JP4811243B2 - Vane pump - Google Patents
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Description
本発明は、ベーンポンプに関するものである。 The present invention relates to a vane pump.
従来から、図4のように、ロータ室2にロータ3を偏心させて収納し、先端がロータ室2の内周面2aに摺接される複数のベーン4をロータ3に設け、ロータ3を回転駆動させることでロータ室2の内面とロータ3の外周面3aとベーン4とで囲まれた作動室5の容積を大小させて、作動室5を介して吸入口6からの作動流体を吐出口7から排出するベーンポンプ1が知られている(たとえば特許文献1,2参照)。
Conventionally, as shown in FIG. 4, the
このようなベーンポンプ1にあっては、図4(b)のように対向するロータ3のスラスト面とロータ室2の内面部位とが略全面に亙って面接触すると、大きな摺動抵抗によってロータ3の回転効率が悪化してしまうので、図4(c)のように対向するロータ3のスラスト面とロータ室2の内面部位との接触を回避するべく隙間Sを設けると、作動室5内の作動流体がその内圧の変化により該隙間Sから漏れ出てしまう問題が発生してしまうのであった。
In such a
そこで、本出願人は、非接触状態で対向するロータ3のスラスト面とロータ室2の内面部位と間に非接触状態の凹凸嵌合によるラビリンスシール部30(図1(b)参照)を設けることで、スラスト方向のロータ3とロータ室2とを非接触状態にしてロータ3の回転効率の低下を回避した上で作動室5からの作動流体の漏れを防止することを考えたが、ベーン4はラジアル方向にスライドするものであって上記ラビリンスシール部30と同構造のシール構造を採用することができず、ベーン4と上記ロータ3のスラスト面に対向するロータ室2の内面部位との間からは作動室5の作動流体の漏れを充分に防止することができていないのが現状であった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スラスト方向のロータとロータ室とを非接触状態にしてロータの回転効率の低下を回避すると共にベーンのラジアル方向へのスライド動作を妨げないようにした上で、確実に作動室からの作動流体の漏れを防止できるベーンポンプを提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to avoid a reduction in the rotational efficiency of the rotor by bringing the rotor in the thrust direction and the rotor chamber into a non-contact state, and in the radial direction of the vane. It is an object of the present invention to provide a vane pump that can prevent the working fluid from leaking from the working chamber without failing to prevent the sliding movement of the working chamber.
上記課題を解決するために請求項1に係るベーンポンプにあっては、ロータ室2と、ロータ室2に偏心させて収納したロータ3と、ロータ3にそのラジアル方向にスライド自在に設けられて先端がロータ室2の内周面2aに摺接される複数のベーン4と、ロータ室2の内面とロータ3の外周面3aとベーン4とで囲まれてロータ3の回転駆動によりその容積を大小変化させる作動室5と、容積拡大過程の作動室5に作動流体を流入させる吸入口6と、容積縮小過程の作動室5から作動流体を排出させる吐出口7とを備え、ロータ3のスラスト面の外周端部に周方向に嵌合部8を形成し、ロータ3のスラスト面に非接触状態で対向するロータ室2の内面部位におけるロータ3のスラスト面の外周端部の軌跡に沿って上記嵌合部8が非接触状態で嵌合される被嵌合部9を形成し、上記ロータ室2の被嵌合部9に対してラジアル方向にスライド自在に挿入する挿入部31をロータ3のスラスト面に臨むベーン4の面に設けたベーンポンプであって、上記嵌合部8は、ロータ3のスラスト面に形成されてロータ3の周方向に伸びる凸部81を二つ有し、上記被嵌合部9は、上記ロータ室2の内面部位に形成されて対応する凸部81が非接触状態で嵌合される無端帯状の凹部90を二つ有し、上記挿入部31が、上記ロータ3のスラスト面に臨むベーン4の面に形成されて、上記二つの凹部90のうちの内側の凹部90に対してラジアル方向にスライド自在に且つ非接触状態で挿入される挿入用凸部31aにて構成されたことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the vane pump according to
これによると、ロータ3のスラスト面の外周端部に周方向に嵌合部8を形成し、ロータのスラスト面に非接触状態で対向するロータ室2の内面部位におけるロータ3のスラスト面の外周端部の軌跡に沿って上記嵌合部8が非接触状態で嵌合される被嵌合部9を形成したので、スラスト方向のロータ3とロータ室2とを非接触状態にしてロータ3の回転効率の低下を回避した上で、ロータ3のスラスト面とこれに対向するロータ室2の内面部位との間からの作動室5の作動流体の漏れを防止することができる。更に、上記ロータ室2の被嵌合部9に対してラジアル方向にスライド自在に挿入する挿入部31をロータ3のスラスト面に臨むベーン4の面に設けたので、ベーン4のラジアル方向へのスライド動作を妨げずに、ロータ3のスライド面に対向するロータ室2の内面部位とベーン4との間からの作動室5の作動流体の漏れも防止することができる。したがって、スラスト方向のロータ3とロータ室2とを非接触状態にしてロータ3の回転効率の低下を回避すると共にベーン4のラジアル方向へのスライド動作を妨げないようにした上で、確実に作動室5からの作動流体の漏れを防止できる。
According to this, the outer peripheral end of the thrust surface of the
本発明にあっては、スラスト方向のロータとロータ室とを非接触状態にしてロータの回転効率の低下を回避すると共にベーンのラジアル方向へのスライド動作を妨げないようにした上で、確実に作動室からの作動流体の漏れを防止できる、という利点を有する。 In the present invention, the rotor in the thrust direction and the rotor chamber are brought into a non-contact state to avoid a decrease in the rotational efficiency of the rotor and to prevent the vane from sliding in the radial direction. There is an advantage that leakage of the working fluid from the working chamber can be prevented.
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the accompanying drawings.
本例のベーンポンプ1は、図1乃至図3に示すように、ケーシング10内に設けたロータ室2にロータ3を偏心させて収納し、先端がロータ室2の内周面2aに摺接される複数のベーン4をロータ3に設け、ケーシング10に吸入口6及び吐出口7をロータ室2に至るように設け、ロータ3を回転駆動させることでロータ室2の内面とロータ3の外周面3aとベーン4とで囲まれた作動室5の容積を大小させて、作動室5を介して吸入口6からの作動流体を吐出口7から排出する構成を有する。以下詳述する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
ケーシング10は上ケース11と下ケース12とをパッキン13を介して合わせることで形成されている。なお図2の14aは上ケース11と下ケース12を締結させる締結具14を挿入する孔である。上ケース11には合わせ面から上方に凹没した上凹所15が形成され、下ケース12には合わせ面から下方に凹没した下凹所16が形成され、この上凹所15と下凹所16を合わせることでロータ室2が形成される。ロータ室2にロータ3を配置した際には上凹所15にはロータ3の上部が位置され、下凹所16にはロータ3の下部が位置されるのであり、上凹所15はロータ3の外径よりも大きな内径形状を有し、下凹所16はロータ3の外径と略同様の内径を有する。つまり下凹所16は上凹所15よりも小さい内径に形成されており、上ケース11と下ケース12とを合わせた際には下凹所16はロータ3と同様に上凹所15の偏心位置に位置される。なお、上凹所15の周縁部分にはリング材17が嵌合されてリング材17の内周面がロータ室2の内周面2aを構成する。本例のロータ室2は平面視略円形であるが、リング材17の内周形状を変化させることで容易に平面視楕円形等の任意形状にできる。また、上ケース11には作動流体を作動室5に引き込む吸入口6と作動流体を作動室5から排出する吐出口7とが形成されており、リング材17の貫通孔17aを介して作動室5となるロータ室2にそれぞれ連通されている。また、下ケース12の下方には下凹所16の内底面に隣接するようにステータ23が配置されている。
The
ロータ3は中央に軸受部18を備えて平面視円形に形成されており、ロータ3の上部には複数条(本例では4つ)のベーン溝19が放射状に形成され、ロータ3の下部にはマグネットから成る磁性体22が一体に装着されている。このロータ3は、軸受部18がロータ室2を上下に貫く固定軸20に回転自在に挿通されることで、外周面3aがロータ室2の内周面2aに対向すると共にスラスト面(上面3b)が上凹所15の底面が構成するロータ室2の内底面2bに対向するようにしてロータ室2に回転自在に配置される。ここで、固定軸20は対向するロータ室2の内底面2bの偏心位置と下凹所16の内底面の中央部とに設けた軸着部21に回転不能状態で支持されている。また、各ベーン溝19にはベーン4がスライド自在に収納されてロータ3の外周面3aから突没自在にされている。ロータ3をロータ室2に配置した際には磁性体22とステータ23とが隣接して配置されるのであるが、この隣接する磁性体22とステータ23とはロータ3を回転駆動させる駆動部を構成する。つまり、この駆動部は、図示しない電源部からステータ23に電流を入力することで、ステータ23と磁性体22との間の磁気作用によって磁性体22に回転トルクを発生させるものであり、この回転トルクにより磁性体22、ひいてはロータ3が回転駆動されるようになっている。
The
ロータ室2に収納したロータ3を駆動部にて回転駆動させた際には、各ベーン4はロータ3が回転することによる遠心力を受けてロータ3の外周面3aから外方へ突出させてその先端をロータ室2の内周面2aに摺接させるのであり、ロータ室2の内面(内周面2aや内底面2b等)とロータ3の外周面3aとベーン4とで囲まれた複数の作動室5をロータ室2に形成させる。ロータ3はロータ室2の偏心位置にあるから、ロータ室2の内周面2aとロータ3の外周面3aとの距離はロータ3の回転位置に応じて異なると共にベーン4のロータ3からの突出量もロータ3の回転位置に応じて異なるのであり、つまりロータ3を回転駆動させることで各作動室5はロータ3の回転方向に移動しながらその容積を大小に変化させる。すなわち、各作動室5は吸入口6に連通する位置にある時にはロータ3の回転に伴い容積が増大し、吐出口7に連通する位置にある時にはロータ3の回転に伴い容積が減少するようにされ、従ってロータ3を回転駆動すれば、作動流体が吸入口6からこれに連通する作動室5内に流入し、この作動室5内で圧縮された後に吐出口7から吐出されるのであり、これによりポンプとして機能する。
When the
ところで、本例のベーンポンプ1では、ロータ3の回転効率の低下を回避しつつ、作動室5内の作動流体の漏れを防止できる工夫が施されている。以下に詳述する。
By the way, in the
すなわち、ロータ3のスラスト面(ロータ3の上面3b)の外周端部に周方向に嵌合部8を形成し、ロータ3のスラスト面に非接触状態で対向するロータ室2の内面部位(ロータ室2の内底面2b)におけるロータ3のスラスト面の外周端部の軌跡に沿って上記嵌合部8が非接触状態で嵌合される被嵌合部9を形成している。詳しくは、ロータ3の上面3bの嵌合部8は周方向に伸びる凹部80と凸部81とがラジアル方向に交互に形成されて構成されており、またロータ室2の内底面2bの被嵌合部9は上記凹部80に非接触状態で嵌合される平面視無端帯状の凸部91と上記凸部81が非接触状態で嵌合される平面視無端帯状の凹部90とが交互に形成されて構成されており、これによって流れ抵抗の大きい小間隙が比較的長く続いて良好なシール性能の有るラビリンスシール部30が形成されている。このように対向するロータ3の上面3bとロータ室2の内底面2bとの間にラビリンスシール部30を設けたので、スラスト方向のロータ3とロータ室2とを非接触状態にしてロータ3の回転効率の低下を回避できた上で、ラビリンスシール部30によって作動室5からの作動流体の漏れを防止できるようになっている。
That is, a
また、本例では、ベーン4の先端部は上方に突出する突部24を備えると共に、この突部24がベーン溝19に設けた上方に開口する逃し口19aにスライド自在に位置されて、突部24の上面がロータ3の上面3bに略面一状に臨んでいる。つまり、突部24の上面が構成するベーン4の上面4aはロータ3の上面3bに略面一状に臨むようになっている。そして、このベーン4の上面4aには、上記ロータ室2の被嵌合部9に対してラジアル方向にスライド自在に且つ非接触状態で挿入される挿入部31が設けられている。被嵌合部9と挿入部31との挿入状態はいわゆる非接触状態の凹凸の嵌合構造となっており、被嵌合部9と挿入部31との間にシール機能のある小間隙を形成するものである。本例では、ベーン4の上面4aは被嵌合部9の凸部91と非接触状態で対向するようにされ、挿入部31は被嵌合部9の凹部90に挿入される挿入用凸部31aにて構成されている。これにより、ベーン4のラジアル方向へのスライド動作を妨げずに、ロータ室2の内底面2bとベーン4の上面4aとの間からの作動室5の作動流体の漏れも防止できる。ここで、本例の挿入用凸部31aが挿入される被嵌合部9の凹部90のラジアル方向の幅寸法は、ベーン4に伴ってラジアル方向へスライドする挿入用凸部31aが凹部90のラジアル方向の内面部位に接触しない程度に、挿入用凸部31aのスライド代と略同寸法に形成されている。これにより、ロータ室2の内底面2bとベーン4の上面4aとの間からの作動室5の作動流体の漏れを効率よく防止することが可能にされている。
Further, in this example, the tip of the
無論、挿入部31としては被嵌合部9の凸部91が挿入される挿入用凹部でもかまわない。この構造であれば、被嵌合部9の凸部91が挿入される挿入用凹部のラジアル方向の幅寸法は、ベーン4に相対的にスライドする凸部91のスライド代と略寸法に形成することで、上記例と同様の作用効果を得ることができる。
Of course, the
このように本例のベーンポンプでは、スラスト方向のロータ3とロータ室2とを非接触状態にしてロータの回転効率の低下を回避すると共にベーン4のラジアル方向へのスライド動作を妨げないようにした上で、確実に作動室5からの作動流体の漏れを防止できるようになっているのである。
As described above, in the vane pump of this example, the
なお、上記実施形態ではベーン4はロータ3の回転駆動時の遠心力で外方へ突出するようにされているが、ベーン溝19にベーン4を外方へ付勢するような押圧バネ26(図4参照)を介装してロータ3の回転スピードによらずにベーン4の先端をロータ室2の内周面2aに確実に当接するようにしてもよい。また、上記実施形態ではロータ3が固定軸20に対して回転自在に軸支されているが、上記固定軸20の代わりにロータ3に固定させた回転軸をロータ室2に対して回転自在に軸支される構造を採用してもよい。また、上記実施形態ではロータ3を回転駆動させる駆動部は磁気作用を発生させるステータ23と磁性体22とで構成しているが、駆動部としてはロータ3に固定した回転軸をモータにて回動駆動させる構造を採用してもよい。また、上記実施形態ではラビリンスシール部30は対向するロータ3の上面3bの外周端部とこれに対向するロータ室2の内底面2bの部位の間にのみに設けているが、これに加えて、ロータ3の上面3bの軸側端部から外周端部までの任意位置とこれに対向するロータ室2の内底面2bの部位の間に設けるようにしてもよい。これによると、ラビリンスシール部30による作動室5の作動流体の漏れ防止効果を向上できる。また、上記実施形態ではベーン4の挿入部31は1つの挿入用突起31aで構成しているが、被嵌合部9の複数の凹部90や凸部91に挿入する複数の挿入用突起31aや挿入用凹部で構成してもよい。これによると、挿入部31と被嵌合部9との挿入構造による作動室5の作動流体の漏れ防止効果を向上できる。
In the above-described embodiment, the
1 ベーンポンプ
2 ロータ室
2a 内周面
2b 内底面
3 ロータ
3a 外周面
3b 上面
4 ベーン
4a 上面
5 作動室
6 吸入口
7 吐出口
8 嵌合部
9 被嵌合部
30 ラビリンスシール部
31 挿入部
DESCRIPTION OF
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