(57)【要約】【課題】ベーンの先端の潤滑剤を介したポンプ室の内周面への摺接の際に、作動流体に潤滑剤が混じることを防止できるベーンポンプを提供する。【解決手段】ポンプ室２と、ポンプ室２に偏心させて収納したロータ３と、ロータ３に設けられて先端がポンプ室２の内周面２ａに摺接される複数のベーン４と、ポンプ室２の内面とロータ３の外周面３ａとベーン４とで囲まれてロータ３の回転駆動によりその容積を大小変化させる作動室５と、容積拡大過程の作動室５に作動流体を流入させる吸入口６と、容積縮小過程の作動室５から作動流体を排出させる吐出口７とを備える。ベーン４の少なくとも先端に自己潤滑性材料で構成した自己潤滑性材料構成部１３を設ける。自己潤滑性材料構成部１３から滲み出る潤滑剤を保持可能な多孔質材料で構成した多孔質部１４をポンプ室２の内周面２ａに設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ室と、ポンプ室に偏心させて収納したロータと、ロータに設けられて先端がポンプ室の内周面に摺接される複数のベーンと、ポンプ室の内面とロータの外周面とベーンとで囲まれてロータの回転駆動によりその容積を大小変化させる作動室と、容積拡大過程の作動室に作動流体を流入させる吸入口と、容積縮小過程の作動室から作動流体を排出させる吐出口とを備え、ベーンの少なくとも先端に自己潤滑性材料で構成した自己潤滑性材料構成部を設けると共に、上記自己潤滑性材料構成部から滲み出る潤滑剤を保持可能な多孔質材料で構成した多孔質部をポンプ室の内周面に設けたことを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
自己潤滑性材料に、樹脂材料、無機材料または二硫化モリブデンのうち、少なくとも１つを用いたことを特徴とする請求項１記載のベーンポンプ。
【請求項３】
多孔質材料に、高硬度材料を用いたことを特徴とする請求項１または２記載のベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベーンポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来では図４のように、ポンプ室２にロータ３を偏心させて収納し、先端がポンプ室２の内周面２ａに摺接される複数のベーン４をロータ３に設け、ロータ３を回転駆動させることでポンプ室２の内面とロータ３の外周面３ａとベーン４とで囲まれた作動室５の容積を大小させて、作動室５を介して吸入口６からの作動流体を吐出口７から排出するベーンポンプ１が知られている。
【０００３】
このような構造のベーンポンプ１にあっては、ベーン４の先端とポンプ室２の内周面２ａとの間の摺接抵抗が大きいと、ロータ３の回転駆動に支障をきたしてポンプ効率を低下させるばかりか、ベーン４の先端とポンプ室２の内周面２ａとが磨耗してベーンポンプ１の寿命が短くなるといった問題がある。
【０００４】
これに対処する技術として、たとえば特許文献１，２が知られる。特許文献１ではベーン４を自己潤滑性材料にて形成しており、また特許文献２ではポンプ室２の内周面２ａを自己潤滑性材料にて形成している。つまり、摺接の際に自己潤滑性材料から滲み出る潤滑剤をベーン４の先端とポンプ室２の内周面２ａとの間に介在させることで、摺接抵抗の低減を図っている。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１，２のベーンポンプ１では、摺接する際に自己潤滑性材料から滲み出た潤滑剤は、ベーン４の先端とポンプ室２の内周面２ａとの摺接抵抗を低減させた後には作動流体の中に混入してしまうのであり、作動流体が潤滑剤によって汚されるといった問題が発生してしまうのであった。
【特許文献１】特開平４−２０３２８５号公報
【特許文献２】特開平４−２５２８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ベーンの先端の潤滑剤を介したポンプ室の内周面への摺接の際に、作動流体に潤滑剤が混じることを防止できるベーンポンプを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために請求項１に係るベーンポンプ１にあっては、ポンプ室２と、ポンプ室２に偏心させて収納したロータ３と、ロータ３に設けられて先端がポンプ室２の内周面２ａに摺接される複数のベーン４と、ポンプ室２の内面とロータ３の外周面３ａとベーン４とで囲まれてロータ３の回転駆動によりその容積を大小変化させる作動室５と、容積拡大過程の作動室５に作動流体を流入させる吸入口６と、容積縮小過程の作動室５から作動流体を排出させる吐出口７とを備え、ベーン４の少なくとも先端に自己潤滑性材料で構成した自己潤滑性材料構成部１３を設けると共に、上記自己潤滑性材料構成部１３から滲み出る潤滑剤を保持可能な多孔質材料で構成した多孔質部１４をポンプ室２の内周面２ａに設けたことを特徴とする。これによると、摺接した際にベーン４の先端の自己潤滑性材料構成部１３から滲み出る潤滑剤をベーン４の先端とポンプ室２の内周面２ａとの間に介在させて摺接抵抗を低減させつつも、この滲み出る潤滑剤はポンプ室２の内周面２ａの多孔質部１４に保持させることができて作動流体に潤滑剤が混じることを防止できる。
【０００８】
また、請求項２に係るベーンポンプ１にあっては、請求項１において、自己潤滑性材料に、樹脂材料、無機材料または二硫化モリブデンのうち、少なくとも１つを用いたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係るベーンポンプ１にあっては、請求項１又は２において、多孔質材料に、高硬度材料を用いたことを特徴とする。これによると、ポンプ室２の内周面２ａに対する耐磨耗性を向上でき、ベーンポンプ１を長寿命化できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にあっては、摺接抵抗を減少させるべくベーンの先端とポンプ室の内周面との間に潤滑剤を介在させても作動流体に潤滑剤が混じることを防止できる、という利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。
【００１２】
本例のベーンポンプ１は、図１及び図２に示すように、ケーシング１０内に設けたポンプ室２にロータ３を偏心させて収納し、先端がポンプ室２の内周面２ａに摺接される複数のベーン４をロータ３に設け、ケーシング１０に吸入口６及び吐出口７をポンプ室２に至るように設け、ロータ３を回転駆動させることでポンプ室２の内面とロータ３の外周面３ａとベーン４とで囲まれた空間である作動室５の容積を大小させて、作動室５を介して吸入口６からの作動流体を吐出口７から排出する構成を有する。以下詳述する。
【００１３】
ケーシング１０は上ケース１１と下ケース１２とを合わせることで形成されている。下ケース１２には上ケース１１の合わせ面から下方に凹没した下凹所１６が形成され、この下凹所１６の上方開口を上ケース１１の合わせ面で閉塞することでポンプ室２が形成される。このポンプ室２は平面視円形に形成されている。また、図示はしないが、下ケース１２の下方には下凹所１６の底面に隣接するようにステータが配置されている。
【００１４】
ロータ３は中央に軸受部１８を備えて平面視円形に形成されており、ロータ３の上部には複数条（本例では４つ）のベーン溝１９が放射状に形成されている。また、図示はしないが、ロータ３の下部には磁石または磁性体が一体に装着されている。このロータ３は、軸受部１８がポンプ室２を上下に貫いた固定軸２０に回転自在に挿通されることで、外周面３ａがポンプ室２の内周面２ａに対向すると共にスラスト面（上面３ｂ）が上ケース１１のポンプ室２の上面構成部に対向するようにしてポンプ室２に回転自在に配置されている。また、各ベーン溝１９にはベーン４がスライド自在に収納されてロータ３の外周面３ａから突没自在にされている。ロータ３をポンプ室２に配置した際には磁性体とステータとが隣接して配置されるのであるが、この隣接する磁性体とステータとはロータ３を回転駆動させる駆動部を構成する。つまり、この駆動部は、図示しない電源部からステータに電流を入力することで、ステータと磁性体との間の磁気作用によって磁性体に回転トルクを発生させるものであり、この回転トルクにより磁性体、ひいてはロータ３が回転駆動されるようになっている。
【００１５】
ポンプ室２に収納したロータ３を駆動部にて回転駆動させた際には（矢印ａ）、各ベーン４はロータ３が回転することによる遠心力を受けてロータ３の外周面３ａから外方へ突出させてその先端をポンプ室２の内周面２ａに摺接させるのであり、ポンプ室２の内面（内周面２ａや上面等）とロータ３の外周面３ａとベーン４とで囲まれた複数の作動室５をポンプ室２に形成させる。ロータ３はポンプ室２の偏心位置にあるから、ポンプ室２の内周面２ａとロータ３の外周面３ａとの距離はロータ３の回転位置に応じて異なると共にベーン４のロータ３からの突出量もロータ３の回転位置に応じて異なるのであり、つまりロータ３を回転駆動させることで各作動室５はロータ３の回転方向に移動しながらその容積を大小に変化させる。ここで、上ケース１１には作動流体を作動室５に引き込む吸入口６と作動流体を作動室５から排出する吐出口７とが形成されている。吸入口６や吐出口７はポンプ室２の上面に作動室５に連通可能にするように開口されている。なお図中９は吸入口６に至る吸入経路であり、８は吐出口７から至る吐出経路である。
【００１６】
すなわち、各作動室５は吸入口６に連通する位置にある時にはロータ３の回転に伴い容積が増大し、吐出口７に連通する位置にある時にはロータ３の回転に伴い容積が減少するようにされ、従ってロータ３を回転駆動すれば、作動流体が吸入口６からこれに連通する作動室５内に流入し（矢印ｂ）、この作動室５内で圧縮された後に吐出口７から吐出されるのであり（矢印ｃ）、これによりポンプとして機能する。
【００１７】
ところで、本例のベーンポンプ１では、摺接抵抗を減少させるべくベーン４の先端とポンプ室２の内周面２ａとの間に潤滑剤を介在させても作動流体に潤滑剤が混じることを防止できる工夫が施されている。
【００１８】
すなわち、本例のベーンポンプ１におけるベーン４にはその先端に自己潤滑性材料で構成した自己潤滑性材料構成部１３が設けられている。ここで、自己潤滑性材料には、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＯＭ（ポリアセタ−ル）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの樹脂材料、セラミック、カーボン、グラファイトなどの無機材料または二硫化モリブデンのうち、少なくとも１つを用いて形成されたものが、使用される。
【００１９】
このようにロータ３を回転させた際にポンプ室２の内周面２ａに摺接するベーン４の先端が自己潤滑性材料構成部１３で構成されたので、ポンプ室２の内周面２ａに摺接した際にベーン４の先端の自己潤滑性材料構成部１３から滲み出る潤滑剤をベーン４の先端とポンプ室２の内周面２ａとの間に介在させることができ、ベーン４の先端とポンプ室２の内周面２ａとの摺接抵抗が低減されている。
【００２０】
ここで、本例のポンプ室２の内周面２ａの全面は、摺接した際に自己潤滑性材料構成部１３から滲み出る潤滑剤を保持可能な多孔質材料で成る多孔質部１４で構成されている。つまり、自己潤滑性材料構成部１３から滲み出てベーン４の先端とポンプ室２の内周面２ａとの摺接抵抗を低減させることに使用された後の潤滑剤は、図１（ｂ）のように、ポンプ室２の内周面２ａを構成する多孔質部１４の微小孔部１４ａに保持させることができるようにされている（微小孔部１４ａの塗り潰した部分が保持された潤滑剤である）。したがって、従来例で問題となっていた作動流体に潤滑剤が混じることが防止されているのである。しかも、ロータ３の回転と共にベーン４の先端はポンプ室２の内周面２ａに亙って摺接するので、摺接した際に自己潤滑性材料構成部１３から滲み出る潤滑剤はポンプ室２の内周面２ａ全周で多孔質部１４にて保持されることとなり、ベーン４の先端とポンプ室２の内周面２ａとの摺接抵抗が場所によらず低減されることとなる。このように、ベーン４の先端とポンプ室２の内周面２ａとの摺接抵抗を潤滑剤にて効果的に低減させつつも、潤滑剤が作動流体に混じることが防止できたのである。
【００２１】
また、本例の多孔質部１４を構成する多孔質材料には、無機材料やＤＬＣ膜などの高硬度材料が用いられている。これにより、ポンプ室２の内周面２ａに対する耐磨耗性を向上でき、ベーンポンプ１を長寿命化できる。なお、ポンプ室２における内周面２ａは上記高硬度材料によって摺接するベーン４よりも高い耐磨耗性が備えられているので、ポンプ室２の内周面２ａよりもベーン４を磨耗させ易くできるのであり、ベーンポンプ１の構造がベーン４を交換可能にするものであれば、小部品であるベーン４を交換すればよく、ベーン４に比べて比較的交換の行いにくいポンプ室２、すなわちケーシング１０を取り替える必要を無くすることができるから、ベーンポンプ１の部品の交換容易性の向上も図ることができる。
【００２２】
なお、図３のようにベーン４を自己潤滑性材料構成部１３のみで形成してもよい。この場合、ベーン４から潤滑剤を長期に亙って滲み出させることができて、ベーンポンプ１の良好なポンプ効率の確保やベーンポンプ１の長寿命化の利点を長期に亙って得ることができ、更にベーン４の構成を簡略化できてベーン４に良好な製造性を備えるようにもできる。なお、先例（図２）の先端部のみを自己潤滑性材料構成部１３で構成したベーン４にあっては、ベーン４の母材１５は任意材料で構成できるからベーン４の材料コストを低減できる利点がある。
【００２３】
なお、上記実施形態では、ベーン４はロータ３の回転駆動時の遠心力で外方へ突出するようにされているが、ベーン溝１９にベーン４を外方へ付勢するような押圧バネ２１（図４参照）を介装してロータ３の回転スピードによらずにベーン４の先端をポンプ室２の内周面２ａに確実に摺接させるようにしてもよい。また、上記実施形態では、ポンプ室２は平面視円形に形成されているが、平面視楕円形状などの任意の形状にも形成できる。また、上記実施形態では、ロータ３が固定軸２０に対して回転自在に軸支されているが、上記固定軸２０の代わりにロータ３に固定させた回転軸をポンプ室２に対して回転自在に軸支される構造を採用してもよい。また、上記実施形態ではロータ３を回転駆動させる駆動部は磁気作用を発生させるステータと磁性体とで構成しているが、駆動部としてはロータ３に固定した回転軸をモータにて回動駆動させる構造を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態の例のベーンポンプであり、（ａ）はベーンポンプの分解斜視図であり、（ｂ）は潤滑剤の挙動を説明する要部の水平断面図である。
【図２】同上のベーンの斜視図である。
【図３】実施の形態の他例のベーンポンプにおけるベーンの斜視図である。
【図４】従来技術の例のベーンポンプの水平断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  ベーンポンプ
２  ポンプ室
２ａ  内周面
３  ロータ
３ａ  外周面
４  ベーン
５  作動室
６  吸入口
７  吐出口
１３  自己潤滑性材料構成部
１４  多孔質部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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