JP5668357B2 - ベーンポンプ - Google Patents
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Description
特許文献1は、ベーン摺動面に、全周に亘って連続した連通溝を凹設し、これに対応して、ベーンの先端縁のそれぞれに、連通溝の溝幅と合致する幅の切欠部を設けたベーンポンプを開示している。特許文献1記載の技術では、上記連通溝と上記切欠部とを合わせて生じる開口部により、ベーン前後の圧力室を連通し、ベーンが吐出ポートを通過した後の位置等で、潤滑油に液圧縮が生じることを抑制している。
即ち、従来の技術においては、圧力室のシール性を低下させることなく、潤滑油の液圧縮を防ぐことが困難であった。
本発明の課題は、ベーンポンプにおける圧力室のシール性を低下させることなく、潤滑油の液圧縮を抑制することである。
したがって、ベーンポンプにおける圧力室のシール性を低下させることなく、潤滑油の液圧縮を抑制することが可能となる。
(第1実施形態)
本実施形態では、ブレーキアシスト装置の負圧空気供給源であるバキュームポンプに本発明を適用した一実施例を示している。
本実施形態に係るバキュームポンプとしてのベーンポンプは、エンジン(不図示)のクランクシャフトの回転を動力源としている。即ち、チェーンを介してロータの回転軸にクランクシャフトの回転が伝達し、ロータが回転する。
また、図2は、ベーンポンプ1の吸排気経路を示す断面図である。
図1および図2において、ベーンポンプ1のハウジングとなる筒状のカムリング11は、略円筒面からなるベーン摺動面12を内周に有し、その内側に円筒状のロータ13を収容している。ベーン摺動面12は、ロータ13の外周面13aの一部と対応する形状のロータ受容面12aを有している。
ベーン15は、ロータ13の回転に伴う遠心力によってベーン収容溝14内を外周側へ移動し、先端縁15aがベーン摺動面12に摺接する。ベーン15がベーン摺動面12に摺接することによって、カムリング11内に3つの圧力室16を区画形成する。そして、ロータ13の回転に伴って、各圧力室16の容積が変化し、吸入ポート17から空気を吸い込むと共に後述する吐出ポート18へと吐出するポンプ作用が得られる。
また、ベーンポンプ1は、上記カムリング11の端面をそれぞれ閉塞する一対のサイドプレート19,20(サイドプレート20は不図示)を備えている。なお、サイドプレート19,20の一方は、カムリング11と一体形成することもできる。
図3は、カムリング11の内部構造を示す斜視図であり、ロータ13を取り外した状態を示している。
また、図4は、図3におけるカムリング11のA−A断面図であり、図5は、図3におけるカムリング11のB−B断面図である。
さらに、図6は、吐出ポート18周辺を示す部分拡大図である。
図3に示すように、カムリング11のベーン摺動面12は、ロータ受容面12a、吸入ポート17および吐出ポート18を有している。
カムリング11のロータ受容面12aは、ロータ13の外周面13aの半径とほぼ同一半径の円筒面の一部となっており、サイドプレート19における軸受部19aの外周に沿う位置に形成してある。
また、ベーン摺動面12において、ロータ受容面12aの下流側には、ロータ受容面12aの回転方向下流側端部から離間した位置に吸入ポート17が開口している。
また、図5に示すように、溝部18aの底面は、中央部分の深さが最も深くなる形状の曲面となっている。そして、溝部18aの底面における中央部分より回転方向下流側の位置に、吐出ポート18が開口している。
ここで、図6に示すように、溝部18aは、その回転方向下流側端部に、ベーン15が掻き集めた潤滑油を溜めるダム部18bと、ダム部18bと吐出ポート18とを連通する連通部18cとを有している。
次に、動作を説明する。
本発明に係るベーンポンプ1は、自動車のエンジン始動と共にクランクシャフトに連動して動作を開始する。
ベーンポンプ1では、クランクシャフトに連動してロータ13が回転する。このとき、ベーン15の先端がカムリング11のベーン摺動面12を摺動しながら回転することにより、カムリング11内に複数の圧力室を形成する。
ベーン15の一端がベーン摺動面12のロータ受容面12aに接触している状態からロータ13が回転すると、ロータ13の外周面13aからベーン15が徐々に突出し、ベーン15とロータ13の外周面13aとベーン摺動面12とによって囲まれた空間が圧力室16となる。
そして、ロータ13がさらに回転すると、圧力室16の容積が徐々に増大し、圧力室16内の圧力は徐々に低下する。
この状態は、ベーン15の他端が吸入ポート17の位置を通過するまで継続し、ベーン15の他端が吸入ポート17の位置を通過すると、圧力室16は密封状態となる。
そして、ロータ13がさらに回転し、ベーン15の一端が吐出ポート18の位置を通過すると、圧力室16内の気体は吐出ポート18から流出していく。
この後、ロータ13がさらに回転し、ベーン15の他端が吐出ポート18の位置を通過すると、圧力室16内の気体はほぼ流出が完了し、潤滑油が圧力室16を満たす状態となる。
圧力室16内の潤滑油の一部は、ベーン15の他端が溝部18aに差し掛かったときに溝部18a内に溜まり、吐出ポート18から流出する。
これにより、ベーン15の先端が吐出ポート18を通過した後でも、ベーン15が掻き集めた潤滑油をダム部18bに貯留し、さらに連通部18cを通じて圧力室16から流出させることができる。そのため、圧力室16のシール性を低下させることなく、潤滑油の液圧縮を抑制することができる。
したがって、本発明によれば、ベーンポンプにおける圧力室のシール性を低下させることなく、潤滑油の液圧縮を抑制することが可能となる。
図7は、本発明に係るダム部18bおよび連通部18cを有していないベーンポンプに液圧縮が発生する状態を示す説明図である。
図7に示すように、ベーンが吐出ポートの位置を通過したのち、潤滑油は逃げ場のない状態となるため、液圧縮が生じる可能性が高いものとなる。
これに対し、本発明のように、吐出ポート18より下流側にダム部18bを形成し、ダム部18bに潤滑油を溜めると共に、圧力室16の圧力の高まりに伴って、連通部18cから潤滑油を流出させるようにすれば、液圧縮が生じる可能性を低下させることができる。
(1)ベーンが掻き集めた潤滑油を吐出ポートより下流側においてダム部に貯留し、ベーンの回転による圧力の高まりによって連通路から吐出ポートに流出させることができる。
したがって、ベーンポンプにおける圧力室のシール性を低下させることなく、潤滑油の液圧縮を抑制することが可能となる。
(2)ダム部を、ロータの回転方向における下流側端部がロータの外周面とベーン摺動面とが接触する部分に隣接させたため、圧力室の容積がゼロとなる直前まで、潤滑油を吐出ポートから流出させることが可能となる。
したがって、ベーンポンプにおける圧力室のシール性を低下させることなく、潤滑油の液圧縮を抑制することが可能な自動車とすることができる。
これにより、ベーンポンプにおける圧力室のシール性を低下させることなく、潤滑油の液圧縮を抑制することが可能となる。
本応用例では、第1実施形態の構成に対し、潤滑油をより効率的にダム部18bに掻き集める構成としている。
図8〜図10は、ダム部18b周辺の構成における応用例を示す図である。
図8に示すように、ベーン摺動面12におけるダム部18bの周辺からダム部18bに向けて、ベーン15の回転方向と直交する向き(ベーン摺動面12の幅方向)の誘導溝Pを形成することができる。
これにより、ベーン摺動面12の全幅に渡る領域からダム部18bに潤滑油を掻き集めることができ、液圧縮が生じる可能性を低減することができる。
これにより、ベーン15が誘導溝Pに嵌り込むことを回避できる。
また、図9に示すように、サイドプレート19,20に、サイドプレート19,20におけるダム部18bの側方位置に向かう誘導溝Pを形成することができる。この誘導溝Pは、ロータ13が吐出ポート18の位置を通過した後に、ロータ受容面12a側の圧力室16の側面となる範囲に形成する。
また、図10に示すように、ベーン摺動面12のダム部18b周辺に、ダム部18bから放射状に広がる誘導溝Pを形成することができる。
これにより、ベーン15がダム部18bの位置を通過する前後にわたって、ベーン15が掻き集めた潤滑油をダム部18bに流れ込み易くさせることができる。
これにより、ダム部18bに潤滑油を流れ込み易くすることができる。
また、この場合、ダム部18bに近づくにつれて誘導溝Pを深くすることができる。
これにより、ダム部18bに流れ込む潤滑油に加わる流体圧力を低減することができる。
(1)ベーン摺動面あるいはサイドプレートに、ダム部に向かう誘導溝を形成したため、潤滑油をより効率的にダム部に掻き集めることができる。
(2)ベーン摺動面における幅方向の一部に、ベーンの回転方向と直交する向きの誘導溝を形成したため、ベーンが誘導溝に嵌り込むことを防ぎつつ、ベーン摺動面の全幅に渡る領域からダム部に潤滑油を掻き集めることができる。
(3)ベーン摺動面に、ダム部に向かう放射状の誘導溝を形成したため、ベーンがダム部の位置を通過する前後にわたって、ベーンが掻き集めた潤滑油をダム部に流れ込み易くさせることができる。
(4)サイドプレートに、ダム部の側方位置に向かう誘導溝を形成したため、誘導溝を伝わって潤滑油がダム部に流れ込み易くなり、より効率的に潤滑油をダム部に集めることが可能となる。
第1実施形態においては、ダム部18bと連通部18cとを区分して異なる形状で構成したが、これらを一体的に構成することができる。
図11は、本発明の第2実施形態に係るダム部18bの構成例を示す図である。
図11に示すように、ベーン15が吐出ポート18を通過した状態において、そのときにロータ受容面12a側にある圧力室から、ベーン15の厚みを超えて吐出ポート18側に繋がる連通経路を形成する。この連通経路は、一体的に構成したダム部18bおよび連通部18cとして作用するように、潤滑油を目的の量(液圧縮を抑制可能な量)だけ収容できる容積に形成する。
このようなダム部18bの形態とした場合、ベーン15が吐出ポート18を通過する前は、ダム部18bは同一の圧力室16内を連通するものとなるため、圧力室16のシール性に影響を及ぼさない。
一方、ベーン15が吐出ポート18を通過すると、ダム部18bがこの圧力室16からベーン15の後方に連通することになり、潤滑油を吐出ポート18側に流出させる状態となる。
したがって、圧力室16のシール性を低下させることなく、液圧縮が生じることを抑制できる。
なお、第2実施形態の構成においても、第1実施形態の応用例と同様に、ダム部18bに潤滑油を流れ込み易くする形状の誘導溝Pを形成することが可能である。
また、第1実施形態のダム部18bと第2実施形態のダム部18b(連通経路)とを併せて形成することもできる。
(第2実施形態の効果)
(1)ダム部と連通部とを一体の経路として形成したため、これらを形成する際の加工を容易なものとできる。
Claims (7)
- ベーン摺動面を内周に有するカムリングと、
前記カムリングの端面を閉塞するサイドプレートと、
前記カムリングのベーン摺動面に外周面の一部が接触する位置に回転軸を設けて設置した円筒状のロータと、
前記ロータの外周面から進退可能であり、先端が前記ベーン摺動面に摺接しながら回転するベーンと、
前記ベーン摺動面に形成され、前記ベーン摺動面よりも小径であって前記ロータの外周面の半径とほぼ同一半径の円筒面の一部となっており、前記ベーン摺動面との間に段差を形成するとともに、前記ロータの外周面と面接触するロータ受容面と、
前記ベーン摺動面のうち、前記ロータ受容面よりも前記ロータの回転方向における上流側の位置に形成され、且つ、前記回転方向における下流側端部が前記ロータ受容面に連続する溝部と、
前記溝部の底面部分に開口した吐出ポートと、
前記溝部内の前記吐出ポートよりも前記回転方向における下流側に形成し、前記溝部と前記ロータ受容面の前記回転方向における上流側端部との境界部分に集まる潤滑油を溜めるダム部と、
前記ダム部と前記吐出ポートとを連通する連通部と、
を備えることを特徴とするベーンポンプ。 - 前記ベーン摺動面あるいは前記サイドプレートに、前記ダム部に向かう誘導溝を有することを特徴とする請求項1記載のベーンポンプ。
- 前記ベーン摺動面における幅方向の一部に、前記ベーンの回転方向と直交する向きの誘導溝を有することを特徴とする請求項2記載のベーンポンプ。
- 前記ベーン摺動面に、前記ダム部に向かう放射状の誘導溝を有することを特徴とする請求項2記載のベーンポンプ。
- 前記サイドプレートに、前記ダム部の側方位置に向かう誘導溝を有することを特徴とする請求項2記載のベーンポンプ。
- 前記誘導溝は、前記ダム部から離れるにつれて溝幅が広くなる形状を有することを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載のベーンポンプ。
- 前記ダム部と前記連通部とを一体の経路として形成したことを特徴とする請求項1記載のベーンポンプ。
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