JP3738376B2 - 複合ベーンポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体を供給するベーンポンプと液体を供給するベーンポンプとが並設された複合ベーンポンプに関し、例えば、自動車に配置されるブレーキブースタに真空圧を供給するバキュームポンプと、パワーステアリング装置へ作動油を供給するパワーステアリングポンプと、が並設されてなる複合ベーンポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来、自動車のバキュームポンプとパワーステアリングポンプとが並設されてなる複合ベーンポンプでは、実開昭６３−４５０３０号公報に記載されているように、両者の駆動軸が、両軸の端部を覆うように配置されるカップリングにより、直列的に接続されるとともに、そのカップリング自体が、クランクシャフトからの回転駆動力を伝達される被駆動ギヤとして構成されていた。
【０００３】
このような構成では、バキュームポンプを第１ベーンポンプとして、パワーステアリングポンプを第２ベーンポンプとした場合、第１ベーンポンプの第１駆動軸と第２ベーンポンプの第２駆動軸とが、両軸の端部を覆うカップリングとしての被駆動ギヤを介して直列的に接続されていたことから、カップリングが大径でかつ軸方向長さ（幅）も必要となり、さらに、その外周面に被駆動ギヤとしての歯溝を設けることから、カップリングとしての外径が一層大きくなって、このカップリングの周囲を覆うハウジングも必要となることとあいまって、複合ベーンポンプが、大型化するとともに、重量増加を招いていた。
【０００４】
ちなみに、このような課題を解決するために、特開昭６１−２２２８５７号公報等に記載されているように、第１・２駆動軸を、１本の駆動軸で兼用し、その１本の駆動軸の端部、例えば、第１ベーンポンプ側から突出した端部側に、幅寸法の小さい、あるいは、外径の小さな被駆動ギヤを固着させるように構成することが考えられる。
【０００５】
しかしながら、第１・２ベーンポンプの第１・２駆動軸を１本の駆動軸で兼用する場合には、第１ベーンポンプの第１ロータやその近傍の第１軸受、さらに、第２ベーンポンプの第２ロータやその近傍の第２軸受、の寸法誤差や組付誤差等により、第１・２ベーンポンプの第１・２ロータ等の軸心が相互に一致し難く、各ロータや各軸受にガタツキが生じ易い。そして、作動油を供給する第２ベーンポンプ側では、組付容易な観点から、第２軸受に当接させるように隣接してオイルシール等のシール材を配置させており、第２軸受にガタツキが生じていると、第２軸受に接触しているシール材が摩耗し易く、シール材の耐久性が低下することとなっていた。
【０００６】
さらに、第１・２ベーンポンプの第１・２駆動軸を１本の駆動軸で兼用する場合には、第１・２ベーンポンプをそれぞれサブアッセブリの状態にできないため、自動車のエンジン付近で、複合ベーンポンプの各部品を順次組み付けることとなって、組付作業性が悪かった。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、シール材の耐久性や組付作業性の低下を抑えて、小型化と軽量化とを図れる複合ベーンポンプを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る複合ベーンポンプは、気体を送給する気体供給用の第１ベーンポンプが、第１ハウジング内の第１ロータを回転させる第１駆動軸を備えて構成され、
液体を送給する液体供給用の第２ベーンポンプが、第２ハウジング内の第２ロータを回転させる第２駆動軸を備えて構成され、
前記第１・２駆動軸が、直列的に配置されるとともに、１つの被駆動ギヤにより、回転駆動される複合ベーンポンプであって、
前記第１駆動軸が、第１ハウジング内に配置される第１軸受を介して、前記第１ハウジングに回動自在に支持されるとともに、先端部側に前記被駆動ギヤを固着させて構成され、
前記第２駆動軸が、第２ハウジング内に配置される第２軸受と、該第２軸受・前記第２ハウジング・及び前記第２駆動軸に当接されるシール材と、により、前記第２ハウジング内で液密状態で回動自在に支持されるように構成され、
前記第１ロータに、内周面にインボリュートスプラインを設けてなる接合孔が形成され、
前記第１駆動軸の元部側と第２駆動軸の先端部側とが、対応するインボリュートスプラインを形成して、前記接合孔の先端部側と元部側とに挿入されることにより、前記第１ロータに接合され、
さらに、前記第１駆動軸の元部側と第２駆動軸の先端部側とのそれぞれの前記接合孔への接合状態が、各軸の外径をｄ１、ｄ２として、前記接合孔への接合長さをＬ１、Ｌ２とした場合、Ｌ１／ｄ１＞１、Ｌ２／ｄ２＞１となるように、接合されるとともに、
前記第１駆動軸の元部側における前記接合孔へのはめあいと、前記第２駆動軸の先端部側における前記接合孔へのはめあいと、の一方が、滑動はめあいとして、他方が自由はめあいとして、
前記滑動はめあいが、孔側と軸側との間に中心線方向だけに移動を許すはめいあいとし、前記自由はめあいが、孔側と軸側の中心線との間に、ある程度の交角の変動を許すはめあいとしていることを特徴とする。
【０００９】
なお、インボリュートスプラインは、ＪＩＳ Ｂ １６０３に規定されている規格のものである。
【００１０】
【発明の効果】
本発明に係る複合ベーンポンプは、第１ベーンポンプの第１駆動軸と第２ベーンポンプの第２駆動軸とが、第１ベーンポンプの第１ロータをカップリングとして、接合されており、別途、大きなカップリングを使用しなくとも良いため、複合ベーンポンプの小型化と軽量化とを図ることができる。
【００１１】
また、第１駆動軸の元部側における第１ロータの接合孔へのはめあいと、第２駆動軸の先端部側における第１ロータの接合孔へのはめあいと、において、一方が滑動はめあいとして、他方が自由はめあいとしている。すなわち、滑動はめあいが、孔側と軸側との間に中心線方向だけに移動を許すはめあいであり、自由はめあいが、孔側と軸側の中心線との間に、ある程度の交角の変動を許すはめあいであることから、第１ベーンポンプの第１ロータや第１軸受と、第２ベーンポンプの第２ロータや第２軸受と、が相互の軸心を僅かにずらして配置されていても、自由はめあいの部位で誤差を吸収できて、第２ベーンポンプの第２軸受にガタツキが生じず、第２軸受に接触しているシール材の摩耗が防止されて、シール材の耐久性を向上させることができる。
【００１２】
さらに、第１ベーンポンプの第１駆動軸は、第１ハウンジング内に配置された第１軸受に支持され、第２ベーンポンプの第２駆動軸は、第２ハウジング内に配置された第２軸受に支持されており、第１ベーンポンプと第２ベーンポンプとを、別々に予め組み立てて、サブアッセンブリとしておくことができるため、設置場所で、各部品を順次組み付けなくとも、サブアッセンブリにした第１ベーンポンプ自体と第２ベーンポンプ自体とを相互に設置場所で組み付けるだけで、組付作業を完了させることができ、組付作業性が良好となる。
【００１３】
さらにまた、第１駆動軸の元部側と第２駆動軸の先端部側とのそれぞれの接合孔への接合状態が、各軸の外径をｄ１、ｄ２として、接合孔への接合長さをＬ１、Ｌ２とした場合、Ｌ１／ｄ１＞１、Ｌ２／ｄ２＞１となるように、接合長さを長く確保できるように設定されており、被駆動ギヤの回転駆動トルクが第１駆動軸に加わって、第１ロータを回転させようとしても、第１駆動軸が十分な駆動力伝達の接合強度を確保でき、また、第１ロータから第２駆動軸に回転駆動トルクが加わって、第２駆動軸を回転させようとしても、第２駆動軸に十分な駆動力伝達の接合強度を確保することができる。
【００１４】
そして、逆に、この構成は、第１ロータの幅寸法の長さ（軸方向の長さ）を長く確保できることを意味し、第１ベーンポンプのベーンの幅寸法を大きくすることができる。すなわち、ベーンの幅寸法が大きくなることから、第１ベーンポンプの脈動を抑えることに寄与できる。
【００１５】
したがって、本発明に係る複合ベーンポンプでは、シール材の耐久性や組付作業性の低下を抑えて、小型化と軽量化とを図ることができ、さらに、作動時の第１ベーンポンプの脈動も抑えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１に示す実施形態の複合ベーンポンプＰは、自動車のエンジン付近に配置されるもので、第１ベーンポンプ１が、ブレーキブースタに真空圧を供給するバキュームポンプであり、第２ベーンポンプ２１が、パワーステアリング装置へ作動油を供給するパワーステアリングポンプとして、構成されている。
【００１８】
第１ベーンポンプ１は、ボディ３とキャップ４とがボルト５止めされてなる第１ハウジング２内に、複数のベーン１４を配置させた第１ロータ１３が配設されて構成され、第１ロータ１３の中央には、第１駆動軸１２の元部１２ａ側と後述する第２駆動軸３２の先端部３２ｄ側とを接合させるための接合孔１３ａが形成されている。各ベーン１４は、第１ロータ１３の回転時の遠心力により、第１ロータ１３の半径方向外方へ付勢されて、ボディ３の内周面に摺動可能とされている。
【００１９】
そして、接合孔１３ａの内周面と、第１駆動軸１２の元部１２ａ側の外周面・第２駆動軸３２の先端部３２ｄ側の外周面と、には、相互に対応するインボリュートスプラインが形成されている。
【００２０】
第１駆動軸１２は、インボリュートスプラインが形成された元部１２ａと、フランジ部１２ｃを有した中間部１２ｂと、先端に雄ねじ部１２ｅを有した先端部１２ｄと、を備えて構成されて、先端部１２ｄ側にクランクシャフトからの回転駆動力を伝達する被駆動ギヤＧがキーＫ止めされ、さらに、雄ねじ部１２ｅに螺合されるナットＮによって、第１駆動軸１２からの被駆動ギヤＧの外れが防止されている。また、第１駆動軸１２は、先端部１２ｄ側からフランジ部１２ｃに当接するまで中間部１２ｂに圧入されるとともに、スナップリング１１を利用して第１ハウジング２から抜け止めされて固定される第１軸受１０によって、第１ハウジング２に回動自在に支持されている。この第１軸受１０は、実施形態の場合、シールド形の玉軸受から構成されている。
【００２１】
また、第１ハウジング２は、第１駆動軸１２の回転に伴なう第１ロータ１３の回転と複数のベーン１４の作動とによって、吸気口７から吸気された空気が排気口８から吐出されるように、所定の空気流路（図符号省略）を備えて構成されている。なお、９は、エンジンオイル供給口であり、６は、第１ハウジング２内の気密性を確保するＯリングである。
【００２２】
第２ベーンポンプ２１は、ボディ２３とキャップ２４とがボルト２６止めされてなる第２ハウジング２２内に、複数のベーン３４を配置させた第２ロータ３３が配設されて構成され、第２ロータ３３の中央には、第２駆動軸３２の元部３２ａ側を接合させるための接合孔３３ａが形成されている。各ベーン３４は、第２ロータ３３の回転時の遠心力により、第２ロータ３３の半径方向外方へ付勢され、ボディ２３の内周面に嵌め込まれたカムリング２５の内周面に摺動可能とされている。接合孔３３ａの内周面と第２駆動軸３２の元部３２ａ側の外周面とには、相互に対応する角形スプラインが形成されている。
【００２３】
第２駆動軸３２は、角形スプラインが形成された元部３２ａと、大径部３２ｃを有した中間部３２ｂと、インボリュートスプラインが形成された先端部３２ｄと、を備えて構成されている。この第２駆動軸３２は、元部３２ａ側から大径部３２ｃに当接するまで中間部３２ｂに圧入されて第２ハウンジング２２のボディ２３に当接される玉軸受からなる第２軸受３０により、第２ハウジング２２に回動自在に支持されるとともに、第２軸受３０とボディ２３との間に介在されて、第２軸受３０・第２ハウジング２２・及び第２駆動軸３２の中間部３２ｂに当接されるオイルシールからなるシール材３１によって、第２ハウジング２２内で、液密状態で支持されている。
【００２４】
また、第２ハウジング２２は、第２駆動軸３２の回転に伴なう第２ロータ３３の回転と各ベーン３４の作動とにより、吸入口２８から吸入された作動油が吐出口２９から吐出されるように、所定の油圧流路（図符号省略）を備えて構成されている。なお、２７は、第２ハウジング２２内の液密状態を確保するためのＯリングである。
【００２５】
そして、実施形態の複合ベーンポンプＰは、第１駆動軸１２の元部１２ａ側と第２駆動軸３２の先端部３２ｄ側とのそれぞれの接合孔１３ａへの接合状態が、軸の外径（呼び径）をｄ１、ｄ２として、接合孔１３ａへの接合長さをそれぞれＬ１・Ｌ２とした場合、Ｌ１／ｄ１＞１、Ｌ２／ｄ２＞１となるように、設定されている。
【００２６】
また、第１駆動軸１２の元部１２ａ側における接合孔１３ａへのはめあいが、滑動はめあいとして、第２駆動軸３２の先端部３２ｄ側における接合孔１３ａへのはめあいが、自由はめあいとしている。
【００２７】
ちなみに、実施形態の場合は、第１駆動軸１２は、外径ｄ１がφ１７、歯数Ｚが１２、モジュールｍが１．２５、Ｌ１が２０mmとして、接合孔１３ａに対して大径合せの滑動はめあいとしている。第２駆動軸３２は、外径ｄ２がφ１７、歯数Ｚが１２、モジュールｍが１．２５、Ｌ２が２０mmとして、接合孔１３ａに対して、歯面合せの自由はめあいとしている。
【００２８】
この実施形態の複合ベーンポンプＰでは、被駆動ギヤＧから回転駆動力が伝達されると、第１駆動軸１２が回転して、第１ロータ１３を回転させ、また、第１ロータ１３の回転に伴ない第２駆動軸３２が回転して第２ロータ３３を回転させる。そのため、第１・２ロータ１３・３３が回転して、第１ベーンポンプ１では、ブレーキブースタに真空圧を供給することとなり、第２ベーンポンプ２１では、パワーステアリング装置へ作動油を供給することとなる。
【００２９】
そして、実施形態の複合ベーンポンプＰでは、第１ベーンポンプ１の第１駆動軸１２と第２ベーンポンプ２１の第２駆動軸３２とが、第１ベーンポンプ１の第１ロータ１３をカップリングとして、接合されており、別途、大きなカップリングを使用しなくとも良いため、複合ベーンポンプＰの小型化と軽量化とを図ることができる。
【００３０】
また、第１駆動軸１２の元部１２ａ側における接合孔１３ａへのはめあいが、滑動はめあいとして、第２駆動軸３２の先端部３２ｄ側における接合孔１３ａへのはめあいが、自由はめあいとしている。すなわち、滑動はめあいが、孔１３ａ側と軸１２ａ側との間に中心線方向だけに移動を許すはめあいであり、自由はめあいが、孔１３ａ側と軸３２ｄ側の中心線との間に、ある程度の交角の変動を許すはめあいであることから、第１ベーンポンプ１の第１ロータ１３や第１軸受１０と、第２ベーンポンプ２１の第２ロータ３３や第２軸受３０と、が相互の軸心を僅かにずらして配置されていても、自由はめあいの部位で誤差を吸収できて、第２ベーンポンプ２１の第２軸受３０にガタツキが生じず、第２軸受３０に接触しているシール材３１の摩耗が防止されて、シール材３１の耐久性を向上させることができる。
【００３１】
さらに、第１ベーンポンプ１の第１駆動軸１２は、第１ハウンジング２内に配置された第１軸受１０に支持され、第２ベーンポンプ２１の第２駆動軸３２は、第２ハウジング２２内に配置された第２軸受３０に支持されており、第１ベーンポンプ１と第２ベーンポンプ２１とを、別々に予め組み立てて、サブアッセンブリとしておくことができるため、設置場所のエンジン付近で、各部品を順次組み付けなくとも、サブアッセンブリにした第１ベーンポンプ１自体と第２ベーンポンプ２１自体とを相互にエンジン付近で組み付けるだけで、組付作業を完了させることができ、組付作業性が良好となる。なお、相互の組み付けは、第２駆動軸３２の先端部３２ｄ側を第１ロータ１３の接合孔１３ａの元部側に挿入させるとともに、Ｏリング３７を介在させて、第１ハウジング２のボディ３と第２ハウンジング２２のボディ２３とをボルト３６止めすることにより、行なうこととなる。
【００３２】
さらにまた、第１駆動軸１２の元部１２ａ側と第２駆動軸３２の先端部３２ｄ側とのそれぞれの接合孔１３ａへの接合状態が、各軸１２ａ・３２ｄの外径をｄ１、ｄ２として、接合孔１３ａへの接合長さをＬ１、Ｌ２とした場合、Ｌ１／ｄ１＝２０／１７＞１、Ｌ２／ｄ２＝２０／１７＞１となるように、接合長さＬ１・Ｌ２を長く確保できるように設定されており、被駆動ギヤＧの回転駆動トルクが第１駆動軸１２に加わって、第１ロータ１３を回転させようとしても、第１駆動軸１２が十分な駆動力伝達の接合強度を確保でき、また、第１ロータ１３から第２駆動軸３２に回転駆動トルクが加わって、第２駆動軸３２を回転させようとしても、第２駆動軸３２に十分な駆動力伝達の接合強度を確保することができる。
【００３３】
そして、逆に、この構成は、第１ロータ１３の幅寸法の長さ（軸方向の長さ）Ｌ０を長く確保できることを意味し、第１ベーンポンプ１のベーン１４の幅寸法を大きくすることができる。すなわち、ベーン１４の幅寸法が大きくなることから、第１ベーンポンプ１の脈動を抑えることに寄与できる。
【００３４】
したがって、実施形態の複合ベーンポンプＰでは、シール材３１の耐久性や組付作業性の低下を抑えて、小型化と軽量化とを図ることができ、さらに、作動時の第１ベーンポンプ１の脈動も抑えることができる。
【００３５】
さらに、実施形態では、真空圧を供給する第１ベーンポンプ１における気密性を有した第１ハウジング２内に配設された第１ロータ１３が、第１駆動軸１２と第２駆動軸３２とのカップリングの役目を果しているため、作動時の第１・２駆動軸１２・３２と第１ロータ１３との噛み合う音が外部に漏れ難く、作動時の騒音を低減することができる。
【００３６】
なお、実施形態では、第１駆動軸１２の元部１２ａ側における接合孔１３ａへのはめあいを、滑動はめあいとして、第２駆動軸３２の先端部３２ｄ側における接合孔１３ａへのはめあいを、自由はめあいとした場合を示したが、はめあいを逆に構成しても良い。ただし、共に、同じはめあいとすれば、組付不能やガタツキが生じ、好ましくないことから、必ず、異ならせたはめあいとする必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の複合ベーンポンプの断面図である。
【符号の説明】
１…第１ベーンポンプ、
２…第１ハウジング、
１０…第１軸受、
１２…第１駆動軸、
１２ａ…元部、
１２ｄ…先端部、
１３…第１ロータ、
１３ａ…接合孔、
２１…第２ベーンポンプ、
２２…第２ハウジング、
３０…第２軸受、
３１…シール材、
３２…第２駆動軸、
３２ｄ…先端部、
Ｇ…被駆動ギヤ、
Ｐ…複合ベーンポンプ。

Claims (1)

1. 気体を送給する気体供給用の第１ベーンポンプが、第１ハウジング内の第１ロータを回転させる第１駆動軸を備えて構成され、
   液体を送給する液体供給用の第２ベーンポンプが、第２ハウジング内の第２ロータを回転させる第２駆動軸を備えて構成され、
   前記第１・２駆動軸が、直列的に配置されるとともに、１つの被駆動ギヤにより、回転駆動される複合ベーンポンプであって、
   前記第１駆動軸が、第１ハウジング内に配置される第１軸受を介して、前記第１ハウジングに回動自在に支持されるとともに、先端部側に前記被駆動ギヤを固着させて構成され、
   前記第２駆動軸が、第２ハウジング内に配置される第２軸受と、該第２軸受・前記第２ハウジング・及び前記第２駆動軸に当接されるシール材と、により、前記第２ハウジング内で液密状態で回動自在に支持されるように構成され、
   前記第１ロータに、内周面にインボリュートスプラインを設けてなる接合孔が形成され、
   前記第１駆動軸の元部側と第２駆動軸の先端部側とが、対応するインボリュートスプラインを形成して、前記接合孔の先端部側と元部側とに挿入されることにより、前記第１ロータに接合され、
   さらに、前記第１駆動軸の元部側と第２駆動軸の先端部側とのそれぞれの前記接合孔への接合状態が、各軸の外径をｄ１、ｄ２として、前記接合孔への接合長さをＬ１、Ｌ２とした場合、Ｌ１／ｄ１＞１、Ｌ２／ｄ２＞１となるように、接合されるとともに、
   前記第１駆動軸の元部側における前記接合孔へのはめあいと、前記第２駆動軸の先端部側における前記接合孔へのはめあいと、の一方が、滑動はめあいとして、他方が自由はめあいとして、
   前記滑動はめあいが、孔側と軸側との間に中心線方向だけに移動を許すはめいあいとし、前記自由はめあいが、孔側と軸側の中心線との間に、ある程度の交角の変動を許すはめあいとしていることを特徴とする複合ベーンポンプ。

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