ポン
   プ室の半径をＲｈ、前記カムリングの半径をＲｋ、前記
   ベーンの高さをｈ、前記ベーンの厚さをｔ、前記ロータ
   とカムリングの回転軸軸心からの偏心量をＥ、前記各構
   成要素の加工精度から定まる初期クリアランス値をαと
   したときに、これらが次式（１）、（２）式を満足する
   ように構成されていることを特徴とする請求項１に記載
   のベーンポンプ。 ｈ＋α＝Ｒｈ−Ｒｋ＝２Ｒｖ…………（１） ｔ≧２Ｒｖ×Ｅ／（Ｒｈ−Ｒｖ）……（２）