JP3664498B2

JP3664498B2 - バキュームポンプ

Info

Publication number: JP3664498B2
Application number: JP00059694A
Authority: JP
Inventors: 英紀町村; 由起夫高橋; 友義平塚
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-01-07
Filing date: 1994-01-07
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2020-06-29
Also published as: JPH07208370A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はバキュームポンプに係わり、特にエンジンを駆動源とする車両用として好適なバキュームポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車のブレーキ倍力装置の負圧源としてバキュームポンプが用いられている。この種のバキュームポンプは、一般に特開昭６１−１４５３９０号公報に開示されるようにオルタネータの端部に設けて、オルタネータから動力を得ている。また、近年、エンジンに直付けしてエンジンから直接動力を得る方式が提案されている。例えば、特開昭６３−１０５２９５号公報に開示されるバキュームポンプは、エンジンに直付けし、エンジンのクランクシャフトとポンプシャフトとを平行に配置して、これらのシャフトをギヤ機構などを介して接続している。
【０００３】
また、上記特開昭６１−１４５３９０号公報、特開昭６３−１０５２９５号公報等に記載のように、バキュームポンプは増速機構を内蔵しておらず、かつロータを包囲するケーシング自体にバキュームポンプを相手部材に装着するためのブラケット部を形成していた。また、実開昭６３−１０４６９５号公報に開示されるように、回転軸用のころがり軸受やオイルシールを装着対象である相手部材のブラケット部に固定し、ロータを包囲するケーシングをそのブラケット部に取付けたものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般的にエンジン直付けタイプのバキュームポンプを使用する場合、オルタネータから動力を得るものに比べて回転数が落ちるため、必要性能を確保するためポンプ容量を増大しなければならない。特に、エンジン回転数の１／２で回転するカムシャフトを駆動源とする場合は、オルタネータ駆動のバキュームポンプの４倍程度のポンプ容量が必要となり、このため取付けスペースも４倍程度必要となる。また、必要性能を確保するため増速機構を介して回転数を上げることも考えられるが、この場合はその増速機構の取付けスペースが必要となる。しかし、実際にはエンジン回りはスペースの制約があり、エンジン直付けタイプではポンプ容量を大きくしたり増速機構を取付けたりすることは難しく、必要性能を得ることが難しいのが現実である。
【０００５】
一方、エンジン直付けタイプ、特にカムシャフトを駆動源とするタイプのバキュームポンプでは、ポンプとしての必要容量が同じ場合でも、車種やエンジンにより装着個所や装着寸法等、装着仕様は異なる。したがって、従来のようにロータを包囲するケーシング自体にブラケット部を設けているバキュームポンプでは、装着仕様に見合った数だけのケーシングが必要となっていた。しかし、このケーシングはシリンダプロフィールを内面に形成するための精密な加工が必要であり、装着仕様に見合った数のケーシングを用意することはコストアップになる。
【０００６】
本発明の第１の目的は、エンジン直付けタイプの必要性能を確保した上でコンパクト化を可能とするバキュームポンプを提供することである。
【０００７】
本発明の第２の目的は、装着仕様が異なる場合でも、同一のポンプ（即ちケーシング）を使用可能にするバキュームポンプを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記第１及び第２の目的を達成するために次の構成を採用する。すなわち、外部から潤滑油を導入しポンプ内を潤滑した後、再び外部へ帰還させる潤滑方式を持つバキュームポンプにおいて、外部から入力を得る第１シャフトと、ポンプ機構を駆動する第２シャフトと、前記第１シャフトと第２シャフトを連結する増速機構と、前記第１シャフトを回転自在に支持し前記増速機構を内蔵するギアケースと、前記第２シャフトを回転自在に支持しポンプ室を形成するケーシングとを備え、前記ギアケースとポンプ室ケーシングを別部材で構成し、前記ギアケースに装着仕様に対応する形状を持ち、装着時に取付け足となるブラケット部を設けるとともに、前記第２シャフトの中心部軸方向に貫通穴を設け、前記貫通穴をギアケース内空間に開口させ、ポンプ室内摺動部を潤滑した潤滑油の一部を前記貫通穴を経由しギアケース内空間へ導き、更にギアケース内空間とポンプ室の低圧作動室を細孔で連通させ、増速機構を潤滑した潤滑油を前記ポンプ室の低圧作動室を経由して外部へ帰還させる構成とする。
【００１０】
また、上記バキュームポンプにおいて、好ましくは、前記第１シャフトと第２シャフトの少なくとも一方の周囲にポンプ内圧と大気を遮断するオイルシールを設け、前記オイルシールによるシール部上流側にラビリンス部を形成する。
【００１１】
また、好ましくは、前記第２シャフトは前記第１シャフト及び外部の駆動源の少なくとも一方との直結を可能とする継手機構を備える。
【００１２】
更に、好ましくは、前記第１シャフトを前記ギアケース内にころがり軸受を介して回転自在に支持し、前記ころがり軸受の外輪を前記ギアケースに固定しかつ前記ころがり軸受の内輪を前記第１シャフトに固定し、そのころがり軸受で第１シャフトにかかるスラスト力を支持する構成とする。
【００１３】
代わりに、前記第２シャフトの少なくとも増速機構側端部を前記ポンプ室ケーシング内でころがり軸受を介して回転自在に支持し、前記第１シャフトの一部を前記ころがり軸受の内輪或いは外輪の端面に接触可能とし、そのころがり軸受で第１シャフトにかかるスラスト力を支持する構成としてもよい。
【００１５】
【作用】
以上のように構成した本発明では、エンジンのカムシャフトから動力を得る場合は、第１シャフトはエンジン回転数の１／２となるが、第２シャフトはギアケース内の増速機構により増速されて回転するため、必要性能を確保しかつポンプ容量を小さくすることができる。
【００１６】
また、ギヤケースに装着仕様に対応する形状を持ち、装着時に取付け足となるブラケット部を設けたため、車種やエンジンにより装着箇所や、装着寸法等、装着仕様が異なる場合でも、装着仕様に応じてギヤケースを変えるだけで取付けが可能であり、必要ポンプ容量が同じであれば、同一のポンプ（即ちケーシング）を使用することができる。一方、装着仕様が同じであれば、ポンプ部を変えることでポンプ容量を変えることができる。すなわち、必要ポンプ容量が異なる場合でも、同一のブラケット（ギヤケース）を使用することができる。
【００１７】
また、外部から潤滑油を導入しポンプ内を潤滑した後、再び外部へ帰還させる潤滑方式を採用するものにおいて、増速機構を包囲するギアケース内空間を当該潤滑方式の潤滑経路の一部とすることにより、増速機構を潤滑することが可能となる。更に、ポンプ室内摺動部を潤滑した潤滑油の一部を第２シャフトに設けた貫通穴を経由しギアケース内空間へ導き、増速機構を潤滑した潤滑油を細孔を介して前記ポンプ室の低圧作動室から外部へ帰還させることにより、増速機構及びポンプ部を含む全体を適切に潤滑することが可能となる。
【００１８】
更に、オイルシールによるシール部上流側にラビリンス部を形成することにより、高圧の潤滑油が瞬時にギアケースの内部空間に供給される場合でも、緩和された圧力がオイルシール部にかかるようになり、このため直接オイルシール部に高圧がかかることはなく、オイルシールの破損、オイルシールの破損に伴う潤滑油の異常漏洩を防止することができる。
【００１９】
第２シャフトに第１シャフト及び外部の駆動源の少なくとも一方との直結を可能とする継手機構を設けることにより、増速が不要の場合は、増速機構を取外し、第１シャフトと第２シャフトを直結するか、外部の駆動源と第２シャフトを直結し、増速せずに直接ポンプを駆動することができる。
【００２０】
第１シャフトを回転自在に支持するころがり軸受の外輪をギヤケースに固定し、内輪を第１シャフトに固定し、そのころがり軸受で第１シャフトにかかるスラスト力を支持することにより、第１シャフトに図示しない駆動系からスラスト力が加わっても、スラスト力が第２シャフトに伝わることはなく、サイドプレートのロータ接触面或いはケーシングのロータ接触面にかかる荷重を軽減でき、接触面のかじり、焼き付き等を防ぐことができる。
【００２１】
第２シャフトの少なくとも増速機構側端部を回転自在に支持するころがり軸受の内輪或いは外輪の端面に第１シャフトの一部を接触可能とし、そのころがり軸受で第１シャフトにかかるスラスト力を支持することによっても、同様に接触面のかじり、焼き付き等を防ぐことができる。
【００２２】
【実施例】
本発明の一実施例を図面により説明する。
図１は本発明の一実施例に係る可動翼型バキュームポンプの縦断面図であり、図２及び図３はそれぞれ図１のＩＩ−ＩＩ線断面図及びＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００２３】
図１〜図３において、ギアケース１内には増速機構２が内蔵され、かつ例えばエンジンのカムシャフトなど図示しない外部からの回転力を導入する第１シャフト３がころがり軸受４を介して回転自在に支持されている。ころがり軸受４は止め輪４Ａにより第１シャフト３に対し軸方向に移動しないように固定されている。また、前記ギアケース１にはオイルシール１２が固定され、前記第１シャフト３との間でギアケース１内と大気をシールしており、前記オイルシール１２の上流側のギヤケース１内には、前記第１シャフト３との隙間にラビリンス溝を形成したラビリンスピース１３が固定されている。また、前記ギアケース１の外周には装着用のブラケット部１ａが形成されている。
【００２４】
シリンダプロフィールを内面に形成したケーシング５内には、そのシリンダプロフィールに対し偏心した位置で回転するロータ６が内蔵され、ロータ６にはその外周に開口する径方向のベーン溝７Ａが形成され、そのベーン溝７Ａにベーン７が摺動可能に挿入されている。また、ロータ６には第１シャフト３に増速機構２を介して連結された第２シャフト１０が圧入されている。ケーシング５の開口側端面はサイドプレート８で密封され、第２シャフト１０はケーシング５に外輪を圧入固定されたころがり軸受９とサイドプレート８に設けられたメタル軸受１１を介して回転自在に支持されている。これらケーシング５、ロータ６、ベーン７、サイドプレと８、ころがり軸受９、第２シャフト１０及びメタル軸受１１でポンプ部Ａを形成している。
【００２５】
増速機構２は、図２に示すように、１つの太陽歯車２ａとこれに噛合う３つの遊星歯車２ｂ，２ｂ，２ｂとからなり、太陽歯車２ａは第２シャフト１０の一端に形成され、遊星歯車２ｂは第１シャフト３の内端に設けられたピン３ａに回転自在に固定されている。
【００２６】
次に、上記バキュームポンプの動作を説明する。第１シャフト３にエンジンカムシャフトなど外部から回転力が伝達されると、増速機構２を介して回転力が第２シャフト１０に伝わり、第２シャフト１０に固定されたロータ６は第１シャフト３に対し、増速して回転する。ケーシング５のシリンダプロフィールは、遠心力によりケーシング５の内面に接触しながら回転するベーン７のストロークが正弦波で変化するよう設定されており、第２シャフト１０の回転中心、即ちロータ６の回転中心は、シリンダプロフィールに対し偏心した位置関係にあるため、ロータ６が回転すると、ケーシング５、ロータ６、ベーン７及びサイドプレート８で形成される空間の容積が変化し、ケーシング５の内面に開口する吸入口５ａから流入した空気は、同じくケーシング５の内面に開口する排気口５ｂから排出され、ポンプ作用が行われる。この際、第１シャフト３に図示しない駆動系からスラスト力が加わっても、第１シャフト３は止め輪４Ａ及びころがり軸受４を介して前記ギアケース１に固定されているため、前記スラスト力が第２シャフト１０に伝わることはない。
【００２７】
したがって本実施例によれば、例えばエンジンのカムシャフトから動力を得る場合は、第１シャフト３はエンジン回転数の１／２となるが、第２シャフト１０は増速機構２により増速されて回転するため、必要性能を確保しかつポンプ容量を小さくすることができる。
【００２８】
また、第１シャフト３にかかるスラスト力はころがり軸受４で支持し、第２シャフト１０に伝わることがないため、サイドプレート８のロータ接触面（或いは、図８及び図９に示すようにケーシング５の開口部端面がギアケース１側に位置する場合は、ケーシング５のロータ接触面）にかかる荷重を軽減でき、前記接触面のかじり、焼き付き等を防ぐことができる。
【００２９】
次に、本実施例のバキュームポンプは、ギヤケース１とポンプ部Ａのケーシング５を別部材で構成し、ギヤケース１に設けられたブラケット部１ａによりエンジンに装着される。このブラケット部１ａは例えば図２に示すような形状をしており、車種やエンジンにより異なる装着個所や装着寸法等、装着仕様に応じて決められる。図示のブラケット部１ａの形状は１つの装着仕様に対応するものであり、装着仕様が異なれば、例えば想像線Ｘで示すようにブラケット部の形状の異なるギアケースを用い、ギヤケースのみを変えて取付ける。ポンプ部Ａのケーシング５はシリンダプロフィールを内面に持つなど精密な加工が必要であり、ケーシング５を装着仕様に見合った数だけ用意することはコスト高となる。これに対し、ギヤケース１の加工は容易であり、これを装着仕様に見合った数だけ用意することはコスト的に余り問題とならない。
【００３０】
このように、本実施例ではギヤケース１に取付け足となるブラケット部１ａを設けたため、車種やエンジンにより装着個所や装着寸法等、装着仕様が異なる場合でも、装着仕様に応じてギヤケース１を変えるだけで取付けが可能であり、必要ポンプ容量が同じであれば同一のポンプ部Ａ（即ちケーシング５）を使用することができる。一方、装着仕様が同じであれば、ポンプ部Ａを変えることでポンプ容量を変えることができる。すなわち、必要ポンプ容量が異なる場合でも、同一のブラケット部１ａ（ギヤケース１）を使用することができる。
【００３１】
次に潤滑方式について図４及び図５を用いて説明する。図４において、ケーシング５の一部に導入される外部からの潤滑油は、ケーシング５の径方向に設けられた導入孔５ｃを通り、ロータ６の片側端面に供給され、ロータ６とケーシング５の接触部を潤滑する。また、ロータ６には、両端面に通じる貫通穴６ａが複数個設けられており、ロータ６の片側端面に供給された潤滑油の一部を、逆側端面にも供給し、逆側のロータ６とサイドプレート８の接触部を潤滑する。第２シャフト１０の中心には貫通穴１０ａが設けられ、貫通穴１０ａの一端は前記メタル軸受１１内の空間に開口し、他端は前記増速機構２が内蔵されているギアケース１の内部空間１４に開口している。また、ギアケース１の内部空間１４は、細孔１５によりポンプの低圧作動室１６と連通している。このため、前記内部空間１４の圧力は常に低圧作動室１６の圧力近くまで低下している。したがって、ロータ６とケーシング５及びサイドプレート８の接触部を潤滑した潤滑油の一部は、直接ころがり軸受９の隙間から、また一部はメタル軸受１１と第２シャフト１０の隙間を介して、第２シャフト１０の中心に設けられた貫通穴１０ａから前記ギアケース１の内部空間１４へ流入し、前記増速機構２の潤滑を行う。増速機構２の潤滑を行った後、潤滑油は細孔１５を通り低圧作動室１６へ吸入され、ロータ６の回転により、高圧作動室１７へ移動した後、排気口５ｂから空気と共に外部へ帰還する。
【００３２】
図５に空気の流れと潤滑油の流れの系統図を示す。エンジン２０内の潤滑回路に潤滑ポンプ２１にてオイルパン２２内の潤滑油が供給され、その潤滑油の一部が配管２３を介して本実施例のバキュームポンプ２４に供給され、上記のように導入孔５ｃより内部に導入される。また、バキュームポンプ２４にはエアタンク（真空源）２５からの空気が吸入口５ａより吸入される。バキュームポンプ２４内を潤滑した潤滑油は排気口５ｂから空気と共に配管２６を介してオイルパン２２に回収される。
【００３３】
このように本実施例のバキュームポンプ２４は、外部から潤滑油を導入しポンプ内を潤滑した後、再び外部へ帰還させる潤滑方式により、増速機構及びポンプ部を含む全体を適切に潤滑することが可能となる。
【００３４】
図１及び図４に戻り、本実施例では、また、前記オイルシール１２と第１シャフト３との隙間からの潤滑油の漏洩を極力防止するため、前記オイルシール１２の上流側に、内周にラビリンス溝を有するラビリンスピース１３を設けている。前記ラビリンス溝が存在することで、高圧の潤滑油が瞬時にギアケース１の内部空間１４に供給される場合でも、緩和された圧力が前記オイルシール１２部にかかる。したがって、直接オイルシール１２部に高圧がかかることはなく、オイルシール１２の破損、オイルシール１２の破損に伴う潤滑油の異常漏洩を防止することができる。尚、本実施例では、ギアケース１と別部材でラビリンス溝を形成しているが、ギアケース１にラビリンス溝を一体成形しても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３５】
本実施例の応用例を図６及び図７を用いて説明する。バキュームポンプの使用条件から増速の必要性がなくなった場合は、図６に示すように、第１シャフト３に変えもう１つの第１シャフト３Ａを用い、第１シャフト３Ａを第２シャフト１０に直結する。この場合、第２シャフト１０の太陽歯車２ａをスプライン継手の外歯として利用し、第１シャフト３Ａの片側端部にそれに噛合うスプライン継手２ｄの内歯を形成し、このスプライン継手により両シャフトを直結する。この場合ギヤケース１は軸受ケースとなる。
【００３６】
また、図７に示すよう、第２シャフト１０の太陽歯車２ａを連結部として利用し、この太陽歯車２ａに駆動用のギア３０を直接固定することで、外部から直接第２シャフト１０を駆動することができる。即ち、ポンプ部Ａを単独で使用することができる。ここで、ポンプ部Ａを単独で使用する方式では、ポンプ部Ａが有する前記ギアケース１ヘの固定手段であったケーシング５のブラケット部５ｄを外部への取付け手段として利用できることは言うまでもない。
【００３７】
なお、図８及び図９に示すように、ケーシング５Ａの開口側端面をギアケース１側で密封するサイドプレート８Ａを備えるものでは、ギヤケース１Ａにブラケット部１ａを設けてもよく（図８）、ギヤケース１Ａでなくサイドプレート８Ｂにブラケット部８ａを設けてもよい（図９）。
【００３８】
また、図１０に示すように、止め輪４Ａ（図１参照）を設けず、第１シャフト３の一部であるピン３ｂをころがり軸受４の内輪或いは外輪の端面に接触可能とし、ころがり軸受４で第１シャフト３にかかるスラスト力を支持してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、増速機構を内蔵させたので、必要性能を確保しかつポンプ容量を小さくすることができると共に、バキュームポンプのブラケット部とポンプ部を別部材で構成するため、車種やエンジンにより装着個所や装着寸法等、装着仕様が異なる場合でも、必要ポンプ容量が同じであれば、同一のポンプ（即ちケーシング）を使用することができる。また、必要ポンプ容量が異なる場合でも、同一のブラケット（ギヤケース）を使用することができる。
【００４０】
また、ギアケース内空間を潤滑経路の一部とするので、外部から潤滑油を導入しポンプ内を潤滑した後、再び外部へ帰還させる潤滑方式を採用しかつ増速機構を潤滑することができる。更に、貫通穴及び細孔を介して各部所を連通するので、増速機構及びポンプ部を含む全体を適切に潤滑することが可能となる。
【００４１】
更に、オイルシールによるシール部上流側にラビリンス部を形成するので、オイルシールの破損、オイルシールの破損に伴う潤滑油の異常漏洩を防止することができる。
【００４２】
また、第２シャフトに継手機構を設けるので、増速が不要の場合は増速機構を取外して、第２シャフトを第１シャフト及び外部の駆動源と直結し、増速せずに直接ポンプを駆動することができる。
【００４３】
更に、ころがり軸受で第１シャフトにかかるスラスト力を支持するので、第１シャフトに図示しない駆動系からスラスト力が加わっても、スラスト力が第２シャフトに伝わることはなく、サイドプレートのロータ接触面或いはケーシングのロータ接触面にかかる荷重を軽減でき、接触面のかじり、焼き付き等を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による可動翼型バキュームポンプの縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】上記実施例のバキュームポンプの潤滑方式を示す説明図
【図５】図５に示す潤滑方式の潤滑油と空気の流れを示す図である。
【図６】本発明において増速機構を排除した場合の実施例を示す可動翼型バキュームポンプの縦断面図である。
【図７】本発明において増速機構を排除した場合の実施例を示す可動翼型バキュームポンプの縦断面図である。
【図８】図１に示す実施例の変形例の可動翼型バキュームポンプの縦断面図である。
【図９】図１に示す実施例の他の変形例の可動翼型バキュームポンプの縦断面図である。
【図１０】図１に示す実施例の更に他の変形例の可動翼型バキュームポンプの縦断面図である。
【符号の説明】
１ギアケース
２増速機構
２ａ太陽歯車（スプラインの外歯：継手機構）
２ｄスプラインの内歯
３；３Ａ第１シャフト
３ａ，３ｂピン
４ころがり軸受
４Ａ止め輪
５５Ａケーシング
６ロータ
７ベーン
８；８Ａ；８Ｂサイドプレート
８ａブラケット部
９ころがり軸受
１０第２シャフト
１０ａ貫通穴
１１メタル
１２オイルシール
１３ラビリンスピース
１４内部空間
１５細孔
１６低圧作動室
１７高圧作動室
３０駆動用歯車
Ａポンプ部

Claims

外部から潤滑油を導入しポンプ内を潤滑した後、再び外部へ帰還させる潤滑方式を持つバキュームポンプにおいて、外部から入力を得る第１シャフトと、ポンプ機構を駆動する第２シャフトと、前記第１シャフトと第２シャフトを連結する増速機構と、前記第１シャフトを回転自在に支持し前記増速機構を内蔵するギアケースと、前記第２シャフトを回転自在に支持しポンプ室を形成するケーシングとを備え、前記ギアケースとポンプ室ケーシングを別部材で構成し、前記ギアケースに装着仕様に対応する形状を持ち、装着時に取付け足となるブラケット部を設けるとともに、前記第２シャフトの中心部軸方向に貫通穴を設け、前記貫通穴をギアケース内空間に開口させ、ポンプ室内摺動部を潤滑した潤滑油の一部を前記貫通穴を経由しギアケース内空間へ導き、更にギアケース内空間とポンプ室の低圧作動室を細孔で連通させ、増速機構を潤滑した潤滑油を前記ポンプ室の低圧作動室を経由して外部へ帰還させることを特徴とするバキュームポンプ。
請求項１記載のバキュームポンプにおいて、前記第１シャフトと第２シャフトの少なくとも一方の周囲にポンプ内圧と大気を遮断するオイルシールを設け、前記オイルシールによるシール部上流側にラビリンス部を形成したことを特徴とするバキュームポンプ。
請求項１記載のバキュームポンプにおいて、前記第２シャフトは前記第１シャフト及び外部の駆動源の少なくとも一方との直結を可能とする継手機構を備えることを特徴とするバキュームポンプ。
請求項１記載のバキュームポンプにおいて、前記第１シャフトを前記ギアケース内にころがり軸受を介して回転自在に支持し、前記ころがり軸受の外輪を前記ギアケースに固定しかつ前記ころがり軸受の内輪を前記第１シャフトに固定し、そのころがり軸受で第１シャフトにかかるスラスト力を支持することを特徴とするバキュームポンプ。
請求項１記載のバキュームポンプにおいて、前記第２シャフトの少なくとも増速機構側端部を前記ポンプ室ケーシング内でころがり軸受を介して回転自在に支持し、前記第１シャフトの一部を前記ころがり軸受の内輪或いは外輪の端面に接触可能とし、そのころがり軸受で第１シャフトにかかるスラスト力を支持することを特徴とするバキュームポンプ。