WO2018198367A1

WO2018198367A1 - ベーンポンプ

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Publication number: WO2018198367A1
Application number: PCT/JP2017/017071
Authority: WO
Inventors: 功史山本
Original assignee: 株式会社ミクニ
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2018-11-01
Also published as: DE112017007490T5; CN110546386A; DE112017007490B4; JPWO2018198367A1; CN110546386B; JP6826660B2

Abstract

ポンプハウジング１５内に形成した内周壁２２の下部を底壁２４により閉塞して、上方に開口するトラック状の収容空間３０を画成する。この収容空間３０の開口部をアッパープレート２７で閉塞し、収容空間３０内にベーン３３を備えたロータ３１を配設してポンプ室３２を画成する。ポンプハウジング１５の下側に固定したモータ部３でロータ３１を回転駆動し、ベーン３３の先端を収容空間３０の内周面に摺接させながら、ポンプ室３２を容積変化させて空気を吸入・吐出する。ポンプハウジング１５に対して底壁２４及び内周壁２２を一体化して部品間の接合面を無くし、摺接により温度上昇するロータ３１及びベーン３３の放熱を促進する。

Description

ベーンポンプ

　本発明は、ベーンポンプに係り、詳しくは、ポンプハウジングの収容空間内にロータを配設してポンプ室を画成し、ロータの回転に伴い外周面に出没可能に設けられたベーンの先端を収容空間の内周面に摺接させながら、ポンプ室を容積変化させて流体を吸入・吐出するベーンポンプに関する。

　この種のベーンポンプとして、例えば特許文献１に記載されたバキュームポンプを挙げることができる。図１２は特許文献１と同様の構成（相違点はポンプ室が一対）のバキュームポンプを示す分解斜視図である。
　バキュームポンプ１０１のポンプベース１０２の下面にはモータ部１０３がビス１０４により固定され、ポンプベース１０２上にはノックピン１０５ａを備えたロアプレート１０５が図示しないビスにより固定されている。ロアプレート１０５上にはカムリング１０７及びアッパープレート１０８が配設されて、ビス１０９によりロアプレート１０５上に固定されている。

　これらのロアプレート１０５、カムリング１０７及びアッパープレート１０８により平面視でオーバル状をなす収容空間１１０が形成され、その内部には、外周面に複数枚のベーン１１１が出没可能に設けられたロータ１１２が配設されている。ロータ１１２の軸孔１１２ａ内にはモータ部１０３の出力軸１０３ａが挿入・固定され、これらのポンプベース１０２上の各部材を内包するように、上方からハウジング１１３がビス１１４により固定されている。

　以上のように構成された従来技術のバキュームポンプ１０１は、例えば車両のブレーキアシスト装置を作動させるために利用される。モータ部１０３によりロータ１１２が回転駆動されると、ロータ１１２の回転に伴って各ベーン１１１が先端を収容空間１１０の内周面に摺接させながら、複数に区画したポンプ室を次第に容積変化させる。これにより、ブレーキアシスト装置に接続された図示しない吸入ポートからポンプ室内に空気が吸入され、ポンプ室内から図示しない吐出ポートを経て外部に吐出される。

特開２０１４－２０２１３号公報

　ところで、この種のベーンポンプには、その用途等に応じて無潤滑での作動が要求される場合があり、上記したバキュームポンプ１０１についても、無潤滑でも機能し得るように自己潤滑性を有するカーボン製のロータ１１２及びベーン１１１を採用している。ところが、耐摩耗性が良好でないカーボンは収容空間内での摺接による摩耗が著しく、定期的なロータ１１２及びベーン１１１の交換が必要になる。部品交換のためにはバキュームポンプ１０１の分解・組立という煩雑な作業を要することから、交換インターバルを延ばすべくロータ１１２及びベーン１１１の摩耗を極力抑制することが肝要となる。

　しかしながら、無潤滑を前提とした場合にはカーボン或いはこれに類似する耐摩耗性が良好でない材料を用いるしかないため、材質面の改善による交換インターバルの延長はほとんど期待できず、従来から別の発想に基づく対策が要望されていた。

　本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、カーボン等の耐摩耗性が良好でない材料からなるロータやベーンを用いた場合であっても、これらのロータやベーンの摩耗を抑制でき、その交換インターバルを延長化して耐久性を向上することができるベーンポンプを提供することにある。

　上記の目的を達成するため、本発明のベーンポンプは、ポンプハウジングに画成された収容空間内に円筒状のロータを配設し、ロータの一側面及び他側面に収容空間の一側面及び他側面をそれぞれ相対向させると共に、ロータの外周面と収容空間の内周面との間にポンプ室を画成し、ロータの回転に伴いロータの外周面に出没可能に設けられたベーンの先端を収容空間の内周面に摺接させながら、ポンプ室を容積変化させて流体を吸入・吐出するベーンポンプにおいて、収容空間の一側面及び内周面がポンプハウジングに一体形成され、他側面として蓋部材がポンプハウジングに取り付けられて収容空間を画成し、ポンプハウジングの一側面側にロータを回転駆動するモータ部が固定され、モータ部の出力軸が一側面を貫通して収容空間内のロータに連結されており、ポンプ室が、流体として空気を吸入して負圧を発生させると共に、吸入した空気を外部に吐出する機能を奏し、ポンプハウジングが、モータ部の出力軸を中心とした環状をなす内外二重の壁が一体形成されて、内周壁が内周面として機能すると共に、内周壁のモータ部側を閉塞する底壁が一側面として機能し、底壁のモータ部への対向面には、モータ部に対する位置決めのための嵌合部が設けられ、外周壁と内周壁及び嵌合部との間に形成された環状の空間が、ポンプ室から吐出された空気を導入して消音作用を奏する消音室として機能することを特徴とするベーンポンプ。
　その他の態様として、ポンプハウジングが、軽合金材料により製作されていることが好ましい（請求項２）。

　その他の態様として、ロータ及びベーンが、自己潤滑性を有する材料により製作されていることが好ましい（請求項３）。

　本発明のベーンポンプによれば、カーボン等の耐摩耗性が良好でない材料からなるロータやベーンを用いた場合であっても、これらのロータやベーンの摩耗を抑制でき、その交換インターバルを延長化して耐久性を向上することができる。

実施形態のバキュームポンプを示す斜視図である。バキュームポンプを示す図１のII-II線断面図である。バキュームポンプを示す分解斜視図である。ポンプハウジングの収容空間内へのロータの配設状態を示す図２のIV-IV線断面に相当する斜視図である。ポンプハウジングの予備消音室を示す図２のV-V線断面に相当する斜視図である。ポンプハウジングの収容空間とアッパープレートの吸入ポートとの関係を示すアッパープレートを取り外した斜視図である。ポンプハウジングの収容空間と通風路との関係を示す図２のVII-VII線断面図である。消音部に設けられた導入孔及び排出孔を示す図２のVIII-VIII線断面に相当する斜視図である。ポンプ室内への空気の吸入経路及び吐出経路を示すロータ及びベーンを取り外した図８のIX-IX線断面に相当する斜視図である。予備消音室から消音部への空気の吐出経路を示す図８のX-X線断面に相当する斜視図である。消音部から外部への空気の吐出経路を示す図８のXI-XI線断面に相当する斜視図である。従来技術のバキュームポンプを示す図３に対応する分解斜視図である。

　以下、本発明をベーン式のバキュームポンプに具体化した一実施形態を説明する。
　図１は本実施形態のバキュームポンプを示す斜視図、図２はバキュームポンプを示す図１のII-II線断面図、図３はバキュームポンプを示す分解斜視図である。

　本実施形態のバキュームポンプ１は、車両のブレーキアシスト装置に供給する負圧を発生させるために車両に搭載されている。各図では、車両に設置されたときの姿勢でバキュームポンプが示されており、図示はしないが、その前方に配置されたエンジン冷却用ファンからの冷却風の一部が、図１中に矢印で示すようにバキュームポンプ１に送られるようになっている。以下の説明では、車両を主体として前後、左右、上下方向を表現する。

　全体としてバキュームポンプ１はポンプ部２を中心として、その下側（一側面側）にモータ部３を固定し、上側に消音部４を固定して構成されている。
　モータ部３のモータハウジング５は上方に開口する有底円筒状をなし、鋼板をプレス成型して製作されている。モータハウジング５の開口部は、同じく鋼板をプレス成型した円盤状のハウジングカバー６により閉塞されると共に、開口部の周囲にはフランジ部５ａが形成されている。モータハウジング５内の中心には上下方向に延びる軸線Ｌに沿って出力軸７が配設され、上下一対のベアリング８，９により回転可能に支持されている。出力軸７の上部はハウジングカバー６に形成された軸孔６ａを介して上方に突出し、この出力軸７を中心としてハウジングカバー６には円筒状をなすボス部６ｂが上方に突出形成されている。

　モータハウジング５内において出力軸７上には、コアや巻線を有するアーマチャ（電機子）１０、及び巻線に対し電気的に接続されたコミテータ（整流子）１１が設けられている。アーマチャ１０の周囲には、永久磁石を有するステータ（固定子）１２が配設され、コミテータ１１に対応してブラシユニット１３が配設されている。

　後述するコネクタ２１を介して外部から供給される直流電流は、図示しない配線からブラシユニット１３のブラシ及びコミテータ１１を経てアーマチャ１０の巻線に伝達されると共に、巻線を流れる電流の方向が出力軸７の回転角度に応じて切り換えられる。これによりアーマチャ１０には出力軸７の回転角度に対応した磁界が発生し、この磁界とステータ１２の磁力との相互作用により出力軸７が所定方向（図３に示す平面視で反時計回り）に回転駆動される。

　ポンプ部２のポンプハウジング１５は全体として上下方向に延びる円筒状をなし、アルミ（軽合金材料）ダイカスト成型により製作されている。ポンプハウジング１５の外周壁１６はモータ部３の出力軸７を中心とした環状をなし、その下端はＯリング１７を挟んでモータハウジング５のフランジ部５ａ上に当接してビス１８により固定されている。ポンプハウジング１５の外周壁１６には左右一対の取付フランジ１９が一体形成され、これらの取付フランジ１９に取り付けられた緩衝部材２０を介してバキュームポンプ１全体が車体側から支持されている。ポンプハウジング１５の外周壁１６の前方位置にはコネクタ２１が設けられ、このコネクタ２１から図示しない配線を経て上記モータ部３への給電がなされる。

　図４はポンプハウジング１５の収容空間内へのロータの配設状態を示す図２のIV-IV線断面に相当する斜視図、図５はポンプハウジング１５の予備消音室を示す図２のV-V線断面に相当する斜視図である。
　図２～５に示すように、ポンプハウジング１５内には、その外周壁１６に対して内外二重の位置関係となるように内周壁２２（内周面）が形成されており、内周壁２２と外周壁１６との間の空間は隔壁２３により上下に区画されている。詳細については後述するが、ポンプハウジング１５内の隔壁２３より上側に形成された環状の空間は、冷却作用を奏する通風路５０ａ～５０ｃとして機能し（図４，６，７に示す）、隔壁２３より下側に形成された環状の空間は、消音部４と協調して消音作用を奏する予備消音室４０として機能する（図５，９に示す）。

　また、内周壁２２内の下部（モータ部側）は底壁２４（一側面）により閉塞され、この底壁２４に貫設された軸孔２４ａを介してモータ部３の出力軸７の上部が上方に向けて突出している。底壁２４の下面（モータ部への対向面）には出力軸７を中心とした円筒状をなす筒部２４ｂ（嵌合部）が下方に向けて突設され、この筒部２４ｂはモータ部３のハウジングカバー６のボス部６ｂに対しＯリング２５を挟んで外嵌している。この筒部２４ｂとボス部６ｂとの嵌合により、軸線Ｌ上でポンプハウジング１５とモータ部３とが位置決めされている。

　ポンプハウジング１５内には、内周壁２２内の上部を閉塞するようにアルミダイカスト製のアッパープレート２７（他側面、蓋部材）が配設され、アッパープレート２７の周囲は、内周壁２２の上端に対してＯリング２８を挟んで当接した状態でビス２９により固定されている。これらの内周壁２２、底壁２４及びアッパープレート２７により収容空間３０が画成され、内部に突出する出力軸７を中心として収容空間３０は、平面視において前後方向を長辺とし、左右方向を短辺としたトラック状をなしている。詳しくは図４に示すように収容空間３０は、前後一対の半円弧面３０ａの互いの端部を左右一対の平行面３０ｂでそれぞれ接続してなる断面トラック状に形成されている。

　収容空間３０内には出力軸７を中心とした円筒状をなすロータ３１が配設され、ロータ３１の下面（一側面）は収容空間３０の底壁２４に対し微小クリアランスを介して相対向し、ロータ３１の上面（他側面）はアッパープレート２７に対し微小クリアランスを介して相対向している。結果として収容空間３０内のロータ３１の前後両側には、平面視で三日月形状をなすポンプ室３２がそれぞれ画成されている。

　図２に示すように、ロータ３１には下方より軸線Ｌに沿って軸孔３１ａが穿設され、軸孔３１ａ内にモータ部３の出力軸７が挿入されて回止め部材３４により相対回転を規制されている。軸孔３１ａはロータ３１を上方に貫通せずに余肉部３１ｂを残しているため、ロータ３１の上側と下側とは、軸孔３１ａと出力軸７との間の微小クリアランスを介して連通することなく、余肉部３１ｂにより完全に区画されている。

　図３，４に示すように、ロータ３１の外周面の等分６箇所には、ロータ３１の上下幅全体に亘ってベーン溝３１ｃが凹設され、各ベーン溝３１ｃ内には、板状のベーン３３がそれぞれ軸線Ｌを中心とした内外方向に出没可能に配設されている。各ベーン３３の上下幅はロータ３１の上下幅と略一致すると共に、その基端（内周端）に対して先端（外周端）をロータ３１の回転方向に傾けた姿勢を採っている。

　モータ部３により出力軸７と共にロータ３１が回転駆動されると、各ベーン３３は遠心力を受けると共に、外周方向への空圧（基端に作用する空圧－先端に作用する空圧）を受ける。結果として各ベーン３３は、ロータ３１の回転に伴って先端を収容空間３０の内周面に摺接させながら、複数に区画したポンプ室３２を次第に容積変化させ、これにより、以下に述べる吸入ポート３５からポンプ室３２内に空気を吸入し、ポンプ室３２内から吐出ポート３６に吐出する作用を奏する。

　吸入ポート３５及び吐出ポート３６は、ロータ３１の前後両側に位置するポンプ室３２と対応するように一対ずつ形成されており、それぞれのポンプ室３２内で吸入ポート３５から吐出ポート３６への空気の移送が行われる。

　図６はポンプハウジング１５の収容空間３０とアッパープレート２７の吸入ポート３５との関係を示すアッパープレート２７を取り外した斜視図、図７はポンプハウジング１５の収容空間３０と通風路との関係を示す図２のVII-VII線断面図、図８は消音部４に設けられた導入孔及び排出孔を示す図２のVIII-VIII線断面に相当する斜視図、図９はポンプ室３２内への空気の吸入経路及び吐出経路を示すロータ３１及びベーン３３を取り外した図８のIX-IX線断面に相当する斜視図である。

　図６，７，９に示すように一対の吸入ポート３５は、それぞれのポンプ室３２内に臨むようにアッパープレート２７の下面に凹設されており、詳しくは、各ポンプ室３２内におけるロータ３１の反回転側の位置に開口している。図９に示すように一方の吸入ポート３５は、ポンプハウジング１５に形成された第１吸入路３７を介して上記コネクタ２１の近接位置に立設されたニップル３９と連通すると共に、アッパープレート２７の下面に収容空間３０を取り囲むように凹設された環状の第２吸入路３８を介して他方の吸入ポート３５と連通している。

　結果として、両吸入ポート３５は第１及び第２吸入路３７，３８を介してニップル３９と連通し、さらに、図示はしないがバキュームポンプ１の車載状態では、空圧ホースを介してニップル３９に接続されたブレーキアシスト装置と連通することになる。
　従って、ロータ３１の回転に伴って各ベーン３３により各ポンプ室３２が容積変化すると、ブレーキアシスト装置からの空気が空圧ホース、ニップル３９及び第１吸入路３７を経て一方の吸入ポート３５から一方のポンプ室３２内に吸入されると共に、さらに第２吸入路３８を経て他方の吸入ポート３５から他方のポンプ室３２内に吸入される。

　図１０は予備消音室から消音部４への空気の吐出経路を示す図８のX-X線断面に相当する斜視図、図１１は消音部４から外部への空気の吐出経路を示す図８のXI-XI線断面に相当する斜視図である。
　図９に示すように一対の吐出ポート３６は、それぞれのポンプ室３２内に臨むようにポンプハウジング１５の内周壁２２の内周面に形成されており、詳しくは、各ポンプ室３２内におけるロータ３１の回転側の位置に開口している。

　上記したようにポンプハウジング１５内の隔壁２３より下側には、環状の予備消音室４０が形成されている。詳しくは予備消音室４０は、外周壁１６と内周壁２２及びその下側の筒部２４ｂとの間で環状をなすように形成されており、予備消音室４０は吐出ポート３６を介して各ポンプ室３２内とそれぞれ連通している。図９に示すように、予備消音室４０の一側には吐出路４１が開口し、この吐出路４１はポンプハウジング１５及びアッパープレート２７を貫通して上方に向けて開口しており、開口箇所には円筒状のシール部材４２が配設されている。

　一方、図２，８，９，１０，１１に示すように消音部４は、下方に開口する有底円筒状をなす消音ハウジング４３と、消音ハウジング４３の開口部を閉塞するハウジングカバー４４とから構成され、消音ハウジング４３内に区画された互いに連通する拡張室４３ａや共鳴室４３ｂ（図８に一部を示す）により消音作用を奏する。ハウジングカバー４４の下面外周は、Ｏリング４５を挟んでポンプハウジング１５の外周壁１６の上端に当接した状態でビス４６により固定されている。

　この結合状態において、上記シール部材４２はアッパープレート２７の上面とハウジングカバー４４の下面との間に弾性をもって挟持され、結果としてポンプハウジング１５の予備消音室４０は、吐出路４１及びシール部材４２を介して消音ハウジング４３内の拡張室４３ａや共鳴室４３ｂと連通している。図８，１１に示すように、ハウジングカバー４４上のシール部材４２の近接位置には吐出孔４７が開口し、この吐出孔４７はハウジングカバー４４及びポンプハウジング１５を下方に貫通して外部に開口している。

　従って、各吸入ポート３５を経てポンプ室３２内に吸入された空気は、ロータ３１の回転に伴い各ベーン３３によりポンプ室３２内から吐出ポート３６を経て予備消音室４０内に吐出される。そして、予備消音室４０から吐出路４１及びシール部材４２を経て消音部４内に吐出され、内部の拡張室４３ａや共鳴室４３ｂを流通した後に吐出孔４７から外部に吐出される。各ポンプ室３２内でのベーン３３による吸入・吐出に同期して空気には騒音の要因になる脈動が生じるが、予備消音室４０や拡張室４３ａ及び共鳴室４３ｂを流通する過程で脈動が緩和されるため、バキュームポンプ１の作動に伴う騒音が抑制される。

　一方、図４，６，７に示すように、ポンプハウジング１５の外周壁１６の前後両側には、それぞれ水平方向に延びる複数条の開口４９が上下に列設されている。上記したようにポンプハウジング１５内の隔壁２３より上側には、内周壁２２を取り巻くように環状の空間が形成されており、この環状空間内は前後の開口４９を介してそれぞれ外部と連通している。以下、説明の便宜上、この環状の空間を、ポンプハウジング１５の内周壁２２を挟んで円弧状をなす左右一対の通風路（左側通風路５０ａ及び右側通風路５０ｂ）として捉え、それらの通風路５０ａ，５０ｂの前側及び後側が開口４９の箇所で互い接続されているものとする。

　そして、上記したようにバキュームポンプ１には、前方に配置されたエンジン冷却用ファンからの冷却風の一部が送られるため、その冷却風は前側の開口４９から左右の通風路５０ａ，５０ｂ内に導入され、それらの内部を流通した後に後側の開口４９を経て外部に排出される。

　また、アッパープレート２７がポンプハウジング１５の開口部の上端よりも若干下方に位置しているため、アッパープレート２７の上面と消音部４のハウジングカバー４４の下面との間には開口が形成されている。このため、この開口を介して左右の通風路５０ａ，５０ｂは連通しており、この開口も前側から後側へと冷却風を流通させる上側通風路５０ｃとして機能する。

　結果として内部にロータ３１及びベーン３３が配置された収容空間３０は、ポンプハウジング１５の内周壁２２を介して左側及び右側通風路５０ａ，５０ｂと隣り合うと共に、アッパープレート２７を介して上側通風路５０ｃと隣り合っている。このため、各通風路５０ａ～５０ｃ内を流通する冷却風により、内周壁２２やアッパープレート２７を介して収容空間３０が冷却されて温度上昇を抑制される。

　次に、以上のように構成された本実施形態のバキュームポンプ１の作用を、図１２に示す従来技術のものと比較しながら説明する。
　従来技術のバキュームポンプ１０１は、ポンプベース１０２上にロアプレート１０５及びカムリング１０７を配設した上で、カムリング１０７の上方への開口部をアッパープレート１０８により閉塞する構成を採っている。即ち、ポンプベース１０２に対してロアプレート１０５及びカムリング１０７を別部品としている。

　これに対して本実施形態では、ポンプハウジング１５の底壁２４が従来技術のロアプレート１０５として機能し、ポンプハウジング１５の内周壁２２が従来技術のカムリング１０７として機能することから、従来技術においてポンプベース１０２にロアプレート１０５及びカムリング１０７を一体化した構成と見なせる。

　空気の吸入・吐出によりブレーキアシスト装置に負圧を供給するバキュームポンプ１は、収容空間３０内でのロータ３１及びベーン３３の摺接をオイルで潤滑できないことから、無潤滑でも機能し得るように自己潤滑性を有するカーボン製のロータ３１及びベーン３３を採用している。ところが、耐摩耗性が良好でないカーボンは収容空間３０内での摺接による摩耗が著しく、定期的なロータ３１及びベーン３３の交換が必要なため、交換インターバルを延ばすべくロータ３１及びベーン３３の摩耗を極力抑制することが肝要となる。

　このようなバキュームポンプ１に対する要望を鑑みて、本発明者は、作動中のバキュームポンプ１の温度低下がロータ３１及びベーン３３の摩耗抑制につながる点に着目した。即ち、作動中のバキュームポンプ１の温度域とロータ３１及びベーン３３の摩耗との間には相関があり、温度上昇するほど摩耗が進行する。バキュームポンプ１の温度に影響する主要因は、収容空間３０内でのロータ３１及びベーン３３の摺接により発生する熱、及びモータ部３が発生する熱にあり、これらの発生熱量とバキュームポンプ１の表面から外気に逃がされる放熱量とが均衡した温度域にバキュームポンプ１が保たれる。

　このようなバキュームポンプ１内で生じた熱は、バキュームポンプ１を構成する各部品を経て表面から放熱されるが、各部品間の接合面で熱伝導が妨げられて表面からの放熱量が減少する。このためバキュームポンプ１内で生じた熱が表面から放熱されるまでの熱伝導の経路上に存在する接合面の数が少ないほど、表面からの放熱量が増加することになる。

　本実施形態においては、ポンプハウジング１５に対する底壁２４（ロアプレート１０５）及び内周壁２２（カムリング１０７）の一体化により、これらの部品間の接合面が無くなり、各接合面による熱伝導の妨げが解消される。このためポンプハウジング１５の表面に伝達されて放熱される熱量が増加し、その分だけ作動中のバキュームポンプ１の温度上昇が抑制される。加えて本実施形態のポンプハウジング１５は、熱伝導の良好なアルミにより製作されているため、収容空間３０内の熱が効率良くポンプハウジング１５の表面へと伝達される。

　結果として、上記した通風路５０ａ～５０ｃ内を流通する冷却風の冷却作用と相俟って、作動中のバキュームポンプ１の温度上昇、特に収容空間３０内のロータ３１及びベーン３３の温度上昇を抑制できる。とりわけバキュームポンプ１が吸入・吐出する空気は、オイルや燃料等の液体に比較して冷却作用が低いため、元々ロータ３１及びベーン３３が温度上昇し易い傾向にあるが、このようにポンプハウジング１５の表面からの放熱が促進されるため、その温度上昇を確実に抑制できる。このためロータ３１及びベーン３３の摩耗を抑制でき、結果として摩耗に起因するロータ３１及びベーン３３の交換インターバルを延長化でき、ひいてはバキュームポンプ１の耐久性を向上することができる。

　また、例えば従来技術のバキュームポンプ１０１のポンプベース１０２はアルミダイカスト製、ロアプレート１０５及びカムリング１０７は焼結ステンレス製であり、これらの部品が本実施形態では、アルミダイカスト製のポンプハウジング１５に置換される。結果として、高価な焼結ステンレスを使用しないこと、ポンプハウジング１５の一体成型により部品点数を削減できること、部品間の気密保持のためのＯリング等を省略できること等の種々の要因により、製造コストを低減できるという別の効果も得られる。
　なお、アルミの硬度は相対的に焼結ステンレスに比して低いものの、摺接対象のロータ３１及びベーン３３はさらに硬度が低いカーボン製であることから、ポンプハウジング１の内周壁２２や底壁２４の摩耗が進行して問題を生じる虞はない。

　一方、ポンプハウジング１５に対する底壁２４及び内周壁２２の一体化は、バキュームポンプ１の組付性の向上にも貢献する。
　図４に示すように、収容空間３０内の相対向する左右の平行面３０ｂに対してロータ３１の左右両側は微小クリアランスを介して相対向しており、このような位置関係を達成するには、組付け作業において、収容空間３０とロータ３１とを共通の軸線Ｌに正確に位置決めする必要がある。軸線Ｌが不一致になると、クリアランスの過小側では擦れ合いによりロータ３１の摩耗が急激に進行し、クリアランスの過大側では効率悪化の要因になる空気のリークが生じるためである。

　図１２に示す従来技術のバキュームポンプ１０１の組付手順を述べる。なお、以下の説明では、Ｏリング等の組付については割愛する。
　まず、ポンプベース１０２の下面にモータ部１０３をビス１０４により固定した上で、ポンプベース１０２上にロアプレート１０５を配設する。ロアプレート１０５上にはノックピン１０５ａが立設されており、図示はしないが、ポンプベース１０２上のノックピン１０５ａから離間した位置には、脱着式のノックピンを挿入可能なノック孔が形成されている。

　以降の作業では、これらのノックピン１０５ａを基準として各部品の位置決めがなされる。モータ部１０３の出力軸１０３ａはロアプレート１０５を貫通して上方に突出しており、一対のノックピン１０５ａと出力軸１０３ａとを図示しない冶具を介して正規の位置関係に保った状態で、図示しないビスによりポンプベース１０２上にロアプレート１０５を固定する。これによりモータ部１０３の出力軸１０３ａとロアプレート１０５（ノックピン１０５ａ）とが位置決めされる。

　次いで、ロアプレート１０５上にカムリング１０７を配置すると、一対のノックピン１０５ａによりカムリング１０７はロアプレート１０５に対して位置決めされる。さらにカムリング１０７内にロータ１１２及びベーン１１１を配置すると、モータ部１０３の出力軸１０３ａがロータ１１２の軸孔１１２ａ内に挿入されることにより、ロータ１１２が出力軸１０３ａに対して位置決めされる。そして、カムリング１０７上にアッパープレート１０８を配置し、カムリング１０７を挟み込んだ状態でビス１０９によりアッパープレート１０８をロアプレート１０５に固定した上で、脱着式のノックピンを抜き取る。最後に上方からハウジング１１３をビス１１４で固定すれば、組み付け作業が完了する。

　結果としてロータ１１２は、モータ部１０３の出力軸１０３ａ、モータ部１０３、ポンプベース１０２及びロアプレート１０５を介し、カムリング１０７に対して正規の位置関係に保たれることになり、カムリング１０７内に画成された収容空間１１０とロータ１１２とが共通の軸線Ｌ上で位置決めされる。

　次いで、図３に示す本実施形態のバキュームポンプ１の組付手順を述べる。
　まず、ポンプハウジング１５の下面にモータ部３をビス１８により固定すると、ポンプハウジング１５の筒部２４ｂがモータ部３のハウジングカバー６のボス部６ｂに外嵌する。このため、自ずとモータ部３とポンプハウジング１５とが位置決めされ、ポンプハウジング１５の収容空間３０とモータ部３の出力軸７とが共通の軸線Ｌ上に配置される。

　次いで、ポンプハウジング１５の収容空間３０内にロータ３１及びベーン３３を配置すると、モータ部３の出力軸７が軸孔３１ａ内に挿入されることにより、ロータ３１も軸線Ｌ上に配置される。そして、収容空間３０を閉塞するようにポンプハウジング１５上にアッパープレート２７をビス２９により固定し、さらにポンプハウジング１５上に消音部４をビス４６により固定すれば、組み付け作業が完了する。

　結果としてロータ３１は、モータ部３の出力軸７、モータ部３、モータ部３のボス部６ｂ、ポンプハウジング１５の筒部２４ｂを介し、ポンプハウジング１５に対して正規の位置関係に保たれることになり、ポンプハウジング１５の収容空間３０とロータ３１とが共通の軸線Ｌ上で位置決めされる。

　以上のように本実施形態では、ポンプハウジング１５にモータ部３を固定するだけで、自ずと収容空間３０と出力軸７とが正規の位置関係に保たれ、必然的に出力軸７が挿入・固定されるロータ３１も収容空間３０に対して正規の位置関係に保たれる。よって従来技術のように、ポンプベース１０２上でロアプレート１０５を位置決めする作業、及びロアプレート１０５上でカムリング１０７を位置決めする作業が不要になると共に、組付の際に治具を使用する必要もないことから、その組付工程を簡略化してバキュームポンプ１の製造コストを低減することができる。

　加えて従来技術では、ポンプベース１０２とロアプレート１０５との間、及びロアプレート１０５とカムリング１０７との間の気密を保つためにＯリングを介装する必要があるが、本実施形態では、ポンプハウジング１５を一体化することによりＯリングが不要になり、この点も製造コストの低減に貢献する。

　また従来技術では、治具を使用してポンプベース１０２上でのロアプレート１０５の位置決め、及びロアプレート１０５上でのカムリング１０７の位置決めを行っているが、微小な組付誤差が生じる可能性があり、このような組付誤差は、収容空間１１０とロータ１１２との軸線Ｌ上での位置決めを妨げる要因になる。本実施形態では、従来技術のロアプレート１０５として機能する底壁２４、及び従来技術のカムリング１０７として機能する内周壁２２を共にポンプハウジング１５に一体化しているため、相互間の組付誤差は起こり得ない。結果として、バキュームポンプ１を構成する部品の組付精度が高められ、軸線Ｌの不一致により生じる不具合、即ち、ロータ３１の摩耗や空気のリークを確実に防止できるという別の効果も得られる。

　一方、ポンプ室３２内での空気の脈動に起因する騒音を抑制すべくバキュームポンプ１は消音部４を備えているが、より高い消音作用を目的として消音部４の内容積を拡大すると、バキュームポンプ１の大型化の要因になる。ポンプハウジング１５内の外周壁１６と内周壁２２及び筒部２４ｂとの間は何ら利用されないデッドスペースであり、本実施形態では、このデッドスペースに形成した空間を予備消音室４０として機能させている。よって、バキュームポンプ１を大型化することなく、消音部４を含めた全体としての内容積を拡大して高い消音作用を実現でき、これによりバキュームポンプ１の作動中の騒音を大幅に低減することができる。

　以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、流体として空気を吸入・吐出して負圧を発生させるバキュームポンプ１に適用したが、ベーンポンプの種類はこれに限るものではない。例えば、吐出した空気をアクチュエータに供給して作動させるエアポンプとして具体化してもよいし、オイルや燃料等の液体を吸入・吐出するポンプとして具体化してもよい。

　また上記実施形態では、収容空間３０内に配設したロータ３１の前後両側にポンプ室３２を画成して、それぞれ空気の吸入・吐出を行ったが、ベーンポンプの内部構造はこれに限るものではなく、例えば特許文献１の図５に示されるように、収容空間内の偏芯位置にロータを配設して単一のポンプ室を画成してもよい。この場合でも、ポンプハウジングに対して底壁及び内周壁を一体化することにより、実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

　また上記実施形態では、ポンプハウジング１５をアルミダイカスト製とし、ロータ３１及びベーン３３をカーボン製としたが、それらの材料に限るものではない。ポンプハウジング１５については熱伝導の良好な材料であれば良いため、例えばステンレス製或いは鋳鉄製としてもよい。またロータ３１及びベーン３３については、必ずしも自己潤滑性を有する材料とする必要はなく、例えばオイルによる潤滑を前提としてアルミにより製作してもよいし、無潤滑の場合であってもカーボンに限る必要はなく、他の自己潤滑性を有する材料、例えば樹脂製としてもよい。

　１　　　バキュームポンプ（ベーンポンプ）
　３　　　モータ部
　７　　　出力軸
　１５　　ポンプハウジング
　２２　　内周壁（内周面）
　２４　　底壁（一側面）
　２４ｂ　筒部（嵌合部）
　２７　　アッパープレート（他側面、蓋部材）
　３０　　収容空間
　３１　　ロータ
　３２　　ポンプ室
　３３　　ベーン
　４０　　予備消音室

Claims

　ポンプハウジングに画成された収容空間内に円筒状のロータを配設し、該ロータの一側面及び他側面に前記収容空間の一側面及び他側面をそれぞれ相対向させると共に、前記ロータの外周面と前記収容空間の内周面との間にポンプ室を画成し、前記ロータの回転に伴い該ロータの外周面に出没可能に設けられたベーンの先端を前記収容空間の内周面に摺接させながら、前記ポンプ室を容積変化させて流体を吸入・吐出するベーンポンプにおいて、
　前記収容空間の一側面及び内周面が前記ポンプハウジングに一体形成され、前記他側面として蓋部材が前記ポンプハウジングに取り付けられて前記収容空間を画成し、前記ポンプハウジングの前記一側面側に前記ロータを回転駆動するモータ部が固定され、該モータ部の出力軸が前記一側面を貫通して前記収容空間内の前記ロータに連結されており、
　前記ポンプ室は、前記流体として空気を吸入して負圧を発生させると共に、吸入した空気を外部に吐出する機能を奏し、
　前記ポンプハウジングは、前記モータ部の出力軸を中心とした環状をなす内外二重の壁が一体形成されて、内周壁が前記内周面として機能すると共に、該内周壁の前記モータ部側を閉塞する底壁が前記一側面として機能し、該底壁の前記モータ部への対向面には、該モータ部に対する位置決めのための嵌合部が設けられ、外周壁と前記内周壁及び前記嵌合部との間に形成された環状の空間が、前記ポンプ室から吐出された空気を導入して消音作用を奏する消音室として機能する
ことを特徴とするベーンポンプ。
　前記ポンプハウジングは、軽合金材料により製作されている
ことを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
　前記ロータ及び前記ベーンは、自己潤滑性を有する材料により製作されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のベーンポンプ。