JPH0229868B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は公知の（例えば、英国特許第2026612
号に開示されているような）パワーステアリング
ポンプ・真空ポンプ結合組立体の改良に関する。

〔従来技術およびその問題点〕

自動車の排出物の低減が引き続き要求されてい
るが、これはエンジン性能の低下を招きパワーブ
レーキ、排気再循環コントロール装置、クルーズ
コントロール装置、加熱冷却コントロール装置な
どの装置の動作を助けるのに使用するマニホルド
真空すなわち負圧の低減を伴なう。真空ニーズを
満たし続けるには、充分なマニホルド真空能力を
欠いているこれらのエンジンに、補助的な真空ポ
ンプ（代表的にはカム軸駆動、ベルト駆動、アー
ム作動の諸形式がある）を加える必要があつた。
このような真空ポンプはフード下の利用空間内の
選定した駆動域に詰め込まなければならず、ま
た、それが作動すればエネルギを消費するし、燃
料経済の点で問題がある上に自動車の初期コスト
も高くなる。したがつて、自動車の設計目的が重
量の低減、コストの低減、燃料経済性の向上にあ
る場合、補助真空ポンプの使用はできるだけ避け
たいというのが実情である。

本発明は、補助真空ポンプをパワーステアリン
グポンプと組合わせて真空ポンプに関してはすえ
付け容易であり、コンパクト、軽量、低コストで
エネルギ効率の高いユニツトを形成することによ
つて付加的な真空能力を必要とする場合に実行可
能な代替物を提供することに関する。

従来技術（英国特許第2026612号）に於いては、
第８図に示すようにオイルポンプ２０１と真空ポ
ンプ２０６とを直列に（in tandem）結合し、オ
イルポンプのロータ２０２と真空ポンプのロータ
２０８とを共通の中空駆動軸２１３上に固定し、
該オイルポンプのロータと真空ポンプのロータと
の間に隔壁２１６を介在させ、オイルポンプのロ
ータ２０２の隔壁側の面に溝２２２を設けると共
に隔壁２１６のオイルポンプ側の面に溝２２３を
設け、さらに該隔壁の溝２２３を駆動軸の中空部
に連通させる半径方向通路２２５を駆動軸に設
け、該駆動軸の中空部を真空ポンプに連通させる
半径方向通路２２８，２２９を駆動軸に設けたオ
イルポンプ・真空ポンプ結合組立体は公知である
（例えば英国特許第2026612号）。かかる従来技術
に於いては、オイルポンプのロータ２０２が回転
して該ロータに設けられた溝２２２が隔壁２１６
に設けられた溝２２３と整列したときに、オイル
ポンプ室と真空ポンプ室とが連通するので、間欠
的にオイルポンプ２０１から油が真空ポンプ２０
６に流入し、真空ポンプを潤滑する。しかしなが
ら、かかる従来技術に於いては、オイルポンプの
ロータ２０２及び真空ポンプのロータ２０８の共
通の駆動軸の中空部を通つて油がオイルポンプか
ら真空ポンプに流入するので、該共通の駆動軸は
中空でなければならず、また、該中空の駆動軸に
半径方向通路２２８，２２９を設ける必要があつ
た。しかも、かかる従来技術に於いては、オイル
ポンプのロータ２０２が静止した際に該ロータに
設けられた溝２２２が隔壁２１６に設けられた溝
２２３と整列した状態にあると、ポンプが静止し
ているにも拘らずオイルポンプから真空ポンプに
油が漏出してしまうという問題があつた。

本発明は、上述の従来技術の問題点に鑑み、パ
ワーステアリングポンプ及び真空ポンプの共通の
駆動軸として中空軸を用いることなく、また該軸
に半径方向通路を設けることなく、両ポンプが作
動している際にはパワーステアリング装置内の作
動流体をパワーステアリングポンプから真空ポン
プへと限定的に給送して真空ポンプを潤滑する
が、該両ポンプが停止している際には該両ポンプ
の間をパワーステアリング装置内の作動流体がパ
ワーステアリングポンプから真空ポンプへと漏出
しないように密封することのできるパワーステア
リングポンプ・真空ポンプ結合組立体を供給する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成すべく、本発明によるパワース
テアリングポンプ・真空ポンプ結合組立体は、パ
ワーステアリングポンプと真空ポンプが直列に配
置してあり、共通の軸によつて駆動されるように
なつており、該パワーステアリングポンプがパワ
ーステアリング装置内で作動流体を循環させるよ
うになつており、前記真空ポンプが空気を吸引し
て排出し、自動車の１つ以上の装置を作動させる
真空を発生するようになつており、通気式の作動
流体用の溜めが該真空ポンプから排出された空気
を受け入れるために該真空ポンプに接続されてお
り、また該パワーステアリングポンプによつて循
環されると同時に該パワーステアリングポンプを
潤滑する前記作動流体を供給するために、該溜め
が前記パワーステアリングポンプに接続されてお
り、前記両ポンプが停止しているときに前記真空
ポンプを前記パワーステアリングポンプから前記
共通軸の周囲で密封すると共に前記両ポンプが作
動しているときに前記パワーステアリングポンプ
から前記真空ポンプへの前記共通軸の周囲に沿つ
て流体を限定的に給送するようになつている、前
記パワーステアリングポンプから前記真空ポンプ
に向かうにつれて前記軸の回転方向と同一方向に
巻いているらせん溝を備える流体力学的リツプ式
シール手段が設けてある。

〔作用〕

このシール手段は前記パワーステアリング装置
内の作動流体が前記真空ポンプの停止時に該真空
ポンプに漏れるのを防止するが、運転時には該作
動流体を給送して前記真空ポンプを潤滑し、次に
該真空ポンプからの排出空気と共に前記溜めに給
送し、前記真空ポンプを潤滑している際にパワー
ステアリング装置からの作動流体の損失が全くな
いようにするものである。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照しながら本発明を説明す
る。

まず、第１図を参照して、ここには全体的に１
０で自動車用のパワーステアリングポンプが示し
てあり、このパワーステアリングポンプは内燃機
関１６からベルト駆動１４によつて駆動される駆
動軸１２を有する。パワーステアリングポンプは
ベーン式であり、ホース２０を通して高い位置に
ある溜め１８から作動流体を受け、それを加圧し
てからホース２２を通してパワーステアリング装
置２４に供給する。流体は、パワーステアリング
装置２４からホース２６を通つて溜めにもどり、
こうしてパワーステアリングシステム回路を完成
する。本発明によれば、パワーステアリングポン
プの後端に直列に真空ポンプ２８（好ましくは、
同じベーン式）が装着してある。この適用は別に
して、この真空ポンプは公知のもの（例えば米国
特許第4373871号に開示されているもの）と同じ
である。後に明らかにするように、パワーステア
リングポンプ１０への真空ポンプ２８の結合はパ
ワーステアリングポンプの通常の機能あるいはパ
ワーステアリングポンプが作用するステアリング
システムになんら影響を与えない。

真空システムの作動時、空気は真空ポンプ２８
の作用する装置、例えば、真空ブレーキ・ブース
ター３２から入口ホース３０を通して真空ポンプ
２８に引かれる。この空気は次に排出ホース３４
を通してステアリングシステム溜め１８内の作動
流体上方のエア空間３６に真空ポンプ２８から排
出される。このエア空気は通気キヤツプ３８を通
して大気に通じている。ベーン式真空ポンプ２８
を正しく作動させるためには、２つの理由で潤滑
が必要である。まず、摩耗と発熱を減らすべくポ
ンプの可動部品間の基本的な潤滑が必要である。
次に、真空ポンプの合わせ面間に潤滑油薄膜を維
持して真空損失を防ぐ密封機能を果す必要があ
る。本発明によれば、この潤滑はステアリング装
置内の作動流体をその損失を防ぎながら使用する
ことによつて行なわれる。

流体圧回路の作動において、溜め１８からの流
体は入口ホース２０を通つて流体パワーステアリ
ングポンプ１０に流れ、このパワーステアリング
ポンプでは、駆動軸１２のまわりに延在する中央
コア空所４０が通常は孔４２を経てパワーステア
リングポンプ１０の入口ポートと連通している。
空所４０の前端（第１図で見て右端）は軸１２に
対してシールしている普通のリツプ式軸シール４
３でシールしてあり、真空ポンプ２８に隣接した
空所４０の反対端（左端）は特殊なリツプ式シー
ル４４で閉じてある。このシール４４は、静的状
態では、軸１２をシールするが、動的状態では、
後により詳しく説明するように、真空ポンプへ作
動流体を制限しながら給送するようになつてい
る。真空ポンプ２８に供給された作動流体は可動
部品の間の間隙を徐々に通過し、最終的には排出
ホース３４を通つて溜め１８にもどる。その結
果、ステアリング装置からの作動流体の損失は全
くない。

直列に真空ポンプを結合した状態を詳しく説明
すれば、パワーステアリングポンプ１０の構成要
素は２つだけ真空ポンプ２８の結合で影響を受け
る（第１図、第２図参照）。先ず、駆動軸１２に
セレーシヨン５０を持つ延長部４８が設けられ、
真空ポンプロータ５２のセレーシヨンと結合して
駆動力を伝える。次に、パワーステアリングポン
プのスラスト・プレート５４がより厚く作られ、
その後面５６にポートが設けられて真空ポンプの
フエース・プレートとして作用する。スラスト・
プレート５４には端ぐり孔５８も設けられ、そこ
にリツプ式シール４４が押し込められる。

真空ポンプ２８、ロータ５２及びスラスト・プ
レート５４の他に、複数のベーン６０とカム・ポ
ンプ・リング６２を有し、これらの構成要素はこ
のパワーステアリングポンプ１０の回転構成要素
群のそれとほぼ同じ形状をしている（第１図、第
３図、第４図参照）。

真空ポンプのリング６２はスラスト・プレート
５４の後面と係合しており、ロータ５２がこのリ
ング内に嵌合すると共に軸１２の延長部上にも嵌
合している。入口排出プレート６４が真空ポンプ
リング６２の後面と衝合しており、真空ポンプ側
の後部閉鎖体となつている。ベーン６０はロータ
の半径方向のスロツト内で摺動してカム・ポン
プ・リング６２の内面と接触している。真空ポン
プは、パワーステアリングポンプと同様に、入口
排出プレート６４に設けた２つの吸込ポート６５
と２つの排出ポート６６を有し（第１図、第４図
にそれぞれ１つだけ示してある）、回転構成要素
群の等しいけれども反対方向の流体力が軸１２に
半径方向に作用する。

ゴム製ガスケツト６８が入口排出プレート６４
の後面と成形プラスチツク製ハウジング７０の内
面との間をシールしている。このハウジングはカ
ツプ状であり、ベーン式真空ポンプ構成要素の残
りものを囲んでいる。ハウジング７０の開放端は
スラスト・プレート５４上を摺動し、その間をゴ
ムＯリングシール７２がシールしていて流体の外
部への露出を防いでいる。

２つの六角形ヘツド・ボルト７６が真空ポンプ
全体を保持しており、ボルトヘツドの下側はハウ
ジング７０の外面に係合している（第１図、第２
図参照）。ボルトの肩部７８は入口排出プレート
６４に衝合し、この肩部７８の軸線方向長さがゴ
ム製ガスケツト６８の密封圧縮量を制限し、ボル
トの軸線方向の張力がプラスチツク製ハウジング
７０を通らずに入口排出プレート６４及び真空ポ
ンプリング６２を通るようにしている。こうしな
いと、ボルトが荷重をかけたときにプラスチツク
が変形する恐れがある。ボルト軸８０の直径も入
口排出プレート６４及びボルトが通るリング６２
にある孔にしまりばめするように決めてある。ボ
ルト７６のねじ付き端はスラスト・プレート５４
のねじ山にかみ合つており、ボルト軸部はスラス
ト・プレートのねじ山の前にある端ぐり孔内に入
り、真空ポンプ構成要素の整合を達成する。これ
により、ボルトは全ての部品を軸線方向に引つ張
ると共にそれらの整合を行ない、止めピンが不要
となる。プラスチツク製ハウジング７０にはフラ
ンジ８２が設けてあり、このフランジはハウジン
グの強度を高めるが、スラスト・プレート５４の
保持リング８４が最終的なポンプ組立体でフラン
ジとハウジング・ボアの間で自由に滑ることがで
きる程度の強度を保つ。

真空入口、出口ホース３０，３４のための入
口、出口ニツプル８８，９０がプラスチツク製ハ
ウジング７０と一体に成形してあり、これらのニ
ツプルの軸線は互いに平行になつており、モール
ド内で単一のコア・スライドを使用して加工コス
トを増やしたり複雑さを増したりするのを最小限
に抑えることができる（第２図参照）。

ニツプルはハウジングから平行に突出していな
くともよいが、その場合、複数のコア・スライド
が必要となる。

ホース３０及びニツプル８８を通して真空ブレ
ーキ・ブースター３２から引かれた空気は入口排
出プレート６４とハウジング７０の間の中央空所
９２に入り、次に入口排出プレートの入口ポート
６５を通つて回転構成要素群のポンプ作用空所に
流れる。この時点で、真空状態が真空ポンプの入
口側に発生する。ポンプ作用空間がポンプ・リン
グ６２のカム面の下り部分を横切るにつれて、空
気は入口排出プレートの排出ポート６６を通つて
入口排出プレートとハウジング７０の間の空所１
００に排出される。ここから、空気は排出ニツプ
ル９０及びホース３４を通つて先に説明したよう
に溜め１８に流れる。ガスケツト６８が中央真空
ポンプ空所９２を排出空所１００から遮断してお
り、ボルト７６を通つて空気が漏洩するのを防止
している。一方、Ｏリングシール７２が排出空所
１００から外部に漏洩するのを防止している。

既に説明したように、真空ポンプの合せ面に潤
滑油薄膜を保持して回転構成要素群の摩耗を防ぐ
と共に真空密封を行なう必要がある。この潤滑油
の源は流体圧ポンプの中央コア空所４０であり、
これは通常回転構成要素群のロータ及びベーンを
通つて漏洩したオイル及び孔４２を経て流体圧ポ
ンプ入口側との連通で生じたオイルで満たされて
いるが、オイルは今はリツプ式シール４４の内側
に入つている。第６図、第７図で最も良くわかる
ように、シール４４は公知の（例えば米国特許第
3534969号）流体力学的な、すなわち、らせんシ
ール式のものである。しかしながら、このシール
は以下に述べるように改造して特殊な要領で利用
する。通常は、この流体学的シールは、ばね１０
１によつて付勢されており、内周にらせん溝を有
する。第６図を用いて、この米国出願第3534969
号に記載の流体力学的シールを説明すると、中央
開口を介して受容された軸の環状表面に係合し密
封するようになつているシール４４が設けられて
いる。

このシール４４は、その外方表面に周溝を形成
しており、この周溝にはばね１０１が設けられ、
ばね１０１はシール４４を半径方向内方に付勢す
る。

シール４４の内周部には二つの対向する截頭円
錐形壁が形成されており、該截頭円錐形壁は、互
いに交差してシール４４の内周部の周りに延在し
ている鋭い静的シールリツプ１０２を形成してい
る。シールリツプ１０２の直径は、軸の当接部の
直径より幾分小さくされ、軸とシールリツプとの
間に小さな直径方向の干渉が生ずるようになつて
いて、それによりシールリツプ１０２はわずかに
変形して、シールの全周において軸表面に良好に
接触することになる。そして、回転停止時におけ
る軸とシール４４との静的な密封を達成する。

第６図に示すこのシール４４において、多くの
溝１０４が、一方の截頭円錐形壁の表面が形成さ
れている。溝１０４はＶ字形で一様な断面を有し
ており、シール４４の内周に等間隔隔置されてい
る。溝１０４は截頭円錐形壁の軸線方向長さにわ
たつて延在している。溝１０４はシールリツプ１
０２と交差し、軸線方向に見たときにセレーシヨ
ン的外観を与えている。

シール４４が軸上に設けられたとき、セレーシ
ヨン的なシールリツプ１０２の端部は圧縮され
て、軸が回転しないときに良好な静的シールを提
供する連続円形リツプを形成する。静的シールを
達成するシールリツプ１０２の変形量は、シール
４４と軸との間の適切な初期半径方向干渉によ
り、またバネ１０１の圧縮力により決定される。
リツプ１０２に隣接した溝１０４は、半径方向内
方に向かう付勢荷重により軸表面に強制的に当接
させられることにより、軸を取り巻きかつ軸に対
して螺旋状に配置されることとなる。

この米国出願第3534969号に記載の流体学的シ
ールにおいては、軸に沿つて流体が洩れる方向に
進むにつれて、溝は軸の回転方向と逆方向に巻く
ようならせん形状を有している。軸と溝とは互い
に相対回転をしているので、シールのところで軸
と共に回転する流体は溝の壁部に当たり、この壁
部から流体の洩れる方向と反対方向に力を受け
る。この力はシールリツプ１０２を通過せんとす
る流体を押し戻す作用をする。この作用によりい
わゆる動的密封が達成される。

ところで、本実施例においてはシール４４のら
せん溝の方向は、上記米国出願第3534969号に記
載の流体学的シールの溝のものとは逆になつてい
る。すなわち、本実施例のシール４４は、パワー
ステアリングポンプから真空ポンプに向かう方向
において、軸の回転方向と同一方向に巻くような
らせん形状の溝を有している。軸が回転している
状態で、本実施例のシール４４のらせん溝の壁部
から力をうけることにより、所定量の流体がパワ
ーステアリングポンプのコア空所４０から真空ポ
ンプの回転構成要素群に圧送され、そこから排出
空気によつて溜め１８に運ばれる。こうして、流
体圧システムからの作動流体の損失が防止され
る。逆に、エンジンが作動しておらず、自動車が
停止しているときには、らせんシール４４は軸１
２の全周にわたつてそのリツプを１０２のところ
で静的に接触させ、流体圧システムの作動流体が
真空ブレーキ管路またはブレーキ・ブースターに
漏洩するのを防止する。図では、逆止弁１０６が
真空ポンプ入口管路３０内に設けてあるが、これ
は任意である。もしそれを設けた場合、万が一シ
ール４４が静的な漏洩を生じさせたならば、この
逆止弁が真空ブレーキ・ブースターあるいは他の
真空アシスト式装置あるいは両方が作動流体で満
たされるのを防ぐ。

本実施例は種々の特徴、利点を与えるが、なか
でもこの結合組立体、特に真空ポンプ・ユニツト
はコンバクトであり、直径も小さく、長さも短
い。更に、エンジンにユニツトをすえ付けるのも
容易である。これはユニツトが通常パワーステア
リングポンプでのみ占められている空間に容易に
はめ込むことができ、種々の付属品のベルト駆動
トレーンに更にプーリを追加する必要がないから
である。更に、この真空ポンプはパワーステアリ
ングポンプの軸で駆動されるので、別体のベルト
駆動式真空ポンプにおけるようなベルトの粉失が
ない。又、真空の損失に見合つた分だけを補給す
るべくサイズダウンすることができ、従つて過剰
投資をする必要がない。また更に、特にスラス
ト・プレート（ダブル・デイスクでよい）に関し
て製作容易である。更に、真空ポンプリング・ロ
ータ及びベーンは全て焼結金属であり、しまりば
め面を得るための機械加工が最小限で済む。更
に、入口排出プレートは大量生産方法に適してお
り、成形プラスチツク・ハウジングは大量鋳造技
術に適している。更に、真空ポンプ及びスラス
ト・プレートは半組立体として機能テストを行な
うことができ、それが満足できることが判明した
後にのみ流体圧ポンプに組込んで最終的なポンプ
機能テストを行うことができる。又、焼結金属を
使用することや構成要素の機械加工が最小限で済
むこと、ハウジングをプラスチツクで作ること、
或る種の現存するパワーステアリングポンプの構
成要素を二重の目的で使用することと相まつて真
空ポンプの追加の全コストを最小限に抑えること
ができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、上述したようなシール手段が
設けられているので、パワーステアリングポンプ
及び真空ポンプの共通の駆動軸として中空軸を用
いることも、また、かかる中空軸に半径方向通路
を設けることも必要なく、したがつて、構成要素
の機械加工が最小限で済み、しかも、両ポンプが
停止している際にはパワーステアリングポンプか
ら真空ポンプへの作動流体の漏れがないように密
封すると共に両ポンプが作動している際にはパワ
ーステアリング装置内の作動流体をパワーステア
リングポンプから真空ポンプへと限定的に給送し
て真空ポンプを潤滑し、その後、該作動流体を真
空ポンプからの排出空気と共に該作動流体の溜め
に給送し、真空ポンプを潤滑している際にパワー
ステアリング装置からの作動流体の損失が全くな
はパワーステアリングポンプ・真空ポンプ結合組
立体を供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図の１−１線の矢視方向に見た長
手方向断面図であり、本発明の好ましい実施例で
あるパワーステアリングポンプ・真空ポンプ結合
組立体をそれに附随する構成要素と共に示す図で
ある。第２図は第１図の２−２線の矢視方向に見
た図である。第３図は第１図の３−３線の矢視方
向に見た部分断面図である。第４図は第２図の４
−４線の矢視方向に見た縦断面図である。第５図
は第２図の５−５線の矢視方向に見た断片断面図
である。第６図は第１図の流体圧ポンプと真空ポ
ンプの間のリツプ式シールの断片拡大縦断面図で
ある。第７図は第６図の７−７線の矢視方向に見
た断片図である。第８図は従来技術（英国特許第
2026612号）を示す断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕、１０……パワース
テアリングポンプ、１２……共通の軸、１８〜２
６……パワーステアリング装置、２８……真空ポ
ンプ、４４……シール手段、１０４……らせん
溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 自動車のパワーステアリングポンプ・真空ポ
   ンプ結合組立体に於いて、パワーステアリングポ
   ンプと真空ポンプが直列に配置してあり、共通の
   軸によつて駆動されるようになつており、該パワ
   ーステアリングポンプがパワーステアリング装置
   内で作動流体を循環させるようになつており、前
   記真空ポンプが空気を吸引して排出し、自動車の
   １つ以上の装置を作動させる負圧を発生するよう
   になつており、通気式の作動流体用の溜めが該真
   空ポンプから排出された空気を受け入れるために
   該真空ポンプに接続されており、また該パワース
   テアリングポンプによつて循環されると同時に該
   パワーステアリングポンプを潤滑する前記作動流
   体を供給するために、該溜めが前記パワーステア
   リングポンプに接続されており、前記両ポンプが
   停止しているときに前記真空ポンプを前記パワー
   ステアリングポンプから前記共通軸の周囲で密封
   すると共に前記両ポンプが作動しているときに前
   記パワーステアリングポンプから前記真空ポンプ
   への前記共通軸の周囲に沿つて該作動流体を限定
   的に給送するようになつている、前記パワーステ
   アリングポンプから前記真空ポンプに向かうにつ
   れて該軸の回転方向と同一方向に巻いているらせ
   ん溝を備える流体力学的リツプシール手段が設け
   てあり、それによつて前記パワーステアリング装
   置内の該作動流体が前記真空ポンプの停止時に該
   真空ポンプに洩れるのを防止するが、運転時には
   該作動流体を給送して前記真空ポンプを潤滑し、
   その後該作動流体を前記真空ポンプからの排出空
   気と共に前記溜めに給送し、前記真空ポンプを潤
   滑している際にパワーステアリング装置からの該
   作動流体の損失が全くないようにしたことを特徴
   とするパワーステアリングポンプ・真空ポンプ結
   合組立体。