JP6490832B2 - 車両用機械式真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ室を取り囲み、ポンプロータを回転可能に支持するハウジング機構を有した車両用機械式真空ポンプに関する。

車両用機械式真空ポンプは、車両のエンジンによって機械的に駆動される。車両用エンジンは、多くの場合、内燃機関である。

特許文献１は、中空部と軸受部とを有するポンプロータを備えた車両用機械式真空ポンプを開示する。ロータ本体には、ポンプロータの軸線方向一端側に、ポンプハウジングの軸受面と共に摩擦軸受を構成する円柱状の軸受面が設けられる。ポンプの潤滑は、最初にロータ内部に注入される潤滑剤によって行われる。潤滑剤は、ポンプロータとベーンまたはポンプハウジングとの間の隙間を通り、ロータ内部からポンプ室内に押し出される。この潤滑剤は、加圧された空気と共に排気口から排気室内に圧送される。更に、潤滑剤は、排気室から、ポンプハウジングの円筒状の軸受面に形成された環状溝内に送給される。摩擦軸受における潤滑剤の圧力は、特に、ポンプの吐出空気圧に直接依存したものとなる。

欧州特許出願公開第０２６４７４９号明細書

本発明は、車両用機械式真空ポンプの気密性について、特性及び信頼性の改善を目的とする。

このような目的は、請求項１に記載する特徴を有した車両用機械式真空ポンプによって達成される。

請求項１によれば、車両用機械式真空ポンプは、ポンプ室を取り囲むハウジング機構を備える。ハウジング機構は、中心軸線方向において軸受部と中空部とに機能的に区分されるロータ本体を有したポンプロータを回転可能に支持する。ロータ本体は、径方向に移動可能なポンプベーンを支持するベーンスリットを中空部に備える。また、ロータ本体は、ハウジング機構の円筒状の軸受面と共に摩擦軸受を構成する円柱状の軸受面を軸受部に備える。ロータ本体の軸受部は、潤滑用環状溝を備える。ハウジング機構の軸受面には、潤滑用環状溝が延在する横断平面上にあって径方向で潤滑用環状溝に対向して配置された潤滑用流入口が設けられる。

潤滑用環状溝に対向する潤滑用流入口は、車両用機械式真空ポンプのハウジング機構に設けられた潤滑剤ポンプ接続部に、流体的に直接的に接続される。潤滑剤ポンプ接続部は、車両用機械式真空ポンプの回転部分に設けられるものではなく、車両用機械式真空ポンプの非回転部分に設けられる。ここで、「流体的に直接的に接続される」とは、潤滑剤ポンプ接続部からの潤滑剤が、実質的に空気を伴わず、且つ潤滑剤ポンプから車両用機械式真空ポンプに伝わるままの流体圧力を実質的に有していることを意味する。空気を伴わない潤滑剤は、潤滑用流入口から潤滑用環状溝内に流入する。

このような構成により、摩擦軸受における潤滑剤圧力が、潤滑剤ポンプによって車両用機械式真空ポンプのハウジング機構の潤滑剤流入口で得られる潤滑剤圧力に相当するものとなることが確実となる。これにより、摩擦軸受が、一定の比較的高い潤滑剤圧力で常に潤滑される状態が確実に得られる。摩擦軸受における潤滑剤は、比較的高い圧力を有するので、摩擦軸受における潤滑剤圧力が、ポンプ室内の空気圧力より低下するのを防止することができる。従って、加圧された空気が、ポンプ室から摩擦軸受の隙間に流入することはなく、ポンプ室の確実で良好な気密性を、車両用機械式真空ポンプのこの領域において実現することができる。

潤滑用環状溝は、潤滑用環状溝とベーンスリットとを流体的に接続する連通路により、ベーンスリットに流体的に接続される。連通路は、ロータ本体の外面に設けられてベーンスリットに直接接続して形成された、軸線方向に沿う連通溝で実現される。連通路は、径方向に形成されたベーンスリットと、ポンプベーンとの間の隙間が、高い圧力の潤滑剤で満たされるよう、ロータ本体のベーン部のための潤滑剤の供給を行う。

潤滑用環状溝は、摩擦軸受のポンプ室側にある軸線方向一端に対し、摩擦軸受の軸線方向他端よりも近接して位置するのが好ましい。潤滑用環状溝は、摩擦軸受の軸線方向一端から、摩擦軸受の３分の１の範囲内に位置することにより、ロータ本体の軸受部よりも中空部に近接して位置するのが好ましい。潤滑用環状溝を、中空部に近く配置するほど、摩擦軸受のこの領域における気密性についての特性が良好となる。

本発明の好ましい態様によれば、中空部におけるロータ本体の径ｄ_Ｒは、軸受部におけるロータ本体の径ｄ_Ｂと同一であり、ロータ本体の外周面が、ロータ本体の実質的に全長にわたり、段のない円柱を形成する。円柱状のロータ本体は単純な構造となり、製造における費用効果も高い。摩擦軸受の径が比較的大きくなるので、摩擦軸受の機械的特性も比較的高いものとなる。

ロータ本体は、樹脂からなり、射出成形により製造されるのが好ましい。樹脂製のロータ本体は比較的軽量となり、ロータの加減速の際に、金属製のロータ本体を用いる場合ほどはエネルギを消費しない。従って、車両用機械式真空ポンプの機械的連結機構は、より良好に摩耗や損傷を防止可能となる。

ポンプロータの軸線方向一端部が径方向で支持される一方、ポンプロータの軸線方向他端部は軸受による径方向での支持がなされないように、単一の摩擦軸受が設けられるのが好ましい。ポンプロータには、片持ち式の軸受構造が設けられる。単一の軸受のみが設けられるので、真空ポンプの構造が単純化され、製造における費用効果が一層高まる。

ベーンスリットは、ベーンの軸線方向一端面が、ハウジング機構、好ましくはハウジングのカバーリッドに軸線方向で直に接するように、軸線方向一端が軸線方向に開口する。

本発明のもう１つの好ましい態様によれば、ロータ本体は、ハウジング機構の軸線方向環状軸受面によって、軸線方向で支持される軸線方向環状軸受面を備える。これら２つの軸線方向環状軸受面は、ロータ本体の中空部の側とは反対側となる軸線方向一端部に位置する軸線方向摩擦軸受を構成する。環状の軸線方向摩擦軸受より径方向内側となる部分には、ロータ本体の軸線方向一端部に設けられた機械的連結機構を、駆動手段の対応する連結機構に接続できるようにするため、ハウジング機構の壁が設けられていない。車両用機械式真空ポンプを車両用のエンジンに組み付けた場合、エンジンの連結機構がポンプ側の機械的連結機構を介してポンプロータを駆動する。

ベーンスリットは、樹脂製のロータ本体に挿入されて固定された金属製の別体のスリット部材によって形成される。樹脂製のロータ本体により、比較的軽量のポンプロータとすることが可能となる一方、金属製のスリット部材により、変位するベーンに対し、耐久性を有した永続的な支持構造を確保することが可能となる。

車両用機械式真空ポンプの中心軸線方向に沿う断面図である。

本発明に係る車両用機械式真空ポンプの一実施形態を、添付の図面に基づき説明する。

図１は、例えばエアブレーキ用サーボ機構に負圧を供給するために、１００ｍｂａｒ（１０ｋＰａ）以下の全圧を得る車両用の機械式真空ポンプ１０を示している。機械式真空ポンプ１０は、車両用エンジン、例えば内燃機関によって機械的に駆動される。

機械式真空ポンプ１０は、静止したハウジング機構９を備え、ハウジング機構９は、回転可能なポンプロータ１６を支持すると共に、実質的に収容している。ハウジング機構９は、ポンプロータ１６を径方向において取り囲む複合体のハウジング本体１２と、ハウジング機構９の軸線方向一端部を閉塞する別体のカバーリッド１４とを備える。

ポンプロータ１６は、樹脂製のロータ本体２２を備え、このロータ本体２２は、実質的に円柱状をなしており、ロータ本体２２の全長にわたり、段のない外周面を有している。このため、中空部３６におけるロータ本体２２の外径ｄ_Ｒは、軸受部３５におけるロータ本体２２の外径ｄ_Ｂと同一となっている。

ロータ本体２２は、中心軸線に沿って、２つの機能的部位、即ち軸受部３５及び中空部３６に区分される。中空部３６において、ロータ本体２２には、径方向に移動可能なポンプベーン１８を支持するベーンスリット１９が設けられ、ポンプベーン１８は、ハウジング本体１２が形成するポンプ室１１内で、ロータ本体２２と共に一体的に回転する。本実施形態において、ベーンスリット１９は、別部材として樹脂製のロータ本体２２に固定された金属製のスリット部材２０によって形成される。

ロータ本体２２の軸受部３５には、径方向で支持を行う摩擦軸受３８を、ハウジング本体１２の円筒状の軸受面３７と共に構成する円柱状の軸受面３９が設けられる。ロータ本体２２は、ポンプロータ１６の軸線方向一端部のみが摩擦軸受３８によって支持され、ポンプロータ１６の軸線方向他端部には径方向で支持する軸受を設けないようにして、片持ち状態で支持される。

軸受側のロータ本体２２の端面には、軸線方向環状軸受面４２が設けられ、これに対応してハウジング本体１２により形成される軸線方向環状軸受面４１によって、軸線方向環状軸受面４２が軸線方向で支持されるようになっている。これら軸線方向環状軸受面４２及び軸線方向環状軸受面４１は、共に中心軸線方向で支持を行う環状の軸線方向摩擦軸受を構成する。軸受側のロータ本体２２の端面の中央部分には、ポンプ駆動手段の連結機構に連結するための機械的連結機構５０が設けられる。これとは反対側のロータ本体２２の端面は、カバーリッド１４によって軸線方向で支持されるようになっている。

ロータ本体２２は、軸受部３５に潤滑用環状溝６０が設けられる。この潤滑用環状溝６０は、軸線方向でロータ本体２２の中空部３６に近接して配置され、本実施形態の場合、中空部３６に近接する側の摩擦軸受３８の４分の１の領域に配置されている。ロータ本体２２の外周面には、軸線方向に沿って延在する連通路６２が設けられ、金属製のスリット部材２０には、これに続けて軸線方向に沿って延在する連通路６４が設けられており、潤滑用環状溝６０とベーンスリット１９との間に、これら２つの連通路６２，６４を介して流体的な接続が得られるようになっている。

ハウジング本体１２側の軸受面３７には、潤滑用環状溝６０に径方向で対向することにより、潤滑用環状溝６０が延在する横断平面上に位置する潤滑用流入口６６が設けられている。この潤滑用流入口６６は、ハウジング本体１２内に形成された潤滑剤通路６８を介し、ハウジング本体１２の潤滑剤ポンプ接続部７０に流体的に直接的に接続されている。機械式真空ポンプ１０を車両用エンジンに搭載する場合、潤滑剤ポンプ接続部７０は、潤滑剤導管７２を介して潤滑剤ポンプ７４に流体的に接続される。潤滑剤ポンプ７４は、潤滑剤タンク７６から、機械式真空ポンプ１０の潤滑剤ポンプ接続部７０に液体の潤滑剤を送給する。

潤滑剤ポンプ７４がポンプ作動すると、潤滑剤が潤滑剤ポンプ接続部７０に送給され、潤滑剤通路６８及び潤滑用流入口６６を介し、直ちに潤滑用環状溝６０に供給される。これにより、潤滑剤は、摩擦軸受３８の２つの軸受面３７，３９の間の円筒状の隙間に充填された後、ポンプ室１１内に流入する。この潤滑剤の一部は、連通路６２及び連通路６４を介してベーンスリット１９に流入することにより、ポンプベーン１８とベーンスリット１９との間の潤滑を行う。

Claims (10)

1. ポンプ室（１１）を取り囲み、ポンプロータ（１６）を回転可能に支持するハウジング機構（９）を備え、前記ポンプロータ（１６）が、軸受部（３５）と中空部（３６）とを有したロータ本体（２２）を備える車両用機械式真空ポンプ（１０）であって、
   前記ロータ本体（２２）は、
   径方向に移動可能なポンプベーン（１８）を支持するベーンスリット（１９）を、前記中空部（３６）に備えると共に、
   前記ハウジング機構（９）の円筒状の軸受面（３７）と共に摩擦軸受（３８）を構成する円柱状の軸受面（３９）を、前記軸受部（３５）に備え、
   前記ロータ本体（２２）の前記軸受部（３５）は、潤滑用環状溝（６０）を備え、
   前記ハウジング機構（９）の前記軸受面（３７）には、前記潤滑用環状溝（６０）が延在する横断平面上にあって前記潤滑用環状溝（６０）に対向する潤滑用流入口（６６）が設けられ、
   前記潤滑用流入口（６６）は、前記車両用機械式真空ポンプ（１０）の前記ハウジング機構（９）に設けられた潤滑剤ポンプ接続部（７０）に直接的に接続され、
   前記潤滑用環状溝（６０）は、前記潤滑用環状溝（６０）と前記ベーンスリット（１９）とを流体的に接続する連通路（６２）により、前記ベーンスリット（１９）に流体的に接続され、
   前記連通路（６２）は、前記ロータ本体（２２）に設けられて前記ベーンスリット（１９）に直接接続して形成された、軸線方向に沿う連通溝である
   ことを特徴とする車両用機械式真空ポンプ。
2. 前記潤滑用環状溝（６０）は、前記摩擦軸受（３８）の前記ポンプ室（１１）の側にある軸線方向一端に対し、前記摩擦軸受（３８）の軸線方向他端よりも軸線方向で近接して位置することを特徴とする請求項１に記載の車両用機械式真空ポンプ。
3. 前記中空部（３６）における前記ロータ本体（２２）の径（ｄ_Ｒ）は、前記軸受部（３５）における前記ロータ本体（２２）の径（ｄ_Ｂ）と同一であり、前記ロータ本体（２２）の外周面が、前記ロータ本体（２２）の全長にわたり、段のない円柱を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用機械式真空ポンプ。
4. 前記ロータ本体（２２）は、樹脂からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用機械式真空ポンプ。
5. 前記ポンプロータ（１６）の軸線方向一端部が径方向で支持される一方、前記ポンプロータ（１６）の軸線方向他端部が径方向で支持されないように、単一の前記摩擦軸受（３８）が設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用機械式真空ポンプ。
6. 前記ベーンスリット（１９）は、前記ポンプベーン（１８）の軸線方向一端面が、前記ハウジング機構（９）に軸線方向で直に接するように、軸線方向一端が軸線方向に開口することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用機械式真空ポンプ。
7. 前記ベーンスリット（１９）は、前記ポンプベーン（１８）の前記軸線方向一端面が、前記ハウジング機構（９）のカバーリッド（１４）に軸線方向で直に接するように、軸線方向一端が軸線方向に開口することを特徴とする請求項６に記載の車両用機械式真空ポンプ。
8. 前記ロータ本体（２２）は、前記ハウジング機構（９）の軸線方向環状軸受面（４１）によって、軸線方向で支持される軸線方向環状軸受面（４２）を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両用機械式真空ポンプ。
9. 前記ベーンスリット（１９）は、樹脂製の前記ロータ本体（２２）に挿入された金属製の別体のスリット部材（２０）によって形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両用機械式真空ポンプ。
10. 前記ロータ本体（２２）の前記軸受部（３５）は、前記ポンプロータ（１６）を駆動手段に機械的に連結可能とする機械的連結機構（５０）を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の車両用機械式真空ポンプ。

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