(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングとカバーによって形成された断面略円形の孔部にロータが回転自在に配設され、孔部のカム面に吸気孔及び排気孔が連通され、ロータのベーン溝にベーンが従動自在に挿入され、ベーンの材料がハウジング、カバー及びロータの材料よりも線膨張係数が大きいポリイミド系樹脂とされたベーン式バキュームポンプにおいて、カバー内に形成されたオイル供給孔の端部がロータの一側面に開口され、カバーの反対側のハウジング側部に形成された排気孔によって、カム面に形成された排出用リリーフ溝が外部に連通され、オイル供給孔から供給されるオイルがベーンの全表面を被覆した後に排気孔から吸入気体とともに排出されることを特徴とするベーン式バキュームポンプ。
【請求項２】
ロータの他側面とハウジング内側面との間に第１中空室が形成され、ハウジング内側面に形成された排気口によって第１中空室が常に排気孔に連通され、膨張行程で発生した水分が第１中空室及び排気口を通って排出される請求項１記載のベーン式バキュームポンプ。
【請求項３】
ハウジング及びカバーの材料がアルミダイカスト又は鋳鉄とされ、ロータの材料が鉄系焼結材とされ、ロータの一側面とカバー内側面との間に第２中空室が形成され、オイル供給孔が第２中空室に連通され、ロータ内部空間によって第１中空室と第２中空室とが連通された請求項２記載のベーン式バキュームポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン搭載車のブレーキブースタ用負圧発生源等として用いられるベーン式バキュームポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベーン式バキュームポンプの各部材の材質は、ハウジング及びカバーにアルミダイカスト又は鋳鉄を、ロータに鉄系焼結金属を、ベーンに焼成カーボンをそれぞれ用いていた。線膨張係数（単位はcm／cm／°Ｃ、以下原則として単位を省略する）をみると、焼成カーボン（線膨張係数４×10-6）よりもアルミダイカスト（線膨張係数23×10-6）、鋳鉄（線膨張係数10.4×10-6）、鉄系焼結金属（線膨張係数12×10-6）の線膨張係数が大きいため、高温時にはベーンとハウジング・カバーとの間のポンプ軸方向の隙間が増大し、かつ隙間を塞ぐオイルが軟化（粘度が低下）し、ベーン式バキュームポンプの真空度が低下する。そこで、高温時の真空度の低下を防ぐため、常温時の軸方向隙間を低減する工夫がされたが、低温時に軸方向隙間が微小になりかつオイルが硬化（粘度が増大）するため、作動トルクの増大を招くという弊害を生じた。
【０００３】
こうした弊害を排除するため、ベーンにアルミダイカスト、鋳鉄、鉄系焼結金属よりも線膨張係数が大きいポリイミド系樹脂（例えばデュポン社の商品名「ベスペル」、線膨張係数の実測値は41×10-6）を用いて、高温時にベーン式バキュームポンプの軸方向隙間を減少させ、低温時に軸方向隙間を増大させることが考えられた（ベーンにポリイミド系樹脂を用いたベーンポンプとして特開昭６２−１２６２８１号公報を参照のこと）。例えば、ハウジング及びカバーにアルミダイカスト（線膨張係数23×10-6）、ロータに鉄系焼結金属（線膨張係数12×10-6）を用いると、ハウジング・カバーとベーンの線膨張係数の比は41対23であり、ロータとベーンの線膨張係数の比は12対41である。このとき、ベーン式バキュームポンプ内の温度は約150 °Ｃであり、各部の隙間は400 μｍ以下である。これにより、高温時の真空度低下及び低温時の作動トルクの増大を抑制できるが、ベーン式バキュームポンプの膨張工程でポンプ室内に水分が発生し、水分がベーンに付着して加水分解を起こして、ベーンが変形しベーンの強度が低下することがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ベーン式バキュームポンプにおいて、ポリイミド系樹脂製のベーンが加水分解による影響を受けないように、ベーンに水分が接触しないようにすることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハウジング(11)とカバー(13)によって形成された断面略円形の孔部(37)にロータ(27)が回転自在に配設され、孔部(37)のカム面(40)に吸気孔(36)及び排気孔(45)が連通され、ロータ(27)のベーン溝(38)にベーン(39)が従動自在に挿入され、ベーン(39)の材料がハウジング(11)、カバー(13)及びロータ(27)の材料よりも線膨張係数が大きいポリイミド系樹脂とされたベーン式バキュームポンプにおいて、カバー(13)内に形成されたオイル供給孔(54)の端部がロータ(27)の一側面に開口され、カバー(13)の反対側のハウジング(11)側部に形成された排気孔(45)によって、カム面(40)に形成された排出用リリーフ溝(41)が外部に連通され、オイル供給孔(54)から供給されるオイルがベーン(39)の全表面を被覆した後に排気孔(45)から吸入気体とともに排出されることを第１の構成とする。
本発明は、第１の構成において、ロータ(27)の他側面とハウジング(11)内側面との間に第１中空室(51)が形成され、ハウジング(11)内側面に形成された排気口(44)によって第１中空室(51)が常に排気孔(45)に連通され、膨張行程で発生した水分が第１中空室(51)及び排気口(44)を通って排出されることを第２の構成とする。
本発明は、第２の構成において、ハウジング(11)及びカバー(13)の材料がアルミダイカスト又は鋳鉄とされ、ロータ(27)の材料が鉄系焼結材とされ、ロータ(27)の一側面とカバー(13)内側面との間に第２中空室(52)が形成され、オイル供給孔(54)が第２中空室(52)に連通され、ロータ内部空間(55)によって第１中空室(51)と第２中空室(52)とが連通されたことを第３の構成とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１，図２は、本発明のベーン式バキュームポンプの実施の形態を示す。エンジンのクランクケース10の装着孔に、ベーン式バキュームポンプのハウジング11の左側部の第１突出支持部12が嵌合され、クランクケース10にベーン式バキュームポンプが支持されるように構成されている。ハウジング11の右側面に、カバー13の左側面が当接され、その当接面はシール材61により密封され、不図示のボルトによりハウジング11とカバー13とが連結されている。ハウジング11の第１突出支持部12の環状内周面には左側からボールベアリング15が装着され、止め輪16によりボールベアリング15の抜け出しが防止されている。第１突出支持部12には右側からシャフト17が挿入され、シャフト17の支持部がボールベアリング15の内輪に嵌合され、シャフト17のフランジ部18がボールベアリング15の内輪の右側に位置している。シャフト17の左端部にギヤ22の中心孔が嵌合され、シャフト17及びギヤ22のキー溝にキー23が挿入され、シャフト17の左端に止め金具24が装着されている。発明の実施の形態では、ハウジング11及びカバー13の材質はアルミダイカスト（例えばＡＤＣ１４、ＡＤＣ１２で線膨張係数23×10-6）又は鋳鉄（例えばＦＣ２０で線膨張係数10.4×10-6）である。
【０００７】
シャフト17のフランジ部18と小径部25との間にスプライン軸部19があり、スプライン軸部19にロータ27の中央のスプラインボスが係合されている。カバー13の右側部に第２突出支持部28が形成されており、第２突出支持部28の中心に内側（左側）から順に小径孔29、中径孔30、大径孔31からなる中央軸孔が形成され、シャフト17の小径部25が挿通されている。中央軸孔の中径孔30及び大径孔31にはオイルシール33及びボールベアリング34がそれぞれ装着され、これらの抜け出しは止め輪35により防止されている。シャフト17とカバー13の中央軸孔との間がオイルシール33により密封され、シャフト17の小径部25がボールベアリング34により回転自在に支持され、シャフト17の小径部25の右端はパワーステアリング用のオイルポンプへ延びている。ハウジング11とカバー13とによって断面略円形の孔部37が形成され、孔部37内の偏心位置に、ロータ27がシャフト17により軸支されており、シャフト17の回転によりロータ27が回転する。ロータ27には中心に向かった３個のベーン溝38が形成されており、ベーン溝38にベーン39が摺動自在に挿入されており、ロータ27が回転するとき、遠心力の作用によりベーン39の先端は孔部37のカム面40に押し付けられながら回転するように構成されている。発明の実施の形態では、ベーンの材質（主成分）はポリイミド系樹脂の全芳香族ポリイミドの前記「ベスペル」（線膨張係数の実測値は41×10-6）であるが、アルミダイカスト、鋳鉄及び鉄系焼結金属よりも線膨張係数の大きいポリエーテルイミド（例えばＧＥ社の商品名「ウルテム」（一例として線膨張係数56×10-6））、ポリアミドイミド( 例えばアムコ社の商品名「トーロン」（一例として線膨張係数31×10-6））等を用いることができる。また、発明の実施の形態では、ロータ27の材質は鉄系焼結金属（例えばＪＩＳ  Ｚ  2550のＳＭＦで線膨張係数12×10-6）を用いる。
【０００８】
図２に示すように、ハウジング11には孔部37のカム面40に吸気孔36が開口されており、吸気孔36は逆止弁42を介して吸気ポート43に連通されており、吸気ポート43は不図示の真空タンクに連通されている。孔部37のカム面40には排出用リリーフ溝（逃がし溝）41も形成されており、排出用リリーフ溝41は孔部37の断面円形部分よりも半径方向外側に位置している。排出用リリーフ溝41はハウジング11の内側面に形成された円弧状の排気口（排気溝）44に連通され、排気口44は排気孔45を介してクランクケース10内部に連通されている。図１に示すように、ロータ27の両側面には、外周部（半径方向の外側部）の第１シール部49及び第２シール部50の半径方向内方に、第１凹部47及び第２凹部48が形成されている。ロータ27の他側面の第１シール部49とハウジング11の内側面との間、及びロータ27の一側面の第２シール部50とカバー13の内側面との間に所定の側面隙間（サイドクリアランス）が維持されている。
【０００９】
第１凹部47・第２凹部48とハウジング11の内側面・カバー13の内側面との間に第１中空室51・第２中空室52がそれぞれ形成されている。第１中空室51はカバー13の反対側のハウジング11側部に形成された排気口44と常に連通され、オイル供給孔54がカバー13に形成され、オイル供給孔54の端部がロータ27の一側面側の第２中空室52に開口されている。クランクケース10内のオイルがオイル供給孔54を通して第２中空室52に圧送される。ロータ27には軸方向に貫通した３個のロータ内部空間55が形成され、ロータ内部空間55によって第１中空室51と第２中空室52とが連通されている。第１中空室51は、シャフト17とロータ27の内周面との間のスプライン溝部に連通されている。第２中空室52は、ロータ27の内周部右側部とカバー13の内側突出面57との間の中心部隙間（所定の間隙）を介してスプライン溝部に連通されている。なお、クランクケース10とハウジング11との間がシール材59により密封されている。
【００１０】
ベーン39の主成分の前記ベスペルは、プラスチックの中で最高の耐熱性を持ち、摺動特性等の機械的性質も優れているが、溶融流動性を示さないので、焼結成形により成形される。ベーン39の性能を向上させるために、各種の添加材、例えば摩耗係数や摺動摩耗を低下させるためにカーボン、ポリテトラフルオロエチレン（商品名：テフロン）、二硫化モリブデン等の固体潤滑材の粉末（容積比で５〜30％）をベスペルの粉末と混合する。この混合粉末を加熱プレスで焼結成形し、得られた板状成形体を切削加工し、精密研削加工をしてベーンを完成させる。なお、前記トーロンは、熱可塑性樹脂で溶融流動性があり、射出成形が可能であり、ウルテムも熱可塑性樹脂であって、押出成形、ブロー成形や射出成形が可能である。この場合も、潤滑材等の添加材を混合することができる。
【００１１】
本発明のベーン式バキュームポンプの実施の形態の作用について説明する。回転動力はギヤ22、キー23、シャフト17を介してロータ27に伝達され、ロータ27が図２の矢印Ａ方向に回転される。ベーン39が遠心力によってカム面40の内面に押しつけられながら回転し、真空タンク内の気体が吸入工程において、吸気ポート43、逆止弁42、吸気孔36を通して孔部（ポンプ室）37に吸い込まれる。吸い込まれた気体は、排気工程において、排出用リリーフ溝41、排気口44、排気孔45を通じてエンジンのクランク室に排気される。
第２中空室52に供給されるオイルの一部は、回転するロータ27の遠心力と孔部（ポンプ室）37の膨張によって第２シール部50とカバー13の内側面との間の側面隙間を通ってロータ27の表面へ流れ、ベーン39の表面に至る。オイルの残部は、ロータ内部空間55を通って第１中空室51に供給され、遠心力等によって第１シール部49とハウジング11の内側面との間の側面隙間を通ってロータ27の表面へ流れ、ベーン39の表面に至る。そして、オイルは、ベーン39の摺動とロータ27の回転により、ベーン溝38とベーン39との摺動部、ベーン39とカム面40との摺動部を潤滑し、ベーン39の全表面がオイルで被覆される。ロータ27とハウジング11・カバー13との摺動部も潤滑される。
【００１２】
膨張（吸込）行程で発生した水分は、排気行程において排出用リリーフ溝41及び排気孔45を通って排出される吸入気体とともに排出されるだけでなく、圧縮行程において第１シール部49とハウジング11の内側面との間の側面隙間、及び第２シール部50とカバー13の内側面との間の側面隙間を通って第１中空室51及び第２中空室52へ流れ、ロータ内部空間55、排気口44及び排気孔45を通って外部に排出される。このように、ベーン39の全表面がオイルで被覆されてオイルの保護層が形成され、かつ膨張行程で発生した水分は、排気行程のみならず圧縮行程においても吸入気体とともに排出されるので、ベーン39に水分が接触することが防止され、水分がベーン39に付着し難く、ベーン39の加水分解が生じない。このため、ベーン39の加工精度を成形精度まで緩めることができ、砥石による二次加工を廃止して低コスト化を図ることができる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の請求項１のものでは、オイル供給孔から供給されるオイルが、ロータの一側面とカバーとの間の隙間を通ってベーンに送られ、ベーンの全表面を被覆した後に、オイルがカバーの反対側のハウジング側部（オイルの流入側とは反対側）に形成された排気孔から吸入気体とともに排出される。オイルによりベーンの全表面が被覆され、オイル保護層によってべーンの表面が保護され、排気行程で水分はオイルとともに排出されるので、水分がベーンに接触し難い。従って、ポリイミド系樹脂製のベーンが加水分解による影響すなわち膨潤による変形や強度の低下を受けることがない。
本発明の請求項２のものでは、圧縮行程において水分が吸入気体とともに第１中空室、排気口を通って排出されるので、水分の排出が一層迅速に行われ、水分がベーンに接触する機会が更に少なくなる。
本発明の請求項３のものでは、オイルの流入及び水分の排出が更に活発に行われ、水分がベーンに接触する機会が一層少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のベーン式バキュームポンプの実施の形態の断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【符号の説明】
11  ハウジング
13  カバー
27  ロータ
36  吸気孔
37  孔部
38  ベーン溝
39  ベーン
40  カム面
41  排出用リリーフ溝
44  排気口
45  排気孔
51  第１中空室
52  第２中空室
54  オイル供給孔
55  ロータ内部空間
【図１】
0003693469.tif 000002
【図２】
0003693469.tif 000003