JP5226372B2 - バキュームポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ブレーキ倍力装置に使用するバキュームポンプに関する。

従来、トラックやバスなどのディーゼル車両のブレーキ装置には、ブレーキ倍力装置としてバキュームポンプ（ベーン型真空ポンプ）を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、北米の法令では、このブレーキ装置にブレーキアシスト装置を設けることが規定されている。そのため、この法令に対応すべく、メインのバキュームポンプが動作しない場合に、補助的に動作するバキュームポンプを設けることがある。

この補助用のバキュームポンプは、メインのバキュームポンプと比較して圧縮容量の小さいものが使用され、小型軽量化が図られている。また、この補助用のバキュームポンプは、通常時には電源が供給されず、メインのバキュームポンプを補助するときにのみ電源が供給されて駆動する。
特開２００８−７５５８６号公報

補助用のバキュームポンプは、上述の通り、メインのバキュームポンプを復旧させるまでの間にだけ使用されるものであり、その時間は短時間であることが望ましい。しかしながら、復旧までに長時間運転をせざるを得ない場合や、復旧の必要性に気づかなかった場合には、補助用のバキュームポンプへの通電が長時間に亘って行われ、圧縮容量の小さいポンプが発熱するおそれがある。そのため、補助用バキュームポンプから排出される空気が高温となり、空気の排出口の近くに配置される部品に熱影響を与えるおそれがある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、発熱した場合であってもポンプの排気口の近くに配置される部品に熱影響を与えにくい補助用のバキュームポンプを提供することを目的とする。

本発明では、車両のブレーキ装置に用いられ、電動モータで駆動されて負圧を発生させるものであり、メインのバキュームポンプと併設され、このメインポンプと比較して小さい容量を有する補助用のバキュームポンプにおいて、少なくとも高温となっても問題にならない車体側の取付部材に対して、ポンプを取り付けるための取付面が該ポンプの外側部に形成され、この取付面と異なる面に空気の吸込口を設ける一方、前記取付面に圧縮空気の排出口を設けたことを特徴とする。

また、前記ポンプはベーン型真空ポンプであり、このポンプの外側面に回転軸の軸線と平行な複数の平面を有し、この平面の１つが前記取付面となっており、他の平面のいずれかに吸込口が形成されていてもよい。

さらに、前記複数の平面が４つで略矩形形状をなしており、前記ベーン型ポンプの回転方向における前記吸込口から前記排出口までの角度が約２７０度であってもよい。

本発明に係るバキュームポンプによれば、外側部にポンプを取り付けるための取付面が形成され、この取付面と異なる平面に圧縮空気の吸込口を設ける一方、前記取付面に空気の排出口を設けているので、取付面側に温度の高い排気空気を排出することにより、取付面以外の面と接する部分に取り付けられる部品に対して熱影響を与え難くすることができる。

また、前記ポンプはベーン型真空ポンプであり、このポンプの外側面に回転軸の軸線と平行な複数の平面を有し、この平面の１つが前記取付面となっており、他の平面のいずれかに吸込口が形成されているので、取付面側に温度の高い排気空気を排出することにより、取付面以外の面であって、ポンプの回転方向に異なる他の面と接する部分に取り付けられる部品に対して熱影響を与え難くすることができる。

さらに、前記複数の平面が４つで略矩形形状をなしており、前記ベーン型ポンプの回転方向における前記吸込口から前記排出口までの角度が約２７０度であるので、ベーン型真空ポンプで空気を圧縮する機能を損なわない。

以下、本発明の実施の形態に係るバキュームポンプについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る補助用バキュームポンプを使用したブレーキ装置の概要図である。
小型トラックやバスなどのディーゼル車両に使用されるブレーキ装置１００は、左右の前輪に取り付けられたフロントブレーキ１ａ、１ｂ、及び左右の後輪に取り付けられたリアブレーキ２ａ、２ｂを備えている。これらのブレーキは、マスターシリンダ３とブレーキ配管９によって接続されており、マスターシリンダ３からブレーキ配管９を介して送られる油圧によって各ブレーキが作動する。
また、ブレーキ装置１００は、ブレーキペダル４と連結されたブレーキブースター５を備え、バキュームタンク６内の空気圧によってブレーキペダル４の踏力が軽減され、マスターシリンダ３のピストン（図示せず）を移動させるようになっている。

また、バキュームタンク６には、空気を排出するためのメインのバキュームポンプ７が接続されている。このメインのバキュームポンプ７は、車両の通常運転時に動作するものであり、バキュームタンク６内を真空状態にするために、タンク内の空気を車両外部へ排出する。これらのブレーキブースター５、バキュームタンク６、バキュームポンプ７は、空気配管１０ａによってそれぞれ接続されている。
また、このバキュームポンプ７と空気配管１０ａとには、圧力センサ２８及び制御回路２９が並設されており、バキュームポンプ７内の圧力をチェックして、バキュームポンプ７の動作異常の有無を検出できるようにしている。

一方、ブレーキブースター５には、空気配管１０ｂを介して補助用のバキュームポンプ８が接続されている。この補助用のバキュームポンプ８は、メインのバキュームポンプ７の異常が検出されたときに電源が供給され、動作するものである。この補助用のバキュームポンプ８は、補助用として利用されるものであり、メインのバキュームポンプ７と比較して圧縮容量の小さいものが使用されている。

また、補助用のバキュームポンプ８は、図１に概要で示すように、ブレーキペダル４やブレーキブースター５よりも車体上方にあるスペースを活用して配置される。そのため、バキュームポンプ８の外形は小さいことが望ましく、バキュームポンプ８の内部を冷却する冷却手段等も設けず、小型化が図られている。このバキュームポンプ８は、詳細には、運転席に面するインストルメントパネル（図示せず）の裏側であって、このインストルメントパネルから表出するエアコン（図示せず）の付近に配置されることになる。そのため、このバキュームポンプ８の付近には、樹脂製のエアコンダクト（図示せず）などが配管されることになる。

図２は、本発明の実施の形態に係る補助用のバキュームポンプ８の側面図、図３は図１のバキュームポンプ８をＡ−Ａ線で切断した状態を示す断面図である。さらに、図４は、図２の側面図においてポンプの一部を断面で示したものである。なお、以下の説明で、上下及び左右の方向は、図２に基づくものとする。

バキュームポンプ８は、図２に示すように、左右方向に延びる中心軸Ｘを有し、右側に位置する電動モータ１０と、左側に位置するベーンポンプ２０と、この電動モータ１０及びベーンポンプ２０の間に介在するモータカバー３０とを備えている。
電動モータ１０は、その外部を覆うモータケース１１と、このモータケース１１の内側に設けられ、中心軸Ｘを中心にして回転可能な回転軸１２（図３及び図４参照）を備えている。この回転軸１２は、この回転軸１２に取り付けられた回転子と、この回転子の外周部と間隔をあけて配置され、モータケース１１に取り付けられた固定子とによって回転駆動されることになる。

モータケース１１は、左側面が開口する略円筒形状をなしており、この開口縁部に外周面１１ａから外側に突出する態様でフランジ部１１ｂが形成されている。このフランジ部１１ｂは、モータカバー３０とボルト１５で固定されている。このモータケース１１の右側内部には、回転軸１２の右側端部を軸支する軸受（図示せず）が設けられている。

モータカバー３０は、モータケース１１の左側開口を塞ぐ態様で取り付けられる。このモータカバー３０には、図４に示すように、その中央部に回転軸１２の左側を軸支する軸受１６が設けられている。これにより、回転軸１２は、左右の軸受に支持され、回転可能に構成されている。

また、モータカバー３０は、図３に示すように、軸線Ｘに沿って見たときに、その外周が略矩形形状に形成されており、上下左右に４つの平面（上面５０Ｕ、下面５０Ｂ、左面５０Ｌ、右面５０Ｒ（取付面））が形成されている。
モータカバー３０の上面５０Ｕには、空気を吸引するための吸込口４０が取り付けられている。この吸込口４０は、上方に向けて突出した後に、右側に向けて屈曲している。
また、モータカバー３０の下面５０Ｂからは、電動モータ１０の制御用及び電力を供給する配線１７が延出している。
さらに、このモータカバー３０の右面５０Ｒは、取付面として使用されており、図２に示すように、２つの取付部５１が形成されている。この取付部５１には、ねじ加工が施された取付孔５２がそれぞれ形成されている。この取付部５１は、図３に示すように、車体側の取付部材５３にボルト５４等の締結部材で取り付けられることになる。より詳細には、排出口５３は、この取付部材５３によって覆われるように配置されることになる。

また、モータカバー３０には、図４に示すように、回転軸１２の上方の部分に吸気通路３２が形成されている。この吸気通路３２は、上述した吸込口４０が取り付けられた状態でこの吸込口４０と連通する。吸気通路３２は、電動モータ１０側に位置し、吸込口４０から下側に向けて延びる間口の狭い通路３２ａと、この通路３２ａの下側からベーンポンプ２０の内部に向けて延在し、ベーンポンプ２０に向けて拡径する間口の広い通路３２ｂとで構成されている。これにより、吸込口４０は、吸気通路３２を介して、ベーンポンプ２０の内部と連通し、空気を送流させることができるようになっている。
また、吸気通路３２の内部には、図示しない逆止弁が設けられており、通路３２を開閉自在に制御することができるようになっている。

ベーンポンプ２０は、回転式のベーン型真空ポンプであり、図３及び図４に示すように、ベーンポンプ２０の外形を構成するシリンダ本体２１と、このシリンダ本体２１の内部に位置するロータ２２と、シリンダ本体２１の左右の両端に位置するプレート２３ａ、２３ｂとを備えている。また、プレート２３ａのさらに左側には、シリンダ本体２１に３本のボルト３４で締結された外板２４が取り付けられている。

シリンダ本体２１は、図３及び図４に示すように、左右に開口を有する円筒形状をなしており、左右に延びる中心軸Ｘに沿って内周壁面２１ａが形成されている。また、シリンダ本体２１には、図３に示すように、回転軸１２を基準として上方斜め左側に位置する注入口３１と、下方斜め右側に位置する吐出口２７とが形成されている。
注入口３１は、上述した吸気通路３２の終端の開口であり、吸込口４０と連通している。また、吐出口２７は、図３に示すように、この吐出口２７から右側に向かって延びる排気通路３３と連通しており、さらには、この排気通路３３の逆側の端部に位置する排出口３５と連通している。この排出口３５は、図２に示すように、取付面としての機能を有する右面５０Ｒに形成されており、大気と連通している。

ロータ２２は、中心軸Ｘから偏心した位置に中心軸Ｙを有する円柱形状を有している。このロータ２２は、回転軸１２と連結キー２６を介して駆動力が伝達される。また、プレート２３ａ、２３ｂは、図１に示すように、シリンダ本体２１の左右両端の開口を塞いでおり、かつ、ロータ２２の両端部との隙間が空かないように組み立てられている。

また、ロータ２２には、図２に示すように、シリンダ本体２１の内周壁面２１ａに向けて斜めに突出する４つのベーン２５が設けられている。このベーン２５は、ロータ２２に設けられた摺動溝２２ｂに沿ってロータ２２の外方へ回転に伴う遠心力によって突出し、ベーン２５の先端部が内周壁面２１ａと当接する。図２のベーン２５の状態について詳細に説明すると、上側部分に位置するベーン２５は、ロータ２２の内側から外方へ突出しており、ベーン２５の先端部がシリンダ本体２１の内周壁面２１ａに当接している。他方、下側部分に位置するベーン２５は、その先端部が内周壁面２１ａに当接してロータ２２の内方へ押されて、ロータ２２の内部に引退している。この構造により、例えば、ロータ２２が図３において反時計回りに回転すると、ロータ２２の外壁面、シリンダ本体２１の内周壁面２１ａ、及び隣り合うベーン２５によって仕切られた圧力室Ｐが移動することにより、空気が注入口３１（圧力室Ｐの体積が大きい箇所に形成される）から吐出口２７（圧力室Ｐの体積が小さい箇所に形成される）まで送り出されるようになっている。

このようなベーン型真空ポンプでは、ベーン２５と内周壁面２１ａとが摺動することにより、圧力室Ｐ内の空気が高温になりやすい。また、補助用のバキュームポンプ８は、上述のように小型化を図るため、内部に冷却機構を備えていないので、圧力室Ｐ内の空気は比較的高温になりやすい。

この構成により、図３における上側の吸込口４０からベーンポンプ２０内に移動した空気は、圧力室Ｐの容積の変化に伴って圧縮され、吐出口２７から排気通路３１を通ってバキュームポンプ８の図３における右側外部（大気）へ排出されることになる。すなわち、吸気口４０（または吸気通路３２）と排気口３５（または排気通路３３）とは、図３に示すように、ベーン型ポンプの回転方向である反時計回りにおいて、約２７０度の角度を有する態様で形成されており、吸込口４０から入る空気は、ベーンポンプ内で約２７０度回転し、排出口３５から排出されることになる。

本発明の実施の形態に係る補助用のバキュームポンプ８によれば、モータカバー３０の外側面にバキュームポンプ８を取り付けるための取付面である平面５０Ｒが形成され、この平面５０Ｒと異なる上面５０Ｕに空気の吸込口４０を設ける一方、平面５０Ｒに空気の排出口３５を設けているので、取付面である平面５０Ｒ側に温度の高い排気空気を排出することができる。そのため、例えば、上面５０Ｕ、下面５０Ｂ、及び左面５０Ｌのいずれかの付近に配管される樹脂製のエアコンダクト等に向けて高温の空気を吹き出すことがなく、エアコンダクト等の部品に対して熱影響を与え難くすることができる。また、エアコンダクト以外の部品であって、熱影響を受け易い部品をバキュームポンプ８の付近に配置することができる。

また、高温となっても問題にならない車体側の取付部材５３を、排出口３５に近接して覆うように配置することにより、排出口３５から排出される高温排出ガスを取付部材５３に当てて、その流れを緩やかにすることができる。これにより、エアコンダクト等の特定の部品に高温ガスが直接に吹き付けられることを防止することができる。すなわち、車体側の取付部材５３がない場合には、排出口５３の開いている１方向に高温排出ガスの流れができることになるが、排出口５３を取付部材５３に向けることにより、取付部材５３の面に沿って高温排出ガスが拡散することになり、高温排出ガスが特定部品にのみ集中して吹き付けられることがなくなる。

また、ベーン型ポンプの回転方向における吸込口４０から排出口３５までの角度が約２７０度であるので、約２７０度の角度分だけ十分に空気を圧縮することができ、空気を圧縮する機能を損なわない。

以上、本発明を実施するための最良の実施の形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
例えば、本実施の形態では、空気を圧縮するのにベーン型真空ポンプを使用しているが、吸込口４０と排出口３５とを異なる面に設けることができるのであれば、ベーン型ポンプに限定されない。

また、モータカバー３０に４つの平面を形成し、これらの平面に吸込口４０と排出口３５とを設けているが、異なる面にそれぞれ設けることができれば、３つの面を有する態様で構成するものであってもかまわない。また、当然に、５つの面またはそれ以上の面を有する態様で構成するものであってもかまわない。すなわち、例えばＮ個の平面で形成した場合、吸込口４０が形成された面から、ロータ２２の回転方向と逆側の隣接面に排出口３５を形成することがよい。このような隣接面に設けることで、ベーン型真空ポンプの圧縮効率を損なうことがなくなる。

さらに、吸込口４０から排出口３５までを回転方向に対して約２７０度ずらしているが、空気の圧縮機能を確保することができれば、２７０度以下であってもかまわない。この角度は、上述した平面の数や圧縮機能を確保する観点から自由に決定することができる。

本発明の実施の形態に係るバキュームポンプを備えたブレーキ装置の概要図である。 本発明の実施の形態に係るバキュームポンプの側面図である。 図２のＡ−Ａ線で切断した断面図である。 図２のベーン型真空ポンプを断面で示す側面図である。

符号の説明

１ａ フロントブレーキ
２ａ リアブレーキ
３ マスターシリンダ
４ ブレーキペダル
５ ブレーキブースター
６ バキュームタンク
７ メインのバキュームポンプ
８ 補助用のバキュームポンプ
９ ブレーキ配管
１０ 電動モータ
１０ａ、１０ｂ 空気配管
１１ モータケース
１１ａ 外周面
１１ｂ フランジ部
１１ｃ 吸込口
１２ 回転軸
１５ ボルト
１６ 軸受
１７ 配線
２０ ベーンポンプ
２１ シリンダ本体
２１ａ 内周壁面
２２ ロータ
２２ｂ 摺動溝
２３ａ プレート
２４ 外板
２５ ベーン
２６ 連結キー
２７ 吐出口
２８ 圧力センサ
２９ 制御回路
３０ モータカバー
３１ 注入口
３１ シールリング
３２ 吸気通路
３２、３２ａ、３２ｂ 通路
３３ 排気通路
３４ ボルト
３５ 排出口
４０ 吸込口
５０Ｕ 上面
５０Ｂ 下面
５０Ｌ 左面
５０Ｒ 右面（取付面）
５１ 取付部
５２ 取付孔
５３ 車体側の取付部材
５４ ボルト
１００ ブレーキ装置
Ｐ 圧力室
Ｘ 中心軸
Ｙ 中心軸

Claims (3)

1. 車両のブレーキ装置に用いられ、電動モータで駆動されて負圧を発生させるものであり、メインのバキュームポンプと併設され、このメインポンプと比較して小さい容量を有する補助用のバキュームポンプにおいて、
   少なくとも高温となっても問題にならない車体側の取付部材に対して、ポンプを取り付けるための取付面が該ポンプの外側部に形成され、この取付面と異なる面に空気の吸込口を設ける一方、前記取付面に圧縮空気の排出口を設けたことを特徴とするバキュームポンプ。
2. 前記ポンプはベーン型真空ポンプであり、このポンプの外側面に回転軸の軸線と平行な複数の平面を有し、この平面の１つが前記取付面となっており、他の平面のいずれかに吸込口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバキュームポンプ。
3. 前記複数の平面が４つで略矩形形状をなしており、前記ベーン型ポンプの回転方向における前記吸込口から前記排出口までの角度が約２７０度であることを特徴とする請求項２に記載のバキュームポンプ。

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