JP6192449B2

JP6192449B2 - ベーンポンプ

Info

Publication number: JP6192449B2
Application number: JP2013185087A
Authority: JP
Inventors: 滋吉田
Original assignee: 三輪精機株式会社
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2017-09-06
Anticipated expiration: 2033-09-06
Also published as: JP2015052286A

Description

本発明は、ベーンポンプに関し、特に、ベーン構造に関する。

従来のこの種のベーンポンプとしては、ハウジングのポンプ室内にロータを偏心して回転可能に支承し、このロータに直径方向に形成したスリット（案内溝）に重なり合う一対のベーンを直径方向に摺動可能に支持し、各ベーンの先端をポンプ室のカム面に摺動可能に当接したものがある（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

実開昭５２−３６３０４号公報特開２００４−２８５９７８号公報

重なり合う一対のベーンを案内溝に支持するベーンポンプにおいては、次のような問題点がある。
（１）一対のベーンを案内溝に逆向きに組み込むと、ベーン先端の摺動抵抗で一対のベーン同士が離れる方向に力が働くことにより、一対のベーンが損傷する可能性があるので、一対のベーンを案内溝にロータの回転方向の一方向の向きに適合させて組み込む必要がある。
（２）ベーン側面に識別マークを付ける等の逆向き防止対策では、人為的ミス発生の可能性が残るので、完全な対策にならない。
（３）一対のベーンを正確に重ね合わせる必要があるので、一対のベーンの間にスプリングを挟み込むベーン構造の場合において、スプリングの弾発力に抗する組み込み作業が困難になる。

本発明の目的は、このような問題点を解決することができ、ベーンのシール性能を維持することができるとともに、ベーンの逆組みを防止することができるベーンポンプを提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
カム面と、該カム面の両側の第一側面および第二側面とを有するポンプ室と、
外周面の一部が前記カム面の一部に摺接するように偏心して前記ポンプ室に回転自在に支持される円形のロータと、
前記ロータの中心において径方向に延在するように形成された案内溝と、
前記案内溝に径方向出入り可能に支持され両端が前記カム面に摺接されるベーンと、
を備えるベーンポンプにおいて、
前記ベーンは第一プレートおよび第二プレートを備えており、
前記第一プレートの一端面には前記第一側面に摺接する摺接面が形成されており、前記第一プレートの該摺接面と反対側端面には肉盗みおよびリブが形成されているとともに、互いに係合する凸部と凹部とが設けられており、
前記第二プレートの一端面には前記第二側面に摺接する摺接面が形成されており、前記第二プレートの該摺接面と反対側端面には肉盗みおよびリブが形成されているとともに、互いに係合する凸部と凹部とが設けられており、
前記第一プレートと前記第二プレートとは互いの前記凸部と前記凹部とを係合された状態で当接されている、
ことを特徴とするベーンポンプ。

前記した手段によれば、ベーンのシール性能を維持することができるとともに、ベーンの逆組みを防止することができ、また、ベーンの材料を軽減することができる。

本発明の第一実施形態であるベーンポンプを示しており、（ａ）は蓋体を外した一部切断正面図、（ｂ）はベーンを通る側面断面図である。図１（ａ）のII−II線に沿う断面図である。ベーンを示す分解斜視図である。ベーンの第一変形例を示す分解斜視図である。ベーンの第二変形例を示す分解斜視図である。本発明の第二実施形態であるベーンポンプを示しており、（ａ）は蓋体を外した一部切断正面図、（ｂ）はベーンを通る側面断面図である。ベーンを示す分解斜視図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に即して説明する。

図１〜図５は本発明の第一実施形態を示している。
本実施形態において、本発明に係るベーンポンプは、自動車のブースタブレーキの真空源として使用するバキュームポンプに適用するものとして構成されている。

図１〜図２に示されているように、本実施形態に係るベーンポンプは、内部にポンプ室を有する有底円筒形状のハウジング１０を備えている。ハウジング１０は開口が蓋体１１によって塞がれており、蓋体１１はハウジング１０の開口側端面にねじ止めされている。ハウジング１０の底壁外面にはボス１３が偏心して一体的に突設されており、ボス１３には円形の支持孔１４が同軸的に形成されている。ハウジング１０のボス１３には給油路１５が形成されており、給油路１５は一端がボス１３の外側面に開設された給油口１５Ａに接続され、他端が支持孔１４の内周面に接続されている。

ハウジング１０の内周には円周面形状のカム面１７が形成されており、カム面１７は支持孔１４の中心線に偏心して形成されている。カム面１７の円周面の一部には支持孔１４の中心線を中心とする円弧形状の当接部１７ａが形成されている。カム面１７の両側には互いに平行な第一側面１８および第二側面１９が蓋体１１内面とハウジング１０内面とによって形成されている。カム面１７と第一側面１８と第二側面１９とにより、ハウジング１０の内部には両端閉塞の円柱形空間形状のポンプ室１６が形成されている。

カム面１７には吸入ポート２０が、当接部１７ａよりもロータ回転方向において前側で当接部１７ａに接近した位置に形成されており、吸入ポート２０にはハウジング１０に径方向に開設された吸入路２１が連通されている。吸入路２１には吸入弁２２が設置されている。
ハウジング１０の第二側面１９には吐出ポート２３が、カム面１７の当接部１７ａよりもロータ回転方向において後側で当接部１７ａに接近した位置に、カム面１７に沿った円弧形状に形成されており、吐出ポート２３にはハウジング１０の底壁に形成された吐出路２４が連通されている。

ハウジング１０のポンプ室１６内には円柱形状に形成されたロータ２５が偏心回転するように収容されている。ロータ２５は外周面がカム面１７の当接部１７ａと円周方向に摺動自在に当接しており、両端面がポンプ室１６の第一側面１８および第二側面１９と摺動自在に当接している。ロータ２５の中心部には案内溝２６が、軸線方向の厚さ全体にわたって径方向に延在するように形成されている。ロータ２５には一対の凹部２７、２７が案内溝２６の両側に対称形に形成されている。
ロータ２５には軸部２８が同軸的に形成されており、軸部２８はハウジング１０の支持孔１４に嵌入されて回転自在に支持されている。軸部２８には給油路２９が形成されており、給油路２９は一端が軸部２８の外周面における支持孔１４の給油路１５と対向する位置で開口され、他端が案内溝２６の底面で開口されている。
ロータ２５の軸部２８の外側端面にはエンジンのカム軸等（図示せず）に連結されるカップリング３０がねじ止めされており、ロータ２５はカップリング３０を介してエンジンによって回転されるようになっている。

ロータ２５の案内溝２６にはベーン３１が径方向に摺動自在に嵌入されており、ベーン３１はロータ２５の回転に伴って案内溝２６を径方向に往復動しながらポンプ室１６のカム面１７と第一側面１８と第二側面１９とを摺動するようになっている。
ロータ２５の回転方向で当接部１７ａよりも前側となるハウジング１０のカム面１７とロータ２５の外周面とベーン３１との間には、吸入側ポンプ作動室Ｒ１が形成され、ロータ２５の回転方向で当接部１７ａよりも後側となるカム面１７とロータ２５の外周面とベーン３１との間には、吐出側ポンプ作動室Ｒ２が形成され、当接部１７ａと反対側となるカム面１７とロータ２５の外周面とベーン３１との間には、第３のポンプ作動室Ｒ３が形成される。カム面１７に当接されるベーン３１の各先端縁と当接部１７ａの間の距離が所定値より小さい場合を除き、吸入側ポンプ作動室Ｒ１には吸入ポート２０が連通され、吐出側ポンプ作動室Ｒ２には吐出ポート２３が連通される。

図１〜図３に示されているように、ベーン３１は同一形状の第一プレート３２および第二プレート３３によって構成されており、第一プレート３２および第二プレート３３は耐摩耗性および耐熱性を有する樹脂が使用されて同一の長方形（四辺形）の略平板形状にそれぞれ成形されている。
第一プレート３２および第二プレート３３は厚さＴが案内溝２６の溝幅Ｗよりも若干小さめで、短辺Ａが案内溝２６の深さＤの１／２よりも若干小さめで、長辺Ｂがロータ２５の直径以上でカム面１７の直径以下の長方形の略平板形状に形成されている。第一プレート３２および第二プレート３３の長辺Ｂ側の両端部には面取り３４、３４がそれぞれＲ面取り形状に形成されている。

第一プレート３２の第一側面１８側端面には摺接面３５が平滑面状に形成されており、第一プレート３２の第一側面１８と反対側端面には肉盗み３６およびリブ３７が複数個宛、交互にかつ対称形に形成されている。第一プレート３２の中心から離間した位置のリブ３７には凸部３８が端面から突出するように突設されており、凸部３８と対称になる位置のリブ３７には凹部３９が没設されている。凸部３８は凹部３９に挿入し得るように設定されており、凹部３９の深さは凸部３８の高さよりも若干深く設定されている。

第二プレート３３の第二側面１９側端面には摺接面３５が平滑面状に形成されており、第二プレート３３の第二側面１９と反対側端面には肉盗み３６およびリブ３７が複数個宛、交互にかつ対称形に形成されている。第二プレート３３の中心から離間した位置のリブ３７には凸部３８が端面から突出するように突設されており、凸部３８と対称になる位置のリブ３７には凹部３９が没設されている。凸部３８は凹部３９に挿入し得るように設定されており、凹部３９の深さは凸部３８の高さよりも若干深く形成されている。

ベーン３１の案内溝２６への組み付け作業に際しては、互いの凸部３８が凹部３９にそれぞれ挿入された状態で、第一プレート３２と第二プレート３３とが合わせられて、案内溝２６へ嵌入される。このとき、第一プレート３２と第二プレート３３とは同一形状に形成されているので、互いの凸部３８が凹部３９にそれぞれ挿入された状態で、同一形状の２枚のプレートが合わせられることになる。
互いの凸部３８が凹部３９に挿入されて合わせられた正規の状態において、第一プレート３２と第二プレート３３とは凸部３８および凹部３９側端面同士が密着するとともに、双方の摺接面３５、３５が互いに平行な一対の側面を構成する。したがって、第一プレート３２と第二プレート３３とによって構成されたベーン３１は案内溝２６に適正に嵌入することができる。

ベーン３１が案内溝２６に正規に嵌入された状態のロータ２５の上に蓋体１１が被せられてハウジング１０にねじ止めされると、ベーン３１はロータ２５の回転に伴って案内溝２６を径方向に往復動しながらポンプ室１６のカム面１７と第一側面１８と第二側面１９とを摺動する状態に自己制御的に組み付けられることになる。
ところが、ベーン３１が案内溝２６に不正規に嵌入された状態のロータ２５の上に蓋体１１が被せられてハウジング１０にねじ止めされる場合には、第一プレート３２の凸部３８および第二プレート３３の凸部３８の分だけベーン３１が案内溝２６から突出することにより、蓋体１１がハウジング１０に適正にねじ止めされるのを自己制御的に阻止する状態になるので、ベーン３１の案内溝２６への不正規の組み付け作業のような人為的ミス発生による不良製品の出荷を未然に防止することができる。

以上の構成に係るベーンポンプの作用を説明する。
カップリング３０を介してロータ２５が駆動されて、図１（ａ）において反時計方向に回転されると、吸入路２１内の空気は吸入ポート２０から吸入側ポンプ作動室Ｒ１内に吸入され、吐出側ポンプ作動室Ｒ２内の空気は吐出ポート２３から吐出路２４を通って外部に吐出される。
この吸入および吐出作用中に、給油口１５Ａに供給された潤滑油が給油路１５および給油路２９を経由して案内溝２６に供給されるので、支持孔１４と軸部２８との摺接面、ベーン３１の案内溝２６とカム面１７と第一側面１８と第二側面１９との摺接面およびロータ２５とカム面１７の当接部１７ａとの摺接面は充分に潤滑される。

本実施形態によれば、次の効果が得られる。

（１）第一プレートの摺接面がポンプ室の第一側面に摺接し、第二プレートの摺接面がポンプ室の第二側面に摺接することにより、側面全体がシール面になるので、ポンプ性能を向上させることができる。

（２）第一プレートの摺接面と反対側端面および第二プレートの摺接面と反対側端面に肉盗みを設けることにより、シール面積の減少およびベーンの重量バランスの悪化を回避しながら、ベーンの材料を軽減することができる。

（３）第一プレートの摺接面と反対側端面および第二プレートの摺接面と反対側端面に互いに係合する凸部と凹部とを設けることにより、ベーンが案内溝に不正規に嵌入された状態のロータ上に蓋体が被せられてハウジングにねじ止めされる場合には、第一プレートの凸部および第二プレートの凸部の分だけベーンが案内溝から突出して、蓋体がハウジングに適正にねじ止めされるのを自己制御的に阻止する状態になるので、ベーンの案内溝への不正規の組み付け作業のような人為的ミス発生による不良製品の出荷を未然かつ確実に防止することができる。

（４）第一プレートと第二プレートとを重ね合わせなくとも済み、また、第一プレートおよび第二プレートによって構成されたベーンをロータの回転方向の一方向の向きに適合させて案内溝に組み込まずに済むので、組み付け作業性を向上させることができる。

（５）第一プレートと第二プレートとを同一形状に形成することにより、ベーンの製造コストを大幅に低減することができる。

図４は第一実施形態に係るベーンの第一変形例を示している。
本変形例が第一実施形態に係るベーンと異なる点は、凸部３８Ａおよび凹部３９Ａの構成である。すなわち、第一プレート３２および第二プレート３３の摺接面３５と反対側端面に段差部が長さ方向の中心において厚さ方向に延在するように形成されることにより、凸部３８Ａが第一プレート３２および第二プレート３３の摺接面３５と反対側端面における長さ方向の片側半分に形成され、凹部３９Ａが他方の片側半分に形成されており、凸部３８Ａと凹部３９Ａは互いに噛合（係合）するように設定されている。

第一プレート３２の摺接面３５と反対側端面および第二プレート３３の摺接面３５と反対側端面に互いに噛合する凸部３８Ａと凹部３９Ａとを設けることにより、ベーン３１が案内溝２６に不正規に嵌入された状態のロータ２５上に蓋体１１が被せられてハウジング１０にねじ止めされる場合には、第一プレート３２の凸部３８Ａおよび第二プレート３３の凸部３８Ａの分だけベーン３１が案内溝２６から突出して、蓋体１１がハウジング１０に適正にねじ止めされるのを自己制御的に阻止する状態になるので、ベーン３１の案内溝２６への不正規の組み付け作業のような人為的ミス発生による不良製品の出荷を未然かつ確実に防止することができる。
第一プレート３２（第二プレート３３）の摺接面３５と反対側端面における長さ方向の片側半分に凸部３８Ａを形成し、他方の片側半分に凸部３８Ａに噛合する凹部３９Ａを形成することにより、第一プレートと第二プレートとを同一形状に形成することができるので、ベーンの製造コストを大幅に低減することができる。

図５は第一実施形態に係るベーンの第二変形例を示している。
本変形例が第一実施形態に係るベーンと異なる点は、凸部３８Ｂおよび凹部３９Ｂの構成である。すなわち、第一プレート３２および第二プレート３３の摺接面３５と反対側端面に段差部が厚さ方向の中心において長さ方向に延在するように形成されることにより、凸部３８Ｂが第一プレート３２および第二プレート３３の摺接面３５と反対側端面における厚さ方向の片側半分に形成され、凹部３９Ｂが他方の片側半分に形成されており、凸部３８Ｂと凹部３９Ｂは互いに噛合（係合）するように設定されている。

第一プレート３２の摺接面３５と反対側端面および第二プレート３３の摺接面３５と反対側端面に互いに噛合する凸部３８Ｂと凹部３９Ｂとを設けることにより、ベーン３１が案内溝２６に不正規に嵌入された状態のロータ２５上に蓋体１１が被せられてハウジング１０にねじ止めされる場合には、第一プレート３２の凸部３８Ｂおよび第二プレート３３の凸部３８Ｂの分だけベーン３１が案内溝２６から突出して、蓋体１１がハウジング１０に適正にねじ止めされるのを自己制御的に阻止する状態になるので、ベーン３１の案内溝２６への不正規の組み付け作業のような人為的ミス発生による不良製品の出荷を未然かつ確実に防止することができる。
第一プレート３２（第二プレート３３）の摺接面３５と反対側端面における厚さ方向の片側半分に凸部３８Ｂを形成し、他方の片側半分に凸部３８Ｂに噛合する凹部３９Ｂを形成することにより、第一プレートと第二プレートとを同一形状に形成することができるので、ベーンの製造コストを大幅に低減することができる。

図６〜図７は本発明の第二実施形態を示している。
本実施形態が第一実施形態と異なる点は、ベーン４１の構造である。
図６〜図７に示されているように、ベーン４１は同一形状の第一プレート４２および第二プレート４３によって構成されており、第一プレート４２および第二プレート４３は耐摩耗性および耐熱性を有する樹脂が使用されて同一の長方形の略平板形状にそれぞれ成形されている。
第一プレート４２および第二プレート４３は厚さＴが案内溝２６の溝幅Ｗよりも若干小さめで、短辺Ａが案内溝２６の深さＤよりも若干小さめで、長辺Ｃがロータ２５の直径の１／２以上でカム面１７の直径の１／２以下の長方形（四辺形）の略平板形状に形成されている。第一プレート４２および第二プレート４３の長辺Ｃの一端部には面取り４４、４４がそれぞれＲ面取り形状に形成されている。

第一プレート４２の短辺Ａの両端面には一対の摺接面４５、４５が平滑面状にそれぞれ形成されており、第一プレート４２の面取り４４と反対側端面には肉盗み４６およびリブ４７が交互にかつ対称形に形成されている。第一プレート４２の面取り４４と反対側端面の一端部には凸部４８が端面から突出するように突設されており、凸部４８と対称になる部分には凹部４９が没設されている。凸部４８は凹部４９に収容し得るように設定されており、凹部４９の深さは凸部４８の高さよりも若干深く設定されている。

第二プレート４３の短辺Ａの両端面には一対の摺接面４５、４５が平滑面状にそれぞれ形成されており、第二プレート４３の面取り４４と反対側端面には肉盗み４６およびリブ４７が交互にかつ対称形に形成されている。第二プレート４３の面取り４４と反対側端面の一端部には凸部４８が端面から突出するように突設されており、凸部４８と対称になる部分には凹部４９が没設されている。凸部４８は凹部４９に収容し得るように設定されており、凹部４９の深さは凸部４８の高さよりも若干深く形成されている。

ベーン４１の案内溝２６への組み付け作業に際しては、第一プレート４２と第二プレート４３とが互いの凸部４８と凹部４９とを噛合（係合）された状態で合わせられて、案内溝２６へ嵌入される。このとき、第一プレート４２と第二プレート４３とは同一形状に形成されているので、同一形状の２枚のプレートが互いの凸部４８と凹部４９とを噛合された状態で合わせられることになる。
互いの凸部４８と凹部４９とが噛合されて合わせられた正規の状態において、第一プレート４２と第二プレート４３とは凸部４８および凹部４９側端面同士が密着するとともに、双方の摺接面４５、４５が互いに平行な一対の側面を構成する。したがって、第一プレート４２と第二プレート４３とによって構成されたベーン４１は案内溝２６に適正に嵌入することができる。

ベーン４１が案内溝２６に正規に嵌入された状態のロータ２５の上に蓋体１１が被せられてハウジング１０にねじ止めされると、ベーン４１はロータ２５の回転に伴って案内溝２６を径方向に往復動しながらポンプ室１６のカム面１７と第一側面１８と第二側面１９とを摺動する状態に自己制御的に組み付けられることになる。
ところが、ベーン４１が案内溝２６に不正規に嵌入された状態のロータ２５の上に蓋体１１が被せられてハウジング１０にねじ止めされる場合には、第一プレート４２の凸部４８および第二プレート４３の凸部４８の分だけベーン４１が案内溝２６から余分に突出することにより、蓋体１１がハウジング１０に適正にねじ止めされるのを自己制御的に阻止する状態になるので、ベーン４１の案内溝２６への不正規の組み付け作業のような人為的ミス発生による不良製品の出荷を未然に防止することができる。
なお、凸部４８および凹部４９は長さ方向で互いに噛合するように形成するに限らず、互いの凸部４８が凹部４９に挿入するように形成してもよいし（図３参照）、厚さ方向で互いに噛合するように形成してもよい（図５参照）。

本実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、第一プレートおよび第二プレートは、耐摩耗性および耐熱性を有する樹脂を使用して形成するに限らず、耐摩耗性および耐熱性を有する金属またはカーボン、その他の材料を使用して形成してもよい。

第一プレートと第二プレートとは同一形状に形成するに限らず、対称形のように互いに異なった形状に形成してもよい。

面取りはＲ面取り形状に形成するに限らず、Ｃ面取り形状に形成してもよい。

前記実施形態においては、本発明を自動車のブースタブレーキの真空源として使用するバキュームポンプに適用した場合につき説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ベーンポンプ全般に広く適用することができる。

１０…ハウジング、１１…蓋体、１３…ボス、１４…支持孔、１５…給油路、１５Ａ…給油口、１６…ポンプ室、１７…カム面、１７ａ…当接部、１８…第一側面、１９…第二側面、２０…吸入ポート、２１…吸入路、２２…吸入弁、２３…吐出ポート、２４…吐出路、
２５…ロータ、２６…案内溝、２７…凹部、２８…軸部、２９…給油路、３０…カップリング、
３１…ベーン、３２…第一プレート、３３…第二プレート、３４…面取り、３５…摺接面、３６…肉盗み、３７…リブ、３８、３８Ａ、３８Ｂ…凸部、３９、３９Ａ、３９Ｂ…凹部、
４１…ベーン、４２…第一プレート、４３…第二プレート、４４…面取り、４５…摺接面、４６…肉盗み、４７…リブ、４８…凸部、４９…凹部。

Claims

カム面と、該カム面の両側の第一側面および第二側面とを有するポンプ室と、
外周面の一部が前記カム面の一部に摺接するように偏心して前記ポンプ室に回転自在に支持される円形のロータと、
前記ロータの中心において径方向に延在するように形成された案内溝と、
前記案内溝に径方向出入り可能に支持され両端が前記カム面に摺接されるベーンと、
を備えるベーンポンプにおいて、
前記ベーンは第一プレートおよび第二プレートを備えており、
前記第一プレートの一端面には前記第一側面に摺接する摺接面が形成されており、前記第一プレートの該摺接面と反対側端面には肉盗みおよびリブが形成されているとともに、互いに係合する凸部と凹部とが設けられており、
前記第二プレートの一端面には前記第二側面に摺接する摺接面が形成されており、前記第二プレートの該摺接面と反対側端面には肉盗みおよびリブが形成されているとともに、互いに係合する凸部と凹部とが設けられており、
前記第一プレートと前記第二プレートとは互いの前記凸部と前記凹部とを係合された状態で当接されている、
ことを特徴とするベーンポンプ。
前記第一プレートおよび前記第二プレートが耐摩耗性および耐熱性を有する樹脂が使用されてそれぞれ成形されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
前記第一プレートと前記第二プレートとが同一形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のベーンポンプ。
前記凸部が前記凹部に挿入するように形成されている、
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載のベーンポンプ。
前記凸部および前記凹部が厚さ方向で互いに噛み合うように形成されている、
ことを特徴とする請求項１、２、３または４に記載のベーンポンプ。