(57)【要約】【課題】摺接するベーンの先端面とポンプ室の内周面との摺接圧力を低減すると共にロータのスラスト方向へのベーンの不要な動きを防止して、安定駆動を確保しつつ長寿命化を図り得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の先端面４ａにベーン４の先端方向に突出する凸状部８を形成すると共に、ポンプ室２の内周面２ａに上記凸状部８と合致する凹状部９を形成する。【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、ベーンの先端面にベーンの先端方向に突出する凸状部を形成すると共に、ポンプ室の内周面に上記凸状部と合致する凹状部を形成して成ることを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
ベーンをロータに設けたベーン溝にロータのラジアル方向にスライド自在に配置し、ベーンの側面に側外方に向けて突出する凸条部を形成すると共に、ベーン溝の溝側面に上記凸条部と合致する凹条部を形成して成ることを特徴とする請求項１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】
従来から、図１２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の内周面２ａ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（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、上記ベーンポンプ１にあっては、摺接するベーン４の先端面４ａとポンプ室２の内周面２ａとがそれぞれ平面視で直線状、すなわちロータ３のスラスト面に対して垂直面となるように形成されている。これによると、ベーン４の先端面４ａがポンプ室２の内周面２ａに対してロータ３のスラスト方向に滑ってしまうのであって、ベーン４がロータ３のスラスト方向にガタついてしまうといった問題があり、また、摺接するベーン４の先端面４ａとポンプ室２の内周面２ａとは実際には線接触をするのであるが、ベーン４の先端面４ａとポンプ室２の内周面２ａが各々垂直面であると摺接距離を稼ぐことができなく、ベーン４の先端面４ａとポンプ室２の内周面２ａとの摺接圧力が高い状態となるから、ベーン４の先端面４ａとポンプ室２の内周面２ａとが磨耗してベーンポンプ１を劣化させてしまうといった問題があった。
【特許文献１】特開昭６２−２９１４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、摺接するベーンの先端面とポンプ室の内周面との摺接圧力を低減すると共にロータのスラスト方向へのベーンの不要な動きを防止して、安定駆動を確保しつつ長寿命化を図り得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】
【０００５】
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の先端面４ａにベーン４の先端方向に突出する凸状部８を形成すると共に、ポンプ室２の内周面２ａに上記凸状部８と合致する凹状部９を形成して成ることを特徴とする。
【０００６】
これによると、ベーン４の先端面４ａとポンプ室２の内周面２ａとの間では凸状部８と凹状部９とが合致した状態となってロータ３のスラスト方向へのベーン４の不要な動きを規制できるので、ベーンポンプ１の安定駆動を確保することができるのであり、また、凸状部８と凹状部９とが合致した状態でベーン４とポンプ室２とが摺接するので、ベーン４の先端面４ａとポンプ室２の内周面２ａとが垂直面とされた従来例に比べてベーン４とポンプ室２との摺接距離を長く採ることができ、つまりベーン４とポンプ室２との摺接圧力を低減できてベーン４とポンプ室２との磨耗を抑えてベーンポンプ１を長寿命化できるのである。
【０００７】
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、ベーン４をロータ３に設けたベーン溝１９にロータ３のラジアル方向にスライド自在に配置し、ベーン４の側面４ｂに側外方に向けて突出する凸条部２７を形成すると共に、ベーン溝１９の溝側面１９ａに上記凸条部２７と合致する凹条部２８を形成して成ることを特徴とする。
【０００８】
これによると、ベーン４の側面４ｂとベーン溝１９の溝側面１９ａとの間では凸条部２７と凹条部２８とが合致した状態となってロータ３のスラスト方向へのベーン４の不要な動きを規制できるので、ベーンポンプ１の駆動安定性を向上できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にあっては、摺接するベーンの先端面とポンプ室の内周面との摺接圧力を低減できてベーンポンプを長寿命化できると共に、ロータのスラスト方向へのベーンの不要な動きを防止してベーンポンプの安定駆動を確保できる、という利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
本例のベーンポンプ１は、図１乃至図４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。
【００１２】
ケーシング１０は上ケース１１と下ケース１２とをパッキン１３を介して合わせることで形成されている。なお図２の１４ａは上ケース１１と下ケース１２を締結させる締結具１４を挿入する孔である。上ケース１１には合わせ面から上方に凹没した上凹所１５が形成され、下ケース１２には合わせ面から下方に凹没した下凹所１６が形成され、この上凹所１５と下凹所１６を合わせることでポンプ室２が形成される。ポンプ室２にロータ３を配置した際には上凹所１５にはロータ３の上部が位置され、下凹所１６にはロータ３の下部が位置されるのであり、上凹所１５はロータ３の外径よりも大きな内径形状を有し、下凹所１６はロータ３の外径と略同様の内径を有する。つまり下凹所１６は上凹所１５よりも小さい内径に形成されており、上ケース１１と下ケース１２とを合わせた際には下凹所１６はロータ３と同様に上凹所１５の偏心位置に位置される。なお、上凹所１５の周縁部分にはリング材１７が嵌合されてリング材１７の内周面がポンプ室２の内周面２ａを構成する。本例のポンプ室２は平面視略円形であるが、リング材１７の内周形状を変化させることで容易に平面視楕円形等の任意形状にできる。また、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とが形成されており、リング材１７の貫通孔１７ａを介して作動室５となるポンプ室２にそれぞれ連通されている。また、下ケース１２の下方には下凹所１６の内底面に隣接するようにステータ２３が配置されている。
【００１３】
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、ロータ３の下部にはマグネットから成る磁性体２２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を上下に貫く固定軸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）が上凹所１５の底面が構成するポンプ室２の内底面２ｂ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る。ここで、固定軸２０は対向するポンプ室２の内底面２ｂの偏心位置と下凹所１６の内底面の中央部とに設けた軸着部２１に回転不能状態で支持されている。また、各ベーン溝１９にはベーン４がスライド自在に収納配置されてロータ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２２とステータ２３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２２とステータ２３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２３に電流を入力することで、ステータ２３と磁性体２２との間の磁気作用によって磁性体２２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２２、ひいてはロータ３が回転駆動されるようになっている。
【００１４】
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、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面４ａ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や内底面２ｂ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。なお、ベーン４の先端面４ａとポンプ室２の内周面２ａとの摺接は、実際には、ベーン４の先端面４ａのポンプ室２の内周面２ａへのロータ３のスラスト方向にわたる線接触で行われる。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。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、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、これによりポンプとして機能する。
【００１５】
ところで、本例のベーンポンプ１では、摺接するベーン４の先端面４ａとポンプ室２の内周面２ａとの摺接圧力を低減すると共に、ロータ３のスラスト方向へのベーン４の不要な動きを防止する工夫が施されている。以下に詳述する。
【００１６】
上記工夫として、図１のように、ベーン４の先端面４ａにベーン４の先端方向に突出する凸状部８を形成すると共に、ポンプ室２の内周面２ａに上記凸状部８と合致する凹状部９を形成している。詳しくは、本例の凸状部８は、ベーン４の先端面４ａがロータ３のスラスト方向にずれるにつれてラジアル方向にずれて位置する、すなわち側断面凸円弧状の凸円弧面８ａで構成されている。また、凹状部９は、ポンプ室２の内周面２ａにロータ３のスラスト方向にずれるにつれて内径寸法が変化する、すなわち側断面凹円弧状の凹円弧面９ａで構成されている。ベーン４の先端面４ａにおけるロータ３のスラスト方向の中央部位が円弧頂部８ａ１とされており、ポンプ室２の内周面２ａにおけるロータ３のスラスト方向の中央部位が最大内径となる円弧底部９ａ１とされている。
【００１７】
これによると、ベーン４の先端面４ａとポンプ室２の内周面２ａとの間では凸状部８と凹状部９とが合致した状態となり、ロータ３のスラスト方向（いわゆる上下方向）へのベーン４の不要な動きを規制できるので、ベーンポンプ１の駆動に伴う騒音や振動を抑制してベーンポンプ１の安定駆動を確保することができるのである。また、凸状部８と凹状部９とが合致した状態でベーン４とポンプ室２とが摺接するので、ベーン４の先端面４ａとポンプ室２の内周面２ａとが垂直面とされた従来例に比べてベーン４とポンプ室２との摺接距離を長く採ることができ、つまり、ベーン４とポンプ室２との摺接圧力を低減できるから、ベーン４とポンプ室２との磨耗を抑えることができ、ベーンポンプ１の長寿命化が図られているのである。このようにベーン４とポンプ室２との摺接端面に対して凸状部８や凹状部９という形状を施すといった簡単な構造で、ベーンポンプの安定駆動の確保やベーンポンプの長寿命化（耐久性能の向上）を図ることができたのである。
【００１８】
なお、凸状部８と凹状部９は下記に列挙する例のように形成することもできる。
【００１９】
図５の例では、凸状部８は、ベーン４の先端面４ａにおけるロータ３のスラスト方向の中央部でベーン４の先端方向に面状に突出する凸端面部８ｂ１を有すると共に、ベーン４の先端面４ａにおけるロータ３のスラスト方向の両端部から凸端面部８ｂ１に向けて徐々にベーン４の先端面４ａをベーン４の先端方向に突出させていく傾斜突出部８ｂ２を有して形成された、すなわち側断面台形状の台形突部８ｂで構成されている。また、凹状部９は、ポンプ室２の内周面２ａにおけるロータ３のスラスト方向の中央部で最大内径域となる凹底部９ｂ１を有すると共に、ポンプ室２の内周面２ａにおけるロータ３のスラスト方向の両幅部から凹底部９ｂ１に向けて徐々に内径寸法を大きくさせていく傾斜凹没部９ｂ２を有して形成された、すなわち側断面台形状の台形溝９ｂで構成されている。
【００２０】
また図６の例では、凸状部８は、ベーン４の先端面４ａにおけるロータ３のスラスト方向の中央でベーン４の先端方向に突出する凸頂部８ｃ１を有すると共に、ベーン４の先端面４ａにおけるロータ３のスラスト方向の両端部から凸頂部８ｃ１に向けて徐々にベーン４の先端面４ａをベーン４の先端方向に突出させていく傾斜突出部８ｃ２を有して形成された、すなわち側断面楔状の楔形突部８ｃで構成されている。また、凹状部９は、ポンプ室２の内周面２ａにおけるロータ３のスラスト方向の中央で内径寸法を最大にした凹頂部９ｃ１を有すると共に、ポンプ室２の内周面２ａにおけるロータ３のスラスト方向の両幅部から凹頂部９ｃ１に向けて徐々に内径寸法を大きくさせていく傾斜凹没部９ｃ２を有して形成された、すなわち側断面楔状の楔形溝９ｃに形成されている。
【００２１】
また図７の例では、凸状部８は、ベーン４の先端面４ａをロータ３のスラスト方向の一端（本例では上端）から他端（本例では下端）にかけて徐々にベーン４の先端方向に突出させた凸傾斜面８ｄで構成されている。また、凹状部９は、ポンプ室２の内周面２ａの内径をロータ３のスラスト方向の一端（本例では上端）から他端（本例では下端）にかけて徐々に小さくするような、ポンプ室２の内周面２ａに形成した凹傾斜面９ｄで構成されている。
【００２２】
上記いずれの例でも、先の図１の例と同様に、ベーンポンプ１に安定駆動を確保したり長寿命化できる利点を備えることができる。なお、各実施例にあって、ロータ３の外周面３ａも凸状部９が形成されたベーン４の先端面４ａの形状と縦断面が同形状になるように形成され、ロータ３の外周面３ａがポンプ室２の内周面２ａに摺接した際にロータ３の回転を阻害しないようにしてあるが、ポンプ室２の内周面２ａにロータ３の外周面３ａが摺接せずベーン４のみがポンプ室２の内周面２ａに摺接する場合には、ロータ３の外周面３ａの形状はたとえば鉛直面などの任意形状にできる。
【００２３】
更に、ロータ３のスラスト方向へのベーン４の不要な動きを防止する工夫として、下記の諸例のように、ベーン４の側面４ｂに側外方に向けて突出する凸条部２７を形成すると共に、ベーン溝１９の溝側面１９ａに上記凸条部２７と合致する凹条部２８を形成することも好ましく、上記例と併用することができる。
【００２４】
具体的に、図８の例では、凸条部２７はベーン４の側面４ｂにおけるロータ３のスラスト方向の中央部を側外方に突出させた凸部２７ａで構成されている。また、凹条部２８は、ベーン溝１９の溝側面１９ａにおけるロータ３のスラスト方向の中央部を凹没させた凹溝２８ａで構成されている。
【００２５】
また、図９の例では、凸条部２７は、ベーン４の側面４ｂがロータ３のスラスト方向にずれるにつれて側外方への突出位置を変化させる、すなわちベーン４の側面４ｂに形成した正断面凸円弧状の凸円弧面２７ｂで構成されている。また、凹条部２８は、溝幅寸法をロータ３のスラスト方向にずれるにつれて変化させるような、すなわちベーン溝１９の溝側面１９ａに形成した正断面凹円弧状の凹円弧面２８ｂで構成されている。ベーン４の側面４ｂにおけるロータ３のスラスト方向の中央部位が円弧頂部２７ｂ１とされており、ベーン溝１９の溝側面１９ａにおけるロータ３のスラスト方向の中央部位が最大溝幅寸法となる円弧底部２８ｂ１とされている。
【００２６】
また、図１０の例では、凸条部２７は、ベーン４の側面４ｂにおけるロータ３のスラスト方向の中央で側外方に突出する凸頂部２７ｃ１を有すると共に、ベーン４の側面４ｂにおけるロータ３のスラスト方向の両端部から凸頂部２７ｃ１に向けて徐々にベーン４の側面４ｂを側外方に突出させていく傾斜突出部２７ｃ２を有して形成された、すなわち正断面楔状の楔形突部２７ｃで構成されている。また、凹条部２８は、ベーン溝１９の溝側面１９ａにおけるロータ３のスラスト方向の中央で溝幅寸法を最大にした凹頂部２８ｃ１を有すると共に、ベーン溝１９の溝側面１９ａにおけるロータ３のスラスト方向の両幅部から凹頂部２８ｃ１に向けて徐々に溝幅寸法を大きくさせていくような傾斜凹没部２８ｃ２を有して形成された、すなわち正断面楔状の楔形溝２８ｃに形成されている。
【００２７】
また、図１１の例では、凸条部２７は、ベーン４の側面４ｂをロータ３のスラスト方向の一端（本例では上端）から他端（本例では下端）にかけて徐々に側外方に突出させた凸傾斜面２７ｄで構成されている。また、凹条部２８は、ベーン溝１９の溝幅寸法をロータ３のスラスト方向の一端（本例では上端）から他端（本例では下端）にかけて徐々に大きくするような、ベーン溝１９の溝側面１９ａに形成した凹傾斜面２８ｄで構成されている。
【００２８】
上記諸例のように、ベーン４の側面４ｂに側外方に向けて突出する凸条部２７を形成すると共に、ベーン溝１９の溝側面１９ａに上記凸条部２７と合致する凹条部２８を形成したことによると、ベーン４の側面４ｂとベーン溝１９の溝側面１９ａとの間では凸状部８と凹状部９とが合致した状態となり、ロータ３のスラスト方向へのベーン４の不要な動きを規制できるので、ベーンポンプ１の駆動安定性を向上できるのである。このように、ベーン４とベーン溝１９の摺接端面に対して凸条部２７や凹条部２８という形状を施すといった簡単な構造で、ベーンポンプの駆動安定性の向上を図ることができたのである。
【００２９】
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２６（図１２参照）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。
【００３０】
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２３と磁性体２２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。
【００３１】
また、上記実施形態では、凸状部８や凸条部２７はベーン４の先端面４ａや側面４ｂの中で先端方向や側外方に比較的突出している部位を指すものであるが、ベーン４の先端面４ａや側面４ｂの中には当然に先端方向や側外方から比較的凹没している部位もあり、この部位を凹状部９や凹条部２８と指すこともできる。つまり、同一の実施例も見方を変えると、凹状部９や凹条部２８をベーン４に設けると共に凸状部８や凸条部２７をポンプ室２やベーン溝１９に設けるとも見えるのであって、すなわち凸状部８や凸条部２７をベーン４側に設けると共に凹状部９や凹条部２８をポンプ室２の内周面２ａやベーン溝１９の溝側面１９ａに設けるといったことは説明の便宜上のことに過ぎなく、ベーン４の先端面４ａとポンプ室２の内周面２ａとのうち一方に凸状部８を設けて他方に凹状部９を設ける、またベーン４の側面４ｂとベーン溝１９の溝側面１９ａとのうち一方に凸条部２７を設けて他方に凹条部２８を設けることと同じ意味である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態の例のベーンポンプの側断面図（図３のＡ−Ａ線断面図）である。
【図２】同上のベーンポンプの分解斜視図である。
【図３】同上のベーンポンプの水平断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】実施の形態の他例のベーンポンプの側断面図である。
【図６】実施の形態の更に他例のベーンポンプの側断面図である。
【図７】実施の形態の更に他例のベーンポンプの側断面図である。
【図８】実施の形態の更に他例のベーンポンプの要部の分解斜視図である。
【図９】実施の形態の更に他例のベーンポンプの要部の分解斜視図である。
【図１０】実施の形態の更に他例のベーンポンプの要部の分解斜視図である。
【図１１】実施の形態の更に他例のベーンポンプの要部の分解斜視図である。
【図１２】従来技術のベーンポンプの水平断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  ベーンポンプ
２  ポンプ室
２ａ  内周面
３  ロータ
４  ベーン
４ａ  先端面
４ｂ  側面
５  作動室
６  吸入口
７  吐出口
８  凸状部
９  凹状部
１９  ベーン溝
１９ａ  溝側面
２７  凸条部
２８  凹条部
【図１】
2008223549.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008223549.tif 000005
【図４】
2008223549.tif 000006
【図５】
2008223549.tif 000007
【図６】
2008223549.tif 000008
【図７】
2008223549.tif 000009
【図８】
2008223549.tif 000010
【図９】
2008223549.tif 000011
【図１０】
2008223549.tif 000012
【図１１】
2008223549.tif 000013
【図１２】
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