JP2722445B2 - 無潤滑真空ポンプ - Google Patents

無潤滑真空ポンプ

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JP2722445B2
JP2722445B2 JP925294A JP925294A JP2722445B2 JP 2722445 B2 JP2722445 B2 JP 2722445B2 JP 925294 A JP925294 A JP 925294A JP 925294 A JP925294 A JP 925294A JP 2722445 B2 JP2722445 B2 JP 2722445B2
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敏一 加藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ローリングピストン式
ポンプに関するもので、例えばディーゼルエンジン車に
用いられる負圧源、あるいはブレーキブースター用の負
圧を発生する真空ポンプとして用いられる。
【0002】
【従来の技術】ローリングピストン式ポンプは、ロータ
リーべーン式に対して構造上摺動部が少ないことから発
熱量が小さく、無潤滑で駆動することが容易である。無
潤滑化をおこなうと、ロータとケーシング間及びロータ
と両サイドフレーム間のシール作用をする潤滑材がなく
なるため、従来は、例えば特開昭61−164094に
示されるように、特殊な材料を摺動表面に溶射して組立
誤差、熱膨張差、軸方向の微動量に応じたクリアランス
量だけ材料が削り取られるようにして最小のクリアラン
スを維持しようとしたものがあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような特
殊な材料を溶射することは部品を製造するうえで複雑化
し、また溶射の状態によっては、ギャップにばらつきが
生じ、さらには、温度状態等が最悪の条件で隙間が0と
なるよう設定されるため温度状態によっては、ポンプ能
力に影響を与えるようなギャップが生じてしまうような
場合がある。
【0004】そこで本発明は、ポンプの性能を低下させ
ることのない隙間になるよう構成することにより無潤滑
でも安定した性能を有する無潤滑真空ポンプを提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、上記課題をを解
決するため、本発明は、筒状内周面を有するケーシング
と、前記ケーシングの軸心に対し所定の偏心量でもって
前記ケーシングの内周面に沿って転動する前記ケーシン
グに配置されたロータと、該ケーシングの両側面部に、
前記ロータの両端面に対し間隙を介して設けられる平板
状のサイドフレームと、前記ロータの外周面に摺接し、
かつ前記ロータの径方向に往復動しながら前記ケーシン
グの筒状内周面と前記ロータとの間の空間を吸入室と吐
出室とに区画、形成するブレードを有する、無潤滑真空
ポンプにおいて、前記ケーシングの筒状内周面の内径を
d、該ケーシングの材質の熱膨張率をα1 とし、前記ロ
ータの外径をD、該ロータの材質の熱膨張率をα2 とし
たとき、dとα1 の積が、Dとα2 との積にほぼ等しく
なる関係を有するという技術的手段を採用するものであ
る。
【0006】
【作用、効果】上記構成によれば、dとα1 の積が、D
とα2 との積にほぼ等しくなるように設定されるので、
温度が変化してもケーシングの内周面とロータ外周面と
のあいだのラジアルギャップが一定となるため、温度に
よる性能の性能の変化を少なくすることができるととも
に、ギャップを設定する際、温度変化を考慮する量を小
さくできるので、さらに高性能で安定性のある性能を発
揮できる。
【0007】
【実施例】本発明を車両のブレーキブースタ用バキュー
ムポンプとして用いた場合の実施例について説明する。
本体構成を図1及び図2に示す。電動バキュームポンプ
1は、空気を吐出、吸入するポンプ部10とそのポンプ
部を駆動するモータ部20からなる。
【0008】ポンプ部10には貫通した形で内径dなる
円筒状の内周面101aが形成されているケーシング1
01が設けられている。ケーシング101は、熱膨張率
がα 1 なる鉄系の材質からなる。さらにケーシング10
1の両側面には前記貫通穴を塞ぐ形で平板状のドライブ
フレーム103、リアフレーム104がケーシング10
1の平行な両端面101b,101cにそれぞれ接する
ように複数のボルト112により締結されている。
【0009】ドライブフレーム103及びリアフレーム
104には、それぞれボールベアリング114、ボール
ベアリング115が嵌挿され、シャフト116がボール
ベアリング114、ボールベアリング115に回転自在
に支持されている。シャフト116にはボールベアリン
グ114を貫通してモータ部20側へ延設されるシャフ
ト端116aが設けられており、電動モータ200のモ
ータシャフト210の軸心に嵌入、連結されている。
【0010】シャフト116の中央部には、シャフト1
16の軸心より径方向に所定量偏心した軸心を有する円
柱状の偏心アダプタ117が固定されており、さらに偏
心アダプタ117の両側には扇状のバランサ118、1
19がそれぞれシャフト116に嵌挿、固定されてい
る。偏心アダプタ117の外周にはボールベアリング1
25が設けられており、さらに外径がDなる円筒状のロ
ータ102が、その内周面102aをボールベアリング
125の外輪に嵌挿、固定するよう設けられている。ロ
ータ102はケーシング101の熱膨張率α1 より若干
大きい熱膨張率α 2 なるアルミ合金製よりなる。ロータ
102はシャフト116に対し、偏心アダプタ117の
軸心を中心にして、ボールベアリング125を介して回
転自在に支持される。その際、ロータ102の外周面1
02bとケーシング101の内周面101aが最も接近
した状態における径方向に微小の隙間、ラジアルギャッ
プ110を形成する。
【0011】この時、ケーシング101の円筒状の内周
面の内径dと熱膨張率α1 及びロータ102の外径Dと
熱膨張率α2 は、
【0012】
【数1】d×α1 ≒D×α2 なる関係を有するように設定される。ロータ102の軸
長はケーシング101の両端面101b、101c間の
距離よりも所定量小さくしており、各ドライブフレーム
103、リアフレーム104とは接触しない。従ってロ
ータ端面とドライブフレーム103とリアフレーム10
4との間にはそれぞれ微小の隙間、スラストギャップ1
11a、111bが形成される。前記ケーシング101
には軸方向に開口し、平行な溝部を有するブレード室1
01dが形成されており、このブレード室101d内に
は板状のブレード107が挿入されている。このブレー
ド室101dの上方向ケーシング101にはスプリング
穴124が外部へ貫通する形で形成されている。スプリ
ング穴124の外部に通ずる開口部には、その開口部を
塞ぐ形で円盤状のキャップ109が設けられている。ス
プリング穴124にはコイル状の圧縮スプリング108
が挿入されており、一端がキャップ109に当接し、他
端がブレード107を付勢するように当接している。こ
のスプリング108の付勢力によりブレード107の下
端面は、ロータ102の外周面102bに常に当接され
る。ロータ102がシリンダ内を偏心運動すると、この
ロータ102の運動にともなってブレード107はその
先端がロータ102に摺接しつつ、ブレード室101b
内を図中上下方向に往復運動する。
【0013】ブレード107は、ケーシング101の内
周円筒面101aとドライブフレーム103、リアフレ
ーム104及びロータ102の外周面102bによって
形成されるシリンダ室を吸入室120と吐出室121と
に区画する。ケーシング101には吸入室120に空気
を導くための吸入口122が設けられている。また、ブ
レード107には、その側面に傾斜状の通風溝107a
が2ヵ所設けられており、吐出室121とブレード室1
01dを連通している。
【0014】さらにドライブフレーム103には、ブレ
ード室101dと連通する吐出口103aが設けられて
いる。従って、吐出室121における空気は通風溝10
7Aを通ってブレード室101dに送られ、吐出口10
3aを通過してモータハウジング201側へ送られるこ
ととなる。次にモータ部20の構造について説明する。
【0015】モータ部20には、ロータ、ステータ等か
らなる通常の電動モータ200が設けられており、その
回転出力軸であるモータシャフト210がシリンダ部1
0側のシャフト116と前述したような形で連結されて
いる。モータシャフト210の外周にはボールベアリン
グ203が設けられており、その外輪がハウジング20
1に挿入固着されモータシャフト210を回転自在に支
持している。モータシャフトのもう一方の側にも同様に
ボールベアリング207が設けられ、その外輪がカバー
204に支持されモータシャフト210を回転自在に支
持している。
【0016】ハウジング201はその中央部に円環状の
挿入部201aが形成されており、ドライブフレーム1
03に設けられた円筒状の吐出部103bが挿入され、
ボルト206によりドライブフレーム103とハウジン
グ201を締結する事によりシリンダ部10とモータ部
20とを連結する。ドライブフレーム103に設けられ
た吐出口103aのハウジング201側の開口端には該
吐出口を塞ぐチェック弁202が設けられており、空気
の逆流を防いでいる。
【0017】吐出口103aと連通する吐出通路208
は、モータ200とカバー204との間の空間に連通し
ており、カバー204には、前記空間に吐出された空気
を排出するための排気口205が設けられている。以
下、電動バキュームポンプ1の作動について説明する。
モータ200は車両の電源等からの電流の供給を受け回
転駆動する。するとモータシャフト210はその軸を中
心として回転し、さらにモータシャフト210に連結さ
れているシャフト116も同様にその軸を中心にして回
転する。そのためシャフト116に固着されている偏心
アダプタ117はその偏心量でもって偏心回転する。こ
の時、ロータ102は、ボールベアリング125を介し
て偏心アダプタに対し回転自在に支承されているため、
ケーシング1内部で図2中矢印の方向に回転揺動運動を
行う。この時ブレード107は圧縮スプリング108の
付勢力により、ロータ102の外周面102aに当接
し、ロータ102の回転揺動運動により、ブレード室1
01d内を往復動する。この時、バランサ118、11
9はそれぞれロータ102内において、ロータ102の
内周面及びボールベアリング125に干渉することな
く、ロータ102の回転揺動運動時のアンバランスを打
ち消すようにシャフト116とともに回転する。
【0018】以上のようなロータ102の回転揺動運動
により、吸入室120及び吐出室121は拡大、縮小を
繰り返し、ポンプ作用を行う。すなわち、シャフト11
6の回転に伴い、吸入室120が最大となるまではブレ
ーキブースタの真空タンク(図示せず)内の空気を吸入
口122を通じて吸入室120に吸入する。その後吸入
した空気は吐出室121の容積の縮小によって通風溝1
07a、ブレード室101d、吐出口103a、吐出通
路208、モータ外周空間部209を経由して排出口2
05に導かれ外部へ排出される。
【0019】この吸入、吐出工程を繰り返すことにより
真空タンク内の空気を外部へ排出して真空タンク内を真
空状態にする。この時、上記構成の電動バキュームポン
プは無潤滑であるため、ロータ102の両スラストギャ
ップ111a、111bとラジアルギャップ110をシ
ールする潤滑材がない。そのため、前記2つのギャップ
にて漏れが発生し性能が低下するため、同ギャップ寸法
を極力小さくする必要がある。しかし、部品加工及び組
付け時の公差のばらつきによりギャップ寸法を0にする
事はできない。特にラジアルギャップは偏心アダプタの
偏心量、ベアリングの内外輪の同軸度、ロータ内外径の
同軸度、ベアリングとケーシング内周の同軸度により決
まるため、公差を考慮して大きくする必要があり、また
各部品間の熱膨張差による影響が加わり、一層のギャッ
プの拡大を図る必要がある。そのため、ケーシング10
1の円筒状の内周面の内径dと熱膨張率α1 及びロータ
102の外径Dと熱膨張率α2 との関係を、
【0020】
【数2】d×α1 ≒D×α2 とするように設定することにより、温度が変化してもラ
ジアルギャップは、ほぼ一定となり、安定した性能を発
揮する。尚、本発明においてはケーシング101の材質
を球状黒鉛鋳鉄品(熱膨張率α 1 =12×10-6/°
C)とし、またケーシング101の内径dをd=φ46
mmとし、一方ロータ102の材質をアルミシリコン合金
(熱膨張率α2 =13.5×10-6/°C)とし、ロー
タ102の外径DをD=φ41.2mmとすることによ
り、
【0021】
【数3】d×α1 =5.52×10-4、D×α2 =5.
56×10-4 となり、d×α1 ≒D×α2 を達成した。なお、上述の
実施例においては、ケーシング101を鉄系材料、ロー
タ102をアルミ合金としたが、ケーシング、ロータと
もアルミ合金として合金成分を変更するようにしてもよ
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における電動バキュームポン
プの全体構成を示す側面図の一部断面図。
【図2】図1のシリンダ部におけるA−A断面図。
【符号の説明】
1 電動バキュームポンプ 10 ポンプ部 20 モータ部 101 ケーシング 102 ロータ 103 ドライブフレーム 104 リアフレーム 107 ブレード 110 ラジアルギャップ 111a,111b スラストギャップ 120 吸入室 121 吐出室 200 モータ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筒状内周面を有するケーシングと、 前記ケーシングの軸心に対し所定の偏心量でもって前記
    ケーシングの内周面に沿って転動する前記ケーシングに
    配置されたロータと、 該ケーシングの両側面部に、前記ロータの両端面に対し
    間隙を介して設けられる平板状のサイドフレームと、 前記ロータの外周面に摺接し、かつ前記ロータの径方向
    に往復動しながら前記ケーシングの筒状内周面と前記ロ
    ータとの間の空間を吸入室と吐出室とに区画、形成する
    ブレードを有する無潤滑真空ポンプにおいて、 前記ケーシングの筒状内周面の内径をd、該ケーシング
    の材質の熱膨張率をα 1 とし、前記ロータの外径をD、
    該ロータの材質の熱膨張率をα2 としたとき、dとα1
    の積が、Dとα2 との積にほぼ等しくなる関係を有する
    ことを特徴とする無潤滑真空ポンプ。
  2. 【請求項2】 前記ケーシングの材質は鉄系であり、前
    記ロータの材質はアルミ合金であることを特徴とする請
    求項1における無潤滑真空ポンプ。
  3. 【請求項3】 前記ケーシングおよび前記ロータの材質
    はともにアルミ合金であることを特徴とする請求項1に
    おける無潤滑真空ポンプ。
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