(57)【要約】【課題】全体を可及的に軽量化しながら、温度が上昇しても、所期のシール性を確保して、ポンプ効率の向上を図ることができ、かつ各部材の耐摩耗性の向上も図ことが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およびロータ２を、共に同種の非鉄金属により形成し、かつこれら非鉄金属製のハウジング１とロータ２との互いの接触面の少なくともいずれか一方に、硬質の表面処理膜４２、４３を形成する。【選択図】  図２
2010112332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形または楕円形の圧縮室を有するボディ、及びこのボディの開口面を閉塞するカバーを備えるハウジングと、このハウジング内に収容されて、軸部がハウジングにより回転可能に支持され、かつ前記軸部に連係された駆動手段により回転させられるロータと、このロータにおけるベーン支持部の径方向に設けられたベーン溝内に摺動可能に嵌合され、前記ロータの回転に伴い、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ベーンとを備えるベーン式バキュームポンプにおいて、
前記ハウジングおよびロータを、共に同種の非鉄金属により形成し、かつこれら非鉄金属製のハウジングとロータとの互いの接触面の少なくともいずれか一方に、硬質の表面処理膜を形成したことを特徴とするベーン式バキュームポンプ。
【請求項２】
円形または楕円形の圧縮室を有するボディ、及びこのボディの開口面を閉塞するカバーを備えるハウジングと、このハウジング内に収容されて、軸部がハウジングにより回転可能に支持され、かつ前記軸部に連係された駆動手段により回転させられるロータと、このロータにおけるベーン支持部の径方向に設けられたベーン溝内に摺動可能に嵌合され、前記ロータの回転に伴い、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ベーンとを備えるベーン式バキュームポンプにおいて、
前記ハウジングおよびロータを、共に同種の非鉄金属により形成するとともに、前記ベーン支持部が、ベーン溝を挟んで回転方向において相対向する１対の厚肉のベーン摺接面部と、このベーン摺接面部を除いた他部に形成された、前記ベーン摺接面部よりも薄肉の欠円筒部とを有するものとし、かつ前記軸部の中央部に、ロータと同心の円形凹部を形成することにより、この軸部を薄肉の中空円筒形とし、前記ハウジングとロータとの互いの接触面の少なくともいずれか一方に、硬質の表面処理膜を形成したことを特徴とするベーン式バキュームポンプ。
【請求項３】
ロータにおけるベーンが嵌合されるベーン溝の内面にも、硬質材による表面処理膜を形成したことを特徴とする請求項１または２記載のベーン式バキュームポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
この種のベーン式バキュームポンプは、基本的に、図９の正面図(カバーを取外して示す)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を有するボディ１２、及びその開口面を閉塞するカバー(図示略)を備えるハウジング１と、このハウジング１内に収容され、このハウジング１のボディ１２に軸部(図示略)が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、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、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手段（図示略）からの回転力を、ロータ２に伝達するカップリング（図示略）とを備えている。
【０００３】
カムシャフト等の駆動手段により、ロータ２が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の一方が遠心力により、ロータ２から若干突出して、かつ他方のスライダ４１が、ロータ２の回転中心側に押し込まれるようにして、ベーン溝３内を摺動しながら反時計方向に回転する。
この際、ベーン４の両端のスライダ４１，４１が、ハウジング１の摺接面１１と常に摺接しながら回転することにより、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り、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、その結果、吸気口５側が減圧されて、負圧発生機能を発揮することとなる。
【０００４】
上記のような基本的構成を備える従来のベーン式バキュームポンプにおいて、ハウジング１のボディ１２及びカバーには、例えば比較的耐摩耗性に優れ、かつ強度の大きなアルミダイカスト製品等が、またロータには、例えば鉄系焼結金属等が、それぞれ用いられているのが一般的である（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−４７２７３号公報
【特許文献２】特開平１１−３７０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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においては、ロータが、鉄系金属により形成されているので、バキュームポンプ全体の重量が大きくなり、かつ大きなポンプ駆動力（駆動トルク）を必要とするので、このようなバキュームポンプを自動車に搭載すると、エネルギーロスが生じるという問題がある。
また、ハウジングの構成材であるアルミダイカスト等の軽合金と、ロータの構成材である鉄系金属とは、熱膨張率が異なるため、バキュームポンプが高温になると、ロータの外周面とハウジングのボディの内周面との接触面や、ロータの軸方向の両端面と、それに対向するボディ及びカバーの内面との接触面等に隙間が形成される恐れがある。
このようになると、それらの接触面間のシール性が低下し、負圧発生機能の低下、すなわち、ポンプ効率を低下させる恐れがある。
【０００７】
本発明は、上述の実情に鑑みてなされたもので、全体を可及的に軽量化しながら、温度上昇しても、所期のシール性を確保して、ポンプ効率の向上を図ることができるとともに、各部材の耐摩耗性の向上も図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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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ボディ、及びこのボディの開口面を閉塞するカバーを備えるハウジングと、このハウジング内に収容されて、軸部がハウジングにより回転可能に支持され、かつ前記軸部に連係された駆動手段により回転させられるロータと、このロータにおけるベーン支持部の径方向に設けられたベーン溝内に摺動可能に嵌合され、前記ロータの回転に伴い、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ベーンとを備えるベーン式バキュームポンプにおいて、前記ハウジングおよびロータを、共に同種の非鉄金属により形成し、かつこれら非鉄金属製のハウジングとロータとの互いの接触面の少なくともいずれか一方に、硬質の表面処理膜を形成する。
【０００９】
このような構成とすると、ロータの軽量化が図れるため、ハウジングを含むポンプ全体の重量を小さくすることができ、ポンプの駆動力の低減が図れる。特に、自動車のブレーキブースタ用負圧発生装置として用いると、ポンプの軽量化に伴い、車体重量を小さくして、エネルギーロスを抑制でき、かつＣＯ２排出量の低減にも寄与する。
また、ロータとハウジングは、同種の非鉄金属よりなり、互いの熱膨張率は等しいので、高温になっても、両者の相互の接触面間の隙間が広がる恐れはなく、従って、所期のシール性を確保して、常に高いポンプ効率を保つことができる。
さらに、ハウシングとロータとの相互の接触面には、硬質の表面処理膜が施されているので、ハウジング及びロータが同種の材料により形成されても、互いの接触面に焼き付きなどの不具合を生じさせることがなく、かつハウジング及びロータの耐摩耗性が高まることにより、ポンプ全体としての耐久性を向上させることができる。
【００１０】
（２）円形または楕円形の圧縮室を有するボディ、及びこのボディの開口面を閉塞するカバーを備えるハウジングと、このハウジング内に収容されて、軸部がハウジングにより回転可能に支持され、かつ前記軸部に連係された駆動手段により回転させられるロータと、このロータにおけるベーン支持部の径方向に設けられたベーン溝内に摺動可能に嵌合され、前記ロータの回転に伴い、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ベーンとを備えるベーン式バキュームポンプにおいて、前記ハウジングおよびロータを、共に同種の非鉄金属により形成するとともに、前記ベーン支持部が、ベーン溝を挟んで回転方向において相対向する１対の厚肉のベーン摺接面部と、このベーン摺接面部を除いた他部に形成された、前記ベーン摺接面部よりも薄肉の欠円筒部とを有するものとし、かつ前記軸部の中央部に、ロータと同心の円形凹部を形成することにより、この軸部を薄肉の中空円筒形とし、前記ハウジングとロータとの互いの接触面の少なくともいずれか一方に、硬質の表面処理膜を形成する。
【００１１】
このような構成とすると、上記請求項１に記載の発明と同様の効果が得られることに加えて、ロータにおけるベーン支持部のうち、ベーン摺接面部を除いた部分は、薄肉の欠円筒部とされ、かつロータの軸部を、円形凹部を設けて薄肉としてあるので、ロータの構成材の使用量削減によるコストダウン、及びロータ、ひいては、ポンプ全体の大幅な軽量化を実現することができる。
また、ベーン摺接面部は、厚肉とされているので、ベーンの摺動に十分耐え得る強度、及び必要十分な接触面積が確保され、ベーンを安定よく摺動させることができる。
さらに、ロータのベーン摺接面部を除く部分の薄肉化に伴い、ロータとハウジング各部との接触面積が小さくなり、その分、互いの接触面の耐摩耗性が低下することも考えられるが、互いの接触面には硬質の表面処理膜が形成されているので、ハウジング及びロータの耐摩耗性を高めることができ、ポンプ全体としての耐久性を向上させることができる。
【００１２】
（３）上記（１）または（２）項において、ロータにおけるベーンが嵌合されるベーン溝の内面にも、硬質の表面処理膜を形成する。
【００１３】
このような構成とすると、ベーンを、ロータの材料とは異なる、あるいは、同系のいずれの材料により形成しても、ベーン溝及びベーンの摩耗を軽減することができるので、ベーンの摺動運動を円滑にして、常に良好な負圧発生機能を発揮させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、全体を可及的に軽量化しながら、温度上昇しても、所期のシール性が確保され、常に高いポンプ効率を維持することができ、かつ耐摩耗性を高めて、耐久性を向上させうるベーン式バキュームポンプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、請求項１に記載の発明のベーン式バキュームポンプの一実施形態の分解斜視図、図２は、同ポンプの縦断側面図である。なお、図１及び図２において、図９で示す一般的なベーン式バキュームポンプと同じ構成部材及び同一部分には、図９と同一の符号を付して、それらの詳細を以下に説明する。
【００１６】
この実施形態における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、かつ内周面がベーン摺接面１１とされたボディ１２と、その開口面に止着されたカバー１３とを備えるハウジング１と、このハウジング１のボディ１２の側壁部１２ａに形成した軸受け部１２ｂに軸部２２が回転可能に支持されたロータ２と、このロータ２における円筒状のベーン支持部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がボディ１２の摺接面１１に摺接しながら回転する燒結金属等よりなる板状ベーン４とを備え、ロータ２の軸部２２には、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に連係された駆動軸２０からの回転力が、オルダムカップリング３０を介して伝達される。
【００１７】
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において、ハウジング１のボディ１２とカバー１３、及びロータ２は、共にアルミニウムまたはその合金、チタンまたはその合金、マグネシウムまたはその合金等の同種の低比重非鉄金属により形成されている。
【００１８】
図３及び図４は、それぞれロータ２の正面図と縦断面図を示すもので、ベーン溝３が設けられたベーン支持部２１には、ハウジング１の軸受け部１２ｂに回転可能に嵌合支持される軸部２２が連設され、この軸部２２の端面には、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に嵌合される凹溝２３が形成されている。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しないため、潤滑油供給手段の詳細な説明および図示は省略する。
【００１９】
図２〜図４に示すように、ロータ２と、ハウジング１におけるボディ１２及びカバー１３との相互の接触面、すなわち、ロータ２におけるベーン支持部２１の軸方向の端面２１a、２１bと軸部２２の外周面、及びロータ２の両端面２１a、２１bが摺接するボディ１２における側壁部１２ａとカバー１３の内面と、ロータ２の軸部２２が嵌合される軸受け部１２ｂの内周面とのそれぞれには、硬質の表面処理膜４２、４３が形成されている。
【００２０】
また、ベーン支持部２１における、ベーン溝３を挟んで回転方向に相対向する１対のベーン摺接面部２１c，２１cにも、硬質の表面処理膜４４、４４が形成されている。
【００２１】
各表面処理膜４２、４３、４４の形成手段及び材料としては、鉄系金属の溶射の他、クロムまたは硬質クロムメッキ、ニッケルメッキ、ニッケル・リンメッキ、及びダイヤモンドライク・カーボン（ＤＬＣ）等によるコーティングや、アルミニウムを材料とした際のアルマイト処理などが挙げられる。なお、硬質クロムメッキ及びダイヤモンドライク・カーボンは、摩擦係数も小さいので、これにより表面処理膜を施すと、互いの接触面の摩擦抵抗を小さくすることができる。
【００２２】
上記のように構成されたベーン式バキュームポンプ１０においては、ハウジング１のボディ１２とカバー１３及びロータ２が、共に同種の非鉄金属により形成されているので、ロータ２の軽量化だけでなく、ポンプ全体の重量が小さくなり、ポンプ駆動力（駆動トルク）の低減が図れる。特に、自動車のブレーキブースタ用負圧発生装置として用いた場合、ポンプの軽量化に伴い、その駆動力が小さくなるので、エネルギーロスや、ＣＯ２ 排出量の低減などの波及効果を得ることができる。
【００２３】
また、同種の材料とすることにより、ロータ２とハウジング１との熱膨張率は等しくなるので、高温になっても、互いの接触面間の隙間が広がる恐れがなく、所期のシール性を確保して、常に高いポンプ効率を保つことができる。
【００２４】
さらに、ハウシング１とロータ２との相互の接触面のそれぞれに、硬質の表面処理膜４２、４３が形成されているので、ハウジング１及びロータ２が同種の非鉄金属により形成されていても、互いの接触面に焼き付きなどの不具合を生じさせたり、ハウジング１及びロータ２の摩耗を促進させたりする恐れはなく、ポンプ全体としての耐久性を向上させることができる。
ロータ２におけるベーン溝３のベーン摺接面部２１c、２１cにも、硬質の表面処理膜４４が形成されているので、ロータ２を非鉄金属により形成したにも拘わらず、ベーン溝３やベーン４の摩耗を抑えることができる。
【００２５】
図５は、請求項２に記載の発明のベーン式バキュームポンプの一実施形態を、カバー１３を取外して示す正面図、図６は、図５のVI−VI線に沿う縦断側面図である。図５及び図６において、図１〜図４及び図９で示すベーン式バキュームポンプと同じ構成部材及び同一部分には、それらと同一の符号を付して、詳細を以下に説明する。
【００２６】
この実施形態におけるベーン式バキュームポンプ１０においては、図７及び図８に示すように、ロータ２におけるベーン支持部２１のうち、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２１c，２１c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、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に設定されており、これらベーン摺接面部２１c，２１cを除いた部分は、ベーン摺接面部２１c，２１cの厚さｔよりも薄い厚さｔ１の欠円筒部２１d、２１dとされている。
【００２７】
ベーン摺接面部２１c，２１cの厚さｔを、欠円筒部２１dの厚さｔ１よりも大とするために、ベーン摺接面部２１cの内面に、内向き突部２１eを設けている。
【００２８】
ロータ２における軸部２２の中央部分には、該軸部２２の軸心と同心をなす円形凹部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の中空円筒形に形成されている。
【００２９】
この請求項２に記載の発明のベーン式バキュームポンプ１０においても、ハウジング１のボディ１２とカバー１３及びロータ２は、上記請求項１に記載の発明のポンプと同様、共に同種の非鉄金属により形成されている。
また、ロータ２とハウジング１との相互の接触面と、ロータ２におけるベーン摺接面部２１c，２１cとにも、上記と同様の硬質の表面処理膜４２、４３が形成されている。
【００３０】
請求項２に記載の発明のベーン式バキュームポンプ１０においても、請求項１に記載の発明のポンプと同様の作用効果を奏することができる。
【００３１】
また、ロータ２は、非鉄金属よりなり、かつベーン支持部２１におけるベーン摺接面部２１c，２１cを除いた大部分を薄肉とし、さらに、ロータ２の軸部２２も薄肉の中空円筒形としてあるので、ロータ形成材料の使用量が削減され、コストダウンを図ることができるだけでなく、ロータ２の大幅な軽量化が図れ、ポンプ全体の重量も小さくすることができる。その結果、ポンプの駆動力がより低減されるとともに、ポンプを搭載した車両の軽量化が図れる。
【００３２】
さらに、ロータ２におけるベーン摺接面部２１c，２１は、必要十分な厚さｔに確保されており、ベーン４との接触面積を大とすることができるので、その他の部分を薄肉としても、ベーン４の摺動に何ら支障はなく、これを安定よく摺動させることができるので、長期間使用しても、ポンプ本来の負圧発生機能を十分に発揮させることができる。
【００３３】
請求項２に記載の発明のベーン式バキュームポンプのように、ベーン支持部２１の大部分を薄肉とすると、ロータ２とハウジング１が同種の非鉄金属により形成されていることに加えて、ロータ２の端面２１aと、ハウジング１におけるカバー１３との接触面積が小さくなるために、互いの接触面の耐摩耗性が低下することが考えられるが、ロータ２の端面２１aと、それが接触するカバー１３の内面とには、硬質の表面処理膜４２、４３が形成されているので、焼き付きなどの不具合を生じさせることはなく、互いの接触面の耐摩耗性が高まることにより、ポンプ全体としての耐久性が向上する。
【００３４】
なお、上記実施形態においては、ロータ２とハウジング１との互いの接触面の両方に、表面処理膜を施してあるが、いずれか一方のみとすることもある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】請求項１に記載の発明のベーン式バキュームポンプの一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】同じく、ベーン式バキュームポンプの縦断側面図である。
【図３】同じく、ロータの拡大正面図である。
【図４】図３のIV-IV線横断平面図である。
【図５】請求項２に記載の発明のベーン式バキュームポンプの一実施形態を、カバーを取外して示す正面図である。
【図６】図５のVI−VI線に沿う断面図である。
【図７】請求項２に記載の発明のベーン式バキュームポンプにおけるロータの拡大正面図である。
【図８】図７のVIII-VIII線横断平面図である。
【図９】一般的なベーン式バキュームポンプの概略正面図である。
【符号の説明】
【００３６】
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  ボディ
１２ａ側壁部
１２ｂ軸受け部
１３  カバー
２０  駆動軸
２１  ベーン支持部
２１a 端面
２１b 端面
２１cベーン摺接面部
２１d欠円筒部
２１e内向き突部
２２  軸部
２２ａ円形凹部
２３  凹溝
３０  オルダムカップリング
３１  凸条
４１  スライダ
４２  表面処理膜
４３  表面処理膜
４４  表面処理膜
ｔ    厚さ
ｔ１  厚さ
ｔ２  厚さ
【図１】
2010112332.tif 000003
【図２】
2010112332.tif 000004
【図３】
2010112332.tif 000005
【図４】
2010112332.tif 000006
【図５】
2010112332.tif 000007
【図６】
2010112332.tif 000008
【図７】
2010112332.tif 000009
【図８】
2010112332.tif 000010
【図９】
2010112332.tif 000011