JPH06103037B2 - 回転ピストン型ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転ピストン型のポンプに関する。

〔従来の技術〕

例えば、ディーゼルエンジンを搭載した車両では、ブレ
ーキブースタに負圧を供給するために、回転ピストン型
バキュームポンプを使用している。

この種の回転ピストン型バキュームポンプは、実公昭56
-165982号公報にも示されているように、筒状内周面を
有するシリンダ内に、偏心軸およびこの偏心軸に軸受を
介して軸支された円筒状ロータを収容し、上記偏心軸の
回転に伴って上記ロータがシリンダの筒状内周面に摺接
しながら公転するようにしてある。そしてシリンダに
は、ロータ外周面に摺接しこのロータの軸直角方向に往
復動する板状のベーンを設けてあり、このベーンにより
前記シリンダと上記ロータとによって形成される空間
を、吸入室と吐出室に区画してある。この吸入室には流
体を吸入するための吸入口、ならびに前記吐出室には流
体を吐出するための吐出口を設けてある。

このような構成の回転ピストン型バキュームポンプは、
上記偏心軸の回転に伴って上記ロータがシリンダの筒状
内周面に摺接しながら公転し、この際上記ロータとシリ
ンダの内周面および板状のベーンにて区画された部屋が
容積を増大するとき吸入口から流体、すなわち空気を吸
入し、この部屋が容積を減じるとき吐出口から空気を排
出する。

したがって、上記部屋は容積変化に基づきポンピング作
用をなすから、吸入口をブレーキブースタに接続してお
けば、このブレーキブースタ内を負圧にすることができ
るものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、この種の回転ピストン型バキュームポンプに
おいては、偏心軸に対しロータはグリースを封入した軸
受を介して軸支されており、したがってロータの内部は
グリース封入型の軸受にて、軸方向に区画された部屋を
構成している。

一方、この種の回転ピストン型バキュームポンプでは、
ロータの軸方向両端面とフロントハウジングおよびリア
ハウジングとの摺接面が無潤滑となっており、シール性
能が低い。このため、ポンピング作用時、ロータの軸方
向両端面とフロントハウジングおよびリアハウジングと
の摺接面から正圧または負圧の圧力が逃げる場合があ
る。

このような圧力の漏洩は、グリース封入型の軸受にて軸
方向に区画された上記ロータ内の両部屋の間に圧力差を
生じ、この結果、この圧力差により上記軸受内に充填さ
れたグリースが流失し、軸受の潤滑性が損われて焼き付
きなどを発生しやすい不具合がある。

本発明は、ロータ内の両部屋間の圧力差を解消して軸受
内に充填したグリースの流失を防止するとともに、ロー
タと軸受との間に発生する圧入時や熱膨張時の応力を吸
収して耐久性が向上する回転ピストン型ポンプを提供し
ようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、ロータ内周面におけるグリース封入型軸受と
の嵌合面に、開放側面がこの嵌合面に開放されるととも
に両端が上記軸受により区画された軸方向の両空間に導
通された導通溝を、周方向に離間して複数個形成したこ
とを特徴とする。

〔作用〕

本発明によると、ロータの嵌合面に形成した導通溝がロ
ータ内の軸受により区画された軸方向の両部屋を互いに
導通させるから、これら両部屋の圧力差がなくなり、軸
受内に充填したグリースの流失が防止される。しかもこ
れら導通溝はロータ内の嵌合面に開放されているから、
ロータと軸受の圧入時にロータの嵌合面に応力が発生し
たり、またはロータと軸受の熱膨張差によりロータの嵌
合面に応力が発生しても、溝幅の変形により応力を吸収
することができる。

〔発明の実施例〕

次に本発明を、第１図ないし第３図に示すブレーキブー
スタ用バキュームポンプとして用いた場合の実施例にも
とづき説明する。

図において１はシリンダであり、フロントハウジング
２、リアハウジング３およびこれらの間に設けられた円
筒状内面4aを有するケーシング４によって構成されてい
る。なお、これらフロントハウジング２、リアハウジン
グ３およびケーシング４は、互いにボルト５…により締
結されている。

フロントハウジング２とリアハウジング３の間には玉軸
受6,7を介して主軸８が軸支されており、この主軸８は
リアハウジング３に連結された電動モータ９のモータ軸
9aに接続されている。

主軸８の中央部には、軸心より所定量偏心した偏心軸10
が形成されており、この偏心軸10の両側には、主軸の回
転を滑らかにするためのバランサー11,11が設けられて
いる。

上記偏心軸10には玉軸受12を介して円筒形のロータ13が
軸支されている。したがって、ロータ13の中心はケーシ
ング４の円筒状内面4aの中心より所定量偏心しており、
かつロータ13の外周面の一部がケーシング４の円筒状内
面4aに摺接するようになっている。

上記玉軸受12には円滑な摺動を促し、焼付きを防止する
ため図示しないグリースが充填されている。

ケーシング４には軸方向に開口するベーン室14が形成さ
れており、このベーン室14には樹脂含浸の焼結カーボン
よりなる板状のベーン15が挿入されている。このベーン
15と上記ベーン室14の底面との間には圧縮コイルばねな
どのスプリング16が配置されており、このスプリング16
の付勢力によりベーン15は常にロータ13の外周面に当接
するようになっている。そして、ロータ13がシリンダ１
内を偏心運動すると、このロータ13の運動に伴ってベー
ン15はベーン室14内を、主軸８と直交する方向に往復運
動する。

このようなベーン15は、前記シリンダ１内面とロータ13
の外周面とによって形成されるシリンダ室を、吸入室17
と吐出室18とに区画している。そして、ケーシング４に
は上記吸入室17に空気を導くための吸入口19が形成され
ているとともに、吐出室18には圧縮された空気を吐出す
るための吐出口20が形成されている。この吐出口20には
吐出室18から外部に向かう空気のみを通過させるチェッ
クバルブ21が設けられている。

チェックバルブ21は、リアハウジング３と電動モータ９
のモータケース9bとの間に形成された排出室22に配置さ
れており、この排出室22は大気に開放されている。

なお、ケーシング４およびロータ13は、例えば鉄にテフ
ロンコーティングしたもの、あるいは炭素繊維、SiC、S
i₃N₄、ウイスカー等を配合したアルミニウム複合材料
（FRM）などからなり、またフロントハウジング２およ
びリアハウジング３は、例えば鉄にテフロンコーティン
グしたもの、あるいは二硫化モリブデンをコーティング
したもの、もしくはその両者を複合してコーティングし
たものあるいはモリブデンを溶射したものにより構成さ
れている。

前記ロータ13の内周面には、内側に向けて突出されたボ
ス部25が形成されており、このボス部25の内周面、すな
わち嵌合面25aに前記玉軸受12が圧入されるようになっ
ている。ボス部25の軸方向長さは玉軸受12の長さと略同
程度でよく、このボス部25には複数個の導通溝26…が周
方向に等間隔を存して設けられている。導通溝26…は両
端がボス部25の軸方向両端面に開口されているととも
に、断面が例えば半円形をなし、この半円形の開放面は
上記ボス部25の内面、つまり玉軸受12が圧入される上記
嵌合面25aに開放されている。

このような構成の実施例についてその作用を説明する。

電動モータ９のモータ軸9aの回転により主軸８が回転さ
れると、偏心軸10が偏心回転される。この時ロータ13
は、玉軸受12を介して上記偏心軸10に回転自在に支承さ
れているため、ケーシング４の内周面4aに接しつつ第２
図の矢印方向に公転運動をする。この場合、ベーン15
は、圧縮コイルばね16の押付け力により偏心ロータ13の
外周面に当接し、このロータ13の回転揺動運動に伴いベ
ーン室14内で軸方向と直交する方向に往復運動をする。

このため、吸入室17および吐出室18はその容積を拡大、
縮小を繰返すことになりポンピング作用をなす。すなわ
ち、主軸８の回転に伴い吸入室17は容積が最大となるま
でブレーキブースタの真空タンク（図示しない）内の空
気を吸入口19を通じて吸引し、この後、吸入した空気は
吐出室18の容積縮小によって吐出口20からチェックバル
ブ21を経て排出室22より大気に放出される。

ここで、上記構成の回転ピストン型バキュームポンプは
無潤滑であるから、ロータ13とフロントハウジング２お
よびリアハウジング３との間にサイドクリアランス2a,3
aが生じることは避けられない。このため、吸入室17が
負圧の場合は、ロータ13内側の空間は強制的なシール手
段がないからこの空間の空気は上記サイドクリアランス
2a,3aを通じて吸入室17に引かれ、負圧になる。この傾
向は吸入室17が高真空になる程顕著となる。

ところが、上記ロータ13の内部は、偏心軸10、玉軸受12
およびロータ13のボス部25により、軸方向の２室Ａ、Ｂ
に区画される構造となっており、しかもモータ９側に近
いＢ室は主軸８を支える玉軸受７を介して排出室22に導
通している。したがって、玉軸受12を挟んでＡ室とＢ室
は圧力差を生じる。この結果、玉軸受12に充填したグリ
ースが大気圧状態のＢ室から負圧状態のＡ室に流れてし
まう。

また、吐出室18の空気が押された場合には、上記サイド
クリアランス2a,3aを通じてロータ13内側の空間は正圧
になり、上記と同様にしてＡ室の圧力が大気圧状態のＢ
室の圧力より高くなる。よって、玉軸受12に充填したグ
リースがＡ室からＢ室に流出する。

このような作用を繰返すことにより、玉軸受12に充填し
たグリースは玉軸受12から流出してしまい、玉軸受12が
早期に劣化する不具合が生じる。

これに対し本実施例では、前記ロータ13の内面にボス部
25を形成し、このボス部25に両端がＡ室およびＢ室に開
口された複数個の導通溝26…を形成してあるから、これ
ら導通溝26…によってＡ室およびＢ室間の圧力差を解消
する。すなわちＡ室およびＢ室は導通溝26…により相互
に連通されているので同圧力に保ことができ、玉軸受12
に充填したグリースの流出が防止される。このため、玉
軸受12の早期劣化を解消することができる。

一方、ロータ13が公転する場合、ロータ13の外周面の一
部はケーシング４の円筒状内面4aに摺接するものである
が、無潤滑タイプであるがために、ロータ13外周面とケ
ーシング４の円筒状内面4aとの間のラジアルクリアラン
スが大きいと、吐出室18から吸入室17への空気漏れが大
きくなり真空度の低下を招く。逆に、ロータ13外周面と
ケーシング４の円筒状内面4aとの接触抵抗が大きくなる
と駆動トルクが増大する。したがって、上記ラジアルク
リアランスの管理はポンプ性能に大きな影響を及ぼす。
そこで、偏心軸10と玉軸受12およびロータ13は、高精度
なラジアルクリアランスを保つべく、しかも熱膨張差に
よって生じるがたによりラジアルクリアランスが大きく
狂わないように、これらを締り嵌めにて組付けるする必
要がある。このような締り嵌めに際し、玉軸受12とロー
タ13を圧入する時、ロータ13および玉軸受12に応力が生
じ、歪みを発生させる。

これに対し、本実施例では、ロータ13のボス部25に形成
した前記導通溝26…が、断面半円形をなし、この半円形
の開放面を上記ボス部25の内面、つまり玉軸受12が圧入
される嵌合面25aに開放した形状をなしているから、玉
軸受12とロータ13を圧入する時、およびポンプ運転中の
周囲温度により熱膨張差を発生した場合、これら導通溝
26…がその溝幅を減じたり、拡大する等の変形により上
記応力を吸収することができる。

したがって、ロータ13や玉軸受12に歪みを発生させるこ
とがなく、不所望な変形を防止することができるととも
に、玉軸受12に過大な締めつけを発生させず、玉軸受12
の円滑な転動を維持することができる。

特に、導通溝26…が断面半円形をなしていると、溝幅の
変形が容易となり溝内部での応力集中も防止する。

なお、本発明は上記の実施例に制約されるものではな
く、例えば第４図に第２の実施例として示すように、ロ
ータ13の内面にボス部25を設けることなく直接ロータ13
の内面に導通溝26…を形成してもよい。

また、第５図に示す第３の実施例の通り、導通溝30…の
形状は、溝の奥部が広がるような鍵孔形（だるま形）な
どであってもよい。

さらに、第６図に示す第４の実施例のように、導通溝26
…と貫通孔40…を組合わせて形成してもよい。この場合
は、一層大きな応力が予想される場合に好適し、玉軸受
12との広い嵌め合い面積を確保しつつボス部25の弾性変
形を促すことができ、よって大きな応力が発生してもロ
ータ13の歪みを防止することができる。

さらにまた、本発明はバキュームポンプに適用すること
に制約されるものではなく、コンプレッサに適用する場
合であっても実施可能である。

〔発明の効果〕

以上説明した通り本発明によると、ロータの嵌合面に形
成した導通溝がロータ内の軸受により区画された軸方向
の両部屋を互いに導通させるから、これら両部屋の圧力
差がなくなり、軸受内に充填したグリースの流失が防止
される。しかもこれら導通溝はロータ内の嵌合面に開放
されているから、ロータと軸受の圧入時にロータの嵌合
面に応力が発生したり、またはロータと軸受の熱膨張差
によりロータの嵌合面に応力が発生しても、溝幅の変形
により応力を吸収することができる。したがって、耐久
性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は断面図、第２図は第１図中II-II線の断面図、第
３図はロータの側面図である。第４図ないし第６図はそ
れぞれ本発明の第２ないし第４実施例を示すロータの側
面図である。 １……シリンダ、２……フロントハウジング、３……リ
アハウジング、４……ケーシング、4a……円筒状内面、
８……主軸、９……電動モータ、10……偏心軸、12……
玉軸受、13……ロータ、14……ベーン室、15……ベー
ン、16……スプリング、17……吸入室、18……吐出室、
19……吸入口、20……吐出口、25……ボス部、25a……
嵌合面、26,30……導通溝26。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状内周面を有するシリンダと、このシリ
   ンダ内に配置された偏心軸と、この偏心軸にグリースを
   封入した軸受を介して軸支されこの偏心軸の回転に伴っ
   て上記筒状内周面に摺接しながら公転する円筒状ロータ
   と、このロータ外周面に摺接しこのロータの軸直角方向
   に往復動しながら前記シリンダと上記ロータとによって
   形成される空間を吸入室と吐出室に区画する板状のベー
   ンと、前記吸入室に流体を吸入するために前記吸入室に
   向けて開口する吸入口と、上記吐出室内の流体を吐出す
   るため前記吐出室に向けて開口する吐出口とを具備した
   回転ピストン型ポンプにおいて、上記ロータの内周面の
   うち、上記グリース封入型軸受との嵌合面に、開放側面
   がこの嵌合面に開放されるとともに両端が上記軸受によ
   り区画された軸方向の両空間に導通される導通溝を周方
   向に離間して複数個形成したことを特徴とする回転ピス
   トン型ポンプ。