(57)【要約】【課題】ロータが回転する際、ロータとケーシングとが摺接して、ロータとケーシングとの間の摩擦による抵抗の増大および摩耗の増大が生じてしまうことのないベーンポンプを提供する。【解決手段】内部にポンプ室２を形成したケーシング１０と、ポンプ室２に収納したロータ３と、ロータ３をケーシング１０に対して回転させるための回転駆動手段と、ロータ３に設けられて先端がポンプ室２の内周面に摺接される複数のベーン４を備え、ポンプ室２の内周面２ａとロータ３の外周面とベーン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を備えたベーンポンプにおいて、ロータ３のケーシング１０とのスラスト摺動面３１に対してケーシング１０から離間する方向の付勢力を発生させる付勢部３２を設けた。【選択図】図１
2008231954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にポンプ室を形成したケーシングと、ポンプ室に収納したロータと、ロータをケーシングに対して回転させるための回転駆動手段と、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を備え、ポンプ室の内周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を備えたベーンポンプにおいて、ロータのケーシングとのスラスト摺動面に対してケーシングから離間する方向の付勢力を発生させる付勢部を設けて成ることを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
付勢部として、吐出口から吐出させる作動流体の一部をロータのスラスト摺動面とケーシングとの間に流入させる分岐経路を設けるものであって、分岐経路を、上流側より、ケーシングに形成した流路部と、ケーシングに固定されてロータを軸支する固定軸に形成され且つ前記流路部に連通する軸流路部と、ロータ内に形成され前記軸流路部に連通するロータ流路部とで構成するとし共に、ロータ流路部の出口をスラスト摺動面に形成して成ることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
【請求項３】
付勢部として、吐出口から吐出させる作動流体の一部をロータのスラスト摺動面とケーシングとの間に流入させる分岐経路を設けるものであって、分岐経路を、上流側より、ケーシングに形成した流路部で構成すると共に、分岐経路の出口をケーシングのロータのスラスト摺動面と対向する面に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。
【背景技術】
【０００２】
従来よりベーンポンプが知られている（例えば特許文献１参照）。例えば図８に示すように、ベーンポンプ１はケーシング１０内に形成したポンプ室２の偏心位置にロータ３を収納してあり、ロータ３には先端がポンプ室２の内周面２ａに摺接されるベーン４を複数設けている。ロータ３を回転駆動すると、各ベーン４の先端面４ａはロータ３の回転による遠心力の作用を受けてポンプ室２の内周面２ａに摺接し、これによりポンプ室２の内面とロータ３の外周面とベーン４とで囲まれた作動室５の容積が大小変化し、この作動室５を介して吸入口６から作動流体を吸入すると共に吐出口７から作動流体を排出する。図中の符号２１は押圧バネである。
【０００３】
このようなベーンポンプは、ロータ３が回転する際、ロータ３とケーシング１０とが摺接して、摩擦による抵抗の増大および摩耗の増大が生じてしまう、という問題があるものであった。
【特許文献１】特開昭５３−２７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、ロータが回転する際、ロータとケーシングとが摺接して、ロータとケーシングとの間の摩擦による抵抗の増大および摩耗の増大が生じてしまうことのない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は、内部にポンプ室２を形成したケーシング１０と、ポンプ室２に収納したロータ３と、ロータ３をケーシング１０に対して回転させるための回転駆動手段と、ロータ３に設けられて先端がポンプ室２の内周面に摺接される複数のベーン４を備え、ポンプ室２の内周面２ａとロータ３の外周面とベーン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を備えたベーンポンプにおいて、ロータ３のケーシング１０とのスラスト摺動面３１に対してケーシング１０から離間する方向の付勢力を発生させる付勢部３２を設けて成ることを特徴とするものである。
【０００６】
このような構成とすることで、ロータ３のスラスト摺動面３１とケーシング１０とが直接接触するのを回避することができて、ロータ３のスラスト摺動面３１とケーシング１０との摺動抵抗（摩擦抵抗）を低減させると共にこれらの摩耗を無くすことが可能となるものである。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、付勢部３２として、吐出口７から吐出させる作動流体の一部をロータ３のスラスト摺動面３１とケーシング１０との間に流入させる分岐経路９４を設けるものであって、分岐経路９４を、上流側より、ケーシング１０に形成した流路部（ケース流路部９４ａ）と、ケーシング１０に固定されてロータ３を軸支する固定軸２０に形成され且つ前記流路部に連通する軸流路部９４ｂと、ロータ３内に形成され前記軸流路部９４ｂに連通するロータ流路部９４ｄとで構成するとし共に、ロータ流路部９４ｄの出口をスラスト摺動面３１に形成して成ることを特徴とするものである。
【０００８】
このような構成とすることで、ベーンポンプ１自体をロータ３のスラスト摺動面３１とケーシング１０との間に作動流体を流し込むための搬送手段として利用するため、別にポンプ等の搬送手段を設ける必要がないものである。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、付勢部３２として、吐出口７から吐出させる作動流体の一部をロータ３のスラスト摺動面３１とケーシング１０との間に流入させる分岐経路９５を設けるものであって、分岐経路９５を、上流側より、ケーシング１０に形成した流路部（上ケース流路部９５ａ、下ケース流路部９５ａｂ）で構成すると共に、分岐経路９５の出口をケーシング１０のロータ３のスラスト摺動面３１と対向する面に形成して成ることを特徴とするものである。
【００１０】
このような構成とすることで、ベーンポンプ１自体をロータ３の下面と下凹所１６の底面との間に作動流体を流し込むための搬送手段として利用するため、別にポンプ等の搬送手段を設ける必要がないと共に、分岐経路９５を固定側であるケーシング１０側にのみ形成すればよいため、回転側であるロータ３に作動流体の経路を設ける必要がなく、構成が容易となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にあっては、ロータのケーシングとのスラスト摺動面に対してケーシングから離間する方向の付勢力を発生させる付勢部を設けることで、ロータのスラスト摺動面とケーシングとが直接接触するのを回避することができて、ロータのスラスト摺動面とケーシングとの摺動抵抗（摩擦抵抗）を低減させると共にこれらの摩耗を無くすことが可能となるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。まず、図２及び図３に基づいて、ベーンポンプ１の一般的な構成（本発明の特徴を除いた部分）について説明する。
【００１３】
ベーンポンプ１は、図２及び図３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、先端部がポンプ室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。
【００１４】
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は平面視円形又は楕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。
【００１５】
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に配置した際には永久磁石または磁性体（図示せず）とステータ（図示せず）とが隣接して配置されるのであるが、この隣接する永久磁石または磁性体とステータとはロータ３を回転駆動させる回転駆動手段を構成する。つまり、この回転駆動手段は、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、ステータと永久磁石または磁性体との間の磁気作用によって永久磁石または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永久磁石または磁性体、ひいてはロータ３が回転駆動されるようになっている。
【００１６】
ポンプ室２に収納したロータ３を回転駆動手段にて回転駆動させた際には（矢印ｆ）、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１４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。
【００１７】
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ａ）、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ｂ）、これによりポンプとして機能する。
【００１８】
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８参照）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の先端部をポンプ室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、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を回転駆動させる回転駆動手段は磁気作用を発生させるステータと永久磁石または磁性体とで構成しているが、回転駆動手段としてはロータ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。
【００１９】
そして本発明では、ロータ３のスラスト方向の面であり且つケーシング１０と摺動するスラスト摺動面３１に対して、ケーシング１０から離間する方向の付勢力を発生させる付勢部３２を設けるものである。
【００２０】
本実施形態では、ロータ３のスラスト摺動面３１（すなわち、ベーンポンプ１の向きをロータ３の回転軸が上下方向を向くように設置した状態でのロータ３の下面）を、付勢部３２によってその下側に位置するケーシング１０の下ケース１２の下凹所１６の底面から浮上させることで離間させ、ロータ３の下面と下凹所１６の底面との間の摺動抵抗（摩擦抵抗）を無くすと共にこれらの摩耗を無くすものである。
【００２１】
図１（ａ）に示す付勢部３２は、下凹所１６の底面から下凹所１６内に連通するように下ケース１２に搬送路９を穿設し、この搬送路９を介して作動流体を下凹所１６の底面から下凹所１６内に流入させて、ロータ３の下面を下凹所１６の底面から浮上させて離間させるものである。この場合、搬送路９を介して作動流体を下凹所１６の底面に搬送するための図示しないポンプ等からなる搬送手段を備えているか、あるいは後述するようにベーンポンプ１にて作動流体の一部を搬送路９を介して作動流体を下凹所１６の底面に搬送するものである。
【００２２】
また、図１（ｂ）に示す付勢部３２は、下凹所１６の底面側からロータ３の下面を摺動部材９１を介して付勢するばね材９２を設けたものである。ばね材９２は、コイルばねであり、下凹所１６の底面に収容凹所９３を穿設して、この収容凹所９３にばね材９２を収容している。摺動部材９１の材質は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、等の樹脂材料、セラミック、カーボン、グラファイトなどの無機材料、二硫化モリブデンが挙げられるが、特に限定されないものである。
【００２３】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すような構成とすることで、簡単な構成で付勢部３２を形成することができる。
【００２４】
次に、他の実施形態について図４、図５に基づいて説明する。本実施形態においては、付勢部３２として、吐出口７から吐出されて吐出経路８を搬送される作動流体の一部を、ケーシング１０、固定軸２０、軸受１８、ロータ３を順に搬送して、ロータ３のスラスト摺動面３１（本実施形態での下面）と下凹所１６の底面との間に流し込むものである。
【００２５】
吐出経路８の途中からは分岐経路９４が分岐するもので、分岐経路９４は、ケーシング１０に形成した流路部（本実施形態では上ケース１１に形成したケース流路部９４ａ）と、固定軸２０に形成した軸流路部９４ｂと、固定軸２０に対して回転する軸受１８に形成した軸受流路部９４ｃと、ロータ３に形成したロータ流路部９４ｄで構成される。
【００２６】
ケース流路部９４ａは吐出経路８から分岐して、その出口はポンプ室２の内底面（上ケース１１のポンプ室２の上面構成部）に設けてある。軸流路部９４ｂは固定軸２０の上端から固定軸２０の内部に至り、複数に分岐した後、固定軸２０の外周面に至る流路であり、固定軸２０の上端面に設けた入口はケース流路部９４ａの出口に連通している。軸受流路部９４ｃは、管状の軸受１８の内周面に形成した周溝１８ａと、周溝１８ａの周方向の複数箇所に形成した分岐孔１８ｂとで構成してある。周溝１８ａは軸受１８の内周面の全周に亘って形成してあり、ロータ３の回転角度に拘わらず常に軸流路部９４ｂの複数の出口に連通するようになっている。ロータ流路部９４ｄはロータ３の周方向に複数設けてあり、ロータ３の内部に形成されている。各ロータ流路部９４ｄの入口は軸受流路部９４ｃの分岐孔に連通している。また各ロータ流路部９４ｄの出口はロータ３のスラスト摺動面３１（下面）に設けてある。
【００２７】
本例のベーンポンプ１の駆動時には、ポンプ室２から吐出口７を介して吐出経路８に吐出された作動流体の一部は、分岐経路９４を構成する、ケース流路部９４ａ、軸流路部９４ｂ、軸受流路部９４ｃ、各ロータ流路部９４ｄを順に介してロータ３の下面と下凹所１６の底面との間に流れ込み、ロータ３の下面を下凹所１６の底面から浮上させて離間させるものである。
【００２８】
これにより、ロータ３とケーシング１０との間の摺動抵抗（摩擦抵抗）を無くすと共にこれらの摩耗を無くすことが可能となる。また、これにあたって、ベーンポンプ１自体をロータ３の下面と下凹所１６の底面との間に作動流体を流し込むための搬送手段として利用するため、別にポンプ等の搬送手段を設ける必要がないものである。
【００２９】
次に、更に他の実施形態について図６、図７に基づいて説明する。本実施形態においては、付勢部３２として、吐出口７から吐出されて吐出経路８を搬送される作動流体の一部を、ケーシング１０に搬送して、ロータ３のスラスト摺動面３１（本実施形態での下面）と下凹所１６の底面との間に流し込むものである。
【００３０】
吐出経路８の途中からは分岐経路９５が分岐するもので、分岐経路９５は、ケーシング１０に形成した流路部、すなわち、上ケース１１に形成した上ケース流路部９５ａと、下ケース１２に形成した下ケース流路部９５ｂとで構成される。
【００３１】
上ケース流路部９５ａは吐出経路８から分岐して上ケース１１の内部に形成され、その出口は上ケース１１の下面に形成してあると共に、下ケース１２の上面に下ケース流路部９５ｂの入口が形成してあって、上ケース１１と下ケース１２とを組み合わせた状態で前記上ケース流路部９５ａの出口と下ケース流路部９５ｂの入口とが連通される。下ケース流路部９５ｂは下ケース１２の内部に形成され、その出口は下ケース１２の下凹所１６の底面に形成してある。
【００３２】
本例のベーンポンプ１の駆動時には、ポンプ室２から吐出口７を介して吐出経路８に吐出された作動流体の一部は、分岐経路９５を構成する、上ケース流路部９５ａ、下ケース流路部９５ｂを順に介してロータ３のスラスト摺動面３１（下面）と下凹所１６の底面との間に流れ込み、ロータ３の下面を下凹所１６の底面から浮上させて離間させるものである。
【００３３】
これにより、ロータ３とケーシング１０との間の摺動抵抗（摩擦抵抗）を無くすと共にこれらの摩耗を無くすことが可能となる。また、これにあたって、ベーンポンプ１自体をロータ３の下面と下凹所１６の底面との間に作動流体を流し込むための搬送手段として利用するため、別にポンプ等の搬送手段を設ける必要がないと共に、分岐経路９５を固定側であるケーシング１０側にのみ形成すればよいため、回転側であるロータ３に作動流体の経路を設ける必要がなく、構成が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態のベーンポンプの断面図であり、（ｂ）は本発明の他の実施形態のベーンポンプの断面図である。
【図２】ベーンポンプの分解斜視図である。
【図３】ベーンポンプの水平断面図である。
【図４】他の実施形態のベーンポンプの分解斜視図である。
【図５】（ａ）は図４のＡ方向から見た組立断面図であり、（ｂ）は図４のＢ方向から見た組立断面図であり、（ｃ）は要部の水平断面図である。
【図６】更に他の実施形態のベーンポンプの分解斜視図である。
【図７】（ａ）は図５のＡ方向から見た組立断面図であり、（ｂ）は図５のＢ方向から見た組立断面図である。
【図８】従来のベーンポンプの水平断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    ベーンポンプ
１０  ケーシング
２    ポンプ室
２ａ  内周面
３    ロータ
３ａ  外周面
３１  スラスト摺動面
３２  付勢部
４    ベーン
４ａ  先端面
４１  凹溝
５  作動室
６  吸入口
７  吐出口
８  吐出経路
【図１】
2008231954.tif 000003
【図２】
2008231954.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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