JP6215998B2 - 真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、電動モータで駆動される回転圧縮要素を備えた真空ポンプに関する。

一般に、電動モータで駆動される回転圧縮要素をケーシング内に備えた真空ポンプが知られている。この種の真空ポンプは、例えば、自動車のブレーキ倍力装置を作動させるための真空を発生させるために使用され、ケーシングに設けられたシリンダ室内で回転圧縮要素を駆動することによって真空を得ることができる。
ところで、この種の真空ポンプでは、電動モータと回転圧縮要素を有するケーシングとを連結して構成されており、電動モータの回転軸に連結された回転圧縮要素がシリンダ室内で摺動する。このため、ケーシングを電動モータの回転軸の回転中心に合わせて組み付けることが重要である。
このため、従来、電動モータのケースの一端側に、回転軸の回転中心を中心とした嵌合穴部を形成するとともに、ケーシングの背面に、シリンダ室の周囲に突出した円筒状の嵌合部を形成し、この嵌合部を上記電動モータの嵌合穴部にインロー嵌合することで、組み付け時の位置合わせを正確、かつ容易に行うことができる真空ポンプが出願人により提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２１４５１９号公報

しかしながら、従来の構成では、電動モータとケーシングとを組付けた際に、嵌合穴部と嵌合部との嵌め合い公差のクリアランス分だけ、シリンダ室と回転圧縮要素との間にズレが発生し、真空ポンプの性能に個体差が生じるおそれがあった。また、従来の構成では、電動モータのケースに嵌合穴部を形成し、ケーシングに嵌合部を形成するため、これらを形成する別々の金型が必要となるため、製造コストが増大する問題があった。
そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、製造コストの低減を図るとともに、組み付け時に発生するズレを抑制し、略均一な性能を発揮できる真空ポンプを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、モータで駆動される回転圧縮要素をケーシング内に備えた真空ポンプにおいて、前記ケーシングを構成するケーシング本体は、単一の部品として形成され、前記ケーシング本体は、前記回転圧縮要素が摺動するシリンダライナと、前記モータの回転軸を支持する軸受部とを備え、前記ケーシング本体は、有底筒状のモータケース本体の開口部に取り付けられており、前記ケーシング本体は、前記シリンダライナが配置される穴部を備え、この穴部は開口端から奥側に向けて縮径する段付穴であることを特徴とする。

この構成によれば、ケーシング本体は、回転圧縮要素が摺動するシリンダライナと、モータの回転軸を支持する軸受部とを備えているため、ケーシング本体のみでシリンダライナと回転圧縮要素との位置関係を規定することができる。このため、ケーシング本体と電動モータとの組付け時に発生するズレを抑制することができ、個体差の少ない略均一な性能を発揮することができる。さらに、単一の部品として形成されたケーシング本体は、単一の金型で形成することができるため、部品点数の削減による製造コストの削減を図ることができる。

この構成において、前記ケーシング本体は、有底筒状のモータケース本体の開口部に取り付けられており、前記ケーシング本体は、前記シリンダライナが配置される穴部を備え、この穴部は開口端から奥側に向けて縮径する段付穴としても良い。この構成によれば、穴部にシリンダライナを配置する際に、当該シリンダライナの端部が段付穴の段部に当接することにより、シリンダライナの位置決めを容易に行うことができる。

また、前記段付穴の縮径部の穴径は、前記シリンダライナの内径よりも大きく形成されても良い。この構成によれば、縮径部にシリンダライナの内径よりも大きなサイドプレートを配置することができ、このサイドプレートによってシリンダライナの開口を簡単に塞ぐことができる。

本発明によれば、ケーシングは、回転圧縮要素が摺動するシリンダライナと、モータの回転軸を支持する軸受部とを備えているため、ケーシング本体のみでシリンダライナと回転圧縮要素との位置関係を規定することができる。このため、ケーシング本体と電動モータとの組付け時に発生するズレを抑制することができ、個体差の少ない略均一な性能を発揮することができる。さらに、単一の部品として形成されたケーシング本体は、単一の金型で形成することができるため、部品点数の削減による製造コストの削減を図ることができる。

本実施形態に係る真空ポンプを使用したブレーキ装置の概要図である。 真空ポンプの水平部分断面図である。 真空ポンプをその後側から見た図である。 図２の部分拡大図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る真空ポンプ１を負圧源として使用したブレーキ装置１００の概要図である。ブレーキ装置１００は、例えば、自動車等の車両の左右の前輪に取り付けられたフロントブレーキ２Ａ，２Ｂ、及び左右の後輪に取り付けられたリアブレーキ３Ａ，３Ｂを備えている。これらの各ブレーキは、マスターシリンダ４とブレーキ配管９によりそれぞれ接続されており、マスターシリンダ４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５と連結されたブレーキブースター（ブレーキ倍力装置）６を備え、このブレーキブースター６には、空気配管８を介して、真空タンク７及び真空ポンプ１が直列に接続されている。ブレーキブースター６は、真空タンク７内の負圧を利用してブレーキペダル５の踏力を倍力するものであり、小さな踏力でマスターシリンダ４のピストン（図示せず）を移動させることにより、十分なブレーキ力を引き出せるようになっている。
真空ポンプ１は、車両のエンジンルーム内に配置され、真空タンク７内の空気を車両外部へ排出し、当該真空タンク７内を真空状態とする。なお、自動車等に用いる真空ポンプ１の使用範囲は、例えば、−６０ｋＰａ〜−８０ｋＰａである。

図２は、真空ポンプ１の水平部分断面図であり、図３は、真空ポンプ１をその後側から見た図である。ただし、図３は、シリンダ室Ｓの構成を示すべく、ポンプカバー２４、サイドプレート２６等の部材を取り外した状態を図示している。なお、以下では、説明の便宜上、図２および図３の上部にそれぞれ矢印で示す方向が、真空ポンプ１の上下前後左右を示すものとして説明する。また、前後方向については軸方向、左右方向については幅方向ともいう。

図２に示すように、真空ポンプ１は電動モータ１０と、この電動モータ１０を駆動源として作動するポンプ本体２０とを備えており、これら電動モータ１０及びポンプ本体２０が一体に連結された状態で自動車等の車体に固定支持されている。

電動モータ１０は、有底筒状に形成されたモータケース本体１１の一方の端部（後端）の略中心からポンプ本体２０側（後側）に向かって延びる出力軸（回転軸）１２を有している。出力軸１２は、ポンプ本体２０を駆動する駆動軸として機能するものであり、前後方向に延びる回転中心Ｘ１を基準として回転する。出力軸１２の先端部１２Ａには、ポンプ本体２０のロータ２７に設けられたねじ孔に螺合する雄ねじが形成され、出力軸１２とロータ２７とが一体に回転可能に連結される。更に、本実施形態では、出力軸１２の雄ねじには、ロータ２７の先端側でナット７０が係合されることにより、ロータ２７の出力軸１２の先端側への移動が規制されている。
電動モータ１０は、電源（図示略）の投入により、出力軸１２が、図３中の矢印Ｒ方向（反時計回り）に回転し、これによりロータ２７を、回転中心Ｘ１を中心として同方向（矢印Ｒ方向）に回転させるようになっている。

モータケース本体１１は、一端に開口部１１Ａを有する有底円筒形状に形成されており、この開口部１１Ａ側がポンプ本体２０に固定されている。具体的には、モータケース本体１１は、開口部１１Ａの周縁を外方に折り曲げて一体に形成されたフランジ部１１Ｂを備え、このフランジ部１１Ｂがポンプ本体２０にねじ６０で固定される。

一方、ポンプ本体２０は、図２に示すように、電動モータ１０のモータケース本体１１の後側に形成されたフランジ部１１Ｂに取り付けられるケーシング本体２２と、このケーシング本体２２内に圧入されてシリンダ室Ｓを形成するシリンダライナ２３と、当該ケーシング本体２２を後側から覆うポンプカバー２４とを備えている。本実施形態ではケーシング本体２２、シリンダライナ２３及びポンプカバー２４を備えて、真空ポンプ１のケーシング３１を構成している。

ケーシング３１を構成するケーシング本体２２は、単一の部品として形成され、例えば、アルミニウム等の熱伝導性の高い金属材料を用いて、図３に示すように、後側から見た形状が上記した回転中心Ｘ１を略中心とした上下方向に長い略矩形に形成されている。ケーシング本体２２の一方の側面（右側面）部には、このケーシング本体２２に設けられたシリンダ室Ｓ内に連通する連通孔２２Ａが形成され、この連通孔２２Ａには真空吸込ニップル３０が圧入されている。この真空吸込ニップル３０は、図２に示すように、幅方向外側に延びる直管であり、当該真空吸込ニップル３０の一端３０Ａには、外部機器（例えば、真空タンク７（図１参照））から負圧空気を供給するための管またはチューブが接続される。

ケーシング本体２２には、前後方向に延びる軸心Ｘ２を基準として、後端（開口端）から前方へ途中まで延びる穴部７２が形成され、この穴部７２に円筒状に形成されたシリンダライナ２３が圧入されている。なお、シリンダライナ２３を穴部７２に圧入するのではなく、嵌入する構成としても良いことは勿論である。
軸心Ｘ２は、上述の電動モータ１０の出力軸１２の回転中心Ｘ１に対して平行で、かつ、図２に示すように、回転中心Ｘ１に対して右側斜め上方に偏心している。本構成では、回転中心Ｘ１を中心とするロータ２７の外周面２７Ｂが、軸心Ｘ２を基準に形成されているシリンダライナ２３の内周面２３Ａに接するように軸心Ｘ２が偏心されている。

シリンダライナ２３は、ロータ２７と同一の金属材料（本実施形態では、鉄）で形成されている。この構成では、シリンダライナ２３とロータ２７とは熱膨張係数が同じなので、シリンダライナ２３及びロータ２７の温度変化にかかわらず、ロータ２７が回転した際の当該ロータ２７の外周面２７Ｂとシリンダライナ２３の内周面２３Ａとの接触を防止できる。なお、シリンダライナ２３及びロータ２７は、略同じ程度の熱膨張係数を有する金属材料であれば、異なる材料を用いても構わない。
また、ケーシング本体２２に形成された穴部７２にシリンダライナ２３を圧入することにより、ケーシング本体２２の前後方向の長さ範囲内でシリンダライナ２３を収容することができるため、このシリンダライナ２３がケーシング本体２２から突出することが防止され、ケーシング本体２２の小型化を図ることができる。
更に、ケーシング本体２２はロータ２７よりも熱伝導性の高い材料で形成されている。これによれば、ロータ２７及びベーン２８が回転駆動した際に発生した熱がケーシング本体２２に速やかに伝達できることにより、ケーシング本体２２から十分に放熱することができる。

シリンダライナ２３には、上記したケーシング本体２２の連通孔２２Ａとシリンダ室Ｓ内とを繋ぐ給気口２３Ｂが形成されており、真空吸込ニップル３０を通じた空気は、連通孔２２Ａ，給気口２３Ｂを通じてシリンダ室Ｓ内に供給される。また、ケーシング本体２２及びシリンダライナ２３における当該ケーシング本体２２の他方の側面（左側面）部側には、これらケーシング本体２２及びシリンダライナ２３を貫通し、シリンダ室Ｓで圧縮された空気が吐出される吐出口２２Ｃ，２３Ｃが設けられている。これら吐出口２２Ｃ，２３Ｃは、上記した連通孔２２Ａ及び給気口２３Ｂと同軸上に形成されている。

シリンダライナ２３の前端および後端には、それぞれシリンダ室Ｓの開口を塞ぐサイドプレート２５，２６が配設されている。これらサイドプレート２５，２６は、その直径がシリンダライナ２３の内周面２３Ａの内径よりも大きく設定されており、シールリング２５Ａ，２６Ａにより付勢されて、シリンダライナ２３の前端及び後端にそれぞれ押し付けられている。これにより、シリンダライナ２３の内側は、真空吸込ニップル３０に連なる給気口２３Ｂ及び吐出口２３Ｃ，２２Ｃを除いて、密閉されたシリンダ室Ｓが形成される。
本実施形態では、電動モータ１０側のサイドプレート２６は、上記した穴部７２の終端に配置され、この穴部７２の壁部７２Ａとシリンダライナ２３との間にシールリング２６Ａを介して挟持されている。

シリンダ室Ｓには、ロータ２７が配設されている。ロータ２７は、電動モータ１０の回転中心Ｘ１に沿って延びる円柱形状を有し、ポンプ本体２０の駆動軸である出力軸１２が螺合される軸孔２７Ａを有すると共に、この軸孔２７Ａから径方向に離れた位置に、複数のガイド溝２７Ｃが軸孔２７Ａを中心とする等角度間隔で周方向に間隔を空けて設けられる。また、ロータ２７のポンプカバー２４に対向する側の端面（いわゆる後端面）２７Ｇには、図２に示すように、凹部２７Ｈが形成され、この凹部２７Ｈ内にて出力軸１２の雄ねじにナット７０が螺合される。本実施形態では、凹部２７Ｈ内に延出する出力軸１２の軸端の長さ及びナット７０の厚みは、それぞれ凹部２７Ｈの深さと略同一もしくは、わずかに小さく設定されており、ロータ２７の後端面２７Ｇから出力軸１２やナット７０が突出しないようになっている。

ロータ２７の前後方向の長さは、シリンダライナ２３のシリンダ室Ｓの長さ、すなわち、上述の２枚にサイドプレート２５，２６の相互に対向する内面間の距離と略等しく設定され、ロータ２７とサイドプレート２５，２６との間は略閉塞されている。
また、ロータ２７の外径は、図３に示すように、ロータ２７の外周面２７Ｂが、シリンダライナ２３の内周面２３Ａのうちの左斜め下方に位置する部分と微小なクリアランスを保つように設定されている。これにより、図３に示すように、ロータ２７の外周面２７Ｂと、シリンダライナ２３の内周面２３Ａとの間には、三日月形状の空間が構成される。

ロータ２７には、三日月形状の空間を区画する複数（本例では５枚）のベーン２８が設けられている。ベーン２８は、板状に形成されていて、その前後方向の長さは、ロータ２７と同様、２枚のサイドプレート２５，２６の相互に対向する内面間の距離と略等しくなるように設定されている。これらベーン２８は、ロータ２７に設けられたガイド溝２７Ｃから出没自在に配設されている。各ベーン２８は、ロータ２７の回転に伴い、遠心力によってガイド溝２７Ｃに沿って外側へ突出し、その先端をシリンダライナ２３の内周面２３Ａに当接させる。これにより、上述の三日月形状の空間は、相互に隣接する２枚のベーン２８，２８と、ロータ２７の外周面２７Ｂと、シリンダライナ２３の内周面２３Ａとによって囲まれる５つの圧縮室Ｐに区画される。これら圧縮室Ｐは、出力軸１２の回転に伴うロータ２７の矢印Ｒ方向の回転に伴い、同方向に回転し、その容積が、給気口２３Ｂ近傍で大きく、一方、吐出口２３Ｃで小さくなる。つまり、ロータ２７、ベーン２８の回転により、給気口２３Ｂから１つの圧縮室Ｐに吸入された空気は、ロータ２７の回転に伴って回転しつつ圧縮されて、吐出口２３Ｃから吐出される。

また、吐出口２２Ｃが形成されたケーシング本体２２の左側面には、この吐出口２２Ｃを囲むように排気部３２が取り付けられている。この排気部３２は、略中央が幅方向外側に膨出した膨出部３２Ａと、この膨出部３２Ａの周囲に設けられてケーシング本体２２の左側面に密着する周縁部３２Ｂとを備え、この周縁部３２Ｂをねじ６４でケーシング本体２２に取り付けている。膨出部３２Ａには、吐出口２３Ｃから吐出された空気を機外（真空ポンプ１の外部）に排出するため排気口３２Ｃが設けられ、この排気口３２Ｃには、機外からポンプ内への空気の逆流を防止するためのチェックバルブ２９が取り付けられている。

ポンプカバー２４は、前側のサイドプレート２６にシールリング２６Ａを介して配置され、ケーシング本体２２にボルト６６で固定されている。ケーシング本体２２の後端面には、図２に示すように、シリンダライナ２３を囲んでシール溝２２Ｄが形成され、このシール溝２２Ｄには環状のシール材６７が配置されている。

上記したように、真空ポンプ１は、電動モータ１０とポンプ本体２０とを連結して構成されており、電動モータ１０の出力軸１２に連結されたロータ２７及びベーン２８がポンプ本体２０のシリンダライナ２３内で摺動する。このため、ポンプ本体２０を電動モータ１０の出力軸１２の回転中心Ｘ１に合わせて組み付けることが重要である。

本実施形態では、ケーシング本体２２には、電動モータ１０が取り付けられる面の略中央に、出力軸１２が貫通する貫通孔７３と、この貫通孔７３の周囲に円環状のベアリング保持部７４とが形成され、このベアリング保持部７４の内周面７４Ａに、上記出力軸１２を支持するベアリング（軸受部）７５の外輪が保持される。これら貫通孔７３及びベアリング保持部７４は、回転中心Ｘ１を中心として形成されており、シリンダライナ２３が圧入される穴部７２と一体にケーシング本体２２に形成されている。これによれば、ケーシング本体２２の穴部７２及びベアリング保持部７４に、それぞれシリンダライナ２３及びベアリング７５を設けた場合、ケーシング本体２２の内部で、回転中心Ｘ１を基準とするベアリング７５と、軸心Ｘ２を基準とするシリンダライナ２３との位置関係を規定することができるため、ケーシング本体２２に電動モータ１０のモータケース本体１１を組付ける際に発生するズレを抑制することができ、組付けられた真空ポンプ１は、個体差の少ない略均一な性能を発揮することができる。
さらに、ケーシング本体２２は、単一の金型を用いて形成することができるため、部品点数の削減による製造コストの削減を図ることができる。

図４は、図２の部分拡大図である。
上述のように、シリンダライナ２３は、ケーシング本体２２に形成された穴部７２に圧入される。本構成では、穴部７２は、ケーシング本体２２の後端（開口端）から奥側（壁部７２Ａ）に向かって縮径する段付穴として形成され、シリンダライナ２３が保持されるライナ保持部７２Ｂと、このライナ保持部７２Ｂよりも縮径されて上記サイドプレート２６が配置される縮径部７２Ｃと、これらライナ保持部７２Ｂ及び縮径部７２Ｃの間に形成される段部７２Ｄとを備える。
これにより、シリンダライナ２３を段部７２Ｄに当接するまで圧入することにより、シリンダライナ３の圧入作業を容易に、かつ、正確に行うことができる。
更に、縮径部７２Ｃの穴径は、シリンダライナ２３の内径よりも大きく形成されているため、この縮径部７２Ｃにシリンダライナ２３の内径よりも大きなサイドプレート２６を配置することができ、このサイドプレート２６によってシリンダライナ２３の開口を簡単に塞ぐことができる。

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。

１ 真空ポンプ
６ ブレーキブースター（ブレーキ倍力装置）
７ 真空タンク
１０ 電動モータ（モータ）
１１ モータケース
１１Ａ 開口部
１２ 出力軸（回転軸）
２２ ケーシング本体
２３ シリンダライナ
２７ ロータ（回転圧縮要素）
２８ ベーン（回転圧縮要素）
３１ ケーシング
７２ 穴部
７２Ｃ 縮径部
７４ ベアリング保持部
７５ ベアリング（軸受部）
１００ ブレーキ装置

Claims (2)

1. モータで駆動される回転圧縮要素をケーシング内に備えた真空ポンプにおいて、
   前記ケーシングを構成するケーシング本体は、単一の部品として形成され、
   前記ケーシング本体は、前記回転圧縮要素が摺動するシリンダライナと、前記モータの回転軸を支持する軸受部とを備え、
   前記ケーシング本体は、有底筒状のモータケース本体の開口部に取り付けられており、
   前記ケーシング本体は、前記シリンダライナが配置される穴部を備え、この穴部は開口端から奥側に向けて縮径する段付穴であることを特徴とする真空ポンプ。
2. 前記段付穴の縮径部の穴径は、前記シリンダライナの内径よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。

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