JP3843522B2 - 真空ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気圧よりも低圧力の真空を発生する真空ポンプに関するもので、特に車両に搭載されたバキュームブレーキブースタの負圧発生源としての車両用サーボブレーキ装置の真空ポンプに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えばトラック等の大型車両に搭載されたバキュームブレーキブースタの負圧発生源としての車両用サーボブレーキ装置の真空ポンプが知られている。この真空ポンプは、通常、エンジンのクランクシャフトよりドライブギヤを介して伝達されるエンジンの回転動力によって回転駆動されて真空（大気圧よりも低圧力の負圧）を発生している。ここで、真空ポンプは、エンジンのギヤボックス内に突出するようにギヤケースに取り付けられ、ポンプ室で圧縮された空気、およびポンプ室を潤滑した潤滑油をギヤボックス内に排出するための吐出口をギヤケース内に突出した円筒状ボス部の端面で開口している。
【０００３】
そして、真空ポンプに回転動力を伝達するドライブギヤは、クランクシャフトと噛み合う他のギヤと共に、エンジンのギヤボックス内に配されている。そして、エンジン下部に設置されたオイルポンプより圧送され、ノズルより噴射される潤滑油によってドライブギヤと真空ポンプのドリブンギヤとの噛み合い部が潤滑される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の真空ポンプにおいては、ギヤボックス内の潤滑油の流れよりも下方で吐出口が開口するように、ギヤボックスに搭載すると、ギヤボックス内を流れる潤滑油が吐出口より真空ポンプのポンプ室に逆流して、真空ポンプが高負荷を受ける等の不具合が発生する。したがって、真空ポンプは、吐出口付近にギヤボックス内の潤滑油の流れが来ないように、吐出口の位置を決める必要があるため、ギヤボックスへの真空ポンプの搭載位置が限定されていた。
【０００５】
また、ギヤトレインのドライブギヤと真空ポンプのドリブンギヤとの噛み合い部を強制的に潤滑して駆動トルクおよび騒音を低減しているが、エンジンのギヤボックス内にノズル等を設ける必要があり、そのノズルより噴射された潤滑油が真空ポンプの吐出口付近に潤滑油の流れを作ることにより、真空ポンプの搭載位置が更に狭まってしまうという問題が生じていた。
【０００６】
ここで、吐出口よりポンプ室へ潤滑油が逆流することを防止する目的で、ポンプ室で圧縮された空気を吐出する吐出口を設けた円筒状ボス部の端面に、ギヤボックス内より潤滑油が逆流するのを防止する逆流防止機構を設けた真空ポンプ（特開平７−２０８３３９号公報等）が提案されている。ところが、その真空ポンプの逆流防止機構は、プレス成形によって環状体に形成されたストップリング、吐出口を閉塞するように設けられた逆止弁、およびこの逆止弁の端部を固定するビス等から構成されているので、部品点数や組付工数が多く、真空ポンプの製品価格を上昇させるという問題が生じていた。
【０００７】
【発明の目的】
本発明の目的は、部品点数や組付工数を最小限にしながらも、ギヤボックス内の潤滑油が吐出口よりポンプ室に逆流することを防止した真空ポンプを提供することにある。そして、搭載位置の自由度を向上した真空ポンプを提供することにある。また、排出孔より排出される潤滑油によりドライブギヤとドリブンギヤとの噛み合い部を潤滑することにより、駆動トルクおよび騒音を低減した真空ポンプを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、ギヤボックス内に突出するケーシングの先端部に吐出口を設けると共に、その吐出口を覆い、ケーシングの先端部との間に環状空間を形成する被覆部材を設け、さらに被覆部材に形成された排出孔を、ギヤボックス内の潤滑油の流れよりも上方で開口させている。これにより、仮に吐出口がギヤボックス内の潤滑油の流れよりも下方で開口していても、被覆部材が吐出口を覆っているので、ギヤボックス内の潤滑油が吐出口からポンプ室に浸入することはない。
【０００９】
したがって、簡単な構成の被覆部材をケーシングの先端部に設けるだけで、吐出口からポンプ室への潤滑油の逆流を防止できるので、真空ポンプが高負荷を受ける等の不具合を解消できると共に、部品点数や組付工数が最小限となることにより、真空ポンプの製品価格を低減できる。また、被覆部材の排出孔は、ギヤボックス内の潤滑油の流れよりも上方で開口しているので、ケーシングの吐出口の位置がどの位置にあっても、ギヤボックス内の潤滑油が吐出口からポンプ室に浸入することはない。これにより、真空ポンプをギヤボックスにどのように搭載しても、被覆部材の排出孔をギヤボックス内の潤滑油の流れよりも上方で開口させることができれば、逆流防止効果を維持できるので、真空ポンプのギヤボックスへの搭載位置に自由度を向上させることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、被覆部材の排出孔を、ギヤボックス内に設けられたギヤトレインのうちの１つのドライブギヤと真空ポンプのドリブンギヤとの噛み合い部付近で開口させることにより、ポンプ室を潤滑した潤滑油が排出孔から噛み合い部に向けて排出される。それによって、ドライブギヤと真空ポンプのドリブンギヤとの噛み合い部に潤滑油を供給する専用部品を設けることなく、その噛み合い部を潤滑することもできる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、ケーシングの先端部に設けられた円筒状ボス部の端面に形成された環状溝と吐出口を覆うように設けられた被覆部材との間には、ポンプ室より空気および潤滑油を吐出するための吐出口に連通する環状空間が形成されている。これにより、円筒状ボス部の軸方向の端面よりも大きく突出するように被覆部材を設ける必要がないので、被覆部材とドリブンギヤとの干渉を防止するためにドリブンギヤの取付位置をずらすことによる真空ポンプの軸方向寸法の増大化を防止できる。したがって、真空ポンプの軸長を小型化できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
〔実施例の構成〕
図１ないし図５は本発明の実施例を示したもので、図１ないし図３は真空ポンプを示した図で、図４はエンジンのギヤトレインを示した図である。
【００１３】
本実施例の真空ポンプ１は、車両に搭載されたバキュームブレーキブースタ（車両用サーボブレーキ装置）の負圧発生源としてのバキュームポンプに利用されるベーンポンプで、車両に搭載されたギヤトレイン（歯車列）２を介して伝達される駆動源であるエンジン（図示せず）の回転動力によって駆動されて、大気圧よりも低圧力の真空（負圧）を発生する。
【００１４】
ここで、ギヤトレイン２は、図４に示したように、エンジンのボディの側面に取り付けられるギヤボックス（エンジンカバー）３内に収容され、エンジンのクランクシャフト４に嵌合するタイミングギヤ５と、このタイミングギヤ５と噛み合って真空ポンプ１を駆動するアイドルギヤ（本発明のドライブギヤに相当する）６と、その他の各種ギヤ２ａ〜２ｃとからなる。
【００１５】
真空ポンプ１は、図１ないし図３に示したように、上記のアイドルギヤ６と噛み合うドリブンギヤ７と、このドリブンギヤ７と連結したシャフト８と、このシャフト８の外周に嵌め合わされた円柱状のロータ９と、このロータ９に放射状に嵌め込まれた複数枚のベーン１０と、シャフト８およびロータ９を回転自在に支持するケーシング１１と、このケーシング１１の先端部に取り付けられる吐出口カバー１２とから構成されている。
【００１６】
ドリブンギヤ７は、外周側にアイドルギヤ６と噛み合う多数の歯部１３を有し、内周側が軸受１４と座付ナット１５とに挟み込まれてシャフト８の先端部の外周に嵌め合わされている。シャフト８は、一端側がケーシング１１の内周に軸受１４を介して回転自在に支持されていると共に、他端側がケーシング１１の内周に軸受１６を介して回転自在に支持されている。このシャフト８の一端部（先端部）は、ギヤボックス３内に突出しており、その突出部分に上記のドリブンギヤ７が固定されている。
【００１７】
ロータ９は、ケーシング１１の円筒内面の中心と偏心した位置でシャフト８の外周にスプライン嵌合されて、シャフト８と一体に回転する。このロータ９には、ベーン１０を収容するためのスリット１７がロータ９の周方向に複数箇所等間隔で設けられている。複数枚のベーン１０は、スリット１７内に摺動自在に挿入されており、ロータ９が回転すると、遠心力の作用によってスリット１７内を径方向の外方へ飛び出し、先端（外周端）がケーシング１１の円筒内面に摺接しながらスリット１７内を移動する。これらのベーン１０の先端がケーシング１１の円筒内面に当接した状態で、ケーシング１１の内壁面とロータ９の外周面、および周方向に隣り合う２枚のベーン１０によって区画形成された空間がポンプ室Ｐとなる。
【００１８】
次に、ケーシング１１を図１ないし図３に基づいて説明する。ケーシング１１は、円筒内面を有する第１ケーシング２１と、この第１ケーシング２１の他端部を密閉する第２ケーシング２２とからなる。第１ケーシング２１の軸方向の先端部（一端部）には、ギヤボックス３内に突出した状態でギヤボックス３の壁面に形成された丸穴部２３に差し込まれる円筒状のボス部２４が設けられている。
【００１９】
ボス部２４とこのボス部２４の外周より径方向の外方側へ突出した図示下側のステー部２５との間には、ポンプ室Ｐで圧縮された空気、および摺動部分を潤滑した潤滑油（オイル）を吐出するための吐出口２６が形成されている。その吐出口２６は、図１および図５に示したように、ボス部２４の外周に沿って一定の幅で円弧状に設けられている。そして、２個のステー部２５は、ギヤボックス３の外壁面にＯリング２７を介してボルト等の締結具（図示せず）を用いて固定されている。
【００２０】
第２ケーシング２２は、第１ケーシング２１の他端面に、Ｏリング２８を介してボルト等の締結具（図示せず）を用いて密着固定されている。この第２ケーシング２２の中央部より軸方向に突出した円筒状の連結部２９には、ポンプ室Ｐに潤滑油を導入するための給油口３１が形成されている。この給油口３１には、潤滑油を導入するための配管（図示せず）が取り付けられる。
【００２１】
また、第２ケーシング２２の図示上部には、チェックバルブが取り付けられている。このチェックバルブは、弁ハウジング３２、弁体３３およびスプリング３４からなり、弁ハウジング３２の他端部には、ポンプ室Ｐ内に空気を吸入する吸入口３５が形成されている。この弁ハウジング３２は、バキュームブレーキブースタに負圧を供給する真空タンク（図示せず）と真空ポンプ１とを連結する連結配管（図示せず）が接続される。なお、シャフト８の他端部には、給油口３１側の端面と軸受１６側の外周面とを連通する連通路３６が形成されている。
【００２２】
上記のポンプ室Ｐは、ロータ９が第１ケーシング２１の円筒内面の中心と偏心した位置で回転することから、ロータ９の回転に伴って容積変化を生じながら周方向に移動する。なお、吸入口３５は、ポンプ室Ｐの容積が拡大する領域でポンプ室Ｐと連通し、吐出口２６は、ポンプ室Ｐの容積が減少する領域でポンプ室Ｐと連通する位置に設けられている。すなわち、吸入口３５の開口位置と吐出口２６の開口位置とは、ケーシング１１の軸心線を中心にして対称的な位置とされている。ここで、ロータ９、複数枚のベーン１０およびケーシング１１よりポンプ本体が構成される。
【００２３】
次に、吐出口カバー１２を図１、図２および図５に基づいて説明する。ここで、図５は吐出口カバー１２の排出孔の形成位置とギヤボックス３内の潤滑油の流れとの関係を示した図である。
【００２４】
吐出口カバー１２は、本発明の被覆部材に相当する部品で、ギヤボックス３内に突出した円筒状のボス部２４の先端形状に沿って設けられる環状体で、金属板をプレス成形して得られる。この吐出口カバー１２の円環状側壁の一部、つまりギヤボックス３内の潤滑油の流れ（図５の矢印）よりも上方に位置する部位には、空気および潤滑油を吐出する丸穴形状の排出孔４１が複数個形成されている。この排出孔４１は、真空ポンプ１のドリブンギヤ７の歯部１３とアイドルギヤ６とが噛み合う噛み合い部４２付近で開口し、且つ噛み合い部４２に向けて開口している。そして、吐出口カバー１２は、ボス部２４の外周端面に形成された環状溝４３との間に、吐出口２６より排出された空気および潤滑油を複数個の排出孔４１に導くための環状流路（本発明の環状空間に相当する）４４が形成されている。
【００２５】
そして、吐出口カバー１２は、図１に示したように、円筒状側壁がボス部２４の端部外周に嵌め合わされた状態で、円環状側壁がボス部２４の先端面にビス４５（またはリベット）を用いて固定される。これにより、ボス部２４の図示下方側に形成された吐出口２６は、図５に示したように、ギヤボックス３内の潤滑油の油面よりも下方で開口していたとしても、吐出口カバー１２によって閉塞されているので、ギヤボックス３内の潤滑油が吐出口２６から真空ポンプ１内に逆流することはない。
【００２６】
〔実施例の作用〕
次に、本実施例の真空ポンプ１の作用を図１ないし図５に基づいて簡単に説明する。
【００２７】
タイミングギヤ５、アイドルギヤ６およびドリブンギヤ７を介して伝達されるエンジンの回転動力によって、シャフト８と一体にロータ９が回転することにより、ケーシング１１内に形成される各ポンプ室Ｐの容積がロータ９の回転に伴って変化する。そのポンプ室Ｐの容積が拡大する領域において、ポンプ室Ｐの回転方向前方側に位置するベーン１０が、吸入口３５を通過してポンプ室Ｐがチェックバルブを介して吸入口３５に連通すると、吸入口３５を通じて真空タンク内の空気がポンプ室Ｐ内に吸入される。このポンプ室Ｐが最大容積となるまで真空タンク内の空気を吸入した後に、ポンプ室Ｐの回転方向後方側に位置するベーン１０が、吸入口３５を通過するとポンプ室Ｐと吸入口３５との連通が遮断される。
【００２８】
その後、さらにロータ９が回転して、ポンプ室Ｐの容積が減少する領域に達すると、ポンプ室Ｐの容積減少に伴ってポンプ室Ｐに吸入された空気が徐々に圧縮される。そして、ポンプ室Ｐの回転方向前方側に位置するベーン１０が、吐出口２６を通過してポンプ室Ｐが吐出口２６に連通すると、ポンプ室Ｐ内の空気が吐出口２６よりボス部２４外に排出されて、環状流路４４を通って吐出口カバー１２の複数個の排出孔４１からギヤボックス３内に放出される。
【００２９】
一方、給油口３１からケーシング１１内に導入された潤滑油は、シャフト８の他端部に形成された連通路３６を通ってシャフト８の外周と軸受１６の内周との摺動部分を潤滑した後に、ポンプ室Ｐ内に流入して、各ベーン１０の先端とケーシング１１の円筒内面との摺動部分を潤滑する。そして、潤滑油は、ポンプ室Ｐから吐出口２６に至って、この吐出口２６よりボス部２４外に排出される。そして、潤滑油は空気と一緒に環状流路４４を通って吐出口カバー１２の複数個の排出孔４１からギヤボックス３内に放出される。
【００３０】
〔実施例の効果〕
以上のように、真空ポンプ１は、仮にエンジンが高速回転してギヤボックス３内の潤滑油量が増加した場合でも、吐出口２６を吐出口カバー１２で覆っているので、ギヤボックス３内に対流する潤滑油が吐出口２６よりポンプ室Ｐへ逆流することを防止できる。また、本実施例のように、吐出口２６がギヤボックス３内の潤滑油の油面よりも下方で開口していても、吐出口カバー１２が吐出口２６を覆っているので、ギヤボックス３内の潤滑油が吐出口２６からポンプ室Ｐへ逆流することを防止できる。これにより、真空ポンプ１から空気および潤滑油を放出する際に脈動の影響による吐出音の発生を抑えることができるので、騒音を低減できる。
【００３１】
したがって、排出孔４１を形成するだけの簡単な構成の吐出口カバー１２によって吐出口２６を塞ぐだけで、吐出口２６からポンプ室Ｐへの潤滑油の逆流を防止できるので、真空ポンプ１が高負荷を受ける等の不具合を解消できると共に、部品点数や組付工数が最小限となることにより、真空ポンプ１の製品価格を低減できる。
【００３２】
ここで、一般的に、真空タンクと真空ポンプ１とを連結する連結配管の取回しの関係から吸入口３５の開口位置をケーシング１１の上方側にすると、吐出口２６の開口位置は、吸入口３５の位置と対称的な位置の下方側となる。しかし、本実施例では、吐出口カバー１２によって吐出口２６を塞ぐと共に、ギヤボックス３内の潤滑油の流れよりも上方で吐出口カバー１２の排出孔４１を開口させているので、ケーシング１１の吐出口２６の位置が下方にあっても、ギヤボックス３内の潤滑油が吐出口２６からポンプ室Ｐへ逆流することはない。これにより、真空ポンプ１をギヤボックス３の外壁のどのような位置に搭載しても、吐出口カバー１２の排出孔４１をギヤボックス３内の潤滑油の油面よりも上方で開口させることができれば、逆流防止効果を維持できるので、真空ポンプ１のギヤボックス３への搭載位置に自由度を向上させることができる。
【００３３】
そして、ギヤボックス３内に収容されたギヤトレイン２のアイドルギヤ６と真空ポンプ１のドリブンギヤ７との噛み合い部４２に向けて吐出口カバー１２の排出孔４１を開口させることにより、排出孔４１からギヤボックス３内に放出される潤滑油は、噛み合い部４２に向けて排出される。それによって、アイドルギヤ６とドリブンギヤ７との噛み合い部４２に潤滑油を供給するノズルや配管等の専用部品を設けることなく、アイドルギヤ６とドリブンギヤ７との噛み合い部４２を潤滑することもできる。
【００３４】
また、ボス部２４の端面に形成された環状溝４３と吐出口２６を覆うように設けられた吐出口カバー１２との間には、吐出口２６に連通する環状流路４４が形成されている。これにより、ボス部２４の軸方向の端面よりも大きくギヤボックス３内に突出するような凸形状の吐出口カバーを設ける必要がないので、吐出口カバー１２とドリブンギヤ７との干渉を防止するためにドリブンギヤ７のシャフト８への取付位置をギヤボックス３の内部側にずらすことによる真空ポンプ１の軸方向寸法の増大化を防止できる。したがって、真空ポンプ１の軸長を小型化できる。
【００３５】
〔変形例〕
本実施例では、ロータ９、複数枚のベーン１０およびケーシング１１よりポンプ本体を構成するベーンポンプに本発明を適用したが、ラジアルプランジャポンプ、トロコイドポンプ、内接歯車ポンプまたは外接歯車ポンプ等の回転ポンプ、渦巻きポンプ、軸流ポンプあるいは往復ポンプなどに本発明を適用しても良い。
【００３６】
本実施例では、真空ポンプ１をバキュームブレーキブースタの負圧発生源としてのバキュームポンプに利用したが、真空ポンプ１を車両以外の場所で負圧発生源として利用しても良い。また、真空ポンプ１と駆動源との間にギヤトレインが介在していれば、駆動源として定置式のエンジン、電動モータ、水車または風車等を用いても良い。ギヤトレイン中にチェーンやスプロケットが配されていても良い。
【００３７】
本実施例では、図５の実線で示したように、吐出口カバー１２に２個の排出孔４１を設けたが、吐出口カバー１２の排出孔４１をギヤボックス３内の潤滑油の油面よりも上方で開口させることができれば、図５の破線で示したように、排出孔４１を設けても良い。また、排出孔４１は、１個または３個以上でも良い。さらに、排出孔４１は、丸穴形状だけでなく、角穴形状でも良い。そして、環状流路４４を円弧状流路のように短くしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】真空ポンプの全体構成を示した側面断面図である（実施例）。
【図２】真空ポンプの主要構成を示した正面図である（実施例）。
【図３】真空ポンプの内部構成を示した正面図である（実施例）。
【図４】エンジンのギヤトレインを示した説明図である（実施例）。
【図５】吐出口カバーの排出孔の形成位置とギヤボックス内の潤滑油の流れとの関係を示した説明図である（実施例）。
【符号の説明】
Ｐ ポンプ室
１ 真空ポンプ
２ ギヤトレイン
３ ギヤボックス
６ アイドルギヤ（ドライブギヤ）
７ ドリブンギヤ
８ シャフト
９ ロータ
１０ ベーン
１１ ケーシング
１２ 吐出口カバー（被覆部材）
２４ ボス部
２６ 吐出口
３１ 給油口
３５ 吸入口
４１ 排出孔
４２ 噛み合い部
４３ 環状溝
４４ 環状流路（環状空間）

Claims (3)

1. 駆動源に駆動連結するギヤトレインを収納するギヤボックスに取り付けられ、前記ギヤトレインを介して前記駆動源の回転動力が伝達されて真空を発生する真空ポンプであって、
   空気を圧縮すると共に、潤滑油により潤滑されるポンプ室、およびこのポンプ室より空気および潤滑油を吐出するための吐出口を有し、この吐出口が前記ギヤボックス内に突出する一端部で開口したケーシングと、
   このケーシングの吐出口を覆うように設けられ、前記ケーシングの一端部との間に環状空間を形成する被覆部材と
   を備え、
   前記被覆部材は、前記ギヤボックス内の潤滑油の流れよりも上方で、前記吐出口より吐出された空気および潤滑油を前記ギヤボックス内に排出する排出孔が開口していることを特徴とする真空ポンプ。
2. 請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
   前記真空ポンプは、前記ギヤボックス内に設けられたギヤトレインのうちの１つのドライブギヤに噛み合って前記駆動源の回転動力が伝達されるドリブンギヤを備え、
   前記被覆部材の排出孔は、前記ドライブギヤと前記ドリブンギヤとの噛み合い部付近で開口していることを特徴とする真空ポンプ。
3. 請求項２に記載の真空ポンプにおいて、
   前記ケーシングの一端部には、内周側で前記ドリブンギヤに駆動連結するシャフトを回転自在に支持すると共に、前記ギヤボックス内に突出する円筒状ボス部が設けられ、
   前記環状空間は、前記吐出口に連通し、且つ前記円筒状ボス部の端面に形成された環状溝と前記被覆部材との間に形成されることを特徴とする真空ポンプ。

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