JP2010101209A - ベーン式バキュームポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 本来の負圧発生機能を十分に保ちつつ、材料ロスの削減による低コスト化を図るとともに、ロータ重量、ひいては、ポンプ全体重量を可能な限り低減できるベーン式バキュームポンプを提供する。
【解決手段】 ハウジング１内に回転可能に支持されるロータ２におけるベーン溝３を有する円筒状ベーン支持部２１のうち、ベーン溝３を挟んで回転方向で相対向する一対のベーン摺接面部２１ａ，２１ａを強度上およびベーン４の安定摺動上で必要な厚さ(幅)ｔに形成するとともに、このベーン摺接面部２１ａ、２１ａを除く部分２１ｂ，２１ｂをベーン摺接面部の厚さｔよりも薄肉の厚さｔ１の中空円筒構造に形成するとともに、ロータ２における軸部２２の中央部分に凹部２２ａを形成して該軸部２２も薄肉の中空円筒構造に形成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば、ディーゼルエンジン搭載の自動車や電気自動車等のブレーキブースタ用負圧発生装置などとして用いられるベーン式バキュームポンプに関するものである。

この種のベーン式バキュームポンプは、基本的に、図６に示すように、ほぼ楕円筒状に形成され、かつ内周面に後述するベーンが摺接するようにした摺接面１１を有するハウジング１と、このハウジング１内に収納されて、該ハウジング１の本体ボディ１２に回転可能に支持されたロータ２と、このロータ２の径方向に設けられたベーン溝３内に摺動可能に配設されて、ロータ２の回転に伴って、その両端に装着したスライダ４１，４１が前記ハウジング１内周の摺接面１１に摺接しながら回転する単一の板状ベーン４と、ロータ２とともに回転可能に配設されて、カムシャフトやクランクシャフトあるいはモータシャフトなどの駆動軸（図示省略）からの駆動回転力をロータ２に伝達するようにしたカップリング（図示省略）とを備えて構成されている。

そして、カムシャフトなどの駆動手段により、ロータ２が図６中の矢印で示すように反時計方向に回転させられると、ベーン４は、その両端のスライダ４１，４１のうち一方のスライダ４１が遠心力によりロータ２から飛び出すとともに、他方のスライダ４１がロータ２の回転中心側に押し込まれ、ベーン溝３内を滑動しながら反時計方向に回転し、ベーン４の両端のスライダ４１，４１は、ハウジング１の内周の摺接面１１に常に摺接する。
この状態でベーン４が回転することによって、ハウジング１に形成されている吸気口５からハウジング１内のベーン４より上方の膨張室６に吸入された空気は、ベーン４の回転につれて、ベーン４より下方の圧縮室７に送られ、圧縮室７内で圧縮されたのち、ハウジング１に形成された排気口８から排出される。したがって、前記ロータ２が連続回転することによって、ハウジング１内に供給された空気は圧縮を繰り返して排気口８から排気され、これによって、負圧を形成して、負圧発生機能を発揮する。

上記したような基本的構成を備え、上述のような負圧発生機能を発揮するベーン式バキュームポンプのロータ２は、たとえば、図７及び図８に示すように、ベーン溝３を有し、かつハウジング１内に収納された円筒状のベーン支持部２１と、ハウジング１の軸受け部（図示省略）に回転可能に嵌合支持された軸部２２と、カップリングに嵌合される凹溝状のカップリング嵌合部２３と備えている。
このような、従来のベーン式バキュームポンプのロータ２は、ベーン溝３を挟んで回転方向で相対向する１対のベーン摺接面部２１ａ，２１ａ以外の部分２１ｂ，２１ｂを含めて、円筒状のベーン支持部２１の全体が、例えば旋盤による切削などの機械加工などによって、厚肉の中空円筒構造に形成されているとともに、前記軸部２２も中実構造に形成されているのが一般的である（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００４−２６３６９０号公報 特開２００５−１６３６０７号公報

しかし、上記特許文献１，２に開示されているような従来のベーン式バキュームポンプでは、ロータ２における円筒状ベーン支持部２１のうち、ベーン摺接面部２１ａ，２１ａは、ベーン４の摺動に耐え得る十分な強度を確保するため、および、ベーン４との接触面積を大きくし、ベーン４を、ふらつきなどが生じない安定のよい摺動状態に保持するために、必要かつ十分な厚さ(幅)ｔに設定されており、このベーン摺接面部２１ａ，２１ａ以外の部分２１ｂ，２１ｂも、ベーン摺接面部２１ａ，２１ａの前記設定厚さｔに合わせて必要強度以上の厚肉中空円筒構造に形成されている。
また、軸部２２は、中実構造であったために、特に、切削など機械加工する場合において、材料ロスが多くなり、その分だけコストアップするだけでなく、ロータ２の重量、ひいては、ポンプ全体の重量が大きくなり、それだけ大きいポンプ駆動力（駆動トルク）を必要とするという問題がある。
さらに、自動車のブレーキブースタ用負圧発生装置などとして用いる場合には、重量が大きいことによる種々の不利を招くという問題がある。

本発明は、上述の実情に鑑みてなされたもので、本来の負圧発生機能を十分に保ちつつ、材料ロス及び全体重量を可能な限り低減することができるベーン式バキュームポンプを提供することを目的としている。

本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
(１) 円形または楕円形の圧縮室を有する本体ボディを備えるハウジングと、このハウジング内に収納されて、該ハウジングに回転可能に支持されたロータと、このロータの径方向に設けられたベーン溝内に摺動可能に配設されて、ロータの回転に伴いその先端部が前記ハウジングの圧縮室の内周面に摺接しながら回転する単一のベーンと、前記ロータとともに回転可能に配設され、かつ駆動部材からの駆動回転力を前記ロータに伝達するカップリングとを備え、前記ロータが、前記ベーン溝が設けられ、かつ前記ハウジング内に収納される円筒状のベーン支持部と、前記ハウジングの本体ボディの側壁に設けられた軸受け部に回転可能に嵌合支持された軸部と、前記カップリングに嵌合されるカップリング嵌合部とを備えているベーン式バキュームポンプにおいて、前記ロータにおけるベーン支持部を、前記ベーン溝を挟んで回転方向において相対向する１対のベーン摺接面部を厚肉とし、かつ他部を、前記ベーン摺接面部よりも薄肉とした中空円筒構造に形成し、かつ、前記ロータにおける軸部の中央部分に、ロータと同芯の円形の凹部を形成し、該軸部も薄肉の中空円筒構造に形成する。

このような構成とすると、ロータにおける円筒状ベーン支持部のうち、ベーンの摺動に十分に耐え得る強度の確保、およびベーンの安定よい摺動を維持する上で必要かつ十分な幅に設定されているベーン摺接面部を除いた大部分が、ベーン摺接面部の厚さよりも薄肉の中空円筒構造に形成されていることと、ロータにおける軸部も薄肉の中空円筒構造に形成されていることとの相乗効果によって、ロータ構成材料の使用量を削減してコストダウンを図ることができるだけでなく、ロータ重量、ひいては、ポンプ全体の重量の大幅な軽量化を実現することができる。その結果、本来の負圧発生機能を確実十分に保ちつつ、ポンプ駆動力の低減が図れ、特に、自動車のブレーキブースタ用負圧発生装置などとして用いる場合、軽量化によってＣＯ2 排出量の低減に寄与するなどの優れた効果を奏する。

(２) 上記(１)項において、ロータにおけるベーン支持部と軸部とを、鍛造により一体成形する。

このような構成とすると、ロータを旋盤による切削などの機械加工で形成する場合に比べて、材料ロスを少なくすることができるため、ロータ構成材料の使用量を一層削減できるとともに、加工工数も少なくて済み、コストをより低減することができる。また、鍛造により成形することにより、ベーン溝など応力集中部位に加工しろを形成しないで面精度を維持することが可能となり、軽量である割に十分な強度を保つことができる。

(３) 上記(１)または(２)項において、ロータのベーン支持部におけるベーン摺接面部の内面に内向き突部を設けることにより、前記ベーン摺接面部の肉厚を、前記ベーン支持部の薄肉中空円筒部分の肉厚より大とする。

このような構成とすると、内向き突部により、ベーン摺接面部をベーンの摺動に十分に耐え得る強度に保ちながら、薄肉中空構造部分の領域を最大限大きくして、ロータの一層の軽量化を図ることができる。

(４) 上記(３)項において、１対のベーン摺接面部のうち、ロータの回転駆動時に、ベーンと圧接する方のみに内向き突部を設け、他方のベーン摺接面部には、内向き突部を設けることなく、その厚さを、ベーン支持部の薄肉中空同筒部分の肉厚とほぼ同一とする。

このような構成とすると、ロータ重量のより一層の軽量化を実現することができる。

本発明によると、本来の負圧発生機能を十分に保ちつつ、材料ロス及び全体重量を可能な限り低減することができるベーン式バキュームポンプを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るベーン式バキュームポンプの概略縦断正面図、図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿う縦断側面図である。これら図１及び図２において、図６で示す一般的なベーン式バキュームポンプと同一の構成部材及び同一部分には、図６と同一の符号を付して、それらの詳細を以下に説明する。

このベーン式バキュームポンプ１０は、ほぼ楕円筒状(真円筒状とすることもある)に形成され、かつ内周面をベーン摺接面１１とした圧縮室７を有する本体ボディ１２と、カバー１３とを備えるハウジング１と、このハウジング１の本体ボディ１２の側壁部１２ａに設けた軸受け部１２ｂに回転可能に支持されたロータ２と、このロータ２の円筒状ベーン支持部２１に設けられた径方向のベーン溝３内に摺動可能に配設され、かつロータ２の回転に伴って、その両端に装着したスライダ４１，４１が本体ボディ１２内周の摺接面１１に摺接しながら回転するようにした単一の板状ベーン４と、ロータ２とともに回転可能に配設されて、図示しないエンジンのカムシャフトやクランクシャフトあるいはモータシャフトなどの駆動軸２０からの駆動回転力を、ロータ２に伝達するオルダムカップリング３０とを備えている。

上記のような基本的構成を備えてなるベーン式バキュームポンプ１０におけるロータ２は、図２〜図４に示すように、ベーン溝３が設けられ、かつハウジング１の本体ボディ１２内に収納された円筒状ベーン支持部２１と、ハウジング１の軸受け部１２ｂに回転可能に嵌合支持された軸部２２と、オルダムカップリング３０における一方の面の中央部に突設された凸条３１が嵌合された凹溝状のカップリング嵌合部２３とを有している。なお、ロータ２における軸部２２とハウジング１の軸受け部１２ｂとの間の相対摺接部、並びにロータ２におけるベーン支持部２１とハウジング１の本体ボディ１２の側壁部１２ａ内面との間の隙間などに潤滑油を供給する手段が設けられているのが通例であるが、本発明とは直接関係がないため、潤滑油供給手段の詳細な説明および図示は省略する。

ロータ２におけるベーン支持部２１は、図３及び図４に明示するように形成されている。すなわち、ベーン支持部２１のうち、前記ベーン溝３を挟んで回転方向において相対向する１対のベーン摺接面部２１ａ，２１ａは、ベーン４の摺動に耐え得る十分な強度を確保するため、および、ベーン４との接触面積を大きくして該ベーン４をふらつきなどが生じない安定のよい摺動状態に維持するために必要かつ十分な厚さｔに設定されているとともに、これらベーン摺接面部２１ａ，２１ａを除く部分２１ｂ，２１ｂが、ベーン摺接面部２１ａ，２１ａの厚さｔよりも薄い厚さｔ１の中空円筒構造に構成されている。

ベーン摺接面部２１ａの厚さｔを、他の部分２１ｂの厚さｔ１より大とするため、ベーン摺接面部２１ａの内面に、内向き突部２１ｃを設けてある。

また、ロータ２における軸部２２の中央部分には、該軸部２２の軸心と同心状態の凹部２２ａが形成されており、これによって、軸部２２も薄肉の厚さｔ２の中空円筒構造に構成されている。

上記したロータ２におけるベーン摺接面部２１ａ，２１ａ及び薄肉とした他の部分２１ｂを有するベーン支持部２１と、凹部２２ａの形成により薄肉中空円筒構造に構成された軸部２２と、カップリング嵌合部２３とは、精密な鍛造により一体成形されている。

上記のように構成された本実施の形態のベーン式バキュームポンプ１０においては、ロータ２におけるベーン支持部２１のベーン摺接面部２１ａ，２１ａとベーン４との接触面積を大とすることができるので、その他の部分２１ｃを厚肉としても、ベーン４の摺動に十分に耐え得る強度を確保しうるとともに、ベーン４をふらつかせることなく、安定よい摺動状態を維持することができ、長期間使用しても、ポンプ本来の負圧発生機能を十分に保つことができる。

それでいて、ベーン支持部２１のベーン摺接面部２１ａ，２１ａを除いた大部分２１ｂを薄肉としうることと、ロータ２における軸部２２も薄肉の中空円筒構造に形成しうることと、さらには、鍛造で一体成形することとの相乗効果によって、材料ロスを少なくして、ロータ構成材料の使用量を削減し、製作面でのコストダウンを図ることができるだけでなく、ロータ２の重量、ひいては、ポンプ全体の重量を大幅に軽量化することができ、その結果、ポンプ駆動力の低減が図れ、特に、自動車のブレーキブースタ用負圧発生装置などとして用いた場合、軽量化によってＣＯ2 排出量の低減などの波及効果も得ることができる。

なお、上記実施の形態では、ロータ２におけるベーン支持部２１の１対のベーン摺接面部２１ａ，２１ａの内面に、内向き突部２１ｃ，２１ｃを設けたが、図５に示すように、ロータ２の回転駆動時に、ベーン４と圧接する方のみに内向き突部２１ｃを設け、他方のベーン摺接面部２１ａの内面には、内向き突部２１ｃを設けることなく、その厚さを、他の部分２１ｃの厚さとほぼ同一としてもよい。このようにすると、ベーン摺接面部２１ａ，２１ａをベーン４の摺動に十分に耐え得る強度及びベーン４の安定よい摺動状態を維持し得るようにしつつ、上記実施の形態のものに比べて、ロータ２の重量を一層軽量化することができる。

また、上記実施の形態では、ロータ２を精密鍛造で一体成形するものについて説明したが、旋盤による切削などの機械加工手段で形成するものであっても、ロータ構成材料の使用量削減によるコストダウン及び軽量化は達成することが可能である。
特に、ベーン溝３の内面だけは機械加工により仕上げ加工し、その他の部分は、鍛造したままの状態とするのが好ましい。

本発明に係るベーン式バキュームポンプにおけるカバーを外したときの正面図である。 図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 ロータの拡大正面図である。 ロータの拡大横断平面図である。 他の実施の形態を示すロータの拡大正面図である。 一般的なベーン式バキュームポンプの概略縦断正面図である。 同上ベーン式バキュームポンプにおける従来のロータの拡大正面図である。 同上従来のロータの拡大横断面図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ ロータ
３ ベーン溝
４ ベーン
５ 吸気口
６ 膨張室
７ 圧縮室
８ 排気口
１０ ベーン式バキュームポンプ
１１ 摺接面
１２ 本体ボディ
１２ａ側壁部
１２ｂ軸受け部
１３ カバー
２０ 駆動軸(駆動部材)
２１ 円筒状ベーン支持部
２１ａベーン摺接面部
２１ｂ部分
２１ｃ内向き突部
２２ 軸部
２２ａ凹部
２３ カップリング嵌合部
３０ オルダムカップリング
３１ 凸条
４１ スライダ
ｔ 厚さ
ｔ１ 厚さ
ｔ２ 厚さ

Claims (4)

1. 円形または楕円形の圧縮室を有する本体ボディを備えるハウジングと、このハウジング内に収納されて、該ハウジングに回転可能に支持されたロータと、このロータの径方向に設けられたベーン溝内に摺動可能に配設されて、ロータの回転に伴いその先端部が前記ハウジングの圧縮室の内周面に摺接しながら回転する単一のベーンと、前記ロータとともに回転可能に配設され、かつ駆動部材からの駆動回転力を前記ロータに伝達するカップリングとを備え、前記ロータが、前記ベーン溝が設けられ、かつ前記ハウジング内に収納される円筒状のベーン支持部と、前記ハウジングの本体ボディの側壁に設けられた軸受け部に回転可能に嵌合支持された軸部と、前記カップリングに嵌合されるカップリング嵌合部とを備えているベーン式バキュームポンプにおいて、
   前記ロータにおけるベーン支持部を、前記ベーン溝を挟んで回転方向において相対向する１対のベーン摺接面部を厚肉とし、かつ他部を、前記ベーン摺接面部よりも薄肉とした中空円筒構造に形成し、かつ、前記ロータにおける軸部の中央部分に、ロータと同芯の円形の凹部を形成し、該軸部も薄肉の中空円筒構造に形成したことを特徴とするベーン式バキュームポンプ。
2. ロータにおけるベーン支持部と軸部とを、鍛造により一体成形したことを特徴とする請求項１に記載のベーン式バキュームポンプ。
3. ロータのベーン支持部におけるベーン摺接面部の内面に内向き突部を設けることにより、前記ベーン摺接面部の肉厚を、前記ベーン支持部の薄肉中空円筒部分の肉厚より大としたことを特徴とする請求項１または２に記載のベーン式バキュームポンプ。
4. １対のベーン摺接面部のうち、ロータの回転駆動時に、ベーンと圧接する方のみに内向き突部を設け、他方のベーン摺接面部には、内向き突部を設けることなく、その厚さを、ベーン支持部の薄肉中空同筒部分の肉厚とほぼ同一としたことを特徴とする請求項３に記載のベーン式バキュームポンプ。

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