JPS6296793A - ロ−リングピストン式回転機械 - 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〕 本発明はローリングピストン式回転機械に関するもので
、例えばディーゼルエンジン車に用いられる負圧源、あ
るいはブレーキブースターに負圧を供給する負圧源とし
ての負圧ポンプとして用いて有効である。

〔従来の技術〕

従来のローリングピストン式回転機械では第９０に示す
様に吸入口９゛　と吐出口１０”はベーン４゛を間に挟
んで両側に設けられている。この場合、第９図に示すよ
うにロータ３゛が図中最上位置に来た場合、吸入口９゛
　と吐出口１０”がロータ３′の図中下方側を介して連
通してしまう。ロータ３゛が高速回転した場合、チェッ
クバルブ８”がその回転に追従できなくなることがあり
、吐出口１０゛の閉鎖が不充分となってチェックバルブ
８′及び吐出口１０“を通して吸入室９１　　ａに吐出
流体の逆流が起こる。その結果、騒音の発生、駆動トル
クの増大、真空度の悪化という問題があった・ 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は上述したように吐出用チェックバルブの追従不
可能による吐出口と吸入口の連通といった問題を解決す
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明では次の様な手段を
講じた。すなわち、筒状内周面を有するシリンダと、こ
のシリンダ内に配され前記筒状内周面に摺接しながら公
転運動を行うロータと、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
前記ロータとによって形成される空間を吸入室と吐出室
に区画形成する板状、のベーンと、このベーンを収納す
るために前記シリンダに形成されたベーン室と、前記吸
入室に流体を吸入するため前記筒状内周面にて前記吸入
室に向けて開口する吸入口と、前記吐出室内の流体を吐
出するために前記ベーン室に向けて開口する吐出口と、
前記吐出室と前記ベーン室とを連通ずるために前記ベー
ンに形成した連通溝とを備え、少なくとも前記ベーンが
前記ベーン室内に全て収納された時から、前記ロータと
前記筒状内周面との摺接位置が前記吸入口の開口位置を
過ぎる時まで、前記吸入口もしくは前記連通溝の連通が
実質遮断されていることを特徴とするローリングピスト
ン式回転機械とした。

〔実施例〕

次に本発明を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。

第１図及び第２図において、主軸２は玉軸受１７を介し
てフロントハウジング６、リヤハウジング７に軸支され
ている。この主軸２の中央部には、主軸２の回転を滑ら
かにするためのバランサー１３が設けられ、このバラン
サー１３の両側には軸心より所定量偏心とした偏心軸１
４が形成されている。そして、この偏心軸１４には玉軸
受１５を介して円筒状のロータ３が軸支されている。前
記フロントハウジング６及び前記リヤハウジング７の間
には、円筒状内面１ａを有するケーシング１が挟持され
ており、この円筒状内面１ａの中心と前記ロータ３の中
心とは所定量偏心している。さらに、ロータ３の側面に
は前記フロントハウジング６及びリヤハウジング７の各
々の間に側板５ａ。

５ｂが配されており、前記ケーシング１、側板５ａ、５
ｂによってシリンダが形成されている。

前記ケーシング１には軸方向に開口するベーン室１１が
形成されており、このベーン室１１内には板状のベーン
４が挿入されている。このベーン４にはスプリング受は
穴４ａが形成されており、このスプリング受は穴４ａと
前記ベーン室の床面との間にはスプリング１２が配され
ている。そして、このスプリング１２の付勢力によって
ベーン４は常に前記ロータ３の外周面に当接しており、
ロータ３がシリンダ内を第２図中矢印Ｒ方向に公転する
と、このロータ３の運動に供なってベーン４はベーン室
１１内を往復運動する。また、このベーン４は前記シリ
ンダ内面と前記ロータ３の外周面とによって形成される
シリンダ室を吸入室９ａと吐出室１０ａとに区画してい
る。そして、前記ケーシング１には、前記吸入室９ａに
空気を導（吸入口９が形成され、吐出室１０ａ内の空気
を吐出するだめの吐出口１０が前記ベーン室１１に開口
して設けられている。この吐出口１０の開口位置につい
ては後述する。また、吐出口１０には吐出口１０から外
部に向う空気のみを通過させるチェックバルブ８がバル
ブ受け１９によって設けられている。尚、前記側板５ａ
、５ｂはピン１６によってフロントハウジング６及びリ
ヤハウジング７に位置決めされており、フロントハウジ
ング６、ケーシング１、リヤハウジング７は互いにボル
ト１８によって締結されている。

次に前記ベーン４の形状を第３図に基づいて説明する。

このベーン４は板状部材からなるもので、前記ロータ３
の外周面に摺接する一端４１は円弧状をなしており、他
端４２には前記スプリング受は穴４ａが穿設されている
。また、前記吐出室１０ａに対する面には一定溝深さ、
一定溝巾の連通１２０が２本形成されており、この２本
の連通溝２０は前記ベーン４の両端４１．４２にて開口
している。

前記ベーン４はロータ３の回転に伴って前記ベーン室１
１内で進退を繰り返すわけであるが、前記吐出口１０は
前記ベーン４がベーン室内に後退してきた時に、このベ
ーン４における前記２本の連通溝２０の間の平面部Ａに
対向する位置に開口している。そして、このベーン４の
進退によって前記平面部Ａと前記吐出口１０とが重なり
合い、前記吐出口１０の開口面積が増減されるわけであ
るが、前記ベーン４が最もベーン室１１内に収納された
時から、所定量突出するまでの間は、前記吐出口１０が
完全に前記ベーン４の平面部Ａに覆われる位置に吐出口
１０は開口している。前記所定量とは、前記主軸２の中
心とベーン４の中心とを結ぶ線を、前記主軸２の中心と
前記吸入口のロータ回転方向側縁とを結ぶ線とがなす角
度をαとした時、前記ロータが角度α回転した時にベー
ン４が突出する量である。すなわち、ロータ３が第２図
中最上位置にある時から第２図中矢印Ｒ方向に回転し、
ロータ３とケーシング１の円筒内面１ａとの摺接点が前
記吸入口９を過ぎる時までの間に前記ベーン４が突出す
る量である。

次に各構成部品の材質について述べる。ケーシング１及
び偏心ロータ３は、例えば鉄にテフロンコーティングし
たもの、あるいは炭素繊維、ＳｉＣ，５ｉｉＮ、スイス
カー等を配合したアルミニウム複合材料（ＦＲＭ）など
、玉軸受１５と同等の熱膨張係数を持つ材料から成る。

ベーン４は、樹脂含浸の焼結カーボン、側板５の金属含
浸の焼結カーボンから成る。

次に本実施例の作動について説明する。

原動機（図示せず）により駆動される主軸２の回転に伴
い偏心軸１４は主軸２の周囲を偏心回転する。この時、
偏心ロータは、玉軸受１５を介して偏心軸１４に対し回
転自在に支承されているため、ケーシング１内部で第２
図中矢印Ｒ方向に公転運動を行う。この時、ベーン４は
圧縮機コイルハネ１２の押付は力により、偏心ロータ３
の外周部に当接し、偏心ロータ３の回転揺動運動に伴い
ベーン室１１内の往復動を行う。これにより、吸入室９
ａ及び吐出室１０ａは拡大、縮小を繰り返し、ポンプ作
用を行う。すなわち、ロータ３と円筒内面１ａとの摺接
点が、前記吸入口９を過ぎた時点からロータ３が第２図
中最上位置にくる時点までは、ロータ３の回転に伴って
吸入室９ａの容量が増大し、ブレーキブースタの真空タ
ンク（省図示）内の空気が吸入口９を通じて吸入室９ａ
内に吸入される。その後、さらにロータ３が回転すると
吸入を完了した吸入室９ａは吐出室１０ａとなり、その
容量が徐々に減少されてゆく。この時、ロータ３が最上
位置から最下位置までの回転範囲にある時は、ベーン４
はロータ３の回転に伴ってベーン室１１より徐々に吐出
し、前記平面部Ａと吐出口１１との重なり合いが少なく
なるため、吐出口１１の開口面積は徐々に増大し、ロー
タが最下位置に来た時に全開となる。その後、ロータ３
が最下位置から最上位置に向って矢印Ｒ方向に回転する
と、前記ベーン４はベーン室１１内に徐々に後退し、前
記平面部Ａと前記吐出口１０との重なり合う割合が増大
して、吐出口の開口面積が減少する。そして、ロータ３
が最上位置にくる手前α°の回転位置にくると、前記吐
出口１０は前記ベーン４によって完全に閉鎖され、ロー
タ３が最上位置を過ぎてさらにα°回転するまでは、前
記吐出口１０は前記ベーン４によって閉鎖された状態が
続く。従って、ロータ３が最上位置にある時から吐出口
９を過ぎる時までの間に、吸入口９と吐出口１０とが連
通ずるということは全く起りえないようになっている。

上述の実施例では吐出口１０の閉鎖期間を吐出口１０の
開口位置を変えることで調整していたが、ベーン４に形
成する連通溝の長さを変えることで調整することもでき
る。すなわち第８図に示すように連通溝２０をベーン４
の一端面から所定距離Ｈをおいて形成し始め、他端４２
においては開口させる。この所定距離Ｈは前記ロータ３
が最上位置にある時から吸入口９を過ぎる時までの間に
前記ベーン４がベーン室１１内に後退する距離である。

従って、ベーン４の吐出量が前記所定距離Ｈの範囲にあ
る時は、前記連通溝２ｏは前記ベーン室１１の内壁によ
って完全に覆われるため、ベーン室１１と吐出口１０と
の連通が断たれる。

第４図はロータ３が最下位置にある時の偏心軸１４の回
転角度を０６とした時の、偏心軸１４の回転角度θと吐
出口１０の開口率（Ｓ’　／Ｓ）及び吐出室１０ａの体
積変化率との関係を示すものである。この図からもわか
るように、ロータ３が最上位置（θ−１８０’）から吸
入口９を過ぎる位置（θ＝１８０°＋α°）までの範囲
にある時は、吸入口９は全閉状態となっている。

前述の実施例ではロータ３の最上位置（第４図中θ−１
８０°）の前後において吐出口１０もしくは連通溝２０
の閉鎖期間を設けたが、θ＝１８０°−α０力〉らθ−
１８０°までの間で吐出口１０もしくは連通ａ２０を閉
鎖すると、その範囲においても吐出空間１０ａの容積減
少が生じているので、吐出空間１０ａ内の空気を過圧縮
してしまうという心配がある。

そこで、本発明の第２実施例ではベーン４の形状を第５
図に示す様にした。すなわち、ベーン４を第１ベーン４
０１と第２ベーン４０２とに分割した。第１ベーン４０
１はその他端４２側において断面り字状のＬ字溝を有し
、第２ヘーン４０２は前記り字溝に嵌まり合うような断
面り字状部材とした。この第１ベーン４０１のＬ字溝と
第２ヘーン４０２の嵌合はゆるく嵌りあっており、第６
図の（ａ）に示すようにベーン４が図中矢印Ｘ方向（す
なわち、ベーン室１１内へ後退する方向）に移動してい
る時は第１ベーン４０１の下溝面４０３が第２ベーン４
０２と当接しながら押し上げる。一方、第６図の（ｂ）
に示すようにベーン４が図中矢印Ｙ方向（すなわち、ベ
ーン室１１内から吐出する方向）に移動する時には、第
１ベーン４０１の上溝面４０４が第２ベーン４０２を引
掛けて移動するため、ベーン４の全長が第１ヘーン４０
１と第２ベーン４０２の遊嵌距離δだけのびることにな
る。従って、ベーン４が後退する時の吐出口ＩＯの閉鎖
時期は第７図に示すようにθ＝１８０°の時であるが、
ベーン４が吐出する時にはベーン４の全長がδだけのび
た分だけ吐出口１０の閉鎖時期が延長され、結局θ−１
８ｏ°がらθ＝１８０’十α°の範囲まで吐出口１ｏが
閉鎖されることになる。前記遊嵌距離δは前述の所定距
離Ｈと等しい値を有するものである。尚、連通′ａ２０
は第１ヘーン４１と第２ベーン４２の両方に渡って形成
されている。

このようなベーン形状とすることにより、θ＝１８０°
前における吐出空気の過圧縮の心配を解消することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明のローリングピストン式回転機
械を用いれば、ベーンが全てベーン室内に収納された時
から吸入口が吐出室に開口するまで吐出室と吐出口との
連通が断たれるので、吐出流体が吐出口から吐出口を介
して吸入口に逆流するという問題はおこりえない。よっ
て、その流体の逆流に起因する騒音、駆動トルクの増大
、回転機械の効率悪化という問題を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例を示す縦断面図、第２図は横断面図、第
３図はベーンを示す斜視図、第４図は作動を示す図、第
５図はベーンの他の実施例を示す斜視図、第６図は第５
図に示すベーンの作動を示す図、第７図は他の実施例の
作動を示す図、第８図はベーンの他の実施例を示す斜視
図、第９図は従来例を示す横断面図である。 １・・・ケーシング、３・・・ロータ、４・・・ヘーン
、９・・・吸入口、９ａ・・・吸入室、１０・・・吐出
０．１０ａ・・・吐出室、１１・・・ベーン室、２０・
・・連通溝。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 第１図 第２図 ｎ 第３図 回転＾度Ｆ！　（ｄｅｇ、） 第４図 第５図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 筒状内周面を有するシリンダと、このシリンダ内に配さ
   れ前記筒状内周面に摺接しながら公転運動を行うロータ
   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前記ロータとによっ
   て形成される空間を吸入室と吐出室に区画形成する板状
   のベーンと、このベーンを収納するために前記シリンダ
   に形成されたベーン室と、前記吸入室に流体を吸入する
   ため前記筒状内周面にて前記吸入室に向けて開口する吸
   入口と、前記吐出室内の流体を吐出するために前記ベー
   ン室に向けて開口する吐出口と、前記吐出室と前記ベー
   ン室とを連通するために前記ベーンに形成した連通溝と
   を備え、少なくとも前記ベーンが前記ベーン室内に全て
   収納された時から、前記ロータと前記筒状内周面との摺
   接位置が前記吸入口の開口位置を過ぎる時まで、前記吸
   入口もしくは前記連通溝の連通が実質遮断されているこ
   とを特徴とするローリングピストン式回転機械。