JPH0231800B2 - Beenhonpu - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、側板を可撓性とし、ロータサイドク
リアランスを制御する機構を有するベーンポンプ
の羽根の摺動抵抗あるいは摩耗の低減および容積
効率の向上に関する。

従来例の構成とその問題点 従来のこの種のベーンポンプは側板を可撓性と
し、例えば側板の外側面にポンプ吐出圧力を導入
して、側板の外側面に作用するポンプの吐出圧力
と側板の内側面に作用するポンプ内部の圧力分布
との差圧により側板がロータ側にたわむ様に構成
されていた。

この構成によれば、ポンプ性能に重要な関係を
もつロータサイドクリアランスがポンプ圧力に応
じて自動的に調節され、高いポンプ効率が得られ
るという特徴があつた。

しかしながら、この側板のたわみは、ポンプ内
部の圧力分布あるいは、側板の支持条件等により
不均一となることは避けられなかつた。したがつ
て、ロータサイドクリアランスが、ロータ回転中
に場所により異なるという結果となりロータの回
転体の溝中で摺動する羽根に対してサイド方向に
不均一な力が発生していた。

このサイド方向の力のアンバランスにより、羽
根は回転体の溝から飛び出し側板に接触しながら
回転することになるため、羽根の運動性が著しく
悪化すると共に、羽根の摩耗を生じさせていた。
また、変形が不均一であるため、ロータサイドク
リアランスを十分に小さく設定できず、容積効率
を高める上で限界があつた。

発明の技術的課題 本発明の技術的課題は側板のたわみが場所によ
り不均一であるがために生ずる羽根サイド方向へ
の力の解消、さらには容積効率の改善にある。

発明の技術的手段 この課題を解決するために本発明は、側板に作
用する差圧が周方向に主として分布していること
に注目し、側板の周方向の剛性を高めて、変形量
の均一化を図つたものである。

実施例の説明 本発明によるベーンポンプの一実施例を第１図
〜第７図に示す。

図において、ポンプケース１は内部にポンプ部
収納空間２およびトルク伝達用のマグネツト収納
空間３を有し、両空間は連通している。

ポンプケース１にはさらに吸入口４および吐出
口５がポンプ部収納空間２に連通する如く設けら
れている。ポンプ部収納空間２には、吐出口５の
位置に軸方向にＶカツト５ｂを有し、これはマグ
ネツト収納空間３まで連通している。

側板６は主軸受７および平端な面を有する部材
８とが一体に成形された樹脂成形品で構成され可
撓性を有し、ポンプ部収納空間２に挿入される。

一対の側板６の間には偏心リング９が挿入され
ている。偏心リング９は外径と偏心した内径を有
し、この内径がカム面１０を形成する。偏心リン
グ９は切り欠き１１，１２を有し、これらの切り
欠きがそれぞれ吸入口４、吐出口５と連通する流
通路を構成する。

切き欠き１１，１２の間のカム面１０がポンプ
作動カム面１３となる。

ロータ１４は一対の側板６の間で、主軸受７で
自在に回転するよう保持される。このロータ１４
は、軸１５と回転体１６とが一体に固定され、回
転体１６の溝１７には、内部に圧力導入口１８を
有する羽根１９が出没自在に挿入されている。

一対の側板６と偏心リング９さらにロータ１４
で囲まれた空間のうち、ポンプ作用に行なう区間
であるポンプ作動カム面１３と対応する空間がポ
ンプ作動室２０となる。

側板６、偏心リング９の外径はポンプ部収納空
間２の内径とほぼすき間なく嵌合される寸法関係
に設定されるとともに、回転体１６の軸方向の幅
は偏心リング９の幅よりも僅かに小さくなるごと
く設定されている。

ポンプケース１のポンプ部収納空間２は蓋２１
で閉じており、側板６の外側面で空間Ａ２２を構
成する。

マグネツト収納空間３は非磁性材料で構成され
たシール板２３で閉じており、内部に被動マグネ
ツト２４を有している。

被動マグネツト２４はマゲネツト２５とヨーク
板２６がケース２７により一体にモールドされて
いる。ケース２７の中心には、Ｄカツト状の穴２
８を設け、軸１５のＤカツト部１５ａと嵌合し、
被動マグネツト２４に伝えられたトルクを軸１５
に伝達する。さらに、ケース２７の凹部２８ａに
は端面軸受２９が挿入され、被動マグネツト２４
をシール板２３上で回転自在に保持する。マグネ
ツト収納空間３の内径は被動マグネツト２４の外
径よりも大となる如く設定されているために、マ
グネツト収納空間３内で被動マグネツト２４は回
転自在である。

以上の部品をもとに次のように組みたてる。

ポンプ部収納空間２内にまず一方の側板６を挿
入し、次に偏心リング９の切き欠き１１，１２が
それぞれ吸入口４、吐出口５と一致する向きに位
置合せして挿入する。さらに軸１５をＤカツト１
５ａがマグネツト収納空間３側にくるように主軸
受７に挿入する。

回転体１６の溝１７にそれぞれ羽根１９とバネ
１９ａを挿入し、さらにもう一方の側板６を偏心
リング９に重ねて挿入する。側板固定用のスプリ
ング３０をさきの側板６上に乗せ、さらにＯリン
グ３１を溝３２に入れ、蓋２１を、スプリング３
０およびＯリング３１を押圧しながらビス３３で
固定する。

マグネツト収納空間３には被動マグネツト２４
を軸１５のＤカツト１５ａと合せて挿入するとと
もに端面軸受２９をケース２７の凹部２６に挿入
した後、Ｏリング溝３２′にＯリング３１′を入
れ、さらにシール板２３をビス（図示せず）で固
定する。

以上のようにしてポンプ単体の組み立ては完了
する。モータ３４はフランジ３５とビス３６で固
定されるとともに、モータ出力軸３７には駆動マ
グネツト３８がヨーク板３９を介して固定されて
いる。

以下動作を説明する。モータ出力軸３７を回転
させると、駆動マグネツト３８が回転し、この回
転トルクは磁気的に結合した被動マグネツト２４
に伝えられる。この被動マグネツト２４が回転す
ると、Ｄカツト１５ａを介して軸１５および回転
体１６が回転し、溝１７に挿入された羽根１９は
バネ１９ａの付勢力および遠心力により、カム面
１０に当接しながら回転する。

ポンプ作動カム面１３と回転体１６および羽根
１９から構成される空間の容積を連続的に変化さ
せこの容積変化によりポンプ作用を行なう。

さらにポンプ部収納空間２の吐出口５の位置に
設けたＶカツト５ｂの動作につき述べる。このＶ
カツト５ｂは、ポンプの吐出圧力を空間Ａ２２お
よびマグネツト収納空間３に圧力を導入して、主
軸受７に強制潤滑を行ない、軸受部の寿命を確保
する働きをする。

さらにこのＶカツト５ｂにより側板外側縁６ｂ
に、ポンプ吐出圧力が導入され、側板外側縁６
ｂ、側板内側縁６ｃとの間で圧力差が生ずる。側
板外側縁６ｂ側の圧力のほうが高いために、側板
６は側板内側縁６ｃ側すなわち回転体１６側にた
わみ、ロータサイドクリアランスが小さくなる。
ロータサイドクリアランスが小さいほど容積効率
は高くなるので、本機構によればポンプ圧力上昇
による容積効率の低下を補償することができる。

ところで、側板外側縁６ｂ側の圧力はポンプ吐
出圧力に等しく一定であるが、側板内側縁６ｃ側
の圧力には分布があり、このため場所により撓み
量が変化し、したがつて、ロータ１４の回転体１
６と側板内側縁６ｃ間のクリアランス（以下R_S
と称する）が局所的に変化することになる。これ
をさらに具体的に述べれば、ポンプ内部の圧力は
吸入口４側ではほぼ吸入圧力に等しく、低い圧力
であり、ポンプ作動室２０の領域に入ると加圧さ
れるため、圧力は上昇していき、吐出口５側で最
高圧力に達する。

この時のR_Sの変化は、偏心リング９の境界形
状により変化するが、基本的には第６図に示した
ように、偏心リング９の吸入口４側の切き欠き１
１付近で最も小さくなり、ポンプ吐出側では、側
板外側縁６ｂ、側板内側縁６ｃの圧力差が無いた
めに、側板６の変形は小さく一定となるため、
R_Sは大きくほぼ一定となる。

ここで、羽根１９と側板６とのサイド方向のク
リアランス（以下V_Sと称する）に注目する。V_S
は、R_Sが極めて小さくなつたときでも羽根１９
が溝１７で自由に動き得るよう V_S＞R_S となる寸法関係に設定されている。したがつて、
側板６と羽根１９が圧接しながら回転することは
ないと考えられるが、一般にこの様な構成を有す
るベーンポンプにおいては、羽根の側面に摩耗痕
が観察されている。

この摩耗痕の発生のメカニズムについては、さ
きに示したR_Sの変化と大きな関係があると考え
られる。すなわち、第６図において、羽根１９が
Ｂ、Ｃの位置からＤ、Ｅ、Ｆへと移動していくに
つれて、R_Sは増大していくが、R_Sを構成する空
隙はほぼ気密に保持されているために負圧を生
じ、羽根１９が溝１７からせり出してくることに
なる。このR_Sを構成する空隙は溝１７の両側に
存在するため、常にロータ１４が一対の側板６の
中央で回転すれば、羽根１９の両側面に生ずる負
圧力がバランスすることも考えられるが、一般に
は圧力の均衡はくずれて、羽根１９がＢ、Ｃの位
置からＤ、Ｅ、Ｆへと移動していくにつれて、羽
根１９が溝１７からせり出す機構が生ずるものと
考えられる。

そこで、本実施例においては側板６の外側縁６
ｂに凹部５０を設けて肉薄部５１を構成し、ポン
プ作用時に発生する側板６の外側縁６ｂと内側縁
６ａでの圧力差で側板６が容易にたわむ構成と
し、かつこの圧力差が側板６上で不均一に分布す
ることによる側板６のたわみの歪を周方向に設け
た補強リブ５２で抑制したものである。

上記構成によれば、側板６の内外縁の圧力差の
局所的変化による側板６のたわみ量への影響を、
補強リブ５２により高められた側板６の周方向の
剛性の作用により無視できる程度にまで抑えるこ
とが可能となつた。したがつて側板のたわみ量の
変化によるR_Sの変化は生ずることが無く、羽根
１９の側面に作用する負圧あるいは、圧力のアン
バランス等が生じない。

また側板６は、側板６の内外側縁の圧力差が場
所により変化するにもかかわらず、均一に変形す
るため、側板６と回転体１６が圧接するまでの変
形量が大きくとれることになる。このことはこの
ポンプの容積効率を高める上で大きな効果があ
る。

発明の効果 本発明によるベーンポンプでは、可撓性を有す
る側板の周方向の剛性を十分に高める手段を有す
るため、板のたわみ量が圧力分布によらず均一と
なり、ロータサイドクリアランスの不均一に起因
するベーンの摩耗あるいは、容積効率が改善され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のベーンポンプの分
解断面図、第２図は同ベーンポンプの蓋および側
板をとつた状態の上面図、第３図は同ベーンポン
プの上面図、第４図は同ベーンポンプの側断面
図、第５図は第２図のＣ−Ｃ線断面図、第６図
ａ，ｂは同ベーンポンプの側板の周方向剛性が低
い場合の正面図およびたわみ特性図、第７図は同
ベーンポンプの蓋側の側板を示す上面図、第８図
は同側板の第７図のＡ−Ａ線断面図である。 ５ｂ……吐出圧力を導入する手段（Ｖカツト）、
６……側板、６ｂ……外側縁、９……偏心リン
グ、１６……回転体、１７……溝、１９……羽
根、５０……凹部、５１……肉薄部、５２……補
強リブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一対の側板と、この一対の側板に挾持された
   偏心リングと、前記側板の外側縁に吐出圧力を導
   入する手段と、前記一対の側板の間で回転自在に
   保持された回転体と、この回転体の複数の溝内に
   摺動自在に設けられた羽根とを備え、さらに前記
   側板の外側縁に、前記外側縁とほぼ同心円状の形
   状に構成された凹部を設けて肉薄部を構成すると
   ともに、前記凹部底面に前記凹部とほぼ同心円状
   に設けた少なくとも一本の補強リブを設けたベー
   ンポンプ。