JPH01187391A - エアポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、たとえば比較的低圧状態で使用される過給機
などに用いて好適な無給油式のスクリュ型等によるエア
ポンプの改良に関する。

〔従来の技術〕

たとえば自動車の排気ガス浄化用としての二次空気供給
装置や自動車のエンジン出力、燃費を向上させるための
過給機などにあっては、自動車のエンジンを駆動源とす
るベーン型やルーツ型のエアポンプが従来から一般に用
いられ、このポンプからの空気をエンジンの排気系また
は吸気系に供給することにより上記目的を達成させてい
る。

さらに、上述した過給機などに用いるエアポンプとして
スクリュ型を用いることも考えられており、たとえば特
公昭５７−３０９９３号公報などを始めとして種々の構
成を有するものが提案されている。

この種スクリュ型のエアポンプにおいて特に無給油式の
ものは、ポンプの高速化とその吐出流値の増大化等が図
れ、しかもポンプ全体の小型軽量かつコンパクト化をも
達成し得るもので、また従来−船釣であったベーン型や
ルーツ型に比べ吐出側での流れの脈動も小さくでき、各
部の耐久性の面でも優れている等の利点をもつものであ
った。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来から提案されているスクリュ型のエ
アポンプは、いずれも一長一短があり、実用化するにあ
たって種々の問題を有していた。たとえばポンプ内部で
互いに平行して配設されかつ噛合した状態で回転される
ことで空気を圧縮して給送する可動部としての雌、雄ロ
ータは。

ポンプハウジング内に軸受等で回転自在に支持されるロ
ータ軸上に圧入状態で嵌装されて固定されているが、こ
の場合に各ロータ軸上での雌、雄ロータの位置決め作業
等の煩雑さや、ポンプ運転時にポンプ作用等で生じる発
熱による熱膨張等での緩みによるロータの軸上でのがた
付き、移動等といった問題があった。すなわち、上述し
た各ロータをロータ軸上に設けるにあたって従来は、ロ
ータをロータ軸上に圧入し軸方向での大体の位置合わせ
を行なって固定し、かつこの固定後にロータ側面部を加
工することでロータの軸上での位置決めを行なっており
、その圧入、加工作業が面倒かつ煩雑であった。特に、
この種のエアポンプの運転中においてポンプ作用等によ
る発熱が生じることにより、ロータとロータ軸には熱膨
張で締め代等が小さくなる傾向にあり、加工公差などで
完全にロータの軸方向へのがた付きや移動を防１トする
には、かなりの圧入代と【７なければならず、加工精度
等が要求されるばかりでなく、上述した正大作業等がよ
り一層面倒となる等の問題があった。また、このような
熱膨張による問題は、ロータがアルミ材等で形成される
一方、ロータ軸がスチール等というように熱膨張率の異
なる材料で形成されているために顕著であり、さらにこ
のような熱膨張による緩みでロータが軸上でがた付いた
り移動したりすると、ロータの側方に位置する部材と干
渉し、破損等といった問題を生じる虞れもあった。特に
、上述したスクリュ型のエアポンプでは、雌、雄ロータ
が回転することで軸線方向に空気を圧送する構成で、軸
方向への作用力がロータに常に加わるものであり、上述
したようなロータとロータ軸との間での緩みは問題で、
これらの問題点を一掃し得る何らかの対策を講じること
が必要とされている。

〔課題を解決するための手段〕

このような要請に応えるために、本発明に係るエアポン
プは、ポンプハウジング内で両端側か軸受により回転自
在に支持されるロータ軸の一端側に空気圧送用のロータ
の一端部を係止する位置決めスト−・パを設けるととも
に、このストッパに係ＩＦされたロータを他端部側から
押圧力を与えて固定する締結部材を、前記ロータ軸の他
端側に設けるようにしたものである。

〔作用〕

本発明によれば、ロータをロータ軸に対し他端側から圧
入状態で嵌装し、その一端部をロータ軸−Ｈに設けた位
置決めストー／パに係止させ、かつこのロータ軸の他端
側に締結部材を組付け、この締結部材をロータに押圧力
を与えながら締付は固定することで、ロータを位置決め
ストッパにより位置決めした状態でロータ軸上に固定す
るようにしたものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図および第２図は本発明に係るエアポンプをスクリ
ュ型に適用した一実施例を示すものであり、これらの図
において、まず、全体を符号１で示すスクリュ型エアポ
ンプ全体の概略構成を簡単に説明すると、符号２はその
一部が重なり合うとともに互いに平行する略々「８」の
字状を呈する一対の円柱状空間３．４を有しかつその一
端（フロント側；第１図中左側）が閉塞されてなるハウ
ジング本体５と、その開口端（リア側）を閉塞するよう
に組付けられるカバー６とで構成されてなるポンプハウ
ジングで、このハウジング２左端側のカバ−６中央部に
は空気吸込ロアが、またハウジング本体５の右端寄りの
側部には図示しないが空気吹出口が設けられている。

ｔｏ、ｔｔは互いに平行して軸支されるとともに無接触
状態で噛合しながら回転することにより前記吸込ロアか
らの吸込み空気を順次圧縮しながら軸線方向に給送し吹
出口からポンプｌ外に送出す雌ロータおよび雄ロータで
、この場合未実施゛例では、雌ロータｌＯを後述するよ
うに駆動側であるハウジング本体５の上側空間３に、ま
た雄ロータ１１を従動側である下側空間４に収容配置さ
せている、さらに、−上述した雌ロータ１０を五枚歯、
雄ロータ１１を四枚歯とし、雌ロータ１０を回転駆動す
ることで雄ロータ１１をこれに同期させ増速して回転さ
せ得るようにしている。このような構成とすれば、その
駆動側の回転量よりも雄ロータ１１ｍを高速回転させ得
ることから、ポンプ容量をより一層増加させ得るもので
ある。

また、これら雌、雄ロータｔｏ、１１は、たとえばアル
ミ材や樹脂材等で中空状に形成され、その軸孔部分にス
チール等によるロータ軸１２゜１３が貫通するように各
軸１２，１３上に嵌装することで一体的に連結される構
成とされている。

なお、上述したロータ１０，１１の成形方法としては、
たとえば転造、ねじり押出し成形、冷間引抜き、モール
ド成形を始めとして種々の方法が考えられる。

１４ａ、１４ｂ；　１５ａ、１５ｂは上述した各ロータ
ｔｏ、１１のロータ軸１２．１３両端側部分を回転自在
に支持する軸受としてのポールベアリングで、フロント
側はハウジング本体５の左側閉塞部５ａに設けられた軸
孔内に、リヤ側は本体５開目端、前記カバー６間に介在
して設けられたサイドプレート１６側の軸孔内に配設さ
れて前記各ロータ軸１２，１３を支持するように構成さ
れている。なお、上述した各軸孔は、ロータ軸１２．１
３を両ロータ１０，１１間でのクリアランスが適切な状
態となるようにして本体閉塞部５ａ、サイドプレート１
６に穿設して設けられている。

２０．２１はフロント側の本体閉塞部５ａを貫通して延
設された各ロータ軸１２，１３上にそれぞれ組付けられ
両ロータ１０，１１を同期して回転させる駆動力伝達機
構としての歯車機構を構成する一対の歯車で、それぞれ
ロータ軸１２，１３上にビン等を介して固定されかつボ
ルト・ナツト等の締結部材で締付は固定されている。こ
こで。

２０ａは歯車２０のボス部を貫通してロータ軸１２に直
交する方向から圧入されたビン、２０ｂはこのピン抜は
止め用リングで、これによって歯車２０が軸１２上に固
定されている。また、２１ａは歯車２１をロータ軸１３
上に固定するためのボルトで、歯車２１とロータ軸１３
との間に軸線方向に差込まれた複数本のビンの抜けを防
止する押え板２１ｂをワッシャ２１ｃを介して固定する
役割りをも果たしている。

なお、上述したロータのタイミングギヤとしての歯車２
０．２１としてはすば歯車を採用し、その軸線方向への
スラスト力によりポールベアリング１４ａ；１５ａ等の
軸線方向での隙間を補正し得るようにすれば、ポールベ
アリング部分での遊びを解消し、ポンプ１を高速回転駆
動した場合における耐久性を向上させ得るとともに、ポ
ールベアリング部分での軸線方向での隙間が雌、雄ロー
タ１０，１１とこの本体閉塞部５ａとの間のクリアラン
スに悪影響を及ぼすといった問題をも解消し得る。

一方、ハウジング本体５のフロント側の閉塞部５ａ外側
には、上述した歯車２０．２１等を覆うようにしてフロ
ントカバー２２が配設され、かつこのカバー２２の前記
駆動側歯車２０に対向する部分には駆動側のロータ軸１
２を外方に延設させるように開口を有するボス部２２ａ
が形成されている。そして、このボス部２２ａに外側に
対し、図示せぬ自動車のエンジン等からベルトなどを介
して回転力が伝達されるプーリ２３を有しこのプーリ２
３を前記駆動側のロータ軸１２側に選択的区連結して回
転伝達を行なう電磁クラッチ部２４が配設されている。

なお、２５はボス部２２ａ側に固定された電磁コイル、
２５ａは前記プーリ２３と一体的に構成され前記ボス部
２２ａ側に固定される筒状部２６にベアリング２６ａを
介して回転自在に支持された磁性プレートで、この磁性
プレー）２５ａに対し前記ロータ軸１２上に設けられた
アーマチュアハブ２７に板ばね２７ａを介して連結され
ているアーマチュア２８が適宜吸引、離間されることに
よりクラッチがオン・オフされ、選択的な回転伝達が行
なわれることは、間知の通りである。

なお、２６ｂは筒状部２６内でロータ軸１２どの間に設
けられ前記ボス部２２ａ内開口をシールするオイルシー
ル、２９．２９は前記本体閉塞部５ａに穿けられている
軸孔内方端側をシールするオイルシールで、これによっ
て前述した歯車２０．２１およびポールベアリング１４
ａ、１５ａ等を収納した空間内に封入された作動油をシ
ールし得るような構成とされている。

さて、本発明によれば、上述した構成によるエアポンプ
ｌにおいて、ポンプハウジング２内で両端側が軸受（１
４ａ、１４ｂ；１５ａ、１５ｂ）により回転自在に支持
されるロータ軸１２，１３のフロント側に、空気圧送用
のロータ１０，１１のフロント側側部を係止するための
環状突部等による位置決めスト−２パ３０を設けるとと
もに、このストッパ３０に係止されたロータｔｏ、ｔｉ
をリヤ側から押圧力を与えて固定する締結部材としての
ポル）３１を、前記ロータ軸１２，１３のリヤ側に設け
るようにしたところに特徴を有している。ここで、本実
施例では、上述した位置決めストッパ３０をロータ軸１
２，１３と一体の環状突部で構成した場合を示している
が、本発明はこれに限定されず、別部材である適宜の係
止手段を一体的に付設するようにしてもよく、シかも必
ずしも軸全周にわたって設けることは不要で、周方向の
複数個所に係止部を突設させるようにしてもよい、また
、本実施例では、ロータ１０，１１のリヤ側の端部に、
スペーサ３２ａ、ボールベアリング１４ｂ、１５ｂの内
輪部分、押え板３２ｂおよびワッシャ３２ｃを介してポ
ル）３１の締付は力を押圧力として作用させるようにし
ている。

このような構成によれば、ロータ１０，１１をロータ軸
１２．１３に対しリヤ側から圧入状態で嵌装し、そのフ
ロント側をロータ軸１２，１３上に設けた位置決めスト
ッパ３０．３０に係ＩＦさせ、かつこのロータ軸１２，
１３のリヤ側に締結部材であるボルト３１．３１を組付
け、これによりロータ１０，１１に押圧力を与えながら
締上げて固定することで、ロータ１０，１１を適切かつ
確実に位置決めした状態でロータ軸１２，１３上に固定
することが可能となる。そして、このようにすると、ロ
ータｔｏ、ｔｔはロータ軸１２゜１３上でスト−、パ３
０，３０に押付けられた状態でボルト３１．３１により
押圧して固定されることになり、これにより従来のよう
に熱膨張等の影響によりロータと軸との間に緩みが生じ
たとしても、軸方向への移動等を生じない状態で正しい
組付は位置に確実に固定することが可能となる。

したがって、このような構成によれば、ロータ軸１２．
１３へのロータ１０，１１の嵌装にあたって従来のよう
な厳密な圧入精度等は不要で、ロータｔｏ、ｔｔと軸と
の間のスリップ等を防ぐために、一部（図中３３部分）
をセレーション結合するといった対策を講じるだけでよ
く、従来に比べ圧入作業等を含めた組立作業等を簡素化
でき、しかも従来問題とされていたロータのがた付きや
軸方向への移動はなく、特にこの種のスクリュ型等のよ
うにロータに軸方向への作用力が働くエアポンプに適用
して効果を発揮し得るものである。

ここで、上述した本実施例においては、以下の構成を採
用することで、エアポンプ１として性能や各部の動作上
での信頼性を向上させ、さらに構成の簡素化と組立作業
の簡略化等が可能となるように構成した場合を示してい
る。

これを簡単に説明すると、第１図において符号４０は前
記ロータ軸１２．１３の位置決めストッパ３０．３０と
ロータ１０，１１端部との間に介在させて設けたシール
円板で、このシール円板４０．４０により前記オイルシ
ール２９，２９等が設けられる本体閉塞部５ａの軸孔を
、ロータｔｏ、ｔｉ側の圧力室からシールすることで、
ロータの回転によりリア側から順次圧縮されてフロント
側に至る圧縮空気が、軸孔内方端部分に形成される溝部
分（符号４１で示す）を通り吸込み側に流出するといっ
たエア洩れを防止するようにしている。そして、このよ
うな構成とすると。

従来上述したエア洩れを防ぐために軸孔径よりも大きく
設定することが必要とされていたロータ１０．１１にお
ける歯底径を、小さくすることが可能で、これによりロ
ータ１０，１１間の軸間距ｇｌ（第２図中りで示す）を
短くし、ポンプ全体の小型化等を達成することが可能と
なる。

また、前述したサイドプレート１６において、ロータ軸
１２，１３のリヤ側を支持するポールベアリング１４ｂ
、１５ｂが嵌込まれる軸孔を形成するボス部１６ａ、１
６ａを設けるにあたって、本実施例では、第１図および
第２図から明らかなように、ロータ１０，１１の吸込側
溝部分を閉塞する閉塞板部分１６ｂ、１６ｂとアーム状
に伸びた五本の補強リブ４２とで支持するとともに、こ
れらのリブ４２のロータ側部分に空間部４２ａを形成す
るようにしている。そして、このような構成とすると、
リブ４２間などに形成される六個所の空気吸込窓４３が
ら空気を吸込むにあたって、空気の流れをスムーズにす
ることができ、抵抗が減少し、容積効率が向上する等の
利点を奏する。

さらに、本実施例では、上述したロータ軸１２．１３を
支持するリヤ側のポールベアリング１４ｂ、１５ｂにお
いて、その内部を吸込空気が瀉れたり、負圧の影響など
で、ベアリング内部に封入されたグリース抜けを防止す
るために、第１図および第３図（ａ）に示すような構成
を採用している。すなわち、ベアリング１４ａ、１５ａ
のロータ側に形成される空間４４をボス部４２に放射方
向に穿設した大気浣通用の通路孔４５で吸込側空間と連
通させることにより、この空間に臨んでいるベアリング
の外方端側とでの圧力を同圧とし、圧力差によるグリー
ス抜けを防止するようにしている。なお、第３図（ｂ）
に示すような構成の場合には、ボス部４２に穿設した通
路孔４５の途中から、ベアリング１４ｂ、１５ｂの外方
端側でカバー４６内側に形成される空間と連通する連通
孔４７および４７ａを形成するようにしてもよいもので
、また本実施例では第１図においてフロント側のベアリ
ング１４ａ、１５ａにもボス部通路孔４８を穿設するこ
とで、その前後での差圧をなくした構成が採用されてい
る。

また、Ｌ述した構成によるエアポンプｌによれば、雌、
雄ロータｔｏ、１１とこれらを収容するハウジング側の
円柱状空間３，４との間でのエア洩れなどといった問題
を防止するために、第４図に示すように、雌ロータ１０
の全周（外周および両端面を含む）にフッ素樹脂等の摩
耗し難い硬質樹脂層５０をコーティングするとともに、
雄ロータ１１側には容易に摩耗し易いカーボン（熱硬化
性樹脂等のバインダ入り）などの軟質樹脂層５１をコー
ティングするようにしている。そして、このような構成
によれば、予めコーティングを施した雌、雄ロータｔｏ
、ｔｔをハウジング内に組込んで回転させ、所要のなら
し運転による共合わせを行なうだけで、熱膨張時などで
のクリアランスをも適切に確保し、所要の厚みに削成し
得るものである。この場合、雄ロータ１１は、雌ロータ
１０側により創成されるとともに、ハウジング内空間４
との間も適正な状態とされ、また雌ロータ１０側のフッ
素樹脂は、ハウジング側のアルミ材との間では容易に摩
耗するので、こちら側でのハウジング内空間３との間も
適正な状態とされる。

なお、このような樹脂層５０．５１としては、上述した
例に限定されず、耐摩耗性に差のあるコーティング層で
あればよく、また雌、雄ロータｔｏ、ｔｔ側のコーティ
ング層を逆に構成してもよいことも勿論である。

また、このようなコーティング層において、たとえばフ
ッ素樹脂やフェノール樹脂等の硬質樹脂層５０ａを、第
５図に示すように、雄ロータ１１の歯頂部に設けた溝部
内にコーティングし、他方の雌ロータ１０側に上述した
樹脂と耐摩耗性が異なるカーボン等の樹脂層５１を形成
しても、上述した場合と同様の作用効果を奏するもので
ある。

この場合、上述したロータｉｔの歯頂部のみへのコーテ
ィング層形成方法としては、たとえば歯形成前のロータ
１１の全周にフッ素樹脂等をコーティングし、歯頂部の
みを残して歯形を加工する等といった手法も考えられる
。

さらに、第６図に示したように、一方（雌側）のロータ
１０全周と他方のハウジング内空間４内周とに、同種ま
たは異種の樹脂コーティング層５２．５３を形成し、こ
れにより相手側の金属材との間で創成するような構成と
してもよいものである。ここで、ハウジング内周への樹
脂層形成にあたっては、コーティングに限定されず、射
出成形等によってもよく、あるいは予め円筒状に形成し
たものを装填するようにしてもよい。

また、上述したように一方のロータ全周および他方のハ
ウジング内周にコーティングをした場合において、コー
ティングをしないロータ側にショツトブラストをかけて
おくと、上述した創成が適切に行なえる。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、たと
えばこのスクリュ型のエアポンプ１を構成する各部の構
造、形状等は、必要に応じて適宜変更、変形し得るもの
であり、上述した以外にも種々の変形例が考えられよう
。たとえばロータｉｏ、ｔｔにおいて一方のロータのフ
ロント側端部にその外径と等しい円板を配設し、溝部に
おいて吐出側から吸込側へのエア洩れを確実に防止する
等といった変形例が考えられる。この場合、上述した第
６図において、ロータ１１に適用しハウジング内空間４
内周に形成したコーティング層５３と組合わせるように
すると、より一層の効果を期待し得る。

さらに、本発明を適用するエアポンプとしてはスクリュ
型に限定されないばかりでなく、その適用機器、装置と
しても、上述した過給機に限定されず１種々の分野が考
えられる。

〔発明の効果〕

以−ヒ説明したように、本発明に係るエアポンプによれ
ば、ポンプハウジング内で両端側が軸受により回転自在
に支持されるロータ軸の一端側に空気圧送用のロータの
一端部を係止する位置決めスト−２パを設けるとともに
、このストッパに係止されたロータを他端部側から押圧
力を与えて固定する締結部材を、前記ロータ軸の他端側
に設けるようにしたので、ロータ軸上でのロータの位置
決めが位置決めストッパにより簡単かつ確実にしかも精
度よく行なえ、ロータの工大作業等を簡略化し得るとと
もに、ロータの他端側を締結部材で確実に締結固定する
ようにしているため、ポンプ運転時に熱膨張等が影響し
たとしても、ロータの軸上でのがた付きや移動を確実に
防止し得る等の種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したスクリュ型エアポンプの一実
施例を示す縦断側面図、第２図はそのｎ−ｎ線断面図、
第３図（ａ）、（ｂ）はポールベアリングからのグリー
ス抜は防止手段を説明する詳細図、第４図ないし第６図
は本発明の変形例を示す概略説明図である。 ｌ・・・・スクリュ型エアポンプ、２・・・・ポンプハ
ウジング内３．４・・・・円柱状空間、５・・・・ノ＼
ウジング本体、６・・・・カバー、７・・・・空気吸込
口、１０．１１・・・・雌、雄ロータ、１２．１３・・
・・ロータ軸、１４ａ、１４ｂ；　１５ａ、１５ｂ−−
−−ボールベアリング、１６・・・・サイドプレート、
２０．２１・・・・歯車（駆動力伝達機構）、２２・・
・・フロントカバー、２４・・・・電磁クラッチ部、３
０・・・・位置決めストッパ、３１・・・・ボルト（締
結部材）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ポンプハウジング内で両端側が軸受により回転自在に
   支持されるロータ軸上に空気圧送用のロータを嵌装して
   設けてなるエアポンプにおいて、前記ロータ軸の一端側
   に前記ロータの一端部が係止される位置決めストッパを
   設けるとともに、このストッパに係止されたロータに他
   端部側から押圧力を与える締結部材を、前記ロータ軸の
   他端側に設けたことを特徴とするエアポンプ。