JPH07217567A - 無潤滑真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポンプ部における隙間を適正な値に設定する
ことにより無潤滑でも安定した性能を発揮する無潤滑真
空ポンプを提供する。 【構成】電動バキュームポンプ１は、ポンプ部１０、モ
ータ部２０からなり、シリンダ部１０は筒状内周面１０
１ａを有するケーシング１０１と、ケーシング内を転動
するロータ１０２とケーシング１０１両端に設けられる
ドライブフレーム１０３、リアフレーム１０４とにより
シリンダ室を形成し、シリンダ室は、ロータ外周面を摺
接するブレード１０７により吸入室１２０と吐出室１２
とに区画されている。その時、ケーシング１０１の内周
面１０１ａとロータ１０２の外周面１０２ａが最も近接
した際の径方向の隙間を最大４０μｍとし、ロータ１０
２の両端における隙間を最大２０μｍとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ローリングピストン式
ポンプに関するもので、例えばディーゼルエンジン車電
気自動車等の車両に用いられる負圧源、特にブレーキブ
ースター用の負圧を発生する真空ポンプとして用いられ
る。

【０００２】

【従来の技術】ローリングピストン式ポンプは、ロータ
リーべーン式に対して構造上摺動部が少ないことから発
熱量が小さく、無潤滑で駆動することが容易である。無
潤滑化をおこなうと、ロータとケーシング間及びロータ
と両サイドフレーム間のシール作用をする潤滑材がなく
なるため、従来は、例えば特開昭６１−１６４０９４に
示されるように、特殊な材料を摺動表面に溶射して組立
誤差、熱膨張差、軸方向の微動量に応じたクリアランス
量だけ材料が削り取られるようにして最小のクリアラン
スを維持しようとしたものがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような特
殊な材料を溶射することは部品を製造するうえで複雑化
し、また溶射の状態によっては、ギャップにばらつきが
生じ、さらには、温度状態等が最悪の条件で隙間が０と
なるよう設定されるため温度状態によっては、ポンプ能
力に影響を与えるようなギャップが生じてしまうような
場合がある。

【０００４】そこで発明者らは、鋭意研究の結果、ケー
シング内におけるロータ周囲のギャップをある所定の数
値以下とすることによりポンプ能力を低下させることな
く円滑に駆動させることができることを見出した。本発
明は、このような本発明者らの知見に基づいて案出され
たものであって、ポンプの性能を低下させることのない
隙間になるよう構成することにより無潤滑でも安定した
性能を有する無潤滑真空ポンプを提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題をを解
決するため、本発明は、筒状内周面を有するケーシング
と、前記ケーシングの軸心に対し所定の偏心量でもって
前記ケーシングの内周面に沿って転動する前記ケーシン
グに配置されたロータと、該ケーシングの両側面部に、
前記ロータの両端面に対し間隙を介して設けられる平板
状のサイドフレームと、前記ロータの外周面に摺接し、
かつ前記ロータの径方向に往復動しながら前記ケーシン
グの筒状内周面と前記ロータとの間の空間を吸入室と吐
出室とに区画、形成するブレードを有する、無潤滑真空
ポンプにおいて、前記ケーシングの筒状内周面と前記ロ
ータ外周面が最も近接した際の径方向の隙間を最大４０
μｍとし、前記ロータの両端における隙間の合計値が最
大２０μｍとする技術的手段を採用するものである。

【０００６】

【作用、効果】上記構成によれば、ロータがケーシング
内を転動する際、ケーシング内周面とロータ外周面が最
も近接した場合においてその径方向の隙間を最大４０μ
ｍとし、ロータの両端における隙間の合計値を最大２０
μｍとすれば、そのような非接触な状態にあってもその
範囲内においてポンプの真空到達度及び排気時間に影響
を与えることなく適切にポンプが駆動される。さらに無
潤滑による摺動熱の発生もこの隙間を保つことにより回
避され安定した性能を発揮できる。

【０００７】

【実施例】本発明を車両の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ついて説明する。
本体構成を図１及び図２に示す。電動バキュームポンプ
１は、空気を吐出、吸入するポンプ部１０とそのポンプ
部を駆動するモータ部２０からなる。

【０００８】ポンプ部１０には貫通した形で円筒状の内
周面１０１ａが形成されているケーシング１０１が設け
られている。さらにケーシング１０１の両側面には前記
貫通穴を塞ぐ形で平板状のドライブフレーム１０３、リ
アフレーム１０４がケーシング１０１の平行な両端面１
０１ｂ，１０１ｃにそれぞれ接するように複数のボルト
１１２により締結されている。

【０００９】ドライブフレーム１０３及びリアフレーム
１０４には、それぞれボールベアリング１１４、ボール
ベアリング１１５が嵌挿され、シャフト１１６がボール
ベアリング１１４、ボールベアリング１１５に回転自在
に支持されている。シャフト１１６にはボールベアリン
グ１１４を貫通してモータ部２０側へ延設されるシャフ
ト端１１６ａが設けられており、電動モータ２００のモ
ータシャフト２１０の軸心に嵌入、連結されている。

【００１０】シャフト１１６の中央部には、シャフト１
１６の軸心より径方向に所定量偏心した軸心を有する円
柱状の偏心アダプタ１１７が固定されており、さらに偏
心アダプタ１１７の両側には扇状のバランサ１１８、１
１９がそれぞれシャフト１１６に嵌挿、固定されてい
る。偏心アダプタ１１７の外周にはボールベアリング１
２５が設けられており、その外輪には円筒状のロータ１
０２の内周面１０２ａが嵌挿、固定されている。したが
って、ロータ１０２はシャフト１１６に対し、偏心アダ
プタ１１７の軸心を中心にして、ボールベアリング１２
５を介して回転自在に支持されることになる。その際、
ロータ１０２の外周面１０２ｂとケーシング１０１の内
周面１０１ａが最も接近した状態における径方向の隙
間、ラジアルギャップ１１０を形成する。このラジアル
ギャップ１１０を最大４０μｍとなるよう、各部品を加
工、組付けする。具体的にはケーシング１０１の円筒状
の内周面１０１ａを測定し、その数値に対して、ギャッ
プが最大４０μｍとなるようなロータ１０２を、ある公
差の範囲内作成されたいくつかのロータの中から選択
し、組合せる。

【００１１】ロータ１０２の軸長はケーシング１０１の
両端面１０１ｂ、１０１ｃ間の距離よりも所定量小さく
しており、各ドライブフレーム１０３、リアフレーム１
０４とは接触しない。従ってロータ端面とドライブフレ
ーム１０３とリアフレーム１０４との間にはそれぞれ微
小の隙間、スラストギャップ１１１ａ、１１１ｂが形成
される。これらスラストギャップ１１１ａ及び１１１ｂ
の合計値の最大値を２０μｍとなるよう、ロータ１０２
の巾寸法及びケーシング１０１の端面１０１ｂ、１０１
ｃ間の距離寸法もしくはドライブフレーム１０３、リア
フレーム１０４の端面の寸法を管理する。

【００１２】前記ケーシング１０１には軸方向に開口
し、平行な溝部を有するブレード室１０１ｄが形成され
ており、このブレード室１０１ｄ内には板状のブレード
１０７が挿入されている。このブレード室１０１ｄの上
方向ケーシング１０１にはスプリング穴１２４が外部へ
貫通する形で形成されている。スプリング穴１２４の外
部に通ずる開口部には、その開口部を塞ぐ形で円盤状の
キャップ１０９が設けられている。スプリング穴１２４
にはコイル状の圧縮スプリング１０８が挿入されてお
り、一端がキャップ１０９に当接し、他端がブレード１
０７を付勢するように当接している。このスプリング１
０８の付勢力によりブレード１０７の下端面は、ロータ
１０２の外周面１０２ｂに常に当接される。ロータ１０
２がシリンダ内を偏心運動すると、このロータ１０２の
運動にともなってブレード１０７はその先端がロータ１
０２に摺接しつつ、ブレード室１０１ｂ内を図中上下方
向に往復運動する。

【００１３】ブレード１０７は、ケーシング１０１の内
周円筒面１０１ａとドライブフレーム１０３、リアフレ
ーム１０４及びロータ１０２の外周面１０２ｂによって
形成されるシリンダ室を吸入室１２０と吐出室１２１と
に区画する。ケーシング１０１には吸入室１２０に空気
を導くための吸入口１２２が設けられている。また、ブ
レード１０７には、その側面に傾斜状の通風溝１０７ａ
が２ヵ所設けられており、吐出室１２１とブレード室１
０１ｄを連通している。

【００１４】さらにドライバフレーム１０３には、ブレ
ード室１０１ｄと連通する吐出口１０３ａが設けられて
いる。従って、吐出室１２１における空気は通風溝１０
７Ａを通ってブレード室１０１ｄに送られ、吐出口１０
３ａを通過してモータハウジング２０１側へ送られるこ
ととなる。次にモータ部２０の構造について説明する。

【００１５】モータ部２０には、ロータ、ステータ等か
らなる通常の電動モータ２００が設けられており、その
回転出力軸であるモータシャフト２１０がシリンダ部１
０側のシャフト１１６と前述したような形で連結されて
いる。モータシャフト２１０の外周にはボールベアリン
グ２０３が設けられており、その外輪がハウジング２０
１に挿入固着されモータシャフト２１０を回転自在に支
持している。モータシャフトのもう一方の側にも同様に
ボールベアリング２０７が設けられ、その外輪がカバー
２０４に支持されモータシャフト２１０を回転自在に支
持している。

【００１６】ハウジング２０１はその中央部に円環状の
挿入部２０１ａが形成されており、ドライブフレーム１
０３に設けられた円筒状の吐出部１０３ｂが挿入され、
ボルト２０６によりドライブフレーム１０３とハウジン
グ２０１を締結する事によりシリンダ部１０とモータ部
２０とを連結する。ドライブフレーム１０３に設けられ
た吐出口１０３ａのハウジング２０１側の開口端には該
吐出口を塞ぐチェック弁２０２が設けられており、空気
の逆流を防いでいる。

【００１７】吐出口１０３ａと連通する吐出通路２０８
は、モータ２００とカバー２０４との間の空間に連通し
ており、カバー２０４には、前記空間に吐出された空気
を排出するための排気口２０５が設けられている。以
下、電動バキュームポンプ１の作動について説明する。
モータ２００は車両の電源等からの電流の供給を受け回
転駆動する。するとモータシャフト２１０はその軸を中
心として回転し、さらにモータシャフト２１０に連結さ
れているシャフト１１６も同様にその軸を中心にして回
転する。そのためシャフト１１６に固着されている偏心
アダプタ１１７はその偏心量でもって偏心回転する。こ
の時、ロータ１０２は、ボールベアリング１２５を介し
て偏心アダプタに対し回転自在に支承されているため、
ケーシング１内部で図２中矢印の方向に回転揺動運動を
行う。この時ブレード１０７は圧縮スプリング１０８の
付勢力により、ロータ１０２の外周面１０２ａに当接
し、ロータ１０２の回転揺動運動により、ブレード室１
０１ｄ内を往復動する。この時、バランサ１１８、１１
９はそれぞれロータ１０２内において、ロータ１０２の
内周面及びボールベアリング１２５に干渉することな
く、ロータ１０２の回転揺動運動時のアンバランスを打
ち消すようにシャフト１１６とともに回転する。

【００１８】以上のようなロータ１０２の回転揺動運動
により、吸入室１２０及び吐出室１２１は拡大、縮小を
繰り返し、ポンプ作用を行う。すなわち、シャフト１１
６の回転に伴い、吸入室１２０が最大となるまではブレ
ーキブースタの真空タンク（図示せず）内の空気を吸入
口１２２を通じて吸入室１２０に吸入する。その後吸入
した空気は吐出室１２１の容積の縮小によって通風溝１
０７ａ、ブレード室１０１ｄ、吐出口１０３ａ、吐出通
路２０８、モータ外周空間部２０９を経由して排出口２
０５に導かれ外部へ排出される。

【００１９】この吸入、吐出工程を繰り返すことにより
真空タンク内の空気を外部へ排出して真空タンク内を真
空状態にする。この時、上記構成の電動バキュームポン
プは無潤滑であるため、ロータ１０２の両スラストギャ
ップ１１１ａ、１１１ｂとラジアルギャップ１１０をシ
ールする潤滑材がない。そのため、前記２つのギャップ
にて漏れが発生し性能が低下するため、同ギャップ寸法
を極力小さくする必要がある。しかし、部品加工及び組
付け時の公差のばらつきによりギャップ寸法を０にする
事はできない。そこで本実施例では、ラジアルギャップ
１１０の最大値を４０μｍ、スラストギャップ１１１
ａ、１１１ｂの合計値を２０μｍとした。

【００２０】この数値を設定するにあたり、実験した結
果を以下に示す。図３にスラストギャップ（合計値）と
電動バキュームポンプの排気性能の一つである排気時間
（５ｌタンクを−６００mmHgまで排気する時間）との実
験データを示す。図よりラジアルギャップに関係なくス
ラストギャップ（合計値）が２０μｍを越えると大幅に
時間は拡大する傾向にある。

【００２１】また、図４にラジアルギャップとバキュー
ムポンプの排気性能の一つである到達真空度との実験デ
ータを示す。図４では、スラストギャップ（合計値）は
２０μｍとしている。図よりラジアルギャップが４０μ
ｍをこえると到達真空度は大幅に悪化する。以上のよう
に、単にラジアルギャップのみを最小とするだけでは、
排気時間を短縮することはできず、ラジアルギャップは
その到達真空度からみて、スラストギャップほどの狭い
ギャップにする必要のないことがわかる。そのため、こ
のようにギャップの管理をスラスト、ラジアルそれぞれ
個々に行うことによりポンプの性能に見合った最低限必
要なギャップとなるよう部品の加工、組付けを考慮すれ
ばよく、製作上からも効率のよい電動バキュームポンプ
を実現することが可能となる。

【００２２】なお、上述の実施例においては、スラスト
ギャップの上限値を両スラストギャップ１１１ａ、１１
１ｂの合計で２０μｍ以下としたが、片側の上限値を１
０μｍ以下としても同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における電動バキュームポン
プの全体構成を示す側面図の一部断面図。

【図２】図１のシリンダ部におけるＡ−Ａ断面図。

【図３】スラストギャップと排気時間との関係を示す特
性図。

【図４】ラジアルギャップと到達真空度との関係を示す
特性図。

【符号の説明】

１ 電動バキュームポンプ １０ ポンプ部 ２０ モータ部 １０１ ケーシング １０２ ロータ １０３ ドライブフレーム １０４ リアフレーム １０７ ブレード １１０ ラジアルギャップ １１１ａ，１１１ｂ スラストギャップ １２０ 吸入室 １２１ 吐出室 ２００ モータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状内周面を有するケーシングと、 前記ケーシングの軸心に対し所定の偏心量でもって前記
   ケーシングの内周面に沿って転動する前記ケーシングに
   配置されたロータと、 該ケーシングの両側面部に、前記ロータの両端面に対し
   間隙を介して設けられる平板状のサイドフレームと、 前記ロータの外周面に摺接し、かつ前記ロータの径方向
   に往復動しながら前記ケーシングの筒状内周面と前記ロ
   ータとの間の空間を吸入室と吐出室とに区画、形成する
   ブレードを有する無潤滑真空ポンプにおいて、 前記ケーシングの筒状内周面と前記ロータ外周面が最も
   近接した際の径方向の隙間を最大４０μｍとし、 前記ロータの両端における隙間の合計値が最大２０μｍ
   とすることを特徴とする無潤滑真空ポンプ。
2. 【請求項２】 前記ロータの両端における隙間の最大値
   をそれぞれ１０μｍとすることを特徴とする請求項１に
   おける無潤滑真空ポンプ