JP3849799B2 - ベーンポンプ - Google Patents
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Description
そして上記ロータ及びハウジングには、ロータの回転により間欠的にポンプ室に連通する給油通路が形成され、ポンプ室に形成された当該給油通路の連通口を介して間欠的に潤滑油を供給するようにし、上記連通口の位置を上記ハウジングにおけるポンプ室の中心とロータの回転中心とを結んだ中心線よりも吸気通路側に形成したベーンポンプが知られている。
従来のベーンポンプの場合、上記連通口が中心線よりも吸気通路側に形成されていることから、上記ベーンが連通口を通過することで当該ベーンによって区画された空間が負圧となっても、潤滑油はベーンの回転方向に引きずられるような形でしかポンプ室内に流入しない。
このため、ベーンとポンプ室との間に潤滑油が供給されて、ベーンとポンプ室のシールが十分に行われるまでに相当な時間が必要となり、その間ベーンポンプ本来の性能を得ることができないという問題が生じていたこととなる。
このような問題に鑑み、本発明はエンジン始動時など、ポンプ室に対する潤滑油の供給量が少ない時であっても、速やかに本来の性能を発揮させることの可能なベーンポンプを提供するものである。
上記ハウジングには、ポンプ室の中心とロータの回転中心とを結んだ中心線によって区画された空間のうち、一方の空間に吸気通路が、他方の空間に排出通路がそれぞれ形成され、
さらにロータ及びハウジングには、ロータの回転により間欠的にポンプ室に連通する給油通路が形成され、ポンプ室に形成された当該給油通路の連通口を介して間欠的に潤滑油を供給するようにしたベーンポンプにおいて、
上記給油通路の連通口を、上記ポンプ室内部における上記中心線よりも排出通路側の空間に形成するとともに、ベーンの回転方向上流側から見て排出通路の形成位置よりも後方に形成し、
当該連通口を上記ベーンが通過するのと同時に給油通路とポンプ室とを連通させるようにしたことを特徴としている。
このとき、上記ロータがポンプ室に接触している側であって中心線よりも吸気通路側となる空間は、上記吸気通路より気体を吸気することで負圧となっており、ロータがポンプ室に接触していない側の空間はベーンの回転によって容積が増大することで負圧となっている。
さらに、上記ロータがポンプ室に接触している側であって中心線よりも排出通路側の空間は、その容積を減少させながら上記排出通路より潤滑油及び気体を排出しているので、その内部は上記容積が増大して負圧となっている空間に対して高圧となっている。
このようにして、上記ベーンが排出通路を通過した後、連通口を通過する際においても、上記容積が増大して負圧となっている空間と、該空間に対して高圧となっている空間との間に差圧が生じているので、高圧となっている空間内の潤滑油はベーンとポンプ室との間隙等から、上記負圧の空間に噴出するようになる。
このとき、上記負圧の空間に噴出する潤滑油は、ベーンの回転方向に対して逆方向に噴出することとなるので、潤滑油は積極的にその次に連通口を通過しようとするベーンにぶつかる。
その結果、噴出された潤滑油によってベーンとポンプ室との間がシールされる事となるので、ポンプ室内に潤滑油が十分に供給されていない状態であっても、ベーンポンプ本来の性能を速やかに発揮させることが可能となる。
このベーンポンプ1は略円形のポンプ室2Aの形成されたハウジング2と、ポンプ室2Aの中心に対して偏心した位置でエンジンの駆動力によって回転するロータ3と、上記ロータ3によって回転し、ポンプ室2Aを常に複数の空間に区画する中空状のベーン4と、上記ポンプ室2Aを閉鎖するカバー5とを備えている。
上記ハウジング2には、ポンプ室2Aの上方に上記ブレーキの倍力装置と連通して倍力装置からの気体を吸引するための吸気通路6と、ポンプ室2Aの下方に倍力装置から吸引された気体および下記給油溝13より給油された潤滑油を排出するための排出通路7とがそれぞれ設けられている。そして上記吸気通路6には、特にエンジン停止の際に倍力装置の負圧を保持するため、逆止弁8が設けられている。
図1において、上記ロータ3は図示反時計方向に回転するようになっており、以下の説明において回転方向上流側とは、ロータ3の回転中心とポンプ室2A
の任意の点とを結んだ線よりも時計方向側に隣接する空間のことを意味し、回転方向下流側とは、上記線よりも反時計方向側に隣接する空間のことを意味する。
またロータ部3Aの中央には中空部3aと、直径方向には溝9とが形成され、当該溝9内に沿って上記ベーン4をロータ3の軸方向と直交する方向に摺動自在に移動させるようになっている。
さらに、ベーン4の両端には先端が半円状に形成されたキャップ10が設けられ、このキャップ10の先端はポンプ室2Aの内壁面に摺接するとともに、ベーン4とキャップ10との間には若干の間隙が存在している。
上記ポンプ室2Aには給油溝13を介して潤滑油が供給されるようになっており、当該給油溝13の連通口は上記排出通路7の形成位置よりもベーン4の回転方向下流側に形成されている。
このため、上記ベーン4は排出通路7を通過した後に給油溝13を通過するようになっており、給油溝13から給油された潤滑油がそのまま排出通路7より排出されないようになっている。
なお、図1ではベーン4が図示上下方向を向いた状態を示しており、以後説明のため、ポンプ室2Aにおけるベーン4の図示右方側でロータ部3Aの上方に位置する空間を第1空間Aとし、ベーン4の左方側に位置する空間を第2空間Bとし、ベーン4の右方側であって、ロータ部3Aの下方に位置する空間を第3空間Cとする。
次に上記ロータ3は上記軸受部2Bに軸支されて上記ロータ部3Aを回転駆動する軸部3Bを備えており、当該軸部3Bは軸受部2Bより図示右方側に突出して、エンジンのカムシャフトによって回転駆動されるカップリング11に連結されている。
そして、上記ロータ部3Aおよびベーン4の図示左方側の端面は上記カバー5に摺接し、また上記ベーン4の右方側の端面はポンプ室2Aの軸受部2B側の内面と摺接しながら回転するようになっている。
さらに、上記ロータ3に形成された溝9の底面9aは、ポンプ室2Aとベーン4とが摺接する面よりも若干軸部3B側に形成されており、ベーン4と当該底面9aとの間には間隙が存在している。
また上記軸受部2Bには、当該軸受部2Bの軸方向に形成されてポンプ室2A内に連通口を形成する給油通路を構成する給油溝13が形成されており、図1に示すようにこの給油溝13のベーン4の回転方向に沿った幅は、ベーン4の幅以上となるように形成されている。
この構成によって、ロータ3の回転により分岐通路12aが給油溝13に一致すると、油通路12からの潤滑油が給油溝13を介してポンプ室2A内へと流入し、そのうちのおよそ半分が上記ベーン4と溝9の底面9aとの間隙から、ロータ3の中空部3aへと流入するようになっている。
さらに、残りの潤滑油はベーン4を回転させることで負圧になったポンプ室2Aへ引き込まれ、上記ベーン4と溝9の底面9aやキャップ10との間隙を介してポンプ室2A内に噴霧されるようになっている。
具体的に説明すると、図3はロータ3の回転によってベーン4が上記給油溝13を通過しようとしているときの状態を示している。
そして図1における第1空間Aは、ロータ3の回転により、本図(図3)ではベーン4の左方に位置しており、図1における第2空間Bは、本図(図3)ではベーン4とロータ3の右下に位置している。
第1空間Aは図1のときに比べてその容積が増大しており、あわせて上記吸気通路6を介して倍力装置から気体の吸引を行っていたため、当該第1空間Aは負圧となる。
一方、第2空間Bは図1のときに比べてその容積が減少し、第2空間B内の気体とともに潤滑油も排出通路7より排出されるが、このとき排出通路7内の潤滑油を強制的に排除するため、第2空間B内の気体は圧縮されて第1空間Aに対して高圧となる。
このように、図1から図3となる間に、上記第1空間Aと第2空間Bとの間には差圧が生じることとなり、その結果ベーン4によって排出通路7より排除しきれなかった潤滑油は、上記差圧によってポンプ室2Aとベーン4とキャップ10とによるそれぞれの間隙から第1空間Aへと噴霧される。
このように分岐通路12aと給油溝13とが一致すると、給油溝13からの潤滑油のおよそ半分はベーン4と溝9と底面9aとの間隙よりロータ3の中空部3a内に流入し、その後この潤滑油はロータ3の遠心力によってロータ内周面に沿うような形で上昇していき、カバー5とロータ3とベーン4との間のシールを行う。
他方、それ以外の潤滑油は、上記給油溝13が図示下流側に設けられていることから、給油溝13からの潤滑油はロータ部3Aの下流側底部より第1空間Aの負圧により、霧状となって第1空間A内に噴出される。
つまり本実施例では、この第1空間Aに対して、上述した第2空間Bから噴霧される潤滑油と、ロータ部3Aの下流側底部より噴霧される潤滑油とにより、2段階で潤滑油が供給されるようになっている。
しかも、上記ロータ部3Aの底面とポンプ室2Aの底面との間隙、ベーン4と溝9と底面9aとの間隙、ベーン4とキャップ10との間隙から第1空間A内に噴出した潤滑油は、それぞれベーン4の回転方向に対して反対方向に噴出することとなる。
このため、その後ロータ3の回転によって排出通路7に到達するベーン4にこれらの潤滑油が吹き付けられ、この潤滑油はベーン4とポンプ室2Aとの間隙や、キャップ10とポンプ室2Aとの間隙に入り込むこととなる。
そして上記潤滑油はベーンポンプ1内部の潤滑を行うほか、シールの役割も果たしており、潤滑油によってベーン4とポンプ室2Aとの間隙等をシールすることにより、例えば第2空間Bと第1空間Aとの間での気密が保たれることとなる。
このため、エンジン始動直後であっても速やかにベーンポンプ1本来の性能を発揮することが可能となる。
これを図4の実験結果で示すと、本図では横軸にエンジン始動時からの経過時間を、縦軸に倍力装置に生じた負圧発生能力を示しており、実線で示す本実施例の構成を有するベーンポンプ1の方が、破線で示す従来の構成を有するベーンポンプに比べ、速やかに所定の負圧発生能力を生じさせていることがわかる。
また本実施例では、上記給油溝13の回転方向幅をベーン4の幅以上となるように若干広く設定しているが、このとき当該給油溝13の回転方向幅をベーン4の幅よりも狭くしてしまうと、給油時間が短くなってしまい潤滑が十分にできなくなり、逆に給油溝13の回転方向幅を広くしすぎると、潤滑油量が多くなり過ぎて潤滑油を排出する際にベーン4に負担がかかるので、注意が必要である。
2A ポンプ室 2B 軸受部
3 ロータ 3A ロータ部
3B 軸部 4 ベーン
7 排出通路 9 溝
12 油通路 12a 分岐通路
13 給油溝
Claims (5)
- 略円形の内壁面が形成されたポンプ室を備えるハウジングと、ポンプ室の中心に対して偏心した位置で回転し、ポンプ室の内壁面の一部に摺接するロータと、ロータによって回転し、ポンプ室を常に複数の空間に区画するベーンとを備えたベーンポンプであって、
上記ハウジングには、ポンプ室の中心とロータの回転中心とを結んだ中心線によって区画された空間のうち、一方の空間に吸気通路が、他方の空間に排出通路がそれぞれ形成され、
さらにロータ及びハウジングには、ロータの回転により間欠的にポンプ室に連通する給油通路が形成され、ポンプ室に形成された当該給油通路の連通口を介して間欠的に潤滑油を供給するようにしたベーンポンプにおいて、
上記給油通路の連通口を、上記ポンプ室内部における上記中心線よりも排出通路側の空間に形成するとともに、ベーンの回転方向上流側から見て排出通路の形成位置よりも後方に形成し、
当該連通口を上記ベーンが通過するのと同時に給油通路とポンプ室とを連通させるようにしたことを特徴とするベーンポンプ。 - 上記連通口のベーンの回転方向における幅を、上記ベーンの幅以上に広く形成したことを特徴とする請求項1に記載のベーンポンプ。
- 上記ロータはベーンを保持するロータ部と当該ロータ部を回転駆動する軸部とから構成されるとともに、上記ハウジングには上記軸部を軸支する軸受部が形成され、
上記給油通路は、上記軸部に形成されて軸受部との摺動面に開口する油通路と、上記軸受部の内周面に軸方向に形成されてポンプ室に上記連通口を形成する給油溝とからなり、上記ロータが回転して油通路が給油溝と一致した時に、ポンプ室内に潤滑油が供給されることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載のベーンポンプ。 - 上記油通路は軸部の所要の位置から軸部の直径方向に分岐する分岐通路を備え、上記給油溝をベーンが通過するのと同時に、当該分岐通路と給油溝とを連通させることを特徴とする請求項3に記載のベーンポンプ。
- 上記ロータ部には直径方向に形成されて上記ベーンを往復動可能に保持する溝を形成し、当該溝の底面をベーンとハウジングの摺動面よりも軸部側に形成することで、油通路と給油溝とが連通したときに、潤滑油を溝の底面とベーンとの間に流入させるようにしたことを特徴とする請求項3または請求項4のいずれかに記載のベーンポンプ。
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