KR20150145173A

KR20150145173A - 베인 펌프

Info

Publication number: KR20150145173A
Application number: KR1020150057017A
Authority: KR
Inventors: 도모히코 이나바; 세이지 이이; 가스미 미시마
Original assignee: 아이상 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2015-12-29
Also published as: KR101710261B1; JP2016003631A; DE102015006937A1; DE102015006937B4; JP6227489B2

Abstract

(과제) 베인 펌프의 소음을 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
(해결 수단) 베인 펌프 (10) 는, 커버 (30) 와, 로터 (60) 와, 복수의 베인 (72) 을 구비한다. 커버 (30) 는, 로터실 (50) 을 갖는다. 로터 (60) 는, 로터실 (50) 에 수용되어 복수의 홈 (68) 을 갖는다. 복수의 베인 (72) 은, 복수의 홈 (68) 에 배치된다. 커버 (30) 는, 로터실 내벽 (54) 을 갖는다. 복수의 베인 (72) 은, 로터 (60) 의 회전에 수반하여, 로터실 내벽 (54) 을 따라 슬라이딩한다. 로터실 내벽 (54) 은, 복수의 원호부 (90 ∼ 102) 를 포함한다. 복수의 원호부 (90 ∼ 102) 의 각각은, 진원의 원주의 일부이다. 복수의 원호부 (90 ∼ 102) 중, 인접하여 배치되어 있는 2 개의 원호부에서는, 2 개의 원호부 중 일방의 원호부의 반경은, 타방의 원호부의 반경과 상이하다. 일방의 원호부를 포함하는 진원과 타방의 원호부를 포함하는 진원은, 일방의 원호부와 타방의 원호부가 접촉하는 위치에서 내접하고 있다.

Description

베인 펌프{VANE PUMP}

본 명세서에 개시된 기술은, 베인 펌프에 관한 것이다.

특허문헌 1 에는, 베인 펌프가 개시되어 있다. 베인 펌프는, 로터실을 갖는 커버와, 로터실에 수용되고, 외주단으로부터 내주측을 향해 연장되는 복수의 홈을 갖는 로터와, 상기 복수의 홈에 배치되는 복수의 베인을 구비한다. 로터실은, 로터의 외주단과 대향하는 로터실 내벽을 갖는다. 로터는, 로터실 내에 편심하여 배치되어 있고, 로터의 외주단과 로터실 내벽의 거리는, 로터의 둘레 방향의 위치에 따라 상이하다. 로터의 외주단과 로터실 내벽의 거리가 최대인 지점과 최소인 지점을 연결하는 직선은, 로터의 중심을 통과한다 (이하, 당해 직선을「대칭축」이라고 칭한다). 특허문헌 1 의 베인 펌프에서는, 로터실 내벽이 대칭축에 관하여 비대칭으로 되어 있다.

독일 특허출원 공개 제102006032219호 명세서

예를 들어, 특허문헌 1 의 베인 펌프에서는, 로터실 내벽이, 대칭축에 관해서 일방의 측에서는 타원의 원호 형상이고, 대칭축에 관해서 타방의 측에서는, 2 개의 진원의 원호부 사이에 타원의 원호부가 위치하고 있고, 타원의 원호부는, 2 개의 진원의 원호부에 직접적으로 접속되어 있다. 이들 타원의 중심 및 진원의 중심은 일치하고 있다.

상기 베인 펌프에서는, 타원의 원호부와 진원의 원호부가 직접적으로 접속되어 있는 접속 부분에 있어서, 로터실 내벽이 스무스한 면이 되지 않을 가능성이 있다. 이 경우, 로터의 회전에 수반하여 베인이 로터실 내벽을 슬라이딩하면, 타원의 원호부와 진원의 원호부의 접속 부분에 있어서 소음이 발생하는 경우가 있다.

본 명세서에서는, 베인 펌프의 소음을 억제할 수 있는 기술을 제공한다.

본 명세서가 개시하는 베인 펌프는, 커버와, 로터와, 복수의 베인을 구비한다. 커버는 로터실을 갖는다. 로터는 로터실에 수용되고, 외주단으로부터 내주측을 향해 연장되는 복수의 홈을 갖는다. 복수의 베인은 복수의 홈에 배치된다. 커버는, 작동 유체를 로터실에 흡입하는 흡입구와, 작동 유체를 로터실로부터 토출하는 토출구와, 로터의 외주단과 대향하는 로터실 내벽을 추가로 갖는다. 복수의 베인은, 로터의 회전에 수반하여, 로터의 외주단으로부터 돌출되어, 로터실 내벽을 따라 슬라이딩한다. 로터실 내벽은, 복수의 원호부를 포함한다. 복수의 원호부의 각각은, 진원의 원주의 일부이다. 복수의 원호부 중, 인접하여 배치되어 있는 2 개의 원호부에서는, 2 개의 원호부 중 일방의 원호부의 반경은 타방의 원호부의 반경과 상이하다. 일방의 원호부를 포함하는 진원과 타방의 원호부를 포함하는 진원은, 일방의 원호부와 타방의 원호부가 접촉하는 위치에서 내접하고 있다.

상기 베인 펌프에서는, 로터실 내벽이 포함하는 복수의 원호부 중, 인접하여 배치되어 있는 2 개의 원호부에서는, 일방의 원호부를 포함하는 진원과 타방의 원호부를 포함하는 진원이, 일방의 원호부와 타방의 원호부가 접촉하는 위치에서 내접하고 있다. 이 때문에, 로터실 내벽은, 상기 접촉하는 위치 (즉, 2 개의 원호부의 접속 부분) 에 있어서 스무스한 면이 된다. 따라서, 로터의 회전에 수반하여 베인이 로터실 내벽을 슬라이딩할 때에, 베인은 2 개의 원호부의 접속 부분을 스무스하게 슬라이딩한다. 이 결과, 2 개의 원호부의 접속 부분에 있어서의 소음의 발생을 억제할 수 있어 베인 펌프의 소음을 억제할 수 있다.

도 1 은, 자동차에 탑재된 디젤 엔진의 연료 계통을 나타낸다.
도 2 는, 실시예 1 의 베인 펌프의 종단면도를 나타낸다.
도 3 은, 도 2 의 III-III 선에 있어서의 단면도를 나타낸다.
도 4 의 (a) 는, 실시예 1 의 베인의 정면도를 나타내고, 도 4 의 (b) 는, 실시예 1 의 베인의 평면도를 나타낸다.
도 5 는, 실시예 1 의 로터실 내벽의 형상을 나타낸다.
도 6 은, 비교예의 로터실 내벽의 형상을 나타낸다.
도 7 은, 변형예 1 의 로터실 내벽의 형상을 나타낸다.
도 8 은, 변형예 3 의 베인의 정면도를 나타낸다.
도 9 는, 변형예 4 의 베인의 정면도를 나타낸다.

이하에 설명하는 실시예의 주요한 특징을 나열하여 기재한다. 또한, 이하에 기재하는 기술 요소는, 각각 독립적인 기술 요소로서, 단독으로 혹은 각종 조합에 의해 기술적 유용성을 발휘하는 것이다.

(특징 1) 실시예의 베인 펌프에서는, 로터의 직경 방향에 있어서의 로터실 내벽과 로터의 외주단의 거리는, 로터의 둘레 방향의 위치에 따라 상이해도 된다. 로터실은, 상기 거리가 로터의 회전 방향을 향해 증가하고, 흡입구가 개구되어 있는 흡입 영역과, 상기 거리가 로터의 회전 방향을 향해 감소하고, 토출구가 개구되어 있는 토출 영역을 가지고 있어도 된다. 흡입 영역의 로터실 내벽은, 적어도 3 개의 원호부가 연속하여 접속된 형상이어도 된다. 이 구성에 의하면, 흡입 영역의 로터실 내벽이 연속하는 2 개의 원호부에 의해 형성되는 구성과 비교하여, 흡입 영역측의 로터실 내벽이 베인에 의해 마모되는 것을 억제할 수 있다.

(특징 2) 특징 1 에 추가로, 실시예의 베인 펌프에서는, 토출 영역의 로터실 내벽이, 적어도 2 개의 원호부가 연속하여 접속된 형상이어도 된다. 이 구성 에 의하면, 토출 영역에 있어서의 로터실 내벽을 스무스하게 형성할 수 있다.

(특징 3) 실시예의 베인 펌프에서는, 로터의 직경 방향에 있어서의 로터실 내벽과 로터의 외주단의 거리는, 로터의 둘레 방향의 위치에 따라 상이해도 된다. 로터실은, 상기 거리가 로터의 회전 방향을 향해 증가하고, 흡입구가 개구되어 있는 흡입 영역과, 상기 거리가 로터의 회전 방향을 향해 감소하고, 토출구가 개구되어 있는 토출 영역과, 로터의 회전 방향을 향해, 흡입 영역으로부터 토출 영역으로 이행하는 제 1 이행 영역과, 토출 영역으로부터 흡입 영역으로 이행하는 제 2 이행 영역을 추가로 가지고 있어도 된다. 제 1 이행 영역의 로터실 내벽은, 제 1 원호부를 가지고 있고, 제 2 이행 영역의 로터실 내벽은, 제 2 원호부를 가지고 있어도 된다. 제 1 원호부의 중심과, 제 2 원호부의 중심은, 로터의 회전의 중심과 일치하고 있어도 된다. 이 구성에 의하면, 제 1 원호부와 로터의 외주단의 거리가, 로터의 둘레 방향에 걸쳐 일정해진다. 이 때문에, 베인이, 로터의 회전에 수반하여 흡입 영역으로부터 제 1 이행 영역을 거쳐 토출 영역으로 이동할 때의 베인의 진동을 억제할 수 있다. 또, 제 1 원호부와 제 2 원호부를, 로터의 회전의 중심을 기준으로 하여 배치함으로써, 로터실 내벽의 형상을 비교적 용이하게 결정할 수 있다.

(특징 4) 특징 3 에 추가로, 실시예의 베인 펌프에서는, 흡입 영역의 로터실 내벽이, 로터의 회전 방향을 향해, 제 3 원호부와, 제 4 원호부와, 제 5 원호부가 연속하여 접속된 형상을 가지고 있어도 된다. 토출 영역의 로터실 내벽이, 로터의 회전 방향을 향해, 제 6 원호부와, 제 7 원호부가 연속하여 접속된 형상을 가지고 있어도 된다. 제 1 원호부는, 제 5 원호부와 제 6 원호부에 직접적으로 접속되어 있어도 된다. 제 2 원호부는, 제 7 원호부와 제 3 원호부에 직접적으로 접속되어 있어도 된다. 제 3 원호부의 반경 및 제 7 원호부의 반경은 제 1 원호부의 반경보다 크고, 제 5 원호부의 반경 및 제 6 원호부의 반경은 제 2 원호부의 반경보다 작고, 제 4 원호부의 반경은 제 3 원호부의 반경보다 작고, 제 5 원호부의 반경보다 커도 된다. 이 구성에 의하면, 로터실 내벽은, 7 개의 원호부가 연속하여 접속된 형상을 갖는다. 이 때문에, 로터실 내벽의 전체가 스무스한 면이 되어, 베인에 의한 소음의 발생을 보다 억제할 수 있다. 또, 7 개의 원호부의 반경을 상기 관계를 만족하도록 설정함으로써, 인접하는 2 개의 원호부의 반경 차를 비교적 작게 할 수 있어, 인접하는 2 개의 원호부의 곡률 변화를 비교적 완만하게 할 수 있다. 이 때문에, 로터실 내벽의 전체에 걸쳐, 베인에 의한 로터실 내벽의 마모를 억제할 수 있다. 또, 로터실 내벽을 진원의 원호부만으로 구성함으로써, 진원의 원호부 이외의 형상 (예를 들어, 타원의 원호부) 이 포함되는 구성과 비교하여, 로터실 내벽의 형상의 검사나 관리가 용이해진다.

(특징 5) 실시예의 베인 펌프에서는, 복수의 베인의 각각의 외형이 원기둥이어도 된다. 베인의 축 방향과 로터의 축 방향은 평행이어도 된다. 이 구성에서는, 로터가 회전하면, 베인의 측주면이 로터실 내벽과 접촉한다. 베인은 로터의 홈 내에 고정되어 있지 않다. 이 때문에, 로터가 회전하면, 베인은 로터의 홈 내를 자전하면서 로터실 내벽을 따라 슬라이딩한다. 이 결과, 베인의 측주면 전체가 모두 로터실 내벽과 접촉하게 되어, 베인의 마모량을 저감시킬 수 있다.

(특징 6) 특징 5 에 추가로, 실시예의 베인 펌프에서는, 복수의 베인의 각각이, 베인의 축 방향에 있어서의 양 단면 중, 적어도 일방의 단면에, 일방의 단면으로부터 베인의 축 방향으로 연장되는 오목부를 가지고 있어도 된다. 오목부는, 베인의 양 단면을 관통하고 있지 않아도 된다. 이 구성에 의하면, 오목부의 크기를 조절함으로써, 베인의 질량을 조정할 수 있다. 이 때문에, 로터의 회전에 수반하여 베인에 발생하는 원심력을 적절히 제어할 수 있다. 또, 오목부는 베인의 양 단면을 관통하고 있지 않다. 이 때문에, 베인의 단면에 개구되는 오목부와, 커버에 형성된 흡입구가, 로터의 회전에 수반하여 연통하는 구성이어도, 흡입구로부터 흡입된 작동 유체가 오목부를 통과하여 커버에 접촉하는 경우는 없다. 따라서, 작동 유체에 더스트 등의 이물질이 혼입된 경우에 있어서, 이물질이 베인의 오목부를 통과하여 커버에 충돌하는 경우가 없어져, 이물질에 의해 커버가 마모되는 것을 억제할 수 있다.

실시예 1

도면을 참조하여 본 실시예의 베인 펌프 (10) 에 대해 설명한다. 베인 펌프 (10) 는, 자동차에 탑재된 디젤 엔진용의 저압 펌프에 적용된다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 베인 펌프 (10) 는, 전동 모터 (12) 에 의해 구동되고, 연료 탱크 (14) 로부터 연료 (예를 들어, 경유) 를 빨아 올려 고압 펌프 (16) 에 공급한다. 고압 펌프 (16) 에 공급된 연료는, 코먼 레일 (18) 에 공급되어, 인젝터 (20) 로부터 엔진의 연소실 (도시 생략) 에 분사된다.

도 2, 3 에 나타내는 바와 같이, 베인 펌프 (10) 는, 커버 (30) 와, 로터 (60) 와, 베인 (72) 과, 샤프트 (80) 를 구비한다. 또한, 도 2 에서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해서, 로터 (60) 및 베인 (72) 은 그레이톤으로 나타내고, 단면이 아니라 외형을 도시하고 있다.

커버 (30) 는, 소결강제이며, 기계 가공에 의해 형성된다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 커버 (30) 는, 원기둥상의 상부 커버 (32) 와, 원기둥상의 하부 커버 (42) 를 갖는다. 상부 커버 (32) 는, 상부 커버 (32) 의 축 방향 (즉, 지면의 상하 방향) 으로 연장됨과 함께, 하방으로 개구되는 기둥상의 오목부를 갖는다. 하부 커버 (42) 는, 상부 커버 (32) 의 하면에 장착되어 있고, 당해 오목부의 개구를 덮고 있다. 이로 인해, 커버 (30) 의 내부에는, 기둥상의 공간인 로터실 (50) 이 형성된다. 로터실 (50) 의 내표면은, 상면 (52) 과, 내벽 (54) 과, 하면 (56) 을 갖는다. 상면 (52) 과 하면 (56) 은 평행하게 마주보고 있다. 또한, 내벽 (54) 이 「로터실 내벽」의 일례에 상당한다.

도 2, 3 에 나타내는 바와 같이, 로터실 (50) 에는 원기둥상의 로터 (60) 가 배치되어 있다. 로터 (60) 의 중심 (O) (도 3 참조) 에는, 로터 (60) 를 축 방향으로 관통하는 삽입 통과공이 형성되어 있다. 샤프트 (80) 는, 당해 삽입 통과공에 삽입 통과된 상태에서 로터 (60) 와 연결되어 있다. 샤프트 (80) 는, 로터 (60) 의 상방에 있어서, 상부 커버 (32) 에 고정된 베어링 (82) 을 통해, 상부 커버 (32) 에 회전 가능하게 유지되어 있다. 샤프트 (80) 의 하단은, 로터 (60) 의 하방에 있어서, 하부 커버 (42) 에 고정된 베어링 (84) 을 통해, 하부 커버 (42) 에 회전 가능하게 유지되어 있다. 샤프트 (80) 의 중심 축선과 로터 (60) 의 중심 축선은 일치하고 있다. 샤프트 (80) 의 상부는, 전동 모터 (12) (도 1 참조) 에 접속되어 있다. 전동 모터 (12) 가 구동되어 샤프트 (80) 가 회전함으로써, 로터 (60) 가 중심 (O) 을 중심으로 하여 로터실 (50) 내에서 회전한다. 로터 (60) 는, 도 3 에 있어서 회전 방향 (R) 의 방향으로 회전한다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 로터 (60) 의 외표면은, 상면 (62) 과, 외주면 (64) 과, 하면 (66) 을 갖는다. 로터 (60) 의 두께 (즉, 로터 (60) 의 축 방향의 길이) 는, 로터실 (50) 의 높이와 거의 동일하다. 로터 (60) 의 상면 (62) 은, 로터실 (50) 의 상면 (52) 과 약간의 간극을 가지고 대향하고 있고, 마찬가지로, 로터 (60) 의 하면 (66) 은, 로터실 (50) 의 하면 (56) 과 약간의 간극을 가지고 대향하고 있다. 로터 (60) 의 외주면 (64) 은, 로터 (60) 의 전체 둘레에 걸쳐, 로터실 (50) 의 내벽 (54) 과 간격을 두고 대향하고 있다 (도 3 참조). 즉, 외주면 (64) 은 내벽 (54) 과는 접촉하고 있지 않다. 로터 (60) 의 직경 방향에 있어서의, 내벽 (54) 과 외주면 (64) 의 거리를 d 로 하면, 거리 (d) 는, 로터 (60) 의 둘레 방향에 있어서의 일부에 있어서 상이하다. 또한, 외주면 (64) 은, 「외주단」의 일례에 상당한다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 로터실 (50) 은, 그 외주 부분에, 흡입 영역 (86), 토출 영역 (87), 제 1 이행 영역 (88) 및 제 2 이행 영역 (89) 을 갖는다. 거리 (d) 가 회전 방향 (R) 을 향해 증가하는 영역이 흡입 영역 (86) 이다. 거리 (d) 가 회전 방향 (R) 을 향해 감소하는 영역이 토출 영역 (87) 이다. 제 1 이행 영역 (88) 은, 회전 방향 (R) 을 향해 흡입 영역 (86) 으로부터 토출 영역 (87) 으로 이행하는 부분에 위치하고 있다. 제 2 이행 영역 (89) 은, 회전 방향 (R) 을 향해 토출 영역 (87) 으로부터 흡입 영역 (86) 으로 이행하는 부분에 위치하고 있다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 하부 커버 (42) 에는, 흡입 통로 (48) 가 형성되어 있다. 흡입 통로 (48) 의 상단에는 흡입구 (46) 가 형성되어 있다. 흡입구 (46) 는, 로터실 (50) 의 흡입 영역 (86) 에 개구되어 있다. 상부 커버 (32) 에는, 2 개의 토출 통로 (38 (38a, 38b)) 가 형성되어 있다. 토출 통로 (38a, 38b) 의 하단에는, 토출구 (36 (36a, 36b)) 가 각각 형성되어 있다. 토출구 (36) 는, 로터실 (50) 의 토출 영역 (87) 에 개구되어 있다.

도 2, 3 에 나타내는 바와 같이, 로터 (60) 의 외주면 (64) 에는, 5 개의 홈 (68) 이, 둘레 방향으로 등간격으로 형성되어 있다. 홈 (68) 의 각각은, 동일 형상을 갖는다. 홈 (68) 은, 로터 (60) 의 상면 (62) 으로부터 하면 (66) 까지 축 방향으로 연장됨과 함께, 로터 (60) 의 외주면 (64) 으로부터 내주측 (엄밀하게는, 직경 방향 내측) 을 향해 연장되어 있다. 홈 (68) 의 내벽은, 평행하게 대향하는 2 개의 측면과, 이들 2 개의 측면에 직교하는 바닥면에 의해 구성되어 있다. 홈 (68) 의 각각에는, 베인 (72) 이 배치되어 있다.

여기서, 도 4 를 참조하여 베인 (72) 의 형상에 대해 설명한다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 베인 (72) 의 외형은 원기둥상이다. 베인 (72) 은 고탄소 크롬강에 의해 형성되어 있다. 베인 (72) 의 외표면은, 상면 (74) 과, 측주면 (76) 과, 하면 (78) 을 갖는다. 베인 (72) 은, 상면 (74) 에, 상면 (74) 으로부터 축 방향 (즉, 도 4 의 (a) 의 상하 방향) 으로 연장되는 원기둥상의 오목부 (75) 를 가지고 있다. 오목부 (75) 의 축 방향의 길이는, 베인 (72) 의 축 방향의 길이보다 짧다. 즉, 오목부 (75) 는, 베인 (72) 의 상면 (74) 에 개구되는 한편, 하면 (78) 에는 개구되어 있지 않고, 베인 (72) 을 관통하고 있지 않다. 구체적으로는, 오목부 (75) 의 축 방향의 길이는, 베인 (72) 의 축 방향에 있어서의 길이의 절반보다 길다. 도 4 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 베인 (72) 을 평면에서 보면, 오목부 (75) 의 바닥면은, 상면 (74) 과 동심원상으로 되어 있다.

베인 (72) 은, 오목부 (75) 의 개구가 상부 커버 (32) 측에 위치하도록 홈 (68) 에 배치된다. 도 2, 3 에 나타내는 바와 같이, 베인 (72) 의 축 방향은, 로터 (60) 의 축 방향과 평행하다. 베인 (72) 의 높이는, 로터 (60) 의 두께와 거의 동일하다. 베인 (72) 의 상면 (74) 은, 로터실 (50) 의 상면 (52) 과 약간의 간극을 가지고 대향하고 있고, 마찬가지로, 베인 (72) 의 하면 (78) 은, 로터실 (50) 의 하면 (56) 과 약간의 간극을 가지고 대향하고 있다. 베인 (72) 의 오목부 (75) 는, 로터 (60) 의 회전에 수반하여, 토출구 (36a, 36b) 와 연통한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 베인 (72) 의 외경은, 홈 (68) 의 폭과 거의 동일하다. 베인 (72) 은, 홈 (68) 내를, 로터 (60) 의 직경 방향으로 이동 가능함과 함께, 베인 (72) 의 중심 축선 둘레로 회전 가능하다. 로터 (60) 가 회전하면, 베인 (72) 은 원심력에 의해 로터 (60) 의 직경 방향 외측으로 돌출되고, 중심 축선 둘레를 자전하면서 로터실 (50) 의 내벽 (54) 을 따라 슬라이딩한다. 이 때문에, 베인 (72) 의 측주면 (76) 은, 로터 (60) 의 회전에 수반하여, 그 전체가 내벽 (54) 과 접촉한다. 이로 인해, 베인이 판상인 구성과 비교하여, 베인 (72) 의 측주면 (76) 의 마모량을 저감시킬 수 있다.

홈 (68) 에는, 홈 (68) 의 2 개의 측면 및 바닥면과 베인 (72) (엄밀하게는, 베인 (72) 의 측주면 (76) 중, 홈 (68) 의 바닥면과 대향하는 부분의 측주면 (76)) 과, 로터실 (50) 의 상면 (52) 과, 하면 (56) 에 의해, 공간 (69) 이 구획되어 있다. 로터실 (50) 에는, 로터 (60) 의 외주면 (64) 과, 내벽 (54) 과, 이웃하는 2 개의 베인 (72, 72) (엄밀하게는 각 베인 (72) 의 측주면 (76)) 과, 로터실 (50) 의 상면 (52) 과, 하면 (56) 에 의해, 공간 (71) 이 구획되어 있다.

로터 (60) 의 외주면 (64) 에는, 연통 홈 (70) 이, 각 홈 (68) 에 대해 회전 방향 (R) 측으로, 각 홈 (68) 에 인접하여 형성되어 있다. 연통 홈 (70) 은, 로터 (60) 의 상면 (62) 에 개구되는 연통 홈 (70) 과, 로터 (60) 의 하면 (66) 에 개구되는 연통 홈 (70) 으로, 1 쌍의 연통 홈 (70) 을 구성하고 있다. 이 때문에, 로터 (60) 에는 5 쌍의 연통 홈 (70) 이 형성되어 있다. 연통 홈 (70) 은, 공간 (69) 과 공간 (71) 을 연통시키고 있다. 공간 (69), 연통 홈 (70) 및 공간 (71) 에 의해, 펌프실 (73) 이 구성된다.

펌프실 (73) 은, 로터 (60) 의 회전에 수반하여, 흡입 영역 (86), 제 1 이행 영역 (88), 토출 영역 (87), 제 2 이행 영역 (89) 의 순서로 이동한다. 펌프실 (73) 의 용적은, 흡입 영역 (86) 을 이동하는 과정에서는 증가하고, 토출 영역 (87) 을 이동하는 과정에서는 감소한다 (엄밀하게는, 펌프실 (73) 이 이동하여 제 1 이행 영역 (88) 에 접어들고 있어도, 펌프실 (73) 의 적어도 일부가 흡입 영역 (86) 에 위치하고 있으면, 펌프실 (73) 의 용적은 증가하고, 또, 펌프실 (73) 의 적어도 일부가 토출 영역 (87) 에 위치하고 있으면, 펌프실 (73) 이 제 1 이행 영역 (88) 에 위치하고 있어도, 펌프실 (73) 의 용적은 감소한다).

흡입구 (46) 및 토출구 (36) 는, 로터 (60) 의 회전에 수반하여 펌프실 (73) 과 연통하는 위치에 위치하고 있다. 구체적으로는, 로터 (60) 의 회전에 수반하여, 흡입구 (46) 는, 펌프실 (73) 중 공간 (71) 및 연통 홈 (70) 과 연통하고, 토출구 (36a) 는 공간 (69) 과 연통 홈 (70) 과 연통하고, 토출구 (36b) 는 공간 (71) 및 연통 홈 (70) 과 연통한다.

다음으로, 도 5 를 참조하여 로터실 (50) 의 내벽 (54) 의 형상에 대해 설명한다. 도 5 에서는, 내벽 (54) 을 실선으로 나타내고, 로터 (60) 의 외주면 (64) 을 이점 쇄선으로 나타내고 있다. 도 5 에서는, 설명을 간단하게 하기 위해, 로터 (60) 의 회전의 중심 (O) 을 원점으로 하고, 지면의 상하 방향으로 y 축을 취하고, y 축과 직교하는 방향으로 x 축을 취한다. 또한, 도 5 의 내벽 (54) 은, 도 3 의 내벽 (54) 을 회전시키지 않고 도시하고 있다. 내벽 (54) 은, 7 개의 원호부, 즉, 회전 방향 (R) 을 향해 순서대로, 제 1 원호부 (90), 제 6 원호부 (92), 제 7 원호부 (94), 제 2 원호부 (96), 제 3 원호부 (98), 제 4 원호부 (100), 제 5 원호부 (102) 에 의해 구성되어 있다.

제 1 원호부 (90) 는, 반경 (R1) 이 약 16.7 ㎜ 인 진원의 원주의 일부이다. 제 1 이행 영역 (88) 에 있어서의 내벽 (54) 은, 제 1 원호부 (90) 에 의해 구성되어 있다. 제 1 원호부 (90) 는, +y 축 방향측에 위치하고 있고, 그 중심 (O1) 은 중심 (O) 과 일치하고 있다. 이 때문에, 제 1 이행 영역 (88) 에 있어서의 거리 (d) 는, 둘레 방향에 걸쳐 일정하다. 제 2 원호부 (96) 는, 반경 (R2) 이 약 15.0 ㎜ 인 진원의 원주의 일부이다. 제 2 이행 영역 (89) 에 있어서의 내벽 (54) 은, 제 2 원호부 (96) 에 의해 구성되어 있다. 제 2 원호부 (96) 는, -y 축 방향측에 위치하고 있고, 그 중심 (O2) 은 중심 (O) 과 일치하고 있다. 이 때문에, 제 2 이행 영역 (89) 에서는, 거리 (d) 는, 둘레 방향에 걸쳐 일정하다. 거리 (d) 는, 제 1 이행 영역 (88) 에 있어서 최대이며, 제 2 이행 영역 (89) 에 있어서 최소로 되어 있다. 제 1 원호부 (90) 의 중심각 (a1) 과 제 2 원호부 (96) 의 중심각 (a2) 은 동일하고, 중심각 (a1, a2) 은 y 축에 의해 이등분되어 있다. 즉, 제 1 원호부 (90) 및 제 2 원호부 (96) 는, y 축에 관하여 각각 선대칭이다. 또한, 중심각 (a1) 은 92°∼ 102°인 것이 바람직하고, 중심각 (a2) 은 95°∼ 105°인 것이 바람직하다.

흡입 영역 (86) 에 있어서의 내벽 (54) 은, 3 개의 원호부 (즉, 제 3 원호부 (98), 제 4 원호부 (100) 및 제 5 원호부 (102)) 에 의해 구성되어 있다. 3 개의 원호부 (98 ∼ 102) 는, -x 축 방향측에 위치하고 있다. 제 3 원호부 (98) 의 중심 (O3), 제 4 원호부 (100) 의 중심 (O4) 및 제 5 원호부 (102) 의 중심 (O5) 은, 모두 중심 (O) 으로부터 어긋난 위치에 위치하고 있다. 특히, 중심 (O4) 은, 중심 (O) 을 제외한 y 축 상에 위치하고 있다. 제 3 원호부 (98) 는, 반경 (R3) 이 약 18.5 ㎜ 인 진원의 원주의 일부이다. 제 3 원호부 (98) 는, 제 2 원호부 (96) 와 점 (T1) 에 있어서 인접하고 있다. 제 3 원호부 (98) 를 포함하는 진원과, 제 2 원호부 (96) 를 포함하는 진원은, 점 (T1) 에 있어서 내접하고 있다. 제 5 원호부 (102) 는, 반경 (R5) 이 약 12.5 ㎜ 인 진원의 원주의 일부이다. 제 5 원호부 (102) 는, 제 1 원호부 (90) 와 점 (T4) 에 있어서 인접하고 있다. 제 5 원호부 (102) 를 포함하는 진원과 제 1 원호부 (90) 를 포함하는 진원은, 점 (T4) 에 있어서 내접하고 있다. 제 4 원호부 (100) 는, 반경 (R4) 이 약 15.8 ㎜ 인 진원의 원주의 일부이다. 제 4 원호부 (100) 는, 제 3 원호부 (98) 와 점 (T2) 에 있어서 인접하고 있음과 함께, 제 5 원호부 (102) 와 점 (T3) 에 있어서 인접하고 있다. 제 4 원호부 (100) 를 포함하는 진원은, 제 3 원호부 (98) 를 포함하는 진원과, 점 (T2) 에 있어서 내접함과 함께, 제 5 원호부 (102) 를 포함하는 진원과, 점 (T4) 에 있어서 내접하고 있다. 즉, 흡입 영역 (86) 에 있어서의 내벽 (54) 은, 반경이 상이한 3 개의 원호부가 연속하여 접속됨으로써 형성되어 있다.

토출 영역 (87) 에 있어서의 내벽 (54) 은, 2 개의 원호부 (즉, 제 6 원호부 (92) 및 제 7 원호부 (94)) 에 의해 구성되어 있다. 2 개의 원호부 (92, 94) 는, +x 축 방향측에 위치하고 있다. 제 6 원호부 (92) 의 중심 (O6) 및 제 7 원호부 (94) 의 중심 (O7) 은, 모두 중심 (O) 으로부터 어긋난 위치에 위치하고 있다. 제 6 원호부 (92) 는, 반경 (R6) 이 약 13.6 ㎜ 인 진원의 원주의 일부이다. 제 6 원호부 (92) 는, 제 1 원호부 (90) 와 점 (T5) 에 있어서 인접하고 있다. 제 6 원호부 (92) 를 포함하는 진원과, 제 1 원호부 (90) 를 포함하는 진원은, 점 (T5) 에 있어서 내접하고 있다. 제 7 원호부 (94) 는, 반경 (R7) 이 약 19.4 ㎜ 인 진원의 원주의 일부이다. 제 7 원호부 (94) 는, 제 2 원호부 (96) 와 점 (T7) 에 있어서 인접하고 있다. 제 7 원호부 (94) 를 포함하는 진원과, 제 2 원호부 (96) 를 포함하는 진원은, 점 (T7) 에 있어서 내접하고 있다. 제 6 원호부 (92) 는, 제 7 원호부 (94) 와 점 (T6) 에 있어서 인접하고 있다. 제 6 원호부 (92) 를 포함하는 진원과, 제 7 원호부 (94) 를 포함하는 진원은, 점 (T6) 에 있어서 내접하고 있다. 즉, 토출 영역 (87) 에 있어서의 내벽 (54) 은, 반경이 상이한 2 개의 원호부가 연속하여 접속됨으로써 형성되어 있다.

제 1 원호부 (90) 의 반경 (R1) ∼ 제 7 원호부 (94) 의 반경 (R7) 사이에는, 다음의 관계, 즉, R3 ＞ R1, R7 ＞ R1, R5 ＜ R2, R6 ＜ R2, R3 ＞ R4 ＞ R5 가 성립되어 있다. 또, 인접하는 2 개의 원호부의 반경 차는, R1 - R6 = 약 3.1 ㎜, R6 - R7 = 약 5.8 ㎜, R7 - R2 = 약 4.4 ㎜, R2 - R3 = 약 3.5 ㎜, R3 - R4 = 약 2.7 ㎜, R4 - R5 = 약 3.3 ㎜, R5 - R1 = 약 4.2 ㎜ 이다 (절대값 기호는 생략). 또한, 인접하는 2 개의 원호부의 반경 차는, 약 7 ㎜ 이하인 것이 바람직하다.

로터실 (50) 의 내벽 (54) 의 형상은, 다음과 같이 결정된다. 즉, 로터 (60) 의 외경에 따라, 먼저 제 2 원호부 (96) 의 반경 (R2) 및 중심각 (a2) 이 결정된다. 다음으로, 베인 펌프 (10) 의 요구 유량 및 로터 (60) 의 회전 속도 에 따라, 제 1 원호부 (90) 의 반경 (R1) 및 중심각 (a1) 이 결정된다. 계속해서, 제 3 원호부 (98) 가 점 (T1) 에 있어서 제 2 원호부 (96) 와 내접하고, 제 5 원호부 (102) 가 점 (T4) 에 있어서 제 1 원호부 (90) 와 내접하고, 또한 제 4 원호부 (100) 가 점 (T2, T3) 에서 제 3 원호부 (98), 제 5 원호부 (102) 와 각각 내접하도록, 원호부 (98, 100, 102) 의 반경 (R3, R4, R5) 및 중심각이 각각 결정된다. 또, 제 6 원호부 (92) 가 점 (T5) 에 있어서 제 1 원호부 (90) 와 내접하고, 제 7 원호부 (94) 가 점 (T7) 에 있어서 제 2 원호부 (96) 와 내접하고, 또한 제 6 원호부 (92) 와 제 7 원호부 (94) 가 점 (T6) 에 있어서 내접하도록, 원호부 (92, 94) 의 반경 (R6, R7) 및 중심각이 각각 결정된다. 상기 서술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 제 3 원호부 (98) ∼ 제 7 원호부 (94) 의 위치는, 제 1 원호부 (90) 와 제 2 원호부 (96) 를 기준으로 결정된다. 그리고, 제 1 원호부 (90) 와 제 2 원호부 (96) 의 위치는, 로터 (60) 의 중심 (O) 을 기준으로 결정된다. 이 때문에, 제 1 원호부 (90) 와 제 2 원호부 (96) 의 위치를 결정할 때에, 기준이 되는 점이 없는 구성 (즉, 중심 (O1, O2) 이 중심 (O) 으로부터 어긋나 있는 구성) 과 비교하여, 제 3 원호부 (98) ∼ 제 7 원호부 (94) 의 반경 (R3 ∼ R7) 및 중심각을 결정하기 쉬워져, 내벽 (54) 의 형상을 비교적 용이하게 결정할 수 있다.

다음으로, 도 3 을 참조하여 베인 펌프 (10) 의 동작에 대해 설명한다. 전동 모터 (12) (도 1 참조) 가 구동되어 샤프트 (80) 가 회전하면, 로터 (60) 가, 샤프트 (80) 와 일체가 되어 회전한다. 로터 (60) 가 회전하면, 베인 (72) 이, 원심력에 의해 로터 (60) 의 직경 방향 외측으로 돌출되고, 베인 (72) 의 중심 축선 둘레를 자전하면서 로터실 (50) 의 내벽 (54) 을 따라 슬라이딩한다. 베인 (72) 이 내벽 (54) 을 따라 슬라이딩하면, 펌프실 (73) 의 용적이 변화한다. 구체적으로는, 흡입 영역 (86) 에서는, 펌프실 (73) 의 용적이 증가한다. 이로 인해, 연료가, 연료 탱크 (14) (도 1 참조) 로부터 흡입 통로 (48) (도 2 참조) 및 흡입구 (46) 를 거쳐 펌프실 (73) 에 흡입된다. 펌프실 (73) 은, 로터 (60) 의 회전에 수반하여 제 1 이행 영역 (88) 을 거쳐 토출 영역 (87) 으로 이동한다. 토출 영역 (87) 에서는, 펌프실 (73) 의 용적이 감소한다. 이로 인해, 펌프실 (73) 내의 연료는 압축되어, 토출구 (36a, 36b) 로부터 토출 통로 (38a, 38b) (도 2 참조) 에 토출된다. 연료는, 토출 통로 (38) 를 거쳐 고압 펌프 (16) (도 1 참조) 에 보내진다. 펌프실 (73) 은, 로터 (60) 의 회전에 수반하여 제 2 이행 영역 (89) 을 거쳐 흡입 영역 (86) 으로 이동하고, 이하, 동일한 동작이 반복된다. 또한, 연료는,「작동 유체」의 일례에 상당한다.

상기 베인 펌프 (10) 에서는, 내벽 (54) 이 7 개의 원호부 (90 ∼ 102) 를 갖는다. 7 개의 원호부 (90 ∼ 102) 중 인접하는 2 개의 원호부는, 서로 인접하는 점 (T1 ∼ T7) 에 있어서 내접 관계에 있다. 이 때문에, 인접하는 2 개의 원호부는, 점 (T1 ∼ T7) 에 있어서 스무스하게 접속되고, 그 결과, 스무스한 면을 구성한다. 따라서, 베인 (72) 이 내벽 (54) 을 슬라이딩할 때에, 베인 (72) 은 점 (T1 ∼ T7) 에 있어서 덜컹거리지 않고, 스무스하게 슬라이딩한다. 이로 인해, 베인 (72) 이 점 (T1 ∼ T7) 을 통과할 때에 소음이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 특히, 본 실시예에서는, 내벽 (54) 이, 7 개의 원호부 (90 ∼ 102) 에 의해서만 구성되어 있다. 이 때문에, 내벽 (54) 이 전체 둘레에 걸쳐 스무스한 면이 되어, 베인 (72) 이 내벽 (54) 을 슬라이딩할 때의 소음의 발생을 보다 억제할 수 있다. 또, 내벽 (54) 을 원호부 (90 ∼ 102) (즉, 진원의 원호부) 만으로 구성함으로써, 진원의 원호부 이외의 형상이 포함되는 구성과 비교하여, 내벽 (54) 의 형상의 검사나 관리가 용이해진다. 구체적으로는, 예를 들어 내벽 (54) 이 타원의 원호부도 갖는 경우에는, 타원의 원호부는, 그 중심으로부터의 거리가 일정하지 않기 때문에, 내벽 (54) 의 형상이 설계대로인지에 대한 검사에 시간이 걸려, 관리가 복잡해진다. 한편, 내벽 (54) 이 복수의 진원의 원호부만으로 구성되어 있는 경우에는, 각 원호부의 중심으로부터의 거리 (즉, 반경) 가, 설계값으로부터 얼만큼 어긋나 있는지를 관리하기만 해도 된다. 예를 들어, 본 실시예와 같이 내벽 (54) 이 7 개의 원호부 (90 ∼ 102) 에 의해 구성되어 있는 경우에는, 7 개의 값을 관리하기만 해도 된다. 이 때문에, 내벽 (54) 의 형상의 검사가 비교적 단시간에 완료되어, 관리가 용이해진다.

또, 흡입 영역 (86) 에서는, 거리 (d) 가 회전 방향 (R) 을 향해 증가하기 때문에, 흡입 영역 (86) 에 있어서의 베인 (72) 의 원심력은, 회전 방향 (R) 을 향해 증가한다. 또, 흡입 영역 (86) 에서는, 펌프실 (73) 내의 압력은 회전 방향 (R) 을 향해 저하되기 때문에, 베인 (72) 은 내벽 (54) 에 눌린 상태에서 내벽 (54) 을 슬라이딩한다. 이 때문에, 흡입 영역 (86) 에서는, 토출 영역 (87) 보다, 베인 (72) 에 의한 내벽 (54) 의 마모가 발생하기 쉽다. 상기 베인 펌프 (10) 에서는, 흡입 영역 (86) 에 있어서의 내벽 (54) 이, 3 개의 원호부 (즉, 제 3 원호부 (98), 제 4 원호부 (100) 및 제 5 원호부 (102)) 에 의해 구성되어 있다. 이 때문에, 흡입 영역 (86) 에 있어서의 내벽 (54) 이 2 개의 원호부에 의해 구성되는 경우와 비교하여, 인접하는 2 개의 원호부의 반경 차를 작게 하기 쉬워져, 곡률 변화를 완만하게 하기 쉬워진다. 따라서, 베인 (72) 에 의한 내벽 (54) 의 마모가 발생하기 쉬운 흡입 영역 (86) 에 있어서도, 마모량을 억제하기 쉬워진다. 특히, 본 실시예에서는, R3 ＞ R4 ＞ R5 가 성립되기 때문에, 인접하는 2 개의 원호부의 반경 차를 확실하게 작게 할 수 있어, 흡입 영역 (86) 에 있어서의 내벽 (54) 의 마모량을 적절히 억제할 수 있다.

본원 발명자들은, 상기 효과를 확인하기 위해서, 흡입 영역 (86) 에 있어서의 내벽을 구성하는 복수의 원호부 중, 인접하는 2 개의 원호부의 반경 차와 내벽의 마모량의 관계를 조사하는 실험을 실시하였다. 이 실험에서는, 내벽 (54) 과, 도 6 에 나타내는 비교예의 내벽 (154) 을 비교한다. 상기 서술한 바와 같이, 내벽 (54) 은, 흡입 영역 (86) 에 있어서, R3 ＞ R4 ＞ R5 의 관계를 만족하는 3 개의 원호부 (98 ∼ 102) 에 의해 구성되어 있다. 한편, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 내벽 (154) 은, 흡입 영역 (86) 에 있어서 2 개의 원호부 (118, 120) 에 의해 구성되어 있다. 이하, 내벽 (154) 의 형상을 구체적으로 설명한다.

내벽 (154) 의 형상은, y 축에 관하여 선대칭이다. 원호부 (110, 116) 의 각 중심은, 로터 (60) (도시 생략) 의 중심 (O) 과 일치하고 있다. 한편, 원호부 (118, 120) 의 각 중심 (도시 생략) 은, 중심 (O) 으로부터 어긋난 위치에 위치하고 있다. 원호부 (110, 116, 118, 120) 중, 인접하는 2 개의 원호부는, 점 (T11, T12, T13) 에 있어서 서로 내접하고 있다. 원호부 (112, 114) 는, 원호부 (120, 118) 와 y 축에 관하여 각각 선대칭이다 (즉, 원호부 (110, 112, 114, 116) 는, 점 (T14, T15, T16) 에 있어서 서로 내접하고 있다). 원호부 (110) 의 반경 (R11) 은 약 17.1 ㎜ 이고, 원호부 (116) 의 반경 (R12) 은 약 14.6 ㎜ 이고, 원호부 (120, 112) 의 각 반경 (R14, R15) 은 약 12.8 ㎜ 이며, 원호부 (118, 114) 의 각 반경 (R13, R16) 은 약 21.9 ㎜ 이다. 또, 인접하는 2 개의 원호부의 반경 차는, R11 - R15 = R14 - R11 = 약 4.3 ㎜, R15 - R16 = R13 - R14 = 약 9.1 ㎜, R16 - R12 = R12 - R13 = 약 7.3 ㎜ 로 되어 있다 (절대값 기호는 생략).

로터 (60) 를 동등한 회전수로 일정시간 회전시켜, 베인 (72) 에 의한 내벽 (54) 및 내벽 (154) 의 마모량을 조사한 결과, 내벽 (154) 은, 흡입 영역 (86) 의 점 (T12) 에 있어서, 약 20 ∼ 30 ㎛ 의 마모가 발생한 것에 반해, 내벽 (54) 은, 전체 둘레에 걸쳐 마모가 발생하지 않았다. 내벽 (154) 의 점 (T12) 에 있어서의 2 개의 원호부 (118, 120) 의 반경 차는 약 9.1 ㎜ 이다. 한편, 내벽 (54) 의 점 (T2) 에 있어서의 2 개의 원호부 (98, 100) 의 반경 차는 약 2.7 ㎜ 이고, 점 (T3) 에 있어서의 2 개의 원호부 (100, 102) 의 반경 차는 약 3.3 ㎜ 이다. 즉, 비교예의 반경 차 쪽이, 본 실시예의 반경 차보다, 약 6 ㎜ 크다.

여기서, 내벽 형상 결정의 기준이 되는 제 1 이행 영역 (88) 및 제 2 이행 영역 (89) 에 있어서의 비교예의 원호부 (110, 116) 의 반경과, 본 실시예의 원호부 (90, 96) 의 반경을 각각 비교하면, 제 1 이행 영역 (88) 에서는 R11 - R1 = 약 0.4 ㎜ 의 차가 있고, 제 2 이행 영역 (89) 에서는 R12 - R2 = 약 0.4 ㎜ 의 차가 있다 (절대값 기호는 생략). 즉, 제 1 이행 영역 (88) 및 제 2 이행 영역 (89) 에 있어서의, 비교예와 본 실시예의 원호부의 반경은, 각각 엄밀하게는 동일하지 않다. 그러나, 비교예와 본 실시예에 있어서의, 인접하는 2 개의 원호부의 반경 차의 차이 (약 6 ㎜) 는, 상기 차 (약 0.4 ㎜) 와 비교하면 매우 크다. 이 점에서, 흡입 영역 (86) 에 있어서의 내벽을 구성하는 원호부의 수를 2 개에서 3 개로 변경하고, 또, 3 개의 원호부 중 중앙의 원호부의 반경의 값을, 그 양측의 2 개의 원호부의 반경값 사이로 설정함으로써, 흡입 영역 (86) 에 있어서의 인접하는 2 개의 원호부의 반경 차를 대폭 작게 할 수 있는 것을 알 수 있다. 이 실험에 의해, 흡입 영역 (86) 에 있어서의 인접하는 2 개의 원호부의 반경 차를 작게 함으로써, 흡입 영역 (86) 에 있어서의 내벽의 마모를 억제할 수 있는 것이 확인되었다.

또, 상기 베인 펌프 (10) 에서는, 토출 영역 (87) 에 있어서의 내벽 (54) 이, 2 개의 원호부 (92, 94) 에 의해 구성되어 있다. 여기서, 비교예에 있어서도, 토출 영역 (87) 에 있어서의 내벽 (154) 은, 2 개의 원호부 (112, 114) (즉, 내벽 (54) 과 동 수의 원호부) 에 의해 구성되어 있다. 그러나, 내벽 (54) 의 점 (T6) 에 있어서의 원호부 (92, 94) 의 반경 차는, 약 5.8 ㎜ 인 데에 반해, 내벽 (154) 의 점 (T15) 에 있어서의 원호부 (112, 114) 의 반경 차는 약 9.1 ㎜ 로, 전자인 쪽이 대폭 작다. 이것은, 내벽을 구성하는 원호부의 개수에서 기인하는 것으로 생각된다. 즉, 비교예의 내벽 (154) 은 6 개의 원호부에 의해 구성되는 것에 반해, 본 실시예의 내벽 (54) 은 7 개의 원호부에 의해 구성된다. 이로 인해, 토출 영역 (87) 에 있어서도 인접하는 2 개의 원호부 (92, 94) 의 반경 차를 작게 할 수 있었던 것으로 생각된다. 상기 베인 펌프 (10) 에서는, 흡입 영역 (86) 뿐만 아니라, 토출 영역 (87) 에 있어서도, 내벽 (54) 의 베인 (72) 에 의한 마모를 억제할 수 있다.

또, 상기 베인 펌프 (10) 에서는, 제 1 이행 영역 (88) 에서는 거리 (d) 가 둘레 방향에 걸쳐 일정하다. 이 때문에, 펌프실 (73) 이 흡입 영역 (86) 으로부터 토출 영역 (87) 으로 이동할 때에, 제 1 이행 영역 (88) 을 거침으로써, 펌프실 (73) 의 용적 변화가 완만해진다. 따라서, 베인 (72) 이 펌프실 (73) 의 급격한 용적 변화에서 기인하여 진동하는 경우가 없어져, 진동에 의한 소음이나 마모 등을 억제할 수 있다.

또, 상기 베인 펌프 (10) 에서는, 베인 (72) 에 오목부 (75) 가 형성되어 있기 때문에, 오목부 (75) 의 크기를 조정함으로써, 베인 (72) 의 질량을 조정할 수 있다. 이 때문에, 로터 (60) 의 회전에 수반하여 베인 (72) 에 발생하는 원심력을 적절히 제어할 수 있고, 베인 (72) 에 의한 내벽 (54) 의 마모를 억제할 수 있다. 또, 오목부 (75) 는, 베인 (72) 을 축 방향으로 관통하고 있지 않다. 구체적으로는, 오목부 (75) 는, 베인 (72) 의 상면 (74) (즉, 토출구 (36) 측) 에 개구되어 있고, 하면 (78) (즉, 흡입구 (46) 측) 에는 개구되어 있지 않다. 이 때문에, 흡입구 (46) 로부터 흡입된 연료가, 베인 (72) 의 내부를 흘러 로터실 (50) 의 상면 (52) 에 충돌하는 경우가 없어진다. 따라서, 연료에 더스트 등의 이물질이 혼입된 경우에 있어서, 이물질이 베인 (72) 의 내부를 통과하여 로터실 (50) 의 상면 (52) 에 충돌하는 경우가 없어지고, 이로 인해 상면 (52) 이 마모되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 상부 커버 (32) 측은, 하부 커버 (42) 측보다 고압이기 때문에, 베인 (72) 에는, 베인 (72) 을 하부 커버 (42) 측으로 누르는 힘이 작용한다. 본 실시예의 베인 (72) 의 구성에 의하면, 오목부 (75) 가 베인 (72) 의 하면 (78) 에 개구되는 구성과 비교하여, 하면 (78) 이 로터실 (50) 의 하면 (56) 과 접촉하는 면적이 커져, 하면 (78) 에 작용하는 면압을 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 베인 (72) 에 의한 하부 커버 (42) 의 마모를 억제할 수 있다.

(변형예 1)

다음으로, 도 7 을 참조하여 변형예 1 에 대해 설명한다. 이하에서는, 실시예 1 과 상이한 점에 대해서만 설명하고, 실시예 1 과 동일한 구성에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다. 그 밖의 변형예에서도 마찬가지이다. 도 7 의 로터실 (50) 의 내벽 (254) 은, 8 개의 원호부가 직접적으로 접속된 형상을 갖는다. 변형예 1 의 흡입 영역 (86), 제 1 이행 영역 (88) 및 제 2 이행 영역 (89) 에 있어서의 내벽 (254) 의 형상은, 실시예 1 의 대응하는 각 영역 (86, 88, 89) 에 있어서의 내벽 (54) 의 형상에 각각 동등하다. 한편, 토출 영역 (87) 에 있어서의 내벽 (254) 은, 3 개의 원호부, 즉, 제 6 원호부 (292), 제 7 원호부 (294), 및 제 8 원호부 (296) 에 의해 구성되어 있다. 제 6 원호부 (292), 제 7 원호부 (294), 및 제 8 원호부 (296) 는, 각각 점 (O26), 점 (O27), 및 점 (O28) 을 중심으로 하는 진원의 원주의 일부이다. 제 6 원호부 (292), 제 7 원호부 (294), 제 8 원호부 (296) 는, 각각 제 5 원호부 (102), 제 4 원호부 (100), 제 3 원호부 (98) 와 y 축에 관하여 선대칭이다 (즉, 내벽 (254) 의 형상은, y 축에 관하여 선대칭이다). 이 때문에, 제 6 원호부 (292) 의 반경 (R26) 은 반경 (R5) 과 동등하고, 제 7 원호부 (294) 의 반경 (R27) 은 반경 (R4) 과 동등하며, 제 8 원호부 (296) 의 반경 (R28) 은 반경 (R3) 과 동등하다. 또, 제 6 원호부 (292) 는, 점 (T5), 점 (T26) 에 있어서 제 1 원호부 (90), 제 7 원호부 (294) 와 각각 내접하고 있고, 제 8 원호부 (296) 는 점 (T7), 점 (T27) 에 있어서 제 2 원호부 (96), 제 7 원호부 (294) 와 각각 내접하고 있다. 이 구성에 의해서도, 실시예 1 과 동일한 작용 효과를 발휘할 수 있다. 또, 이 구성에 의하면, 토출 영역 (87) 에 있어서의 인접하는 2 개의 원호부의 반경 차를, 실시예 1 의 구성보다 작게 할 수 있다. 이 때문에, 변형예 1 의 구성에 의하면, 토출 영역 (87) 에 있어서 베인 (72) 에 의한 내벽 (254) 의 마모를 보다 억제할 수 있어, 베인 펌프의 장기적인 신뢰성이 향상된다.

(변형예 2)

실시예 1 의 내벽 (54) 및 변형예 1 의 내벽 (254) 은, 모두 복수의 원호부가 직접 접속됨으로써 구성되었지만, 내벽의 형상은 이것에 한정되지 않는다. 내벽은, 원호부 뿐만 아니라, 직선부를 가지고 있어도 된다. 이 때, 원호부와 직선부는, 당해 원호부와 당해 직선부가 접촉하는 위치에서 접하고 있는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 당해 직선부는, 당해 원호부와 당해 직선부가 접촉하는 위치에 있어서, 당해 원호부의 접선인 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 내벽이 전체 둘레에 걸쳐 스무스한 면이 되기 때문에, 베인 펌프의 소음을 억제할 수 있다.

(변형예 3)

다음으로, 도 8 을 참조하여 변형예 3 에 대해 설명한다. 변형예 3 의 베인 (172) 의 외형은, 제 1 실시예의 베인 (72) 과 거의 동일하다. 베인 (172) 은, 그 상면 (174) 이 로터실 (50) 의 상면 (52) 과 맞닿고, 그 하면 (178) 이 로터실 (50) 의 하면 (56) 과 맞닿도록, 홈 (68) 에 배치된다. 베인 (172) 에는, 하면 (178) 으로부터 축 방향으로 연장되는 원기둥상의 오목부 (175) 가 형성되어 있다. 베인 (172) 과 오목부 (175) 는 중심 축선이 일치한다. 오목부 (175) 의 축 방향의 길이는, 베인 (72) 의 축 방향의 길이보다 짧다. 즉, 오목부 (175) 는, 하면 (178) 에 개구되는 한편, 상면 (174) 에는 개구되어 있지 않아, 베인 (172) 을 관통하고 있지 않다. 이 구성에 의해서도, 실시예 1 과 동일한 작용 효과를 발휘할 수 있다. 또, 이 구성에서는, 오목부 (175) 는, 로터 (60) 의 회전에 수반하여, 흡입구 (46) 와 연통한다. 이 때문에, 흡입구 (46) 로부터 흡입된 연료가 오목부 (175) 에 유입되는 경우가 있다. 그러나, 오목부 (175) 는 베인 (172) 의 상면 (174) 에는 개구되어 있지 않기 때문에, 연료가 베인 (172) 의 내부를 통과하여, 로터실 (50) 의 상면 (52) 에 충돌하는 경우는 없다. 이 때문에, 연료에 이물질이 혼입되어도, 이물질의 충돌에 의해 상면 (52) 이 마모되는 것을 억제할 수 있다.

(변형예 4)

다음으로, 도 9 를 참조하여 변형예 4 에 대해 설명한다. 변형예 4 의 베인 (272) 의 외형은, 제 1 실시예의 베인 (72) 과 거의 동일하다. 베인 (272) 은, 그 상면 (274) 이 로터실 (50) 의 상면 (52) 과 맞닿고, 그 하면 (278) 이 로터실 (50) 의 하면 (56) 과 맞닿도록, 홈 (68) 에 배치된다. 베인 (272) 에는, 상면 (274) 으로부터 축 방향으로 연장되는 원기둥상의 오목부 (275a) 와, 하면 (278) 으로부터 축 방향으로 연장됨과 함께, 오목부 (275a) 와 거의 동일 형상을 갖는 원기둥상의 오목부 (275b) 가 형성되어 있다. 오목부 (275a, 275b) 의 중심 축선은, 베인 (272) 의 중심 축선과 일치한다. 오목부 (275a) 와 오목부 (275b) 의 축 방향의 길이의 합은, 베인 (272) 의 축 방향의 길이보다 짧다. 즉, 오목부 (275a) 와 오목부 (275b) 는 연통하고 있지 않고, 오목부 (275a, 275b) 는, 베인 (272) 을 관통하고 있지 않다. 이 구성에 의해서도, 실시예 1 과 동일한 작용 효과를 발휘할 수 있다. 또, 이 구성에서는, 베인 (272) 의 무게 중심이, 베인 (272) 의 중심 축선의 중앙에 위치한다. 이 때문에, 로터 (60) 의 회전에 수반하여 베인 (272) 이 로터실 (50) 의 내벽 (54) 을 슬라이딩할 때에, 베인 (272) 이 로터실 (50) 의 상면 (52) 또는 하면 (56) 의 어느 쪽으로 치우치는 것을 억제할 수 있다.

이상, 본 명세서가 개시하는 기술의 실시예에 대해 상세하게 설명했지만, 이들은 예시에 불과하고, 본 명세서가 개시하는 베인 펌프는, 상기 실시예를 여러가지로 변형, 변경한 것이 포함된다.

예를 들어, 내벽 (54) 의 형상의 결정 방법은, 상기에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제 1 원호부 (90) 의 중심 (O1) 과 제 2 원호부 (96) 의 중심 (O2) 은, 로터 (60) 의 중심 (O) 과 일치하지 않아도 된다. 각 원호부 (90 ∼ 102) 가, 2 개의 원호부가 접촉하는 위치에서 각각 내접하고 있고, 인접하는 2 개의 원호부의 반경 차가 비교적 작아지는 것이라면, 내벽 (54) 의 형상은 어떻게 결정되어도 된다. 또, 제 1 원호부 (90) 및 제 2 원호부 (96) 는, y 축에 관하여 선대칭이 아니어도 된다.

또, 내벽 (54) 을 구성하는 원호부의 수는 8 개 이상이어도 된다. 또, 흡입 영역 (86) 에 있어서의 내벽 (54) 을 구성하는 원호부의 수는 4 개 이상이어도 된다. 마찬가지로, 토출 영역 (87) 에 있어서의 내벽 (54) 을 구성하는 원호부의 수는 4 개 이상이어도 된다. 일정한 구간에 있어서의 원호부의 수를 늘릴수록, 인접하는 원호부의 반경 차를 작게 하기 쉬워지고, 인접하는 원호부의 반경 차가 작을수록, 베인 (72) 에 의한 내벽 (54) 의 마모를 억제할 수 있다.

또, 베인 펌프 (10) 의 구성은 상기에 한정되지 않는다. 예를 들어, 흡입구 (46) 와 토출구 (36) 는, 로터 (60) 에 대해 동일측 (예를 들어 하부 커버 (42)) 에 형성되어 있어도 된다.

또, 베인 (72) 의 오목부 (75) 는 원기둥상에 한정되지 않고, 예를 들어 사각기둥 등의 기둥상 형상이어도 된다. 또, 오목부 (75) 의 중심 축선과 베인 (72) 의 중심 축선이 일치하고 있지 않아도 된다. 또한, 베인의 형상은 원기둥상 (이른바 롤러 베인) 에 한정되지 않고, 예를 들어 판상의 베인이어도 된다.

또, 상기 베인 펌프 (10) 는, 디젤 엔진 이외에, 예를 들어 가솔린 엔진의 용도에 적용해도 된다. 또, 베인 펌프 (10) 는, 오일 펌프, 워터 펌프 등, 연료용 펌프 이외의 유체 펌프에 적용해도 된다.

이상, 본 발명의 구체예를 상세하게 설명했지만, 이들은 예시에 불과하고, 특허 청구의 범위를 한정하는 것은 아니다. 특허 청구의 범위에 기재된 기술에는, 이상에 예시한 구체예를 여러 가지로 변형, 변경한 것이 포함된다. 또, 본 명세서 또는 도면에 설명한 기술 요소는, 단독으로 혹은 각종 조합에 의해 기술적 유용성을 발휘하는 것으로, 출원시 청구항 기재된 조합에 한정되는 것은 아니다. 또, 본 명세서 또는 도면에 예시한 기술은 복수 목적을 동시에 달성하는 것으로, 그 중의 하나의 목적을 달성하는 것 자체로 기술적 유용성을 갖는 것이다.

10：베인 펌프, 30：커버, 36a, 36b：토출구, 46：흡입구, 50：로터실, 54：내벽, 60：로터, 64：외주면, 68：홈, 72：베인, 74：상면, 75：오목부, 78：하면, 86：흡입 영역, 87：토출 영역, 88：제 1 이행 영역, 89：제 2 이행 영역, 90：제 1 원호부, 92：제 6 원호부, 94：제 7 원호부, 96：제 2 원호부, 98：제 3 원호부, 100：제 4 원호부, 102：제 5 원호부

Claims

로터실을 갖는 커버와,
상기 로터실에 수용되고, 외주단으로부터 내주측을 향해 연장되는 복수의 홈을 갖는 로터와,
상기 복수의 홈에 배치되는 복수의 베인을 구비하고 있고,
상기 커버는, 작동 유체를 상기 로터실에 흡입하는 흡입구와, 작동 유체를 상기 로터실로부터 토출하는 토출구와, 상기 로터의 상기 외주단과 대향하는 로터실 내벽을 추가로 가지고 있고,
상기 복수의 베인은, 상기 로터의 회전에 수반하여, 상기 로터의 상기 외주단으로부터 돌출되어, 상기 로터실 내벽을 따라 슬라이딩하고,
상기 로터실 내벽은, 복수의 원호부를 포함하고,
상기 복수의 원호부의 각각은, 진원의 원주의 일부이고,
상기 복수의 원호부 중, 인접하여 배치되어 있는 2 개의 원호부에서는,
상기 2 개의 원호부 중 일방의 원호부의 반경은, 타방의 원호부의 반경과 상이하고,
상기 일방의 원호부를 포함하는 진원과 상기 타방의 원호부를 포함하는 진원은, 상기 일방의 원호부와 상기 타방의 원호부가 접촉하는 위치에서 내접하고 있는, 베인 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 로터의 직경 방향에 있어서의 상기 로터실 내벽과 상기 로터의 상기 외주단의 거리는, 상기 로터의 둘레 방향의 위치에 따라 상이하고,
상기 로터실은, 상기 거리가 상기 로터의 회전 방향을 향해 증가하고, 상기 흡입구가 개구되어 있는 흡입 영역과, 상기 거리가 상기 로터의 회전 방향을 향해 감소하고, 상기 토출구가 개구되어 있는 토출 영역을 가지고 있고,
상기 흡입 영역의 로터실 내벽은, 적어도 3 개의 원호부가 연속하여 접속된 형상인 베인 펌프.
제 2 항에 있어서,
상기 토출 영역의 로터실 내벽은, 적어도 2 개의 원호부가 연속하여 접속된 형상인 베인 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 로터의 직경 방향에 있어서의 상기 로터실 내벽과 상기 로터의 상기 외주단의 거리는, 상기 로터의 둘레 방향의 위치에 따라 상이하고,
상기 로터실은, 상기 거리가 상기 로터의 회전 방향을 향해 증가하고, 상기 흡입구가 개구되어 있는 흡입 영역과, 상기 거리가 상기 로터의 회전 방향을 향해 감소하고, 상기 토출구가 개구되어 있는 토출 영역과, 상기 로터의 회전 방향을 향해, 상기 흡입 영역으로부터 상기 토출 영역으로 이행하는 제 1 이행 영역과, 상기 토출 영역으로부터 상기 흡입 영역으로 이행하는 제 2 이행 영역을 추가로 가지고 있고,
상기 제 1 이행 영역의 로터실 내벽은, 제 1 원호부를 가지고 있고, 상기 제 2 이행 영역의 로터실 내벽은, 제 2 원호부를 가지고 있고,
상기 제 1 원호부의 중심과, 상기 제 2 원호부의 중심은, 상기 로터의 회전의 중심과 일치하는 베인 펌프.
제 4 항에 있어서,
상기 흡입 영역의 로터실 내벽은, 상기 로터의 회전 방향을 향해, 제 3 원호부와, 제 4 원호부와, 제 5 원호부가 연속하여 접속된 형상을 가지고 있고,
상기 토출 영역의 로터실 내벽은, 상기 로터의 회전 방향을 향해, 제 6 원호부와, 제 7 원호부가 연속하여 접속된 형상을 가지고 있고,
상기 제 1 원호부는, 상기 제 5 원호부와 상기 제 6 원호부에 직접적으로 접속되어 있고,
상기 제 2 원호부는, 상기 제 7 원호부와 상기 제 3 원호부에 직접적으로 접속되어 있고,
상기 제 3 원호부의 반경 및 상기 제 7 원호부의 반경은, 상기 제 1 원호부의 반경보다 크고, 상기 제 5 원호부의 반경 및 상기 제 6 원호부의 반경은, 상기 제 2 원호부의 반경보다 작고, 상기 제 4 원호부의 반경은, 상기 제 3 원호부의 반경보다 작고, 상기 제 5 원호부의 반경보다 큰 베인 펌프.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 베인의 각각의 외형은 원기둥이고, 상기 베인의 축 방향과 상기 로터의 축 방향은 평행한 베인 펌프.
제 6 항에 있어서,
상기 복수의 베인의 각각은, 상기 베인의 축 방향에 있어서의 양 단면 중, 적어도 일방의 단면에, 상기 일방의 단면으로부터 상기 베인의 축 방향으로 연장되는 오목부를 가지고 있고,
상기 오목부는, 상기 베인의 상기 양 단면을 관통하고 있지 않은 베인 펌프.