JP5477587B2 - ベーンポンプ用キャップとその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はベーンポンプに関し、より詳しくは、ベーンの端部に設けられるベーンポンプ用キャップとその製造方法に関する。

従来、ベーンポンプとして、略円形のポンプ室を備えたハウジングと、ポンプ室の中心に対して偏心した位置で回転するロータと、ロータの直径方向に形成された溝に沿って往復動し、ポンプ室を複数の空間に区画しながら回転するベーンと、当該ベーンの端部にそれぞれベーンの長手方向に出没自在に連結され、ポンプ室の内周面に摺接するキャップとを備えたベーンポンプが知られている。（特許文献１）
上記特許文献１においては、図４に示すように、上記キャップ５０は、ベーン４０に形成した係合孔４０ａ内に摺動自在に嵌合される本体部分５０ａと、この本体部分に一体に連設されてベーンの端部よりも突出する円弧状部分５０ｂとを備え、上記円弧状部分５０ｂにおける先端の円弧状摺動面が上記ポンプ室の内周面に摺接し、また円弧状部分５０ｂにおける両側の端部摺動面５０ｃがポンプ室の摺動壁面に摺接するようになっている。
また上記本体部分５０ａはベーン４０側に突出する２つの脚部５０ｄを備えており、各脚部５０ｄもベーン４０の係合孔４０ａ内に摺動自在に嵌合されるようになっている。そしてベーン４０の係合孔４０ａ内には、両脚部５０ｄの中間となる位置に、補強用のリブ４０ｃが設けられている。

そして上記本体部分５０ａ及び２つの脚部５０ｄが係合孔４０ａ内に嵌合された際には、キャップ５０の円弧状部分５０ｂのベーン側端面５０ｅがベーン４０の端面４０ｄに当接してその退没が規制されるようになっている。
他方、キャップ５０はベーンポンプの運転中、円弧状部分５０ｂの先端の円弧状摺動面がポンプ室の内周面に摺接しながらベーン４０に対して突出されるようになるが、上記本体部分５０ａはベーン４０の端面４０ｄから突出することはなく、それによってキャップ５０がベーン４０から離脱されるのを防止している。

ところで従来、上記キャップ５０は次のようにして製造されている。
先ず、上記キャップ５０の成型用空間を多数備えた型枠（図示せず）が準備され、該型枠内に形成された各キャップの成型用空間内にそれぞれゲート部を介して合成樹脂材料が注入されて硬化される。このとき、直角度などを含めた寸法安定性を確保するために、断面円形状のゲート部５０ｆを、キャップ５０の本体部分５０ａにおける一方の端面から、該本体部分５ｂの長手方向に向けて形成することが好ましい。
そして次に、硬化したキャップ５０を上記型枠内から取り出したら、該キャップ５０のゲート部５０ｆを、上記円弧状部分５０ｂの端部摺動面５０ｃよりも引っ込んだ本体部分５０ａ寄りの位置で切断している。このように、ゲート部５０ｆを円弧状部分５０ｂの端部摺動面５０ｃよりも引っ込んだ位置で切断すれば、該ゲート部５０ｆがポンプ室の摺動壁面に当接してしまうのを防止できる。

特開２００６−２２６１６５号公報

ところで、上記特許文献１のベーンポンプにおいては、上記ベーン４０が遠心力によっていずれか一方のキャップ５０側に移動された際には、上述したように当該キャップ５０は上記円弧状部分５０ｂのベーン側端面５０ｅがベーン４０の端面４０ｄに当接されてベーン側への退没が規制され、また他方のキャップ５０はベーン４０から突出されるようになる。
そしてベーン４０から突出される側のキャップ５０においては、上記円弧状部分５０ｂのベーン側端面５０ｅが、ベーン４０の端面４０ｄから離隔されてその間に間隙が形成されるようになっており、該間隙を介して一方の高圧の空間から低圧の空間に向けて気体を逃がすことができるようになっている。
しかしながら、その反面、低圧の空間に逃げた気体は、再び圧縮されながらポンプ室から排出されるようになる。つまり高圧となった空間から低圧の空間に気体を逃がすと、毎回、その逃げた気体を再び圧縮させなければならず、その結果、特にアイドリング時などのエンジンの低速回転時に、駆動トルクが大きくなるという欠点が生じることが判明した。
つまりベーンポンプの仕様によって、上記間隙を介して高圧の空間から低圧の空間に向けて気体を逃がすことが要求される場合と、気体を逃がさないことが要求される場合とがあり、従来のキャップ５０の構成やその製造方法では、両方の要求に容易に応えることが困難であった。
本発明は上述した事情に鑑み、キャップがベーンから突出されて、上記円弧状部分のベーン側端面と、ベーンの端面とが離隔した際に、その間隙を開放することができるキャップと閉鎖することができるキャップとを容易に提供することができるようにしたものである。

すなわち請求項１の発明における製造方法は、ベーンの端部に摺動自在に嵌合される本体部分と、この本体部分に一体に連設されてベーンの端部よりも突出する円弧状部分とを備え、上記円弧状部分における円弧状摺動面がポンプ室の内周面に摺接し、また円弧状部分における両側の端部摺動面がポンプ室の摺動壁面に摺接するようになっているベーンポンプ用キャップの製造方法であって、
上記キャップは、型枠内に形成されたキャップの成型用空間内にゲート部を介して合成樹脂材料を注入して硬化させ、硬化したキャップを上記型枠内から取り出したら、該キャップのゲート部を切断して製造されるようになっているベーンポンプ用キャップの製造方法において、
上記型枠内に形成された成型用空間は、上記キャップの円弧状部分用成型用空間と本体部分用成型用空間とを備え、上記円弧状部分用成型用空間における両端面と本体部分用成型用空間における両端面とを同一平面に形成して、上記円弧状部分における両側の端部摺動面と本体部分の両側の端部摺動面とをポンプ室の摺動壁面に摺接可能に設定し、また上記ゲート部は本体部分の一方の端部から該本体部分用成型用空間に連通しており、硬化したキャップを上記型枠内から取り出したら、該キャップのゲート部を端部摺動面よりも突出した位置で切断し、しかる後、突出したゲート部を端部摺動面よりも凹んだ位置まで切削することを特徴とするものである。
また請求項４の発明におけるキャップは、ベーンの端部に摺動自在に嵌合される本体部分と、この本体部分に一体に連設されてベーンの端部よりも突出する円弧状部分とを備え、上記円弧状部分における円弧状摺動面がポンプ室の内周面に摺接し、また円弧状部分における両側の端部摺動面がポンプ室の摺動壁面に摺接するようになっているベーンポンプ用キャップにおいて、
上記本体部分の両側に、上記円弧状部分における両側の端部摺動面と同一平面で連続する端部摺動面を連設して、円弧状部分の端部摺動面と本体部分の端部摺動面とをポンプ室の摺動壁面に摺接するようにし、また本体部分の一方の端部摺動面には、該端部摺動面よりも凹んだ、キャップ製造用のゲート部を除去した際の切削凹部が形成されていることを特徴とするものである。

上述した本発明の製造方法によれば、突出したゲート部を端部摺動面よりも凹んだ位置まで切削するに際して、その切削条件を適宜に調整することにより、残存する端部摺動面の長さを、上記ベーン側端面とベーンの端面との間に形成される最大間隙よりも大きく設定したり小さく設定したりすることができ、それによって容易に上記間隙を開放することができるキャップと閉鎖することができるキャップとを製造することができる。
また本発明のキャップによれば、残存する端部摺動面の長さを零若しくは短くしたキャップにおいては、該キャップがベーンから突出されて上記円弧状部分のベーン側端面とベーンの端面とが離隔されて間隙が形成された際に、上記切削凹部を介してポンプ室の高圧の空間と低圧の空間とを連通させることができるようになり、したがって高圧の空間の圧力を低圧の空間に逃がすことができる。そしてこれによって、ベーンの破損を防止することができる。
他方、残存する端部摺動面の長さを長くしたキャップにおいては、上記間隙が形成された際に、上記切削凹部を介してポンプ室の高圧の空間と低圧の空間とが連通されてしまうことを防止することができるので、高圧の空間の圧力が低圧の空間に逃げるのを防止することができる。そしてこれによって、アイドリング時などのエンジンの低速回転時に、駆動トルクが大きくなるのを防止することができる。

本実施例のベーンポンプ１の正面図。 図１におけるＩＩ−ＩＩでの断面図。 本実施例におけるベーン４及びキャップ５についての拡大斜視図。 従来のベーン４０及びキャップ５０についての拡大斜視図。 キャップ５の製造に用いる型枠２０を説明する説明図。 型枠２０から取り出したキャップ５を示し、（ａ）は左側面図を、（ｂ）は要部の正面図を示す。 ゲート部５ｆを除去した状態のキャップ５を示し、（ａ）は左側面図を、（ｂ）は要部の正面図を示す。

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１、図２において、ベーンポンプ１は図示しない自動車のエンジンの側面に固定され、図示しないブレーキ装置の倍力装置に負圧を発生させるようになっている。
上記ベーンポンプ１は下記ポンプ室１１の形成されたハウジング２と、ポンプ室１１の中心に対して偏心した位置に設けられ、エンジンの駆動力によって回転するロータ３と、上記ロータ３によってポンプ室１１を常に複数の空間に区画しながら回転するベーン４と、当該ベーン４の両端に連結されてベーンと共にポンプ室１１を区画するキャップ５と、上記ハウジング２と共に上記ポンプ室１１を閉鎖するカバー６とを備えている。
上記ハウジング２には、ポンプ室１１の上方に上記ブレーキの倍力装置と連通して当該倍力装置からの気体を吸引するための吸気通路７と、ポンプ室１１の下方に倍力装置から吸引された気体を排出するための排出通路８とがそれぞれ設けられている。そして、上記吸気通路７には特にエンジン停止の際、倍力装置の負圧を保持するために逆止弁９が設けられている。

上記ハウジング２は略円形の内周面１１ａを備えたポンプ室１１と、上記ポンプ室１１に隣接して上記ロータ３を保持する軸受部１２とから構成され、上記ロータ３はポンプ室１１内で回転する円筒状のロータ部１３と、上記軸受部１２によって軸支される軸部１４とから構成されている。
上記軸部１４は上記軸受部１２より外部に突出し、この突出した先端部はカップリング１５を介してエンジンのカムシャフトに連結されている。
上記ロータ部１３の外周面１３ａの一部は、上記ポンプ室１１の内周面１１ａの一部と相互に接触するように設けられており、このロータ部１３と内周面１１ａとが接触する位置に隣接して、ロータ部１３の回転方向上流側には上記吸気通路７が形成され、下流側には上記排出通路８が形成されている。
また、ロータ部１３の中央には中空部１３ｂが形成され、ロータ部１３の直径方向には当該ロータ部１３を貫通する溝１３ｃが形成されており、上記ベーン４を当該溝１３ｃに沿って摺動自在に往復動させるようになっている。

次に、上記軸部１４にはその中央に潤滑油を流通させる給油通路１６が形成され、この給油通路１６は所要位置から軸部１４の直径方向に分岐して、当該軸部１４の外周面１４ａに開口するようになっている。
また上記軸受部１２の下方には、上記軸部１４との摺動部に上記ポンプ室１１と上記給油通路１６とを連通させる給油溝１７が形成されており、給油通路１６の開口部と給油溝１７とが一致すると、給油通路１６からの潤滑油が給油溝１７を介してポンプ室１１内へと流入するようになっている。
さらに、上記ロータ３に形成された溝１３ｃの底面は、ポンプ室１１とベーン４とが摺接する面よりも若干軸部１４側に形成されており、上記ベーン４と当該底面とによって油通路１８が形成されている。
このため、上記給油溝１７からポンプ室１１内に流入する潤滑油の一部は、上記油通路１８からロータ部１３の中空部１３ｂ内に流入し、その後ベーン４と溝１３ｃとの間からロータ部１３の外周側へと流出し、またその他の潤滑油はロータ３とポンプ室１１の内壁との間からロータ部１３の外周側へと流出する。

次に、上記ベーン４は長方形の板状に形成され、上記ロータ部１３の溝１３ｃ内に往復動自在に設けられている。上記ベーン４の長手方向の両側面は摺動面となっており、一方の摺動面は上記カバー６の摺動壁面に摺接し、他方の摺動面はポンプ室１１における軸受部１２側の摺動壁面と摺接するようになっている。
また、上記ベーン４は中空構造を有しており、図１、図２に示すように、ベーン４の両端部にその端部の長手方向（図２の左右方向）に沿って係合孔４ａが形成され、ここに後述するキャップ５の本体部分５ａが摺動自在に嵌合されるようになっている。またベーン４内部には、上記係合孔４ａと直交するベーン４の両側面に沿う長手方向（図２の上下方向）に２本の係合孔４ｂが形成されており、両係合孔４ｂの間はリブ４ｃとして形成されている。

上記キャップ５は樹脂製となっており、図２、図３に示すようにベーン４の係合孔４ａに摺動自在に嵌合される本体部分５ａと、該本体部分５ａに一体に連設されて上記ポンプ室１１の内周面１１ａに常時接触する断面略半円形状の円弧状部分５ｂとを備えている。
そして上記本体部分５ａのベーン側端部は断面円弧状に形成してあり、また該本体部分５ａにはベーン４側へ突出する２つの脚部５ｄを設けてある。各脚部５ｄは、上記リブ４ｃを挟んで２つ設けられた係合孔４ｂにそれぞれ摺動自在に嵌合されるようになっている。
上記円弧状部分５ｂの両側の表面は端部摺動面５ｃとなっており、一方の端部摺動面５ｃは上記カバー６の摺動壁面に摺接し、他方の端部摺動面５ｃはポンプ室１１における軸受部１２側の摺動壁面と摺接するようになっている。
また本体部分５ａの両側は、図４に示す従来の本体部分５０ａに比較してその両側に延長してあり、その両側の各表面を上記円弧状部分５ｂにおける各端部摺動面５ｃと同一平面で連続させることによって、本体部分５ａの両側に端部摺動面５ｇを形成してある。
したがって、上記ベーン４の両側の摺動面と、各キャップ５における円弧状部分５ｂの端部摺動面５ｃ及び本体部分５ａの端部摺動面５ｇとがポンプ室１１の摺動壁面に摺接すると同時に、各キャップ５の円弧状部分５ｂにおける先端の円弧状摺動面がポンプ室１１の内周面１１ａに摺接することによって、該ポンプ室１１を複数の空間に区画するようになる。
また上記本体部分５ａの端部摺動面５ｇは、上記円弧状部分５ｂの両側摺動面５ｃの表面に連続させて同一平面として形成してあるが、一方の端部摺動面５ｇにはベーン４側の位置に、後に詳述するキャップ製造時のゲート部５ｆ（図５）を除去した際の切削凹部５ｈ（図３、図７）が形成されている。

図１に示すように、上記ベーン４が遠心力によっていずれか一方のキャップ５側（図１では上方のキャップ側）に移動された際には、当該キャップ５は、上記円弧状部分５ｂのベーン側端面５ｅがベーン４の一方の端面４ｄに当接されてベーン４側への退没が規制されるようになり、これに伴って他方のキャップ５（図１では下方のキャップ）はベーン４から突出されるようになる。このとき、キャップ５がベーン４の端面４ｄから突出されても、キャップ５の本体部分５ａが係合孔４ａから離脱することがないように設定してあることは勿論である。

そして上記キャップ５がベーン４から突出されると、上記円弧状部分５ｂのベーン側端面５ｅとベーン４の端面４ｄとは離隔して両者間に間隙が生じることになるが、本実施例では、その間隙が生じてもポンプ室１１の高圧の空間から低圧の空間に向けて気体を逃がすことがないように設定してある。
より具体的には、上記本体部分５ａにおける端部摺動面５ｇのベーン方向の長さＬ（図７）を、上記ベーン側端面５ｅとベーン４の端面４ｄとの間に生じる最大間隙δ（図１、図２）よりも大きく設定してある。
換言すれば、上記ベーン側端面５ｅとベーン４の端面４ｄとの間に間隙δが生じたとしても、本体部分５ａの全域が係合孔４ａから離脱することがないので、該本体部分５ａによってその間隙δを閉鎖することができ、それによってポンプ室１１の高圧の空間と低圧の空間との間の連通を遮断することができるようにしてある。

このとき、図３、図７に示すように、特に切削凹部５ｈを形成した側の本体部分５ａにおける端部摺動面５ｇのベーン方向の長さＬは、その切削凹部５ｈを形成する位置によって調整してある。本実施例では、上記長さＬを上記最大間隙δよりも大きく設定してあるので、キャップ５がベーン４から突出されたとしても、上記切削凹部５ｈがベーン４の外部に突出されることがなく、この切削凹部５ｈを介してポンプ室１１の高圧の空間と低圧の空間とを連通させることがない。
これに対し、図示実施例とは異なり、切削凹部５ｈを形成する位置を円弧状部分５ｂ側に寄せれば上記長さＬを短くすることができ、例えば本体部分５ａにおける端部摺動面５ｇの全域を除去するように切削凹部５ｈを形成した場合には、図４に示した従来技術と同様に、切削凹部５ｈがベーン４の外部に突出されることになるので、該切削凹部５ｈを介してポンプ室１１の高圧の空間と低圧の空間とを連通させることが可能となる。

次に、上記構成を有するキャップ５の製造方法を説明する。
図５において、型枠２０内に形成されたキャップの成型用空間は、上記キャップ５の本体部分５ａを成形するための本体部分用成型用空間５ａ’と、円弧状部分５ｂを成形するための円弧状部分用成型用空間５ｂ’と、脚部５ｄを成形するための脚部用成型用空間５ｄ’とを備えている。
上記円弧状部分用成型用空間５ｂ’における両端面５ｃ’と、本体部分用成型用空間５ａ’における両端面５ｇ’とはそれぞれ同一平面に形成してあり、それによってキャップ５の円弧状部分５ｂにおける両側の端部摺動面５ｃと本体部分５ａの両側の端部摺動面５ｇとが同時にポンプ室１１の摺動壁面に摺接するように設定してある。
また上記型枠２０に形成されて各成型用空間に連通する断面円形状のゲート部５ｆは、直角度などを含めたキャップ５の寸法安定性を確保するために、本体部分用成型用空間５ａ’の長手方向一側から該本体部分用成型用空間５ａ’内に連通させている。

キャップ５を製造する際には、先ず熱可塑性の合成樹脂材料が上記ゲート部５ｆを介して本体部分用成型用空間５ａ’、円弧状部分用成型用空間５ｂ’および脚部用成型用空間５ｄ’に注入される。
上記合成樹脂材料が硬化したら、多数のキャップ５が一斉に型枠２０内から取り出され、次に、各キャップ５はゲート部５ｆを切断することによって個々のキャップ５に分離される。このとき、ゲート部５ｆは、図６に示すように、本体部分５ａの端部摺動面５ｇよりも所要量突出した位置で切断されることになる。またキャップ５に残存しているゲート部５ｆは、断面円形で、本体部分５ａのベーン側端部（図６の下方側端部）よりも僅かに小さく該端部からはみ出ることがないように形成されている。
このようにして各キャップ５を別個に分離したら、次にエンドミルなどの切削工具によりキャップ５に残存しているゲート部５ｆを上記端部摺動面５ｇの表面よりも凹んだ位置まで切削する。切削工具がエンドミルの場合、図７に示されているように、これによって形成される切削凹部５ｈと端部摺動面５ｇとの境界部分５ｉは断面円弧状となる。また、その境界部分５ｉよりもベーン側の部分（図７の下方側部分）における端部摺動面５ｇは、完全に除去されている。

このとき、円弧状部分５ｂの端部摺動面５ｃと本体部分５ａの端部摺動面５ｇとは同一平面として残存され、前述したように図示実施例では、上記本体部分５ａにおける端部摺動面５ｇのベーン方向の長さＬは、上記ベーン側端面５ｅとベーン４の端面４ｄとの間の最大間隙δよりも大きく設定してある。
上記長さＬを調整するのは容易であり、例えばエンドミルの直径を大きくすれば、エンドミルの回転中心を異ならせることなく上記長さＬを小さく、若しくは零にすることができる。そして上記長さＬを零若しくは小さくすれば、前述したようにキャップ５がベーン４から突出した際に、切削凹部５ｈを介してポンプ室１１の高圧の空間と低圧の空間とを連通させることができ、またその時の連通路の流路面積は、上記長さＬの大きさや切削凹部５ｈの深さによって適宜に調整することができる。

なお、上記実施例では１枚のベーン４を備えたベーンポンプ１を用いて説明を行ったが、従来知られるような複数枚のベーンを備えたベーンポンプであっても適用可能である。

１ ベーンポンプ ３ ロータ
４ ベーン ４ａ、４ｂ 係合孔
４ｃ リブ ４ｄ 端面
５ キャップ ５ａ 本体部分
５ｂ 円弧状部分 ５ｃ、５ｇ 端部摺動面
５ｄ 脚部 ５ｅ ベーン側端面
５ｆ ゲート部 ５ｈ 切削凹部
５ｉ 境界部分 １１ ポンプ室

Claims (6)

1. ベーンの端部に摺動自在に嵌合される本体部分と、この本体部分に一体に連設されてベーンの端部よりも突出する円弧状部分とを備え、上記円弧状部分における円弧状摺動面がポンプ室の内周面に摺接し、また円弧状部分における両側の端部摺動面がポンプ室の摺動壁面に摺接するようになっているベーンポンプ用キャップの製造方法であって、
   上記キャップは、型枠内に形成されたキャップの成型用空間内にゲート部を介して合成樹脂材料を注入して硬化させ、硬化したキャップを上記型枠内から取り出したら、該キャップのゲート部を切断して製造されるようになっているベーンポンプ用キャップの製造方法において、
   上記型枠内に形成された成型用空間は、上記キャップの円弧状部分用成型用空間と本体部分用成型用空間とを備え、
   上記円弧状部分用成型用空間における両端面と本体部分用成型用空間における両端面とを同一平面に形成して、上記円弧状部分における両側の端部摺動面と本体部分の両側の端部摺動面とをポンプ室の摺動壁面に摺接可能に設定し、
   また上記ゲート部は本体部分の一方の端部から該本体部分用成型用空間に連通しており、硬化したキャップを上記型枠内から取り出したら、該キャップのゲート部を端部摺動面よりも突出した位置で切断し、しかる後、突出したゲート部を端部摺動面よりも凹んだ位置まで切削することを特徴とするベーンポンプ用キャップの製造方法。
2. 上記切削された本体部分の端部摺動面におけるベーン方向の長さは、キャップがベーンの端面から突出された際に生じる円弧状部分のベーン側端面とベーンの端面との間の間隙よりも、大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ用キャップの製造方法。
3. 上記切削された本体部分の端部摺動面におけるベーン方向の長さは、キャップがベーンの端面から突出された際に生じる円弧状部分のベーン側端面とベーンの端面との間の間隙よりも、小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ用キャップの製造方法。
4. ベーンの端部に摺動自在に嵌合される本体部分と、この本体部分に一体に連設されてベーンの端部よりも突出する円弧状部分とを備え、上記円弧状部分における円弧状摺動面がポンプ室の内周面に摺接し、また円弧状部分における両側の端部摺動面がポンプ室の摺動壁面に摺接するようになっているベーンポンプ用キャップにおいて、
   上記本体部分の両側に、上記円弧状部分における両側の端部摺動面と同一平面で連続する端部摺動面を連設して、円弧状部分の端部摺動面と本体部分の端部摺動面とをポンプ室の摺動壁面に摺接するようにし、また本体部分の一方の端部摺動面には、該端部摺動面よりも凹んだ、キャップ製造用のゲート部を除去した際の切削凹部が形成されていることを特徴とするベーンポンプ用キャップ。
5. 上記切削凹部が形成された本体部分の端部摺動面におけるベーン方向の長さは、キャップがベーンの端面から突出された際に生じる円弧状部分のベーン側端面とベーンの端面との間の間隙よりも、大きく設定されていることを特徴とする請求項４に記載のベーンポンプ用キャップの製造方法。
6. 上記切削凹部が形成された本体部分の端部摺動面におけるベーン方向の長さは、キャップがベーンの端面から突出された際に生じる円弧状部分のベーン側端面とベーンの端面との間の間隙よりも、小さく設定されていることを特徴とする請求項４に記載のベーンポンプ用キャップの製造方法。

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