JP4165608B1 - ベーン式バキュームポンプ - Google Patents

Abstract

【解決手段】 ベーン式バキュームポンプ１は、ポンプ室２に空気を吸い込む吸気通路１１の近傍に設けられ、ベーン６の逆回転時におけるベーンの回転方向前方側の空間Ａと後方側の空間Ｂとを連通させて、該前方側の空間Ａから後方側の空間Ｂに潤滑油を逃がす逃がし溝２１を備えている。上記逃がし溝２１はサイドプレート４に設けられており、かつ上記ベーン６の逆回転時におけるベーンの回転方向後方側となる上記逃がし溝の壁面２１Ａは、該逃がし溝の底面２１Ｂよりも開口側が拡開した傾斜面となっている。逃がし溝の他方の壁面２１Ｃも、底面よりも開口側が拡開した傾斜面とすることが好ましい。
【効果】 逃がし溝２１の断面形状を断面方形とした場合に比較して、円滑に異物や摩耗粉２２を逃がし溝２１内から排除することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明はベーン式バキュームポンプに関し、より詳しくは、ベーンの逆回転時にベーンの前方側の空間から後方側の空間に潤滑油を逃がす逃がし溝を備えたベーン式バキュームポンプに関する。

従来、ベーンの逆回転時に潤滑油を逃がす逃がし溝を設けたベーン式バキュームポンプは公知である（特許文献１）。
すなわち上記ベーン式バキュームポンプは、略円形のポンプ室を備えたハウジングと、このハウジングの両端面を密封するサイドプレートと、上記ポンプ室の中心に対して偏心した位置で回転するロータと、ロータの直径方向に形成された溝に沿って往復動し、ポンプ室を複数の空間に区画しながら回転するベーンと、上記ポンプ室に空気を吸い込む吸気通路の近傍に設けられ、ベーンの逆回転時におけるベーンの回転方向前方側の空間と後方側の空間とを連通させて、該前方側の空間から後方側の空間に潤滑油を逃がす逃がし溝とを備えている。
上記ロータが正規の方向と逆方向に回転する逆回転時には、吸気通路の近傍で圧縮作用が生じることになる。ベーン式バキュームポンプは一般に自動車のエンジンによって駆動されるため、エンジンが逆回転されたときにベーン式バキュームポンプのロータやベーンも逆回転されるようになる。より具体的には、マニアルトランスミッション車を上り坂に停車させ、エンジンが停止した状態で車輪とエンジンとがクラッチを介して連結され、この状態で車両が坂道で後退したような場合に生じる。
ところでエンジンの停止時は、ベーン式バキュームポンプの車両への取り付け状態やポンプ室への潤滑油の供給通路の構成などの条件によって貯溜される量が異なるが、ポンプ室内が負圧状態になるために、ポンプ室内に所要量の潤滑油を吸い込み貯溜されることが知られている。この状態でベーンが逆回転されると、仮に上記逃がし溝を設けていない場合には、潤滑油は非圧縮性流体なので吸気通路近傍の圧力が異常に高圧となり、ベーンが破損されたり、あるいは吸気通路の途中にポンプ室に向けての空気の流通を許容する逆止弁を設けている場合には当該逆止弁が破損されるという問題が生じる。
上記逃がし溝は、上記吸気通路の近傍において、ベーンの逆回転時におけるベーンの回転方向前方側の空間と後方側の空間とを連通させることができるので、該逃がし溝により前方側の空間から後方側の空間に潤滑油を逃がすことができ、それによってベーンの破損や逆止弁の破損を防止することができる。
特開２０００−２０５１５９号公報

上記逃がし溝はハウジングの内周面に設けても、あるいはサイドプレートの内面に設けてもよいが、ハウジングと一方のサイドプレートとをダイキャストにより一体的に鋳造するような場合には、製造の容易さという観点からはサイドプレートに設けることが望ましい。しかるに、サイドプレートに断面方形の逃がし溝を形成した場合には、異物や摩耗粉によりベーン式バキュームポンプを損傷させる危険性があることが判明した。
すなわち、上述したように逃がし溝は吸気通路の近傍に設けられるので、ベーンが正規に回転している場合には、ベーンの正規の回転方向における前方側の空間と後方側の空間とには大きな圧力差が生じることがなく、したがって逃がし溝内における空気や潤滑油の移動は殆ど無い。他方、バキュームポンプに供給される潤滑油には異物や摩耗粉が混入されることがあり、このような異物や摩耗粉はベーンが逃がし溝を横切って移動する際に逃がし溝内に、特にベーンの正規の回転方向前方側となる逃がし溝の壁面によってトラップされ、該前方側の壁面と底面との隅部に貯溜されるようになる。上述したように、ベーンが正規に回転している場合には逃がし溝内における空気や潤滑油の移動は殆ど無いので、上記逃がし溝の前方側の壁面と底面との隅部に貯溜される異物や摩耗粉は徐々に増加することになる。
ベーンの逆回転時には、上記逃がし溝によりベーンの逆回転方向前方側の空間から後方側の空間に潤滑油を逃がすことができるが、該逃がし溝の断面形状が断面方形だと壁面と底面との隅部に貯溜されている異物や摩耗粉を良好に排除することができず、ベーンの逆回転があったにも拘らず、異物や摩耗粉が逃がし溝内にトラップされたままとなり易かった。
その結果、逃がし溝内にトラップされる異物や摩耗粉は相対的に多量となり、ベーンの正規回転中に、特に高速回転中に何等かの原因で多量の異物や摩耗粉が逃がし溝内からポンプ室内に排出されると、ベーンとハウジングとの間の摺動面やベーンとサイドプレートとの間の摺動面に噛み込まれてその摺動面を損傷させる危険性があった。

本発明はそのような事情に鑑み、ベーンの逆回転時に、逃がし溝から良好に異物や摩耗粉を排除させて、逃がし溝に多量の異物や摩耗粉が貯溜されるのを可及的に防止することができるようにしたベーン式バキュームポンプを提供するものである。
すなわち本発明は、略円形のポンプ室を備えたハウジングと、このハウジングの両端面を密封するサイドプレートと、上記ポンプ室の中心に対して偏心した位置で回転するロータと、ロータの直径方向に形成された溝に沿って往復動し、ポンプ室を複数の空間に区画しながら回転するベーンと、上記ポンプ室に空気を吸い込む吸気通路の近傍に設けられ、ベーンの逆回転時におけるベーンの回転方向前方側の空間と後方側の空間とを連通させて、該前方側の空間から後方側の空間に潤滑油を逃がす逃がし溝とを備えたベーン式バキュームポンプにおいて、
上記逃がし溝をサイドプレートに設け、かつ上記ベーンの逆回転時におけるベーンの回転方向後方側となる上記逃がし溝の壁面を、該逃がし溝の底面よりも開口側が拡開した傾斜面としたことを特徴とするものである。

上記構成によれば、ベーンの逆回転時には、上記逃がし溝によりベーンの逆回転方向前方側の空間から後方側の空間に潤滑油を逃がすことができるが、その際、ベーンの逆回転時におけるベーンの回転方向後方側となる上記逃がし溝の壁面は、該逃がし溝の底面よりも開口側が拡開した傾斜面となっているので、その壁面と底面とに亘って貯溜されていた異物や摩耗粉は潤滑油の流れによって傾斜面に沿って押し出されやすくなる。
したがって、逃がし溝の断面形状を断面方形とした場合に比較して円滑に異物や摩耗粉を逃がし溝内から排除することができ、それによってベーンの正規回転中に、相対的に多量の異物や摩耗粉がポンプ室内に排出されるのを可及的に防止して、該多量の異物や摩耗粉がベーンとハウジングとの間の摺動面やベーンとサイドプレートとの間の摺動面を損傷させる危険性を低減させることができる。

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、ベーン式バキュームポンプ１は図示しない自動車のエンジンの側面に固定され、図示しないブレーキ装置の倍力装置に負圧を発生させるようになっている。
このベーン式バキュームポンプ１は、略円形のポンプ室２を形成するハウジング３と、該ハウジング３の両端面を密封するサイドプレート４（一方のサイドプレートのみ図示してある）と、ポンプ室２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５と、上記ロータ５によって回転され、ポンプ室２を常に複数の空間に区画するベーン６とを備えており、上記ロータ５及びベーン６は、正規な状態では矢印で示した反時計方向に回転駆動されるようになっている。

上記ハウジング３には、ポンプ室２の上方に上記ブレーキの倍力装置と連通して倍力装置内の空気を吸引するための吸気通路１１が形成され、またサイドプレート４には、ポンプ室２の下方に、倍力装置から吸引した空気および図示しない給油通路より給油された潤滑油を排出するための排出通路１２が設けられている。そして上記吸気通路１１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１３が設けられている。
なお、上記ポンプ室２には図示しない給油通路を介して潤滑油が供給されるようになっており、当該給油通路の連通口は上記排出通路１２の形成位置よりもベーン６の回転方向前方側に形成されている。このため、上記ベーン６は排出通路１２を通過した後に給油通路を通過するようになっており、給油通路から給油された潤滑油がそのまま排出通路１２より排出されないようになっている。

上記ロータ５は、ポンプ室２内で回転する円筒状のロータ部５Ａと、サイドプレート４によって回転自在に軸支される軸受部５Ｂとを備えている。上記ロータ部５Ａの外周はハウジング３の内周面に接しており、さらにこのロータ部５Ａの中心とポンプ室２の中心とを結ぶ中心線Ｌを挟んで、上記吸気通路１１と排出通路１２とが設けられている。
上記ロータ部５Ａの中央には中空部５ａが形成されるとともに直径方向に溝１４が形成されており、上記溝１４内に沿って上記ベーン６をロータ５の軸方向と直交する方向に摺動自在に移動させることができるようになっている。
上記ベーン６は、上記溝１４によって摺動自在に保持される平板状の本体部６Ａと、この本体部６Ａの両端部にそれぞれ出没自在に設けられた断面半円状のキャップ部６Ｂとを備えており、該ベーン６の両側面がサイドプレート４にそれぞれ摺接してその部分をシールするとともに、各キャップ部６Ｂの先端がハウジング３の内周面に摺接してその部分をシールしている。これにより、ベーン６は２ポンプ室を複数（図示実施例では２つ）の空間に区画しながら回転することができるようになっている。

さらに、一方のサイドプレート４の内面には、すなわちベーン６が摺接する表面には、上記吸気通路１１の近傍に、ベーン６の逆回転時（図１の時計方向の回転時）におけるベーン６の回転方向前方側の空間Ａと後方側の空間Ｂとを連通させて、該前方側の空間Ａから後方側の空間Ｂに潤滑油を逃がす逃がし溝２１を形成してある。
この逃がし溝２１は、ベーン６がその逃がし溝２１に重合した際に、該逃がし溝２１を介して上記空間ＡとＢとを連通させることができるようになっている。

上記逃がし溝２１の先端部２１ａは、すなわちベーン６が逆回転した際に最初に逃がし溝２１に重合する先端部２１ａは、ベーン６が逆回転した際に、ベーン６の回転方向前方側の空間Ａの容積が予め定めた所定量となった時に、回転方向前方側の空間Ａと後方側の空間Ｂとの連通を開始させることができる位置に形成してある。これは、ベーン６が逆回転した際の回転方向前方側の空間Ａは潤滑油を圧縮する方向に作用するので、仮にその空間Ａ内に所定量の潤滑油が存在した場合には、当該空間Ａが所定量まで圧縮された瞬間に該空間Ａから上記逃がし溝２１を介して後方側の空間Ｂに潤滑油を逃がしてやらないと、空間Ａ内の非圧縮性である潤滑油が圧縮されて空間Ａ内が異常に高圧となり、ベーン６や逆止弁１３を損傷する危険性があるからである。
上記所定量は、エンジン停止時に、したがってバキュームポンプ１の停止時に、上記給油通路からポンプ室２内に流入する潤滑油の最大値を実験的に得ることによって設定することができる。

他方、上記逃がし溝２１の後端部２１ｂは、すなわちベーン６が逆回転した際に最後に該ベーン６との重合が解除される後端部２１ｂは、ベーン６が逆回転した際に吸気通路１１を通過した位置と、回転方向前方側の空間Ａにおける圧縮が実質的に終了する位置との間で、回転方向前方側の空間Ａと後方側の空間Ｂとの連通が遮断されるように形成してある。
このときベーン６が吸気通路１１を通過した位置から圧縮が実質的に終了する位置との間では、空間Ａ内の潤滑油の圧縮が継続するが、逆回転による吸気通路１１への潤滑油の流入が遮断されていること、潤滑油の大部分が逃がし溝２１より後方側の空間Ｂに逃がしておりその圧縮量は僅かであること、またベーン６の先端部はロータ５内に殆ど埋没してその剛性が高くなっていること、並びに潤滑油は各部のクリアランスを介して空間Ａから逃げることができるので、逃がし溝２１の後端部２１ｂをベーン６が吸気通路１１を通過した位置から空間Ａにおける圧縮が実質的に終了する位置との間に形成しても問題は生じない。
そして上記逃がし溝２１の先端部２１ａと後端部２１ｂとをハウジング３の内周面に近接した位置に形成するとともに、両端部２１ａ、２１ｂを一直線上に形成することにより、逃がし溝２１をロータ５の回転中心を中心とする円弧状に形成する場合のように、逃がし溝２１上を通過するベーン６の側面が同じ位置で逃がし溝２１上を通過するのを可及的に防止して、同じ位置で逃がし溝２１とベーン６とが摺接することによる異常摩耗を防止できるようにしてある。

図２は上記逃がし溝２１をその長手方向と直交する方向で切断した断面図で、該逃がし溝２１の断面形状は開口側が拡開した台形状に形成してある。
すなわち、ベーン６の逆転時にはベーンは図２の左から右側へ逃がし溝２１を横切るように回転移動し、したがってその回転方向前方側の空間Ａから後方側の空間Ｂへ逃がし溝２１を介して潤滑油が逃がされるようになる。本実施例においては、逃がし溝２１内にトラップされた異物や摩耗粉２２が上記潤滑油の流れによって円滑に逃がし溝２１内から排出されるように、上記ベーン６の逆回転時におけるベーン６の回転方向後方側となる上記逃がし溝２１の壁面２１Ａを、該逃がし溝２１の底面２１Ｂよりも開口側が拡開した傾斜面に形成してある。

他方、上記ベーン６の逆回転時におけるベーン６の回転方向前方側となる上記逃がし溝の壁面２１Ｃも、上記逃がし溝２１の底面２１Ｂよりも開口側が拡開した傾斜面に形成し、逃がし溝２１の断面形状を台形状に形成することにより、潤滑油は逃がし溝２１の一方の壁面２１Ｃから底面２１Ｂ及び他方の壁面２１Ａへそれらの表面に沿って滑らかに流動するようになり、それによって逃がし溝２１内にトラップされていた異物や摩耗粉２２をより確実に逃がし溝２１からポンプ室２内に排出させることができる。また、ダイキャストによる製造を容易にするという観点からも、該逃がし溝２１の底面２１Ｂよりも開口側が拡開した傾斜面として形成することが望ましい。
すなわち一方のサイドプレート４は、一般にハウジング３と一体的にダイキャストによって製造されているが、ハウジング３には吸気通路１１が形成され、またサイドプレート４には排気通路１２が形成されるので、ダイキャスト装置の抜き型が複雑な構成となる。この際、サイドプレート４に形成される上記逃がし溝２１を上述したように台形状に形成すると、ダイキャスト装置からの製品の抜きが容易となり、したがって製造が容易となる。

以上の構成において、ロータ５がエンジンの作動によって正規の方向に正回転されると、ベーン６はロータ５の溝１４内を往復動しながら回転されるようになる。上記ベーン６の一方のキャップ部６Ｂが吸気通路１１を通過すると、該キャップ部６Ｂより回転方向後方側の空間の容積が増大されるようになり、それによって倍力装置内の空気が逆止弁１３および吸気通路１１を介してポンプ室２内に吸引される。
他方のキャップ部６Ｂが吸気通路１１を通過すると、該空間は吸気通路１１との連通が遮断され、該空間内の空気は引き続くベーン６の回転により圧縮されながら排出通路１２を介して外部に排出されるようになる。

上記ベーン６が吸気通路１１の近傍を通過する際には、該ベーン６は上記逃がし溝２１と重合するようになるが、この状態ではベーン６の前後の空間に大きな圧力差は発生しておらず、したがって逃がし溝２１内を空気や潤滑油が勢いよく流れるということはない。
上述した給油通路からポンプ室２内に流入する潤滑油中に含まれていた異物や摩耗粉２２は、その一部はベーン６に付着して一体的に搬送されるようになり、かつ該ベーン６が逃がし溝２１上を横切る際に、該逃がし溝２１によって、特にベーン６の正規の回転方向前方側（図２の左側）となる逃がし溝２１の壁面２１Ａの開放側角部によってベーン６から削ぎ落とされ、該逃がし溝２１内にトラップされるようになる。
逃がし溝２１内にトラップされた異物や摩耗粉２２は、その後速やかに逃がし溝２１内から排出されてポンプ室２外に搬送されることもあるが、上述したようにベーン６が正回転している際には逃がし溝２１内における空気や潤滑油の移動は殆ど無いので、上記逃がし溝２１内にトラップされた異物や摩耗粉２２が該逃がし溝２１内に残留しやすくなり、該異物や摩耗粉２２が徐々に増加して、主として逃がし溝２１の前方側の壁面２１Ａと底面２１Ｂとの隅部に貯溜されて付着されるようになる。

他方、ベーン６が逆回転された際には、吸気通路１１の近傍において、ベーン６の逆回転方向における前方側の空間が圧縮されるようになる。しかしながら、その前方側の空間内に残留する潤滑油が圧縮される前にベーン６前後の空間が逃がし溝２１を介して連通されるので、図２に示すように、前方側の空間Ａ内の潤滑油は逃がし溝２１を介して後方側の空間Ｂへ排出されるようになる。
この際、本実施例では逃がし溝２１の断面形状を台形状に形成してあるので、潤滑油は逃がし溝２１の一方の壁面２１Ｃから底面２１Ｂ及び他方の壁面２１Ａへそれらの表面に沿って滑らかに流動するようになり、それによって逃がし溝２１内にトラップされていた異物や摩耗粉２２をより確実に逃がし溝２１からポンプ室２内に排出させることができる。そしてポンプ室２内に排出された異物や摩耗粉２２は、次のベーン６の正回転時にポンプ室２内から外部に排出されるようになる。
これに対し、図３に示す従来例のように逃がし溝２１の断面形状を方形とした場合には、逃がし溝２１の壁面２１Ａ、２１Ｃと底面２１Ｂとの隅部には潤滑油が流れにくく、その部分に異物や摩耗粉２２が付着されたままとなり易いので、前述したような問題が生じる危険性が高くなる。

図４は、運転停止時にポンプ室２内に残留する潤滑油の最大値が上述した第１実施例の場合よりも小さなバキュームポンプ１についての実施例を示したものである。
本実施例では、逃がし溝２１の先端部２１ａの位置は第１実施例の場合よりも吸気通路１１側に近接させてあり、それによって第１実施例の場合よりもベーン６の逆回転方向前方側の空間Ａの容積が小さくなった時に、逆回転方向前方側の空間Ａと後方側の空間Ｂとの連通を開始させることができる位置に形成してある。
他方、上記逃がし溝２１の後端部２１ｂは第１実施例の場合と同様に、ベーン６が逆回転した際に吸気通路１１を通過した位置と、回転方向前方側の空間Ａにおける圧縮が実質的に終了する位置との間で、回転方向前方側の空間Ａと後方側の空間Ｂとの連通が遮断される位置に形成してある。

本実施例においても第１実施例と同等の作用効果が得られることは明らかである。
なお、上記各実施例では１枚のベーン６を備えたベーンポンプ１を用いて説明を行ったが、従来知られるような複数枚のベーンを備えたベーンポンプであっても適用可能である。

第１実施例におけるベーンポンプ１の正面図。 図１の逃がし溝２１を断面して示す拡大断面図。 従来の逃がし溝を示す断面図。 第２実施例におけるベーンポンプ１の正面図。

符号の説明

１ バキュームポンプ ２ ポンプ室
３ ハウジング ４ サイドプレート
５ ロータ ６ ベーン
１１ 吸気通路 １２ 排出通路
１３ 逆止弁 １４ 溝
２１ 逃がし溝 ２１Ａ、２１Ｃ 壁面
２１Ｂ 底面 ２２ 異物や摩耗粉
Ａ 逆回転方向前方側の空間 Ｂ 逆回転方向後方側の空間

Claims (4)

1. 略円形のポンプ室を備えたハウジングと、このハウジングの両端面を密封するサイドプレートと、上記ポンプ室の中心に対して偏心した位置で回転するロータと、ロータの直径方向に形成された溝に沿って往復動し、ポンプ室を複数の空間に区画しながら回転するベーンと、上記ポンプ室に空気を吸い込む吸気通路の近傍に設けられ、ベーンの逆回転時におけるベーンの回転方向前方側の空間と後方側の空間とを連通させて、該前方側の空間から後方側の空間に潤滑油を逃がす逃がし溝とを備えたベーン式バキュームポンプにおいて、
   上記逃がし溝をサイドプレートに設け、かつ上記ベーンの逆回転時におけるベーンの回転方向後方側となる上記逃がし溝の壁面を、該逃がし溝の底面よりも開口側が拡開した傾斜面としたことを特徴とするベーン式バキュームポンプ。
2. 上記ベーンの逆回転時におけるベーンの回転方向前方側となる上記逃がし溝の壁面を、該逃がし溝の底面よりも開口側が拡開した傾斜面と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. 上記ベーンが逆回転した際に最初に該ベーンに重合する上記逃がし溝の先端部は、ベーンの逆回転方向における前方側の空間の容積が、バキュームポンプの停止時にポンプ室内に流入する潤滑油の最大値となった時に、回転方向前方側の空間Ａと後方側の空間Ｂとの連通を開始させることができる位置に形成してあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベーン式バキュームポンプ。
4. 上記ベーンが逆回転した際に最後に該ベーンとの重合が解除される上記逃がし溝の後端部は、ベーン６が逆回転した際に吸気通路を通過した位置と、回転方向前方側の空間における圧縮が実質的に終了する位置との間で、逆回転方向前方側の空間と後方側の空間との連通が遮断されるように形成してあることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のベーン式バキュームポンプ。

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