JP2006097508A - ベーン式バキュームポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 ベーン先端部の耐久性を向上させる。
【解決手段】 略短円柱形状をなすポンプ室１２が形成されたハウジング１０と、ポンプ室１２内に偏心状態で配設されるロータ１４と、ロータ１４に対して放射状かつ移動可能に取り付けられる複数のベーン１６と、を含んで構成され、ロータ１４の偏心方向に位置するポンプ室１２の内周面１２Ａに、ポンプ室１２の内面及び隣接する２つのベーン１６により区画される閉塞空間１８に残留する潤滑油を逃がすべく、その周方向に延びる潤滑油逃がし溝２０が形成されたベーン式バキュームポンプにおいて、潤滑油逃がし溝２０の幅を、ロータ１４の回転方向に向けて徐々に狭くする。潤滑油逃がし溝２０は、ポンプ室１２の周方向に延びる直線に線対称な形状、具体的には、台形形状又は二等辺三角形形状とすればよい。そして、ベーン１６とポンプ室１２との接触面積を増加させ、ベーン１６の面圧上昇を抑制する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、駆動軸と一体的に回転するロータに対して放射状にベーンが取り付けられたベーン式バキュームポンプにおいて、ベーン先端部の耐久性を向上させる技術に関する。

自動車などの車両においては、ブレーキなどの負圧源として、特開平８−１４１７４号公報（特許文献１）に記載されるようなベーン式バキュームポンプが搭載されている。ベーン式バキュームポンプは、略短円柱形状をなすポンプ室内に偏心状態で配設されたロータに放射状の溝を設け、この溝にベーンを移動可能に挿入した構成となっている。そして、ロータが回転すると、遠心力によりベーンがポンプ室内周面に押し付けられてシール機能が発揮されつつ、ポンプ室内面及び隣接する２つのベーンにより区画される閉塞空間の容積が増減することで、空気を吸入，圧縮及び吐出して負圧を発生させる。

このとき、ベーンとポンプ室との間の潤滑は、空気と共に閉塞空間に吸入される潤滑油によって行われる。閉塞空間に吸入された潤滑油は、潤滑に寄与した後、その大部分が空気と共に吐出されるが、その一部が吐出されずに閉塞空間内に残留してしまう。閉塞空間内に潤滑油が残留していると、潤滑油が難圧縮性流体であることから、閉塞空間の内圧が必要以上に上昇してしまうおそれがある。このため、ロータの偏心方向に位置するポンプ室内周面には、閉塞空間に残留した潤滑油を逃がすべく、その周方向に略均一幅で延びる潤滑油逃がし溝が形成されている。
特開平８−１４１７４号公報

ところで、ポンプ室内にロータが偏心状態で配設されているため、その偏心方向に位置するロータの溝では、ベーンの挿入長さが長くなってその内圧が上昇してしまう。このため、ベーンには、ロータ回転によって発生する遠心力に加え、その溝の内圧による力が同一方向に作用する。そして、潤滑油逃がし溝が形成されたポンプ室内周面においては、ベーンとポンプ室内周面との接触面積が小さくなることから、ロータが回転するにつれて、ベーン先端部の面圧が徐々に上昇して摩耗が進行し、その耐久性を低下させてしまうおそれがあった。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、ポンプ室内周面に形成された潤滑油逃がし溝の形状を見直すことにより、その機能を確保しつつベーン先端部の面圧を低下させて耐久性を向上したベーン式バキュームポンプを提供することを目的とする。

このため、請求項１記載の発明では、略短円柱形状をなすポンプ室が形成されたハウジングと、該ポンプ室内に偏心状態で配設されるロータと、該ロータに対して放射状かつ移動可能に取り付けられる複数のベーンと、を含んで構成され、前記ロータの偏心方向に位置するポンプ室内周面に、該ポンプ室内面及び隣接する２つのベーンにより区画される閉塞空間に残留する潤滑油を逃がすべく、その周方向に延びる潤滑油逃がし溝が形成されたベーン式バキュームポンプにおいて、前記潤滑油逃がし溝の幅を、前記ロータの回転方向に向けて徐々に狭くしたことを特徴とする。

請求項２記載の発明では、前記潤滑油逃がし溝は、前記ポンプ室の周方向に延びる直線に線対称な形状であることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記潤滑油逃がし溝は、台形形状又は二等辺三角形形状であることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、エンジン回転などを駆動源としてロータが回転すると、ベーンも一体的に回転して遠心力が作用する。このため、ベーンはロータの半径外方へと移動し、その先端部がポンプ室内周面へと押し付けられ、ベーンとポンプ室との間のシール機能が発揮される。また、ポンプ室に対してロータが偏心状態で配設されているため、ロータの回転に伴って、ポンプ室内面及び隣接する２つのベーンにより区画される閉塞空間の容積が増減する。このため、容積が増減する閉塞空間において空気を吸入，圧縮及び吐出することで、負圧を発生させることができる。

一方、ロータの偏心方向に位置するポンプ室内周面では、潤滑油逃がし溝の幅がロータの回転方向に向けて徐々に狭くなるように形成されているため、ロータが回転するにつれて、ベーンとポンプ室内周面との接触面積が徐々に増加する。このため、ベーン先端部の面圧上昇が抑制されることとなり、その摩耗進行が抑制されて耐久性を向上させることができる。また、ベーンに対する潤滑油逃がし溝が接触する位置が変化するため、例えば、段付き形状にベーン先端部が偏摩耗することも防止できる。

請求項２又は請求項３に記載の発明によれば、潤滑油逃がし溝は、ポンプ室の周方向に延びる直線に線対称な形状、具体的には、台形形状又は二等辺三角形形状をなしているため、潤滑油逃がし溝を容易に形成することができる。

以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明を適用したベーン式バキュームポンプの構成を示す。
ハウジング１０の内部には、略短円柱形状をなすポンプ室１２が形成される。ポンプ室１２には、略短円柱形状をなすロータ１４が偏心状態かつ回転自由に配設される。ロータ１４の外周面及び両側面には、その駆動軸１４Ａを中心として略同一角度の位相差をもって放射状に延びる複数の溝１４Ｂが形成される。なお、本実施形態では、溝１４Ｂは、略９０°の位相差をもって４つ形成されているが、５つ以上形成するようにしてもよい。ロータ１４の溝１４Ｂには、カーボンなどからなる略直方体形状のベーン１６が、その長手方向に移動可能な状態で挿入される。また、ハウジング１０の周壁には、潤滑油が混入された空気をポンプ室１２に吸入するための吸入ポート（図示せず）、並びに、圧縮された空気及び潤滑油を吐出するための吐出ポート（図示せず）が夫々形成されている。

一方、ロータ１４の偏心方向、図示のものでは下方に位置するポンプ室１２の内周面１２Ａには、ポンプ室１２の内面及び隣接する２つのベーン１６により区画される閉塞空間１８に残留する潤滑油を逃がすべく、その周方向に延びる潤滑油逃がし溝２０が形成される。潤滑油逃がし溝２０は、ポンプ室１２の周方向に延びる直線に線対称な形状であって、ロータ１４の回転方向に向けて徐々に幅が狭くなる形状、具体的には、図２に示すような台形形状、又は、図３に示すような二等辺三角形状に形成される。

次に、かかる構成からなるベーン式バキュームポンプの作用について説明する。
エンジン回転などが駆動軸１４Ａに伝達されロータ１４が回転すると、その溝１４Ｂに挿入されたベーン１６も一体的に回転し、ベーン１６には遠心力が作用する。このため、ベーン１６はロータ１４の半径外方へと移動し、その先端部がポンプ室１２の内周面１２Ａへと押し付けられ、ベーン１６とポンプ室１２との間のシール機能が発揮される。

また、ポンプ室１２に対してロータ１４が偏心状態で配設されているため、ロータ１４の回転に伴って閉塞空間１８の容積が増減する。このため、閉塞空間１８の容積が増加する位置、即ち、その内圧が負圧になる位置に開口した吸入ポートを介して、潤滑油を混入した空気が吸入される。潤滑油と共に吸入された空気は、閉塞空間１８の容積が徐々に減少することで圧縮されつつ、閉塞空間１８の容積が最小となる位置に開口した吐出ポートから吐出される。このとき、空気に混入した潤滑油は、ベーン１６の先端部とポンプ室１２の内周面１２Ａとの間の潤滑を行い、その大部分が吐出ポートから空気と共に吐出される。また、閉塞空間１８に残留した一部の潤滑油は、ポンプ室１２の内周面１２Ａに形成された潤滑油逃がし溝２０へと入り込み、閉塞空間１８の内圧が必要以上に上昇することが抑制される。そして、ベーン式バキュームポンプは、このような吸気，圧縮及び吐出行程を連続して行うことで、ブレーキなどの負圧源としての負圧を発生させる。

ポンプ室１２に対するロータ１４の偏心方向に位置するベーン１６は、ポンプ室１２の内周面１２Ａとロータ１４との間隔が狭まることから、遠心力に抗して半径内方へと押し戻され、ロータ１４の溝１４Ｂに対する挿入長さが長くなってその内圧が上昇する。そして、ベーン１６には、前述した遠心力に加えて、ロータ１４の溝１４Ｂの内圧による力が同一方向に作用し、その先端部における面圧が上昇する。

しかし、潤滑油逃がし溝２０は、図２又は図３に示すように、ロータ１４の回転方向に向けて徐々に幅が狭くなる形状に形成されているので、ロータ１４が回転するにつれて、ベーン１６とポンプ室１２の内周面１２Ａとの接触面積が徐々に増加し、その面圧上昇が抑制されることとなる。このため、ベーン１６の先端部の摩耗進行が抑制され、その耐久性を向上させることができる。また、ベーン１６に対する潤滑油逃がし溝２０が接触する位置が変化するため、例えば、段付き形状にベーン１６先端部が偏摩耗することも防止でる。なお、潤滑油逃がし溝２０の幅が徐々に狭くなっても、ロータ１４が回転するにつれて、閉塞空間１８に残留する潤滑油量が少なくなるので、潤滑油を逃がす機能が損なわれることはない。

さらに、潤滑油逃がし溝２０は、ポンプ室１２の周方向に延びる直線に線対称な形状、具体的には、台形形状又は二等辺三角形形状をなしているため、潤滑油逃がし溝２０を容易に形成することができる。

本発明を適用したベーン式バキュームポンプの構成図 潤滑油逃がし溝の第１実施形態を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は断面図 潤滑油逃がし溝の第２実施形態を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は断面図

符号の説明

１０ ハウジング
１２ ポンプ室
１２Ａ 内周面
１４ ロータ
１６ ベーン
１８ 閉塞空間
２０ 潤滑油逃がし溝

Claims (3)

1. 略短円柱形状をなすポンプ室が形成されたハウジングと、
   該ポンプ室内に偏心状態で配設されるロータと、
   該ロータに対して放射状かつ移動可能に取り付けられる複数のベーンと、
   を含んで構成され、
   前記ロータの偏心方向に位置するポンプ室内周面に、該ポンプ室内面及び隣接する２つのベーンにより区画される閉塞空間に残留する潤滑油を逃がすべく、その周方向に延びる潤滑油逃がし溝が形成されたベーン式バキュームポンプにおいて、
   前記潤滑油逃がし溝の幅を、前記ロータの回転方向に向けて徐々に狭くしたことを特徴とするベーン式バキュームポンプ。
2. 前記潤滑油逃がし溝は、前記ポンプ室の周方向に延びる直線に線対称な形状であることを特徴とする請求項１記載のベーン式バキュームポンプ。
3. 前記潤滑油逃がし溝は、台形形状又は二等辺三角形形状であることを特徴とする請求項２記載のベーン式バキュームポンプ。